WO2015145613A1 - 部品組付装置および部品組付方法 - Google Patents

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WO2015145613A1
WO2015145613A1 PCT/JP2014/058516 JP2014058516W WO2015145613A1 WO 2015145613 A1 WO2015145613 A1 WO 2015145613A1 JP 2014058516 W JP2014058516 W JP 2014058516W WO 2015145613 A1 WO2015145613 A1 WO 2015145613A1
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WO
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slider
distance
component
component assembly
drive shaft
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PCT/JP2014/058516
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English (en)
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Inventor
良 永田
Original Assignee
富士機械製造株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
    • H05K13/0404—Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws
    • H05K13/0406—Drive mechanisms for pick-and-place heads, e.g. details relating to power transmission, motors or vibration damping
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Definitions

  • the present invention relates to a component assembling apparatus that conveys and positions a substrate on which a component assembling process is performed and performs the component assembling process on the substrate and a component assembling method in the component assembling apparatus.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose the following component mounting apparatus as a component assembling apparatus.
  • the component mounting apparatuses described in Patent Documents 1 and 2 include two mounting heads.
  • the other mounting head is moved in a direction opposite to the one direction. It is configured to control driving by acceleration / deceleration.
  • the force generated by one mounting head is offset by the force generated by the other mounting head, so that it is possible to suppress the occurrence of vibration during the high acceleration / deceleration operation of the mounting head in the component mounting apparatus.
  • the apparatus size tends to increase.
  • the component mounting apparatus including one mounting head can reduce the size of the apparatus, but cannot suppress the occurrence of vibration due to the canceling process described above.
  • vibration suppression control can be applied to a component mounting apparatus having a single mounting head.
  • a delay in mounting tact time may occur, leading to a decrease in throughput of the component mounting apparatus. is there.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a purpose thereof is a small component assembling apparatus capable of performing component assembling processing at high speed and with high accuracy while suppressing generation of vibration, and its component assembly.
  • An object of the present invention is to provide a method for assembling parts in an attaching device.
  • a component assembly apparatus configured to convey and position a substrate on which a component assembly process is performed, and to perform the component assembly process on the substrate.
  • a first drive shaft extending in one direction, a first slider supported so as to be movable along the first drive shaft, and a first slider for driving and controlling the first slider along the first drive shaft.
  • a second drive unit mounted on one slider and drivingly controlling the second slider along the second drive shaft; and a component assembly mounted on the second slider and performing the component assembly process on the substrate.
  • a multi-stage drive shaft device having a processing head;
  • the reaction force generated by the drive control is applied to the first slider in the direction opposite to the moving direction of the second slider.
  • the distance necessary for accelerating and decelerating the component assembly processing head is moved in the state offset by the inertial force due to the movement along the first drive shaft, and the distance necessary for the movement to the target position is moved.
  • the first component assembly processing head when the second slider included in one component assembly processing head is driven and controlled in one direction with high acceleration / deceleration, the first component assembly processing head includes the first slider.
  • the slider can be driven and controlled at high acceleration / deceleration in the direction opposite to the one direction.
  • the reaction force generated by the second slider is canceled out by the inertial force generated by the first slider, so that vibration during high acceleration / deceleration operations of the component assembly processing head in the component assembly apparatus is suppressed.
  • the component assembling process can be performed at high speed and with high accuracy, and there is only one component assembling processing head, and the counter mass is not required as in the prior art.
  • the device size can be reduced.
  • the drive control device uses the mass of the second slider including the component assembly processing head as the mass of the first slider including the second drive shaft and the second drive means. Dividing, multiplying the divided value by the moving distance of the component assembling processing head, and multiplying the multiplied value from the current position of the first slider with respect to the component assembling apparatus for performing reaction force canceling movement control.
  • a first slider moving distance calculating unit to be obtained as a moving distance to the relative position of the slider, a mass of the second slider including the component assembly processing head, the second driving shaft, and the second driving means including the second driving means; The mass of one slider is added, the added value is divided by the mass of the first slider including the second drive shaft and the second drive means, and the moving distance of the component assembly processing head is added to the divided value.
  • Multiplication A second slider movement distance calculation unit for obtaining the multiplication value as a movement distance from a current position of the second slider to a relative position of the second slider with respect to the first slider for performing the reaction force canceling movement control; Is provided.
  • the first and second sliders can be accurately moved, The assembly process can be performed with high accuracy.
  • the distance on the acceleration side of the movement distance increases the first slider at the first acceleration
  • the remaining The distance on the deceleration side increases when the second slider is moved to the relative position of the first slider moving portion that decelerates and stops the first slider with the second acceleration.
  • a second slider moving unit that accelerates the second slider at a third acceleration and decelerates the second slider at a fourth acceleration to stop the second slider. is there.
  • the first and second sliders can be accurately positioned.
  • the component assembling apparatus includes a substrate transfer device that loads, positions, and unloads a board into a component mounting position, and a component supply device that supplies a plurality of types of components.
  • the multistage drive shaft device collects the components supplied by the component supply device with the component assembly processing head, and is disposed adjacent to the component assembly device in the substrate transport direction.
  • the strokes of the first and second sliders capable of assembling the components by driving and controlling the first and second sliders up to the substrate positioned by the substrate transfer device of the assembling device are provided. It is.
  • the component assembling apparatus of the fourth aspect when a plurality of component assembling apparatuses are arranged side by side in the board conveying direction, they are arranged adjacent to the component assembling apparatus in the board conveying direction. An operation of driving and controlling the first and second sliders of the component mounting apparatus on the board positioned by the board conveying device of another component assembling apparatus and assembling the components by the component assembling processing head, so-called straddling Production becomes possible.
  • the drive control device includes: a target movement distance calculation unit that calculates a target movement distance of the component assembly head; and a first command speed calculation that calculates a first command speed of the first slider.
  • a first position command distance calculation unit that calculates a first position command distance of the first slider, a second command speed calculation unit that calculates a second command speed of the second slider, and a second slider
  • the calculated first and second command speeds are the first And the assembly of the parts when the first and second position command distances calculated are all within the limit movable range of the first and second sliders.
  • a reaction force canceling movement control unit that cancels with an inertial force when driving control is performed in a direction opposite to the moving direction of the second slider, and when at least one of the above cases is not satisfied, the first driving means is servo-locked.
  • a movement control unit that drives and controls the second slider along the second drive shaft by the second drive means in accordance with a position command of the component assembly head in a state.
  • the movement control unit is not limited to the second slider. Since the component assembling process can be performed by operating the component, it is possible to suppress a decrease in the throughput of the component assembling apparatus.
  • a first drive shaft extending in one direction, a first slider supported so as to be movable along the first drive shaft, and the first slider along the first drive shaft.
  • First drive means for driving control a second drive shaft mounted on the first slider and extending in the same direction as the first drive shaft, and a second slider supported so as to be movable along the second drive shaft
  • a second driving means mounted on the first slider and controlling the second slider along the second driving shaft, and a board mounted on the second slider and subjected to component assembly processing.
  • a component assembly method for a component assembly apparatus comprising: a component assembly processing head that performs component assembly processing; a target travel distance calculating step that calculates a target travel distance of the component assembly head; First to calculate the first command speed of the slider A command speed calculating step; a first position command distance calculating step for calculating a first position command distance of the first slider; a second command speed calculating step for calculating a second command speed of the second slider; A second position command distance calculating step for calculating a second position command distance of the two sliders, and the calculated first and second command speeds when the calculated target moving distance is a distance that requires the canceling process.
  • reaction force when the second slider is driven and controlled along the second drive shaft by the second driving means according to the position command of the component assembling head is caused by the first driving means.
  • a reaction force canceling movement control step for canceling with one inertia force when one slider is driven and controlled along the first drive axis in a direction opposite to the moving direction of the second slider, and at least one of the above cases is satisfied.
  • the component assembling process can be performed by operating the second slider. Therefore, it is possible to suppress a reduction in the throughput of component assembly.
  • the second slider when the calculated second position command distance is outside the limit movable range of the second slider, the second slider is moved back at a timing that does not affect the component assembly process.
  • the component assembling process can be performed at high speed and with high accuracy.
  • the invention according to claim 8 is the case where the component assembly head is capable of performing a plurality of component assembly processes, and the calculated second position command distance is outside the limit movable range of the second slider.
  • the component assembling process can be performed with high accuracy and at a higher speed. it can.
  • FIG. 1A It is a perspective view which shows embodiment of a component mounting apparatus as a component assembly apparatus of this invention. It is a top view which shows the outline of the Y and X direction moving apparatus of the component mounting apparatus of FIG. 1A. It is the figure which modeled the 1st slider, 2nd slider, and apparatus main body of the component mounting apparatus of FIG. 1A. It is a block diagram which shows the model which simulated the response of the drive control apparatus of the component mounting apparatus of FIG. 1A, and a component mounting apparatus by numerical formula. It is a flowchart for demonstrating operation
  • FIG. 13 is a first diagram illustrating a positioning state of the first slider and the second slider in the component mounting pattern of FIG. 12.
  • FIG. 13 is a second diagram illustrating a positioning state of the first slider and the second slider in the component mounting pattern of FIG. 12.
  • FIG. 13 is a third diagram illustrating a positioning state of the first slider and the second slider in the component mounting pattern of FIG. 12.
  • the transport direction of the substrate PB is the X direction
  • the horizontal direction orthogonal to the X direction is the Y direction
  • the vertical direction orthogonal to the Y direction is the Z direction.
  • the component mounting apparatus 1 is disposed on the back side of the upper surface of the base 19, and includes a substrate transport apparatus 2 that transports a substrate PB and carries it in and out of the component mounting position A.
  • a component supply device 3 that is disposed on the front side of the upper surface of the base 19 and supplies components to be mounted on the substrate PB, and a component that is disposed above the upper surface of the base 19 and is mounted on the substrate PB.
  • the component transfer device 4 that sucks and transfers the component, and the drive control device 10 that drives and controls the component mounting operation.
  • two component mounting apparatuses 1 are provided side by side in the X direction.
  • the substrate transport device 2 includes a pair of guide rails 21a and 21b, a pair of conveyor belts (not shown), a clamp device 23, and the like.
  • the pair of guide rails 21a and 21b extend in the X direction and are arranged in parallel to each other with a distance substantially the same as the width of the substrate PB.
  • the pair of conveyor belts are juxtaposed directly below the guide rails 21a and 21b.
  • the clamp device 23 is disposed between the pair of guide rails 21a and 21b and below the mounting position.
  • the substrate PB is transported to the component mounting position A by the pair of conveyor belts while being guided in the X direction by the pair of guide rails 21a and 21b, and pushed up from the conveyor belt by the clamp device 23. It is clamped and positioned and fixed.
  • the component supply device 3 includes a feeder holder portion 32 and the like in which a plurality of cassette-type feeders 31 that accommodate and supply components of different component types are set along the X direction.
  • the feeder 31 is roughly configured by a feeder main body 31a in which a component supply reel 33 is set at the rear portion and a component pick-up location 31b provided at the front portion of the feeder main body 31a.
  • the component supply reel 33 is wound with a carrier tape 34 in which components are arranged at a predetermined pitch and covered with a cover tape (not shown).
  • the carrier tape 34 is pulled out at a predetermined pitch by a sprocket (not shown) provided in the feeder main body 31a, the cover tape is peeled off, and the components are sequentially transferred to the component pick-up location 31b.
  • the carrier tape 34 is wound up while being fed.
  • the component transfer device 4 includes a Y-direction moving device 40, an X-direction moving device 50 (corresponding to the “multistage drive shaft device” of the present invention), and the like.
  • the Y-direction moving device 40 includes a pair of fixed rails 41 and 41, a moving rail 42 (see FIG. 1B), a ball screw 43, a servo motor 44, a bearing 45, and the like.
  • the pair of fixed rails 41, 41 extend in the Y direction above both ends of the substrate transport apparatus 2 and are arranged in parallel to each other.
  • the moving rail 42 extends between the pair of fixed rails 41 and 41 in the X direction, and both ends of the moving rail 42 are supported so as to be movable along the fixed rails 41 and 41.
  • the ball screw 43 is disposed so as to extend in the Y direction along one fixed rail 41, and one end of the ball screw 43 is connected to a motor shaft of a servo motor 44 fixed to the fixed rail 41. Is supported by a bearing 45 fixed to the fixed rail 41. The movement of the moving rail 42 is controlled by a servo motor 44 via a ball screw 43.
  • the X-direction moving device 50 includes a first X-direction moving device 51 and a second X-direction moving device 61.
  • the first X-direction moving device 51 includes a first slider 52, a first ball screw 53 (corresponding to the “first driving shaft” of the present invention), and a first servo motor 54 (corresponding to “first driving means” of the present invention). And a first bearing 55 (corresponding to “first driving means” of the present invention) and the like.
  • the first slider 52 is arranged to be movable in the X direction along the moving rail 42.
  • the first ball screw 53 is arranged extending in the X direction along the moving rail 42, and one end of the first ball screw 53 is connected to the motor shaft of the first servo motor 54 fixed to the moving rail 42. The other end of the first ball screw 53 is supported by a first bearing 55 fixed to the moving rail 52. The movement of the first slider 52 is controlled by the first servo motor 54 via the first ball screw 53.
  • the second X-direction moving device 61 includes a guide rail 62, a second slider 63, a second ball screw 64 (corresponding to the “second drive shaft” of the present invention), a second servo motor 65 (“second drive means” of the present invention). And a second bearing 66 (corresponding to “second driving means” of the present invention) and the like.
  • the guide rail 62 is disposed on the first slider 52 so as to extend in the X direction.
  • the second slider 63 is arranged so as to be movable in the X direction along the guide rail 62.
  • the second ball screw 64 is disposed so as to extend in the X direction along the guide rail 62, and one end of the second ball screw 64 is connected to the motor shaft of the second servo motor 65 fixed to the guide rail 62. The other end of the second ball screw 64 is supported by a second bearing 66 fixed to the guide rail 62. The movement of the second slider 63 is controlled by the second servo motor 65 via the second ball screw 64.
  • the second slider 63 includes a recognition camera 67 capable of recognizing a component mounting position on the board PB and a mounting head 68 that can rotate around the Z axis and can be moved up and down in the Z direction (in the “component assembly head” of the present invention). Equivalent) is held.
  • a recognition camera 67 capable of recognizing a component mounting position on the board PB
  • a mounting head 68 that can rotate around the Z axis and can be moved up and down in the Z direction (in the “component assembly head” of the present invention). Equivalent) is held.
  • a plurality of nozzle holders 69 that detachably hold a component suction nozzle 70 for sucking a component are arranged at equal angular intervals on a circumference centering on the rotation axis of the mounting head 68 (for example, 8) Projected downward.
  • the nozzle holder 69 on which the component suction nozzle 70 is mounted is supported so as to be able to move up and down in the Z direction from the mounting head 68 and to rotate around the Z axis.
  • the elevation of the nozzle holder 69 to which the component suction nozzle 70 is mounted is controlled by a servo motor (both not shown) via a ball screw, and the rotation of the nozzle holder 69 to which the component suction nozzle 70 is mounted is controlled by a gear mechanism. Via a servo motor (both not shown).
  • the component suction nozzle 70 is formed in a substantially hollow cylindrical shape and is connected to a vacuum pump (not shown) via a three-way valve capable of switching between atmospheric pressure, positive pressure, and negative pressure, and suctions and holds the component at the lower end of the nozzle. It is configured to be possible.
  • a component recognition camera 71 (see FIG. 1A) capable of recognizing the component suction state of the component suction nozzle 70 is attached between the component transfer device 4 and the component supply device 2.
  • the components supplied by the component supply device 3 are sucked by the component suction nozzle 70 of the mounting head 68 and mounted by the Y direction moving device 40 and the X direction moving device 50. It is transferred to the substrate PB positioned at the position A, and is mounted at the component mounting position A on the substrate PB by the component suction nozzle 70.
  • the X-direction moving device 50 has a first X-direction moving device 51 and a second X-direction moving device 61.
  • the component mounting apparatus 1 having this configuration is the same as that of the other component mounting apparatuses 1 disposed adjacent to the component mounting apparatus 1 in the X direction.
  • the first X-direction moving device 51 moves the first slider 52 to the left end side or the right end side of the substrate transport apparatus 2 and stops the servo lock. Then, the second X-direction moving device 61 moves the second slider 63 to the left end side or the right end side of the first slider 52. Thereby, the mounting head 68 can jump out to the other component mounting apparatus 1 side arrange
  • the component mounting apparatus 1 of this embodiment is an apparatus provided with one mounting head 68, since it is provided with the 1st X direction moving apparatus 51 and the 2nd X direction moving apparatus 61, it is 2nd slider 63 ( When the mounting head 68) is driven and controlled with high acceleration / deceleration in one direction, the first slider 52 can be controlled with high acceleration / deceleration in the direction opposite to the one direction. As a result, the reaction force generated by the second slider 63 (mounting head 68) is offset by the inertial force generated by the first slider 52. Therefore, the vibration during the high acceleration / deceleration operation of the mounting head 68 in the component mounting apparatus 1 is performed. Occurrence can be suppressed.
  • first slider 52 of the first X-direction moving device 51 including the second bearing 66, and a second camera including the recognition camera 67 and the mounting head 68 of the second X-direction moving device 61. This will be described with reference to a simplified model of the slider 63 (hereinafter simply referred to as “second slider 63”).
  • the vibration of the apparatus main body 1A is represented by a spring 81 and a damper 82.
  • the first servo motor 54 and the second servo motor 65 of the first X direction moving device 51 and the second X direction moving device 61 are the first slider 52 and the second slider 63, the first ball screw 53, and the second ball screw 64, respectively.
  • a driving force is generated by feedback control corresponding to the relative displacement between the first slider 52 and the second slider 63, and the amount of movement and acceleration during driving can be controlled.
  • the first slider 52, the second slider 63, and the apparatus main body 1A have masses M1, M2, and Mm, and movement amounts with respect to the apparatus installation unit 1B are X1, X2, and Xm.
  • the driving force of the first slider 52 is F1
  • the reaction force during driving is ⁇ F1
  • the driving force of the second slider 63 is F2
  • the reaction force during driving is ⁇ F2.
  • the command position of the second slider 63 (relative command position between the second slider 63 and the first slider 52) r h and the command position of the first slider 52 (the first slider 52 and the device) Relative command position) r s with respect to main body 1A is generated based on component mounting command position (relative command position between second slider 63 and apparatus main body 1A) r 0 of mounting head 68.
  • equations of motion in the second slider 63, the first slider 52, and the apparatus main body 1A are expressed by the following equations (1) to (3).
  • F2 M2 ⁇ a2
  • F1-F2 M1 ⁇ a1
  • -F1 Mm.am + Cm.vm + Km.Xm
  • a1 acceleration of the first slider 52
  • am acceleration of the apparatus body 1A
  • vm speed of the apparatus body 1A
  • Cm, Km coefficients
  • the component mounting command position r 0 of the mounting head 68 is the block 11 of [(M2 + M1) / M1] and the [ ⁇ M2 / M1].
  • the command position is distributed to the command position r h of the second slider 63 and the command position r s of the first slider 52.
  • the command position r h of the second slider 63 is, for example, are compensated output compensator 17a for PID control, command position r s of the first slider 52, for example in compensator 17b for PID control Compensated and output.
  • the output of the compensator 17a is input to the [1 / M2s2] block 14 as the torque of the second servo motor 65.
  • the difference between the output of the compensator 17b and the output of the compensator 17a is input to the block 15 of [1 / M1s2] as the sum of the torque reaction force of the second servomotor 65 and the torque of the first servomotor 54.
  • the output of the compensator 17b is input to the block 16 of [1 / Mms2] as the torque reaction force of the first servomotor 54.
  • the amount of relative movement between the second slider 63 and the first slider 52 detected by the encoder of the second servo motor 65 is fed back to the command position r h of the second slider 63. Further, the amount of relative movement between the first slider 52 and the apparatus body 1A to be detected by the encoder of the first servo motor 54 is fed back to the command position r s of the first slider 52.
  • the drive control apparatus 10 divides the mass M2 of the second slider 63 by the mass M1 of the first slider 52, and the movement distance w of the mounting head 68 is divided by this divided value M2 / M1. Multiplication by 0 is performed, and this multiplication value M 2 ⁇ w 0 / M 1 is obtained as a movement distance w s from the current position of the first slider 52 to the command position r s of the first slider 52 for performing the reaction force canceling movement control ( Step S1, corresponding to the “first slider movement distance calculation unit” of the present invention).
  • the drive control device 10 adds the mass M2 of the second slider 63 and the mass M1 of the first slider 52, divides this added value M2 + M1 by the mass M1 of the first slider 52, and this divided value (M2 + M1). ) / M1 is multiplied by the moving distance w 0 of the mounting head 68, and this multiplied value (M2 + M1) ⁇ w 0 / M1 is controlled by the second slider 63 for performing the reaction force canceling movement control from the current position of the second slider 63. obtained as the moving distance w h to command position r h (step S2, corresponds to the "second slider moving distance calculation unit" of the present invention).
  • the drive control device 10 when the command position r h of the second slider 63 to move the second slider 63, as shown by a chain line in FIG. 5, the distance of which acceleration side of the travel distance, i.e. the Half of the moving distance (from time 0 to time t1) increases the speed of the second slider 63 at a constant acceleration a2, and the distance on the deceleration side of the moving distance, that is, the remaining half distance (from time t1 to time t2). Until the second slider 63 is decelerated at a constant acceleration a2 and stopped (step S3, corresponding to the “second slider moving portion” of the present invention). Thus, as shown by a chain line in FIG. 6, the second slider 63 is moved from the current position 0 at time 0 by the movement distance w h at time t2 reaches the command position r h of the second slider 63.
  • the drive control device 10 when moving the first slider 52 to the command position r s of the first slider 52, as shown by the two-dot chain line in FIG. 5, of speed increase side distance of the travel distance, i.e.
  • the half of the moving distance increases the first slider 52 at a constant acceleration a1, and the distance on the deceleration side of the moving distance, that is, the remaining half of the distance (from time t1 to time t1). (until t2), the first slider 52 is decelerated at a constant acceleration a1 and stopped (step S4, corresponding to the “first slider moving portion” of the present invention).
  • the first slider 52 reaches the command position r s of the first slider 52 moves from the current position 0 at time 0 by the movement distance w s at time t2 .
  • the mounting head 68 is on the acceleration side of the movement distance of the mounting head 68 to the component mounting command position r 0 as shown by the solid line in FIG. , That is, half the distance (from time 0 to time t1) is increased at the constant acceleration a0, and the distance on the deceleration side of the movement distance, that is, the other half of the distance (from time t1 to time t2) is equal. Decelerate and stop at acceleration a0. Therefore, as shown by the solid line in FIG. 6, the mounting head 68 can move from the current position 0 at time 0 to the component mounting position r 0 of the mounting head 68 by moving the moving distance w 0 at time t2.
  • the acceleration a2 when the second slider 63 is moved and the acceleration a1 when the first slider 52 are moved are based on the relationship between the mass M2 of the second slider 63 and the mass M1 of the first slider 52. , And the maximum value within the specification of the allowable continuous torque.
  • the accelerations a2 and a1 are determined in consideration of the mass and shape of each component so that the component sucked by the component suction nozzle 70 does not fall. Thereby, the component mounting time is shortened.
  • the reaction force generated by the second slider 63 (mounting head 68) is offset by the inertial force generated by the first slider 52. Therefore, as shown in FIG.
  • the amplitude of vibration during the high acceleration / deceleration operation of the mounting head 68 in the apparatus 1 (shown in the solid line) is suppressed to half or less of the amplitude of vibration during the high acceleration / deceleration operation of the mounting head in the conventional component mounting apparatus (indicated by the dashed line in the figure) can do. Therefore, in the component mounting apparatus 1, since the relative positions of the first and second sliders 52 and 63 can be easily obtained by calculation, the first and second sliders 52 and 63 can be accurately moved. Parts can be mounted with high accuracy.
  • the drive control device 10 may not perform the reaction force canceling movement control depending on the operation state of the first and second sliders 52 and 63 of the first and second X-direction moving devices 51 and 61.
  • the case where the reaction force canceling movement control is not performed means that when the target moving distance of the mounting head 68 (second slider 63) is not a distance that requires the reaction force canceling movement control, the first and second sliders 52, 63 have the first movement distance control. 1.
  • the second command speed exceeds the limit speed range of the first and second sliders 52 and 63, and when the first and second position command distances of the first and second sliders 52 and 63 are the first and second sliders.
  • the drive control device 10 drives and controls the second slider 63 while the first servo motor 54 is servo-locked, and positions the mounting head 68 at the component mounting command position r 0 of the mounting head 68.
  • the reaction force canceling control is required and it is within the limit movable range and the limit speed range.
  • the vibration frequency of the acceleration waveform during the positioning operation of the mounting head 68 varies depending on the target movement distance of the mounting head 68. For this reason, the drive control apparatus 10 grasps the correlation between the vibration frequency of the acceleration waveform during the positioning operation of the mounting head 68 and the target moving distance of the mounting head 68 in advance by measurement / analysis or the like, and forms a table.
  • the table is referenced according to the target movement distance of the mounting head 68 at the time of mounting, and it is determined whether or not the reaction force canceling movement control is necessary.
  • the target movement distance of the mounting head 68 is, for example, within several tens of millimeters. When the target movement distance exceeds the target movement distance, the reaction force canceling movement control is not necessary. That is, the component mounting apparatus 1 generates a large vibration when the vibration frequency included in the acceleration waveform during the positioning operation of the mounting head 68 matches the natural frequency of the apparatus main body 1A. Has the property of hardly occurring.
  • the drive control device 10 calculates a target movement distance of the mounting head 68 with respect to the component mounting apparatus 1 (step S11, corresponding to the “target movement distance calculation unit” of the present invention). .
  • the drive control device 10 determines whether or not the target moving distance of the mounting head 68 is a distance that requires the reaction force canceling movement control (step S12), and the target moving distance of the mounting head 68 is the reaction force canceling movement control. If the distance is not required, the second slider 63 is driven and controlled with the first servo motor 54 servo-locked, and the mounting head 68 is positioned at the component mounting command position r 0 of the mounting head 68 (step S22, This corresponds to the “movement control unit” of the present invention).
  • the reaction force canceling movement control cannot be performed due to the operation limit of the first and second sliders 52 and 63, the second slider 63 is operated to mount the component. Therefore, it is possible to suppress a decrease in component mounting throughput.
  • step S12 when the drive control device 10 determines in step S12 that the target moving distance of the mounting head 68 is a distance that requires the reaction force canceling movement control, the drive control device 10 performs the first movement of the first slider 52 during the reaction force canceling movement control.
  • One command speed is calculated (step S13, corresponding to the “first command speed calculation unit” of the present invention). That is, the drive control device 10 calculates the first command speed of the first slider 52 based on the first command acceleration waveform of the first slider 52 indicated by the two-dot chain line in FIG.
  • the drive control device 10 determines whether or not the first command speed of the first slider 52 during the reaction force canceling movement control is within the limit speed range of the first slider 52 (step S14), and the first command When the speed exceeds the limit speed range, the process proceeds to step S22 and the above-described movement control is performed.
  • step S14 when the drive control device 10 determines in step S14 that the first command speed of the first slider 52 during the reaction force canceling movement control is within the limit speed range of the first slider 52, the reaction force canceling movement control is performed.
  • the first position command distance (movement amount X1) of the first slider 52 at the time is calculated (step S15, corresponding to the “first position command distance calculation unit” of the present invention). That is, the drive control device 10 calculates the first position command distance (movement amount X1) of the first slider 52 based on the above equations (8) to (10).
  • the drive control device 10 determines whether or not the first position command distance (movement amount X1) of the first slider 52 during the reaction force canceling movement control is within the limit movable range of the first slider 52 (step). S16) When the first position command distance (movement amount X1) exceeds the limit movable range, the process proceeds to step S22 and the above-described movement control is performed.
  • step S16 when the drive control device 10 determines in step S16 that the first position command distance (movement amount X1) of the first slider 52 during the reaction force canceling movement control is within the limit movable range of the first slider 52. Then, the second command speed of the second slider 63 during the reaction force canceling movement control is calculated (step S17, corresponding to the “second command speed calculation unit” of the present invention). That is, the drive control device 10 calculates the second command speed of the second slider 63 based on the second command acceleration waveform of the second slider 63 indicated by the one-dot chain line in FIG.
  • the drive control device 10 determines whether or not the second command speed of the second slider 63 during the reaction force canceling movement control is within the limit speed range of the second slider 63 (step S18), and the second command When the speed exceeds the limit speed range, the process proceeds to step S22 and the above-described movement control is performed.
  • step S18 when the drive control device 10 determines in step S18 that the second command speed of the second slider 63 during the reaction force canceling movement control is within the limit speed range of the second slider 63, the reaction force canceling movement control is performed.
  • the second position command distance (movement amount X2) of the second slider 63 at the time is calculated (step S19, corresponding to the “second position command distance calculation unit” of the present invention). That is, the drive control device 10 calculates the second position command distance (movement amount X2) of the second slider 63 based on the above formulas (7) and (10).
  • the drive control device 10 determines whether or not the second position command distance (movement amount X2) of the second slider 63 during the reaction force canceling movement control is within the limit movable range of the second slider 63 (step). S20) When the second position command distance (movement amount X2) exceeds the limit movable range, the process proceeds to step S22 and the above-described movement control is performed.
  • step S20 when the drive control device 10 determines in step S20 that the second position command distance (movement amount X2) of the second slider 63 during the reaction force canceling movement control is within the limit movable range of the second slider 63.
  • the reaction force when the second slider 63 is driven and controlled to the command position r h of the second slider 63 is the command position r s of the first slider 52 in the direction opposite to the moving direction of the second slider 63.
  • step S21 corresponds to the "reaction force cancellation movement control unit" of the present invention
  • step S20 the drive control apparatus 10 determines that the second position command distance (movement amount X2) of the second slider 63 during the reaction force canceling movement control has exceeded the limit movable range of the second slider 63. In this case, the control described below may be performed. That is, as shown in FIG. 9, when the second position command distance (movement amount X2) exceeds the limit movable range (step S30), the drive control device 10 is the timing at which the current time does not affect the component mounting. It is determined whether or not (step S31).
  • the timing that does not affect the component mounting is, for example, when moving from the component mounting point on the board PB to the component pick-up location 31b of the component supply device 3, when moving the moving rail 42 of the Y-direction moving device 40, Alternatively, it may be when waiting for movement when the Y-direction moving device 40 and the X-direction moving device 50 are not operating.
  • the drive control device 10 waits until the timing that does not affect the component mounting if the current time is the timing that affects the component mounting. If the current time is the timing that does not affect the component mounting, the drive control device 10 immediately The drive control which returns the 2 slider 63 to the initial position which can perform reaction force cancellation movement control is performed (step S32). For example, as shown in FIG. 10, the initial position is that the first slider 52 is close to the center of the component supply device 3, and the second slider 63 is positioned at the center of the first slider 52. Position. Thereby, the drive control apparatus 10 can perform reaction force cancellation movement control. Therefore, in the component mounting apparatus 1, since the operation limit of the second slider 63 can be eliminated, component mounting can be performed at high speed and with high accuracy.
  • the mounting head 68 is a so-called rotary head including a nozzle holder 69 having eight component suction nozzles 70, and a plurality of components can be sequentially mounted on the board PB.
  • the drive control device 10 determines that the second position command distance (movement amount X ⁇ b> 2) of the second slider 63 including the rotary head 68 during the reaction force canceling movement control is within the limit movable range of the second slider 63. If it is determined that it has exceeded, the control described below may be performed. That is, as shown in FIG.
  • step S40 when the second position command distance (movement amount X2) exceeds the limit movable range (step S40), the drive control device 10 determines the second position according to the component mounting pattern by the rotary head 68.
  • the slider 63 is moved to a position where reaction force canceling movement control can be performed for each component on the substrate PB (step S41), and drive control for starting mounting of each component on the substrate PB is performed (step S42). ).
  • the drive control apparatus 10 can perform reaction force cancellation movement control for every mounting
  • the component transfer device 4 passes a component recognition camera 71 from the component pick-up location 31 b of the component supply device 3 and leaves a predetermined interval from the right side to the left side in the X direction on the substrate PB.
  • the first component mounting point P1, the second component mounting point P2, and the third component mounting point P3 that are arranged side by side return to the component pick-up location 31b of the component supply device 3.
  • the rotary head 68 after mounting the component at the first component mounting point P1, the component moves to the second component mounting point P2 to mount the component, and from the second component mounting point P2 to the third component mounting.
  • the pattern moves to point P3 and mounts the component.
  • the second slider 63 is moved to the right side of the first slider 52 and positioned at the first component mounting point P1. Then, the rotary head 68 mounts the component at the first component mounting point P1.
  • This first component mounting point P1 is the mounting start position described above.
  • the reaction force canceling movement is performed at the second component mounting point P2 and the third component mounting point P3. Control can be performed.
  • the second slider 63 is moved to the left according to the position command of the second component mounting point P ⁇ b> 2 of the mounting head 68, and at the same time, the first slider 52 is moved to the position command of the first slider 52. To move to the right. Accordingly, the reaction force when the second slider 63 is driven and controlled can be canceled by the inertial force when the first slider 52 is driven and controlled. Then, the rotary head 68 mounts the component at the second component mounting point P2.
  • the second slider 63 is moved to the left according to the position command of the third component mounting point P ⁇ b> 3 of the mounting head 68, and at the same time, the first slider 52 is moved to the position command of the first slider 52. To move to the right. Accordingly, the reaction force when the second slider 63 is driven and controlled can be canceled by the inertial force when the first slider 52 is driven and controlled. Then, the rotary head 68 mounts the component at the third component mounting point P3. Therefore, in the component mounting apparatus 1, the operation limit of the second slider 63 can be eliminated when a plurality of components can be mounted, so that the component assembly process can be performed with high accuracy and at higher speed.
  • the component mounting apparatus 1 is provided in the mounting head 68 when the second slider 63 provided in one mounting head 68 is driven and controlled in one direction with high acceleration / deceleration.
  • the first slider 52 can be driven and controlled at a high acceleration / deceleration in a direction opposite to one direction.
  • the reaction force generated by the second slider 63 is offset by the inertial force generated by the first slider 52, so that the occurrence of vibration during the high acceleration / deceleration operation of the mounting head 68 in the component mounting apparatus 1 is suppressed.
  • the drive control device 10 may be configured to perform acceleration / deceleration control of the first and second sliders 52 and 63 with varying acceleration. For example, the drive control device 10 varies the acceleration of the first and second sliders 52 and 63 or switches them stepwise depending on the positions of the first and second sliders 52 and 63.
  • the mounting head 68 moves at a constant distance u2 0 -u1 0 at a constant speed by setting the acceleration to 0 when the speed-up distance u1 0 of the moving distance u 0 is increased at a constant acceleration a0.
  • the vehicle decelerates the distance u 0 -u 2 0 on the deceleration side at a constant acceleration a0 and stops. Therefore, the target moving distance u 0 of the mounting head 68 can be extended by the amount moved at a constant speed.
  • the component mounting apparatus is described as an example of the component assembling apparatus.
  • the present invention can also be applied to other component assembling apparatuses such as a solder coating apparatus.

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Abstract

部品実装装置（１）は、１つの実装ヘッド（６８）を搭載した第２スライダ（６３）を一方向に高加減速で駆動制御するとき、当該第２スライダ（６３）を搭載する第１スライダ（５２）を一方向とは逆方向に高加減速で駆動制御する。 これにより、第２スライダ（６３）で発生する反力は、第１スライダ（５２）で発生する慣性力で相殺されるので、部品実装装置（１）における実装ヘッド（６８）の高加減速動作時の振動発生を抑制することができる。 よって、この部品実装装置（１）においては、高速且つ高精度に部品装着を行うことができ、また、実装ヘッド（６８）は１つのみであり、従来のようにカウンタマスは不要であるので、装置サイズを小型化することができる。

Description

部品組付装置および部品組付方法
　本発明は、部品組付け処理が行われる基板を搬送して位置決めし、当該基板に対し部品組付け処理を行う部品組付装置およびその部品組付装置における部品組付方法に関する。
　例えば、特許文献１，２には、部品組付装置として以下の部品実装装置が開示されている。特許文献１，２に記載の部品実装装置は、２つの実装ヘッドを備え、一方の実装ヘッドを一方向に高加減速で駆動制御するとき、他方の実装ヘッドを一方向とは逆方向に高加減速で駆動制御するように構成されている。これにより、一方の実装ヘッドで発生する力は、他方の実装ヘッドで発生する力で相殺されるので、部品実装装置における実装ヘッドの高加減速動作時の振動発生を抑制することができる。
特開平１１－１２６９９６号公報 特開２００７－９５７３７号公報
　特許文献１，２に記載の部品実装装置は、２つの実装ヘッドを備えているため、装置サイズが大型化する傾向にある。これに対し、１つの実装ヘッドを備えた部品実装装置は、装置サイズを小型化することは可能であるが、上述の相殺処理による振動発生の抑制を図ることができない。この問題に対し、１つの実装ヘッドを備えた部品実装装置においては、振動抑制制御を適用することが可能であるが、実装タクトタイムの遅延が発生し、部品実装装置のスループット低下を招くおそれがある。また、１つの実装ヘッドを備えた部品実装装置においては、実装動作の高速化および高精度化の効果の高い所謂カウンタマスを備えて振動発生の抑制を図ることが可能であるが、装置サイズが大型化する傾向にある。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、振動発生の抑制を図りつつ高速且つ高精度に部品組付け処理を行うことが可能な小型の部品組付装置およびその部品組付装置における部品組付方法を提供することにある。
　上述した課題を解決するために、請求項１に係る部品組付装置は、部品組付け処理が行われる基板を搬送して位置決めし、前記基板に対し前記部品組付け処理を行う部品組付装置であって、一方向に伸びる第１駆動軸と、前記第１駆動軸に沿って移動可能に支持された第１スライダと、前記第１スライダを前記第１駆動軸に沿って駆動制御する第１駆動手段と、前記第１スライダに搭載され、前記第１駆動軸と同方向に伸びる第２駆動軸と、前記第２駆動軸に沿って移動可能に支持された第２スライダと、前記第１スライダに搭載され、前記第２スライダを前記第２駆動軸に沿って駆動制御する第２駆動手段と、前記第２スライダに搭載され、前記基板に対し前記部品組付け処理を行う部品組付処理ヘッドと、を有する多段駆動軸装置と、前記第２駆動手段により前記第２スライダを前記第２駆動軸に沿って駆動制御したとき、当該駆動制御により発生する反力を、前記第２スライダの移動方向と反対方向の前記第１スライダの前記第１駆動軸に沿った移動による慣性力で相殺した状態で、前記部品組付処理ヘッドを加減速させるために必要な距離を移動させて目的の位置への移動に必要な距離を移動させる駆動制御装置と、を備える。
　請求項１に係る部品組付装置では、１つの部品組付処理ヘッドに備えられた第２スライダを一方向に高加減速で駆動制御するとき、当該部品組付処理ヘッドに備えられた第１スライダを一方向とは逆方向に高加減速で駆動制御することができる。これにより、第２スライダで発生する反力は、第１スライダで発生する慣性力で相殺されるので、部品組付装置における部品組付処理ヘッドの高加減速動作時の振動発生を抑制することができる。よって、この部品組付装置においては、高速且つ高精度に部品組付け処理を行うことができ、また、部品組付処理ヘッドは１つのみであり、従来のようにカウンタマスは不要であるので、装置サイズを小型化することができる。
　請求項２に係る発明は、前記駆動制御装置は、前記部品組付処理ヘッドを含む前記第２スライダの質量を、前記第２駆動軸および前記第２駆動手段を含む前記第１スライダの質量で除算し、前記除算値に前記部品組付処理ヘッドの移動距離を乗算し、前記乗算値を前記第１スライダの現位置から反力相殺移動制御を行うための前記部品組付装置に対する前記第１スライダの相対位置までの移動距離として求める第１スライダ移動距離演算部と、前記部品組付処理ヘッドを含む前記第２スライダの質量と、前記第２駆動軸および前記第２駆動手段を含む前記第１スライダの質量とを加算し、前記加算値を前記第２駆動軸および前記第２駆動手段を含む前記第１スライダの質量で除算し、前記除算値に前記部品組付処理ヘッドの移動距離を乗算し、前記乗算値を前記第２スライダの現位置から前記反力相殺移動制御を行うための前記第１スライダに対する前記第２スライダの相対位置までの移動距離として求める第２スライダ移動距離演算部と、を備える。
　請求項２に係る部品組付装置によれば、第１、第２スライダの移動距離を演算により簡易に求めることができるので、第１、第２スライダの移動を正確に行うことができ、部品組付け処理を高精度に行うことができる。
　請求項３に係る発明は、前記第１スライダの相対位置へ前記第１スライダを移動するとき、当該移動距離のうち増速側の距離は前記第１スライダを第1加速度で増速し、残りの減速側の距離は前記第１スライダを第２加速度で減速して停止させる第１スライダ移動部と、前記第２スライダの相対位置へ前記第２スライダを移動するとき、当該移動距離のうち増速側の距離は前記第２スライダを第３加速度で増速し、残りの減速側の距離は前記第２スライダを第４加速度で減速して停止させる第２スライダ移動部と、を備えることである。
　請求項３に係る部品組付装置によれば、第１、第２スライダを正確に位置決めすることができる。
　請求項４に係る発明は、前記部品組付装置は、基板を部品実装位置に搬入し、位置決めし、搬出する基板搬送装置と、複数種類の部品を供給する部品供給装置と、を備え、前記多段駆動軸装置は、前記部品供給装置で供給される前記部品を前記部品組付処理ヘッドで採取し、当該部品組付装置に対し前記基板の搬送方向に隣接して配置される他の前記部品組付装置の前記基板搬送装置により位置決めされた前記基板上まで、前記第１および第２スライダを駆動制御して前記部品を組付可能な前記第１および第２スライダのストロークを備えていることである。
　請求項４に係る部品組付装置によれば、複数台の部品組付装置が、基板搬送方向に並べて配置されている場合、当該部品組付装置に対し基板搬送方向に隣接して配置される他の部品組付装置の基板搬送装置により位置決めされた基板上に、当該部品実装装置の第１、第２スライダを駆動制御して部品組付処理ヘッドにより部品を組付け処理する動作、所謂跨ぎ生産が可能となる。
　請求項５に係る発明は、前記駆動制御装置は、前記部品組付ヘッドの目標移動距離を演算する目標移動距離演算部と、前記第１スライダの第１指令速度を演算する第１指令速度演算部と、前記第１スライダの第１位置指令距離を演算する第１位置指令距離演算部と、前記第２スライダの第２指令速度を演算する第２指令速度演算部と、前記第２スライダの第２位置指令距離を演算する第２位置指令距離演算部と、演算した前記目標移動距離が前記相殺処理を必要とする距離である場合、演算した前記第１および第２指令速度が前記第１および第２スライダの限界速度範囲内である場合、および演算した前記第１および第２位置指令距離が前記第１および第２スライダの限界可動範囲内である場合を全て満たすとき、前記部品組付ヘッドの位置指令に従って前記第２駆動手段により前記第２スライダを前記第２駆動軸に沿って駆動制御したときの反力を、前記第１駆動手段により前記第１スライダを前記第１駆動軸に沿って前記第２スライダの移動方向と反対方向に駆動制御したときの慣性力で相殺する反力相殺移動制御部と、前記各場合のうち少なくとも１つを満たさないとき、前記第１駆動手段をサーボロックした状態で前記部品組付ヘッドの位置指令に従って前記第２駆動手段により前記第２スライダを前記第２駆動軸に沿って駆動制御する移動制御部と、を備えることである。
　請求項５に係る発明によれば、反力相殺移動制御部が、第１および第２スライダの動作限界によって反力相殺移動制御を行えない場合であっても、移動制御部が、第２スライダを動作させて部品組付け処理を行うことができるので、部品組付装置のスループットの低下を抑制することができる。
　請求項６に係る発明は、一方向に伸びる第１駆動軸と、前記第１駆動軸に沿って移動可能に支持された第１スライダと、前記第１スライダを前記第１駆動軸に沿って駆動制御する第１駆動手段と、前記第１スライダに搭載され、前記第１駆動軸と同方向に伸びる第２駆動軸と、前記第２駆動軸に沿って移動可能に支持された第２スライダと、前記第１スライダに搭載され、前記第２スライダを前記第２駆動軸に沿って駆動制御する第２駆動手段と、前記第２スライダに搭載され、部品組付け処理が行われる基板に対し部品組付け処理を行う部品組付処理ヘッドと、を備える部品組付装置の部品組付方法であって、前記部品組付ヘッドの目標移動距離を演算する目標移動距離演算ステップと、前記第１スライダの第１指令速度を演算する第１指令速度演算ステップと、前記第１スライダの第１位置指令距離を演算する第１位置指令距離演算ステップと、前記第２スライダの第２指令速度を演算する第２指令速度演算ステップと、前記第２スライダの第２位置指令距離を演算する第２位置指令距離演算ステップと、演算した前記目標移動距離が前記相殺処理を必要とする距離である場合、演算した前記第１および第２指令速度が前記第１および第２スライダの限界速度範囲内である場合、および演算した前記第１および第２位置指令距離が前記第１および第２スライダの限界可動範囲内である場合を全て満たすとき、前記部品組付ヘッドの位置指令に従って前記第２駆動手段により前記第２スライダを前記第２駆動軸に沿って駆動制御したときの反力を、前記第１駆動手段により前記第１スライダを前記第１駆動軸に沿って前記第２スライダの移動方向と反対方向に駆動制御したときの慣性力で相殺する反力相殺移動制御ステップと、前記各場合のうち少なくとも１つを満たさないとき、前記第１駆動手段をサーボロックした状態で前記部品組付ヘッドの位置指令に従って前記第２駆動手段により前記第２スライダを前記第２駆動軸に沿って駆動制御する移動制御ステップと、を備えることである。
　請求項６に係る部品組付方法では、第１および第２スライダの動作限界によって反力相殺移動を行えない場合であっても、第２スライダを動作させて部品組付け処理を行うことができるので、部品組付けのスループットの低下を抑制することができる。
　請求項７に係る発明は、演算した前記第２位置指令距離が前記第２スライダの限界可動範囲外である場合、前記部品組付け処理に影響を与えないタイミングで、前記第２スライダを前記反力相殺移動制御が可能な初期位置に戻す駆動制御を行う戻し制御ステップ、を備えることである。
　請求項７に係る部品組付方法では、第２スライダの動作限界を解消することができるので、高速且つ高精度に部品組付け処理を行うことができる。
　請求項８に係る発明は、前記部品組付ヘッドが、複数の前記部品組付け処理が可能な場合で、演算した前記第２位置指令距離が前記第２スライダの限界可動範囲外である場合、当該部品組付け処理パターンに応じて、前記第２スライダを複数の前記部品組付け処理毎の前記反力相殺移動制御が可能な位置に移動し、複数の前記部品組付け処理を開始する駆動制御を行う開始制御ステップ、を備えることである。
　請求項８に係る部品組付方法では、複数の部品組付け処理が可能な場合において第２スライダの動作限界を解消することができるので、高精度でより高速に部品組付け処理を行うことができる。
本発明の部品組付装置として部品実装装置の実施の形態を示す斜視図である。 図１Ａの部品実装装置のＹ，Ｘ方向移動装置の概略を示す平面図である。 図１Ａの部品実装装置の第１スライダ、第２スライダおよび装置本体をモデル化した図である。 図１Ａの部品実装装置の駆動制御装置および部品実装装置の応答を数式で模擬したモデルを示すブロック線図である。 図１Ａの部品実装装置の駆動制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 反力相殺移動制御において第１スライダ、第２スライダを各指令位置に位置決めする際の加速度変化を示す図である。 反力相殺移動制御において第１スライダ、第２スライダを各指令位置に位置決めする際の位置変化を示す図である。 図１（Ａ）の部品実装装置および従来の部品実装装置における実装ヘッドの高加減速動作時の振幅変化を示す図である。 駆動制御装置における反力相殺移動制御の実行可否の動作を説明するためのフローチャートである。 駆動制御装置における反力相殺移動制御の実行不可時の回避動作を説明するためのフローチャートである。 図９における反力相殺移動制御の実行が可能な初期位置を示す図である。 ロータリーヘッドにおいて駆動制御装置における反力相殺移動制御の実行不可時の回避動作を説明するためのフローチャートである。 図１１におけるロータリーヘッドの部品装着パターンを示す図である。 図１２の部品装着パターンにおける第１スライダ、第２スライダの位置決め状態を示す第１の図である。 図１２の部品装着パターンにおける第１スライダ、第２スライダの位置決め状態を示す第２の図である。 図１２の部品装着パターンにおける第１スライダ、第２スライダの位置決め状態を示す第３の図である。 反力相殺移動制御において第１スライダ、第２スライダを各指令位置に位置決めする際の別例の加速度変化を示す図である。 反力相殺移動制御において第１スライダ、第２スライダを各指令位置に位置決めする際の別例の位置変化を示す図である。
（部品組付装置の構成）
　以下、本発明の部品組付装置として部品実装装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図１において、基板ＰＢの搬送方向をＸ方向、Ｘ方向と直交する水平方向をＹ方向、Ｙ方向と直交する垂直方向をＺ方向とする。
　図１Ａに示すように、本実施形態による部品実装装置１は、基台１９上面の奥側に配設され、基板ＰＢを搬送して部品実装位置Ａに搬入出する基板搬送装置２と、基台１９上面の手前側に配設され、基板ＰＢ上に装着する部品を供給する部品供給装置３と、基台１９上面の上方に配設され、基板ＰＢ上に装着する部品を部品供給装置３で吸着して移送する部品移載装置４と、部品実装動作を駆動制御する駆動制御装置１０等とを備えて構成される。図１Ａには、２台の部品実装装置１が、Ｘ方向に並べて設けられている。
　基板搬送装置２は、一対のガイドレール２１ａ，２１ｂと、一対のコンベアベルト（図示省略）と、クランプ装置２３等とを備えている。一対のガイドレール２１ａ，２１ｂは、Ｘ方向に延在し基板ＰＢの幅と略同一の距離を隔てて互いに平行に配置されている。一対のコンベアベルトは、ガイドレール２１ａ，２１ｂの直下に並設されている。クランプ装置２３は、一対のガイドレール２１ａ，２１ｂの間であって実装位置の下方に配設されている。このような構成の基板搬送装置２においては、基板ＰＢが一対のガイドレール２１ａ，２１ｂによりＸ方向に案内されつつ一対のコンベアベルトにより部品実装位置Ａまで搬送され、クランプ装置２３によりコンベアベルトから押し上げられてクランプされ位置決め固定されるようになっている。
　部品供給装置３は、異なる部品種の部品を夫々収容して供給する複数のカセット式のフィーダ３１がＸ方向に沿ってセットされるフィーダホルダ部３２等を備えている。フィーダ３１は、後部に部品供給リール３３がセットされるフィーダ本体３１ａと、該フィーダ本体３１ａの前部に設けられた部品取出し箇所３１ｂとにより概略構成されている。部品供給リール３３には、部品が所定ピッチで配置されカバーテープ（図示省略）で覆われたキャリアテープ３４が巻回されている。このような構成の部品供給装置３においては、キャリアテープ３４がフィーダ本体３１ａに備えられたスプロケット（図示省略）により所定ピッチで引き出されてカバーテープが引き剥がされ、部品が部品取出し箇所３１ｂに順次送り込まれると共にキャリアテープ３４が巻き取られるようになっている。
　部品移載装置４は、Ｙ方向移動装置４０と、Ｘ方向移動装置５０（本発明の「多段駆動軸装置」に相当）等とを備えている。Ｙ方向移動装置４０は、一対の固定レール４１，４１、移動レール４２（図１Ｂ参照）、ボールねじ４３、サーボモータ４４および軸受４５等とを備えている。一対の固定レール４１，４１は、基板搬送装置２の両端部の上方にＹ方向に延在し互いに平行に配置されている。移動レール４２は、一対の固定レール４１，４１間にＸ方向に延在して配置され、移動レール４２の両端が、固定レール４１，４１に沿って移動可能に支持されている。ボールねじ４３は、一方の固定レール４１に沿ってＹ方向に延在して配置され、ボールねじ４３の一端が、固定レール４１に固定されたサーボモータ４４のモータ軸に連結され、ボールねじ４３の他端が、固定レール４１に固定された軸受４５に支持されている。移動レール４２の移動は、ボールねじ４３を介してサーボモータ４４により制御されている。
　図１Ｂに示すように、Ｘ方向移動装置５０は、第１Ｘ方向移動装置５１および第２Ｘ方向移動装置６１を備えている。第１Ｘ方向移動装置５１は、第１スライダ５２、第１ボールねじ５３（本発明の「第１駆動軸」に相当）、第１サーボモータ５４（本発明の「第１駆動手段」に相当）および第１軸受５５（本発明の「第１駆動手段」に相当）等とを備えている。第１スライダ５２は、移動レール４２に沿ってＸ方向に移動可能に配置されている。第１ボールねじ５３は、移動レール４２に沿ってＸ方向に延在して配置され、第１ボールねじ５３の一端が、移動レール４２に固定された第１サーボモータ５４のモータ軸に連結され、第１ボールねじ５３の他端が、移動レール５２に固定された第１軸受５５に支持されている。第１スライダ５２の移動は、第１ボールねじ５３を介して第１サーボモータ５４により制御されている。
　第２Ｘ方向移動装置６１は、ガイドレール６２、第２スライダ６３、第２ボールねじ６４（本発明の「第２駆動軸」に相当）、第２サーボモータ６５（本発明の「第２駆動手段」に相当）および第２軸受６６（本発明の「第２駆動手段」に相当）等とを備えている。ガイドレール６２は、第１スライダ５２にＸ方向に延在して配置されている。第２スライダ６３は、ガイドレール６２に沿ってＸ方向に移動可能に配置されている。第２ボールねじ６４は、ガイドレール６２に沿ってＸ方向に延在して配置され、第２ボールねじ６４の一端が、ガイドレール６２に固定された第２サーボモータ６５のモータ軸に連結され、第２ボールねじ６４の他端が、ガイドレール６２に固定された第２軸受６６に支持されている。第２スライダ６３の移動は、第２ボールねじ６４を介して第２サーボモータ６５により制御されている。
　第２スライダ６３には、基板ＰＢにおける部品装着位置の認識が可能な認識用カメラ６７およびＺ軸回りを回転可能且つＺ方向に昇降可能な実装ヘッド６８（本発明の「部品組付ヘッド」に相当）が保持されている。この実装ヘッド６８には、部品を吸着する部品吸着ノズル７０を着脱可能に保持するノズルホルダ６９が、実装ヘッド６８の回転軸線を中心とする一円周上に等角度間隔で複数個（例えば、８個）下方に突設されている。
　部品吸着ノズル７０が装着されたノズルホルダ６９は、実装ヘッド６８からＺ方向に昇降可能に且つＺ軸回りで回転可能に支持されている。部品吸着ノズル７０が装着されたノズルホルダ６９の昇降は、ボールねじを介してサーボモータ（いずれも図示省略）により制御され、部品吸着ノズル７０が装着されたノズルホルダ６９の回転は、ギヤ機構を介してサーボモータ（いずれも図示省略）により制御されている。部品吸着ノズル７０は、略中空円筒状に形成され大気圧、正圧、負圧の切換可能な三方向バルブを介して真空ポンプ（図示省略）と接続されており、ノズル下端において部品を吸着保持可能に構成されている。また、部品移載装置４と部品供給装置２の間には部品吸着ノズル７０の部品の吸着状態の認識が可能な部品認識用カメラ７１（図１Ａ参照）が取り付けられている。
　このような構成の部品移載装置４においては、部品供給装置３で供給される部品が、実装ヘッド６８の部品吸着ノズル７０により吸着され、Ｙ方向移動装置４０およびＸ方向移動装置５０により部品実装位置Ａに位置決めされた基板ＰＢまで移送され、部品吸着ノズル７０により基板ＰＢ上の部品装着位置Ａに装着されるようになっている。
　また、Ｘ方向移動装置５０は、第１Ｘ方向移動装置５１および第２Ｘ方向移動装置６１を備えた構成となっている。この構成の部品実装装置１は、複数台の部品実装装置１がＸ方向に並べて配置されている場合、当該部品実装装置１に対しＸ方向に隣接して配置される他の部品実装装置１の基板搬送装置２により位置決めされた基板ＰＢ上に、当該部品実装装置１の第１Ｘ方向移動装置５１および第２Ｘ方向移動装置６１を駆動制御して実装ヘッド６８により部品を装着する動作、所謂跨ぎ生産が可能となっている。
　すなわち、第１Ｘ方向移動装置５１は、第１スライダ５２を基板搬送装置２の左端側又は右端側へ移動してサーボロック停止する。そして、第２Ｘ方向移動装置６１は、第２スライダ６３を第１スライダ５２の左端側又は右端側へ移動する。これにより、実装ヘッド６８は、当該部品実装装置１に対しＸ方向に隣接して配置される他の部品実装装置１側へ飛び出すことができる。よって、実装ヘッド６８は、吸着している部品を左側又は右側に隣接する部品実装装置１の基板搬送装置２により位置決めされた基板ＰＢ上に装着することができる。
（部品実装装置における振動発生の抑制）
　ここで、本実施形態の部品実装装置１は、１つの実装ヘッド６８を備えた装置であるが、第１Ｘ方向移動装置５１および第２Ｘ方向移動装置６１を備えているため、第２スライダ６３（実装ヘッド６８）を一方向に高加減速で駆動制御するとき、第１スライダ５２を一方向とは逆方向に高加減速で駆動制御することができる。これにより、第２スライダ６３（実装ヘッド６８）で発生する反力は、第１スライダ５２で発生する慣性力で相殺されるので、部品実装装置１における実装ヘッド６８の高加減速動作時の振動発生を抑制することができる。
　詳しくは、図２に示す部品実装装置１の基台１９等（以下、「装置本体１Ａ」という）、第２Ｘ方向移動装置６１のガイドレール６２、第２ボールねじ６４、第２サーボモータ６５および第２軸受６６を含む第１Ｘ方向移動装置５１の第１スライダ５２（以下、単に「第１スライダ５２」という）、および第２Ｘ方向移動装置６１の認識用カメラ６７および実装ヘッド６８を含む第２スライダ６３（以下、単に「第２スライダ６３」という）の簡略モデルを参照して説明する。
　装置本体１Ａの振動は、バネ８１およびダンパ８２で表している。また、第１Ｘ方向移動装置５１および第２Ｘ方向移動装置６１の第１サーボモータ５４および第２サーボモータ６５は、第１スライダ５２および第２スライダ６３と第１ボールねじ５３および第２ボールねじ６４との相対変位に応じたフィードバック制御による駆動力を発生し、第１スライダ５２および第２スライダ６３の移動量および駆動時の加速度を制御可能となっている。
　第１スライダ５２、第２スライダ６３および装置本体１Ａは、各質量をＭ１，Ｍ２，Ｍｍとし、装置設置部１Ｂに対する各移動量をＸ１，Ｘ２，Ｘｍとする。また、第１スライダ５２の駆動力をＦ１、駆動時の反力を－Ｆ１とし、第２スライダ６３の駆動力をＦ２、駆動時の反力を－Ｆ２とする。装置本体１Ａに対する第２スライダ６３の相対移動量であるＸ０（＝Ｘ２－Ｘｍ）が、最終的な反力相殺移動時の制御量になる。この反力相殺移動制御のため、第２スライダ６３の指令位置（第２スライダ６３と第１スライダ５２との相対指令位置）ｒｈ、および第１スライダ５２の指令位置（第１スライダ５２と装置本体１Ａとの相対指令位置）ｒｓを、実装ヘッド６８の部品装着指令位置（第２スライダ６３と装置本体１Ａとの相対指令位置）ｒ０に基づいて生成する。
　具体的には、第２スライダ６３、第１スライダ５２および装置本体１Ａにおける運動方程式は、次式（１）～（３）で表される。
Ｆ２＝Ｍ２・ａ２・・・（１）
Ｆ１－Ｆ２＝Ｍ１・ａ１・・・（２）
－Ｆ１＝Ｍｍ・ａｍ＋Ｃｍ・ｖｍ＋Ｋｍ・Ｘｍ・・・（３）
なお、ａ２：第２スライダ６３の加速度、ａ１：第１スライダ５２の加速度、ａｍ：装置本体１Ａの加速度、ｖｍ：装置本体１Ａの速度、Ｃｍ，Ｋｍ：係数
　第２スライダ６３および第１スライダ５２が動作する反力相殺移動制御の際に装置本体１Ａに加わる力を０とすると、Ｆ１＝０，Ｘｍ＝０，ｖｍ＝０，ａｍ＝０となるので、式（１）～（３）に代入すると次式（４）が得られる。
Ｍ２・ａ２＝－Ｍ１・ａ１・・・（４）
　ここで、第２スライダ６３および第１スライダ５２の各移動距離Ｘ２，Ｘ１は、第２スライダ６３および第１スライダ５２の各加速度ａ２，ａ１に比例する関係にあるため、式（４）は、次式（５）となる。
Ｍ２・Ｘ２＝－Ｍ１・Ｘ１・・・（５）
　また、第２スライダ６３および第１スライダ５２の各指令位置ｒｈ，ｒｓと各位置応答が十分に一致している状況では、次式（６）～（８）が得られる。なお、Ｘｍ＝０である。
ｒｈ＝Ｘ２－Ｘ１・・・（６）
ｒｓ＝Ｘ１－Ｘｍ＝Ｘ１・・・（７）
ｒ０＝ｒｈ＋ｒｓ＝Ｘ２－Ｘｍ＝Ｘ２・・・（８）
　よって、第２スライダ６３および第１スライダ５２の各指令位置ｒｈ，ｒｓは、次式（９），（１０）で表される。
ｒｈ＝（Ｍ２＋Ｍ１）ｒ０／Ｍ１・・・（９）
ｒｓ＝－Ｍ２・ｒ０／Ｍ１・・・（１０）
　図３のブロック線図で説明すると、図３の駆動制御装置１０においては、実装ヘッド６８の部品装着指令位置ｒ０は、［（Ｍ２＋Ｍ１）／Ｍ１］のブロック１１および［－Ｍ２／Ｍ１］のブロック１２で第２スライダ６３の指令位置ｒｈおよび第１スライダ５２の指令位置ｒｓに分配される。そして、第２スライダ６３の指令位置ｒｈは、例えばＰＩＤ制御のための補償器１７ａで補償されて出力され、第１スライダ５２の指令位置ｒｓは、例えばＰＩＤ制御のための補償器１７ｂで補償されて出力される。
　また、部品実装装置１の応答を数式で模擬したモデル１０Ａにおいては、補償器１７ａの出力は、第２サーボモータ６５のトルクとして、［１／Ｍ２ｓ２］のブロック１４に入力される。補償器１７ｂの出力と補償器１７ａの出力との差は、第２サーボモータ６５のトルク反力と第１サーボモータ５４のトルクの和として、［１／Ｍ１ｓ２］のブロック１５に入力される。補償器１７ｂの出力は、第１サーボモータ５４のトルク反力として、［１／Ｍｍｓ２］のブロック１６に入力される。そして、第２サーボモータ６５のエンコーダで検出される第２スライダ６３と第１スライダ５２との相対移動量は、第２スライダ６３の指令位置ｒｈにフィードバックされる。また、第１サーボモータ５４のエンコーダで検出される第１スライダ５２と装置本体１Ａとの相対移動量は、第１スライダ５２の指令位置ｒｓにフィードバックされる。
　また、図４のフローチャートで説明すると、駆動制御装置１０は、第２スライダ６３の質量Ｍ２を、第１スライダ５２の質量Ｍ１で除算し、この除算値Ｍ２／Ｍ１に実装ヘッド６８の移動距離ｗ０を乗算し、この乗算値Ｍ２・ｗ０／Ｍ１を第１スライダ５２の現位置から反力相殺移動制御を行うための第１スライダ５２の指令位置ｒｓまでの移動距離ｗｓとして求める（ステップＳ１、本発明の「第１スライダ移動距離演算部」に相当）。
　さらに、駆動制御装置１０は、第２スライダ６３の質量Ｍ２と、第１スライダ５２の質量Ｍ１とを加算し、この加算値Ｍ２＋Ｍ１を第１スライダ５２の質量Ｍ１で除算し、この除算値（Ｍ２＋Ｍ１）／Ｍ１に実装ヘッド６８の移動距離ｗ０を乗算し、この乗算値（Ｍ２＋Ｍ１）・ｗ０／Ｍ１を第２スライダ６３の現位置から反力相殺移動制御を行うための第２スライダ６３の指令位置ｒｈまでの移動距離ｗｈとして求める（ステップＳ２、本発明の「第２スライダ移動距離演算部」に相当）。
　そして、駆動制御装置１０は、第２スライダ６３の指令位置ｒｈへ第２スライダ６３を移動するとき、図５の一点鎖線で示すように、当該移動距離のうち増速側の距離、すなわち当該移動距離の半分の距離（時点０から時点ｔ１まで）は第２スライダ６３を等加速度ａ２で増速し、当該移動距離のうち減速側の距離、すなわち残りの半分の距離（時点ｔ１から時点ｔ２まで）は第２スライダ６３を等加速度ａ２で減速して停止させる（ステップＳ３、本発明の「第２スライダ移動部」に相当）。これにより、図６の一点鎖線で示すように、第２スライダ６３は、時点０における現位置０から時点ｔ２にて移動距離ｗｈだけ移動して第２スライダ６３の指令位置ｒｈに達する。
　同時に、駆動制御装置１０は、第１スライダ５２の指令位置ｒｓへ第１スライダ５２を移動するとき、図５の二点鎖線で示すように、当該移動距離のうち増速側の距離、すなわち当該移動距離の半分の距離（時点０から時点ｔ１まで）は第１スライダ５２を等加速度ａ１で増速し、当該移動距離のうち減速側の距離、すなわち残りの半分の距離（時点ｔ１から時点ｔ２まで）は第１スライダ５２を等加速度ａ１で減速して停止させる（ステップＳ４、本発明の「第１スライダ移動部」に相当）。これにより、図６の二点鎖線で示すように、第１スライダ５２は、時点０における現位置０から時点ｔ２にて移動距離ｗｓだけ移動して第１スライダ５２の指令位置ｒｓに達する。
　以上の第２スライダ６３および第１スライダ５２の加減速移動により、実装ヘッド６８は、図５の実線で示すように、実装ヘッド６８の部品装着指令位置ｒ０への移動距離のうち増速側の距離、すなわち半分の距離（時点０から時点ｔ１まで）を等加速度ａ０で増速し、当該移動距離のうち減速側の距離、すなわち残りの半分の距離（時点ｔ１から時点ｔ２まで）を等加速度ａ０で減速して停止する。よって、実装ヘッド６８は、図６の実線で示すように、時点０における現位置０から時点ｔ２にて移動距離ｗ０だけ移動して実装ヘッド６８の部品装着位置ｒ０に達することができる。
　なお、第２スライダ６３の移動時の加速度ａ２および第１スライダ５２の移動時の加速度ａ１は、第２スライダ６３の質量Ｍ２および第１スライダ５２の質量Ｍ１との関係から、モータの許容最大トルク、および許容連続トルクのスペック内で最大値となるように決定する。また、上述の加速度ａ２，ａ１は、部品吸着ノズル７０に吸着されている部品が落下しないように、部品毎の質量や形状等を考慮して決定する。これにより、部品実装時間は、短縮される。
　以上説明したように、第２スライダ６３（実装ヘッド６８）で発生する反力は、第１スライダ５２で発生する慣性力で相殺されるので、図７に示すように、本実施形態の部品実装装置１における実装ヘッド６８の高加減速動作時の振動の振幅（図示実線）を、従来の部品実装装置における実装ヘッドの高加減速動作時の振動の振幅（図示一点鎖線）の半分以下に抑制することができる。よって、部品実装装置１では、第１、第２スライダ５２，６３の相対位置を演算により簡易に求めることができるので、第１、第２スライダ５２，６３の移動を正確に行うことができ、部品装着を高精度に行うことができる。
　ところで、駆動制御装置１０は、第１、第２Ｘ方向移動装置５１，６１の第１、第２スライダ５２，６３の動作状態によっては反力相殺移動制御を行わない場合がある。反力相殺移動制御を行わない場合とは、実装ヘッド６８（第２スライダ６３）の目標移動距離が反力相殺移動制御を必要とする距離でない場合、第１、第２スライダ５２，６３の第１、第２指令速度が第１、第２スライダ５２，６３の限界速度範囲を超える場合、および第１、第２スライダ５２，６３の第１、第２位置指令距離が第１、第２スライダ５２，６３の限界可動範囲を超える場合のうち少なくとも１つを満たさない場合である。各場合においては、駆動制御装置１０は、第１サーボモータ５４をサーボロックした状態で第２スライダ６３を駆動制御し、実装ヘッド６８を実装ヘッド６８の部品装着指令位置ｒ０に位置決めする。
　一方、反力相殺移動制御を行う場合は、反力相殺制御を必要とし、且つ限界可動範囲内、限界速度範囲内のときである。この場合は、第２スライダ６３を第２スライダ６３の指令位置ｒｈへ駆動制御したときの反力を、第１スライダ５２を第２スライダ６３の移動方向と反対方向の第１スライダ５２の指令位置ｒｓに駆動制御したときの慣性力で相殺し、実装ヘッド６８を実装ヘッド６８の部品装着指令位置ｒ０に位置決めする。
　実装ヘッド６８の位置決め動作時の加速度波形が有する振動数は、実装ヘッド６８の目標移動距離により変化する。このため、駆動制御装置１０は、実装ヘッド６８の位置決め動作時の加速度波形が有する振動数と実装ヘッド６８の目標移動距離との相関を予め測定・解析等で把握してテーブル化しておき、部品実装の際の実装ヘッド６８の目標移動距離に応じてテーブルを参照し、反力相殺移動制御の実施の要否を判別する。実装ヘッド６８の目標移動距離としては、例えば、数１０ｍｍ以内であり、それを越える目標移動距離の場合、反力相殺移動制御は不要となる。すなわち、部品実装装置１は、実装ヘッド６８の位置決め動作時の加速度波形が有する振動数と装置本体１Ａの固有振動数とが一致する場合に大きな振動が発生するが、両者が一致しない場合は振動は殆ど発生しないという特性を持っている。
　具体的には、図８に示すように、駆動制御装置１０は、部品実装装置１に対する実装ヘッド６８の目標移動距離を演算する（ステップＳ１１、本発明の「目標移動距離演算部」に相当）。駆動制御装置１０は、実装ヘッド６８の目標移動距離が反力相殺移動制御を必要とする距離であるか否かを判断し（ステップＳ１２）、実装ヘッド６８の目標移動距離が反力相殺移動制御を必要としない距離である場合、第１サーボモータ５４をサーボロックした状態で第２スライダ６３を駆動制御し、実装ヘッド６８を実装ヘッド６８の部品装着指令位置ｒ０に位置決めする（ステップＳ２２、本発明の「移動制御部」に相当）。これにより、部品実装装置１においては、第１および第２スライダ５２，６３の動作限界によって反力相殺移動制御を行えない場合であっても、第２スライダ６３を動作させて部品装着を行うことができるので、部品装着のスループットの低下を抑制することができる。
　一方、ステップＳ１２において、駆動制御装置１０は、実装ヘッド６８の目標移動距離が反力相殺移動制御を必要とする距離であると判断した場合、反力相殺移動制御時の第１スライダ５２の第１指令速度を演算する（ステップＳ１３、本発明の「第１指令速度演算部」に相当）。すなわち、駆動制御装置１０は、図５の二点鎖線で示す第１スライダ５２の第１指令加速度波形に基づいて第１スライダ５２の第１指令速度を演算する。そして、駆動制御装置１０は、反力相殺移動制御時の第１スライダ５２の第１指令速度が第１スライダ５２の限界速度範囲内であるか否かを判断し（ステップＳ１４）、第１指令速度が限界速度範囲を超える場合、ステップＳ２２に進んで上述の移動制御を行う。
　一方、ステップＳ１４において、駆動制御装置１０は、反力相殺移動制御時の第１スライダ５２の第１指令速度が第１スライダ５２の限界速度範囲内であると判断した場合、反力相殺移動制御時の第１スライダ５２の第１位置指令距離（移動量Ｘ１）を演算する（ステップＳ１５、本発明の「第１位置指令距離演算部」に相当）。すなわち、駆動制御装置１０は、上記式（８）～（１０）に基づいて第１スライダ５２の第１位置指令距離（移動量Ｘ１）を演算する。そして、駆動制御装置１０は、反力相殺移動制御時の第１スライダ５２の第１位置指令距離（移動量Ｘ１）が第１スライダ５２の限界可動範囲内であるか否かを判断し（ステップＳ１６）、第１位置指令距離（移動量Ｘ１）が限界可動範囲を超える場合、ステップＳ２２に進んで上述の移動制御を行う。
　一方、ステップＳ１６において、駆動制御装置１０は、反力相殺移動制御時の第１スライダ５２の第１位置指令距離（移動量Ｘ１）が第１スライダ５２の限界可動範囲内であると判断した場合、反力相殺移動制御時の第２スライダ６３の第２指令速度を演算する（ステップＳ１７、本発明の「第２指令速度演算部」に相当）。すなわち、駆動制御装置１０は、図５の一点鎖線で示す第２スライダ６３の第２指令加速度波形に基づいて第２スライダ６３の第２指令速度を演算する。そして、駆動制御装置１０は、反力相殺移動制御時の第２スライダ６３の第２指令速度が第２スライダ６３の限界速度範囲内であるか否かを判断し（ステップＳ１８）、第２指令速度が限界速度範囲を超える場合、ステップＳ２２に進んで上述の移動制御を行う。
　一方、ステップＳ１８において、駆動制御装置１０は、反力相殺移動制御時の第２スライダ６３の第２指令速度が第２スライダ６３の限界速度範囲内であると判断した場合、反力相殺移動制御時の第２スライダ６３の第２位置指令距離（移動量Ｘ２）を演算する（ステップＳ１９、本発明の「第２位置指令距離演算部」に相当）。すなわち、駆動制御装置１０は、上記式（７），（１０）に基づいて第２スライダ６３の第２位置指令距離（移動量Ｘ２）を演算する。そして、駆動制御装置１０は、反力相殺移動制御時の第２スライダ６３の第２位置指令距離（移動量Ｘ２）が第２スライダ６３の限界可動範囲内であるか否かを判断し（ステップＳ２０）、第２位置指令距離（移動量Ｘ２）が限界可動範囲を超える場合、ステップＳ２２に進んで上述の移動制御を行う。
　一方、ステップＳ２０において、駆動制御装置１０は、反力相殺移動制御時の第２スライダ６３の第２位置指令距離（移動量Ｘ２）が第２スライダ６３の限界可動範囲内であると判断した場合、第２スライダ６３を第２スライダ６３の指令位置ｒｈへ駆動制御したときの反力を、第１スライダ５２を第２スライダ６３の移動方向と反対方向の第１スライダ５２の指令位置ｒｓに駆動制御したときの慣性力で相殺し、実装ヘッド６８を実装ヘッド６８の部品装着指令位置ｒ０に位置決めし（ステップＳ２１、本発明の「反力相殺移動制御部」に相当）、全ての処理を終了する。
　また、上述のステップＳ２０において、駆動制御装置１０は、反力相殺移動制御時の第２スライダ６３の第２位置指令距離（移動量Ｘ２）が第２スライダ６３の限界可動範囲を超えたと判断した場合、以下に説明する制御を行ってもよい。すなわち、図９に示すように、駆動制御装置１０は、第２位置指令距離（移動量Ｘ２）が限界可動範囲を超える場合（ステップＳ３０）、現時点が部品実装に影響を与えないタイミングであるか否かを判断する（ステップＳ３１）。この部品実装に影響を与えないタイミングとは、例えば、基板ＰＢ上における部品の装着点から部品供給装置３の部品取出し箇所３１ｂへの移動時、Ｙ方向移動装置４０の移動レール４２の移動時、又はＹ方向移動装置４０およびＸ方向移動装置５０が動作していない移動待ち時等である。
　駆動制御装置１０は、現時点が部品実装に影響を与えるタイミングである場合は、部品実装に影響を与えないタイミングになるまで待ち、現時点が部品実装に影響を与えないタイミングである場合は直ちに、第２スライダ６３を反力相殺移動制御が可能な初期位置に戻す駆動制御を行う（ステップＳ３２）。この初期位置とは、例えば、図１０に示すように、第１スライダ５２が、部品供給装置３の中央に近接し、且つ、第２スライダ６３が、第１スライダ５２の中央に位置決めされている位置である。これにより、駆動制御装置１０は、反力相殺移動制御を行うことができる。よって、部品実装装置１では、第２スライダ６３の動作限界を解消することができるので、高速且つ高精度に部品装着を行うことができる。
　また、実装ヘッド６８は、８本の部品吸着ノズル７０を有するノズルホルダ６９を備えた所謂ロータリーヘッドであり、複数の部品を基板ＰＢ上に順次装着可能である。上述のステップＳ２０において、駆動制御装置１０は、反力相殺移動制御時のロータリーヘッド６８を備えた第２スライダ６３の第２位置指令距離（移動量Ｘ２）が第２スライダ６３の限界可動範囲を超えたと判断した場合、以下に説明する制御を行ってもよい。すなわち、図１１に示すように、駆動制御装置１０は、第２位置指令距離（移動量Ｘ２）が限界可動範囲を超える場合（ステップＳ４０）、ロータリーヘッド６８による部品装着パターンに応じて、第２スライダ６３を各部品の基板ＰＢ上への装着毎の反力相殺移動制御が可能な位置に移動し（ステップＳ４１）、各部品の基板ＰＢ上への装着を開始する駆動制御を行う（ステップＳ４２）。これにより、駆動制御装置１０は、各部品の基板ＰＢ上への装着毎に反力相殺移動制御を行うことができる。
　例えば、図１２に示すように、部品移載装置４が、部品供給装置３の部品取出し箇所３１ｂから部品認識用カメラ７１を経由し、基板ＰＢ上においてＸ方向に右側から左側に所定間隔をあけて並んだ第１部品装着点Ｐ１、第２部品装着点Ｐ２、第３部品装着点Ｐ３を通り、部品供給装置３の部品取出し箇所３１ｂに戻る場合を考える。この場合、ロータリーヘッド６８による部品装着パターンとしては、第１部品装着点Ｐ１で部品装着してから第２部品装着点Ｐ２へ移動して部品装着し、第２部品装着点Ｐ２から第３部品装着点Ｐ３へ移動して部品装着するというパターンになる。
　先ず、図１３に示すように、第２スライダ６３は、第１スライダ５２の右側に移動されて第１部品装着点Ｐ１に位置決めされる。そして、ロータリーヘッド６８は、第１部品装着点Ｐ１に部品を装着する。この第１部品装着点Ｐ１が、上述の装着開始位置である。このように、第２スライダ６３は、第１スライダ５２の左側への移動のための距離を十分に取ることができるので、第２部品装着点Ｐ２および第３部品装着点Ｐ３において反力相殺移動制御を行うことができる。
　次に、図１４に示すように、第２スライダ６３は、実装ヘッド６８の第２部品装着点Ｐ２の位置指令に従って左方に移動され、同時に第１スライダ５２は、第１スライダ５２の位置指令に従って右方に移動される。これにより、第２スライダ６３を駆動制御したときの反力は、第１スライダ５２を駆動制御したときの慣性力で相殺することができる。そして、ロータリーヘッド６８は、第２部品装着点Ｐ２に部品を装着する。
　次に、図１５に示すように、第２スライダ６３は、実装ヘッド６８の第３部品装着点Ｐ３の位置指令に従って左方に移動され、同時に第１スライダ５２は、第１スライダ５２の位置指令に従って右方に移動される。これにより、第２スライダ６３を駆動制御したときの反力は、第１スライダ５２を駆動制御したときの慣性力で相殺することができる。そして、ロータリーヘッド６８は、第３部品装着点Ｐ３に部品を装着する。よって、部品実装装置１では、複数の部品装着が可能な場合において第２スライダ６３の動作限界を解消することができるので、高精度でより高速に部品組付け処理を行うことができる。
（実施形態の効果）
　以上説明したように、本実施形態の部品実装装置１は、１つの実装ヘッド６８に備えられた第２スライダ６３を一方向に高加減速で駆動制御するとき、当該実装ヘッド６８に備えられた第１スライダ５２を一方向とは逆方向に高加減速で駆動制御することができる。これにより、第２スライダ６３で発生する反力は、第１スライダ５２で発生する慣性力で相殺されるので、部品実装装置１における実装ヘッド６８の高加減速動作時の振動発生を抑制することができる。よって、この部品実装装置１においては、高速且つ高精度に部品装着を行うことができ、また、実装ヘッド６８は１つのみであり、従来のようにカウンタマスは不要であるので、装置サイズを小型化することができる。
（別形態）
　なお、上述の実施形態においては、駆動制御装置１０は、第１、第２スライダ５２，６３の相対位置ｒｈ，ｒｓへ第１、第２スライダ５２，６３を移動するとき、当該移動距離ｗｓ，ｗｈの半分の距離は第１、第２スライダ５２，６３を等加速度ａ１，ａ２で増速し、残りの半分の距離は第１、第２スライダ５２，６３を等加速度ａ１，ａ２で減速して停止させる制御を行う構成とした。しかし、駆動制御装置１０は、第１、第２スライダ５２，６３の増速の制御を、第１、第２スライダ５２，６３の移動距離のうち任意の距離行い、第１、第２スライダ５２，６３の減速・停止の制御を、残りの距離行う構成としてもよい。また、駆動制御装置１０は、第１、第２スライダ５２，６３の増減速の制御を、変動する加速度で行う構成としてもよい。例えば、駆動制御装置１０は、第１、第２スライダ５２，６３の位置によって、第１、第２スライダ５２，６３の加速度を変動させ、もしくは段階的に切り替える。
　また、図１６，１７に示すように、第１、第２スライダ５２，６３が、移動距離ｕｓ，ｕｈのうち所定距離ｕ１ｓ，ｕ１ｈを等加速度ａ１，ａ２で増速移動した時点で加速度を０にして等速度で所定距離ｕ２ｓ－ｕ１ｓ，ｕ２ｈ－ｕ１ｈ移動させ、その後に残りの所定距離ｕｓ－ｕ２ｓ，ｕｈ－ｕ２ｈを等加速度ａ１，ａ２で減速移動して停止させる制御を行う構成としてもよい。これにより、実装ヘッド６８は、移動距離ｕ０のうち増速側の距離ｕ１０を等加速度ａ０で増速移動した時点で加速度を０にして等速度で所定距離ｕ２０－ｕ１０移動し、その後に減速側の距離ｕ０－ｕ２０を等加速度ａ０で減速移動して停止する。よって、実装ヘッド６８の目標移動距離ｕ０を等速度で移動させる分だけ延長することができる。
　また、上述の実施形態においては、部品組付装置として部品実装装置を例に説明したが、他の部品組付装置、例えば半田塗布装置等にも本発明を適用可能である。
　１…部品実装装置、２…基板搬送装置、３…部品供給装置、４…部品移載装置、１０…駆動制御装置、１０Ａ…部品実装装置の応答を数式で模擬したモデル、４０…Ｙ方向移動装置、５０…Ｘ方向移動装置、５１…第１Ｘ方向移動装置、５２…第１スライダ、５３…第１ボールねじ、５４…第１サーボモータ、５５…第１軸受、６１…第２Ｘ方向移動装置、６３…第２スライダ、６４…第２ボールねじ、６５…第２サーボモータ、６６…第２軸受、６８…実装ヘッド、ＰＢ…基板

Claims (8)

  1. 　部品組付け処理が行われる基板を搬送して位置決めし、前記基板に対し前記部品組付け処理を行う部品組付装置であって、
    　一方向に伸びる第１駆動軸と、前記第１駆動軸に沿って移動可能に支持された第１スライダと、前記第１スライダを前記第１駆動軸に沿って駆動制御する第１駆動手段と、前記第１スライダに搭載され、前記第１駆動軸と同方向に伸びる第２駆動軸と、前記第２駆動軸に沿って移動可能に支持された第２スライダと、前記第１スライダに搭載され、前記第２スライダを前記第２駆動軸に沿って駆動制御する第２駆動手段と、前記第２スライダに搭載され、前記基板に対し前記部品組付け処理を行う部品組付処理ヘッドと、を有する多段駆動軸装置と、
    　前記第２駆動手段により前記第２スライダを前記第２駆動軸に沿って駆動制御したとき、当該駆動制御により発生する反力を、前記第２スライダの移動方向と反対方向の前記第１スライダの前記第１駆動軸に沿った移動による慣性力で相殺した状態で、前記部品組付処理ヘッドを加減速させるために必要な距離を移動させて目的の位置への移動に必要な距離を移動させる駆動制御装置と、を備える部品組付装置。
  2. 　前記駆動制御装置は、
    　前記部品組付処理ヘッドを含む前記第２スライダの質量を、前記第２駆動軸および前記第２駆動手段を含む前記第１スライダの質量で除算し、前記除算値に前記部品組付処理ヘッドの移動距離を乗算し、前記乗算値を前記第１スライダの現位置から反力相殺移動制御を行うための前記部品組付装置に対する前記第１スライダの相対位置までの移動距離として求める第１スライダ移動距離演算部と、
    　前記部品組付処理ヘッドを含む前記第２スライダの質量と、前記第２駆動軸および前記第２駆動手段を含む前記第１スライダの質量とを加算し、前記加算値を前記第２駆動軸および前記第２駆動手段を含む前記第１スライダの質量で除算し、前記除算値に前記部品組付処理ヘッドの移動距離を乗算し、前記乗算値を前記第２スライダの現位置から前記反力相殺移動制御を行うための前記第１スライダに対する前記第２スライダの相対位置までの移動距離として求める第２スライダ移動距離演算部と、を備える請求項１の部品組付装置。
  3. 　前記第１スライダの相対位置へ前記第１スライダを移動するとき、当該移動距離のうち増速側の距離は前記第１スライダを第1加速度で増速し、残りの減速側の距離は前記第１スライダを第２加速度で減速して停止させる第１スライダ移動部と、
    　前記第２スライダの相対位置へ前記第２スライダを移動するとき、当該移動距離のうち増速側の距離は前記第２スライダを第３加速度で増速し、残りの減速側の距離は前記第２スライダを第４加速度で減速して停止させる第２スライダ移動部と、を備える請求項２の部品組付装置。
  4. 　前記部品組付装置は、
    　基板を部品実装位置に搬入し、位置決めし、搬出する基板搬送装置と、
    　複数種類の部品を供給する部品供給装置と、を備え、
    　前記多段駆動軸装置は、
    　前記部品供給装置で供給される前記部品を前記部品組付処理ヘッドで採取し、当該部品組付装置に対し前記基板の搬送方向に隣接して配置される他の前記部品組付装置の前記基板搬送装置により位置決めされた前記基板上まで、前記第１および第２スライダを駆動制御して前記部品を組付可能な前記第１および第２スライダのストロークを備えている、請求項１から３の何れか一項の部品組付装置。
  5. 　前記駆動制御装置は、
    　前記部品組付ヘッドの目標移動距離を演算する目標移動距離演算部と、
    　前記第１スライダの第１指令速度を演算する第１指令速度演算部と、
    　前記第１スライダの第１位置指令距離を演算する第１位置指令距離演算部と、
    　前記第２スライダの第２指令速度を演算する第２指令速度演算部と、
    　前記第２スライダの第２位置指令距離を演算する第２位置指令距離演算部と、
    　演算した前記目標移動距離が前記相殺処理を必要とする距離である場合、演算した前記第１および第２指令速度が前記第１および第２スライダの限界速度範囲内である場合、および演算した前記第１および第２位置指令距離が前記第１および第２スライダの限界可動範囲内である場合を全て満たすとき、前記部品組付ヘッドの位置指令に従って前記第２駆動手段により前記第２スライダを前記第２駆動軸に沿って駆動制御したときの反力を、前記第１駆動手段により前記第１スライダを前記第１駆動軸に沿って前記第２スライダの移動方向と反対方向に駆動制御したときの慣性力で相殺する反力相殺移動制御部と、
    　前記各場合のうち少なくとも１つを満たさないとき、前記第１駆動手段をサーボロックした状態で前記部品組付ヘッドの位置指令に従って前記第２駆動手段により前記第２スライダを前記第２駆動軸に沿って駆動制御する移動制御部と、を備える請求項１から４の何れか一項の部品組付装置。
  6. 　一方向に伸びる第１駆動軸と、前記第１駆動軸に沿って移動可能に支持された第１スライダと、前記第１スライダを前記第１駆動軸に沿って駆動制御する第１駆動手段と、前記第１スライダに搭載され、前記第１駆動軸と同方向に伸びる第２駆動軸と、前記第２駆動軸に沿って移動可能に支持された第２スライダと、前記第１スライダに搭載され、前記第２スライダを前記第２駆動軸に沿って駆動制御する第２駆動手段と、前記第２スライダに搭載され、部品組付け処理が行われる基板に対し部品組付け処理を行う部品組付処理ヘッドと、を備える部品組付装置の部品組付方法であって、
    　前記部品組付ヘッドの目標移動距離を演算する目標移動距離演算ステップと、
    　前記第１スライダの第１指令速度を演算する第１指令速度演算ステップと、
    　前記第１スライダの第１位置指令距離を演算する第１位置指令距離演算ステップと、
    　前記第２スライダの第２指令速度を演算する第２指令速度演算ステップと、
    　前記第２スライダの第２位置指令距離を演算する第２位置指令距離演算ステップと、
    　演算した前記目標移動距離が前記相殺処理を必要とする距離である場合、演算した前記第１および第２指令速度が前記第１および第２スライダの限界速度範囲内である場合、および演算した前記第１および第２位置指令距離が前記第１および第２スライダの限界可動範囲内である場合を全て満たすとき、前記部品組付ヘッドの位置指令に従って前記第２駆動手段により前記第２スライダを前記第２駆動軸に沿って駆動制御したときの反力を、前記第１駆動手段により前記第１スライダを前記第１駆動軸に沿って前記第２スライダの移動方向と反対方向に駆動制御したときの慣性力で相殺する反力相殺移動制御ステップと、
    　前記各場合のうち少なくとも１つを満たさないとき、前記第１駆動手段をサーボロックした状態で前記部品組付ヘッドの位置指令に従って前記第２駆動手段により前記第２スライダを前記第２駆動軸に沿って駆動制御する移動制御ステップと、を備える部品組付方法。
  7. 　演算した前記第２位置指令距離が前記第２スライダの限界可動範囲外である場合、前記部品組付け処理に影響を与えないタイミングで、前記第２スライダを前記反力相殺移動制御が可能な初期位置に戻す駆動制御を行う戻し制御ステップ、を備える請求項６の部品組付方法。
  8. 　前記部品組付ヘッドが、複数の前記部品組付け処理が可能な場合で、演算した前記第２位置指令距離が前記第２スライダの限界可動範囲外である場合、当該部品組付け処理パターンに応じて、前記第２スライダを複数の前記部品組付け処理毎の前記反力相殺移動制御が可能な位置に移動し、複数の前記部品組付け処理を開始する駆動制御を行う開始制御ステップ、を備える請求項６又は７の部品組付方法。
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