(57)【要約】【課題】複数のヘッドユニットにより電子部品を順次吸着して基板上に搭載する際、搭載タクトを維持した上で、消費電力を削減する。【解決手段】ヘッドユニット１とヘッドユニット２により吸着動作と搭載動作を交互に実行する表面実装装置において、吸着・搭載スケジュールの各搭載動作毎に、一方のヘッドユニットによる搭載動作が完了するまでの搭載所要時間を算出する手段と、該搭載動作中に、他方のヘッドユニットにより次に搭載を予定している部品を吸着し、該ヘッドユニットを搭載待機位置へ移動させるまでの移動距離を算出する手段と、該移動距離と前記搭載所要時間から予備時間を除いた有効時間とから、吸着動作時に設定するヘッドユニットの理論移動速度Ｖ’を算出する手段と、を備えた。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１対のヘッドユニットを備え、各対毎に予め設定されている生産プログラムに基づいて、一方のヘッドユニットにより指定速度で部品の搭載動作を行なっている間に、他方のヘッドユニットにより次に搭載する部品の吸着動作を行なう部品の吸着・搭載スケジュールを作成し、該スケジュールに従って、２つのヘッドユニットにより吸着動作と搭載動作を交互に実行する表面実施装置において、
作成された吸着・搭載スケジュールの各搭載動作毎に、一方のヘッドユニットによる搭載動作が完了するまでの搭載所要時間を算出する手段と、
該搭載動作中に、他方のヘッドユニットにより次に搭載を予定している部品を吸着し、該ヘッドユニットを搭載待機位置へ移動させるまでの移動距離を算出する手段と、
該移動距離と前記搭載所要時間から予備時間を除いた有効時間とから、吸着動作時に設定するヘッドユニットの理論移動速度を算出する手段と、を備えたことを特徴とする表面実装装置。
【請求項２】
前記理論移動速度が設定された吸着・搭載スケジュールに従って、吸着動作と搭載動作を交互に実行した際、各搭載動作毎に搭載所要時間を実測し、該実測時間と計算された前記搭載所要時間との差から該理論移動速度を修正する手段と、修正データを保存する手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の表面実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面実装装置、特に２つ以上のヘッドユニットを用いて部品搭載動作を行なう際、搭載タクトを維持した上でマシンの使用電力や動作時の振動を低減することができる表面実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１枚の基板に対して複数のヘッドユニットを用いて部品搭載動作を行なうマウンタ（表面実装装置）が用いられている。例えば、特許文献１には、マウンタ毎に４つのヘッドユニットと２つの搭載ステーションを持つものが開示されている。この例では、２つのヘッドユニット毎に、一方が搭載動作を行なっている間に、他方が部品吸着動作を行なうという交互動作を繰り返す方式を採用し、部品搭載動作の効率化を図っている。
【０００３】
又、特許文献２には、搭載タクト（単位時間当たりの部品搭載点数）を向上させるために２つのヘッドユニットを採用したものが開示されている。
【０００４】
具体的に、図１に平面図を示すように、基台１上の搬送路２の両側方に電子部品の供給部４が配置されていると共に、該搬送路２の両側にＸ軸テーブル７が配設され、該Ｘ軸テーブル７にＹ軸テーブル８Ａ、８Ｂが架設され、該Ｙ軸テーブル８Ａ、８Ｂにはそれぞれ移載ヘッド（ヘッドユニット）９Ａ、９Ｂが装着されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−４１５９６号公報
【特許文献２】特許第３８１８０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、一般にマウンタの消費電力はヘッドユニットを高速で移動させたり、急激な加減速度で制御する場合に大きくなるが、従来のマウンタでは搭載タクトの向上を図るため、全ての動作を指定されたスケジュール通りの速度や加減速度で行なわれている。
【０００７】
そのため、前記従来のマウンタのように搭載タクトを向上させるために、１台に複数のヘッドユニットを装備しているマウンタでは、例えば４つのヘッドユニットを同時に動作させた場合等に消費電力が非常に大きくなるという問題があった。
【０００８】
又、複数のヘッドユニットの動作方向が同じ場合や、動作の開始や停止のタイミンクが一致した場合等には、マシンの振動が大きくなるため、搭載精度に影響が出るという問題もあった。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、複数のヘッドユニットにより電子部品を吸着した後、吸着部品を基板上に搭載する際、部品の搭載タクトを維持した上で、消費電力を低減し、しかも動作時に生じるマシンの振動を低減することができる表面実装装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、少なくとも１対のヘッドユニットを備え、各対毎に予め設定されている生産プログラムに基づいて、一方のヘッドユニットにより指定速度で部品の搭載動作を行なっている間に、他方のヘッドユニットにより次に搭載する部品の吸着動作を行なう部品の吸着・搭載スケジュールを作成し、該スケジュールに従って、２つのヘッドユニットにより吸着動作と搭載動作を交互に実行する表面実施装置において、作成された吸着・搭載スケジュールの各搭載動作毎に、一方のヘッドユニットによる搭載動作が完了するまでの搭載所要時間を算出する手段と、該搭載動作中に、他方のヘッドユニットにより次に搭載を予定している部品を吸着し、該ヘッドユニットを搭載待機位置へ移動させるまでの移動距離を算出する手段と、該移動距離と前記搭載所要時間から予備時間を除いた有効時間とから、吸着動作時に設定するヘッドユニットの理論移動速度を算出する手段と、を備えたことにより、前記課題を解決したものである。
【００１１】
本発明は、又、前記理論移動速度が設定された吸着・搭載スケジュールに従って、吸着動作と搭載動作を交互に実行した際、各搭載動作毎に搭載所要時間を実測し、該実測時間と計算された前記搭載所要時間との差から該理論移動速度を修正する手段と、修正データを保存する手段とを備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、２つのヘッドユニットを単位に、部品の吸着と基板上への搭載を交互に行なう際、一方のヘッドユニットで指定された速度で搭載動作を行なう際の所要時間と、その間に他方のヘッドユニットで吸着動作を行なう際の移動距離とから、円滑な吸着動作が実行できるようにするための予備時間（余裕時間）を残した上で、吸着動作時のヘッドユニットの移動速度を可能な限り低く設定することができる。
【００１３】
従って、複数のヘッドユニットにより電子部品を吸着した後、吸着部品を基板に搭載する際、部品の搭載タクトを維持した上で、消費電力を削減し、しかも動作時に生じるマシンの振動を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図２は、本発明に係る一実施形態のマウンタ（表面実装装置）を、駆動機構を省略して模式的に示す斜視図、図２はその制御系の概要を示すブロック図である。
【００１６】
本実施形態のマウンタは、１対のヘッドユニット１０Ａ、１０Ｂが、Ｙ軸フレーム１２に架設された２本のＸ軸フレーム１４Ａ、１４Ｂにそれぞれ装着され、各フレーム１４Ａ、１４Ｂにより２つのヘッドユニット１０Ａ、１０Ｂが平面方向にそれぞれ独立に移動され、部品供給装置（フィーダ）から部品を吸着し、同一の基板上にそれぞれ搭載することが可能になっている。
【００１７】
本実施形態のマウンタには、更に１対のヘッドユニット１０Ｃ、１０Ｄが、同構成のＸ軸フレーム１４Ｃ、１４Ｄにそれぞれ装着され、同様に部品の吸着と搭載が可能になっている。
【００１８】
又、本実施形態では、前記Ｙ軸フレーム１２、Ｘ軸フレーム１４Ａ〜１４Ｄ等をそれぞれ駆動するための各種モータ２０を制御するための各種制御部２２と、制御に必要な各種演算を実行する演算処理部２４と、演算に使用するデータや演算結果等を保存する記憶装置２６と共に、演算結果等を表示する表示部２８や演算データ等を入力する入力部３０等からなる制御装置を備えている。
【００１９】
本実施形態のマウンタは、前記のように２対のヘッドユニット１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃ、１０Ｄを備えており、前記演算処理部２４において、各対毎に予め設定されている生産プログラム（基板に部品を搭載して実装基板を生産するためのプログラム）に基づいて、一方のヘッドユニットにより指定速度で部品搭載を行なっている間に、他方のヘッドユニットにより吸着動作を行なう、部品の吸着・搭載スケジュールを作成し、該スケジュールに従って、前記各種制御部２２により該当するモータ２０を駆動制御し、各対毎に２つのヘッドユニット１０Ａ（１０Ｃ）、１０Ｂ（１０Ｄ）により吸着動作と搭載動作を交互に実行することができるようになっている。
【００２０】
又、前記演算処理部２４においては、作成された吸着・搭載スケジュールの各搭載動作毎に、一方のヘッドユニットによる部品の搭載動作が完了するまでの所要時間を算出する手段と、該搭載動作中に、他方のヘッドユニットにより次に搭載を予定している１以上の部品を吸着し、該ヘッドユニットを待機待機位置へ移動させるまでの移動距離を算出する手段と、該移動距離と前記搭載所要時間から予備時間を除いた有効時間とから、該当する吸着動作時に設定するヘッドユニットの移動速度を算出する手段がソフトウェアにより構築されている。
【００２１】
更に、前記演算処理部２４においては、前記理論移動速度が設定された吸着・搭載スケジュールに従って、吸着動作と搭載動作を交互に実際に行なった際、各搭載動作毎に搭載所要時間を実測し、該実測時間と算出された前記搭載所要時間との差から該理論移動速度を修正する手段が同様に構築され、得られた修正データを前記記憶装置２６に保存し、次の基板搭載に反映させることができるようになっている。
【００２２】
図４には、本実施形態において１対のヘッドユニット１０Ａ、１０Ｂを、それぞれヘッド１、２とした場合に、一方のヘッドユニット１０Ａにより搭載動作を行ない、他方のヘッドユニット１０Ｂで吸着動作を行なっているイメージを示す。
【００２３】
ここで、搭載動作は、例えば同時吸着された複数の部品を、図示されている搭載待機位置から、基板Ｓ上の搭載点Ａ１〜Ａ５に順次移動して搭載する動作を意味する。又、吸着動作は、前回の部品搭載を行なった時の基板Ｓ上の搭載完了位置から、部品供給装置上の吸着位置１６に移動して、次回搭載予定の１又は２以上の部品を吸着した後、次の搭載待機位置まで移動させる動作を意味する。
【００２４】
従来は、部品の搭載動作も吸着動作も、共にスケジュール通りの指定速度で行なっていたため、動作シーケンス（動作プロファイル）を図５に示すように、必要以上の待ち時間が生じることがあった。
【００２５】
そこで、本実施形態では、生産開始前に図６のフローチャートに示す手順に従って、吸着動作時におけるヘッドユニットの移動速度を変更し、理論移動速度として設定する。
【００２６】
まず、マウンタでは生産開始前に、生産プログラムから読み出された部品の搭載点数、搭載位置、吸着位置等から、２つのヘッドユニットにより交互に行なう部品の吸着・搭載（生産）スケジュールを作成する（ステップ１）。このスケジュールから各ヘッドユニットの交互搭載回数と共に、各搭載動作毎に搭載する部品と吸着する部品等が決定される。
【００２７】
次いで、各ヘッドユニット１０Ａ、１０Ｂについて、作成された前記スケジュールにより決定される搭載完了位置、吸着位置及び搭載待機位置から、その前の搭載完了位置から吸着位置へ移動して所定の部品を吸着した後、次の搭載待機位置まで移動する移動距離を各搭載動作毎に算出する（ステップ２、３）。又、それと同時に相手側のヘッドユニットによる搭載座標と、マウンタ内の生産プログラムに保持されている動作プロファイル及び指定速度等から、該ヘッドユニットの搭載所要時間（理論時間）を算出する（ステップ４）。
【００２８】
このように算出された搭載所要時間から必要最小限の待ち時間（予備時間）を除いた有効時間と、吸着時の前記移動距離とから、一方のヘッドユニットで指定された速度スケジュールで部品を搭載している間に、他方のヘッドユニットについて前回の搭載完了位置から次の部品を吸着して搭載待機位置に戻るまでの、理論移動速度からなる速度プロファイルを作成する（ステップ５）。以上のステップ３〜ステップ５の処理を、最終搭載点まで繰り返す（ステップ２）。
【００２９】
図７には、本実施形態により作成された、前記図５に相当する速度プロファイル（動作シーケンス）のイメージを示す。この図に示されるように、理論移動速度からなる速度プロファイルでは、前記図５に示した従来は吸着位置移動時の移動速度が指定されたＶであったものを、それより低いＶ’にすることができ、それに伴い加減速度を緩やかにすることができるため、動作時の振動や消費電力を低減することができる。
【００３０】
これを、前記図４を参照して具体的に説明すると、一方のヘッド１の搭載待機位置からＡ１〜Ａ５の各搭載点に移動する時間をα１、α２、α３、α４、α５とし、それ以外の搭載実時間をＴとする。
【００３１】
他方のヘッド２が、前回の搭載完了位置から次の吸着位置まで移動する距離Ｌ１、移動時間をβ１、該吸着位置から搭載待機位置まで移動する距離をＬ２、移動時間をβ２とする。
【００３２】
ここで、ヘッド２による部品吸着の実時間がヘッド１の搭載実時間と略同じでＴであるとすると、従来の方式では
α１＋α２＋α３＋α４＋α５＋Ｔ＞β１＋β２＋Ｔ
となり、搭載所要時間の方が吸着所要時間より長くなる。
【００３３】
これに対して、本実施形態では、予備時間をγとすると、
β１＋β２＋Ｔ＋γ＝α１＋α２＋α３＋α４＋α５＋Ｔ
即ち、
β１＋β２＝α１＋α２＋α３＋α４＋α５−γ
が求められる。
【００３４】
又、ヘッド２の移動距離Ｌ１とＬ２の距離比から
時間β１’＝（β１＋β２）＊Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）
時間β２’＝（β１＋β２）＊Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ２）
が求められ、ヘッド２の動作プロファイルは、吸着位置移動：距離Ｌ１を時間β１’で、搭載待機位置移動：距離Ｌ２を時間β２’で動作させることが最良となる。
【００３５】
以上のように、理論的に作成した速度プロファイルを設定した後、設定後の生産スケジュールに従って実際に生産動作を行なう。
【００３６】
但し、実際の生産では、追従遅れや通信時間等が発生するため、生産開始前に算出した理論時間通りに動作が完了しないことが考えられる。
【００３７】
そこで、本実施形態では、実際に生産動作を行なう中で実際の搭載所要時間を取得し、理論時間とのずれ量を取得して、プロファイルを微調整する修正を行ない、搭載タクトへの影響が最大限無くなるような制御を行なうようにする。
【００３８】
この速度プロファイルの修正方法を、図８のフローチャートに従って任意の吸着動作について説明する。
【００３９】
まず、相手側のヘッドユニットによる部品搭載時に、対象のヘッドユニットにより前記ステップ５で算出し、設定した速度プロファイルで吸着動作を実行する（ステップ１１、１２）。
【００４０】
搭載動作が正常に実行されたら（ステップ１３でＹｅｓ）、実際に搭載動作に要した時間を測定し（ステップ１４）、この実測時間を前記ステップ４で算出した搭載所要時間である理論時間と比較し、ずれがあれば前記図７に示したヘッド２の速度プロファイルが最適になるように修正する（ステップ１６）。
【００４１】
以上のステップ１２〜ステップ１６の各処理を最終搭載点まで繰り返す。これにより、同一の生産プログラムで実装基板を生産する際、次の基板に対する部品の吸着動作を最適な速度プロファイルに修正して行なうことができる。
【００４２】
以上詳述したように、本実施形態においては、マウンタが備えている制御装置の前記記憶装置２６に保持されているマシンの動作プロファイルや生産動作時に取得されたデータ収集履歴（修正データ）を使用し、部品搭載が完了した一方のヘッドユニットが、他方のヘッドユニットが部品搭載を完了するまでに、次に搭載する部品を吸着し、搭載待機位置へ移動する最適な動作プロファイルを自動で作成できる。
【００４３】
従って、本実施形態によれば以下の効果が得られる。
【００４４】
（１）２つのヘッドユニットを単位として使用するマウンタにおいて、一方のヘッドユニットで部品を搭載する間に、他方のヘッドユニットで実行する吸着動作について動作プロファイルを低い移動速度に自動で調整することができるため、搭載タクトへ影響を与えることなく、マウンタで消費する電力を低減することが可能となる。
【００４５】
（２）上記制御を行なうことにより、ヘッドユニットを移動させる際の速度及び加減速度を低減することができることから、部品搭載時のマウンタの振動を低減することが可能となり、ひいては部品の吸着時や搭載時の精度維持が可能となる。
【００４６】
なお、前記実施形態では、１つの基板に対して１対のヘッドユニットで部品を交互搭載する例を示したが、同一の基板に対して２対以上のヘッドユニットを採用するようにしてもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来の部品実装装置の概要を示す平面図
【図２】本発明に係る一実施形態の部品実装装置の要部を模式的に示す斜視図
【図３】本実施形態の部品実装装置の制御系の概要を示すブロック図
【図４】本実施形態で実行する部品の交互搭載のイメージを示す説明図
【図５】従来の部品の吸着と搭載の動作シーケンスのイメージを示す説明図
【図６】本実施形態における速度プロファイルの自動設定の手順を示すフローチャート
【図７】本実施形態による部品の吸着と搭載の動作シーケンスのイメージを示す説明図
【図８】本実施形態における速度プロファイルの修正制御の手順を示すフローチャート
【符号の説明】
【００４８】
１０Ａ〜１０Ｄ…ヘッドユニット
１２…Ｙ軸フレーム
１４Ａ〜１４Ｄ…Ｘ軸フレーム
１６…吸着位置
２０…モータ
２２…各種制御部
２４…演算処理部
２６…記憶装置
２８…表示部
３０…入力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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