JP2012174822A - Compression control head of mounter device - Google Patents

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勉 片居木
Masaru Saito
勝 斉藤
Yuki Tsunekawa
祐樹 恒川
Yu Kawakubo
裕 川久保
Domon Nishi
堂門 西
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten the compression time by switching the compression speed appropriately in a mounter device.SOLUTION: The mounter device comprises a servo motor 23 which positions the height of a nozzle 131 sucking a component, and a compression control head 13 which can control the load for pressing the component sucked by the nozzle 131 against a substrate. The mounter device is further provided with a shock absorbing spring 132 built into the tip of the nozzle 131, and a sensor which detects the pressure of the nozzle 131 for pressing the sucked component against the substrate surface. The component sucked by the nozzle 131 is lowered to the substrate surface at a constant velocity by driving the servo motor 23. Lowering speed of the nozzle 131 is decelerated after detecting the repulsive force due to compression of the shock absorbing spring 132 by means of the pressure sensor before completing compression of the shock absorbing spring 132.

Description

本発明は、電子部品を基板に搭載するマウンタ装置の加圧制御ヘッドに関する。   The present invention relates to a pressure control head of a mounter device that mounts electronic components on a substrate.

電子部品のマウンタ装置として、例えば特許文献1により、加圧時間を短縮する従来の方法として、圧力検出部にて検出した圧力が増加し始めた位置を電子部品がプリント基板などに当接した位置とし、その位置を学習して高速で下降させられる位置の精度を向上していく方法が提案されている。   As a conventional electronic component mounter device, for example, according to Patent Document 1, as a conventional method for shortening the pressurization time, a position where the electronic component abuts a printed circuit board or the like at a position where the pressure detected by the pressure detection unit starts to increase. A method of learning the position and improving the accuracy of the position that can be lowered at high speed has been proposed.

特許第3817207号公報Japanese Patent No. 3817207

しかしながら、従来の方式では、特許文献1のように、ばねのないノズルを用いて加圧制御を行うと、衝突時に、衝撃を与える側の運動量(質量×速さ)によって決まる衝撃力が発生する。
この衝撃力により部品が破壊される可能性があるので、電子部品が基板面に当接する速度を低く設定する必要がある。
また、全ての搭載プロセスにわたって低い軸速度で実行すると、搭載タクトが下がってしまうため、搭載高さの直近まで高速に移動させてから、部品にダメージを与えない十分低い速度へ切り替えて当接させるようにしている。
このため、図13に示すように、加圧時間が長くなってしまう問題があった。
However, in the conventional method, as in Patent Document 1, when pressure control is performed using a springless nozzle, an impact force determined by the momentum (mass × speed) on the side that gives an impact is generated during a collision. .
Since there is a possibility that the component is destroyed by this impact force, it is necessary to set the speed at which the electronic component contacts the board surface to be low.
In addition, if it is executed at a low axial speed throughout the entire mounting process, the mounting tact will be reduced, so it is moved to a position close to the mounting height at a high speed, and then switched to a sufficiently low speed that does not damage the parts and contact. I am doing so.
For this reason, as shown in FIG. 13, there existed a problem that pressurization time became long.

本発明の課題は、マウンタ装置において、ノズルに基板との衝突を緩衝するばねを用いると共にその緩衝中に加圧速度を適切に切り替えることにより加圧時間を短縮することである。   An object of the present invention is to shorten a pressurization time by using a spring that buffers a collision with a substrate in a mounter device and appropriately switching a pressurization speed during the buffering.

以上の課題を解決するため、本発明は、部品を吸着するノズルの高さを位置決めするサーボモータと、ノズルが吸着した部品を基板に押し付ける荷重を制御できる加圧制御ヘッドとを備えるマウンタ装置であって、前記ノズルの先端に組み込まれた衝撃緩衝ばねと、前記ノズルが吸着した部品を基板面に押し付ける圧力を検出するセンサとを備え、前記サーボモータの駆動により前記ノズルが吸着した部品を基板面へと等速で下降させ、前記圧力センサにより前記衝撃緩衝ばねの圧縮による反発力を検知した後、当該衝撃緩衝ばねの圧縮が完了するまでに前記ノズルの下降速度を減速させることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention is a mounter device including a servo motor that positions the height of a nozzle that sucks a component, and a pressure control head that can control a load that presses the component sucked by the nozzle against a substrate. A shock absorbing spring incorporated at the tip of the nozzle and a sensor for detecting a pressure for pressing the component adsorbed by the nozzle against the substrate surface, and the component adsorbed by the nozzle by driving the servo motor The nozzle is lowered at a constant speed to the surface, and after detecting the repulsive force due to the compression of the shock absorbing spring by the pressure sensor, the lowering speed of the nozzle is decelerated until the compression of the shock absorbing spring is completed. To do.

本発明によれば、加圧速度を適切に切り替えて加圧時間を短縮することができる。   According to the present invention, the pressurization time can be shortened by appropriately switching the pressurization speed.

本発明を適用したマウンタ装置の一実施形態の構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of one Embodiment of the mounter apparatus to which this invention is applied. マウンタ装置の制御系の構成図である。It is a block diagram of the control system of a mounter apparatus. 搭載ヘッド部の機構系の構成図である。It is a block diagram of the mechanism system of a mounting head part. ひずみゲージの出力電圧と荷重値の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the output voltage of a strain gauge, and a load value. 部品と基板の位置関係に対するZ軸モータ速度、検出荷重、目標荷重、Z軸目標座標を示したグラフである。It is the graph which showed the Z-axis motor speed with respect to the positional relationship of a component and a board | substrate, a detected load, a target load, and a Z-axis target coordinate. モータ軸変移角度(モータ軸の目標座標と実座標の差)と発生トルクの関係を実測したグラフである。It is the graph which measured the relationship between a motor shaft transition angle (the difference of the target coordinate of a motor shaft, and a real coordinate) and generated torque. ノズル先端に吸着された部品が基板面に当接した後の基板面が受ける荷重の変化を実測したグラフである。It is the graph which measured the change of the load which the board | substrate surface receives after the components adsorbed | sucked to the nozzle front-end | tip contact | abutted to the board | substrate surface. 加圧検知手段に加え、衝撃力を低減させる目的で設けたノズルばねを有する機械的構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the mechanical structure which has the nozzle spring provided in order to reduce an impact force in addition to a pressurization detection means. ばね付き吸着ノズルで加圧制御をした場合の圧力波形と速度波形を示すグラフである。It is a graph which shows a pressure waveform and speed waveform at the time of carrying out pressurization control with a suction nozzle with a spring. 本発明で加圧制御をした場合の圧力波形と速度波形を示すグラフである。It is a graph which shows the pressure waveform at the time of pressurization control by this invention, and a velocity waveform. 本発明の制御方法における段取りから搭載を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows mounting from setup in the control method of this invention. 従来制御の説明で使用した図7と、本発明の制御の説明で使用した図10から、加圧開始位置を揃えて示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the pressurization start positions aligned from FIG. 7 used in the description of the conventional control and FIG. 10 used in the description of the control of the present invention. 従来のばねなしノズルで加圧制御をした場合の圧力波形と速度波形を示すグラフである。It is a graph which shows a pressure waveform at the time of carrying out pressurization control with the conventional nozzle without a spring, and a speed waveform.

以下、図を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
<発明の概要>
本発明は、吸着ノズルにより、電子部品を部品供給部より基板上へ移動搭載するマウンタ装置であり、ノズルが部品を基板面に押し付ける圧力を検出するセンサ(ロードセル)と、ノズル先端に組み込まれた衝撃緩衝ばねを有し、吸着した部品を基板面へと等速で下降させ、前記圧力センサ(ロードセル)にて、ノズル先端ばねの圧縮による反発力を検知した後、ノズル先端ばねの圧縮が完了するまでにノズルの下降速度を減速させる加圧制御方式である。
さらに、その加圧制御方式を用いて、吸着ノズルで電子部品を吸着する時、ノズル先端ばねが圧縮中に吸着を完了させる。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<Outline of the invention>
The present invention is a mounter device that moves and mounts an electronic component onto a substrate from a component supply unit by means of a suction nozzle, and a sensor (load cell) that detects the pressure with which the nozzle presses the component against the substrate surface, and is incorporated at the tip of the nozzle. A shock-absorbing spring is provided, and the adsorbed parts are lowered to the substrate surface at a constant speed, and the pressure sensor (load cell) detects the repulsive force due to the compression of the nozzle tip spring, and then the compression of the nozzle tip spring is completed. This is a pressurization control system that decelerates the descending speed of the nozzles until the start.
Furthermore, when the electronic component is sucked by the suction nozzle using the pressure control method, the nozzle tip spring completes the suction during the compression.

(実施形態1)
<マウンタの構造>
図1は電子部品実装装置(マウンタ装置)の概略構成図である。
図示のように、電子部品実装装置1は、中央部から少し後方で左右方向に延在する回路基板搬送路15と、装置1の前部(図示の下側)に配設され、回路基板10に実装される部品を供給する部品供給部11と、当該装置1の前部に配設されたX軸移動機構12とY軸移動機構14を備えている。
(Embodiment 1)
<Mounter structure>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electronic component mounting apparatus (mounter apparatus).
As shown in the figure, the electronic component mounting apparatus 1 is disposed on the circuit board transport path 15 extending in the left-right direction slightly rearward from the central part, and on the front part (lower side in the figure) of the apparatus 1. A component supply unit 11 that supplies components to be mounted on the apparatus 1, and an X-axis movement mechanism 12 and a Y-axis movement mechanism 14 that are disposed at the front of the apparatus 1 are provided.

部品供給部11の側部には、吸着ノズル131に吸着された部品を下方から撮像する部品認識カメラ(撮像手段)16が配置されている。
X軸移動機構12は、部品を吸着する吸着ノズル131を備えた搭載ヘッド部13(加圧制御ヘッド)をX軸方向に移動させる。
搭載ヘッド部13は、X軸移動機構12と接続されている。
Y軸移動機構14は、X軸移動機構12、並びに搭載ヘッド部13をY軸方向に移動させる。
搭載ヘッド部13は、吸着ノズル131を垂直方向(Z軸方向)に昇降可能に移動させるZ軸移動機構を備え、また、吸着ノズル131を、ノズル軸(吸着軸)を中心に回転させるθ軸移動機構を備えている。
また、搭載ヘッド部13には、支持部材に取付けるようにして、回路基板10上に形成された基板マークを撮像する基板認識カメラ17が搭載されている。
A component recognition camera (imaging unit) 16 that images the component sucked by the suction nozzle 131 from below is disposed on the side of the component supply unit 11.
The X-axis moving mechanism 12 moves a mounting head unit 13 (pressure control head) including a suction nozzle 131 that sucks components in the X-axis direction.
The mounting head unit 13 is connected to the X-axis moving mechanism 12.
The Y-axis moving mechanism 14 moves the X-axis moving mechanism 12 and the mounting head unit 13 in the Y-axis direction.
The mounting head unit 13 includes a Z-axis moving mechanism that moves the suction nozzle 131 up and down in the vertical direction (Z-axis direction), and also rotates the suction nozzle 131 about the nozzle axis (suction axis). A moving mechanism is provided.
The mounting head unit 13 is mounted with a substrate recognition camera 17 that images a substrate mark formed on the circuit substrate 10 so as to be attached to the support member.

図2は電子部品実装装置の制御系の構成を示している。図中、20は装置全体を制御するマイクロコンピュータ(CPU)、並びにRAM、ROMなどからなるコントローラ(制御手段)であり、このコントローラ20に、X軸モータ21から表示装置(モニタ)31が接続され、それぞれを制御している。   FIG. 2 shows the configuration of the control system of the electronic component mounting apparatus. In the figure, reference numeral 20 denotes a microcomputer (CPU) for controlling the entire apparatus, and a controller (control means) comprising RAM, ROM, etc. A display device (monitor) 31 is connected to the controller 20 from an X-axis motor 21. Each has control.

X軸モータ21は、X軸移動機構12の駆動源で、搭載ヘッド部13をX軸方向に移動させる。
また、Y軸モータ22は、Y軸移動機構14の駆動源で、X軸移動機構12をY軸方向に駆動し、それにより搭載ヘッド部13はX軸方向とY軸方向に移動可能となる。
The X-axis motor 21 is a drive source for the X-axis moving mechanism 12 and moves the mounting head unit 13 in the X-axis direction.
The Y-axis motor 22 is a drive source for the Y-axis moving mechanism 14 and drives the X-axis moving mechanism 12 in the Y-axis direction, so that the mounting head unit 13 can move in the X-axis direction and the Y-axis direction. .

Z軸モータ23は、吸着ノズル131を昇降させるZ軸駆動機構(不図示)の駆動源で、吸着ノズル131をZ軸方向(高さ方向)に昇降させる。
また、θ軸モータ24は、吸着ノズル131のθ軸回転機構(不図示)の駆動源で、吸着ノズル131をそのノズル中心軸(吸着軸)を中心にして回転させる。
The Z-axis motor 23 is a drive source of a Z-axis drive mechanism (not shown) that moves the suction nozzle 131 up and down, and moves the suction nozzle 131 up and down in the Z-axis direction (height direction).
The θ-axis motor 24 is a drive source for a θ-axis rotation mechanism (not shown) of the suction nozzle 131, and rotates the suction nozzle 131 about its nozzle central axis (suction axis).

画像認識装置27は、吸着ノズル131に吸着された部品18の画像認識を行なうもので、A/D変換器271、メモリ272及びCPU273から構成される。
そして、吸着された部品18を撮像した部品認識カメラ16から出力されるアナログの画像信号をA/D変換器271によりデジタル信号に変換してメモリ272に格納し、CPU273がその画像データに基づいて吸着された部品の認識を行なう。
すなわち、画像認識装置27は、部品中心と吸着角度を演算し、部品の吸着姿勢を認識する。
また、画像認識装置27は、基板認識カメラ17で撮像された基板マークの画像を処理して基板マーク位置を演算する。
また、画像認識装置27は、部品認識カメラ16で撮像された部品18の画像データと基板認識カメラ17で撮像された基板マークデータを処理して、両方の補正データを制御手段20へ転送する。
The image recognition device 27 performs image recognition of the component 18 sucked by the suction nozzle 131, and includes an A / D converter 271, a memory 272, and a CPU 273.
The analog image signal output from the component recognition camera 16 that images the picked-up component 18 is converted into a digital signal by the A / D converter 271 and stored in the memory 272, and the CPU 273 is based on the image data. Recognize the sucked parts.
That is, the image recognition device 27 calculates the component center and the suction angle, and recognizes the suction posture of the component.
In addition, the image recognition device 27 calculates the substrate mark position by processing the image of the substrate mark captured by the substrate recognition camera 17.
Further, the image recognition device 27 processes the image data of the component 18 imaged by the component recognition camera 16 and the board mark data imaged by the board recognition camera 17, and transfers both correction data to the control means 20.

キーボード28とマウス29は、部品データなどのデータを入力するために用いられる。
記憶装置30は、フラッシュメモリなどで構成され、キーボード28とマウス29により入力された部品データ、及び不図示のホストコンピュータから供給される部品データなどを格納するのに用いられる。
表示装置(モニタ)31は、部品データ、演算データ、及び部品認識カメラ16で撮像した部品18の画像などをその表示面311に表示する。
The keyboard 28 and mouse 29 are used for inputting data such as component data.
The storage device 30 is configured by a flash memory or the like, and is used to store component data input by the keyboard 28 and the mouse 29, component data supplied from a host computer (not shown), and the like.
The display device (monitor) 31 displays component data, calculation data, an image of the component 18 captured by the component recognition camera 16, and the like on the display surface 311.

実際に、基板の生産を開始し、部品を回路基板に搭載する段階では、予め基板認識カメラ17で撮像された基板マークによる回路基板10の基板補正データ(Δx、Δy、Δθ)は記憶装置30に格納されている。
そして、部品供給装置11から供給される部品を吸着ノズル131で吸着し、搭載ヘッド部13を部品認識カメラ16上部に移動させて、部品を同カメラで撮像する。
撮像された部品の画像は、画像認識装置27で画像処理され、補正データを制御手段20へ転送する。
制御手段20は、記憶装置30から基板補正データと当該部品の部品データを読み出して、この部品データと前記転送された画像認識装置27で演算された部品中心と部品の傾きをもとに、部品の搭載位置と吸着姿勢を認識する。
続いて、部品搭載位置と部品中心と吸着中心間に位置ずれがあり、また、角度ずれが検出されると、これらの総合位置ずれと角度ずれがX軸モータ21、Y軸モータ22、θ軸モータ24を駆動することにより補正され、部品が所定の回路基板位置に正しい姿勢(基準角度)で搭載される。
Actually, at the stage where the production of the board is started and the components are mounted on the circuit board, the board correction data (Δx, Δy, Δθ) of the circuit board 10 based on the board mark imaged in advance by the board recognition camera 17 is stored in the storage device 30. Stored in
Then, the component supplied from the component supply apparatus 11 is sucked by the suction nozzle 131, the mounting head unit 13 is moved to the upper part of the component recognition camera 16, and the component is imaged by the camera.
The captured image of the part is subjected to image processing by the image recognition device 27 and the correction data is transferred to the control means 20.
The control means 20 reads the board correction data and the component data of the component from the storage device 30, and based on the component data and the component center and component inclination calculated by the transferred image recognition device 27, the component Recognize the mounting position and suction posture of the.
Subsequently, there is a positional shift between the component mounting position, the component center, and the suction center, and when an angular shift is detected, these total positional shift and angular shift are the X-axis motor 21, Y-axis motor 22, and θ-axis. The correction is made by driving the motor 24, and the component is mounted in a correct posture (reference angle) at a predetermined circuit board position.

次に、搭載ヘッド部13について図3を使用して説明を行う。   Next, the mounting head unit 13 will be described with reference to FIG.

図示のように、搭載ヘッド部13のベースフレーム100にリニアガイド101が設置され、垂直Z駆動部102が垂直Z軸方向に移動可能な構造となっている。
搭載ヘッド部13上部には、垂直Z駆動部102を垂直上下動させるためのZ軸モータ23がベースフレーム100に固定され、このZ軸モータ23にカップリング110を介してボールねじのねじ部111が接続されている。
As shown in the figure, a linear guide 101 is installed on the base frame 100 of the mounting head unit 13 so that the vertical Z driving unit 102 can move in the vertical Z-axis direction.
A Z-axis motor 23 for moving the vertical Z drive unit 102 vertically up and down is fixed to the base frame 100 at the top of the mounting head unit 13, and a screw part 111 of a ball screw is coupled to the Z-axis motor 23 via a coupling 110. Is connected.

また、部品を回転動作させるためのθ軸モータ24は、スプライン軸受107と回転ベアリング106で構成されて外周部にベルトプーリが取付けられた垂直回転駆動部軸受105と、θモータプーリ108とタイミングベルト109を介して接続されている。
垂直回転駆動部軸受105は、内部にスプライン軸受107があり、スプライン軸であるノズルシャフト104と接続されている。
垂直回転駆動部軸受105の外周部には、回転ベアリング106が取付けられている。この回転ベアリング106の外周がベースフレーム100に固定されていて、ノズルシャフト104は、垂直回転駆動部軸受105によって回転動作と上下動作ができるように固定されている。
A θ-axis motor 24 for rotating the components includes a vertical rotation drive unit bearing 105 that includes a spline bearing 107 and a rotation bearing 106 and has a belt pulley attached to the outer periphery, a θ motor pulley 108, and a timing belt 109. Connected through.
The vertical rotation drive unit bearing 105 has a spline bearing 107 therein and is connected to a nozzle shaft 104 which is a spline shaft.
A rotation bearing 106 is attached to the outer periphery of the vertical rotation drive unit bearing 105. The outer periphery of the rotary bearing 106 is fixed to the base frame 100, and the nozzle shaft 104 is fixed by the vertical rotation drive unit bearing 105 so that the rotary operation and the vertical operation can be performed.

垂直Z駆動部102の一端には、ボールねじのねじ部111に噛み合うナット部118が固定されている。
従って、Z軸モータ23を回転動作させることにより、ボールねじのナット部118によって垂直Z駆動部102が上下に駆動される構造となっていて、ノズルシャフト104及び吸着ノズル131を上下駆動動作できる。
At one end of the vertical Z driving portion 102, a nut portion 118 that meshes with the screw portion 111 of the ball screw is fixed.
Therefore, by rotating the Z-axis motor 23, the vertical Z driving unit 102 is driven up and down by the nut portion 118 of the ball screw, and the nozzle shaft 104 and the suction nozzle 131 can be driven up and down.

また、垂直Z駆動部102には、ノズルシャフト104を回転支持するために、下側回転ベアリング141、上側回転ベアリング142が設置されている。
垂直Z駆動部102のノズルシャフト104とボールねじのナット部109の間に円形の穴形状である変形部112が設けられている。この変形部112に、ひずみゲージ113が取付けられている。
ひずみゲージ113は、ひずみゲージ113の出力電圧と荷重値の関係は、予め校正をとって図4のような関係をとり、コントローラ20に保存してある。
なお、ひずみゲージ113は、適切な構造変更を伴ってロードセルに置き換えることができる。
In addition, the vertical Z drive unit 102 is provided with a lower rotary bearing 141 and an upper rotary bearing 142 for rotationally supporting the nozzle shaft 104.
A deforming portion 112 having a circular hole shape is provided between the nozzle shaft 104 of the vertical Z driving portion 102 and the nut portion 109 of the ball screw. A strain gauge 113 is attached to the deformed portion 112.
In the strain gauge 113, the relationship between the output voltage of the strain gauge 113 and the load value is preliminarily calibrated and takes the relationship as shown in FIG. 4 and stored in the controller 20.
The strain gauge 113 can be replaced with a load cell with an appropriate structural change.

また、ベースフレーム100には、垂直Z駆動部102のリニアガイド101側の固定部付近を検出するように原点センサ114が固定されている。   In addition, an origin sensor 114 is fixed to the base frame 100 so as to detect the vicinity of the fixed portion of the vertical Z driving unit 102 on the linear guide 101 side.

次に、電子部品の加圧搭載動作の流れを説明する。   Next, the flow of the pressure mounting operation of the electronic component will be described.

図1の搭載ヘッド13をX軸移動機構12、Y軸移動機構14を動作させて電子部品供給装置11の上方に搭載ヘッド部13を移動し、電子部品18を吸着する。
電子部品18を吸着した搭載ヘッド部13を部品認識カメラ16の上方へ移動し、電子部品18を認識する。
認識を完了した後に搭載ヘッド部13を移動し、回路基板10上の電子部品18の搭載予定部に搭載ヘッド部13にて電子部品18を吸着して部品認識カメラ16上に移動し、電子部品18を部品認識カメラ16上で認識し、回路基板10上の搭載位置へ移動して搭載を行う。
The X-axis moving mechanism 12 and the Y-axis moving mechanism 14 of the mounting head 13 shown in FIG. 1 are operated to move the mounting head unit 13 above the electronic component supply device 11 and suck the electronic component 18.
The mounting head portion 13 that has attracted the electronic component 18 is moved above the component recognition camera 16 to recognize the electronic component 18.
After the recognition is completed, the mounting head unit 13 is moved, and the electronic component 18 is adsorbed by the mounting head unit 13 to the portion where the electronic component 18 is to be mounted on the circuit board 10 and moved onto the component recognition camera 16. 18 is recognized on the component recognition camera 16 and moved to the mounting position on the circuit board 10 for mounting.

次に、荷重制御による部品搭載動作について説明する。   Next, a component mounting operation by load control will be described.

搭載ヘッド部13を回路基板10上の部品搭載位置でZ軸モータ23を駆動させて、垂直Z駆動部102及び吸着ノズル131を下降させる。
吸着ノズル131に吸着された部品18を、搭載する回路基板10への搭載高さ直前位置(Z1)まで高速で降下させる。
その後、Z軸モータ23を駆動して、吸着ノズル131に吸着された部品18を4mm/秒程度の低速度で下降させて衝撃荷重を押さえつつ、目標搭載高さまで下降させる。
電子部品18を加圧搭載した後にバキュームエアをOFFし、Z軸モータ23を動作させて垂直Z軸駆動部102及び吸着ノズル131を上昇させる。
その後、次の電子部品の吸着位置へ移動が行なわれる。
The Z-axis motor 23 is driven at the mounting position of the mounting head unit 13 on the circuit board 10, and the vertical Z driving unit 102 and the suction nozzle 131 are lowered.
The component 18 sucked by the suction nozzle 131 is lowered at a high speed to the position (Z1) immediately before the mounting height on the circuit board 10 to be mounted.
Thereafter, the Z-axis motor 23 is driven to lower the component 18 sucked by the suction nozzle 131 at a low speed of about 4 mm / second to lower the target load height while suppressing the impact load.
After the electronic component 18 is pressure-mounted, the vacuum air is turned off, the Z-axis motor 23 is operated, and the vertical Z-axis drive unit 102 and the suction nozzle 131 are raised.
Thereafter, the next electronic component is moved to the suction position.

次に原点復帰動作について説明する。   Next, the origin return operation will be described.

Z軸駆動部102を原点センサ114の検出範囲から離れる位置(例えば2mm)下降移動させる。
その後、原点復帰速度10mm/秒にて、上昇をさせる。
原点センサ114の検出ONの高さ(A0)をZ軸モータのエンコーダ値から読取り、CPU27Cに記憶しておく。
Z軸駆動部102が原点センサ114を検出した直後に検出されるZ軸モータ23のエンコーダ原点の位置を、Z軸駆動部102の原点とすることで、電源オフ/オンを繰り返してもZ軸原点の高精度な再現性が得られる。
The Z-axis drive unit 102 is moved downward (for example, 2 mm) away from the detection range of the origin sensor 114.
Then, it is raised at the origin return speed of 10 mm / second.
The detection ON height (A0) of the origin sensor 114 is read from the encoder value of the Z-axis motor and stored in the CPU 27C.
By setting the encoder origin position of the Z-axis motor 23 detected immediately after the Z-axis drive unit 102 detects the origin sensor 114 as the origin of the Z-axis drive unit 102, the Z-axis can be repeatedly turned off and on. High reproducibility of the origin can be obtained.

<動作の説明>
図5において、「1」はXY機構上に載置されたマウンタヘッドのノズル先端が、XY動作によって、搭載する基板上の部品や、その他基板周辺のマウンタ機構部に接触する可能性のない第1の高さであり、「2」はノズルの吸着している部品が基板面に接触を開始する直前の第2のZ軸高さである。
<Description of operation>
In FIG. 5, “1” indicates that there is no possibility that the tip of the nozzle of the mounter head placed on the XY mechanism will come into contact with components on the board to be mounted or other mounter mechanism around the board by the XY operation. 1 is a second Z-axis height immediately before the component adsorbed by the nozzle starts to contact the substrate surface.

第1の高さ「1」から第2の高さ「2」までは、搭載性能の低下を最小化するため高速に降下する(900mm/秒程度)。このとき、ノズルの下降位置制御を高精度で実現するため通常の位置制御を行うためゲインを高く設定している。   From the first height “1” to the second height “2”, the vehicle descends at a high speed (about 900 mm / second) in order to minimize the reduction in mounting performance. At this time, the gain is set high in order to perform normal position control in order to realize the lowered position control of the nozzle with high accuracy.

第2の高さ「2」では、モータ軸を一端停止させ、ゲインを低く設定した後、軸降下を再開する。
ここで、モータ速度を低速(4mm/秒)として、モータ位置制御モードにおいて発生トルクを生成するゲインを、必要とする設定荷重に応じて設定する。前記発生出力トルクを、前記サーボモータの位置フィードバックゲインを含む制御パラメータに基づいて可変する。
その他、ゲインの制御パラメータとしての設定特性を、積分補償型ゲインパラメータを少なく設定したゲインに変更する。
サーボモータの発生トルクは位置フィードバックゲインと位置偏差に応じて決まるが、位置偏差量とその状態の継続時間に応じても発生トルクのフィードバック調整が機能するため、積分補償型ゲインなどの時間軸を要素とするフィードバック機能を小さく設定し、安定な加圧力を得ようとするものである。
At the second height “2”, the motor shaft is stopped once, the gain is set low, and then the shaft lowering is resumed.
Here, the motor speed is set to a low speed (4 mm / second), and the gain for generating the generated torque in the motor position control mode is set according to the required set load. The generated output torque is varied based on a control parameter including a position feedback gain of the servo motor.
In addition, the setting characteristic as a gain control parameter is changed to a gain with a small number of integral compensation gain parameters.
The generated torque of the servo motor is determined according to the position feedback gain and the position deviation, but since the feedback adjustment of the generated torque functions according to the position deviation amount and the duration of the state, the time axis such as the integral compensation gain is set. The feedback function as an element is set to be small and a stable pressure is obtained.

図5において、「3」は部品下面と基板面の当接点である。   In FIG. 5, “3” is a contact point between the lower surface of the component and the substrate surface.

ロードセルの計測結果が指定荷重値に達しない限り、継続してZ軸を降下させるため、ノズル先端に吸着された部品が基板面に当接して、降下を妨げられると、モータ軸の目標座標と実座標の乖離が進むため、前記のゲイン設定の結果サーボモータの発生トルクが増加し、ロードセルの計測結果も、モータ軸の目標座標が進むにつれて暫増する。   As long as the load cell measurement result does not reach the specified load value, the Z-axis is continuously lowered, so if the component adsorbed on the tip of the nozzle comes into contact with the board surface and is prevented from descending, the target coordinate of the motor axis Since the deviation of the actual coordinates advances, the torque generated by the servo motor increases as a result of the gain setting described above, and the measurement result of the load cell also increases temporarily as the target coordinates of the motor axis advance.

図6はモータ軸変移角度(モータ軸の目標座標と実座標の差)と発生トルクの関係を実測したグラフである。横軸は、前記座標の差をモータ軸の回転角度(10度〜60度)で示している。
発生トルクは、設定ゲイン10〜設定ゲイン100を数値10ごとに評価している。
このように、モータ軸変移角度とゲインとモータ出力トルクはおおむね比例関係にある。従って、前記のように設定荷重 (部品の種別により異なる部品の基板面への押圧力) 対応して、発生出力トルクを前記サーボモータのフィードバックゲインを選択することにより調節することができる。
FIG. 6 is a graph obtained by actually measuring the relationship between the motor shaft transition angle (the difference between the target coordinate and the actual coordinate of the motor shaft) and the generated torque. The horizontal axis indicates the difference in the coordinates as a rotation angle (10 degrees to 60 degrees) of the motor shaft.
For the generated torque, the set gain 10 to the set gain 100 are evaluated for each numerical value 10.
As described above, the motor shaft shift angle, the gain, and the motor output torque are generally in a proportional relationship. Therefore, as described above, the generated output torque can be adjusted by selecting the feedback gain of the servo motor in response to the set load (the pressing force of the component on the board surface that varies depending on the component type).

図7はノズル先端に吸着された部品が基板面に当接した後の、基板面が受ける荷重の変化を実測したものである(Z軸速度=10mm/秒、ヘッド部質量=250g)。
前記部品が基板面に当接した直後に縦軸に示す荷重は急峻に立ち上がり、以降時間の推移に比例して荷重が増加する。
この急峻に立ち上がる荷重部分は、主にヘッド可動部の持つ質量による衝撃荷重が計測されたものである。
FIG. 7 shows actual changes in the load applied to the substrate surface after the component adsorbed on the nozzle tip contacts the substrate surface (Z-axis speed = 10 mm / second, head mass = 250 g).
Immediately after the component comes into contact with the board surface, the load shown on the vertical axis rises steeply, and thereafter the load increases in proportion to the transition of time.
The load portion that rises steeply is obtained by measuring the impact load due to the mass of the head movable portion.

図5において、「4−1」に示すとおり、ロードセルの計測結果が設定荷重を上回ると、Z軸モータの駆動が停止される。
実装機の操作設定により、最低加圧継続時間が設定されている場合は、「5」まで指定圧力を維持するために、ロードセルの計測結果に応じてZ軸モータの降下/上昇を繰り返すことが可能となっている。
ロードセルの計測結果が設定荷重を上回ったことにより、Z軸モータの降下を瞬時に停止することが望ましい。
この反応に遅延が有ると、その分モータの目標座標が進みモータ軸の発生トルクが過大となってしまう。
In FIG. 5, as indicated by “4-1”, when the measurement result of the load cell exceeds the set load, the driving of the Z-axis motor is stopped.
If the minimum pressurization duration is set by the operation setting of the mounting machine, the Z-axis motor may be repeatedly lowered and raised according to the measurement result of the load cell in order to maintain the specified pressure up to “5”. It is possible.
It is desirable to stop the descent of the Z-axis motor instantaneously when the load cell measurement result exceeds the set load.
If there is a delay in this reaction, the target coordinates of the motor will advance and the generated torque of the motor shaft will be excessive.

実施形態では、モータ軸変移角度とゲイン値とモータ出力トルクの関係を利用して、ゲインを低めに設定することによって、モータの目標座標と実座標の差が生じても極端に大きな荷重変化が生じないようにしているため、モータの目標座標が進み過ぎても目標荷重に沿った圧力制御が実現できるようになっている。   In the embodiment, by using the relationship between the motor shaft shift angle, the gain value, and the motor output torque, the gain is set to be low, so that even if a difference between the target coordinate of the motor and the actual coordinate occurs, an extremely large load change occurs. Since it does not occur, pressure control along the target load can be realized even if the target coordinate of the motor advances too much.

ここで、設定荷重において、ノズル先端の目標座標に対する最大遅れ量が0.75mmとなるように適切にゲインが設定されている場合、目標荷重に対する制御誤差を3%、Z軸モータの速度を5mm/秒とすると、反応遅れ許容時間=(最大遅れ量×制御精度)÷モータ軸速度より=0.0045秒となる。
このため、本荷重方式では、通常のサーボアンプを直接マウンタ制御部からコントロールして荷重制御を実現させることができる。
従って、荷重制御のためにロードセルの計測結果を参照して、モータ軸やVCMまたは電空レギュレータを高速にフィードバック制御するような特別な制御系を設ける必要がない。
Here, when the gain is appropriately set so that the maximum delay with respect to the target coordinate at the nozzle tip at the set load is 0.75 mm, the control error for the target load is 3% and the speed of the Z-axis motor is 5 mm. Assuming / second, the reaction delay allowable time = (maximum delay amount × control accuracy) ÷ motor shaft speed = 0.0045 seconds.
For this reason, in this load system, a normal servo amplifier can be directly controlled from the mounter control unit to realize load control.
Therefore, it is not necessary to provide a special control system that performs high-speed feedback control on the motor shaft, VCM, or electropneumatic regulator by referring to the measurement result of the load cell for load control.

以上のとおり、実施形態のマウンタ装置の加圧制御ヘッドによれば、以下に列挙する効果を発揮できる。   As described above, according to the pressure control head of the mounter apparatus of the embodiment, the effects listed below can be exhibited.

1)ヘッドを第1の高さ位置から第2の高さ位置に移動する手段として設けたZ軸モータにより第2の高さ位置から第3の高さ位置へ移動し、ノズルの加圧を行う加圧源としても同じZ軸モータが用いられるため、加圧制御ヘッドをシンプルな構成で低コストに提供することができる。 1) The head is moved from the second height position to the third height position by a Z-axis motor provided as means for moving the head from the first height position to the second height position, and the nozzle is pressurized. Since the same Z-axis motor is used as a pressurizing source, the pressurizing control head can be provided at a low cost with a simple configuration.

2)加圧を行なうために必要となる広い荷重範囲を持ったばねに代わって、モータ軸の発生トルクで加圧することができるため、構造がシンプルであることに加え、より広範囲な荷重範囲に精度良く対応することができる。 2) Instead of a spring with a wide load range required for pressurization, it can be pressurized with the torque generated by the motor shaft, so the structure is simple and the accuracy over a wider load range Can cope well.

3)Z軸モータを常に位置制御モードで利用するため、モータの軸座標管理に誤差が生じない。 3) Since the Z-axis motor is always used in the position control mode, no error occurs in the motor axis coordinate management.

4)Z軸モータの発生トルクを用いた加圧であるため、モータの目標座標と実座標の最大ずれ量を制限することができる。
すなわち、ばね加圧式の構造では、コネクタ挿入処理のように負荷荷重のピーク(抜け防止の返し部の通過が最大負荷となるため)を通過した直後、急激に負荷が小さくなってしまうような特性を持った負荷であると、ばねのたわみ量に相当する軸のオーバーシュートが発生し、衝撃荷重によって部品にダメージを与える恐れがある。
これに対し、本方式では、前記最大ずれ量が制限されているため、負荷変動に対する位置のオーバーシュートが小さく、衝撃荷重を小さく抑えることができる。
4) Since the pressurization is performed using the torque generated by the Z-axis motor, the maximum deviation amount between the target coordinates and the actual coordinates of the motor can be limited.
In other words, the spring-pressurized structure has characteristics such that the load decreases suddenly immediately after passing through the load load peak (passage through the return prevention part becomes the maximum load) as in the connector insertion process. If the load has a load, an overshoot of the shaft corresponding to the amount of deflection of the spring occurs, and there is a risk of damage to the parts due to the impact load.
On the other hand, in this method, since the maximum deviation amount is limited, the position overshoot with respect to the load fluctuation is small, and the impact load can be kept small.

5)荷重制御機能を持った専用のサーボアンプを必要としない。 5) A dedicated servo amplifier with a load control function is not required.

(実施形態2)
〈ノズルばねによる衝撃力の緩衝〉
加圧検知手段に加え、衝撃力を低減させる目的で設けたノズルばねを有する機械的構成を図8に示す。
(Embodiment 2)
<Impact force buffering by nozzle spring>
FIG. 8 shows a mechanical configuration having a nozzle spring provided for the purpose of reducing the impact force in addition to the pressure detection means.

図8において、前述した実施形態1と同様、10はプリント基板などの回路基板、13は搭載ヘッド部、18は電子部品、23はZ軸モータ、24はθ軸モータ、100はベースフレーム、101はリニアガイド、102は垂直Z駆動部、104はノズルシャフト、105は垂直回転駆動部軸受、106は回転ベアリング、107はスプライン軸受、108はθモータプーリ、109はタイミングベルト、110はカップリング、111はボールねじのねじ部、118はボールねじのナット部、131は吸着ノズルであって、132はノズルばね(衝撃緩衝ばね)、133はノズル可動部側ストッパー、134はZ軸可動部側ストッパー、143はロータリブッシュベアリング、144は加圧検出部(センサ)である。   In FIG. 8, as in the first embodiment, 10 is a circuit board such as a printed circuit board, 13 is a mounting head, 18 is an electronic component, 23 is a Z-axis motor, 24 is a θ-axis motor, 100 is a base frame, 101 Is a linear guide, 102 is a vertical Z drive unit, 104 is a nozzle shaft, 105 is a vertical rotation drive unit bearing, 106 is a rotary bearing, 107 is a spline bearing, 108 is a θ motor pulley, 109 is a timing belt, 110 is a coupling, 111 Is a screw part of the ball screw, 118 is a nut part of the ball screw, 131 is a suction nozzle, 132 is a nozzle spring (impact buffering spring), 133 is a nozzle movable part side stopper, 134 is a Z axis movable part side stopper, Reference numeral 143 denotes a rotary bush bearing, and 144 denotes a pressure detection unit (sensor).

図8の構成は、吸着ノズル131が鉛直上方へ押される力を、ノズル軸に設けられた圧力検出部144で検出することができる。   In the configuration of FIG. 8, the force with which the suction nozzle 131 is pushed vertically upward can be detected by the pressure detection unit 144 provided on the nozzle shaft.

本発明では、縦線で示した部分をノズル可動部、ノズル可動部と斜線で示した部分を合わせてZ軸可動部と呼ぶ。
ノズル可動部とZ軸可動部の間には、衝撃緩衝用のノズルばね132が挟まっており、このばね132はノズル可動部下方からの圧力を受けると縮む。
このノズルばね132は、1(N)の圧力がかかった時初めて動くように初期圧縮をしており、ばね定数を非常に低く設定してあるため、ノズルばね132のストロークに関わらず、発生するばね力が均一となるような特性を持っている。
また、ノズルばね132の縮み方向へのストロークが1(mm)に達するとストッパー133・134によって止まるように設定した。
In the present invention, the portion indicated by the vertical line is referred to as the nozzle movable portion, and the nozzle movable portion and the portion indicated by the oblique line are collectively referred to as the Z-axis movable portion.
A shock absorbing nozzle spring 132 is sandwiched between the nozzle movable portion and the Z-axis movable portion, and the spring 132 contracts when receiving pressure from below the nozzle movable portion.
The nozzle spring 132 is initially compressed so as to move for the first time when a pressure of 1 (N) is applied, and the spring constant is set very low. Therefore, the nozzle spring 132 is generated regardless of the stroke of the nozzle spring 132. It has characteristics that make the spring force uniform.
Further, when the stroke in the contraction direction of the nozzle spring 132 reaches 1 (mm), the stoppers 133 and 134 are set to stop.

図8のノズルばね132を用いて加圧制御をした場合の圧力波形と速度波形を図9に示す。
図9においては、図8のばね付き吸着ノズル131を、図7のばねなしノズルの場合と同じ速度で運用した時、電子部品が受ける圧力波形とZ軸可動部の速度波形を示している。
FIG. 9 shows a pressure waveform and a velocity waveform when pressurization control is performed using the nozzle spring 132 of FIG.
FIG. 9 shows the pressure waveform received by the electronic component and the velocity waveform of the Z-axis movable part when the suction nozzle 131 with spring of FIG. 8 is operated at the same speed as that of the nozzle without spring of FIG.

本発明では、ノズルで吸着した電子部品を下降させ、基板面に当接して衝撃緩衝ばねの圧縮が開始する瞬間を第一衝突、その後、ノズルばねのストロークがなくなった瞬間を第二衝突と呼ぶ。   In the present invention, the moment when the electronic component adsorbed by the nozzle is lowered and abuts against the substrate surface to start compression of the shock absorbing spring is called a first collision, and the moment when the stroke of the nozzle spring disappears thereafter is called a second collision. .

ここで、衝撃力の計算式は、
衝撃力(kg・m)=衝撃力を与える側の重量(kg)
×衝撃力を与える側の速さ(m/s)
÷衝撃を伝えるためにかかった時間(s)・・・(A)
で与えられる。
Here, the calculation formula of impact force is
Impact force (kg · m) = Weight on the side giving impact force (kg)
× Speed on the side that gives impact force (m / s)
÷ Time taken to convey the impact (s) (A)
Given in.

(A)式から、第一衝突の衝撃力はノズル可動部のみの質量で計算されるため非常に小さく、ノズルの初期圧縮以下となりオーバーシュートは生じない。しかし、第二衝突の衝撃力はZ軸可動部の質量で計算されるため大きく、下降速度を十分減速させてないとオーバーシュートが生じてしまうのは、ばねなしノズルを用いた場合と変わらない。
結果としては、ノズルばねを用いるとノズルばねのストローク分だけ加圧時間が長くなるだけである。
また、部品がプリント基板などに当接する直前の位置は、電子部品の高さデータなどから計算をしていたため、高さの精度が悪い電子部品を搭載する場合、加圧時間が大幅に増えてしまう問題もある。
From the formula (A), the impact force of the first collision is very small because it is calculated from the mass of the nozzle moving part only, and is less than the initial compression of the nozzle, so that no overshoot occurs. However, the impact force of the second collision is large because it is calculated by the mass of the Z-axis movable part, and if the descent speed is not sufficiently decelerated, overshooting will not be different from the case of using a springless nozzle. .
As a result, when a nozzle spring is used, the pressurization time is increased by the stroke of the nozzle spring.
In addition, the position just before the component abuts on the printed circuit board was calculated from the height data of the electronic component, etc., so when mounting an electronic component with poor height accuracy, the pressurization time increased significantly. There is also a problem.

本発明では、図8のノズルばね132によって衝突が二回に分けられるので、第一衝突を圧力検出部で検出し、下降速度とノズルばねのストロークから第二衝突までの時間を計算し、第二衝突直前で下降速度を調整する。   In the present invention, since the collision is divided into two times by the nozzle spring 132 of FIG. 8, the first collision is detected by the pressure detection unit, the descending speed and the time from the nozzle spring stroke to the second collision are calculated, Adjust the descent speed just before the second collision.

まず、本発明で加圧制御をした場合の圧力波形と速度波形を図10に示す。
図示のように、搭載速度であっても第一衝突時はオーバーシュートが生じないため、電子部品を搭載速度で基板面に当接させる。その時、第一衝突時の圧力波形は、ばねの初期圧縮値まで急峻に立ち上がるので、圧力に閾値を設けるだけで精度よく検出することができる。
First, FIG. 10 shows a pressure waveform and a velocity waveform when pressure control is performed in the present invention.
As shown, overshoot does not occur at the first collision even at the mounting speed, and the electronic component is brought into contact with the substrate surface at the mounting speed. At that time, the pressure waveform at the time of the first collision rises steeply to the initial compression value of the spring, so that it can be detected with high accuracy only by providing a threshold value for the pressure.

第一衝突から第二衝突までの時間は、
ノズルばね圧縮開始から第二衝突までの時間(s)=ノズルばねのストローク(m)
÷下降速度(m/s)・・・(B)
で与えられるので、ノズルばねのストロークとZ軸可動部の下降速度を精度よく管理すれば、ノズルばね圧縮開始から第二衝突までの時間も精度よく予測できる。
The time from the first collision to the second collision is
Time from nozzle spring compression start to second collision (s) = Nozzle spring stroke (m)
÷ Descent speed (m / s) (B)
Therefore, if the stroke of the nozzle spring and the descending speed of the Z-axis movable part are managed with high accuracy, the time from the start of compression of the nozzle spring to the second collision can be predicted with high accuracy.

ここで、(B)式の衝撃力を与える側の速さ以外の変数は、図8の構成の場合ほぼ一定の値であるため、第二衝突の衝撃力は速度のみに依存する。
よって、予測した時間を元に、衝撃力が目標荷重の許容範囲内に収まる速度へ、第二衝突までに減速させる。
Here, since variables other than the speed on the side of applying the impact force in the formula (B) are substantially constant values in the case of the configuration of FIG. 8, the impact force of the second collision depends only on the speed.
Therefore, based on the predicted time, the vehicle is decelerated by the second collision to a speed at which the impact force is within the allowable range of the target load.

次に、本発明の制御方法における段取りから搭載のフローチャートを図11に示す。   Next, FIG. 11 shows a flowchart from setup to mounting in the control method of the present invention.

段取りは、図11(a)のフローチャートのように、処理開始により、接触検知から第二衝突までの時間を計算する(ステップS1)。
続いて、計算した時間に安全率などの補正をかけた値を記録する(ステップS2)。これにより処理を終了する。
In the setup, as shown in the flowchart of FIG. 11A, the time from the contact detection to the second collision is calculated by the start of processing (step S1).
Subsequently, a value obtained by applying a correction such as a safety factor to the calculated time is recorded (step S2). This completes the process.

搭載は、図11(b)のフローチャートのように、処理開始により、電子部品を吸着し、基板面の搭載位置上方に位置合わせをする(ステップS11)。
続いて、電子部品を等速高速度で下降させる(ステップS12)。
次に、基板面に当接した瞬間として衝撃緩衝ばねの圧縮が開始する第一衝突を加圧検出部144で検知したかを判定する(ステップS13)。このステップS13において、検知すれば次に進み、検知しなければステップS12に戻り、処理を継続する。
次に、段取りで記録した時間までに等速高速度から加圧速度まで減速する(ステップS14)。
続いて、電子部品を加圧速度で下降させる(ステップS15)。
次に、目標圧力に達したことを加圧検出部144で検出したか?を判定する(ステップ16)。このステップS16において、達していれば処理を終了し、達していなければステップS15に戻り、処理を継続する。
As shown in the flowchart of FIG. 11B, the mounting is performed by picking up an electronic component and aligning it above the mounting position on the substrate surface by starting processing (step S11).
Subsequently, the electronic component is lowered at a constant speed and a high speed (step S12).
Next, it is determined whether or not the first collision at which the compression of the shock absorbing spring starts at the moment of contact with the substrate surface is detected by the pressure detection unit 144 (step S13). If it is detected in step S13, the process proceeds to the next step. If not detected, the process returns to step S12 to continue the process.
Next, it is decelerated from the constant speed and high speed to the pressurizing speed by the time recorded in the setup (step S14).
Subsequently, the electronic component is lowered at a pressing speed (step S15).
Next, has the pressure detection unit 144 detected that the target pressure has been reached? Is determined (step 16). In step S16, if it has reached, the process is terminated, and if not, the process returns to step S15 to continue the process.

また、ばね付きノズルで電子部品を吸着する際、ノズルを電子部品に1(N)程の圧力をかけて吸着すると、吸着が安定する事は既知であるが、ノズルばねのストロークは1(mm)と小さいため、稀にこのストロークを超えてしまい、吸着ミスだけでなく、電子部品や、電子部品を供給する装置を破壊することがあった。   In addition, when adsorbing an electronic component with a spring-equipped nozzle, it is known that if the nozzle is adsorbed to the electronic component by applying a pressure of about 1 (N), the adsorption is known to be stable, but the stroke of the nozzle spring is 1 (mm). ), It rarely exceeds this stroke, which may destroy not only suction mistakes, but also electronic components and devices that supply electronic components.

しかし、本発明の方法を用いれば、タクトを落とさずに、ノズルばねのストロークから外れることなくノズルを止めて確実に吸着することが可能になる。   However, if the method of the present invention is used, the nozzle can be stopped and reliably adsorbed without dropping the tact and without deviating from the stroke of the nozzle spring.

次に、従来制御の説明で使用した図7と、本発明の制御の説明で使用した図10から、加圧開始位置を揃えて図12に示す。   Next, FIG. 12 shows the pressurization start positions aligned from FIG. 7 used in the description of the conventional control and FIG. 10 used in the description of the control of the present invention.

図12に示したように、従来の圧力波形では、加圧開始から衝撃力を抑えられる速度で当接させなくてはならないため、加圧時間が長かった。
一方、本発明の制御では、加圧開始から高速で下降させ、衝撃力が発生することなく第一衝突を検出して第二衝突のタイミングを予測し、第二衝突直前で加圧速度へ切り替えることで加圧時間を短縮することができる。
As shown in FIG. 12, in the conventional pressure waveform, the pressurization time is long because the contact must be made at a speed that can suppress the impact force from the start of pressurization.
On the other hand, in the control of the present invention, the pressure is lowered at a high speed from the start of pressurization, the first collision is detected without generating an impact force, the timing of the second collision is predicted, and the pressurization speed is switched immediately before the second collision. Thus, the pressurization time can be shortened.

また、従来の制御では、あらかじめ入力された部品の高さなどのパラメータから電子部品が搭載される直前の高さを計算し、その高さを閾値として減速し衝撃力を抑えていた。そのため、高さの精度が悪い電子部品を搭載する際は、そのばらつきによって加圧時間が非常に長くなる問題があった。   Further, in the conventional control, the height immediately before the electronic component is mounted is calculated from parameters such as the height of the component inputted in advance, and the impact is reduced by decelerating the height as a threshold value. Therefore, when an electronic component with a low height accuracy is mounted, there is a problem that the pressurization time becomes very long due to the variation.

しかし、本提案の方法では、部品の高さは関係なく、部品の高さがばらついても加圧時間は理論上変わらない。そのため、段取り時に部品の高さデータを入力する手間も必要なくなる。
さらに、電子部品の吸着時に応用すると、吸着失敗となる、第一衝突前の吸着と第二衝突後の吸着を確実に避ける事ができるので、部品吸着の品質向上が望める。
However, in the proposed method, the height of the parts is not related, and the pressing time does not change theoretically even if the height of the parts varies. This eliminates the need to input the part height data during setup.
In addition, when applied at the time of suction of electronic parts, it is possible to reliably avoid suction before the first collision and suction after the second collision, which result in a suction failure, so that it is possible to improve the quality of part suction.

(他の実施例)
実施形態では、ノズルばねのストロークとZ軸可動部の下降速度を用いて、ノズルばねの圧縮開始から第二衝突までの時間を計算し、速度切り替えに用いたが、他の実施例として、ノズルに吸着された電子部品が基板面に当接した位置からの相対的な距離を用いても実施例を実現できる。
また、速度の時間積分を用いても前記距離と同じ効果を持つ値を計算できる。
また、目標圧力がノズルばねの初期圧縮値よりも遥かに大きい場合は、第二衝突を過ぎてから減速させる事で、加圧時間のさらなる短縮が可能になる。
(Other examples)
In the embodiment, the time from the start of compression of the nozzle spring to the second collision is calculated by using the stroke of the nozzle spring and the descending speed of the Z-axis movable part, and used for speed switching. The embodiment can also be realized by using the relative distance from the position where the electronic component adsorbed on the substrate contacts the substrate surface.
In addition, a value having the same effect as the distance can be calculated by using the time integration of velocity.
When the target pressure is much larger than the initial compression value of the nozzle spring, the pressurization time can be further shortened by decelerating after the second collision.

また、実施形態では、ロードセルによる検出に基づく制御としたが、電流制御でも可能である。   In the embodiment, the control is based on the detection by the load cell, but current control is also possible.

1 マウンタ装置
10 基板
13 搭載ヘッド部(加圧制御ヘッド)
131 吸着ノズル
132 衝撃緩衝ばね
144 加圧検出部(センサ)
18 電子部品
23 サーボモータ
1 Mounter Device 10 Substrate 13 Mounting Head (Pressure Control Head)
131 Adsorption nozzle 132 Shock absorbing spring 144 Pressurization detection unit (sensor)
18 Electronic parts 23 Servo motor

Claims (1)

部品を吸着するノズルの高さを位置決めするサーボモータと、ノズルが吸着した部品を基板に押し付ける荷重を制御できる加圧制御ヘッドとを備えるマウンタ装置であって、
前記ノズルの先端に組み込まれた衝撃緩衝ばねと、
前記ノズルが吸着した部品を基板面に押し付ける圧力を検出するセンサとを備え、
前記サーボモータの駆動により前記ノズルが吸着した部品を基板面へと等速で下降させ、
前記圧力センサにより前記衝撃緩衝ばねの圧縮による反発力を検知した後、当該衝撃緩衝ばねの圧縮が完了するまでに前記ノズルの下降速度を減速させることを特徴とするマウンタ装置の加圧制御ヘッド。
A mounter device comprising a servo motor that positions the height of a nozzle that sucks a component, and a pressure control head that can control a load pressing the component sucked by the nozzle against a substrate,
An impact buffering spring incorporated at the tip of the nozzle;
A sensor for detecting pressure for pressing the component adsorbed by the nozzle against the substrate surface;
Lowering the parts adsorbed by the nozzle to the substrate surface at a constant speed by driving the servo motor,
The pressure control head of the mounter apparatus, wherein after the repulsive force due to the compression of the shock absorbing spring is detected by the pressure sensor, the lowering speed of the nozzle is decelerated until the compression of the shock absorbing spring is completed.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014123637A (en) * 2012-12-21 2014-07-03 Hitachi High-Tech Instruments Co Ltd Component mounting device
JP2015133391A (en) * 2014-01-10 2015-07-23 平田機工株式会社 Transfer method, holding device, and transfer system
KR20190103724A (en) * 2018-02-28 2019-09-05 (주)피엠피 Control methods for driving part in taping machine
CN110290649A (en) * 2019-08-05 2019-09-27 广东速美达自动化股份有限公司 A kind of assembling product safe float device

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105171405B (en) * 2014-06-20 2017-07-25 昆山杰士德精密工业有限公司 Receiver assembles suction nozzle pressure-keeping mechanism
US10233020B2 (en) * 2014-07-28 2019-03-19 Fuji Corporation Nozzle storage
KR102329463B1 (en) * 2015-09-18 2021-11-22 한화정밀기계 주식회사 System and method for sensing dynamic characteristics of device mounting head
CN108353531B (en) * 2015-11-04 2020-05-08 株式会社富士 Load measuring device and load measuring method
CN106028786A (en) * 2016-07-20 2016-10-12 北亚美亚电子科技(深圳)有限公司 Insert apparatus capable of automatically changing suction nozzles
KR102214040B1 (en) * 2017-03-06 2021-02-09 (주)테크윙 Pushing apparatus of handler for testing semiconductor devices and operating method therof
JP7050219B2 (en) * 2017-09-25 2022-04-08 パナソニックIpマネジメント株式会社 Parts mounting device and parts mounting method
CN111823101B (en) * 2020-07-15 2022-04-12 芜湖市华侨皮鞋厂有限公司 Sole polishing and trimming device and operation method thereof
CN113877845A (en) * 2021-10-28 2022-01-04 浙江庆鑫科技有限公司 Pressure compensation device and method
CN116685138B (en) * 2023-06-15 2024-05-31 浙江华企正邦自动化科技有限公司 Anti-collision mechanism is pushed down to carousel formula SMT chip mounter suction nozzle pole

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63150186A (en) * 1986-12-16 1988-06-22 三菱電機株式会社 Part fixture
US5115545A (en) * 1989-03-28 1992-05-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Apparatus for connecting semiconductor devices to wiring boards
JPH0766596A (en) * 1993-08-31 1995-03-10 Hitachi Techno Eng Co Ltd Mounting machine
JPH0897596A (en) * 1994-09-21 1996-04-12 Hitachi Techno Eng Co Ltd Electronic part mounting machine
JPH09148790A (en) * 1995-11-21 1997-06-06 Sanyo Electric Co Ltd Electronic device mounter
JP2002043797A (en) * 2000-07-28 2002-02-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electronic parts mounting device
US20050105351A1 (en) * 2002-12-25 2005-05-19 Shinichi Kojima Ic transfer device
JP2006196618A (en) * 2005-01-12 2006-07-27 Fuji Mach Mfg Co Ltd Electronic part mounting device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5095542B2 (en) * 2008-07-24 2012-12-12 Juki株式会社 Electronic component mounting equipment

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63150186A (en) * 1986-12-16 1988-06-22 三菱電機株式会社 Part fixture
US5115545A (en) * 1989-03-28 1992-05-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Apparatus for connecting semiconductor devices to wiring boards
JPH0766596A (en) * 1993-08-31 1995-03-10 Hitachi Techno Eng Co Ltd Mounting machine
JPH0897596A (en) * 1994-09-21 1996-04-12 Hitachi Techno Eng Co Ltd Electronic part mounting machine
JPH09148790A (en) * 1995-11-21 1997-06-06 Sanyo Electric Co Ltd Electronic device mounter
JP2002043797A (en) * 2000-07-28 2002-02-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electronic parts mounting device
US20050105351A1 (en) * 2002-12-25 2005-05-19 Shinichi Kojima Ic transfer device
JP2006196618A (en) * 2005-01-12 2006-07-27 Fuji Mach Mfg Co Ltd Electronic part mounting device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014123637A (en) * 2012-12-21 2014-07-03 Hitachi High-Tech Instruments Co Ltd Component mounting device
JP2015133391A (en) * 2014-01-10 2015-07-23 平田機工株式会社 Transfer method, holding device, and transfer system
KR20190103724A (en) * 2018-02-28 2019-09-05 (주)피엠피 Control methods for driving part in taping machine
KR102115351B1 (en) * 2018-02-28 2020-05-26 (주)피엠피 Control methods for driving part in taping machine
CN110290649A (en) * 2019-08-05 2019-09-27 广东速美达自动化股份有限公司 A kind of assembling product safe float device

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KR20120095806A (en) 2012-08-29

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