JP6598011B2 - Linear motor device and control method - Google Patents

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本発明は、リニアモータ装置及び制御方法に関する。   The present invention relates to a linear motor device and a control method.

電子部品などのワークを基板に実装する際に、ワークを基板に押し付ける工作装置が用いられている。このような工作装置では、ワークを押し付ける手段としてリニアモータなどが用いられている(特許文献1)。このような工作装置では、ワークを基板に確実に取り付けるために一定以上の荷重でワークを押し付ける必要があるが、ワークや基板の破損を防止するために荷重を可能な限り小さくすることが要求される。すなわち、ワークに加える荷重を高精度に制御することが求められる。   When mounting a workpiece such as an electronic component on a substrate, a machining device that presses the workpiece against the substrate is used. In such a machine tool, a linear motor or the like is used as means for pressing the workpiece (Patent Document 1). In such a machine tool, it is necessary to press the workpiece with a load above a certain level in order to securely attach the workpiece to the substrate, but it is required to make the load as small as possible in order to prevent damage to the workpiece or the substrate. The That is, it is required to control the load applied to the workpiece with high accuracy.

特開2009−194015号公報JP 2009-194015 A

しかしながら、工作装置において用いられるモータや案内装置などの摺動抵抗のばらつきや時間の経過に伴う摺動抵抗の変化により、ワークに加える荷重を制御する精度が低下してしまうという問題がある。   However, there is a problem in that the accuracy of controlling the load applied to the workpiece is reduced due to variations in sliding resistance of motors and guide devices used in machine tools and changes in sliding resistance over time.

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、加圧対象物としてのワークに加える荷重の精度を向上させることができるリニアモータ装置及び制御方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a linear motor device and a control method capable of improving the accuracy of a load applied to a workpiece as a pressurizing object.

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、リニアモータと、加圧対象物と接触する加圧部と、ひずみ部を有する保持部であって前記ひずみ部を介して前記加圧部を保持し、前記リニアモータに備えられる可動子と共に移動する保持部と、前記ひずみ部のひずみを測定するセンサと、前記可動子を移動させて前記加圧部を前記加圧対象物に向けて一定速度で駆動させる第1の制御を行い、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以下であり、かつ前記センサにより前記ひずみ部のひずみが検出された場合に前記第1の制御に代えて、前記センサにより測定される前記ひずみ部のひずみ量に基づいて前記加圧部を前記加圧対象物に向けて駆動させる第2の制御を行う制御部と、を備えるリニアモータ装置である。 In order to solve the above problem, one aspect of the present invention is a holding unit having a linear motor, a pressurizing unit that comes into contact with an object to be pressurized, and a straining unit, and the pressurizing unit via the straining unit. A holding unit that moves together with a mover provided in the linear motor, a sensor that measures strain of the strain unit, and a moving unit that moves the pressurizing unit toward the pressurizing object. The first control is performed when driving at a constant speed, and when the current flowing through the linear motor is equal to or less than a predetermined current limit value and the strain of the strain portion is detected by the sensor. A linear motor device comprising: a control unit that performs second control for driving the pressurizing unit toward the pressurizing object based on the strain amount of the strained unit measured by the sensor. is there.

また、本発明の一態様は、リニアモータと、加圧対象物と接触する加圧部と、ひずみ部を介して前記加圧部を保持し前記リニアモータに備えられる可動子と共に移動する保持部と、前記ひずみ部のひずみを測定するセンサと、を備えるリニアモータ装置における制御方法であって、前記可動子を移動させて前記加圧部を前記加圧対象物に向けて一定速度で駆動させる第1のステップと、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以下であり、かつ前記センサにより前記ひずみ部のひずみが検出された場合、前記センサにより測定される前記ひずみ部のひずみ量に基づいて前記加圧部を前記加圧対象物に向けて駆動させる第2のステップと、を有する制御方法である。 One embodiment of the present invention includes a linear motor, a pressurizing unit that comes into contact with an object to be pressed, and a holding unit that holds the pressurizing unit via a strain unit and moves together with a mover provided in the linear motor. And a sensor for measuring the strain of the strain part, and a control method in a linear motor device, wherein the movable part is moved to drive the pressurization part toward the pressurization object at a constant speed. A strain of the strained portion measured by the sensor when the first step and a current flowing through the linear motor are equal to or less than a predetermined current limit value and the strain of the strained portion is detected by the sensor; And a second step of driving the pressurizing unit toward the pressurizing object based on the amount.

この発明によれば、加圧対象物に加える荷重の精度を向上させることができる。   According to this invention, the accuracy of the load applied to the pressurized object can be improved.

実施形態における工作装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the machine tool in embodiment. 保持部におけるひずみゲージの取り付け位置を示す図である。It is a figure which shows the attachment position of the strain gauge in a holding | maintenance part. 実施形態におけるリニアモータの斜視図(一部断面図)である。It is a perspective view (partial sectional view) of a linear motor in an embodiment. 本実施形態におけるコイルホルダに保持されたコイルユニットを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the coil unit hold | maintained at the coil holder in this embodiment. 本実施形態におけるリニアモータのマグネットとコイルの位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the magnet and coil of a linear motor in this embodiment. 磁気センサの原理を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the principle of a magnetic sensor. AMRセンサにおける磁界の方向と、抵抗値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the direction of the magnetic field in an AMR sensor, and resistance value. 磁界強度が飽和感度以上の場合においても、磁界の方向を検出する磁気センサの強磁性薄膜金属の形状例を示す図である。It is a figure which shows the example of a shape of the ferromagnetic thin film metal of the magnetic sensor which detects the direction of a magnetic field, when magnetic field intensity is more than saturation sensitivity. 磁気センサの等価回路(ハーフブリッジ)を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit (half bridge) of a magnetic sensor. 磁界の方向を検出する磁気センサの強磁性薄膜金属の形状例を示す図である。It is a figure which shows the example of a shape of the ferromagnetic thin film metal of the magnetic sensor which detects the direction of a magnetic field. 磁気センサと、ロッドとの位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of a magnetic sensor and a rod. 磁気センサの出力する信号例を示す図である。It is a figure which shows the example of a signal which a magnetic sensor outputs. 二組のフルブリッジ構成を用いた磁気センサを示す図である。It is a figure which shows the magnetic sensor using two sets of full bridge structures. 図13の磁気センサが出力する信号を示すグラフである。It is a graph which shows the signal which the magnetic sensor of FIG. 13 outputs. ロッドと磁気センサとの位置関係及び磁気センサが出力する信号を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the positional relationship of a rod and a magnetic sensor, and the signal which a magnetic sensor outputs. 磁気センサの出力VoutAとVoutBにより描かれるリサージュ図形を示す図である。It is a figure which shows the Lissajous figure drawn by the output VoutA and VoutB of a magnetic sensor. エンドケースに取り付けられる磁気センサを示す図である。It is a figure which shows the magnetic sensor attached to an end case. エンドケースに取り付けられた軸受であるブッシュを示す図である。It is a figure which shows the bush which is a bearing attached to the end case. 本実施形態における制御部の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the control part in this embodiment. 本実施形態における工作装置がワークを基板に最初に押し付ける際の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement at the time of the machine tool in this embodiment pressing a workpiece | work initially on a board | substrate. 本実施形態における工作装置が更新したFLモード開始位置を用いてワークを基板に押し付ける動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement which presses a workpiece | work to a board | substrate using the FL mode start position which the machine tool in this embodiment updated. 図21に示す動作における速度、電流、及び動作完了信号の変化を示す第1の波形図である。FIG. 22 is a first waveform diagram showing changes in speed, current, and operation completion signal in the operation shown in FIG. 21. 図21に示す動作における速度、電流、及び動作完了信号の変化を示す第2の波形図である。FIG. 22 is a second waveform diagram showing changes in speed, current, and operation completion signal in the operation shown in FIG. 21. 図21に示す動作における速度、電流、ひずみ量の変化例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the example of a change of the speed in the operation | movement shown in FIG. 21, an electric current, and distortion amount.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態におけるリニアモータ装置、及び制御方法を説明する。図1は、本実施形態における工作装置1の構成を示す概略図である。リニアモータ装置としての工作装置1は、ロッドタイプのリニアモータ10と、リニアモータ10の可動子であるロッド101に固定された連結プレート12と、連結プレート12に固定され中空のヘッド軸13と、ヘッド軸13の動きを案内する案内装置14と、ヘッド軸13の先端に取り付けられたヘッド部15と、ヘッド軸13の内側に沿って配置されヘッド部15に接続され可とう性を有するチューブ19と、リニアモータ10を制御する制御部20と、を備える。   Hereinafter, a linear motor device and a control method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a machine tool 1 in the present embodiment. The machine device 1 as a linear motor device includes a rod-type linear motor 10, a connection plate 12 fixed to a rod 101 which is a mover of the linear motor 10, a hollow head shaft 13 fixed to the connection plate 12, A guide device 14 that guides the movement of the head shaft 13, a head portion 15 attached to the tip of the head shaft 13, and a tube 19 that is arranged along the inside of the head shaft 13 and is connected to the head portion 15 and has flexibility. And a control unit 20 that controls the linear motor 10.

ヘッド軸13は、連結プレート12を介してロッド101に接続されていることにより、リニアモータ10のロッド101が移動すると、ロッド101の移動量と同じ移動量で同方向に移動する。案内装置14は、ヘッド軸13の移動方向がロッド101の移動方向と同じにし、ロッド101がなめらかに動くようにロッド101の移動を案内する。ヘッド部15は、ブラケット16と、保持部17と、真空パッド18とを備える。ブラケット16は、中空穴を有し、ヘッド軸13の端部に取り付けられ、ヘッド軸13と接する面と反対側の面に保持部17を固定している。ブラケット16の中空穴には、チューブ19が通っている。保持部17は、金属板で形成されている。保持部17は、ひずみ部として、少なくとも2つのS字形状の板バネを有している。S字形状の板バネの両端のうちの一端はブラケットに固定され、他端は真空パッド18に固定されている。真空パッド18は、ヘッド軸13の内側とブラケット16の中空穴と保持部17の中空穴とを通るチューブ19と接続されている。加圧部としての真空パッド18は、チューブ19を通じて空気が吸引されることにより、加圧対象物としてのワーク33を吸着する。ワーク33は、例えば電子部品などである。なお、ひずみ部は、S字形状以外の板バネであってもよく、湾曲した板バネなどであってもよい。   Since the head shaft 13 is connected to the rod 101 via the connection plate 12, when the rod 101 of the linear motor 10 moves, the head shaft 13 moves in the same direction with the same movement amount as the movement amount of the rod 101. The guide device 14 guides the movement of the rod 101 so that the movement direction of the head shaft 13 is the same as the movement direction of the rod 101 and the rod 101 moves smoothly. The head unit 15 includes a bracket 16, a holding unit 17, and a vacuum pad 18. The bracket 16 has a hollow hole, is attached to an end portion of the head shaft 13, and fixes the holding portion 17 to a surface opposite to the surface in contact with the head shaft 13. A tube 19 passes through the hollow hole of the bracket 16. The holding | maintenance part 17 is formed with the metal plate. The holding part 17 has at least two S-shaped leaf springs as strain parts. One end of both ends of the S-shaped leaf spring is fixed to the bracket, and the other end is fixed to the vacuum pad 18. The vacuum pad 18 is connected to a tube 19 that passes through the inside of the head shaft 13, the hollow hole of the bracket 16, and the hollow hole of the holding portion 17. The vacuum pad 18 as the pressurizing unit sucks the work 33 as the pressurizing object by sucking air through the tube 19. The work 33 is, for example, an electronic component. The strain portion may be a leaf spring other than an S-shape, or a curved leaf spring.

工作装置1は、リニアモータ10を駆動し、真空パッド18にて吸着したワーク33を基板31に向けて押し付ける。工作装置1は、真空パッド18でワーク33を基板31に押し付けて、ワーク33又は基板31に塗布された接着剤32を介してワーク33を基板31に取り付ける。このとき、制御部20は、保持部17の板バネに取り付けられたひずみゲージ113により測定されるひずみ量に基づいてリニアモータ10を駆動することで、ワーク33を基板31に押し付ける力(荷重)を制御する。真空パッド18でワーク33を押し付けると、保持部17が有するS字形状の板バネにひずみが生じる。板バネのひずみはワーク33を押し付ける荷重に応じて変化するので、板バネのひずみを測定することにより押し付けの荷重を測定することができる。板バネのひずみを測定するセンサとしてのひずみゲージ113は、板バネのひずみ量を示すひずみ信号を制御部20へ出力する。   The machine tool 1 drives the linear motor 10 and presses the workpiece 33 sucked by the vacuum pad 18 toward the substrate 31. The machine tool 1 presses the workpiece 33 against the substrate 31 with the vacuum pad 18 and attaches the workpiece 33 to the substrate 31 via the workpiece 33 or the adhesive 32 applied to the substrate 31. At this time, the control unit 20 drives the linear motor 10 based on the strain amount measured by the strain gauge 113 attached to the leaf spring of the holding unit 17, thereby pressing the workpiece 33 against the substrate 31 (load). To control. When the workpiece 33 is pressed with the vacuum pad 18, distortion occurs in the S-shaped leaf spring of the holding unit 17. Since the strain of the leaf spring changes according to the load that presses the workpiece 33, the pressing load can be measured by measuring the strain of the leaf spring. The strain gauge 113 as a sensor for measuring the strain of the leaf spring outputs a strain signal indicating the amount of strain of the leaf spring to the control unit 20.

図2は、保持部17におけるひずみゲージ113の取り付け位置を示す図である。ひずみゲージ113は、板バネの湾曲している箇所に取り付けられる。なお、図2では、板バネが湾曲している箇所の外側にひずみゲージ113を取り付ける例が示されているが、湾曲している箇所の内側にひずみゲージ113を取り付けてもよい。また、保持部17に設けられたすべての板バネごとにひずみゲージ113を取り付けてもよいし、一部の板バネ又はいずれか一つの板バネにひずみゲージ113を取り付けてもよい。   FIG. 2 is a diagram illustrating a mounting position of the strain gauge 113 in the holding unit 17. The strain gauge 113 is attached to a curved portion of the leaf spring. In addition, in FIG. 2, although the example which attaches the strain gauge 113 to the outer side of the location where the leaf | plate spring is curving is shown, you may attach the strain gauge 113 to the inner side of the curving location. Moreover, the strain gauge 113 may be attached to every leaf spring provided in the holding part 17, or the strain gauge 113 may be attached to some leaf springs or any one leaf spring.

以下、リニアモータ10と制御部20との構成について説明する。図3は、本実施形態におけるリニアモータ10の斜視図(一部断面図)である。リニアモータ10は、コイル収容ケース102に対してロッド101が軸線方向に移動する。コイル収容ケース102内には、コイルホルダ105に保持された複数のコイル104が積層(配列)されている。コイル収容ケース102の両端面それぞれには、エンドケース109が取り付けられている。エンドケース109には、ロッド101の直線運動を案内するための軸受であるブッシュ108が取り付けられている。   Hereinafter, the configuration of the linear motor 10 and the control unit 20 will be described. FIG. 3 is a perspective view (partially sectional view) of the linear motor 10 according to the present embodiment. In the linear motor 10, the rod 101 moves in the axial direction with respect to the coil housing case 102. A plurality of coils 104 held by a coil holder 105 are stacked (arranged) in the coil housing case 102. End cases 109 are attached to both end faces of the coil housing case 102. A bush 108 which is a bearing for guiding the linear motion of the rod 101 is attached to the end case 109.

ロッド101は、例えばステンレス等の非磁性材からなり、パイプのように中空の空間を有する。ロッド101の中空空間には、円柱状の複数のマグネット103(セグメント磁石)が互いに同極を対向させて積層されている。すなわち各マグネット103は、隣接するマグネット103の一方とN極同士を対向させ、隣接するマグネット103の他方とS極同士を対向させて積層されている。マグネット103の間には、例えば鉄等の磁性体からなるポールシュー107(磁極ブロック)が介在されている。ロッド101は、積層されたコイル104内を貫通するとともに、コイル収容ケース102に軸線方向に移動可能に支持されている。   The rod 101 is made of a nonmagnetic material such as stainless steel and has a hollow space like a pipe. In the hollow space of the rod 101, a plurality of columnar magnets 103 (segment magnets) are stacked with the same poles facing each other. That is, each of the magnets 103 is stacked such that one of the adjacent magnets 103 is opposed to the N pole and the other of the adjacent magnets 103 is opposed to the S pole. A pole shoe 107 (magnetic pole block) made of a magnetic material such as iron is interposed between the magnets 103. The rod 101 penetrates through the laminated coils 104 and is supported by the coil housing case 102 so as to be movable in the axial direction.

図4は、本実施形態におけるコイルホルダ105に保持されたコイルユニットを示す斜視図である。同図に示されるように、コイル104は銅線を螺旋状に巻いたもので、コイルホルダ105に保持されている。すなわち、複数のコイル104は、ロッド101のマグネット103が配列されている方向を中心として、ロッド101の外周に沿って銅線が巻かれたものであり、各コイル104がマグネット103の配列されている方向と同じ方向に配列されている。隣接するコイル104を絶縁させる必要があるので、コイル104間にはリング状の樹脂製スペーサ105aが介在される。コイルホルダ105上にはプリント基板106が設けられる。コイル104の巻線の端部104aは、プリント基板106に結線される。   FIG. 4 is a perspective view showing the coil unit held by the coil holder 105 in the present embodiment. As shown in the figure, the coil 104 is a copper wire spirally wound and is held by a coil holder 105. That is, the plurality of coils 104 are formed by winding a copper wire along the outer periphery of the rod 101 around the direction in which the magnets 103 of the rod 101 are arranged, and each coil 104 is arranged with the magnets 103 arranged. Are arranged in the same direction as Since adjacent coils 104 need to be insulated, a ring-shaped resin spacer 105 a is interposed between the coils 104. A printed circuit board 106 is provided on the coil holder 105. A winding end 104 a of the coil 104 is connected to the printed circuit board 106.

本実施形態では、コイル104及びコイルホルダ105を金型にセットし、溶融した樹脂又は特殊セラミックスを金型内に注入するインサート成形によって、コイル収容ケース102をコイル104と一体に成形する。図3に示されるように、コイル収容ケース102には、コイル104の放熱性を高めるためにフィン102aが複数形成される。なお、コイルホルダ105に保持されたコイル104をアルミ製のコイル収容ケース102に収納し、コイル104とコイル収容ケース102との間のすきまを接着剤で埋めて、コイル104及びコイルホルダ105をコイル収容ケース102に固定してもよい。   In the present embodiment, the coil housing case 102 is formed integrally with the coil 104 by insert molding in which the coil 104 and the coil holder 105 are set in a mold and molten resin or special ceramics is injected into the mold. As shown in FIG. 3, a plurality of fins 102 a are formed in the coil housing case 102 in order to improve the heat dissipation of the coil 104. The coil 104 held by the coil holder 105 is housed in an aluminum coil housing case 102, the gap between the coil 104 and the coil housing case 102 is filled with an adhesive, and the coil 104 and the coil holder 105 are coiled. You may fix to the storage case 102. FIG.

図5は、本実施形態におけるリニアモータ10のマグネット103とコイル104の位置関係を示す図である。ロッド101内の中空空間には、円柱状の複数のマグネット103(セグメント磁石)が互いに同極が対向するように配列される。コイル104は3つでU・V・W相からなる一組の三相コイルとなる。一組の三相コイルを複数組み合わせて、コイルユニットが構成される。U・V・W相の三相に分けた複数のコイル104に120°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイル104の軸線方向に移動する移動磁界が発生する。ロッド101は、駆動用磁石としての各マグネット103が生じさせている磁界と、移動磁界との作用により推力を得て、移動磁界の速さに同期してコイル104に対して相対的に直線運動を行う。   FIG. 5 is a diagram showing a positional relationship between the magnet 103 and the coil 104 of the linear motor 10 in the present embodiment. A plurality of cylindrical magnets 103 (segment magnets) are arranged in the hollow space in the rod 101 so that the same poles face each other. Three coils 104 constitute a set of three-phase coils composed of U, V, and W phases. A coil unit is configured by combining a plurality of sets of three-phase coils. When a three-phase current having a phase difference of 120 ° is passed through a plurality of coils 104 divided into U, V, and W phases, a moving magnetic field that moves in the axial direction of the coil 104 is generated. The rod 101 obtains a thrust by the action of the magnetic field generated by each magnet 103 as a driving magnet and the moving magnetic field, and moves linearly relative to the coil 104 in synchronization with the speed of the moving magnetic field. I do.

図3に示されるように、磁気センサ収容ケースであるエンドケース109の一方には、ロッド101の位置を検出するための磁気センサ112が取り付けられる。磁気センサ112は、ロッド101から所定のすきまを開けて配置され、ロッド101の直線運動によって生ずるロッド101内に積層されている各マグネット103が生じさせる磁界の方向(磁気ベクトルの方向)の変化を検出する。   As shown in FIG. 3, a magnetic sensor 112 for detecting the position of the rod 101 is attached to one end case 109 that is a magnetic sensor housing case. The magnetic sensor 112 is disposed with a predetermined gap from the rod 101, and changes the direction of the magnetic field (magnetic vector direction) generated by the magnets 103 stacked in the rod 101 caused by the linear movement of the rod 101. To detect.

図6に示されるように、磁気センサ112は、Si若しくはガラス基板121と、その上に形成されたNi、Feなどの強磁性金属を主成分とする合金の強磁性薄膜金属で構成される磁気抵抗素子122を有する。磁気センサ112は、特定の磁界方向で抵抗値が変化するためにAMR(Anisotropic-Magnetro-Resistance)センサ(異方性磁気抵抗素子)と呼ばれる(参考文献:「技術資料」、[online]、浜松光電株式会社、「2015年8月13日検索」、インターネット<URL;http://www.hkd.co.jp/amr_tec_amr/>)。   As shown in FIG. 6, the magnetic sensor 112 includes a magnetic thin film metal composed of an Si or glass substrate 121 and an alloy composed mainly of a ferromagnetic metal such as Ni or Fe formed thereon. A resistance element 122 is included. The magnetic sensor 112 is called an AMR (Anisotropic-Magnetro-Resistance) sensor (anisotropic magnetoresistive element) because its resistance value changes in a specific magnetic field direction (reference: “technical document”, [online], Hamamatsu). Koden Co., Ltd., “Search August 13, 2015”, Internet <URL; http://www.hkd.co.jp/amr_tec_amr/>).

図7は、AMRセンサにおける磁界の方向と、抵抗値との関係を示すグラフである。磁気抵抗素子122に電流を流し、抵抗変化量が飽和する磁界強度を印加し、その磁界(H)の方向を電流方向Yに対して角度変化θを与えたとする。このとき、図7に示されるように、抵抗変化量(△R)は、電流方向と磁界の方向が垂直(θ=90°,270°)のときに最大となり、電流方向と磁界の方向が平行(θ=0°,180°)のときに最小となる。抵抗値Rは、電流方向と磁界方向の角度成分に応じて、下記の式(1)のように変化する。なお、磁界強度が飽和感度以上であれば、△Rは定数になり、抵抗値Rは磁界の強度には影響されなくなる。   FIG. 7 is a graph showing the relationship between the direction of the magnetic field and the resistance value in the AMR sensor. It is assumed that a current is passed through the magnetoresistive element 122, a magnetic field intensity that saturates the resistance change amount is applied, and the direction of the magnetic field (H) is given an angle change θ with respect to the current direction Y. At this time, as shown in FIG. 7, the resistance change amount (ΔR) becomes maximum when the current direction and the magnetic field direction are perpendicular (θ = 90 °, 270 °), and the current direction and the magnetic field direction are Minimum when parallel (θ = 0 °, 180 °). The resistance value R changes according to the following formula (1) according to the angle component between the current direction and the magnetic field direction. If the magnetic field strength is equal to or higher than the saturation sensitivity, ΔR becomes a constant, and the resistance value R is not affected by the magnetic field strength.

R=R0−△Rsin2θ…(1)
R0:無磁界中の強磁性薄膜金属の抵抗値
△R:抵抗変化量
θ:磁界方向を示す角度
R = R0−ΔRsin2θ (1)
R0: resistance value of the ferromagnetic thin film metal in the absence of a magnetic field ΔR: resistance change amount θ: angle indicating the direction of the magnetic field

図8は、磁界強度が飽和感度以上の場合においても、磁界の方向を検出する磁気センサ112の強磁性薄膜金属の形状例を示す図である。同図に示すように、縦方向に形成された強磁性薄膜金属エレメント(R1)と、横方向のエレメント(R2)が直列に結線した形状になる。エレメント(R1)に対して最も大きな抵抗変化を促す垂直方向の磁界は、エレメント(R2)に対し最小の抵抗変化となる。抵抗値R1とR2は次式(2)、(3)で与えられる。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the shape of the ferromagnetic thin film metal of the magnetic sensor 112 that detects the direction of the magnetic field even when the magnetic field strength is equal to or higher than the saturation sensitivity. As shown in the figure, the thin ferromagnetic metal element (R1) formed in the vertical direction and the horizontal element (R2) are connected in series. The vertical magnetic field that causes the largest resistance change to the element (R1) is the smallest resistance change to the element (R2). The resistance values R1 and R2 are given by the following equations (2) and (3).

R1=R0−△Rsin2θ…(2)
R2=R0−△Rcos2θ…(3)
R1 = R0−ΔRsin2θ (2)
R2 = R0−ΔRcos2θ (3)

図9は、磁気センサの等価回路(ハーフブリッジ)を示す図である。この等価回路の出力Voutは次式(4)で与えられる。   FIG. 9 is a diagram showing an equivalent circuit (half bridge) of the magnetic sensor. The output Vout of this equivalent circuit is given by the following equation (4).

Vout=R1・Vcc/(R1+R2)…(4)     Vout = R1 · Vcc / (R1 + R2) (4)

式(4)に式(2)、(3)を代入し、整理すると、次式(5−1)、(5−2)が得られる。   Substituting equations (2) and (3) into equation (4) and rearranging results in the following equations (5-1) and (5-2).

Vout=Vcc/2+αcos2θ …(5−1)
α=△R・Vcc/2(2R0−△R) …(5−2)
Vout = Vcc / 2 + αcos 2θ (5-1)
α = ΔR · Vcc / 2 (2R0−ΔR) (5-2)

図10は、磁界の方向を検出する磁気センサの強磁性薄膜金属の形状例を示す図である。同図に示すように、強磁性薄膜金属の形状を形成すれば、二つの出力Vout+とVout−を用いて中点電位の安定性の向上と増幅を行うことが可能になる。   FIG. 10 is a diagram showing an example of the shape of the ferromagnetic thin film metal of the magnetic sensor for detecting the direction of the magnetic field. As shown in the figure, if the shape of the ferromagnetic thin film metal is formed, the stability of the midpoint potential can be improved and amplified using the two outputs Vout + and Vout−.

ロッド101が直線運動するときの磁界方向の変化と磁気センサ112の出力について説明する。図11は、磁気センサ112と、ロッド101との位置関係を示す図である。同図に示すように、磁気センサ112を、飽和感度以上の磁界強度が印加されるギャップlの位置に、かつ磁界の方向変化がセンサ面に寄与するように配置する。このとき、磁気センサ112がロッド101に沿って位置A〜Eの距離λを相対的に移動した場合、磁気センサ112の出力は、次のようになる。   The change in the magnetic field direction and the output of the magnetic sensor 112 when the rod 101 moves linearly will be described. FIG. 11 is a diagram illustrating the positional relationship between the magnetic sensor 112 and the rod 101. As shown in the figure, the magnetic sensor 112 is disposed at the position of the gap 1 where a magnetic field strength equal to or higher than the saturation sensitivity is applied, and so that the change in direction of the magnetic field contributes to the sensor surface. At this time, when the magnetic sensor 112 moves relative to the distance λ of the positions A to E along the rod 101, the output of the magnetic sensor 112 is as follows.

図12は、磁気センサ112の出力する信号例を示す図である。同図に示すように、ロッド101が距離λを直線移動したとき、センサ面では磁界の方向が1回転する。このときに電圧の信号は、1周期の正弦波信号になる。より正確にいえば、式(5−1)により表される電圧Voutは、2周期分の正弦波信号となる。しかし、磁気センサ112のエレメントの延伸方向に対して45°にバイアス磁界を掛けるならば、周期が半減し、ロッド101がλを直線移動したときに1周期の出力波形が得られる。   FIG. 12 is a diagram illustrating an example of signals output from the magnetic sensor 112. As shown in the figure, when the rod 101 linearly moves a distance λ, the direction of the magnetic field rotates once on the sensor surface. At this time, the voltage signal becomes a one-cycle sine wave signal. More precisely, the voltage Vout represented by the equation (5-1) is a sine wave signal for two cycles. However, if a bias magnetic field is applied at 45 ° with respect to the extending direction of the element of the magnetic sensor 112, the period is halved, and an output waveform of one period is obtained when the rod 101 moves linearly along λ.

運動の方向を知るためには、図13に示されるように、二組のフルブリッジ構成のエレメントを、互いに45°傾くように一つの基板上に形成すればよい。二組のフルブリッジ回路によって得られた出力VoutAとVoutBは、図14に示されるように、互いに90°の位相差を持つ余弦波信号及び正弦波信号となる。   In order to know the direction of movement, as shown in FIG. 13, two sets of full-bridge elements may be formed on a single substrate so as to be inclined at 45 ° from each other. The outputs VoutA and VoutB obtained by the two sets of full bridge circuits are a cosine wave signal and a sine wave signal having a phase difference of 90 ° from each other, as shown in FIG.

本実施形態においては、図13に示される二組のフルブリッジ構成のエレメントを互いに45°傾くように一つの基板上に形成された磁気センサ112が、ロッド101の磁界の方向の変化を検出するので、たとえ図15に示されるように、磁気センサ112の取り付け位置が(1)から(2)にずれたとしても、磁気センサ112が出力する正弦波信号及び余弦波信号(出力VoutA及びVoutB)には変化が少ない。   In the present embodiment, the magnetic sensor 112 formed on one substrate so that the two sets of full-bridge elements shown in FIG. 13 are inclined by 45 ° with respect to each other detects a change in the magnetic field direction of the rod 101. Therefore, as shown in FIG. 15, even if the mounting position of the magnetic sensor 112 is shifted from (1) to (2), a sine wave signal and a cosine wave signal (outputs VoutA and VoutB) output from the magnetic sensor 112. There is little change.

図16は、磁気センサ112の出力VoutAとVoutBにより描かれるリサージュ図形を示す図である。磁気センサ112の出力の変化が少ないので、図16に示される円の大きさが変化しにくくなる。このため、磁気ベクトル24の方向θを正確に検出することができる。ロッド101と磁気センサ112との間のギャップlを高精度に管理しなくても、ロッド101の正確な位置を検出できるので、磁気センサ112の取り付け調整が容易になる。それだけでなく、ブッシュ108によって案内されるロッド101にガタを持たせることも可能になるし、ロッド101の多少の曲がりを許容することも可能になる。   FIG. 16 is a diagram showing a Lissajous figure drawn by the outputs VoutA and VoutB of the magnetic sensor 112. Since the change in the output of the magnetic sensor 112 is small, the size of the circle shown in FIG. 16 is difficult to change. For this reason, the direction θ of the magnetic vector 24 can be accurately detected. Even if the gap l between the rod 101 and the magnetic sensor 112 is not managed with high accuracy, the accurate position of the rod 101 can be detected, so that the mounting adjustment of the magnetic sensor 112 is facilitated. In addition, the rod 101 guided by the bush 108 can have a backlash, and the rod 101 can be slightly bent.

図17は、エンドケース109に取り付けられる磁気センサ112を示す図である。エンドケース109には、磁気センサ112を収容するための空間からなる磁気センサ収容部126が設けられている。磁気センサ収容部126内に磁気センサ112を配置した後、磁気センサ112の周囲を充填材127で埋める。これにより、磁気センサ112がエンドケース109に固定される。磁気センサ112は温度特性を持ち、温度の変化によって出力が変化する。コイル104から受ける熱の影響を低減するため、エンドケース109及び充填材127には、コイル収容ケース102よりも熱伝導率の低い材料が使用される。例えば、コイル収容ケース102にはエポキシ系の樹脂が使用され、エンドケース109及び充填材127には、ポリフェニレンサルファイド(PPS)が使用される。   FIG. 17 is a view showing the magnetic sensor 112 attached to the end case 109. The end case 109 is provided with a magnetic sensor housing portion 126 formed of a space for housing the magnetic sensor 112. After the magnetic sensor 112 is disposed in the magnetic sensor housing portion 126, the periphery of the magnetic sensor 112 is filled with a filler 127. Thereby, the magnetic sensor 112 is fixed to the end case 109. The magnetic sensor 112 has a temperature characteristic, and its output changes with changes in temperature. In order to reduce the influence of heat received from the coil 104, a material having a lower thermal conductivity than the coil housing case 102 is used for the end case 109 and the filler 127. For example, an epoxy resin is used for the coil housing case 102, and polyphenylene sulfide (PPS) is used for the end case 109 and the filler 127.

図18は、エンドケース109に取り付けられた軸受であるブッシュ108を示す図である。エンドケース109に軸受機能を持たせることで、ロッド101と磁気センサ112との間のギャップが変動するのを防止することができる。   FIG. 18 is a view showing a bush 108 that is a bearing attached to the end case 109. By providing the end case 109 with a bearing function, it is possible to prevent the gap between the rod 101 and the magnetic sensor 112 from fluctuating.

図19は、本実施形態における制御部20の構成を示す概略ブロック図である。制御部20は、位置制御部201、スイッチ部202、速度制御部203、スイッチ部204、電流制御部205、電力変換器206、変流器(Current Transformer;CT)207、速度算出部208、位置算出部209、速度切替位置決定部210、位置判定部211、完了信号生成部212、ひずみ制御部213を備える。以下、ロッド101を最も上昇させた際の真空パッド18の位置を、真空パッド18の位置の基準となる原点にした場合について説明する。   FIG. 19 is a schematic block diagram illustrating a configuration of the control unit 20 in the present embodiment. The control unit 20 includes a position control unit 201, a switch unit 202, a speed control unit 203, a switch unit 204, a current control unit 205, a power converter 206, a current transformer (CT) 207, a speed calculation unit 208, a position A calculation unit 209, a speed switching position determination unit 210, a position determination unit 211, a completion signal generation unit 212, and a strain control unit 213 are provided. Hereinafter, the case where the position of the vacuum pad 18 when the rod 101 is raised most is set as the origin serving as the reference of the position of the vacuum pad 18 will be described.

位置制御部201は、外部より入力される位置指令と、位置算出部209が算出するリニアモータ10に備えられているロッド101の位置を示す情報とに基づいて、速度指令を算出する。また、位置制御部201は、第1速度〜第4速度(FL1SPD〜FL4SPD)を予め記憶しており、第1速度〜第4速度に基づいた4つの速度指令(第1速度指令〜第4速度指令)を出力する。   The position control unit 201 calculates a speed command based on a position command input from the outside and information indicating the position of the rod 101 provided in the linear motor 10 calculated by the position calculation unit 209. The position control unit 201 stores in advance the first speed to the fourth speed (FL1SPD to FL4SPD), and four speed commands based on the first speed to the fourth speed (first speed command to fourth speed). Command).

第1速度指令は、ロッド101が予め定められた原点から、ロッド101の一端に取り付けられているヘッド部15の真空パッド18の先端がワーク33の近傍(FL(Force Limit)モード開始位置)まで移動するときのロッド101が移動する速度を示す指令である。第1速度指令において、ロッド101を移動させる速度の上限値は、第1速度(FL1SPD)として予め定められている。例えば、リニアモータ10がロッド101を移動させる際の最高速度を第1速度(FL1SPD)とする。   The first speed command is from the predetermined origin of the rod 101 to the vicinity of the workpiece 33 (FL (Force Limit) mode start position) of the vacuum pad 18 of the head unit 15 attached to one end of the rod 101. This is a command indicating the speed at which the rod 101 moves when moving. In the first speed command, the upper limit value of the speed at which the rod 101 is moved is predetermined as the first speed (FL1SPD). For example, the maximum speed when the linear motor 10 moves the rod 101 is the first speed (FL1SPD).

第2速度指令は、真空パッド18がワーク33の近傍から、ワーク33に接触するまで移動するときのロッド101が移動する速度を示す指令である。第2速度指令において、ロッド101を移動させる速度は、第2速度(FL2SPD)として予め定められている。第2速度(FL2SPD)は、第1速度(FL1SPD)より遅い速度であり、真空パッド18がワーク33に接触する際に、一定以下の圧力がワーク33に対して加えられる速度に設定される。   The second speed command is a command indicating the speed at which the rod 101 moves when the vacuum pad 18 moves from the vicinity of the work 33 until it contacts the work 33. In the second speed command, the speed at which the rod 101 is moved is predetermined as the second speed (FL2SPD). The second speed (FL2SPD) is a speed slower than the first speed (FL1SPD), and is set to a speed at which a pressure equal to or less than a certain level is applied to the work 33 when the vacuum pad 18 contacts the work 33.

第3速度指令は、真空パッド18をワーク33に押し当ててワーク33を基板31に実装させた後に、ロッド101及び真空パッド18をワーク33から遠ざける方向に移動させるときの速度を示す指令である。第3速度指令において、ロッド101を移動させる速度は、第3速度(FL3PSD)として予め定められている。すなわち、第3速度指令はロッド101及び真空パッド18を原点に向かって移動させる際に用いる指令である。   The third speed command is a command indicating a speed when the rod 101 and the vacuum pad 18 are moved away from the work 33 after the work 33 is mounted on the substrate 31 by pressing the vacuum pad 18 against the work 33. . In the third speed command, the speed at which the rod 101 is moved is predetermined as a third speed (FL3PSD). That is, the third speed command is a command used when the rod 101 and the vacuum pad 18 are moved toward the origin.

第4速度指令は、真空パッド18をワーク33に押し当ててワーク33を基板31に実装させた後に、ロッド101を原点に向かって移動させるときの速度を示す指令である。第4速度指令において、ロッド101を移動させる速度の上限値は、第4速度(FL4SPD)として予め定められている。また、第4速度(FL4SPD)は、第3速度(FL3SPD)より速い速度が設定される。例えば、第1速度(FL1SPD)と同様に、第4速度(FL4SPD)をリニアモータ10がロッド101を移動させる際の最高速度とする。   The fourth speed command is a command indicating a speed when the rod 101 is moved toward the origin after the work pad 33 is mounted on the substrate 31 by pressing the vacuum pad 18 against the work 33. In the fourth speed command, the upper limit value of the speed at which the rod 101 is moved is predetermined as the fourth speed (FL4SPD). In addition, the fourth speed (FL4SPD) is set to be faster than the third speed (FL3SPD). For example, as with the first speed (FL1SPD), the fourth speed (FL4SPD) is set as the maximum speed when the linear motor 10 moves the rod 101.

スイッチ部202は、位置判定部211の制御に基づいて、位置制御部201が出力する4つの速度指令のうちいずれか一つを選択する。速度制御部203には、スイッチ部202により選択された速度指令と、速度算出部208が算出するロッド101の速度を示す速度情報とが入力される。速度制御部203は、速度指令が示す速度と、速度情報とが示す速度との偏差に基づいて、ロッド101が移動する速度を速度指令が示す速度にするための電流値を算出する。   The switch unit 202 selects any one of the four speed commands output from the position control unit 201 based on the control of the position determination unit 211. The speed control unit 203 receives a speed command selected by the switch unit 202 and speed information indicating the speed of the rod 101 calculated by the speed calculation unit 208. Based on the deviation between the speed indicated by the speed command and the speed indicated by the speed information, the speed control unit 203 calculates a current value for changing the speed at which the rod 101 moves to the speed indicated by the speed command.

また、速度制御部203は、算出した電流値を非制限電流指令として出力するとともに、予め定められた電流制限値(FL2I)を上限値にした電流指令である制限電流指令を出力する。算出された電流値が電流制限値(FL2I)以下の場合、非制限電流指令と制限電流指令とは、同じ電流値を示す。一方、算出された電流値が電流制限値(FL2I)より大きい場合、非制限電流指令は算出された電流値を示し、制限電流指令は電流制限値(FL2I)を示す。電流制限値(FL2I)は、リニアモータ10の推力と、ワーク33を基板31に実装する際にワーク33を押し付ける力と、真空パッド18とワーク33とが接触する際にワーク33に対して生じる荷重とに基づいて予め定められる。   Further, the speed control unit 203 outputs the calculated current value as an unrestricted current command, and outputs a limited current command that is a current command having a predetermined current limit value (FL2I) as an upper limit value. When the calculated current value is equal to or less than the current limit value (FL2I), the non-limit current command and the limit current command indicate the same current value. On the other hand, when the calculated current value is larger than the current limit value (FL2I), the non-limit current command indicates the calculated current value, and the limit current command indicates the current limit value (FL2I). The current limit value (FL2I) is generated with respect to the workpiece 33 when the thrust of the linear motor 10, the force pressing the workpiece 33 when the workpiece 33 is mounted on the substrate 31, and the vacuum pad 18 and the workpiece 33 are in contact with each other. It is predetermined based on the load.

スイッチ部204は、位置判定部211の制御に基づいて、速度制御部203が出力する制限電流指令及び非制限電流指令と、ひずみ制御部213が出力する押付電流指令とのうちいずれか一つの電流指令を選択する。電流制御部205は、スイッチ部204が選択した電流指令と、変流器207が測定したリニアモータ10に流れている電流値との偏差を小さくする電圧指令を算出する。電力変換器206は、電流制御部205が算出した電圧指令に基づいて、リニアモータ10のU、V、W相の各コイル104に電圧を印加する。変流器207は、電力変換器206とリニアモータ10とを接続している電力線に取り付けられている。変流器207は、当該電力線に流れている電流値を測定する。変流器207は、測定した電流値を示す信号を電流制御部205と速度切替位置決定部210とに出力する。   Based on the control of the position determination unit 211, the switch unit 204 is one of a current limit command and a non-limit current command output by the speed control unit 203 and a pressing current command output by the strain control unit 213. Select a command. The current control unit 205 calculates a voltage command that reduces the deviation between the current command selected by the switch unit 204 and the current value flowing through the linear motor 10 measured by the current transformer 207. The power converter 206 applies a voltage to each of the U, V, and W phase coils 104 of the linear motor 10 based on the voltage command calculated by the current control unit 205. The current transformer 207 is attached to a power line connecting the power converter 206 and the linear motor 10. The current transformer 207 measures the current value flowing through the power line. The current transformer 207 outputs a signal indicating the measured current value to the current control unit 205 and the speed switching position determination unit 210.

速度算出部208は、リニアモータ10に取り付けられている磁気センサ112から出力される正弦波信号及び余弦波信号(出力VoutA及びVoutB)の変化量に基づいて、リニアモータ10に備えられているロッド101の移動速度を算出する。位置算出部209は、磁気センサ112から出力される正弦波信号及び余弦波信号(出力VoutA及びVoutB)の変化量に基づいて、ロッド101の原点からの移動量を算出する。位置算出部209は、ロッド101の位置を示す位置情報を、位置制御部201と速度切替位置決定部210と位置判定部211とに出力する。   The speed calculator 208 is a rod provided in the linear motor 10 based on the amount of change in the sine wave signal and cosine wave signal (outputs VoutA and VoutB) output from the magnetic sensor 112 attached to the linear motor 10. 101 is calculated. The position calculation unit 209 calculates the amount of movement of the rod 101 from the origin based on the amount of change in the sine wave signal and cosine wave signal (outputs VoutA and VoutB) output from the magnetic sensor 112. The position calculation unit 209 outputs position information indicating the position of the rod 101 to the position control unit 201, the speed switching position determination unit 210, and the position determination unit 211.

速度切替位置決定部210は、FLモード開始位置を示す信号を位置判定部211に出力する。FLモード開始位置は、ロッド101及び真空パッド18が、ワーク33及び基板31に向かって移動しているときに、速度指令を第1速度指令から第2速度指令に切り替える位置である。また、速度切替位置決定部210は、速度切替位置(FL3POS)を示す信号を位置判定部211に出力する。速度切替位置(FL3POS)は、ワーク33を基板31に押し付けた後にロッド101を原点に向かって移動させているときに、速度指令を第3速度指令から第4速度指令に切り替える位置である。   Speed switching position determination unit 210 outputs a signal indicating the FL mode start position to position determination unit 211. The FL mode start position is a position at which the speed command is switched from the first speed command to the second speed command when the rod 101 and the vacuum pad 18 are moving toward the workpiece 33 and the substrate 31. Further, the speed switching position determination unit 210 outputs a signal indicating the speed switching position (FL3POS) to the position determination unit 211. The speed switching position (FL3POS) is a position where the speed command is switched from the third speed command to the fourth speed command when the rod 101 is moved toward the origin after the workpiece 33 is pressed against the substrate 31.

また、速度切替位置決定部210は、ワーク33を押し付ける処理を最初に行うとき、予め記憶している初期切替位置(FL2POSSUB)をFLモード開始位置として位置判定部211に出力する。速度切替位置決定部210は、真空パッド18をワーク33に最初に押し付ける際に、ロッド101が移動する速度及び位置と、リニアモータ10に流れる電流とに基づいて、ワーク33を押し付けてワーク33を基板31に取り付ける工程に要する時間を短縮するように、FLモード開始位置を更新する。FLモード開始位置を更新した後、速度切替位置決定部210は、FLモード開始位置を位置判定部211に出力する。初期切替位置は、ワーク33の高さに応じて予め定められた位置であり、真空パッド18をワーク33に接触させたときに不要な衝撃をワーク33に与えないように真空パッド18及びロッド101の減速を開始する位置である。速度切替位置(FL3POS)は、例えば、初期切替位置(FL2POSSUB)と同じ位置が予め設定されている。   In addition, when the processing for pressing the workpiece 33 is first performed, the speed switching position determination unit 210 outputs the previously stored initial switching position (FL2POSSUB) to the position determination unit 211 as the FL mode start position. When the vacuum pad 18 is first pressed against the workpiece 33, the speed switching position determination unit 210 presses the workpiece 33 by pressing the workpiece 33 based on the speed and position at which the rod 101 moves and the current flowing through the linear motor 10. The FL mode start position is updated so as to shorten the time required for the step of attaching to the substrate 31. After updating the FL mode start position, the speed switching position determination unit 210 outputs the FL mode start position to the position determination unit 211. The initial switching position is a position determined in advance according to the height of the workpiece 33, and the vacuum pad 18 and the rod 101 are set so as not to give unnecessary impact to the workpiece 33 when the vacuum pad 18 is brought into contact with the workpiece 33. This is the position where the deceleration starts. For example, the same position as the initial switching position (FL2POSSUB) is set in advance as the speed switching position (FL3POS).

位置判定部211は、外部より入力される位置指令及び動作開始信号と、位置算出部209が出力する位置情報とに基づいて、位置制御部201が出力する4つの速度指令からいずれか一つをスイッチ部202に選択させる制御をする。また、位置判定部211は、位置指令及び動作開始信号と、位置情報と、ひずみゲージ113から出力されるひずみ信号とに基づいて、スイッチ部204を制御する。位置判定部211は、非制限電流指令と制限電流指令と押付電流指令とのうちいずれか一つの電流指令をスイッチ部204に選択させる。   The position determination unit 211 selects one of the four speed commands output from the position control unit 201 based on the position command and the operation start signal input from the outside and the position information output from the position calculation unit 209. The switch 202 is controlled to select. Further, the position determination unit 211 controls the switch unit 204 based on the position command and the operation start signal, the position information, and the strain signal output from the strain gauge 113. The position determination unit 211 causes the switch unit 204 to select any one of the non-limit current command, the limit current command, and the pressing current command.

完了信号生成部212は、真空パッド18がワーク33を押し付けているときに、押し付けの荷重が予め定められた荷重に達すると、動作完了信号(UO2)をオンにして外部に出力する。押し付けの荷重が予め定められた荷重に達したか否かは、ひずみゲージ113から出力されるひずみ信号に基づいて、位置判定部211が判定する。完了信号生成部212は、位置判定部211による判定結果に基づいて、動作完了信号(UO2)をオンにして外部に出力する。   When the vacuum pad 18 is pressing the workpiece 33 and the pressing load reaches a predetermined load, the completion signal generation unit 212 turns on and outputs an operation completion signal (UO2) to the outside. The position determination unit 211 determines whether or not the pressing load has reached a predetermined load based on the strain signal output from the strain gauge 113. The completion signal generation unit 212 turns on and outputs the operation completion signal (UO2) based on the determination result by the position determination unit 211.

ひずみ制御部213には、ひずみゲージ113からひずみ信号が入力される。ひずみ制御部213は、予め定められたひずみ指令値と、ひずみ信号が示すひずみ量との偏差に基づいて、リニアモータ10に流す電流値を算出する。ひずみ制御部213が算出する電流値は、ひずみ指令値に対する偏差がゼロになるようにPI制御や、PID制御に基づいて算出される電流値であり、ロッド101に対して発生させる推力がワーク33に対して加える荷重となる電流値である。ひずみ制御部213は、算出した電流値を押付電流指令としてスイッチ部204へ出力する。ひずみ指令値は、リニアモータ10を駆動して真空パッド18をワーク33に押し付ける際に、ワーク33に加えられる荷重が所望の荷重になったときに板バネに生じるひずみ量に基づいて定められる。保持部17には複数のS字形状の板バネが設けられるので、各板バネのひずみ量の平均値、最大値や、複数回試行して得られたひずみ量の平均値や中央値、最大値などに基づいて、ひずみ指令値は定められてもよい。   A strain signal is input from the strain gauge 113 to the strain controller 213. The strain controller 213 calculates a current value that flows through the linear motor 10 based on a deviation between a predetermined strain command value and the strain amount indicated by the strain signal. The current value calculated by the strain control unit 213 is a current value calculated based on PI control or PID control so that the deviation from the strain command value becomes zero, and the thrust generated for the rod 101 is the workpiece 33. It is a current value that becomes a load applied to. The strain control unit 213 outputs the calculated current value to the switch unit 204 as a pressing current command. The strain command value is determined based on the amount of strain generated in the leaf spring when the load applied to the workpiece 33 becomes a desired load when the linear motor 10 is driven and the vacuum pad 18 is pressed against the workpiece 33. Since the holding part 17 is provided with a plurality of S-shaped leaf springs, the average value and maximum value of the strain amount of each leaf spring, the average value and median value of the strain amount obtained by a plurality of trials, and the maximum value. The strain command value may be determined based on the value or the like.

次に、工作装置1がワーク33を最初に押し付ける際の動作について説明する。図20は、本実施形態における工作装置1がワーク33を基板31に最初に押し付ける際の動作を示すフローチャートである。ここで、ロッド101がワーク33及び基板31に近づく方向をCW方向とし、ロッド101がワーク33及び基板31から遠ざかる方向をCCW方向とする。制御部20は、ワーク33の位置に基づく位置指令が外部から入力されると、リニアモータ10の駆動を開始し、真空パッド18を原点に移動させる原点復帰を行う(ステップS101)。   Next, the operation when the machine tool 1 first presses the workpiece 33 will be described. FIG. 20 is a flowchart showing an operation when the machine tool 1 in this embodiment first presses the workpiece 33 against the substrate 31. Here, a direction in which the rod 101 approaches the workpiece 33 and the substrate 31 is a CW direction, and a direction in which the rod 101 moves away from the workpiece 33 and the substrate 31 is a CCW direction. When a position command based on the position of the workpiece 33 is input from the outside, the control unit 20 starts driving the linear motor 10 and performs origin return to move the vacuum pad 18 to the origin (step S101).

位置判定部211は、原点復帰が完了すると、外部から動作開始信号(UI2)がオンになっているか否かを判定し(ステップS102)、動作開始信号がオンになるまで待機する(ステップS102:NO)。動作開始信号がオンになると(ステップS101:YES)、位置判定部211は、第1速度指令をスイッチ部202に選択させるとともに、非制限電流指令をスイッチ部204に選択させ(ステップS103)、ワーク33に向けた(CW方向への)真空パッド18及びロッド101の移動を開始させる(ステップS104)。   When the origin return is completed, the position determination unit 211 determines whether or not the operation start signal (UI2) is turned on from the outside (step S102), and waits until the operation start signal is turned on (step S102: NO). When the operation start signal is turned on (step S101: YES), the position determination unit 211 causes the switch unit 202 to select the first speed command and causes the switch unit 204 to select a non-limit current command (step S103). The movement of the vacuum pad 18 and the rod 101 toward the direction 33 (in the CW direction) is started (step S104).

位置判定部211は、真空パッド18の位置が初期切替位置(FL2POSSUB)に到達しているか否かを判定し(ステップS105)、真空パッド18が初期切替位置(FL2POSSUB)に到達するまで第1速度指令を用いてリニアモータ10を駆動させる(ステップS105:NO)。真空パッド18が初期切替位置(FL2POSUB)に到達すると(ステップS105:YES)、位置判定部211は、スイッチ部202に第2速度指令を選択させるとともに、スイッチ部204に制限電流指令を選択させ(ステップS106)、ロッド101の移動速度を減速させる。   The position determination unit 211 determines whether or not the position of the vacuum pad 18 has reached the initial switching position (FL2POSSUB) (step S105), and the first speed until the vacuum pad 18 reaches the initial switching position (FL2POSSUB). The linear motor 10 is driven using the command (step S105: NO). When the vacuum pad 18 reaches the initial switching position (FL2POSUB) (step S105: YES), the position determination unit 211 causes the switch unit 202 to select the second speed command and causes the switch unit 204 to select the limit current command ( Step S106), the moving speed of the rod 101 is decelerated.

速度切替位置決定部210は、第2速度指令が選択された後に、ロッド101の移動速度が第2速度(FL2SPD)以下であるか否かを判定し(ステップS107)、ロッド101の移動速度が第2速度(FL2SPD)以下になるまで判定を繰り返し行う(ステップS107:NO)。ロッド101の移動速度が第2速度(FL2SPD)以下になると(ステップS107:YES)、速度切替位置決定部210は、現在の真空パッド18の位置と、初期切替位置(FL2POSSUB)との差分(FL2POSMAIN1)を算出し、算出した差分(FL2POSMAIN1)を記憶する(ステップS108)。   After the second speed command is selected, the speed switching position determination unit 210 determines whether or not the moving speed of the rod 101 is equal to or lower than the second speed (FL2SPD) (step S107). The determination is repeated until the second speed (FL2SPD) or less is reached (step S107: NO). When the moving speed of the rod 101 becomes equal to or lower than the second speed (FL2SPD) (step S107: YES), the speed switching position determination unit 210 determines the difference (FL2POSMAIN1) between the current position of the vacuum pad 18 and the initial switching position (FL2POSSUB). ) And the calculated difference (FL2POSMAIN1) is stored (step S108).

速度切替位置決定部210は、ひずみゲージ113から出力されるひずみ信号に基づいて、保持部17の板バネにひずみが検出されたか否かを判定し(ステップS109)、ひずみが検出されるまで待機する(ステップS109:NO)。ひずみが検出されると(ステップS109:YES)、速度切替位置決定部210は、ステップS108において算出した差分(FL2POSMAIN1)を現在の真空パッド18の位置から引いた位置を、新たなFLモード開始位置(FL2POSMAIN2)として記憶する(ステップS110)。このとき、位置判定部211は、速度切替位置決定部210と同様にひずみを検出すると、ひずみ制御部213から出力される押付電流指令をスイッチ部204に選択させ、ひずみ量に基づくフィードバック制御を開始させる(ステップS111)。   The speed switching position determination unit 210 determines whether or not strain is detected in the leaf spring of the holding unit 17 based on the strain signal output from the strain gauge 113 (step S109), and waits until strain is detected. (Step S109: NO). When the strain is detected (step S109: YES), the speed switching position determination unit 210 sets a position obtained by subtracting the difference (FL2POSMAIN1) calculated in step S108 from the current position of the vacuum pad 18 as a new FL mode start position. Store as (FL2POSMAIN2) (step S110). At this time, if the position determination unit 211 detects a strain in the same manner as the speed switching position determination unit 210, the position determination unit 211 causes the switch unit 204 to select the pressing current command output from the strain control unit 213 and starts feedback control based on the strain amount. (Step S111).

なお、ステップS110において、新たなFLモード開始位置(FL2POSMAIN2)を算出する際に、所定の距離Δdをマージンとして設けるようにしてもよい。具体的には、現在の真空パッド18の位置から、差分(FL2POSMAIN1)と微小距離Δdとを引いた位置を、新たなFLモード開始位置(FL2POSMAIN2)にするようにしてもよい。また、保持部17の板バネにひずみが検出されたか否かの判定は、例えばひずみゲージ113から出力されるひずみ信号により示されるひずみ量と、所定値との比較により行われる。速度切替位置決定部210及び位置判定部211は、ひずみ量が所定値以上になった場合にひずみが生じていると判定して、ひずみを検出する。この所定値は、真空パッド18がワーク33に接触した際に保持部17のS字形状の板バネに生じるひずみを検出できるように定められる。また、複数のひずみゲージ113が保持部17に設けられている場合、いずれか一つのひずみゲージ113により測定されたひずみ量が所定値以上になった場合にひずみが生じていると判定する。   In step S110, a predetermined distance Δd may be provided as a margin when a new FL mode start position (FL2POSMAIN2) is calculated. Specifically, a position obtained by subtracting the difference (FL2POSMAIN1) and the minute distance Δd from the current position of the vacuum pad 18 may be a new FL mode start position (FL2POSMAIN2). Further, the determination as to whether or not the strain is detected in the leaf spring of the holding unit 17 is performed by comparing a strain amount indicated by a strain signal output from the strain gauge 113 with a predetermined value, for example. The speed switching position determination unit 210 and the position determination unit 211 determine that distortion has occurred when the amount of distortion exceeds a predetermined value, and detect distortion. This predetermined value is determined so that the strain generated in the S-shaped leaf spring of the holding portion 17 when the vacuum pad 18 contacts the workpiece 33 can be detected. Further, when a plurality of strain gauges 113 are provided in the holding unit 17, it is determined that the strain is generated when the strain amount measured by any one strain gauge 113 becomes a predetermined value or more.

位置判定部211は、ひずみ量がしきい値以上になったか否かを判定し(ステップS112)、ひずみ量がしきい値に達するまでひずみ量に基づくフィードバック制御を継続させる(ステップS112:NO)。ひずみ量がしきい値以上になると(ステップS112:YES)、位置判定部211は、ひずみ量がしきい値に達したことを示す信号を完了信号生成部212へ出力する。完了信号生成部212は、動作完了信号(UO2)をオンにして外部に出力する(ステップS113)。なお、しきい値は、ワーク33に対して所望の荷重を加えた際のひずみ量に基づいて定められる。   The position determination unit 211 determines whether or not the strain amount is equal to or greater than the threshold value (step S112), and continues feedback control based on the strain amount until the strain amount reaches the threshold value (step S112: NO). . When the strain amount becomes equal to or greater than the threshold value (step S112: YES), the position determination unit 211 outputs a signal indicating that the strain amount has reached the threshold value to the completion signal generation unit 212. The completion signal generator 212 turns on the operation completion signal (UO2) and outputs it to the outside (step S113). The threshold value is determined based on the amount of strain when a desired load is applied to the workpiece 33.

位置判定部211は、外部から入力される動作開始信号がオフであるか否かを判定し(ステップS114)、動作開始信号がオフになるまで待機する(ステップS114:NO)。動作開始信号がオフになると(ステップS114:YES)、位置制御部201は、原点を移動先とする位置指令に応じて速度指令を算出する。位置判定部211は、第3速度指令をスイッチ部202に選択させるとともに、制限電流指令をスイッチ部204に選択させて(ステップS115)、原点に向けた(CCW方向への)ロッド101の移動を開始させる(ステップS116)。   The position determination unit 211 determines whether or not the operation start signal input from the outside is off (step S114), and waits until the operation start signal is turned off (step S114: NO). When the operation start signal is turned off (step S114: YES), the position control unit 201 calculates a speed command according to the position command with the origin as the movement destination. The position determination unit 211 causes the switch unit 202 to select the third speed command, and causes the switch unit 204 to select the limit current command (step S115), and moves the rod 101 toward the origin (in the CCW direction). Start (step S116).

位置判定部211は、真空パッド18が速度切替位置(FL3POS)に到達しているか否かを判定し(ステップS117)、真空パッド18が速度切替位置(FL3POS)に到達するまで、真空パッド18及びロッド101の移動を継続させる(ステップS117:NO)。真空パッド18が速度切替位置(FL3POS)に到達すると(ステップS117:YES)、位置判定部211は、第4速度指令をスイッチ部202に選択させる(ステップS118)。   The position determination unit 211 determines whether or not the vacuum pad 18 has reached the speed switching position (FL3POS) (step S117), and the vacuum pad 18 and the vacuum pad 18 until the vacuum pad 18 reaches the speed switching position (FL3POS). The movement of the rod 101 is continued (step S117: NO). When the vacuum pad 18 reaches the speed switching position (FL3POS) (step S117: YES), the position determination unit 211 causes the switch unit 202 to select the fourth speed command (step S118).

位置判定部211は、真空パッド18が原点に到達したか否かを判定し(ステップS119)、真空パッド18が原点に達するまで真空パッド18及びロッド101の移動を継続させる(ステップS119:NO)。真空パッド18が原点に到達すると(ステップS119:YES)、位置判定部211は、真空パッド18が原点に到達したことを示す信号を完了信号生成部212に出力し、完了信号生成部212が動作完了信号をオフにして(ステップS120)、ワーク33を基板31に最初に押し付ける動作を終了する。   The position determination unit 211 determines whether or not the vacuum pad 18 has reached the origin (step S119), and continues the movement of the vacuum pad 18 and the rod 101 until the vacuum pad 18 reaches the origin (step S119: NO). . When the vacuum pad 18 reaches the origin (step S119: YES), the position determination unit 211 outputs a signal indicating that the vacuum pad 18 has reached the origin to the completion signal generation unit 212, and the completion signal generation unit 212 operates. The completion signal is turned off (step S120), and the operation of first pressing the work 33 against the substrate 31 is completed.

図21は、本実施形態における工作装置1が更新したFLモード開始位置を用いてワーク33を基板31に押し付ける動作を示すフローチャートである。制御部20は、ワーク33を取り付ける基板31の位置、あるいはワーク33の位置に基づく位置指令が外部から入力されると、リニアモータ10の駆動を開始し、真空パッド18を原点に復帰させる原点復帰を行う(ステップS201)。   FIG. 21 is a flowchart showing an operation of pressing the workpiece 33 against the substrate 31 using the FL mode start position updated by the machine tool 1 in the present embodiment. When the position of the substrate 31 to which the workpiece 33 is attached or a position command based on the position of the workpiece 33 is input from the outside, the control unit 20 starts driving the linear motor 10 and returns the vacuum pad 18 to the origin. Is performed (step S201).

位置判定部211は、原点復帰が完了すると、外部から動作開始信号(UI2)がオンになっているか否かを判定し(ステップS202)、動作開始信号がオンになるまで待機する(ステップS202:NO)。動作開始信号がオンになると(ステップS202:YES)、位置判定部211は、第1速度指令をスイッチ部202に選択させるとともに、非制限電流指令をスイッチ部204に選択させ(ステップS203)、ワーク33に向けた(CW方向への)真空パッド18及びロッド101の移動を開始させる(ステップS204)。   When the origin return is completed, the position determination unit 211 determines whether or not the operation start signal (UI2) is turned on from the outside (step S202), and waits until the operation start signal is turned on (step S202: NO). When the operation start signal is turned on (step S202: YES), the position determination unit 211 causes the switch unit 202 to select the first speed command and causes the switch unit 204 to select a non-limit current command (step S203). The movement of the vacuum pad 18 and the rod 101 toward the direction 33 (in the CW direction) is started (step S204).

位置判定部211は、真空パッド18の位置がFLモード開始位置(FL2POSMAIN2)に到達しているか否かを判定し(ステップS205)、真空パッド18がFLモード開始位置(FL2POSMAIN2)に到達するまで第1速度指令を用いてリニアモータ10を駆動させる(ステップS205:NO)。真空パッド18がFLモード開始位置(FL2POSMAIN2)に到達すると(ステップS205:YES)、位置判定部211は、第2速度指令をスイッチ部202に選択させるとともに、制限電流指令をスイッチ部204に選択させ(ステップS206)、ロッド101の移動速度を減速させる。   The position determination unit 211 determines whether or not the position of the vacuum pad 18 has reached the FL mode start position (FL2POSMAIN2) (step S205), and continues until the vacuum pad 18 reaches the FL mode start position (FL2POSMAIN2). The linear motor 10 is driven using one speed command (step S205: NO). When the vacuum pad 18 reaches the FL mode start position (FL2POSMAIN2) (step S205: YES), the position determination unit 211 causes the switch unit 202 to select the second speed command and causes the switch unit 204 to select the limit current command. (Step S206), the moving speed of the rod 101 is decelerated.

位置判定部211は、ひずみゲージ113から出力されるひずみ信号に基づいて、保持部17の板バネにひずみが検出されたか否かを判定し(ステップS207)、ひずみが検出されるまで待機する(ステップS207:NO)。ひずみが検出されると(ステップS207:YES)、位置判定部211は、ひずみ制御部213から出力される押付電流指令をスイッチ部204に選択させ、ひずみ量に基づくフィードバック制御を開始させる(ステップS208)。   The position determination unit 211 determines whether or not strain is detected in the leaf spring of the holding unit 17 based on the strain signal output from the strain gauge 113 (step S207), and waits until strain is detected (step S207). Step S207: NO). When the strain is detected (step S207: YES), the position determination unit 211 causes the switch unit 204 to select the pressing current command output from the strain control unit 213, and starts feedback control based on the strain amount (step S208). ).

位置判定部211は、ひずみ量がしきい値以上になったか否かを判定し(ステップS209)、ひずみ量がしきい値に達するまでひずみ量に基づくフィードバック制御を継続させる(ステップS209:NO)。ひずみ量がしきい値以上になると(ステップS209:YES)、位置判定部211は、ひずみ量がしきい値に達したことを示す信号を完了信号生成部212へ出力する。完了信号生成部212は、動作完了信号(UO2)をオンにして外部に出力する(ステップS210)。   The position determination unit 211 determines whether or not the strain amount is equal to or greater than the threshold value (step S209), and continues feedback control based on the strain amount until the strain amount reaches the threshold value (step S209: NO). . When the strain amount becomes equal to or greater than the threshold value (step S209: YES), the position determination unit 211 outputs a signal indicating that the strain amount has reached the threshold value to the completion signal generation unit 212. The completion signal generator 212 turns on the operation completion signal (UO2) and outputs it to the outside (step S210).

位置判定部211は、外部から入力される動作開始信号がオフであるか否かを判定し(ステップS211)、動作開始信号がオフになるまで待機する(ステップS211:NO)。動作開始信号がオフになると(ステップS211:YES)、位置制御部201は、原点を移動先とする位置指令に応じて速度指令を算出する。位置判定部211は、第3速度指令をスイッチ部202に選択させるとともに、制限電流指令をスイッチ部204に選択させて(ステップS212)、原点に向けた(CCW方向への)ロッド101の移動を開始させる(ステップS213)。   The position determination unit 211 determines whether or not the operation start signal input from the outside is off (step S211), and waits until the operation start signal is turned off (step S211: NO). When the operation start signal is turned off (step S211: YES), the position control unit 201 calculates a speed command according to the position command with the origin as the movement destination. The position determination unit 211 causes the switch unit 202 to select the third speed command, and causes the switch unit 204 to select the limit current command (step S212), and moves the rod 101 toward the origin (in the CCW direction). Start (step S213).

位置判定部211は、真空パッド18が速度切替位置(FL3POS)に到達しているか否かを判定し(ステップS214)、真空パッド18が速度切替位置(FL3POS)に到達するまで、真空パッド18及びロッド101の移動を継続させる(ステップS214:NO)。真空パッド18が速度切替位置(FL3POS)に到達すると(ステップS214:YES)、位置判定部211は、第4速度指令をスイッチ部202に選択させる(ステップS215)。   The position determination unit 211 determines whether or not the vacuum pad 18 has reached the speed switching position (FL3POS) (step S214), and until the vacuum pad 18 reaches the speed switching position (FL3POS) The movement of the rod 101 is continued (step S214: NO). When the vacuum pad 18 reaches the speed switching position (FL3POS) (step S214: YES), the position determination unit 211 causes the switch unit 202 to select the fourth speed command (step S215).

位置判定部211は、真空パッド18が原点に到達したか否かを判定し(ステップS216)、真空パッド18が原点に達するまで真空パッド18及びロッド101の移動を継続させる(ステップS216:NO)。真空パッド18が原点に到達すると(ステップS216:YES)、位置判定部211は、真空パッド18が原点に到達したことを示す信号を完了信号生成部212に出力し、完了信号生成部212が動作完了信号をオフにして(ステップS217)、ワーク33を基板31に押し付ける動作を終了する。   The position determination unit 211 determines whether or not the vacuum pad 18 has reached the origin (step S216), and continues the movement of the vacuum pad 18 and the rod 101 until the vacuum pad 18 reaches the origin (step S216: NO). . When the vacuum pad 18 reaches the origin (step S216: YES), the position determination unit 211 outputs a signal indicating that the vacuum pad 18 has reached the origin to the completion signal generation unit 212, and the completion signal generation unit 212 operates. The completion signal is turned off (step S217), and the operation of pressing the work 33 against the substrate 31 is finished.

図22は、図21に示す動作のうちステップS202からステップS210までの動作における速度、電流、及び動作完了信号の変化を示す波形図である。同図において、縦軸は真空パッド18の位置を示している。制御部20は、動作開始信号がオンになると、真空パッド18を第1速度(FL1SPD)でワーク33に向かって移動させる。制御部20は、真空パッド18がFLモード開始位置(FL2POSMAIN2)に到達すると、真空パッド18を第1速度(FL1SPD)から第2速度(FL2SPD)まで減速させる。制御部20は、真空パッド18を第2速度(FL2SPD)でワーク33に向かって移動させる。真空パッド18がワーク33に接触して板バネのひずみが検出されると、制御部20は、ひずみ量に基づいたフィードバック制御を開始し、真空パッド18をワークに押し付ける力が所望の荷重になったことをひずみ信号により検出すると動作完了信号をオンにする。   FIG. 22 is a waveform diagram showing changes in speed, current, and operation completion signal in the operations from step S202 to step S210 in the operations shown in FIG. In the figure, the vertical axis indicates the position of the vacuum pad 18. When the operation start signal is turned on, the control unit 20 moves the vacuum pad 18 toward the work 33 at the first speed (FL1SPD). When the vacuum pad 18 reaches the FL mode start position (FL2POSMAIN2), the controller 20 decelerates the vacuum pad 18 from the first speed (FL1SPD) to the second speed (FL2SPD). The control unit 20 moves the vacuum pad 18 toward the workpiece 33 at the second speed (FL2SPD). When the vacuum pad 18 comes into contact with the workpiece 33 and the strain of the leaf spring is detected, the control unit 20 starts feedback control based on the strain amount, and the force pressing the vacuum pad 18 against the workpiece becomes a desired load. When this is detected by the distortion signal, the operation completion signal is turned on.

図23は、図21に示す動作のうちステップS212からステップS217までの動作における速度、電流、及び動作完了信号の変化を示す波形図である。同図において、縦軸は真空パッド18の位置を示している。制御部20は、真空パッド18をワーク33に押し付けた後、第3速度(FL3SPD)で真空パッド18を原点に向かって移動させ、上昇させる。制御部20は、真空パッド18が速度切替位置に達すると第3速度(FL3SPD)より早い第4速度(FL4SPD)で真空パッド18を原点に向かって移動させる。制御部20は、原点において真空パッド18の速度が零になるように、リニアモータ10のロッド101の移動速度を減速させ、真空パッド18が原点に到達すると動作完了信号をオフにする。   FIG. 23 is a waveform diagram showing changes in speed, current, and operation completion signal in the operations from step S212 to step S217 in the operations shown in FIG. In the figure, the vertical axis indicates the position of the vacuum pad 18. After pressing the vacuum pad 18 against the work 33, the control unit 20 moves the vacuum pad 18 toward the origin at the third speed (FL3SPD) and raises it. When the vacuum pad 18 reaches the speed switching position, the control unit 20 moves the vacuum pad 18 toward the origin at a fourth speed (FL4SPD) that is faster than the third speed (FL3SPD). The control unit 20 reduces the moving speed of the rod 101 of the linear motor 10 so that the speed of the vacuum pad 18 becomes zero at the origin, and turns off the operation completion signal when the vacuum pad 18 reaches the origin.

図24は、図21に示す動作のうちステップS202からステップS209までの動作における速度、電流、ひずみ量の変化例を示す波形図である。同図において、横軸は時間を示し、縦軸は速度、電流、ひずみ量を示す。制御部20は、動作開始信号がオンになると、真空パッド18及びロッド101の位置に基づいた位置制御により、第1速度(FL1SPD)でワーク33に向かって移動させ、FLモード開始位置(FL2POSMAIN2)に到達すると第2速度(FL2SPD)まで減速させる。制御部20は、リニアモータ10に流す電流を電流制限値(FL2I)で制限することで推力を一定以下にした推力制御(第1の制御)により、真空パッド18を第2速度(FL2SPD)の一定速度かつ一定の推力以下でワーク33に向かって移動させる。リニアモータ10に流れる電流が電流制限値以下である状態において真空パッド18がワーク33に接触したことをひずみ量から検出すると、制御部20は、ひずみ量に基づいたフィードバック制御による押付制御(第2の制御)に切り替える。制御部20は、押付制御を行うことにより、所望の荷重をワーク33に加える。なお、図24に示した速度、電流、ひずみ量の波形は、一例であり、リニアモータ10の推力、保持部17に設けられる板バネの個数、板バネの弾性や形状などに応じて変化する。   FIG. 24 is a waveform diagram showing an example of changes in speed, current, and strain in the operations shown in FIG. 21 from step S202 to step S209. In the figure, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates speed, current, and strain. When the operation start signal is turned on, the control unit 20 moves toward the workpiece 33 at the first speed (FL1SPD) by the position control based on the positions of the vacuum pad 18 and the rod 101, and starts the FL mode start position (FL2POSMAIN2). When reaching, decelerate to the second speed (FL2SPD). The control unit 20 controls the vacuum pad 18 at the second speed (FL2SPD) by thrust control (first control) that limits the current flowing through the linear motor 10 with a current limit value (FL2I) to keep the thrust below a certain value. It moves toward the workpiece 33 at a constant speed and below a certain thrust. When it is detected from the strain amount that the vacuum pad 18 is in contact with the workpiece 33 in a state where the current flowing through the linear motor 10 is equal to or less than the current limit value, the control unit 20 performs pressing control (second control) based on feedback control based on the strain amount. Control). The control unit 20 applies a desired load to the workpiece 33 by performing pressing control. Note that the velocity, current, and strain amount waveforms shown in FIG. 24 are merely examples, and change according to the thrust of the linear motor 10, the number of leaf springs provided in the holding portion 17, the elasticity and shape of the leaf springs, and the like. .

本実施形態における工作装置1は、リニアモータ10に一定以下の速度及び推力で真空パッド18をワーク33に向けて移動させ、ひずみゲージ113により測定されるひずみ量に基づいて真空パッド18とワーク33とが接触したことを検出すると、ひずみ量に基づいてリニアモータ10を制御する。ひずみ量は真空パッド18をワーク33に押し付ける荷重の増加に比例するので、ひずみ量に基づいた制御により、ワーク33に加える荷重の精度を向上させることができる。   The machine tool 1 according to the present embodiment moves the vacuum pad 18 toward the workpiece 33 at a speed and thrust below a certain level with the linear motor 10, and the vacuum pad 18 and the workpiece 33 based on the strain amount measured by the strain gauge 113. When the contact is detected, the linear motor 10 is controlled based on the strain amount. Since the amount of strain is proportional to the increase in the load pressing the vacuum pad 18 against the workpiece 33, the accuracy of the load applied to the workpiece 33 can be improved by the control based on the amount of strain.

また、本実施形態における工作装置1は、複数のひずみゲージ113のいずれかでひずみの発生を検出すると押付制御を開始する。これにより、真空パッド18がワーク33に接触すると直ちに押付制御に移行することができ、精度よくワーク33に荷重を加えることができる。   Further, the machine tool 1 according to the present embodiment starts the pressing control when the occurrence of strain is detected by any of the plurality of strain gauges 113. Thereby, as soon as the vacuum pad 18 comes into contact with the workpiece 33, it is possible to shift to pressing control, and a load can be applied to the workpiece 33 with high accuracy.

工作装置1は、真空パッド18の位置に応じた制御により真空パッド18がワーク33に接触する前に第1速度より遅い第2速度に減速させることで、ワーク33に不要な衝撃を与えずに真空パッド18をワーク33に押し付けることができる。また、保持部17は、チューブ19を真空パッド18につなげられるように、チューブ19を通す中空穴を確保して板バネでブラケット16と真空パッド18とを保持することで、エアの流路を確保しながら押し付け力を測定することができる。また、このように保持部17を形成して板バネにひずみゲージ113を設けたことにより、ロードセルを用いることなく荷重の精度を向上させることができる。また、板バネにひずみゲージ113を貼り付けることで、微小な力によるわずかなひずみを検出することができ、精度よく押し付け力を測定できる。また、ヘッド部15を軽量化することができ、ひずみゲージ113を取り付けたことによる動作性能への影響を小さくできる。また、ひずみゲージ113にて荷重を測定することにより、案内装置14における摺動抵抗のばらつきや、時間経過に伴う摺動抵抗の変化などがあっても、精度よく押し付け力を制御することができる。   The machine tool 1 decelerates to a second speed slower than the first speed before the vacuum pad 18 contacts the work 33 by control according to the position of the vacuum pad 18, so that an unnecessary impact is not given to the work 33. The vacuum pad 18 can be pressed against the work 33. Further, the holding unit 17 secures a hollow hole through which the tube 19 is passed so that the tube 19 can be connected to the vacuum pad 18, and holds the bracket 16 and the vacuum pad 18 with a leaf spring, thereby reducing the air flow path. The pressing force can be measured while ensuring. Further, by forming the holding portion 17 and providing the leaf spring with the strain gauge 113, the load accuracy can be improved without using a load cell. Further, by attaching the strain gauge 113 to the leaf spring, a slight strain due to a minute force can be detected, and the pressing force can be measured with high accuracy. In addition, the head portion 15 can be reduced in weight, and the influence on the operation performance due to the attachment of the strain gauge 113 can be reduced. Further, by measuring the load with the strain gauge 113, the pressing force can be accurately controlled even if there is a variation in the sliding resistance in the guide device 14 or a change in the sliding resistance with time. .

工作装置1には、真空パッド18(加圧部)と案内装置14との間にひずみ部(板バネ)が設けられているので、案内装置14における摺動抵抗に変動があったとしても、ワーク33に対する押し付け力のばらつきを解消することができる。   Since the machine device 1 is provided with a strained portion (plate spring) between the vacuum pad 18 (pressure portion) and the guide device 14, even if the sliding resistance in the guide device 14 varies, Variations in the pressing force against the workpiece 33 can be eliminated.

また、工作装置1は、ワーク33を最初に押し付ける際に、第1速度から第2速度に減速する際に要する距離(差分(FL2POSMAIN1))を検出し、真空パッド18がワーク33に接触した位置と差分(FL2POSMAIN1)とから新たなFLモード開始位置(FL2POSMAIN2)を算出する。また、工作装置1は、ワーク33を最初に押し付けた際に算出したFLモード開始位置(FL2POSMAIN2)を用いて、ワーク33を基板31に押し付ける動作を行う。すなわち、工作装置1は、ワーク33を最初に押し付ける際に検出したワーク33の位置と、第1速度から第2速度に減速するまでに要する離とに基づいてFLモード開始位置を算出し、算出したFLモード開始位置を用いてワーク33の押し付けを行う。これにより、工作装置1は、第2速度で移動させる区間を短くすることができ、ワーク33の押し付けなどに要する時間を短縮することができる。   Further, when the work machine 1 first presses the work 33, it detects the distance (difference (FL2POSMAIN1)) required to decelerate from the first speed to the second speed, and the position where the vacuum pad 18 contacts the work 33. And a new FL mode start position (FL2POSMAIN2) from the difference (FL2POSMAIN1). Further, the machine tool 1 performs an operation of pressing the work 33 against the substrate 31 using the FL mode start position (FL2POSMAIN2) calculated when the work 33 is first pressed. That is, the machine tool 1 calculates the FL mode start position based on the position of the workpiece 33 detected when the workpiece 33 is first pressed and the separation required to decelerate from the first speed to the second speed. The workpiece 33 is pressed using the FL mode start position. Thereby, the machining apparatus 1 can shorten the section to be moved at the second speed, and can shorten the time required for pressing the workpiece 33 and the like.

なお、上述の実施形態においては、制御部20がロッドタイプのリニアモータ10を制御する場合について説明したが、制御部20がフラットタイプのリニアモータや回転モータを制御するようにしてもよい。制御部20が回転モータを制御する場合、モータの回転運動をボールねじなどを用いて直線運動に変換するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the case where the control unit 20 controls the rod type linear motor 10 has been described. However, the control unit 20 may control a flat type linear motor or a rotary motor. When the control unit 20 controls the rotary motor, the rotary motion of the motor may be converted into a linear motion using a ball screw or the like.

また、上述の実施形態においては、ヘッド部15がロッド101と共に移動するヘッド軸13に取り付けられた構成について説明したが、ロッド101の一端にヘッド部15が取り付けられた構成としてもよい。また、板バネのひずみを測定するためにひずみゲージを用いる構成を説明したが、板バネのひずみを測定できるセンサであればひずみゲージ以外のセンサを用いてもよい。   In the above-described embodiment, the configuration in which the head portion 15 is attached to the head shaft 13 that moves together with the rod 101 has been described. However, the head portion 15 may be attached to one end of the rod 101. Moreover, although the structure which uses a strain gauge in order to measure the distortion | strain of a leaf | plate spring was demonstrated, as long as it is a sensor which can measure the distortion | strain of a leaf | plate spring, you may use sensors other than a strain gauge.

また、上述の実施形態の押付制御における判定(ステップS112とステップS208)は、ひずみゲージ113が複数ある場合には、各ひずみ量の最大値、平均値又は最小値のいずれかに基づいた判定を行ってもよい。また、ひずみ制御部213は、ひずみ指令値との偏差を算出する際に、各ひずみ量の最大値、平均値又は最小値のいずれかを用いて偏差を算出してもよい。これにより、複数のひずみゲージ113の測定値のばらつきで、ワーク33に加える荷重にばらつきが生じることを抑制できる。   Moreover, the determination (step S112 and step S208) in the pressing control of the above-described embodiment is based on either the maximum value, the average value, or the minimum value of each strain amount when there are a plurality of strain gauges 113. You may go. In addition, when calculating the deviation from the strain command value, the strain control unit 213 may calculate the deviation using any one of the maximum value, the average value, and the minimum value of each strain amount. As a result, it is possible to suppress variation in the load applied to the work 33 due to variations in the measurement values of the plurality of strain gauges 113.

また、上述の実施形態における押付制御を開始する際の条件(ステップS109とステップS207における条件)を、リニアモータ10に流れる電流値が電流制限値(FL2I)以下である状態においてひずみを検出したか、という条件に変更してもよい。これにより、リニアモータ10が真空パッド18及びロッド101の移動に不必要な推力を発生させている場合には押付制御に移行させないことができる。また、本実施形態における工作装置1は、リニアモータ10に流れる電流が電流制限値以下である状態においてひずみゲージ113により板バネ(ひずみ部)のひずみが検出された場合に押付制御(第2の制御)を行うことで、ひずみゲージ113を用いた押し付けの最適な制御を行うことができる。   Also, whether the strain at which the current value flowing through the linear motor 10 is less than or equal to the current limit value (FL2I) is detected as the condition for starting the pressing control in the above-described embodiment (the condition in step S109 and step S207). You may change to the condition of. Thereby, when the linear motor 10 is generating the thrust unnecessary for the movement of the vacuum pad 18 and the rod 101, it cannot be made to transfer to pressing control. Further, the machine tool 1 according to the present embodiment performs the pressing control (second control) when the strain of the leaf spring (strain portion) is detected by the strain gauge 113 in a state where the current flowing through the linear motor 10 is equal to or less than the current limit value. Control), optimal control of pressing using the strain gauge 113 can be performed.

また、上述の制御部20は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。その場合、制御部20に備えられる各部が行う処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、各機能部の処理が行われることになる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。   Moreover, the above-mentioned control part 20 may have a computer system inside. In this case, the process performed by each unit included in the control unit 20 is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the program is read and executed by the computer, whereby the process of each functional unit is performed. Will be done. Here, the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Alternatively, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.

1…工作装置(リニアモータ装置)、10…リニアモータ、17…保持部、18…真空パッド(加圧部)、20…制御部、33…ワーク(加圧対象物)、101…ロッド(可動子)、113…ひずみゲージ(センサ)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Machine tool (linear motor device), 10 ... Linear motor, 17 ... Holding part, 18 ... Vacuum pad (pressurizing part), 20 ... Control part, 33 ... Workpiece (pressurization object), 101 ... Rod (movable) Child), 113 ... Strain gauge (sensor)

Claims (5)

リニアモータと、
加圧対象物と接触する加圧部と、
ひずみ部を有する保持部であって前記ひずみ部を介して前記加圧部を保持し、前記リニアモータに備えられる可動子と共に移動する保持部と、
前記ひずみ部のひずみを測定するセンサと、
前記可動子を移動させて前記加圧部を前記加圧対象物に向けて一定速度で駆動させる第1の制御を行い、前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以下であり、かつ前記センサにより前記ひずみ部のひずみが検出された場合に前記第1の制御に代えて、前記センサにより測定される前記ひずみ部のひずみ量に基づいて前記加圧部を前記加圧対象物に向けて駆動させる第2の制御を行う制御部と、
を備えるリニアモータ装置。
A linear motor;
A pressurizing part that comes into contact with the pressurized object;
A holding portion having a strain portion, holding the pressurizing portion via the strain portion, and moving with a mover provided in the linear motor;
A sensor for measuring strain of the strain section;
The first control is performed to move the movable element and drive the pressurizing unit toward the pressurizing target at a constant speed, and the current flowing through the linear motor is equal to or less than a predetermined current limit value, And when the strain of the strained part is detected by the sensor, the pressurizing part is changed to the pressurizing object based on the strain amount of the strained part measured by the sensor instead of the first control. A control unit that performs the second control to be driven toward,
A linear motor device.
前記ひずみ部は、少なくとも2つの板バネを有し、
前記センサは、前記板バネごとに設けられており、
前記制御部は、複数の前記センサのうち少なくとも一つが前記板バネのひずみを検出した場合に前記第2の制御を行う、
請求項1に記載のリニアモータ装置。
The strain portion has at least two leaf springs,
The sensor is provided for each leaf spring,
The control unit performs the second control when at least one of the plurality of sensors detects a strain of the leaf spring.
The linear motor device according to claim 1.
前記センサが複数ある場合、
前記制御部は、前記第2の制御において、複数の前記センサにより測定されるひずみ量の最大値、平均値又は最小値のいずれかに基づいて前記加圧部を前記加圧対象物に向けて駆動させる、
請求項1又は請求項2のいずれか一項に記載のリニアモータ装置。
When there are a plurality of the sensors,
In the second control, the control unit directs the pressurizing unit toward the pressurization object based on any one of a maximum value, an average value, and a minimum value of strain amounts measured by the plurality of sensors. Drive,
The linear motor apparatus as described in any one of Claim 1 or Claim 2.
前記制御部は、前記センサにより測定されるひずみ量がしきい値以上になった後に、前記可動子を前記加圧対象物から離れる方向へ駆動させる、
請求項1から請求項のいずれか一項に記載のリニアモータ装置。
The control unit drives the mover in a direction away from the pressurization object after the amount of strain measured by the sensor is equal to or greater than a threshold value.
The linear motor apparatus as described in any one of Claims 1-3 .
リニアモータと、加圧対象物と接触する加圧部と、ひずみ部を介して前記加圧部を保持し前記リニアモータに備えられる可動子と共に移動する保持部と、前記ひずみ部のひずみを測定するセンサと、を備えるリニアモータ装置における制御方法であって、
前記可動子を移動させて前記加圧部を前記加圧対象物に向けて一定速度で駆動させる第1のステップと、
前記リニアモータに流れる電流が予め定められた電流制限値以下であり、かつ前記センサにより前記ひずみ部のひずみが検出された場合、前記センサにより測定される前記ひずみ部のひずみ量に基づいて前記加圧部を前記加圧対象物に向けて駆動させる第2のステップと、
を有する制御方法。
A linear motor, a pressurizing unit that comes into contact with an object to be pressed, a holding unit that holds the pressurizing unit via a straining unit and moves with a mover provided in the linear motor, and measures strain of the straining unit A control method in a linear motor device comprising:
A first step of moving the mover to drive the pressurizing unit toward the pressurizing object at a constant speed;
When the current flowing through the linear motor is equal to or less than a predetermined current limit value and the strain of the strained portion is detected by the sensor, the addition is performed based on the strain amount of the strained portion measured by the sensor. A second step of driving the pressure unit toward the pressurizing object;
A control method.
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