CN103620513B - 触发发生装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种触发发生装置(6),能够高精度地输出对与伺服电动机(1)同步运转的外部装置(5)指示工作的触发信号。在将从位置检测器(2)的取样开始到算出产生触发信号的计时器设定时间为止所需的时间设为伺服侧延迟时间,将从触发发生装置(6)输出触发信号到外部装置(5)开始工作为止所需的时间设为外部装置侧延迟时间时,本发明的触发发生装置(6)具有:计时器设定时间算出部(63),从根据伺服电动机(1)的位置信息而算出的外部装置(5)到达工作开始位置为止所需的到达所需时间减去伺服侧延迟时间及外部装置侧延迟时间,算出计时器设定时间;及触发信号输出部(64),基于计时器设定时间而输出触发信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种对与伺服电动机同步运转的外部装置指示工作的触发发生装置。
背景技术
在伺服系统等需要位置控制的系统中,大多在伺服系统与外部装置之间取得同步的同时进行作业。作为对与伺服电动机同步运转的外部装置指示工作的触发发生装置的一例,已知有例如专利文献1及2中列举的发明。专利文献1记载的发明中,将阶梯状的编码器的输出信号转换成直线状的位置数据,基于直线状的位置数据来预测外部装置的到达位置(触发位置)。并且,与使用阶梯状的输出信号的情况相比,能减小编码器的输出信号的读取误差,提高触发信号的输出精度。
专利文献2记载的发明中,算出编码器的取样时刻下的外部装置的速度及加速度,根据算出的速度及加速度来预测外部装置的到达位置(触发位置)。并且,推定至到达位置为止的所需时间,在经过所需时间之后向外部装置输出触发信号。
专利文献1:日本特开平8-194541号公报
专利文献2:日本特开2010-44449号公报
发明内容
然而,在专利文献1记载的发明中,将编码器的输出信号转换并插补成直线状的位置数据,而未考虑外部装置的至到达位置(触发位置)为止的所需时间。而且,在专利文献2记载的发明中,虽然考虑了算出所需时间所需的计算时间,但是未考虑从输出触发信号至外部装置实际工作为止的外部装置侧的延迟时间。因此,专利文献1及2记载的发明中,向外部装置输出的触发信号的输出精度均不充分。
尤其是在元件安装装置中,需要在以高速移动的电子元件到达了规定位置时拍摄电子元件来确认电子元件的吸附状态。为了在规定位置上准确地拍摄电子元件,需要进一步提高触发信号的输出精度。
本发明鉴于上述实际情况而作出,课题在于提供一种触发发生装置,能够高精度地输出对与伺服电动机同步运转的外部装置指示工作的触发信号。
第一方面的触发发生装置,在具备伺服电动机、检测伺服电动机的位置的位置检测器、驱动伺服电动机的伺服驱动器及控制伺服驱动器的伺服控制器的伺服系统中,能够输出用于指示与伺服电动机同步运转的外部装置进行工作的触发信号,上述触发发生装置的特征在于,将从位置检测器的取样开始到算出产生触发信号的计时器设定时间为止所需的时间设为伺服侧延迟时间,将从触发发生装置输出触发信号到外部装置开始工作为止所需的时间设为外部装置侧延迟时间,触发发生装置具有:计时器设定时间算出部,从根据伺服电动机的位置信息而算出的外部装置到达工作开始位置为止所需的到达所需时间减去伺服侧延迟时间及外部装置侧延迟时间,算出计时器设定时间;及触发信号输出部,基于计时器设定时间而输出触发信号。
第二方面的触发发生装置以第一方面为基础,当计时器设定时间为正值时,触发信号输出部在经过了计时器设定时间后输出触发信号;当计时器设定时间为0或负值时,触发信号输出部在算出计时器设定时间之后立即输出触发信号。
第三方面的触发发生装置以第一或第二方面为基础,伺服驱动器、伺服控制器及触发发生装置与位置检测器之间以能够接收伺服电动机的位置信息的方式连接。
第四方面的触发发生装置以第一或第二方面为基础,触发发生装置设于伺服驱动器。
第五方面的触发发生装置以第一或第二方面为基础,外部装置具备元件安装装置的拍摄单元。
发明效果
根据第一方面的触发发生装置,不仅考虑伺服侧延迟时间,而且也考虑外部装置侧延迟时间来设定计时器设定时间,因此能够在外部装置的工作开始位置高精度地开始外部装置的工作。
根据第二方面的触发发生装置,在计时器设定时间为正值时,在经过了计时器设定时间时输出触发信号,因此能够在所希望的工作开始位置开始外部装置的工作。而且,在计时器设定时间为0或负值时,在算出计时器设定时间之后立即输出触发信号,因此能够对外部装置立即指示工作开始。
根据第三方面的触发发生装置,伺服驱动器、伺服控制器及触发发生装置与位置检测器之间以能够接收伺服电动机的位置信息的方式连接,因此能够在伺服驱动器、伺服控制器及触发发生装置之间相互共用位置信息。因此,容易通过伺服驱动器或伺服控制器来实现触发发生装置所具备的运算功能。而且,由于能够共用位置信息,因此在具有多个伺服电动机的伺服系统中,各伺服电动机间的同步运转容易。
根据第四方面的触发发生装置,触发发生装置设于伺服驱动器,因此与设于伺服控制器的情况相比,能够在短时间内取得伺服电动机的位置信息。因此,能够缩短伺服侧延迟时间。
根据第五方面的触发发生装置,外部装置具备元件安装装置的拍摄单元,因此能够在规定位置准确地拍摄与伺服电动机同步运转的拍摄对象。
附图说明
图1是第一实施方式的结构图。
图2是第一实施方式的控制框图。
图3是表示触发发生装置的一例的框图。
图4是表示触发发生装置的一例的流程图。
图5是表示计时器设定值与触发信号的输出定时的关系的图。
图6是第二实施方式的控制框图。
图7是表示元件安装装置的一例的立体图。
图8是表示元件安装头的一例的主视图。
图9是图8的A方向向视图。
图10是表示侧面图像的一例的图。
具体实施方式
以下,基于附图,说明本发明的实施方式。对于各实施方式的相同的部位,标注相同的附图标记使其对应,由此省略重复的说明。另外,附图是概念图,没有规定至细微部结构的尺寸。
(1)第一实施方式
(1-1)伺服系统
图1是本实施方式的结构图。本实施方式的伺服系统100具备伺服电动机1、对伺服电动机1的位置进行检测的位置检测器2、对伺服电动机1进行驱动的伺服驱动器3及对伺服驱动器3进行控制的伺服控制器4。在伺服电动机1安装有位置检测器2,位置检测器2能够与伺服电动机1的旋转同步地输出伺服电动机1的位置信息21。伺服电动机1及位置检测器2可以使用数值控制机中采用的公知的伺服电动机及位置检测器。例如,可以使用AC伺服电动机、编码器。在使用增量编码器时,位置信息21是对与伺服电动机1的旋转位移量对应的脉冲列进行计数而得到的计数值。在使用绝对编码器时,位置信息21是与伺服电动机1的旋转位移量对应的输出代码。位置信息21可以包含出错信息等各种数据,对应规定的各个周期而向伺服驱动器3发送。
伺服驱动器3具有CPU300、存储器301、输入输出接口302、303及通信接口304,以能够收发各种数据及控制信号的方式由总线305连接。从位置检测器2发送的位置信息21经由输入输出接口302、总线305而向存储器301发送。CPU300能够经由总线305、通信接口304而将位置信息21向伺服控制器4发送。
伺服控制器4具有CPU400、存储器401及通信接口402,以能够收发各种数据及控制信号的方式由总线403连接。从伺服驱动器3发送的位置信息21经由通信接口402、总线403而向存储器401发送。而且,由CPU400计算出的伺服电动机1的移动指令411经由总线403、通信接口402、304、总线305而向伺服驱动器3的存储器301发送。通信接口402、304之间以能够收发以位置信息21及移动指令411为首的各种数据及控制信号的方式连接。通信单元、协议没有特别限定,可以是串行通信,也可以是并行通信。也可以通过后述的伺服网络等来构成网络。
另外,位置信息21等输入输出数据也可以通过直接存储器访问(DMA)来发送。DMA能够不经由CPU300、400而在输入输出装置与存储器301、401之间收发各种数据。例如,能够在位置检测器2与存储器301、401之间直接发送位置信息21。
图2是本实施方式的控制框图。当作为控制框形成时,伺服控制器4具有对伺服电动机1的移动指令411进行计算的运算部41。伺服驱动器3具有进行位置控制及速度控制的伺服控制部31、对伺服电动机1进行驱动的伺服驱动部32及对与伺服电动机1同步运转的外部装置5指示工作的触发发生装置6。伺服控制部31基于来自伺服控制器4的移动指令411和来自位置检测器2的位置信息21,进行位置控制及速度控制。位置控制及速度控制的方法并未特别限定。例如,可以使用PID控制等公知的反馈控制。
伺服驱动部32基于位置控制及速度控制的运算输出311,生成伺服电动机1的电流指令即驱动信号。伺服电动机1的驱动信号可以使用例如PWM控制的脉冲的ON宽度与OFF宽度之比即占空比。在PWM控制中,在开关元件为ON时,使电动机电流IM流过对应的相,电动机电流IM根据开关元件为ON的时间(ON宽度)而变化。即,当ON宽度变长时,电动机电流IM增大,当ON宽度变短时,电动机电流IM减小。伺服驱动部32将基于驱动信号的电动机电流IM从逆变器等电力转换器306向伺服电动机1供给,由此能够对伺服电动机1进行驱动。
在本实施方式中,伺服驱动器3、伺服控制器4及触发发生装置6与位置检测器2之间以能够接收伺服电动机1的位置信息21的方式连接,因此能够在伺服驱动器3、伺服控制器4及触发发生装置6之间相互共用位置信息21。因此,容易通过伺服驱动器3或伺服控制器4来实现触发发生装置6所具备的运算功能。而且,在本实施方式中,触发发生装置6设于伺服驱动器3,因此与设于伺服控制器4的情况相比,能够在短时间内取得伺服电动机1的位置信息21。因此,能够缩短后述的伺服侧延迟时间T2。
(变形方式)
在图1及图2中,伺服系统100具备一个伺服电动机1,但也可以具备多个伺服电动机1,并可以同时对它们进行控制。由于能够在伺服驱动器3、伺服控制器4及触发发生装置6之间相互共用位置信息21,因此在具有多个伺服电动机1的伺服系统中,各伺服电动机1间的同步运转容易。而且,进行位置控制及速度控制的伺服控制部31也可以设于伺服控制器4。在这种情况下,伺服电动机1的位置信息21向伺服控制器4直接输入,从伺服控制器4向伺服驱动器3发送。伺服控制器4基于伺服电动机1的移动指令411和来自位置检测器2的位置信息21来进行位置控制及速度控制,基于位置控制及速度控制的运算输出311而生成转矩指令。转矩指令向伺服驱动器3发送,伺服驱动部32基于转矩指令而生成伺服电动机1的电流指令即驱动信号。伺服驱动部32将基于驱动信号的电动机电流IM从逆变器等电力转换器306向伺服电动机1供给,由此能够对伺服电动机1进行驱动。
(1-2)触发发生装置
触发发生装置6能够输出对与伺服电动机1同步运转的外部装置5指示工作的触发信号6S。触发信号6S在通过图1所示的CPU300计算出之后,经由总线305、输入输出接口303而向外部装置5输出。外部装置5是与伺服电动机1同步运转的控制对象。例如,列举搬运装置、元件安装装置等,但并未限定于此。另外,在本实施方式中,触发发生装置6设于伺服驱动器3,但也可以设于伺服控制器4。
图3是表示触发发生装置的一例的框图。图4是表示触发发生装置的一例的流程图。如图3所示,当作为控制框形成时,触发发生装置6具有速度推定部61、到达所需时间算出部62、计时器设定时间算出部63及触发信号输出部64,执行存储于图1所示的存储器301内的程序,由此能够输出触发信号6S。
程序按照图4所示的流程而对应经过的各个规定时间(以下,称为控制周期)反复执行。具体而言,在步骤S10中取得位置信息21,以下依次在步骤S11中推定外部装置5的速度,在步骤S12中算出到达所需时间T1,在步骤S13中算出计时器设定时间TMS,在步骤S14中判定计时器设定时间TMS。根据步骤S14的判定结果,执行设定计时器、输出触发信号6S的步骤S15或输出触发信号6S的步骤S16。速度推定部61进行于步骤S10、S11,到达所需时间算出部62进行于步骤S12。计时器设定时间算出部63进行于步骤S13,触发信号输出部64进行于步骤S14~S16。
速度推定部61基于伺服电动机1的位置信息21来推定位置检测器2的取样时刻Tp下的外部装置5的移动速度Vn。在时刻Tp开始取样的伺服电动机1的位置信息21到能够用于运算为止需要后述的延迟时间。从时刻Tp延迟而在时刻Tn,将速度推定部61所取得的伺服电动机1的位置信息21设为位置Pn。从相当于取样的一个周期前的时刻Tk延迟而在时刻Tm,将速度推定部61所取得的伺服电动机1的位置信息21设为位置Pm。取样时刻Tp下的外部装置5的移动速度Vn能够由下述数学式1表示。
(数学式1)
Vn=(Pn-Pm)/(Tn-Tm)
到达所需时间算出部62使用所推定的移动速度Vn,算出外部装置5到达工作开始位置PS为止的到达所需时间T1。当假定外部装置5以移动速度Vn匀速移动时,到达所需时间T1能够由下述数学式2表示。
(数学式2)
T1=(PS-Pn)/Vn
计时器设定时间算出部63从到达所需时间T1减去伺服侧延迟时间T2及外部装置侧延迟时间T3而算出计时器设定时间TMS。伺服侧延迟时间T2是指从位置检测器2的取样开始到算出产生触发信号6S的计时器设定时间TMS为止所需的时间。外部装置侧延迟时间T3是指从触发发生装置6输出触发信号6S到外部装置5开始工作为止所需的时间。伺服侧延迟时间T2及外部装置侧延迟时间T3是由伺服系统100确定的固定时间,能够预先算出或计测。外部装置侧延迟时间T3能够根据外部装置5的动作模式等而可变。另外,例如当控制周期为几十微秒时,计时器的中断周期可以为几微秒。由此,即使在计时器设定时间TMS比控制周期短的情况下,也能够在经过计时器设定时间TMS后准确地输出触发信号6S。
触发信号输出部64基于计时器设定时间TMS而输出触发信号6S。例如,触发信号输出部64在计时器设定时间TMS为正值时,在经过了计时器设定时间TMS时输出触发信号6S,在计时器设定时间TMS为0或负值时,在算出计时器设定时间TMS之后立即输出触发信号6S。在计时器设定时间TMS为负值时,将伺服侧延迟时间T2与外部装置侧延迟时间T3相加而得到的延迟时间比到达所需时间T1长,需要对外部装置5立即指示工作开始。因此,在算出计时器设定时间TMS之后立即输出触发信号6S。
在本实施方式中,在计时器设定时间TMS为正值时,在经过了计时器设定时间TMS时输出触发信号6S,因此能够在所希望的工作开始位置PS开始外部装置5的工作。而且,在计时器设定时间TMS为0或负值时,在算出计时器设定时间TMS之后立即输出触发信号6S,因此能够对外部装置5立即指示工作开始。
图5是表示计时器设定值与触发信号的输出定时的关系的图。曲线L1表示伺服电动机1的旋转位移的一例,曲线L2表示由位置检测器2检测出的伺服电动机1的位置信息21的一例。对应位置检测器2的各个取样周期而对位置信息21进行更新,因此曲线L2成为阶梯状。
线段L3是以从时刻Tp延迟的时刻Tn下的位置Pn和从相当于取样的一个周期前的时刻Tk延迟的时刻Tm下的位置Pm为端点的线段。线段L3的斜率表示取样时刻Tp下的外部装置5的移动速度Vn。直线L4是在时刻Tp通过位置Pn且斜率与线段L3相同的直线。预测为在时刻Tp处于位置Pn的伺服电动机1在从时刻Tp经过了到达所需时间T1之后到达所希望的工作开始位置PS。
在时刻Tp位置检测器2开始取样到取样结束而生成伺服电动机1的位置信息21为止,需要规定的检测时间及处理时间。并且,将所检测的位置信息21发送到伺服驱动器3为止需要规定的通信时间。而且,从速度推定部61取得位置信息21到速度推定部61、到达所需时间算出部62及计时器设定时间算出部63的各运算结束为止,需要规定的运算时间。如此,从位置检测器2的取样开始到算出产生触发信号6S的计时器设定时间TMS为止,需要伺服侧延迟时间T2。
另外,从触发发生装置6输出触发信号6S到外部装置5开始工作为止,需要外部装置侧延迟时间T3。例如,在元件安装装置的拍摄单元中,从输出拍摄开始信号到实际对拍摄对象进行拍摄为止,会产生通信延迟、驱动部的工作延迟。为了在规定位置准确地拍摄以高速移动的拍摄对象,而无法忽视这些延迟时间。在本实施方式中,不仅考虑伺服侧延迟时间T2而且也考虑外部装置侧延迟时间T3来设定计时器设定时间TMS,因此能够在所希望的工作开始位置PS高精度地开始外部装置5的工作。
该图(a)示出了将计时器设定时间TMS1设定为从到达所需时间T1减去伺服侧延迟时间T2及外部装置侧延迟时间T3所得到的时间的情况。该图(b)示出了将计时器设定时间TMS2设定为到达所需时间T1的情况。(a)的情况是,在经过计时器设定时间TMS1之后输出触发信号6S1,在输出触发信号6S1之后又经过了外部装置侧延迟时间T3时,外部装置5实际开始工作。外部装置5的工作开始位置是位置PS1。另一方面,(b)的情况是,在经过计时器设定时间TMS2之后输出触发信号6S2,在输出触发信号6S2之后又经过了外部装置侧延迟时间T3时,外部装置5实际开始工作。外部装置5的工作开始位置是位置PS2。位置PS1比位置PS2更接近于所希望的工作开始位置PS。
(变形方式)
在本变形方式中,与第一实施方式相比,速度推定部61及到达所需时间算出部62不同。在本变形方式中,根据外部装置5的移动速度Vn来推定移动加速度An。并且,假定外部装置5以移动加速度An匀加速地移动,算出到达所需时间T1。
当将在从时刻Tp延迟的时刻Tn算出的外部装置5的移动速度设为Vn,将在从相当于取样的一个周期前的时刻Tk延迟的时刻Tm算出的外部装置5的移动速度设为Vm时,时刻Tp下的外部装置5的移动加速度An能够由下述数学式3表示。
(数学式3)
An=(Vn-Vm)/(Tn-Tm)
匀加速运动能够由下述数学式4表示,因此能够算出到达所需时间T1。
(数学式4)
Vn×T1+An×T12/2=PS-Pn
另外,在如搬运装置那样对象以大致恒定速度移动时,例如,也可以使用FIR滤波等数字滤波来校正时刻Tn下的移动速度Vn。例如,在时刻Tn算出的移动速度Vn超过规定范围时,时刻Tn下的移动速度Vn采用过去算出的移动速度Vn乘以数字滤波所得到的值。由此,能够减少由噪声等引起的推定误差。另外,FIR滤波能够通过算出最近的规定数的移动速度Vn的移动平均来比较简单地实现。
(2)第二实施方式
图6是本实施方式的控制框图。本实施方式具有与第一实施方式基本同样的结构、作用效果。对于相同的部位,标注相同的附图标记,以不同的部分为中心进行说明。在本实施方式中,特征在于伺服驱动器3、伺服控制器4及触发发生装置6以能够收发位置信息21的方式经由网络而连接。因此,触发发生装置6具有未图示的独自的CPU及存储器,通过执行存储于存储器内的程序,能够与第一实施方式同样地输出触发信号6S。
构成网络的通信单元、协议没有特别限定。例如,能够使用伺服网络来构成网络。伺服网络例如优选具有以IEC61491、IEEE1394等规格为基准的同步通信功能。由此,伺服网络能够对应预先设定的各个周期来收发规定数的数据。在本实施方式中,伺服驱动器3、伺服控制器4及触发发生装置6能够在一定周期以同一定时相互收发包含位置信息21在内的各种数据及控制信号。而且,伺服网络优选具有对于与网络连接的各节点周期性地产生起动中断的起动中断功能。由此,能够周期性地以同一定时执行伺服驱动器3的伺服控制,多个伺服电动机1间的同步运转变得容易。
在本实施方式中,伺服驱动器3、伺服控制器4及触发发生装置6经由网络而共用位置信息21,因此可能会产生网络的传送延迟、位置信息21的同步延迟。伺服侧延迟时间T2也考虑了这些延迟时间,因此能够在所希望的工作开始位置PS高精度地开始外部装置5的工作。
另外,在图6中,触发发生装置6与伺服驱动器3及伺服控制器4分体地记载,但触发发生装置6也可以设于伺服驱动器3内或伺服控制器4内。
(3)外部装置
在第一实施方式及第二实施方式中,外部装置5例如能够具备元件安装装置的拍摄单元50。图7是表示元件安装装置的一例的立体图。图8是表示元件安装头的一例的主视图。图9是图8的A方向向视图。图10是表示侧面图像的一例的图。
如图7所示,元件安装装置具备元件供给装置770、基板搬运装置760及元件移载装置780。元件供给装置770在基框790上并排设有多个盒式供料器771而构成。盒式供料器771具备能够脱离地安装于基框790上的主体772、在主体772的后部设置的供给带盘773及在主体772的前端设置的元件取出部774。在供给带盘773上卷绕保持有将电子元件P以规定间距密封的细长的料带,该料带由未图示的链轮以规定间距拉出,电子元件P被解除密封状态而向元件取出部774依次送入。
在元件供给装置770与基板搬运装置760之间设有对电子元件P的保持位置进行检测的元件相机775。元件相机775能够检测由后述的吸嘴718吸附的电子元件P相对于吸嘴718的位置偏差及角度偏差。位置偏差及角度偏差的检测结果能够在对电子元件P的安装位置进行校正时使用。
基板搬运装置760沿着图7所示的X轴方向搬运印刷基板,是并排设有两列第一搬运装置761及第二搬运装置762的所谓双输送机型的结构。第一搬运装置761及第二搬运装置762构成为,在基台763上分别使一对导轨764a、764b、765a、765b相互平行地相向而分别水平地并排设置,使对由这些导轨764a、764b、765a、765b分别引导的印刷基板进行支撑并搬运的一对未图示的传送带相互相向而并排设置。而且,在基板搬运装置760设有将搬运至规定位置的印刷基板提起并夹紧的未图示的夹紧装置,通过该夹紧装置将印刷基板定位固定于安装位置。
元件移载装置780是XY机器人类型的装置,装架于基框790上而配置于基板搬运装置760及元件供给装置770的上方,具备通过Y轴伺服电动机711而沿着Y轴方向移动的Y轴滑动件712。在Y轴滑动件712上,如图8所示,X轴滑动件713被引导成能够沿着与Y轴方向正交的X轴方向移动。
X轴滑动件713经由固定于Y轴滑动件712的沿着X轴方向延伸的一对导轨712a和固定于X轴滑动件713的一对导块713a,以能够移动的方式保持于Y轴滑动件712。在Y轴滑动件712上固定有未图示的X轴伺服电动机,在该X轴伺服电动机的输出轴上连接有沿着X轴方向延伸的滚珠丝杠轴712b。滚珠丝杠轴712b经由未图示的滚珠,与固定于X轴滑动件713的滚珠螺母713b螺合。由此,当X轴伺服电动机旋转时,滚珠丝杠轴712b旋转,X轴滑动件713经由滚珠螺母713b由导轨712a引导而沿着X轴方向移动。
在X轴滑动件713上安装有吸附电子元件P而向印刷基板安装的元件安装头710。如图8所示,元件安装头710由R轴电动机715、分度轴716、嘴支架717、吸嘴718、θ轴电动机719、Z轴电动机720、具备CCD相机721的拍摄单元50等构成。
沿着水平方向延伸的第一及第二框架725、726沿着上下方向(Z轴方向)分离而一体地设于X轴滑动件713上,R轴电动机715固定于第一框架725。被支撑为能够绕着铅垂轴线AL(R轴方向)旋转的分度轴716与R轴电动机715的输出轴连接。形成有从动齿轮727和θ轴齿轮729的旋转体728以能够旋转的方式支撑于分度轴716上。构成旋转头的圆筒状的嘴支架717固定于分度轴716的下端部。
在嘴支架717,如图9所示,多个吸嘴718以能够沿着Z轴方向移动的方式保持于与铅垂轴线AL同心的圆周717a上。各吸嘴718安装于嘴主轴733的下端,该嘴主轴733以能够沿着Z轴方向滑动的方式支撑于嘴支架717。在嘴主轴733的下端部形成有大径部733a,在嘴主轴733的上端部固定有嘴齿轮734。在嘴齿轮734与嘴支架717之间设有压缩弹簧735,通过该压缩弹簧735,朝上方对嘴主轴733及吸嘴718进行施力,并且,通过大径部733a与嘴支架717的下表面抵接,由此限制嘴主轴733及吸嘴718向上方的移动。而且,经由嘴主轴733从未图示的吸嘴驱动装置向各吸嘴718供给负压。由此,各吸嘴718能够利用其前端部718a对电子元件P进行吸附。
在嘴支架717的下端中央部固定有能够对光进行反射的圆筒状的反射体731。因此,嘴支架717及反射体731与分度轴716一起绕着铅垂轴线AL转动。由此,当使R轴电动机715旋转时,能够经由分度轴716使保持有多个吸嘴718的嘴支架717绕着铅垂轴线AL(R轴方向)转动,能够将多个吸嘴718依次转位到安装位置7S1。
在第一框架725固定有θ轴电动机719,在θ轴电动机719的输出轴上固定有驱动齿轮736。驱动齿轮736与以能够旋转的方式支撑于分度轴716的旋转体728上的从动齿轮727啮合。而且,在旋转体728上遍及轴向的规定长度形成有θ轴齿轮729,该θ轴齿轮729与固定于嘴主轴733上的各嘴齿轮734分别能够滑动地啮合。由此,当使θ轴电动机719旋转时,经由驱动齿轮736、从动齿轮727、θ轴齿轮729及嘴齿轮734,能够使全部吸嘴718相对于嘴支架717自转。
另外,在第一框架725固定有Z轴电动机720,在Z轴电动机720的输出轴上连接有滚珠丝杠轴737。滚珠丝杠轴737通过固定于第一框架725的轴承738及固定于第二框架726的轴承739,被支撑为能够绕着与铅垂轴线AL平行的轴线转动。在滚珠丝杠轴737上,经由未图示的滚珠,螺合有将Z轴电动机720的旋转运动转换成直线运动的滚珠螺母740。滚珠螺母740固定于吸嘴杆741上,该吸嘴杆741由固定于第一及第二框架725、726上的沿着上下方向延伸的导向件742引导成能够沿着上下方向滑动。
在吸嘴杆741突出地设有按压部741a,该按压部741a与转位到安装位置7S1的嘴主轴733的上端抵接而向Z轴方向的下方按压嘴主轴733。由此,当使Z轴电动机720旋转时,滚珠丝杠轴737旋转,吸嘴杆741经由滚珠螺母740由导向件742引导而上下移动。当吸嘴杆741上下移动时,能够使与按压部741a对应的嘴主轴733及吸嘴718上下移动。
吸嘴杆741的按压部741a沿着嘴支架717的旋转方向以安装位置7S1为中心而具有规定的宽度,在吸嘴718位于安装位置7S1的前后的规定的角度范围内的状态下,按压部741a能够与该吸嘴718的嘴主轴733的上端抵接。由此,在安装位置7S1的前后的规定的角度范围内,在嘴支架717的转动动作中,能够进行吸嘴718的上下方向(Z轴方向)的移动。
在第二框架726悬挂有支撑托架743,在支撑托架743固定有一个CCD相机721,该CCD相机721取得嘴支架717的转位到安装位置7S1的前后的位置7S1-1、7S1+1的两个吸嘴718的前端部718a所吸附的电子元件P的二维图像。CCD相机721通过由反射体731反射的光,能够取得吸嘴718的前端部718a所吸附的电子元件P的二维图像。
在支撑托架743的与吸嘴718对应的一侧固定有拍摄箱主体745,在拍摄箱主体745的与反射体731相向的一侧,如图9所示,包围嘴支架717且以铅垂轴线AL为圆弧中心的圆弧状的壁面745a跨及嘴支架717的安装位置7S1前后的位置7S1-1、7S1+1地形成。在拍摄箱主体745的圆弧状壁面745a上安装有朝向反射体731照射光的由LED构成的多个照射体746。在圆弧状壁面745a上,在与安装位置7S1的前后的位置7S1-1、7S1+1对应的位置开设有两个入射部745a1、745a2。在拍摄箱主体745内设有:两个第一棱镜747a、747b,经由入射部745a1、745a2分别入射由反射体731反射后的反射光;及山形的第二棱镜748,入射由这两个第一棱镜747a、747b折射后的折射光,并折射成朝向CCD相机721的平行的光。
通过这些第一棱镜747a、747b及第二棱镜748,构成将从照射体746照射且由反射体731反射后的反射光向CCD相机721导入的光学机构749。而且,通过反射体731、照射体746、第一及第二棱镜747a、747b、748以及CCD相机721等,构成取得定位于安装位置7S1的前后的位置7S1-1、7S1+1上的两个吸嘴718的前端部718a的侧面图像的拍摄单元50。
通过拍摄单元50,在转位到嘴支架717的安装位置7S1的前后的位置7S1-1、7S1+1的两个吸嘴718定位并停止于上升端的状态下,从照射体746照射的光由反射体731反射,其反射光通过电子元件P的外周缘及拍摄箱主体745的两个入射部745a1、745a2,通过第一棱镜747a、747b向朝着第二棱镜748的方向偏振。并且,通过第二棱镜748偏振成朝向CCD相机721的平行光,由CCD相机721进行图像识别。由此,通过一个CCD相机721,能够同时取得转位到安装位置7S1的前后的位置7S1-1、7S1+1的两个吸嘴718的前端部718a所吸附的电子元件P的二维图像。
元件安装装置由未图示的控制装置控制。控制装置具有:识别由拍摄单元50拍摄到的吸嘴718的侧面图像的图像识别单元;控制R轴电动机715及Z轴电动机720的重叠控制单元;及顺序控制单元。重叠控制单元能够对R轴电动机715和Z轴电动机720进行重叠控制(同时动作控制)。顺序控制单元能够对R轴电动机715和Z轴电动机720依次进行动作控制。
接下来,说明通过上述的结构的元件安装装置将电子元件P安装于印刷基板的动作。首先,基于来自控制装置的指令,驱动基板搬运装置760的传送带,印刷基板由导轨764a、764b(765a、765b)引导而被搬运至规定的位置。并且,通过夹紧装置,将印刷基板提起并夹紧,定位并固定于规定位置。接着,通过对Y轴伺服电动机711及未图示的X轴伺服电动机进行驱动,而使Y轴滑动件712及X轴滑动件713移动,从而使元件安装头710移动至元件供给装置770的元件取出部774。然后,通过控制装置,使R轴电动机715旋转,由此使嘴支架717转动,将安装有规定的吸嘴718的嘴主轴733转位到吸嘴杆741的按压部741a的下方。
另外,通过控制装置,使Z轴电动机720正转,由此,吸嘴杆741克服压缩弹簧735的作用力而向下方被压下,经由嘴主轴733将吸嘴718的前端部718a压下至接近于搬运到元件取出部774的电子元件P的位置。在此状态下,从未图示的吸嘴驱动装置向吸嘴718供给负压,由吸嘴718的前端部718a吸附保持电子元件P。然后,使Z轴电动机720反转,由此使吸嘴杆741向上方移动,通过压缩弹簧735的作用力,将吸嘴718提起至上升端位置。通过反复进行这种动作,使电子元件P分别吸附保持于多个吸嘴718。
接着,对Y轴伺服电动机711及未图示的X轴伺服电动机进行驱动,由此使Y轴滑动件712及X轴滑动件713移动,使元件安装头710移动至印刷基板的安装位置的上方。接着,通过θ轴电动机719的旋转,将转位到嘴支架717的安装位置7S1的吸嘴718的前端部718a所吸附保持的电子元件P控制成规定的姿态,并且通过使Z轴电动机720正转,吸嘴杆741克服压缩弹簧735的作用力而向下方被压下,将吸嘴718的前端部718a的电子元件P压下至安装于印刷基板为止。然后,通过使Z轴电动机720反转,而吸嘴杆741向上方移动,通过压缩弹簧735的作用力,将吸嘴718提起至移动到最上端的状态。
通过转位到这种安装位置7S1的吸嘴718的下降动作,向印刷基板安装电子元件P,但是在本实施方式中,在上述电子元件P的安装作业期间,定位停止于安装位置7S1的前后的位置7S1-1、7S1+1上的两个吸嘴718的前端部718a的侧面图像由拍摄单元50取得,将所取得的两个侧面图像向图像识别单元输入而进行图像识别。
如此,在将转位到安装位置7S1的吸嘴718所吸附的电子元件P向印刷基板安装期间,取得转位到其前后的位置7S1-1、7S1+1的两个吸嘴718的各前端部718a的侧面图像,由此在下一嘴支架717的旋转转位动作中,能够进行使吸嘴718的上下方向的进退移动同时进行的所谓重叠控制。即,通过转位到安装位置7S1的嘴主轴733的下降动作,在将吸嘴718所吸附保持的电子元件P向印刷基板安装期间,定位于安装位置7S1的前后的位置7S1-1、7S1+1上的停止状态的两个吸嘴718的侧面图像由拍摄单元50取得,将所取得的两个侧面图像向图像识别单元输入而进行图像识别。
从照射体746照射出的光由反射体731反射,通过由两个吸嘴718吸附的各电子元件P的外周缘及入射部745a1、745a2,向CCD相机721入射。由此,能够取得反射体731部分成为明亮的背景且电子元件P及吸嘴718的前端部718a变暗的图10所示的两个侧面图像(二维图像)。
并且,定位于安装位置7S1的前一个位置7S1-1上的吸嘴718的前端部718a的侧面图像(参照图10(A))被处理为灰色标度或黑白二值的二维图像数据,计算从吸嘴718的前端部718a到各电子元件P的距离。求出该计算数据与在设计阶段预先算出的各电子元件P距吸嘴718的前端部718a的基准位置的数据之差即“位置偏差”,并与阈值进行比较。其结果是,在“位置偏差”超过阈值时,判断为电子元件P向吸嘴718的吸附错误(电子元件P不存在的情况及吸附姿态异常的情况),在“位置偏差”未超过阈值时,判断为正常。另外,“吸附姿态异常的情况”是指电子元件P的吸附姿态未处在用于向印刷基板安装的容许范围内的情况。该“位置偏差”的数据存储于控制装置的存储区域中,在向印刷基板安装电子元件P时,作为校正量而使用。
另一方面,基于定位于安装位置7S1的后一个位置7S1+1上的吸嘴718的前端部718a的侧面图像(参照图10(B)),判别是否通过吸嘴718向印刷基板正常地安装了电子元件P。即,在吸嘴718的前端部718a不存在电子元件P时,判断为电子元件P正常地安装于印刷基板,在吸嘴718的前端部718a残留有电子元件P时,判断为安装异常,例如执行电子元件P的再安装。
电子元件P的保持位置的检测也可以由元件相机775进行。在吸嘴718吸附有电子元件P之后,对Y轴伺服电动机711及未图示的X轴伺服电动机进行驱动,元件安装头710向元件相机775的上方移动。此时,对吸嘴718所吸附的电子元件P进行拍摄。拍摄后,元件安装头710移动至印刷基板的安装位置上方。
在本实施方式中,由于具备元件安装装置的拍摄单元50,因此能够在规定位置准确地拍摄与伺服电动机同步运转的吸嘴718所吸附的电子元件P。而且,在本实施方式中,在嘴支架717的旋转转位中,进行使吸嘴718的进退移动同时进行的重叠控制。如此,即使在同时进行旋转运动和直线运动的情况下,也能够在规定位置准确地拍摄吸嘴718所吸附的电子元件P。另外,即使在分别进行旋转运动和直线运动的顺序控制中,也能够在规定位置准确地拍摄吸嘴718所吸附的电子元件P。
(4)其他
本发明并未仅限定于上述且附图所示的实施方式,在不脱离主旨的范围内能够适当变更而实施。
工业实用性
本发明的触发发生装置6能够适用于以元件安装装置为首的各种基板用作业设备。而且,本发明的触发发生装置6也能够适用于元件安装装置以外的基板用作业设备,而且,也能够适用于其他种类的工业用装配机械、工业用机床。
附图标记说明
1:伺服电动机
2:位置检测器
3:伺服驱动器
4:伺服控制器
5:外部装置
6:触发发生装置
61:速度推定部
62:到达所需时间算出部
63:计时器设定时间算出部
64:触发信号输出部
Claims (5)
1.一种触发发生装置,在具备伺服电动机、检测所述伺服电动机的位置的位置检测器、驱动所述伺服电动机的伺服驱动器及控制所述伺服驱动器的伺服控制器的伺服系统中,能够输出用于指示与所述伺服电动机同步运转的外部装置进行工作的触发信号,所述触发发生装置的特征在于,
将从所述位置检测器的取样开始到算出产生所述触发信号的计时器设定时间为止所需的时间设为伺服侧延迟时间,将从所述触发发生装置输出所述触发信号到所述外部装置开始工作为止所需的时间设为外部装置侧延迟时间,
所述触发发生装置具有:
计时器设定时间算出部,从根据所述伺服电动机的位置信息而算出的所述外部装置到达工作开始位置为止所需的到达所需时间减去所述伺服侧延迟时间及所述外部装置侧延迟时间,算出所述计时器设定时间;及
触发信号输出部,基于所述计时器设定时间而输出所述触发信号。
2.根据权利要求1所述的触发发生装置,其中,
当所述计时器设定时间为正值时,所述触发信号输出部在经过了所述计时器设定时间后输出所述触发信号;当所述计时器设定时间为0或负值时,所述触发信号输出部在算出所述计时器设定时间之后立即输出所述触发信号。
3.根据权利要求1或2所述的触发发生装置,其中,
所述伺服驱动器、所述伺服控制器及所述触发发生装置与所述位置检测器之间以能够接收所述伺服电动机的所述位置信息的方式连接。
4.根据权利要求1或2所述的触发发生装置,其中,
所述触发发生装置设于所述伺服驱动器。
5.根据权利要求1或2所述的触发发生装置,其中,
所述外部装置具备元件安装装置的拍摄单元。
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