JPWO2017077594A1

JPWO2017077594A1 - 荷重計測装置及び荷重計測方法

Info

Publication number: JPWO2017077594A1
Application number: JP2017548556A
Authority: JP
Inventors: 浩二河口; 康平杉原; 成田　純一; 純一成田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-11-04
Filing date: 2015-11-04
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2035-11-04
Also published as: CN108353531A; EP3373718B1; US20190154528A1; JP6722689B2; CN108353531B; US10746618B2; EP3373718A1; EP3373718A4; WO2017077594A1

Abstract

押圧荷重の計測における誤計測の抑制を図る。
荷重計測装置８１は、荷重センサ９５、データロガー９７及び計測開始スイッチ９９を筐体８３に備えている。荷重センサ９５は、実装機の吸着ノズルによってスイッチ部９５Ａを押下されると、押圧荷重の大きさに応じた検出電圧Ｖ２をデータロガー９７に出力する。データロガー９７は、計測開始スイッチ９９からハイレベルの記録開始信号Ｓ２を入力したタイミングから所定時間だけ検出電圧Ｖ２を記録する。これにより、データロガー９７は、計測開始スイッチ９９からハイレベルの記録開始信号Ｓ２を入力するまでの間、検出電圧Ｖ２を記憶しないため、搬送中の振動等を誤って荷重として記憶しない。

Description

本発明は、荷重を計測する荷重計測装置に関するものである。

電子部品（以下、単に「部品」という場合がある）を回路基板（以下、単に「基板」という場合がある）に実装する部品実装機では、基板の破損や電気的な接続の不具合などを抑制するため、部品を基板に対して押圧する荷重を適正な値に設定することが要求される。また、近年の部品の高集積化、小型化、薄型化等によって、部品を押圧する荷重を、より高精度に管理することが望まれている。これに対し、部品を基板に装着する際に、装着ヘッドの吸着ノズルによって部品を押圧する荷重を計測する荷重計測装置がある（例えば、特許文献１など）。

特許文献１に開示される荷重計測装置は、計測結果を表示等するパーソナルコンピュータと接続コードを介して接続されている。荷重計測装置は、吸着ノズルから荷重を付与されると、内蔵する歪みゲージの抵抗値が変化する。荷重計測装置は、歪みゲージの抵抗値の変動に応じた、即ち、付与された荷重の大きさに応じた信号（電圧値など）をパーソナルコンピュータに出力する。

特開２００９−１８８００２号公報

また、荷重計測装置の計測精度は、技術開発の過程における回路設計の改善や計測方式の変更等によって益々向上している。例えば、水晶の圧電効果を利用した圧電式の荷重センサの中には、高い検出精度を有しているものがある。そこで、このような高精度な荷重センサを用いて、吸着ノズルの押圧荷重を設定、管理等することが考えられる。

一方で、上記した荷重計測装置は、例えば、計測用の基板に実装される。実装した計測用基板は、通常の生産する基板と同様に、部品実装機内の搬送経路において、上流側から、部品を基板に装着する作業位置まで搬送される。計測用基板は、基板保持部によって作業位置に保持される。この状態で、荷重計測装置は、吸着ノズルによって押圧され計測を行う。従って、計測を行うユーザは、荷重計測装置を、搬送経路において、一旦搬送する必要がある。このため、荷重計測装置は、検出精度や感度の高い計測方式等を採用すると、搬送経路を搬送される間や基板を保持する際の固定作業における振動等によって付与される外力も荷重として誤って計測する虞がある。

本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、誤計測の抑制を図れる荷重計測装置、及び荷重計測方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の荷重計測装置は、基板に対して部品を装着する際に押圧力を付与する装着ヘッドを有する実装機に対し、装着ヘッドが部品に付与する押圧荷重を計測する荷重計測装置であって、筐体と、筐体に設けられ、実装機からの開始指令に基づいて押圧荷重の取得の開始を指令する開始指令部と、開始指令部からの指令に応じて押圧荷重を取得する荷重取得部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、荷重計測装置に限らず、押圧荷重を計測する荷重計測方法としても実施し得るものである。

本発明の荷重計測装置では、筐体と、筐体に設けられる開始指令部と、荷重取得部とを備えている。開始指令部は、実装機からの開始指令に基づいて押圧荷重の取得の開始を荷重取得部に指令する。荷重取得部は、開始指令部からの指令に基づいて、装着ヘッドによって付与される押圧力の押圧荷重を取得する。これにより、荷重取得部は、例えば、指令を受けるまでは押圧荷重を入力、保存等しない。あるいは、入力したとしても有効なデータとして処理しない。従って、当該荷重計測装置では、搬送経路を搬送中等には押圧荷重を取得せず、装着ヘッドによって押圧力を付与されるタイミングに合わせて取得を実施することが可能となる。その結果、押圧荷重の誤計測を抑制し、装着ヘッドによる押圧荷重を適切に計測することが可能となる。

部品実装ラインに沿って並ぶ対基板作業システムの構成を示す模式図である。実装機の平面図である。実装機の作業位置に基板を配置した状態における断面図である。荷重計測装置の平面図である。実装機の作業位置に荷重計測装置を配置した状態における断面図である。荷重計測装置のブロック図である。荷重計測の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の荷重計測装置を用いて荷重を計測する実装機について、図を参照しつつ詳しく説明する。
＜対基板作業システムの構成＞
図１は、本実施形態の実装機１１を備える対基板作業システム１０の概略構成を示している。対基板作業システム１０は、回路基板（以下、「基板」という）ＣＢに部品を実装するシステムである。対基板作業システム１０は、１つの部品実装ライン１２を有している。基板ＣＢは、図１における左側から右側に向かって部品実装ライン１２を搬送され、各種装置によって実装に係る作業が行われる。部品実装ライン１２には、複数（本実施形態では４台）の実装機１１と、半田印刷機１３と、検査装置１４と、リフロー装置１５と、基板ハンドリング装置１７とを接続した部品実装ライン１２が構成されている。各装置は、隣接した状態で１列に配設され、生産管理コンピュータ１９によって統括的に制御されている。なお、以下の説明では、各装置の並ぶ方向をＸ軸方向、その方向に直交し基板ＣＢの平面と平行な方向をＹ軸方向と称して説明する。

半田印刷機１３は、基板ＣＢに対して半田ペーストを印刷する。実装機１１は、半田ペーストを印刷された基板ＣＢに部品を装着する。なお、実装機１１の詳細については、後述する。検査装置１４は、基板ＣＢに装着した部品の状態や異物の有無などを検査する。リフロー装置１５は、ペースト状の半田を加熱して再溶融した後に冷却固化して、部品の装着を完結させる。基板ハンドリング装置１７は、実装機１１等の各装置の部品実装ライン１２における上流及び下流に設けられている。基板ハンドリング装置１７の各々は、基板ＣＢを次の装置に搬送したり、待機させたり、あるいは上下を反転させたりする。

＜実装機の構成＞
図２は、実装機１１の平面図を示している。図２に示すように、実装機１１は、搬送装置２０、装着ヘッド移動装置（以下、「移動装置」と略す場合がある）２２、装着ヘッド２４、供給装置２６を有している。

搬送装置２０は、Ｘ軸方向に延びるコンベア３１を有している。基板ＣＢは、コンベア３１によって支持され、Ｘ軸方向に搬送される。図３は、実装機１１の作業位置を示しており、Ｘ軸方向に垂直な平面に沿って切断した断面図を示している。図３に示すように、コンベア３１は、コンベアベルト３３と、ストッパ３５と、クランパ３６とを有している。コンベアベルト３３は、Ｙ軸方向において所定の距離だけ離間した一組が設けられ、電磁モータ（図示略）の駆動によって、周回する。コンベアベルト３３は、基板ＣＢを上に載せた状態で周回し、基板ＣＢを所定の作業位置（例えば、図２に示す位置）まで搬送する。

ストッパ３５は、Ｘ軸方向に延設され、断面Ｌ字状をなしている。クランパ３６は、作業位置において基板ＣＢを間に挟んでストッパ３５と上下方向で対向する位置に設けられている。コンベア３１は、コンベアベルト３３を周回させて基板ＣＢを作業位置まで搬送すると、クランパ３６を上昇させる。基板ＣＢは、クランパ３６とストッパ３５との間に挟み込まれ、作業位置において固定的に保持される。なお、基板ＣＢの上下方向の厚みＬ１は、例えば、２ｍｍである。

また、実装機１１は、コンベア３１のレール幅（コンベアベルト３３、ストッパ３５及びクランパ３６のＹ軸方向の距離）を、生産する基板ＣＢの基板幅Ｗ１に応じて調整する。ストッパ３５は、搬送される基板ＣＢの側縁部と隙間３８を間に設けて対向する。これにより、コンベア３１は、基板ＣＢの搬送を円滑に実施することが可能となる。

また、実装機１１の作業位置には、駆動部４１（例えば、エアシリンダ）によって昇降可能な昇降台４３が設けられている。昇降台４３は、板状をなし、コンベア３１のＹ軸方向の間であって、コンベア３１の下方に設けられている。昇降台４３の上には、昇降台４３に対して取り替え可能なバックアップベース４４が設けられている。バックアップベース４４は、板状をなし、基板ＣＢの種類（大きさなど）に応じて交換される。バックアップベース４４の上面には、複数のバックアップピン４６が立設している。実装機１１は、部品を装着する際に、駆動部４１を駆動して昇降台４３を上昇させ、ストッパ３５及びクランパ３６によって位置を保持された基板ＣＢの下面にバックアップピン４６を当接させる。これにより、バックアップピン４６は、部品装着時に基板ＣＢを撓まないように支持する。

また、図２に示すように、移動装置２２は、Ｘ軸方向スライド機構５０と、Ｙ軸方向スライド機構５２とを有している。Ｘ軸方向スライド機構５０は、Ｘ軸方向に移動可能にベース５４上に設けられたＸ軸スライダ５６を有している。Ｘ軸スライダ５６は、電磁モータ（図示省略）の駆動により、Ｘ軸方向の任意の位置に移動する。また、Ｙ軸方向スライド機構５２は、Ｙ軸スライダ６０を有している。Ｙ軸スライダ６０は、Ｙ軸方向に移動可能にＸ軸スライダ５６の側面に設けられている。Ｙ軸スライダ６０は、電磁モータ（図示省略）の駆動により、Ｙ軸方向の任意の位置に移動する。装着ヘッド２４は、Ｙ軸スライダ６０に取り付けられている。このような構造により、装着ヘッド２４は、移動装置２２によってベース５４上の任意の位置に移動する。なお、装着ヘッド２４は、Ｙ軸スライダ６０に着脱可能とされており、作業に応じたヘッドに交換可能とされている。

装着ヘッド２４は、基板ＣＢに対して部品を装着するものである。装着ヘッド２４は、下面に設けられた吸着ノズル７０を有している。吸着ノズル７０は、負圧エア，正圧エア通路を介して、正負圧供給装置（図示省略）に通じている。吸着ノズル７０は、負圧によって部品を吸着保持し、保持した部品を正圧によって離脱する。また、装着ヘッド２４は、吸着ノズル７０を昇降させる昇降装置（図示省略）を有している。その昇降装置によって、装着ヘッド２４は、部品を保持する吸着ノズル７０の上下方向の位置を変更する。なお、吸着ノズル７０は、装着ヘッド２４に着脱可能とされており、保持対象の部品に応じた吸着ノズルに交換可能とされている。

供給装置２６は、フィーダ型の供給装置であり、複数のテープフィーダ７２を有している。テープフィーダ７２は、テープ化部品を巻回させた状態で収容している。テープ化部品は、部品をテーピング化したものである。テープフィーダ７２は、送り装置（図示省略）によってテープ化部品を送り出し、部品を供給位置に供給する。

＜実装機による装着作業＞
実装機１１は、上述した構成によって、基板ＣＢに対する部品の装着作業を行う。より具体的には、実装機１１は、上流側の基板ハンドリング装置１７から搬入された基板ＣＢを、搬送装置２０によって作業位置まで搬送する。ストッパ３５及びクランパ３６は、作業位置において、基板ＣＢを固定的に保持する。また、テープフィーダ７２は、テープ化部品を送り出し、部品を供給位置に供給する。装着ヘッド２４は、テープフィーダ７２の供給位置の上方に移動し、吸着ノズル７０によって部品を吸着保持する。装着ヘッド２４は、作業位置に配置された基板ＣＢの上方に移動し、保持している部品を基板ＣＢに装着する。下流側の基板ハンドリング装置１７は、実装機１１による部品の装着作業が完了すると、下流側の他の装着に基板ＣＢを搬送する。

＜荷重計測装置の構成＞
次に、本実施形態の荷重計測装置８１の構成について説明する。図４は、本実施形態の荷重計測装置８１の平面図を示している。図５は、荷重計測装置８１の断面図であり、荷重計測装置８１を実装機１１の作業位置に配置した状態を示している。即ち、図５は、図３に対応し、基板ＣＢに替えて荷重計測装置８１を配置した状態となっている。また、図６は、荷重計測装置８１の電気的な構成を示している。

なお、図５では、バックアップベース４４は、バックアップピン４６を取り外した状態となっている。これにより、バックアップベース４４とコンベア３１との間には、より大きな空間を確保することが可能となる。また、以下の説明では、荷重計測装置８１を搬送する際の方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）を用いて、荷重計測装置８１の各部材の位置等について説明する。

図４及び図５に示すように、荷重計測装置８１は、筐体８３と、筐体８３の上面に取り付けられた被挟持板８５，８６とを有している。筐体８３は、上方から視た場合に略正方形状をなしている。筐体８３は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に伸び、上下方向に所定の厚みをもった厚い板状をなしている。筐体８３の上下方向の厚みＬ２（図５参照）は、例えば、５０ｍｍである。なお、荷重計測装置８１を薄型に構成した場合は、バックアップピン４６をバックアップベース４４に取り付けたまま、荷重計測装置８１をコンベア３１で搬送してもよい。

被挟持板８５，８６は、筐体８３の上面８３ＡにおけるＹ軸方向の両端のそれぞれに設けられている。被挟持板８５，８６は、Ｙ軸方向の幅を略同一としながらＸ軸方向に延設された板状をなしている。被挟持板８５，８６の上下方向の厚みＬ３は、図３に示す基板ＣＢの厚みＬ１と同一（例えば、２ｍｍ）となっている。被挟持板８５，８６は、筐体８３のＹ軸方向における側縁部から外側に向かって、且つ、上面８３Ａの平面に沿って延設されている。コンベアベルト３３は、この被挟持板８５，８６のＹ軸方向の外側に突出した部分の下面を支持している。また、被挟持板８５，８６の各々は、複数（本実施形態では、５個）のネジ８８によって筐体８３に対して固定されている。

コンベア３１は、被挟持板８５，８６の筐体８３からＹ軸方向の外側に突出した部分を、コンベアベルト３３に乗せた状態で荷重計測装置８１を搬送する。荷重計測装置８１のＹ軸方向に沿った幅Ｗ２は、基板ＣＢの基板幅Ｗ１（図３参照）と略同一となっている。このため、ストッパ３５は、搬送される荷重計測装置８１の被挟持板８５，８６の各々と隙間３８を間に設けて対向する。これにより、コンベア３１は、荷重計測装置８１の搬送を円滑に実施することが可能となる。

また、被挟持板８５には、Ｘ軸方向の両端部の各々であって、Ｙ軸方向の外側端部に、面取り部８５Ａが形成されている。同様に、被挟持板８６には、面取り部８６Ａが形成されている。被挟持板８５，８６は、面取り部８５Ａ，８６Ａを設けたことで、コンベア３１のストッパ３５に引っかかって搬送が阻害されるのを抑制される。これによっても、コンベア３１は、荷重計測装置８１の搬送を円滑に実施することが可能となる。

図６に示すように、荷重計測装置８１は、電源９１と、電源スイッチ９３と、荷重センサ９５と、データロガー９７と、計測開始スイッチ９９と、外部インターフェース１０１等を有している。電源９１は、例えば、充電式のバッテリーであり、荷重センサ９５及びデータロガー９７へ直流の電圧Ｖ１を供給する。

電源スイッチ９３は、電源９１から荷重センサ９５等への電圧Ｖ１の供給の開始、又は停止を切り替えるスイッチである。電源スイッチ９３は、筐体８３の側面８３Ｂ（図５参照）に取り付けられている。電源スイッチ９３は、例えば、スライドスイッチやタクトスイッチ（登録商標）等であり、ユーザからの操作に応じたＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１を電源９１へ出力する。電源スイッチ９３は、電源スイッチ９３からのＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１に応じて、荷重センサ９５等への電圧Ｖ１の供給を開始、又は停止する。

荷重センサ９５は、装着ヘッド２４の吸着ノズル７０による押圧力（部品を押圧する力など）を検出するセンサである。荷重センサ９５は、例えば、水晶圧電式の荷重センサであり、上下方向の荷重のみを検出する１軸センサとして構成されている。なお、荷重センサ９５は、ひずみゲージ式等の他の方式の荷重センサでもよい。また、荷重センサ９５は、複数の方向の荷重を検出可能な複数軸の荷重センサでもよい。

荷重センサ９５は、筐体８３の上面８３Ａに取り付けられたスイッチ部９５Ａを有する。図４に示すように、上面８３Ａには、被挟持板８６に近接する位置に計測板８３Ｃが設けられている。計測板８３Ｃは、上下方向から見た場合に、Ｘ軸方向に長い略長方形状をなしている。計測板８３Ｃには、上下方向に貫通する貫通孔８３Ｄが形成されている。スイッチ部９５Ａは、略円柱形状をなし、貫通孔８３Ｄ内を上下方向に挿通されている。荷重センサ９５は、吸着ノズル７０によってスイッチ部９５Ａを下方へ押下されると、その荷重で水晶圧電素子（図示略）の内部に圧縮応力を生じさせ、応力の大きさに応じたアナログの検出電圧Ｖ２を出力する。荷重センサ９５は、検出電圧Ｖ２をデータロガー９７に出力する。なお、荷重センサ９５は、検出電圧Ｖ２を増幅するアンプ等を備えてもよい。

計測開始スイッチ９９は、吸着ノズル７０によって操作可能な押圧スイッチ９９Ａを有する。押圧スイッチ９９Ａは、計測板８３Ｃにおいてスイッチ部９５Ａに近接した位置に設けられている。図５に示すように、計測開始スイッチ９９は、例えば、吸着ノズル７０によって押圧スイッチ９９Ａを押下されていない状態ではオフ状態となり、ローレベルの記録開始信号Ｓ２をデータロガー９７に出力する。また、計測開始スイッチ９９は、例えば、吸着ノズル７０によって押圧スイッチ９９Ａを一定の基準位置まで下方に押下されると、ハイレベルの記録開始信号Ｓ２をデータロガー９７に出力する。

データロガー９７は、ローレベルの記録開始信号Ｓ２を入力する間は、荷重センサ９５から入力された検出電圧Ｖ２の記憶を実行しない設定となっている。また、データロガー９７は、計測開始スイッチ９９からハイレベルの記録開始信号Ｓ２を入力したタイミングから所定時間だけ検出電圧Ｖ２を記録する設定となっている。この所定時間は、吸着ノズル７０の動作シーケンス、より具体的には、部品を基板ＣＢに装着する際の実際の動作時間や動作状態に応じて設定される。上記した構成では、データロガー９７は、吸着ノズル７０によって押圧スイッチ９９Ａを押下されてから所定時間だけ荷重センサ９５から出力される検出電圧Ｖ２を記録する。データロガー９７は、入力した検出電圧Ｖ２を荷重データＤＡＴＡとして記録する。これにより、荷重計測の前後における不要なデータを極めて少なくすることが可能となっている。

外部インターフェース１０１は、外部ＰＣ２０１等の外部装置と接続するためのインターフェースである。図５に示すように、外部インターフェース１０１は、例えば、側面８３Ｂにおける電源スイッチ９３の下方に取り付けられている。外部インターフェース１０１としては、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格に準拠したインターフェースを採用することができる。ユーザは、例えば、外部インターフェース１０１に接続した外部ＰＣ２０１を操作して、データロガー９７から荷重データＤＡＴＡを読み出すことができる。これにより、ユーザは、外部ＰＣ２０１において所望の荷重データＤＡＴＡを表示、確認等することができる。例えば、ユーザは、荷重データＤＡＴＡのピーク値が所望の値の範囲内に収まっているか否かに基づいて、吸着ノズル７０の押圧荷重が正常であるか否かを確認することができる。

また、図４に示すように、上面８３Ａには、作業位置に固定した荷重計測装置８１の正確な位置、換言すれば、スイッチ部９５Ａ及び押圧スイッチ９９Ａの正確な位置を検出するための２つのフィデューシャルマーク１１１が設けられている。フィデューシャルマーク１１１は、計測板８３ＣをＸ軸方向の両側で挟む位置の各々に設けられている。また、上面８３Ａには、被挟持板８５に近接する位置にコード部１１３が設けられている。コード部１１３は、例えば、２次元コードであり、荷重計測装置８１を基板ＣＢと識別するためのものである。なお、コード部１１３は、荷重計測装置８１と基板ＣＢとを識別可能なものであれば、バーコード等の他の識別情報でもよい。

実装機１１は、荷重計測装置８１の上面８３Ａに設けられたフィデューシャルマーク１１１やコード部１１３を、装着ヘッド２４のカメラ（図示略）によって撮像し、画像データを取得する。実装機１１は、フィデューシャルマーク１１１を撮像した画像データを画像処理することによって、位置決めされた荷重計測装置８１の正確な座標位置（Ｘ軸方向及びＹ軸方向における位置）を検出する。また、実装機１１は、コード部１１３を撮像した画像データを画像処理することによって、荷重計測装置８１であるか否かを判定することができる。

＜荷重計測処理について＞
次に、荷重計測装置８１による荷重計測の方法について、図７を参照しながら説明する。図７は、荷重計測の手順の一例を示している。まず、図７のステップ（以下、単に「Ｓ」と表記する）１１において、ユーザは、荷重計測装置８１の電源スイッチ９３を操作してオン状態とする。電源９１は、オン状態を示すＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１を入力することに応じて、荷重センサ９５及びデータロガー９７への電圧Ｖ１の供給を開始する。

ユーザは、電源を起動した荷重計測装置８１を、対基板作業システム１０の部品実装ライン１２における上流側に配置する（Ｓ１１）。ユーザは、例えば、荷重を計測したい実装機１１のみを選択的に動作させる制御データを、生産管理コンピュータ１９に実行させる。これにより、対基板作業システム１０は、部品実装ライン１２の上流側（半田印刷機１３側）から、計測対象の実装機１１の作業位置まで、荷重計測装置８１を搬送する。また、対基板作業システム１０は、荷重計測装置８１を搬送する間、半田印刷機１３等による作業を実行しない。そして、計測対象の実装機１１は、生産管理コンピュータ１９から取得した制御データに基づいて、装着ヘッド２４及び吸着ノズル７０を動作させ、後述する荷重計測装置８１に対する作業を実行する。

ここで、例えば、荷重計測装置８１は、部品実装ライン１２を搬送中に、基板ハンドリング装置１７等の様々な装置から振動を付与される。このため、荷重センサ９５は、高い検出精度や感度を有している場合には、このような振動を誤って荷重として検出する虞がある。これに対し、本実施形態の荷重計測装置８１の搬送中において、データロガー９７は、ローレベルの記録開始信号Ｓ２を入力しているため、仮に荷重センサ９５から検出電圧Ｖ２を入力したとしても記録しない。これにより、荷重計測装置８１は、搬送中の振動等を誤って荷重としてデータロガー９７に記録するのを抑制することが可能となる。また、本実施形態の荷重計測装置８１では、搬送中等の誤計測を抑制できるため、センサとして検出精度や感度のより高いもの、例えば、上記した水晶圧電式のセンサを用いることが可能となる。

次に、計測対象の実装機１１は、上流側の基板ハンドリング装置１７から荷重計測装置８１を搬入する（Ｓ１３）。実装機１１は、コンベア３１等に設けたセンサ（図示略）の検出結果に応じて荷重計測装置８１の搬送速度を調整し、作業位置まで搬送する。コンベア３１は、コンベアベルト３３を駆動して荷重計測装置８１を作業位置まで搬送すると、クランパ３６を上昇させ、荷重計測装置８１の被挟持板８５，８６をクランパ３６とストッパ３５との間で挟み込んで位置決めする（Ｓ１３）。

次に、計測対象の実装機１１は、生産管理コンピュータ１９から受信した制御データに基づいて装着ヘッド２４を移動させ、作業位置に保持された荷重計測装置８１のコード部１１３を撮像する。実装機１１は、撮像した画像データからコード部１１３を検出する（Ｓ１５）。実装機１１は、検出したコード部１１３が荷重計測装置８１を示す識別情報であるか否かを判定する（Ｓ１７）。

実装機１１は、検出したコード部１１３が荷重計測装置８１の識別情報でないと判定した場合（Ｓ１７：ＮＯ）、例えば、表示部へのエラー表示や警告音を鳴らし、ユーザに異常を報知した後（Ｓ１９）、図７に示す処理を終了する。これにより、実装機１１が基板ＣＢに対して誤って荷重計測を実施する事態を防ぐことができる。また、ユーザに対して異常を報知して適切な対応を促すことができる。

一方、実装機１１は、検出したコード部１１３が荷重計測装置８１の識別情報と一致する場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、２つのフィデューシャルマーク１１１を撮像する（Ｓ２１）。実装機１１は、撮像データから検出したフィデューシャルマーク１１１の位置に基づいて、位置決めされた荷重計測装置８１の正確な座標位置を検出する。実装機１１は、検出したフィデューシャルマーク１１１の位置に応じて、装着ヘッド２４を移動させる座標位置の補正を実行する（Ｓ２１）。これにより、実装機１１は、荷重計測装置８１上のＸ軸方向及びＹ軸方向の座標値を較正し、装着ヘッド２４をスイッチ部９５Ａ及び押圧スイッチ９９Ａの位置へより正確に搬送することができる。

次に、実装機１１は、装着ヘッド２４を押圧スイッチ９９Ａの上方に移動させる（Ｓ２３）。実装機１１は、装着ヘッド２４を下降させ、吸着ノズル７０によって押圧スイッチ９９Ａを押下する。計測開始スイッチ９９は、押圧スイッチ９９Ａを押下されることで、ハイレベルの記録開始信号Ｓ２をデータロガー９７へ出力する。データロガー９７は、この時点から所定時間だけ検出電圧Ｖ２の記録を開始する（Ｓ２３）。

次に、実装機１１は、装着ヘッド２４をスイッチ部９５Ａの上方に移動させ、吸着ノズル７０によってスイッチ部９５Ａを押下する（Ｓ２５）。荷重センサ９５は、吸着ノズル７０による押圧荷重に応じた検出電圧Ｖ２をデータロガー９７に出力する。

次に、データロガー９７は、計測開始スイッチ９９からハイレベルの記録開始信号Ｓ２を入力してから所定時間だけ経過したタイミングで、検出電圧Ｖ２の記録を終了する（Ｓ２７）。従って、このデータロガー９７による記録時間は、装着ヘッド２４や吸着ノズル７０の動作に応じて、より具体的には上記したＳ２１，Ｓ２３の動作に応じて、予め適切な時間を設定することができる。

次に、計測対象の実装機１１は、荷重計測装置８１を下流側へ搬出する（Ｓ２９）。対基板作業システム１０は、計測対象の実装機１１から搬出した荷重計測装置８１を、最下流（リフロー装置１５側）まで搬送する（Ｓ２９）。そして、ユーザは、部品実装ライン１２から搬出された荷重計測装置８１を取り出す。ユーザは、取り出した荷重計測装置８１に外部ＰＣ２０１を接続することで、所望の実装機１１の荷重データＤＡＴＡを読み出すことができる。

因みに、上記実施形態において、上面８３Ａは、平面部の一例である。被挟持板８５，８６は、板部の一例である。データロガー９７は、記憶部の一例である。計測開始スイッチ９９は、開始指令部の一例である。押圧スイッチ９９Ａは、指令入力部の一例である。フィデューシャルマーク１１１は、位置検出用マークの一例である。コード部１１３は、識別マークの一例である。検出電圧Ｖ２は、荷重信号の一例である。Ｓ２３は、指令工程及び取得開始工程の一例である。Ｓ２５は、荷重付与工程の一例である。

上記実施形態によれば、以下の効果を奏する。
本実施形態の荷重計測装置８１は、荷重センサ９５、データロガー９７及び計測開始スイッチ９９を筐体８３内に備えている。荷重センサ９５は、吸着ノズル７０によってスイッチ部９５Ａを押下されると、押圧荷重の大きさに応じた検出電圧Ｖ２をデータロガー９７に出力する。計測開始スイッチ９９は、吸着ノズル７０によって押圧スイッチ９９Ａを押下されると、ハイレベルの記録開始信号Ｓ２をデータロガー９７へ出力する。データロガー９７は、計測開始スイッチ９９からハイレベルの記録開始信号Ｓ２を入力したタイミングから所定時間だけ検出電圧Ｖ２を記録する。これにより、データロガー９７は、計測開始スイッチ９９からハイレベルの記録開始信号Ｓ２を入力するまでの間、検出電圧Ｖ２を記憶しない。従って、本実施形態の荷重計測装置８１は、部品実装ライン１２を搬送される間に生じる振動等を誤って押圧荷重として計測しない。また、荷重計測装置８１は、装着ヘッド２４によって押圧スイッチ９９Ａを押下されるタイミングで計測を開始する。その結果、誤計測を抑制し、押圧荷重を適切に計測することが可能となる。

ここで、従来文献（特開２００９−１８８００２号公報）に記載の荷重計測装置では、接続コードを介してパーソナルコンピュータと接続されており、実装機の動作を監視しながらパーソナルコンピュータによって荷重計測の開始を指示することも考えられる。しかしながら、この場合、ユーザは、実装装置の動作を確認しながらタイミングを見計らって荷重計測を開始しなければならない。従って、荷重計測における作業負担が増大する。

これに対し、本実施形態の荷重計測装置８１では、荷重計測を開始するタイミングを外部から受け付ける計測開始スイッチ９９を有している。この計測開始スイッチ９９は、吸着ノズル７０によって押圧可能となっている。このため、荷重計測に際して、ユーザは、荷重計測装置８１に対して指示を出す必要はなく、作業負担が軽減される。

また、本実施形態の荷重センサ９５のスイッチ部９５Ａと、計測開始スイッチ９９の押圧スイッチ９９Ａとは、筐体８３の計測板８３Ｃにおいて互いに近接して配置されている。これにより、押圧荷重の計測における装着ヘッド２４の移動時間を短縮できる。

また、荷重計測装置８１は、基板ＣＢの厚みＬ１と同等の板厚の被挟持板８５，８６を有する。荷重計測装置８１は、作業位置において、基板ＣＢと同様に、被挟持板８５，８６をクランパ３６等によって挟持され、作業位置に固定される。このような構成では、荷重計測装置８１を、基板ＣＢと同様に、実装機１１の作業位置で固定することが可能となり、より実際の作業に近い状態で押圧荷重を計測することが可能となる。

また、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。
例えば、上記実施形態では、本願における開始指令部として、計測開始スイッチ９９を用いたが、計測の開始を指令する手段は、これに限らない。例えば、実装機１１は、赤外線等の無線によって、荷重計測装置８１に対して荷重計測の開始を通知してもよい。この場合、荷重計測装置８１に設ける無線の受信部は、本願における開始指令部の一例となる。また、例えば、実装機１１は、装着ヘッド２４から照射した光によって、荷重計測装置８１に対して荷重計測の開始を通知してもよい。あるいは、荷重計測装置８１は、被挟持板８５に計測開始スイッチ９９を備えてもよい。この場合、実装機１１は、ストッパ３５及びクランパ３６で被挟持板８５を挟持しつつ計測開始スイッチ９９を押下し、荷重計測の開始を通知することができる。また、荷重計測装置８１は、例えば、タイマを備え、部品実装ライン１２の上流側から計測対象の実装機１１に搬送されるタイミングで計測を開始する構成でもよい。また、例えば、荷重計測装置８１は、押圧スイッチ９９Ａを１回押されることで計測を開始し、２回押されることで計測を停止する構成でもよい。

また、上記実施形態では、荷重計測装置８１を部品実装ライン１２の上流側から搬送させて、荷重の計測を実施したが、これに限らない。例えば、ユーザが、実装機１１の作業位置まで直接手を入れて荷重計測装置８１を配置してもよい。この場合、上記実施形態の荷重計測装置８１では、作業位置まで手で搬送する際に生じる振動等を誤って押圧荷重として計測せず、誤計測を抑制することができる。

また、上記実施形態では、計測開始スイッチ９９は、例えば、吸着ノズル７０によって押圧スイッチ９９Ａを一定の基準位置まで下方に押下されると、ハイレベルの記録開始信号Ｓ２をデータロガー９７に出力したが、出力するタイミングはこれに限らない。例えば、計測開始スイッチ９９は、吸着ノズル７０に押下されてから所定時間だけ経過した後にハイレベルの記録開始信号Ｓ２を出力してもよい。これにより、データロガー９７による検出電圧Ｖ２の記録のタイミングが所定時間だけ遅延することとなる。

同様に、データロガー９７は、計測開始スイッチ９９からハイレベルの記録開始信号Ｓ２を入力したタイミングから検出電圧Ｖ２の記録を開始したが、開始するタイミングはこれに限らない。例えば、データロガー９７は、ハイレベルの記録開始信号Ｓ２を入力したタイミングを基準として、所定時間だけ遡った時間からの検出電圧Ｖ２を記録してもよい。あるいは、データロガー９７は、ハイレベルの記録開始信号Ｓ２を入力したタイミングから所定時間だけ経過した後に検出電圧Ｖ２の記録を開始してもよい。

また、荷重計測装置８１は、データロガー９７を備えない構成でもよい。例えば、荷重計測装置８１は、荷重センサ９５から入力した検出電圧Ｖ２を無線で送信する送信部を備えてもよい。荷重計測装置８１は、計測開始スイッチ９９からハイレベルの記録開始信号Ｓ２を入力するのに応じて、この送信部から実装機１１に向けて所定時間だけ検出電圧Ｖ２を送信してもよい。このような構成でも、開始指示を出してから所定時間の押圧荷重を取得することが可能となる。

また、上記実施形態では、装着ヘッド２４は、吸着ノズル７０によって押圧スイッチ９９Ａ等を押下したが、これに限らない。例えば、装着ヘッド２４は、部品を保持する他の部材（チャックなど）によって押圧スイッチ９９Ａを押下してもよい。
また、上記実施形態の荷重計測装置８１の構成は、一例であり、適宜変更可能である。例えば、フィデューシャルマーク１１１は、２つに限らず、１つ又は３つ以上でもよい。また、例えば、押圧スイッチ９９Ａとスイッチ部９５Ａとを離れた位置に設けてもよい。また、例えば、電源スイッチ９３及び外部インターフェース１０１を、上面８３Ａに設けてもよい。

１１実装機、２４装着ヘッド、８１荷重計測装置、８３筐体、８３Ａ上面（平板部）、８５，８６被挟持板（板部）、９５荷重センサ（荷重取得部）、９７データロガー（記憶部）、９９計測開始スイッチ（開始指令部）、９９Ａ押圧スイッチ（指令入力部）、１１１フィデューシャルマーク（位置検出用マーク）、１１３コード部（識別マーク）、ＣＢ基板、Ｖ２検出電圧（荷重信号）。

Claims

基板に対して部品を装着する際に押圧力を付与する装着ヘッドを有する実装機に対し、前記装着ヘッドが前記部品に付与する押圧荷重を計測する荷重計測装置であって、
筐体と、
前記筐体に設けられ、前記実装機からの開始指令に基づいて前記押圧荷重の取得の開始を指令する開始指令部と、
前記開始指令部からの指令に応じて前記押圧荷重を取得する荷重取得部と、を備えることを特徴とする荷重計測装置。
前記荷重取得部は、前記装着ヘッドからの前記押圧荷重の大きさに応じた荷重信号を出力する荷重センサと、前記荷重センサから出力される前記荷重信号を記憶する記憶部と、を有し、
前記開始指令部は、前記開始指令を前記実装機から受け付けるのに応じて、前記記憶部に対して前記荷重信号の記憶の開始を指令することを特徴とする請求項１に記載の荷重計測装置。
前記開始指令部は、前記装着ヘッドによる押圧によって前記開始指令が入力される押圧スイッチであることを特徴とする請求項２に記載の荷重計測装置。
前記筐体は、平面部を有し、
前記荷重センサ及び前記開始指令部は、前記平面部において近接して配置されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の荷重計測装置。
前記筐体は、前記装着ヘッドによる前記押圧力の付与時に前記基板を保持する領域に収納可能であって当該基板と同等の板厚の板部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の荷重計測装置。
前記筐体は、当該筐体における前記荷重取得部を取り付けた位置を示す位置検出用マークを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の荷重計測装置。
前記筐体は、当該荷重計測装置を他の部材と識別する識別マークを有することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の荷重計測装置。
基板に対して部品を装着する際に押圧力を付与する装着ヘッドを有する実装機に対し、筐体に設けられ前記実装機からの開始指令に基づいて前記押圧荷重の取得の開始を指令する開始指令部と、前記開始指令部からの指令に応じて前記押圧荷重を取得する荷重取得部とを有する荷重計測装置を用いて、前記装着ヘッドが前記部品に付与する押圧荷重を計測する荷重計測方法であって、
前記実装機から前記開始指令部へ前記開始指令を指令する指令工程と、
前記開始指令部によって前記荷重取得部による押圧荷重の取得を開始させる取得開始工程と、
前記装着ヘッドを動作させ、前記装着ヘッドによって前記荷重取得部を押圧して押圧荷重を付与する荷重付与工程と、を含むことを特徴とする荷重計測方法。