JP4737205B2 - 部品実装機の制御方法及び制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、出力した指令信号に基づいてアクチュエータを作動させてビーム上で移載ヘッドを移動させる部品実装機の制御方法及び制御装置に関するものである。

部品実装機は、基板を搬送して基台上の所定位置に位置決めする基板搬送コンベアと、基台上に設けられたＸＹロボットによって基台の上方を水平方向に移動自在な移載ヘッドを備えており、基板搬送コンベアによって位置決めされた基板上に、移載ヘッドによりピックアップした部品を搭載させる構成となっている。ＸＹロボットは直交する水平面内の２軸方向にビームを有し、基台上に固定された一方のビーム（Ｙ軸ビーム）に沿ってこれと直交する他方のビーム（Ｘ軸ビーム）が移動し、更にＸ軸ビーム上を移動体が移動するようになっている。Ｙ軸ビームに対するＸ軸ビームの移動及びＸ軸ビームに対する移動体の移動はそれぞれ、部品実装機が備える制御装置より出力される指令信号に基づいて電動モータやリニアモータ等のアクチュエータを作動させることによって行われる。

上記ＸＹロボットのように、出力した指令信号に基づいてアクチュエータを作動させてビーム上で移動体を移動させるロボットにおいて、移動体をビーム上の２地点間で移動させると、移動体は停止状態から加速移動を開始し、その後減速移動を行ってビーム上に停止することになるが、その間、移動体の速度が急激に変化するとき（加速度が変化するとき）、ロボットには自身を加振する加振力が生じ、ロボットはこの加振力を受けて振動する。この振動はロボットの固有周期で振動するので収斂時間が長く、ロボットの作動制御には極めて有害な残留振動となる。特に、移動体の移動開始から停止までに要する時間（移動時間）がロボットの固有周期に近接するときはロボットに生ずる残留振動の振幅が大きくなることが知られている。このため従来、ビーム上の２地点間で移動体を移動させるときの移動体の移動時間がロボットの固有周期に近接しており、ロボットに生ずる残留振動の振幅が大きくなるおそれのある状況下において、ロボットに生ずる残留振動を低減するための種々の方法が提案されており、例えば、下記の特許文献１には、移動体を２地点間で移動させるときの移動速度を変えて残留振動の大きさ（振幅）を求め、残留振動の大きさが極小となる最短の移動時間で移動体を移動させる技術が開示されている。
特表２００３−５１７１６７号公報

しかしながら、上記のように、残留振動の振幅が極小となる移動時間を求めてそのような移動時間で移動体を移動させるものでは、移動体の移動時間が本来の適切な移動時間に対して長くなったり短くなったりする。移動体の移動時間が本来の適切な移動時間よりも長くなった場合にはタクトタイムの損失が発生して生産性が低下するおそれがあり、移動体の移動時間が本来の適切な移動時間よりも短くなった場合には急激な加速（或いは減速）によって加振力が大きくなり、装置の剛性や強度に与える影響が大きくなるという問題がある。

そこで本発明は、ビーム上の２地点間で移載ヘッドを移動させるときの移載ヘッドの移動時間がロボットの固有周期に近接している場合であっても移載ヘッドの移動時間を本来の適切な時間に保持することができる部品実装機の制御方法及び制御装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の部品実装機の制御方法は、出力した指令信号に基づいてアクチュエータを作動させてビーム上で移載ヘッドを水平面内で直交するＸ軸方向とＹ軸方向に移動させ、パーツフィーダの部品をピックアップして基板上に搭載するロボットから成る部品実装機の制御方法であって、ビーム上の第１の位置に停止している移載ヘッドをビーム上の第２の位置まで移動させて停止させるとき、移載ヘッドを第１の位置から起動させて所定速度まで加速移動させる加速移動指令信号、移載ヘッドを前記所定速度で定速移動させる定速移動指令信号、移載ヘッドを前記所定速度から減速移動させて第２の位置に停止させる減速移動指令信号をこの順で出力し、加速移動指令信号の出力継続時間及び減速移動指令信号の出力継続時間をそれぞれロボットの固有周期の２５％以下とする。

請求項２に記載の部品実装機の制御装置は、出力した指令信号に基づいてアクチュエータを作動させてビーム上で移載ヘッドを水平面内で直交するＸ軸方向とＹ軸方向に移動させ、パーツフィーダの部品をピックアップして基板上に搭載するロボットから成る部品実装機の制御装置であって、ビーム上の第１の位置に停止している移載ヘッドをビーム上の第２の位置まで移動させて停止させるとき、移載ヘッドを第１の位置から起動させて所定速度まで加速移動させる加速移動指令信号、移載ヘッドを前記所定速度で定速移動させる定速移動指令信号、移載ヘッドを前記所定速度から減速移動させて第２の位置に停止させる減速移動指令信号をこの順で出力し、加速移動指令信号の出力継続時間及び減速移動指令信号の出力継続時間をそれぞれロボットの固有周期の２５％以下とする。

本発明によれば、移載ヘッドが加速移動を開始したときに発生する加振力によって生ずる振動と、移載ヘッドが加速移動を終了したときに発生する加振力によって生ずる振動が重なり合うとき、各振動の１周期のうち、両振動が同位相で重なり合う時間よりも両振動が逆位相で重なり合う時間の方が長くなり、また、移載ヘッドが減速移動を開始したときに発生する加振力によって生ずる振動と、移載ヘッドが減速移動を終了したときに発生する加振力によって生ずる振動が重なり合うとき、各振動の１周期のうち、両振動が同位相で重なり合う時間よりも両振動が逆位相で重なり合う時間の方が長くなるので、ロボットに生ずる残留振動の振幅は全体として大きく低減される。このため、ビーム上の２地点間で移載ヘッドを移動させるときの移載ヘッドの移動時間がロボットの固有周期に近接しており、ロボットに生ずる残留振動の振幅が大きくなるおそれのある状況下であっても、移載ヘッドの移動時間を変える必要がなく、移動時間を本来の適切な時間に保持することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施の形態における部品実装機の平面図、図２は本発明の一実施の形態における部品実装機の移載ヘッドの拡大正面図、図３は本発明の一実施の形態における部品実装機の制御系統を示すブロック図、図４は本発明の一実施の形態における部品実装機の制御装置から指令信号を入力したときの（ａ）指令信号を示すグラフ（ｂ）移動ステージの移動速度を示すグラフ（ｃ）移動ステージの加速度を示すグラフ（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ）ＸＹロボットに生ずる振動を示すグラフ、図５は本発明の一実施の形態における部品実装機の制御装置から指令信号を入力したときの（ａ）指令信号を示すグラフ（ｂ）移動ステージの移動速度を示すグラフ（ｃ）移動ステージの加速度を示すグラフ（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ）ＸＹロボットに生ずる振動を示すグラフ（ｉ）ＸＹロボットに生ずる振動の実測結果を示すグラフ、図６は本発明の一実施の形態における部品実装機の制御装置から参考例としての指令信号を入力したときの（ａ）指令信号を示すグラフ（ｂ）移動ステージの移動速度を示すグラフ（ｃ）移動ステージの加速度を示すグラフ（ｄ），（ｅ），
（ｆ），（ｇ），（ｈ）ＸＹロボットに生ずる振動を示すグラフ（ｉ）ＸＹロボットに生ずる振動の実測結果を示すグラフ、図７はＸＹロボットに生ずる振動の実測結果を示すグラフである。

図１において、部品実装機１は基台２上に基板搬送コンベア３を備えており、この基板搬送コンベア３によって基板４が水平面内の一の方向（Ｘ軸方向）に搬送される。基板搬送コンベア３の上方にはＸＹロボット５が設けられており、このＸＹロボット５によって２つの移載ヘッド６がそれぞれ独立して水平面内（ＸＹ面内）で移動される。

ＸＹロボット５はＸ軸方向と水平に直交する方向（Ｙ軸方向）に延びたＹ軸ビーム５ａ、Ｙ軸ビーム５ａに一端部が支持されて水平に延び、Ｙ軸ビーム５ａ上をＹ軸方向に移動自在な２つのＸ軸ビーム５ｂ及び各Ｘ軸ビーム５ｂ上をＸ軸方向に移動自在に設けられた移動ステージ５ｃから成っている。

図１及び図２において、各移載ヘッド６はそれぞれ移動ステージ５ｃに取り付けられており、各移載ヘッド６には複数のノズルシャフト７が上下方向（Ｚ軸方向とする）の下方に延びて設けられている。各ノズルシャフト７の下端部には円筒状のノズルホルダ８が設けられており、各ノズルホルダ８には吸着ノズル９が着脱自在に取り付けられている。

図１において、基板搬送コンベア３の側方領域には移載ヘッド６に部品Ｐ（図２）を供給する部品供給部としての複数のパーツフィーダ１０がＸ軸方向に並んで設けられている。また、移載ヘッド６には撮像面を下方に向けた基板カメラ１１が設けられており、基台２上には撮像面を上方に向けた部品カメラ１２が設けられている。

図３において、部品実装機１には、基板搬送コンベア３を駆動する搬送コンベア駆動モータ１３ａ、各Ｘ軸ビーム５ｂをＹ軸ビーム５ａに沿って移動させるＸ軸ビーム移動機構１３ｂ、各移動ステージ５ｃをＸ軸ビーム５ｂに沿って移動させる移動ステージ移動機構１３ｃ、各吸着ノズル９を個別に昇降及び上下軸（Ｚ軸）回りに回転させるノズル駆動機構１３ｄ及び各吸着ノズル９に吸着（ピックアップ）動作を行わせるノズル吸着機構１３ｅが備えられている。

これら搬送コンベア駆動モータ１３ａ、Ｘ軸ビーム移動機構１３ｂ、移動ステージ移動機構１３ｃ、ノズル駆動機構１３ｄ及びノズル吸着機構１３ｅはその部品実装機１に備えられた制御装置１４によって作動制御がなされ、基板搬送コンベア３による基板４の搬送及び位置決めや、移載ヘッド６による部品Ｐのピックアップ及びその部品Ｐの基板４への搭載等が行われる。また、基板カメラ１１及び部品カメラ１２は制御装置１４によりその作動制御がなされ、基板カメラ１１及び部品カメラ１２からの撮像結果は制御装置１４に入力される。

図３において、制御装置１４に繋がる記憶装置１５には、基板４上に搭載される部品Ｐの基板４上の目標搭載位置の座標等の種々のデータが記憶されている。

このような部品実装機１において基板４に部品Ｐを実装するには、制御装置１４は先ず搬送コンベア駆動モータ１３ａを作動させ、基板搬送コンベア３による基板４の搬送と基台２に対する基板４の所定位置への位置決めを行う。そして、Ｘ軸ビーム移動機構１３ｂ及び移動ステージ移動機構１３ｃを作動させて移動ステージ５ｃの（すなわち移載ヘッド６の）移動を行い、基板４の上方に移動させた基板カメラ１１により基板４の隅に設けられた位置決めマーク（図示せず）を画像認識させる。基板カメラ１１が画像認識した位置決めマークの画像情報は制御装置１４に送られ（図３）、制御装置１４はこの基板カメラ１１から送られた画像情報に基づいて位置決めマークが予め定められた基準の位置からど
れだけずれているかの判断を行い、基板４の位置ずれを検出する。

制御装置１４は、基板４の位置ずれを検出したら移載ヘッド６をパーツフィーダ１０の上方に移動させ、吸着ノズル９によりパーツフィーダ１０の部品供給口１０ａ（図１）に供給されている部品Ｐを吸着（ピックアップ）させる。そして、吸着ノズル９に吸着された部品Ｐが部品カメラ１２の上方（部品カメラ１２の視野内）を通過するように移載ヘッド６を移動させ、部品カメラ１２に部品Ｐの下面の画像認識（撮像）を行わせる。この部品カメラ１２の画像認識によって得られた部品Ｐの下面の画像情報は制御装置１４に送られ（図３）、制御装置１４はこの部品カメラ１２から送られた画像情報に基づいて部品Ｐが吸着ノズル９に対してどれだけずれているかの判断を行い、部品Ｐの吸着ノズル９に対するずれ（吸着ずれ）を検出する。

制御装置１４は、上記のように基板４位置ずれと部品Ｐの吸着ずれを検出したら、吸着ノズル９に吸着されている部品Ｐをその部品Ｐに対して与えられている目標搭載位置のデータに基づいて基板４上に搭載する。このとき制御装置１４は検出された基板４の位置ずれと部品Ｐの位置ずれが修正されるように目標搭載位置のデータの補正を行うので、部品Ｐは基板４上の正しい位置に搭載される。

部品実装機１の制御装置１４は、予め記憶した実装動作プログラムに基づいて基板搬送コンベア３や移載ヘッド６の作動制御を行い、基板４の搬送方向の上流側から送られてきた基板４に対して上記のような部品Ｐの搭載を行って下流側に搬出する一連の部品実装動作を繰り返し実行する。

このような部品実装機１において、Ｘ軸ビーム５ｂ上で移載ヘッド６を移動させる（すなわち移動体をビーム上で移動させる）場合には、移動ステージ５ｃ（移動体）をＸ軸ビーム５ｂ（ビーム）上の第１の位置と第２の位置との間で移動させる２地点間移動となる。このような移載ヘッド６のＸ軸ビーム５ｂ上での２地点間移動を行うとき、制御装置１４は、移動ステージ５ｃをＸ軸ビーム５ｂ上で移動させるアクチュエータである移動ステージ移動機構１３ｃに対し、図４（ａ）又は図５（ａ）に示すように、移動ステージ５ｃを第１の位置から起動させて所定速度まで加速移動させる（移動ステージ５ｃの移動速度を０から所定速度まで上昇させる）加速移動指令信号Ｓ１、移動ステージ５ｃを上記所定速度で定速移動させる（移動ステージ５ｃの移動速度を上記所定速度に保持する）定速移動指令信号Ｓ２、移動ステージ５ｃを上記所定速度から減速移動させて第２の位置に停止させる（移動ステージ５ｃの移動速度を上記所定速度から０まで下降させる）減速移動指令信号Ｓ３をこの順で出力する。

ここで、加速移動指令信号Ｓ１の出力継続時間をｔ１、定速移動指令信号Ｓ２の出力継続時間をｔ２、減速移動指令信号Ｓ３の出力継続時間をｔ３とし、加速移動指令信号Ｓ１の出力開始から減速移動指令信号Ｓ３の出力停止までのトータルの時間を指令信号出力継続時間ｔ（＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）とする。この指令信号出力継続時間ｔは、移動ステージ５ｃを２地点間で移動させるのに要する時間（すなわち移動ステージ５ｃの移動時間）に等しく、移動ステージ５ｃのＸ軸ビーム５ｂ上での移動距離に応じて変化するものであるが、この実施形態では、指令信号出力継続時間ｔがＸＹロボット５の固有周期（ＸＹロボット５の固有振動数の周期）Ｔに近接している状況にあるものとする。

制御装置１４が上記３つの指令信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をこの順で出力したときの信号の波形は、指令信号出力継続時間ｔに対する各時間ｔ１，ｔ２，ｔ３の割合に応じて変化する。例えば、図４（ａ）は加速移動指令信号Ｓ１の出力継続時間ｔ１及び減速移動指令信号Ｓ３の出力継続時間ｔ３をともにＸＹロボット５の固有周期Ｔの２５％とした場合の例であり、図５（ａ）は加速移動指令信号Ｓ１の出力継続時間ｔ１及び減速移動指令信号Ｓ
３の出力継続時間ｔ３をともにＸＹロボット５の固有周期Ｔの２５％未満（ここでは固有周期Ｔ＝４０ミリ秒に対してｔ１＝ｔ３＝７ミリ秒としており、時間ｔ１及びｔ３の固有周期Ｔに対する割合はともに１７．５％）とした場合の例である。また、図６（ａ）は参考として、加速移動指令信号Ｓ１の出力継続時間ｔ１及び減速移動指令信号Ｓ３の出力継続時間ｔ３を、仮にＸＹロボット５の固有周期Ｔの５０％とした（したがって定速移動指令信号Ｓ２の出力継続時間はｔ２＝０）場合の例である。

図４（ａ），図５（ａ）に示す指令信号に従って移動ステージ５ｃが移動するときの移動ステージ５ｃの移動速度は図４（ｂ），図５（ｂ）のようになる。すなわち、移動ステージ５ｃの移動速度は加速移動指令信号Ｓ１の出力継続時間ｔ１の間は増大し、定速移動指令信号Ｓ２の出力継続時間ｔ２の間は一定であり、減速移動指令信号Ｓ３の出力継続時間ｔ３の間は減少する。

また、図６（ａ）に示す指令信号に従って移動ステージ５ｃが移動するときの移動ステージ５ｃの移動速度は図６（ｂ）のようになる。すなわち、移動ステージ５ｃの移動速度は加速移動指令信号Ｓ１の出力継続時間ｔ１の間は増大し、減速移動指令信号Ｓ３の出力継続時間ｔ３の間は減少する。

また、図４（ａ），図５（ａ）に示す指令信号に従って移動ステージ５ｃが移動するときの移動ステージ５ｃの加速度は図４（ｃ），図５（ｃ）のようになる。すなわち、移動ステージ５ｃの加速度は加速移動指令信号Ｓ１の出力とともにステップ状に増大（この方向を正方向とする）して出力継続時間ｔ１の間一定値を保った後、加速移動指令信号Ｓ１の出力停止とともにステップ状に減少して定速移動指令信号Ｓ２が出力されている間、値は０となる。そして、減速移動指令信号Ｓ３の出力とともにステップ状に減少（負方向にステップ状に増大）して出力継続時間ｔ３の間一定値を保った後、減速移動指令信号Ｓ３の出力停止とともにステップ状に増大（負方向にステップ状に減少）して値は０となる。

また、図６（ａ）に示す指令信号に従って移動ステージ５ｃが移動するときの移動ステージ５ｃの加速度は図６（ｃ）のようになる。すなわち、移動ステージ５ｃの加速度は加速移動指令信号Ｓ１の出力とともにステップ状に増大（この方向を正方向とする）して出力継続時間ｔ１の間一定値を保った後、加速移動指令信号Ｓ１の出力停止とともにステップ状に減少し、その直後に減速移動指令信号Ｓ３の出力とともにステップ状に減少（負方向にステップ状に増大）して出力継続時間ｔ３の間一定値を保った後、減速移動指令信号Ｓ３の出力停止とともにステップ状に増大（負方向にステップ状に減少）して値は０となる。

制御装置１４から図４（ａ）又は図５（ａ）に示すような台形形状の指令信号が出力されると、移動ステージ５ｃは第１の位置に停止していた状態から起動して時間ｔ１の間加速移動を行い、定速移動に移る。そして、時間ｔ２の間定速移動を行ったあと減速を開始し、時間ｔ３の間減速移動を行って第２の地点に停止する。一方、制御装置１４から図６（ａ）に示すような三角形形状の指令信号が出力されると、移動ステージ５ｃは第１の位置に停止していた状態から起動して時間ｔ１の間加速移動を行い、その後すぐに減速を開始する。そして、時間ｔ３の間減速移動を行って第２の地点に停止する。このように、移動ステージ５ｃの２地点間移動における移動開始から停止までに要する時間、すなわち移動ステージ５ｃの移動時間は、指令信号出力継続時間ｔに等しい。

移動ステージ５ｃの速度が急激に変化するとき（加速度が変化するとき）、ＸＹロボット５には自身を加振する加振力が生じ、ＸＹロボット５はこの加振力を受けて自身の固有周期Ｔで振動する。したがって、ＸＹロボット５には、移動ステージ５ｃが停止状態から加速移動を開始したとき、加速度が正方向に増大することによって発生する加振力による
振動Ｖ１（図４（ｄ），図５（ｄ）及び図６（ｄ））が生じ、加速移動している移動ステージ５ｃが加速移動を終了したとき、加速度が正方向に減少することによって発生する加振力による振動Ｖ２（図４（ｅ），図５（ｅ）及び図６（ｅ））が生じ、その後移動ステージ５ｃが減速移動を開始したとき、加速度が正方向に減少することによって発生する加振力による振動Ｖ３（図４（ｆ），図５（ｆ）及び図６（ｆ））が生じ、減速移動している移動ステージ５ｃが減速移動を終了して停止したとき、加速度が正方向に増大することによって発生する加振力による振動Ｖ４（図４（ｇ），図５（ｇ）及び図６（ｇ））が生ずる。これらの振動Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の周期はいずれもＸＹロボット５の固有周期Ｔに等しい。

これらの振動Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は互いに干渉し合って合成波としての残留振動Ｖ５（図４（ｈ）、図５（ｈ）及び図６（ｈ））を形成する。ここで、加速度の増大時に発生する加振力によって生ずる振動Ｖ１，Ｖ４の初期の振動方向を仮に正方向とすると、加速度の減少時に発生する加振力によって生ずる振動Ｖ２，Ｖ３の初期の振動方向は負方向となり、振動Ｖ１と振動Ｖ２の初期の振動方向は互いに異なり、振動Ｖ３と振動Ｖ４の初期の振動方向は互いに異なるものとなる（図４（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ）、図５（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ）及び図６（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ）参照）。

このため、図６（ａ）の場合のように、振動Ｖ１の発生時間と振動Ｖ２の発生時間の時間間隔（すなわち加速移動指令信号Ｓ１の出力継続時間ｔ１）及び振動Ｖ３の発生時間と振動Ｖ４の発生時間の時間間隔（すなわち減速移動指令信号Ｓ３の出力継続時間ｔ３）がともに固有周期Ｔの５０％であるときには、振動Ｖ１と振動Ｖ２は全く同位相で重なり合い、また振動Ｖ３と振動Ｖ４は全く同位相で重なり合う（しかも、４つの振動Ｖ１，２，３，４は全く同位相で重なり合う）ので、結果として残留振動Ｖ５の振幅は大きなものとなってしまうが（図６（ｈ））、時間ｔ１及び時間ｔ３がともに固有周期Ｔの５０％よりも小さいときには（図４（ａ）及び図５（ａ））、振動Ｖ１と振動Ｖ２が重なり合うとき、両振動Ｖ１，Ｖ２は同位相だけでなく、逆移動でも重なり合うようになり、その分残留振動Ｖ５の振幅は低減されたものとなる。

ここで、２つの振動が「同位相で重なり合う」とは、２つの振動が同方向に振れた状態で重なり合うことをいい、「逆位相で重なり合う」とは、２つの振動が逆方向に振れた状態で重なり合うことをいう。図４（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ）及び図５（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ）において、グラフ中に多数の点を付した領域は、振動Ｖ１と振動Ｖ２或いは振動Ｖ３と振動Ｖ４が同位相で重なり合う時間を示す領域であり、グラフ中に斜線を付した領域は、振動Ｖ１と振動Ｖ２或いは振動Ｖ３と振動Ｖ４が互いに逆位相で重なり合う時間を示す領域である。

上記のように、時間ｔ１及び時間ｔ３がともに固有周期Ｔの５０％よりも小さいときには、振動Ｖ１と振動Ｖ２が重なり合うとき、両振動Ｖ１，Ｖ２は同位相だけでなく、逆位相でも重なり合うようになるが、図４（ａ）又は図５（ａ）の場合にように、時間ｔ１及び時間ｔ３がともに固有周期Ｔの２５％以下であれば、振動Ｖ１と振動Ｖ２が重なり合うとき、各振動Ｖ１，Ｖ２の１周期のうち、両振動Ｖ１，Ｖ２が同位相で重なり合う時間よりも両振動Ｖ１，Ｖ２が逆位相で重なり合う時間の方が長くなり、また振動Ｖ３と振動Ｖ４が重なり合うとき、各振動Ｖ３，Ｖ４の１周期のうち、両振動Ｖ３，Ｖ４が同位相で重なり合う時間よりも両振動Ｖ３，Ｖ４が逆位相でも重なり合う時間の方が長くなるので、残留振動Ｖ５の振幅は極めて大きく低減されることになる。

このため、本実施の形態におけるＸＹロボット５の制御では、Ｘ軸ビーム５ｂ上の第１の位置に停止している移動ステージ５ｃをＸ軸ビーム５ｂ上の第２の位置まで移動させて停止させるとき、移動ステージ５ｃを第１の位置から起動させて所定速度まで加速移動さ
せる加速移動指令信号Ｓ１、移動ステージ５ｃを所定速度で定速移動させる定速移動指令信号Ｓ２、移動ステージ５ｃを所定速度から減速移動させて第２の位置に停止させる減速移動指令信号Ｓ３をこの順で出力し、加速移動指令信号Ｓ１の出力継続時間ｔ１及び減速移動指令信号Ｓ３の出力継続時間ｔ３をそれぞれＸＹロボット５の固有周期Ｔの２５％以下としている。

このようにすると、移動ステージ５ｃが加速移動を開始したときに発生する加振力によって生ずるＸＹロボット５の振動Ｖ１と、移動ステージ５ｃが加速移動を終了したときに発生する加振力によって生ずるＸＹロボット５の振動Ｖ２が重なり合うとき、各振動Ｖ１，Ｖ２の１周期のうち、両振動が同位相で重なり合う時間よりも両振動Ｖ１，Ｖ２が逆位相で重なり合う時間の方が長くなり、また、移動ステージ５ｃが減速移動を開始したときに発生する加振力によって生ずるＸＹロボット５の振動Ｖ３と、移動ステージ５ｃが減速移動を終了したときに発生する加振力によって生ずる振動Ｖ４が重なり合うとき、各振動Ｖ３，Ｖ４の１周期のうち、両振動Ｖ３，Ｖ４が同位相で重なり合う時間よりも両振動Ｖ３，４が逆位相で重なり合う時間の方が長くなるので、ＸＹロボット５に生ずる残留振動Ｖ５の振幅は全体として大きく低減される。このため、ＸＹビーム５ｂ上の２地点間で移動ステージ５ｃを移動させるときの移動ステージ５ｃの移動時間ｔがＸＹロボット５の固有周期Ｔに近接しており、ＸＹロボット５に生ずる残留振動Ｖ５の振幅が大きくなるおそれのある状況下であっても、移動ステージ５ｃの移動時間ｔを変える必要がなく、移動時間ｔを本来の適切な時間に保持することができる。

図５（ｉ）及び図６（ｉ）は、一方のＸ軸ビーム５ｂ上の移動ステージ５ｃに図５（ａ）又は図６（ａ）に示す指令信号を与えてその移動ステージ５ｃをＸ軸ビーム５ｂ上の２地点間で移動させたときに、他方のＸ軸ビーム５ｂ上の振動計測点で実測された残留振動を示すグラフであり、図７は図５（ｉ）及び図６（ｉ）の両残留振動の実測結果を同一のスケールで示したものである。図７では、図５（ｉ）に対応するグラフを実線で示し、図６（ｉ）に対応するグラフを一点鎖線で示している。図７より、加速移動指令信号Ｓ１の出力継続時間ｔ１及び減速移動指令信号Ｓ３の出力継続時間ｔ３がともに固有周期Ｔの２５％以下（ここでは１７．５％）である場合の残留振動Ｖ５の最大振幅Ｌ１が、加速移動指令信号Ｓ１の出力継続時間ｔ１及び減速移動指令信号Ｓ３の出力継続時間ｔ３がともに固有周期Ｔの５０％である場合の残留振動Ｖ５の最大振幅Ｌ２の３分の２程度となっていることが分かる。

また、振動Ｖ１と振動Ｖ２が逆位相で重なり合う時間及び振動Ｖ３と振動Ｖ４が逆位相で重なり合う時間が長いときほど、残留振動Ｖ５は全体として振動振幅が抑えられたものとなるので、加速移動信号Ｓ１の出力継続時間時間ｔ１及び減速移動信号Ｓ３の出力継続時間時間ｔ３のＸＹロボット５の固有周期Ｔに対する割合は２５％以下の範囲内で、より値が小さいことか好ましく、１７．５％以下であればなお好ましい。

ところで、上述の説明では、ビーム上で移動体を２地点間移動させるケースとして、移動ステージ５ｃをＸ軸ビーム５ｂ上で移動させる状況を例として説明したが、Ｘ軸ビーム５ｂをＹ軸ビーム５ａ上で移動させる状況も同様である。この場合には、Ｙ軸ビーム５ａ上の第１の位置に停止しているＸ軸ビーム５ｂをＹ軸ビーム５ａ上の第２の位置まで移動させて停止させるとき、Ｘ軸ビーム５ｂを第１の位置から起動させて所定速度まで加速移動させる加速移動指令信号Ｓ１、Ｘ軸ビーム５ｂを所定速度で定速移動させる定速移動指令信号Ｓ２、Ｘ軸ビーム５ｂを所定速度から減速移動させて第２の位置に停止させる減速移動指令信号Ｓ３をこの順で出力し、加速移動指令信号Ｓ１の出力継続時間ｔ１及び減速移動指令信号Ｓ３の出力継続時間ｔ３をそれぞれＸＹロボット５の固有周期Ｔの２５％以下とすればよい。

また、本実施の形態１における部品実装機１は、上記のＸＹロボット５の制御方法を実行する手段（すなわちＸＹロボット５の制御装置１４）を備え、所定位置に位置決めした基板４上に部品Ｐを搭載する移載ヘッド６が移動ステージ５ｃに取り付けられたものとなっている。このような部品実装機１では、ＸＹロボット５に生ずる振動が極めて小さいので、精度の高い移動ステージ５ｃの位置決め制御、ひいては精度の高い部品実装を行うことができる。

ビーム上の２地点間で移載ヘッドを移動させるときの移載ヘッドの移動時間がロボットの固有周期に近接している場合であっても移載ヘッドの移動時間を本来の適切な時間に保持することができる部品実装機の制御方法、部品実装機の制御装置を提供する。

本発明の一実施の形態における部品実装機の平面図 本発明の一実施の形態における部品実装機の移載ヘッドの拡大正面図 本発明の一実施の形態における部品実装機の制御系統を示すブロック図 本発明の一実施の形態における部品実装機の制御装置から指令信号を入力したときの（ａ）指令信号を示すグラフ（ｂ）移動ステージの移動速度を示すグラフ（ｃ）移動ステージの加速度を示すグラフ（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）ＸＹロボットに生ずる振動を示すグラフ 本発明の一実施の形態における部品実装機の制御装置から指令信号を入力したときの（ａ）指令信号を示すグラフ（ｂ）移動ステージの移動速度を示すグラフ（ｃ）移動ステージの加速度を示すグラフ（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）ＸＹロボットに生ずる振動を示すグラフ（ｉ）ＸＹロボットに生ずる振動の実測結果を示すグラフ 本発明の一実施の形態における部品実装機の制御装置から参考例としての指令信号を入力したときの（ａ）指令信号を示すグラフ（ｂ）移動ステージの移動速度を示すグラフ（ｃ）移動ステージの加速度を示すグラフ（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）ＸＹロボットに生ずる振動を示すグラフ（ｉ）ＸＹロボットに生ずる振動の実測結果を示すグラフ ＸＹロボットに生ずる振動の実測結果を示すグラフ

符号の説明

１ 部品実装機
４ 基板
５ ＸＹロボット（ロボット）
５ｂ Ｘ軸ビーム（ビーム）
５ｃ 移動ステージ（移動体）
６ 移載ヘッド
１３ｃ 移動ステージ移動機構（アクチュエータ）
１４ 制御装置
Ｓ１ 加速移動指令信号
Ｓ２ 定速移動指令信号
Ｓ３ 減速移動指令信号
ｔ１ 加速移動指令信号の出力継続時間
ｔ３ 減速移動指令信号の出力継続時間
Ｔ 固有周期

Claims (2)

1. 出力した指令信号に基づいてアクチュエータを作動させてビーム上で移載ヘッドを水平面内で直交するＸ軸方向とＹ軸方向に移動させ、パーツフィーダの部品をピックアップして基板上に搭載するロボットから成る部品実装機の制御方法であって、ビーム上の第１の位置に停止している移載ヘッドをビーム上の第２の位置まで移動させて停止させるとき、移載ヘッドを第１の位置から起動させて所定速度まで加速移動させる加速移動指令信号、移載ヘッドを前記所定速度で定速移動させる定速移動指令信号、移載ヘッドを前記所定速度から減速移動させて第２の位置に停止させる減速移動指令信号をこの順で出力し、加速移動指令信号の出力継続時間及び減速移動指令信号の出力継続時間をそれぞれロボットの固有周期の２５％以下とすることを特徴とする部品実装機の制御方法。
2. 出力した指令信号に基づいてアクチュエータを作動させてビーム上で移載ヘッドを水平面内で直交するＸ軸方向とＹ軸方向に移動させ、パーツフィーダの部品をピックアップして基板上に搭載するロボットから成る部品実装機の制御装置であって、ビーム上の第１の位置に停止している移載ヘッドをビーム上の第２の位置まで移動させて停止させるとき、移載ヘッドを第１の位置から起動させて所定速度まで加速移動させる加速移動指令信号、移載ヘッドを前記所定速度で定速移動させる定速移動指令信号、移載ヘッドを前記所定速度から減速移動させて第２の位置に停止させる減速移動指令信号をこの順で出力し、加速移動指令信号の出力継続時間及び減速移動指令信号の出力継続時間をそれぞれロボットの固有周期の２５％以下とすることを特徴とする部品実装機の制御装置。

Images