WO2017077594A1 - 荷重計測装置及び荷重計測方法 - Google Patents

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WO2017077594A1
WO2017077594A1 PCT/JP2015/081015 JP2015081015W WO2017077594A1 WO 2017077594 A1 WO2017077594 A1 WO 2017077594A1 JP 2015081015 W JP2015081015 W JP 2015081015W WO 2017077594 A1 WO2017077594 A1 WO 2017077594A1
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WO
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load
measuring device
pressing
mounting
load measuring
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Application number
PCT/JP2015/081015
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English (en)
French (fr)
Inventor
浩二 河口
康平 杉原
成田　純一
Original Assignee
富士機械製造株式会社
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Publication date
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Priority to PCT/JP2015/081015 priority patent/WO2017077594A1/ja
Priority to JP2017548556A priority patent/JP6722689B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0028—Force sensors associated with force applying means
    • G01L5/0038—Force sensors associated with force applying means applying a pushing force
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0061—Force sensors associated with industrial machines or actuators
    • G01L5/0076—Force sensors associated with manufacturing machines
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
    • H05K13/082—Integration of non-optical monitoring devices, i.e. using non-optical inspection means, e.g. electrical means, mechanical means or X-rays

Definitions

  • the present invention relates to a load measuring device for measuring a load.
  • a component mounter that mounts electronic components (hereinafter sometimes referred to simply as “components”) on a circuit board (hereinafter also simply referred to as “substrates”)
  • components electronic components
  • substrate circuit board
  • damage to the substrate and malfunction of electrical connections are suppressed. Therefore, it is required to set the load for pressing the component against the board to an appropriate value.
  • load measuring device that measures a load for pressing a component by a suction nozzle of a mounting head when the component is mounted on a substrate (for example, Patent Document 1).
  • the load measuring device disclosed in Patent Document 1 is connected to a personal computer that displays a measurement result through a connection cord.
  • the load measuring device changes the resistance value of the built-in strain gauge.
  • the load measuring device outputs a signal (such as a voltage value) corresponding to the variation of the resistance value of the strain gauge, that is, the magnitude of the applied load, to the personal computer.
  • the measurement accuracy of the load measuring device is increasing more and more due to improvement of circuit design and change of measurement method in the process of technological development.
  • some piezoelectric load sensors using the piezoelectric effect of quartz have high detection accuracy. Therefore, it is conceivable to set and manage the pressing load of the suction nozzle using such a highly accurate load sensor.
  • the above-described load measuring device is mounted on a measurement board, for example.
  • the mounted measurement substrate is transported from the upstream side to the work position where the component is mounted on the substrate in the transport path in the component mounting machine, in the same manner as a normal production substrate.
  • the measurement substrate is held at the work position by the substrate holding unit.
  • the load measuring device is pressed by the suction nozzle and performs measurement. Therefore, the user who performs measurement needs to transport the load measuring device once in the transport path. For this reason, when the load measuring device adopts a measurement method with high detection accuracy and sensitivity, an external force applied by a vibration in a fixing operation when the substrate is being transported or when holding the substrate is erroneously applied as a load. There is a risk of measuring.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a load measuring device and a load measuring method capable of suppressing erroneous measurement.
  • the load measuring device of the present invention applies a pressing load applied to a component by the mounting head to a mounting machine having a mounting head that applies a pressing force when mounting the component on the substrate.
  • a load measuring device that measures, according to a command from a housing, a start command unit that is provided on the housing and commands the start of acquisition of a pressing load based on a start command from a mounting machine And a load acquisition unit for acquiring a pressing load.
  • the present invention is not limited to a load measuring device, and can be implemented as a load measuring method for measuring a pressing load.
  • the load measuring device of the present invention includes a housing, a start command unit provided in the housing, and a load acquisition unit.
  • the start command unit instructs the load acquisition unit to start acquiring the pressing load based on the start command from the mounting machine.
  • the load acquisition unit acquires the pressing load of the pressing force applied by the mounting head based on a command from the start command unit.
  • a load acquisition part does not input, preserve
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of an on-board working system 10 including a mounting machine 11 according to the present embodiment.
  • the on-board working system 10 is a system for mounting components on a circuit board (hereinafter referred to as “board”) CB.
  • the substrate work system 10 has one component mounting line 12.
  • the board CB is transported on the component mounting line 12 from the left side to the right side in FIG. 1, and operations related to mounting are performed by various apparatuses.
  • a plurality of (four in this embodiment) mounting machines 11, a solder printer 13, an inspection device 14, a reflow device 15, and a board handling device 17 are connected. Is configured. Each device is arranged in a row in an adjacent state, and is comprehensively controlled by the production management computer 19.
  • the direction in which the devices are arranged is referred to as the X-axis direction
  • the direction orthogonal to the direction and parallel to the plane of the substrate CB is referred to as the Y-axis direction.
  • the solder printer 13 prints a solder paste on the substrate CB.
  • the mounting machine 11 mounts components on the board CB on which the solder paste is printed. Details of the mounting machine 11 will be described later.
  • the inspection device 14 inspects the state of components mounted on the board CB, the presence or absence of foreign matter, and the like.
  • the reflow device 15 heats and remelts the paste-like solder, and then cools and solidifies it to complete the component mounting.
  • the board handling device 17 is provided upstream and downstream in the component mounting line 12 of each device such as the mounting machine 11. Each of the substrate handling devices 17 transports the substrate CB to the next device, puts it on standby, or flips it upside down.
  • FIG. 2 is a plan view of the mounting machine 11. As illustrated in FIG. 2, the mounting machine 11 includes a transport device 20, a mounting head moving device (hereinafter, may be abbreviated as “moving device”) 22, a mounting head 24, and a supply device 26.
  • moving device a mounting head moving device 22
  • mounting head 24 a mounting head 24
  • supply device 26 a supply device 26.
  • the transport device 20 has a conveyor 31 extending in the X-axis direction.
  • the substrate CB is supported by the conveyor 31 and is conveyed in the X-axis direction.
  • FIG. 3 shows a working position of the mounting machine 11 and shows a sectional view cut along a plane perpendicular to the X-axis direction.
  • the conveyor 31 includes a conveyor belt 33, a stopper 35, and a clamper 36.
  • the conveyor belt 33 is provided with a set separated by a predetermined distance in the Y-axis direction, and circulates by driving an electromagnetic motor (not shown).
  • the conveyor belt 33 circulates with the substrate CB placed thereon, and conveys the substrate CB to a predetermined work position (for example, the position shown in FIG. 2).
  • the stopper 35 extends in the X-axis direction and has an L-shaped cross section.
  • the clamper 36 is provided at a position facing the stopper 35 in the vertical direction with the substrate CB interposed therebetween at the working position.
  • the conveyor 31 circulates the conveyor belt 33 and conveys the substrate CB to the working position, the conveyor 31 is raised.
  • the substrate CB is sandwiched between the clamper 36 and the stopper 35 and is fixedly held at the working position.
  • the vertical thickness L1 of the substrate CB is, for example, 2 mm.
  • the mounting machine 11 adjusts the rail width of the conveyor 31 (distance in the Y-axis direction of the conveyor belt 33, the stopper 35, and the clamper 36) according to the board width W1 of the board CB to be produced.
  • the stopper 35 is opposed to the side edge of the substrate CB to be conveyed with a gap 38 therebetween. As a result, the conveyor 31 can smoothly carry the substrate CB.
  • a lifting platform 43 that can be moved up and down by a drive unit 41 (for example, an air cylinder) is provided.
  • the lifting platform 43 has a plate shape and is provided between the conveyor 31 in the Y-axis direction and below the conveyor 31.
  • a backup base 44 that can be replaced with respect to the elevator 43 is provided on the elevator 43.
  • the backup base 44 has a plate shape and is exchanged according to the type (size, etc.) of the substrate CB.
  • a plurality of backup pins 46 are erected on the upper surface of the backup base 44.
  • the moving device 22 includes an X-axis direction slide mechanism 50 and a Y-axis direction slide mechanism 52.
  • the X-axis direction slide mechanism 50 has an X-axis slider 56 provided on the base 54 so as to be movable in the X-axis direction.
  • the X-axis slider 56 moves to an arbitrary position in the X-axis direction by driving an electromagnetic motor (not shown).
  • the Y-axis direction slide mechanism 52 has a Y-axis slider 60.
  • the Y-axis slider 60 is provided on the side surface of the X-axis slider 56 so as to be movable in the Y-axis direction.
  • the Y-axis slider 60 moves to an arbitrary position in the Y-axis direction by driving an electromagnetic motor (not shown).
  • the mounting head 24 is attached to the Y-axis slider 60. With such a structure, the mounting head 24 is moved to an arbitrary position on the base 54 by the moving device 22.
  • the mounting head 24 can be attached to and detached from the Y-axis slider 60, and can be replaced with a head according to work.
  • the mounting head 24 mounts components on the substrate CB.
  • the mounting head 24 has a suction nozzle 70 provided on the lower surface.
  • the suction nozzle 70 communicates with a positive / negative pressure supply device (not shown) through negative pressure air and positive pressure air passages.
  • the suction nozzle 70 sucks and holds the component with a negative pressure, and releases the held component with a positive pressure.
  • the mounting head 24 has a lifting device (not shown) that lifts and lowers the suction nozzle 70. By the lifting device, the mounting head 24 changes the vertical position of the suction nozzle 70 that holds the component.
  • the suction nozzle 70 can be attached to and detached from the mounting head 24, and can be replaced with a suction nozzle corresponding to the component to be held.
  • the supply device 26 is a feeder type supply device, and has a plurality of tape feeders 72.
  • the tape feeder 72 accommodates the taped component in a wound state.
  • the taped parts are taped parts.
  • the tape feeder 72 sends out the taped parts by a feeding device (not shown) and supplies the parts to the supply position.
  • the mounting machine 11 performs a component mounting operation on the board CB with the above-described configuration. More specifically, the mounting machine 11 transports the substrate CB carried from the upstream substrate handling device 17 to the work position by the transport device 20.
  • the stopper 35 and the clamper 36 fixedly hold the substrate CB at the working position.
  • the tape feeder 72 sends out the taped parts and supplies the parts to the supply position.
  • the mounting head 24 moves above the supply position of the tape feeder 72 and sucks and holds the component by the suction nozzle 70.
  • the mounting head 24 moves above the substrate CB arranged at the work position, and mounts the held components on the substrate CB.
  • the downstream substrate handling apparatus 17 transports the substrate CB to another downstream mounting.
  • FIG. 4 shows a plan view of the load measuring device 81 of the present embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the load measuring device 81 and shows a state in which the load measuring device 81 is arranged at the work position of the mounting machine 11. That is, FIG. 5 corresponds to FIG. 3 and shows a state in which the load measuring device 81 is arranged instead of the substrate CB.
  • FIG. 6 shows an electrical configuration of the load measuring device 81.
  • the backup base 44 is in a state where the backup pin 46 is removed.
  • a larger space can be secured between the backup base 44 and the conveyor 31.
  • the position of each member of the load measuring device 81 and the like will be described using directions (X-axis direction and Y-axis direction) when the load measuring device 81 is conveyed.
  • the load measuring device 81 has a housing 83 and sandwiched plates 85 and 86 attached to the upper surface of the housing 83.
  • the casing 83 has a substantially square shape when viewed from above.
  • the casing 83 has a thick plate shape extending in the X-axis direction and the Y-axis direction and having a predetermined thickness in the vertical direction.
  • a thickness L2 (see FIG. 5) in the vertical direction of the housing 83 is, for example, 50 mm.
  • the sandwiched plates 85 and 86 are provided at both ends of the upper surface 83A of the housing 83 in the Y-axis direction.
  • the sandwiched plates 85 and 86 have a plate shape extending in the X-axis direction while having substantially the same width in the Y-axis direction.
  • the vertical thickness L3 of the sandwiched plates 85 and 86 is the same as the thickness L1 of the substrate CB shown in FIG. 3 (for example, 2 mm).
  • the sandwiched plates 85 and 86 are extended from the side edge portion in the Y-axis direction of the housing 83 to the outside and along the plane of the upper surface 83A.
  • the conveyor belt 33 supports the lower surfaces of the portions of the sandwiched plates 85 and 86 that protrude outward in the Y-axis direction. Further, each of the sandwiched plates 85 and 86 is fixed to the housing 83 by a plurality of (in the present embodiment, five) screws 88.
  • the conveyor 31 conveys the load measuring device 81 in a state where the portions of the sandwiched plates 85 and 86 that protrude outward from the housing 83 in the Y-axis direction are placed on the conveyor belt 33.
  • the width W2 along the Y-axis direction of the load measuring device 81 is substantially the same as the substrate width W1 (see FIG. 3) of the substrate CB. Therefore, the stopper 35 is opposed to each of the sandwiched plates 85 and 86 of the load measuring device 81 to be conveyed with a gap 38 therebetween. As a result, the conveyor 31 can smoothly carry the load measuring device 81.
  • the sandwiched plate 85 is formed with chamfered portions 85A at both ends in the X-axis direction and at outer ends in the Y-axis direction.
  • a chamfered portion 86 ⁇ / b> A is formed on the sandwiched plate 86.
  • the sandwiched plates 85 and 86 are provided with the chamfered portions 85 ⁇ / b> A and 86 ⁇ / b> A, so that the sandwiched plates 85 and 86 are prevented from being caught by the stopper 35 of the conveyor 31 and being hindered in conveyance. Also by this, the conveyor 31 can smoothly carry the load measuring device 81.
  • the load measuring device 81 includes a power source 91, a power switch 93, a load sensor 95, a data logger 97, a measurement start switch 99, an external interface 101, and the like.
  • the power source 91 is, for example, a rechargeable battery, and supplies a DC voltage V ⁇ b> 1 to the load sensor 95 and the data logger 97.
  • the power switch 93 is a switch for switching the start or stop of the supply of the voltage V1 from the power source 91 to the load sensor 95 or the like.
  • the power switch 93 is attached to the side surface 83B (see FIG. 5) of the housing 83.
  • the power switch 93 is, for example, a slide switch, a tact switch (registered trademark), or the like, and outputs an ON / OFF signal S1 according to an operation from the user to the power source 91.
  • the power switch 93 starts or stops the supply of the voltage V1 to the load sensor 95 and the like according to the ON / OFF signal S1 from the power switch 93.
  • the load sensor 95 is a sensor that detects a pressing force (such as a force for pressing a component) by the suction nozzle 70 of the mounting head 24.
  • the load sensor 95 is, for example, a quartz piezoelectric load sensor, and is configured as a uniaxial sensor that detects only the load in the vertical direction.
  • the load sensor 95 may be another type of load sensor such as a strain gauge type.
  • the load sensor 95 may be a multi-axis load sensor capable of detecting loads in a plurality of directions.
  • the load sensor 95 has a switch portion 95A attached to the upper surface 83A of the housing 83.
  • a measurement plate 83 ⁇ / b> C is provided on the upper surface 83 ⁇ / b> A at a position close to the sandwiched plate 86.
  • the measurement plate 83C has a substantially rectangular shape that is long in the X-axis direction when viewed from above and below.
  • the measurement plate 83C is formed with a through hole 83D penetrating in the vertical direction.
  • the switch portion 95A has a substantially cylindrical shape, and is inserted through the through hole 83D in the vertical direction.
  • the load sensor 95 When the switch 95A is pressed downward by the suction nozzle 70, the load sensor 95 generates a compressive stress in the quartz piezoelectric element (not shown) by the load, and an analog detection voltage corresponding to the magnitude of the stress. V2 is output.
  • the load sensor 95 outputs the detection voltage V2 to the data logger 97.
  • the load sensor 95 may include an amplifier that amplifies the detection voltage V2.
  • the measurement start switch 99 has a press switch 99A that can be operated by the suction nozzle 70.
  • the pressing switch 99A is provided at a position close to the switch portion 95A on the measurement plate 83C. As shown in FIG. 5, for example, the measurement start switch 99 is turned off when the pressing switch 99 ⁇ / b> A is not pressed by the suction nozzle 70 and outputs a low-level recording start signal S ⁇ b> 2 to the data logger 97.
  • the measurement start switch 99 outputs a high-level recording start signal S2 to the data logger 97 when the pressing switch 99A is pressed down to a certain reference position by the suction nozzle 70, for example.
  • the data logger 97 is set not to store the detection voltage V2 input from the load sensor 95 while the low-level recording start signal S2 is input.
  • the data logger 97 is set to record the detection voltage V2 for a predetermined time from the timing when the high-level recording start signal S2 is input from the measurement start switch 99. This predetermined time is set according to the operation sequence of the suction nozzle 70, more specifically, the actual operation time and the operation state when the component is mounted on the board CB.
  • the data logger 97 records the detection voltage V2 output from the load sensor 95 for a predetermined time after the pressing switch 99A is pressed by the suction nozzle 70.
  • the data logger 97 records the input detection voltage V2 as load data DATA.
  • the external interface 101 is an interface for connecting to an external device such as the external PC 201. As shown in FIG. 5, the external interface 101 is attached below the power switch 93 on the side surface 83B, for example.
  • the external interface 101 for example, an interface compliant with the USB (Universal Serial Bus) standard can be adopted.
  • the user can read the load data DATA from the data logger 97 by operating the external PC 201 connected to the external interface 101. Thereby, the user can display and confirm desired load data DATA on the external PC 201. For example, the user can confirm whether or not the pressing load of the suction nozzle 70 is normal based on whether or not the peak value of the load data DATA is within a desired value range.
  • a fiducial mark 111 is provided on the upper surface 83A.
  • the fiducial mark 111 is provided at each position where the measurement plate 83C is sandwiched between both sides in the X-axis direction.
  • a cord portion 113 is provided on the upper surface 83A at a position close to the sandwiched plate 85.
  • the code unit 113 is, for example, a two-dimensional code, and is used for identifying the load measuring device 81 from the substrate CB.
  • the code unit 113 may be other identification information such as a barcode as long as it can identify the load measuring device 81 and the substrate CB.
  • the mounting machine 11 captures the fiducial mark 111 and the code portion 113 provided on the upper surface 83A of the load measuring device 81 with a camera (not shown) of the mounting head 24, and acquires image data.
  • the mounting machine 11 detects the accurate coordinate position (position in the X-axis direction and the Y-axis direction) of the positioned load measuring device 81 by performing image processing on the image data obtained by capturing the fiducial mark 111. Further, the mounting machine 11 can determine whether or not the load measuring device 81 is by performing image processing on image data obtained by imaging the code unit 113.
  • FIG. 7 shows an example of a load measurement procedure.
  • step (hereinafter, simply referred to as “S”) 11 in FIG. 7 the user operates the power switch 93 of the load measuring device 81 to turn it on.
  • the power supply 91 starts supplying the voltage V1 to the load sensor 95 and the data logger 97 in response to the input of the ON / OFF signal S1 indicating the ON state.
  • the user arranges the load measuring device 81 that has activated the power supply on the upstream side of the component mounting line 12 of the substrate work system 10 (S11).
  • the user causes the production management computer 19 to execute control data for selectively operating only the mounting machine 11 whose load is to be measured.
  • the substrate work system 10 conveys the load measuring device 81 from the upstream side of the component mounting line 12 (the solder printing machine 13 side) to the work position of the mounting machine 11 to be measured. Further, the substrate work system 10 does not perform work by the solder printing machine 13 or the like while the load measuring device 81 is conveyed.
  • the mounting machine 11 to be measured operates the mounting head 24 and the suction nozzle 70 on the basis of the control data acquired from the production management computer 19, and performs work on the load measuring device 81 described later.
  • the load measuring device 81 is given vibrations from various devices such as the substrate handling device 17 during the conveyance of the component mounting line 12. For this reason, when the load sensor 95 has high detection accuracy and sensitivity, there is a possibility that such vibration is erroneously detected as a load.
  • the data logger 97 inputs the low-level recording start signal S2 during the conveyance of the load measuring device 81 of the present embodiment, even if the detection voltage V2 is input from the load sensor 95, recording is performed. do not do. As a result, the load measuring device 81 can suppress erroneous recording of vibration or the like during conveyance in the data logger 97 as a load.
  • the load measuring device 81 of the present embodiment since erroneous measurement during conveyance or the like can be suppressed, it is possible to use a sensor with higher detection accuracy or sensitivity, for example, the above-described quartz piezoelectric sensor.
  • the mounting machine 11 to be measured carries in the load measuring device 81 from the upstream substrate handling device 17 (S13).
  • the mounting machine 11 adjusts the conveyance speed of the load measuring device 81 according to the detection result of a sensor (not shown) provided on the conveyor 31 or the like, and conveys it to the work position.
  • a sensor not shown
  • the conveyor 31 drives the conveyor belt 33 to convey the load measuring device 81 to the working position
  • the conveyor 31 raises the clamper 36 and sandwiches the clamped plates 85 and 86 of the load measuring device 81 between the clamper 36 and the stopper 35.
  • the mounting machine 11 to be measured moves the mounting head 24 based on the control data received from the production management computer 19, and images the code portion 113 of the load measuring device 81 held at the work position.
  • the mounting machine 11 detects the code part 113 from the captured image data (S15).
  • the mounting machine 11 determines whether or not the detected code portion 113 is identification information indicating the load measuring device 81 (S17).
  • the mounting machine 11 determines that the detected code part 113 is not the identification information of the load measuring device 81 (S17: NO), for example, after sounding an error display or warning sound on the display part and notifying the user of the abnormality (S19), the process shown in FIG. As a result, it is possible to prevent the mounting machine 11 from erroneously measuring the load on the substrate CB. In addition, it is possible to notify the user of an abnormality and prompt an appropriate response.
  • the mounting machine 11 captures two fiducial marks 111 (S21).
  • the mounting machine 11 detects the exact coordinate position of the positioned load measuring device 81 based on the position of the fiducial mark 111 detected from the imaging data.
  • the mounting machine 11 corrects the coordinate position for moving the mounting head 24 in accordance with the detected position of the fiducial mark 111 (S21). Thereby, the mounting machine 11 can calibrate the coordinate values in the X-axis direction and the Y-axis direction on the load measuring device 81, and more accurately transport the mounting head 24 to the positions of the switch unit 95A and the pressing switch 99A. .
  • the mounting machine 11 moves the mounting head 24 above the pressing switch 99A (S23).
  • the mounting machine 11 lowers the mounting head 24 and presses the pressing switch 99 ⁇ / b> A by the suction nozzle 70.
  • the measurement start switch 99 outputs a high-level recording start signal S2 to the data logger 97 when the pressing switch 99A is pressed.
  • the data logger 97 starts recording the detection voltage V2 for a predetermined time from this time (S23).
  • the mounting machine 11 moves the mounting head 24 above the switch unit 95A and presses the switch unit 95A by the suction nozzle 70 (S25).
  • the load sensor 95 outputs a detection voltage V ⁇ b> 2 corresponding to the pressing load by the suction nozzle 70 to the data logger 97.
  • the data logger 97 ends the recording of the detection voltage V2 at a timing when a predetermined time has elapsed since the high-level recording start signal S2 was input from the measurement start switch 99 (S27). Accordingly, the recording time by the data logger 97 can be set in advance in accordance with the operation of the mounting head 24 and the suction nozzle 70, more specifically, according to the operations of S21 and S23 described above. .
  • the mounting machine 11 to be measured carries the load measuring device 81 downstream (S29).
  • the on-board working system 10 conveys the load measuring device 81 unloaded from the mounting machine 11 to be measured to the most downstream side (reflow device 15 side) (S29).
  • the user takes out the load measuring device 81 carried out from the component mounting line 12.
  • the user can read the load data DATA of the desired mounting machine 11 by connecting the external PC 201 to the taken-out load measuring device 81.
  • the upper surface 83A is an example of a plane portion.
  • the sandwiched plates 85 and 86 are examples of plate portions.
  • the data logger 97 is an example of a storage unit.
  • the measurement start switch 99 is an example of a start command unit.
  • the press switch 99A is an example of a command input unit.
  • the fiducial mark 111 is an example of a position detection mark.
  • the code part 113 is an example of an identification mark.
  • the detection voltage V2 is an example of a load signal.
  • S23 is an example of a command process and an acquisition start process.
  • S25 is an example of a load application process.
  • the load measuring device 81 of this embodiment includes a load sensor 95, a data logger 97, and a measurement start switch 99 in a housing 83.
  • the load sensor 95 When the switch 95 ⁇ / b> A is pressed by the suction nozzle 70, the load sensor 95 outputs a detection voltage V ⁇ b> 2 corresponding to the magnitude of the pressing load to the data logger 97.
  • the measurement start switch 99 outputs a high-level recording start signal S2 to the data logger 97 when the pressing switch 99A is pressed by the suction nozzle 70.
  • the data logger 97 records the detection voltage V2 for a predetermined time from the timing when the high-level recording start signal S2 is input from the measurement start switch 99.
  • the data logger 97 does not store the detection voltage V2 until the high-level recording start signal S2 is input from the measurement start switch 99. Therefore, the load measuring device 81 according to the present embodiment does not erroneously measure the vibration or the like generated while the component mounting line 12 is conveyed as a pressing load. Further, the load measuring device 81 starts measurement at the timing when the pressing switch 99A is pressed by the mounting head 24. As a result, erroneous measurement can be suppressed and the pressing load can be measured appropriately.
  • the load measuring device 81 of the present embodiment has a measurement start switch 99 that receives the timing for starting the load measurement from the outside.
  • the measurement start switch 99 can be pressed by the suction nozzle 70. For this reason, when the load is measured, the user does not need to give an instruction to the load measuring device 81, and the work load is reduced.
  • the switch portion 95A of the load sensor 95 and the pressing switch 99A of the measurement start switch 99 are arranged close to each other on the measurement plate 83C of the housing 83. Thereby, the movement time of the mounting head 24 in the measurement of the pressing load can be shortened.
  • the load measuring device 81 includes sandwiched plates 85 and 86 having a plate thickness equivalent to the thickness L1 of the substrate CB. In the work position, the load measuring device 81 is clamped by the clamper 36 or the like, and is fixed at the work position, similarly to the substrate CB. In such a configuration, the load measuring device 81 can be fixed at the work position of the mounting machine 11 like the substrate CB, and the pressing load can be measured in a state closer to the actual work. .
  • the measurement start switch 99 is used as the start command unit in the present application, but means for commanding the start of measurement is not limited to this.
  • the mounting machine 11 may notify the load measuring device 81 of the start of load measurement by radio such as infrared rays.
  • the wireless receiving unit provided in the load measuring device 81 is an example of a start command unit in the present application.
  • the mounting machine 11 may notify the load measuring device 81 of the start of load measurement by the light emitted from the mounting head 24.
  • the load measuring device 81 may include a measurement start switch 99 on the sandwiched plate 85.
  • the mounting machine 11 can notify the start of load measurement by pressing the measurement start switch 99 while holding the sandwiched plate 85 with the stopper 35 and the clamper 36.
  • the load measuring device 81 may include a timer, for example, and may start measurement at a timing when the load measuring device 81 is conveyed from the upstream side of the component mounting line 12 to the mounting machine 11 to be measured.
  • the load measuring device 81 may have a configuration in which measurement is started by pressing the pressing switch 99A once and measurement is stopped by pressing twice.
  • the load measurement device 81 is conveyed from the upstream side of the component mounting line 12 and the load is measured.
  • the present invention is not limited to this.
  • the user may place the load measuring device 81 with his / her hand directly up to the work position of the mounting machine 11.
  • the load measuring device 81 of the above-described embodiment it is possible to suppress erroneous measurement without erroneously measuring a vibration or the like generated when the sheet is manually conveyed to the work position as a pressing load.
  • the measurement start switch 99 outputs the high-level recording start signal S2 to the data logger 97 when, for example, the pressing switch 99A is pressed down to a certain reference position by the suction nozzle 70.
  • the output timing is not limited to this.
  • the measurement start switch 99 may output the high-level recording start signal S2 after a predetermined time has elapsed since the suction nozzle 70 was pressed. As a result, the recording timing of the detection voltage V2 by the data logger 97 is delayed by a predetermined time.
  • the data logger 97 starts recording the detection voltage V2 from the timing when the high-level recording start signal S2 is input from the measurement start switch 99, but the timing to start is not limited to this.
  • the data logger 97 may record the detection voltage V2 from a time that is back by a predetermined time with reference to the timing at which the high-level recording start signal S2 is input.
  • the data logger 97 may start recording the detection voltage V2 after a predetermined time has elapsed from the timing when the high-level recording start signal S2 is input.
  • the load measuring device 81 may be configured not to include the data logger 97.
  • the load measuring device 81 may include a transmission unit that wirelessly transmits the detection voltage V ⁇ b> 2 input from the load sensor 95.
  • the load measuring device 81 may transmit the detection voltage V2 from the transmitting unit toward the mounting machine 11 for a predetermined time in response to the input of the high-level recording start signal S2 from the measurement start switch 99. Even with such a configuration, it is possible to acquire a pressing load for a predetermined time after issuing a start instruction.
  • the mounting head 24 pressed down the press switch 99A etc. with the adsorption nozzle 70, it is not restricted to this.
  • the mounting head 24 may press the pressing switch 99A with another member (such as a chuck) that holds a component.
  • the structure of the load measuring device 81 of the said embodiment is an example, and can be changed suitably.
  • the fiducial marks 111 are not limited to two, and may be one or three or more.
  • the power switch 93 and the external interface 101 may be provided on the upper surface 83A.

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Abstract

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

Description

荷重計測装置及び荷重計測方法
　本発明は、荷重を計測する荷重計測装置に関するものである。
　電子部品（以下、単に「部品」という場合がある）を回路基板（以下、単に「基板」という場合がある）に実装する部品実装機では、基板の破損や電気的な接続の不具合などを抑制するため、部品を基板に対して押圧する荷重を適正な値に設定することが要求される。また、近年の部品の高集積化、小型化、薄型化等によって、部品を押圧する荷重を、より高精度に管理することが望まれている。これに対し、部品を基板に装着する際に、装着ヘッドの吸着ノズルによって部品を押圧する荷重を計測する荷重計測装置がある（例えば、特許文献１など）。
　特許文献１に開示される荷重計測装置は、計測結果を表示等するパーソナルコンピュータと接続コードを介して接続されている。荷重計測装置は、吸着ノズルから荷重を付与されると、内蔵する歪みゲージの抵抗値が変化する。荷重計測装置は、歪みゲージの抵抗値の変動に応じた、即ち、付与された荷重の大きさに応じた信号（電圧値など）をパーソナルコンピュータに出力する。
特開２００９－１８８００２号公報
　また、荷重計測装置の計測精度は、技術開発の過程における回路設計の改善や計測方式の変更等によって益々向上している。例えば、水晶の圧電効果を利用した圧電式の荷重センサの中には、高い検出精度を有しているものがある。そこで、このような高精度な荷重センサを用いて、吸着ノズルの押圧荷重を設定、管理等することが考えられる。
　一方で、上記した荷重計測装置は、例えば、計測用の基板に実装される。実装した計測用基板は、通常の生産する基板と同様に、部品実装機内の搬送経路において、上流側から、部品を基板に装着する作業位置まで搬送される。計測用基板は、基板保持部によって作業位置に保持される。この状態で、荷重計測装置は、吸着ノズルによって押圧され計測を行う。従って、計測を行うユーザは、荷重計測装置を、搬送経路において、一旦搬送する必要がある。このため、荷重計測装置は、検出精度や感度の高い計測方式等を採用すると、搬送経路を搬送される間や基板を保持する際の固定作業における振動等によって付与される外力も荷重として誤って計測する虞がある。
　本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、誤計測の抑制を図れる荷重計測装置、及び荷重計測方法を提供することである。
　上記課題を解決するために、本発明の荷重計測装置は、基板に対して部品を装着する際に押圧力を付与する装着ヘッドを有する実装機に対し、装着ヘッドが部品に付与する押圧荷重を計測する荷重計測装置であって、筐体と、筐体に設けられ、実装機からの開始指令に基づいて押圧荷重の取得の開始を指令する開始指令部と、開始指令部からの指令に応じて押圧荷重を取得する荷重取得部と、を備えることを特徴とする。
　また、本発明は、荷重計測装置に限らず、押圧荷重を計測する荷重計測方法としても実施し得るものである。
　本発明の荷重計測装置では、筐体と、筐体に設けられる開始指令部と、荷重取得部とを備えている。開始指令部は、実装機からの開始指令に基づいて押圧荷重の取得の開始を荷重取得部に指令する。荷重取得部は、開始指令部からの指令に基づいて、装着ヘッドによって付与される押圧力の押圧荷重を取得する。これにより、荷重取得部は、例えば、指令を受けるまでは押圧荷重を入力、保存等しない。あるいは、入力したとしても有効なデータとして処理しない。従って、当該荷重計測装置では、搬送経路を搬送中等には押圧荷重を取得せず、装着ヘッドによって押圧力を付与されるタイミングに合わせて取得を実施することが可能となる。その結果、押圧荷重の誤計測を抑制し、装着ヘッドによる押圧荷重を適切に計測することが可能となる。
部品実装ラインに沿って並ぶ対基板作業システムの構成を示す模式図である。 実装機の平面図である。 実装機の作業位置に基板を配置した状態における断面図である。 荷重計測装置の平面図である。 実装機の作業位置に荷重計測装置を配置した状態における断面図である。 荷重計測装置のブロック図である。 荷重計測の手順を示すフローチャートである。
　以下、本発明の荷重計測装置を用いて荷重を計測する実装機について、図を参照しつつ詳しく説明する。
＜対基板作業システムの構成＞
　図１は、本実施形態の実装機１１を備える対基板作業システム１０の概略構成を示している。対基板作業システム１０は、回路基板（以下、「基板」という）ＣＢに部品を実装するシステムである。対基板作業システム１０は、１つの部品実装ライン１２を有している。基板ＣＢは、図１における左側から右側に向かって部品実装ライン１２を搬送され、各種装置によって実装に係る作業が行われる。部品実装ライン１２には、複数（本実施形態では４台）の実装機１１と、半田印刷機１３と、検査装置１４と、リフロー装置１５と、基板ハンドリング装置１７とを接続した部品実装ライン１２が構成されている。各装置は、隣接した状態で１列に配設され、生産管理コンピュータ１９によって統括的に制御されている。なお、以下の説明では、各装置の並ぶ方向をＸ軸方向、その方向に直交し基板ＣＢの平面と平行な方向をＹ軸方向と称して説明する。
　半田印刷機１３は、基板ＣＢに対して半田ペーストを印刷する。実装機１１は、半田ペーストを印刷された基板ＣＢに部品を装着する。なお、実装機１１の詳細については、後述する。検査装置１４は、基板ＣＢに装着した部品の状態や異物の有無などを検査する。リフロー装置１５は、ペースト状の半田を加熱して再溶融した後に冷却固化して、部品の装着を完結させる。基板ハンドリング装置１７は、実装機１１等の各装置の部品実装ライン１２における上流及び下流に設けられている。基板ハンドリング装置１７の各々は、基板ＣＢを次の装置に搬送したり、待機させたり、あるいは上下を反転させたりする。
＜実装機の構成＞
　図２は、実装機１１の平面図を示している。図２に示すように、実装機１１は、搬送装置２０、装着ヘッド移動装置（以下、「移動装置」と略す場合がある）２２、装着ヘッド２４、供給装置２６を有している。
　搬送装置２０は、Ｘ軸方向に延びるコンベア３１を有している。基板ＣＢは、コンベア３１によって支持され、Ｘ軸方向に搬送される。図３は、実装機１１の作業位置を示しており、Ｘ軸方向に垂直な平面に沿って切断した断面図を示している。図３に示すように、コンベア３１は、コンベアベルト３３と、ストッパ３５と、クランパ３６とを有している。コンベアベルト３３は、Ｙ軸方向において所定の距離だけ離間した一組が設けられ、電磁モータ（図示略）の駆動によって、周回する。コンベアベルト３３は、基板ＣＢを上に載せた状態で周回し、基板ＣＢを所定の作業位置（例えば、図２に示す位置）まで搬送する。
　ストッパ３５は、Ｘ軸方向に延設され、断面Ｌ字状をなしている。クランパ３６は、作業位置において基板ＣＢを間に挟んでストッパ３５と上下方向で対向する位置に設けられている。コンベア３１は、コンベアベルト３３を周回させて基板ＣＢを作業位置まで搬送すると、クランパ３６を上昇させる。基板ＣＢは、クランパ３６とストッパ３５との間に挟み込まれ、作業位置において固定的に保持される。なお、基板ＣＢの上下方向の厚みＬ１は、例えば、２ｍｍである。
　また、実装機１１は、コンベア３１のレール幅（コンベアベルト３３、ストッパ３５及びクランパ３６のＹ軸方向の距離）を、生産する基板ＣＢの基板幅Ｗ１に応じて調整する。ストッパ３５は、搬送される基板ＣＢの側縁部と隙間３８を間に設けて対向する。これにより、コンベア３１は、基板ＣＢの搬送を円滑に実施することが可能となる。
　また、実装機１１の作業位置には、駆動部４１（例えば、エアシリンダ）によって昇降可能な昇降台４３が設けられている。昇降台４３は、板状をなし、コンベア３１のＹ軸方向の間であって、コンベア３１の下方に設けられている。昇降台４３の上には、昇降台４３に対して取り替え可能なバックアップベース４４が設けられている。バックアップベース４４は、板状をなし、基板ＣＢの種類（大きさなど）に応じて交換される。バックアップベース４４の上面には、複数のバックアップピン４６が立設している。実装機１１は、部品を装着する際に、駆動部４１を駆動して昇降台４３を上昇させ、ストッパ３５及びクランパ３６によって位置を保持された基板ＣＢの下面にバックアップピン４６を当接させる。これにより、バックアップピン４６は、部品装着時に基板ＣＢを撓まないように支持する。
　また、図２に示すように、移動装置２２は、Ｘ軸方向スライド機構５０と、Ｙ軸方向スライド機構５２とを有している。Ｘ軸方向スライド機構５０は、Ｘ軸方向に移動可能にベース５４上に設けられたＸ軸スライダ５６を有している。Ｘ軸スライダ５６は、電磁モータ（図示省略）の駆動により、Ｘ軸方向の任意の位置に移動する。また、Ｙ軸方向スライド機構５２は、Ｙ軸スライダ６０を有している。Ｙ軸スライダ６０は、Ｙ軸方向に移動可能にＸ軸スライダ５６の側面に設けられている。Ｙ軸スライダ６０は、電磁モータ（図示省略）の駆動により、Ｙ軸方向の任意の位置に移動する。装着ヘッド２４は、Ｙ軸スライダ６０に取り付けられている。このような構造により、装着ヘッド２４は、移動装置２２によってベース５４上の任意の位置に移動する。なお、装着ヘッド２４は、Ｙ軸スライダ６０に着脱可能とされており、作業に応じたヘッドに交換可能とされている。
　装着ヘッド２４は、基板ＣＢに対して部品を装着するものである。装着ヘッド２４は、下面に設けられた吸着ノズル７０を有している。吸着ノズル７０は、負圧エア，正圧エア通路を介して、正負圧供給装置（図示省略）に通じている。吸着ノズル７０は、負圧によって部品を吸着保持し、保持した部品を正圧によって離脱する。また、装着ヘッド２４は、吸着ノズル７０を昇降させる昇降装置（図示省略）を有している。その昇降装置によって、装着ヘッド２４は、部品を保持する吸着ノズル７０の上下方向の位置を変更する。なお、吸着ノズル７０は、装着ヘッド２４に着脱可能とされており、保持対象の部品に応じた吸着ノズルに交換可能とされている。
　供給装置２６は、フィーダ型の供給装置であり、複数のテープフィーダ７２を有している。テープフィーダ７２は、テープ化部品を巻回させた状態で収容している。テープ化部品は、部品をテーピング化したものである。テープフィーダ７２は、送り装置（図示省略）によってテープ化部品を送り出し、部品を供給位置に供給する。
　＜実装機による装着作業＞
　実装機１１は、上述した構成によって、基板ＣＢに対する部品の装着作業を行う。より具体的には、実装機１１は、上流側の基板ハンドリング装置１７から搬入された基板ＣＢを、搬送装置２０によって作業位置まで搬送する。ストッパ３５及びクランパ３６は、作業位置において、基板ＣＢを固定的に保持する。また、テープフィーダ７２は、テープ化部品を送り出し、部品を供給位置に供給する。装着ヘッド２４は、テープフィーダ７２の供給位置の上方に移動し、吸着ノズル７０によって部品を吸着保持する。装着ヘッド２４は、作業位置に配置された基板ＣＢの上方に移動し、保持している部品を基板ＣＢに装着する。下流側の基板ハンドリング装置１７は、実装機１１による部品の装着作業が完了すると、下流側の他の装着に基板ＣＢを搬送する。
＜荷重計測装置の構成＞
　次に、本実施形態の荷重計測装置８１の構成について説明する。図４は、本実施形態の荷重計測装置８１の平面図を示している。図５は、荷重計測装置８１の断面図であり、荷重計測装置８１を実装機１１の作業位置に配置した状態を示している。即ち、図５は、図３に対応し、基板ＣＢに替えて荷重計測装置８１を配置した状態となっている。また、図６は、荷重計測装置８１の電気的な構成を示している。
　なお、図５では、バックアップベース４４は、バックアップピン４６を取り外した状態となっている。これにより、バックアップベース４４とコンベア３１との間には、より大きな空間を確保することが可能となる。また、以下の説明では、荷重計測装置８１を搬送する際の方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）を用いて、荷重計測装置８１の各部材の位置等について説明する。
　図４及び図５に示すように、荷重計測装置８１は、筐体８３と、筐体８３の上面に取り付けられた被挟持板８５，８６とを有している。筐体８３は、上方から視た場合に略正方形状をなしている。筐体８３は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に伸び、上下方向に所定の厚みをもった厚い板状をなしている。筐体８３の上下方向の厚みＬ２（図５参照）は、例えば、５０ｍｍである。なお、荷重計測装置８１を薄型に構成した場合は、バックアップピン４６をバックアップベース４４に取り付けたまま、荷重計測装置８１をコンベア３１で搬送してもよい。
　被挟持板８５，８６は、筐体８３の上面８３ＡにおけるＹ軸方向の両端のそれぞれに設けられている。被挟持板８５，８６は、Ｙ軸方向の幅を略同一としながらＸ軸方向に延設された板状をなしている。被挟持板８５，８６の上下方向の厚みＬ３は、図３に示す基板ＣＢの厚みＬ１と同一（例えば、２ｍｍ）となっている。被挟持板８５，８６は、筐体８３のＹ軸方向における側縁部から外側に向かって、且つ、上面８３Ａの平面に沿って延設されている。コンベアベルト３３は、この被挟持板８５，８６のＹ軸方向の外側に突出した部分の下面を支持している。また、被挟持板８５，８６の各々は、複数（本実施形態では、５個）のネジ８８によって筐体８３に対して固定されている。
　コンベア３１は、被挟持板８５，８６の筐体８３からＹ軸方向の外側に突出した部分を、コンベアベルト３３に乗せた状態で荷重計測装置８１を搬送する。荷重計測装置８１のＹ軸方向に沿った幅Ｗ２は、基板ＣＢの基板幅Ｗ１（図３参照）と略同一となっている。このため、ストッパ３５は、搬送される荷重計測装置８１の被挟持板８５，８６の各々と隙間３８を間に設けて対向する。これにより、コンベア３１は、荷重計測装置８１の搬送を円滑に実施することが可能となる。
　また、被挟持板８５には、Ｘ軸方向の両端部の各々であって、Ｙ軸方向の外側端部に、面取り部８５Ａが形成されている。同様に、被挟持板８６には、面取り部８６Ａが形成されている。被挟持板８５，８６は、面取り部８５Ａ，８６Ａを設けたことで、コンベア３１のストッパ３５に引っかかって搬送が阻害されるのを抑制される。これによっても、コンベア３１は、荷重計測装置８１の搬送を円滑に実施することが可能となる。
　図６に示すように、荷重計測装置８１は、電源９１と、電源スイッチ９３と、荷重センサ９５と、データロガー９７と、計測開始スイッチ９９と、外部インターフェース１０１等を有している。電源９１は、例えば、充電式のバッテリーであり、荷重センサ９５及びデータロガー９７へ直流の電圧Ｖ１を供給する。
　電源スイッチ９３は、電源９１から荷重センサ９５等への電圧Ｖ１の供給の開始、又は停止を切り替えるスイッチである。電源スイッチ９３は、筐体８３の側面８３Ｂ（図５参照）に取り付けられている。電源スイッチ９３は、例えば、スライドスイッチやタクトスイッチ（登録商標）等であり、ユーザからの操作に応じたＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１を電源９１へ出力する。電源スイッチ９３は、電源スイッチ９３からのＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１に応じて、荷重センサ９５等への電圧Ｖ１の供給を開始、又は停止する。
　荷重センサ９５は、装着ヘッド２４の吸着ノズル７０による押圧力（部品を押圧する力など）を検出するセンサである。荷重センサ９５は、例えば、水晶圧電式の荷重センサであり、上下方向の荷重のみを検出する１軸センサとして構成されている。なお、荷重センサ９５は、ひずみゲージ式等の他の方式の荷重センサでもよい。また、荷重センサ９５は、複数の方向の荷重を検出可能な複数軸の荷重センサでもよい。
　荷重センサ９５は、筐体８３の上面８３Ａに取り付けられたスイッチ部９５Ａを有する。図４に示すように、上面８３Ａには、被挟持板８６に近接する位置に計測板８３Ｃが設けられている。計測板８３Ｃは、上下方向から見た場合に、Ｘ軸方向に長い略長方形状をなしている。計測板８３Ｃには、上下方向に貫通する貫通孔８３Ｄが形成されている。スイッチ部９５Ａは、略円柱形状をなし、貫通孔８３Ｄ内を上下方向に挿通されている。荷重センサ９５は、吸着ノズル７０によってスイッチ部９５Ａを下方へ押下されると、その荷重で水晶圧電素子（図示略）の内部に圧縮応力を生じさせ、応力の大きさに応じたアナログの検出電圧Ｖ２を出力する。荷重センサ９５は、検出電圧Ｖ２をデータロガー９７に出力する。なお、荷重センサ９５は、検出電圧Ｖ２を増幅するアンプ等を備えてもよい。
　計測開始スイッチ９９は、吸着ノズル７０によって操作可能な押圧スイッチ９９Ａを有する。押圧スイッチ９９Ａは、計測板８３Ｃにおいてスイッチ部９５Ａに近接した位置に設けられている。図５に示すように、計測開始スイッチ９９は、例えば、吸着ノズル７０によって押圧スイッチ９９Ａを押下されていない状態ではオフ状態となり、ローレベルの記録開始信号Ｓ２をデータロガー９７に出力する。また、計測開始スイッチ９９は、例えば、吸着ノズル７０によって押圧スイッチ９９Ａを一定の基準位置まで下方に押下されると、ハイレベルの記録開始信号Ｓ２をデータロガー９７に出力する。
　データロガー９７は、ローレベルの記録開始信号Ｓ２を入力する間は、荷重センサ９５から入力された検出電圧Ｖ２の記憶を実行しない設定となっている。また、データロガー９７は、計測開始スイッチ９９からハイレベルの記録開始信号Ｓ２を入力したタイミングから所定時間だけ検出電圧Ｖ２を記録する設定となっている。この所定時間は、吸着ノズル７０の動作シーケンス、より具体的には、部品を基板ＣＢに装着する際の実際の動作時間や動作状態に応じて設定される。上記した構成では、データロガー９７は、吸着ノズル７０によって押圧スイッチ９９Ａを押下されてから所定時間だけ荷重センサ９５から出力される検出電圧Ｖ２を記録する。データロガー９７は、入力した検出電圧Ｖ２を荷重データＤＡＴＡとして記録する。これにより、荷重計測の前後における不要なデータを極めて少なくすることが可能となっている。
　外部インターフェース１０１は、外部ＰＣ２０１等の外部装置と接続するためのインターフェースである。図５に示すように、外部インターフェース１０１は、例えば、側面８３Ｂにおける電源スイッチ９３の下方に取り付けられている。外部インターフェース１０１としては、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格に準拠したインターフェースを採用することができる。ユーザは、例えば、外部インターフェース１０１に接続した外部ＰＣ２０１を操作して、データロガー９７から荷重データＤＡＴＡを読み出すことができる。これにより、ユーザは、外部ＰＣ２０１において所望の荷重データＤＡＴＡを表示、確認等することができる。例えば、ユーザは、荷重データＤＡＴＡのピーク値が所望の値の範囲内に収まっているか否かに基づいて、吸着ノズル７０の押圧荷重が正常であるか否かを確認することができる。
　また、図４に示すように、上面８３Ａには、作業位置に固定した荷重計測装置８１の正確な位置、換言すれば、スイッチ部９５Ａ及び押圧スイッチ９９Ａの正確な位置を検出するための２つのフィデューシャルマーク１１１が設けられている。フィデューシャルマーク１１１は、計測板８３ＣをＸ軸方向の両側で挟む位置の各々に設けられている。また、上面８３Ａには、被挟持板８５に近接する位置にコード部１１３が設けられている。コード部１１３は、例えば、２次元コードであり、荷重計測装置８１を基板ＣＢと識別するためのものである。なお、コード部１１３は、荷重計測装置８１と基板ＣＢとを識別可能なものであれば、バーコード等の他の識別情報でもよい。
　実装機１１は、荷重計測装置８１の上面８３Ａに設けられたフィデューシャルマーク１１１やコード部１１３を、装着ヘッド２４のカメラ（図示略）によって撮像し、画像データを取得する。実装機１１は、フィデューシャルマーク１１１を撮像した画像データを画像処理することによって、位置決めされた荷重計測装置８１の正確な座標位置（Ｘ軸方向及びＹ軸方向における位置）を検出する。また、実装機１１は、コード部１１３を撮像した画像データを画像処理することによって、荷重計測装置８１であるか否かを判定することができる。
　＜荷重計測処理について＞
　次に、荷重計測装置８１による荷重計測の方法について、図７を参照しながら説明する。図７は、荷重計測の手順の一例を示している。まず、図７のステップ（以下、単に「Ｓ」と表記する）１１において、ユーザは、荷重計測装置８１の電源スイッチ９３を操作してオン状態とする。電源９１は、オン状態を示すＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１を入力することに応じて、荷重センサ９５及びデータロガー９７への電圧Ｖ１の供給を開始する。
　ユーザは、電源を起動した荷重計測装置８１を、対基板作業システム１０の部品実装ライン１２における上流側に配置する（Ｓ１１）。ユーザは、例えば、荷重を計測したい実装機１１のみを選択的に動作させる制御データを、生産管理コンピュータ１９に実行させる。これにより、対基板作業システム１０は、部品実装ライン１２の上流側（半田印刷機１３側）から、計測対象の実装機１１の作業位置まで、荷重計測装置８１を搬送する。また、対基板作業システム１０は、荷重計測装置８１を搬送する間、半田印刷機１３等による作業を実行しない。そして、計測対象の実装機１１は、生産管理コンピュータ１９から取得した制御データに基づいて、装着ヘッド２４及び吸着ノズル７０を動作させ、後述する荷重計測装置８１に対する作業を実行する。
　ここで、例えば、荷重計測装置８１は、部品実装ライン１２を搬送中に、基板ハンドリング装置１７等の様々な装置から振動を付与される。このため、荷重センサ９５は、高い検出精度や感度を有している場合には、このような振動を誤って荷重として検出する虞がある。これに対し、本実施形態の荷重計測装置８１の搬送中において、データロガー９７は、ローレベルの記録開始信号Ｓ２を入力しているため、仮に荷重センサ９５から検出電圧Ｖ２を入力したとしても記録しない。これにより、荷重計測装置８１は、搬送中の振動等を誤って荷重としてデータロガー９７に記録するのを抑制することが可能となる。また、本実施形態の荷重計測装置８１では、搬送中等の誤計測を抑制できるため、センサとして検出精度や感度のより高いもの、例えば、上記した水晶圧電式のセンサを用いることが可能となる。
　次に、計測対象の実装機１１は、上流側の基板ハンドリング装置１７から荷重計測装置８１を搬入する（Ｓ１３）。実装機１１は、コンベア３１等に設けたセンサ（図示略）の検出結果に応じて荷重計測装置８１の搬送速度を調整し、作業位置まで搬送する。コンベア３１は、コンベアベルト３３を駆動して荷重計測装置８１を作業位置まで搬送すると、クランパ３６を上昇させ、荷重計測装置８１の被挟持板８５，８６をクランパ３６とストッパ３５との間で挟み込んで位置決めする（Ｓ１３）。
　次に、計測対象の実装機１１は、生産管理コンピュータ１９から受信した制御データに基づいて装着ヘッド２４を移動させ、作業位置に保持された荷重計測装置８１のコード部１１３を撮像する。実装機１１は、撮像した画像データからコード部１１３を検出する（Ｓ１５）。実装機１１は、検出したコード部１１３が荷重計測装置８１を示す識別情報であるか否かを判定する（Ｓ１７）。
　実装機１１は、検出したコード部１１３が荷重計測装置８１の識別情報でないと判定した場合（Ｓ１７：ＮＯ）、例えば、表示部へのエラー表示や警告音を鳴らし、ユーザに異常を報知した後（Ｓ１９）、図７に示す処理を終了する。これにより、実装機１１が基板ＣＢに対して誤って荷重計測を実施する事態を防ぐことができる。また、ユーザに対して異常を報知して適切な対応を促すことができる。
　一方、実装機１１は、検出したコード部１１３が荷重計測装置８１の識別情報と一致する場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、２つのフィデューシャルマーク１１１を撮像する（Ｓ２１）。実装機１１は、撮像データから検出したフィデューシャルマーク１１１の位置に基づいて、位置決めされた荷重計測装置８１の正確な座標位置を検出する。実装機１１は、検出したフィデューシャルマーク１１１の位置に応じて、装着ヘッド２４を移動させる座標位置の補正を実行する（Ｓ２１）。これにより、実装機１１は、荷重計測装置８１上のＸ軸方向及びＹ軸方向の座標値を較正し、装着ヘッド２４をスイッチ部９５Ａ及び押圧スイッチ９９Ａの位置へより正確に搬送することができる。
　次に、実装機１１は、装着ヘッド２４を押圧スイッチ９９Ａの上方に移動させる（Ｓ２３）。実装機１１は、装着ヘッド２４を下降させ、吸着ノズル７０によって押圧スイッチ９９Ａを押下する。計測開始スイッチ９９は、押圧スイッチ９９Ａを押下されることで、ハイレベルの記録開始信号Ｓ２をデータロガー９７へ出力する。データロガー９７は、この時点から所定時間だけ検出電圧Ｖ２の記録を開始する（Ｓ２３）。
　次に、実装機１１は、装着ヘッド２４をスイッチ部９５Ａの上方に移動させ、吸着ノズル７０によってスイッチ部９５Ａを押下する（Ｓ２５）。荷重センサ９５は、吸着ノズル７０による押圧荷重に応じた検出電圧Ｖ２をデータロガー９７に出力する。
　次に、データロガー９７は、計測開始スイッチ９９からハイレベルの記録開始信号Ｓ２を入力してから所定時間だけ経過したタイミングで、検出電圧Ｖ２の記録を終了する（Ｓ２７）。従って、このデータロガー９７による記録時間は、装着ヘッド２４や吸着ノズル７０の動作に応じて、より具体的には上記したＳ２１，Ｓ２３の動作に応じて、予め適切な時間を設定することができる。
　次に、計測対象の実装機１１は、荷重計測装置８１を下流側へ搬出する（Ｓ２９）。対基板作業システム１０は、計測対象の実装機１１から搬出した荷重計測装置８１を、最下流（リフロー装置１５側）まで搬送する（Ｓ２９）。そして、ユーザは、部品実装ライン１２から搬出された荷重計測装置８１を取り出す。ユーザは、取り出した荷重計測装置８１に外部ＰＣ２０１を接続することで、所望の実装機１１の荷重データＤＡＴＡを読み出すことができる。
　因みに、上記実施形態において、上面８３Ａは、平面部の一例である。被挟持板８５，８６は、板部の一例である。データロガー９７は、記憶部の一例である。計測開始スイッチ９９は、開始指令部の一例である。押圧スイッチ９９Ａは、指令入力部の一例である。フィデューシャルマーク１１１は、位置検出用マークの一例である。コード部１１３は、識別マークの一例である。検出電圧Ｖ２は、荷重信号の一例である。Ｓ２３は、指令工程及び取得開始工程の一例である。Ｓ２５は、荷重付与工程の一例である。
　上記実施形態によれば、以下の効果を奏する。
　本実施形態の荷重計測装置８１は、荷重センサ９５、データロガー９７及び計測開始スイッチ９９を筐体８３内に備えている。荷重センサ９５は、吸着ノズル７０によってスイッチ部９５Ａを押下されると、押圧荷重の大きさに応じた検出電圧Ｖ２をデータロガー９７に出力する。計測開始スイッチ９９は、吸着ノズル７０によって押圧スイッチ９９Ａを押下されると、ハイレベルの記録開始信号Ｓ２をデータロガー９７へ出力する。データロガー９７は、計測開始スイッチ９９からハイレベルの記録開始信号Ｓ２を入力したタイミングから所定時間だけ検出電圧Ｖ２を記録する。これにより、データロガー９７は、計測開始スイッチ９９からハイレベルの記録開始信号Ｓ２を入力するまでの間、検出電圧Ｖ２を記憶しない。従って、本実施形態の荷重計測装置８１は、部品実装ライン１２を搬送される間に生じる振動等を誤って押圧荷重として計測しない。また、荷重計測装置８１は、装着ヘッド２４によって押圧スイッチ９９Ａを押下されるタイミングで計測を開始する。その結果、誤計測を抑制し、押圧荷重を適切に計測することが可能となる。
　ここで、従来文献（特開２００９－１８８００２号公報）に記載の荷重計測装置では、接続コードを介してパーソナルコンピュータと接続されており、実装機の動作を監視しながらパーソナルコンピュータによって荷重計測の開始を指示することも考えられる。しかしながら、この場合、ユーザは、実装装置の動作を確認しながらタイミングを見計らって荷重計測を開始しなければならない。従って、荷重計測における作業負担が増大する。
　これに対し、本実施形態の荷重計測装置８１では、荷重計測を開始するタイミングを外部から受け付ける計測開始スイッチ９９を有している。この計測開始スイッチ９９は、吸着ノズル７０によって押圧可能となっている。このため、荷重計測に際して、ユーザは、荷重計測装置８１に対して指示を出す必要はなく、作業負担が軽減される。
　また、本実施形態の荷重センサ９５のスイッチ部９５Ａと、計測開始スイッチ９９の押圧スイッチ９９Ａとは、筐体８３の計測板８３Ｃにおいて互いに近接して配置されている。これにより、押圧荷重の計測における装着ヘッド２４の移動時間を短縮できる。
　また、荷重計測装置８１は、基板ＣＢの厚みＬ１と同等の板厚の被挟持板８５，８６を有する。荷重計測装置８１は、作業位置において、基板ＣＢと同様に、被挟持板８５，８６をクランパ３６等によって挟持され、作業位置に固定される。このような構成では、荷重計測装置８１を、基板ＣＢと同様に、実装機１１の作業位置で固定することが可能となり、より実際の作業に近い状態で押圧荷重を計測することが可能となる。
　また、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。
　例えば、上記実施形態では、本願における開始指令部として、計測開始スイッチ９９を用いたが、計測の開始を指令する手段は、これに限らない。例えば、実装機１１は、赤外線等の無線によって、荷重計測装置８１に対して荷重計測の開始を通知してもよい。この場合、荷重計測装置８１に設ける無線の受信部は、本願における開始指令部の一例となる。また、例えば、実装機１１は、装着ヘッド２４から照射した光によって、荷重計測装置８１に対して荷重計測の開始を通知してもよい。あるいは、荷重計測装置８１は、被挟持板８５に計測開始スイッチ９９を備えてもよい。この場合、実装機１１は、ストッパ３５及びクランパ３６で被挟持板８５を挟持しつつ計測開始スイッチ９９を押下し、荷重計測の開始を通知することができる。また、荷重計測装置８１は、例えば、タイマを備え、部品実装ライン１２の上流側から計測対象の実装機１１に搬送されるタイミングで計測を開始する構成でもよい。また、例えば、荷重計測装置８１は、押圧スイッチ９９Ａを１回押されることで計測を開始し、２回押されることで計測を停止する構成でもよい。
　また、上記実施形態では、荷重計測装置８１を部品実装ライン１２の上流側から搬送させて、荷重の計測を実施したが、これに限らない。例えば、ユーザが、実装機１１の作業位置まで直接手を入れて荷重計測装置８１を配置してもよい。この場合、上記実施形態の荷重計測装置８１では、作業位置まで手で搬送する際に生じる振動等を誤って押圧荷重として計測せず、誤計測を抑制することができる。
　また、上記実施形態では、計測開始スイッチ９９は、例えば、吸着ノズル７０によって押圧スイッチ９９Ａを一定の基準位置まで下方に押下されると、ハイレベルの記録開始信号Ｓ２をデータロガー９７に出力したが、出力するタイミングはこれに限らない。例えば、計測開始スイッチ９９は、吸着ノズル７０に押下されてから所定時間だけ経過した後にハイレベルの記録開始信号Ｓ２を出力してもよい。これにより、データロガー９７による検出電圧Ｖ２の記録のタイミングが所定時間だけ遅延することとなる。
　同様に、データロガー９７は、計測開始スイッチ９９からハイレベルの記録開始信号Ｓ２を入力したタイミングから検出電圧Ｖ２の記録を開始したが、開始するタイミングはこれに限らない。例えば、データロガー９７は、ハイレベルの記録開始信号Ｓ２を入力したタイミングを基準として、所定時間だけ遡った時間からの検出電圧Ｖ２を記録してもよい。あるいは、データロガー９７は、ハイレベルの記録開始信号Ｓ２を入力したタイミングから所定時間だけ経過した後に検出電圧Ｖ２の記録を開始してもよい。
　また、荷重計測装置８１は、データロガー９７を備えない構成でもよい。例えば、荷重計測装置８１は、荷重センサ９５から入力した検出電圧Ｖ２を無線で送信する送信部を備えてもよい。荷重計測装置８１は、計測開始スイッチ９９からハイレベルの記録開始信号Ｓ２を入力するのに応じて、この送信部から実装機１１に向けて所定時間だけ検出電圧Ｖ２を送信してもよい。このような構成でも、開始指示を出してから所定時間の押圧荷重を取得することが可能となる。
　また、上記実施形態では、装着ヘッド２４は、吸着ノズル７０によって押圧スイッチ９９Ａ等を押下したが、これに限らない。例えば、装着ヘッド２４は、部品を保持する他の部材（チャックなど）によって押圧スイッチ９９Ａを押下してもよい。
　また、上記実施形態の荷重計測装置８１の構成は、一例であり、適宜変更可能である。例えば、フィデューシャルマーク１１１は、２つに限らず、１つ又は３つ以上でもよい。また、例えば、押圧スイッチ９９Ａとスイッチ部９５Ａとを離れた位置に設けてもよい。また、例えば、電源スイッチ９３及び外部インターフェース１０１を、上面８３Ａに設けてもよい。
　１１　実装機、２４　装着ヘッド、８１　荷重計測装置、８３　筐体、８３Ａ　上面（平板部）、８５，８６　被挟持板（板部）、９５　荷重センサ（荷重取得部）、９７　データロガー（記憶部）、９９　計測開始スイッチ（開始指令部）、９９Ａ　押圧スイッチ（指令入力部）、１１１　フィデューシャルマーク（位置検出用マーク）、１１３　コード部（識別マーク）、ＣＢ　基板、Ｖ２　検出電圧（荷重信号）。
 

Claims (8)

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