JP6967695B2 - Parts mounting device and parts mounting method - Google Patents
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Description
本発明は、部品を基板の装着位置に搭載する部品搭載装置および部品搭載方法に関する。 The present invention relates to a component mounting device and a component mounting method for mounting components at a mounting position of a substrate.
実装基板の製造過程において基板に部品を搭載するために用いられる部品搭載装置では、部品を保持した吸着ノズルなどの部品保持部を基板に対して昇降させる部品搭載動作が部品装着位置毎に反復実行される。この部品搭載動作を、部品へのダメージを発生させることなく且つ効率よく安定して実行するためには、実装対象の基板の部品装着位置における高さを示す基板高さ情報を取得することが求められる。このような基板高さ情報を取得しておくことにより、部品搭載動作における下降目標位置や下降速度を減速する減速高さを適正に設定することができる。このため従来より、基板高さを計測する機能を備えた部品搭載装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献例に示す先行技術では、部品を保持して装着する装着ヘッドにレーザ変位計などの高さ計測器を用いた専用の高さレベル検出装置を設け、基板の反り状態を計測するようにしている。 In the component mounting device used to mount components on the board in the manufacturing process of the mounting board, the component mounting operation that raises and lowers the component holding part such as the suction nozzle that holds the component to the board is repeatedly executed at each component mounting position. Will be done. In order to efficiently and stably execute this component mounting operation without causing damage to the component, it is necessary to acquire board height information indicating the height at the component mounting position of the board to be mounted. Be done. By acquiring such board height information, it is possible to appropriately set the descending target position and the deceleration height for decelerating the descending speed in the component mounting operation. For this reason, conventionally, a component mounting device having a function of measuring the height of a substrate has been known (see, for example, Patent Document 1). In the prior art shown in this example of the patent document, a dedicated height level detection device using a height measuring instrument such as a laser displacement meter is provided on the mounting head for holding and mounting the component, and the warped state of the substrate is measured. I have to.
基板高さ情報が参照される用途および参照の態様は様々であり、生産対象となる基板について極力大きなサンプル数で簡便に基板高さ情報が取得可能であることが望ましい。しかしながら、上述の特許文献例を含め、従来技術においては、生産のための部品搭載動作とは別に基板高さ計測のための計測動作を部品搭載装置に行わせる必要があった。すなわち基板高さ情報の取得のために部品搭載装置に専用設備を備える必要があるとともに、部品装着動作とは別に高さ計測のための手間と時間を要していた。このため、生産のための部品装着動作時に基板高さ情報を簡便な方法によって取得することが可能な構成が望まれていた。 There are various uses and modes of reference to which the substrate height information is referred to, and it is desirable that the substrate height information can be easily obtained with the largest possible number of samples for the substrate to be produced. However, in the prior art including the above-mentioned example of the patent document, it is necessary to make the component mounting device perform the measurement operation for measuring the height of the substrate separately from the component mounting operation for production. That is, it is necessary to equip the component mounting device with dedicated equipment in order to acquire the board height information, and it takes time and effort to measure the height separately from the component mounting operation. For this reason, there has been a demand for a configuration in which board height information can be obtained by a simple method during component mounting operation for production.
そこで本発明は、部品装着動作時に基板高さ情報を簡便な方法によって取得することができる部品搭載装置および部品搭載方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a component mounting device and a component mounting method capable of acquiring board height information by a simple method during component mounting operation.
本発明の部品搭載装置は、部品を基板の装着位置に搭載する部品搭載装置であって、負圧によって部品を保持するための吸引孔を有する部品保持部と、前記部品保持部を昇降させるサーボモータと、予め設定された動作パターンに基づいて前記サーボモータを制御することにより、前記部品保持部に保持された部品を前記基板に搭載するための昇降動作を前記部品保持部に行わせる制御部と、を備え、さらに、前記制御部は、前記部品保持部を前記基板に向かって下降させる際に前記サーボモータの推力を制限する推力制限部と、前記サーボモータからの位置信号に基づいて前記部品保持部の高さ方向の位置を検出する位置検出部と、前記部品が前記装着位置に着地してから前記部品保持部が上昇を開始する直前までの所定のタイミングで前記位置検出部が検出した前記部品保持部の高さ方向の位置と前記部品保持部によって装着された部品の寸法に基づいて、前記装着位置の装着高さを算出する装着位置高さ計測部と、を有する。 The component mounting device of the present invention is a component mounting device that mounts a component at a mounting position of a substrate, and has a component holding portion having a suction hole for holding the component by negative pressure and a servo that raises and lowers the component holding portion. By controlling the motor and the servomotor based on a preset operation pattern, the control unit causes the component holding unit to perform an elevating operation for mounting the component held by the component holding unit on the substrate. Further, the control unit is based on a thrust limiting unit that limits the thrust of the servomotor when the component holding unit is lowered toward the substrate, and a position signal from the servomotor. The position detection unit detects the position of the component holding unit in the height direction, and the position detecting unit detects the position at a predetermined timing from the time when the component lands on the mounting position to the time immediately before the component holding unit starts to rise. It has a mounting position height measuring unit that calculates the mounting height of the mounting position based on the position in the height direction of the component holding portion and the dimensions of the component mounted by the component holding portion.
本発明の部品搭載方法は、負圧によって部品を保持するための吸引孔を有する部品保持部と、前記部品保持部を昇降させるサーボモータと、予め設定された動作パターンに基づいて前記サーボモータを制御することにより、前記部品保持部に保持された部品を基板に搭載するための昇降動作を前記部品保持部に行わせる制御部と、を備えた部品搭載装置によって前記基板に部品を搭載した部品搭載基板を製造する部品搭載方法であって、前記制御部は、部品を保持した前記部品保持部を基板の装着位置の上方へ移動させ、前記動作パターンに基づいて前記サーボモータを制御することにより、前記部品保持部を前記装着位置へ向かって下降させ、前記部品が前記装着位置に着地した後に前記部品保持部を上昇させて前記装着位置に着地した部品から前記部品保持部を離脱させ、少なくとも前記部品が前記装着位置に着地してから前記部品保持部が上昇を開始する前までの期間、前記サーボモータの推力を制限し、前記部品が前記装着位置に着地してから前記部品保持部が上昇を開始する直前までの所定のタイミングで前記サーボモータからの位置信号に基づいて前記部品保持部の高さ方向の位置を検出し、検出した前記部品保持部の高さ方向の位置と装着された部品の寸法とに基づいて、部品が装着された装着位置の装着高さを算出する。 In the component mounting method of the present invention, a component holding portion having a suction hole for holding a component by negative pressure, a servomotor that raises and lowers the component holding portion, and a servomotor based on a preset operation pattern are used. A component whose component is mounted on the board by a component mounting device including a control unit which causes the component holding unit to perform an elevating operation for mounting the component held by the component holding unit on the board by control. A component mounting method for manufacturing a mounting board, wherein the control unit moves the component holding unit that holds the component above the mounting position of the substrate, and controls the servomotor based on the operation pattern. The component holding portion is lowered toward the mounting position, and after the component has landed at the mounting position, the component holding portion is raised to separate the component holding portion from the component landed at the mounting position, at least. The thrust of the servomotor is limited during the period from when the component lands on the mounting position to before the component holding portion starts to rise, and after the component lands on the mounting position, the component holding portion moves. The position in the height direction of the component holding portion is detected based on the position signal from the servomotor at a predetermined timing until immediately before the start of ascending, and the position is mounted on the detected position in the height direction of the component holding portion. The mounting height of the mounting position where the component is mounted is calculated based on the dimensions of the component.
本発明によれば、部品装着動作時に基板高さ情報を簡便な方法によって取得することができる。 According to the present invention, the board height information can be obtained by a simple method at the time of component mounting operation.
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、部品搭載装置１の構成および機能を説明する。部品搭載装置１は、部品を基板に搭載して部品搭載基板を製造する機能を有する。図１において、基台１ａの上面には、Ｘ方向（基板搬送方向）に基板搬送部２が配設されている。基板搬送部２は上流側装置（図示省略）から部品装着作業の対象となる基板３を受け取って、部品搭載装置１における装着作業位置まで搬送して位置決め保持する。すなわち基板搬送部２は基板３を保持する基板保持部として機能する。基板搬送部２の両側方には部品供給部５が配置されており、部品供給部５にはそれぞれ複数のテープフィーダ６が並設されている。テープフィーダ６は、部品Ｐ（図１２、図１３参照）を収納したキャリアテープを、以下に説明する搭載ヘッド１１による部品取り出し位置まで搬送する機能を有している。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration and function of the
部品搭載装置１においてＸ方向の両端部に配設された１対のフレーム部材７の上面には、それぞれリニアモータによって駆動されるＹ軸移動テーブル８がＹ方向に配設されている。Ｙ軸移動テーブル８の間には同様にリニアモータによって駆動されるＸ軸移動テーブル９がＹ方向に移動自在に架設されている。Ｘ軸移動テーブル９には、搭載ヘッド１１がＸ方向への移動が自在に装着されている。
A Y-axis moving table 8 driven by a linear motor is arranged in the Y direction on the upper surfaces of a pair of
Ｙ軸移動テーブル８およびＸ軸移動テーブル９は、ＸＹテーブル１０を構成し、ＸＹテーブル１０を駆動することにより、搭載ヘッド１１はＸＹ方向に移動する。これにより、搭載ヘッド１１は、テープフィーダ６から部品保持部３１（図２参照）によって部品Ｐを取り出して基板３に装着する。したがってＸＹテーブル１０は、基板３を保持する基板保持部および部品Ｐを供給する部品供給部５に対して搭載ヘッド１１を移動させる搭載ヘッド移動機構となっている。
The Y-axis moving table 8 and the X-axis moving table 9 constitute an XY table 10, and by driving the XY table 10, the mounting
基板搬送部２と部品供給部５との間において搭載ヘッド１１の移動経路には、部品認識カメラ１２が撮像方向を上方に向けて配置されている。部品認識カメラ１２は、搭載ヘッド１１によって保持された状態の部品Ｐを下方から撮像する。この撮像結果を認識処理することにより、搭載ヘッド１１によって保持された部品Ｐの識別や位置検出が行われる。搭載ヘッド１１には搭載ヘッド制御部１３が内蔵されており、基台１ａには本体制御部１４が内蔵されている。
A
搭載ヘッド制御部１３は、搭載ヘッド１１において部品Ｐを保持する部品保持部３１（図２参照）の昇降動作を制御する機能を有している。また本体制御部１４は、装置本体部を制御するとともに搭載ヘッド制御部１３に対して作業指令を発出する機能を有している。搭載ヘッド制御部１３および本体制御部１４は部品搭載装置１の各部を制御する制御部１５を構成している。
The mounting
本実施の形態においては、搭載ヘッド１１は搭載ヘッド移動機構であるＸＹテーブル１０のＸ軸移動テーブル９に着脱可能となっている。図２（ａ）は、搭載ヘッド１１がＸ軸移動テーブル９に装着された状態におけるＸ軸移動テーブル９の断面を示している。下端部に部品を保持する部品保持部３１を備えた構成の搭載ヘッド１１の背面には、背面部材２３が設けられている。図２（ｂ）に示すように、背面部材２３はＸ軸移動テーブル９に設けられた移動ベース２２に着脱自在（矢印ａ）となっている。
In the present embodiment, the mounting
移動ベース２２は、一対のスライドガイド２１を介してＸ軸移動テーブル９にＸ方向の移動が自在に結合されている。移動ベース２２は、リニアモータ２０によってＸ軸移動テーブル９に対してＸ方向に駆動される。リニアモータ２０は、移動ベース２２に結合された移動子２０ｂをＸ軸移動テーブル９にＸ方向に配列された固定子２０ａに対向させた構成となっている。移動ベース２２の下端部には、基板認識カメラ１６が撮像方向を下向きにして配置されている。基板認識カメラ１６は搭載ヘッド１１と一体的に移動して、下方に位置する基板３を撮像する。
The
移動ベース２２の上端部には、水平な結合部材２４を介してコネクタ保持部２５が結合されている。搭載ヘッド１１の上部とコネクタ保持部２５とは、配管コネクタ２６および配線コネクタ２７を介して接続されている。配管コネクタ２６は、搭載ヘッド１１に装置本体部より空圧や真空圧を供給する機能を有している。配線コネクタ２７は、装置本体部より搭載ヘッド１１に対して給電および電気信号の授受を行う機能を有している。これにより、搭載ヘッド１１に内蔵された搭載ヘッド制御部１３と基台１ａに内蔵された本体制御部１４とが接続される。
A
図２（ｂ）に示すように、移動ベース２２から背面部材２３を取り外した状態では、配管コネクタ２６、配線コネクタ２７において搭載ヘッド１１に設けられたヘッド側接続部２６ａ、２７ａは、コネクタ保持部２５に設けられた本体部側接続部２６ｂ、２７ｂから離脱する。そして搭載ヘッド１１を他の部品搭載装置に装着する際には、背面部材２３を他装置の移動ベース２２に固定結合するとともに、ヘッド側接続部２７ａ、２６ａを他装置のコネクタ保持部２５に設けられた本体部側接続部２６ｂ、２７ｂに嵌合させる。
As shown in FIG. 2B, when the
次に図３、図４を参照して、搭載ヘッド１１の構成を説明する。図３、図４に示すように、搭載ヘッド１１は垂直な背面部材２３の前面に複数基（ここではＸ方向に６基が配列されたノズル列をＹ方向に２列配置した１２基）のノズルユニット３０を配置した構成となっている。これらのノズルユニット３０は、背面部材２３に固定されたシャフト保持部２３ａ、サーボモータ取付部２３ｂによって保持されており、外面側はカバー部材１１ａによって閉囲されている。
Next, the configuration of the mounting
図３に示すように、ノズルユニット３０は上部３６および下部３２を有するシャフト３５をサーボモータ４１によって昇降させ、これにより部品保持部３１を昇降させる構成となっている。シャフト３５は、シャフト保持部２３ａによって支持されており、サーボモータ４１はサーボモータ取付部２３ｂに取り付けられている。サーボモータ４１によって昇降移動する移動ロッド４２は、回転部材４０を介して上部３６と結合されている。回転部材４０は移動ロッド４２に対して回転自在に装着されており、上部３６を移動ロッド４２に対して相対回転を許容する形態で結合している。
As shown in FIG. 3, the
サーボモータ４１を駆動することにより、シャフト３５の下部３２に装着された部品保持部３１が昇降し、これにより部品保持部３１に保持された部品Ｐを基板３に搭載するための昇降動作が行われる。この部品保持部３１の昇降動作を行わせる搭載ヘッド制御部１３は、背面部材２３に取り付けられてヘッド側接続部２７ａに接続されており、この構成により、前述のように搭載ヘッド制御部１３を本体制御部１４と着脱可能に接続することができる。
By driving the
図４に示すように、それぞれの上部３６には、プーリ３７が上部３６の昇降を許容しつつ上部３６への回転伝達が可能な形態で取り付けられている。プーリ３７に調帯されたベルト３７ａはΘ軸モータ３８によって駆動され、これにより各上部３６を回転させて部品保持部３１をノズル軸周りに回転させるΘ回転動作が可能となっている。これらの複数の部品保持部３１は、吸引孔３１ｄ（図６参照）に導入された負圧によって部品Ｐを保持する機能を有している。
As shown in FIG. 4, a
すなわち本実施の形態に示す部品搭載装置１における搭載ヘッド１１は、吸引孔３１ｄに導入された負圧によって部品Ｐを保持する複数の部品保持部３１と、複数の部品保持部３１を昇降させる複数のサーボモータ４１と、予め設定された動作パターンに基づいてサーボモータを制御することにより、部品保持部３１に保持された部品Ｐを基板３に搭載するための昇降動作を部品保持部３１に行わせる搭載ヘッド制御部１３とを有する構成となっている。
That is, the mounting
次に図５を参照して、ノズルユニット３０の構成および機能を説明する。図５において、上部３６および下部３２を有するシャフト３５は、シャフト保持部２３ａによって保持されている。下部３２に設けられたホルダ部３２ａ（図６参照）には、ノズル３１ａおよびノズル保持部３１ｂを有する部品保持部３１が、上下方向に変位可能な状態で取り付けられている。下部３２と部品保持部３１のノズル保持部３１ｂとの間には、弾性体である圧縮ばねを用いた付勢部材３３が装着されている。付勢部材３３は、予め与圧値として設定された所定の付勢力で、常に部品保持部３１を下方に押圧している。
Next, the configuration and function of the
上部３６に取り付けられたプーリ３７と回転部材４０との間には、圧縮ばねであるリターンスプリング３９が装着されている。リターンスプリング３９は回転部材４０に対して上向きの反力を作用させる。すなわち部品保持部３１を下降させる際には、サーボモータ４１の下向きの推力によりリターンスプリング３９の反力に抗して上部３６を下降させる。そして部品保持部３１を上昇させる際には、サーボモータ４１の上向きの推力とリターンスプリング３９の上向きの反力によって上部３６を上昇させる。
A
シャフト３５には、下部３２の上方に位置して、エアジョイント部３４が設けられている。エアジョイント部３４は、部品保持部３１に設けられた吸引孔３１ｄを外部の負圧発生源（図示省略）と連通させる。部品保持部３１を昇降させる際には、エアジョイント部３４はシャフト保持部２３ａから下方に延出して設けられた昇降ガイド部材３４ａにガイドされて、シャフト３５とともに昇降する。
The
シャフト３５を昇降させるサーボモータ４１は、上下方向に挿通した移動ロッド４２を昇降駆動するリニアモータ部４１ａと、移動ロッド４２の移動に伴ってパルス信号を出力するエンコーダ４４とを備えている。エンコーダ４４は、移動ロッド４２に設けられたリニアスケール４４ａと、リニアスケール４４ａと対向して縦部材４３に設けられ、リニアスケール４４ａの移動を検出する移動検出部４４ｂとを有している。移動検出部４４ｂはリニアスケール４４ａの移動距離と方向を示すエンコーダパルスを位置信号として位置検出部５３（図８参照）へ出力する。
The
次に図６、図７を参照して、部品保持部３１の詳細構成および下部３２へ部品保持部３１を装着して保持させる装着動作について説明する。図６は下部３２へ部品保持部３１を保持させた状態における側面を示しており、図６（ａ）、（ｂ）は直交する２方向の側面をそれぞれ示している。
Next, with reference to FIGS. 6 and 7, the detailed configuration of the
図６（ａ）に示すように、下部３２には部品保持部３１を保持するためのホルダ部３２ａが設けられている。ホルダ部３２ａに中空円孔形状で設けられた嵌合部３２ｂには、部品保持部３１に円柱形状で設けられたスライド部３１ｃが、上下方向に変位可能な状態で嵌合している。スライド部３１ｃの下部にはノズル保持部３１ｂが設けられており、ノズル保持部３１ｂは部品を吸着する吸着部３１ｆが設けられたノズル３１ａを保持する。
As shown in FIG. 6A, the
スライド部３１ｃの上端部には、部品保持部３１をホルダ部３２ａに位置固定するためのピン３１ｅが径方向の両側に突出した形状で設けられている。ホルダ部３２ａには、ピン３１ｅを固定位置にガイドするためのガイド溝が以下に説明する構成で設けられている。すなわち図６（ａ）に示すように、ホルダ部３２ａの側面には、ホルダ部３２ａの下端面から垂直上方に至る挿入部３２ｃが設けられている。
At the upper end of the
挿入部３２ｃの上端部には、ホルダ部３２ａを半回転だけ周回する範囲に水平部３２ｄが設けられている。さらに、図６（ｂ）に示すように、水平部３２ｄの終端部は、ホルダ部３２ａの高さの中途まで垂直下方に延出した案内部３２ｅと接続されている。部品保持部３１をホルダ部３２ａに保持させた状態では、ピン３１ｅは案内部３２ｅの下端部に位置し、これにより部品保持部３１はホルダ部３２ａに保持される。このとき、スライド部３１ｃの上端部と嵌合部３２ｂの天井面との間には所定のクリアランスが確保されており、さらに案内部３２ｅにおいてピン３１ｅは上下方向に移動可能となっている。これにより部品保持部３１は、下部３２に対して上下方向の位置が変位可能となっている。
A
吸着部３１ｆは部品保持部３１の内部に形成された吸引孔３１ｄと連通しており、部品保持部３１をホルダ部３２ａに保持させた状態では、吸引孔３１ｄは下部３２に形成された吸引孔３２ｆと連通状態となる。吸引孔３２ｆはエアジョイント部３４（図５参照）を介して外部の負圧発生源に接続されており、これにより部品保持部３１において、ノズル３１ａによって負圧による部品Ｐの保持が行われる。
The
上記構成において、ノズル３１ａ、ノズル保持部３１ｂ、スライド部３１ｃ、吸引孔３１ｄおよびピン３１ｅは、シャフト３５の下部３２に上下方向に変位可能な状態で取り付けられ、負圧によって部品を保持するための吸引孔３１ｄを有する部品保持部３１を構成する。ホルダ部３２ａの下端面とノズル保持部３１ｂとの間のスライド部３１ｃの外周には、弾性体である付勢部材３３が嵌着されている。付勢部材３３は、シャフト３５の下部３２に対して部品保持部３１を下方に付勢する。
In the above configuration, the
次に図７を参照して、部品保持部３１を下部３２のホルダ部３２ａに保持させる際の動作手順について説明する。まず図７（ａ）に示すように、部品保持部３１においてスライド部３１ｃに設けられたピン３１ｅをホルダ部３２ａの挿入部３２ｃに対して位置合わせする。そしてこの状態で、スライド部３１ｃを嵌合部３２ｂに嵌合させように、部品保持部３１をホルダ部３２ａに対して接近させる（矢印ｂ）。
Next, with reference to FIG. 7, an operation procedure for holding the
次いで図７（ｂ）に示すように、ピン３１ｅを挿入部３２ｃによってガイドしながら（矢印ｃ）部品保持部３１を上昇させ、ピン３１ｅが水平部３２ｄに到達したならば、ピン３１ｅを水平部３２ｄによってガイドしながら部品保持部３１を軸周りに回転させる。これにより、図７（ｃ）に示すように、ピン３１ｅは水平部３２ｄの終端部に到達する。この後、図７（ｄ）に示すように、ピン３１ｅを案内部３２ｅによってガイドしながら（矢印ｅ）部品保持部３１を引き下げる。これにより、ピン３１ｅは案内部３２ｅの下端部に位置し、部品保持部３１は下部３２のホルダ部３２ａに保持された状態となる。
Next, as shown in FIG. 7B, the
ここで上述構成のノズルユニット３０に作用する力の関係について、図１０を参照して説明する。図１０において、推力Ｔはサーボモータ４１が発生する推力であり、回転部材４０を介して結合されたシャフト３５を下方に押し下げる方向に作用する。重さＷは、図中において可動部を示すハッチング部分、すなわち移動ロッド４２、回転部材４０、上部３６、エアジョイント部３４、下部３２、部品保持部３１などの自重の総和であり、推力Ｔと同様にシャフト３５を下方に押し下げる方向に作用する。
Here, the relationship between the forces acting on the
反力Ｆ１は、リターンスプリング３９の反力であり、回転部材４０を介してシャフト３５を押し上げる方向に作用する。抵抗Ｆ２は、上述の可動部を摺動自在に保持する摺動ガイド部などの抵抗外力であり、下降方向に駆動されるシャフト３５については上向きに作用する。そして荷重ＬＦは、部品保持部３１が下降して当接した当接部、例えば部品保持部３１が保持した部品Ｐを基板に押圧する際の荷重を示している。
The reaction force F1 is the reaction force of the
図１０では、推力−荷重相関データ（図１１参照）を取得するために、荷重ＬＦを計測する機能を有する荷重検出部４５（図８、図９参照）に、部品保持部３１を押し当てた状態を示している。また図１０に示す付勢力ＦＰは、部品保持部３１と下部３２との間に介在する付勢部材３３の与圧値であり、部品保持部３１と下部３２に及ぼす押圧力を示している。
In FIG. 10, in order to acquire thrust-load correlation data (see FIG. 11), the
上述の力の作用状態において、荷重ＬＦは図中の数式（１）に示す関係、すなわち、ＬＦ＝Ｔ＋Ｗ−Ｆ１−Ｆ２で示される。ここで、重さＷ、反力Ｆ１、抵抗Ｆ２は同一のノズルユニット３０については固定値とみなしてよいことから、荷重ＬＦは推力Ｔに一意的に依存する。本実施の形態に示す部品搭載装置１においては、付勢力ＦＰと荷重ＬＦとが不等式（２）を満たすように、すなわち荷重ＬＦが付勢力ＦＰよりも小さくなるように、推力Ｔを設定するようにしている。
In the above-mentioned force acting state, the load LF is represented by the relationship shown in the mathematical formula (1) in the figure, that is, LF = T + W-F1-F2. Here, since the weight W, the reaction force F1, and the resistance F2 can be regarded as fixed values for the
荷重ＬＦが付勢力ＦＰよりも小さくなるように推力Ｔを設定することは、以下のような技術的意義を有する。すなわち従来技術においては、付勢部材３３は部品保持部３１を弾性支持する役割を有しており、部品保持部３１に保持した部品を搭載する際には、付勢部材３３が押し込まれることにより発生する反力によって部品を基板に押圧するようにしていた。
Setting the thrust T so that the load LF is smaller than the urging force FP has the following technical significance. That is, in the prior art, the urging
これに対し本実施の形態に示す部品搭載装置１では、部品保持部３１を押し下げる荷重ＬＦが付勢部材３３の付勢力ＦＰよりも小さくなるような荷重ＬＦの限界値を制限荷重ＬＦＬとしてまず規定する。そしてこのような制限荷重ＬＦＬに対応するサーボモータ４１の推力Ｔを推力制限値ＴＬとして求めて搭載ヘッド制御部１３に記憶させておく。そして実際の部品搭載動作におけるサーボモータ４１の駆動に際しては、推力Ｔが推力制限値ＴＬを超えないようにサーボモータ４１を制御する。
On the other hand, in the
ノズルユニット３０におけるサーボモータ４１の推力Ｔをこのように制御することにより、部品保持部３１の下降動作において付勢部材３３を押し縮めることなく、荷重ＬＦそのものの押圧力によって部品を基板に搭載することができる。これにより、部品装着位置によって基板の高さにばらつきが存在するような場合にあっても、高精度で制御可能な荷重ＬＦによって部品を基板に押圧することが可能となっている。
By controlling the thrust T of the
そしてこのような推力Ｔの制御を可能とするため、本実施の形態においては、搭載ヘッド１１のノズルユニット３０の動作を制御する搭載ヘッド制御部１３において、サーボモータ４１の推力Ｔの値を制限する推力制限値ＴＬを各サーボモータ４１毎に設定し、設定された推力制限値ＴＬに基づいてサーボモータ４１を制御するようにしている。推力制限値ＴＬの設定は、部品搭載装置１の本体が備えた本体制御部１４からの指令に含まれる制限荷重ＬＦＬを、予め作成された推力−荷重相関データ（図１１参照）と参照することにより行われる。以下、部品搭載装置１においてこのような制御処理を実行するために、搭載ヘッド制御部１３および本体制御部１４よりなる制御部１５が備えた構成について、図８を参照して説明する。
In order to enable such control of the thrust T, in the present embodiment, the value of the thrust T of the
図８において、部品搭載装置１の全体を制御する制御部１５は、本体制御部１４および本体制御部１４に配線コネクタ２７を介して接続された搭載ヘッド制御部１３より構成される。本体制御部１４は、部品搭載装置１における基板３の搬送や搭載ヘッド１１による部品供給部５からの部品の取り出しなどの動作を制御するとともに、搭載ヘッド制御部１３に対して制御指令を送信する機能を有している。
In FIG. 8, the
すなわち本体制御部１４は、少なくとも搭載ヘッド１１を移動させるＸＹテーブル１０（搭載ヘッド移動機構）を制御し、搭載ヘッド制御部１３に部品保持部３１の昇降動作を行うための指令を送信する。換言すれば制御部１５は、予め設定されて第２の記憶部５８に「標準動作パターン」５８ｄとして記憶された動作パターンに基づいて、ノズルユニット３０のシャフト３５を昇降させるサーボモータ４１を制御することにより、部品保持部３１に保持された部品を基板３に搭載するための昇降動作を部品保持部３１に行わせる。
That is, the main
搭載ヘッド制御部１３には、搭載ヘッド１１に配置された複数基（ここでは１２基）のノズルユニット３０毎に、当該ノズルユニット３０のサーボモータ４１（＃１〜＃１２）を制御するサーボモータ制御部５０（＃１〜＃１２）が設けられている。それぞれのサーボモータ制御部５０は、モータドライバ５１、推力検出部５２、位置検出部５３、着地検出部５４、タイマー５５、推力制限部５６、第１の記憶部５７および第２の記憶部５８を備えている。
The mounting
ここで前述のように搭載ヘッド１１は搭載ヘッド移動機構であるＸＹテーブル１０に着脱可能に構成されており、第１の記憶部５７は不揮発性の記憶部となっている。この構成により、搭載ヘッド１１がＸＹテーブル１０のＸ軸移動テーブル９から取り外されて単体となった状態においても、記憶内容を保持できるようになっている。これにより、１つの部品搭載装置１から取り外した搭載ヘッド１１を他の部品搭載装置１へ移した場合にあっても、当該搭載ヘッド１１の各ノズルユニット３０を、第１の記憶部５７に記憶された相関データを参照して正しく動作させることが可能となっている。
Here, as described above, the mounting
モータドライバ５１は、サーボモータ４１の駆動制御装置であり、予め設定された動作パターンに基づいてサーボモータ４１に電力を供給して（矢印ｆ）、サーボモータ４１を駆動する。そして動作パターンで定められた目標位置や目標速度との偏差をサーボモータ４１のエンコーダ４４から送られるパルス信号によって検出し（矢印ｇ）、検出された偏差をフィードバックするサーボ制御によってサーボモータ４１を駆動する。
The
推力検出部５２はサーボモータ４１の推力を検出する機能を有する。すなわちモータドライバ５１からサーボモータ４１に供給される電流（矢印ｆ）、またはモータドライバ５１から通知された電流値（矢印ｈ）により、サーボモータ４１で発生している推力を検出する。本実施の形態においては、サーボモータ４１の推力は推力制限部５６の機能によって前述の推力制限値ＴＬに基づいて制限される。
The
推力制限部５６は、本体制御部１４からの制御指令に含まれる制限荷重ＬＦＬを、相関データ記憶部である第１の記憶部５７に記憶された推力−荷重相関データと参照して推力制限値ＴＬを求め、第１の記憶部５７に「推力制限値」５７ａとして記憶する。そして求められた推力制限値ＴＬをモータドライバ５１に設定する処理を実行する（矢印ｉ）。
The
すなわち、部品保持部３１が下降して、予め設定されて第２の記憶部５８に「推力制限高さ」５８ｃとして記憶されている推力制限高さＴＬｈ（図１３参照）に到達したら、第１の記憶部５７に「推力制限値」５７ａとして記憶されている推力制限値ＴＬをモータドライバ５１に設定する。なお部品保持部３１が上昇して推力制限高さＴＬｈよりも高い位置まで移動したら、モータドライバ５１における推力制限値ＴＬの設定を解除する。
That is, when the
この構成において、推力制限部５６およびモータドライバ５１は、推力−荷重相関データと本体制御部１４からの制御指令に含まれる制限荷重ＬＦＬの情報に基づいて、サーボモータ４１の推力を制限する推力制限値ＴＬを設定し、部品保持部３１を基板３に向かって下降させる際に、サーボモータ４１の推力を推力制限値ＴＬ以下に制限する推力制限部を構成する。ここで推力制限値ＴＬは、サーボモータ４１を推力制限値ＴＬと同じ推力で駆動させたときに部品保持部３１から部品に作用する荷重が、弾性体である付勢部材３３が部品保持部３１を付勢する付勢力ＦＰよりも小さくなる範囲で設定されている。
In this configuration, the
そして上述構成の推力制限部は、サーボモータ４１を駆動させたときに部品保持部３１から部品に作用する荷重ＬＦが、付勢部材３３が部品保持部３１を付勢する付勢力ＦＰよりも小さくなる範囲でサーボモータ４１の推力を制限する推力制限値ＴＬを設定し、サーボモータ４１の推力をこの推力制限値ＴＬ以下に制限する。具体的にはモータドライバ５１によるサーボモータ４１の駆動において、推力が推力制限値ＴＬ以下となるように、サーボモータ４１へ供給する電流を制限する。
In the thrust limiting unit having the above configuration, the load LF acting on the component from the
位置検出部５３は、サーボモータ４１のエンコーダ４４からのエンコーダパルスをカウントする。このカウント値は部品保持部３１の高さ方向の位置を示す位置情報となる。すなわち、位置検出部５３は、サーボモータ４１からの位置信号に基づいて部品保持部３１の高さ方向の位置を検出する高さ位置計測機能を有する。後述する装着位置高さ計測は、この位置検出部５３の高さ位置計測機能を用いて行われる。
The
着地検出部５４は、部品保持部３１に保持された部品が基板３に着地したことを検出する。この着地検出は、以下に示す２つの方法のいずれかによって行われる。まず１つの方法として、推力制限値ＴＬが設定されて上述の推力制限部による推力Ｔの制限中に、サーボモータ４１の推力Ｔが設定された推力制限値ＴＬに到達したことを推力検出部５２が検出したならば、部品が基板３に着地したことを検出する。なおこの方法の代替方法として、サーボモータ４１のエンコーダ４４から出力されるエンコーダパルスが停滞していることを以て、部品が基板３に着地したことを検出するようにしてもよい。
The
タイマー５５は、着地検出部５４が着地を検出してからの経過時間を計測する機能を有する。そして計測された経過時間が、予め適正な静定時間として設定され第２の記憶部５８に記憶された「目標時間」５８ｅに到達したら、部品保持部３１の上昇を開始するようにしている。本実施の形態においては、制御部１５の搭載ヘッド制御部１３は、第２の記憶部５８の「標準動作パターン」５８ｄに記憶された動作パターンで定めた上昇開始タイミングの前に経過時間が「目標時間」５８ｅに到達したら、サーボモータ４１を制御して部品保持部３１を上昇させるようにしている。
The
第１の記憶部５７は相関データ記憶部であり、サーボモータ４１の推力Ｔと部品保持部３１の先端に発生する荷重ＬＦとの関係を示す相関データ（推力−荷重相関データ）を、複数のサーボモータ別に記憶する。なお第１の記憶部５７は不揮発性の記憶部であり、搭載ヘッド１１をＸＹテーブル１０から取り外した状態においても記憶内容を保持することができるようになっている。
The
図１１を参照して、上述の推力−荷重相関データの内容を説明する。図１１は、サーボモータ４１の推力Ｔを横軸とし、部品保持部３１の先端に発生する荷重ＬＦを縦軸としたグラフである。図１０に示す構成のノズルユニット３０においては、推力Ｔと荷重ＬＦとは、実用的に対象となる区間ではリニアな関係にあり、図１１のグラフにおいて、推力Ｔと荷重ＬＦとは特性直線［Ｌ］によって表される関係にある。
The contents of the above-mentioned thrust-load correlation data will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a graph in which the thrust T of the
この特性直線［Ｌ］は、以下のようにして取得される。まず大きさが相異なる２つの推力Ａ、推力Ｂにてサーボモータ４１を駆動したときに部品保持部３１の先端に発生する荷重Ａ、荷重Ｂを、図９に示す荷重検出部４５によって計測する。そして図１１において、（推力Ａ、荷重Ａ）、（推力Ｂ、荷重Ｂ）によって規定される２つのデータ点（ＰＡ）、（ＰＢ）を結ぶ直線を特性直線［Ｌ］とする。
This characteristic straight line [L] is acquired as follows. First, the load A and the load B generated at the tip of the
そして部品搭載動作の実行時において、本体制御部１４から送信される制御指令にて制限荷重ＬＦＬが指定されると、特性直線［Ｌ］上においてこの制限荷重ＬＦＬに対応する推力を推力制限値ＴＬとして求める。すなわち部品Ｐを基板３に搭載する際の部品保持部３１が部品Ｐに加える制限荷重ＬＦＬと、図１１に示す推力−荷重相関データを使用してサーボモータ４１が発生する推力Ｔを制限するための推力制限値ＴＬを算出する。求められた推力制限値ＴＬは、相関データ記憶部である第１の記憶部５７に「推力制限値」５７ａとして複数のサーボモータ別に記憶される。
When the limit load LFL is specified by the control command transmitted from the main
部品搭載動作におけるサーボモータ４１の駆動では、このようにして記憶された推力制限値ＴＬが所定のタイミングにてモータドライバ５１に設定され、サーボモータ４１の推力が推力制限値ＴＬ以下となるように推力が制御される。このような構成により、複数の部品保持部３１とサーボモータ４１を備えた部品搭載装置１において、サーボモータ４１の特性のばらつきに起因する荷重のばらつきを少なくすることができる。
In driving the
上述の推力−荷重相関データにおいて、推力Ａは第１の推力であり、荷重Ａはサーボモータ４１を第１の推力で駆動させたときに発生する第１の荷重である。そして推力Ｂは第１の推力とは異なる大きさの第２の推力であり、荷重Ｂはサーボモータ４１を第２の推力で駆動させたときに発生する第２の荷重である。この推力−荷重相関データは、第１の記憶部５７においては「推力制限値」５７ａ、「推力Ａ」５７ｂ、「荷重Ａ」５７ｃ、「推力Ｂ」５７ｄ、「荷重Ｂ」５７ｅを示すデジタル値の形態で記憶される。
In the above-mentioned thrust-load correlation data, the thrust A is the first thrust, and the load A is the first load generated when the
なお、第１の荷重である荷重Ａ、第２の荷重である荷重Ｂは、弾性体である付勢部材３３が部品保持部３１を付勢する付勢力ＦＰよりも小さくなるように設定される。これにより、荷重検出部４５を用いた荷重測定において、付勢部材３３を押し縮めること無く荷重ＬＦを測定することができ、推力−荷重の相関を正しく求めることができる。
The load A, which is the first load, and the load B, which is the second load, are set so that the urging
第２の記憶部５８は、装着動作における昇降動作制御用の高さパラメータや動作パターンなど、本体制御部１４から搭載ヘッド制御部１３に送信された作業実行用データを記憶する。これらの作業用実行データは、以下の図１２に示す基板種毎の装着データに基づいて、本体制御部１４の装着作業実行部６０によって作成され、搭載ヘッド制御部１３に送信される。
The
図１２（ａ）は、本実施の形態に示す部品搭載装置１を含む部品実装システムによって基板３に部品を搭載して製造された部品搭載基板３＊を示している。基板３において認識マーク３ａが形成された部品実装面には、部品搭載装置１による部品搭載の対象となる部品搭載範囲３ｂが設定されている。部品搭載範囲３ｂ内には部品搭載装置１によって部品Ｐが搭載される。部品搭載範囲３ｂの外側に範囲には、他の部品搭載装置によって部品Ｐ＊が搭載される。
FIG. 12A shows a
図１２（ｂ）は、部品搭載装置１によって部品搭載範囲３ｂ内に部品Ｐを搭載する際に参照される装着データ７０を示している。装着データ７０は本体制御部１４の装着データ記憶部６４に記憶されている。装着データ７０には、基板３における部品Ｐの装着位置の番号をＭＰ１、ＭＰ２・・にて示す「装着位置Ｎｏ」７０ａ、「装着位置Ｎｏ」７０ａのそれぞれにおける部品Ｐの装着位置座標を示す「装着位置座標（Ｘ、Ｙ、Θ）」７０ｂ、「装着位置Ｎｏ」７０ａのそれぞれにおける部品Ｐの装着位置高さを示す「装着位置高さ（Ｚ）」７０ｃ、装着される部品Ｐの名称を示す「部品名」７０ｄなどが含まれる。
FIG. 12B shows the mounting
次にこれらの作業用実行データに含まれる昇降動作制御用の高さパラメータについて、図１３を参照して説明する。図１３は、部品Ｐを保持した部品保持部３１が装着されたシャフト３５（図５参照）をサーボモータ４１によって下降させる際の制御用の高さパラメータの位置関係を模式的に図示している。図１３において、上方に描かれた水平線は、部品保持部３１の動作開始前の位置である待機高さＺ０を示している。
Next, the height parameters for elevating motion control included in these work execution data will be described with reference to FIG. FIG. 13 schematically illustrates the positional relationship of the height parameters for control when the shaft 35 (see FIG. 5) to which the
左側の下方に示す第１例ＥＸ１では、理想状態における部品Ｐの装着状態を示している。すなわちここでは、高さが正しく保持された基板保持部に変形のない理想状態の基板３をセットし、この基板３に対して部品Ｐを保持した部品保持部３１を下降させた状態を示している。この状態での基板３の上面は、理想状態における装着高さＺ１を示している。待機高さＺ０から装着高さＺ１に至る途中には、推力制限値ＴＬを適用してサーボモータ４１の推力を制限する推力制限を開始する高さである推力制限高さＴＬｈが設定されており、予め搭載ヘッド制御部１３の第２の記憶部５８に記憶されている。
In the first example EX1 shown in the lower part on the left side, the mounted state of the component P in the ideal state is shown. That is, here, a state is shown in which the
また装着高さＺ１から装着厚み寸法ｄ（ここでは部品Ｐの厚さ、ランド３ｃの厚さ、接合用半田Ｓの厚さを加えた厚み寸法）だけ上方の高さは、部品保持部３１が保持した部品Ｐが接合用半田に接触するときの部品保持部３１の高さを示す着地高さＺＣである。そしてこの着地高さＺＣから所定の減速高さオフセットＯＦＤだけ上方の位置が、部品保持部３１の下降速度を高速から低速に減速する減速位置を規定する減速高さＤｈとなる。また着地高さＺＣから空振り防止を考慮した目標高さオフセットＯＦＴだけ下方の位置が、部品保持部３１を下降させる目標となる目標高さＴｈとなる。
Further, the height above the mounting height Z1 by the mounting thickness dimension d (here, the thickness dimension obtained by adding the thickness of the component P, the thickness of the
ここで減速高さＤｈは、部品保持部３１の下降時間を短くして生産性を高める観点からは、減速高さオフセットＯＦＤをできるだけ小さくして、減速高さＤｈを着地高さＺＣに近い高さに設定することが望ましい。しかしながら、作業対象の基板３の装着高さＺ１がばらついている場合には、減速高さＤｈの設定位置によっては次のような不都合が生じる。
Here, the deceleration height Dh is set to a deceleration height Dh close to the landing height ZC by making the deceleration height offset OFD as small as possible from the viewpoint of shortening the descent time of the
すなわち減速高さＤｈが低すぎると、下降速度が減速されないまま部品保持部３１に保持された部品Ｐが着地することによる搭載不具合のおそれがある。逆に減速高さＤｈが高すぎると、必要以上に早いタイミングから下降速度の減速が行われることによる動作時間の遅延が生じる。このような不都合を防止するため、本実施の形態に示す部品搭載装置１においては、部品搭載作業の実行過程において位置検出部５３の機能によって検出された実際の装着高さに基づいて、適正な減速高さを動的に設定するようにしている。
That is, if the deceleration height Dh is too low, there is a risk of mounting failure due to the component P held by the
第１例ＥＸ１の右側に示す第２例ＥＸ２、第３例ＥＸ３は、基板３の高さ位置が理想状態における基板３から、それぞれ上方へのばらつきΔ１、下方へのばらつきΔ２だけ変位した状態での部品Ｐの装着状態を示している。第２例ＥＸ２における基板３の上面は、この状態での装着高さＺ１１を示している。そして装着高さＺ１１から前述の装着厚み寸法ｄだけ上方の高さが着地高さＺＣ１となり、着地高さＺＣ１から所定の減速高さオフセットＯＦＤだけ上方の位置が減速高さＤｈ１となる。
In the second example EX2 and the third example EX3 shown on the right side of the first example EX1, the height position of the
第３例ＥＸ３における基板３の上面はこの状態での装着高さＺ１２を示している。そしてこの装着高さＺ１２から装着厚み寸法ｄだけ上方の高さは、着地高さＺＣ２であり、この着地高さＺＣ１から目標高さオフセットＯＦＴ１だけ下方の位置が、部品保持部３１を下降させる目標となる目標高さＴｈ１となる。ここでは、想定される装着位置の高さが最も低い場合でも空振りが生じないような高さに設定される。なお、第２例ＥＸ２については、目標高さの図示を省略しており、第３例ＥＸ３については減速高さの図示を省略している。
The upper surface of the
これらの高さパラメータは第２の記憶部５８に記憶される。ここで目標高さＴｈ、減速高さＤｈは、搭載ヘッド１１におけるノズルユニット３０の動作毎に設定される。そして部品搭載動作において部品保持部３１を下降させる際の目標とする下降高さである「目標高さ」５８ａ、部品保持部３１を下降させる速度を高速から低速に減速するタイミングを規定する高さである「減速高さ」５８ｂとして、その都度更新して記憶される。また推力制限高さＴＬｈは、「推力制限高さ」５８ｃとして記憶される。
These height parameters are stored in the
「標準動作パターン」５８ｄは、基板３を対象として搭載ヘッド１１による部品搭載における装着動作の動作パターンである。この動作パターンには、部品保持部３１を下降させる速度を高速から低速に減速する減速高さと部品保持部３１の目標とする下降高さである目標高さとが含まれる。
The “standard operation pattern” 58d is an operation pattern of a mounting operation in mounting a component by the mounting
「目標時間」５８ｅは、部品Ｐを保持した部品保持部３１が下降して、部品Ｐを基板３に押圧したままの静定状態を維持する静定時間である。本実施の形態では、着地検出部５４が着地を検出してからの経過時間を着地検出部５４で計測した経過時間が「目標時間」５８ｅとして記憶された目標時間Ｔｓに到達すると、部品保持部３１を部品Ｐから離脱して上昇させるようにしている。
The “target time” 58e is a statically indeterminate time in which the
本体制御部１４には、ＸＹテーブル１０、基板搬送部２、部品供給部５、タッチパネル６８、基板認識カメラ１６、部品認識カメラ１２、報知部６９、荷重検出部４５が接続されている。本体制御部１４は、内部処理機能部としての、装着作業実行部６０、空振り検出部６１、装着位置高さ計測部６２、減速高さ演算部６３、装着データ記憶部６４、部品情報記憶部６５、装着高さ記憶部６６、推力−荷重相関データ取得部６７を備えている。
The XY table 10, the
装着作業実行部６０は、装着データ記憶部６４に記憶された装着データ（図１２（ｂ）参照）に基づき、ＸＹテーブル１０、基板搬送部２、部品供給部５、搭載ヘッド１１、部品認識カメラ１２、基板認識カメラ１６を制御する。これにより、基板３に部品Ｐを搭載するための一連の作業（図１９に示すフロー参照）が実行される。タッチパネル６８は入力操作および入力操作時の操作画面を表示する操作入力部であり、上述の一連の作業実行に際して必要とされる入力操作を行う。報知部６９は、所定の状況で作動するシグナルタワーや表示画面などの報知手段であり、搭載ヘッド１１による部品搭載動作において不正常な状態が検出された場合にその旨を報知する。
Based on the mounting data (see FIG. 12B) stored in the mounting
荷重検出部４５は、図１０に示す荷重ＬＦを検出する機能を有する検出ユニットである。図９に示すように、荷重検出部４５は上面にロードセルなどの荷重検出器４５ａを備えており、荷重検出器４５ａに部品保持部３１の下端部を当接させて押圧することにより、荷重ＬＦを計測することができる。荷重検出部４５は、コネクタ装置４５ｂを介して本体制御部１４に取り外し自在に接続できるようになっている。荷重計測が必要とされるときには、図９に示すように、搭載ヘッド１１の基台１ａ上に配置される。
The
空振り検出部６１は、前述構成の推力制限部がサーボモータ４１の推力を制限した後に、予め設定された動作パターンで定めた上昇開始タイミングまでの期間中に、推力検出部５２で検出した推力が設定された推力制限値ＴＬに到達しなかったこと、換言すれば部品保持部３１に保持された部品が基板の上面に到達せずに搭載動作が「空振り」となったことを検出する。
In the missed
そして空振り検出部６１によって空振りを検出した場合には、報知部６９を作動させてその旨報知するようにしている。このように本実施の形態では、実装不良の可能性の高い「空振り」を即座に検出することができ、さらにその旨報知することにより、不良の発生予測や当該部品の目標高さの修正等の対応を迅速に行って、品質を安定させることが可能となっている。
When the missed swing is detected by the missed
装着位置高さ計測部６２は、部品が基板３の装着位置に着地してから部品保持部３１が上昇を開始する直前までの所定のタイミングで、位置検出部５３が検出した部品保持部３１の高さ方向の位置と、部品保持部３１によって装着された部品Ｐの寸法とに基づいて、部品Ｐが装着された装着位置である装着完了位置における高さを示す装着高さを計測する。計測された複数の装着完了位置の複数の装着高さは、装着高さ記憶部６６に記憶される。
The mounting position
減速高さ演算部６３は、装着高さ記憶部６６に記憶された少なくとも１つの装着高さを利用して、未だ部品が装着されていない装着位置である未装着位置に部品を装着する際の減速高さ（図１７（ｂ）に示す減速高さＤｈ２参照）を演算する。すなわち本実施の形態では、同一の基板３において既に装着が実行された装着完了位置について位置検出部５３によって検出された装着高さに基づいて、その後に作業対象となる未装着位置についての減速高さを演算により補正するようにしている。
The deceleration
ここで図１８を参照して、減速高さ演算部６３による減速高さ補正の実行例について説明する。図１８は、減速高さ補正の補正対象位置を示している。図１８（ａ）、（ｂ）において、基板３の上面には、部品が装着される複数の装着位置ＭＰ１〜ＭＰ７が設定されている。これらの装着位置のうち矩形枠で囲まれた装着位置は、部品Ｐが装着された装着位置である装着完了位置を示している。
Here, with reference to FIG. 18, an execution example of deceleration height correction by the deceleration
図１８（ａ）においては、装着位置ＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３が装着完了位置であり、装着位置ＭＰ４が次の装着動作の対象となる未装着位置である。この未装着位置である装着位置ＭＰ４について、既設定の減速高さに替えて新たな減速高さを演算により設定する際には、当該未装着位置（装着位置ＭＰ４）から予め設定した範囲内（ここでは、装着位置ＭＰ４を中心とする半径Ｒの円形範囲Ｃ内）に装着完了位置が存在するか否かを判断する。 In FIG. 18A, the mounting positions MP1, MP2, and MP3 are mounting completion positions, and the mounting position MP4 is a non-mounting position that is the target of the next mounting operation. When setting a new deceleration height by calculation instead of the preset deceleration height for the mounting position MP4 which is the non-mounting position, the range set in advance from the non-mounting position (mounting position MP4) ( Here, it is determined whether or not the mounting completion position exists within the circular range C of the radius R centered on the mounting position MP4).
そして装着完了位置が存在する場合にはその装着完了位置（ここでは装着位置ＭＰ２）について計測された装着高さに基づいて、未装着位置（ここでは装着位置ＭＰ４）を対象とする減速高さを演算する。すなわちこの場合には、減速高さ演算部６３は、未装着位置からあらかじめ設定した範囲内に存在する装着完了位置の装着高さに基づいて減速高さを演算する。減速高さ演算部６３は、装着位置ＭＰ２の装着高さより装着位置ＭＰ４の装着高さを計算する。一例として、装着位置ＭＰ２の装着高さが当初想定した装着高さと異なっている場合はその近傍に存在する装着位置ＭＰ４の装着高さも同様に異なると仮定した上で、装着位置ＭＰ４の装着高さＺ１１（図１７（ｂ）参照）を計算する。そして、減速高さ演算部６３は、装着高さＺ１１と装着位置ＭＰ４の装着厚み寸法ｄと減速高さオフセットＯＦＤを用いて、装着位置ＭＰ４における減速高さＤｈ２を演算する。
If there is a mounting complete position, the deceleration height for the non-mounted position (here, mounting position MP4) is set based on the mounted height measured for the mounting completed position (here, mounting position MP2). Calculate. That is, in this case, the deceleration
なお装着動作の対象となる未装着位置の近傍に装着完了位置が予め設定した数以上存在するか否かを条件として減速高さの演算の可否を判断するようにしてもよい。図１８（ｂ）に示す例では、装着位置ＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３、ＭＰ４、ＭＰ５が装着完了位置であり、装着位置ＭＰ６が次の装着動作の対象となる未装着位置である。この未装着位置である装着位置ＭＰ６について、既設定の減速高さに替えて新たな減速高さを演算により設定する際には、当該未装着位置（装着位置ＭＰ６）から予め設定した範囲内（ここでは、装着位置ＭＰ６を中心とする半径Ｒの円形範囲Ｃ内）に装着完了位置が予め設定した数（ここでは３）存在するか否かを判断する。 It should be noted that it may be determined whether or not the deceleration height can be calculated on the condition that there are more than a preset number of mounting complete positions in the vicinity of the non-mounted position that is the target of the mounting operation. In the example shown in FIG. 18B, the mounting positions MP1, MP2, MP3, MP4, and MP5 are mounting completion positions, and the mounting position MP6 is a non-mounting position that is the target of the next mounting operation. When setting a new deceleration height by calculation instead of the preset deceleration height for the mounting position MP6 which is the non-mounting position, the range set in advance from the non-mounting position (mounting position MP6) ( Here, it is determined whether or not there are a preset number (here, 3) of mounting completion positions within the circular range C of the radius R centered on the mounting position MP6.
そして装着完了位置があらかじめ設定した数またはそれ以上存在する場合にはそれらの複数の装着完了位置（ここでは装着位置ＭＰ３、ＭＰ４、ＭＰ５）について計測された複数の装着高さに基づいて、未装着位置（ここでは装着位置ＭＰ６）を対象とする減速高さを演算する。すなわちこの場合には、減速高さ演算部６３は、あらかじめ設定した数の装着完了位置の装着高さに基づいて未装着位置の減速高さを演算する。この演算では、例えば複数の装着高さの平均値より装着位置ＭＰ６の装着高さＺ１１を計算する。そして、減速高さ演算部６３は装着高さＺ１１と装着位置ＭＰ６の装着厚み寸法ｄと減速高さオフセットＯＦＤを用いて装着位置ＭＰ６における減速高さＤｈ２を演算する。
If there are a preset number of mounting completion positions or more, they are not mounted based on the plurality of mounting heights measured for the plurality of mounting completion positions (here, mounting positions MP3, MP4, MP5). The deceleration height for the position (here, the mounting position MP6) is calculated. That is, in this case, the deceleration
装着データ記憶部６４は、当該部品搭載装置１による搭載作業対象となる基板３における部品Ｐの装着位置座標や装着位置座標などの装着データ（図１２参照）を記憶する。部品情報記憶部６５は、基板３に搭載される部品Ｐの型番や寸法などを示す部品情報を記憶する。装着高さ記憶部６６は、装着位置高さ計測部６２で計測した複数の装着完了位置の複数の装着高さを記憶する。
The mounting
推力−荷重相関データ取得部６７は、図１１に示す推力−荷重相関データを取得するための処理を行う。すなわち図９に示すように、搭載ヘッド１１を基台１ａの所定位置に準備された荷重検出部４５に対してアクセスさせ、測定対象のノズルユニット３０のサーボモータ４１を規定の推力で駆動して部品保持部３１を荷重検出部４５の荷重検出器４５ａに押圧し、このときの推力に対応する荷重ＬＦを計測する。計測結果は推力−荷重相関データとして搭載ヘッド制御部１３に送信されて、相関データ記憶部としての第１の記憶部５７に記憶される。
The thrust-load correlation
このように、本実施の形態においては搭載ヘッド制御部１３に、相関データ記憶部としての第１の記憶部５７と前述の推力制限部とを備えた構成となっている。ここで第１の記憶部５７は、サーボモータ４１の推力と部品保持部３１の先端に発生する荷重ＬＦとの関係を示す相関データを複数のサーボモータ別に記憶する。そして推力制限部は、第１の記憶部５７に記憶された相関データと本体制御部１４からの指令に含まれる荷重の情報に基づいてサーボモータ４１が発生する推力を制限する推力制限値ＴＬを設定し、部品保持部３１を基板３に向かって下降させる際にサーボモータ４１の推力を推力制限値ＴＬ以下に制限する機能を有している。このような構成の搭載ヘッド制御部１３を有することにより、複数の部品保持部３１毎にサーボモータ４１を備えた構成において、装着荷重を高精度に安定して制御することが可能となっている。
As described above, in the present embodiment, the mounting
ここで図１１に示す推力−荷重相関データを作成し、部品保持部３１を昇降させるサーボモータ４１を有する搭載ヘッド１１を使用して部品を基板３に搭載して部品搭載基板を製造する部品搭載方法について説明する。この部品搭載方法では、まず図９に示すように、荷重を検出する荷重検出部４５を準備して搭載ヘッド１１の下方に配置する。次いで、サーボモータ４１を所定の推力で駆動して部品保持部３１の下端部（ノズル３１ａもしくはノズル３１ａに替えて装着された荷重計測用治具）を荷重検出部４５に押し当て、サーボモータ４１の推力Ｔと荷重ＬＦの相関データを計測する（図１０参照）。これにより、図１１に示す特性直線［Ｌ］が取得され、計測した相関データを相関データ記憶部である第１の記憶部５７に記憶する。
Here, the thrust-load correlation data shown in FIG. 11 is created, and the component is mounted on the
次に、部品Ｐを基板３に搭載する際の部品保持部３１が部品に加える制限荷重ＬＦＬと上述の相関データを使用して、サーボモータ４１が発生する推力を制限するための推力制限値ＴＬを算出する。制限荷重ＬＦＬは、本体制御部１４から搭載ヘッド制御部１３に送信される制御指令に含まれている。部品装着動作が開始されると、部品Ｐを保持した部品保持部３１を基板３の装着位置に向かって下降させる。
Next, the thrust limit value TL for limiting the thrust generated by the
この部品保持部３１の下降動作において、部品Ｐが装着位置に着地する前にサーボモータ４１の推力Ｔを推力制限値ＴＬ以下に制限する。そして部品Ｐが装着位置に着地した後に部品保持部３１を上昇させて、装着位置に着地した部品Ｐから部品保持部３１を離脱させることにより、部品搭載方法における一つの部品装着動作が終了する。このような方法を用いることにより、サーボモータ４１の推力を制限荷重ＬＦＬに応じて制限するための推力制限値ＴＬの設定を簡便な方法で行うことができる。
In the lowering operation of the
次に図１９を参照して、上述構成の部品搭載装置１によって実行される部品装着処理について説明する。なお図１９に示す処理の開始に先立って、作業対象の基板３は基板搬送部２に搬入されて位置決め保持され、基板認識カメラ１６による基板認識が実行された状態となっている。部品装着処理が開始されると、まず搭載ヘッド１１を部品供給部５に移動させ、部品保持部３１を下降させて部品保持部３１で装着対象の部品Ｐを保持する（ＳＴ１）。次いで部品Ｐを部品保持部３１によって保持した搭載ヘッド１１を部品認識カメラ１２の上方へ移動させ、部品Ｐを部品認識カメラ１２によって撮像して部品認識を行う（ＳＴ２）。
Next, with reference to FIG. 19, a component mounting process executed by the
次いで部品保持部３１を装着位置へ移動させる（ＳＴ３）。すなわち本体制御部１４の装着作業実行部６０が、図１２に示す装着データ７０に基づいてＸＹテーブル１０を制御することにより、部品保持部３１を装着作業のシーケンスによって指定される基板３の装着位置の上方に位置させる。次いで、当該装着位置を対象とする部品装着動作における減速高さＤｈ（図１３参照）の計算が行われる（ＳＴ４）。この減速高さ計算は、前述のように当該装着位置の近傍における装着完了位置の装着高さが計測済みである場合にのみ実行される。新たに搬入された基板３を対象とする場合など、前述の減速高さ演算の条件が満たされていない場合には、この処理はスキップされ予め記憶されているデフォルトの減速高さをそのまま適用する。
Next, the
次いで、本体制御部１４から部品搭載指令を搭載ヘッド制御部１３に送信する（ＳＴ５）。すなわち、作業対象となる搭載ヘッド１１における部品保持部３１を特定する番号、目標高さＴｈ、減速高さＤｈ、制限荷重ＬＦＬなどの装着動作パラメータを含む制御指令を、搭載ヘッド制御部１３に送信する。そしてこれらの装着動作パラメータは、当該搭載ヘッド１１における装着動作の実行のために、第１の記憶部５７、第２の記憶部５８に記憶される。
Next, the main
この後、搭載ヘッド制御部１３の制御処理機能によって搭載ヘッド１１のノズルユニット３０による部品装着動作が実行される。この部品装着動作においては、サーボモータ制御部５０によってサーボモータ４１を駆動し（ＳＴ６）、これにより部品Ｐを保持した部品保持部３１を基板３の装着位置に対して昇降させる。そして基板３の装着位置に着地させて所定の静定時間が経過した後に部品保持部３１を上昇させることにより、部品装着の動作が完了する（ＳＴ７）。
After that, the component mounting operation by the
この動作完了に伴い、部品装着動作においてサーボモータ制御部５０の推力検出部５２が検出した推力検出結果、位置検出部５３が検出した部品Ｐの装着時の部品保持部３１の装着高さを、本体制御部１４に送信する（ＳＴ８）。そしてこの後、上述の部品装着動作において空振り発生か否かを判断する（ＳＴ９）。すなわち、部品保持部３１の下降動作において、推力検出部５２によって検出された推力が、設定された推力制限値ＴＬに到達していない場合には、部品保持部３１に保持された部品Ｐが基板に着地していない空振りが発生したと判断し、その旨を報知部６９によって報知するとともに装置停止する（ＳＴ１０）。
With the completion of this operation, the thrust detection result detected by the
（ＳＴ９）にて空振り発生無しと判断された場合には、本体制御部１４が受信した部品保持部３１の装着高さを装着高さ記憶部６６に記憶する（ＳＴ１１）。これにより、１つのノズルユニット３０の部品保持部３１を対象とする部品装着動作が終了し、次いで作業未完了の部品保持部３１の有無を確認する（ＳＴ１２）。ここで作業未完了の部品保持部３１が有る場合には、（ＳＴ３）に戻って以降の処理を反復実行する。これに対し、作業未完了の部品保持部３１が無い場合には、全部品の装着完了を確認する（ＳＴ１３）。ここで装着未完了の場合には、（ＳＴ１）に戻って以降の処理を反復実行する。そして（ＳＴ１３）にて全部品の装着完了を確認して、部品搭載装置１による部品装着処理を終了する。
When it is determined in (ST9) that no missed swing occurs, the mounting height of the
次に上述構成の部品搭載装置１による部品搭載方法について、図１４〜図１７を参照して説明する。これらの図面をそれぞれ参照して示される複数の部品搭載方法は、予め設定された動作パターンに基づいてサーボモータ４１を制御することにより、部品保持部３１に保持された部品Ｐを基板３の装着位置に搭載するための昇降動作を部品保持部３１に行わせる制御部１５を備えた部品搭載装置１によって実行される。この部品搭載方法に示す各動作は、搭載ヘッド制御部１３、本体制御部１４を含む制御部１５によって図８に示す各部を制御することにより実行され、これにより基板３に部品Ｐを搭載した部品搭載基板３＊（図１２参照）が製造される。
Next, a component mounting method using the
なお図１４〜図１７は部品の装着動作における部品保持部３１の昇降動作を模式的に示しており、縦軸は部品保持部３１の昇降変位に、横軸は時間の経過にそれぞれ対応している。また図１４〜図１７において太破線で示すＴＲ１は、予め設定された動作パターンにおいて部品保持部３１の下端部が移動する設定軌跡ＴＲ１を示している。また太実線で示すＴＲ２は、各図にて示す実際の装着動作において部品保持部３１の下端部が移動する実軌跡ＴＲ２を示している。
14 to 17 schematically show the elevating operation of the
なお各図において、タイミングｔａは動作開始のタイミングであり、部品保持部３１を基板３の装着位置の上方へ移動させて待機高さＺ０にて待機させた状態を示している。推力制限高さＴＬｈは、部品保持部３１の下降時においてサーボモータ４１の推力を推力制限値ＴＬ以下に制限する推力制限の開始高さを示している。着地高さＺＣは、保持した部品Ｐの端子が基板３に供給された半田部に接触して部品Ｐが着地する際の部品保持部３１の高さを示している。また目標高さＴｈ１は、部品保持部３１の下降動作の目標となる高さであり、基板３の装着高さのばらつきを考慮して、実際に部品Ｐが着地する高さよりも低く設定されている。
In each figure, the timing ta is the timing of starting the operation, and shows a state in which the
まず図１４を参照して、この部品搭載方法による部品の装着動作の基本実施例Ｍ０について説明する。図１４（ａ）は、この基本実施例Ｍ０において、作業動作時間を短縮するために部品保持部３１の下降を高速のみで行う高速装着モードＭ０−１を示している。また図１４（ｂ）は、基本実施例Ｍ０において、部品保持部３１に保持された部品Ｐが着地する際の衝撃を極力抑えた低衝撃装着モードＭ０−２を示している。
First, with reference to FIG. 14, a basic embodiment M0 of a component mounting operation by this component mounting method will be described. FIG. 14A shows the high-speed mounting mode M0-1 in which the
図１４（ａ）を参照して、高速装着モードＭ０−１を説明する。部品Ｐを保持した部品保持部３１は基板３の装着位置の上方に移動して、タイミングｔａにおいて、待機高さＺ０に位置して待機状態にある。次いでサーボモータ制御部５０が備えた推力制限部５６の機能により、サーボモータ４１の推力を制限する推力制限値ＴＬを設定する。ここでは、サーボモータ４１を推力制限値ＴＬと同じ推力で駆動させたときに部品保持部３１から部品Ｐに作用する荷重が、弾性体である付勢部材３３が部品保持部３１を付勢する付勢力ＦＰよりも小さくなる範囲で推力制限値ＴＬを設定する。
The high-speed mounting mode M0-1 will be described with reference to FIG. 14 (a). The
次いで予め設定された動作パターンに基づいてサーボモータ４１を制御することにより、部品保持部３１を基板３の装着位置へ向かって、目標高さＴｈ１を目標として下降させる。この下降の途中において、部品保持部３１の高さが推力制限高さＴＬｈに到達したタイミングにて、部品Ｐが装着位置に着地する前にサーボモータ４１の推力を推力制限値ＴＬ以下に制限する。
Next, by controlling the
なお、サーボモータ制御部５０が備えた推力制限部５６による推力制限値ＴＬの設定、部品保持部３１の下降の途中にて推力制限高さＴＬｈに到達したタイミングにおけるサーボモータ４１の推力の制限、部品Ｐが基板３に着地したことを検出する着地検出は、図１５、図１６、図１７に示す第１実施例、第２実施例および第３実施例においても同様に適用される。
The thrust limiting value TL is set by the
この後、部品保持部３１がさらに下降すると部品保持部３１が着地高さＺＣに到達し、保持した部品Ｐの端子が基板３に供給された半田部に接触して部品Ｐが着地した状態となる。この着地時の衝撃は付勢部材３３によって吸収され、衝撃吸収後には付勢部材３３は着地前の通常状態の長さに戻る。この後、部品保持部３１は動作パターンにおいて予め設定された押圧開始タイミングから、部品Ｐの着地状態を静定させるための目標時間Ｔｓの間押圧状態を維持する。そして目標時間Ｔｓがタイムアップする上昇開始タイミングにて部品保持部３１の上昇が開始され、部品保持部３１が待機高さＺ０まで上昇して装着動作が終了する。
After that, when the
上述の押圧状態において、部品Ｐが装着位置に着地する前に付勢力ＦＰよりも小さくなる範囲で推力制限値ＴＬが設定されていることから、サーボモータ４１は付勢力ＦＰよりも小さな推力で部品Ｐを基板３に対して押圧する。したがって、着地後に押し込まれて弾性変形した付勢部材３３の弾性力によって部品Ｐを基板３へ押圧する従来方式と比べて、装着荷重を低荷重領域で高精度に安定して制御することが可能となっている。
In the above-mentioned pressing state, since the thrust limit value TL is set in a range smaller than the urging force FP before the component P lands at the mounting position, the
図１４（ｂ）に示す低衝撃装着モードＭ０−２においては、推力制限高さＴＬｈと着地高さＺＣの間に減速高さＤｈ１が設定されている点が、高速装着モードＭ０−１と異なっている。すなわち低衝撃装着モードＭ０−２では、部品Ｐを保持した部品保持部３１が待機高さＺ０から下降する過程において減速高さＤｈ１に到達したならば、下降速度を高速から低速に切り換える。これにより、部品保持部３１が着地高さＺＣまで下降して部品Ｐが着地する際の衝撃を低減することができるという効果を得る。
In the low impact mounting mode M0-2 shown in FIG. 14B, the deceleration height Dh1 is set between the thrust limit height TLh and the landing height ZC, which is different from the high speed mounting mode M0-1. ing. That is, in the low impact mounting mode M0-2, when the
なお、上述の装着動作の過程では、サーボモータ制御部５０の推力検出部５２はサーボモータ４１の推力を検出している。これにより、サーボモータ制御部５０の空振り検出部６１は、サーボモータ４１の推力を制限した後、動作パターンで定めた上昇開始タイミングまでの期間中に検出した推力が推力制限値ＴＬに到達しなかったことを検出することができる。このように、推力制限後の推力が推力制限値ＴＬに到達しないことは、部品保持部３１に保持された部品Ｐが基板３に着地しない「空振り」状態が発生した可能性があることを意味している。このような状態が発生した場合には、本体制御部１４は報知部６９により、サーボモータ４１の推力が推力制限値ＴＬに到達しなかった旨を報知する。
In the process of the mounting operation described above, the
次に図１５を参照して、この部品搭載方法による部品の装着動作の第１実施例Ｍ１について説明する。図１３に示す基本実施例Ｍ０では予め定められた動作パターンで定められた上昇タイミングに従って部品保持部３１を上昇させていた。これに対し、第１実施例Ｍ１では、部品保持部３１に保持された部品Ｐが着地してからの経過時間を計測して、部品保持部３１の上昇タイミングを決定するようにしている。
Next, with reference to FIG. 15, the first embodiment M1 of the component mounting operation by this component mounting method will be described. In the basic embodiment M0 shown in FIG. 13, the
このような第１実施例Ｍ１を適用することの技術的意義を説明する。すなわち、基板の変形により装着位置の高さがばらついている場合には、部品Ｐが基板の半田部に接触する着地高さもばらついている。このような場合には、装着動作において部品Ｐが着地するタイミングも一定とはならない。このため部品Ｐを半田部に押圧する時間を適正に確保することができず、適正な半田接合品質を確保することが難しい。特に押圧時間が長すぎる場合には、隣接するランド間で半田が連結するブリッジや粒子状の半田が分離した状態となる半田ボールなどの不具合が生じるおそれがある。このように装着位置の高さがばらついている場合にあっても、本実施の形態に示す第１実施例Ｍ１を適用することにより、部品Ｐを半田部に押圧する時間を適正に確保することができる。 The technical significance of applying such the first embodiment M1 will be described. That is, when the height of the mounting position varies due to the deformation of the substrate, the landing height at which the component P contacts the solder portion of the substrate also varies. In such a case, the timing at which the component P lands in the mounting operation is not constant. Therefore, it is not possible to properly secure the time for pressing the component P against the solder portion, and it is difficult to secure the proper solder joining quality. In particular, if the pressing time is too long, problems such as a bridge in which solder is connected between adjacent lands and a solder ball in which particulate solder is separated may occur. Even when the heights of the mounting positions vary in this way, by applying the first embodiment M1 shown in the present embodiment, it is possible to properly secure the time for pressing the component P against the solder portion. Can be done.
図１５（ａ）は、この第１実施例Ｍ１において、作業動作時間を短縮するために部品保持部３１の下降を高速のみで行う高速装着モードＭ１−１を示している。また図１５（ｂ）は、第１実施例Ｍ１において、部品保持部３１に保持された部品Ｐが着地する際の衝撃を極力抑えた低衝撃装着モードＭ１−２を示している。
FIG. 15A shows the high-speed mounting mode M1-1 in which the
図１５（ａ）を参照して、高速装着モードＭ１−１を説明する。部品Ｐを保持した部品保持部３１は基板３の装着位置の上方に移動して、タイミングｔａにおいて、待機高さＺ０に位置して待機状態にある。次いで予め設定された動作パターンに基づいてサーボモータ４１を制御することにより、部品保持部３１を基板３の装着位置へ向かって、目標高さＴｈ１を目標として下降させる。
The high-speed mounting mode M1-1 will be described with reference to FIG. 15 (a). The
この下降に先立って、図１４に示す基本実施例Ｍ０と同様に、サーボモータ４１の推力を制限する推力制限値ＴＬが設定される。そして部品保持部３１の下降の途中において、図１４に示す基本実施例Ｍ０と同様に、部品Ｐが装着位置に着地する前にサーボモータ４１の推力を推力制限値ＴＬ以下に制限する。この推力制限により、図１４に示す基本実施例Ｍ０にて述べた効果と同様の効果を得る。
Prior to this descent, a thrust limit value TL that limits the thrust of the
この後、部品保持部３１がさらに下降すると部品保持部３１が着地高さＺＣに到達する。これにより、保持した部品Ｐの端子が基板３に供給された半田部に接触して部品Ｐが基板３に着地する。この着地はサーボモータ制御部５０が備えた着地検出部５４の機能によって、以下に示すいずれかの方法により検出される。
After that, when the
まず１つの方法はサーボモータ制御部５０において推力検出部５２によってサーボモータ４１の推力を監視することにより行われる。すなわち推力が推力制限値ＴＬ以下に制限中のサーボモータ４１の推力が設定された推力制限値ＴＬに到達したことで部品Ｐが基板３に着地したことを検出する。着地検出の他の方法は、サーボモータ４１からの位置信号による方法である。すなわちサーボモータ４１のエンコーダ４４から出力されるエンコーダパルスが停滞している場合に、部品が基板３に着地したことを検出する。
First, one method is performed by monitoring the thrust of the
このようにして上述のいずれかの方法により部品Ｐの着地が検出されると、タイマー５５の計時機能によって着地を検出したタイミングｔ１からの経過時間を計測する。そして設定軌跡ＴＲ１にて示す動作パターンで定めた上昇開始タイミングの前に、タイマー５５によって計時された経過時間が目標時間Ｔｓに到達したら、このタイミングｔ２にてサーボモータ４１を制御して部品保持部３１を上昇させる。
When the landing of the component P is detected by any of the above methods, the elapsed time from the timing t1 at which the landing is detected is measured by the timekeeping function of the
これにより、変形などにより着地高さＺＣがばらついている基板３を対象とする場合にあっても、常に適正な目標時間Ｔｓで部品Ｐを半田部に押圧することができ、押圧時間のばらつきに起因する半田接合不良を防止することが可能となっている。さらに押圧時間が不必要に長くなることによる装着動作時間の遅延を防止して、生産性を向上させることができる。
As a result, even when the
図１５（ｂ）に示す低衝撃装着モードＭ１−２においては、推力制限高さＴＬｈと着地高さＺＣの間に減速高さＤｈ１が設定されている点が、高速装着モードＭ１−１と異なっている。すなわち低衝撃装着モードＭ１−２では、部品Ｐを保持した部品保持部３１が待機高さＺ０から下降する過程において減速高さＤｈ１に到達したならば、下降速度を高速から低速に切り換える。これにより、部品保持部３１が着地高さＺＣまで下降して部品Ｐが着地する際の衝撃を低減することができるという効果を得る。
In the low impact mounting mode M1-2 shown in FIG. 15B, the deceleration height Dh1 is set between the thrust limit height TLh and the landing height ZC, which is different from the high speed mounting mode M1-1. ing. That is, in the low impact mounting mode M1-2, when the
次に図１６を参照して、この部品搭載方法による部品の装着動作の第２実施例Ｍ２について説明する。第２実施例Ｍ２では、部品保持部３１に保持された部品Ｐを着地させて搭載する装着動作中に、装着位置高さ計測部６２が装着位置における装着高さを計測するようにしている。このように、装着動作中に装着位置における装着高さを計測することにより、基板高さ計測のための計測動作を別途行わせることなく、簡便な方法によって基板高さ情報を取得することができる。
Next, with reference to FIG. 16, the second embodiment M2 of the component mounting operation by this component mounting method will be described. In the second embodiment M2, the mounting position
図１６（ａ）は、この第２実施例Ｍ２において、作業動作時間を短縮するために部品保持部３１の下降を高速のみで行う高速装着モードＭ２−１を示している。また図１６（ｂ）は、第２実施例Ｍ２において、部品保持部３１に保持された部品Ｐが着地する際の衝撃を極力抑えた低衝撃装着モードＭ２−２を示している。
FIG. 16A shows the high-speed mounting mode M2-1 in which the
図１６（ａ）を参照して、高速装着モードＭ２−１を説明する。部品Ｐを保持した部品保持部３１は基板３の装着位置の上方に移動して、タイミングｔａにおいて待機高さＺ０に位置して待機状態にある。次いで予め設定された動作パターンに基づいてサーボモータ４１を制御することにより、部品保持部３１を基板３の装着位置へ向かって、目標高さＴｈ１を目標として下降させる。
The high-speed mounting mode M2-1 will be described with reference to FIG. 16A. The
この下降に先立って、図１４に示す基本実施例Ｍ０と同様に、サーボモータ４１の推力を制限する推力制限値ＴＬが設定される。そして部品保持部３１の下降の途中において、図１４に示す基本実施例Ｍ０と同様に、部品Ｐが装着位置に着地する前にサーボモータ４１の推力を推力制限値ＴＬ以下に制限する。この推力制限により、図１４に示す基本実施例Ｍ０にて述べた効果と同様の効果を得る。
Prior to this descent, a thrust limit value TL that limits the thrust of the
この後、部品保持部３１がさらに下降すると部品保持部３１が着地高さＺＣに到達する。これにより、保持した部品Ｐの端子が基板３に供給された半田部に接触して部品Ｐが基板３に着地する。この着地はサーボモータ制御部５０が備えた着地検出部５４の機能によって検出され、タイマー５５の計時機能によって着地を検出したタイミングｔ１からの経過時間を計測する。そして設定軌跡ＴＲ１にて示す動作パターンで定めた上昇開始タイミングの前に、タイマー５５によって計時された経過時間が目標時間Ｔｓに到達したら、このタイミングｔ２にてサーボモータ４１を制御して部品保持部３１を上昇させる。
After that, when the
すなわち上述の装着動作では、部品Ｐが基板３の装着位置に着地した後に部品保持部３１を上昇させて基板３の装着位置に着地した部品Ｐから部品保持部３１を離脱させる。そして少なくとも部品Ｐが基板３の装着位置に着地してから部品保持部３１が上昇を開始する前までの期間、サーボモータ４１の推力を制限する。部品Ｐの装着のための部品保持部３１による押圧は、サーボモータ４１の推力が制限された状態で行われる。
That is, in the above-mentioned mounting operation, after the component P has landed at the mounting position of the
本実施の形態に示す第２実施例Ｍ２では、上述の装着動作の間に装着高さの検出を行う。すなわち部品Ｐが基板３の装着位置に着地してから部品保持部３１が上昇を開始する直前までの所定のタイミングで、装着位置高さ計測部６２は位置検出部５３から部品保持部３１の位置情報を取得する。このタイミングで取得した部品保持部３１の位置情報は、図１３にて部品保持部３１の高さ方向の位置示す着地高さＺＣとなる。そして、装着位置高さ計測部６２は取得した位置情報と装着された部品Ｐの寸法とに基づいて、部品Ｐが装着された装着位置の装着高さを算出する。すなわち装着位置高さ計測部６２は、着地高さＺＣと、部品Ｐの部品Ｐの厚さを含む装着厚み寸法ｄとに基づいて装着高さＺ１を求める。
In the second embodiment M2 shown in the present embodiment, the mounting height is detected during the above-mentioned mounting operation. That is, at a predetermined timing from when the component P lands at the mounting position of the
なお、装着位置高さ計測部６２が位置検出部５３から部品保持部３１の位置情報を取得するタイミングは、弾性体である付勢部材３３が装着位置に部品Ｐが着地した際の衝撃を吸収した後、部品保持部３１が上昇を開始する直前までの期間内であり、上昇開始の直前が最も好ましい。この位置情報の取得は、緩衝用の付勢部材３３が伸びきった状態で行われることから、緩衝用の付勢部材３３を備えている場合にあっても、位置検出部５３の位置情報から部品保持部３１の高さ検出を高精度で行うことができる。
The timing at which the mounting position
さらに部品保持部３１が基板３を押圧する荷重ＬＦは低荷重であることから基板３の変形は少ない。したがって、部品保持部３１の高さ位置を用いて装着位置の高さを計測しても誤差は少なく、正確な高さ計測を行うことができる。これにより、専用の計測装置を使用することなく部品装着動作の実行と並行して、装着位置の高さを含む基板高さ情報を、簡便な方法によって取得することが可能となっている。
Further, since the load LF on which the
図１６（ｂ）に示す低衝撃装着モードＭ２−２においては、推力制限高さＴＬｈと着地高さＺＣの間に減速高さＤｈ１が設定されている点が、高速装着モードＭ２−１と異なっている。すなわち低衝撃装着モードＭ２−２では、部品Ｐを保持した部品保持部３１が待機高さＺ０から下降する過程において減速高さＤｈ１に到達したならば、下降速度を高速から低速に切り換える。これにより、部品保持部３１が着地高さＺＣまで下降して部品Ｐが着地する際の衝撃を低減することができるという効果を得る。
In the low impact mounting mode M2-2 shown in FIG. 16B, the deceleration height Dh1 is set between the thrust limit height TLh and the landing height ZC, which is different from the high speed mounting mode M2-1. ing. That is, in the low impact mounting mode M2-2, when the
次に図１７を参照して、この部品搭載方法による部品の装着動作の第３実施例Ｍ３について説明する。第３実施例Ｍ３では、部品保持部３１に保持された部品Ｐを着地させて搭載する装着動作中に、部品が装着された装着完了位置における装着高さを検出し、検出された装着高さに基づいて未装着位置に部品を装着する際の減速高さを演算して補正するようにしている。
Next, with reference to FIG. 17, the third embodiment M3 of the component mounting operation by this component mounting method will be described. In the third embodiment M3, during the mounting operation in which the component P held by the
図１７（ａ）は、この第３実施例Ｍ３において、装着完了位置が未だ存在せず減速高さの補正を行っていない状態で部品装着動作を行う補正前装着モードＭ３−１を示している。また図１７（ｂ）は、第３実施例Ｍ３において、装着完了位置における装着高さを検出し、検出された装着高さに基づいて減速高さを補正した後に部品を装着する補正後装着モードＭ３−２を示している。 FIG. 17A shows the pre-correction mounting mode M3-1 in which the component mounting operation is performed in the state where the mounting completion position does not yet exist and the deceleration height is not corrected in the third embodiment M3. .. Further, FIG. 17B shows a corrected mounting mode in which the mounting height at the mounting completed position is detected, the deceleration height is corrected based on the detected mounting height, and then the component is mounted in the third embodiment M3. It shows M3-2.
図１７（ａ）を参照して、補正前装着モードＭ３−１を説明する。部品Ｐを保持した部品保持部３１は基板３の装着位置の上方に移動して、タイミングｔａにおいて待機高さＺ０に位置して待機状態にある。次いで予め設定された動作パターンに基づいてサーボモータ４１を制御することにより、部品保持部３１を基板３の装着位置へ向かって、目標高さＴｈ１を目標として下降させる。ここでは動作パターンには部品保持部３１を下降させる速度を減速する減速高さＤｈ１と部品保持部３１の目標とする目標高さＴｈ１とが含まれている。部品保持部３１の下降においては、減速高さＤｈ１までは高速で、減速高さＤｈ１からは低速で下降させる。補正前装着モードＭ３−１においては、減速高さＤｈ１は目標高さＴｈ１からΔｈ１の高さに設定されている。
The pre-correction mounting mode M3-1 will be described with reference to FIG. 17A. The
この下降に先立って、図１４に示す基本実施例Ｍ０と同様に、サーボモータ４１の推力を制限する推力制限値ＴＬが設定される。そして部品保持部３１の下降の途中において、図１４に示す基本実施例Ｍ０と同様に、部品Ｐが装着位置に着地する前にサーボモータ４１の推力を推力制限値ＴＬ以下に制限する。この推力制限により、図１４に示す基本実施例Ｍ０にて述べた効果と同様の効果を得る。
Prior to this descent, a thrust limit value TL that limits the thrust of the
この後、部品保持部３１がさらに下降すると部品保持部３１が着地高さＺＣに到達する。これにより、保持した部品Ｐの端子が基板３に供給された半田部に接触して部品Ｐが基板３に着地する。この着地はサーボモータ制御部５０が備えた着地検出部５４の機能によって検出され、タイマー５５の計時機能によって着地を検出したタイミングｔ１からの経過時間を計測する。そして設定軌跡ＴＲ１にて示す動作パターンで定めた上昇開始タイミングの前に、タイマー５５によって計時された経過時間が目標時間Ｔｓに到達したら、このタイミングｔ２にてサーボモータ４１を制御して部品保持部３１を上昇させて、装着位置に着地した部品Ｐから部品保持部３１を離脱させる。そして部品保持部３１が待機高さＺ０まで上昇したタイミングｔｂにて１つの装着動作が完了する。補正前装着モードＭ３−１では、一回の装着動作についてタイミングｔａからタイミングｔｂまで作業時間ＷＴ１を要している。
After that, when the
この作業時間ＷＴ１を極力短縮して生産性を向上させるため、本実施の形態に示す第３実施例Ｍ３では、上述の装着動作の間に減速高さの補正を目的とした装着高さの検出を行う。すなわち部品Ｐが基板３の装着位置に着地してから部品保持部３１が上昇を開始する直前までの所定のタイミングで、装着位置高さ計測部６２は位置検出部５３から部品保持部３１の位置情報（着地高さＺＣ）を取得する。
In order to shorten the working time WT1 as much as possible and improve the productivity, in the third embodiment M3 shown in the present embodiment, the mounting height is detected for the purpose of correcting the deceleration height during the above-mentioned mounting operation. I do. That is, at a predetermined timing from when the component P lands at the mounting position of the
そして、取得した着地高さＺＣと装着された部品Ｐの寸法とに基づいて、部品Ｐが装着された装着位置である装着完了位置における高さを示す装着高さを算出する装着高さ計測処理を実行する。この装着高さ計測処理は、本体制御部１４の装着位置高さ計測部６２によって実行される。すなわち図１３にて部品保持部３１の高さ方向の位置示す着地高さＺＣと、部品Ｐの部品Ｐの厚さを含む装着厚み寸法ｄとに基づいて、装着高さＺ１を求める。
Then, based on the acquired landing height ZC and the dimensions of the mounted component P, the mounting height measurement process for calculating the mounting height indicating the height at the mounting completion position, which is the mounting position where the component P is mounted, is calculated. To execute. This mounting height measurement process is executed by the mounting position
そして複数の装着完了位置について同様の装着高さ計測処理を行って複数の装着高さを本体制御部１４の装着高さ記憶部６６に記憶する。次いで、装着高さ記憶部６６に記憶された少なくとも１つの装着高さを利用して、未だ部品が装着されていない装着位置である未装着位置に部品を装着する際の減速高さを演算する。この演算処理は、本体制御部１４の減速高さ演算部６３によって実行される。
Then, the same mounting height measurement process is performed for the plurality of mounting completion positions, and the plurality of mounting heights are stored in the mounting
この減速高さの演算処理は、図１８にて説明した減速高さ演算部６３による減速高さ補正の実行例に示されている。すなわち図１８（ａ）に示す例では、減速高さ演算部６３は、未装着位置からあらかじめ設定した範囲内に存在する装着完了位置の装着高さに基づいて減速高さを演算する。また図１８（ｂ）に示す例では、減速高さ演算部６３は、あらかじめ設定した数の装着完了位置の装着高さに基づいて未装着位置の減速高さを演算する。これにより、補正前の減速高さＤｈ１に替えて、装着完了位置の装着高さに基づいて演算された補正後の減速高さＤｈ２が求められる。
This deceleration height calculation process is shown in the execution example of the deceleration height correction by the deceleration
図１７（ｂ）は、このようにして演算された補正後の減速高さＤｈ１−１に基づいて未装着位置に部品Ｐを装着する補正後装着モードＭ３−２を示している。ここに示す例では、目標高さＴｈ１からΔｈ２の高さに補正後の減速高さＤｈ２が設定されている。ここでΔｈ２は既知の装着完了位置の装着高さに基づいて設定されることからΔｈ１よりも小さい適正値に設定することができる。 FIG. 17B shows the corrected mounting mode M3-2 in which the component P is mounted at the unmounted position based on the corrected deceleration height Dh1-1 calculated in this way. In the example shown here, the corrected deceleration height Dh2 is set from the target height Th1 to the height of Δh2. Here, since Δh2 is set based on the mounting height of the known mounting completion position, it can be set to an appropriate value smaller than Δh1.
したがって補正後の減速高さＤｈ２を着地高さＺＣにより近い高さに設定することができ、不必要に高い位置から減速することによる下降時間の遅延を防止することができる。これにより、補正前装着モードＭ３−１では、一回の装着動作についてタイミングｔａからタイミングｔｂまでに作業時間ＷＴ１を要していたのに対し、補正後装着モードＭ３−２では、タイミングｔａからタイミングｔｂまでの所要時間は、ＷＴ１よりも短い作業時間ＷＴ２に短縮される。このように反り変形状態がばらついている基板を対象とする場合にあっても、装着完了位置の装着高さに基づいて減速高さを適正に設定することにより、生産性を向上させることができる。 Therefore, the corrected deceleration height Dh2 can be set to a height closer to the landing height ZC, and delay in the descent time due to deceleration from an unnecessarily high position can be prevented. As a result, in the pre-correction mounting mode M3-1, the working time WT1 was required from the timing ta to the timing tb for one mounting operation, whereas in the post-correction mounting mode M3-2, the timing is started from the timing ta. The time required to tb is shortened to the working time WT2, which is shorter than that of WT1. Even when the target is a substrate having various warp deformation states, productivity can be improved by appropriately setting the deceleration height based on the mounting height at the mounting completion position. ..
なお本実施の形態では、装着位置高さ計測部６２による装着高さＺ１の算出および減速高さ演算部６３による減速高さＤｈ２の算出で使用される装着厚み寸法ｄは、部品Ｐの厚さ、ランド３ｃの厚さ、接合用半田Ｓの厚さを加えた厚み寸法となっているが、ランド３ｃの厚さと接合用半田Ｓの厚さの両方もしくはいずれかを無視した値を装着厚み寸法ｄとして使用してもよい。ランド３ｃの厚さと接合用半田Ｓの厚さの両方を無視する場合は部品Ｐの厚さを装着厚み寸法ｄとして使用してもよい。言い換えれば、装着厚み寸法ｄは少なくとも部品Ｐの厚さを含む。
In the present embodiment, the mounting thickness dimension d used in the calculation of the mounting height Z1 by the mounting position
本発明の部品搭載装置および部品搭載方法は、本発明の部品搭載装置および部品搭載方法は、部品装着動作時に基板高さ情報を簡便な方法によって取得することができるという効果を有し、部品を基板の装着位置に搭載して部品搭載基板を製造する分野において有用である。 The component mounting device and the component mounting method of the present invention have the effect that the component mounting device and the component mounting method of the present invention can acquire board height information by a simple method during the component mounting operation. It is useful in the field of manufacturing component mounting boards by mounting them at the mounting position of the board.
１ 部品搭載装置
３ 基板
３＊ 部品搭載基板
１１ 搭載ヘッド
１５ 制御部
３０ ノズルユニット
３１ 部品保持部
３１ｄ 吸引孔
３２ 下部
３３ 付勢部材
３５ シャフト
３６ 上部
４１ サーボモータ
４４ エンコーダ
４５ 荷重検出部
Ｐ 部品
Ｔ 推力
ＬＦ 荷重
ＦＰ 付勢力
ＴＬｈ 推力制限高さ
Ｚ０ 待機高さ
ＺＣ、ＺＣ１ 着地高さ
Ｄｈ、Ｄｈ１、Ｄｈ２ 減速高さ
Ｔｈ、Ｔｈ１ 目標高さ
1
Claims (6)
負圧によって部品を保持するための吸引孔を有する部品保持部と、
前記部品保持部を昇降させるサーボモータと、
予め設定された動作パターンに基づいて前記サーボモータを制御することにより、前記部品保持部に保持された部品を前記基板に搭載するための昇降動作を前記部品保持部に行わせる制御部と、を備え、
さらに、前記制御部は、
前記部品保持部を前記基板に向かって下降させる際に前記サーボモータの推力を制限する推力制限部と、
前記サーボモータからの位置信号に基づいて前記部品保持部の高さ方向の位置を検出する位置検出部と、
前記部品が前記装着位置に着地してから前記部品保持部が上昇を開始する直前までの所定のタイミングで前記位置検出部が検出した前記部品保持部の高さ方向の位置と前記部品保持部によって装着された部品の寸法に基づいて、前記装着位置の装着高さを算出する装着位置高さ計測部と、
を有する、部品搭載装置。 It is a component mounting device that mounts components at the mounting position of the board.
A component holding part having a suction hole for holding the component by negative pressure,
A servo motor that raises and lowers the component holding unit,
By controlling the servomotor based on a preset operation pattern, a control unit that causes the component holding unit to perform an elevating operation for mounting the component held by the component holding unit on the substrate. Prepare,
Further, the control unit is
A thrust limiting portion that limits the thrust of the servomotor when the component holding portion is lowered toward the substrate, and a thrust limiting portion.
A position detection unit that detects the position of the component holding unit in the height direction based on a position signal from the servomotor, and a position detection unit.
By the height position of the component holding portion and the component holding portion detected by the position detecting unit at a predetermined timing from the landing of the component to the mounting position to immediately before the component holding portion starts to rise. A mounting position height measuring unit that calculates the mounting height of the mounted position based on the dimensions of the mounted parts, and
Has a component mounting device.
前記部品保持部は、前記シャフトの下部に上下方向に変位可能な状態で取り付けられるとともに前記弾性体によって前記シャフトに対して下方に付勢されており、
前記推力制限部は、前記サーボモータを駆動させたときに前記部品保持部から部品に作用する荷重が、前記弾性体が前記部品保持部を付勢する力よりも小さくなる範囲で前記サーボモータの推力を制限する推力制限値を設定し、前記サーボモータの推力をこの推力制限値以下に制限する、請求項１に記載の部品搭載装置。 In addition, it comprises a shaft with a lower part and an upper part, and an elastic body.
The component holding portion is attached to the lower portion of the shaft in a vertically displaceable state, and is urged downward with respect to the shaft by the elastic body.
The thrust limiting portion of the servomotor is such that the load acting on the component from the component holding portion when the servomotor is driven becomes smaller than the force of the elastic body for urging the component holding portion. The component mounting device according to claim 1, wherein a thrust limit value for limiting the thrust is set, and the thrust of the servomotor is limited to the thrust limit value or less.
前記制御部は、
部品を保持した前記部品保持部を基板の装着位置の上方へ移動させ、
前記動作パターンに基づいて前記サーボモータを制御することにより、前記部品保持部を前記装着位置へ向かって下降させ、
前記部品が前記装着位置に着地した後に前記部品保持部を上昇させて前記装着位置に着地した部品から前記部品保持部を離脱させ、
少なくとも前記部品が前記装着位置に着地してから前記部品保持部が上昇を開始する前までの期間、前記サーボモータの推力を制限し、
前記部品が前記装着位置に着地してから前記部品保持部が上昇を開始する直前までの所定のタイミングで前記サーボモータからの位置信号に基づいて前記部品保持部の高さ方向の位置を検出し、
検出した前記部品保持部の高さ方向の位置と装着された部品の寸法とに基づいて、部品が装着された装着位置の装着高さを算出する、部品搭載方法。 The component holding section has a suction hole for holding the component by negative pressure, a servomotor that raises and lowers the component holding section, and the servomotor is controlled based on a preset operation pattern to hold the component. A component mounting method for manufacturing a component mounting board in which components are mounted on the board by a component mounting device provided with a control unit that causes the component holding section to perform an elevating operation for mounting the components held in the section on the board. And
The control unit
The component holding portion that holds the component is moved above the mounting position of the board.
By controlling the servomotor based on the operation pattern, the component holding portion is lowered toward the mounting position.
After the component has landed at the mounting position, the component holding portion is raised to separate the component holding portion from the component landed at the mounting position.
The thrust of the servomotor is limited at least for a period from the time when the part lands on the mounting position to the time when the part holding portion starts to rise.
The position in the height direction of the component holding portion is detected based on the position signal from the servomotor at a predetermined timing from the landing of the component to the mounting position to immediately before the component holding portion starts to rise. ,
A component mounting method for calculating the mounting height of the mounting position where a component is mounted based on the detected position in the height direction of the component holding portion and the dimensions of the mounted component.
下部と上部を有するシャフトと、弾性体とを備え、
前記部品保持部は、前記シャフトの下部に上下方向に変位可能な状態で取り付けられるとともに前記弾性体によって前記シャフトに対して下方に付勢されており、
前記制御部が前記サーボモータの推力を制限する場合は、
前記サーボモータを駆動させたときに前記部品保持部から部品に作用する荷重が、前記弾性体が前記部品保持部を付勢する力よりも小さくなる範囲で前記サーボモータの推力を制限する推力制限値を設定し、前記サーボモータの推力をこの推力制限値以下に制限する、請求項４に記載の部品搭載方法。 Further, the component mounting device is
With a shaft with a lower part and an upper part, and an elastic body,
The component holding portion is attached to the lower portion of the shaft in a vertically displaceable state, and is urged downward with respect to the shaft by the elastic body.
When the control unit limits the thrust of the servomotor,
Thrust limit that limits the thrust of the servomotor to the extent that the load acting on the component from the component holding portion when the servomotor is driven becomes smaller than the force that the elastic body urges the component holding portion. The component mounting method according to claim 4, wherein a value is set and the thrust of the servomotor is limited to the thrust limit value or less.
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