JP2698595B2 - 部品位置決め装置および部品組付け装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は２つの部品を高精度に位置決めするための
部品位置決め装置および部品組付け装置に関する。

（従来の技術） たとえば一方の部品に他方の部品を組付ける部品自動
組立て装置（部品組付け装置）においては、これら２つ
の部品の相対位置合せが組立て精度を左右する重要な作
業となる。

従来、２つの部品を位置決めする位置決め装置として
は、特開昭61−198739号公報に示されるものが提案され
ている。この先行技術は、部品が搭載された移動ステー
ジ面に平行な光軸を持つ光学経路と、上記光軸上に配置
されその位置を同光軸上で180度回転することにより相
対する部品の像を選択的に上記光学経路に導く光学部品
とを有する光学装置と、上記光学経路に導かれた一方の
接続部品の像を記憶する電子装置と、上記光学経路に導
かれた他方の接続部品の実画像を表示するとともに上記
電子装置に記憶された一方の部品の像を読出してその記
憶画像を上記実画像に重ね合せて表示する表示装置とか
ら構成されている。

ところで、このような構造によると、相対する部品の
像を選択的に光学経路に導くために、この光学経路の光
軸上で光学部品を保持した鏡筒を180度回転させなけれ
ばならない。しかしながら、上記鏡筒を精密に180度の
回転角度で高精度に位置決め制御することは非常に難し
い。そして、上記鏡筒の回転角度がわずかでもずれる
と、鏡筒に保持された光学部品と上記接続部品との対向
状態に誤差が生じ、電子装置に記憶される接続部品の画
像や表示装置に表示される実画像に歪みが生じ、これら
部品の位置合せ精度が低下するという問題がある。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来の部品の位置決め装置は、光学部品
を鏡筒によって180度回転させることによって２つの部
品の画像を電子装置に導くようにしていた。そのため、
光学部品の回転方向の位置決めを高精度に行なえず、そ
れによって２つの部品の位置決め精度も低下するという
ことがあった。

この発明は上記事情に基づきなされたもので、その目
的とするところは、光学部品の位置決め精度によって２
つの部品の位置決め精度が影響されることがないように
した部品の位置決め装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段及び作用） 上記課題を解決するためにこの発明は、相対する第１
の部品と第２の部品との間に配置され、上記第１の部品
または第２の部品の内一方の部品に第１の反射面を所定
の傾斜角度で対向させた第１の反射手段および他方の部
品に第２の反射面を所定の傾斜角度で対向させた第２の
反射手段とが上記第１及び第２の部品の相対する方向と
交差する方向に並設された光学装置と、この光学装置の
上記第１の反射手段と第２の反射手段とを並設方向に駆
動し上記各反射面をそれぞれ上記第１の部品と上記第２
の部品に対向する位置に位置決めする駆動手段と、上記
第１の反射手段および第２の反射手段からの画像を取込
む撮像手段と、この撮像手段からの画像信号を受けて相
対する一対の部品の位置を検出する画像処理手段とを具
備したことを特徴とする部品位置決め装置、さらに上述
した部品位置決め装置と、上記第１の部品を保持する第
１の部品保持機構と、上記第２の部品を保持する第２の
部品保持機構とを具備し、上記画像処理手段からの信号
に基づき上記第１の部品保持機構および第２の部品保持
機構を駆動制御して上記第１の部品と第２の部品とを組
付けることを特徴とする部品組付け装置を得るものであ
り、高精度に２つの部品の位置決めを行なえるようにし
た。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。第３図に示す部品の位置決め装置は本体１を備えて
いる。この本体１は第１のXYテーブル２上に設けられ、
それによって平面上をXY方向に移動させることができる
ようになっている。

上記本体１の上面には撮像手段としての撮像機３が光
軸を水平にして配置されている。この撮像機３の前方に
は光源４が配置され、この光源４から出力された照明光
はハーフミラー５で反射して上記撮像機３の前方に配置
された光学装置６に導かれる。この光学装置６は上記本
体１の一側から上記撮像機３の前方方向へ延出された舌
片状の延出部７上に設けられている。

上記光学装置６は上記延出部７に固定された矩形状の
ベースプレート８を有する。このベースプレート８の上
記撮像機３と対向する一側面には第１図と第２図とに示
すようにその幅方向全長にわたってガイドレール９が水
平に突設されている。このガイドレール９にはスライダ
11がその一側面に形成されたガイド溝12をスライド自在
に係合させて設けられている。したがって、上記スライ
ダ11はハーフミラー５で反射した反射光の進行方向と直
交する水平方向に移動自在となっていて、たとえばエア
シリンダなどの図示しない駆動装置によって駆動される
ようになっている。

上記スライダ11の他側面には反射手段としての第１の
反射鏡13と第２の反射鏡14とがそのスライダ11のスライ
ド方向に沿って並列に設けられている。すなわち、第
１、第２の反射鏡13、14はそれぞれ45度に傾斜した第１
の反射面13aと第２の反射面14aとを有する側面形状が直
角三角形状をなしている。そして、第１の反射鏡13はそ
の反射鏡13aが斜め上方に向くよう一端面を上記スライ
ダ11に固着し、上記第２の反射鏡14はその反射面14aが
斜め下方に向くよう一端面を上記スライダ11に固着して
設けられている。したがって、上記第１の反射面13aと
第２の反射面14aとは垂線に対して45度ずつ逆方向に傾
斜し、直交する状態となっている。

上記第１の反射面13aが対向する垂直方向上方には、
第１の部品15をたとえば真空吸着などによって保持した
ワークホルダ16（第１の部品保持機構）が設けられてい
る。このワークホルダ16は上下方向と回転方向とに位置
決めできるようになっている。上記第２の反射面14aが
対向する垂直方向下方には第２の部品17が載置されたワ
ークシテージ18（第２の部品保持機構）が第２のXYテー
ブル19によって平面上をXY方向に位置決め自在に設けら
れている。

上記スライダ11が第１図に示すようにベースプレート
８に対してスライドしていない状態においては第１の反
射面13aの上方に上記第１の部品15が位置しているとと
もに、光源４から出力されてハーフミラー５で反射した
照明光が上記第１の反射面13aで反射して上記第１の部
品15を照明するようになっている。したがって、照明光
によって照明された第１の部品15の画像は第１の反射面
13aで反射し、ハーフミラー５を透過して撮像機３に入
射するようになっている。

上記スライダ11を第２図に示すようにスライドさせる
と、第２の反射面14aは本体１に突設された延出部７に
穿設された透孔21を介して第２の部品17に対向するとと
もに、光源４から出力されてハーフミラー５で反射した
照明光が上記第２の反射面14aで反射して上記第２の部
品17を照明するようになっている。したがって、照明光
によって照明された第２の部品17の画像は第２の反射面
14aで反射し、ハーフミラー５を透過して撮像機３に入
射するようになっている。

上記撮像機３に入射した第１、第２の部品15、17の画
像信号は画像処理手段としての画像処理装置22に入力さ
れ、ここで処理されることによって上記第１の部品15と
第２の部品17との相対的な位置関係が検出される。そし
て、その検出値により第１の部品15と第２の部品17とに
Ｘ、ＹおよびΘ方向のずれがあると、そのずれ量を補正
する信号が上記画像処理装置22から上記ワークホルダ16
を回転駆動する第１の駆動装置23および第２のXYテーブ
ル19を駆動する第２の駆動装置24に出力されるようにな
っている。

なお、上記第１のXYテーブル２は第３の駆動装置25に
よって駆動される。この第３の駆動装置25は上記画像処
理装置22からの信号で制御されるようになっている。

つぎに、上記位置決め装置の動作について説明する。
まず、第１図に示すように光学装置６のスライダ11が駆
動されていない状態で光源４から照明光が出力される
と、その照明光はハーフミラー５および第１の反射鏡13
の第１の反射面13aで反射してワークホルダ16に保持さ
れた第１の部品15を照明する。それによって第１の部品
15の画像が上記第１の反射面13aで反射し、ハーフミラ
ー５を透過して撮像機３に取込まれる。撮像機３に取込
まれた第１の部品15の画像信号は画像処理装置22に入力
され、ここでその座標が演算される。

第１の部品15の座標が検出されると、光学装置６のス
ライダ11が第２図に示すように駆動されて第２の反射鏡
14の反射面14aが光源４からの照明光の光路上に位置す
る。そして、光源４からの照明光が上記第２の反射鏡14
の反射面14aで反射して第２の部品17を照明すると、そ
の画像が照明光と逆の光路を通って撮像機３に取込ま
れ、その座標が画像処理装置22によって演算される。

このように、第１の部品15と第２の部品17との座標が
演算されると、これらの座標の相対的な位置関係が計算
される。そして、これら部品15、17間に相対的な位置ず
れがあると、そのずれ量に応じた信号によって第１、第
２の駆動装置23、24が駆動制御される。たとえば、第１
の部品15と第２の部品17とにＸ、Ｙ方向のずれがある
と、画像処理装置22から第２の駆動装置24に信号が出力
され、それによって第２のXYテーブル19が駆動制御され
てXY方向のずれが除去される。また、第１、第２の部品
15、17間にΘ方向のずれがあると、画像処理装置22から
第１の駆動装置23に信号が出力され、それによってワー
クホルダ16がΘ方向に駆動されてそのずれが除去され
る。

このように、第１の部品15と第２の部品17との間の相
対的な位置ずれが補正されると、再度第１の部品15と第
２の部品17とに位置ずれがあるや否やかが確認されたの
ち、第３の駆動装置25によって本体１が駆動され、光学
装置６が相対する第１、第２の部品15、17間から退避す
る。ついで、ワークホルダ16が下方向に駆動され、第１
の部品15が第２の部品17に組付けられることになる。

ところで、上記位置決め装置によれば、第１の部品15
と第２の部品17との相対的なずれを検出するのに、一対
の部品15、17の相対する方向と交差たとえば直交する方
向に駆動される第１の反射鏡13と第２の反射鏡14とを備
えた光学装置６を用いるようにした。そのため、上記第
１の反射鏡13と第２の反射鏡14との位置決め、すなわち
スライダ11の位置決めがスライダ11の移動方向に高精度
に行なえなくとも、これら反射鏡13、14で反射して撮像
機３に入射する第１、第２の部品15、17の座標（位置）
の検出精度が低下することがない。つまり、第１、第２
の部品15、17の座標の検出精度は第１、第２の反射鏡1
3、14の反射面13a、14aの傾斜角度に影響を受け、水平
方向の位置によって影響を受けることがない。そして、
上記反射面13a、14aの傾斜角度は一定であるから、第
１、第２の部品15、17の座標の検出精度はスライダ11の
位置決め精度が悪くても、高精度に行なうことができ
る。

なお、上記一実施例では第１の部品をΘ方向、第２の
部品をXY方向に駆動してこれら両者の位置合せを行なう
ようにしたが、各部品の駆動方向は何ら限定されず、要
は２つの部品をＸ、ＹおよびΘ方向に位置決めできれば
よい。

また、２つの部品を１つの光源で照明したが、各部品
をそれぞれ別の光源で照明するようにしてもよく、さら
に光量が十分であれば、照明しなくともよい。また、上
記一実施例では第１、第２の部品を１度位置合せしたの
ち、再度確認するようにしたが、その確認作業はしなく
とも何ら差支えない。

また、上記一実施例では一対の部品の相対的なずれを
検出するのに、第１の反射鏡と第２の反射鏡とが設けら
れたスライダを駆動したが、スライダに代わり第１のXY
テーブルによって本体を駆動して上記第１の反射鏡と第
２の反射鏡とを移動させるようにしてもよい。

［発明の効果］ 相対する第１の部品と第２の部品との間に、第１の反
射面を有する第１の反射手段と、第２の反射面を有する
第２の反射手段とが並設された光学装置を配置し、この
光学装置を上記各反射面の並設方向である、上記第１及
び第２の部品の相対する方向と交差する方向に駆動して
各部品を順次撮像し、これらの座標を検出するようにし
た。

そのため、上記第１の反射手段と第２の反射手段との
位置決め精度が悪くても、上記各部品の座標は上記各反
射手段の反射面の傾斜角度が一定であることにより、高
精度に検出できるから、上記一対の部品の位置決めや組
付けも高精度に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、第１図はスライダが
駆動されていない状態の光学装置の斜視図、第２図はス
ライダが駆動された状態の斜視図、第３図は位置決め装
置および位置決め装置を備えた部品組付け装置の概略的
構成図、第４図は第１、第２の部品の画像が撮像機に伝
送される状態の説明図である。 ３……撮像機（手段）、13……第１の反射鏡（第１の反
射手段）、13a……第１の反射面、14……第２の反射鏡
（第２の反射手段）、14a……第２の反射面、15……第
１の部品、16……ワークホルダ（第１の部品保持機
構）、17……第２の部品、18……ワークステージ（第２
の部品保持機構）、22……画像処理手段（手段）。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相対する第１の部品と第２の部品との間に
   配置され、上記第１の部品または第２の部品の内一方の
   部品に第１の反射面を所定の傾斜角度で対向させた第１
   の反射手段および他方の部品に第２の反射面を所定の傾
   斜角度で対向させた第２の反射手段とが上記第１及び第
   ２の部品の相対する方向と交差する方向に並設された光
   学装置と、 この光学装置の上記第１の反射手段と第２の反射手段と
   を並設方向に駆動し上記各反射面をそれぞれ上記第１の
   部品と上記第２の部品に対向する位置に位置決めする駆
   動手段と、 上記第１の反射手段および第２の反射手段からの画像を
   取込む撮像手段と、 この撮像手段からの画像信号を受けて相対する一対の部
   品の位置を検出する画像処理手段と を具備したことを特徴とする部品位置決め装置。
2. 【請求項２】上記特許請求の範囲第１項記載の部品位置
   決め装置と、上記第１の部品を保持する第１の部品保持
   機構と、上記第２の部品を保持する第２の部品保持機構
   とを具備し、 上記画像処理手段からの信号に基づき上記第１の部品保
   持機構および第２の部品保持機構を駆動制御して上記第
   １の部品と第２の部品とを組付けることを特徴とする部
   品組付け装置。