JP2014165278A - 実装作業装置におけるモータ制御方法及び実装作業装置 - Google Patents

実装作業装置におけるモータ制御方法及び実装作業装置 Download PDF

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Abstract

【課題】各駆動モータの起動タイミングをずらして、トルクの大きい駆動モータを使用できるようにして、電子部品の実装作業に支障を起こさないようにすること。
【解決手段】Y方向モータ9の駆動の開始後に、制御装置15は起動順序が2番目のX方向モータ11を起動させるための判定をし、その駆動波形を計算して得られた加速度を記憶装置17に格納する。始動電流値テーブルよりX方向モータ11の加速度に該当する始動電流値及び電流値テーブルからX方向モータ11の加速度に該当する電流値を取得する。現在流れている電流の値である累積電流値及び電子部品装着装置1の出力可能電流閾値を取得し、制御装置15は前記始動電流値と前記電流値と前記累積電流値との和が前記実装作業装置の出力可能電流閾値以上か否かを判定し、出力可能電流閾値以上と判定するとタイマー32の計時による所定のタイマー時間の経過後に、X方向モータ11を起動させる。
【選択図】図4

Description

本発明は、基板上に電子部品を装着するための所定作業を施すもので複数のモータを備えた実装作業装置におけるモータ制御方法及び実装作業装置に関する。具体的には、前記実装作業装置としての、例えばプリント基板上に半田ペーストを塗布するスクリーン印刷装置、プリント基板上に接着剤を塗布する接着剤塗布装置、プリント基板上に電子部品を装着する電子部品装着装置などにおけるモータ制御方法及び実装作業装置に関する。
この種の電子部品装着装置は、例えば特許文献1などに開示されている。この種の電子部品装着装置にあっては、複数の駆動モータ、例えば複数の取出保持具を備えた装着ヘッドを平面方向に移動させるX方向移動用駆動モータ及びY方向移動用駆動モータ、前記取出保持具を回転方向に移動させるθ回転移動用駆動モータ、前記取出保持具を上下方向に移動させる昇降移動用駆動モータなどが設けられている。
特開2005−159209公報
そして、トルクが大きい複数の駆動モータの起動タイミングが重なると、始動電流が定格電流の数倍となり、このように電流が大きくなると電圧が不安定となり、電圧不足となり、駆動モータの制御が困難となる事態が発生し、ときに発振、所定時間内での制止ができなくなるということも起こる可能性がある。このため、前記電子部品の基板への実装に支障を招くこととなる場合もあり、トルクの大きい駆動モータは使用できない又はトルクを大きく出せない(加速度を上げられない)という問題がある。
そこで本発明は、各駆動モータの起動タイミングをずらして、各始動電流が発生する時期を分散させて、定格電流に近づけることにより、トルクの大きい駆動モータを使用できるようにして、電子部品の基板への実装に係わる実装作業に支障を起こさないようにすることを目的とする。
このため第1の発明は、基板上に電子部品を装着するための所定作業を施すもので複数のモータを備えた実装作業装置におけるモータ制御方法において、
これから起動する前記モータの加速度に該当する始動電流値と同じくこれから起動する前記モータの加速度に該当する電流値と現在流れている累積電流値との和が前記実装作業装置の出力可能電流閾値以上の場合には、このモータの起動を所定時間遅らせることを特徴とする。
また第2の発明は、基板上に電子部品を装着するための所定作業を施すもので複数のモータを備えた実装作業装置におけるモータ制御装置において、
これから起動する前記モータの加速度に該当する始動電流値と同じくこれから起動する前記モータの加速度に該当する電流値と現在流れている累積電流値との和が前記実装作業装置の出力可能電流閾値以上か否かを判定する判定手段と、
この判定手段により前記和が前記出力可能電流閾値以上であると判定された際に、所定の始動待ち時間を計時するタイマーと、
このタイマーによる前記所定の始動待ち時間の経過後に前記モータを起動させるように制御する制御手段とを
設けたことを特徴とする。
本発明は、各駆動モータの起動タイミングをずらして、各始動電流が発生する時期を分散させて、定格電流に近づけることにより、トルクの大きい駆動モータを使用できるようにして、電子部品の基板への実装に係わる実装作業に支障を起こさないようにすることができる。
電子部品装着装置の概略平面図である。 電子部品装着装置の制御ブロック図である。 モータの連続起動に係るフローチャートを示す図である。 モータを起動させるための判定に係るフローチャートを示す図である。 モータ位置決め完了監視処理に係るフローチャートを示す図である。 モータ毎の加速度を示す図である。 始動電流値テーブルを示す図である。 電流値テーブルを示す図である。 最上段は累積電流値と時間との関係を示し、上から2段目以降は各モータの電流値と時間との関係及び加速度を示す図である。
基板上に電子部品を装着するための所定作業を施す実装作業装置は、例えばプリント基板上に半田ペーストを塗布するスクリーン印刷装置、プリント基板上に接着剤を塗布する接着剤塗布装置、プリント基板上に電子部品を装着する電子部品装着装置などがあるが、以下図1に基づき、この実装作業装置の一例として電子部品装着装置1について、本発明の実施の形態を説明する。この電子部品装着装置1には、各プリント基板Pの搬送を並列に行なう搬送装置2と、装置本体の手前側と奥側に配設され電子部品を供給する部品供給装置3A、3Bと、駆動源により一方向に移動可能(Y方向に往復移動可能)な一対のビーム4A、4Bと、それぞれ取出保持具としての吸着ノズル5を備えて前記各ビーム4A、4Bに沿った方向に各駆動源により別個に移動可能な装着ヘッド6A、6Bとが設けられている。
前記搬送装置2は電子部品装着装置1は供給コンベア2Aと、プリント基板Pを位置決め固定する位置決め部2Bと、排出コンベア2Cとを備えている。そして、前記供給コンベア2Aは上流より受けた各プリント基板Pを位置決め部2Bに搬送し、この各位置決め部2Bで位置決め装置により位置決めされた各基板上に電子部品が装着された後、排出コンベア2Cに搬送され、その後下流側装置に搬送される構成である。
そして、前記部品供給装置3A、3Bは前記搬送装置2の奥側位置と手前側位置に配設され、取付台であるカート台7A、7Bのフィーダベース上に部品供給ユニット8を多数並設したものである。各カート台7A、7Bは部品供給ユニット8の部品供給側の先端部がプリント基板Pの搬送路に臨むように前記装置本体に連結具を介して着脱可能に配設され、各カート台7A、7Bが正規に装置本体に取り付けられるとカート台7A、7Bに搭載された部品供給ユニット8に電源10が供給され、また前記連結具を解除して把手を引くと下面に設けられたキャスタにより移動できる構成である。
そして、X方向に長い前後一対の前記ビーム4A、4Bは、各リニアモータから構成されるY方向モータ9の駆動により左右一対の前後に延びたガイドに沿って前記各ビームに固定されたスライダが摺動して個別にY方向に移動する。前記Y方向モータ9は、左右一対の基体1A、1Bに沿って固定された上下一対の固定子と、前記ビーム4A、4Bの両端部に設けられた取付板の下部に固定された可動子9Aとから構成される。
また、前記ビーム4A、4Bにはその長手方向(X方向)にリニアモータから構成されるX方向モータ10によりガイドに沿って移動する前記装着ヘッド6A、6Bが夫々内側に設けられており、前記X方向モータ11は各ビーム4A、4Bに固定された前後一対の固定子と、各固定子の間に位置して前記装着ヘッド6A、6Bに設けられた可動子とから構成される。
従って、各装着ヘッド6A、6Bは向き合うように各ビーム4A、4Bの内側に設けられ、前記装着ヘッド6Aは対応する奥側の部品供給装置3Aの部品供給ユニット8から電子部品の取出し作業を行い、搬送装置2上のプリント基板Pに装着することができ、装着ヘッド6Bは対応する手前側の部品供給装置3Bから電子部品を取り出して前記プリント基板Pに装着することができる。
そして、各装着ヘッド6A、6Bには各バネにより下方へ付勢されている吸着ノズル5が円周上に所定間隔を存して、例えば4本配設されており、この吸着ノズル5は上下軸モータ12により昇降可能であり、またθ軸モータ13により装着ヘッド6A、6Bを鉛直軸周りに回転させることにより、結果として各装着ヘッド6A、6Bの各吸着ノズル5はX方向及びY方向に移動可能であり、垂直線回りに回転可能で、且つ上下動可能となっている。
また、各部品認識カメラ14は、各装着ヘッド6A、6Bに設けられた各吸着ノズル5に吸着保持された電子部品をプリント基板P上に装着する前に一括して撮像する。
図2は電子部品装着装置1の電子部品装着に係る制御のための制御ブロック図であり、以下説明する。電子部品装着装置1の各要素は制御装置15が統括制御しており、記憶装置17が各種データを格納しており、バスライン18を介して両者は接続されている。また、制御装置15には操作画面等を表示する表示装置であるモニタ19及び該モニタ19の表示画面に形成された入力手段としてのタッチパネルスイッチ20がインターフェース21を介して接続されている。また、前記Y方向モータ9、X方向モータ11、上下軸モータ12、θ軸モータ13がそれぞれ動力線26、ドライバ(駆動回路)22、23、24、25、通信ケーブル27、インターフェース21を介して前記制御装置15に接続されている。なお、前記制御装置15は制御手段、確認手段、判定手段、計算手段などの機能を果たす。
28、29、30、31はエンコーダで、前記Y方向モータ9、X方向モータ11、上下軸モータ12、θ軸モータ13にそれぞれ備えられており、前記装着ヘッド6A、6B、前記吸着ノズル5の位置情報を前記ドライバ(駆動回路)22、23、24、25にフィードバックする。32はタイマーで、起動待ち時間を計時する。
前記記憶装置17には、プリント基板Pの種類毎に装着データが記憶されている。この装着データは、その電子部品の装着順序毎に、装着座標(X座標、Y座標Y、角度)、部品配置番号等から構成される。また、前記記憶装置17には、カート台7A、7B上に配設された前記各部品供給ユニット8の部品配置番号に対応した各電子部品の種類(部品ID)の部品配置データ等が格納されている。更には、前記記憶装置17には、電子部品の特徴を表す形状データ・認識データ・制御データ・部品供給データから成る電子部品毎の部品ライブラリデータ等が格納されている。
16は前記インターフェース21を介して前記制御装置15に接続される認識処理装置で、前記部品認識カメラ14により撮像して取込まれた画像の認識処理が該認識処理装置16にて行われ、制御装置15に処理結果が送出される。即ち、制御装置15は部品認識カメラ14により撮像された画像を認識処理(位置ずれ量の算出など)するように指示を認識処理装置16に出力すると共に、認識処理結果を認識処理装置16から受取るものである。
以下、本電子部品装着装置1の電子部品の実装動作について、概略説明する。先ず、タッチパネルスイッチ20に設けられた運転開始スイッチが操作されると、基板であるプリント基板Pを上流装置より供給コンベア2Aを介して位置決め部2Bに搬送して位置決め固定する。そして、制御装置15は各部品供給ユニット3A、3Bの上方へ装着ヘッド6A又は6Bを移動させるようにY方向モータ9、X方向モータ11を制御して、また所定の吸着ノズル5が回転して下降するようにθ軸モータ13及び上下軸モータ12を制御して、各部品供給ユニット3A、3Bから該当する電子部品を吸着ノズル5が連鎖吸着して取出す。
そして、前記Y方向モータ9及びX方向モータ11を駆動させてXY方向に移動を開始しプリント基板P上に電子部品を装着するために移動する途中で装着ヘッド6A又は6Bを部品認識カメラ14の上方を通過させて、各吸着ノズル5に吸着保持されている電子部品を部品認識カメラ14により撮像し(フライ認識)、部品の認識処理動作が前記認識処理装置16により行われる。
この部品認識動作が終了すると、前記記憶装置17に格納された前記装着データにおける装着座標にこの認識結果を加味して吸着ノズル5に対する電子部品のズレを補正して、即ち制御装置15は前記Y方向モータ9、X方向モータ11、θ軸モータ13を制御して、前記装着データの装着順序に従い電子部品のプリント基板Pへの装着動作が行われる。そして、装着すべき全ての電子部品の装着が終了すると、位置決め部2Bのプリント基板Pを排出コンベア2Cを介して下流装置へ排出する。
次に、モータの連続起動について、フローチャートを示す図3に従って、説明する。先ず、運転開始スイッチが操作されると、前述したように、電子部品装着装置1の電子部品の実装動作が開始された際に、前記制御装置15は各モータの起動順序を決定し(ステップS01)、次いでこの決定された順序の1番目のモータを起動させるための判定をする(ステップS02)。この場合、各モータの起動順序は予め定められて、前記記憶装置17に格納されていてもよく、例えばY方向モータ9の次がX方向モータ11であるというように予め定められていてもよい。
次いで、前記決定された順序の2番目のモータを起動させるための判定をした後(ステップS03)、決定された順序の3番目のモータを起動させるための判定をし(ステップS04)、以後同様にそれ以降の順番のモータを起動させるための判定をして、終了する。このように、各モータの起動順序に従って、起動させるための判定をする。
次に、モータを起動させるための判定に係るフローチャートを示す図4に従って、以下説明する。先ず、決定された順序が1番目のモータである、例えば電子部品の取り出しのために部品供給ユニット3A、3Bの上方へ装着ヘッド6A又は6Bを移動させる前記Y方向モータ9の駆動波形を計算することより得られた加速度(図6参照)を前記記憶装置17に格納する(ステップS11)。図6によれば、「モータ1」で示す前記Y方向モータ9の加速度は、10i(「i」は、例えば整数である。)mm/secである。
次いで、図7に示すような前記記憶装置17に格納された始動電流値テーブルより、本Y方向モータ9の加速度「10imm/sec」に該当する始動電流値「4a(「a」は、例えば整数である。)アンペア」を、前記制御装置15は取得する(ステップS12)。
そして、前記制御装置15は、図8に示すような前記記憶装置17に格納された電流値テーブルから、本Y方向モータ9の加速度「10imm/sec」に該当する電流値「2aアンペア」を取得する(ステップS13)。
ここで、前記制御装置15は、現在流れている電流の値である累積電流値「0.1aアンペア」を取得し(ステップS14)、次いで前記記憶装置17に格納されている前記電子部品装着装置1の出力可能電流閾値「7aアンペア」(図9参照)を取得する(ステップS15)。
そして、前記制御装置15は、前記出力可能電流閾値「7aアンペア」が、ステップS12で取得した前記始動電流値「4aアンペア」とステップS13で取得した前記電流値「2aアンペア」とステップS14で取得した前記累積電流値「0.1aアンペア」との和以下かどうかを判定する(ステップS16)。言い換えると、前記和(「6.1aアンペア」)が前記出力可能電流閾値「7aアンペア」以上かどうかを判定する(ステップS16)。
この場合、起動順序が1番目の「モータ1」である前記Y方向モータ9の起動判定に関して、前記和(「6.1aアンペア」)が前記出力可能電流閾値「7aアンペア」より小さいと制御装置15により判定されるので、ステップS14で取得した前記累積電流値「0.1aアンペア」にステップS12で取得した前記始動電流値「4aアンペア」を加算する(ステップS17)。
次いで、前記制御装置15は、ステップS14で取得した前記累積電流値「0.1aアンペア」にステップS13で取得した前記電流値「2aアンペア」を加算する(ステップS18)。そして、制御装置15は、Y方向モータ9の駆動波形をセットし(ステップS19)、ドライバ22を介してY方向モータ9の動作を開始させる(ステップS20)。
以上のように制御されて、「モータ1」であるY方向モータ9の駆動動作が開始されるが、この開始後に、前記制御装置15は決定された起動順序が2番目の「モータ2」である、例えばX方向モータ11を起動させるための判定をするが、Y方向モータ9の場合と同様に、図4に従って、以下説明する。
先ず、X方向モータ11の駆動波形を計算することより得られた加速度(図6参照)を前記記憶装置17に格納する(ステップS11)。図6によれば、「モータ2」で示すX方向モータ11の加速度は、5imm/secである。
次いで、図7に示すような記憶装置17に格納された始動電流値テーブルより、本X方向モータ11の加速度「5imm/sec」に該当する始動電流値「3aアンペア」を制御装置15は取得する(ステップS12)。
そして、前記制御装置15は、図8に示すような記憶装置17に格納された電流値テーブルから、本X方向モータ11の加速度「5imm/sec」に該当する電流値「1aアンペア」を取得する(ステップS13)。
ここで、前記制御装置15は、前記Y方向モータ9が起動した場合における現在流れている電流の値である累積電流値「6.1aアンペア(0.1a+4a+2a)」を取得し(ステップS14)、次いで記憶装置17に格納されている出力可能電流閾値「7aアンペア」を取得する(ステップS15)。
そして、前記制御装置15は、前記出力可能電流閾値「7aアンペア」が、ステップS12で取得した前記始動電流値「3aアンペア」とステップS13で取得した前記電流値「1aアンペア」とステップS14で取得した前記累積電流値「6.1aアンペア」との和「10.1a」以下かどうかを判定する(ステップS16)。言い換えると、前記和「10.1aアンペア」が前記出力可能電流閾値「7aアンペア」以上かどうかを判定する(ステップS16)。
この場合、起動順序が2番目のX方向モータ11の起動判定に関して、前記和(図9の一点鎖線で示す)が前記出力可能電流閾値以上であると制御装置15により判定されるので、この制御装置15はタイマー32に所定の起動待ち時間(タイマー時間)をセットする(ステップS21)。そして、前記タイマー32によってタイマー時間が経過すると(タイムアップすると)、ステップS14で取得した累積電流値「6.1aアンペア」にステップS12で取得した前記始動電流値「3aアンペア」を加算する(ステップS17)。
このように、起動順序が2番目のX方向モータ11の起動タイミングをずらして、即ち1番目のY方向モータ9の起動タイミングより前記タイマー時間だけ遅らせて2番目のX方向モータ11を起動させることによって各始動電流が発生する時期を分散させて、定格電流に近づけることにより、トルクの大きいモータを使用できるようにして、電子部品の基板への実装に係わる実装作業に支障を起こさないようにすることができる。即ち、X方向モータ11の起動時には、Y方向モータ9の始動電流値「4aアンペア」分減少することとなる。
次いで、前記制御装置15は、ステップS14で取得した累積電流値「6.1aアンペア」にステップS13で取得した前記電流値「1aアンペア」を加算する(ステップS18)。そして、制御装置15は、駆動モータ1の駆動波形をセットし(ステップS19)、ドライバ23を介してX方向モータ11の動作を開始させる(ステップS20)。
次の3番目の「モータ3」である前記θ軸モータ13以降の起動判定についても、上述したような図4に示すフローチャートに従って行われることとなるが、前記θ軸モータ13をタイマー32による所定の起動待ち時間経過後に起動させた際には、図9の最上段に示すように、累積電流値が出力可能電流閾値より僅か小さいが、詳細な説明はここでは省略する。
なお、モータの起動時に、前述したようなステップS16において、前記出力可能電流閾値「7aアンペア」が、ステップS12で取得した前記始動電流値とステップS13で取得した前記電流値とステップS14で取得した前記累積電流値との和以下かどうかを判定されて、前記和より大きいと判定されると、前記タイマー時間を待つこと無く、起動することとなる。
次に、モータ位置決め完了監視処理について、図5のフローチャート(各モータ毎に行われる。)に基づいて説明する。先ず、例えば前記Y方向モータ9が駆動すると、このY方向モータ9が起動中か否かが、前記制御装置15により判定される(ステップS31)。
そして、起動中であると判定されると、前記始動電流値テーブルから本Y方向モータ9の加速度「10imm/sec」に該当する始動電流値「4aアンペア」を制御装置15は取得する(ステップS32)。そして、制御装置15は前記タイマー32に所定の起動待ち時間(タイマー時間)を計時する(ステップS33)。そして、前記タイマー32によってタイマー時間が経過すると(ステップS34)、制御装置15は前述した累積電流値「6.1アンペア」からステップS32で取得した始動電流値「4aアンペア」を減算して新たな累積電流値「2.1アンペア」を得る(ステップS35)。
次に、前記電流値テーブルから本Y方向モータ9の加速度「10imm/sec」に該当する電流値「2aアンペア」を制御装置15は取得する(ステップS36)。
そして、制御装置15は本Y方向モータ9のエンコーダ28の出力から位置決め完了を把握すると(ステップS37)、本Y方向モータ9の駆動を停止させて、前記累積電流値「2.1アンペア」から本Y方向モータ9の加速度「10imm/sec」に該当する電流値「2aアンペア」を減算して累積電流値「0.1アンペア」を得る(ステップS38)。
以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
1 電子部品装着装置
3 部品供給装置
5 吸着ノズル
6A、6B 装着ヘッド
9 Y方向モータ
11 X方向モータ
15 制御装置
17 記憶装置
22〜25 ドライバ
32 タイマー
P プリント基板

Claims (2)

  1. 基板上に電子部品を装着するための所定作業を施すもので複数のモータを備えた実装作業装置におけるモータ制御方法において、
    これから起動する前記モータの加速度に該当する始動電流値と同じくこれから起動する前記モータの加速度に該当する電流値と現在流れている累積電流値との和が前記実装作業装置の出力可能電流閾値以上の場合には、いずれかのモータの起動を所定時間遅らせることを特徴とする実装作業装置におけるモータ制御方法。
  2. 基板上に電子部品を装着するための所定作業を施すもので複数のモータを備えた実装作業装置において、
    これから起動する前記モータの加速度に該当する始動電流値と同じくこれから起動する前記モータの加速度に該当する電流値と現在流れている累積電流値との和が前記実装作業装置の出力可能電流閾値以上か否かを判定する判定手段と、
    この判定手段により前記和が前記出力可能電流閾値以上であると判定された際に、所定の始動待ち時間を計時するタイマーと、
    このタイマーによる前記所定の始動待ち時間の経過後に前記モータを起動させるように制御する制御手段とを
    設けたことを特徴とする実装作業装置。
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