JP2002186288A

JP2002186288A - 複数のサーボモータの制御方法及び同装置

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Publication number: JP2002186288A
Application number: JP2000376527A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ito; 孝史伊藤
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2000-12-11
Publication date: 2002-06-28
Anticipated expiration: 2020-12-11
Also published as: JP4641097B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複数のサーボモータを単一の制御部により制
御する場合に、１周期当りのサーボモータ制御処理時間
を可及的に短くしつつ、各サーボモータに要求される性
能に見合うように効果的に制御を行うことができるよう
にする。【解決手段】サーボボード３０に設けられたＣＰＵ３
１からなる制御部と、この制御部によるサーボモータの
制御周期を設定するためにマウンタシステム制御部５０
に設けられた軸制御周期パラメータ設定部５２及びサー
ボボード３０に設けられた軸制御周期パラメータ受取部
３２と、メモリ３３と、ドライバボードインターフェー
ス３４とを備える。そして、上記軸制御周期パラメータ
設定部５２等で構成される制御周期設定手段は、各サー
ボモータの制御周期を、要求される性能の高さに応じ、
要求性能が低いほど長くするようにサーボモータ毎に設
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面実装機等にお
いて各々異なる駆動対象を駆動する複数のサーボモータ
を単一の制御部により制御する方法及び同装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、各々異なる駆動対象を駆動する複
数のサーボモータを単一の制御部により制御すること
は、表面実装機等において一般に知られている。

【０００３】上記表面実装機は、基板搬送用コンベアに
より搬送されたプリント基板を所定の実装作業位置に設
置した状態で、実装用ヘッドを有するヘッドユニットに
より部品供給部から部品を吸着して基板に装着するよう
になっている。そして、この表面実装機には、ヘッドユ
ニットをプリント基板に対して相対的に移動させるＸ
軸、Ｙ軸の２方向の各サーボモータ、上記ヘッドを昇降
させるサーボモータ、ヘッドを回転させるサーボモー
タ、上記基板搬送用コンベアのコンベア幅を調節するた
めのサーボモータ等が設けられ、これらのサーボモータ
が単一のＣＰＵからなる制御部により制御されるように
なっている。

【０００４】この表面実装機等において上記制御部によ
る各サーボモータの制御は、図１０に示すように、同一
の制御周期により行われていた。すなわち、図１０は５
つのサーボモータを制御する場合について制御周期と、
１周期毎の各サーボモータの制御処理に要する時間を示
している。この図のように、発振装置等により与えられ
るトリガ信号により制御部の制御周期Ｔが定まり、その
１周期毎に第１〜第５の全てのサーボモータの制御処理
がシリアル的に行われるようになっている。従って、各
サーボモータの制御周期は同一であって、トリガ信号の
周期Ｔと一致している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の制
御方法では、１周期の中でサーボモータの制御処理に要
する時間がサーボモータの個数の増大に伴って長くな
り、図１０の例によると、１つのサーボモータの制御処
理に要する時間をｔとすると５つのサーボモータでは５
ｔの時間を要する。従って、制御周期Ｔは５ｔより短く
するわけにはいかない。また、制御周期Ｔを５ｔより多
少長くするとしても、１周期中でサーボモータ制御の処
理に要する時間の占める割合（５ｔ／Ｔ）が大きければ
制御部が他の処理を行うための時間的余裕が少なくな
り、一方、上記割合（５ｔ／Ｔ）を小さくするように周
期Ｔを長くすると、制御の精度や応答性が低下する。と
くに、上記複数のサーボモータがその駆動対象の相違等
により要求される性能が異なる場合に、高い性能が要求
されるサーボモータにとって周期を長くすることは性能
の向上を妨げる等の不具合がある。

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、１周期当りのサーボモータ制御処理時間を可及
的に短くしつつ、各サーボモータに要求される性能に見
合うように効果的に制御を行うことができる制御方法及
び同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、本発明の制御方法は、各々異なる駆動対象を駆動す
る複数のサーボモータを単一の制御部により制御する方
法であって、制御部によるサーボモータの制御周期を、
各サーボモータに要求される性能の高さに応じ、要求性
能が低いほど長くするようにサーボモータ毎に設定した
後、各サーボモータに対する制御信号をそれぞれ設定さ
れた周期で出力するようにしたものである（請求項
１）。

【０００８】また、この方法を実施する本発明の制御装
置は、各々異なる駆動対象を駆動する複数のサーボモー
タを単一の制御部により制御する装置であって、ＣＰＵ
からなる制御部と、この制御部によるサーボモータの制
御周期を、各サーボモータに要求される性能の高さに応
じ、要求性能が低いほど長くするようにサーボモータ毎
に設定する制御周期設定手段と、この制御周期設定手段
により設定された各サーボモータの制御周期に基づいて
各サーボモータの制御時期を設定する制御時期設定手段
と、この各サーボモータの制御時期を記憶する記憶手段
と、この記憶手段から読み出した制御時期で上記制御部
により各サーボモータに対してそれぞれ与えられる制御
信号を出力する出力手段とを備えたものである（請求項
４）。

【０００９】上記制御方法及び同装置によると、要求性
能が高いサーボモータについては制御周期が短くされる
ことにより制御の精度及び応答性が確保され、一方、要
求性能が低いサーボモータについては制御周期が長くさ
れることにより、１周期当りのサーボモータ制御処理時
間が可及的に短くされる。

【００１０】すなわち、上記各サーボモータの制御周期
の設定として具体的には、予め定められた基本制御周期
を要求性能が最も高いサーボモータの制御周期とすると
ともに、この基本制御周期の整数倍の値を要求性能が低
いサーボモータの制御周期とすること（請求項２，５）
により、基本制御周期の１周期当りサーボモータ制御処
理時間が可及的に短くされる。そして、１周期当りサー
ボモータ制御処理時間が短くなることで基本制御周期
（つまり要求性能が最も高いサーボモータの制御周期）
を短くすることが可能となり、このため要求性能が高い
サーボモータについては制御の精度及び応答性がより一
層高められる。

【００１１】このような制御方法または制御装置におい
て、基本制御周期の整数倍の値を制御周期とする少なく
とも２つのサーボモータの制御時期を上記基本制御周期
もしくはその整数倍だけ相互にずらせて、基本制御周期
の１周期毎の各時期における制御実行サーボモータ数の
格差が最小となるようにすること（請求項３，６）が好
ましい。このようにすると、基本制御周期の１周期毎の
サーボモータ制御処理時間が平均化されつつ、その時間
が可及的に短くされる。

【００１２】本発明の制御装置は、表面実装機に適用す
ることが好ましい。この場合、基板搬送用コンベアによ
り搬送された基板を所定の実装作業位置に設置した状態
で、実装用ヘッドを有するヘッドユニットにより部品供
給部から部品を吸着して基板に装着するようにした表面
実装機に、上記ヘッドユニットを基板に対して相対的に
移動させるサーボモータ、上記実装用ヘッドを作動する
サーボモータ及び上記基板搬送用コンベアの幅を調節す
るサーボモータを装備し、これらのサーボモータを単一
の制御部により制御するようにするとともに上記制御周
期設定手段、制御時期設定手段、記憶手段及び出力手段
を備えるようにすればよい（請求項７）。

【００１３】この表面実装機に適用した制御装置におい
て、上記設定手段は、上記各サーボモータのうちでヘッ
ドユニットを基板に対して相対的に移動させるサーボモ
ータの制御周期を最も短く設定し、基板搬送用コンベア
の幅を調節するサーボモータの制御周期を最も長く設定
するようになっていること（請求項８）が好ましい。

【００１４】このようにすると、表面実装機において、
１周期当りサーボモータ制御処理時間が短くなり、制御
周期を短くすることが可能となって、とくにヘッドユニ
ットを基板に対して相対的に移動させるサーボモータの
制御周期が短くなることでその精度及び応答性が高めら
れる。そして、このサーボモータについては精度を悪化
させることなく高速化することが可能となり、また、応
答性が高められることによりサーボモータが制御の目標
位置で停止するときにハンチングが抑制されて完全に静
止状態になるまでの時間が短縮される。これらの要因に
より表面実装機のサイクルタイムが短縮される。

【００１５】

【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。

【００１６】図１は本発明の装置が適用される表面実装
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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】図３は本発明の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、４０はドライバ
ボードであって、これらは表面実装機に搭載されてい
る。また、５０は当該表面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である。

【００２５】上記サーボボード３０には、複数のサーボ
モータに対する単一の制御部を構成するＣＰＵ（中央演
算処理装置）３１と、マウンタシステム制御部から後記
軸制御周期パラメータを受け取る軸制御周期パラメータ
受取部３２と、メモリ３３と、ドライバボードインター
フェース３４と、発振装置３５とを備えている。また、
マウンタシステム制御部５０は、メモリ５１及び軸制御
周期パラメータ設定部５２を備えている。

【００２６】上記マウンタシステム制御部５０における
メモリ５１及び軸制御周期パラメータ設定部５２は、制
御周期設定手段を構成するものであり、各サーボモータ
の制御周期が予めメモリ５１に記憶され、軸制御周期パ
ラメータ設定部５２によりメモリ５１から読み出され
て、サーボボード３０に出力されるようになっている。

【００２７】上記メモリ５１に記憶される各サーボモー
タの制御周期は、各サーボモータに要求される性能の高
さに応じて設定され、要求性能が低いほど長くされる。
すなわち、要求性能が最も高いサーボモータについては
予め定められた基本制御周期（Ｔ）がそのまま当該サー
ボモータの制御周期とされるが、要求性能が低いサーボ
モータについては上記基本制御周期の整数倍の値が制御
周期とされる。具体的には、Ｘ軸サーボモータ１４及び
Ｙ軸サーボモータ１０については基本制御周期（Ｔ）が
そのまま制御周期とされ、Ｚ軸サーボモータ１６及びＲ
軸サーボモータ１７については基本制御周期（Ｔ）の２
倍の値（２Ｔ）が制御周期とされ、Ｗ軸サーボモータ２
２については基本制御周期（Ｔ）の４倍の値（４Ｔ）が
制御周期とされる。

【００２８】上記基本制御周期（Ｔ）は、サーボボード
３０における発振装置３５の発振周波数等に基づいて定
まるものである。

【００２９】上記サーボボード３０の軸制御周期パラメ
ータ受取部３２及びＣＰＵ３１は後記図７の処理を行う
ようになっていることにより、上記各サーボモータの制
御周期に基づいて各サーボモータの制御時期を設定する
制御時期設定手段を構成している。また、サーボボード
３０のメモリ３３は、制御時期設定手段により設定され
た各サーボモータの制御時期を記憶する記憶手段を構成
している。サーボボード３０のドライバボードインター
フェース３４は、上記メモリ３３から読み出される制御
周期でＣＰＵ３１により各サーボモータに対して与えら
れる制御信号を出力する出力部を構成している。

【００３０】ドライバボードインターフェース３４から
出力される制御信号はドライバボード４０に送られ、こ
のドライバボード４０は各サーボモータ１４，１０，１
６，１７，２２を駆動するためのドライブ部４１，４
２，４３，４４，４５を備えている。

【００３１】図４は上記各サーボモータに対する制御信
号の周期及び時期についての設定の一例を示している。
この図の中に示すモータ制御トリガ信号は、発振装置３
５からの信号に基づいてＣＰＵ３１で作成され、基本制
御周期（Ｔ）を与えるものである。Ｘ軸制御（Ｘ軸サー
ボモータ１４の制御）及びＹ軸制御（Ｙ軸サーボモータ
１０の制御）としては基本制御周期（Ｔ）の１周期毎
に、時間幅ｔ（ｔ＜Ｔ）の制御信号が与えられるが、Ｚ
軸制御（Ｚ軸サーボモータ１６の制御）及びＲ軸制御
（Ｒ軸サーボモータ１７の制御）としては、基本制御周
期による第１周期目から、２周期分の期間（２Ｔ）毎に
制御信号が与えられる。また、Ｗ軸制御（Ｗ軸サーボモ
ータ２２の制御）としては、基本制御周期による第１周
期目から、４周期分の期間（４Ｔ）毎に制御信号が与え
られる。

【００３２】従って、基本制御周期による第１周期目で
は全軸に対して制御信号が与えられ、第２周期目ではＸ
軸及びＹ軸に対して制御信号が与えられ、第３周期目で
はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及びＲ軸に対して制御信号が与えら
れ、第４周期目ではＸ軸及びＹ軸に対して制御信号が与
えられる。以下、上記第１周期目〜第４周期目の制御が
繰り返される。

【００３３】図５は上記各サーボモータに対する制御信
号の周期及び時期についての設定の別の例を示してい
る。この図の例でも、Ｘ軸制御及びＹ軸制御としては基
本制御周期（Ｔ）の１周期毎に時間幅ｔの制御信号が与
えられるが、Ｚ軸制御及びＲ軸制御としては、基本制御
周期の２周期分の期間（２Ｔ）毎に制御信号が与えら
れ、Ｗ軸制御としては、基本制御周期の４周期分の期間
（４Ｔ）毎に制御信号が与えられる点は図４の例と同様
である。ただし、図５の例において、基本制御周期の２
周期分の期間（２Ｔ）毎に制御信号が与えられるＺ軸制
御とＲ軸制御とでは、制御時期が基本制御周期の１周期
分だけ互いにずらされることにより、基本制御周期の１
周期毎の各時期における制御実行サーボモータ数の格差
が最小となるように設定されている。

【００３４】本発明の制御方法の具体例を、図６乃至図
８のフローチャートによって説明する。なお、これらの
フローチャートは、各サーボモータの制御周期及び制御
時期を図５のように設定する場合について示している。

【００３５】図６はマウンタシステム制御部５０による
軸制御周期パラメータ設定処理を示している。この処理
がスタートすると、Ｘ，Ｙ軸の制御周期がＴ、Ｚ，Ｒ軸
の制御周期が２Ｔ、Ｗ軸の制御周期が４Ｔとなるように
予め設定されている軸制御周期パラメータがメモリ５１
から読み出される（ステップＳ１）。そして、これらの
軸制御周期パラメータがサーボボード３０へ出力され
る。

【００３６】図７はサーボボード３０の軸制御周期パラ
メータ受取部３２及びＣＰＵ３１によって行われる軸制
御周期パラメータ受取処理を示している。この処理がス
タートすると、上記軸制御周期パラメータが受け取られ
（ステップＳ３）、次に、上記軸制御周期パラメータに
従った基本制御周期毎の制御対象軸の設定処理が行われ
る（ステップＳ４）。

【００３７】このステップＳ４の処理は、詳細には図８
のように行われる。すなわち、先ずＸ，Ｙ，Ｚ，Ｒ，Ｗ
の各軸の軸番号が１〜５に割り当てられ（ステップＳ４
０１）、次いで第１〜第４周期目で制御する軸数（制御
実行サーボモータ数）のカウンタＮ１〜Ｎ４の各値が
「０」と初期化され（ステップＳ４０２）、また、第１
〜第４周期目で制御する軸番号を保存するための配列変
数がＭ１〔Ｎ１〕，Ｍ２〔Ｎ２〕，Ｍ３〔Ｎ３〕，Ｍ４
〔Ｎ４〕と定義される（ステップＳ４０３）。さらに軸
番号カウンタＬに初期値として「１」がセットされる
（ステップＳ４０４）。

【００３８】次に、軸番号がＬの軸の制御周期が上記制
御周期パラメータによって調べられる（ステップＳ４０
５）。ここで、Ｌ＝１のときはその番号の軸（Ｘ軸）の
制御周期がＴであり、この場合はステップＳ４０６に移
行して、上記配列変数がＭ１〔Ｎ１〕＝Ｌ，Ｍ２〔Ｎ
２〕＝Ｌ，Ｍ３〔Ｎ３〕＝Ｌ，Ｍ４〔Ｎ４〕＝Ｌとされ
るとともに、上記軸数のカウンタがＮ１＝Ｎ１＋１，Ｎ
２＝Ｎ２＋１，Ｎ３＝Ｎ３＋１，Ｎ４＝Ｎ４＋１とされ
る。それから、ステップＳ４０７に移って軸番号のカウ
ンタＬが５となったか否かが調べられ、その判定がＮＯ
の場合にステップＳ４０８で軸番号のカウンタがＬ＝Ｌ
＋１と更新されてから、ステップＳ４０５に戻る。

【００３９】従って、ステップＳ４０５での２回目の判
定ではＬ＝２となるが、その番号の軸（Ｙ軸）も制御周
期はＴであるので、ステップＳ４０６，Ｓ４０７，Ｓ４
０８を経てステップＳ４０５に戻る。

【００４０】ステップＳ４０５での３回目の判定ではＬ
＝３となり、その番号の軸（Ｚ軸）の制御周期は２Ｔで
あり、この場合はステップＳ４０９に移り、ここでのＮ
１≦Ｎ２の判定がＹＥＳとなることによりステップＳ４
１０に移り、上記配列変数がＭ１〔Ｎ１〕＝Ｌ，Ｍ３
〔Ｎ３〕＝Ｌとされるとともに、上記軸数のカウンタが
Ｎ１＝Ｎ１＋１，Ｎ３＝Ｎ３＋１とされる。それから、
ステップＳ４０７，Ｓ４０８を経てステップＳ４０５に
戻る。

【００４１】ステップＳ４０５での４回目の判定ではＬ
＝４となり、その番号の軸（Ｒ軸）の制御周期は２Ｔで
あり、この場合はステップＳ４０９に移り、ここでのＮ
１≦Ｎ２の判定がＮＯとなることによりステップＳ４１
１に移り、上記配列変数がＭ２〔Ｎ２〕＝Ｌ，Ｍ４〔Ｎ
４〕＝Ｌとされるとともに、上記軸数のカウンタがＮ２
＝Ｎ２＋１，Ｎ４＝Ｎ４＋１とされる。それから、ステ
ップＳ４０７，Ｓ４０８を経てステップＳ４０５に戻
る。

【００４２】ステップＳ４０５での５回目の判定ではＬ
＝５となり、その番号の軸（Ｗ軸）の制御周期は４Ｔで
あり、この場合はステップＳ４１２に移り、Ｎ１〜Ｎ４
の中で最も少ないカウンタが選び出される。そして、最
も少ないカウンタがＮ１の場合（ステップＳ４１３の判
定がＹＥＳ）には、Ｍ１〔Ｎ１〕＝Ｌとされるとともに
Ｎ１＝Ｎ１＋１とされる（ステップＳ４１４）。最も少
ないカウンタがＮ２の場合（ステップＳ４１５の判定が
ＹＥＳ）には、Ｍ２〔Ｎ２〕＝ＬとされるとともにＮ２
＝Ｎ２＋１とされる（ステップＳ４１６）。最も少ない
カウンタがＮ３の場合（ステップＳ４１７の判定がＹＥ
Ｓ）には、Ｍ３〔Ｎ３〕＝ＬとされるとともにＮ３＝Ｎ
３＋１とされる（ステップＳ４１８）。また、最も少な
いカウンタがＮ４の場合（ステップＳ４１３，Ｓ４１
５，Ｓ４１７の各判定がＮＯ）には、Ｍ４〔Ｎ４〕＝Ｌ
とされるとともにＮ４＝Ｎ４＋１とされる（ステップＳ
４１９）。

【００４３】ステップＳ４１２〜Ｓ４１９の処理は、そ
れまでの処理で制御する軸数が最も少なかった時期を制
御周期の長い軸の制御時期として割り当てようとするも
のである。もっとも、図６のステップＳ１のように軸制
御パラメータが設定されている場合、後述のようにＬ＝
１〜４の各場合のステップＳ４０５〜Ｓ４１１処理で軸
数のカウンタＮ１〜Ｎ４の各値が全て等しくなり、この
場合はステップＳ４１３，Ｓ４１４の処理が行われる。

【００４４】Ｌ＝５の場合の処理が終れば、ステップＳ
４０７に移り、その判定がＹＥＳとなることにより、図
８の処理が終了する。

【００４５】図８の処理によると、具体的にはＬ＝１〜
５の各場合に配列変数及び軸数のカウンタは次のように
なる。

【００４６】Ｌ＝１：Ｍ１

〔０〕＝１，Ｍ２

〔０〕＝
１，Ｍ３

〔０〕＝１，Ｍ４

〔０〕＝１Ｎ１＝１，Ｎ２＝１，Ｎ３＝１，Ｎ４＝１Ｌ＝２：Ｍ１〔１〕＝２，Ｍ２〔１〕＝２，Ｍ３〔１〕
＝２，Ｍ４〔１〕＝２Ｎ１＝２，Ｎ２＝２，Ｎ３＝２，Ｎ４＝２Ｌ＝３：Ｍ１〔２〕＝３，Ｍ３〔２〕＝３Ｎ１＝３，Ｎ３＝３Ｌ＝４：Ｍ２〔２〕＝４，Ｍ４〔２〕＝４Ｎ２＝３，Ｎ４＝３Ｌ＝５：Ｍ１〔３〕＝５Ｎ１＝４従って、配列変数がＭ１〔ｉ〕（ｉは整数）となる軸番
号はＬ＝１，２，３，５であり、またＭ２〔ｉ〕となる
軸番号はＬ＝１，２，４であり、Ｍ３〔ｉ〕となる軸番
号はＬ＝１，２，３であり、Ｍ４〔ｉ〕となる軸番号は
Ｌ＝１，２，４である。ここで、配列変数Ｍ１〔ｉ〕、
Ｍ２〔ｉ〕、Ｍ３〔ｉ〕、Ｍ４〔ｉ〕は、基本制御周期
による第１周期目、第２周期目、第３周期目及び第４周
期目を表し、軸番号Ｌ＝１〜５は制御される軸を表すの
で、基本制御周期毎の制御対象軸として、第１周期目は
Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗの各軸、第２周期目はＸ，Ｙ，Ｒの各
軸、第３周期目はＸ，Ｙ，Ｚの各軸、第４周期目はＸ，
Ｙ，Ｒの各軸となる。

【００４７】このようにして基本制御周期毎の制御対象
軸の設定処理が行われた後、図７のステップＳ５で、基
本制御周期毎の制御対象軸のデータがメモリに保存され
る。

【００４８】なお、以上のような図６〜図８の処理は、
表面実装機による基板搬送、実装等の作業が行われる前
の準備段階での設定処理として行われる。

【００４９】図９は表面実装機の作業中のサーボボード
による軸制御処理を示している。この処理がスタートす
ると、先ず基本制御周期用カウンタが「１」にイニシャ
ライズされる（ステップＳ１１）。次に、上記カウンタ
の値が１〜４のいずれであるかの判定（ステップＳ１２
〜Ｓ１４）が行われ、最初は上記カウンタが「１」であ
るのでステップＳ１７に移り、第１周期目のデータに基
づき、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗの各軸が制御され、さらにカウン
タのインクリメント（ステップＳ１８）によりその値が
「２」となってから、ステップＳ１２に戻る。

【００５０】そして、上記カウンタが「２」になればス
テップＳ１３の判定がＹＥＳとなり、このときは第２周
期目のデータに基づき、Ｘ，Ｙ，Ｒの各軸が制御され
（ステップＳ１９）、さらにカウンタのインクリメント
（ステップＳ１８）によりその値が「３」となってか
ら、ステップＳ１２に戻る。

【００５１】上記カウンタが「３」になればステップＳ
１４の判定がＹＥＳとなり、このときは第３周期目のデ
ータに基づき、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸が制御され（ステップ
Ｓ２０）、さらにカウンタのインクリメント（ステップ
Ｓ１８）によりその値が「４」となってから、ステップ
Ｓ１２に戻る。

【００５２】上記カウンタが「４」になればステップＳ
１４の判定がＮＯとなり、第４周期目のデータに基づ
き、Ｘ，Ｙ，Ｒの各軸が制御され（ステップＳ２１）、
さらにカウンタが「１」とされてから（ステップＳ２
２）、ステップＳ１２に戻る。

【００５３】以上のような制御方法によると、要求され
る性能が高いサーボモータについては制御周期が短くさ
れることにより制御の精度及び応答性が確保されつつ、
要求される性能が低いサーボモータについては制御周期
が基本制御周期の整数倍に長くされることにより、基本
制御周期の１周期当りのサーボモータ制御処理時間が可
及的に減少される。

【００５４】すなわち、上記各サーボモータのうちで特
にＸ軸サーボモータ１４及びＹ軸サーボモータ１０は、
ヘッドユニット５を比較的広範囲に移動させるものであ
って、タクトタイム短縮のため駆動速度を高めることが
要求されるとともに、部品供給部の特定箇所からの部品
吸着及び基板上の所定目標位置への部品装着を正確に行
うため位置制御の精度を高めることが要求され、要求性
能が最も高い。これらＸ軸サーボモータ１４及びＹ軸サ
ーボモータ１０については、基本制御周期Ｔがモータの
制御周期とされ、つまり、基本制御周期Ｔの１周期毎に
制御が行われる。これにより、比較的高速で駆動されて
も位置制御の精度及び応答性が確保される。

【００５５】一方、Ｗ軸サーボモータ２２は、基板サイ
ズが変更された場合に、プリント基板の搬入に先立って
基板サイズに対応するコンベア幅が得られる位置まで可
動コンベア２ａを移動させるように制御され、その後の
実装作業中等には、可動コンベアを一定位置に維持する
ように制御されるだけであるので、上記Ｘ軸サーボモー
タ１４やＹ軸サーボモータ１０と比べると要求される性
能は低い。そこでこのＷ軸サーボモータ２２について
は、基本制御周期Ｔの４倍の値（４Ｔ）がモータの制御
周期とされ、つまり、基本制御周期Ｔの４周期毎に制御
が行われる。このように制御周期が長くされても、コン
ベア幅調節のための制御に支障をきたすことはない。

【００５６】また、Ｚ軸サーボモータ１６及びＲ軸サー
ボモータ１７は、実装作業中に吸着部品の高さ位置及び
回転角を調節するために制御されるもので、制御の精度
が要求されるが、Ｘ軸，Ｙ軸サーボモータ１４，１０と
比べて軸駆動量が少ないため、高速化やその場合の応答
性向上の要求はＸ軸，Ｙ軸サーボモータ１４，１０より
は低い。そこで、Ｚ軸，Ｒ軸サーボモータ１６，１７に
ついては、基本制御周期Ｔの２倍の値（２Ｔ）がモータ
の制御周期とされ、つまり、基本制御周期Ｔの２周期毎
に制御が行われる。

【００５７】このようにすることにより、１つのサーボ
モータの制御処理に要する時間をｔとすると、全処理時
間に対してサーボモータの制御処理時間の占める割合
は、２ｔ／Ｔ＋２ｔ／（２Ｔ）＋ｔ／（４Ｔ）＝３．２５ｔ
／Ｔとなる。基本制御周期Ｔ毎に全てのサーボモータの制御
を行う従来の方法では全処理時間に対してサーボモータ
の制御処理時間の占める割合が５ｔ／Ｔであるので、従
来と比べ、基本制御周期Ｔが同じであれば全処理時間に
対してサーボモータの制御処理時間の占める割合が少な
くなる。

【００５８】また、全処理時間に対してサーボモータの
制御処理時間の占める割合を従来と同じとすると、基本
制御周期を０．６５Ｔ（＝Ｔ×３．２５／５）に短縮す
ることができる。従って、要求性能が高いＸ軸，Ｙ軸サ
ーボモータ１４，１０については、制御周期を従来より
も短くすることができ、これにより制御の精度が高めら
れるため、制御精度の悪化を招くことなく高速化を図る
ことができる。また、制御の応答性が高められるため、
目標位置での停止時にハンチング等が抑制されて静止状
態で安定するまでの時間が短かくなる。これらの理由に
より、表面実装機のサイクルタイムの短縮が可能とな
る。

【００５９】特に、図５に示すように基本制御周期の整
数倍の値を制御周期とする少なくとも２つのサーボモー
タの制御時期を上記基本制御周期もしくはその整数倍だ
け相互にずらせる（具体的にはＺ軸サーボモータ１６の
制御時期とＲ軸サーボモータ１７の制御時期とを１周期
分だけずらせる）ことにより、基本制御周期の１周期毎
の各時期における制御実行サーボモータ数の格差が最小
となるように設定すると、基本制御周期をより一層短縮
することが可能となる。

【００６０】すなわち、図４のように要求性能が低いサ
ーボモータは基本制御周期の整数倍の値を制御周期にす
るが基本制御周期の第１周期目では全サーボモータの制
御が行うようにした場合、基本制御周期を全サーボモー
タの制御処理時間（５ｔ）より短くするわけにはいかな
い。これに対し、図５のように、Ｚ軸サーボモータの制
御時期とＲ軸サーボモータの制御時期とをずらせると、
基本制御周期の第１周期目では制御実行サーボモータ数
が４、第２周期目、第３周期目及び第４周期目ではそれ
ぞれ制御実行サーボモータ数が３となって、基本制御周
期の１周期内で全サーボモータの制御が行われることが
ないため、図５中に一点鎖線で示すように基本制御周期
Ｔ′を全サーボモータの制御処理時間（５ｔ）より短く
することも可能となる。従って、制御の精度及び応答性
をさらに高め、表面実装機のサイクルタイムをより一層
短縮することが可能となる。

【００６１】なお、本発明の制御装置の具体的構造は上
記実施形態に限定されず、種々変更可能である。

【００６２】例えば、上記実施形態では５つのサーボモ
ータを制御する場合について示したが、制御するサーボ
モータの個数は４つ以下または６つ以上でもよい。

【００６３】また、上記実施形態では表面実装機に適用
した場合を示したが、これ以外でも例えば産業用ロボッ
ト等で複数のサーボモータを単一の制御部で制御するも
のに適用することができる。

【００６４】

【発明の効果】以上のように本発明は、各々異なる駆動
対象を駆動する複数のサーボモータを単一の制御部によ
り制御することにより制御系統の構成を簡単にしつつ、
制御部によるサーボモータの制御周期を、各サーボモー
タに要求される性能の高さに応じ、要求性能が低いほど
長くするようにしているため、制御要求性能が高いサー
ボモータについては制御の精度及び応答性を確保し、し
かも、１周期当りのサーボモータ制御処理時間を可及的
に短くすることができる。そして、このようにサーボモ
ータ制御処理時間を短くすることにより、要求性能が高
いサーボモータの制御周期をさらに短くすることが可能
となり、制御の精度及び応答性をより一層高めることが
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表面実装機の一
例を示す概略平面図である。

【図２】上記表面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】各サーボモータに対する制御信号の周期及び時
期についての設定の一例を示す説明図である。

【図５】各サーボモータに対する制御信号の周期及び時
期についての設定の別の例を示す説明図である。

【図６】軸制御周期パラメータの設定処理のフローチャ
ートである。

【図７】軸制御周期パラメータの受取処理のフローチャ
ートである。

【図８】制御対象軸の設定処理のフローチャートであ
る。

【図９】サーボボード軸制御処理のフローチャートであ
る。

【図１０】従来の制御方法による各サーボモータに対す
る制御信号の周期及び時期を示す説明図である。

【符号の説明】

１０Ｙ軸サーボモータ１４Ｘ軸サーボモータ１６Ｚ軸サーボモータ１７Ｒ軸サーボモータ２２Ｗ軸サーボモータ３０サーボボード３１ＣＰＵ３２軸制御周期パラメータ受取部３３メモリ３４ドライバボードインターフェース３５発振装置４０ドライバボード５０マウンタシステム制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各々異なる駆動対象を駆動する複数のサ
ーボモータを単一の制御部により制御する方法であっ
て、制御部によるサーボモータの制御周期を、各サーボ
モータに要求される性能の高さに応じ、要求性能が低い
ほど長くするようにサーボモータ毎に設定した後、各サ
ーボモータに対する制御信号をそれぞれ設定された周期
で出力することを特徴とする複数サーボモータの制御方
法。
【請求項２】予め定められた基本制御周期を要求性能
が最も高いサーボモータの制御周期とするとともに、こ
の基本制御周期の整数倍の値を要求性能が低いサーボモ
ータの制御周期とすることを特徴とする請求項１記載の
複数サーボモータの制御方法。
【請求項３】基本制御周期の整数倍の値を制御周期と
する少なくとも２つのサーボモータの制御時期を上記基
本制御周期もしくはその整数倍だけ相互にずらせて、基
本制御周期の１周期毎の各時期における制御実行サーボ
モータ数の格差が最小となるようにしたことを特徴とす
る請求項２記載の複数サーボモータの制御方法。
【請求項４】各々異なる駆動対象を駆動する複数のサ
ーボモータを単一の制御部により制御する装置であっ
て、ＣＰＵからなる制御部と、この制御部によるサーボ
モータの制御周期を、各サーボモータに要求される性能
の高さに応じ、要求性能が低いほど長くするようにサー
ボモータ毎に設定する制御周期設定手段と、この制御周
期設定手段により設定された各サーボモータの制御周期
に基づいて各サーボモータの制御時期を設定する制御時
期設定手段と、この各サーボモータの制御時期を記憶す
る記憶手段と、この記憶手段から読み出した制御時期で
上記制御部により各サーボモータに対してそれぞれ与え
られる制御信号を出力する出力手段とを備えたことを特
徴とする複数サーボモータの制御装置。
【請求項５】一定の基本制御周期のベース信号を発生
する手段を備えるとともに、上記設定手段は上記基本制
御周期を要求性能が最も高いサーボモータの制御周期と
するとともに、この基本制御周期の整数倍の値を要求性
能が低いサーボモータの制御周期とすることを特徴とす
る請求項４記載の複数サーボモータの制御装置。
【請求項６】制御時期設定手段は、基本制御周期の整
数倍の値を制御周期とする少なくとも２つのサーボモー
タの制御時期を上記基本制御周期もしくはその整数倍だ
け相互にずらせて、基本制御周期の１周期毎の各時期に
おける制御実行サーボモータ数の格差が最小となるよう
に設定することを特徴とする請求項５記載の複数サーボ
モータの制御装置。
【請求項７】基板搬送用コンベアにより搬送された基
板を所定の実装作業位置に設置した状態で、実装用ヘッ
ドを有するヘッドユニットにより部品供給部から部品を
吸着して基板に装着するようにした表面実装機に、上記
ヘッドユニットを基板に対して相対的に移動させるサー
ボモータ、上記実装用ヘッドを作動するサーボモータ及
び上記基板搬送用コンベアの幅を調節するサーボモータ
を装備し、これらのサーボモータを単一の制御部により
制御するようにするとともに上記制御周期設定手段、制
御時期設定手段、記憶手段及び出力手段を備えたことを
特徴する請求項４乃至６のいずれかに記載の複数サーボ
モータの制御装置。
【請求項８】上記設定手段は、上記各サーボモータの
うちでヘッドユニットを基板に対して相対的に移動させ
るサーボモータの制御周期を最も短く設定し、基板搬送
用コンベアの幅を調節するサーボモータの制御周期を最
も長く設定することを特徴とする請求項７記載の複数サ
ーボモータの制御装置。