DE19933234A1

DE19933234A1 - Linearantriebseinrichtung, insbesondere für eine Bestückungsmaschine, und Bestückungsmaschine

Info

Publication number: DE19933234A1
Application number: DE19933234A
Authority: DE
Inventors: Yuzo Kimiya
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1998-08-21
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2000-03-09
Anticipated expiration: 2019-07-16
Also published as: JP2000069782A; DE19933234B4

Abstract

Eine Linearantriebseinrichtung, insbesondere für die Bestückungsmaschine mit einem Verfahrteil, das entlang einer Führung in einer Längsrichtung verfahrbar ist und einem relativ zur Führung drehbar in der Längsrichtung axialfest gelagerten Spindelkörper sowie einem an dem Verfahrteil ausgebildeten Spindelmutternkörper, der mit dem Spindelkörper in Eingriff steht, wird der Antrieb zum Drehen des Spindelkörpers dahingehend verbessert, daß ein kompakter Aufbau ermöglicht, die Motorgröße reduziert und der Schwingungslärm vermindert wird. Dies wird dadurch erreicht, daß der Antrieb ein Paar von Motoren umfaßt, von denen jeweils einer mit einem Ende des Spindelkörpers gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearantriebseinrichtung, mit einem Verfahrteil, das entlang einer Führung in einer Längsrichtung verfahrbar ist, einem relativ zur Führung dreh bar und in der Längsrichtung axialfest gelagerten Spindelkörper, einem an dem Verfahrteil ausgebildeten Spindelmutternkörper, der mit dem Spindelkörper in Ein griff steht, und einem Antrieb zum Drehen des Spindelkörpers.

Derartige Linearantriebseinrichtungen werden bei Maschinen in verschiedensten Gebie ten verwendet. Beispielsweise gibt es Bestückungsmaschinen zum Bestücken von elek tronischen Teilen auf gedruckten Schaltkreistafeln oder Schaltkreisen als Maschinen, die mit einen derartigen Linearantriebsmechanismus versehen sind.

Fig. 9 zeigt schematisch den Aufbau einer herkömmlichen Linearantriebseinrichtung, die eine Kopfeinheit als Verfahrteil aufweist, wobei die Kopfeinheit auf einen Stützrahmen b für die Kopfeinheit in Richtung der X-Achse beweglich gehalten ist. Am Stützrahmen b der Kopfeinheit sind ein Paar von unteren und oberen Führungen c, die sich in Richtung der X-Achse erstrecken, eine Kugelschraubenwelle (Vorschubspindel) d parallel zu den Führungen c, die zur Drehung am Stützrahmen b der Kopfeinheit gehalten ist, und ein Servomotor e vorgesehen, der mit der Kugelschraubenwelle d an einem ihrer Enden verbunden ist; die Kopfeinheit a ist zur Gleitbewegung auf den Führungen c gelagert und die Kugelschraubenwelle d ist in einen Mutternabschnitt f, der bei der Kopfeinheit a vor gesehen ist, so eingepaßt, daß die Kopfeinheit in Richtung der X-Achse verfahren wird, wenn die Kugelschraubenwelle d zur Drehung durch den Servomotor e angetrieben wird.

Bei einer herkömmlichen Linearantriebseinrichtung, wie sie oben beschrieben ist, wird die Kugelschraubenwelle d nur an einen Ende durch einen Motor angetrieben. Bei ei nem derartigen Aufbau wird ein Motor mit großer Leistung benötigt, um die Kopfeinheit zu bewegen, wenn sich das Gewicht der Kopfeinheit a erhöht. Damit steigt die Größe des Motors e, wie auch der für den Motor benötigte Raum, wodurch eine kompakte Ausgestaltung des Rahmens b etc. verhindert wird. Wenn außerdem ein derartiger Mo tor von hoher Leistung verwendet wird, steigt der Antriebsstrom des Motors genauso an, wodurch, wenn eine Strom-Feedbacksteuerung durch Erfassen des Antriebsstromes durchgeführt wird, ein Treiber von hoher Leistungsfähigkeit verwendet werden muß und die sich daraus ergebende Auflösung bei der Erfassung des Stroms herabgesetzt wird. Des weiteren wird während der Zeit, während der die Kugelschraube durch den Motor e angetrieben wird, eine Schwingung aufgrund Verdrillung oder Biegeschwingungen er zeugt, und insbesondere wenn die Resonanzfrequenz relativ klein ist und die Resonanz innerhalb des Bereichs der Verfahrgeschwindigkeit auftritt, ist es wahrscheinlich, daß der Schwingungslärm ansteigt.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine herkömmliche Linearan triebseinrichtung dahingehend zu verbessern, daß ein kompakter Aufbau ermöglicht, die Motorgröße reduziert und der Schwingungslärm vermindert wird.

Diese Aufgabe wird für eine Linearantriebseinrichtung der eingangs genannten Art erfin dungsgemäß dadurch gelöst, daß der Antrieb ein Paar von Motoren umfaßt, von de nen jeweils einer mit einem Ende des Spindelkörpers verbunden ist.

Indem bei der erfindungsgemäßen Linearantriebseinrichtung der Spindelkörper, der bei spielsweise als Kugelschraubwelle oder Vorschubspindel ausgebildet sein kann, an bei den Enden durch ein Paar von Motoren angetrieben wird, kann die bereitzustellende Leistung eines Motors kleiner sein als in dem Fall, in dem die Vorschubspindel nur an einem Ende durch einen Motor angetrieben wird.

Dies ermöglicht die Verwendung kleinerer Motoren. Außerdem wird der Antriebsstrom des jeweiligen Motors verringert, was eine verringerte Auflösung bei der Erfassung des Stroms bei einer auf dem Strom basierenden Steuerung verhindert. Zusätzlich resultiert der Doppelendantrieb in einer höheren Resonanzfrequenz der Vorschubspindel.

Hierbei sind vorzugsweise zusätzlich zum vorangegangenen Aufbau ein Paar von Stromsteuereinrichtungen zum jeweiligen Steuern der Antriebsströme des Paars von Motoren vorgesehen; ferner ein Paar von Erfassungseinrichtungen zum Erfassen der Geschwindigkeiten der Motoren; eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Geschwindigkeitsunterschieds zwischen dem Paar von Motoren basierend auf den Aus gängen der Erfassungseinrichtungen; und eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren der Strombefehlswerte, die den Stromsteuerabschnitten als Antwort auf den von der Be rechnungseinrichtung berechneten Geschwindigkeitsunterschied zugeführt werden, um die Antriebsströme der Motoren zu regulieren und den Geschwindigkeitsunterschied zu verringern. Daher wird ein Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Paar von Moto ren, die die Vorschubspindel antreiben, unterdrückt, wodurch durch das Paar von Moto ren ein wirksamer Antrieb der Vorschubspindel stattfindet.

Vorzugsweise ist die Linearantriebseinrichtung auf einer Bestückungsmaschine zum Bestücken von elektronischen Teilen auf gedruckten Schaltkreisen befestigt, wobei die Linearantriebseinrichtung eine Kopfeinheit als ein Verfahrteil umfaßt, mit einer Teile saugdüse zum Aufnehmen von elektronischen Teilen von Teilezufuhrabschnitten, wobei die Kopfeinheit beweglich an einem Stützrahmen der Kopfeinheit gehalten ist; und wobei am Stützrahmen der Kopfeinheit Führungen, die sich in einer vorbestimmten Richtung erstrecken, eine Vorschubspindel, die in einen Mutternabschnitt eingepaßt ist, der in der Kopfeinheit vorgesehen ist, und Motoren vorgesehen sind, die an beide Enden der Vor schubspindel gekoppelt sind. Daher kann das am Stützrahmen der Kopfeinheit befestig te Antriebssystem in vorteilhafter Weise kompakt ausgestaltet sein.

Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht, in der ein erstes Ausführungsbeispiel einer Bestückungsmaschine mit einer Linearantriebseinheit dargestellt ist,

Fig. 2 eine Vorderansicht eines Abschnittes der Bestückungsmaschine, die eine Kopfeinheit trägt,

Fig. 3 zeigt eine schematische Zeichnung des Antriebsabschnittes der Kopfeinheit bei der Bestückungsmaschine,

Fig. 4 ein Blockdiagramm, in dem der Aufbau des Regelsystems dargestellt ist,

Fig. 5 eine Darstellung, in der ein physikalisches Modell des Massensystems dar gestellt ist,

Fig. 6 ein Blockdiagramm des Massensystems,

Fig. 7 ein Blockdiagramm des Massensystems, wie es durch das Regelsystem der Fig. 4 geregelt wird,

Fig. 8 eine schematische Zeichnung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Er findung, und

Fig. 9 eine schematische Zeichnung des Antriebsabschnittes der Kopfeinheit einer typischen herkömmlichen Bestückungsmaschine.

In den Fig. 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Be stückungsmaschine, die mit der erfindungsgemäßen Linearantriebseinheit ausgestattet ist, dargestellt.

Auf einem Sockel 1 eines Rumpfes der Bestückungsmaschine ist ein Förderer 2 zum Transport von gedruckten Schaltkreisen angeordnet. Auf dem Förderer 2 wird ein ge druckter Schaltkreis 3 transportiert, um an einer vorbestimmten Substratbestückungs position gehalten zu werden. An den Seiten des Förderers 2 sind Teilezufuhrabschnitte 4 angeordnet, die mit Zuführeinrichtungen zum Zuführen von elektronischen Teilen, bei spielsweise mit mehrfachen Reihen von Bandzuführeinrichtungen 4a versehen sind.

Oberhalb des Sockels 1 ist eine Kopfeinheit 5 als Arbeitselement befestigt. Die Kopfein heit 5 ist eine Vorrichtung zum Aufheben von elektronischen Teilen von den Teilezufuhr abschnitten, um den gedruckten Schaltkreis 3 mit ihnen zu bestücken, und ist mit einer oder einer Vielzahl von Saugdüse(n) 6, mit einem Antriebsmechanismus für die Z-Achse (nicht gezeigt) zum Anheben der Saugdüse(n) 6 und mit einem Antriebsmechanismus für die R-Achse (nicht gezeigt) zum Drehen der Saugdüse(n) 6 etc. versehen.

Die Kopfeinheit 5 ist auf einem Stützrahmen 11 für die Kopfeinheit in Richtung der X-Achse (in Richtung parallel zum Förderer 2) beweglich gehalten und der Stützrahmen 11 der Kopfeinheit ist am Rumpf der Bestückungsmaschine in Richtung der Y-Achse (Richtung senkrecht zur X-Achse in einer waagerechten Ebene) beweglich gehalten. Die Bewegung des Stützrahmens 11 der Kopfeinheit in Richtung der Y-Achse und die der Kopfeinheit 5 in Richtung der X-Achse relativ zum Stützrahmen 11 der Kopfeinheit er möglicht es der Kopfeinheit 5, in die Richtungen der X- und Y-Achsen relativ zum Rumpf der Bestückungsmaschine über die Teilezufuhrabschnitte 4 und dem Teilebestückungs abschnitt, an dem sich der gedruckte Schaltkreis 3 befindet, zu verfahren.

Dies bedeutet, daß auf dem Sockel 1 ein Paar von Linearführungen 7A, 7B vorgesehen sind, die sich in Richtung der Y-Achse erstrecken und um einen bestimmten Abstand in Richtung der X-Achse beabstandet sind und auf denen der Stützrahmen für die Kopfein heit, der in Richtung der X-Achse länger ausgebildet ist, an deren beiden Enden entlang der Führungen 7A, 7B beweglich gelagert ist. An einem Ende, vorzugsweise unterhalb des Stützrahmens 11 der Kopfeinheit, ist in der Nähe der Führung 7A eine Quer-Kugel schraubenwelle 8 angeordnet, die sich in Richtung der Y-Achse parallel zur Füh rung 7A erstreckt.

Diese Quer-Kugelschraubenwelle 8 ist relativ zum Rumpf der Bestückungsmaschine drehbar gehalten und in einen Mutternabschnitt (nicht gezeigt) eingepaßt, der im Stütz rahmen der Kopfeinheit vorgesehen ist. An einem Ende der Quer-Kugelschraubenwelle 8 ist ein Servomotor 9 für die Y-Achse über eine Kupplung 10 verbunden.

Der Stützrahmen 11 der Kopfeinheit, wie ebenfalls in der Fig. 3 gezeigt ist, weist ein Paar von oberen und unteren Führungen 13A, 13B auf, die sich in Richtung der X-Achse erstrecken, wobei die Kopfeinheit 5 durch diese Führungen 13A, 13B beweglich gehal ten ist. Außerdem ist am Stützrahmen 11 der Kopfeinheit eine Vorschubspindel für die X-Achsenrichtung oder eine (Längs-)Kugelschraubenwelle 15 und ein Paar von Servo motoren 21, 22 zum Antreiben der Kugelschraubenwelle 15 befestigt.

Die Kugelschraubenwelle 15 ist zwischen den Führungen 13A, 13B, die am Stützrah men 11 der Kopfeinheit zur Drehung relativ zu derselben befestigen sind, angeordnet und in einen Mutternabschnitt 16 eingepaßt, der in der Kopfeinheit 5 vorgesehen ist. An beiden Enden der Kugelschraubenwelle sind Servomotoren 21, 22 für die X-Achse über Kupplungen 23, 24 jeweils verbunden.

An den Servomotoren 21, 22 für die X-Achse sind Encoder 25, 26 als Erfassungseinrich tungen zum Erfassen der Motorgeschwindigkeiten angebracht.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 wird der Aufbau eines Regelsystems für die Servomo toren 21, 22 für die X-Achse beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird einer der Servomotoren 21, 22 für die X-Achse als ein erster Motor 21 und der andere als ein zweiter Motor 22 bezeichnet.

Das in der Fig. 4 gezeigte Regelsystem umfaßt in der Steuereinheit 30 eine Einrichtung 31 zur Erzeugung eines Positionierbefehls, eine Einrichtung 32 zur Erzeugung eines Geschwindigkeitsbefehls, eine Einrichtung 33 zur Erzeugung eines Strombefehls, erste und zweite Stromregeleinrichtungen 34, 35, eine Einrichtung 36 zur Berechnung des Geschwindigkeitsunterschieds und eine Einrichtung 37 zum Korrigieren des Strombe fehls. Von den Encodern 25, 26 werden Signale der erfaßten Drehgeschwindigkeit der Motoren 21, 22 an die Steuereinheit 30 gesendet.

Die Einrichtung 31 zur Erzeugung eines Positionierbefehls bestimmt nach jedem vor bestimmten kleinen Zeitintervall eine Sollposition, um einen Positionierbefehlswert θ₀ in Abhängigkeit von dem Regelschema auszugeben, das als Antwort auf den durch den Stützrahmen 11 der Kopfeinheit zurückzulegenden Weg festgesetzt ist. Die Einrichtung 32 zur Erzeugung eines Geschwindigkeitsbefehls vergleicht den Positionierbefehlswert θ₀ mit dem erfaßten Positionswert θ₁, der durch Integration des erfaßten Geschwindig keitswerts, der vom am ersten Motor angebrachten Encoder 25 ausgegeben wird, erhal ten wird, und gibt einen Geschwindigkeitsbefehlswert ω₀ als Antwort auf den Unter schied dazwischen aus, um die Geschwindigkeit derart zu regeln, daß die Ist-Position näher der Sollposition gebracht wird. Die Einrichtung 33 zur Erzeugung eines Strombe fehls vergleicht den Geschwindigkeitsbefehlswert ω₀ mit dem erfaßten Geschwindig keitswert ω₁, der vom Encoder 25 ausgegeben wird, und gibt einen Strombefehlswert i₀ als Antwort auf den Unterschied dazwischen aus, um den Antriebsstrom des Motors derart zu regeln, daß die Ist-Gegeschwindigkeit näher an die Sollgeschwindigkeit ge bracht wird.

Die Stromregeleinrichtung 34, 35 regelt die Antriebsströme der Motoren 21, 22 jeweils als Antwort auf die Strombefehlswerte. Obwohl auf eine genaue Darstellung der Strom regelung verzichtet wird, wird beispielsweise eine Strom-Feedbackregelung durchge führt, bei der der tatsächlich an jeden Motor zugeführte Strom erfaßt wird, der erfaßte Stromwert und der Soll-Stromwert miteinander verglichen werden und die Stromzufuhr an den Motor derart geregelt wird, daß die beiden Stromwerte zusammenfallen.

In diesem Fall regelt die erste Stromregeleinrichtung 34 den Antriebsstrom des ersten Motors 21 als Antwort auf den Strombefehlswert i₀₁ (= i₀), der von der Einrichtung 33 zur Erzeugung des Strombefehls zugeführt wird, während die zweite Stromregeleinrichtung 35 den Antriebsstrom des zweiten Motors als Antwort auf den Strombefehlswert i₀₂ re gelt, der durch die Einrichtung 37 zur Korrektur des Strombefehls korrigiert ist.

Die Berechnungseinrichtung 36 für den Geschwindigkeitsunterschied berechnet den Geschwindigkeitsunterschied Δω, der einen Unterschied zwischen dem erfaßten Ge schwindigkeitswert ω₁, der von dem am ersten Motor 21 angebrachten Encoder 25 aus gegeben wird, und dem erfaßten Geschwindigkeitswert ω₂ darstellt, der vom am zweiten Motor 22 angebrachten Encoder 26 ausgegeben wird. Die Einrichtung 37 zur Korrektur des Strombefehls korrigiert den Strombefehlswert, der an den zweiten Stromregelab schnitt ausgegeben wird, derart, daß die an die Stromregelabschnitte ausgegebenen Strombefehlswerte als Antwort auf den Geschwindigkeitsunterschied Δω, der durch die Einrichtung 36 zur Berechnung des Geschwindigkeitsunterschieds berechnet ist, diffe renziert werden.

Im folgenden wird die Funktion der vorangegangenen Vorrichtung gemäß dem vorlie genden Ausführungsbeispiel beschrieben.

Bei der oben beschriebenen Bestückungsmaschine nimmt die Kopfeinheit 5 zunächst elektronische Teile von den Teilezufuhrabschnitten auf und lädt dann die Teile an einem vorbestimmten Ort auf einer gedruckten Schalttafel ab. Während der Bewegung der Kopfeinheit 5 in Richtung der Teilezufuhrabschnitte, um Teile aufzuheben, oder in Rich tung des gedruckten Schaltkreises, um die Teile zu bestücken, verfährt bei einem derar tigen Bestückungsvorgang der Antrieb des Y-Achsen Servomotors 9 den Stützrahmen 11 der Kopfeinheit in Richtung der Y-Achse, und Antrieb der X-Achsen Servomotoren 21, 22 verfährt die Kopfeinheit 5 in Richtung der X-Achse relativ zum Stützrahmen 11 der Kopfeinheit.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Kugelschraubenwelle 15 zum Verfahren der Kopfeinheit 5 in Richtung der X-Achse an beiden Enden durch ein Paar von Servomoto ren 21, 22 für die X-Achse angetrieben, wodurch ein Motor hoher Leistung nicht not wendig ist, wie beispielsweise im Falle eines Antriebes mit einem Motor, wie in Fig. 9 dargestellt. Daher ist die Verwendung von relativ kleinen Motoren 21, 22 von niedriger Leistung und daher ein kompakter Aufbau des Antriebssystems möglich. Während bei einem einzigen großen Motor ein großer Montageraum für den Motor auf einer Seite des Befestigungsabschnittes der Kugelschraube notwendig ist, verwendet das System bei diesem Ausführungsbeispiel zwei kleine Motoren 21, 22, so daß die Motoren auch dann plaziert werden können, wenn nur an beiden Seiten des Befestigungsabschnittes der Kugelschraube ein kleiner Raum vorhanden ist. Dadurch ist eine leichte und kompakte Gestaltung möglich.

Des weiteren werden bei der oben beschriebenen Verringerung der Motorleistung auch die Antriebsströme der Motoren 21, 22 verringert, so daß beim Durchführen einer Strom-Feed backregelung in den Stromregeleinrichtungen 34, 35 eine verringerte Auflösung der Erfassung des Stromes verhindert werden kann, was die Genauigkeit der Stromregelung verbessert. Es ist außerdem möglich, die Lärmentwicklung mit niederfrequenten Impul sen zu unterdrücken.

Wenn des weiteren die Kugelschraubenwelle 15 an beiden Enden durch ein Paar von Motoren 21, 22 angetrieben wird, ist die Resonanzfrequenz höher, als bei einem Antrieb nur an einem Ende. Daher kann die Resonanzfrequenz derart höher gehalten werden, daß innerhalb eines im Betrieb vorkommenden Geschwindigkeitsbereiches keine Reso nanz auftritt, wodurch der Schwingungslärm verringert werden kann. Bei einem derarti gen Aufbau des Antriebssystems können die Antriebsgeschwindigkeiten des Paares von Motoren 21, 22 die selben sein. Wenn aufgrund verschiedener Faktoren zwischen den Motoren 21, 22 ein Geschwindigkeitsunterschied erzeugt wird, kann der Antrieb der Motoren 21, 22 derart reguliert werden, daß der Geschwindigkeitsunterschied eliminiert wird, insbesondere bei dem in der Fig. 4 gezeigten, oben beschriebenen Regelsystem, welches wie im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 5-7 beschrieben funktioniert.

Fig. 5 zeigt ein physikalisches Modell eines Drei-Massen-Systems bestehend aus zwei Motoren und einer Last, wobei die Last (Kopfeinheit etc.) durch ein Paar von Motoren angetrieben wird. Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm eines derartigen Drei-Massen-Systems.

Die Symbole in den Figuren sind wie folgt:
T_e1: Antriebsmoment des ersten Motors
T_e2: Antriebsmoment des zweiten Motors
T_f1: Axialmoment aufgrund des ersten Motors
T_f2: Axialmoment aufgrund des zweiten Motors
T_L: Störmoment
J_M1: Trägheit des ersten Motors
J_M2: Trägheit des zweiten Motors
J_L: Trägkeit der Last
θ₁: Winkelversatz des ersten Motors
θ₂: Winkelversatz des zweiten Motors
θ_L: Verschiebung der Last
ω₁: Winkelgeschwindigkeit des ersten Motors
ω₂: Winkelgeschwindigkeit des zweiten Motors
ω_L: Geschwindigkeit der Last
K_F1: Federkonstante zwischen dem ersten Motor und der Last
K_F2: Federkonstante zwischen dem zweiten Motor und der Last
C_F1: Viskoser (oder geschwindigkeitsabhängiger) Dämpfungskoeffizient zwischen dem ersten Motor und der Last
C_F2: Viskoser (oder geschwindigkeitsabhängiger) Dämpfungskoeffizient zwischen dem zweiten Motor und der Last
s: Laplaceoperator.

Wie in diesen Abbildungen gezeigt ist, bestimmt der Unterschied zwischen dem An triebsmoment T_e1 und dem Axialmoment T_f1 des ersten Motors 21 und die Trägheit J_M1 des ersten Motors 21 die Geschwindigkeit ω₁ des ersten Motors. Ähnlich bestimmt der Unterschied zwischen dem Antriebsmoment T_e2 und dem Axialmoment T_f2 des zweiten Motors 22 und die Trägheit J_M2 des zweiten Motors 22 die Geschwindigkeit ω₂ des zweiten Motors. Auf die Last (beweglicher Rahmen 11 und Kopfeinheit 5) wirken Axial momente T_f1, T_f2, die durch die ersten und zweiten Motoren 21, 22 und das Störmoment T_L verursacht werden. Diese Momente T_f1, T_f2, T_L und die Trägheit J_L der Last bestim men die Geschwindigkeit ω_L der Last.

Das durch den ersten Motor 21 verursachte Axialmoment T_f1 wird durch den Unter schied zwischen der Geschwindigkeit ω₁ des ersten Motors und der Geschwindigkeit ω_L der Last, und durch die Federkonstante K_F1 und den viskosen (oder geschwindig keitsabhängigen) Dämpfungskoeffizienten C_F1 zwischen dem ersten Motor und der Last bestimmt. Auf ähnliche Weise wird das vom zweiten Motor 22 erzeugte Axialmoment T_f2 durch den Unterschied zwischen der Geschwindigkeit ω₂ des zweiten Motors 22 und der Geschwindigkeit ω_L der Last, und durch die Federkonstante K_F2 und den viskosen (oder geschwindigkeitsabhängigen) Dämpfungskoeffizienten C_F2 zwischen dem zweiten Motor und der Last bestimmt.

Selbst wenn daher der erste und der zweite Motor 21, 22 identische Abmessungen auf weisen und die Momente T_e1, T_e2 denselben Wert haben, werden die Axialmomente T_f1, T_f2 sich ändern, wenn sich die Federkonstanten K_F1, K_F2 oder die viskosen Dämpfungs koeffizienten C_F1, C_F2 zwischen dem ersten Motor und der Last und zwischen dem zweiten Motor und der Last in Abhängigkeit von der Lage der Kopfeinheit 5 am Stütz rahmen 11 voneinander unterscheiden. Daher werden die Geschwindigkeiten ω₁, ω₂ der Motoren 21, 22 verändert. Alternativ wird die Änderung des Moments, etc. der Motoren einen Unterschied in den Geschwindigkeiten ω₁, ω₂ der Motoren 21, 22 erzeugen.

Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm des Massensystems der Fig. 6, wie es durch das in der Fig. 4 gezeigte Regelsystem kontrolliert wird.

Wie in der Abbildung gezeigt ist, wird bei diesem Regelsystem der Unterschied zwi schen dem Lagebefehlswert θ₀ und dem erfaßten Lagewert θ₁ durch eine vorbestimmte Lageschleifenverstärkung K_PP multipliziert, um mittels der Einrichtung 32 zur Erzeugung des Geschwindigkeitsbefehls den Geschwindigkeitsbefehlswert ω₀ zu berechnen. Eine Konvertierung wird mittels der Einrichtung 33 zur Erzeugung eines Strombefehls durch geführt, um den Strombefehlswert i₀ unter Verwendung der Proportionalverstärkung K_SP der Geschwindigkeitsschleife und der Integralverstärkung K_SE der Geschwindigkeits schleife basierend auf dem Geschwindigkeitsbefehlswert ω₀ und dem erfaßten Ge schwindigkeitswert ω₁ zu bestimmen. Dann wird der Strombefehlswert i₀₁ (=i₀), der mit die Drehmomentkonstante K_T1 des ersten Motors 21 multipliziert wird, um das Antriebs moment T_e1 des ersten Motors 21 zu erzeugen, der ersten Stromregeleinrichtung 34 zu geführt.

Andererseits wird mittels der Einrichtung 36 zur Korrektur des Strombefehls der Ge schwindigkeitsunterschied Δω zwischen dem ersten und zweiten Motor 21, 22 mit einer vorbestimmten Verstärkung K_rm multipliziert, um den Korrekturwert Δi₀ des Strombefehls zu berechnen, der zum Strombefehlswert i₀ hinzuaddiert wird, um den Strombefehlswert i₀₂ für die zweite Stromregeleinrichtung 34 zu bestimmen. Der durch die Drehmoment konstante K_T2 multiplizierte Strombefehlswert i₀₂ stellt das Antriebsmoment T_e2 des zweiten Motors 22 dar.

Auf diese Weise wird der elektrische Strom und das Antriebsmoment des zweiten Mo tors 22 als Antwort auf den Geschwindigkeitsunterschied Δω derart geregelt, daß bei spielsweise wenn die Geschwindigkeit ω₂ des Motors 22 kleiner ist als die Geschwindig keit ω₁ des ersten Motors (wenn der Geschwindigkeitsunterschied Δω<0 ist), der elektri sche Strom und das Antriebsmoment des zweiten Motors 22 erhöht werden, wodurch der Geschwindigkeitsunterschied Δω zwischen den beiden Motoren 21, 22 verringert wird.

In Fig. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Linearantriebs einheit dargestellt. Im Gegensatz zum vorangegangenen Ausführungsbeispiel, bei dem ein Paar von Servomotoren 21, 22 direkt an beiden Enden der Kugelschraubenwelle 15 für die X-Achsenrichtung verbunden sind, sind hier Servomotoren 31, 32 mit der Kugel schraubenwelle 15 über eine Getriebeeinrichtung 43 bestehend aus einem Riemen 44, Scheiben 45, 46, etc. verbunden.

Diese Anordnung verhindert, daß der Motor in axialer Richtung der Kugelschraubenwel le 15 nach außen vorsteht, wodurch die konstruktiven Freiheiten größer werden.

Obwohl des weiteren beim vorangegangenen Ausführungsbeispiel die Erfindung bei ei nem Antriebssystem zum Antrieb bzw. zur Drehung der (Längs-)Kugelschraubenwelle 15 für die X-Achse verwendet wird, die auf dem Stützrahmen 11 für die Kopfeinheit 5 befestigt ist, kann die Erfindung auch bei einem Antriebssystem zur Bewegung des Stützrahmens 11 für die Kopfeinheit 5 in Richtung der Y-Achse verwendet werden. Dies bedeutet, daß ein Paar von Servomotoren 9 für die Y-Achse mit beiden Enden der Quer-Kugelschraubenwelle 8 für die Y-Achse verbunden sein kann.

Des weiteren kann die Erfindung auch bei einem System, wie beispielsweise einem Ein zelachs- oder einem orthogonalen Roboter verwendet werden, bei dem eine Kugel schraube durch Motoren angetrieben wird, um ein Verfahrteil zu bewegen.

Claims

1. Linearantriebseinrichtung mit
einem Verfahrteil, das entlang einer Führung in einer Längsrichtung verfahrbar ist,
einem relativ zur Führung drehbar und in der Längsrichtung axialfest gelagerten Spindelkörper,
einem an dem Verfahrteil ausgebildeten Spindelmutternkörper, der mit dem Spindel körper in Eingriff steht, und
einem Antrieb zum Drehen des Spindelkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß
der Antrieb ein Paar von Motoren (21, 22) umfaßt, von denen jeweils einer mit einem Ende des Spindelkörpers (15) gekoppelt ist.

2. Linearantriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar von Motoren (21, 22) gleichzeitig angetrieben wird und an beiden Enden des Spindel körpers (15) ein Drehmoment erzeugt.

3. Linearantriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren (21, 22) jeweils direkt oder über eine Kupplung (23, 24) so mit den Enden des Spindelkörpers (15) gekoppelt sind, daß ihre Achsen mit der Achse des Spindel körpers (15) fluchten.

4. Linearantriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren (21, 22) jeweils über eine Getriebeeinrichtung (43-46) mit den Enden des Spindelkörpers (15) gekoppelt sind.

5. Linearantriebseinrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindelkörper (15) als Kugelschraubenwelle ausgebildet ist.

6. Linearantriebseinrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
Erfassungseinrichtungen (25, 26) an den Motoren (21, 22) vorgesehen sind, die de ren jeweilige Drehgeschwindigkeiten erfassen, und daß
eine Steuereinheit (30) vorgesehen ist, die den Unterschied der Drehgeschwindigkeit der Motoren (21, 22) minimiert, indem sie deren Antriebsströme individuell regelt.

7. Linearantriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (30)
ein Paar von Stromregeleinrichtungen (34, 35) umfaßt, die die jeweiligen Antriebs ströme der Motoren (21, 22) aufgrund von Strombefehlswerten zur Positionierung des Verfahrteils (5) ermitteln und an diese abgeben;
eine Berechnungseinrichtung (36), die einen Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Paar der Motoren (21, 22) basierend auf Ausgängen der Erfassungseinrichtun gen (25, 26) berechnet; und
eine Korrektureinrichtung (37) die die Strombefehlswerte korrigiert, die als Antwort auf den durch die Berechnungseinrichtung (36) berechneten Geschwindigkeitsunter schied an die Stromregeleinrichtungen (34, 35) ausgegeben werden, zur Minimierung des Geschwindigkeitsunterschiedes der Motoren (21, 22).

8. Bestückungsmaschine zum Bestücken gedruckter Schaltkreise (3) mit elektronischen Bauteilen, mit einer Fördereinrichtung (2) zum Transportieren der gedruckten Schalt kreise (3) in einer Längsrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestückungs maschine eine erste Linearantriebseinrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist, die das Verfahrteil (5) in der Längsrichtung bewegt.

9. Bestückungsmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine weite re Linearantriebseinrichtung zwischen einem Rahmen (1) der Bestückungsmaschine und der ersten Linearantriebseinrichtung angeordnet ist, zur Positionierung des Ver fahrteils (5) in einer Querrichtung.

10. Bestückungsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahrteil (5) als Kopfeinheit ausgebildet ist und eine oder mehrere Ansaugdüsen (6) zum Aufnehmen und Halten der elektronischen Bauteile aufweist, wobei die Ansaug düsen (6) senkrecht zu den Verfahrrichtungen der Kopfeinheit bewegbar sind.