JPH0724682A - 移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボールネジにより移動台を移動させる場合に
短時間で移動させることができるようにする。 【構成】 ＣＰＵ（３０）は、ナット（１１）のボール
ネジ軸（１０）に対する位置に応じて最高速度設定メモ
リ（３８）に格納された最高速度で移動するよう供給台
（７）を移動するモータ（９）を制御して、速度を高速
にできる中間の位置では供給台（７）を高速に移動させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータによりボールネ
ジを回転させ該ボールネジのナットが取り付けられた移
動台をガイドに沿って移動させる移動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種移動装置が特開平４−１６７５９
９号公報に開示されており、モータに回動されるボール
ネジの回転により該ボールネジのナットが取り付けられ
た部品供給台がガイドレールに案内されて移動し該供給
台の上に配設された部品供給装置が吸着ノズルの部品取
出し位置に移動して部品の取出しが行われ、プリント基
板に該部品の装着が行われる。

【０００３】また、このような移動装置が設けられてい
る電子部品自動装着装置では、プリント基板に装着する
部品品種が多くなると、部品供給台上に配設される部品
供給装置の数も増え、該供給台の移動範囲が増えるため
長いボールネジを設けなければならない。また、装着を
高速で行うためには供給台の移動速度も高速にする必要
が生じる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術では
高速で移動台を送るために高速でボールネジを回転させ
ようとするとボールネジの回転数がボールネジ軸の持つ
固有振動数に近づき、共振しボールネジが大きく振動し
てしまい寿命が大幅に短くなってしまう等の不都合が生
じる。ボールネジ軸の持つ固有振動数はネジ軸の取り付
け間距離の２乗に反比例するためボールネジが長ければ
長い程振動しやすくなり、最高速度は危険速度と言われ
るボールネジの回転数がボールネジ軸の持つ固有振動数
と一致する回転数以下の速度に制限され高速で移動でき
なくなっていた。その危険速度は移動台（ナット）がボ
ールネジの端部に近いほど小さく、移動速度は一番小さ
な危険速度より小さな値にしているため、中央部ではそ
の位置の危険速度を十分利用できず、短時間で移動する
ことができなかった。例えば電子部品自動装着装置の場
合には部品装着の高速化の妨げになっており、特に装着
可能な部品品種を多くするため部品供給装置の搭載数を
多くしようとした時には、移動台の移動範囲が長くなり
ボールネジ軸も長くしなければならず高速化の妨げにな
っていた。

【０００５】そこで本発明は、ボールネジにより移動台
を移動させる場合に短時間で移動させることができるよ
うにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、モー
タによりボールネジを回転させ該ボールネジのナットが
取り付けられた移動台をガイドに沿って移動させる移動
装置にいて、前記ナットのボールネジ軸に対する位置に
応じてボールネジ軸の端部側が内側より低速である複数
の速度が異なる最高速度を記憶する記憶手段と、前記ナ
ットのボールネジ軸に対する位置を把握する把握手段
と、該把握手段の把握した位置に応じて前記記憶手段に
に記憶した最高速度で移動台が移動するよう前記モータ
を制御する制御手段を設けたものである。

【０００７】

【作用】制御手段は、把握手段が把握したナットのボー
ルネジ軸に対する位置に応じて移動台の移動速度を記憶
手段に記憶された最高速度で移動するようモータを制御
して、速度を高速にできるボールネジ軸の内側の位置で
は移動台を高速に移動させる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図に基づき詳述す
る。図１及び図２に於て、（１）はＹ軸モータ（２）の
回動によりＹ方向に移動するＹテーブルであり、（３）
はＸ軸モータ（４）の回動によりＹテーブル（１）上で
Ｘ方向に移動することにより結果的にＸＹ方向に移動す
るＸＹテーブルであり、チップ状電子部品（５）（以
下、チップ部品あるいは部品という。）が装着されるプ
リント基板（６）が図示しない固定手段に固定されて載
置される。

【０００９】（７）は移動台としての供給台であり、チ
ップ部品（５）を供給する部品供給装置（８）が多数台
配設されている。（９）は供給台駆動モータであり、ボ
ールネジのボールネジ軸（１０）を回動させることによ
り、該ボールネジ軸（１０）が嵌合し供給台（７）に固
定されたナット（１１）を介して、供給台（７）がリニ
アガイド（１２）に案内されてＸ方向に移動する。（１
３）は間欠回動するロータリテーブルであり、該テーブ
ル（１３）の外縁部には吸着ノズル（１４）を１本有す
る装着ヘッド（１５）が間欠ピッチに合わせて等間隔に
配設されている。

【００１０】吸着ノズル（１４）が供給装置（８）より
部品（５）を吸着し取出す装着ヘッド（１５）の停止位
置（図１中上方の黒丸の付された位置）が吸着ステーシ
ョン（Ｉ）であり、該吸着ステーション（Ｉ）にて装着
ヘッド（１５）が下降することにより吸着ノズル（１
４）が部品（５）を吸着する。（ＩＩ）は部品（５）を
吸着した装着ヘッド（１５）がロータリテーブル（１
３）の間欠回転により停止する認識ステーションであ
り、部品認識装置（１６）により吸着ノズル（１４）に
対する部品（５）の位置ずれが認識される。

【００１１】（ＩＩＩ）は吸着ノズル（１４）が吸着保
持している部品（５）をプリント基板（６）に装着する
ために装着ヘッド（１５）が停止する装着ステーション
（図１中下方の黒丸の付された位置）であり、装着ヘッ
ド（１５）の下降によりＸＹテーブル（３）の移動によ
り所定の位置に停止したプリント基板（６）に部品
（５）は装着される。

【００１２】装着ヘッド（１５）はロータリテーブル
（１３）を内側と外側の２ケ所で上下動可能に貫通する
ヘッド昇降シャフト（１８）の下部に取り付けられてお
り、該シャフト（１８）上部はＬ字形状のローラ取付け
体（１９）に固定されている。ローラ取付け体（１９）
の上部にはその内側に突出する上カムフォロワ（２０）
及び下カムフォロワ（２１）が回動可能に枢支される。

【００１３】図２に示す（２３）はロータリテーブル
（１３）を下方で水平方向に回動可能に支持している支
持台であり該支持台（２３）の周囲には円筒カム（２
４）が形成されている。該円筒カム（２４）を前記上カ
ムフォロワ（２０）及び下カムフォロワ（２１）が図示
しないバネにより挟んで、該カム（２４）により前記ヘ
ッド（１５）は支持されながらロータリテーブル（１
３）の回動により移動する。

【００１４】前記吸着ステ−ション及び装着ステ−ショ
ンにては該カム（２４）は切り欠かれており、図示しな
いカムの駆動により上下動する上下動体（２５）（２
６）がカムフォロワ（２０）（２１）に挟まれヘッド
（１５）を支持して上下動することにより、装着ヘッド
（１５）は該ステ−ションで部品吸着及び部品装着のた
め上下動可能になされている。

【００１５】（２９）は吸着ノズル（１４）よりチップ
部品（５）を吸着するため図示しない真空源に連通する
真空チューブである。吸着ノズル（１４）は装着ヘッド
（１５）内に組み込まれて形成された図示しないモータ
により回転可能になされている。図２において、（４
９）は部品供給装置（８）の揺動レバー（５０）を揺動
させるために上下動する昇降レバーであり、該レバー
（５０）を揺動させテープリール（５１）内に巻回され
た図示しないテープを送り該テープ内に収納されたチッ
プ部品（５）を吸着ノズル（１４）の吸着位置に供給さ
せる。

【００１６】図３において、（３０）はＣＰＵであり、
ＲＯＭ（３１）に記憶されたプログラムに従ってＲＡＭ
（３２）に記憶されたデータに基づき、部品装着に係わ
る種々の動作を制御する。該ＣＰＵ（３０）にはインタ
ーフェース（３３）を介して認識装置（１６）、駆動回
路（３４）等が接続されている。駆動回路（３４）には
前記供給台駆動モータ（９）、Ｙ軸モータ（２）及びＸ
軸モータ（３）等が接続されいる。

【００１７】前記ＲＡＭ（３２）には図４に示されるよ
うなＮＣデータが格納される。ＮＣデータはプリント基
板（６）の種類毎にＲＡＭ（３２）に記憶されるもので
あるが、装着の順番を示すステップ毎にリール番号、Ｘ
データ（「Ｘ」と表示してある欄）、Ｙデータ（「Ｙ」
と表示してある欄）及びθデータ（「θ」と表示してあ
る欄）が格納されている。リール番号は供給台（７）の
部品供給装置（８）の配設位置を示す番号であり、Ｘデ
ータ及びＹデータはプリント基板（６）上のチップ部品
（５）を装着すべきＸＹ位置座標を表し、θデータはチ
ップ部品（５）が装着されるべきθ方向を即ち吸着され
たチップ部品（５）の回動すべき角度量を示す。「Ｃ」
の欄の「Ｅ」はこのステップでプリント基板（６）１枚
当りの部品装着が終了することを示す。但し、図１の部
品供給装置（８）の配設数よりも多くの数の部品供給装
置（８）が実際には配設されているものとする。

【００１８】次に、ボールネジ軸（１０）を回転させる
供給台駆動モータ（９）を制御するためにＲＡＭ（３
４）内に設けられる各種メモリ等について説明する。供
給台駆動モータ（９）はＣＰＵ（３０）よりインターフ
ェース（３３）を介して送出されるパルスに従って駆動
回路（３４）により駆動される。該モータ（９）は該パ
ルスの周波数が高い程高速で回動することになる。供給
台（７）の位置即ち、ナット（１１）のボールネジ軸
（１０）に対する位置は供給台（７）が停止する毎にＲ
ＡＭ（３２）に設けられた現在地メモリ（３６）に格納
されている。該ナット（１１）の位置はボールネジ軸
（１０）上の所定の原点位置を「０」として記憶されて
いる。前記ＣＰＵ（３０）よりの１パルス毎に供給台
（７）は所定の距離を移動するが、ＣＰＵ（３０）は該
現在地メモリ（３６）の位置より次に移動すべき位置ま
での距離に対応するパルス数を計算して駆動回路に所定
の周波数で出力することによりモータ（９）の回転が駆
動される。

【００１９】（３７）は指令パルスカウンタであり、Ｃ
ＰＵ（３０）より出力されるパルス数を出力される毎に
カウントする。（３８）は最高速度設定メモリであり、
ボールネジ軸（１０）の回転速度即ち、供給台（７）の
移動速度の最高速度が設定されて、ＣＰＵ（３０）は該
最高速度に達するまで加速して、該速度に達したならば
パルスを該速度を実現する周波数に固定して送出して該
最高速度で供給台（７）を移動するものである。

【００２０】ボールネジ軸（１０）の回転速度が高速に
なるとボールネジは振動して所謂危険速度に達しそれ以
上は高速にできなくなるのであるが、その危険速度は図
５のようにボールネジのナット（１１）が図６のように
ボールネジ軸（１０）の端部にある場合程振動が大きく
なり、ナット（１１）がボールネジ軸（１０）の中央部
に位置している場合が一番高速に回転できる。なぜなら
ば、ナット（１１）とボールネジ軸（１０）の回転支持
部（４０）間の距離が長い部分が一番振動を大きく起こ
しやすいからである。従って、太さが同じであればボー
ルネジ軸（１０）の長さが長い程危険速度は低速にな
る。この危険速度は例えば図７のように示されるのであ
るが、前記最高速度設定メモリ（３８）にはナット（１
１）の位置により図７に示すように危険速度よりも小さ
くなる範囲で２段階の速度を設定するようにしており、
より危険速度の小さなボールネジ軸（１０）の端部に近
い部分で小さな速度として中央部は高速としている。図
７において横軸はナット（１１）のボールネジ軸（１
０）に対する位置を示し、図５の位置が原点であるとし
て図５の右側がプラス方向であり、縦軸は供給台（７）
の速度である。危険速度の小さな部分に合わせ１つの速
度だけを最高速度設定メモリ（３８）に設定するように
してもよいが、速度を早くすることのできる中央部で高
速で移動するほうが短時間で移動が可能となる。このグ
ラフのさらに中央部ではさらに高速で移動することがで
き、メモリ（３８）に設定可能な速度は３段階以上の複
数段階あるいはこの危険速度より少し下側を通るような
曲線にすることもできるが、本実施例では２段階とす
る。この最高速度設定メモリ（３８）の値を変更するナ
ット（１１）の位置「Ｌ１」「Ｌ２」はＲＯＭ（３１）
のプログラム内に格納されていて、ナット（１１）の移
動により変更すべき位置を超えた場合にＣＰＵ（３０）
は設定を変更する。該設定値を変更する位置はＲＡＭ
（３２）内に格納するようにしてもよい。供給台（７）
の移動開始のときには現在地メモリ（３６）に設定され
ている位置に応じた最高速度を最高速度設定メモリ（３
８）に設定し、移動途中にはカウンタ（３７）のカウン
ト値により設定を変更するものである。

【００２１】本実施例の場合、中央部の最高速度「Ａ」
は端部での最高速度「Ｂ」の１．２乃至１．５倍程度に
高速化することができる。また、ＣＰＵ（３０）は設定
された最高速度と現在の速度を比較しており、最高速度
と差がある場合には所定の加速度曲線にて加速あるいは
減速して設定された最高速度にするよう制御している。
目的地に近づき停止する場合には現在の速度から目的地
に停止するまで所定の減速曲線で減速して停止させるよ
う制御する。

【００２２】以上のような構成により以下動作について
説明する。先ず、図示しない操作部の操作により電子部
品自動装着装置の自動運転が開始されると、図４のＮＣ
データに従って、チップ部品（５）の吸着及び装着動作
が行われる。即ち、ナット（１１）の現在位置は、電源
が投入されて原点位置にあるものとすると「０」が現在
地メモリ（３６）に格納されており、ＮＣデータのステ
ップ１のリール番号の部品供給装置（８）を吸着ノズル
（１４）の取出し位置に移動させるときのナット（１
１）の位置に移動するための距離がＣＰＵ（３０）によ
り算出される。原点位置が図５に示されるような左端の
位置であり、ステップ１の目的地が最高速度が「Ｂ」で
ある位置までを移動する場合には、最高速度設定メモリ
（３８）には移動開始時に「Ｂ」が設定され、ＣＰＵ
（３０）は所定の加速度で供給台（７）を加速して速度
「Ｂ」に達したならばこの速度を保ち、図８の左端のグ
ラフのようにして減速して目的地に達する。その後現在
地メモリ（３６）には目的地の位置が格納される。

【００２３】次に、ロータリテーブル（１３）の間欠的
な回動により装着ヘッド（１５）が吸着ステ−ションに
達して、部品取出し位置に位置するＮＣデータで指定し
た部品供給装置（８）が図示しないテープを送ることに
より供給したチップ部品（５）を下降して吸着する。次
に、ロータリテーブル（１３）が１回間欠回転すると、
部品（５）を吸着した装着ヘッド（１５）は次のステ−
ションに移動して次の装着ヘッド（１５）が吸着ステ−
ションに達する。この間に、供給台（７）はステップ２
のリール番号の位置に移動するが、次のリール番号のナ
ット（１１）の位置が最高速度「Ａ」の範囲である中央
付近であると、現在地メモリ（３６）より最高速度設定
メモリ（３８）には「Ｂ」が格納され、該速度に向かっ
て加速して供給台（７）は移動を開始し、「Ｂ」に達し
たならばその速度を保つ。

【００２４】次に、最高速度を変更する位置「Ｌ１」に
達したことを指令パルスカウンタ（３７）のカウント値
よりＣＰＵ（３０）は判断し、最高速度設定メモリ（３
８）を「Ａ」に変更する。すると、該メモリ（３８）と
現在の速度が異なるため再度供給台（７）は加速され、
「Ａ」に達したならばその速度を保ち減速して目的地に
達する。即ち、図８の左から２番目のグラフのようにし
て移動する。

【００２５】次に、同様にして吸着ノズル（１４）によ
りチップ部品（５）は取り出され、次のロータリテーブ
ル（１３）の間欠回転により次のステ−ションに移動す
る。このようにしてチップ部品（５）を吸着したヘッド
（１５）はステ−ションを移動して行き、認識ステ−シ
ョンにて部品認識装置（１６）により吸着ノズル（１
４）に対する位置ずれが認識され、装着ヘッドに内蔵さ
れたモータにより吸着ノズル（１４）が自転してＮＣデ
ータに指定された角度位置になるよう認識された角度ず
れを補正して角度位置決めがなされる。

【００２６】次に、装着ヘッド（１５）が装着ステ−シ
ョンに達すると、Ｘ軸モータ（４）及びＹ軸モータ
（２）の回動によりＸＹテーブル（３）が移動してプリ
ント基板（６）のＮＣデータの指定の位置にチップ部品
（５）は装着される。このようにして装着を繰り返し、
ナット（１１）の現在地が中央付近であり目的地がボー
ルネジ軸（１０）の右端の近くであるとき、図９に示す
ようにして移動する。

【００２７】また、現在地と目的地がともに速度「Ａ」
の位置である場合には図１０に示すようにして移動す
る。また、現在地が速度「Ａ」の位置であり、左端に近
い速度「Ｂ」の位置が目的地の場合には、図１１に示す
ように減速を開始するのが「Ｌ１」の位置であるので図
８の右側のグラフとはずれたグラフで移動するが、いず
れにせよ図７の危険速度を超えないように設定されてい
る。

【００２８】また、図１２に示すように、移動距離が短
く最高速度「Ａ」に達しないうちに減速しなければなら
ない場合もあるが、速度「Ｂ」よりは高速に達してから
減速するように制御することもできる。尚、本実施例は
モータを駆動するためのパルス数をカウントすることに
より、ナットの現在位置を検出して速度の制御を行った
が、モータにエンコーダを設け、その回転位置を検出可
能にし、それによりナットのボールネジ軸に対する位置
が把握できるようにしてもよいし、ナットあるいは供給
台にボールネジ軸に対する位置を検出可能なエンコーダ
あるいはセンサを設けてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明は、ナットのボール
ネジ軸に対する位置に応じて移動速度を制御できるので
速度を高速にできる位置では移動台を高速に移動させる
ことができ、全体として短時間に移動させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用せる電子部品自動装着装置の平面
図である。

【図２】同じく電子部品自動装着装置の側面図である。

【図３】本発明の制御ブロック図である。

【図４】ＮＣデータを示す図である。

【図５】ボールネジにより移動される供給台を示す側面
図である。

【図６】ボールネジにより移動される供給台を示す側面
図である。

【図７】危険速度及び最高速度を示すグラフである。

【図８】供給台の移動の状態をナット位置に対する速度
で示した図である。

【図９】供給台の移動の状態をナット位置に対する速度
で示した図である。

【図１０】供給台の移動の状態をナット位置に対する速
度で示した図である。

【図１１】供給台の移動の状態をナット位置に対する速
度で示した図である。

【図１２】供給台の移動の状態をナット位置に対する速
度で示した図である。

【符号の説明】

（７） 供給台（移動台） （９） 供給台駆動モータ （１０） ボールネジ軸 （１１） ナット （１２） ガイド （３０） ＣＰＵ（制御手段） （３４） 駆動回路 （３６） 現在地メモリ （３７） 指令パルスカウンタ （３８） 最高速度設定メモリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータによりボールネジを回転させ該ボ
   ールネジのナットが取り付けられた移動台をガイドに沿
   って移動させる移動装置にいて、前記ナットのボールネ
   ジ軸に対する位置に応じてボールネジ軸の端部側が内側
   より低速である複数の速度が異なる最高速度を記憶する
   記憶手段と、前記ナットのボールネジ軸に対する位置を
   把握する把握手段と、該把握手段の把握した位置に応じ
   て前記記憶手段にに記憶した最高速度で移動台が移動す
   るよう前記モータを制御する制御手段を設けたことを特
   徴とする移動装置。