JP3311397B2 - 部品装着ヘッド衝突回避方法及びそれを使用した部品装着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＸＹ移動する複数の部
品装着ヘッドを有した、部品装着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、各々独立してＸＹ移動する部品装
着ヘッドを備え、基板上に効率良く部品を装着する装置
が種々提案されており、特開平１−１７７９３０号公
報、実開昭６３−１４７２３０号公報等にこのような装
置が記載されている。また、特開平１−１７７９３０号
公報記載の装置では、重複した移動範囲を有する２つの
作業ヘッドの衝突を防止するため、部品を保持して装着
作業域内へ進入する作業ヘッドの動作と、部品の装着作
業を終えて装着作業域外へ退出する作業ヘッドの動作と
を同期させ、２つの作業ヘッドが同時に装着作業域内に
進入できないように制御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特開平１−１７７９３
０号公報記載の作業ヘッド制御方法では、例え、装着作
業域へ進入する方の作業ヘッドの移動距離と、退出する
ほうの作業ヘッドの移動距離との差が最小となるよう
に、各作業ヘッドの装着順序を設定したとしても、装着
作業域内に入ることのできる作業ヘッドは、どちらか一
方のみである。本発明は、複数の作業ヘッドが互いに衝
突回避間隔を越えて接近しない限り、装着作業域内に複
数の作業ヘッドの進入を許し、更なる装着効率の向上を
可能とする部品装着装置において、各作業ヘッドが衝突
を回避する方法を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、複数の部品
装着ヘッドとビーム、及びビーム支持体とを備え、部品
装着ヘッドをビームに対し、ビームの長さ方向に移動可
能に各々取り付け、それら各ビームを、その長さ方向と
直角の方向に移動可能にビーム支持体に支持し、各部品
装着ヘッドと対応するビームとを駆動して、部品供給部
からそれぞれ所望の部品を取り上げ、基板上の所定位置
に移送して装着する部品装着装置において、前記各部品
装着ヘッドの現在の位置を認知し、各部品装着ヘッドが
次に移動する目標位置によって、各ビームに取り付けら
れた部品装着ヘッド同志が衝突を回避できる、ビーム間
の限界間隔まで接近するかどうかを判断し、前記限界間
隔を越えて接近する場合には、前記目標位置までの移動
軌跡が一方のビームより短い他方のビームを目標位置ま
で移動させると共に、前記一方のビームを、その移動距
離のうち限界間隔を越えて移動する距離を残し、かつ限
界間隔を保持できる位置まで移動させその位置にて一時
待機させるか、または、その限界間隔を保持できる位置
まで退避させその位置にて一時待機させることにより、
部品装着ヘッド間の衝突を回避する。

【０００５】さらに、各々ＸＹ移動する複数の部品装着
ヘッドで、部品供給部からそれぞれ所望の部品を取り上
げ、基板上の所定位置に移送して装着する、請求項１に
記載の部品装着ヘッド衝突回避方法を使用した部品装着
装置であって、前記各部品装着ヘッドを、自身の長さ方
向に各々移動可能に支持する複数のビームと、前記各ビ
ームを、その長さ方向と直角の方向に移動可能に支持す
るビーム支持体と、前記各ビームを個々に位置決め移動
させる複数の駆動装置と、前記各ビームのうち一方のビ
ームの他方のビームに向かう側面に設けられ、互いに接
近したことを知らせる衝突警告センサーと、前記各ビー
ムのうち他方のビームの一方のビームに向かう側面に設
けられ、支持された部品装着ヘッド同志が衝突回避限界
距離まで接近したことを知らせる衝突回避センサーと、
前記衝突警告センサーが動作したとき、ビームの移動速
度を減速し、前記衝突回避センサーが動作したとき、ビ
ームの移動を強制停止させる制御装置とを備えたもので
ある。

【０００６】

【作用】一方のビ−ムに他方のビームが衝突回避限界間
隔を越えて接近しようとすると、目標位置までの移動軌
跡が一方のビームより短い他方のビームを目標位置まで
移動させると共に、それぞれのビームの間隔を保持すべ
く、一方のビームが一時移動を停止して待機するか、ま
たは、一方のビームが退避位置に移動する。さらに、各
ビームの対向した側面のうち一方の側面に設けた衝突警
告センサーが、各ビームの接近速度を減速させ、同じく
他方の側面に設けた衝突回避センサーが、さらに接近し
ようとする各ビームを、衝突回避限界間隔を保たせて強
制停止させる。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の実施例に使用する部品装着装
置の斜視図であり、その構成を説明する。部品装着装置
１０は、ベ−ス１１を有し、その上面のテ−ブル部１２
に様々な構成要素を配置している。すなわち１３はテ−
ブル部１２の中央を通るコンベア、１４はコンベア１３
の片側に配置された第１部品供給部、１５はコンベア１
３の反対側に配置された第２部品供給部である。コンベ
ア１３は基板１の送り込み及び送り出しと、装着位置に
おける基板１の位置決めの役割を担う。第１部品供給部
１４は複数の部品供給装置１６を横１列に並べたもので
ある。個々の部品供給装置１６は、部品を一定ピッチで
収納した部品テ−プをもって部品供給を行うタイプのも
のであるが、この種供給装置は文献例も多く（例：米国
特許第４，７３５，３４１号）、周知のものであるから
詳細な説明は省略する。第２部品供給部１５も、複数の
部品供給装置１７をコンベア１３の送り方向に沿って横
１列に並べたものである。部品供給装置１７は傾斜した
スティック状マガジンから部品を送り出すものであり、
これまた文献に種々紹介され（例：米国特許第４，７３
１，９２３号）、周知であるから詳細な説明を省略す
る。

【０００８】テ−ブル部１２の両端には、水平、かつコ
ンベア１３と直角に延びる支持梁２０、２１を、テ−ブ
ル面から所定高さ持ち上げて設置する。支持梁２０、２
１は互いに平行であり、それぞれの上面にレ−ル２２を
固定する。レ−ル２２の１本毎に２個のスライダ２３を
配設し、支持梁２０側のスライダと支持梁２１側のスラ
イダを１個づつペアにして、これらにビ−ム２４、２５
の各両端部を固定する。これによりビ−ム２４、２５
は、ビ−ム自身の長さ方向と直角の方向に移動できるよ
う支持されたことになる。ビ−ム２４、２５の移動は、
各１対づつの送りねじにより行う。支持梁２０、２１の
両端には立ち上がり壁２６、２７、２８、２９を設け、
その外面にパルスモ−タ３０、３１、３２、３３を固定
する。パルスモ−タ３０、３１、３２、３３はそれぞれ
送りねじ（ボ−ルねじ）３４、３５、３６、３７を連結
している。送りねじ３４、３６はビ−ム２４の両端下面
に固定した図示しないナットに連結し、送りねじ３５、
３７はビ−ム２５の両端下面に固定した図示しないナッ
トに連結する。パルスモ−タ３０、３２を回転させれば
ビ−ム２４が移動し、パルスモ−タ３１、３３を回転さ
せればビ−ム２５が移動する。当然のことながら、ビ−
ム２４、２５は平行移動しなければならず、そのような
動きが生じるように両側のパルスモ−タを制御しなけれ
ばならない。その移動の方向はビ−ムの長さ方向あるい
はコンベア１３の基板送り方向と直角であり、この場合
これをＹ方向とする。

【０００９】図２はビームの支持構造及び送り構造を示
す上面図であり、ビ−ム２４、２５の下面には図示しな
いレ−ルを固定し、これにスライダ４４、４５を取り付
ける。スライダ４４、４５を移動させるのは送りねじ
（ボ−ルねじ）４６、４７である。送りねじ４６、４７
はビ−ム２４、２５の下面に取り付けられたパルスモ−
タ４８、４９によって回転を与えられる。送りねじ４
６、４７が回転するとスライダ４４、４５はビ−ム２
４、２５の長さ方向に移動する。これがＸ方向となる。

【００１０】スライダ４４、４５は部品装着ヘッド５
０、５１を支持する。部品装着ヘッド５０、５１はいず
れも真空吸着ノズル５２を有し、内蔵したエアシリンダ
（図示せず）によりこれに高さ変位（Ｚ方向変位）を与
え、同じく内蔵したパルスモ−タ（図示せず）によりＺ
方向まわりの角度変位（シ−タ変位）を与える。

【００１１】６０は両ビームの間隔が警戒距離（衝突回
避限界距離に達するまでの、余裕を見込んだ距離）に達
したことを検知する衝突警告センサーで、実施例の場
合、ビーム２４のビーム２５に向かう側面に取り付け
る。衝突警告センサー６０は、距離設定型反射光検出方
式のフォトセンサーであり、図２に示すように、検出光
を一定の角度で投光し、一定距離離れた位置から反射さ
れた検出光のみを受光して、その一定距離離れた位置に
物体が存在するかどうかを判断する。すなわち、ビーム
２４にビーム２５が警戒距離にまで接近したとき、この
接近を検出し、後述する制御部に検出結果を伝達する。

【００１２】６１は両ビームの間隔が衝突回避限界距離
に達したことを検知する衝突回避センサーで、実施例の
場合、ビーム２５のビーム２４に向かう側面に取り付け
る。衝突回避センサー６１は、衝突警告センサー６０と
同様に、距離設定型反射光検出方式のフォトセンサーで
あり、ビーム２５にビーム２４が衝突回避限界距離にま
で接近したとき、この接近を検出し、後述する制御部に
検出結果を伝達する。

【００１３】７０は部品装着装置１１を動作制御する制
御部であり、パルスモータ３０、３２と、３１、３３を
駆動して、ビーム２４、２５を数値制御（Ｙ方向）し、
かつパルスモータ４８、４９を駆動して、部品装着ヘッ
ド５０、５１を数値制御（Ｘ方向）する際、図３に示す
フローチャートのプログラムを実行して、ソフトウェア
上で両部品装着ヘッド間の衝突防止を図る。また、制御
部７０は、前述した衝突警告センサー６０のビーム検出
信号により、両ビームの移動速度を減速させ、衝突回避
センサー６１のビーム検出信号により、両ビームの移動
を強制停止させる機能を有している。

【００１４】部品装着装置１０の動作は次のようにな
る。まず制御部７０は、コンベア１３を駆動し、一方の
側から基板１を運び込ませ、所定位置に位置決めさせ
る。この基板１の、部品を装着されるべき個所には既に
接着剤が塗布されている。ここで制御部７０は、パルス
モ−タ３０、３２のペア、またはパルスモ−タ３１、３
３のペアを駆動し、ビ−ム２４または２５にＹ方向の動
きを与える。パルスモ−タ４８または４９を駆動すれ
ば、部品装着ヘッド５０または５１にＸ方向の動きも与
えることになる。こうして部品装着ヘッド５０、５１に
ＸＹ方向の動きを与え、真空吸着ノズル５２を所定の部
品供給装置の上に位置させる。部品装着ヘッド５０は第
１部品供給部１４に割り当てられており、選択された部
品供給装置１６に向け真空吸着ノズル５２を降下させ、
部品をピックアップする。部品ピックアップ後制御部７
０は、部品装着ヘッド５０に内蔵されたパルスモ−タを
駆動し、真空吸着ノズル５２がピックアップした部品
に、水平面内の所定の角度変位を与え、かつ部品装着ヘ
ッド５０、５１に前述のＸＹ方向の動きを与えて、その
部品を基板上の装着位置へ移送させる。そして、内蔵す
るエアシリンダを駆動して真空吸着ノズルを下降させ、
部品を基板１に装着する。

【００１５】第２部品供給部１５から部品を取り出す必
要がある場合、制御部７０は、部品装着ヘッド５１を目
的の部品供給装置１７の上に移動させる。そして部品を
ピックアップし、同様に基板１の所定位置に装着する。
制御部７０は、予定された部品装着作業が終了すると、
コンベア１３に作業済み基板を送り出させ、新しい基板
を運び込ませる。

【００１６】このような部品装着装置の動作において
は、部品装着ヘッドが各ビーム２４、２５のレールに沿
ってＹ方向移動する限り、ビーム２４、２５が一定距離
以上接近しなければ、部品装着ヘッド同志が衝突するこ
とはない。この点に着目して、制御部７０は、ビーム同
志が、部品装着ヘッドの衝突を回避できる限界間隔を越
えて接近しないように、各ビームのＹ方向移動を、図３
のフローチャートに示すプログラムで、補正制御する。

【００１７】（ａのステップ）装着作業を実行している
間、制御部７０は、或る装着ステップにおいて、各部品
装着ヘッド５０、５１の現在位置（ＸＹ座標値）を認知
する。

【００１８】（ｂのステップ）各部品装着ヘッドが、認
知された現在位置から次へ移動する先のＸＹ座標値を確
認する。この時、各ヘッドが辿る移動軌跡を比較し、そ
の長短がどちらであるかを記憶しておく。

【００１９】（Ｃのステップ）各ビームの移動先間の間
隔（Ｙ座標値）が、各ビームに取り付けられた部品装着
ヘッド同志が衝突を回避できる、ビーム間の限界間隔を
越えるかどうかを判断する。

【００２０】（ｄのステップ）ｃのステップで、衝突回
避限界間隔を越えないと判断された場合、すなわち、目
標位置に移動しても衝突回避限界間隔を侵すことがない
場合には、装着プログラム通りに、両部品装着ヘッドを
その目標位置に移動させる。

【００２１】（ｅのステップ）ｃのステップで、衝突回
避限界間隔を越えると判断された場合、すなわち、目標
位置に移動すると衝突回避限界間隔を侵す場合には、ま
ず、ｂのステップで移動軌跡が短いと判断した方の部品
装着ヘッドを、その目標位置に移動させる。

【００２２】（ｆのステップ）移動軌跡の短い方の部品
装着ヘッドの移動を開始させながら、その部品装着ヘッ
ドを持つビームの、移動して行こうとする衝突回避限界
領域（そのビームと衝突回避限界間隔とで囲まれた領
域）内に、他方のビームが存在するかどうかを判断す
る。

【００２３】（ｇのステップ）目標位置へ移動していく
方の衝突回避限界領域内に、他方のビームが存在する場
合には、その他方のビーム、すなわち移動軌跡の長い方
の部品装着ヘッド側ビームを、衝突回避限界間隔を保つ
ことのできる退避位置（衝突回避限界領域を侵す距離分
だけ遠ざけた位置）へ一旦移動させ、そこで待機させ
る。目標位置へ移動していく方の衝突回避限界領域内
に、他方のビームが存在しない場合には、他方のビーム
を、衝突回避限界領域に侵入して移動しようとする距離
を残して、衝突回避限界領域を保持できる位置まで移動
させ、その位置にて一時待機させる。この衝突回避を行
って、次の装着動作に移行させる。

【００２４】さらに、制御部７０は、前述の衝突回避方
法に加え、衝突警告センサー６０と衝突回避センサー６
１によっても、衝突回避動作を行わせる。すなわち、ビ
ーム２４、２５が衝突警戒距離に達すると、衝突警告セ
ンサー６０がビーム２５の存在を検出して制御部７０に
伝達し、制御部７０は、両ビームの移動速度を減速させ
る。さらに両ビームが接近して、衝突回避限界間隔に達
すると、衝突回避センサー６１がビーム２４の存在を検
出して制御部７０に伝達し、制御部７０は、両ビームを
強制的に停止させる。

【００２５】本実施例において使用した部品装着装置
は、ビームを２本としたが、それを越える複数本のビー
ムを備える場合であっても、上述した衝突回避方法を適
用可能である。また、この部品装着装置では、各ビーム
の両端部を、左右一対の支持梁上に支持し、かつその上
に敷かれた左右並行のレール上を移動させて、Ｙ方向の
変位を与え、部品装着ヘッドをビームの長さ方向に移動
させて、Ｘ方向の変位を与える構造としたが、基台１１
の中央を左右に跨ぐ支持梁を設け、これに直交する形で
各ビームの中央部分を左右移動可能に吊り下げて、Ｘ方
向の変位を与え、部品装着ヘッドをビームの長さ方向に
移動させて、Ｙ方向の変位を与える構造であっても、Ｙ
方向の代わりにＸ方向に着目して、各ビームの衝突を同
様に回避すればよい。

【００２６】さらに、本実施例においては、衝突警告セ
ンサ−を、各ビームの対向する側面の一方に１個、衝突
回避センサ−を他方の側面に１個、それぞれ配置するこ
ととしたが、これを片方のみの配置とし、そのセンサー
のビーム検出信号により、衝突警告と衝突回避を行うよ
うに制御してもよい。また、安全性を考慮して、ビーム
の対向する側面それぞれに、衝突警告センサーと衝突回
避センサ−とを配置し、各センサーの片方が故障して
も、衝突警告あるいは衝突回避動作に支障がないように
配慮することもできる。

【００２７】

【発明の効果】本発明により、それぞれＸＹ移動する部
品装着ヘッドが、衝突回避限界間隔を越えて接近しよう
とした場合には、目標位置までの移動軌跡が一方のビー
ムより短い他方のビームを目標位置まで移動させると共
に、それぞれのビームの間隔を保持すべく、一方のビー
ムが一時移動を停止して待機するか、または、いずれか
のビームが退避位置に移動して待機するため、移動軌跡
が短いほうのビームを目標位置まで移動させ、部品装着
を先行して行わせて部品装着時間を極力短くすることが
できると共に、ビーム同志が衝突することがない。さら
に、衝突警告センサーと衝突回避センサーとはそれぞれ
のビームの対向した側面にそれぞれ分けて設けられてい
るので、それぞれのビームのバランスを良好に保つこと
ができ、また、それぞれ移動が異なるビームの移動が原
因で衝突警告センサーと衝突回避センサーとが同時に故
障することを回避できると共に、衝突警告センサーと衝
突回避センサーの働きにより、ビームの駆動装置等に異
常が発生して暴走するような場合が発生しても、部品装
着ヘッド間の衝突を阻止できる。また、本発明の衝突回
避方法により、装着作業域内に複数の部品装着ヘッドの
進入を許しても、衝突が発生せず、かつ待機中の部品装
着ヘッド間の距離を極力短くすることができ、装着効率
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に使用する部品装着装置の斜視
図である。

【図２】部品装着装置のビ−ムの支持構造及び送り構造
を示す上面図である。

【図３】実施例を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１ 基板 １０ 部品装着装置 ５０ 部品装着ヘッド ５１ 部品装着ヘッド ２４ ビ−ム ２５ ビ−ム ２０ 支持梁（ビ−ムの支持体） ２１ 支持梁（ビ−ムの支持体） ３４ 送りねじ ３５ 送りねじ ３６ 送りねじ ３７ 送りねじ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−178596（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−151949（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−51779（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−242807（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−8014（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−298086（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−274997（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−221407（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−215199（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−27314（ＪＰ，Ａ) 特公 昭48−35555（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23P 19/00 - 21/00 H05K 13/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の部品装着ヘッドとビーム、及びビ
   ーム支持体とを備え、部品装着ヘッドをビームに対し、
   ビームの長さ方向に移動可能に各々取り付け、それら各
   ビームを、その長さ方向と直角の方向に移動可能にビー
   ム支持体に支持し、各部品装着ヘッドと対応するビーム
   とを駆動して、部品供給部からそれぞれ所望の部品を取
   り上げ、基板上の所定位置に移送して装着する部品装着
   装置において、 前記各部品装着ヘッドの現在の位置を認知し、各部品装
   着ヘッドが次に移動する目標位置によって、各ビームに
   取り付けられた部品装着ヘッド同志が衝突を回避でき
   る、ビーム間の限界間隔まで接近するかどうかを判断
   し、前記限界間隔を越えて接近する場合には、前記目標
   位置までの移動軌跡が一方のビームより短い他方のビー
   ムを目標位置まで移動させると共に、前記一方のビーム
   を、その移動距離のうち限界間隔を越えて移動する距離
   を残し、かつ限界間隔を保持できる位置まで移動させそ
   の位置にて一時待機させるか、または、その限界間隔を
   保持できる位置まで退避させその位置にて一時待機させ
   ることにより、部品装着ヘッド間の衝突を回避する部品
   装着ヘッド衝突回避方法。
2. 【請求項２】 各々ＸＹ移動する複数の部品装着ヘッド
   で、部品供給部からそれぞれ所望の部品を取り上げ、基
   板上の所定位置に移送して装着する、請求項１に記載の
   部品装着ヘッド衝突回避方法を使用した部品装着装置で
   あって、 前記各部品装着ヘッドを、自身の長さ方向に各々移動可
   能に支持する複数のビームと、 前記各ビームを、その長さ方向と直角の方向に移動可能
   に支持するビーム支持体と、 前記各ビームを個々に位置決め移動させる複数の駆動装
   置と、前記各ビームのうち一方のビームの他方のビームに向か
   う側面に設けられ、 互いに接近したことを知らせる衝突
   警告センサーと、前記各ビームのうち他方のビームの一方のビームに向か
   う側面に設けられ、 支持された部品装着ヘッド同志が衝
   突回避限界距離まで接近したことを知らせる衝突回避セ
   ンサーと、 前記衝突警告センサーが動作したとき、ビームの移動速
   度を減速し、前記衝突回避センサーが動作したとき、ビ
   ームの移動を強制停止させる制御装置とを備えることを
   特徴とする部品装着装置。