JP6550127B2 - Mounting load estimation system and mounting load estimation method - Google Patents

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Description

本発明は、電子部品を回路基板に装着する際においてその電子部品に加わる荷重を推定するための装着荷重推定システムおよび装着荷重推定方法に関する。   The present invention relates to a mounting load estimation system and mounting load estimation method for estimating the load applied to an electronic component when mounting the electronic component on a circuit board.

電子部品が装着された回路基板は、それが組み込まれた機器の落下等によって衝撃を受ける可能性があり、その衝撃を試験するために、例えば、下記特許文献に記載されているような試験方法が検討されている。その方法では、電子部品が装着された回路基板に衝突物を衝突させて、その回路基板の歪を測定することによって行われる。   The circuit board on which the electronic component is mounted may be shocked by, for example, the falling of the device into which it is incorporated, and in order to test the shock, a test method as described in, for example, the following patent documents Is being considered. In the method, the collision is made to collide with the circuit board on which the electronic component is mounted, and the distortion of the circuit board is measured.

特開２００３−１９４６９０号公報Japanese Patent Application Publication No. 2003-194690

発明の解決しようとする課題Problems to be solved by the invention

上記特許文献に記載の試験方法は、電子部品が既に装着された回路基板を対象としているが、電子部品を回路基板に装着する際にも、その電子部品に衝撃すなわち荷重が加わり、その荷重によって、電子部品が損傷を受ける可能性もある。その荷重を測定する場合、一般的には、荷重センサを利用し、その荷重センサ上に電子部品を装着することによって行われる。しかし、精度のいい荷重センサは嵩高であり、また、回路基板の各所に電子部品が装着される場合には、その各所に荷重センサを配置する必要があるといった理由から、一般的な荷重センサを使用して荷重を測定することは、必ずしも実用的であるとはいい難い。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い装着荷重推定システムおよび装着荷重推定方法を提供することを課題とする。   Although the test method described in the above patent document is directed to a circuit board on which an electronic component has already been mounted, even when the electronic component is mounted on the circuit board, an impact or load is applied to the electronic component and the load And electronic components may be damaged. When measuring the load, it is generally performed by using a load sensor and mounting an electronic component on the load sensor. However, a load sensor with high accuracy is bulky, and when electronic parts are mounted on various places on the circuit board, it is necessary to place a load sensor on each place, so a general load sensor is used. It is hard to say that using load to measure is always practical. The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a highly practical mounting load estimation system and a mounting load estimation method.

上記課題を解決するために、本発明の装着荷重推定システムは、
基板保持装置によって保持された回路基板に電子部品を装着する際においてその電子部品に加わる荷重を推定する装着荷重推定システムであって、
回路基板の設定箇所に取り付けられ、その設定箇所におけるその回路基板の基板平面に沿った方向のその回路基板の歪を検出するための歪センサと、
コンピュータを主要構成要素として構成され、回路基板のある装着位置に電子部品を装着した時に前記歪センサによって検出された前記設定箇所における前記歪に基づいて、その電子部品に加わる荷重を推定する荷重推定装置と、
を備え、
前記荷重推定装置が、
(a) 前記装着位置において電子部品に加わる荷重と、その荷重が伝達された結果としての前記設定箇所における前記歪との関係を示す関係データと、(b) 前記歪センサによって検出された前記設定箇所における前記歪とに基づいて、前記装着位置に装着される電子部品に加わる荷重を推定するように構成され、
当該装着荷重推定システムが、さらに、
前記基板保持装置による保持の条件と同じ条件で、電子部品が装着される回路基板と同じ回路基板を保持する別の基板保持装置と、
前記別の基板保持装置によって保持された前記同じ回路基板に、前記装着位置において荷重を加える荷重付加装置と、
その荷重付加装置によって加えられた荷重を検出するための荷重センサと、
前記同じ回路基板の前記設定箇所に取り付けられ、その設定箇所におけるその回路基板の基板平面に沿った方向のその回路基板の歪を検出するための別の歪センサと、
コンピュータを主要構成要素として構成され、前記荷重センサによって検出された前記装着位置における荷重と、前記別の歪センサによって検出された前記設定箇所における前記歪とに基づいて、前記関係データを作成する関係データ作成装置と
を備え、
前記荷重推定装置が、前記関係データを作成する関係データ作成装置によって作成された関係データに基づいて、前記装着位置に装着される電子部品に加わる荷重を推定するように構成される。
また、本発明の装着荷重推定方法は、
基板保持装置によって保持された回路基板に電子部品を装着する際においてその電子部品に加わる荷重を推定する装着荷重推定方法であって、
前記基板保持装置によって保持された回路基板のある装着位置に、電子部品を装着する部品装着工程と、
その部品装着工程における電子部品の装着時に、回路基板の設定箇所におけるその回路基板の基板平面に沿った方向のその回路基板の歪を検出する歪検出工程と、
コンピュータを利用して、(a) 前記装着位置において電子部品に加わる荷重と、その荷重が伝達された結果としての前記設定箇所における前記歪との関係を示す関係データと、(b) 前記歪検出工程において検出された前記設定箇所における前記歪とに基づいて、前記装着位置に装着される電子部品に加わる荷重を推定する荷重推定工程と
を含み、
当該装着荷重推定方法が、さらに、
前記部品装着工程、歪検出工程、荷重推定工程に先立って行われる、
前記基板保持装置による保持の条件と同じ条件で、電子部品が装着される回路基板と同じ回路基板を、別の基板保持装置によって保持させる基板保持工程と、
前記別の基板保持装置によって保持された前記同じ回路基板に、前記装着位置において荷重を加える荷重付加工程と、
その荷重付加工程において前記装着位置に加えられた荷重を検出する荷重検出工程と、
前記荷重付加工程において前記荷重が加えられた時に、前記同じ回路基板の前記設定箇所におけるその回路基板の基板平面に沿った方向のその回路基板の歪を検出する別の歪検出工程と、
コンピュータを利用して、前記荷重検出工程において検出された前記装着位置において加えられた荷重と、前記別の歪検出工程において検出された前記設定箇所における前記歪とに基づいて、前記関係データを作成する関係データ作成工程と
を含み、
前記荷重推定工程において、前記関係データを作成する関係データ作成工程において作成された関係データに基づいて、前記装着位置に装着される電子部品に加わる荷重を推定するように構成される。 In order to solve the above-mentioned subject, the wearing load estimating system of the present invention ,
A mounting load estimation system for estimating a load applied to an electronic component when mounting the electronic component on a circuit board held by the substrate holding device,
A strain sensor attached to a setting location of the circuit board, for detecting distortion of the circuit board in a direction along the substrate plane of the circuit board at the setting location;
A load estimation that estimates a load applied to the electronic component based on the strain at the setting location detected by the strain sensor when the electronic component is mounted at a mounting position where the computer is configured as a main component and the circuit board is mounted A device,
Equipped with
The load estimation device
(a) Relational data indicating a relationship between a load applied to the electronic component at the mounting position and the strain at the setting location as a result of the load being transmitted, and (b) the setting detected by the strain sensor The apparatus is configured to estimate a load applied to the electronic component mounted at the mounting position based on the strain at the location;
Further, the mounting load estimation system
Another substrate holding device for holding the same circuit board as the circuit substrate on which the electronic component is mounted under the same conditions as the holding conditions by the substrate holding device;
A load applying device for applying a load at the mounting position to the same circuit board held by the another board holding device;
A load sensor for detecting a load applied by the load application device;
Another strain sensor attached to the set point of the same circuit board for detecting distortion of the circuit board in the direction along the substrate plane of the circuit board at the set point;
A relationship in which the relationship data is created based on a load at the mounting position detected by the load sensor and the strain at the setting location detected by the other strain sensor, the computer being configured as a main component With data creation device
Equipped with
The load estimation device is configured to estimate the load applied to the electronic component mounted at the mounting position based on the relationship data created by the relationship data creation device that creates the relationship data.
Further, according to the mounting load estimation method of the present invention,
A mounting load estimation method for estimating a load applied to an electronic component when mounting the electronic component on a circuit board held by the substrate holding device,
A component mounting step of mounting an electronic component at a mounting position at which the circuit board is held by the substrate holding device;
A distortion detection step of detecting distortion of the circuit board in a direction along the substrate plane of the circuit board at a setting location of the circuit board when the electronic component is mounted in the component mounting step;
(A) Relational data indicating the relationship between the load applied to the electronic component at the mounting position and the strain at the set location as a result of the load being transmitted using a computer; (b) the strain detection A load estimation step of estimating a load applied to the electronic component mounted at the mounting position based on the strain at the setting location detected in the step;
Including
Further, the mounting load estimation method is
It is performed prior to the component mounting process, the strain detection process, and the load estimation process.
A substrate holding step of holding the same circuit substrate as the circuit substrate on which the electronic component is mounted by another substrate holding device under the same conditions as the holding conditions by the substrate holding device;
A load applying step of applying a load at the mounting position to the same circuit board held by the another substrate holding device;
A load detection step of detecting the load applied to the mounting position in the load application step;
Another strain detection step of detecting a strain of the circuit board in a direction along the plane of the circuit board at the setting portion of the same circuit board when the load is applied in the load applying step;
Using the computer, the relationship data is created based on the load applied at the mounting position detected in the load detection step and the strain at the set position detected in the other strain detection step. Relationship data creation process
Including
The load estimation step is configured to estimate a load applied to the electronic component mounted at the mounting position based on the relational data generated in the relational data generating step of generating the relational data.

本発明の装着荷重推定システムおよび装着荷重推定方法によれば、上記関係データを利用することによって、設定箇所の回路基板の歪を検出するだけで、装着位置に装着される電子部品に加わる荷重を、簡便かつ正確に推定することが可能となる。また、複数の装着位置に複数の電子部品が装着されるような場合には、各装着位置ごとの上記関係データを利用することで、設定箇所を変更することなく、各装着位置において電子部品に加わる荷重を、簡便かつ正確に推定することが可能となる。   According to the mounting load estimation system and the mounting load estimation method of the present invention, the load applied to the electronic component mounted at the mounting position can be obtained only by detecting the distortion of the circuit board at the set position by using the above-mentioned relationship data. It becomes possible to estimate easily and accurately. In addition, when a plurality of electronic components are mounted at a plurality of mounting positions, it is possible to use electronic components at each mounting position without changing the setting location by utilizing the above-mentioned relationship data for each mounting position. It becomes possible to estimate load applied simply and accurately.

電子部品を回路基板に装着する部品装着機を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the component mounting machine which mounts an electronic component in a circuit board. 部品装着機が備える基板保持装置によって回路基板が保持され、その回路基板に電子部品が装着される様子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a mode that a circuit board is hold | maintained by the board | substrate holding | maintenance apparatus with which a component mounting machine is equipped, and an electronic component is mounted to the circuit board. 実施例の装着荷重推定システムを模式的に示すブロック図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram which shows typically the mounting | wearing load estimation system of an Example. 回路基板の装着位置に加わる荷重と、設定箇所における回路基板の歪との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the load added to the mounting position of a circuit board, and the distortion of the circuit board in a setting location. 回路基板の装着位置に加わる荷重と、設定箇所における回路基板の歪との関係を示すデータを作成するためのプロセスを説明するための模式的断面図である。It is a schematic cross section for demonstrating the process for producing the data which show the relationship between the load added to the mounting position of a circuit board, and the distortion of the circuit board in a setting location.

以下、本発明の代表的な実施形態を、実施例として、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。なお、以下の説明において、回路基板を、単に「基板」と、電子部品を、単に「部品」と呼ぶ場合がある。   Hereinafter, representative embodiments of the present invention will be described in detail by way of examples with reference to the drawings. The present invention can be carried out in various modes in which various changes and improvements are made based on the knowledge of those skilled in the art, in addition to the following embodiments. In the following description, a circuit board may be simply referred to as a “board”, and an electronic component may be simply referred to as a “component”.

［Ａ］部品装着機の構成
実施例の部品装着荷重推定システムおよび部品装着荷重推定方法が適用される部品装着機は、図１に示す部品装着システムに組み込まれており、そのシステムは、システムベース１０と、そのシステムベース１０に並んで配置された２つの部品装着機１２とを含んで構成される。[A] Configuration of Component Mounting Machine The component mounting load estimation system of the embodiment and the component mounting machine to which the component mounting load estimation method is applied are incorporated in the component mounting system shown in FIG. 1, and the system is a system base 10 and two component mounting machines 12 arranged side by side with the system base 10.

部品装着機１２は、ベース１４と、そのベース１４上に配設されたフレーム１６とによって構成される本体を備えている。ベース１４上の前後方向における中央部には、前後２レーンにおいて基板を左右に搬送するために、１対のコンベア装置１８が並んで配設され、前方部には、それぞれが部品供給装置として機能する複数の部品フィーダ２０が左右方向に並んで配設されている。また、フレーム１６には、部品装着装置２２が支持されている。部品装着装置２２は、部品保持デバイスである吸着ノズルを有する装着ヘッド２４と、その装着ヘッド２４を前後左右および上下に移動させるヘッド移動装置２６とを含んで構成されている。   The component mounting machine 12 comprises a main body constituted by a base 14 and a frame 16 disposed on the base 14. A pair of conveyor devices 18 are disposed side by side at the central portion on the base 14 in the front-rear direction in order to convey the substrate left and right in the two front and rear lanes, and each functions as a component supply device at the front portion A plurality of component feeders 20 are disposed side by side in the left-right direction. Further, the component mounting device 22 is supported by the frame 16. The component mounting device 22 is configured to include a mounting head 24 having a suction nozzle which is a component holding device, and a head moving device 26 for moving the mounting head 24 back and forth, left and right, and up and down.

図２をも参照して解るように、各コンベア装置１８は、それぞれのレーンに対して、前後に対向するように立設されてそれぞれがコンベアベルト２９（図１では図示を省略）を周回可能に支持する１対の支持板２８と、その１対の支持板２８の間に配設されて下方から基板を持ち上げるための昇降台３０とを備えている。１対のコンベアベルト２９によって、基板Ｓは左右方向に搬送される。昇降台３０には、バックアップピン３１（図１では図示を省略）が設定箇所に立設して取付けられており、部品装着作業に際し、設定された位置にまで搬送されてきた基板Ｓは、昇降台３０が上昇させられることによって、バックアップピン３１を介して持ち上げられ、１対の支持板２８の各々の上端に係止された状態で固定される。つまり、コンベア装置１８は、部品装着作業の際に基板Ｓを固定して保持する基板保持装置として機能するものとされている。   As can be understood also with reference to FIG. 2, each conveyor device 18 is erected so as to face the front and back with respect to each lane, and each can orbit the conveyor belt 29 (not shown in FIG. 1) And a lifting platform 30 disposed between the pair of support plates 28 for lifting the substrate from below. The substrate S is conveyed in the left-right direction by the pair of conveyor belts 29. A backup pin 31 (not shown in FIG. 1) is erected and attached to the set position on the lift table 30, and the substrate S transported to the set position in the component mounting operation is lifted and lowered. As the platform 30 is raised, it is lifted via the backup pin 31 and fixed to the upper end of each of the pair of support plates 28 in a locked state. That is, the conveyor device 18 functions as a substrate holding device which fixes and holds the substrate S at the time of the component mounting operation.

部品装着作業は、ヘッド移動装置２６によって、装着ヘッド２４が、部品フィーダ２０とコンベア装置１８によって固定された基板Ｓとの間を移動させられつつ行われる。詳しく言えば、装着ヘッド２４は、当該装着ヘッド２４の下端部に取付けられた吸着ノズル３２（図１では図示を省略）において、部品フィーダ２０から供給される部品Ｃを保持し、その保持した部品をコンベア装置１８によって固定された基板Ｓ上に載置する。図２では、部品Ｃを保持した装着ヘッド２４が、コンベア装置１８によって固定保持された基板Ｓの上方の所定位置に位置しており、その位置において吸着ノズル３２を下降させることによって、その保持した部品Ｃが、基板Ｓの上面における所定の装着位置Ｐにおいて、その基板Ｓに装着されるのである。なお、部品装着作業におけるコンベア装置１８，部品フィーダ２０，部品装着装置２２等の制御は、操作パネルが一体化された制御装置３４によって行われる。   The component mounting operation is performed by the head moving device 26 while the mounting head 24 is moved between the component feeder 20 and the substrate S fixed by the conveyor device 18. Specifically, the mounting head 24 holds the component C supplied from the component feeder 20 at a suction nozzle 32 (not shown in FIG. 1) attached to the lower end of the mounting head 24 and the held component Are placed on the substrate S fixed by the conveyor device 18. In FIG. 2, the mounting head 24 holding the component C is located at a predetermined position above the substrate S fixedly held by the conveyor device 18 and held by lowering the suction nozzle 32 at that position. The component C is mounted on the substrate S at a predetermined mounting position P on the upper surface of the substrate S. In addition, control of the conveyor apparatus 18, the component feeder 20, the component mounting apparatus 22 grade | etc., In component mounting operation | work is performed by the control apparatus 34 with which the operation panel was integrated.

［Ｂ］装着荷重推定システムおよび装着荷重推定方法
i）装着の際に部品に加わる荷重の管理の必要性
上記のような部品装着機による部品の基板への装着の際には、部品に荷重が加わることになる。一般的に、部品は、基板の表面に塗布されたクリームはんだの上に載置されることから、適切な押付荷重が加わることが望ましい。その一方で、荷重が大きすぎると、つまり、過大な衝撃となるような荷重が加わると、装着の際に部品にダメージを与えてしまうことにもなりかねない。したがって、部品の基板への装着の際にその部品に加わる荷重を適切に管理することが望ましく、そのためにも、部品に加わる荷重を把握することが望まれるのである。[B] Mounting load estimation system and mounting load estimation method
i) Necessity of Managing Load Applied to Parts at Mounting When mounting a part on a substrate by a part mounting machine as described above, a load is applied to the part. Generally, it is desirable that an appropriate pressing load be applied since the component is placed on the cream solder applied to the surface of the substrate. On the other hand, if the load is too large, that is, if a load that causes an excessive impact is applied, the parts may be damaged during mounting. Therefore, it is desirable to appropriately manage the load applied to the component when the component is mounted on the substrate, and it is also desirable to grasp the load applied to the component for that purpose.

ii）装着荷重推定システムにおける荷重推定セクションの構成
部品に加わる荷重を推定するために用いられる実施例の装着荷重推定システムは、図３にブロック図で示すシステムであり、荷重を推定するための部分である荷重推定セクション４２は、基板に貼着されるようにして取付けられる歪センサ４４と、コンピュータを主体とする荷重推定装置４６とを含んで構成されている。ii) Configuration of load estimation section in mounting load estimation system The mounting load estimation system of the embodiment used to estimate the load applied to the component is a system shown by a block diagram in FIG. The load estimation section 42 is configured to include a strain sensor 44 attached to be attached to the substrate and a computer-based load estimation device 46.

図２から解るように、歪センサ４４は、コンベア装置１８に保持された基板Ｓの裏側、すなわち、部品Ｃが装着される面とは反対側の面において、設定箇所Ｐ０に取り付けられ、その設定箇所Ｐ０における基板Ｓの歪、詳しく言えば、基板Ｓの表面である基板平面に沿った方向の歪を検出するようにされている。なお、歪センサ４４は、いわゆる歪ゲージと呼ぶことができるものである。   As understood from FIG. 2, the strain sensor 44 is attached to the setting point P0 on the back side of the substrate S held by the conveyor device 18, that is, on the side opposite to the side on which the component C is mounted. The distortion of the substrate S at the point P0, specifically, the distortion in the direction along the substrate plane which is the surface of the substrate S, is detected. The strain sensor 44 can be called a so-called strain gauge.

荷重推定装置４６は、歪センサ４４による検出信号に基づいて設定箇所Ｐ０の上記歪を取得する歪取得部４８と、後述の関係データを格納する関係データ格納部５０と、取得された歪と関係データとに基づいて、装着位置Ｐに装着された部品Ｃに加わる荷重を推定する荷重推定部５２とを含んで構成されている。   The load estimation device 46 acquires the distortion of the set location P0 based on the detection signal from the distortion sensor 44, the relationship data storage unit 50 which stores relationship data described later, and the relationship between the acquired distortion and the relationship And a load estimation unit 52 configured to estimate the load applied to the component C mounted at the mounting position P based on the data.

iii）関係データ
関係データは、装着位置Ｐに部品が装着された際にその部品に加わる荷重と、その荷重が伝達された結果としての設定箇所Ｐ０における基板Ｓの歪との関係を示すデータである。実施例の装着荷重推定システムでは、関係データ格納部５０に、伝達関数として格納されている。「伝達関数」とは、ある程度の衝撃的な荷重が装着位置Ｐに作用した際の設定箇所Ｐ０における歪の時間的変化を示す情報を持つ関数である。ちなみに、伝達関数はラプラス変換された量であり、厳密には、伝達関数をラプラス逆変換して時間的変化を表す関数となる。iii) Relational data Relational data is data showing the relation between the load applied to the part when the part is mounted at the mounting position P and the distortion of the substrate S at the set point P0 as a result of the load being transmitted. is there. In the mounting load estimation system of the embodiment, the relationship data storage unit 50 is stored as a transfer function. The “transfer function” is a function having information indicating temporal change in strain at the set point P0 when a certain degree of impulsive load acts on the mounting position P. Incidentally, the transfer function is a Laplace transformed quantity, and strictly speaking, the transfer function is Laplace inverse transformed to be a function representing temporal change.

まず、静的荷重が作用するケースを考える。例えば、大きさが１の静的荷重が装着位置Ｐに作用したときの設定箇所Ｐ０の歪の値をｙ0とした場合、検出された設定箇所Ｐ０の歪がＺｙ0であったときには、基板が線形弾性範囲で変形するものと仮定すれば、装着位置ＰにはＺの大きさの荷重が作用することが解る。First, consider the case where static load acts. For example, when the strain value of the setting position P0 when the magnitude acts on one static load attachment position P and y 0, when the distortion of the detected set point P0 was Zy 0 is the substrate Is assumed to be deformed in the linear elastic range, it is understood that a load of Z size acts on the mounting position P.

しかしながら、基板への装着において部品に作用する荷重は、ある程度の衝撃的荷重であると考えるべきであり、そのような荷重が作用するケースでは、設定箇所Ｐ０における歪の時間的変化を考える必要がある。例えば、図４（ａ）に示すように、大きさ１のインパルス荷重（極めて短い時間に作用する荷重であり、数学的に厳密にいうとデルタ関数である）が装着位置Ｐに作用した場合、図４（ｂ）に示すような歪の時間的変化ｙ(t)が検出される。一方で、図４（ｃ）に示すように、装着位置Ｐにおいて、ある時間的変化をする荷重Ｆ(t)が作用したとき、設定箇所Ｐ０では、図４（ｄ）に示すような歪の時間的変化Ｙ(t)が検出される。   However, the load acting on the part in mounting on the substrate should be considered to be a certain degree of impact load, and in the case where such a load acts, it is necessary to consider the temporal change in strain at the set point P0. is there. For example, as shown in FIG. 4A, when an impulse load of magnitude 1 (a load acting in a very short time, which is a delta function in mathematically exact terms) acts on the mounting position P, A temporal change y (t) in distortion as shown in FIG. 4 (b) is detected. On the other hand, as shown in FIG. 4 (c), when a load F (t) that changes over time is applied at the mounting position P, the distortion as shown in FIG. A temporal change Y (t) is detected.

荷重Ｆ(t)を、図４（ｃ）に示すように、インパルス荷重の集合（重ね合わせ）Ｆn（ｎ＝１，２，３，・・・）で表すとすると、設定箇所Ｐ０における歪についても、図４（ｄ）示すように、インパルス荷重が作用したときの歪の時間的変化ｙ(t)として表すことができる。したがって、上記歪の時間的変化Ｙ(t)を、ｙ(t)の重ね合わせとして考えれば、それらに応じたインパルス荷重を求めることができるので、それらを合わせれば、装着位置Ｐに作用した上記荷重Ｆ(t)、詳しくは、荷重の時間的変化を求めることができるのである。ラプラス変換を利用しつつ、そのような伝達関数を使用することにより、設定箇所Ｐ０における歪の時間的変化Ｙ(t)から、装着位置Ｐに作用した荷重Ｆ(t)を容易に求めることができるのである。ちなみに、その理論に従うことによって、歪の時間的変化と荷重の時間的変化の関係式は、以下のように表すことが可能である。
Ｆ(s)＝Ｇ(s)・Ｙ(s) Ｇ(s)：伝達関数，s：ラプラス演算子Assuming that the load F (t) is represented by a set (superposition) of impulse loads F n (n = 1, 2, 3,...) As shown in FIG. Also, as shown in FIG. 4 (d), it can be expressed as a temporal change y (t) of strain when an impulse load is applied. Therefore, considering the temporal change Y (t) of the strain as superposition of y (t), it is possible to obtain an impulse load according to them. The load F (t), in particular, the temporal change of the load can be determined. By using such a transfer function while using Laplace transform, it is possible to easily obtain the load F (t) applied to the mounting position P from the temporal change Y (t) of the strain at the set location P0 It is possible. By the way, by following the theory, the relational expression of the temporal change of strain and the temporal change of load can be expressed as follows.
F (s) = G (s) · Y (s) G (s): transfer function, s: Laplace operator

関係データ格納部５０には、関係データとして、上述した伝達関数が格納されており、荷重推定部５２は、その伝達関数に基づいて、歪センサ４４による検出信号に基づいて取得された設定箇所Ｐ０の歪（厳密に言えば、歪の時間的変化）から、装着位置Ｐに装着された部品に加わる荷重を推定するのである。なお、実際の部品装着作業では、相当数の部品が、相当数の装着位置Ｐにそれぞれ載置されるため、関係データ格納部５０には、複数の装着位置Ｐの各々ごとの伝達関数が格納されており、荷重推定装置４６では、複数の伝達関数の中から、装着位置Ｐに対応する伝達関数が選択され、その選択された伝達関数に基づいて、その装着位置Ｐにおいて部品に作用する荷重が推定されるようにされている。   The above-described transfer function is stored in the relationship data storage unit 50 as the relationship data, and the load estimation unit 52 sets the setting location P0 acquired based on the detection signal by the strain sensor 44 based on the transfer function. The load applied to the component mounted at the mounting position P is estimated from the distortion of (strictly speaking, the temporal change of the distortion). In the actual component mounting operation, since a considerable number of components are respectively mounted at a considerable number of mounting positions P, the relationship data storage unit 50 stores transfer functions for each of the plurality of mounting positions P. In the load estimation device 46, the transfer function corresponding to the mounting position P is selected from the plurality of transfer functions, and the load acting on the part at the mounting position P is selected based on the selected transfer function. Is to be estimated.

なお、本実施例の装着荷重推定システムの荷重推定セクション４２を用いた装着荷重推定プロセスは、実施例の荷重推定方法の一部であり、(A) コンベア装置１８によって保持された基板のある装着位置Ｐに部品を装着する部品装着工程と、(B) その部品装着工程における部品の装着時に、基板の設定箇所Ｐ０におけるその基板の基板平面に沿った方向の歪を検出する歪検出工程と、(C) その歪検出工程において検出された設定箇所Ｐ０における歪と上記関係データとに基づいて、装着位置Ｐに装着される部品に加わる荷重を推定する荷重推定工程とを含むものとされているのである。   In addition, the mounting load estimation process using the load estimation section 42 of the mounting load estimation system of the present embodiment is a part of the load estimation method of the embodiment, and (A) loading with a substrate held by the conveyor device 18 A component mounting step of mounting a component at a position P; (B) a strain detection step of detecting distortion in a direction along the substrate plane of the substrate at the setting location P0 of the substrate when mounting the component in the component mounting step; (C) A load estimation step of estimating a load applied to a component mounted at the mounting position P based on the strain at the set position P0 detected in the distortion detection step and the relationship data It is

iv）装着荷重推定システムにおける関係データ作成セクションの構成
本実施例の装着荷重推定システムにおいて、上記関係データ、つまり、上記伝達関数の作成は、図３に示す関係データ作成セクション５４を用いて行われる。その関係データ作成セクション５４は、図３に示すように、基板保持装置５６と、荷重付加装置５８と、荷重付加装置５８によって付加される荷重を検出するための荷重センサ６０と、基板に貼着されるようにして取り付けられる歪センサ６２と、コンピュータを主体とする関係データ作成装置６４とを含んで構成される。iv) Configuration of Relational Data Creation Section in Mounting Load Estimation System In the mounting load estimation system of the present embodiment, the above relational data, that is, the transfer function is created using the relational data creation section 54 shown in FIG. . As shown in FIG. 3, the relationship data creation section 54 is attached to a substrate holding device 56, a load applying device 58, a load sensor 60 for detecting a load applied by the load applying device 58, and a substrate , And a relationship data generation device 64 mainly composed of a computer.

基板保持装置５６は、図５に示すように、実際に部品が装着される基板Ｓと同じ基板Ｓ（実際に部品が装着される基板Ｓそのものではなく同種，同型式，同諸元の基板という意味である）を、実際に部品装着機１２のコンベア装置１８によって保持される条件と同じ条件で保持するように構成されている。詳しく言えば、基板Ｓは、同じ位置において同じ径のバックアップピン６６によって支持され、両端部が、コンベア装置１８のものと同様の１対の支持板６８の各々の上端に係止された状態で固定される。なお、ここでいう「同じ条件」とは、装着位置Ｐに加わる荷重が伝達された結果としての設定箇所Ｐ０における歪が実質的に同じとなるような条件であればよく、必ずしも完全に同一の支持状態が実現されることまでもが要求されるわけではない。   As shown in FIG. 5, the substrate holding device 56 is not the same substrate S as the substrate S on which the component is actually mounted (the substrate S on which the component is actually mounted is not the same substrate of the same type, type or specification). Are meant to be held under the same conditions that are actually held by the conveyor device 18 of the component placement machine 12). In particular, the substrate S is supported at the same position by backup pins 66 of the same diameter, with both ends locked to the upper end of each of a pair of support plates 68 similar to that of the conveyor device 18 It is fixed. The “same condition” referred to here may be a condition under which the strain at the set point P0 as a result of transmission of the load applied to the mounting position P becomes substantially the same, and is not necessarily completely the same. It is not necessary that supportive states be realized.

荷重付加装置５８は、所定の重量を持つロッド７０を、基板Ｓの装着位置Ｐに、真っ直ぐに落下させるようにして衝突させるように構成されている。荷重センサ６０は、ロッド７０の外周に貼着されるようにして取り付けられ、そのロッド７０の軸線方向の歪を検出するように構成されている。つまり、荷重センサ６０は、荷重ゲージと呼ぶこともできるものであり、基板Ｓの装着位置Ｐにロッド７０が落下したときの基板Ｓに加わる荷重の時間的変化を検出すべく、ロッド７０の軸線方向の歪の時間的変化を検出するようにされている。一方、歪センサ６２は、上述の基板Ｓの設定箇所Ｐ０に、荷重推定のプロセスにおいて使用されている歪センサ４４と同型式のものであり、そのプロセスにおいて基板Ｓに取り付けられたのと同様の状態に、貼着されるようにして取り付けられる。   The load application device 58 is configured to cause the rod 70 having a predetermined weight to collide with the mounting position P of the substrate S so as to drop it straight. The load sensor 60 is attached to be attached to the outer periphery of the rod 70 and configured to detect an axial strain of the rod 70. That is, the load sensor 60 can also be called a load gauge, and the axis of the rod 70 is used to detect temporal change in load applied to the substrate S when the rod 70 falls to the mounting position P of the substrate S. It is adapted to detect temporal changes in directional distortion. On the other hand, the strain sensor 62 is of the same type as the strain sensor 44 used in the process of load estimation at the setting point P0 of the substrate S described above, and is similar to that attached to the substrate S in that process. It is attached in the state as it is stuck.

図３から解るように、関係データ作成装置６４は、歪センサ６２による検出信号に基づいて設定箇所Ｐ０の上記歪（厳密には、歪の時間的変化）を取得する歪取得部７２と、荷重センサ６０による検出信号に基づいて装着位置Ｐにおいて基板Ｓに加わる荷重（厳密には、荷重の時間的変化）を取得する荷重取得部７４と、歪取得部７２によって取得された歪およ荷重取得部７４によって取得された荷重とに基づき、上述の理論に従って伝達関数を関係データとして作成する関係データ作成部７６とを含んで構成されている。   As understood from FIG. 3, the relationship data creation device 64 acquires the strain (strictly speaking, a temporal change in strain) of the set location P 0 based on a detection signal from the strain sensor 62, and a load A load acquisition unit 74 that acquires a load (strictly, a temporal change in load) applied to the substrate S at the mounting position P based on a detection signal from the sensor 60, and distortion and load acquisition acquired by the distortion acquisition unit 72 And a relationship data creation unit 76 that creates a transfer function as relationship data according to the above-described theory based on the load obtained by the unit 74.

なお、本実施例の装着荷重推定システムの関係データ作成セクションを用いた関係データ作成プロセスは、実施例の荷重推定方法の一部であり、(A) コンベア装置１８による保持の条件と同じ条件で、部品が装着される基板と同じ基板を、基板保持装置５６によって保持させる基板保持工程と、(B) その保持された基板に、荷重付加装置５８によって、装着位置Ｐにおいて荷重を加える荷重付加工程と、(C) 荷重付加工程において装着位置Ｐに加えられた荷重を検出する荷重検出工程と、(D) 荷重付加工程において荷重が加えられた時に、その基板の設定箇所Ｐ０における基板平面に沿った方向の歪を検出する別の歪検出工程と、(E) 荷重検出工程において検出された装着位置Ｐにおける荷重と、別の歪検出工程において検出された設定箇所Ｐ０における歪とに基づいて、伝達関数を上記関係データとして作成する関係データ作成工程とを含むものとされているのである。     The relationship data creation process using the relationship data creation section of the mounting load estimation system of this embodiment is a part of the load estimation method of the embodiment, and (A) under the same conditions as the conditions of holding by the conveyor device A substrate holding step of holding the same substrate as the substrate on which the component is mounted by the substrate holding device 56, and (B) a load applying step of applying a load at the mounting position P by the load applying device 58 to the held substrate. And (C) a load detection step of detecting the load applied to the mounting position P in the load application step, and (D) along the plane of the substrate at the setting point P0 of the substrate when the load is applied in the load application step. Another strain detection step of detecting a strain in a different direction, (E) a load at the mounting position P detected in the load detection step, and a set point P0 detected in the other strain detection step Kicking based on the distortion, the transfer function is what is intended to include the relationship data generation step of generating as the relationship data.

ちなみに、関係データ作成装置６４によって、作成された関係データは、図３に示すように、記憶媒体を介して、若しくは、通信によって、荷重推定装置４６の関係データ格納部５０に格納され、上記装着荷重推定プロセスにおいて利用される。なお、関係データ作成プロセスにおいて、複数の装着位置Ｐに対して、それらの各々ごとに、伝達関数、つまり、関係データを作成してもよい。   Incidentally, the relationship data created by the relationship data creation device 64 is stored in the relationship data storage unit 50 of the load estimation device 46 via the storage medium or by communication as shown in FIG. Used in the load estimation process. In the relation data creation process, transfer functions, that is, relation data may be created for each of the plurality of mounting positions P.

v）実施例の装着荷重推定システムおよび実施例の装着荷重推定方法の利点
実施例の装着荷重推定システムおよび実施例の装着荷重推定方法によれば、装着位置とは違う箇所となる設定箇所の歪を測定することによって、装着位置に装着される部品に加わる荷重が推定される。さらに言えば、複数の装着位置に部品が装着されるような場合であっても、例えば、それら複数の装着位置ごとに上記関係データを作成することにより、基板の特定の１箇所の歪を検出するだけで、それら複数の装着位置の各々に装着される部品に加わる衝撃を、簡便に推定することが可能となる。また、嵩高な荷重センサ上に直に部品を装着するのと違い、実際の基板に装着する際に部品に加わる荷重を、正確に推定することが可能であり、複数の装着位置の各々における荷重を推定する場合であっても、１つの荷重センサを移動させたり、複数の荷重センサを配置することなく、それら複数の装着位置の各々における荷重を簡便に推定することが可能となる。v) Advantages of the mounting load estimation system of the embodiment and the mounting load estimation method of the embodiment According to the mounting load estimation system of the embodiment and the mounting load estimation method of the embodiment, the strain of the setting location which is a place different from the mounting position The load applied to the component to be mounted at the mounting position can be estimated by measuring. Furthermore, even in the case where components are mounted at a plurality of mounting positions, for example, the distortion of one specific portion of the substrate is detected by creating the above-mentioned relationship data for each of the plurality of mounting positions. Only by doing this, it is possible to simply estimate the impact applied to the parts mounted to each of the plurality of mounting positions. Also, unlike mounting a component directly on a bulky load sensor, it is possible to accurately estimate the load applied to the component when mounting on an actual substrate, and the load at each of a plurality of mounting positions Even in the case of estimating the load, it is possible to simply estimate the load at each of the plurality of mounting positions without moving one load sensor or arranging a plurality of load sensors.

なお、上記実施例では、バックアップピン３１が基板の中央部に配置されていない状態で基板が保持されているが、バックアップピン３１が基板の中央部に配置されていても、伝達関数を用いれば、設定箇所Ｐ０を適宜選定することによって、装着位置Ｐに装着される部品に加わる荷重を正確に測定することが可能である。   In the above embodiment, the substrate is held in a state where the backup pin 31 is not disposed at the central portion of the substrate, but even if the backup pin 31 is disposed at the central portion of the substrate, using the transfer function By appropriately selecting the setting point P0, it is possible to accurately measure the load applied to the component mounted at the mounting position P.

vi）装着荷重推定システムおよび装着荷重推定方法のバリエーション
上記実施例では、関係データとして、伝達関数を採用したが、伝達関数に代えて、例えば、装着位置Ｐにおける荷重と設定箇所Ｐ０における歪との対応付けをしたマップデータのようなものを採用することも可能である。また、それぞれに、関係データが存在する複数の装着位置Ｐの間に装着される部品に加わる荷重を推定する場合には、例えば、それら複数の装着位置Ｐにおいて推定される荷重を用いた線形補完処理を行うことによって、その場合においても部品に加わる荷重を適切に推定することが可能である。さらに、設定箇所Ｐ０を複数設定し、それら複数の設定箇所Ｐ０の各々における歪に基づいて、装着位置Ｐに装着される部品に加わる荷重を推定するようにしてもよい。vi) Variations of mounting load estimation system and mounting load estimation method In the above embodiment, the transfer function is adopted as the relational data, but instead of the transfer function, for example, the load at the mounting position P and the strain at the setting point P0 It is also possible to adopt something like mapped map data. In addition, in the case of estimating the load applied to the parts mounted between the plurality of mounting positions P where the relationship data exist, for example, linear interpolation using the loads estimated at the plurality of mounting positions P By performing processing, it is possible to appropriately estimate the load applied to the part even in that case. Furthermore, a plurality of setting points P0 may be set, and a load applied to a component mounted at the mounting position P may be estimated based on the strain at each of the plurality of setting points P0.

歪センサ４４、６２によって検出される設定箇所Ｐ０における歪は、基板平面に沿った一方向の歪であっても、また、基板平面に沿った互いに交差する複数方向における歪であってもよい。また、上記実施例では、歪センサ４４と歪センサ６２は、互いに同型式で、互いに異なるものを採用していたが、装着荷重推定プロセスと関係データ作成プロセスとの両方において、１つの歪センサを共用することも可能である。   The strain at the set point P0 detected by the strain sensors 44 and 62 may be strain in one direction along the plane of the substrate or strain in a plurality of intersecting directions along the plane of the substrate. Further, in the above embodiment, although the strain sensor 44 and the strain sensor 62 adopt the same type and different from each other, one strain sensor is used in both the mounting load estimation process and the relation data creation process. It is also possible to share.

上記実施例の装着荷重推定システムでは、荷重推定セクションと関係データ作成セクションとは、別のコンピュータによって構成される荷重推定装置４６，関係データ作成装置６４によって、それぞれ構成されている。それら荷重推定装置４６，関係データ作成装置６４を、１つのコンピュータによって一体化することも可能である。   In the mounting load estimation system of the above embodiment, the load estimation section and the relationship data creation section are respectively constituted by a load estimation device 46 configured by another computer and a relationship data creation device 64. It is also possible to integrate the load estimation device 46 and the relationship data creation device 64 by one computer.

上記実施例では、ロッド７０を落下させる方式の荷重付加装置５８を採用していたが、実際の部品装着機と同じような動作によって、基板に荷重を作用させるような荷重付加装置を採用することも可能である。   In the above embodiment, the load applying device 58 of the type that drops the rod 70 is adopted, but a load applying device that applies a load to the substrate by the same operation as an actual component mounting machine is adopted. Is also possible.

１２：部品装着機 １８：コンベア装置〔基板保持装置〕 ２４：装着ヘッド ４２：荷重推定セクション ４４：歪センサ ４６：荷重推定装置 ４８：歪取得部 ５０：関係データ格納部 ５２：荷重推定部 ５４：関係データ作成セクション ５６：基板保持装置 ５８：荷重付加装置 ６０：荷重センサ ６２：歪センサ ６４：関係データ作成装置 ７２：歪取得部 ７４：荷重取得部 ７６：関係データ作成部 Ｓ：回路基板 Ｃ：電子部品 Ｐ：装着位置 Ｐ０：設定箇所 Ｇ(s)：伝達関数〔関係データ〕
12: component mounting machine 18: conveyor device [substrate holding device] 24: mounting head 42: load estimation section 44: strain sensor 46: load estimation device 48: strain acquisition unit 50: relationship data storage unit 52: load estimation unit 54: Relational data creation section 56: Substrate holding device 58: Load application device 60: Load sensor 62: Strain sensor 64: Relational data creation device 72: Strain acquisition unit 74: Load acquisition unit 76: Relational data creation unit S: Circuit board C: Electronic parts P: Mounting position P0: Setting place G (s): Transfer function [relational data]

Claims (4)

基板保持装置によって保持された回路基板に電子部品を装着する際においてその電子部品に加わる荷重を推定する装着荷重推定システムであって、
回路基板の設定箇所に取り付けられ、その設定箇所におけるその回路基板の基板平面に沿った方向のその回路基板の歪を検出するための歪センサと、
コンピュータを主要構成要素として構成され、回路基板のある装着位置に電子部品を装着した時に前記歪センサによって検出された前記設定箇所における前記歪に基づいて、その電子部品に加わる荷重を推定する荷重推定装置と、
を備え、
前記荷重推定装置が、
(a) 前記装着位置において電子部品に加わる荷重と、その荷重が伝達された結果としての前記設定箇所における前記歪との関係を示す関係データと、(b) 前記歪センサによって検出された前記設定箇所における前記歪とに基づいて、前記装着位置に装着される電子部品に加わる荷重を推定するように構成され、
当該装着荷重推定システムが、さらに、
前記基板保持装置による保持の条件と同じ条件で、電子部品が装着される回路基板と同じ回路基板を保持する別の基板保持装置と、
前記別の基板保持装置によって保持された前記同じ回路基板に、前記装着位置において荷重を加える荷重付加装置と、
その荷重付加装置によって加えられた荷重を検出するための荷重センサと、
前記同じ回路基板の前記設定箇所に取り付けられ、その設定箇所におけるその回路基板の基板平面に沿った方向のその回路基板の歪を検出するための別の歪センサと、
コンピュータを主要構成要素として構成され、前記荷重センサによって検出された前記装着位置における荷重と、前記別の歪センサによって検出された前記設定箇所における前記歪とに基づいて、前記関係データを作成する関係データ作成装置と
を備え、
前記荷重推定装置が、前記関係データを作成する関係データ作成装置によって作成された関係データに基づいて、前記装着位置に装着される電子部品に加わる荷重を推定するように構成された装着荷重推定システム。 A mounting load estimation system for estimating a load applied to an electronic component when mounting the electronic component on a circuit board held by the substrate holding device,
A strain sensor attached to a setting location of the circuit board, for detecting distortion of the circuit board in a direction along the substrate plane of the circuit board at the setting location;
A load estimation that estimates a load applied to the electronic component based on the strain at the setting location detected by the strain sensor when the electronic component is mounted at a mounting position where the computer is configured as a main component and the circuit board is mounted A device,
Equipped with
The load estimation device
(a) Relational data indicating a relationship between a load applied to the electronic component at the mounting position and the strain at the setting location as a result of the load being transmitted, and (b) the setting detected by the strain sensor The apparatus is configured to estimate a load applied to the electronic component mounted at the mounting position based on the strain at the location ;
Further, the mounting load estimation system
Another substrate holding device for holding the same circuit board as the circuit substrate on which the electronic component is mounted under the same conditions as the holding conditions by the substrate holding device;
A load applying device for applying a load at the mounting position to the same circuit board held by the another board holding device;
A load sensor for detecting a load applied by the load application device;
Another strain sensor attached to the set point of the same circuit board for detecting distortion of the circuit board in the direction along the substrate plane of the circuit board at the set point;
A relationship in which the relationship data is created based on a load at the mounting position detected by the load sensor and the strain at the setting location detected by the other strain sensor, the computer being configured as a main component With data creation device
Equipped with
A mounting load estimation system configured to estimate the load applied to an electronic component mounted at the mounting position based on the relational data generated by the relational data generating device that generates the relational data. . 前記関係データが、伝達関数である請求項１に記載の装着荷重推定システム。 The mounting load estimation system according to claim 1, wherein the relation data is a transfer function. 基板保持装置によって保持された回路基板に電子部品を装着する際においてその電子部品に加わる荷重を推定する装着荷重推定方法であって、
前記基板保持装置によって保持された回路基板のある装着位置に、電子部品を装着する部品装着工程と、
その部品装着工程における電子部品の装着時に、回路基板の設定箇所におけるその回路基板の基板平面に沿った方向のその回路基板の歪を検出する歪検出工程と、
コンピュータを利用して、(a) 前記装着位置において電子部品に加わる荷重と、その荷重が伝達された結果としての前記設定箇所における前記歪との関係を示す関係データと、(b) 前記歪検出工程において検出された前記設定箇所における前記歪とに基づいて、前記装着位置に装着される電子部品に加わる荷重を推定する荷重推定工程と
を含み、
当該装着荷重推定方法が、さらに、
前記部品装着工程、歪検出工程、荷重推定工程に先立って行われる、
前記基板保持装置による保持の条件と同じ条件で、電子部品が装着される回路基板と同じ回路基板を、別の基板保持装置によって保持させる基板保持工程と、
前記別の基板保持装置によって保持された前記同じ回路基板に、前記装着位置において荷重を加える荷重付加工程と、
その荷重付加工程において前記装着位置に加えられた荷重を検出する荷重検出工程と、
前記荷重付加工程において前記荷重が加えられた時に、前記同じ回路基板の前記設定箇所におけるその回路基板の基板平面に沿った方向のその回路基板の歪を検出する別の歪検出工程と、
コンピュータを利用して、前記荷重検出工程において検出された前記装着位置において加えられた荷重と、前記別の歪検出工程において検出された前記設定箇所における前記歪とに基づいて、前記関係データを作成する関係データ作成工程と
を含み、
前記荷重推定工程において、前記関係データを作成する関係データ作成工程において作成された関係データに基づいて、前記装着位置に装着される電子部品に加わる荷重を推定する装着荷重推定方法。 A mounting load estimation method for estimating a load applied to an electronic component when mounting the electronic component on a circuit board held by the substrate holding device,
A component mounting step of mounting an electronic component at a mounting position at which the circuit board is held by the substrate holding device;
A distortion detection step of detecting distortion of the circuit board in a direction along the substrate plane of the circuit board at a setting location of the circuit board when the electronic component is mounted in the component mounting step;
(A) Relational data indicating the relationship between the load applied to the electronic component at the mounting position and the strain at the set location as a result of the load being transmitted using a computer; (b) the strain detection wherein based on the distortion in said detected set points in step, seen including a load estimation step of estimating the load applied to the electronic component to be mounted to the mounting position,
Further, the mounting load estimation method is
It is performed prior to the component mounting process, the strain detection process, and the load estimation process.
A substrate holding step of holding the same circuit substrate as the circuit substrate on which the electronic component is mounted by another substrate holding device under the same conditions as the holding conditions by the substrate holding device;
A load applying step of applying a load at the mounting position to the same circuit board held by the another substrate holding device;
A load detection step of detecting the load applied to the mounting position in the load application step;
Another strain detection step of detecting a strain of the circuit board in a direction along the plane of the circuit board at the setting portion of the same circuit board when the load is applied in the load applying step;
Using the computer, the relationship data is created based on the load applied at the mounting position detected in the load detection step and the strain at the set position detected in the other strain detection step. Relationship data creation process
Including
The loading load estimation method which presumes the load added to the mounting part mounted in the mounting position based on the relation data created in the relation data creation step of creating the relation data in the load estimation step . 前記関係データが、伝達関数である請求項３に記載の装着荷重推定方法。 The method according to claim 3 , wherein the relationship data is a transfer function.
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