WO2016056117A1 - 搬送方法および搬送装置 - Google Patents

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tip
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vibration waveform
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良 永田
政利 藤田
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富士機械製造株式会社
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    • G05D19/02—Control of mechanical oscillations, e.g. of amplitude, of frequency, of phase characterised by the use of electric means

Definitions

  • the present invention relates to a transport method and a transport apparatus for transporting and placing an object held on the tip portion to a predetermined target position using a robot whose tip portion can move in a first direction and a second direction. .
  • Patent Document 1 predicts and predicts a vibration pattern generated in a workpiece during workpiece conveyance in a conveyance system including a conveyance device that conveys the workpiece and a work robot that performs work on the workpiece being conveyed.
  • a device that eliminates the influence of vibration between the robot and the workpiece by causing the work robot to reproduce the vibration generated in the workpiece based on the vibration pattern is disclosed.
  • the system that performs work on the workpiece while the workpiece is being conveyed can eliminate the influence of vibration generated on the workpiece (object), but the workpiece itself continues to vibrate. It cannot be applied when trying to place it on
  • the main object of the present invention is to further improve the accuracy of placing an object in a case where the object held at the tip of the robot is transported to and placed on a predetermined target position.
  • the present invention adopts the following means in order to achieve the main object described above.
  • the transport method of the present invention includes: A transport method for transporting and placing an object held at the tip part to a predetermined target position using a robot whose tip part is movable in a first direction and a second direction, As the predetermined target position, a first target position that is a target position in the first direction and a second target position that is a target position in the second direction are acquired, Performing a first direction movement control for controlling the robot so that a position of the tip portion in the first direction matches the first target position; After executing the first direction movement control, measure or predict the vibration waveform in the first direction of the tip, Based on the measured or predicted vibration waveform of the tip in the first direction, the robot is controlled so that the position of the tip in the second direction matches the second target position at a predetermined timing during vibration.
  • the second aspect is to execute the second direction movement control for placing the object.
  • the first direction movement control for controlling the robot is executed so that the position in the first direction of the tip portion holding the object coincides with the first target position, and the first direction movement control is executed.
  • the vibration waveform in the first direction of the tip is measured or predicted, and the robot is controlled based on the vibration waveform so that the position of the tip in the second direction matches the second target position at a predetermined timing during vibration.
  • the second direction movement control for placing the object is executed. Thereby, the mounting precision of a target object can be improved more.
  • the second direction movement control is performed at the timing when the displacement of the tip in the first direction becomes a node of the vibration waveform as the predetermined timing during the vibration.
  • the robot may be controlled so that the positions in two directions coincide with the second target position. In this way, it is possible to accurately place the vibrating object at the target position.
  • an imaging unit is provided at the tip and a plurality of images are picked up by the imaging unit after executing the first direction movement control.
  • the vibration waveform in the first direction of the tip portion can be measured based on a plurality of images obtained by multiple imaging, and an acceleration sensor is provided at the tip portion, which is detected by the acceleration sensor.
  • the vibration waveform in the first direction of the tip portion may be measured based on the acceleration, or the tip portion based on a control command signal used when controlling the robot by the first direction movement control. It is also possible to predict the vibration waveform in the first direction.
  • the vibration waveform in the first direction of the tip after performing the first direction movement control is predicted or learned in advance, and the first direction movement control is performed by the tip portion.
  • the robot is controlled so that the position in the first direction coincides with a position shifted from the first target position by the amplitude of the predicted or learned vibration waveform, and the second direction movement control is performed during the vibration. Controlling the robot so that the position of the tip in the second direction coincides with the second target position at a timing when the displacement of the tip in the first direction becomes an antinode of the vibration waveform.
  • An object can also be placed. In this way, it is possible to accurately place the vibrating object at the target position.
  • the transport device of the present invention is A transport device that performs a predetermined operation at a predetermined target position, A robot whose tip is movable in a first direction and a second direction; Target position acquisition means for acquiring, as the predetermined target position, a first target position that is a target position in the first direction and a second target position that is a target position in the second direction; First direction movement control means for performing first direction movement control for controlling the robot so that the position of the tip portion in the first direction matches the first target position; After the first direction movement control is executed, vibration waveform acquisition means for acquiring the vibration waveform of the tip portion in the first direction; Based on the acquired vibration waveform of the tip portion in the first direction, the robot is controlled so that the position of the tip portion in the second direction coincides with the second target position at a predetermined timing during vibration. Second direction movement control means for executing second direction movement control; It is a summary to provide.
  • the transport apparatus of the present invention it is possible to achieve the same effect as the transport method described above, that is, the effect that the placement accuracy of the object can be further improved.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a component mounting process executed by a CPU 71 of a control device 70. It is explanatory drawing which shows the front end coordinate time response waveform of the Example at the time of operating the XY robot 40. FIG. It is explanatory drawing which shows the front end coordinate time response waveform of the comparative example at the time of operating the XY robot. It is a block diagram which shows the outline of a structure of the components mounting apparatus 100 of a modification.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a component mounting apparatus 10 as an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an electrical connection relationship of a control device 70 of the component mounting apparatus 10.
  • is there. 1 is the X-axis direction
  • the front (front) and rear (back) directions are the Y-axis directions
  • the vertical direction is the Z-axis directions.
  • the component mounting apparatus 10 picks up the component P, conveys it onto the substrate S, and mounts it on the target position of the substrate S.
  • the component mounting apparatus 10 includes a substrate transport device 30 that transports a substrate S, a component supply device 20 that supplies a component P, and a suction nozzle 51 that receives the component P supplied by the component supply device 20.
  • a head 50 that is transported and mounted on the substrate S transported by the substrate transport device 30 by being attracted to the substrate, an XY robot 40 that moves the head 50 in the XY direction, and a control device 70 that controls the entire mounting machine (see FIG. 2). ).
  • the component mounting apparatus 10 is provided near the suction nozzle 51 of the head 50 and the mark camera 56 for imaging the board positioning reference mark provided on the board S and provided on the head 50 in the Y direction.
  • An acceleration sensor 55 (see FIG. 2) for detecting the acceleration ⁇ , a parts camera 60 for imaging the suction posture of the component P sucked by the suction nozzle 51, and the like.
  • the component supply device 20 can use, for example, a tape feeder that supplies components by sending out a carrier tape.
  • the substrate transport device 30 includes a belt conveyor device 32, and the substrate S is transported from the left to the right (substrate transport direction) in FIG. 1 by driving the belt conveyor device 32.
  • a backup plate 34 for backing up the transported substrate S from the back side is provided in the center of the substrate transport device 30 in the substrate transport direction (X-axis direction).
  • the head 50 includes a Z-axis actuator 52 that moves the suction nozzle 51 in the vertical direction (Z direction), and a ⁇ -axis actuator 54 that rotates the suction nozzle 51 around the Z-axis.
  • the suction port of the suction nozzle 51 selectively communicates with either the vacuum pump 58 or the air pipe 59 via the electromagnetic valve 57.
  • the control device 70 drives the electromagnetic valve 57 so that the suction port of the suction nozzle 51 communicates with the vacuum pump 58, so that negative pressure is applied to the suction port and the component P can be sucked.
  • the solenoid valve 57 By driving the solenoid valve 57 so that the suction port communicates with the air pipe 59, the suction of the component P can be released by applying a positive pressure to the suction port.
  • the XY robot 40 has a Y-axis guide rail 43 provided on the upper stage portion of the main body frame 12 along the front-rear direction (Y direction), and a state spanned over the Y-axis guide rail 43.
  • a Y-axis slider 44 that can move along the Y-axis guide rail 43, an X-axis guide rail 41 that is provided on the lower surface of the Y-axis slider 44 along the left-right direction (X direction), and an X-axis guide rail 41
  • a head 50 is attached to the X-axis slider 42, and the control device 70 can move the head 50 to an arbitrary position on the XY plane by driving and controlling the XY robot 40.
  • the mark camera 56 images the substrate positioning reference mark attached to the substrate S and outputs the captured image to the control device 70.
  • the control device 70 that has input the captured image recognizes the backup position of the substrate S based on the captured image.
  • the control device 70 is configured as a microprocessor centered on the CPU 71, and includes a ROM 72, an HDD 73, a RAM 74, and an input / output interface 75 in addition to the CPU 71. These are electrically connected via a bus 76.
  • the control device 70 includes a position signal from the X-axis position sensor 47 that detects the position of the X-axis slider 42 (position in the X direction) and a Y-axis position that detects the position of the Y-axis slider 44 (position in the Y direction).
  • An acceleration ⁇ in the Y direction, an image signal from the parts camera 60, and the like are input via the input / output interface 75.
  • the control device 70 moves the control signal to the component supply device 20, the control signal to the substrate transfer device 30, the drive signal to the X-axis actuator 46 that moves the X-axis slider 42, and the Y-axis slider 44.
  • a drive signal to the Y-axis actuator 48, a drive signal to the Z-axis actuator 52, a drive signal to the ⁇ -axis actuator 54, a drive signal to the electromagnetic valve 57, and the like are output via the input / output interface 75.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a component mounting process executed by the CPU 71 of the control device 70. This process is executed when the operator instructs the mounting (production) of the component P on the board S.
  • the CPU 71 of the control device 70 When the component mounting process is executed, the CPU 71 of the control device 70 first inputs the target mounting position (X *, Y *, Z *) of the board S (S100). Subsequently, the CPU 71 performs a suction operation for sucking the component P supplied from the component supply device 20 to the suction nozzle 51 (S110).
  • the suction operation is specifically performed by controlling the XY robot 40 so that the suction nozzle 51 mounted on the head 50 comes directly above the component P, and then the suction nozzle until the suction port contacts the component P.
  • the Z-axis actuator 52 is driven and controlled so that 51 descends, and the electromagnetic valve 57 is driven and controlled so that a negative pressure acts on the suction port of the suction nozzle 51.
  • the CPU 71 drives and controls the XY robot 40 so that the component P sucked by the suction nozzle 51 coincides with the target mounting position (X *, Y *) on the XY plane (S120), and the X-axis position sensor 47 and The current position (current XY coordinates) on the XY plane of the component P detected by the Y-axis position sensor 49 is input (S130).
  • the CPU 71 determines whether or not the current position of the input component P has reached the vicinity of the target mounting position (X *, Y *) on the XY plane (S140), and the target mounting position (X *, Y). *) If it is determined that the vicinity has been reached, the acceleration ⁇ in the Y direction of the suction nozzle 51 (component P) from the acceleration sensor 55 is input (S150), and the Y coordinate (Y) of the current position of the component P input in S130 The vibration waveform in the Y direction of the component P is measured based on the direction displacement y) and the input acceleration ⁇ in the Y direction (S160).
  • the movement distance in the X direction is much shorter than the movement distance in the Y direction.
  • the X component immediately converges and only the Y component remains.
  • the process of S160 measures the vibration waveform of the Y component remaining after reaching the target mounting position.
  • the vibration generated in the component P is regarded as a sine wave
  • the amplitude is “A”
  • the angular frequency is “ ⁇ ”
  • the time is “t”
  • the following expressions (1) and (2) hold.
  • the angular frequency ⁇ can be replaced with the period T, the period T and the phase ⁇ t of the vibration waveform can be obtained based on the displacement y and the acceleration ⁇ .
  • the CPU 71 moves the component P in the Z direction from the current position and at the timing when the time required for mounting the component P on the substrate S has elapsed, the Y component displacement y measured in S160 is the vibration of the Y component.
  • the control timing in the Z direction is set so as to cross the node of the waveform (S170), and the Z-axis actuator 52 is controlled so that the component P is moved in the Z direction according to the set control timing and is mounted on the substrate S ( S180).
  • the required time for example, an elapsed time from when the component P is moved in the Z direction to be mounted on the substrate S can be experimentally obtained in advance.
  • FIG. 4 and 5 are explanatory diagrams showing the robot tip coordinate time response waveform when the XY robot 40 is operated.
  • FIG. 4 shows a time response waveform in the example
  • FIG. 5 shows a time response waveform in the comparative example.
  • the vibration waveform in the Y direction is measured, and the component P reaches the target Z coordinate (value 0) at the timing when the displacement y in the Y direction of the component P crosses the node of the vibration waveform.
  • the movement in the Z direction is controlled as follows.
  • the component P can be accurately mounted on the target XY coordinates.
  • the component P is mounted on the substrate S at the fastest timing without measuring the vibration waveform. For this reason, if vibration in the Y direction remains on the component P, the component P is mounted at a position shifted from the target Y coordinate.
  • the waveform (vibration waveform) generated in the component P is measured.
  • the Z-axis actuator 52 is controlled so that the component P reaches the target Z coordinate (value 0) at the timing when the displacement y of the component P crosses the node of the measured vibration waveform.
  • the component P is mounted on the substrate S without measuring the vibration waveform of the robot tip (component P), or the component P is mounted after the vibration of the robot tip (component P) has converged.
  • the mounting position accuracy of the component P can be further improved while shortening the time required for mounting.
  • control is performed so that the component P reaches the target Z coordinate (value 0) at the timing when the displacement y of the robot tip (component P) crosses the node of the measured vibration waveform.
  • the CPU 71 experimentally obtains in advance an amplitude A of vibration generated at the robot tip (component P) when the robot tip (component P) reaches the vicinity of the target XY coordinate, and shifts the target Y coordinate by the amplitude A.
  • the corrected target Y coordinate is set, and when the conveyance and mounting of the component P are instructed, the XY robot 40 is controlled so that the component P moves to the target X coordinate and the corrected target Y coordinate.
  • the CPU 71 measures the vibration waveform in the Y direction of the robot tip (component P), and at the timing when the time required for moving the component P in the Z direction from the current position and mounting on the substrate S has elapsed.
  • the control timing in the Z direction is set so that the displacement y in the Y direction of the P passes through the antinode of the measured Y component vibration waveform, and the component P is moved in the Z direction according to the set control timing to be on the substrate S.
  • the Z-axis actuator 52 is controlled so as to be mounted. Thereby, even when the component P is moved in the Z direction and mounted on the substrate S while vibration remains, the same effect as that of the embodiment in which the mounting position shift can be further reduced. Can play.
  • the tip of the robot (component) is reached after the component P reaches the vicinity of the target XY coordinate.
  • the present invention is not limited to this. If the movement distance when moving the component P to the target XY coordinates is longer in the X direction than in the Y direction, the component It is possible to consider only the X component for the vibration generated at the robot tip (component P) after P reaches the vicinity of the target XY coordinate, or to the robot tip (component P) after the component P reaches the vicinity of the target XY coordinate.
  • Both the X component and the Y component may be considered for the generated vibration.
  • the component P when the component P reaches the vicinity of the target XY coordinates, the X-component vibration waveform and the Y-component vibration waveform are measured, and the sum of the X-direction deviation and the Y-direction deviation of the robot tip (part P) is measured. Control may be made so that the component P reaches the target Z coordinate at the timing when the minimum value of. Further, when the component P reaches the vicinity of the target XY coordinates, the vibration waveform of the X component and the vibration waveform of the Y component are measured, and one of the X direction and the Y direction of the robot tip (component P) is converged. It is also possible to control so that the part P reaches the target Z coordinate at the timing based on the other vibration waveform.
  • the residual vibration waveform when the component P is moved in the XY direction based on the displacement y and the acceleration ⁇ is measured.
  • the vibration waveform may be measured based on image data obtained by continuously capturing images with a camera (for example, mark camera 56) attached to the tip (head 50), or when controlling the XY robot 40.
  • the vibration waveform may be predicted by estimating the acceleration ⁇ using the control signal output to the X-axis actuator 46 or the Y-axis actuator 48.
  • the component P is transported using a Cartesian coordinate robot, but is not limited to this.
  • a vertical coordinate robot a cylindrical coordinate type, a vertical coordinate type robot, It can be applied to any type of robot such as a joint type.
  • An example of a vertical articulated robot apparatus is shown in FIG.
  • the component mounting apparatus 100 shown in FIG. 6 includes a base 110 installed on the floor, first to fifth links 120a to 120e, and a base 110 and first to fifth links 120a to 120e connected in series.
  • the robot is configured as an articulated robot apparatus including first to fifth joints 122a to 122e forming arms and drive motors (not shown) that drive the first to fifth joints 122a to 122e, respectively.
  • the first joint 122a and the fifth joint 122e are rotary joints, and the second to fourth joints 122b to 122d are turning joints.
  • the XYZ direction of the embodiment may be replaced with the rotation direction or the turning direction of the first to fifth joints 122a to 122e to execute the flowchart of FIG.
  • the vibration of the arm tip portion becomes larger when the arm is moved, so that it is significant to apply the present invention.
  • the present invention is applied to the component mounting apparatus 10 that transports and mounts the component P on the substrate S using a robot (XY robot 40 or head 50), but the present invention is not limited to this. Instead, the present invention can also be applied to an adhesive application device that conveys and applies an adhesive to a target position using a robot, a solder application device that conveys and applies a solder to a target position using a robot, and the like. In this case, the part P may be replaced with an adhesive and solder, and the flowchart of FIG. 3 may be executed.
  • the XY robot 40 and the head 50 correspond to a “robot”
  • the X direction or the Y direction corresponds to a “first direction”
  • the Z direction corresponds to a “second direction”.
  • the mark camera 56 corresponds to “imaging means”.
  • the acceleration sensor 55 corresponds to an “acceleration sensor”.
  • the CPU 71 of the control device 70 that executes the process of S100 of the component mounting process of FIG. 3 corresponds to the “target position acquisition means”
  • the CPU 71 of the control device 70 that executes the processes of S120 to S140 is “the first direction movement control means”.
  • the CPU 71 of the control device 70 that executes the processing of S150 and S160 corresponds to “vibration waveform acquisition means”, and the CPU 71 of the control device 70 that executes the processing of S170 to S210 corresponds to “second direction movement control means”. Is equivalent to.
  • this invention is not limited to the Example mentioned above at all, and as long as it belongs to the technical scope of this invention, it cannot be overemphasized that it can implement with a various aspect.
  • the present invention can be used in the parts mounting apparatus manufacturing industry.

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Abstract

　吸着ノズル（５１）に吸着させた部品（Ｐ）を、目標ＸＹ座標へ向かってＸＹ方向に移動させた後（Ｓ１２０～Ｓ１４０）、目標ＸＹ座標近傍に到達した後に部品（Ｐ）に生じるＹ方向の振動の波形（振動波形）を計測し（Ｓ１５０，Ｓ１６０）、部品（Ｐ）の変位ｙが計測した振動波形の節を横切るタイミングで、部品（Ｐ）が目標Ｚ座標（値０）に到達するようにＺ方向の移動を制御する（Ｓ１７０～Ｓ２１０）。これにより、部品（Ｐ）をＸＹ方向に移動させた後、振動が残存している間に部品（Ｐ）をＺ方向に移動させて基板（Ｓ）上に装着する場合であっても、装着位置ズレをより少なくすることができる。

Description

搬送方法および搬送装置
　本発明は、先端部が第１方向と第２方向とに移動可能なロボットを用いて、前記先端部に保持した対象物を所定の目標位置へ搬送して載置する搬送方法および搬送装置に関する。
　従来より、ワークを搬送する搬送装置が知られている。例えば、特許文献１には、ワークを搬送する搬送装置と、搬送中のワークに対して作業を行う作業ロボットとを備える搬送システムにおいて、ワーク搬送中にワークに生じる振動パターンを予測し、予測した振動パターンに基づいてワークに生じる振動を作業ロボットに再現させることで、ロボットとワーク間の振動の影響を除外するものが開示されている。
特開２０１４－１４８９４号公報
　このように、ワーク搬送中にワークに対して作業を行うシステムは、ワーク（対象物）に生じる振動の影響を除外することができるものの、ワーク自体は振動を続けているから、ワークを目標位置に載置しようとする場合には適用することができない。
　本発明は、ロボットの先端部に保持した対象物を所定の目標位置へ搬送して載置するものにおいて、対象物の載置精度をより向上させることを主目的とする。
　本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
　本発明の搬送方法は、
　先端部が第１方向と第２方向とに移動可能なロボットを用いて、前記先端部に保持した対象物を所定の目標位置へ搬送して載置する搬送方法であって、
　前記所定の目標位置として、前記第１方向の目標位置である第１目標位置と前記第２方向の目標位置である第２目標位置とを取得し、
　前記先端部の前記第１方向の位置が前記第１目標位置に一致するよう前記ロボットを制御する第１方向移動制御を実行し、
　前記第１方向移動制御を実行した後、前記先端部の前記第１方向の振動波形を計測または予測し、
　前記計測または予測した前記先端部の前記第１方向の振動波形に基づいて振動中の所定タイミングで前記先端部の前記第２方向の位置が前記第２目標位置に一致するよう前記ロボットを制御して前記対象物を載置する第２方向移動制御を実行する
　ことを要旨とする。
　この本発明の搬送方法では、対象物を保持する先端部の第１方向の位置が第１目標位置に一致するようロボットを制御する第１方向移動制御を実行し、第１方向移動制御を実行した後、先端部の第１方向の振動波形を計測または予測し、その振動波形に基づいて振動中の所定タイミングで先端部の第２方向の位置が第２目標位置に一致するようロボットを制御して対象物を載置する第２方向移動制御を実行する。これにより、対象物の載置精度をより向上させることができる。
　こうした本発明の搬送方法において、前記第２方向移動制御は、前記振動中の所定タイミングとして前記先端部の前記第１方向の変位が前記振動波形の節となるタイミングで、前記先端部の前記第２方向の位置が前記第２目標位置に一致するよう前記ロボットを制御するものとすることもできる。こうすれば、振動中の対象物を精度良く目標位置に載置することができる。
　また、本発明の搬送方法において、先端部の第１方向の振動波形を計測または予測する手法として、前記先端部に撮像手段を設け、前記第１方向移動制御を実行した後に前記撮像手段で複数回撮像して得られる複数の画像に基づいて前記先端部の前記第１方向の振動波形を計測するものとすることもできるし、前記先端部に加速度センサを設け、前記加速度センサにより検知された加速度に基づいて前記先端部の前記第１方向の振動波形を計測するものとすることもできるし、前記第１方向移動制御で前記ロボットを制御する際に用いる制御指令信号に基づいて前記先端部の前記第１方向の振動波形を予測するものとすることもできる。
　また、本発明の搬送方法において、前記第１方向移動制御を実行した後の前記先端部の前記第１方向の振動波形を事前に予測または学習し、前記第１方向移動制御は、前記先端部の前記第１方向の位置が前記第１目標位置から前記予測または学習した振動波形の振幅分ずらした位置に一致するよう前記ロボットを制御し、前記第２方向移動制御は、前記振動中の所定タイミングとして前記先端部の前記第１方向の変位が前記振動波形の腹となるタイミングで、前記先端部の前記第２方向の位置が前記第２目標位置に一致するよう前記ロボットを制御して前記対象物を載置するものとすることもできる。こうすれば、振動中の対象物を精度良く目標位置に載置することができる。
　本発明の搬送装置は、
　所定の目標位置で所定の作業を行う搬送装置であって、
　先端部が第１方向と第２方向とに移動可能なロボットと、
　前記所定の目標位置として、前記第１方向の目標位置である第１目標位置と前記第２方向の目標位置である第２目標位置とを取得する目標位置取得手段と、
　前記先端部の前記第１方向の位置が前記第１目標位置に一致するよう前記ロボットを制御する第１方向移動制御を実行する第１方向移動制御手段と、
　前記第１方向移動制御が実行された後、前記先端部の前記第１方向の振動波形を取得する振動波形取得手段と、
　前記取得された前記先端部の前記第１方向の振動波形に基づいて振動中の所定のタイミングで前記先端部の前記第２方向の位置が前記第２目標位置に一致するよう前記ロボットを制御する第２方向移動制御を実行する第２方向移動制御手段と、
　を備えることを要旨とする。
　この本発明の搬送装置によれば、上述した搬送方法と同様の効果、即ち、対象物の載置精度をより向上させるできるといった効果を奏することができる。
本発明の一実施例としての部品装着装置１０の構成の概略を示す構成図である。 制御装置７０の電気的な接続関係を示すブロック図である。 制御装置７０のＣＰＵ７１により実行される部品装着処理の一例を示すフローチャートである。 ＸＹロボット４０を動作させた際の実施例の先端座標時間応答波形を示す説明図である。 ＸＹロボット４０を動作させた際の比較例の先端座標時間応答波形を示す説明図である。 変形例の部品装着装置１００の構成の概略を示す構成図である。
　次に、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明する。
　図１は、本発明の一実施例としての部品装着装置１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、部品装着装置１０の制御装置７０の電気的な接続関係を示す説明図である。なお、図１の左右方向がＸ軸方向であり、前（手前）後（奥）方向がＹ軸方向であり、上下方向がＺ軸方向である。
　部品装着装置１０は、部品Ｐをピックアップして基板Ｓ上へ搬送し、基板Ｓの目標位置に装着するものである。この部品装着装置１０は、図１に示すように、基板Ｓを搬送する基板搬送装置３０と、部品Ｐを供給する部品供給装置２０と、部品供給装置２０により供給された部品Ｐを吸着ノズル５１に吸着させて基板搬送装置３０により搬送された基板Ｓ上へ搬送し装着するヘッド５０と、ヘッド５０をＸＹ方向へ移動させるＸＹロボット４０と、実装機全体をコントロールする制御装置７０（図２参照）とを備える。また、部品装着装置１０は、これらの他に、ヘッド５０に設けられ基板Ｓに付された基板位置決め基準マークを撮像するためのマークカメラ５６や、ヘッド５０の吸着ノズル５１付近に設けられＹ方向の加速度αを検知する加速度センサ５５（図２参照）、吸着ノズル５１に吸着させた部品Ｐの吸着姿勢を撮像するためのパーツカメラ６０なども備えている。
　部品供給装置２０は、例えば、キャリアテープを送り出すことにより部品を供給するテープフィーダを用いることができる。
　基板搬送装置３０は、図１に示すように、ベルトコンベア装置３２を備えており、ベルトコンベア装置３２の駆動により基板Ｓを図１の左から右（基板搬送方向）へと搬送する。基板搬送装置３０の基板搬送方向（Ｘ軸方向）中央部には、搬送された基板Ｓを裏面側からバックアップするバックアッププレート３４が設けられている。
　ヘッド５０は、図２に示すように、吸着ノズル５１を上下方向（Ｚ方向）に移動させるＺ軸アクチュエータ５２と、吸着ノズル５１をＺ軸周りに回転させるθ軸アクチュエータ５４とを備える。吸着ノズル５１の吸引口は、電磁弁５７を介して真空ポンプ５８およびエア配管５９のいずれか一方に選択的に連通するようになっている。制御装置７０は、吸着ノズル５１の吸引口が真空ポンプ５８に連通するよう電磁弁５７を駆動することで、吸引口に負圧を作用させて部品Ｐを吸着することができ、吸着ノズル５１の吸引口がエア配管５９に連通するよう電磁弁５７を駆動することで、吸引口に正圧を作用させて部品Ｐの吸着を解除することができる。
　ＸＹロボット４０は、図１に示すように、本体枠１２の上段部に前後方向（Ｙ方向）に沿って設けられたＹ軸ガイドレール４３と、Ｙ軸ガイドレール４３に架け渡された状態でＹ軸ガイドレール４３に沿って移動が可能なＹ軸スライダ４４と、Ｙ軸スライダ４４の下面に左右方向（Ｘ方向）に沿って設けられたＸ軸ガイドレール４１と、Ｘ軸ガイドレール４１に沿って移動が可能なＸ軸スライダ４２とを備える。Ｘ軸スライダ４２にはヘッド５０が取り付けられており、制御装置７０は、ＸＹロボット４０を駆動制御することにより、ＸＹ平面上の任意の位置にヘッド５０を移動させることができる。
　マークカメラ５６は、基板Ｓに付された基板位置決め基準マークを撮像し、撮像画像を制御装置７０へ出力する。撮像画像を入力した制御装置７０は、撮像画像に基づいて基板Ｓのバックアップ位置を認識する。
　制御装置７０は、図４に示すように、ＣＰＵ７１を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７１の他に、ＲＯＭ７２と、ＨＤＤ７３と、ＲＡＭ７４と、入出力インタフェース７５とを備える。これらは、バス７６を介して電気的に接続されている。制御装置７０には、Ｘ軸スライダ４２の位置（Ｘ方向の位置）を検知するＸ軸位置センサ４７からの位置信号や、Ｙ軸スライダ４４の位置（Ｙ方向の位置）を検知するＹ軸位置センサ４９からの位置信号、吸着ノズル５１の位置（Ｚ方向の位置）を検知するＺ軸位置センサ５３からの位置信号、マークカメラ５６からの画像信号、ヘッド５０に取り付けられた加速度センサ５５からのＹ方向の加速度α、パーツカメラ６０からの画像信号などが入出力インタフェース７５を介して入力されている。一方、制御装置７０からは、部品供給装置２０への制御信号や、基板搬送装置３０への制御信号、Ｘ軸スライダ４２を移動させるＸ軸アクチュエータ４６への駆動信号、Ｙ軸スライダ４４を移動させるＹ軸アクチュエータ４８への駆動信号、Ｚ軸アクチュエータ５２への駆動信号、θ軸アクチュエータ５４への駆動信号、電磁弁５７への駆動信号などが入出力インタフェース７５を介して出力されている。
　次に、こうして構成された実施例の部品装着処理１０の動作について説明する。図３は、制御装置７０のＣＰＵ７１により実行される部品装着処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、オペレータによって基板Ｓへの部品Ｐの装着（生産）が指示されたときに実行される。
　部品装着処理が実行されると、制御装置７０のＣＰＵ７１は、まず、基板Ｓの目標装着位置（Ｘ＊，Ｙ＊，Ｚ＊）を入力する（Ｓ１００）。続いて、ＣＰＵ７１は、部品供給装置２０から供給された部品Ｐを吸着ノズル５１に吸着させる吸着動作を行う（Ｓ１１０）。ここで、吸着動作は、具体的には、部品Ｐの真上にヘッド５０に装着された吸着ノズル５１が来るようＸＹロボット４０を駆動制御した後、吸引口が部品Ｐに当接するまで吸着ノズル５１が下降するようＺ軸アクチュエータ５２を駆動制御し、吸着ノズル５１の吸引口に負圧が作用するよう電磁弁５７を駆動制御することにより行う。そして、ＣＰＵ７１は、吸着ノズル５１に吸着させた部品ＰがＸＹ平面上の目標装着位置（Ｘ＊，Ｙ＊）に一致するようＸＹロボット４０を駆動制御し（Ｓ１２０）、Ｘ軸位置センサ４７およびＹ軸位置センサ４９により検知された部品ＰのＸＹ平面上の現在位置（現在ＸＹ座標）を入力する（Ｓ１３０）。
　次に、ＣＰＵ７１は、入力した部品Ｐの現在位置がＸＹ平面上の目標装着位置（Ｘ＊，Ｙ＊）近傍に到達したか否かを判定し（Ｓ１４０）、目標装着位置（Ｘ＊，Ｙ＊）近傍に到達したと判定すると、加速度センサ５５からの吸着ノズル５１（部品Ｐ）のＹ方向の加速度αを入力し（Ｓ１５０）、Ｓ１３０で入力した部品Ｐの現在位置のうちＹ座標（Ｙ方向の変位ｙ）と入力したＹ方向の加速度αとに基づいて部品ＰのＹ方向の振動波形を計測する（Ｓ１６０）。本実施例では、部品ＰをＸＹ方向に移動させて基板Ｓ上に装着する場合、Ｘ方向の移動距離がＹ方向の移動距離よりも大幅に短いため、ＸＹ方向の目標装着位置近傍到達時に部品Ｐに生じる振動はＸ成分が直ぐに収束し、Ｙ成分のみが残存する。Ｓ１６０の処理は、目標装着位置に到達した後に残存しているＹ成分の振動波形を計測するものである。ここで、部品Ｐに生じる振動を正弦波とみなした場合、振幅を「Ａ」とし、角周波数を「ω」とし、時刻を「ｔ」とすると、次式（１）および（２）が成り立つ。角周波数ωは周期Ｔに置き換えることができるため、変位ｙと加速度αとに基づいて振動波形の周期Ｔおよび位相ωｔを得ることができる。
　y=Asinωt             …（１）
　α=-ω2Asinωt        …（２）
　そして、ＣＰＵ７１は、部品Ｐを現在位置からＺ方向に移動させて基板Ｓに装着するまでに要する所要時間が経過したタイミングで、部品ＰのＹ方向の変位ｙがＳ１６０で計測したＹ成分の振動波形の節を横切るように、Ｚ方向の制御タイミングを設定し（Ｓ１７０）、設定した制御タイミングに従って部品ＰをＺ方向に移動させて基板Ｓ上に装着されるようＺ軸アクチュエータ５２を制御する（Ｓ１８０）。ここで、所要時間は、例えば、部品ＰをＺ方向に移動させて基板Ｓ上に装着するまでの経過時間を予め実験的に求めることができる。そして、Ｚ軸位置センサ５３からの部品ＰのＺ方向の現在位置（Ｚ座標）を入力し（Ｓ１９０）、部品Ｐが目標Ｚ座標（Ｚ＊＝０）に到達したか否かを判定する（Ｓ２００）。ＣＰＵ７１は、部品Ｐが目標Ｚ座標に到達していないと判定すると、Ｓ１８０に戻ってＺ軸アクチュエータ５２の制御を継続し、部品Ｐが目標Ｚ座標に到達したと判定すると、吸着ノズル５１による部品Ｐの吸着が解除されるよう電磁弁５７を制御して（Ｓ２１０）、部品装着処理を終了する。
　図４および図５は、ＸＹロボット４０を動作させた際のロボット先端座標時間応答波形を示す説明図である。なお、図４は実施例における時間応答波形を示し、図５は比較例における時間応答波形を示す。図示するように、吸着ノズル５１に吸着させた部品Ｐを、目標Ｘ座標および目標Ｙ座標へ向かって移動させると、部品ＰにＹ方向の残留振動が生じる。実施例では、図４に示すように、Ｙ方向の振動波形を計測し、部品ＰのＹ方向の変位ｙが振動波形の節を横切るタイミングで、部品Ｐが目標Ｚ座標（値０）に到達するようにＺ方向の移動を制御する。これにより、Ｙ方向の振動が残存している間でも、部品Ｐを目標ＸＹ座標に正確に装着することができる。一方、比較例では、図５に示すように、振動波形を計測することなく、部品Ｐを最も速いタイミングで基板Ｓに装着する。このため、部品ＰにＹ方向の振動が残存していると、目標Ｙ座標からズレた位置に部品Ｐが装着される。
　以上説明した実施例の部品装着処理１０は、吸着ノズル５１に吸着させた部品Ｐを、目標ＸＹ座標へ向かって移動させた後、部品Ｐに生じている振動の波形（振動波形）を計測し、部品Ｐの変位ｙが計測した振動波形の節を横切るタイミングで、部品Ｐが目標Ｚ座標（値０）に到達するようにＺ軸アクチュエータ５２を制御する。これにより、部品ＰをＸＹ方向に移動させた後、振動が残存している間に部品ＰをＺ方向に移動させて基板Ｓ上に装着する場合であっても、装着位置ズレをより少なくすることができる。この結果、ロボット先端（部品Ｐ）の振動波形を計測することなく部品Ｐを基板Ｓに装着するものや、ロボット先端（部品Ｐ）の振動が収束するのを待って部品Ｐを装着するものに比して、装着に要する時間を短縮しつつ、部品Ｐの装着位置精度をより向上させることができる。
　実施例の部品装着処理１０では、ロボット先端（部品Ｐ）の変位ｙが計測した振動波形の節を横切るタイミングで、部品Ｐが目標Ｚ座標（値０）に到達するように制御するものとしたが、これに限定されるものではなく、以下のように制御してもよい。即ち、ＣＰＵ７１は、ロボット先端（部品Ｐ）が目標ＸＹ座標近傍に到達したときにロボット先端（部品Ｐ）に生じる振動の振幅Ａを予め実験的に求めると共に目標Ｙ座標を振幅Ａの分だけズラした修正目標Ｙ座標を設定しておき、部品Ｐの搬送と装着が指示されると、部品Ｐが目標Ｘ座標および修正目標Ｙ座標に移動するようＸＹロボット４０を制御する。そして、ＣＰＵ７１は、ロボット先端（部品Ｐ）のＹ方向の振動波形を計測し、部品Ｐを現在位置からＺ方向に移動させて基板Ｓに装着するまでに要する所要時間が経過したタイミングで、部品ＰのＹ方向の変位ｙが計測したＹ成分の振動波形の腹を通過するように、Ｚ方向の制御タイミングを設定し、設定した制御タイミングに従って部品ＰをＺ方向に移動させて基板Ｓ上に装着されるようＺ軸アクチュエータ５２を制御する。これにより、振動が残存している間に部品ＰをＺ方向に移動させて基板Ｓ上に装着する場合であっても、装着位置ズレをより少なくすることができるといった実施例と同様の効果を奏することができる。
　実施例の部品装着処理１０では、部品Ｐを目標ＸＹ座標に移動させる際の移動距離がＸ方向よりもＹ方向に長くなる場合に、部品Ｐが目標ＸＹ座標近傍に到達した後にロボット先端（部品Ｐ）に生じる振動についてＹ成分のみを考慮したが、これに限定されるものではなく、部品Ｐを目標ＸＹ座標に移動させる際の移動距離がＹ方向よりもＸ方向に長くなる場合に、部品Ｐが目標ＸＹ座標近傍に到達した後にロボット先端（部品Ｐ）に生じる振動についてＸ成分のみを考慮するものとしてもよいし、部品Ｐが目標ＸＹ座標近傍に到達した後にロボット先端（部品Ｐ）に生じる振動についてＸ成分およびＹ成分の両方を考慮するものとしてもよい。後者の場合、部品Ｐが目標ＸＹ座標近傍に到達した際にＸ成分の振動波形とＹ成分の振動波形とを計測し、ロボット先端（部品Ｐ）のＸ方向のズレとＹ方向のズレの合計が最も少なくなるタイミングで部品Ｐが目標Ｚ座標に到達するように制御するものとしてもよい。また、部品Ｐが目標ＸＹ座標近傍に到達した際にＸ成分の振動波形とＹ成分の振動波形とを計測し、ロボット先端（部品Ｐ）のＸ方向およびＹ方向のうち一方が収束するのを待って、他方の振動波形に基づくタイミングで部品Ｐが目標Ｚ座標に到達するように制御するものとしてもよい。
　実施例の部品装着処理１０では、変位ｙと加速度αとに基づいて部品ＰをＸＹ方向に移動させた際の残留振動波形を計測するものとしたが、これに限定されるものではなく、ロボット先端（ヘッド５０）に取り付けたカメラ（例えば、マークカメラ５６）によって連続的に撮像して得られた画像データに基づいて振動波形を計測するものとしてもよいし、ＸＹロボット４０を制御する際にＸ軸アクチュエータ４６やＹ軸アクチュエータ４８に出力する制御信号を用いて加速度αを推定して振動波形を予測するものとしてもよい。
　実施例の部品装着処理１０では、直交座標型のロボットを用いて部品Ｐを搬送するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、垂直座標型のロボットや円筒座標型、垂直多関節型等、如何なるタイプのロボットにも適用可能である。なお、垂直多関節型のロボット装置の一例を図６に示す。図６の部品装着装置１００は、床面に設置されるベース１１０と、第１～第５リンク１２０ａ～１２０ｅと、ベース１１０および第１～第５リンク１２０ａ～１２０ｅを直列に連結して多関節アームをなす第１～第５関節１２２ａ～１２２ｅと、第１～第５関節１２２ａ～１２２ｅをそれぞれ駆動する図示しない駆動モータとを備える多関節型ロボット装置として構成される。なお、図６の例では、第１関節１２２ａと第５関節１２２ｅは回転関節であり、第２～第４関節１２２ｂ～１２２ｄは旋回関節である。この場合、実施例のＸＹＺ方向を第１～第５関節１２２ａ～１２２ｅの回転方向または旋回方向に置き換えて図３のフローチャートを実行するものとすればよい。こうした多関節型のロボット装置は、アームを移動させる際にアーム先端部の振動がより大きくなるため、本発明を適用する意義が大きい。
　実施例では、本発明を、ロボット（ＸＹロボット４０やヘッド５０）を用いて部品Ｐを基板Ｓ上に搬送して装着する部品装着装置１０に適用して説明したが、これに限定されるものではなく、ロボットを用いて接着剤を目標位置まで搬送して塗布する接着剤塗布装置やロボットを用いて半田を目標位置まで搬送して塗布する半田塗布装置等にも適用可能である。この場合、部品Ｐをそれぞれ接着剤，半田に置き換えて図３のフローチャートを実行すればよい。
　ここで、本実施例の主要な要素と発明の開示の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。即ち、ＸＹロボット４０およびヘッド５０が「ロボット」に相当し、Ｘ方向またはＹ方向が「第１方向」に相当し、Ｚ方向が「第２方向」に相当する。また、マークカメラ５６が「撮像手段」に相当する。また、加速度センサ５５が「加速度センサ」に相当する。図３の部品装着処理のＳ１００の処理を実行する制御装置７０のＣＰＵ７１が「目標位置取得手段」に相当し、Ｓ１２０～Ｓ１４０の処理を実行する制御装置７０のＣＰＵ７１が「第１方向移動制御手段」に相当し、Ｓ１５０，Ｓ１６０の処理を実行する制御装置７０のＣＰＵ７１が「振動波形取得手段」に相当し、Ｓ１７０～Ｓ２１０の処理を実行する制御装置７０のＣＰＵ７１が「第２方向移動制御手段」に相当する。
　なお、本発明は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
　本発明は、部品装着装置の製造産業などに利用可能である。
　１０　部品装着装置、１１　基台、１２　本体枠、１４　支持台、２０　部品供給装置、３０　基板搬送装置、３２　ベルトコンベア装置、３４　バックアッププレート、４０　ＸＹロボット、４１　Ｘ軸ガイドレール、４２　Ｘ軸スライダ、４３　Ｙ軸ガイドレール、４４　Ｙ軸スライダ、４６　Ｘ軸アクチュエータ、４７　Ｘ軸位置センサ、４８　Ｙ軸アクチュエータ、４９　Ｙ軸位置センサ、５０　ヘッド、５１　吸着ノズル、５２　Ｚ軸アクチュエータ、５４　θ軸アクチュエータ、５５　加速度センサ、５６　マークカメラ、５７　電磁弁、５８　真空ポンプ、５９　エア配管、６０　パーツカメラ、７０　制御装置、７１　ＣＰＵ、７２　ＲＯＭ、７３　ＨＤＤ、７４　ＲＡＭ、７５　入出力インタフェース、７６　バス、１００　部品装着装置、１１０　ベース、１２０ａ～１２０ｅ　第１～第５リンク、１２２ａ～１２２ｅ　第１～第５関節、Ｓ　基板、Ｐ　部品。

Claims (7)

  1. 　先端部が第１方向と第２方向とに移動可能なロボットを用いて、前記先端部に保持した対象物を所定の目標位置へ搬送して載置する搬送方法であって、
    　前記所定の目標位置として、前記第１方向の目標位置である第１目標位置と前記第２方向の目標位置である第２目標位置とを取得し、
    　前記先端部の前記第１方向の位置が前記第１目標位置に一致するよう前記ロボットを制御する第１方向移動制御を実行し、
    　前記第１方向移動制御を実行した後、前記先端部の前記第１方向の振動波形を計測または予測し、
    　前記計測または予測した前記先端部の前記第１方向の振動波形に基づいて振動中の所定タイミングで前記先端部の前記第２方向の位置が前記第２目標位置に一致するよう前記ロボットを制御して前記対象物を載置する第２方向移動制御を実行する
    　ことを特徴とする搬送方法。
  2. 　請求項１記載の搬送方法であって、
    　前記第２方向移動制御は、前記振動中の所定タイミングとして前記先端部の前記第１方向の変位が前記振動波形の節となるタイミングで、前記先端部の前記第２方向の位置が前記第２目標位置に一致するよう前記ロボットを制御する
    　ことを特徴とする搬送方法。
  3. 　請求項１または２記載の搬送方法であって、
    　前記先端部に撮像手段を設け、
    　前記第１方向移動制御を実行した後に前記撮像手段で複数回撮像して得られる複数の画像に基づいて前記先端部の前記第１方向の振動波形を計測する
    　ことを特徴とする搬送方法。
  4. 　請求項１または２記載の搬送方法であって、
    　前記先端部に加速度センサを設け、
    　前記加速度センサにより検知された加速度に基づいて前記先端部の前記第１方向の振動波形を計測する
    　ことを特徴とする搬送方法。
  5. 　請求項１または２記載の搬送方法であって、
    　前記第１方向移動制御で前記ロボットを制御する際に用いる制御指令信号に基づいて前記先端部の前記第１方向の振動波形を予測する
    　ことを特徴とする搬送方法。
  6. 　請求項１記載の搬送方法であって、
    　前記第１方向移動制御を実行した後の前記先端部の前記第１方向の振動波形を事前に予測または学習し、
    　前記第１方向移動制御は、前記先端部の前記第１方向の位置が前記第１目標位置から前記予測または学習した振動波形の振幅分ずらした位置に一致するよう前記ロボットを制御し、
    　前記第２方向移動制御は、前記振動中の所定タイミングとして前記先端部の前記第１方向の変位が前記振動波形の腹となるタイミングで、前記先端部の前記第２方向の位置が前記第２目標位置に一致するよう前記ロボットを制御して前記対象物を載置する
    　ことを特徴とする搬送方法。
  7. 　対象物を所定の目標位置へ搬送して載置する搬送装置であって、
    　前記対象物を保持可能な先端部が第１方向と第２方向とに移動可能なロボットと、
    　前記所定の目標位置として、前記第１方向の目標位置である第１目標位置と前記第２方向の目標位置である第２目標位置とを取得する目標位置取得手段と、
    　前記先端部の前記第１方向の位置が前記第１目標位置に一致するよう前記ロボットを制御する第１方向移動制御を実行する第１方向移動制御手段と、
    　前記第１方向移動制御が実行された後、前記先端部の前記第１方向の振動波形を取得する振動波形取得手段と、
    　前記取得された前記先端部の前記第１方向の振動波形に基づいて振動中の所定のタイミングで前記先端部の前記第２方向の位置が前記第２目標位置に一致するよう前記ロボットを制御して前記対象物を載置する第２方向移動制御を実行する第２方向移動制御手段と、
    　を備えることを特徴とする搬送装置。
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