JP4689430B2 - Component mounting equipment - Google Patents
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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際に適用して好適な、部品実装装置に関する。 The present invention relates to a component mounting apparatus, and more particularly to a component mounting apparatus suitable for application when electronic components are automatically mounted on a substrate such as a printed circuit board or a liquid crystal display panel substrate while applying pressure.
電子部品をプリント基板等に加圧を行ないながら自動的に実装する部品実装装置としては、図11に示す搭載ヘッドを備えたものが特許文献1に開示されている。 As a component mounting apparatus that automatically mounts electronic components while applying pressure to a printed circuit board or the like, an apparatus including a mounting head shown in FIG.
この搭載ヘッド100では、所定位置に供給される部品の上方で、図示しない動作制御手段の制御に従いZ軸モータ(第1の上下動手段)121によりリニアガイド117に沿って可動ブラケット114を下降目標位置に向けて下降駆動する。その際、ボイスコイルモータ(第2の上下動手段)134により、下部フランジ135がスラスト軸受136に加圧当接するまで下降駆動し、回転ケース131の上下振動を防止する。
In the
可動ブラケット114の下降により、吸着ノズル112の先端部が電子部品Cに当接した後、吸着ノズル112内を負圧にして先端部に電子部品Cを吸着する。
As the
電子部品Cの吸着が完了すると、Z軸モータ121を駆動し、ブラケット114を上昇させて吸着ノズル112を引き上げた後、搭載ヘッド100を基板上方へ移動させ、部品吸着前と同様の手順に従ってブラケット114を下降させ、基板上の目標位置に部品を目標とする加圧力の下で搭載する。
When the suction of the electronic component C is completed, the Z-
このように、部品の加圧搭載動作が終了すると、図12のフローチャートに従って吸着ノズル112の上昇動作が行なわれる。
Thus, when the component pressure mounting operation is completed, the
動作制御手段は、Z軸モータ121により、可動ブラケット114を上昇目標位置に向けて上昇駆動を開始する(ステップ21)。この可動ブラケット114の上昇動作中において、ロードセル115による加圧検出値が初期荷重と上昇時閾値との合計値以下となるか否か判定する(ステップ22)。ここで、初期荷重は、予め測定してある無負荷時のロードセル出力、上昇時閾値は設定値である。
The operation control means starts to drive the
このように、ロードセル115の検出値が上記合計値以下となり、吸着ノズル112が部品Cから実質上離れた時点で、ボイスコイルモータ134により、上部フランジ137がスラスト軸受138に加圧当接するまで上昇駆動し、回転ケース131の上下振動を防止する(ステップ23)。
As described above, when the detection value of the
その状態でZ軸モータ121による可動ブラケット114の上昇を継続し、エンコーダ122の出力から上昇目標位置に到達したと判定されたら(ステップ24)、Z軸モータ121による上昇駆動を停止する(ステップ25)。これにより、吸着ノズル112の上昇動作制御は終了し、次の部品吸着動作に移行する。
In this state, the
しかしながら、特許文献1に開示されている電子部品実装装置には以下のような問題があった。
However, the electronic component mounting apparatus disclosed in
(1)加圧搭載時の基板の撓みに起因する部品位置ずれの発生
便宜上、後述する図8を参照して説明する。部品を加圧搭載する際には、指定加圧力で部品Cを基板Sに押し付けるために、図8(A)に示すように基板Sが下側に湾曲したような形状となる。この状態から前記フローチャートに従って吸着ノズル112(同図では20)の上昇動作を行なうと、吸着ノズル112に押されて下側に湾曲していた基板Sは上方に復元しようとするために、その反動で同図(B)に示すように上に凸の形状になり、変位Wの変動を伴なう板ばねのような現象を起こし、そのときの衝撃で搭載した部品が位置ずれを起こしてしまう問題があった。
(1) Occurrence of component displacement due to bending of substrate during pressure mounting For convenience, description will be given with reference to FIG. When the components are pressure mounted, the substrate S is curved downward as shown in FIG. 8A in order to press the component C against the substrate S with a specified pressure. When the suction nozzle 112 (20 in the figure) is lifted from this state according to the flowchart, the substrate S that has been pushed downward by the
(2)加圧搭載時の基板の撓みに起因する加圧時間の増大
加圧完了後の上昇動作時に、ロードセル115の出力に基づく加圧検出値が初期荷重と上昇時閾値との合計値以下となるか否か判定しているので、図8(A)のように加圧搭載時に基板Sが撓むと、上昇動作中も吸着ノズルが電子部品Cに当接した状態が持続することになり、その間上昇時閾値以上の加圧力がかかり続けることになり、その結果指定された目標時間が経過した後も、加圧荷重が電子部品にかけ続けられることになる。
(2) Increase in pressurization time due to substrate flexure during pressurization mounting The pressurization detection value based on the output of the
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、部品を基板に加圧搭載する際、加圧荷重により基板が撓む場合でも、その反動によって搭載部品が位置ずれを起こすことがなく、しかも部品に目標時間以上に余分な加圧荷重がかけ続けられることを防止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 to solve the above-described conventional problems, and when a component is pressure-mounted on a substrate, even if the substrate is bent due to a pressure load, the mounted component is displaced due to the reaction. It is another object of the present invention to provide a component mounting apparatus that can prevent an excessive pressure load from being continuously applied to a component beyond a target time.
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Z軸方向に進退動させる加圧駆動手段と、該加圧駆動手段と一体で前記吸着ノズルをZ軸方向に進退動させるZ軸駆動手段と、前記吸着ノズルに加わる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て、吸着保持した部品を基板表面に接触させ、前記加圧駆動手段により所定荷重を印加して前記部品を加圧搭載した後、前記Z軸駆動手段により前記吸着ノズルを上昇させる際、前記Z軸駆動手段により所定の開始速度で前記吸着ノズルの上昇を開始すると同時に、前記加圧駆動手段による加圧荷重の漸減を開始し、前記基板が撓まない場合に前記吸着ノズル先端が前記基板に搭載した前記部品から離れる位置の直上に設定した目標高さに到達する前に、前記吸着ノズルの上昇を停止することなく加圧荷重を実質上0にすることにより、前記課題を解決したものである。 The present invention includes a suction head that sucks and holds a component by a mounting head that can be moved in a plane direction by an X-axis drive means and a Y-axis drive means, and a pressure drive means that moves the suction nozzle back and forth in the Z-axis direction, A component mounting apparatus comprising: a Z-axis driving unit that integrally moves the suction nozzle forward and backward in the Z-axis direction; and a load detection unit that detects a contact load applied to the suction nozzle. The suction nozzle is lowered by the driving means, the part held by suction is brought into contact with the substrate surface, a predetermined load is applied by the pressure driving means and the part is pressure-mounted, and then the Z-axis driving means when increasing the suction nozzle, wherein at the same time starts to rise in the suction nozzle at a predetermined starting speed by the Z-axis driving means starts decreasing the applied load due to the pressure drive unit, wherein the substrate is flexed Before the suction nozzle tip reaches the target height set directly above the position away from the component mounted on the substrate in the case have, in substantially zero applied load without stopping the increase of the suction nozzle By doing so, the above-mentioned problems are solved.
本発明においては、前記加圧駆動手段による加圧荷重の漸減を、予め設定された微小荷重が前記荷重検出手段により検出された時点で停止するようにしてもよい。 In the present invention, the gradual decrease of the pressurization load by the pressurization drive means may be stopped when a preset minute load is detected by the load detection means.
本発明においては、又、前記荷重検出手段により検出される接触荷重が実質的に0になった時点で、前記Z軸駆動手段による高速上昇動作を開始するようにしてもよい。 In the present invention, when the contact load detected by the load detection unit becomes substantially zero, the Z-axis drive unit may start a high-speed ascending operation.
本発明によれば、加圧搭載が終了した後、Z軸駆動手段により所定の開始速度で吸着ノズルの上昇を開始すると同時に、加圧駆動手段により部品に印加されていた加圧荷重を漸減させ、通常は吸着ノズル先端が基板に搭載した部品から離れる位置の直上に設定した目標高さに到達する前に、前記吸着ノズルの上昇を停止することなく加圧荷重が実質上0になるようにしたので、加圧荷重により基板が撓む場合でも、その反動を抑制することができることから、搭載部品が位置ずれを起こすことを防止でき、しかも目標時間以上に余分な加圧荷重がかかり続けることを防止することができる。 According to the present invention, after the pressure mounting is completed, the suction nozzle starts to rise at a predetermined start speed by the Z-axis driving means, and at the same time, the pressure load applied to the component by the pressure driving means is gradually reduced. Usually, before reaching the target height set immediately above the position where the tip of the suction nozzle is separated from the component mounted on the substrate, the pressure load is made substantially zero without stopping the suction nozzle from rising. As a result, even if the board is bent due to a pressurized load, the reaction can be suppressed, so that the mounted components can be prevented from being displaced, and an excessive pressurized load continues to be applied beyond the target time. Can be prevented.
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(荷重検出手段)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 pressure detection unit (load detection means) 16 is built in the vertical
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、部品の吸着保持を行ない、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とその近傍について説明する。
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(荷重検出手段)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-
以上の構成において、実行される電子部品の吸着動作と加圧搭載動作を、図4、図5、図6をも参照して説明する。 The electronic component suction operation and pressure mounting operation performed in the above configuration 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が、これらの動作は、搭載ヘッド1を制御する、図7に概要を示すような制御装置により実行される。
Hereinafter, these operations will be described in detail. These operations are executed by a control device that controls the mounting
この制御装置(制御手段)40は、CPU等により構成され、該制御装置40には、Z軸モータ11とそれに内蔵されているZ軸エンコーダ41とがZ軸ドライバ42を介して、又、θ軸モータとそのエンコーダ43とがθ軸ドライバ44を介して、更に、VCMモータ18とロードセル24とがVCMドライバ45を介して接続され、それぞれ制御信号の授受が可能になっており、該制御装置40により以下のような制御が実行される。
The control device (control means) 40 is constituted by a CPU or the like, and the control device 40 includes a Z-axis motor 11 and a Z-axis encoder 41 incorporated therein via a Z-
上記部品吸着動作は、搭載ヘッド1を部品供給装置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。
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により垂直Z駆動部15と一体で吸着ノズル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。
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。
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-axis motor 11 is driven to raise the component, and the mounting
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の規制状態にある垂直Z駆動部15をZ0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、Z0、Z1、Z2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41の出力により決定される。
When the Z-axis motor 11 is driven, the
Z軸モータ11により基板上面に吸着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、制御装置40がエンコーダ41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 the control device 40 receives a signal from the encoder 41 that the Z-axis motor 11 has moved to the first position Z1 at which the suction component does not come into contact with the upper surface of the board, the
垂直Z駆動部15と共に吸着ノズル20はそのまま下降し、吸着ノズル20が基板上面の高さ0に到達すると、時刻T0で基板へノズル20に吸着されている部品が接触する。この接触は、図中加圧検知部16の出力値として示したように、ロードセル24により検出される。
The
時間T2において、時刻T0でノズル20の吸着部品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、吸着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 suction component of 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(荷重)を増加させて設定した出力値V2まで増大させ、加圧検知部16の出力値が目標加圧量L2になるまで加圧を行なう。目標の加圧量L2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、目標の加圧量L2を保持した後、加圧搭載動作を終了する。
On the other hand, when the
図8(A)には、吸着ノズル20により吸着した部品Cを基板Sに加圧搭載している様子を拡大して示す。この図には、支持ピン50により支持されている基板Sが加圧荷重により下側に撓んでいる状態が示されている。
FIG. 8A shows an enlarged view of the component C sucked by the
以上のように、部品Cの加圧搭載動作が終了したら、搭載ヘッド1の垂直Z駆動部15をZ軸モータ11により上向きにVzの開始速度で上昇させる。このとき、加圧検知部16が検出する加圧量(荷重)、つまり吸着ノズル20が搭載した部品C及び基板Sに印加している加圧量が漸次減少してほぼ0になるようにVCM8の加圧力(出力値)を減少させていく。
As described above, when the pressure mounting operation of the component C is completed, the vertical
具体的には、Z軸モータ11により開始速度Vzで垂直Z駆動部15を前記第1位置Z1を目標高さとし、該位置まで上昇させた場合に到達するまでに要する時間T4よりも、部品Cを加圧していたVCM8の出力値が、目標値V2から0に到達するまでの時間Tvの方が短くなるように、図9に示す制御モードに設定する。
Specifically, the component C is shorter than the time T4 required to reach the vertical
T4:第2位置Z2から第1位置Z1までの移動時間=(Z2−Z1)/Vz
Tv:VCMの出力値(加圧量)がV2から0になるまでの駆動時間
T4: Travel time from the second position Z2 to the first position Z1 = (Z2−Z1) / Vz
Tv: Drive time until the VCM output value (pressurization amount) changes from V2 to 0
この第1位置Z1は、前述した如く部品を搭載する際に吸着ノズル20、即ち垂直Z駆動部15をZ軸モータ11により急速降下させて停止させる高さであり、吸着ノズル20に吸着されている部品Cが基板Sに接触することがない、基板Sの直上の位置である。
The first position Z1 is a height at which the
そこで、本実施形態では部品Cを基板Sに搭載した後に吸着ノズル20を上昇させる際も、基板Sが撓んでいなければ確実にノズル先端が搭載部品Cの表面から離れている前記第1位置Z1を目標高さに設定し、通常の開始速度Vzで垂直Z駆動部15の上昇を開始する。この第1位置Z1としては、通常の基板表面から、例えば0.1mmとすることができる。
Therefore, in the present embodiment, when the
本実施形態では、上記のようにZ軸モータ11によるノズル上昇を開始速度Vzで開始すると同時に、VCM8による加圧量を減少させる動作を開始し、時間T4より短い時間Tvの間で実質上0にする。
In the present embodiment, as described above, the nozzle ascending by the Z-axis motor 11 is started at the start speed Vz, and at the same time, the operation of decreasing the pressurization amount by the
又、上記開始速度Vzでノズル上昇中に、吸着ノズル20が部品Cから離れ、加圧検知部16で検出される接触荷重が0(ロードセル24の出力=初期荷重)になったタイミングt1をトリガとして、Z軸モータ11による垂直Z駆動部15の上昇速度を開始速度Vzより大きい速度に切替え、搭載ヘッド1のXY移動高さZ0まで高速上昇による移動を行ない、移動完了後にXYガントリを駆動させ、次の部品の吸着搭載動作に移る。
In addition, while the nozzle rises at the start speed Vz, the
以上説明したように、本実施形態によれば以下の効果が得られる。 As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1)上昇する吸着ノズル20が部品Cから離れる前に、VCM8により部品Cや基板Sを押し込んでいた力を減少させることができるので、部品Cから該ノズル20が離れる瞬間には微小な力でしか押さえていない状態にすることができる。従って、図8(B)にイメージを示すように基板Sが押え付けられていたことに起因して上に凸になるような大きな反発力が発生することを抑制することが可能となり、該反発力で搭載部品Cが位置ずれを起こすことを防止することができる。特に、クリーム半田等を介して搭載する非常に軽い微小部品等は、接触面積も小さいために保持力も弱く、位置ずれし易いことから有効である。
(1) Since the force that has pushed the component C or the substrate S by the
(2)開始速度Vzで吸着ノズル20(垂直Z駆動部15)を第1位置Z1(目標高さ)へ上昇させる際の通常所要時間T4よりも、VCM8の減圧駆動時間Tvを短くすることにより、吸着ノズル20が第1位置Z1に達する前に吸着ノズル20が部品Cから離れてしまう場合でも、そのときの部品Cと基板Sに対する加圧量をほぼ0に減少させておくことができるので、基板Sの反発力により部品Cが位置ずれを起こすことを防ぐことができる。
(2) By reducing the decompression drive time Tv of the
(3)部品搭載時に目標加圧量L2を指定時間(T3)印加した後、直ちにVCM8による加圧力を減少させていくので、基板Sが撓んでいたために吸着ノズル20が部品から離れるまでに時間がかかったとしても、それまで大きな加圧量をかけ続けることを防止することができる。
(3) Immediately after the target pressurization amount L2 is applied for a specified time (T3) at the time of mounting the component, the pressure applied by the
(4)目標高さへ到達するまでの通常所要時間T4が経過する前に、加圧検知部16の出力値が0になり、ノズル先端が部品表面から確実に離れたことを確認した後に、Z軸モータ11によるZ軸高さZ0までの上昇動作を高速で行なうようにしたので、部品搭載のタクトタイムを短縮することもできる。
(4) Before the normal required time T4 to reach the target height elapses, after confirming that the output value of the
次に、本発明に係る第2実施形態による制御動作について、図10のタイムチャートを参照して説明する。 Next, the control operation according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the time chart of FIG.
前記図8(A)に示したように、吸着ノズル20により部品Cを加圧したときに基板Sが撓んでいる場合、指定時間T3の加圧が終了した後、吸着ノズル20を上昇すると、撓んだ基板Sが反発力により元の状態に戻ろうとする。この場合、前記第1実施形態のように、VCM8による加圧荷重を0に漸減する制御とZ軸モータ11による上昇速度の制御のみでは、吸着ノズル20の上昇速度の方が基板Sの戻り速度より速くなって、ノズル先端が部品Cから浮き上ってしまう可能性がある。
As shown in FIG. 8A, when the substrate S is bent when the component C is pressurized by the
そこで、加圧搭載後のノズル上昇時に加圧検知部16の出力、即ちロードセル24の出力を監視し、該ロードセル24により検出可能な最小加圧量(分解能で決まる)よりも若干大きい加圧量L1になるまで監視しながら、VCM8の出力値を減少させる。このVCM8によるノズル上昇制御を終了させる加圧検知部16の出力値(微小荷重)L1は、検出可能な最小加圧量が、例えば0.1[N]であるとすると、L1=0.15[N]とすることができる。
Therefore, when the nozzle rises after pressure mounting, the output of the
上記のように、指定時間T3が終了した後、、Z軸モータ11により開始速度Vzで吸着ノズル20を上昇動作している間に、VCM8の出力値を減少させ、第1実施形態と同様に時間T4より短い所要時間Tvをかけて加圧検知部16の出力値がL1になるようにし、このL1になったときのVCM8の出力値V3を維持することにより、加圧検知部16の出力値をL1に保持する、微小加圧量の制御を行なう。
As described above, after the designated time T3 ends, the output value of the
このように、加圧検知部16の出力がL1を保持している状態で、Z軸モータ11による上昇動作を継続すると、吸着ノズル20の先端が基板Sに搭載された部品Cの上面から離れるときに、加圧検知部16の出力が0になる。そこで、第1実施形態の場合と同様に、この加圧検知部16で検出される出力値0の信号のタイミングt1をトリガとして、Z軸モータ11による上昇速度を高速度に変更する。又、その際、VCM8に電圧を印加して下方向に力V4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、上昇時のノズルの下方への動きを規制する。
As described above, when the ascending operation by the Z-axis motor 11 is continued in the state where the output of the
以上詳述した本実施形態によれば、指定時間T3の加圧が終了した後、Z軸モータ11により開始速度Vzで上昇を開始すると同時に、VCM8による加圧荷重の漸減動作を開始し、第1位置Z1までの通常所要時間T4より短い駆動時間Tvで加圧検知部16が検知可能な最小値に近いL1までVCM8による加圧量を徐々に減少させながら、上昇動作を行なうことができる。
According to the embodiment described in detail above, after the pressurization for the designated time T3 is completed, the Z-axis motor 11 starts to increase at the start speed Vz, and at the same time, the operation of gradually decreasing the pressurization load by the
従って、指定時間T3の加圧終了と同時に、部品Cにかかる加圧荷重を目標加圧量L2から減衰させることができると共に、基板Sが撓まない場合にノズル先端が部品Cから離れるZ軸高さ(=0)の直前まで部品を押えておくことができるため、基板Sの反動を抑制することができ、結果として部品Cの位置ずれを防止することができる。 Accordingly, simultaneously with the end of pressurization at the designated time T3, the pressurization load applied to the component C can be attenuated from the target pressurization amount L2, and the nozzle tip is separated from the component C when the substrate S is not bent. Since the component can be held until just before the height (= 0), the reaction of the substrate S can be suppressed, and as a result, the displacement of the component C can be prevented.
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
40…制御装置
41…Z軸エンコーダ
C…部品
S…基板
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Z-
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て、吸着保持した部品を基板表面に接触させ、前記加圧駆動手段により所定荷重を印加して前記部品を加圧搭載した後、前記Z軸駆動手段により前記吸着ノズルを上昇させる際、
前記Z軸駆動手段により所定の開始速度で前記吸着ノズルの上昇を開始すると同時に、前記加圧駆動手段による加圧荷重の漸減を開始し、前記基板が撓まない場合に前記吸着ノズル先端が前記基板に搭載した前記部品から離れる位置の直上に設定した目標高さに到達する前に、前記吸着ノズルの上昇を停止することなく加圧荷重を実質上0にする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 pressure driving means that moves the suction nozzle back and forth in the Z-axis direction, and the pressure driving In a component mounting apparatus comprising: a Z-axis drive unit that integrally moves the suction nozzle forward and backward in the Z-axis direction; and a load detection unit that detects a contact load applied to the suction nozzle.
The suction nozzle is lowered by the Z-axis driving means, the sucked and held part is brought into contact with the substrate surface, a predetermined load is applied by the pressure driving means to press-mount the part, and then the Z-axis driving is performed. When raising the suction nozzle by means,
At the same time to start the elevation of the suction nozzle at a predetermined starting speed by the Z-axis driving means, said start the tapering of the pressure load by the pressure application driving unit, the suction nozzle tip wherein in a case where the substrate is not bent before reaching the target height set directly above the position away from the component mounted on the substrate, wherein further comprising a that control means to the substantially zero applied load without stopping the increase of the suction nozzle A component mounting apparatus characterized by
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