(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着ヘッドを含む重量の大きな構成要素を間欠的に移動させて電子部品を回路基板の所定位置に装着する電子部品実装装置の動作制御方法であって、前記電子部品実装装置の設置場所が前記構成要素の移動周期に伴って共振することを防止する電子部品実装装置の動作制御方法において、
前記電子部品実装装置の実装動作順序を設定した実装プログラムから前記構成要素の移動周期が設置場所の共振周期に近い値となることが予測されたとき、共振を発生させる主要因となる主構成要素と他の構成要素とが略同一方向に駆動することが発生するような実装動作順序になっているか否かを判定し、
略同一方向に駆動することが発生するような実装動作順序になっていると判定した場合に、前記発生時において前記他の構成要素の移動方向が前記主構成要素の移動方向と反対方向になるように前記実装動作順序を変更し、前記変更した実装動作順序で動作制御することを特徴とする電子部品実装装置の動作制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重量の大きな構成要素を間欠的に移動させる機械装置において、前記構成要素の移動周期が機械装置を設置した床面の共振周期に近似となったとき共振振動を発生させることを防止する機械の制御方法、より具体的には電子部品実装装置の動作制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、機械装置の一例である電子部品実装装置の要部構成を示すもので、装着ヘッド１は、複数の吸着ノズル４を搭載したロータリーヘッドをヘッド駆動モータ１０及び間欠回転装置１１によって間欠回転させ、部品供給装置２から電子部品を吸着保持した前記吸着ノズル４を部品装着位置に移動させて電子部品を回路基板７に装着する。前記部品供給装置２は、テーピング包装された電子部品を収容したパーツカセット５を電子部品の種類別に複数台搭載して部品供給位置に所要の電子部品を供給する。また、前記回路基板７はＸＹテーブル３上に搭載され、ＸＹテーブル３の移動により所定位置が部品装着位置に移動され、前記吸着ノズル４により所定位置に電子部品が装着される。
【０００３】
上記構成を平面的な配置関係で示すと、図２に示すようになる。前記装着ヘッド１は複数の吸着ノズル４を搭載し、ヘッド駆動モータ１０及び間欠回転装置１１により吸着ノズル４の配置間隔で間欠回転駆動される。この装着ヘッド１の間欠回転により部品供給位置に移動した吸着ノズル４は、そのＺ軸方向への昇降動作により部品供給装置２から電子部品を吸着保持し、間欠回転により順次回転移動して部品装着位置に移動したとき、その下降動作により保持した電子部品を回路基板７上に装着する。また、部品供給装置２は、複数のパーツカセット５を部品供給テーブル１２上に搭載して、部品供給モータ１３により部品供給テーブル１２がＸ軸方向に駆動されることにより、所要の電子部品を収容したパーツカセット５を部品供給位置に移動させる。また、ＸＹテーブル３は搭載された回路基板７をＸ軸モータ８及びＹ軸モータ９によりＸ−Ｙ平面で移動させて電子部品の装着位置を装着ヘッド１の部品装着位置の直下に移動させる。
【０００４】
装着ヘッド１は複数の吸着ノズル４の１つが部品供給位置に、対角方向にある他の１つが部品装着位置に移動したとき、その回転を停止させるので、このときに回路基板７に対する電子部品の装着動作と、部品供給装置２からの電子部品の取り出し動作とが行われる。一方、装着ヘッド１の回転動作中には、ＸＹテーブル３は次に電子部品が装着される位置を部品装着位置の下に移動させ、部品供給装置２は次に装着ヘッド１に供給する電子部品を収容したパーツカセット５を部品供給位置に移動させる。このような装着ヘッド１及び部品供給装置２、ＸＹテーブル３の動作は、実装プログラムに基づいて制御されるので、部品供給装置２から供給される所定の電子部品を回路基板７の所定位置に順次装着することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記電子部品実装装置のような大型の機械装置は、設置床面の強度が充分でない場合に床面の撓みが発生し、床面に対する荷重移動が発生した場合に床面の撓み方が変化して床面に振動を発生させる。また、床面を支える柱や梁の配置構造により床面は固有の共振周期をもつ傾向にあり、設備の動作周期がこれに一致すると、共振により床面に大きな振動を発生させる。
【０００６】
図３は、上記電子部品実装装置の稼働に伴う床面振動の発生を説明するもので、部品供給装置２の動作に伴う床面振動の発生を示している。電子部品実装装置の中で最も移動質量が大きいのが部品供給装置２で、部品供給モータ１３により部品供給テーブル１２の駆動動作が床面振動を発生させる主要因となっている。
【０００７】
部品供給モータ１３はパーツカセット５を搭載した部品供給テーブル１２のうち所要の電子部品を収容したパーツカセット５を部品供給位置に移動させるので、図３（ａ）に示すように、該当するパーツカセット５が部品供給位置の近くにある場合ｈと、離れた位置にある場合ｉ、ｊとでは、部品供給モータ１３の動作時間が変わることになる。この部品供給モータ１３によるパーツカセット５の移動と、装着ヘッド１のヘッド駆動モータ１０による吸着ノズル４の移動とは一致させる必要があるため、パーツカセット５の移動時間を要する場合には、図３（ｂ）に示すように、ヘッド駆動モータ１０は減速するように制御される。従って、装着ヘッド１の回転は、図３（ｃ）に示すように、部品供給装置２の動作に同期するように変化する。このように部品供給装置２の動作に合わせて各部の動作が同期運転されるので、装置の動作周期Ｂが床面の共振周期と一致した場合に床面に振動が発生し、部品供給装置２においてパーツカセット５の移動時間、即ち、部品供給モータ１３の回転時間が図３（ａ）に示すようにｉ、ｊと共振周期に近い値で進行するとき、床面振動の振幅Ｃが拡大して大きな振動を発生させる。
【０００８】
床面の振動は建物の耐久性に影響を与えるばかりでなく、機械設備の安定稼働に悪影響を及ぼすことになる。
【０００９】
本発明の目的とするところは、電子部品実装装置のように間欠的に重量物を移動させる機械装置が設置場所に振動を発生させることを防止する機械の制御方法、より具体的には電子部品実装装置の動作制御方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、装着ヘッドを含む重量の大きな構成要素を間欠的に移動させて電子部品を回路基板の所定位置に装着する電子部品実装装置の動作制御方法であって、前記電子部品実装装置の設置場所が前記構成要素の移動周期に伴って共振することを防止する電子部品実装装置の動作制御方法において、前記電子部品実装装置の実装動作順序を設定した実装プログラムから前記構成要素の移動周期が設置場所の共振周期に近い値となることが予測されたとき、共振を発生させる主要因となる主構成要素と他の構成要素とが略同一方向に駆動することが発生するような実装動作順序になっているか否かを判定し、略同一方向に駆動することが発生するような実装動作順序になっていると判定した場合に、前記発生時において前記他の構成要素の移動方向が前記主構成要素の移動方向と反対方向になるように前記実装動作順序を変更し、前記変更した実装動作順序で動作制御することを特徴とする。
【００１５】
上記動作制御方法によれば、共振を発生させる主要因となる主構成要素と略同一方向に駆動される他の構成要素の移動を主構成要素の移動方向と反対方向になるように動作制御すると、主構成要素の移動による機械装置の重心変化は他の構成要素の逆方向への移動により相殺されるので、共振を発生させる揺れは抑制されて共振は防止される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２３】
本実施形態は、振動防止の動作制御方法を適用する機械装置として電子部品実装装置の例を示すもので、その構成は先に図１、図２として示したものと同一である。
【００２４】
図１に示した電子部品実装装置は、前述したように実装プログラムに基づいて動作制御され、図４に示すような実装順序に従って装着ヘッド１、部品供給装置２、ＸＹテーブル３それぞれの動作が同期するように制御される。図４に示すブロック番号は実装順序を示し、各ブロック番号毎に回路基板７の所定位置を部品装着位置に移動させるためのＸＹテーブル３の移動方向がＸ方向への移動座標、Ｙ方向への移動座標として設定され、指定されたＸ−Ｙ座標位置に装着する電子部品を収容したパーツカセット５の配置番号がＺ番号として設定されている。図２に示すように、部品供給装置２は部品供給モータ１３により部品供給テーブル１２を図示Ｘ軸方向に駆動して、実装プログラムに指定されたＺ番号のパーツカセット５を部品供給位置に移動させる。この部品供給位置でＺ番号で設定されたパーツカセット５から電子部品を吸着保持した吸着ノズル４が装着ヘッド１の回転により部品装着位置に移動したときには、ＸＹテーブル３は回路基板７の所定位置をＸ−Ｙ座標で示された部品装着位置に移動させるので、電子部品を所定位置に装着することができる。
【００２５】
図２に示すように、複数のパーツカセット５は所定の配列間隔ｐで部品供給テーブル１２上に搭載されており、部品供給テーブル１２上が部品供給モータ１３によりＸ軸方向に駆動されることにより、実装順に部品供給位置に移動するように動作制御される。複数のパーツカセット５は、図２に示すＸ軸方向に配列されているため、所要のパーツカセット５が部品供給位置に移動して停止し、次のパーツカセット５が部品供給位置に移動するために移動を開始するまでの移動周期は、図２に示すように、パーツカセット５が配列間隔Ｐの間を移動する移動ピッチによって異なる。
【００２６】
このように多数のパーツカセット５を搭載した部品供給テーブル１２を部品供給モータ１３により間欠的に移動させるように構成された部品供給装置２は、電子部品実装装置の中で最も質量の大きな重量物を間欠移動させる構造要素となり、部品供給テーブル１２の移動周期が電子部品実装装置を設置した床面の共振周期に近い状態になると共振に伴う振動を発生させる。この共振に伴う振動発生の様子は、先に図３に示した通りである。
【００２７】
本実施形態では、前記部品供給テーブル１２の移動周期が床面の共振周期に近い状態になることを検知する方法について、以下に第１及び第２の実施例として説明し、更に、この共振振動の発生が予測できたとき、共振振動の発生を防止するための動作制御の方法を第３〜第６の実施例として以下に説明する。
【００２８】
（第１の実施例）
電子部品実装装置を設置した床面の共振周期が既知である場合、例えば、共振周期が１６０ｍｓｅｃであり、共振範囲を±１０ｍｓｅｃとすると、図５に示す移動ピッチＰ２の移動周期１５０ｍｓｅｃが、床面に共振を発生させる可能性のある移動周期となる。このようにパーツカセット５が移動する距離によって共振を発生させる可能性が予測できるので、電子部品装着装置の実装プログラムから前記共振周期に近似となる移動周期を生じるパーツカセット５の移動ピッチがあるときには、後述する共振防止の動作制御を実行する。
【００２９】
（第２の実施例）
電子部品実装装置を設置した床面の共振周期が不明である場合、振動検出手段として、例えば振動振幅計を電子部品実装装置または床面に設置する。電子部品実装装置を動作させて振動振幅計により検出された振幅が所定値を越えたときの部品供給テーブル１２の移動ピッチを記憶する。例えば、図３（ｄ）に示した振幅Ｃが検出されたとき、これが部品供給テーブル１２を移動ピッチＰ２で移動させたのが原因と判断されたときには、以降の動作制御において、実装プログラムから前記共振周期に近似となる移動周期を生じるパーツカセット５の移動ピッチがあるときに、後述する共振防止の動作制御を実行する。
【００３０】
（第３の実施例）
図６は、部品供給テーブル１２を移動させる部品供給モータ１３の動作速度曲線であって、図６（ａ）に示す部品供給テーブル１２を移動させた後に停止させる移動周期Ｆが、前記第１または第２の実施例の検知方法において床面に共振を発生させる可能性があると判定されているとき、電子部品実装装置の制御手段は部品供給モータ１３の動作を次のように制御する。
【００３１】
図６（ｂ）に示すように、モータの速度及び加速度を破線で示す設定された元の状態から、移動加速度を減少量Ｅ、移動速度を減少量Ｄに減少させ、図６（ａ）に示す部品供給テーブル１２の移動周期Ｆを図６（ｂ）に示す移動周期Ｇに変更する。この部品供給テーブル１２の移動周期の変更によって、床面の共振周期から外れるので、共振による床面の振動発生は防止される。
【００３２】
（第４の実施例）
図７（ａ）に示す部品供給テーブル１２を移動させた後に停止させる移動周期Ｊが、前記第１または第２の実施例の検知方法において床面に共振を発生させる可能性があると判定されているとき、電子部品実装装置の制御手段は部品供給モータ１３の動作を次のように制御する。
【００３３】
図７（ｂ）に示すように、部品供給テーブル１２を所定位置に移動させた後に停止させ、次に部品供給テーブル１２を移動させるタイミングを待機時間Ｉだけずらすことによって、部品供給テーブル１２の移動周期Ｊを図７（ｂ）に示す移動周期Ｋに変更する。この部品供給テーブル１２の移動周期の変更によって、床面の共振周期から外れるので、共振による床面の振動発生は防止される。
【００３４】
（第５の実施例）
図８（ａ）は、部品供給テーブル１２を移動させる部品供給モータ１３の動作と、この動作に同期させたヘッド駆動モータ１０の動作を示す速度曲線であって、部品供給テーブル１２を移動させた後に停止させる移動周期Ｍが、前記第１または第２の実施例の検知方法において床面に共振を発生させる可能性があると判定されているとき、電子部品実装装置の制御手段はヘッド駆動モータ１０の動作を次のように動作制御する。
【００３５】
図８（ｂ）に示すように、ヘッド駆動モータ１０の速度を破線で示す設定された元の状態から減少量Ｌに減少させる。ヘッド駆動モータ１０による装着ヘッド１の回転と、部品供給モータ１３による部品供給テーブル１２の移動とは同期するように動作制御されているので、ヘッド駆動モータ１０の速度が減少して所定の吸着ノズル４の部品供給位置への移動が遅れると、部品供給モータ１３による部品供給テーブル１２の部品供給位置への移動も遅れるので、図８（ａ）に示す部品供給テーブル１２の移動周期Ｍは、図８（ｂ）に示す移動周期Ｎに変更される。この部品供給テーブル１２の移動周期の変更によって、床面の共振周期から外れるので、共振による床面の振動発生は防止される。
【００３６】
（第６の実施例）
共振を発生させる要因となる部品供給テーブル１２の移動は、図１に示すようにＸ軸方向である。そこで、この部品供給テーブル１２と略同一方向に移動する他の構成要素を部品供給テーブル１２の移動方向と逆方向に移動させることにより、電子部品実装装置の重心変化を相殺して共振の発生を防止することができる。部品供給テーブル１２と略同一方向に移動する他の構成要素として、回路基板７をＸ−Ｙ方向に移動させるＸＹテーブル３があり、Ｘ軸モータ８によるＸＹテーブル３の移動方向を部品供給テーブル１２の移動方向と逆方向となるように動作制御することによって重心変化の相殺を図ることができる。図９（ａ）に示すように、部品供給テーブル１２を移動させた後に停止させる移動周期Ｒが、前記第１または第２の実施例の検知方法において床面に共振を発生させる可能性があると判定されているとき、電子部品実装装置の制御手段はＸ軸モータ８の動作を次のように動作制御する。
【００３７】
図９（ａ）（ｂ）に示すように、Ｘ軸モータ８の回転方向を反転させると、部品供給テーブル１２の移動方向とＸＹテーブル３のＸ軸方向への移動方向とは逆になるので、電子部品実装装置の重心変化を相殺して共振の発生を防止することができる。但し、Ｘ軸モータ８の回転方向を反転させると、実装プログラムに設定された部品装着位置に回路基板の所定位置を移動させることができなくなるので、実装プログラムに設定された動作順序を変更して最適化する動作制御が必要となる。この最適化の制御手順を図１０に示すフローチャートを参照して以下に説明する。尚、図１０に示すＳ１、Ｓ２…は制御手順を示すステップ番号であって、本文中に添記する番号と一致する。
【００３８】
図１、図２に示したようなロータリーヘッド方式の電子部品実装装置においては、部品供給位置で電子部品を吸着保持した吸着ノズル４は装着ヘッド１の間欠的な回転移動によって部品装着位置に移動することになるので、回路基板７への電子部品の装着は部品吸着の時点から数ブロック遅れて実施されることになる。
【００３９】
例えば、図２に示したようにロータリーヘッドに１２本の吸着ノズル４を搭載し、部品供給位置と部品装着位置とが１８０度反対の位置に設定されている場合、電子部品の装着は部品吸着の時点から６ブロック遅れて実行されることになる。
【００４０】
即ち、部品供給モータ１３が部品供給テーブル１２をｎブロック目に移動させるタイミングでは、回路基板７を搭載したＸＹテーブル３をＸ軸方向に移動させるＸ軸モータ８はｎ−６ブロック目に動作することになる。この条件をもとに最適化が実行される。
【００４１】
実装順序の最適化は実装プログラムの先頭から実行するため、まず、ブロック番号をｎ＝１に初期化する（Ｓ１）。次に、ステップＳ２〜Ｓ４の手順において最適化が必要であるか否かを判定する。部品装着は部品吸着から６ブロック遅れて実行されるため、ｎ＝６までＸＹテーブル３は動作しない。従って、ｎ＝６までは最適化不要と判定される（Ｓ２）。次に、ブロックｎにおける部品供給テーブル１２の移動距離（Ｚn −Ｚn-1 ）が床面の共振を発生させるか否かを判定する（Ｓ３）。床面を共振させる部品供給テーブル１２の移動距離は、これを移動させる部品供給モータ１３の回転量によって決まるため、ブロックｎでの部品供給テーブル１２の移動が共振を発生させる移動ピッチＺｆに該当するか否かを図５に示したデータに参照して、該当しない場合は最適化不要と判定する。次いで、ＸＹテーブル３が部品供給テーブル１２と同じＸ軸方向に移動するか否かを判定する（Ｓ４）。部品装着のためのＸＹテーブル３の移動は部品吸着から６ブロック遅れて実行されるので、ブロックｎ−６でのＸ軸モータ８の移動（Ｘn-6 −Ｘn-7 ）をチェックする。ここでは部品供給テーブル１２が正方向に移動する場合を想定しているので、Ｘ軸モータ８によるＸＹテーブル３の移動方向が正方向である以外は最適化不要と判断する。尚、部品供給テーブル１２が負方向に移動する場合は、Ｘ軸モータ８によるＸＹテーブル３の負方向移動である場合以外は最適化不要と判断する。
【００４２】
最適化が必要と判断されたときは、ステップＳ５〜Ｓ９の手順が実行される。
【００４３】
最適化はブロック番号の順序の入れ替えによって部品供給テーブル１２とＸＹテーブル３とのＸ軸方向への移動方向が逆になるように実装プログラムを変更する。まず、ブロックｎと入れ替え可能なブロックを検索するため、検索の起点となるブロック番号をｍ＝ｎ＋１とする（Ｓ５）。ブロックの入れ替えは最適化を簡単にするため、同一の電子部品を装着する間に制限する。そこで、ブロックｍにおける部品供給テーブル１２の位置Ｚｍと、ブロックｎにおける部品供給テーブル１２の位置Ｚｎとを比較して、移動するならば最適化不可として処理を終了する（Ｓ６）。
【００４４】
次に、ブロックｍをブロックｎに入れ替えた場合に、部品供給テーブル１２とＸＹテーブル３とのＸ軸方向への移動方向が逆方向になるか否かを判定する（Ｓ７）。ブロックｍの部品供給のために部品供給テーブル１２が移動するとき、ＸＹテーブル３は同時にＸm-6 の位置に移動する。移動前の位置はＸn-7 であるため、Ｘm-6 がＸn-7 より小さい場合に、ＸＹテーブル３の移動は部品供給テーブル１２の移動方向と逆になると判定される。移動方向が逆にならない場合は、ブロック番号を１増して（Ｓ８）、ステップＳ６に戻す。移動方向が逆になる場合、ブロックｍとブロックｎの実行順序を入れ替える（Ｓ９）。部品吸着順序の入れ替えはブロックｍにおける部品供給テーブル１２の位置Ｚｍと、ブロックｎにおける部品供給テーブル１２の位置ＺｎがステップＳ６においてＺｍ＝Ｚｎと判定されているため、これは同一の電子部品であるので、回路基板７への装着位置の入れ替えによって実行する。即ち、装着位置を示すＸ−Ｙ座標のＸm-6 とＸn-6 、Ｙm-6 とＹn-6 との入れ替えによって装着位置の入れ替えが行われる。
【００４５】
ステップＳ１０において、最適化が実装プログラムの最終ブロックｎmax まで完了したか否かを判定し、完了した場合は処理を終了する。完了していない場合はブロック番号を１増して（Ｓ１１）、ステップＳ２に戻し、次ブロックの最適化を実行する。
【００４６】
上記のような実装プログラムの入れ替えによって、部品供給テーブル１２の移動方向と逆方向にＸＹテーブル３を移動させる条件を増加させることができ、部品供給テーブル１２の移動周期により床面の共振が発生することをＸＹテーブル３の移動で相殺して振動発生を防止することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、動作制御により共振の発生を防止できるので、電子部品実装装置の安定した稼働がなされると同時に設置場所の選定条件を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る電子部品実装装置の要部構成を示す斜視図。
【図２】電子部品実装装置の要部構成の平面配置関係を示す平面図。
【図３】電子部品実装装置の稼働による床面共振の発生を説明する各構成要素の動作グラフ。
【図４】実装プログラムに設定された実装データの例を示す実装順序データ。
【図５】部品供給テーブルの移動ピッチと移動周期との関係を示すデータ。
【図６】部品供給モータの動作を（ａ）から（ｂ）に変更して共振防止を図る動作制御方法を示すグラフ。
【図７】部品供給モータの動作を（ａ）から（ｂ）に変更して共振防止を図る動作制御方法を示すグラフ。
【図８】ヘッド駆動モータの速度を変更することにより部品供給モータの動作を（ａ）から（ｂ）に変更して共振防止を図る動作制御方法を示すグラフ。
【図９】Ｘ軸モータの回転方向を変更することにより部品供給テーブルの移動方向と逆方向にＸＹテーブルを移動させて共振を相殺する動作制御方法を示すグラフ。
【図１０】Ｘ軸モータの回転方向を変更できるように実装順序の入れ替えを処理する手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１  装着ヘッド
２  部品供給装置
３  ＸＹテーブル
７  回路基板
８  Ｘ軸モータ
１０  ヘッド駆動モータ
１２  部品供給テーブル
１３  部品供給モータ
【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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【図９】
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【図１０】
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