JP4014270B2 - 基板支持ピン配置方法,配置検査方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板を裏面側から支持する基板支持ピンの基板支持台上における配置の適・不適を検査する方法および装置、ならびに基板支持ピン配置方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
プリント基板に電気部品(電子部品を含む)を取り付けて電気回路を製造することが広く行われており、このプリント基板への電気部品の取付け時に、プリント基板が裏面側へ撓むことを防止するために、プリント基板を裏面側から支持部材に支持させることが行われている。その際、プリント基板の裏面側に既に電気部品が装着されている場合のように、プリント基板が裏面の限られた部分においてのみ支持可能である場合には、基板支持ピンの先端により支持させることが行われている。そのためには、基板支持台上の任意の位置に基板支持ピンを配置し得るようにすることが必要であり、それが可能な基板支持装置も既に知られている。
【0003】
この種の基板支持装置において、基板支持台への基板支持ピンの配置が不適切であれば、基板支持ピンがプリント基板裏面の支持してはならない部分を支持し、既に取り付けられている電気部品と干渉する等の問題が発生する。そこで、基板支持ピンの配置後、その配置が適切か否かの検査が行われるのであるが、従来はこの検査が作業者によって行われていたため、検査に時間を要し、かつ、人間のすることであるから完全を期することが難しかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題,課題解決手段,作用および効果】
本発明は、この事情を背景にして、基板支持台上における基板支持ピンの配置の適・不適を迅速にかつ高い信頼性を以て行い得る基板支持ピン配置検査方法および装置を得ることを課題としてなされたものである。
そして、本発明によって、下記各態様の基板支持ピン配置検査方法および検査装置、ならびにそれら検査方法および装置を含む基板支持ピンの配置方法および配置装置が得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。各項に記載の特徴の主要な組合わせの可能性を明示するためである。
なお、以下の態様項の中には特許請求の範囲の補正により本願発明ではなくなったものもあるが、本願発明を理解する上で有益であるため、そのまま残すこととする。
(1)プリント基板を裏面側から支持する基板支持ピンの基板支持台上における配置の適・不適を検査する方法であって、
基板支持ピンの先端をその先端に対向する方向から撮像し、取得した画像に基づいて基板支持ピン位置の適,不適を判定し、判定結果を示す情報を作成することを特徴とする基板支持ピン配置検査方法。
本態様によれば、基板支持ピンの位置が撮像により検出され、位置の適,不適が自動で判定され、判定結果を示す情報が作成される。したがって、作業者が検査を行う場合に比較して、迅速に検査を行うことができ、かつ、高い信頼性が期待できる。判定結果を示す情報は、下記の態様におけるように表示装置により作業者に報知されるようにしても、自動位置修正装置に供給されるようにしても、両方が行われるようにしてもよい。
(2) 前記判定結果を示す情報を、人間が認識可能な表示装置によって表示する (1)項に記載の基板支持ピン配置検査方法。
作業者は、表示装置の表示から、配置が不適切な基板支持ピンを知り、位置を修正することができる。表示装置に、適・不適のみならず、基板支持ピンの位置ずれの方向および量も表示させれば、一層位置の修正が容易になる。
(3) 前記判定結果を示す情報を、前記基板支持ピンの位置を自動修正する自動位置修正装置に供給する (1)または (2)項に記載の基板支持ピン配置検査方法。
このように基板支持ピンの位置が自動修正されるようにすれば、作業者の負担を一層軽減することができる。
(4)前記基板支持ピンの撮像を、前記プリント基板の位置を検出するためにプリント基板上に設けられた複数の基板基準マークを撮像する撮像装置により行う (1)ないし (3)項のいずれか1つに記載の基板支持ピン配置検査方法(請求項1)。
本態様によれば、1つの撮像装置を基板基準マークの撮像と基板支持ピンの撮像との両方に兼用することができ、装置コストの上昇を低く抑えつつ目的を達成することができる。基板基準マークは、プリント基板の位置を正確に検出するためにプリント基板上の互いに隔たった複数箇所に設けられるのが普通であり、基板支持ピンもプリント基板の互いに隔たった複数箇所に配置されることが多いため、撮像装置はプリント基板に対してプリント基板に平行な方向に移動させることが必要である。撮像装置を兼用にすれば、撮像装置とプリント基板とを相対移動させる装置も兼用にすることができ、その場合には、一層装置コストの低減効果が大きい。
(5)前記基板支持ピンの前記先端の基板支持面にピン基準マークを設け、前記支持ピンの撮像としてピン基準マークの撮像を行う (1)ないし (4)項のいずれか1つに記載の基板支持ピン配置検査方法(請求項2)。
基板支持ピンの先端面が比較的狭い場合には、先端面自体を撮像することも可能であるが、先端面が比較的広い場合には、先端面にピン基準マークを設け、その基準マークの撮像を以て基板支持ピンの撮像とすることが望ましい。撮像装置は撮像領域を狭くするほど、基板支持ピンの位置検出精度が高くなるのに対し、基板支持ピンの位置決め精度は比較的低いのが普通であり、またそれで足りることが多いため、それでも撮像対象が撮像装置の撮像領域からはみ出すことがないようにするために、先端面より小さいピン基準マークを撮像することが望ましいのである。特に、撮像装置を基板基準マークの撮像にも兼用する場合には、基板基準マークは比較的小さいことが多いため、基板支持ピンの比較的広い先端面も撮像可能とするために撮像装置の撮像領域を広くすることは、基板基準マークの位置検出精度の低下につながり、一層望ましくない。
(6)前記基板支持ピンにその基板支持ピンの先端面に開口する穴を形成し、その穴の開口を前記ピン基準マークとする (5)項に記載の基板支持ピン配置検査方法。
基板支持ピンの先端面に穴を形成すれば、その穴の開口と先端面との像は明るさが異なるのが普通であるため、穴の開口をピン基準マークとすることができる。特に、上記穴を基板支持ピンを軸方向に貫通する穴とすれば、この穴の先端面側から空気を吹き込んで、基板支持ピンの底面から噴出させることが可能となり、基板支持ピンの底面が基板支持台に載置される際に、その載置箇所の異物を吹き飛ばすことが可能となる。
(7)前記基板支持ピン位置の適,不適の判定を、前記撮像により取得した画像と、予め設定されている基板支持ピンの基準位置を規定する情報との比較により行う (1)ないし (6)項のいずれか1つに記載の基板支持ピン配置検査方法(請求項4)。
上記基板支持ピンの基準位置を規定する情報は、例えば、基準位置にある基板支持ピンの画像や、基板支持ピンの位置を表す座標データ等とすることができる。基板支持ピンの基準位置を規定する情報が画像である場合には、撮像により取得された画像と直接比較することができる。それに対して、基板支持ピンの基準位置を規定する情報が座標データである場合には、撮像により取得された画像から基板支持ピンの位置の座標データを演算により求め、座標データ同士を比較すればよい。いずれの場合も、実際と基準とのずれ量が許容範囲内である場合には、基板支持ピン位置が適切であると判定するのである。
(8)前記基板支持ピン位置の適,不適の判定を、前記撮像により取得した画像と、前記基板支持ピンにより支持されるプリント基板の裏面上における電気部品の基準位置を規定する情報との比較により行う (1)ないし (6)項のいずれか1つに記載の基板支持ピン配置検査方法(請求項3)。
本態様においては、例えば、基板支持ピンの先端面に相当する領域の外側に、撮像誤差および電気部品の取付位置誤差に基づいて安全領域を設定し、安全領域が基準位置にある電気部品の像と干渉しない場合に、基板支持ピン位置が適切であると判定することができる。本態様によれば、基板支持ピンの基板支持台上における配置を規定する下記テンプレートやデータ自体の不良をも検査することができる。
(9)プリント基板を裏面側から支持する基板支持ピンを基板支持台上の任意の位置に配置する方法であって、
前記基板支持台の上方に、前記基板支持ピンの位置を規定する支持ピン位置規定手段を有するテンプレートを配設し、そのテンプレートが規定する位置に基板支持ピンを配置するピン配置工程と、
ピン配置工程において配置された基板支持ピンの先端を、その先端に対向する方向から撮像し、取得した画像に基づいて基板支持ピン位置の適,不適を判定し、判定結果を示す情報を作成する工程と
を含むことを特徴とする基板支持ピンの配置方法。
本項に前記(4)項の特徴を加えたものが請求項5に相当する。
(10)プリント基板を裏面側から支持する基板支持ピンを基板支持台上の任意の位置に配置する方法であって、
前記基板支持ピンを、支持ピン配置装置に、予め作成したデータに基づいて、前記基板支持台上に配置させる支持ピン自動配置工程と、
ピン配置工程において配置された基板支持ピンを、その基板支持ピンの先端に対向する方向から撮像し、取得した画像に基づいて基板支持ピン位置の適,不適を判定し、判定結果を示す情報を作成する支持ピン位置検査工程と
を含むことを特徴とする基板支持ピンの配置方法。
本態様によれば、基板支持ピンの基板支持台への配置も自動で行われ、作業者の負担が一層軽減される。なお、支持ピン自動配置工程は、支持ピン位置検査工程とは切り離して独立に実施することも可能である。
(11)さらに、前記支持ピン位置検査工程における判定結果を示す情報に基づいて、前記基板支持台上における基板支持ピンの位置を修正するピン位置修正工程を含む(10)項に記載の基板支持ピンの配置方法。
本項に前記(4)項の特徴を加えたものが請求項6に相当する。
本態様におけるピン位置修正工程も、支持ピン位置検査工程とは切り離して独立に実施することができる。
(12)前記ピン位置修正工程を、前記支持ピン自動配置工程において使用される支持ピン配置装置を使用して行う(11)項に記載の基板支持ピンの配置方法。
本態様によれば、基板支持ピンの位置修正も自動で行われ、作業者の負担がさらに軽減される。
(13)前記基板支持ピンの前記基板支持台への固定を電磁石の磁気吸引力により行う (9)ないし(12)項のいずれか1つに記載の基板支持ピンの配置方法。
電磁石によれば、励磁,消磁の制御を行うことにより、基板支持ピンを基板支持台に容易に固定し、基板支持台から容易に取り外すことができる。特に、支持ピン自動配置工程あるいはピン位置自動修正工程の実施が容易になる。本態様の特徴も、支持ピン位置検査工程とは切り離して独立に実施することができる。
(14)プリント基板を裏面側から支持する基板支持ピンの基板支持台上における配置の適・不適を検査する装置であって、
前記基板支持ピンの先端を、その先端に対向する方向から撮像可能な撮像装置と、
その撮像装置と前記基板支持台とを基板支持台に平行な方向に相対移動させる相対移動装置と、
その相対移動装置を制御して前記撮像装置を基板支持ピンの先端に対向するはずの位置に位置決めする相対移動制御手段と、
前記撮像装置により取得された画像に基づいて基板支持ピンの基板支持台上における位置の適・不適を判定し、その判定結果を表す情報を作成する判定手段と
を含む基板支持ピン配置検査装置。
本態様に従えば、基板支持ピン配置検査方法の実施に適した装置が得られる。
本項に前記(4)項の特徴を加えたものが請求項7に相当する。
(15)第1相対移動制御手段としての前記相対移動制御手段とは別に、前記相対移動装置を制御することにより、撮像装置とプリント基板とを、撮像装置がプリント基板の複数の基準マークと対向する相対位置へ移動させる第2相対移動制御手段を含む(14)項に記載の基板支持ピン配置検査装置。
(16)プリント基板を裏面側から支持する基板支持ピンを基板支持台上の任意の位置に配置する装置であって、
前記基板支持台上における上向きの平坦な水平面の任意の位置に前記基板支持ピンを固定可能なピン固定装置と、
そのピン固定装置により前記基板支持台上に固定された基板支持ピンを、その基板支持ピンの先端に対向する方向から撮像可能な撮像装置と、
その撮像装置と前記基板支持台とを基板支持台に平行な方向に相対移動させる相対移動装置と、
その相対移動装置を制御して前記撮像装置を基板支持ピンの先端に対向する位置に位置決めする相対移動制御手段と、
前記撮像装置により取得された画像に基づいて基板支持ピンの基板支持台上における位置の適・不適を判定し、その判定結果を表す情報を作成する判定手段と
を含む基板支持ピン配置装置。
本態様に従えば、基板支持ピンの配置方法の実施に適した装置が得られる。
本項に前記(4)項の特徴を加えたものが請求項8に相当する。
(17)前記基板支持台上の前記基板支持ピンを配置すべき位置を規定する支持ピン位置規定手段を含む(16)項に記載の基板支持ピン配置装置。
(18)前記支持ピン位置規定手段が、基板支持ピンの位置を規定する支持ピン位置規定手段を有するテンプレートを含む(17)項に記載の基板支持ピン配置装置。
(19)前記支持ピン位置規定手段が、基板支持ピンの位置を規定する支持ピン位置規定データを記憶するピン位置規定データ記憶手段を含む(17)または(18)項に記載の基板支持ピン配置装置。
(20)前記基板支持台上の、前記ピン位置規定データの規定する位置に前記基板支持ピンを載置するピン載置装置を含む(19)項に記載の基板支持ピン配置装置。
本項に前記(4)項の特徴を加えたものが請求項9に相当する。
(21)前記判定手段による判定結果を示す情報に基づいて、前記基板支持台上における前記基板支持ピンの位置を修正するピン位置修正装置を含む(19)項または(20)項に記載の基板支持ピン配置装置。
本項に前記(4)項の特徴を加えたものが請求項10に相当する。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を電子部品装着システムに適用した場合の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1において10は電子部品装着システム12のベースであり、ベース10上には、電子部品装着装置16,電子部品供給装置18およびプリント基板支持装置20等が設けられている。プリント基板支持装置20は、X軸方向(図1において左右方向)に配設された基板コンベア22を有し、プリント基板24は基板コンベア22により搬送されるとともに、予め定められた電子部品装着位置に位置決めされ、支持される。このプリント基板支持装置20については後に詳しく説明する。基板コンベア22の一側には電子部品供給装置18が設けられている。この電子部品供給装置18については、本発明と直接関連がないため、説明を省略する。
【0006】
電子部品装着装置16は、部品保持ヘッド30が互いに直交するX軸方向およびY軸方向に直線移動して電子部品32を搬送し、装着するものとされている。そのため、ベース10の基板コンベア22のY軸方向における両側にはそれぞれ、ボールねじ34がX軸方向に平行に設けられるとともに、X軸テーブル36に設けられた図示しない2個のナットの各々に螺合されており、これらボールねじ34がそれぞれX軸テーブル駆動用モータ38によって回転させられることにより、X軸テーブル36がX軸方向に移動させられる。なお、ベース10上には、2つのボールねじ34の下側にそれぞれ図示しない案内部材たるガイドレールが設けられており、X軸テーブル36は図示しない被案内部材たるガイドブロックにおいてガイドレールに摺動可能に嵌合され、移動が案内される。X軸テーブル36上には、図示しないボールねじがY軸方向に平行に設けられるとともに、Y軸テーブル42が図示しないナットにおいて螺合されている。このボールねじがY軸テーブル駆動用モータ44によって回転させられることにより、Y軸テーブル42は案内部材たる一対のガイドレール46(図1にはその一方のみを図示)に案内されてY軸方向に移動させられる。以上ナット,ボールねじ34,X軸テーブル36およびX軸テーブル駆動用モータ38と、ナット,ボールねじ40,Y軸テーブル42およびY軸テーブル駆動用モータ44とがXYロボット48を構成している。
【0007】
X軸テーブル36にはまた、Y軸テーブル42より下側であって、Y軸方向において供給装置18とプリント基板保持装置20との間の位置に、電子部品32の保持姿勢を撮像する撮像装置としてのCCDカメラが設けられている。このCCDカメラについても、本発明と直接関連がないため、説明を省略する。Y軸テーブル42の垂直な側面50には、部品保持ヘッド30が昇降可能かつ回転可能に取り付けられるとともに、部品保持ヘッド30を昇降させる昇降装置52,部品保持ヘッド30を中心線まわりに回転させる回転装置54,プリント基板24に設けられた基準マークを撮像するCCDカメラ56が設けられている。
【0008】
部品保持ヘッド30は、図3に示すように、電子部品32を吸着する吸着ノズル60と、その吸着ノズル60を着脱可能に保持するホルダ62とを有する。ホルダ62はXYロボット48によって移動させられる。吸着ノズル60は、空気通路を経て図示しない回転バルブ,ホースおよび電磁方向切換弁等を経て負圧源,正圧源および大気に接続されており、電磁方向切換弁の切換えにより、吸着ノズル60が負圧源,正圧源および大気に択一的に連通させられる。
【0009】
プリント基板支持装置20は、図2に示すように、基板昇降装置70,基板クランプ装置72および支持ピン装置74を備えている。基板昇降装置70は、基板リフタ76を有している。基板リフタ76の下面からは一対のガイドロッド78が延び出させられ、ベース10に固定の案内筒80に昇降可能に嵌合されている。基板リフタ76の下面にはまた、ボールねじ82が固定され、ベース10に垂直軸線まわりに回転可能かつ軸方向に移動不能に取り付けられたナット84に螺合されており、ナット84が昇降用モータ86(図6参照)によって回転させられることによりボールねじ82が上下方向に移動し、基板リフタ76が昇降させられる。
【0010】
基板クランプ装置72は、基板搬送方向(X軸方向)に平行に設けられた固定ガイド88(図3参照)と可動ガイド90とを有している。これら固定ガイド88および可動ガイド90の互いに対向する面に前述の基板コンベア22が設けられ、プリント基板24を搬送するようにされている。固定ガイド88および可動ガイド90の上端面には、図3に示すように、内側に僅かに突出する基板押さえ部94,95が一体的に設けられており、これら基板押さえ部94,95は、基板コンベア22上に載せられたプリント基板24の上面との間に僅かな隙間を隔てて設けられている。
【0011】
可動ガイド90は、基板リフタ76により基板搬送方向と直交する方向に移動可能に支持されている。図2に示すように、ベース10に固定の支持ブロック98の上端面には、基板搬送方向と直交する方向に延びるガイドレール100が設けられており、可動ガイド90はその下面に固定のガイドブロック102においてガイドレール100に嵌合されている。可動ガイド90はガイドレール100に案内されて、図示しない送りねじおよびナットを含む移動装置により移動させられ、固定ガイド88に対して接近,離間させられる。
【0012】
支持ピン装置74は、基板リフタ76上に設けられており、図3に示すように、基板支持台110と、基板支持台110に取り付けられた複数の基板支持ピン112とを備えている。基板支持台110は、底壁114とX軸方向に平行な一対の側壁116とを備え、上方に開口するコの字形を成している。側壁116の上面は水平な支持面118とされ、プリント基板24の両側端部近傍を下方から支持する。また、底壁114の上面は水平面である取付面120とされ、この取付面120には、複数個の雌ねじ穴122がX軸,Y軸両方向に等間隔に形成されている。なお、基板支持台110は、プリント基板24の大きさに応じて交換される。
【0013】
基板支持ピン112は、ピン固定装置130により基板支持台110に固定される。ピン固定装置130は、図4に最も明瞭に示すように、長手形状の支持板132と、その支持板132を基板支持台110に固定する固定部材としてのボルト136とを備えている。この支持板132の一端部には、支持板132の長手方向に平行に延びる長穴138が形成されており、ボルト136はこの長穴138を貫通して基板支持台110の雌ねじ穴122に螺合される。支持板132の長穴138が形成された側とは反対側の端部に基板支持ピン112が垂直に固定されている。そのため、基板支持ピン112は、支持板132のボルト136のまわりの回動と長穴138に沿った移動との組み合わせにより、雌ねじ穴122を囲む円環状の領域内の任意の位置に位置決め可能である。そして、この円環状の領域は、ボルト136を螺合させる雌ねじ穴122を変更することにより移動可能であり、基板支持台110に形成されたすべての雌ねじ穴122を囲む円環状の領域を重ねれば、基板支持台110の上面全体を覆い得るようにされているため、基板支持ピン112は基板支持台110の上面の任意の位置に位置決め可能である。
【0014】
基板支持ピン112は、円筒状を成す基端部140と、先端に向かうにつれて小径となる先端部142とを備え、先端部142の先端面は水平な基板支持面144とされている。したがって、プリント基板24は、基板支持ピン112により比較的小さい面で支持されることとなる。基板支持面144の中央部には、円形の基準マーク146が設けられている。この基準マーク146は、基板支持面144の中央部に形成された凹部とすることも可能である。なお、基板支持ピン112は、基板支持台110に取り付けられた状態で、基板支持台110の支持面118と基板支持ピン112の基板支持面144とが同一水平面内にあるように高さが設定されている。
【0015】
基板支持ピン112を基板支持台110に取り付ける際には、図5に示すテンプレート150が使用される。テンプレート150は、各プリント基板24の種類に対応した大きさの透明の板材から成り、各基板支持ピン112の取付位置に対応する位置に位置決めマーク152が形成され、雌ねじ穴122に対応する位置には工具挿入穴154が形成されている。位置決めマーク152は、基準マーク146と同じ大きさの円形と基準マーク146の中心位置を示す十字線とから成り、プリント基板24の裏面の電子部品32が取り付けられていない部分に対応する位置に予め設定されている。テンプレート150は、プリント基板24と同様にして、プリント基板支持装置20により位置決めされて支持される。
【0016】
本電子部品装着システム12は、図6に示す制御装置160により制御される。制御装置160は、PU162,ROM164,RAM166およびそれらを接続するバス168を有するコンピュータを主体とするものであり、バス168に接続された入力インタフェース170には、前記プリント基板24の基準マークおよび基板支持ピン112の基準マーク146を撮像するCCDカメラ56および入力装置172等が接続されている。入力装置172は、作業者が操作可能な操作パネル,キーボード等を備えている。バス168にはまた、出力インタフェース176が接続され、駆動回路179,180,181,182,183,184等を介してX軸テーブル駆動用モータ38、Y軸テーブル駆動用モータ44、部品保持ヘッド30の昇降装置52,回転装置54、部品保持ヘッド30の吸着用負圧を制御する電磁方向切換弁、基板リフタ76の昇降用モータ86、可動ガイド90の移動装置、表示装置186等が接続されるとともに、制御回路188を介してCCDカメラ56が接続されている。表示装置186は、作業者が認識可能なディスプレイ等を含んでいる。なお、上記各モータは駆動源たる電動モータの一種であるサーボモータであるが、回転角度を制御可能なモータであれば採用可能であり、ステップモータ等を用いることもできる。
【0017】
制御装置160のRAM166には、ピン位置規定データメモリ等が設けられており、ピン位置規定データメモリには、各プリント基板に対応して、各基板支持ピンを配置すべき基準位置を規定するピン位置規定データが記憶されている。各基板支持ピンにはピン番号nがつけられ、このピン番号nに対応した各ピンの中心位置がX,Y座標値(Xn ,Yn )で記憶されているのである。また、ROM164には、プリント基板24に電子部品32を装着するためのプログラムの他、図7にフローチャートで示す適,不適判定ルーチン等、種々のプログラムが記憶されている。
【0018】
以上のように構成された電子部品装着システム12においてプリント基板24に電子部品32を装着する前に、プリント基板24の種類に応じて複数の基板支持ピン112が基板支持台110に取り付けられる。まず、テンプレート150が、基板コンベア22により搬送され、基板リフタ76の上方に位置決めされる。テンプレート150の搬送方向における位置決めは、その搬送方向において下流側に設けられた図示しないストッパにより為される。次に、作業者により、テンプレート150の各位置決めマーク152の下方に各基板支持ピン112が位置するように、ピン固定装置130が基板支持台110上に載置され、ボルト136が長穴138を経て雌ねじ穴122に緩く螺合される。続いて、基板支持台110が基板リフタ76により上昇させられ、基板支持ピン112と基板支持台110の側壁116とがテンプレート150を支持し、さらに上昇させられることにより、側壁116がテンプレート150を基板コンベア22から持ち上げ、基板押さえ部94,95に押し付けて固定する。その状態で、作業者が、図5に二点鎖線で示すように、テンプレート150の位置決めマーク152と基板支持ピン112の基準マーク146とが精度良く一致するように、基板支持ピン112の位置を調節し、工具挿入穴154から工具を挿入してボルト136を強く締め付けることにより、基板支持ピン112を基板支持台110に固定する。
【0019】
以上で基板支持ピン112の基板支持台110への取付けが完了し、基板リフタ76および基板支持台110が下降させられるとともに、ストッパが退避位置へ退避させられた上で、基板コンベア22が運転され、テンプレート150が搬出される。続いて、図7に示す適,不適判定ルーチンに基づいて基板支持ピン112の基板支持台110上における配置の検査が行われる。
【0020】
まず、ステップS1(以下S1と略記する。他のステップについても同じ)において、ピン番号nが1に初期化され、S2においてピン位置規定データメモリからピン番号が1であるピン位置規定データが読み出される。次に、S3において、読み出されたデータのX,Y座標値(X1 ,Y1 )に基づいてXYロボット48により部品保持ヘッド30が移動させられてCCDカメラ56が上記座標位置に位置決めされ、S4においてCCDカメラ56により基板支持ピン112の基準マーク146が撮像される。なお、部品保持ヘッド30は、吸着ノズル60の軸線を、指示されたX,Y座標値の位置に位置決めするように制御されるため、上記ピン位置規定データのX,Y座標値(X1 ,Y1 )は、吸着ノズル60の軸線とCCDカメラ56の光軸とのオフセット量だけ補正された値とされており、X,Y座標値(X1 ,Y1 )に従って部品保持ヘッド30が位置決めされれば、CCDカメラ56の光軸がX,Y座標値(X1 ,Y1 )の位置に位置決めされる。
【0021】
上記S4における基準マーク146の撮像後、S5において、CCDカメラ56により取得された基準マーク146の画像から公知の方法で、基準マーク146の中心点の座標値(X1 ′,Y1 ′)が演算される。そして、S6において、演算された座標値と、S1において読み出されたピン位置規定データのX,Y座標値(X1 ,Y1 )とに基づいて、基準位置に対する基板支持ピン112のX,Y軸方向のずれ量が算出される。X軸方向のずれ量は(X1 −X1 ′)、Y軸方向のずれ量は(Y1 −Y1 ′)で算出され、RAM166にそれぞれ符号付きでで格納される。続いて、S7において、S6で算出された基板支持ピン112のX,Y軸方向のずれ量が許容範囲R内にあるか否かの判定が行われ、許容範囲内であれば適切であるとして、S8において基板支持ピン112の配置が適切であることを表す適データが作成され、許容範囲内になければ不適切であるとして、S9において不適切であることを表す不適データが作成される。そしてS10において、制御を終了するか否かの判定が行われ、NOであればS11においてピン番号が1増加させられた後(この場合n=2)、S2以降が実行される。S10の判定がYESとなるまでS2〜S9およびS11が繰り返し実行され、ピン番号毎の中心点,X,Y軸方向のずれ量の演算結果および適,不適の判定結果がそれぞれピン番号に対応させてRAM166に格納される。
【0022】
そして、作業者による入力装置172への入力に応じて、適,不適の判定結果がピン番号に対応した形で表示装置186に表示される。不適切である場合には、X,Y軸方向のずれ量も合わせて表示され、作業者はそれに基づいて基板支持ピン112の位置を修正する。不適切と判定された基板支持ピン112が1本でもあった場合には、それの位置修正後に再びテンプレート150が基板支持台11の上方に位置決めされ、前述のようにして固定された上で、テンプレート150の位置決めマーク152と基板支持ピン112の基準マーク146との一致,不一致が確認される。両者が不一致であり、そのずれ量が表示装置186に表示されたずれ量と合致している場合には、そのずれを解消すべく基板支持ピン112の位置が修正される。それに対し、実際のずれ量が表示装置186に表示されたずれ量と合致していないか、位置決めマーク152と基準マーク146とが実質的に一致している場合には、テンプレート150自体が間違ったものであるか、位置決めマーク152の位置が不適切であるかのいずれかであるため、いずれであるかが作業者により調べられ、テンプレート150を正しいものと交換するか、位置決めマーク152の位置を修正するかのいずれかの処置が行われる。
【0023】
以上のようにして、基板支持ピン112が基板支持台110に精度良く取り付けられた後、これら基板支持ピン112を含むプリント基板支持装置20によりプリント基板24が支持されて、電子部品32の装着が行われる。プリント基板24は、上記テンプレート150と同様にして基板コンベア22により基板支持台110上方へ搬入され、位置決め固定される。この際、基板支持ピン112が上昇させられて、プリント基板24の裏面を複数個所において支持する状態となる。プリント基板24の裏面には複数の電子部品32が取り付けられているが、これら電子部品32と基板支持ピン112とが干渉することはない。基板支持ピン112の位置がそのように決められているからである。
【0024】
このようにしてプリント基板24が部品装着位置においてプリント基板支持装置20により支持された後、支持ピン検査の場合と同様に、XYロボット48によりCCDカメラ56がプリント基板24に設けられた基板基準マークに対向する位置まで移動させられ、基板基準マークが撮像される。その取得された基板基準マークの像に基づいてプリント基板24の保持位置誤差が検出され、制御装置160のRAM166に格納される。その後、部品保持ヘッド30が電子部品供給装置18から電子部品32を取り出し、部品装着位置へ搬送するのであるが、その途中において電子部品撮像用CCDカメラにより電子部品32の保持姿勢が撮像され、保持位置誤差が検出され、既に検出されているプリント基板24の保持位置誤差と、この電子部品32の保持位置誤差とに基づいて、電子部品32の移動距離が修正されるとともに回転装置54により電子部品32が回転させられ、保持位置誤差が修正される。電子部品32はその後にプリント基板24に装着されるため、正確な部品装着位置に正規の姿勢で装着される。
【0025】
以上の説明から明らかなように、CCDカメラ56が本発明における撮像装置を構成し、XYロボット48が撮像装置を相対移動させる相対移動装置を構成している。また、制御装置160においてXYロボット48の移動を制御する部分が相対移動制御手段を構成し、制御装置160のROM164の適,不適判定ルーチンを実行する部分が判定手段を構成している。
【0026】
本実施形態においては、基板支持ピン112の配置が適切か否かの検査が自動で行われるため、作業を迅速かつ高精度で行うことができる。また、基板支持ピン112の撮像が、プリント基板24の基板基準マーク撮像用のCCDカメラ56により行われるため、撮像装置を別に設ける場合に比較して装置コストを低く抑えることができる。
【0027】
なお、テンプレート150の位置決めマーク152は、基準マーク146と同じ大きさの円形のみとすることも可能であるし、基準マーク146の中心位置を示す十字線のみとすることも可能である。また、図8に示すように、基板支持ピン112の取付位置に基板支持ピン112の基板支持面144より僅かに大径の位置決め穴190を有するテンプレート192を使用することも可能である。この場合には、テンプレート192を弾性変形させて僅かに押し下げ、基板支持ピン112の先端部を位置決め穴190に僅かに嵌入させた状態で、工具挿入穴154から工具を挿入してボルトを締めつければ、基板支持ピン112を基板支持台110の所定位置に固定することができ、基板支持ピン112の位置決め作業を一層容易に行うことができる。
【0028】
本発明は、以下の各形態で実施することも可能である。なお、これら実施形態は、前記実施形態におけると同様な構成の電子部品装着システムにおいて実施されるため、同一部分の図示,説明は省略し、特徴的な部分のみについて説明する。図9に示す実施形態においては、プリント基板支持装置20における支持ピン装置74が、基板支持台200と複数の基板支持ピン201とを備えており、基板支持台200には、ベース202と、X軸方向に平行な一対の側壁204とが一体的に設けられている。ベース202は、磁性材料により形成された平板状を成し、その上向きの面が平坦な水平面である取付面206とされている。また、側壁204の上面には水平な支持面208が形成されている。ベース202は内部に複数のコイルを備え、これらコイルに励磁電流が供給されることにより取付面206が磁化されるようになっている。ベース202は、コードによって制御ボックス210を介してコイルへ励磁電流を供給する電源(図示省略)に接続されており、この制御ボックス210は前記制御装置160により制御される。
【0029】
基板支持ピン201は磁性材料により形成され、図10に示すように、台座222に突設された円筒の基端部224と先端に向かうに従って小径となる先端部226とを備えており、先端面が水平な基板支持面228とされている。基板支持ピン201の内部には、軸方向に貫通する空気通路230が形成され、空気通路230の基板支持面228側の開口が基準マーク232として使用される。空気通路230の基板支持面228とは反対側には、大径の凹部234が形成されている。基板支持ピン201は、ピン収容器236に収容されるようになっている。ピン収容器236には、複数の収容凹部238が等間隔に形成されており、これら収容凹部238は、基板支持ピン201の台座222を位置決めして収容可能な形状,寸法で形成されている。
【0030】
基板支持ピン201は、部品保持ヘッド30により保持されてピン収容器236から取り出され、基板支持台200に取り付けられる。部品保持ヘッド30は、ホルダ62と、ホルダ62に着脱可能に保持されるピンホルダ240とを備えている。ピンホルダ240は、内部に基板支持ピン201を保持,解放可能なコレットチャック(図示省略)を備えており、このコレットチャックはホルダ62に供給される正圧の制御によって作動させられ、縮径して基板支持ピン201を把持する状態と、拡径して基板支持ピン201を解放する状態とに切り換えられる。ピンホルダ240は、電子部品32を保持する吸着ノズル60と択一的にホルダ62に保持される。そのため、ホルダ62には、上記正圧を導く第1通路とは別に、電子部品吸着用の負圧を導く第2通路も形成されているが、この第2通路は電磁方向切換弁により負圧源と大気とに選択的に連通させられるのみならず、正圧源にも連通させられ得るようになっている。
【0031】
基板支持ピン201の基板支持台200への取付けは、以下のようにして行われる。部品保持ヘッド30がXYロボット48によりピン収容器236まで移動させられ、ピンホルダ240により所定のピン番号の基板支持ピン201が保持される。そして、制御装置160のRAM166に記憶されたピン位置規定データに基づいて、部品保持ヘッド30が基板支持台200の取付面206のピン取付位置上方まで移動させられる。次に昇降装置52により基板支持ピン201が下降させられるのであるが、この時、ホルダ62の第2通路が正圧源に連通させられ、ピンホルダ240を経て圧縮空気が基板支持ピン201の空気通路230に供給される。そのため、基板支持ピン201は、下端面から圧縮空気を噴射しつつ取付面206に接近させられることとなり、取付面206の埃,塵等を除く清掃を行った上で、取付面206に着座する。取付面206は、この時点までは磁化されていないが、基板支持ピン201の着座後に磁化され、基板支持ピン201を磁気力によって吸着する。第2通路からの正圧の供給が停止され、ピンホルダ240のコレットチャックが基板支持ピン201を把持しない状態に復帰させられ、部品保持ヘッド30が上昇させられることによって、基板支持ピン201がピンホルダ240から離脱する。この時、基板支持ピン201は磁気力によって取付面20に吸着されているため、一旦位置決めされた基板支持ピン201がずれることはない。取付面206の磁化は、基板支持ピン201がピンホルダ240から離脱した後に解消される。
【0032】
部品保持ヘッド30により上記動作が繰り返され、順次基板支持ピン201が取付面206上に配置されるが、最後の基板支持ピン201が基板支持台200上に配置された後は、取付面206が磁化されたままの状態に保たれ、全ての基板支持ピン201が基板支持台200に固定される。この状態で全ての基板支持ピン201の基板支持面228と基板支持台200の支持面208とは一水平面上に位置している。
【0033】
次に、前記実施形態と同様にして、部品保持ヘッド30に設けられたCCDカメラ56により各々の基板支持ピン201の基準マーク232が撮像され、配置の適,不適が判定される。基板支持ピン201のX,Y軸方向のずれ量および適,不適の判定結果がピン番号と対応してRAM166に格納されるのである。そして、これらずれ量および判定結果のデータが制御装置160の部品保持ヘッド30の移動を制御する部分に供給され、不適と判定された基板支持ピン201について、ずれ量に基づく修正量の演算が行われ、部品保持ヘッド30により位置の修正が行われる。まず、修正前の位置へ部品保持ヘッド30が移動させられ、ピンホルダ240が基板支持ピン201に嵌合される。この時、ピンホルダ240内のコレットチャックは拡径させられており、かつ、取付面206が消磁されているため、ピンホルダ240の基板支持ピン201への嵌合は無理なく行われる。続いて、コレットチャックが縮径させられて基板支持ピン201がピンホルダ240に保持され、部品保持ヘッド30が上昇させられ、上記修正量だけ移動させられた上で下降させられる。これにより、基板支持ピン201が再び取付面206上に載置され、その後取付面206が磁化されて、基板支持ピン201が修正後の位置に固定される。このように、本実施形態では基板支持ピン201の位置の修正も自動で行われるため、作業の能率がさらに向上する。
【0034】
図11に示す基板支持ピン300を使用することも可能である。基板支持ピン300は、基板支持ピン201と同様、基板支持面304を備えた先端部306と、基端部308と、台座310とを有している。基板支持面304には軸方向の穴312が形成され、その開口が基準マーク314として機能するようにされている。基板支持ピン300の基端部308はマグネチックベースとされている。マグネチックベースは一般によく知られたものであるため説明は省略するが、レバー316を回転操作することにより、台座310が磁化するON状態と、磁化が解消されるOFF状態とに切り換えることができるものである。
【0035】
基板支持ピン300は磁性材料製の基板支持台(図示省略)に取り付けられる。基端部308のマグネットベースは予めOFF状態とされ、図9の実施形態と同様にして、部品保持ヘッド30のピンホルダ240により基板支持台上の所定の位置に配置される。ただし、基板支持台は電磁石とはされていないため、これの励磁,消磁は行われない。基板支持ピン300は基板支持台上に単に載置されるのであり、全ての基板支持ピン300の配置が終了した後に、作業者によるレバー316の操作によってマグネットベースがON状態にされ、基板支持台に固定される。その後、上記2つの実施形態におけると同様にして、基板支持ピン300の配置の適,不適が自動で判定される。修正の必要があれば、その必要のある基板支持ピン300のマグネットベースが作業者によりOFF状態とされた上で、図9の実施形態と同様にして位置の修正が自動で行われ、修正後マグネットベースがON状態に戻される。
【0036】
上記実施形態においては、全ての基板支持ピン300の配置終了後にマグネットベースがON状態にされるが、基板支持ピン300が基板支持台に1本載置される毎に、作業者がマグネットベースをON状態にするようにすることも可能である。ただし、この場合には、作業者によるボタン操作等によって指示データが入力される毎に1本の基板支持ピン300の基板支持台への載置が行われるようにすることが望ましい。
さらに付言すれば、上記基板支持ピン201,300が、前記基板支持ピン112と同様に、作業者の手作業で基板支持台に取り付けられるようにすることも可能である。
【0037】
上記各実施形態においては、CCDカメラにより取得された基板支持ピンの基準マークの画像からその基準マークの中心点を演算して、RAMに記憶された基準位置の中心点の座標データと比較することにより、配置の適,不適の判定が行われていたが、これ以外にも、例えば図12に示すように、取得された基準マーク400の画像を、予めRAMに記憶された基準位置にある基準マーク402(一点鎖線で示す)の画像データと比較し、基準マーク400が基準マーク402と重なる部分が設定の割合(%)以上を占めるか否か、あるいは、重ならない部分が設定%以下であるか否かにより適,不適の判定を行うことも可能である。
【0038】
また、図13に示すように、取得された基準マーク500の画像を、RAMに予め記憶されたプリント基板の裏面上における電子部品32の基準位置のデータと比較することにより、基板支持ピンの配置の適,不適を判定することも可能である。例えば、基準マーク500の画像領域(実線で示す)の外側に、撮像誤差,電子部品の取付位置誤差等に基づいて、安全領域502(一点鎖線で示す)を設定し、この安全領域502が電子部品32の像と干渉しなければ、基板支持ピンの位置が適切であると判定するのである。図13の場合、安全領域502が電子部品32の像と干渉しているため、ピン位置が不適切であると判定される。
【0039】
上記各実施形態においては、基板支持ピンの基準マークを撮像する撮像装置が、部品保持ヘッドに設けられた基板基準マーク撮像用のCCDカメラと兼用とされていたが、基板支持ピン撮像用の撮像装置を基板基準マーク撮像用のCCDカメラとは別個に設けることも可能である。また、電子部品を保持する部品保持ヘッドにより、基板支持ピンが基板支持台に載置され、かつ、位置の修正が行われていたが、これら基板支持ピンの載置および位置修正機能を有する装置を別個に設けることも可能である。さらに、本発明が適用可能な装置は、図1の電子部品装着システムに限定されず、共通の旋回軸線のまわりを複数の部品保持ヘッドが旋回させられる形式の電子部品装着装置を備えたシステム等にも適用可能である。
その他、上記各実施形態の各構成要素の組合せを変更するなど、特許請求の範囲を逸脱することなく、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した形態で本発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である電子部品装着システムを概略的に示す平面図である。
【図2】上記電子部品装着システムのプリント基板支持装置を示す正面図(一部断面)である。
【図3】上記電子部品装着システムの支持ピン装置を示す斜視図である。
【図4】上記支持ピン装置における基板支持ピンおよびピン固定装置を示す斜視図である。
【図5】上記基板支持ピンの配置のためのテンプレートの一例を示す平面図である。
【図6】上記電子部品装着システムの制御装置において本発明に関連の深い部分を示すブロック図である。
【図7】上記制御装置のROMに格納された適,不適判定ルーチンを示すフローチャートである。
【図8】上記基板支持ピンの配置のためのテンプレートの別の例を示す正面断面図である。
【図9】本発明の別の実施形態である支持ピン装置を示す斜視図である。
【図10】上記支持ピン装置の基板支持ピンを示す正面断面図である。
【図11】本発明のさらに別の実施形態である支持ピン装置の基板支持ピンを示す正面(一部断面)図である。
【図12】上記各実施形態とは別の基板支持ピン配置検査方法を概念的に示す図である。
【図13】上記各実施形態とはさらに別の基板支持ピン配置検査方法を概念的に示す図である。
【符号の説明】
24:プリント基板 32:電子部品 48:XYロボット 56:CCDカメラ 74:支持ピン装置 110:基板支持台 112:基板支持ピン 144:基板支持面 146:基準マーク 160:制御装置
164:ROM 200:基板支持台 201:基板支持ピン 228:基板支持面 230:空気通路 232:基準マーク 300:基板支持ピン 304:基板支持面 312:空気通路 314:基準マーク 400:基準マーク 500:基準マーク
Claims (10)
- プリント基板を裏面側から支持する基板支持ピンの基板支持台上における配置の適・不適を検査する方法であって、
基板支持ピンの先端をその先端に対向する方向から、前記プリント基板の位置を検出するためにプリント基板上に設けられた複数の基板基準マークを撮像する撮像装置により撮像し、取得した画像に基づいて基板支持ピン位置の適,不適を判定し、判定結果を示す情報を作成することを特徴とする基板支持ピン配置検査方法。 - 前記基板支持ピンの前記先端の基板支持面にピン基準マークを設け、前記支持ピンの撮像としてピン基準マークの撮像を行うことを特徴とする請求項1に記載の基板支持ピン配置検査方法。
- 前記基板支持ピン位置の適,不適の判定を、前記撮像により取得した画像と、前記基板支持ピンにより支持されるプリント基板の裏面上における電気部品の基準位置を規定する情報との比較により行うことを特徴とする請求項1または2に記載の基板支持ピン配置検査方法。
- 前記基板支持ピン位置の適,不適の判定を、前記撮像により取得した画像と、予め設定されている基板支持ピンの基準位置を規定する情報との比較により行うことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の基板支持ピン配置検査方法。
- プリント基板を裏面側から支持する基板支持ピンを基板支持台上の任意の位置に配置する方法であって、
前記基板支持台の上方に、前記基板支持ピンの位置を規定する支持ピン位置規定手段を有するテンプレートを配設し、そのテンプレートが規定する位置に基板支持ピンを配置するピン配置工程と、
ピン配置工程において配置された基板支持ピンの先端を、その先端に対向する方向から、前記プリント基板の位置を検出するためにプリント基板上に設けられた複数の基板基準マークを撮像する撮像装置により撮像し、取得した画像に基づいて基板支持ピン位置の適,不適を判定し、判定結果を示す情報を作成する工程と
を含むことを特徴とする基板支持ピンの配置方法。 - プリント基板を裏面側から支持する基板支持ピンを基板支持台上の任意の位置に配置する方法であって、
前記基板支持ピンを、支持ピン配置装置に、予め作成したデータに基づいて、前記基板支持台上に配置させる支持ピン自動配置工程と、
その支持ピン自動配置工程において配置された基板支持ピンの先端を、その先端に対向する方向から、前記プリント基板の位置を検出するためにプリント基板上に設けられた複数の基板基準マークを撮像する撮像装置により撮像し、取得した画像に基づいて基板支持ピン位置の適,不適を判定し、判定結果を示す情報を作成する支持ピン位置検査工程と、
その支持ピン位置検査工程における判定結果を示す情報に基づいて、前記基板支持台上における前記基板支持ピンの位置を修正するピン位置修正工程と
を含むことを特徴とする基板支持ピンの配置方法。 - プリント基板を裏面側から支持する基板支持ピンの基板支持台上における配置の適・不適を検査する装置であって、
前記プリント基板の位置を検出するためにプリント基板上に設けられた複数の基板基準マークを撮像可能であるとともに、前記基板支持ピンの先端をその先端に対向する方向から撮像可能な撮像装置と、
その撮像装置と前記基板支持台とを基板支持台に平行な方向に相対移動させる相対移動装置と、
その相対移動装置を制御して前記撮像装置を前記基板支持ピンの前記先端に対向するはずの位置に位置決めする相対移動制御手段と、
前記撮像装置により取得された画像に基づいて前記基板支持ピンの前記基板支持台上における位置の適・不適を判定し、その判定結果を表す情報を作成する判定手段と
を含むことを特徴とする基板支持ピン配置検査装置。 - プリント基板を裏面側から支持する基板支持ピンを基板支持台上の任意の位置に配置する装置であって、
前記基板支持台上における上向きの平坦な水平面の任意の位置に前記基板支持ピンを固定可能なピン固定装置と、
前記プリント基板の位置を検出するためにプリント基板上に設けられた複数の基板基準マークを撮像可能であるとともに、前記ピン固定装置により前記基板支持台上に固定された前記基板支持ピンの先端を、その先端に対向する方向から撮像可能な撮像装置と、
その撮像装置と前記基板支持台とを基板支持台に平行な方向に相対移動させる相対移動装置と、
その相対移動装置を制御して前記撮像装置を前記基板支持ピンの前記先端に対向する位置に位置決めする相対移動制御手段と、
前記撮像装置により取得された画像に基づいて前記基板支持ピンの前記基板支持台上における位置の適・不適を判定し、その判定結果を表す情報を作成する判定手段と
を含む基板支持ピン配置装置。 - さらに、前記基板支持台上の前記基板支持ピンを配置すべき位置を規定するピン位置規定データを記憶するピン位置規定データ記憶手段と、
前記基板支持台上の、前記ピン位置規定データの規定する位置に前記基板支持ピンを載置するピン載置装置と
を含む請求項8に記載の基板支持ピン配置装置。 - さらに、前記判定手段による判定結果を示す情報に基づいて、前記基板支持台上における前記基板支持ピンの位置を修正するピン位置修正装置を含む請求項8または9に記載の基板支持ピン配置装置。
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