JPH04170100A - トレイマガジン駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ロボット機構を利用して回路基板に電子部品
を自動的に搭載して行く、マウンタなどと呼ばれている
電子部品装着機のトレイ供給装置に係り、特にトレイマ
ガジンの上下駆動用アクチュエータとしてパルスモータ
を用いたトレイ供給装置に好適なトレイマガジン駆動制
御装置に関する。

［従来の技術］ 従来から、例えば第８図に示す如き電子部品装着機Ａが
知られているが、この装置には、当然のことではあるが
、電子部品供給機構が装備されている。そして、このよ
うな供給機構としては、この例では、図示のように、ト
レイマガジン設置部Ｃを備え、これに第９図に示すトレ
イマガジン１を挿入して部品を供給するようにした、い
わゆるマガジン上下移動方式のトレイ供給機構が用いら
れている。なお、この第９図で、２はトレイマガジン１
に多段に収容されるパレット、３は部品ＱＴＰを収容し
ているトレイである。

次に、このトレイ供給機構によるパレット２の出し入れ
動作について、第１０図により説明する。

まず、トレイマガジンｌは、図示してないガイド機構に
より、第１０図（ａ）の矢印で示すように、上下に所定
の範囲にわたって清らかに移動できるように保持されて
おり、トレイエレベータ４により上下移動され、取り出
されるべき部品を収容したトレイ３が載せているパレッ
ト２をトレイ取り出し台５に位置決めする。このトレイ
取り出し台５にはモータ６で駆動されるベルト７と、こ
のベルト７に取付けられているかぎ形引出機構８とが設
けられており、そのフック９により、同図（ｂ）に示す
ように、パレット２をトレイ取り出し台５の上に引き出
す。なお、ここまでの動作は、このトレイ供給機構が自
分で制御する。

トレイ取り出し台５は電子部品装着機Ａの一部をなして
いるもので、部品装着ハンド１０を備え、部品吸着用の
ノズル１１により、トレイ取り出し台５上の所定の位置
に引き出されたパレット２内のトレイ３の中から電子部
品を取り出し、それを、図示してない基板（プリント回
路基板）の所定の位置に装着する働きをする。

こうして、目的とする電子部品の装着を終わったら再び
かぎ形引出機構８を動作させ、今度はパレット２をトレ
イ取り出し台５の上からトレイマガジンｌに戻すのであ
る。

以後、この動作を繰返し、順次、必要な電子部品の装着
を行なって行く。

ここで、基板に装着すべき電子部品は、その種類が複数
種にわたっているのが通例であり、従って、それぞれの
種類毎に同じトレイに纏めて積込み、それをトレイマガ
ジン１内の各パレット２に順次、異なった段に収容して
おき、必要に応じてトレイエレベータ４によりトレイマ
ガジンｌを上下に移動させ、所定の電子部品が積み込ま
れているトレイ３が収容しであるパレット２の位置がト
レイ取り出し台５と同じ高さになるように位置決めし、
これにより、必要な電子部品が積み込まれているトレイ
３のトレイ取り呂し台５上への取り出しを可能にしてい
るのである。

ところで、このようなトレイ供給装置の従来例では、ト
レイエレベータ４のモータ（図示してない）の駆動制御
が固定された制御指令値のもとで遂行されていた。

なお、この種の装置として関連するものには、例えば特
開昭６３−３４９０号公報の記載を挙げることができる
。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、トレイマガジンの重量（質量）が変化
する点について配慮がされておらず、その駆動用モータ
の能力が充分に活用されていないという問題があった。

つまり、トレイマガジンの質量は、電子部品装着機がそ
のときに装着対象としている基板の種類に応じて、電子
部品の品種数が異なることや、装着動作開始時以降、逐
次、収容されている電子部品の総数が減少して行くこと
などにより変化してゆくのに対して、従来技術では、ト
レイマガジンに許されている最大設計質量においては、
モータの性能が充分に利用されているが、それ以外の質
量のときにも、駆動用モータの制御が固定されているた
め、例えば、最大設計質量と同じ移動時間で動作するよ
うになり、モータの能力の充分な活用が得られないので
ある。

なお、上記した特開昭６３−３４９０号公報には、電子
部品装着機での実装ヘッドの移動速度を、このヘッドに
保持すべき電子部品の質量に応じて変化させる技術につ
いて開示しているが、トレイマガジンの質量変化につい
ては何も論じられていない。

本発明の目的は、トレイマガジン駆動用モータの能力が
常に充分に活用出来、電子部品装着機の性能向上に役立
つトレイマガジン駆動制御装置を提供することにある。

［１！題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、トレイマガジンの
移動に必要な駆動力を、このトレイマガジンの駆動状態
から演算する手段を設け、この演算結果がトレイマガジ
ン駆動用モータの制御に反映されるようにしたものであ
る。

これを、本発明の実施例に即して説明するど、本発明の
成る実施例によれば、トレイ供給装置の部品情報（パレ
ット重量、パレット数など）を取り込んで駆動用パルス
モータの負荷質量を算定し、この算定値と、上昇動作か
下降動作かを表わす動作状態とから最大負荷時にモータ
から出力されるトルク量と同等のトルクを発生させるの
に必要なモータの加速度指令値を演算してモータを制御
するようにしたものである。

【作用〕

トレイマガジンの移動に必要な駆動力が演算され、この
演算結果がトレイマガジン駆動用モータの制御に反映さ
れるので、トレイマガジンに全てのパレットが収容され
ていたときでも、上昇移動時での減速率と下降移動時で
の加速率とは、何れも充分に高く設定でき、かつ、トレ
イマガジンへのパレット収容数が減少するにつれて移動
時での加速率と減速率が増加されるので、トレイマガジ
ンの移動、位置決めが高速化され、トレイ供給動作に必
要な時間が減少し、電子部品装着機の効率が向上する。

〔実施例〕

以下、本発明によるトレイマガジン駆動制御装置につい
て、図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明によるトレイマガジン駆動制御装置が適
用されたトレイ供給装置の一例で、図において、４０は
制御装置、４１はトレイエレベータ４を駆動するモータ
、４２は駆動力伝達用のギア、モして４３はボールネジ
である。

制御装置４０からモータ４１に電力を供給し、ギア４２
を介してボールネジ４３を所定方向に回転してやると、
このボールネジ４３に嵌合されている、図示してないポ
ールナツトが図の上下方向に移動する。そこで、このポ
ールナツトをトレイマガジンｌに取付けておくことによ
り、トレイエレベータ４としての機能を得ることができ
る。

次に、この実施例では、図示してないが、トレイマガジ
ン１に、その内部に挿入保持されているパレット２の装
着数Ｎを検出するセンサが設けられており、制御装置４
０は、このセンサからのパレット数Ｎを制御用のデータ
として取り込み、これによりトレイマガジン１の質量Ｍ
を制御パラメータの１としてモータ４１の駆動力を制御
するするようになっている。なお、このセンサとしては
、トレイマガジン１内の棚にパレット２が挿入されてい
るか否かが検出できれば良いのであるから、パレットの
挿入により操作されるマイクロスイッチなどで良く、こ
のマイクロスイッチを各欄ごとに設け、そのオン又はオ
フしている個数によりパレット数Ｎを検出するようにし
てやればよい。

次に、この実施例の動作について説明する。

いま、トレイマガジンｌに装着可能なパレット２の枚数
Ｎの最大値をＮｕとすると、モータ４１は、このＮｍ枚
のパレット２を装着した状態でのトレイマガジンｌを所
定の加速度ａで移動し得るのに必要な出力容量を有する
ものが備えられ、これにより、従来技術では、常に、こ
の一定の加速度ａを保ってトレイマガジン１が上下移動
するようにモータ４１を制御していたが、この実施例で
は、上記したように、制御装置４０がトレイマガジン１
内のパレット２の装着枚数Ｎを取り込み、ＮｍＮｍ のときには、従来技術と同じく加速度ａが与えられるよ
うに制御するが、 Ｎ＝Ｎ、（Ｎｍ となったら、加速度ａ、’）ａがトレイマガジン１に与
えられるようにモータ４１を制御するのである。

モータ４１の出力は、はぼトレイマガジン１の質量Ｍと
加速度ａとの積に比例する。一方、トレイマガジン１の
質量Ｍはパレット数Ｎの関数となる。

従って、この実施例のように、パレット数Ｎの減少に応
じて加速度ａを増加しても、モータ４１の出力を一定に
保つことができ、これによりパレット数Ｎが最大値Ｎｍ
からの減少に応じてトレイマガジンｌに与えられる加速
度を大にし、この結果、トレイマガジン１の移動時間の
短縮が得られ、パレット２の位置決めに要する時間を少
なくすることができる。

また、この実施例では、後述するように、トレイマガジ
ン１が上昇時での減速動作時と、下降時での加速動作時
には、トレイマガジン１の重量がマイナスの負荷として
作用する。そこで、この実施例では、後述するように、
この点も考慮した制御が与えられるようになっている。

第２図は、この実施例におけるトレイマガジンｌの移動
方向（上昇か下降か）と、それに装着されたパレット２
の枚数Ｎに対応して制御装置４０からモータ４１に与え
られる加速度指令値と減速度指令値とを示したもので、
以下に示すようにして設定しである。

ここで、ａは加速度、ｂは減速度で、添字のＵは上昇時
、Ｄは下降時、そして数字はパレット枚数を示す。

ａｕｌ〉ａｕｌ〉・・・・・・　・・・・・・＆ｕＮ　
　　　　・・・・・・（１）ａ　ｏｒ　＞　ａ　ｏｘ＞
・・・・・・　・・・・・・ａＤＮ　　　　　・・・・
・・（２）ｂｕ□＞　ｂ　、、＞・・・・・・　・・・
・・・１）ｕＮ　　　　　・・・・・・（３）ｂ　ｏＩ
＞　ｂ　ｏｌ＞・・・・・・　・・・・・・ｂｏＮ　　
　　・・・・・・（４）また、上記したトレイマガジン
１が上昇時での減速動作時と、下降時での加速動作時に
おけるトレイマガジン１の重量がマイナスの負荷として
作用する領域では、 ここで、加速度ａ（減速度ｂ）指令値は、第３図（ａ）
に示すように、パレット数Ｎに対応する。

そこで、制御装置４０は、パレット数Ｎと、図示してな
い電子部品装着機の制御装置から与えられる位置指令の
方向（上昇か、下降カリとを入力データとして、第２図
と等価のデータテーブルを参照し、該当する加速度指値
或いは減速度指令値を設定してモータ４１を駆動するの
である。

そこで、いま、電子部品装着機から要求された電子部品
が積み込まれているトレイ３を収容しであるパレット２
の位置が、トレイ取り出し台５よりも下方にあったとき
には、トレイマガジン１を上昇させ、そのパレットの位
置をトレイ取り出し台５に合わせて設定するのであるが
、ここで、トレイマガジン１に挿入しであるパレット２
の数が最大値Ｎｕであったとすると、このときには、加
速度指令値ａは、第２図及び第３図から明らかなように
、この実施例でも従来技術と同じになるが、減速度指令
値すは従来技術よりも大きくなり、トレイマガジン１の
速度Ｖ−待時間の特性は第４図の上段に示すようになる
。

そして、パレット２の数が最大値Ｎｕよりも少ないＮｍ
−ｎ、例えばＮｕ　−１であったときには、加速度指令
値ａも減速度指令値すも共に従来技術よりも小さくなり
、従って、このときには、トレイマガジン１の速度Ｖ−
待時間の特性は第４図の下段に示すようになり、結局、
この実施例によれば、常にモータ４１の出力が有効に活
かされ、トレイ供給動作の高速化が得られることが判る
。

次に、第５図に示すように、トレイエレベータ４の駆動
用モータ４１としてパルスモータ（ステップモータ）４
１′を用いた本発明の一実施例により、さらに具体的に
本発明について説明する。なお、４４はボールネジ４３
に嵌合したポールナツトであり、既に説明したように、
トレイマガジン１に取付けであるものである。

この場合、パルスモータ４１″に要求されるトルク量Ｔ
Ｍは次式で表わされる。

ＴＭ　＝（ＴＬ＋Ｔ、）Ｘ２　　　　　・・・・・・（
７）ここで、ＴＬ：負荷トルク Ｔ、：加速トルク ２　：安全係数 次に、　軸方向荷重をＦ、　　トレイマガジン１の総重
量をＷ、予圧荷重をＦ／３、負荷の軸荷重変換効率をη
とすると、負荷トルクＴＬは次式で表わされる。

また、ボールネジ４３の全長と直径をそれぞれＬ！％　
Ｉ）ｔｌ、それに、その材質比重をρとすれば、全慣性
モーメントＪＬは以下のようにして計算できる。

まず、ボールネジ４３の慣性モーメントＪ！ｌを次式で
求める。

ＪＢ＝Ｔ丁・ρ・ＬＢ−Ｄ二　　　　・・曲（９）次に
、トレイマガジン１の慣性モーメントＪ１を次式で求め
る。

これらにより、全慣性モーメントＪＬは次式の通りにな
る。

ＪＬ　＝ＪＩ、＋Ｊ、　　　　　　　　・・・・・・（
１１）そして、以上の結果から、加速トルクＴ、は次式
の通りとなる。

二こで、Ｊ、：パルスモータ４１゛の ロータ慣性モーメント θ□：バルスモータ４１′の ｌパルレス当りのステップ角 ｇ　：重力加速度 ｆ、：パルスモータ４１′の 最高運転時でのパルス周波数 ｔｌ：加速（減速）運転時間 次に、実際の数値を当て嵌めて説明する。

いま、パレット２の１枚当りの重量を０．５ｋｇ（これ
は一般的な値である）とし、トレイマガジンｌの重量を
無視して最大格納数り、が８ｏと４０の場合について、
第６図に示すような運転パターンにしたがって運転する
ものとするものとして計算すると、まずパルスモータ４
１′に要求されるトルク量Ｔ、は、それぞれ ＬＭ＝８０では、ＴＭ＝　２０．５　ｋｇ−ｃｍＬＭ＝
４０では、ＴＭ＝１１．ｏｋｇ−ＣＩＴｌとなる。

ここで、モータの負荷が軽くなった場合には、運転に必
要なトルクの値も小さくて済むようになるが、この実施
例の如きパルスモータの場合では、最大負荷時に脱調を
起こさないように、その容量が選定されているため、こ
れら最大負荷時でのトルク量ＴＭを越えなければ、脱調
を生じることなく加減速させることができる。

そこで、トレイマガジン１に収容されているパレット数
Ｎに対応した負荷トルクＴＬを計算し、この必要トルク
から逆算して、このパルスモータ４１′から得られる最
大加速トルクＴ、を求め、さらに、これから加速（減速
）時間Ｔ１　　を次式のようにして計算する。

以上の式により、第７図（ａ）、（ｂ）に示すように、
パレット数Ｎに対応した加速時間が求められるので、こ
れをテーブル化しておき、以後、制御装置４０は、上記
したトレイマガジンｌのセンサがら取り込んだパレット
数Ｎにより、このテーブルを参照し、パルスモータ４１
′の加速時間を設定して制御を行なうのである。

なお、この第７図のテーブルでは、パレット数が飛び飛
びにしか設定されていない。そこで、これ以外のパレッ
ト数の場合には、それに一番近くて多いパレット数のデ
ータを使用するようにすればよい。例えば、第７図で、
パレット数が１５の場合には、パレット数２０のデータ
を使用するのである。

ここで、他の実施例としては、パレット枚数に加減速度
データを１対ｌに対応させたテーブルを作成し、これを
参照してモータを制御するように構成してもよい。

ところで、以上の実施例では、いずれもトレイマガジン
の質量を、その中に収容されるパレットの枚数の関数と
して捉え、これによりトレイエレベータ駆動用モータを
制御するようにしＫいるが、これ以外にもトレイマガジ
ンの質量に変化をもたらす要素があれば、それらも含め
て制御を行なうようにしてもよい。

また、上記実施例では、トレイマガジン１内のパレット
枚数の検出に専用のセンサを使用しているが、別途、キ
ーボードやスイッチなどによりオペレータが入力するよ
うにしてもよい。

〔発明の効果］ 本発明によれば、トレイ供給装置におけるトレイマガジ
ンの質量をデータとして取り込み、これによりトレイエ
レベータ駆動用モータの加速度や加速時間を制御するよ
うにしたので、トレイエレベータ駆動用モータの能力が
常に最大限に活用でき、電子部品装着機の作業時間を大
きく短縮させ、作業効率を充分に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるトレイマガジン駆動制御装置の一
実施例を示すブロック構成図、第２図は本発明の一実施
例に於いて使用される制御データの説明図、第３図は同
じく加速度特性図、第４図は同じく動作特性図、第５図
は本発明の他の一実施例を示すブロック構成図、第６図
はパルスモータの制御特性図、第７図は制御用テーブル
の説明図、第８図は本発明の適用対象となる電子部品装
着機の一例を示す斜視図、第９図はトレイマガジンの説
明図、第１０図はパレット供給動作の説明図である。 ｌ・・・・・・トレイマガジン、２・・・・・・パレッ
ト、３・・・・・・トレイ、４・・・・・・トレイエレ
ベータ、５・・・・・・トレイ取り出し台、６・・・・
・・ベルト駆動用モータ、７・・・・・・ベルト、４０
・・・・・・制御装置、４１・・・・・・トレイエレベ
ータ駆動用モータ、４１′・・・・・・パルスモータ、
４２・・・・・・ギヤ、４３・・・・・・ボールネジ。 第２図 第３図 （ａ）ネイｆｅｅ月　　　　　　　　　（ｂ）　　多七
膚」芥Ｊ第５図 Ｆ・ｋ方餌簡艶 ＦＯ：子氏拘吏Ｆ／３ ｗ：ｌ−レイマ炉ジンの鵠豪亜 ｐＢ：　ｄＴ’−＋ｖ３Ｆジピｙチ　　　　＝　１０ｍ
ｍＤＢ　：　Ｔｒ、’−１し：Ｆ＊Ｊイ蚤　　　　　　
ｗ　　１．６ｃｍＬ９’　Ｅ’−ｌ　し’Ｊ”：”’）
４ト長　　　　＝　　５０ｃｍｅ　＋相１０わ叙　　　
　　　　　＝　７．９ｘｌＯ−３ｋｇ／ｃｍ３ 第６図 」ｏ　：　ローダ、１．１生モー）！　＞）−−０，２
ｋｇｃｍ２ＪＬ　　＋　七−夕ｆ！ｄ！換算の全須濱５
ｒ慣・ｊ虫し−〆ント９　：豪７Ｉ７ｖｒ４７ｚ　＝９
８０．７ｃｍ／５ｅｃ２ｅＳ＝　　ステップ角　　　＝
０．３６ｆ２　・　高七東４１４に／＼°）レスカ腔シ
ｌｔ１：加盪時間 １ｓ７図 （ａ　）ｍＲ％ｚぐレート＆８０教のｊｌ＆（Ｔｘ＝２
０．５ｋｇｃｍ）（ｂ　）ｆｉｒ：’ＪＴｎパｈヒｅ４
０救の１１合（ＴＭ＝１１．０ｋｇｃｍ）ＴＬ：　　ｌ
／ｉＪヒルり ＴＬ　２７ｏ速曙藺 Ｔａ：　加遠トルグ 箆８図 第９図 （，１１−Ｐ厚 第１０図 （ａ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．トレイマガジンを所定のアクチュエータにより上下
   移動させ、上下方向の移動位置に応じて所定のトレイの
   選択、供給を行なう方式の電子部品装着機のトレイ供給
   装置において、上記トレイマガジンの移動に必要な駆動
   力を所定のデータに基づいて算出する演算手段を設け、
   この演算手段による上記駆動力の算定結果に基づいて上
   記アクチュエータを駆動制御するように構成したことを
   特徴とするトレイマガジン駆動制御装置。
2. ２．請求項１の発明において、上記所定のデータが、上
   記トレイマガジンの質量又は該トレイマガジンの移動方
   向の少なくとも一方となるように構成したことを特徴と
   するトレイマガジン駆動制御装置。
3. ３．請求項１の発明において、上記アクチュエータがパ
   ルスモータであり、上記駆動制御が、このパルスモータ
   に対する加速度指令値の設定で与えられるように構成さ
   れていることを特徴とするトレイマガジン駆動制御装置
   。