JP4641097B2

JP4641097B2 - 表面実装機

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Publication number: JP4641097B2
Application number: JP2000376527A
Authority: JP
Inventors: 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: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2020-12-11
Also published as: JP2002186288A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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表面実装機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５ｔ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表面実装機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、本発明の表面実装機は、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であって、上記ヘッドユニットを上記基板に対して相対的にＸ軸方向へ移動させるＸ軸サーボモータと、上記ヘッドユニットを上記基板に対して相対的に上記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向へ移動させるＹ軸サーボモータと、上記実装用ヘッドを上下方向に駆動するＺ軸サーボモータと、上記実装用ヘッドを回転方向に駆動するＲ軸サーボモータと、上記基板搬送用コンベアの幅を調節するＷ軸サーボモータと、上記各サーボモータを制御する単一の制御部と、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、上記制御周期設定手段は、予め定められた基本制御周期を上記Ｘ軸サーボモータ及び上記Ｙ軸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上記Ｚ軸サーボモータ、上記Ｒ軸サーボモータ及び上記Ｗ軸サーボモータの制御周期とすることを特徴とするものである（請求項１）。
【０００８】
本発明の表面実装機にあっては、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Ｘ軸サーボモータ及びＹ軸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Ｘ軸サーボモータ及びＹ軸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。
【０００９】
この表面実装機において、上記設定手段は、Ｗ軸サーボモータの制御周期を、上記Ｚ軸サーボモータ及びＲ軸サーボモータの制御周期より長く設定するようになっていること（請求項２）が好ましい。
【００１０】
このようにすると、以下の作用効果が得られる。即ち、基板搬送用コンベアの幅を調節するＷ軸サーボモータは、例えば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、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｒ軸の各サーボモータと比べると要求される性能が低く、このＷ軸サーボモータについては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。また、Ｚ軸サーボモータ及びＲ軸サーボモータは、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軸の各サーボモータ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軸の各サーボモータよりは低いので、Ｚ軸，Ｒ軸の各サーボモータについては、その制御周期がＸ軸，Ｙ軸の各サーボモータの制御周期よりは長く、Ｗ軸サーボモータの制御周期よりは短くされる。
【００１１】
このような表面実装機において、上記制御時期設定手段は、上記Ｚ軸サーボモータ及びＲ軸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（請求項３）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】
【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。
【００１３】
図１は本発明に係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。
【００１４】
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２１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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
図３は本発明の表面実装機に備わった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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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２２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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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１４，１０，１６，１７，２２を駆動するためのドライブ部４１，４２，４３，４４，４５を備えている。
【００２８】
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３５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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
本発明の表面実装機に備わった制御装置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。
【００３２】
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。
【００３３】
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）。
【００３４】
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Ｓ４０１）、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）。
【００３５】
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Ｓ４０５）。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〔Ｎ２〕＝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，Ｎ２＝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。
【００３６】
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，Ｓ４０８を経てステップＳ４０５に戻る。
【００３７】
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Ｎ１≦Ｎ２の判定がＹＥＳとなることによりステップＳ４１０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。
【００３８】
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Ｎ１≦Ｎ２の判定がＮＯとなることによりステップＳ４１１に移り、上記配列変数がＭ２〔Ｎ２〕＝Ｌ，Ｍ４〔Ｎ４〕＝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。
【００３９】
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ＹＥＳ）には、Ｍ３〔Ｎ３〕＝ＬとされるとともにＮ３＝Ｎ３＋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，Ｓ４１５，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Ｓ４１９）。
【００４０】
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。
【００４１】
Ｌ＝５の場合の処理が終れば、ステップＳ４０７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。
【００４２】
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。
【００４３】
Ｌ＝１：Ｍ１〔０〕＝１，Ｍ２〔０〕＝１，Ｍ３〔０〕＝１，Ｍ４〔０〕＝１
Ｎ１＝１，Ｎ２＝１，Ｎ３＝１，Ｎ４＝１
Ｌ＝２：Ｍ１〔１〕＝２，Ｍ２〔１〕＝２，Ｍ３〔１〕＝２，Ｍ４〔１〕＝２
Ｎ１＝２，Ｎ２＝２，Ｎ３＝２，Ｎ４＝２
Ｌ＝３：Ｍ１〔２〕＝３，Ｍ３〔２〕＝３
Ｎ１＝３，Ｎ３＝３
Ｌ＝４：Ｍ２〔２〕＝４，Ｍ４〔２〕＝４
Ｎ２＝３，Ｎ４＝３
Ｌ＝５：Ｍ１〔３〕＝５
Ｎ１＝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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
上記カウンタが「３」になればステップＳ１４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。
【００４９】
上記カウンタが「４」になればステップＳ１４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Ｓ２２）、ステップＳ１２に戻る。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
なお、本発明の表面実装機に備わった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。
【００５９】
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。
【００６０】
【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】本発明に係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
３１ＣＰＵ
３２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

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であって、
上記ヘッドユニットを上記基板に対して相対的にＸ軸方向へ移動させるＸ軸サーボモータと、
上記ヘッドユニットを上記基板に対して相対的に上記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向へ移動させるＹ軸サーボモータと、
上記実装用ヘッドを上下方向に駆動するＺ軸サーボモータと、
上記実装用ヘッドを回転方向に駆動するＲ軸サーボモータと、
上記基板搬送用コンベアの幅を調節するＷ軸サーボモータと、
上記各サーボモータを制御する単一の制御部と、
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、
上記制御周期設定手段は、予め定められた基本制御周期を上記Ｘ軸サーボモータ及び上記Ｙ軸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上記Ｚ軸サーボモータ、上記Ｒ軸サーボモータ及び上記Ｗ軸サーボモータの制御周期とすることを特徴とする表面実装機。
上記制御時期設定手段は、上記Ｗ軸サーボモータの制御周期を、上記Ｚ軸サーボモータ及びＲ軸サーボモータの制御周期より長く設定することを特徴とする請求項１記載の表面実装機。
上記制御時期設定手段は、上記Ｚ軸サーボモータ及びＲ軸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１または２記載の表面実装機。