KR101893137B1 - Pressurization control head of mounting apparatus - Google Patents

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KR101893137B1
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마사루 사이토우
유우키 츠네카와
유우 카와쿠보
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쥬키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는, 마운터 장치에 있어서, 가압 제어 헤드를 심플한 구성과 낮은 비용으로 제공하는 데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 부품을 흡착하는 노즐(131)의 높이를 위치결정하는 서보 모터(23)와, 노즐(131)이 흡착한 부품을 기판에 대해 누르는 하중을 제어할 수 있는 가압 제어 헤드(13)를 구비하는 마운터 장치로서, 상기 서보 모터(23)를, 노즐(131)이 흡착한 부품을 기판에 가압 탑재하는 가압원으로서도 이용하고, 상기 서보 모터(23)의 명령 레벨 논리 좌표와 실좌표 간의 차에 의해 생기는 상기 서보 모터(23)의 발생 출력 토크에 의해 가압압력을 가변되게 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a simple structure and a low cost of a pressure control head in a mounting apparatus.
According to an aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a load applied to a substrate, the method comprising: a servo motor (23) for positioning a height of a nozzle (131) The servo motor 23 is also used as a pressurizing source for pressurizing and mounting a component sucked by the nozzle 131 onto the substrate and a command of the servo motor 23 The pressing pressure is varied by the output torque generated by the servomotor 23 caused by the difference between the level logical coordinate and the real coordinate.

Description

마운터 장치의 가압 제어 헤드{PRESSURIZATION CONTROL HEAD OF MOUNTING APPARATUS}[0001] PRESSURIZATION CONTROL HEAD OF MOUNTING APPARATUS [0002]
본 발명은, 전자부품을 기판에 탑재하는 마운터 장치의 가압 제어 헤드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a pressure control head of a mounting device for mounting an electronic component on a substrate.
전자부품의 마운터 장치로서는, 예컨대 특허문헌 1에 의해, 부품을 흡착유지시켜 이송하는 노즐을 기판면으로 하강시키는 Z축 모터와, 부품을 기판면을 향해 가압하는 VCM(보이스 코일 모터)와, 노즐을 수평방향으로 회전시켜 부품의 탑재각도를 조정하는 θ모터를 구비하는 탑재 헤드를 가지는 마운터 장치가 알려져 있다.As a mounter device for an electronic component, for example, Patent Document 1 discloses a Z-axis motor for lowering a nozzle for carrying and holding a component by suction, a VCM (voice coil motor) for pressing the component toward the substrate surface, And a mounting head having a &thetas; motor for adjusting the mounting angle of the component by rotating the mounting head in the horizontal direction.
특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 탑재하중의 제어가 가능한 탑재 헤드의 경우, XY기구 상에 재치(載置)된 마운터 헤드의 노즐 선단이, XY동작에 의해, 탑재할 기판 상의 부품이나, 기타 기판 주변의 마운터 기구부에 접촉할 가능성이 없는 제 1의 Z축 높이와, 노즐이 흡착하고 있는 부품이 기판면에 접촉을 개시하기 직전인 제 2의 Z축 높이와, 부품이 기판면에 접촉하여, VCM 등에 의해 가압하는 제 3의 Z축 높이를 가지고 있다.As described in Patent Document 1, in the case of a mounting head capable of controlling the loading load, the tip of the nozzle of the mount head mounted on the XY mechanism is moved by the XY operation to a component on the substrate to be mounted, A first Z-axis height which is not likely to come into contact with the peripheral mount mechanism portion, a second Z-axis height which is just before the component attracted by the nozzle starts to contact the substrate surface, And a third Z-axis height which is pressurized by VCM or the like.
특허문헌 1에 의하면, 제 1의 높이로부터 제 2의 높이로의 이동은 Z축 모터에 의해 이루어지며, 제 2의 높이로부터 제 3의 높이로의 이동은 VCM에 의해 실행된다.According to Patent Document 1, the movement from the first height to the second height is made by the Z-axis motor, and the movement from the second height to the third height is performed by the VCM.
또한, 이러한 VCM 외에, 가압수단으로서, 예컨대 특허문헌 2와 같은 유체에 의한 가압방식이나, 예컨대 특허문헌 3과 같은 압축스프링에 의한 가압방식 등이 알려져 있다.In addition to such VCM, as a pressurizing means, for example, a pressurizing method using a fluid as disclosed in Patent Document 2 and a pressurizing method using a compression spring as disclosed in, for example, Patent Document 3 are known.
일본국 특허공개공보 제2006-147640호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-147640 일본국 특허공개공보 H10-27996호Japanese Patent Laid-Open No. H10-27996 일본국 특허공개공보 제2007-27408호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-27408
그러나, 종래의 방식에서는, 헤드의 승강수단에 추가하여, 특허문헌 1·2와 같은 가압수단을 필요로 하므로, 비용이 높아지고 구조가 복잡화되는 것을 피할 수 없다.However, in the conventional system, in addition to the lifting means of the head, a pressurizing means as in Patent Document 1 or 2 is required, so that the cost increases and the structure becomes complicated.
즉, 특허문헌 1에서는, VCM을 가압수단으로 한 VCM 방식의 경우, 로드 셀 등의 하중검출수단에 의해 노즐에 대한 인가하중을 계측하여, 목표하중이 되도록 VCM의 출력을 피드백 제어할 필요가 있다.That is, in the case of the patent document 1, in the case of the VCM system using the VCM as the pressurizing means, it is necessary to feedback-control the output of the VCM so as to measure the applied load on the nozzle by the load detecting means such as a load cell .
따라서, 이와 같은 VCM 방식은 비교적 정밀도가 높으나, 높은 하중을 실현할 경우에는 VCM의 대형화를 피할 수 없다.Therefore, such a VCM method is relatively high in accuracy, but when a high load is realized, it is inevitable to enlarge the VCM.
또한, 특허문헌 2와 같이, 전공(電空) 레귤레이터 등에 의해 압력제어된 공기압에 의해 가압력을 얻는 방식에 있어서는, 전공 레귤레이터나 에어 플런저 등의 비용이 높으며, 또한 헤드 사이즈도 비교적 커지기 때문에, 넓은 하중 범위를 높은 정밀도로 제어하는 경우에 적용된다.Also, as in Patent Document 2, in the method of obtaining the pressing force by the air pressure controlled by the pressure regulator or the like, the cost of the electropneumatic regulator and the air plunger is high and the head size is relatively large, This applies when the range is controlled with high precision.
또한, 특허문헌 3의 스프링력을 가압원으로 하는 방식에서는, 저비용이기는 하나, 넓은 하중범위를 커버하는 높은 정밀도의 스프링은 실현이 곤란하였다.In the method in which the spring force of Patent Document 3 is used as a pressurizing source, it is difficult to realize a high-precision spring that covers a wide load range although it is low-cost.
즉, 특허문헌 3과 같이, 스프링의 압축력/인장력에 의해 가압력을 얻는 방식에서는, 저렴하고 콤팩트한 구성을 실현가능한 반면, 1N∼50N과 같이 넓은 하중범위를 갖는 스프링을 이용할 경우, 높은 정밀도의 실현이 곤란하기 때문에, 비교적 하중 범위가 좁은 용도에 밖에 적용이 불가능하다.In other words, as in Patent Document 3, a method of obtaining a pressing force by a compression force / a tensile force of a spring can realize an inexpensive and compact structure. On the other hand, when a spring having a wide load range such as 1N to 50N is used, It is impossible to apply it only to applications where the load range is relatively small.
본 발명의 과제는, 심플한 구성 및 저비용의 가압 제어 헤드를 구비한 마운터 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a mounter device having a simple configuration and a low-cost pressure control head.
상기의 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명은, 부품을 흡착하는 노즐의 높이를 위치결정하는 서보 모터(servomotor)와, 상기 노즐이 흡착한 상기 부품을 기판에 대해 누르는 가압량을 제어할 수 있는 가압 제어 헤드를 구비하는 마운터 장치로서, 상기 서보 모터를, 상기 노즐이 상기 부품을 기판에 가압 탑재하는 가압원(源)으로서도 이용하고, 상기 서보 모터의 명령 레벨 논리 좌표와 실좌표 간의 차에 의해 생기는 상기 서보 모터의 발생 출력 토크에 의해 상기 가압량을 가변되도록 하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is characterized by comprising: a servomotor for positioning a height of a nozzle for picking up a component; and a controller for controlling the amount of pushing the component, Wherein the servo motor is also used as a pressurizing source for press-mounting the component on the substrate, and a difference between a command level logical coordinate and a real coordinate of the servo motor So that the amount of pressurization can be varied by the output torque generated by the servomotor.
청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 마운터 장치로서, 상기 발생 출력 토크를, 상기 서보 모터의 설정 하중에 대응하여 조절하는 것을 특징으로 한다.According to a second aspect of the invention, there is provided the mount device according to the first aspect, wherein the generated output torque is adjusted in accordance with the set load of the servo motor.
청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 마운터 장치로서,According to a third aspect of the present invention, in the mounting device according to the first aspect,
상기 발생 출력 토크를, 상기 서보 모터의 위치 피드백 게인(gain)을 포함하는 제어 파라미터에 근거하여 가변되도록 한 것을 특징으로 한다.And the generated output torque is varied based on a control parameter including a position feedback gain of the servo motor.
청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 3에 기재된 마운터 장치로서,According to a fourth aspect of the present invention, in the mounting device according to the third aspect,
상기 제어 파라미터는, 적분보상형 게인 파라미터의 유효성을 소정 레벨보다 낮게 설정한 것임을 특징으로 한다.And the control parameter is set such that the validity of the integral compensation type gain parameter is lower than a predetermined level.
청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 마운터 장치로서,According to a fifth aspect of the present invention, in the mounting device according to any one of the first to fourth aspects,
상기 발생 출력 토크는, 상기 노즐이 목표 가압 압력을 유지하는 동작 유지시에, 상기 노즐의 높이를 이동시킬 수 있는 토크의 값을 최소단위로 하는 것을 특징으로 한다.Wherein the generated output torque is a minimum value of a torque at which the height of the nozzle can be shifted when the nozzle keeps the target pressurizing pressure.
청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 마운터 장치로서,According to a sixth aspect of the present invention, in the mounting device according to any one of the first to fourth aspects,
상기 서보 모터에 의해 높이가 위치결정되는 슬라이더부를 더 구비하며,Further comprising a slider portion whose height is positioned by the servo motor,
상기 노즐은, 탄성체를 통해 상기 슬라이더부에 대해 높이방향으로 이동가능하게 지지되어 있으며,Wherein the nozzle is supported movably in a height direction with respect to the slider through an elastic body,
상기 노즐은, 상기 가압량이 소정 레벨보다 낮은 경우는, 상기 탄성체의 탄성력에 의해 가압하고, 상기 가압량이 상기 소정 레벨보다 높은 경우는, 상기 노즐에 설치된 스토퍼(stopper)가 상기 슬라이더부와 접촉함으로써 상기 노즐과 상기 슬라이더부가 강체(剛體, rigid)인 상태가 되어 상기 서보 모터의 상기 발생 출력 토크에 의해 가압하는 것을 특징으로 한다.Wherein the nozzle is pressed by an elastic force of the elastic body when the pressing amount is lower than a predetermined level, and when a stopper provided on the nozzle is in contact with the slider part when the pressing amount is higher than the predetermined level, And the nozzle and the slider are in a rigid state and pressurized by the generated output torque of the servo motor.
청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 마운터 장치로서,According to a seventh aspect of the present invention, in the mounting device according to any one of the first to fourth aspects,
상기 가압량을 검출하는 가압량 검출부를 더 구비하며, 상기 가압량이 설정범위의 50% 미만인 경우에는, 상기 가압량 검출부의 출력에 근거하여 상기 가압량을 제어하고, 상기 가압량이 설정범위의 50% 이상인 경우에는, 상기 서보 모터의 전류값에 근거하여 상기 가압량을 제어하는 것을 특징으로 한다.Wherein the control unit controls the amount of pressurization based on the output of the pressurization amount detecting unit when the pressurization amount is less than 50% of the set range, and when the pressurization amount exceeds 50% of the set range, The control unit controls the amount of pressurization based on the current value of the servo motor.
청구항 8에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 마운터 장치로서,According to an eighth aspect of the present invention, in the mounting device according to any one of the first to fourth aspects,
상기 가압 제어 헤드는, 상기 노즐이 상기 부품을 상기 기판에 가압탑재할 때 상기 부품이 상기 기판으로부터 받는 충격하중이 상기 부품의 허용 충격하중을 초과하지 않는 범위에서 상기 노즐의 높이방향의 최대 이동속도를 산출하는 것을 특징으로 한다.Wherein the pressure control head has a maximum movement speed in the height direction of the nozzle in a range in which the impact load received by the component from the substrate does not exceed an allowable impact load of the component when the nozzle press- Is calculated.
청구항 9에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 마운터 장치로서,According to a ninth aspect of the present invention, in the mounting device according to any one of the first to fourth aspects,
상기 가압 제어 헤드는, 상기 노즐의 가압동작시에, 상기 서보 모터의 출력 전류값으로부터 상기 노즐의 상기 가압량을 검출하는 동시에, 미리 정해진 높이방향의 좌표에 대한 코깅 토크(cogging torque)를 보정값으로서 사용하는 것을 특징으로 한다.Wherein the pressure control head detects a pushing amount of the nozzle from an output current value of the servo motor during a pressurizing operation of the nozzle and detects a cogging torque with respect to a coordinate in a predetermined height direction as a correction value Is used.
본 발명에 의하면, 헤드의 높이를 위치결정하는 서보 모터를, 노즐이 상기 부품을 상기 기판에 가압탑재하는 가압원으로서도 이용하기 때문에, 가압 제어 헤드를 심플한 구성 및 저비용으로 제공할 수 있게 된다.According to the present invention, since the servomotor for positioning the height of the head is also used as a pressurizing source for pressing the component onto the substrate, the pressure control head can be provided with a simple configuration and at a low cost.
도 1은 본 발명을 적용한 마운터 장치의 하나의 실시형태의 구성을 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 2는 마운터 장치의 제어 시스템의 구성도이다.
도 3은 탑재 헤드부의 기구 시스템의 구성도이다.
도 4는 왜곡 게이지의 출력 전압과 하중값의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 부품과 기판의 위치관계에 대한 Z축 모터 속도, 검출 하중, 목표 하중, Z축 목표 좌표를 나타낸 그래프이다.
도 6은 모터축 변이 각도(모터축의 목표 좌표와 실좌표 간의 차)와 발생 토크의 관계를 실측한 그래프이다.
도 7은 노즐 선단에 흡착된 부품이 기판면에 접촉한 후의 기판면이 받는 하중의 변화를 실측한 그래프이다.
도 8은 탑재 헤드부의 기구 시스템의 구성도이다.
도 9는 가압 탑재 동작에 대해 설명하는 그래프이다.
도 10은 실제로 하중 제어했을 때의 모터의 전류 파형을 나타낸 것으로서, 이송량이 적을 때의 그래프이다.
도 11은 실제로 하중 제어했을 때의 모터의 전류 파형을 나타낸 것으로서, 이송량이 많을 때의 그래프이다.
도 12는 본 발명의 하나의 실시예로서 전자부품 탑재장치의 구성을 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 13은 탑재 헤드부의 기구 시스템의 구성도이다.
도 14는 부품 탑재시를 나타낸 도면이다.
도 15는 흡착 노즐의 구성을 나타낸 것으로서, (a)는 통상시(접촉시)를 나타낸 도면이고, (b)는 리지드 상태일 때를 나타낸 도면이다.
도 16은 가압 파형을 나타낸 그래프이다.
도 17은 압력 검출부의 출력 파형을 나타낸 그래프이다.
도 18은 실시에 필요한 기계적 구성을 나타낸 개략도이다.
도 19는 제어에 관한 구성을 나타낸 블록도이다.
도 20은 가압력을 제어하는 준비의 순서를 나타낸 플로우챠트이다.
도 21은 모터 구동 전류에 대한 가압값의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 22는 탑재의 저가압 영역 제어를 나타낸 플로우챠트이다.
도 23은 탑재의 고가압 영역 제어를 나타낸 플로우챠트이다.
도 24는 하중 제어용의 모터 게인을 나타낸 그래프이다.
도 25는 에러 판정 처리의 시퀀스를 나타낸 플로우챠트이다.
도 26은 가압탑재시와 동일한 조건에서 Z축을 일정 속도로 하강시켰을 때의 전류값 파형을 나타낸 그래프이다.
도 27은 코깅 토크값의 취득 시퀀스를 나타낸 플로우챠트이다.
도 28은 축의 동작 게인을 변경하여 동일 전류파형을 취득한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 29는 축의 상태 변화에 의한 전류값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 30은 계산식의 취득을 나타낸 플로우챠트이다.
Fig. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of one embodiment of a mounter device to which the present invention is applied.
2 is a configuration diagram of a control system of the mount device.
3 is a configuration diagram of a mechanism system of the mounting head portion.
4 is a graph showing the relationship between the output voltage and the load value of the distortion gauge.
5 is a graph showing the Z axis motor speed, the detected load, the target load, and the Z axis target coordinates for the positional relationship between the part and the substrate.
6 is a graph showing the relationship between the motor shaft angle (difference between the target coordinate of the motor shaft and the actual coordinate) and the generated torque.
Fig. 7 is a graph showing a change in the load applied to the substrate surface after the component attracted to the tip of the nozzle comes into contact with the substrate surface.
8 is a configuration diagram of the mechanism system of the mounting head portion.
9 is a graph for explaining the pressure mounting operation.
10 is a graph showing the current waveform of the motor when actual load control is performed, and is a graph when the feed amount is small.
11 is a graph showing the current waveform of the motor when the actual load is controlled, and is a graph when the feed amount is large.
12 is a schematic configuration diagram showing the configuration of an electronic component mounting apparatus as one embodiment of the present invention.
13 is a configuration diagram of the mechanism system of the mounting head portion.
Fig. 14 is a view showing a part mounted state.
Fig. 15 shows the structure of the adsorption nozzle. Fig. 15 (a) is a view showing a normal state (upon contact), and Fig. 15 (b) is a view showing a state when it is in a rigid state.
16 is a graph showing a pressing waveform.
17 is a graph showing an output waveform of the pressure detecting unit.
18 is a schematic view showing the mechanical configuration necessary for the implementation.
Fig. 19 is a block diagram showing a configuration related to control. Fig.
20 is a flow chart showing a procedure of preparation for controlling the pressing force.
21 is a graph showing the relationship of the pressing value to the motor driving current.
22 is a flowchart showing a low pressure region control for mounting.
Fig. 23 is a flowchart showing the high-pressure region control for mounting.
24 is a graph showing the motor gain for load control.
25 is a flowchart showing a sequence of error determination processing.
26 is a graph showing a current value waveform when the Z-axis is lowered at a constant speed under the same conditions as in the pressure mounting.
Fig. 27 is a flowchart showing a cogging torque value acquisition sequence. Fig.
28 is a graph showing the results obtained by changing the operation gain of the axis and acquiring the same current waveform.
29 is a graph showing a change in current value due to a change in state of an axis.
30 is a flowchart showing acquisition of a calculation formula.
이하에서는, 도면을 참조하면서 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〈발명의 개요 1〉SUMMARY OF THE INVENTION <
본 발명에서는, Z축을 승강구동하는 Z축 모터를 유일의 구동원으로 하여, Z축의 승강구동과 가압제어를 실현하는 것이다.In the present invention, a Z-axis motor that lifts and drives a Z-axis is used as a unique drive source to realize a Z-axis elevation drive and a press control.
이와 같은 목표를 실현하는 구조로서는, 특허문헌 3에 나타낸 바와 같이, 가압용 스프링을 설치하여, 스프링의 압축에 따른 압력을 노즐에 전달하도록 하는 것이 일반적이나, 가압용 스프링을 이용하지 않기 위한 연구로서, Z축의 목표 높이위치(=서보 모터의 명령 레벨 논리 좌표)와 실제의 높이위치(=서보 모터의 실좌표)의 차에 따라, 서보 모터(구동회로에 내장된 전류증폭회로가 위치 편차와 위치 제어 게인에 따른 전류를 모터권선에 공급함)의 발생 출력 토크가 발생되는 것을 원리로 하였다.As a structure for realizing such a target, as shown in Patent Document 3, it is general to provide a pressing spring to transmit a pressure resulting from compression of a spring to a nozzle, but a study for not using a pressing spring , The servo motor (the current amplification circuit built in the drive circuit is controlled by the position deviation and the position (position) of the servo motor) according to the difference between the target height position of the Z axis (the command level logical coordinate of the servo motor) And a current corresponding to the control gain is supplied to the motor windings).
이 때문에, 노즐 선단을 가압하면, 서보 모터의 명령 레벨 논리 좌표와 실좌표에 차가 생겨, 서보 모터의 발생 출력 토크가 증가한다. 노즐의 압력값이 증감되면, 상기 「서보 모터의 명령 레벨 논리 좌표와 실좌표의 차」가 변화하고, 이에 따라 서보 모터의 발생 출력 토크도 증감된다. 따라서, 본 발명에서는, 스프링을 이용한 가압구조와 동일한 효과를 발생시킨다.Therefore, when the tip of the nozzle is pressed, a difference occurs between the command level logical coordinate and the actual coordinate of the servo motor, and the output torque generated by the servo motor increases. When the pressure value of the nozzle is increased or decreased, the above-described " difference between the command level logical coordinate and the actual coordinate " of the servo motor changes, and accordingly, the output torque generated by the servo motor also increases or decreases. Therefore, the present invention produces the same effect as the pressing structure using a spring.
즉, 위치제어에 있어서 목표 위치와 실제 위치 간의 편차를 검지한 경우에, 피드백 게인을 높게 한 경우에는 그 편차를 제로로 하도록 높은 토크로 구동되지만, 게인이 낮은 경우에는 낮은 토크로 구동되기 때문에, 이 발생 출력 토크를 적당한 값이 되도록 게인을 선택함으로써 스프링의 강도를 임의로 설정할 수 있다.That is, when the deviation between the target position and the actual position is detected in the position control, when the feedback gain is increased, the deviation is driven at a high torque so as to make the deviation zero, but when the gain is low, The intensity of the spring can be arbitrarily set by selecting the gain so that the generated output torque becomes an appropriate value.
따라서, 후술하는 바와 같이 노즐에 흡착된 전자부품을 하강시켜 기판에 접촉하는 순간을 검출할 때의 게인, 및 기판면에 전자부품을 소정의 압력으로 소정 시간동안 가압할 때의 게인을 적절히 선택함으로써 원하는 하중제어가 가능하다.Therefore, as will be described later, the gain when detecting an instant of contact with the substrate by lowering the electronic component adsorbed by the nozzle and the gain when pressing the electronic component to the substrate surface at the predetermined pressure for a predetermined time are appropriately selected Desired load control is possible.
이와 같이, 상기 스프링 효과는 설정된 위치 제어 게인에도 비례하는 특징을 가지기 때문에, 상기 서보 모터의 발생 출력 토크를, 설정 하중에 대응하여 상기 서보 모터의 위치 제어의 피드백 게인을 적절히 설정함으로써 임의로 조절할 수 있으므로, 낮은 하중에서부터 높은 하중에 이르기까지 광범위하게 동일 구조로 대응이 가능하다.As described above, since the spring effect has a characteristic proportional to the set position control gain, the generated output torque of the servo motor can be arbitrarily adjusted by appropriately setting the feedback gain of the position control of the servo motor in accordance with the set load , It is possible to cope with a wide range of structures from low load to high load.
또한, 본 발명에서는, 특허문헌 1에 나타낸 바와 같이 「부품이 기판면에 접촉한 것을 검지하여 Z축 구동 모터를 위치제어로부터 토크제어로 전환」할 필요가 없다.Further, in the present invention, there is no need to " switch the Z-axis drive motor from the position control to the torque control by detecting that the part comes into contact with the substrate surface "
즉, XY기구 상에 재치된 마운터 헤드의 노즐 선단이, XY동작에 의해, 탑재할 기판 상의 부품이나, 기타, 기판 주변의 마운터 기구부에 접촉할 가능성이 없는 제 1의 높이로부터, 노즐이 흡착하고 있는 부품이 기판면에 접촉을 개시하기 직전인 제 2의 Z축 높이까지는, 탑재 처리의 성능 개선을 위해 Z축을 고속으로 이동시킨다.That is, from the first height at which the tip of the nozzle of the mount head mounted on the XY mechanism is not likely to come into contact with the parts on the substrate to be mounted or other mount mechanism portions around the substrate by the XY operation, The Z axis is moved at a high speed to improve the performance of the mounting process up to the second Z axis height just before the component having the start of contact with the substrate surface.
그리고, 제 2의 높이로부터 부품의 가압처리를 포함하는 부품 탑재 완료까지는, Z축 모터를 위치 제어 상태인 채 낮은 속도(4㎜/초 정도)로 하강(노즐을 기판면을 향해 진행)시키고, 로드 셀의 계측 결과가 설정된 하중에 도달했을 때 모터의 구동을 정지시킨다.The Z-axis motor is lowered (advancing the nozzle toward the substrate surface) at a low speed (about 4 mm / sec) while maintaining the position control state from the second height to the completion of component mounting including the pressing process of the component, Stop the motor when the measured result of the load cell reaches the set load.
또한, 모터의 실좌표가 목표 좌표에 도달하기까지는, 로드 셀의 계측값이 설정값을 초과하지 않는 한 하강을 반복하도록 제어한다.Further, until the actual coordinate of the motor reaches the target coordinate, control is performed so that the descent is repeated as long as the measured value of the load cell does not exceed the set value.
이상 설명한 바와 같이, 부품이 기판면에 접촉하고 나서 모터를 토크 제어로 전환할 필요가 없이, 항상 위치 제어 모드로 Z축 모터가 운전됨으로써, 부품을 탑재하는 높이 좌표를 관리하면서, 로드 셀의 계측 결과를 참조한 확실한 가압탑재를 실현할 수 있다.As described above, since the Z-axis motor is always operated in the position control mode without having to switch the motor to the torque control after the parts come into contact with the substrate surface, Reliable press loading with reference to the result can be realized.
(실시형태 1)(Embodiment 1)
〈마운터의 구조〉<Structure of Mounter>
도 1은 전자부품 실장장치(마운터 장치)의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of an electronic component mounting apparatus (a mounter apparatus).
도시된 바와 같이, 전자부품 실장장치(1)는, 중앙부로부터 약간 후방에서 좌우방향으로 연장되는 회로기판 반송로(15)와, 장치(1)의 전부((前部); 도면 중 하측)에 설치되어, 회로 기판(10)에 실장되는 부품을 공급하는 부품공급부(11)와, 상기 장치(1)의 전부(前部)에 설치된 X축 이동기구(12)와 Y축 이동기구(14)를 구비하고 있다.As shown in the figure, the electronic component mounting apparatus 1 includes a circuit board carrying path 15 extending from the center in a slightly rearward to left-right direction, Axis moving mechanism 12 and a Y-axis moving mechanism 14 provided on the front side of the apparatus 1, and a component supplying unit 11 for supplying a component mounted on the circuit board 10, .
부품공급부(11)의 측부(側部)에는, 흡착 노즐(131)에 흡착된 부품을 하방으로부터 촬상하는 부품 인식 카메라(촬상수단; 16)가 배치되어 있다.A component recognition camera (image pickup means) 16 for picking up a component attracted to the suction nozzle 131 from below is arranged on a side portion of the component supply unit 11. [
X축 이동기구(12)는, 부품을 흡착하는 흡착 노즐(131)을 구비한 탑재 헤드부(13; 가압 제어 헤드)를 X축방향으로 이동시킨다.The X-axis moving mechanism 12 moves the mounting head 13 (pressing control head) having the suction nozzle 131 for picking up the component in the X-axis direction.
탑재 헤드부(13)는, X축 이동기구(12)와 접속되어 있다.The mounting head portion 13 is connected to the X-axis moving mechanism 12.
Y축 이동기구(14)는, X축 이동기구(12), 및 탑재 헤드부(13)를 Y축방향으로 이동시킨다.The Y-axis moving mechanism 14 moves the X-axis moving mechanism 12 and the mounting head 13 in the Y-axis direction.
탑재 헤드부(13)는, 흡착 노즐(131)을 수직방향(Z축방향)으로 승강가능하게 이동시키는 Z축 이동기구를 구비하며, 또한, 흡착 노즐(131)을, 노즐축(흡착축)을 중심으로 회전시키는 θ축 이동기구를 구비하고 있다.The mounting head section 13 is provided with a Z axis moving mechanism for vertically moving the suction nozzle 131 so that the suction nozzle 131 can move up and down in the vertical direction (Z axis direction) And a? -Axis moving mechanism that rotates about a?
또한, 탑재 헤드부(13)에는, 지지부재에 부착하도록 하여, 회로기판(10) 상에 형성된 기판 마크를 촬상하는 기판 인식 카메라(17)가 탑재되어 있다.The mounting head 13 is mounted with a substrate recognition camera 17 for picking up a substrate mark formed on the circuit board 10 so as to be attached to the supporting member.
도 2는 전자부품 실장장치의 제어 시스템의 구성을 나타낸 것이다. 도면 중, 20은 장치 전체를 제어하는 마이크로 컴퓨터(CPU), 및 RAM, ROM 등으로 이루어진 컨트롤러(제어수단)이며, 상기 컨트롤러(20)에, X축 모터(21)에서부터 표시장치(모니터; 31)가 접속되어, 각각을 제어하고 있다.Fig. 2 shows a configuration of a control system of an electronic parts mounting apparatus. In the figure, reference numeral 20 denotes a controller (control means) comprising a microcomputer (CPU) for controlling the entire apparatus and a RAM, ROM and the like. Are connected to each other to control them.
X축 모터(21)는, X축 이동기구(12)의 구동원으로서, 탑재 헤드부(13)를 X축방향으로 이동시킨다.The X-axis motor 21 moves the mounting head portion 13 as the driving source of the X-axis moving mechanism 12 in the X-axis direction.
또한, Y축 모터(22)는, Y축 이동기구(14)의 구동원으로서, X축 이동기구(12)를 Y축방향으로 구동시키며, 이에 따라 탑재 헤드부(13)는 X축방향과 Y축방향으로 이동가능해진다.The Y-axis motor 22 drives the X-axis moving mechanism 12 as a driving source of the Y-axis moving mechanism 14 in the Y-axis direction. Accordingly, the mounting head 13 moves in the X- So that it can move in the axial direction.
Z축 모터(23)는, 흡착 노즐(131)을 승강시키는 Z축 구동기구(미도시)의 구동원으로서, 흡착 노즐(131)을 Z축방향(높이방향)으로 승강시킨다.The Z-axis motor 23 is a driving source of a Z-axis driving mechanism (not shown) for moving the suction nozzle 131 up and down, and lifts the suction nozzle 131 in the Z-axis direction (height direction).
또한, θ축 모터(24)는, 흡착 노즐(131)의 θ축 회전기구(미도시)의 구동원으로서, 흡착 노즐(131)을 그 노즐 중심축(흡착축)을 중심으로 하여 회전시킨다.The? -Axis motor 24 rotates the adsorption nozzle 131 about its nozzle central axis (adsorption axis) as a driving source of the? -Axis rotation mechanism (not shown) of the adsorption nozzle 131. The?
화상 인식 장치(27)는, 흡착 노즐(131)에 흡착된 부품(18)의 화상을 인식하는 것으로서, A/D 변환기(271), 메모리(272) 및 CPU(273)로 구성된다.The image recognition device 27 is an A / D converter 271, a memory 272, and a CPU 273 for recognizing the image of the component 18 attracted to the suction nozzle 131.
그리고, 흡착된 부품(18)을 촬상한 부품 인식 카메라(16)로부터 출력되는 아날로그의 화상신호를 A/D 변환기(271)에 의해 디지털 신호로 변환하여 메모리(272)에 저장하고, CPU(273)가 그 화상 데이터에 근거하여 흡착된 부품을 인식한다.The analog image signal output from the component recognition camera 16 that picks up the attracted component 18 is converted into a digital signal by the A / D converter 271 and stored in the memory 272. The CPU 273 ) Recognizes the adsorbed component based on the image data.
즉, 화상 인식 장치(27)는, 부품 중심과 흡착 각도를 연산하여, 부품의 흡착자세를 인식한다.That is, the image recognition device 27 calculates the component center and the suction angle, and recognizes the suction posture of the component.
또한, 화상 인식 장치(27)는, 기판 인식 카메라(17)에 의해 촬상된 기판 마크의 화상을 처리하여 기판 마크 위치를 연산한다.The image recognition device 27 also processes the image of the substrate mark captured by the substrate recognition camera 17 to calculate the position of the substrate mark.
또한, 화상 인식 장치(27)는, 부품 인식 카메라(16)에 의해 촬상된 부품(18)의 화상 데이터와 기판 인식 카메라(17)에 의해 촬상된 기판 마크 데이터를 처리하여, 양방의 보정 데이터를 제어수단(20)으로 전송한다.The image recognition device 27 also processes the image data of the component 18 captured by the component recognition camera 16 and the substrate mark data captured by the substrate recognition camera 17, To the control means (20).
키보드(28)와 마우스(29)는, 부품 데이터 등의 데이터를 입력하기 위해 이용된다.The keyboard 28 and the mouse 29 are used for inputting data such as part data.
기억장치(30)는, 플래시 메모리 등으로 구성되며, 키보드(28)와 마우스(29)에 의해 입력된 부품 데이터, 및 도시가 생략된 호스트 컴퓨터로부터 공급되는 부품 데이터 등을 저장하는데 이용된다.The storage device 30 is constituted by a flash memory or the like and is used for storing the component data inputted by the keyboard 28 and the mouse 29 and the component data supplied from the host computer which is omitted from the drawing.
표시장치(모니터; 31)는, 부품 데이터, 연산 데이터, 및 부품 인식 카메라(16)로 촬상한 부품(18)의 화상 등을 그 표시면(311)에 표시한다.The display device (monitor) 31 displays, on the display surface 311, part data, calculation data, and an image of the component 18 captured by the component recognition camera 16 and the like.
실제로, 기판의 생산을 개시하여, 부품을 회로기판에 탑재하는 단계에서는, 미리 기판 인식 카메라(17)로 촬상된 기판 마크에 의한 회로기판(10)의 기판 보정 데이터(Δx, Δy, Δθ)는 기억장치(30)에 저장되어 있다.Actually, in the step of starting the production of the substrate and mounting the component on the circuit board, the substrate correction data (? X,? Y, ??) of the circuit board 10 by the substrate mark captured by the substrate recognition camera 17 And is stored in the storage device 30.
그리고, 부품공급장치(11)로부터 공급되는 부품을 흡착 노즐(131)로 흡착하고, 탑재 헤드부(13)를 부품 인식 카메라(16) 상부로 이동시켜, 부품을 상기 카메라로 촬상한다.Then, the component supplied from the component supply device 11 is sucked by the suction nozzle 131, the mounting head 13 is moved to the upper part of the component recognition camera 16, and the component is imaged by the camera.
촬상된 부품의 화상은, 화상 인식 장치(27)에서 화상처리되어, 보정 데이터를 제어수단(20)으로 전송한다.The image of the picked-up component is subjected to image processing in the image recognition device 27, and the correction data is transferred to the control means 20.
제어수단(20)은, 기억장치(30)로부터 기판 보정 데이터와 상기 부품의 부품 데이터를 판독하여, 상기 부품 데이터와 상기 전송된 화상 인식 장치(27)에서 연산된 부품 중심과 부품의 기울기를 토대로, 부품의 탑재위치와 흡착자세를 인식한다.The control means 20 reads the board correction data and the component data of the component from the storage device 30 and generates the correction data based on the component data and the inclination of the component center and the component calculated by the transferred image recognition device 27 , The mounting position and the suction posture of the component are recognized.
이어서, 부품 탑재 위치와 부품 중심과 흡착 중심 간에 위치 편차가 있고, 또한 각도 편차가 검출되면, 이러한 종합적인 위치편차와 각도편차가 X축 모터(21), Y축 모터(22), θ축 모터(24)를 구동함으로써 보정되어, 부품이 소정의 회로기판 위치에 올바른 자세(기준 각도)로 탑재된다.Then, when there is a positional deviation between the component mounting position, the center of the component and the center of attraction, and the angular deviation is detected, such a comprehensive positional deviation and an angular deviation are detected by the X-, Y-, (Reference angle) to the predetermined circuit board position.
다음으로, 도 3을 참조하여 탑재 헤드부(13)에 대해 설명한다.Next, the mounting head portion 13 will be described with reference to Fig.
도시된 바와 같이, 탑재 헤드부(13)의 베이스 프레임(100)에 리니어 가이드(101)가 설치되어, 수직 Z 구동부(102)가 수직 Z축방향으로 이동가능한 구조로 되어 있다.As shown in the figure, a linear guide 101 is provided in the base frame 100 of the mounting head portion 13, and the vertical Z-axis driving portion 102 is movable in the vertical Z-axis direction.
탑재 헤드부(13)의 상부에는, 수직 Z 구동부(102)를 수직 상하로 이동시키기 위한 Z축 모터(23)가 베이스 프레임(100)에 고정되고, 상기 Z축 모터(23)에 커플링(110)을 통해 볼나사의 나사부(111)가 접속되어 있다.A Z-axis motor 23 for vertically moving the vertical Z-driving section 102 is fixed to the base frame 100 at an upper portion of the mounting head section 13 and is coupled to the Z-axis motor 23 110 are connected to the threaded portion 111 of the ball screw.
또한, 부품을 회전동작시키기 위한 θ축 모터(24)는, 스플라인 베어링(107)과 회전 베어링(106)으로 구성되어 외주부에 벨트 풀리가 부착된 수직 회전 구동부 베어링(105)과, θ모터 풀리(108)와 타이밍 벨트(109)를 통해 접속되어 있다.The? -Axis motor 24 for rotating the component includes a vertical rotation drive bearing 105 which is constituted by a spline bearing 107 and a rotation bearing 106 and to which a belt pulley is attached on the outer periphery, 108 and a timing belt 109. [0033]
수직 회전 구동부 베어링(105)은, 내부에 스플라인 베어링(107)이 있으며, 스플라인 축인 노즐 샤프트(104)와 접속되어 있다.The vertical rotation drive unit bearing 105 has a spline bearing 107 therein and is connected to a nozzle shaft 104 which is a spline shaft.
수직 회전 구동부 베어링(105)의 외주부에는, 회전 베어링(106)이 부착되어 있다. 상기 회전 베어링(106)의 외주가 베이스 프레임(100)에 고정되어 있어, 노즐 샤프트(104)는, 수직 회전 구동부 베어링(105)에 의해 회전 동작과 상하동작이 가능하도록 고정되어 있다.A rotary bearing 106 is attached to the outer peripheral portion of the vertical rotation drive bearing 105. [ The outer periphery of the rotary bearing 106 is fixed to the base frame 100. The nozzle shaft 104 is fixed by a vertical rotation drive bearing 105 so as to be capable of rotating and vertically moving.
수직 Z 구동부(102)의 일단에는, 볼나사의 나사부(111)에 맞물리는 너트부(118)가 고정되어 있다.A nut portion 118 engaged with the threaded portion 111 of the ball screw is fixed to one end of the vertical Z drive portion 102.
따라서, Z축 모터(23)를 회전동작시킴으로써, 볼나사의 너트부(118)에 의해 수직 Z 구동부(102)가 상하로 구동되는 구조로 되어 있어, 노즐 샤프트(104) 및 흡착 노즐(131)을 상하 구동동작시킬 수 있다.The vertical Z drive unit 102 is vertically driven by the nut portion 118 of the ball screw by rotating the Z axis motor 23 so that the nozzle shaft 104 and the suction nozzle 131 can be rotated, Up and down operation.
또한, 수직 Z 구동부(102)에는, 노즐 샤프트(104)를 회전지지시키기 위해, 하측 회전 베어링(141), 상측 회전 베어링(142)이 설치되어 있다.The vertical Z driving unit 102 is provided with a lower rotation bearing 141 and an upper rotation bearing 142 for rotating and supporting the nozzle shaft 104. [
수직 Z 구동부(102)의 노즐 샤프트(104)와 볼나사의 너트부(109) 사이에 원형의 구멍형상인 변형부(112)가 설치되어 있다. 상기 변형부(112)에, 왜곡 게이지(113)가 부착되어 있다.A deformed portion 112 having a circular hole shape is provided between the nozzle shaft 104 of the vertical Z driving portion 102 and the nut portion 109 of the ball screw. A distortion gauge 113 is attached to the deformation portion 112.
왜곡 게이지(113)는, 왜곡 게이지(113)의 출력 전압과 하중값의 관계는, 미리 교정을 하여 도 4와 같은 관계를 취하고 있으며, 컨트롤러(20)에 저장되어 있다.In the distortion gauge 113, the relationship between the output voltage of the distortion gauge 113 and the load value is calibrated in advance and takes a relationship as shown in Fig. 4, and is stored in the controller 20. Fig.
참고로, 왜곡 게이지(113)는, 적절한 구조 변경을 수반하여 로드 셀로 치환할 수 있다.For reference, the strain gage 113 can be replaced with a load cell with appropriate structural change.
또한, 베이스 프레임(100)에는, 수직 Z 구동부(102)의 리니어 가이드(101)측의 고정부 부근을 검출하도록 원점 센서(114)가 고정되어 있다.The origin sensor 114 is fixed to the base frame 100 so as to detect the vicinity of the fixed portion of the vertical Z driver 102 on the linear guide 101 side.
다음으로는, 전자부품의 가압 탑재 동작의 흐름에 대해 설명한다.Next, the flow of the pressure mounting operation of the electronic component will be described.
도 1의 탑재 헤드(13)를 X축 이동기구(12), Y축 이동기구(14)를 동작시켜 전자부품 공급장치(11)의 상방으로 탑재 헤드부(13)를 이동시켜, 전자부품(18)을 흡착한다.The mounting head 13 of Fig. 1 is operated by moving the X-axis moving mechanism 12 and the Y-axis moving mechanism 14 to move the mounting head 13 to the upper side of the electronic component supplying device 11, 18).
전자부품(18)을 흡착한 탑재 헤드부(13)를 부품 인식 카메라(16)의 상방으로 이동시켜, 전자부품(18)을 인식한다.The mounting head portion 13 to which the electronic component 18 is sucked is moved to above the component recognition camera 16 to recognize the electronic component 18. [
인식을 완료한 후에 탑재 헤드부(13)를 이동시켜, 회로기판(10) 상의 전자부품(18)의 탑재 예정부에 탑재 헤드부(13)로 전자부품(18)을 흡착하여 부품 인식 카메라(16) 상으로 이동시키고, 전자부품(18)을 부품 인식 카메라(16) 상에서 인식하여, 회로기판(10) 상의 탑재 위치로 이동하여 탑재를 행한다.The mounting head 13 is moved so that the mounting head 13 of the electronic component 18 on the circuit board 10 picks up the electronic component 18 and mounts the component 18 16), recognizes the electronic component 18 on the component recognition camera 16, moves to the mounting position on the circuit board 10, and performs mounting.
다음으로, 하중 제어에 의한 부품 탑재 동작에 대해 설명한다.Next, a component mounting operation by load control will be described.
탑재 헤드부(13)를 회로기판(10) 상의 부품 탑재 위치에서 Z축 모터(23)를 구동시켜, 수직 Z 구동부(102) 및 흡착 노즐(131)을 하강시킨다.The mounting head 13 drives the Z axis motor 23 at the component mounting position on the circuit board 10 to lower the vertical Z driver 102 and the suction nozzle 131.
흡착 노즐(131)에 흡착된 부품(18)을, 탑재할 회로기판(10)에 대한 탑재 높이 직전위치(Z1)까지 고속으로 하강시킨다.The component 18 adsorbed by the suction nozzle 131 is lowered at a high speed to the position Z1 immediately before the mounting height with respect to the circuit board 10 to be mounted.
그런 다음, Z축 모터(23)를 구동하여, 흡착 노즐(131)에 흡착된 부품(18)을 4㎜/초 정도의 낮은 속도로 하강시켜 충격하중을 억제하면서, 목표 탑재 높이까지 하강시킨다.Then, the Z-axis motor 23 is driven to lower the component 18 attracted to the suction nozzle 131 at a low speed of about 4 mm / sec to reduce the impact load to the target mounting height.
전자부품(18)의 하면(下面)이 회로기판(10)에 접촉(0)하면 검출부(112)가 변형하여, 왜곡 게이지(113)의 출력에 변화(L0→L1)가 생긴다.When the lower surface of the electronic component 18 is brought into contact with the circuit board 10 (0), the detection unit 112 is deformed, and a change (L0 → L1) is produced in the output of the distortion gauge 113.
또한, 왜곡 게이지(113)의 출력이 목표한 가압량이 되도록 Z축 모터(23)를 구동시킨다.Further, the Z-axis motor 23 is driven so that the output of the distortion gauge 113 becomes a desired amount of pressurization.
왜곡 게이지(113)의 출력이 목표 하중값에 대응하는 출력(L2)이 되었을 때 Z축 모터(23)를 정지시킨다.The Z-axis motor 23 is stopped when the output of the distortion gauge 113 becomes the output L2 corresponding to the target load value.
전자부품(18)을 가압탑재한 후에 진공 에어를 OFF로 하고, Z축 모터(23)를 동작시켜서 수직 Z 축 구동부(102) 및 흡착 노즐(131)을 상승시킨다.After the electronic component 18 is pressed and mounted, the vacuum air is turned OFF, and the Z-axis motor 23 is operated to raise the vertical Z-axis driving part 102 and the suction nozzle 131.
이후, 다음 전자부품의 흡착위치로의 이동이 이루어진다.Thereafter, movement of the next electronic component to the suction position is performed.
다음으로는, 원점 복귀 동작에 대해 설명한다.Next, the home return operation will be described.
Z축 구동부(102)를 원점 센서(114)의 검출범위로부터 벗어난 위치(예컨대 2㎜)로 하강이동시킨다.The Z-axis driving unit 102 is moved downward to a position (for example, 2 mm) deviating from the detection range of the origin sensor 114. [
이후, 원점 복귀 속도 10㎜/초로 상승시킨다.Then, the home return speed is increased to 10 mm / sec.
원점 센서(114)의 검출 0N의 높이(A0)를 Z축 모터의 인코더 값으로부터 판독하여, CPU(27C)에 기억시켜 둔다.The height A0 of the detection 0N of the origin sensor 114 is read out from the encoder value of the Z-axis motor and stored in the CPU 27C.
Z축 구동부(102)가 원점 센서(114)를 검출한 직후에 검출되는 Z축 모터(23)의 인코더 원점의 위치를, Z축 구동부(102)의 원점으로 함으로써, 전원 OFF/ON을 반복하더라도 Z축 원점의 고정밀도의 재현성이 얻어진다.The position of the encoder origin of the Z-axis motor 23 detected immediately after the Z-axis driving section 102 detects the origin sensor 114 is set as the origin of the Z-axis driving section 102 so that even if the power is turned OFF / ON repeatedly High-precision reproducibility of the Z-axis origin is obtained.
〈동작의 설명〉<Description of Operation>
도 5에서, 「1」은 XY기구 상에 재치된 마운터 헤드의 노즐 선단이, XY 동작에 의해, 탑재할 기판 상의 부품이나, 기타 기판 주변의 마운터 기구부에 접촉할 가능성이 없는 제 1의 Z축 높이이고, 「2」는 노즐이 흡착하고 있는 부품이 기판면에 접촉을 개시하기 직전인 제 2의 Z축 높이이다.In Fig. 5, &quot; 1 &quot; indicates that the tip of the nozzle of the mount head mounted on the XY mechanism does not contact the part on the substrate to be mounted or the mount mechanism part around the other substrate by the XY operation, And &quot; 2 &quot; is a second Z axis height immediately before the component to which the nozzle is attracted starts to contact the substrate surface.
제 1의 높이 「1」로부터 제 2의 높이 「2」까지는, 탑재 성능의 저하를 최소화하기 위해 고속으로 하강한다(900㎜/초 정도). 이때, 노즐의 하강 위치 제어를 고정밀도로 실현하기 위해 통상의 위치 제어를 행하기 위한 게인을 높게 설정하고 있다.The first height "1" to the second height "2" descends at a high speed (about 900 mm / sec) in order to minimize degradation of mounting performance. At this time, in order to realize the control of the descent position of the nozzle with high accuracy, the gain for performing the normal position control is set high.
제 2의 높이 「2」에서는, 모터 축을 일단 정지시키고, 게인을 낮게 설정한 후, 축의 하강을 재개한다.At the second height &quot; 2 &quot;, the motor shaft is temporarily stopped and the gain is set to be low, and the descent of the shaft is resumed.
여기서, 모터 속도를 저속(4㎜/초)으로 하여, 모터 위치 제어 모드에서 발생 토크를 생성하는 게인을, 필요로 하는 설정 하중에 따라 설정한다. 상기 발생 출력 토크를, 상기 서보 모터의 위치 피드백 게인을 포함하는 제어 파라미터에 근거하여 가변시킨다.Here, the gain for generating the generated torque in the motor position control mode is set according to the required set load, with the motor speed set at a low speed (4 mm / sec). And varies the generated output torque based on a control parameter including a position feedback gain of the servomotor.
기타, 게인의 제어 파라미터로서의 설정 특성을, 적분보상형 게인 파라미터를 소정 레벨보다 낮게(적게) 설정한 게인으로 변경한다.In addition, the setting characteristic as the control parameter of the gain is changed to a gain that is set lower (less) than the predetermined level in the integral compensation type gain parameter.
서보 모터의 발생 토크는 위치 피드백 게인과 위치 편차에 따라 결정되는데, 위치 편차량과 그 상태의 계속시간에 따라서도 발생 토크의 피드백 조정이 기능하기 때문에, 적분보상형 게인 등의 시간축을 요소로 하는 피드백 기능을 작게 설정하여, 안정된 가압력을 얻고자 하는 것이다.Since the generated torque of the servo motor is determined by the position feedback gain and the position deviation, feedback adjustment of the generated torque also functions depending on the position deviation and the duration of the state. Therefore, The feedback function is set to be small so as to obtain a stable pressing force.
도 5에서, 「3」은 부품 하면(下面)과 기판면의 접촉점이다.In Fig. 5, &quot; 3 &quot; is the contact point between the lower surface of the component (lower surface) and the substrate surface.
로드 셀의 계측 결과가 지정 하중값에 도달되지 않는 한, 계속하여 Z축을 하강시키기 때문에, 노즐 선단에 흡착된 부품이 기판면에 접촉하여, 하강을 방해받으면, 모터축의 목표 좌표와 실좌표의 괴리가 진행되기 때문에, 상기 게인 설정의 결과 서보 모터의 발생 토크가 증가하고, 로드 셀의 계측 결과도, 모터축의 목표 좌표가 진행됨에 따라 점증된다.The Z axis is continuously lowered as long as the measurement result of the load cell does not reach the specified load value. Therefore, when the component attracted to the nozzle tip comes into contact with the substrate surface and is prevented from falling, the distance between the target coordinate of the motor shaft and the actual coordinate The generated torque of the servomotor increases as a result of the gain setting and the measurement result of the load cell also increases as the target coordinate of the motor shaft advances.
도 6은 모터축 변이 각도(모터축의 목표 좌표와 실좌표의 차)와 발생 토크의 관계를 실측한 그래프이다. 가로축은, 상기 좌표의 차를 모터축의 회전 각도(10도∼60도)로 나타내고 있다.6 is a graph showing the relationship between the motor shaft angle (difference between the target coordinate of the motor shaft and the actual coordinate) and the generated torque. The axis of abscissas represents the difference in the above coordinates by the rotation angle (10 degrees to 60 degrees) of the motor shaft.
발생 토크는, 설정 게인(10)∼설정 게인(100)을 수치 10마다 평가한다.The generated torque evaluates the set gain (10) to the set gain (100) for each of the values (10).
이와 같이, 모터축 변이 각도와 게인과 모터 출력 토크는 대략 비례관계에 있다. 따라서, 상기와 같이 설정 하중(부품의 종별에 따라 달라지는 부품의 기판면에 대한 가압력)에 대응하여, 발생 출력 토크를 상기 서보 모터의 피드백 게인을 선택함으로써 조절할 수 있다.Thus, the motor shaft angle, the gain, and the motor output torque are substantially proportional. Accordingly, the generated output torque can be adjusted by selecting the feedback gain of the servomotor corresponding to the set load (the pressing force of the component depending on the type of the component to the substrate surface) as described above.
도 7은 노즐 선단에 흡착된 부품이 기판면에 접촉한 후의, 기판면이 받는 하중의 변화를 실측한 것이다(Z축 속도=10㎜/초, 헤드부 질량=250g).Fig. 7 shows changes in the load applied to the substrate surface after the component adsorbed on the tip of the nozzle comes into contact with the substrate surface (Z axis speed = 10 mm / sec, head mass = 250 g).
상기 부품이 기판면에 접촉한 직후에 세로축으로 나타낸 하중은 급하게 상승되고, 이후 시간의 추이에 비례하여 하중이 증가한다.Immediately after the part comes into contact with the substrate surface, the load indicated by the vertical axis rapidly rises, and thereafter, the load increases in proportion to the change of the time.
상기 급하게 상승되는 하중부분은, 주로 헤드 가동부가 가지는 질량에 따른 충격 하중이 계측된 것이다.The suddenly rising portion of the load is mainly measured by the impact load depending on the mass of the head moving portion.
도 5에서, 「4-1」에 나타낸 바와 같이, 로드 셀의 계측 결과가 설정 하중을 상회하면, Z축 모터의 구동이 정지된다.In Fig. 5, as indicated by &quot; 4-1 &quot;, when the measurement result of the load cell exceeds the set load, the driving of the Z-axis motor is stopped.
실장기의 조작 설정에 의해, 최저 가압 계속 시간이 설정되어 있는 경우는, 「5」까지 지정압력을 유지시키기 위해, 로드 셀의 계측 결과에 따라 Z축 모터의 하강/상승을 반복하는 것이 가능하게 되어 있다.If the minimum pressurization continuation time is set by actual operation setting, it is possible to repeat the descent / rise of the Z-axis motor according to the measurement result of the load cell in order to maintain the designated pressure up to &quot; 5 & .
로드 셀의 계측 결과가 설정 하중을 상회하게 되면, Z축 모터의 하강을 순식간에 정지시키는 것이 바람직하다.When the measurement result of the load cell exceeds the set load, it is desirable to stop the descent of the Z-axis motor instantaneously.
상기 반응에 지연이 있으면, 그만큼 모터의 목표 좌표가 진행되어 모터축의 발생 토크가 지나치게 커져 버린다.If there is a delay in the reaction, the target coordinate of the motor advances accordingly, and the generated torque of the motor shaft becomes excessively large.
본 발명에서는, 모터축 변이 각도와 게인값과 모터 출력 토크의 관계를 이용하여, 게인을 낮게 설정함으로써, 모터의 목표 좌표와 실좌표의 차가 생기더라도 극단적으로 큰 하중 변화가 생기지 않도록 하고 있기 때문에, 모터의 목표 좌표가 지나치게 진행되더라도 목표 하중에 따른 압력 제어가 실현될 수 있도록 되어 있다.In the present invention, by setting the gain to be low by using the relationship between the motor shaft angle, the gain value, and the motor output torque, an extremely large load change does not occur even if a difference between the target coordinate and the actual coordinate of the motor occurs, The pressure control according to the target load can be realized even if the target coordinate of the motor is excessively advanced.
여기서, 설정 하중에 있어서, 노즐 선단의 목표 좌표에 대한 최대 지연량이 0.75㎜가 되도록 적절히 게인이 설정되어 있는 경우, 목표 하중에 대한 제어 오차를 3%, Z축 모터의 속도를 5㎜/초로 하면, 반응 지연 허용 시간=(최대 지연량×제어 정밀도)÷모터축 속도로부터 =0.0045초가 된다.Here, when the gain is appropriately set so that the maximum delay amount with respect to the target coordinate of the nozzle tip is 0.75 mm in the setting load, if the control error with respect to the target load is 3% and the speed of the Z-axis motor is 5 mm / , Response delay time = (maximum delay amount x control precision) ÷ 0.0045 seconds from motor shaft speed.
이 때문에, 본 발명의 하중방식에서는, 통상의 서보 증폭기를 직접 마운터 제어부로부터 컨트롤하여 하중 제어를 실현시킬 수 있다.Therefore, in the load system of the present invention, the load control can be realized by controlling the normal servo amplifier from the direct mounter control unit.
따라서, 하중 제어를 위해 로드 셀의 계측 결과를 참조하여, 모터축이나 VCM 또는 전공 레귤레이터를 고속으로 피드백 제어하는 특별한 제어 시스템을 마련할 필요가 없다.Therefore, it is not necessary to provide a special control system for high-speed feedback control of the motor shaft, the VCM, or the electropneumatic regulator with reference to the measurement result of the load cell for load control.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 마운터 장치의 가압 제어 헤드에 의하면, 이하에 열거하는 효과를 발휘할 수 있다.As described above, according to the pressure control head of the mounter apparatus of the present embodiment, the following effects can be exhibited.
1) 헤드를 제 1의 높이 위치로부터 제 2의 높이 위치로 이동시키는 수단으로서 마련한 Z축 모터에 의해 제 2의 높이 위치로부터 제 3의 높이 위치로 이동하고, 노즐을 가압하는 가압원으로서도 동일한 Z축 모터가 이용되기 때문에, 가압 제어 헤드를 심플한 구성과 저비용으로 제공할 수 있다.1) The Z-axis motor provided as a means for moving the head from the first height position to the second height position moves from the second height position to the third height position, and as the pressure source for pressing the nozzle, the same Z Since the shaft motor is used, the pressure control head can be provided with a simple configuration and a low cost.
2) 가압을 하기 위해 필요한 넓은 하중범위를 가진 스프링을 대신하여, 모터축의 발생 토크로 가압할 수 있기 때문에, 구조가 심플할 뿐만 아니라, 보다 광범위한 하중범위에 높은 정밀도로 대응이 가능하다.2) Instead of a spring having a wide load range required for pressurization, it is possible to pressurize with a generated torque of the motor shaft, so that the structure is simple, and it is possible to cope with a wider range of loads with high precision.
3) Z축 모터를 상시 위치 제어 모드로 이용하기 때문에, 모터의 축 좌표 관리에 오차가 생기지 않는다.3) Since Z-axis motor is used as constant position control mode, there is no error in axis coordinate management of motor.
4) Z축 모터의 발생 토크를 이용하여 가압하기 때문에, 모터의 목표 좌표와 실좌표의 최대 어긋남량을 제한할 수 있다.4) Since the pressure is generated by using the generated torque of the Z-axis motor, the maximum deviation of the target coordinate and the actual coordinate of the motor can be limited.
즉, 스프링 가압식 구조에서는, 커넥터 삽입처리와 같이 부하 하중의 피크(빠짐 방지를 위한 되접힘부의 통과가 최대 부하가 되기 때문)를 통과한 직후, 급격하게 부하가 작아져 버리는 특성을 가진 부하이면, 스프링의 휨량에 상당하는 축의 오버 슈트(overshoot)가 발생하여, 충격하중에 의해 부품에 손상을 줄 우려가 있다.That is, in the spring-urging structure, if the load has such a characteristic that the load suddenly becomes small immediately after passing through the peak of the load load (the passage of the return-folded portion for preventing fallout becomes the maximum load) An overshoot of the shaft corresponding to the amount of deflection of the spring occurs, which may cause damage to the component due to the impact load.
이에 반해, 본 방식에서는, 상기 최대 어긋남량이 제한되어 있기 때문에, 부하 변동에 대한 위치의 오버 슈트가 적어, 충격하중을 작게 억제할 수 있다.On the other hand, in the present system, since the maximum shift amount is limited, the overshoot of the position with respect to the load fluctuation is small, and the impact load can be suppressed to be small.
5) 하중 제어 기능을 가진 전용의 서보 증폭기를 필요로 하지 않는다.5) No dedicated servo amplifier with load control function is required.
〈발명의 개요 2〉<Outline of invention 2>
본 발명은, 부품공급부로부터 부품을 꺼내어 기판 상에 하중제어하면서 장착하는 탑재 헤드에 있어서, 목표 가압량을 유지하는 동작유지 시에, 축의 이동량을 축이 동작하는 최소 변위량을 이동단위로 하여, 미소하게 동작시키면서 하중제어하는 것이다.The present invention relates to a mounting head for taking out a component from a component supply unit and mounting the component on a load while controlling the load on the substrate, And the load is controlled.
일본국 특허공개공보 H06-177179호에 있어서, 기체(基體)의 마운트부에 칩 부품을 마운트하는 칩 부품 마운트 장치이며, 상기 칩 부품을 유지시키는 척 수단과, 상기 척 수단을 상하이동시키는 리니어 모터와, 상기 척 수단에 유지된 칩 부품을 상기 기체의 마운트부에 재치하여 가압할 때, 상기 리니어 모터의 토크를 서서히 증가시켜, 칩 부품에 대한 하중을 서서히 증가시키는 제어수단을 구비하는 칩 부품 마운트 장치가 제안되어 있다.Japanese Patent Application Laid-Open No. H06-177179 discloses a chip component mounting apparatus for mounting a chip component on a mount portion of a base body. The chip component mounting apparatus includes a chuck means for holding the chip component, a linear motor And control means for gradually increasing the torque of the linear motor to gradually increase the load on the chip component when the chip component held by the chuck means is mounted on the mount portion of the base and pressed, Device has been proposed.
상기 칩 부품 마운트 장치는, 척 수단에 유지된 칩 부품을 기체의 마운트부에 재치하여 가압할 때, 상기 척 수단을 구동하는 리니어 모터의 토크를 서서히 증가시켜, 칩 부품에 대한 하중을 서서히 증가시킨다.The above-mentioned chip component mounting apparatus gradually increases the torque of the linear motor that drives the chuck means and gradually increases the load on the chip component when the chip component held by the chuck means is placed on the mounting portion of the base and pressed .
그러나, 상기 일본국 특허공개공보 H06-177179호에서는, 모터 토크가 미소한 경우, 거의 축이 동작하지 않아, 가압의 변화가 보이지 않는 문제가 있다.However, in Japanese Patent Application Laid-Open No. H06-177179, there is a problem in that, when the motor torque is small, the shaft is hardly operated and the change of the pressurization is not seen.
즉, 하중 제어시에 하중의 변동이 작아, 출력하는 모터 토크가 미소했던 경우, 기계적인 슬라이딩 저항이나 백래시 등의 영향도 있어, 축이 거의 동작하지 않으며, 가압부 선단에까지 동작의 변화가 보이지 않음으로써, 하중의 변화가 보이지 않게 되고, 그 결과 하중값의 어긋남이나 편차의 증가 등으로 이어진다는 문제가 있었다.In other words, when the load fluctuation is small at the time of load control and the output motor torque is small, mechanical sliding resistance, backlash and the like are influenced, the shaft hardly operates, As a result, there is a problem that the change of the load is not seen, resulting in a shift of the load value or an increase of the deviation.
(실시형태 2)(Embodiment 2)
도 8에 있어서, 전술한 실시형태 1과 마찬가지로, 13은 탑재 헤드부, 23은 Z축 모터, 24는 θ축 모터, 100은 베이스 프레임, 101은 리니어 가이드, 102는 수직 Z 구동부, 104는 노즐 샤프트, 109는 타이밍 벨트, 110은 커플링, 111은 볼나사의 나사부, 118은 볼나사의 너트부, 131은 흡착 노즐이다.8, reference numeral 13 denotes a mounting head, reference numeral 23 denotes a Z-axis motor, reference numeral 24 denotes a? -Axis motor, reference numeral 100 denotes a base frame, reference numeral 101 denotes a linear guide, reference numeral 102 denotes a vertical Z- Reference numeral 109 denotes a timing belt, reference numeral 110 denotes a coupling, reference numeral 111 denotes a screw portion of a ball screw, reference numeral 118 denotes a nut portion of the ball screw, and reference numeral 131 denotes a suction nozzle.
다음은, 도 9를 참조하여 가압 탑재 동작에 대해 설명한다.Next, the pressure mounting operation will be described with reference to Fig.
〈가압 개시 높이로의 이동〉&Lt; Moving to the pressure initiation height &gt;
「1」 1단계째 하강 : 목표 위치까지 지정 속도(디폴트: 최고속)로 하강한다."1" Step 1 descent: The target position is descended at a specified speed (default: maximum speed).
〈가압+밀어넣기〉<Pressurization + Push>
「2」 게인 전환 : 하중 제어 전환 높이에 도달하면(이 경우 접촉시), 축의 게인을 하중 제어용 게인으로 전환하고, 축속도를 제 1 속도로 전환한다."2" Gain switching: When the load control switching height is reached (in this case, contact), the gain of the shaft is switched to the gain for load control and the shaft speed is switched to the first speed.
「3」 이송량 전환 : 소정 하중에 도달하면, 축의 동작을 간헐 동작으로 전환하여 하강을 개시(로드 셀값 로딩 1[msec] 간격)하고, 축의 이송량을 20[㎛]의 미소 이송으로 전환한다. 여기서 말하는 '간헐 동작'이란, 20[㎛]이동→정지하고, 로드 셀값 로딩→20[㎛] 이동의 반복동작을 말한다.When the predetermined load is reached, the operation of the shaft is switched to the intermittent operation to start the fall (load cell value loading 1 [msec] interval), and the feed amount of the shaft is switched to the fine feed of 20 [mu m]. Here, the term "intermittent operation" refers to a repetitive operation of 20 [탆] movement → stop, load cell value loading → 20 [탆] movement.
「4」 정지 : 로드 셀값이 지정 하중에 도달하면, 간헐 동작을 정지한다."4" Stop: When the load cell value reaches the specified load, intermittent operation is stopped.
〈가압+시간〉<Pressure + time>
「5」 유지 : 지정 가압 시간 중 모터 전류값 감시 & 지정하중을 유지한다.Maintain "5": Monitor the motor current value during the specified pressing time & maintain the specified load.
〈탑재 완료〉<Installation completed>
「6」 완료 : 게인을 통상 동작용 게인으로 전환하고, 상승 동작한다.Completion of "6": Converts the gain to the normal operation gain, and performs a rising operation.
도 10 및 도 11은, 실제로 하중제어했을 때의 모터의 전류 파형이다.10 and 11 are current waveforms of the motor when actual load control is performed.
이송량이 작을 때는, 도 10과 같은 파형이 되고, 동일 하중을 반복하여 가중했을 때의 편차(3σ)=±1.34[N]이었다. 도 16과 같이, 이송량을 크게 함으로써, 동일 하중을 반복하여 가중했을 때의 편차(3σ)=±0.15[N]으로서 약 1/10로 하는 것이 가능하다.When the feed amount was small, the waveform was as shown in Fig. 10, and the deviation (3?) = ± 1.34 [N] when the same load was repeatedly weighted. As shown in Fig. 16, it is possible to make the deviation (3?) = 0.15 [N] when the same load is repeatedly weighted by about 1/10 as the feed amount is increased.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 하중값의 어긋남이나 편차를 억제할 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the present invention, it is possible to suppress deviation and deviation of load values.
즉, 모터축이 반드시 동작하는 최소 이송량으로 하고 있으므로, 모터의 목표 좌표만이 변화하여, 노즐 선단이 움직이지 않는 현상이 일어나지 않으므로, 확실한 하중 제어가 가능하다.In other words, since the motor shaft is always operated at the minimum feed amount, only the target coordinate of the motor changes, and the phenomenon that the tip of the nozzle does not move does not occur.
(다른 실시예)(Another embodiment)
실시형태 3에서는, 1[msec] 간격으로 20[㎛]를 이송하였으나, 시간 간격을 더 작게 하여, 고주파로 이송함으로써, 실제의 노즐 선단의 하중 변화를 더욱 작게 할 수 있다.In the third embodiment, 20 [占 퐉] is transferred at intervals of 1 [msec], but the change in the load at the tip of the actual nozzle can be further reduced by reducing the time interval and transferring it to the high frequency.
참고로, 이송량과 시간 간격은, 장치의 구성에 의해 결정되며, 실시형태에 예시한 값에 한정되는 것이 아니다.For reference, the feed amount and the time interval are determined by the configuration of the apparatus, and are not limited to the values shown in the embodiments.
또한, 실시형태 3에서는, 로드 셀의 검출에 근거한 하중 제어와 전류 제어가 혼재하는 제어로 하였으나, 하중 검출 장치보다 하류에 슬라이딩 요소가 많은 기구로 하중 제어를 유효한 것으로 하여, 높은 하중에서는 전류 제어로만 유효하도록 해도 된다.In the third embodiment, the load control based on the detection of the load cell and the current control are mixed, but the load control is made effective by a mechanism having many sliding elements downstream of the load detection device. Or may be enabled.
〈발명의 개요 3〉<Outline of invention 3>
본 발명은, 부품 흡착 노즐 내에서 상하이동하는 노즐 슬라이더부의 움직임을 규제하는 스토퍼부를 가지며, 노즐과 노즐 슬라이더 사이에 탄성체를 가지며, 상기 탄성체는, 부품 흡착 노즐을 밀어넣는 양에 따라 하중이 변화하도록 구성된, 전자부품을 기판 상에 탑재하는 전자부품 탑재장치에 있어서, 낮은 가압량일 때는, 탄성체에 의해 가압하고, 높은 가압량일 때는, 노즐은 스토퍼부에 접촉하여 강체인 상태에서 가압하는 것이다.The present invention has a stopper portion for restricting the movement of a nozzle slider portion moving upward and downward within a component suction nozzle and has an elastic body between the nozzle and the nozzle slider so that the elastic body can change its load depending on the amount of pushing the component suction nozzle In the electronic component mounting apparatus configured to mount an electronic component on a substrate, the nozzle member is pressed by an elastic member when the amount of pressure is low, and the nozzle contacts the stopper portion to press the member when the member is rigid.
일본국 특허공개공보 제2009-277850호에서, 전자부품의 실장장치 및 실장방법이 제안된 바 있다.In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-277850, a mounting apparatus and a mounting method of an electronic component have been proposed.
이 장치에서는, 구동원의 회전력을 볼나사에 전달함으로써, 슬라이더부의 상하방향의 미소한 동작을 행한다. 전자부품을 가압탑재할 때는, 슬라이더부 상부에 배치된 가압용 구동원(서보 모터)의 회전력을 가압 툴에 리니어 가이드를 통해 전달하여, 슬라이더부를 기판방향으로 밀어냄으로써 가압한다. 슬라이더부는 압축 스프링에 의해 상방으로 상시 끌어올려져 있으며, 또한 슬라이더부는 상하방향의 구동원과 가압용 구동원이 분리되어 있기 때문에, 상하방향의 미소 동작과 가압 동작을 분리하여 동작시킬 수 있다.In this apparatus, the rotational force of the drive source is transmitted to the ball screw to perform a minute operation in the vertical direction of the slider portion. When the electronic component is to be mounted by pressure, the rotational force of a pressurizing drive source (servo motor) disposed on the upper portion of the slider is transmitted to the pressing tool through the linear guide, and the slider is pushed in the direction of the substrate. Since the slider portion is always pulled upward by the compression spring and the slider portion is separated from the driving source in the vertical direction and the driving source for pressing, the slider portion can be separated and operated in the vertical direction.
그러나, 상기 일본국 특허공개공보 제2009-277850호에서는, 다음의 3가지 점에서 문제가 있었다.However, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-277850, there are problems in the following three points.
1) 충격 하중이 커진다1) The impact load increases.
가압을 위한 유닛이 완전히 리지드(rigid) 상태(강체)인 경우, 가압을 행할 때 기판과의 접촉시의 충격 완화를 위해, 유닛의 하강 속도를 최대한 억제할 필요가 있어, 탑재 시간이 길어진다.When the unit for pressurization is in a rigid state (rigid body), it is necessary to suppress the lowering speed of the unit as much as possible in order to alleviate the impact upon contact with the substrate when pressurizing, and the mounting time becomes long.
2) 목표 하중까지의 도달 시간이 길어진다2) The time to reach the target load becomes longer
상기 충격 하중을 억제하기 위해 하강 속도를 억제하기 때문에, 목표 하중까지의 도달 시간이 길어진다.Since the lowering speed is suppressed to suppress the impact load, the reaching time to the target load becomes longer.
3) 미소 하중의 제어가 어렵다3) It is difficult to control small load
가압을 위한 유닛이 완전히 리지드 상태(강체)인 경우, 밀어넣는 양(변위량)에 대한 가압량이 크기 때문에, 미소한 하중 제어가 어려워, 목표 하중값과의 어긋남이 발생하거나, 편차가 커지거나 한다.When the unit for pressurization is completely rigid (rigid body), the amount of pushing to the pushing amount (displacement amount) is large, so that it is difficult to control the minute load and deviation from the target load value occurs or the deviation becomes large.
(실시형태 3)(Embodiment 3)
도 12는 본 발명의 하나의 실시예로서 전자부품 탑재장치의 구성을 나타낸 것이며, 부품 탑재 헤드(201), 볼나사나 벨트와 조합시킨 모터, 혹은 리니어 모터 등으로 구동되는 X축 프레임(202), Y 프레임 축(203), 기판반송부(204), 부품공급부(205)로 이루어진 전자부품 탑재장치를 나타낸 것이다.Fig. 12 shows the construction of an electronic component mounting apparatus according to one embodiment of the present invention. The X-axis frame 202 driven by a component mounting head 201, a motor combined with a ball screw or a belt, A Y frame shaft 203, a substrate conveyance unit 204, and a component supply unit 205. The electronic component mounting apparatus shown in FIG.
X축 프레임(202)은 좌우의 Y축, YL, YR축에 장착된 모터로 구동된다.The X-axis frame 202 is driven by motors mounted on the left and right Y-axis, YL and YR axes.
또한, X축 프레임(202) 상에 설치된 부품 탑재 헤드(201)는, X축 프레임(202)을 따라 이동하고, X축 프레임(202)은 직교하는 Y축 프레임(3)을 따라 이동하는 XY 유닛이다.The component mounting head 201 mounted on the X-axis frame 202 moves along the X-axis frame 202 and the X-axis frame 202 moves along the Y-axis frame 3 orthogonal to the X- Unit.
부품 탑재 헤드(201)에는 상하방향으로 이동가능한 탑재부품을 흡착하는 노즐이 장착되어 있어, 기판반송부(204)에 의해 반송되어 고정된 기판에 대해, 부품공급부(205)에 의해 공급된 부품을 노즐로 진공흡착하고 나서 그 부품을 기판에 탑재할 수 있다.The component mounting head 201 is provided with a nozzle for picking up a mounting component movable in the up and down direction so that the components supplied by the component supplying section 205 can be moved relative to the substrate transported and fixed by the substrate carrying section 204 The component can be vacuum-adsorbed by the nozzle, and then the component can be mounted on the substrate.
다음으로, 도 13 및 도 14를 참조하면서 가압 헤드의 구성에 대해 설명한다.Next, the configuration of the pressure head will be described with reference to Figs. 13 and 14. Fig.
전자부품(15)의 흡착·탑재 그리고 가압 동작은, 다음과 같이 이루어진다.The suction, mounting, and pressing operation of the electronic component 15 are performed as follows.
고정 브래킷(207)에 부착된, Z 모터(216)가 회전함으로써, 커플링(217)에 의해 직결되어 있는 볼나사(221)가 회전하고, 볼나사(221)에 의해 지지되어 있는 슬라이더부(223)가 상하이동한다.The Z motor 216 attached to the fixing bracket 207 rotates so that the ball screw 221 directly coupled by the coupling 217 rotates and the slider portion 223 move up and down.
슬라이더부(223)에는 가이드 너트(210a)가 있으며, 고정 브래킷(207)에 부착된 리니어 가이드 레일(210b)과 연결함으로써 원활하게 상하이동을 할 수 있다.The slider portion 223 has a guide nut 210a and can be moved up and down smoothly by being connected to the linear guide rail 210b attached to the fixing bracket 207. [
또한, 슬라이더부(223)의 중공 로드 셀(222) 내의 베어링에 의해 스플라인 샤프트(206), 커플링(209), 노즐 샤프트(212), 노즐(214)의 상하방향을 유지하고 있으며, 슬라이더부(223)와 함께 상하이동함으로써 전자부품(215)을 흡착·탑재한다.In addition, the up and down directions of the spline shaft 206, the coupling 209, the nozzle shaft 212, and the nozzle 214 are maintained by the bearings in the hollow load cell 222 of the slider portion 223, The electronic component 215 is moved up and down together with the pressing member 223 to attract and mount the electronic component 215.
참고로, 213은 볼 부시, 219는 스러스트 베어링이다.Reference numeral 213 denotes a ball bush, and 219 denotes a thrust bearing.
다음으로, 전자부품(215)의 회전동작에 대해 설명한다.Next, the rotation operation of the electronic component 215 will be described.
고정 브래킷(207)에 부착된, 회전이동을 하기 위한 θ모터(220)가 회전함으로써, 타이밍 벨트(218)에 의해 연결된 스플라인 너트(208)가 회전하여, 스플라인 샤프트(206)를 회전시킨다.The rotation of the motor 220 for rotational movement attached to the fixing bracket 207 causes the spline nut 208 connected by the timing belt 218 to rotate and rotate the spline shaft 206.
스플라인 샤프트(206)와 노즐 샤프트(212)는 커플링(209)에 의해 직결되어 있으므로, 스플라인 샤프트(206)가 회전하면 노즐 샤프트(212)가 회전하여, 전자부품(15)을 회전시킨다.Since the spline shaft 206 and the nozzle shaft 212 are directly connected by the coupling 209, when the spline shaft 206 rotates, the nozzle shaft 212 rotates to rotate the electronic component 15. [
다음으로, 도 15를 참조하면서 부품 흡착 노즐(214)에 대해 설명한다.Next, the component suction nozzle 214 will be described with reference to Fig.
도 15(a)는 전자부품(215)과 기판(224)이 접촉한 순간의 노즐(214)을 나타낸 것이고, 도 15(b)는 노즐(214)을 하방으로 밀어넣음으로써, 노즐 스프링(228)이 압축되고, 노즐 아우터(226)의 하단과 노즐 슬라이더 스토퍼(225b)가 접촉하여, 리지드 상태가 되었을 때의 노즐(214)을 나타낸 것이다.15A shows the nozzle 214 at the moment when the electronic component 215 and the substrate 224 come into contact with each other. Fig. 15B shows a state in which the nozzle spring 228 Is compressed and the lower end of the nozzle outer 226 and the nozzle slider stopper 225b come into contact with each other to be in a rigid state.
노즐이 통상상태로부터 리지드 상태로 되기까지의 스트로크(229)를 최대한 작게 함으로써, 노즐 스프링(228)압 이상의 목표 하중까지의 도달시간을 빠르게 할 수 있다.By making the stroke 229 from the normal state to the rigid state as small as possible, the arrival time to the target load equal to or higher than the pressure of the nozzle spring 228 can be accelerated.
이상의 구성에 있어서, 전자부품(215) 탑재시의 하중 검출 동작에 대해, 도 13 내지 도 15를 이용하여 설명한다.In the above configuration, the load detection operation at the time of mounting the electronic component 215 will be described with reference to Figs. 13 to 15. Fig.
전자부품(215)을 유지시킨 노즐(214)이 기판(224)에 접촉함으로써 받은 힘은, 노즐 샤프트(212)를 지나, 노즐 샤프트(212)의 단부(段部)를 통해 중공 로드 셀(222)에 전달되어, 가압량을 검출한다.The force received by the nozzle 214 holding the electronic component 215 in contact with the substrate 224 is transmitted through the nozzle shaft 212 and through the end of the nozzle shaft 212 to the hollow load cell 222 To detect the amount of pressurization.
도 15(a)에 있어서, 동 도면의 상태일 때 기판에 가해지는 가압량은, 노즐 스프링(228)의 초기압(F0)이다(도 16 참조). 이 상태에서 노즐(214)을 하방으로 누름으로써 가압량은 노즐 스프링(228)의 스프링정수에 비례하여 증가한다.In Fig. 15A, the amount of pressure applied to the substrate in the state shown in Fig. 15A is the initial pressure F0 of the nozzle spring 228 (see Fig. 16). In this state, the pressure is increased in proportion to the spring constant of the nozzle spring 228 by pressing the nozzle 214 downward.
즉, 노즐 스프링(228)을 이용한 가압량은 최대가 F1이며, 이것은 도 15(b)에 나타낸 노즐 스트로크(229)가 제로가 되고, 노즐(214)이 리지드 상태가 되는 가압량이다. 도 16에 있어서의 가압량(F2)은, 노즐 스프링(228)의 압축 도중이 목표 하중값임을 나타낸 것이다.That is, the maximum amount of pressure applied by the nozzle spring 228 is F1, which is the amount of pressure at which the nozzle stroke 229 shown in Fig. 15 (b) becomes zero and the nozzle 214 becomes the rigid state. 16 is a target load value during the compression of the nozzle spring 228. As shown in Fig.
도 15(b)의 상태는 노즐(214) 선단으로부터 노즐 샤프트(212), 중공 로드 셀(222), 볼나사(221), Z 모터(216)까지 직결되어, Z 모터(216)의 토크가 1:1로 기판에 전달된다.15B is directly connected to the nozzle shaft 212, the hollow rod cell 222, the ball screw 221 and the Z motor 216 from the tip end of the nozzle 214 so that the torque of the Z motor 216 1: 1 &lt; / RTI &gt;
도 16의 가압량(F3)은 노즐(214)이 리지드 상태가 되는 가압량(F1)보다 큰 가압량이며, 가압량(F3)에 도달하기까지는 가압 파형의 기울기가 2개 존재하게 된다.The pressurized amount F3 in Fig. 16 is a pressurized amount that is larger than the pressurized amount F1 at which the nozzle 214 is in the rigid state, and there are two pressures of the pressurized waveform until reaching the pressurized amount F3.
노즐 스프링(228)의 압축시의 가압량의 파형의 기울기는 도 16의 θ1로 표시되고, 노즐(214)이 리지드 상태일 때의 가압량의 기울기는 θ2로 표시되며, θ1<θ2가 성립되는데, 이것은 노즐(214)이 리지드 상태일 때의 밀어넣는 동작은, 노즐 스프링(228)과 같은 완충재가 없기 때문에, 상기한 바와 같이, Z 모터(216)의 토크를 1:1의 힘으로 기판에 전달하기 때문이다.The inclination of the waveform of the amount of pressurization during compression of the nozzle spring 228 is represented by? 1 in Fig. 16, the inclination of the amount of pressurization when the nozzle 214 is in the rigid state is represented by? 2, and? 1 &lt; This is because the pushing operation when the nozzle 214 is in the rigid state does not have a shock absorbing material such as the nozzle spring 228 and the torque of the Z motor 216 is applied to the substrate with a force of 1: Because it delivers.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
1) 충격을 완화할 수 있다1) It can mitigate the impact
노즐 스프링의 초기 하중을 낮게 함으로써, 기판에 접촉했을 때의 충격하중을 작게 할 수 있으므로, 하강 속도를 억제할 필요가 없어, 빠른 시간에 목표 하중에 도달할 수 있다.By lowering the initial load of the nozzle spring, the impact load upon contact with the substrate can be reduced, so that it is not necessary to suppress the descending speed, and the target load can be reached quickly.
2) 고속으로 목표 하중까지 가압할 수 있다2) It is possible to pressurize to the target load at high speed
낮은 가압량일 때는, 노즐 스프링이 압축되어 스토퍼에 접촉하기 전에 목표 가압량이 되므로, 목표 가압에 대한 도달시간이 짧다.When the amount of pressurization is low, the target pressurization amount is made before the nozzle spring is compressed and brought into contact with the stopper, so that the time to reach the target pressurization is short.
또한, 노즐 스프링의 스트로크를 최대한 작게 함으로써, 노즐이 리지드 상태가 되어, 고하중영역까지의 도달시간을 빨라지게 할 수 있다.Further, by making the stroke of the nozzle spring as small as possible, the nozzle is in the rigid state, and the reaching time to the high-load region can be accelerated.
3) 낮은 가압량일 때 높은 정밀도로 제어가 가능하다3) High precision control at low pressurization
가압량이 낮을 때는, 노즐 스프링에 의해, 변위량에 대한 가압량의 변화가 작기 때문에, 양호한 정밀도로 제어할 수 있다.When the amount of pressurization is low, the change in the amount of pressurization with respect to the amount of displacement is small by the nozzle spring, so that the control can be performed with good precision.
또한, 실시형태와 같이, 고하중 노즐은, 가압용으로 넓은 받침대(臺座)를 설치하는 동시에, 노즐 스프링의 효과에 의해 고속(하중 제어를 이용하지 않음) 흡착이 가능하다.Also, as in the embodiment, the high-load nozzle can be provided with a large pedestal for pressurization, and can perform adsorption at a high speed (without using load control) due to the effect of the nozzle spring.
(다른 실시예)(Another embodiment)
실시형태 3에서는, Z 슬라이더부에 하중검출용의 로드 셀을 내장한 방식을 이용하였으나, 하중검출을 Z 모터의 부하 토크로 검출하는 토크 제어에 있어서도 동일한 효과가 인정된다.In the third embodiment, the load cell for load detection is incorporated in the Z-slider portion. However, the same effect can be obtained in the torque control for detecting the load detection by the load torque of the Z motor.
또한, 실시형태 3에서는, 로드 셀에 의한 검출에 근거한 제어를 행하였으나, 전류 제어로도 가능하다.In the third embodiment, the control based on the detection by the load cell is performed, but the current control can also be performed.
〈발명의 개요 4〉<Outline of invention 4>
본 발명은, 전자부품을 흡착 노즐에 의해, 부품 공급부로부터 기판 상으로 이동탑재하는 마운터 장치로서, 흡착 노즐이 부품을 기판면에 대해 누르는 압력을 검출하는 센서를 가지는 동시에, 노즐의 누르는 힘이, 전용의 가압 모터, 또는 노즐의 승강수단의 추력(推力)으로부터 얻어지는 구조이며, 가압력의 설정범위의 50% 미만의 범위에서, 상기 압력센서의 출력을 참조하여, 가압제어하고, 상기 가압범위를 초과하는 부분은 모터의 전류값을 참조하여 가압제어하는 방식이다.According to the present invention, there is provided a mounting device for mounting an electronic component on a substrate from a component supply section by a suction nozzle, the suction nozzle having a sensor for detecting a pressure with which the component is pressed against the substrate surface, And the pressure is controlled by referring to the output of the pressure sensor in a range of less than 50% of the setting range of the pressing force, and when the pressure exceeds the pressing range Is a method of controlling the pressure by referring to the current value of the motor.
또한, 상기 가압력의 설정범위의 50% 미만의 범위에서 얻은 압력센서의 출력값과, 모터의 전류값이 비례관계에 있음을 이용하여, 상기 가압범위를 초과하는 부분은 모터의 전류값으로부터 가압력을 추측하여 가압제어한다.Further, by using the fact that the output value of the pressure sensor obtained in the range of less than 50% of the setting range of the pressing force is proportional to the current value of the motor, the portion exceeding the above- Thereby controlling the pressure.
일본국 특허공보 제2877120호에는, 전자부품을 탑재할 때의 압력을, 압력검출부에서 검출한 가압값에 의해 제어하는 전자부품 탑재장치의 압력검출부에, 저가압용과 고가압용을 준비하여, 설정한 가압값을 초과하면, 저가압용의 압력검출부로부터, 고가압용의 압력검출부로 전환하는 기술이 개시되어 있다.Japanese Patent Publication No. 2877120 discloses a technique in which a low pressure application and a high pressure application are prepared in a pressure detection portion of an electronic part mounting apparatus for controlling the pressure when an electronic component is mounted on the basis of a pressure value detected by a pressure detection portion, A pressure detecting section for low pressure is switched from a pressure detecting section for high pressure to a pressure detecting section for low pressure.
그 장점은, 고가압용의 압력검출부는, 저가압일 때, 노이즈 등의 영향으로 잘 판독되지 않는 문제를 해결할 수 있다는 것이다.The advantage is that the pressure detecting portion for high pressure can solve the problem that it is not read well due to the influence of noise or the like when the pressure is low.
다음으로는, 그 장점에 대해 보충설명한다.Next, the advantages will be described.
도 17은, 압력검출부의 전기적으로 양호한 환경에 있어서의 무부하시의 출력의 일례를 나타낸 것이다.Fig. 17 shows an example of the output at the time of no-load in the electrically good environment of the pressure detecting section.
상기 가압검출부는, 가압력의 정격이 100N이며, 그 때 10V를 출력하도록 설정하였다. 이때의 노이즈 성분은, ±10㎷였다.The pressure detecting section is set so that the pressing force is rated at 100 N, and 10 V is output at that time. The noise component at this time was +/- 10 mu m.
이와 같이, 가압검출부의 출력에는 노이즈가 타고 들어가는 것이 일반적이기 때문에, 만약 ±10㎷의 노이즈가 타고 들어가면, 예컨대 10N일 때, 가압검출부의 출력이 10N/100N×10V=1V이기 때문에, ±1%의 오차가 검출되게 된다. 1N일 때는 ±10%의 오차가 검출되게 된다.Since the output of the pressure detection section is 10 N / 100 N x 10 V = 1 V, when the noise of ± 10 kV rises, for example, when the noise is 10 N, the output of the pressure detection section is generally ± 1% Error is detected. When 1 N, an error of ± 10% is detected.
그러나, 가압력의 정격이 10N에서 10V를 출력하는 저가압용의 가압검출부와, 가압력의 정격이 100N에서 10V를 출력하는 고가압용의 가압검출부를 사용한, 상기 일본국 특허공보 제2877120호의 방법을 이용하면, 1N의 저가압시라도 노이즈에 의한 오차는 ±10%가 되어, 문제를 완화시킬 수 있는 것이다.However, by using the method of Japanese Patent Publication No. 2877120, which uses a pressure detecting portion for low pressure which outputs a pressure of 10 N to 10 V and a pressure detecting portion for high pressure which outputs a pressure of 10 N at 100 N The error caused by the noise becomes ± 10% even if the pressure is 1N, which can alleviate the problem.
그러나, 가압검출부는 일반적으로 고가이며, 상기 일본국 특허공보 제2877120호의 방법에서는, 이것을 2개 이상 사용해야 한다는 단점이 있었다.However, the pressure detecting portion is generally expensive, and in the method of Japanese Patent No. 2877120, there is a disadvantage that two or more of them must be used.
(실시형태 4)(Fourth Embodiment)
도 18에는 실시에 있어서 필요한 기계적 구성이 도시되어 있다. 도면 중, 전술한 실시형태 1과 마찬가지로, 13은 탑재 헤드부, 18은 전자부품, 23은 Z축 모터, 24는 θ축 모터, 100은 베이스 프레임, 101은 리니어 가이드, 102는 수직 Z 구동부, 104는 노즐 샤프트, 105는 수직 회전 구동부 베어링, 106은 회전 베어링, 107은 스플라인 베어링, 108은 θ모터 풀리, 109는 타이밍 벨트, 110은 커플링, 111은 볼나사의 나사부, 118은 볼나사의 너트부, 131은 흡착 노즐이며, 143은 로터리 부시 베어링, 144는 가압검출부, 150은 가압용 받침대이다.Fig. 18 shows a mechanical configuration necessary for the implementation. In the drawing, like the first embodiment, reference numeral 13 denotes a mounting head, 18 denotes an electronic component, 23 denotes a Z-axis motor, 24 denotes a? -Axis motor, 100 denotes a base frame, 101 denotes a linear guide, Reference numeral 104 denotes a nozzle shaft, 105 denotes a vertical rotation drive bearing, 106 denotes a rotation bearing, 107 denotes a spline bearing, 108 denotes a? Motor pulley, 109 denotes a timing belt, 110 denotes a coupling, 111 denotes a ball screw thread, Numeral 131 denotes an adsorption nozzle, numeral 143 denotes a rotary bushing bearing, numeral 144 denotes a pressure detecting portion, and numeral 150 denotes a pressurizing pedestal.
본 실시예에서는, 전자부품에 가하는 가압력의 제어 영역이 0∼100N인 경우에 대해 설명한다.In this embodiment, the case where the control range of the pressing force applied to the electronic component is 0 to 100N will be described.
도 18은, 슬라이딩 등에 의한 가압력의 검출 오차를 줄이기 위해, 전자부품에 가해지는 가압력이 가능한 한 손실없이 압력검출부에 전달되는 구성으로 되어 있음을 나타내고 있다.Fig. 18 shows that the pressing force applied to the electronic component is transmitted to the pressure detecting portion without loss as much as possible in order to reduce the detection error of the pressing force due to sliding or the like.
본 구성에서는, 흡착 노즐(131)이 연직 상방으로 눌리는 힘을, 노즐 축(104)에 설치된 압력검출부(144)에서 검출한다.In this configuration, the pressure detecting portion 144 provided on the nozzle shaft 104 detects the force of the suction nozzle 131 being pushed vertically upward.
또한, 본 실시예에서 사용하는 Z축 모터(23)는 서보 모터이다.The Z-axis motor 23 used in this embodiment is a servo motor.
다음으로, 도 19에 본 발명에서 필요한 제어에 관한 블록 구성을 나타내었다. 도면 중, 123은 모터 인코더, 124는 서보 드라이버, 125는 CPU이다.Next, Fig. 19 shows a block configuration related to control required in the present invention. In the figure, reference numeral 123 denotes a motor encoder, reference numeral 124 denotes a servo driver, and reference numeral 125 denotes a CPU.
도시된 바와 같이, CPU(125)는 압력검출부(144)로부터의 가압 정보(가압값)와, 서보 드라이버(124)로부터의 모터 전류 정보(모터 전류값)에 근거하여, 서보 드라이버(124)에 위치명령과 가압명령(명령값)을 내보낸다.As shown in the figure, the CPU 125 controls the servo driver 124 based on the pressure information (pressure value) from the pressure detector 144 and the motor current information (motor current value) from the servo driver 124 The position command and the pressure command (command value) are output.
그 명령에 근거하여, 서보 드라이버(124)는 모터 구동 전류를 Z축 모터(서보 모터; 23)로 내보낸다. 또한, 모터 인코더(123)로부터 모터 위치 정보가 서보 드라이버(124) 내로 받아들여지게 된다.Based on the instruction, the servo driver 124 outputs the motor drive current to the Z-axis motor (servo motor) 23. In addition, the motor position information is received from the motor encoder 123 into the servo driver 124.
또한, 본 실시예에서는, 상기 일본국 특허공보 제2877120호에서 말하는 저가압 영역이 0N∼10N, 고가압 영역이 10N∼100N이라 가정해 둔다.In the present embodiment, it is assumed that the low-pressure region is 0N to 10N and the high-pressure region is 10N to 100N as described in Japanese Patent No. 2877120.
다음으로, 도 19의 제어 블록을 이용하여 가압력을 제어하는 준비 순서가 도 20에 도시되어 있다.Next, a preparation procedure for controlling the pressing force using the control block of Fig. 19 is shown in Fig.
도 20의 흐름에 있어서, 우선, 압력검출부의 교정(calibration)에 의해, 노즐(131)이 가압되어 있지 않은 상태의 가압값을 0N으로 하고, 이때의 모터 구동 전류(I0)를 기억해둔다(단계 S21).In the flow of Fig. 20, first, the pressure value of the state in which the nozzle 131 is not pressed is set to 0N by the calibration of the pressure detecting section, and the motor drive current I0 at this time is stored S21).
그런 다음, 도 18의 가압용 받침대(150)에, 노즐(131)을 꽉 누르고, 모터(23)를 구동하여 Z축을 서서히 하강시켜(단계 S22), 압력검출부(144)가 10N을 검출(단계 S23)했을 때의 모터 구동 전류(I10)를 기억해둔다(단계 S24).Then, the nozzle 131 is pressed against the pressing pedestal 150 in Fig. 18, the motor 23 is driven to gradually lower the Z axis (step S22), and the pressure detecting part 144 detects 10N S23) is stored (step S24).
일반적으로, 서보 모터의 전류와 가압력은, 모터의 회전수가 변하지 않으면 비례하기 때문에, 10N부터 100N까지의 가압력은, 0N일 때와 10N일 때의 전류값으로부터 추측이 가능하므로, 이것을 CPU(125)에서 연산하여 기억해둔다.Generally, since the current and the pressing force of the servomotor are proportional to the number of revolutions of the motor, the pressing force from 10N to 100N can be estimated from the current values at 0N and 10N, And stores it.
이러한 관계를, 도 21에 나타내었다.This relationship is shown in FIG.
또한, 전자부품(18)을 탑재할 때, 가압명령이 0N부터 10N의 저가압 영역인 경우는, 압력검출부(144)로부터의 가압값을 사용한다.When the electronic component 18 is mounted, the pressure value from the pressure detector 144 is used when the pressure instruction is in the low pressure region from 0N to 10N.
그리고, 가압명령이 10N을 초과하는 고가압 영역에서는, 압력검출부(144)를 사용하지 않고, 도 21의 특성과 모터 구동 전류로부터 추측한 가압값을 사용한다.In the high pressure region in which the pressure instruction exceeds 10N, the pressure detection unit 144 is not used, and the pressure value estimated from the characteristics shown in Fig. 21 and the motor drive current is used.
이때의 순서를 도 22에 나타내었다.The sequence at this time is shown in Fig.
도시된 바와 같이, 탑재 개시에 의해, 명령값을 설정하고, 그 값을 기억한다(단계 S31).As shown in the figure, the instruction value is set by the start of mounting and the value is stored (step S31).
이어서, 기억한 명령값은 저가압 영역인지의 여부를 판별하여(단계 S32), 저가압 영역이면 다음 단계 S33로 진행하고, 저가압 영역이 아니면 도 23의 단계 S36으로 진행한다.Then, it is determined whether or not the stored command value is a low pressure region (step S32). If the stored command value is in the low pressure region, the process proceeds to the next step S33, and if not, the process proceeds to step S36 in FIG.
단계 S33에서는, 전자부품을 노즐에 흡착하고, 탑재위치까지 헤드를 XY방향으로 이동시킨다.In step S33, the electronic component is sucked to the nozzle, and the head is moved to the mounting position in the XY directions.
이어서, 전자부품을 탑재할 기판을 향해 저속으로 하강시킨다(단계 S34).Subsequently, the substrate is lowered at a low speed toward the substrate on which the electronic component is to be mounted (step S34).
다음으로, 가압값이 명령값을 초과했는지의 여부를 판별하여(단계 S35), 명령값을 초과했으면 처리를 종료하고, 명령값을 초과하지 않았으면 단계 S34로 되돌아와 이후의 처리를 반복한다.Next, it is determined whether or not the pressurized value exceeds the command value (step S35). If the command value is exceeded, the processing is terminated. If the command value is not exceeded, the process returns to step S34 and the subsequent processing is repeated.
또한, 도 23에 나타낸 바와 같이, 단계 S36에서는, 도 21의 특성을 이용하여 명령값의 단위를 압력으로부터 전류로 변환하여, 기억한다.In addition, as shown in Fig. 23, in step S36, the unit of command value is converted from pressure to current by using the characteristic of Fig. 21 and stored.
이어서, 전자부품을 노즐에 흡착하고, 탑재위치까지 헤드를 XY방향으로 이동시킨다(단계 S37).Subsequently, the electronic component is sucked to the nozzle and the head is moved to the mounting position in the XY direction (step S37).
이어서, 전자부품을 탑재할 기판을 향해 저속으로 하강시킨다(단계 S38).Subsequently, the substrate is lowered at a low speed toward the substrate on which the electronic component is to be mounted (step S38).
그런 다음, 모터 전류값이 명령값을 초과했는지의 여부를 판별하고(단계 S39), 명령값을 초과했으면 처리를 종료하고, 명령값을 초과하지 않았으면 단계 S38로 되돌아와 이후의 처리를 반복한다.Then, it is determined whether or not the motor current value exceeds the command value (step S39). If the command value is exceeded, the process is terminated. If the command value is not exceeded, the process returns to step S38 and the subsequent process is repeated .
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 상기 일본국 특허공보 제2877120호의 효과를 압력검출부 1개로 달성할 수 있다.As described above, according to the present invention, the effect of the Japanese Patent Publication No. 2877120 can be achieved with one pressure detecting unit.
〈발명의 개요 5〉SUMMARY OF THE INVENTION [
본 발명은, 전술한 발명의 개요 1의 가압 제어 시스템에 있어서, 가압 제어시의 이상상태 판정 결과에 추가하여, 노즐의 선단 좌표, 로드 셀에서의 계측 하중값, 부품 종류에 근거하여 이상 검지시의 대응 동작을 구분하는 것이다.According to the present invention, in the pressure control system of Outline 1 of the above-described invention, in addition to the result of the abnormality state determination at the time of pressure control, based on the tip coordinates of the nozzle, the measurement load value in the load cell, As shown in FIG.
또한, 부품이 기판으로부터 받는 충격 하중을 허용범위 내로 억제하는 수단으로서, 부품 종류마다 규정된 충격시간, 부품 탑재시의 Z축 방향 이동속도에 근거하여 산출된 충격하중 계산 결과가 부품의 허용 충격하중을 초과하지 않는 범위에서, 최대의 Z방향 이동속도를 산출한다.As a means for suppressing the impact load received from the board within the allowable range, the impact load calculation result calculated based on the impact time specified for each component type and the Z-axis direction movement speed at the time of mounting the component, The maximum Z-direction moving speed is calculated in a range that does not exceed the Z-direction moving speed.
(실시형태 5)(Embodiment 5)
본 실시예에서는, 전술한 실시형태 1의 도 7에 있어서, 가압시간 경과 후, 진공 에어를 OFF로 하고, 하중제어용으로 변경된 모터 게인을 원래대로 되돌리기 위해, 목표 좌표와 실좌표의 괴리가 없어지는 좌표로 Z축을 이동시킨 다음, 게인을 원래대로 되돌리고 고속으로 상승동작을 행하여, 다음 부품의 흡착동작으로 이행한다.In this embodiment, in Fig. 7 of the above-described first embodiment, after the lapse of the pressing time, the vacuum air is turned OFF and the motor gain changed for load control is returned to the original state, The Z-axis is moved by the coordinates, the gain is returned to its original value, and the operation is performed at a high speed to shift to the next component suction operation.
〈하중제어용의 모터 게인에 대해〉<Regarding Motor Gain for Load Control>
전술한 바와 같이, 하중동작시에는, 노즐 선단의 목표 좌표에 대한 최대 지연량이 0.75㎜가 되는 게인이 설정되어 있다. 이것은, 도 24에 나타낸 바와 같이, 지정 하중마다의 최대 지연량이 일정해지는 게인을 설정함으로써, 하중제어시의 노즐 선단 좌표를 높은 정밀도로 제어하기 위한 것이다.As described above, in the load operation, a gain is set such that the maximum delay amount with respect to the target coordinates of the nozzle tip becomes 0.75 mm. This is for controlling the nozzle tip coordinates at the time of load control with high precision by setting a gain that makes the maximum delay amount constant for each designated load as shown in Fig.
하중제어용 게인은, 지정된 하중을 토대로, 비례 요소, 미분 요소, 적분 요소 등의 파라미터값을 계산에 의해 구하는 방법과, 미리 규정된 테이블로부터 취득하는 방법이 있다.The gain for load control has a method of obtaining parameter values such as a proportional element, a differential element, and an integral element by calculation based on a specified load, and a method of obtaining from a predefined table.
〈하중 동작 속도에 대해〉<About the load operation speed>
상기 실시예에서는, 하중 제어 동작시의 축 동작 속도는 저속(4㎜/s 정도)으로 하고 있으나, 축의 동작 속도를 느리게 하는 것은 탑재 택트(tact)에 영향을 주기 때문에, 성능 개선의 면에서 가능한 한 고속 동작이 바람직하다.In the above embodiment, the shaft operation speed at the time of the load control operation is set to a low speed (about 4 mm / s). However, since the operation speed of the shaft is made slow, it affects the mounting tact, A high-speed operation is preferable.
하중 제어시의 동작 결정 조건으로서는, 다음의 2가지 점을 들 수 있다.The following two points can be given as the operation determination conditions at the time of load control.
1) 충돌(기판 접촉) 하중이 지정 하중 이하일 것.1) The impact (substrate contact) load should be less than the specified load.
2) 반응 지연 허용 시간의 하중 변화량이 제어 정밀도를 상회하지 않을 것.2) The amount of change in the load of the response delay time should not exceed the control accuracy.
이에, 하중 제어의 예비 동작으로서, 실제로 탑재할 부품을 흡착하여, 기판 상에서 하중 동작을 행하고, 접촉 하중을 측정함으로써 상기 2가지 점을 만족하는 최적의 하강 속도를 구한다.Thus, as a preliminary operation of the load control, a component to be actually mounted is picked up, a load operation is performed on the substrate, and a contact load is measured to obtain an optimum falling speed satisfying the above two points.
또한, 접촉 하중은 충격량(力積)의 계산으로부터 다음의 식에 의해 구할 수 있다.The contact load can be obtained from the calculation of the impulse (impulse) by the following equation.
Figure 112012012973100-pat00001
Figure 112012012973100-pat00001
따라서, 예비 동작을 하지 않더라도 계산에 의해 하강속도는 산출이 가능해진다.Therefore, even if the preliminary operation is not performed, the descent rate can be calculated by calculation.
이 경우, 접촉 후의 하강속도는 접촉 하중을 최대값으로 계산하기 때문에 0㎜/s(순간 정지)에 근사하며, 충돌시간은 미리 부품의 종류나 형상, 기판 두께 등의 데이터에 대한 시간을 내부 테이블로 가지고, 생산 프로그램의 정보로부터 최적의 충돌시간을 채용하여, 접촉 하중을 계산한다.In this case, the descending speed after contact is approximated to 0 mm / s (instantaneous stop) because the contact load is calculated as the maximum value, and the time for the data such as the type, shape, And the contact load is calculated by adopting the optimum collision time from the information of the production program.
하강속도를 계산에 의해 산출한 경우는, 실제와의 부품의 오차를 수정하기 위해, 생산 동작시의 접촉 하중을 피드백하여, 하강속도를 미세 조정한다.When the descending speed is calculated by calculation, the contact load at the time of production operation is fed back to fine-adjust the descending speed in order to correct the component error with the actual.
〈하중 동작시의 에러 판정에 대해〉<Regarding Error Judgment in Load Operation>
탑재 하중을 제어하는 목적은 탑재부품에 따라 다양하며, 이 때문에 넓은 가압 범위와 가압 정밀도가 요구되고 있다.The purpose of controlling the on-load is variable depending on the parts to be mounted, and therefore, a wide pressurizing range and pressure precision are required.
탑재 하중의 제어 목적으로서는 다음과 같은 경우가 있다.There are the following cases for the purpose of controlling the loading load.
1) 웨이퍼 받침대 등과 같이 얇고 약한 부품이어서, 지나치게 큰 부하를 가하면 부품이 파손되어 버리기 때문에, 부품에 가해지는 하중값을 일정값 이하로 제어하고자 하는 경우.1) If you want to control the load applied to the part to be less than a certain value because it is a thin and weak part like a wafer stand, and the part is damaged if an excessive load is applied.
2) 범프 부품에서, 범프의 크기(높이)가 균일하지 않아, 탑재시에 모든 범프가 정확하게 접지되지 않을 가능성이 있기 때문에, 일정한 힘으로 가압하여 범프의 높이를 균일하게 하고자 하는 경우.2) In the case of bump parts, the size (height) of the bumps is not uniform, and all the bumps may not be correctly grounded at the time of mounting, so that the bump height is made uniform by pressing with a constant force.
3) 커넥터 부품을 압입하고자 하는 경우.3) When you want to press the connector part.
이와 같은 목적이 상이한 동작에서는, 이상동작의 판정 조건이나, 이상동작시의 대응을 전환하는 것이 바람직하다.It is preferable to switch the determination conditions of the abnormal operation and the correspondence at the time of the abnormal operation in the above-described different operations.
따라서, 탑재부품의 종류나 외형 등으로부터 에러 판정 조건을 전환하는 제어를 실시한다.Therefore, control is performed to switch the error determination conditions from the type and outline of the mounted parts.
에러 판정 처리의 시퀀스는 도 25에 도시되어 있다.The sequence of error determination processing is shown in Fig.
1) 제 2 높이까지 Z축 하강 개시1) Z-axis descent starts to the second height
실시형태 1의 도 5의 「2」기판면에 접촉을 개시하기 직전인 제 2 Z 높이까지 하강한다(단계 S41).Is lowered to the second Z height immediately before the start of contact with the substrate surface "2" in FIG. 5 of Embodiment 1 (step S41).
2) 하중값 취득2) Acquisition of load value
제 2 Z 높이에서 모터 속도나 게인을 전환하기 전에 로드 셀의 하중값을 취득한다(단계 S42).The load value of the load cell is acquired before switching the motor speed or gain at the second Z-height (step S42).
3) 하중값 판정3) Determination of load value
제 2 Z 높이에서 로드 셀에 하중이 가해지고 있는 경우는 올바른 부품이 이미 접촉하고 있거나, 올바른 하중값을 취득하지 못했기 때문에 에러가 된다(단계 S43).If a load is applied to the load cell at the second Z-height, an error occurs because the correct component is already in contact or the correct load value can not be obtained (step S43).
4) 하중 동작 개시4) Start of load operation
모터 속도나 게인을 변경하여, 하강 동작을 개시한다(단계 S44).The motor speed and gain are changed, and the down operation is started (step S44).
실시간으로 로드 셀의 하중값을 감시하는 하중 감시 태스크를 기동하여, 하중값의 감시를 개시한다(단계 S51).The load monitoring task for monitoring the load value of the load cell is activated in real time, and monitoring of the load value is started (step S51).
5) 이벤트 수신5) Receive event
하중 감시 태스크로부터, 로드 셀의 하중값이 0으로부터 변화했을 때(단계 S52)나, 지정 하중을 대폭적으로 오버한 하중을 검지했을 때(단계 S53) 등과 같이, 에러 판정을 할 때 이벤트 통지를 수신한다(단계 S45).An event notification is received from the load monitoring task when the load value of the load cell changes from zero (step S52) or when a load that significantly overloads the specified load is detected (step S53) (Step S45).
6) Z축 높이 취득6) Acquisition of Z axis height
에러 판정을 하기 위해, 이벤트 수신시의 Z축 높이를 취득한다(단계 S46).In order to make an error determination, the height of the Z axis at the time of event reception is obtained (step S46).
7) 에러 판정7) Error judgment
부품의 종류나 외형 사이즈 등을 사용하여, 에러 판정을 한다(단계 S47).An error is determined using the type of the component, the external size, and the like (step S47).
에러 판정 조건의 상세는 표 1에 나타낸다.Details of the error determination conditions are shown in Table 1.
8) 가압 시간 경과8) Pressurization time lapse
지정 하중 시간의 가압 동작이 완료되기까지 상기 1)∼8)의 처리를 반복한다(단계 S48).The above-mentioned steps 1) to 8) are repeated until the pressing operation of the designated load time is completed (step S48).
9) 하중 감시 종료 이벤트 발행9) Load monitoring end event issue
지정 하중 시간의 가압 동작이 완료되면 하중 감시 태스크에 종료 이벤트를 발행하고, 하중 동작을 종료한다(단계 S49).When the pressing operation of the designated load time is completed, the end event is issued to the load monitoring task, and the load operation is ended (step S49).
10) 에러 처리10) Error handling
하중 에러시의 에러 처리를 실행한다(단계 S50).An error process at the time of a load error is executed (step S50).
[표 1][Table 1]
Figure 112012012973100-pat00002
Figure 112012012973100-pat00002
본 발명에 의하면, 실시형태 1에 의해 얻어지는 효과에 추가하여, 모터의 축 좌표 관리에 오차가 생기지 않음으로써, 부품의 종류나 외형 사이즈 등으로부터 용도에 맞는 에러 판정이 가능해지는 효과를 발휘할 수 있다.According to the present invention, in addition to the effect obtained by the first embodiment, no error is caused in the axis coordinate management of the motor, so that it is possible to obtain the effect of making the error determination suitable for the application from the kind of the component and the outer size.
〈발명의 개요 6〉SUMMARY OF THE INVENTION [
본 발명은, Z축 모터의 전류값으로부터 인가 하중을 검출하고, Z축 모터를 제어함으로써 부품을 기판에 꽉 눌러 인가 하중을 제어하는 가압 제어 헤드에 있어서, 미리 기억하고 있던 Z축 좌표에 대한 코깅 토크를 가압 동작시에 보정값으로서 사용함으로써, 가압탑재시의 가압 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a pressure control head for detecting an applied load from a current value of a Z-axis motor and controlling an applied load by pressing a component against a substrate by controlling the Z-axis motor, And the torque is used as a correction value at the time of the pressurizing operation, so that the pressing accuracy at the time of pressure mounting can be improved.
또한, 코깅 토크의 크기를 Z축 좌표에 따라 기억한다.Further, the magnitude of the cogging torque is stored according to the Z-axis coordinate.
또한, Z축 모터의 전류값을 Z축 좌표 또는 Z축 모터의 회전각도에 따라 보정하여, 코깅 토크의 영향을 감소시킴으로써, 가압탑재시의 가압 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한다.Further, by correcting the current value of the Z-axis motor in accordance with the Z-axis coordinate or the rotation angle of the Z-axis motor, the influence of the cogging torque is reduced, so that the pressing precision at the time of pressure mounting can be improved.
또한, 가압동작시에 코깅 토크의 보정값으로서 사용하는 보정값을, 축 게인이나 동작속도를 가압탑재시와 동일한 상태로 하여 취득함으로써, 보정값의 정밀도를 향상시켜 가압탑재시의 가압 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한다.Further, by acquiring the correction value used as the correction value of the cogging torque at the time of the pressing operation in the same state as that at the time of pressure mounting, the accuracy of the correction value is improved and the pressing accuracy at the time of pressure mounting is improved .
또한, 가압탑재시의 동작 게인이나 동작 방법의 차이에 따른 코깅 토크의 변화를, 기억영역에 저장된 코깅 토크 데이터를 사용하여, 보정식에 의해 변환함으로써, 동작상태의 변화에 따른 코깅 토크의 변화를 흡수하여, 높은 정밀도로의 가압탑재를 유지시킬 수 있도록 한다.It is also possible to change the cogging torque according to the change of the operating state by converting the change of the cogging torque due to the difference of the operation gain and the operation method at the time of pressure mounting by the correction formula using the cogging torque data stored in the storage area So that it is possible to maintain the pressure mounting with high precision.
(과제)(assignment)
전술한 실시형태 1의 하중 검출 수단을 이용하지 않고 가압 탑재를 행하는 헤드 구성예에 있어서, Z축 가동부와 Z축 모터를 볼나사를 통해 직결시킴으로써, 전자부품에 대한 인가하중이 모터에 직접 전달되도록 하고 있다.In the example of the head configuration in which the pressure detection is performed without using the load detecting means of the above-mentioned Embodiment 1, the Z-axis movable portion and the Z-axis motor are directly connected through the ball screw so that the applied load to the electronic component is directly transmitted to the motor .
이에 따라, 부품과 모터 간의 인가하중의 오차 발생부는 볼나사와 크로스 롤러 가이드에 한정되며, 이들의 슬라이딩 저항을 감소시킴으로써, 부품과 모터 간의 오차가 작아져, 저하중영역에서의 가압탑재가 실현가능해진다.Accordingly, the error generation part of the applied load between the part and the motor is limited to the ball screw and the cross roller guide. By reducing the sliding resistance thereof, the error between the part and the motor is reduced, It becomes.
또한, 서보 모터는 모터동작시의 내부저항이 되는 코깅 토크를 가지고 있으며, 일반적으로는 정격 토크의 5∼10% 정도로 되어 있다.The servomotor has a cogging torque which is an internal resistance at the time of motor operation, and is generally about 5 to 10% of the rated torque.
Z축 가동부는 고속동작을 전제로 하여 설계되어 있기 때문에, 통상의 고속동작시의 동작 토크가 100%가 되도록 모터가 선정되어 있다.Since the Z-axis moving part is designed on the premise of high-speed operation, the motor is selected so that the operating torque during normal high-speed operation becomes 100%.
상기 구조의 가압 헤드에서는, 저하중의 가압을 행할 경우에, 모터의 동작 토크를 10% 이하로 저하시키는 경우가 있다. 이와 같이 저출력영역에서 사용하면 코깅 토크의 영향을 받아, 올바른 가압동작을 할 수 없다는 문제가 발생한다.In the pressure head having the above structure, when the pressure is being applied while the pressure is lowered, the operation torque of the motor may be lowered to 10% or less. When used in such a low output range, there is a problem that the correct pressing operation can not be performed due to the influence of the cogging torque.
본 발명에서는, 모터의 토크값을 참조하여, 가압탑재를 행하는 제어에 있어서 모터의 코깅 토크의 영향을 배제함으로써, 저하중영역에서의 가압 탑재 동작의 실현과, 모든 하중영역에서 코깅 토크를 가압 정밀도를 향상시키기 위한 수단을 제안한다.In the present invention, by referring to the torque value of the motor, the influence of the cogging torque of the motor in the control for performing the pressure mounting is excluded, realization of the pressurized mounting operation in the low load region, and the cogging torque in all the load regions, And the like.
(실시형태 6)(Embodiment 6)
전술한 헤드 구성에 있어서, 가압탑재시와 동일한 조건으로 Z축을 일정 속도로 하강시켰을 때의 전류값 파형을 도 26에 나타내었다.26 shows the current value waveform when the Z axis is lowered at a constant speed under the same conditions as those in the pressure mounting in the above-described head configuration.
Z축을 일정 속도로 하강시키고 있기 때문에, 전류값은 일정값이 되어야 함에도 불구하고, 코깅 토크로 인한 영향으로 주기적으로 전류값에 변동이 일어나는 것을 알 수 있다. 도 26의 파형은 2회분의 측정 결과를 나타낸 것인데, 1회째와 2회째의 측정결과에는 차이가 없이 안정되어 있다.Since the Z axis is lowered at a constant speed, although the current value should be a constant value, it can be seen that the current value fluctuates periodically due to the influence of the cogging torque. The waveform of Fig. 26 shows the measurement results of two times, and the measurement results of the first and second times are stable without any difference.
참고로, 코깅 토크가 경시변화되지 않는 특성인 것은 주지된 사실이다.For reference, it is well known that the cogging torque is a characteristic that does not change over time.
도 26에서 사용한 모터의 경우, 전류값의 변동폭은 정격 토크의 -2%∼+1%로 되어 있으며, 이 변동폭을 하중값으로 환산하면 대략 3N 정도의 폭으로 전류값이 진동하고 있는 것이 된다.In the case of the motor shown in Fig. 26, the fluctuation range of the current value is -2% to + 1% of the rated torque, and when the fluctuation width is converted into the load value, the current value oscillates with a width of about 3N.
이것은, 가압탑재시에는 3N 정도의 오차를 수반하게 됨을 나타내는 것이다.This indicates that an error of about 3N is accompanied by pressure mounting.
본 발명에서는, 이러한 코깅 토크값을 미리 취득하여, 가압탑재시의 Z축 높이에 따라 코깅 토크의 영향을 보정함으로써, 높은 정밀도의 가압탑재를 실현한다.In the present invention, this cogging torque value is obtained in advance and the influence of the cogging torque is corrected in accordance with the Z-axis height at the time of pressure mounting, thereby realizing press-mounting with high precision.
〈대상 모터의 코깅 토크 취득 처리〉<Cogging torque acquisition process of target motor>
헤드부의 조립부착 조정단계에서, 모터의 코깅 토크값을 취득한다. 코깅 토크값의 취득은, 가압동작시에 보다 가까운 게인 설정, 동작 상태로 행한다.And the cogging torque value of the motor is acquired in the assembling attachment adjustment step of the head part. Acquisition of the cogging torque value is performed with a gain setting and operation state closer to each other during the pressurizing operation.
코깅 토크값의 취득 시퀀스는 도 27과 같다.The acquisition sequence of the cogging torque value is shown in Fig.
1) 하중 노즐을 장착한다(단계 S61, 단계 S62).1) The load nozzle is mounted (step S61, step S62).
2) 가압 탑재 범위의 상한 높이로 이동하여, 축 게인을 가압탑재용 게인으로 변경한다(단계 S63, 단계 S64).2) Move to the upper limit height of the pressure mounting range, and change the shaft gain to pressure for mounting (step S63, step S64).
가압 탑재 범위 내의 데이터를 취득하기 위해, 가압 탑재 범위의 상한 높이를 측정 개시 높이로 한다(단계 S65).In order to obtain data within the pressure mounting range, the upper limit height of the pressure mounting range is set as the measurement start height (step S65).
3) Z축을 임의의 이동량(10㎛)만큼 하강시켜, 축 이동을 완료한 후, 전류값의 정정(整定)을 기다려 현재 좌표값과 그때의 전류값을 취득한다(단계 S66).3) The Z axis is lowered by an arbitrary movement amount (10 占 퐉), and after the axis movement is completed, the correction of the current value is waited for to obtain the current coordinate value and the current value at that time (step S66).
축 좌표는 슬라이딩 저항을 고려하여 명령 좌표가 아닌 실좌표로 한다.The axis coordinate is taken as the real coordinate, not the command coordinate, considering the sliding resistance.
4) 취득한 현재 좌표와 전류값을 내부 테이블에 저장한다(단계 S67).4) The acquired current coordinates and current values are stored in the internal table (step S67).
5) 전술한 3), 4)를 가압 탑재 범위의 하한 높이까지 반복한다(단계 S68).5) Repeat steps 3) and 4) to the lower limit height of the pressure application range (step S68).
6) 전술한 2)∼5)를 복수 회(5회) 행한다(단계 S69).6) The above steps 2) to 5) are performed a plurality of times (five times) (step S69).
7) 내부 테이블의 평균값을, 각 Z축 좌표에 대한 코깅 토크값으로서 채용하여, 기억영역에 저장한다(단계 S70).7) The average value of the inner table is adopted as the cogging torque value for each Z-axis coordinate and stored in the storage area (step S70).
이후, 기억영역에 저장된, 상한 높이부터 하한 높이까지의 Z축 좌표와 코깅 토크값의 데이터군(群)을 '코깅 토크 테이블'이라 부른다.Hereinafter, the data group (group) of Z-axis coordinates and cogging torque values from the upper limit height to the lower limit height stored in the storage area is called a "cogging torque table".
〈가압 탑재 동작시 처리〉&Lt; Processing in pressure mounting operation &gt;
가압 탑재 동작시에는, 가압 탑재 범위의 상한 높이까지 고속으로 Z축을 하강시켜, 게인을 전환한다. 이후, 가압탑재용의 동작 프로파일로 하강하여, 기판에 대한 접촉 검지나 목표 하중으로의 가압동작을 행한다.During the pressure mounting operation, the Z axis is lowered at a high speed up to the upper limit height of the pressure mounting range, and the gain is switched. Thereafter, the wafer is lowered to the operation profile for pressurized mounting, and contact detection or a pressing operation to the target load is performed on the substrate.
일정 주기로 모터 전류값과 Z축 좌표를 샘플링하고, 샘플링된 Z축 좌표에 따른 코깅 토크값을 기억영역에 저장되어 있는 코깅 토크 테이블로부터 선택하여, 취득한 전류값으로부터 코깅 토크의 영향만큼을 제외한 것을 실제 인가하중으로 한다.Sampling the motor current value and the Z-axis coordinate at regular intervals, selecting the cogging torque value according to the sampled Z-axis coordinate from the cogging torque table stored in the storage area, and subtracting the influence of the cogging torque from the obtained current value, Apply load.
보정할 코깅 토크값은 코깅 토크 테이블의 Z축 좌표와 가압탑재시의 실좌표로부터 근사 좌표의 직선 보완에 의해 산출한다.The cogging torque value to be corrected is calculated from the Z-axis coordinate of the cogging torque table and the actual coordinate at the time of pressure mounting by linear compensation of approximate coordinates.
이에 따라, 모든 가압영역에서 코깅 토크의 영향이 제외될 수 있기 때문에, 가압 정밀도를 향상시킬 수 있다.Thus, since the influence of the cogging torque can be excluded in all the pressing regions, the pressing precision can be improved.
〈축 상태에 의한 보정 처리〉&Lt; Correction process by axis state &gt;
가압 탑재 동작은, 저하중영역으로부터 고하중영역까지의 가압 탑재를 대상으로 하고 있다.The pressurized mounting operation is intended for pressurized mounting from a low-load area to a high-load area.
이 때문에, 저하중영역일 때와 고하중영역일 때는, 게인 설정이나 동작 프로파일, 동작 시퀀스가 달라진다.For this reason, the gain setting, the operation profile, and the operation sequence are different in the low-load area and the high-load area.
도 28에는 축의 동작 게인을 변경하여 동일한 전류 파형을 취득한 결과가 도시되어 있다.Fig. 28 shows a result obtained by obtaining the same current waveform by changing the operation gain of the axis.
파형의 주기는 변화되지 않았으나, 하중 게인일 때와 비교하면, 통상 게인일 때의 파형은 진폭이 커져 있다.The period of the waveform is not changed, but the amplitude of the waveform when the gain is normal is larger than that when the gain is the load.
마찬가지로, 도 29는 축의 상태변화에 따른 전류값의 변화를 나타낸 것이다.Likewise, FIG. 29 shows the change of the current value with the state change of the axis.
「1」부는 축 게인을 고속동작시의 설정으로부터 가압탑재시의 게인으로 전환했을 때의 전류값 변화이다.And &quot; 1 &quot; is the current value change when the shaft gain is switched from the setting at high speed operation to the gain at the time of pressure mounting.
게인 전환은 축을 정지시킨 상태(서보 록 상태)에서 행해진다.Gain switching is performed in the state that the axis is stopped (servo lock state).
「2」부는 가압탑재시의 게인으로 축 동작을 개시했을 때의 전류값 변화이다.And &quot; 2 &quot; is the change in the current value when the shaft operation is started with the gain at the time of pressure mounting.
정지시의 전류값으로부터 구동전류분 만큼 변화가 있으며, 정속상태가 되면 코깅의 영향이 나오고 있음을 나타내고 있다.The current value at the time of stopping changes by the amount of the driving current, and when the constant speed is reached, the influence of the cogging appears.
이와 같이, 동작시의 게인이나, 전류시의 취득 타이밍에 의해 취득되는 코깅 토크값은 변화한다.As described above, the gain at the time of operation and the cogging torque value acquired at the current acquisition timing change.
이러한 변화의 영향을 배제하기 위해, 축 상태별 코깅 토크 산출 파라미터를 사용한다.To exclude the influence of such a change, a cogging torque calculation parameter for each axis state is used.
산출 파라미터의 예를 표 2에 나타내었다.Examples of the calculation parameters are shown in Table 2.
[표 2][Table 2]
Figure 112012012973100-pat00003
Figure 112012012973100-pat00003
산출 파라미터는, 코깅 토크 파형의 신축계수(A)와, 시프트량(B)으로 이루어지며, 조정공정에서 취득한 코깅 토크 테이블 값에 대해 일차식 Y=AX+B의 형태로 산출한다.The calculation parameter is composed of the extensional coefficient A of the cogging torque waveform and the shift amount B and is calculated in the form of a linear equation Y = AX + B for the cogging torque table value obtained in the adjustment step.
이 산출 파라미터를 사용함으로써, 코깅 토크 테이블의 취득방법을 변경하거나, 코깅 테이블을 상태별로 복수 기억하거나 하는 일 없이, 동작 게인이나 동작 시퀀스의 변경에 대응할 수 있게 된다.By using this calculation parameter, it is possible to cope with the change of the operation gain and the operation sequence without changing the acquisition method of the cogging torque table or storing a plurality of cogging tables for each state.
〈계산식에 의한 코깅 토크 보정 처리〉&Lt; Cogging torque correction process by calculation formula &
상기 실시예에서는, 모든 가압 탑재 범위에 대해 코깅 토크값을 취득하여, 코깅 토크 테이블로부터 근사값을 취득하는 방법으로 행하였으나, 계산에 의한 취득방법도 가능하다.In the above embodiment, the cogging torque value is acquired for all the pressure mounting ranges and the approximate value is obtained from the cogging torque table. However, a calculation method can also be used.
전술한 바와 같이, 코깅 토크는 슬라이딩 저항이 적을 경우, 모터의 내부 구조가 그대로 코깅 토크의 주기로서 나오기 때문에, 모터 1회전분의 데이터와, Z축 높이에 대한 모터의 위치정보(회전각도 정보)를 보유하는 것만으로 적절한 코깅 토크값의 산출이 가능해지며, 보유하는 데이터 수를 줄여 코깅 토크값의 검색시간 단축을 도모할 수 있다.As described above, since the internal structure of the motor is present as a cycle of the cogging torque as it is when the sliding resistance is small, the cogging torque is calculated by using the data of one rotation of the motor and the position information (rotation angle information) It is possible to calculate an appropriate cogging torque value, and it is possible to reduce the number of data retained and to shorten the search time of the cogging torque value.
도 26의 모터가 1회전했을 때 코깅 토크가 4주기가 되는 모터인 경우의 계산에 의한 취득방법은, 각 주기의 코깅 토크값을 테이블 [4] [데이터 수], 기준점이 되는 주기의 정점이 취득된 Z축 좌표를 Z1, 코깅 주기를 T, 코깅 토크를 취득한 Z좌표를 Z0라 하면,In the case of a motor in which the cogging torque is four cycles when the motor of Fig. 26 makes one revolution, the calculation method by the calculation is as follows. The cogging torque value of each cycle is set in the table [4] Assuming that the obtained Z-axis coordinate is Z1, the cogging period is T, and the Z-coordinate obtained from the cogging torque is Z0,
오프셋 값(A)=(Z1÷(T×4)의 나머지 값)-(T×4)The offset value (A) = the remaining value of (Z1 / (T x 4)) - (T x 4)
적용 주기 번호(테이블 번호)=(Z0-A)÷T의 해(解)Application period number (table number) = (Z0-A) / T (solution)
테이블 번호=(Z0-A)÷T의 나머지 값을 테이블 데이터의 스텝 사이즈(step size)로 나눈 값이 되며, 테이블[테이블 번호] [데이터 번호]의 데이터가 보정하는 코깅 토크값이 된다.Is the value obtained by dividing the remaining value of the table number = (Z0-A) / T by the step size of the table data, and becomes the cogging torque value corrected by the data of the table [table number] [data number].
상기 계산식의 취득 플로우가 도 30에 도시되어 있다.The acquisition flow of the calculation formula is shown in Fig.
즉, 테이블을 준비하고 나서(단계 S81), 코깅 토크 테이블을 주기마다 분할하고(단계 S82), 그 분할된 데이터를 순차로 테이블에 저장한다(단계 S83).That is, after the table is prepared (step S81), the cogging torque table is divided for each cycle (step S82), and the divided data are sequentially stored in the table (step S83).
그리고, 주기(테이블)마다 평균값을 산출하여(단계 S84), 적용 테이블 검색식을 산출한다(단계 S85).Then, an average value is calculated for each cycle (table) (step S84), and the applied table search formula is calculated (step S85).
(예)(Yes)
코깅 토크 주기를 1.5㎜, 데이터의 스텝이 10㎛, Z1의 값이 33㎜일 때, 2㎜일 때의 코깅 토크값은The cogging torque value when the cogging torque cycle is 1.5 mm, the step of the data is 10 mu m, and the value of Z1 is 33 mm is 2 mm,
A=33㎜÷(1.5㎜×4)=5…3-(1.5㎜×4)A = 33 mm ÷ (1.5 mm × 4) = 5 3- (1.5 mm x 4)
따라서 A=-3㎜Therefore, A = -3 mm
테이블 번호=((2㎜-(-3㎜))÷1.5=3…1Table number = ((2 mm - (- 3 mm)) / 1.5 = 3 ... 1
따라서 테이블 번호=3Therefore, table number = 3
데이터 번호=1㎜÷10㎛=100Data number = 1 mm ÷ 10 μm = 100
따라서, 테이블[3] [100]에 저장되어 있는 토크값을 보정값으로서 사용한다. 또한, 데이터의 스텝 사이즈가 큰 경우는 전후의 데이터로 직선 보완하는 것도 가능하다.Therefore, the torque value stored in the table [3] [100] is used as the correction value. If the step size of the data is large, it is also possible to linearly compensate for the data before and after.
또한, 정밀도의 면에서는 뒤쳐지나 코깅 토크값을 Y값, Z축 좌표를 X값으로 한 다차원식으로 변환하여 기억하는 것도 가능하다.Further, it is also possible to convert the cogging torque value into the Y-value and the Z-axis coordinate to the multidimensional expression with the X value as the backward in terms of accuracy and to store them.
이상, 기술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 의하면, 이하에 열거하는 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, the following effects can be obtained.
1) 코깅 토크의 크기에 상관없이, 저하중영역에서의 가압 탑재 동작이 실현가능해진다.1) Regardless of the magnitude of the cogging torque, the pressure mounting operation in the low-load region can be realized.
2) 코깅 토크의 영향을 배제하여, 높은 정밀도의 가압 탑재 동작이 실현가능해진다.2) The effect of the cogging torque can be excluded, and a high-precision pressure mounting operation can be realized.
3) 동작 게인이나 동작 상태의 전환에 의해, 발생하는 코깅 토크값에 변화가 있더라도 동적으로 코깅 토크값을 계산할 수 있게 된다.3) It is possible to dynamically calculate the cogging torque value even if there is a change in the cogging torque value caused by the switching of the operation gain or the operation state.
1 : 전자부품 실장장치(마운터 장치)
10 : 기판
13 : 탑재 헤드부(가압 제어 헤드)
131 : 흡착 노즐
132 : 충격 완충 스프링
18 : 전자부품
23 : Z축 모터(서보 모터)
1: Electronic component mounting device (mounter device)
10: substrate
13: mounting head portion (pressure control head)
131: Adsorption nozzle
132: shock buffer spring
18: Electronic parts
23: Z axis motor (Servo motor)

Claims (9)

  1. 부품을 흡착하는 노즐(131)의 높이를 위치결정하는 서보 모터(servomotor; 23)와, 상기 노즐이 흡착한 상기 부품을 기판에 대해 누르는 가압량을 제어할 수 있는 가압 제어 헤드(13)를 구비하는 마운터 장치(1)로서,
    상기 서보 모터를, 상기 노즐이 상기 부품을 기판에 가압 탑재하는 가압원(源)으로서도 이용하고,
    상기 서보 모터의 명령 레벨 논리 좌표와 실좌표 간의 차에 의해 생기는 상기 서보 모터의 발생 출력 토크에 의해 상기 가압량을 가변되도록 하며,
    상기 발생 출력 토크를, 상기 서보 모터의 설정 가압량에 대응한 게인(gain)을 설정함으로써 조절하는 것을 특징으로 하는 마운터 장치.
    A servo motor (servomotor) 23 for positioning the height of the nozzle 131 for picking up the component, and a pressure control head 13 for controlling the pressing amount of the component sucked by the nozzle against the substrate (1) comprising:
    The servo motor is also used as a pressurizing source in which the nozzle presses the component onto the substrate,
    The control unit varies the pressing amount by an output torque generated by the servomotor caused by a difference between a command level logical coordinate and a real coordinate of the servo motor,
    And adjusts the generated output torque by setting a gain corresponding to the set pressing amount of the servomotor.
  2. 부품을 흡착하는 노즐(131)의 높이를 위치결정하는 서보 모터(23)와, 상기 노즐이 흡착한 상기 부품을 기판에 대해 누르는 가압량을 제어할 수 있는 가압 제어 헤드(13)를 구비하는 마운터 장치(1)로서,
    상기 서보 모터를, 상기 노즐이 상기 부품을 기판에 가압 탑재하는 가압원으로서도 이용하고,
    상기 서보 모터의 명령 레벨 논리 좌표와 실좌표 간의 차에 의해 생기는 상기 서보 모터의 발생 출력 토크에 의해 상기 가압량을 가변되도록 하며,
    상기 발생 출력 토크를, 상기 서보 모터의 위치 피드백 게인을 포함하는 제어 파라미터에 근거하여 가변되도록 한 것을 특징으로 하는 마운터 장치.
    A servo motor 23 for positioning the height of the nozzle 131 for picking up the component and a pressing control head 13 for controlling the pressing amount of pressing the component attracted by the nozzle against the substrate, As device (1)
    The servo motor is used as a pressurizing source for pressing the component onto the substrate by the nozzle,
    The control unit varies the pressing amount by an output torque generated by the servomotor caused by a difference between a command level logical coordinate and a real coordinate of the servo motor,
    Wherein the generated output torque is varied based on a control parameter including a position feedback gain of the servomotor.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어 파라미터는, 적분보상형 게인 파라미터의 유효성을 소정 레벨보다 낮게 설정한 것을 특징으로 하는 마운터 장치.
    3. The method of claim 2,
    Wherein the control parameter is set such that the validity of the integral compensation type gain parameter is lower than a predetermined level.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발생 출력 토크는, 상기 노즐이 목표 가압량을 유지하는 동작 유지시에, 상기 노즐의 높이를 이동시킬 수 있는 토크의 값을 최소단위로 하는 것을 특징으로 하는 마운터 장치.
    4. The method according to any one of claims 1 to 3,
    Wherein the generated output torque is a minimum value of a torque capable of moving the height of the nozzle when the nozzle holds the target pushing amount.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서보 모터에 의해 높이가 위치결정되는 슬라이더부를 더 구비하며,
    상기 노즐은, 탄성체를 통해 상기 슬라이더부에 대해 높이방향으로 이동가능하게 지지되어 있으며,
    상기 노즐은, 상기 가압량이 소정 레벨보다 낮은 경우는, 상기 탄성체의 탄성력에 의해 가압하고, 상기 가압량이 상기 소정 레벨보다 높은 경우는, 상기 노즐에 설치된 스토퍼(stopper)가 상기 슬라이더부와 접촉함으로써 상기 노즐과 상기 슬라이더부가 강체(剛體)인 상태가 되어 상기 서보 모터의 상기 발생 출력 토크에 의해 가압하는 것을 특징으로 하는 마운터 장치.
    4. The method according to any one of claims 1 to 3,
    Further comprising a slider portion whose height is positioned by the servo motor,
    Wherein the nozzle is supported movably in a height direction with respect to the slider through an elastic body,
    Wherein the nozzle is pressurized by an elastic force of the elastic body when the pressing amount is lower than a predetermined level and when a stopper provided on the nozzle contacts the slider part when the pressing amount is higher than the predetermined level, Wherein the nozzle and the slider are in a rigid state and pressurized by the generated output torque of the servomotor.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가압량을 검출하는 가압량 검출부를 더 구비하며, 상기 가압량이 설정범위의 50% 미만인 경우에는, 상기 가압량 검출부의 출력에 근거하여 상기 가압량을 제어하고, 상기 가압량이 설정범위의 50% 이상인 경우에는, 상기 서보 모터의 전류값에 근거하여 상기 가압량을 제어하는 것을 특징으로 하는 마운터 장치.
    4. The method according to any one of claims 1 to 3,
    Wherein the control unit controls the amount of pressurization based on the output of the pressurization amount detecting unit when the pressurization amount is less than 50% of the set range, and when the pressurization amount exceeds 50% of the set range, The controller controls the amount of pressure based on the current value of the servomotor.
  7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가압 제어 헤드는, 상기 노즐이 상기 부품을 상기 기판에 가압탑재할 때 상기 부품이 상기 기판으로부터 받는 충격하중이 상기 부품의 허용 충격하중을 초과하지 않는 범위에서 상기 노즐의 높이방향의 최대 이동속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 마운터 장치.
    4. The method according to any one of claims 1 to 3,
    Wherein the pressure control head has a maximum movement speed in the height direction of the nozzle in a range in which the impact load received by the component from the substrate does not exceed an allowable impact load of the component when the nozzle press- Of the mounter device.
  8. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가압 제어 헤드는, 상기 노즐의 가압동작시에, 상기 서보 모터의 출력 전류값으로부터 상기 노즐의 상기 가압량을 검출하는 동시에, 미리 정해진 높이방향의 좌표에 대한 코깅 토크(cogging torque)를 보정값으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 마운터 장치.
    4. The method according to any one of claims 1 to 3,
    Wherein the pressure control head detects a pushing amount of the nozzle from an output current value of the servo motor during a pressurizing operation of the nozzle and detects a cogging torque with respect to a coordinate in a predetermined height direction as a correction value Is used as the mount device.
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