(57)【要約】【課題】高倍率のカメラを用いた場合であっても、ねじ締結の前後でワークとカメラとの距離を変えないことにより、位置合わせ及び位置検査共に高精度で行うこと。【解決手段】第１のワークＷ１上に第２のワークＷ２を重ねて位置決めするワーク把持部３０と、第２のワークＷ２を第１のワークＷ１の反対側から撮像する撮像部４０と、撮像部４０によって撮像された第２のワークＷ２の画像を処理して第１のワークＷ１に対する第２のワークＷ２の相対位置を検出する制御部６０と、第２のワークＷ２を第１のワークＷ１側に緩衝シートＳを挟んで加圧する加圧機構５０と、加圧機構５０による加圧後で、かつ、ねじ締結前に、撮像部４０により第２のワークＷ２を撮像し、検出された相対位置に基づいてワーク把持部３０による第２のワークＷ２の位置決めを行う位置決め制御部６１と、ねじ締結後に、撮像部４０により第２のワークＷ２を撮像し、位置決め精度の検出を行う精度検出部６２とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のワークと第２のワークとを緩衝シートを挟んでねじ締結する際に用いるアライメント装置において、
前記第１のワーク上に前記第２のワークを重ねて位置決めするワーク把持部と、
前記第２のワークを前記第１のワークの反対側から撮像する撮像部と、
この撮像部によって撮像された前記第２のワークの画像を処理して前記第１のワークに対する前記第２のワークの相対位置を検出する検出部と、
前記第２のワークを前記第１のワーク側に前記緩衝シートを挟んで加圧する加圧部と、
前記加圧部による加圧後で、かつ、ねじ締結前に、前記撮像部により前記第２のワークを撮像し、検出された前記相対位置に基づいて前記ワーク把持部による前記第２のワークの位置決めを行う位置決め制御部と、
ねじ締結後に、前記撮像部により前記第２のワークを撮像し、位置決め精度の検出を行う精度検出部とを備えていることを特徴とするアライメント装置。
【請求項２】
前記加圧部よる加圧量は、加圧力を解除したときに、前記緩衝シートの潰れる量とねじ締結により潰れる量との差が被写界深度範囲内となることを特徴とする請求項１に記載のアライメント装置。
【請求項３】
前記第１のワークと前記第２のワークは、少なくとも一方が脆性材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアライメント装置。
【請求項４】
前記加圧部による加圧後は、前記カメラの焦点位置に前記第２のワークの表面が位置していることを特徴とする請求項１に記載のアライメント装置。
【請求項５】
第１のワークと第２のワークとを緩衝シートを挟んでねじ締結する際に用いるアライメント方法において、
前記第１のワーク上に前記第２のワークを供給し、
前記第２のワークを前記第１のワーク側に前記緩衝シートを挟んで加圧し、
前記第２のワークを前記第１のワークの反対側から撮像し、
前記第２のワークの画像を処理して前記第１のワークに対する前記第２のワークの相対位置を検出し、
前記第１のワーク上に前記第２のワークを重ねて高精度に位置決めし、
ねじ締結後に、前記第２のワークを撮像し、位置決め精度の検出を行うことを特徴とするアライメント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、２つのワークを高精度に位置決めするためのアライメント装置及びアライメント方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２個の板状のワークを上下に重ねて相対的な位置を合わせてからねじ締結により組み立てる場合、ワークの位置を上方に設置されたＣＣＤカメラを用い画像処理で検出する位置検出機構と、ワークを把持するとともに、位置検出機構の検出結果に基づいて得られた位置情報に基づいてワークを移動させるためのアクチュエータ機構を有するアライメント装置が用いられている。このようなアライメント装置による位置合わせ後には、ワークの厚さ方向に貫通するねじ等で締結して２個のワークを連結させる。また、高精度な位置合わせが要求される場合では、ねじ締結後に位置合わせの精度検査を行っている。例えば、許容範囲はプラスマイナス１０μｍ程度である。
【０００３】
なお、ワークの少なくとも一方がガラスのような脆性材の場合、強固な締結をおこなうとワークが割れる可能性があり、これを防ぐためワークの間に緩衝材のシートを挟む場合がある。
【０００４】
また、高精度な位置合わせが要求されるほど、ワークの位置を検出するためのＣＣＤカメラは高倍率（１０〜２０倍程度）のものが必要となる。倍率が高くなればわずかな焦点距離の誤差で画像がぼやけ、画像処理による位置検出精度が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２２１３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ワークをねじ締結により固定すると、緩衝材のシートがつぶれるため、カメラとワークの距離がねじ締結の前後で僅かに変化する。この距離差が生じることで、例えばねじ締結前のワークとカメラとの距離がカメラの焦点距離と一致するようにカメラを設置した場合、位置合わせは高精度で行えるが、ねじ締結後は画像がぼやけて位置検査の精度が悪くなる。
【０００７】
反対にねじ締結後のワークとカメラとの距離がカメラの焦点距離と一致するようにカメラを設置した場合、ねじ締結後の位置検査は高精度で行えるが、位置合わせの精度が悪くなる。
【０００８】
そこで、高倍率のカメラを用いた場合であっても、ねじ締結の前後でワークとカメラとの距離を変えないことにより、位置合わせ及び位置検査共に高精度で行うことができるアライメント装置及びアライメント方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１のワークと第２のワークとを緩衝シートを挟んでねじ締結する際に用いるアライメント装置において、前記第１のワーク上に前記第２のワークを重ねて位置決めするワーク把持部と、前記第２のワークを前記第１のワークの反対側から撮像する撮像部と、この撮像部によって撮像された前記第２のワークの画像を処理して前記第１のワークに対する前記第２のワークの相対位置を検出する検出部と、前記第２のワークを前記第１のワーク側に前記緩衝シートを挟んで加圧する加圧部と、前記加圧部による加圧後で、かつ、ねじ締結前に、前記撮像部により前記第２のワークを撮像し、検出された前記相対位置に基づいて前記ワーク把持部による前記第２のワークの位置決めを行う位置決め制御部と、ねじ締結後に、前記撮像部により前記第２のワークを撮像し、位置決め精度の検出を行う精度検出部とを備えた。
【００１０】
第１のワークと第２のワークとを緩衝シートを挟んでねじ締結する際に用いるアライメント方法において、前記第１のワーク上に前記第２のワークを供給し、前記第２のワークを前記第１のワーク側に前記緩衝シートを挟んで加圧し、前記第２のワークを前記第１のワークの反対側から撮像し、前記第２のワークの画像を処理して前記第１のワークに対する前記第２のワークの相対位置を検出し、前記第１のワーク上に前記第２のワークを重ねて高精度に位置決めし、ねじ締結後に、前記第２のワークを撮像し、位置決め精度の検出を行う。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施の形態に係るアライメント装置を模式的に示す斜視図。
【図２】同アライメント装置によるアライメント工程を示す説明図。
【図３】同アライメント装置によるアライメント工程を示す説明図。
【図４】同アライメント装置によるアライメント工程を示す説明図。
【図５】同アライメント装置によるアライメント工程を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、一実施の形態に係るアライメント装置１０を模式的に示す斜視図、図２〜図５は、アライメント装置１０によるアライメント工程を示す説明図である。なお、Ｗ１は例えば金属板からなる第１のワーク、Ｗ２は例えばガラス板（脆性材）からなる第２のワーク、Ｓは樹脂材製の緩衝シート、Ｎはねじを示している。
【００１３】
アライメント装置１０は、第１のワークＷ１と第２のワークＷ２とを例えばプラスマイナス１０μｍ以下の高精度で重ね合わせるための装置である。
【００１４】
アライメント装置１０は、第１のワークＷ１を固定支持する支持部２０と、第２のワークＷ２を把持するとともに位置決めするワーク把持部３０と、第２のワークＷ２の上方であって、第１のワークＷ１の反対側に設けられた撮像部（検出部）４０と、第２のワークＷ２を第１のワークＷ１側に押圧する加圧機構５０と、これら各部を連携制御する位置決め制御部６０とを備えている。
【００１５】
ワーク把持部３０は、第２のワークＷ２の４側面を支持する６つの支持部材３１と、これら支持部材３１を移動させる４つのアクチュエータ３２を備え、第２のワークＷ２の位置を定める。
【００１６】
撮像部４０は、一対のＣＣＤカメラ４１と、画像処理部４２とを備えている。ＣＣＤカメラ４１は、第２のワークＷ２の上面に形成されたアライメントマークＭを撮像し、画像処理部４２により画像処理し、第１のワークＷ１に対する第２のワークＷ２の相対位置を検出する。なお、ＣＣＤカメラ４１の焦点距離はＱとする。
【００１７】
加圧機構５０は、４つのシリンダ５１と、これら４つのシリンダ５１からそれぞれ凸没するピストン５２を備え、第２のワークＷ２の４つの加圧位置Ｐを加圧する。なお、加圧に際しては４つの加圧力が均等になるように制御される。また、その加圧量は、加圧力を解除したときに、緩衝シートＳの潰れる量がねじ締結により潰れる量と同等（被写界深度内）となるように予め設定されている。
【００１８】
制御部６０は、画像処理部４２によって得られた第２のワークＷ２の位置情報に基づいて、第１のワークＷ１との相対位置を算出し、位置決め機構３０の動作量を演算する。
【００１９】
なお、位置決め制御部６０は、加圧機構５０による加圧後で、かつ、ねじ締結前に、撮像部４０により第２のワークＷ２を撮像し、検出された相対位置に基づいてワーク把持部３０による第２のワークＷ２の位置決めを行う位置決め部６１とともに、ねじ締結後に、撮像部４０により第２のワークＷ２を撮像し、位置決め精度の検出を行う精度検出部６２とを備えている。
【００２０】
このように構成されたアライメント装置１０では、次のようにして第１のワークＷ１と第２のワークＷ２との位置合わせを行う。すなわち、第１のワークＷ１を支持部２０に取り付ける。次に、図２に示すように、第２のワークＷ２及び緩衝シートＳを第１のワークＷ１の上方に供給する。このときに行う位置決めは粗い位置決めとなる。
【００２１】
次に、図３に示すように、加圧機構５０により、第２のワークＷ２を第１のワークＷ１側に緩衝シートＳを挟んで加圧する。その加圧量は、加圧力を解除したときに、緩衝シートＳの潰れる量がねじ締結により潰れる量と同等とする。
【００２２】
この状態で、図４に示すように、ＣＣＤカメラ４１により、第２のワークＷ２のアライメントマークＭを第１のワークＷ１の反対側から撮像する。このとき、ＣＣＤカメラ４１と第２のワークＷ２までの距離Ｌ１は、ＣＣＤカメラ４１の焦点距離Ｑとほぼ一致し、高精度に撮像を行うことができる。
【００２３】
なお、図４の右側の比較図に示すように、加圧機構５０が無い場合には、緩衝シートＳが潰れていない分δだけ、ＣＣＤカメラ４１と第２のワークＷ２との距離Ｌ３が焦点距離Ｑより短くなる。前述したように、ＣＣＤカメラ４１は高倍率であるため、僅かな差分δでも被写界深度範囲外となり、ＣＣＤカメラ４１の撮像画像の精度が低下する。
【００２４】
第２のワークＷ２の画像を処理して第１のワークＷ１に対する第２のワークＷ２の相対位置を検出する。次に、位置決め部６１により、得られた相対位置に基づいて第２のワークＷ２の移動量を算出し、ワーク把持部３０に指令する。ワーク把持部３０では、アクチュエータ３２を動作させ、第１のワークＷ１の所定位置に第２のワークＷ２を位置決めする。
【００２５】
次に、図示しないねじ締結装置等によりねじ締結を行う。これにより、緩衝シートＳが潰れる。そして、ねじ締結を行った後、精度検出部６２により撮像部４０によりアライメントマークＭを撮像して位置決め精度の検査を行う。このとき、ＣＣＤカメラ４１と第２のワークＷ２との距離Ｌ２は、ＣＣＤカメラ４１の焦点距離Ｑとほぼ一致しているため、アライメントマークＭの撮像画像の精度は高い。
【００２６】
上述したように、アライメント装置１０によれば、ねじ締結前の位置決め制御部６１による第１のワークＷ１と第２のワークＷ２との位置合わせの際におけるＣＣＤカメラ４１と第２のワークＷ２との距離Ｌ１と、ねじ締結後の精度検出部６２による第１のワークＷ１と第２のワークＷ２との位置決め精度の検出の際におけるを行うＣＣＤカメラ４１と第２のワークＷ２との距離Ｌ２とをいずれもＣＣＤカメラ４１の焦点距離Ｑと一致させることができるため、アライメントマークＭの撮像画像がぼけることが無い。このため、位置検出の精度を高めることができる。なお、距離Ｌ１、Ｌ２は、厳密に焦点距離Ｑと一致していなくても、被写界深度内であればよい。
【００２７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２８】
１０…アライメント装置、２０…支持部、３０…ワーク把持部、３２…アクチュエータ、４０…撮像部（検出部）、４１…ＣＣＤカメラ、４２…画像処理部、５０…加圧機構、６０…制御部、６１…位置決め部、６２…精度検出部、Ｗ１…第１のワーク、Ｗ２…第２のワーク、Ｓ…緩衝シート、Ｎ…ねじ。
【図１】
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【図２】
2012066331.tif 000004
【図３】
2012066331.tif 000005
【図４】
2012066331.tif 000006
【図５】
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