JP2002278630A - 位置制御装置および位置制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＮＣ装置において、連続位置決め動作に伴う
サイクル時間の浪費を防止する。 【解決手段】 第１モータの位置決め制御に引き続き第
２モータの位置決め制御を行なう場合には、第１モータ
の位置偏差が、予め設定された第１インポジション幅以
内になった時に、第２モータの次動作の指令信号を分配
させ、第１モータの位置偏差が、予め設定された第２イ
ンポジション幅以内に入るまで第２モータの指令信号を
貯め込み、第１モータの位置偏差が第２インポジション
幅に入ったら前記第２モータの指令信号を該第２モータ
のサーボアンプに掃き出す。この位置制御方法によれ
ば、従来よりも早い時点で速度指令を分配するので、連
続動作に伴うサイクル時間の浪費を防止することができ
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、ＮＣ（Numerical
Control）装置における位置決め制御技術に関するもの
であり、特に、位置決め制御を連続して行なう制御装置
および制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＮＣ装置の一例として一般的な基板穴明
け機１を図６に示す。基板穴明け機１の主軸を回転させ
る主軸モータ７は、ヘッド９に取り付けられており、同
じくヘッド９に取り付けられたＺ軸モータ１１にて主軸
とともに上下に移動可能にされている。ヘッド９は、Ｙ
軸モータ１３がボールネジ１５を回転させることにより
２本のレール１７に沿って左右に移動される。基板が固
定されるテーブル１９は、図示しないＸ軸モータがボー
ルネジ２１を回転させることにより２本のレール２５に
沿って左右に移動される。Ｘ軸モータおよびＹ軸モータ
１３を適宜回転させることにより主軸を基板の所望の位
置の上方に相対移動させ、Ｚ軸モータ１１を回転させて
ヘッド９を降下させることにより、基板に穴を形成して
行く。

【０００３】この際、Ｘ軸モータおよびＹ軸モータ１３
は、互いに略同時に回転させることができるが、Ｚ軸モ
ータ１１は、Ｘ軸モータおよびＹ軸モータ１３の回転に
より主軸が所望の位置に相対移動されたことを確認した
（すなわちＸ軸およびＹ軸のインポジションチェックが
完了した）上で回転される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術によれば、Ｚ軸の降下開始の認識タイミングが遅
れていた。その結果、穴明け動作において各ブロックで
の動作開始タイミングが遅れるという問題があった。

【０００５】これについて図７を用いて説明する。モー
ションコントロール用のＣＰＵの処理周期がＮ（mse
c）、スレーブ側のＣＰＵの周期がＭ（msec）であり、
Ｎ，Ｍ間にＮ＝４Ｍの関係があったとする。この場合、
速度指令開始点でインポジションチェックが行なわれた
としても、モーションコントロール用のＣＰＵは最大約
４Ｍ（msec）遅れて認識し分配を開始することになる。
これでは穴明けサイクル等の連続動作においてはサイク
ル時間の浪費につながる。同様の課題は、連続して位置
決め動作を行なう場合（１機のモータにおいて連続して
位置決め制御を行なう場合も含む）に発生することがあ
り、また基板穴明け機１以外のＮＣ装置においても、連
続して位置決め制御を行なう場合には発生する。

【０００６】本発明はかかる課題に鑑みなされたもの
で、請求項１に記載の位置制御装置および請求項３に記
載の位置制御方法は、位置決めが行なわれる軸を複数有
するＮＣ装置において、連続位置決め動作に伴うサイク
ル時間の浪費を防止することを目的としている。

【０００７】また請求項２に記載の位置制御装置および
請求項４に記載の位置制御方法は、位置決め制御が行な
われる軸を１つ有するＮＣ装置において、連続位置決め
動作に伴うサイクル時間の浪費を防止することを目的と
している。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】かかる課
題を解決するためになされた請求項１に記載の本発明
は、位置決め制御される少なくとも２機のモータを有
し、該２機のモータの内の任意のモータである第１モー
タの位置決め制御に引き続き他方のモータである第２モ
ータの位置決め制御を行なう場合であって、少なくとも
前記第２モータがサーボモータである場合に位置決め制
御を行なう位置制御装置において、第１インポジション
幅および該第１インポジション幅よりも小さな第２イン
ポジション幅を予め記憶したインポジション幅記憶手段
と、前記第１モータの位置偏差を検出する位置偏差検出
手段と、該位置偏差検出手段により検出された位置偏差
が前記第１インポジション幅以内であれば前記第２モー
タの次動作の指令信号を分配させる分配手段と、前記位
置偏差検出手段により検出された位置偏差が前記第２イ
ンポジション幅以内に入るまで前記分配手段によって分
配された指令信号を貯めこむ指令信号記憶手段と、前記
位置偏差検出手段により検出された位置偏差が前記第２
インポジション幅に入ったら前記指令信号記憶手段に貯
めこまれた指令信号を該第２モータのサーボアンプに掃
き出す指令信号出力手段とを備えたことを特徴とする。

【０００９】このように構成された位置制御装置によれ
ば、インポジション幅記憶手段に記憶された第１インポ
ジション幅以内に第１モータの位置偏差が納まると、分
配手段が、第２モータの次動作の指令信号を分配する。
つまり従来よりも早い時点で指令信号の分配が開始され
る。この指令信号は、インポジション幅記憶手段に記憶
されている第２インポジション幅以内に第１モータの位
置偏差が納まるまで指令信号記憶手段に貯め込まれる。
そして第２インポジション幅に位置偏差が到達すると、
指令信号記憶手段に貯め込まれた指令信号が第２モータ
のサーボアンプに掃き出される。従って、インポジショ
ンチェク後の次動作開始タイミングを早めることとな
り、連続位置決め動作に伴うサイクル時間の浪費を防止
することができる。

【００１０】請求項２に記載の本発明は、サーボモータ
を位置決め制御した後、引き続き該サーボモータの位置
決め制御を行なう位置制御装置において、第１インポジ
ション幅および該第１インポジション幅よりも小さな第
２インポジション幅を予め記憶したインポジション幅記
憶手段と、前記サーボモータの位置偏差を検出する位置
偏差検出手段と、該位置偏差検出手段により検出された
位置偏差が前記第１インポジション幅以内であれば前記
サーボモータの次動作の指令信号を分配させる分配手段
と、前記位置偏差検出手段により検出された位置偏差が
前記第２インポジション幅以内に入るまで前記分配手段
によって分配された指令信号を貯めこむ指令信号格納手
段と、前記位置偏差検出手段により検出された位置偏差
が前記第２インポジション幅に入ったら前記指令信号記
憶手段に貯めこまれた指令信号を前記サーボモータのサ
ーボアンプに掃き出す出力手段とを備えたことを特徴と
する。

【００１１】つまり、この位置制御装置は、１機のサー
ボモータにおいて、連続して位置決め動作を行なう場合
に、請求項１に記載の位置制御装置と略同様の制御方式
を行なうものである。従って、連続位置決め動作に伴う
サイクル時間の浪費を防止することができる。

【００１２】なお、請求項１、２の位置制御装置を位置
制御方法として構成したのが、それぞれ請求項３、４に
記載の本発明であり、それぞれ対応する位置制御装置と
同様の効果を奏することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態である
基板穴明け機について説明する。なお、この基板穴明け
機の外観は、図６に示したものと変わらないため図示を
省略した。まず、図１は本発明を適用した基板穴明け機
の制御系を示すブロック図である。本図に示すように基
板穴明け機の制御系は、主ＣＰＵ３１と、主ＲＯＭ３３
と、主ＲＡＭ３５と、入出力部３７と、運転データバッ
ファ３９と、運転データメモリ４１と、モータ指令用メ
モリ４３と、モータ制御装置４５とを主要部として構成
されている。

【００１４】主ＲＡＭ３５は、主ＣＰＵ３１がプログラ
ムを実行中にデータを一時記憶する以外にも、基板穴明
け機の動作に必要な様々なパラメータが格納されてお
り、その一部として第１インポジション幅、第２インポ
ジション幅も記憶されている。主ＲＡＭ３５はバックア
ップ機能を備えており、これらのパラメータは基板穴明
け機の電源が切られても保持される。運転データバッフ
ァ３９は、主ＣＰＵ３１からの要求に従って運転データ
メモリに格納された命令コードの一部が複数指令分連続
的に読み出されるバッファである。モータ指令用メモリ
４３は、主ＣＰＵ３１からモータ制御装置４５の副ＣＰ
Ｕ（後述）へ指令を要求するための受け渡し用メモリで
ある。

【００１５】運転データメモリ４１は、プログラム番号
によって管理される各種の運転プログラムが格納された
メモリであり、その内容は図２のようになっている。す
なわちモータ指令用メモリ４３は、第２インポジション
幅用のエリアである第２インポジション領域メモリ、第
１インポジション幅用のエリアである第１インポジショ
ン領域メモリ、モータ移動指令値メモリ、モータ移動方
向フラグ、運転種類フラグ、インポジションチェック許
可フラグなどの領域として用いられる。

【００１６】図３にモータ制御装置４５の制御系を示
す。本図に示すようにモータ制御装置４５は、副ＣＰＵ
５１と、副ＲＯＭ５３と、副ＲＡＭ５５と、入出力部５
７と、Ｘ軸モータ５９と、そのサーボアンプである駆動
回路６１と、Ｙ軸モータ１３と、そのサーボアンプであ
る駆動回路６３と、Ｚ軸モータ１１と、そのサーボアン
プである駆動回路６５と、主軸モータ７と、そのサーボ
アンプであるＤ／Ａ駆動回路６７と、Ｘ軸パルスエンコ
ーダ６９と、Ｙ軸パルスエンコーダ７１と、Ｚ軸パルス
エンコーダ７３と、Ｘ軸リニアスケール７５と、Ｙ軸リ
ニアスケール７７とを主要部として構成されている。

【００１７】第１軸から第２軸へと連続して位置決め制
御を行なう際に主ＣＰＵ３１によって実行される処理を
図４に示す。本処理は第１軸の回転が減速段階に入ると
起動される。本処理が起動されると、まずステップ（以
下、Ｓと記す）１００にて、第２軸への指令分配量を生
成する。次にＳ１１０にて第１軸の現位置偏差が第１イ
ンポジション幅以下であるか否かを判定する。現位置偏
差は、Ｘ軸パルスエンコーダ６９、またはＹ軸パルスエ
ンコーダ７１によって検出される。どちらを用いるかは
現在、減速されている軸がＸ軸かＹ軸かによって定ま
る。現位置偏差の方が大きければＳ１２０に移行して第
１軸への速度指令をモータ制御装置４５に送信し、本処
理を終了する。一方、第１軸の現位置偏差が第１インポ
ジション幅以下であれば、Ｓ１３０に進み、第２軸のモ
ーションコントロール（副ＣＰＵ５１）へ次指令分配を
通知する。

【００１８】次にＳ１４０にて第１軸の現位置偏差が第
２インポジション幅以下であるか否かを判定する。現位
置偏差が第２インポジション幅以下であればＳ１５０に
移行して第２軸への次指令をモータ指令用メモリ４３に
待避させ、続くＳ１６０にて次指令待避データをモータ
指令用メモリ４３からモータ制御装置４５に出力し、Ｓ
１２０に進む。一方、Ｓ１４０にて現位置偏差が第２イ
ンポジション幅よりも大きいと判定された場合にはＳ１
７０に進み、第２インポジション幅以下になってから一
定時間経過したか否かを判定する。この時間は主ＲＡＭ
３５に記憶されている。経過していなければＳ１８０に
て次の指令をモータ指令用メモリ４３に待避させ、Ｓ１
２０に進む。一方、一定時間経過している場合には、Ｓ
１９０に進み、エラー出力して本処理を終了する。

【００１９】つまり、本処理は、第１軸の位置偏差に基
づいて、第２軸に分配する速度指令を早めに出力する処
理である。なお、一定時間経過した場合にＳ１８０にて
エラーを出力しているのは、第２インポジション幅に達
するのに時間が掛かり過ぎてモータ指令用メモリ４３が
速度指令で溢れるのを防止するためである。

【００２０】第１軸をＸ軸、第２軸をＺ軸とした場合
に、図４の処理を行なうと、図５のグラフのようにな
る。本グラフは横軸を時間、縦軸を実速度とし、Ｘ軸の
速度（曲線Ａ）とＺ軸の速度（曲線Ｂ）とを表したもの
である。なお、Ｚ軸の駆動回路６５への指令速度につい
ても曲線Ｃにて示した。

【００２１】本グラフに示すように、Ｘ軸からＺ軸への
連続指定位置決め制御を行なう際には、第１インポジシ
ョン幅（本グラフでは第１インポジ幅と記載）に達した
時点でＺ軸への指令分配が開始されるので、Ｚ軸の速度
指令の開始時点が早まり、その結果、連続動作における
サイクル時間の浪費を防止することができる。他の軸、
例えばＹ軸からＺ軸への連続動作についても略同様に行
なわれるので、サイクル時間の浪費を防止可能となる。

【００２２】ここで、本実施の形態の構成と本発明の必
須要件との対応関係を示す。主ＲＡＭ３５がインポジシ
ョン幅記憶手段に相当し、Ｘ軸パルスエンコーダ６９が
位置偏差検出手段に相当し、Ｓ１５０およびＳ１８０が
分配手段に相当し、モータ指令用メモリ４３が指令信号
記憶手段に相当し、Ｓ１６０の処理が指令信号出力手段
に相当する。ただしここでは第１軸をＸ軸、第２軸をＺ
軸とした。

【００２３】以上、本発明を適用した一実施形態とし
て、基板穴明け機について説明してきたが、本発明はこ
の実施形態に何等限定されるものではなく様々な態様で
実施しうる。例えば、基板穴明け機以外のＮＣ装置にこ
の制御方式を適用しても良い。また、サーボモータを１
機のみ備えたＮＣ装置に適用しても構わない。この場合
には、そのサーボモータにおいて連続的に位置決め制御
を行なう場合にこの制御方式を適用すれば、サイクル時
間の浪費を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用した基板穴明け機の制御装置を
示すブロック図である。

【図２】 モータ指令用メモリ４３のメモリマップであ
る。

【図３】 モータ制御装置４５のブロック図である。

【図４】 基板穴明け機の主ＣＰＵ３１が実行する位置
制御の処理を示すフローチャートである。

【図５】 図４の処理によってＸ軸からＺ軸への連続位
置決め動作が行なわれる様子を示すグラフである。

【図６】 一般的な基板穴明け機１の正面図である。

【図７】 基板穴明け機１の連続動作制御において動作
開始タイミングが遅れる様子を示す説明図である。

【符号の説明】

１…基板穴明け機 ７…主軸モータ ９…ヘッド １１…Ｚ軸モータ １３…Ｙ軸モータ １５、２１…ボールネジ １７、２５…レール １９…ＸＹテーブル ３１…主ＣＰＵ ３７、５７…入出力部 ３９…運転データバッファ ４１…運転データメモリ ４３…モータ指令用メモリ ４５…モータ制御装置 ５１…副ＣＰＵ ５９…Ｘ軸モータ ６１、６３、６５…駆動回路 ６７…Ｄ／Ａ駆動回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位置決め制御される少なくとも２機のモ
   ータを有し、該２機のモータの内の任意のモータである
   第１モータの位置決め制御に引き続き他方のモータであ
   る第２モータの位置決め制御を行なう場合であって、少
   なくとも前記第２モータがサーボモータである場合に位
   置決め制御を行なう位置制御装置において、 第１インポジション幅および該第１インポジション幅よ
   りも小さな第２インポジション幅を予め記憶したインポ
   ジション幅記憶手段と、 前記第１モータの位置偏差を検出する位置偏差検出手段
   と、 該位置偏差検出手段により検出された位置偏差が前記第
   １インポジション幅以内であれば前記第２モータの次動
   作の指令信号を分配させる分配手段と、 前記位置偏差検出手段により検出された位置偏差が前記
   第２インポジション幅以内に入るまで前記分配手段によ
   って分配された指令信号を貯めこむ指令信号記憶手段
   と、 前記位置偏差検出手段により検出された位置偏差が前記
   第２インポジション幅に入ったら前記指令信号記憶手段
   に貯めこまれた指令信号を該第２モータのサーボアンプ
   に掃き出す指令信号出力手段とを備えたことを特徴とす
   る位置制御装置。
2. 【請求項２】 サーボモータを位置決め制御した後、引
   き続き該サーボモータの位置決め制御を行なう位置制御
   装置において、 第１インポジション幅および該第１インポジション幅よ
   りも小さな第２インポジション幅を予め記憶したインポ
   ジション幅記憶手段と、 前記サーボモータの位置偏差を検出する位置偏差検出手
   段と、 該位置偏差検出手段により検出された位置偏差が前記第
   １インポジション幅以内であれば前記サーボモータの次
   動作の指令信号を分配させる分配手段と、 前記位置偏差検出手段により検出された位置偏差が前記
   第２インポジション幅以内に入るまで前記分配手段によ
   って分配された指令信号を貯めこむ指令信号格納手段
   と、 前記位置偏差検出手段により検出された位置偏差が前記
   第２インポジション幅に入ったら前記指令信号記憶手段
   に貯めこまれた指令信号を前記サーボモータのサーボア
   ンプに掃き出す出力手段とを備えたことを特徴とする位
   置制御装置。
3. 【請求項３】 位置決め制御される少なくとも２機のモ
   ータを有し、該２機のモータの内の任意のモータである
   第１モータの位置決め制御に引き続き他方のモータであ
   る第２モータの位置決め制御を行なう場合であって、少
   なくとも前記第２モータがサーボモータである場合に行
   なわれる位置制御方法において、 第１インポジション幅および該第１インポジション幅よ
   りも小さな第２インポジション幅を予め設定し、 前記第１モータの位置偏差が前記第１インポジション幅
   以内であれば前記第２モータの次動作の指令信号を分配
   させ、 前記第１モータの位置偏差が前記第２インポジション幅
   以内に入るまで前記第２モータの指令信号を貯め込み、 前記第１モータの位置偏差が前記第２インポジション幅
   に入ったら前記第２モータの指令信号を該第２モータの
   サーボアンプに掃き出すことを特徴とする位置制御方
   法。
4. 【請求項４】 サーボモータを位置決め制御した後、引
   き続き該サーボモータを他の位置に位置決め制御を行な
   う場合に行なわれる位置制御方法において、 第１インポジション幅および該第１インポジション幅よ
   りも小さな第２インポジション幅を予め設定し、 前記サーボモータの位置偏差が前記第１インポジション
   幅以内であれば該サーボモータの次動作の指令信号を分
   配させ、 前記サーボモータの位置偏差が前記第２インポジション
   幅以内に入るまで該サーボモータの指令信号を貯め込
   み、 前記サーボモータの位置偏差が前記第２インポジション
   幅に入ったら前記サーボモータの指令信号を該サーボモ
   ータのサーボアンプに掃き出すことを特徴とする位置制
   御方法。