KR101836059B1 - 압박 장치 - Google Patents

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다케오 가라우시
히데야 나카야마
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티에치케이 가부시끼가이샤
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Abstract

이 압박 장치는 액추에이터와, 상기 액추에이터의 가동자에 설치된 압박부와, 상기 가동자의 이동량을 검출하고, 상기 이동량을 나타내는 이동량 정보를 출력하는 이동량 검출 수단과, 상기 이동량 정보에 기초하여 상기 액추에이터에 구동 전류를 공급함으로써 상기 압박부를 이동시켜 피압박물에 압박하는 구동 장치를 구비한다. 상기 구동 장치는, 구동 전류를 나타내는 전류 정보 및 이동량 정보에 기초하는 위치 제어 처리를 사용하여, 압박부의 동작을 제어한다. 상기 구동 장치는 압박부의 속도가 소정의 하한 속도까지 감속되면, 전류 정보에 기초하여 압박부의 속도를 일정하게 제어하고, 소정의 전류값에 도달하면, 압박 동작을 행하였다고 판단한다.

Description

압박 장치
본 발명은 압박 장치에 관한 것이다.
본원은 2015년 3월 2일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2015-039851호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
하기 특허문헌 1은 피이동물이 피맞닿음물에 충돌할 때의 충격력을 작게 하고, 또한 압박에 필요한 힘을 얻는 데 필요한 시간을 짧게 하는 자동 누름 방법이 개시되어 있다.
이 자동 누름 방법은 모터를 사용하여 피이동물을 이동시키고, 피이동물을 피맞닿음물에 누르는 자동 누름 방법이다. 이 자동 누름 방법에서는, 하기와 같이 모터를 제어하여 피이동물을 피맞닿음물에 누른다. 먼저, 피이동물의 이동을 개시하면, 최대 가속도로 피이동물을 가속한다. 그 후, 피이동물이 피맞닿음물에 맞부딪칠 때까지 피이동물의 속도를 최대 감속도로 허용값 이하로 감속한다. 피이동물의 속도가 허용값 이하가 되면 다시 가속한다. 그 후, 다시 감속하여 소정의 토크를 발생시키도록 모터를 제어하여 피이동물을 피맞닿음물에 누른다.
일본 특허 제2828406호 공보
상기 종래 기술에서는 최대 가속도로 피이동물(압박부)을 가속한 후에 감속하고, 피이동물의 속도가 허용값 이하가 되면 다시 가속한 후에 다시 감속함으로써, 압박부가 이동을 개시하고 나서 정지할 때까지의 시간(택트 타임)을 단축할 수 있다. 그러나, 피맞닿음물(피압박물)의 바로 앞에서 다시 가속하고 나서 감속하기 때문에, 압박부를 충분히 감속할 수 없어, 압박부가 피압박물에 충돌할 때의 충격력을 억제할 수 없을 가능성이 있다.
본 발명은 택트 타임을 단축하면서, 압박부에 의한 피압박물에 대한 충격력을 억제하는 압박 장치를 제공한다.
본 발명의 제1 형태에 의하면, 압박 장치는 액추에이터와, 상기 액추에이터의 가동자에 설치된 압박부와, 상기 가동자의 이동량을 검출하고, 상기 이동량을 나타내는 이동량 정보를 출력하는 이동량 검출 수단과, 상기 이동량 정보에 기초하여 상기 액추에이터에 구동 전류를 공급함으로써 상기 압박부를 이동시켜 피압박물에 압박하는 구동 장치를 구비한다. 상기 구동 장치는, 상기 압박부가 피압박물에 접촉하는 위치를 목표 위치로 하여 미리 기억한다. 상기 구동 장치가 상기 압박부의 이동을 개시시키면, 상기 구동 전류를 나타내는 전류 정보 및 상기 이동량 정보에 기초하는 위치 제어 처리를 사용하여, 상기 압박부를 최대 속도까지 최대 가속도로 가속시킨다. 상기 구동 장치는 상기 압박부의 속도가 최대 속도에 도달하면 최대 속도를 유지시킨다. 상기 구동 장치는 상기 압박부를 최대 감속도로 감속시킨 경우에 상기 목표 위치에서 상기 압박부의 속도가 0이 되는 감속 개시 위치에 상기 압박부가 도달하면, 상기 압박부를 최대 감속도로 감속시킨다. 상기 구동 장치는 상기 압박부의 속도가 소정의 하한 속도까지 감속되면, 상기 위치 제어 처리로부터 상기 전류 정보에 기초하는 추력 제어 처리로 전환하고, 상기 전류 정보에 기초하여 상기 압박부의 속도를 일정하게 제어한다. 상기 구동 장치는 소정의 전류값에 도달하면, 압박 동작을 행하였다고 판단한다.
본 발명의 제2 형태에 의하면, 상기 구동 장치는, 상기 압박부를 일정 속도로 상기 피압박물을 향해 이동시켰을 때에, 상기 액추에이터에 공급하는 구동 전류가 소정의 임계값 이상이 된 시점의 이동량 정보에 기초하여 상기 가동자의 위치를 산출하고, 당해 위치를 상기 목표 위치로 하여 기억해도 된다.
본 발명의 제3 형태에 의하면, 상기 구동 장치는, 상기 목표 위치에 소정의 거리를 가산하여 가목표 위치를 산출하고, 당해 가목표 위치에 기초하여 상기 감속 개시 위치를 산출해도 된다.
본 발명의 제4 형태에 의하면, 상기 구동 장치는 상기 압박부를 정지 시에, 그때의 구동 전류를 참조 전류로서 기억하고, 당해 참조 전류에 기초하여 이동 질량을 산출하고, 당해 이동 질량에 기초하여 상기 최대 감속도를 산출하고, 상기 최대 감속도에 기초하여 상기 하한 속도로부터 상기 최대 감속도로 감속하여 0이 될 때까지 필요로 하는 감속 시간을 산출하고, 다시 상기 최대 감속도 및 상기 감속 시간으로부터 얻어지는 보정 거리에 상기 목표 위치를 가산함으로써 가목표 위치를 산출하고, 당해 가목표 위치에 기초하여 상기 감속 개시 위치를 산출해도 된다.
본 발명의 제5 형태에 의하면, 상기 액추에이터는 리니어 모터여도 된다.
본 발명의 제6 형태에 의하면, 상기 압박부는 소정의 전자 부품을 파지하는 파지 기능을 구비하고 있고, 상기 전자 부품을 탑재물로 하여 피탑재물이면서 상기 피압박물인 프린트 기판에 압박하여 탑재시켜도 된다.
상기한 압박 장치에 의하면, 택트 타임을 단축하면서, 압박부에 의한 피압박부에 대한 충격력을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 압박 장치를 도시하는 모식도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 압박 장치의 동작을 도시하는 모식도.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 구동 장치의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 구동 장치의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 관한 구동 장치의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 관한 압박 장치의 동작을 도시하는 모식도.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 관한 구동 장치의 동작을 도시하는 타이밍 차트.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 관한 구동 장치의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 관한 구동 장치의 보정 거리를 도시하는 타이밍 차트.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 관한 압박 장치(A)는, 도 1에 도시한 바와 같이 리니어 모터(Lm)(액추에이터), 인코더(Ec)(이동량 검출 수단), 흡착부(Kt)(압박부) 및 구동 장치(Dv)를 구비한다. 압박 장치(A)는 리니어 모터(Lm)에 구비되는 가동자(Ld)에 설치된 흡착부(Kt)를 연직 방향으로 이동시키고, 흡착부(Kt)에 흡착(즉, 파지)된 전자 부품 등의 워크(Wk)를 기판(Bs)(피압박물)을 향해 압박한다. 이에 의해, 압박 장치(A)는 워크(Wk)를 기판(Bs)의 소정의 개소에 접착제(St)를 통해 설치할 수 있다. 또한, 리니어 모터(Lm), 인코더(Ec) 및 구동 장치(Dv)는 압박 장치를 구성한다. 또한, 기판(Bs)은, 예를 들어 프린트 기판이다.
리니어 모터(Lm)는 고정자(Ks) 및 가동자(Ld)를 구비한다. 리니어 모터(Lm)는 구동 장치(Dv)로부터 입력되는 구동 전력에 기초하여 가동자(Ld)를 연직 방향으로 직선 운동시킨다. 고정자(Ks)는, 예를 들어 대략 사각 기둥 형상의 형상을 갖고 있다. 고정자(Ks)는 연직 방향으로 연장되는 자세로 소정의 구조물에 지지됨과 함께, 내부에 복수의 코일이 연장 방향을 따라 배열되어 있다. 상기 복수의 코일은, 예를 들어 U상, V상, W상 각각을 포함하는 코일이다. 상기 복수의 코일에는 전력선을 통해 구동 장치(Dv)로부터 구동 전력이 공급된다. 고정자(Ks)의 양 단부면에는 가동자(Ld)의 직선 운동을 안내하기 위한 베어링이 설치되어 있다.
가동자(Ld)는, 예를 들어 스테인리스 등의 비자성재로 구성되어 있다. 가동자(Ld)는 중공의 공간을 갖는 관상 형상을 이루고 있다. 가동자(Ld)의 중공 공간에는 원기둥형의 복수의 마그네트가 서로 동극을 대향시켜 적층되어 있다. 즉, 각 마그네트는 인접하는 마그네트의 한쪽과 N극끼리를 대향시키고, 인접하는 마그네트의 다른 쪽과 S극끼리를 대향시켜 적층되어 있다. 마그네트 사이에는, 예를 들어 철 등의 자성체가 개재되어 있다. 이 가동자(Ld)는 배열된 복수의 코일에 설치된 구멍을 삽입 관통함과 함께, 고정자(Ks)에 설치되는 베어링에 의해 축선 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다.
인코더(Ec)는, 예를 들어 광학식 또는 자기식의 센서이다. 인코더(Ec)는 리니어 모터(Lm)의 가동자(Ld)의 이동량(즉, 이동한 거리)을 검출하고, 검출한 이동량을 나타내는 이동량 정보를 신호선을 통해 구동 장치(Dv)에 출력한다. 흡착부(Kt)는 가동자(Ld)의 일단, 즉 가동자(Ld)의 기판(Bs)측의 단부에 설치되고, 도시하지 않은 진공 펌프의 진공 처리에 의해, 워크(Wk)를 진공 흡착한다.
구동 장치(Dv)는 인코더(Ec)로부터 입력되는 이동량 정보에 기초하여, 리니어 모터(Lm)를 구동한다. 구동 장치(Dv)는, 도 1에 도시한 바와 같이 전력 변환기(D1), 전류 센서(D2), 조작부(D3) 및 제어부(D4)를 구비한다.
전력 변환기(D1)는 제어부(D4)로부터 입력되는 스위칭 신호(인버터 구동 신호)에 기초하여 외부로부터 공급되는 전력을 소정 주파수의 교류 전력(구동 전력)으로 변환하고, 리니어 모터(Lm)의 U, V, W상의 각 코일에 공급한다. 즉, 이 전력 변환기(D1)는 상기 인버터 구동 신호에 따라 복수의 스위칭 소자를 구동함으로써, 외부로부터 공급되는 전력을 소정 주파수(구동 주파수)에서 교류 전력으로 변환한다. 전류 센서(D2)는 전력 변환기(D1)로부터 리니어 모터(Lm)의 U상 및 V상의 코일에 공급되는 구동 전류의 전류값을 검출하고, 검출 결과를 전류 정보로 하여 제어부(D4)에 출력한다.
조작부(D3)는 각종 조작 지시를 접수하고, 조작 지시에 따른 조작 신호를 제어부(D4)에 출력한다. 제어부(D4)는 마이크로컴퓨터 및 전기적으로 상호 접속된 각 부와 각종 신호의 송수신을 행하는 인터페이스 회로 등으로 구성되어 있다. 이 제어부(D4)는 상기 마이크로컴퓨터에 기억된 각종 연산 제어 프로그램에 기초하여 각종 연산 처리를 행함과 함께 각 부와 통신을 행함으로써 구동 장치(Dv)의 전체 동작을 제어한다. 또한, 제어부(D4)의 동작의 상세에 대해서는 후술한다.
이어서, 이와 같이 구성된 구동 장치(Dv)의 동작에 대하여, 도 2 내지 도 9를 참조하여 설명한다.
구동 장치(Dv)는 조작부(D3)에 입력되는 조작 지시에 기초하여 각종 동작을 실행한다. 예를 들어, 구동 장치(Dv)는 조작부(D3)에 위치 검지 지시가 입력되면, 후술하는 목표 위치를 검지하여 기억하는 위치 검지 동작을 개시한다. 여기서, 워크(Wk)는, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이 접착제(St)를 통해 기판(Bs) 상에 설치되어 있다. 또한, 흡착부(Kt)는 진공 흡착을 행하고 있지 않고, 진공 펌프에 의한 진공 처리도 정지하고 있다. 또한, 가동자(Ld)[즉, 흡착부(Kt)]는 원점 위치[도 2의 (a) 참조]에 위치하고 있다.
구체적으로는, 구동 장치(Dv)는 조작부(D3)에 위치 검지 지시가 입력되면, 흡착부(Kt)를 이동시켜 워크(Wk)를 압박하는 방향, 즉 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이 기판(Bs)을 향해 하방향으로 일정 속도로 이동을 개시시킨다(스텝 S1). 즉, 구동 장치(Dv)에 있어서, 제어부(D4)는 조작부(D3)로부터 위치 검지 지시에 따른 조작 신호가 입력되면, 인코더(Ec)로부터 입력되는 이동량 정보에 기초하여 가동자(Ld)[즉, 흡착부(Kt)]를 일정 속도로 하방향으로 이동시키는 구동 전류를 전력 변환기(D1)에 생성시킨다.
이때, 제어부(D4)는 이동량 정보에 의해 표시되는 가동자(Ld)[즉, 흡착부(Kt)]의 이동량에 기초하여 흡착부(Kt)의 현재의 속도가 일정 속도가 되도록 제어한다. 즉, 제어부(D4)는 흡착부(Kt)의 현재의 속도가 상기 일정 속도보다 느리게 되어 있는 경우에는, 전력 변환기(D1)가 생성하는 구동 전류를 증대시킨다. 제어부(D4)는 흡착부(Kt)의 현재의 속도가 일정 속도보다 빠른 경우에는, 전력 변환기(D1)가 생성하는 구동 전류를 감소시킨다.
계속해서, 제어부(D4)는 이동량 정보에 기초하여 흡착부(Kt)의 현재의 위치를 산출하고, 현재의 위치가 소정의 한도값(이후, 스트로크 리미트라고 칭함) 이하인지 여부를 판정한다(스텝 S2). 상기 스트로크 리미트란, 흡착부(Kt)의 이동 한계값이다. 상기 스트로크 리미트는 유저에 의해 설정되는 설정값이어도 된다.
제어부(D4)는 현재의 위치가 스트로크 리미트 이하가 아닌 경우(아니오의 경우), 위치 검지 동작이 실패했다고 인식한다(스텝 S3). 제어부(D4)는 상기 스텝 S3의 완료 후, 전력 변환기(D1)를 제어하고, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이 흡착부(Kt)를 원점 위치로 복귀시킨다(스텝 S4).
한편, 제어부(D4)는 흡착부(Kt)의 현재의 위치가 스트로크 리미트 이상이 아닌(즉, 스트로크 리미트 미만인) 경우(예의 경우), 전류 센서(D2)로부터 입력되는 전류 정보에 기초하여 리니어 모터(Lm)에 공급되는 현재의 구동 전류를 산출하고, 해당 구동 전류가 소정의 임계값(이후, 압박 전류라고 칭함) 이상인지 여부를 판정한다(스텝 S5). 즉, 제어부(D4)는 흡착부(Kt)가 워크(Wk)에 접촉하고[도 2의 (b) 참조], 흡착부(Kt)가 워크(Wk)의 반력을 받음으로써 구동 전류가 증대하고, 당해 구동 전류가 상기 압박 전류 이상이 되었는지 여부를 판정한다. 또한, 상기 압박 전류는 제어부(D4)에 미리 기억된 제어 파라미터이다.
제어부(D4)는 전력 변환기(D1)로부터 리니어 모터(Lm)에 공급되는 현재의 구동 전류가 압박 전류 이상인 경우(예의 경우), 내부에 갖는 카운터의 카운트 업을 개시함(스텝 S6)과 함께, 전류 정보만을 기초로 하여 흡착부(Kt)[가동자(Ld)]의 이동을 제어한다. 계속해서, 제어부(D4)는 상기 카운터의 값이 소정의 카운트값에 도달했는지 여부를 판정한다(스텝 S7). 제어부(D4)는 상기 카운터의 값이 소정의 카운트값에 도달하지 않은(즉, 소정의 카운트값 미만인) 경우(아니오의 경우), 상기 스텝 S2의 처리로 복귀된다.
한편, 제어부(D4)는 상기 카운터의 값이 소정의 카운트값에 도달하면(예의 경우), 해당 현재의 위치를 목표 위치로서 기억하고, 위치 검지 동작이 성공했다고 인식한다(스텝 S8). 제어부(D4)는 상기 스텝 S2, S5, S6, S7의 처리를 소정의 주기로 반복해서 실행한다. 즉, 상기 스텝 S7의 처리에서 상기 카운터의 값이 소정의 카운트값에 도달한 경우란, 상기 스텝 S5의 처리에서 현재의 구동 전류가 압박 전류 이상이 되고 나서, 상기 카운트값에 대응한 소정의 시간이 경과한 상황이다. 따라서, 제어부(D4)는 현재의 구동 전류가 압박 전류 이상이 되고 나서 소정의 시간이 경과한 경우, 즉 상기 스텝 S7의 처리 결과가 「예」인 경우, 상기 스텝 S8의 처리를 실행한다.
또한, 상기 목표 위치는 후술하는 압박 동작에서 사용되고, 워크(Wk)의 기판(Bs)으로의 압박 시에 흡착부(Kt)가 도달해야 할 도달 위치, 즉 압박 동작에 있어서 흡착부(Kt)에 흡착된 워크(Wk)가 기판(Bs)에 접촉했을 때의 흡착부(Kt)의 위치를 나타내는 값이다. 또한, 제어부(D4)는 상기 스텝 S5의 처리에 있어서, 현재의 구동 전류가 압박 전류 이상이 아닌(즉, 압박 전류 미만인) 경우(아니오의 경우), 상기 카운터를 리셋한다(스텝 S9).
제어부(D4)는 상기 스텝 S3 및 상기 스텝 S8의 완료 후, 전력 변환기(D1)를 제어하고, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 흡착부(Kt)를 원점 위치로 복귀시킨다(스텝 S4). 구동 장치(Dv)는 상기 스텝 S1 내지 S9의 처리를 실행하고, 위치 검지 동작을 완료한다. 본 실시 형태는 유저가 조작부(D3)에 위치 검지 지시를 입력하기만 하면, 자동적으로 위치 검지 동작을 실행하여 목표 위치를 검지하고 기억하기 때문에, 유저 자신이 수작업 등으로 목표 위치를 검지할 필요가 없어, 유저의 수고를 경감할 수 있다.
한편, 구동 장치(Dv)는 조작부(D3)에 압박 지시가 입력되면, 리니어 모터(Lm)에 워크(Wk)를 기판(Bs) 상에 압박시키는 압박 동작을 개시한다. 여기서, 가동자(Ld)[즉, 흡착부(Kt)]는, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이 원점 위치에 위치하고 있다. 또한, 흡착부(Kt)는 워크(Wk)를 진공 흡착한 상태이다. 즉, 워크(Wk)는 흡착부(Kt)에 의해 들어 올려진 상태이다. 또한, 기판(Bs) 상의 소정의 개소에는, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이 워크(Wk)를 접착하기 위한 접착제(St)가 도포되어 있다.
먼저, 구동 장치(Dv)에 있어서, 제어부(D4)는 조작부(D3)로부터 압박 지시에 따른 조작 신호가 입력되었는지 여부를 판정(스텝 S21)한다. 압박 지시에 따른 조작 신호가 입력되지 않은 경우(아니오의 경우), 상기 스텝 S21의 처리로 복귀된다. 한편, 제어부(D4)는 압박 지시에 따른 조작 신호가 입력된 경우(예의 경우), 흡착부(Kt)를 이동시켜 워크(Wk)를 기판(Bs)에 압박하는 방향, 즉 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이 흡착부(Kt)를 기판(Bs)을 향해 하방향으로 이동을 개시시키고, 위치 제어 처리를 실행한다(스텝 S22). 위치 제어 처리는 이동량 정보 및 전류 정보에 기초하여 흡착부(Kt)의 속도를 변화시키면서, 흡착부(Kt)를 상술한 목표 위치를 향해 이동하는 처리이다.
구체적으로는, 제어부(D4)는 상기 위치 제어 처리에 있어서, 흡착부(Kt)의 이동을 개시시키면 최대 속도까지 최대 가속도로 가속시킨다(도 7 참조). 상기 최대 가속도란, 구동 전류로서 최대 전류를 리니어 모터(Lm)에 공급한 경우에 발생하는 가속도이다. 또한, 상기 최대 속도도, 최대 전류에 따라 결정되어 있다. 또한, 최대 전류는 리니어 모터(Lm)나 구동 장치(Dv)의 사양에 기초하여 결정되어 있다. 제어부(D4)는 상기 최대 전류를 미리 기억하고, 전력 변환기(D1)에 구동 전류로서 최대 전류를 생성시키고, 흡착부(Kt)를 최대 가속도로 가속시킨다.
계속해서, 제어부(D4)는 위치 제어 처리에 있어서, 흡착부(Kt)의 속도가 최대 속도에 도달하면 흡착부(Kt)를 최대 속도로 유지시킨다(도 7 참조). 즉, 제어부(D4)는 상기 최대 속도를 미리 기억하고, 이동량 정보에 기초하여 흡착부(Kt)의 현재의 속도를 산출한다. 제어부(D4)는 현재의 속도가 최대 속도에 도달하면, 흡착부(Kt)를 최대 속도로 유지시킨다.
또한, 제어부(D4)는 위치 제어 처리에 있어서, 흡착부(Kt)를 최대 속도로 유지시킨 후, 최대 감속도로 감속시킨 경우에 상술한 목표 위치에서 흡착부(Kt)의 속도가 0이 되는 감속 개시 위치에 흡착부(Kt)가 도달하면, 흡착부(Kt)를 최대 감속도로 감속을 개시시킨다(도 7 참조). 상기 최대 감속도는 리니어 모터(Lm)나 구동 장치(Dv)의 사양에 기초하여 결정되어 있다. 또한, 상기 감속 개시 위치는 상기 목표 위치 및 최대 감속도에 기초하여 결정된다. 제어부(D4)는 목표 위치 및 최대 감속도에 기초하여 감속 개시 위치를 미리 산출하고, 감속 개시 위치를 기억하고 있다.
또한, 제어부(D4)는 위치 제어 처리와 동시에, 감속 완료 판정 처리를 실행한다(스텝 S23). 감속 완료 판정 처리란, 흡착부(Kt)의 최대 감속도에서의 감속이 완료되었는지 여부를 판정하는 처리이다.
구체적으로는, 제어부(D4)는 상기 감속 완료 판정 처리에 있어서, 이동량 정보에 기초하여 흡착부(Kt)의 현재의 위치를 산출하고, 현재의 위치가 「목표 위치/2」 이상인지 여부를 판정한다(스텝 S31). 제어부(D4)는 흡착부(Kt)의 현재의 위치가 「목표 위치/2」 이상이 아닌(즉, 「목표 위치/2」 미만인) 경우(아니오의 경우), 스텝 S31의 처리로 복귀된다. 한편, 제어부(D4)는 흡착부(Kt)의 현재의 위치가 「목표 위치/2」 이상인 경우(예의 경우), 이동량 정보에 기초하여 흡착부(Kt)의 현재의 속도를 산출하고, 현재의 속도가 소정의 하한 속도(이후, 압박 속도라고 칭함) 이하인지 여부를 판정한다(스텝 S32). 즉, 제어부(D4)는 흡착부(Kt)의 속도가 압박 속도까지 감속되었는지 여부를 판정한다.
제어부(D4)는 위치 제어 처리와 동시에, 상기 감속 완료 판정 처리, 즉 상기 스텝 S31, S32의 처리를 반복해서 실행함으로써, 감속 완료를 판단한다. 또한, 상기 스텝 S31의 처리를 설치하고 있는 것은, 감속 완료 판정 처리가 상기 스텝 S32 처리뿐인 경우, 감속 완료를 오판정해 버릴 가능성이 있기 때문이다. 즉, 감속 완료 판정 처리가 상기 스텝 S32의 처리뿐인 경우, 위치 제어 처리의 실행 중, 흡착부(Kt)를 최대 가속도로 가속하고 있을 때에, 흡착부(Kt)의 현재의 속도가 압박 속도 이하인 경우도, 감속 완료라고 판단해 버린다. 이 오판정을 방지하기 위해, 상기 스텝 S31의 처리를 설치함으로써, 가속 시가 아니라, 감속 시에, 스텝 S32의 처리에 있어서, 현재의 속도가 소정의 하한 속도 이하가 되었다고 판정한다.
제어부(D4)는 흡착부(Kt)의 현재의 속도가 압박 속도 이하가 아닌(즉, 압박 속도를 초과하는) 경우(아니오의 경우), 스텝 S32의 처리로 복귀된다. 한편, 제어부(D4)는 현재의 속도가 압박 속도 이하인 경우(예의 경우), 위치 제어 처리 대신에, 추력 제어 처리를 실행한다. 추력 제어 처리는 전류 정보에 기초하여 흡착부(Kt)의 이동 속도를 안정시키고, 흡착부(Kt)를 목표 위치를 향해 이동시키는 처리이다. 이때, 제어부(D4)는 흡착부(Kt)의 현재의 속도를 안정시키기 위해, 전류 정보에 기초하여 전력 변환기(D1)가 생성하는 구동 전류를 안정시킨다.
제어부(D4)는 속도 명령값을 압박 속도로 설정하고(스텝 S24), 속도 명령값에 기초하여 전류 명령을 압박 전류로 설정한다(스텝 S25). 제어부(D4)는 전류 정보에 기초하여 흡착부(Kt)의 속도를 일정하게 제어한다. 제어부(D4)는 이동량 정보에 기초하여 흡착부(Kt)의 현재의 위치를 산출하고, 현재의 위치가 소정의 압박 한계 위치 이하인지 여부를 판정한다(스텝 S26). 상기 압박 한계 위치란, 기계적인 스트로크 엔드[예를 들어, 워크(Wk) 아래의 기판(Bs)의 위치]이고, 또는 유저에 의해 설정되는 설정값이어도 된다.
제어부(D4)는 현재의 위치가 압박 한계 위치 이하가 아닌 경우(아니오의 경우), 즉 현재의 위치가 압박 한계 위치를 초과한 경우, 현재의 위치가 압박 한계 위치를 초과했다고 보고, 압박 동작이 실패했다고 인식한다(스텝 S27). 한편, 제어부(D4)는 현재의 위치가 압박 한계 위치 이하인 경우(예의 경우), 흡착부(Kt)를 속도를 일정하게 이동시키고 있을 때, 전류 정보에 기초하여 현재의 구동 전류가 상술한 압박 전류 이상인지 여부를 판정한다(스텝 S28). 즉, 제어부(D4)는 흡착부(Kt)에 흡착되는 워크(Wk)가 접착제(St)를 통해 기판(Bs)에 접촉하고[도 6의 (b) 참조], 흡착부(Kt)가 워크(Wk)의 반력을 받음으로써 구동 전류가 증대하고, 당해 구동 전류가 상기 압박 전류 이상이 되었는지 여부를 판정한다.
제어부(D4)는 현재의 구동 전류가 압박 전류 이상이 아닌(즉, 압박 전류 미만인) 경우(아니오의 경우), 상기 스텝 S26의 처리로 복귀한다. 한편, 제어부(D4)는 리니어 모터(Lm)에 공급되는 현재의 구동 전류가 압박 전류 이상인 경우(예의 경우), 흡착부(Kt)가 압박되었다고 판단(압박 동작을 행하였다고 판단)한다(스텝 S29). 리니어 모터(Lm)에 공급되는 현재의 구동 전류가 압박 전류 이상인 경우란, 흡착부(Kt)가 목표 위치까지 도달한 상황이다. 또한, 제어부(D4)는 상기 추력 제어 처리에 있어서, 목표 위치를 향해 흡착부(Kt)를 이동시키고 있지만, 리니어 모터(Lm)에 공급되는 현재의 구동 전류가 압박 전류 이상이 되면, 상술한 바와 같이, 흡착부(Kt)의 이동을 정지시킨다.
여기서, 흡착부(Kt)는 도시하지 않은 진공 펌프의 진공 처리를 정지하고, 진공 흡착을 해제한다. 그리고, 제어부(D4)는 스텝 S26의 처리 후, 전력 변환기(D1)를 제어하고, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이 흡착부(Kt)를 원점 위치로 복귀시킨다. 구동 장치(Dv)는 상기 스텝 S21 내지 S29의 처리를 실행하고, 압박 동작을 완료한다.
본 실시 형태는 흡착부(Kt)의 속도가 압박 속도까지 감속되면, 추력 제어 처리를 사용하여, 흡착부(Kt)의 속도를 일정하게 제어하고, 소정의 전류값에 도달하면, 압박 동작을 행하였다고 판단하는 것이다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는 상술한 종래 기술과 같이, 흡착부(Kt)를 충분히 감속할 수 없을 가능성도 없고, 흡착부(Kt)에 의한 워크(Wk)나 기판(Bs)으로의 충격력을 억제할 수 있다.
또한, 구동 장치(Dv)는 상기 압박 동작의 변형예로서, 흡착부(Kt)가 압박 속도가 되고 나서 목표 위치에 도달할 때까지의 시간, 즉, 추력 제어 처리의 시간을 단축하기 위한 보정 거리를 산출하는 보정 거리 산출 동작을 실행한다. 상기 보정 거리 산출 동작은 리니어 모터(Lm)의 전원이 온으로 된 후, 압박 동작을 개시할 때까지의 사이라면, 언제든지 행하는 것이 가능하다. 예를 들어, 상기 위치 검지 동작을 한창 행하고 있는 중에 행하도록 해도 된다. 구체적으로는, 스텝 S4의 처리 직전, 즉 흡착부(Kt)를 원점 위치로 복귀되기 직전에 행하도록 해도 된다.
먼저, 구동 장치(Dv)에 있어서, 제어부(D4)는 흡착부(Kt)가 정지 중이면서 압박 중이 아닌지 여부를 판정한다(스텝 S41). 제어부(D4)는 아니오의 경우, 즉 흡착부(Kt)가 정지 중이 아니거나 혹은 압박 중인 경우, 보정 거리의 산출을 실행하지 않고 종료한다(스텝 S42).
제어부(D4)는 예의 경우, 즉 흡착부(Kt)가 정지 중이면서 압박 중이 아닌 경우, 전류 정보에 기초하여 리니어 모터(Lm)에 공급되는 현재의 구동 전류를 산출하고, 해당 구동 전류를 참조 전류로서 기억한다(스텝 S43). 이때, 제어부(D4)는 전류 정보로부터 얻어진 구동 전류를 시간 평균한 것을 참조 전류로서 기억한다.
계속해서, 제어부(D4)는 기억한 참조 전류를 하기 식 (1)에 대입하여, 가동자(Ld) 및 흡착부(Kt)의 질량을 포함하는 이동 질량을 산출한다(스텝 S44). 상기 이동 질량에는 흡착부(Kt)에 워크(Wk)가 흡착되어 있는 경우에는 워크(Wk)가 포함되고, 흡착부(Kt)에 워크(Wk)가 흡착되지 않은 경우에는 워크(Wk)가 포함되지 않는다. 즉, 이동 질량은 흡착부(Kt)에 워크(Wk)가 흡착되어 있는 경우에는, 가동자(Ld), 흡착부(Kt) 및 워크(Wk)의 질량이고, 흡착부(Kt)에 워크(Wk)가 흡착되지 않은 경우에는 가동자(Ld) 및 흡착부(Kt)의 질량이다.
질량[㎏]=참조 전류[Arms]×모터 상수[N/Arms]/중력 가속도[m/sec2] (1)
계속해서, 제어부(D4)는 상기 질량을 하기 식 (2)에 대입하여, 최대 감속도를 산출한다(스텝 S45).
최대 감속도[m/sec2]=최대 추력[N]/질량[㎏]-중력 가속도[m/sec2] (2)
계속해서, 제어부(D4)는 흡착부(Kt)가 압박 속도로부터 최대 감속도로 감속하여 0이 될 때까지 필요로 하는 감속 시간을, 최대 감속도를 하기 식 (3)에 대입하여 산출한다.
감속 시간[sec]=압박 속도[m/sec]/최대 감속도[m/sec2] (3)
계속해서, 제어부(D4)는 하기 식 (4)에 따라 연산, 즉, 최대 감속도에 감속 시간의 2승을 승산한 값에 소정의 조정값을 승산한 보정 거리를 산출한다(스텝 S46). 또한, 상기 조정값은, 예를 들어 「0.5」이다.
보정 거리[㎜]=조정값×최대 감속도[m/sec2]×감속 시간[sec]2×1000 (4)
그리고, 제어부(D4)는 산출한 보정 거리가 소정의 범위 내인지 여부를 판정한다(스텝 S47). 즉, 제어부(D4)는 보정 거리가 소정의 범위 외인 이상값인지 여부를 판정한다. 제어부(D4)는 보정 거리가 소정의 범위 내인 경우(예의 경우), 이전 산출함과 함께 기억한 보정 거리를, 새롭게 산출한 보정 거리로 갱신한다(스텝 S48). 한편, 제어부(D4)는 보정 거리가 소정의 범위 내가 아닌 경우(아니오의 경우), 보정 거리의 갱신을 행하지 않는다(스텝 S49). 상기 보정 거리는 흡착부(Kt)가 워크(Wk)를 흡착하지 않은 경우와, 흡착하고 있는 경우가, 도 9에 도시한 바와 같이 크게 다르다. 즉, 보정 거리는 이동 질량이 가벼운 경우에는 작아지고, 이동 질량이 무거운 경우에는 커진다.
그리고, 제어부(D4)는 상술한 목표 위치에 보정 거리를 가산하여 가목표 위치를 산출한다. 그 후, 제어부(D4)는 목표 위치 대신에 가목표 위치에 기초하여 감속 개시 위치를 산출한다. 압박 지시가 입력되고, 상술한 위치 제어 처리(상기 스텝 S22의 처리)에 있어서, 상기 감속 개시 위치에 흡착부(Kt)가 도달하면, 제어부(D4)는 흡착부(Kt)에 최대 감속도로 감속을 개시시킨다(도 9 참조). 본 실시 형태에서는 보정 거리를 사용함으로써, 추력 제어 처리의 시간을 단축할 수 있기 때문에, 더욱 택트 타임을 단축할 수 있다. 압박 장치(A)에서는 이동 질량이 무거울수록 감속도가 작아진다. 이 때문에, 워크(Wk)의 중량에 관계없이 동일한 보정 거리를 설치하면, 워크(Wk)가 무거운 경우는, 목표 위치에 도달하는 시간이 길어져, 불필요한 시간이 발생해 버린다. 그 때문에, 목표 위치보다 뒤에 크게 보정 거리를 취하면, 목표 위치의 부근에서 소정의 감속도가 되어, 추력 제어 처리로 전환되었을 때에 불필요한 시간이 발생하기 어렵게 할 수 있다.
또한, 워크(Wk)가 가벼운 경우는, 워크(Wk)가 무거운 경우에 비해, 감속도가 작아지지 않으므로, 크게 보정 거리를 취할 필요가 없고, 보정 거리가 짧아도 불필요한 시간이 발생하기 어렵다.
이와 같은 본 실시 형태에 따르면, 흡착부(Kt)의 속도가 압박 속도까지 감속되면, 흡착부(Kt)를 압박 속도로 유지시키고, 흡착부(Kt)가 목표 위치에 도달하면 정지한다. 이 때문에, 상술한 종래 기술과 같이, 흡착부(Kt)를 충분히 감속할 수 없을 가능성도 없고, 가동자(Ld)에 설치되는 흡착부(Kt)에 의한 워크(Wk)나 기판(Bs)으로의 충격력을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태는 흡착부(Kt)의 이동을 개시시키면 최대 속도까지 최대 가속도로 가속시키고, 흡착부(Kt)의 속도가 최대 속도에 도달하면 최대 속도를 상기 감속 개시 위치까지 유지시킴으로써 택트 타임을 단축할 수 있다. 또한, 본 실시 형태는 유저가 조작부(D3)에 압박 지시를 입력하기만 하면, 자동적으로 압박 동작을 실행한다. 이 때문에, 각종 파라미터의 입력 등의 유저의 수고를 경감할 수 있다.
또한, 본 실시 형태는 유저가 조작부(D3)에 위치 검지 지시를 입력하기만 하면, 자동적으로 위치 검지 동작을 실행하여 목표 위치를 검지하기 때문에, 유저 자신이 수작업 등으로 목표 위치를 검지하여 기억할 필요가 없어, 유저의 수고를 경감할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 보정 거리를 사용함으로써, 추력 제어 처리의 시간을 단축할 수 있기 때문에, 택트 타임을 단축할 수 있다.
또한, 본 실시 형태는 액추에이터로서 리니어 모터(Lm)를 구비하고, 이 리니어 모터(Lm)에 흡착부(Kt)를 직선 운동시킴으로써, 흡착부(Kt)에 흡착되는 워크(Wk)를 기판(B)에 압박할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 흡착부(Kt)가, 소정의 전자 부품인 워크(Wk)를 흡착, 즉 파지하고, 워크(W)를 탑재물로서 피탑재물이면서 피압박물인 기판(Bs)에 압박하여 탑재시킴으로써, 워크(Wk)를 기판(Bs)에 탑재할 때의 인간의 수고를 경감할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 이하와 같은 변형예가 생각된다.
(1) 상기 각 실시 형태에서는 감속 개시 위치를 자동으로 산출하고 있지만, 종래는 유저가 감속 개시 위치를 수동 입력하고 있었다. 이와 같은 종래의 압박 동작과, 상술한 새로운 압박 동작(상기 스텝 S21 내지 27의 처리)을, 유저에게 선택시켜 사용할 수 있도록 해도 된다.
(2) 상기 각 실시 형태에서는 리니어 모터(Lm)를 구비하는 장치에 본 발명을 적용한 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 본 발명은 리니어 모터(Lm) 이외의 회전 모터를 구비하는 장치에 적용하는 것이 가능하다.
(3) 상기 실시 형태에서는 압박 동작에 있어서, 흡착부(Kt)에 흡착된 워크(Wk)를 기판(Bs)을 향해 압박하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 본 발명은 기판(Bs) 상에 접착제(St)를 통해 배치된 워크(Wk)를, 흡착 기능을 갖지 않는 압박부에 의해 가압하고, 워크(Wk)를 기판(Bs)에 압박하는 장치에도 적용할 수 있다.
(4) 상기 실시 형태에서는 상술한 보정 거리 산출 동작에 의해 보정 거리를 산출하고, 당해 보정 거리를 목표 위치에 가산함으로써 가목표 위치를 산출했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 유저에 의해 입력된 보정 거리를 목표 위치에 가산함으로써 가목표 위치를 산출하도록 해도 되고, 또한 상술한 식 (1) 내지 (4)가 아닌 다른 식을 사용하여 보정 거리를 산출하고, 당해 보정 거리를 목표 위치에 가산함으로써 가목표 위치를 산출하도록 해도 된다.
(5) 상기 실시 형태에서는 감속 완료 판정 처리의 스텝 S31에 있어서 「목표 위치/2」를 기준으로 흡착부(Kt)가 감속하고 있는지 여부를 판정했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 인코더(Ec)를 사용하여 흡착부(Kt)의 속도를 산출하고, 산출한 흡착부(Kt)의 평균 속도의 변화량을 볼 때, 그 평균 속도가 감소하고 있으면 흡착부(Kt)가 감속하고 있다고 판정해도 된다. 또한, 예를 들어 가속도 센서를 사용하여 흡착부(Kt)의 감속을 판정해도 되고, 또한 구동 전류가 흐르는 방향으로 흡착부(Kt)의 감속을 판정해도 된다.
상기한 압박 장치에 의하면, 택트 타임을 단축하면서, 압박부에 의한 피압박부에 대한 충격력을 억제할 수 있다.
A : 압박 장치
Lm : 리니어 모터(액추에이터)
Ec : 인코더(이동량 검출 수단)
Kt : 흡착부(압박부)
Dv : 구동 장치
Wk : 워크
Bs : 기판(피압박물)
St : 접착제
D1 : 전력 변환기
D2 : 전류 센서
D3 : 조작부
D4 : 제어부

Claims (13)

  1. 액추에이터와,
    상기 액추에이터의 가동자에 설치된 압박부와,
    상기 가동자의 이동량을 검출하고, 상기 이동량을 나타내는 이동량 정보를 출력하는 이동량 검출 수단과,
    상기 이동량 정보에 기초하여 상기 액추에이터에 구동 전류를 공급함으로써 상기 압박부를 이동시켜 피압박물에 압박하는 구동 장치를 구비하는 압박 장치이며,
    상기 구동 장치는,
    상기 압박부가 피압박물에 접촉하는 위치를 목표 위치로 하여 미리 기억하고,
    상기 압박부의 이동을 개시시키면, 상기 구동 전류를 나타내는 전류 정보 및 상기 이동량 정보에 기초하는 위치 제어 처리를 사용하여, 상기 압박부를 최대 속도까지 최대 가속도로 가속시키고,
    상기 압박부의 속도가 최대 속도에 도달하면 최대 속도를 유지시키고,
    상기 압박부를 최대 감속도로 감속시킨 경우에 상기 목표 위치에서 상기 압박부의 속도가 0이 되는 감속 개시 위치에 상기 압박부가 도달하면, 상기 압박부를 최대 감속도로 감속시키고,
    상기 압박부의 속도가 소정의 하한 속도까지 감속되면, 상기 위치 제어 처리로부터 상기 전류 정보에 기초하는 추력 제어 처리로 전환하고,
    상기 전류 정보에 기초하여 상기 압박부의 속도를 일정하게 제어하고, 소정의 전류값에 도달하면, 압박 동작을 행하였다고 판단하는 것을 특징으로 하는 압박 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동 장치는,
    상기 압박부를 일정 속도로 상기 피압박물을 향해 이동시켰을 때에, 상기 액추에이터에 공급하는 구동 전류가 소정의 임계값 이상이 된 시점의 이동량 정보에 기초하여 상기 가동자의 위치를 산출하고, 당해 위치를 상기 목표 위치로서 기억하는 것을 특징으로 하는 압박 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동 장치는,
    상기 목표 위치에 소정의 거리를 가산하여 가목표 위치를 산출하고, 당해 가목표 위치에 기초하여 상기 감속 개시 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 압박 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동 장치는 상기 압박부를 정지 시에, 그 때의 구동 전류를 참조 전류로서 기억하고, 당해 참조 전류에 기초하여 이동 질량을 산출하고, 당해 이동 질량에 기초하여 상기 최대 감속도를 산출하고, 상기 최대 감속도에 기초하여 상기 하한 속도로부터 상기 최대 감속도로 감속하여 0이 될 때까지 필요로 하는 감속 시간을 산출하고, 다시 상기 최대 감속도 및 상기 감속 시간으로부터 얻어지는 보정 거리에 상기 목표 위치를 가산함으로써 가목표 위치를 산출하고, 당해 가목표 위치에 기초하여 상기 감속 개시 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 압박 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액추에이터는 리니어 모터인 것을 특징으로 하는 압박 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압박부는 소정의 전자 부품을 파지하는 파지 기능을 구비하고 있고, 상기 전자 부품을 탑재물로 하여 피탑재물이면서 상기 피압박물인 프린트 기판에 압박하여 탑재시키는 것을 특징으로 하는 압박 장치.
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