(57)【要約】【課題】高速化が可能であって、しかも、ワークに対して低衝撃となるワーク接触装置、ワーク接触方法、およびワーク接触装置の製造方法を提供する。【解決手段】ワークに対して接近・離間してワークに接触する接触体を有するワーク接触装置である。接触体を往復動させる駆動機構を備える。駆動機構の駆動源にボイスコイルモータを用いる。制御手段からＩ／Ｏ信号のｏｎ／ｏｆｆ信号がモータコントローラに入力される。モータコントローラに記憶されている指令電流プロファイルにてボイスコイルモータが制御されて接触体の往復動を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対して接近・離間してワークに接触する接触体を有するワーク接触装置であって、
接触体を往復動させる駆動機構を備え、前記駆動機構の駆動源にボイスコイルモータを用い、制御手段からＩ／Ｏ信号のｏｎ／ｏｆｆ信号がモータコントローラに入力されることによって、このモータコントローラに記憶されている指令電流プロファイルにて前記ボイスコイルモータが制御されて前記接触体の往復動を行うことを特徴とするワーク接触装置。
【請求項２】
モータコントローラからの指令電流プロファイルは、コントローラ内のメモリ媒体に記憶されていることを特徴とする請求項１に記載のワーク接触装置。
【請求項３】
装置異常において制御側に装置異常を発信する発信部を、前記モータコントローラに備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワーク接触装置。
【請求項４】
前記接触体は、指令電流プロファイルにて制御されて前記ワークを上方から押さえる押さえ片であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のワーク接触装置。
【請求項５】
前記接触体は、指令電流プロファイルにて制御されて前記ワークを挾持する挾持体であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のワーク接触装置。
【請求項６】
ワークに対して接近・離間してワークに接触する接触体を有するワーク接触方法であって、
制御手段からＩ／Ｏ信号のｏｎ／ｏｆｆ信号をモータコントローラに入力して、このモータコントローラに記憶されている指令電流プロファイルにてボイスコイルモータを制御して前記接触体が往復動することを特徴とするワーク接触方法。
【請求項７】
設定される指令電流プロファイルは複数種を備え、ワークのサイズ及び／又は種類に応じた指令電流プロファイルを用いることを特徴とする請求項６に記載のワーク接触方法。
【請求項８】
前記請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のワーク接触装置を製造するワーク接触装置製造方法であって、
接触体を往復動させる駆動機構の駆動源に、既存の装置のシリンダ機構に代えてボイスコイルモータを用いるとともに、既存の装置の切替弁としての電磁弁に代えて、指令電流プロファイルが記憶されているモータコントローラを用い、Ｉ／Ｏ信号のｏｎ／ｏｆｆ信号を入力する制御手段に既存の装置の制御手段を用いることを特徴とするワーク接触装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク接触装置に関し、特にワークに対して接近・離間してワークに接触する接触体を有するワーク接触装置、ワーク接触方法、およびワーク接触装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来には、リードフレーム等の基板に半導体チップなどのチップをボンディングするボンディング装置において、この基板を押さえる押さえ部材を備えたものがある（特許文献１）。
【０００３】
このような場合、図３に示すようなシリンダ機構１を備えた駆動手段を用いて、押さえ部材２を上下動させている。すなわち、シリンダ機構１は、エアシリンダ等にて構成され、シリンダ機構１のピストンロッドに押さえ部材２が付設され、このピストンロッドの往復動によって押さえ部材２が上下動する。そして、押さえ部材２の下降状態でワークＷを押さえることができる。
【０００４】
この場合、制御部（制御手段）３からの電気信号（ＩＯ信号）が電磁弁４に送られ、この電磁弁４が開閉し、エア配管を介してエアが供給される。これによって、押さえ部材２が駆動することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−２１３２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記のようにシリンダ機構１を用いた装置の高速化を図る場合、空気圧を上昇させる必要がある。しかし、高速化を進めると、ワークＷに接触する際、大きな衝撃が付与されることになり、ワークＷが損傷するおそれがあった。また、空気圧を上げても、配管を通じてピストンロッドの駆動までに一定時間を要することになって、追従性および再現性が悪くなる。
【０００７】
また、シリンダ機構１としては、ワーク押さえのタイミングやワーク押さえ込み時の推力を装置毎に調整する必要があり、再現性が低いものであった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みて、高速化が可能であって、しかも、ワークに対して低衝撃となるワーク接触装置、ワーク接触方法、およびワーク接触装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のワーク接触装置は、ワークに対して接近・離間してワークに接触する接触体を有するワーク接触装置であって、接触体を往復動させる駆動機構を備え、前記駆動機構の駆動源にボイスコイルモータを用い、制御手段からＩ／Ｏ信号のｏｎ／ｏｆｆ信号がモータコントローラに入力されることによって、このモータコントローラに記憶されている指令電流プロファイルにて前記ボイスコイルモータが制御されて前記接触体の往復動を行うものである。
【００１０】
ここで、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）とは、希土類磁石による強力な磁気ギャップを用意し、その中にコイルを配置したものであり、このコイルに電流を流すことによってコイルにローレンツ力が生じ、この力を推力として取り出すものである。
【００１１】
このため、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）は、コイルインダクタンスが小さく、可動部が軽量であることから、電気的応答に優れ、高速な運転が可能であり、通電電流にほぼ比例した推力発生を実現（磁場等の影響に依る）し、高精度の制御が可能である。
【００１２】
また、指令電流プロファイルとは、電流変化パターンを設定したものであり、この指令電流プロファイル（設定された電流変化パターン）がＶＣＭに入力されることによって、ＶＣＭがその電流変化パターンに応じた動作を行うことになる。
【００１３】
このため、本発明のワーク接触装置によれば、電流変化パターンとして、接触体がワークに接近する際に、所定近接位置まで、高速で接触体を接近させ、この所定近接位置からは低速で接近させてワークに接触させることができる。ここで、低速とは、接触体がワークに接触した際に、ワークに対して低衝撃（ダメージレス）である速度であり、高速とは、この低速よりも早い速度をいう。
【００１４】
また、本発明のワーク接触装置によれば、制御手段からＩ／Ｏ信号のｏｎ／ｏｆｆ信号がモータコントローラに入力されれば、このモータコントローラから、ＶＣＭに指令電流プロファイルの所定の電流変化パターンが入力されて、接触体が駆動することになる。この場合、Ｉ／Ｏ信号のｏｎ／ｏｆｆ信号は、シリンダ機構の開閉弁である電磁弁の開閉を行う信号と同様であり、既存の装置の制御手段を用いることができる。
【００１５】
モータコントローラからの指令電流プロファイルは、コントローラ内のメモリ媒体に記憶されているのが好ましい。ここで、メモリ媒体は、ハードディスクドライブ又はフロッピー（登録商標）ディスク、テープディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、リードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、及びフラッシュメモリ等で構成できる。
【００１６】
装置異常において制御側に装置異常を発信する発信部を、前記モータコントローラに備えるのが好ましい。このように構成することによって、装置異常（例えば、過熱・低電圧・過電流検出等）が発生すれば、装置停止状態とすることで、装置運転が防止でき、また、装置運転による装置故障やワーク損傷を防止できる。
【００１７】
前記接触体は、指令電流プロファイルにて制御されて前記ワークを上方から押さえる押さえ片とすることができる。なお、このような押さえ片ではなく、指令電流プロファイルにて制御されて前記ワークを挾持する挾持体であってもよい。
【００１８】
本発明のワーク接触方法は、ワークに対して接近・離間してワークに接触する接触体を有するワーク接触方法であって、制御手段からＩ／Ｏ信号のｏｎ／ｏｆｆ信号をモータコントローラに入力して、このモータコントローラに記憶されている指令電流プロファイルにてボイスコイルモータを制御して前記接触体が往復動するものである。
【００１９】
本発明のワーク接触方法によれば、Ｉ／Ｏ信号のｏｎ／ｏｆｆ信号がモータコントローラに入力されれば、このモータコントローラから、ＶＣＭに指令電流プロファイルの所定の電流変化パターンが入力されて、接触体が駆動することになる。接触体がワークに接近する際に、所定近接位置まで、高速で接触体を接近させ、この所定近接位置からは低速で接近させてワークに接触させることができる。ここで、低速とは、接触体がワークに接触した際に、ワークに対して低衝撃（ダメージレス）である速度であり、高速とは、この低速よりも早い速度をいう。
【００２０】
設定される指令電流プロファイルは複数種を備え、ワークのサイズ及び／又は種類に応じた指令電流プロファイルを用いることができる。このように設定することによって、ワークを変更した際においても、簡単かつ確実に高精度の動作を行うことができる。
【００２１】
前記ワーク接触装置を製造するワーク接触装置製造方法であって、接触体を往復動させる駆動機構の駆動源に、既存の装置のシリンダ機構に代えてボイスコイルモータを用いるとともに、既存の装置の切替弁としての電磁弁に代えて、指令電流プロファイルが記憶されているモータコントローラを用い、Ｉ／Ｏ信号のｏｎ／ｏｆｆ信号を入力する制御手段に既存の装置の制御手段を用いるものである。
【００２２】
ワーク接触装置製造方法では、シリンダ機構を用いたワーク接触装置において、シリンダ機構に代えてボイスコイルモータを用いるとともに、既存の装置の切替弁としての電磁弁に代えて、指令電流プロファイルが記憶されているモータコントローラを用いるように構成すれば、前記本発明に係るワーク接触装置を簡単かつ安定して形成することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明では、ワークに対して低衝撃（ダメージレス）であるので、ワークの損傷を有効に防止でき、しかも、接触体がワークに近接するまで及びワークから離間させる場合には、ワークへの衝撃を考慮する必要がないので、接触体を高速で移動させることができる。このため、このワーク接触装置を用いたワーク押さえ等の作業の高速化を図ることができる。
【００２４】
また、ボイスコイルモータの駆動によって、接触体を動作させるので、接触体の追従性に優れ、しかも、指令電流プロファイルにおける設定された電流変化パターンに基づいてボイスコイルモータを駆動させることができ、再現性に優れる。
【００２５】
装置として、シリンダ機構を備えた既存の装置（ワーク押さえ装置）のＩ／Ｏ信号のｏｎ／ｏｆｆ信号を入力する制御手段をそのまま使用でき、既存の装置から容易に改良でき、しかも、エア配管等も必要がないので、装置として簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のワーク接触装置の構成図である。
【図２】図１に示すワーク接触装置の押圧部材とワークとの関係を示す簡略図である。
【図３】従来のワーク接触装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下本発明の実施の形態を図１と図２に基づいて説明する。本発明に係るワーク接触装置は、ワークＷに対して接近・離間してワークＷに接触する接触体１２を有するワーク接触装置であって、この場合、接触体１２がワークＷを押さえるワーク押さえ装置である。
【００２８】
接触体１２を往復動させる駆動機構１３を備え、この駆動機構１３の駆動源にボイスコイルモータ１４を用いる。ここで、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１４とは、ボ希土類磁石による強力な磁気ギャップを用意し、その中にコイルを配置したものであり、このコイルに電流を流すことによってコイルにローレンツ力が生じ、この力を推力として取り出すものである。
【００２９】
このため、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１４は、コイルインダクタンスが小さく、下層部が軽量であることから、電気的応答に優れ、高速な運転が可能であり、通電電流にほぼ比例した推力発生を実現（磁場等の影響に依る）し、高精度の制御が可能である。
【００３０】
また、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１４には、モータコントローラ（ＶＣＭコントローラ）１５が接続され、このモータコントローラ１５には、制御手段（制御部）１６が接続されている。
【００３１】
制御手段（制御部）１６からモータコントローラ１５には、電気信号としてのＩ／Ｏ信号のｏｎ／ｏｆｆ信号が入力される。このため、この制御手段（制御部）１６としては、前記図３で示した従来（既存）の装置の制御手段（制御部）３をそのまま使用（利用）できる。
【００３２】
モータコントローラ１５には、指令電流プロファイルが記憶されている。ここで、指令電流プロファイルとは、電流変化パターンを設定したものであり、この指令電流プロファイル（設定された電流変化パターン）がＶＣＭに入力されることによって、ＶＣＭ１４がその電流変化パターンに応じた動作を行うことになる。この場合、制御手段（制御部）１６からモータコントローラ１５に、電気信号としてのＩ／Ｏ信号のｏｎ／ｏｆｆ信号が入力される。このｏｎ／ｏｆｆ信号が入力されることによって、指令電流プロファイル（設定された電流変化パターン）がＶＣＭ１４に入力される。
【００３３】
接触体１２は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１４の可動部に接続（固定）される支持部１２ｂと、この支持部１２ｂに連設される押さえ片１２ａとを有するものである。このため、押さえ片１２ａが下降した状態で、ワークＷを押さえることができる。この場合、押さえ片１２ａがワークＷを押さえる動作としては、図２に示すように、ワークＷの上方の待機位置から下降して所定近接位置までの速度と、この所定近接位置から押さえ片１２ａがワークＷに接触するまでの速度とを相違させている。ここで、所定近接位置とは、図２の実線で示す位置であって、ワークＷから押さえ片１２ａの下面が所定短寸Ｈ１だけ離間した位置である。
【００３４】
ところで、本ワーク接触装置では、前記したように、指令電流プロファイル（設定された電流変化パターン）がモータコントローラ１５に入力されることによって、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１４が、この指令電流プロファイルの電流変化パターンに制御されて動作するように設定できる。すなわち、所定近接位置までの速度をＶ１とし、ワークＷに接触するまでの速度をＶ２とした場合に、Ｖ１＞Ｖ２とし、Ｖ１を高速とし、Ｖ２を低速とすることができ、低速であるＶ２はワークＷに対して低衝撃（ダメージレス）である速度とすることができる。この装置では、指令電流プロファイルを入力することで、動作パターン（速度）を切換えられる。速度を切換えて、移動は高速、ワーク接触直前からは低速にすることで低衝撃な動作をさせることができる。なお、高速であるＶ１は、使用するボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１４の可動部の可能な範囲の高速に設定できる。
【００３５】
指令電流プロファイルは、コントローラ内のメモリ媒体に記憶されているのが好ましい。ここで、メモリ媒体は、ハードディスクドライブ又はフロッピー（登録商標）ディスク、テープディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、リードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、及びフラッシュメモリ等にて構成できる。
【００３６】
次に、このように構成されたワーク接触装置にて、ワークＷを押さえる方法を説明する。まず、ワークＷの上方に接触体１２の押さえ片１２ａを位置させる。その後、押さえ片１２ａを下降させる。この際、前記したように、指令電流プロファイルの電流変化パターンに制御することによって、所定近接位置までのＶ１の高速でワークに接近させ、この所定近接位置からワークＷに接触するまでは、Ｖ２の低速で接近させる。これによって、ワークＷを接触体１２にて押さえることができる。
【００３７】
また、ワークＷの押さえ工程が終了すれば、接触体１２の押さえ片１２ａを上昇させて、押さえ状態を解除する。上昇／下降の区別なくいずれの動作も指令電流プロファイルの設定で接触体１２の押さえ片１２ａは動作することができる。
【００３８】
このため、設定される指令電流プロファイルを複数種を備えるように設定し、ワークのサイズ及び／又は種類に応じた指令電流プロファイルを用いるようにするのが好ましい。
【００３９】
本発明では、制御手段１６からＩ／Ｏ信号のｏｎ／ｏｆｆ信号がモータコントローラ１５に入力されれば、このモータコントローラ１５から、ＶＣＭ１４に指令電流プロファイルの所定の電流変化パターンが入力されて、接触体１２が駆動することになる。この場合、Ｉ／Ｏ信号のｏｎ／ｏｆｆ信号は、シリンダ機構の開閉弁である電磁弁の開閉を行う信号と同様であり、既存の装置の制御手段を用いることができる。すなわち、装置として、シリンダ機構を備えた既存の装置（ワーク押さえ装置）のＩ／Ｏ信号のｏｎ／ｏｆｆ信号を入力する制御手段をそのまま使用でき、既存の装置から容易に改良でき、しかも、エア配管等も必要がないので、装置として簡素化を図ることができる。
【００４０】
ワークＷに対して低衝撃（ダメージレス）であるので、ワークＷの損傷を有効に防止でき、しかも、接触体１２がワークＷに近接するまで及びワークＷから離間させる場合には、ワークＷへの衝撃を考慮する必要がないので、接触体１２を高速で移動させることができる。このため、このワーク接触装置を用いたワーク押さえ等の作業の高速化を図ることができる。
【００４１】
また、ボイスコイルモータ１４の駆動によって、接触体１２を動作させるので、接触体１２の追従性に優れ、しかも、指令電流プロファイルにおける設定された電流変化パターンに基づいてボイスコイルモータ１４を駆動させることができ、再現性に優れる。さらに、「コイルインダクタンスが小さく、可動部が軽量であることから、電気的応答に優れ、高速な運転が可能であり、通電電流にほぼ比例した推力発生を実現（磁場等の影響に依る）し、高精度の制御が可能である。」というボイスコイルモータの特有の利点がある。
【００４２】
装置異常においてボイスコイルモータ１４に装置停止信号を発信する発信部(図示省略)を、制御側、つまり前記モータコントローラ１４に備えるのが好ましい。このように構成することによって、装置異常（例えば、過熱・低電圧・過電流検出等）が発生すれば、装置停止状態とすることで、装置運転が防止でき、また、装置運転による装置故障やワーク損傷を防止できる。
【００４３】
設定される指令電流プロファイルは複数種を備え、ワークＷのサイズ及び／又は種類に応じた指令電流プロファイルを用いることができる。このように設定することによって、ワークＷを変更した際においても、簡単かつ確実に高精度の動作を行うことができる。
【００４４】
ところで、前記実施形態では、ワーク接触装置として、接触体１２がワークＷを押さえるワーク押さえ装置としたが、接触体１２として、ロボットアームの先端に付設されるクランプ爪であってもよい。すなわち、クランプ爪の開閉動作に、図１に示すワーク接触装置を用いることができる。
【００４５】
クランプ爪の開閉動作に、図１に示すワーク接触装置を用いれば、ワークＷに対して低衝撃（ダメージレス）でつかむことができる。しかも、つかむ直前まで、クランプ爪の閉動作を高速で行うことができ、また開動作も高速で行うことができる。
【００４６】
図１に示すワーク接触装置としては、図３に示すようにシリンダ機構１を用いた従来のワーク接触装置を改良することによって、形成することができる。すなわち、図３において、シリンダ機構に代えて、ボイスコイルモータ１４を用い、切替弁としての電磁弁に代えて、指令電流プロファイルが記憶されているモータコントローラ１５を用いる。そして、モータコントローラ１５に、Ｉ／Ｏ信号のｏｎ／ｏｆｆ信号が出力される制御部１６は、図３に示す制御部３をそのまま用いる。
【００４７】
このため、本発明に係る装置として、シリンダ機構を備えた既存の装置（ワーク押さえ装置）のＩ／Ｏ信号のｏｎ／ｏｆｆ信号を入力する制御手段をそのまま使用でき、既存の装置から容易に改良でき、しかも、エア配管等も必要がないので、装置として簡素化を図ることができる。
【００４８】
本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、接触体１２の速度変更は、前記実施形態では、接近させる際には、Ｖ１からＶ２に、所定接近位置で切り替えるものであったが、Ｖ１で下降し始め、次第に速度をおとしていって、接触する際に、低速のＶ２になるものであってもよい。また、所定接近位置で速度を次第に落とし始め、最終的にＶ１乃至ほぼ０の低速度とするものであってもよい。接触体１２をワークＷから離間させる場合、一定の速度で離間させても、速度を変化させてもよい。
【００４９】
また、接触体１２として、ワーク押圧体やクランプ爪に限るものではなく、ボイスコイルモータの可動部の往復動によって駆動して、ワークＷに対して低衝撃（ダメージレス）で接触する必要がある種々の装置に用いることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１２   接触体
１３   駆動機構
１４   ボイスコイルモータ
１５   モータコントローラ
１６   制御手段（制御部）
Ｗ     ワーク
【図１】
2019140812.tif 000003
【図２】
2019140812.tif 000004
【図３】
2019140812.tif 000005