JP2820993B2 - リフロー用温度制御装置 - Google Patents
リフロー用温度制御装置Info
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- JP2820993B2 JP2820993B2 JP3108090A JP3108090A JP2820993B2 JP 2820993 B2 JP2820993 B2 JP 2820993B2 JP 3108090 A JP3108090 A JP 3108090A JP 3108090 A JP3108090 A JP 3108090A JP 2820993 B2 JP2820993 B2 JP 2820993B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はリフロー装置における温度制御装置に関する
ものである。
ものである。
従来の技術 近年、回路形成分野においては各種の表面実装用電子
部品が普及し、表面実装技術への要望が高まってきてい
る。半田付けの工程はそうした中でも重要な位置を占
め、実装基板の性能、信頼性に大きく関わっている。リ
フロー装置はこの工程の中で、表面実装された基板上の
クリーム半田を加熱溶融させる装置である。
部品が普及し、表面実装技術への要望が高まってきてい
る。半田付けの工程はそうした中でも重要な位置を占
め、実装基板の性能、信頼性に大きく関わっている。リ
フロー装置はこの工程の中で、表面実装された基板上の
クリーム半田を加熱溶融させる装置である。
従来のリフロー装置の加熱方法にはベーパファイズ方
式、赤外線方式、熱風対流方式、レーザー方式等があ
る。
式、赤外線方式、熱風対流方式、レーザー方式等があ
る。
以下、赤外線方式と熱風対流方式とを組合せた熱風赤
外線方式のリフロー装置の一例について図面を参照しな
がら説明する。
外線方式のリフロー装置の一例について図面を参照しな
がら説明する。
第４図において、６は赤外線パネルヒータ、７は熱風
ヒータ、８は冷却ファンである。基板は右側より搬入さ
れ、左側へ搬出されるようになっており、９は予熱部、
10はリフロー部、11は冷却部である。
ヒータ、８は冷却ファンである。基板は右側より搬入さ
れ、左側へ搬出されるようになっており、９は予熱部、
10はリフロー部、11は冷却部である。
第５図は第４図で示したリフロー装置の温度制御ブロ
ック図を示したものである。12は操作部で、温度設定値
を与える。13はPID演算部で、温度設定値と温度フィー
ドバック値から操作量を算出する。14はD/A変換部で操
作量をアナログ値に変換する。15は出力部で前記アナロ
グ値からヒータ電流を発生する。16はヒータで、赤外線
パネルヒータと熱風ヒータとを示す。17は熱電対、18は
A/D変換部で、熱電対17からのアナログ値を温度フィー
ドバック値に変換する。
ック図を示したものである。12は操作部で、温度設定値
を与える。13はPID演算部で、温度設定値と温度フィー
ドバック値から操作量を算出する。14はD/A変換部で操
作量をアナログ値に変換する。15は出力部で前記アナロ
グ値からヒータ電流を発生する。16はヒータで、赤外線
パネルヒータと熱風ヒータとを示す。17は熱電対、18は
A/D変換部で、熱電対17からのアナログ値を温度フィー
ドバック値に変換する。
上記のように構成されたリフロー装置における温度制
御装置において、まず操作部12では操作パネルよりオペ
レーターが入力した予熱部９及びリフロー部10の温度設
定値を記憶し、各設定値をリフロー装置上の搬送基板が
予熱部９あるいはリフロー部10に到着した時点でPID演
算部13に送出する。
御装置において、まず操作部12では操作パネルよりオペ
レーターが入力した予熱部９及びリフロー部10の温度設
定値を記憶し、各設定値をリフロー装置上の搬送基板が
予熱部９あるいはリフロー部10に到着した時点でPID演
算部13に送出する。
PID演算部13ではこの設定値と温度フィードバック値
からPID演算部13により操作量を算出する。この操作量
通りの熱量を発生させるためにD/A変換部14と出力部15
によりヒータ16へ供給電流が与えられる。前記温度フィ
ードバック値はヒータ16上もしくは各エリア内に少なく
とも１つ以上設定された熱電対17により検出した値をA/
D変換部18を通してデジタル値として求める。
からPID演算部13により操作量を算出する。この操作量
通りの熱量を発生させるためにD/A変換部14と出力部15
によりヒータ16へ供給電流が与えられる。前記温度フィ
ードバック値はヒータ16上もしくは各エリア内に少なく
とも１つ以上設定された熱電対17により検出した値をA/
D変換部18を通してデジタル値として求める。
発明が解決しようとする課題 しかし、上記のような従来の構成では第６図に示すよ
うな各特性の補償を追加しようとした時、システム構築
時から例外処理の形で追加しておくことが必要である。
また、各々の調製も一元的に扱うことは困難である。従
って、上記特性の補償は現状ではオペレーターによる設
定温度の微調整で行われている。そのため補償の精度は
オペレーターの経験度に依存するところが多く、設定条
件の変更が伴う立ち上げ時や段取り替え時に非常に多く
の時間がかかるという問題点を有していた。
うな各特性の補償を追加しようとした時、システム構築
時から例外処理の形で追加しておくことが必要である。
また、各々の調製も一元的に扱うことは困難である。従
って、上記特性の補償は現状ではオペレーターによる設
定温度の微調整で行われている。そのため補償の精度は
オペレーターの経験度に依存するところが多く、設定条
件の変更が伴う立ち上げ時や段取り替え時に非常に多く
の時間がかかるという問題点を有していた。
本発明の目的は上記問題点に鑑み、一般のファジィ制
御方式を利用してオペレーターが有する経験則をif〜th
en形式の制御規則として記述すると共にこのような制御
規則を登録し蓄積することにより、立ち上げ時や段取り
替え時、あるいは環境の変化の際に必要となる設定条件
の変更作業を容易にし、変更時間を大幅に短縮して設定
温度の特性補償ができるリフロー用温度制御装置を提供
しようとするものである。
御方式を利用してオペレーターが有する経験則をif〜th
en形式の制御規則として記述すると共にこのような制御
規則を登録し蓄積することにより、立ち上げ時や段取り
替え時、あるいは環境の変化の際に必要となる設定条件
の変更作業を容易にし、変更時間を大幅に短縮して設定
温度の特性補償ができるリフロー用温度制御装置を提供
しようとするものである。
課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するため、温度設定値と温度
フィードバック値から標準の温度制御を行うための規則
を記述したシステム制御規則と、このシステム制御規則
で求められる操作量に対して諸種の特性補償分を付与す
るユーザー定義制御規則と、このユーザー定義制御規則
が必要とする設定入力変数と、を記憶しておく制御規則
記憶部と、両制御規則と設定入力変数とを任意に作成及
び修正可能とする制御規則修正部と、前記設定入力変数
と温度フィールバック値ならびにその他のシステム入力
変数とからファジィ推論を用いて前記両制御規則に照ら
し合わせ、一定時間ごともしくはある事象発生ごとに温
度操作量を演算出力するファジィ制御部とを備えたリフ
ロー用温度制御装置とした。
フィードバック値から標準の温度制御を行うための規則
を記述したシステム制御規則と、このシステム制御規則
で求められる操作量に対して諸種の特性補償分を付与す
るユーザー定義制御規則と、このユーザー定義制御規則
が必要とする設定入力変数と、を記憶しておく制御規則
記憶部と、両制御規則と設定入力変数とを任意に作成及
び修正可能とする制御規則修正部と、前記設定入力変数
と温度フィールバック値ならびにその他のシステム入力
変数とからファジィ推論を用いて前記両制御規則に照ら
し合わせ、一定時間ごともしくはある事象発生ごとに温
度操作量を演算出力するファジィ制御部とを備えたリフ
ロー用温度制御装置とした。
作用 本発明は上記のような構成によって、従来からオペレ
ーターが行っている設定温度調整の経験則をファジィ制
御規則として制御規則修正部で作成し、ユーザー定義制
御規則として制御規則記憶部に登録し記憶する。従っ
て、客観的な指標で設定入力変数が入力される限り、フ
ァジィ制御部で再現性のある制御が行われる。即ち、特
性補償に関してはオペレーターの熟練度に関係なく同じ
効果を得ることができ、環境の変化から生じた例外処理
等も上記と同じ手順で追加が可能である。
ーターが行っている設定温度調整の経験則をファジィ制
御規則として制御規則修正部で作成し、ユーザー定義制
御規則として制御規則記憶部に登録し記憶する。従っ
て、客観的な指標で設定入力変数が入力される限り、フ
ァジィ制御部で再現性のある制御が行われる。即ち、特
性補償に関してはオペレーターの熟練度に関係なく同じ
効果を得ることができ、環境の変化から生じた例外処理
等も上記と同じ手順で追加が可能である。
大木制御規則は客観的な指標に対するif〜then形式の
定性的な記述と、メンバーシップ関数の定量的な記述か
ら成り立っている。前者が特性補償のおおまかな特徴を
表現し、後者が定量的な重み付けを示す。
定性的な記述と、メンバーシップ関数の定量的な記述か
ら成り立っている。前者が特性補償のおおまかな特徴を
表現し、後者が定量的な重み付けを示す。
実施例 以下、本発明の一実施例であるリフロー用温度制御装
置について、添付図面を参照しながら説明する。
置について、添付図面を参照しながら説明する。
第１図において、１は制御規則修正部、２は制御規則
記憶部で、ユーザー定義制御規則2aとこのユーザー定義
制御規則2aが必要とする設定入力変数2bとシステム制御
規則2cとを登録し記憶する。３はファジィ制御部であ
る。前記制御規則修正部１、制御規則記憶部２及びファ
ジィ制御部３によりリフロー用温度制御装置が構成され
ている。
記憶部で、ユーザー定義制御規則2aとこのユーザー定義
制御規則2aが必要とする設定入力変数2bとシステム制御
規則2cとを登録し記憶する。３はファジィ制御部であ
る。前記制御規則修正部１、制御規則記憶部２及びファ
ジィ制御部３によりリフロー用温度制御装置が構成され
ている。
また、第２図は本発明装置における制御演算内容を示
すものであって、４は各種の制御規則群、５はファジィ
制御演算後の出力内容を示している。前記制御規則群４
中、制御規則R1はユーザー定義制御規則2aの一例として
「リフローを行う実装基板の面積が大きい（ラベル＋
２）時は赤外線ヒータ温度を高く（ラベル＋２）、熱風
ヒータ温度はやや高く（ラベル＋１）する。」という内
容を意味する。また、制御規則R2はユーザー定義制御規
則2aの一例として「基板面積に対する実装部品の上面の
面積割合が普通（ラベル０）であれば、赤外線ヒータ温
度は普通（ラベル０）に熱風ヒータ温度はやや高く（ラ
ベル＋１）とする。」という内容を、制御規則R3はシス
テム制御規則2cの一例として「リフロー設定温度と温度
フィードバック値との差が負の値で小さければ（ラベル
−１）、赤外線ヒータ温度及び熱風ヒータ温度ともやや
高く（ラベル＋１）とする。」という内容を意味する。
なお本実施例では大きさの表現は７段階のラベル（−
３、−２、−１、０、＋１、＋２、＋３）で表わしてお
り、ラベル−３はかなり小さい、ラベル−２は小さい、
ラベル−１はやや小さい、ラベル０は普通、ラベル＋１
はやや大きい、ラベル＋２は大きい、ラベル＋３はかな
り大きいことを意味する。
すものであって、４は各種の制御規則群、５はファジィ
制御演算後の出力内容を示している。前記制御規則群４
中、制御規則R1はユーザー定義制御規則2aの一例として
「リフローを行う実装基板の面積が大きい（ラベル＋
２）時は赤外線ヒータ温度を高く（ラベル＋２）、熱風
ヒータ温度はやや高く（ラベル＋１）する。」という内
容を意味する。また、制御規則R2はユーザー定義制御規
則2aの一例として「基板面積に対する実装部品の上面の
面積割合が普通（ラベル０）であれば、赤外線ヒータ温
度は普通（ラベル０）に熱風ヒータ温度はやや高く（ラ
ベル＋１）とする。」という内容を、制御規則R3はシス
テム制御規則2cの一例として「リフロー設定温度と温度
フィードバック値との差が負の値で小さければ（ラベル
−１）、赤外線ヒータ温度及び熱風ヒータ温度ともやや
高く（ラベル＋１）とする。」という内容を意味する。
なお本実施例では大きさの表現は７段階のラベル（−
３、−２、−１、０、＋１、＋２、＋３）で表わしてお
り、ラベル−３はかなり小さい、ラベル−２は小さい、
ラベル−１はやや小さい、ラベル０は普通、ラベル＋１
はやや大きい、ラベル＋２は大きい、ラベル＋３はかな
り大きいことを意味する。
また、これら制御規則R1、R2、R3は制御規則修正部１
において作成もしくは修正がなされる。即ち、先ず初期
の作成の際に入出力レンジ幅と上記のような定性的な制
御規則を決定する。この時のメンバーシップ関数は第３
図に示すように規定の三角形が設定されるが、最終的な
メンバーシップ関数は代表的な設定入力変数を入力して
試行した結果からその形状の決定を行う。
において作成もしくは修正がなされる。即ち、先ず初期
の作成の際に入出力レンジ幅と上記のような定性的な制
御規則を決定する。この時のメンバーシップ関数は第３
図に示すように規定の三角形が設定されるが、最終的な
メンバーシップ関数は代表的な設定入力変数を入力して
試行した結果からその形状の決定を行う。
前記制御規則R1、R2、R3に対して、任意の設定入力が
なされた時のファジィ制御部３の演算過程を第２図に基
いて説明する。例えば基板面積という設定入力変数に70
00平方mmという値が入力された場合、制御規則R1の前件
部における適合度は約0.4であり、後件部の赤外線及び
熱風ヒータ温度を示すメンバーシップ関数はMIN演算に
より斜線部のようにカットされる。尚、前件部とはファ
ジィ推論におけるif以降の条件部を示し、後件部とはth
en以降の実行部を示す。また、実装面積率が60パーセン
トと入力された場合、制御規則R2の前件部における適合
度は約0.6となる。また、「リフロー設定温度−温度フ
ィードバック値」の値が−10度入力された場合、制御規
則R3の前件部における適合度は約0.9となる。前記各々
の適合度によりMIN演算してカットされた後件部のメン
バーシップ関数を、各出力毎にMAX演算すると、第２図
の５に示すようなメンバーシップ関数が得られる。さら
にこのメンバーシップ関数の重心を計算で求め、実際の
出力レンジに照らし合わせて出力結果を得ると、これが
次回の温度操作量となる。
なされた時のファジィ制御部３の演算過程を第２図に基
いて説明する。例えば基板面積という設定入力変数に70
00平方mmという値が入力された場合、制御規則R1の前件
部における適合度は約0.4であり、後件部の赤外線及び
熱風ヒータ温度を示すメンバーシップ関数はMIN演算に
より斜線部のようにカットされる。尚、前件部とはファ
ジィ推論におけるif以降の条件部を示し、後件部とはth
en以降の実行部を示す。また、実装面積率が60パーセン
トと入力された場合、制御規則R2の前件部における適合
度は約0.6となる。また、「リフロー設定温度−温度フ
ィードバック値」の値が−10度入力された場合、制御規
則R3の前件部における適合度は約0.9となる。前記各々
の適合度によりMIN演算してカットされた後件部のメン
バーシップ関数を、各出力毎にMAX演算すると、第２図
の５に示すようなメンバーシップ関数が得られる。さら
にこのメンバーシップ関数の重心を計算で求め、実際の
出力レンジに照らし合わせて出力結果を得ると、これが
次回の温度操作量となる。
上記のように本実施例によれば、基板面積と実装密度
という客観的な指標を定め、熟練したオペレーターが有
する経験則と最も良く合致する制御規則を作成すること
により、再現性のある効果の高い特性補償を得ることが
できる。即ち、任意の作業者が前記客観的指標に基いて
設定を変更した際にも、前記オペレーターが操作した場
合と同等の制御を得ることができる。
という客観的な指標を定め、熟練したオペレーターが有
する経験則と最も良く合致する制御規則を作成すること
により、再現性のある効果の高い特性補償を得ることが
できる。即ち、任意の作業者が前記客観的指標に基いて
設定を変更した際にも、前記オペレーターが操作した場
合と同等の制御を得ることができる。
発明の効果 上記のように本発明は、制御規則記憶部と制御規則修
正部とファジィ制御部とを設けることにより、オペレー
ターの経験則を制御規則として取り込むことができ、立
ち上げ時や段取り替え時に必要となる設定条件の変更作
業において、客観的指標で示された設定入力変数を変更
するだけで専門のオペレーターでなくても容易に対処す
ることが可能となった。また、変更作業に携わる変更時
間も大幅に短縮できることとなる。さらに環境の変化、
例えば気温、湿度及びN2濃度等に伴う新たな制御規則と
設定入力変数とを任意に追加することができハードウェ
ア、ソフトウェア等のシステムの構成を変更する必要が
無く設定温度の特性補償を行うことができる等優れた効
果を有する。
正部とファジィ制御部とを設けることにより、オペレー
ターの経験則を制御規則として取り込むことができ、立
ち上げ時や段取り替え時に必要となる設定条件の変更作
業において、客観的指標で示された設定入力変数を変更
するだけで専門のオペレーターでなくても容易に対処す
ることが可能となった。また、変更作業に携わる変更時
間も大幅に短縮できることとなる。さらに環境の変化、
例えば気温、湿度及びN2濃度等に伴う新たな制御規則と
設定入力変数とを任意に追加することができハードウェ
ア、ソフトウェア等のシステムの構成を変更する必要が
無く設定温度の特性補償を行うことができる等優れた効
果を有する。
第１図は本発明の一実施例を示すリフロー用温度制御装
置のブロック図、第２図は本発明装置における制御演算
内容を示す説明図、第３図はファジィ制御規則における
規定のメンバーシップ関数を示す説明図、第４図は従来
のリフロー装置の全体図、第５図は第４図で示したフロ
ー装置の温度制御装置の制御ブロック図、第６図は特性
補償の項目を示す説明図である。 １……制御規則修正部 ２……制御規則記憶部 2a、R1、R2……ユーザー定義制御規則 2b……設定入力変数 2c、R3……システム制御規則 ３……ファジィ制御部
置のブロック図、第２図は本発明装置における制御演算
内容を示す説明図、第３図はファジィ制御規則における
規定のメンバーシップ関数を示す説明図、第４図は従来
のリフロー装置の全体図、第５図は第４図で示したフロ
ー装置の温度制御装置の制御ブロック図、第６図は特性
補償の項目を示す説明図である。 １……制御規則修正部 ２……制御規則記憶部 2a、R1、R2……ユーザー定義制御規則 2b……設定入力変数 2c、R3……システム制御規則 ３……ファジィ制御部
Claims (1)
- 【請求項１】温度設定値と温度フィードバック値から標
準の温度制御を行うための規則を記述したシステム制御
規則と、このシステム制御規則で求められる操作量に対
して諸種の特性補償分を付与するユーザー定義制御規則
と、このユーザー定義制御規則が必要とする設定入力変
数と、を記憶しておく制御規則記憶部と、両制御規則と
設定入力変数とを任意に作成及び修正可能とする制御規
則修正部と、前記設定入力変数と温度フィールバック値
ならびにその他のシステム入力変数とからファジィ推論
を用いて前記両制御規則に照らし合わせ、一定時間ごと
もしくはある事象発生ごとに温度操作量を演算出力する
ファジィ制御部と、を備えたことを特徴とするリフロー
用温度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3108090A JP2820993B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | リフロー用温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3108090A JP2820993B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | リフロー用温度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03234361A JPH03234361A (ja) | 1991-10-18 |
| JP2820993B2 true JP2820993B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=12321449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3108090A Expired - Fee Related JP2820993B2 (ja) | 1990-02-08 | 1990-02-08 | リフロー用温度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2820993B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7062184B2 (en) | 2003-07-14 | 2006-06-13 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Image formation device and sheet material selection device |
-
1990
- 1990-02-08 JP JP3108090A patent/JP2820993B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7062184B2 (en) | 2003-07-14 | 2006-06-13 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Image formation device and sheet material selection device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03234361A (ja) | 1991-10-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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