(57)【要約】【課題】テストピンのような微小の対象部品を傷つけることなく、目的の挿入孔に正確に挿入させることができ、且つ作業効率の良い部品挿入装置及び方法を提供する。【解決手段】吸着端撮像部２０でテストピン２の吸着端を撮影し、その撮影結果に基づいて吸着部４０をテストピン２に位置決めし、吸着し、挿入端撮影部３０で吸着部４０により吸着されているテストピン２の吸着端を撮影し、その撮影結果に基づいて、吸着端と挿入端とのずれを検出し、ずれに基づいて吸着部４０を挿入孔５３ａに対して位置決めし、テストピン２を挿入孔５３ａに挿入する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を挿入孔に挿入する部品挿入装置であって、
挿入対象の部品の保持部分を撮影する第１撮影手段と、
前記部品の保持部分を保持して部品を移動させる保持手段と、
前記保持手段に保持されている前記部品を挿入方向と逆の方向から、部品の挿入開始部分を撮影する第２撮影手段と、
前記第１撮影手段の撮影結果に基づいて前記保持手段の位置決めを行って部品を保持する際の前記保持手段の位置決めを行うと共に、前記第２撮影手段による撮影結果に基づいて、前記挿入開始部分と前記保持部分との挿入孔の開口面上の偏差を検出し、前記偏差に基づいて前記部品を挿入孔に挿入する際の前記保持手段の位置決めを行う制御手段と、
を備えることを特徴とする部品挿入装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第２撮影手段による前記撮影結果に基づいて前記部品を前記挿入開始部分から前記挿入孔に予め定められた量だけ挿入し、その後、前記偏差に基づき前記保持手段を位置決めし、位置決め後に前記保持手段による部品の保持を解除することを特徴とする請求項１記載の部品挿入装置。
【請求項３】
前記第１撮影手段は前記部品を前記挿入方向から、前記保持部分を撮影することを特徴とする請求項１または２記載の部品挿入装置。
【請求項４】
前記保持手段は前記部品を吸引することで保持することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の部品挿入装置。
【請求項５】
前記部品はＩＣのテスト検査に用いられるテストピンであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の部品挿入装置。
【請求項６】
挿入対象の部品を保持する保持手段を備え、部品を挿入孔に挿入する装置の部品挿入方法であって、
挿入対象の部品の保持部分を撮影する第１撮影ステップと、
前記第１撮影ステップの撮影結果に基づいて前記保持手段を前記部品上に位置決めし、前記部品の保持部分を保持する保持ステップと、
前記保持ステップにより保持されている前記部品を挿入方向と逆の方向から、部品の挿入開始部分を撮影する第２撮影ステップと、
前記第２撮影ステップの撮影結果に基づいて、前記保持部分と挿入開始部分の挿入孔の開口面上の偏差を検出する検出ステップと、
前記検出ステップによって検出された偏差に基づいて前記保持手段を挿入孔に対して位置決めし、前記部品を挿入孔に挿入する挿入ステップと、
を含む部品挿入方法。
【請求項７】
前記挿入ステップは、前記第２撮影ステップによる前記撮影結果に基づいて前記部品を前記挿入開始部分から前記挿入孔に予め定められた量だけ挿入し、その後、前記偏差に基づき前記保持手段を位置決めし、位置決め後に前記保持手段による部品の保持を解除することを特徴とする請求項６記載の部品挿入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象部品を保持して所望の挿入孔に挿入するための装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＩＣ(Integrated Circuit)の検査にあたって、テストピンを用いることが一般的に知られている。このようなテストピンは、テストを行うべき個所に対応してテストピンを受け入れるための挿入孔が形成された検査用のＩＣテストプローブソケット（以降「挿入ソケット」という）に保持されている。挿入ソケットには、テストピンが１００本以上、検査対象のＩＣによっては４００本以上のテストピンが保持される。
【０００３】
この挿入ソケットの挿入孔にテストピンを挿入させるにあたっては、供給ピンユニットから挿入ソケットに一本ずつテストピンが移送される。
【０００４】
通常、一本のテストピンは、直径０．３〜０．５ｍｍ、長さ５ｍｍ程度の大きさであり、挿入孔の孔径は０．４〜０．６ｍｍが一般的であり、挿入孔内でテストピンが遊ぶことのないように、挿入孔とテストピンとの寸法の遊びは極力小さくなるように設定されている。
【０００５】
このテストピンを供給ピンユニットから取り出し、挿入ソケットに挿入するまでの作業には繊細さが要求されるため、例えば、引用文献１に記載されているように、この作業は人手で行われる場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２１５２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
テストピンの挿入作業が人手で行われる場合、テストピンの直径や挿入孔の孔径が小さく、両者の寸法の遊びが小さいため、作業者は顕微鏡やルーペ、さらにピンセットを使用する必要がある。微小のテストピンを傷つけることなく、供給ピンユニットの供給孔から取り出し、挿入ソケットの挿入孔に差し込むという作業は、神経を使いきわめて困難な作業といえる。また、テストピンの本数に応じては、作業量は膨大となる。そのため、テストピンを傷つけることなく、目的の挿入孔に正確に挿入させることのできる、作業効率の良い仕組みが望まれている。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、テストピンのような微小の対象部品を傷つけることなく、目的の挿入孔に正確に挿入させることができ、且つ作業効率の良い部品挿入装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１記載の発明は、部品を挿入孔に挿入する部品挿入装置であって、
挿入対象の部品の保持部分を撮影する第１撮影手段と、
前記部品の保持部分を保持して部品を移動させる保持手段と、
前記保持手段に保持されている前記部品を挿入方向と逆の方向から、部品の挿入開始部分を撮影する第２撮影手段と、
前記第１撮影手段の撮影結果に基づいて前記保持手段の位置決めを行って部品を保持する際の前記保持手段の位置決めを行うと共に、前記第２撮影手段による撮影結果に基づいて、前記挿入開始部分と前記保持部分との挿入孔の開口面上の偏差を検出し、前記偏差に基づいて前記部品を挿入孔に挿入する際の前記保持手段の位置決めを行う制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御手段は、前記第２撮影手段による前記撮影結果に基づいて前記部品を前記挿入開始部分から前記挿入孔に予め定められた量だけ挿入し、その後、前記偏差に基づき前記保持手段を位置決めし、位置決め後に前記保持手段による部品の保持を解除することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記第１撮影手段は前記部品を前記挿入方向から、前記保持部分を撮影することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発明において、前記保持手段は前記部品を吸引することで保持することを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発明において、前記部品はＩＣのテスト検査に用いられるテストピンであることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、挿入対象の部品を保持する保持手段を備え、部品を挿入孔に挿入する装置の部品挿入方法であって、
挿入対象の部品の保持部分を撮影する第１撮影ステップと、
前記第１撮影ステップの撮影結果に基づいて前記保持手段を前記部品上に位置決めし、前記部品の保持部分を保持する保持ステップと、
前記保持ステップにより保持されている前記部品を挿入方向と逆の方向から、部品の挿入開始部分を撮影する第２撮影ステップと、
前記第２撮影ステップの撮影結果に基づいて、前記保持部分と挿入開始部分の挿入孔の開口面上の偏差を検出する検出ステップと、
前記検出ステップによって検出された偏差に基づいて前記保持手段を挿入孔に対して位置決めし、前記部品を挿入孔に挿入する挿入ステップと、
を含む。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記挿入ステップは、前記第２撮影ステップによる前記撮影結果に基づいて前記部品を前記挿入開始部分から前記挿入孔に予め定められた量だけ挿入し、その後、前記偏差に基づき前記保持手段を位置決めし、位置決め後に前記保持手段による部品の保持を解除することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、テストピンのような微小の対象部品を傷つけることなく、目的の挿入孔に正確に挿入させることができ、且つ作業効率の良い部品挿入装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるピン挿入装置の機構を示す斜視図である。
【図２】本発明によるピン挿入装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】本発明によるピン挿入装置における動作を示すフローチャートである。
【図４】テストピンがピン供給ユニットの孔に差し込まれている状態を示す図である。
【図５】吸着部がピン供給ユニット上に位置決めされた状態を示す図である。
【図６】テストピンが吸着部に吸着された状態を示す図である。
【図７】吸着部が、挿入端撮影部の上部に位置決めされた状態を示す図である。
【図８】吸着部が、テストピンの挿入端を挿入ソケットの挿入孔に挿入した状態を示す図である。
【図９】吸着部が、挿入ソケットの挿入孔上で位置調整をした状態を示す図である。
【図１０Ａ】本発明によるピン挿入装置の動作を表す斜視図である。
【図１０Ｂ】本発明によるピン挿入装置の動作を表す斜視図である。
【図１０Ｃ】本発明によるピン挿入装置の動作を表す斜視図である。
【図１０Ｄ】本発明によるピン挿入装置の動作を表す斜視図である。
【図１０Ｅ】本発明によるピン挿入装置の動作を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。この実施の形態では、ＩＣの検査に用いられるテストピンを供給ピンユニットから検査用の挿入ソケットに移動し、挿入ソケットの挿入孔に一本ずつ挿入する部品挿入装置であるピン挿入装置について説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係るピン挿入装置の機構要素の位置関係を示す斜視図である。図１に示されるように、ピン挿入装置１には、位置決め機構１０、吸着端撮影部２０、挿入端撮影部３０、吸着部４０、及び、作業台５０が備えられている。位置決め機構１０、吸着端撮影部２０、挿入端撮影部３０、及び、吸着部４０は後述する制御ユニットの制御に従って動作する。なお、「吸着端」とはテストピンの吸着される側の端部（保持部分）を意味し、「挿入端」とはテストピンの挿入開始側の端部（挿入開始部分）を意味するものとする。
【００２０】
位置決め機構１０はいわゆる３軸ロボットで構成されており、移動部１０ａには吸着端撮影部２０及び吸着部４０が取り付けられている。位置決め機構１０は後述する位置決め制御部の制御に従って、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、または、Ｚ軸方向に移動部を移動させ、吸着端撮影部２０または吸着部４０を位置決めする。
【００２１】
吸着端撮影部２０は、上部カメラ２１、レンズ２２、及び、リング照明２３を含む。上部カメラ２１は作業台５０上の撮影対象物を撮影する。レンズ２２の焦点はこの実施の形態では固定されている。リング照明２３は、例えば、複数の疑似白色発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成されており、撮影対象物に向けて下向きに光を照射する。
【００２２】
吸着部４０は、ピン吸着ヘッダ４１、管４２、及び図示しない吸引源であるバキューム、吸引開閉弁、解除源であるコンプレッサ、解除開閉弁等を含む。ピン吸着ヘッダ４１は、テストピンの直径よりも少し大きめの開口部を有し、開口部から内部に向かってテーパ状に細くなるように形成されたパイプ形状をなしている。ピン吸着ヘッダ４１は管４２及び吸引開閉弁を介してバキュームに接続されている。吸引開閉弁を開くと、バキュームの吸引により、ピン吸着ヘッダ４１の開口部に負圧が導入され、開口部に近接するテストピンを吸着することができるようになっている。また、解除開閉弁を開くと、コンプレッサからの圧縮圧力がピン吸着ヘッダ４１から吹き出されて、吸着されたテストピンをピン吸着ヘッダ４１から離すことができるようになっている。
【００２３】
なお、吸着端撮影部２０の上部カメラ２１の光軸方向と、ピン吸着ヘッダ４１の軸方向とは相対的に固定されており、位置決め機構１０により移動されても変動しない。さらに、吸着端撮影部２０の焦点とピン吸着ヘッダ４１の先端部との物理的距離は、テストピンの吸着端の撮影から吸着による保持までの間、一定に維持される。
【００２４】
作業台５０にはピン供給ユニット５１、挿入ソケット５３、及び、ソケットバックライト５４が備えられている。この実施の形態では、図１に示されるように、ピン供給ユニット５１が作業台５０上面の一端に載置され、挿入ソケット５３が作業台５０上面の他端に載置されている。これらのピン供給ユニット５１及び挿入ソケット５３は、必要に応じて作業台５０に取り付けられ、作業台５０から取り外し可能である。作業台５０の下面には、挿入ソケット５３の取付位置に合わせて、ソケットバックライト５４が設けられる。
【００２５】
ピン供給ユニット５１には、複数の、例えば、５００個程度の供給孔５１ａが碁盤状に形成されており、各供給孔５１ａには、予めテストピン２が挿入されている。挿入ソケット５３には、検査対象であるＩＣのテスト個所に対応して挿入孔５３ａが形成されている。ピン供給ユニット５１の供給孔５１ａの孔径は、テストピンの供給の容易性を考慮して、テストピン２の直径に対して比較的大きいものになっているのに対して、挿入ソケット５３の挿入孔５３ａの孔径は、テストピンの位置を厳格に保持するべく、テストピン２の直径に対して僅かしか大きくなっていない。
【００２６】
ソケットバックライト５４は、作業台５０を貫通するように設けられている。挿入孔５３ａが挿入ソケット５３を貫通しているためソケットバックライト５４の光は挿入孔５３ａを通過可能となっており、挿入孔５３ａの撮像時に照射される。
【００２７】
作業台５０の下部には挿入端撮影部３０が配置される。挿入端撮影部３０は下部カメラ３１、レンズ３２、及び、リング照明３３を含む。挿入端撮影部３０は後述する制御ユニット６０の制御に従って、作業台５０の開口５５上方に位置決めされたテストピン２の挿入端を撮影する。なお、この実施の形態では、レンズ３２の焦点は作業台５０上側の予め定められた空間位置に固定されている。リング照明３３は、例えば、複数の疑似白色ＬＥＤで構成され、作業台５０の開口５５を取り囲むように配置されており、開口５５上方に向かって光を照射する。
【００２８】
次に、図１には示されていない制御ユニットについて図２を参照して説明する。図２は、図１に示されている機構要素と制御ユニットとの関係を示すブロック図である。制御ユニット６０は、図１に示される電気的な制御を必要とする要素と接続されており、所定の場所に配置される。制御ユニット６０は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）やメモリを備えたコンピュータであってもよい。
【００２９】
制御ユニット６０は、撮影制御部６１、位置決め制御部６２、及び、吸着制御部６３を含む。撮影制御部６１は吸着端撮影部２０に接続されており、上部カメラ２１の撮影タイミングを指示する。同様に、撮影制御部６１は挿入端撮影部３０に接続されており、下部カメラ３１の撮影タイミングを指示する。撮影制御部６１は位置決め制御部６２に接続されている。撮影制御部６１は位置決め制御部６２の位置決め完了の通知に応じて各種指示を行う。
【００３０】
位置決め制御部６２は、位置決め機構１０に接続されており、前述の吸着端撮影部２０や吸着部４０を所望の位置に位置決めするように、位置決め機構１０を駆動する。例えば、吸着部４０によりテストピン２を保持するにあたり、吸着端撮影部２０が保持対象のテストピン２の吸着端を撮影できるように位置決め機構１０を駆動する。位置決めが完了するとその旨を撮影制御部６１に通知する。位置決め制御部６２は吸着制御部６３に接続されている。例えば、テストピン２の吸着を行う場合、ピン吸着ヘッダ４１の開口部が、テストピン２の吸着端に位置決めされた場合、位置決め制御部６２は、この位置決め完了を吸着制御部６３に通知する。
【００３１】
吸着制御部６３は、吸着部４０の吸着及びその解除を制御する。具体的には、テストピンを吸着する場合には、吸着用開閉弁を開き、ピン吸着ヘッダ４１に負圧を導入して、テストピン２の吸着端を吸着させる。吸着を解除する場合、吸着用開閉弁を閉じて解除用開閉弁を開き、ピン吸着ヘッダ４１から圧縮空気を吹き出して、テストピン２を離す。
【００３２】
なお、制御ユニット６０は、ピン挿入装置１が含まれる三次元空間における、吸着端撮影部２０及び／または吸着部４０の座標位置をメモリなどに常時保持する。また、テストピン２の直径、高さ寸法、ピン供給ユニット５１の各供給孔５１ａの位置（高さ位置（Ｚ位置）も含む）や、挿入ソケット５３の挿入孔５３ａの位置（高さ位置（Ｚ位置）も含む）もメモリに予め記憶されている。ただし、これら供給孔５１ａ、挿入孔５３ａの少なくとも水平面内位置（Ｘ，Ｙ位置）は必ずしも正確なものではなく、位置決め機構１０を駆動してこれらの孔を吸着端撮像部２０の撮影視野に収めることができる程度の精度があればよい。
【００３３】
次に、この実施の形態におけるピン挿入装置１の動作を図３を参照しつつ説明する。
【００３４】
多数のテストピンが供給孔５１ａに差し込まれているピン供給ユニット５１及び空の挿入孔５３ａを有する挿入ソケット５３が作業台５０上に配置された後、操作者の指示に応じて制御ユニット６０は、テストピンの挿入処理を開始する。
【００３５】
先ず、位置決め制御部６２は位置決め機構１０を制御して、吸着端撮影部２０を対象のテストピンが差し込まれている供給孔５１ａ上に位置決めする。前述したように、制御ユニット６０は供給孔５１ａの位置を予め記憶している。また、テストピン２の高さ寸法は既知であるので、テストピン２の吸着端に吸着端撮影部２０のピントが合うように、吸着端撮影部２０が位置決めされる。位置決めの完了は、位置決め制御部６２から撮影制御部６１に通知される。
【００３６】
撮影制御部６１は吸着端撮影部２０を制御して対象のテストピン２の吸着端を撮影する（ステップＳ１、図１０Ａ）。
【００３７】
ここでテストピン２が供給孔５１ａに差し込まれている状態について説明する。図４はテストピン２が供給孔５１ａに差し込まれている状態を例示した図である。図４の上部は、テストピン２の差し込まれた状態を上から見た状態を示しており、図４の下部はその断面を示している。前述のように供給孔５１ａの孔径は、供給容易性からテストピンの直径よりも大きく設計されているため、テストピン２は鉛直ではなく、通常、多少斜めになって差し込まれていることが多い。
【００３８】
撮影制御部６１は、撮影された吸着端の画像から、対象とするテストピン２の吸着端の座標を求める。この座標は、複数のテストピン２が整列してそれらの高さ位置（Ｚ位置）はほぼ等しい状態であるとすれば、画像の中心からのＸ，Ｙ距離と、吸着端撮像部２０の位置とから求めることができる。
【００３９】
位置決め制御部６２は、この吸着端の座標に基づいて、図５に示されるようにテストピン２の吸着端にピン吸着ヘッダ４１を位置決めする。位置決め完了後、吸着制御部６３は吸着部４０の吸引開閉弁を開きピン吸着ヘッダ４１を負圧にすると、対象のテストピン２がピン吸着ヘッダ４１に吸着される（ステップＳ２、図１０Ｂ）。
【００４０】
ここで、ピン吸着ヘッダ４１に吸着されたテストピンの状態を図６を参照して説明する。前述したように、供給孔５１ａに差し込まれているテストピン２は多少傾いた状態にあることが多いため、ピン吸着ヘッダ４１に吸着された状態にあっても、テストピン２の傾きは解消されておらず、傾いた状態で保持されていることが起こり得る。このとき、テストピン２の挿入端はピン吸着ヘッダ４１の軸に対して図６に示されるようなＸ−Ｙ面内のずれ（偏差）を生じている。
【００４１】
このすれを検出するために、位置決め制御部６２は、吸着部４０を作業台５０の開口５５上に位置決めする（ステップＳ３、図１０Ｃ）。好ましくは、吸着部４０を挿入端撮像部３０の下部カメラ３１の光軸に合うように位置決めする。位置決めされた状態は図７に示されるようになる。そして、撮影制御部６１は挿入端撮影部３０を制御して、テストピン２の挿入端を撮影する。図６に示されるようにテストピン２が傾いて吸着されている場合、挿入端撮影部３０によって撮影された挿入端は、吸着端、即ち光軸からずれていることになる。撮影制御部６１は、撮影された挿入端の画像から、テストピン２の挿入端の座標を求め、挿入端の座標と光軸の座標との距離から、挿入端と吸着端とのＸ−Ｙ面内のずれを求める（ステップＳ４）。
【００４２】
この後、位置決め制御部６２は、対象である挿入孔５３ａ上に吸着端撮影部２０を位置決めし（ステップＳ５）、撮影制御部６１は吸着端撮影部２０の上部カメラ２１を用いて挿入孔５３ａの撮影を行う（ステップＳ６）。撮影制御部６１は撮影された画像に基づいて挿入孔５３ａの正確な位置を求める。この後、求められた挿入孔５３ａの正確な位置と、前述のステップＳ４で求めたテストピンのずれとに従って挿入端が対象挿入孔５３ａの中心に一致するように吸着部４０を挿入ソケット５３の対象挿入孔５３ａ上に位置決めする（ステップＳ７）。
【００４３】
この後、位置決め制御部６２は、テストピンの挿入端が挿入孔５３ａから外れない程度の、挿入ソケット５３の上面から若干の長さ（０．５ｍｍ程度）、挿入孔５３ａ内に挿入されるように、吸着部４０を挿入ソケット５３側に下げる（ステップＳ８、図８）。次いで、位置決め制御部６２は、ステップＳ４で求められた、挿入端と吸着端のずれに基づいて吸着部４０の位置を制御する（ステップＳ９、図９）。具体的には、テストピン２の吸着端が挿入孔５３ａの中心に一致するようにピン吸着ヘッダ４１の位置を調整する。この調整によって、テストピン２は鉛直になるように補正される。このような調整時にも、ピン吸着ヘッダ４１に保持されるテストピンの姿勢が変更できる程度にテストピンの吸着は維持される。吸着端の位置が調整された後、吸着開閉弁を閉じて解除開閉弁を開き、ピン吸着ヘッダ４１から圧縮空気を吹き出して、吸着を解除する（ステップＳ１０）。吸着が解除されたテストピンは挿入孔に自重により挿入される。
【００４４】
以上の処理により、ピン供給ユニット５１に差し込まれていたテストピンが、正確に移動されて、挿入ソケット５３の挿入孔に挿入される。ピン挿入装置１は、ピン挿入ソケット５３の挿入孔５３ａ全てにテストピンが挿入されるまで予め決められた供給孔及び挿入孔の順序で処理を繰り返し行う（ステップＳ１１）。
【００４５】
この実施の形態のピン挿入装置によれば、テストピンのような微小の対象部品を傷つけることなく、目的位置に正確に移動することができる。また、部品を保持する機構の位置決めが適切に行われるため、作業効率が向上する。
【符号の説明】
【００４６】
１  ピン挿入装置（部品挿入装置）
２  テストピン（部品）
１０  位置決め機構
２０  吸着端撮影部（第１撮影手段）
３０  挿入端撮影部（第２撮影手段）
４０  吸着部（保持手段）
５３ａ  挿入孔
６０  制御ユニット（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
2013116507.tif 000013
【図１０Ｃ】
2013116507.tif 000014
【図１０Ｄ】
2013116507.tif 000015
【図１０Ｅ】
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