JP4079515B2 - 電子部品実装方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を自動的に実装する電子部品実装機における電子部品実装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、この種電子部品実装機では高速化や高精度化が要求されてきている。電子部品を実装するために電子部品の吸着と装着を行う部品移載ヘッドが、X−Yロボットによって移動する多機能部品実装機の分野では、その部品供給形態の自由度の高さと実装可能部品のレンジの広さや単純な構成がもたらす実装精度の高さとから市場が拡大されてきている。
【0003】
そこで現在、電子部品実装機の高速化や高精度化を図るために、X−Yロボットにリニアモータを採用したものや、部品吸着ノズルの上下機構を圧力制御して部品実装時の圧力を調整するものなどが開発されてきている。また、ノズルの上下機構の高速化を図るために、回転モータやエアシリンダの駆動源にボールネジやリンク機構を組合わせたものや、ボイスコイルモータ(以下、VCMと称す)のように内部に有するシャフトによって、シャフトの下端に一体ないし連動して設けられたノズルを、直接高速に上下駆動するものも開発されている。
【0004】
このVCMを用いた従来の電子部品実装機について、そのシステム構造を図5に、異常発生時の制御動作のフローを図6に示し、これらを参照しながら以下に説明する。
【0005】
図5において、1は電子部品を実装するために電子部品の吸着と装着を行うノズル、2はノズル1を上下動作するシャフト8を有するVCM、3はVCM2の上下位置を検出する位置検出器であるマグネスケール、4はVCM2の位置決め制御とVCM2に供給する電流量によりトルク制御を行うVCM制御装置、5はノズル1の吸排気と後記把持装置6を制御する入出力制御装置、6はシャフト8を把持することでノズル1の自由落下を防ぐ把持装置、7はVCM制御装置4に対して位置決め制御とトルク制御を指示するシステム制御装置である。
【0006】
以上のように構成された電子部品実装機の制御動作について図5を参照して説明する。まず、VCM2はマグネスケール3とVCM制御装置4を用いてサーボループを構成し、サーボロック状態では入出力制御装置5により把持装置6が開放状態となっている。電子部品の吸着と装着を行う際には、システム制御装置7からの指示によりVCM制御装置4は指定された位置にVCM2を駆動しノズル1の高速位置決めを行う。
【0007】
また、VCM2の位置検出を行っているマグネスケール3が断線してVCM制御装置4による位置決め制御が困難になった場合、図6のフローに示すように、VCM2が暴走することを防止するため、ステップ♯1で断線を検出すると、ステップ♯2でVCM制御装置4から出力されたブレーキ信号を受け、入出力制御装置5により把持装置6を把持状態にすると同時に、VCM制御装置4はステップ♯3でVCM2に供給する駆動電流を遮断する。このことによって、VCM2内で上下駆動されるシャフト8の上端部が把持装置6によって把持され、シャフト8の下端に一体または連動して設けられたノズル1の落下が防止される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような電子部品実装機の制御方法では、VCM2が駆動電流を遮断して把持装置6がシャフト8を把持するまでの間に時間の遅れが生じる。そのため、VCM2の特性上、上下駆動するシャフト8と把持装置6との摺動抵抗が極力小さく設定されているこの種の電子部品実装機では、その時間遅れの間にシャフト8の下端にあるノズル1が自由落下してしまうという問題があった。この問題は、マグネスケール3が断線した場合の他、VCM制御装置の制御電源遮断などVCM2の位置決め制御が困難になる異常時全てに発生する。
【0009】
そこで本発明は上記のような問題を解消し、電子部品の実装スピードを高速化すると共に、VCMが位置決め制御困難な異常時においてノズルの自由落下を防止することのできる電子部品実装方法を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、電子部品を実装するために電子部品の吸着と装着を行うノズルと、ノズルを上下動作するシャフトを有するVCMと、シャフトを把持してノズルの自由落下を防ぐ把持装置と、ノズルの吸排気と把持装置を制御する入出力制御装置と、VCMの位置決め制御とVCMに供給する電流量によりトルク制御を行うVCM制御装置と、VCM制御装置に対して位置決め制御とトルク制御を指示するシステム制御装置と、VCMのシャフトの上下位置を検出する位置検出器を備えた電子部品実装機による電子部品実装方法において、VCM制御装置によりVCMのシャフトを位置決め制御する際、前記位置検出器の断線・位置偏差異常や位置検出器への不意の供給電源停止で前記位置決め制御が困難になる異常時に、VCM制御装置からVCMに対して、VCM制御装置内部で事前に設定した一定電流量を一定時間供給することによって位置決め制御から定電流制御に切替え、その定電流制御の間に把持装置がVCMのシャフトを把持することを特徴とする。
【0011】
この発明によれば、実装部品の吸着と装着を行うためにVCMを位置決め制御する際、過負荷や位置検出器の断線や不意の供給の供給電源停止でVCMのシャフトの位置決め制御が困難になっても、VCM制御装置の内部で事前に設定した一定電流量をVCMに対して一定時間供給し、定電流制御に切替わった間に、把持装置によってVCMのノズルを上下動作しているシャフトを把持することができるので、ノズルの自由落下を防止し、電子部品実装機本体や実装中の基板を保護することができる。
【0012】
また、定電流制御の間にVCMに供給する電流値を、通常のサーボロック停止時に供給する電流値としてVCM制御装置内部で随時記録・更新された最新の値を用いると好適であり、異常発生直前のVCMや実装するために吸着していた電子部品やノズル等の重量変化、また駆動機構の径年変化等に対応した力でノズルの自由落下を防止することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態の電子部品実装方法について、図1〜図3を参照して説明する。尚、VCM2やそれに取付けられる把持装置6等の駆動機構部分は図5で示したものと同様であるので、図5も参照しながら同一符号を用いて以下説明する。
【0014】
図1は本実施形態のVCM制御装置のブロック構成図である。11はシステム制御装置からの指令に基づき位置指令を出力する主制御部であり、2は上下動作するノズル1を有するVCM、3はVCM2のシャフト8の上下位置を検出する位置検出器であるマグネスケール、14はマグネスケール3の断線を検出する断線検出回路、15は位置決め制御と定電流制御を切替えるモード切替部である。
【0015】
VCM2の構造を模式的に示した 図2と、既述した図5とを併せて参照しながら説明すると、21はVCM2の本体であり、22はコイル、23はコイル22を巻いたボビン、24はマグネット、8は直動するシャフトであり、その下端に一体または連動して上下動作することで電子部品を吸着・装着するノズル1を設け、その上端に一体または連動してシャフト8の上下位置を検出するマグネスケール3をそれぞれ設けている。VCM2の動作原理はコイル22に直流電流が流れると磁界が発生し、シャフト8に取付けられたマグネット24がその磁界の向きに応じて力を発生しシャフト8が動作する。またこのときシャフト8に発生する力はコイル22に流れる電流の値に比例し、その向きは電流の正負によって決定する。
【0016】
図3はマグネスケール3が断線した場合の異常処理を示すフロー図である。以上のように構成された第1実施形態の電子部品実装機の制御動作について、シャフト8の位置検出を行っているマグネスケール3が断線した場合を例にとり以下に説明する。
【0017】
ステップ♯1でマグネスケール3の断線を断線検出回路14が検出すると、主制御部11はノズル1の自由落下を防止するためにブレーキ出力をONにし(ステップ♯2)、同時にステップ♯3で設定電流値dとその電流を流す動作タイマ値tをメモリから読み出し、ステップ♯4でモード切替部15により位置決め制御から定電流制御に切り替える。定電流制御に切り替わると、ステップ♯5でVCM2には設定電流値dに相当した電流がVCM2に流れ、同時にタイマがスタートする。
【0018】
ステップ♯6で動作タイマ値tだけ経過すると、ステップ♯7で供給電流を遮断しステップ♯8でモード切替部15の切替え動作により元の位置決め制御にもどる。
【0019】
このとき、事前に設定する電流値dをVCM2のシャフト8やマグネット24と、シャフト8に付随するノズル1等の駆動機構の自重を保持するだけの値にし、またタイマ値tをブレーキが動作完了するまでの値に設定するようにする。こうした設定電流値dと動作タイマ値tをVCM制御装置の制御下にもつことで、定電流制御の間は把持装置6がVCM2のシャフト8を把持する状態となる。
【0020】
電流値d及び設定タイマ値tの一例を上げると、トルク定数が5N/AであるVCM2を用いて摺動部重量が350gであると、
1N≒102gfから
350gf≒3.43N
3.43(N)/5(N/A)≒0.69(A)
より、d=690(mA)となる。
【0021】
また、把持装置6がソレノイドバルブ一体型のシリンダをエア駆動する場合、応答時間は30msecであることからt=100(msec)で十分制御が可能である。
【0022】
また、供給電源が停止した場合でも整流用の平滑コンデンサに蓄えられた電荷によって200〜500msec程度は通常十分制御可能である。
【0023】
以上のように第1実施形態の電子部品実装方法によれば、位置検出器13の断線・位置偏差異常や不意の供給電源停止等でVCM2のシャフト8の位置制御が困難になるような異常時においても、把持装置6によりVCM2内で上下動作するシャフト8の上端部を確実に把持し、シャフト8下端のノズル1の自由落下を防止することができる。
【0024】
(第2実施形態)
以下、本発明の第2実施形態の電子部品実装機による電子部品実装方法について、第1実施形態と同様にマグネスケール3が断線した場合を例にとり、図4に示すフロー図を参照しながら以下に説明する。
【0025】
断線検出以降の動作(ステップ♯4〜♯11)は第1実施形態と同じであるが、異なる点はステップ♯1からステップ♯3において、サーボロック時の供給電流値を常に定電流制御時に供給する電流設定値dとしてメモリ上に更新しておくことである。すなわち、ステップ♯1で現在サーボロック時かどうかを判断し、サーボロック時でなければステップ♯4に移行する。ステップ♯1でサーボロック時であればステップ♯2で供給電流を読込み、ステップ♯3で電流設定値dをメモリに書き込んだ後、ステップ♯4に移行する。
【0026】
以上のように、電流設定値dを常に更新することで、実装するために吸着していた電子部品やノズルの重量変化、また機構部分の径年変化等に対応した最適な力でノズルの自由落下を防止することができる。
【0027】
また第2実施形態では、電流値の読み込みを断線検出の異常処理の一環として記述しているが、供給電流の読み込みとメモリへの書き込み処理は、サーボロック時の電流値を更新できるタイミングであればこれに限定されない。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、VCMの位置決め制御と、VCMの位置決め制御が困難になった場合の定電流制御との切替えが可能になるので、位置決め制御から定電流制御に切替わった間に、把持装置によってVCMのノズルを上下動作しているシャフトを把持することによってノズルの自由落下を防止し、電子部品実装機本体や実装中の基板を保護することができる。また、定電流制御時に供給する電流値として、通常のサーボロック停止時に供給する電流値としてVCM制御装置内部で随時記録・更新された最新の値を用いることによって、異常発生直前のVCMや実装するために吸着していた電子部品やノズル等の重量変化、また駆動機構の径年変化等に対応した力でノズルの自由落下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態におけるVCM制御装置のブロック構成図。
【図2】同実施形態におけるVCMの構造を模式的に示した縦断側面図。
【図3】同実施形態における異常時の制御動作を示すフロー図。
【図4】本発明の第2実施形態における異常時の制御動作を示すフロー図。
【図5】従来例のVCM制御システムの構造を概略して示した斜視図。
【図6】従来例における異常発生時の制御動作を示すフロー図。
【符号の説明】
1 ノズル
2 VCM(VCM)
3 マグネスケール
4 VCM制御装置
5 入出力制御装置
6 把持装置
7 システム制御装置
8 シャフト
11 主制御部
14 断線検出回路
15 モード切替部
Claims (2)
- 電子部品を実装するために電子部品の吸着と装着を行うノズルと、ノズルを上下動作するシャフトを有するボイスコイルモータと、シャフトを把持してノズルの自由落下を防ぐ把持装置と、ノズルの吸排気と把持装置を制御する入出力制御装置と、ボイスコイルモータの位置決め制御とボイスコイルモータに供給する電流量によりトルク制御を行うボイスコイルモータ制御装置と、ボイスコイルモータ制御装置に対して位置決め制御とトルク制御を指示するシステム制御装置と、ボイスコイルモータのシャフトの上下位置を検出する位置検出器を備えた電子部品実装機による電子部品実装方法において、ボイスコイルモータ制御装置によりボイスコイルモータのシャフトを位置決め制御する際、前記位置検出器の断線・位置偏差異常や位置検出器への不意の供給電源停止で前記位置決め制御が困難になる異常時に、ボイスコイルモータ制御装置からボイスコイルモータに対して、ボイスコイルモータ制御装置内部で事前に設定した一定電流量を一定時間供給することによって位置決め制御から定電流制御に切替え、その定電流制御の間に把持装置がボイスコイルモータのシャフトを把持することを特徴とする電子部品実装方法。
- 定電流制御の間にボイスコイルモータに供給する電流値を、通常のサーボロック停止時に供給する電流値としてボイスコイルモータ制御装置内部で随時記録・更新された最新の値を用いる請求項1記載の電子部品実装方法。
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