JP6302488B2 - Linear motion device - Google Patents
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Description
ここで開示する技術は、リニアモータを有する直動装置に関し、特に、リニアモータの可動子に複数の冷却手段が設けられた直動装置に関する。 The technology disclosed herein relates to a linear motion device having a linear motor, and more particularly to a linear motion device in which a plurality of cooling means are provided on a mover of a linear motor.
リニアモータを有する直動装置が、電子部品装着機(チップマウンタとも称される)といった生産装置や、その他の装置に広く採用されている。この種の直動装置では、リニアモータの可動子に、複数の冷却ファン(又は他の冷却手段)が設けられている。複数の冷却ファンは、主に、可動子に設けられた電磁コイルを冷却する。 Linear motion devices having linear motors are widely used in production devices such as electronic component mounting machines (also called chip mounters) and other devices. In this type of linear motion device, a plurality of cooling fans (or other cooling means) are provided on the mover of the linear motor. The plurality of cooling fans mainly cool the electromagnetic coils provided in the mover.
上記した直動装置において、冷却ファンが故障すると、電磁コイルが過熱して焼損するおそれがある。それを防止する一つの方策として、冷却ファンに異常が生じたときは、直動装置の動作を直ちに中止することが考えられる。しかしながら、例えば電子部品装着機といった生産装置において、直動装置の動作を直ちに中止してしまうと、生産装置が一連の生産動作の途中で停止することがある。この場合、生産途中であった半製品が無駄になったり、その後の復旧作業が面倒になるといった問題が生じる。 In the linear motion device described above, if the cooling fan fails, the electromagnetic coil may overheat and burn out. One measure for preventing this is to immediately stop the operation of the linear motion device when an abnormality occurs in the cooling fan. However, in a production apparatus such as an electronic component mounting machine, if the operation of the linear motion apparatus is stopped immediately, the production apparatus may stop in the middle of a series of production operations. In this case, there arises a problem that a semi-finished product that is in the middle of production is wasted or subsequent recovery work becomes troublesome.
上記の問題に関連して、特開2002−16387号公報には、電子部品装着機に用いられる冷却装置が記載されている。この冷却装置は、複数の冷却ファンを有しており、一つの冷却ファンに異常が生じた時に、他の冷却ファンの回転速度を高めるように構成されている。このような冷却装置は、直動装置においても採用することができ、それによって、冷却ファンに故障が生じたときでも、直動装置の動作を継続できると考えられる。 In relation to the above problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-16387 describes a cooling device used in an electronic component mounting machine. This cooling device has a plurality of cooling fans, and is configured to increase the rotation speed of other cooling fans when an abnormality occurs in one cooling fan. Such a cooling device can also be employed in a linear motion device, whereby it is considered that the operation of the linear motion device can be continued even when a failure occurs in the cooling fan.
しかしながら、直動装置の多くは、本来的に、冷却ファンの回転速度を制御する手段を有していない。そのため、特開2002−16387号公報に記載された技術を採用するためには、冷却ファンの回転速度を制御するための構成を新たに設ける必要があり、例えば、直動装置の生産コストを増大させるといった新たな問題が生じる。 However, many linear motion devices do not inherently have means for controlling the rotational speed of the cooling fan. Therefore, in order to employ the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-16387, it is necessary to newly provide a configuration for controlling the rotational speed of the cooling fan, for example, increasing the production cost of the linear motion device. A new problem arises.
本明細書は、上記した問題を解決又は少なくとも低減する技術を提供するために、新規で有用な直動装置を開示する。 The present specification discloses a novel and useful linear motion apparatus in order to provide a technique for solving or at least reducing the above-described problems.
本明細書で開示する技術では、複数の冷却手段の各々が正常であるのか否かを監視し、少なくとも一つの冷却手段に異常が生じたときは、可動子の制御に用いる制御指標を、可動子の発熱量が減少するように変更する。それにより、複数の冷却手段の一部又は全部に異常が生じたときでも、可動子の過熱を抑制しながら、可動子の動作を継続することができる。ここで、可動子の制御指標の典型例としては、例えば、可動子の可動子の最大加速度、最大減速度及び最高速度が挙げられる。 In the technology disclosed in this specification, whether or not each of the plurality of cooling means is normal is monitored, and when an abnormality occurs in at least one cooling means, a control index used for controlling the mover is movable. Change so that the calorific value of the child is reduced. Thereby, even when an abnormality occurs in some or all of the plurality of cooling units, the operation of the mover can be continued while suppressing overheating of the mover. Here, typical examples of the control index of the mover include the maximum acceleration, maximum deceleration, and maximum speed of the mover of the mover.
上記した本技術に基づいて、新規で有用な直動装置が開示される。この直動装置は、固定子及び可動子を有するリニアモータと、リニアモータの可動子に設けられた複数の冷却手段と、複数の冷却装置のそれぞれについて、正常であるのか否かを検出する検出手段と、リニアモータの可動子の動作を所定の制御指標に応じて制御する制御手段とを備える。この制御手段は、検出手段が少なくとも一つの冷却手段の異常を検出したときに、前記制御指標を変更する。この場合、当該制御指標は、可動子における発熱量が減少するように、変更されることが好ましい。 Based on the above-described present technology, a novel and useful linear motion device is disclosed. This linear motion device detects whether each of a linear motor having a stator and a mover, a plurality of cooling means provided on the mover of the linear motor, and a plurality of cooling devices is normal. Means and control means for controlling the operation of the mover of the linear motor in accordance with a predetermined control index. The control means changes the control index when the detection means detects an abnormality of at least one cooling means. In this case, the control index is preferably changed so that the amount of heat generated in the mover is reduced.
本技術の一実施形態では、前記制御指標として、可動子の最大加速度、最大減速度及び最高速度のなかの少なくとも一つを、小さくなるように変更することが好ましい。リニアモータでは、可動子の最大加速度、最大減速度及び最高速度の大きさに応じて、可動子における発熱量(特に、電磁コイルによる発熱量)は増大する。そのことから、一又は複数の冷却手段に異常が生じたときは、最大加速度、最大減速度及び最高速度のなかの少なくとも一つ(好ましくは全部)を小さくすることによって、可動子の過熱を効果的に防止することができる。 In an embodiment of the present technology, it is preferable that at least one of the maximum acceleration, the maximum deceleration, and the maximum speed of the mover is changed to be small as the control index. In the linear motor, the amount of heat generated by the mover (particularly, the amount of heat generated by the electromagnetic coil) increases in accordance with the maximum acceleration, maximum deceleration, and maximum speed of the mover. Therefore, when an abnormality occurs in one or more cooling means, the overheating of the mover is effectively reduced by reducing at least one (preferably all) of the maximum acceleration, maximum deceleration and maximum speed. Can be prevented.
本技術の一実施形態において、制御手段は、検出手段が第1所定数以上の冷却手段について異常を検出したときに、可動子の制御指標を変更することが好ましい。ここで、第1所定数は、1、2、又はそれ以上の数であってもよく、例えば、各々の冷却手段の冷却能力に応じて定めるとよい。 In an embodiment of the present technology, it is preferable that the control unit changes the control index of the mover when the detection unit detects an abnormality in the first predetermined number or more of the cooling units. Here, the first predetermined number may be 1, 2, or more, and may be determined according to the cooling capacity of each cooling means, for example.
本技術の一実施形態において、制御手段は、検出手段が前記第1所定数よりも大きい第2所定数以上の冷却手段について異常を検出したときに、前記可動子の動作を中止することが好ましい。このような構成によると、多くの冷却手段に異常が生じて、可動子の冷却能力が大幅に低下したときは、可動子の動作を中止することによって、可動子の過熱を確実に避けることができる。 In one embodiment of the present technology, it is preferable that the control unit stops the operation of the mover when the detection unit detects an abnormality with respect to the second predetermined number or more of cooling units larger than the first predetermined number. . According to such a configuration, when abnormalities occur in many cooling means and the cooling capacity of the mover is greatly reduced, it is possible to reliably avoid overheating of the mover by stopping the operation of the mover. it can.
本技術の一実施形態において、制御手段は、検出手段が特定の一又は複数の冷却装置について異常を検出したときに、可動子の制御指標を変更してもよい。このような構成は、複数の冷却手段が異なる冷却能力を有する場合に有効である。例えば、複数の冷却手段が、冷却能力が比較的に大きい主たる冷却手段と、冷却能力が比較的に小さい従たる冷却手段を含む場合に、主たる冷却手段に異常が生じたときは、複数の冷却手段による全体の冷却能力が大幅に減少する。このような場合に、制御手段は、可動子の過熱を防止するために、制御指標を変更することが好ましい。 In an embodiment of the present technology, the control unit may change the control index of the mover when the detection unit detects an abnormality with respect to one or more specific cooling devices. Such a configuration is effective when a plurality of cooling means have different cooling capacities. For example, when a plurality of cooling means includes a main cooling means having a relatively large cooling capacity and a secondary cooling means having a relatively small cooling capacity, if the main cooling means has an abnormality, the plurality of cooling means The overall cooling capacity by means is greatly reduced. In such a case, it is preferable that the control means changes the control index in order to prevent the mover from being overheated.
本技術の一実施形態において、制御手段は、前記複数の冷却手段の正常と異常の組み合わせ毎に、制御指標の変更の要否を記述する基準データを記憶する記憶手段を有することが好ましい。この場合、制御手段は、検出手段による検出結果と、記憶手段に記憶された基準データに基づいて、可動子の制御指標を変更することが好ましい。このような構成によると、複数の冷却手段に生じた異常の態様に応じて、可動子の制御指標を適切に変更することができる。 In an embodiment of the present technology, it is preferable that the control unit includes a storage unit that stores reference data that describes whether or not the control index needs to be changed for each combination of normality and abnormality of the plurality of cooling units. In this case, the control means preferably changes the control index of the mover based on the detection result by the detection means and the reference data stored in the storage means. According to such a configuration, it is possible to appropriately change the control index of the mover in accordance with the state of abnormality occurring in the plurality of cooling means.
本技術の一実施形態において、直動装置は、表示手段をさらに備えることが好ましい。この場合、表示手段は、検出手段による検出結果に基づいて、異常が生じた冷却手段を表示することが好ましい。あるいは、表示手段は、制御手段が制御指標を変更したときに、その旨を表示することが好ましい。 In one embodiment of the present technology, the linear motion device preferably further includes display means. In this case, the display means preferably displays the cooling means in which an abnormality has occurred based on the detection result by the detection means. Alternatively, the display means preferably displays that when the control means changes the control index.
本技術の一実施形態において、複数の冷却手段の各々は、冷却ファンを有する送風機であることが好ましい。但し、冷却手段は、送風機に限定されず、例えば、冷却水を循環させるものであってもよい。 In one embodiment of the present technology, each of the plurality of cooling units is preferably a blower having a cooling fan. However, the cooling means is not limited to the blower, and for example, cooling water may be circulated.
上記した実施形態では、検出手段が、複数の冷却手段のそれぞれについて、冷却ファンの単位時間あたりの回転数(言い換えると、回転速度又は回転周波数である。以下では、単に回転数という)を検出するセンサを有することが好ましい。このような構成によると、検出手段は、センサによって検出した回転数に基づいて、冷却手段が異常であるのか否かを決定することができる。 In the above-described embodiment, the detection unit detects the number of rotations of the cooling fan per unit time (in other words, the rotation speed or the rotation frequency, hereinafter simply referred to as the number of rotations) for each of the plurality of cooling units. It is preferable to have a sensor. According to such a configuration, the detection means can determine whether or not the cooling means is abnormal based on the rotational speed detected by the sensor.
図面を参照して、実施例の直動装置10について説明する。本実施例の直動装置10は、電子部品装着機(チップマウンタとも称される)といった生産装置や、その他の装置において、アクチュエータとして採用することができる。図1、図2に示すように、直動装置10は、固定子20及び可動子30を有するリニアモータ12を備えており、リニアモータ12によって駆動される直動装置である。
A
リニアモータ12の固定子20は、可動子30の移動経路に沿って、直線状に伸びている。固定子20には、複数の永久磁石22が設けられている。複数の永久磁石22は、固定子20の長手方向に沿って、一連に配置されている。なお、固定子20は、長手方向に沿って湾曲するものであってもよい。
The
リニアモータ12の可動子30は、固定子20の長手方向に沿って、移動可能に支持されている。可動子30には、電磁コイル32と、温度センサ34と、位置センサ36が設けられている。電磁コイル32には交流電流が通電され、それにより、可動子30が固定子20に沿って移動する。温度センサ34は、電磁コイル32の温度を検出する。本実施例における温度センサ34は、特に限定されないが、サーミスタである。電磁コイル32は、通電することによって発熱するので、電磁コイル32の過熱を防止するために、温度センサ34によって電磁コイル32の温度が監視される。位置センサ36は、固定子20に対する可動子30の位置を検出する。本実施例における位置センサ36は、特に限定されないが、リニアスケールである。
The
直動装置10は、複数の冷却装置41〜44を備えている。複数の冷却装置41〜44は、可動子30に設けられており、可動子30(特に、電磁コイル32)を冷却する。複数の冷却装置41〜44の数は特に限定されない。一例ではあるが、本実施例は、第1冷却装置41と、第2冷却装置42と、第3冷却装置43と、第4冷却装置44とを含む4つの冷却装置41〜44を備えている。各々の冷却装置41〜44は、冷却ファン40を有する送風機である。一例ではあるが、第1及び第2冷却装置41、42は、可動子30の内部から外部へ送風し、第3及び第4冷却装置43、44は、可動子30の外部から内部へ送風する。
The
図1、図2では図示されないが、第1〜第4冷却装置41〜44には、第1〜第4異常センサ51〜54が設けられている(図3参照)。第1異常センサ51は、第1送風機41が正常であるのか否かを検出するためのセンサである。同様に、第2〜第4異常センサ52〜54は、第2〜第4冷却装置42〜44が正常であるのか否かを検出するためのセンサである。異常センサ51〜54の具体的な構成は特に限定されない。一例であるが、本実施例における異常センサ51〜54は、冷却ファン40の回転数を検出する回転数センサである。
Although not shown in FIGS. 1 and 2, the first to
直動装置10は、制御ユニット60を備えている。制御ユニット60は、直動装置10の動作を制御する。制御ユニット60は、電気ケーブル70を介して、リニアモータ12の可動子30と電気的に接続されている。
The
図3を参照して、直動装置10の電気的な構成について説明する。図3に示すように、制御ユニット60は、サーボコントローラ62とサーボアンプ66とを備えている。サーボコントローラ62とサーボアンプ66は、可動子30の動作を制御する制御手段の一例である。サーボアンプ66は、位置センサ36と接続されている。サーボコントローラ62は、外部からの指令に基づいて、可動子30の目標とする運動を計算し、サーボアンプ66へ教示する。サーボアンプ66は、サーボコントローラ62から教示された可動子30の目標とする運動と、位置センサ36によって検出された可動子30の位置とに基づいて、可動子30を制御する。具体的には、サーボアンプ66は、可動子30の目標とする運動と実際の運動との偏差に基づいて、電磁コイル32に通電する電流の大きさ及び向きを制御する。
With reference to FIG. 3, the electrical configuration of the
サーボコントローラ62は、メモリ64を有している。メモリ64は、可動子30の制御に用いられる各種のデータが記憶されている。例えばメモリ64には、可動子30の制御指標が記憶されている。可動子30の制御指標とは、可動子30の制御において使用される指標であり、例えば、可動子30の最大加速度、最高速度及び最大減速度である。サーボコントローラ62及びサーボアンプ66は、メモリ64に記憶された制御指標に応じて、可動子30の動作を制御する。それにより、可動子30が移動するときの加速度、速度及び減速度は、メモリ64に記憶された各々の最大値以下に制限され、それによって、例えば可動子30(特に電磁コイル32)の過熱が防止される。詳しくは後述するが、メモリ64は、通常モード用の一組の制御指標と、制熱モード用の一組の制御指標とを含む、複数組の制御指標を記憶している。
The
制御ユニット60は、異常検出部68を備えている。異常検出部68は、第1〜第4異常センサ51〜54に接続されており、第1〜第4異常センサ51〜54からの出力信号に基づいて、第1〜第4冷却装置41〜44が正常であるのか否かをそれぞれ検出する。本実施例では、第1〜第4異常センサ51〜54の出力信号が、第1〜第4冷却装置41〜44における冷却ファン40の回転数をそれぞれ示す。従って、異常検出部68は、第1〜第4異常センサ51〜54の出力信号が示す回転数が所定値を下回ったときに、第1〜第4冷却装置41〜44に異常が生じたとそれぞれ判断する。異常検出部68は、サーボコントローラ62に接続されており、異常検出部68による判断結果は、サーボコントローラ62へ教示される。
The
サーボコントローラ62は、第1〜第4冷却装置41〜44の一つに異常が生じたときに、通常モードから制熱モードへ移行し、使用する制御指標を切り替える。図4は、通常モード用の制御指標(最大加速度、最高速度及び最大減速度)と、制熱モード用の制御指標の一例を示している。図4に示すように、制熱モード用の最大加速度A2は、通常モード用の最大加速度A1よりも小さい。同様に、制熱モード用の最高速度V2及び最大減速度D2は、通常モード用の最高速度V1及び最大減速度D1よりもそれぞれ小さい。従って、制熱モードによる制御では、通常モードによる制御よりも、可動子30の発熱を抑制することができる。それにより、第1〜第4冷却装置41〜44の一つに異常が生じたときでも、可動子30の過熱を防止しつつ、直動装置10はその動作を継続することができる。なお、通常モードから制熱モードへの移行において、最大加速度、最高速度及び最大減速度の全てではなく、それらの少なくとも一つを小さくするように変更してもよい。
When an abnormality occurs in one of the first to
一方、サーボコントローラ62は、第1〜第4冷却装置41〜44の二以上に異常が生じたときは、可動子30の運転を直ちに中止する。このような場合は、制熱モードによる制御であっても、残りの冷却装置41〜44だけでは冷却能力が不足するためである。但し、第1〜第4冷却装置41〜44の二以上に異常が生じたときでも、冷却能力が足りるようなときは、必ずしも制熱モードへ移行する必要はない。
On the other hand, the
異常検出部68は、温度センサ34にも接続されており、温度センサ34によって検出された温度が所定値を上回るときは、可動子30の温度が異常であると判断する。この判断結果についても、サーボコントローラ62へ教示される。サーボコントローラ62は、可動子30の温度が異常であるときも、可動子30の運転を直ちに中止する。
The
制御ユニット60は、表示部69を備えている。表示部69は、特に限定されないが、液晶表示パネルを有する。表示部69は、異常検出部68に接続されており、異常が生じた冷却装置41〜44を表示する。それにより、作業者は、異常が生じた冷却装置41〜44の修理又は交換を容易に行うことができる。また、表示部69は、サーボコントローラ62にも接続されており、サーボコントローラ62が通常モードから制熱モードへ移行したとき(即ち、御指標を変更したとき)に、その旨を表示する。それにより、作業者は、直動装置10の動作が制限されていることを、速やかに認知することができる。
The
以上のように、本実施例の直動装置10は、複数の冷却装置41〜44の一部に異常が生じたときに、可動子30の発熱量が少ない制熱モードへ移行することによって、可動子30の動作を継続することができる。加えて、本実施例の直動装置10は、複数の冷却装置41〜44の多くに異常が生じたときは、可動子30の動作を直ちに中止することによって、可動子30の過熱を確実に防止することができる。
As described above, the
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 As mentioned above, although the specific example of this invention was demonstrated in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
本技術の他の一実施形態では、サーボコントローラ62が、第1所定数以上の冷却装置41〜44について異常を検出したときに、通常モードから制熱モードへ移行するものであってもよい。同様に、サーボコントローラ62が、第1所定数よりも大きい第2所定数以上の冷却装置41〜44について異常を検出したときに、可動子30の運転を中止するものであってもよい。この場合、第1所定数は、一つに限られず、二つ以上であってもよい。同様に、第2所定数は、二つに限られず、三つ以上であってもよい。
In another embodiment of the present technology, the
本技術の他の一実施形態では、サーボコントローラ62のメモリ64が、図5に示すような基準データを記憶するものであってもよい。図5に示す基準データは、複数の冷却装置41〜44の正常と異常の組み合わせ毎に、制御モードの変更の要否(即ち、制御指標の変更の要否)を記述している。そして、サーボコントローラ62は、異常検出部68による判断結果と当該基準データとに基づいて、通常モードから制熱モードへの移行(即ち、制御指標の変更)を行うものであってもよい。このような構成によると、サーボコントローラ62は、異常検出部68が特定の一又は複数の冷却装置41〜44について異常を検出したときに、通常モードから制熱モードへの移行(即ち、制御指標の変更)を行うことができる。
In another embodiment of the present technology, the
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
10:直動装置
12:リニアモータ
20:固定子
22:永久磁石
30:可動子
32:電磁コイル
34:温度センサ
36:位置センサ
40:冷却ファン
41〜44:第1〜第4冷却装置
51〜54:第1〜第4異常センサ
60:制御ユニット
62:サーボコントローラ
64:メモリ
66:サーボアンプ
68:異常検出部
69:表示部
70:電気ケーブル10: linear motion device 12: linear motor 20: stator 22: permanent magnet 30: mover 32: electromagnetic coil 34: temperature sensor 36: position sensor 40: cooling
Claims (9)
固定子及び可動子を有するリニアモータと、
前記リニアモータの可動子に設けられた複数の冷却手段と、
前記複数の冷却手段のそれぞれについて、正常であるのか否かを検出する検出手段と、
前記リニアモータの可動子の動作を所定の制御指標に応じて制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記検出手段が少なくとも一つの冷却手段の異常を検出したときに、前記制御指標のうちの前記可動子の最大加速度、最高速度及び最大減速度の全てを、小さくなるように変更する、
直動装置。 A linear motion device,
A linear motor having a stator and a mover;
A plurality of cooling means provided on the mover of the linear motor;
Detecting means for detecting whether each of the plurality of cooling means is normal;
Control means for controlling the operation of the mover of the linear motor according to a predetermined control index;
With
The control means changes all of the maximum acceleration, the maximum speed and the maximum deceleration of the mover of the control index to be small when the detection means detects an abnormality of at least one cooling means. To
Linear motion device.
固定子及び可動子を有するリニアモータと、
前記リニアモータの可動子に設けられた複数の冷却手段と、
前記複数の冷却手段のそれぞれについて、正常であるのか否かを検出する検出手段と、
前記リニアモータの可動子の動作を所定の制御指標に応じて制御するとともに、前記検出手段が特定の一又は複数の冷却手段について異常を検出したときに、前記制御指標を変更する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記複数の冷却手段の正常と異常の組み合わせ毎に、前記制御指標の変更の要否を記述する基準データを記憶する記憶手段を有し、前記検出手段による検出結果と、前記基準データに基づいて、前記可動子の制御指標を変更する、
直動装置。 A linear motion device,
A linear motor having a stator and a mover;
A plurality of cooling means provided on the mover of the linear motor;
Detecting means for detecting whether each of the plurality of cooling means is normal;
Control means for controlling the operation of the mover of the linear motor according to a predetermined control index, and for changing the control index when the detection means detects an abnormality with respect to one or more specific cooling means;
With
The control means includes storage means for storing reference data describing whether or not the control index needs to be changed for each combination of normality and abnormality of the plurality of cooling means, and the detection result by the detection means, Changing the control index of the mover based on the reference data ;
Linear motion devices.
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