JP2012084631A

JP2012084631A - 部品実装用装置および部品実装用装置における位置決め制御方法

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Publication number: JP2012084631A
Application number: JP2010228287A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Mimura; 好裕味村; Yasuhiro Okada; 康弘岡田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2030-10-08
Also published as: JP5533534B2

Abstract

【課題】位置決め制御時間を短縮して生産性を向上させることができる部品実装用装置および部品実装用装置における位置決め制御方法を提供する。
【解決手段】サーボモータによって駆動されて部品実装用作業のための作業動作を行う可動作業ユニットの位置決め制御において、作業動作における所要位置決め精度、例えば部品実装動作における吸着ノズルと部品との位置ずれ許容限度に応じて、位置決め完了幅Ａ１，Ａ２を予め準備されたデータや計算式を用いて導出する構成とし、作業動作実行に際して当該作業動作、例えば部品取り出しに用いられる吸着ノズルと部品との組み合わせに対応して導出された位置決め完了幅Ａ１，Ａ２をドライバに指示する。これにより、所要位置決め精度に応じた適切な精度範囲で位置決めを完了させることができ、位置決め制御時間を短縮して生産性を向上させることができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、電子部品を基板に実装するための部品実装用作業を行う部品実装用装置およびこの部品実装用装置において可動作業ユニットを位置決めする位置決め制御方法に関するものである。

電子部品を基板に実装するための部品実装用作業を行う部品実装用装置においては、基板を位置決めする位置決めユニットや、部品を保持して基板に搭載する搭載ヘッドユニットなど、各種の可動作業ユニットによって様々な作業動作が実行される。このような可動作業ユニットを駆動する駆動機構としては、サーボモータを駆動源とするサーボ機構が多用され、エンコーダなどによって検出されたサーボモータの回転量を示すパルスをドライバにフィードバックすることにより、可動作業ユニットを所定の移動目標位置に位置決めするようにしている（例えば特許文献１参照）。この特許文献に示す先行技術例においては、移動目標位置と現在位置との差を示す偏差を監視して、この偏差が所定の所要位置決め精度に応じて予め設定されるパルス値の設定幅領域内に入ったことを以て位置決め完了と判断するようにしている。これにより、移動停止時に慣性によって移動目標位置を行き過ぎるオーバーシュートの挙動が生じる場合にあっても、目的物を所要位置決め精度の範囲内で位置決めすることができる。

特開平８−２４９０３０号公報

しかしながら上述の特許文献を含め、従来技術には動作効率を高めて生産性を向上させる上で、以下のような不都合があった。すなわち、可動作業ユニットが実行する作業動作には種々の態様があり、作業動作の特性に応じて必要とされる所要位置決め精度も異なっている。ところが従来技術においては、同一のドライバによって駆動されるサーボモータについては、位置決め完了を示すパルス幅は作業動作の種類に関わらず一定値に設定されていた。通常はこの設定値は最も高い位置決め精度に対応して設定されることから、結果としてさほど高い位置決め精度を必要としない作業動作に際しては不必要な位置決め動作時間を無駄に費やすこととなっていた。このように、サーボモータによって駆動される可動作業ユニットを備えた部品実装用装置には、位置決め完了を示すパルス幅の設定の適否に起因して、位置決め制御時間が遅延して生産性の向上を妨げる場合があるという課題があった。

そこで本発明は、位置決め制御時間を短縮して生産性を向上させることができる部品実装用装置および部品実装用装置における位置決め制御方法を提供することを目的とする。

本発明の部品実装用装置は、基板に電子部品を実装するための部品実装用作業を実行する部品実装用装置であって、サーボモータによって駆動されて前記部品実装用作業のための作業動作を行う可動作業ユニットと、前記可動作業ユニットにおいて作業を実行する可動部の現在位置を示す位置フィードバック情報を取得する現在位置取得部と、前記位置フィードバック情報に基づいて前記サーボモータを制御するドライバと、前記可動作業ユニットにおける前記可動部の移動目標位置と現在位置との差を示す偏差を監視して、当該作業動作における所要位置決め精度に基づいて設定される位置決め完了幅以内に前記偏差が収束したことを示す位置決め完了信号を出力する位置決め監視部と、前記位置決め完了幅を当該作業動作における所要位置決め精度に応じて導出する位置決め完了幅導出部と、前記作業動作実行に際して当該作業動作に対応して導出された位置決め完了幅を前記ドライバに指示する位置決め制御部とを備えた。

本発明の部品実装用装置における位置決め制御方法は、サーボモータによって駆動されて前記部品実装用作業のための作業動作を行う可動作業ユニットと、前記可動作業ユニットにおいて作業を実行する可動部の現在位置を示す位置フィードバック情報を取得する現在位置取得部と、前記位置フィードバック情報に基づいて前記サーボモータを制御するドライバと、前記可動作業ユニットにおける前記可動部の移動目標位置と現在位置との差を示す偏差を監視して、当該作業動作における所要位置決め精度に基づいて設定される位置決め完了幅以内に前記偏差が収束したことを示す位置決め完了信号を出力する位置決め監視部とを備え、基板に電子部品を実装するための部品実装用作業を実行する部品実装用装置において、前記可動作業ユニットの位置決め制御を行う部品実装用装置における位置決め制御方法であって、前記位置決め完了幅を当該作業動作における所要位置決め精度に応じて導出し、前記作業動作実行に際して当該作業動作に対応して導出された位置決め完了幅を前記ドライバに指示する。

本発明によれば、サーボモータによって駆動されて部品実装用作業のための作業動作を行う可動作業ユニットの位置決め制御において、位置決め完了幅を作業動作における所要位置決め精度に応じて導出し、作業動作実行に際して当該作業動作に対応して導出された位置決め完了幅をドライバに指示することにより、所要位置決め精度に応じた適切な精度範囲で位置決めを完了させることができ、位置決め制御時間を短縮して生産性を向上させることができる。

本発明の一実施の形態の部品実装装置の平面図本発明の一実施の形態の部品実装装置の部分断面図本発明の一実施の形態の部品実装装置に装着される部品供給機構の構成説明図本発明の一実施の形態の部品実装装置において部品供給機構から電子部品を取り出す部品取出し作業動作における所要位置決め精度の説明図本発明の一実施の形態の部品実装装置における位置決め完了幅の導出方法の説明図本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図本発明の一実施の形態の部品実装装置に用いられるサーボ駆動系における位置決め完了幅と位置決め所要時間との関係を示す説明図本発明の一実施の形態の位置決め制御方法を示す処理フロー図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１、図２を参照して、基板に電子部品を実装するための部品実装用作業を実行する部品実装用装置としての部品実装装置１の構成を説明する。部品実装装置１は、基板に半導体チップなどの電子部品を実装する機能を有するものである。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面を部分的に示している。

図１において基台１ａの中央にはＸ方向（基板搬送方向）に基板搬送機構２が配設されている。基板搬送機構２は上流側から搬入された基板３を搬送し部品実装作業を実行するために設定された実装ステージに位置決めする。基板搬送機構２の両側方には、部品供給部４が配置されており、それぞれの部品供給部４には複数の部品供給機構５が並設されている。部品供給機構５は、電子部品を保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより、以下に説明する搭載ヘッドの吸着ノズルによる部品吸着位置に電子部品を供給する。

基台１ａ上面の両端部上にはＹ軸テーブル６Ａ，６Ｂが配設されており、Ｙ軸テーブル６Ａ，６Ｂ上には２台のＸ軸テーブル７Ａ、７Ｂが架設されている。Ｙ軸テーブル６Ａを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＡがＹ方向に水平移動し、Ｙ軸テーブル６Ｂを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＢがＹ方向に水平移動する。Ｘ軸テーブル７Ａ，７Ｂには、それぞれ搭載ヘッド８および搭載ヘッド８と一体的に移動する基板認識カメラ９が装着されている。

Ｙ軸テーブル６Ａ，Ｘ軸テーブル７Ａ，Ｙ軸テーブル６Ｂ，Ｘ軸テーブル７Ｂをそれぞれ組み合わせて駆動することにより搭載ヘッド８は水平移動し、それぞれの部品供給部４から電子部品を吸着ノズル８ａ（図２参照）によってピックアップし、基板搬送機構２に位置決めされた基板３上に実装する。Ｙ軸テーブル６Ａ，Ｘ軸テーブル７Ａ，Ｙ軸テーブル６Ｂ，Ｘ軸テーブル７Ｂは、搭載ヘッド８を移動させるヘッド移動機構となっている。Ｘ軸テーブル７Ａ，７ＢはいずれもＸ軸モータ７Ｍ（図６参照）を備えたＸ軸サーボ駆動機構によって駆動され、またＹ軸テーブル６Ａ，６Ｂは同様にＹ軸モータ６Ｍ（図６参照）を備えたＹ軸サーボ駆動機構によって駆動される。

搭載ヘッド８とともに基板３上に移動した基板認識カメラ９は、基板３を撮像して認識する。また部品供給部４から基板搬送機構２に至る経路には、部品認識カメラ１０が配設されている。部品供給部４から電子部品を取り出した搭載ヘッド８が実装ステージに位置決めされた基板３へ移動する際に、吸着ノズル８ａに保持された電子部品を部品認識カメラ１０の上方でＸ方向に移動させることにより、部品認識カメラ１０は吸着ノズル８ａに保持された電子部品を撮像する。そして撮像結果を認識装置２５（図６参照）によって認識処理することにより、吸着ノズル８ａに保持された状態における電子部品の位置が認識されるとともに、電子部品の種類が識別される。ノズル保持部１１は、複数種類の吸着ノズル８ａを所定姿勢で収納し、搭載ヘッド８がノズル保持部１１にアクセスしてノズル交換動作を行うことにより、搭載ヘッド８において対象とする電子部品の種類に応じてノズル交換が行われる。

部品供給部４の構造を説明する。図２に示すように、部品供給部４には複数の部品供給機構５を装着するためのフィーダベース４ａが設けられている。ここでは部品供給機構５として電子部品を保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより電子部品を搭載ヘッド８に供給するテープフィーダが用いられており、フィーダ装着用の台車１２によって部品供給部４に配置される。台車１２には、キャリアテープ１５を巻回状態で収納したテープリール１４を保持するためのリール保持部１３が設けられている。リール保持部１３はテープリール１４を回転自在に保持するための保持ローラを備えており、部品供給部４に配置されたテープリール１４を回転させることにより、キャリアテープ１５を引き出すことができるようになっている。

次に、図３を参照して部品供給機構５（テープフィーダ）の構成および機能を説明する。図３に示すように、部品供給機構５はフィーダ本体部５ａおよびフィーダ本体部５ａの下面から下方に凸設された装着部５ｂを備えた構成となっている。フィーダ本体部５ａの下面をフィーダベース４ａに沿わせて部品供給機構５を装着した状態では、装着部５ｂに設けられたコネクタ部５ｃがフィーダベース４ａに嵌合する。これにより、部品供給機構５は部品供給部４に固定装着されるとともに、部品供給機構５は部品実装装置１の制御装置２１と電気的に接続される。

フィーダ本体部５ａの内部には、テープリール１４から引き出されてフィーダ本体部５ａ内に取り込まれたキャリアテープ１５を導くテープ走行路５ｄが、フィーダ本体部５ａの後端部から先端部まで連続して設けられており、テープ走行路５ｄの先端部には、キャリアテープ１５をピッチ送りするためのスプロケット２０が配設されている。スプロケット２０には、キャリアテープ１５に形成された送り孔１５ｂ（図４参照）に嵌合する送りピン（図示省略）が定ピッチで設けられており、これらの送りピンが送り孔１５ｂに嵌合した状態で、スプロケット２０を送りモータ１９によって回転駆動することにより、キャリアテープ１５は下流側（図３において右側）へピッチ送りされる。

スプロケット２０の手前側は、部品ポケット１５ａ内の電子部品１６を、搭載ヘッド８の吸着ノズル８ａによって吸着してピックアップする部品吸着位置となっている。スプロケット２０および送りモータ１９は、キャリアテープ１５をテープ走行路５ｄに沿ってピッチ送りすることにより、キャリアテープ１５に保持された電子部品１６を吸着ノズル８ａによる部品吸着位置に送るテープ送り機構を構成する。

部品供給機構５は上述のテープ送り機構の動作を制御するためのフィーダ制御部１７を内蔵しており、フィーダ制御部１７は制御装置２１（図６参照）からの制御指令に従って、送りモータ１９の動作制御を行う。フィーダ制御部１７はサーボモータである送りモータ１９を制御するための送りモータドライバ１８を備えており、送りモータドライバ１８は送りモータ１９の駆動用の電力を供給するとともに、送りモータ１９に備えられたエンコーダ１９Ｅから出力されるフィードバックパルスを受信する。

次に図４を参照して、搭載ヘッド８に装着された吸着ノズル８ａによってキャリアテープ１５に保持された電子部品１６を取り出す際の位置合わせ精度、すなわち正常に部品のピックアップを行うことができる位置ずれ量の限度を示す位置ずれ許容限度について説明する。部品実装装置１によって実装対象となる電子部品１６の形状・サイズは部品種によって種々異なるため、電子部品１６を吸着保持するために搭載ヘッド８に装着される吸着ノズル８ａも対象部品に応じてサイズの異なった複数種類のものが予め用意され、ノズル保持部１１に収納されている。部品実装動作においては、実装対象となる部品種が切り替わる度に、その都度搭載ヘッド８をノズル保持部１１にアクセスさせて、吸着ノズル８ａを次動作に対応したものと交換するノズル交換が自動的に実行される。

例えば、図４（ａ）に示すキャリアテープ１５Ａの部品ポケット１５ａ内に収納された比較的小型の電子部品１６Ａを対象とする場合には、電子部品１６Ａの辺サイズｄ１，ｄ２に応じたノズル径Ｄ１のノズルサイズを有する吸着ノズル８ａ１が用いられる。そして図４（ｂ）に示すキャリアテープ１５Ｂの部品ポケット１５ａ内に収納された比較的大型の電子部品１６Ｂを対象とする場合には、電子部品１６Ｂの辺サイズｄ３，ｄ４に応じたノズル径Ｄ２のノズルサイズを有する吸着ノズル８ａ２が用いられる。

吸着ノズル８ａによる部品ピックアップ動作では、原則として図４（ａ）（ｂ）の（イ）に示すように、吸着ノズル８ａの中心位置を部品ポケット１５ａ内の電子部品１６の中心点に合致させるように、個別のピックアップ動作における位置決め目標位置が設定される。しかしながら、部品供給機構５によるキャリアテープ１５のピッチ送りにおける停止位置精度や、ヘッド移動機構による吸着ノズル８ａの位置決め精度によって、実際のピックアップ動作においては必ずしも吸着ノズル８ａの中心位置が電子部品１６の中心点に一致するとは限らず、一般には幾分かの位置ずれが生じる。この位置ずれは、吸着ノズル８ａの位置ずれ誤差とキャリアテープ１５のピッチ送り誤差が重畳することによって生じるものである。

例えば、図４（ａ）の（ロ）に示す例では、対象となる電子部品１６Ａの短辺サイズよりもノズル径Ｄ１が大きい吸着ノズル８ａ１を用いている。このときの部品センタ１６ＣＬに対するノズルセンタＮＣＬの位置ずれは、Ｘ方向、Ｙ方向についてそれぞれ吸着ノズル８ａ１が電子部品１６Ａの平面範囲から大きくはみ出さない程度のΔ１ｘ、Δ１ｙとなっている。すなわち、図４（ａ）（ロ）に示す程度の位置ずれであれば、吸着ノズル８ａ１による電子部品１６Ａのピックアップは正常に行うことができるが、位置ずれ許容限度は小さく特にＹ方向については位置ずれ量がΔ１ｙを超えると正常なピックアップ動作が困難となる。すなわち、吸着ノズル８ａ１によって電子部品１６Ａをピックアップする組み合わせの場合の位置ずれ許容限度は、特にＹ方向については高精度に設定される。

これに対し、図４（ｂ）の（ロ）に示す例では、使用される吸着ノズル８ａ２のノズル径Ｄ２は対象となる電子部品１６Ｂのサイズに対して、特にＸ方向の辺サイズｄ４に対して余裕がある例を示している。このときの部品センタ１６ＣＬに対するノズルセンタＮＣＬの位置ずれは、Ｙ方向についてはあまり位置ずれが許容される余裕はない大きさのΔ２ｙであるものの、Ｘ方向についてはさらに大きな位置ずれが許容される余裕を有する大きさのΔ２ｘとなっている。すなわち、吸着ノズル８ａ２によって電子部品１６Ｂをピックアップする組み合わせの場合の位置ずれ許容限度は、Ｙ方向については高精度に設定する必要があるものの、Ｘ方向についてはラフに設定することが可能であり、同一動作についても移動方向に応じて異なる位置ずれ許容限度を設定することができる。

本実施の形態においては、このようにして定められた位置ずれ許容限度に基づいて、ヘッド移動機構による搭載ヘッド８の位置決めおよび部品供給機構５によるキャリアテープ１５のピッチ送りにおける位置決め完了幅、すなわちサーボ駆動制御系において停止目標位置と現在位置との偏差を監視することによって位置決め完了の判定を行う際の基準数値となるパルス幅（図７参照）を決定する。さらに、この位置決め完了幅を固定的に設定する従来方法に替えて、駆動対象となる作業動作（ここでは、吸着ノズル８ａと電子部品１６との組み合わせ）に応じて位置決め完了幅を自動的に導出し、導出された位置決め完了幅に基づいて適正な位置決め完了の判定を行うようにしている。

ここで上述の位置ずれ許容限度と吸着ノズル８ａ、電子部品１６との関係および位置ずれ許容限度に対応して導出される位置決め完了幅について、図５を参照して説明する。まず、取り出し対象の電子部品１６が特定されると、当該部品を対象とする部品実装作業に用いられる吸着ノズル８ａが選定される。これにより、この吸着ノズル８ａを当該電子部品１６に当接させて吸着する際の位置ずれ許容限度が、正常な吸着保持を確保する上で必要とされる吸着ノズル８ａと電子部品１６との幾何学的な重なり状態を考察することにより決定される。この必要とされる重なり状態は、単純に幾何学的な面積重なり率が規定値以上であるという定量的な判定基準や、実際に当該部品を吸着保持させた場合の部品保持の安定状態を試行的に確認した結果に基づく定性的な判定基準など、各種の仮定や経験則に基づく判定基準を用いることができる。

いずれの方法においても、位置ずれ許容限度の設定は、対象とする吸着ノズル８ａのノズルサイズと電子部品１６の部品サイズの組み合わせによって一意的に決定可能であると考えてよい。本実施の形態においては、図５（ａ）に示すように、吸着ノズル８ａのノズルサイズ（ｎ１，ｎ２，ｎ３・・）と電子部品１６の部品サイズ（ｐ１，ｐ２，ｐ３・・）の組み合わせに対応して、それぞれ適正と考えられる位置ずれ許容限度Ｌｉｊを、Ｘ方向，Ｙ方向についてそれぞれデータテーブルの形で準備し、パラメータ演算データ２７ｇとして記憶装置２７（図６参照）に記憶させるようにしている。すなわち吸着ノズル８ａのノズルサイズとキャリアテープ１５の部品サイズが与えられることにより、対応する位置ずれ許容限度Ｌｉｊが求められる。

そしてこのようにして設定された位置ずれ許容限度Ｌに基づいて、当該作業動作における位置決め完了幅Ａが決定される。ここで、多様な品種の部品を対象とする部品実装装置においては、部品の形状特性などによって位置ずれ許容限度Ｌと位置決め完了幅Ａとの数値的な対応関係は必ずしも一意的に定まるとは限らない。例えば、単にサイズでは特定できない特性を有する部品を対象とする場合や、部品実装精度の関係から吸着保持姿勢が重視されるような場合などには、位置ずれ許容限度Ｌと位置決め完了幅Ａとの適正な関係は異なったものとなる。

このため、本実施の形態においては、あらかじめ複数種類の対応関係を設定しておき、この対応関係を示す数式を複数種類準備する。たとえば位置ずれ許容限度Ｌと位置決め完了幅Ａとの数値的な対応関係が、近似的に一次式で表されるような場合には、図５（ｂ）に示すように、複数の相関直線（例えばＲＬ１〜ＲＬ４）で示される計算式が準備される。そして部品種類が特定されることにより、これらの計算式のうちのどれを用いて位置決め完了幅を演算するかが指定される。これらの計算式も同様にパラメータ演算データ２７ｇとして記憶装置２７に記憶される。上述の位置決め完了幅の導出処理は、以下に説明するパラメータ導出部２４によって実行される。なお、位置決め完了幅の導出は、ここで示すようにあらかじめ準備された計算式に基づいて算出する方法以外にも、予め準備された複数のデータテーブルから目的とする位置決め完了幅を自動的に検索する方法によって導出するようにしてもよい。

次に図６を参照して、制御系の構成を説明する。制御装置２１はＣＰＵ機能を備えた処理演算装置であり、以下に説明する各要素を制御することにより、部品実装装置１による作業動作を実行させる。また制御装置２１は、内部制御機能としての位置決め監視部２２、位置決め制御部２３およびパラメータ導出部２４を有しており、後述するように、これらは可動作業ユニットであるヘッド移動機構、部品供給機構５における位置決め動作を制御するために必要な処理を実行する機能を有している。

制御装置２１は、Ｙ軸テーブル６Ａ，Ｘ軸テーブル７Ａ，Ｙ軸テーブル６Ｂ，Ｘ軸テーブル７Ｂより成るヘッド移動機構、部品供給機構５の動作制御を行う。ここで、ヘッド移動機構は、それぞれサーボモータであるＸ軸モータ７Ｍ、エンコーダ７Ｅ、Ｘ軸ドライバ７Ｄより成るＸ軸サーボ駆動機構、Ｙ軸モータ６Ｍ、エンコーダ６Ｅ、Ｙ軸ドライバ６Ｄより成るＹ軸サーボ駆動機構を有しており、制御装置２１からの動作指令がＸ軸ドライバ７Ｄ、Ｙ軸ドライバ６Ｄに対して出力されることにより、Ｘ軸ドライバ７Ｄ、Ｙ軸ドライバ６Ｄは動作指令に応じた動作パターンでＸ軸モータ７Ｍ、Ｙ軸モータ６Ｍを駆動する。そしてＸ軸モータ７Ｍ、Ｙ軸モータ６Ｍの動作に伴い、エンコーダ７Ｅ、エンコーダ６ＥはＸ軸モータ７Ｍ、Ｙ軸モータ６Ｍの回転駆動量をフィードバックパルス（位置フィードバック情報）としてＸ軸ドライバ７Ｄ、Ｙ軸ドライバ６Ｄに対して出力する。Ｘ軸ドライバ７Ｄ、Ｙ軸ドライバ６Ｄは、この位置フィードバック情報に基づいてＸ軸モータ７Ｍ，Ｙ軸モータ６Ｍの動作を制御する。

また部品供給機構５は、サーボモータである送りモータ１９、エンコーダ１９Ｅ、送りモータドライバ１８より成るテープ送り軸サーボ駆動機構を有しており、制御装置２１からの動作指令が送りモータドライバ１８に対して出力されることにより、送りモータドライバ１８は動作指令に応じた動作パターンで送りモータ１９を駆動する。そして送りモータ１９の動作に伴い、エンコーダ１９Ｅは送りモータ１９の回転駆動量をフィードバックパルスとして送りモータドライバ１８に対して出力する。送りモータドライバ１８は、この位置フィードバック情報に基づいて送りモータ１９の動作を制御する。

これにより、ヘッド移動機構において作業を実行する可動部である搭載ヘッド８、部品供給機構５において作業を実行する可動部であるスプロケット２０の現在位置（より正確にはキャリアテープ１５の部品ポケット１５ａをピッチ送りするための送りピンの個別位置）を示す位置フィードバック情報が常に制御装置２１に伝達され、制御装置２１はこれらの位置フィードバック情報に基づいて、ヘッド移動機構における搭載ヘッド８、部品供給機構５における部品ポケット１５ａの現在位置を常に知ることができる。したがって、エンコーダ７Ｅ、６Ｅ、１９Ｅは、可動作業ユニットにおいて作業を実行する可動部の現在位置を示す位置フィードバック情報を取得する現在位置取得部となっている。

本実施の形態に示す位置決め制御方法においては、位置フィードバック情報として出力されるフィードバックパルスと位置決め目標位置に対応するパルス値との偏差を常に監視することにより、位置決め完了を判断するようにしている。すなわち、作業動作の実行に際して位置決め監視部２２はヘッド移動機構による搭載ヘッド８の移動目標位置と現在位置との差を示す偏差とともに、部品供給機構５におけるスプロケット２０による移動目標位置（電子部品１６を保持したキャリアテープ１５においてピックアップ対象となる部品ポケット１５ａの送り位置）と現在位置との差を示す偏差を監視して、当該作業動作における所要位置決め精度に基づいて設定される位置決め完了幅（図７説明参照）以内にそれぞれの偏差が収束したことを示す位置決め完了信号を出力する。そしてこの位置決め完了信号が出力されたならば、作業動作の制御シーケンスによって規定される次の制御ステップに移行する。

制御装置２１は、認識装置２５、入出力装置２６、記憶装置２７と接続されており、認識装置２５は搭載ヘッド８と一体的に移動する基板認識カメラ９によって基板３を撮像した画像を認識処理する。これにより、基板３や基板３に設定された実装点が認識され、基板３へ電子部品１６を実装する部品実装作業では、この認識結果に基づいて部品搭載時の位置補正が行われる。

入出力装置２６はタッチパネルスイッチが設けられた表示パネルやキーボードなど、各種の画面表示や操作指令の入力を行うための操作パネルである。入出力装置２６を操作することにより、以下に説明する制御パラメータなどの各種データ入力が行われる。記憶装置２７は、制御装置２１による制御処理に必要な各種のプログラムやデータのほか、ヘッド移動機構、部品供給機構５における位置決め制御に用いられる制御データとしての、Ｘ軸制御パラメータ２７ａ、Ｙ軸制御パラメータ２７ｂ、送りモータ制御パラメータ２７ｃ、ノズル位置データ２７ｄ、ノズルサイズデータ２７ｅ、部品サイズデータ２７ｆを記憶する。

ここでは、Ｘ軸制御パラメータ２７ａ、Ｙ軸制御パラメータ２７ｂ、送りモータ制御パラメータ２７ｃとして、サーボ駆動系において位置決めが完了したことを残留パルスによって判断するために予め設定されるパルス幅、すなわち位置決め完了幅についてのデータが記憶されている。そして本実施の形態においては、個々のサーボ駆動系に固有のデフォルト値としての位置決め完了幅についてのデータに加えて、個々の位置決め動作を効率よく実行するために、所要位置決め精度が異なる複数種類の作業動作についてその都度個別に導出された位置決め完了幅についてのデータを併せて記憶するようにしている。

そして作業動作実行に際しては、位置決め制御部２３は当該作業動作に対応して導出された位置決め完了幅を、当該作業動作を実行する動作機構（ヘッド移動機構、部品供給機構５）においてサーボモータ（Ｘ軸モータ７Ｍ、Ｙ軸モータ６Ｍ、送りモータ１９）を制御するドライバ（Ｘ軸ドライバ７Ｄ、Ｙ軸ドライバ６Ｄ、送りモータドライバ１８）に指示する。そして位置決め監視部２２による位置決め監視は、その都度指示された位置決め完了幅を参照して実行される。

ノズル位置データ２７ｄは、吸着ノズル８ａによって電子部品１６をピックアップする際の吸着ノズル８ａと電子部品１６との相対位置を規定するデータであり、通状は電子部品１６の中心に吸着ノズル８ａが一致するように設定される。ノズルサイズデータ２７ｅは部品実装作業に使用される吸着ノズル８ａのサイズ（ノズル径）に関するデータである。また部品サイズデータ２７ｆは、実装対象となり、キャリアテープ１５から取り出される電子部品１６のサイズ（矩形辺寸法）に関するデータである。これらノズル位置データ２７ｄ、ノズルサイズデータ２７ｅ、部品サイズデータ２７ｆは、図４、図５にて説明したように、Ｘ軸制御パラメータ２７ａ、Ｙ軸制御パラメータ２７ｂ、送りモータ制御パラメータ２７ｃにおける位置決め完了幅を導出する際の基礎データとして用いられる。

ここで図７を参照して、上述の位置決め完了幅と位置決め所要時間との関係について説明する。図７は、サーボ駆動系の軸動作制御において、軸位置を停止目標位置ＳＰで停止させるために位置指令をドライバに対して指令するとともに、動作を停止するために速度指令値を零値にセットした後の軸位置の経時的な変動をグラフで示している。すなわち位置指令に基づき、駆動軸は停止目標位置ＳＰに向かって移動するが、軸動作の慣性により速度指令値が零値となったタイミングｔ０においても軸位置は停止目標位置ＳＰに完全には収束せず、停止目標位置ＳＰを振幅中心とする減衰振動の後に停止に至る。そしてこの減衰振動は、各サーボモータに備えられたエンコーダから出力されるフィードバックパルスによって検出され、位置決め監視部２２によって各時点におけるパルス値と停止目標位置ＳＰとの差を示す偏差が監視される。そしてこの偏差が予め設定された位置決め完了幅以内に収束することにより、位置決め完了と判定される。

このとき、設定される位置決め完了幅の大小により、位置決め精度および位置決め完了までに要する時間が規定される。すなわち図７に示すように、位置決め完了幅をＡ１に設定すると、偏差が位置決め完了幅Ａ１以下となるタイミング、すなわちタイミングｔ０から位置決め所要時間Ｔ１だけ経過したタイミングにて位置決めが完了する。これに対し位置決め完了幅をＡ１よりも大きいＡ２に設定すると、偏差が位置決め完了幅Ａ２以下となるタイミング、すなわちタイミングｔ０から、位置決め所要時間Ｔ１よりも短い位置決め所要時間Ｔ２だけ経過したタイミングにて位置決めが完了する。このように、サーボ駆動系において動作時間を短縮するために位置決め所要時間を極力短くしようとすれば、位置決め完了幅を当該作業動作において作業特性上必要とされる所要位置決め精度に基づいて適切に設定することが望ましい。

このため、本実施の形態においては、ヘッド移動機構、部品供給機構５における位置決め制御に用いられる制御データであるＸ軸制御パラメータ２７ａ、Ｙ軸制御パラメータ２７ｂ、送りモータ制御パラメータ２７ｃとして、予めデフォルト値として各サーボ駆動系に固有に設定される固定パラメータとともに、個別の作業動作における軸制御に用いられる変動パラメータとしての位置決め完了幅Ａを、図５にて示す位置ずれ許容限度Ｌとの対応関係にしたがってパラメータ導出部２４によって導出する。すなわちパラメータ導出部２４は、位置決め完了幅Ａを当該作業動作における所要位置決め精度（ここでは位置ずれ許容限度Ｌとして規定される）に応じて導出する。作業動作実行に際しては、このようにして導出された位置決め完了幅Ａは、制御装置２１によって各サーボ駆動制御系のドライバに指示される。そして位置決め監視部２２は、可動作業ユニット（ヘッド移動機構、部品供給機構５）における可動部（吸着ノズル８ａおよびスプロケット２０）の移動目標位置と現在位置との差を示す偏差を監視して、当該作業動作における所要位置決め精度に基づいて設定される位置決め完了幅Ａ以内に偏差が収束したことを示す位置決め完了信号を出力する機能を有している。

次に図８を参照して、部品実装装置１における位置決め制御方法について説明する。まず設備が起動される（ＳＴ１）。これにより、部品実装装置１を稼働状態にして、部品供給部４の部品供給機構５から取り出した電子部品を基板３に移送搭載する部品実装動作が開始される。この動作開始に際しては、図６に示す各サーボ駆動制御系において、モータ制御パラメータの設定が行われる。すなわち、記憶装置２７に記憶されたＸ軸制御パラメータ２７ａ、Ｙ軸制御パラメータ２７ｂ、送りモータ制御パラメータ２７ｃのデフォルト値が、それぞれのサーボ駆動系のドライバに送信される（ＳＴ２）。

この後、実行する作業内容に応じた生産プログラムの設定が行われ（ＳＴ３）、生産が開始される（ＳＴ４）。そして当該生産の作業動作に必要なパラメータの導出が実行される（ＳＴ５）。すなわち、パラメータ導出部２４が記憶装置２７に記憶されたパラメータ導出用のデータ（ノズル位置データ２７ｄ、ノズルサイズデータ２７ｅ、部品サイズデータ２７ｆ）およびパラメータ演算データ２７ｇに基づき、当該作業動作における位置決め制御に用いられる位置決め完了幅を導出する。そして新たに導出された制御パラメータ（位置決め完了幅）を、現時点においてドライバに設定されている既存の制御パラメータと比較することにより、次回軸制御で、パラメータ変更が必要となるか否かを判断する（ＳＴ６）。

ここで、次回軸制御における所要位置決め制度が異なるため、パラメータ変更が必要であると判断されたならば、パラメータ更新のための処理を位置決め制御部２３によって実行（ＳＴ７）した後、移動を指令する（ＳＴ８）。なお（ＳＴ６）にてパラメータ更新が不要と判断された場合には、既設定の制御パラメータを用いて移動を指令する。次いで当該動作によって対象となる生産作業が終了し、生産プログラムを終了すべきか否かが判断される（ＳＴ９）。

ここで生産プログラムがまだ完了していなければ、（ＳＴ５）に戻って次の作業動作に用いられる制御パラメータの導出のための処理を行い、（ＳＴ６）移行の処理が反復実行される。そして（ＳＴ９）において生産プログラムが終了したことが確認されることにより、部品実装装置１による生産作業を終了する（ＳＴ１０）。そして（ＳＴ８）に示す移動動作での位置決め制御においては、常に軸制御において必要な所要位置決め制度に応じて導出された適正な位置決め完了幅が適用される。

すなわち上述の位置決め制御方法は、基板に電子部品を実装するための部品実装用作業を実行する部品実装用装置において、可動作業ユニットの位置決め制御を行う部品実装用装置における位置決め制御方法であって、位置決め完了幅を当該作業動作における所要位置決め精度に応じてパラメータ導出部２４によって導出し、作業動作実行に際して当該作業動作に対応して導出された位置決め完了幅を位置決め制御部２３によって各ドライバに指示するようにしている。これにより、所要位置決め精度に応じた適切な精度範囲で位置決めを完了させることができ、作業動作の特性からみて不必要に高精度な位置決め動作が排除される。したがって同一のドライバによって駆動されるサーボモータについて作業動作の種類に関わらず位置決め完了幅を一定値に設定していた従来技術と比較して、位置決め制御時間を短縮して生産性を向上させることができる。

なお上記実施の形態においては、基板に電子部品を実装するための部品実装用作業を実行する部品実装用装置として、基板３に電子部品１６を実装する部品実装装置１の例を示したが、本発明の適用はこのような構成の部品実装装置１に限定されるものではなく、サーボモータによって駆動されて部品実装用作業のための作業動作を行う可動作業ユニットを備えたものであれば、本発明を適用することができる。

また図６に示す構成では、制御装置２１に位置決め監視部２２の機能を備えるようにしているが、各サーボ駆動系を構成するドライバ（Ｘ軸ドライバ７Ｄ、Ｙ軸ドライバ６Ｄ、送りモータドライバ１８）に位置決め監視機能が内蔵されている場合には、各ドライバによって位置決め監視を実行させるようにしてもよい。

本発明の電子部品実装用装置および電子部品実装用装置における位置決め制御方法は、位置決め制御時間を短縮して生産性を向上させることができるという効果を有し、基板に電子部品を実装して実装基板を製造する分野に有用である。

１部品実装装置
２基板搬送機構
３基板
４部品供給部
５部品供給機構
６Ａ，６ＢＹ軸テーブル
７Ａ，７ＢＸ軸テーブル
８搭載ヘッド
８ａ吸着ノズル
１５，１５Ａ，１５Ｂキャリアテープ
１６、１６Ａ、１６Ｂ電子部品
１７フィーダ制御部
１８送りモータドライバ
１９送りモータ
Ｌ，Ｌｉｊ位置ずれ許容限度
Ａ，Ａ１，Ａ２位置決め完了幅

Claims

基板に電子部品を実装するための部品実装用作業を実行する部品実装用装置であって、
サーボモータによって駆動されて前記部品実装用作業のための作業動作を行う可動作業ユニットと、
前記可動作業ユニットにおいて作業を実行する可動部の現在位置を示す位置フィードバック情報を取得する現在位置取得部と、
前記位置フィードバック情報に基づいて前記サーボモータを制御するドライバと、
前記可動作業ユニットにおける前記可動部の移動目標位置と現在位置との差を示す偏差を監視して、当該作業動作における所要位置決め精度に基づいて設定される位置決め完了幅以内に前記偏差が収束したことを示す位置決め完了信号を出力する位置決め監視部と、
前記位置決め完了幅を当該作業動作における所要位置決め精度に応じて導出する位置決め完了幅導出部と、
前記作業動作実行に際して当該作業動作に対応して導出された位置決め完了幅を前記ドライバに指示する位置決め制御部とを備えたことを特徴とする部品実装用装置。
サーボモータによって駆動されて前記部品実装用作業のための作業動作を行う可動作業ユニットと、前記可動作業ユニットにおいて作業を実行する可動部の現在位置を示す位置フィードバック情報を取得する現在位置取得部と、前記位置フィードバック情報に基づいて前記サーボモータを制御するドライバと、前記可動作業ユニットにおける前記可動部の移動目標位置と現在位置との差を示す偏差を監視して、当該作業動作における所要位置決め精度に基づいて設定される位置決め完了幅以内に前記偏差が収束したことを示す位置決め完了信号を出力する位置決め監視部とを備え、基板に電子部品を実装するための部品実装用作業を実行する部品実装用装置において、前記可動作業ユニットの位置決め制御を行う部品実装用装置における位置決め制御方法であって、
前記位置決め完了幅を当該作業動作における所要位置決め精度に応じて導出し、
前記作業動作実行に際して当該作業動作に対応して導出された位置決め完了幅を前記ドライバに指示することを特徴とする部品実装用装置における位置決め制御方法。