JP7101497B2 - Working equipment and relative positional relationship identification method - Google Patents

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Description

本発明は、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関し、特に、その作業装置における、ツールと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に関する。 The present invention relates to a work device that works with a tool provided so as to be relatively close to and separated from the work object with respect to the work object, and in particular, the close and separate distance between the tool and the work object in the work device. The present invention relates to a method for specifying a relative positional relationship for specifying a relative positional relationship in a direction.

例えば、下記特許文献１には、作業装置として、吸着ノズルによって基板に電子部品を装着する作業を行う電子部品実装装置（部品装着機）が記載されており、ツールとしての吸着ノズルと作業対象物である基板との接近離間方向である上下方向の相対位置関係を特定する方法が記載されている。具体的には、下記特許文献１には、吸着ノズルを基板に接近させて、吸着ノズルが基板に接触した位置を検出することで、それら吸着ノズルと基板との上下方向における相対位置関係を特定することが記載されている。 For example, Patent Document 1 below describes an electronic component mounting device (component mounting machine) that mounts an electronic component on a substrate by a suction nozzle as a work device, and the suction nozzle as a tool and a work object. A method of specifying the relative positional relationship in the vertical direction, which is the approaching / separating direction with the substrate, is described. Specifically, in Patent Document 1 below, the suction nozzle is brought close to the substrate and the position where the suction nozzle is in contact with the substrate is detected to specify the relative positional relationship between the suction nozzle and the substrate in the vertical direction. It is stated that it should be done.

特開２０００－２２３９６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-22396

ただし、ツールと作業対象物の作業対象物との相対位置関係を特定する方法は、上記のようにツールを作業対象物等に直接接触させる方法以外にも、種々の方法を検討する余地がある。上記のような作業装置には、作業対象物の位置の把握等のために、その作業対象物を撮像可能なカメラが搭載される場合がある。そこで、本発明は、カメラの撮像結果に基づいてツールと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ことが可能な作業措置、および、カメラの撮像結果に基づいてツールと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方法を提供することを課題とする。 However, as for the method of specifying the relative positional relationship between the tool and the work object, there is room to consider various methods other than the method of bringing the tool into direct contact with the work object as described above. .. The work device as described above may be equipped with a camera capable of capturing an image of the work object in order to grasp the position of the work object. Therefore, the present invention relates to a work measure capable of specifying the relative positional relationship between the tool and the work object in the approaching / separating direction based on the image pickup result of the camera, and the tool and the work object based on the image pickup result of the camera. An object of the present invention is to provide a method for specifying a relative positional relationship in a direction of approaching and separating from an object.

上記課題を解決するために、本発明の作業装置および相対位置関係特定方法は、光軸がツールと作業対象物との接近離間方向に延びるように設けられたカメラを用い、(I)作業対象物に対して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カメラによって撮像し、その撮像結果に基づいて合焦用被撮像部の鮮明な像が得られるカメラの合焦用被撮像部に対する位置を特定することで、カメラと作業対象物との接近離間方向であってカメラの光軸と平行な方向の相対位置関係を特定し、(II)その特定されたカメラと作業対象物とのカメラの光軸と平行な方向の相対位置関係と、予め取得されたカメラとツールとの接近離間方向であってカメラの光軸と平行な方向の相対位置関係とに基づいて、ツールと作業対象物との接近離間方向であってカメラの光軸と平行な方向における相対位置関係を特定することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the working device and the relative positional relationship specifying method of the present invention use a camera provided so that the optical axis extends in the approaching and separating directions between the tool and the working object, and (I) the working object. A camera captures an image-focused image unit placed at a position determined in the approaching / separating direction with respect to an object, and a clear image of the image-focused image section can be obtained based on the image pickup result. By specifying the position with respect to the image-focused part , the relative positional relationship between the camera and the work object in the direction parallel to the optical axis of the camera is specified, and (II) the specified camera. Based on the relative positional relationship between the camera and the work object in the direction parallel to the camera's optical axis, and the relative positional relationship between the camera and the tool acquired in advance and in the direction parallel to the camera's optical axis. It is characterized in that the relative positional relationship between the tool and the work object in the direction parallel to the optical axis of the camera is specified.

例えば、先に述べたように、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、ツールを低速で作業対象物に移動させる必要があるため、比較的時間がかかるという問題がある。それに対して、本発明の作業装置および相対位置関係特定方法によれば、カメラの合焦用被撮像部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ため、上記の装置・方法に比較して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方法は、ツールを直接接触させるため、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、本発明の作業装置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。したがって、そのような効果を有する本発明の作業装置および相対位置関係特定方法は、実用性の高いものとなる。 For example, as mentioned above, when the relative positional relationship between the tools is specified by touching the work target part, it is necessary to move the tool to the work target at a low speed, so that it takes a relatively long time. There is a problem that it takes. On the other hand, according to the working apparatus and the relative positional relationship specifying method of the present invention, only by specifying the in-focus position of the focused image-focused portion of the camera, the tool and the work object are relative to each other in the approaching / separating direction. Since the positional relationship can be specified, it is possible to shorten the time as compared with the above-mentioned device / method. In addition, in the method of specifying the relative positional relationship by contacting the tool with the work target part, since the tool is directly contacted, it is difficult to specify the relative positional relationship for an object having low rigidity. However, according to the working device and the relative positional relationship specifying method of the present invention, such a problem does not occur, and the relative positional relationship between the tool and the work object in the approaching / separating direction can be easily specified. Therefore, the working apparatus and the relative positional relationship specifying method of the present invention having such an effect are highly practical.

なお、本発明の相対位置関係特定方法によって特定された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は、例えば、作業装置の作動時において、ツールの作業対象物に対する昇降を制御する際に用いることが可能である。また、例えば、作業装置の作動前において、ツールと作業対象物との接近離間方向における位置調整に用いることも可能である。 The relative positional relationship between the tool and the work object specified by the relative positional relationship specifying method of the present invention is, for example, when the tool is controlled to move up and down with respect to the work object during operation of the work device. It can be used for. Further, for example, it can be used for adjusting the position of the tool and the work object in the approaching / separating direction before the operation of the working device.

本発明の相対位置関係特定方法は、ツールと作業対象物とがカメラの光軸方向のみに相対移動可能な作業装置に限定されず、それらが少なくとも光軸方向を含む方向に相対移動可能な作業装置に採用すること、具体的には、例えば、多関節型のアームを備える作業装置にも採用することが可能である。 The method for specifying the relative positional relationship of the present invention is not limited to a work device in which the tool and the work object can move relative to each other only in the optical axis direction of the camera, and the work allows them to move relative to each other in a direction including at least the optical axis direction. It can be adopted for an apparatus, specifically, for example, a working apparatus provided with an articulated arm.

本発明の実施例である相対位置関係特定方法を用いる作業装置としての部品装着機を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows schematically the component mounting machine as a work apparatus which uses the relative positional relationship specifying method which is an Example of this invention. 図１に示す部品装着機の要部を側方からの視点において概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the main part of the component mounting machine shown in FIG. 1 from the viewpoint from the side. 吸着ノズルとカメラとの間の相対位置関係を特定する工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process of specifying the relative positional relationship between a suction nozzle and a camera. カメラと基板との間の相対位置関係を特定する工程、および、吸着ノズルと基板との間の相対位置関係を特定する工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process of specifying the relative positional relationship between a camera and a substrate, and the process of specifying the relative positional relationship between a suction nozzle and a substrate. 図１示すフィーダ型部品供給装置を構成する部品フィーダの部品供給部付近を拡大して示す斜視図である。FIG. 1 is an enlarged perspective view showing the vicinity of the component supply section of the component feeder constituting the feeder type component supply device shown in FIG. 1. 図１に示す部品装着機が備える制御装置の構成を概念的に示すブロック図である。It is a block diagram conceptually showing the structure of the control device included in the component mounting machine shown in FIG. 1.

以下、一実施例である作業装置（相対位置関係特定方法を採用した作業装置）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。 Hereinafter, a working device (a working device adopting a relative positional relationship specifying method), which is an embodiment, will be described with reference to the drawings. In addition to the following examples, various modifications can be made based on the knowledge of those skilled in the art.

＜部品装着機の構成＞
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。 <Structure of parts mounting machine>
FIG. 1 shows a component mounting machine 10 which is a working device of this embodiment. The component mounting machine 10 is arranged on (a) a base 12 and (b) a base 12, and carries in / out a circuit board S (hereinafter, may be simply referred to as “board S”) and carries out the component mounting machine 10. A board transfer fixing device 14 for fixing a board at a predetermined position, and (c) a feeder type component supply device 16 and a tray type component supply device 18 arranged on a base 12 with the board transfer fixing device 14 interposed therebetween. , (D) The component mounting device 20 for mounting the electronic components supplied from each of the component supply devices 16 and 18 (hereinafter, may be simply referred to as “components”) on the board S fixed by the board transfer fixing device 14. It is composed including and. Further, the base 12 is provided with two component cameras 22. Each of the two component cameras 22 is parallel to the substrate transfer direction between the feeder type component supply device 16 and the board transfer fixing device 14 and between the tray type component supply device 18 and the board transfer fixing device 14. It is provided so that it can be moved to. Incidentally, in the following description, as shown by arrows in the figure, the transport direction of the substrate S (left-right direction in FIG. 1) may be referred to as the X direction, and the direction orthogonal to the substrate transport direction may be referred to as the Y direction.

部品装着装置２０は、部品を保持してその部品を装着するための部品装着ヘッド３０と、その部品装着ヘッド３０を移動させるヘッド移動装置３２とを含んで構成される。そのヘッド移動装置３２は、図２をも参照して説明すれば、部品装着ヘッド３０が脱着可能に取り付けられるヘッド取付体４０と、そのヘッド取付体４０を部品供給装置１６，１８と基板Ｓとにわたって移動させるＹ方向移動機構４２と、そのＹ方向移動機構４２をＸ方向に移動させるＸ方向移動機構４４とを含んで構成されている。図２をも参照して説明すれば、Ｘ方向移動機構４４は、Ｘ軸スライド４６と、そのＸ軸スライド４６をＸ方向に移動させるＸ軸スライド移動装置（図示省略）とを含んで構成される。そして、Ｙ方向移動機構４２は、そのＸ軸スライド４６に設けられており、Ｘ軸スライド４６とともにＸ方向に移動させられる。そのＹ方向移動機構４２は、Ｙ軸スライド４８と、そのＹ軸スライド４８をＹ方向に移動させるＹ軸スライド移動装置５０とを含んで構成される。そして、ヘッド取付体４０は、そのＹ軸スライド４８に保持されており、Ｙ軸スライド４８とともにＹ方向へ移動させられる。そのような構成により、ヘッド移動装置３２は、部品装着ヘッド３０が取り付けられたヘッド取付体４０を、水平面上における任意の位置へ移動させる。 The component mounting device 20 includes a component mounting head 30 for holding a component and mounting the component, and a head moving device 32 for moving the component mounting head 30. The head moving device 32 will be described with reference to FIG. 2, a head mounting body 40 to which the component mounting head 30 is detachably mounted, and the head mounting body 40 including the component supply devices 16 and 18 and the substrate S. It is configured to include a Y-direction moving mechanism 42 that moves over the Y-direction moving mechanism 42, and an X-direction moving mechanism 44 that moves the Y-direction moving mechanism 42 in the X direction. Explaining with reference to FIG. 2, the X-axis moving mechanism 44 includes an X-axis slide 46 and an X-axis slide moving device (not shown) for moving the X-axis slide 46 in the X direction. To. The Y-direction moving mechanism 42 is provided on the X-axis slide 46, and is moved in the X-direction together with the X-axis slide 46. The Y-direction moving mechanism 42 includes a Y-axis slide 48 and a Y-axis slide moving device 50 that moves the Y-axis slide 48 in the Y direction. The head mounting body 40 is held by the Y-axis slide 48 and is moved in the Y direction together with the Y-axis slide 48. With such a configuration, the head moving device 32 moves the head mounting body 40 to which the component mounting head 30 is mounted to an arbitrary position on the horizontal plane.

また、Ｙ軸スライド４８には、ヘッド取付体４０を昇降させることで、部品装着ヘッド３０を昇降させるヘッド昇降装置６０が設けられている。また、ヘッド取付体４０には、基板Ｓの表面の基準マーク６２を撮像するためのマークカメラ６４が固定されており、そのマークカメラ６４は、部品装着ヘッド３０とともにヘッド昇降装置６０によって昇降させられるようになっている。部品装着ヘッド３０は、ツールとしての吸着ノズル６６と、その吸着ノズル６６を昇降させるノズル昇降装置６８とを備えている。その吸着ノズル６６は、負圧の供給によって、部品を吸着保持し、負圧の供給の停止により、吸着保持した部品を離脱させる。また、吸着ノズル６６は軸線周りに回転可能とされており、部品装着時時に回転位置も調整されるようになっている。 Further, the Y-axis slide 48 is provided with a head elevating device 60 that raises and lowers the component mounting head 30 by raising and lowering the head mounting body 40. Further, a mark camera 64 for photographing the reference mark 62 on the surface of the substrate S is fixed to the head mounting body 40, and the mark camera 64 is moved up and down by the head elevating device 60 together with the component mounting head 30. It has become like. The component mounting head 30 includes a suction nozzle 66 as a tool and a nozzle elevating device 68 for raising and lowering the suction nozzle 66. The suction nozzle 66 sucks and holds the component by supplying the negative pressure, and detaches the component sucked and held by stopping the supply of the negative pressure. Further, the suction nozzle 66 is rotatable around the axis, and the rotation position is adjusted when the component is mounted.

＜部品装着機による部品装着作業の概要＞
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。 <Outline of parts mounting work by parts mounting machine>
Explaining the component mounting operation by the component mounting machine 10 of this embodiment, first, the substrate S to be used for the work is carried in from the upstream side by the substrate transfer fixing device 14 and fixed at a predetermined work position. .. Next, the mark camera 64 is moved by the head moving device 32, and the reference mark 62 attached to the upper surface of the substrate S is imaged. Based on the imaging data obtained by the imaging, the coordinate system that serves as a reference for the mounting position is determined.

続いて、ヘッド移動装置３２によって、部品装着ヘッド３０が複数のフィーダ型部品供給装置１６あるいはトレイ型部品供給装置１８の上方に位置させられ、吸着ノズル６６の各々において部品が保持される。部品装着ヘッド３０が基板Ｓの上方に移動させられる際中に、部品カメラ２２の上方を通過し、吸着ノズル６６に保持された部品が、部品カメラ２２によって撮像される。その撮像データに基づき、部品のノズル軸線に対する位置ずれ量や回転位置ずれ量が把握される。続いて、部品装着ヘッド３０が、基板Ｓの上方に移動させられ、上記ずれ量に基づく補正を行いつつ、各部品が、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。装着プログラムによって定められた回数、部品供給装置１６，１８と基板Ｓとの間を部品装着ヘッド３０が往復させられ、部品装着ヘッド３０による部品の保持・装着が、上記のように繰り返されて、部品装着機１０による部品装着作業が完了する。 Subsequently, the head moving device 32 positions the component mounting head 30 above the plurality of feeder-type component supply devices 16 or the tray-type component supply device 18, and the components are held in each of the suction nozzles 66. While the component mounting head 30 is moved above the substrate S, the component that passes above the component camera 22 and is held by the suction nozzle 66 is imaged by the component camera 22. Based on the imaged data, the amount of misalignment and the amount of rotational misalignment with respect to the nozzle axis of the component are grasped. Subsequently, the component mounting head 30 is moved above the substrate S, and the components are sequentially mounted at the set positions determined by the mounting program while making corrections based on the deviation amount. The component mounting head 30 is reciprocated between the component supply devices 16 and 18 and the board S a number of times determined by the mounting program, and the component mounting head 30 holds and mounts the component repeatedly as described above. The parts mounting work by the parts mounting machine 10 is completed.

＜相対位置関係の特定＞
(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。 <Specification of relative positional relationship>
(i) Process for specifying the relative positional relationship between nozzles and cameras In the component mounting machine 10, the relative positional relationship between the components in the vertical direction is specified before the component mounting operation is performed. First, when the component mounting head 30 is mounted by replacement or the like, the relative positional relationship between the suction nozzle 66 of the component mounting head 30 and the mark camera 64 is specified. A jig mounting table 80 is fixed on the upper surface of the conveyor rail 78 of the board transfer fixing device 14 of the component mounting machine 10, and a focusing jig 82 is mounted on the jig mounting table 80. The focusing jig 82 has a flat plate shape, and a striped pattern is printed on the upper surface thereof. That is, the upper surface of the focusing jig 82 functions as an image-focused portion for focusing for confirming the focus of the mark camera 64.

本部品装着機１０は、部品装着ヘッド３０を、ヘッド移動装置３２によって治具載置台８０の上に移動させ、ヘッド昇降装置６０によって部品装着ヘッド３０を下降させ、図３に示すように、吸着ノズル６６に合焦用治具８２を吸着保持させる。続いて、部品装着ヘッド３０を一旦上昇させた後、ノズル昇降装置６８によって吸着ノズル６６を原点位置（図３における破線の位置）から下降させつつ、マークカメラ６４によって合焦用治具８２を撮像させる。そして、マークカメラ６４のピントが合焦用治具８２に合った位置が記憶される。具体的には、ノズル昇降装置６８の原点位置からマークカメラ６４のピントが合焦用治具８２に合った位置までの下降量ｈＮが記憶される。そして、合焦用治具８２を治具載置台８０に載置して、この工程が終了する。なお、本実施例においては、マークカメラ６４の下端からの吸着ノズル６６の突出量ＨＮ０に下降量ｈＮを足し合わせた距離が、マークカメラ６４の合焦距離（ワークディスタンス）ＷＤに等しい。ちなみに、本実施例においては、合焦用治具８２が部品装着機１０内に載置されていたが、部品装着ヘッド３０の交換時に、作業者によって、吸着ノズル６６に合焦用治具８２を吸着保持させるようにしてもよい。 In the component mounting machine 10, the component mounting head 30 is moved onto the jig mounting table 80 by the head moving device 32, the component mounting head 30 is lowered by the head elevating device 60, and suction is performed as shown in FIG. The focusing jig 82 is attracted and held by the nozzle 66. Subsequently, after the component mounting head 30 is once raised, the suction nozzle 66 is lowered from the origin position (the position of the broken line in FIG. 3) by the nozzle elevating device 68, and the focusing jig 82 is imaged by the mark camera 64. Let me. Then, the position where the focus of the mark camera 64 is aligned with the focusing jig 82 is stored. Specifically, the amount of descent hN from the origin position of the nozzle elevating device 68 to the position where the focus of the mark camera 64 matches the focusing jig 82 is stored. Then, the focusing jig 82 is placed on the jig mounting table 80, and this step is completed. In this embodiment, the distance obtained by adding the amount of descent hN to the amount of protrusion HN 0 of the suction nozzle 66 from the lower end of the mark camera 64 is equal to the focusing distance (work distance) WD of the mark camera 64. Incidentally, in this embodiment, the focusing jig 82 is mounted in the component mounting machine 10, but when the component mounting head 30 is replaced, the focusing jig 82 is mounted on the suction nozzle 66 by the operator. May be adsorbed and held.

（ii）カメラ基板間相対位置特定工程
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。 (Ii) Step of specifying relative position between camera boards Next, the relative positional relationship between the mark camera 64 and the board S in the vertical direction is specified. In the component mounting machine 10, the striped pattern 84, which is the image-focused portion for focusing, is printed on the upper surface of the conveyor rail 78 of the substrate transfer fixing device 14. The component mounting machine 10 moves the mark camera 64 onto the striped pattern 84 of the conveyor rail 78 by the head moving device 32, and images the striped pattern 84 while lowering the mark camera 64 from the origin position by the head elevating device 60. Let me. Then, the position where the focus of the mark camera 64 is aligned with the stripe pattern 84 is stored. Specifically, as shown in FIG. 4, the amount of descent hH from the origin position of the head elevating device 60 to the position where the focus of the mark camera 64 matches the stripe pattern 84 is stored.

マークカメラ６４のピントがストライプ柄８４に合っている位置においては、マークカメラ６４の下端とコンベアレール７８との距離が、図３に示した合焦距離ＷＤと等しくなっている。つまり、マークカメラ６４が、ストライプ柄８４にピントが合っている位置にある場合には、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ｈＳと合焦距離ＷＤとを足し合わせた距離だけマークカメラ６４から下方に、基板Ｓが位置していることが特定されるのである。 At the position where the mark camera 64 is in focus with the stripe pattern 84, the distance between the lower end of the mark camera 64 and the conveyor rail 78 is equal to the focusing distance WD shown in FIG. That is, when the mark camera 64 is in the position where the stripe pattern 84 is in focus, the distance obtained by adding the height difference hS from the upper surface of the conveyor rail 78 to the upper surface of the substrate S and the focusing distance WD. It is specified that the substrate S is located below the mark camera 64.

なお、本実施例においては、合焦用被撮像部が、部品装着作業の作業対象物である基板Ｓに対して、上下方向に定められた位置であるコンベアレール７８の上面に設けられていたが、基板Ｓそのものに合焦用被撮像部を設けてもよい。つまり、直接、基板Ｓを撮像して、吸着ノズル６６と基板Ｓとの相対位置関係を、より正確に特定することが可能となる。ちなみに、基板Ｓ上の合焦用被撮像部は、新たに設けなくても、基板Ｓ上に印字されている文字や識別コード等を、合焦用被撮像部として利用することが可能である。 In this embodiment, the image pickup unit for focusing is provided on the upper surface of the conveyor rail 78, which is a position determined in the vertical direction with respect to the substrate S, which is the work object of the component mounting work. However, the image pickup unit for focusing may be provided on the substrate S itself. That is, it is possible to directly image the substrate S and more accurately identify the relative positional relationship between the suction nozzle 66 and the substrate S. By the way, even if the focused image pickup unit on the substrate S is not newly provided, it is possible to use the characters, the identification code, etc. printed on the substrate S as the focusing image pickup section. ..

（iii）ノズル基板間相対位置関係特定工程
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。 (Iii) Process for specifying relative positional relationship between nozzle substrates As described above, when the relative positional relationship between the suction nozzle 66 and the mark camera 64 and the relative positional relationship between the mark camera 64 and the substrate S are specified, they are identified. The positional relationship between the suction nozzle 66 and the substrate S is specified based on the relative positional relationship. More specifically, when the component mounting head 30 is at the origin position in the head elevating device 60 and the suction nozzle 66 is at the origin position in the nozzle elevating device 68 (the position of the broken line in FIG. 4), the suction nozzle 66 The distance from the lower end to the substrate S is the amount of descent of the suction nozzle 66 detected in the process of specifying the relative positional relationship between the nozzles and cameras h N , and the amount of descent of the component mounting head 30 detected in the process of specifying the relative positional relationship between the camera boards. The distance H NS (= h N + h H + h S ) is the sum of the height differences from the upper surface of the conveyor rail 78 to the upper surface of the substrate S.

そして、前述した部品装着作業においては、上記の距離ＨＮＳと、部品の厚み等を考慮して、部品装着位置におけるヘッド昇降装置６０による部品装着ヘッド３０の下降量およびノズル昇降装置６８による吸着ノズル６６の下降量が制御されるようになっている。 Then, in the above-mentioned component mounting work, the amount of descent of the component mounting head 30 by the head elevating device 60 and the suction nozzle by the nozzle elevating device 68 at the component mounting position are taken into consideration in consideration of the above distance HNS , the thickness of the component, and the like. The amount of descent of 66 is controlled.

（iv）カメラ部品間相対位置関係特定工程およびノズル部品間相対位置関係特定工程
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。 (Iv) Relative positional relationship between camera parts and nozzles Relative positional relationship between parts In the parts mounting machine 10, the suction nozzle 66 and the parts are used when the parts are sucked and held from the parts supply devices 16 and 18. The relative positional relationship in the vertical direction of the above is also specified by the same method as the above-mentioned method. First, a step of specifying the relative positional relationship between the parts of the feeder type parts supply device 16 and the suction nozzle 66 will be described. In the feeder type component supply device 16, a plurality of component feeders 90 are arranged in the X direction. As shown in FIG. 5, on at least one of the plurality of component feeders 90, a stripe pattern 92 as an image-focused portion for focusing is printed on the upper surface on the immediate front end side of the component supply portion SS. The component mounting machine 10 moves the mark camera 64 onto the stripe pattern 92 of the component feeder 90 by the head moving device 32, and images the stripe pattern 92 while lowering the mark camera 64 from the origin position by the head elevating device 60. Let me. Then, the position where the focus of the mark camera 64 is aligned with the stripe pattern 92, that is, the descending amount hF from the origin position of the head elevating device 60 to the position where the focus of the mark camera 64 is aligned with the stripe pattern 92 is stored.

したがって、吸着ノズル６６と部品との相対位置関係は、その検出された部品装着ヘッド３０の下降量ｈＮ、先に説明したノズルカメラ間相対位置関係特定工程において検出された吸着ノズル６６の下降量ｈＦ、および、部品フィーダ９０のストライプ柄９２が印刷された箇所と部品の表面との高低差ｈＰとに基づいて特定される。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には、吸着ノズル６６の下端から基板Ｓまでの距離が、それらを足し合わせた距離ＨＮＰ（＝ｈＮ＋ｈＦ＋ｈＰ）となっているのである。 Therefore, the relative positional relationship between the suction nozzle 66 and the component is the detected lowering amount h N of the component mounting head 30, and the lowering amount of the suction nozzle 66 detected in the nozzle-camera relative positional relationship specifying step described above. It is specified based on h F and the height difference h P between the printed portion of the striped pattern 92 of the component feeder 90 and the surface of the component. More specifically, when the component mounting head 30 is at the origin position in the head elevating device 60 and the suction nozzle 66 is at the origin position in the nozzle elevating device 68, the distance from the lower end of the suction nozzle 66 to the substrate S. However, the total distance H NP (= h N + h F + h P ) is obtained.

また、トレイ型部品供給装置１８の部品と吸着ノズル６６との相対位置関係の特定工程ついては、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とほぼ同様であり、トレイ上面に印字された文字や識別コードを、合焦用被撮像部として利用し、マークカメラ６４とトレイ上の部品との相対位置関係を特定するようになっている。 Further, the step of specifying the relative positional relationship between the parts of the tray type parts supply device 18 and the suction nozzle 66 is almost the same as the process of specifying the relative positional relationship between the parts of the feeder type parts supply device 16 and the suction nozzle 66. The characters and the identification code printed on the upper surface of the tray are used as the image pickup unit for focusing, and the relative positional relationship between the mark camera 64 and the parts on the tray is specified.

なお、上述した部品供給装置１６，１８の部品と吸着ノズルとの相対位置関係の特定に、部品フィーダ９０およびトレイ上に合焦用被撮像部が設けられていたが、部品吸着作業の作業対象物である部品上面に、印字された文字や認識コードがある場合には、それらを合焦用被撮像部として利用することも可能である。 In order to specify the relative positional relationship between the parts of the parts supply devices 16 and 18 and the suction nozzle described above, the part feeder 90 and the image-focused portion for focusing were provided on the tray. If there are printed characters and recognition codes on the upper surface of the component, which is an object, they can also be used as the image-focused unit for focusing.

＜部品装着機の機能構成＞
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。 <Functional configuration of parts mounting machine>
The component mounting machine 10 of this embodiment is controlled by the control device 100. More specifically, the control device 100 collectively controls the board transfer fixing device 14, the component supply devices 16, 18, the component camera 22, the component mounting head 30, the head moving device 32, and the like included in the component mounting machine 10. .. Then, it can be considered that the control device 100 has various functional units in order to control the position of the suction nozzle 66 in the vertical direction. Specifically, it can be considered to have a functional configuration as shown in FIG. More specifically, the control device 100 includes the above-mentioned nozzle-camera relative positional relationship specifying step, camera board-to-camera relative positional relationship specifying step, nozzle-board-to-nozzle-board relative positional relationship specifying step, camera component-to-camera relative positional relationship specifying step, and nozzle component. As functional units that perform each process of the inter-relative positional relationship specifying process, the nozzle-camera relative positional relationship specifying unit 102, the camera board-to-camera relative positional relationship specifying unit 104, the nozzle-board relative positional relationship specifying unit 106, and the camera component, respectively. It has a relative positional relationship specifying unit 108 and a relative positional relationship specifying unit 110 between nozzle parts. The nozzle-camera relative positional relationship specifying unit 102 corresponds to the tool camera-to-camera relative positional relationship specifying unit, and the camera substrate-to-camera relative positional relationship specifying unit 104 and the camera component-to-camera relative positional relationship specifying unit 108 are camera work objects. The relative positional relationship specifying unit between nozzle substrates 106 and the relative positional relationship specifying unit 110 between nozzle parts correspond to the relative positional relationship specifying unit between tool work objects.

＜本部品装着機の効果＞
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。 <Effect of this parts mounting machine>
According to the component mounting machine 10 which is the working device of this embodiment and the relative positional relationship specifying method, if the relative positional relationship between the tool and the camera is acquired, the position is determined with respect to the work object. It is possible to specify the relative positional relationship between the tool and the work object in the approaching / separating direction only by specifying the position where the camera is in focus with respect to the focused image pickup unit. That is, it is possible to shorten the specific time as compared with the case where the tool is brought into direct contact with the work object to specify the relative positional relationship between the tool and the work object. Further, when the relative positional relationship is specified by bringing the tool into contact with the work target portion, it is difficult to specify the relative positional relationship for an object having low rigidity. According to the component mounting machine 10 which is a working device and the relative positional relationship specifying method, such a problem does not occur, and the relative positional relationship between the tool and the work object in the approaching / separating direction can be easily specified.

１０：部品装着機〔作業装置〕 １６：フィーダ型部品供給装置 １８：トレイ型部品供給装置 ２０：部品装着装置 ３０：部品装着ヘッド ３２：ヘッド移動装置 ４０：ヘッド取付体 ６０：ヘッド昇降装置〔移動装置〕 ６４：マークカメラ〔カメラ〕 ６６：吸着ノズル〔ツール〕 ６８：ノズル昇降装置 ７８：コンベアレール ８２：合焦用治具 ８４：ストライプ柄〔合焦用被撮像部〕 ９０：部品フィーダ ９２：ストライプ柄〔合焦用被撮像部〕 １００：制御装置 １０２：ノズルカメラ間相対位置関係特定部〔ツールカメラ間相対位置関係特定部〕 １０４：カメラ基板間相対位置関係特定部〔カメラ作業対象物間相対位置関係特定部〕 １０６：ノズル基板間相対位置関係特定部〔ツール作業対象物間相対位置関係特定部〕 １０８：カメラ部品間相対位置関係特定部〔カメラ作業対象物間相対位置関係特定部〕 １１０：ノズル部品間相対位置関係特定部〔ツール作業対象物間相対位置関係特定部〕 10: Parts mounting machine [working device] 16: Feeder type parts supply device 18: Tray type parts supply device 20: Parts mounting device 30: Parts mounting head 32: Head moving device 40: Head mounting body 60: Head lifting device [moving] Device] 64: Mark camera [Camera] 66: Suction nozzle [Tool] 68: Nozzle elevating device 78: Conveyor rail 82: Focusing jig 84: Striped pattern [Focusing imaged part] 90: Parts feeder 92: Stripe pattern [Image to be imaged for focusing] 100: Control device 102: Nozzle Camera relative positional relationship specifying part [Tool camera relative positional relationship specifying part] 104: Camera board relative positional relationship specifying part [Camera work object Relative positional relationship specifying part] 106: Relative positional relationship specifying part between nozzle boards [Relative positional relationship specifying part between tool work objects] 108: Relative positional relationship specifying part between camera parts [Relative positional relationship specifying part between camera work objects] 110: Relative positional relationship specifying part between nozzle parts [Relative positional relationship specifying part between tool work objects]

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。 It is a work device equipped with a tool and that works on a work object provided so as to be relatively close to each other by the tool.
The work equipment
It is provided with a camera provided so that the optical axis extends in the approaching and separating directions, and a control device for controlling the working device.
The control device
An image pickup unit for focusing, which is arranged at a position determined in the approach and separation direction with respect to the work object, is imaged by the camera, and a clear image of the image pickup unit for focusing is imaged based on the image pickup result. By specifying the position of the camera with respect to the image-focused portion for focusing, the relative positional relationship between the camera work objects is specified to specify the relative positional relationship between the camera and the work object in the approaching and separating directions. Department and
The relative positional relationship between the specified camera and the work object in a direction parallel to the optical axis, and the approaching / separating direction between the camera and the tool acquired in advance and parallel to the optical axis. Tool to specify the relative positional relationship between the tool and the work object in the direction parallel to the optical axis in the approaching / separating direction based on the relative positional relationship in the direction. A working device configured to include and. 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。 The working device comprises a moving device that moves the tool and the camera closer to and away from the work object.
The control device
The work device according to claim 1, wherein the moving device is configured to control the movement of the tool with respect to the work object based on the relative positional relationship between the specified tool and the work object. 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。 The tool is a suction nozzle that sucks and holds parts, and the moving device raises and lowers the suction nozzle in the vertical direction.
The working device is regarded as a component mounting machine for mounting components on a substrate by the suction nozzle.
The focusing image pickup unit is provided on the component mounting machine so as to be located at a height position defined with respect to the substrate as the work object.
The control device
Relative positional relationship between tool work objects Based on the relative positional relationship between the suction nozzle and the substrate specified by the identification unit in the vertical direction, the moving device controls the elevation of the suction nozzle with respect to the substrate. The working device according to claim 2, which is configured. 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。 The working equipment
A component mounting head having the suction nozzle and a nozzle elevating device for raising and lowering the suction nozzle is provided.
The moving device is a head elevating device that raises and lowers the component mounting head and the camera.
The control device
While the suction nozzle holds a focusing jig provided with an image-focused part for focusing different from the image-focused part for focusing, the suction nozzle is moved up and down by the nozzle elevating device. The position of the focusing jig with respect to the camera, in which a camera captures an image of the focusing image-focused portion of the focusing jig and a clear image of the focusing image-focused portion can be obtained based on the image pickup result. The work apparatus according to claim 3, further comprising a nozzle-camera relative positional relationship specifying unit that specifies the relative positional relationship between the suction nozzle and the camera in the vertical direction. 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。 Relative to specify the relative positional relationship between the tool and the work object in the approach / separation direction in the work equipment that works with the tool provided so that the work object can be relatively close to and separated from the work object. It is a method of identifying the positional relationship,
The working device includes a camera provided so that the optical axis extends in the approaching and separating directions.
The relative positional relationship identification method is
An image pickup unit for focusing, which is arranged at a position determined in the approach and separation direction with respect to the work object, is imaged by the camera, and a clear image of the image pickup unit for focusing is imaged based on the image pickup result. By specifying the position of the camera with respect to the image-focused portion for focusing, the relative positional relationship between the camera work objects is specified to specify the relative positional relationship between the camera and the work object in the approaching and separating directions. Process and
The relative positional relationship between the specified camera and the work object in a direction parallel to the optical axis, and the approaching / separating direction between the camera and the tool acquired in advance and parallel to the optical axis. Tool to specify the relative positional relationship between the tool and the work object in the direction parallel to the optical axis based on the relative positional relationship in the direction. Relative positional relationship identification method including and.
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