JP2007088181A - Component mounting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、部品実装装置、特に電子部品をプリント基板や液晶のディスプレイパネル基板等の基板に加圧を行ないながら自動的に実装すると共に、実装した部品の実装状態を検査する際に適用して好適な部品実装装置に関する。 The present invention is applied to a component mounting apparatus, in particular, an electronic component that is automatically mounted on a substrate such as a printed circuit board or a liquid crystal display panel substrate while applying pressure and inspecting the mounting state of the mounted component. The present invention relates to a suitable component mounting apparatus.
電子部品をプリント基板等に実装(搭載)した場合、その実装状態を検査することが重要となるが、その検査技術が、例えば特許文献1に開示されている。
When an electronic component is mounted (mounted) on a printed circuit board or the like, it is important to inspect the mounting state, but the inspection technique is disclosed in
この特許文献1においては、図10に概要を示す検査装置を使用して、以下のように実装状態を検査している。
In this
バンプ付き電子部品105を実装した後の基板104上において、基板104の上面の複数点の高さと、バンプ付き電子部品105の上面の複数点の高さを高さ計測手段100により計測し、この計測結果から複数位置における基板の上面と電子部品の上面との高低差を求める。求められた高低差が、予め設定された許容範囲内にあるか否かにより、バンプの浮きや電子部品105の傾き等の実装状態の良否を判定する。
On the
判定は、スキャンニング用のミラー111、112をガルバノ113によって回転させることにより、レーザー発生器110からのレーザ光を、レンズ114、ハーフミラー115を介して基板104又は電子部品105の上面に移動させ、それぞれ複数の計測点に照射して行なわれる。各計測点からの反射光は、周囲に配設された複数のPSD(位置検出素子)117にて受光され、その受光信号を基に判定部により、計測点の高さとそれぞれの計測位置に対応する高低差が計測される。
In the determination, the
しかしながら、特許文献1に開示されている検査技術には以下のような問題があった。
However, the inspection technique disclosed in
電子部品を基板に実装した後、続けて各部品について実装状態を検出するためには、実装装置とは別に、高さ測定用センサを設ける必要がある。特に、高さ測定用センサを、部品を実装するための搭載ヘッド上に、圧力センサや流量センサ等の他のセンサとは別に設ける場合には、装置コストの上昇、ヘッドの大型化による装置の大型化を招くと共に、ヘッド重量が増加するために動作速度の低下、ひいては生産性の低下を来すという問題が発生する。 In order to continuously detect the mounting state of each component after mounting the electronic component on the substrate, it is necessary to provide a height measurement sensor separately from the mounting device. In particular, when a sensor for height measurement is provided on a mounting head for mounting components separately from other sensors such as a pressure sensor and a flow rate sensor, the cost of the apparatus increases and the size of the head increases. In addition to an increase in size, there is a problem in that the head weight increases, resulting in a decrease in operating speed and a decrease in productivity.
又、近年いろいろな部品が作られるようになっていることから、特許文献1のようになり、表面における光の反射を利用する検査方法では、部品の表面状態により測定誤差が増加する等の問題も発生する。
In addition, since various parts have been made in recent years, as in
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、搭載ヘッドに別途に特別なセンサを設けることなく、部品を実装した直後でも該部品の実装状態を検査することができる部品実装装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems, and it is possible to inspect the mounting state of the component immediately after mounting the component without providing a special sensor in the mounting head. It is an object to provide an apparatus.
本発明は、X軸駆動手段及びY軸駆動手段により平面方向に移動可能な搭載ヘッドが、部品を吸着保持する吸着ノズルと、該吸着ノズルを垂直方向に進退動させるZ軸駆動手段と、該Z軸駆動手段により下降される吸着ノズルの接触荷重を検出する荷重検出手段とを備えた部品実装装置において、前記Z軸駆動手段により前記吸着ノズルを下降させた際、前記荷重検出手段により該ノズルの部品表面への接触を検知し、接触時の前記Z軸駆動手段によるZ軸位置から、接触した部品表面の高さを検出する制御を行なう制御手段を備えたことにより、前記課題を解決したものである。 The present invention provides a mounting head that can be moved in a plane direction by an X-axis driving unit and a Y-axis driving unit, a suction nozzle that sucks and holds a component, a Z-axis driving unit that moves the suction nozzle back and forth in a vertical direction, In a component mounting apparatus comprising a load detection means for detecting a contact load of the suction nozzle lowered by the Z-axis drive means, when the suction nozzle is lowered by the Z-axis drive means, the load detection means The above-mentioned problem has been solved by providing control means for detecting contact with the surface of the component and detecting the height of the contacted component surface from the Z-axis position by the Z-axis drive means at the time of contact. Is.
本発明は、又、前記搭載ヘッドの動作モードとして、部品を吸着して基板に搭載する部品吸着搭載モードと、搭載部品の高さを計測する高さ計測モードとが切替可能であるようにしてもよく、更に、搭載部品の1又は2以上の表面位置について検出された高さに基いて、部品搭載の正異常を判定するようにしてもよい。 In the present invention, as the operation mode of the mounting head, it is possible to switch between a component suction mounting mode for sucking a component and mounting it on a substrate, and a height measurement mode for measuring the height of the mounted component. In addition, based on the height detected for one or more surface positions of the mounted component, whether the component is mounted correctly or not may be determined.
本発明によれば、吸着ノズルが部品表面に接触したことを荷重検出手段により検知すると共に、その時のZ軸駆動手段によるノズルのZ軸位置から、接触時における部品表面の高さを検出できるようにしたので、搭載ヘッドにより、別途特別なセンサを設置することなく、実装した部品の表面高さを確実に検出することができる。 According to the present invention, the load detection means detects that the suction nozzle has contacted the component surface, and the height of the component surface at the time of contact can be detected from the Z-axis position of the nozzle by the Z-axis drive means at that time. Therefore, the mounting head can reliably detect the surface height of the mounted component without installing a special sensor.
従来は部品搭載に吸着ノズルを使い、高さ測定にはレーザセンサを使うように、それぞれ別々に行なっていたが、本発明ではノズルで搭載と測定を行なうためコストダウンが可能となる。 Conventionally, a suction nozzle is used for component mounting and a laser sensor is used for height measurement. However, in the present invention, mounting and measurement are performed by the nozzle, so that the cost can be reduced.
又、吸着ノズルの接触式であるため部品表面状態(色、表面状態、光の反射率)に依存しない計測が可能となる。 In addition, since it is a contact type of the suction nozzle, measurement independent of the component surface state (color, surface state, light reflectance) becomes possible.
又、部品の中に部品を搭載するSiP部品やカメラモジュールの組立工程等では、搭載した部品の上に部品を加圧制御しながら搭載することが多い。このような加圧搭載用のヘッドは、ヘッド上に加圧検出部が設置されているので、加圧時の加圧量の検知だけでなく、接触式のセンサとして使用し、高さを計測することができる。 In addition, in an assembly process of a SiP component or a camera module for mounting a component in the component, the component is often mounted on the mounted component while applying pressure control. Such a pressure mounting head has a pressure detector on the head, so it can be used not only to detect the amount of pressure during pressurization but also as a contact-type sensor to measure the height. can do.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る一実施形態の電子部品実装装置の概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1において搭載ヘッド1は、部品を吸着保持し加圧を行なう加圧装置と、搭載ヘッド1の位置補正を行なう図示しない認識装置を備えている。
In FIG. 1, the
搭載ヘッド1は電子部品実装装置のX軸方向への移動を行なうX軸ガントリ(X軸駆動手段)2に取付けられている。搭載ヘッド1とX軸ガントリ2は電子部品搭載装置のY軸方向へ移動するためのY軸ガントリ(Y軸駆動手段)3に取り付けられている。
The
又、この電子部品搭載装置には、吸着した電子部品の姿勢を認識するCMOSカメラやCCDカメラを使用した認識装置4が搭載ヘッド1の可動範囲に固定されている。基板へ搭載するための電子部品を供給するための電子部品供給装置5が電子部品搭載装置の前面に設置されている。
Further, in this electronic component mounting apparatus, a recognition device 4 using a CMOS camera or a CCD camera for recognizing the posture of the sucked electronic component is fixed within the movable range of the
次に、搭載ヘッド1について図2、図3を使用して説明を行なう。
Next, the
搭載ヘッド1は、X軸ガントリ2と連結固定を行なうためのヘッドベース6を有してある。ヘッドベース6は、リニアガイド7と接続され、垂直Z軸駆動部15は垂直Z軸方向に移動が可能な構造となっている。
The mounting
ヘッドベース6の上部には、部品を回転動作させるためのθモータ9とスプライン軸受とベアリングで構成された垂直回転駆動部軸受21と垂直回転駆動シャフト22があり、又θモータの動力を垂直回転駆動シャフト22に伝えるベルト10と垂直Z駆動部15を垂直上下動させるためのZ軸モータ(Z軸駆動手段)11が取り付けられている。又、このZ軸モータ11にはカップリング12を介してボールねじのねじ部14が接続されている。
Above the
垂直Z駆動部15の上部には、加圧用のボイスコイルモータ(加圧駆動手段、以下、VCMと記す)8が取り付けられている。このVCM8はθモータ9に垂直回転駆動シャフト22を介して接続されており、又、該VCM8の駆動側8bは、垂直回転駆動シャフト22によって垂直Z駆動部15に対して独立に支持されていることから、該垂直Z駆動部15に対して回転動作及び上下動作が可能になっている。
A voice coil motor for pressurization (pressurization drive means, hereinafter referred to as VCM) 8 is attached to the upper part of the vertical
又、垂直Z駆動部15には、ボールねじのナット部13が固定されており、該ナット部13にはZ軸モータ11とカップリング12を介して接続されたボールねじのねじ部14が嵌挿されており、Z軸モータ11を回転動作させることにより、ボールねじのナット部13によって垂直Z駆動部15が上下に動作可能な構造となっている。
A ball
更に、垂直Z駆動部15の内部には、円筒状の加圧検知部16が内蔵されており、該加圧検知部16は、その外周と垂直Z駆動部15の内周との間のボールガイド軸受17を介して、該垂直Z駆動部15に対して回転動作と垂直上下動作が可能な構造となっている。
Further, a cylindrical
加圧検知部16の下部には、ノズルシャフト18が下方に延びており、ノズルシャフト18の下方の先端には、ノズルチャック機構19により、吸着ノズル20が保持され、且つ、交換可能な構造になっている。このノズル20は、図示しない部品の吸着保持を行ない、図示しない基板にその部品を搭載することができる。
A
次に、図3を用いて上記加圧検知部16等について説明する。
Next, the
加圧検知部16の上部には前記VCM8が取り付けられており、VCM8の外筒である垂直Z駆動部15との固定側8aには、コイル(明示せず)が巻かれている。又、VCM8の駆動側8bには、磁石が取り付けられており、VCM8の固定側8aのコイルに通電することによりVCM8を上下方向にリニアに駆動することができる。VCM8の駆動側8bの中心には前記シャフト22が延長されており、加圧検知部16の上部と結合されている。
The
又、VCM8の駆動側8bに固定されているシャフトの上下には、スラスト軸受を使用した上側ストッパ23aと下側ストッパ23bが取り付けられている。上側ストッパ23aは、ヘッドベース6の下部6aに突き当たるようになっていると共に、下側ストッパ23bは、垂直Z駆動部15の上部15aに突き当たるようになっている。
An
即ち、上側ストッパ23aと下側ストッパ23bによってVCM8は上下方向の移動量が規制されている。但し、上側ストッパ23aあるいは下側ストッパ23bを当接させることによってVCM8の移動量が規制された状態でも、スラスト軸受を使用しているため駆動側8bの回転動作が可能な構造となっている。
That is, the vertical movement amount of the
この加圧検知部16の内部構造について説明すると、その上部にはロードセル24が下向きに固定されている。このロードセル24の下方には、ばねを受けるための上側支持プレート25aが取り付けられている。上側支持プレート25aの下方には、与圧ばね26があり、与圧ばね26の下方には、与圧ばね26の下部を受けるための下側支持プレート25bが取り付けられている。
The internal structure of the
この下側支持プレート25bの下側には、ノズルシャフト18が固定されており、該ノズルシャフト18はスプライン軸受28で上下動作が可能な構造となっている。
The
加圧検知部16の内部の下側支持プレート25bの下方には、段部16aが設けてあり、下側支持プレート25bが突き当たるように下側支持プレート25bの外形よりも小さくできている。
A
そして、下側支持プレート25bの下方には、スプライン軸受28との間に自重キャンセルばね27が取り付けられており、下側支持プレート25bを押し上げている。自重キャンセルばね27のばね力は、与圧ばね26のばね力と、下側支持プレート25bの重さと、ノズルシャフト18、ノズルチャック機構19及びノズル20を加算した重さとを支えるようになっている。
A self-
しかも、自重キャンセルばね27のばね力は、これらを支える力よりも若干低く設定されており、下側支持プレート25bは、無負荷状態では段部16aに突き当たるように構成されている。従って、通常は下側支持プレート25bが段部16aに弱い力で押し付けられており、その弱い力以上の負荷がノズル20に加わると、ロードセル24がそれを検知することになる。
In addition, the spring force of the self-
本実施形態においては、搭載ヘッド1の動作モードに「部品吸着搭載モード」と「高さ計測モード」を有しており、図示しない制御装置により切替え可能になっている。
In the present embodiment, the operation mode of the mounting
各モードについては以下に詳述するが、「部品吸着搭載モード」は、部品吸着時や部品搭載時に加圧制御を行ないながら部品を搭載する時の動作モードである。 Each mode will be described in detail below. The “component suction mounting mode” is an operation mode when a component is mounted while performing pressure control at the time of component suction or component mounting.
「高さ計測モード」は、搭載した部品の高さをヘッド上に設けてあるロードセル24を使用して部品の搭載位置の高さを計測するモードである。
The “height measurement mode” is a mode in which the height of the mounted position of the component is measured using the
以上の2つの動作モードは、制御装置の動作プログラムにて自動で切換えて運転することもでき、オペレータがマニュアル動作で切換えて動作させることもできる。 The above two operation modes can be automatically switched and operated by an operation program of the control device, or can be switched and operated by a manual operation by an operator.
以上の構成において、「部品吸着搭載モード」を選択することにより実行される、電子部品の吸着動作と圧着搭載動作を、図4、図5、図6をも参照して説明する。 In the above configuration, the electronic component suction operation and the pressure mounting operation performed by selecting the “component suction mounting mode” will be described with reference to FIGS. 4, 5, and 6.
図1の搭載ヘッド1を、X軸ガントリ2、Y軸ガントリ3を駆動させて電子部品供給装置5の上方に移動し、吸着ノズル20により電子部品を吸着する。
The mounting
電子部品を吸着した搭載ヘッド1を、認識装置4の上方へ移動し、該認識装置4により部品の認識を行なう。
The mounting
部品の認識を完了した後、搭載ヘッド1を図示しない基板上の電子部品の搭載予定部に移動し、該搭載ヘッド1の吸着ノズル20に吸着されている電子部品を基板上の搭載位置に搭載する。
After completing the recognition of the components, the mounting
以下、これらの動作について詳述すると、上記部品吸着動作は、搭載ヘッド1を部品吸着装置5上の部品吸着位置でZ軸モータ11を駆動し垂直Z駆動部15と共に吸着ノズル20を下降させる。
Hereinafter, these operations will be described in detail. In the component suction operation, the mounting
その際、VCM8に電圧を印加して下方向に力を発生させ、図4のように下側ストッパ23bを垂直Z駆動部15の上部15aに突き当て、下方へのVCM8の動きを規制しておく。
At that time, a voltage is applied to the
Z軸モータ11により吸着ノズル20を下降し、吸着する部品の吸着面の直前の高さで吸着ノズル20を急速停止させる。このとき、加圧検知部16の重さと減速時の加速度により慣性の力が下方向に働くが、VCM8の下側ストッパ23bにより位置が規制されているために、VCM8により発生している力以上の減速時の加速度による慣性力が下方向に働いても、ノズル先端の位置には変化は見られない。
The
又、加圧検知部16の内部の段部16aに、与圧ばね26の下側支持プレート25bが突き当たって位置決めされているので、減速時の加速度による慣性の力でノズルシャフト18及び接続されている下側支持プレート25bが下に押し下げられることが防止されている。
Further, since the
吸着ノズル20を急速停止した後、Z軸モータ11をゆっくり動作させて衝突荷重を抑えつつ、加圧用VCM8により、部品に指定荷重圧を加える加圧動作を行ないながら部品の吸着保持を行なう。なお、この部品吸着時の加圧動作は、加える荷重圧を除き基本的には後述する部品搭載時と同様であるので、その説明を省略する。
After the
部品を吸着保持した後、Z軸モータ11を駆動して部品を上昇させ、搭載ヘッド1を移動させて認識装置4の上へ移動する。
After attracting and holding the component, the Z-
部品位置補正のための認識動作を行ない、その後部品を搭載位置(基板上方)に移動させ、以下のような部品搭載動作を行なう。 A recognition operation for component position correction is performed, and then the component is moved to the mounting position (above the board), and the following component mounting operation is performed.
部品を搭載する際の下降・加圧動作を、図6に示すタイムチャートを参照して説明する。この部品搭載時の下降動作は、ノズル20に部品が吸着されている以外は前述した部品吸着時の場合と基本的に同一である。
The descending / pressurizing operation when mounting the components will be described with reference to the time chart shown in FIG. The descending operation at the time of component mounting is basically the same as that at the time of component adsorption described above except that the component is adsorbed by the
Z軸モータ11を駆動して、下側ストッパ23bが図4の状態にある垂直Z駆動部15をZ3の高さから、部品が基板上面に接触しない高さで、該上面より微小変位だけ上方の第1位置Z1に高速で下降を行なう(時間T1)。次に、速度を切り換え、低速で基板上面の高さ(=0)より下方に設定した第2位置Z2まで移動を開始する(時間T2)。なお、Z1等のZ軸高さは、Z軸モータ11に内蔵されているエンコーダ出力により決定される。
When the Z-
Z軸モータ11により基板上面に部品が接触しない上記第1位置Z1へ移動完了したという信号を、図示しない制御装置がエンコーダから受けた場合には、VCM8に通電を行ない、該VCM8の駆動側8bと、これに接続されて上下動する加圧検知部16、ノズルシャフト18、ノズルチャック19、吸着ノズル20及びストッパ23a、23b等からなる可動部の重量+αの加圧力を上方に発生させ、可動部の自重キャンセル+αの力V1を発生させる。これにより、下側ストッパ23bが、図4の状態から図3の規制されない状態になる。
When a control device (not shown) receives a signal from the encoder that the movement to the first position Z1 at which the component does not contact the upper surface of the board by the Z-
吸着ノズル20はそのまま下降し、時刻T0で吸着ノズル20が基板上面の高さ0に到達し、基板へノズル20(部品)が接触する。
The
時間T2の間で、接触するまで(接触前)のノズル20のZ軸モータ11による下降速度VzとVCM8による可動部の自重キャンセル+αの力による上方への移動速度Vvの関係は、|Vz|>|Vv|となるように速度を設定する。
During the time T2, the relationship between the lowering speed Vz of the
このようにノズル20のZ軸モータ11による下降速度VzよりもVCM8による上方への移動速度Vvを遅くする(逆方向で絶対値を小さくする)ことにより、エンコーダ出力によるノズル20の位置が第2位置Z2に達する前に、図5に示すようにVCM8のストロークエンドまで動作して上側ストッパ23aがヘッドベースの下部6aに衝突してしまい、VCM8が制御不能になることを防止することができる。
Thus, by lowering the moving speed Vv upward by the
又、このように上側ストッパ23aがヘッドベースの下部6aに衝突する場合には、エンコーダ出力によるノズル20の位置が第2位置Z2に達した後にも、ノズル20が基板に接触していないために部品を搭載できないということが起こり得るが、このような事態の発生を防止することもできる。
Further, when the
時間T2において、時刻T0でノズル20が基板に接触しても、Z軸モータ11は駆動をエンコーダ出力がZ2になるまで停止しない。このZ2は、VCM8がV1の出力で可動部を上昇させて図3の状態にしても、ノズル20(部品)が十分に接触する高さに設定されている。
At time T2, even if the
一方、VCM8は、ロードセル24からノズル20の接触信号を受けると、下向きの力に切り替え、徐々に加圧量を増加させて設定した出力値V2の目標加圧量まで加圧を行なう。目標の加圧量に達した時点で加圧を停止し、予め設定してある加圧時間T3の間、該目標の加圧量を保持した後、加圧動作を終了し、Z軸モータ11によりノズル20、即ち垂直Z駆動部15を上昇させた後、搭載ヘッド1のXY移動を行なう。
On the other hand, when the
又、前記時間T2において、時刻T0で基板に接触した後(接触後)のノズル20のZ軸モータ11による下降速度VzとVCM8の加圧力による下方への移動速度Vvの関係は、Vz<Vvとなるように速度を設定する。
Further, at the time T2, after the contact with the substrate at time T0 (after contact), the relationship between the lowering speed Vz of the
このようにノズル20のZ軸モータ11による下降速度VzよりもVCM8による下方への移動速度Vvより速くする(同方向に絶対値を大きくする)ことにより、VCM8による下降動作を優先させた加圧制御が可能となり、Z軸の動作を外乱として考慮した(みなした)制御を行なうことが可能となることから、高精度な制御を行なうことが可能となる。
Thus, by making the moving speed Vv downward by the
以上の部品吸着動作と部品搭載動作が終了した後、搭載ヘッド1の動作モードを「高さ計測モード」に切換え、図7のタイミングチャートに従って、搭載部品の高さ計測を行なう。
After the above component suction operation and component mounting operation are completed, the operation mode of the mounting
予め、Z軸モータ11を駆動した際のエンコーダ出力から、Z3、Z0の各Z軸位置を計測し所定メモリに格納する。次いで、部品計測モード時にはVCM8にV2電圧を加えて下方向に力を発生させて、図4のように下側ストッパ23bを垂直駆動部15の上部15aに突き当てておき、基板に搭載した部品の上面に対してノズルを下降させ、部品の上面の直前のZ軸位置Z1でノズル20の一時停止を行ない、停止した後に衝突荷重を弱く抑えるように加圧電圧をV1にしてVCM8により下向きの力を発生させる。
The Z-axis positions of Z3 and Z0 are measured in advance from the encoder output when the Z-
このときの加圧用VCM8の下向きの力は、下降時に下側ストッパ23bが上部15aの突き当てから離れなければよく、例えばZ3からZ1まで下降する時の20%程度でよい。
At this time, the downward force of the pressurizing
その後、Z軸モータ11をゆっくり動作させて衝突荷重を押さえつつ、ノズルを下降する。ノズル先端が部品の上面に接触すると、ロードセル24の出力値がL0から変化し、接触時の出力値L1が出力される。この時のZ軸の位置Z10をメモリに保存する。
Thereafter, the nozzle is lowered while the Z-
連続して高さ検査する場合は、Z3位置まで戻すことなく、Z1位置まで戻し測定を続ける。図7で(1)は部品吸着に移行するときのタイミングであり、(2)は多点測定を表わすときのZ軸のタイミングである。つまり、多点測定のときはVCM8の加圧電圧をV1にして(3)状態で行なう。この部品高さ計測を、部品の上面の任意の位置から選択した3点に対して行なう。
When continuously inspecting the height, the measurement is returned to the Z1 position without returning to the Z3 position. In FIG. 7, (1) is the timing when shifting to component adsorption, and (2) is the Z-axis timing when representing multipoint measurement. That is, at the time of multipoint measurement, the voltage applied to the
以上の計測によって、部品上面の位置から3箇所の高さが分かるので、複数点計測時は部品上面の平面式の計算を行ない、部品の高さ及び部品の傾きを求めることができる。計算結果から、搭載後の部品の高さ、傾きが予め設定した許容値以上だった場合、搭載不良としオペレータに異常を知らせる。なお、部品高さ評価方法はZ10位置の絶対位置測定でも相対位置測定でも良い。 With the above measurement, the heights of the three locations can be determined from the position of the upper surface of the component. Therefore, when measuring a plurality of points, the plane equation of the upper surface of the component can be calculated to obtain the height of the component and the inclination of the component. From the calculation result, when the height and inclination of the component after mounting are equal to or greater than preset allowable values, it is determined that the mounting is defective and the operator is notified of the abnormality. The component height evaluation method may be absolute position measurement at the Z10 position or relative position measurement.
異常がなかった場合には、搭載ヘッド1をZ3の高さに上昇させて次の部品の吸着位置へ移動を行なう。
If there is no abnormality, the mounting
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られる。 According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1)搭載部品の高さを測定するために搭載ヘッド1に組み込まれている加圧制御用のロードセル24を使用するので、高さを測定するためのセンサを別途設ける必要が無いことから、センサ設置に伴う装置のコスト上昇、装置の大型化、ひいては生産性の低下という各問題が発生することを防止できる。
(1) Since the
(2)高さ計測方法がノズルを接触させる方式であるため、計測面の表面状態や材質等に影響されることなく、部品搭載後の部品高さ等の測定が可能である。 (2) Since the height measurement method is a method in which the nozzle is brought into contact with each other, it is possible to measure the component height and the like after the component is mounted without being affected by the surface state or material of the measurement surface.
(3)部品の搭載毎に高さが計測可能であるので、搭載時の部品高さの管理を行なうことができることから、部品搭載高さの平均値を求め、平均値に対して大幅に高さが異なる場合は、オペレータに異常を知らせる等を行なうことができると共に、工程管理が可能となる。 (3) Since the height can be measured each time a component is mounted, the component height at the time of mounting can be managed. Therefore, the average value of the component mounting height is obtained and is significantly higher than the average value. If the lengths are different, it is possible to notify the operator of an abnormality and to manage the process.
図8には、本発明に係る第2実施形態の部品実装装置が備えている搭載ヘッドの概要を示し、図9にはその制御系の要部構成を示す。 FIG. 8 shows an outline of a mounting head provided in the component mounting apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 9 shows a main configuration of the control system.
本実施形態の搭載ヘッド1は、前記第1実施形態の搭載ヘッド1から加圧検知部16を除いたハード構成を有し、図9(A)に示すように、荷重の検出をCPUと圧力制御部により実現している。
The mounting
具体的には、加圧用VCM8の逆起電圧(荷重対応信号)をフィードバックし、加圧制御を行なうことにより実現している。
Specifically, it is realized by feeding back the back electromotive voltage (load corresponding signal) of the pressurizing
図9(B)は、上記圧力制御部の要部を示すブロック図である。本実施形態では、同図(A)のように加圧用VCM(加圧駆動手段)8を圧力制御部を介して、CPUの入力ポートと出力ポートに接続する。 FIG. 9B is a block diagram showing the main part of the pressure control unit. In this embodiment, a pressurizing VCM (pressurizing drive means) 8 is connected to an input port and an output port of a CPU via a pressure control unit as shown in FIG.
圧力制御部は、同図(B)に示されているように、AMP(偏差増幅器)とPWM(Pulse Width Modulation)駆動回路や、図示しないD/A変換機等で構成されている。このPWM駆動回路は、モータを駆動するパルスのデューティを変更する回路である。 As shown in FIG. 2B, the pressure control unit is composed of an AMP (deviation amplifier) and PWM (Pulse Width Modulation) drive circuit, a D / A converter (not shown), and the like. This PWM drive circuit is a circuit that changes the duty of a pulse for driving the motor.
次に、本実施形態の搭載ヘッドによる部品高さ計測動作について説明する。 Next, the component height measurement operation by the mounting head of this embodiment will be described.
搭載ヘッド1を下降させ、ノズル20が基板に当接したときにVCM8により加圧動作を行なうと、上向きの方向への負荷が該VCM8に発生し、そのときの負荷(加圧荷重)に応じた逆起電圧が発生する。
When the mounting
この逆起電圧とは、いわゆる発電機の現象と同じでモータに外力を加えると外力に比例した電圧を発生する現象のことであり、そのときモータから発生する電圧を逆起電圧と言う。VCM8にこの逆起電圧をフィードバックし、AMPに逆起電圧を入力し、PWM駆動回路によって加圧用VCM8を駆動し、指定加圧量になるように制御を行なう。
This counter electromotive voltage is the same phenomenon as a so-called generator, and is a phenomenon in which a voltage proportional to the external force is generated when an external force is applied to the motor, and the voltage generated from the motor at that time is called a counter electromotive voltage. The counter electromotive voltage is fed back to the
逆起電圧をCPUに入力して逆起電圧に応じた加圧量を計算することにより、加圧量を検出することができる。 The amount of pressurization can be detected by inputting the back electromotive voltage to the CPU and calculating the amount of pressurization according to the back electromotive voltage.
前記第1実施形態と異なっている点はロードセル24の信号の代わりに、加圧駆動源のVCM8の逆起電圧の信号をCPUに入力している点だけであり、その後の処理は第1実施形態と同一である。
The only difference from the first embodiment is that, instead of the signal of the
以上、本発明について具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に示したものに限定されない。 Although the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to that shown in the embodiment.
例えば、加圧駆動手段は、VCMでなくとも、エアシリンダ等であっても良く、垂直方向に動作が可能な構造であれば特に制限されない。 For example, the pressure driving means may not be a VCM but an air cylinder or the like, and is not particularly limited as long as the structure can operate in the vertical direction.
又、荷重検出器としては、1台のロードセルを使用したが、ロードセル以外であってもよく、2台以上を使用し、検知加圧量に応じて使い分けるようにしてもよい。 Further, although one load cell is used as the load detector, other load cells may be used, and two or more load cells may be used, depending on the detected pressurization amount.
又、ロードセルに対する与圧や、加圧検知部の自重キャンセルのためにばねを使用したが、弾性体であればばね以外であってもよい。 Further, although the spring is used for pressurizing the load cell and canceling the self-weight of the pressurization detecting unit, it may be other than the spring as long as it is an elastic body.
1…搭載ヘッド
2…X軸ガントリ
3…Y軸ガントリ
8…ボイスコイルモータ(VCM)
11…Z軸モータ
15…垂直Z駆動部
16…加圧検知部
20…吸着ノズル
24…ロードセル
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記Z軸駆動手段により前記吸着ノズルを下降させた際、前記荷重検出手段により該ノズルの部品表面への接触を検知し、
接触時の前記Z軸駆動手段によるZ軸位置から、接触した部品表面の高さを検出する制御を行なう制御手段を備えたことを特徴とする部品実装装置。 A mounting head that is movable in the plane direction by the X-axis driving means and the Y-axis driving means has a suction nozzle that sucks and holds components, a Z-axis driving means that moves the suction nozzle back and forth in the vertical direction, and the Z-axis driving means In the component mounting apparatus provided with a load detection means for detecting the contact load of the suction nozzle lowered by
When the suction nozzle is lowered by the Z-axis driving means, the load detecting means detects contact of the nozzle with the component surface,
A component mounting apparatus comprising control means for performing control for detecting the height of the contacted component surface from the Z-axis position by the Z-axis drive means at the time of contact.
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