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1. (WO2018225242) BASE BOARD OPERATION SYSTEM
Document

明 細 書

発明の名称 対基板作業システム

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

解決しようとする課題

0004  

課題を解決するための手段

0005   0006  

図面の簡単な説明

0007  

実施例

0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031  

符号の説明

0032  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8  

図面

1   2   3   4   5  

明 細 書

発明の名称 : 対基板作業システム

技術分野

[0001]
 本明細書には、作業ヘッドを有してその作業ヘッドによって基板に対して作業を行う対基板作業システムを開示する。

背景技術

[0002]
 下記特許文献1には、2つの対基板作業機である部品装着機が隣接して並設され、それら2つの部品装着機の各々が備える基板搬送装置の両者によって1つの基板を固定保持し、その1つの基板に対して、2つの部品装着機の各々が備える部品装着ヘッドの両者によって部品を装着することが可能に構成されている。つまり、下記特許文献1には、1つの基板に対して2つの作業ヘッドを用いて作業を行う対基板作業システムが記載されている。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2004-39818号公報

発明の概要

解決しようとする課題

[0004]
 上記特許文献1に記載の対基板作業システムにおいて、1つの基板に対して2つの作業ヘッドを用いるため、それら2つの作業ヘッドの各々の動作を連携させる必要がある。例えば、2つの作業ヘッドの各々の基板上における位置を制御する座標系の関係を把握する必要があるのである。そのような実情に鑑み、本出願は、2つの作業ヘッドを用いて1つの基板に対して作業を行う対基板作業システムにおいて、それら2つの作業ヘッドの動作を適切に連携させることを課題とする。

課題を解決するための手段

[0005]
 上記課題を解決するために、本明細書には、第1作業ヘッドが移動させられる第1作業エリアと第2作業ヘッドが移動させられる第2作業エリアとに跨って配設され、設定された相互位置関係を持つ複数のマークが配置されたマーク配置部材を備え、基板保持装置によって第1作業エリアと第2作業エリアとに跨った状態で保持された1つの基板に対して作業を行う際に、(i)第1作業ヘッドとともに移動させられる第1撮像装置の撮像データに基づいて測定された第1作業エリアに存在するマークの位置と(ii)第2作業ヘッドとともに移動させられる第2撮像装置の撮像データに基づいて測定された第2作業エリアに存在するマークの位置とに基づいて、作業において第1作業ヘッドの第1ヘッド移動装置によって移動させられるべき位置と第2作業ヘッドの第2ヘッド移動装置によって移動させられるべき位置との少なくとも一方を補正するように構成された対基板作業システムを開示する。

効果

[0006]
 本明細書に開示された対基板作業システムは、2つの作業ヘッドの各々の作業エリアに跨ってマーク配置部材が配設されており、設定された相互位置関係にある複数のマークの位置を、2つの撮像装置によって各エリアに存在するものごとに測定することで、2つの作業ヘッドの位置関係を把握することができ、1枚の基板に対する作業位置を適切化することが可能である。

図面の簡単な説明

[0007]
[図1] 本実施例の対基板作業システムとしての部品装着システムの一部を示す斜視図である。
[図2] 図1に示す部品装着機の側面図である。
[図3] 図1に示す部品装着機が備えるヘッド移動装置の斜視図である。
[図4] 図1に示す部品装着システムにおいて、部品装着機内を示す平面図である。
[図5] 図4に示すマークプレートに配置されたマークの測定された位置と推定された位置とのズレを示す概念図である。

実施例

[0008]
 以下、一実施例である対基板作業システムを、図を参照しつつ説明する。なお、下記実施例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した態様で実施することができる。
[0009]
 図1に、一実施例である対基板作業システムとしての部品装着システム10を示す。なお、基板に部品を装着する作業は、複数の種類の部品を基板に装着するために、部品装着システム10は、対基板作業機である複数の部品装着機12を含んで構成される。図1には、それら複数の部品装着機12のうちの2つのものである第1部品装着機12a,第2部品装着機12bを示し、第2部品装着機12bは、外装パネルを外した状態のものを示している。なお、以下の説明において、第1部品装着機12aと第2部品装着機12bとの各々の構成要素について、区別する必要がある場合には、それぞれの構成要素の符号にa,bを付す場合がある。
[0010]
 部品装着機12は、ベース20と、ベース20に固定的に設けられたビーム22と、ベース20に配設された基板搬送装置24と、当該部品装着機12の正面側においてベース20に交換可能に取り付けられた複数の部品フィーダ26と、複数の部品フィーダ26のいずれかから供給される部品を保持するとともにその部品を基板に装着するために離脱させる作業ヘッドとしての部品装着ヘッド28と、ビーム22に配設されて部品装着ヘッド28を基板に平行な一平面上を移動させるヘッド移動装置30と、自身の制御を司る制御装置32とを含んで構成されている。なお、以下の説明において、基板搬送装置24によって基材が搬送される方向を左右方向(X方向)と、水平面上においてその左右方向に直角な方向を前後方向(Y方向)と、それら左右方向および前後方向に直角な方向を上下方向(Z方向)と称することとする。
[0011]
 図2に、部品装着機12の側面図を示す。その図2にも示すように、基板搬送装置24は、前後方向に並んだ2列のコンベア装置40,42を備えている。前方側のコンベア装置40は、互いに対向する1対のコンベア44,45を有しており、それら1対のコンベア44,45の各々のコンベアベルト46を搬送モータによって周回させることで、1対のコンベア44,45の各々のコンベアベルト46上に載せられる基板を左右方向に搬送する構造とされている。コンベア装置40は、後方側のコンベア45が前方側のコンベア44に対して、前後方向に移動可能とされており、種々の幅の基板に対応できるようになっている。また、コンベア装置40は、支持テーブル48を上昇させることで、その支持テーブル48がシャッター50,51を上昇させ、そのシャッター50,51と1対のコンベア44,45の各々の上方に設けられた鍔部52との間に、基板を挟み込んで固定することが可能とされている。また、後方側のコンベア装置42は、前方側のコンベア装置40とほぼ同様の構成のものであり、互いに対向する1対のコンベア54,55を有している。ただし、それら1対のコンベア54,55の両者を、前後方向に移動させることが可能とされている。
[0012]
 なお、前方側のコンベア装置40が有する後方側のコンベア45、および、後方側のコンベア装置42が有する1対のコンベア54,55を後方側へ移動させることで、前方側のコンベア装置40のみを用いて、単一のコンベア装置とすることが可能とされている。したがって、基板搬送装置24は、比較的大きな幅の基板にも対応することが可能とされているのである。
[0013]
 複数の部品フィーダ26の各々には、部品保持テープ(複数の部品がテープに保持されたものであり、「部品テーピング」とも呼ばれる)が捲回されたリールが、セットされており、複数の部品フィーダ26の各々は、その部品保持テープを間欠的に送り出すことによって、所定の部品供給部位において、順次、部品を1つずつ供給する。部品の補給は、リールを交換しつつ、部品テーピングを繋ぎ合わせるようにして行ってもよく(スプライシング)、また、部品フィーダ26ごとリールを交換して行ってもよい。なお、当該部品装着機12は、複数の部品フィーダ26に代えて、いわゆるトレイ型の部品供給装置をも取り付け可能とされている。
[0014]
 図3に、ヘッド移動装置30の斜視図を示す。ヘッド移動装置30は、いわゆるXY型移動装置であり、X方向に移動させるX方向移動機構60と、部品装着ヘッド28をY方向に移動させるY方向移動機構62とを含んで構成される。詳しくは、Y方向移動機構62は、ビーム22に支持され、X方向移動機構60を、部品フィーダ26と基板とにわたって移動させるものである。X方向移動機構60は、部品装着ヘッド28が脱着可能に取り付けられるヘッド取付体64を支持し、X方向に移動させるものである。なお、図3に示すように、ヘッド取付体64の下部には、基板の表面の撮像等を行う撮像装置としてのカメラ66が固定されている。
[0015]
 部品装着ヘッド28は、いわゆるインデックス型の装着ヘッドである。つまり、部品装着ヘッド28は、それぞれが、負圧の供給によって部品を下端部において吸着保持する8つの吸着ノズル70を有しており、それらが、リボルバ72に保持されている。そのリボルバ72は、間欠回転し、特定位置に位置する1の吸着ノズル70がノズル昇降装置によって昇降可能、つまり、上下方向に移動可能とされている。特定位置に位置する吸着ノズル70は、下降した際に、負圧が供給されることによって、部品を保持し、また、負圧の供給が断たれることで、吸着保持している部品を離脱させる。ちなみに、8つの吸着ノズル70の各々は、ノズル回転機構によって、自身の軸線回りに、つまり、その軸線を中心に回転させられるようになっており、当該部品装着ヘッド28は、各吸着ノズル70によって保持されている部品の回転位置を、変更・調整することが可能とされている。なお、ヘッド取付体64には、部品装着ヘッドとして、単一の吸着ノズルを有するもの、いわゆるシングルノズル型の装着ヘッドを、取り付けることも可能である。
[0016]
 <部品装着機による部品装着作業の概要>
 単一の部品装着機12による部品装着作業について簡単に説明すれば、まず、基板搬送装置24によって、作業に供される基板が、上流側から搬入され、所定の位置まで搬送され、所定の作業位置にて固定される。次いで、カメラ66がヘッド移動装置30によって移動させられ、基板の上面に付された基準マークが撮像される。その撮像によって得られた撮像データに基づき、装着位置の基準となる座標系が決定される。続いて、ヘッド移動装置30によって、部品装着ヘッド28が複数の部品フィーダ26の上方に位置させられ、8つの吸着ノズル70の各々において部品が順次保持される。そして、ヘッド移動装置30によって、部品装着ヘッド28が基板の上方に移動させられ、順次、装着プログラムによって定められた設定位置に装着される。
[0017]
 また、本実施例の部品装着システム10は、図4の平面図に示すように、2つの部品装着機12の各々が備える基板搬送装置24を単一のコンベア装置とした状態で、それら2つの部品装着機12a,12bの基板搬送装置24によって、1つの大型基板Sbを固定保持することが可能とされている。そして、本実施例の部品装着システム10は、その大型基板S に対して、第1部品装着機12aと第2部品装着機12bとの両者によって、部品装着作業を行うことが可能とされている。以下の説明において、第1部品装着機12aの部品装着ヘッド28を、第1装着ヘッド28aと、第2部品装着機12bの部品装着ヘッド28を、第2装着ヘッド28bと呼ぶ場合がある。
[0018]
 上記のように、本部品装着システム10においては、1つの基板S に対して、2つの部品装着ヘッド28a,28bを用いるため、それら2つの28a,28bを連携させる必要がある。具体的には、第1装着ヘッド28aをヘッド移動装置30aによって移動させるための基板に平行な平面における座標系と、第2装着ヘッド28bをヘッド移動装置30bによって移動させるための座標系とを、統一させる必要があるのである。
[0019]
 第1装着ヘッド28aによって作業が行われる第1作業エリアR1と、第2装着ヘッド28bによって作業が行われる第2作業エリアR2とが、重なっているような場合には、例えば、その重なっている箇所に基準となるマークを設け、第1部品装着機12aのカメラ66(以下、第1カメラ66aと呼ぶ場合がある)によるそのマークの撮像データと、第2部品装着機12bのカメラ66(以下、第2カメラ66bと呼ぶ場合がある)によるそのマークの撮像データとに基づいて、第1装着ヘッド28aの座標系と第2装着ヘッド28bの座標系とを、容易に統一させることが可能である。
[0020]
 しかしながら、本部品装着システム10において、第1装着ヘッド28aによって作業が行われる第1作業エリアR1と、第2装着ヘッド28bによって作業が行われる第2作業エリアR2とは、図4に示すように、重ならないような範囲となっている。そのため、第1装着ヘッド28aの座標系と第2装着ヘッド28bの座標系とを統一させることが問題となる。以下に、本部品装着システム10における第1装着ヘッド28aの座標系と第2装着ヘッド28bの座標系とを統一させる手法について、詳しく説明する。
[0021]
 本部品装着システム10は、それぞれが、設定された相互位置関係を持つ複数のマークが配置された1対のマークプレート80,82を備えている。それら1対のマークプレート80,82は、同一のものであり、膨張係数が低い石英ガラスで長方形状に形成されて表面に4つの円形状のマークが直線状に並んで配置されたものである。そして、それら1対のマークプレート80,82は、ベース20上に配設されている。具体的には、1対のマークプレート80,82は、左右方向に延びる状態で、基板搬送装置24を挟んでその基板搬送装置24の上方側および下方側に配設されている。以下の説明において、基板搬送装置24の上方側に配設されたマークプレート80を、第1プレート80と、基板搬送装置24の上方側に配設されたマークプレート82を、第2プレート82と呼ぶこととする。
[0022]
 第1プレート80および第2プレート82は、第1部品装着機12aと第2部品装着機12bとに跨って、詳しく言えば、第1作業エリアR1と第2作業エリアR2とに跨って配設されている。なお、第1プレート80と第2プレート82とは、第1作業エリアR1と第2作業エリアR2との各々に、2つずつのマークが存在するように配設されている。なお、第1プレート80の4つのマークの符号を、左側から順にM A1,M B1,M C1,M D1とし、第2プレート82の4つのマークの符号を、左側から順にM A2,M B2,M C2,M D2として、以下の説明を行うこととする。
[0023]
 大型基板Sへの部品装着作業を行う際には、まず、第1部品装着機12aにおいて、第1作業エリアR1に存在する第1プレート80のマークM A1,M B1と第2プレート82のマークM A2,M B2とが、カメラ66aによって撮像される。その撮像データに基づいて、マークM A1,M B1およびマークM A2,M B2の位置座標が測定される。それら部品装着作業前に測定された4つのマークM A1,M B1,M A2,M B2の位置座標は、第1部品装着機12aにおける熱膨張等に関する補正の基準とされる。そして、部品装着作業中の定められたタイミングで、再び4つのマークM A1,M B1,M A2,M B2の位置座標が測定され、基準とされた位置座標との差に基づいて、熱膨張に伴う補正が行われるようになっている。
[0024]
 また、第2部品装着機12bにおいても、同様に、第2作業エリアR2に存在する第1プレート80のマークM C1,M D1と第2プレート82のマークM C2,M D2とが、カメラ66bによって撮像される。その撮像データに基づいて、マークM C1,M D1およびマークM C2,M D2の位置座標が測定され、熱膨張に伴う補正に用いられる。
[0025]
 次に、前述のように第1部品装着機12aにおいて測定されたマークM A1,M B1およびマークM A2,M B2の位置座標に基づいて、第1プレート80のマークM C1,M D1と第2プレート82のマークM C2,M D2との位置座標が推定される。先にも述べたように、第1プレート80および第2プレート82において、4つのマークM ,M ,M ,M は直線状に配置されている。また、マークM とマークM との間隔、マークM とマークM との間隔、マークM とマークM との間隔は、それぞれ、定められた間隔L AB,L BC,L CDとされている。したがって、本部品装着システム10においては、マークM およびマークM の位置座標が測定されれば、それらに基づいて、第2作業エリアR2内に存在する第1プレート80のマークM C1,M D1と第2プレート82のマークM C2,M D2との位置座標が、容易に推定されるのである。
[0026]
 続いて、上記のように推定された第1プレート80のマークM C1,M D1と第2プレート82のマークM C2,M D2との位置座標と、第2部品装着機12bにおいて測定された位置座標とに基づいて、第2部品装着機12bの第1部品装着機12aに対する位置関係が求められる。具体的には、第2エリアR2に存在する第1プレート80のマークM C1,M D1および第2プレート82のマークM C2,M D2の各々において、推定された位置座標と測定された位置座標とが比較され、第2部品装着機12bの第1部品装着機12aに対する位置、例えば、それら装着機間のX方向の距離やY方向のズレなどが求められる。また、測定されたマークM C1,マークM C2を通る直線の推定されたマークM C1,マークM C2を通る直線に対する傾きθ と、測定されたマークM D1,マークM D2を通る直線の推定されたマークM D1,マークM C2を通る直線に対する傾きθ とに基づいて、第2部品装着機12bの第1部品装着機12aに対する傾きが求められる。そして、大型基板S に対して部品装着作業を行う際、第2部品装着機12bにおいては、その求められた第2部品装着機12bの第1部品装着機12aに対する位置や傾きに基づいて、第2装着ヘッド28bのヘッド移動装置30bによって移動させられるべき位置が補正されるようになっている。
[0027]
 なお、上述した第2部品装着機12bの第1部品装着機12aに対する位置関係の把握は、大型基板S に対して部品装着作業中における熱膨張等を考慮するために、定められた間隔で繰り返し行われるようになっている。
[0028]
 なお、本実施例の部品装着システム10においては、第1部品装着機12aを基準として、第2装着ヘッド28bのヘッド移動装置30bによって移動させられるべき位置が補正されていたが、第2部品装着機12bを基準として、第1装着ヘッド28aのヘッド移動装置30aによって移動させられるべき位置が補正されてもよい。また、第1装着ヘッド28aのヘッド移動装置30aによって移動させられるべき位置と、第2装着ヘッド28bのヘッド移動装置30bによって移動させられるべき位置との両者が補正されてもよい。
[0029]
 また、本実施例の部品装着システム10においては、第1部品装着機12aの熱膨張に伴う補正を行うため、前述したように、1対のマークプレート80,82は、2つの円形状のマークが第1作業エリアR1内に存在するように配設されていた。それにより、各マークプレート80,82の延びる方向を特定すること、また、第1部品装着機12aの熱膨張に伴う補正を行うことが可能とされていた。ただし、マークの形状が円形状であることに限定されず、また、マークの数が2つであることに限定されない。例えば、三角形や四角形のマークとしてもよく、マークを1つ、あるいは、3つ以上としてもよい。
[0030]
 さらに、本実施例の部品装着システム10においては、第2部品装着機12の熱膨張に伴う補正を行うため、前述したように、1対のマークプレート80,82は、2つのマークが第2作業エリアR2内に存在するように配設されていた。しかしながら、第2エリアR2に存在するマークも、第1エリアR1に存在するマークと同様に、例えば、三角形や四角形のマークとしてもよく、マークを1つ、あるいは、3つ以上としてもよい。
[0031]
 さらにまた、本実施例の対基板作業システムは、作業ヘッドとして、部品を基板に装着するための部品装着ヘッドを備えた部品装着システムに採用されていたが、それに限定されず、例えば、ディスペンサや検査機などを主体とするシステムのように、基板に対して作業を行うための種々のシステムに採用することが可能である。なお、本実施例の対基板作業システムは、2つの部品装着機12を隣接して並設したものとされていたが、単一のベースに対して、それぞれが作業エリアの異なる2つの作業ヘッドが設けられた装置に採用することも可能である。

符号の説明

[0032]
 10:部品装着システム〔対基板作業システム〕  12a:第1部品装着機   12b:第2部品装着機  20:ベース  22:ビーム  24:基板搬送装置〔基板保持装置〕  26:部品フィーダ  28a:第1装着ヘッド〔第1作業ヘッド〕  28b:第2装着ヘッド〔第2作業ヘッド〕 30a:ヘッド移動装置〔第1ヘッド移動装置〕  30b:ヘッド移動装置〔第2ヘッド移動装置〕  66a:カメラ〔第1撮像装置〕  66b:カメラ〔第2撮像装置〕  80:マークプレート(第1プレート)〔マーク配置部材〕  82:マークプレート(第2プレート)〔マーク配置部材〕

請求の範囲

[請求項1]
 基板を固定保持する基板保持装置と、
 その基板保持装置によって保持された基板に対して作業を行う第1作業ヘッドおよび第2作業ヘッドと、
 前記第1作業ヘッドを、第1作業エリア内において移動させる第1ヘッド移動装置と、
 前記第2作業ヘッドを、前記第1作業エリアとは異なる第2作業エリア内において移動させる第2ヘッド移動装置と、
 前記第1作業ヘッドとともに前記第1ヘッド移動装置によって移動させられる第1撮像装置、および、前記第2作業ヘッドとともに前記第2ヘッド移動装置によって移動させられる第2撮像装置と、
 を備えた対基板作業システムであって、
 当該対基板作業システムが、さらに、
 前記第1作業エリアと前記第2作業エリアとに跨って配設され、設定された相互位置関係を持つ複数のマークが配置されたマーク配置部材を備え、
 前記基板保持装置によって前記第1作業エリアと前記第2作業エリアとに跨った状態で保持された1つの基板に対して作業を行う際に、前記第1撮像装置によって前記マーク配置部材の前記第1作業エリアに存在する1以上のマークを撮像してそれら第1作業エリアに存在するマークの位置を測定するとともに、前記第2撮像装置によって前記マーク配置部材の前記第2作業エリアに存在する1以上のマークを撮像してそれら第2作業エリアに存在するマークの位置を測定し、それら測定された前記第1作業エリアに存在するマークの位置と測定された前記第2作業エリアに存在するマークの位置とに基づいて、作業において前記第1作業ヘッドの前記第1ヘッド移動装置によって移動させられるべき位置と前記第2作業ヘッドの前記第2ヘッド移動装置によって移動させられるべき位置との少なくとも一方を補正するように構成された対基板作業システム。
[請求項2]
 当該対基板作業システムが、
 測定された前記第1作業エリアに存在するマークの位置に基づいて、前記マーク配置部材の前記第2作業エリア内に存在する1以上のマークの位置を推定し、
 前記第2作業エリアに存在するマークの測定された位置と推定された位置とのズレに基づいて、作業において前記第1作業ヘッドの前記第1ヘッド移動装置によって移動させられるべき位置と前記第2作業ヘッドの前記第2ヘッド移動装置によって移動させられるべき位置との少なくとも一方を補正するように構成された請求項1に記載の対基板作業システム。
[請求項3]
 当該対基板作業システムが、
 それぞれが、(A)ベースと(B)そのベースに設けられて基板を搬送するとともに基板を固定保持する基板搬送装置と(C)基板に対して作業を行う作業ヘッドと(D)その作業ヘッドを前記ベース上において移動させるヘッド移動装置と(E) 前記作業ヘッドとともに前記ヘッド移動装置によって移動させられる撮像装置とを有し、隣接して並設された2つの対基板作業機を備え、
 それら2つの対基板作業機の各々が有する前記基板搬送装置によって1つの基板を固定保持可能とされることでそれらの各々によって前記基板保持装置が構成され、
 前記2つの対基板作業機の一方が有する前記作業ヘッド,ヘッド移動装置,撮像装置が、前記第1作業ヘッド,第1ヘッド移動装置,第1撮像装置として機能するとともに、
 前記2つの対基板作業機の他方が有する前記作業ヘッド,ヘッド移動装置,撮像装置が、前記第2作業ヘッド,第2ヘッド移動装置,第2撮像装置として機能し、
 前記マーク配置部材が、前記2つの対基板作業機の各々が有する前記ベースに跨って配設された請求項1または請求項2に記載の対基板作業システム。
[請求項4]
 前記マーク配置部材が、前記第1作業エリアに少なくとも2つのマークが存在するように配設された請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の対基板作業システム。
[請求項5]
 前記マーク配置部材が、記第2作業エリアに少なくとも2つのマークが存在するように配設された請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載の対基板作業システム。
[請求項6]
 前記マーク配置部材が、前記複数のマークが直線状に配置されたものとされ、
 当該対基板作業システムが、
 それぞれが前記マーク配置部材である1対のマーク配置部材を備え、それら1対のマーク配置部材が、前記複数のマークが並ぶ直線に交差する方向に間隔をおいて配設された請求項1ないし請求項5のいずれか1つに記載の対基板作業システム。
[請求項7]
 前記1対のマーク配置部材が、前記基板保持装置を挟んで両側に配設された請求項6に記載の対基板作業システム。
[請求項8]
 前記1対のマーク配置部材の各々が、
 4つのマークを直線状に配置されたものとされ、それら4つのマークのうちの2つが前記第1作業エリア内に、残りの2つが前記第2作業エリア内に位置するように配設された請求項6または請求項7に記載の対基板作業システム。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]