(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた計測対象物の三次元計測を行う三次元計測装置において、
前記基板の反りを矯正するための基板矯正装置を具備するとともに、当該基板矯正装置は、
前記基板の相対する２側辺について、
前記２側辺の上下方向から挟持固定するとともに、
前記基板の幅方向から挟持固定することで、上下方向及び幅方向に位置決めした状態で、
前記基板の反りを矯正可能であり、
さらに、
前記基板の下面側に開口する吸着口を有してなり、前記吸着口より吸引可能に構成されてなる吸着体を備え、
前記吸着体を前記基板の下面に対し接離方向に移動可能に構成するとともに、矯正に際しては前記吸引が維持された状態で前記吸着体が所定位置に保持されるようにしたことを特徴とする三次元計測装置。
【請求項２】
基板上に設けられた計測対象物の三次元計測を行う三次元計測装置において、
前記基板の反りを矯正するための基板矯正装置を具備するとともに、当該基板矯正装置は、
前記基板の相対する２側辺について、
前記２側辺の上下方向から挟持固定するとともに、
前記基板の幅方向から挟持固定することで、上下方向及び幅方向に位置決めした状態で、
前記基板の反りを矯正可能であり、
さらに、
前記基板の下面に対し接離方向に移動可能な支持手段と、
前記支持手段に設けられ、前記基板の下面側に開口する吸着口を有してなる吸着体と、
前記吸着口より吸引可能な吸引手段と
を備え、前記吸着体を前記支持手段に対し、前記接離方向に相対移動可能に構成するとともに、矯正に際しては前記吸引が維持された状態で前記吸着体が前記支持手段に対し所定の相対位置関係に保持され、かつ、前記支持手段が所定位置に保持されるようにしたことを特徴とする三次元計測装置。
【請求項３】
前記吸着体は、前記支持手段に対し出没可能に設けられたロッドの先端に取付けられているとともに、前記ロッド及び支持手段間には弾性手段が設けられており、常には前記弾性手段の付勢力で前記ロッドが所定の突出状態に維持され、矯正に際しては前記吸引によって前記ロッドが前記付勢力に抗して前記支持手段内に没入されることで、前記吸着体が前記支持手段に対し所定の相対位置関係に保持されるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の三次元計測装置。
【請求項４】
基板上に設けられた計測対象物の三次元計測を行う三次元計測装置において、
前記基板の反りを矯正するための基板矯正装置を具備するとともに、当該基板矯正装置は、
基板が水平方向又は略水平方向に維持されるよう前記基板の相対する２側辺について、
前記２側辺の上下方向から挟持固定するとともに、
前記基板の幅方向から挟持固定することで、上下方向及び幅方向に位置決めした状態で、
前記基板の反りを矯正可能であり、
さらに、
前記基板と平行に延び、上下方向に移動可能な可動プレートと、
前記可動プレート上に設けられる支持ブロック、支持ブロックに対し上下方向に出没可能に設けられたロッド、及び、ロッドの上端に取付けられ、上方に開口する吸着口を有してなる吸着体を具備し、前記吸着口より吸引可能な構成となっている吸着手段とを備え、
矯正に際しては、前記可動プレートが所定位置まで上動させられ、前記吸着口が前記基板の下面に当接するに際して前記吸着口より吸引させられ、吸引が維持された状態で前記ロッドが前記支持ブロックに対し、当初よりも没入した所定の相対位置関係に保持されるようにしたことを特徴とする三次元計測装置。
【請求項５】
前記ロッド及び支持ブロック間には弾性手段が設けられており、常には前記弾性手段の付勢力で前記ロッドが所定の突出状態に維持され、矯正に際しては前記吸引によって前記ロッドが前記付勢力に抗して前記支持ブロック内に没入されることで、前記吸着体が前記支持ブロックに対し所定の相対位置関係に保持されるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の三次元計測装置。
【請求項６】
前記可動プレートには複数のボルト孔が形成されており、ボルト用の孔を有する前記支持ブロックが、任意の数だけ任意の前記ボルト孔に位置合わせされた状態でボルト締めされることで前記可動プレート上に着脱可能となっていることを特徴とする請求項４又は５に記載の三次元計測装置。
【請求項７】
前記支持ブロックに形成されたボルト用の孔は前記ボルトの軸径よりも長い長径部を有していることを特徴とする請求項６に記載の三次元計測装置。
【請求項８】
前記可動プレートが所定位置まで上動させられる速度と、吸引によって前記ロッドが前記支持ブロックに対し没入させられる速度とが等しく又はほぼ等しくなるよう設定されていることを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の三次元計測装置。
【請求項９】
前記基板が下反り状態にある場合には前記可動プレートが所定位置まで上動させられる速度の方が、吸引によって前記ロッドが前記支持ブロックに対し没入させられる速度よりも速くなるよう設定されていることを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の三次元計測装置。
【請求項１０】
前記基板が上反り状態にある場合には前記可動プレートが所定位置まで上動させられる速度の方が、吸引によって前記ロッドが前記支持ブロックに対し没入させられる速度よりも遅くなるよう設定されていることを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の三次元計測装置。
【請求項１１】
前記ロッドが前記支持ブロックに対し没入する際の没入量が、調整可能となっていることを特徴とする請求項４乃至１０のいずれかに記載の三次元計測装置。
【請求項１２】
前記吸着体の吸着口が、前記基板の下面に既に取付けられた平坦又はほぼ平坦な下面を有する部品に当接可能となっていることを特徴とする請求項４乃至１１のいずれかに記載の三次元計測装置。
【請求項１３】
前記吸引は前記吸着口が前記基板に当接する前段階から行われるものであることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の三次元計測装置。
【請求項１４】
前記基板が矯正されたままの状態で三次元計測を行うことができるよう構成されてなる請求項１乃至１３のいずれかに記載の三次元計測装置。
【請求項１５】
少なくとも基板表面の計測対象物に対し、縞状の光強度分布を有する光パターンを照射可能な照射手段と、
前記光パターンの照射された計測対象物を撮像可能な撮像手段と、
前記計測対象物と前記光パターンとの相対位相関係を変化させる位相変化手段と、
前記位相変更手段により変化させられた相対位相関係下において前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、位相シフト法により少なくとも前記計測対象物の所定の高さを演算し計測する演算計測手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の三次元計測装置。
【請求項１６】
前記基板矯正装置は、前記位相シフト法による演算に際し、所定の１周期の範囲内に高さデータが収まるよう前記基板を調整可能となっていることを特徴とする請求項１５に記載の三次元計測装置。
【請求項１７】
繋ぎ処理を施すことなく前記計測対象物の所定の高さを計測可能としたことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の三次元計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板等に代表される基板の反りを矯正するための基板矯正装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プリント基板上に電子部品を実装する場合、まずプリント基板上に配設された所定の電極パターン上にクリームハンダが印刷される。次に、該クリームハンダの粘性に基づいてプリント基板上に電子部品が仮止めされる。その後、前記プリント基板がリフロー炉へ導かれ、所定のリフロー工程を経ることでハンダ付けが行われる。昨今では、リフロー炉に導かれる前段階においてクリームハンダの印刷状態を検査する必要があり、かかる検査に際して例えば三次元計測が行われることがある。
【０００３】
ところで、三次元計測に際し、基板が反ったままの状態で計測を行ったのでは、ハンダ等の位置関係が狂ってしまい、正確な計測に支障を来す。このため、基板の反りを矯正した上で計測を行う必要がある。従来、このような反りを矯正するべく、水平状態に配置された基板の端部を支持固定した状態で、下方から上方に向けて押し上げピンを基板下面に当てて押し上げることで、基板をフラットに維持するすることが行われている。
【０００４】
しかしながら、上記のような矯正では、基板の中心部分が下側に凹んだ所謂「下反り」の矯正には有効であるものの、中心部分が上側に膨らんだ所謂「上反り」を矯正することはできなかった。特に、基板の薄肉化が要望されている現在では、上記「上反り」が生じやすく、かかる上反りの矯正は、重要な課題である。
【０００５】
このような上反りを矯正するための技術として、例えば、特開平１１−１７３９７号公報に提案されたものが挙げられる。同公報においては、弾性材からなる吸着パッドを基板の裏側に設け、吸着パッドを基板裏面に当接させた状態で、基板を強く真空吸着することにより、吸着パッド自身の弾性により偏平に弾性変形させることで、上反りを矯正する旨が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しょうとする課題】
ところが、上記技術においては、吸着パッド自身の弾性変形により反りを矯正するよう構成されているため、矯正できる程度に限界があった。すなわち、基板が、吸着パッドの弾性変形の許容量よりも大きく反っていた場合には、上記技術では完全には矯正しきれないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、基板の反りを矯正するための基板矯正装置において、上反り、下反りいずれに対しても適用することができ、しかも比較的大きな反りに対しても有効に矯正を図ることのできる基板矯正装置を提供することを主たる目的の一つとしている。
【０００８】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記目的を達成し得る特徴的手段について以下に説明する。また、各手段につき、特徴的な作用及び効果を必要に応じて記載する。
【０００９】
手段１．基板の少なくとも端部を支持固定した状態で、前記基板の反りを矯正するための基板矯正装置であって、前記基板の一方の面側に開口する吸着口を有してなり、前記吸着口より吸引可能に構成されてなる吸着体を備え、前記吸着体を前記基板の一方の面に対し接離方向に移動可能に構成するとともに、矯正に際しては前記吸引が維持された状態で前記吸着体が所定位置に保持されるようにしたことを特徴とする基板矯正装置。
【００１０】
手段１によれば、基板の少なくとも端部が支持固定された状態で、基板の反りが矯正される。基板矯正装置の吸着体が基板の一方の面に対し接離方向に移動可能に構成されており、該吸着体の吸着口が基板の一方の面に当接させられた状態で吸引させられることで、吸着体と基板の当接部分とが一体化する。そして、矯正に際しては、吸着体が移動させられることで、前記吸引が維持された状態で前記吸着体が所定位置に保持される。このため、基板がいずれの方向に反っていたとしても矯正を図ることができる。また、吸着体の変形量のみの移動量しか確保できなかった従来技術とは異なり、吸着体自身が移動することで、反りが矯正されるため、比較的大きな反りであっても、適正に矯正することができる。
【００１１】
手段２．基板の少なくとも端部を支持固定した状態で、前記基板の反りを矯正するための基板矯正装置であって、前記基板の一方の面に対し接離方向に移動可能な支持手段と、前記支持手段に設けられ、前記基板の一方の面側に開口する吸着口を有してなる吸着体と、前記吸着口より吸引可能な吸引手段とを備え、前記吸着体を前記支持手段に対し、前記接離方向に相対移動可能に構成するとともに、矯正に際しては前記吸引が維持された状態で前記吸着体が前記支持手段に対し所定の相対位置関係に保持され、かつ、前記支持手段が所定位置に保持されるようにしたことを特徴とする基板矯正装置。
【００１２】
手段２によれば、基板の少なくとも端部が支持固定された状態で、基板の反りが矯正される。基板矯正装置の支持手段が基板の一方の面に対し近接方向に移動させられることで、支持手段に設けられた吸着体の吸着口が基板の一方の面に当接させられ、この状態で吸引手段により吸引させられることで、吸着体と基板の当接部分とが一体化する。そして、矯正に際しては、前記吸引が維持された状態で吸着体が支持手段に対し所定の相対位置関係に保持され、支持手段が所定位置に保持される。このため、基板がいずれの方向に反っていたとしても矯正を図ることができる。また、吸着体の変形量のみの移動量しか確保できなかった従来技術とは異なり、吸着体自身が支持手段に対し相対移動することで、反りが矯正されるため、比較的大きな反りであっても、適正に矯正することができる。
【００１３】
手段３．前記吸着体は、前記支持手段に対し出没可能に設けられたロッドの先端に取付けられているとともに、前記ロッド及び支持手段間には弾性手段が設けられており、常には前記弾性手段の付勢力で前記ロッドが所定の突出状態に維持され、矯正に際しては前記吸引によって前記ロッドが前記付勢力に抗して前記支持手段内に没入されることで、前記吸着体が前記支持手段に対し所定の相対位置関係に保持されるようにしたことを特徴とする手段２に記載の基板矯正装置。
【００１４】
手段３によれば、支持手段に対し出没可能に設けられたロッドの先端に吸着体が取付けられており、ロッドが出没することで吸着体もそれに伴って移動する。ロッド及び支持手段間には弾性手段が設けられており、常には弾性手段の付勢力でロッドが所定の突出状態に維持される。そして、矯正に際しては前記吸引によってロッドが付勢力に抗して前記支持手段内に没入されることで、吸着体が支持手段に対し所定の相対位置関係に保持される。従って、吸引力及び付勢力を適宜調整することで円滑な矯正が確保される。また、弾性手段の圧縮変形等の分だけロッドの没入量が確保でき、手段２の作用効果がより確実に奏される。なお、前記弾性手段としては、少なくとも所定のストローク量圧縮変形可能な部材、例えばコイルスプリング等を挙げることができる。
【００１５】
手段４．基板が水平方向又は略水平方向に維持されるよう該基板の少なくとも端部を支持固定した状態で、前記基板の反りを矯正するための基板矯正装置であって、前記基板と平行に延び、上下方向に移動可能な可動プレートと、前記可動プレート上に設けられる支持ブロック、支持ブロックに対し上下方向に出没可能に設けられたロッド、及び、ロッドの上端に取付けられ、上方に開口する吸着口を有してなる吸着体を具備し、前記吸着口より吸引可能な構成となっている吸着手段とを備え、矯正に際しては、前記可動プレートが所定位置まで上動させられ、前記吸着口が前記基板の下面に当接するに際して前記吸着口より吸引させられ、吸引が維持された状態で前記ロッドが前記支持ブロックに対し、当初よりも没入した所定の相対位置関係に保持されるようにしたことを特徴とする基板矯正装置。
【００１６】
手段４によれば、基板が水平方向又は略水平方向に維持されるよう該基板の少なくとも端部が支持固定された状態で、基板の反りが矯正される。基板矯正装置の可動プレートは、基板と平行に延びた状態で上下方向に移動される。可動プレート上に設けられる吸着手段のうち、支持ブロックに対し設けられたロッドは、支持ブロックに対し上下方向に出没する。ロッドの上端に取付けられた吸着体は、上方に開口する吸着口を有し、該吸着口より吸引させられる。そして、矯正に際しては、可動プレートが所定位置まで上動させられる。この上動過程において、吸着口が基板の下面に当接するに際して吸着口より吸引させられる。しかも、この吸引が維持された状態で、ロッドが、支持ブロックに対し当初よりも没入した所定の相対位置関係に保持される。このため、基板が下反りしている場合のみならず、上反りしていたとしても矯正を図ることができる。また、吸着体の変形量のみの移動量しか確保できなかった従来技術とは異なり、吸着体自身が支持ブロックに対し相対移動し、支持ブロックに対し当初よりも没入した所定の相対位置関係に保持されることで、反りが矯正されるため、比較的大きな反りであっても、適正に矯正することができる。
【００１７】
手段５．前記ロッド及び支持ブロック間には弾性手段が設けられており、常には前記弾性手段の付勢力で前記ロッドが所定の突出状態に維持され、矯正に際しては前記吸引によって前記ロッドが前記付勢力に抗して前記支持ブロック内に没入されることで、前記吸着体が前記支持ブロックに対し所定の相対位置関係に保持されるようにしたことを特徴とする手段４に記載の基板矯正装置。
【００１８】
手段５によれば、ロッド及び支持ブロック間に設けられた弾性手段の付勢力で、常にはロッドが所定の突出状態に維持される。そして、矯正に際しては吸引によってロッドが付勢力に抗して支持ブロック内に没入されることで、吸着体が支持ブロックに対し所定の相対位置関係に保持される。従って、吸引力及び付勢力を適宜調整することで円滑な矯正が確保される。また、弾性手段の圧縮変形等の分だけロッドの没入量が確保でき、手段４の作用効果がより確実に奏される。なお、前記弾性手段としては、所定のストローク量圧縮変形可能な部材、例えばコイルスプリング等を挙げることができる。
【００１９】
手段６．前記可動プレートには複数のボルト孔が形成されており、ボルト用の孔を有する前記支持ブロックが、任意の数だけ任意の前記ボルト孔に位置合わせされた状態でボルト締めされることで前記可動プレート上に着脱可能となっていることを特徴とする手段４又は５に記載の基板矯正装置。
【００２０】
手段６によれば、可動プレートには複数のボルト孔が形成されており、ボルト用の孔を有する支持ブロックが、任意の数だけ任意のボルト孔に位置合わせされた状態でボルト締めされることで可動プレート上に着脱される。従って、反り矯正の対象となる基板に応じて矯正箇所を適宜調整でき、種々の矯正に対応できる。
【００２１】
手段７．前記支持ブロックに形成されたボルト用の孔は前記ボルトの軸径よりも長い長径部を有していることを特徴とする手段６に記載の基板矯正装置。
【００２２】
手段７によれば、支持ブロックに形成されたボルト用の孔は、ボルトの軸径よりも長い長径部を有するため、当該長径部の範囲内で支持ブロックをずらすことができ、微調整を図ることができる。なお、長径部を有する孔としては、例えば長孔が挙げられる。
【００２３】
手段８．前記可動プレートが所定位置まで上動させられる速度と、吸引によって前記ロッドが前記支持ブロックに対し没入させられる速度とが等しく又はほぼ等しくなるよう設定されていることを特徴とする手段４乃至７のいずれかに記載の基板矯正装置。
【００２４】
手段８によれば、可動プレートが所定位置まで上動させられる速度と、吸引によってロッドが前記支持ブロックに対し没入させられる速度とが等しい又はほぼ等しいため、吸着口が基板に当接した後の吸着口の移動量を抑えることができる。従って、基板に対し、可動プレートの上動によって加えられる応力と、吸引によって加えられる応力との調整が図られ、基板に加えられる負荷の軽減が図られる。
【００２５】
手段９．前記基板が下反り状態にある場合には前記可動プレートが所定位置まで上動させられる速度の方が、吸引によって前記ロッドが前記支持ブロックに対し没入させられる速度よりも速くなるよう設定されていることを特徴とする手段４乃至７のいずれかに記載の基板矯正装置。
【００２６】
手段９によれば、基板が下反り状態にある場合には可動プレートが所定位置まで上動させられる速度の方が、吸引によってロッドが支持ブロックに対し没入させられる速度よりも速いため、没入速度が速すぎることにより下反り状態にある基板がさらに下方に引っ張られてしまうといった不具合が抑制される。
【００２７】
手段１０．前記基板が上反り状態にある場合には可動プレートが所定位置まで上動させられる速度の方が、吸引によってロッドが支持ブロックに対し没入させられる速度よりも遅くなるよう設定されていることを特徴とする手段４乃至７のいずれかに記載の基板矯正装置。
【００２８】
手段１０によれば、基板が上反り状態にある場合には可動プレートが所定位置まで上動させられる速度の方が、吸引によってロッドが支持ブロックに対し没入させられる速度よりも遅いため、可動プレートの上動速度が速すぎることによって上反り状態にある基板がさらに上方へ持ち上げられてしまうといった不具合が抑制される。
【００２９】
手段１１．前記ロッドが前記支持ブロックに対し没入する際の没入量が、調整可能となっていることを特徴とする手段４乃至１０のいずれかに記載の基板矯正装置。
【００３０】
手段１１によれば、ロッドが前記支持ブロックに対し没入する際の没入量が、調整可能となっているため、反りの程度等、そのときどきのニーズに応じた調整を図ることにより、作業時間の短縮化、エネルギーロスの低減等を図ったり、必要以上の矯正防止を図ったりすることができる。
【００３１】
手段１２．前記吸着体の吸着口が、前記基板の下面に既に取付けられた平坦又はほぼ平坦な下面を有する部品に当接可能となっていることを特徴とする手段４乃至１１のいずれかに記載の基板矯正装置。
【００３２】
手段１２によれば、吸着体の吸着口が、基板の下面に既に取付けられた平坦又はほぼ平坦な下面を有する部品に当接可能とされる。ここで、基板の下面に既に部品が実装されているような場合には、基板下面には好適に吸着口を当接させるための有効スペースを確保しにくい場合があるが、このような場合であっても、前記部品に対し吸着体の吸着口が当接させられることで、適正な反りの矯正を図ることができる。
【００３３】
手段１３．前記吸引は前記吸着口が前記基板に当接する前段階から行われるものであることを特徴とする手段１乃至１２のいずれかに記載の基板矯正装置。
【００３４】
手段１３のように、吸着口が基板に当接する前段階から吸引が行われるようにすれば、吸引開始タイミングを別途制御したりする必要がなくなり、制御等の簡素化が図られる。
【００３５】
手段１４．基板上に設けられた計測対象物（例えばハンダ）の三次元計測を行うための三次元計測装置の一部として設けられ、前記基板が矯正されたままの状態で三次元計測を行うことができるよう構成されてなる手段１乃至１３のいずれかに記載の基板矯正装置。
【００３６】
手段１４によれば、基板矯正装置によって基板が矯正されたままの状態で、三次元計測装置によって基板上に設けられた計測対象物の三次元計測が行われる。その結果、より正確な計測を行うことができる。
【００３７】
手段１５．少なくとも基板表面の計測対象物に対し、縞状の光強度分布を有する光パターンを照射可能な照射手段と、前記光パターンの照射された計測対象物を撮像可能な撮像手段と、前記計測対象物と前記光パターンとの相対位相関係を変化させる位相変化手段と、前記位相変更手段により変化させられた少なくとも３通り（例えば４通り）の相対位相関係下において前記撮像手段にて撮像された少なくとも３通り（例えば４通り）の画像データに基づき、位相シフト法により少なくとも前記計測対象物の所定の高さを演算し計測する演算計測手段とを備えた三次元計測装置において、
基板の少なくとも端部を支持固定した状態で、基板の裏面側に開口する吸着口を有してなり、前記吸着口より吸引可能に構成されてなる吸着体を備え、前記吸着体を前記基板の一方の面に対し接離方向に移動可能に構成するとともに、調整に際しては前記吸引が維持された状態で前記吸着体が所定位置に保持されるよう構成された基板調整手段を用いて、繋ぎ処理を施すことなく前記計測対象物の所定の高さを計測可能としたことを特徴とする三次元計測装置。
【００３８】
手段１５によれば、少なくとも基板表面の計測対象物に対し、縞状の光強度分布を有する光パターンが照射手段によって照射される。また、前記光パターンの照射された計測対象物が撮像手段によって撮像される。このとき、計測対象物と、光パターンとの相対位相関係が位相変化手段によって適宜変化させられる。そして、演算計測手段によって、位相変更手段により変化させられた少なくとも３通りの相対位相関係下において、撮像手段にて撮像された少なくとも３通りの画像データに基づき、位相シフト法により少なくとも計測対象物の所定の高さが演算計測される。さて、上記手段では、基板調整手段によって、基板の少なくとも端部が支持固定された状態で、基板の裏面側に開口する吸着口を有し該吸着口より吸引可能に構成されてなる吸着体が基板の一方の面に対し接離方向に移動させられ、特に調整に際しては吸引が維持された状態で吸着体が所定位置に保持されることで基板が調整される。そして、かかる調整により繋ぎ処理を施すことなく計測対象物の所定の高さを計測することができる。このため、演算計測処理を速やかに行うことが可能となる。
【００３９】
手段１６．前記基板調整手段は、前記位相シフト法による演算に際し、所定の１周期の範囲内に高さデータが収まるよう前記基板を調整可能となっていることを特徴とする手段１５に記載の三次元計測装置。
【００４０】
手段１６によれば、位相シフト法による演算に際し、所定の１周期の範囲内に高さデータが収まるよう、基板調整手段により基板が調整される。従って、上記手段１５に記載の作用効果が確実に奏される。
【００４１】
手段１７．少なくとも基板表面の計測対象物に対し、縞状の光強度分布を有する光パターンを照射可能な照射手段と、前記光パターンの照射された計測対象物を撮像可能な撮像手段と、前記計測対象物と前記光パターンとの相対位相関係を変化させる位相変化手段と、前記位相変更手段により変化させられた少なくとも３通り（例えば４通り）の相対位相関係下において前記撮像手段にて撮像された少なくとも３通り（例えば４通り）の画像データに基づき、位相シフト法により少なくとも前記計測対象物の所定の高さを演算し計測する演算計測手段とを備えた三次元計測装置において、
上記手段１乃至１４のいずれかに記載の基板矯正装置を用いて、繋ぎ処理を施すことなく前記計測対象物の所定の高さを計測可能としたことを特徴とする三次元計測装置。
【００４２】
手段１７によれば、手段１乃至１４の作用効果が奏された上で、かかる基板矯正がされることで、繋ぎ処理を施すことなく計測対象物の所定の高さを計測することができる。このため、演算計測処理を速やかに行うことが可能となる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００４４】
図１は本実施の形態における基板矯正装置１を示す平面図であり、図２は側断面図、図３は正面図である（但し、部材を一部省略しているものもある）。本実施の形態の基板矯正装置１は、クリームハンダの印刷されてなるプリント基板（以下、単に「基板」と称する）２の印刷状態を検査する際に用いられる三次元計測装置に対応して設けられている。すなわち、三次元計測装置は、周知のとおり、基板２の表面に対し斜め上方から正弦波状の複数の位相変化する光パターンを照射するための照明装置や、基板２上の前記照射された部分を撮像するためのＣＣＤカメラ等（いずれも図示略）を備えており、これらの下方に基板２及び基板２を支持可能な基板矯正装置１が設けられる。
【００４５】
また、三次元計測装置は、Ｘ軸レール３及び該Ｘ軸レール３に対しスライド可能なＹ軸レール４を備えており、Ｙ軸レール４上に基板矯正装置１がスライド可能に設けられている。つまり、基板矯正装置１は、基板２を含めて、Ｘ軸方向及びＹ軸方向へ水平に移動可能となっている。
【００４６】
基板矯正装置１は、前記Ｙ軸レール４に対しスライド可能に支持された支持プレート１１と、支持プレート１１の両側に立設された一対の側壁１２，１３とを備えている。両側壁１２，１３には、駆動プーリ１４及び複数の従動プーリ１５が回転可能に軸支されており、これらプーリ１４，１５に対し、環状のコンベアベルト１６が掛装されている。そして、基板矯正装置１に案内された基板２は、前記コンベアベルト１６上を移動し、図１の左から右方向へと移送されるようになっている。
【００４７】
一方の側壁１２の前端部（図１の左端部）近傍には基板ストッパ１７が設けられており、移送されてきた基板２が該基板ストッパ１７に当たることで、それ以上の前方への移送が規制されるようになっている。なお、基板ストッパ１７は、ストッパ用シリンダ１８により上下動可能に設けられているが、側壁１２等に固定されていても差し支えない。また、基板ストッパ１７の近傍には、基板検知センサ１９が設けられており、該基板検知センサ１９により、基板２が所定の計測位置まで移送案内されたことが検出されるようになっている。
【００４８】
両側壁１２，１３の上部には、ガイドレール２１，２２が固定されており、前記基板２はこれらガイドレール２１，２２に沿って案内されるようになっている。本実施の形態では、一方のガイドレール２１が幅方向の位置決め用とされている。すなわち、矯正時には、基板２の他端側（図３の右側）に設けられた位置調整機構２３により押さえられることで、基板２の一方の側端部が一方のガイドレール２１に押さえ付けられ、これにより基板２が幅方向に位置決め可能となっている。
【００４９】
さらに、各ガイドレール２１，２２の上面には、上面基準プレート２４が固定されている。これら上面基準プレート２４は、前記コンベアベルト１６の上方位置にはみ出して設けられており、基板２の矯正時には、上面基準プレート２４の下面が基準高さとされるようになっている。
【００５０】
併せて、基板２を載置可能なコンベアベルト１６の直下方には、チャックプレート２５を含むチャックユニット２６が設けられている。チャックユニット２６は、図示しないシリンダによって上下動可能に設けられており、特に基板２の矯正時には上動させられるようになっている。かかる上動により、チャックプレート２５がコンベアベルト１６及び基板２を持ち上げる格好となり、基板２の両側は、チャックプレート２５及び上面基準プレート２４間で挟持されるようになっている。
【００５１】
さて、前記支持プレート１１には、ロッド２７が挿通されており、該ロッド２７は図示しないシリンダによって上下動されるようになっている。ロッド２７の先端には、可動プレート２８が水平方向にセットされた状態で連結されており、ロッド２７の上下動に伴って可動プレート２８も上下動するようになっている。かかる可動プレート２８には、多数のボルト孔２９が形成されており、該ボルト孔２９のうち、任意かつ所定のボルト孔２９に対応するようにして、吸着手段３１が設けられている。
【００５２】
図４に示すように、吸着手段３１は、支持ブロック３２を有している。支持ブロック３２には長孔３３が形成されている。該長孔３３にはボルト３４が挿通され、ボルト３４の先端は前記所定のボルト孔２９に螺着されている。このように、支持ブロック３２は可動プレート２８に対しボルト３４で固定されているのであるが、上記長孔３３の存在により、支持ブロック３２の設置位置及び設置方向は適宜調整可能となっている。
【００５３】
支持ブロック３２には、鉛直方向に延びる挿通孔３５が形成されている。該挿通孔３５は、支持ブロック３２の側部に開口するバキューム孔３６に連通しており、バキューム孔３６の開口部に対応してバキュームジョイント３７が取付けられている。また、バキュームジョイント３７には、バキュームポンプから延びるバキュームホース（いずれも図示略）が接続されるようになっている。
【００５４】
前記挿通孔３５の下部にはコイルスプリング３８が設けられており、このコイルスプリング３８上には、ロッド３９が上下動可能、かつ、支持ブロック３２から上方に突出した状態で設けられている。ロッド３９は、鉛直方向に延びる貫通孔４１を有している。また、ロッド３９の下部外周にはコイルスプリング３８に当接する支持フランジ４２が一体形成され、その上方にはストッパフランジ４３が一体形成されている。本実施の形態では、ロッド３９は、常にはコイルスプリング３８の付勢力で上方に押圧力を受けており、該押圧力と自重とのバランスにより所定の突出状態に維持されるようになっている。但し、常にはストッパフランジ４３が支持ブロック３２の挿通孔３５上端の小径部分に当たるように構成してもよい。この場合、ロッド３９のそれ以上の上動が規制されることから、突出状態の一層の安定化が図られる。このように、通常は、ロッド３９の上部が図示するように所定の突出状態に維持されるようになっている。なお、支持フランジ４２及びストッパフランジ４３間には、ゴム製のパッキン４４が設けられており、後述する吸引に際しての空気の漏れ防止が図られている。
【００５５】
さらに、ロッド３９の上部には、該ロッド３９の所定以上の下動を規制するための下動規制フランジ４５が設けられている。なお、この下動規制フランジ４５に代えて、ロッド３９外周に若干の括れ部を形成しておき、該括れ部にＣリングを外嵌することとしてもよい。また、下動規制フランジ４５よりも上方においてロッド３９の上端部には、上端に吸盤状の吸着口４６を有し、かつ、弾性変形可能なゴム製の吸着パッド４７が取付けられている。
【００５６】
次に、上記のように構成されてなる基板矯正装置１を用いて、基板２を矯正する際の作用及び効果について説明する。
【００５７】
まず、少なくとも上面にクリームハンダの印刷形成されてなる基板２が基板矯正装置１の方へと案内されてくる。ここで、前記駆動プーリ１４が回転駆動させられることでコンベアベルト１６が回転し、基板矯正装置１のコンベアベルト１６に載置された基板２は、コンベアベルト１６の回転に伴って、両側のガイドレール２１，２２に沿って前方へと搬送される。
【００５８】
そして、基板２の前端部が前記基板ストッパ１７に当たることで、それ以上の前方への移送が規制されるとともに、基板検知センサ１９によって基板２が所定の計測位置まで移送案内されたことが検出される。該検出に伴い、駆動プーリ１４、つまりはコンベアベルト１６の回転が停止される。
【００５９】
基板２が所定の計測位置にて停止させられた後、前記位置調整機構２３により基板２の他端側が押さえられ、基板２の一方の側端部が一方のガイドレール２１に押さえ付けられる。これにより基板２が幅方向に位置決めされる。また、この位置決めと同時に、チャックユニット２６が上動させられる。かかる上動により、チャックプレート２５がコンベアベルト１６及び基板２を持ち上げる格好となり、基板２の両側は、チャックプレート２５及び上面基準プレート２４間で挟持される。つまり、基板２の両側の上面が上面基準プレート２４の下面（基準面）に当接し、上下方向にも位置決めされる。
【００６０】
次に、ロッド２７及び可動プレート２８が上動されることで、実質的に基板２の矯正が行われる。ここで、基板２が上反りしている場合について説明すると、図５に示すように、可動プレート２８が上動することで、吸着手段３１も一体となって上動する。このときには、ロッド３９の上部が、所定の突出状態に維持されている。
【００６１】
そして、可動プレート２８の上動過程において、図６に示すように、吸着体４７の吸着口４６が基板２の下面に当接する。この当接時或いは当接よりも前段階の時点から、前記バキュームジョイント３７を介して吸引が行われる。この吸引により吸着口４６が基板２の下面に吸着する。これとともに、前記貫通孔４１及び挿通孔３５がバキューム孔３６を除いては閉鎖状態となることから、挿通孔３５内が真空引きされることとなる。これにより、ロッド３９がコイルスプリング３８の付勢力に抗して下方へ没入されることとなる。換言すれば、吸着体４７と支持ブロック３２との相対位置関係が縮められ、この間に上反りが矯正されることとなる。そして、この吸引が継続される限り、図７に示すように、下動規制フランジ４５が支持ブロック３２の上端面に当接し、ロッド３９のそれ以上の下動が規制されることとなる。つまりは、吸着体４７は、支持ブロック３２に対し、所定の相対位置関係に保持されることとなる。
【００６２】
さらに、上記吸引とともに、可動プレート２８の上動が継続され、前記吸着体４７が支持ブロック３２に対し、所定の相対位置関係に保持されるのと同じくらいのタイミングで可動プレート２８は所定位置に停止させられる。なお、この可動プレート２８の停止は、上動量を別途検出することで制御してもよいし、別途ストッパを設けて、可動プレート２８の所定以上の上動を機械的に規制して停止させることとしてもよい。このように、前記可動プレート２８の停止される所定位置、及び、吸着体４７と支持ブロック３２との相対位置関係を予め適正に設定しておくことで、上反りが適正に矯正され、平坦な状態を維持することができる。
【００６３】
次に、基板２が下反りしている場合について説明する。図８に示すように、上記同様、可動プレート２８が上動することで、吸着手段３１も一体となって上動する。このときには、ロッド３９の上部が、所定の突出状態に維持されている。
【００６４】
そして、可動プレート２８の上動過程において（上反りの場合よりも早いタイミングで）、図９に示すように、吸着体４７の吸着口４６が基板２の下面に当接する。この当接時或いは当接よりも前段階の時点から、前記バキュームジョイント３７を介して吸引が行われ、この吸引により吸着口４６が基板２の下面に吸着する。そして、ロッド３９がコイルスプリング３８の付勢力に抗して下方へ没入され、吸着体４７と支持ブロック３２との相対位置関係が縮められつつ、図７に示すように、可動プレート２８が上動させられる。そして、下動規制フランジ４５が支持ブロック３２の上端面に当接し、ロッド３９のそれ以上の相対下動が規制され、吸着体４７は、支持ブロック３２に対し、所定の相対位置関係に保持される。さらに、上記吸引とともに、可動プレート２８の上動が継続され、前記吸着体４７が支持ブロック３２に対し、所定の相対位置関係に保持されるのと同じくらいのタイミングで所定位置に停止させられる。このように、前記可動プレート２８の停止される所定位置、及び、吸着体４７と支持ブロック３２との相対位置関係を予め適正に設定しておくことで、下反りについても適正に矯正され、平坦な状態を維持することができる。
【００６５】
以上詳述したように、本実施の形態によれば、基板２が下反りしている場合のみならず、上反りしていたとしても適正に矯正を行うことができる。また、吸着体の変形量のみの移動量しか確保できなかった従来技術とは異なり、吸着体４７自身が、前記吸引によるコイルスプリング３８の圧縮変形に基づき支持ブロック３２に対し相対移動し、支持ブロック３２に対し当初よりも没入した所定の相対位置関係に保持されることで、反りが矯正される。そのため、比較的大きな反りであっても、適正に矯正することができる。
【００６６】
尚、上述した実施の形態の記載内容に限定されることなく、例えば次のように実施してもよい。
【００６７】
（ａ）図１１に示すように、上記ストッパフランジ４３の上面にスペーサ５１を適宜設置可能な構成としてもよい。このようにスペーサ５１を介在させることで、当初のロッド３９の突出量を抑えたり等の調整を行うことができ、また、ひいては没入量の調整をも行うことができる。
【００６８】
（ｂ）また、図１２に示すように、支持ブロック３２及び下動規制フランジ４５間のロッド３９の外周位置に、ワッシャ５２等を設けることとしてもよい。このようにワッシャ５２を介在させることで、ロッド３９の没入量を抑えたり等の調整を行うことができる。
【００６９】
（ｃ）上記実施の形態では、吸着体４７の吸着口４６が基板２の下面に吸着される構成となっているが、図１３に示すように、基板２の下面に設けられ、比較的平坦面を有する電子実装部品（例えばＱＦＰ；Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅや、ＤＩＰ：Ｄｕａｌ  Ｉｎｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅや、ＰＧＡ：Ｐｉｎ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ等）５３の下面に吸着体４７の吸着口４６が吸着されることとしてもよい。すなわち、基板２の下面に既に電子部品５３等が実装されているような場合には、基板２下面には好適に吸着口を当接させるための有効スペースを確保しにくい場合があるが、このような場合であっても、前記電子部品５３に対し吸着体４７の吸着口４６が当接させられることで、適正な反りの矯正を図ることができる。
【００７０】
（ｄ）上記実施の形態では特に言及していないが、可動プレート２８が所定位置まで上動させられる速度と、吸引によってロッド３９が支持ブロック３２に対し没入させられる速度とが等しく又はほぼ等しくなるよう設定することとしてもよい。このように構成することで、吸着口４６が基板２に当接した後の吸着口４６の移動量を抑えることができ、基板２に加えられる負荷の軽減が図られる。
【００７１】
（ｅ）また、基板２が下反り状態にある場合には、可動プレート２８が所定位置まで上動させられる速度の方が、吸引によってロッド３９が支持ブロック３２に対し没入させられる速度よりも速くなるよう設定してもよい。このように構成することで、没入速度が速すぎることにより下反り状態にある基板２がさらに下方に引っ張られてしまうといった不具合が抑制される。逆に、基板２が上反り状態にある場合には、可動プレート２８が所定位置まで上動させられる速度の方が、ロッド３９の没入速度よりも遅くなるよう設定してもよい。このように構成することで、可動プレート２８の上動速度が速すぎることによって上反り状態にある基板２がさらに上方へ持ち上げられてしまうといった不具合が抑制される。
【００７２】
（ｆ）ボルト孔２９としてはボルト３４の雄ねじに対応するようにして雌ねじが形成されていてもよいし、ボルト孔２９には雌ねじが形成されていなくても別途ナットの雌ねじに螺着されるような構成となっていてもよい。
【００７３】
（ｇ）上記実施の形態では、矯正に際し、基板２の両側部全てをチャックする構成としているが、基板２の四隅をチャックするだけの構成としてもよい。
【００７４】
（ｈ）上記実施の形態では、弾性手段としてコイルスプリング３８を採用しているが、板ばね、皿ばね等の他のばね部材や、クッション或いはエアークッション等を採用してもよい。
【００７５】
（ｉ）上記実施の形態で説明した基板矯正装置１を用いて、三次元計測に際しての調整を行うこととしてもよい。すなわち、位相シフト法による演算に際し、所定の１周期の範囲内に高さデータが収まるよう、基板矯正装置１により基板２を調整することとしてもよい。このように調整することで、所謂繋ぎ処理を施すことなく計測対象物（クリームハンダ等）の所定の高さを計測することができ、演算計測処理を速やかに行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態における基板矯正装置を示す平面図である。
【図２】基板矯正装置を示す側断面図である。
【図３】基板矯正装置を示す正面図であって、左側は可動プレート上動前の状態を、右側は可動プレート上動時の状態をそれぞれ示すものである。
【図４】吸着手段の構成を示す断面図である。
【図５】上反り状態にある基板の矯正時の作用を説明する吸着手段等の側面図である。
【図６】上反り状態にある基板の矯正時の作用を説明する吸着手段等の側面図である。
【図７】基板の矯正時の作用を説明する吸着手段等の側面図である。
【図８】下反り状態にある基板の矯正時の作用を説明する吸着手段等の側面図である。
【図９】下反り状態にある基板の矯正時の作用を説明する吸着手段等の側面図である。
【図１０】基板の矯正時の作用を説明する吸着手段等の側面図である。
【図１１】別の実施の形態における吸着手段を示す部分断面図である。
【図１２】別の実施の形態における吸着手段を示す部分断面図である。
【図１３】別の実施の形態における基板及び吸着手段を示す側面図である。
【符号の説明】
１…基板矯正装置、２…（プリント）基板、１１…支持プレート、２４…上面基準プレート、２５…チャックプレート、２６…チャックユニット、２８…可動プレート、３１…吸着手段、３２…支持ブロック、３３…長孔、３４…ボルト、３５…挿通孔、３６…バキューム孔、３８…弾性手段としてのコイルスプリング、３９…ロッド、４５…下動規制フランジ、４６…吸着口、４７…吸着体、５１…スペーサ、５２…ワッシャ、５３…（電子）部品。
【図１】
0003954334.tif 000002
【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】
0003954334.tif 000008
【図８】
0003954334.tif 000009
【図９】
0003954334.tif 000010
【図１０】
0003954334.tif 000011
【図１１】
0003954334.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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