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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