JP2008141126A - 部品搭載装置及び部品搭載方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着ノズルが吸着点又は搭載点に向かって水平方向（ＸＹ方向）に移動する際に生じる整定時間を考慮し、吸着ノズルが部品の吸着又は搭載のための移動を開始してから、部品の吸着又は搭載に至るまでの時間をより短くできる部品搭載装置を提供する。
【解決手段】制御部１６は、整定時間を考慮して吸着ノズル２４を水平方向移動高さから下降させ始める水平方向の位置を決定して、吸着ノズル２４の水平方向の位置の整定完了時に、部品を即座に吸着又は搭載できる高さ位置に吸着ノズル２４の下端が位置するように、吸着ノズル２４の下降開始を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、部品搭載装置及び部品搭載方法に関し、さらに詳しくは、部品の吸着及び搭載のための吸着ノズルの移動時間を短縮することができる部品搭載装置及び部品搭載方法に関する。

図４は、部品搭載装置が備えている駆動系のイメージを模式的に示す斜視図である。搭載ヘッド１００は、Ｘ軸モータ１０２で駆動されるＸ軸１０４によりＸ方向に移動され、Ｙ軸モータ１０６で駆動されるＹ軸１０８により、Ｘ軸１０４と一体でＹ方向に移動される。このようにして、搭載ヘッド１００はＸＹ方向に移動でき、部品供給部と所定の作業位置に位置決めされたプリント基板との間を移動可能である。また、搭載ヘッド１００は、部品吸着用の吸着ノズル１１０をＺ方向に昇降可能に装備しており、吸着ノズル１１０は、Ｚ軸モータ１１２によりＺ方向に昇降可能である。吸着ノズル１１０は、部品供給部で吸着した部品を、プリント基板上の所定の位置で吸着を解除して装着する。

このような部品搭載装置には、従来から、多種多様な電子部品を信頼性高く、且つ、高速で搭載することが求められている。

この要求に対応する技術としては、例えば、特許文献１には、吸着ノズルの移動時間を短くするため、搭載動作の都度、吸着ノズルに吸着されている電子部品の高さと、回路基板に搭載された電子部品の搭載位置及び高さとから、電子部品の搬送高さを更新し、部品を搭載する際の昇降ストロークを小さくする技術が開示されている。

また、特許文献２には、ノズルを部品供給部から基板に移動させる間に、ノズルの位置を、障害物の高さ・位置に応じてオーバーラップして下降させて、基板上の搭載点にノズルが到達した時、ノズルの高さを必要最小限に低く設定することができ、部品搭載時のノズルの昇降ストロークを最短とすることができる技術が開示されている。さらに、円弧状の軌跡でノズルを移動及び昇降させることにより、ノズル昇降に要する時間を一層削減できると記載されている。

特開平９−２１４１８２号公報 特開２００４−３４３０２９号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載の技術は、吸着点及び搭載点への水平方向（ＸＹ方向）の移動の際に生じる整定時間については考慮しておらず、吸着ノズルが部品の吸着又は搭載のための移動を開始してから、部品の吸着又は搭載に至るまでの時間を最短にしているとは言えない。

また、特許文献２に記載の技術は、吸着ノズルの水平方向（ＸＹ方向）の移動とオーバーラップして吸着ノズルの下降を開始しており、この点で吸着ノズルが部品の吸着又は搭載のための移動を開始してから、部品の吸着又は搭載に至るまでの時間を短くしているが、吸着点及び搭載点への水平方向（ＸＹ方向）の移動の際に生じる整定時間については考慮していないため、吸着ノズルの水平方向の位置が部品の吸着点又は搭載点に至る前に、吸着ノズルの高さ方向（Ｚ方向）の位置が部品を即座に吸着又は搭載できる高さ位置まで下降してしまっていることも考えられ、この場合には、すでに搭載した部品との衝突も懸念される。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、吸着ノズルが吸着点又は搭載点に向かって水平方向（ＸＹ方向）に移動する際に生じる整定時間を考慮し、吸着ノズルが部品の吸着又は搭載のための移動を開始してから、部品の吸着又は搭載に至るまでの時間をより短くできる部品搭載装置及び部品搭載方法を提供することを目的とする。

本発明者は、前記課題を解決するため鋭意研究した結果、吸着ノズルが吸着点又は搭載点に向かって水平方向（ＸＹ方向）に移動する際に生じる整定時間を考慮して吸着ノズルの下降を開始させ、整定時間を吸着ノズルの下降移動に費やさせることで、整定時間を有効活用することができ、目標とする吸着点又は搭載点の直上に吸着ノズルが到達した時点において、吸着ノズル下端の吸着点又は搭載点までの高さ方向（Ｚ方向）の距離を短くすることができ、即座に吸着又は搭載のための動作に入れることを見出し、本発明をするに至った。

即ち、本発明に係る部品搭載装置は、部品供給装置から供給される部品を下端に吸着保持する吸着ノズルと、該吸着ノズルを昇降させる昇降手段と、前記吸着ノズルを水平方向に移動させる移動手段と、前記吸着ノズルで部品を吸着して所定の部品搭載位置に該部品を搭載するために、前記昇降手段及び移動手段を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記吸着ノズルで部品を吸着する際、及び前記吸着ノズルで所定の部品搭載位置に該部品を搭載する際の少なくともいずれか一方において、該吸着ノズルの位置を水平方向の所定の位置に合わせるために必要な整定時間を記憶しておくとともに、該整定時間を考慮して前記吸着ノズルを水平方向移動高さから下降させ始める水平方向の位置を決定して、前記吸着ノズルの水平方向の位置の整定完了時に、部品を即座に吸着又は搭載できる高さ位置に前記吸着ノズルの下端が位置するように、前記吸着ノズルの下降開始を制御することを特徴とする。

また、本発明に係る部品搭載方法は、吸着ノズルを備えた部品搭載装置が、該吸着ノズルで部品を吸着する際、及び該吸着ノズルで所定の部品搭載位置に該部品を搭載する際の少なくともいずれか一方において、該吸着ノズルの位置を水平方向の所定の位置に合わせるのに必要な整定時間を考慮して前記吸着ノズルを水平方向移動高さから下降させ始める水平方向の位置を決定して、前記吸着ノズルの水平方向の位置の整定完了時に、部品を即座に吸着又は搭載できる高さ位置に前記吸着ノズルの下端が位置するように、前記吸着ノズルの下降開始を制御することを特徴とする。

ここで、整定とは、吸着ノズルを水平方向（ＸＹ方向）に移動させて、目標とする吸着点又は搭載点の直上に吸着ノズルを移動させることであり、整定時間とは、前記吸着ノズルの水平方向（ＸＹ方向）の移動速度が、目標とする吸着点又は搭載点の直上で実際にゼロとなる時間が、前記制御部が指令した、目標とする吸着点又は搭載点の直上で移動速度がゼロとなる時間からの遅れのことである（図１（Ａ）、（Ｂ）参照）。図１（Ａ）は、吸着ノズルの水平方向（Ｘ方向又はＹ方向）の実際の移動速度が、制御部から指令された移動速度に達するのには時間的なズレがあることを模式的に示す図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ部分を拡大して示す図であり、整定時間を模式的に示す図である。なお、Ｘ方向とＹ方向の整定時間が異なるときは、長い方の整定時間を、ここでいう整定時間とする。

部品を即座に吸着又は搭載できる高さ位置とは、部品の吸着又は搭載のためにわずかに下降した後、吸着ノズルによる吸引により部品を吸着したり、又は吸引を解除して部品を搭載点に搭載できる、吸着ノズルの下端の高さ位置のことである。

また、本発明においては、吸着ノズルの位置を水平方向の所定の位置に合わせるのに必要な整定時間を考慮して、吸着ノズルの水平方向の位置の整定完了時に、部品を即座に吸着又は搭載できる高さ位置に前記吸着ノズルの下端が位置するように、前記吸着ノズルは下降を開始するが、この下降開始までは前記吸着ノズルの下端は一定の高さ（Ｚ方向）を維持する。この一定の高さのことを水平方向移動高さという。

前記水平方向移動高さを、部品搭載予定の全ての基板における搭載予定部品の最大高さに合わせて設定すれば、この水平方向移動高さを保って吸着ノズルが水平方向に移動する限り、部品の吸着時には吸着ノズルと部品が衝突することはなく、且つ、部品の搭載時には吸着ノズルに吸着した部品とすでに基板上に搭載した部品が衝突することはなく、基板ごとに前記吸着ノズルの前記水平方向移動高さを変更する必要がなくなるので好ましい。

本発明に係る部品搭載装置又は部品搭載方法によれば、吸着ノズルの位置を水平方向の所定の位置に合わせるのに必要な整定時間を考慮して、吸着ノズルの水平方向の位置の整定完了時に、部品を即座に吸着又は搭載できる高さ位置に前記吸着ノズルの下端が位置するように、前記吸着ノズルの下降を開始するので、目標とする吸着点又は搭載点の直上に吸着ノズルが到達した時点において、即座に部品を吸着又は搭載することができる。このため、吸着ノズルが移動を開始してから部品の吸着又は搭載に至るまでの時間を短くでき、部品の搭載速度及び吸着搭載精度を向上させることができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図２は、本発明に係る部品搭載装置の実施形態の一例を示すブロック図である。

本発明に係る部品搭載装置の実施形態の一例である部品搭載装置１０は、搭載ヘッド１２と、水平方向駆動部１４と、制御部１６とを有してなり、搭載ヘッド１２は、ヘッド本体２２と、吸着ノズル２４と、吸着ノズル駆動モータ２６とを有してなる。図２は、部品供給装置３２により供給される部品３４を吸着ノズル２４により吸着して所定位置に移動させた後、プリント基板３６上の所定の位置で吸着を解除して部品３４を搭載して、吸着ノズル２４が上昇した後の状態である。

搭載ヘッド１２は、制御部１６により制御される水平方向駆動部１４からの駆動力により、水平方向（ＸＹ方向）に移動可能になっており、部品供給装置３２とプリント基板３６との間を移動できる。搭載ヘッド１２の部品搭載装置本体への取り付け位置は、部品搭載予定の全ての基板における搭載予定部品の最大高さに合わせて設定する。

吸着ノズル２４は、搭載ヘッド１２とともに図１の紙面に垂直な水平面内をＸＹ方向に移動する。さらに、吸着ノズル駆動モータ２６により上下のＺ方向に移動可能となっており、部品供給装置３２から部品３４を吸着し、所定の位置に移動後、プリント基板３６上の所定の位置において部品３４の吸着を解除し、部品３４をプリント基板３６上に搭載する。吸着ノズル２４の上下方向の移動は、制御部１６が制御する吸着ノズル駆動モータ２６からの駆動力によってなされる。

制御部１６は、部品を吸着及び搭載する際の整定時間を記憶しており、この記憶した整定時間を考慮して前記吸着ノズルを水平方向移動高さから下降させ始める水平方向の位置を決定して、前記吸着ノズルの水平方向の位置の整定完了時に、部品を即座に吸着又は搭載できる高さ位置に前記吸着ノズルの下端が位置するように、前記吸着ノズルの下降開始を制御する。

図３は、部品搭載装置の吸着ノズルの部品搭載時の動きを模式的に示した図である。図３（Ａ）は、本発明の実施形態の一例である部品搭載装置１０の部品搭載時の吸着ノズル２４の下端の軌跡を示し、図３（Ｂ）は、従来の部品搭載装置の部品搭載時の吸着ノズルの下端の軌跡を示している。なお、図３（Ａ）、（Ｂ）中の吸着ノズルは部品を吸着した状態を描いており、図３（Ａ）、（Ｂ）中の軌跡は部品を搭載する時の吸着ノズルの下端の軌跡を示している。ただし、吸着ノズルが部品を吸着しておらず、部品の吸着点に移動している場合の吸着ノズルの動きも同様であり、部品を吸着する時の吸着ノズルの下端の軌跡も、図３（Ａ）、（Ｂ）中の軌跡と同様になる。

従来の部品搭載装置の部品搭載時の吸着ノズルの動きは、図３（Ｂ）中の吸着ノズルの下端の軌跡で示すように、水平方向に移動して、搭載点の直上に達した後、下降を開始する。このため、搭載点の直上に達した後、部品を搭載するまでの昇降ストロークが長くなり、部品吸着後に吸着ノズルが移動を開始してから部品の搭載に至るまでの時間が長くなる。

これに対して、本発明の実施形態の一例である部品搭載装置１０の部品搭載時の吸着ノズルは、水平方向の位置の整定完了時に、部品を即座に吸着又は搭載できる高さ位置に下端が位置するように、下降を開始するので、搭載点の近くでは、吸着ノズルの下端は水平方向に移動しつつ下降する軌跡を描き、図３（Ａ）のような軌跡を描くため、搭載点の直上に達した後、部品を搭載するまでの昇降ストロークを短くすることでき、部品を即座に吸着又は搭載することができる。その結果、従来の方法と比べて、部品搭載速度が３０個／ｍｓ程度速くなる。

また、本発明の実施形態の一例である部品搭載装置１０の部品搭載時の吸着ノズルは、水平方向の位置の整定完了時に、部品を即座に搭載できる高さ位置にその下端が位置するように下降を開始するので、整定完了前に吸着ノズルの下端が、部品を即座に搭載できる高さ位置まで下がり切ることはない。このため、整定完了前の水平方向の移動により、吸着ノズルに吸着された部品が、すでに基板に搭載した部品等に衝突するおそれは小さい。万一、衝突する場合には、衝突しないように下降開始のタイミングを遅らせる。

以上説明したように、本発明の実施形態の一例である部品搭載装置１０の部品搭載時の吸着ノズルは、水平方向の位置の整定完了時に、部品を即座に搭載できる高さ位置に下端が位置するように下降を開始するので、搭載点の直上に達した後、即座に部品を搭載することできる。このため、搭載ヘッド１２の部品搭載装置本体への取り付け位置を、部品搭載予定の全ての基板における搭載予定部品の最大高さに合わせて設定しても、吸着ノズルの昇降のための時間にロスはなくなる。したがって、搭載ヘッド１２の部品搭載装置本体への取り付け位置を、部品搭載予定の全ての種類の基板における搭載予定部品の最大高さに合わせて設定することにより、基板の種類が変わった時の段取りごとに搭載ヘッド１２の部品搭載装置本体への取り付け位置を変える必要がなくなり、必要な工数を削減できるとともに、搭載ヘッド１２の取り付け位置を誤るミスもなくなる。

なお、特許文献１に記載の技術は、搭載動作の都度、吸着ノズルに吸着されている電子部品の高さと、回路基板に搭載された電子部品の搭載位置及び高さとから、電子部品の搬送高さを更新するので、部品を搭載する際の昇降ストロークを小さくすることができるが、吸着ノズルは水平方向に移動しつつ下降することはなく、図３（Ｂ）のような軌跡を描くため、搭載点の直上に達した後、部品を搭載するまでの昇降ストロークを短くすることには限界がある。

また、特許文献２に記載の部品搭載装置の部品搭載時の吸着ノズル２４の下端の軌跡は、本発明の実施形態の一例である部品搭載装置１０の部品搭載時の吸着ノズルの下端の軌跡（図３（Ａ））と同様に、部品の搭載点の近くでは、吸着ノズルの下端は水平方向に移動しつつ下降する軌跡を描く。しかし、特許文献２に記載の部品搭載装置の場合、整定時間を考慮せずに吸着ノズルは下降を開始するため、整定時間が経過して吸着ノズルが搭載点の直上に位置した時点において、吸着ノズルが十分に下降し切っていないことも考えられる。また、整定完了前に吸着ノズルの下端が、部品を即座に搭載できる高さ位置まで下がり切ってしまうことも考えられ、この場合には、整定完了前の水平方向の移動により、すでに搭載した部品等に衝突するおそれが大きくなる。

整定時間を示すための模式図で、（Ａ）吸着ノズルの水平方向（ＸＹ方向）の実際の移動速度が、制御部から指令された移動速度に達するのには時間的なズレがあることを模式的に示す図、及び（Ｂ）図１（Ａ）のＢ部分を拡大して示す図 本発明に係る部品搭載装置の実施形態の一例を示すブロック図 部品搭載装置の吸着ノズルの部品搭載時の動きを模式的に示した図で、（Ａ）本発明の実施形態の一例である部品搭載装置１０の部品搭載時の吸着ノズル２４の下端の軌跡を模式的に示す図、及び（Ｂ）従来の部品搭載装置の部品搭載時の吸着ノズルの下端の軌跡を模式的に示す図 通常の部品搭載装置の駆動系を模式的に示す斜視図

符号の説明

１０…部品搭載装置
１２…搭載ヘッド
１４…水平方向駆動部
１６…制御部
２２…ヘッド本体
２４…吸着ノズル
２６…吸着ノズル駆動モータ
３２…部品供給装置
３４…部品
３６…プリント基板

Claims (4)

1. 部品供給装置から供給される部品を下端に吸着保持する吸着ノズルと、該吸着ノズルを昇降させる昇降手段と、前記吸着ノズルを水平方向に移動させる移動手段と、前記吸着ノズルで部品を吸着して所定の部品搭載位置に該部品を搭載するために、前記昇降手段及び移動手段を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記吸着ノズルで部品を吸着する際、及び前記吸着ノズルで所定の部品搭載位置に該部品を搭載する際の少なくともいずれか一方において、該吸着ノズルの位置を水平方向の所定の位置に合わせるために必要な整定時間を記憶しておくとともに、該整定時間を考慮して前記吸着ノズルを水平方向移動高さから下降させ始める水平方向の位置を決定して、前記吸着ノズルの水平方向の位置の整定完了時に、部品を即座に吸着又は搭載できる高さ位置に前記吸着ノズルの下端が位置するように、前記吸着ノズルの下降開始を制御することを特徴とする部品搭載装置。
2. 前記水平方向移動高さを、部品搭載予定の全ての基板における搭載予定部品の最大高さに合わせて設定したことを特徴とする請求項１に記載の部品搭載装置。
3. 吸着ノズルを備えた部品搭載装置が、該吸着ノズルで部品を吸着する際、及び該吸着ノズルで所定の部品搭載位置に該部品を搭載する際の少なくともいずれか一方において、該吸着ノズルの位置を水平方向の所定の位置に合わせるのに必要な整定時間を考慮して前記吸着ノズルを水平方向移動高さから下降させ始める水平方向の位置を決定して、前記吸着ノズルの水平方向の位置の整定完了時に、部品を即座に吸着又は搭載できる高さ位置に前記吸着ノズルの下端が位置するように、前記吸着ノズルの下降開始を制御することを特徴とする部品搭載方法。
4. 前記水平方向移動高さを、部品搭載予定の全ての基板における搭載予定部品の最大高さに合わせて設定することを特徴とする請求項４又は５に記載の部品搭載方法。

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