JPH07202488A - ヘッド部駆動機構 - Google Patents
ヘッド部駆動機構Info
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- JPH07202488A JPH07202488A JP33488193A JP33488193A JPH07202488A JP H07202488 A JPH07202488 A JP H07202488A JP 33488193 A JP33488193 A JP 33488193A JP 33488193 A JP33488193 A JP 33488193A JP H07202488 A JPH07202488 A JP H07202488A
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Abstract
副軸ユニットの左右端を常に同一速度で且つ同一量だけ
円滑に移動させ、搭載動作の高速化を図ると共に位置決
め精度とタクトの著しい向上を図る。 【構成】 ヘッド20を載置した副軸ユニット22の両
端を左右の主軸ベース部27A、27Bに沿って、ベル
ト30A、30Bにより駆動する際に、これらベルト3
0A、30Bの両端のベルト駆動プーリ32A、32
B、33A、33Bのそれぞれを主軸駆動サーボモータ
31A〜31Dにより駆動すると共に、左右の主軸ベー
ス部27A、27Bに取付けたリニアエンコーダ35
A、35Bにより副軸ユニット22の両端の位置と速度
を検出して、リニアエンコーダ35A、35Bとサーボ
モータ31A〜31Dとがフルクローズループにより制
御されるように配置し、2本のベルト30A、30Bを
同期駆動させる。
Description
を部品供給部から真空圧により吸引し、該チップ部品を
基板上に装着するためのヘッド部あるいはX−Yプロッ
タのヘッド部等をX−Y方向に駆動するヘッド部駆動機
構に関する。
ッド部駆動機構としては図3、図4に示すようなものが
ある。
ッド10は下端にICチップ部品を吸引し、X方向(副
軸方向)及びY方向(主軸方向)に移動した後これを基
板上に装着するものである。
に移動させるための直動軸受レール11へ摺動自在に取
り付けられている。又このレール11は両端をそれぞれ
受部13A、13Bに支持された支持体即ち副軸12に
固定されている。副軸12に取り付けられているモータ
14はヘッド10を、図示していないベルトを介してレ
ール11に沿ってX方向に移動させる作用をしている。
ているレール11に対して直交するY方向に伸長する一
対の主軸ベース部19A、19Bへ固定された直動軸受
レール即ち直動ガイドベアリング15A、15Bに支持
されている。前記受部13A、13Bはフレームに固定
された主軸駆動サーボモータ17及びロータリーエンコ
ーダ18によって制御駆動されている駆動ベルト16に
より駆動され、前記レール15A、15B上をY方向に
移動される。この従来例ではモータ14、17の回転を
ベルトにより直線運動に変換しているが、これ以外にボ
ールネジによる直線駆動も広く知られている。
A側にて副軸12を駆動制御する装置においては、副軸
を駆動するため副軸端部に設けた副軸駆動部に該副軸自
体の質量によりもたらされる大きなモーメントがかか
り、このため副軸の移動に関してダンピング(振動収
束)の問題が発生する。かかる問題を解消するためには
高剛性の主軸及び副軸ユニットが必要となり、且つ大容
量の駆動モータが使用されなければならない。しかしそ
うすると高速における作動が困難となる。又ダンピング
を防止するためにボールねじを用いるとボールねじのリ
ードが大となり、実質上高速化が困難となる欠点があっ
た。
い棒状の副軸12の一端のみが駆動され、他端は直動軸
受でガイドしているだけであるのでいわば片持構造とな
っているため、モータ17によるY方向への特に駆動時
及び停止時に振動が発生し易く、また、その振動を収束
するための振動収束時間(ダンピング時間)が長くな
る。
高速度で生産する必要があるため、ヘッドを出来る限り
X及びY方向に高速度で移動させる必要がある。その一
方で、近年、装着するICチップ部品の形状は小型化し
ており、基板に対するチップ搭載時の精度は数10ミク
ロン以内であることが要求されている。
動すると、副軸12にかかる加速度が大きくなり、固有
振動を発生する。Y方向への移動を停止後、直ちにチッ
プ部品を装着した場合、ヘッドが振動しているため、所
望の精度で搭載することは出来ない。もし、振動の収束
を持つこととすると、折角支持体を高速度で駆動した意
味が無くなる。又振動防止のため副軸12の剛性を増や
せば、固有振動数は大きくなり、収束は早まるが剛性の
増加は重量の増加を伴い、サーボモータ17の出力増加
を必要とする。一般にはサーボモータの出力が増加する
とサーボモータのロータ直径が大きくなり、角慣性モー
メントが増加し、結局は高加速駆動には不利となる。
軸ベース部に固定したサーボモータ及びロータリーエン
コーダからベルトや固定回転軸、例えばボールねじ等を
使って他方の主軸ベース部に駆動力を伝達し、これによ
り副軸の両端を同時に駆動する装置が発表されている。
しかしこのような装置では伝達装置におけるピッチ誤差
や伝達遅れが発生するため、高精度の位置制御や高速作
動が困難である。
すような装置も発表されている。図4の従来例が図3の
従来例と異なるところは、図3ではY方向駆動のための
主軸駆動サーボモータ17及びロータリエンコーダ18
を、副軸12の片側のみを駆動するために一方の主軸ベ
ース部19Aにのみ用いていたが、図4の従来例では副
軸12の両側を同時に駆動するためベルト16B、サー
ボモータ17B及びロータリエンコーダ18Bを他方の
主軸ベース部19Bにも設けたことである。これによっ
て、Y方向におけるヘッド10の停止位置精度を向上さ
せるものである。
す従来の装置においては以下のような種々の解決すべき
課題があった。
め、サーボモータ1台当りの負荷量が減少するので固有
振動数が大幅に上昇し、図3の従来例装置の欠点の大部
分が解決されているが、副軸12を高速移動するため通
常サーボモータ17、17Bを使用しているので、これ
らのサーボモータを駆動装置に組み合わせた場合、個々
のモータのサーボ特性は、通常、モータの慣性負荷や粘
性負荷の差等により異なり、同一の指令パルスレートで
両サーボモータ17、17Bに指令を与えても、指令パ
ルスとエンコーダ18、18Bからのフィードバックパ
ルスの差即ちたまりパルスは必ずしも一致すものではな
く、副軸の一端を他端より先行して進ませてしまうこと
がある。その結果双方のモータが互いに干渉しあって激
しい振動を発生し、スムーズな移動が得られないことが
ある。
軸とも、ループ状のベルトの両端がプーリで保持され、
2つのプーリのうち片方がモータに連結され、他方が従
動するようになっているが、XYの移動の加速度を大き
くすればするほど、モータは大出力である必要があり、
一般的に出力を大きくするためには、モータ内部のロー
タ径を大きくしなければならずその結果モータ自身の角
慣性モーメントも増加する。よって高加速度で駆動させ
ようとしても、出力のエネルギーをモータ自身の回転に
消費してしまい、大出力モータを使用しても実質的な加
速度をあげることができない。
されたものであって、大出力のモータを用いることなく
ヘッド部の移動速度を増大し、且つ、位置決め精度とタ
クトの向上を図ることができるヘッド部駆動機構を提供
することを目的とする。
ド部を副軸方向に駆動する副軸方向駆動機構と、ヘッド
部を副軸方向と直交する主軸方向に駆動する主軸方向駆
動機構と、を備えてなるヘッド部駆動機構において、前
記主軸方向駆動機構を、前記副軸ユニットの両端部を独
立して駆動する一対のベルトと、これらのベルトを独立
して駆動するサーボモータと、該副軸ユニットの両端部
の移動速度及び移動量の少なくとも一方を検知するリニ
アエンコーダと、を含んで構成し、前記サーボモータ
を、前記一対のベルトの少なくとも一方のベルトのプー
リに、2台設置し、前記リニアエンコーダとサーボモー
タとがフルクローズループにより制御されるように配置
して上記目的を達成するものである。
動機構を、ヘッド部を支承する副軸ユニットと、ヘッド
部を該副軸ユニットの長手方向に沿って駆動するベルト
と、このベルトを駆動するサーボモータと、を含んで構
成し、該サーボモータを、ベルト端部のプーリに2台設
置するようにしてもよい。
ボモータを、ベルト両端のプーリに各々独立して設置す
るようにしてもよい。
ベース部にそれぞれ取付けたリニアエンコーダが、副軸
の両端をそれぞれ駆動している主軸駆動サーボモータ及
び駆動ベルトによる副軸端部の駆動速度、送りピッチ等
を検知する。そして、該副軸の位置を更に別に配置した
リニアエンコーダが駆動速度を検知し、且つこれらの値
が左右両側において常に同じになるように該サーボモー
タを制御している。
について説明する。これは図3、図4に示す従来のヘッ
ド部駆動機構を改良したものであり、図1において符号
20は下端にチップ部品(図示なし)を吸引しX及びY
方向に移動した後、これを基板(図示省略)上に装着す
るチップ部品吸引装着ヘッドである。このヘッド20
は、副軸ユニット22上に取付けられた直動軸受レール
(図示省略)上に摺動自在に取り付けられている。また
この副軸ユニット22の両側には副軸駆動モータ24
A、24Bが載置されている。これらのモータ24A、
24Bによって駆動されるベルト駆動プーリ26A、2
6Bにはベルト25がかけてある。このベルト25には
前記ヘッド20が固定されていて、モータ24A、24
Bの回転によってヘッド20がX方向に迅速に移動出来
るようになっている。
略)の両側に配置されている主軸ベース部27A、27
Bの上面に取付けられた直動ガイドベアリング28A、
28Bに公知の手段によってこれら直動ガイドベアリン
グ28A、28B上を移動可能に受け入れられている。
更に副軸ユニット22はその両端から主軸ベース部27
A、27Bに沿って垂下している一対の副軸駆動連結板
29A、29Bを有している。この連結板29A、29
BはY方向に往復移動するベルト30A、30Bに対し
て固定されている。又これらのベルト30A、30Bは
それぞれ主軸ベース部27A、27Bに固定されている
主軸駆動サーボモータ31A〜31Dによって一対のベ
ルト駆動プーリ32A、33A及び32B、33B間を
駆動されている。
はリニアエンコーダ35A、35Bが取付けられてい
る。このリニアエンコーダ35A、35Bは公知のよう
に光学的エッチング又は磁気的処理が施してあるスケー
ルと、検出体と、から構成されている。
ータ31A〜31Dは、主軸移動距離及び主軸移動速度
について、予め定めた設定値に基づいて装置内のCPU
(図示省略)を介して所定の指令が発せられると、その
指令が同時に主軸サーボドライバ41A〜41Dに送ら
れ、これら主軸サーボドライバ41A〜41Dからの信
号が入って両ベルト30A、30Bを同時に回動し、副
軸ユニット22の両端を同時に駆動し始めるようにされ
ている。
移動距離及び移動速度をリニアエンコーダ35A、35
Bが前記連結板29と同様の手段を介して正確に感知
し、次いで公知のサーボ機構を介して2つの主軸側の駆
動回路を図2に示すようにフルクローズループとするこ
とにより主軸サーボドライバ41A〜41Dへ信号を繰
り返しフィードバックするようにされている。
誤差が解消し、副軸ユニット22の位置決め精度が向上
し、且つ図4の装置の場合のような双方モータの相互干
渉を無くし、主軸の各モータにかかる負荷を軽減して高
速化を図ることが出来るのである。この結果、2つの主
軸の独立した2つのモータベルト等の位置関係を同一に
することが出来、又ベルトによるダンピング特性を同等
にすることにより、位置決め精度とタクトの著しい向上
を図ることができる。
35A、35Bが副軸ユニット22の回転数(速度)と
位置とを共に感知する例について述べた。しかしなが
ら、リニアエンコーダ35A、35Bが副軸ユニット2
2の位置のみを感知し、一方図5に示すロータリエンコ
ーダ18A、18Bと同様のロータリエンコーダを図1
のサーボモータ31A、31Bに連動させるようにして
取り付け、このロータリエンコーダによってサーボモー
タの回転数を感知し、これらの信号をサーボモータに送
り、互いにフィードバック制御することも出来る。
プーリにモータを接続し、負荷の小さい方は片側プーリ
にのみモータを接続しても良い。更に、サーボモータを
2台設ける場合は、実施例においてはベルト両端のプー
リそれぞれに1台設けているが、これは一方のプーリに
2台のサーボモータを設けるようにしてもよい。
て説明したが本発明はXY方向にヘッドを移動するプロ
ッタ等の他の装置にも適用することができる。
少なくとも一方のベルトのプーリに2個のモータが取り
付けられているため、各モータの負荷が減るので、大出
力のモータを必要とせず、その結果、モータ自身の角慣
性モーメントが減り高加速度動作ができる上、一対のリ
ニアエンコーダの使用により2つの主軸の独立した2つ
のモータベルトの位置関係を同一にすることが出来、又
ベルトによるダンピング特性を同等にすることにより、
位置決め精度とタクトの著しい向上を図ることができ
る。
構成を示す斜視図
ック図
ルト駆動プーリ 27A、27B…主軸ベース部 31A〜31D…主軸駆動サーボモータ 35A、35B…リニアエンコーダ
Claims (3)
- 【請求項1】ヘッド部を副軸方向に駆動する副軸方向駆
動機構と、ヘッド部を副軸方向と直交する主軸方向に駆
動する主軸方向駆動機構と、を備えてなるヘッド部駆動
機構において、 前記主軸方向駆動機構を、前記副軸ユニットの両端部を
独立して駆動する一対のベルトと、これらのベルトを独
立して駆動するサーボモータと、該副軸ユニットの両端
部の移動速度及び移動量の少なくとも一方を検知するリ
ニアエンコーダと、を含んで構成し、前記サーボモータ
を、前記一対のベルトの少なくとも一方のベルトのプー
リに、2台設置し、前記リニアエンコーダとサーボモー
タとがフルクローズループにより制御されるように配置
したことを特徴とするヘッド部駆動機構。 - 【請求項2】請求項1において、前記副軸方向駆動機構
を、ヘッド部を支承する副軸ユニットと、ヘッド部を該
副軸ユニットの長手方向に沿って駆動するベルトと、こ
のベルトを駆動するサーボモータと、を含んで構成し、
該サーボモータは、ベルト端部のプーリに2台設置され
たことを特徴とするヘッド部駆動機構。 - 【請求項3】請求項1又は2において、前記2台のサー
ボモータは、ベルト両端のプーリに各々独立して設置さ
れたことを特徴とするヘッド部駆動機構。
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-
1993
- 1993-12-28 JP JP33488193A patent/JP3510912B2/ja not_active Expired - Fee Related
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