JP2835300B2 - 寸法測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワーク（被検査物）の
基準面からの寸法をワークの複数の測定箇所について測
定する寸法測定装置に関するものである。この種の寸法
測定装置は、例えば複数の端子を有する電子部品の完成
品検査工程において、各端子の下端面の位置の不揃い状
態を検査するときに用いられる。

【０００２】

【従来の技術】面付け型の電子部品の中には、図７のよ
うに本体11の両側に多数の端子12を突出したものがあ
る。この電子部品はリフロー半田法などによりプリント
基板の導体パターンに端子12を半田付けして用いられ
る。したがって、各端子12の下端面がほぼ同一平面上に
あることが望ましい。しかし、面付け型の小型の電子部
品は端子12が細くて曲がり易く、端子12の下端面が不揃
いになることが多い。プリント基板上に電子部品を載せ
たときに各端子12の下端面が一平面上に位置していない
と、プリント基板から浮いた端子12が半田付けされず、
接続不良を起こすことがある。そこで、各端子12の先端
部の高さ位置のバラツキを、寸法測定装置によって検査
し、所定の規格内の電子部品を選別することが行われて
いる。この寸法を測定する装置としては、レーザー変位
計を利用したものがある。これは、電子部品のようなワ
ークの測定箇所にレーザー光線を当て、反射光の移動量
から高さ寸法を読み取るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、レーザー変
位計では被測定面やその近傍の物体で起きる反射のため
に、測定誤差が大きくなる問題がある。また、レーザー
センサの形状が比較的大きいうえ、異なるセンサ間の性
能のバラツキも大きいので、小型の面付け部品の多数の
端子などを同時に測定することはできない。このため、
パソコンやＸＹテーブルを用いて走査して測定すること
になるので、測定時間が長くなるうえ大掛かりな装置が
必要でコスト高になる欠点があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ワークの基準
面からの高さ寸法を、ワークの複数の測定箇所について
測定する寸法測定装置であって、検出部と演算処理部を
有し、検出部には、ワーク10を載せて上下方向に移動可
能な可動板26と、可動板26の移動量を電圧に変換する変
位センサ35と、ワーク10の基準面及び複数の測定箇所に
それぞれ対向し、ワーク10に向かう方向に付勢された上
下動自在な複数の検出棒50と、電極30が設けられた固定
板28と、各検出棒50に対応して上下動自在に設けられ、
検出棒50が付勢されている方向と同方向に付勢されて電
極30に接触しており、検出棒50に押されて電極30との接
触が解除される複数の導体棒55とを備え、変位センサ35
の出力電圧を演算処理部に入力するとともに、各導体棒
55と演算処理部を電気的に接続し、ワーク10を可動板26
と共に移動したとき、検出棒50と導体棒55が順次移動
し、各導体棒55が電極30から離れた時点の変位センサ35
の出力電圧を順次演算処理部に記憶する構成を特徴とす
る。

【０００５】

【実施例】以下、ワークが図７に示した電子部品である
場合を例にとり、本発明の実施例について説明する。図
１及び図２は本発明の寸法測定装置における検出部の一
実施例を示すものである。ベース20と上面板22の間に固
定した２本の支柱24には、両端にスライドベアリングユ
ニット25を固定した可動板26が、上下方向に移動自在に
取付けてある。スライドベアリングユニット25に両端を
支持された可動板26は、がたつき無く水平を保ったまま
支柱24に沿って上下動する。支柱24の中ほどには固定板
28が固定してある。可動板26は固定板28との間に取付け
たスプリング32によって常に上方向に付勢されている。
固定板28の下面には導体からなる電極30が被着してあ
り、電極30はリード線を導出して接地してある。

【０００６】上面板22には変位センサ35を固定し、スプ
リング36で下方に付勢した検知軸37の先端は可動板26の
上面に当接してある。変位センサ35は可動板26の移動量
を電圧に変換して出力端子40に出力する。可動板26の上
面には、寸法を測定するワーク10を嵌め込むための凹部
27が形成してある。凹部27の中にワーク10を嵌め込んだ
とき、各端子12に対向する位置には、それぞれ絶縁材料
からなる検出棒50を上下動自在に設けてある。検出棒50
は、固定板28に形成された孔29を貫通して、上方向に付
勢するスプリング52によって固定板28に支持されてい
る。

【０００７】検出棒50の下方には、１本ずつの検出棒50
に対応させて、導電材料からなる導体棒55が上下動自在
に設けてある。導体棒55は、ベース20に形成された孔21
を貫通し、スプリング56によってベース20に支持される
とともに上方向に付勢されて固定板28の電極30に上端が
接触している。導体棒55の下端からは、リード線をそれ
ぞれ導出し、端子41、42、43、‥‥に接続されている。
電極30は接地してあるので、各導体棒55と電極30は、そ
れぞれ、一端が接地されたスイッチ回路を形成している
ことになる。端子41、42、43、‥‥及び変位センサ35の
出力端子40は、後述する演算処理部に接続されている。
なお、ベース20を絶縁材で構成するなどして、各導体棒
55同士は導通しないようにしてある。導体のベース20を
用い、ベースの孔21の内面または導体棒55の側面に絶縁
体を被着してもよい。

【０００８】図３は検出部の一部と演算処理部の構成の
一実施例を示す回路図である。61、62、63は、それぞれ
端子41、42、43に接続された導体棒55と電極30とが形成
しているスイッチである。このようなスイッチとそれに
付帯する回路は、導体棒55の数、すなわち検出棒50の数
だけ形成されているが、残りの三つのスイッチとその付
帯回路については図示を省略してある。各スイッチ61、
62、63、‥‥に接続された端子41、42、43、‥‥には、
プルアップ抵抗Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、‥‥を介して電圧Ｖ
ccが供給されている。端子41、42、43、‥‥は、またイ
ンバータ（否定回路）70を介して、サンプルホールド回
路72のサンプルホールド入力端子にそれぞれ接続されて
いる。

【０００９】サンプルホールド回路72には、可動板26の
移動量に比例して変化する変位センサ35からの出力電圧
が出力端子40を通じて供給される。サンプルホールド回
路72は、インバータ70の出力レベルが低になったときホ
ールドモードになり、このときの変位センサ35の出力電
圧を記憶する。各サンプルホールド回路72の出力は、マ
ルチプレクサ回路74で順次切換えてＡＤ変換器76に加え
られ、ＡＤ変換器76でデジタル信号に変換されてＣＰＵ
78に供給される。ＣＰＵ78では、デジタル信号電圧をワ
ーク10の端子12の高さ寸法に変換し、その値やワーク10
の合否を表示部に表示する。

【００１０】次に、このように構成した寸法測定装置の
動作について説明する。今、各導体棒55と電極30が接触
しており、図３の全てのスイッチ61、62、63、‥‥はオ
ン状態にある。端子41、42、43、‥‥は電極30を通じて
接地されているので、インバータ70の出力レベルは高に
なっている。可動板26の凹部27に嵌め込んだワーク10を
下方にゆっくり押し下げると、可動板26も同時に下降す
る。可動板26の下降量は変位センサ35によって出力端子
40に電圧の変化として取り出され、演算処理部に対し出
力される。また、ワーク10が下降すると、低い端子12か
ら順に各端子12の下面に、検出棒50が突き当たる。端子
12に突き当たたった順に、各検出棒50はスプリング52を
押し縮めながら下降を始める。下降した検出棒50は、導
体棒55に突き当たると、図４に示すようにスプリング56
を押し縮めながら導体棒55を押し下げる。押し下げられ
た導体棒55の上面は固定板28下面の電極30から離れるの
で、各スイッチ61、62、63、‥‥は次々とオフになる。

【００１１】スイッチ61、62、63、‥‥がオフになる
と、インバータ70の入力レベルが高になるので、その出
力レベルは低に変わる。サンプルホールド回路72は、サ
ンプルホールド入力が低になったときにホールドモード
になるようにしてあるので、スイッチ61、62、63、‥‥
がオフになった時点の変位センサ35からの出力電圧が各
サンプルホールド回路72に記憶される。この記憶された
電圧は、マルチプレクサ回路74で切り換えて順次ＡＤ変
換器76に供給されデジタル化されてＣＰＵ78に加えられ
る。ＣＰＵ78では、このデジタル信号を基に演算を行
い、ワーク10の基準面からの端子12の高さ寸法やワーク
10の合否を表示部に表示する。基準面としては、いずれ
か１本の端子12の下端面、あるいはワーク10本体11の下
面を選べばよい。

【００１２】例えば、ワーク10の最も低い位置にある端
子12又は最も高い位置にある端子12の下端面を基準面と
した場合は、この基準面と残りの端子12の下端面との間
の高さ寸法を計算し、その最大値を規格と照合すること
により、ワーク10の合否を判定することができる。ま
た、ワーク10の本体11の下面を基準面とする場合は、図
５のように可動板26の下面に当接可能な検出棒50を加え
ればよい。可動板26に孔を開けてワーク10の本体11に直
接検出棒50を当接させてもよいが、可動板26の厚みは変
化しないので、可動板26を介して測定する形であっても
ＣＰＵ78で補正することによりワーク本体11の下面を基
準面とすることができる。

【００１３】サンプルホールド回路72は、サンプルホー
ルド入力が低になったときホールドモードになるように
してあるので、その前段までの回路は図６のように変更
してもよい。すなわち、各スイッチ61、62、63、‥‥に
接続された端子41、42、43、‥‥を、抵抗Ｒ1 、Ｒ2 、
Ｒ3 、‥‥を介して接地するとともに、バッファ90を介
してサンプルホールド回路72のサンプルホールド入力端
子に接続する。そして電圧Ｖccを電極30側に供給するも
のである。このように構成した場合も、スイッチ61、6
2、63、‥‥がオンのときは、サンプルホールド回路72
の入力側に高レベルの信号が加わり、スイッチ61、62、
63、‥‥がオフになると、バッファ90の出力レベルは低
に変わり、サンプルホールド回路72はホールドモードに
なる。

【００１４】実施例ではワーク10を押し下げたときに測
定されるようにしたが、ワーク10と検出棒50の位置関係
を逆にして、倒置したワーク10を上昇させたときに検出
棒50を押し上げて測定されるように構成してもよい。ま
た、検出棒50は導体棒55と絶縁すれば必ずしも絶縁体で
なくてよく、例えば上部全体を導体で形成し、導体棒55
との対向面に絶縁体を取付けた構成としてもよい。固定
板28に電極30を被着する代わりに固定板28自体を導体で
構成して電極とすることもできる。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、多数の端子の寸法を同
時に測定できるので高速で検査が可能である。誤差の出
やすい光学的な技術を用いないので測定精度が高く、繰
り返し精度を５μｍ以下にできる。また、ＸＹテーブル
が不要であり、レーザー変位計等に比べてはるかに小型
化できる特長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の検出部の一実施例を示す平面図

【図２】 同検出部の一部断面正面図

【図３】 演算処理部の構成例を示す回路図

【図４】 検出部要部の動作状態を示す一部断面正面図

【図５】 検出部の他の実施例を拡大して示す一部断面
側面図

【図６】 回路構成の変形例を示す回路図

【図７】 ワークの一例を示す斜視図

【符号の説明】 10 ワーク 26 可動板 30 電極 35 変位センサ 50 検出棒 55 導体棒

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークの基準面からの高さ寸法を、ワー
   クの複数の測定箇所について測定する寸法測定装置であ
   って、検出部と演算処理部を有し、 検出部には、ワークを載せて上下方向に移動可能な可動
   板と、可動板の移動量を電圧に変換する変位センサと、
   ワークの基準面及び複数の測定箇所にそれぞれ対向しワ
   ークに向かう方向に付勢された上下動自在な複数の検出
   棒と、電極が設けられた固定板と、各検出棒に対応して
   上下動自在に設けられ、検出棒が付勢されている方向と
   同方向に付勢されて該電極に接触しており、検出棒に押
   されて電極との接触が解除される複数の導体棒とを備
   え、 変位センサの出力電圧を演算処理部に入力するととも
   に、各導体棒と演算処理部を電気的に接続し、ワークを
   可動板と共に移動したとき、検出棒と導体棒が順次移動
   し、各導体棒が電極から離れた時点の変位センサの出力
   電圧を順次演算処理部に記憶することを特徴とする寸法
   測定装置。
2. 【請求項２】 検出棒と導体棒を上方向に付勢し、第２
   のスプリングの弾性で導体棒の上面を固定板の下面に設
   けられた電極に押し当てるように構成し、 ワークを載せた可動板を下方に移動したとき、ワークに
   よって押し下げられた検出棒が導体棒を押し下げ、導体
   棒の上面と電極との電気的な接続を切るようにした請求
   項１の寸法測定装置。
3. 【請求項３】 ワークが外部に突出した複数の端子を有
   する電子部品であり、最も低い位置にある端子又は最も
   高い位置にある端子の下端面を基準面とし、該基準面と
   残りの端子の下端面との間の高さ寸法を測定する請求項
   １の寸法測定装置。
4. 【請求項４】 ワークが本体から外部に突出した複数の
   端子を有する電子部品であり、ワーク本体の下面を基準
   面とし、該基準面とそれぞれの端子の下端面との間の高
   さ寸法を測定する請求項１の寸法測定装置。