JP2008251997A - 部品実装装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドユニットをＸＹ移動させる際、該ヘッドユニットに接続されているケーブルを保護し、案内するケーブルガイドに発生する摩耗を低減できるようにする。
【解決手段】ヘッドユニットをＸ方向へ進退動させるＸ軸テーブルと、ヘッドユニットをＸ軸テーブルと一体でＹ方向へ進退動させるＹ軸テーブルと、内側に空間が形成された単位ユニットが、連結ピンを介してＸ方向に沿ってＺ方向に回動可能に連結され、一端がヘッドユニットに固定され、且つ、内側空間にヘッドユニットに接続されたケーブルが挿通されている連鎖状のケーブルガイドとを備えた部品実装装置の制御方法において、前記Ｘ軸テーブルとＹ軸テーブルとを同時に駆動してヘッドユニットをＸＹ移動させる際、ヘッドユニットのＸ方向移動時間よりＹ方向移動時間が長い場合は、Ｙ方向移動を開始した後、Ｘ方向移動を開始し、Ｙ方向移動の停止以前にＸ方向移動を停止させる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、部品実装装置の制御方法、特にヘッドユニットに接続されたケーブルを、該ヘッドユニットの動きに合わせて案内するケーブルガイドの寿命を長くする際に適用して好適な部品実装装置の制御方法に関する。

図１には、一般に使用されるマウンタ（部品実装装置）の平面図を模式的に示す。

このマウンタでは、部品供給部１０に供給された部品を、ピックアップ位置１２から保持し、対象となる基板Ｓ上に移動させて搭載する。搭載時の部品の移動は、Ｘ軸テーブル１４、Ｙ軸テーブル１６（Ａ、Ｂ）の組合せにより構成されたＸＹテーブル上に設置されたヘッドユニット１８に装着されている吸着ヘッド２０と呼ばれる部品の吸着手段を用いて行なわれる。

吸着ヘッド２０には、図示は省略するが部品を吸着するノズルや部品を回転方向、上下方向に移動させるためのモータ、基板上のマーク等を認識するためのカメラ等が配置されており、ヘッドユニット１８は、一般にこれらを制御するために複数の信号線や動力線でマウンタの制御部（いずれも図示せず）と接続されている。

このようなマウンタでは、多くの電線（ケーブル）類をまとめ、ＸＹ動作を円滑に行なわせるためにケーブルガイドが用いられている。このケーブルガイドは、例えば特許文献１に開示されているケーブルを保持する単位ユニットを図２に拡大して示すように、これら単位ユニット１を、連結ピン２を隣接する単位ユニット１の孔３に係合させて鎖状に連結させた構造を有し、ピンの軸心を中心に回動可能として、軸心に直交する単一方向への屈曲性を持たせたケーブル４の保持部材である。

ＸＹテーブルでは、２本のＹ軸テーブル１６Ａ、１６Ｂ上にＸ軸テーブル１４を載設した構成となっているが、このような構成ではマウンタ本体側の固定部からＸ軸テーブル１４へ接続される電線を収容するＸケーブルガイド２２と、Ｘ軸テーブル１４からＹ軸テーブル１６Ａに接続される電線を収容するＹケーブルガイド２４が直交するように設けられている。なお、便宜上、この図１ではケーブルガイドのイメージを線で表わしてある。

ところで、前述した如くケーブルガイドは単位ユニット１を連結ピン２を中心に一方向に回動可能に連結した構造であるため、回動動作により連結部に摩耗が生じるという欠点を持っている。

そのため、前記特許文献１ではその対策として連結部にベアリングを用いている。又、他の例としては、連結部を屈曲性のある部材で接続する方法を採用しているものもある。

前記図１に、仮想線で移動した状態を示したように、ヘッドユニット１８が、Ｘ軸テーブル１４とＹ軸テーブル１６とによりＸＹ駆動されるマウンタにおいては、Ｙケーブルガイド２４は一端２４ＡがＸ軸テーブル１４に接続され、他端２４ＢがＹ軸テーブル１６Ａに接続されるため、Ｙケーブルガイド２４の可動端２４Ａは単純なＹ方向動作を行なうだけであり、単位ユニット１の連結部も一方向に回動するだけなので、比較的摩耗の発生は少ない。

特開平９−３２６５７１号公報

しかしながら、Ｘケーブルガイド２２の一端２２ＡはＸ軸テーブル１４に接続され、他端２２Ｂはマウンタの特定固定部に接続される構造となっているため、Ｙケーブルガイド２４と同様にＸ軸テーブル１４に接続された可動端２２Ａは単純にＸ方向動作を行なうが、Ｘケーブルガイド２２はＹ軸テーブル１６が加速・減速中にある時には、Ｙ方向に大きな横荷重を受けることになる。

これをＸ軸テーブル１４とＸケーブルガイド２２を抽出した図３、図４を参照して説明する。図３（Ａ）は、図１に線で示したＸ軸テーブル１４とＸケーブルガイド２４の関係をそのまま示したものであり、同図（Ｂ）は、これを上から見た平面図として、同図（Ｃ）は、横から見た正面図として、それぞれ示したものである。

図３（Ｃ）に仮想線で示すように、ヘッドユニット１８はレール連結部材１８Ａを介してＸ軸テーブル１４のレール部に連結され、図中左右方向に案内され進退動可能になっていると共に、下方に湾曲したＸテーブルガイド２２の先端部の可動端２２Ａに接続されている。

従って、可動端２２Ａはヘッドユニット１８に固定されたまま左右方向に移動する。このようにヘッドユニット１８がＸ方向のみに移動している場合には、Ｘケーブルガイド２２を構成する単位ユニットもＸ方向に沿ったＺ方向の回動のみであるため摩耗は少ないことになる。

ところが、図４（Ａ）、（Ｂ）に図３の（Ｂ）、（Ｃ）に相当するＸ軸テーブル１４とＸケーブルガイド２２の関係を示すように（ヘッドユニット等は省略）、ヘッドユニット１８をＹ方向に移動させるために、Ｙ軸テーブル１６によりＸ軸テーブル１４を同方向に加速又は減速すると、同図（Ａ）に示すようにＸ軸テーブル１４がＹ方向に揺動する際に発生する加速度、減速度が、Ｘケーブルガイド２２を揺動方向に変形させることになる。

この変形中にヘッドユニット１８に対してＸ方向の移動が実行されると、ケーブルガイド２２は、各単位ユニット１が連結部を回動させて追随するが、その際、連結部に回動方向に直交する方向の圧力（負荷）がかかった状態で回動することになるため、摩耗が促進されることになる。

この加減速時の変形量は、Ｙ軸テーブル１６による加速度と、Ｘケーブルガイド２２に収容されたケーブルと、ケーブルガイド２２の合計の質量の積によって生じる横荷重によって決まる。

摩耗は単にＹ方向の横荷重が発生するだけでは促進されず、横荷重発生中にＸ方向の回動があって促進される性質を持つため、Ｘケーブルガイド２２はＹケーブルガイド２４よりも磨耗し易いという問題がある。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、ヘッドユニットをＸＹ移動させる際、該ヘッドユニットに接続されているケーブルを保護し、Ｘ方向に案内するＸケーブルガイドに発生する摩耗を低減することができる部品実装装置の制御方法を提供することを課題とする。

本発明は、部品を保持して基板上に実装するノズルが装着されているヘッドユニットと、ヘッドユニットをＸ方向へ進退動させるＸ軸テーブルと、ヘッドユニットをＸ軸テーブルと一体でＹ方向へ進退動させるＹ軸テーブルと、内側に空間が形成された単位ユニットが、連結ピンを介してＸ方向に沿ってＺ方向に回動可能に連結して鎖状に形成されていると共に、一端がヘッドユニットに固定され、且つ、各単位ユニットの内側空間にヘッドユニットに接続されたケーブルが挿通されているケーブルガイドとを備えた部品実装装置の制御方法において、前記Ｘ軸テーブルとＹ軸テーブルとを同時に駆動してヘッドユニットをＸＹ移動させる際、ヘッドユニットのＸ方向移動時間よりＹ方向移動時間が長い場合は、Ｙ方向移動を開始した後、Ｘ方向移動を開始し、Ｙ方向移動の停止以前に、Ｘ方向移動を停止させることにより、前記課題を解決したものである。

本発明においては、Ｘ方向移動の開始を、Ｙ方向移動の開始時点から、（Ｙ方向の移動所要時間−Ｘ方向の移動所要時間）／２の時間経過後に行なうようにしてもよい。

本発明によれば、前記Ｘ軸テーブルとＹ軸テーブルとを同時に駆動してヘッドユニットをＸＹ移動させる際、ヘッドユニットのＸ方向移動時間よりＹ方向移動時間が長い場合は、Ｙ方向移動を開始した後、Ｘ方向移動を開始し、Ｙ方向停止以前にＸ方向移動を停止させるようにしたので、ケーブルガイドを構成する単位ユニットに回動方向に直交する負荷がかかるＹ方向の加速・減速時間との重なりを極力避けた状態で、Ｘ方向の移動を行なうことが可能となるため、ケーブルガイドの摩耗を抑制することが可能となる。しかも、Ｘ方向の移動を、Ｙ方向の移動停止前に停止させることが可能となるため、作業効率を低下させることも防止できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図５には、本発明に係る一実施形態の説明に使用する、前記図１に相当するマウンタの概要を示す。マウンタの基本構成は同一であるので、説明は省略する。

本実施形態で実行されるマウンタの基本動作は、図６に示すようにステップ１：部品の吸着工程、ステップ２：部品認識、ステップ３：搭載工程で構成される。

ステップ１の吸着工程では、ヘッドユニット１８に装着されている複数（ここでは４つ）の吸着ヘッド２０の各々に部品を吸着させるために、該ヘッドユニット１８のＸＹ動作を繰り返す。

ステップ２の部品認識工程は、吸着ヘッド２０により吸着した部品の吸着時のずれ量を計測することにより、部品の吸着位置を補正し、目標位置を正確に搭載するための工程であり、ここではヘッドユニット１８上に組み込まれている部品認識機構（図示せず）を使用する。

ステップ３の搭載工程では、ヘッドユニット１８により吸着し、認識が終了した部品を基板Ｓ上に搭載する。基板Ｓ上の搭載位置は、予めシーケンスプログラムにより指定されており、指定された座標上に搭載するために、ヘッドユニット１８がＸ及びＹの指定座標に位置決めされる。基板Ｓ上に複数の部品を搭載する場合には、ヘッドユニット１８のＸＹ移動と搭載を繰り返す。

次に、ヘッドユニット１８のＸＹ移動について説明する。ここでは、前記図５にイメージを示すように、ＸＹ座標上の部品ピックアップ位置１２ａである現在座標から、基板Ｓ上の搭載目標位置である移動先座標Ｓａへ移動する場合を例にする。

この座標移動では、Ｘ軸テーブル１４の動作とＹ軸テーブル１６の動作の組合せによって、適切な座標への移動を実現するが、Ｘ方向移動時間とＹ方向移動時間の大小関係によって、Ｘケーブルガイド２４の摩耗に与える影響に差異が生じる。

図７にはＸ移動時間＝Ｙ移動時間の場合のＸ軸テーブル１４とＹ軸テーブル１６の移動動作と、ケーブルガイドに生じる摩耗の関係のイメージを示す。この図では、上から順に（Ａ）Ｘ軸移動速度、（Ｂ）Ｘ軸移動加速度・減速度、（Ｃ）Ｙ軸移動速度、（Ｄ）Ｙ軸移動加速度・減速度、（Ｅ）ケーブルガイド摩耗条件（発生程度）を示す。

前述したように、Ｙ軸テーブル１６の加速又は減速中に実行されたＸ軸テーブル１４の移動が、Ｘケーブルガイド２２の摩耗促進条件である。従って、Ｘ方向、Ｙ方向の移動時間がほぼ同一である場合は、各々の加速時、減速時で摩耗の促進現象が生じ、（Ｅ）ケーブルガイド摩耗条件としてイメージを示したように、加速と減速時の両方で摩耗が促進されることになる。この場合の摩耗発生は、生産効率を重視すると避けることができない。

図８には、Ｘ移動時間＞Ｙ移動時間の場合の例を示す。Ｘ方向、Ｙ方向の移動時間がＸ＞Ｙである場合は、移動開始時は図７と同じであるが、Ｘ軸テーブル１４の定速時にＹ軸テーブル１６を減速することになるため、摩耗の促進程度が異なった現象が生じる。

図９には、Ｘ移動時間＜Ｙ移動時間の場合の一般的な例を示す。

Ｘ方向、Ｙ方向の移動時間がＸ＜Ｙである場合は、移動開始時のＹ軸テーブルの加速中のみに摩耗の促進現象が生じる。

図１０には、同じくＸ移動時間＜Ｙ移動時間の場合に、本実施形態（本発明）を適用した例を示す。

本実施形態では、ＸＹの移動時間がＸ＜Ｙにおいて、Ｙ軸テーブル１６の加速・減速時を避けてＸ軸テーブル１４の駆動を実施したので、Ｙ軸テーブル１６の加速・減速時における摩耗現象が生じることがない。

図１１は、以上詳述した本実施形態の制御による処理手順をまとめたフローチャートである。

ステップ１でＸ方向とＹ方向の移動量（時間）を比較し、Ｘ方向が大きい場合は、前記図７〜図８の場合と同様に、Ｘ方向、Ｙ方向は実質上同時に移動を開始させる（ステップ２、３）。但し、便宜上Ｙ軸の方を先に示してある。

逆に、ステップ１でＸ方向が小さい場合は、Ｙ軸テーブル１６の移動を先に開始し、開始時点から（Ｙ移動時間−Ｘ移動時間）／２の時間を待った後（ステップ５）、Ｘ軸テーブル１４の移動を開始する（ステップ６）。これにより、Ｘ軸テーブル１４の移動時刻の中央付近と、Ｙ軸テーブル１６の移動時刻の中心付近を概ね一致させる制御動作を行なうことができる。以上の動作が全て終了するまで繰り返す（ステップ７）。

以上詳述した本実施形態によれば、このようにＸ軸テーブル１４とＹ軸テーブル１６の加速、減速の駆動タイミングをずらす制御をすることにより、Ｙ軸テーブルの加速・減速時に発生するＸケーブルガイド２２の単位ユニットの回動方向に対して直交する方向の捩れの発生時刻を避けてヘッドユニット１８をＸ移動させることができるため、Ｘケーブルガイド２２の摩耗を抑制することができる。

又、本実施形態の制御方法によれば、ＸＹの同時移動を行なう場合、Ｘ軸テーブル１４の加速時とＹ軸テーブル１６の加速時のタイミングが重ならなくなるため、マウンタを駆動する電源の消費電力を低減することもできる。

即ち、図１１に示すように、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータの各々の消費電力は略同一であるが、電源供給部における電流値はその合計値であるため、加減速のタイミングを同時とする従来方式では、消費電力をＰとすると、
Ｐ＝（ｉ_ｘ＋ｉ_ｙ）^２×Ｒ
となり、電流値の和の２乗に比例することになる。

これに対して、本実施形態の方式では、
Ｐ＝ｉ_ｘ ^２×Ｒ＋ｉ_ｙ ^２×Ｒ
となる。

但し、ｉ_ｘ：Ｘ軸モータに必要とされる電源電流
ｉ_ｙ：Ｙ軸モータに必要とされる電源電流
Ｒ：電源部に分布する電気抵抗の総和

従って、本実施形態によれば、電源部の回路抵抗による電力損失・発熱量を抑制することができる。

部品実装装置の概要を示す平面図 ケーブルガイドの一部を拡大して示す斜視図 Ｘケーブルガイドの特徴を示す説明図 Ｘケーブルガイドの問題点を示す説明図 本発明に係る一実施形態に適用される、部品実装装置の概要を示す平面図 部品実装装置における部品搭載シーケンスを示す説明図 Ｘ＝Ｙの場合の動作タイミングを示す説明図 Ｘ＞Ｙの場合の動作タイミングを示す説明図 Ｘ＜Ｙの場合の従来の動作タイミングを示す説明図 Ｘ＜Ｙの場合の本発明による動作タイミングを示す説明図 実施形態による移動動作の手順を示すフローチャート 実施形態による効果を示すブロック図

符号の説明

１０…部品供給部
１２…ピックアップ位置
１４…Ｘ軸テーブル
１６…Ｙ軸テーブル
１８…ヘッドユニット
２０…吸着ヘッド
２２…Ｘケーブルガイド
２４…Ｙケーブルガイド

Claims (2)

1. 部品を保持して基板上に実装するノズルが装着されているヘッドユニットと、
   ヘッドユニットをＸ方向へ進退動させるＸ軸テーブルと、
   ヘッドユニットをＸ軸テーブルと一体でＹ方向へ進退動させるＹ軸テーブルと、
   内側に空間が形成された単位ユニットが、連結ピンを介してＸ方向に沿ってＺ方向に回動可能に連結して鎖状に形成されていると共に、一端がヘッドユニットに固定され、且つ、各単位ユニットの内側空間にヘッドユニットに接続されたケーブルが挿通されているケーブルガイドとを備えた部品実装装置の制御方法において、
   前記Ｘ軸テーブルとＹ軸テーブルとを同時に駆動してヘッドユニットをＸＹ移動させる際、
   ヘッドユニットのＸ方向移動時間よりＹ方向移動時間が長い場合は、Ｙ方向移動を開始した後、Ｘ方向移動を開始し、Ｙ方向移動の停止以前に、Ｘ方向移動を停止させることを特徴とする部品実装装置の制御方法。
2. Ｘ方向移動の開始を、Ｙ方向移動の開始時点から、
   （Ｙ方向の移動所要時間−Ｘ方向の移動所要時間）／２
   の時間経過後に行なうことを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置の制御方法。

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