(57)【要約】モータを駆動する複数のドライバユニットと、前記ドライバユニットに指令を与える指令発生装置とをシリアル通信で接続したモータ駆動装置において、伝送速度を含む通信フォーマットが異なるドライバユニットに対して、そのドライバユニットに合致した通信フォーマットを設定する通信部を搭載し、通信フォーマットが異なる複数のドライバユニットと指令発生装置との通信を、同一シリアルバス上で行う。
2002031959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ（６）を駆動する複数のドライバユニット（２、８、９）と、前記ドライバユニットに指令を与える指令発生装置（１）とをシリアル通信で接続したモータ駆動装置であって、伝送速度を含む通信フォーマットが異なるドライバユニットに対して、そのドライバユニットに合致した通信フォーマットを設定する通信部（３、１０、１５）を搭載したことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
通信部（３、１０、１５）への通信フォーマットの設定は、指令発生装置（１）側から通信フォーマットを設定すべき旨の情報を送信することによりなされる請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
通信部（３、１０、１５）への通信フォーマットの設定は、ドライバユニット（２、８、９）側から自らの通信フォーマットに合致した通信フォーマットを設定すべき旨の情報を送信することによりなされる請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
モータ（６）はサーボモータ、パルスモータのうち少なくとも１つを含むものである請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
シリアル通信は光ケーブルを用いた光通信手段で行うことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
通信部（３、１０、１５）への通信フォーマットの設定は、指令発生装置（１）と各ドライバユニット（２、８、９）間で各ドライバユニットに共通の通信フォーマットで通信を行う通信段階である通信同期フレームにおいてなされ、通信同期フレームの後に、前記指令発生装置と各ドライバユニットとの間で各ドライバユニットに合致した通信フォーマットで通信を行う通信段階である通常通信フレームにおいてモータ（６）の制御を行うための情報の送受信が行われる請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
通信同期フレームにおいて、指令発生装置（１）側は、設定するドライバユニット（２、８、９）を指定して通信フォーマットを設定すべき旨の情報を送信し、ドライバユニット側は、自分を指定された場合のみ前記情報を受信し、受信した通信フォーマットに自らの通信フォーマットを変更する請求項６に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
通信同期フレームにおいて、指令発生装置（１）側は、各ドライバユニット（２、８、９）が通信を占有する時間を送信し、通常通信フレームにおいて、各ドライバユニット側は、前記通信同期フレームで設定された自らの占有時間においてのみ指令発生装置側との送受信を行う請求項６に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
モータ（６）を駆動する複数のドライバユニット（２、８、９）と、前記ドライバユニットに指令を与える指令発生装置（１）とをシリアル通信で接続したモータ駆動装置におけるモータの駆動制御方法であって、伝送速度を含む通信フォーマットが異なるドライバユニットに対して、指令発生装置側から各ドライバユニットの共通の通信フォーマットで通信を行う通信段階である通信同期フレームによって、そのドライバユニットに合致した通信フォーマットを設定すべき旨の情報の送信を行い、その後に、前記指令発生装置と各ドライバユニットとの間で各ドライバユニットに合致した通信フォーマットで通信を行う通信段階である通常通信フレームによって、モータの制御を行うための情報の送受信を行うことを特徴とするモータ駆動制御方法。
【請求項１０】
回路基板（１１２）を部品を実装する位置に搬送する搬送部（１１６、１１８、１２０）を備えると共に、Ｘ軸ロボット（１２６）、Ｙ軸ロボット（１２２、１２４）からなるＸＹロボット上に搭載されＸ−Ｙ平面上を自在移動する移載ヘッド（１２８）が、部品供給部（１３０、１３２）が供給する部品を吸着し、前記回路基板上へ移動して部品を装着する部品装着装置であって、
前記搬送部、Ｘ軸ロボット、Ｙ軸ロボットのそれぞれのモータを駆動するドライバユニットと、各ドライバユニットとシリアル通信で接続され、前記ドライバユニットに指令を与える指令発生装置（１５２）と、伝送速度を含む通信フォーマットが異なるドライバユニットに対して、そのドライバユニットに合致した通信フォーマットを設定する通信部とを備えたことを特徴とする部品装着装置。
【請求項１１】
通信部への通信フォーマットの設定は、指令発生装置（１５２）と各ドライバユニット間で各ドライバユニットに共通の通信フォーマットで通信を行う通信段階である通信同期フレームにおいて、指令発生装置側から通信フォーマットを設定すべき旨の情報を送信することによりなされ、通信同期フレームの後に、前記指令発生装置と各ドライバユニットとの間で各ドライバユニットに合致した通信フォーマットで通信を行う通信段階である通常通信フレームにおいて、モータの制御を行うための情報の送受信が行われる請求項１０に記載の部品装着装置。
【請求項１２】
通信同期フレームにおいて、指令発生装置（１５２）側は、各ドライバユニットが通信を占有する時間を送信し、通常通信フレームにおいて、各ドライバユニット側は、前記通信同期フレームで設定された自らの占有時間においてのみ指令発生装置側との送受信を行う請求項１１に記載の部品装着装置。
【請求項１３】
通常通信フレームにおける占有時間が周期的に分割して付与されており、搬送部（１１６、１１８、１２０）のモータを駆動するドライバユニットの前記占有時間の周期の間隔が、Ｘ軸ロボット（１２６）、Ｙ軸ロボット（１２２、１２４）の各モータを駆動するドライバユニットの前記占有時間の周期の間隔より長く設定されている請求項１２に記載の部品装着装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、電子部品を回路基板上に装着する部品装着装置、並びに部品装着装置に使用されるサーボモータなどのモータを駆動するモータ駆動装置およびモータ駆動制御方法に関するものである。
背景技術
従来の電子部品装着装置に使用されているモータ駆動装置は、図１２に示すように、指令発生ＮＣ装置（以下、マスタと称する）２１とサーボドライバユニット（以下、スレーブと称する）２２、２８、２９とで構成され、その間をシリアル通信を行うケーブル３０、３１で接続している。マスタ２１はスレーブ２２、２８、２９と通信を行うマスタ側通信部３５を備えている。スレーブ２２、２８、２９は、ケーブル３０、３１を介してマスタ２１とシリアル通信を行うスレーブ側通信部２３と、各サーボモータ２６を駆動制御するサーボ演算制御部２４とパワー部２５で構成されている。サーボモータ２６にはその回転位置を検出するエンコーダ２７を備え、その検出信号が制御部２４にフィードバックされている。
以上の構成において、マスタ２１はスレーブ２２、２８、２９に対して一定時間ごとにモータ２６への動作指令を発生するものであり、その指令はケーブル３０、３１を通じてスレーブ２２、２８、２９のスレーブ側通信部２３へ伝達される。サーボ演算制御部２４とパワー部２５は、受信されたマスタ２１からの指令に基づき、モータ２６をマスタ２１の指令に一致させるような制御を行う。
ところで、近年の高速高精度化を要求される電子部品装着装置などでは、モータ２６の位置を検出するエンコーダ２７の高分解能化が進み、シリアル通信上で伝送される指令情報も多くならざるを得ない。例えば、エンコーダ２７やリニアスケールの分解能は、従来は１００００パルス／回数だったが、最近ではその１０〜１００倍になっており、それに応じて伝送される指令情報も増加してきている。また、電子部品装着装置の多機能化により、サーボモータ２６の多軸化がさらに進み、それに伴って駆動軸に必要な原点センサやリミットセンサなどのセンサ量も加速度的に増加しており、従来のシリアル通信では通信容量が足らず、十分な情報伝達が出来なくなってきている。
シリアル通信で伝達される情報量は、マスタに接続されるスレーブの数の増加に伴い増大するので、多軸化等の要請によりスレーブの数が増加すると、各スレーブへの情報伝達の間隔が間延びして、各スレーブのサーボ性能を劣化させるという問題が生ずる。
このような問題は、単位時間当りの伝達情報量を増大させること、すなわち情報の伝達速度を上げることによって解決できるのであるが、この場合にはすべてのドライバユニットを高速タイプのものにする必要があり、従来のモータ駆動装置が使用できなくなるという問題がある。また電子部品装着装置において、回路基板を部品を実装する位置に搬送する搬送部を駆動するモータのように、その動きが比較的低速であるモータのドライバユニットと、部品供給部が供給する部品を吸着し、回路基板上へ移動して部品を装着する移載ヘッドを駆動するモータのように、その動きが比較的高速であるモータのドライバユニットとを、一律に高速タイプのものとすることは、経済的に得策ではないという問題がある。
そのため、従来とは伝送速度やデータ形式が異なり、図１２に示すように、互換性のない通信フォーマットが存在する場合（スレーブＡとスレーブＢの通信フォーマットが通信フォーマットＡで、スレーブＣの通信フォーマットが通信フォーマットＢで異なる通信フォーマットが混在）には、複数の通信フォーマットＡ、Ｂ毎にシリアル通信部を持つ必要があり、マスタ２１の負担が非常に大きくなるとともに配線量の増加を招くという問題がある。
本発明は、上記従来の問題に鑑み、同一シリアルバスにて情報量が多い新しい通信方式に対応できるとともに従来機器の制御にも対応できる互換性の高いモータ駆動装置を提供することを主たる目的としている。
発明の開示
本発明のモータ駆動装置は、モータを駆動する複数のドライバユニットと、前記ドライバユニットに指令を与える指令発生装置とをシリアル通信で接続したモータ駆動装置であって、伝送速度を含む通信フォーマットが異なるドライバユニットに対して、そのドライバユニットに合致した通信フォーマットを設定できる通信部を搭載したことを特徴とする。本発明によれば、伝送速度等が異なる複数のドライバユニットと指令発生装置との通信を、同一シリアルバス上で行うことができる。
また、指令発生装置側のシリアル通信手段が、リアルタイムで通信フォーマットを変更する手段を有することにより、ドライバユニットが旧タイプでも新しいタイプであっても、それぞれの通信フォーマットに対応することができる。
また、指令発生装置側のシリアル通信手段による通信フレームを、通信開始時は複数のドライバユニットに共通の通信同期フレームで、その後は通常通信フレームとすることにより、指令発生装置からの通信を各ドライバユニットが必ず受信することができる。
前記通信同期フレームにおいて、指令発生装置側は、各ドライバユニットが通信を占有する時間を送信し、通常通信フレームにおいて、各ドライバユニット側は、前記通信同期フレームで設定された自らの占有時間においてのみ指令発生装置側との送受信を行うようにする。例えば同一量の情報を伝達する場合には、高速タイプのドライバユニットは短時間で、低速タイプのドライバユニットは長時間で、それぞれ情報を伝達でき、また同一占有時間を付与する場合には、高速タイプのドライバユニットには多量の情報を、低速タイプのドライバユニットには少量の情報をそれぞれ伝達でき、全体としての情報伝達時間を合理的な最小のものとすることができる。
また、サーボモータやパルスモータのドライバユニットの他に、センサなどの計測制御機器を、同一シリアルバス上に接続すると、多機能な制御を行うことができる。
また、シリアル通信手段が光ケーブルを用いた光通信手段から成ると、高い信頼性をもって高速にて通信することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明のモータ駆動装置の一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
本実施形態のモータ駆動装置の概略構成を示す図１において、１はマスタ装置である指令発生ＮＣ装置（以下、マスタと称する）、１５はマスタ側通信部、２、８、９はスレーブ装置であるドライバユニット（以下、スレーブＡ、Ｂ、Ｃと称する）である。スレーブＡ、Ｂ、Ｃは、マスタ１からのシリアル通信情報を受け取るスレーブ側通信部３と、各サーボモータ６を駆動制御するサーボ演算制御部４と各サーボモータ６を駆動するパワー部５で構成されている。サーボモータ６にはその回転位置を検出するエンコーダ７を備え、その検出信号がサーボ演算制御部４にフィードバックされている。マスタ１と各スレーブＡ、Ｂ、Ｃは１本のシリアルケーブル（シリアルバス）１０で接続されている。
マスタ側通信部１５、スレーブ側通信部３、シリアルケーブル１０など通信にかかわる機能を総称して、通信部とする。
ここで、スレーブＡ、Ｂ、Ｃの内、例えばスレーブＡ、Ｃの通信フォーマットを伝送速度の遅い旧タイプの通信フォーマット、スレーブＢの通信フォーマットを伝送速度の速い新タイプの通信フォーマットとする。なお、上記使用した「通信フォーマット」という言葉の定義は、通信を行う方法・形式のことであり、その中には、伝送速度、データ形式、後述の占有時間などが含まれる。
本発明では、お互いに通信フォーマットの異なるスレーブが存在しても、各スレーブの通信フォーマットを、通信開始時に通信部に設定することにより、通信部が異なった通信フォーマットを有する各スレーブに対応できる通信を実現させる。
通信部の処理の詳細を以下に説明するが、説明を簡単にするため、シリアルバス（ａ）、シリアルバス（ｂ）、シリアルバス（ｃ）からなるシリアルケーブル１０によって２つのスレーブＡ、Ｂのみがマスタ１に接続されているものとする。
図２〜図４を参照しながら各機器で行う処理の流れを説明する。図２は、スレーブ側の処理のフローチャート、図３はマスタ側の処理のフローチャート、図４はマスタとスレーブＡ、Ｂの各機器間の通信のタイミングチャートを示す。図４に示すように、各機器間の通信は通信同期フレームと通常通信フレームからなる。通信同期フレームは通信の開始時に行われる通信段階であり、各機器が同期をとるための情報のやりとりが行われる。つまり、各スレーブに合致した通信フォーマットを設定するやりとりを行う。通常通信フレームは通信同期フレームの後に行われる通信段階であって、各機器の動作をさせるための本来の情報のやりとりが行われる。また、通信同期フレームでは、全てのスレーブが解釈できる共通通信フォーマットで通信するが、通常通信フレームでは、通信同期フレームで設定した各スレーブ固有の通信フォーマットで通信する。従って、各スレーブ側は、共通フォーマットと自分自身の通信フォーマットのデータのみを受信可能である。
更に、通信同期フレーム、通常通信フレームは各伝送周期Ｔｃｙｃに区分される。伝送周期は、各機器間で通信の同期をとるために設定した周期で、１つの伝送周期が通信単位となっており、１つの伝送周期の間にマスタと全スレーブ間で１まとまりの送受信が行われる。各機器は、この伝送周期に同期をとり、伝送周期を繰返して種々の通信を行う。
まず、通信同期フレームにおいてスレーブ側は、図２に示すように、電源オン後、初期化処理（Ｓ１）を終わった後は常に受信可能状態（Ｓ２）にしておき、マスタ側は、図３に示すように、初期化（Ｓ２０）が終了した後、全てのスレーブが解釈できる共通通信フォーマットで通信同期フレームの情報（Ｓ２１、Ｓ２３）を伝送する。図４のＡｍ０ｃｙｎｃ、Ｂｍ０ｃｙｎｃはそれぞれ、スレーブＡ、スレーブＢへマスタから送信する０番目（最初）の伝送周期における同期信号の意味である。この電源オン時に最初に通信される通信同期フレームのマスタ側の通信内容は、図５に示すように、対応するスレーブを示す軸Ｎｏ．（軸ナンバー）、データ形式、伝送速度、対応するスレーブの占有時間、その他の通信データ（ダミー情報でもよい）、伝送エラーを復旧させる誤り符号などが含まれている。また、通信同期フレームのスレーブ側の通信内容も、図６に示すように、図５と同様のフォーマットである。
図２に示すように、スレーブ側は受信割込があった場合（Ｓ３）、マスタ側の通信データの内、軸Ｎｏ．を解釈し（Ｓ４）、自軸の情報であれば（Ｓ４：Ｙｅｓ）、受信処理（Ｓ６）（図４のＡｍ０ｃｙｎｃ、Ｂｍ０ｃｙｎｃを受信）と送信処理（Ｓ７）（図４のＡｓ０ｄｕｍｍｙ、Ｂｓ０ｄｕｍｍｙ。これらは、スレーブＡ、スレーブＢからマスタへ送信する０番目の伝送周期におけるダミー信号の意味である。）を行う。自軸の情報でなければ（Ｓ４：Ｎｏ）、受信データを破棄（Ｓ５）し、再び受信可能状態のまま自軸のデータが送信されるのを待つ（Ｓ３）。マスタ側はスレーブＡ、スレーブＢからの信号Ａｓ０ｄｕｍｍｎｙ、Ｂｓ０ｄｕｍｍｙを受信する（Ｓ２２、Ｓ２４）。
スレーブ側は送信処理（Ｓ７）後、次の伝送周期までマスタからの通信の受信を禁止する（Ｓ８）。また、次の伝送周期までの間にデータ形式、伝送速度、占有時間、通信データ量などの通信フォーマットを自分自身の通信フォーマットに変更し（Ｓ９）、Ｓ７の送信処理後から次の伝送周期における自身の機器占有が始まるまでに相当する時間をタイマで設定し（Ｓ１０）、その設定時間Ｔ０経過後（Ｓ１１：Ｙｅｓ）に受信許可し（Ｓ１２）、通常通信フレームに移行する。
以上の手順により、通信同期フレームにおいて各スレーブに合致した通信フォーマットに、マスタと各スレーブ間の通信が設定される。
通常通信フレームでは、スレーブは自分自身の通信フォーマットを維持し、通信フォーマットを変更することなく、自軸の受信と送信のみを行う。そして自身の機器占有時間において、受信割込があった場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、受信処理を行う（Ｓ１４、図４のＡｍ１、Ｂｍ１）。
通常通信フレームにおいては、通信同期フレームにてシリアルバス上の機器占有時間が規定されているので、通信データが自軸の情報かどうかの判断は不要である。マスタからの通信データ（図４：Ａｍ１、Ｂｍ１）に対し、送信処理（図４：Ａｓ１、Ｂｓ１）を行い（Ｓ１５）、その後再び受信割込を禁止し（Ｓ１６）、Ｓ１５の送信処理後から次の伝送周期における機器占有が始まるまでに相当する時間をタイマで設定し（Ｓ１７）、その設定時間Ｔ１経過後（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、再び次の伝送周期での受信に備える。
前記各スレーブの占有時間（機器占有時間）は、通常通信フレームにおける１つの伝送周期Ｔｃｙｃを各スレーブに分割して付与することによって設定する。その際各スレーブの必要な情報量と伝送速度とが考慮される。例えばスレーブＡ（機器Ａ）とスレーブＢ（機器Ｂ）とが同量の情報量を必要とする場合、スレーブＡは低速タイプ（旧タイプ）のものであり、スレーブＢは高速タイプ（新タイプ）のものであるので、スレーブＡの各伝送周期当りの占有時間Ｔａは、スレーブＢの各伝送周期当りの占有時間Ｔｂより長時間に設定される。この場合、通常通信フレームにおいて前記伝送周期がＮ回繰り返されると、その全体におけるスレーブＡの占有時間はＮ×Ｔａとなり、スレーブＢの占有時間はＮ×Ｔｂとなる。
前記各スレーブの占有時間の配分方法は、上記の方法以外のものを採用することも可能である。例えば上記の例と同様にスレーブＡとスレーブＢとがマスタにシリアル接続されている場合に、前記設定時間Ｔ１を各スレーブについて異なる値に設定することにより、Ｎ回の伝送周期の内、Ｍ回をスレーブＡが占有し、（Ｎ−Ｍ）回をスレーブＢが占有するようにし、通常通信フレームにおいて前記伝送周期がＮ回繰り返されたときの全体におけるスレーブＡの占有時間がＭ×Ｔｃｙｃとなり、スレーブＢの占有時間が（Ｎ−Ｍ）×Ｔｃｙｃとなるようにしてもよい。
マスタにシリアルに接続されるスレーブの数が多数になった場合には、各伝送周期当りの占有時間をすべてのスレーブに適正比率で分割付与する方法を採用したり、あるいは各スレーブに対応して前記設定時間Ｔ１を適正に設定すると共に、占有しうる伝送周期における自身の占有比率を適正に設定する方法を採用すればよい。
以上のように各機器、ひいては各スレーブに対し、シリアルバス上に流されるデータの占有時間を規定することにより、他の異なるフォーマットを持つ通信データの受信が防止され、通信速度や通信情報が異なる複数の通信フォーマットのデータを単一のシリアルバス上で通信することができる。
マスタ側は、図３に示すように、全てのスレーブが解釈できる共通フォーマットで通信同期フレームの情報（図４のＡｍ０ｃｙｎｃ、Ｂｍ０ｃｙｎｃ）を伝送（Ｓ２１、Ｓ２３）し、スレーブからの返信（図４のＡｓ０ｄｕｍｍｙ、Ｂｓ０ｄｕｍｍｙ）を受信（Ｓ２２、Ｓ２４）し、通信同期フレームを終了する。
その後、スレーブＡ用の通信フォーマットに変更（Ｓ２５）し、スレーブＡへの送受信（Ｓ２６、Ｓ２７）を行った後、スレーブＢ用の通信フォーマットに変更（Ｓ２８）し、スレーブＢへの送受信（Ｓ２９、Ｓ３０）を行う。以降、Ｓ２５〜Ｓ３０の処理を繰り返してマスタとスレーブ間で情報の送受信を行う。
以上の実施形態の説明ではスレーブＡとスレーブＢの２種類のスレーブのみで説明したが、スレーブの数はこれに限定されない。例えば、１２８個のスレーブを一つのシリアルバスに接続しても構わない。
また、通信同期フレームにおいて、伝送速度、データ形式、占有時間等の通信フォーマットの設定を、マスタ側から送信することによって行っていたが、この限りではない。各スレーブ側から自らの通信フォーマットをマスタ側に送信することによって通信フォーマットを設定するものであっても構わない。
次に、上記に説明した本実施の形態のモータ駆動装置を、電子部品装着装置に適用した事例について説明する。
図７は、部品装着装置の一例としての電子部品装着装置の斜視図、図８は図７の電子部品装着装置の移載ヘッドの拡大斜視図、図９は上記電子部品装着装置の概略的な平面図である。
まず、電子部品装着装置１００の構成を説明する。
図７に示すように、電子部品装着装置１００の基台１１０上面中央のローダ部１１６、基板保持部１１８、アンローダ部１２０（これらを総称して搬送部と呼ぶ）には、それぞれ、回路基板１１２の一対のガイドレール１１４が設けられ、この各一対のガイドレール１１４のそれぞれに備えられた搬送ベルトの同期駆動によって、回路基板１１２は一端側のローダ部１１６の一対のガイドレール１１４から部品例えば電子部品を装着する位置に設けた基板保持部１１８の一対のガイドレール１１４に、また、基板保持部１１８の一対のガイドレール１１４から他端側のアンローダ部１２０の一対のガイドレール１１４に搬送される。基板保持部１１８では、搬送されてきた回路基板１１２を位置決め保持して部品装着に備える。
回路基板１１２の上方の基台１１０の上面の両側部にはＹ軸ロボット１２２、１２４がそれぞれ設けられ、これら２つのＹ軸ロボット１２２、１２４の間にはＸ軸ロボット１２６が懸架されて、Ｙ軸ロボット１２２、１２４の駆動によりＸ軸ロボット１２６がＹ軸方向に進退可能となっている。また、Ｘ軸ロボット１２６には移載ヘッド１２８が取り付けられてＸ軸方向に進退可能となっており、これにより、移載ヘッド１２８をＸ−Ｙ平面内で移動可能にしている。各ロボットは、例えば、モータによりボールネジを正逆回転させ、上記ボールネジに螺合したナット部材がそれぞれの軸方向に進退可能とし、上記ナット部材に進退させるべき部材を固定させることにより構成している。
上記Ｘ軸ロボット１２６、Ｙ軸ロボット１２２、１２４からなるＸＹロボット（移載ヘッド移動装置の一例）上に搭載され、Ｘ−Ｙ平面（例えば、水平面又は基台１１０の上面に大略平行な面）を自在移動する移載ヘッド１２８は、例えば抵抗チップやチップコンデンサ等の電子部品を供給する複数のパーツフィーダ１３０、又はＳＯＰ（「ＳＯＰ」はＳｍａｌｌ　Ｏｕｔｌｉｎｃ　Ｐａｃｋａｇｃの略）やＱＦＰ（「ＱＦＰ」はＱｕａｄ　Ｆｌａｔ　Ｐａｃｋａｇｃの略）等のＩＣやコネクタ等の比較的大型の電子部品を供給するパーツトレイ１３２から所望の電子部品を、吸着ノズル１３４により吸着して、回路基板１１２の部品装着位置に装着する。このような電子部品の装着動作は、記憶部に記憶され予め設定された装着プログラムに基づいて、図１０に示す制御部（マスタ）１５２により制御される。
パーツフィーダ１３０は、一対のガイドレール１１４の搬送方向における両側（図７の右上側と左下側）に多数個並設されており、各パーツフィーダ１３０には、例えば多数の抵抗チップやチップコンデンサ等の電子部品が収容されたテープ状の部品ロールがそれぞれ取り付けられている。
また、パーツトレイ１３２は、一対のガイドレール１１４の基板搬送方向と直交する方向が長尺となるトレイ１３２ａが計２個載置可能であって、各トレイ１３２ａは部品の供給個数に応じて一対のガイドレール１１４側にスライドして、Ｙ方向の部品取り出し位置を一定位置に保つ構成となっている。このトレイ１３２ａ上には、多数のＱＦＰ等の電子部品が載置される。
一対のガイドレール１１４に位置決めされた回路基板１１２の側方には、吸着ノズル１３４に吸着された電子部品の二次元的な位置ずれ（吸着姿勢）を検出して、この位置ずれを移載ヘッド１２８側で補正させるための認識装置１３６が設けられている。
移載ヘッド１２８は、図８に示すように、部品保持装置の一例としての複数個（図示例では４個）の装着ヘッド（第１装着ヘッド１３８ａ、第２装着ヘッド１３８ｂ、第３装着ヘッド１３８ｃ、第４装着ヘッド１３８ｄ）を横並びに連結した多連式ヘッドである。４個の装着ヘッド１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃ、１３８ｄは同一構造であって、各装着ヘッドは、吸着ノズル１３４と、吸着ノズル１３４に上下動作を行わせるためのアクチュエータ１４０と、プーリ１４６とを備える。第１装着ヘッド１３８ａのプーリ１４６および第３装着ヘッド１３８ｃのプーリ１４６にはタイミングベルト１４４によりθ回転用モータ１４２ａの正逆回転駆動力が伝達されて、両方の吸着ノズル１３４に同時的にθ回転（吸着ノズル１３４の軸芯回りの回転）を行わせるようにしている。また、第２装着ヘッド１３８ｂのプーリ１４６及び第４装着ヘッド１３８ｄのプーリ１４６にはタイミングベルト１４４によりθ回転用モータ１４２ｂの正逆回転駆動力が伝達されて、両方の吸着ノズル１３４に同時的にθ回転を行わせるようにしている。各アクチュエータ１４０は、例えばエアシリンダより構成し、エアシリンダのオン・オフにより吸着ノズル１３４を上下動させて、選択的に部品保持又は部品装着動作を行えるようにする。なお、図８に示す通り、θ回転用モータ１４２ａの動力がタイミングベルト１４４で伝達され、装着ヘッド１３８ａ、１３８ｃの吸着ノズル１３４をそれぞれθ回転させ、θ回転用モータ１４２ｂの動力がタイミングベルト１４４で伝達され、装着ヘッド１３８ｂ、１３８ｄの吸着ノズルにθ回転させるように構成しているが、このような構成は一例であって、各装着ヘッド１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃ、１３８ｄそれぞれに個別にθ回転用駆動モータが備えられた構成であっても構わない。しかし、移載ヘッド１２８の重量を小さくするためには、θ回転用駆動モータの数が少ない方が好適である。
各装着ヘッドの吸着ノズル１３４は交換可能であり、交換する予備の吸着ノズルは電子部品装着装置１００の基台１１０上のノズルストッカ１４８に予め収容されている。吸着ノズル１３４には、例えば、１．０×０．５ｍｍ程度の微小チップ部品を吸着するＳサイズノズル、１８ｍｍ角のＱＦＰを吸着するＭサイズノズル等があり、装着する電子部品の種類に応じて使用される。
上記構成の電子部品装着装置の動作を以下に説明する。
図９に示すように、一対のガイドレール１１４のローダ部１１６から搬入された回路基板１１２が基板保持部１１８に搬送されると、移載ヘッド１２８はＸＹロボットによりＸＹ平面内で移動してパーツフィーダ１３０又はパーツトレイ１３２から所望の電子部品を吸着し、認識装置１３６の姿勢認識カメラ上に移動して電子部品の吸着姿勢を認識し、認識結果に基きθ回転用モータを駆動して吸着ノズル１３４をθ回転させて吸着姿勢の補正動作を行う。その後、回路基板１１２の部品装着位置に電子部品を装着する。
各装着ヘッド１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃ、１３８ｄは、パーツフィーダ１３０又はパーツトレイ１３２から吸着ノズル１３４により電子部品を吸着するとき、及び、回路基板１１２の部品装着位置に電子部品を装着するとき、吸着ノズル１３４をアクチュエータ１４０の作動によりＸＹ平面上から上下方向（Ｚ方向）に下降させる。また、電子部品の種類に応じて、吸着ノズル１３４を適宜交換して装着動作が行われる。
上記の電子部品の吸着、回路基板１１２への装着動作の繰り返しにより、回路基板１１２に対する電子部品の装着を完了させる。装着が完了した回路基板１１２は基板保持部１１８からアンローダ部１２０へ搬出される一方、新たな回路基板１１２がローダ部１１６から基板保持部１１８に搬入され、上記動作が繰り返される。
ここで、各電子部品の装着は、電子部品の種類（大きさ、重さ）に応じて、高速、中速、低速等のように、装着タクトが速度別に分けられている。この理由は、電子部品の慣性によるもので、吸着ノズル１３４の吸引力、電子部品の回路基板との密着力により決定される。また、複数の装着ヘッドで同時に部品吸着を行ったり、１つの装着ヘッドずつ部品吸着を行ったり、複数の装着ヘッドで同時に部品装着を行ったり、１つの装着ヘッドずつ部品装着を行ったりする。
図１０に、電子部品装着装置の制御ブロック図を示す。図に示すように、マスタである制御部１５２に、スレーブＡ〜スレーブＦ、およびその他のスレーブがシリアル接続されている。スレーブＡはＸ軸ロボット１２６のモータを、スレーブＢはＹ軸ロボット１２２、１２４のモータを、スレーブＣはθ回転用モータ１４２ａ、１４２ｂを、スレーブＤはローダ部１１６のモータを、スレーブＥは基板保持部１１８のモータを、スレーブＦはアンローダ部１２０のモータをそれぞれ駆動する。
前記Ｘ軸ロボット１２６、Ｙ軸ロボット１２２、１２４、θ回転用モータ１４２ａ、１４２ｂは、高速高精度な位置決め制御が要求されるので、スレーブＡ〜Ｃには、多量の情報が必要であると共に情報伝達間隔を短くして頻繁に情報を伝達する必要がある。他方、ローダ部１１６、基板保持部１１８、アンローダ部１２０は高速高精度な制御を要求されないので、スレーブＤ〜Ｆには多量の情報は必要でなく、また情報伝達間隔も長くてよい。これらのことを考慮して、本発明のモータ駆動装置を上記部品装着装置に適用するに際し、上記スレーブＡ〜Ｆの占有時間を図１１に示すように設定している。
すなわち図１１にスレーブＡ〜Ｆの通常通信フレームの各伝送周期Ｔｃｙｃ、すなわちサイクル（１）、（２）、（３）……における各占有期間をＡ〜Ｆで示すように、スレーブＡ〜Ｃは第１、第３、第５、……のサイクルすなわちサイクル（１）、（３）、（５）……において分割占有するようにし、スレーブＤ〜Ｆは第２、第６、……のサイクルすなわちサイクル（２）、（６）……において分割占有するようにしている。このため例えばスレーブＡの前記設定時間Ｔ１に相当するＴ１（Ａ）は、スレーブＤの前記設定時間Ｔ１に相当するＴ１（Ｄ）の約１／２となっている。このように高速高精度の性能が要求されるスレーブＡ〜Ｃの占有時間は、高性能を要求されないスレーブＤ〜Ｆの占有時間に比較して、長時間でありかつ情報伝達間隔が短くなっている。
なお、スレーブ機器としては、サーボドライバやパルスモータなどの駆動軸に限らず、歪みセンサや原点センサ、リミットセンサなどの情報を伝達する機器も考えられ、部品装着装置の計測制御に必要な情報をすべて一つのシリアルバス上で伝達することもでき、大幅な省配線化が可能となる。
産業上の利用可能性
本発明によれば、モータ駆動装置が異なった伝送速度等を持つドライバユニットに対応できるシリアル通信手段を搭載しているので、異なる通信フォーマットでの通信を同一シリアルバス上で行うことができる。従って、制御に要求される速度や精度に応じた新旧両タイプのドライバユニットの採用が可能になるため、制御の高速高精度化と開発負担の軽減とを共に実現する上で有用である。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明のモータ駆動装置の一実施形態の概略構成図であり、
図２は同実施形態におけるスレーブ側の処理のフローチャートであり、
図３は同実施形態におけるマスタ側の処理のフローチャートであり、
図４は同実施形態におけるマスタとスレーブ間の通信のタイミングチャートであり、
図５は同実施形態の通信同期フレームにおけるマスタ側の通信内容の説明図であり、
図６は同実施形態の通信同期フレームにおけるスレーブ側の通信内容の説明図であり、
図７は本発明のモータ駆動装置を適用した電子部品装着装置の斜視図であり、
図８は同電子部品装着装置の移載ヘッドの拡大斜視図であり、
図９は同電子部品装着装置の概略平面図であり、
図１０は同電子部品装着装置の制御ブロック図であり、
図１１は同電子部品装着装置における各スレーブの伝送周期における占有期間の説明図であり、
図１２は従来の電子部品装着装置に使用されているモータ駆動装置の概略構成図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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