CN105706012B - 伺服控制器 - Google Patents

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Abstract

在能够以预定周期(A/2)收发来自与电子元件安装机的移动装置、安装头等对应的驱动电路的输入信号、或者向驱动电路的输出信号的控制器(102)中，基于在预定周期之前接收到的输入信号来运算输出信号，并在将该输出信号保管了与以往的控制器中的输出信号到达驱动电路为止的时间(延迟时间)相同的时间之后向驱动电路发送，上述以往的控制器能够以比上述预定周期(A/2)长的周期(A)收发上述输入信号或者上述输出信号。由此，能够花费更长的时间来运算输出信号，能够采用运算能力较低的伺服控制器。由此，例如能够使控制周期不同的控制器的延迟时间相同，能够使各控制器的工作装置的工作时刻等相同。

Description

伺服控制器
技术领域
本发明涉及能够以预定周期收发来自与制造作业机的工作装置对应的驱动电路的输入信号、或者向驱动电路的输出信号的伺服控制器。
背景技术
伺服控制器对伺服电动机的工作进行控制，伺服电动机将位置信息等控制状态反馈给伺服控制器。并且，伺服控制器基于反馈的信息来运算伺服电动机的控制值，并将运算出的控制值向伺服电动机的驱动电路发送。另外，伺服控制器能够以预定周期收发来自驱动电路的输入信号、或者向驱动电路的输出信号。因此，如下述专利文献记载那样，伺服控制器基于刚刚取得的与伺服电动机的控制状态相关的信息，即在一个周期以内接收到的输入信号来运算控制值，即输出信号。并且，伺服控制器在将运算出的控制值保持了比一个周期短的时间之后向驱动电路发送、或者向驱动电路发送而不进行保持。由此，伺服电动机按照控制值进行工作。
专利文献1：日本特开2002-186288号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述专利文献记载的伺服控制器中，基于刚刚取得的输入信号来运算输出信号，并将该输出信号在保持了比一个周期短的时间之后向驱动电路发送、或者向驱动电路发送而不进行保持。由此，从输出位置信息等到与该位置信息对应的控制指令到达驱动电路为止的时间(以下，有时记载为“延迟时间”)较短，响应性较好，能够使伺服电动机工作。但是，在利用上述手法来控制伺服电动机的工作时，需要在短时间内运算控制值等。因此，需要采用运算能力较高的伺服控制器，在成本方面不利。
另外，在制造作业机的工作装置中，存在例如作业头等那样能够在多台制造作业机中共有的工作装置，在上述多个制造作业机的控制器的控制周期不同的情况下，有时该共有的工作装置在非预期的时刻动作。详细而言，在作业头能够分别拆装于具有控制周期为X周期的伺服控制器的第一制造作业机和具有控制周期为Y(>X)周期的伺服控制器的第二制造作业机的情况下，第一制造作业机中的延迟时间比第二制造作业机中的延迟时间短。因此，安装于第一制造作业机的作业头比安装于第二制造作业机的情况响应性更好地工作。即，安装于第一制造作业机的作业头比安装于第二制造作业机的情况在更早的时刻开始工作。由此，作业头可能会与其他装置等发生碰撞、缓冲等，因此不优选。
这样，伺服控制器还有很多改良的余地，可想到通过实施各种改良来提高伺服控制器的实用性。本发明鉴于这样的实际情况而作出，课题在于提供实用性较高的伺服控制器。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本申请的第一方案的伺服控制器的特征是能够以预定周期收发来自与制造作业机的工作装置对应的驱动电路的输入信号、或者向上述驱动电路的输出信号，该伺服控制器基于在上述预定周期之前接收到的输入信号来运算输出信号，并在将该输出信号保管了上述预定周期以上的时间之后向上述驱动电路发送。
另外，在第二方案的伺服控制器中，以第一方案的伺服控制器为基础，其特征在于，能够以比上述预定周期长的第二周期收发来自上述驱动电路的输入信号、或者向上述驱动电路的输出信号的第二伺服控制器，基于在上述第二周期内接收到的输入信号来运算输出信号，并将该输出信号在保管了比上述第二周期短的时间之后向上述驱动电路发送、或者向上述驱动电路发送而不进行保管，从上述驱动电路发送了向该伺服控制器的输入信号的时刻到上述驱动电路接收到来自该伺服控制器的输出信号的时刻为止的时间，与从上述驱动电路发送了向上述第二伺服控制器的输入信号的时刻到上述驱动电路接收到来自上述第二伺服控制器的输出信号的时刻为止的时间相同。
另外，第三方案的伺服控制器以第一或第二方案的伺服控制器为基础，其特征在于，该伺服控制器能够以上述预定周期收发来自与上述制造作业机的不同于上述工作装置的第二工作装置对应的第二驱动电路的输入信号、或者向上述第二驱动电路的输出信号，基于在上述预定周期内接收到的输入信号来运算输出信号，并在将该输出信号保管了比上述预定周期短的时间之后向上述第二驱动电路发送、或者向上述第二驱动电路发送而不进行保管。
另外，在第四方案记载的伺服控制器中，以第三方案的伺服控制器为基础，其特征在于，上述工作装置是作业头，上述第二工作装置是用于使上述作业头向任意位置移动的移动装置。
发明效果
在第一方案的伺服控制器中，不基于刚刚接收到的输入信号而基于一个周期之前接收到的输入信号来运算输出信号。并且，在以往的手法中，将输出信号在保管了比一个周期短的时间之后向驱动电路发送、或者向驱动电路发送而不进行保持，但是在第一方案的伺服控制器中，将输出信号保管了一个周期以上的时间之后向驱动电路发送。由此，与以往的手法相比能够花费更长的时间来运算控制值，能够采用运算能力较低的伺服控制器。
另外，在第二方案记载的伺服控制器中，使第一制造作业机的延迟时间与第二制造作业机的延迟时间相同。由此，能够使安装于第一制造作业机的工作装置的工作时刻与安装于第二制造作业机的工作装置的工作时刻相同，能够防止工作装置的向其他装置等的碰撞、缓冲等。
另外，在第三方案记载的伺服控制器中，按照以往的手法来控制第二工作装置。即，伺服控制器按照本发明的手法来控制工作装置，按照以往的手法来控制第二工作装置。由此，例如，能够按照本发明的手法来控制可能会由于延迟时间的缩短而与其他装置发生碰撞、缓冲等的工作装置，并按照以往的手法来控制不会由于延迟时间的缩短而与其他装置发生碰撞、缓冲等的工作装置。即，对于可能会与其他装置发生碰撞、缓冲等的工作装置，能够防止碰撞等，对于可能会与其他装置发生碰撞、缓冲等的工作装置，能够响应性较好地工作。
另外，在第四方案的伺服控制器中，工作装置设为作业头，第二工作装置设为用于使作业头向任意位置移动的移动装置。作业头具有使作业件等沿上下方向移动的功能，由于作业头的工作，作业工具等可能会与其他装置等发生碰撞、缓冲等。另一方面，移动装置使作业头在同一平面上移动，在这样的移动装置中，发生碰撞、缓冲等的可能性低。因此，根据第四方案的伺服控制器，能够防止作业头与其他装置等的碰撞、缓冲等，并且能够使移动装置响应性较好地工作。
附图说明
图1是表示具备本发明的实施例的控制器的电子元件安装装置的立体图。
图2是表示图1的电子元件安装装置具备的安装头的立体图。
图3是表示图1的电子元件安装装置具备的控制装置的框图。
图4是示意性地表示以往的控制器与驱动电路之间的信号的收发的形态的图。
图5是示意性地表示图1的电子元件安装装置具备的控制器与移动装置的驱动电路之间的信号的收发的形态的图。
图6是表示安装于电路基板的电子元件的移动轨迹的图。
图7是示意性地表示图1的电子元件安装装置具备的控制器与安装头的驱动电路之间的信号的收发的形态的图。
具体实施方式
以下，作为用于实施本发明的方式，参照附图详细地对本发明的实施例进行说明。
<电子元件安装装置的结构>
图1表示电子元件安装装置10。电子元件安装装置10具有：一个系统基体12和排列配置在该系统基体12上的两个安装机16。另外，在以下的说明中，将安装机16的排列方向称为X轴方向，将与该方向垂直的水平的方向称为Y轴方向，将与该方向垂直的铅垂方向称为Z轴方向。
各安装机16主要具备：安装机主体20、输送装置22、安装头移动装置(以下，有时简称为“移动装置”)24、安装头26、供给装置28。安装机主体20由框架部30和架设于该框架部30的梁部32构成。
输送装置22具备两个输送装置40、42。上述两个输送装置40、42以相互平行且沿X轴方向延伸的方式配置于框架部30。两个输送装置40、42分别通过电磁电动机(参照图3)46将由各输送装置40、42支撑的电路基板沿X轴方向输送。并且，在预定位置处通过基板保持装置(参照图3)48固定地保持电路基板。
移动装置24是XY机器人型的移动装置。移动装置24具备使滑动件50沿X轴方向滑动的电磁电动机(参照图3)52及使滑动件50沿Y轴方向滑动的电磁电动机(参照图3)54。在滑动件50上安装有安装头26，该安装头26通过两个电磁电动机52、54的工作而移动到框架部30上的任意位置。
安装头26用于向电路基板安装电子元件。如图2所示，安装头26具备多个棒状的安装单元60，在多个安装单元60的各安装单元60的前端部安装有吸嘴62。吸嘴62经由负压空气、正压空气通路而与正负压供给装置(参照图3)66连通。吸嘴62通过负压而吸附保持电子元件，并通过正压使所保持的电子元件脱离。另外，多个棒状的安装单元60在单元保持体68的外周部以等角度间距被保持成轴向为垂直的状态，吸嘴62从单元保持体68的下表面朝向下方延伸出。
另外，单元保持体68通过保持体旋转装置70的电磁电动机(参照图3)72而每次间歇旋转安装单元60的配置角度。由此，安装单元60依次停止在多个安装单元60的停止位置中的一个停止位置的升降台(位于最前方的台)。并且，位于该升降台的安装单元60通过单元升降装置74的电磁电动机(参照图3)76而升降。由此，变更吸嘴62吸附保持的电子元件的上下方向的位置。另外，升降台以外的其他停止位置设为自转台，位于该台的安装单元60通过自转装置78的电磁电动机(参照图3)80而自转。由此，变更由吸嘴62吸附保持的电子元件的保持姿势。另外，安装头26相对于滑动件50可拆装，能够安装于与安装机16不同的安装机的滑动件。即，安装头26能够在安装机16与其他安装机中共有。
供给装置28是供料器型的供给装置，配置在框架部30的前方侧的端部。供给装置28具有带式供料器86。带式供料器86以使带化元件卷绕的状态收纳带化元件。带化元件是使电子元件卷带化的元件。并且，带式供料器86通过送出装置(参照图3)88而送出带化元件。由此，供料器型的供给装置28通过带化元件的送出而在供给位置处供给电子元件。另外，带式供料器86相对于框架部30可拆装，能够应对电子元件的更换等。
如图3所示，安装机16还具备控制装置100。控制装置100具有控制器102，控制器102具备CPU、ROM、RAM等，以计算机为主体。控制器102与多个驱动电路106连接，上述多个驱动电路106与上述电磁电动机46、52、54、72、76、80、基板保持装置48、正负压供给装置66、送出装置88连接。由此，输送装置22、移动装置24等的动作由控制器102控制。
<安装机进行的安装作业>
在安装机16中，通过上述结构而能够对输送装置22保持的电路基板利用安装头26进行安装作业。具体而言，根据控制器102的指令，而将电路基板输送至作业位置，在该位置处被基板保持装置48固定地保持。另外，带式供料器86根据控制器102的指令而送出带化元件，并在供给位置处供给电子元件。并且，安装头26根据控制器102的指令而移动到电子元件的供给位置的上方，并通过吸嘴62来吸附保持电子元件。接下来，安装头26根据控制器102的指令而移动到电路基板的上方。并且，安装头26通过单元升降装置74、自转装置78等的动作来调整保持的电子元件的上下方向的位置、电子元件的保持姿势等，并安装于电路基板上的预定位置。
<控制延迟的改善>
在安装机16中，在如上所述地进行电子元件的安装作业时，移动装置24进行安装头26的X轴方向及Y轴方向上的位置控制，安装头26进行吸嘴62的Z轴方向的位置控制。在该位置控制中，使用反馈控制，从编码器等取得与各轴方向的位置相关的信息，并基于该位置信息来运算电磁电动机等的控制值。并且，将与该控制值对应的控制指令向驱动电路发送，由此作为对象的电磁电动机工作，从而进行安装头26、吸嘴62等的位置控制。
根据基于反馈控制的位置控制，能够使安装头26、吸嘴62等适当地移动到设为目标的位置，能够适当地进行安装作业。但是，在反馈控制中，存在从编码器等输出位置信息开始到与该位置信息对应的控制指令到达驱动电路为止的时间(以下，有时记载为“延迟时间”)，因此会产生控制延迟，控制可能会变得不稳定。因此，在安装机16中，采用与以往的控制器相比控制周期短的控制器102，能实现控制延迟的改善。
详细而言，以往的控制器的控制周期是A周期，如图4所示，以往的控制器能够以A周期收发来自驱动电路的输入信号、或者向驱动电路的输出信号。在该控制器中，例如，与位置信息相关的信息在时刻t1从驱动电路输出的情况下，该信息经由传送路而在时刻t2输入到控制器。作为输入信号而接收到了位置信息的控制器基于该位置信息来运算电磁电动机的控制值。即，控制器基于在一个周期以内取得的输入信号来运算控制值。并且，控制器在将运算的控制值保管了比A周期短的时间之后在时刻t3发送与该控制值对应的控制指令、或者不进行保管地在时刻t3发送与该控制值对应的控制指令。作为其输出信号而发送的控制指令经由传送路在时刻t4输入到驱动电路。当输入了控制指令时，驱动电路基于控制指令来控制电磁电动机的工作。由此，安装头26等向目标位置移动。此时的延迟时间为从时刻t1至时刻t4的时间(t4-t1＝B)。
另一方面，安装机16的控制器102的控制周期为A/2周期，是以往的控制器的控制周期的一半。因此，如图5所示，控制器102能够以A/2周期收发来自驱动电路的输入信号、或者向驱动电路的输出信号。在该控制器102中，例如在时刻t5从驱动电路输出了与位置信息相关的信息的情况下，该信息经由传送路在时刻t6而输入到控制器102。作为输入信号而接收到了位置信息的控制器102基于该位置信息来运算电磁电动机的控制值。并且，控制器将运算出的控制值保管了比A/2周期短的时间之后在时刻t7发送与该控制值对应的控制指令、或者不保管地在时刻t7发送与该控制值对应的控制指令。该控制指令经由传送路而在时刻t8输入到驱动电路。当输入了控制指令时，驱动电路基于控制指令来控制电磁电动机的工作。由此，安装头26等向目标位置移动。此时的延迟时间为从时刻t8至时刻t5的时间(t8-t5＝B/2)，为以往的控制器的延迟时间的一半。这样，通过采用控制周期短的控制器102，能够缩短延迟时间，能够实现控制延迟的改善。
<控制延迟的改善引起的弊病的修正>
但是，由于控制延迟的改善，即延迟时间的缩短，可能会产生各种弊病。例如，在向电路基板上安装电子元件时，保持有电子元件的安装头26不是在移动到安装预定位置的正上方之后使吸嘴62下降，而是在移动到安装预定位置的正上方之前使吸嘴62下降。具体而言，如图6所示，在向安装有电子元件110的电路基板112上的安装预定位置114安装电子元件(图示省略)时，安装头26首先通过移动装置24向安装预定位置114移动。此时，保持于安装头26的电子元件如实线的箭头116所示，在比安装于电路基板112的电子元件110的上端高的位置处移动。
并且，以在安装头26保持的电子元件到达A地点时使吸嘴62下降的方式控制单元升降装置74的电磁电动机76的工作。此时，安装头26通过移动装置24而朝向安装预定位置114继续移动。由此，安装头26保持的电子元件如实线的箭头116所示，避开安装于电路基板112的电子元件110，并沿着平缓的曲线的轨迹朝向安装预定位置114下降。由此，虽然微少，但是能够缩短安装时间。
其中，上述说明中使用的箭头116是安装头26的工作由以往的控制器控制的情况的电子元件的轨迹。详细而言，安装头26如上所述相对于滑动件50可拆装，能够在安装机16与其他的安装机中共有。因此，在安装头26安装于具备以往的控制器的安装机的滑动件的情况下，安装头26保持的电子元件如上所述地沿着箭头116移动。
另一方面，在安装头26安装于安装机16的滑动件50的情况下，安装头26的工作由控制器102控制。在控制器102中，如上所述，延迟时间缩短，控制延迟得到改善。因此，在由控制器102控制安装头26的工作时，若在与以往的控制器相同的时刻控制安装头26的工作，则延迟时间短，因此安装头26响应性较好地工作。于是，安装头26保持的电子元件如虚线的箭头118所示地下降，可能会与安装于电路基板112的电子元件110发生碰撞。
为了避免这样的碰撞，需要以使安装头26保持的电子元件在到达B地点时沿着虚线的箭头120下降的方式，控制单元升降装置74的电磁电动机76的工作。但是，为了变更安装头26的单元升降装置74的控制时刻等而需要调整控制程序、参数等，非常麻烦。
鉴于这样的情况，在安装机16中，在控制安装头26的工作时，以使延迟时间与以往的控制器的延迟时间相同的方式控制安装头26的工作。详细而言，如图7所示，在时刻t9从驱动电路输出与位置信息相关的信息的情况下，该信息经由传送路而在时刻t10输入到控制器102。作为输入信号而接收到位置信息的控制器102基于该位置信息来运算安装头26的电磁电动机76等的控制值。
当运算完成时，控制器102将运算出的控制值保管了A/2周期以上的时间之后，在时刻t11发送与该控制值对应的控制指令。该控制指令经由传送路而在时刻t12输入到驱动电路。当输入了控制指令时，驱动电路基于控制指令来控制电磁电动机76等的工作。此时的延迟时间为从时刻t12至时刻t9的时间(t12-t9＝B)，与以往的控制器的延迟时间相同。即，在控制安装头26的工作时，控制器102不是根据在一个周期以内取得的输入信号，而是根据在一个周期之前取得的输入信号来运算控制值，并将该控制值保管一个周期以上，由此来调整延迟时间。由此，能够使控制器102的延迟时间与以往的控制器的延迟时间相同，能够在不变更控制程序、参数等的情况下使安装头26保持的电子元件沿着箭头116移动。这样，控制器102实现了延迟时间的调整，从而修正了控制延迟的改善引起的弊病。
另外，在控制安装头26的控制器102中，如上所述，运算出的控制值被保管一个周期以上，但是在以往的控制器等中，将运算出的控制值保管比一个周期短的时间之后发送、或者发送而不进行保管。即，在控制安装头26的控制器102中，与以往的控制器等相比，能够延长运算使用的时间。因此，能够抑制控制器102的运算能力，在成本方面有利。
另外，在安装头26工作时，即在单元升降装置74等使吸嘴62沿Z轴方向移动时，由于控制延迟的改善，可能会产生电子元件的碰撞等，但是在移动装置24工作时，即安装头26沿X轴方向及Y轴方向移动时，不会由于控制延迟的改善而产生电子元件的碰撞等。因此，在控制移动装置24的工作时，控制器102按照以往的手法来控制移动装置24的工作。即，控制器102根据在在一个周期内取得的输入信号来运算控制值，并将运算出的控制值保管了比A/2周期短的时间之后向驱动电路发送与该控制值对应的控制指令、或者向驱动电路发送与该控制值对应的控制指令而不进行保管。由此，能够缩短延迟时间，移动装置24响应性较好地工作。
此外，在上述实施例中，安装机16是制造作业机的一例。移动装置24是第二工作装置及移动装置的一例。安装头26是工作装置及作业头的一例。控制器102是伺服控制器的一例。与移动装置24对应的驱动电路106是第二驱动电路的一例。与安装头26对应的驱动电路106是驱动电路的一例。A/2周期是预定周期的一例。A周期是第二周期的一例。以往的控制器是第二伺服控制器的一例。
另外，本发明不限定于上述实施例，能够以基于本领域技术人员的知识实施了各种变更、改良的各种形态实施。具体而言，例如在上述实施例中，本发明的技术被应用在用于执行安装作业的安装机16中，但是也可以将本发明的技术应用于用于执行对电路基板的各种作业的装置。详细而言，例如能够将本发明的技术应用于用于在电路基板上涂敷膏状焊料等的装置、用于向电路基板上喷出粘接剂等的装置、用于对电路基板实施各种处理的装置等。另外，不限于对电路基板进行作业的装置，在使用于制造作业的各种作业机中可以应用本发明的技术。
附图标记说明
16：安装机(制造作业机) 24：移动装置(第二工作装置)(移动装置) 26：安装头(工作装置)(作业头) 102：控制器(伺服控制器) 106：驱动电路

Claims (3)

1.一种伺服控制器，能够以预定周期接收来自与制造作业机的工作装置对应的驱动电路的输入信号、或者发送向所述驱动电路的输出信号，所述伺服控制器的特征在于，
所述制造作业机还具有能够以比所述预定周期长的第二周期接收来自所述驱动电路的输入信号或者发送向所述驱动电路的输出信号的第二伺服控制器，
所述伺服控制器并不是基于在所述预定周期以内接收到的输入信号、而是基于在所述预定周期之前且在所述第二周期以内接收到的输入信号来运算输出信号，并在将该输出信号保管了所述预定周期以上的时间之后，以与所述驱动电路接收来自所述第二伺服控制器的输出信号的时刻相同的方式向所述驱动电路发送。
2.根据权利要求1所述的伺服控制器，其特征在于，
该伺服控制器能够以所述预定周期接收来自与所述制造作业机的不同于所述工作装置的第二工作装置对应的第二驱动电路的输入信号、或者发送向所述第二驱动电路的输出信号，基于在所述预定周期内接收到的输入信号来运算输出信号，并在将该输出信号保管了比所述预定周期短的时间之后向所述第二驱动电路发送、或者向所述第二驱动电路发送而不进行保管。
3.根据权利要求2所述的伺服控制器，其特征在于，
所述工作装置是作业头，
所述第二工作装置是用于使所述作业头向任意位置移动的移动装置。
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