JP3971221B2 - 部品試験装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ICチップ等の電子部品を試験する部品試験装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置などの製造過程においては、最終的に製造されたICチップ等の電子部品に対して各種試験を施す必要があるが、そのような試験を自動的に行う装置として、従来、特開平11−333775号公報に開示されるような装置がある。
【0003】
この装置は、トレイに収納された試験前のICチップを部品吸着用のノズル部材を有する第1の部品移動手段により吸着してバッファ装置に載せ、バッファ装置によりテストヘッド近傍まで搬送した後、部品吸着用のノズル部材を有する第2の部品移動手段によりバッファ装置上のICチップを吸着してテストヘッド上のソケットに移載して試験を行う。そして試験後は、第2の部品移動手段によりテストヘッドからバッファ装置にICチップを移載してトレイ載置部まで搬送した後、第1の部品移動手段によって試験結果に応じた所定のトレイ上にICチップを移し替えるように構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この種の部品試験装置では、テストヘッドが装置の本体部分に対して脱着可能に構成されており、被試験体である部品の種類の変更、あるいは試験内容の変更に応じてテストヘッドが交換されるようになっている。
【0005】
テストヘッドは本体部分に対して機械的に位置決めされた状態で固定されるのが一般的であるが、テストヘッド交換の際に多少の組付誤差が生じる場合があり、このような誤差が試験を実施する上で無視できない場合がある。例えば、リード間ピッチが極めて狭い部品等では、テストヘッドに対して高い位置決め精度が要求されるため、上記のような誤差が無視できない場合が生じ得る。
【0006】
このような問題の対策として、テストヘッドへ部品を搬送する部品移動手段(上記第2の部品移動手段)にカメラを設け、このカメラによりテストヘッドのソケット取付部分を撮像し、その画像の認識に基いてテストヘッドの組付誤差を検出し、それに応じ、上記搬送装置によるテストヘッドへの部品移載時にその位置の補正を行うようにすることが効果的である。
【0007】
この場合、上記部品移動手段には、カメラに加え、鮮明な画像を得るために被撮像部分に光を照射する照明装置を設けておけばよい。
【0008】
ところで、このように上記部品移動手段にカメラ及び照明装置を設ける場合、被撮像部分であるソケット取付部分の画像の解像度及び鮮明度を高めるため、カメラ及び照明装置はできるだけテストヘッドのソケットに近い高さ位置に設けておくことが望ましい。しかし、このようにカメラ及び照明をソケットに近い高さ位置に固定的に設けておくだけでは、上記部品移動手段の移動経路の途中に試験装置の付属部材が上方に突出する状態で設置されている場合に、部品移動手段による部品搬送時に上記カメラや照明が上記付属部材と干渉し、部品移動手段の移動に支障をきたす等の問題が生じる。
【0009】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ソケット取付部分の撮像を鮮明に行うことができ、しかも、部品移動手段の移動中にカメラ等が部品試験装置の付属部材と干渉することを避け、部品の搬送を効果的に行うことができる部品試験装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、検査ソケットが設けられた試験部と、試験の対象となる部品を保持して所定の部品供給部から上記試験部まで移動させるとともに試験部の検査ソケットに接続させる部品移動手段とを備えた部品試験装置において、部品移動手段が移動する経路の途中に、部品試験装置の付属部材が上記検査ソケットよりも上方に突出して設けられ、上記部品移動手段に、上記試験部の検査ソケット取付部分を撮像するための撮像装置及び照明装置が設けられるとともに、上記撮像装置及び照明装置のうちの少なくとも一方が上記試験部の検査ソケット取付部分に接近する下降位置とこの位置より所定量高く上記付属部材に干渉しない高さとなる上昇位置との間で昇降可能とされ、この装置を昇降させる昇降駆動機構が上記部品移動手段に設けられているものである。
【0011】
この構成によれば、上記撮像装置により検査ソケット取付部分を撮像し、その画像認識に基き検査ソケット取付部分の組付け誤差等を調べ、それに応じた部品移動手段の移動位置の補正等を行うことができる。
【0012】
そして、上記検査ソケット取付部分の撮像時には、撮像装置及び照明装置のうちで昇降可能とされた装置が検査ソケット取付部分に接近する下降位置とされることにより、鮮明な画像が得られる。一方、部品移動手段の移動時等には上記の昇降可能とされた装置が上昇位置とされることにより、付属部材との干渉防止等に有利な状態とされる。
【0013】
この発明において、請求項2記載の発明のように、上記昇降駆動機構は、制御手段により制御されて、通常時は上記昇降可能な装置を上昇位置とし、上記撮像装置及び照明装置が上記試験部の検査ソケット取付部分の撮像のために使用されるときに上記昇降可能な装置を下降位置とするようになっていることが好ましい。このようにすれば、部品移動手段の移動時等に、撮像装置及び照明装置が上記付属部材と干渉することが確実に防止される。
【0014】
また、請求項3記載の発明のように、上記撮像装置は上記付属部材と干渉しない高さに保たれた状態で上記部品移動手段に固定的に設けられ、一方、上記照明装置は、上記昇降駆動機構の駆動により昇降するように構成されていれば、撮像時に照明装置が下降位置とされることで検査ソケット取付部分を明るく照らし、鮮明な画像を得ることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中には方向性を明確にするためにX軸、Y軸を示している。
【0016】
図1及び図2は、本発明に係る部品試験装置を概略的に示している。これらの図に示すように、部品試験装置1(以下、試験装置1と略す)は、部品の搬送及び試験中の部品保持(固定)という機械的な役割を担うハンドラ2と、このハンドラ2に組込まれる試験装置本体3とから構成されている。
【0017】
試験装置本体3は、上面にテストヘッド4を備えた箱型の装置で、テストヘッド4(試験部)に設けられた検査ソケット4a,4b(図3参照)に部品をセットして該部品の入力端子にテスト電流を供給しつつ部品の出力端子からの出力電流を受けることにより部品の品質を判断するように構成されている。
【0018】
試験装置本体3は、前記ハンドラ2に対して脱着可能に構成されており、図示を省略するが、例えば試験装置本体3を専用の台車に載せた状態でハンドラ2の下側から所定の挿着位置に挿入し、テストヘッド4をハンドラ2の基台2aに形成された開口部から後記テスト領域Taに臨ませた状態で固定することによりハンドラ2に対して組付けられている。なお、テストヘッド4と試験装置本体3とは必ずしも一体である必要はなく、テストヘッド4のみをハンドラ2に組付け、その他の部分をハンドラ2から離間した位置に配置してテストヘッド4に対して電気ケーブル等で電気的に接続するようにしてもよい。
【0019】
ハンドラ2は、図1に示すように、上部が側方に迫出した略箱型の装置で、トレイに収納された部品を取出して前記テストヘッド4に搬送し、さらに試験後の部品をその試験結果に応じて仕分けするように構成されている。以下、その構成について具体的に説明する。
【0020】
ハンドラ2は、大きく分けて、トレイTrが収納されるトレイ収納領域Saと、テストヘッド4等が配置されるテスト領域Taの二つの領域に分けられている。
【0021】
トレイ収納領域Saには、X軸方向に複数のトレイ収納部が並設されており、当実施形態では、図2の左側から順に第1〜第3の3つのトレイ収納部12〜14が並設されている。11,15は空トレイの仮置きスペース等である。そして、第1トレイ収納部12に試験前(未検査)の部品を載せたトレイTrが、第2トレイ収納部13に試験後の部品のうち不合格品(Fail)を載せたトレイTrが、第3トレイ収納部14に試験後の部品のうち合格品(Pass)を載せたトレイTrが各々収納されている。なお、各トレイTrは何れも共通の構造を有しており、図示を省略するが、例えばその表面には格子状に区画形成された複数の部品収納部が設けられ、ICチップ等の部品が各部品収納部に収納されるように構成されている。
【0022】
各トレイ収納部12〜14は、夫々昇降可能なテーブル上に複数のトレイTrを積み重ねた状態で収納するように構成されており、最上位のトレイTrのみを基台2a上に臨ませた状態で配置し、それ以外のトレイTrを基台下のスペースに収納するように構成されている。なお、ハンドラ2の側壁には、各トレイ収納部12〜14に対応して扉12b〜14bが設けられており、これらの扉12b〜14bを開くことにより各トレイ収納部12〜14に対してトレイTrを出し入れできるように構成されている。
【0023】
トレイ収納領域Saには、さらに図1及び図2に示すようにP&Pロボット(Pick & Place Robot)20が設けられている。
【0024】
P&Pロボット20は、移動可能なヘッド23を有しており、このヘッド23によって第1トレイ収納部12のトレイTrから部品を取出して後述するシャトルロボット30A,30Bに受け渡すとともに、試験後の部品をシャトルロボット30A,30Bから受け取って第2トレイ収納部13又は第3トレイ収納部14のトレイTrに移載するもので、さらにトレイ収納部12〜14と空トレイの仮置きスペース11,15との間で空トレイTrを搬送するトレイ搬送機能も有している。
【0025】
詳しく説明すると、上記基台2a上にはY軸方向に延びる一対の固定レール21が設けられ、これら固定レール21にヘッド支持部材22が移動可能に装着されている。また、図示を省略するが、サーボモータにより回転駆動されて前記固定レール21と平行に延びるボールねじ軸が基台2a上に設けられ、このボールねじ軸が前記支持部材22に設けられたナット部材(図示省略)に螺合装着されている。さらに、詳しく図示していないが、前記支持部材22にX軸方向に延びる固定レールが設けられてこの固定レールにヘッド23が移動可能に装着されるとともに、サーボモータにより回転駆動されて前記固定レールと平行に延びるボールねじ軸が設けられ、このボールねじ軸がヘッド23に設けられたナット部分に螺合装着されている。そして、上記各サーボモータによるボールねじ軸の回転駆動に応じて支持部材22がY軸方向に、ヘッド23がX軸方向に夫々移動することにより、ヘッド23が前記トレイ収納部12〜14、空トレイの仮置きスペース11,15及びシャトルロボット30A,30Bの後記部品受渡し位置P1を含む範囲で平面的に移動(X−Y平面上を移動)し得るように構成されている。
【0026】
ヘッド23には、複数のノズル部材が搭載されており、当実施形態では部品用の一対のノズル部材24a,24bとトレイ用のノズル部材25との合計3つのノズル部材が搭載されている。各ノズル部材24a,24b及び25は、図外の電磁バルブ等を介して負圧発生源に接続されており、後述する部品搬送時にはノズル部材24a,24bの先端に部品吸着用の負圧が供給され、該負圧の作用により部品を吸着するように構成されている。同様に、空トレイTrの搬送時はノズル部材25の先端にトレイ吸着用の負圧が供給され、該負圧の作用によりトレイTrを吸着するように構成されている。
【0027】
部品吸着用の各ノズル部材24a,24bは、ヘッド23に対して昇降及び回転(ノズル軸回りの回転)が可能となっており、図示を省略するがサーボモータを駆動源とする駆動機構により夫々作動するように構成されている。そして、第2トレイ収納部12等のトレイTr上、あるいはシャトルロボット30A,30Bの後記テーブル32の上方にヘッド23が配置された状態で、各ノズル部材24a,24bの昇降動作に伴いトレイTrに対する部品の出し入れ等を行うように構成されている。なお、トレイTrへの部品の収納に際しては、このようなノズル昇降動作に加えて各ノズル部材24a,24bが回転することによりトレイTrに対して予め定められた方向で部品を収納し得るように構成されている。
【0028】
トレイ用ノズル部材25は、ヘッド23に対して昇降動作のみが可能となっており、サーボモータ25aを駆動源とする駆動機構により作動するように構成されている。そして、部品の取出しに伴い空になったトレイTrを吸着した状態で、ヘッド23の移動に伴い第1トレイ収納部12から空トレイの仮置きスペース11にトレイTrを移送するとともに、必要に応じて仮置きスペース11から空のトレイTrを吸着して第2又は第3のトレイ収納部13,14に移送するように構成されている。
【0029】
一方、テスト領域Taには、前記テストヘッド4と、一対のシャトルロボット30A,30B(第1シャトルロボット30A,第2シャトルロボット30B)と、テスト領域Ta内での所定の部品供給部(シャトルロボット30A,30Bからの部品供給部)からテストヘッド4まで部品を保持して移動させるとともに上記テストヘッド4の検査ソケット4a,4bに部品を接続させる部品移動手段としてのテストロボット40とが配設されている。
【0030】
テストヘッド4は、上述の通り基台2aに形成された開口部からテスト領域Taの略中央部分に露出した状態で配設されている。図3に示すように、テストヘッド4の表面には、部品をセットするための複数のソケットが配設されており、当試験装置1においては2つのソケット4a,4bがX軸方向に並設されている。
【0031】
各ソケット4a,4bには、それぞれ部品(ICチップ等)の各リードに対応する接触部(図示せず)が設けられており、各ソケット4a,4bに部品を夫々位置決めすると、部品の各リードとこれに対応する接触部とが接触して該部品に対して導通試験や、入力電流に対する出力特性試験等の電気的試験が施されるように構成されている。
【0032】
また、テストヘッド4には、ハンドラ2に対するテストヘッド4の組付誤差を画像認識により求めるための複数のマークが設けられ、例えばY軸方向及びX軸方向に所定間隔で配置された3つのマーク5a〜5cが設けられている。これらのマーク5a〜5cはソケット4a,4bに対して所定の位置関係を有しており、高い精度で設けられている。
【0033】
シャトルロボット30A,30Bは、トレイ収納領域Saとテスト領域Taとの間で部品を搬送しつつ前記P&Pロボット20およびテストロボット40に対して部品の受渡しを行う装置で、図2に示すように夫々Y軸方向に延びる固定レール31と、サーボモータを駆動源とする駆動機構により駆動されて前記固定レール31に沿って移動するテーブル32とを有している。そして、第1トレイ収納部11及び第5トレイ収納部15の近傍に設定されたP&Pロボット20に対する部品受渡し位置P1と、テストヘッド4側方に設定されたテストロボット40に対する部品受渡し位置P2との間で前記テーブル32を固定レール31に沿って往復移動させながら該テーブル32により部品を搬送するように構成されている。
【0034】
テーブル32には、試験前の部品を載置するためのエリアと、試験後の部品を載置するエリアとが予め定められており、当実施形態では、図4に示すようにテーブル32のうちトレイ収納領域Sa側(同図では下側)が試験後の部品を載置する第1エリアa1とされ、その反対側が試験前の部品を載置する第2エリアa2と定められている。各エリアa1,a2には、夫々一対の吸着パッド33がX軸方向に所定間隔で、具体的にはP&Pロボット20の前記ヘッド23のノズル部材24a,24bに対応する間隔で設けられおり、部品搬送時には、これらパッド33上に部品が載置され吸着された状態で搬送されるように構成されている。
【0035】
なお、各シャトルロボット30A,30BとP&Pロボット20及びテストロボット40との部品の受渡しは、例えば、以下のようにして行われる。
【0036】
まず、P&Pロボット20から各シャトルロボット30A,30Bに試験前の部品を移載する際には、図5(a)に示すように部品受渡し位置P1の所定の位置にP&Pロボット20のノズル部材24a,24b(ヘッド23)が位置決めされ、ノズル部材24a,24bに第2エリアa2が対応するようにテーブル32が位置決めされ(この位置を第2ポジションという)、この状態でノズル部材24a,24bの昇降に伴いテーブル32上に部品が移載される。一方、シャトルロボット30A(30B)からP&Pロボット20に試験後の部品を移載する際には、図5(b)に示すようにノズル部材24a,24bに第1エリアa1が対応するようにテーブル32が位置決めされ(この位置を第1ポジションという)、この状態でテーブル32上の部品がノズル部材24a,24bの昇降に伴い吸着される。
【0037】
また、テストロボット40からシャトルロボット30A(30B)に試験後の部品を移載する際には、図5(c)に示すように部品受渡し位置P2の所定の位置にテストロボット40の後記ノズル部材60a,60b(ヘッド本体43a,43b)が位置決めされ、各ノズル部材60a,60bに第1エリアa1が対応するようにテーブル32が位置決めされ(第1ポジション)、この状態でノズル部材60a,60bの昇降に伴ってテーブル32上に部品が載置される。一方、シャトルロボット30A(30B)からテストロボット40に試験前の部品を移載する際には、図5(d)に示すようにノズル部材60a,60bに第2エリアa2が対応するようにテーブル32が位置決めされ(第2ポジション)、この状態でノズル部材60a,60bの昇降に伴いテーブル32上から部品が吸着されるようになっている。
【0038】
テストロボット40は、上述のように各シャトルロボット30A,30Bによりトレイ収納領域Saからテスト領域Taに供給される部品をテストヘッド4に搬送(供給)して該試験の間テストヘッド4に対して部品を押圧した状態で保持(固定)し、試験後は、部品をそのままシャトルロボット30A,30Bに受け渡す(排出する)装置である。
【0039】
このテストロボット40は、シャトルロボット30A,30Bを跨ぐように基台2a上に設けられた高架2bに沿って移動する部品移動手段としての一対の搬送用ヘッド42A,42B(第1搬送用ヘッド42A,第2搬送用ヘッド42B)を有しており、これら搬送用ヘッド42A,42Bに夫々搭載された一対のヘッド本体43a,43b(第1ヘッド本体43a,第2ヘッド本体43b)によりテストヘッド4に対して部品の供給及び排出を行うように構成されている。以下、図1,図2及び図6〜図10を参照しつつ搬送用ヘッド42A,42Bの構成について具体的に説明する。
【0040】
各搬送用ヘッド42A,42Bは、夫々、前記高架2B上に配設されたX軸方向の固定レール45に沿って移動可能な一対の可動フレーム46a,46b(第1可動フレーム46a,第2可動フレーム46b)を有している。これらの可動フレーム46a,46bのうち第1可動フレーム46aにはサーボモータ47が固定されており、このサーボモータ47の出力軸にX軸方向に延びるボールねじ軸48が一体的に連結されるとともに、このボールねじ軸48が第2可動フレーム46bに設けられたナット部分49に螺合装着されている。また、サーボモータ50により夫々回転駆動される前記固定レール45と平行な一対のボールねじ軸51が基台2aに設けられ、これらボールねじ軸51が搬送用ヘッド42A,42Bの各第1可動フレーム46aに設けられたナット部分52に螺合装着されている。すなわち、サーボモータ50によるボールねじ軸51の回転駆動に伴い各搬送用ヘッド42A,42Bが固定レール45に沿って夫々X軸方向に移動するとともに、前記サーボモータ47によるボールねじ軸48の回転駆動に伴い、各搬送用ヘッド42A,42Bにおいて、図8の二点鎖線に示すように第2可動フレーム46bが第1可動フレーム46aに対して相対的にX軸方向に移動し得るように構成されている。
【0041】
各可動フレーム46a,46b上には、図7及び図8に示すようにY軸方向に延びる固定レール54が夫々配設されている。各レール54には、ヘッド支持部材55が夫々移動可能に支持されており、これらヘッド支持部材55の先端部(図7では右側端部)に前記ヘッド本体43a,43bが夫々組付けられている。そして、各可動フレーム46a,46bに、サーボモータ57により駆動される前記固定レール54と平行なボールねじ軸58が夫々固定台56を介して支持され、これらボールねじ軸58がヘッド支持部材55に設けられたナット部分59に夫々螺合装着されている。これにより各サーボモータ57によるボールねじ軸58の回転駆動に伴い各ヘッド本体43a,43bが可動フレーム46a,46bに対して夫々Y軸方向に移動するように構成されている。
【0042】
各ヘッド本体43a,43bには、図7及び図9に示すように部品吸着用のノズル部材60a,60b(第1ノズル部材60a,第2ノズル部材60b)が夫々設けられている。各ノズル部材60a,60bは、ヘッド本体43a,43bのフレームに対して昇降及び回転(ノズル軸回りの回転)が可能となっており、サーボモータを駆動源とする図外の駆動機構により駆動するように構成されている。さらに各ノズル部材60a,60bは、図外の電磁バルブ等を介して負圧発生源に接続されており、テストヘッド4への部品搬送時等にはノズル部材60a,60bの先端に部品吸着用の負圧が供給され、該負圧の作用により部品を吸着するように構成されている。
【0043】
また、各ヘッド本体43a,43bには、ノズル部材60a,60bの部品が吸着されるべき位置の近傍に基準マーク60c,60dが夫々配置されている。基準マーク60c,60dは、例えばリング状に形成されており、内周と外周とで色を変えてその位置を認識しやすくしている。これらの基準マーク60c,60dは、後記部品認識カメラ64によって部品とともに撮像され、その撮像信号に基づいて部品のずれ補正を行うために用いられる。ただし、この基準マーク60c,60dに代えて、ノズル部材60a,60bの適当な部位を用いてもよい。
【0044】
また、各搬送用ヘッド42A,42Bにおける一方のヘッド本体43bの側方(図9においてヘッド本体43bの右側)には、テストヘッド4への部品供給の際にテストヘッド4のソケット取付部分を撮像するための撮像装置としてのCCDエリアセンサからなるソケット認識カメラ61と、照明装置62と、これらカメラ61及び照明装置62のうちの少なくとも一方を昇降させる昇降駆動機構63とが搭載されている。
【0045】
当実施形態では、ソケット認識カメラ61が、搬送用ヘッド42A,42Bの途中に設けられている試験装置1の付属部材(後記部品認識カメラ64等からなる撮像ユニット)に干渉しない高さ位置で搬送用ヘッド42A,42Bに対して固定的に設けられる一方、照明装置62が昇降駆動機構63によって昇降されるようになっており、具体的には図9及び図10に示すように構成されている。
【0046】
すなわち、ソケット認識カメラ61は、ヘッド支持部材55の中間高さ位置に固設された取付枠61aの前面に、ボルト等で固定的に取付けられている。一方、照明装置62は、照明保持枠体62a内にLED等の発光体(図示せず)を配設し、下方に向けて光を照射し得るようになっており、その照明保持枠体62aが、ヘッド支持部材55に設けられた垂直方向のガイド62bに、昇降可能に支持されている。
【0047】
また、昇降駆動機構63は、エアシリンダ63aで構成され、このエアシリンダ63aのシリンダ本体が上記取付枠61aに固定されるとともに、シリンダ本体から下方に突出するロッド63bの先端が、照明保持枠体62aの上端に設けられた突出部62cに連結されている。こうして、上記エアシリンダ63aに対するエアの給排により、照明装置62を、テストヘッド4のソケット取付部分に接近する下降位置とこれより所定量高い上昇位置との間で昇降させるようになっている。そして、上昇位置では照明装置62が後記部品認識カメラ64等からなる撮像ユニットに干渉しない高さ(照明装置62の下端が上記撮像ユニットの上端より高い位置)となるように構成されている。
【0048】
テスト領域Taには、さらに前記シャトルロボット30A,30Bの部品受渡し位置P2とテストヘッド4との間に、夫々部品認識カメラ64等からなる撮像ユニットが配設されている。この部品認識カメラ64は、CCDエリアセンサからなり、画像の認識に基づいて部品の吸着状態(吸着誤差(ずれ))を調べるとともに、テストロボット40の移動誤差を調べるべく、各搬送用ヘッド42A,42Bにより吸着されている2つの部品をその近傍に設定された基準マーク60c,60dとともに下側から同時に撮像し得るように構成されており、図11に示すように、ヘッド本体43a,43bによりシャトルロボット30A(又は30B)から部品が取り上げられた後、該ヘッド本体43a,43bの移動に伴い部品認識カメラ64の上方に部品が配置されたときに部品を基準マーク60c,60dとともに撮像するようになっている。なお、部品受渡し位置P2、部品認識ユニット64及びテストヘッド4は、X軸と平行な同一軸線上に配置されており、これにより搬送用ヘッド42A,42Bを夫々部品受渡し位置P2〜テストヘッド4に亘って最短距離で移動させながらその途中で試験前の部品を撮像し得るように構成されている。
【0049】
図12は、試験装置1の制御系をブロック図で示している。この図に示すように、試験装置1は、論理演算を実行する周知のCPU70aと、そのCPU70aを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するROM70bと、装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するRAM70cとを備えた制御部70(制御手段)を備えている。
【0050】
この制御部70には、I/O部(図示せず)を介して試験装置本体3、部品認識カメラ64及びソケット認識カメラ61が電気的に接続されるとともに、前記P&Pロボット20、テストロボット40、シャトルロボット30A,30Bの各コントローラ71,72,73A,73Bが電気的に接続されている。また、各種情報を制御部70に入出力するための操作部75及び試験状況等の各種情報を報知するためのCRT76等がこの制御部70に電気的に接続されている。
【0051】
そして、前記ROM70bに記憶されたプログラムに従ってハンドラ2の各ロボット等の動作が制御部70により制御されるようになっている。この制御部70の制御に基づく試験装置1の動作につき、図13のタイミングチャートに基づいて説明する。
【0052】
なお、このタイミングチャートは試験動作中の特定の時点(t0時点)からの動作を示しており、該t0時点における各ロボット20,30A,30B,40(搬送用ヘッド42A,42B)の状態は以下の通りである。
・P&Pロボット20 ;試験後の部品をトレイTrに収納すべくヘッド23が移動中の状態にある。
・第1シャトルロボット30A ;次回第1搬送用ヘッド42Aに供給する部品をテーブル32上に保持した状態で部品受渡し位置P1に待機した状態にある。
・第1搬送用ヘッド42A ;次に試験を行う部品を各ヘッド本体43a,43bにより吸着し、かつ各部品を部品認識カメラ64上方に配置(待機)した状態にある。
・第2シャトルロボット30B ;次に第2搬送用ヘッド42Bに供給する部品をテーブル32上に保持した状態で部品受渡し位置P1に待機した状態にある。
・第2搬送用ヘッド42B ;テストヘッド4において試験終了直後の状態にある。
【0053】
以上のような状態下において、まず、第2シャトルロボット30Bのテーブル32が部品受渡し位置P2に移動するとともに(t1時点)、試験後の部品を受け渡すべく第2搬送用ヘッド42Bが第2シャトルロボット30Bの部品受渡し位置P2に移動する(t3時点)。
【0054】
部品受渡し位置P2に第2搬送用ヘッド42Bが到達すると(t7時点)、まず第2搬送用ヘッド42Bから第2シャトルロボット30Bのテーブル32上に試験後の部品が移載され、次いで、該テーブル32に予め載置されている次の部品(試験前の部品)が第2ロボット本体42Bに受け渡される。詳しくは、第2シャトルロボット30Bのテーブル32がまず部品受渡し位置P2において第1ポジション(図5(c)参照)に位置決めされ、各ノズル部材60a,60bの昇降に伴いテーブル32上の第1エリアa1に部品が移載される(t9時点)。その後、テーブル32が第2ポジション(図5(d)参照)に位置決めされ、テーブル上の第2エリアa2に保持されている部品が各ノズル部材60a,60bの昇降に伴い吸着される(t12時点)。
【0055】
第2搬送用ヘッド42Bと第2シャトルロボット30Bとの間での部品の受渡しが完了すると、第2搬送用ヘッド42Bの移動に伴い各部品が部品認識カメラ64上に配置されて(t18時点)、該部品が基準マーク60c,60dとともに撮像され、この撮像に基づいて第2搬送用ヘッド42Bについての吸着誤差(ずれ)が求められる。この処理が完了するとテストヘッド4への搬送待機状態となる。
【0056】
一方、上記のように第2搬送用ヘッド42Bが部品受渡し位置P2に移動すると、これと同じタイミングで第1搬送用ヘッド42Aが次の部品の試験を行うべくテストヘッド4に移動する(t3時点)。そして、第1搬送用ヘッド42Aがテストヘッド4に到達すると(t5時点)、各ノズル部材60a,60bが下降し、この下降に伴い各ノズル部材60a,60bに吸着されている部品がテストヘッド4の各ソケットに夫々同時に押し付けられた状態で位置決めされ、これにより該部品の試験が開始される(t8時点)。
【0057】
なお、第1搬送用ヘッド42Aによる部品の搬送時には、後述の予備動作により求められて記憶されているテストヘッド4の組付誤差及び第1搬送用ヘッド42Aに関する移動量誤差を読み出し、これと、先に求められている第1搬送用ヘッド42Aについての部品の吸着誤差とに基づき、第1搬送用ヘッド42Aの目標位置に関する補正値が求められ、この補正値に基いて第1搬送用ヘッド42Aが駆動される。具体的には、サーボモータ50による第1搬送用ヘッド42AのX軸方向の移動、サーボモータ47による第2可動フレーム46bのX軸方向の移動、サーボモータ57による各ヘッド本体43a,43bのY軸方向の移動、ヘッド本体43a,43bのノズル部材60a,60bの回転が夫々上記補正値に基いて駆動制御される。
【0058】
テストヘッド4に位置決めされている部品の試験が終了すると(t20時点)、各ノズル部材60a,60bの上昇に伴い部品がソケットから取り外され(t23時点)、さらに第1搬送用ヘッド42Aの移動に伴い該試験後の部品が第1シャトルロボット30Aとの部品受渡し位置P2に搬送される(t25時点)。そして、上述した第2搬送用ヘッド42Bと第2シャトルロボット30Bとの部品受け渡し動作と同様にして、第1搬送用ヘッド42Aと第1シャトルロボット30Aとの間で部品の受け渡しが行われる。
【0059】
また、部品受渡し位置P2への第1搬送用ヘッド42Aの移動と同じタイミングで第2搬送用ヘッド42Bがテストヘッド4に移動し(t24時点)、第2搬送用ヘッド42Bの各ヘッド本体43a,43bに吸着されている次の部品がテストヘッド4に押し付けられた状態で位置決めされることとなる(t26時点)。
【0060】
一方、P&Pロボット20及び各シャトルロボット30A,30Bについては、テストロボット40の各搬送用ヘッド42A,42Bに対する部品の受け渡しが連続的に行われ得るように以下のように動作制御される。
【0061】
まず、第2シャトルロボット30Bについては、第2搬送用ヘッド42Bが部品受渡し位置P2に到達すると同時(t7時点)に試験後の部品を受け取るべく、テーブル32が部品受渡し位置P2に移動する。そして、上記の通りまずテーブル32が第1ポジション(図5(c)参照)に配置された状態で第2搬送用ヘッド42Bからテーブル32へ試験後の部品が受け渡され(t9時点)、さらにテーブル32が第2ポジション(図5(d)参照)に配置されて(t10時点)試験前の部品がテーブル32から第2搬送用ヘッド42Bに受け渡される(t12時点)。
【0062】
その後、テーブル32が部品受渡し位置P1に移動し(t14時点)、まず第2ポジション(図5(b)参照)にテーブル32が配置された状態で、P&Pロボット20からテーブル32に次ぎの部品(試験前の部品)が受け渡される(t16時点)。次いで、テーブル32が第1ポジション(図5(a)参照)に配置され(t17時点)、この状態でテーブル32からP&Pロボット20に試験後の部品が受け渡され(t19時点)、その後、次回の部品受渡しまで部品受渡し位置P1において待機状態におかれる。なお、これは第2シャトルロボット30Bの動作制御であるが、第1シャトルロボット30Aについても第1搬送用ヘッド42Aとの関係で同様に動作制御される。
【0063】
一方、P&Pロボット20は、先に試験が終了した部品をその試験結果に応じたトレイTrに収納すべく動作制御される。
【0064】
具体的には、まず各ノズル部材24a,24bに吸着した部品のうち一方側の部品を収納すべくヘッド23が第2トレイ収納部13又は第3トレイ収納部14上に配置され(t2時点)、例えば第1ノズル部材24aの昇降に伴い部品がトレイTrに収納される(時点t4)。次いで、他方側の部品を収納すべくヘッド23が第2トレイ収納部13上等又は第3トレイ収納部14上に配置された後(t6時点)、第2ノズル部材24bの昇降に伴い部品がトレイTrに収納される(t8時点)。
【0065】
試験後の部品のトレイTrへの収納が完了すると、ヘッド23が第1トレイ収納部13の上方に配置され(t11時点)、新たな部品がトレイTrから取出される(t13時点)。そして、ヘッド23が第2シャトルロボット30Bの部品受渡し位置P1に配置され、上述したように当該新たな部品が第2シャトルロボット30Bに受け渡されるとともに(t16時点)、試験後の部品が第2シャトルロボット30BからP&Pロボット20に受け渡される(t19時点)。そして、該部品をトレイTrに収納すべくヘッド23等が動作制御されこととなる(t22時点)。
【0066】
このようにして以後、部品受渡し位置P2とテストヘッド4との間で第1搬送用ヘッド42A(第2搬送用ヘッド42B)を移動させつつテストヘッド4に2ずつ部品を搬送、位置決めして試験を行う一方で、これと並行して第2搬送用ヘッド42B(又は第1搬送用ヘッド42A)と第2シャトルロボット30B(又は第1シャトルロボット30A)との間で部品の受け渡し(つまり試験後の部品と次回の部品との受け渡し)を行いながら、さらにこのような第1搬送用ヘッド42A及び第2搬送用ヘッド42Bに対する部品の受け渡し等が連続的に行われるように各シャトルロボット30A,30B及びP&Pロボット20が動作制御される。
【0067】
試験装置1による部品の試験動作は以上の通りである。
【0068】
ところで、テストヘッド4をハンドラ2に対して最初にセットしたときや付け替えたとき等には、通常の試験動作の前の予備動作として、ソケット認識カメラ61による認識に基くテストヘッド組付誤差の検出及びそれに応じた補正値の演算を行う。
【0069】
この予備動作を説明すると、先ず両搬送用ヘッド42A,42Bのうちの一方側、例えば第1搬送用ヘッド42Aが駆動されてテストヘッド4上に移動し、テストヘッド4に設けられたマーク5a〜5cがソケット認識カメラ61により撮像され、画像認識される。そして、画像認識により求められたマーク5a〜5cの位置とマーク5a〜5cの理論上の位置とに基づき、ハンドラ2に対するテストヘッド4の組付誤差が演算される。
【0070】
さらに当実施形態では、テストヘッド4に所定配置で設けられた3つのマーク5a〜5cを利用して、テストロボット40の移動量誤差も求められる。
【0071】
すなわち、ソケット認識カメラ61を1つのマークの理論上の位置の上方に配置するように搬送用ヘッド42Aが移動してこのマークを撮像するという動作が、各マーク5a〜5cについて順次行われ、こうして画像認識に基き各マーク5a〜5cの位置及び各マーク間の距離が求められ、該距離と理論上の各マーク間距離との差に基き、第1搬送ヘッド42Aにおけるヘッド本体43a,43bのX軸、Y軸各方向の単位移動量当りの誤差が演算される。
【0072】
次に、第2搬送用ヘッド42Bについても同様の制御及び演算処理が行われることにより、第2搬送用ヘッド42Bにおけるヘッド本体43a,43bのX軸、Y軸各方向の単位移動量当りの誤差が演算される。
【0073】
こうして求められたテストヘッド4の組付誤差及びテストロボット40の移動量誤差はメモリに記憶され、その後の試験動作時の制御に反映される。
【0074】
この予備動作において、搬送用ヘッド42Aまたは42Bのソケット認識カメラ61によりマーク5a〜5cの撮像が行われるとき、搬送用ヘッドに設けられたエアシリンダ63aが制御部70及びコントローラ72からなる制御手段により制御されて作動することにより、照明装置62がテストヘッド40のソケット取付部分に接近する下降位置(図9に二点差線で示す位置)とされる。一方、ソケット認識カメラ61による撮像時以外の通常時は、照明装置62が上記下降位置よりも所定量高い上昇位置(図9に実線で示す位置)に保たれる。
【0075】
以上説明したように、この試験装置1では、部品の種類、あるいは試験の種類に対応してテストヘッド4が交換等された場合には、搬送用ヘッド42A,42Bに設けられたソケット認識カメラ61でテストヘッド4に設けられたマーク5a〜5cを撮像してその位置を画像認識する予備動作を実行することにより、テストヘッド4の組付誤差やさらにはテストロボット4の移動量誤差を求め、試験動作に移行された後はこれらの誤差に基づいて各搬送用ヘッド42A,42Bの動作を制御するように構成されているので、テストヘッド4の組付け精度に拘わらず各搬送用ヘッド42A,42Bによるテストヘッド4への部品の搬送及び位置決めを正確に行うことができる。
【0076】
とくに、上記予備動作でのソケット認識カメラ61による撮像時に、照明装置62がテストヘッド4に近接する下降位置とされることにより、被撮像部分に照射される光の量が充分に確保されて鮮明な画像を得ることができ、画像認識の精度が高められる。
【0077】
つまり、上記照明装置62はソケット認識カメラ61の視野を遮らないようにしつつその周りの限られたスペースに配置する必要があり、かつ、搬送用ヘッド42A,42Bの可動性を損なわないようにできるだけ軽量でコンパクトにすることが望まれるといった事情から、光度の増大には限界があるため、撮像時にテストヘッド4からの距離が大きいとテストヘッド4の被撮像部分に照射される光の量が不足して画像が暗くなり、画像認識の精度が低下し易くなる。これに対し、当実施形態のものでは、撮像時に、照明装置62がテストヘッド40に接近する下降位置とされることによりテストヘッド4の被撮像部分の照度が高められて明るい画像が得られ、画像認識の精度が向上されることとなる。
【0078】
また、通常時は上記照明装置62が上昇位置に保たれるため、予備動作において搬送用ヘッド42A,42Bがテストヘッド4上に移動する際や、その後の試験動作において搬送用ヘッド42A,42Bがシャトルロボット30A,30Bに対する部品受け渡し位置とテストヘッド4との間で移動する際に、部品認識カメラ64等からなる撮像ユニットに干渉することがなく、搬送用ヘッド42A,42Bによる部品の搬送を効果的に行うことができる。
【0079】
なお、上記実施形態では、照明装置62を昇降駆動機構63により昇降可能とする一方、ソケット認識カメラ61を、試験装置1の付属部材(部品認識カメラ64等からなる撮像ユニット)に干渉しない位置で搬送用ヘッド42A,42Bに対して固定的に設けているが、テストヘッド4の被撮像部分の解像度を高めることが要求される場合に、照明装置62に加えてソケット認識カメラ61も昇降駆動機構により昇降可能としてもよい。あるいは、照明装置62を試験装置1の付属部材に干渉しない位置に固定的に設ける一方、ソケット認識カメラ61を昇降駆動機構により昇降可能としてもよい。
【0080】
また、上記実施形態では、テストヘッド4のソケット取付部分に所定の配置でマーク5a〜5cを付し、これをソケット認識カメラ61で撮像するようにしているが、テストヘッド4のソケット4a,4bやその近傍の特徴部分をソケット認識カメラ61で撮像し、その画像認識に基いてテストヘッド4の組付け誤差等を求めるようにしてもよい。
【0081】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、部品移動手段に、試験部の検査ソケット取付部分を撮像する撮像装置及び照明装置を設けているため、上記撮像装置による検査ソケット取付部分の撮像及び画像認識に基き検査ソケット取付部分の組付け誤差等の検出とそれに応じた部品移動手段の移動位置の補正等を行うことができ、検査ソケットへの部品の接続を精度良く行うことができる。
【0082】
とくに、上記撮像装置及び照明装置のうちの少なくとも一方を上記試験部の検査ソケット取付部分に接近する下降位置とこの位置より所定量高く上記付属部材に干渉しない高さとなる上昇位置との間で昇降させる昇降駆動機構を設けているため、部品移動手段の移動時に撮像装置や照明装置が試験装置の付属部材と干渉することを避けるようにしつつ、検査ソケット取付部分の撮像を好適に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る部品試験装置を示す斜視概略図である。
【図2】 部品試験装置を示す平面図である。
【図3】 テストヘッドの構成を示す模式的な平面図である。
【図4】 シャトルロボットのテーブルの構成を示す平面略図である。
【図5】 シャトルロボットの部品受渡し位置におけるテーブルの位置を示す図2のB矢視図である((a),(c)はテーブルが第1ポジションに配置された状態、(b),(d)はテーブルが第2ポジションに配置された状態を示す)。
【図6】 テストロボットの具体的な構成を示す平面図である。
【図7】 テストロボットの具体的な構成を示す図6のC−C断面図である。
【図8】 テストロボットの具体的な構成を示す図7のD−D断面図である。
【図9】 テストロボットの具体的な構成を示す図7のE矢視図である。
【図10】 ソケット認識用カメラ、照明装置及び昇降駆動機構を示す図9のF矢視図である。
【図11】 テスト領域の構成を示す模式図である。
【図12】 部品試験装置の制御系を示すブロック図である。
【図13】 図12に示す制御系の制御に基づく部品試験装置の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 部品試験装置
2 ハンドラ
4 テストヘッド
4a,4b 検査ソケット
40 テストロボット
42A 第1搬送用ヘッド(部品移動手段)
42B 第2搬送用ヘッド(部品移動手段)
61 ソケット認識カメラ(撮像装置)
62 照明装置
63 昇降駆動機構
64 部品認識カメラ
70 制御部
Claims (3)
- 検査ソケットが設けられた試験部と、試験の対象となる部品を保持して所定の部品供給部から上記試験部まで移動させるとともに試験部の検査ソケットに接続させる部品移動手段とを備えた部品試験装置において、部品移動手段が移動する経路の途中に、部品試験装置の付属部材が上記検査ソケットよりも上方に突出して設けられ、上記部品移動手段に、上記試験部の検査ソケット取付部分を撮像するための撮像装置及び照明装置が設けられるとともに、上記撮像装置及び照明装置のうちの少なくとも一方が上記試験部の検査ソケット取付部分に接近する下降位置とこの位置より所定量高く上記付属部材に干渉しない高さとなる上昇位置との間で昇降可能とされ、この装置を昇降させる昇降駆動機構が上記部品移動手段に設けられていることを特徴とする部品試験装置。
- 上記昇降駆動機構は、制御手段により制御されて、通常時は上記昇降可能な装置を上昇位置とし、上記撮像装置及び照明装置が上記試験部の検査ソケット取付部分の撮像のために使用されるときに上記昇降可能な装置を下降位置とするようになっていることを特徴とする請求項1記載の部品試験装置。
- 上記撮像装置は上記付属部材と干渉しない高さに保たれた状態で上記部品移動手段に固定的に設けられ、一方、上記照明装置は、上記昇降駆動機構の駆動により昇降するように構成されていることを特徴とする請求項1または2記載の部品試験装置。
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