JP7833693B2 - Component mounting apparatus and component mounting method - Google Patents
Component mounting apparatus and component mounting methodInfo
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Description
本発明は、基板に部品を装着する部品実装装置および部品実装方法に関する。 This invention relates to a component mounting apparatus and a component mounting method for mounting components onto a substrate.
基板に部品を装着する部品実装装置として、基板の反り変形などに起因する装着高さ位置の変動を吸収するとともに、部品を基板の装着位置に一定の装着荷重で押圧しながら装着するものが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の部品実装装置は、サーボモータによって部品を保持するノズルを下降させ、部品が基板上の所定の高さに到達したタイミングからサーボモータの推力が所定の推力制限値を超えないように制御することで、基板に着地した部品に一定の装着荷重を加えている。 As a component mounting device for attaching components to a substrate, there are known devices that absorb fluctuations in mounting height caused by warping or deformation of the substrate, and that attach components to the substrate while pressing them with a constant mounting load (for example, Patent Document 1). The component mounting device described in Patent Document 1 lowers a nozzle that holds the component using a servo motor, and controls the thrust of the servo motor so as not to exceed a predetermined thrust limit value from the moment the component reaches a predetermined height on the substrate, thereby applying a constant mounting load to the component once it lands on the substrate.
しかしながら、特許文献１を含む従来技術では、部品が基板上の所定の高さに到達したタイミングから所定の推力制限値を超えないように制御しているため、次のような問題点があった。すなわち、経時劣化などでサーボモータやシャフトの摺動抵抗が増加しているような場合は、部品が基板に着地する前にノズルを下降させるに必要な推力が推力制限値を超えて、ノズルの下降が停止してしまうという課題があった。さらに、装着荷重を小さくする場合は、推力制限値を小さく設定する必要があるため、わずかな摺動抵抗の増加でもノズルの下降が停止してしまうという課題があった。 However, conventional technologies, including those described in Patent Document 1, have the following problems because they control the thrust so as not to exceed a predetermined thrust limit value from the moment the component reaches a predetermined height on the substrate. Specifically, if the sliding resistance of the servo motor or shaft increases due to deterioration over time, the thrust required to lower the nozzle exceeds the thrust limit value before the component lands on the substrate, causing the nozzle's descent to stop. Furthermore, when reducing the mounting load, it is necessary to set a smaller thrust limit value, resulting in the problem that even a slight increase in sliding resistance can cause the nozzle's descent to stop.
そこで本発明は、部品に一定の装着荷重を加えながら確実に基板に実装することができる部品実装装置および部品実装方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to provide a component mounting apparatus and a component mounting method that can reliably mount components onto a substrate while applying a constant mounting load to the components.
本発明の部品実装装置は、部品を部品保持部で保持して基板に装着する部品実装装置であって、前記部品保持部が下端に取り付けられたシャフトと、前記シャフトを昇降させるモータと、前記部品保持部が保持する前記部品が前記基板に接触したことを検出する接触検出部と、前記モータを制御し、前記部品保持部が保持する前記部品を前記基板に装着させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記モータを稼働させて前記シャフトを下降させ、前記部品保持部が保持する前記部品が前記基板に接触したことを前記接触検出部が検出する前は前記モータの推力制限値を第１の制限値に設定し、前記部品保持部が保持する前記部品が前記基板に接触したことを前記接触検出部が検出した後は前記モータの推力制限値を前記第１の制限値よりも小さい第２の制限値に変更し、前記接触検出部は、前記モータの推力に基づいて、前記部品保持部が保持する前記部品が前記基板に接触したことを検出し、前記接触検出部は、前記モータの推力が前記第１の制限値に達すると、前記シャフトの下降状態が不良と判断する。 The component mounting apparatus of the present invention is a component mounting apparatus that mounts a component to a substrate by holding the component with a component holding part, comprising: a shaft to which the component holding part is attached at the lower end; a motor for raising and lowering the shaft; a contact detection unit for detecting when the component held by the component holding part comes into contact with the substrate; and a control unit for controlling the motor and mounting the component held by the component holding part to the substrate. The control unit operates the motor to lower the shaft, sets the thrust limit value of the motor to a first limit value before the contact detection unit detects that the component held by the component holding part has come into contact with the substrate, changes the thrust limit value of the motor to a second limit value smaller than the first limit value after the contact detection unit detects that the component held by the component holding part has come into contact with the substrate, and detects that the component held by the component holding part has come into contact with the substrate based on the thrust of the motor, and determines that the lowering state of the shaft is poor when the thrust of the motor reaches the first limit value .
本発明の部品実装方法は、モータにより昇降するシャフトの下端に取り付けられた部品保持部で部品を保持して基板に装着する部品実装方法であって、前記モータの推力制限値を第１の制限値に設定し、前記モータを稼働させて前記シャフトを下降させ、前記部品保持部が保持する前記部品が前記基板に接触したことを接触検出部が検出すると、前記モータの前記推力制限値を前記第１の制限値よりも小さい第２の制限値に変更し、前記接触検出部は、前記モータの推力に基づいて、前記部品保持部が保持する前記部品が前記基板に接触したことを検出し、前記接触検出部は、前記モータの推力が前記第１の制限値に達すると、前記シャフトの下降状態が不良と判断する。 The present invention relates to a component mounting method in which a component is held by a component holding part attached to the lower end of a shaft that moves up and down by a motor and mounted on a substrate, wherein the thrust limit value of the motor is set to a first limit value, the motor is operated to lower the shaft, and when a contact detection unit detects that the component held by the component holding part has come into contact with the substrate, the thrust limit value of the motor is changed to a second limit value which is smaller than the first limit value, the contact detection unit detects that the component held by the component holding part has come into contact with the substrate based on the thrust of the motor, and the contact detection unit determines that the lowering state of the shaft is poor when the thrust of the motor reaches the first limit value .
本発明によれば、部品に一定の装着荷重を加えながら確実に基板に実装することができる。 According to this invention, components can be reliably mounted onto a circuit board while applying a constant mounting load to them.
以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装装置、実装ヘッドの仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸として、基板搬送方向のＸ軸（図１における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ軸（図１における上下方向）が示される。図２、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてＺ軸（図２における上下方向）が示される。 An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The configurations, shapes, etc., described below are illustrative examples for illustrative purposes and can be appropriately modified according to the specifications of the component mounting device and mounting head. In the following, corresponding elements are denoted by the same reference numerals in all drawings, and redundant explanations are omitted. In Figure 1 and some parts described later, two mutually orthogonal axes in the horizontal plane are shown: the X-axis in the substrate transport direction (left-right direction in Figure 1) and the Y-axis perpendicular to the substrate transport direction (up-down direction in Figure 1). In Figure 2 and some parts described later, the Z-axis (up-down direction in Figure 2) perpendicular to the horizontal plane is shown as the height direction.
まず図１を参照して、部品実装装置１の構成を説明する。部品実装装置１は、部品供給部から供給された部品を基板に装着して実装基板を製造する部品装着作業を実行する機能を有する。基台２の中央には、基板搬送機構３がＸ軸に沿って配置されている。基板搬送機構３は、上流から搬送された基板Ｐを、装着作業位置に搬入して位置決めして保持する。また、基板搬送機構３は、部品装着作業が完了した基板Ｐを下流に搬出する。 First, referring to Figure 1, the configuration of the component mounting apparatus 1 will be explained. The component mounting apparatus 1 has the function of performing component mounting work, which involves mounting components supplied from the component supply unit onto a substrate to manufacture a mounted substrate. A substrate transport mechanism 3 is positioned along the X-axis in the center of the base 2. The substrate transport mechanism 3 transports the substrate P, which has been transported from upstream, to the mounting work position, positions it, and holds it. The substrate transport mechanism 3 also transports the substrate P, after the component mounting work is completed, downstream.
基板搬送機構３の両側（Ｙ軸の前後方向）には、部品供給部４が配置されている。それぞれの部品供給部４には、複数のテープフィーダ５がＸ軸に沿って配置されている。部品供給部４の各テープフィーダ５は、部品を格納するポケットが形成された部品テープを部品供給部４の外側から基板搬送機構３に向かう方向（テープ送り方向）にピッチ送りすることにより、以下に説明する実装ヘッドによって部品が取り出される部品供給位置に部品を供給する。 On both sides of the substrate transport mechanism 3 (in the front-to-back direction along the Y-axis), component supply units 4 are arranged. Each component supply unit 4 has multiple tape feeders 5 arranged along the X-axis. Each tape feeder 5 in the component supply unit 4 feeds component tapes, which have pockets for storing components, in a pitch direction from the outside of the component supply unit 4 toward the substrate transport mechanism 3 (tape feeding direction), thereby supplying components to the component supply positions where they will be picked up by the mounting head described below.
図１において、基台２上面においてＸ軸における両端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸テーブル６がＹ軸に沿って配置されている。Ｙ軸テーブル６には、同様にリニア駆動機構を備えたビーム７が、Ｙ軸に沿って移動自在に結合されている。ビーム７はＸ軸に沿って配置されている。ビーム７には、プレート７ａを介して実装ヘッド８がＸ軸に沿って移動自在に装着されている。実装ヘッド８は、プレート７ａに着脱可能である。実装ヘッド８は、複数の実装ユニット２０（図２参照）を備えている。実装ユニット２０の下端部には、部品を吸着して保持する部品保持部２９（図２参照）がそれぞれ装着されている。 In Figure 1, Y-axis tables 6 equipped with linear drive mechanisms are arranged along the Y-axis at both ends of the base 2's upper surface along the X-axis. A beam 7, similarly equipped with a linear drive mechanism, is movably connected to the Y-axis tables 6 along the Y-axis. The beam 7 is positioned along the X-axis. A mounting head 8 is mounted on the beam 7 via a plate 7a, allowing it to move along the X-axis. The mounting head 8 is detachable from the plate 7a. The mounting head 8 comprises multiple mounting units 20 (see Figure 2). Each mounting unit 20 has a component holding part 29 (see Figure 2) attached to its lower end for suction and holding components.
Ｙ軸テーブル６およびビーム７は、実装ヘッド８をＸ軸およびＹ軸に沿って移動させるヘッド移動機構９を構成する。ヘッド移動機構９および実装ヘッド８は、部品供給部４に配置されたテープフィーダ５から実装ユニット２０に装着された部品保持部２９によって部品を吸着して取り出して、基板搬送機構３に位置決めされた基板Ｐの装着位置に装着する実装ターンを実行する。このように、実装ヘッド８には複数の部品保持部２９が装着されており、各部品保持部２９により部品供給部４から供給される部品をピックアップして基板Ｐに装着する。 The Y-axis table 6 and beam 7 constitute a head movement mechanism 9 that moves the mounting head 8 along the X and Y axes. The head movement mechanism 9 and the mounting head 8 perform a mounting turn, picking up components from the tape feeder 5 located in the component supply unit 4 using component holding units 29 mounted on the mounting unit 20, and mounting them to the mounting position on the substrate P positioned in the substrate transport mechanism 3. Thus, the mounting head 8 is equipped with multiple component holding units 29, each of which picks up components supplied from the component supply unit 4 and mounts them onto the substrate P.
図１において、部品供給部４と基板搬送機構３との間には、部品認識カメラ１０が配置されている。部品供給部４から部品を取り出した実装ヘッド８が部品認識カメラ１０の上方を移動する際に、部品認識カメラ１０は実装ヘッド８に保持された状態の部品を撮像して部品の保持姿勢を認識する。実装ヘッド８が取り付けられたプレート７ａにはヘッドカメラ１１が取り付けられている。ヘッドカメラ１１は、実装ヘッド８と一体的に移動する。 In Figure 1, a component recognition camera 10 is positioned between the component supply unit 4 and the substrate transport mechanism 3. When the mounting head 8, which has retrieved a component from the component supply unit 4, moves above the component recognition camera 10, the camera captures an image of the component held by the mounting head 8 to recognize its orientation. A head camera 11 is mounted on the plate 7a to which the mounting head 8 is attached. The head camera 11 moves integrally with the mounting head 8.
実装ヘッド８が移動することにより、ヘッドカメラ１１は基板搬送機構３に位置決めされた基板Ｐの上方に移動し、基板Ｐに設けられた基板マーク（図示省略）を撮像して基板Ｐの位置を認識する。実装ヘッド８による基板Ｐへの部品装着動作においては、部品認識カメラ１０による部品の認識結果と、ヘッドカメラ１１による基板位置の認識結果とを加味して装着位置の補正が行われる。 As the mounting head 8 moves, the head camera 11 moves above the substrate P positioned by the substrate transport mechanism 3, and captures images of the substrate marks (not shown) on the substrate P to recognize its position. During the component mounting operation on the substrate P by the mounting head 8, the mounting position is corrected by taking into account the component recognition results from the component recognition camera 10 and the substrate position recognition results from the head camera 11.
図１において、部品実装装置１の前方で作業者が作業する位置には、作業者が操作するタッチパネル１２が設置されている。タッチパネル１２は、その表示部に各種情報を表示し、また表示部に表示される操作ボタンなどを使って作業者がデータ入力や部品実装装置１の操作を行う。 In Figure 1, a touch panel 12 is installed in front of the component mounting device 1 at the operator's work position. The touch panel 12 displays various information, and the operator uses the operation buttons displayed on the panel to input data and operate the component mounting device 1.
次に図２を参照して、実装ヘッド８の構成を説明する。実装ヘッド８には、実装ヘッドベース８ａの内部に複数基（ここではＸ方向に４基）の実装ユニット２０が配置されている。実装ユニット２０は、上下方向（Ｚ軸方向）に延伸するシャフト２１をサーボ制御されるＺ軸モータ２２によって昇降させ、これにより部品保持部２９を昇降させる構成となっている。 Next, with reference to Figure 2, the configuration of the mounting head 8 will be explained. The mounting head 8 has multiple mounting units 20 (four in the X direction in this case) arranged inside the mounting head base 8a. Each mounting unit 20 has a shaft 21 extending vertically (in the Z-axis direction), which is raised and lowered by a servo-controlled Z-axis motor 22, thereby raising and lowering the component holding section 29.
シャフト２１は、出力部２３を介してＺ軸モータ２２の下方に接続されている。シャフト２１の下端部は、上下に配置されたベアリング２４ａによってθ回転自在なスプラインガイド部２４に挿通されて、実装ヘッドベース８ａの下面より外側に突出している。実装ヘッドベース８ａの下面より突出しているシャフト２１の下端部には、部品保持部２９が装着されている。すなわち、Ｚ軸モータ２２（モータ）によって昇降するシャフト２１の下端には、部品保持部２９が取り付けられている。 The shaft 21 is connected to the lower part of the Z-axis motor 22 via the output unit 23. The lower end of the shaft 21 is inserted into a spline guide unit 24 that is rotatable by θ thanks to bearings 24a positioned above and below it, and protrudes outward from the lower surface of the mounting head base 8a. A component holding unit 29 is attached to the lower end of the shaft 21 that protrudes from the lower surface of the mounting head base 8a. In other words, the component holding unit 29 is attached to the lower end of the shaft 21, which moves up and down by the Z-axis motor 22 (motor).
図２において、シャフト２１において、出力部２３とスプラインガイド部２４の間には、圧縮バネであるリターンスプリング２５が装着されている。リターンスプリング２５は出力部２３に対して上向きの反発力を作用させる。すなわち部品保持部２９を下降させる際には、Ｚ軸モータ２２は下向きの推力を発生させ、リターンスプリング２５の反発力に抗してシャフト２１を下降させる。そして部品保持部２９を上昇させる際には、Ｚ軸モータ２２は発生させる推力を減少させ、リターンスプリング２５が出力部２３を押し上げる上向きの反発力によってシャフト２１を上昇させる。 In Figure 2, a compression spring, a return spring 25, is installed between the output section 23 and the spline guide section 24 of the shaft 21. The return spring 25 exerts an upward repulsive force on the output section 23. That is, when lowering the component holding section 29, the Z-axis motor 22 generates a downward thrust, causing the shaft 21 to descend against the repulsive force of the return spring 25. Then, when raising the component holding section 29, the Z-axis motor 22 reduces the thrust it generates, and the upward repulsive force of the return spring 25 pushing up the output section 23 causes the shaft 21 to rise.
Ｚ軸モータ２２の上部には、出力部２３の昇降動作、すなわちシャフト２１の昇降移動に合わせて昇降移動するスケール２６が上方に突出して設けられている。また、Ｚ軸モータ２２の上方には、スケール２６の移動を検出する位置検出センサ２７が配置されている。位置検出センサ２７は、スケール２６の移動距離と方向を示すエンコーダパルスを位置信号としてサーボ制御部４０（図４参照）に出力する。位置信号から、シャフト２１の上下方向の位置（高さ位置）が検出される。すなわち、スケール２６と位置検出センサ２７は、シャフト２１（または、部品保持部２９）の高さ位置を検出するエンコーダ２８を構成する。 A scale 26 is mounted above the Z-axis motor 22, protruding upwards and moving up and down in accordance with the vertical movement of the output unit 23, i.e., the vertical movement of the shaft 21. A position detection sensor 27 is also positioned above the Z-axis motor 22 to detect the movement of the scale 26. The position detection sensor 27 outputs encoder pulses indicating the distance and direction of the scale 26's movement as a position signal to the servo control unit 40 (see Figure 4). From this position signal, the vertical position (height) of the shaft 21 is detected. In other words, the scale 26 and the position detection sensor 27 constitute an encoder 28 that detects the height of the shaft 21 (or the component holding unit 29).
次に、図３を参照して、実装ユニット２０に作用する力の関係について説明する。推力ＦｔはＺ軸モータ２２が発生する推力であり、出力部２３を介して結合されたシャフト２１を下方に押し下げる方向に作用する。重さＷは、図中において可動部を示すハッチング部分、すなわちスケール２６、出力部２３、シャフト２１、部品保持部２９などの自重の総和であり、推力Ｆｔと同様にシャフト２１を下方に押し下げる方向に作用する。 Next, referring to Figure 3, the relationships of forces acting on the mounting unit 20 will be explained. The thrust Ft is the thrust generated by the Z-axis motor 22, acting in a direction that pushes the shaft 21, which is connected via the output unit 23, downwards. The weight W is the sum of the self-weights of the hatched parts indicating the movable parts in the figure, i.e., the scale 26, output unit 23, shaft 21, and component holding part 29, and, like the thrust Ft, acts in a direction that pushes the shaft 21 downwards.
反力Ｆｒは、リターンスプリング２５の反力であり、出力部２３を介してシャフト２１を押し上げる方向に作用する。抵抗Ｆｆは、上述の可動部を摺動自在に保持するスプラインガイド部２４などの抵抗外力であり、下降方向に駆動されるシャフト２１については上向きに作用する。荷重Ｆａは、部品保持部２９が保持した部品Ｄを基板Ｐに押圧する際の荷重を示している。 The reaction force Fr is the reaction force of the return spring 25, acting in a direction that pushes the shaft 21 upward via the output section 23. The resistance Ff is the resistive external force of the spline guide section 24, etc., which slidably holds the aforementioned movable section, and acts upward on the shaft 21, which is driven in the downward direction. The load Fa indicates the load applied when the component holding section 29 presses the component D held against the substrate P.
図３では、部品装着作業において、部品保持部２９が保持した部品Ｄを基板Ｐに押圧している状態示している。この状態において、荷重ＦａはＦａ＝Ｆｔ＋Ｗ－Ｆｒ－Ｆｆで示される。部品Ｄが基板Ｐに接触した状態でＺ軸モータ２２の推力Ｆｔを増加させると、リターンスプリング２５の反力Ｆｒは一定のままで、推力Ｆｔに比例して荷重Ｆａが増加する。また、部品保持部２９が保持した部品Ｄが基板Ｐに接触する前の荷重Ｆａはゼロであり、Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔに比例して出力部２３（シャフト２１、部品保持部２９）が下降して、リターンスプリング２５の反力Ｆｒが増加する（Ｆｒ＝Ｆｔ＋Ｗ－Ｆｆ）。 Figure 3 shows the state during component mounting where the component holder 29 is pressing the component D held by it against the substrate P. In this state, the load Fa is given by Fa = Ft + W - Fr - Ff. When the thrust Ft of the Z-axis motor 22 is increased while component D is in contact with the substrate P, the reaction force Fr of the return spring 25 remains constant, and the load Fa increases proportionally to the thrust Ft. Also, the load Fa before component D held by the component holder 29 contacts the substrate P is zero, and the output unit 23 (shaft 21, component holder 29) descends in proportion to the thrust Ft of the Z-axis motor 22, increasing the reaction force Fr of the return spring 25 (Fr = Ft + W - Ff).
次に、図４を参照して、部品実装装置１の制御系の構成について説明する。部品実装装置１が備える本体制御部３０には、基板搬送機構３、テープフィーダ５、実装ヘッド８、ヘッド移動機構９、部品認識カメラ１０、ヘッドカメラ１１、タッチパネル１２が接続されている。実装ヘッド８が備える４基の実装ユニット２０は、それぞれサーボ制御部４０を備えている。サーボ制御部４０には、Ｚ軸モータ２２、エンコーダ２８が接続されている。 Next, with reference to Figure 4, the configuration of the control system of the component mounting device 1 will be described. The main control unit 30 of the component mounting device 1 is connected to a substrate transport mechanism 3, a tape feeder 5, a mounting head 8, a head movement mechanism 9, a component recognition camera 10, a head camera 11, and a touch panel 12. The four mounting units 20 of the mounting head 8 each have a servo control unit 40. The servo control unit 40 is connected to a Z-axis motor 22 and an encoder 28.
サーボ制御部４０は、本体制御部３０からの指令に従い、エンコーダ２８が検出したシャフト２１（部品保持部２９）の上下方向の位置に基づいて、Ｚ軸モータ２２を駆動する。サーボ制御部４０によるＺ軸モータ２２の制御方法には、位置制御やトルク制御などがある。位置制御の場合、サーボ制御部４０は、昇降部３７の高さが本体制御部３０からの指令の高さとなるようにＺ軸モータ２２を制御する。また、トルク制御の場合、サーボ制御部４０は、本体制御部３０からの指令に基づいてＺ軸モータ２２の推力Ｆｔを制御する。 The servo control unit 40 drives the Z-axis motor 22 based on the vertical position of the shaft 21 (parts holding section 29) detected by the encoder 28, in accordance with commands from the main unit control unit 30. The servo control unit 40 can control the Z-axis motor 22 using methods such as position control or torque control. In the case of position control, the servo control unit 40 controls the Z-axis motor 22 so that the height of the lifting section 37 matches the height commanded by the main unit control unit 30. In the case of torque control, the servo control unit 40 controls the thrust Ft of the Z-axis motor 22 based on commands from the main unit control unit 30.
図４において、本体制御部３０は、本体記憶部３１、閾値設定部３２、実装処理部３３を備えている。本体記憶部３１は記憶装置であり、実装データ３１ａ、推力計測結果３１ｂ、閾値情報３１ｃなどを記憶している。実装データ３１ａには、実装基板の基板種ごとに、基板Ｐを特定する情報（基板種番号、サイズ、材質、厚さなど）、基板Ｐに装着される部品Ｄの種類、基板Ｐにおける装着位置の座標などの各種情報が記憶されている。また、実装データ３１ａには、実装ユニット２０（部品保持部２９）毎に、部品装着時のＺ軸モータ２２の推力制限値（第１の制限値、第２の制限値）が記憶されている。 In Figure 4, the main unit control 30 comprises a main unit storage unit 31, a threshold setting unit 32, and an mounting processing unit 33. The main unit storage unit 31 is a memory device that stores mounting data 31a, thrust measurement results 31b, threshold information 31c, etc. The mounting data 31a stores various information for each type of mounting substrate, including information identifying the substrate P (substrate type number, size, material, thickness, etc.), the type of component D mounted on the substrate P, and the coordinates of the mounting position on the substrate P. Furthermore, the mounting data 31a stores the thrust limit values (first limit value, second limit value) of the Z-axis motor 22 during component mounting for each mounting unit 20 (component holding unit 29).
推力計測結果３１ｂには、後述する推力計測部４２によって計測されたＺ軸モータ２２の推力Ｆｔの計測結果、または、Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔの計測結果から算出された推力の変化率ΔＦｔが記憶されている。閾値情報３１ｃには、実装基板の基板種毎に、部品装着時に部品保持部２９が保持する部品Ｄが基板Ｐに接触したことを判断するための閾値である接触判定値が記憶されている。 The thrust measurement result 31b stores the measurement result of the thrust Ft of the Z-axis motor 22 measured by the thrust measurement unit 42 (described later), or the rate of change of thrust ΔFt calculated from the measurement result of the thrust Ft of the Z-axis motor 22. The threshold information 31c stores a contact determination value, which is a threshold value used to determine whether the component D held by the component holding unit 29 has come into contact with the substrate P during component mounting, for each type of substrate on the mounting board.
図４において、閾値設定部３２は、推力計測結果３１ｂに基づいて、接触判定値を決定し、閾値情報３１ｃとして記憶させる閾値設定処理を実行する。実装処理部３３は、実装データ３１ａに含まれる基板Ｐに装着する部品Ｄの部品名、装着位置などに基づいて、部品実装装置１の各部を制御して部品装着作業を実行させる。 In Figure 4, the threshold setting unit 32 determines the contact judgment value based on the thrust measurement result 31b and performs a threshold setting process to store it as threshold information 31c. The mounting processing unit 33 controls each part of the component mounting device 1 to perform the component mounting operation based on the component name, mounting position, etc., of the component D to be mounted on the substrate P, as contained in the mounting data 31a.
次に、図５を参照して、実装ヘッド８の制御系の詳細について説明する。実装ヘッド８は、４基の実装ユニット２０（＃１）～（＃４）を備えている。各実装ユニット２０（＃１）～（＃４）は、Ｚ軸モータ２２（＃１）～（＃４）、エンコーダ２８（＃１）～（＃４）、サーボ制御部４０（＃１）～（＃４）を、それぞれ備えている。４基の実装ユニット２０（＃１）～（＃４）は同様の構成をしており、以下、実装ユニット２０（＃１）を例に説明する。また、実装ユニット２０等を特定する記号（＃１）～（＃４）は、適宜記載を省略する。 Next, with reference to Figure 5, the control system of the mounting head 8 will be described in detail. The mounting head 8 is equipped with four mounting units 20 (#1) to (#4). Each mounting unit 20 (#1) to (#4) is equipped with a Z-axis motor 22 (#1) to (#4), encoders 28 (#1) to (#4), and servo control units 40 (#1) to (#4). The four mounting units 20 (#1) to (#4) have similar configurations, and the following explanation will use mounting unit 20 (#1) as an example. Also, symbols (#1) to (#4) that identify the mounting units 20, etc., will be omitted as appropriate.
図５において、サーボ制御部４０は、モータドライバ４１、推力計測部４２、推力制限部４３、位置検出部４４、接触検出部４５、ヘッド記憶部４６を備えている。ヘッド記憶部４６は記憶装置であり、接触判定値４６ａ、第１の制限値４６ｂ、第２の制限値４６ｃなどが記憶されている。接触判定値４６ａには、閾値情報３１ｃに含まれる接触判定値のうち、部品実装装置１が製造する実装基板に対応する接触判定値が記憶される。第１の制限値４６ｂと第２の制限値４６ｃには、実装データ３１ａに含まれるＺ軸モータ２２の推力制限値のうち、実装ユニット２０（部品保持部２９）に対応する第１の制限値と第２の制限値がそれぞれ記憶される。 In Figure 5, the servo control unit 40 includes a motor driver 41, a thrust measurement unit 42, a thrust limiting unit 43, a position detection unit 44, a contact detection unit 45, and a head memory unit 46. The head memory unit 46 is a memory device that stores contact determination values 46a, a first limit value 46b, a second limit value 46c, and the like. The contact determination value 46a stores the contact determination value corresponding to the mounting board manufactured by the component mounting device 1, from among the contact determination values included in the threshold information 31c. The first limit value 46b and the second limit value 46c store the first and second limit values, respectively, corresponding to the mounting unit 20 (component holding unit 29), from among the thrust limit values of the Z-axis motor 22 included in the mounting data 31a.
モータドライバ４１は、サーボモータであるＺ軸モータ２２の駆動制御装置であり、予め設定された動作パターンに基づいてＺ軸モータ２２に電流を供給して（矢印ａ）、Ｚ軸モータ２２を駆動する。そして、モータドライバ４１は、動作パターンで定められた目標高さ位置や目標昇降速度との偏差をエンコーダ２８から送られるパルス信号によって検出し（矢印ｂ）、検出された偏差をフィードバックするサーボ制御によってＺ軸モータ２２を駆動する。 The motor driver 41 is a drive control device for the Z-axis motor 22, which is a servo motor. It drives the Z-axis motor 22 by supplying current to it based on a preset operation pattern (arrow a). The motor driver 41 then detects the deviation from the target height position and target lifting/lowering speed defined in the operation pattern using pulse signals sent from the encoder 28 (arrow b), and drives the Z-axis motor 22 through servo control that feeds back the detected deviation.
図５において、推力計測部４２は、Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔを計測する機能を有する。すなわちモータドライバ４１からＺ軸モータ２２に供給される電流（矢印ａ）、またはモータドライバ４１から通知された電流値（矢印ｃ）により、Ｚ軸モータ２２で発生している推力Ｆｔを計測する。本実施の形態においては、Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔは推力制限部４３の機能によって、ヘッド記憶部４６に記憶される第１の制限値４６ｂまたは第２の制限値４６ｃに基づいて制限される。 In Figure 5, the thrust measurement unit 42 has the function of measuring the thrust Ft of the Z-axis motor 22. That is, it measures the thrust Ft generated by the Z-axis motor 22 based on the current supplied from the motor driver 41 to the Z-axis motor 22 (arrow a), or the current value notified by the motor driver 41 (arrow c). In this embodiment, the thrust Ft of the Z-axis motor 22 is limited by the function of the thrust limiting unit 43 based on a first limit value 46b or a second limit value 46c stored in the head memory unit 46.
接触検出部４５は、推力計測部４２が計測する推力Ｆｔから推力の変化率ΔＦｔを算出する。さらに、接触検出部４５は、算出した推力の変化率ΔＦｔが接触判定値４６ａを超えると、部品Ｄが基板Ｐに接触したと判断する。すなわち、接触検出部４５は、接触判定値４６ａと推力計測部４２が計測するＺ軸モータ２２（モータ）の推力Ｆｔに基づいて、Ｚ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔが接触判定値４６ａ（所定値）を超えると、部品保持部２９が保持する部品Ｄが基板Ｐに接触したと判断（検出）する。 The contact detection unit 45 calculates the rate of change of thrust ΔFt from the thrust Ft measured by the thrust measurement unit 42. Furthermore, the contact detection unit 45 determines that component D has come into contact with the substrate P if the calculated rate of change of thrust ΔFt exceeds the contact determination value 46a. In other words, based on the contact determination value 46a and the thrust Ft of the Z-axis motor 22 (motor) measured by the thrust measurement unit 42, the contact detection unit 45 determines (detects) that component D held by the component holding unit 29 has come into contact with the substrate P if the rate of change of thrust ΔFt of the Z-axis motor 22 exceeds the contact determination value 46a (a predetermined value).
図５において、推力制限部４３は、接触検出部４５が部品Ｄが基板Ｐに接触したことを検出する前までに、第１の制限値４６ｂをモータドライバ４１に設定する（矢印ｄ）。また、推力制限部４３は、接触検出部４５が部品Ｄが基板Ｐに接触したことを検出すると、第２の制限値４６ｃをモータドライバ４１に設定する（矢印ｄ）。 In Figure 5, the thrust limiting unit 43 sets a first limit value 46b to the motor driver 41 (arrow d) before the contact detection unit 45 detects that component D has made contact with the substrate P. Furthermore, once the contact detection unit 45 detects that component D has made contact with the substrate P, the thrust limiting unit 43 sets a second limit value 46c to the motor driver 41 (arrow d).
すなわち、サーボ制御部４０（制御部）が備える推力制限部４３は、Ｚ軸モータ２２（モータ）を稼働させてシャフト２１を下降させ、部品保持部２９が保持する部品Ｄが基板Ｐに接触したことを接触検出部４５が検出する前はＺ軸モータ２２の推力制限値を第１の制限値４６ｂに設定し、部品保持部２９が保持する部品Ｄが基板Ｐに接触したことを接触検出部４５が検出した後はＺ軸モータ２２の推力制限値を第１の制限値４６ｂよりも小さい第２の制限値４６ｃに変更する。 In other words, the thrust limiting unit 43 of the servo control unit 40 (control unit) operates the Z-axis motor 22 (motor) to lower the shaft 21. Before the contact detection unit 45 detects that the component D held by the component holding unit 29 has made contact with the substrate P, the thrust limiting unit 43 sets the thrust limiting value of the Z-axis motor 22 to a first limiting value 46b. After the contact detection unit 45 detects that the component D held by the component holding unit 29 has made contact with the substrate P, the thrust limiting value of the Z-axis motor 22 is changed to a second limiting value 46c, which is smaller than the first limiting value 46b.
図５において、位置検出部４４は、Ｚ軸モータ２２のエンコーダ２８からのエンコーダパルス（矢印ｅ）をカウントする。このカウント値は、部品保持部２９の高さ方向の位置（高さ位置）を示す位置情報となる。すなわち、位置検出部４４は、Ｚ軸モータ２２からの位置信号に基づいて部品保持部２９の高さ位置を検出する高さ位置計測機能を有する。 In Figure 5, the position detection unit 44 counts encoder pulses (arrow e) from the encoder 28 of the Z-axis motor 22. This count value becomes position information indicating the height position of the component holding unit 29. In other words, the position detection unit 44 has a height position measurement function that detects the height position of the component holding unit 29 based on the position signal from the Z-axis motor 22.
次に、図６、図７を参照して、サーボ制御部４０（制御部）がＺ軸モータ２２を制御し、部品保持部２９が保持する部品Ｄを基板Ｐに装着させる部品装着作業の詳細について説明する。以下、単純化のため、基板Ｐは上方から加わる荷重Ｆａでは変形しない（撓まない）場合を例に説明する。 Next, referring to Figures 6 and 7, we will explain the details of the component mounting operation in which the servo control unit 40 (control unit) controls the Z-axis motor 22 and the component holding unit 29 mounts the component D to the substrate P. For simplicity, the following explanation will assume that the substrate P does not deform (bend) under a load Fa applied from above.
部品装着作業において、サーボ制御部４０は、部品保持部２９が保持する部品Ｄを所定の降下速度で基板Ｐに対して降下させ、部品Ｄの下面が基板Ｐに接触（着地）すると、所定の荷重Ｆａで所定の押圧時間Ｔｃだけ部品Ｄを基板Ｐに押圧させる。さらに、サーボ制御部４０は、押圧時間Ｔｃ中に吸着状態を解除して部品Ｄを離脱させた部品保持部２９を、押圧時間Ｔｃ後に所定の上昇速度で所定の待機位置まで上昇させる。 During the component mounting process, the servo control unit 40 lowers the component D held by the component holding unit 29 to the substrate P at a predetermined descent speed. When the lower surface of the component D contacts (lands) on the substrate P, the servo control unit 40 presses the component D against the substrate P with a predetermined load Fa for a predetermined pressing time Tc. Furthermore, after the pressing time Tc, the servo control unit 40 releases the suction state and detaches the component D from the component holding unit 29. After the pressing time Tc, the servo control unit 40 raises the component holding unit 29 to a predetermined standby position at a predetermined upward speed.
図６（ａ）、図７（ａ）は、部品保持部２９が保持する部品Ｄの下面の高さ位置の時間推移を示している。図６（ｂ）、図７（ｂ）は、推力計測部４２が計測するＺ軸モータ２２の推力Ｆｔの時間推移を示している。図６（ｃ）、図７（ｃ）は、接触検出部４５が算出するＺ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔの時間推移を示している。図６（ａ）～（ｃ）には、実装ユニット２０の可動部の抵抗Ｆｆが所定値以下で摺動良好な状態を実線で、抵抗Ｆｆが不良ではないがやや大きな摺動大の状態を点線で、抵抗Ｆｆが大きくて摺動不良な状態を一点鎖線で表示している。 Figures 6(a) and 7(a) show the time progression of the height position of the lower surface of component D held by the component holding unit 29. Figures 6(b) and 7(b) show the time progression of the thrust Ft of the Z-axis motor 22 measured by the thrust measurement unit 42. Figures 6(c) and 7(c) show the time progression of the rate of change ΔFt of the thrust of the Z-axis motor 22 calculated by the contact detection unit 45. In Figures 6(a) to (c), a solid line indicates a state where the resistance Ff of the movable part of the mounting unit 20 is below a predetermined value and sliding is good, a dotted line indicates a state where the resistance Ff is not bad but is slightly large and sliding is good, and a dashed line indicates a state where the resistance Ff is large and sliding is poor.
図６（ａ）～（ｃ）は、実装ユニット２０による部品装着作業のうち、部品保持部２９が下降し（図６（ａ）に楕円ｆ１で示す時間帯）、保持する部品Ｄを基板Ｐに接触させ（図６（ａ）に円ｆ２で示す時間Ｔ２）、部品Ｄを基板Ｐに装着させた後に（図６（ａ）に円ｆ３で示す時間Ｔ６）、部品保持部２９が上昇する時間推移を示している。図７（ａ）～（ｃ）は、図６（ａ）～（ｃ）に示す時間推移のうち、接触検出部４５によって部品Ｄが基板Ｐに接触したと判断（部品Ｄの接触が検出）された時間Ｔ４付近を拡大して表示している。 Figures 6(a) to 6(c) show the time progression during the component mounting operation by the mounting unit 20, specifically the time when the component holding section 29 descends (indicated by the ellipse f1 in Figure 6(a)), brings the component D into contact with the substrate P (indicated by the circle f2 in Figure 6(a) at time T2), mounts the component D to the substrate P (indicated by the circle f3 in Figure 6(a) at time T6), and then rises. Figures 7(a) to 7(c) show magnified views of the time progression shown in Figures 6(a) to 6(c), specifically around time T4, when the contact detection section 45 determines that the component D has made contact with the substrate P (contact of component D is detected).
図７（ａ）～（ｃ）に示すように、推力計測部４２と位置検出部４４は、所定の計測間隔時間ΔＴ毎に高さ位置とＺ軸モータ２２の推力Ｆｔをそれぞれ計測する。便宜上、図６（ａ）～（ｃ）では、計測値や計算後の値を連続する線で表示している。なお、後述する図８も同様に、Ｚ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔを連続する線で表示している。 As shown in Figures 7(a) to 7(c), the thrust measurement unit 42 and the position detection unit 44 measure the height position and the thrust Ft of the Z-axis motor 22, respectively, at predetermined measurement intervals ΔT. For convenience, in Figures 6(a) to 6(c), the measured values and calculated values are shown as continuous lines. Similarly, in Figure 8, which will be described later, the rate of change ΔFt of the thrust of the Z-axis motor 22 is also shown as a continuous line.
まず、図６（ａ）～（ｃ）において実線で示す、摺動良好な状態について説明する。図６（ａ）において、サーボ制御部４０は、接触検出部４５によって部品保持部２９が保持する部品Ｄが基板Ｐに接触したと判定される時間Ｔ４までは、位置制御によりＺ軸モータ２２に部品保持部２９（シャフト２１）を所定の下降速度で下降させる。この状態において、モータドライバ４１は、推力制限部４３によってＺ軸モータ２２の推力制限値が第１の制限値４６ｂとなるように設定されている。 First, we will explain the state of smooth sliding, as shown by the solid lines in Figures 6(a) to 6(c). In Figure 6(a), the servo control unit 40 lowers the component holding unit 29 (shaft 21) at a predetermined downward speed using position control until time T4, when the contact detection unit 45 determines that the component D held by the component holding unit 29 has made contact with the substrate P. In this state, the motor driver 41 is set by the thrust limiting unit 43 so that the thrust limit value of the Z-axis motor 22 becomes the first limit value 46b.
これにより、部品Ｄが基板Ｐに接触する時間Ｔ２までは、図６（ｂ）に示すように、Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔは、部品Ｄの下降に伴い圧縮されて増加するリターンスプリング２５の反力Ｆｒを打ち消すように、一定の比率で増加する（楕円ｇ１）。そして、図６（ｃ）に示すように、時間Ｔ２までのＺ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔは一定であり、接触判定値４６ａよりも小さい。 As a result, until time T2 when component D contacts the substrate P, the thrust Ft of the Z-axis motor 22 increases at a constant rate (ellipse g1), as shown in Figure 6(b), to counteract the reaction force Fr of the return spring 25, which increases as component D is compressed. Then, as shown in Figure 6(c), the rate of change ΔFt of the thrust of the Z-axis motor 22 up to time T2 is constant and smaller than the contact detection value 46a.
部品Ｄが基板Ｐに接触した時間Ｔ２以降は、図６（ａ）に示すように、部品Ｄの下面の高さ位置は変わらない。なお、柔軟性がある基板Ｐの場合は、部品Ｄから基板Ｐに加わる荷重Ｆａの増加に伴う基板Ｐの撓みにより、部品Ｄの高さ位置も撓み分だけ下降する。一方、図６（ｂ）に示すように、部品Ｄが基板Ｐに接触するとシャフト２１の下降が基板Ｐによって妨げられるが、モータドライバ４１は、部品Ｄを設定された下降速度で下降させるべくＺ軸モータ２２に供給する電流を増加させる。その結果、Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔは部品Ｄが基板Ｐに接触する前（楕円ｇ１）から急増する（楕円ｇ２）。 After time T2, when component D contacts the substrate P, the height of the lower surface of component D remains unchanged, as shown in Figure 6(a). However, in the case of a flexible substrate P, the height of component D also decreases by the amount of the deflection of the substrate P due to the increase in the load Fa applied from component D to the substrate P. On the other hand, as shown in Figure 6(b), when component D contacts the substrate P, the descent of the shaft 21 is hindered by the substrate P. The motor driver 41 increases the current supplied to the Z-axis motor 22 to lower component D at the set descent speed. As a result, the thrust Ft of the Z-axis motor 22 increases sharply from before component D contacts the substrate P (ellipse g1) to (ellipse g2).
推力Ｆｔの急増に伴い、図７（ｃ）に示すように、時間Ｔ２の計測間隔時間ΔＴ後の時間Ｔ３から、Ｚ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔが増加して接触判定値４６ａを超える。接触検出部４５は、Ｚ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔが接触判定値４６ａを超える状態が判定時間Ｔｊを超えて継続すると、部品Ｄが基板Ｐに接触したと判断する。この例では、計測間隔時間ΔＴは計測間隔時間ΔＴの３倍の時間であり、接触検出部４５は、計測間隔時間ΔＴ毎に算出したＺ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔが４回連続して接触判定値４６ａ以上となると、部品Ｄが基板Ｐに接触したと判断する（円ｈで示す時間Ｔ４）。 As the thrust Ft increases rapidly, as shown in Figure 7(c), from time T3 after the measurement interval time ΔT at time T2, the rate of change ΔFt of the thrust of the Z-axis motor 22 increases and exceeds the contact detection value 46a. The contact detection unit 45 determines that component D has come into contact with the substrate P if the state in which the rate of change ΔFt of the thrust of the Z-axis motor 22 exceeds the contact detection value 46a continues beyond the determination time Tj. In this example, the measurement interval time ΔT is three times the measurement interval time ΔT, and the contact detection unit 45 determines that component D has come into contact with the substrate P if the rate of change ΔFt of the thrust of the Z-axis motor 22, calculated at each measurement interval time ΔT, exceeds the contact detection value 46a for four consecutive times (time T4, indicated by circle h).
なお、接触検出部４５による部品Ｄが基板Ｐに接触したとの判断は、上述した推力の変化率ΔＦｔが４回連続して接触判定値４６ａ以上である場合に限定されることはない。例えば、接触検出部４５は、計測間隔時間ΔＴ毎に算出された連続する４回の推力の変化率ΔＦｔの平均値が接触判定値４６ａ以上の場合に、部品Ｄが基板Ｐに接触したと判断するようにしてもよい。 Furthermore, the contact detection unit 45's determination that component D has contacted the substrate P is not limited to cases where the thrust change rate ΔFt is equal to or greater than the contact determination value 46a for four consecutive times. For example, the contact detection unit 45 may determine that component D has contacted the substrate P when the average value of four consecutive thrust change rates ΔFt calculated at each measurement interval time ΔT is equal to or greater than the contact determination value 46a.
また、接触検出部４５は、判定時間Ｔｊ前に計測されたＺ軸モータ２２の推力Ｆｔとの間で推力の変化率ΔＦｔを算出し、推力の変化率ΔＦｔが接触判定値４６ａ以上の場合に、部品Ｄが基板Ｐに接触したと判断するようにしてもよい。図７（ｃ）の例では、時間Ｔ３より判定時間Ｔｊ前の時間に計測されたＺ軸モータ２２の推力Ｆｔと、時間Ｔ３に計測されたＺ軸モータ２２の推力Ｆｔから推力の変化率ΔＦｔを算出し、推力の変化率ΔＦｔが接触判定値４６ａ以上の場合に、部品Ｄが基板Ｐに接触したと判断するようにしてもよい。この場合、時間Ｔ３において、部品Ｄが基板Ｐに接触したと判断される。 Furthermore, the contact detection unit 45 may calculate the rate of change ΔFt of thrust between the thrust Ft of the Z-axis motor 22 measured before the determination time Tj, and determine that component D has made contact with the substrate P if the rate of change ΔFt is equal to or greater than the contact determination value 46a. In the example shown in Figure 7(c), the rate of change ΔFt of thrust may be calculated from the thrust Ft of the Z-axis motor 22 measured between time T3 and the determination time Tj, and from the thrust Ft of the Z-axis motor 22 measured at time T3, and determine that component D has made contact with the substrate P if the rate of change ΔFt is equal to or greater than the contact determination value 46a. In this case, it is determined that component D made contact with the substrate P at time T3.
図７（ｂ）に示すように、接触検出部４５により部品Ｄが基板Ｐに接触したと判断されると（時間Ｔ４）、推力制限部４３は、Ｚ軸モータ２２の推力制限値を第２の制限値４６ｃに変更する。このように、サーボ制御部４０（制御部）は、Ｚ軸モータ２２（モータ）を稼働させて部品保持部２９が部品Ｄを保持しているシャフト２１を下降させ、推力計測部４２が計測するＺ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔが接触判定値４６ａ（所定の閾値）を超える前はＺ軸モータ２２の推力制限値を第１の制限値４６ｂに設定し、接触判定値４６ａを超えた後はＺ軸モータ２２の推力制限値を第１の制限値４６ｂよりも小さい第２の制限値４６ｃに変更する。 As shown in Figure 7(b), when the contact detection unit 45 determines that component D has come into contact with the substrate P (time T4), the thrust limiting unit 43 changes the thrust limit of the Z-axis motor 22 to the second limit value 46c. In this way, the servo control unit 40 (control unit) operates the Z-axis motor 22 (motor) to lower the shaft 21 in which the component holding unit 29 holds component D. Before the rate of change ΔFt of the thrust of the Z-axis motor 22, measured by the thrust measurement unit 42, exceeds the contact determination value 46a (a predetermined threshold), the thrust limit of the Z-axis motor 22 is set to the first limit value 46b. After exceeding the contact determination value 46a, the thrust limit of the Z-axis motor 22 is changed to the second limit value 46c, which is smaller than the first limit value 46b.
Ｚ軸モータ２２の推力制限値が第２の制限値４６ｃに変更された後も、図７（ｂ）に示すように、Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔは増加し続けて、円ｉで示す時間Ｔ５で第２の制限値４６ｃに到達する。推力計測部４２により、Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔが第２の制限値４６ｃに到達したことが検出されると、サーボ制御部４０は、Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔが第２の制限値４６ｃで一定となるように制御する。これにより、Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔに対応した一定の荷重Ｆａ（Ｆａ＝Ｆｔ＋Ｗ－Ｆｒ－Ｆｆ）で、部品Ｄが基板Ｐに対して押圧される（図６（ｂ）に楕円ｇ３で示す時間帯）。すなわち、第２の制限値４６ｃは、部品装着作業において部品Ｄに加わる荷重Ｆａが部品Ｄを基板Ｐに装着するのに適切な値となるように予め設定されている。 Even after the thrust limit of the Z-axis motor 22 is changed to the second limit value 46c, as shown in Figure 7(b), the thrust Ft of the Z-axis motor 22 continues to increase, reaching the second limit value 46c at time T5, indicated by circle i. When the thrust measurement unit 42 detects that the thrust Ft of the Z-axis motor 22 has reached the second limit value 46c, the servo control unit 40 controls the Z-axis motor 22 so that its thrust Ft remains constant at the second limit value 46c. As a result, the component D is pressed against the substrate P with a constant load Fa (Fa = Ft + W - Fr - Ff) corresponding to the thrust Ft of the Z-axis motor 22 (the time period indicated by ellipse g3 in Figure 6(b)). In other words, the second limit value 46c is preset so that the load Fa applied to the component D during the component mounting operation is an appropriate value for mounting the component D to the substrate P.
図６（ｂ）において、サーボ制御部４０は、Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔが第２の制限値４６ｃに到達した時間Ｔ５の後、予め設定されている押圧時間Ｔｃが経過した時間Ｔ６から、所定の上昇速度で部品保持部２９を上昇させる（楕円ｇ４）。すなわち、Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔが減少するように制御され、図６（ｃ）に示すように、Ｚ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔは負になる。このように、部品Ｄが基板Ｐに装着される。 In Figure 6(b), the servo control unit 40 raises the component holding unit 29 at a predetermined upward speed (ellipse g4) from time T6, after the time T5 when the thrust Ft of the Z-axis motor 22 reaches the second limit value 46c and the preset pressing time Tc has elapsed. That is, the thrust Ft of the Z-axis motor 22 is controlled to decrease, and as shown in Figure 6(c), the rate of change ΔFt of the thrust of the Z-axis motor 22 becomes negative. In this way, the component D is mounted on the substrate P.
次に、図６（ａ）～（ｃ）において一点鎖線で示す、摺動不良な状態について説明する。摺動不良の場合、位置制御で部品保持部２９が下降している時間帯（図６（ａ）に示す楕円ｆ１）は、リターンスプリング２５の反力Ｆｒに加わる大きな抵抗Ｆｆも打ち消すように、Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔは摺動良好な状態よりも大きくなる。そして、図６（ｂ）に示すように、部品Ｄが基板Ｐに接触する前の時間Ｔ１にＺ軸モータ２２の推力Ｆｔが第１の制限値４６ｂに到達する。 Next, we will explain the state of poor sliding, as shown by the dashed lines in Figures 6(a) to 6(c). In the case of poor sliding, during the time period when the component holding part 29 is descending due to position control (ellipse f1 shown in Figure 6(a)), the thrust Ft of the Z-axis motor 22 becomes greater than in the state of good sliding, in order to counteract the large resistance Ff applied to the reaction force Fr of the return spring 25. Then, as shown in Figure 6(b), the thrust Ft of the Z-axis motor 22 reaches the first limit value 46b at time T1 before component D contacts the substrate P.
接触検出部４５は、推力の変化率ΔＦｔが接触判定値４６ａを超える前にＺ軸モータ２２（モータ）の推力Ｆｔが第１の制限値４６ｂに達すると、シャフト２１の下降状態（摺動状態）が不良と判断する。サーボ制御部４０は、摺動状態が不良と判定されると、部品装着作業を中止して部品保持部２９を待機位置まで上昇させる。そして、サーボ制御部４０は、タッチパネル１２に当該実装ユニット２０は摺動不良である旨のエラーを表示させる。 The contact detection unit 45 determines that the downward state (sliding state) of the shaft 21 is faulty if the thrust Ft of the Z-axis motor 22 (motor) reaches the first limit value 46b before the rate of change of thrust ΔFt exceeds the contact determination value 46a. When the servo control unit 40 determines that the sliding state is faulty, it stops the component mounting work and raises the component holding unit 29 to the standby position. The servo control unit 40 then displays an error on the touch panel 12 indicating that the mounting unit 20 has a sliding fault.
次に、図６（ａ）～（ｃ）において点線で示す、摺動大の状態について説明する。摺動大の場合も、位置制御で部品保持部２９が下降している時間帯のＺ軸モータ２２の推力Ｆｔは、摺動良好な状態よりも大きい。そして、図６（ｂ）に示すように、部品Ｄが基板Ｐに接触する前にＺ軸モータ２２の推力Ｆｔは第２の制限値４６ｃを超過するが、その時に推力制限値として設定されている第１の制限値４６ｂには到達していない。 Next, we will explain the state of high sliding, indicated by the dotted lines in Figures 6(a) to 6(c). Even in the case of high sliding, the thrust Ft of the Z-axis motor 22 during the time when the component holding part 29 is descending due to position control is greater than in the state of good sliding. Furthermore, as shown in Figure 6(b), the thrust Ft of the Z-axis motor 22 exceeds the second limit value 46c before component D contacts the substrate P, but it does not reach the first limit value 46b, which is set as the thrust limit value at that time.
時間Ｔ２に部品Ｄが基板Ｐに接触すると、摺動良好な状態と同様に、Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔが急増する（楕円ｇ５）。その後は摺動良好な状態と同様に、接触検出部４５により、部品Ｄが基板Ｐに接触したことが判断される。その後のサーボ制御部４０による制御は摺動良好な状態と同様であり、詳細な説明を省略する。 When component D contacts the substrate P at time T2, the thrust Ft of the Z-axis motor 22 increases sharply (ellipse g5), similar to the condition of good sliding. Thereafter, similar to the condition of good sliding, the contact detection unit 45 determines that component D has contacted the substrate P. The subsequent control by the servo control unit 40 is the same as in the condition of good sliding, and a detailed explanation is omitted.
このように、サーボ制御部４０は、部品Ｄが基板Ｐに接触したことを検出すると、Ｚ軸モータ２２の推力制限値を第１の制限値４６ｂから第１の制限値４６ｂより小さな第２の制限値４６ｃに変更している。そして、第１の制限値４６ｂは、実装ユニット２０の可動部の抵抗Ｆｆが摺動不良には至っていない摺動大の状態では、部品Ｄが基板Ｐに接触する前にＺ軸モータ２２の推力Ｆｔが推力制限値を超過しないように予め設定されている。 Thus, when the servo control unit 40 detects that component D has come into contact with the substrate P, it changes the thrust limit value of the Z-axis motor 22 from the first limit value 46b to a second limit value 46c, which is smaller than the first limit value 46b. The first limit value 46b is preset so that, when the resistance Ff of the movable part of the mounting unit 20 is in a state of high sliding (not yet reaching a sliding failure), the thrust Ft of the Z-axis motor 22 does not exceed the thrust limit value before component D comes into contact with the substrate P.
これにより、実装ユニット２０の可動部の抵抗Ｆｆが増加傾向にある摺動大の状態であっても、部品Ｄに一定の装着荷重（第２の制限値４６ｃに対応する荷重Ｆａ）を加えながら確実に基板Ｐに実装することができる。すなわち、可動部の抵抗Ｆｆと比べて装着荷重が小さい低荷重部品であっても、確実に基板Ｐに装着することができる。 This allows for reliable mounting of components D onto the substrate P, even when the resistance Ff of the movable part of the mounting unit 20 is increasing, while applying a constant mounting load (load Fa corresponding to the second limit value 46c). In other words, even low-load components, which require a mounting load smaller than the resistance Ff of the movable part, can be reliably mounted onto the substrate P.
なお、上記の構成では、接触検出部４５は、Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔに基づいて、部品保持部２９が保持する部品Ｄが基板Ｐに接触したことを検出しているが、この構成に限定されることはない。例えば、接触検出部は、部品保持部２９の下端付近を撮像するカメラにより、部品Ｄが基板Ｐに接触したことを検出するようにしてもよい。また、接触検出部は、部品保持部２９から基板Ｐまでの距離を計測する３次元センサにより、部品Ｄが基板Ｐに接触したことを検出するようにしてもよい。 In the above configuration, the contact detection unit 45 detects when the component D held by the component holding unit 29 contacts the substrate P based on the thrust Ft of the Z-axis motor 22. However, the configuration is not limited to this. For example, the contact detection unit may detect when the component D contacts the substrate P using a camera that images the area near the lower end of the component holding unit 29. Alternatively, the contact detection unit may detect when the component D contacts the substrate P using a three-dimensional sensor that measures the distance from the component holding unit 29 to the substrate P.
次に、図８を参照して、本体制御部３０の閾値設定部３２による接触判定値４６ａ（所定の閾値）の設定方法について説明する。まず、閾値設定部３２は、基板搬送機構３に基板Ｐが保持されていない状態で、実装ユニット２０に位置制御で部品保持部２９を下降させて、Ｚ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔを計測させる。以下、基板Ｐが無い状態で計測されたＺ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔを、「接触前変化率」と称する。計測結果は、推力計測結果３１ｂとして本体記憶部３１に記憶される。 Next, referring to Figure 8, the method for setting the contact determination value 46a (a predetermined threshold) by the threshold setting unit 32 of the main control unit 30 will be explained. First, with the substrate P not being held by the substrate transport mechanism 3, the threshold setting unit 32 lowers the component holding unit 29 by position control in the mounting unit 20 and measures the rate of change ΔFt of the thrust of the Z-axis motor 22. Hereinafter, the rate of change ΔFt of the thrust of the Z-axis motor 22 measured without the substrate P will be referred to as the "rate of change before contact." The measurement result is stored in the main storage unit 31 as the thrust measurement result 31b.
次いで閾値設定部３２は、基板搬送機構３に基板Ｐを保持させた状態で、実装ユニット２０に位置制御で部品保持部２９を下降させて、Ｚ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔを計測させる。部品保持部２９が基板Ｐに接触した後は、図６（ｃ）に楕円ｇ２で示す時間Ｔ３から時間Ｔ５と同様に、Ｚ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔが急増する。以下、部品保持部２９が基板Ｐに接触した後に計測されたＺ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔを、「接触後変化率」と称する。計測結果は、推力計測結果３１ｂとして本体記憶部３１に記憶される。 Next, the threshold setting unit 32, with the substrate P held by the substrate transport mechanism 3, lowers the component holding unit 29 by position control in the mounting unit 20, and measures the rate of change ΔFt of the thrust of the Z-axis motor 22. After the component holding unit 29 contacts the substrate P, the rate of change ΔFt of the thrust of the Z-axis motor 22 increases sharply, similar to the time T3 to T5 shown by the ellipse g2 in Figure 6(c). Hereinafter, the rate of change ΔFt of the thrust of the Z-axis motor 22 measured after the component holding unit 29 contacts the substrate P will be referred to as the "rate of change after contact." The measurement result is stored in the main unit storage unit 31 as the thrust measurement result 31b.
図８には、実装ユニット２０（＃１）～（＃４）で計測された、接触前変化率と接触後変化率の時間推移の一例を示している。閾値設定部３２は、接触判定値４６ａを、実装ユニット２０（＃１）～（＃４）の接触前変化率の最大値と接触後変化率の最小値の間で、かつ、摺動不良の場合のＺ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔよりも大きな値に設定する。 Figure 8 shows an example of the time progression of the pre-contact and post-contact change rates measured in the mounting units 20 (#1) to (#4). The threshold setting unit 32 sets the contact determination value 46a to a value between the maximum pre-contact change rate and the minimum post-contact change rate of the mounting units 20 (#1) to (#4), and greater than the change rate ΔFt of the thrust of the Z-axis motor 22 in the case of sliding failure.
これによって、摺動良好と摺動大の場合は部品Ｄが基板Ｐに接触したことを適切に検出することができ、かつ、摺動不良の場合は部品Ｄが基板Ｐに接触する前に不良であることを適切に検出することができる。また、実際の基板Ｐで接触後変化率を計測することで、基板Ｐの硬さが小さくて撓みやすい基板Ｐであっても、適切な接触判定値４６ａを設定することができる。 This allows for accurate detection of contact between component D and substrate P in cases of good or excessive sliding, and for accurate detection of poor sliding before component D contacts substrate P. Furthermore, by measuring the rate of change after contact on the actual substrate P, an appropriate contact judgment value 46a can be set even for substrate P that is relatively soft and easily bendable.
閾値設定部３２は、設定した接触判定値４６ａを計測した基板Ｐを特定する情報に紐づけて、閾値情報３１ｃとして本体記憶部３１に記憶させる。基板Ｐを特定する情報には、基板種番号、基板のサイズ、材質、厚さ、基板の硬さなどが含まれている。すなわち、閾値設定部３２は、基板の硬さに関する情報に基づいて、接触判定値４６ａ（所定の閾値）を設定する。また、閾値設定部３２は、所定の時間間隔（計測間隔時間ΔＴ）で推力計測部４２が計測するＺ軸モータ２２（モータ）の推力Ｆｔの差を推力の変化率ΔＦｔとして算出する。 The threshold setting unit 32 links the set contact detection value 46a to information identifying the measured substrate P and stores it in the main unit storage unit 31 as threshold information 31c. The information identifying the substrate P includes the substrate type number, substrate size, material, thickness, and substrate hardness. Specifically, the threshold setting unit 32 sets the contact detection value 46a (a predetermined threshold) based on information regarding the substrate hardness. Furthermore, the threshold setting unit 32 calculates the difference in thrust Ft of the Z-axis motor 22 (motor) measured by the thrust measurement unit 42 at predetermined time intervals (measurement interval time ΔT) as the thrust change rate ΔFt.
このように、閾値設定部３２は、接触判定値４６ａ（所定の閾値）を、部品保持部２９が保持する部品Ｄが基板Ｐに接触する前のＺ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔである接触前変化率の最大値と、部品保持部２９が保持する部品Ｄが基板Ｐに接触した後のＺ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔである接触後変化率の最小値の間に設定する。 Thus, the threshold setting unit 32 sets the contact determination value 46a (a predetermined threshold) between the maximum value of the pre-contact change rate, which is the rate of change ΔFt of the thrust of the Z-axis motor 22 before the component D held by the component holding unit 29 contacts the substrate P, and the minimum value of the post-contact change rate, which is the rate of change ΔFt of the thrust of the Z-axis motor 22 after the component D held by the component holding unit 29 contacts the substrate P.
次に、図９のフローに沿って、Ｚ軸モータ２２（モータ）により昇降するシャフト２１の下端に取り付けられた部品保持部２９で部品Ｄを保持して基板Ｐに装着する実装基板の製造方法について説明する。図９において、まず、実装処理部３３は、製造する実装基板が過去に製造した実績が有るか否かを判断する（ＳＴ１）。製造実績が無い場合（ＳＴ１においてＮｏ）、閾値設定部３２による閾値設定工程（ＳＴ２～ＳＴ５）が実行される。具体的には、閾値設定部３２は、基板搬送機構３に基板Ｐが無い状態で、実装ユニット２０（１）～（４）にＺ軸モータ２２の推力Ｆｔを計測させる（ＳＴ２）。 Next, following the flow chart in Figure 9, we will explain the manufacturing method of a mounted circuit board in which a component D is held by a component holding part 29 attached to the lower end of a shaft 21 that moves up and down by a Z-axis motor 22 (motor), and mounted on a circuit board P. In Figure 9, first, the mounting processing unit 33 determines whether or not the mounted circuit board to be manufactured has been manufactured before (ST1). If there is no manufacturing history (No in ST1), the threshold setting process (ST2 to ST5) is executed by the threshold setting unit 32. Specifically, the threshold setting unit 32 causes the mounting units 20(1) to (4) to measure the thrust Ft of the Z-axis motor 22 while there is no circuit board P in the circuit board transport mechanism 3 (ST2).
次いで閾値設定部３２は、基板搬送機構３に基板Ｐを保持させた状態で、実装ユニット２０（１）～（４）に部品保持部２９を基板Ｐに接触させてＺ軸モータ２２の推力Ｆｔを計測させる（ＳＴ３）。閾値設定部３２は、基板Ｐの複数の位置で部品保持部２９を基板Ｐに接触させて、Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔを計測させる。これにより、装着位置による基板の硬さの影響なども考慮して、適切な接触判定値４６ａを決定することができる。 Next, the threshold setting unit 32, with the substrate P held by the substrate transport mechanism 3, causes the mounting units 20(1) to (4) to contact the substrate P with their component holding parts 29 and measure the thrust Ft of the Z-axis motor 22 (ST3). The threshold setting unit 32 then causes the component holding parts 29 to contact the substrate P at multiple locations on the substrate P and measures the thrust Ft of the Z-axis motor 22. This allows for the determination of an appropriate contact judgment value 46a, taking into account factors such as the hardness of the substrate at the mounting position.
図９において、次いで閾値設定部３２は、基板Ｐが無い状態で計測されたＺ軸モータ２２の推力Ｆｔから接触前変化率を算出し、基板Ｐに部品保持部２９を接触させて計測されたＺ軸モータ２２の推力Ｆｔから接触後変化率を算出する（ＳＴ４）。次いで閾値設定部３２は、算出した接触前変化率と接触後変化率に基づいて、接触判定値４６ａ（所定の閾値）を決定する（ＳＴ５：接触判定値決定工程）。 In Figure 9, the threshold setting unit 32 then calculates the pre-contact change rate from the thrust Ft of the Z-axis motor 22 measured without the substrate P, and calculates the post-contact change rate from the thrust Ft of the Z-axis motor 22 measured after the component holding unit 29 is in contact with the substrate P (ST4). Next, the threshold setting unit 32 determines a contact determination value 46a (a predetermined threshold) based on the calculated pre-contact and post-contact change rates (ST5: Contact determination value determination step).
閾値設定工程（ＳＴ２～ＳＴ５）により接触判定値４６ａが設定されると、実装処理部３３は、接触判定値４６ａを実装ユニット２０（１）～（４）のサーボ制御部４０（１）～（４）のヘッド記憶部４６に記憶させる（ＳＴ６：接触判定値取得工程）。すなわち、接触判定値取得工程（ＳＴ６）において、サーボ制御部４０（１）～（４）は接触判定値４６ａを本体制御部３０から取得する。 Once the contact detection value 46a is set in the threshold setting process (ST2 to ST5), the mounting processing unit 33 stores the contact detection value 46a in the head storage unit 46 of the servo control units 40(1) to (4) of the mounting units 20(1) to (4) (ST6: Contact detection value acquisition process). That is, in the contact detection value acquisition process (ST6), the servo control units 40(1) to (4) acquire the contact detection value 46a from the main unit control unit 30.
なお、製造実績が有る実装基板の場合は（ＳＴ１においてＹｅｓ）、閾値設定工程（ＳＴ２～ＳＴ５）はスキップされ、閾値情報３１ｃに予め記憶されていた接触判定値４６ａがヘッド記憶部４６に記憶される。また、その実装基板の製造実績が無い場合でも、基板Ｐの材質、厚さ、サイズなどが近似しており、基板の硬さが同等の他の実装基板を過去に製造した実績がある場合は、閾値設定工程（ＳＴ２～ＳＴ５）をスキップして、閾値情報３１ｃに含まれる他の実装基板の接触判定値４６ａを代用して使用してもよい。 Furthermore, if the mounting board has a manufacturing track record (Yes in ST1), the threshold setting process (ST2 to ST5) is skipped, and the contact detection value 46a, which was previously stored in the threshold information 31c, is stored in the head storage unit 46. Even if there is no manufacturing track record for that particular mounting board, if there is a track record of manufacturing other mounting boards with similar material, thickness, size, etc., and equivalent hardness, the threshold setting process (ST2 to ST5) may be skipped, and the contact detection value 46a of the other mounting board included in the threshold information 31c may be used as a substitute.
図９において、次いで実装処理部３３は基板搬送機構３を制御して、部品装着作業の対象となる基板Ｐを搬入させて装着作業位置に保持させる（ＳＴ７：基板搬入工程）。次いで実装処理部３３は、実装データ３１ａに基づいて、全ての部品Ｄを基板に装着するまで（ＳＴ９においてＮｏ）、実装ターンを繰り返して基板Ｐの装着位置に部品Ｄを装着させる（ＳＴ８：部品装着工程）。全ての部品Ｄが装着されると（ＳＴ９においてＹｅｓ）、実装処理部３３は基板搬送機構３を制御して、部品装着作業が終了した基板Ｐを搬出させる（ＳＴ１０：基板搬出工程）。次いで部品装着作業の対象となる基板Ｐが有る場合は（ＳＴ１１においてＮｏ）、基板搬入工程（ＳＴ７）に戻って、装着作業位置に次の基板Ｐが搬入される。 In Figure 9, the mounting processing unit 33 then controls the substrate transport mechanism 3 to transport the substrate P to be mounted and hold it in the mounting position (ST7: Substrate Loading Process). Next, based on the mounting data 31a, the mounting processing unit 33 repeats the mounting turn until all components D are mounted on the substrate (No in ST9), mounting the components D to their respective mounting positions on the substrate P (ST8: Component Mounting Process). Once all components D are mounted (Yes in ST9), the mounting processing unit 33 controls the substrate transport mechanism 3 to unload the substrate P after the component mounting process is complete (ST10: Substrate Unloading Process). If there is another substrate P to be mounted (No in ST11), the process returns to the substrate loading process (ST7), and the next substrate P is loaded into the mounting position.
次に、図１０のフローに沿って、図８を参照しながら、接触判定値決定工程（ＳＴ５）（接触判定値決定方法）の詳細について説明する。まず、閾値設定部３２は、算出した複数の接触前変化率の最大値が、算出した複数の接触後変化率の最小値より小さいか否かを判断する（ＳＴ２１）。接触前変化率の最大値が接触後変化率の最小値以上の場合（ＳＴ２１においてＮｏ）、閾値設定部３２は、実装ユニット２０（１）～（４）のうち、除外すると接触前変化率の最大値が接触後変化率の最小値より小さくなる実装ユニット２０が有るか否かを判断する（ＳＴ２２）。すなわち、その接触前変化率が接触後変化率の最小値以上の実装ユニット２０（以下、「不良実装ユニット」と称する。）を除外すると、接触前変化率の最大値が接触後変化率の最小値より小さくなるか否かを判断する。 Next, following the flow chart in Figure 10 and referring to Figure 8, the details of the contact judgment value determination process (ST5) (contact judgment value determination method) will be explained. First, the threshold setting unit 32 determines whether the maximum value of the multiple calculated pre-contact change rates is smaller than the minimum value of the multiple calculated post-contact change rates (ST21). If the maximum value of the pre-contact change rate is greater than or equal to the minimum value of the post-contact change rate (No in ST21), the threshold setting unit 32 determines whether there is a mounting unit 20 among the mounting units 20 (1) to (4) that, if excluded, would result in a maximum pre-contact change rate smaller than the minimum post-contact change rate (ST22). That is, it determines whether excluding a mounting unit 20 whose pre-contact change rate is greater than or equal to the minimum post-contact change rate (hereinafter referred to as a "defective mounting unit") would result in a maximum pre-contact change rate smaller than the minimum post-contact change rate.
不良実装ユニットを除外すると、接触前変化率の最大値が接触後変化率の最小値より小さくなる場合（ＳＴ２２においてＹｅｓ）、閾値設定部３２は、不良実装ユニットを部品実装作業で使用できないように設定する（ＳＴ２３）。次いで閾値設定部３２は、タッチパネル１２に、使用不可に設定した不良実装ユニットの情報と不良実装ユニットをメンテナンスすべき旨を表示させる（ＳＴ２４：不良ユニット表示工程）。不良ユニット表示工程（ＳＴ２４）の後、または、接触前変化率の最大値が接触後変化率の最小値より小さい場合（ＳＴ２１においてＹｅｓ）、閾値設定部３２は、実装ユニット２０が摺動不良の場合の推力の変化率ΔＦｔが接触後変化率の最小値より小さいか否かを判断する（ＳＴ２５）。 If, after excluding the defective mounting unit, the maximum value of the pre-contact change rate is less than the minimum value of the post-contact change rate (Yes in ST22), the threshold setting unit 32 sets the defective mounting unit to be unusable in the component mounting work (ST23). Next, the threshold setting unit 32 displays information about the unusable defective mounting unit and a message indicating that the defective mounting unit should be maintained on the touch panel 12 (ST24: defective unit display step). After the defective unit display step (ST24), or if the maximum value of the pre-contact change rate is less than the minimum value of the post-contact change rate (Yes in ST21), the threshold setting unit 32 determines whether the thrust change rate ΔFt in the case of a sliding failure in the mounting unit 20 is less than the minimum value of the post-contact change rate (ST25).
図１０において、摺動不良の場合の推力の変化率ΔＦｔが接触後変化率の最小値より小さい場合（ＳＴ２５においてＹｅｓ）、閾値設定部３２は、接触判定値４６ａを接触後変化率の最小値と摺動不良の場合の推力の変化率ΔＦｔの間に設定する（ＳＴ２６：接触判定値設定工程）（図８参照）。次いで閾値設定部３２は、設定した接触判定値４６ａを実装基板の基板Ｐを特定する情報（基板種番号、サイズ、材質、厚さなど）に紐づけて、閾値情報３１ｃとして本体記憶部３１に記憶させる（ＳＴ２７）。 In Figure 10, if the rate of change of thrust ΔFt in the case of sliding failure is smaller than the minimum value of the rate of change after contact (Yes in ST25), the threshold setting unit 32 sets the contact determination value 46a between the minimum value of the rate of change after contact and the rate of change of thrust ΔFt in the case of sliding failure (ST26: Contact determination value setting step) (see Figure 8). Next, the threshold setting unit 32 associates the set contact determination value 46a with information identifying the substrate P of the mounting substrate (substrate type number, size, material, thickness, etc.) and stores it in the main storage unit 31 as threshold information 31c (ST27).
不良実装ユニットを除外しても接触前変化率の最大値が接触後変化率の最小値より小さくならない場合（ＳＴ２２においてＮｏ）、または、摺動不良の場合の推力の変化率ΔＦｔが接触後変化率の最小値以上の場合（ＳＴ２５においてＮｏ）、閾値設定部３２は、タッチパネル１２に、適切な接触判定値４６ａ（所定の閾値）を設定することができない旨を報知する（ＳＴ２８）。その際、閾値設定部３２は、タッチパネル１２に、「基板Ｐを載置するキャリアを使用するか、装着作業位置に搬送された基板Ｐを下方から支持するサポートピンを使用する」対策を示唆するコメントを記載してもよい。 If, even after excluding defective mounting units, the maximum value of the pre-contact change rate does not fall below the minimum value of the post-contact change rate (No in ST22), or if the thrust change rate ΔFt in the case of sliding failure is greater than or equal to the minimum value of the post-contact change rate (No in ST25), the threshold setting unit 32 notifies the touch panel 12 that it is not possible to set an appropriate contact judgment value 46a (a predetermined threshold) (ST28). In this case, the threshold setting unit 32 may also display a comment on the touch panel 12 suggesting countermeasures such as "using a carrier on which the substrate P is placed, or using support pins to support the substrate P from below after it has been transported to the mounting work position."
次に、図１１～図１２のフローに沿って、部品装着工程（ＳＴ８）（部品実装方法）の詳細について説明する。ここでは、実装ユニット２０が部品Ｄを保持して基板Ｐの装着位置に装着する１回の実装ターンについて説明する。図１１において、まず、実装処理部３３は、実装データ３１ａに基づいて、実装ユニット２０が装着する部品Ｄに対応する第１の制限値４６ｂと第２の制限値４６ｃをサーボ制御部４０のヘッド記憶部４６に記憶させる（ＳＴ３１：制限値取得工程）。すなわち、制限値取得工程（ＳＴ３１）において、サーボ制御部４０は第１の制限値４６ｂと第２の制限値４６ｃを本体制御部３０から取得する。 Next, the details of the component mounting process (ST8) (component mounting method) will be explained following the flow chart in Figures 11 and 12. Here, we will describe one mounting turn in which the mounting unit 20 holds component D and mounts it to the mounting position on the substrate P. In Figure 11, first, the mounting processing unit 33 stores the first limit value 46b and the second limit value 46c corresponding to the component D to be mounted by the mounting unit 20 in the head storage unit 46 of the servo control unit 40 based on the mounting data 31a (ST31: limit value acquisition process). That is, in the limit value acquisition process (ST31), the servo control unit 40 acquires the first limit value 46b and the second limit value 46c from the main control unit 30.
次いで推力制限部４３は、Ｚ軸モータ２２の推力制限値を第１の制限値４６ｂに設定する（ＳＴ３２：第１の制限値設定工程）。次いで実装ユニット２０は、テープフィーダ５から部品Ｄをピックアップし（ＳＴ３３）、装着位置の上方まで移動する（ＳＴ３４）。次いでサーボ制御部４０は、位置制御によりＺ軸モータ２２を稼働させて、シャフト２１の下降を開始させる（ＳＴ３５：下降開始工程）。これにより、部品Ｄを保持した部品保持部２９が基板Ｐの装着位置に向けて下降を開始する。なお、実装ユニット２０が装着位置の上方に到着する前に（ＳＴ３４が完了する前に）、下降開始工程（ＳＴ３５）を実行するようにしてもよい。 Next, the thrust limiting unit 43 sets the thrust limit value of the Z-axis motor 22 to the first limit value 46b (ST32: First limit value setting step). Then, the mounting unit 20 picks up the component D from the tape feeder 5 (ST33) and moves it to above the mounting position (ST34). Next, the servo control unit 40 operates the Z-axis motor 22 through position control to start the descent of the shaft 21 (ST35: Descent start step). As a result, the component holding unit 29, which holds the component D, begins to descend towards the mounting position on the substrate P. Note that the descent start step (ST35) may be performed before the mounting unit 20 arrives above the mounting position (before ST34 is completed).
図１１において、次いで推力計測部４２は、Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔを取得する（ＳＴ３６：第１の推力取得工程）。次いで接触検出部４５は、取得されたＺ軸モータ２２の推力Ｆｔが第１の制限値４６ｂを超えたか否かを判断する（ＳＴ３７：第１の制限値超過判断工程）。Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔが第１の制限値４６ｂを超えたと判断されると（ＳＴ３７においてＹｅｓ）、サーボ制御部４０は部品装着作業を中止して部品保持部２９を待機位置まで上昇させ、タッチパネル１２に摺動不良によるエラーを報知させる（ＳＴ３８：エラー報知工程）。 In Figure 11, the thrust measurement unit 42 then acquires the thrust Ft of the Z-axis motor 22 (ST36: First thrust acquisition step). Next, the contact detection unit 45 determines whether the acquired thrust Ft of the Z-axis motor 22 exceeds the first limit value 46b (ST37: First limit value exceedance determination step). If it is determined that the thrust Ft of the Z-axis motor 22 exceeds the first limit value 46b (Yes in ST37), the servo control unit 40 stops the component mounting operation, raises the component holding unit 29 to the standby position, and notifies the touch panel 12 of an error due to a sliding malfunction (ST38: Error notification step).
Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔが第１の制限値４６ｂを超えていないと判断されると（ＳＴ３７においてＮｏ）、接触検出部４５は、取得されたＺ軸モータ２２の推力Ｆｔから推力の変化率ΔＦｔを算出する（ＳＴ３９：変化率算出工程）。次いで接触検出部４５は、算出したＺ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔが接触判定値４６ａを超えたか否かを判断する（ＳＴ４０：接触判定値超過判断工程）。 If it is determined that the thrust Ft of the Z-axis motor 22 does not exceed the first limit value 46b (No in ST37), the contact detection unit 45 calculates the rate of change ΔFt of the thrust from the acquired thrust Ft of the Z-axis motor 22 (ST39: Rate of Change Calculation Step). Next, the contact detection unit 45 determines whether the calculated rate of change ΔFt of the thrust of the Z-axis motor 22 exceeds the contact determination value 46a (ST40: Contact Determination Value Exceedance Determination Step).
図１１において、Ｚ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔが接触判定値４６ａを超えていない場合（ＳＴ４０においてＮｏ）、第１の推力取得工程（ＳＴ３６）に戻って第１の制限値超過判断工程（ＳＴ３７）、変化率算出工程（ＳＴ３９）、接触判定値超過判断工程（ＳＴ４０）が繰り返し実行される。第１の推力取得工程（ＳＴ３６）は、計測間隔時間ΔＴ毎に実行される。 In Figure 11, if the rate of change ΔFt of the thrust of the Z-axis motor 22 does not exceed the contact detection value 46a (No in ST40), the process returns to the first thrust acquisition step (ST36), and the first limit value exceedance determination step (ST37), the rate of change calculation step (ST39), and the contact detection value exceedance determination step (ST40) are repeatedly executed. The first thrust acquisition step (ST36) is executed at measurement intervals of time ΔT.
Ｚ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔが接触判定値４６ａを超えた場合（ＳＴ４０においてＹｅｓ）、接触検出部４５は、部品Ｄが基板Ｐに接触したと判断する。このように、第１の推力取得工程（ＳＴ３６）、第１の制限値超過判断工程（ＳＴ３７）、変化率算出工程（ＳＴ３９）、接触判定値超過判断工程（ＳＴ４０）は、部品Ｄが基板Ｐに接触したことを検出する接触検出工程である。 If the rate of change ΔFt of the thrust of the Z-axis motor 22 exceeds the contact determination value 46a (Yes in ST40), the contact detection unit 45 determines that component D has come into contact with the substrate P. Thus, the first thrust acquisition step (ST36), the first limit value exceedance determination step (ST37), the rate of change calculation step (ST39), and the contact determination value exceedance determination step (ST40) are contact detection steps that detect whether component D has come into contact with the substrate P.
図１１において、接触検出工程（ＳＴ３６～ＳＴ３７、ＳＴ３９～ＳＴ４０）において、部品保持部２９が保持する部品Ｄが基板Ｐに接触したことを接触検出部４５が検出すると、推力制限部４３は、Ｚ軸モータ２２の推力制限値を第１の制限値４６ｂよりも小さい第２の制限値４６ｃに変更する（ＳＴ４１：第２の制限値設定工程）。すなわち、推力制限部４３は、推力計測部４２が計測するＺ軸モータ２２の推力の変化率ΔＦｔが所定の閾値（接触判定値４６ａ）を超えると、Ｚ軸モータ２２の推力制限値を第１の制限値４６ｂよりも小さい第２の制限値４６ｃに変更する。 In Figure 11, during the contact detection process (ST36-ST37, ST39-ST40), when the contact detection unit 45 detects that the component D held by the component holding unit 29 has come into contact with the substrate P, the thrust limiting unit 43 changes the thrust limit of the Z-axis motor 22 to a second limit 46c, which is smaller than the first limit 46b (ST41: second limit setting process). That is, when the rate of change ΔFt of the thrust of the Z-axis motor 22, measured by the thrust measurement unit 42, exceeds a predetermined threshold (contact determination value 46a), the thrust limiting unit 43 changes the thrust limit of the Z-axis motor 22 to a second limit 46c, which is smaller than the first limit 46b.
図１２において、次いで推力計測部４２は、Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔを取得する（ＳＴ４２：第２の推力取得工程）。次いで接触検出部４５は、取得されたＺ軸モータ２２の推力Ｆｔが第２の制限値４６ｃを超えたか否かを判断する（ＳＴ４３：第２の制限値超過判断工程）。Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔが第２の制限値４６ｃを超えていないと判断されると（ＳＴ４３においてＮｏ）、第２の推力取得工程（ＳＴ４２）に戻って、計測間隔時間ΔＴ後にＺ軸モータ２２の推力Ｆｔが取得される。 In Figure 12, the thrust measurement unit 42 then acquires the thrust Ft of the Z-axis motor 22 (ST42: second thrust acquisition step). Next, the contact detection unit 45 determines whether the acquired thrust Ft of the Z-axis motor 22 exceeds the second limit value 46c (ST43: second limit value exceedance determination step). If it is determined that the thrust Ft of the Z-axis motor 22 does not exceed the second limit value 46c (No in ST43), the process returns to the second thrust acquisition step (ST42), and the thrust Ft of the Z-axis motor 22 is acquired after a measurement interval time ΔT.
図１２において、Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔが第２の制限値４６ｃを超えたと判断されると（ＳＴ４３においてＹｅｓ）、サーボ制御部４０はシャフト２１の下降を停止させる（ＳＴ４４：下降停止工程）。次いでサーボ制御部４０は、所定の押圧時間Ｔｃの間、Ｚ軸モータ２２の推力Ｆｔを第２の制限値４６ｃに維持させる（ＳＴ４５においてＮｏ）（図６（ｂ）の楕円ｇ３参照）。押圧時間Ｔｃが経過すると（ＳＴ４５においてＹｅｓ）、次いでサーボ制御部４０は、シャフト２１を待機位置まで上昇させる（ＳＴ４６：上昇工程）。これによって、押圧時間Ｔｃの間、部品Ｄに一定の装着荷重（第２の制限値４６ｃで決まる荷重Ｆａ）を加えながら確実に基板Ｐに実装することができる。 In Figure 12, when it is determined that the thrust Ft of the Z-axis motor 22 exceeds the second limit value 46c (Yes in ST43), the servo control unit 40 stops the descent of the shaft 21 (ST44: descent stop step). Next, the servo control unit 40 maintains the thrust Ft of the Z-axis motor 22 at the second limit value 46c for a predetermined pressing time Tc (No in ST45) (see ellipse g3 in Figure 6(b)). Once the pressing time Tc has elapsed (Yes in ST45), the servo control unit 40 then raises the shaft 21 to the standby position (ST46: raising step). This ensures that the component D is reliably mounted on the substrate P while applying a constant mounting load (load Fa determined by the second limit value 46c) to the component D during the pressing time Tc.
上記説明したように、本実施の形態の部品実装装置１は、部品保持部２９が下端に取り付けられたシャフト２１と、シャフト２１を昇降させるＺ軸モータ２２（モータ）と、部品保持部２９が保持する部品Ｄが基板Ｐに接触したことを検出する接触検出部４５と、Ｚ軸モータ２２を制御し、部品保持部２９が保持する部品Ｄを基板Ｐに装着させるサーボ制御部４０（制御部）と、を備えている。 As described above, the component mounting apparatus 1 of this embodiment comprises a shaft 21 to which a component holding portion 29 is attached at its lower end, a Z-axis motor 22 (motor) for raising and lowering the shaft 21, a contact detection unit 45 for detecting when the component D held by the component holding portion 29 comes into contact with the substrate P, and a servo control unit 40 (control unit) for controlling the Z-axis motor 22 and mounting the component D held by the component holding portion 29 onto the substrate P.
そして、サーボ制御部４０は、Ｚ軸モータ２２を稼働させてシャフト２１を下降させ、部品保持部２９が保持する部品Ｄが基板Ｐに接触したことを接触検出部４５が検出する前はＺ軸モータ２２の推力制限値を第１の制限値４６ｂに設定し、部品保持部２９が保持する部品Ｄが基板Ｐに接触したことを接触検出部４５が検出した後はＺ軸モータ２２の推力制限値を第１の制限値４６ｂよりも小さい第２の制限値４６ｃに変更する。これによって、部品Ｄに一定の装着荷重（第２の制限値４６ｃで決まる荷重Ｆａ）を加えながら確実に基板Ｐに実装することができる。 The servo control unit 40 then operates the Z-axis motor 22 to lower the shaft 21. Before the contact detection unit 45 detects that the component D held by the component holding unit 29 has made contact with the substrate P, the servo control unit 40 sets the thrust limit value of the Z-axis motor 22 to a first limit value 46b. After the contact detection unit 45 detects that the component D held by the component holding unit 29 has made contact with the substrate P, the servo control unit 40 changes the thrust limit value of the Z-axis motor 22 to a second limit value 46c, which is smaller than the first limit value 46b. This ensures that the component D is reliably mounted on the substrate P while applying a constant mounting load (load Fa determined by the second limit value 46c).
本発明の部品実装装置および部品実装方法は、部品に一定の装着荷重を加えながら確実に基板に実装することができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。 The component mounting apparatus and component mounting method of the present invention have the effect of reliably mounting components onto a substrate while applying a constant mounting load to the components, and are useful in the field of mounting components onto substrates.
１ 部品実装装置
２１ シャフト
２２ Ｚ軸モータ（モータ）
２９ 部品保持部
Ｄ 部品
Ｆｔ 推力
Ｐ 基板
ΔＦｔ 推力の変化率
1. Component mounting device 21. Shaft 22. Z-axis motor (motor)
29. Part holding section D: Part Ft: Thrust P: Substrate ΔFt: Rate of change of thrust
Claims (3)
前記部品保持部が下端に取り付けられたシャフトと、
前記シャフトを昇降させるモータと、
前記部品保持部が保持する前記部品が前記基板に接触したことを検出する接触検出部と、
前記モータを制御し、前記部品保持部が保持する前記部品を前記基板に装着させる制御部と、を備え、
前記制御部は、前記モータを稼働させて前記シャフトを下降させ、前記部品保持部が保持する前記部品が前記基板に接触したことを前記接触検出部が検出する前は前記モータの推力制限値を第１の制限値に設定し、前記部品保持部が保持する前記部品が前記基板に接触したことを前記接触検出部が検出した後は前記モータの推力制限値を前記第１の制限値よりも小さい第２の制限値に変更し、
前記接触検出部は、前記モータの推力に基づいて、前記部品保持部が保持する前記部品が前記基板に接触したことを検出し、
前記接触検出部は、前記モータの推力が前記第１の制限値に達すると、前記シャフトの下降状態が不良と判断する、部品実装装置。 A component mounting device that holds components in a component holding section and mounts them on a circuit board,
The aforementioned component holding part is attached to the lower end of the shaft,
A motor for raising and lowering the aforementioned shaft,
A contact detection unit that detects when the component held by the component holding unit comes into contact with the substrate,
The system includes a control unit that controls the motor and mounts the component held by the component holding unit onto the substrate,
The control unit operates the motor to lower the shaft, and before the contact detection unit detects that the component held by the component holding unit has come into contact with the substrate, it sets the thrust limit value of the motor to a first limit value, and after the contact detection unit detects that the component held by the component holding unit has come into contact with the substrate, it changes the thrust limit value of the motor to a second limit value which is smaller than the first limit value.
The contact detection unit detects, based on the thrust of the motor, that the component held by the component holding unit has come into contact with the substrate.
The contact detection unit determines that the downward state of the shaft is defective when the thrust of the motor reaches the first limit value, in a component mounting device.
前記モータの推力制限値を第１の制限値に設定し、
前記モータを稼働させて前記シャフトを下降させ、
前記部品保持部が保持する前記部品が前記基板に接触したことを接触検出部が検出すると、前記モータの前記推力制限値を前記第１の制限値よりも小さい第２の制限値に変更し、
前記接触検出部は、前記モータの推力に基づいて、前記部品保持部が保持する前記部品が前記基板に接触したことを検出し、
前記接触検出部は、前記モータの推力が前記第１の制限値に達すると、前記シャフトの下降状態が不良と判断する、部品実装方法。 A component mounting method in which a component is held by a component holding part attached to the lower end of a shaft that moves up and down by a motor, and mounted on a circuit board,
The thrust limit value of the motor is set to a first limit value,
The motor is operated to lower the shaft,
When the contact detection unit detects that the component held by the component holding unit has come into contact with the substrate, the thrust limit value of the motor is changed to a second limit value which is smaller than the first limit value.
The contact detection unit detects, based on the thrust of the motor, that the component held by the component holding unit has come into contact with the substrate.
A component mounting method in which the contact detection unit determines that the downward state of the shaft is poor when the thrust of the motor reaches the first limit value .
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