KR101903830B1 - 리니어 모터 장치 및 제어 방법 - Google Patents

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티에치케이 가부시끼가이샤
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Abstract

리니어 모터 장치는, 리니어 모터와, 상기 리니어 모터에 구비되어 있는 가동자를 이동시켜 가압 대상물에 압력을 가하는 제어부를 구비한다. 제어부는, 가동자가 이동하는 속도를 제1 속도로부터, 제1 속도보다 느린 제2 속도이며 가동자가 가압 대상물에 접촉하였을 때에 가압 대상물에 가하는 압력이 소정의 압력 이하로 되는 제2 속도로 감속할 때에 필요로 하는 거리와, 가압 대상물에 대해 가압을 개시하는 위치에 기초하여, 가압 대상물에 압력을 가할 때에 가동자가 이동하는 속도를 제1 속도로부터 제2 속도로의 감속을 개시시키는 위치인 감속 개시 위치를 산출하는 속도 전환 위치 결정부와, 가동자를 소정의 위치로부터 가압 대상물을 향하여 이동시킬 때, 리니어 모터의 가동자를 제1 속도로 구동시키고, 가동자가 감속 개시 위치에 도달하면, 가동자를 제2 속도로 이동시키는 위치 판정부를 구비한다.

Description

리니어 모터 장치 및 제어 방법 {LINEAR MOTOR DEVICE AND CONTROL METHOD}
본 발명은 리니어 모터 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명은 2011년 9월 7일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2011-194729호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
전자 부품 등을 프린트 기판에 실장할 때에 전자 부품 등을 소정의 위치로부터 취하고, 프린트 기판 상의 설치 위치에 배치하는 부품 설치 장치(피크·앤드·플레이스·유닛)가 사용되고 있다(특허문헌 1).
도 25는, 부품 설치 장치(9)의 구성을 도시하는 도면이다. 도 25에 도시한 바와 같이, 부품 설치 장치(9)는 서보 모터(91)와, 서보 모터(91)의 회전축에 설치된 볼 나사(92A)와, 볼 나사 너트(92B)에 고정되어 있는 아암(93)과, 아암(93)의 직선 이동을 안내하는 리니어 가이드(94)와, 아암(93)의 일단부에 설치된 완충 기구(95)와, 완충 기구(95)를 개재하여 아암(93)에 설치된 흡착 패드(96)를 구비하고 있다.
부품 설치 장치(9)는 서보 모터(91)를 제어하여, 아암(93)을 상하 운동시킴으로써, 흡착 패드(96)에 전자 부품 등을 압박하여 들어올리고, 당해 전자 부품을 프린트 기판 상의 설치 위치에 배치한다.
프린트 기판에 전자 부품을 설치하는 공정에 필요로 하는 시간을 단축하기 위해, 전자 부품에 흡착 패드(96)가 접촉하기 직전까지 아암(93)을 고속으로 이동시키고, 접촉하기 직전에 감속시킨 후에, 전자 부품을 파괴하지 않을 정도의 힘으로 흡착 패드(96)를 압박하고, 전자 부품을 들어올린다(피크:Pick). 또한, 전자 부품을 프린트 기판 상에 배치할 때에는, 프린트 기판에 전자 부품이 접촉하기 직전까지 아암(93)을 고속으로 이동시키고, 접촉하기 직전에 감속시킨 후에, 전자 부품을 파손시키지 않을 정도의 힘으로 전자 부품을 프린트 기판에 압박하여, 전자 부품을 프린트 기판에 설치한다(플레이스:Place). 이와 같이, 아암을 가능한 한 고속으로 이동시켜, 전자 부품을 설치하는 공정에 필요로 하는 시간을 단축하고 있다.
일본 특허 공개 제2004-088024호 공보
상술한 바와 같이 동작하는 부품 설치 장치(9)에 있어서, 아암(93)을 이동시키는 속도를 전환하는 위치는, 흡착 패드(96)가 전자 부품에 접촉하기 직전이나, 전자 부품이 프린트 기판에 접촉하기 직전인 것이 바람직하다. 그러나 전자 부품의 높이에 따라, 유저가 속도를 전환하는 위치(전환 위치)를 설정할 필요가 있으므로, 최적의 위치가 설정되지 않는 경우가 있고, 전자 부품을 설치하는 공정에 필요로 하는 시간에 낭비가 발생한다고 하는 문제가 있었다. 즉, 전자 부품을 들어올리기 위해, 가압 대상물로서의 전자 부품에 대한 가압을 개시할 때까지 낭비되는 시간을 필요로 해 버린다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은, 가압 대상물에 대해 가압을 개시할 때까지 필요로 하는 시간을 삭감할 수 있는 리니어 모터 장치 및 제어 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명은 리니어 모터와, 상기 리니어 모터에 구비되어 있는 가동자를 이동시켜 가압 대상물에 압력을 가하는 제어부를 구비하는 리니어 모터 장치이며, 상기 제어부는, 상기 가동자가 이동하는 속도를 제1 속도로부터, 상기 제1 속도보다 느린 제2 속도이며 상기 가동자가 상기 가압 대상물에 접촉하였을 때에 상기 가압 대상물에 가하는 압력이 소정의 압력 이하로 되는 제2 속도로 감속할 때에 필요로 하는 거리와, 상기 가압 대상물에 대해 가압을 개시하는 위치에 기초하여, 상기 가동자가 이동하는 속도를 상기 제1 속도로부터 상기 제2 속도로의 감속을 개시시키는 위치인 감속 개시 위치를 산출하는 속도 전환 위치 결정부와, 상기 가동자를 소정의 위치로부터 상기 가압 대상물을 향하여 이동시킬 때, 상기 리니어 모터의 가동자를 상기 제1 속도로 구동시키고, 상기 가동자가 상기 감속 개시 위치에 도달하면, 상기 가동자를 상기 제2 속도로 이동시키는 위치 판정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 리니어 모터와, 상기 리니어 모터에 구비되어 있는 가동자를 이동시켜 가압 대상물에 압력을 가하는 제어부를 구비하는 리니어 모터 장치에 있어서의 제어 방법이며, 상기 가동자가 이동하는 속도를 제1 속도로부터, 상기 제1 속도보다 느린 제2 속도이며 상기 가동자가 상기 가압 대상물에 접촉하였을 때에 상기 가압 대상물에 가하는 압력이 소정의 압력 이하로 되는 제2 속도로 감속할 때에 필요로 하는 거리와, 상기 가압 대상물에 대해 가압을 개시하는 위치에 기초하여, 상기 가동자가 이동하는 속도를 상기 제1 속도로부터 상기 제2 속도로의 감속을 개시시키는 위치인 감속 개시 위치를 산출하는 속도 전환 위치 결정 스텝과, 상기 가동자를 소정의 위치로부터 상기 가압 대상물을 향하여 이동시킬 때, 상기 리니어 모터의 가동자를 상기 제1 속도로 구동시키고, 상기 가동자가 상기 감속 개시 위치에 도달하면, 상기 가동자를 상기 제2 속도로 이동시키는 위치 판정 스텝을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 가압 대상물에 대해 가압을 개시하는 위치와, 제1 속도로부터 제2 속도로의 감속에 필요로 하는 거리에 기초하여 감속 개시 위치를 산출하고, 산출한 감속 개시 위치를 사용하여, 리니어 모터를 구동하도록 하였다. 이에 의해, 제1 속도로부터 제2 속도로 전환하는 위치를 유저가 경험 등에 기초하여 결정하는 경우에 비해, 구비되어 있는 리니어 모터의 감속 특성에 따라 감속 개시 위치를 결정할 수 있으므로, 리니어 모터를 제2 속도로 구동하는 시간을 짧게 할 수 있어, 가압 대상물에 대해 가압을 개시할 때까지 필요로 하는 시간을 삭감할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 있어서의 부품 설치 장치(1)의 구성을 도시하는 개략 블록도이다.
도 2는 동 실시 형태에 있어서의 리니어 모터(10)의 사시도(일부 단면도)이다.
도 3은 동 실시 형태에 있어서의 코일 홀더(105)에 보유 지지된 코일 유닛을 도시하는 사시도이다.
도 4는 동 실시 형태에 있어서의 리니어 모터(10)의 마그네트(103)와 코일(104)의 위치 관계를 도시하는 도면이다.
도 5는 자기 센서의 원리를 도시하는 사시도이다.
도 6은 AMR 센서에 있어서의 자계의 방향과, 저항값의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 자계 강도가 포화 감도 이상인 경우에 있어서도, 자계의 방향을 검출하는 자기 센서(112)의 강자성 박막 금속의 형상예를 도시하는 도면이다.
도 8은 자기 센서의 등가 회로(하프 브리지)를 도시하는 도면이다.
도 9는 자계의 방향을 검출하는 자기 센서의 강자성 박막 금속의 형상예를 도시하는 도면이다.
도 10은 자기 센서(112)와, 로드(101)의 위치 관계를 도시하는 도면이다.
도 11은 자기 센서(112)가 출력하는 신호예를 나타내는 도면이다.
도 12는 2세트의 풀브릿지 구성을 사용한 자기 센서를 도시하는 도면이다.
도 13은 도 12의 자기 센서가 출력하는 신호를 나타내는 그래프이다.
도 14는 로드(101)와 자기 센서(112)의 위치 관계 및 자기 센서(112)가 출력하는 신호를 나타내는 개념도이다.
도 15는 자기 센서(112)의 출력 VoutA와 VoutB에 의해 그려지는 리사주 도형을 나타내는 도면이다.
도 16은 엔드 케이스(109)에 설치되는 자기 센서(112)를 도시하는 도면이다.
도 17은 엔드 케이스(109)에 설치된 베어링인 부시(108)를 도시하는 도면이다.
도 18은 동 실시 형태에 있어서의 제어부(20)의 구성을 도시하는 개략 블록도이다.
도 19는 동 실시 형태에 있어서의 부품 설치 장치(1)가 워크(P)를 처음에 들어올릴 때의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 20은 동 실시 형태에 있어서의 부품 설치 장치(1)가 갱신한 FL 모드 개시 위치를 사용하여 워크(P)를 프린트 기판(B)에 설치하는 동작 및 워크(P)를 들어올리는 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 21은 도 20의 스텝 S202로부터 스텝 S208까지의 동작에 있어서의 속도, 전류 및 동작 완료 신호의 변화를 나타내는 파형도이다.
도 22는 도 20의 스텝 S209로부터 스텝 S215까지의 동작에 있어서의 속도, 전류 및 동작 완료 신호의 변화를 나타내는 파형도이다. 도 22에 있어서, 종축은 흡착 패드(11)의 위치를 나타내고 있다.
도 23은 부품 설치 장치(1)가 초기 전환 위치를 취득하는 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 24는 도 23의 스텝 S302로부터 스텝 S304까지의 동작에 있어서의 속도 및 전류의 변화를 나타내는 파형도이다.
도 25는 부품 설치 장치(9)의 구성을 도시하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 있어서의 리니어 모터 장치 및 제어 방법을 설명한다.
도 1은 본 실시 형태에 있어서의 부품 설치 장치(1)의 구성을 도시하는 개략 블록도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 리니어 모터 장치인 부품 설치 장치(1)는 로드 타입의 리니어 모터(10)와, 리니어 모터(10)가 설치된 리니어 가이드(30)와, 리니어 모터(10)를 제어하는 제어부(20)를 구비하고 있다.
리니어 가이드(직동 안내 장치)(30)는, 슬라이드 블록(31)과, 궤도 레일(32)을 갖고 있다. 슬라이드 블록(31)은 궤도 레일(32)을 따라 이동 가능하게 조립되어 있다. 또한, 슬라이드 블록(31)에는 리니어 모터(10)가 설치되어 있고, 리니어 모터(10)가 슬라이드 블록(31)과 함께 수평 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 슬라이드 블록(31)은 도시하지 않은 구동 장치를 사용하여, 위치 제어가 가능하게 되어 있다. 즉, 리니어 가이드(30)는 리니어 모터(10)를 좌우로 안내한다.
리니어 모터(10)는 상하 이동 가능한 가동자로서의 로드(101)를 갖고 있고, 로드(101)의 일단부에 흡착 패드(11)가 설치되어 있다.
부품 설치 장치(1)는 전자 부품 등의 워크(P)를 정렬시켜 1개씩 공급하는 부품 피더의 바로 위에 리니어 모터(10)를 이동시키고, 제어부(20)가 리니어 모터(10)를 제어하여 로드(101)를 워크(P)를 향하여 구동시킨다. 이때, 제어부(20)는 로드(101)를 하강시킴으로써 흡착 패드(11)를 워크(P)에 압박하여, 흡착 패드(11)에 워크(P)를 흡착시킨다. 제어부(20)는 워크(P)를 흡착시킨 후에, 로드(101)를 상승시킴으로써 워크(P)를 부품 피더로부터 들어올려 보유 지지한다.
제어부(20)는 리니어 모터(10)가 리니어 가이드(30)에 안내되고, 워크(P)를 설치하는 프린트 기판(B)의 바로 위로 이동한 후에, 로드(101)를 강하시킴으로써 워크(P)를 프린트 기판(B)에 압박하여, 워크(P)를 프린트 기판(B)에 설치한 후에, 로드(101)를 상승시킨다.
부품 설치 장치(1)는 상술한 동작을 행함으로써, 부품 피더 등으로부터 공급되는 전자 부품[워크(P)]을 프린트 기판(B)에 설치한다.
이하, 리니어 모터(10)와, 제어부(20)의 구성에 대해 설명한다.
도 2는 본 실시 형태에 있어서의 리니어 모터(10)의 사시도(일부 단면도)이다. 이 리니어 모터(10)는 코일 수용 케이스(102)에 대해 로드(101)가 축선 방향으로 이동하는 로드 타입의 리니어 모터이다.
코일 수용 케이스(102) 내에는, 코일 홀더(105)에 보유 지지된 복수의 코일(104)이 적층(배열)되어 있다. 코일 수용 케이스(102)의 양 단부면 각각에는, 엔드 케이스(109)가 설치되어 있다. 엔드 케이스(109)에는, 로드(101)의 직선 운동을 안내하기 위한 베어링인 부시(108)가 설치되어 있다.
또한, 2개의 엔드 케이스(109) 중 어느 한쪽에, 로드(101)가 발생시키는 자계를 검출하는 자기 센서(112)가 설치되어 있다.
로드(101)는, 예를 들어 스테인리스 등의 비자성재로 이루어지고, 파이프와 같이 중공의 공간을 갖는다. 로드(101)의 중공 공간에는, 원기둥 형상의 복수의 마그네트(103)(세그먼트 자석)가 서로 동극이 대향하도록 적층된다. 즉, N극과 N극이, S극과 S극이 대향하도록 적층된다. 마그네트(103)의 사이에는, 예를 들어 철 등의 자성체로 이루어지는 폴 슈(107)(자극 블록)가 개재된다. 로드(101)는 적층된 코일(104) 내를 관통함과 함께, 코일 수용 케이스(102)에 축선 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다.
도 3은 본 실시 형태에 있어서의 코일 홀더(105)에 보유 지지된 코일 유닛을 도시하는 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 코일(104)은 구리선을 나선 형상으로 권취한 것으로, 코일 홀더(105)에 보유 지지되어 있다. 즉, 복수의 코일(104)은 로드(101)의 마그네트(103)가 배열되어 있는 방향을 중심으로 하여, 로드(101)의 외주를 따라 구리선이 권취된 것이며, 각 코일(104)이 마그네트(103)가 배열되어 있는 방향과 동일한 방향으로 배열되어 있다.
인접하는 코일(104)을 절연시킬 필요가 있으므로, 코일(104) 사이에는 링 형상의 수지제 스페이서(105a)가 개재된다. 코일 홀더(105) 상에는 프린트 기판(106)이 설치되어 있다. 코일(104)의 권선의 단부(104a)는 프린트 기판(106)에 결선되고, 프린트 기판(106)을 통해, 전력이 공급된다.
본 실시 형태에서는, 코일(104) 및 코일 홀더(105)를 금형에 세트하고, 용융된 수지 또는 특수 세라믹스를 금형 내에 주입하는 인서트 성형에 의해, 코일 수용 케이스(102)를 코일(104)과 일체로 성형한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 코일 수용 케이스(102)에는, 코일(104)의 방열성을 높이기 위해 핀(102a)이 복수 형성된다. 또한, 코일 홀더(105)에 보유 지지된 코일(104)을 알루미늄제의 코일 수용 케이스(102)에 수납하고, 코일(104)과 코일 수용 케이스(102) 사이의 간극을 접착제로 메워, 코일(104) 및 코일 홀더(105)를 코일 수용 케이스(102)에 고정해도 된다.
도 4는 본 실시 형태에 있어서의 리니어 모터(10)의 마그네트(103)와 코일(104)의 위치 관계를 도시하는 도면이다. 로드(101) 내의 중공 공간에는, 원반 형상의 복수의 마그네트(103)(세그먼트 자석)가 서로 동극이 대향하도록 배열된다. 코일(104)은 3개가 U·V·W상으로 이루어지는 1세트의 3상 코일로 된다. 1세트의 3상 코일을 복수 조합하여, 코일 유닛이 구성된다. U·V·W상의 3상으로 나눈 복수의 코일(104)에 120°씩 위상이 다른 3상 전류를 흘리면, 코일(104)의 축선 방향으로 이동하는 이동 자계가 발생한다. 로드(101)는 이동 자계에 의해 추력을 얻어, 이동 자계의 속도에 동기하여 코일(104)에 대해 상대적으로 직선 운동을 행한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 자기 센서 수용 케이스인 엔드 케이스(109)의 한쪽에는, 로드(101)의 위치를 검출하기 위한 자기 센서(112)가 설치된다. 자기 센서(112)는 로드(101)로부터 소정의 간극을 두고 배치되고, 로드(101)의 직선 운동에 의해 발생하는 로드(101)의 자계의 방향(자기 벡터의 방향)의 변화를 검출한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 자기 센서(112)는 Si 또는 글래스 기판(121)과, 그 위에 형성된 Ni, Fe 등의 강자성 금속을 주성분으로 하는 합금의 강자성 박막 금속으로 구성되는 자기 저항 소자(122)를 갖는다. 자기 센서(112)는 특정한 자계 방향에서 저항값이 변화되기 때문에 AMR(Anisotropic-Magnetro-Resistance) 센서(이방성 자기 저항 소자)라고 불린다(참고 문헌:「수직 타입 MR 센서 기술 자료」, [online], 2005년 10월 1일, 하마마쓰 코덴 주식회사,「2011년 7월 20일 검색」, 인터넷 <URL;http://www.hkd.co.jp/technique/img/amr-note1.pdf>).
도 6은 AMR 센서에 있어서의 자계의 방향과, 저항값의 관계를 나타내는 그래프이다.
자기 저항 소자(122)에 전류를 흘리고, 저항 변화량이 포화하는 자계 강도를 인가하고, 그 자계(H)의 방향을 전류 방향 Y에 대해 각도 변화 θ를 부여하였다고 한다. 이때, 도 6에 나타내어지는 바와 같이, 저항 변화량(△R)은 전류 방향과 자계의 방향이 수직(θ＝90°, 270°)일 때에 최대로 되고, 전류 방향과 자계의 방향이 평행(θ＝0°, 180°)일 때에 최소로 된다. 저항값 R은, 전류 방향과 자계 방향의 각도 성분에 따라, 하기하는 수학식 1과 같이 변화된다.
또한, 자계 강도가 포화 감도 이상이면, △R은 상수로 되고, 저항값 R은 자계의 강도에는 영향받지 않게 된다.
[수학식 1]
Figure 112014023945046-pct00001
R0:무자계 중의 강자성 박막 금속의 저항값
△R:저항 변화량
θ:자계 방향을 나타내는 각도
도 7은 자계 강도가 포화 감도 이상인 경우에 있어서도, 자계의 방향을 검출하는 자기 센서(112)의 강자성 박막 금속의 형상예를 도시하는 도면이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 세로 방향으로 형성된 강자성 박막 금속 엘리먼트(R1)와, 가로 방향의 엘리먼트(R2)가 직렬로 결선한 형상이 된다.
엘리먼트(R1)에 대해 가장 큰 저항 변화를 촉진하는 수직 방향의 자계는, 엘리먼트(R2)에 대해 최소의 저항 변화로 된다. 저항값 R1과 R2는 다음 수학식 2, 3으로 부여된다.
[수학식 2]
Figure 112014023945046-pct00002
[수학식 3]
Figure 112014023945046-pct00003
도 8은 자기 센서의 등가 회로(하프 브리지)를 도시하는 도면이다. 이 등가 회로의 출력 Vout는 다음 수학식 4로 부여된다.
[수학식 4]
Figure 112014023945046-pct00004
수학식 4에 수학식 2, 3을 대입하고, 정리하면, 다음 수학식 5-1, 5-2가 얻어진다.
[수학식 5-1]
Figure 112014023945046-pct00005
[수학식 5-2]
Figure 112014023945046-pct00006
도 9는 자계의 방향을 검출하는 자기 센서의 강자성 박막 금속의 형상예를 도시하는 도면이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 강자성 박막 금속의 형상을 형성하면, 2개의 출력 Vout＋와 Vout-를 사용하여 중점 전위의 안정성의 향상과 증폭을 행하는 것이 가능하게 된다.
로드(101)가 직선 운동할 때의 자계 방향의 변화와 자기 센서(112)의 출력에 대해 설명한다.
도 10은, 자기 센서(112)와, 로드(101)의 위치 관계를 도시하는 도면이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 자기 센서(112)를 포화 감도 이상의 자계 강도가 인가되는 갭 l의 위치에, 또한 자계의 방향 변화가 센서면에 기여하도록 배치한다.
이때, 자기 센서(112)가 로드(101)를 따라 위치 A∼E의 거리 λ를 상대적으로 이동한 경우, 자기 센서(112)의 출력은, 다음과 같이 된다.
도 11은, 자기 센서(112)가 출력하는 신호예를 나타내는 도면이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 로드(101)가 거리 λ를 직선 이동하였을 때, 센서면에서는 자계의 방향이 1회전한다. 이때에 전압의 신호는, 1주기의 정현파 신호로 된다. 보다 정확하게 말하면, 수학식 5-1에 의해 나타내어지는 전압 Vout는, 2주기분의 정현파 신호로 된다. 그러나 자기 센서(112)의 엘리먼트의 연신 방향에 대해 45°로 바이어스 자계를 가하면, 주기가 반감하고, 로드(101)가 λ를 직선 이동하였을 때에 1주기의 출력 파형이 얻어진다.
운동의 방향을 알기 위해서는, 도 12에 도시된 바와 같이, 2세트의 풀브릿지 구성의 엘리먼트를, 서로 45°기울도록 하나의 기판 상에 형성하면 된다. 2세트의 풀브릿지 회로에 의해 얻어진 출력 VoutA와 VoutB는, 도 13에 나타내어지는 바와 같이, 서로 90°의 위상차를 갖는 여현파 신호 및 정현파 신호로 된다.
본 실시 형태에 있어서는, 도 12에 도시되는 2세트의 풀브릿지 구성의 엘리먼트를 서로 45°기울도록 하나의 기판 상에 형성된 자기 센서(112)가 로드(101)의 자계의 방향의 변화를 검출하므로, 가령 도 14에 도시된 바와 같이, 자기 센서(112)의 설치 위치가 (1)에서 (2)로 어긋났다고 해도, 자기 센서(112)가 출력하는 정현파 신호 및 여현파 신호(출력 VoutA 및 VoutB)에는 변화가 적다.
도 15는, 자기 센서(112)의 출력 VoutA와 VoutB에 의해 그려지는 리사주 도형을 나타내는 도면이다. 자기 센서(112)의 출력의 변화가 적으므로, 도 15에 나타내는 원의 크기가 변화되기 어려워진다. 이로 인해, 자기 벡터(24)의 방향 θ를 정확하게 검출할 수 있다. 로드(101)와 자기 센서(112) 사이의 갭 l을 고정밀도로 관리하지 않아도, 로드(101)의 정확한 위치를 검출할 수 있으므로, 자기 센서(112)의 설치 조정이 용이해진다. 그뿐 아니라, 부시(108)에 의해 안내되는 로드(101)에 백래시를 갖게 하는 것도 가능하게 되고, 로드(101)의 다소의 구부러짐을 허용하는 것도 가능하게 된다.
도 16은, 엔드 케이스(109)에 설치되는 자기 센서(112)를 도시하는 도면이다. 엔드 케이스(109)에는, 자기 센서(112)를 수용하기 위한 공간으로 이루어지는 자기 센서 수용부(126)가 설치되어 있다.
자기 센서 수용부(126) 내에 자기 센서(112)를 배치한 후, 자기 센서(112)의 주위를 충전재(127)로 메운다. 이에 의해, 자기 센서(112)가 엔드 케이스(109)에 고정된다. 자기 센서(112)는 온도 특성을 갖고, 온도의 변화에 의해 출력이 변화된다. 코일(104)로부터 받는 열의 영향을 저감시키기 위해, 엔드 케이스(109) 및 충전재(127)에는, 코일 수용 케이스(102)보다도 열전도율이 낮은 재료가 사용된다. 예를 들어, 코일 수용 케이스(102)에는 에폭시계의 수지가 사용되고, 엔드 케이스(109) 및 충전재(127)에는, 폴리페닐렌술피드(PPS)가 사용된다.
도 17은, 엔드 케이스(109)에 설치된 베어링인 부시(108)를 도시하는 도면이다. 엔드 케이스(109)에 베어링 기능을 갖게 함으로써, 로드(101)와 자기 센서(112) 사이의 갭이 변동하는 것을 방지할 수 있다.
도 18은, 본 실시 형태에 있어서의 제어부(20)의 구성을 도시하는 개략 블록도이다. 도 18에 도시한 바와 같이, 제어부(20)는 위치 제어부(201), 스위치부(202), 속도 제어부(203), 스위치부(204), 전류 제어부(205), 전력 변환기(206), 변류기(Current Transformer;CT)(207), 속도 산출부(208), 위치 산출부(209), 속도 전환 위치 결정부(210), 위치 판정부(211) 및 완료 신호 생성부(212)를 구비하고 있다.
위치 제어부(201)는 외부로부터 입력되는 위치 지령과, 위치 산출부(209)가 산출하는 리니어 모터(10)에 구비되어 있는 로드(101)의 위치를 나타내는 정보에 기초하여, 속도 지령을 산출한다. 또한, 위치 제어부(201)는 제1∼제4 속도(FL1SPD∼FL4SPD)를 미리 기억하고 있고, 당해 제1∼제4 속도에 기초한 4개의 속도 지령(제1 속도 지령∼제4 속도 지령)을 출력한다.
제1 속도 지령은, 로드(101)가 미리 정해진 원점으로부터, 로드(101)의 일단부에 설치되어 있는 흡착 패드(11)가 워크(P)의 근방[FL(Force Limit) 모드 개시 위치]까지 이동할 때의 로드(101)가 이동하는 속도를 나타내는 지령이다. 제1 속도 지령에 있어서, 로드(101)를 이동시키는 속도의 상한값은, 제1 속도(FL1SPD)로서 미리 정해져 있다. 예를 들어, 리니어 모터(10)가 로드(101)를 이동시킬 때의 최고 속도를 제1 속도(FL1SPD)로 한다.
제2 속도 지령은, 흡착 패드(11)가 워크(P)의 근방으로부터, 워크(P)에 접촉할 때까지 이동할 때의 로드(101)가 이동하는 속도를 나타내는 지령이다. 제2 속도 지령에 있어서, 로드(101)를 이동시키는 속도는, 제2 속도(FL2SPD)로서 미리 정해져 있다. 제2 속도(FL2SPD)는 제1 속도(FL1SPD)보다 느린 속도이며, 흡착 패드(11)가 워크(P)에 접촉할 때에 불필요한 충격을 발생시키지 않는 속도 이하로 설정된다. 환언하면, 흡착 패드(11)가 워크(P)에 접촉하였을 때에 워크(P)에 가해지는 압력이 워크(P)에 파손이나 변형이 발생하지 않는 압력 이하의 속도를 제2 속도(FL2SPD)로 한다.
제3 속도 지령은, 흡착 패드(11)에 워크(P)를 흡착시킨 후, 및 워크(P)를 프린트 기판(B)에 설치한 후에, 로드(101)를 원점을 향하여 이동시킬 때의 속도를 나타내는 지령이다. 제3 속도 지령에 있어서, 로드(101)를 이동시키는 속도는, 제3 속도(FL3PSD)로서 미리 정해져 있다.
제4 속도 지령은, 흡착 패드(11)에 워크(P)를 흡착시킨 후, 및 워크(P)를 프린트 기판(B)에 설치한 후에, 로드(101)를 원점을 향하여 이동시킬 때의 속도를 나타내는 지령이다. 제4 속도 지령에 있어서, 로드(101)를 이동시키는 속도의 상한값은, 제4 속도(FL4SPD)로서 미리 정해져 있다. 또한, 제4 속도(FL4SPD)는 제3 속도(FL3SPD)보다 빠른 속도가 설정된다. 예를 들어, 제1 속도(FL1SPD)와 마찬가지로, 제4 속도(FL4SPD)를 리니어 모터(10)가 로드(101)를 이동시킬 때의 최고 속도로 한다.
스위치부(202)는 위치 판정부(211)의 제어에 기초하여, 위치 제어부(201)가 출력하는 4개의 속도 지령 중 어느 하나를 선택한다.
속도 제어부(203)에는, 스위치부(202)가 선택한 속도 지령과, 속도 산출부(208)가 산출하는 리니어 모터(10)에 구비되어 있는 로드(101)의 속도를 나타내는 속도 정보가 입력된다. 속도 제어부(203)는 속도 지령이 나타내는 속도와, 속도 정보가 나타내는 속도의 편차에 기초하여, 로드(101)가 이동하는 속도를 속도 지령이 나타내는 속도로 하기 위한 전류값을 산출한다.
또한, 속도 제어부(203)는 산출한 전류값을 비 제한 전류 지령으로 하여 출력함과 함께, 미리 정해진 전류 제한값(FL2I)을 상한값으로 한 전류 지령인 제한 전류 지령을 출력한다. 산출된 전류값이 전류 제한값(FL2I) 이하인 경우, 비 제한 전류 지령과 제한 전류 지령은, 동일한 전류값을 나타낸다. 한편, 산출된 전류값이 전류 제한값(FL2I)보다 큰 경우, 비 제한 전류 지령은 산출된 전류값을 나타내고, 제한 전류 지령은 전류 제한값(FL2I)을 나타낸다. 전류 제한값은, 리니어 모터(10)의 추력과, 워크(P)를 들어올릴 때에 흡착 패드(11)를 워크(P)에 압박하는 힘에 기초하여 정해진다.
스위치부(204)는 위치 판정부(211)의 제어에 기초하여, 속도 제어부(203)가 출력하는 제한 전류 지령 및 비 제한 전류 지령 중 어느 한쪽을 선택한다. 전류 제어부(205)는 스위치부(204)가 선택한 전류 지령과, 변류기(207)가 측정한 리니어 모터(10)에 흐르고 있는 전류값에 기초하여 전압 지령을 산출한다. 전력 변환기(206)는 전류 제어부(205)가 산출한 전압 지령에 따른 전압을 리니어 모터(10)에 공급한다.
변류기(207)는 전력 변환기(206)와 리니어 모터(10)를 접속하고 있는 전력선에 설치되어 있다. 또한, 변류기(207)는 당해 전력선에 흐르고 있는 전류값을 측정한다. 또한, 변류기(207)는 전류 제어부(205)와, 속도 전환 위치 결정부(210)와, 완료 신호 생성부(212)에, 측정한 전류값을 나타내는 신호를 출력한다.
속도 산출부(208)는 리니어 모터(10)에 설치되어 있는 자기 센서(112)로부터 출력되는 정현파 신호 및 여현파 신호(출력 VoutA 및 VoutB)의 변화량에 기초하여, 리니어 모터(10)에 구비되어 있는 로드(101)의 이동 속도를 산출한다.
위치 산출부(209)는 자기 센서(112)로부터 출력되는 정현파 신호 및 여현파 신호(출력 VoutA 및 VoutB)의 변화량에 기초하여, 로드(101)의 원점으로부터의 이동량을 산출한다. 위치 산출부(209)는 위치 제어부(201), 속도 전환 위치 결정부(210) 및 위치 판정부(211)에 로드(101)의 위치를 나타내는 위치 정보를 출력한다.
속도 전환 위치 결정부(210)는 리니어 모터(10)에 구비되어 있는 로드(101) 및 흡착 패드(11)가 워크(P) 또는 프린트 기판(B)을 향하여 이동하고 있을 때, 제1 속도 지령으로부터 제2 속도 지령으로 전환하는 위치인 FL 모드 개시 위치를 나타내는 신호를 위치 판정부(211)에 출력한다. 또한, 속도 전환 위치 결정부(210)는 워크(P)를 흡착한 후, 또는 워크(P)를 프린트 기판(B)에 설치한 후에 로드(101)를 원점을 향하여 이동시키고 있을 때, 제3 속도 지령으로부터 제4 속도 지령으로 전환하는 위치인 속도 전환 위치(FL3POS)를 위치 판정부(211)에 출력한다.
또한, 속도 전환 위치 결정부(210)는 워크(P)를 처음에 들어올릴 때, 미리 기억하고 있는 초기 전환 위치(FL2POSSUB)를 FL 모드 개시 위치로 하여 위치 판정부(211)에 출력한다. 속도 전환 위치 결정부(210)는 처음에 워크(P)를 들어올렸을 때에 있어서의, 로드(101)가 이동하는 속도 및 위치와, 리니어 모터(10)에 흐르는 전류에 기초하여, 워크(P)의 들어올림 및 프린트 기판(B)에의 설치하는 공정에 필요로 하는 시간을 단축하도록, FL 모드 개시 위치를 갱신한다. 이후, 속도 전환 위치 결정부(210)는 갱신한 FL 모드 개시 위치를 위치 판정부(211)에 출력한다. 초기 전환 위치는, 워크(P)의 높이에 따라 미리 정해진 위치이며, 흡착 패드(11)를 워크(P)에 접촉시켰을 때에 불필요한 충격을 워크(P)에 부여하지 않도록 흡착 패드(11)[리니어 모터(10)의 로드(101)]의 감속을 개시하는 위치이다. 속도 전환 위치(FL3POS)는, 예를 들어 초기 전환 위치(FL2POSSUB)와 동일한 위치가 미리 설정되어 있다.
위치 판정부(211)는 외부로부터 입력되는 위치 지령 및 동작 개시 신호와, 위치 산출부(209)가 출력하는 위치 정보에 기초하여, 위치 제어부(201)가 출력하는 4개의 속도 지령으로부터 어느 하나를 스위치부(202)에 선택시키는 제어를 한다. 또한, 위치 판정부(211)는 위치 지령 및 동작 개시 신호와, 위치 정보에 기초하여, 속도 제어부(203)가 출력하는 2개의 전류 지령 중 어느 한쪽을 스위치부(204)에 선택시키는 제어를 한다.
완료 신호 생성부(212)는 흡착 패드(11)가 워크(P)를 가압하고 있을 때에, 변류기(207)가 측정한 전류값이 미리 정해진 전류 제한값(FL2I)에 도달하면, 동작 완료 신호(UO2)를 외부에 출력한다.
이어서, 부품 설치 장치(1)가 부품 피더로부터 워크(P)를 처음에 들어올릴 때의 동작에 대해 설명한다.
도 19는, 본 실시 형태에 있어서의 부품 설치 장치(1)가 워크(P)를 처음에 들어올릴 때의 동작을 나타내는 흐름도이다. 여기서, 로드(101)가 워크(P) 또는 프린트 기판(B)에 근접하는 방향을 CW 방향이라고 하고, 로드(101)가 워크(P) 또는 프린트 기판(B)으로부터 멀어지는 방향을 CCW 방향이라고 한다.
제어부(20)는 워크(P)의 위치에 기초하는 위치 지령이 외부로부터 입력되면, 리니어 모터(10)의 구동을 개시하고, 흡착 패드(11)를 원점으로 이동시키는 원점 복귀를 행한다(스텝 S101). 본 실시 형태에 있어서의 흡착 패드(11)의 원점에는, 예를 들어 로드(101)를 가장 상승시켰을 때의 흡착 패드(11)의 위치가 미리 정해진다.
위치 판정부(211)는 원점 복귀가 완료되면, 외부로부터 동작 개시 신호(UI2)가 온으로 되어 있는지의 여부를 판정하고(스텝 S102), 동작 개시 신호가 온으로 될 때까지 대기한다(스텝 S101:아니오).
스텝 S102에 있어서, 동작 개시 신호가 온으로 되면(스텝 S101:예), 위치 판정부(211)는 제1 속도 지령(FL1SPD)을 스위치부(202)에 선택시킴과 함께, 스위치부(204)에 비 제한 전류 지령을 선택시키고(스텝 S103), 리니어 모터(10)의 로드(101)를 워크(P)를 향하여(CW 방향으로) 이동시킨다(스텝 S104).
위치 판정부(211)는 흡착 패드(11)의 위치가 초기 전환 위치(FL2POSSUB)에 도달하고 있는지의 여부를 판정하고(스텝 S105), 흡착 패드(11)가 초기 전환 위치(FL2POSSUB)에 도달할 때까지 제1 속도 지령을 사용하여 리니어 모터(10)를 구동시킨다(스텝 S105:아니오).
스텝 S105에 있어서, 흡착 패드(11)가 초기 전환 위치(FL2POSSUB)에 도달하면(스텝 S105:예), 위치 판정부(211)는 스위치부(202)에 제2 속도 지령을 선택시킴과 함께, 스위치부(204)에 제한 전류 지령을 선택시키고(스텝 S106), 로드(101)의 이동 속도를 감속시킨다.
속도 전환 위치 결정부(210)는 제2 속도 지령이 선택된 후에, 로드(101)의 이동 속도가 제2 속도 지령(FL2SPD)이 나타내는 속도 이하인지의 여부를 판정하고(스텝 S107), 로드(101)의 이동 속도가 제2 속도 지령 이하로 될 때까지 판정을 반복한다(스텝 S107:아니오).
스텝 S107에 있어서, 로드(101)의 이동 속도가 제2 속도 지령 이하로 되면(스텝 S107:예), 속도 전환 위치 결정부(210)는 현재의 흡착 패드(11)의 위치와, 초기 전환 위치(FL2POSSUB)의 차분(FL2POSMAIN1)을 산출하고, 산출한 차분(FL2POSMAIN1)을 기억한다(스텝 S108).
속도 전환 위치 결정부(210)는 변류기(207)가 측정한 전류값이 전류 제한값(FL2I) 이상인지의 여부를 판정하고(스텝 S109), 전류값이 전류 제한값(FL2I)에 도달할 때까지 대기한다(스텝 S109:아니오).
스텝 S109에 있어서, 속도 전환 위치 결정부(210)는 변류기(207)가 측정한 전류값이 전류 제한값(FL2I)에 도달하고, 측정한 전류값이 전류 제한값(FL2I) 이상이라고 판정하면(스텝 S109:예), 현재의 흡착 패드(11)의 위치로부터, 스텝 S108에 있어서 산출한 차분(FL2POSMAIN1)을 뺀 위치를, 새로운 FL 모드 개시 위치(FL2POSMAIN2)로서 기억한다(스텝 S110). 이때, 완료 신호 생성부(212)는 동작 완료 신호(UO2)를 온으로 하여 외부에 출력한다(스텝 S111).
또한, 스텝 S110에 있어서, 새로운 FL 모드 개시 위치(FL2POSMAIN2)를 산출할 때에 소정의 거리 Δd를 마진으로서 설정하도록 해도 된다. 구체적으로는, 현재의 흡착 패드(11)의 위치로부터, 차분(FL2POSMAIN1)과 거리 Δd를 뺀 위치를, 새로운 FL 모드 개시 위치(FL2POSMAIN2)로 하도록 해도 된다.
위치 판정부(211)는 외부로부터 입력되는 동작 개시 신호가 오프인지의 여부를 판정하고(스텝 S112), 동작 개시 신호가 오프로 될 때까지 대기한다(스텝 S112:아니오).
스텝 S112에 있어서, 동작 개시 신호가 오프로 되면(스텝 S112:예), 위치 제어부(201)는 원점을 이동처로 하는 위치 지령에 따라 속도 지령을 산출하고, 위치 판정부(211)는 제3 속도 지령을 스위치부(202)에 선택시킴과 함께, 스위치부(204)에 제한 전류 지령을 선택시켜(스텝 S113), 로드(101)를 원점을 향하여(CCW 방향으로) 이동시킨다(스텝 S114).
위치 판정부(211)는 흡착 패드(11)가 속도 전환 위치(FL3POS)에 도달하고 있는지의 여부를 판정하고(스텝 S115), 흡착 패드(11)가 속도 전환 위치(FL3POS)에 도달할 때까지 대기한다(스텝 S115:아니오).
스텝 S115에 있어서, 흡착 패드(11)가 속도 전환 위치(FL3POS)에 도달하면(스텝 S115:예), 위치 판정부(211)는 스위치부(202)에 제4 속도 지령을 선택시킨다(스텝 S116).
이어서, 위치 판정부(211)는 흡착 패드(11)가 원점에 도달하였는지의 여부를 판정하고(스텝 S117), 흡착 패드(11)가 원점에 도달할 때까지 대기한다(스텝 S117:아니오).
스텝 S117에 있어서, 흡착 패드(11)가 원점에 도달하면, 위치 판정부(211)는 흡착 패드(11)가 원점에 도달한 것을 나타내는 신호를 완료 신호 생성부(212)에 출력하고, 완료 신호 생성부(212)가 동작 완료 신호를 오프로 하여(스텝 S118), 워크(P)를 처음에 들어올릴 때의 동작을 종료한다.
도 20은, 본 실시 형태에 있어서의 부품 설치 장치(1)가 갱신한 FL 모드 개시 위치를 사용하여 워크(P)를 프린트 기판(B)에 설치하는 동작 및 워크(P)를 들어올리는 동작을 나타내는 흐름도이다.
제어부(20)는 워크(P)를 설치하는 프린트 기판(B)의 위치, 또는 워크(P)의 위치에 기초하는 위치 지령이 외부로부터 입력되면, 리니어 모터(10)의 구동을 개시하고, 흡착 패드(11)를 원점으로 이동시키는 원점 복귀를 행한다(스텝 S201).
위치 판정부(211)는 원점 복귀가 완료되면, 외부로부터 동작 개시 신호(UI2)가 온으로 되어 있는지의 여부를 판정하고(스텝 S202), 동작 개시 신호가 온으로 될 때까지 대기한다(스텝 S202:아니오).
스텝 S202에 있어서, 동작 개시 신호가 온으로 되면(스텝 S202:예), 위치 판정부(211)는 제1 속도 지령(FL1SPD)을 스위치부(202)에 선택시킴과 함께, 스위치부(204)에 비 제한 전류 지령을 선택시키고(스텝 S203), 리니어 모터(10)의 로드(101)를 프린트 기판(B) 또는 워크(P)를 향하여(CW 방향으로) 이동시킨다(스텝 S204).
위치 판정부(211)는 흡착 패드(11)의 위치가, FL 모드 개시 위치(FL2POSMAIN2)에 도달하고 있는지의 여부를 판정하고(스텝 S205), 흡착 패드(11)가 FL 모드 개시 위치(FL2POSMAIN2)에 도달할 때까지 제1 속도 지령을 사용하여 리니어 모터(10)를 구동시킨다(스텝 S205:아니오).
스텝 S205에 있어서, 흡착 패드(11)가 FL 모드 개시 위치(FL2POSMAIN2)에 도달하면(스텝 S205:예), 위치 판정부(211)는 스위치부(202)에 제2 속도 지령을 선택시킴과 함께, 스위치부(204)에 제한 전류 지령을 선택시키고(스텝 S206), 로드(101)의 이동 속도를 감속시킨다.
위치 판정부(211)는 변류기(207)가 측정한 전류값이 전류 제한값(FL2I) 이상인지의 여부를 판정하고(스텝 S207), 전류값이 전류 제한값(FL2I)에 도달할 때까지 대기한다(스텝 S207:아니오).
스텝 S207에 있어서, 위치 판정부(211)는 전류값이 전류 제한값(FL2I)에 도달하고, 측정한 전류값이 전류 제한값(FL2I) 이상이라고 판정하면(스텝 S207:예), 전류값이 전류 제한값(FL2I)에 도달한 것을 나타내는 신호를 완료 신호 생성부(212)에 출력한다. 완료 신호 생성부(212)는 동작 완료 신호(UO2)를 온으로 하여 외부에 출력한다(스텝 S208).
위치 판정부(211)는 외부로부터 입력되는 동작 개시 신호가 오프인지의 여부를 판정하고(스텝 S209), 동작 개시 신호가 오프로 될 때까지 대기한다(스텝 S209:아니오).
스텝 S209에 있어서, 동작 개시 신호가 오프로 되면(스텝 S209:예), 위치 제어부(201)는 원점을 이동처로 하는 위치 지령에 따라 속도 지령을 산출하고, 위치 판정부(211)는 스위치부(202)에 제3 속도 지령을 선택시킴과 함께, 스위치부(204)에 제한 전류 지령을 선택시켜(스텝 S210), 로드(101)를 원점을 향하여(CCW 방향으로) 이동시킨다(스텝 S211).
위치 판정부(211)는 흡착 패드(11)가 속도 전환 위치(FL3POS)에 도달하고 있는지의 여부를 판정하고(스텝 S212), 흡착 패드(11)가 속도 전환 위치(FL3POS)에 도달할 때까지 대기한다(스텝 S212:아니오).
스텝 S212에 있어서, 흡착 패드(11)가 속도 전환 위치(FL3POS)에 도달하면(스텝 S212:예), 위치 판정부(211)는 스위치부(202)에 제4 속도 지령을 선택시킨다(스텝 S213).
이어서, 위치 판정부(211)는 흡착 패드(11)가 원점에 도달하였는지의 여부를 판정하고(스텝 S214), 흡착 패드(11)가 원점에 도달할 때까지 대기한다(스텝 S214:아니오).
스텝 S214에 있어서, 흡착 패드(11)가 원점에 도달하면, 위치 판정부(211)는 흡착 패드(11)가 원점에 도달한 것을 나타내는 신호를 완료 신호 생성부(212)에 출력하고, 완료 신호 생성부(212)가 동작 신호를 오프로 하여(스텝 S215), 워크(P)를 프린트 기판에 설치하는, 또는 워크(P)를 들어올리는 동작을 종료한다.
도 21은, 도 20의 스텝 S202로부터 스텝 S208까지의 동작에 있어서의 속도, 전류 및 동작 완료 신호의 변화를 나타내는 파형도이다. 도 21에 있어서, 종축은 흡착 패드(11)의 위치를 나타내고 있다.
제어부(20)는 동작 개시 신호가 온으로 되면, 흡착 패드(11)를 제1 속도(FL1SPD)로 워크(P)를 향하여 이동시킨다. 제어부(20)는 흡착 패드(11)가 FL 모드 개시 위치(FL2POSMAIN2)에 도달하면, 흡착 패드(11)를 제1 속도(FL1SPD)로부터 제2 속도(FL2SPD)까지 감속시킨다.
제어부(20)는 흡착 패드(11)를 제2 속도(FL2SPD)로 부품 피더 상의 워크(P)를 향하여 이동시키고, 흡착 패드(11)를 워크(P)에 압박 접촉한다. 이때, 제어부(20)는 흡착 패드(11)를 워크(P)에 압박 접촉하는 힘이, 전류 제한값(FL2I)에 대응하는 힘보다 커지면, 동작 완료 신호를 온으로 한다.
여기서는, 부품 피더로부터 워크(P)를 들어올리는(흡착시킬 때까지의) 공정을 설명하였지만, 들어올린 워크(P)를 프린트 기판(B)에 설치하는 공정도 동일한 동작이다.
도 22는, 도 20의 스텝 S209로부터 스텝 S215까지의 동작에 있어서의 속도, 전류 및 동작 완료 신호의 변화를 나타내는 파형도이다. 도 22에 있어서, 종축은 흡착 패드(11)의 위치를 나타내고 있다.
제어부(20)는 흡착 패드(11)에 워크(P)를 압박한 후, 제3 속도(FL3SPD)로, 워크(P)를 들어올린(흡착시킨) 흡착 패드(11)를 원점을 향하여 이동시키고, 상승시킨다. 제어부(20)는 흡착 패드(11)가 속도 전환 위치에 도달하면, 제3 속도(FL3SPD)보다 빠른 제4 속도(FL4SPD)로, 흡착 패드(11)를 원점을 향하여 이동시킨다.
제어부(20)는 원점에 있어서 흡착 패드(11)의 속도가 0으로 되도록, 리니어 모터(10)의 로드(101)의 이동 속도를 감속시키고, 흡착 패드(11)가 원점에 도달하면 동작 완료 신호를 오프로 한다.
여기서는, 들어올린 워크(P)를 들어올리는 공정을 설명하였지만, 프린트 기판(B)에 워크(P)를 설치한 후의 공정도 동일한 동작이다.
상술한 바와 같이, 부품 설치 장치(1)는 워크(P)를 처음에 들어올릴 때에, 워크(P)를 들어올릴 때에, 감속에 필요로 하는 거리[차분(FL2POSMAIN1)]를 검출하고, 흡착 패드(11)가 워크(P)에 접촉한 위치와 차분(FL2POSMAIN1)으로부터 새로운 FL 모드 개시 위치(FL2POSMAIN2)를 산출한다.
또한, 부품 설치 장치(1)는 워크(P)를 처음에 들어올렸을 때에 산출한 FL 모드 개시 위치(PS2POSMAIN2)를 사용하여, 들어올린 워크(P)를 프린트 기판(B)에 설치하는 동작 및 워크(P)를 들어올리는 동작을 행한다.
즉, 부품 설치 장치(1)는 워크(P)를 처음에 들어올릴 때에 검출한 워크(P)의 위치와, 제1 속도로부터 제2 속도로 원칙할 때까지 필요로 하는 거리에 기초하여, 당해 워크(P)를 취급할 때에 있어서 설치 시간을 최단으로 하는 FL 모드 개시 위치를 산출하고, 산출한 FL 모드 개시 위치를 사용하여 워크(P)의 설치를 행한다.
이에 의해, 부품 설치 장치(1)는 취급하는 워크(P)의 높이에 따른 FL 모드 개시 위치를 산출하고, 산출한 FL 모드 개시 위치를 사용함으로써, 워크(P)를 들어올리는 공정 및 워크(P)를 프린트 기판(B)에 설치하는 공정에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있어, 워크(P)의 설치하는 공정에 필요로 하는 시간을 삭감할 수 있다. 특히, 수평 구동축에 있어서의 리니어 모터(10)의 이동과, 리니어 모터(10)의 구동이 순차 행해지는 경우, 각 공정에 필요로 하는 시간의 삭감에 의해, 생산 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 부품 설치 장치(1)가 1개의 종류의 전자 부품[워크(P)]을 프린트 기판(B)에 설치하는 예에 대해 설명하였다. 그러나 이것으로 한정되지 않고, 부품 설치 장치(1)가 n종류의 전자 부품[워크(P1, P2, …Pn):n≥2]을 프린트 기판(B)에 설치하도록 해도 된다. 이 경우, 부품의 종류가 바뀔 때마다, 도 19에 나타낸 FL 모드 개시 위치를 갱신하는 처리를 행하도록 한다. 또한, 상위의 장치에 있어서, 취급하는 워크(P1, P2, …, Pn) 각각의 수량을 계수하고, 부품의 종류가 바뀔 때마다 부품의 종류가 바뀐 것을 외부로부터 속도 전환 위치 결정부(210)에 통지하고, FL 모드 개시 위치를 갱신하는 처리를 행하도록 해도 된다. 또한, 부품 피더에 설치된 근접 센서 등에 의해, 워크(P1, P2, …, Pn) 각각의 형상의 차이를 검출하여, 속도 전환 위치 결정부(210)에 통지하여, FL 모드 개시 위치를 갱신하는 처리를 행하도록 해도 된다.
이에 의해, 부품 설치 장치(1)는 복수의 워크(P1, P2, …, Pn)를 프린트 기판(B)에 설치하는 공정에 필요로 하는 시간(택트 타임)을 단축할 수 있어, 생산 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 워크(P)를 들어올릴 때마다, 제2 속도로 감속한 후에, 흡착 패드(11)를 워크(P)에 압박하고, 전류값이 제한 전류값(FL2I)에 도달할 때까지의 시간을 측정하고, 측정한 시간(T)이 미리 정한 설정 시간 범위(t1≤t≤t2) 내로 되도록, FL 모드 개시 위치(FL2POSMAIN2)를 변경하도록 해도 된다. 즉, 제2 속도로 감속한 후에, 흡착 패드(11)를 워크(P)에 소정의 힘으로 압박할 때까지의 시간(T)이 미리 정한 설정 시간 범위(t1≤t≤t2) 내로 되도록, FL 모드 개시 위치(FL2POSMAIN2)를 변경하도록 해도 된다.
구체적으로는, 속도 전환 위치 결정부(210)는 측정한 시간(T)이 시간(t2)보다 클 때(T＞t2), 택트 타임 단축을 위해, 스텝 S110에서 산출한 FL 모드 개시 위치(FL2POSMAIN2)를 워크(P) 근방으로 미소 거리 ΔP만큼 변경한다. 또한, 시간(T)이 시간(t1)보다 작을 때(T＜t1), 흡착 패드(11)와 워크(P)의 충돌을 피하기 위해, 스텝 S110에서 산출한 FL 모드 개시 위치(FL2POSMAIN2)를 원점 근방으로 미소 거리 ΔP만큼 변경한다. 여기서, 미소 거리 ΔP는, 리니어 모터(10)의 위치 제어의 분해능에 따라 미리 정한 거리이다. 또한, 설정 시간 범위(t1≤t≤t2)는 리니어 모터(10)의 특성과, 워크(P)의 높이의 편차에 따라 정한다.
이에 의해, 워크(P)나 프린트 기판(B)의 파손을 방지하면서, 택트 타임을 더욱 단축하여, 생산 효율을 향상시킬 수 있다.
(변형예)
상술한 실시 형태에서는, 초기 전환 위치(FL2POSSUB)를 속도 전환 위치 결정부(210)가 미리 기억하고 있는 구성에 대해 설명하였다. 그러나 부품 설치 장치(1)가 이하에 설명하는 바와 같이 동작하여, 초기 전환 위치(FL2POSSUB)를 취득하도록 해도 된다.
도 23은, 부품 설치 장치(1)가 초기 전환 위치를 취득하는 동작을 나타내는 흐름도이다. 초기 전환 위치의 취득을 지시하는 지령이 외부로부터 제어부(20)에 입력되면, 제어부(20)는 흡착 패드(11)를 원점으로 이동시키는 원점 복귀를 행한다(스텝 S301).
위치 판정부(211)는 제2 속도 지령(FL2SPD)을 스위치부(202)에 선택시킴과 함께, 스위치부(204)에 제한 전류 지령을 선택시키고(스텝 S302), 리니어 모터(10)의 로드(101)를 프린트 기판(B) 또는 워크(P)를 향하여(CW 방향으로) 이동시킨다(스텝 S303).
위치 판정부(211)는 변류기(207)가 측정한 전류값이 전류 제한값(FL2I) 이상인지의 여부를 판정하고8스텝 S304), 전류값이 전류 제한값(FL2I)에 도달할 때까지 대기한다(스텝 S304:아니오).
스텝 S304에 있어서, 전류값이 전류 제한값(FL2I)에 도달하고, 측정한 전류가 전류 제한값(FL2I) 이상이라고 판정하면(스텝 S304:예), 속도 전환 위치 결정부(210)는 현재의 흡착 패드(11)의 위치로부터 원점까지의 사이의 거리(FLPOS)에 기초하여, 초기 전환 위치(FL2POSSUB)를 산출하여 취득한다(스텝 S305).
예를 들어, 「원점까지의 거리(FLPOS)/2」, 즉 원점 복귀의 이후에 이동한 거리의 절반의 위치를 초기 전환 위치(FL2POSSUB)로 한다. 이때, 속도 전환 위치 결정부(210)는 속도 전환 위치(FL3POS)에 「원점까지의 거리(FLPOS)/2」를 설정해도 된다.
또한, 원점까지의 거리(FLPOS)와, 제1 속도로부터 제2 속도로의 감속에 필요로 하는 거리에 기초하여, 초기 전환 위치(FL2POSSUB)를 산출하도록 해도 된다.
위치 판정부(211)는 속도 전환 위치 결정부(210)가 초기 전환 위치(FL2POSSUB)를 취득하면, 제3 속도 지령(FL3SPD)을 스위치부(202)에 선택시킴과 함께, 스위치부(204)에 제한 전류 지령을 선택시켜(스텝 S306), 로드(101)를 원점을 향하여(CCW 방향으로) 원점까지 이동시키고(스텝 S307), 흡착 패드(11)가 원점에 도달하면 리니어 모터(10)를 정지시켜 처리를 종료한다.
도 24는, 도 23의 스텝 S302로부터 스텝 S304까지의 동작에 있어서의 속도 및 전류의 변화를 나타내는 파형도이다. 도 24에 있어서, 종축은 흡착 패드(11)의 위치를 나타내고 있다.
제어부(20)는 초기 전환 위치의 취득을 지시하는 지령이 입력되면, 흡착 패드(11)를 제2 속도(FL2SPD)로 워크(P)를 향하여 이동시킨다. 제어부(20)는 흡착 패드(11)가 워크(P)에 압박 접촉되었을 때에 리니어 모터(10)에 흐르는 전류의 변화를 검출하고, 워크(P)의 압박 접촉면의 위치(FLPOS)를 취득한다. 제어부(20)는 압박 접촉면의 위치(FLPOS)에 기초하여, 초기 전환 위치(FL2POSSUB)를 취득한다.
변형예에 있어서의 부품 설치 장치(1)는 상술한 바와 같이, 초기 전환 위치(FL2POSSUB)를 취득함으로써, 유저가 초기 전환 위치(FL2POSSUB)를 설정하는 수고 및 시간을 줄일 수 있다. 예를 들어, 워크(P)의 크기가 빈번하게 바뀌거나, 기판(B)의 위치가 바뀌는 경우에 있어서는, 유저가 초기 전환 위치(FL2POSSUB)를 설정할 필요가 없어지므로, 워크(P)를 기판(B)에 설치하는 행정에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 속도 전환 위치(FL3POS)를 FL 모드 개시 위치(FL2POSMAIN2)와 동일하게 해도 된다. 또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 리니어 모터(10)의 로드(101)를 원점을 향하여(CCW 방향으로) 이동시킬 때, 제3 속도 지령을 사용하지 않고, 제4 속도 지령을 사용하여 이동시키도록 해도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 리니어 모터(10)의 로드(101)에 흡착 패드(11)를 설치하지 않고, 로드(101)가 상하로 이동함으로써 워크(P)에 대해 압박을 가하는 동작을 행하도록 해도 된다. 즉, 부품 설치 장치(1)를 워크(P)에 대해 가압을 행하는 리니어 모터 장치로서 사용하도록 해도 된다.
또한, 본 발명에 기재된 가압 대상물은 실시 형태에 있어서의 워크(P)에 대응한다. 또한, 본 발명에 기재된 감속 개시 위치는 실시 형태에 있어서의 FL 모드 개시 위치에 대응한다.
상술한 제어부(20)는 내부에, 컴퓨터 시스템을 갖고 있어도 된다. 그 경우, 상술한 위치 제어부(201), 스위치부(202), 속도 제어부(203), 스위치부(204), 전류 제어부(205), 속도 산출부(208), 위치 산출부(209), 속도 전환 위치 결정부(210), 위치 판정부(211) 및 완료 신호 생성부(212)가 행하는 처리의 과정은, 프로그램의 형식으로 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기억되어 있고, 이 프로그램을 컴퓨터가 판독하여 실행함으로써, 각 기능부의 처리가 행해지게 된다. 여기서 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체라 함은, 자기 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, DVD-ROM, 반도체 메모리 등을 말한다. 또한, 이 컴퓨터 프로그램을 통신 회선에 의해 컴퓨터에 배신하고, 이 배신을 받은 컴퓨터가 당해 프로그램을 실행하도록 해도 된다.
본 발명에 의하면, 모터를 사용하여 대상물에 대해 가압을 행할 때에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.
1 : 부품 설치 장치
10 : 리니어 모터
11 : 흡착 패드
20 : 제어부
210 : 속도 전환 위치 결정부
211 : 위치 판정부

Claims (7)

  1. 리니어 모터와, 상기 리니어 모터에 구비되어 있는 가동자를 이동시켜 가압 대상물에 압력을 가하는 제어부를 구비하는 리니어 모터 장치이며,
    상기 제어부는,
    상기 가동자가 이동하는 속도를 제1 속도로부터, 상기 제1 속도보다 느린 제2 속도이며 상기 가동자가 상기 가압 대상물에 접촉하였을 때에 상기 가압 대상물에 가하는 압력이 소정의 압력 이하로 되는 제2 속도로 감속할 때에 필요로 하는 거리와, 상기 가압 대상물에 대해 가압을 개시하는 위치에 기초하여, 상기 가동자가 이동하는 속도를 상기 제1 속도로부터 상기 제2 속도로의 감속을 개시시키는 위치인 감속 개시 위치를 산출하는 속도 전환 위치 결정부와,
    상기 가동자를 소정의 위치로부터 상기 가압 대상물을 향하여 이동시킬 때, 상기 리니어 모터의 가동자를 상기 제1 속도로 구동시키고, 상기 가동자가 상기 감속 개시 위치에 도달하면, 상기 가동자를 상기 제2 속도로 이동시키는 위치 판정부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는, 리니어 모터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감속 개시 위치는, 상기 가동자가 상기 가압 대상물에 접하는 위치로부터, 적어도 상기 감속할 때에 필요로 하는 거리를 두는 위치인 것을 특징으로 하는, 리니어 모터 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 속도 전환 위치 결정부는,
    상기 가동자의 속도가 상기 제2 속도로 된 후에, 상기 가압 대상물을 소정의 힘으로 압박할 때까지의 시간이 미리 정한 설정 시간 범위 내로 되도록 미리 정해진 미소 거리로 상기 감속 개시 위치를 변경하는 것을 특징으로 하는, 리니어 모터 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가압 대상물이 복수의 종류로 이루어지는 경우,
    상기 속도 전환 위치 결정부는,
    상기 가압 대상물의 종류가 바뀔 때마다, 상기 감속 개시 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는, 리니어 모터 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 속도 전환 위치 결정부는,
    상기 제2 속도로 상기 소정의 위치로부터 상기 가압 대상물을 향하여 상기 가동자를 이동시키고, 상기 리니어 모터에 흐르는 전류의 변화에 기초하여 상기 가압 대상물에 대해 가압을 개시하는 위치를 검출하고,
    검출한 상기 가압 대상물에 대해 가압을 개시하는 위치에 기초하여 상기 감속 개시 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는, 리니어 모터 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가동자에 설치되고, 상기 가압 대상물을 흡착 유지하는 흡착 패드를 더 구비하고,
    상기 속도 전환 위치 결정부는,
    상기 가동자를 제1 속도로부터, 상기 제1 속도보다 느린 제2 속도이며 상기 가동자가 가압 대상물에 가하는 압력이 소정의 압력 이하로 되는 제2 속도로 감속할 때에 필요로 하는 거리와, 상기 흡착 패드가 상기 가압 대상물에 접하는 위치에 기초하여, 상기 감속 개시 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는, 리니어 모터 장치.
  7. 리니어 모터와, 상기 리니어 모터에 구비되어 있는 가동자를 이동시켜 가압 대상물에 압력을 가하는 제어부를 구비하는 리니어 모터 장치에 있어서의 제어 방법이며,
    상기 가동자가 이동하는 속도를 제1 속도로부터, 상기 제1 속도보다 느린 제2 속도이며 상기 가동자가 상기 가압 대상물에 접촉하였을 때에 상기 가압 대상물에 가하는 압력이 소정의 압력 이하로 되는 제2 속도로 감속할 때에 필요로 하는 거리와, 상기 가압 대상물에 대해 가압을 개시하는 위치에 기초하여, 상기 가동자가 이동하는 속도를 상기 제1 속도로부터 상기 제2 속도로의 감속을 개시시키는 위치인 감속 개시 위치를 산출하는 속도 전환 위치 결정 스텝과,
    상기 가동자를 소정의 위치로부터 상기 가압 대상물을 향하여 이동시킬 때, 상기 리니어 모터의 가동자를 상기 제1 속도로 구동시키고, 상기 가동자가 상기 감속 개시 위치에 도달하면, 상기 가동자를 상기 제2 속도로 이동시키는 위치 판정 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는, 제어 방법.
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