WO2016178271A1 - 装着荷重推定システムおよび装着荷重推定方法 - Google Patents
装着荷重推定システムおよび装着荷重推定方法 Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to a mounting load estimation system and a mounting load estimation method for estimating a load applied to an electronic component when the electronic component is mounted on a circuit board.
- a circuit board on which an electronic component is mounted may be subjected to an impact due to a drop or the like of a device in which the electronic component is incorporated.
- a test method as described in the following patent document Is being considered In this method, a collision object is caused to collide with a circuit board on which electronic components are mounted, and the distortion of the circuit board is measured.
- the test method described in the above patent document is intended for a circuit board on which an electronic component has already been mounted.
- an impact that is, a load is applied to the electronic component.
- Electronic components may be damaged.
- load sensors with high accuracy are bulky, and when electronic components are mounted at various locations on the circuit board, it is necessary to place load sensors at the various locations. Using and measuring the load is not always practical.
- This invention is made
- the mounting load estimation system and the mounting load estimation method of the present invention detect a distortion of a circuit board at a set position of the circuit board when mounting an electronic component at a certain mounting position, and (a) Based on the relationship data indicating the relationship between the load applied to the electronic component at the mounting position and the strain at the set location as a result of the load being transmitted, and (b) the strain at the set location actually detected.
- the load applied to the electronic component mounted at the mounting position is estimated.
- the load applied to the electronic component mounted at the mounting position can be detected only by detecting the distortion of the circuit board at the set position by using the relational data. It is possible to estimate simply and accurately.
- the above-mentioned relational data for each mounting position is used, so that the electronic components can be installed at each mounting position without changing the setting location.
- the applied load can be estimated easily and accurately.
- circuit board may be simply referred to as “substrate”, and the electronic component may be simply referred to as “component”.
- a component mounting machine to which the component mounting load estimation system and the component mounting load estimation method of the embodiment are applied is incorporated in the component mounting system shown in FIG. 10 and two component mounting machines 12 arranged side by side on the system base 10.
- the component mounting machine 12 includes a main body that includes a base 14 and a frame 16 disposed on the base 14.
- a pair of conveyor devices 18 are arranged side by side in the central portion in the front-rear direction on the base 14 in order to convey the board left and right in the two front and rear lanes, and each of the front portions functions as a component supply device
- a plurality of component feeders 20 are arranged side by side in the left-right direction.
- the component mounting device 22 is supported on the frame 16.
- the component mounting device 22 includes a mounting head 24 having a suction nozzle that is a component holding device, and a head moving device 26 that moves the mounting head 24 back and forth, right and left, and up and down.
- each conveyor device 18 is erected so as to face the front and rear with respect to each lane, and can each circulate a conveyor belt 29 (not shown in FIG. 1). And a pair of support plates 28, and a lifting platform 30 disposed between the pair of support plates 28 for lifting the substrate from below.
- the substrate S is transported in the left-right direction by the pair of conveyor belts 29.
- a back-up pin 31 (not shown in FIG. 1) is erected and attached to a set location on the elevator platform 30, and the substrate S that has been transported to the set position during the component mounting operation is moved up and down.
- the base 30 is raised, the base 30 is lifted through the backup pins 31 and fixed in a state of being locked to the upper ends of the pair of support plates 28. That is, the conveyor device 18 functions as a substrate holding device that fixes and holds the substrate S during component mounting work.
- the component mounting operation is performed by the head moving device 26 while the mounting head 24 is moved between the component feeder 20 and the substrate S fixed by the conveyor device 18.
- the mounting head 24 holds the component C supplied from the component feeder 20 in a suction nozzle 32 (not shown in FIG. 1) attached to the lower end of the mounting head 24, and the held component. Is placed on the substrate S fixed by the conveyor device 18.
- the mounting head 24 that holds the component C is located at a predetermined position above the substrate S fixedly held by the conveyor device 18, and is held by lowering the suction nozzle 32 at that position.
- the component C is mounted on the substrate S at a predetermined mounting position P on the upper surface of the substrate S.
- the control of the conveyor device 18, the component feeder 20, the component mounting device 22, and the like in the component mounting operation is performed by a control device 34 in which an operation panel is integrated.
- [B] Mounting load estimation system and mounting load estimation method i) Necessity of management of load applied to a component during mounting When a component is mounted on a board by the component mounting machine as described above, the load is applied to the component. Will join. In general, since the component is placed on the cream solder applied to the surface of the substrate, it is desirable to apply an appropriate pressing load. On the other hand, if the load is too large, that is, if a load that causes an excessive impact is applied, the components may be damaged during mounting. Therefore, it is desirable to appropriately manage the load applied to the component when the component is mounted on the board, and for that purpose, it is desirable to grasp the load applied to the component.
- the mounting load estimation system of the embodiment used for estimating the load applied to a component is a system shown in a block diagram in FIG.
- the load estimation section 42 is configured to include a strain sensor 44 that is attached so as to be attached to a substrate, and a load estimation device 46 mainly composed of a computer.
- the strain sensor 44 is attached to the set point P0 on the back side of the substrate S held by the conveyor device 18, that is, on the side opposite to the side on which the component C is mounted.
- the distortion of the substrate S at the location P0 specifically, the distortion in the direction along the substrate plane which is the surface of the substrate S is detected.
- the strain sensor 44 can be called a so-called strain gauge.
- the load estimation device 46 includes a strain acquisition unit 48 that acquires the strain at the set point P0 based on a detection signal from the strain sensor 44, a relationship data storage unit 50 that stores relationship data described later, and the acquired strain. And a load estimation unit 52 that estimates a load applied to the component C mounted at the mounting position P based on the data.
- the relationship data is data indicating the relationship between the load applied to the component when the component is mounted at the mounting position P and the distortion of the substrate S at the set point P0 as a result of the transmission of the load. is there.
- the relation data storage unit 50 stores the transfer function as a transfer function.
- the “transfer function” is a function having information indicating a temporal change in strain at the set point P0 when a certain impact load is applied to the mounting position P.
- the transfer function is an amount obtained by Laplace transform. Strictly speaking, the transfer function is a function that represents a temporal change by inversely transforming the transfer function.
- the load acting on the component in mounting on the board should be considered as a certain impact load, and in the case where such a load acts, it is necessary to consider the temporal change in strain at the set point P0. is there.
- FIG. 4A when an impulse load of size 1 (a load acting in a very short time, which is mathematically strictly a delta function) acts on the mounting position P, A temporal change y (t) of the distortion as shown in FIG. 4B is detected.
- FIG. 4C when a load F (t) that changes over time is applied at the mounting position P, the set point P0 has a distortion as shown in FIG. A temporal change Y (t) is detected.
- FIG. 4D can also be expressed as a temporal change y (t) of strain when an impulse load is applied. Accordingly, if the temporal change Y (t) of the strain is considered as a superposition of y (t), an impulse load corresponding to them can be obtained.
- the load F (t) specifically, the temporal change of the load can be obtained.
- the related data storage unit 50 stores the transfer function described above as the related data, and the load estimation unit 52 sets the set location P0 acquired based on the detection signal from the strain sensor 44 based on the transfer function.
- the load applied to the component mounted at the mounting position P is estimated from this strain (strictly speaking, the temporal change in strain).
- the transfer function for each of the plurality of mounting positions P is stored in the relational data storage unit 50.
- a transfer function corresponding to the mounting position P is selected from a plurality of transfer functions, and the load acting on the component at the mounting position P based on the selected transfer function. Is supposed to be estimated.
- the mounting load estimation process using the load estimation section 42 of the mounting load estimation system of this embodiment is a part of the load estimation method of the embodiment, and (A) mounting with a substrate held by the saddle conveyor device 18 is performed.
- the relational data that is, the transfer function is created using the relational data creation section 54 shown in FIG. .
- the relational data creation section 54 includes a substrate holding device 56, a load applying device 58, a load sensor 60 for detecting a load applied by the load applying device 58, and a substrate.
- the strain sensor 62 attached as described above and a relational data creation device 64 mainly composed of a computer are included.
- the substrate holding device 56 is the same substrate S as the substrate S on which the component is actually mounted (the substrate of the same type, the same type, and the same specification, not the substrate S on which the component is actually mounted). Is held under the same conditions as those actually held by the conveyor device 18 of the component mounting machine 12. Specifically, the substrate S is supported by the backup pins 66 having the same diameter at the same position, and both ends are locked to the upper ends of a pair of support plates 68 similar to those of the conveyor device 18. Fixed.
- the “same condition” here may be a condition in which the strain at the set point P0 as a result of the transmission of the load applied to the mounting position P is substantially the same, and is not necessarily completely the same. It is not required that the support state be realized.
- the load applying device 58 is configured to cause the rod 70 having a predetermined weight to collide with the mounting position P of the substrate S so as to be dropped straight.
- the load sensor 60 is attached so as to be adhered to the outer periphery of the rod 70, and is configured to detect strain in the axial direction of the rod 70. That is, the load sensor 60 can also be called a load gauge, and in order to detect a temporal change in the load applied to the substrate S when the rod 70 falls to the mounting position P of the substrate S, the axis of the rod 70 is detected. It is designed to detect temporal changes in direction distortion.
- the strain sensor 62 is of the same type as the strain sensor 44 used in the load estimation process at the set point P0 of the substrate S, and is the same as that attached to the substrate S in the process. It is attached to the state as it is stuck.
- the relational data creation device 64 includes a strain acquisition unit 72 that acquires the strain (strictly speaking, a temporal change in strain) of the set location P0 based on a detection signal from the strain sensor 62, a load A load acquisition unit 74 that acquires a load applied to the substrate S at the mounting position P based on a detection signal from the sensor 60 (strictly, a temporal change in load), and a strain and load acquisition acquired by the strain acquisition unit 72 Based on the load acquired by the unit 74, a relational data creation unit 76 that creates a transfer function as relational data according to the above-described theory is configured.
- the relation data creation process using the relation data creation section of the mounting load estimation system of this embodiment is a part of the load estimation method of the embodiment, and (A) the same conditions as the holding conditions by the saddle conveyor device 18 are used.
- Another strain detection step for detecting strain in the selected direction (E) load at the mounting position P detected in the load detection step, and set location detected in another strain detection step It includes a relational data creation step of creating a transfer function as the relational data based on the distortion at P0.
- relation data created by the relation data creation device 64 is stored in the relation data storage unit 50 of the load estimation device 46 via a storage medium or by communication as shown in FIG. Used in the load estimation process.
- a transfer function that is, relational data may be created for each of the plurality of mounting positions P for each of them.
- the distortion of the set portion that is different from the mounting position Is measured, the load applied to the component mounted at the mounting position is estimated. Furthermore, even when a component is mounted at a plurality of mounting positions, for example, the above-described relational data is created for each of the plurality of mounting positions to detect distortion at one specific location on the board. By simply doing, it is possible to easily estimate the impact applied to the parts mounted at each of the plurality of mounting positions.
- the substrate is held in a state where the backup pin 31 is not disposed in the central portion of the substrate.
- the transfer function is used.
- the transfer function is adopted as the relational data.
- the load at the mounting position P and the strain at the set point P0 It is also possible to employ something like map data associated with each other.
- linear interpolation using the loads estimated at the plurality of mounting positions P, for example. By performing the processing, it is possible to appropriately estimate the load applied to the component even in that case.
- a plurality of setting locations P0 may be set, and the load applied to the component mounted at the mounting position P may be estimated based on the strain at each of the plurality of setting locations P0.
- the strain at the set point P0 detected by the strain sensors 44 and 62 may be strain in one direction along the substrate plane or strain in a plurality of directions intersecting each other along the substrate plane. Further, in the above embodiment, the strain sensor 44 and the strain sensor 62 are of the same type and different from each other, but one strain sensor is used in both the mounting load estimation process and the relational data creation process. It is also possible to share.
- the load estimation section and the relation data creation section are respectively configured by a load estimation device 46 and a relation data creation device 64 configured by different computers. It is also possible to integrate the load estimation device 46 and the relationship data creation device 64 by a single computer.
- the load applying device 58 that drops the rod 70 is used.
- a load applying device that applies a load to the board by the same operation as that of an actual component mounting machine should be used. Is also possible.
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Abstract
部品装着機によって電子部品Ｃを回路基板Ｓの装着位置Ｐに装着する際にその電子部品に加わる荷重を推定するためのシステムおよび方法を、設定箇所Ｐ０における回路基板の歪を検出し、(a) 装着位置Ｐにおいて電子部品に加わる荷重と、その荷重が伝達された結果としての設定箇所Ｐ０における歪との関係を示す関係データと、(b) 実際に検出された上記設定箇所Ｐ０における歪とに基づいて、その装着位置Ｐに装着されるその電子部品に加わる荷重を推定するように構成する。 そのように構成することで、例えば、伝達関数等の関係データを利用することによって、設定箇所Ｐ０の回路基板の歪を検出するだけで、装着位置Ｐに装着される電子部品に加わる荷重を、簡便かつ正確に推定することが可能となる。
Description
本発明は、電子部品を回路基板に装着する際においてその電子部品に加わる荷重を推定するための装着荷重推定システムおよび装着荷重推定方法に関する。
電子部品が装着された回路基板は、それが組み込まれた機器の落下等によって衝撃を受ける可能性があり、その衝撃を試験するために、例えば、下記特許文献に記載されているような試験方法が検討されている。その方法では、電子部品が装着された回路基板に衝突物を衝突させて、その回路基板の歪を測定することによって行われる。
上記特許文献に記載の試験方法は、電子部品が既に装着された回路基板を対象としているが、電子部品を回路基板に装着する際にも、その電子部品に衝撃すなわち荷重が加わり、その荷重によって、電子部品が損傷を受ける可能性もある。その荷重を測定する場合、一般的には、荷重センサを利用し、その荷重センサ上に電子部品を装着することによって行われる。しかし、精度のいい荷重センサは嵩高であり、また、回路基板の各所に電子部品が装着される場合には、その各所に荷重センサを配置する必要があるといった理由から、一般的な荷重センサを使用して荷重を測定することは、必ずしも実用的であるとはいい難い。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い装着荷重推定システムおよび装着荷重推定方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明の装着荷重推定システムおよび装着荷重推定方法は、電子部品をある装着位置に装着する際、回路基板の設定箇所における回路基板の歪を検出し、(a) その装着位置において電子部品に加わる荷重と、その荷重が伝達された結果としての上記設定箇所における歪との関係を示す関係データと、(b) 実際に検出された上記設定箇所における歪とに基づいて、その装着位置に装着されるその電子部品に加わる荷重を推定するように構成される。
本発明の装着荷重推定システムおよび装着荷重推定方法によれば、上記関係データを利用することによって、設定箇所の回路基板の歪を検出するだけで、装着位置に装着される電子部品に加わる荷重を、簡便かつ正確に推定することが可能となる。また、複数の装着位置に複数の電子部品が装着されるような場合には、各装着位置ごとの上記関係データを利用することで、設定箇所を変更することなく、各装着位置において電子部品に加わる荷重を、簡便かつ正確に推定することが可能となる。
以下、本発明の代表的な実施形態を、実施例として、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。なお、以下の説明において、回路基板を、単に「基板」と、電子部品を、単に「部品」と呼ぶ場合がある。
［Ａ］部品装着機の構成
実施例の部品装着荷重推定システムおよび部品装着荷重推定方法が適用される部品装着機は、図１に示す部品装着システムに組み込まれており、そのシステムは、システムベース１０と、そのシステムベース１０に並んで配置された２つの部品装着機１２とを含んで構成される。
実施例の部品装着荷重推定システムおよび部品装着荷重推定方法が適用される部品装着機は、図１に示す部品装着システムに組み込まれており、そのシステムは、システムベース１０と、そのシステムベース１０に並んで配置された２つの部品装着機１２とを含んで構成される。
部品装着機１２は、ベース１４と、そのベース１４上に配設されたフレーム１６とによって構成される本体を備えている。ベース１４上の前後方向における中央部には、前後２レーンにおいて基板を左右に搬送するために、１対のコンベア装置１８が並んで配設され、前方部には、それぞれが部品供給装置として機能する複数の部品フィーダ２０が左右方向に並んで配設されている。また、フレーム１６には、部品装着装置２２が支持されている。部品装着装置２２は、部品保持デバイスである吸着ノズルを有する装着ヘッド２４と、その装着ヘッド２４を前後左右および上下に移動させるヘッド移動装置２６とを含んで構成されている。
図２をも参照して解るように、各コンベア装置１８は、それぞれのレーンに対して、前後に対向するように立設されてそれぞれがコンベアベルト２９（図１では図示を省略）を周回可能に支持する１対の支持板２８と、その１対の支持板２８の間に配設されて下方から基板を持ち上げるための昇降台３０とを備えている。１対のコンベアベルト２９によって、基板Ｓは左右方向に搬送される。昇降台３０には、バックアップピン３１（図１では図示を省略）が設定箇所に立設して取付けられており、部品装着作業に際し、設定された位置にまで搬送されてきた基板Ｓは、昇降台３０が上昇させられることによって、バックアップピン３１を介して持ち上げられ、１対の支持板２８の各々の上端に係止された状態で固定される。つまり、コンベア装置１８は、部品装着作業の際に基板Ｓを固定して保持する基板保持装置として機能するものとされている。
部品装着作業は、ヘッド移動装置２６によって、装着ヘッド２４が、部品フィーダ２０とコンベア装置１８によって固定された基板Ｓとの間を移動させられつつ行われる。詳しく言えば、装着ヘッド２４は、当該装着ヘッド２４の下端部に取付けられた吸着ノズル３２（図１では図示を省略）において、部品フィーダ２０から供給される部品Ｃを保持し、その保持した部品をコンベア装置１８によって固定された基板Ｓ上に載置する。図２では、部品Ｃを保持した装着ヘッド２４が、コンベア装置１８によって固定保持された基板Ｓの上方の所定位置に位置しており、その位置において吸着ノズル３２を下降させることによって、その保持した部品Ｃが、基板Ｓの上面における所定の装着位置Ｐにおいて、その基板Ｓに装着されるのである。なお、部品装着作業におけるコンベア装置１８，部品フィーダ２０，部品装着装置２２等の制御は、操作パネルが一体化された制御装置３４によって行われる。
［Ｂ］装着荷重推定システムおよび装着荷重推定方法
i）装着の際に部品に加わる荷重の管理の必要性
上記のような部品装着機による部品の基板への装着の際には、部品に荷重が加わることになる。一般的に、部品は、基板の表面に塗布されたクリームはんだの上に載置されることから、適切な押付荷重が加わることが望ましい。その一方で、荷重が大きすぎると、つまり、過大な衝撃となるような荷重が加わると、装着の際に部品にダメージを与えてしまうことにもなりかねない。したがって、部品の基板への装着の際にその部品に加わる荷重を適切に管理することが望ましく、そのためにも、部品に加わる荷重を把握することが望まれるのである。
i）装着の際に部品に加わる荷重の管理の必要性
上記のような部品装着機による部品の基板への装着の際には、部品に荷重が加わることになる。一般的に、部品は、基板の表面に塗布されたクリームはんだの上に載置されることから、適切な押付荷重が加わることが望ましい。その一方で、荷重が大きすぎると、つまり、過大な衝撃となるような荷重が加わると、装着の際に部品にダメージを与えてしまうことにもなりかねない。したがって、部品の基板への装着の際にその部品に加わる荷重を適切に管理することが望ましく、そのためにも、部品に加わる荷重を把握することが望まれるのである。
ii）装着荷重推定システムにおける荷重推定セクションの構成
部品に加わる荷重を推定するために用いられる実施例の装着荷重推定システムは、図３にブロック図で示すシステムであり、荷重を推定するための部分である荷重推定セクション４２は、基板に貼着されるようにして取付けられる歪センサ４４と、コンピュータを主体とする荷重推定装置４６とを含んで構成されている。
部品に加わる荷重を推定するために用いられる実施例の装着荷重推定システムは、図３にブロック図で示すシステムであり、荷重を推定するための部分である荷重推定セクション４２は、基板に貼着されるようにして取付けられる歪センサ４４と、コンピュータを主体とする荷重推定装置４６とを含んで構成されている。
図２から解るように、歪センサ４４は、コンベア装置１８に保持された基板Ｓの裏側、すなわち、部品Ｃが装着される面とは反対側の面において、設定箇所Ｐ０に取り付けられ、その設定箇所Ｐ０における基板Ｓの歪、詳しく言えば、基板Ｓの表面である基板平面に沿った方向の歪を検出するようにされている。なお、歪センサ４４は、いわゆる歪ゲージと呼ぶことができるものである。
荷重推定装置４６は、歪センサ４４による検出信号に基づいて設定箇所Ｐ０の上記歪を取得する歪取得部４８と、後述の関係データを格納する関係データ格納部５０と、取得された歪と関係データとに基づいて、装着位置Ｐに装着された部品Ｃに加わる荷重を推定する荷重推定部５２とを含んで構成されている。
iii）関係データ
関係データは、装着位置Ｐに部品が装着された際にその部品に加わる荷重と、その荷重が伝達された結果としての設定箇所Ｐ０における基板Ｓの歪との関係を示すデータである。実施例の装着荷重推定システムでは、関係データ格納部５０に、伝達関数として格納されている。「伝達関数」とは、ある程度の衝撃的な荷重が装着位置Ｐに作用した際の設定箇所Ｐ０における歪の時間的変化を示す情報を持つ関数である。ちなみに、伝達関数はラプラス変換された量であり、厳密には、伝達関数をラプラス逆変換して時間的変化を表す関数となる。
関係データは、装着位置Ｐに部品が装着された際にその部品に加わる荷重と、その荷重が伝達された結果としての設定箇所Ｐ０における基板Ｓの歪との関係を示すデータである。実施例の装着荷重推定システムでは、関係データ格納部５０に、伝達関数として格納されている。「伝達関数」とは、ある程度の衝撃的な荷重が装着位置Ｐに作用した際の設定箇所Ｐ０における歪の時間的変化を示す情報を持つ関数である。ちなみに、伝達関数はラプラス変換された量であり、厳密には、伝達関数をラプラス逆変換して時間的変化を表す関数となる。
まず、静的荷重が作用するケースを考える。例えば、大きさが１の静的荷重が装着位置Ｐに作用したときの設定箇所Ｐ０の歪の値をｙ0とした場合、検出された設定箇所Ｐ０の歪がＺｙ0であったときには、基板が線形弾性範囲で変形するものと仮定すれば、装着位置ＰにはＺの大きさの荷重が作用することが解る。
しかしながら、基板への装着において部品に作用する荷重は、ある程度の衝撃的荷重であると考えるべきであり、そのような荷重が作用するケースでは、設定箇所Ｐ０における歪の時間的変化を考える必要がある。例えば、図４（ａ）に示すように、大きさ１のインパルス荷重（極めて短い時間に作用する荷重であり、数学的に厳密にいうとデルタ関数である）が装着位置Ｐに作用した場合、図４（ｂ）に示すような歪の時間的変化ｙ(t)が検出される。一方で、図４（ｃ）に示すように、装着位置Ｐにおいて、ある時間的変化をする荷重Ｆ(t)が作用したとき、設定箇所Ｐ０では、図４（ｄ）に示すような歪の時間的変化Ｙ(t)が検出される。
荷重Ｆ(t)を、図４（ｃ）に示すように、インパルス荷重の集合（重ね合わせ）Ｆn（ｎ＝１，２，３，・・・）で表すとすると、設定箇所Ｐ０における歪についても、図４（ｄ）示すように、インパルス荷重が作用したときの歪の時間的変化ｙ(t)として表すことができる。したがって、上記歪の時間的変化Ｙ(t)を、ｙ(t)の重ね合わせとして考えれば、それらに応じたインパルス荷重を求めることができるので、それらを合わせれば、装着位置Ｐに作用した上記荷重Ｆ(t)、詳しくは、荷重の時間的変化を求めることができるのである。ラプラス変換を利用しつつ、そのような伝達関数を使用することにより、設定箇所Ｐ０における歪の時間的変化Ｙ(t)から、装着位置Ｐに作用した荷重Ｆ(t)を容易に求めることができるのである。ちなみに、その理論に従うことによって、歪の時間的変化と荷重の時間的変化の関係式は、以下のように表すことが可能である。
Ｆ(s)＝Ｇ(s)・Ｙ(s) Ｇ(s)：伝達関数，s：ラプラス演算子
Ｆ(s)＝Ｇ(s)・Ｙ(s) Ｇ(s)：伝達関数，s：ラプラス演算子
関係データ格納部５０には、関係データとして、上述した伝達関数が格納されており、荷重推定部５２は、その伝達関数に基づいて、歪センサ４４による検出信号に基づいて取得された設定箇所Ｐ０の歪（厳密に言えば、歪の時間的変化）から、装着位置Ｐに装着された部品に加わる荷重を推定するのである。なお、実際の部品装着作業では、相当数の部品が、相当数の装着位置Ｐにそれぞれ載置されるため、関係データ格納部５０には、複数の装着位置Ｐの各々ごとの伝達関数が格納されており、荷重推定装置４６では、複数の伝達関数の中から、装着位置Ｐに対応する伝達関数が選択され、その選択された伝達関数に基づいて、その装着位置Ｐにおいて部品に作用する荷重が推定されるようにされている。
なお、本実施例の装着荷重推定システムの荷重推定セクション４２を用いた装着荷重推定プロセスは、実施例の荷重推定方法の一部であり、(A) コンベア装置１８によって保持された基板のある装着位置Ｐに部品を装着する部品装着工程と、(B) その部品装着工程における部品の装着時に、基板の設定箇所Ｐ０におけるその基板の基板平面に沿った方向の歪を検出する歪検出工程と、(C) その歪検出工程において検出された設定箇所Ｐ０における歪と上記関係データとに基づいて、装着位置Ｐに装着される部品に加わる荷重を推定する荷重推定工程とを含むものとされているのである。
iv）装着荷重推定システムにおける関係データ作成セクションの構成
本実施例の装着荷重推定システムにおいて、上記関係データ、つまり、上記伝達関数の作成は、図３に示す関係データ作成セクション５４を用いて行われる。その関係データ作成セクション５４は、図３に示すように、基板保持装置５６と、荷重付加装置５８と、荷重付加装置５８によって付加される荷重を検出するための荷重センサ６０と、基板に貼着されるようにして取り付けられる歪センサ６２と、コンピュータを主体とする関係データ作成装置６４とを含んで構成される。
本実施例の装着荷重推定システムにおいて、上記関係データ、つまり、上記伝達関数の作成は、図３に示す関係データ作成セクション５４を用いて行われる。その関係データ作成セクション５４は、図３に示すように、基板保持装置５６と、荷重付加装置５８と、荷重付加装置５８によって付加される荷重を検出するための荷重センサ６０と、基板に貼着されるようにして取り付けられる歪センサ６２と、コンピュータを主体とする関係データ作成装置６４とを含んで構成される。
基板保持装置５６は、図５に示すように、実際に部品が装着される基板Ｓと同じ基板Ｓ（実際に部品が装着される基板Ｓそのものではなく同種，同型式，同諸元の基板という意味である）を、実際に部品装着機１２のコンベア装置１８によって保持される条件と同じ条件で保持するように構成されている。詳しく言えば、基板Ｓは、同じ位置において同じ径のバックアップピン６６によって支持され、両端部が、コンベア装置１８のものと同様の１対の支持板６８の各々の上端に係止された状態で固定される。なお、ここでいう「同じ条件」とは、装着位置Ｐに加わる荷重が伝達された結果としての設定箇所Ｐ０における歪が実質的に同じとなるような条件であればよく、必ずしも完全に同一の支持状態が実現されることまでもが要求されるわけではない。
荷重付加装置５８は、所定の重量を持つロッド７０を、基板Ｓの装着位置Ｐに、真っ直ぐに落下させるようにして衝突させるように構成されている。荷重センサ６０は、ロッド７０の外周に貼着されるようにして取り付けられ、そのロッド７０の軸線方向の歪を検出するように構成されている。つまり、荷重センサ６０は、荷重ゲージと呼ぶこともできるものであり、基板Ｓの装着位置Ｐにロッド７０が落下したときの基板Ｓに加わる荷重の時間的変化を検出すべく、ロッド７０の軸線方向の歪の時間的変化を検出するようにされている。一方、歪センサ６２は、上述の基板Ｓの設定箇所Ｐ０に、荷重推定のプロセスにおいて使用されている歪センサ４４と同型式のものであり、そのプロセスにおいて基板Ｓに取り付けられたのと同様の状態に、貼着されるようにして取り付けられる。
図３から解るように、関係データ作成装置６４は、歪センサ６２による検出信号に基づいて設定箇所Ｐ０の上記歪（厳密には、歪の時間的変化）を取得する歪取得部７２と、荷重センサ６０による検出信号に基づいて装着位置Ｐにおいて基板Ｓに加わる荷重（厳密には、荷重の時間的変化）を取得する荷重取得部７４と、歪取得部７２によって取得された歪およ荷重取得部７４によって取得された荷重とに基づき、上述の理論に従って伝達関数を関係データとして作成する関係データ作成部７６とを含んで構成されている。
なお、本実施例の装着荷重推定システムの関係データ作成セクションを用いた関係データ作成プロセスは、実施例の荷重推定方法の一部であり、(A) コンベア装置１８による保持の条件と同じ条件で、部品が装着される基板と同じ基板を、基板保持装置５６によって保持させる基板保持工程と、(B) その保持された基板に、荷重付加装置５８によって、装着位置Ｐにおいて荷重を加える荷重付加工程と、(C) 荷重付加工程において装着位置Ｐに加えられた荷重を検出する荷重検出工程と、(D) 荷重付加工程において荷重が加えられた時に、その基板の設定箇所Ｐ０における基板平面に沿った方向の歪を検出する別の歪検出工程と、(E) 荷重検出工程において検出された装着位置Ｐにおける荷重と、別の歪検出工程において検出された設定箇所Ｐ０における歪とに基づいて、伝達関数を上記関係データとして作成する関係データ作成工程とを含むものとされているのである。
ちなみに、関係データ作成装置６４によって、作成された関係データは、図３に示すように、記憶媒体を介して、若しくは、通信によって、荷重推定装置４６の関係データ格納部５０に格納され、上記装着荷重推定プロセスにおいて利用される。なお、関係データ作成プロセスにおいて、複数の装着位置Ｐに対して、それらの各々ごとに、伝達関数、つまり、関係データを作成してもよい。
v）実施例の装着荷重推定システムおよび実施例の装着荷重推定方法の利点
実施例の装着荷重推定システムおよび実施例の装着荷重推定方法によれば、装着位置とは違う箇所となる設定箇所の歪を測定することによって、装着位置に装着される部品に加わる荷重が推定される。さらに言えば、複数の装着位置に部品が装着されるような場合であっても、例えば、それら複数の装着位置ごとに上記関係データを作成することにより、基板の特定の１箇所の歪を検出するだけで、それら複数の装着位置の各々に装着される部品に加わる衝撃を、簡便に推定することが可能となる。また、嵩高な荷重センサ上に直に部品を装着するのと違い、実際の基板に装着する際に部品に加わる荷重を、正確に推定することが可能であり、複数の装着位置の各々における荷重を推定する場合であっても、１つの荷重センサを移動させたり、複数の荷重センサを配置することなく、それら複数の装着位置の各々における荷重を簡便に推定することが可能となる。
実施例の装着荷重推定システムおよび実施例の装着荷重推定方法によれば、装着位置とは違う箇所となる設定箇所の歪を測定することによって、装着位置に装着される部品に加わる荷重が推定される。さらに言えば、複数の装着位置に部品が装着されるような場合であっても、例えば、それら複数の装着位置ごとに上記関係データを作成することにより、基板の特定の１箇所の歪を検出するだけで、それら複数の装着位置の各々に装着される部品に加わる衝撃を、簡便に推定することが可能となる。また、嵩高な荷重センサ上に直に部品を装着するのと違い、実際の基板に装着する際に部品に加わる荷重を、正確に推定することが可能であり、複数の装着位置の各々における荷重を推定する場合であっても、１つの荷重センサを移動させたり、複数の荷重センサを配置することなく、それら複数の装着位置の各々における荷重を簡便に推定することが可能となる。
なお、上記実施例では、バックアップピン３１が基板の中央部に配置されていない状態で基板が保持されているが、バックアップピン３１が基板の中央部に配置されていても、伝達関数を用いれば、設定箇所Ｐ０を適宜選定することによって、装着位置Ｐに装着される部品に加わる荷重を正確に測定することが可能である。
vi）装着荷重推定システムおよび装着荷重推定方法のバリエーション
上記実施例では、関係データとして、伝達関数を採用したが、伝達関数に代えて、例えば、装着位置Ｐにおける荷重と設定箇所Ｐ０における歪との対応付けをしたマップデータのようなものを採用することも可能である。また、それぞれに、関係データが存在する複数の装着位置Ｐの間に装着される部品に加わる荷重を推定する場合には、例えば、それら複数の装着位置Ｐにおいて推定される荷重を用いた線形補完処理を行うことによって、その場合においても部品に加わる荷重を適切に推定することが可能である。さらに、設定箇所Ｐ０を複数設定し、それら複数の設定箇所Ｐ０の各々における歪に基づいて、装着位置Ｐに装着される部品に加わる荷重を推定するようにしてもよい。
上記実施例では、関係データとして、伝達関数を採用したが、伝達関数に代えて、例えば、装着位置Ｐにおける荷重と設定箇所Ｐ０における歪との対応付けをしたマップデータのようなものを採用することも可能である。また、それぞれに、関係データが存在する複数の装着位置Ｐの間に装着される部品に加わる荷重を推定する場合には、例えば、それら複数の装着位置Ｐにおいて推定される荷重を用いた線形補完処理を行うことによって、その場合においても部品に加わる荷重を適切に推定することが可能である。さらに、設定箇所Ｐ０を複数設定し、それら複数の設定箇所Ｐ０の各々における歪に基づいて、装着位置Ｐに装着される部品に加わる荷重を推定するようにしてもよい。
歪センサ４４、６２によって検出される設定箇所Ｐ０における歪は、基板平面に沿った一方向の歪であっても、また、基板平面に沿った互いに交差する複数方向における歪であってもよい。また、上記実施例では、歪センサ４４と歪センサ６２は、互いに同型式で、互いに異なるものを採用していたが、装着荷重推定プロセスと関係データ作成プロセスとの両方において、１つの歪センサを共用することも可能である。
上記実施例の装着荷重推定システムでは、荷重推定セクションと関係データ作成セクションとは、別のコンピュータによって構成される荷重推定装置４６，関係データ作成装置６４によって、それぞれ構成されている。それら荷重推定装置４６，関係データ作成装置６４を、１つのコンピュータによって一体化することも可能である。
上記実施例では、ロッド７０を落下させる方式の荷重付加装置５８を採用していたが、実際の部品装着機と同じような動作によって、基板に荷重を作用させるような荷重付加装置を採用することも可能である。
１２：部品装着機 １８：コンベア装置〔基板保持装置〕 ２４：装着ヘッド ４２：荷重推定セクション ４４：歪センサ ４６：荷重推定装置 ４８：歪取得部 ５０：関係データ格納部 ５２：荷重推定部 ５４：関係データ作成セクション ５６：基板保持装置 ５８：荷重付加装置 ６０：荷重センサ ６２：歪センサ ６４：関係データ作成装置 ７２：歪取得部 ７４：荷重取得部 ７６：関係データ作成部 Ｓ：回路基板 Ｃ：電子部品 Ｐ：装着位置 Ｐ０：設定箇所 Ｇ(s)：伝達関数〔関係データ〕
Claims (6)
- 基板保持装置によって保持された回路基板に電子部品を装着する際においてその電子部品に加わる荷重を推定する装着荷重推定システムであって、
回路基板の設定箇所に取り付けられ、その設定箇所におけるその回路基板の基板平面に沿った方向のその回路基板の歪を検出するための歪センサと、
コンピュータを主要構成要素として構成され、回路基板のある装着位置に電子部品を装着した時に前記歪センサによって検出された前記設定箇所における前記歪に基づいて、その電子部品に加わる荷重を推定する荷重推定装置と、
を備え、
前記荷重推定装置が、
(a) 前記装着位置において電子部品に加わる荷重と、その荷重が伝達された結果としての前記設定箇所における前記歪との関係を示す関係データと、(b) 前記歪センサによって検出された前記設定箇所における前記歪とに基づいて、前記装着位置に装着される電子部品に加わる荷重を推定するように構成された装着荷重推定システム。 - 当該装着荷重推定システムが、さらに、
前記基板保持装置による保持の条件と同じ条件で、電子部品が装着される回路基板と同じ回路基板を保持する別の基板保持装置と、
前記別の基板保持装置によって保持された前記同じ回路基板に、前記装着位置において荷重を加える荷重付加装置と、
その荷重付加装置によって加えられた荷重を検出するための荷重センサと、
前記同じ回路基板の前記設定箇所に取り付けられ、その設定箇所におけるその回路基板の基板平面に沿った方向のその回路基板の歪を検出するための歪センサと、
コンピュータを主要構成要素として構成され、前記荷重センサによって検出された前記装着位置における荷重と、前記歪センサによって検出された前記設定箇所における前記歪とに基づいて、前記関係データを作成する関係データ作成装置と
を備えた請求項１に記載の装着荷重推定システム。 - 前記関係データが、伝達関数である請求項１または請求項２に記載の装着荷重推定システム。
- 基板保持装置によって保持された回路基板に電子部品を装着する際においてその電子部品に加わる荷重を推定する装着荷重推定方法であって、
前記基板保持装置によって保持された回路基板のある装着位置に、電子部品を装着する部品装着工程と、
その部品装着工程における電子部品の装着時に、回路基板の設定箇所におけるその回路基板の基板平面に沿った方向のその回路基板の歪を検出する歪検出工程と、
コンピュータを利用して、(a) 前記装着位置において電子部品に加わる荷重と、その荷重が伝達された結果としての前記設定箇所における前記歪との関係を示す関係データと、(b) 前記歪検出工程において検出された前記設定箇所における前記歪とに基づいて、前記装着位置に装着される電子部品に加わる荷重を推定する荷重推定工程と
を含む装着荷重推定方法。 - 当該装着荷重推定方法が、さらに、前記部品装着工程、歪検出工程、荷重推定工程に先立って行われる、
前記基板保持装置による保持の条件と同じ条件で、電子部品が装着される回路基板と同じ回路基板を、別の基板保持装置によって保持させる基板保持工程と、
前記別の基板保持装置によって保持された前記同じ回路基板に、前記装着位置において荷重を加える荷重付加工程と、
その荷重付加工程において前記装着位置に加えられた荷重を検出する荷重検出工程と、
前記荷重付加工程において前記荷重が加えられた時に、前記同じ回路基板の前記設定箇所におけるその回路基板の基板平面に沿った方向のその回路基板の歪を検出する別の歪検出工程と、
コンピュータを利用して、前記荷重検出工程において検出された前記装着位置において加えられた荷重と、前記別の歪検出工程において検出された前記設定箇所における前記歪とに基づいて、前記関係データを作成する関係データ作成工程と
を含む請求項４に記載の装着荷重推定方法。 - 前記関係データが、伝達関数である請求項４または請求項５に記載の装着荷重推定方法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2017516236A JP6550127B2 (ja) | 2015-05-01 | 2015-05-01 | 装着荷重推定システムおよび装着荷重推定方法 |
| PCT/JP2015/063088 WO2016178271A1 (ja) | 2015-05-01 | 2015-05-01 | 装着荷重推定システムおよび装着荷重推定方法 |
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|---|---|
| WO2016178271A1 true WO2016178271A1 (ja) | 2016-11-10 |
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|---|---|---|---|
| PCT/JP2015/063088 WO2016178271A1 (ja) | 2015-05-01 | 2015-05-01 | 装着荷重推定システムおよび装着荷重推定方法 |
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| WO (1) | WO2016178271A1 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0669850U (ja) * | 1993-02-27 | 1994-09-30 | 太陽誘電株式会社 | チップマウンター衝撃測定治具 |
| JP2006186074A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-07-13 | Taiyo Yuden Co Ltd | 衝撃力測定方法及び装置 |
-
2015
- 2015-05-01 WO PCT/JP2015/063088 patent/WO2016178271A1/ja active Application Filing
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| JP6550127B2 (ja) | 2019-07-24 |
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