JP5317856B2

JP5317856B2 - 電子部品装着装置

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Publication number: JP5317856B2
Application number: JP2009155163A
Authority: JP
Inventors: 尚克柏谷
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2029-06-30
Also published as: JP2011014592A

Description

本発明は電子部品供給装置から電子部品を取り出し、該電子部品をプリント基板に装着する電子部品装着装置に関する。

電子装置は多機能化しており、必要とされる電子部品の数も増加している。これらの電子部品はプリント基板に装着されて電子装置に組み込まれる。したがって、一定時間にどの程度の数および種類の部品をプリント基板に装着出来るかが、電子装置のコストに大きく影響する。

「特許文献１」には、部品供給装置から、複数のノズルを有する装着ヘッドによって電子部品を吸着して取り出し、プリント基板に装着する装置が記載されている。装着ヘッドは、ｘ方向に延びるビーム（以後ｘビームという）に設置されたｘ方向に動くことが出来る可動子に取り付けられ、ｘビームはｙ方向に延びるビーム（以後ｙビームという）に設置されたｙ方向に動くことが出来る可動子に取り付けられる。各可動子はホストコンピュータからの指令によって、リニアモータあるいはパルスモータによって所望の位置に動き、部品の吸着あるいは装着の動作を行う。

また、「特許文献１」には、プリント基板の両側に部品供給装置を配置し、これに対応して部品装着ヘッドをプリント基板の両側に配置することによって部品装着のスピードを上げている。また、特定の部品が多く使用される場合の能率低下を防止するために、使用頻度の多い部品は部品供給ユニットに分散させて配置することが記載されている。

「特許文献２」には、ｘビームに複数のヘッドを設置して、電子部品供給装置からの電子部品の取り出しとプリント基板への装着のスピードを上げることが記載されている。

２００６−２８６７０７号公報２００４−４７８１８号公報

「特許文献１」に記載の技術では、使用頻度の多い部品は、部品供給装置に分散させて配置することによって、トータルの装着時間を短縮することが記載されている。この場合、プリント基板の両側に配置された装着ヘッドの各々は、プリント基板の片側への電子部品の装着を行う。すなわち、各装着ヘッドは、電子部品装着装置の片側に存在する部品供給装置から電子部品を取り出し、プリント基板の片側にのみ装着する。そして、互いに反対方向に配置された２個の装着ヘッドによって、プリント基板の全面に電子部品を装着する。

このような配置では、２個の装着ヘッドはプリント基板の片側のみに部品を装着するので、お互いに衝突することは無い。しかし、この場合は、各装着ヘッドは、片側に存在する部品供給装置から、プリント基板の片側にのみ電子部品を装着するので、自由度が制限される。そこで、２個の装着ヘッドの各々を一方の部品供給装置からのみでなく、他の側の部品供給装置からも電子部品取り出し、プリント基板の他の側にも電子部品を装着する構成とすることが考えられる。しかし、この場合は、２個の装着ヘッドが干渉して、衝突する危険がある。

装着ヘッドによる部品供給装置からの部品の取り出し、及びプリント基板への装着は、あらかじめホストコンピュータに書き込まれたプログラムによって決められている。したがって、プログラムが正常に動作しているときは、衝突を回避することが出来る。しかし、電子部品装着装置は多くの種類のプリント基板に対して対応する必要がある。したがって、プリント基板の種類毎にプログラムを変える必要がある。このように、プログラムを変更するような場合は、プログラムにバグが生ずる場合が多い。

プログラムにバグが生ずると２個の装着ヘッドが衝突する危険が生ずる。装着ヘッドは、部品の装着スピードを上げるために、２ｍ／ｓｅｃ程度の高速で移動する。このように高速で移動する装着ヘッドが衝突すれば、装着ヘッドが破損する。装着ヘッドには、部品を吸着するための多くのノズル及びノズルを制御するための機構、基板を認識するためのカメラ等が存在しており、衝突によってこれらの部品が破損すれば、損害が大きい。また、ヘッドが破損した場合、復旧するまで、電子部品装着装置が稼動しないことになり、生産性を著しく損ねる。

「特許文献２」に記載の技術では、部品供給装置はプリント基板の片側にのみ設置されており、ｘビームに複数のヘッドを取り付けることによって装着のスピードを上げている。しかし、この構成は、部品供給のためのスペースを十分に確保することが難しい場合がある。また、ｘビームに設置された複数のヘッドが衝突する危険もある。特にメンテナンス時に衝突の危険が大きく、また、衝突による問題点も「特許文献１」の問題点において記載したと同様である。

本発明の課題は２個の装着ヘッドが、２個の部品供給装置のいずれからも電子部品を取り出すことが出来、また、２個の装着ヘッドが、プリント基板の重複した領域に電子部品を装着出来る電子部品装着装置において、プログラムに間違いがあって、２個の装着ヘッドが衝突するような指令がホストコンピュータから出された場合であっても、現実には装着ヘッドの衝突を回避するシステムを得ることである。

また、衝突を回避するためには、装着ヘッド間の距離を大きく取ればより安全である。しかし、衝突を回避するために、２個のヘッドの間を大きく取れば、各ヘッドの可動範囲が制限され、装着スピードが低下する。本発明の他の課題は、各装着ヘッドの衝突を回避しつつ、各装着ヘッドの可動範囲を出来る限り大きくすることである。

本発明のさらに他の課題は、２つの装着ヘッドが同方向に動いていた場合、先頭の装着ヘッドが予期せぬ原因によって急停止した場合であっても、後の装着ヘッドが先頭の装着ヘッドに衝突しないようにすることである。

本発明は以上のような課題を可決するものであり、具体的な手段は次のとおりである。

（１）第１の方向にプリント基板を搬送する搬送装置と、前記搬送装置に対して前記第１の方向に直角な第２の方向における外側に部品供給装置が設置され、前記第２の方向に延在する第１のｙビームと第２のｙビームが間隔を持って配置され、前記第１のｙビームと前記第２のｙビームを橋絡して前記第１の方向に延在する第１のｘビームと第２のｘビームが存在し、前記第１のｘビームには第１の装着ヘッドが設置され、前記第２のｘビームには第２の装着ヘッドが設置され、前記第１の装着ヘッドおよび前記第２の装着ヘッドは、前記部品供給装置から、前記プリント基板に電子部品を設置するものであり、前記第１のｙビームまたは前記第２のｙビームと前記第１のｘビームには前記第１の装着ヘッドの位置を検出するための第１のエンコーダが設置され、前記第１のｙビームまたは前記第２のｙビームと前記第２のｘビームには前記第２の装着ヘッドの位置を検出するための第２のエンコーダが設置され、前記第１の装着ヘッドは、所定時間間隔で送られる第１のモーションコントローラの指令に基づいて移動し、前記第２の装着ヘッドは、所定時間間隔で送られる第２のモーションコントローラの指令に基づいて移動し、前記第１のエンコーダの位置情報は、前記第１のモーションコントローラにフィードバックされ、前記第２のエンコーダの位置情報は、前記第２のモーションコントローラにフィードバックされ、前記第１のモーションコントローラは前記第１のエンコーダからの位置情報に基づき、前記第１のヘッドの速度情報と加速度情報を計算し、前記第２のモーションコントローラは前記第２のエンコーダからの位置情報に基づき、前記第２のヘッドの速度情報と加速度情報を計算し、前記第１のモーションコントローラと前記第２のモーションコントローラは、前記第１の装着ヘッドの前記位置情報、前記速度情報、前記加速度情報、および、前記第２の装着ヘッドの前記位置情報、前記速度情報、前記加速度情報を共有し、前記第１の装着ヘッドと前記第２の装着ヘッドが同じ方向に動いている場合は、先頭を動いている装着ヘッドからは前記エンコーダからの位置情報を使用し、後を動いている装着ヘッドからは前記モーションコントローラが指令する位置情報を使用して、前記第１の装着ヘッドと前記第２の装着ヘッドを動作させることを特徴とする電子部品装着装置。

（２）第１の方向にプリント基板を搬送する搬送装置と、前記搬送装置に対して前記第１の方向に直角な第２の方向における外側に部品供給装置が設置され、前記第２の方向に延在する第１のｙビームと第２のｙビームが間隔を持って配置され、前記第１のｙビームと前記第２のｙビームを橋絡して前記第１の方向に延在する第１のｘビームと第２のｘビームが存在し、前記第１のｘビームには前記第２の方向の径がｈ１である第１の装着ヘッドが設置され、前記第２のｘビームには前記第２の方向の径がｈ２である第２の装着ヘッドが設置され、前記第１の装着ヘッドおよび前記第２の装着ヘッドは、前記部品供給装置から、前記プリント基板に電子部品を設置するものであり、前記第１のｘビームと前記第２のｘビームの間にはストッパーが配置され、前記ストッパーを突き合わせることによって前記第１のｘビームと前記第２のｘビームを対向させたとき、前記第１の装着ヘッドと前記第２のｘビームの距離をｄ１、前記第２の装着ヘッドと前記第１のｘビームの距離をｄ２とした場合、前記ストッパーの前記第２の方向の径は、ｄ１＜ｈ２、ｄ２＜ｈ１であることを特徴とする電子部品装着装置。

（３）第１の方向にプリント基板を搬送する搬送装置と、前記搬送装置に対して前記第１の方向に直角な第２の方向における外側に部品供給装置が設置され、前記第２の方向に延在する第１のｙビームと第２のｙビームが間隔を持って配置され、前記第１のｙビームと前記第２のｙビームを橋絡して前記第１の方向に延在する第１のｘビームと第２のｘビームが存在し、前記第１のｘビームには第１の装着ヘッドが設置され、前記第２のｘビームには第２の装着ヘッドが設置され、前記第１の装着ヘッドおよび前記第２の装着ヘッドは、前記部品供給装置から、前記プリント基板に電子部品を設置するものであり、前記第１のｙビームまたは前記第２のｙビームと前記第１のｘビームには前記第１の装着ヘッドの位置を検出するための第１のエンコーダが設置され、前記第１のｙビームまたは前記第２のｙビームと前記第２のｘビームには前記第２の装着ヘッドの位置を検出するための第２のエンコーダが設置され、前記第１の装着ヘッドは、所定時間間隔で送られる第１のモーションコントローラの指令に基づいて移動し、前記第２の装着ヘッドは、所定時間間隔で送られる第２のモーションコントローラの指令に基づいて移動し、前記第１のエンコーダの位置情報は、前記第１のモーションコントローラにフィードバックされ、前記第２のエンコーダの位置情報は、前記第２のモーションコントローラにフィードバックされ、前記第１のモーションコントローラは前記第１のエンコーダからの位置情報に基づき、前記第１のヘッドの速度情報と加速度情報を計算し、前記第２のモーションコントローラは前記第２のエンコーダからの位置情報に基づき、前記第２のヘッドの速度情報と加速度情報を計算し、前記第１のモーションコントローラと前記第２のモーションコントローラは、前記第１の装着ヘッドの前記位置情報、前記速度情報、前記加速度情報、および、前記第２の装着ヘッドの前記位置情報、前記速度情報、前記加速度情報を共有し、前記第１の装着ヘッドと前記第２の装着ヘッドが同じ方向に動いており、前記第１の装着ヘッドと前記第２の装着ヘッドが前記第２の方向にオーバーラップした場合における前記第１の装着ヘッドと前記第２の装着ヘッドの間隔は、２つの装着ヘッドの一方の装着ヘッドが停止し、他方の装着ヘッドが前記一方の装着ヘッドに近づく場合に衝突を起こさない距離ｄｄと同等以上であることを特徴とする電子部品装着装置。

以上の構成は、第１のｘビームと第２のｘビームが１本のｙビームによって片持ちで支えられているタイプの電子部品装着装置の場合に対してお適用することが出来る。

本発明によれば、電子部品装着装置の２個のヘッドが電子部品装着装置の両側に設置された部品供給装置のいずれからも電子部品を吸着し、プリント基板の領域に係わり無く、プリント基板に電子部品を装着することが出来るので、プリント基板への電子部品装着装置のスピードを上げることが出来る。

２個の装着装置が重複した領域において動作することによって２個のヘッドが衝突する危険に対しては、２個のモーションコントローラが常に２個の装着ヘッドの位置情報、速度情報、加速度情報を把握し、衝突の危険が生ずれば、ホストコンピュータからの指令に優先して、モーションコントローラから、装着ヘッドに対して指令を送るので、衝突を回避出来る。

２個の装着ヘッドの衝突を回避する機構を有するので、２個の装着ヘッドの間隔を、衝突を回避する最小限の距離にまで設定出来るので、各装着ヘッドの移動の自由度が増し、電子部品の装着スピードを上げることが出来る。

本発明による電子部品装着装置の平面図である。本発明による電子部品装着装置の平面図において、２個の装着ヘッドが同一の部品供給ユニットから電子部品を吸着している図である。本発明による電子部品装着装置の平面図において、２個の装着ヘッドが電子部品をプリント基板に装着している図である。本発明による電子部品装着装置の制御系模式図である。ヘッドを移動させる指令データの例である。制動関数を示す図である。２個の装着ヘッドの速度が異なる場合の、制動をかけてから装着ヘッドが停止するまでの移動距離の差である。実施例１におけるヘッドの形状と配置図である。装着ヘッドの外観図である。装着ヘッドのノズルの配置図である。制動関数と演算時間の影響と速度誤差を考慮した、装着ヘッドが停止するまでの距離を示す例である。制動関数と演算時間の影響と速度誤差を考慮した、装着ヘッドが停止するまでの距離を示す他の例である。制動関数と演算時間の影響と速度誤差を考慮した、装着ヘッドが停止するまでの距離を示すさらに他の例である。片方のヘッドが他のヘッドにぶつかる例である。片方のヘッドが他のヘッドにぶつかる他の例である。システムの各要素における位置データの関係である。モーションコントローラの指令と、この指令による装着ヘッドの位置の関係を示す模式図である。実施例２における２つの装着ヘッドの位置関係を示す模式図である。実施例２における２つの装着ヘッドの位置関係を示す他の模式図である。実施例２の電子部品装着装置の平面図である。実施例３におけるヘッドの形状と配置図である。実施例３における２個のヘッド間の距離を評価する図である。従来例の電子部品装着装置の平面図において、２個の装着ヘッドが部品供給ユニットから電子部品を吸着している図である。従来例の電子部品装着装置の平面図において、２個の装着ヘッドが電子部品をプリント基板に装着している図である。

図１は本発明の電子部品装着装置１の平面図である。図１において、プリント基板Ｐは、レール状のプリント基板コンベア７に載って左方向から電子部品装着装置１に供給され、電子部品装着装置１の中央部に位置決めされる。プリント基板搬送装置２は、プリント基板コンベア７と駆動装置、および位置決め装置から構成される。プリント基板Ｐへの電子部品の装着が完了すると、プリント基板Ｐが右方向に排出される。

場合によっては、図１に示す電子部品装着装置１が並列に設置されて、２台以上の電子部品装着装置１によってプリント基板Ｐへの電子部品の装着が完了することもある。この場合は、第１の電子部品装着装置で、例えば、プリント基板Ｐに半分の部品が装着され、その後、プリント基板Ｐがプリント基板コンベア７に載って紙面右方向に移動する。そして、プリント基板Ｐは、第１の電子部品装着装置の下流に設けられた第２の電子部品装着装置に搬送されて設置され、残りの電子部品が第１の電子部品装着装置と同様にして装着される。

図１において、電子部品装着装置１の紙面の上下両側には、部品供給装置３が配置されている。部品供給装置３は、フィーダベース３Ａと部品供給ユニット３Ｂとから構成されている。フィーダベース３Ａは電子部品装着装置１の本体に取り付けられる。部品供給ユニット３Ｂは、電子部品が設置された多くのテープから構成されている。テープに設置された部品が装着ヘッド６の吸着ノズル５によって取り出されるとテープがフィードされ、次の電子部品を取り出し可能となる。

電子部品装着装置１の両側には、ｙ方向に延びるｙビーム１Ａ、１Ｂが形成されている。左右のｙビーム１Ａ、１Ｂにはｙ可動子９が設置されている。ここで、ｙビーム１Ａおよびｙビーム１Ｂには、固定子が設置され、この固定子とｙ可動子９とでリニアモータが形成される。したがって、このリニアモータによって、ｙ可動子９はｙビーム１Ａ、１Ｂをｙ方向に自在に動くことが出来る。左右のｙ可動子９にはｘ方向に延びるｘビーム４Ａ、４Ｂの端部が設置されている。ｘビーム４Ａ、４Ｂには、ｘ可動子１５が設置されて
いる。ｘビーム４Ａおよびｘビーム４Ｂには固定子が設置され、この固定子とｘ可動子１５とでリニアモータが形成される。したがって、このリニアモータによって、ｘ可動子１５はｘビーム４Ａ、４Ｂ上を自在に動くことが出来る。ｘ可動子１５には装着ヘッド６が取り付けられている。

ｙ可動子９はｙビーム１Ａ、１Ｂ上をホストコンピュータからの指令によってリニアモータによって動く。また、ｘ可動子１５はｘビーム４Ａ、４Ｂ上をホストコンピュータからの指令によってリニアモータによって動く。ｙ可動子９およびｘ可動子１５にはリニアエンコーダがとりつけられ、各可動子の位置情報をサーボ系にフィードバックする。

装着ヘッド６には、部品を吸着するための吸着ノズル５が円周状に取り付けられている。本実施例において、図１０に示すように、１２本の吸着ノズル５が円周状に配置されている。これらのノズルはノズル回転モータ５２によって回転し、各ノズルに目的とする電子部品を吸着する。

装着ヘッド６内には、基板認識カメラ８が設置され、後に装着ヘッド６が基板の上方に移動した時のプリント基板Ｐの基準点を認識し、このプリント基板Ｐの基準点を基に電子部品をプリント基板Ｐに装着する位置が決められる。装着ヘッド６のこれらの部品はヘッドカバー１２によって覆われ、ヘッドカバー１２の外側には、図１では図示しないが、後に説明するバンパー１１が設置されている。

図１は２個の装着ヘッド６が各々上側の部品供給ユニット３Ｂおよび下側の部品供給ユニット３Ａから電子部品を吸着している図である。この状態において、装着ヘッド６は、ノズルを回転することによって１２個の部品を吸着することが出来る。

部品供給装置３とプリント基板Ｐの間には部品認識カメラ１０が設置されている。部品認識カメラ１０の撮像部は紙面下側に設置されており、吸着ノズル５に吸着された電子部品の状態を認識する。部品認識カメラ１０は、１２個のノズルに吸着された電子部品の状態を１度に認識することが出来る。電子部品の吸着状態に異常が存在したまま、その電子部品をプリント基板Ｐに装着すると、装着不良を生ずる。したがって、部品認識カメラ１０によって部品の吸着異常が発見された場合は、排出箱１６に問題の部品を落下させる。排出箱１６は部品認識カメラ１０の側部に設置されている。部品認識カメラ１０はプリント基板Ｐの両側に２個ずつ設置されている。電子部品の吸着状態をより迅速に認識するためである。

図１において、ｙ可動子９は一体であるが、内側可動子９Ｂと外側可動子９Ａとに分けると、内側可動子９Ｂのほうが外側可動子９Ａよりも短い。これは、２個の装着ヘッド６が同一の部品供給装置３から部品を取り出す場合や、２個の装着ヘッド６がプリント基板Ｐにｙ方向に重複した領域に電子部品の装着を行う場合に、ｙ可動子９がストッパーとなることを防止するためである。逆にｙ可動子９がストッパーとして働かないために、２個の装着ヘッド６が衝突する危険が生ずる。本発明の目的は、後に説明する衝突回避機構を設置することによって、２個の装着ヘッドの衝突回避を確実に行うことである。但し、後で説明する実施例２においては、従来よりも装着ヘッドの稼動範囲を大きく確保するように、ｙ稼動子９をストッパーとして使用する場合もある。

図２３は従来の電子部品装着装置１の平面図である。本発明である図１と比較すると、ｙビーム１Ａ、１Ｂに取り付けられたｙ可動子９の外側可動子９Ａと内側可動子９Ｂとがほぼ同じ長さとなっている。また、内側可動子９Ｂの先端にはストッパー９１が取り付けられている。ストッパー９１の先端は装着ヘッド６の先端と面一か、より出っ張っている。このストッパー９１の存在によって、紙面上下の装着ヘッド６が衝突することは無い。しかしながら、図２３の構成においては、ストッパー９１が存在しているために、例えば、紙面下側の装着ヘッド６が紙面上側の部品供給装置３から電子部品を吸着することは出来ない。

図２は、本発明の電子部品装着装置１において、装着ヘッド６が紙面上側の部品供給装置３の部品供給ユニット３Ｂから電子部品を取り出している図である。すなわち、ｙ可動子９に取り付けられた紙面下側のｘビーム４Ａ、４Ｂがｙビーム１Ａ、１Ｂ上を移動して、紙面下側の装着ヘッド６が紙面上側の部品供給ユニット３Ｂの上に移動している。したがって、図２においては、紙面上側の部品供給ユニット３Ｂから、２個の装着ヘッド６によって部品を取り出している。図１において説明したように、ｙ可動子９の内側可動子９Ｂがストッパーとならないので、このような、２個の装着ヘッド６の干渉動作が可能になる。その分、電子部品装着の自由度が増大することになる。一方、図２においては、装着ヘッド６がｙ方向には重複しているので、装着ヘッド６がｘ方向に動くと、２個の装着ヘッド６が衝突する危険がある。

図３は、２個の装着ヘッド６が紙面上側の部品供給ユニット３Ｂから電子部品を吸着したあと、プリント基板Ｐ上で電子部品を装着している状態を示す平面図である。図３において、２個の吸着ヘッドは、図３のｘ方向には離間しているが、図３のｙ方向には互いに重複している。これは、図３のｙ可動子９の内側可動子９Ｂがストッパーとならないことによって可能となる。このように、プリント基板Ｐに対して、ｙ方向に互いに重複した領域に２個のヘッドによって電子部品を装着出来るので、装着の自由度を上げることが出来る。これは特に、プリント基板Ｐの片側により多くの電子部品を装着するような場合には、プリント基板Ｐへの電子部品の装着スピードを上げることが出来るという利点を有する。

図２４は、従来の電子部品装着装置１において、プリント基板Ｐに電子部品を装着している状態を示す平面図である。図２４は、上側の装着ヘッド６、下側の装着ヘッド６のいずれも、プリント基板Ｐに電子部品を装着している状態を示す図である。図２４において、紙面上側の装着ヘッド６はプリント基板Ｐの上側に対してのみ電子部品を装着し、紙面下側の装着ヘッド６は、プリント基板Ｐの下側に対してのみ、電子部品を装着する。

また、図２４に示す装置では、紙面上側の装着ヘッド６は紙面下側の部品供給ユニット３Ｂからは電子部品を吸着出来ない構造となっている。したがって、図２４に示す装置においては、プリント基板Ｐの上側と下側とは独立した動きとなっている。すなわち、プリント基板Ｐの紙面上側と紙面下側とで電子部品の装着数が大幅に異なるような場合は、プリント基板Ｐの一方の側が装着作業を終わっても、プリント基板Ｐの他方、すなわち、電子部品の装着数が多い方の作業が完了するのを待たなければならず、時間のロスが生ずる。

一方、図２４の装置においては、上側の装着ヘッド６は、プリント基板Ｐの中心線よりも下側には侵入せず、また、下側の装着ヘッド６はプリント基板Ｐの中心線よりも上側には侵入しない。また、ｙ可動子９の内側可動子９Ｂの先端にはストッパー９１が形成されている。したがって、メンテナンス時においても、上側のヘッドと下側のヘッドが衝突する危険は無い。

図１、図２、図３等で、ｘビーム４Ａ、４Ｂは２本のｙビーム１Ａ、１Ｂによって支えられている。しかし、ｘビーム４Ａ、４Ｂはいずれも、２本のｙビームで支えられる必要はなく、ｘビームの強度が許せば、ｘビームは一方のｙビームのみによって支えることも出来る。例えば、ｘビーム４Ａはｙビーム１Ａのみによって支えられ、ｘビーム４Ｂはｙビーム１Ｂのみによって支えられる場合もある。

以上のように、本発明が対象とする電子部品装着装置は、従来の電子部品装着装置に比較して高速で電子部品をプリント基板に装着することができるが、装着ヘッドが衝突する危険が生ずる。本発明は、装着ヘッドの衝突を回避し、かつ、各ヘッドの可動範囲を出来るだけ広く確保することである。

図４は本発明の構成を示す模式図である。以後図４、図７、図８、図１４、図１５、図１７、図１８等では、説明のために、２個の装着ヘッドを第１ヘッドＨ１、第２ヘッドＨ２のように区別して呼ぶ。図４において、上側ｘビーム４Ａにはｘ可動子１５を介して第１ヘッドＨ１が取り付けられている。ｘ可動子１５には、リニアモータＭと、リニアエンコーダＥが取り付けられている。リニアモータＭはｘビーム上において、可動子および装着ヘッド６を移動させるためである。また、リニアエンコーダＥは装着ヘッド６の位置を検出するためのものである。下側ｘビーム４Ｂにも同様にｘ可動子１５、リニアモータＭ、リニアエンコーダＥ、装着ヘッド６が取り付けられている。

なお、図示しないが、図１に示すｙ可動子９にもリニアモータＭとリニアエンコーダＥがとりつけられている。このリニアモータＭはｘビームをｙビーム上で移動させるためのものであり、リニアエンコーダＥはｘビームのｙビーム上での位置を検出するためである。以後リニアエンコーダＥという場合は、ｘ可動子１５にとりつけられたリニアエンコーダＥとｙ可動子９に取り付けられたリニアエンコーダＥの両方を指すものとする。そして、リニアエンコーダＥからの位置情報とは、ｘ可動子１５にとりつけられたリニアエンコーダＥとｙ可動子９に取り付けられたリニアエンコーダＥの両方からの位置情報をいうものとする。

図４において、下側ｘビーム４Ｂに設置されている第２ヘッドＨ２の動きについて説明する。ホストコンピュータに組み込まれたプログラムにしたがって、ホストコンピュータからモーションコントローラに対して、装着ヘッド６を移動する指令が送られる。ホストコンピュータからは、装着ヘッド６の目標位置情報、目標位置に達するための速度情報、および、設定速度に達するための加速度情報が出力される。モーションコントローラはこの指令をサーボアンプに送る。サーボアンプはこの指令をリニアモータＭに送り、リニアモータＭはｘ可動子１５および装着ヘッド６を所定の位置に移動させる。

ｘ可動子１５に取り付けられたリニアエンコーダＥは、位置情報をサーボアンプにフィードバックし、サーボアンプは、装着ヘッド６を所定の位置に正確にセットする。上側ｘビーム４Ａに設置された第２ヘッドＨ２の動作も同様である。

本発明の特徴は、リニアエンコーダＥからの位置情報が、サーボアンプのみでなく、モーションコントローラにもフィードバックされる点である。本発明におけるモーションコントローラはホストコンピュータからの指令をサーボアンプに送るのみでなく、リニアエンコーダＥからの位置情報を基に、装着ヘッド６の位置、装着ヘッド６の速度、装着ヘッド６の加速度を計算している。なお、モーションコントローラにおいては、リニアエンコーダＥからの位置情報を微分して速度を、さらに速度を微分して加速度を計算している。

モーションコントローラは装着ヘッド６が移動する毎に常にこれらの情報を計算し、装着ヘッド６の位置、速度、加速度を監視している。この動作については、図４における左側の第２ヘッドＨ２を制御するモーションコントローラも右側の第１ヘッドＨ１を制御するモーションコントローラも同様に行われる。そして、図４における左側のモーションコントローラと右側のモーションコントローラとは常に各装着ヘッド６の位置、速度、加速度の情報を交換し、共有している。このモーションコントローラ間の情報交換は１００μｓｅｃ程度の高速で行われる。左側のモーションコントローラと右側のモーションコントローラとにおけるこれらの位置情報等の交換は、配線等、電気的な接続を介して行われる。しかし、これに限らず、電波によるデータ交換でもよい。図４において、モーションコントローラに付属している干渉チェック機能は２つの装着ヘッドが衝突しないように２つの装着ヘッドの動きを監視する役割と有する。

図５はホストコンピュータが装着ヘッド６を移動させる指令の例である。図５の縦軸は装着ヘッドの速度であり、横軸は時間である。図５は、装着ヘッド６が停止している状態から、装着ヘッド６を特定の位置に移動して停止させる例である。図５において、停止しているヘッドに対して一定の速度になるまで、加速度を加える。ヘッドを一定の速度で移動させた後、逆方向に加速度を加え、ヘッドを停止させる。図５における台形の面積がヘッドが移動した距離である。

問題は、一つの装着ヘッド６移動中に、他の装着ヘッド６に衝突する可能性があることである。もちろんホストコンピュータに組み込まれたプログラムは、２個のヘッドが衝突しないように組まれている。しかし、プログラムにバグがあったり、ノイズが混入したりして装着ヘッド６が所望の動作をせずに、衝突する場合がある。装着ヘッド６どうしが衝突すれば、装着ヘッド６が破損し、大きな損害をもたらす。

モーションコントローラはＰＣからの指令に基づき、図５における台形の面積だけ、装着ヘッド６を移動させるために、図５の斜線で示す幅Δｔで示される短冊状の移動データをサーボアンプに送る。サーボアンプはこの幅Δｔの短冊状のデータをリニアモータＭに送って装着ヘッド６を移動させる。すなわち、Δｔ毎にモーションコントローラは装着ヘッドを動かす指令を出し、Δｔ毎にリニアエンコーダは位置情報を出力する。そして、ｘビームおよびｙビームに取り付けられたリニアエンコーダＥは、装着ヘッド６が移動する毎に装着ヘッド６の位置情報をサーボアンプのみでなく、モーションコントローラにも送る。

したがって、モーションコントローラはΔｔ時間毎に装着ヘッド６の位置、速度、加速度情報を持つことが出来る。図４における左右のモーションコントローラが同様の機能を持っている。そして、左右のモーションコントローラはΔｔ時間毎に互いに双方の装着ヘッド６の位置、速度、加速のデータを交換するので、２個のモーションコントローラはこれらのデータを共有することになる。

装着ヘッド６の位置、速度、加速度がわかれば、次に装着ヘッド６がどこに行くかを把握することが出来る。そして、モーションコントローラは２個の装着ヘッド６の位置情報等を共有しているので、２個のヘッドが衝突するか否かを常に計算して把握することが出来る。これが、図４に示すモーションコントローラの緩衝チェック機能である。

そして、緩衝チェック機能によって、２個の装着ヘッド６が衝突すると計算された場合、モーションコントローラは、ホストコンピュータからの指令にかかわらず、サーボアンプに対して制動をかけ、装着ヘッド６を停止させて、衝突を回避する。

モーションコントローラが２個の装着ヘッド６が衝突すると判断し、ヘッドに制動をかけた場合でも、装着ヘッド６は直ちに停止できるわけではない。停止をするように指令をかけた後、どの程度移動するかは、停止の指令を出した時のスピードによる。この関係を図６に示す。図６において、横軸ｖは装着ヘッド６の速度、縦軸Ｌは、停止の指令をかけた後、どの程度装着ヘッド６が移動するかを示す距離である。図６に示すように、装着ヘッド６の速度が速いほど、装着ヘッド６が停止できるまでの距離Ｌは大きくなる。

図６に示すｆ（ｖ）は制動関数と呼ばれているものである。制動関数ｆ（ｖ）は、制動するための加速度、サーボ系、リニアモータＭの特性、ヘッドの重量等、システムによって決まる関数である。図６に示すような制動関数を表にしておくことによって、モーションコントローラがこの表を参照して装着ヘッド６が止まる位置を計算することが出来る。

各々の装着ヘッド６がどの位置で止まることが出来るかは、各々のモーションコントローラが計算をし、同時に他の装着ヘッド６の止まる位置も把握することが出来る。すなわち、各々のモーションコントローラは常に２つの装着ヘッド６の停止位置を共有している。

２個の装着ヘッド６が衝突するという計算結果が出たら、モーションコントローラは各装着ヘッド６に直ちに制動をかける。図７はその例である。図７において、制動をかける前の第１ヘッドＨ１の速度はｖ１であり、第２ヘッドＨ２の速度はｖ２である。ｖ１のほうがｖ２よりも速度が大きいので、第１ヘッドＨ１が停止するまでの距離Ｌ１は第２ヘッドＨ２が停止するまでの距離Ｌ２よりも大きい。各モーションコントローラは２つの装着ヘッド６のスピードを含む位置情報によって、制動が必要か否かを常に判断している。

衝突を避けるには、２個の装着ヘッド６の間隔は大きいほうが良い。しかし、２個の装着ヘッド６の間隔を常に大きくしておくと、２個の装着ヘッド６の移動の自由度が小さくなり、電子部品の装着スピードが小さくなる。したがって、各装着ヘッド６は、衝突回避可能な限界の範囲まで、移動の自由度を確保しておくことが望ましい。図７における、Ｌ１とＬ２は、各装着ヘッド６が互いに接触する位置までの距離である。

すなわち、モーションコントローラは、２個の装着ヘッドのスピードを含む位置情報を常に算出し把握しており、図７のように同じ直線上で互いに近づく方向に進んでいる場合、現在の両ヘッド間の距離が算出した停止Ｌ１とＬ２を加算した距離と等しいか小さくなったと判断した時に各ヘッドを停止させるべく制動をかけるものである。

図８は２個の装着ヘッド６が接近した場合、どの程度の距離を確保すれば、衝突をさけることが出来るかを評価するための模式図である。図８では、２個の装着ヘッドは区別のために、第１ヘッドＨ１、第２ヘッドＨ２として記載している。図８において、２個の装着ヘッド６の平面図はいずれも、ほぼ矩形である。このような装着ヘッド６の場合、２個の装着ヘッド６が衝突するか否かは、ｘ方向、あるいは、ｙ方向について、間隔、および、各装着ヘッド６が停止するまでの距離を評価すればよい。

図８において、各装着ヘッド６は、ｘビームにｘ可動子１５を介して取り付けられている。各装着ヘッド６は、電子部品を吸着するための吸着ノズル５およびノズル回転モータ５２を含む駆動機構、基板認識カメラ８等を有している。また、装着ヘッド６の外周には、メンテナンス等において、２個の装着ヘッド６が衝突したときの保護のために、バンパー１１が形成されている。

図９は、装着ヘッド６の概略図である。図９において、電子部品を吸着するための吸着ノズル５が下方に円周上に配置されている。各吸着ノズル５によって電子部品を吸着するには、ノズル内を真空に引いて負圧にする必要がある。このために、各吸着ノズル５にはシリンダ５１が設置されており、吸着ノズル５による吸着を制御する。

図１０は、図９においてＡ方向から吸着ノズル５を見た図である。図１０では、吸着ノズル５は円周上に１２個配置されている。電子部品が大きい場合は円周上に配置された吸着ノズル５も大きくなり、したがって、配置される吸着ノズル５の数は少なくなる。吸着ノズル５の種類は電子部品が装着されるプリント基板Ｐの種類によって変更が可能である。

目的の電子部品は対応する吸着ノズル５に吸着させる必要がある。ノズル回転モータ５２が、図１０のθで示すように、吸着ノズル５を回転し、目的の電子部品の上に対応する吸着ノズル５を設置する。その後、ノズル選択シリンダ５１によって吸着ノズル５を降下させ、目的の電子部品を吸着する。目的の電子部品を吸着すると、吸着ノズル５を上昇させる。同様の動作を１２個全ての吸着ノズル５について行う。したがって、装着ヘッド６を部品供給ユニット３Ｂに移動させることによって一回に１２個の部品を吸着する。

図９において、吸着ノズル５の前方には基板認識カメラ８が設置されている。基板認識カメラ８は、装着ヘッド６がプリント基板Ｐの上に移動した時に、プリント基板Ｐの基準位置を検出する役目を有する。そしてプリント基板Ｐ上の基準位置を基に各電子部品のプリント基板Ｐへの装着位置を決める。

装着ヘッド６がプリント基板Ｐの対応する場所に移動すると、目的の電子部品が吸着された吸着ノズル５が回転して、プリント基板Ｐの対応する場所の上に移動する。その後、吸着ノズル５が下降して目的の電子部品がプリント基板Ｐの対応する場所に装着されることになる。

図９において、吸着ノズル５、ノズル選択シリンダ５１、基板認識カメラ８等はヘッドカバー１２によって覆われている。このヘッドカバー１２は単なるカバーであり、外部からの衝撃に対して内部の部品を保護する効果は無い。すなわち、カバーのみの状態で装着ヘッド６同士が衝突したりすると、吸着ノズル５の駆動機構、基板認識カメラ８等が破損する恐れがある。

図９に示す装着ヘッドは、ヘッドカバー１２の外側にバンパー１１をとりつけ、ヘッドカバー１２同士が衝突したような場合に、内部の吸着ノズル駆動機構、基板認識カメラ８等を保護している。バンパー１１に保護機能を持たすためには、バンパー１１はある程度の強度を有することが必要である。一方、装着ヘッド６は、２ｍ／ｓｅｃ程度の高速で移動する必要がある。バンパー１１の重量が大きいと装着ヘッド６を高速で移動させることが困難となる。バンパー１１の形状、材質等は、以上のような点を考慮して決める必要がある。本実施例におけるバンパー１１にはウレタン樹脂を使用している。

図１１は、２個の装着ヘッド６がｘ軸上あるいはｙ軸上を正面から互いに接近した場合に、衝突を避けるためには、どの位置で制動をかければよいかを評価するための模式図である。図１１において、第１ヘッドＨ１は第２ヘッドＨ２に向かって２ｍ／ｓｅｃの速度で接近している。第２ヘッドＨ２も第１ヘッドＨ１に向かって２ｍ／ｓｅｃの速度で接近している。

まず、第１ヘッドＨ１の動きを評価する。図１１のＰ１において、第１ヘッドＨ１が第２ヘッドＨ２に向かってｖ１、例えば２ｍ／ｓｅｃの速度で接近すると、モーションコントローラが、第１ヘッドＨ１が第２ヘッドＨ２に衝突すると判断して、第２ヘッドＨ２に加速度３Ｇによって制動をかける。制動をかけたあと、どの程度第１ヘッドＨ１が移動するかは、図６に示す制動関数によって、モーションコントローラが判断する。本実施例では、制動をかけて停止するまでの距離Ｌは６８ｍｍである。３Ｇは本実施例による制動加速度であり、制動加速度は３Ｇに限る必要はない。

一方、モーションコントローラが、第１ヘッドＨ１の位置、速度等を評価し、かつ、第２ヘッドＨ２の同様な情報を演算処理して、現実に制動をかけるまでに、２ｍｓｅｃ程度を要する。そうすると、この間に第１ヘッドＨ１は２ｍ／ｓｅｃで移動するために、演算処理をしている間に移動する距離Ｄは、２ｍ／ｓｅｃ×２ｍｓｅｃ＝４ｍｍである。さらに、移動速度の誤差は５％程度存在するので、この誤差に対する必要な余裕Ｄ１は、４ｍｍ×０．０５＝０．２ｍｍである。

一方、第２ヘッドＨ２も図１１のＰ２において、第１ヘッドＨ１側に２ｍ／ｓｅｃで移動してくるとすると、第２ヘッドＨ２に対してもモーションコントローラから第２ヘッドＨ２を制動させる指令がかかる。第２ヘッドＨ２の場合も第１ヘッドＨ１と同様に、制動をかけてから、第２ヘッドＨ２が停止するまでに特定の距離移動することになる。すなわち、第１ヘッドＨ１と第２ヘッドＨ２が衝突しないために、第１ヘッドＨ１に対し、第１ヘッドＨ１の停止位置から、Ｗ１＝Ｌ＋Ｄ＋Ｄ１、すなわち、６８ｍｍ＋４ｍｍ＋０．２ｍｍ＝７２．２ｍｍの位置において、制動をかける必要がある。また、第２ヘッドＨ２に対しても、第２ヘッドＨ２の停止位置から、Ｗ１＝Ｌ＋Ｄ＋Ｄ１、すなわち、６８ｍｍ＋４ｍｍ＋０．２ｍｍ＝７２．２ｍｍの位置において、制動をかける必要がある。

図１２は、第１ヘッドＨ１が図１２のＰ３において、速度ｖ２、例えば、１ｍ／ｓｅｃで第２ヘッドＨ２側に移動したとする。この場合は、第１ヘッドＨ１の速度は、図１１の場合に比較して半分なので、停止するまでの距離Ｌも小さくなる。どの程度小さくなるかは、制動関数に従う。演算処理に要する時間は、図１１の場合と同様であるから、演算処理中に第１ヘッドＨ１が移動する距離Ｄも図１１の場合の半分、例えば、２ｍｍである。また、移動速度の誤差に関連する必要距離も図１１の場合の半分の０．１ｍｍである。制動関数が仮にリニアであるとすると、図１２のＬは図１１のＬに比較して半分になる。この様子は、図１２の位置Ｐ４に存在する第２ヘッドＨ２の場合も同様である。したがって、図１２の場合は、衝突を防止するために、制動をかける位置は、２個の装着ヘッド６が接触する位置からＷ２の位置であり、このＷ２は図１１におけるＷ２の半分、すなわち、３６．１ｍｍである。

以上の説明は、装着ヘッド６の外形がバンパー１１を含んでいるとして評価した場合である。装着ヘッド６がバンパー１１を含まない場合として計算するのであれば、装着ヘッド６に対して、バンパー１１の板厚Ｂの分、加える必要がある。図１３は、装着ヘッド６の外形がヘッドカバー１２までだとして、衝突しないためには、どの位置で制動をかける必要があるかを評価したものである。

図１３において、第１ヘッドＨ１が第２ヘッドＨ２に向かって移動している。モーションコントローラが、第１ヘッドＨ１が第２ヘッドＨ２に衝突すると評価して制動をかける位置がＰ５である。制動をかけるべき位置は２個の装着ヘッドのバンパー１１が接触する位置からＷ３の距離である。距離Ｗ３は、図１１における距離Ｗ１に対してバンパー１１の厚みを加えた関係になっている。第２ヘッドＨ２も同様である。図１３において、Ｐ５は第２ヘッドＨ２に対して制動をかける位置である。すなわち、図１３の例と図１１の例の違いは、単にバンパー１１を装着ヘッドの一部と見るか別部品と見るかの違いであり、本質的な差は無い。

図１４は、第１ヘッドＨ１と第２ヘッドＨ２がお互いに近づく場合ではなく、例えば、第１ヘッドＨ１が静止している第２ヘッドＨ２に近づく場合である。また、図１５は第２ヘッドＨ２が第１ヘッドＨ１から遠ざかる方向に移動するが、第１ヘッドＨ１が第２ヘッドＨ２に対して、より早い速度で近づく場合である。図１４も図１５も第１ヘッドＨ１が第２ヘッドＨ２にぶつかる関係にある。

この場合、衝突をより安全に避けるためには、ぶつかるほうの第１ヘッドＨ１に対して、より早く制動をかけるのが良い。図１６は、同一位置情報が各ステージに伝わる時間の関係を示す。図１６において、横軸ｔは時間、縦軸ｓは位置情報である。Ａはモーションコントローラからサーボアンプに出力する位置情報である。ＢはサーボアンプがリニアモータＭに伝える位置情報である。Ｃは装着ヘッド６に付いているリニアエンコーダＥの位置情報である。同一の位置情報は、モーションコントローラからの指令Ａが最も早く、リニアエンコーダＥからの位置情報が最も遅い関係にある。

この場合、モーションコントローラは、ぶつける方の装着ヘッドＨ１とぶつけられる方の装着ヘッドＨ２とを判別し、ぶつけるほうの装着ヘッドＨ１に対しては、最も時間的に早い図１６における曲線Ａによって装着ヘッド６をコントロールする。そして、ぶつけられる方の装着ヘッドＨ２に対しては、リニアエンコーダＥの位置情報を用いて装着ヘッド６の動きをコントロールする。こうすることによって、衝突の確率をより低減させることが出来る。

すなわち、図１６において、時刻ｔ１において、モーションコントローラからの位置情報の指令が出されると所定の時間δｔ遅れて、時刻ｔ２において装着ヘッドＨ１が所定のモーションコントローラからの指令位置に到達する。図１７はこの様子を示す図であり、Ｈ１１は装着ヘッドＨ１の図１６の時刻ｔ１における位置であり、Ｈ１２は装着ヘッドＨ１の図１６の時刻ｔ２における位置である。Ｈ２１はぶつけられる側の装着ヘッドＨ２の時刻ｔ１における位置であり、Ｈ２２はぶつけられる側の装着ヘッドＨ２の時刻ｔ２における位置である。

モーションコントローラが装着ヘッド１に対して装着ヘッド１と衝突しないように制動をかけるタイミング、制動条件は種々とることが出来る。例えば、装着ヘッドＨ１と装着ヘッドＨ２の時刻ｔ１における距離をもとに、制動条件を計算し、時刻ｔ１において制動をかけることもできるし、あるいは、時刻ｔ２において、制動をかけることも出来る。あるいは、時刻ｔ２における装着ヘッドＨ１と装着ヘッドＨ２の距離をもとに制動条件を計算し、時刻ｔ１において制動をかけることも出来るし、時刻ｔ２において制動をかけることも出来る。

本発明では、図１７において、時刻ｔ２における装着ヘッドＨ１の位置と、時刻ｔ１における装着ヘッドＨ２の位置との距離ｓ１２の場合において、２つのヘッドが衝突しないような制動条件をモーションコントローラが計算する。そして、このように計算した、２つの装着ヘッドが衝突しない条件の制動を図１６の時刻ｔ１においてかける。こうすることによって、装着ヘッド１と装着ヘッド２の衝突を確実に防止することが出来る。なお、以上の構成は、ｘ方向、ｙ方向のいずれの方向に対しても適用することが出来る。

実施例１は、電子部品装着装置が正常に動作している場合は、第２の屈曲点通常ＴＦＴの装着ヘッドの衝突を避け、電子部品を高速にプリント基板に装着することが出来る。しかし、装着装置に異常が生じて、２つの装着装置の一方が予期しない原因によって突然止まってしまう場合もありうる。このような場合、特に問題となるのが、２つのヘッドが同じ方向に動いている場合である。

図１８は、装着ヘッドＨ１とＨ２が同じｙ方向に同じ速度ｖで移動している場合である。２つのヘッドが同じ方向に移動しているので、通常は２つのヘッドは衝突することは無いので、図１８におけるｙ方向の距離ｄｄは理論的にはゼロでも良い。しかし、先頭を動いている第１の装着ヘッドＨ１が予期しない原因によって突然停止した場合は、後ろを動いている第２の装着ヘッドＨ２は第１の装着ヘッドに衝突する。

このように、予期せぬ原因によって、装着ヘッドの一方が突然停止した場合にも、他の装着ヘッドが、停止した装着ヘッドに衝突しないようにするためには、２つの装着ヘッドが同じ方向に動いている場合であっても、図１８に示す２つの装着ヘッドの間隔は所定の値ｄｄを確保しておく必要がある。

所定の間隔ｄｄは図１４に図示したような装着ヘッドＨ１が止まっている装着ヘッドＨ２に速度ｖ１で近づいていく場合に衝突を避けることが出来る距離とすれば良い。すなわち、第１の装着ヘッド１と第２の装着ヘッドＨ２たが、図１８に示すように、ｘ方向にオーバーラップする位置で、同じ方向に移動する場合は、上で説明したような距離ｄｄをｙ方向にとる必要があるので、装着ヘッドの自由度は制限される。

図１９は、２つの装着ヘッドが同じｙ方向に同じ速度で移動している場合であるが、２つの装着ヘッドはｘ方向には互いにずれている場合である。第１の装着ヘッドＨ１と第２の装着ヘッドＨ２とは同じ方向へ同じ速度で動いているので、第１の装着ヘッドＨ１とｘビーム４Ｂの距離ｄ１あるいは第２の装着ヘッドＨ２とｘビーム４Ａとの距離ｄ２は、第１の装着ヘッドＨ１および第２の装着ヘッドＨ２のｙ方向の径よりも小さく、理論的にはゼロでも良い。しかし、先頭を動いている第１の装着ヘッドＨ１が予期せぬ原因で停止すると、第２の装着ヘッドＨ２がｘビーム４Ａに衝突する。あるいは、第１の装着ヘッドＨ１がｘビーム４Ｂに衝突する。

これを避けるためには、図１８における第１の装着ヘッドＨ１と第２の装着ヘッドＨ２の間隔を衝突を避ける距離ｄｄだけ確保する必要がある。しかし、ｘビームと装着ヘッドとの間隔を所定の値以上確保することは、それだけ、装着ヘッドの自由度を奪うことになる。

これを防止して自由度を確保するために、本実施例では、図１９に示すように、２つの装着ヘッドがｘ方向にずれている場合は、装着ヘッドとｘビームとが衝突することを避ける間隔は制動距離によらず、ストッパー９２によって防止する。ストッパーが存在することによって、第１の装着ヘッドＨ１とｘビーム４Ｂの間隔ｄ１は第２の装着ヘッドＨ２の第２の方向の径ｈ２よりも小さくできる。また、第２の装着ヘッドＨ２とｘビーム４Ａの間隔ｄ２は第１の装着ヘッドＨ１の第２の方向の径ｈ１よりも小さくできる。さらに、ストッパーが存在することによって、間隔ｄ１および間隔ｄ２は限りなくゼロに近づけることが出来る。

このように、装着ヘッドＨ１、Ｈ２がｘ方向にずれている場合は、ストッパー９２によってヘッド同士の衝突が防止されるので、ｙ方向については、ヘッド同士の位置による衝突防止の制御は行なわれない。その代わりに、両ビームのストッパー同士が衝突しないように、ｙ方向の制御が実施され、その制御は、上述したヘッド同士の衝突防止のための制御と同様の制御をすればよい。すなわち、両ストッパーの先端の位置をエンコ−ダ情報より把握して、衝突防止のために停止させる等の制御を行えばよい。

図２０は、本実施例におけるストッパーを有する実際の電子部品装着装置の平面図である。図２０において、ｙ可動子９の内側可動子９Ｂに本発明のストッパー９２が取り付けられている。図２０において、ｙ可動子９における内側可動子９Ｂおよびストッパーのｙ方向の寸法は、図２４に示すｙ可動子９における内側可動子９Ｂおよびストッパー９１に比較して小さい。すなわち、内側可動子９Ｂあるいはストッパー９２のｙ方向の寸法は、装着ヘッド６がｘビーム４Ａあるいはｘビーム４Ｂと接触すれすれまで、近づくことが出来る。その分、装着ヘッド６の自由度を従来例に比較して大きくすることが出来る寸法に設定しておく。

なお、本実施例の態様として、内側可動子９Ｂとストッパー９２が常に存在しなければならないわけではなく、内側可動子９Ｂだけでストッパーの役割を持たせてもよいし、あるいは、内側可動子９Ｂのｙ方向寸法がゼロの場合は、ストッパー９２だけで、装着ヘッド６とｘビーム４Ａまたはｘビーム４Ｂとの衝突を防止してもよい。すなわち、本実施例でのストッパーは、実質的に装着ヘッドとｘビーム４Ａあるいはｘビーム４Ｂとの衝突を防止できるように、ｘビーム４Ａとｘビーム４Ｂの間隔を確保出来る手段であれば良い。

以上のように、本実施例によれば、２つの装着ヘッドがｙ方向にオーバーラップしていない、すなわち、ｘ方向にずれている場合には、仮に、２つの装着ヘッドの一方が、予期せぬ原因によって突然停止しても、装着ヘッドがｘビームに衝突することを防止することが出来るので、装着ヘッドの自由度を確保することが出来る。

なお、図１９および図２０は、ｘビーム４Ａおよびｘビーム４Ｂが、ｙビーム１Ａ、１Ｂを橋絡して配置されている図であるが、ｘビーム４Ａおよびｘビーム４Ｂがいずれかのｙビームによって片持ちで支えられている場合も、ストッパーによって同様な効果を得ることが出来る。

以上の説明は、２つの装着ヘッドがｙ方向に動いている場合について説明した。ｘ方向に２つのヘッドが同じ方向に動く場合、ｘ方向は装着ヘッドが動作する領域はビームによって制限されることが無い。ｘ方向に同じ速度で動く２つの装着ヘッドが予期せぬ原因によって突然停止した場合に衝突を避けるための２つのヘッドの間隔は、図１４に示すように、２つのヘッドのうち、一方の装着ヘッドが止まっている場合に他のヘッドが衝突を防止できる間隔を確保する。

図２１は本発明の第３の実施例を示す平面図である。図２１では、２個の装着ヘッドは区別のために、第１ヘッドＨ１、第２ヘッドＨ２として記載している。図２１は２個の装着ヘッド６が接近した場合、どの程度の距離を確保すれば、衝突を避けることが出来るかを評価するための模式図である。図２１が実施例１の図８と異なる点は、装着ヘッド６の平面形状である。図８においては、装着ヘッド６の平面形状はほぼ矩形であるのに対し、本実施例である図２１の装着ヘッド６の形状は、先端が半円形となっている。図２１に示すような装着ヘッド６の形状の場合は、衝突を防止するための、２個の装着ヘッド６の間隔は、ｘ方向、ｙ方向を独立に評価するのではなく、ヘッド間の直接の距離で評価したほうが良い。

本実施例では、ｘ、ｙの情報を２個の装着ヘッド６の距離Ｌ１に換算する必要がある。図２１のような平面形状を有する装着ヘッド６に対しては、このように、距離をＬ１に換算したほうが、第１ヘッドＨ１と第２ヘッドＨ２の移動の自由度をより大きく確保することが出来る。すなわち、図８に示すような、ｘ方向とｙ方向に分けて評価する場合は、装着ヘッドが同じ位置であっても、装着ヘッドの間隔はＬ２と認識される。したがって、Ｌ１−Ｌ２の分だけ、本実施例においては、装着ヘッドの自由度が増える。

本実施例の動作は次のとおりである。図２２は、位置Ｐ１（ｘ１、ｙ１）に第１ヘッドＨ１が存在し、位置Ｐ２（ｘ２、ｙ２）に第２ヘッドＨ２が存在している場合である。第１ヘッドＨ１と第２ヘッドＨ２の中心間距離はＬＬである。位置Ｐ１における第１ヘッドＨ１の速度は（Ｖｘ１、Ｖｙ２）であり、位置Ｐ２における第２ヘッドＨ２の速度は（Ｖｘ２、Ｖｙ２）である。モーションコントローラが２個のヘッドが衝突すると判断した場合は、モーションコントローラが制動をかける。この場合、第１ヘッドＨ１のモーションコントローラも第２ヘッドＨ２のモーションコントローラも制動をかける指令を出す。

本システムによる制動関数をｆ（Ｖ）とする。制動をかけた後の第１ヘッドＨ１の位置をＰ３とする。Ｐ３のｘ座標をｘ３とすると、ｘ３＝ｘ１＋ｆ（Ｖｘ１）となる。また、Ｐ３のｙ座標をｙ３とすると、ｙ３＝ｙ１＋ｆ（Ｖｙ１）となる。一方、制動をかけた後の第２ヘッドＨ２の位置をＰ４とする。Ｐ４のｘ座標をｘ４とすると、ｘ４＝ｘ２＋ｆ（Ｖｘ２）となる。また、Ｐ４のｙ座標をｙ４とすると、ｙ４＝ｙ２＋ｆ（Ｖｙ２）となる。

制動をかけた後、第１ヘッドＨ１と第２ヘッドが接触した状態で停止したとする。この場合の第１ヘッドの中心と第２ヘッドの中心の距離は、（式１）のようになる。

（式１）におけるＤＤはヘッドの中心間の距離である。第１ヘッドＨ１と第２ヘッドＨ２の形状が同じとした場合、装着ヘッドの中心から装着ヘッドの外端までの距離はＤＤ/２である。

モーションコントローラが制動をかけてから、第１ヘッドＨ１が移動可能な距離Ｗ１は（式２）に示す通りである。

モーションコントラが制動をかけてから第２ヘッドＨ２が移動可能な距離Ｗ２は（式３）に示すとおりである。

モーションコントローラは図２２に示すように、各ヘッドの中心距離を基に、実際に２つ装着ヘッドが接触する位置までを基準に制動距離を計算するので、ｘ座標およびｙ座標のみで制御する場合に比較して、装着ヘッドがより接近した状態において制動をかけることが出来、装着ヘッドが移動する自由度をより確保することが出来る。

すなわち、両ヘッドのスピードを含む位置情報をモーションコントローラは常に把握して、現時点で制動をかけて相手とぶつからない位置に停止できることを確認している。モーションコントローラは両ヘッドが現在制動をかけてちょうど接触する位置に停止すると判断した場合に両ヘッドに対して制動をかけるのである。もしくは所定の余裕距離だけ離れた位置で停止すると判断した場合に制動をかけてもよい。

本実施例における装着ヘッド６の平面形状は先端が円形であるとして説明したが、装着ヘッド６の平面形状の先が３角形、あるいは台形に近いような形状の場合であっても本実施例を適用する利点がある。

本実施例におけるような装着ヘッドの形状であっても、予期せぬ原因によって、２つの装着ヘッドの１つが突然停止した場合、実施例２と同様な方法によって装着ヘッド同士の衝突あるいは、装着ヘッドとｘビームとの衝突を回避することが出来る。

以上の実施例においては、装着ヘッド６の移動はリニアモータＭ、位置情報の検出はリニアエンコーダＥによって行っている。しかし、必要であれば、装着ヘッド６の移動を通常の回転モータ、位置情報の検出をロータリエンコダを用いて行っても良い。

１…電子部品装着装置、１Ａ、１Ｂ…ｙビーム、２…搬送装置、３…部品供給装置、３Ａ…フィーダベース、３Ｂ…部品供給ユニット、４Ａ、４Ｂ…ｘビーム、５…吸着ノズル、６…装着ヘッド、７…プリント基板コンベア、８…基板認識カメラ、９…ｙ可動子、９Ａ…外側可動子、９Ｂ…内側可動子、１０…部品認識カメラ、１１…バンパー、１２…ヘッドカバー、１３…ヘッドベース、１５…ｘ可動子、１６…排出箱、５１…ノズル選択シリンダ、５２…ノズル回転モータ、９１…従来技術におけるストッパー、９２…実施例２におけるストッパー、Ｅ…エンコーダ、Ｈ１…第１ヘッド、Ｈ２…第２ヘッド、Ｐ…プリント基板。

Claims

第１の方向にプリント基板を搬送する搬送装置と、前記搬送装置に対して前記第１の方向に直角な第２の方向における外側に部品供給装置が設置され、
前記第２の方向に延在する第１のｙビームと第２のｙビームが間隔を持って配置され、前記第１のｙビームと前記第２のｙビームを橋絡して前記第１の方向に延在する第１のｘビームと第２のｘビームが存在し、
前記第１のｘビームには第１の装着ヘッドが設置され、前記第２のｘビームには第２の装着ヘッドが設置され、
前記第１の装着ヘッドおよび前記第２の装着ヘッドは、前記部品供給装置から、前記プリント基板に電子部品を設置するものであり、
前記第１のｙビームまたは前記第２のｙビームと前記第１のｘビームには前記第１の装着ヘッドの位置を検出するための第１のエンコーダが設置され、
前記第１のｙビームまたは前記第２のｙビームと前記第２のｘビームには前記第２の装着ヘッドの位置を検出するための第２のエンコーダが設置され、
前記第１の装着ヘッドは、所定時間間隔で送られる第１のモーションコントローラの指令に基づいて移動し、
前記第２の装着ヘッドは、所定時間間隔で送られる第２のモーションコントローラの指令に基づいて移動し、
前記第１のエンコーダの位置情報は、前記第１のモーションコントローラにフィードバックされ、
前記第２のエンコーダの位置情報は、前記第２のモーションコントローラにフィードバックされ、
前記第１のモーションコントローラは前記第１のエンコーダからの位置情報に基づき、前記第１のヘッドの速度情報と加速度情報を計算し、
前記第２のモーションコントローラは前記第２のエンコーダからの位置情報に基づき、前記第２のヘッドの速度情報と加速度情報を計算し、
前記第１のモーションコントローラと前記第２のモーションコントローラは、前記第１の装着ヘッドの前記位置情報、前記速度情報、前記加速度情報、および、前記第２の装着ヘッドの前記位置情報、前記速度情報、前記加速度情報を共有し、
前記第１の装着ヘッドと前記第２の装着ヘッドが同じ方向に動いている場合は、先頭を動いている装着ヘッドからは前記エンコーダからの位置情報を使用し、後を動いている装着ヘッドからは前記モーションコントローラが指令する位置情報を使用して、前記第１の装着ヘッドと前記第２の装着ヘッドを動作させることを特徴とする電子部品装着装置。
第１の方向にプリント基板を搬送する搬送装置と、前記搬送装置に対して前記第１の方向に直角な第２の方向における外側に部品供給装置が設置され、
前記第２の方向に延在するｙビームと、前記ｙビームに取り付けられて前記第１の方向に延在する第１のｘビームと第２のｘビームが存在し、
前記第１のｘビームには第１の装着ヘッドが設置され、前記第２のｘビームには第２の装着ヘッドが設置され、
前記第１の装着ヘッドおよび前記第２の装着ヘッドは、前記部品供給装置から、前記プリント基板に電子部品を設置するものであり、
前記第１のｘビームには第１の装着ヘッドが設置され、前記第２のｘビームには第２の装着ヘッドが設置され、
前記第１の装着ヘッドおよび前記第２の装着ヘッドは、前記部品供給装置から、前記プリント基板に電子部品を設置するものであり、
前記ｙビームと前記第１のｘビームには前記第１の装着ヘッドの位置を検出するための第１のエンコーダが設置され、
前記ｙビームと前記第２のｘビームには前記第２の装着ヘッドの位置を検出するための第２のエンコーダが設置され、
前記第１の装着ヘッドは、所定時間間隔で送られる第１のモーションコントローラの指令に基づいて移動し、
前記第２の装着ヘッドは、所定時間間隔で送られる第２のモーションコントローラの指令に基づいて移動し、
前記第１のエンコーダの位置情報は、前記第１のモーションコントローラにフィードバックされ、
前記第２のエンコーダの位置情報は、前記第２のモーションコントローラにフィードバックされ、
前記第１のモーションコントローラは前記第１のエンコーダからの位置情報に基づき、前記第１のヘッドの速度情報と加速度情報を計算し、
前記第２のモーションコントローラは前記第２のエンコーダからの位置情報に基づき、前記第２のヘッドの速度情報と加速度情報を計算し、
前記第１のモーションコントローラと前記第２のモーションコントローラは、前記第１の装着ヘッドの前記位置情報、前記速度情報、前記加速度情報、および、前記第２の装着ヘッドの前記位置情報、前記速度情報、前記加速度情報を共有し、
前記第１の装着ヘッドと前記第２の装着ヘッドが同じ方向に動いている場合は、先頭を動いている装着ヘッドからは前記エンコーダからの位置情報を使用し、後を動いている装着ヘッドからは前記モーションコントローラが指令する位置情報を使用して、前記第１の装着ヘッドと前記第２の装着ヘッドを動作させることを特徴とする電子部品装着装置。
第１の方向にプリント基板を搬送する搬送装置と、前記搬送装置に対して前記第１の方向に直角な第２の方向における外側に部品供給装置が設置され、
前記第２の方向に延在する第１のｙビームと第２のｙビームが間隔を持って配置され、
前記第１のｙビームと前記第２のｙビームを橋絡して前記第１の方向に延在する第１のｘビームと第２のｘビームが存在し、
前記第１のｘビームには前記第２の方向の径がｈ１である第１の装着ヘッドが設置され、前記第２のｘビームには前記第２の方向の径がｈ２である第２の装着ヘッドが設置され、
前記第１の装着ヘッドおよび前記第２の装着ヘッドは、前記部品供給装置から、前記プリント基板に電子部品を設置するものであり、
前記第１のｘビームと前記第２のｘビームの間にはストッパーが配置され、前記ストッパーを突き合わせることによって前記第１のｘビームと前記第２のｘビームを対向させたとき、
前記第１の装着ヘッドと前記第２のｘビームの距離をｄ１、前記第２の装着ヘッドと前記第１のｘビームの距離をｄ２とした場合、
０＜ｄ１＜ｈ２、０＜ｄ２＜ｈ１であることを特徴とする電子部品装着装置。
第１の方向にプリント基板を搬送する搬送装置と、前記搬送装置に対して前記第１の方向に直角な第２の方向における外側に部品供給装置が設置され、
前記第２の方向に延在するｙビームと、前記ｙビームに取り付けられて前記第１の方向に延在する第１のｘビームと第２のｘビームが存在し、
前記第１のｘビームには前記第２の方向の径がｈ１である第１の装着ヘッドが設置され、前記第２のｘビームには前記第２の方向の径がｈ２である第２の装着ヘッドが設置され、
前記第１の装着ヘッドおよび前記第２の装着ヘッドは、前記部品供給装置から、前記プリント基板に電子部品を設置するものであり、
前記第１のｘビームと前記第２のｘビームの間にはストッパーが配置され、前記ストッパーを突き合わせることによって前記第１のｘビームと前記第２のｘビームを対向させたとき、
前記第１の装着ヘッドと前記第２のｘビームの距離をｄ１、前記第２の装着ヘッドと前記第１のｘビームの距離をｄ２とした場合、
０＜ｄ１＜ｈ２、０＜ｄ２＜ｈ１であることを特徴とする電子部品装着装置。