JPH0373829A - ワークピースの方向付け用ワークステーション - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は固定点に対するワークピースの方向付は用ワー
クステーションに係り、殊にプリント回路板の欠陥に関
する自動光学検査システムの検査結果を点検するための
点検ステーションに係る。

（従来の技術） 最近のプリント回路は０．０５〜０．４　ｍｍの間で幅
の異なる導体と、その接続体及び端子との極めて複雑で
入り組んだ回路網である。これら回路網はラミネート及
び構成要素の取り付は前に検査され且つ必要であれば修
理されなければならない。その後になると、例えば連続
性、短絡回路の不存在等の試験はもはや経済的に実行で
きることではなく、多層回路板の場合はまったく不可能
である。

検査作業が複雑なため、最近計算機化自動光学検査機が
使用されており、この検査機は高等で精巧なパターン識
別技術を用いてプリント回路板を走査し、断線、短絡橋
、導体における狭小な個所、成るいは存在すべき導体の
脱落等の欠陥を比較的迅速に発見することができる。欠
陥が検出された正確な位置は直角座標系によって確定さ
れる。Ｘｙ座標はコンピュータメモリーから直接に、成
るいはプリントアウトとして、成るいは検査されたパネ
ル上のインクマークとして得ることができる。

しかしながら、このタイプの自動検査は次の二つの理由
で不充分であることが分った。高等で精巧であるため自
動光学検査システムは誤りに陥りやすい。例えば酸化導
体は（反射率が低くなっているため）導体の断線又は導
体が全く存在しないと判断されがちであり、また塵片は
、時として導体の許容できない狭小であるとして、成る
いは短絡であるとして記録される。第２の理由は、自動
光学検査システムは、リボン接合を用いて断線部を接続
したり、成るいは針先で短絡回路となっている金属しみ
をかき落したりする修理をその場で行うことができない
ことである。

従って、自動光学検査システムの検査結果の点検が必要
であることが分った。この点検は、いわゆる点検及び手
直しステーションで行なわれ、このステーションは、基
本的に、プリント回路板と、ビデオカメラ又は直視装置
の光軸との間を相対的ｘｙ並進運動を行うようになされ
ている。自動光学検査システムで検出された欠陥のｘｙ
座標は並進機構へ供給され、記録された欠陥は一つづつ
ビデオカメラ又は直視装置の真下にもたらされ、ビデオ
カメラ又は直視装置は各欠陥位置の拡大画像を映し出す
。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、これら点検ステーションは、テーブルが
ｘｙ移動し、辺の長さがＬの正方形のプリント回路板を
検査するのに必要な正味の面積は２ＬＸ２Ｌ＝４Ｌ”と
なり、そのため設置面積が広くなり、即ち広い床空間を
必要とする。このようなステーションの実際の寸法は明
らかにもっと大きい。プリント回路板の生産業者は毎日
の生産量に対処するために多くのステーションを必要と
していることを考えれば、従来ステーションの不利は明
らかである。更に従来ステーションの欠点は、移動工程
が長く、従って回路板の周辺個所へ到達するまでの移動
時間が長くなり、またオペレータにとって、その場で欠
陥の分類及び修理を行う目的でそのような周辺個所へ手
を伸ばすのは困難である。

本発明の目的は、従来の点検ステーションにまつわる不
利及び欠点を排除することであり、占有床空間が約り５
％少なく（必要な正味の面積はＬＩ丁ｙ：（３Ｌ／（丁
）＝３Ｌ”）、移動工程長さを短縮することにより迅速
に動作し、オペレータが回路板上の欠陥個所に安全且つ
都合よく接近可能のステーションを提供することである
。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば上記の目的は、自己の面に直角な軸線に
関して回転連動を行い且つ自己の面と共面的な面内で並
進運動を行うようになされている、ワークピース取り材
用の略々扁平な取付用テーブルと、上記の回転及び並進
運動を行うための駆動手段と、上記の回転軸線と平行で
、この回転軸線が上記テーブルの部分として行う並進運
動によって形成される面内に位置している画像軸線とを
有しており、上記の二つの運動の少なくとも一方によっ
て、ワークピース上の何れの個所も上記の画像軸線に整
合させることを特徴とする、ワークピースの方向付は用
ワークステーションをもたらすことによって達成される
。

本発明の利点は、自動光学検査システムによって供給さ
れる直角座標のｘｙ欠陥個所データを本発明による点検
及び手直しステーションにて使用される極座標のＴθデ
ータへ変換するのを容易にする着想に基づいていること
が認められるであろう。

（実施例） 本発明は、それが更に完全に理解されるように、好まし
い実施例に関し図面を参照して以下に記載される。

図面を参照すれば、第１〜３図に本発明によるワークス
テーションを点検及び修理ステーションとして使用した
適用が示されており、このステーションはデスク状構造
物２（以下デスクと呼ぶ）を有しており、このデスクは
比較的大きな窓状開口６（点線輪郭）を持った傾斜上部
４を具備し、上記窓状開口は、点検されるべきプリント
回路板の装填、取出しのために、デスクに取り付けられ
たヒンジ１０に関して傾動開放可能の安全カバー８によ
ってカバー可能になされている。面取りされた縁部を有
する小間口１２が大開口６に隣接して配置してあり、追
って述べる目的を果すようになっている。

デスク上部４にはコンピュータキーボード１４及び表示
画面１６並びにビデオモニター１８が取り付けである。

更にデスク２にはハウジング２０が取り付けてあり、そ
の中にはビデオカメラと、第４図に示されている光学系
と、ビデオカメラに必要な照明をもたらす光源とが収納
されている。

更にデスク上部４にはジョイステインクと複数個のブツ
シュボタンと、複数の発光ダイオードを有する操作盤２
２が装着されており、その目的については追って説明す
る。

カバー８が引き上げられているデスク２を示している第
４図を参照すれば、ハブ２６に取り付けられ且つキャリ
ッジ２８に回転可能に装着された略々正方形のプリント
回路板装着テーブル２４が示されているのが看取される
。傾斜したデスク上部４に対して略々平行な面に配置さ
れたテーブル２４は多数のＴ形溝２９を具備しており、
このＴ形溝内には、プリント回路板に予め穿孔した孔に
滑らかに嵌合する複数の位置決めピンが挿入され且つし
っかりと固定可能になされており、これら位置決めピン
は、一連の回路板のうちの第１の回路板用にセットされ
且つ固定されたときは、一連の回路板全部の、テーブル
座標に対する位置を−様なものにする。

上記の位置決めピンはテーブル２４に対するプリント回
路板の位置を決定するが、その平面度、即ち回路板がテ
ーブルに押し付けられている状態を確保はしない。この
押し付けは一種の「押え」（図示せず）によってアクセ
ス窓１２の範囲で局部的に行なわれる。上記の押えは略
々馬蹄形のブラシ状剛毛列の形をしており、アクセス開
口１２の三辺を回む金属製支持体に装着されており、液
圧により上昇下降されるようになされている。剛毛は下
降されると回路板を開口１２の範囲でテーブル２４に対
して押し付ける。上記の馬蹄形支持体の二つの平行な翼
部は一連の光検出器に対向する一連の小光源を具備して
おり、開口１２の範囲をカバーする一セットの光バリヤ
をもたらしており、何れかのバリヤがオペレータの手又
は指、成るいはオペレータが使用している道具によって
遮断されている限り、テーブル２４の運動を阻止し成る
いは停止する。

テーブル２４は歯車列を介してモータ３ｏによって回転
される。上記の歯車列は、モータ軸に取り付けられたピ
ニオン３２と、キャリッジ２８に装着され且つテーブル
ハブ２６に固着された歯車（図示せず）に噛合する中間
歯車３４とから成っている。モータ３０は更にモータ軸
の、従ってテーブル２４の角度位置を感知するエンコー
ダ手段を具備している。必要とする最大回転角は±１８
ｏ。

である。

テーブル２４を並進させるキャリッジ２８は二個の案内
レール３６（一方のみが示されている）に装着され且つ
案内されている。キャリッジ２８はベルト伝動によって
、好ましくは左側の偏向プーリ４０と右側のモータ４２
との間に展延しているタイミングベルトによって移動さ
れる。モータ４２もエンコーダを具備していて、このエ
ンコーダは案内レール３６上でのキャリッジ２８の位置
を検知する。

ハウジング２０（第１〜３図）が取り除かれているので
二本の支持アーム４３が看取できる。この二本の支持ア
ームの間にはビデオカメラ４４が装着されており、この
ビデオカメラは画像倍率のブツシュボタン制御のための
電動ズームレンズ４６と、アクセス窓１２の下方のプリ
ント回路板部分から反射されてくる光を偏光させてズー
ムレンズ４６を介してビデオカメラへ導く偏光プリズム
４８とを有している。

光源（図示せず）は通気スロッ）２１（第２図）の下方
においてハウジング２０内に収納されている。光源から
の光は光学繊維束（図示せず）によって導かれ、アクセ
ス窓１２を経て、検査されるプリント回路板上へ向けら
れる。

偏向プリズム４８の光軸ＯＡ（これはズームレンズ４６
を含むカメラ４４の光軸の末端位置である）はアクセス
開口１２の中心を通る。光軸ＯＡはテーブル２４の回転
軸線と平行であり、またキャリッジ２８上のテーブル２
４０部分としての回転軸線の並進によって形成される面
内にある。

テーブル２４は、角度方向に且つ並進運動方向に、それ
ぞれのエンコーダによって検知される「定位置」又は「
零点」を有しており、それによって正確に再現可能であ
る。

角度方向の「定位置」は、正方形テーブル２４の二辺が
案内レール３６と平行になり、またテーブル上のすべて
の点の位置を規定する直角座標系の原点として扱われる
点Ｏ（第５図参照）がテーブルの左下方のかどにある場
合の位置に相当する。

並進運動方向においては、テーブル２４の「定位置」は
、案内レール３６上での右端位置に相当し、それは角度
方向定位置においてテーブルが装填及び取出し開口６の
直下にある場合に相当する。

この位置において、回転軸線ＡＲと光軸ＯＡとの間の距
離は原則としてＤ／２であり、このＤは正方形テーブル
２４の対角線の長さである。実際の場合、この距離は２
〜３ＩｎＩ１１だけ大きい。

前にも述べたように、この点検システムの役割は自動光
学検査システムによって確認される欠陥位置をオペレー
タが入念に精査できるようにすることであり、更に可能
ならばオペレータがそのような欠陥をそこで取り除くこ
とができるように、成るいは少なくともその位置を明確
にマークして次工程で修理できるようにすることである
。

更に、前述のように、本発明によれば、上記の目的は、
自動光学検査システムによって提供されるそれぞれの欠
陥位置の直角座標を、本点検システムのチープル移動を
決定するために使用される極座へ変換することによって
達成される。

第５〜７図はこの原理を三段階で実現することを示して
いる。強調すべきことは、第１段階（Ｐ　（ｘ、ｙ）の
Ｐ　（ｒ、　　θ）への数理変換）（第５図）は実時間
コンピュータ作動から成っており、第２及び第３段階（
第６及び７図）は上記の変換に基づいていて、テーブル
２４の角度運動及び並進運動を説明しており、これらは
実際には同時に行なわれるが説明の便宜上分けられてい
る。

第５図にはテーブル２４の回転軸線ＡＲと移動軸綿ＡＴ
が示されている。また、直角座標系の上記の仮想原点及
びテーブル２４の回転軸線ＡＲからＤ／２の距離のとこ
ろで移動軸線ＡＴ上に（アクセス開口１２内に）位置し
ている画像軸線又は光軸ＯＡはそれらの「定位置」にあ
るものとし、その場合りは正方形テーブル２４の対角線
の長さを指す。

テーブル２４には自動光学検査機による先行検査で点Ｐ
に欠陥が確認されたプリント回路板が装着されており、
点Ｐの原点０に対する直角座標はｘ、ｙである。（これ
ら座標は自動光学検査機にて確定された欠陥点Ｐのｘｙ
座標のコンピュータ実施の直交変換である。） ０を原点とするＰのこれらｘｙ座標はＡＲを基点又は極
とするγθ座標へ変換される。第５図から明らかなよう
に、点Ｐが光軸ＯＡに到達するためには、移動軸線ＡＴ
へ向けて振られなくてはならず、そのためには反時計方
向へθ０だけ回転又は旋回する必要がある。同様の効果
は時計方向への旋回によっても得られるが、必要な回転
角度が大きくなる（単にθに対して１８０−θ）ばかり
でなく、次の並進運動の距離が長くなる（Ｄ／２Ｔに対
してＤ／２＋ｒ）ために、作業時間が全体的に長くなる
。

第６図において、θ°の旋回が行なわれ、点Ｐは移動軸
線ＡＴ上に位置している。Ｐを光軸ＯＡまでもたらすの
に必要な移動工程は５−（Ｄ／２）−γであり、Ｔは極
座標系の動径ベクトルである。

第７図において、ＡＴに沿う移動が既に行なわれ、欠陥
点Ｐは光軸まで移動されている。従って、欠陥はモニタ
ースクリーン１８上に種々の倍率で表示され得る。モニ
ター１８上での欠陥の挙動を観察することにより、オペ
レータはどのような修理作業が必要なのかを判断するこ
とができる。

図中、キーボード１４及び表示スクリーン１６によって
示されているコンピュータはプログラムとメモリーを含
んでおり、点検システムの全機能を制御する。これは「
メニュー」モードによってアクセス可能である。

点検ステーションの実際の機能は、多数のプ・ンシュボ
タンとジョイスティックを有する制御盤２２（第２図）
を用いてオペレータによって制御される。これらの機能
は下記を含む。

焦点調整　士 ズーミング　士 光度上 次の欠陥の呼出し 前の欠陥の呼戻し 画面上での欠陥位置の中心合わせ 回路板上の欠陥位置のマーキング 「押え」の上下動 ジツイスティクの動作可能化 ジョイスティックはテーブル運動すべての手動制御を許
容する。

この点検ステーションは回路板上のポイント間の距離、
例えば導体の幅、狭小欠陥の幅等を測定するために使用
することもできる。

任意の装備品として、進歩した技術で生産されたプリン
ト回路板の修理作業のために（マイクロマニピュレータ
を含む）双眼顕微鏡を設けてもよい。

本発明が上記実施例の細部には限定されないこと、そし
て本発明がその真髄又は本質的な特徴から逸脱すること
なく他の詳細な形態にて実施可能であることは当該分野
の技術者には明らかである。

従って上記の実施例はすべての点で例示的で非制限的な
ものと考えられるべきであり、本発明の範囲は上記の記
載によってではなく特許請求の範囲によって表示される
ものであり、従って特許請求の範囲の意味するところ及
び均等の範囲に含まれるすべての変更は特許請求の範囲
に包含されることを意図するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるワークステーションの正面図、 第２図は第１図のステーションの平面図、第３図は第１
図のステーションを矢印Ａの方向から見た側面図、 第４図はワークステーションのいくつかの内部構成要素
を露呈して示す斜視図、 第５図乃至第７図は取付用テーブルとそれに取り付けら
れたプリント回路板を、角度方向及び並進運動方向変移
のいくつかの段階で示す概略図である。 ＡＲ・・・回転軸線 ＯＲ・・・画像軸線 ２４・・・取付用テーブル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、自己の面に直角な軸線に関して回転運動を行い且つ
   自己の面と共面的な面内で並進運動を行うようになされ
   ている、ワークピース取り付用の略々扁平な取付用テー
   ブルと、上記の回転及び並進運動を行うための駆動手段
   と、上記の回転軸線と平行で、この回転軸線が上記テー
   ブルの部分として行う並進運動によって形成される面内
   に位置している画像軸線とを有しており、上記の二つの
   運動の少なくとも一方によって、ワークピース上の何れ
   の個所も上記の画像軸線に整合させることを特徴とする
   、ワークピースの方向付け用ワークステーション。 ２、画像軸線が画像手段の少なくとも一部を構成してい
   る請求項１記載のワークステーション。 ３、画像手段がビデオカメラである、請求項２記載のワ
   ークステーション。 ４、ビデオカメラが倍率を変えるための電動ズームレン
   ズと、表示画面とを具備している、請求項３記載のワー
   クステーション。 ５、直角座標から成る入力データを極座標から成る出力
   データへ変換するための、そして上記の回転及び並進運
   動を制御するためのコンピュータ手段を更に有している
   、請求項１記載のワークステーション。 ６、上記コンピュータ手段のためのキーボード及び表示
   画面を更に有している、請求項５記載のワークステーシ
   ョン。 ７、上記の取付用テーブルが略々正方形である、請求項
   １記載のワークステーション。 ８、上記の取付用テーブルが位置決めピンを固定するた
   めの複数のＴ形溝を具備している、請求項１記載のワー
   クステーション。 ９、上記の駆動手段が角度エンコーダを具備するモータ
   である、請求項１記載のワークステーション。