JP7101497B2 - 作業装置および相対位置関係特定方法 - Google Patents
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Description
本実施例の作業装置である部品装着機10を、図1に示す。その部品装着機10は、(a) ベース12と、(b)ベース12上に配設され、回路基板S(以下、単に「基板S」という場合がある)の搬入・搬出を行うとともに、その基板を定められた位置に固定する基板搬送固定装置14と、(c) その基板搬送固定装置14を挟んでベース12上に配設されたフィーダ型部品供給装置16およびトレイ型部品供給装置18と、(d) それら部品供給装置16,18の各々から供給される電子部品(以下、単に「部品」という場合がある)を基板搬送固定装置14によって固定された基板Sに装着する部品装着装置20とを含んで構成されている。また、ベース12には、2つの部品カメラ22が設けられている。それら2つの部品カメラ22の各々は、フィーダ型部品供給装置16と基板搬送固定装置14との間、および、トレイ型部品供給装置18と基板搬送固定装置14との間に、基板搬送方向に平行に移動可能に設けられている。ちなみに、以下の説明において、図において矢印で示すように、基板Sの搬送方向(図1における左右方向)をX方向,基板搬送方向に直交する方向をY方向と呼ぶ場合がある。
本実施例の部品装着機10による部品装着作業について説明すれば、まず、基板搬送固定装置14によって、作業に供される基板Sが、上流側から搬入され、所定の作業位置にて固定される。次いで、マークカメラ64がヘッド移動装置32によって移動させられ、基板Sの上面に付された基準マーク62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。
(i)ノズルカメラ間相対位置関係特定工程
本部品装着機10においては、上記の部品装着作業が行われる前に、各構成要素間の上下方向における相対位置関係の特定が行われる。まず、部品装着ヘッド30が交換等によって取り付けられた場合には、その部品装着ヘッド30の吸着ノズル66と、マークカメラ64との相対位置関係の特定が行われる。本部品装着機10の基板搬送固定装置14のコンベアレール78の上面に治具載置台80が固定されており、その治具載置台80に、合焦用治具82が載置されている。その合焦用治具82は、平板状のものであり、その上面には、ストライプ柄が印刷されている。つまり、その合焦用治具82の上面が、マークカメラ64のピントを確認するための合焦用被撮像部として機能する。
次に、マークカメラ64と基板Sとの上下方向における相対位置関係の特定が行われる。本部品装着機10においては、基板搬送固定装置14のコンベアレール78の上面に、合焦用被撮像部であるストライプ柄84が印刷されている。部品装着機10は、マークカメラ64を、ヘッド移動装置32によってコンベアレール78のストライプ柄84の上に移動させ、ヘッド昇降装置60によってマークカメラ64を原点位置から下降させつつ、ストライプ柄84を撮像させる。そして、マークカメラ64のピントがストライプ柄84に合った位置が記憶される。具体的には、図4に示すように、ヘッド昇降装置60の原点位置からマークカメラ64のピントがストライプ柄84に合った位置までの下降量hHが記憶される。
上述のように、吸着ノズル66とマークカメラ64との相対位置関係、および、マークカメラ64と基板Sとの相対位置関係が特定されると、それらの相対位置関係に基づいて、吸着ノズル66と基板Sとの位置関係が特定されるのである。詳しく説明すれば、部品装着ヘッド30がヘッド昇降装置60における原点位置にあり、かつ、吸着ノズル66がノズル昇降装置68における原点位置にある場合(図4における破線の位置)には、吸着ノズル66の下端から基板Sまでの距離が、ノズルカメラ間相対位置関係特定工程で検出された吸着ノズル66の下降量hN、カメラ基板相対位置関係特定工程で検出された部品装着ヘッド30の下降量、コンベアレール78の上面から基板Sの上面までの高低差を足し合わせた距離HNS(=hN+hH+hS)となっているのである。
また、本部品装着機10においては、部品を部品供給装置16,18から吸着保持する場合における吸着ノズル66と部品との上下方向における相対位置関係も、上述した方法と同様の方法によって特定されるようになっている。まず、フィーダ型部品供給装置16の部品と吸着ノズル66との相対位置関係の特定工程について説明する。フィーダ型部品供給装置16は、複数の部品フィーダ90がX方向に並べられたものである。それら複数の部品フィーダ90の少なくとも1つのものには、図5に示すように、部品供給部SSのすぐ前端側の上面に、合焦用被撮像部としてのストライプ柄92が印刷されている。部品装着機10は、マークカメラ64を、ヘッド移動装置32によって部品フィーダ90のストライプ柄92の上に移動させ、ヘッド昇降装置60によってマークカメラ64を原点位置から下降させつつ、ストライプ柄92を撮像させる。そして、マークカメラ64のピントがストライプ柄92に合った位置、つまり、ヘッド昇降装置60の原点位置からマークカメラ64のピントがストライプ柄92に合った位置までの下降量hFが記憶される。
本実施例の部品装着機10は、制御装置100によって制御される。詳しく言えば、制御装置100によって、本部品装着機10が有する基板搬送固定装置14,部品供給装置16,18,部品カメラ22,部品装着ヘッド30,ヘッド移動装置32等が統括して制御される。そして、その制御装置100は、吸着ノズル66の上下方向における位置を制御するために、種々の機能部を有していると考えることができる。具体的には、図6に示すような機能構成を有していると考えることができる。詳しく説明すれば、制御装置100は、上述のノズルカメラ間相対位置関係特定工程,カメラ基板間相対位置関係特定工程,ノズル基板間相対位置関係特定工程,カメラ部品間相対位置関係特定工程,ノズル部品間相対位置関係特定工程の各々の処理を行う機能部として、それぞれ、ノズルカメラ間相対位置関係特定部102,カメラ基板間相対位置関係特定部104,ノズル基板間相対位置関係特定部106,カメラ部品間相対位置関係特定部108,ノズル部品間相対位置関係特定部110を有しているのである。なお、ノズルカメラ間相対位置関係特定部102が、ツールカメラ間相対位置関係特定部に相当し、カメラ基板間相対位置関係特定部104およびカメラ部品間相対位置関係特定部108が、カメラ作業対象物間相対位置関係特定部に相当し、ノズル基板間相対位置関係特定部106およびノズル部品間相対位置関係特定部110が、ツール作業対象物間相対位置関係特定部に相当する。
本実施例の作業装置である部品装着機10および相対位置関係特定方法によれば、ツールとカメラとの相対位置関係が取得されていれば、作業対象物に対して定められた位置にある合焦用被撮像部に対してカメラのピントが合う位置を特定するのみで、ツールと作業対象物との接近離間方向における相対位置関係を特定することができる。つまり、ツールを作業対象物に直接接触させてツールと作業対象物との相対位置関係を特定する場合に比較して、その特定の時間を短縮することが可能である。また、ツールを作業対象部に接触させることでそれらの相対位置関係を特定する場合には、剛性の低い対象物に対しては、相対位置関係の特定が困難であったが、本実施例の作業装置である部品装着機10および相対位置関係特定方法によれば、そのような問題は生じず、容易に、ツールと作業対象物との接近離間方向における相対位置関係を特定することができる。
Claims (5)
- ツールを備え、そのツールによって相対的に接近離間可能に設けられた作業対象物に対して作業を行う作業装置であって、
当該作業装置が、
光軸が前記接近離間方向に延びるように設けられたカメラと、当該作業装置の制御を司る制御装置とを備え、
前記制御装置が、
前記作業対象物に対して前記接近離間方向において定められた位置に配置された合焦用被撮像部を前記カメラによって撮像し、その撮像結果に基づいて前記合焦用被撮像部の鮮明な像が得られる前記カメラの前記合焦用被撮像部に対する位置を特定することで、前記カメラと前記作業対象物との前記接近離間方向の相対位置関係を特定するカメラ作業対象物間相対位置関係特定部と、
その特定された前記カメラと前記作業対象物との前記光軸と平行な方向の相対位置関係と、予め取得された前記カメラと前記ツールとの前記接近離間方向であって前記光軸と平行な方向の相対位置関係とに基づいて、前記ツールと前記作業対象物との前記接近離間方向であって前記光軸と平行な方向における相対位置関係を特定するツール作業対象物間相対位置関係特定部と
を含んで構成された作業装置。 - 当該作業装置が、前記ツールおよび前記カメラを前記作業対象物に対して接近離間させる移動装置を備え、
前記制御装置が、
特定された前記ツールと前記作業対象物との相対位置関係に基づいて、前記移動装置による前記ツールの前記作業対象物に対する移動を制御するように構成された請求項1に記載の作業装置。 - 前記ツールが部品を吸着保持する吸着ノズルであり、前記移動装置が前記吸着ノズルを上下方向に昇降させるものであり、
当該作業装置が、前記吸着ノズルによって部品を基板に装着する部品装着機とされ、
前記合焦用被撮像部が、前記作業対象物としての基板に対して定められた高さ位置に位置するように当該部品装着機に設けられ、
前記制御装置が、
前記ツール作業対象物間相対位置関係特定部によって特定された前記吸着ノズルと前記基板との上下方向における相対位置関係に基づいて、前記移動装置による前記吸着ノズルの前記基板に対する昇降を制御するように構成された請求項2に記載の作業装置。 - 前記作業装置が、
前記吸着ノズルと、その吸着ノズルを昇降させるノズル昇降装置とを有する部品装着ヘッドを備え、
前記移動装置が、その部品装着ヘッドと前記カメラとを昇降させるヘッド昇降装置とされ、
前記制御装置が、
前記合焦用被撮像部とは別の合焦用被撮像部を設けた合焦用治具を前記吸着ノズルに保持させた状態で、その吸着ノズルを前記ノズル昇降装置によって昇降させつつ、前記カメラによって前記合焦用治具の合焦用被撮像部を撮像し、その撮像結果に基づいて前記合焦用被撮像部の鮮明な像が得られる前記合焦用治具の前記カメラに対する位置を特定することで、前記吸着ノズルと前記カメラとの上下方向における相対位置関係を特定するノズルカメラ間相対位置関係特定部を含んで構成された請求項3に記載の作業装置。 - 作業対象物に対してその作業対象物と相対的に接近離間可能に設けられたツールによって作業を行う作業装置において、前記ツールと前記作業対象物との接近離間方向の相対位置関係を特定する相対位置関係特定方法であって、
前記作業装置が、光軸が前記接近離間方向に延びるように設けられたカメラを備え、
当該相対位置関係特定方法が、
前記作業対象物に対して前記接近離間方向において定められた位置に配置された合焦用被撮像部を前記カメラによって撮像し、その撮像結果に基づいて前記合焦用被撮像部の鮮明な像が得られる前記カメラの前記合焦用被撮像部に対する位置を特定することで、前記カメラと前記作業対象物との前記接近離間方向の相対位置関係を特定するカメラ作業対象物間相対位置関係特定工程と、
その特定された前記カメラと前記作業対象物との前記光軸と平行な方向の相対位置関係と、予め取得された前記カメラと前記ツールとの前記接近離間方向であって前記光軸と平行な方向の相対位置関係とに基づいて、前記ツールと前記作業対象物との前記接近離間方向であって前記光軸と平行な方向における相対位置関係を特定するツール作業対象物間相対位置関係特定工程と
を含む相対位置関係特定方法。
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JP2004186308A (ja) | 2002-12-02 | 2004-07-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 部品実装装置及び方法 |
JP2008227400A (ja) | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Juki Corp | 電子部品実装装置 |
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