JP2010161090A - 移動体の移動装置および電子部品実装装置ならびに移動体の位置決め制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】直交ロボットの停止特性を考慮して移動体の移動経路を設定する移動体の移動装置および電子部品実装装置ならびに移動体の位置決め制御方法を提供する。
【解決手段】出発点Ｏから実装点Ａに移動する場合、ノズルは出発点Ｏと実装点Ａを直線で結ぶ破線Ｌ１で示した最短の経路ではなく、中継点Ｄを経由する実線Ｌ２、Ｌ３で示す経路を選択する。実装点Ａから次の実装点Ｂに移動するときは、実装点Ｂに対し、実装点Ａに対する中継点Ｄと同じ位置関係となる中継点Ｅを経由する。さらに実装点Ｂから次の実装点Ｃに移動するときも、同様に中継点Ｆを経由する。実装点Ａ、Ｂ、Ｃと中継点Ｄ、Ｅ、Ｆを結ぶ経路Ｌ３、Ｌ６、Ｌ７は全て同方向、同距離であり、ノズルはこれらの経路を同じ加速度で移動する。これにより直交ロボットの停止特性が全ての実装点において同じ条件となり、相対的な位置決め精度が向上する。
【選択図】図２

Description

本発明は、直交する２つのスライド軸で構成された直交ロボットによってノズルやカメラ等の移動体を水平移動させる装置に関する。

直交する２つのスライド軸でノズルやカメラ等の移動体を水平移動させる直交ロボットは、移動する移動体を停止させたときに発生する残留振動が移動体の位置決め精度を悪化させるという構造上不可避の問題を抱えている。そして、残留振動に代表される直交ロボットの停止特性は２つのスライド軸の動き方、すなわち移動体の移動方向によって異なるという点がこの問題をさらに複雑なものにしている。このような問題を解決するものとして、ノズルの位置決めにおいて毎回一定の方向からのみ目標点に移動するようにした位置決め機構が提案されている（特許文献１参照）。
特開昭６２−１４０７４９号公報

しかし、直交ロボットの停止特性は移動方向だけではなく移動加速度や距離などの移動体の運動の状態の影響も受けるため、移動方向を考慮するだけでは不十分である。

そこで本発明は、直交ロボットの停止特性を考慮して移動体の移動経路を設定する移動体の移動装置および電子部品実装装置ならびに移動体の位置決め制御方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の移動体の移動装置は、直交する２つのスライド軸で構成された直交ロボットによって移動体を水平移動させる移動体の移動装置であって、移動体を移動させるべき複数の目標点に対する方向および距離が同じとなる中継点を各目標点に対してそれぞれ設定し、移動体を中継点に向けて直線移動させた後に目標点に向けて直線移動させる。

請求項２に記載の移動体の移動装置は請求項１に記載の移動体の移動装置であって、目標点と中継点との距離は、移動体の任意の移動加速度に対して直交ロボットで発生する残留振動の振幅が最も小さくなるような移動体の移動距離に設定する。

請求項３に記載の電子部品実装装置は、電子部品を保持するノズルと、直交する２つのスライド軸でノズルを水平移動させる直交ロボットとを備え、ノズルで保持した電子部品を基板上の複数の実装点に順に実装する電子部品実装装置において、ノズルを順に移動させるべき複数の実装点に対する方向および距離が同じとなる中継点を各実装点に対してそれぞれ設定し、ノズルを中継点に向けて直線移動させた後に実装点に向けて直線移動させて電子部品を実装する。

請求項４に記載の電子部品実装装置は、複数の電子部品を基板に実装する際に全ての電子部品を最終的に同じ方向に移動させて位置決めを行う電子部品の実装装置であって、電子部品を保持するノズルと、前記ノズルを直交する２つのスライド軸で水平移動させる直交ロボットと、前記直交ロボットの駆動制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段が、位置決め時の移動体の移動方向および移動加速度を定める手段と、移動加速度に基づいて位置決め時の移動体の移動距離を定める手段と、定められた移動距離と移動方向に基づい
て移動体の移動経路を定める手段とを備えた。

請求項５に記載の移動体の位置決め制御方法は、直交する２つのスライド軸で移動体を水平移動させる直交ロボットを備えた電子部品実装関連装置における移動体の位置決め制御方法であって、複数の実装点に対する移動体の位置決め時の移動方向を一定の方向に定める工程と、位置決め時の移動体の移動加速度を定める工程と、移動加速度に基づいて位置決め時の移動体の移動距離を定める工程と、定められた移動距離と移動方向に基づいて移動体の移動経路を定める工程と、移動経路に従って移動体を移動させる工程とを含む。

中継点から目標点までの移動体の移動において、移動方向だけでなく移動距離も考慮したことで、直交ロボットの停止特性に対応して残留振動が最も小さくなる条件で移動体の位置決めを行うことができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図２はノズルの移動経路の説明図である。

図１に本発明の実施の形態の電子部品実装装置を示す。電子部品実装装置１は、ウェハシート２から取り出した電子部品３を基板４に実装する装置であり、ここでは１つのウェハシート２に対して４つの基板４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが配置されている。直交する２つのスライド軸５、６で構成された２つの直交ロボットが左右に並んで配置されており、左側の直交ロボットは左側に配置された２つの基板４ａ、４ｂに電子部品３を実装するのに用いられ、右側の直交ロボットは右側に配置された２つの基板４ｃ、４ｄに電子部品３を実装するのに用いられる。２つのスライド軸５にはそれぞれ３本のノズル７が下向きに装着されている。ウェハシート２は左右のスライド軸６の下方に移動可能である。電子部品実装装置１は、一方の直交ロボットによる電子部品３の取り出し動作と他方の直交ロボットによる電子部品３の実装動作を並行して行うことで生産効率を上げている。

なお、本実施の形態では、ウェハシート２を用いて電子部品実装装置１に電子部品を供給するようになっているが、電子部品供給部としてはウェハシート２の他に、テープフィーダやバルクフィーダ、トレイフィーダなどを用いることもできる。

ノズル７はウェハシート２から電子部品３を吸着し、これを保持するものであり、スライド軸５に実装装置１の左右方向に直線移動可能に装着されている。スライド軸５はスライド軸６に実装装置１の前後方向に直線移動可能に組み付けられている。何れのスライド軸５、６もボールねじやリニアモータ等の直動機構を備えており、２つの直動機構の駆動制御によりノズル７の移動速度や経路、停止位置等を設定する。

制御装置８は直交ロボットの駆動制御による電子部品３の位置決め制御を始めとして電子部品実装装置における実装動作全般の制御を行う。オペレータは入力装置９によって直交ロボットの駆動制御に必要な情報を制御装置８に入力する。

図２に実装時のノズル７の移動経路について示す。図２において基板４には電子部品３を実装する３つの実装点Ａ、Ｂ、Ｃが設定されている。出発点Ｏから実装点Ａに接近する場合、出発点Ｏと実装点Ａを直線で結ぶ破線Ｌ１で示した経路が最短であるが、ノズル７は実際には実線Ｌ２、Ｌ３で示す経路によって実装点Ａに接近する。実線Ｌ２は出発点Ｏと中継点Ｄを直線で結ぶ経路であり、実線Ｌ３は中継点Ｄと実装点Ａを直線で結ぶ経路である。実装点Ｂ、Ｃについても同様であり、それぞれ前の実装点Ａ、Ｂから直線で結ぶ破線Ｌ４、Ｌ５ではなく、実線Ｌ６、Ｌ７で示すように中継点Ｅ、Ｆを介した経路を選択す
る。

３つの中継点Ｄ、Ｅ、Ｆとそれぞれ実装点Ａ、Ｂ、Ｃを結ぶ経路Ｌ３、Ｌ６、Ｌ７は全て同方向、同距離であり、ノズル７はこれらの経路を同じ加速度で移動する。これにより直交ロボットの駆動を停止させたときに残留する振動等の停止特性が全ての実装点Ａ、Ｂ、Ｃにおいて同じ条件となるため、複数の電子部品３の実装における相対的な位置決め精度が向上する。

次に中継点Ｄ、Ｅ、Ｆの位置の決定方法について説明する。実装点Ａ、Ｂ、Ｃの座標値は既知であるため、実装点Ａ、Ｂ、Ｃにノズル７を接近させるときのノズル７の移動方向と移動距離が決まれば中継点Ｄ、Ｅ、Ｆの座標値が一義的に定まる。ノズル７の移動方向は任意に定めることができるが、生産効率の向上を図る観点からは、各実装点の配置や実装順序等を考慮するなどしてノズル７の総移動距離をできるだけ短くすることが望ましい。

移動距離については任意に定めることもできるが、直交ロボットの固有振動数等の特性に応じて残留振動の振幅が最も小さくなるような数値（加速度、移動距離等）を理論計算や実験などによって求め、制御装置８の記憶領域に基礎データとして記憶させておき、条件設定にあたってはこの基礎データを利用するようにしてもよい。本実施の形態では、設定した移動加速度に対して最も振幅が小さくなるような距離の数値が自動的に決定されるようになっている。

このように本実施の形態の電子部品実装装置１は、直交ロボットの停止特性を考慮して残留振動の影響が最も小さくなる条件下でノズル７の位置決めを行い、ノズル７は全ての実装点に対して同条件で位置決めされる。これにより、各実装点に実装された電子部品３の相対的な位置の精度が向上するだけでなく、ノズル７の移動速度を遅くしたり停止後に長い待ち時間を要さずに絶対的な位置の精度も向上させることができる。なお、移動加速度が小さくノズル７の移動速度が十分低速である場合には、残留振動の影響は極めて小さいので、あえて中継点を経由させることなく直接実装点に直線移動させることもできる。

以上説明した実施の形態では移動体はノズル７であり、ノズル７に吸着した電子部品３の実装位置の精度を高めるものであるが、本発明は、移動体としてノズル７だけではなく位置確認用のカメラや基板にペースト接着剤を供給する転写ピンやシリンジ等を採用することが可能であり、何れの移動体であってもノズル７の場合と同様の効果を奏するものである。

本発明は高精度な位置決めが要求される電子部品実装分野において有用である。

本発明の実施の形態の電子部品実装装置の平面図 ノズルの移動経路の説明図

１ 電子部品実装装置
５、６ スライド軸
７ ノズル
８ 制御装置

Claims (5)

1. 直交する２つのスライド軸で構成された直交ロボットによって移動体を水平移動させる移動体の移動装置であって、
   移動体を移動させるべき複数の目標点に対する方向および距離が同じとなる中継点を各目標点に対してそれぞれ設定し、移動体を中継点に向けて直線移動させた後に目標点に向けて直線移動させることを特徴とする移動体の移動装置。
2. 目標点と中継点との距離は、移動体の任意の移動加速度に対して直交ロボットで発生する残留振動の振幅が最も小さくなるような移動体の移動距離に設定することを特徴とする請求項１に記載の移動体の移動装置。
3. 電子部品を保持するノズルと、直交する２つのスライド軸でノズルを水平移動させる直交ロボットとを備え、ノズルで保持した電子部品を基板上の複数の実装点に順に実装する電子部品実装装置において、
   ノズルを順に移動させるべき複数の実装点に対する方向および距離が同じとなる中継点を各実装点に対してそれぞれ設定し、ノズルを中継点に向けて直線移動させた後に実装点に向けて直線移動させて電子部品を実装することを特徴とする電子部品実装装置。
4. 複数の電子部品を基板に実装する際に全ての電子部品を最終的に同じ方向に移動させて位置決めを行う電子部品の実装装置であって、
   電子部品を保持するノズルと、前記ノズルを直交する２つのスライド軸で水平移動させる直交ロボットと、前記直交ロボットの駆動制御を行う制御手段とを備え、
   前記制御手段が、位置決め時の移動体の移動方向および移動加速度を定める手段と、移動加速度に基づいて位置決め時の移動体の移動距離を定める手段と、定められた移動距離と移動方向に基づいて移動体の移動経路を定める手段とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
5. 直交する２つのスライド軸で移動体を水平移動させる直交ロボットを備えた電子部品実装関連装置における移動体の位置決め制御方法であって、
   複数の実装点に対する移動体の位置決め時の移動方向を一定の方向に定める工程と、位置決め時の移動体の移動加速度を定める工程と、移動加速度に基づいて位置決め時の移動体の移動距離を定める工程と、定められた移動距離と移動方向に基づいて移動体の移動経路を定める工程と、移動経路に従って移動体を移動させる工程とを含むことを特徴とする移動体の位置決め制御方法。

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