JP2013135049A

JP2013135049A - 電子部品実装装置

Info

Publication number: JP2013135049A
Application number: JP2011283585A
Authority: JP
Inventors: Yuji Ogata; 雄二緒方
Original assignee: Samsung Techwin Co Ltd
Current assignee: Hanwha Techwin Co Ltd
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2013-07-08
Also published as: KR101522287B1; KR20130079074A

Abstract

【課題】吸着ノズルによる電子部品の吸着時及び実装時に電子部品に加わる衝撃を、簡単な構成でしかも高い応答性で低減することができる電子部品実装装置を提供すること。
【解決手段】吸着ノズル１ａ，１ｂ，１ｃを昇降させるサーボモータ２ａ，２ｂ，２ｃと、サーボモータのエンコーダ２ｄ，２ｅ，２ｆからのパルス信号を受信しながら前記サーボモータを制御するサーボアンプ３とを有し、前記吸着ノズルにより電子部品を吸着してプリント基板上に実装する電子部品実装装置において、前記サーボアンプは、前記吸着ノズルを下降させる際にトルク制限値を設定してサーボモータを制御し、かつ、前記吸着ノズルが電子部品に接触する目標位置又は前記吸着ノズルに吸着された電子部品がプリント基板に接触する目標位置までの残パルス数が所定数以下になったら、前記トルク制限値を小さくする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＩＣチップ等の電子部品をプリント基板上に実装する電子部品実装装置に関する。なお、本明細書では、電子部品実装装置のことを単に実装装置ともいい、電子部品のことを単に部品ともいう。

一般的に、実装装置は、サーボモータにより昇降する吸着ノズルにより電子部品を部品供給部から吸着してプリント基板上に移送し、プリント基板上の所定位置に実装するように構成されている。

このように実装装置においては、吸着ノズルを下降させて部品の吸着及び実装を行うことから、吸着ノズルが部品に接触する際及び吸着ノズルに吸着された部品がプリント基板に接触する際に、吸着ノズルの下降による衝撃が部品に加わる。この衝撃が大きいと部品が破損することがあり、製品の品質にかかわることから、その低減策が従来から講じられている。

例えば、特許文献１には、サーボモータと、このサーボモータよりも最大推力の小さいＶＣＭ（ボイスコイルモータ）とを設け、実装時にはＶＣＭを使用することで、実装時に部品に加わる衝撃を低減する技術が開示されている。また、特許文献２には、吸着ノズルが目標位置に対してあらかじめ設定された移動量だけ手前の位置に到達したことを位置検出器からの情報で検知し、このタイミングでＶＣＭに流す電流値を制限することで、ＶＣＭが発生するトルク量を制限し、実装する部品に対する衝撃を低減する技術が開示されている。

しかし、特許文献１の技術では、サーボモータのほかにＶＣＭが必要であるから、装置が高価になるという問題がある。また、特に複数の吸着ノズルを吸着ヘッドに搭載する場合、ＶＣＭを配置するスペースの問題が生じ、実現が困難である。

特許文献２の技術では、吸着ノズルの位置を検出する位置検出器が必要であるから装置構成が複雑になるという問題がある。また、位置検出器で吸着ノズルの位置を検出するのに時間がかかるから応答性に問題があり、高速実装装置には適用できない。

特開２００６−１４７６４０号公報特開平１１−１２１９８９号公報

本発明が解決しようとする課題は、吸着ノズルによる電子部品の吸着時及び実装時に電子部品に加わる衝撃を、簡単な構成でしかも高い応答性で低減することができる電子部品実装装置を提供することにある。

本発明は、吸着ノズルを昇降させるサーボモータと、前記サーボモータのエンコーダからのパルス信号を受信しながら前記サーボモータを制御するサーボアンプとを有し、前記吸着ノズルにより電子部品を吸着してプリント基板上に実装する電子部品実装装置において、前記サーボアンプは、前記吸着ノズルを下降させる際にトルク制限値を設定してサーボモータを制御し、かつ、前記吸着ノズルが電子部品に接触する目標位置又は前記吸着ノズルに吸着された電子部品がプリント基板に接触する目標位置までの残パルス数が所定数以下になったら、前記トルク制限値を小さくすることを特徴とする。

本発明において、前記トルク制限値は、サーボモータに供給する電流値として設定することができる。

本発明では、電子部品に衝撃が加わる目標位置までの残パルス数が所定数以下になったらトルク制限値を小さくするから、前記目標位置で行われる電子部品の吸着及び実装時に電子部品に加わる衝撃を低減することができる。

また、本発明では、前記トルク制限値の切り替えは、吸着ノズルの位置を検出する位置検出器などの他の機器を使用することなく、サーボアンプ自らが行うので、高い応答性を実現できる。また、装置構成は従来のままでよく、装置構成の複雑化及び高価格化を招くこともない。

本発明の電子部品実装装置の吸着ヘッド部分を示す概略構成図である。図１に示す吸着ヘッドにおいて吸着ノズルを昇降させるサーボモータの制御系のシステム構成図である。サーボアンプによるサーボモータの制御フローを示す。サーボアンプによるサーボモータの制御例を概念的に示し、（ａ）は吸着ノズルの位置（残パルス数）の時間変化を示し、（ｂ）はサーボモータへのトルク及び下降速度の指令値の時間変化を示す。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の電子部品実装装置の吸着ヘッド部分を示す概略構成図である。図１に示す吸着ヘッドには３本の吸着ノズル１ａ，１ｂ，１ｃが搭載されている。また、吸着ノズル１ａ，１ｂ，１ｃに対応して３台のサーボモータ２ａ，２ｂ，２ｃと、サーボアンプ３も搭載されている。すなわち、サーボモータ２ａが吸着ノズル１ａを昇降させ、サーボモータ２ｂが吸着ノズル１ｂを昇降させ、サーボモータ２ｃが吸着ノズル１ｃを昇降させる。そして、サーボアンプ３がサーボモータ２ａ，２ｂ，２ｃをプログラム制御する。

図２は、図１に示す吸着ヘッドにおいて吸着ノズルを昇降させるサーボモータの制御系のシステム構成図である。上述のとおり、サーボアンプ３がサーボモータ２ａ，２ｂ，２ｃをプログラム制御する。その制御プログラムは、モーションコントローラ４で作成され、サーボアンプ３に提供されサーボアンプ３内に記憶される。したがって、サーボアンプ３は、モーションコントローラ４から制御プログラムの提供を受けると、その後は自らの処理のみによりサーボモータ２ａ，２ｂ，２ｃをプログラム制御することができる。制御プログラムが変更されたときには、モーションコントローラ４が変更後のプログラムをサーボアンプ３に提供する。

モーションコントローラ４は、コンパクトＰＣＩバス５を介してメインコントローラ６に接続されている。メインコントローラ６は、サーボモータの動作開始指令を出すのみで、その動作開始指令はモーションコントローラ４を経由してサーボアンプ３に届く。その後は、上述のとおり、サーボアンプ３が自らの処理のみにより、サーボモータ２ａ，２ｂ，２ｃをプログラム制御する。具体的にはサーボアンプ３は、制御プログラムに基づき、サーボモータ２ａ，２ｂ，２ｃにそれぞれ付帯するエンコーダ２ｄ，２ｅ，２ｆからのパルス信号を受信しながらサーボモータ２ａ，２ｂ，２ｃを個別に制御する。また、詳細は後述するが、サーボアンプ３は、サーボモータ２ａ，２ｂ，２ｃにより吸着ノズルを下降させる際にトルク制限値を設定してサーボモータ２ａ，２ｂ，２ｃを制御する。

図３は、サーボアンプ３によるサーボモータ２ａ，２ｂ，２ｃの制御フローを示す。この制御フローは、吸着ノズルが電子部品を吸着するために下降するときの制御フローである。なお、サーボアンプ３による３台のサーボモータ２ａ，２ｂ，２ｃの制御フローはいずれも同一であるので、以下では、サーボモータ２ａ，２ｂ，２ｃを区別することなく説明する。

サーボアンプは、上述の動作開始指令を受信すると、制御プログラムによる制御を開始する。まずサーボアンプは、初期化動作として、サーボモータの磁極設定を行い、その後、サーボアンプ内の現在値パルスカウンタを０にする。次いでサーボアンプは、サーボモータにより吸着ノズルを下降させる制御に移行する。まず、サーボモータは、サーボモータの通常時のトルク制限値Ａと、トルク制限値の切り替えを行う切替パルス数と、この切替パルス数以内でのトルク制限値Ｂとを設定する。このとき、トルク制限値Ｂはトルク制限値Ａより小さく設定される。例えば、トルク制限値Ｂはトルク制限値Ａの２０％程度に設定される。なお、サーボモータのトルクとサーボモータに供給する電流値は比例するので、トルク制限値はサーボモータに供給する電流値として設定することができる。

その後サーボモータは、制御プログラムに従い、サーボモータのトルクがトルク制限値Ａ以下となる条件でサーボモータに下降指令を出す。この下降指令に基づき、サーボモータが下降動作を開始すると、サーボアンプは、サーボモータのエンコーダからのパルス信号をカウントし、現在値パルスカウンタを増分させる。そして、吸着ノズルが電子部品に接触する目標位置までの総パルス数（目標位置パルス数）から、現在値パルスカウンタの現在値による現在パルス数を引いた残パルス数が、上記の切替パルス数になったら、トルク制限値をトルク制限Ａからトルク制限値Ｂに切り替える。言い換えれば、サーボアンプは、吸着ノズルが電子部品に接触する目標位置までの残パルス数が所定数（切替パルス数）以下になったら、トルク制限値を小さい値に切り替える。切替パルス数は、実装装置やサーボモータの仕様などにより設定されるが、一般的には、１ｍｍ（５００パルス）〜２ｍｍ（１０００パルス）程度の範囲で設定される。また、上記の目標位置パルス数は、制御プログラムにおいてあらかじめ設定されている。

上記の切替パルス数以内ではサーボアンプは、制御プログラムに従い、サーボモータのトルクがトルク制限値Ｂ以下となる条件でサーボモータに下降指令を出す。そして、「目標位置パルス数−現在パルス数＝０」になったら、目標位置までの下降が完了して吸着ノズルが部品に接触したということであるから、サーボアンプはサーボモータの下降動作を停止させる。

サーボアンプは、吸着ノズルが部品を吸着後、サーボモータに上昇指令を出すが、そのときのトルク制限値は通常時のトルク制限値Ａとする。

図４は、サーボアンプによるサーボモータの制御例を概念的に示し、（ａ）は吸着ノズルの位置（残パルス数）の時間変化を示し、（ｂ）はサーボモータへのトルク及び下降速度の指令値の時間変化を示す。吸着ノズルが電子部品に接触する目標位置までの残パルス数が、あらかじめ設定されている切替パルス数になったら、サーボモータのトルク制限値を小さい値に切り替える。これに合わせて、サーボモータへのトルク及び速度の指令値も小さい値に切り替えられる。

なお、以上では、吸着ノズルが電子部品を吸着する吸着時の制御について説明したが、吸着ノズルに吸着した電子部品をプリント基板に実装する実装時においても同様の制御を行うことができることは当業者に自明である。すなわち、実装時には、吸着ノズルに吸着された電子部品がプリント基板に接触する位置を目標位置とし、その目標位置までの総パルス数を目標位置パルス数として、図３のフローに従い制御すればよい。

以上のとおり、本発明において、トルク制限値の切り替えなどのサーボモータの制御は、上述したメインコントローラ及びモーションコントローラとは独立して、サーボアンプ自らが行う。したがって、高い応答性を実現できる。また、装置構成は従来のままでよく、装置構成の複雑化及び高価格化を招くこともない。

１ａ，１ｂ，１ｃ吸着ノズル
２ａ，２ｂ，２ｃサーボモータ
２ｄ，２ｅ，２ｆエンコーダ
３サーボアンプ
４モーションコントローラ
５コンパクトＰＣＩバス
６メインコントローラ

Claims

吸着ノズルを昇降させるサーボモータと、前記サーボモータのエンコーダからのパルス信号を受信しながら前記サーボモータを制御するサーボアンプとを有し、前記吸着ノズルにより電子部品を吸着してプリント基板上に実装する電子部品実装装置において、
前記サーボアンプは、前記吸着ノズルを下降させる際にトルク制限値を設定してサーボモータを制御し、かつ、前記吸着ノズルが電子部品に接触する目標位置又は前記吸着ノズルに吸着された電子部品がプリント基板に接触する目標位置までの残パルス数が所定数以下になったら、前記トルク制限値を小さくすることを特徴とする電子部品実装装置。
前記トルク制限値は、サーボモータに供給する電流値として設定される、請求項１に記載の電子部品実装装置。