WO2023089737A1 - リニアモータ、実装関連装置及びリニアモータの制御方法 - Google Patents

リニアモータ、実装関連装置及びリニアモータの制御方法 Download PDF

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WO2023089737A1
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linear motor
mover
mounting
driving force
stator member
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壮志 野村
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株式会社Fuji
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/06—Linear motors

Definitions

  • This specification discloses a linear motor, mounting-related devices, and a linear motor control method.
  • the temperature of the motor coil in the motor is calculated based on the temperature measured by the temperature sensor that measures the temperature in the device, and this temperature is less than a predetermined reference temperature.
  • a proposal has been made to connect an inverter that supplies electric power to a motor and a power supply in such a case, and to cut off the inverter and the power supply when the temperature is equal to or higher than a reference temperature (see, for example, Patent Document 1). .
  • the cooling period can be shortened by setting the cooling period according to the state of the motor.
  • the present disclosure has been made in view of such problems, and has a main purpose of providing a linear motor, a mounting-related device, and a linear motor control method that can obtain a more appropriate driving force.
  • linear motor, mounting-related device, and linear motor control method disclosed in this specification employ the following means in order to achieve the above main objectives.
  • the linear motor of the present disclosure is a stator member including a stator; a mover that moves while being guided by the stator member; a detection unit that detects the state of the stator member; a control unit that controls the driving force of the mover in consideration of the detection value of the detection unit; is provided.
  • the driving force of the mover is controlled in consideration of the detection value of the detection unit that detects the state of the stator member.
  • the driving force may decrease due to thermal demagnetization, but in this linear motor, a more appropriate driving force can be obtained by taking into account the state of the stator member. be able to.
  • FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing an example of a mounting system 10;
  • FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of a mounting section 20;
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of a linear motor 30;
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of correction information 53 stored in a storage unit 52;
  • 4 is a flowchart showing an example of a control processing routine;
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of another correction information 53B stored in a storage unit 52;
  • FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing an example of a mounting system 10 according to the present disclosure.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the outline of the configuration of the mounting section 20.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the outline of the configuration of the linear motor 30.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the correction information 53 stored in the storage unit 52.
  • FIG. 4A is a diagram showing the relationship between the detected temperature (° C.) and the current correction value (A)
  • FIG. 4B is the detected magnetic flux (Wb ) and the current correction value (A)
  • FIG. 4A is a diagram showing the relationship between the detected temperature (° C.) and the current correction value (A)
  • FIG. 4B is the detected magnetic flux (Wb ) and the current correction value (A)
  • FIG. 4C is the relationship diagram between the detected temperature (° C.) and the torque constant correction value (N/A), and FIG. 4D is the detected magnetic flux (Wb) and the torque constant correction value ( N/A) is a relationship diagram.
  • the left-right direction (X-axis), the front-rear direction (Y-axis), and the up-down direction (Z-axis) are as shown in FIGS.
  • the mounting system 10 is configured, for example, as a production line in which mounting apparatuses 15 for placing components P on a board S as an object to be processed are arranged in the direction in which the board S is conveyed.
  • the object to be processed is described as a substrate S, but there is no particular limitation as long as it is an object on which components are mounted, and a three-dimensional base material may be used.
  • the mounting system 10 includes a printing device 11, a printing inspection device 12, a mounting device 15, a mounting inspection device 16, a loader 18, and a reflow device (not shown). there is
  • the printing device 11 is a device that prints a viscous fluid such as solder paste on the substrate S.
  • the printing device 11 includes a drive unit that raises and lowers a squeegee that prints solder, and a drive unit that slides the squeegee in the printing direction.
  • the print inspection device 12 is a device that inspects the printed solder and the state of the substrate S.
  • FIG. The print inspection apparatus 12 includes a drive unit that moves an imaging unit that captures an image in the XY directions.
  • the mounting device 15 is a device that picks up the component P and places it on the substrate S.
  • the mounting apparatus 15 includes a mounting section 20 and a component supply section 21, as shown in FIG.
  • the mounting section 20 includes a mounting head 22 and a picking member 23 .
  • the mounting head 22 is moved in the XY directions by the drive section.
  • the picking member 23 is a nozzle or the like for picking the part P, and is moved up and down along the Z-axis by a linear motor 30 as a drive unit.
  • the mounting inspection device 16 is a device for inspecting the state of the component P arranged on the board S.
  • FIG. The mounting inspection apparatus 16 includes a driving section that moves an imaging section that captures an image in the XY directions.
  • the loader 18 is a mobile work device that automatically replaces feeders, and is moved along an X-axis rail 19 on the front of the mounting system 10 by a drive unit.
  • the loader 18 has a driving section that clamps the feeder and moves it in the front-rear direction, and a driving section that moves the feeder in the vertical direction.
  • the reflow device is a device that reflows the board S on which the solder is printed and the parts P are arranged.
  • the linear motor 30 may be used as a drive unit for any device of the mounting system 10 described above. Here, the case where the linear motor 30 is a drive unit that drives the picking member 23 up and down will be mainly described.
  • the linear motor 30 is configured as a shaft linear motor, which is a drive unit that drives the mover 35 along the shaft 31 in a predetermined driving direction.
  • the linear motor 30 includes a shaft 31, a mover 35, a control section 50, a servo amplifier 51, and a storage section 52, as shown in FIG.
  • FIG. 3 shows the driving direction of the linear motor 30 horizontally.
  • the shaft 31 is a stator member including the stator 32. This shaft 31 also functions as a guide that guides the mover 35 in a predetermined driving direction.
  • the shaft 31 includes a force control region A that requires a large load in a predetermined driving direction and a normal control region B that requires a small load relative to the force control region A.
  • the force control area A is included in the lower end area of the shaft 31 that biases and holds the picking member 23 in a downwardly pressed state. Note that the force control area A is not limited to the end portion of the stator member as long as it is an area requiring force control, and can be an arbitrary area such as the central portion.
  • the shaft 31 is a columnar member having a cavity in its central axis, and the detecting section 33 is arranged inside.
  • a detection wiring inserted into the cavity is connected to the detection section 33 , and the detection wiring is connected to the control section 50 .
  • the detection unit 33 may be one or more of a temperature sensor and a magnetic sensor.
  • the detector 33 is arranged at a position where the force control region A of the shaft 31 is detected.
  • the detector 33 may detect the state of the shaft 31 as a stator member, or may detect the state of the stator 32 . Further, one detection unit 33 may be arranged inside the shaft 31, or two or more may be arranged.
  • the detection unit 33 is a temperature sensor arranged in the force control area A, and detects the temperature of the shaft 31 in the force control area A.
  • the mover 35 is a member that is engaged with or disposed on a driven object and guided by the shaft 31 to move along the driving direction.
  • the mover 35 has a coil 40 inside the case.
  • the coil 40 is supplied with power from the servo amplifier 51 via wiring and works as an electromagnet.
  • the wiring 46 includes power supply wiring, ground wiring, and the like connected to the coil 40, and is drawn out from the mover 35 to the outside.
  • a power supply wiring of the wiring 46 is connected to the servo amplifier 51 .
  • the wiring 46 is guided by a guide member (not shown) so that the movement of the mover 35 is not hindered.
  • the control unit 50 is configured as a controller centering on the CPU, and controls the entire device of the linear motor 30. This control unit 50 acquires a control command from the control device of the mounting device 15, which is a higher order, and operates based on this control command.
  • the control unit 50 outputs a control signal to the servo amplifier 51 and inputs a detection signal from the detection unit 33 .
  • the servo amplifier 51 is a driving device that outputs driving power to the coil 40 based on a control signal from the control section 50 .
  • the servo amplifier 51 may, for example, obtain information on the current position from the encoder of the mover 35 and output drive power required for movement to the target position based on this information.
  • the storage unit 52 stores various data including processing programs, such as flash memory.
  • the storage unit 52 stores correction information 53 used when correcting the power supplied to the mover 35 .
  • the correction information 53 includes a correspondence relationship that associates the state of the stator 32 and stator members with the correction value of the driving force of the mover 35 .
  • the correction information 53 may define a current correction value such that the higher the temperature detected by the detection unit 33, which is a temperature sensor, the greater the driving force.
  • the correction information 53 may define a current correction value such that the smaller the magnetic flux detected by the detection unit 33, which is a magnetic sensor, the larger the driving force.
  • FIG. 4A the correction information 53 may define a current correction value such that the higher the temperature detected by the detection unit 33, which is a temperature sensor, the greater the driving force.
  • the correction information 53 may define a current correction value such that the smaller the magnetic flux detected by the detection unit 33, which is a magnetic sensor, the larger the driving force.
  • the correction information 53 may define the torque constant correction value so that the higher the temperature detected by the detection unit 33, which is a temperature sensor, the greater the driving force. .
  • the correction information 53 may define the torque constant correction value so that the smaller the magnetic flux detected by the detection unit 33, which is a magnetic sensor, the larger the driving force.
  • the linear motor 30 one of the correspondence relationships described above may be adopted according to the type of the detection unit 33 .
  • the coil 40 may generate heat as the mover 35 is driven, and the heat may transfer to raise the temperature of the shaft 31.
  • heat generation of the coil 40 and demagnetization caused by the heat generation are detected by arranging a detection unit 33 for detecting the state of the shaft 31 therein.
  • the printing apparatus 11 brings the substrate S into contact with the screen mask M, lowers the squeegee by the drive unit and slides it forward and backward, and prints the solder paste on the substrate S. .
  • the printing apparatus 11 drives the squeegee upward by the driving unit to carry out the substrate S out of the apparatus.
  • the print inspection device 12 carries in the printed substrate S, moves the imaging unit by the drive unit, performs imaging processing of the substrate S by the imaging unit, inspects the printed pattern by image processing, and inspects the substrate S. Carry it outside.
  • the mounting apparatus 15 carries in the board S after inspection, moves the mounting head 22 onto the component supply section 21 , descends the picking member 23 to pick up the component P, and then moves the mounting head 22 onto the board S. Then, the component P is placed at a predetermined position on the board S. When the placement of the components P is completed, the mounting device 15 unloads the board S from the device.
  • the mounting inspection apparatus 16 carries in the substrate S on which the components P are arranged, moves the imaging unit by the driving unit, performs imaging processing of the substrate S by the imaging unit, and inspects the arrangement state of the components P by image processing. , the substrate S is carried out of the apparatus.
  • the production of the substrate S which is the object to be processed, is executed by driving each driving unit of each device.
  • a linear motor 30 is used for one or more driving units of each device, and the drive control of the linear motor 30 is related to the mounting process of arranging the component P on the substrate S as the object to be processed. implementation-related processing is executed.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of a control processing routine executed by the controller 50 of the linear motor 30. As shown in FIG. This routine is stored in the storage unit 52 and executed after the linear motor 30 is started. When this routine is started, the controller 50 determines whether or not the mover 35 is within the force control region A (S100). The control unit 50 acquires the position of the mover 35 on the shaft 31 based on the value of an encoder (not shown) or the like.
  • the controller 50 executes standard drive processing (S110).
  • S110 standard drive processing
  • a control command is output to the servo amplifier 51 so as to supply the coil 40 with electric power necessary for moving the mover 35 to the target position.
  • the servo amplifier 51 receiving this outputs drive power to the coil 40 based on the content of the control command.
  • the control unit 50 acquires the detection value from the detection unit 33 (S120), and determines whether the acquired detection value is within the standard range. (S130).
  • the standard range is set to a standard temperature range in which the linear motor 30 can operate without output correction or the like.
  • the control unit 50 acquires a correction value corresponding to the detected temperature, which is the acquired detected value, using the correction information 53 (S160), and performs drive processing in consideration of this correction value. Execute (S170).
  • the control unit 50 may acquire, for example, a current correction value (FIG. 4A) for correcting the current value to be output, or a torque constant correction value (FIG.
  • a control command is output to the servo amplifier 51 so as to supply to the coil 40 output power obtained by adding a correction value to the power necessary for moving the mover 35 to the target position.
  • the servo amplifier 51 which received this outputs output electric power to the coil 40 based on the content of the control command.
  • the control unit 50 determines whether the detected value is within the allowable range in which the mover 35 can be driven (S140).
  • This allowable range is empirically determined to be a warning condition range outside the standard range but below the condition range (eg, temperature range) of the shaft 31 that should be stopped immediately.
  • the controller 50 outputs a warning that the temperature of the coil 40 exceeds the standard range to the controller of the mounting device 15, and executes the processing from S160.
  • the control device of the mounting device 15 acquires the warning, it causes the operation panel to display and output the content of the warning as a warning screen. The operator confirms this warning screen and grasps that the temperature of the linear motor 30 is rising.
  • the control unit 50 assumes that the coil 40 is in an overheated state, suspends power supply to the coil 40, cools the coil 40, and temporarily operates the linear motor 30.
  • Information to the effect that it has stopped is output to the control device of the mounting device 15 (S180).
  • the control device of the mounting device 15 acquires the temporary stop information, it causes the operation panel to display and output the content as a temporary stop screen. The operator confirms this temporary stop screen and grasps that the linear motor 30 is in an overheated state. After the linear motor 30 is temporarily stopped at S180, when the coil 40 is cooled, the detected value becomes within the allowable range at S140, and the driving process is restarted.
  • the control unit 50 determines whether or not the processing of the linear motor 30 is completely finished based on whether or not the production is completed (S190), If the production has not been completed, the process from S100 onwards is executed. On the other hand, when the production is completed in S190, the control section 50 terminates this routine. As described above, in the force control region A, the linear motor 30 can be driven more accurately and safely while correcting the driving force based on the detection value of the detection unit 33 and preventing overheating.
  • the shaft 31 corresponds to the stator member
  • the stator 32 corresponds to the stator
  • the mover 35 corresponds to the mover
  • the detection unit 33 corresponds to the detection unit
  • the control unit 50 corresponds to the control unit.
  • the printing device 11, the print inspection device 12, the mounting device 15, the mounting inspection device 16, the loader 18, and the reflow device correspond to mounting-related devices.
  • an example of the linear motor control method of the present disclosure is also clarified by describing the operation of the mounting system 10 .
  • the linear motor 30 described above includes a shaft 31 as a stator member including a stator 32, a mover 35 that is guided by the shaft 31 and moved, and a detector 33 that detects the state of the shaft 31 including the stator 32. and a control unit 50 that controls the driving force of the mover 35 in consideration of the detection value of the detection unit 33 .
  • the driving force of the mover 35 is controlled in consideration of the detected value of the detector 33 that detects the state of the shaft 31 .
  • the driving force may decrease due to thermal demagnetization. , a more appropriate driving force can be obtained.
  • the detection unit 33 is arranged at a position for detecting the force control area A of the shaft 31, and the control unit 50 controls the mover 35 in consideration of the detection value of the detection unit 33 in the force control area A. Therefore, in the linear motor 30, a more appropriate driving force can be obtained in the force control region A that requires driving force.
  • the detection unit 33 is a temperature sensor, and the control unit 50 controls the mover 35 so that the higher the temperature detected by the temperature sensor, the greater the driving force. With this linear motor 30, for example, a more appropriate driving force can be obtained in a temperature state in which the driving force changes, such as thermal demagnetization.
  • the stator member is the shaft 31 and the detector 33 is arranged inside the shaft, the linear motor 30 can obtain a more appropriate driving force in the structure of the shaft linear motor. .
  • the control method of the linear motor 30 is a control method of the linear motor 30 including the shaft 31 as a stator member including the stator 32 and the mover 35 guided by the shaft 31 to move, It includes a detection step of detecting the state of the shaft 31 (S120) and a step of controlling the driving force of the mover 35 in consideration of the detected value in the detection step (S170). In this control method of the linear motor 30, by considering the state of the shaft 31, a more appropriate driving force can be obtained.
  • linear motor, mounting-related device, and linear motor control method of the present disclosure are not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms as long as they fall within the technical scope of the present disclosure. Not even.
  • the detection unit 33 is mainly described as a temperature sensor, but it is not particularly limited to this, and the detection unit 33 may be a magnetic sensor.
  • the control unit 50 may control the mover 35 so that the smaller the magnetic flux detected by the magnetic sensor, the larger the driving force.
  • the linear motor 30 may be provided with a temperature sensor and a magnetic sensor.
  • the control unit 50 may give priority to the detected value to be corrected more greatly.
  • the control unit 50 may use the temperature sensor as the suspension condition and the magnetic sensor to correct the power supply. The greater the number and types of detection units 33, the finer the correction control can be executed.
  • the correction information 53 controls the mover 35 using a correction value that increases the driving force as the temperature detected by the temperature sensor increases.
  • the present invention is not particularly limited to this.
  • the mover 35 is controlled using a correction value that increases the driving force as the magnetic flux detected from the magnetic sensor decreases, but the present invention is not limited to this.
  • 6A and 6B are explanatory diagrams showing an example of another correction information 53B stored in the storage unit 52.
  • FIG. 6A is a diagram showing the relationship between the detected temperature and the current correction value
  • FIG. 6B is a diagram showing the relationship between the detected magnetic flux and the current correction value.
  • FIG. 6C is a relational diagram between detected temperature and supplied power (W), and FIG.
  • 4D is a relational diagram between detected magnetic flux (Wb) and supplied power (W).
  • the controller 50 may control the mover 35 so that the higher the temperature detected by the temperature sensor, the greater the driving force. That is, the correction value may include a region where the driving force does not change or a region where the driving force is reduced. As for this correction value, as a whole, the higher the detected temperature, the larger the driving force that can be used to drive the mover 35 .
  • FIG. 6B using a magnetic sensor is also equivalent.
  • the correction value is used to control the driving force of the mover 35, but the present invention is not limited to this. may be obtained to control the mover 35 . Also in this linear motor 30, a more appropriate driving force can be obtained by considering the state of the shaft 31 as a stator member.
  • the detection unit 33 is arranged in the force control region A of the shaft 31, but the present invention is not particularly limited to this, and the detection unit 33 is also arranged in the normal control region B, In B, the mover 35 may be controlled in consideration of the detected value. Also in this linear motor 30, a more appropriate driving force can be obtained by considering the temperature state or magnetic flux state of the shaft 31 as a stator member.
  • the linear motor 30 is used as the drive unit of the mounting unit 20, but is not limited to this, and may be used as any drive unit of the mounting device 15. It may be used for any drive unit of any device included in the mounting system 10 .
  • the linear motor 30 may be used as a driving unit of a machine tool that performs various processing operations other than the mounting system 10 or a manufacturing apparatus such as a 3D printer.
  • the linear motor 30 was described as a shaft linear motor having a stator member including the stator 32 as the shaft 31, but the stator member is not particularly limited to a shaft-shaped one.
  • the linear motor may be a linear motor having a long flat plate-shaped stator member, or may be a linear motor having a long flat plate-shaped stator member sandwiched from both ends of the mover 35 .
  • the present disclosure has been described by applying it to the form of the linear motor 30, but the present disclosure may be applied to a method for manufacturing an object to be processed, or a program for causing a computer to execute each step of this manufacturing method.
  • the present disclosure has been described as the form of the linear motor 30 and the method of manufacturing the object to be processed, the invention is not particularly limited to this, and the mover 35 can or a program for causing a computer to execute each step of this control method.
  • various aspects of the linear motor 30 described above may be adopted, and steps for realizing each function of the linear motor 30 described above may be added. Also in this control method, a more appropriate driving force can be obtained by considering the state of the stator member.
  • the present disclosure can be used in the technical field of devices having drive units.

Landscapes

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Abstract

リニアモータは、固定子を含む固定子部材と、固定子部材に導かれて移動する可動子と、固定子部材の状態を検出する検出部と、検出部の検出値を加味して可動子の駆動力を制御する制御部と、を備える。

Description

リニアモータ、実装関連装置及びリニアモータの制御方法
　本明細書では、リニアモータ、実装関連装置及びリニアモータの制御方法を開示する。
　従来、例えば、モータ制御装置としては、自装置内の温度を測定する温度センサが測定した温度に基づいてモータ内のモータコイルの温度を算出し、この温度が予め定められた基準温度未満である場合にはモータに電力を供給するインバータと電源とを接続し、この温度が基準温度以上である場合にはインバータと電源とを遮断するものが提案されている（例えば、特許文献１など参照）。この装置では、モータの状態に応じて冷却期間を設定して冷却期間を短縮させることができる、としている。
国際公開２０１３／１８７９８５号
　ところで、駆動装置としては、固定子に導かれて可動子が移動するリニアモータがある。このリニアモータでは、駆動を継続することによって、部材が過熱し、所望の出力が得られなくなることがあった。上述した特許文献１では、モータ制御装置の内部の温度に応じて、インバータと電源とを切断するが、このような出力低下は考慮されていなかった。このように、リニアモータにおいて、より適正な駆動力を得ることが求められていた。
　本開示は、このような課題に鑑みなされたものであり、より適正な駆動力を得ることができるリニアモータ、実装関連装置及びリニアモータの制御方法を提供することを主目的とする。
　本明細書で開示するリニアモータ、実装関連装置及びリニアモータの制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
　本開示のリニアモータは、
　固定子を含む固定子部材と、
　前記固定子部材に導かれて移動する可動子と、
　前記固定子部材の状態を検出する検出部と、
　前記検出部の検出値を加味して前記可動子の駆動力を制御する制御部と、
　を備えたものである。
　このリニアモータでは、固定子部材の状態を検出する検出部の検出値を加味して可動子の駆動力を制御する。リニアモータでは、駆動時に温度上昇などがあると熱的減磁により駆動力が低下することがあるが、このリニアモータでは、固定子部材の状態を加味することによって、より適正な駆動力を得ることができる。
実装システム１０の一例を示す概略説明図。 実装部２０の構成の概略を示す説明図。 リニアモータ３０の構成の概略を示す説明図。 記憶部５２に記憶された補正情報５３の一例を示す説明図。 制御処理ルーチンの一例を示すフローチャート。 記憶部５２に記憶された別の補正情報５３Ｂの一例を示す説明図。
　本実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本開示である実装システム１０の一例を示す概略説明図である。図２は、実装部２０の構成の概略を示す説明図である。図３は、リニアモータ３０の構成の概略を示す説明図である。図４は、記憶部５２に記憶された補正情報５３の一例を示す説明図であり、図４Ａが検出温度（℃）と電流補正値（Ａ）との関係図、図４Ｂが検出磁束（Ｗｂ）と電流補正値（Ａ）との関係図、図４Ｃが検出温度（℃）とトルク定数補正値（Ｎ／Ａ）との関係図、図４Ｄが検出磁束（Ｗｂ）とトルク定数補正値（Ｎ／Ａ）との関係図である。なお、本実施形態において、左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）は、図１、２に示した通りとする。
　実装システム１０は、例えば、処理対象物としての基板Ｓに部品Ｐを配置する実装装置１５が基板Ｓの搬送方向に配列された生産ラインとして構成されている。ここでは、処理対象物を基板Ｓとして説明するが、部品を実装するものであれば特に限定されず、３次元形状の基材としてもよい。この実装システム１０は、図１に示すように、印刷装置１１と、印刷検査装置１２と、実装装置１５と、実装検査装置１６と、ローダ１８と、図示しないリフロー装置とを含んで構成されている。
　印刷装置１１は、基板Ｓにはんだペーストなどの粘性流体を印刷する装置である。印刷装置１１は、はんだを印刷するスキージを昇降する駆動部と、スキージを印刷方向へスライドさせる駆動部とを備える。印刷検査装置１２は、印刷されたはんだや基板Ｓの状態を検査する装置である。印刷検査装置１２は、画像を撮像する撮像部をＸＹ方向へ移動する駆動部を備える。実装装置１５は、部品Ｐを採取して基板Ｓへ配置する装置である。実装装置１５は、図２に示すように、実装部２０と、部品供給部２１とを備える。実装部２０は、実装ヘッド２２と、採取部材２３とを備える。実装ヘッド２２は、駆動部によってＸＹ方向へ移動する。採取部材２３は、部品Ｐを採取するノズルなどであり、駆動部としてのリニアモータ３０によりＺ軸に沿って昇降する。実装検査装置１６は、基板Ｓに配置された部品Ｐの状態を検査する装置である。実装検査装置１６は、画像を撮像する撮像部をＸＹ方向へ移動する駆動部を備える。ローダ１８は、フィーダを自動交換する移動型作業装置であり、実装システム１０の正面のＸ軸レール１９に沿って駆動部により移動する。ローダ１８は、フィーダをクランプして前後方向に移動させる駆動部と、フィーダを上下方向に移動させる駆動部とを有している。リフロー装置は、はんだが印刷され部品Ｐを配置した基板Ｓをリフローする装置である。リニアモータ３０は、上述した実装システム１０のいずれかの装置の駆動部として利用されるものとしてもよい。ここでは、リニアモータ３０が採取部材２３の昇降を駆動する駆動部である場合を主として説明する。
　リニアモータ３０は、可動子３５をシャフト３１に沿った所定の駆動方向へ駆動する駆動部であるシャフトリニアモータとして構成されている。リニアモータ３０は、図３に示す様に、シャフト３１と、可動子３５と、制御部５０と、サーボアンプ５１と、記憶部５２とを備えている。なお、リニアモータ３０は、採取部材２３を上下方向へ移動する駆動装置であるが、図３では、リニアモータ３０の駆動方向を横向きに示した。
　シャフト３１は、固定子３２を含んで構成される固定子部材である。このシャフト３１は、可動子３５を所定の駆動方向へ導くガイドとしても機能する。シャフト３１には、所定の駆動方向への大きい負荷を要する力制御領域Ａと、力制御領域Ａに対して要求される負荷が小さい通常制御領域Ｂとが含まれている。リニアモータ３０では、採取部材２３を下方へ押し下げた状態で付勢保持するシャフト３１の下端領域に力制御領域Ａが含まれる。なお、力制御領域Ａは、力制御を要する領域であれば固定子部材の端部に限られず、中央部など任意の領域とすることができる。
　このシャフト３１は、中心軸に空洞を有する円柱状の部材であり、その内部に検出部３３が配設されている。検出部３３には、空洞に挿入された検出配線が接続されており、この検出配線は、制御部５０へ接続されている。検出部３３は、温度センサ及び磁気センサのうち１以上であるものとしてもよい。検出部３３は、シャフト３１の力制御領域Ａを検出する位置に配設されている。この検出部３３は、固定子部材としてのシャフト３１の状態を検出するものとしてもよいし、固定子３２の状態を検出するものとしてもよい。また、検出部３３は、シャフト３１の内部に１つ配設されていてもよいし、２つ以上が配設されていてもよい。検出部３３は、シャフト３１に複数が配設される場合、単一種別のセンサ（例えば温度センサ）としてもよいし、複数種別のセンサ（例えば、温度センサと磁気センサ）としてもよい。ここでは、検出部３３は、力制御領域Ａに配設された温度センサであり、力制御領域Ａのシャフト３１の温度を検出するものとする。
　可動子３５は、駆動対象に係合又は配設され、シャフト３１に導かれて駆動方向に沿って移動する部材である。可動子３５は、ケースの内部にコイル４０を備える。コイル４０は、配線を介してサーボアンプ５１から電力を供給され、電磁石として働く。配線４６は、コイル４０に接続された電力供給配線やアース配線などを含み、可動子３５から外部へ引き出されている。配線４６の電力供給配線は、サーボアンプ５１に接続されている。配線４６は、可動子３５の移動に支障がないよう、図示しないガイド部材にガイドされている。
　制御部５０は、ＣＰＵを中心とするコントローラとして構成されており、リニアモータ３０の装置全体の制御を司る。この制御部５０は、より上位である実装装置１５の制御装置から制御指令を取得し、この制御指令に基づいて動作する。制御部５０は、サーボアンプ５１へ制御信号を出力する一方、検出部３３からの検出信号を入力する。サーボアンプ５１は、制御部５０からの制御信号に基づいて駆動電力をコイル４０へ出力する駆動装置である。サーボアンプ５１は、例えば、可動子３５のエンコーダから現在位置の情報を取得し、この情報に基づいて、目標位置への移動に必要な駆動電力を出力するものとしてもよい。
　記憶部５２は、例えばフラッシュメモリなど、処理プログラムを含む各種データを記憶するものである。記憶部５２には、可動子３５へ供給する電力を補正する際に利用する補正情報５３が記憶されている。補正情報５３は、固定子３２や固定子部材の状態と可動子３５の駆動力の補正値とを対応付けた対応関係を含む。補正情報５３は、図４Ａに示すように、温度センサである検出部３３からの検出温度がより高いほどより大きい駆動力となる傾向で電流補正値が定められているものとしてもよい。あるいは、補正情報５３は、図４Ｂに示すように、磁気センサである検出部３３からの検出磁束がより小さいほどより大きい駆動力となる傾向で電流補正値が定められているものとしてもよい。また、補正情報５３は、図４Ｃに示すように、温度センサである検出部３３からの検出温度がより高いほどより大きい駆動力となる傾向でトルク定数補正値が定められているものとしてもよい。あるいは、補正情報５３は、図４Ｄに示すように、磁気センサである検出部３３からの検出磁束がより小さいほどより大きい駆動力となる傾向でトルク定数補正値が定められているものとしてもよい。リニアモータ３０では、検出部３３の種別に応じて、上記いずれかの対応関係を採用すればよい。
　リニアモータ３０では、可動子３５の駆動に伴って、コイル４０が発熱することがあり、これが伝熱してシャフト３１の温度が上昇することがある。シャフト３１では、その内部にシャフト３１の状態を検出する検出部３３を配設することによって、コイル４０の発熱や、発熱に伴う減磁などを検出する。リニアモータ３０では、減磁が生じると、必要な駆動力を出力できない場合が生じうるため、制御部５０は、補正情報５３を用いて供給電力の補正を行うのである。
　次に、まず、こうして構成された実装システム１０における基板Ｓの生産処理について説明する。印刷装置１１は、基板Ｓを搬入したあと、この基板ＳへスクリーンマスクＭに基板Ｓを当接させ、駆動部によりスキージを下降させると共に前後方向へスライドさせ、基板Ｓ状にはんだペーストを印刷する。印刷装置１１は、印刷処理のあと、駆動部によりスキージを上昇駆動し、基板Ｓを装置外へ搬出させる。印刷検査装置１２は、印刷済みの基板Ｓを搬入したあと、駆動部により撮像部を移動させ、撮像部で基板Ｓの撮像処理を行い、画像処理により印刷パターンの検査を行い、基板Ｓを装置外へ搬出する。実装装置１５は、検査後の基板Ｓを搬入したあと、実装ヘッド２２を部品供給部２１上に移動させ、採取部材２３を下降して部品Ｐを採取したのち、実装ヘッド２２を基板Ｓ上へ移動させ、部品Ｐを基板Ｓの所定位置へ配置する。実装装置１５は、部品Ｐの配置が完了すると、基板Ｓを装置外へ搬出させる。実装検査装置１６は、部品Ｐを配置した基板Ｓを搬入したあと、駆動部により撮像部を移動させ、撮像部で基板Ｓの撮像処理を行い、画像処理により部品Ｐの配置状態の検査を行い、基板Ｓを装置外へ搬出する。このように、実装システム１０では、各装置の有する各駆動部を駆動することによって、処理対象物である基板Ｓの生産を実行する。実装システム１０では、各装置のいずれか１以上の駆動部にリニアモータ３０が用いられており、リニアモータ３０の駆動制御によって、部品Ｐを処理対象物としての基板Ｓに配置する実装処理に関連する実装関連処理が実行される。
　次に、リニアモータ３０での検出部３３を用いた駆動制御について説明する。リニアモータ３０では、検出部３３は、シャフト３１の温度を検出した検出値を出力することを主として説明する。図５は、リニアモータ３０の制御部５０が実行する制御処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、記憶部５２に記憶され、リニアモータ３０の起動後に実行される。このルーチンを開始すると、制御部５０は、可動子３５が力制御領域Ａ内にあるか否かを判定する（Ｓ１００）。制御部５０は、図示しないエンコーダの値などに基づいて、可動子３５のシャフト３１上での位置を取得するものとする。可動子３５が力制御領域Ａ内にないときには、制御部５０は、標準の駆動処理を実行する（Ｓ１１０）。この駆動処理では、可動子３５が目標位置へ移動するのに必要な電力をコイル４０へ供給するよう、サーボアンプ５１へ制御指令を出力する。これを受けたサーボアンプ５１は、制御指令の内容に基づいて駆動電力をコイル４０へ出力する。
　一方、Ｓ１００で可動子３５が力制御領域Ａ内にあるときには、制御部５０は、検出部３３から検出値を取得し（Ｓ１２０）、取得した検出値が標準範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１３０）。標準範囲は、リニアモータ３０が出力補正などを不要として動作可能な標準の温度範囲に設定されている。検出値が標準範囲内であるときには、制御部５０は、取得した検出値である検出温度に対応する補正値を補正情報５３を用いて取得し（Ｓ１６０）、この補正値を加味した駆動処理を実行する（Ｓ１７０）。制御部５０は、例えば、出力させる電流値を補正する電流補正値（図４Ａ）を取得するものとしてもよいし、出力させるトルク値を補正するトルク定数補正値（図４Ｃ）を取得するものとしてもよい。また、駆動処理では、可動子３５が目標位置へ移動するのに必要な電力に対し、補正値を加えた出力電力をコイル４０へ供給するよう、サーボアンプ５１へ制御指令を出力する。これを受けたサーボアンプ５１は、制御指令の内容に基づいて出力電力をコイル４０へ出力する。
　一方、Ｓ１３０で検出値が標準範囲内でないときには、制御部５０は、検出値が可動子３５を駆動可能な許容範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１４０）。この許容範囲は、標準範囲より外れているが、緊急停止すべきシャフト３１の状態の範囲（例えば、温度範囲）よりも低い、警告的な状態範囲に経験的に定められている。検出値が許容範囲内であるときには、制御部５０は、コイル４０の温度が標準範囲を超えている旨の警告を実装装置１５の制御装置へ出力し、Ｓ１６０以降の処理を実行する。実装装置１５の制御装置は、警告を取得すると、その内容を警告画面として操作パネルに表示出力させる。作業者は、この警告画面を確認し、リニアモータ３０の温度が上昇していることを把握する。
　一方、Ｓ１４０で検出値が許容範囲内でないときには、制御部５０は、コイル４０が過熱状態にあるものとしてコイル４０への電力供給を一時停止してコイル４０を冷却すると共に、リニアモータ３０を一時停止した旨の情報を実装装置１５の制御装置へ出力する（Ｓ１８０）。実装装置１５の制御装置は、一時停止の情報を取得すると、その内容を一時停止画面として操作パネルに表示出力させる。作業者は、この一時停止画面を確認し、リニアモータ３０が過熱状態にあることを把握する。なお、リニアモータ３０は、Ｓ１８０で一時停止したあと、コイル４０が冷却されると、Ｓ１４０で検出値が許容範囲内となり、駆動処理が再開される。
　Ｓ１８０のあと、またはＳ１７０のあと、あるいはＳ１１０のあと、制御部５０は、生産が完了したか否かに基づいて、リニアモータ３０の処理が完全に終了したか否かを判定し（Ｓ１９０）、生産が完了していないときには、Ｓ１００以降の処理を実行する。一方、Ｓ１９０で生産が完了したときには、制御部５０は、このルーチンを終了する。このように、リニアモータ３０では、力制御領域Ａにおいて、検出部３３の検出値に基づいて駆動力を補正し且つ過熱状態を防止しながら、より正確且つ安全に駆動することができる。
　ここで、本実施形態の構成要素と本開示の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のシャフト３１が固定子部材に相当し、固定子３２が固定子に相当し、可動子３５が可動子に相当し、検出部３３が検出部に相当し、制御部５０が制御部に相当する。また、印刷装置１１、印刷検査装置１２、実装装置１５、実装検査装置１６、ローダ１８及びリフロー装置が実装関連装置に相当する。なお、本実施形態では、実装システム１０の動作を説明することにより本開示のリニアモータの制御方法の一例も明らかにしている。
　以上説明したリニアモータ３０は、固定子３２を含む固定子部材としてのシャフト３１と、シャフト３１に導かれて移動する可動子３５と、固定子３２を含むシャフト３１の状態を検出する検出部３３と、検出部３３の検出値を加味して可動子３５の駆動力を制御する制御部５０とを備える。このリニアモータ３０では、シャフト３１の状態を検出する検出部３３の検出値を加味して可動子３５の駆動力を制御する。一般的にリニアモータでは、駆動時に温度上昇などがあると熱的減磁により駆動力が低下することがあるが、このリニアモータ３０では、固定子部材としてのシャフト３１の状態を加味することによって、より適正な駆動力を得ることができる。
　また、検出部３３は、シャフト３１の力制御領域Ａを検出する位置に配設され、制御部５０は、力制御領域Ａでの検出部３３の検出値を加味して可動子３５を制御するため、リニアモータ３０では、駆動力を要する力制御領域Ａにおいて、より適正な駆動力を得ることができる。また、検出部３３は、温度センサであり、制御部５０は、温度センサからの検出温度がより高いほどより大きい駆動力となるよう傾向で可動子３５を制御する。このリニアモータ３０では、例えば、熱的減磁など駆動力が変化する温度状態において、より適正な駆動力を得ることができる。更に、固定子部材は、シャフト３１であり、検出部３３は、シャフト内部に配設されているため、このリニアモータ３０では、シャフトリニアモータの構造において、より適正な駆動力を得ることができる。
　更に、実装関連装置としての実装装置１５は、上述したリニアモータ３０を駆動部として備えるため、より適正な駆動力を得ることができる。更にまた、リニアモータ３０の制御方法は、固定子３２を含む固定子部材としてのシャフト３１と、シャフト３１に導かれて移動する可動子３５とを備えたリニアモータ３０の制御方法であって、シャフト３１の状態を検出する検出ステップと（Ｓ１２０）、検出ステップでの検出値を加味して可動子３５の駆動力を制御するステップと（Ｓ１７０）、を含む。このリニアモータ３０の制御方法では、シャフト３１の状態を加味することによって、より適正な駆動力を得ることができる。
　なお、本開示のリニアモータ、実装関連装置及びリニアモータの制御方法は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
　例えば、上述した実施形態では、検出部３３は、温度センサであることを主として説明したが、特にこれに限定されず、検出部３３が、磁気センサであるものとしてもよい。このとき、制御部５０は、磁気センサからの検出磁束がより小さいほどより大きい駆動力となる傾向で可動子３５を制御するものとしてもよい。このリニアモータ３０では、例えば、減磁状態など磁界状態が変化する状況において、より適正な駆動力を得ることができる。また、リニアモータ３０は、温度センサと磁気センサとを備えるものとしてもよい。このとき、制御部５０は、温度センサと磁気センサとの検出結果が相違するときには、より大きく補正する検出値を優先するものとしてもよい。あるいは、制御部５０は、温度センサを一時停止条件として利用し、磁気センサを供給電力の補正に利用するものとしてもよい。検出部３３の種類や数が多いほど、細かな補正制御を実行することができる。
　上述した実施形態では、補正情報５３では、温度センサからの検出温度がより高いほどより大きい駆動力となる補正値を用いて可動子３５を制御するものとしたが、特にこれに限定されない。また、補正情報５３では、磁気センサからの検出磁束がより小さいほどより大きい駆動力となる補正値を用いて可動子３５を制御するものとしたが、特にこれに限定されない。図６は、記憶部５２に記憶された別の補正情報５３Ｂの一例を示す説明図であり、図６Ａが検出温度と電流補正値との関係図、図６Ｂが検出磁束と電流補正値との関係図、図６Ｃが検出温度と供給電力（Ｗ）との関係図、図４Ｄが検出磁束（Ｗｂ）と供給電力（Ｗ）との関係図である。図６Ａ、６Ｂに示すように、制御部５０は、温度センサからの検出温度がより高いほどより大きい駆動力となる傾向に可動子３５を制御するものとしてもよい。即ち、補正値には、一部に駆動力が変わらない領域や駆動力を低下させる領域などがあってもよい。この補正値としても、全体としてみると検出温度がより高いほどより大きい駆動力で可動子３５を駆動することができる。なお、磁気センサを用いた図６Ｂも同等である。更に、上述した実施形態では、補正値を用いて可動子３５の駆動力を制御するものとしたが、特にこれに限定されず、図６Ｃ、６Ｄに示すように、検出値に対応する供給電力を取得して可動子３５を制御するものとしてもよい。このリニアモータ３０においても、固定子部材としてのシャフト３１の状態を加味することによって、より適正な駆動力を得ることができる。
　上述した実施形態では、シャフト３１の力制御領域Ａに検出部３３を配設するものとしたが、特にこれに限定されず、通常制御領域Ｂにも検出部３３を配設し、通常制御領域Ｂにおいても検出値を加味した可動子３５の制御を行うものとしてもよい。このリニアモータ３０においても、固定子部材としてのシャフト３１の温度状態あるいは磁束状態を加味することによって、より適正な駆動力を得ることができる。
　上述した実施形態では、リニアモータ３０は、実装部２０の駆動部として利用されるものとしたが、特にこれに限定されず、実装装置１５のいずれかの駆動部に利用されてもよいし、実装システム１０に含まれるいずれかの装置のいずれかの駆動部に利用されてもよい。また、リニアモータ３０は、実装システム１０以外の各種加工作業を行う工作機器や３Ｄプリンタなどの製造装置などの駆動部に利用されるものとしてもよい。
　上述した実施形態では、リニアモータ３０は、固定子３２を含む固定子部材をシャフト３１とするシャフトリニアモータとして説明したが、固定子部材がシャフト形状であるものに特に限定されない。例えば、リニアモータは、長尺平板状の固定子部材を有するリニアモータとしてもよいし、可動子３５の両端から挟む長尺平板状の固定子部材を有するリニアモータとしてもよい。
　また、上述した実施形態では、本開示をリニアモータ３０の形態に適用して説明したが、本開示を処理対象物の製造方法としてもよいし、この製造方法の各ステップをコンピュータに実行させるプログラムとしてもよい。更に、本開示をリニアモータ３０の形態や処理対象物の製造方法として説明したが、特にこれに限定されず、固定子部材に配設された検出部３３からの検出値に基づいて可動子３５を駆動するリニアモータ３０の制御方法としてもよいし、この制御方法の各ステップをコンピュータに実行させるプログラムとしてもよい。なお、この制御方法において、上述したリニアモータ３０の種々の態様を採用してもよいし、また上述したリニアモータ３０の各機能を実現するようなステップを追加してもよい。この制御方法においても、固定子部材の状態を加味することによって、より適正な駆動力を得ることができる。
　本開示は、駆動部を有する装置の技術分野に利用可能である。
１０　実装システム、１１　印刷装置、１２　印刷検査装置、１５　実装装置、１６　実装検査装置、１８　ローダ、１９　Ｘ軸レール、２０　実装部、２１　部品供給部、２２　実装ヘッド、２３　採取部材、３０　リニアモータ、３１　シャフト、３２　固定子、３３　検出部、３５　可動子、４０　コイル、４６　配線、５０　制御部、５１　サーボアンプ、５２　記憶部、５３　補正情報、Ａ　力制御領域、Ｂ　通常制御領域、Ｐ　部品、Ｓ　基板。

Claims (7)

  1. 　固定子を含む固定子部材と、
    　前記固定子部材に導かれて移動する可動子と、
    　前記固定子部材の状態を検出する検出部と、
    　前記検出部の検出値を加味して前記可動子の駆動力を制御する制御部と、
    　を備えたリニアモータ。
  2. 　前記検出部は、前記固定子部材の力制御領域を検出する位置に配設され、
    　前記制御部は、前記力制御領域での前記検出部の検出値を加味する、請求項１に記載のリニアモータ。
  3. 　前記検出部は、温度センサであり、
    　前記制御部は、前記温度センサからの検出温度がより高いほどより大きい駆動力となる傾向で前記可動子を制御する、請求項１又は２に記載のリニアモータ。
  4. 　前記検出部は、磁気センサであり、
    　前記制御部は、前記磁気センサからの検出磁束がより小さいほどより大きい駆動力となる傾向で前記可動子を制御する、請求項１～３のいずれか１項に記載のリニアモータ。
  5. 　前記固定子部材は、シャフトであり、
    　前記検出部は、前記シャフト内部に配設されている、請求項１～４のいずれか１項に記載のリニアモータ。
  6. 　部品を処理対象に配置する実装処理に関連する実装関連装置であって、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載のリニアモータを駆動部として備える、
    　実装関連装置。
  7. 　固定子を含む固定子部材と、前記固定子部材に導かれて移動する可動子とを備えたリニアモータの制御方法であって、
    （ａ）前記固定子部材の状態を検出するステップと、
    （ｂ）前記ステップ（ａ）での検出値を加味して前記可動子の駆動力を制御するステップと、
    　を含むリニアモータの制御方法。
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