(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
0004079515.tif 000002
【図２】
0004079515.tif 000003
【図３】
0004079515.tif 000004
【図４】
0004079515.tif 000005
【図５】
0004079515.tif 000006
【図６】
0004079515.tif 000007