JPH06129993A - プリント基板の位置決め固定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】配線パターンの回転ずれを容易に補正できる高
速で精度のよいプリント基板の位置決め固定装置を提供
する。 【構成】位置決め固定装置はプリント基板に設けられた
一対の位置決め孔に対して挿脱可能な一対の位置決めピ
ンを有するものであって、一方の位置決めピン９ａは位
置調整機構１６により支え板８ａの長さ方向に位置調整
可能に形成されている。基板検査に際し、位置決めピン
により位置決め固定されたプリント基板について配線パ
ターンの回転ずれを計測し、その回転ずれに応じた量だ
け位置調整機構１６を作動させて位置決めピン９ａを移
動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動基板検査機に搬
入されたプリント基板を位置決め固定するためのプリン
ト基板の位置決め固定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動基板検査機として、テーブル
上に搬入されたプリント基板を所定の照明下でＸ軸およ
びＹ軸の各方向に走査しつつ撮像装置により撮像し、そ
の撮像パターンより得られた被検査データを教示データ
と比較してプリント基板上の部品の実装状態を検査する
ものが存在する。

【０００３】前記テーブルの上面には、図８に示すよう
な基板搬出入機構１が設けてある。この基板搬出入機構
１は両側のレール２，３と位置決め固定装置４とを有し
ており、各レール２，３をガイドとして搬入されたプリ
ント基板５を所定位置で停止させ、前記位置決め固定装
置４によりプリント基板５を固定した後、実装部品６の
実装状態が検査される。

【０００４】前記基板搬出入機構１は例えばＹ軸方向
に、前記撮像装置はＸ軸方向に、それぞれ図示しない駆
動装置により移動可能であり、従って基板搬出入機構１
および撮像装置の各駆動装置を作動させることにより、
プリント基板５をＸ軸およびＹ軸の各方向に走査するこ
とが可能である。

【０００５】前記位置決め固定装置４は、図８および図
９に示すように、一方のレール２と平行に設けられた角
軸７の適所に一対の支え板８ａ，８ｂを設けると共に、
各支え板８ａ，８ｂの先端部に位置決めピン９ａ，９ｂ
をそれぞれを上向きに突設した構造のものであり、前記
角軸７を駆動装置１０により軸回動させることにより、
プリント基板５に設けられた２個の位置決め孔１１ａ，
１１ｂへ各位置決めピン９ａ，９ｂを下方より挿入して
プリント基板５を位置決め固定する。

【０００６】各位置決めピン９ａ，９ｂの位置、すなわ
ち角軸７から各位置決めピン９ａ，９ｂまでの距離Ａ，
Ｂは一致させてあり、これにより両位置決めピン９ａ，
９ｂを結ぶ線と角軸７およびレール２，３とＸ軸走査方
向とを平行させてある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようにしてプリン
ト基板５を位置決め固定した後、撮像装置によりプリン
ト基板５を撮像して部品の実装状態などの検査を開始す
るが、全てのプリント基板の配線パターンが適正かつ均
一に形成されているとは限らず、配線パターンが適性状
態のものに比べてＸＹ方向のずれおよび回転ずれを生じ
ている場合がある。

【０００８】このうち、ＸＹ方向のずれについては、プ
リント基板上に補正用のマークなどを設け、このマーク
の位置を検出してずれ量を算出し、Ｘ，Ｙ軸の原点位置
を補正することにより、容易に調整することができる。
また、回転方向のずれについても、プリント基板上に２
個の補正用のマークを設け、これらマークの位置関係か
ら回転角度を算出して各部品位置を計算により補正する
方法が行われている。しかしながら、このような方法で
は、基板上の全部品についての位置情報を計算する必要
があるため補正に時間がかかり、また演算誤差により新
たな位置ずれが発生するという問題がある。

【０００９】この発明は、上記問題に着目してなされた
もので、少なくとも一方の位置決めピンを配線パターン
の回転ずれ量に応じて位置調整可能とし、プリント基板
を回転させることにより、配線パターンの回転ずれを容
易に補正できる高速で精度のよいプリント基板の位置決
め固定装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、自動基板検
査機に搬入されたプリント基板を位置決め固定するため
のプリント基板の位置決め固定装置であって、前記プリ
ント基板に設けられた一対の位置決め孔に対して挿脱可
能な一対の位置決めピンと、各位置決めピンを一体に支
持してプリント基板の対応する位置決め孔に対して出没
動作させるピン駆動機構と、前記プリント基板上の基準
となるパターンを撮像するための撮像装置と、各位置決
めピンをプリント基板の各位置決め孔へ挿入して固定し
た状態で前記撮像装置により撮像された画像を入力して
前記パターンの位置ずれを計測する計測装置とを備える
と共に、前記ピン駆動機構には、前記計測装置による計
測結果に応じた量だけ少なくとも一方の位置決めピンを
移動させて基板の位置を調整するための位置調整機構が
設けられたものである。

【００１１】

【作用】プリント基板上の基準となるパターンを用いて
配線パターンの位置ずれを計測した後、その計測結果に
応じた量だけ位置調整機構により少なくとも一方の位置
決めピンを移動させて基板の位置を調整するので、たと
えプリント基板に表された配線パターンが適正かつ均一
でなく、回転ずれが生じていても、その回転ずれを容易
に補正できる。

【００１２】

【実施例】図１は、この発明が実施された基板搬出入機
構１の主要部を示す。この基板搬出入機構１はプリント
基板５を自動基板検査機のテーブル上へ搬入しかつその
テーブル上から搬出するためのものであって、プリント
基板５の搬出入ガイドとなる両側のレール２，３と、搬
入されたプリント基板５を位置決め固定する位置決め固
定装置４とを備えている。

【００１３】前記テーブルの上方には、プリント基板５
を撮像するための撮像装置（図示せず）が配備してあ
る。この実施例では、基板搬出入機構１はＹ軸方向に、
撮像装置はＸ軸方向に、それぞれ駆動装置（図示せず）
により移動可能であって、基板搬出入機構１および撮像
装置の各駆動装置を作動させることにより、撮像装置に
対してプリント基板５をＸ軸およびＹ軸の各方向に走査
可能としているが、これに限らず、基板搬出入機構１を
ＸＹの各軸方向に移動可能に構成して、プリント基板５
の走査を実現してもよい。

【００１４】前記プリント基板５は一方の側辺を基準辺
１２とし、その基準辺１２に沿う平行線１３上に一対の
位置決め孔１１ａ，１１ｂが設けてある。この実施例で
は、各位置決め孔１１ａ，１１ｂはプリント基板５を貫
通しているが、必ずしも貫通したものである必要はな
い。

【００１５】各レール２，３は互いに平行し、前後に対
向する支持脚１４，１４、１５，１５間にそれぞれ水平
に架設されている。前記プリント基板５はこのレール
２，３に沿い図示しない平ベルトにより基板搬出入機構
１に対して搬出入される。

【００１６】前記位置決め固定装置４は、前後一対の位
置決めピン９ａ，９ｂとピン駆動機構２８とを備えてお
り、ピン駆動機構２８は、一方のレール２の外側に配備
された角軸７と、この角軸７の適所に設けられ先端部に
各位置決めピン９ａ，９ｂがそれぞれ上向きに突設され
た支え板８ａ，８ｂと、前記角軸７を正逆方向に軸回動
させる駆動装置１０とで構成される。

【００１７】前記角軸７は、各レール２，３および撮像
装置の移動方向（Ｘ軸方向）と平行し、両端部が前記支
持脚１４，１４に設けられた軸受３２に軸回動自由に支
持されている。各支え板８ａ，８ｂは、前記プリント基
板５の各位置決め孔１１ａ，１１ｂの間隔に対応する距
離だけ隔てて設けられており、プリント基板５の固定時
（図１に示す状態）に、先端部がレール２の下方よりレ
ール２の内側へ突出するようその長さが設定されてい
る。

【００１８】各位置決めピン９ａ，９ｂは各支え板８
ａ，８ｂの先端部に上向きに突設されており、各位置決
めピン９ａ，９ｂの先端部は先が尖った先細形状に形成
されている。下流側の支え板８ａは図２に示す位置調整
機構１６を介して角軸７に、上流側の支え板８ｂは直接
角軸７に、それぞれ取り付けられているが、前記位置調
整機構１６を上流側の支え板８ｂの方に設けてもよく、
また両方の支え板８ａ，８ｂに設けてもよい。

【００１９】前記下流側の支え板８ａは、図２に示すよ
うに、角軸７上に設けられた取付ブロック２１により基
端部が支持されている。この取付ブロック２１内には前
記位置調整機構１６の各構成部材が装填されており、位
置調整機構１６の駆動により支え板８ａが角軸７と直交
する方向へ移動して、レール２の基板接触面２３と位置
決めピン９ａとの距離ａが変化する。なお図中、２３は
プリント基板を搬出入するための平ベルトである。

【００２０】前記位置調整機構１６は、モータ１７を駆
動源とし、このモータ１７のモータ軸に取り付けられた
第１の平歯車１８と、この第１の平歯車１８と噛み合う
第２の平歯車１９と、この第２の平歯車１９と噛み合う
ラック２０とで構成される。前記ラック２０は前記支え
板８ａの基端部下面に設けられており、モータ１７の回
転と連動して各平歯車１８，１９が回転し、この回転運
動がラック２０により直線運動に変換されて支え板８ａ
を往復動作させる。

【００２１】上記位置調整機構１６は、プリント基板５
の配線パターンの回転ずれに相当する角度分だけ動作し
て位置決めピン９ａの位置調整を行うもので、図３に前
記回転ずれを計測するための構成例が具体的に示してあ
る。

【００２２】図３において、撮像装置２４は前記基板搬
出入機構１の上方位置からプリント基板５を撮像するた
めのもので、その画像信号は制御処理部２５へ出力され
る。制御処理部２５は、Ａ／Ｄ変換器４０，２値化回路
４１，画像メモリ４２，重心計測部４３などを含み、Ａ
／Ｄ変換器４０は画像信号をアナログ量からディジタル
量に変換する。２値化回路４１はディジタル量の画像信
号を所定の２値化しきい値で２値化処理し、その２値画
像を画像メモリ４２へ記憶させる。重心計測部４３は前
記２値画像より後記する補正用のマークとして使用する
基準パターンの重心位置を計測し、その計測結果をバス
４４を介してＣＰＵ４５へ出力する。

【００２３】ＣＰＵ４５は制御・演算の主体であり、Ｒ
ＯＭ４６に格納されたプログラムに従ってＲＡＭ４７に
対するデータの読み書きを行いながら配線パターンの位
置ずれの計測などを実行すると共に、出力ポート４８を
介して前記ピン駆動機構２８や位置調整機構１６の動作
を制御する。

【００２４】図４および図５は、前記ＣＰＵ４５による
配線パターンの位置ずれの計測手順を示す。このうち図
４には自動基板検査機に検査に必要なデータを教示する
際に実行される手順が、また図５には教示データを用い
てプリント基板上の部品の実装状態を検査する際に実行
される手順が、それぞれ示してある。

【００２５】まず図４のステップ１（図中「ＳＴ１」で
示す）で、部品が適正に実装された教示のためのプリン
ト基板５ａ（以下「位置決め基板５ａ」という」）を基
板搬出入機構１に搬入して停止させた後、ＣＰＵ４５は
ピン駆動機構２８を駆動して各位置決めピン９ａ，９ｂ
を対応する位置決め孔１１ａ，１１ｂへ挿入させて位置
決め基板５ａを固定する（ステップ２）。このとき、位
置決めピン９ａは標準位置に設定しておく。

【００２６】この位置決め基板５ａ上には、図６に示す
ように、回転ずれ補正用の第１，第２の基準パターン５
０，５１が表してあるが、これら基準パターン５０，５
１は必ずしも回転ずれ計測用に特別に設けたものである
必要はなく、配線パターン中の任意のパターンを基準パ
ターンとして用いてもよい。

【００２７】つぎにステップ３で撮像装置２４により位
置決め基板５ａを上方より撮像し、その画像信号を制御
処理部２５に取り込んでＡ／Ｄ変換および２値化処理を
行い、その２値画像を画像メモリ４２に記憶させる。

【００２８】つぎのステップ４で制御処理部２５の重心
計測部４３は、まず第１の基準パターン５０に矩形状の
ウィンドウ５２を設定し、このウィンドウ５２内の２値
画像につき重心位置の座標（ｘ₁ ，ｙ₁ ）を算出し、続
いて第２の基準パターン５１に同様のウィンドウ５３を
設定し、このウィンドウ５３内の２値画像につき重心位
置の座標（ｘ₂ ，ｙ₂ ）を算出する。

【００２９】重心計測により各基準パターンの重心位置
の座標が求まると、つぎのステップ５でＣＰＵ４５は次
式の演算を実行して、第１の基準パターン５０の重心と
第２の基準パターン５１の重心とを結ぶ線５４のＸ軸に
対する回転角度θ₀ を算出し、その算出データをＲＡＭ
４７に記憶させる。

【００３０】

【数１】

【００３１】つぎに検査工程では、まず図５のステップ
１で、検査対象のプリント基板５ｂ（以下「被検査基板
５ｂ」という」）を基板搬出入機構１に搬入して停止さ
せた後、ＣＰＵ４５はピン駆動機構２８を駆動して各位
置決めピン９ａ，９ｂを対応する位置決め孔１１ａ，１
１ｂへ挿入させて被検査基板５ｂを固定する（ステップ
２）。

【００３２】この被検査基板５ｂにも、図７に示すよう
に、前記位置決め基板５ａと同様、第１，第２の各基準
パターン５０，５１が表してある。この被検査基板５ｂ
上の各パターンは、位置ずれしていることがあり、この
場合以下のステップ３〜ステップ１３における位置調整
処理が行われることになる。

【００３３】まず、ステップ３で撮像装置２４により被
検査基板５ｂを上方より撮像し、第１の基準パターン５
０の画像信号を制御処理部２５に取り込んでＡ／Ｄ変換
および２値化処理を行い、その２値画像を画像メモリ４
２に記憶させる。

【００３４】つぎのステップ４で、制御処理部２５の重
心計測部４３は、第１の基準パターン５０に矩形状のウ
ィンドウ５２を設定し、このウィンドウ５２内の２値画
像につき重心位置の座標を算出した後、つぎのステップ
５でこの重心位置の前記位置決め基板５ａについての重
心位置（ｘ₁ ，ｙ₁ ）に対するずれ量を検出し、この値
に基づいてＸ，Ｙ軸の原点位置を補正する。

【００３５】つぎに、撮像装置２４を第２の基準パター
ン５１の上方に移動させて撮像し、その２値画像を画像
メモリ４２に記憶させた後、この基準パターン５１に矩
形ウィンドウ５３を設定し、その重心位置の座標を算出
する（ステップ６，７）。

【００３６】このとき、被検査基板５ｂについての第１
の基準パターン５０の重心位置は、前記ステップ５で
Ｘ，Ｙ軸の原点位置が補正されているため、前記位置決
め基板についての重心位置と同じであるが、第２の基準
パターン５１の重心位置は、基板上の配線パターンの回
転ずれを反映して、前記位置決め基板５ａについての重
心位置（Ｘ₂ ，Ｙ₂ ）に対しｄｘ，ｄｙだけ位置ずれし
ている。したがって、各基準パターン５０，５１の重心
位置は、（ｘ₁ ，ｙ₁ ）（ｘ₂＋ｄｘ，ｙ₂ ＋ｄｙ）で
ある。

【００３７】この回転ずれは非常に小さなものであっ
て、例えば、前記位置決めピン１１ａ，１１ｂの距離Ｄ
が１０ｍｍのプリント基板におけるＹ方向のずれ量ｄｙ
は数１０μｍ程度である。これは画像分解能を２５μｍ
程度とすれば、わずか２，３画素内に納まる微小なもの
である。この程度のずれであれば、位置決めピン１１ａ
をＹ方向に移動させるだけで補正することが可能であ
る。

【００３８】したがって、重心計測により第２の基準パ
ターン５１の重心位置の座標が求められると、つぎにＣ
ＰＵ４５はつぎの式の演算を実行して第１の基準パタ
ーン５０の重心と第２の基準パターン５１の重心とを結
ぶ線５５のＸ軸に対する回転角度θを算出し、さらに前
記ＲＡＭ４７に記憶させていた位置決め基板５ａにおけ
る回転角度θ₀ を用いてつぎの式の演算を実行し、被
検査基板５ｂ上のパターンの回転ずれθ_r を算出する
（ステップ８，９）。

【００３９】

【数２】

【００４０】

【数３】

【００４１】こうして回転ずれθ_r が求められると、各
位置決めピン１１ａ，１１ｂ間の距離Ｄが既知であるか
ら、ＣＰＵ４５はつぎの式により、位置決めピン１１
ａの位置、すなわち回転方向の補正量ｄｐを算出して位
置調整機構１６へ出力し、この位置調整機構１６を駆動
して基板の位置調整を行う（ステップ１０）。

【００４２】

【数４】

【００４３】さらに、上記回転ずれ補正によってＸＹ方
向のずれが再び生じるため、つぎのステップ１１〜１３
で第１の基準パターン５０を撮像してＸＹ方向のずれ量
を検出し、これに基づき再度Ｘ，Ｙ軸の原点位置を補正
する。これにより位置ずれ補正は完了し、ステップ１４
で検査が開始される。

【００４４】なお上記実施例では、支え板８ａの突出長
さにより位置決めピン９ａの位置を調整しているが、こ
れに限らず、支え板８ａ上で位置決めピン９ａを移動可
能に構成して位置決めピン９ａの位置を調整するように
してもよい。

【００４５】

【発明の効果】この発明は上記の如く、プリント基板上
の基準となるパターンを用いて配線パターンの位置ずれ
を計測した後、その計測結果に応じた量だけ位置調整機
構により少なくとも一方の位置決めピンを移動させて基
板の位置を調整するようにしたから、たとえプリント基
板に表された配線パターンが適正かつ均一でなく、回転
ずれが生じていても、その回転ずれを容易に是正でき、
高速で精度のよい位置決め固定装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明が実施された基板搬出入機構の主要部
を示す斜面図である。

【図２】この発明の一実施例である位置決め固定装置の
構成を示す断面図である。

【図３】回転ずれを計測するための構成例を示すブロッ
ク図である。

【図４】回転ずれの検出手順を示す教示時のフローチャ
ートである。

【図５】回転ずれの検出手順を示す検査時のフローチャ
ートである。

【図６】回転ずれの検出方法における教示時の手順を説
明するための説明図である。

【図７】回転ずれの検出方法における検査時の手順を説
明するための説明図である。

【図８】従来の基板搬出入機構の斜面図である。

【図９】従来の位置決め固定装置の構成を示す斜面図で
ある。

【符号の説明】

２，３ レール ４ 位置決め固定装置 ５ プリント基板 ９ａ，９ｂ 位置決めピン １６ 位置調整機構 ２４ 撮像装置 ２５ 制御処理部 ２８ ピン駆動機構 ４３ 重心計測部 ４５ ＣＰＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｂ Ｈ０５Ｋ 13/08 Ｄ 8315−4Ｅ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動基板検査機に搬入されたプリント基
   板を位置決め固定するためのプリント基板の位置決め固
   定装置であって、 前記プリント基板に設けられた一対の位置決め孔に対し
   て挿脱可能な一対の位置決めピンと、 各位置決めピンを一体に支持してプリント基板の対応す
   る位置決め孔に対して出没動作させるピン駆動機構と、 前記プリント基板上の基準となるパターンを撮像するた
   めの撮像装置と、 各位置決めピンをプリント基板の各位置決め孔へ挿入し
   て固定した状態で前記撮像装置により撮像された画像を
   入力して前記パターンの位置ずれを計測する計測装置と
   を備え、 前記ピン駆動機構には、前記計測装置による計測結果に
   応じた量だけ少なくとも一方の位置決めピンを移動させ
   て基板の位置を調整するための位置調整機構が設けられ
   て成るプリント基板の位置決め固定装置。