JP6794274B2 - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、テーブル上に載置された検査対象物に対して、上下方向からＸ線を照射するＸ線検査装置に関するものである。

Ｘ線検査装置は、例えば、小型の電子部品などの検査対象物（以下、ワークという）の内部構造や外観を検査するために使用される。この種のＸ線検査装置には、特許文献１に示すように水平方向にＸ線を照射するものと、特許文献２に示すように上下方向からＸ線を照射するものとが知られている。

近年、ワークの小型化が進み、数ミリ以下にも達するような微細なワークを拡大して検査することが要望されている。このような微細なワークを検査するためには、ワークをＸ線の放射源に対して極力近づけることが必要である。

すなわち、ワークにＸ線を照射する場合、放射源から離れた低い位置にあるテーブルやホルダ（以下、特許請求の範囲も含めて本明細書では、検査時にワークを保持する部材をテーブルと呼ぶ）の上にワークを保持し、その後、テーブルを上昇させて放射源にワークを接近させる。そして、ワークが放射源に接触することなく最も近づいた位置でテーブルを停止させて、Ｘ線を照射することにより検査を行う。

特許第４７９２９１８号公報 特開２０１６−１３３５００号公報

この種のＸ線検査装置においては、たとえ同一種類のテーブルを使用してワークの保持面の高さが等しい場合であったとしても、保持面に載置するワークの高さ寸法が異なっていたり、保持面にトレーやホルダをセットしその上にワークを載置した場合には、保持面からワーク上端までの高さが異なることになる。

このようにワークの種類やテーブルに対する載置方法に応じて、ワークの保持面からワークの最上端までの位置が異なることから、従来のＸ線検査装置においては、ワークの種類やワークを保持するテーブルなどを交換するごとに、ワークが放射源に衝突しないようにテーブルの上昇範囲を設定する作業が必要であった。

従来のＸ線検査装置では、使用するテーブルやワークの種類に応じて、操作者がテーブル昇降量を制御するためのデータを装置に入力することにより、テーブルやその上に載置したワークと、Ｘ線検査装置側の各部材、例えば放射源や装置のフレームなどが衝突しないようにしていた。しかしながら、テーブルやワークを交換するごとに装置に対するデータの入力を手作業で行うことは操作者にとって面倒な作業であった。また、操作者がデータの入力作業を失念することにより、テーブルやワークが装置と衝突して破損するおそれもあった。

本実施形態の目的は、テーブルやワークの種類の変更した際においても、テーブル表面からワーク上端までの高さを自動的に判別して、テーブルの上昇範囲をその駆動機構に対して自動的に設定することを可能としたＸ線検査装置を提供することにある。

本発明の実施形態に係るＸ線検査装置は、次の構成を有することを特徴とする。
（１）検査対象物を載置するテーブルと、前記テーブル上の検査対象物に対して上下方向にＸ線を照射するＸ線発生器と、検査対象物を透過したＸ線を受光するＸ線検出器を備えたＸ線検査装置において、
前記テーブルを前記Ｘ線発生器に対して接離させる昇降機構と、
前記昇降機構によるテーブルの移動範囲を制限する移動制御部と、
前記Ｘ線検査装置の一部に設けられ、高さ方向に一定の幅を持った帯状の光線を発光する発光器と、
前記帯状の光線の幅方向に沿って高さ方向に配列された複数個の受光素子を備えた受光器と、
前記受光器が備える複数個の受光素子中の遮光を検出した受光素子に基づいて、前記帯状の光線を遮る検査対象物の高さを検出する高さ検出部と、
前記高さ検出部からの信号に基づいて、前記テーブルの上昇位置を規制する移動制御部と、
を備える。
（２）前記移動制御部が、前記テーブルにおける検査対象物の載置面と、前記帯状の光線の最も低い位置が一致した状態、もしくは、前記テーブルにおける検査対象物の搭載上限値と、前記帯状の光線の最も高い値が一致した状態で、前記昇降機構を停止させ、前記高さ検出部がこの状態において検査対象物の高さを測定する。
（３）前記制御部が、前記テーブルにおける検査対象物の載置面と、前記帯状の光線の最も低い位置が一致した状態で前記昇降機構を停止させ、前記高さ検出部がこの状態において検査対象物の高さを測定した場合において、検査対象物の高さが前記帯状の光線の幅よりも高い場合には、前記テーブルを帯状の光線の幅以下の距離下降させた状態で前記昇降機構を停止させ、
前記高さ検出部はテーブルが下降した位置において検査対象物の高さを再度測定し、前記テーブルの下降量と下降時に測定した検査対象物の高さとに基づいて、テーブルの載置面から検査対象物の上端までの高さを測定する。
（４）前記制御部が、前記テーブルにおける検査対象物の搭載上限値と、前記帯状の光線の最も高い位置が一致した状態で前記昇降機構を停止させ、前記高さ検出部がこの状態において検査対象物の高さを測定した場合において、検査対象物の高さが前記帯状の光線の幅よりも低い場合には、前記テーブルを帯状の光線の幅以下の距離移動させた状態で前記昇降機構を停止させ、
前記高さ検出部は、テーブルが移動した位置において検査対象物の高さを再度測定し、前記テーブルの移動量と移動時に測定した検査対象物の高さとに基づいて、テーブルの載置面から検査対象物の上端までの高さを測定する。

前記テーブルを、前記検査対象物が前記帯状の光線を横切るように移動させるＸＹ駆動機構または回転ステージを備える構成も、本発明の一態様である。

第１実施形態の全体構成を示す側面図。 第１実施形態におけるワークの高さを測定する方法を示す側面図。 第１実施形態における発光器と受光器を示す側面図。 ワークの高さを測定する他の方法を示す側面図。

［１．第１実施形態］
［１−１．実施形態の構成］
以下、第１実施形態を、図面に従って具体的に説明する。

図１に示すように、本実施形態のＸ線検査装置は、建物の床面などに設置された基台１と、床面に対して垂直に設けられた縦フレーム２と、縦フレーム２の上部に床面と平行に設けられた上部フレーム３とから構成される。

基台１の上部にはＸ線検出器４がその受光部を上方に向けて固定される。上部フレーム３には、Ｘ線の放射源となるＸ線発生器５がＸ線の放射口を検出器に向けて固定される。本実施形態において、縦フレームはＸ線検査装置の四隅に設けられた４本の柱であって、この縦フレーム２には、昇降台６の端部が支持される。昇降台６は縦フレーム２に設けられた図示しない昇降機構により、建物の床面と平行を保ったままの状態で昇降する。

昇降台６の上面には回転ステージ７が設けられる。回転ステージ７は昇降台６に固定された図示しない駆動機構によって、垂直方向に伸びる軸を中心として回転するもので、この回転ステージ７の上にＸＹ駆動機構８を介して保持枠９が設けられる。保持枠９は、ＸＹ駆動機構８により回転ステージ７上で前後左右方向に移動すると共に、回転ステージ７の軸を中心として３６０°回転する。

保持枠９は、中央部が開口した四角い枠状の部材であり、その内側に四角い平板状のテーブル１０がはめ込まれる。検査時において、このテーブル１０の表面（ワークの載置面という）にワークＷが載置される。

Ｘ線検査装置の四隅に設けられた縦フレームの一つには、高さ方向に一定の幅Ｈ１を持った帯状の光線を発光する発光器１１が設けられる。発光器１１が設けられた縦フレームと平面対角線上の位置にある他の縦フレームには、発光器１１からの帯状の光線を受光する受光器１２が設けられる。この受光器１２は、図３に示すように、帯状の光線の幅方向に沿って高さ方向に配列された複数個の受光素子１３を備えている。

図１に示すように、受光器１２は、Ｘ線検査装置の図示しない制御盤に設けられた高さ検出部１４に接続される。高さ検出部１４は、複数個の受光素子１３の一部が遮光されることによって、帯状の光線の最も低い位置から遮光された受光素子１３までの高さを検出する。

Ｘ線検査装置における昇降台６の昇降機構、ＸＹ駆動機構８及び回転ステージ７の駆動機構は、Ｘ線検査装置の図示しない制御盤に設けられた移動制御部１５に接続され、移動制御部１５からの指令によってテーブル１０を上下方向、ＸＹ方向及び回転方向に駆動する。移動制御部１５の入力側には、高さ検出部１４に接続され、この高さ検出部１４からの情報に基づいて、テーブル１０の最上昇位置、すなわち、ワークＷとＸ線発生器との最も近接した位置が決定される。

移動制御部１５は、ワークＷ上端の高さを測定する際において、昇降機構及びＸＹ駆動機構８を以下のように制御する。
（１）テーブル１０におけるワークＷの載置面と、帯状の光線の最も低い位置が一致した状態で昇降機構を停止させる。

（２）前記（１）の状態において、ＸＹ駆動機構８を駆動させ、テーブル１０を水平方向に移動させることで、ワークＷによって帯状の光線を横切らせる。

（３）前記（２）において、ワークＷの高さを測定し、ワークＷの高さが帯状の光線の幅Ｈ１よりも高い場合には、テーブル１０を帯状の光線の幅Ｈ１と等しい距離下降させた状態で昇降機構を停止させる。

（４）前記（３）の状態において、ＸＹ駆動機構８を駆動させ、テーブル１０を水平方向に移動させることで、ワークＷによって帯状の光線を横切らせる。

［１−２．実施形態の作用］
本実施形態において、ワークＷの検査を行う場合には、予めテーブル１０の載置面からワークＷの最上端までの高さを測定する。すなわち、移動制御部１５によって昇降台６の昇降機構を駆動して、載置面と帯状の光線の最も低い位置が一致するＬ１までテーブル１０を上昇させる。この状態でＸＹ駆動機構８を駆動してテーブル１０を水平方向（Ｘ方向またはＹ方向）に移動させると、ワークＷが帯状の光線を横切るので、受光器１２によってワークＷが斜光した光線の高さを検出する。

この場合、図２（ａ）に示すように、帯状の光線の高さ方向の幅Ｈ１よりもワークＷの高さＨ２が低い場合には、光線の最も低い位置から遮光部分の最も高い位置までの距離Ｈ２が、ワークＷの最上端の位置となるので、高さ検出部１４はこの測定値を移動制御部１５に出力する。その結果、移動制御部１５は、昇降機構を制御して、検出されたワークＷの最上端の位置までの寸法基準として、ワークＷがＸ線検出器に最も接近する位置まで、テーブル１０を上昇させることができる。

前記のような同様な第１回目の高さ測定において、図２（ｂ）に示すように、ワークＷの高さＨ２が帯状の光線の幅Ｈ１よりも高い場合には、図２（ｃ）に示すように、テーブル１０を帯状の光線の幅Ｈ１と等しい距離分下降させた状態Ｌ２で昇降機構を停止させる。テーブル１０が下降した位置において高さ検出部１４は、ワークＷの高さを再度測定し、帯状の光線の幅Ｈ１と下降時に測定したワークＷの高さＨ３とに基づいて、テーブル１０の載置面からワークＷの上端までの高さＨ２を測定する。

以下、同様にして、テーブル１０の下降と高さ測定を繰り返すことにより、テーブル１０の載置面からワークＷの上端までの高さが帯状の光線の幅Ｈ１よりも大きな場合であっても、高さの測定を行うことが可能である。

［１−３．実施形態の効果］
本実施形態によれば、テーブル１０にワークＷを載置した状態で、帯状の光線を横切るようにワークＷを移動させることで、載置面からワークＷの上端までの高さを簡単かつ正確に測定することができ、その測定値に基づいてワークＷをＸ線発生器５に対して衝突の恐れがなく極力接近させることが可能となる。

しかも、測定値に基づくワークＷとＸ線発生器５の接近量がＸ線検査装置に対して自動的に設定されるので、テーブル１０やワークＷの種類に基づいて、操作者が手作業でテーブル１０の移動範囲を装置に入力する作業が不要となり、検査作業を簡単に実施できると共に、入力ミスなども未然に防ぐことができる。

本実施形態では、テーブル１０を帯状の光線の幅分だけ下降させながら繰り返し高さ測定を行うことにより、ワークＷの高さに比較して帯状の光線の幅が小さい場合であっても、載置面からワークＷ最上端までの高さを測定することは可能である。これにより、帯状の光線の発光器１１や受光器１２として小型のものを使用することができる。

［２．他の実施形態］
本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。具体的には、次のような他の実施形態も包含する。

（１）図示の実施形態は、帯状の光線をＸ線検査装置の平面対角線上に配置したが、テーブル１０の移動範囲が許容するのであればＸ方向あるいはＹ方向と平行に配置することもできる。

（２）前記実施形態は、帯状の光線の照射方向と交差するようにワークＷをＸＹ方向に移動させるようにしたが、ワークＷの上端の位置が常に同じ位置にあるのであれば、その位置に帯状の光線を配置することによって、ワークＷを水平方向に移動させることなく、その上端の高さを計測することもできる。また、ワークＷを移動させる場合も、ＸＹ方向に移動させる代わりに、回転ステージを用いてワークＷを回転させることで、ワークＷの上端が帯状の光線を横切るようにしても良い。さらに、ワークＷの位置を固定したまま、発光器１１と受光器１２を移動させるようにしても良い。

（３）前記実施形態は高さ検出部によって２回の測定用行うことにより、帯状の光線の幅Ｈ１よりも背の高いワークＷの高さを検出したものであるが、ワークＷの高さが低いものにあっては１回の検出でその高さを検出することが可能である。一方、帯状の光線の幅Ｈ１に比較して背の高いワークＷの場合には、テーブル１０の下降と高さ測定を何度か繰り返すことによって、載置面からワークＷの上端までの高さを計測することができる。

（４）前記実施形態は、第１回目の測定時に帯状の光線の最も低い位置にテーブルの載置面を一致させて計測を行ったが、ワークＷの上方方向から先に測定を行うことも可能である。すなわち、図４に示すように、予めワークＷの搭載上限値Ｌ３を設定しておき、この搭載上限値Ｌ３と帯状の光線の最も高い位置とが一致するような状態でテーブル１０を停止させて第１回目の測定を行う。

この第１回目の測定は、ワークＷが帯状の光線を横切っていない範囲を検出するものであって、ワークの最上端の位置とワーク搭載上限値間の寸法Ｈ３を測定する。テーブルの載置面Ｌ１とワーク搭載上限値Ｌ３の間の高さは既知であるから、ワークＷの最上端の位置とワーク搭載上限値の寸法が測定できれば、テーブルの載置面Ｌ１からワークＷの最上端の位置までの高さＨ２が判別する。

一方、テーブルの載置面Ｌ１からワークＷの最上端までの高さが低く、ワーク搭載上限値Ｌ３と帯状の光線の最も高い位置を一致させた状態では、帯状の光線が遮られない場合がある。その場合には、テーブルを帯状の光線の幅Ｈ１分だけ上昇させて第２回目の測定を行う。このようにして得られた第２回目の測定値とテーブルの上昇量Ｈ１に基づいて、テーブルの載置面Ｌ１からワークＷの最上端の高さを計測することができる。

（５）図示の実施形態や前記（４）では、第１回目の計測においてワークＷの最上端の高さが得られなかった場合に、テーブルを上昇または下降させて第２回目の測定を行ったが、各実施形態における第１回目の第２回目の測定を逆の順序で行うことも可能である。

（６）Ｘ線検査装置に設ける保持枠の駆動機構としては、少なくともテーブル１０をＸ線発生器５に近づけるための昇降機構は必要であるが、ＸＹ駆動機構や回転ステージを持たない検査装置に対しても本発明は適用可能である。

１…基台
２…縦フレーム
３…上部フレーム
４…Ｘ線検出器
５…Ｘ線発生器
６…昇降台
７…回転ステージ
８…ＸＹ駆動機構
９…保持枠
１０…テーブル
１１…発光器
１２…受光器
１３…受光素子
１４…高さ検出部
１５…移動制御部

Claims (2)

1. 検査対象物を載置するテーブルと、前記テーブル上の検査対象物に対して上下方向にＸ
   線を照射するＸ線発生器と、検査対象物を透過したＸ線を受光するＸ線検出器を備えたＸ
   線検査装置において、
   前記テーブルを前記Ｘ線発生器に対して接離させる昇降機構と、
   前記昇降機構によるテーブルの移動範囲を制限する移動制御部と、
   前記Ｘ線検査装置の一部に設けられ、高さ方向に一定の幅を持った帯状の光線を発光する発光器と、
   前記帯状の光線の幅方向に沿って高さ方向に配列された複数個の受光素子を備えた受光器と、
   前記受光器が備える複数個の受光素子中の遮光を検出した受光素子に基づいて、前記帯状の光線を遮る検査対象物の高さを検出する高さ検出部と、
   前記高さ検出部からの信号に基づいて、前記テーブルの上昇位置を規制する移動制御部と、
   を備え、
   前記移動制御部が、
   前記テーブルにおける検査対象物の載置面と、前記帯状の光線の最も低い位置が一致した状態、もしくは、前記テーブルにおける検査対象物の搭載上限値と、前記帯状の光線の最も高い値が一致した状態で、前記昇降機構を停止させ、前記高さ検出部がこの状態において検査対象物の高さを測定し、
   前記テーブルにおける検査対象物の載置面と、前記帯状の光線の最も低い位置が一致した状態で前記昇降機構を停止させ、前記高さ検出部がこの状態において検査対象物の高さを測定した場合において、検査対象物の高さが前記帯状の光線の幅よりも高い場合には、前記テーブルを帯状の光線の幅以下の距離下降させた状態で前記昇降機構を停止させ、
   前記高さ検出部はテーブルが下降した位置において検査対象物の高さを再度測定し、前記テーブルの下降量と下降時に測定した検査対象物の高さとに基づいて、テーブルの載置面から検査対象物の上端までの高さを測定し、
   前記テーブルにおける検査対象物の搭載上限値と、前記帯状の光線の最も高い位置が一致した状態で前記昇降機構を停止させ、前記高さ検出部がこの状態において検査対象物の高さを測定した場合において、検査対象物の高さが前記帯状の光線の幅よりも低い場合には、前記テーブルを帯状の光線の幅以下の距離移動させた状態で前記昇降機構を停止させ、
   前記高さ検出部は、テーブルが移動した位置において検査対象物の高さを再度測定し、前記テーブルの移動量と移動時に測定した検査対象物の高さとに基づいて、テーブルの載置面から検査対象物の上端までの高さを測定することを特徴とするＸ線検査装置。
2. 前記テーブルを、前記検査対象物が前記帯状の光線を横切るように移動させるＸＹ駆動機構または回転ステージを備えることを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。

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