JP5236255B2

JP5236255B2 - 検査装置

Info

Publication number: JP5236255B2
Application number: JP2007291485A
Authority: JP
Inventors: 忠士遠藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2007-11-09
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2027-11-09
Also published as: JP2009115725A

Description

本発明は、基板を下方から支持するサポートピンの設置状態を検査する検査装置に関するものである。

実装対象となる基板を部品の実装が可能な姿勢で支持する方法として、複数のサポートピンを起立姿勢で設置し、サポートピンの先端面で基板の裏面を下方から支持する方法が知られている。個々のサポートピンは、それぞれの先端面が接触する基板の裏面の高さに対応した長さのものが選択され、これらを正しい起立姿勢で設置することで基板の表面（実装面）を水平にした状態で支持することができる。これらのサポートピンの設置作業は人手によって行われるため、斜め姿勢となって設置されたり、対応しない長さのものが設置されたりするなどの人為的ミスが介入する余地がある。このような状態で基板を支持した場合、基板の表面の水平度が維持できなくなり、部品実装時の高さ制御機能が不全となって部品の破損や実装個所、実装強度が設計値を満たさないという事態を招くことになる。

このような問題を解決するため、従来、複数のサポートピンによって支持された基板自体の高さを測定することで基板の支持状態の適否を判断する方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００３−２１８５９５号公報

しかし、この方法では、サポートピンの設置状態に異常がある場合に基板に偏荷重が作用し、基板が使用不可になるだけではなく、サポートピン自体にも想定外の荷重による変形や破損を招く可能性がある。また、どのサポートピンの設置状態に異常があるのかを特定することができないので、異常箇所だけを修正して素早く正常化するという処置を施すことができず、生産性の低下を招くという問題がある。

そこで本発明は、設置状態に異常があるサポートピンを特定することができる装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の検査装置は、基板を下方から支持する複数のサポートピンの設置状態を検査する検査装置であって、個々のサポートピンの先端面に光を照射する照射手段と、照射手段によって照射された光の反射光を受光して先端面の高さを測定する測定手段と、個々のサポートピンの先端面の高さのばらつきを許容する許容高さと個々のサポートピンの設置予定箇所とを記憶する記憶手段と、先端面の高さが許容高さを外れたサポートピンに可視光を照射する可視光照射手段を備え、前記測定手段が反射光の有無によってサポートピンの有無を検出し、前記可視光照射手段が、設置を予定する個所でサポートピンが検出されなかったときは当該個所を照射し、設置を予定しない個所でサポートピンが検出されたときは当該サポートピンを照射する。

請求項２に記載の検査装置は、請求項１に記載の検査装置であって、前記可視光照射手段が前記照射手段としても機能する。

本発明によれば、基板が載置される前段階で個々のサポートピンについて設置状態を検査し、異常な設置状態を示すサポートピンについては可視光によって照射するので、オペレータは照射されたサポートピンについてのみ異常内容を確認して適宜修正すればよく、修正作業が容易であり、技量や習熟度を問わず効率的で正確な修正が可能である。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の検査装置の構成を示すブロック図、図２は基板支持装置の斜視図、図３は基板支持装置の側面図、図４は本発明の実施の形態の検査装置を用いてサポートピンの設置状態の検査を行う工程を示したフローチャートである。

図１において、検査装置は、光センサ１と制御部２と移動装置３と表示装置４とで構成されている。制御部２は、照射部５と高さ測定部６とデータ記憶部７と異常箇所検出部８と異常箇所記憶部９と駆動部１０と可視光照射部１１と表示部１２とで構成されている。

図２は基板支持装置の斜視図である。基板支持装置２０は、実装機や印刷機などの部品実装用装置において基板搬送レール１３を搬送される基板１４を支持するために用いられ、サポートプレート２１、２２、２３を上下に間隔をおいて鉛直方向に揃えた３層構造のピン支持部と、ピン支持部に設置された複数のサポートピン２４と、基板に対してピン支持部を相対的に昇降させる昇降部で構成されている。上層の２つのサポートプレート２１、２２にはサポートピン２４の設置箇所となる複数の孔２５が所定の配置で形成されている。図３の基板支持装置の側面図に示すように、最上層のサポートプレート２１に形成された複数の孔２５と中間層のサポートプレート２２に形成された複数の孔２５は鉛直方向に貫通しており、貫通する２つの孔２５にサポートピン２４を上方から挿入し、最下層のサポートプレート２３に下端が当接するまで押し込むことでサポートピン２４をピン支持部に装着する。サポートピン２４は鉛直方向に起立した姿勢でピン支持部に適宜間隔をおいて設置され、先端面２６に載置された基板を下方から支持する。

移動装置３は、光センサ１を基板支持装置２０の上方で水平方向に移動させる装置であり、例えば部品実装を行う実装機の実装ヘッド１５に光センサ１を装着した場合は実装ヘッド１５を基板１４の上方で水平移動させるための水平移動機構を用いることができる。移動装置３は駆動部１０によって動作制御が行われ、サポートピン２４の設置箇所となる複数の孔２５の鉛直上方に光センサ１を順次移動させて位置決めを行う。

表示装置４は、ＣＲＴや液晶パネルのような情報の可視表示を行う装置であり、表示部１２から送られてきた情報をオペレータに提示する。照射部５は、光センサ１が個々のサポートピン２４の先端面２６に向けて可視光を照射する動作を司る。

高さ測定部６は、光センサ１から鉛直下方に向けて照射された可視光の発光位置と、先端面２６で反射した反射光の受光位置との距離が光センサ１と先端面２６との高さの差に比例することを利用し、光センサ１との高さの差が既知である基準点からの先端面２６の高さを測定する。サポートピン２４の先端面２６が鏡面処理されていると反射光がうまく拡散せず、高さ測定が不能になるので、基板の支持を妨げない程度に先端面２６を粗面処理するか、セラミック等の多孔質素材を先端面２６に装着しておくことが望ましい。また、光センサ１の鉛直下方にサポートピン２４が存在すれば先端面２６で反射した反射光を受光し、鉛直下方にサポートピン２４が存在しなければ反射光を受光しないので、高さ測定部６は反射光の有無によってサポートピン２４の有無を検出することができる。

データ記憶部７は、サポートピン２４の設置可能箇所と設置予定箇所をそれぞれ記憶している。また、個々のサポートピン２４の先端面２６の基準点からの高さの許容値（許容高さ）も記憶している。設置可能箇所とはサポートピン２４を設置するための孔２５が形成された箇所のことであり、設置予定箇所とは設置可能箇所のうち実際にサポートピン２４の設置を予定する箇所のことである。基板の種類に対応してサポートピン２４を設置すべきもしくは設置すべきでない箇所が決まり、設置すべき箇所である設置予定箇所に人手によってサポートピン２４を装着する。

このサポートピン２４の設置作業に人為的ミスが介入する余地があり、例えば図３に示す４本のサポートピン２４のうち左端の２本は正確に装着されているが、その右隣のサポートピン２４は最下層のサポートプレート２３に落下していた部品２７に乗り上げた状態で装着されている。また右端のサポートピン２４は他の３本のサポートピン２４より短い別の種類のものが誤装着されている。右端の２本の先端面２６は正確に装着された左端の２本の先端面２６と高さが揃っていないが、その差が僅少であれば肉眼での判別は困難であるのでミスに気付かないことが多い。このため基板１４を水平に支持することができない状態になっているにも関わらず基板を載置し、部品実装時の高さ制御機能が不全となって部品の破損や実装個所、実装強度が設計値を満たさないという事態を招きかねない。

異常箇所検出部８は、高さ測定部６によって測定された個々のサポートピン２４の先端面２６の基準点からの高さと、データ記憶部７に記憶されたそれぞれの許容高さを比較し、測定された先端面２６の高さが許容高さを外れたサポートピン２４が設置された箇所を検出する。許容高さは設計上要求される設計高さを挟んで上下に任意の幅をもって設定されており、各先端面２６の高さがこの幅に収まる程度のばらつきであれば基板１４の水平度を確保する上で許容できるという観点から設定されている。図３に示す左側の２本のサポートピン２４は許容高さに収まっているが、右端の２本のサポートピン２４は許容高さを上下に大きく外れている。また、異常箇所検出部８は、設置予定個所であるにも関わらずサポートピン２４が設置されていない箇所、および設置予定個所でないにも関わらずサポートピン２４が設置された箇所を検出する。異常箇所検出部８によって検出された箇所は異常箇所データとして異常箇所記憶部９に記憶する。

可視光照射部１１は、光センサ１が可視光を異常箇所に向けて上方から照射する動作を司る。可視光の照射は、異常箇所記憶部９に記憶された異常箇所データに基づいて駆動部１０が移動装置３を駆動し、光センサ１を異常箇所の鉛直上方に順次位置決めして行う。可視光が照射された箇所はサポートピン２４の設置に関して何らかの異常がある箇所であり、オペレータが可視光を認識し、可視光が照射された箇所におけるサポートピン２４の設置状態を正しい設置状態に修正する。

表示部１２は可視光が照射された箇所における異常内容を表示装置４に表示する。表示装置４は、許容高さを外れたサポートピン２４が設置されている場合は「測定高さ＞許容高さ」、「測定高さ＜許容高さ」等と表示し、設置すべきでないサポートピン２４が誤って設置されている場合は「設置不要」等と表示し、設置すべきサポートピン２４が設置されていない場合は「設置必要」等と表示する。

オペレータは、「測定高さ＞許容高さ」とされたサポートピン２４については、部品等に乗り上げた状態になっていれば部品等を取り除き、全長が長い別の種類のものが設置されていれば正しい種類のものに差し替える等の処置を行う。一方「測定高さ＜許容高さ」とされたサポートピン２４については、傾斜姿勢で装着された場合であれば起立姿勢に修正し、全長が短い別の種類のものが設置されていれば正しい種類のものに差し替える等の処置を行う。また「設置不要」とされたサポートピン２４は除去し、「設置必要」とされた箇所にはサポートピン２４を設置する。

オペレータがサポートピン２４の設置状態を修正する間も可視光を照射し続けることで、修正後のサポートピン２４についての設置状態が即時に検査され、正しく修正されていれば表示装置４は「修正済」等の表示を行い、全ての異常箇所について正しく修正を終えると表示装置は「修正完了」等の表示を行う。これにより、修正後のサポートピン２４について設置ミスがあれば直ちに再修正することができる。

このように構成された検査装置によれば、基板支持装置２０に配置された複数のサポートピン２４について基板が載置される前段階で個々に検査し、異常な設置状態を示す箇所は可視光によって照射されるので、オペレータは照射された箇所についてのみ異常内容を確認して適宜修正すればよく、修正作業が容易であり、技量や習熟度を問わず効率的で正確な修正が可能となる。

本実施の形態の検査装置の構成において、光センサ１と照射部５は、個々のサポートピン２４の先端面２６に光を照射する照射手段である。光センサ１と可視光照射部１１は、許容高さを外れたサポートピンに可視光を照射し、設置を予定しない個所でサポートピンが検出されたときは当該サポートピンに可視光を照射し、設置を予定する箇所でサポートピンが検出されなかったときは当該箇所に可視光を照射する可視光照射手段である。光センサ１と高さ測定部６は、光センサ１によって照射された光の反射光を受光して先端面２６の高さを測定する測定手段である。データ記憶部７は、個々のサポートピン２４の先端面２６の許容高さを記憶する記憶手段である。

図４は本実施の形態の検査装置を用いてサポートピンの設置状態の検査を行う工程を示したフローチャートである。最初にオペレータが複数のサポートピン２４を設置予定箇所に設置する（ＳＴ１）。次に検査装置が全ての設置可能箇所におけるサポートピン２４の設置状態を検査する（ＳＴ２）。検査の結果、設置状態に異常がある箇所が検出されなければ、基板支持装置に基板を載置して部品実装等の生産を開始する（ＳＴ３）。設置状態に異常がある箇所が検出されれば、その異常箇所を順番に照射し（ＳＴ４）、オペレータは照射された箇所についてサポートピン２４の設置状態を修正する（ＳＴ５）。修正作業が完了すると再度設置状態を検査し（ＳＴ２）、異常箇所が検出されなければ生産を開始する（ＳＴ３）。

本発明は、基板支持装置に配置された複数のサポートピンについて基板が載置される前の段階で個々に検査し、異常な設置状態を示す箇所については可視光によって照射することで、オペレータは照射された箇所についてのみ異常内容を確認して適宜修正すればよく、修正作業が容易であり、技量や習熟度を問わず効率的で正確な修正が可能であるという効果を奏し、基板の水平度が要求される実装分野において特に有用である。

本発明の実施の形態の検査装置の構成を示すブロック図基板支持装置の斜視図基板支持装置の側面図本発明の実施の形態の検査装置を用いてサポートピンの設置状態の検査を行う工程を示したフローチャート

符号の説明

１光センサ
５照射部
６高さ測定部
７データ記憶部
１１可視光照射部
２４サポートピン
２６先端面

Claims

基板を下方から支持する複数のサポートピンの設置状態を検査する検査装置であって、
個々のサポートピンの先端面に光を照射する照射手段と、照射手段によって照射された光の反射光を受光して先端面の高さを測定する測定手段と、個々のサポートピンの先端面の高さのばらつきを許容する許容高さと個々のサポートピンの設置予定箇所とを記憶する記憶手段と、先端面の高さが許容高さを外れたサポートピンに可視光を照射する可視光照射手段、を備え、
前記測定手段が反射光の有無によってサポートピンの有無を検出し、
前記可視光照射手段が、設置を予定する個所でサポートピンが検出されなかったときは当該個所を照射し、設置を予定しない個所でサポートピンが検出されたときは当該サポートピンを照射する検査装置。
前記可視光照射手段が前記照射手段としても機能する請求項１に記載の検査装置。