JP7126058B2 - COMPONENT MOUNTING APPARATUS AND MOUNTING BOARD MANUFACTURING METHOD - Google Patents
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Description
本発明は、ノズルが吸着した部品を基板に実装する部品実装装置および実装基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a component mounting apparatus for mounting a component sucked by a nozzle onto a board and a method for manufacturing a mounted board.
ノズル本体をバネなどにより下方に付勢することにより、吸着した部品が基板に当接する際の衝撃を緩和するとともに、当接した部品を所定の押込み量だけ押し込んで所望の荷重を発生させて基板に実装するノズルを備えた部品実装装置が知られている。ノズルの押込み量と発生する荷重の相関データは、ノズルをロードセル(荷重計測部)に上方から当接させ、ノズルの先端をロードセルの上面からさらに下降させる押込み量を変化させ、発生した荷重をロードセルによって測定することにより取得される。正確な相関データを得るには、ロードセルの上部の高さの正確な情報が必要である。特許文献1に記載の部品実装装置では、ノズルをロードセルの上面から押し込んだ後、低速で上昇させてロードセルの出力(荷重)が急激に低下した高さをロードセルの上面の高さとしている。
By urging the nozzle body downward with a spring or the like, the impact when the sucked component comes into contact with the board is mitigated, and the contacting component is pushed in by a predetermined amount to generate a desired load, thereby pushing the board. There is known a component mounting apparatus provided with a nozzle for mounting on a part. Correlation data between the amount of thrust of the nozzle and the generated load is obtained by bringing the nozzle into contact with the load cell (load measuring part) from above, changing the amount of thrust that causes the tip of the nozzle to descend further from the upper surface of the load cell, and measuring the load generated by the load cell. obtained by measuring by Accurate information of the top height of the load cell is required to obtain accurate correlation data. In the component mounting apparatus described in
しかしながら、特許文献1を含む従来技術では、ロードセルの上面を検出するために多くの測定が必要で、ロードセルの上面の高さを検出するまでに時間がかかるという問題点があった。
However, the prior art including
そこで本発明は、荷重計測部の上面の高さを迅速に検出することができる部品実装装置および実装基板の製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a component mounting apparatus and a method for manufacturing a mounting board, which can quickly detect the height of the upper surface of a load measuring section.
本発明の部品実装装置は、吸着した部品を基板に押し込むことによって荷重が発生するノズルと、前記ノズルを昇降させるノズル昇降機構と、前記ノズルを上方から接触させて、前記ノズルに発生する荷重を計測する荷重計測部と、前記荷重計測部の上面の高さを探索する上面高さ探索処理部と、前記荷重計測部によって前記荷重計測部の上面からの前記ノズルの押し込み量に対して発生する荷重を計測して、前記ノズルの押し込み量と前記ノズルに発生する荷重との相関を示す相関データを取得する相関データ取得処理部と、を備える部品実装装置において、前記上面高さ探索処理部は、前記ノズルが基準高さよりも低い第1の高さで前記荷重計測部に接触し、且つ前記ノズルが前記基準高さよりも高い第2の高さで前記荷重計測部に接触しないことを確認し、前記ノズルが前記荷重計測部に最後に接触した前記第1の高さと、最後に接触しなかった前記第2の高さの差が所定の距離以下であるか否かを判定し、前記所定の距離以下でないと判定した場合、最後に接触した高さである前記第1の高さと最後に接触しなかった高さである第2の高さの中間の高さで前記ノズルが前記荷重計測部に接触するか否かを前記荷重計測部が計測した荷重を基に判定する接触判定を実行し、前記中間の高さで接触する場合には前記中間の高さを最後に接触した高さとし、前記中間の高さで接触しない場合には前記中間の高さを最後に接触しなかった高さとして、最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さとの中間の高さで前記接触判定を実行することを、最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さの差が前記所定の距離以下になるまで繰り返し、最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さの差が前記所定の距離以下であると判定した場合、最後に接触した高さ又は最後に接触しなかった高さ又は最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さとの中間の高さを前記荷重計測部の上面の高さとして決定する。 The component mounting apparatus of the present invention includes a nozzle that generates a load by pushing a sucked component into a substrate, a nozzle elevating mechanism that moves the nozzle up and down, and a nozzle that is brought into contact with the nozzle from above to reduce the load generated in the nozzle. A load measuring unit that measures, an upper surface height search processing unit that searches for the height of the upper surface of the load measuring unit, and the load measuring unit generates a pressure of the nozzle from the upper surface of the load measuring unit. a correlation data acquisition processing unit that measures a load and acquires correlation data indicating a correlation between the pushing amount of the nozzle and the load generated in the nozzle, wherein the top surface height search processing unit comprises: , the nozzle contacts the load measuring section at a first height lower than the reference height , and the nozzle does not contact the load measuring section at a second height higher than the reference height . determining whether a difference between the first height at which the nozzle last touched the load measuring unit and the second height at which the nozzle last did not contact is equal to or less than a predetermined distance; If it is determined that the distance is not equal to or less than the distance of contact determination is performed based on the load measured by the load measuring unit to determine whether or not contact is made with the part. , if there is no contact at the intermediate height, the intermediate height is taken as the last non-contact height, and the contact is performed at a height intermediate between the last contact height and the last non-contact height. Execution of determination is repeated until the difference between the last contact height and the last non-contact height is equal to or less than the predetermined distance, and the difference between the last contact height and the last non-contact height is determined. is equal to or less than the predetermined distance, the height of the last contact, the height of the last contact, or the intermediate height between the height of the last contact and the height of the last contact Determined as the height of the upper surface of the load measuring part.
本発明の実装基板の製造方法は、吸着した部品を基板に押し込むことによって荷重が発生するノズルと、前記ノズルを昇降するノズル昇降機構と、前記ノズルを上方から接触させて前記ノズルに発生する荷重を計測する荷重計測部とを備えた部品実装装置により部品を基板に実装する実装基板の製造方法であって、前記ノズルが基準高さよりも低い第1の高さで前記荷重計測部に接触し、且つ前記ノズルが前記基準高さよりも高い第2の高さで前記荷重計測部に接触しないことを確認し、前記ノズルが前記荷重計測部に最後に接触した前記第1の高さと、最後に接触しなかった前記第2の高さの差が所定の距離以下であるか否かを判定し、前記所定の距離以下でないと判定した場合、最後に接触した高さである前記第1の高さと最後に接触しなかった高さである第2の高さの中間の高さで前記ノズルが前記荷重計測部に接触するか否かを前記荷重計測部が計測した荷重を基に判定する接触判定を実行し、前記中間の高さで接触する場合には前記中間の高さを最後に接触した高さとし、前記中間の高さで接触しない場合には前記中間の高さを最後に接触しなかった高さとして、最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さとの中間の高さで前記接触判定を実行することを、最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さの差が前記所定の距離以下になるまで繰り返し、最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さの差が前記所定の距離以下であると判定した場合、最後に接触した高さ又は最後に接触しなかった高さ又は最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さとの中間の高さを前記荷重計測部の上面の高さとして決定し、前記荷重計測部によって前記荷重計測部の上面からの前記ノズルの押し込み量に対して発生する荷重を計測し、前記ノズルの押し込み量と前記ノズルに発生する荷重との相関を示す相関データを取得する。 A method for manufacturing a mounting substrate according to the present invention includes a nozzle that generates a load by pushing a sucked component into the substrate, a nozzle lifting mechanism that moves the nozzle up and down, and a load that is generated on the nozzle by contacting the nozzle from above. A mounting board manufacturing method for mounting a component on a board by a component mounting apparatus comprising a load measuring unit for measuring , and confirming that the nozzle does not contact the load measuring unit at a second height higher than the reference height, the first height at which the nozzle last touched the load measuring unit, and finally It is determined whether or not the difference between the second heights at which there is no contact is equal to or less than a predetermined distance, and if it is determined that the difference is not at most the predetermined distance, the first height, which is the height at which contact was made last, is determined. determining whether or not the nozzle contacts the load measuring unit at an intermediate height between the second height, which is the height at which the nozzle last did not come into contact with the load measuring unit, based on the load measured by the load measuring unit. If the contact is made at the intermediate height, the intermediate height is the height of the last contact, and if the contact is not made at the intermediate height, the intermediate height is the last contact. The contact determination is performed at an intermediate height between the height of the last contact and the height of the last non-contact as the height of the last contact and the height of the last non-contact. Repeat until the difference is equal to or less than the predetermined distance, and if it is determined that the difference between the last contact height and the last non-contact height is equal to or less than the predetermined distance, the last contact height or the last contact height The height at which there was no contact or the intermediate height between the last contact height and the last contact height is determined as the height of the upper surface of the load measuring unit, and the load measuring unit measures the height of the load measuring unit. A load generated with respect to the amount of pressing of the nozzle from the upper surface is measured, and correlation data indicating the correlation between the amount of pressing of the nozzle and the load generated on the nozzle is obtained.
本発明によれば、荷重計測部の上面の高さを迅速に検出することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the height of the upper surface of a load measuring part can be detected rapidly.
以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装装置、ノズルの仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図1、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する2軸方向として、基板搬送方向のX方向(図1における左右方向)、基板搬送方向に直交するY方向(図1における上下方向)が示される。図2、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてZ方向(図2における上下方向)が示される。Z方向は、部品実装装置が水平面上に設置された場合の上下方向である。 An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The configuration, shape, etc. described below are examples for explanation, and can be changed as appropriate according to the specifications of the component mounting apparatus and the nozzle. In the following, the same reference numerals are given to the corresponding elements in all the drawings, and redundant explanations are omitted. In FIG. 1 and a part described later, the two axial directions perpendicular to each other in the horizontal plane are the X direction of the substrate transfer direction (horizontal direction in FIG. 1) and the Y direction perpendicular to the substrate transfer direction (vertical direction in FIG. 1). is shown. In FIG. 2 and a part described later, the Z direction (vertical direction in FIG. 2) is shown as the height direction orthogonal to the horizontal plane. The Z direction is the vertical direction when the component mounting apparatus is installed on a horizontal plane.
まず図1、図2を参照して、部品実装装置1の構成を説明する。図1において、基台1aの中央には、基板搬送機構2がX方向に設置されている。基板搬送機構2は、上流側から搬入された基板3をX方向へ搬送し、以下に説明する実装ヘッドによる実装作業位置に位置決めして保持する。また、基板搬送機構2は、部品実装作業が完了した基板3を下流側に搬出する。基板搬送機構2の両側方には、部品供給部4が設置されている。
First, the configuration of the
部品供給部4には、それぞれ複数のテープフィーダ5がX方向に並列に装着されている。テープフィーダ5は、部品を格納するポケットが形成されたキャリアテープを部品供給部4の外側から基板搬送機構2に向かう方向(テープ送り方向)にピッチ送りすることにより、実装ヘッドが部品をピックアップする部品取出し位置に部品を供給する。
A plurality of
図1において、基台1aの上面におけるX方向の両端部には、リニア駆動機構を備えたY軸テーブル6が配置されている。Y軸テーブル6には、同様にリニア機構を備えたビーム7がY方向に移動自在に結合されている。ビーム7には、実装ヘッド8がX方向に移動自在に装着されている。実装ヘッド8は、複数(ここでは8つ)のノズルユニット8aを備えている。
In FIG. 1, a Y-axis table 6 having a linear driving mechanism is arranged at both ends in the X direction on the upper surface of the base 1a. A
図2において、各ノズルユニット8aは、機構部8bからノズル軸8cを下方に延出させた構成となっている。ノズル軸8cの下端部に結合されたノズル保持部9には、ノズル10が着脱自在に装着されている。ノズル10は、負圧発生源25(図3参照)で発生させた吸引力を利用して部品Dを保持する機能を有する。それぞれの機構部8bには、ノズル軸8cを昇降させるノズル昇降機構8dと、ノズル軸8cの昇降位置を検出する位置検出センサ8eが内蔵されている。ノズル昇降機構8dを駆動することにより、ノズル保持部9に装着されたノズル10は個別に昇降する。このように、ノズル昇降機構8dはノズル10を昇降させ、位置検出センサ8eはノズル10の高さ位置を検出する。
In FIG. 2, each
図1において、Y軸テーブル6およびビーム7は、実装ヘッド8を水平方向(X方向、Y方向)に移動させる実装ヘッド移動機構11を構成する。実装ヘッド移動機構11および実装ヘッド8は、部品供給部4に装着されているテープフィーダ5の部品取出し位置から部品Dをノズル10によって吸着してピックアップし、基板搬送機構2に保持された基板3の実装位置に移送して実装する部品実装作業を実行する。
In FIG. 1, the Y-axis table 6 and the
図1、図2において、ビーム7には、ビーム7の下面側に位置して実装ヘッド8とともに一体的に移動するヘッドカメラ12が装着されている。実装ヘッド8が移動することにより、ヘッドカメラ12は基板搬送機構2の実装作業位置に位置決めされた基板3の上方に移動して、基板3に設けられた基板マーク(図示せず)を撮像して基板3の位置を認識する。
In FIGS. 1 and 2, the
図1において、部品供給部4と基板搬送機構2との間には、部品認識カメラ13と荷重計測部14が設置されている。部品認識カメラ13は、部品供給部4から部品Dを取り出した実装ヘッド8が上方を移動する際に、ノズル10に保持された部品Dを撮像して形状を認識する。実装ヘッド8による部品Dの基板3への部品実装作業では、ヘッドカメラ12による基板3の認識結果と部品認識カメラ13による部品Dの認識結果とを加味して実装位置の補正が行われる。
In FIG. 1, a
図1において、荷重計測部14には、その上面に上方から加わる力(荷重)を計測するロードセルなどが設置されている。荷重計測部14は、ノズル10を上方から接触させて、ノズル10に発生する荷重を計測する。部品実装装置1の両側方で作業者が作業する位置には、それぞれ作業者が操作するタッチパネル15が設置されている。タッチパネル15は、その表示部に各種情報を表示し、また表示部に表示される操作ボタンなどを使って作業者がデータ入力や部品実装装置1の操作を行う。
In FIG. 1, the
図2において、部品供給部4には、台車16が結合されている。台車16の上部には、複数のテープフィーダ5がX方向に並んで取り付けられている。台車16の前側には、部品Dを収納するキャリアテープ17が巻回されたリール18が保持されている。テープフィーダ5は、リール18に収納されているキャリアテープ17をテープ送り方向に搬送して実装ヘッド8による部品取り出し位置に部品Dを供給する。
In FIG. 2 , a
次に図3、図4を参照して、ノズル10の構成について説明する。図3は、ノズル10の上部がノズル保持部9に保持された状態を示している。図4は、ノズル保持部9から取り外されたノズル10の断面を示している。図3、図4において、ノズル10は、ノズル本体19とノズル本体保持部20を含んで構成されている。ノズル本体19は、基端部21と、基端部21の内部に形成された上下に貫通する上部吸引孔21aに下方から挿入されて結合された下端部22を含んで構成されている。基端部21の下端には円板状のバネ座部21bが外周から延出して形成されている。下端部22の内部には、上下に貫通して下端の部品吸着面22aに開口する下部吸引孔22bが形成されている。
Next, the configuration of the
図3、図4において、ノズル本体保持部20には、中央より下側の外周に円板状の鍔部20aが形成され、内部に上下に貫通する嵌合孔20bが形成されている。ノズル本体19は、鍔部20aとバネ座部21bの間に弾性体であるコイルバネ23を装着した状態で、嵌合孔20bに下方から挿入される。ノズル本体保持部20の対向する2つの側面には、それぞれノズル本体19が摺動する上下方向に長く、ノズル本体保持部20の外周から嵌合孔20bまで貫通する長孔20cが形成されている。
3 and 4, the nozzle main
ノズル本体19には、対向する長孔20cの間を貫通するように挿入され、長孔20c内に沿って上下に移動するピン24が結合されている。これによって、ノズル本体19は上下方向を回転軸とする回転が規制され、ノズル本体保持部20内を上下に移動する。ノズル本体19は、コイルバネ23によって下方に付勢され、ピン24が長孔20cの下端面に当接する位置(以下、「下方規制位置」と称す。)で、下方への移動が規制される。
A
図3に示すように、ノズル10がノズル保持部9に保持されると、ノズル軸8cの内部に形成された真空吸引路8fは、ノズル保持部9の内部に形成された接続孔9a、ノズル10の嵌合孔20b、上部吸引孔21a、下部吸引孔22bと連通する。真空吸引路8fは負圧発生源25に接続されており、負圧発生源25を作動させるとノズル10の部品吸着面22aの開口から空気が吸引されて真空力が発生し、部品吸着面22aに部品Dが吸着される。
As shown in FIG. 3, when the
真空吸引路8fには、真空吸引路8fを流れる空気の流量を計測する流量センサ26が配置されている。負圧発生源25としては、工場設備として設けられた真空給引源を用いる他、部品実装装置1に設置した真空ポンプ、エジェクタ装置などの真空発生装置が用いられる。以下、ノズル保持部9に保持されたノズル10の上端の位置をノズルの高さ位置Hと称し、ノズル本体19が下方規制位置にある状態のノズル10の長さをノズル長Lを称する。
A
次に図5、図6を参照して、上述構成のノズル10に発生する荷重と、荷重計測部14によるノズル10に発生する荷重の計測について説明する。図5(a)は、荷重計測部14の上方に位置させたノズル10をノズル昇降機構8dを作動させて下降させ(矢印a)、ノズル10の部品吸着面22aを荷重計測部14の上面14aに着地させた状態を示している。この時のノズルの高さ位置Hを、上面高さHmと称する。荷重計測部14の上面14aの高さは、この時のノズルの高さ位置H(上面高さHm)よりノズル長Lだけ下方の位置である。
Next, referring to FIGS. 5 and 6, the load generated in the
図5(b)は、図5(a)に示す状態からノズル10を押し込み量ΔHだけ下降(矢印b)させた状態を示している。この時、ノズル本体19はノズル本体保持部20に対して下方規制位置から押し込み量ΔHだけ相対的に押し込まれる。コイルバネ23は押し込み量ΔHだけ圧縮され、これによって発生した荷重Fが荷重計測部14に加わる。このようにノズル10に発生した荷重Fは、ノズル10を上方から接触させた荷重計測部14によって計測される。押し込み量ΔHは、ノズルの高さ位置Hを上面高さHmから下方に移動させた下降量に相当する。
FIG. 5(b) shows a state in which the
図6は、ノズルの高さ位置Hを変化させて押し込み量ΔHを変化し、発生した荷重Fを荷重計測部14によって計測することにより得られたノズル10の押し込み量ΔHとノズル10に発生する荷重Fとの相関を示す相関データCPを示している。同様に部品実装作業では、吸着した部品Dを基板3に実装する際に、所定の押し込み量ΔHだけ押し込むことによって、相関データCPに対応する荷重Fをノズル10に発生させることができる。
FIG. 6 shows the amount of depression ΔH of the
次に図7を参照して、部品実装装置1の制御系の構成について説明する。部品実装装置1が備える制御部30には、基板搬送機構2、部品供給部4、実装ヘッド8、実装ヘッド移動機構11、ヘッドカメラ12、部品認識カメラ13、荷重計測部14、タッチパネル15、負圧発生源25、流量センサ26が接続されている。制御部30は、実装データ記憶部31、上面高さ探索処理部32、相関データ取得処理部33、ノズル状態判断部34、実装制御部35を備えている。
Next, the configuration of the control system of the
実装データ記憶部31は記憶装置であり、部品データ31a、実装データ31b、ノズルデータ31c、相関データCP、上面高さHm、補正値Hcなどが記憶されている。部品データ31aには、部品Dの種類毎に、部品名(種類)、部品Dの高さなどのサイズ、基板3に実装する際に加える荷重Fなどが含まれている。実装データ31bには、製造される実装基板の種類毎に、基板3に実装される部品Dの部品名(種類)、実装位置(XY座標)などが含まれている。ノズルデータ31cには、ノズル10の種類毎に、ノズル名(種類)、ノズル10のサイズ(ノズル長L)、正常な状態のノズル10の相関データCPの範囲である規格値SPなどが含まれている。
The mounting
図7において、上面高さ探索処理部32は、実装ヘッド8が備えるノズル昇降機構8d、位置検出センサ8e、実装ヘッド移動機構11、荷重計測部14を制御して、荷重計測部14の上面14aの高さ(上面高さHm)を探索する上面高さ探索処理を実行し、探索した上面高さHmを実装データ記憶部31に記憶させる。
In FIG. 7, the upper surface height
ここで図8のフローに沿って、図9を参照しながら、上面高さ探索処理部32による上面高さ探索処理(上面高さ探索方法)の詳細について説明する。図8において、まず、上面高さ探索処理部32は実装ヘッド移動機構11を制御して、上面高さ探索に使用するノズル10を荷重計測部14の上方に移動させる。次いで上面高さ探索処理部32は、ノズルデータ31cに含まれるノズル長Lに基づいて、ノズル10の部品吸着面22aが荷重計測部14の上面14aに一致すると期待されるノズルの高さ位置Hである目標高さHt(基準高さ)を算出する。
Here, details of the top surface height search processing (top surface height search method) by the top surface height
次いで上面高さ探索処理部32は、目標高さHt(基準高さ)から所定の第1の距離低い下側高さH1(第1の高さ)と、目標高さHt(基準高さ)から所定の第2の距離高い上側高さH2(第2の高さ)を算出する。下側高さH1と上側高さH2は、部品実装装置1の各部の最大の公差を考慮しても荷重計測部14の上面14aが見つかるノズルの高さ位置Hの下限と上限である。このように、上面高さ探索処理部32は、目標高さHt、下側高さH1、上側高さH2を算出する(ST1)。
Next, the upper surface height
図8において、次いで上面高さ探索処理部32はノズル昇降機構8dを制御して、ノズル10を上方の待機位置H0から下側高さH1に移動(下降)させる(ST2)(図9の時間T1)。次いで上面高さ探索処理部32は荷重計測部14を用いて荷重Fを計測し、計測結果よりノズル10の部品吸着面22aが荷重計測部14の上面14aに接触しているか否かを判定する接触判定を実行する(ST3)。接触判定において上面高さ探索処理部32は、荷重計測部14が計測した荷重Fが接触判定値(所定値)以上の場合に、ノズル10が荷重計測部14に接触していると判定する。接触判定値は、荷重計測部14に発生するノイズより大きく、接触の有無が誤判定されない値に設定される。
In FIG. 8, the upper surface height
荷重計測部14による計測が終了すると、上面高さ探索処理部32はノズル10を待機位置H0に移動(上昇)させる(図9の時間T2)。すなわち、下側高さH1での接触判定は、時間T1から時間T2の間に実行される。荷重計測部14による荷重の計測は、時間T1から時間T2の間の接触判定で、1回でも複数回(所定回数)繰り返して実行してもよい。すなわち、接触判定において、荷重計測部14による荷重Fの計測を所定回数繰り返し実行して、接触の有無を判定してもよい。これによって、ノイズや振動などに起因する突発的な誤判定を防止することができる。
When the
図8において、下側高さH1においてノズル10が荷重計測部14に接触している場合(ST3においてYes)、上面高さ探索処理部32はノズル昇降機構8dを制御して、ノズル10を上方の待機位置H0から上側高さH2に移動(下降)させる(ST4)(図9の時間T3)。次いで上面高さ探索処理部32は荷重計測部14を用いて荷重Fを計測して接触判定する(ST5)。荷重計測部14による計測が終了すると、上面高さ探索処理部32はノズル10を待機位置H0に移動(上昇)させる(図9の時間T4)。
In FIG. 8, when the
下側高さH1(第1の高さ)でノズル10が荷重計測部14に接触しない場合(ST3においてNo)、または、上側高さH2(第2の高さ)でノズル10が荷重計測部14に接触する場合(ST5においてYes)、上面高さ探索処理部32は、荷重計測部14が正常に装着されていない荷重計測部14の取り付けエラー、または、荷重計測部14の故障と判定する(ST6)。エラーと判定すると、上面高さ探索処理部32は、その旨をタッチパネル15に報知させる。
When the
図8において、上側高さH2においてノズル10が荷重計測部14に接触していない場合(ST5においてNo)、上面高さ探索処理部32は、下側高さH1をノズル10が最後に接触した高さ(以下、「接触高さHy」と称す。)とし、上側高さH2をノズル10が最後に接触しなかった高さ(以下、「非接触高さHn」と称す。)と決定する(ST7:接触高さ決定工程)。
In FIG. 8, when the
すなわち、上面高さ探索処理部32は、ノズル10が下側高さH1(第1の高さ)で荷重計測部14に接触し(ST3においてYes)、且つノズル10が下側高さH1より高い上側高さH2(第2の高さ)で荷重計測部14に接触しないことを確認すると(ST5においてNo)、下側高さH1を接触高さHy、上側高さH2を非接触高さHnと決定する。
That is, the upper surface height
図8において、次いで上面高さ探索処理部32は、非接触高さHnと接触高さHyの差が、所定の継続判定値(所定の距離)以下であるか否かを判定する(ST8:継続判定工程)。継続判定値は、ノズル昇降機構8dがノズル10の高さを適切に移動可能な最小の刻み幅などに設定される。非接触高さHnと接触高さHyの差が継続判定値より大きい場合(ST8においてNo)、上面高さ探索処理部32はノズル昇降機構8dを制御して、ノズル10を接触高さHy(第1の高さ)と非接触高さHn(第2の高さ)の中間である中間高さH3(中間の高さ)に移動(下降)させる(ST9:中間高さ移動工程)(図9の時間T5)。
In FIG. 8, the top surface height
次いで上面高さ探索処理部32は荷重計測部14を用いて荷重Fを計測し、接触判定を実行する(ST10:接触判定工程)。図9の例では、ノズル10が中間高さH3で荷重計測部14に接触すると判定される。荷重計測部14による計測が終了すると、上面高さ探索処理部32はノズル10を待機位置H0に移動(上昇)させる(図9の時間T6)。
Next, the upper surface height
このように、上面高さ探索処理部32は、最後に接触した下側高さH1(第1の高さ)と最後に接触しなかった上側高さH2(第2の高さ)の中間である中間高さH3(中間の高さ)でノズル10が荷重計測部14に接触するか否かを荷重計測部14が計測した荷重Fを基に判定する接触判定を実行する。
In this way, the upper surface height
図8において、次いで接触高さ設定工程(ST7)に戻り、ノズル10が最後に接触した高さを接触高さHyに、ノズル10が最後に接触しなかった高さを非接触高さHnと決定する。図9の例では、ノズル10が中間高さH3で荷重計測部14に接触すると判定されるため、中間高さH3(中間の高さ)が接触高さHyとなり、非接触高さHnは上側高さH2に維持される。すなわち、中間の高さ(中間高さH3)で接触する場合には、中間の高さを最後に接触した高さ(接触高さHy)とする。
In FIG. 8, the process returns to the contact height setting step (ST7), and the height at which the
次いで継続判定工程(ST8)において非接触高さHn(上側高さH2)と接触高さHy(中間高さH3)の差が継続判定値より大きい場合(No)、中間高さ移動工程(ST9)が実行される。今回の中間高さ移動工程(ST9)では、ノズル10は非接触高さHn(上側高さH2)と接触高さHy(中間高さH3)の中間の高さ(中間高さH4)に移動する(図9の時間T7)。
Next, in the continuation determination step (ST8), if the difference between the non-contact height Hn (upper height H2) and the contact height Hy (intermediate height H3) is greater than the continuation determination value (No), the intermediate height movement step (ST9 ) is executed. In this intermediate height movement step (ST9), the
次いで接触判定工程(ST10)が実行され、ノズル10が中間高さH4で荷重計測部14に接触しないと判定される。荷重計測部14による計測が終了すると、ノズル10は待機位置H0に移動(上昇)する(図9の時間T8)。次いで接触高さ設定工程(ST7)において、中間高さH4(中間の高さ)が非接触高さHnとなり、接触高さHyは中間高さH3に維持される。すなわち、中間の高さ(中間高さH4)で接触しない場合には、中間の高さを最後に接触しない高さ(非接触高さHn)とする。
Next, the contact determination step (ST10) is performed, and it is determined that the
以下、継続判定工程(ST8)、中間高さ移動工程(ST9)、接触判定工程(ST10)、接触高さ設定工程(ST7)が、繰り返し実行される。図9の例では、時間T9でノズル10が中間高さH5(中間高さH4と中間高さH3の中間の高さ)に移動し、中間高さH5で接触判定が実行され、時間T10でノズル10が待機位置H0に移動する。同様に、中間高さH6(時間T11~T12)、中間高さH7(時間T13~T14)、中間高さH8(時間T15~T16)、中間高さH9(時間T17~T18)で接触判定が実行される。
Thereafter, the continuation determination step (ST8), the intermediate height movement step (ST9), the contact determination step (ST10), and the contact height setting step (ST7) are repeatedly executed. In the example of FIG. 9, the
このように、最後に接触した高さ(接触高さHy)と最後に接触しなかった高さ(非接触高さHn)との中間の高さ(中間高さH3~H9)で接触判定を実行することが繰り返される。中間高さH9での接触判定後の接触高さ設定工程(ST7)において、中間高さH8が非接触高さHnとなり、中間高さH9が接触高さHyになる。そして、中間高さH9での接触判定後の継続判定工程(ST8)において、非接触高さHn(中間高さH8)と接触高さHn(中間高さH9)の差が継続判定値以下と判定される(ST8においてYes)。 In this way, contact determination is made at intermediate heights (intermediate heights H3 to H9) between the last contact height (contact height Hy) and the last non-contact height (non-contact height Hn). Execution is repeated. In the contact height setting step (ST7) after the contact determination at the intermediate height H9, the intermediate height H8 becomes the non-contact height Hn, and the intermediate height H9 becomes the contact height Hy. Then, in the continuation determination step (ST8) after the contact determination at the intermediate height H9, the difference between the non-contact height Hn (intermediate height H8) and the contact height Hn (intermediate height H9) is equal to or less than the continuation determination value. determined (Yes in ST8).
図9において、次いで上面高さ探索処理部32は、最後に接触した高さ(中間高さH9)又は最後に接触しなかった高さ(中間高さH8)又は最後に接触した高さ(中間高さH9)と最後に接触しなかった高さ(中間高さH8)との中間の高さのいずれかを荷重計測部14の上面14aの高さ(上面高さHm)とする(ST11:上面高さ決定工程)。このように、上面高さ探索処理部32は、最後に接触した高さ(中間高さH9)と最後に接触しなかった高さ(中間高さH8)の差が所定の距離(継続判定値)以下の場合に、接触判定の繰り返し実行を終了する。
In FIG. 9, the top surface height
上面高さ探索処理部32は、上面高さHmを実装データ記憶部31に記憶させる。また、上面高さ探索処理部32は、上面高さHmと目標高さHtとの差を補正値Hcとして実装データ記憶部31に記憶させる。補正値Hcは、部品実装装置1の各部の公差などに起因する、理想のノズル10の高さと実際のノズル10の高さの差(ずれ量)である。
The top surface height
このように、上面高さ探索処理部32は、ノズル10の高さを微小に変更しながら連続的に接触判定を実行するのではなく、中間の高さで離散的に接触判定を実行して上面高さHmを決定することにより、接触判定の回数を削減することができる。これによって、荷重計測部14の上面14aの高さ(上面高さHm)を迅速に検出することができる。なお、図9の例では、接触判定の後にノズル10の位置を待機位置H0に戻しているが、待機位置H0に戻さずに次の中間の高さに移動させてもよい。これにより、処理時間を短縮することができる。
In this way, the upper surface height
図7において、相関データ取得処理部33は、上面高さHmに基づいて、荷重計測部14によって荷重計測部14の上面14a(上面高さHm)からのノズル10の押し込み量ΔHに対して発生する荷重Fを計測して、ノズル10の押し込み量ΔHとノズル10に発生する荷重Fとの相関を示す相関データCPを取得する。具体的に相関データ取得処理部33は、ノズル10の押し込み量ΔHを変化させて複数の荷重Fを計測し、最小二乗法などにより押し込み量ΔHと荷重Fの関係式(線形モデルなど)を算出して、実装データ記憶部31に記憶させる。なお、相関データCPは、押し込み量ΔHに対する荷重Fの生データ(加工前のデータ)であってもよい。
In FIG. 7 , the correlation data
図7において、ノズル状態判断部34は、取得した相関データCPをノズルデータ31cに含まれる規格値SPと比較して、ノズル10の状態が正常か否かを判断するノズル状態判断処理を実行する。ここで図6を参照して、ノズル状態判断処理を具体的に説明する。この例では、規格値SPとして、相関データCPの上限SUと下限SLが設定されている。ノズル状態判断部34は、相関データ取得処理部33によって取得された相関データCPが規格値SPの上限SUと下限SLの間にある場合は正常、ない場合は異常として判断する。
In FIG. 7, the nozzle
図6に示す実線は、相関データCPが規格値SPの上限SUと下限SLの間にある正常なノズル10のものである。一点鎖線は、相関データCPが規格値SPの上限SUよりも大きな異常なノズル10のものである。例えば、経年劣化により、ノズル本体19がノズル本体保持部20の嵌合孔20b内を上下に摺動する際の摩擦力が大きくなったり、コイルバネ23の弾性力が規格を外れたりすると、相関データCPが規格値SPを外れてノズル10が異常と判断される。
The solid line shown in FIG. 6 is for
図7において、実装制御部35は、基板搬送機構2、部品供給部4、実装ヘッド8、実装ヘッド移動機構11を制御して、部品Dを基板3に実装させる部品実装作業を実行させる。より具体的に実装制御部35は、相関データCPとノズル長Lと部品データ31aに含まれる部品Dの高さに基づいて、ノズル昇降機構8dを制御して、ノズル10を下降させてノズル10が吸着した部品Dを部品データ31aに含まれる所定の荷重Fで基板3に実装させる。その際、実装制御部35は、補正値Hcに基づいてノズル10の下降量を補正する。
In FIG. 7, the mounting
次に図10のフローに沿って、部品実装装置1により部品Dを基板3に実装する実装基板の製造方法について説明する。まず、上面高さ探索処理部32は、上記説明した上面高さ探索処理を実行して、上面高さHm(荷重計測部14の上面14aの高さ)を決定する(ST21)。次いで相関データ取得処理部33は、荷重計測部14によって荷重計測部14の上面14a(上面高さHm)からのノズル10の押し込み量ΔHに対して発生する荷重Fを計測し(ST22)、ノズル10の押し込み量ΔHとノズル10に発生する荷重Fとの相関を示す相関データCPを取得する(ST23)。
Next, along the flow of FIG. 10, a method of manufacturing a mounting board for mounting the component D on the
次いでノズル状態判断部34は、取得した相関データCPを所定の規格値SPと比較して、ノズル10の状態が正常か否かを判断する(ST24)。ノズル10の状態が正常な場合(ST24においてYes)、実装制御部35は、取得した相関データCPに基づいて、ノズル10が吸着した部品Dを所定の荷重Fで基板3に実装する(ST25)。実装制御部35は、予定された部品Dを基板3に実装するまで(ST25)を繰り返し実行して、実装基板を製造する。ノズル10の状態が異常な場合(ST24においてNo)、ノズル状態判断部34は、タッチパネル15にノズル10の状態が異常である旨を報知させる(ST26)。
Next, the nozzle
上記説明したように、本実施の形態の部品実装装置1は、吸着した部品Dを基板3に押し込むことによって荷重Fが発生するノズル10と、ノズル10を昇降させるノズル昇降機構8dと、ノズル10を上方から接触させて荷重Fを計測する荷重計測部14と、荷重計測部14の上面14aの高さ(上面高さHm)を探索する上面高さ探索処理部32と、荷重計測部14によって荷重計測部14の上面14aからのノズル10の押し込み量ΔHに対して発生する荷重Fを計測して、押し込み量ΔHと荷重Fとの相関データCPを取得する相関データ取得処理部33とを備える。
As described above, the
そして、上面高さ探索処理部32は、ノズル10が第1の高さ(下側高さH1)で荷重計測部14に接触し、且つノズル10が第1の高さより高い第2の高さ(上側高さH2)で荷重計測部14に接触しないことを確認し、最後に接触した高さ(接触高さHy)と最後に接触しなかった高さ(非接触高さHn)の中間の高さでノズル10が荷重計測部14に接触するか否かを判定する接触判定を実行し、中間の高さで接触する場合には中間の高さを最後に接触した高さとし、中間の高さで接触しない場合には中間の高さを最後に接触しなかった高さとして、中間の高さで接触判定を実行することを繰り返し、最後に接触した高さ又は最後に接触しなかった高さ又は最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さとの中間の高さを荷重計測部14の上面14aの高さ(上面高さHm)とする。
Then, the upper surface height
これによって、接触判定の回数を削減することができ、荷重計測部14の上面14aの高さ(上面高さHm)を迅速に検出することができる。
As a result, the number of contact determinations can be reduced, and the height of the
本発明の部品実装装置および実装基板の製造方法は、荷重計測部の上面の高さを迅速に検出することができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The component mounting apparatus and the method for manufacturing a mounting substrate according to the present invention have the effect of being able to quickly detect the height of the upper surface of the load measuring section, and are useful in the field of mounting components on substrates.
1 部品実装装置
3 基板
8d ノズル昇降機構
10 ノズル
14 荷重計測部
D 部品
F 荷重
ΔH 押し込み量
REFERENCE SIGNS
Claims (16)
前記ノズルを昇降させるノズル昇降機構と、
前記ノズルを上方から接触させて、前記ノズルに発生する荷重を計測する荷重計測部と、
前記荷重計測部の上面の高さを探索する上面高さ探索処理部と、
前記荷重計測部によって前記荷重計測部の上面からの前記ノズルの押し込み量に対して発生する荷重を計測して、前記ノズルの押し込み量と前記ノズルに発生する荷重との相関を示す相関データを取得する相関データ取得処理部と、を備える部品実装装置において、
前記上面高さ探索処理部は、
前記ノズルが基準高さよりも低い第1の高さで前記荷重計測部に接触し、且つ前記ノズルが前記基準高さよりも高い第2の高さで前記荷重計測部に接触しないことを確認し、
前記ノズルが前記荷重計測部に最後に接触した前記第1の高さと、最後に接触しなかった前記第2の高さの差が所定の距離以下であるか否かを判定し、
前記所定の距離以下でないと判定した場合、最後に接触した高さである前記第1の高さと最後に接触しなかった高さである第2の高さの中間の高さで前記ノズルが前記荷重計測部に接触するか否かを前記荷重計測部が計測した荷重を基に判定する接触判定を実行し、
前記中間の高さで接触する場合には前記中間の高さを最後に接触した高さとし、前記中間の高さで接触しない場合には前記中間の高さを最後に接触しなかった高さとして、最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さとの中間の高さで前記接触判定を実行することを、最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さの差が前記所定の距離以下になるまで繰り返し、
最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さの差が前記所定の距離以下であると判定した場合、最後に接触した高さ又は最後に接触しなかった高さ又は最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さとの中間の高さを前記荷重計測部の上面の高さとして決定することを特徴とする、部品実装装置。 a nozzle that generates a load by pushing the sucked component into the substrate;
a nozzle elevating mechanism for elevating the nozzle;
a load measuring unit that measures the load generated in the nozzle by contacting the nozzle from above;
an upper surface height search processing unit that searches for the height of the upper surface of the load measuring unit;
The load measuring unit measures the load generated with respect to the amount of pressing of the nozzle from the upper surface of the load measuring unit, and obtains correlation data indicating the correlation between the amount of pressing of the nozzle and the load generated on the nozzle. and a correlation data acquisition processing unit that
The upper surface height search processing unit,
confirming that the nozzle contacts the load measuring unit at a first height lower than the reference height and that the nozzle does not contact the load measuring unit at a second height higher than the reference height ;
determining whether the difference between the first height at which the nozzle last contacted the load measuring unit and the second height at which the nozzle last did not contact is equal to or less than a predetermined distance;
When it is determined that the distance is not equal to or less than the predetermined distance, the nozzle is moved at an intermediate height between the first height, which is the last contact height, and the second height, which is the last non-contact height. performing contact determination for determining whether or not the load measuring unit is in contact with the load measuring unit based on the load measured by the load measuring unit;
When contact is made at the intermediate height, the intermediate height is taken as the last contact height, and when there is no contact at the intermediate height, the intermediate height is taken as the last non-contact height. , the contact determination is performed at an intermediate height between the last contact height and the last non-contact height, and the difference between the last contact height and the last non-contact height is the predetermined Repeat until the distance is less than
When it is determined that the difference between the last contact height and the last non-contact height is equal to or less than the predetermined distance, the last contact height or the last non-contact height or the last contact height and a height at which there is no last contact is determined as the height of the upper surface of the load measuring unit.
前記ノズルが基準高さよりも低い第1の高さで前記荷重計測部に接触し、且つ前記ノズルが前記基準高さよりも高い第2の高さで前記荷重計測部に接触しないことを確認し、
前記ノズルが前記荷重計測部に最後に接触した前記第1の高さと、最後に接触しなかった前記第2の高さの差が所定の距離以下であるか否かを判定し、
前記所定の距離以下でないと判定した場合、最後に接触した高さである前記第1の高さと最後に接触しなかった高さである第2の高さの中間の高さで前記ノズルが前記荷重計測部に接触するか否かを前記荷重計測部が計測した荷重を基に判定する接触判定を実行し、
前記中間の高さで接触する場合には前記中間の高さを最後に接触した高さとし、前記中間の高さで接触しない場合には前記中間の高さを最後に接触しなかった高さとして、最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さとの中間の高さで前記接触判定を実行することを、最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さの差が前記所定の距離以下になるまで繰り返し、
最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さの差が前記所定の距離以下であると判定した場合、最後に接触した高さ又は最後に接触しなかった高さ又は最後に接触した高さと最後に接触しなかった高さとの中間の高さを前記荷重計測部の上面の高さとして決定し、
前記荷重計測部によって前記荷重計測部の上面からの前記ノズルの押し込み量に対して発生する荷重を計測し、
前記ノズルの押し込み量と前記ノズルに発生する荷重との相関を示す相関データを取得することを特徴とする、実装基板の製造方法。 A nozzle that generates a load by pushing the sucked component into the substrate, a nozzle lifting mechanism that lifts and lowers the nozzle, and a load measuring unit that measures the load generated on the nozzle by contacting the nozzle from above. A method for manufacturing a mounting board for mounting a component on the board by a component mounting apparatus, comprising:
confirming that the nozzle contacts the load measuring unit at a first height lower than the reference height and that the nozzle does not contact the load measuring unit at a second height higher than the reference height ;
determining whether the difference between the first height at which the nozzle last contacted the load measuring unit and the second height at which the nozzle last did not contact is equal to or less than a predetermined distance;
When it is determined that the distance is not equal to or less than the predetermined distance, the nozzle is moved at an intermediate height between the first height, which is the last contact height, and the second height, which is the last non-contact height. executing contact determination for determining whether or not the load measuring unit is in contact with the load measuring unit based on the load measured by the load measuring unit;
When contact is made at the intermediate height, the intermediate height is taken as the last contact height, and when there is no contact at the intermediate height, the intermediate height is taken as the last non-contact height. , the contact determination is performed at an intermediate height between the last contact height and the last non-contact height, and the difference between the last contact height and the last non-contact height is the predetermined Repeat until the distance is less than
When it is determined that the difference between the last contact height and the last non-contact height is equal to or less than the predetermined distance, the last contact height or the last non-contact height or the last contact height and the height at which there was no contact at the end is determined as the height of the upper surface of the load measuring unit,
measuring the load generated with respect to the pushing amount of the nozzle from the upper surface of the load measuring unit by the load measuring unit;
A method of manufacturing a mounting substrate, comprising: obtaining correlation data indicating a correlation between a pushing amount of the nozzle and a load generated on the nozzle.
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