JP6476294B2 - 挿入部品位置決め検査方法及び挿入部品実装方法並びに挿入部品位置決め検査装置及び挿入部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、位置決め用突起部と表面実装用電極部とが設けられた挿入部品を、前記位置決め用突起部を挿入する位置決め孔と前記表面実装用電極部を接続するランドとが設けられた回路基板に実装可能か否かを検査する挿入部品位置決め検査方法及び挿入部品実装方法並びに挿入部品位置決め検査装置及び挿入部品実装装置に関する発明である。

例えば、特許文献１（特開平９−３５７８２号公報）、特許文献２（特開平８−６９８３８号公報）等に記載されているように、回路基板に実装するコネクタ等の部品の接合強度を高める等の目的で、部品の複数箇所に、下方に突出する位置決め用突起部を設け、回路基板の複数箇所に形成した位置決め孔に前記位置決め用突起部を挿入することで、前記回路基板の複数箇所の位置決め孔を基準にして前記部品を位置決めして、前記部品の表面実装用電極部（リードの先端部、バンプ等）を回路基板のランドに位置合わせしてリフロー半田付けするようにしたものがある。以下、位置決め用突起部が設けられた部品を「挿入部品」という。

一般に、部品実装機で挿入部品を回路基板に実装する場合は、トレイフィーダ等の部品供給装置で供給される挿入部品を部品実装機の実装ヘッドでピックアップして、回路基板の上方へ移動させる途中で、当該挿入部品をその下面側から部品撮像用のカメラで撮像して、その撮像画像を処理することで、当該挿入部品の位置決め用突起部の位置を認識して、その認識結果に基づいて当該挿入部品の実装位置や角度のずれを補正して、当該挿入部品の位置決め用突起部を回路基板の位置決め孔に挿入することで、当該回路基板の複数箇所の位置決め孔を基準にして当該挿入部品を位置決めして、当該挿入部品の表面実装用電極部を当該回路基板のランドに位置合わせしてリフロー半田付けするようにしている。この際、回路基板の位置決め孔の位置を確認する方法は、部品実装機内の部品実装位置でクランプした回路基板の基準マークをマーク撮像用のカメラで撮像して、当該回路基板の基準マークの位置を画像認識することで、当該基準マークの位置を基準にして、当該回路基板の製造元から提供される仕様データ（基準マークの位置を基準とした位置決め孔やランド等の位置データ）を用いて位置決め孔の位置を判断するようにしている。

特開平９−３５７８２号公報 特開平８−６９８３８号公報

ところで、挿入部品の製造ばらつきやリード等の表面実装用電極部の変形によって、挿入部品の位置決め用突起部と表面実装用電極部との間の位置関係にばらつきがある可能性がある。しかし、上述した従来の挿入部品の実装方法では、回路基板の位置決め用突起部の位置を画像認識して、当該挿入部品の位置決め用突起部を回路基板の位置決め孔に挿入することで、当該回路基板の位置決め孔を基準にして当該挿入部品を位置決めして、当該挿入部品の表面実装用電極部を当該回路基板のランドに位置合わせするようにしているため、実装時に挿入部品の製造ばらつきやリード等の表面実装用電極部の変形によって表面実装用電極部が回路基板のランドから位置ずれする可能性があり、これが挿入部品の表面実装用電極部と回路基板のランドとの接続不良を生じさせたり、接続信頼性を低下させる原因となっていた。

上記課題を解決するために、本発明は、位置決め用突起部と表面実装用電極部とが設けられた挿入部品を、前記位置決め用突起部を挿入する位置決め孔と前記表面実装用電極部を接続するランドとが設けられた回路基板に実装可能か否かを検査する挿入部品位置決め検査方法及び挿入部品位置決め検査装置において、前記挿入部品の前記位置決め用突起部と前記表面実装用電極部とを別々に又は同時に部品撮像用カメラで撮像して、その撮像画像を処理することで、前記位置決め用突起部の位置と前記表面実装用電極部の位置を認識し、前記挿入部品の前記位置決め用突起部を前記回路基板の前記位置決め孔に挿入したと仮定して、前記挿入部品の前記表面実装用電極部と前記回路基板の前記ランドとの位置ずれ量を算出し、その位置ずれ量が許容範囲内であるか否かで前記挿入部品が前記回路基板に実装可能か否かを検査するようにしたものである。

このようにすれば、挿入部品を回路基板に実装する前に、挿入部品の位置決め用突起部を回路基板の位置決め孔に挿入したときの表面実装用電極部とランドとの位置ずれ量が許容範囲内であるか否かを検査して、その位置ずれ量が許容範囲内である場合のみ、挿入部品を回路基板に実装するという取り扱いが可能となり、挿入部品の表面実装用電極部と回路基板のランドとの接続不良を未然に防止でき、接続信頼性を向上できる。

本発明は、表面実装用電極部とランドとの位置ずれ量を算出する際に、回路基板の位置決め孔の位置とランドの位置のデータは、回路基板の製造元から提供される仕様データ（回路基板の基準マークの位置を基準とした位置決め孔やランド等の位置データ）を用いるようにしても良い。この場合は、回路基板の基準マークの位置を画像認識するだけで良く、この基準マークの位置の画像認識は、部品実装前に部品実装機内における回路基板への部品実装位置を決めるために行われるため、その画像認識結果をそのまま利用すれば良く、新たに画像認識処理を追加する必要はない。

或は、回路基板の位置決め孔とランドとを別々に又は同時に基板撮像用カメラで撮像して、その撮像画像を処理することで、前記位置ずれ量を算出する際に用いる前記位置決め孔の位置と前記ランドの位置を認識するようにしても良い。このようにすれば、回路基板の製造ばらつきによる位置決め孔とランドの位置のばらつきがあっても、位置決め孔とランドの位置のばらつきを画像認識できるため、位置決め孔とランドの位置のばらつきの影響を排除して、挿入部品の位置決め用突起部を回路基板の位置決め孔に挿入したときの表面実装用電極部とランドとの位置ずれ量が許容範囲内であるか否かを精度良く検査することができる。

一般に、回路基板の位置決め孔の内径は、挿入部品の位置決め用突起部の挿入を容易にするために、位置決め用突起部の外径寸法よりも若干大きい寸法に形成されているため、挿入部品の位置決め用突起部を回路基板の位置決め孔に挿入したときに両者間に隙間（クリアランス）が形成され、その隙間の範囲内で位置決め用突起部をずらすことができる。この隙間の影響を無視する場合は、位置決め用突起部の中心を位置決め孔の中心に一致させるように挿入部品を位置決めすれば良い。

一方、隙間の影響を考慮する場合は、部品撮像用カメラで撮像した位置決め用突起部を含む画像を処理して前記位置決め用突起部の外径を認識すると共に、基板撮像用カメラで撮像した位置決め孔を含む画像を処理して前記位置決め孔の内径を認識し、これらの認識結果に基づいて、挿入部品の位置決め用突起部を回路基板の位置決め孔に挿入したと仮定して、両者の隙間の範囲内で位置決め用突起部をずらして、挿入部品の表面実装用電極部と回路基板のランドとの位置ずれ量の最小値を探索し、その位置ずれ量の最小値が許容範囲内であるか否かで前記挿入部品が前記回路基板に実装可能か否かを検査し、実装可能と判定した場合には、前記位置ずれ量が最小値となる前記挿入部品の位置補正量を求めるようにしても良い。

このようにすれば、位置決め用突起部を位置決め孔に挿入したと仮定して、両者間の隙間の範囲内で位置決め用突起部をずらして、挿入部品の表面実装用電極部と回路基板のランドとの位置ずれ量の最小値を探索し、その位置ずれ量の最小値が許容範囲内であるか否かで挿入部品が回路基板に実装可能か否かを検査するので、位置決め用突起部と位置決め孔との隙間を有効に利用して、挿入部品の表面実装用電極部と回路基板のランドとの位置ずれ量を最小にして、その位置ずれ量の最小値が許容範囲内であるか否かで挿入部品が回路基板に実装可能か否かを検査することができ、位置決め用突起部と位置決め孔との隙間を考慮した高精度の検査が可能となる。しかも、実装可能と判定した場合には、表面実装用電極部とランドとの位置ずれ量が最小値となる挿入部品の位置補正量を求めるため、挿入部品を回路基板に実装する際に表面実装用電極部とランドとの位置ずれ量が最小となるように挿入部品を回路基板に実装することができ、表面実装用電極部とランドとの接続信頼性を向上できる。

本発明を部品実装機に適用する場合は、実装ヘッドに挿入部品を保持した状態で、上述した挿入部品位置決め検査方法により、挿入部品が回路基板に実装可能か否かを検査し、実装不可と判定した挿入部品は、所定の廃棄場所又は回収場所に廃棄し、実装可能と判定した挿入部品のみを回路基板に実装するようにすれば良い。

図１は本発明の実施例１におけるモジュール型部品実装システムの構成を示す斜視図である。 図２は実装ヘッド、部品撮像用カメラ、同軸落射照明光源及び側面照明用のレーザ光源の位置関係を示す斜視図である。 図３は部品実装機の制御系の構成を示すブロック図である。 図４（ａ）は挿入部品の正面図、同図（ｂ）は挿入部品の下面図、同図（ｃ）は挿入部品の左側面図である。 図５は挿入部品を実装する回路基板の構成例を示す図である。 図６は挿入部品の表面実装用電極部と回路基板のランドとの位置ずれ量が許容範囲内に収まる場合の実装例を示す平面図である。 図７は挿入部品の表面実装用電極部と回路基板のランドとの位置ずれ量が許容範囲を超えて実装不良となる一例を示す平面図である。 図８は実施例１の挿入部品実装プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 図９は実施例３の挿入部品実装プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した３つの実施例１〜３を説明する。

本発明をモジュール型部品実装システムに適用して具体化した実施例１を図１乃至図８を用いて説明する。
まず、図１乃至図３を用いてモジュール型部品実装システムの構成を説明する。

モジュール型部品実装システムのベース台１１上に、回路基板の搬送方向に隣接して複数台の部品実装機１２が入れ替え可能に整列配置されている。各部品実装機１２は、本体ベッド１３上に、テープフィーダ、トレイフィーダ等の部品供給装置１４と、回路基板４３（図５〜図７参照）を搬送するコンベア１５と、１本又は複数本の吸着ノズル２１（図２参照）又はチャック（図示せず）を交換可能に保持する実装ヘッド１７と、この実装ヘッド１７をＸＹ方向に移動させるヘッド移動装置２２と、実装ヘッド１７の吸着ノズル２１又はチャックに保持した部品（後述する挿入部品４１等）をその下面側から撮像する部品撮像用カメラ１６等を搭載して構成され、上部フレーム１８の前面部には、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ等の表示装置１９と、操作キー、タッチパネル等の操作部２０とが設けられている。また、ヘッド移動装置２２には、回路基板４３の基準マーク（図示せず）を撮像する基板撮像用カメラ２３（図３参照）が実装ヘッド１７と一体的にＸＹ方向に移動するように取り付けられている。尚、図５〜図７に図示した回路基板４３は挿入部品４１を実装する部分のみを図示したものであり、他の電子部品を実装する部分の図示は省略されている。

図２に示すように、実装ヘッド１７は、ヘッド移動装置２２によってＸＹ方向に移動する支持ブラケット２４に回転可能に組み付けられ、ヘッド回転用のモータ２５によって実装ヘッド１７の中心軸の回りを吸着ノズル２１の配列ピッチ角度ずつ間欠的に回転する（ピッチ駆動する）ように構成され、この実装ヘッド１７の回転と一体的に吸着ノズル２１を旋回させるようになっている。この実装ヘッド１７には、吸着ノズル２１を保持する複数本のノズルホルダ２６が上下方向（Ｚ方向）に昇降可能に組み付けられ、部品吸着動作時や部品実装動作時には、実装ヘッド１７の所定の回転位置に位置する１本のノズルホルダ２６（吸着ノズル２１）がノズル昇降モータ２７を駆動源とするノズル昇降機構２８によって昇降される。各ノズルホルダ２６の吸着ノズル２１は、ノズル回転用のモータ２９によって回転（自転）するように構成され、各吸着ノズル２１に吸着した部品の傾き（水平方向の回転角度のずれ）を、部品実装前に各吸着ノズル２１の回転によって修正するようにしている。

一方、部品撮像用カメラ１６は、部品供給装置１４の部品吸着位置の近くに上向きに配置されている。図２に示すように、部品撮像用カメラ１６の上側には、レンズ３１を介して同軸落射照明光源３２が上向きに取り付けられている。この同軸落射照明光源３２は、ＬＥＤ等の発光素子を部品撮像用カメラ１６の光軸と同軸の円環状に配列して構成され、部品撮像時に吸着ノズル２１又はチャックに保持した部品をその下面側から照明するようになっている。この同軸落射照明光源３２の枠状の照明カバー３３の上面側には、部品撮像用カメラ１６の光軸に向かって水平方向にレーザ光を放射する４つのレーザ光源３４が９０°間隔で組み付けられている。

吸着ノズル２１又はチャックに保持した部品が後述する挿入部品４１（図４参照）である場合に、挿入部品４１の位置決め用突起部４２をその下方から部品撮像用カメラ１６で撮像する際の照明光源として４つのレーザ光源３４を使用し、吸着ノズル２１又はチャックに保持した挿入部品４１を位置決め用突起部４２の高さ位置がレーザ光源３４の光軸と同じ高さ位置になるまで下降させた状態で、４つのレーザ光源３４から水平方向に放射したレーザ光を挿入部品４１の位置決め用突起部４２の外周面に照射して、部品撮像用カメラ１６で位置決め用突起部４２を含む画像を撮像することで、その画像から位置決め用突起部４２の下端面の形状を挿入部品４１の下面と区別して明瞭に認識できるように構成されている。尚、位置決め用突起部４２の下端面が挿入部品４１の下面と異なる色に着色される等して、挿入部品４１の下面側を同軸落射照明光源３２で照明して撮像した画像から位置決め用突起部４２の下端面の形状を挿入部品４１の下面と区別して認識可能である場合は、挿入部品４１の下面側を同軸落射照明光源３２で照明して、位置決め用突起部４２を含む画像を撮像して、その画像から位置決め用突起部４２の位置を認識するようにしても良い。

各部品実装機１２は、上流側の部品実装機１２から搬送されてくる回路基板４３をコンベア１５によって所定位置まで搬送してクランプ機構（図示せず）で当該回路基板４３をクランプして位置決めした後、当該回路基板４３の基準マークを基板撮像用カメラ２３で撮像して、その撮像画像を処理して当該回路基板４３の基準マークの位置を認識すると共に、部品供給装置１４によって供給される部品を実装ヘッド１７の吸着ノズル２１又はチャックで保持して、当該部品を撮像位置へ移動させて部品撮像用カメラ１６で撮像して当該部品の保持姿勢や位置ずれ等を画像認識してからコンベア１５上の回路基板４３に実装する。この際、回路基板４３の基準マークの位置を基準にして、当該回路基板４３の製造元から提供される仕様データ（基準マークの位置を基準とした回路基板４３の部品実装位置のデータ）を用いて回路基板４３の部品実装位置を決定すると共に、実装ヘッド１７の吸着ノズル２１又はチャックで保持した部品の位置ずれや傾き（水平方向の回転角度のずれ）を補正して当該部品を回路基板４３上の部品実装位置に実装する。

ところで、部品実装機１２で回路基板４３に実装する部品の中には、図４に示すような挿入部品４１がある。この挿入部品４１は、例えばコネクタ部品等の大型の部品であり、挿入部品４１と回路基板４３（図５〜図７参照）との接合強度を高める等の目的で、挿入部品４１の下面の複数箇所（例えば２箇所）に、下方に突出する位置決め用突起部４２（例えばボス、ピン等）を設け、回路基板４３の複数箇所（例えば２箇所）に形成した位置決め孔４４に位置決め用突起部４２を挿入するようにしている。

一般に、部品実装機１２で挿入部品４１を回路基板４３に実装する場合は、トレイフィーダ等の部品供給装置１４で供給される挿入部品４１を部品実装機１２の実装ヘッド１７でピックアップして、回路基板４３の上方へ移動させる途中で、当該挿入部品４１をその下面側から部品撮像用カメラ１６で撮像して、その撮像画像を処理することで、当該挿入部品４１の位置決め用突起部４２の位置を認識して、その認識結果に基づいて当該挿入部品４１の位置ずれや傾き（水平方向の回転角度のずれ）を補正して、当該挿入部品４１の位置決め用突起部４２を回路基板４３の位置決め孔４４に挿入することで、当該回路基板４３の複数箇所の位置決め孔４４を基準にして当該挿入部品４１を位置決めして、当該挿入部品４１に列設された表面実装用電極部４５（例えばリードの先端部、バンプ等）を当該回路基板４３のランド４６に位置合わせしてリフロー半田付けするようにしている。

しかし、挿入部品４１の製造ばらつきやリード等の表面実装用電極部４５の変形によって、挿入部品４１の位置決め用突起部４２と表面実装用電極部４５との間の位置関係にばらつきがある可能性があるため、回路基板４３の位置決め孔４４を基準にして挿入部品４１を位置決めして、当該挿入部品４１の表面実装用電極部４５を当該回路基板４３のランド４６に位置合わせすると、挿入部品４１の製造ばらつきや表面実装用電極部４５の変形によって表面実装用電極部４５が回路基板４３のランド４６から位置ずれする可能性があり、これが挿入部品４１の表面実装用電極部４５と回路基板４３のランド４６との接続不良を生じさせたり、接続信頼性を低下させる原因となる。

そこで、本実施例１では、部品実装機１２の各機構の動作を制御する制御装置５１は、図８の挿入部品実装プログラムを実行することで、挿入部品位置決め検査装置としても機能し、実装ヘッド１７でピックアップした部品が挿入部品４１である場合は、その挿入部品４１の位置決め用突起部４２と表面実装用電極部４５とを別々に又は同時に部品撮像用カメラ１６で撮像して、その撮像画像を処理することで、位置決め用突起部４２の位置と表面実装用電極部４５の位置を認識する画像処理手段として機能すると共に、挿入部品４１の位置決め用突起部４２を回路基板４３の位置決め孔４４に挿入したと仮定して、挿入部品４１の表面実装用電極部４５と回路基板４３のランド４６との位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段としても機能し、更に、算出した位置ずれ量が許容範囲内であるか否かで挿入部品４１が回路基板４３に実装可能か否かを検査する検査手段としても機能する。更に、部品実装機１２の制御装置５１は、挿入部品４１の表面実装用電極部４５と回路基板４３のランド４６との位置ずれ量が許容範囲を超えて実装不可と判定した場合は、その挿入部品４１を所定の廃棄場所又は回収場所に廃棄し、実装可能と判定した挿入部品４１のみを回路基板４３に実装するように制御する。

以下、部品実装機１２の制御装置５１が実行する図８の挿入部品実装プログラムの処理内容を説明する。本プログラムは、部品実装機１２の稼働中に実行され、まず、ステップ１０１で、実装ヘッド１７の吸着ノズル２１又はチャックでピックアップされた部品が挿入部品４１であるか否かを判定し、挿入部品４１でなければ、挿入部品４１がピックアップされるまで待機する。

その後、実装ヘッド１７の吸着ノズル２１又はチャックが挿入部品４１をピックアップした時点で、ステップ１０２に進み、ヘッド移動装置２２によって実装ヘッド１７を部品撮像用カメラ１６の上方へ移動させて、挿入部品４１の位置決め用突起部４２をその下方から部品撮像用カメラ１６で撮像する際の照明光源として４つのレーザ光源３４を使用し、吸着ノズル２１又はチャックに保持した挿入部品４１を位置決め用突起部４２の高さ位置がレーザ光源３４の光軸と同じ高さ位置になるまで下降させた状態で、４つのレーザ光源３４から水平方向に放射したレーザ光を挿入部品４１の位置決め用突起部４２の外周面に照射して、部品撮像用カメラ１６で位置決め用突起部４２を含む画像を撮像し、その画像を処理して位置決め用突起部４２の位置を認識する。更に、挿入部品４１の表面実装用電極部４５をその下方から部品撮像用カメラ１６で撮像する際の照明光源として同軸落射照明光源３を使用し、挿入部品４１の下面側を同軸落射照明光源３２で照明して、部品撮像用カメラ１６で表面実装用電極部４５を含む画像を撮像し、その画像を処理して表面実装用電極部４５の位置を認識する。尚、位置決め用突起部４２の下端面が挿入部品４１の下面と異なる色に着色される等して、挿入部品４１の下面側を同軸落射照明光源３２で照明して撮像した画像から位置決め用突起部４２の下端面の形状を挿入部品４１の下面と区別して認識可能である場合は、挿入部品４１の下面側を同軸落射照明光源３２で照明して、位置決め用突起部４２と表面実装用電極部４５の両方を含む画像を撮像して、その画像から位置決め用突起部４２と表面実装用電極部４５の両方の位置を認識するようにしても良い。

また、本プログラムとは別のプログラムで、部品実装機１２に回路基板４３が搬入されてクランプされる毎に、当該回路基板４３の基準マークを基板撮像用カメラ２３で撮像して、その撮像画像を処理して当該回路基板４３の基準マークの位置を認識する。この基準マークの位置の画像認識は、部品実装前に部品実装機１２内における回路基板４３の部品実装位置を決めるために行われるため、その画像認識結果をそのまま利用すれば良く、新たに画像認識処理を追加する必要はない。

上記ステップ１０２で、位置決め用突起部４２の位置と表面実装用電極部４５の位置を認識した後、ステップ１０３に進み、位置決め用突起部４２の位置と表面実装用電極部４５の位置の認識結果に基づいて、挿入部品４１の位置決め用突起部４２を回路基板４３の位置決め孔４４に挿入したと仮定して、挿入部品４１の表面実装用電極部４５と回路基板４３のランド４６との位置ずれ量を算出する。この際、位置決め用突起部４２の中心を位置決め孔４４の中心に一致させるように挿入部品４１を位置決めする。また、回路基板４３の位置決め孔４４の位置とランド４６の位置のデータは、事前に基板撮像用カメラ２３で回路基板４３の基準マークを撮像した画像から認識した回路基板４３の基準マークの位置を基準にして、当該回路基板４３の製造元から提供される仕様データ（基準マークの位置を基準とした回路基板４３の位置決め孔４４の位置とランド４６の位置のデータ）から求める。

この後、ステップ１０４に進み、上記ステップ１０３で算出した位置ずれ量が許容範囲内であるか否かを判定し、その結果、位置ずれ量が許容範囲内であると判定すれば、ステップ１０５に進み、挿入部品４１を回路基板４３に実装可能と判定し、次のステップ１０６で、挿入部品４１を回路基板４３に実装して、前記ステップ１０１へ戻り、上述した処理を繰り返す。

これに対し、上記ステップ１０４で、上記ステップ１０３で算出した位置ずれ量が許容範囲を超えていると判定すれば、ステップ１０７に進み、実装不可と判定し、次のステップ１０８で、その挿入部品４１を所定の廃棄場所又は回収場所に廃棄して、前記ステップ１０１へ戻り、上述した処理を繰り返す。

以上説明した本実施例１によれば、挿入部品４１の位置決め用突起部４２と表面実装用電極部４５とを別々に又は同時に部品撮像用カメラ１６で撮像して、位置決め用突起部４２の位置と表面実装用電極部４５の位置を認識し、挿入部品４１の位置決め用突起部４２を回路基板４３の位置決め孔４４に挿入したと仮定して、挿入部品４１の表面実装用電極部４５と回路基板４３のランド４６との位置ずれ量を算出し、その位置ずれ量が許容範囲内であるか否かで、挿入部品４１が回路基板４３に実装可能か否かを検査するようにしたので、挿入部品４１を回路基板４３に実装する前に、挿入部品４１の位置決め用突起部４２を回路基板４３の位置決め孔４４に挿入したときの表面実装用電極部４５とランド４６との位置ずれ量が許容範囲内であるか否かを検査して、その位置ずれ量が許容範囲内である場合のみ、挿入部品４１を回路基板４３に実装するという取り扱いが可能となり、挿入部品４１の表面実装用電極部４５と回路基板４３のランド４６との接続不良を未然に防止でき、接続信頼性を向上できる。

次に、本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同じ部分については同一の符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分を説明する。

前記実施例１では、回路基板４３の位置決め孔４４の位置とランド４６の位置のデータは、事前に基板撮像用カメラ２３で撮像した画像から認識した回路基板４３の基準マークの位置を基準にして、当該回路基板４３の製造元から提供される仕様データ（基準マークの位置を基準とした回路基板４３の位置決め孔４４の位置とランド４６の位置のデータ）から求めるようにしたが、本実施例２では、回路基板４３の位置決め孔４４とランド４６とを別々に又は同時に基板撮像用カメラ２３で撮像して、その撮像画像を処理することで、表面実装用電極部４５とランド４６との位置ずれ量を算出する際に用いる回路基板４３の位置決め孔４４の位置とランド４６の位置を認識するようにしている。

このようにすれば、回路基板４３の製造ばらつきによる位置決め孔４４とランド４６の位置のばらつきがあっても、位置決め孔４４とランド４６の位置のばらつきを画像認識できるため、位置決め孔４４とランド４６の位置のばらつきの影響を排除して、挿入部品４１の位置決め用突起部４２を回路基板４３の位置決め孔４４に挿入したときの表面実装用電極部４５とランド４６との位置ずれ量が許容範囲内であるか否かを精度良く検査することができる。

次に、図９を用いて本発明の実施例３を説明する。但し、前記実施例１，２と実質的に同じ部分については同一の符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として異なる部分を説明する。

一般に、回路基板４１の位置決め孔４４の内径は、挿入部品４１の位置決め用突起部４２の挿入を容易にするために、位置決め用突起部４２の外径寸法よりも若干大きい寸法に形成されているため、挿入部品４１の位置決め用突起部４２を回路基板４３の位置決め孔４４に挿入したときに両者間に隙間（クリアランス）が形成され、その隙間の範囲内で位置決め用突起部４２をずらすことができる。この隙間の影響を無視する場合は、前記実施例１と同様に、位置決め用突起部４２の中心を位置決め孔４４の中心に一致させるように挿入部品４１を位置決めすれば良い。

本実施例３では、上記隙間の影響を考慮するために、部品実装機１２の制御装置５１は、図９の挿入部品実装プログラムを実行することで、部品撮像用カメラ１６で撮像した位置決め用突起部４２を含む画像を処理して位置決め用突起部４２の外径を認識すると共に、別のプログラムで、基板撮像用カメラ２３で撮像した位置決め孔４４を含む画像を処理して位置決め孔４４の内径を認識し、これらの認識結果に基づいて、挿入部品４１の位置決め用突起部４２を回路基板４３の位置決め孔４４に挿入したと仮定して、両者の隙間の範囲内で位置決め用突起部４２をずらして、挿入部品４１の表面実装用電極部４５と回路基板４３のランド４６との位置ずれ量の最小値を探索し、その位置ずれ量の最小値が許容範囲内であるか否かで挿入部品４１が回路基板４３に実装可能か否かを検査し、実装可能と判定した場合には、位置ずれ量が最小値となる挿入部品４１の位置補正量を求めて、その位置補正量に応じて挿入部品４１の実装位置を補正して回路基板４３に実装するようにしている。

以下、部品実装機１２の制御装置５１が実行する図９の挿入部品実装プログラムの処理内容を説明する。本プログラムは、部品実装機１２の稼働中に実行され、まず、ステップ２０１で、実装ヘッド１７の吸着ノズル２１又はチャックでピックアップされた部品が挿入部品４１であるか否かを判定し、挿入部品４１でなければ、挿入部品４１がピックアップされるまで待機する。

その後、実装ヘッド１７の吸着ノズル２１又はチャックが挿入部品４１をピックアップした時点で、ステップ２０２に進み、ヘッド移動装置２２によって実装ヘッド１７を部品撮像用カメラ１６の上方へ移動させて、挿入部品４１の位置決め用突起部４２をその下方から部品撮像用カメラ１６で撮像する際の照明光源として４つのレーザ光源３４を使用し、吸着ノズル２１又はチャックに保持した挿入部品４１を位置決め用突起部４２の高さ位置がレーザ光源３４の光軸と同じ高さ位置になるまで下降させた状態で、４つのレーザ光源３４から水平方向に放射したレーザ光を挿入部品４１の位置決め用突起部４２の外周面に照射して、部品撮像用カメラ１６で位置決め用突起部４２を含む画像を撮像して位置決め用突起部４２の位置及び外径を認識する。更に、挿入部品４１の下面側を同軸落射照明光源３２で照明して、部品撮像用カメラ１６で表面実装用電極部４５を含む画像を撮像して表面実装用電極部４５の位置を認識する。

また、本プログラムとは別のプログラムで、部品実装機１２に回路基板４３が搬入されてクランプされる毎に、当該回路基板４３の基準マークを基板撮像用カメラ２３で撮像して当該回路基板４３の基準マークの位置を認識すると共に、基板撮像用カメラ２３で位置決め孔４４を含む画像を撮像して、位置決め孔４４の内径を認識する。この際、回路基板４３の基準マークと位置決め孔４４は、基板撮像用カメラ２３で同時に撮像しても良いし、別々に撮像しても良い。また、回路基板４３のランド４６の位置のデータは、前記実施例１と同様に、回路基板４３の製造元から提供される仕様データから求めても良いし、前記実施例２と同様に、基板撮像用カメラ２３で撮像して認識するようにしても良い。

上記ステップ２０２で、位置決め用突起部４２の位置及び外径と表面実装用電極部４５の位置を認識した後、ステップ２０３に進み、位置決め用突起部４２の位置及び外径と表面実装用電極部４５の位置の認識結果に基づいて、挿入部品４１の位置決め用突起部４２を回路基板４３の位置決め孔４４に挿入したと仮定して、両者の隙間の範囲内で位置決め用突起部４２をずらして、挿入部品４１の表面実装用電極部４５と回路基板４３のランド４６との位置ずれ量の最小値を探索する。

この後、ステップ２０４に進み、探索した位置ずれ量の最小値が許容範囲内であるか否かを判定し、その結果、位置ずれ量の最小値が許容範囲内であると判定すれば、ステップ２０５に進み、挿入部品４１を回路基板４３に実装可能と判定する。この場合は、次のステップ２０６で、位置ずれ量が最小値となる挿入部品４１の位置補正量を求めた後、ステップ２０７に進み、挿入部品４１の位置補正量に応じて挿入部品４１の実装位置を補正して回路基板４３に実装し、前記ステップ２０１へ戻り、上述した処理を繰り返す。

これに対し、上記ステップ２０４で、探索した位置ずれ量の最小値が許容範囲を超えていると判定すれば、ステップ２０８に進み、実装不可と判定し、次のステップ２０９で、その挿入部品４１を所定の廃棄場所又は回収場所に廃棄して、前記ステップ２０１へ戻り、上述した処理を繰り返す。

以上説明した本実施例３によれば、挿入部品４１の位置決め用突起部４２を回路基板４３の位置決め孔４４に挿入したと仮定して、両者間の隙間の範囲内で位置決め用突起部４２をずらして、挿入部品４１の表面実装用電極部４５と回路基板４３のランド４６との位置ずれ量の最小値を探索し、その位置ずれ量の最小値が許容範囲内であるか否かで挿入部品４１が回路基板４３に実装可能か否かを検査するようにしたので、位置決め用突起部４２と位置決め孔４４との隙間を有効に利用して、挿入部品４１の表面実装用電極部４５と回路基板４３のランド４６との位置ずれ量を最小にして、その位置ずれ量の最小値が許容範囲内であるか否かで挿入部品４１が回路基板４３に実装可能か否かを検査することができ、位置決め用突起部４２と位置決め孔４４との隙間を考慮した高精度の検査が可能となる。しかも、実装可能と判定した場合には、表面実装用電極部４５とランド４６との位置ずれ量が最小値となる挿入部品４１の位置補正量を求めるため、挿入部品４１を回路基板４３に実装する際に表面実装用電極部４５とランド４６との位置ずれ量が最小となるように挿入部品４１を回路基板４３に実装することができ、表面実装用電極部４５とランド４６との接続信頼性を向上できる。

尚、本発明は、上記実施例１〜３に限定されず、例えば部品実装機１２の構成を適宜変更したり、挿入部品４１や回路基板４３の構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１２…部品実装機、１４…部品供給装置、１５…コンベア、１６…部品撮像用カメラ、１７…実装ヘッド、２１…吸着ノズル、２２…ヘッド移動装置、２３…基板撮像用カメラ、３２…同軸落射照明光源、３４…レーザ光源、４１…挿入部品、４２…位置決め用突起部、４３…回路基板、４４…位置決め孔、４５…表面実装用電極部、４６…ランド、５１…制御装置（画像処理手段，位置ずれ量算出手段，検査手段）

Claims (8)

1. 位置決め用突起部と表面実装用電極部とが設けられた挿入部品を、前記位置決め用突起部を挿入する位置決め孔と前記表面実装用電極部を接続するランドとが設けられた回路基板に実装可能か否かを検査する挿入部品位置決め検査方法において、
   前記挿入部品の前記位置決め用突起部と前記表面実装用電極部とを別々に又は同時に部品撮像用カメラで撮像して、その撮像画像を処理することで、前記位置決め用突起部の位置と前記表面実装用電極部の位置を認識し、
   前記挿入部品の前記位置決め用突起部を前記回路基板の前記位置決め孔に挿入したと仮定して、前記挿入部品の前記表面実装用電極部と前記回路基板の前記ランドとの位置ずれ量を算出し、その位置ずれ量が許容範囲内であるか否かで前記挿入部品が前記回路基板に実装可能か否かを検査することを特徴とする挿入部品位置決め検査方法。
2. 請求項１に記載の挿入部品位置決め検査方法において、
   前記位置ずれ量を算出する際に、前記回路基板の前記位置決め孔の位置と前記ランドの位置のデータとして、前記回路基板の製造元から提供される仕様データを用いることを特徴とする挿入部品位置決め検査方法。
3. 請求項１に記載の挿入部品位置決め検査方法において、
   前記回路基板の前記位置決め孔と前記ランドとを別々に又は同時に基板撮像用カメラで撮像して、その撮像画像を処理することで、前記位置ずれ量を算出する際に用いる前記位置決め孔の位置と前記ランドの位置を認識することを特徴とする挿入部品位置決め検査方法。
4. 請求項３に記載の挿入部品位置決め検査方法において、
   前記部品撮像用カメラで撮像した前記位置決め用突起部を含む画像を処理して前記位置決め用突起部の外径を認識し、
   前記基板撮像用カメラで撮像した前記位置決め孔を含む画像を処理して前記位置決め孔の孔径を認識し、
   前記位置決め用突起部の外径と前記位置決め孔の内径の認識結果に基づいて、前記挿入部品の前記位置決め用突起部を前記回路基板の前記位置決め孔に挿入したと仮定して、両者の隙間の範囲内で前記位置決め用突起部をずらして、前記挿入部品の前記表面実装用電極部と前記回路基板の前記ランドとの位置ずれ量の最小値を探索し、その位置ずれ量の最小値が許容範囲内であるか否かで前記挿入部品が前記回路基板に実装可能か否かを検査し、実装可能と判定した場合には、前記位置ずれ量が最小値となる前記挿入部品の位置補正量を求めることを特徴とする挿入部品位置決め検査方法。
5. 部品実装機の実装ヘッドに挿入部品を保持した状態で、請求項１乃至４のいずれかに記載の挿入部品位置決め検査方法により、前記挿入部品が前記回路基板に実装可能か否かを検査し、実装不可と判定した挿入部品は、所定の廃棄場所又は回収場所に廃棄し、実装可能と判定した挿入部品のみを前記回路基板に実装することを特徴とする挿入部品実装方法。
6. 部品実装機の実装ヘッドに挿入部品を保持した状態で、請求項４に記載の挿入部品位置決め検査方法により、前記挿入部品が前記回路基板に実装可能か否かを検査し、実装不可と判定した挿入部品は、所定の廃棄場所又は回収場所に廃棄し、実装可能と判定した挿入部品は、その実装位置を前記位置補正量で補正して前記回路基板に実装することを特徴とする挿入部品実装方法。
7. 位置決め用突起部と表面実装用電極部とが設けられた挿入部品を、前記位置決め用突起部を挿入する位置決め孔と前記表面実装用電極部を接続するランドとが設けられた回路基板に実装可能か否かを検査する挿入部品位置決め検査装置において、
   前記挿入部品の前記位置決め用突起部と前記表面実装用電極部とを別々に又は同時に撮像する部品撮像用カメラと、
   前記部品撮像用カメラで撮像した画像を処理することで、前記位置決め用突起部の位置と前記表面実装用電極部の位置を認識する画像処理手段と、
   前記挿入部品の前記位置決め用突起部を前記回路基板の前記位置決め孔に挿入したと仮定して、前記画像処理手段の処理結果に基づいて前記挿入部品の前記表面実装用電極部と前記回路基板の前記ランドとの位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、
   前記位置ずれ量算出手段で算出した前記位置ずれ量が許容範囲内であるか否かで前記挿入部品が前記回路基板に実装可能か否かを検査する検査手段と
   を備えていることを特徴とする挿入部品位置決め検査装置。
8. 請求項７に記載の挿入部品位置決め検査装置を備え、
   実装ヘッドに挿入部品を保持した状態で、前記挿入部品位置決め検査装置により、前記挿入部品が前記回路基板に実装可能か否かを検査し、実装不可と判定した挿入部品は、所定の廃棄場所又は回収場所に廃棄し、実装可能と判定した挿入部品のみを前記回路基板に実装することを特徴とする挿入部品実装装置。

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