JP2011233634A - 部品実装機 - Google Patents

Abstract

【課題】装備されているモータが減速停止するときに生じる回生電力を有効利用して従来よりも消費電力を削減した部品実装機を提供する。
【解決手段】部品採取部材と基台との間に移動可能に介在されそれぞれモータ４Ｘ、４Ｚによって駆動される複数の移動部材２Ｘ、２Ｚを備え、部品採取部材が部品を採取および実装する部品実装機１において、各モータ３Ｘ、３Ｚが減速するときに運動エネルギを回生して生じた回生電力ＰＲ１〜ＰＲ３を制御する回生電力制御部６と、回生電力制御部６と電力をやりとりする各モータの電源部５Ｘ、５Ｚと、２つの移動部材２Ｘ、２Ｚが移動する場合に、一方の移動部材の減速停止の開始タイミングまたは減速停止中の所定タイミングに同期して他方の移動部材の始動加速を開始させ、一方のモータから得られる回生電力ＰＲ２を他方のモータの起動に利用する（駆動電力ＰＺ）ように回生電力制御部６を制御する制御部７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品を始めとする多数の部品を基板に実装する部品実装機に関し、より詳細には、省電力を志向した部品実装機に関する。

多数の部品が実装された基板を生産する設備として、スクリーン印刷機、部品実装機、リフロー機などがあり、これらを搬送装置で連結して基板生産ラインを構築する場合が多い。このうち部品実装機は、部品供給装置から部品を採取して基板上に装着する部品実装ヘッド（部品採取部材）、および部品実装ヘッドを駆動するヘッド駆動機構を備えている。ヘッド駆動機構は、部品実装ヘッドを部品供給装置上および基板上の任意の位置に移動させるために、直交２方向にそれぞれ移動可能な２個の水平方向移動部材を有している。また、ヘッド駆動機構は、部品実装ヘッドを上下方向に移動させて部品を吸着および装着するために、上下方向移動部材を有している。さらに、３個の移動部材を独立して駆動するためそれぞれにモータを設け、制御部から制御するのが一般的になっている。

この種の部品実装機では、生産効率を高めて所要時間を短縮するために、各移動部材の移動速度は次第に高速化されてきている。さらに、部品実装ヘッドは直角に折れ曲がって移動するのではなく、アーチモーションと呼ばれる曲線状の軌跡を描いて移動することで、移動時間の短縮化が図られている。本願出願人が特許文献１に開示した装着部品装着装置において、実施形態の装置はＸ軸スライダおよびＹ軸スライダを備えて、水平面上で自由に移動できるようになっている。また、ノズルホルダ（部品実装ヘッド）の回動（Ｒ軸）運動および昇降（Ｚ軸）運動を同時動作（オーバーラップ動作）できるようになっている。このような位置制御および姿勢制御では、制御部は、或るモータを減速および停止させながら別のモータを始動および加速する制御を行う。

近年、地球温暖化の防止対策は、基板生産業界に限らず全産業界で取り組むべき重要テーマとなっている。特許文献２に開示されるエネルギのリサイクル方法は、工場全体の消費エネルギを低減する課題に対して、機械群の中で回生エネルギを融通することを解決の方法としている。さらに、具体的手段として、各機械のサーボドライバユニットの直流電源を共通接続するＤＣ共通リンクが開示されている。部品実装機においても、生産効率の面だけでなく省エネルギという面も性能評価の一項目として認知されつつある。したがって、できるだけ省電力な部品実装機を開発して、二酸化炭素排出量の削減に取り組むことが必要である。

特開２００８−３１１４７６号公報 特開２００１−３７０８０号公報

ところで、特許文献１に例示される従来の部品実装機では、モータが減速および停止するときに生じる回生電力は、電源部に設けられた回生抵抗で熱に変換されて捨てられていた。つまり、回生電力が有効利用されておらず、省エネルギの観点から好ましくなかった。一方、特許文献２のエネルギのリサイクル方法は工場全体の機械群を対象とした技術であり、部品実装機における回生電力の利用に特化して適用することは困難である。

また、部品実装機では、各移動部材の移動速度の高速化に伴い、基台に生じる振動が増大している。さらに、複数の移動部材が同一方向へ同時に加速した場合には、基台が受ける反力は倍増して振動が一層増大する。振動の増大は、部品実装機の動作精度に影響を及ぼすおそれがあり、生産する基板の精度劣化につながって問題になるおそれがある。

本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、装備されているモータが減速停止するときに生じる回生電力を有効利用して従来よりも消費電力を削減するとともに、動作時に発生する振動を抑制した部品実装機を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決する請求項１に係る部品実装機の発明は、部品を採取する部品採取部材と基台との間に移動可能に介在されそれぞれモータによって駆動される複数の移動部材を備え、前記部品採取部材が部品供給装置から部品を採取し部品実装位置に位置決めされた基板上に実装する部品実装機において、前記各モータが減速するときに運動エネルギを回生して生じた回生電力を制御する回生電力制御部と、該回生電力制御部と電力をやりとりする前記各モータの電源部と、前記複数の移動部材の中の２つの移動部材が移動する場合に、前記２つの移動部材の一方の移動部材の減速停止の開始タイミングまたは減速停止中の所定タイミングに同期して他方の移動部材の始動加速を開始させ、前記減速停止により前記一方の移動部材を駆動する前記モータから得られる前記回生電力を前記他方の移動部材を始動加速させるために前記他方の移動部材を駆動する前記モータの起動に利用するように前記回生電力制御部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

請求項２に係る部品実装機の発明は、部品を採取する部品採取部材と基台との間に介在され、第１モータにより水平第１方向、第２モータにより水平第２方向、第３モータにより上下方向にそれぞれ駆動される第１、第２、および第３移動部材を有する部品移載装置を複数台備え、前記各部品採取部材が部品供給装置から部品を採取し部品実装位置に位置決めされた基板上に実装する部品実装機において、前記各モータが減速するときに運動エネルギを回生して生じた回生電力を制御する回生電力制御部と、該回生電力制御部と電力をやりとりする前記各モータの電源部と、前記水平第１方向、前記水平第２方向、および前記上下方向のいずれか一方向において２つの移動部材が移動する場合に、前記２つの移動部材の一方の移動部材の減速停止の開始タイミングまたは減速停止中の所定タイミングに同期して他方の移動部材の始動加速を開始させ、前記減速停止により前記一方の移動部材を駆動する前記モータから得られる前記回生電力を前記他方の移動部材を始動加速させるために前記他方の移動部材を駆動する前記モータの起動に利用するように前記回生電力制御部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２において、前記制御部は、前記一方の移動部材の減速タイミングと前記他方の移動部材の加速タイミングとを同期させ、あるいは、前記一方の移動部材の減速度と前記他方の移動部材の加速度とが異符号略等量となるように同調制御することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記回生電力制御部に接続されて前記電力の貯蔵が可能な蓄電部を備えることを特徴とする。

請求項５に係る部品実装機の発明は、部品を採取する部品採取部材と基台との間に移動可能に介在されそれぞれモータによって駆動される複数の移動部材を備え、前記部品採取部材が部品供給装置から部品を採取し部品実装位置に位置決めされた基板上に実装する部品実装機において、前記各モータが減速するときに運動エネルギを回生して生じた回生電力を制御する回生電力制御部と、電力により動作して前記各移動部材を制動する制動部と、前記移動部材の減速停止の開始を検出すると該移動部材の制動部の動作を開始させ、前記減速停止により該移動部材を駆動する前記モータから得られる前記回生電力を該移動部材の制動部の動作に利用するように前記回生電力制御部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項５において、前記制動部は、電気粘性流体または磁性流体を用いたものであることを特徴とする。

請求項１に係る部品実装機の発明は、部品採取部材を移動させるための移動部材、モータ、および電源部をそれぞれ複数備え、さらに、各モータが減速するときに生じた回生電力を制御する回生電力制御部と、各移動部材の位置あるいは移動速度を検出しつつ回生電力制御部を制御する制御部とを備えている。このため、制御部は、２つの移動部材が移動する場合に、一方の移動部材の減速停止の開始タイミングまたは減速停止中の所定タイミングに同期して他方の移動部材の始動加速を開始させ、一方の移動部材を駆動するモータから得られる回生電力を他方の移動部材を駆動するモータの起動に利用するように制御できる。したがって、従来は捨てていた回生電力を有効利用でき、部品実装機としての消費電力を削減できる。なお、回生電力の発生と利用は同時であるため、回生電力を貯蔵する蓄電部を必須としない。

請求項２に係る部品実装機の発明は、部品採取部材、第１〜第３移動部材、第１〜第３モータ、および各モータの電源部をそれぞれ有する部品移載装置を複数台備え、さらに、各モータが減速するときに生じた回生電力を制御する回生電力制御部と、各移動部材の位置あるいは移動速度を検出しつつ回生電力制御部を制御する制御部とを備えている。このため、制御部は、同一方向に２つの移動部材が移動する場合に、一方の移動部材の減速停止の開始タイミングまたは減速停止中の所定タイミングに同期して他方の移動部材の始動加速を開始させ、一方の移動部材を駆動するモータから得られる回生電力を他方の移動部材を駆動するモータの起動に利用するように制御できる。したがって、従来は捨てていた回生電力を有効利用でき、部品実装機としての消費電力を削減できる。

さらに、同一方向において一方の移動部材の減速停止と他方の移動部材の始動加速とがオーバーラップして行われるので、基台が両移動部材から受ける反力は逆方向となって少なくとも一部が相殺され、発生する振動を抑制できる。

請求項３に係る発明では、制御部は、一方の移動部材の減速タイミングと他方の移動部材の加速タイミングとを同期させ、あるいは、一方の移動部材の減速度と他方の移動部材の加速度とが異符号略等量となるように同調制御する。減速タイミングと加速タイミングとの同期により、蓄電部を備えずとも確実に回生電力を有効利用できる。さらに、一方の移動部材の減速度と他方の移動部材の加速度とを異符号略等量とすれば、回生電力の大部分を有効利用でき、回生効率が極めて高くなる。

請求項４に係る発明では、回生電力制御部に接続されて電力の貯蔵が可能な蓄電部を備える。したがって、一方の移動部材の減速停止と他方の移動部材の始動加速に時間差がある場合や、減速停止で得られる回生電力のほうが始動加速に必要な駆動電力よりも大きく余剰する場合にも、回生電力を一時的に貯蔵し後で有効利用できる。また、回生電力の発生と利用を同時に行う必要がなくなり、各移動部材の移動速度制御の自由度が拡がる。

請求項５に係る部品実装機の発明は、部品採取部材を移動させるための複数の移動部材およびモータと、電力により動作して各移動部材を制動する制動部とを備え、さらに、各モータが減速するときに生じた回生電力を制御する回生電力制御部と、各移動部材の移動を検出しつつ回生電力制御部を制御する制御部とを備えている。このため、制御部は、移動部材の減速停止の開始を検出すると該移動部材の制動部の動作を開始させ、減速停止により得られる回生電力を該移動部材の制動部の動作に利用するように制御できる。したがって、移動部材の減速停止により得られる回生電力を有効利用でき、従来よりも部品実装機としての消費電力を削減できる。かつ、回生電力を該移動部材の制動部の動作にフィードバックして利用するので減速停止能力が増大する。

請求項６に係る発明では、電気粘性流体または磁性流体を用いた制動部を用いる。これにより、移動部材の減速停止により得られる回生電力を電気粘性流体または磁性流体の活性化に有効利用できる。したがって、活性化された電気粘性流体または磁性流体の作用により、強力かつ効率的に移動部材を減速停止できる。

第１実施形態の部品実装機を説明する構成ブロック図である。 第１実施形態の部品実装機で行うオーバーラップ動作の例を模式的に説明する動作プロファイルの図である。 第１実施形態における回生電力の有効利用の作用を説明する図である。 第２実施形態の部品実装機を模式的に説明する部分平面図である。 第２実施形態における回生電力の有効利用および振動抑制の作用を説明する図である。 第３実施形態の部品実装機を模式的に説明する構成ブロック図である。

本発明の第１実施形態の部品実装機を図１〜図３を参考にして説明する。図１は、第１実施形態の部品実装機１を説明する構成ブロック図である。部品実装機１は、水平面内の直交２軸方向および垂直上下方向に部品採取部材を移動させて部品実装を行う機器である。部品実装機１は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸移動部材（以降、Ｘ軸〜Ｚ軸移動部材等と略記する）、Ｘ軸〜Ｚ軸位置検出装置、Ｘ軸〜Ｚ軸モータ、Ｘ軸〜Ｚ軸モータアンプ、チャージコントローラ６、動作シーケンスコントローラ７、蓄電装置８、などで構成されている。図１において、Ｙ軸移動部材、Ｙ軸位置検出装置、Ｙ軸モータ、およびＹ軸モータアンプは省略されている。図中で太い実線の矢印は電力または運動エネルギの流れを示し、細い破線の矢印は制御の流れを示している。また、部品実装機１は、図略の部品採取部材、基板搬送装置、部品供給装置、基台などを備えている。

部品採取部材は、部品供給装置から採取した部品を、基板搬送装置により搬入および位置決めされた基板上に装着する部材であり、一般的には部品実装ヘッドまたは装着ヘッドと呼称されている。基板搬送装置が基板を搬入する方向がＸ軸方向であり、水平面内でＸ軸と直交する方向がＹ軸方向である。また、Ｘ−Ｙ平面と直交する垂直上下方向がＺ軸方向である。

Ｘ軸移動部材２Ｘは、部品採取部材と基台との間に移動可能に介在されており、部品採取部材をＸ軸方向に移動させる部材である。Ｘ軸位置検出装置３Ｘは、Ｘ軸移動部材２Ｘの位置、言い換えると部品採取部材のＸ軸方向の位置（Ｘ軸移動量ＤＸ）を検出する装置である。Ｘ軸位置検出装置３Ｘは、逐次Ｘ軸移動量ＤＸを検出して動作シーケンスコントローラ７に送信する。Ｘ軸モータ４Ｘは、Ｘ軸移動部材２Ｘを駆動する駆動源であり、Ｘ軸移動部材２Ｘが減速して停止するときには電力を発生するジェネレータとして動作する。つまり、Ｘ軸モータ４Ｘは、回転速度が減少するときに運動エネルギを回生して回生電力を出力する。Ｘ軸モータアンプ５Ｘは、Ｘ軸モータ４Ｘの電源部に相当し、Ｘ軸モータ４Ｘと電力をやりとりする。すなわち、Ｘ軸モータアンプ５Ｘは、Ｘ軸モータ４Ｘに駆動電力を供給して回転駆動し、Ｘ軸モータ４Ｘの減速停止時には回生電力を受け取る。

Ｙ軸方向のＹ軸移動部材からＹ軸モータアンプまでの構成および機能は、Ｙ軸移動部材の移動方向が異なることを除いて上述のＸ軸方向と概ね同じであり、説明は省略する。さらに、図示されているＺ軸方向のＺ軸移動部材２Ｚ、Ｚ軸位置検出装置３Ｚ、Ｚ軸モータ４Ｚ、Ｚ軸モータアンプ５Ｚの構成および機能も、Ｚ軸移動部材２Ｚの移動方向が異なることを除いて上述のＸ軸方向と概ね同じであり、説明は省略する。

チャージコントローラ６は、本発明の回生電力制御部に相当し、Ｘ軸〜Ｚ軸モータアンプ５Ｘ、５Ｚを連系し、さらに、蓄電装置８および外部電源９０にも接続されている。チャージコントローラ６は、回生電力を制御する機能を有している。つまり、チャージコントローラ６は、いずれかのモータ４Ｘ、４Ｚが減速するときに生じた回生電力を受け取り、他のモータアンプに駆動電力として供給する機能を有している。さらに、チャージコントローラ６は、回生電力に余剰が生じた場合には蓄電装置８に貯蔵し、駆動電力に不足が生じた場合には蓄電装置８から電力を取り出し、それでも不足する場合は外部電源９０から電力を受け取るようになっている。

動作シーケンスコントローラ７は、本発明の制御部に相当し、各移動部材２Ｘ〜２Ｚの位置を検出しつつチャージコントローラ６を制御するようになっている。動作シーケンスコントローラ７は、Ｘ軸〜Ｚ軸位置検出装置３Ｘ、３Ｚから逐次Ｘ軸〜Ｚ軸移動量ＤＸ〜ＤＺの信号を受信しており、Ｘ軸〜Ｚ軸移動部材２Ｘ〜２Ｚの各Ｘ軸〜Ｚ軸方向速度ＶＸ〜ＶＺや減速度および加速度を検出できる。また、動作シーケンスコントローラ７は、Ｘ軸〜Ｚ軸モータアンプ５Ｘ、５Ｚに指令を発して、駆動電力の供給および回生電力の受け取りを制御する。これにより、動作シーケンスコントローラ７は、チャージコントローラ６における電力の受け取りおよび供給をも制御する。

蓄電装置８は、本発明の蓄電部に相当し、チャージコントローラ６に接続されて電力の貯蔵が可能となっている。蓄電装置８には、電力を電気エネルギの形態で貯蔵するコンデンサ、例えば、静電容量の大きな電気二重層キャパシタを用いることができる。あるいは、蓄電装置８には、電力を化学エネルギの形態に変換して貯蔵する各種二次電池を用いるようにしてもよい。

次に、上述のように構成された第１実施形態の部品実装機１の動作、作用について説明する。図２は、部品実装機１で行うオーバーラップ動作の例を模式的に説明する動作プロファイルの図である。図中の横軸はＸ軸移動量ＤＸ、縦軸はＺ軸移動量ＤＺであり、初期位置Ｐ１から最終位置Ｐ８に至る動作プロファイルが例示されている。オーバーラップ動作とは、複数の軸方向への同時移動を意味しており、動作プロファイルは同時移動で生じる部品採取部材の動作軌跡を表している。図の例では、部品採取部材の初期位置Ｐ１はＸ軸方向の基準位置（ＤＸ＝０）でＺ軸方向の或る高さ位置（ＤＺ＝Ｚ１）に設定され、最終位置Ｐ８はＸ軸方向の或る位置（ＤＸ＝Ｘ１）でＺ軸方向の基準高さ位置（ＤＺ＝０）に設定されている。したがって、オーバーラップ動作は、部品採取部材がＸ軸方向に移動しつつ同時にＺ軸方向に下降する動作となる。

図３は、第１実施形態における回生電力の有効利用の作用を説明する図であり、図２に例示された動作プロファイルを実現する動作シーケンスコントローラ７の指令シーケンスを模式的に示した図である。図中の横軸は共通の時間軸ｔ、縦軸上段はＸ軸方向速度ＶＸ、縦軸下段はＺ軸方向速度ＶＺであり、動作シーケンスコントローラ７がＸ軸およびＺ軸モータアンプ５Ｘ、５Ｚに発する指令の内容が示されている。図中の時刻ｔ１で、部品採取部材は初期位置Ｐ１にあるものとする。以下、図１〜図３を併用して説明する。

時刻ｔ１で、動作シーケンスコントローラ７がＸ軸モータアンプ５Ｘに起動指令ＯＸ１を発すると、Ｘ軸モータアンプ５Ｘはチャージコントローラ６から駆動電力ＰＸを受け取りＸ軸モータ４Ｘに供給する（図１参照）。これにより、Ｘ軸モータ４Ｘが起動してＸ軸移動部材２Ｘが始動し、Ｘ軸方向速度ＶＸは徐々に加速され時刻ｔ２で一定速度ＶＸ１に落ち着く（図３参照）。動作シーケンスコントローラ７は、Ｘ軸位置検出装置３Ｘから受信したＸ軸移動量ＤＸの信号（図１参照）に基づいてＸ軸方向に移動していることを逐次検出し、時刻ｔ３でＸ軸方向速度ＶＸの減速の開始を指令する（図３参照）。さらに、動作シーケンスコントローラ７は、時刻ｔ４でＸ軸移動量ＤＸが最終位置Ｐ８（ＤＸ＝Ｘ１）に近づいたことを検出し（図３参照）、Ｚ軸モータアンプ５Ｚに起動指令ＯＺ１を発する（図１参照）。

時刻ｔ１〜ｔ４の間、Ｘ軸移動部材２Ｘが移動してＺ軸移動部材２Ｚは停止しているので、部品採取部材の動作プロファイルは、図２の初期位置Ｐ１から位置Ｐ４までの直線軌跡となる。また、時刻ｔ３〜ｔ４の間、Ｘ軸モータ４Ｘは減速しているので、運動エネルギを回生して生じた回生電力ＰＲ１は、Ｘ軸モータアンプ５Ｘを経由して出力される。チャージコントローラ６は、この回生電力ＰＲ１を受け取り、直ちに有効利用できないので蓄電装置８に貯蔵する（図１、図３参照）。

時刻ｔ４で起動指令ＯＺ１を受け取ったＺ軸モータアンプ５Ｚは、チャージコントローラ６から駆動電力ＰＺを受け取りＺ軸モータ４Ｚに供給する（図３参照）。これにより、Ｚ軸モータ４Ｚが起動してＺ軸移動部材２Ｚが始動し、下向きのＺ軸方向速度ＶＺは徐々に加速される。一方、時刻ｔ５でＸ軸移動部材２Ｘが最終位置Ｐ８に相当するＸ軸方向位置に到達すると（Ｘ軸移動量ＤＸ＝Ｘ１）、動作シーケンスコントローラ７は、Ｘ軸モータアンプ５Ｘに停止指令ＯＸ２を発する。これにより、Ｘ軸移動部材２Ｘは停止して、Ｘ軸方向速度ＶＸはゼロになる。

時刻ｔ４〜ｔ５の間、Ｘ軸移動部材２Ｘが減速しつつ移動し同時にＺ軸移動部材２Ｘが加速しつつ移動するので、部品採取部材の動作プロファイルは、図２の位置Ｐ４からＰ５までのアーチモーションと呼ばれる曲線状の軌跡となる。また、この間Ｘ軸モータ４Ｘは減速しているので、運動エネルギを回生して生じた回生電力ＰＲ２はＸ軸モータアンプ５Ｘを経由して出力される（図１参照）。一方、Ｚ軸モータアンプ５Ｚは、駆動電力ＰＺをＺ軸モータ４Ｚに供給して加速する必要がある。したがって、チャージコントローラ６は、Ｘ軸モータアンプ５Ｘから回生電力ＰＲ２を受け取り、同時に駆動電力ＰＺとしてＺ軸モータアンプ５Ｚに供給する。このとき、チャージコントローラ６は、回生電力ＰＲ２に余剰が生じたときには蓄電装置８に貯蔵し、駆動電力ＰＺに不足が生じたときには蓄電装置８から貯蔵されている電力ＰＳを受け取り、それでも不足する場合は外部電源９０から外部電力ＰＯを受け取る（図１参照）。

時刻ｔ５以降は、Ｚ軸移動部材２Ｚのみが移動し、Ｚ軸方向速度ＶＸは時刻ｔ６で一定速度ＶＺ１に落ち着く。動作シーケンスコントローラ７は、Ｚ軸位置検出装置３Ｚから受信したＺ軸移動量ＤＺの信号（図１参照）に基づいてZ軸方向に下降していることを逐次検出し、時刻ｔ７でＺ軸方向速度ＶＺの減速の開始を指令する（図３参照）。さらに、時刻ｔ８でＺ軸移動部材２Ｚが最終位置Ｐ８に相当するＺ軸方向位置に到達すると（Ｚ軸移動量ＤＺ＝０）、動作シーケンスコントローラ７は、Ｚ軸モータアンプ５Ｚに停止指令ＯＺ２を発する。これにより、Ｚ軸移動部材２Ｚは停止して、Ｚ軸方向速度ＶＺはゼロになる。

時刻ｔ５〜ｔ８の間、Ｘ軸移動部材２Ｘが停止してＺ軸移動部材２Ｚのみが移動するので、部品採取部材の動作プロファイルは、図２の位置Ｐ５から最終位置Ｐ８までの直線軌跡となる。また、時刻ｔ５〜ｔ７の間は回生電力が得られないので、Ｚ軸モータ４Ｚを駆動する駆動電力ＰＺは、蓄電装置８または外部電源９０からチャージコントローラ６を経由して供給される。さらに、時刻ｔ７〜ｔ８の間、Ｚ軸モータ４Ｚは減速しているので、運動エネルギを回生して生じた回生電力ＰＲ３は、Ｚ軸モータアンプ５Ｚを経由して出力される（図１参照）。チャージコントローラ６は、この回生電力ＰＲ３を受け取り蓄電装置８に貯蔵する（図１参照）。以上の動作により、部品採取部材は初期位置Ｐ１から最終位置Ｐ８まで移動する。

図２および図３に示される動作は、Ｘ軸方向の減速停止とＺ軸方向の始動加速とをオーバーラップ動作させた一例であって、Ｙ軸方向も含めた各種のオーバーラップ動作に適用して回生電力を有効利用することができる。また、第１実施形態において、蓄電装置８を省略することもできる。蓄電装置８を省略した態様では電力を貯蔵できないので、回生電力に余剰が生じる場合（上述の例では回生電力ＰＲ１およびＰＲ３）を考慮して回生抵抗を設けることが好ましい。

第１実施形態の部品実装機１によれば、動作シーケンスコントローラ７は、例えばＸ軸移動部材２ＸおよびＺ軸移動部材２Ｚがオーバーラップ動作する場合に、Ｘ軸移動部材２Ｘの減速停止中の所定タイミングに同期してＺ軸移動部材２Ｚを始動させ、Ｘ軸モータ４Ｘから得られる回生電力ＰＲ２をＺ軸モータ４Ｚの起動に利用するように制御する。したがって、従来は捨てていた回生電力ＰＲ２を有効利用でき、部品実装機１としての消費電力を削減できる。

また、蓄電装置８を備えるので、例えば、Ｘ軸移動部材２Ｘのみが移動するときに得られる回生電力ＰＲ１やＺ軸移動部材２Ｚのみが移動するときに得られる回生電力ＰＲ３、さらには、回生電力ＰＲ２のほうが駆動電力ＰＺよりも大きい場合の余剰分、を一時的に貯蔵し後で有効利用できる。また、回生電力の発生と利用を同時に行う必要がないので、各移動部材の移動速度制御の自由度が拡がる。

次に、部品移載装置を複数台備える第２実施形態の部品実装機１０について、図４および図５を参考にして説明する。図４は、第２実施形態の部品実装機１０を模式的に説明する部分平面図である。第２実施形態の部品実装機１０は、第１部品移載装置２０Ａおよび第２部品移載装置２０Ｂを備え、両装置２０Ａ、２０Ｂを同時に動作させて部品実装を行う機器である。部品実装機１０は、第１および第２部品移載装置２０Ａ、２０Ｂの他に、第１実施形態と同様の機能を有する図略のチャージコントローラ、動作シーケンスコントローラ、蓄電装置、基板搬送装置、部品供給装置、基台などを備えている。

第１および第２部品部品移載装置２０Ａ、２０Ｂはそれぞれ、第１実施形態で説明した部品採取部材、Ｘ軸〜Ｚ軸移動部材、Ｘ軸〜Ｚ軸位置検出装置、Ｘ軸〜Ｚ軸モータ、およびＸ軸〜Ｚ軸モータアンプを備えている。説明を簡易にするために、図４には第１部品移載装置２０Ａの部品採取部材２１ＡおよびY軸移動部材２２Ａと、第２部品移載装置２０Ｂの部品採取部材２１ＢおよびY軸移動部材２２Ｂとを示している。第１部品部品移載装置２０Ａの部品採取部材２１Ａは、Y軸移動部材２２Ａに保持されており、Ｘ軸方向に移動可能となっている。Y軸移動部材２２Ａは図中左方に摺動部２３Ａを有し、摺動部２３ＡはＹ軸方向に延在する固定レール９１に移動可能に保持されている。固定レール９１は基台の一部であり、Y軸移動部材２２Ａは基台を基準としてＹ軸方向に移動できるようになっている。第１部品移載装置２０Ａの部品採取部材２１Ａは、Ｘ軸〜Ｚ軸モータにより駆動されるように構成されている。

同様に、第２部品部品移載装置２０Ｂの部品採取部材２１Ｂは、Y軸移動部材２２Ｂに保持されており、Ｘ軸方向に移動可能となっている。Y軸移動部材２２Ｂは図中左方に摺動部２３Ｂを有し、摺動部２３Ｂは固定レール９１に移動可能に保持されており、Y軸移動部材２２Ａは基台を基準としてＹ軸方向に移動できるようになっている。第２部品移載装置２０Ｂの部品採取部材２１Ｂは、Ｘ軸〜Ｚ軸モータにより駆動されるように構成されている。

第１および第２部品部品移載装置２０Ａ、２０Ｂに装備されている合計６個のモータはそれぞれ、電源部に相当するモータアンプを備えている。回生電力制御部に相当するチャージコントローラは、６個のモータアンプを連系し、さらに、蓄電装置および外部電源にも接続されており、回生電力を制御する機能を有している。制御部に相当する動作シーケンスコントローラは、６個の移動部材の移動を検出しつつチャージコントローラを制御するようになっている。蓄電部に相当する蓄電装置は、チャージコントローラに接続されて電力の貯蔵が可能となっている。

次に、上述のように構成された第２実施形態の部品実装機１０の動作、作用について、第１実施形態と異なる点を主に説明する。第２実施形態において、動作シーケンスコントローラは、２つのY軸移動部材２２Ａ、２２Ｂが移動する場合に、一方の減速停止の開始を検出すると他方の始動加速を開始させ、一方のモータから得られる回生電力を他方のモータの起動に利用するように制御する。図５は、第２実施形態における回生電力の有効利用および振動抑制の作用を説明する図であり、動作シーケンスコントローラの指令シーケンスを模式的に示した図である。図中の横軸は共通の時間軸ｔであり、縦軸上段（Ａ）は第１品部品移載装置２０ＡのY軸移動部材２２ＡのＹ軸方向速度ＶＡ、駆動または回生電力ＰＡ、および基台に及ぼす反力ＦＡである。また、縦軸中段（Ｂ）は第２品部品移載装置２０ＢのY軸移動部材２２ＢのＹ軸方向速度ＶＢ、駆動または回生電力ＰＢ、および基台に及ぼす反力ＦＢであり、縦軸下段（Ｃ）は基台が受ける全反力ＦＴである。

図５において、時刻ｔ１１で動作シーケンスコントローラが第１部品移載装置２０Ａに起動指令を発する。すると、第１部品移載装置２０ＡのY軸移動部材２２Ａが始動し、駆動電力ＰＡ１を消費しながら加速して、時刻ｔ１２でＹ軸方向速度ＶＡが一定速度ＶＡ１に落ち着く。この間、Y軸移動部材２２ＡはＹ軸正方向に加速するため、固定レール９１にＹ軸負方向の反力−ＦＡ１を及ぼす。

次に、時刻ｔ１３で、動作シーケンスコントローラは第１部品移載装置２０Ａに減速指令を発し、同時に第２部品移載装置２０Ｂに起動指令を発する。さらに、時刻ｔ１４に至るまで、第１部品移載装置２０Ａの減速度と第２部品移載装置２０Ｂの加速度とが異符号略等量となるように同調制御する。すると、第１部品移載装置２０ＡのY軸移動部材２２Ａは減速して時刻ｔ１４で停止する。この間、回生電力ＰＡ２が発生し、また、固定レール９１にＹ軸正方向の反力ＦＡ２を及ぼす。一方、第２部品移載装置２０ＢのY軸移動部材２２Bは始動し、駆動電力ＰＢ１を消費しながら加速して、時刻ｔ１４でＹ軸方向速度ＶＢが一定速度ＶＢ１に落ち着く。この間、Y軸移動部材２２ＢはＹ軸正方向に加速するため、固定レール９１にＹ軸負方向の反力−ＦＢ１を及ぼす。

時刻ｔ１３〜ｔ１４の間、チャージコントローラは、第１部品移載装置２０Ａから回生電力ＰＡ２を受け取り、同時に第２部品移載装置２０Ｂの駆動電力ＰＢ１として供給する。このとき、前者の減速度と後者の加速度とが異符号略等量であるので、回生電力ＰＡ２の大部分を駆動電力ＰＢ１に直ちに有効利用できる。したがって、余剰の回生電力を蓄電しまた取り出す際に生じる損失がなくなり、回生効率が極めて高くなる。
また、第１および第２部品移載装置２０Ａ、２０Ｂが固定レール９１すなわち基台に及ぼす各反力ＦＡ、ＦＢは、各Y軸移動部材２２Ａ、２２Ｂの質量と加速度の積で求められる。ここで、２つのY軸移動部材２２Ａ、２２Ｂは、同一構造で同一質量を有している。したがって、時刻ｔ１３〜ｔ１４の間における第１部品移載装置２０ＡのＹ軸正方向の反力ＦＡ２と第２部品移載装置２０ＢのＹ軸負方向の反力−ＦＢ１とは異符号略等量になる。このため、図５の下段（Ｃ）に示されるように、固定レール９１すなわち基台が受ける全反力ＦＴは、反力ＦＡ２と反力−ＦＢ１とが相殺されて殆どなくなる。つまり、基台に発生する振動を大幅に抑制できる。

次に、時刻ｔ１５で、動作シーケンスコントローラは第２部品移載装置２０Ｂに減速指令を発する。すると、第２部品移載装置２０ＢのY軸移動部材２２Ｂは減速して時刻ｔ１６で停止する。この間、回生電力ＰＢ２が発生し、また、固定レール９１にＹ軸正方向の反力ＦＢ２を及ぼす。チャージコントローラは、回生電力ＰＢ２を直ちに有効利用できないので蓄電装置に貯蔵する。

図４および図５で説明した同一方向へ移動する追いかけあいの動作シーケンスは、部品採取部材２１Ａ、２１Ｂを対向配置した部品実装機１０では頻繁に発生する。例えば、２台の部品採取部材２１Ａ、２１Ｂの移動予定範囲が重なる干渉エリアが存在し、先行する一方が干渉エリア外に退出し、交替に他方が干渉エリア内に進入する場合を考える。このとき、一方がエリア外で減速停止するのと同時に他方を始動加速してエリア内に進入させるように制御すると、回生電力の有効利用と振動抑制の両面で効果が生じる。特に、近年では移動速度が高速化されて一定速度の時間幅が減少し、加速および減速の時間幅が増加する傾向にある。図５の例では、一定速度ＶＡ１の時刻ｔ１２〜ｔ１３間、および一定速度ＶＢ１の時刻ｔ１４〜ｔ１５間が減少し、時刻ｔ１３〜ｔ１４間などの加速および減速の時間幅が増加する。したがって、回生電力の有効利用と振動抑制を行える時間幅が増加して効果が顕著になる。

次に、電力により動作する制動部を備える第３実施形態の部品実装機３０について、図６を参考にして説明する。図６は、第３実施形態の部品実装機３０を模式的に説明する構成ブロック図である。第３実施形態の部品実装機３０は、第１実施形態で説明した部品採取部材、Ｘ軸〜Ｚ軸移動部材、Ｘ軸〜Ｚ軸位置検出装置、Ｘ軸〜Ｚ軸モータ、およびＸ軸〜Ｚ軸モータアンプを備え、さらに、Ｘ軸〜Ｚ軸制動部を備えている。また、部品実装機３０は、第１および第２実施形態と類似の機能を有するチャージコントローラ４６、動作シーケンスコントローラ４７、基板搬送装置、部品供給装置、基台などを備えている。説明を簡易にするために、図６にはＹ軸方向のＹ軸移動部材４２Ｙ、Ｙ軸位置検出装置４３Ｙ、Ｙ軸モータ４４Ｙ、Ｙ軸モータアンプ４５Ｙ、およびＹ軸制動部４９Ｙを示している。

Ｙ軸制動部４９Ｙを始めとする３個の制動部は、電力により動作してＸ軸〜Ｚ軸移動部材４２Ｙを制動するものであり、電気粘性流体を用いて構成されている。電気粘性流体は、電圧を印加すると粘度が増加する液体であり、粘度の増加を制動力に利用することができる。なお、制動部は、磁性流体を用いて構成され電力により動作するものとすることもできる。磁性流体は、流体でありながら磁性を帯び砂鉄のように磁石に吸い寄せられる性質を持つ流体であり、電圧印加時に発生する電磁力を制動力に利用することができる。

回生電力制御部に相当するチャージコントローラ４６は、Ｘ軸〜Ｚ軸モータアンプ４５ＹおよびＸ軸〜Ｚ軸制動部４９Ｙを連系し、さらに、外部電源９９にも接続されており、回生電力を制御する機能を有している。制御部に相当する動作シーケンスコントローラ４７は、３個の移動部材４２Ｙの移動を検出しつつチャージコントローラ４６を制御するようになっている。

次に、上述のように構成された第３実施形態の部品実装機３０の動作、作用について説明する。図６において、動作シーケンスコントローラ４７は、Ｙ軸移動部材４２Ｙの減速停止の開始を検出するとＹ軸制動部４９Ｙの動作を開始させ、Ｙ軸モータ４４Ｙから得られる回生電力ＰＲ４をＹ軸制動部４９Ｙの動作に利用するようにチャージコントローラ４６を制御する。

詳述すると、Ｙ軸移動部材４２ＹがＹ軸方向に移動していて減速が必要になると、動作シーケンスコントローラ７はＹ軸モータアンプ４５ＹおよびＹ軸制動部４９Ｙに減速指令ＯＹ１を発する。すると、Ｙ軸制動部４９Ｙは、チャージコントローラ４６から制動電力ＰＱを受け取り、制動動作を開始する。Ｙ軸移動部材４２Ｙは減速を開始するので、運動エネルギを回生して生じた回生電力ＰＲ４がＹ軸モータアンプ４５Ｙを経由して出力される。チャージコントローラ４６は、Ｙ軸モータアンプ４５Ｙから回生電力ＰＲ４を受け取り、同時に制動電力ＰＱとしてＹ軸制動部４９Ｙにフィードバックして供給する。動作シーケンスコントローラ４７は、Ｙ軸モータアンプ４５ＹおよびＹ軸制動部４９Ｙを制御することで、チャージコントローラ６における電力の受け取りおよび供給をも制御している。

第３実施形態の部品実装機３０によれば、Ｙ軸移動部材４２Ｙの減速停止により得られる回生電力ＰＲ４をＹ軸制動部４９Ｙの動作にフィードバックして有効利用でき、従来よりも部品実装機としての消費電力を削減できる。かつ、Ｙ軸制動部４９Ｙにおける活性化された電気粘性流体の作用により、強力かつ効率的にＹ軸移動部材４２Ｙを減速停止できる。

なお、各実施形態において、チャージコントローラ６、４６は、部品採取部材を駆動するＸ軸〜Ｚ軸モータ４Ｘ、４Ｚ、４４Ｙの各モータアンプ５Ｘ、５Ｚ，４５Ｙを連系しているが、部品実装機１、１０、３０に搭載されている他のモータアンプも連系することができる。例えば、基板搬送装置の搬送駆動用モータのモータアンプを連系して、回生電力を融通し合うように構成できる。その他、本発明は様々な応用、変形が可能である。

１：第１実施形態の部品実装機
２Ｘ、２Ｚ：Ｘ軸、Ｚ軸移動部材
３Ｘ、３Ｚ：Ｘ軸、Ｚ軸位置検出装置
４Ｘ、４Ｚ：Ｘ軸、Ｚ軸モータ
５Ｘ、５Ｚ：Ｘ軸、Ｚ軸モータアンプ（電源部）
６：チャージコントローラ（回生電力制御部）
７：動作シーケンスコントローラ（制御部）
８：蓄電装置（蓄電部）
Ｐ１：初期位置 Ｐ８：最終位置
ＰＸ、ＰＺ：駆動電力 ＰＲ１、ＰＲ２、ＰＲ３：回生電力
１０：第２実施形態の部品実装機
２０Ａ：第１部品移載装置 ２１Ａ：部品採取部材 ２２Ａ：Y軸移動部材
２０Ｂ：第２部品移載装置 ２１Ｂ：部品採取部材 ２２Ｂ：Y軸移動部材
９１：固定レール（基台の一部）
ＰＡ１、ＰＢ１：駆動電力 ＰＡ２、ＰＢ２：回生電力
−ＦＡ１、ＦＡ２、−ＦＢ１、ＦＢ２：反力
ＦＴ：基台が受ける全反力
３０：第３実施形態の部品実装機
４２Ｙ：Ｙ軸移動部材 ４３Ｙ：Ｙ軸位置検出装置 ４４Ｙ：Ｙ軸モータ
４５Ｙ：Ｙ軸モータアンプ ４６：チャージコントローラ（回生電力制御部）
４７：動作シーケンスコントローラ（制御部） ４９Ｙ：Ｙ軸制動部
ＰＱ：制動電力 ＰＲ４：回生電力

Claims (6)

1. 部品を採取する部品採取部材と基台との間に移動可能に介在されそれぞれモータによって駆動される複数の移動部材を備え、前記部品採取部材が部品供給装置から部品を採取し部品実装位置に位置決めされた基板上に実装する部品実装機において、
   前記各モータが減速するときに運動エネルギを回生して生じた回生電力を制御する回生電力制御部と、
   該回生電力制御部と電力をやりとりする前記各モータの電源部と、
   前記複数の移動部材の中の２つの移動部材が移動する場合に、前記２つの移動部材の一方の移動部材の減速停止の開始タイミングまたは減速停止中の所定タイミングに同期して他方の移動部材の始動加速を開始させ、前記減速停止により前記一方の移動部材を駆動する前記モータから得られる前記回生電力を前記他方の移動部材を始動加速させるために前記他方の移動部材を駆動する前記モータの起動に利用するように前記回生電力制御部を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする部品実装機。
2. 部品を採取する部品採取部材と基台との間に介在され、第１モータにより水平第１方向、第２モータにより水平第２方向、第３モータにより上下方向にそれぞれ駆動される第１、第２、および第３移動部材を有する部品移載装置を複数台備え、前記各部品採取部材が部品供給装置から部品を採取し部品実装位置に位置決めされた基板上に実装する部品実装機において、
   前記各モータが減速するときに運動エネルギを回生して生じた回生電力を制御する回生電力制御部と、
   該回生電力制御部と電力をやりとりする前記各モータの電源部と、
   前記水平第１方向、前記水平第２方向、および前記上下方向のいずれか一方向において２つの移動部材が移動する場合に、前記２つの移動部材の一方の移動部材の減速停止の開始タイミングまたは減速停止中の所定タイミングに同期して他方の移動部材の始動加速を開始させ、前記減速停止により前記一方の移動部材を駆動する前記モータから得られる前記回生電力を前記他方の移動部材を始動加速させるために前記他方の移動部材を駆動する前記モータの起動に利用するように前記回生電力制御部を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする部品実装機。
3. 請求項１または２において、前記制御部は、前記一方の移動部材の減速タイミングと前記他方の移動部材の加速タイミングとを同期させ、あるいは、前記一方の移動部材の減速度と前記他方の移動部材の加速度とが異符号略等量となるように同調制御することを特徴とする部品実装機。
4. 請求項１〜３のいずれか一項において、前記回生電力制御部に接続されて前記電力の貯蔵が可能な蓄電部を備えることを特徴とする部品実装機。
5. 部品を採取する部品採取部材と基台との間に移動可能に介在されそれぞれモータによって駆動される複数の移動部材を備え、前記部品採取部材が部品供給装置から部品を採取し部品実装位置に位置決めされた基板上に実装する部品実装機において、
   前記各モータが減速するときに運動エネルギを回生して生じた回生電力を制御する回生電力制御部と、
   電力により動作して前記各移動部材を制動する制動部と、
   前記移動部材の減速停止の開始を検出すると該移動部材の制動部の動作を開始させ、前記減速停止により該移動部材を駆動する前記モータから得られる前記回生電力を該移動部材の制動部の動作に利用するように前記回生電力制御部を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする部品実装機。
6. 請求項５において、前記制動部は、電気粘性流体または磁性流体を用いたものであることを特徴とする部品実装機。

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