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【発明の名称】 部品装着方法と装置
【発明者】 【氏名】川瀬 健之
【要約】 【課題】さらなる高速化にあっても、部品を取扱う回転体を駆動するモータの負荷を低減でき、生産性の向上も図れるようにすることを目的とする。

【解決手段】回転体１の部品供給部や可動支持体の所定以上に長い移動距離に対応した一時的な減速、増速に起因して、回転体１を駆動するモータにある所定の値以上の負荷が連続して任意の回数以上与えられる場合に、回転体１の回転速度を降下させることにより、上記の目的を達成する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 回転体の周囲に配設された、複数の上下移動可能な部品取扱いツールにより、部品供給位置に供給される部品を保持して部品装着位置へ持ち運びその部品を平面方向所定位置に移動され位置決めされた部品装着対象物上の対応する所定位置に装着する電子部品装着方法において、回転体を回転させるモータ負荷につき、部品供給や部品装着対象物の移動のための一時的な加減速で予め決められた所定の値より大きい値が、部品装着サイクルの繰返し中連続して所定の回数発生したとき、回転体の回転速度を降下させることを特徴とする部品装着方法。
【請求項２】 複数種類の部品を担持して移動し所定の部品を部品供給位置に移動させる部品供給部と部品装着対象物を担持して移動しその部品が装着されるべき位置を部品装着位置に位置させる可動支持体との移動距離により回転体を回転させるモータ負荷の算出を行う請求項１に記載の部品装着方法。
【請求項３】 部品供給部と可動支持体との移動距離と、回転体を回転させるモータ負荷とを対応させた数値テーブルによりモータ負荷を求める請求項１または２に記載の部品装着方法。
【請求項４】 回転体の周囲に配設された、複数の上下移動可能な部品取扱いツールにより、部品供給位置に供給される部品を保持して部品装着位置へ持ち運びその部品を平面方向所定位置に移動され位置決めされた部品装着対象物上の対応する所定位置に装着する電子部品装着装置において、部品装着サイクルごとに回転体を回転させるモータ負荷が部品供給や部品装着対象物の移動のための一時的な加減速で所定値より大きいかどうかを判定する第１の判定手段と、部品装着サイクルの繰返し中連続して発生するモータ負荷が所定値より大きくなった回数が所定回数になったかどうかを判定する第２の判定手段と、所定回数に達したとの判定結果に基づき回転体の駆動速度を降下させる制御手段とを備えたことを特徴とする部品装着装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転体の周囲に配設された、複数の上下移動可能な部品取扱いツールにより、部品供給位置に供給される部品を保持して部品装着位置へ持ち運び、その部品を平面方向所定位置に移動され位置決めされた部品装着対象物上の対応する所定位置に装着する電子部品装着方法と装置に関し、電子部品を回路基板に実装し、あるいは仮装着した後実装状態として電子回路基板を製造するのに用いられる。
【０００２】
【従来の技術】従来の電子部品を回路基板に装着する部品装着サイクルにつき、本発明の実施の形態を示す図１、図４を参照して説明する。図１に示す回転可能な装着ヘッド１は、その周囲に等間隔に複数の吸着ノズル２が昇降可能に配設されると共に、各吸着ノズル２に対する真空回路のオン、オフ切り替えを行うバルブ４もそれぞれ配設されて、吸着ノズル２の昇降機構などと共に全体の重量は大きい。吸着ノズル２は通常、装着ヘッド１の回転に伴い、部品供給部５での部品供給位置の高さと、位置決めされる回路基板７への部品装着位置の高さとの違いに対応するために、各回転位置に対応した個別の高さをとるためのカム・昇降機構と、吸着ノズル２が部品供給位置および部品装着位置に対応する都度、各吸着ノズル２の全体を同体的に一瞬に昇降させて供給される電子部品をピックアップし、また保持している電子部品の装着を行うカム・昇降機構とが設けられる。
【０００３】図４に示すように部品のピックアップと装着のために吸着ノズル２全体を昇降させるカムは、部品装着の１サイクルに０°〜３６０°まで１回転し、例えば２７０°回転位置で吸着ノズル２を昇降させて電子部品のピックアップと装着を行う。
【０００４】一方、部品供給部５は部品供給位置で昇降される吸着ノズル２に所定の種類の電子部品を供給すべく移動され、回路基板７を位置決めする可動テーブル８も、部品装着位置で昇降される吸着ノズル２が保持している電子部品が所定位置に装着されるように回路基板を移動させる。しかし、これら部品供給部５および可動テーブル８の移動は、昇降される吸着ノズル２と干渉しない期間に行われる必要があり、図４に示すように吸着ノズル２の各昇降タイミングの間に設定された移動可能期間Ｓ内に行われるようにプログラムされている。
【０００５】ところで、部品装着プログラムにもよるが、回路基板８の次の部品装着位置が前の部品装着位置から大きく離れている場合があり、このようなとき可動テーブル８の必要移動距離が長くなり、その移動時間が移動可能期間Ｓ内に収まらない場合がある。このようなとき、装着ヘッド１の回転速度を一時的に減速し、１回の装着動作周期の時間を図４にｔ0 、ｔ1 、ｔ2 で示すように必要程度長くすることにより対応している。
【０００６】このような一時点な減速は、その後の増速復帰と相まって重い装着ヘッド１を駆動するモータに大きな負荷を与える。この負荷を軽減し、またこの負荷が電子部品のピックアップや装着に悪影響しないように、部品ピックアップや装着のタイミング時点Ｔに対し、事前に、しかもより長い時間ｔx1、ｔx2を掛けて加減速するようにしている。部品供給部５の移動も同じである。モータの容量を大きくする事によっても大きな負荷への対策は可能だが、現状限度一杯の大きなモータを使っており、さらに大きなモータを開発する事が技術的に難しくまたエネルギー効率の面で不利であるため、上記対策が採られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、部品装着装置のさらなる高速化によっては、負荷の問題は解消し切れない。しかも、モータ負荷の増大で実際問題となるのは、モータにある任意の値以上の負荷が連続して所定の回数以上与えられる場合のモータとモータドライバの温度が保証上限値を超えてしまうことである。従って、上記従来のように、部品供給部５や可動テーブル８の移動距離が所定の距離より長くなる都度、毎回装着ヘッド１の回転速度を事前に一時的に降下および上昇させるのでは、温度保証上問題となりやすい。高速運転下で装着ヘッド１の速度を負荷の問題のない範囲で徐々に減速および増速するようにすると部品供給部５や可動テーブル８に必要な移動時間を上回って全体の部品装着速度を低下させてしまい、生産性を向上させる事ができないという問題点がある。
【０００８】本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑み、さらなる高速化にあっても、部品を取扱う回転体を駆動するモータの負荷を低減でき、生産性の向上も図れる部品装着方法と装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、本発明の部品装着方法は、回転体の周囲に配設された、複数の上下移動可能な部品取扱いツールにより、部品供給位置に供給される部品を保持して部品装着位置へ持ち運び、その部品を平面方向所定位置に移動され位置決めされた部品装着対象物上の対応する所定位置に装着するのに、回転体を回転させるモータ負荷につき、部品供給や部品装着対象物の移動のための一時的な加減速で予めきめられた所定の値より大きい値が、部品装着サイクルの繰返し中、連続して所定の回数発生したとき、回転体の回転速度を降下させることを特徴としている。
【００１０】このような構成では、部品供給位置に所定の部品を供給するように移動する部品供給部や、部品装着位置にて部品を所定位置に装着されるように移動する可動支持体の必要移動距離が所定以上に長いような場合、回転体が一時的に速度を降下させてそれに対応し、回転体を駆動するモータに所定以上の負荷が働いても、それが部品装着サイクルの繰返し上実際に問題となる回数以上発生したときだけ、回転体の速度を降下させることにより、回転体の部品装着サイクルごとの一時的な加減速なしに、あるいはその加減速度合を軽減して前記移動距離の長さに対応するので、高速運転下でも回転体を駆動するモータに問題となる負荷が掛からず、しかも、所定回数以上連続して負荷が増大しない間は、前記速度の降下は行わないし、一時点な加減速が行われて一時的な負荷の増大があってもよ問題はなく、高速運転下で部品供給部や可動支持体の移動に必要な時間を上回るような加減速時間を設定しなくてもよいので、部品装着速度が低下することはなく生産性が向上する。
【００１１】複数種類の部品を担持して移動し所定の部品を部品供給位置に移動させる部品供給部と部品装着対象物を担持して移動しその部品が装着されるべき位置を部品装着位置に位置させる可動支持体との移動距離に対応して回転体の回転速度が設定されるので、それらの相関性から、前記部品供給部および可動支持体の移動量を基に回転体を回転させるモータの負荷を算出することができる。
【００１２】また、部品供給部と可動支持体との移動距離と、回転体を回転させるモータ負荷とを対応させた数値テーブルによりモータ負荷を求めることもできる。
【００１３】上記のような方法は、部品装着サイクルごとに回転体を回転させるモータ負荷が部品供給部や部品装着対象物の移動のための一時的な加減速で所定値より大きいかどうかを判定する第１の判定手段と、部品装着サイクルの繰返し中連続して発生するモータ負荷が所定値より大きくなった回数が所定回数になったかどうかを判定する第２の判定手段と、所定回数に達したとの判定結果に基づき回転体の駆動速度を降下させる制御手段とによって、本発明の部品装着装置における部品装着動作中自動的に達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】本実施の形態は、図１に示すように電子部品１１を回路基板７上の所定位置に装着して、電子回路基板を製造する部品装着装置の１例である。しかし、これに限られることはなく、本発明は各種の部品を各種の部品装着対象部の所定位置を装着する種々な用途の装置に適用できる。
【００１６】図１に示す本実施の形態の部品装着装置は、回転体としての装着ヘッド１がモータＭ１によって回転駆動され、その周囲に昇降できるように装備された部品取扱いツールとしての吸着ノズル２を、部品供給部５からの部品供給位置と、互いに直交するＸＹ２方向に移動する可動支持体としてのＸＹテーブル８にて位置決めされた回路基板７上への部品装着位置とに、繰返し公転移動される。
【００１７】部品供給部５はモータＭ２によって例えば回転駆動され、それに装備している各種電子部品１１を供給する部品供給機６のうち所定の電子部品１１を供給するものを部品供給位置に位置する吸着ノズル２と対応する部品供給位置に移動させ、所定の電子部品１１を供給できるようにする。部品供給部５は直線方向に移動する方式のものでもよいのは勿論である。
【００１８】ＸＹテーブル８は、図示しない基板搬送部によって搬入される回路基板７を１枚あるいは複数枚担持して位置決めし、Ｘ方向モータＭX の駆動によってＸ方向に移動され、Ｙ方向モータＭY によってＹ方向に移動される。ＸＹテーブル８はこれらモータＭX 、ＭY の駆動によるＸＹ２方向の移動で、ＸＹテーブル８上に位置決めしている所定の回路基板７の次に電子部品１１の装着を受けるべき所定位置を、部品装着位置に位置する吸着ノズル２と対応する部品装着位置に順次移動させる。ＸＹテーブル８上の部品装着後の回路基板７は図示しない搬送手段によって搬出される。
【００１９】装着ヘッド１がモータＭ１の駆動によって、吸着ノズル２が部品供給位置および部品装着位置に達したとき、吸着ノズル２の全体が図示しないカム機構によって一瞬下降と上昇を行って部品供給位置では供給される所定の電子部品１１を対応する吸着ノズル２によってピックアップさせ、以降部品装着位置へ持ち運ぶ。
【００２０】一方部品装着位置ではここまで吸着ノズル２が持ち運んできた所定の電子部品１１を回路基板７の対応する所定位置に装着させ、以降次の電子部品１１のピックアップに向わせる。
【００２１】これらの電子部品１１の装着動作は、図２に示すマイクロコンピュータ等を利用した制御装置２１が、スタート信号を受けてから、人為的なあるいはセーフティ機能によるストップ信号を受けるまでの間、外部または内部の記憶手段２２に記憶された部品装着プログラムに従い、上記モータＭ１、Ｍ２、ＭX 、ＭY 等をそれぞれのドライバ２３〜２６を介し駆動制御して行われ、その基本的な制御シーケンスは従来のそれを踏襲している。
【００２２】本実施の形態では特に、装着ヘッド１を回転させるモータＭ１の負荷につき、図４にｔX1、ｔX2で示すような一時的な加減速で予め決められた所定の値より大きい値が、部品装着サイクルｔ0 、ｔ1 、ｔ2 、・・・・の繰返し中連続して所定の回数発生したとき、回転体の回転速度をＶMAX からＶX に所定の割合い降下させる。
【００２３】このようにすると、部品供給位置に所定の電子部品１１を供給するように移動する部品供給部５や部品装着位置にて電子部品を所定位置に装着されるように移動するＸＹテーブル８の必要移動距離が所定以上に長いような場合、装着ヘッド１が一時的に速度を降下されてそれに対応し、装着ヘッド１を駆動するモータＭ１に所定以上の負荷が働いても、それが部品装着サイクルの繰返し上実際に問題となる回数以上発生したときだけ、装着ヘッド１の速度を降下させることになり、装着ヘッド１の部品装着サイクルごとの一時的な加減速なしに、あるいはその加減速度合を軽減して前記移動距離の長さに対応するので、高速運転下でも装着ヘッド１を駆動するモータＭ１に問題となる負荷が掛からず、しかも、所定回数以上連続して負荷が増大しない間は、前記速度の降下は行わないし、一時点な加減速が行われて一時的な負荷の増大があっても既述のように問題がないので、高速運転下で部品供給部５やＸＹテーブル８の移動に必要な時間を上回るような加減速時間を設定しなくてもよいので、部品装着速度が低下することはなく生産性が向上する。
【００２４】このような制御のために、図２に示すように、部品装着サイクルごとに装着ヘッド１を回転させるモータＭ１の負荷が所定値より大きいかどうかを判定する第１の判定手段３１と、部品装着サイクルの繰返し中、連続して発生するモータ負荷が所定値より大きくなった回数をカウントするカウンタ３３でカウントするなどして、その回数が所定回数になったかどうかを判定する第２の判定手段３２と、所定回数に達したとの判定結果に基づき装着ヘッド１の駆動速度を所定の割合い降下させる制御手段３４とを、制御装置２１の内部機能などとして設け、前記のような制御を自動的に達成するようにしている。
【００２５】なお、複数種類の電子部品１１を担持して移動し所定の電子部品１１を部品供給位置に移動させる部品供給部５と回路基板７を担持して移動しその電子部品１１が装着されるべき位置を部品装着位置に位置させるＸＹテーブル８との移動距離に対応して、装着ヘッド１の回転速度が設定されるので、それらの相関性から、前記部品供給部５およびＸＹテーブル８の移動量を基に装着ヘッド１を回転させるモータＭ１の負荷を部品装着プログラム等を基に算出することができ、第１の判定手段３１はこれを判定すればトルク検出センサ等の使用を省略できる。また特別に判定しなくても部品装着プログラムに組み込んでおける。しかし、電子部品１１のピックアップミスや装着ミスに対応して、特別な部品供給や部品装着を行うのには対応困難である。
【００２６】また、部品供給部５とＸＹテーブル８の移動距離と、装着ヘッド１を回転させるモータＭ１の負荷とを対応させた数値テーブルを外部または内部の記憶手段３５に記憶しておき、第１の判定手段３１等がこの数値テーブルによりモータＭ１の負荷を求めるようにすることもできる。
【００２７】実施の形態の部品装着装置での装着ヘッド１の制御動作につき、図３に示す１つの実施例のフローチャートに基づいて説明する。
【００２８】最初に装着ヘッド１を回転させるモータＭ１の負荷が何回連続して所定値を上回ったときに、装着ヘッド１の速度を降下させるかのパラメータである回数Ｎ0を変数Ｎへ入力を行う（Ｎ0 →Ｎ）。実際の運用では、回数Ｎ0 は、一定の値である。また変数ａの初期化を行いａに１を入力する（１→ａ）（ステップ１）。
【００２９】次にａ番目に動作を行う実装プログラムの部品供給部５とＸＹテーブル８の移動距離より、装着ヘッド１を回転させるモータＭ１の負荷を求める。ここでＸＹテーブル８の移動距離から求められる装着ヘッド１のモータＭ１の負荷をＰｒ１、部品供給部５の移動距離から求められる装着ヘッド１のモータＭ１の負荷をＰｒ２とする。（ステップ２）。モータ負荷を求める方法としては、電子部品供給部ＸＹテーブル８の移動距離と加速度、最大速度より移動時間を求め、移動時間より装着ヘッド１の加減速時間を算出し装着ヘッド１を回転させるモータＭ１の負荷を求める方法と、部品供給部５とＸＹテーブル８の各移動距離における装着ヘッド１を回転させるモータＭ１の負荷を実験にて求め、数値テーブル化したものにより装着ヘッド１を回転させるモータＭ１の負荷を求める方法のいずれかにて行う。
【００３０】ステップ２にて求めたＸＹテーブル８の移動距離から求められるモータＭ１の負荷Ｐｒ１、部品供給部５の移動距離から求められるモータＭ１のＰｒ２をある決められたモータ負荷の値であるＰと比較を行う。ここでＰｒ１＞Ｐ 且つ Ｐｒ２＞Ｐの場合はステップ４に進む。それ以外の場合はステップ８に進み装着ヘッド１を通常の設定速度にて動作を行う。
【００３１】ここである決められたモータ負荷の値Ｐは、モータ負荷Ｐにて連続Ｎ回の連続動作を含む実装プログラムにて連続動作を行った場合においてモータＭ１、モータドライバ２３が保証温度以上になる可能性のある値である（ステップ３）。
【００３２】ステップ４にてＮより１減算を行い再びＮへ値を入力する（Ｎ−１→Ｎ）。ステップ５にてＮ＝０の判定を行いＮ＝０の場合はモータ負荷Ｐ以上にて動作を行う装着プログラムが許容されない連続Ｎ回ある場合であるので、装着ヘッド１の速度ＶMAX を事前にＶX に降下させ、装着ヘッドのモータ負荷を低減させて動作を行う（ステップ６）。Ｎ＝０以外の場合は、モータ負荷Ｐ以上にて動作を行う装着プログラムが連続Ｎ回未満の場合であるので、ステップ７にてａに１加算を行い再度ａに入力をし（ａ＋１→ａ）、ステップ２に戻りモータ負荷Ｐ以上にて動作を行う装着プログラムが連続Ｎ回以上有るか否かの判定を続ける。
【００３３】ステップ６、ステップ８にて装着動作を行った後、ステップ９にて装着プログラム終了の判定を行い、終了の場合は処理の完了をし、装着プログラムがある場合は、次ステップの装着プログラムに進みステップ１より再度処理を行う。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、高速運転下でも回転体を駆動するモータに問題となる負荷が掛からず、しかも、所定回数以上連続して負荷が増大しない間は、前記速度の降下は行わないし、一時点な加減速が行われて一時的な負荷の増大があっても問題はないので、高速運転下で部品供給部や可動支持体の移動に必要な時間を上回るような加減速時間を設定しなくてもよいので、部品装着速度が低下することはなく生産性が向上する。
【出願人】 【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】 平成９年（１９９７）１２月９日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】石原 勝
【公開番号】 特開平１１−１７７２８９
【公開日】 平成１１年（１９９９）７月２日
【出願番号】 特願平９−３３８３５２