JPWO2019053897A1

JPWO2019053897A1 - 実装システム

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Publication number: JPWO2019053897A1
Application number: JP2019541611A
Authority: JP
Inventors: 賢志原
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Abstract

基板の表面に部品を実装する部品実装装置と、制御装置と、を備えており、前記基板の表面が、前記部品実装装置によって部品が実装される予定である実装予定部を備えており、前記部品実装装置が、前記基板の表面を撮像する撮像装置を備えており、前記基板の表面の前記実装予定部が所定の位置に存在するときに前記実装予定部に部品を実装するように構成されており、前記制御装置が、前記部品実装装置によって部品が実装される前記基板の表面が描かれている図面情報を記憶しており、記憶している前記図面情報における特定位置と、前記撮像装置によって撮像された前記基板の表面の画像情報における特定位置とを比較して、両者が相違している場合は、前記基板の表面の前記実装予定部が前記所定の位置に存在していないと認識する、実装システム。

Description

本明細書に開示する技術は、実装システムに関する。

特許文献１には、基板の表面に部品を実装する部品実装装置が開示されている。特許文献１の部品実装装置は、基板の表面を撮像する撮像装置と、制御装置とを備えている。制御装置は、撮像装置が撮像した画像に基づいて部品を実装する位置を決定する。

特開２００３−０６９２８８号公報

部品実装装置によって基板の表面に部品を実装する場合は、部品を実装する位置を認識するために、事前にＣＡＤデータを作成することがある。このＣＡＤデータには、基板の表面において部品が実装される位置が示されている。部品実装装置を使用する作業者は、このＣＡＤデータを確認することによって、基板の表面において部品が実装される位置を認識することができる。しかしながら、部品実装装置によって実際に基板の表面に部品を実装する際に、実際の基板において部品が実装される予定の位置と、ＣＡＤデータによって示されている部品の実装位置とが、何らかの原因によって互いにずれていることがある。すなわち、本来であれば、実際の基板において部品が実装される予定の位置と、ＣＡＤデータによって示されている部品の実装位置とは、互いに一致するはずであるにもかかわらず、両者の間で位置ズレが生じていることがある。例えば、部品を実装するための基板を製造する工程において設計図面との相違が生じること等によって、実際の基板とＣＡＤデータとの間で位置ズレが生じてしまうことがある。このような場合には、部品実装装置を使用する作業者が実際の基板とＣＡＤデータを確認することによって両者に位置ズレが生じていることを確認することができるが、確認作業のために時間を要することになる。また、位置ズレが生じていると、基板の表面の正確な位置に部品を実装することができない可能性がある。そこで本明細書は、部品を正確な位置に実装することができるか否かを簡易に把握することができる技術を提供する。

本明細書に開示する実装システムは、基板の表面に部品を実装する部品実装装置と、制御装置と、を備えている。前記基板の表面が、前記部品実装装置によって部品が実装される予定である実装予定部を備えている。前記部品実装装置が、前記基板の表面を撮像する撮像装置を備えており、前記基板の表面の前記実装予定部が所定の位置に存在するときに前記実装予定部に部品を実装するように構成されている。前記制御装置が、前記部品実装装置によって部品が実装される前記基板の表面が描かれている図面情報を記憶しており、記憶している前記図面情報における特定位置と、前記撮像装置によって撮像された基板の表面の画像情報における特定位置とを比較して、両者が相違している場合は、前記基板の表面の前記実装予定部が前記所定の位置に存在していないと認識する。

この構成によれば、図面情報における特定位置と画像情報における特定位置とを比較することによって、両者の間で位置ズレが生じているか否かを認識することができる。そして、図面情報における特定位置と画像情報における特定位置とが相違している場合は、制御装置が、基板の表面の実装予定部が所定の位置に存在していないと認識する。これによって、実装予定部が部品を実装するための本来の位置に存在しているか否かを把握することができる。部品実装装置を使用する作業者が実際の基板を目視で確認しなくても、実装予定部が本来の位置に存在しているか否かを把握することができる。実装予定部が本来の位置に存在していない場合は、部品を正確な位置に実装することができないと判断することができる。そうでない場合は、部品を正確な位置に実装することができると判断することができる。以上より、部品を正確な位置に実装することができるか否かを簡易に把握することができる。

実施例に係る実装システムのブロック図である。実施例に係る実装システムの構成を模式的に示す側面図である。実施例に係る回路基板と電子部品の側面図である。実施例に係る回路基板の上面図である。実施例に係る実装システムで実行される位置比較処理のフローチャートである。図４の要部ＶＩの拡大図である。他の実施例に係る回路基板の上面図である。

実施例に係る実装システム１について図面を参照して説明する。図１に示すように、実施例に係る実装システム１は、複数の部品実装装置１０と制御装置３０を備えている。

まず、部品実装装置１０について説明する。以下では、複数の部品実装装置１０のうち、代表として１つの部品実装装置１０について説明する。部品実装装置１０は、回路基板に複数の電子部品を実装する装置である。部品実装装置１０は、表面実装装置やチップマウンタとも称される。通常、部品実装装置１０は、はんだ印刷装置、他の部品実装装置及び基板検査装置とともに併設され、一連の実装ラインを構成する。

図２に示すように、部品実装装置１０は、複数の部品フィーダ１２（図２には代表として１つの部品フィーダ１２を示す。）と、フィーダ保持部１４と、実装ヘッド１６と、撮像ユニット２０と、実装ヘッド１６及び撮像ユニット２０を移動させる移動機構１８と、搬送装置２６と、操作パネル２８とを備えている。

各々の部品フィーダ１２は、複数の電子部品４を収容している。各々の部品フィーダ１２は、回路基板２に実装するための複数の電子部品４を供給する装置である。各々の部品フィーダ１２は、フィーダ保持部１４に着脱可能に取付けられ、実装ヘッド１６へ電子部品４を供給する。各々の部品フィーダ１２は、例えば、巻テープ状に複数の電子部品４を収容するテープ式フィーダである。各々の部品フィーダ１２は、複数の電子部品４が並んで配置されているテープを送り出すことによって電子部品４を供給することができる。部品フィーダ１２の具体的な構成は特に限定されない。各々の部品フィーダ１２は、トレイ上に複数の電子部品４を収容するトレイ式フィーダ、または、容器内に複数の電子部品４をランダムに収容するバルク式フィーダのいずれであってもよい。

移動機構１８は、部品フィーダ１２と回路基板２との間で実装ヘッド１６及び撮像ユニット２０を移動させる。本実施例の移動機構１８は、移動ベース１８ａをＸ方向及びＹ方向に移動させるＸＹロボットである。移動機構１８は、移動ベース１８ａを案内するガイドレールや、移動ベース１８ａをガイドレールに沿って移動させる移動機構や、その移動機構を駆動するモーター等によって構成されている。移動機構１８は、部品フィーダ１２及び回路基板２の上方に配置されている。移動ベース１８ａに対して実装ヘッド１６及び撮像ユニット２０が取付けられている。実装ヘッド１６及び撮像ユニット２０は、移動機構１８によって部品フィーダ１２の上方及び回路基板２の上方を移動する。

実装ヘッド１６は、電子部品４を吸着する吸着ノズル６を備えている。吸着ノズル６は、実装ヘッド１６に対して着脱可能である。吸着ノズル６は、Ｚ方向（図面上下方向）に移動可能に実装ヘッド１６に取付けられている。吸着ノズル６は、実装ヘッド１６に収容されたアクチュエータ（図示省略）によって上下方向に昇降すると共に、電子部品４を吸着可能に構成されている。実装ヘッド１６により電子部品４を回路基板２に実装するには、まず、移動機構１８により実装ヘッド１６を部品吸着位置に移動させる。次に、吸着ノズル６の下面（吸着面）が部品フィーダ１２に収容された電子部品４に当接するまで、吸着ノズル６を下方に移動させる。次いで、吸着ノズル６に電子部品４を吸着し、吸着ノズル６を上方に移動させる。次いで、移動機構１８により実装ヘッド１６を部品実装位置に移動させ、回路基板２に対して位置決めする。次いで、吸着ノズル６を回路基板２に向かって下降させることで、回路基板２に電子部品４を実装する。

撮像ユニット２０は、移動ベース１８ａに取付けられている。このため、実装ヘッド１６が移動すると、撮像ユニット２０も一体となって移動する。撮像ユニット２０は、カメラ支持部２２とカメラ２４（撮像装置の一例）を備えている。カメラ支持部２２は、移動ベース１８ａに取付けられている。カメラ支持部２２には、カメラ２４が取付けられている。

カメラ２４は、回路基板２の表面２１を撮像する装置である。撮像ユニット２０が移動機構１８によって回路基板２の上方（図面Ｚ方向）まで移動したときに、カメラ２４が回路基板２の上方に配置される。カメラ２４は、回路基板２の上方から回路基板２の表面２１の全体を撮像範囲に入れた状態で回路基板２の表面２１を撮像する。カメラ２４が撮像した回路基板２の表面２１の画像データは制御装置３０に送信される。カメラ２４は、カメラ２４の動作を制御するカメラ制御装置（図示省略）を備えている。カメラ２４の動作は、カメラ制御装置によって制御される。

搬送装置２６は、回路基板２の部品実装装置１０への搬入、部品実装位置への搬送及び位置決め、部品実装装置１０からの搬出を行う装置である。本実施例の搬送装置２６は、例えば、一対のベルトコンベアと、ベルトコンベアに取付けられると共に回路基板２を下方から支持する支持装置３２と、ベルトコンベアを駆動する駆動装置により構成することができる。回路基板２は、図面Ｘ方向に搬送される。

支持装置３２は、支持テーブル３８と、複数の支持ピン３４を備えている。支持テーブル３８と複数の支持ピン３４は、回路基板２の下方に配置されている。支持テーブル３８は、上下に昇降可能に構成されている。複数の支持ピン３４は、支持テーブル３８に固定されており、上方に突出している。この支持装置３２では、ベルトコンベアによって回路基板２が所定の作業位置まで搬送されると、回路基板２の下方に配置されている支持テーブル３８が上昇する。支持テーブル３８が上昇することによって、支持テーブル３８に固定されている複数の支持ピン３４が回路基板２を上方に持ち上げる。

操作パネル２８は、作業者の指示を受け付ける入力装置である。また、操作パネル２８には、様々な情報が表示される。

上記の部品実装装置１０は、回路基板２に複数の電子部品４を実装する。図３に示すように、複数の電子部品４は、回路基板２の表面２１に実装される。各々の電子部品４は、複数の電極４１を備えている。電子部品４が回路基板２の表面２１に実装されると、電子部品４の複数の電極４１が回路基板２の表面２１に固定される。複数の電極４１は金属から形成されており通電する。

図４に示すように、複数の電子部品４が実装される予定の回路基板２は、複数の実装予定部５１と複数の電極予定部５２を備えている。回路基板２の表面２１に複数の実装予定部５１と複数の電極予定部５２が形成されている。複数の実装予定部５１と複数の電極予定部５２は、回路基板２の表面２１に印刷されている複数の配線等によって構成されている。実装予定部５１は、回路基板２の表面２１において電子部品４が実装される予定の場所である。また、電極予定部５２は、回路基板２の表面２１において電子部品４の電極４１が配置される予定の場所である。実装予定部５１の中に複数の電極予定部５２が形成されている。部品実装装置１０は、回路基板２の表面２１の各々の実装予定部５１が所定の位置に存在するときに各々の実装予定部５１に電子部品４を実装する。

図２に示す実装システム１の制御装置３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたコンピュータを備えている。図示はしていないが、制御装置３０には、部品フィーダ１２と、実装ヘッド１６と、移動機構１８と、操作パネル２８と、が通信可能に接続されている。制御装置３０は、これら各部（１２，１６，１８，２８，３２等）を制御することで、電子部品４の回路基板２への実装の制御を行う。制御装置３０による制御処理については後述する。

また、制御装置３０は、記憶部３１を備えている。記憶部３１には、ＣＡＤデータ（図面情報の一例）が記憶されている。ＣＡＤデータは、回路基板２の表面２１が描かれている図面の情報である。ＣＡＤデータには、回路基板２の表面２１の複数の実装予定部５１の位置を示す位置情報が含まれている。また、ＣＡＤデータには、回路基板２の表面２１の複数の電極予定部５２の位置を示す位置情報が含まれている。また、制御装置３０は、ＣＡＤデータに基づいてジョブファイル（部品実装情報の一例）を生成可能である。ジョブファイルは、回路基板２の表面２１に複数の電子部品４を実装するために用いる情報である。

次に、上記の実装システム１の動作について説明する。上記の実装システム１では、まず、移動機構１８が、撮像ユニット２０をＸ方向及びＹ方向に移動させて、撮像ユニット２０を回路基板２の上方に移動させる。これによって、撮像ユニット２０のカメラ２４が回路基板２の上方に位置する。続いて、撮像ユニット２０のカメラ２４が、回路基板２の表面２１の全体を撮像範囲に入れた状態で回路基板２の表面２１を撮像する。カメラ２４が撮像した画像の画像データが制御装置３０に送信される。

上記の実装システム１では、図５に示すように、位置比較処理が実行される。位置比較処理のステップＳ１１では、制御装置３０が、カメラ２４から送信された回路基板２の表面２１の画像データを受信する。この画像データには、回路基板２の表面２１に形成されている複数の実装予定部５１と複数の電極予定部５２の画像が含まれている。

続いて、ステップＳ１２では、制御装置３０が、受信した画像データにおける特定位置９１と、記憶部３１に記憶されているＣＡＤデータにおける特定位置９２とを比較する。特定位置９１、９２は、例えば、回路基板２の表面２１に形成されている複数の電極予定部５２のうちの特定の電極予定部５２の位置である。本実施例では、図６に示すように、色付きで示す電極予定部５２の位置を特定位置９１、９２とする。制御装置３０は、画像データ（図面上側）における特定位置９１の位置情報と、ＣＡＤデータ（図面下側）における特定位置９２の位置情報とを比較する。

続いて、ステップＳ１３では、制御装置３０が、画像データにおける特定位置９１と、ＣＡＤデータにおける特定位置９２とが一致するか否かを判断する。特定位置９１と特定位置９２の位置情報が一致する場合は、ステップＳ１３で制御装置３０がＹＥＳと判断してステップＳ１４に進む。一方、特定位置９１と特定位置９２の位置情報が一致しない場合は、ＮＯと判断してステップＳ２１に進む。図６に示す例では、特定位置９１と特定位置９２の間で回路基板２に対してΔｔの位置ズレが生じている。

続いて、ステップＳ１４では、制御装置３０が、カメラ２４が撮像した回路基板２における特定位置９１が、ＣＡＤデータにおける特定位置９２と一致していると認識する。これによって、制御装置３０は、カメラ２４が撮像した回路基板２の表面２１に形成されている複数の電極予定部５２が本来の所定の位置に存在していると認識する。また、制御装置３０は、複数の実装予定部５１が本来の所定の位置に存在していると認識する。すなわち、制御装置３０は、実際の回路基板２における複数の実装予定部５１と複数の電極予定部５２の位置が、ＣＡＤデータにおける複数の実装予定部５１と複数の電極予定部５２の位置と一致していると認識する。続いて、ステップＳ１５では、制御装置３０が、一致情報を操作パネル２８に表示する。一致情報は、実際の回路基板２とＣＡＤデータとの間で位置ズレが生じていないことを示す情報である。

続いて、ステップＳ１６では、制御装置３０が、ジョブファイルを生成する。ジョブファイルには、例えば、複数の電子部品４の実装位置や実装順序に関する情報が含まれている。制御装置３０は、記憶部３１に記憶されているＣＡＤデータに基づいてジョブファイルを生成する。制御装置３０は、ＣＡＤデータから様々な位置情報を取得してジョブファイルを生成する。

一方、上記のステップＳ１３でＮＯと判断した後のステップＳ２１では、制御装置３０が、カメラ２４が撮像した回路基板２における特定位置９１が、ＣＡＤデータにおける特定位置９２と相違していると認識する。これによって、制御装置３０は、カメラ２４が撮像した回路基板２の表面２１に形成されている複数の電極予定部５２が本来の所定の位置に存在していないと認識する。また、制御装置３０は、複数の実装予定部５１が本来の所定の位置に存在していないと認識する。すなわち、制御装置３０は、実際の回路基板２における複数の実装予定部５１と複数の電極予定部５２の位置が、ＣＡＤデータにおける複数の実装予定部５１と複数の電極予定部５２の位置と一致していないと認識する。続いて、ステップＳ２２では、制御装置３０が、相違情報を操作パネル２８に表示する。相違情報は、実際の回路基板２とＣＡＤデータとの間で位置ズレが生じていることを示す情報である。制御装置３０は、例えば警告表示を操作パネル２８に表示する。

続いて、ステップＳ２３では、制御装置３０が、ジョブファイル（部品実装情報の一例）を生成する。ジョブファイルは、回路基板２の表面２１に複数の電子部品４を実装するために用いる情報である。ジョブファイルには、例えば、複数の電子部品４の実装位置や実装順序に関する情報が含まれている。制御装置３０は、記憶部３１に記憶されているＣＡＤデータに基づいてジョブファイルを生成する。制御装置３０は、ＣＡＤデータから様々な位置情報を取得してジョブファイルを生成する。制御装置３０は、ＣＡＤデータに基づいてジョブファイルを生成する際に、複数の実装予定部５１と複数の電極予定部５２の位置を示す位置情報を修正してジョブファイルを生成する。実際の回路基板２とＣＡＤデータとの間で位置ズレが生じているので、制御装置３０は、位置ズレを補うように位置情報を修正する。

ステップＳ１６とＳ２３の後のステップＳ１７では、制御装置３０が、部品実装装置１０に対して、回路基板２に複数の電子部品４を実装するように実装指示を送信する。制御装置３０は、生成したジョブファイルに基づいて実装指示を送信する。部品実装装置１０は、実装指示を受信すると、回路基板２に複数の電子部品４を実装する。部品実装装置１０は、ジョブファイルに基づいて回路基板２に複数の電子部品４を実装する。

制御装置３０は、複数の部品実装装置１０の全てについて上記の各処理を実行する。制御装置３０が実行する各処理については、上記の各処理と同様なので説明を省略する。

以上、実施例に係る実装システム１について説明した。上述の説明から明らかなように、実装システム１は、回路基板２の表面２１に電子部品４を実装する部品実装装置１０と、制御装置３０とを備えている。回路基板２の表面２１は、部品実装装置１０によって電子部品４が実装される予定である実装予定部５１を備えている。部品実装装置１０は、回路基板２の表面２１を撮像するカメラ２４を備えている。また、部品実装装置１０は、回路基板２の表面２１の実装予定部５１が所定の位置に存在するときに実装予定部５１に電子部品４を実装するように構成されている。制御装置３０は、部品実装装置１０によって電子部品４が実装される回路基板２の表面２１が描かれているＣＡＤデータを記憶部３１に記憶している。制御装置３０は、記憶部３１に記憶しているＣＡＤデータにおける特定位置９２と、カメラ２４によって撮像された回路基板２の表面２１の画像データにおける特定位置９１とを比較して、両者が相違している場合は、回路基板２の表面２１の実装予定部５１が所定の位置に存在していないと認識する（ステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ２１参照）。

ＣＡＤデータと画像データを比較すると、ＣＡＤデータにおける実装予定部５１の位置と、画像データにおける実装予定部５１の位置とは本来同じはずである。しかしながら、何らかの原因によって、ＣＡＤデータにおける実装予定部５１の位置と、画像データにおける実装予定部５１の位置とが互いにずれることがある。例えば、回路基板２に電子部品４を実装する工程より前に、回路基板２の表面２１に配線を印刷で形成する際に印刷ズレが生じ、それによって実装予定部５１が予定の位置に形成されないことがある。このような場合は、ＣＡＤデータにおける実装予定部５１の位置と、画像データにおける実装予定部５１の位置とが互いに相違することになる。

上記の構成によれば、ＣＡＤデータにおける特定位置９２と画像データにおける特定位置９１とを比較することによって、特定位置９２と特定位置９１の間で位置ズレが生じているか否かを認識することができる。そして、ＣＡＤデータにおける特定位置９２と画像データにおける特定位置９１とが相違している場合は、制御装置３０が、回路基板２の表面２１の実装予定部５１が所定の位置に存在していないと認識する。これによって、実装予定部５１が電子部品４を実装するための本来の位置に存在しているか否かを把握することができる。すなわち、特定位置９２と特定位置９１を比較することによって、実装予定部５１の位置ズレが生じているか否かを把握することができる。これにより、部品実装装置１０を使用する作業者が実際の回路基板２を目視で確認しなくても、実装予定部５１が本来の位置に存在しているか否かを把握することができる。実装予定部５１が本来の位置に存在していない場合は、電子部品４を正確な位置に実装することができない。そうでない場合は、電子部品４を正確な位置に実装することができる。以上より、電子部品４を正確な位置に実装することができるか否かを簡易に把握することができる。

以上、一実施例について説明したが、具体的な態様は上記実施例に限定されるものではない。以下の説明において、上述の説明における構成と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

上記の実施例では、複数の電極予定部５２のうちの特定の電極予定部５２の位置を特定位置９１、９２としていたが、この構成に限定されるものではない。特定位置９１、９２は、適宜変更可能である。例えば、回路基板２の表面２１に形成されている実装予定部５１の縁の位置を特定位置９１、９２としてもよい。あるいは、図７に示すように、回路基板２の表面２１の角部８０に表示されている多角形（例えば三角形）のマーク８１の位置を特定位置９１、９２としてもよい。マーク８１は、回路基板２の表面２１に印刷されている。角部８０は、回路基板２の２辺の端部によって囲まれた部分である。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１：実装システム
２：回路基板
４：電子部品
６：吸着ノズル
１０：部品実装装置
１２：部品フィーダ
１４：フィーダ保持部
１６：実装ヘッド
１８：移動機構
１８ａ：移動ベース
２０：撮像ユニット
２１：表面
２２：カメラ支持部
２４：カメラ
２６：搬送装置
２８：操作パネル
３０：制御装置
３１：記憶部
３２：支持装置
３４：支持ピン
３８：支持テーブル
４１：電極
５１：実装予定部
５２：電極予定部
８０：角部
８１：マーク
９１：特定位置
９２：特定位置

Claims

基板の表面に部品を実装する部品実装装置と、
制御装置と、を備えており、
前記基板の表面が、前記部品実装装置によって部品が実装される予定である実装予定部を備えており、
前記部品実装装置が、前記基板の表面を撮像する撮像装置を備えており、前記基板の表面の前記実装予定部が所定の位置に存在するときに前記実装予定部に部品を実装するように構成されており、
前記制御装置が、前記部品実装装置によって部品が実装される前記基板の表面が描かれている図面情報を記憶しており、記憶している前記図面情報における特定位置と、前記撮像装置によって撮像された前記基板の表面の画像情報における特定位置とを比較して、両者が相違している場合は、前記基板の表面の前記実装予定部が前記所定の位置に存在していないと認識する、実装システム。
複数の前記部品実装装置を備えており、
前記制御装置が、複数の前記部品実装装置のそれぞれについて、前記部品実装装置によって部品が実装される前記基板の表面が描かれている図面情報を記憶しており、記憶している前記図面情報における特定位置と、前記撮像装置によって撮像された基板の表面の画像情報における特定位置とを比較して、両者が相違している場合は、前記基板の表面の前記実装予定部が前記所定の位置に存在していないと認識する、請求項１に記載の実装システム。
前記制御装置が、記憶している前記図面情報に基づいて前記基板の表面に部品を実装するために用いる部品実装情報を生成可能であり、前記基板の表面の前記実装予定部が前記所定の位置に存在していない場合は、前記実装予定部の位置を示す位置情報を修正して前記部品実装情報を生成する、請求項１または２に記載の実装システム。
前記図面情報における特定位置と前記画像情報における特定位置とが、前記基板の表面に実装される部品の電極が配置される位置である、請求項１から３のいずれか一項に記載の実装システム。
前記図面情報における特定位置と前記画像情報における特定位置とが、前記基板の表面の角部に表示されている多角形のマークの位置である、請求項１から４のいずれか一項に記載の実装システム。