JP2005123372A - ワークの装着装置およびワークの装着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク受渡し時のワークの位置ずれを排除することができるワークの装着装置およびワークの装着方法を提供することを目的とする。
【解決手段】部品供給部１から取り出され部品移送機構７によって受渡位置Ｐ４まで搬送された部品４をワーク保持ツール１６によって保持し、作業位置Ｐ５において表示パネル２１に装着する構成のワーク装着装置において、受渡位置Ｐ４における部品４の位置決めのための基板保持部９の停止位置制御を、部品移送機構７による搬送途中に第２のカメラ１０によって部品４を撮像して検出された位置検出結果に加えて、作業位置Ｐ５においてカメラ２６Ａ，２６Ｂによって検出した部品４の位置検出結果を統計処理して求められた部品４の平均的な位置を勘案して行う。これにより、部品４をワーク保持ツール１６に受渡す際の位置ずれを排除することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品などのワークを基板などの被装着物に装着するワークの装着装置およびワークの装着方法に関するものである。

表示パネルの組立に際しては、基板にドライバ用の半導体チップやフレキシブル基板などのワークが装着される。この装着作業を行う装置として、ワークをワーク保持ツールによって保持して基板に装着するワーク装着機構と、トレイなどに収納されたワークを取り出すワーク取出機構とを別個に設け、取り出されたワークを所定の受渡位置においてワーク保持ツールに受け渡す構成のものが知られている（例えば特許文献１，２参照）。このような構成を採用することにより、ワークの取り出し動作と基板への装着動作とを同時並行して実行することが可能となり、タクトタイムを短縮することができるという利点がある。
特開平９−１４８７９２号公報 特開２０００−３５８１７７号公報

しかしながら、上述の構成のワークの装着装置には、従来よりワークの受け渡しを行う構成に起因して、ワークの位置合わせ精度に関して以下のような問題点があった。すなわち、ワーク供給部に収納されたワークは、基板への装着作業を行う作業位置に到達するまでに複数回の移載動作を経て搬送されるため、移載動作ごとにワークの位置誤差が累積される。

このような位置誤差を小さくするため、装置組み立て時やメンテナンス時には機構誤差を極力排除するための機械調整作業が行われるが、機械調整によって位置ずれ要因を完全に排除することは困難で、作業位置においてワークは不可避的にワーク保持ツールに対して位置ずれ状態となる場合が多い。そしてこのような位置ずれ状態を放置した状態で装置の運転を継続すると突発的に大きな位置ずれが発生した場合に、ワーク保持ツールに保持された状態でのワークの位置検出のために行われるワーク認識において容易に認識ミスを誘発し、稼働率を低下させてしまう要因となっていた。

そこで本発明は、自動運転中にワーク受渡し時のワークの位置ずれを小さくして稼働率を高めることができるワークの装着装置およびワークの装着方法を提供することを目的とする。

本発明のワークの装着装置は、ワーク供給部と、ワーク供給部からワークを取り出して受渡位置まで搬送するワーク搬送手段と、前記受渡位置にてワークを保持し作業位置においてワークを被装着物に装着するワーク保持ツールと、このワーク保持ツールを前記受渡位置と前記作業位置との間で移動させるワーク保持ツール移動手段と、前記作業位置において前記ワーク保持ツールに保持されたワークを撮像して画像データを取り込む第１のカメラと、この第１のカメラで取り込んだ画像データからワークの特徴部を認識することによりワーク側位置情報を得る第１の認識手段と、この第１の認識手段で得られた前記ワーク側位置情報を反映させて前記作業位置におけるワークと被装着物との位置合わせを行うアライメント手段と、前記ワーク搬送手段における前記受渡位置に間する受渡位置情報を記憶する受渡位置情報記憶部と、前記ワーク搬送手段に保持されたワークの位置を検出す
るワーク位置検出手段と、このワーク位置検出手段によって検出したワークの位置と前記受渡位置情報とに基づいてワークを前記受渡位置に位置決めする際の前記ワーク搬送手段の停止動作を制御するワーク搬送手段制御部と、前記第１の認識手段によって得られた複数の前記ワーク側位置情報を統計的に処理してワークの平均的な位置を示すワーク平均位置を算出する統計処理部と、前記ワーク平均位置に基づいて前記受渡位置情報を補正する受渡位置情報補正手段とを備えた。

本発明のワークの装着方法は、ワーク搬送手段によってワーク供給部からワークを取り出すワーク取出工程と、ワーク搬送手段に保持されたワークの位置を検出するワーク位置検出工程と、ワーク位置検出工程で検出したワークの位置と受渡位置に関する受渡位置情報に基づいて前記ワーク搬送手段を制御し、このワーク搬送手段に保持されたワークを受渡位置に位置決めするワーク位置決め工程と、前記受渡位置においてワーク保持ツールで前記ワーク搬送手段によって搬送されてきたワークを保持するワーク保持工程と、ワークを保持した前記ワーク保持ツールを移動させて作業位置に位置させる保持ツール移動工程と、前記ワーク保持ツールに保持されたワークを第１のカメラで撮像して画像データを取り込み、取り込んだ画像データからワークの特徴部を認識してワーク側位置情報を得るワーク認識工程と、前記ワーク側位置情報を反映させて前記作業位置におけるワークと被装着物との位置合わせを行う位置合わせ工程と、ワークを被装着物に装着するワーク装着工程とを有するワークの装着方法であって、前記ワーク認識工程で得られる複数の前記ワーク側位置情報を統計処理してワークの平均的な位置を示すワーク平均位置を算出し、このワーク平均位置に基づいて前記受渡位置情報を補正する。

本発明によれば、ワーク認識工程で得られる複数のワーク側位置情報を統計処理してワークの平均的な位置を示すワーク平均位置を算出し、このワーク平均位置に基づいて受渡位置情報を補正することにより、ワーク受渡し時のワークの位置ずれを小さくすることができる。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１のワークの装着装置の正面図、図２は本発明の実施の形態１のワークの装着装置の平面図、図３は本発明の実施の形態１のワークの装着装置における第１のカメラによる部品認識の説明図、図４は本発明の実施の形態１のワークの装着装置における第１のカメラの撮像動作の説明図、図５は本発明の実施の形態１のワークの装着装置の制御系の構成を示すブロック図、図６は本発明の実施の形態１のワークの装着方法におけるワーク特徴部認識の説明図、図７は本発明の実施の形態１のワークの装着方法における部品受渡動作のフロー図、図８は本発明の実施の形態１のワークの装着方法における部品装着動作のフロー図である。

まず図１、図２を参照してワークの装着装置の構成を説明する。図１、図２において、部品供給部１（ワーク供給部）は、スライドテーブル２上にトレイ３をＹ方向に移動自在に装着して構成されており、トレイ３には部品４（ワーク）が格子状に収納されている。部品供給部１は左右一対で配置されており、部品供給部１の上方には、部品取出しラインＡに沿ってＸ方向に移動自在な取出しヘッド５ａを備えた部品取出し機構５が配設されている。部品取出し機構５は、取出しラインＬに位置した部品４を、取出しヘッド５ａによってトレイ３から吸着して取り出す。

２つの部品供給部１の間には部品反転機構６が配設されている。部品反転機構６は、複数の保持ヘッド６ａをロータリ機構によって水平な回転軸廻りに回転させる構成となっている。取り出しヘッド５ａによって取り出された部品４は、取出しラインＬの中央に設定
された移載位置Ｐ１にて、保持ヘッド６ａに移載される。そして保持ヘッド６ａが１８０°旋回することにより、部品４は移載位置Ｐ１の垂直下方に設定された受取位置Ｐ２まで旋回移動するとともに、部品４の姿勢が上下反転される。

部品反転機構６の下方には、部品移送機構７がＹ方向に配設されている。部品移送機構７は、部品４を保持する部品保持部９を、ＸＹΘテーブル機構８によって水平移動させる構成となっている。受取位置Ｐ２にて部品反転機構６から部品４を受け取った部品保持部９は、ＸＹΘテーブル機構８によってＹ方向に移動し、保持している部品４を受渡位置Ｐ４にて後述するロータリ搬送部１２に受け渡す。

部品移送機構７において受取位置Ｐ２と受渡位置Ｐ４の間に設定された位置検出位置Ｐ３の上方には、第２のカメラ１０が配設されている。第２のカメラ１０は、部品保持部９に保持された部品４が受取位置Ｐ２から受渡位置Ｐ４に移動する途中において、位置検出位置Ｐ３に到達し撮像視野１０ａ内に位置した部品４を撮像する。すなわち、第２のカメラ１０はワーク搬送手段に保持された部品４を撮像して画像データを取り込む。

この撮像結果を認識処理して求められた部品４の位置検出結果に基づきＸＹΘテーブル機構８を制御することにより、部品供給部１から取り出され部品反転機構６を経て基板保持部９に保持された状態で部品４が位置ずれを生じている場合にあっても、部品４を受渡位置Ｐ４に正しく位置決めすることができる。部品取出し機構５、部品反転機構６、部品移送機構７は、部品供給部１から部品４を取り出して受渡位置Ｐ４まで搬送するワーク搬送手段となっている。

部品移送機構７からＹ方向に隔てた位置には、パネル保持部１８が配設されている。パネル保持部１８は、部品４が装着される被装着物としての表示パネル２１を保持して位置決めする。部品移送機構７とパネル保持部１８の間には、ロータリ搬送部１２が配設されている。ロータリ搬送部１２はインデックス機構１５によってインデックス回転するターンテーブル１３に、ワーク保持ツール１６をアーム部１４を介して装着した構成となっており、インデックス機構１５を駆動することにより、ワーク保持ツール１６は部品移送機構７とパネル保持部１８との間で回動する。

受渡位置Ｐ４の上方には、ワーク保持ツール１６を昇降させる第２の昇降機構１１が配設されており、ワーク保持ツール１６が受渡位置Ｐ４において昇降することにより、部品保持部９に保持された部品４はワーク保持ツール１６によって取り出される。インデックス機構１５によってワーク保持ツール１６が受渡位置Ｐ４から１８０°回動した位置は、後述するようにワーク保持ツール１６に保持された部品４を撮像する作業や、ワーク保持ツール１６によって部品４を表示パネル２１に装着する作業を行う作業位置Ｐ５となっている。

すなわち上述の構成においては、受渡位置Ｐ４と作業位置Ｐ５が水平方向に離れた位置に配置されており、ターンテーブル１３、アーム部１４、インデックス機構１５で構成されるロータリ搬送部１２は、ワーク保持ツール１６を受渡位置Ｐ４と作業位置Ｐ５との間で水平方向に移動させるワーク保持ツール水平移動手段となっている。

作業位置Ｐ５にて停止したワーク保持ツール１６は第１の昇降機構１７によって昇降し、これによりワーク保持ツール１６に保持された部品４は、パネル保持テーブル２０に保持された表示パネル２１の縁部に装着される。すなわちワーク保持ツール１６は、受渡位置Ｐ４にて部品４を保持し、作業位置Ｐ５において部品４を被装着物である表示パネル２１に装着する。作業位置Ｐ５の下方には、表示パネル２１の下面側を支持する下受部２５が設けられており、部品４の装着時の押圧力は、下受部２５によって支持される。なお図
２においては、第１の昇降機構１７，第２の昇降機構１１の図示を省略している。

パネル保持部１８はＸＹΘテーブル機構１９によってパネル保持テーブル２０を水平移動させる構成となっており、パネル保持部１８の手前側にはパネル搬送機構２２が配設されている。パネル搬送機構２２は搬送アーム２３の先端にパネル保持ヘッド２４を設けた構成となっており、前工程から供給された表示パネル２１は、パネル保持ヘッド２４に保持されてパネル保持テーブル２０上に載置される。

作業位置Ｐ５にはＡ点観察カメラ２６Ａ、Ｂ点観察カメラ２６Ｂが撮像方向を上向きにして配設されている。Ａ点観察カメラ２６Ａ、Ｂ点観察カメラ２６Ｂは第１のカメラであり、作業位置Ｐ５においてワーク保持ツール１６に保持された部品４を撮像して画像データを取り込むとともに、表示パネル２１の縁部を下方から撮像して画像データを取り込む。

第１のカメラによる部品認識および撮像動作について、図３，図４を参照して説明する。図３（ａ）に示すように、Ａ点観察カメラ２６Ａ、Ｂ点観察カメラ２６Ｂは反射光学系２６ａを備えており、ワーク保持ツール１６に保持された部品４を下方から反射光学系２６ａを介して撮像する。ここで下受け部２５は透明体で製作されており、Ａ点観察カメラ２６Ａ、Ｂ点観察カメラ２６Ｂによる撮像を妨げない。

図３（ｂ）に示すように、部品４の下面には複数の電極４ａおよび部品４の特徴部であるアライメントマークＭＡ（Ａ点）、ＭＢ（Ｂ点）が設けられており、部品４を保持したワーク保持ツール１６を作業位置Ｐ５に移動させることにより、アライメントマークＭＡ，ＭＢはそれぞれＡ点観察カメラ２６Ａ、Ｂ点観察カメラ２６Ｂの撮像視野Ｗ１，Ｗ２内に位置するようになっている。

図４は、作業位置Ｐ５におけるＡ点観察カメラ２６Ａ、Ｂ点観察カメラ２６Ｂによる撮像動作を示しており、図４（ａ）、図４（ｂ）は、それぞれ部品撮像時、表示パネル撮像時を示している。図４（ａ）に示すように、部品４を保持した部品保持ツール１６が作業位置Ｐ５に到達すると、部品保持ツール１６は部品撮像高さＨまで下降し、この状態で図３に示すＡ点観察カメラ２６Ａ、Ｂ点観察カメラ２６ＢによるアライメントマークＭＡ，ＭＢの撮像が行われる。

部品４の撮像が終了すると、部品保持ツール１６は、図４（ｂ）に示すように、部品撮像高さから上昇し、作業位置Ｐ５から退避する。次いでパネル保持テーブル２０に保持された表示パネル２１の縁部が下受け部２５の上面に進出し、この状態で表示パネル２１の下面側が、Ａ点観察カメラ２６Ａ、Ｂ点観察カメラ２６Ｂによって撮像される。そして部品４の位置検出結果と、表示パネル２１の位置検出結果に基づいて、部品４を表示パネル２１に対して位置合わせした後に、部品保持ツール１６を下降させて部品４を表示パネル２１の縁部に貼着されたＡＣＦ等の接着テープ２７を介して表示パネル２１に装着する。

次に図５を参照して制御系の構成を説明する。図５において、主制御部３０は、部品供給部１、部品取出し機構５、部品反転機構６、部品移送機構７、インデックス機構１５、第２の昇降機構１１、第１の昇降機構１７、ＸＹΘテーブル機構１９の各部の動作を制御する。ここで、主制御部３０による部品移送機構７、ＸＹΘテーブル機構１９の動作制御の詳細について説明する。

主制御部３０は部品移送機構制御部３１、受渡位置情報補正部３２、統計処理部３３、アライメント制御部３４を備えている。第２のカメラ１０によって取り込まれた部品４の画像データは第２の認識部３５に送られる。そしてここで画像データを認識処理すること
により、部品移送機構７の部品保持部９に保持された部品４の位置が検出される。すなわち第２の認識部３５は、第２のカメラ１０で取り込んだ画像データから部品４を認識してその位置を検出する第２の認識手段となっている。そして、第２のカメラ１０および第２の認識部３５は、ワーク搬送手段に保持された部品４の位置を検出するワーク位置検出手段を構成する。

部品４の位置検出結果は部品移送機構制御部３１に送られ、部品移送機構７による部品４の移動に際しては、前述の部品４の位置を示す部品位置情報と受渡位置情報記憶部３６に記憶された受渡位置情報とに基づいて、部品移送機構制御部３１によって部品移送機構７を制御する。ここで受渡位置情報とは、前述のワーク搬送手段における受渡位置Ｐ４に関する情報であり、基板保持部９に保持された部品４を受取位置Ｐ２から受渡位置Ｐ４に移動させてワーク保持ツール１６に受け渡す際に、ワーク保持ツール１６がこの部品４を適正な保持位置に保持することができるよう、基板保持部９の停止位置を制御するために用いられる制御情報である。

すなわち部品移送機構制御部３１は、前述のワーク位置検出手段によって検出した部品４の位置と前述の受渡位置情報とに基づいて、部品４を受渡位置Ｐ４に位置決めする際のワーク搬送手段の停止動作を制御するワーク搬送手段制御部となっている。受渡位置情報記憶部３６には初期設定値３６ａ、補正値３６ｂが記憶される。初期設定値はワーク保持ツール１６毎に機械誤差を補正するために設定されるオフセット値であり、補正値３６ｂは後述する統計処理によって求められたワーク平均位置である。

Ａ点観察カメラ２６Ａ、Ｂ点観察カメラ２６Ｂによって取得されたアライメントマークＭＡ，ＭＢの画像データは第１の認識部３７に送られ、ここで画像データを認識処理することにより、アライメントマークＭＡ，ＭＢの位置が検出される（図６（ａ）参照）。これらの位置検出結果（矢印ａ）は、部品側位置情報（ワーク側位置情報）としてアライメント制御部３４に伝達され、パネル保持部１８においてＸＹＺθテーブル機構１８を制御して、表示パネル２１を位置決めする位置決め情報として用いられるとともに、統計処理部３３に送られて後述する受渡位置Ｐ４における受渡位置情報の補正に用いられる。

第１の認識部３７は、第１のカメラであるＡ点観察カメラ２６Ａ、Ｂ点観察カメラ２６Ｂで取り込んだ画像データから、部品４に形成された特徴部であるアライメントマークＭＡ，ＭＢを認識して部品側位置情報を得る第１の認識手段となっている。またアライメント制御部３４は、上述の第１の認識手段で得られた部品側位置情報を反映させて、作業位置Ｐ５における部品４と表示パネル２１との位置合わせを行うアライメント手段となっている。さらに第１の認識部３７は、後述するように、アライメントマークＭＡ，ＭＢの位置検出のための認識処理において認識対象となる認識範囲のサイズを自動的に最適化する認識範囲設定機能を有している。

なお、部品側位置情報としては、検出されたアライメントマークＭＡ，ＭＢの位置座標をそのまま用いてもよく、またはこれらの座標値と部品４におけるアライメントマークＭＡ，ＭＢの位置を示す既知データを用いて計算によって算出した部品位置座標（例えば部品４の中心点やコーナ点など）を用いてもよい。

Ａ点観察カメラ２６Ａ、Ｂ点観察カメラ２６Ｂによる撮像においては、前述のように部品４のみならず表示パネル２１も撮像される。すなわち、Ａ点観察カメラ２６Ａ、Ｂ点観察カメラ２６Ｂで表示パネル２１に設けられた特徴部である認識マークを撮像して画像データを取り込み、この画像データから第１の認識部３７によって表示パネル２１の認識マークを認識することにより、表示パネル側位置情報（被装着物側位置情報）を取得する。この表示パネル側位置情報（矢印ｂ）は、アライメント制御部３４に送られ、表示パネル
２１の位置決め時には、アライメント制御部３４はこの表示パネル側位置情報を反映させて部品４と表示パネル２１との位置合わせを行う。

すなわち、Ａ点観察カメラ２６Ａ、Ｂ点観察カメラ２６Ｂによって表示パネル２１の認識マークを撮像して画像データを取込み、この画像データから第１の認識手段によって表示パネル２１の認識マークを認識することにより、表示パネル側位置情報を取得し、アライメント制御部３４は、部品側位置情報と表示パネル側位置情報を反映させて、作業位置Ｐ５における部品４と表示パネル２１との位置合わせを行う。

統計処理部３３は、第１の認識手段によって得られた複数の部品側位置情報を統計的に処理して、部品４の平均的な位置を示すワーク平均位置を算出する。統計処理によって得られたワーク平均位置は受渡位置情報補正部３２に送られ、ここで受渡位置情報が補正される。受渡位置情報補正部３２は、ワーク平均位置に基づいて受渡位置情報を補正する受渡位置情報補正手段となっている。

この受渡位置情報補正処理により、受渡位置Ｐ４においてワーク保持ツール１６は部品４を適正保持位置で保持することができ、したがってワーク保持ツール１６に保持された部品４は適正保持位置で位置ずれなく作業位置Ｐ５に到達する。これにより、部品４をＡ点観察カメラ２６Ａ、Ｂ点観察カメラ２６Ｂによって撮像する際に、アライメントマークＭＡ，ＭＢが撮像視野Ｗ１内で大きな位置ずれを生じることによる認識エラーが生じない。

図６は上述の受渡位置情報補正の実行前後におけるアライメントマークの認識画面を退避して示している。図６（ａ）に示す受渡位置情報補正の実行前の認識画面においては、アライメントマークＭＡ、ＭＢは、撮像視野Ｗ１内で中央部から偏った位置（位置ずれ量（Δｘ、Δｙ））に現れる傾向にある。そしてこの偏りは、後述の機械誤差により個々のワーク保持ツール１６について固有の傾向を示す。

すなわち、第２の認識部３５によって検出された部品４の位置のみに基づいて部品保持部９の停止位置を補正すると、受渡位置４においては部品４は正しい位置に停止するものの、部品４がワーク保持ツール１６の適正保持位置に保持されるかどうかは保証の限りではない。ロータリ搬送部１２の機構各部には機械誤差が存在し、個々のワーク保持ツール１６の昇降動作、インデックス機構１５による割り出し動作には、不可避的に誤差が伴うからである。そしてこの誤差は、機械調整を行っても完全に修正することは極めて困難である。

このため従来装置では、この偏りを放置したまま運転を行っていたため、アライメントマークＭＡ、ＭＢの位置検出のための認識処理において、ワーク保持ツール１６における部品４の位置が突発的に大きくずれる（特に図６（ａ）矢印Ｋ方向）と、認識処理対象となる撮像視野Ｗ１からアライメントマークＭＡ、ＭＢが外れる認識エラーが容易に発生し、装置停止に至る不具合が発生していた。

図６（ｂ）はワーク平均位置に基づく受渡位置情報補正後の認識画面を示している。すなわち受渡位置情報補正では、作業位置５において部品４を撮像して得られた複数の部品側位置情報により、ワーク平均位置（図６（ａ）に示す位置ずれ量Δｘ、Δｙの平均値）が求められ、このワーク平均位置を部品保持部９の停止位置の補正に反映させる。この補正により、各ワーク保持ツール１６固有の位置ずれ誤差が受渡位置情報補正によって相殺され、アライメントマークＭＡ、ＭＢは撮像視野Ｗ１のほぼ中央部に現れる。

これにより、アライメントマークＭＡ、ＭＢの位置検出のための認識処理において、認
識画面中でアライメントマークＭＡ、ＭＢは常に中央部に現れることから、突発的に現れる大きな位置ずれによって認識エラーとなる確率が大幅に低下する。また認識画面の中央部にアライメントマークＭＡ、ＭＢが現れるため、認識範囲を前述のサーチエリアＳＡ１からサイズが大幅に小さいサーチエリアＳＡ２に縮小することができる。したがって、認識処理に要する時間を短縮して、作業効率を向上させることができる。このサーチエリアのサイズ設定は、第１の認識部３７が有する認識範囲設定機能により行われる。

すなわち上記構成において、受渡位置情報補正部３２は作業位置Ｐ５における部品４のアライメントマークＭＡ、ＭＢの位置が、第１の認識部３７による認識処理において設定されるサーチエリアの中央に位置するように受渡位置情報を補正する。そして、第１の認識部３７は、受渡位置情報補正処理を反復実行することにより、作業位置Ｐ５における部品４のアライメントマークＭＡ、ＭＢの位置がサーチエリアの中央に安定して現れるようになったならば、サーチエリアを自動的に小さくする認識範囲設定機能を備えている。すなわち、第１の認識部３７は統計処理部３３の情報を参照し、サーチエリアのサイズを最適化する機能を備えている。

このワークの装着装置は上記の様に構成されており、次に本装置を用いたワーク装着方法について説明する。まず図７を参照して、ワーク装着方法における部品受渡動作を説明する。この部品受渡動作は、部品供給部１から部品４を取り出して受渡位置Ｐ４に位置決めするまでの動作を示している。

まず部品供給部１から部品４を取り出す（ＳＴ１）（ワーク取出工程）。すなわちワーク搬送機構を構成する部品取出し機構５によって部品４を取り出し、移載位置Ｐ１にて部品反転機構６に部品４を移載する。次いで部品反転機構６によって部品４の姿勢を上下反転させる（ＳＴ２）。上下反転された部品４は受取位置Ｐ２にて基板保持部９に載置される。

そして部品４が受取位置Ｐ２から受渡位置Ｐ４に移動する途中の部品位置検出位置Ｐ３にて、ワーク搬送手段を構成する部品移送機構７に保持された部品４を第２のカメラ１０で撮像して取り込んだ画像データから、部品４を第２の認識部３５で認識して部品４の位置を検出する（ＳＴ３）（ワーク位置検出工程）。この後、検出された部品４の位置と受渡位置情報記憶部３６に記憶された受渡位置情報に基づいて部品移送機構７を制御し、部品保持部９に保持された部品４を受渡位置Ｐ４に位置決めする（ＳＴ４）（ワーク位置決め工程）。この位置決め動作においては、当該部品を保持するワーク保持ツール１６の固有の機械誤差に起因する位置ずれ量分だけ、部品保持部９の停止位置が補正される。

次に図８を参照して、部品受渡動作に引き続いて行われる部品装着動作について説明する。まず受渡位置Ｐ４において、ワーク保持ツール１６で部品移送機構７によって搬送されてきた部品４を保持する（ＳＴ５）（ワーク保持工程）。このとき、ワーク位置決め工程において当該ワーク保持ツール１６の固有の位置ずれが補正されていることから、ワーク保持ツール１６は部品４を適正保持位置に保持する。次いでインデックス機構１５によってターンテーブル１３を間欠回転させることにより、部品４を保持したワーク保持ツール１６を作業位置Ｐ５に移送する（ＳＴ６）（保持ツール移動工程）。

そして図５（ａ）に示すようにワーク保持ツール１６に保持された部品４を、Ａ点観察カメラ２６Ａ、Ｂ点観察カメラ２６Ｂ（第１のカメラ）で撮像し（ＳＴ７）、取り込んだ画像データからアライメントマークＭＡ，ＭＢを認識して部品側位置情報を得る（ＳＴ８）（ワーク認識工程）。

この後、図５（ｂ）に示すようにワーク保持ツール１６を作業位置Ｐ５から上昇させて
退避させ、表示パネル２１を作業位置Ｐ５に移動させる（ＳＴ９）。そして表示パネル２１をＡ点観察カメラ２６Ａ、Ｂ点観察カメラ２６Ｂ（第１のカメラ）で撮像して画像データを取り込み（ＳＴ１０）、取り込んだ画像データから表示パネル２１の認識マークを認識して表示パネル側位置情報を得る（ＳＴ１１）。

次いでＸＹΘテーブル機構１９を制御して作業位置Ｐ５における部品４と表示パネル２１の位置合わせを行う（ＳＴ１２）（位置合わせ工程）。この位置合わせに際しては、部品側位置情報および表示パネル側位置情報を反映させて、アライメント制御部３４によってＸＹＺΘテーブル機構１９を制御する。次いでワーク保持ツール１６を下降させて、部品４を表示パネル２１の縁部に貼着された接着テープ２７上に押圧し、部品４を表示パネル２１に装着する（ＳＴ１３）（ワーク装着工程）。

上述のワーク認識工程においては、前述のように、複数の部品側位置情報を統計処理して部品４の平均的な位置を示すワーク平均位置を算出し、このワーク平均位置に基づいて受渡位置情報を補正するようにしている。そしてここで行われる受渡位置情報の補正においては、保持ツール移動工程における部品４のアライメントマークＭＡ，ＭＢの位置が、第１の認識手段による認識範囲、すなわち第１の認識部３７による認識処理において設定されるサーチエリアの中央に位置するように行うようにしている。

また保持ツール移動工程における部品４のアライメントマークＭＡ，ＭＢの位置が、受渡位置情報の補正を反復実行することによりサーチエリアの中央に安定して現れるようになったならば、第１の認識部３７は認識範囲設定機能によりサーチエリアを小さくするようにして、サーチエリアのサイズを最適化する。

そして位置合わせ工程の前に、被装着物を第１のカメラで撮像して画像データを取り込み、取り込んだ画像データから被装着物の特徴部を認識して被装着物側位置情報を得る工程を実行し、位置合わせ工程においてワーク認識工程で得られたワーク側位置情報と被装着物側位置情報を反映させて作業位置におけるワークと被装着物との位置あわせを行う。

上記説明したように、部品４を表示パネル２１に装着するワークの装着装置に上記構成を採用することにより、部品供給部１から取り出された部品４が作業位置Ｐ５に到達するまでに複数回の移載・受渡動作を経る場合にあっても、位置誤差の累積を排除して部品搭載を行うワーク保持ツールに部品４を受渡す際の位置ずれ誤差を小さくすることができ、認識エラーによって装置が停止する確率を下げることができる。これにより、従来装置において必要とされた装置組立時やメンテナンス時の機械調整作業の負荷を軽減することができるとともに、ワーク保持ツール１６に保持された部品４を認識する部品認識時の認識ミスの発生を防止することができる。

（実施の形態２）
図９は本発明の実施の形態２のワークの装着装置のワークの装着装置の正面図、図１０は本発明の実施の形態２のワークの装着装置におけるワーク保持ツールの動作説明図である。

図９に示す本実施の形態２のワークの装着装置は、実施の形態１と同様の構成の部品供給部１から、部品取出し機構５によって取り出された部品４を、実施の形態１と同様の構成のパネル保持部１８に保持された表示パネル２１に装着するものである。部品供給部１、パネル保持部１８、パネル搬送機構２２については実施の形態１と同一構成であることから説明を省略する。

パネル保持部１８に保持された表示パネル２１の縁部が部品供給部１側に移動して下受
け部２５によって下受けされる位置は、実施の形態１における作業位置５と同様の作業位置Ｐ９となっており、作業位置９の下方には第１のカメラであるＡ点観察カメラ２６Ａ、Ｂ点観察カメラ２６Ｂが撮像方向を上向きにして配設されている。Ａ点観察カメラ２６Ａ、Ｂ点観察カメラ２６Ｂは、作業位置Ｐ９においてワーク保持ツール１１６に保持された部品４を撮像して画像データを取り込むとともに、表示パネル２１の縁部を下方から撮像して画像データを取り込む。

部品供給部１とパネル保持部１８の間には、ワーク搬送手段である部品移送機構１０７が往復動自在に配設されている。部品取出し機構５の取出しヘッド５ａから移載位置Ｐ６において部品４を受け取った部品移送機構１０７は、作業位置Ｐ９の上方に設定された受渡位置Ｐ８まで移動する。受渡位置Ｐ８の上方には、ワーク保持ツール１１６がツール昇降機構１１１によって昇降自在に配設されている。ワーク保持ツール１１６は受渡位置Ｐ８において部品移送機構１０７上の部品４を保持し、作業位置Ｐ９において下受け部２５上に移動した表示パネル２１に部品４を装着する。

部品取出し機構５から部品４を受け取った部品移送機構１０７の移動経路には位置検出位置Ｐ７が設定されており、位置検出位置Ｐ７の上方には第２のカメラ１１０が配設されている。第２のカメラ１１０は受渡位置Ｐ８に向って搬送される途中の部品４を撮像する。第２のカメラ１１０の撮像結果は実施の形態１と同様に第２の記憶部３５によって認識処理され、これにより部品４の位置が検出される。

図１０は、ワーク保持ツール１１６の作業動作を示している。まず図１０（ａ）に示すように上面に部品４を載置した部品移送機構１０７が受渡位置Ｐ８に到達して、部品４を受渡位置Ｐ８に位置決めする際には、位置検出位置における部品４の位置検出結果および実施の形態１と同様の受渡位置情報に基づいて、部品移送機構１０７が制御される。これにより、部品４がワーク保持ツール１１６に対して位置合わせされる。次いで図１０（ｂ）に示すように、ワーク保持ツール１１６を昇降させて部品移送機構１０７上の部品４をワーク保持ツール１１６によって保持する。

そしてこの後、部品移送機構１０７を水平方向に退避させたならば、図１０（ｃ）に示すように、ワーク保持ツール１１６をＡ点観察カメラ２６Ａ、Ｂ点観察カメラ２６Ｂによる撮像高さまで下降させ、部品４を撮像する。この撮像および部品側位置情報の取得については実施の形態１と同様である。次いで実施の形態１と同様に表示パネル２１を撮像し、パネル側位置情報を取得する。そして部品４を表示パネル２１に装着する際には、部品側位置情報とパネル側位置情報を反映させて、ワーク保持ツール１１６を表示パネル２１に対して位置合わせする。

すなわち本実施の形態２においては、作業位置Ｐ９の上方に受渡位置Ｐ８を配置し、受渡位置Ｐ８と作業位置Ｐ９の間でワーク保持ツール１１６を昇降させるワーク保持ツール昇降手段１１１を備え、ワーク保持ツール昇降手段１１１によってワーク保持ツール１１６を下降させることにより、ワーク保持ツール１１６に保持された部品４を表示パネル２１に装着するようにしている。

上記構成のワークの装着装置によるワーク装着方法においても、実施の形態１と同様に、Ａ点観察カメラ２６Ａ、Ｂ点観察カメラ２６Ｂによる部品認識によって取得された複数の部品側位置情報を統計処理してワーク平均位置を算出し、このワーク平均位置に基づいて受渡位置情報を補正する。これにより、部品４はワーク保持ツール１１６の適正保持位置に保持される。

本発明のワーク装着装置およびワーク装着方法は、ワーク受渡し時のワークの位置ずれを小さくすることができるという効果を有し、電子部品などのワークを基板などの被装着物に装着する電子部品実装分野等に有用である。

本発明の実施の形態１のワークの装着装置の正面図 本発明の実施の形態１のワークの装着装置の平面図 本発明の実施の形態１のワークの装着装置における第１のカメラによる部品認識の説明図 本発明の実施の形態１のワークの装着装置における第１のカメラの撮像動作の説明図 本発明の実施の形態１のワークの装着装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１のワークの装着方法におけるワーク特徴部認識の説明図 本発明の実施の形態１のワークの装着方法における部品受渡動作のフロー図 本発明の実施の形態１のワークの装着方法における部品装着動作のフロー図 本発明の実施の形態２のワークの装着装置のワークの装着装置の正面図 本発明の実施の形態２のワークの装着装置におけるワーク保持ツールの動作説明図

符号の説明

１ ワーク供給部
４ 部品
５ 部品取り出し機構
６ 部品反転機構
７ 部品移送機構
９ 部品保持部
１０ 第２のカメラ
１１ 第２の昇降機構
１２ ロータリ搬送部
１３ ターンテーブル
１５ インデックス機構
１６ ワーク保持ツール
１７ 第１の昇降機構
１８ パネル保持部
１９ ＸＹＺθテーブル機構
２０ パネル保持テーブル
２１ 表示パネル
２６Ａ Ａ点観察カメラ
２６Ｂ Ｂ点観察カメラ
３０ 主制御部
３１ 部品移送機構制御部
３２ 受渡位置情報補正部
３３ 統計処理部
３４ アライメント制御部
３５ 第２の認識部
３６ 受渡位置情報記憶部
３７ 第１の認識部

Claims (15)

1. ワーク供給部と、ワーク供給部からワークを取り出して受渡位置まで搬送するワーク搬送手段と、前記受渡位置にてワークを保持し作業位置においてワークを被装着物に装着するワーク保持ツールと、このワーク保持ツールを前記受渡位置と前記作業位置との間で移動させるワーク保持ツール移動手段と、前記作業位置において前記ワーク保持ツールに保持されたワークを撮像して画像データを取り込む第１のカメラと、この第１のカメラで取り込んだ画像データからワークの特徴部を認識することによりワーク側位置情報を得る第１の認識手段と、この第１の認識手段で得られた前記ワーク側位置情報を反映させて前記作業位置におけるワークと被装着物との位置合わせを行うアライメント手段と、前記ワーク搬送手段における前記受渡位置に関する受渡位置情報を記憶する受渡位置情報記憶部と、前記ワーク搬送手段に保持されたワークの位置を検出するワーク位置検出手段と、このワーク位置検出手段によって検出したワークの位置と前記受渡位置情報とに基づいてワークを前記受渡位置に位置決めする際の前記ワーク搬送手段の停止動作を制御するワーク搬送手段制御部と、前記第１の認識手段によって得られた複数の前記ワーク側位置情報を統計的に処理してワークの平均的な位置を示すワーク平均位置を算出する統計処理部と、前記ワーク平均位置に基づいて前記受渡位置情報を補正する受渡位置情報補正手段とを備えたことを特徴とするワークの装着装置。
2. 前記受渡位置情報補正手段は、前記作業位置におけるワークの特徴部の位置が前記第１の認識手段による認識範囲の中央に位置するように前記受渡位置情報を補正することを特徴とする請求項１記載のワークの装着装置。
3. 前記第１の認識手段は、前記作業位置におけるワークの特徴部の位置が前記第１の認識手段による認識範囲の中央に安定して現れるようになったならば、前記認識範囲を自動的に小さくする認識範囲設定機能を備えたことを特徴とする請求項２記載のワークの装着装置。
4. 前記ワーク位置検出手段が、前記ワーク搬送手段に保持されたワークを撮像して画像データを取り込む画像データを取り込む第２のカメラと、この第２のカメラで取り込んだ画像データからワークを認識してその位置を検出する第２の認識手段を有することを特徴とする請求項１記載のワークの装着装置。
5. 前記第１の認識手段は、ワークに形成されたアライメントマークを認識して前記ワーク側位置情報を得ることを特徴とする請求項１記載のワークの装着装置。
6. 前記第１のカメラによって被装着物の特徴部を撮像して画像データを取込み、前記第１の認識手段によって前記画像データから被装着物の特徴部を認識することにより被装着物側位置情報を取得し、前記アライメント手段は、前記ワーク側位置情報と前記被装着物側位置情報を反映させて前記作業位置におけるワークと被装着物との位置合わせを行うことを特徴とする請求項１記載のワークの装着装置。
7. 前記受渡位置と前記作業位置が水平方向に離れた位置に配置され、前記ワーク保持ツール移動手段が前記受渡位置と前記作業位置との間で前記ワーク保持ツールを水平方向に移動させるワーク保持ツール水平移動手段であることを特徴とする請求項１記載のワークの装着装置。
8. 前記作業位置の上方に前記受渡位置を配置し、前記ワーク保持ツール移動手段が前記受渡位置と前記作業位置の間で前記ワーク保持ツールを昇降させるワーク保持ツール昇降手段であることを特徴とする請求項１記載のワークの装着装置。
9. 前記ワーク保持ツール昇降手段によって前記ワーク保持ツールを下降させることによりこのワーク保持ツールに保持されたワークを被装着物に装着することを特徴とする請求項８記載のワークの装着装置。
10. ワーク搬送手段によってワーク供給部からワークを取り出すワーク取出工程と、ワーク搬送手段に保持されたワークの位置を検出するワーク位置検出工程と、ワーク位置検出工程で検出したワークの位置と受渡位置に関する受渡位置情報に基づいて前記ワーク搬送手段を制御し、このワーク搬送手段に保持されたワークを受渡位置に位置決めするワーク位置決め工程と、前記受渡位置においてワーク保持ツールで前記ワーク搬送手段によって搬送されてきたワークを保持するワーク保持工程と、ワークを保持した前記ワーク保持ツールを移動させて作業位置に位置させる保持ツール移動工程と、前記ワーク保持ツールに保持されたワークを第１のカメラで撮像して画像データを取り込み、取り込んだ画像データからワークの特徴部を認識してワーク側位置情報を得るワーク認識工程と、前記ワーク側位置情報を反映させて前記作業位置におけるワークと被装着物との位置合わせを行う位置合わせ工程と、ワークを被装着物に装着するワーク装着工程とを有するワークの装着方法であって、前記ワーク認識工程で得られる複数の前記ワーク側位置情報を統計処理してワークの平均的な位置を示すワーク平均位置を算出し、このワーク平均位置に基づいて前記受渡位置情報を補正することを特徴とするワークの装着方法。
11. 前記受渡位置情報の補正は、前記保持ツール移動工程におけるワークの特徴部の位置が前記第１の認識手段による認識範囲の中央に位置するように行うことを特徴とする請求項１０記載のワークの装着方法。
12. 前記保持ツール移動工程におけるワークの特徴部の位置が前記第１の認識手段による認識範囲の中央に安定して現れるようになったならば、前記認識範囲を小さくすることを特徴とする請求項１０記載のワークの装着方法。
13. 前記ワーク位置検出工程において、前記ワーク搬送手段に保持されたワークを第２のカメラによって撮像して取り込んだ画像データからワークを認識してその位置を検出することを特徴とする請求項１０記載のワークの装着方法。
14. 前記ワーク認識工程において、ワークに形成されたアライメントマークを認識して前記ワーク側位置情報を得ることを特徴とする請求項１０記載のワークの装着方法。
15. 前記位置合わせ工程の前に、被装着物を第１のカメラで撮像して画像データを取り込み、取り込んだ画像データから被装着物の特徴部を認識して被装着物側位置情報を得る工程を実行し、前記位置合わせ工程において前記ワーク認識工程で得られた前記ワーク側位置情報と前記被装着物側位置情報とを反映させて前記作業位置におけるワークと被装着物との位置合わせを行うことを特徴とする請求項１０移載のワークの装着方法。

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