JP2002182701A - サーボ制御装置及び同装置を備えた表面実装機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 要求される制御部の動作周波数が異なる複数
機種に対して制御盤を共通化することができ、しかも、
要求に適合するような制御部の動作周波数の選択を適切
に行うことができるようにする。 【解決手段】 ヘッドユニットを移動させるサーボモー
タ等の複数のサーボ制御機器が設けられた表面実装機に
サーボボード３０が装備され、このサーボボード３０
に、低周波数のクロック信号と高周波のクロック信号と
を選択的に出力する発振部３４１，３４２と、クロック
信号に基づいて定められた動作周波数でサーボ機器に対
して制御信号を出力するＣＰＵ３１と、外部から入力さ
れるコマンドを判別するコマンド判別部３６と、このコ
マンド判別部３６による判別に応じてクロック信号の周
波数を切り換える切り換え部３４３とが設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特定の動作周波数
で制御信号を出力する制御部を備えたサーボ制御装置、
及びこのサーボ制御装置を備えた表面実装機に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、各種サーボ機器とこれを制御
するサーボ制御盤を備えたサーボ機構搭載機械は種々知
られている。例えば表面実装機（以下、実装機と略す）
においては、プリント基板（以下、基板と略す）に部品
を実装するためのヘッドユニットを駆動するサーボモー
タ等、各種の駆動対象を駆動する複数のサーボモータが
搭載されるとともに、サーボ制御盤が装備され、このサ
ーボ制御盤により各サーボモータが制御されるようにな
っている。

【０００３】上記サーボ制御盤は、CPUからなる制御部
と、予め設定された所定周波数のクロック信号を発生す
る発振装置と、入出力部等で構成され、上記制御部は、
上記クロック信号に基づいて決定される動作周波数でサ
ーボ機器に対して制御信号を出力するようになってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、サーボ系の
性能向上を図る場合に、ハードウェア及びソフトウェア
の機能を高めるとともに、制御部の動作周波数を高める
ことが要求される。このため、実装機の新機種が開発さ
れる場合に、これに組込まれる制御盤については、制御
部の動作周波数が旧機種のものよりも高い値に設定され
ることがある。

【０００５】この場合、新機種に対しては制御部の動作
周波数が高い制御盤が必要であり、一方、既に販売され
ている旧機種に対しても制御盤故障時の交換用等のため
それに適合する動作周波数の低い制御盤を用意しておく
必要があるが、新機種と旧機種とに対してそれぞれ専用
の制御盤を生産することは合理化等の面で好ましくな
い。

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、要求される制御部の動作周波数が異なる複数機
種に対して制御盤を共通化することができて、生産の合
理化を図ることができ、しかも、要求に適合するような
制御部の動作周波数の選択を適切に行うことができる装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、サーボ機器を制御するサー
ボ制御盤に、複数種類の周波数のクロック信号を選択的
に出力する発振部と、上記クロック信号に基づいて定め
られた動作周波数でサーボ機器に対して制御信号を出力
する制御部と、外部からサーボ制御盤に入力される周波
数変更のための指令信号を判別する判別部と、この判別
部による判別に応じて上記クロック信号の周波数を切り
換える切り換え部とを備えたものである。

【０００８】この装置によると、要求される動作周波数
が異なる複数機種のサーボ機構搭載機械に対してサーボ
制御盤が共通化される。そして、サーボ機構搭載機械の
機種等に応じた指令信号が外部から与えられ、それに応
じて発振装置から出力されるクロック信号の周波数が切
り換えられることにより、制御部の動作周波数が要求に
適合するように設定される。

【０００９】また、請求項２に係る発明は、部品供給部
と部品装着部とにわたり移動可能とされたヘッドユニッ
トにより、部品供給部から部品を吸着して、部品装着部
に配置された基板に部品を装着するようにした表面実装
機において、上記ヘッドユニットを移動させるサーボモ
ータ等の複数のサーボモータを制御するサーボ制御盤が
装備され、このサーボ制御盤に、複数種類の周波数のク
ロック信号を選択的に出力する発振部と、上記クロック
信号に基づいて定められた動作周波数でサーボ機器に対
して制御信号を出力する制御部と、外部からサーボ制御
盤に入力される周波数変更のための指令信号を判別する
判別部と、この判別部による判別に応じて上記クロック
信号の周波数を切り換える切り換え部とが設けられてい
るものである。

【００１０】この発明によると、要求される動作周波数
が異なる複数機種の実装機に対してサーボ制御盤が共通
化され、機種等に応じてクロック信号の周波数が切り換
えられることにより制御部の動作周波数が要求に適合す
るように設定される。

【００１１】この発明において、上記サーボ制御盤は、
表面実装機を含む実装システムの統括制御を行う上位制
御装置と交信可能とされ、上記判別部は上位制御装置か
ら送られる指令信号を判別し、上記切り換え部は、判別
部による指令信号の判別に応じ、周波数切り換え指令が
なかったときは第１の周波数のクロック信号を発振部か
ら出力させ、周波数切り換え指令があったときは第１の
周波数よりも高い第２の周波数のクロック信号を発振部
から出力させるようになっていること（請求項３）が好
ましい。

【００１２】このようにすると、例えば新機種と旧機種
とに対してサーボ制御盤が共通化されるような場合に、
新機種については上位制御装置から周波数切り換え指令
が与えられるようにしておくことで、機種に応じた動作
周波数の切り換えが適切に行われる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を用いて説明する。

【００１４】図１は本発明の装置が適用される実装機の
一実施形態を示す平面図であり、図２はその側面図であ
る。これらの図において、基台１上には基板搬送用コン
ベア２が配置され、このコンベア２上をプリント基板３
（二点鎖線で示す）が搬送されて所定の実装位置で停止
するようになっている。

【００１５】上記基板搬送用コンベア２は、互いに平行
に配置された一対のベルトコンベア２ａ，２ｂからな
り、プリント基板３の両側辺部を支持して搬送し得るよ
うになっている。基板サイズに応じてコンベア幅を調節
し得るように、一対のベルトコンベアのうち一方のコン
ベア（可動コンベア）２ａが他方のコンベア（固定コン
ベア）２ｂに対して平行な状態を保ちつつ接離する方向
に移動可能とされるとともに、コンベア方向に所定間隔
をおいた２個所にコンベア幅調節用のボールねじ軸２０
が配設され、可動コンベア２ａに設けられたナット部２
１がボールねじ軸２０に螺合している。そして、コンベ
ア幅調節用サーボモータ２２（以下、Ｗ軸サーボモータ
２２と呼ぶ）により伝動手段１９を介してボールねじ軸
２０が回転駆動されることにより、可動コンベア２ａが
移動してコンベア幅が調節されるようになっている。

【００１６】上記コンベア２の側方には、部品供給部４
が配置されている。この部品供給部４は、多数列のテー
プフィーダー４ａを備えている。

【００１７】上記基台１の上方には、部品装着用のヘッ
ドユニット５が装備され、このヘッドユニット５は、部
品供給部から部品を吸着してプリント基板３上に装着し
得るように、Ｘ軸方向（コンベア２の方向）およびＹ軸
方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動すること
ができるようになっている。

【００１８】詳しくは、上記基台１上にはＹ軸方向に延
びる一対のレール６が設けられ、このレール６上にヘッ
ドユニット支持部材７が架設されている。ヘッドユニッ
ト支持部材７は、ナット部８を介してボールねじ軸９と
螺合しており、このボールねじ軸９は、Ｙ軸サーボモー
タ１０の回転軸に接続されている。

【００１９】また、ヘッドユニット支持部材７はＸ軸方
向に延びるガイド部材１１及びＸ軸方向のボールねじ軸
１２を有し、ヘッドユニット５がこのガイド部材１１
（図２）に移動可能に支持されるとともに、ヘッドユニ
ット５に設けられたナット部１３がボールねじ軸１２に
螺合している。

【００２０】こうして、Ｙ軸サーボモータ１０によりボ
ールねじ軸９を介してヘッドユニット支持部材７のＹ軸
方向の駆動が行われるとともに、Ｘ軸サーボモータ１４
によりボールねじ軸１２を介してヘッドユニット５のＸ
軸方向の移動が行われるようになっている。

【００２１】上記ヘッドユニット５には、図２に示すよ
うに、実装用ヘッド１５が搭載されており、この実装用
ヘッド１５は、Ｚ軸サーボモータ１６を駆動源とする昇
降機構により上下方向（Ｚ軸方向）に駆動されるととも
に、Ｒ軸サーボモータ１７を駆動源とする回転駆動機構
により回転方向（Ｒ軸方向）に駆動されるようになって
いる。実装用ヘッド１５の先端には吸着ノズル１８が取
付けられ、この吸着ノズル１８に図外の負圧供給手段か
ら負圧が供給されることで部品が吸着されるようになっ
ている。

【００２２】図３はサーボ制御装置の一実施形態として
上記各サーボモータに対する制御系統を示している。こ
の図において、３０はサーボボード（サーボ制御盤）、
４０はドライバボードであって、これらは実装機に装備
される。また、５０は当該実装機やその上流側、下流側
に設けられる機器を含むマウンタシステム全体を統括的
に制御するマウンタシステム制御部（上位制御装置）で
ある。

【００２３】当実施形態では、上記サーボボード３０
を、新たに生産される新機種の実装機と既に市場に出て
いる旧機種の実装機とに対して共通化し得るようになっ
ており、具体的には次のような構成となっている。

【００２４】上記サーボボード３０には、制御部を構成
するＣＰＵ（中央演算処理装置）３１と、メモリ３２
と、ＣＰＵ３１により与えられる制御信号をドライバボ
ード４０に出力するドライバボードインターフェース３
３と、ＣＰＵ３１に対してクロック信号を出力する発振
装置３４とを備えるとともに、コマンド入力部３５及び
コマンド判別部３６を備えている。

【００２５】上記ＣＰＵ３１は、発振装置３４から出力
されるクロック信号の周波数に所定の逓倍率を乗じた値
を動作周波数とし、その動作周波数で各サーボモータに
対する制御信号をドライバボードインターフェース３３
を介してドライバボード４０へ出力するようになってい
る。なお、ドライバボード４０は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、
Ｒ軸、Ｗ軸等の各サーボモータ１４，１０，１６，１
７，２２を駆動するためのドライブ部４１，４２，４
３，４４，４５を備えている。

【００２６】上記発振装置３４は、複数種類の周波数の
クロック信号を選択的に出力することができるようにな
っている。当実施形態では、所定の低周波数のクロック
信号を発生する低周波数発振部３４１と、所定の高周波
数のクロック信号を発生する高周波数発振部３４２とを
有する水晶発振器３４０を備えるとともに、コマンド判
別部３６からの信号に応じて低周波数発振部３４１から
クロック信号を出力する状態と高周波数発振部３４２か
らクロック信号を出力する状態との切り換えを行う水晶
発振器切り換え部３４３を備えている。

【００２７】上記低周波数発振部３４１は、例えば周波
数が１５ＭＨｚのクロック信号を発生し、このクロック
信号がＣＰＵ３１に出力された場合はＣＰＵ３１におい
て逓倍率が４倍にされることにより動作周波数が６０Ｍ
Ｈｚとされる。一方、上記高周波数発振部３４２は、例
えば周波数が３３．３３３ＭＨｚのクロック信号を発生
し、このクロック信号がＣＰＵ３１に出力された場合は
ＣＰＵ３１において逓倍率が３倍にされることにより動
作周波数が１００ＭＨｚとされる。

【００２８】上記コマンド入力部３５は、マウンタシス
テム制御部５０からのコマンド（指令信号）を入力し、
コマンド判別部３６は、上記コマンドの判別により、発
振装置３４に対し、低周波数発振部３４１と高周波数発
振部３４２とのうちのいずれからクロック信号を出力す
るかを決めるための信号を与えるようになっている。

【００２９】マウンタシステム制御部５０としては、図
４（ａ）に示すような新機種用のマウンタシステム制御
部５０Ａと、図４（ｂ）に示すような旧機種用のマウン
タシステム制御部５０Ｂとがある。

【００３０】新機種用のマウンタシステム制御部５０Ａ
は、実装機の新機種（機種Ａ）用のソフトウエア５１を
有するとともに、周波数切り換えコマンド出力部５２を
有し、周波数切り換えコマンドをサーボボード３０に対
して出力するようになっている。一方、旧機種用のマウ
ンタシステム制御部５０Ｂは、実装機の旧機種（機種
Ｂ）用のソフトウエア５１′を有するが、旧機種が開発
された当時には周波数は一律で切り換えの必要がなかっ
たため、周波数切り換えコマンド出力部は有していな
い。

【００３１】従って、図３に示すマウンタシステム制御
部５０が新機種用のマウンタシステム制御部５０Ａであ
る場合は、サーボボード３０に対して周波数切り換えコ
マンドが送信され、旧機種用のマウンタシステム制御部
５０Ｂである場合は周波数切り換えコマンドが送信され
ない。

【００３２】そこで、サーボボード３０においては、コ
マンド判別部３６により切り換えコマンドの有無を判別
し、それに応じて周波数の設定、切り換えを行なう。

【００３３】すなわち、図５のフローチャートに示すよ
うに、サーボボード３０は、その処理がスタートする
と、マウンタシステム制御部５０からの信号を入力し
（ステップS１）、その信号に周波数切り換えコマンド
が含まれるか否かを判別する（ステップS２）。そし
て、周波数切り換えコマンドが無ければ、ＣＰＵ３１の
動作周波数として低周波数発振部３４１のクロック信号
に基づく低周波数（６０ＭＨｚ）を設定し（ステップS
３）、周波数切り換えコマンドがあれば、ＣＰＵ３１の
動作周波数を高周波数発振部３４２のクロック信号に基
づく高周波数（１００ＭＨｚ）に切り換える（ステップ
S４）。

【００３４】ステップS３またはステップS４による周波
数設定の後、メイン制御（ステップS５）に移行する。

【００３５】以上のようなサーボ制御装置によると、サ
ーボボード３０が新機種の実装機に装備される場合は、
新機種用のマウンタシステム制御部５０Ａから送信され
る周波数切り換えコマンドに応じ、発振装置３４の高周
波数発振部３４２から高周波のクロック信号が出力さ
れ、それに基づいてＣＰＵ３１から高い動作周波数で制
御信号がドライバインターフェース３３を介して出力さ
れる。これにより、各サーボモータに対する制御の性能
が高められる。

【００３６】一方、既に市場に出ているような旧機種の
実装機に対して上記サーボボード３０が装備され、例え
ば既に装備されているサーボボードと交換されるような
場合、旧機種用のマウンタシステム制御部５０Ｂからは
周波数切り換えコマンドが送られず、それに応じ、発振
装置３４の低周波数発振部３４１から低周波のクロック
信号が出力され、それに基づいてＣＰＵ３１から低い動
作周波数で制御信号がドライバボードインターフェース
３３を介してドライバボード４０に出力される。つま
り、旧機種についてはそれまでと同じ周波数でＣＰＵ３
１が動作し、旧機種のハードウェア、ソフトウェアに適
合した制御動作が行われる。

【００３７】このようにして、低い動作周波数で制御さ
れるべき旧機種と高い動作周波数で制御されるべき新機
種とに対してサーボボード３０が共通化される。しか
も、マウンタシステム制御部５０からの周波数切り換え
コマンドの有無に応じ、動作周波数の切り換えが自動的
に行われるため、マニュアル操作で周波数の切り換えを
行う必要がなく、かつ、機種に応じた周波数の設定が間
違いなく行われる。

【００３８】なお、本発明の装置において、複数種類の
周波数のクロック信号を選択的に出力する発振装置３４
は、複数の水晶発振器を備えるものであってもよいし、
１つの水晶発振器と複数の変調部とを備えるものであっ
てもよい。また、上記実施形態では低周波発振部３４１
と高周波発振部３４２とで２種類の周波数を選択できる
ようになっているが、３種類以上の周波数を選択できる
ようにしてもよい。

【００３９】また、上記実施形態では、本発明を実装機
に適用した場合を示したが、それ以外でもサーボ機器を
具備した機械類、例えば産業用ロボット等も適用するこ
とができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、サーボ
制御盤に、複数種類の周波数のクロック信号を選択的に
出力する発振部を備えるとともに、外部からサーボ制御
盤に入力される周波数変更のための指令信号に応じて上
記発振部から出力するクロック信号の周波数が切り換え
られることにより、制御部の動作周波数が変更されるよ
うにしているため、要求される動作周波数が異なる複数
機種のサーボ機構搭載機械に対してサーボ制御盤を共通
化することができ、生産を合理化することができる。

【００４１】例えば、ヘッドユニットを移動させるサー
ボモータ等を備えた実装機に適用する場合において、新
たに開発された新機種では旧機種よりも制御部の動作周
波数を高めて制御性能の向上を図ろうとするような場合
に、その新機種に適合する高い動作周波数と旧機種に適
合する低い動作周波数とを選択可能とすることにより、
サーボ制御盤をこれら新機種と旧機種とに共通化するこ
とができる。そして、機種等に応じた動作周波数の選択
を、外部からの指令信号によって確実に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態が適用される実装機の一例を
示す概略平面図である。

【図２】上記実装機の概略正面図である。

【図３】制御系統を示すブロック図である。

【図４】（ａ）は新機種用のマウンタシステム制御部の
構成、（ｂ）は旧機種用のマウンタシステム制御部の構
成をそれぞれ示すブロック図である。

【図５】周波数切り換えコマンドに応じた制御部の動作
周波数変更の処理を示すフローチャートである。

【符号の説明】

５ ヘッドユニット １０ Ｙ軸サーボモータ １４ Ｘ軸サーボモータ １６ Ｚ軸サーボモータ １７ Ｒ軸サーボモータ ２２ Ｗ軸サーボモータ ３０ サーボボード（サーボ制御盤） ３１ ＣＰＵ（制御部） ３４ 発振装置 ３４１ 低周波数発振部 ３４２ 高周波数発振部 ３４３ 水晶発振器切り換え部 ３５ コマンド入力部 ３６ コマンド判別部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーボ機器を制御するサーボ制御盤に、
   複数種類の周波数のクロック信号を選択的に出力する発
   振部と、上記クロック信号に基づいて定められた動作周
   波数でサーボ機器に対して制御信号を出力する制御部
   と、外部からサーボ制御盤に入力される周波数変更のた
   めの指令信号を判別する判別部と、この判別部による判
   別に応じて上記クロック信号の周波数を切り換える切り
   換え部とを備えたことを特徴とするサーボ制御装置。
2. 【請求項２】 部品供給部と部品装着部とにわたり移動
   可能とされたヘッドユニットにより、部品供給部から部
   品を吸着して、部品装着部に配置された基板に部品を装
   着するようにした表面実装機において、 上記ヘッドユニットを移動させるサーボモータ等の複数
   のサーボモータを制御するサーボ制御盤が装備され、 このサーボ制御盤に、複数種類の周波数のクロック信号
   を選択的に出力する発振部と、上記クロック信号に基づ
   いて定められた動作周波数でサーボ機器に対して制御信
   号を出力する制御部と、外部からサーボ制御盤に入力さ
   れる周波数変更のための指令信号を判別する判別部と、
   この判別部による判別に応じて上記クロック信号の周波
   数を切り換える切り換え部とが設けられていることを特
   徴とするサーボ制御装置を備えた表面実装機。
3. 【請求項３】 上記サーボ制御盤は、表面実装機を含む
   実装システムの統括制御を行う上位制御装置と交信可能
   とされ、上記判別部は上位制御装置から送られる指令信
   号を判別し、上記切り換え部は、判別部による指令信号
   の判別に応じ、周波数切り換え指令がなかったときは第
   １の周波数のクロック信号を発振部から出力させ、周波
   数切り換え指令があったときは第１の周波数よりも高い
   第２の周波数のクロック信号を発振部から出力させるよ
   うになっていることを特徴とする請求項２記載のサーボ
   制御装置を備えた表面実装機。