(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装すべき部品を保持したノズルを有するヘッドを実装プログラムに従って実装先の回路基板と前記ノズルの相対位置を水平方向および上下方向に調整して部品を回路基板に実装する部品実装手段と、
回路基板上に実装する部品間の隣接距離を前記実装プログラムより求める隣接距離算出手段と、
前記隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に前記部品実装手段の動作速度，加速度、またはタイミングのうちひとつ以上を隣接距離が所定範囲外である場合とは異ならせて前記部品実装手段を自動運転する実装機制御手段と
を設け、前記実装機制御手段を、隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に、前記ヘッドと実装先の回路基板の水平相対移動速度を、隣接距離が所定範囲外である場合よりも低減させるように構成した
部品実装装置。
【請求項２】
実装すべき部品を保持したノズルを有するヘッドを実装プログラムに従って実装先の回路基板と前記ノズルの相対位置を水平方向および上下方向に調整して部品を回路基板に実装する部品実装手段と、
回路基板上に実装する部品間の隣接距離を前記実装プログラムより求める隣接距離算出手段と、
前記隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に前記部品実装手段の動作速度，加速度、またはタイミングのうちひとつ以上を隣接距離が所定範囲外である場合とは異ならせて前記部品実装手段を自動運転する実装機制御手段と
を設け、前記実装機制御手段を、隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に、前記ヘッドと実装先の回路基板の水平相対移動の加速度を、隣接距離が所定範囲外である場合よりも低減させるように構成した
部品実装装置。
【請求項３】
実装すべき部品を保持したノズルを有するヘッドを実装プログラムに従って実装先の回路基板と前記ノズルの相対位置を水平方向および上下方向に調整して部品を回路基板に実装する部品実装手段と、
回路基板上に実装する部品間の隣接距離を前記実装プログラムより求める隣接距離算出手段と、
前記隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に前記部品実装手段の動作速度，加速度、またはタイミングのうちひとつ以上を隣接距離が所定範囲外である場合とは異ならせて前記部品実装手段を自動運転する実装機制御手段と
を設け、前記実装機制御手段を、隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に、前記ヘッドと実装先の回路基板の水平相対移動の動作タイミングを、隣接距離が所定範囲外である場合よりも早くするように構成した
部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品などを基板に実装する部品実装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来の部品実装装置を示す。
この直交ロボット方式による部品実装装置では、実装する電子部品はその種類ごとにキャリアテープ１１に一列に収納されたテーピング供給と呼ばれる形態で供給され、キャリアテープ１１をリール１２に巻き取ったものが部品供給装置１３に搭載されている。部品供給装置１３は、リール１２からキャリアテープ１１を吸着位置１４まで引き出し、吸着位置１４より電子部品を１個ずつ取り出し可能にする機構を有している。
【０００３】
直交ロボット部は、Ｙ軸モータ１８によって回転するボールねじ２０ｂ上を移動するナット２１ｂにＸ軸モータ１７を固定し、Ｘ軸モータ１７によって回転するボールねじ２０ａ上を移動するナット２１ａにＶ軸モータ１９を固定し、さらにＶ軸モータ１９によって回転するボールねじ２０ｃ上を移動するナット２１ｃにヘッド１６を固定した構造を持つ。
【０００４】
これにより、ヘッド１６は図中に示した水平面内で直交するＸ，Ｙ方向ならびに垂直なＶ方向とに沿って移動可能となる。
ヘッド１６には、電子部品をその下端で吸着するノズル１５が取り付けられており、ヘッド１６はノズル１５の空圧を制御して電子部品の保持および解放を行えるようになっている。
【０００５】
ノズル１５が電子部品を保持する場合は、Ｘ軸モータ１７とＹ軸モータ１８を動作させてヘッド１６を部品供給装置１３の吸着位置１４の上方に移動させた後、Ｖ軸モータ１９を動作させてヘッド１６を下降させ、ノズル１５の下端が電子部品に接触した状態でノズル１５からエアーを吸引し、電子部品をノズル１５の下端に吸着させて保持する。
【０００６】
電子部品を保持したノズル１５は、Ｘ軸モータ１７とＹ軸モータ１８を動作させてヘッド１６を回路基板２２の上方に移動させた後、Ｖ軸モータ１９を動作させてヘッド１６を下降させ、ノズル１５に吸着された電子部品の下端が回路基板２２に接触した状態でノズル１５からエアーの吸引をオフし、電子部品を回路基板２２上に実装する。
【０００７】
Ｘ軸モータ１７，Ｙ軸モータ１８およびＶ軸モータ１９はマイコン装置２３により制御され、マイコン装置２３にあらかじめ記憶した動作プログラムに従って、定められた動作パターン（移動位置，速度，加速度，タイミング）で動作するように制御される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
回路基板２２の小型化に伴い、電子部品間の隣接距離が０．１〜０．３ｍｍ程度と狭ピッチ化しており、わずかの位置ずれも許容されなくなってきている。回路基板上で許容される実装位置ずれは、回路基板上における電子部品同志の間隔，実装方向，形状の関係によって定まるものであるが、最も厳密を要求される箇所では、部品実装装置の一般的な設備仕様を上回る高精度が要求されてきている。
【０００９】
このような場合に実装精度を保証するためには、部品実装装置の動作をより精密に制御して隣接距離の精度を確実に確保する必要があって、従来では動作速度を低減するなどして精度を確保する場合には、マイコン装置２３の動作プログラムそのものを作業者が手作業で変更するしか方法がなく、動作プログラムの条件設定に時間を要するという問題がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の部品実装装置は、実装すべき部品を保持したノズルを有するヘッドを実装プログラムに従って実装先の回路基板と前記ノズルの相対位置を水平方向および上下方向に調整して部品を回路基板に実装する部品実装手段と、回路基板上に実装する部品間の隣接距離を前記実装プログラムより求める隣接距離算出手段と、前記隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に前記部品実装手段の動作速度，加速度、またはタイミングのうちひとつ以上を隣接距離が所定範囲外である場合とは異ならせて前記部品実装手段を自動運転する実装機制御手段とを設け、前記実装機制御手段を、隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に、前記ヘッドと実装先の回路基板の水平相対移動速度を、隣接距離が所定範囲外である場合よりも低減させるように構成したことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項２記載の部品実装装置は、実装すべき部品を保持したノズルを有するヘッドを実装プログラムに従って実装先の回路基板と前記ノズルの相対位置を水平方向および上下方向に調整して部品を回路基板に実装する部品実装手段と、回路基板上に実装する部品間の隣接距離を前記実装プログラムより求める隣接距離算出手段と、前記隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に前記部品実装手段の動作速度，加速度、またはタイミングのうちひとつ以上を隣接距離が所定範囲外である場合とは異ならせて前記部品実装手段を自動運転する実装機制御手段とを設け、前記実装機制御手段を、隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に、前記ヘッドと実装先の回路基板の水平相対移動の加速度を、隣接距離が所定範囲外である場合よりも低減させるように構成したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項３記載の部品実装装置は、実装すべき部品を保持したノズルを有するヘッドを実装プログラムに従って実装先の回路基板と前記ノズルの相対位置を水平方向および上下方向に調整して部品を回路基板に実装する部品実装手段と、回路基板上に実装する部品間の隣接距離を前記実装プログラムより求める隣接距離算出手段と、前記隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に前記部品実装手段の動作速度，加速度、またはタイミングのうちひとつ以上を隣接距離が所定範囲外である場合とは異ならせて前記部品実装手段を自動運転する実装機制御手段とを設け、前記実装機制御手段を、隣接距離算出手段の求めた隣接距離が所定範囲内である場合に、前記ヘッドと実装先の回路基板の水平相対移動の動作タイミングを、隣接距離が所定範囲外である場合よりも早くするように構成したことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。
なお、実装すべき部品を保持したヘッドを実装先との相対位置を水平方向および上下方向に調整して部品を回路基板に実装する部品実装手段の機械的部分の構成は、その一例として図８に示した直交ロボット方式と同一の構成であるので同じ符号を付けて説明する。
【００１９】
本発明の実施の形態の部品実装装置は、実装先における電子部品間の隣接距離を実装プログラムより求める隣接距離算出手段と、隣接距離算出手段の求めた隣接距離に応じて実装手段の動作を自動変更する実装機制御手段とが、マイコン装置２３を主要部として実現されている点が従来と異なっている。
【００２０】
マイコン装置２３は次のように構成されている。
図６は実装プログラムの構造を示したものである。
実装プログラムには、実装座標を示すＸ座標，Ｙ座標と、部品の外形寸法を示す部品寸法Ｘ，部品寸法Ｙおよび後述の判定に使用する判定基準値としての隣接判定距離の値を含んでいる。この実装プログラムの（ステップＳ１）以下が順次に実行されてＸ軸モータ１７，Ｙ軸モータ１８およびＶ軸モータ１９が運転されて、ノズル１５のエアーの吸引を制御して、電子部品を回路基板２２上に自動実装して行くが、例えばステップ（Ｓ１）およびステップ（Ｓ２）が実行されて回路基板２２の上に実装された結果は、実装プログラムのデータより実際に実装する前にマイコン装置２３は図５に示すように想定できる。
【００２１】
図５において、電子部品３１はステップ（Ｓ１）によって実装された電子部品、電子部品３２はステップ（Ｓ２）によって実装された電子部品である。それぞれ、実装プログラムのＸ座標，Ｙ座標から中心位置Ｐ１，Ｐ２を決定することができ、実装プログラムの部品寸法Ｘ，部品寸法Ｙから回路基板上に占める領域、すなわち電子部品３１の場合はＣＸ１，ＣＹ１の長さの辺を持つ長方形、電子部品３２の場合はＣＸ２，ＣＹ２の長さの辺を持つ長方形をマイコン装置２３が決定するように構成されている。これにより、隣接距離△Ｒも実際の実装以前に計算によって求めることができる。
【００２２】
このように実現された隣接距離判定手段によって計算された隣接距離を使用して、同じマイコン装置２３を主要部として構成される実装機制御手段は、図７に示すように構成されている。
【００２３】
実装機制御手段は、ステップ（Ｓ１）において隣接距離判定手段によって計算された隣接距離△Ｒが所定範囲内か否かを判定する。具体的には、隣接距離△Ｒが動作プログラムの隣接判定距離よりも小さいか否かを自動判定する。隣接距離△Ｒが隣接判定距離よりも大きいと判定した場合には、ステップ（Ｓ２）を実行する。ステップ（Ｓ２）では、前記吸着位置１４で部品を吸着して基板２２の実装位置に向かうようにノズル１５を駆動するＸ軸モータ１７，Ｙ軸モータ１８およびＶ軸モータ１９が通常の動作パターンで運転される。
【００２４】
隣接距離△Ｒが隣接判定距離よりも小さいと判定した場合には、ステップ（Ｓ３）を実行する。ステップ（Ｓ３）では、前記吸着位置１４で部品を吸着して基板２２の実装位置に向かうようにノズル１５を駆動するＸ軸モータ１７，Ｙ軸モータ１８およびＶ軸モータ１９が通常の動作パターンとは異なる高精度の動作パターンで運転される。
【００２５】
このステップ（Ｓ１）とステップ（Ｓ２）またはステップ（Ｓ３）は、電子部品１点毎に個別に実行する。
上記の「  通常動作パターン  」と「  高精度動作パターン  」を図１と図２に基づいて具体的に説明する。
【００２６】
図１の（ａ）（ｂ）（ｃ）は電子部品が実装されるタイミングＰを中心として、その前後にノズル１５が水平方向に移動するタイミングと速度を図示しており、実線が「通常動作パターン」を示し、破線が「高精度動作パターン」を示している。
【００２７】
図２の（ｄ）（ｅ）（ｆ）は電子部品が実装されるタイミングＰを中心として、その前後にノズル１５が水平方向と垂直方向に移動するタイミングと速度を図示しており、実線が「通常動作パターン」を示し、破線が「高精度動作パターン」を示している。
【００２８】
−  図１（ａ）の例  −
この例では、「通常動作パターン」と「高精度動作パターン」の水平方向速度は、両動作パターンの加速度（加速と減速の傾き）は同じであるが、「高精度動作パターン」の場合は「通常動作パターン」の場合よりも最高移動速度が遅く、「高精度動作パターン」の場合も「通常動作パターン」と同じタイミングに実装位置に到着するように「通常動作パターン」の場合よりも早くに加速を始める。
つまり、「高精度動作パターン」の場合は「通常動作パターン」の場合よりも水平移動速度を遅くして、ノズル１５を高精度に実装位置に移送する。
【００２９】
このように「高精度動作パターン」の場合は、通常動作よりノズル１５の水平移動速度を低減させるようにすることにより、Ｘ軸モータ１７とＹ軸モータ１８が動作状態から停止する時のオーバーシュートによって発生するノズル位置のばらつきを抑止して、電子部品実装位置の精度を向上させることができる。
【００３０】
なお、この場合のＶ軸モータ１９の運転は「高精度の動作パターン」と「通常の動作パターン」は同じである。
−  図１（ｂ）の例  −
この例では、両動作パターンの最高移動速度が同じであるが、加速度（加速と減速の傾き）は「高精度動作パターン」の場合は「通常動作パターン」の場合よりも遅く、「高精度動作パターン」の場合も「通常動作パターン」と同じタイミングに実装位置に到着するように「通常動作パターン」の場合よりも早くに加速を始める。
【００３１】
このように「高精度動作パターン」の場合は、通常動作よりノズル１５の水平移動加速度を低減させるようにすることにより、Ｘ軸モータ１７とＹ軸モータ１８が動作状態から停止する時のオーバーシュート、またはノズル１５の機械的なガタによるノズル位置のばらつきを抑止して、電子部品実装位置の精度を向上させることができる。
【００３２】
なお、この場合のＶ軸モータ１９の運転は「高精度動作パターン」と「通常動作パターン」は同じである。
−  図１（ｃ）の例  −
この例では、両動作パターンの最高移動速度ならびに加速度（加速と減速の傾き）が同じであるが、「高精度動作パターン」の場合は「通常動作パターン」の場合より早くに加速を始める。
【００３３】
このように「高精度動作パターン」の場合は、ノズル１５の水平移動が終了してから部品実装を行うまでの時間間隔、または部品実装後にノズル５の水平移動を再開するまでの時間間隔を拡大することにより、移動後の残留振動や移動開始時の振動を抑止して、電子部品実装位置の精度を向上させることができる。
【００３４】
なお、この場合のＶ軸モータ１９の運転は「高精度動作パターン」と「通常動作パターン」は同じである。
図２（ｄ）〜（ｆ）では、電子部品が実装されるタイミングを中心として、その前後にヘッドが水平方向に移動するタイミングと速度を下方のグラフに図示している。また、これと並行してノズル１５の上下移動がどのような速度，加速度，タイミングで行われるかを、その上方に図示した。
【００３５】
−  図２（ｄ）の例  −
この例では、「高精度動作パターン」の場合は、ノズル１５の上下移動動作のＶ軸モータ１９の最高速度を通常動作より低減させるよう運転する。ノズル１５の下降時には「高精度動作パターン」の場合も「通常動作パターン」と同じタイミングに実装位置に到着するように「通常動作パターン」の場合よりも早くに加速を始める。
【００３６】
なお、この場合のＸ軸モータ１７とＹ軸モータ１８の運転は「高精度動作パターン」と「通常動作パターン」は同じである。
これにより、ノズル１５の下降時のオーバーシュート、またはノズル１５が下降して電子部品が回路基板２２に接触する場合の衝撃を低減し、電子部品実装位置の精度を向上させることができる。
【００３７】
−  図２（ｅ）の例  −
この例では、ノズル１５の上下移動用のＶ軸モータ１９の最高速度は両動作パターンとも同じであるが、加速度は「高精度動作パターン」の場合は「通常動作パターン」の場合よりも遅く、「高精度動作パターン」の場合も「通常動作パターン」と同じタイミングに実装位置に到着するように「通常動作パターン」の場合よりも早くに加速を始める。
【００３８】
なお、この場合のＸ軸モータ１７とＹ軸モータ１８の運転は「高精度動作パターン」と「通常動作パターン」は同じである。
これにより、ノズル１５の下降時のオーバーシュート、またはノズル１５が下降して電子部品が回路基板２２に接触する場合の衝撃を低減し、電子部品実装位置の精度を向上させることができる。
【００３９】
−  図２（ｆ）の例  −
この例では、ノズル１５の上下移動用のＶ軸モータ１９の駆動は、最高移動速度ならびに加速度（加速と減速の傾き）は両動作パターンとも同じで、下降時には「高精度動作パターン」の場合は「通常動作パターン」の場合より早くに加速を始める。
【００４０】
このように「高精度動作パターン」の場合は、ノズル１５の垂直移動が終了してから部品実装を行うまでの時間間隔、または部品実装後にノズル５の垂直移動を再開するまでの時間間隔を拡大することにより、ノズルに電子部品を吸着，解放するための空圧制御の時間を十分に確保し、空圧切り替えが不完全な状態でノズル１５が動作しないようにして、電子部品実装位置の精度を向上させることができる。
【００４１】
なお、この場合のＸ軸モータ１７とＹ軸モータ１８の運転は「高精度動作パターン」と「通常動作パターン」は同じである。
また、この実施の形態ではマイコン装置２３が隣接距離判定手段によって計算した隣接距離を使用して、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）の何れか、または図２（ｄ）（ｅ）（ｆ）の何れかの動作パターンに従ってＸ軸モータ１７，Ｙ軸モータ１８，Ｖ軸モータ１９を運転したが、各種の組み合わせが可能である。
【００４２】
具体的には、図２（ｄ）（ｅ）（ｆ）では、何れの場合も、ノズル水平移動速度が「高精度動作パターン」と「通常動作パターン」とで同じであったが、この場合のノズル水平移動速度を図１（ａ）（ｂ）（ｃ）の何れかで駆動する。
【００４３】
さらに、水平移動と垂直移動の実施可能な例について図３と図４に基づいて詳細に説明する。
図３は水平方向のみ変更の種類を示しており、最上段は水平移動の標準のパターンを示しており、この標準のパターンを比較のために下段の各波ターン図に破線で併記した。
【００４４】
図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は図１（ａ）（ｂ）（ｃ）の低速，低加速度，タイミングの変更のパターンを示しており、図３（ａ＋ｂ）は図３（ａ）のパターンと（ｂ）のパターンの組み合わせによる低速で低加速度のパターンを示している。図３（ａ＋ｃ）は図３（ａ）のパターンと（ｃ）のパターンの組み合わせによる低速でタイミング変更のパターンを示している。図３（ｂ＋ｃ）は図３（ｂ）のパターンと（ｃ）のパターンの組み合わせによる低加速度でタイミング変更のパターンを示している。図３（ａ＋ｂ＋ｃ）は図３（ａ）のパターンと（ｂ）のパターンと（ｃ）のパターンの組み合わせによる低速で低加速度かつタイミング変更のパターンを示している。
【００４５】
なお、図３のノズルの垂直移動については、最下段に示す標準速度で運転する。この図３に示すように水平方向の単独パターンには７種類の何れかで運転する。
【００４６】
図４は垂直方向のみ変更の種類を示しており、最上段と２段目は水平移動の標準のパターンと垂直移動の標準のパターンを示しており、この標準のパターンを比較のために下段の各波ターン図に垂直の標準を破線で併記した。
【００４７】
図４（ｄ）（ｅ）（ｆ）は図２（ｄ）（ｅ）（ｆ）の低速，低加速度，タイミングの変更のパターンを示しており、図４（ｄ＋ｅ）は図４（ｄ）のパターンと（ｅ）のパターンの組み合わせによる低速で低加速度のパターンを示している。図４（ｄ＋ｆ）は図４（ｄ）のパターンと（ｆ）のパターンの組み合わせによる低速でタイミング変更のパターンを示している。図４（ｅ＋ｆ）は図４（ｅ）のパターンと（ｆ）のパターンの組み合わせによる低加速度でタイミング変更のパターンを示している。図４（ｄ＋ｅ＋ｆ）は図４（ｄ）のパターンと（ｅ）のパターンと（ｆ）のパターンの組み合わせによる低速で低加速度かつタイミング変更のパターンを示している。
【００４８】
なお、この図４に示すように垂直方向の単独パターンには７種類の何れかで運転する。
このように、水平方向と垂直方向の単独パターンにはそれぞれ７種類のパターンが存在し、水平方向と垂直方向の組み合わせによって４９通りのパターンの何れかによる運転が可能である。
【００４９】
上記の実施の形態では、直交ロボット方式の部品実装装置での例を示したが、回路基板を支持するテーブルを、所定位置に下降するヘッドに対して移動させる方式の部品実装装置にも、同様に適用することができる。
【００５０】
上記の実施の形態では、ノズル１５を上下動作させる方式の部品実装装置での例を示したが、回路基板を支持するテーブルを上下させる方式の部品実装装置にも、同様に適用することができる。
【００５１】
なお、図６ではひとつの実装プログラムに全ての情報を格納しているが、それぞれを個別に格納したり、部品寸法および隣接判定距離は電子部品単位に格納したり、隣接判定距離を固定値として実装プログラムから切り離してもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、隣接距離算出手段が実装プログラムから回路基板上に実装する電子部品間の隣接距離を求め、実装機制御手段が求められた前記隣接距離に応じて部品実装手段の動作パターンのパラメータのうちひとつ以上を切り換えて自動運転するので、マイコン装置の動作プログラムそのものを作業者が手作業で変更していた従来例に比べて作業性がよく、しかも、前記手作業による処理時間を短縮するために特定の種類の電子部品のみ動作速度を低減させるように簡易な設定変更を実施した場合のような速度低減の必要のない箇所でも速度低減が行われてしまう不都合も解消でき、生産効率の低下を最小限に留めながら高い実装品質を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の部品実装装置の実装機制御手段の水平移動の単独についての説明図
【図２】同実施の形態のノズルの垂直移動の単独についての説明図
【図３】同実施の形態の水平移動の７種類のパターン図
【図４】同実施の形態の垂直移動の７種類のパターン図
【図５】同実施の形態の隣接距離判定手段の説明図
【図６】同実施の形態の実装プログラムのフォーマット図
【図７】同実施の形態の隣接距離判定手段のフローチャート図
【図８】部品実装装置の斜視図
【符号の説明】
１５    ノズル
１６    ヘッド
１７    Ｘ軸モータ
１８    Ｙ軸モータ
１９    Ｖ軸モータ
２２    回路基板
２３    マイコン装置
【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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