JP4899933B2 - 電子部品搭載装置における基板認識用のカメラの取付方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品搭載装置において基板認識用のカメラを取り付ける基板認識用のカメラの取付方法に関するものである。

電子部品を基板に移送搭載して実装する電子部品搭載装置は、基板の位置を認識するための基板認識用のカメラを備えており、基板認識用のカメラは電子部品を移送搭載する搭載ヘッドと一体的に移動するように構成される場合が多い。基板の位置認識には部品実装位置精度の高度化に伴って高精度の位置検出が要求されるため、カメラを搭載ヘッドに取り付ける際には、光学系の位置合わせのための調整作業が必要とされる（例えば特許文献１参照）。この特許文献例においては、カメラ取付時に加工精度の良い原点基板を認識することによりカメラの取付誤差を求め、実際の基板認識においてこの取付誤差分を補正するようにしている。
特開平９−２８３９９３号公報

上述のカメラ取付時の調整作業は、高精度の光学系を対象とする複雑で精密な作業であるため、従来より経験の豊富な熟練作業者によってのみ行われていた。また、基板認識用のカメラは必ずしも固定的に用いられるものではなく、対象となる基板の品種が切り換えられると、撮像対象に応じて視野サイズや分解能などが異なる他のカメラと交換する必要が生じる場合がある。そしてカメラが交換された場合には、その都度前述の調整作業が再度実行されるため熟練作業者への作業負荷が高く、簡便な方法でカメラの取付を可能とする方策が求められていた。

そこで本発明は、基板認識用のカメラを簡便な方法で取り付けることができる電子部品搭載装置における基板認識用のカメラの取付方法を提供することを目的とする。

本発明の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラの取付方法は、部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品を取り出して基板に移送搭載する電子部品搭載装置において、前記搭載ヘッドと一体的に移動して前記基板の認識を行う基板認識用のカメラを前記電子部品搭載装置に取り付ける電子部品搭載装置における基板認識用のカメラの取付方法であって、前記カメラは前記調整作業後になお残留する前記光軸位置および光学座標系の回転方向位置の位置ずれ量を当該カメラ固有の偏差として記憶する記憶部を備え、前記カメラを取り付けるために前記搭載ヘッドに付随して設けられたカメラ取付部に設けられた前記カメラを取り付ける際の位置合わせ基準となる位置決めピンを前記カメラ取付部と同じ配置構成とした調整治具に前記カメラを仮取付するカメラ仮取付工程と、仮取付された前記カメラの焦点位置および光学座標系の回転方向位置の調整を含むカメラ調整作業を行う調整工程と、前記調整治具から取り外された前記カメラ調整作業後のカメラを電子部品搭載装置の前記カメラ取付部に前記位置合わせ基準で取り付けるカメラ取付工程とを含み、前記調整工程において前記偏差を前記記憶部に記憶させる。

本発明によれば、搭載ヘッドに付随して設けられたカメラ取付部にカメラを取り付ける際の位置合わせ基準を再現可能な位置合わせ手段を備えた調整治具にカメラを仮取付して、予めカメラの焦点位置および光学座標系の回転方向位置の調整を含むカメラ調整作業を実行しておき、調整後のカメラを電子部品搭載装置のカメラ取付部に同一の取付位置合わせ基準で取り付けることにより、基板認識用のカメラを簡便な方法で取り付けることができる。

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の平面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における搭載ヘッドの側面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの構造説明図、図５、図６は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの搭載ヘッドへの位置合わせ基準の説明図、図７は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットのカメラ調整作業の説明図、図８は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの調整治具への位置合わせ基準の説明図、図９，図１０，図１１は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの取付方法の工程説明図、図１２は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの搭載ヘッドへの位置合わせ基準の説明図、図１３は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの取付方法の工程説明図である。

まず図１、図２、図３を参照して、電子部品を基板に実装する電子部品実装ラインにおいて使用される電子部品実装用装置としての電子部品搭載装置の構造を説明する。図１において、基台１上にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は電子部品が実装される基板３を搬送し、搬送路２上に設定された実装位置において基板３を位置決めする。搬送路２の両側には部品供給部４が設けられており、部品供給部４には複数のテープフィーダ５が装着されている。

基台１のＸ方向の一端部にはリニア駆動機構を備えたＹ軸移動テーブル７がＹ方向に水平に配設されている。Ｙ軸移動テーブル７は水平方向に細長形状で設けられたビーム部材７ａを主体としており、ビーム部材７ａにはリニアレール８が水平方向に配設されている。リニアレール８にはリニアブロック９がＹ方向にスライド自在に嵌着しており、リニアブロック９は垂直姿勢で配設された矩形状の結合ブラケット１０を介してリニア駆動機構（図３に示す固定子１１および可動子１２参照）を備えたＸ軸移動テーブル１３と結合されている。

Ｘ軸移動テーブル１３はＸ方向に細長形状で設けられたビーム部材１３ａを主体としており、ビーム部材１３ａにはリニアレール１４が水平方向に配設されている。図３に示すように、リニアレール１４にはリニアブロック１５がＸ方向にスライド自在に嵌着しており、リニアレール１４は垂直姿勢で配設された矩形状の結合ブラケット１６を介して搭載ヘッド１７と結合されている。結合ブラケット１６にはリニア駆動機構を構成する可動子１２が結合されており、可動子１２は対向した固定子１１に対してスライド移動する。

搭載ヘッド１７は複数の単位搭載ヘッド１８を備えた多連型ヘッドであり、それぞれの単位搭載ヘッド１８の下端部に設けられたノズル装着部１８ｂには電子部品を吸着して保持する吸着ノズル１８ａが装着されている。吸着ノズル１８ａは、単位搭載ヘッド１８に内蔵されたノズル昇降機構によって昇降する。Ｙ軸移動テーブル７、Ｘ軸移動テーブル１３を駆動することにより搭載ヘッド１７はＸ方向、Ｙ方向に移動し、これにより各単位搭載ヘッド１８は部品供給部４のテープフィーダ５から電子部品を取り出して、搬送路２に位置決めされた基板３に移送搭載する。

部品供給部４と搬送路２との間には部品認識装置６が配設されており、部品供給部４から電子部品を取り出した搭載ヘッド１７が部品認識装置結合ブラケット１６の上方を移動する際に部品認識装置６は搭載ヘッド１７に保持された状態の電子部品を撮像して認識する。電子部品を基板３に実装する際には、この認識結果に基づいて部品搭載時の位置補正
が行われる。図２に示すように、搭載ヘッド１７には一体に移動する基板認識用のカメラユニット２０が、Ｘ軸テーブル１３の下方に位置して結合ブラケット１６を介して取り付けられている。

図３に示すように、カメラユニット２０は撮像光軸ａを下向きにした姿勢で結合ブラケット１６に設けられたカメラ取付部１９に取り付けられており、搭載ヘッド１７とともに基板３の上方に移動して、基板３に設けられた認識マーク３ａを撮像する。なお本願の請求項１，２における「カメラ」は、カメラユニット２０を意味している。

図４を参照してカメラユニット２０の構成を説明する。図４に示すように、カメラユニット２０は、受光素子２３ａを内蔵した受光部２３を、レンズ２４ａ、２４ｂおよびプリズム２４ｃを備えた光学ユニット２４と結合してカメラ２５とし、カメラ２５の下面側に同軸照明ユニット２６を結合し、さらに同軸照明ユニット２６の下面に平面照明ユニット３０を装着した構成となっている。受光部２３は撮像光軸ａを水平にした姿勢で光学ユニット２４と結合され、撮像対象物側にあるレンズ２４ｂを介して下方から垂直上方へ入射した撮像光は、プリズム２４ｃによって水平方向に屈折した後にレンズ２４ａを介して受光素子２３ａに入光し、所定の焦点位置にある撮像対象物の画像を受光素子２３ａに結像させる。これにより受光素子２３ａは画像信号を出力する。

同軸照明ユニット２６は、複数のＬＥＤ２８を備えた同軸照明光源部２７および同軸照明光源部２７からの照明光を下方に反射するハーフミラー２６ａを備えており、反射された照明光は基板３に対して直角方向から入射して、撮像対象物を撮像光軸ａの同軸方向から照明する。平面照明ユニット３０は、下面側に光源部３２が配置された平板状の照明基板３１を備えており、カメラ２５による撮像対象となる基板３に対して特定の照射角で照明光を照射する。

受光部２３ａは撮像用のコントローラである撮像処理部３３と接続されており、撮像処理部３３は受光素子２３ａから出力される画像信号を受信して撮像対象物の画像を生成する。撮像処理部３３はメモリ３３ａを備えており、受光素子２３ａにおける光学座標系の位置ずれ量など、当該カメラユニット２０に固有の偏差をオフセットデータとして記憶することができるようになっている。

次に図５を参照して、カメラユニット２０を取り付けるために搭載ヘッド１７に付随して設けられたカメラ取付部１９の構成について説明する。図５に示すように、カメラ取付部１９は、搭載ヘッド１７が結合される結合ブラケット１６の下部に設けられており、結合ブラケット１６の下端面１６ａに下方に突出して設けられた位置決めピン１６ｂ、結合ブラケット１６の背面１６ｃ（搭載ヘッド１７の取付面の反対側の面）に設けられた位置決めピン１６ｄおよびボルト孔１６ｅより構成される。なお、カメラ取付部１９を設ける部位は、搭載ヘッド１７と一体的に移動する部分であれば結合ブラケット１６以外でもよく、例えば搭載ヘッド１７本体に直接カメラユニット２０を取付けるためのカメラ取付部を設ける構成であってもよい。

カメラユニット２０のカメラ取付部１９への取り付けに際しては、光学系ユニット２４のＹ側面２４ｄ、Ｘ側面２４ｅをそれぞれ背面１６ｃ、位置決めピン１６ｄに当接させ、さらに同軸照明ユニット２６の上面２６ｂを位置決めピン１６ｂに当接させる。次いで、固定用のボルト２１を光学系ユニット２４に設けられた貫通孔２４ｆを挿通させてボルト孔１６ｅに螺合締結することにより、カメラユニット２０はカメラ取付部１９に予め設定された位置合わせ基準に従って取り付けられる。すなわち光学系ユニット２４のＹ側面２４ｄ、Ｘ側面２４ｅ、同軸照明ユニット２結合ブラケット１６の上面２６ｂは、カメラユニット２０をカメラ取付部１９に取り付ける際のＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置基準面となってい
る。

次に図６を参照して、カメラ取付部１９にカメラユニット２０を取り付ける際の位置合わせ基準について説明する。図６に示すように、Ｙ側面２４ｄ、Ｘ側面２４ｅ、上面２６ｂをそれぞれ背面１６ｃ、位置決めピン１６ｂ、１６ｄに当接させた状態では、撮像光軸ａの位置は、Ｘ方向には位置決めピン１６ｄの端面からＸ基準寸法Ｌ１、Ｙ方向には結合ブラケット１６の背面１６ｃからＹ基準寸法Ｗ１の位置にある。また上面２６ｂ（すなわち光学系ユニット２４の下面２４ｇ）は、撮像対象物である基板３の認識マーク３ａから高さ基準寸法Ｔ１の位置にある。高さ基準寸法Ｔ１は、撮像対象物のカメラ２５による撮像における焦点位置が合うための規定寸法である。

そして電子部品搭載装置の製造過程においては、Ｘ基準寸法Ｌ１，Ｙ基準寸法Ｗ１、高さ基準寸法Ｔ１が正確に確保されるよう各部の寸法精度が管理される。すなわちカメラユニット２０の製造過程においてＹ側面２４ｄ、Ｘ側面２４ｅ、下面２４ｇのそれぞれの基準位置からの寸法精度が管理され、また結合ブラケット１６におけるカメラ取付部１９の各要素の位置精度が管理される。

次に図７を参照して、カメラユニット２０を電子部品搭載装置に取り付ける際に必要とされるカメラ調整作業について説明する。図７（ａ）において、３４はカメラユニット２０が取付られた状態における受光素子２３ａの光学座標系を示しており、３５は電子部品搭載装置の機械座標系（ＸＹ直交座標系）を示している。カメラユニット２０が基板認識用の撮像手段として正しく機能するためには、まず撮像対象平面（認識マーク３ａの上面）を撮像した撮像光が正しく受光素子２３ａの受光面に結像されて、認識精度に応じて必要とされる高解像度の画像が取得できるよう、光学系ユニット２４の焦点位置を正しく合わせる必要がある。これとともに、光学座標系３４の画像における位置情報が機械座標系３５における実際の位置関係と正しく整合している必要がある。

このカメラ調整作業においては、カメラユニット２０の焦点位置を撮像対象平面に正しく合わせる焦点位置の調整と、機械座標系３５と光学座標系３４との相対関係を規定の位置関係に設定する座標位置調整が必要とされる。焦点位置の調整はカメラユニット２０に備えられたピント合わせ機構によってレンズ２４ａを撮像光軸ａに沿って微動させながら、光学系ユニット２４によって結像された画像の合焦度を目視確認することにより行われる。

座標位置の調整は、カメラユニット２０の取付に際し撮像光軸ａの位置を予め定められた位置合わせ基準に合致させることによって行われる。すなわち、図７（ｂ）に示すように、光学座標系３４の原点である撮像光軸ａが、機械座標系３５において対応すべき位置（ここではこの位置をＸＹ直交座標系の原点Ｏとして示している。）に正しく一致するようにし、さらに光学座標系３４の回転方向位置の調整、すなわち光学座標系の直交座標方向が機械座標系３５のＸＹ直交座標方向と一致するようにする。

この調整の方法として、まず撮像光軸ａの位置あわせは、前述のように、カメラユニット２０におけるＹ基準寸法Ｗ１、Ｘ基準寸法Ｌ１が、結合ブラケット１６のカメラ取付部１９におけるＹ基準寸法Ｗ１、Ｘ基準寸法Ｌ１に正しく一致するように、寸法精度を管理することにより行われる。そして回転方向位置の調整は、図４に示すカメラユニット２０の構成において、受光部２３の撮像光軸ａ廻りの回転位置を、光学系ユニット２４に対して相対的に微調整することによって行われる。すなわち本実施の形態においては、カメラ調整作業はカメラユニット２０の焦点位置および光学座標系３４の回転方向位置の調整を含む形態となっている。

このカメラ調整作業は、従来はカメラユニット２０を電子部品搭載装置に取り付ける際や取り付けた後に行われていた。すなわち、カメラユニット２０の取付時もしくは取り付け後にカメラ調整用に作成された基板や治具などを実際に撮像して、焦点位置調整や座標位置調整などの作業を行っていた。このカメラ調整作業は熟練を要する複雑な作業であり、特にカメラの不具合や対象品種切替などによって交換を必要とする場合にはその都度カメラ調整作業を反復して行う必要があり、作業者にとっての作業負荷は高いものであった。

これに対し本実施の形態に示すカメラ取付方法においては、以下に示すように、カメラ調整作業専用の調整治具４０（図８参照）を用意して、電子部品搭載装置への取り付けに先立って必要なカメラ調整作業を実行して、取付後に必要とされる複雑な調整作業を極力省くようにしている。すなわち電子部品搭載装置に設けられたカメラ取付部１９にカメラユニット２０を取り付ける際の位置合わせ基準を再現可能な位置合わせ手段を備えた調整治具４０を用いて、取付再現性が確保されるようにした上で、上述のカメラ調整作業を作業性のよいオフライン状態で行う。

図８は、調整治具４０の構造および調整治具４０におけるカメラユニット２０の位置合わせ基準を示している。図８に示すように、調整治具４０は略コ字断面を有するフレーム状の治具であり、基部４１、側部４２、上部４３およびＸ位置決め部４４を備えた構造となっており、カメラユニット２０は上部４３に仮取付される。作業台などに載置される基部４１の一方側の端部には側部４２が立設されており、側部４２の上部は上部４３と結合されている。上部４３の一方側の端部からは、Ｘ位置決め部４４がＹ方向に延出して設けられている。

基部４１の上面４１ａには、Ｘ方向およびＹ方向の位置計測目盛りが設けられた位置ずれ検出用のスケール部材４５（図１０参照）が装着されている。スケール部材４５には撮像光軸ａを一致させる位置基準としての標点Ｐが設けられており、カメラ調整作業においてスケール部材４５の画像を受光素子２３ａに結像させることにより、光学座標系３４における撮像光軸ａのＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量を目視によって計測することができるようになっている。

上部４３の下面のＺ位置決め面４３ｂは、カメラユニット２０をＺ方向に位置決めするための基準面であり、カメラユニット２０を調整治具４０に仮取付する際に、同軸照明ユニット２６の上面２６ｂをＺ位置決め面４３ｂに当接させることにより、スケール部材４５の上面と光学系ユニット２４の下面２４ｇとの間の寸法が図６に示す規定の高さ基準寸法Ｔ１に一致するように寸法設定されている。

上部４３の前面は、カメラユニット２０をＹ方向に位置決めするためのＹ位置決め面４３ａとなっており、カメラユニット２０を調整治具４０に仮取付する際にＹ側面２４ｄをＹ位置決め面４３ａに当接させることにより、カメラユニット２０がＹ方向に位置決めされる。またＸ位置決め部４４の側面は、カメラユニット２０のＸ方向の位置を決めるためのＸ位置決め面４４ａとなっており、カメラユニット２０を調整治具４０に仮取付する際にＸ側面２４ｅをＸ位置決め面４４ａに当接させることにより、カメラユニット２０がＸ方向に位置決めされる。

そして上面４１ａにおけるスケール部材４５の標点ＰのＸ方向，Ｙ方向の位置は、Ｘ位置決め面４４ａからのＸ方向の水平寸法が図６に示すＸ基準寸法Ｌ１となり、Ｙ位置決め面４３ａからのＹ方向の位置が図６に示すＹ基準寸法Ｗ１とななるように設定されている。したがって、カメラユニット２０を調整治具４０に装着した状態では、カメラユニット２０は図６に示す位置合わせ基準が再現される。すなわち、調整治具４０に設けられたＹ
位置決め面４３ａ、Ｚ位置決め面４３ｂおよびＸ位置決め面４４ａは、カメラユニット２０を調整治具４０に仮取付する際の位置合わせ手段となっており、この位置合わせ手段は図６に示すカメラ取付部１９における位置合わせ基準を再現可能なものとなっている。

カメラユニット２０を調整治具４０に仮取付する際には、同軸照明ユニット２６の上面２６ｂをＺ位置決め面４３ａに当接させ、光学系ユニット２４のＹ側面２４ｅをＹ位置決め面４３ａに当接させ、さらにＸ側面２４ｅをＸ位置決め面４４ａに当接させた状態で、取付ボルト２１を上部４３に設けられたボルト孔４３ｂ（図９（ｂ）参照）に螺合させて固定締結する。これにより、カメラユニット２０は、図６に示す場合における撮像対象の認識マーク３ａをスケール部材４５に置き換えて位置合わせ基準を再現した形態で調整治具４０に仮取付される。

次に、基板認識用のカメラの取付方法について、図９，図１０，図１１を参照して説明する。この基板認識用のカメラの取付方法は、電子部品搭載装置において、搭載ヘッド１７と一体的に移動して基板３の認識を行う基板認識用のカメラユニット２０を取り付けるものである。

まず、カメラ取付部１９の位置合わせ基準を再現可能な位置合わせ手段を有する調整治具４０に、カメラユニット２０を仮取付する（カメラ仮取付工程）。ここではカメラユニット２０の仮取付は、２段階に分けて行われる。まず図９（ａ）に示すように、カメラユニット２０の構成部分のうち、受光部２３を他の部分、すなわち光学系ユニット２４、同軸照明ユニット２６および平板照明ユニット３０を予め組み付けた組立体から分離した状態で準備する。

次いで図９（ｂ）に示すように、光学系ユニット２４、同軸照明ユニット２６、および平面照明ユニット３０を予め組み付けた組立体を調整治具４０に仮取付する。このとき、同軸照明ユニット２６の上面２６ｂをＺ位置決め面４３ｂに、光学系ユニット２４のＹ側面２４ｄをＹ位置決め面４３ａに、さらにＸ側面２４ｅをＸ位置決め面４４ａに当接させた状態で、取付ボルト２１によって光学系ユニット２４を上部４３に締結固定する。

次に図９（ｃ）に示すように、受光部２３を光学系ユニット２４と結合する。これにより、スケール部材４５と撮像光軸ａとの相対位置関係を図８に示す位置合わせ基準に合致させた状態で、カメラユニット２０は調整治具４０に仮取付される。すなわち、カメラユニット２０のＺ方向の位置が、調整用の標点Ｐが設けられたスケール部材４５の上面からの高さ基準寸法Ｔ１によって規定される。また撮像光軸ａのＹ位置決め面４３ａからのＹ方向の位置が基準寸法Ｗ１によって規定される。さらに、撮像光軸ａＸ位置決め面４４ａからのＸ方向の位置が基準寸法Ｌ１によって規定される。すなわち、カメラ取付部１９におけるカメラユニット２０の位置合わせ基準が、調整治具４０において再現される。

そしてこの状態で、仮取付されたカメラユニット２０の焦点位置および光学座標系の回転方向位置の調整を含むカメラ調整作業を行う（調整工程）。ここではまず焦点位置の調整を行う。すなわちカメラユニット２０に備えられたピント合わせ機構によって光学系ユニット２４の焦点位置を調整して、スケール部材４５の標点に光学系ユニット２４の焦点位置を正しく合わせた後、焦点位置を固定するための処理を行う。

次いで座標位置の調整を行う。カメラ２５によってスケール部材４５を撮像することにより、図１０（ａ）に示すように、光学座標系３４とスケール部材４５都の位置ずれ状態を示す画像が取得され、撮像光軸ａとスケール部材４５に設けられた標点Ｐとの位置ずれ量（Δｘ、Δｙ）および光学座標系３４の回転位置ずれ量（傾き）Δθが目視観察により計測される。

ここで、カメラユニット２０におけるＹ基準寸法（撮像光軸ａからＹ側面２４ｄまでの寸法）、Ｘ基準寸法（撮像光軸ａからＸ側面２４ｅまでの寸法）が、結合ブラケット１６のカメラ取付部１９におけるＹ基準寸法Ｗ１、Ｘ基準寸法Ｌ１に正しく一致するように、寸法精度の管理が正確に行われている場合には計測される位置ずれ量（Δｘ、Δｙ）は小さく、特に調整作業は必要とされない。すなわちカメラユニット２０をカメラ取付部１９に取り付けることのみで、光学座標系３４の原点は機械座標系３５において対応すべき点に許容誤差範囲内で位置合わせされる。そしてこの場合には、回転位置ずれ量（傾き）のみを対象として、Δθが極力ゼロに近づくよう調整作業を行う。

またカメラユニット２０の部品の加工誤差や組み立て誤差など何らかの要因によって、許容誤差範囲を超える位置ずれが検出された場合において、位置ずれ誤差がそれほど大きくない場合には調整用のシムプレートを貼着するなどの機械的な誤差調整処置を行う。また位置ずれ誤差が大きくて誤差調整が不可能の場合には不良品として排除する。この調整工程においては、図１０（ａ）に示す光学座標系３４と機械座標系３５との相対的な位置関係を、図１０（ｂ）に示す状態に修正する。すなわち、図１０（ａ）に示す撮像光軸ａの位置ずれ量（Δｘ、Δｙ）および光学座標系３４の回転位置ずれ量（傾き）Δθを、図１０（ｂ）に示すように極力小さい位置ずれ量（Δｘｒ、Δｙｒ）および回転位置ずれ量Δθｒに減少させる。これらの位置ずれ量は、誤差調整の調整能の限界に起因して不可避的に残留する位置ずれ量である。

そしてこの調整作業後に残留する位置ずれ量Δｘｒ、Δｙｒおよびθｒを、当該カメラ固有の偏差として撮像処理部３３のメモリ３３ａに書き込んで記憶させる。もちろん計測された位置ずれ量が許容誤差範囲内にある場合には、図１０（ａ）に示す位置ずれ量をそのまま当該カメラ固有の偏差として記憶する。すなわち、メモリ３３ａは、調整作業後になお残留する光軸位置および光学座標系の回転方向位置の位置ずれ量を、当該カメラ固有の偏差として記憶する記憶部となっており、本実施の形態に示すカメラ取付方法においては、前述の調整工程において取得された上記偏差を、この記憶部に記憶させるようにしている。

調整工程が終了したならば、カメラユニット２０は調整治具４０から取り外される。そして調整治具４０から取り外された調整作業後のカメラユニット２０は、図１１（ａ）に示すように電子部品搭載装置に運ばれ、図１１（ｂ）に示すように、カメラ取付部１９に図６に示す位置合わせ基準で取り付けられる（カメラ取付工程）。すなわち、光学系ユニット２４のＹ側面２４ｄ、Ｘ側面２４ｅをそれぞれ結合ブラケット１６の背面１６ｃ、位置決めピン１６ｄに当接させ、さらに同軸照明ユニット２６の上面２６ｂを位置決めピン１６ｂに当接させる。次いで、固定用のボルト２１を光学系ユニット２４に設けられた貫通孔２４ｆを挿通させてボルト孔１６ｅに螺合締結することにより、カメラユニット２０はカメラ取付部１９に予め設定された位置合わせ基準に従って取り付けられる。

そしてカメラユニット２０の取付後において、必要とされる認識精度上の要請からより高精度の撮像が求められる場合には、専用の基板などを対象として実際に撮像を行い、このカメラユニット２０に固有の位置ずれ量を示すオフセットデータとして求めるキャリブレーションを実行する。このキャリブレーションに際しては、カメラユニット２０のメモリ３３ａから当該カメラ固有の偏差を示すデータを読み出すことにより、より高精度のキャリブレーションを行うことができる。

すなわち、キャリブレーションの結果として設定されるオフセットデータを、当該カメラ固有の偏差に起因する誤差成分と、対象となる装置においてカメラユニット２０を取り付けるカメラ取付部１９との関連で生じる取付誤差成分とに分けて登録することが可能と
なる。したがって、１つのカメラユニット２０を対象としてキャリブレーションを行って当該装置固有の取付誤差成分を求めておけば、その他のカメラユニット２０については新たにキャリブレーションを実行することなく、当該装置固有の取付誤差成分とそのカメラユニット２０に固有の偏差に起因する誤差成分とを組み合わせることにより、正しいオフセットデータを取得することが可能となる。

上記説明したように本発明は、搭載ヘッドに付随して設けられたカメラ取付部にカメラを取り付ける際の位置合わせ基準を再現可能な位置合わせ手段を備えた調整治具にカメラを仮取付して、予めカメラの焦点位置および光学座標系の回転方向位置の調整を含むカメラ調整作業を実行しておき、調整後のカメラを電子部品搭載装置のカメラ取付部に同一の取付位置合わせ基準で取り付けるようにしたものである。

これにより、熟練を要するカメラ調整作業を、同一の機種の複数基を対象として調整治具を用いて連続して行うことができる。この調整治具による作業はオフラインで行えることから作業性が良く、高精度の複雑な作業を高効率で実行することが可能となっている。そして調整作業後のカメラを電子部品搭載装置に取り付ける作業は、単に予め設定された位置合わせ基準に従って位置合わせして固定する単純な作業のみであることから、熟練作業者の手を煩わせることなく基板認識用のカメラを簡便な方法で搭載ヘッドに取り付けることができる。

なお上記実施の形態においては、カメラユニット２０を結合ブラケット１６に直接固定するようにした構成のカメラ取付部１９を採用しているが、図１２に示すように、カメラユニット２０と結合ブラケット１６ との間に矩形板状のカメラ取付プレート４６を介在させ、結合ブラケット１６にカメラ取付プレート４６をまず固定し、次いでカメラ取付プレート４６にカメラユニット２０を固定締結するようにした構成のカメラ取付部１９Ａを採用してもよい。

図１２において、結合ブラケット１６の背面１６ｃは、カメラ取付プレート４６を当接させて固定する取付面となっており、背面１６ｃにはカメラ取付プレート４６に設けられた貫通孔４６ｄに対応する位置に、取付け用のボルト２１Ａが螺合するボルト孔１６ｇが設けられている。さらに背面１６ｃには、カメラユニット２０のＸ方向の基準となる位置決めピン１６ｆが植設されており、カメラ取付プレート４６にはピン貫通孔４６ｂが設けられている。

カメラ取付プレート４６をボルト２１Ａによって結合ブラケット１６に取り付けた状態では、位置決めピン１６ｆがピン貫通孔４６ｂを貫通して背面４６ｃに突出し、カメラユニット２０をＸ方向に位置決めするための基準となる。そしてカメラ取付プレート４６の背面４６ｃ、下端面４６ａがそれぞれカメラユニット２０を位置決めする際のＹ方向、Ｚ方向の位置決めの基準となる。

カメラユニット２０は図５に示すカメラユニット２０と同様構成であり、ボルト締結用の貫通孔２４ｆおよびＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置基準面（光学系ユニット２４のＸ側面２４ｅ、Ｙ側面２４ｄ、同軸照明ユニット２６の上面２６ｂ）が設定されている。カメラ取付プレート４６には、貫通孔２４ｆの位置に対応してボルト孔４６ｅが設けられており、カメラユニット２０をカメラ取付プレート４６に結合する際には、光学系ユニット２４のＹ側面２４ｄ、Ｘ側面２４ｅをそれぞれカメラ取付プレート４６の背面４６ｃ、位置決めピン１６ｆに当接させ、さらに同軸照明ユニット２６の上面２６ｂをカメラ取付プレート４６の下端面４６ａに当接させる。次いで、固定用のボルト２１を貫通孔２４ｆを挿通させてボルト孔４６ｅに螺合締結することにより、カメラユニット２０はカメラ取付部１９Ａに予め設定された位置合わせ基準に従って取り付けられる。

カメラ取付プレート４６の結合ブラケット１６ への取付に際しては、下端面４６ａの高さ位置と装置基準面との平行度を合わせる位置合わせ作業を行う。すなわち図１３（ａ）に示すように、下端面４６ａと装置基準面４７との間に位置合わせ治具（図示省略）をセットして、下端面４６ａの装置基準面４７からの高さ寸法Ｈと装置基準面４７に対する平行度を規定精度内に正しく合わせた状態でボルト２１Ａを締結する。このように、カメラユニット２０を結合ブラケット１６に取り付けるカメラ取付部１９Ａにおいて、カメラ取付プレート４６を介在させる構成を採用することにより、カメラユニット２０を正確な位置に合わせるための作業を、位置合わせ治具を用いて高精度で作業性よく行うことが可能となる。

そしてこのようにしてカメラ取付プレート４６が正しく結合ブラケット１６に位置合わせされた状態のカメラ取付部１９Ａに、カメラユニット２０を取り付ける。すなわち、図１３（ｂ）に示すように、光学系ユニット２４のＹ側面２４ｄ、Ｘ側面２４ｅをそれぞれカメラ取付プレート４６の背面４６ｃ、位置決めピン１６ｆに当接させ、さらに同軸照明ユニット２６の上面２６ｂをカメラ取付プレート４６の下端面４６ａに当接させる。次いで、固定用のボルト２１を貫通孔２４ｆを挿通させてボルト孔４６ｅに螺合締結することにより、カメラユニット２０はカメラ取付部１９Ａに予め設定された位置合わせ基準に従って取り付けられる。

本発明の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラの取付方法は、基板認識用のカメラを簡便な方法で搭載ヘッドに取り付けることができるという効果を有し、搭載ヘッドによって電子部品を基板に実装する分野において有用である。

本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の斜視図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における搭載ヘッドの側面図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの構造説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの搭載ヘッドへの位置合わせ基準の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの搭載ヘッドへの位置合わせ基準の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットのカメラ調整作業の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの調整治具への位置合わせ基準の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの取付方法の工程説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの取付方法の工程説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの取付方法の工程説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの搭載ヘッドへの位置合わせ基準の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの取付方法の工程説明図

符号の説明

３ 基板
４ 部品供給部
７ Ｙ軸移動テーブル
１３ Ｘ軸移動テーブル
１６ 結合ブラケット
１７ 搭載ヘッド
１９ カメラ取付部
２０ カメラユニット
２３ 受光部
２３ａ 受光素子
２４ 光学系ユニット
２５ カメラ
３４ 光学座標系
３５ 機械座標系
４０ 調整治具

Claims (1)

1. 部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品を取り出して基板に移送搭載する電子部品搭載装置において、前記搭載ヘッドと一体的に移動して前記基板の認識を行う基板認識用のカメラを前記電子部品搭載装置に取り付ける電子部品搭載装置における基板認識用のカメラの取付方法であって、
   前記カメラは前記調整作業後になお残留する前記光軸位置および光学座標系の回転方向位置の位置ずれ量を当該カメラ固有の偏差として記憶する記憶部を備え、
   前記カメラを取り付けるために前記搭載ヘッドに付随して設けられたカメラ取付部に設けられた前記カメラを取り付ける際の位置合わせ基準となる位置決めピンを前記カメラ取付部と同じ配置構成とした調整治具に前記カメラを仮取付するカメラ仮取付工程と、
   仮取付された前記カメラの焦点位置および光学座標系の回転方向位置の調整を含むカメラ調整作業を行う調整工程と、
   前記調整治具から取り外された前記カメラ調整作業後のカメラを電子部品搭載装置の前記カメラ取付部に前記位置合わせ基準で取り付けるカメラ取付工程とを含み、
   前記調整工程において前記偏差を前記記憶部に記憶させることを特徴とする電子部品搭載装置における基板認識用のカメラの取付方法。

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