JP5492481B2 - 電子部品搭載装置 - Google Patents

Description

本発明は、ノズルで電子部品を吸着して搭載を行う電子部品搭載装置に関する。

従来の電子部品搭載装置は、吸着ノズルを搭載し、Ｘ−Ｙ平面を自在に移動可能なヘッドを備え、電子部品のフィーダ等の部品供給部から吸着により電子部品を受け取り、基板の部品搭載箇所までヘッドが移動して電子部品の搭載を行っている。
また、ヘッドには、互いに対向するライン状の発光部と受光部からなる吸着電子部品の位置検出装置が搭載され、ライン上の光線の遮光幅から電子部品のノズル回りの角度とノズル中心線と電子部品の中心線のズレの検出を部品搬送中に行い、検出された部品角度と位置ズレとに基づいて角度と位置の補正を行ってから電子部品の搭載が行われていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１２８１９７号公報

しかしながら、上記特許文献１の従来技術では、ヘッドの移動により吸着ノズルに撓みを生じる場合があり、上記のように、ヘッドに搭載した受光部で電子部品の位置を検出する構成の場合、ノズルの撓みの影響により遮光位置に検出誤差を生じ、検出位置精度が低下するという問題があった。この問題に対して、ノズルに撓みを生じない加速度でヘッドを駆動するという対策も考えられるが、その場合、搬送時間が長くなり、搭載効率が低下するので、その対策は採用できなかった。

本発明は、搭載効率の低下を抑えつつ高い位置精度で電子部品の搭載を行うことをその目的とする。

請求項１記載の発明は、電子部品の搭載が行われる基板を保持する基板保持部と、搭載される複数の電子部品を供給する部品供給部と、前記基板に搭載する電子部品を吸着する昇降可能な吸着ノズルを備えたヘッドと、水平面内で互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの駆動源により前記ヘッドを前記部品供給部と前記基板保持部との間で移動位置決めするヘッド移動機構と、前記ヘッドに搭載され、前記Ｙ軸方向に沿った入射光のＸ軸方向の受光幅により前記吸着ノズルに対する吸着電子部品の位置の計測を行う位置計測手段と、搭載データに基づいて前記基板に対する搭載動作制御を実行する動作制御手段とを備える電子部品搭載装置において、前記吸着ノズルの撓みが前記各電子部品の各々に要求される搭載精度の許容範囲となる前記Ｘ軸方向の駆動源の許容最大加速度を、前記各電子部品ごとに記憶する許容最大加速度記憶手段を備え、前記動作制御手段は、搭載を行う電子部品に応じて前記許容最大加速度記憶手段から前記Ｘ軸方向の駆動源の許容最大加速度を取得すると共に、前記ヘッド移動機構により前記部品供給部から前記基板保持部の基板に前記ヘッドの移動を行う移動期間の少なくとも一部について、前記位置計測手段による前記電子部品の位置計測を行うために、前記Ｘ軸方向の駆動源の加速度を前記許容最大加速度に制限する制限期間を設ける制御を行うことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記動作制御手段は、前記制限期間中は前記Ｘ軸方向の駆動源の加速度を前記許容最大加速度に制限し、前記制限期間経過後は前記Ｘ軸方向の駆動の源の最大加速度の制限を解除することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記動作制御手段は、搭載を行う個々の電子部品について、前記移動期間の一部を前記Ｘ軸方向の駆動源を制止する制止期間とし、前記制止期間経過後は前記Ｘ軸方向の駆動源の加速度を制限しない第一の制御パターンと、前記移動期間の全てを通じて前記Ｘ軸方向の駆動源の加速度を前記許容最大加速度に制限する第二の制御パターンのいずれか一方を選択可能であり、前記動作制御手段は、個々の電子部品について前記各制御パターンによる移動所要時間を算出すると共に、当該移動所要時間の短くなる方の制御パターンを選択し実行することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、 前記部品供給部は、個々の電子部品を保有する複数の電子部品フィーダと当該各電子部品フィーダをＸ軸方向に並べて設置可能な設置部とからなり、前記動作制御手段は、要求される搭載精度が高い電子部品から優先的に、前記搭載データが示す基板上の搭載位置に基づいて、Ｘ軸方向について移動量が小さくなるように、前記設置部の電子部品フィーダの配置を求め、当該電子部品フィーダの配置を作業者に示す教示手段を備えることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記位置計測手段は複数の前記受光素子又は受光素子を備えるカメラであることを特徴とする。

請求項１記載の発明では、位置計測手段が入射光のＸ軸方向の受光幅により吸着ノズルに吸着された電子部品の位置計測を行うので、ヘッドのＸ軸方向の移動加速度により吸着ノズルがＸ軸方向に撓みを生じると、計測位置の誤差を生じることとなる。
従って、動作制御手段が、ヘッドの移動期間の少なくとも一部を制限期間としてＸ軸方向の駆動源の加速度を吸着ノズルの撓みが電子部品の搭載精度の範囲内となる許容最大加速度に制限して駆動すると共に、当該制限期間の間に電子部品の位置計測を実行することにより、許容誤差の範囲内で搭載が可能となり、電子部品の検出位置の精度向上を図ることが可能となる。また、Ｘ軸方向の駆動源は電子部品に要求される搭載精度を満たす範囲でのみ加速度が制限されるので、当該制限を最小限とし、部品の搭載効率の低下を回避することが可能である。
なお、上記発明において、特にＹ軸方向の駆動源の加速度については特に制限を設ける必要がなく、ヘッドの移動中は制限のない通常移動加速度の範囲内で駆動制御が行われる。

請求項２記載の発明では、制限期間中は許容最大加速度の範囲でＸ軸方向の駆動源が駆動され、制限期間経過後は制限なくＸ軸方向の駆動源が駆動されるので、加速度の制限の影響をより低減し、部品の搭載効率の低下をより効果的に回避することが可能となる。

請求項３記載の発明では、第一及び第二の制御パターンのいずれの場合でも、吸着ノズルの撓みの影響を抑えて精度良く電子部品の搭載を可能とすると共に、より所要時間の少ないパターンが選択されるので、部品の搭載効率の低下をより効果的に回避することが可能となる。

請求項４記載の発明では、搭載精度が高く要求される電子部品から順に電子部品フィーダと搭載位置とがＸ軸方向についてより接近するように配置を定め、当該配置を教示するので、作業者はより適切な配置で各電子部品フィーダを配置することができ、その結果、吸着ノズルの撓みによる位置測定誤差を低減し、各電子部品について搭載精度の向上を図ることが可能となる。

請求項５記載の発明では、位置計測手段が複数の受光素子又は受光素子を備えるカメラとするので、その解像度に応じてより正確な電子部品の搭載を行うことができる。

本実施形態たる電子部品搭載装置１００の概略構成を示す説明図である。 電子部品搭載装置の制御系を示すブロック図である。 Ｘ軸方向に沿った視線から見たヘッド１４０の側面図である。 図４は吸着ノズルの周辺部のみを図示したヘッドの底面図であって、図４（Ａ）はヘッドのＸ軸方向への移動加速度が小さい場合を示し、図４（Ｂ）はヘッドのＸ軸方向への移動加速度が大きい場合を示している。 ヘッドのＸ軸方向の加速度により吸着ノズルに撓みを生じる状態を示斜視図である。 搭載条件データの内容を表形式で示した説明図である。 基板における各電子部品の搭載位置とフィーダバンクにおける各電子部品の電子部品フィーダの設置位置との関係を示す説明図である。 部品配置指示制御のフローチャートである。 第一の制御パターンの動作説明図である。 第一の制御パターンによるヘッド移動時の動作制御を示すフローチャートである。 第二の制御パターンの動作説明図である。 第二の制御パターンによるヘッド移動時の動作制御を示すフローチャートである。 第三の制御パターンの動作説明図である。 第三の制御パターンによるヘッド移動時の動作制御を示すフローチャートである。 図１５（Ａ）は位置計測手段としてＣＣＤカメラを採用した例を示す説明図、図１５（Ｂ）はその撮像例である。

（発明の実施形態）
本発明の実施形態について、図１乃至図１２に基づいて説明する。図１は本実施形態たる電子部品搭載装置１００の概略構成を示す説明図、図２は電子部品搭載装置１００の制御系を示すブロック図である。以下、図示のように、水平面において互いに直交する二方向をそれぞれＸ軸方向とＹ軸方向とする。また、これらに直交する鉛直方向をＺ軸方向というものとする。
電子部品搭載装置１００は、基板Ｋに各種の電子部品の搭載を行うものであって、図１に示すように、搭載の対象となる電子部品を供給する複数の電子部品フィーダ１０１と、当該各電子部品フィーダ１０１をＸ軸方向に複数並べて保持するフィーダバンク１０２とからなる部品供給部１０３と、Ｘ軸方向に基板を搬送する基板搬送手段１０８と、当該基板搬送手段１０８による基板搬送経路の途中に設けられた基板Ｋに対する電子部品搭載作業を行うための基板保持部１０４と、吸着ノズル１４１を昇降可能に保持して電子部品Ｔの保持を行うヘッド１４０と、ヘッド１４０を部品供給部１０２と基板保持部１０４とを含んだ作業エリア内の任意の位置に駆動搬送するヘッド移動機構としてのＸ−Ｙガントリ１０７と、ヘッド１４０に搭載され、Ｙ軸方向に沿った入射光のＸ軸方向の幅から吸着ノズル１４１に対する吸着された電子部品Ｃの位置及び角度の計測を行う位置計測手段１３０と、上記各構成を搭載支持するベースフレーム１１４と上記各構成の動作制御を行う動作制御手段１０とを備えている。

かかる電子部品搭載装置１００の動作制御手段１０は、電子部品の搭載に関する各種の設定内容が記録された搭載データを保有し、搭載データから搭載すべき電子部品と、電子部品の電子部品フィーダ１０１の設置位置に基づく部品受け取り位置と、基板上の搭載位置を示すデータ等を読み出すと共に、Ｘ−Ｙガントリ１０７を制御してヘッド１４０を電子部品の受け取り位置及び搭載位置に移送し、各位置においてヘッド１４０を制御して吸着ノズル１４１の昇降動作及び吸着又は搭載動作を行い、吸着から搭載を行う際の移動中において、後述する部品位置計測手段１２０を用いて吸着時の電子部品の位置及びノズル回りの角度検出を行うと共に位置補正及び角度調節をなどの動作制御を実行する。

（基板搬送手段及び基板保持部）
基板搬送手段１０８は、図示しない搬送ベルトを備えており、その搬送ベルトにより基板ＫをＸ軸方向に沿って搬送する。
また、前述したように、基板搬送手段１０８による基板搬送経路の途中には、電子部品を基板Ｋへ搭載する際の作業位置で基板Ｋを固定保持するための基板保持部１０４が設けられている。この基板保持部１０４は、作業位置まで搬送された基板Ｋを保持し且つ下方から基板に接する図示しない複数の支持ピンで支持し、上方から電子部品の搭載時の基板Ｋの撓みを防止する。
これにより、基板Ｋは安定した状態で保持されて電子部品の搭載作業が行われる。

（部品供給部）
部品供給部１０３のフィーダバンク１０２は、ベースフレーム１１４のＹ軸方向一端部に設けられ、Ｘ−Ｙ平面に沿って各電子部品フィーダ１０１を載置する載置板１０２ａと各電子部品フィーダ１０１の先端部を突き当てる立板１０２ｂとから構成されている。かかるフィーダバンク１０２は、ベースフレーム１１４に対して着脱可能であり、装着時には定位置に固定される構造となっている。
上記電子部品フィーダ１０１の先端部には位置決め用の図示しない突起が形成されており、上記フィーダバンク１０２の立板１０２ｂには、突起が挿入される位置決め用穴がＸ軸方向に並んで形成されている。これにより、各電子部品フィーダ１０１は、載置板１０２ａの上面において、Ｘ軸方向に沿って羅列し且つＸ軸方向における定位置に装備される。
なお、各電子部品フィーダ１０１にはラッチ機構が設けられ、ラッチ機構の操作によりフィーダバンク１０２への着脱が可能となっている。

上述した電子部品フィーダ１０１は、後端部側に電子部品が均一間隔で無数に封入されたテープを巻回したテープリール（図示略）を保持すると共に、先端部近傍には、上述したように、ヘッド１４０への電子部品の受け渡し部１０１ａを有している。
電子部品の搭載動作時には、ヘッド１４０は、搭載対象となる電子部品フィーダ１０１の受け渡し部１０１ａに吸着ノズル１４１が位置決めされて電子部品の受け渡しが行われる。

（Ｘ−Ｙガントリ）
Ｘ−Ｙガントリ１０７は、Ｘ軸方向にヘッド１４０の移動を案内するＸ軸ガイドレール１０７ａと、このＸ軸ガイドレール１０７ａと共にヘッド１４０をＹ軸方向に案内する二本のＹ軸ガイドレール１０７ｂと、Ｘ軸方向に沿ってヘッド１４０を移動させる駆動源であるＸ軸モータ１０９と、Ｘ軸ガイドレール１０７ａを介してヘッド１４０をＹ軸方向に移動させる駆動源であるＹ軸モータ１１０とを備えている。そして、各モータ１０９、１１０の駆動により、ヘッド１４０を二本のＹ軸ガイドレール１０７ｂの間となる領域のほぼ全体に搬送することを可能としている。
なお、各モータ１０９、１１０はサーボモータであり、ぞれぞれの回転量が動作制御手段１０に認識され、所望の回転量となるように制御されることにより、ヘッド１４０を介して吸着ノズル１４１の位置決めを行っている。
また、電子部品搭載作業の必要上、前述した部品供給部１０３、基板保持部１０４はいずれもＸ−Ｙガントリ１０７によるヘッド１４０の搬送可能領域内に配置されている。

（ヘッド）
図３はＸ軸方向に沿った視線から見たヘッド１４０の側面図である。ヘッド１４０には、その先端部で空気吸引により電子部品Ｔを保持する吸着ノズル１４１と、剛体からなる支持フレーム１４２と、吸着ノズル１４１に回転動作を付与する回転モータ１４４（図２参照、図３では図示略）と、支持フレーム１４２に対してＺ軸方向に沿って上下動可能に支持されると共に吸着ノズル１４１回転可能に支持する移動体１４５と、ノズル１４１に対してＺ軸方向に沿って上下動動作を付与する駆動源であるＺ軸モータ１４６（図２参照、図３では図示略）とを備えている。

上記吸着ノズル１４１は、内部が中空であってその下端部で電子部品Ｃの吸着を行うと共にその上端部で図示しないエアーチューブから負圧の供給を受けている。

さらに、吸着ノズル１４１は、図示しないスラスト軸受けを介して移動体１４５に支持されており、移動体１４５と共に上下動を行いつつ移動体１４５に対して回転動作を可能としており、電子部品Ｃの吸着、搬送、搭載等を行う際の上下動を可能としている。

また、ヘッド１４０には、図１，２に示すように、電子部品Ｃの搭載時に基板Ｋに付された位置決めマークを撮像し、基板位置を認識するための基板撮像カメラ１５２が搭載されている。この基板撮像カメラ１５２は、その視線がＺ軸方向に沿って下方を向くようにヘッド１４０に取り付けられている。

（位置計測手段）
図４は吸着ノズル１４１の周辺部のみを図示したヘッド１４０の底面図であって、図４（Ａ）はヘッド１４０のＸ軸方向への移動加速度が小さい場合を示し、図４（Ｂ）はヘッド１４０のＸ軸方向への移動加速度が大きい場合を示している。

図３及び図４に示すように、位置計測手段１３０は、ヘッド１４０の底部において吸着ノズル１４１を挟んでＹ軸方向の一方と他方とに配置された発光部１３１及び受光部１３２からなる。上記発光部１３１は、Ｘ軸方向に沿って並んだ複数の光源としてのＬＥＤであり、各ＬＥＤはＹ軸方向に沿って光照射を行うように配置されている。また、受光部１３２は、Ｘ軸方向に沿って並んだ複数の受光素子であり、各受光素子はその受光面がＹ軸方向に垂直となるように配置されている。また、発光部１３１と受光部１３２は、吸着ノズル１４１の先端部に吸着された電子部品Ｃよりも十分にＸ軸方向幅が広く設定されている。

上記構成により、位置計測手段１３０の発光部１３１及び受光部１３２の高さまで吸着ノズル１４１に吸着された電子部品Ｃが上昇されると、発光部１３１の一部の照射光が電子部品ＣのＸ軸方向幅に応じて遮蔽されるので、受光部１３２の各受光素子の検出により、遮蔽領域の幅を求めることができる。その際、吸着ノズル１４１を回転モータ１４４で回転させて得られる遮蔽領域の幅の変化からＺ軸回りの電子部品Ｃの角度が認識されて当該角度を調整することができる。
また、受光部１３２で検出される遮蔽領域のＸ軸方向における所在位置から吸着ノズル１４１と電子部品ＣとのＸ軸方向の中心位置のズレ量を求めることができ、吸着ノズル１４１を回転モータ１４４により回転させることによるズレ量の変化から、吸着ノズル１４１の中心と電子部品Ｃの平面視における中心とのズレ量を求めることができる。従って、かかるズレ量と前述した電子部品ＣのＺ軸回りの検出角度とを照合して、吸着ノズル１４１を停止させたときの電子部品ＣのＸ軸及びＹ軸方向の位置ズレを算出することが可能となっている。
なお、発光部１３１としては、Ｘ軸方向に同様の幅を有するレーザ光をＹ軸方向に沿って射出するレーザ光源でもよい。

ところで、吸着ノズル１４１は、上下動及び回転を行うために、その全長をある程度長くとる必要があり、全体を剛体で形成したとしてもヘッド１４０の移動加速度が大きくなると逆方向への撓みが発生する（図４（Ｂ）及び図５の二点差線表記）。上記位置計測手段１３０は一定の方向であるＹ軸方向からの受光により電子部品Ｃの位置や角度を検出する構成のため、撓みのＹ軸方向成分については検出に影響はないが、Ｘ軸方向成分については吸着ノズル１４１の撓み量がそのまま検出誤差となってしまう。
位置計測手段１３０による電子部品Ｃの位置及び角度検出は、ヘッド１４０の移動時に実行されるので、動作制御手段１０では、ヘッド１４０の移動動作制御により吸着ノズル１４１の撓みによる誤差を低減し抑止している。かかる制御内容については後述する。

（動作制御手段）
図２に示すように、動作制御手段１０は、主に、Ｘ−Ｙガントリ１０７のＸ軸モータ１０９、Ｙ軸モータ１１０、ヘッド１４０において吸着ノズル１４１の昇降を行うＺ軸モータ１４６、吸着ノズル１４１の回転を行う回転モータ１４４、吸着ノズル１４１への負圧の供給と停止を切り替える切り換え用電磁弁１５３、基板撮像カメラ１５２及び位置計測手段１３０の発光部１３１と受光部１３２について、後述する各種の制御プログラムに従って各種の処理及び制御を実行するＣＰＵ３０と、各種の処理及び制御を実行するためのプログラムが格納されたシステムＲＯＭ１２と、各種のデータを格納することで各種の処理の作業領域となるＲＡＭ１３と、ＣＰＵ３０と各種の機器との接続を図るＩ／Ｆ（インターフェース）１４と、基板に搭載する電子部品のリストや各電子部品の搭載位置及び電子部品の受け取り位置等の搭載の動作制御に要する搭載データ、後述する搭載条件データ、その他の設定情報等が格納される不揮発性の記憶装置１７と、各種の設定や操作に要するデータの入力を行うための操作パネル１５と、各種設定の内容や必要情報の提示等を行う表示モニタ１８とを有している。また、前述した各モータ１０９，１１０，１４４，１４６はいずれもエンコーダを備えるサーボモータであり、図示しないサーボドライバを介してＩ／Ｆ１４と接続されている。

記憶装置１７には、基板Ｋに対して搭載すべき電子部品のリスト及び搭載の順番、各電子部品の電子部品フィーダ１０１の受け渡し部１０１ａの所在位置、各電子部品の基板Ｋにおける搭載位置を定めた搭載データが記憶されている。なお、一種類の基板Ｋにつき一つの搭載データが定められている。
また、記憶装置１７には、上記搭載データのほかに、各種の電子部品Ｃについて搭載条件を定めた搭載条件データが記憶されている。図６はかかる搭載条件データの内容を表形式で示した説明図である。
搭載条件データは、電子部品を吸着ノズル１４１で吸着してから基板Ｋに搬送する際のＸ軸方向の適正な加速度を動作制御手段１０が取得するためのデータである。かかる搭載条件データは、各電子部品（図６ではＣ１，Ｃ２，Ｃ３，…とする）について要求される搭載精度（許容される搭載位置誤差）Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，…、搭載精度に基づく吸着ノズル１４１の許容撓み量Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，…、吸着ノズル１４１に生じる撓み量が搭載精度の範囲内となるＸ軸方向の許容最大加速度Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，…が記憶されている。
搭載精度Ｎiとは、電子部品Ｃの構造上の理由、例えば、半田付けが行われる端子の大きさ、端子の個数等により、個々の電子部品について許容される搭載位置誤差の値であり、搭載精度Ｎiがより高く要求される電子部品であるほど、許容最大加速度Ｇiは小さくなる。
そして、許容最大加速度Ｇiは、吸着ノズル１４１の剛性からその先端部の撓み量が搭載精度Ｎiの範囲となる最大の加速度であり、これは予め算出により得られたもの或いは試験により実測から得られたものを各電子部品ごとに搭載条件データに記録したものである。
なお、上記搭載条件データに定められた搭載精度Ｎi、許容できる撓み量Ｘi、許容最大加速度Ｇiは、それぞれ段階的に定められていても良い。
また、上記搭載条件データは、テーブル形式のデータであり、電子部品を特定すると許容最大加速度Ｇiの値が即座に取得可能となっているが、例えば、各電子部品に対応する搭載精度Ｎiのみが記憶され、搭載精度Ｎiと既知の吸着ノズル１４１の剛性から演算で許容最大加速度Ｇiを算出しても良い。

（部品配置指示制御）
上記動作制御手段１０のＣＰＵ３０は、システムＲＯＭ１２に記憶された部品配置指示制御プログラムを実行することにより、基板Ｋに搭載される個々の電子部品Ｃの搭載精度に応じて適正な各電子部品フィーダ１０１の取り付け位置をオペレータに示す制御を行う。
即ち、前述したように、各電子部品Ｃは、要求される搭載精度がそれぞれ異なるので、ＣＰＵ３０は、電子部品フィーダ１０１の設置を行う際に、吸着ノズル１４１の撓みにより特に搭載精度の影響を受けるＸ軸方向について、ヘッド１４０の移動量が少なくなるようにフィーダバンク１０２に電子部品フィーダ１０１を配置するために、その配置を表示モニタ１８に表示してオペレータに指示する制御を行う。この場合、表示モニタ１８は「教示手段」として機能することとなる。

図７は基板Ｋにおける各電子部品Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の搭載位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３とフィーダバンク１０２における各電子部品Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の電子部品フィーダ１０１の設置位置との関係を示す説明図、図８は部品配置指示制御のフローチャートである。
ＣＰＵ３０は、搭載データから基板Ｋに搭載される電子部品のリストを読み出し、搭載条件データから各電子部品Ｃに要求される搭載精度を読み出して（ステップＳ１１）、その精度が高いものから順にフィーダバンク１０２における電子部品フィーダ１０１の設置位置を特定する。なお、この時点では搭載データ中には、前述した各電子部品の電子部品フィーダ１０１の受け渡し部１０１ａの所在位置のデータは作成されておらず、かかる部品配置指示制御により全ての電子部品Ｃについて電子部品フィーダ１０１の設置位置の特定が完了してから搭載データに書き込みが行われるようになっている。

まず、ＣＰＵ３０は、電子部品フィーダ１０１の設置領域が未確定な電子部品の中から最も高い搭載精度が要求されている電子部品（仮にＣ１，Ｃ２，Ｃ３とする）を特定し、当該電子部品について搭載データから基板上の搭載位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の位置座標を取得する（ステップＳ１２）。
そして、基板保持部１０４に保持された基板Ｋの各搭載位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３についてＸ軸方向の位置が一致するフィーダバンク１０２上の設置領域Ｑ７，Ｑ１１，Ｑ１５を特定する。さらに、この設置領域に対して、既に他の電子部品のフィーダ１０１の設置が確定していないか否かを確認し（ステップＳ１３）、既に他の電子部品のフィーダ１０１の設置が確定している場合には、隣接する設置領域について、他の電子部品のフィーダ１０１の設置が確定していないか否かを確認し（ステップＳ１４）、確定していない設置領域が発見されるまで、確認の対象となる設置領域を順次隣に推移させる。
また、ステップＳ１３又は１４で未確定の設置領域が見つかった場合には、当該電子部品のフィーダ１０１の設置領域に確定する（ステップＳ１５）。
そして、全ての電子部品について、フィーダ１０１の設置領域が確定したか判定し（ステップＳ１６）、まだ未確定の電子部品が存在する場合には、ステップＳ１２に処理を戻し、次に搭載精度が高い電子部品についてステップＳ１２〜Ｓ１６の処理を繰り返す。
これにより全ての電子部品Ｃについてフィーダバンク１０２上の設置領域が確定すると、各電子部品フィーダ１０１の受け渡し部１０１ａの所在位置が確定するので、それぞれの位置座標を搭載データに記録する処理を行う。また、ＣＰＵ３０は、表示モニタ１８に各電子部品Ｃの電子部品フィーダ１０１の設置領域を表示して（ステップＳ１７）、その通りに各電子部品フィーダ１０１を設置するように指示を促す。

（ヘッドの搬送動作制御［第一の制御パターン］）
ＣＰＵ３０は、電子部品吸着後のヘッド１４０の搬送動作について二つの制御パターンのいずれか一方を選択して行う。
まず、第一の制御パターンについて説明する。図９は第一の制御パターンの動作説明図である。
電子部品の吸着後、搭載位置までの搬送中に、位置計測手段１３０による電子部品Ｃの位置ズレ及び角度の計測を実行する必要があるが、その際、Ｘ軸方向の加速度は計測に誤差をもたらすことは前述した通りである。従って、かかる第一の制御パターンでは、ヘッド１４０の移動開始から搭載位置への到達までの移動期間Ｔ０の内、ヘッド１４０の移動開始からの所定期間をＸ軸モータ１０９の駆動を行わない制止期間Ｔ１と定め、当該制止期間Ｔ１中に位置計測手段１３０により電子部品の位置ズレ等を計測する制御を実行すると共に、制止期間Ｔ１の経過後は、Ｘ軸モータ１０９を通常移動加速度とする制御を行う。

なお、Ｙ軸モータ１１０については、移動期間Ｔ０を通じて最大加速度を通常移動加速度として駆動が行われる。なお「通常移動加速度」とは、モータが過剰に発熱したり過度の耐久性の低下を生じたりしない通常使用の範囲で駆動し得る最大の加速度である。例えば、特に制限を行わないヘッド１４０の移動の場合には、Ｘ軸及びＹ軸モータ１０９，１１０の加速度はこの通常移動加速度以下の範囲で駆動が行われる。

図９において、制止期間Ｔ１中は矢印Ｌ１の軌跡でヘッド１４０は移動を行い、制止期間Ｔ１の経過後は矢印Ｌ２の軌跡で移動を行う。なお、図９では説明を明確とするためにＬ２の矢印を直線としているが、実際にはＸ軸モータ１０９又はＹ軸モータ１１０のいずれか一方が先に目標移動量の駆動を完了して先に停止する場合が多く、ヘッド１４０は実際には屈曲した軌跡を描くこととなる。

位置計測手段１３０による電子部品Ｃの位置ズレ量及び角度の計測に要する所要時間は電子部品の種類にかかわらずほぼ一定であり、制止期間Ｔ１は少なくとも計測の所要時間以上の長さに予め設定される。
かかる第一の制御パターンでは、位置計測手段１３０による計測の実行中はＸ軸モータ１０９が駆動しないので、吸着ノズル１４１のＸ軸方向への撓みを防止し、精度良く電子部品Ｃの位置ズレ量及び角度を計測することができる。

図１０は第一の制御パターンによるヘッド移動時の動作制御を示すフローチャートである。図示のように、まず、ＣＰＵ３０は、電子部品の吸着後、Ｘ軸モータ１０９は加速度0つまり駆動せず、Ｙ軸モータ１１０は加速度の上限を通常移動加速度としてヘッド１４０の駆動を開始する（ステップＳ２１）。
そして、ヘッド１４０の移動開始と共に吸着ノズル１４１に吸着された電子部品Ｃの位置ズレ及び角度を位置計測手段１３０により計測する（ステップＳ２２）。
ついで、ＣＰＵ３０は、移動開始から制止期間Ｔ１が経過したか判定し（ステップＳ２３）、経過した場合には、Ｘ軸モータ１０９及びＹ軸モータ１１０の双方について、加速度の上限を通常移動加速度としてヘッド１４０の移動を行う（ステップＳ２４）。
そして、ヘッド１４０が搭載位置Ｐに到達したか否かを判定する（ステップＳ２５）。このとき、搭載位置Ｐへのヘッド１４０の位置決めは、ステップ２２で計測した電子部品Ｃの位置ズレ量及び角度を考慮して実行する。
そして、搭載位置に到達した場合には、ヘッド１４０を停止させて制御を終了する。ヘッド１４０の到達後は、電子部品の搭載動作に移行する。

（ヘッドの搬送動作制御［第二の制御パターン］）
次に、第二の制御パターンについて説明する。図１１は第二の制御パターンの動作説明図である。
この第二の制御パターンでは、ヘッド１４０の移動期間Ｔ０を通じて、Ｘ軸モータ１０９を前述した搭載条件データに定められた許容最大加速度Ｇを上限として駆動させる制御を行う。
なお、この場合も、Ｙ軸モータ１１０については、移動期間Ｔ０を通じて加速度の上限を通常移動加速度として駆動が行われる。
つまり、図示のように、移動期間Ｔ０において、ヘッド１４０は矢印Ｌ３の軌跡で搭載位置まで移動を行う。
なお、図１１では説明を明確とするためにＬ３の矢印を直線としているが、この場合も、いずれか一方のモータ１０９又は１１０が先に目標移動量の駆動を完了して先に停止する場合が多く、ヘッド１４０は実際には屈曲した軌跡を描くこととなる。

かかる第二の制御パターンでは、位置計測手段１３０による計測の実行中において、Ｘ軸モータ１０９が吸着している電子部品Ｃの搭載精度の許容範囲内の誤差しか生じない許容最大加速度を上限として駆動が行われるので、要求される精度の範囲で電子部品Ｃの位置ズレ量及び角度を計測することができる。

図１２は第二の制御パターンによるヘッド移動時の動作制御を示すフローチャートである。図示のように、まず、ＣＰＵ３０は、現在吸着している電子部品の許容最大加速度Ｇの値を搭載条件データから読み出して（ステップＳ３１）、電子部品の吸着後、Ｘ軸モータ１０９は加速度の上限を許容最大加速度Ｇとして駆動し、Ｙ軸モータ１１０は加速度の上限を通常移動加速度として駆動し、ヘッド１４０の移動を開始する（ステップＳ３２）。
そして、ヘッド１４０の移動開始と共に吸着ノズル１４１に吸着された電子部品Ｃの位置ズレ及び角度を位置計測手段１３０により計測する（ステップＳ３３）。
ついで、ＣＰＵ３０は、ヘッド１４０が搭載位置Ｐに到達したか否かを判定する（ステップＳ３４）。このときも、搭載位置Ｐへのヘッド１４０の位置決めは、ステップ３３で計測した電子部品Ｃの位置ズレ量及び角度を考慮して実行する。
そして、搭載位置に到達した場合には、ヘッド１４０を停止させて制御を終了する。ヘッド１４０の到達後は、電子部品の搭載動作に移行する。

（ヘッドの搬送動作制御［制御パターンの選択処理］）
動作制御手段１０のＣＰＵ３０は、上述した第一及び第二の制御パターンを選択的に実行する。即ち、ＣＰＵ３０は、搭載データを取得すると、各電子部品について、電子部品フィーダ１０１の受け渡し部１０１ａから基板Ｋにおける搭載位置までの移動所要時間を第一及び第二の制御パターンのそれぞれについて算出し、移動所要時間の短くなる制御パターンを選択する。
つまり、ＣＰＵ３０は、搭載を行う各電子部品について個々に第一又は第二の制御パターンのいずれを実行するかを選択し、その選択結果を電子部品のリストに関連づけて搭載データに追記する処理を行う。
これにより、基板Ｋに対する電子部品の搭載制御の実行の際には、ＣＰＵ３０は、個々の電子部品の搭載動作時に、搭載データからいずれの制御パターンでヘッド１４０の移動を行うかを読み出して、実行することができる。

（実施形態の効果）
電子部品搭載装置１００では、その動作制御手段１０のＣＰＵ３０が、ヘッド１４０の移動中に、Ｘ軸モータ１０９を駆動させない制止期間又はＸ軸モータ１０９の加速度を許容最大加速度に制限する制限期間を設けるので、その期間中に電子部品の位置及び角度の計測を行うことにより、吸着ノズル１４１の撓みの影響を低減して精度良く計測ができ、搭載精度の向上を図ることが可能である。
また、ＣＰＵ３０は、第一又は第二の制御パターンのいずれか所要移動時間の少ないパターンを選択して実行するので、部品の搭載効率の低下をより効果的に回避することが可能となる。

また、ＣＰＵ３０は、部品配置指示制御を実行して、搭載精度が高く要求される電子部品Ｃから順に電子部品フィーダ１０１と搭載位置ＰとがＸ軸方向についてより接近するように配置を定め、当該配置を表示モニタ１８により教示するので、作業者はより適切な配置で各電子部品フィーダ１０１をフィーダバンク１０２上に配置することができ、その結果、吸着ノズル１４１の撓みによる位置測定誤差を低減し、各電子部品Ｃについて搭載精度の向上を図ることが可能となる。

（ヘッドの搬送動作制御の他の例）
上記電子部品搭載装置１００の動作制御手段１０は。第一又は第二の制御パターンに従ってヘッド１４０の搬送制御を実施していたが、これらのパターンに限定されるものではない。図１３はヘッドの搬送動作制御の第三の制御パターンの動作説明図である。
この第三の制御パターンでは、電子部品Ｃの吸着後、ヘッド１４０の移動開始から搭載位置への到達までの移動期間Ｔ０の内、Ｘ軸モータ１０９の加速度を電子部品の搭載精度に応じた許容最大加速度に制限する制限期間Ｔ３を定め、当該制限期間Ｔ３中に位置計測手段１３０により電子部品の位置ズレ等を計測する制御を実行すると共に、制限期間Ｔ３の経過後は、Ｘ軸モータ１０９を通常移動加速度とする制御を行う。
なお、Ｙ軸モータ１１０については、移動期間Ｔ０を通じて加速度の上限を通常移動加速度として駆動が行われる。

上記制限期間Ｔ３は、前述した第一の制御パターンの制止期間Ｔ１と同様に設定される。また、Ｘ軸モータ１０９の許容最大加速度は搭載を行う電子部品Ｃに応じて搭載条件データから取得される。
図１３において、制限期間Ｔ３中は矢印Ｌ４の軌跡でヘッド１４０は移動を行い、制限期間Ｔ３の経過後は矢印Ｌ５の軌跡で移動を行う。なお、図１３では説明を明確とするためにＬ５の矢印を直線としているが、実際には、Ｌ２やＬ３の場合と同様に屈曲した軌跡を描くこととなる。
かかる第三の制御パターンでは、位置計測手段１３０による計測の実行中もＸ軸モータ１０９は搭載精度を損なわない加速度の範囲で駆動が行われ、且つ、計測後は通常移動加速で駆動が行われるので、吸着ノズル１４１のＸ軸方向への撓みを抑制して精度良く電子部品Ｃの位置ズレ量及び角度を計測し、且つ、ヘッド１４０の移動時間を効果的に短縮し、搭載動作の迅速過を図ることが可能となる。
また、この第三の制御パターンは、前述した第一又は第二の制御パターンのいずれよりも高速でヘッド１４０の移動を行うことができるので、より適切なパターンを予め選択する必要がなく、全ての電子部品について当該第三の制御パターンで一貫して電子部品の搭載を行うことができる。

図１４は第三の制御パターンによるヘッド移動時の動作制御を示すフローチャートである。図示のように、まず、ＣＰＵ３０は、電子部品の吸着後、Ｘ軸モータ１０９は加速度の上限を電子部品に応じた許容最大加速度Ｇとし、Ｙ軸モータ１１０は加速度の上限を通常移動加速度としてヘッド１４０の駆動を開始する（ステップＳ４１）。
そして、ヘッド１４０の移動開始と共に吸着ノズル１４１に吸着された電子部品Ｃの位置ズレ及び角度を位置計測手段１３０により計測する（ステップＳ４２）。
ついで、ＣＰＵ３０は、移動開始から制限期間Ｔ３が経過したか判定し（ステップＳ４３）、経過した場合には、Ｘ軸モータ１０９及びＹ軸モータ１１０の双方について、加速度の上限を通常移動加速度としてヘッド１４０の移動を行う（ステップＳ４４）。
そして、ヘッド１４０が搭載位置Ｐに到達したか否かを判定する（ステップＳ４５）。このとき、搭載位置Ｐへのヘッド１４０の位置決めは、ステップ４２で計測した電子部品Ｃの位置ズレ量及び角度を考慮して実行する。
そして、搭載位置に到達した場合には、ヘッド１４０を停止させて制御を終了する。ヘッド１４０の到達後は、電子部品の搭載動作に移行する。

上記第三の制御パターンを実施する場合には、制限期間Ｔ３中は許容最大加速度の範囲でＸ軸方向の駆動源が駆動され、制限期間経過後は制限なくＸ軸方向の駆動源が駆動されるので、搭載精度を第二の制御パターンと同じレベルに維持しつつも、部品の搭載効率の低下をより効果的に回避することが可能となる。

（その他）
なお、図１５に示すように、位置計測手段としては二次元配列された受光素子を用いたＣＣＤ等のカメラ１３０Ａを使用することも可能である。この場合、ＣＣＤカメラ１３０Ａは、その視線をＹ軸方向に向けてヘッド１４０の底部に配置し、撮像画像から電子部品Ｃとを抽出して、吸着ノズル１４１とのＸ軸方向の中心位置のズレ量を求め、吸着ノズル１４を回転させることで得られるズレ量の変化から、上記位置計測手段１３０と同様に電子部品の角度及びＸ軸及びＹ軸方向の位置ズレを算出することが可能である。また、電子部品の位置及び角度について、ほぼ検出原理を等しくするために、吸着ノズル１４１の加速度による撓みの影響も同様に生じる。
従って、上述したカメラ１３０Ａを適用することにより、位置計測手段１３０の場合と同様に使用することが可能となる。

１０ 動作制御手段
１７ 記憶装置（許容最大加速度記憶手段）
１８ 表示モニタ（教示手段）
３０ ＣＰＵ（吸着所要時間取得制御手段、解放所要時間取得制御手段、解放所要時間確認制御手段）
１００ 電子部品搭載装置
１０１ 電子部品フィーダ
１０２ フィーダバンク（設置部）
１０３ 部品供給部
１０４ 基板保持部
１０７ Ｘ−Ｙガントリ（ヘッド移動機構）
１０９ Ｘ軸モータ（Ｘ軸方向の駆動源）
１１０ Ｙ軸モータ（Ｙ軸方向の駆動源）
１３０ 位置計測手段
１３０Ａ ＣＣＤカメラ
１４１ 吸着ノズル
１４０ ヘッド
Ｃ 電子部品
Ｋ 基板

Claims (5)

1. 電子部品の搭載が行われる基板を保持する基板保持部と、
   搭載される複数の電子部品を供給する部品供給部と、
   前記基板に搭載する電子部品を吸着する昇降可能な吸着ノズルを備えたヘッドと、
   水平面内で互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの駆動源により前記ヘッドを前記部品供給部と前記基板保持部との間で移動位置決めするヘッド移動機構と、
   前記ヘッドに搭載され、前記Ｙ軸方向に沿った入射光のＸ軸方向の受光幅により前記吸着ノズルに対する吸着電子部品の位置の計測を行う位置計測手段と、
   搭載データに基づいて前記基板に対する搭載動作制御を実行する動作制御手段とを備える電子部品搭載装置において、
   前記吸着ノズルの撓みが前記各電子部品の各々に要求される搭載精度の許容範囲となる前記Ｘ軸方向の駆動源の許容最大加速度を、前記各電子部品ごとに記憶する許容最大加速度記憶手段を備え、
   前記動作制御手段は、
   搭載を行う電子部品に応じて前記許容最大加速度記憶手段から前記Ｘ軸方向の駆動源の許容最大加速度を取得すると共に、
   前記ヘッド移動機構により前記部品供給部から前記基板保持部の基板に前記ヘッドの移動を行う移動期間の少なくとも一部について、前記位置計測手段による前記電子部品の位置計測を行うために、前記Ｘ軸方向の駆動源の加速度を前記許容最大加速度に制限する制限期間を設ける制御を行うことを特徴とする電子部品搭載装置。
2. 前記動作制御手段は、前記制限期間中は前記Ｘ軸方向の駆動源の加速度を前記許容最大加速度に制限し、前記制限期間経過後は前記Ｘ軸方向の駆動の源の最大加速度の制限を解除することを特徴とする請求項１記載の電子部品搭載装置。
3. 前記動作制御手段は、搭載を行う個々の電子部品について、
   前記移動期間の一部を前記Ｘ軸方向の駆動源を制止する制止期間とし、前記制止期間経過後は前記Ｘ軸方向の駆動源の加速度を制限しない第一の制御パターンと、
   前記移動期間の全てを通じて前記Ｘ軸方向の駆動源の加速度を前記許容最大加速度に制限する第二の制御パターンのいずれか一方を選択可能であり、
   前記動作制御手段は、個々の電子部品について前記各制御パターンによる移動所要時間を算出すると共に、当該移動所要時間の短くなる方の制御パターンを選択し実行することを特徴とする請求項２記載の電子部品搭載装置。
4. 前記部品供給部は、個々の電子部品を保有する複数の電子部品フィーダと当該各電子部品フィーダをＸ軸方向に並べて設置可能な設置部とからなり、
   前記動作制御手段は、要求される搭載精度が高い電子部品から優先的に、前記搭載データが示す基板上の搭載位置に基づいて、Ｘ軸方向について移動量が小さくなるように、前記設置部の電子部品フィーダの配置を求め、
   当該電子部品フィーダの配置を作業者に示す教示手段を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電子部品搭載装置。
5. 前記位置計測手段は複数の前記受光素子又は受光素子を備えるカメラであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電子部品搭載装置。

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