JP4784025B2 - 位置決め制御方法および位置決め制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータとしてのサーボモータなどによって駆動されるボールねじなどの回転に伴い制御対象負荷を直線移動させて、この制御対象負荷を所定位置に位置決め停止させる位置決め制御方法および位置決め制御装置に関するものであり、より詳しくは、異常発生時に制御対象負荷を可及的迅速に停止させることに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、制御対象負荷を直線移動させて所定位置に位置決め制御するに際しては、図６に示すように、回転駆動手段としてのサーボモータ１０によってボールねじ１２を回転させて、このボールねじ１２に螺合された制御対象負荷１１をボールねじ１２に沿って直線移動させながら、所定のタイミングでサーボモータ１０の回転を停止させることによって制御対象負荷１１を所定位置に位置決め停止させている。
【０００３】
上記制御対象負荷１１の位置決め制御は以下のようなフィードバック制御系により行われる。すなわち、減算器２は、メインコントローラ１から出力される目標位置の位置指令信号Ｓ１に対し、位置情報検出手段１７がロータリエンコーダ１３から入力する回転量信号に基づき算出して出力する位置検出信号Ｓ６を減算して、その差分である位置偏差量検出信号Ｓ２に算出する。積算器３は、位置偏差量検出信号Ｓ２を累積して偏差量積算信号Ｓ３を出力する。乗算器４は、偏差量積算信号Ｓ３に位置ループゲインを乗算して速度指令信号Ｓ４を算出する。減算器７は、速度指令信号Ｓ４から位置検出信号Ｓ６を減算する。乗算器８は、減算器７からの差分信号に速度ループゲインを乗算してトルク指令信号Ｓ５を出力する。サーボアンプ９は、トルク指令信号Ｓ５に対応する電流をサーボモータ１０に供給するとともに、位相情報検出手段１８がロータリエンコーダ１３からの入力信号から算出して出力する位相検出信号Ｓ７に基づいて、サーボモータ１０の回転をトルク指令信号Ｓ５に一致するようフィードバック制御する。
【０００４】
ところで、上述のようなフィードバック制御を行っているときに、例えば、ロータリエンコーダ１３と両情報検出手段１７，１８間の配線の断線やロータリエンコーダ１３の故障などが生じた場合には、信号異常検出手段１９が、位置情報検出手段１７と位相情報検出手段１８から入力される検出信号Ｓ６，Ｓ７における３相のうちの或る相の信号とこれの反転信号との論理和に基づき上記異常を検出して、強制制動装置であるダイナミックブレーキ１４を作動させる。ダイナミックブレーキ１４は、サーボモータ１０の３相を互いに短絡接続するように作動する。これにより、サーボモータ１０は、これの回転エネルギが制動エネルギに変換されて、強制的に回転停止させる。
【０００５】
また、従来では、図７に示す構成によって位置決め制御することも行われている。同図において、図６と相違するのは、制御対象負荷１１に取り付けたリニアスケール２０と、このリニアスケール２０に基づき制御対象負荷１１の移動量を検出する移動量検出手段２１とを新たに設けて、制御対象負荷１１の移動量を機械的に検出するとともに、移動量検出手段２１から出力される移動量検出信号Ｓ８をフィードバック制御系の減算器２に入力して、位置指令信号Ｓ１と移動量検出信号Ｓ８との差分を位置偏差量検出信号Ｓ２として算出するようにした構成のみである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６および図７に示す従来の位置決め制御装置では、信号異常検出手段１９が異常を検出したときにダイナミックブレーキ１４を作動させて、サーボモータ１０の３相を互いに短絡接続して電流遮断することにより、サーボモータ１０に対し強制的に制動を加えるようにしているので、ダイナミックブレーキ１４の作動開始時からサーボモータ１０が回転停止するまでの間の制御対象負荷１１の制動距離（停止距離）が長くなってしまう。すなわち、ダイナミックブレーキ１４は、上述したように、サーボモータ１０に対しこれの３相を互いに短絡接続して、サーボモータ１０の回転エネルギを制動エネルギに変えることによって制動力を発生させるだけであるから、回転量が小さい場合に制動力も小さくなるからである。そのため、ときには制御対象負荷１１が移動伝達手段としてのボールねじ１２の端まで移動して衝突し、制御対象負荷１１またはこれに搭載している部材が破損するおそれがある。
【０００７】
また、図７の位置決め制御方法では、ロータリエンコーダ１３と位置情報検出手段１７に加えて、制御対象負荷１１の移動量を機械的に検出するためのリニアスケール２０と移動量検出手段２１とを別途設けているので、その分だけ配線が多くなって断線による異常発生の可能性が高くなる。さらに、リニアスケール２０は機械的検出手段であることから、これの汚損などに起因して移動量検出手段２１が異常な移動量検出信号Ｓ８を出力する可能性があり、それに伴って制御対象負荷１１またはこれに搭載している部材を破損させるおそれがさらに高くなる。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、信号異常の発生を検出したときに、制御対象負荷を短い制動距離で確実に移動停止させることができる位置決め制御方法および位置決め制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【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に係る本発明の位置決め制御方法は、回転駆動手段による回転に伴い制御対象負荷を駆動伝達手段に沿って直線移動させながら、前記回転駆動手段の位置検出信号が位置指令信号に合致するように前記回転駆動手段をフィードバック制御して、前記制御対象負荷を前記位置指令信号に設定されている目標位置に位置決め停止させ、前記回転駆動手段の前記位置検出信号または位相検出信号の異常を検出したときに、前記位置指令信号をこれの目標位置が回転駆動手段の現在位置に対し近接する位置になるよう変更するとともに、前記位置検出信号および前記位相検出信号のうちの正常な信号が前記位置指令信号に合致するようフィードバック制御して、前記回転駆動手段を減速停止させることを特徴としている。
【００１０】
この位置決め制御方法では、信号の異常を検出したときに、回転駆動手段が、変更された位置指令信号の目標位置に制御対象負荷を位置決めさせるように正常な信号に基づきフィードバック制御されて、減速しながら制御対象負荷を変更された目標位置に位置決め停止させる。そのため、制御対象負荷は、異常が発生しても、正常な信号によるフィードバック制御によって減速しながら確実に移動停止されるので、従来のダイナミックブレーキによって移動停止される場合に比較して格段に短い制動距離で迅速に停止されるから、駆動伝達手段の端部などに衝突するおそれがなくなる。
【００１１】
また、請求項２に係る本発明の位置決め制御方法は、回転駆動手段による回転に伴い制御対象負荷を駆動伝達手段に沿って直線移動させながら、前記制御対象負荷の移動量検出信号が位置指令信号に合致するように前記回転駆動手段をフィードバック制御して、前記制御対象負荷を前記位置指令信号に設定されている目標位置に位置決め停止させ、前記移動量検出信号の異常を検出したときに、前記位置指令信号をこれの目標位置が前記制御対象負荷または前記回転駆動手段の現在位置に対し近接する位置になるよう変更するとともに、前記移動量検出信号、前記回転駆動手段の位置検出信号および位相検出信号のうちの正常な信号が前記位置指令信号に合致するようフィードバック制御して、前記回転駆動手段を減速停止させることを特徴としている。
【００１２】
この位置決め制御方法では、制御対象負荷の移動量を機械的に検出した移動量検出信号に基づきフィードバック制御を行う場合においても、信号の異常を検出したときに、回転駆動手段が、変更された位置指令信号の目標位置に制御対象負荷を位置決めさせるように正常な信号に基づきフィードバック制御されて、減速しながら制御対象負荷を変更された目標位置に位置決め停止させる。そのため、制御対象負荷は、異常が発生しても、正常な信号によるフィードバック制御によって減速しながら確実に移動停止されるので、従来のダイナミックブレーキによって移動停止される場合に比較して格段に短い制動距離で迅速に停止されるから、移動伝達手段の端部などに衝突するおそれがなくなる。
【００１３】
請求項３に係る本発明の位置決め制御装置は、回転駆動手段により回転されてその回転に伴い制御対象負荷を直線移動させる駆動伝達手段と、前記回転駆動手段の位置と位相とを検出する回転量検出手段と、前記回転量検出手段からの位置検出信号が位置指令信号に合致するように前記回転駆動手段の回転をフィードバック制御して前記制御対象負荷を前記位置指令信号に設定された目標位置に位置決め停止させるフィードバック制御系と、前記回転量検出手段から前記フィードバック制御系へ入力するフィードバック制御信号を前記位置検出信号と前記位相検出信号との何れかに切り換える制御信号切換手段と、前記位置検出信号または前記位相検出信号の異常を検出したときに、前記位置検出信号および前記位相検出信号のうちの正常な信号を前記フィードバック制御系に入力するように前記制御信号切換手段を切り換える信号異常検出手段と、前記信号異常検出手段が異常を検出したときに、前記位置指令信号をこれの目標位置が前記回転量検出手段の正常な信号から求めた前記回転駆動手段の現在位置に対し近接する位置になるよう変更して出力するメインコントローラとを備えて構成されていることを特徴としている。
【００１４】
この位置決め制御装置では、信号異常検出手段と制御信号切換手段とメインコントローラとを備えているので、請求項１の位置決め制御方法を忠実に具現化して、その制御方法と同様の効果を確実に得ることができる。
【００１５】
請求項４に係る本発明の位置決め制御装置は、回転駆動手段により回転されてその回転に伴い制御対象負荷を直線移動させる駆動伝達手段と、前記制御対象負荷の移動量を検出する移動量検出手段と、前記回転駆動手段の位置と位相とを検出する回転量検出手段と、位置指令信号と前記移動量検出手段からの移動量検出信号とに基づき前記回転駆動手段の回転をフィードバック制御して前記制御対象負荷を前記位置指令信号に設定された目標位置に位置決め停止させるフィードバック制御系と、前記フィードバック制御系へ入力するフィードバック制御信号を前記移動量検出信号、前記位置検出信号および位相検出信号の何れかに切り換える制御信号切換手段と、前記移動量検出信号、前記位置検出信号および前記位相検出信号のうちの何れかの異常を検出したときに、前記移動量検出信号、前記位置検出信号および前記位相検出信号のうちの正常な信号を前記フィードバック制御系に入力するよう前記制御信号切換手段を切り換える信号異常検出手段と、前記信号異常検出手段が異常を検出したときに、前記位置指令信号をこれの目標位置が前記正常な信号から求めた前記制御対象負荷または前記回転駆動手段の現在位置に対し近接する位置になるよう変更して出力するメインコントローラとを備えて構成されていることを特徴としている。
【００１６】
この位置決め制御装置では、移動量検出手段と信号異常検出手段と制御信号切換手段とメインコントローラとを備えているので、請求項２の位置決め制御方法を忠実に具現化して、その制御方法と同様の効果を確実に得ることができる。
【００１７】
請求項５に係る本発明の電子部品実装装置は、電子部品の部品供給部または回路基板の基板移動部を、請求項３または４に記載の位置決め制御装置によって位置決め制御するように構成されている。
【００１８】
この電子部品実装装置では、部品供給テーブルなどの制御対象負荷をを高速移動させながらも高精度に位置決め停止させることができるとともに、特に、制御対象負荷が高速移動されているときに信号に異常が発生した場合に、回転駆動手段をフィードバック制御によって減速させながら迅速、且つ確実に停止させることができるので、制御対象負荷が移動方向の端の部材などに衝突して破損するのを未然に防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る位置決め制御方法を具現化した位置決め制御装置を示すブロック構成図であり、同図において、図６と同一若しくは同等のものには同一の符号を付してある。この位置決め制御装置が図６の従来装置と相違するのは、位相情報検出手段１８から出力する位相検出信号Ｓ７をこれに所定の変換率定数を乗算して位置検出信号Ｓ６に変換する信号変換手段２２と、フィードバック制御系における２つの減算器２，７に入力するフィードバック制御信号をそれぞれ切り換える制御信号切換手段２３，２４を新たに付設した構成のみである。制御信号切換手段２３，２４は、通常時に位置情報検出手段１７から出力される位置検出信号Ｓ６を減算器２，７に供給するよう接続しており、信号異常検出手段１９が異常を検出したときに、この信号異常検出手段１９から出力される異常検出信号Ｓ９により切換制御されて、位置情報検出手段１７からの位置検出信号Ｓ６に代えて信号変換手段２２から出力される位置検出信号Ｓ６を減算器２，７に対し供給するよう接続される。
【００２０】
上記位置決め制御装置における図６と同一の構成要素については、重複する説明を省略して、図６での説明に対する補足事項のみを説明する。この実施の形態では、メインコントローラ１から相対量による位置指令信号Ｓ１が出力されているので、この位置指令信号Ｓ１と位置検出信号Ｓ６（相対量）との差分である位置偏差量検出信号Ｓ２を積算器３で累積することにより、相対量を絶対量に変換した偏差量積算信号Ｓ３を算出している。したがって、メインコントローラ１から絶対量の位置指令信号が出力される場合には、積算器３を割愛することができる。また、位置検出信号Ｓ６が相対量／絶対量のそれぞれである場合について、ロータリエンコーダ１３の種別をインクリメンタル型／アブソリュート型のいずれを採用するかの制限はない。但し、位置検出信号Ｓ６の相対量／絶対量とロータリエンコーダ１３の種別との組合せによって位置情報検出手段１７の処理内容が次の様に変わる。
【００２１】
つまり、ロータリエンコーダ１３がインクリメンタル型の場合には、位置検出信号Ｓ６が相対量の時は位置情報検出手段１７はロータリエンコーダ１３からのパルス信号をカウントするのみとなり、位置検出信号Ｓ６が絶対量の時は位置情報検出手段１７はロータリエンコーダ１３からのパルス信号のカウント値を積算するものとなる。
【００２２】
次に、ロータリエンコーダ１３がアブソリュート型の場合には、位置検出信号Ｓ６が相対量の時は、位置情報検出手段１７はロータリエンコーダ１３からの一定時間毎の情報を差分するものとなり、位置検出信号Ｓ６が絶対量の時は、位置情報検出手段１７はロータリエンコーダ１３からの入力情報を出力するのみとなる。
【００２３】
つぎに、上記位置決め制御装置の作用について、図２のフローチャートを参照しながら説明する。なお、図２のフローチャートは、この位置決め制御装置の全体を制御する位置決め制御コントローラ（図示せず）による制御処理を示したものである。位置決め制御コントローラは、位置情報検出手段１７から出力された位置検出信号Ｓ６が異常であるのを信号異常検出手段１９が検出したか否かの判別を常時行い（ステップＳ１）、異常を検出していない場合は、以下に説明するような通常の位置決め制御を行う。
【００２４】
すなわち、位置指令信号Ｓ１から位置情報検出手段１７の位置検出信号Ｓ６を減算して位置偏差量検出信号Ｓ２を算出し、その位置偏差量検出信号Ｓ２を累積して偏差量積算信号Ｓ３を求め、その偏差量積算信号Ｓ３に位置ループゲインを乗算して速度指令信号Ｓ４を算出し、その速度指令信号Ｓ４に速度ループゲインを乗算してトルク指令信号Ｓ５を算出し、サーボアンプ９がトルク指令信号Ｓ５に対応する電流をサーボモータ１０に対し供給する。これにより、サーボモータ１０は、ロータリエンコーダ１３の出力信号から検出される位置検出信号Ｓ６が位置指令信号Ｓ１に合致するようフィードバック制御されて、位置指令信号Ｓ１に設定されている目標位置に制御対象負荷１１を位置決め停止させるよう回転制御される。
【００２５】
したがって、サーボモータ１０は、制御対象負荷１１が目標位置から比較的離れているときに高速回転されて、制御対象負荷１１を目標位置に向け高速で直線移動させ、制御対象負荷１１が目標位置に近づくにしたがって低速回転に切換られて、制御対象負荷１１の移動速度を減速しながら、制御対象負荷１１が目標位置に達した時点で回転停止する。
【００２６】
位置決め制御コントローラは、位置情報検出手段１７から異常の位置検出信号Ｓ６が出力されたのを信号異常検出手段１９が検出したと判別（ステップＳ１）したときに、続いて、位相情報検出手段１８から異常の位相検出信号Ｓ７が出力されたのを信号異常検出手段１９が検出したか否かの判別を行う（ステップＳ２）。一般に、上述のような構成の位置決め制御装置では、断線の発生やロータリエンコーダ１３の異常が発生した場合に、位置検出信号Ｓ６が異常になるが、位相検出信号Ｓ７が正常である場合が多い。
【００２７】
そして、位相検出信号Ｓ７が正常であると判別（ステップＳ２）したときには、信号異常検出手段１９から出力する異常検出信号Ｓ９によって制御信号切換手段２３，２４が切り換えられ、位置情報検出手段１７からの位置検出信号Ｓ６に代えて、位相検出信号Ｓ７が信号変換手段２２によって変換された位置検出信号Ｓ６が各減算器２，７に対し入力される（ステップＳ３）。これと同時に、位置決め制御コントローラは、信号変換手段２２から出力される正常な位置検出信号Ｓ６によるサーボモータ１０の検出位置に対し近接する位置を目標位置とする位置指令信号Ｓ１に変更するようメインコントローラ１に対し指令する（ステップＳ４）。
【００２８】
これにより、サーボモータ１０は、変更された位置指令信号Ｓ１の目標位置に制御対象負荷１１を位置決めさせるように正常な位置検出信号Ｓ６に基づきフィードバック制御されて、減速しながら制御対象負荷１１を変更された目標位置に位置決め停止する（ステップＳ５）。そのため、制御対象負荷１１は、異常が発生しても、正常な信号によるフィードバック制御によって減速しながら確実に移動停止されるので、従来のダイナミックブレーキ１４によって移動停止される場合に比較して格段に短い制動距離で迅速に停止されるから、ボールねじ１２の端部に衝突するおそれがなくなる。なお、位置検出信号Ｓ６が異常であると判別（ステップＳ１）したのちに、位相検出信号Ｓ７も異常であると判別（ステップＳ２）した場合には、従来と同様にダイナミックブレーキ１４を作動させてサーボモータ１０の回転を強制的に停止させる（ステップＳ６）が、このような両信号Ｓ６，Ｓ７が共に同時に異常となる確率は極めて少ない。
【００２９】
図３は本発明の他の実施の形態に係る位置決め制御方法を具現化した位置決め制御装置を示すブロック構成図であり、同図において、図１および図７と同一若しくは同等のものには同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この実施の形態では、通常時において、リニアスケール２０と移動量検出手段２１とにより制御対象負荷１１の位置を機械的に検出した移動量検出信号Ｓ８によってサーボモータ１０つまり制御対象負荷１１の停止位置をフィードバック制御する場合に適用したものである。したがって、両制御信号切換手段２３，２４は、通常時に移動量検出手段２１からの移動量検出信号Ｓ８を各減算器２，７に対し入力する切換位置に設定されている。
【００３０】
つぎに、上記位置決め制御装置の作用について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。位置決め制御コントローラは、移動量検出手段２１から異常の移動量検出信号Ｓ８が出力されたのを信号異常検出手段１９が検出したか否かの判別を行い（ステップＳ１１）、移動量検出信号Ｓ８が正常であると判別した場合に、続いて、位置情報検出手段１７から異常の位置検出信号Ｓ６が出力されたのを信号異常検出手段１９が検出したか否かの判別を行い（ステップＳ１２）、この位置検出信号Ｓ６も正常である場合には、移動量検出信号Ｓ８に基づくフィードバック制御によって一実施の形態で説明したと同様の通常の位置決め制御を継続する。
【００３１】
そして、位置決め制御コントローラは、移動量検出手段２１から異常の移動量検出信号Ｓ８が出力されたのを信号異常検出手段１９が検出したと判別（ステップＳ１１）したときに、続いて、信号異常検出手段１９の出力信号に基づいて位置情報検出手段１７からの位置検出信号Ｓ６が異常であるか否かの判別を行う（ステップＳ１３）。ここで、位置検出信号Ｓ６が正常であると判別（ステップＳ１３）したときには、信号異常検出手段１９から出力する異常検出信号Ｓ９によって制御信号切換手段２３，２４が切り換えられることにより、移動量検出手段２１からの移動量検出信号Ｓ８に代えて、位置情報検出手段１７からの位置検出信号Ｓ６がフィードバック制御信号として各減算器２，７に対し入力される（ステップＳ１４）。これと同時に、位置決め制御コントローラは、位置情報検出手段１７からの正常な位置検出信号Ｓ６によるサーボモータ１０の現在位置に近接した位置を目標位置とする位置指令信号Ｓ１に変更するようメインコントローラ１に対し指令する（ステップＳ１５）。
【００３２】
したがって、サーボモータ１０は、変更された位置指令信号Ｓ１の目標位置に制御対象負荷１１を位置決めさせるように正常な位置検出信号Ｓ６に基づきフィードバック制御されて、減速しながら制御対象負荷１１を変更された目標位置に位置決め停止する（ステップＳ１６）。そのため、制御対象負荷１１は、移動量検出信号Ｓ８に異常が発生しても、ダイナミックブレーキ１４によって移動停止される場合に比較して格段に短い制動距離で停止されるから、ボールねじ１２の端部に衝突するおそれがなくなる。
【００３３】
一方、移動量検出信号Ｓ８が異常であると判別（ステップＳ１１）したのちに、位置検出信号Ｓ６も異常であると判別（ステップＳ１３）した場合には、続いて、位置決め制御コントローラが信号異常検出手段１９の出力信号に基づいて位相情報検出手段１８からの位相検出信号Ｓ７が異常であるか否かの判別を行う（ステップＳ１７）。ここで、位相検出信号Ｓ７が正常であると判別したときには、信号異常検出手段１９から出力される異常検出信号Ｓ９によって制御信号切換手段２３，２４が切り換えられることにより、移動量検出手段２１からの移動量検出信号Ｓ８に代えて、位相情報検出手段１８からの位相検出信号Ｓ７を信号変換手段２２で変更した位置検出信号Ｓ６がフィードバック信号として各減算器２，７に対し入力される（ステップＳ１８）。これと同時に、位置決め制御コントローラは、信号変換手段２２からの正常な位置検出信号Ｓ６によるサーボモータ１０の現在位置に近接した位置を目標位置とする位置指令信号Ｓ１に変更するようメインコントローラ１に対し指令する（ステップＳ１９）。
【００３４】
したがって、サーボモータ１０は、変更された位置指令信号Ｓ１の目標位置に制御対象負荷１１を位置決めさせるようにフィードバック制御されて、減速しながら制御対象負荷１１を変更された目標位置に位置決め停止する（ステップＳ２０）。そのため、制御対象負荷１１は、移動量検出手段２１と位置情報検出手段１７からの位置検出信号Ｓ６とが共に異常となる事態になっても、ダイナミックブレーキ１４によって移動停止される場合に比較して格段に短い制動距離で停止されるから、ボールねじ１２の端部に衝突するおそれがなくなる。
【００３５】
なお、移動量検出信号Ｓ８、位置検出信号Ｓ６および位相検出信号Ｓ７が何れも異常であると判別（ステップＳ１１，Ｓ１３，Ｓ１７）した場合には、従来と同様にダイナミックブレーキ１４を作動させて制御対象負荷１１の移動を停止させる（ステップＳ２１）が、このような３種の信号Ｓ８、Ｓ６，Ｓ７が何れも同時に異常となる確率は極めて少ない。
【００３６】
また、上述したように、異常の発生時に移動量検出信号Ｓ８に代えて位置情報検出手段１７からの位置検出信号Ｓ６または位相検出信号Ｓ７を信号変換手段２２で変換した位置検出信号Ｓ６に基づくフィードバック制御に切り換えたのちは、そのフィードバック制御が継続される。この間にリニアスケール２０と移動量検出手段２１による機械的な位置検出手段の異常の修復が行われる。位置検出信号Ｓ６によるフィードバック制御を継続しているときに、移動量検出信号Ｓ８が正常であると判別（ステップＳ１１）し、続いて、位置検出信号Ｓ６が異常であると判別（ステップＳ１２）した場合には、信号異常検出手段１９から出力する異常検出信号Ｓ９によって制御信号切換手段２３，２４が切り換えられることにより、移動量検出手段２１からの正常な移動量検出信号Ｓ８が再びフィードバック信号として各減算器２，７に対し入力される（ステップＳ２２）。これと同時に、位置決め制御コントローラは、移動量検出手段２１からの正常な移動量検出信号Ｓ８による制御対象負荷１１の現在位置に近接した位置を目標位置とする位置指令信号Ｓ１に変更するようメインコントローラ１に対し指令する（ステップＳ２３）。
【００３７】
したがって、サーボモータ１０は、変更された位置指令信号Ｓ１の目標位置に制御対象負荷１１を位置決めさせるようにフィードバック制御されて、減速しながら制御対象負荷１１を変更された目標位置に位置決め停止する（ステップＳ２４）。そのため、制御対象負荷１１は、位置検出信号Ｓ６によってフィードバック制御されているときに、その位置検出信号Ｓ６が異常となる事態になっても、ダイナミックブレーキ１４によって移動停止される場合に比較して格段に短い制動距離で停止されるから、ボールねじ１２の端部に衝突するおそれがなくなる。また、上述のように移動量検出信号Ｓ８に基づくフィードバック制御に復帰した場合には、このフィードバック制御を移動量検出信号Ｓ８が異常となるまで継続する。
【００３８】
図５は、上述した一実施の形態または他の実施の形態の位置決め制御装置を電子部品の供給手段に適用して構成した電子部品実装装置を示す概略平面図である。この電子部品実装装置は、部品装着機構部２７とこれの後方側に配置された部品供給機構部２８とにより構成されている。部品装着機構部２７は、電子部品（図示せず）を実装すべき回路基板２９を供給する基板供給手段３０と、供給された回路基板２９を所定の部品実装位置に位置決めするＸ−Ｙテーブル３１と、部品供給機構部２８から供給された電子部品をノズル３２で吸着して取り出したのちに回転して、位置決め状態の回路基板２９の所定の部品装着位置に実装するロータリ方式の実装ヘッド３３と、電子部品が実装済みの回路基板２９を排出する基板排出手段３４とを備えている。
【００３９】
一方、部品供給機構部２８は、多数の電子部品を収納した電子部品供給手段としての複数の部品供給カセット３７を並列配置で搭載した複数（この実施の形態では２つ）の部品供給テーブル３８が、個々のサーボモータ１０によって回転駆動されるボールねじ１２に沿って各々独立して左右方向に直線移動するよう配設されている。この部品供給機構部２８は、部品実装時に、いずれか一方の部品供給テーブル３８を、実装ヘッド３３に対向する供給エリア内において部品供給カセット３７の並列方向に沿って移動させながら、装着する電子部品の順序に従って部品供給カセット３７を所定の部品供給位置に順次位置決め停止させる。この一方の部品供給テーブル３８により電子部品を供給しているときには、他方の部品供給テーブル３８が左右何れかの側の待機エリア内において部品供給カセット３７の交換や部品供給カセット３７への電子部品の補充が行われる。
【００４０】
部品供給機構部２８には、上述した実施の形態の位置決め制御装置が適用されている。すなわち、サーボモータ１０は、上述の実施の形態のようにフィードバック制御されて、実施の形態の制御対象負荷１１に相当する部品供給テーブル３８を位置決め制御する。この部品供給テーブル３８の位置決め制御は一般に高速移動によって行われるが、実施の形態の位置決め制御装置を適用することより、部品供給テーブル３８を高速移動させながらも高精度に位置決め停止させることができる。特に、部品供給テーブル３８を待機位置または部品供給位置に向け高速移動されているときに信号に異常が発生した場合には、実施の形態のようにサーボモータ１０をフィードバック制御によって減速させながら迅速、且つ確実に停止させることができるので、部品供給テーブル３８がサーボモータ１０やケーシング３９に衝突して破損するのを未然に防止することができる。
【００４１】
このように、本発明の位置決め制御方法は、特に、電子部品実装装置に適用して顕著な効果を得られるものであるが、その制御対象負荷１１は図５に示した部品供給テーブル３８に限らず、例えば、回路基板２９を移動させて位置決め制御するためのＸ−Ｙテーブル３１、電子部品を保持しながらＸ−Ｙ方向に直線移動して回路基板の所定の実装位置の上方に位置決めする実装ヘッドまたはＸ−Ｙロボット方式の実装装置における部品実装アームなどの位置決め制御に適用して顕著な効果を得ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明の位置決め制御方法によれば、信号の異常を検出したときに、回転駆動手段を、変更された位置指令信号の目標位置に制御対象負荷を位置決めさせるように正常な信号に基づきフィードバック制御して、減速しながら制御対象負荷を変更された目標位置に位置決め停止させることができるので、制御対象負荷は、異常が発生しても、正常な信号によるフィードバック制御によって減速しながら確実に移動停止させることができ、従来のダイナミックブレーキによって移動停止される場合に比較して格段に短い制動距離で迅速に停止されるから、駆動伝達手段の端部などに衝突するおそれがなくなる。
【００４３】
また、本発明の位置決め制御装置によれば、信号異常検出手段、制御信号切換手段、メインコントローラなどを備えた構成としたので、本発明の位置決め制御方法を忠実に具現化して、その制御方法と同様の効果を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る位置決め制御方法を具現化した位置決め制御装置を示すブロック構成図。
【図２】同上の位置決め制御方法の制御処理を示すフローチャート。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る位置決め制御方法を具現化した位置決め制御装置を示すブロック構成図。
【図４】同上の位置決め制御方法の制御処理を示すフローチャート。
【図５】本発明の位置決め制御方法を適用した電子部品実装装置を示す概略平面図。
【図６】従来の位置決め制御方法を具現化した位置決め制御装置を示すブロック構成図。
【図７】従来の他の位置決め制御方法を具現化した位置決め制御装置を示すブロック構成図。
【符号の説明】
１ メインコントローラ
１０ サーボモータ（回転駆動手段）
１１ 制御対象負荷
１２ ボールねじ（駆動伝達手段）
１３ ロータリエンコーダ（回転量検出手段）
１９ 信号異常検出手段
２０ リニアスケール（移動量検出手段）
２３，２４ 制御信号切換手段
３１ Ｘ−Ｙテーブル（基板移動部）
３８ 部品供給テーブル（部品供給部）
Ｓ１ 位置指令信号
Ｓ６ 位置検出信号
Ｓ７ 位相検出信号
Ｓ８ 移動量検出信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータとしてのサーボモータなどによって駆動されるボールねじなどの回転に伴い制御対象負荷を直線移動させて、この制御対象負荷を所定位置に位置決め停止させる位置決め制御方法および位置決め制御装置に関するものであり、より詳しくは、異常発生時に制御対象負荷を可及的迅速に停止させることに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、制御対象負荷を直線移動させて所定位置に位置決め制御するに際しては、図６に示すように、回転駆動手段としてのサーボモータ１０によってボールねじ１２を回転させて、このボールねじ１２に螺合された制御対象負荷１１をボールねじ１２に沿って直線移動させながら、所定のタイミングでサーボモータ１０の回転を停止させることによって制御対象負荷１１を所定位置に位置決め停止させている。
【０００３】
上記制御対象負荷１１の位置決め制御は以下のようなフィードバック制御系により行われる。すなわち、減算器２は、メインコントローラ１から出力される目標位置の位置指令信号Ｓ１に対し、位置情報検出手段１７がロータリエンコーダ１３から入力する回転量信号に基づき算出して出力する位置検出信号Ｓ６を減算して、その差分である位置偏差量検出信号Ｓ２に算出する。積算器３は、位置偏差量検出信号Ｓ２を累積して偏差量積算信号Ｓ３を出力する。乗算器４は、偏差量積算信号Ｓ３に位置ループゲインを乗算して速度指令信号Ｓ４を算出する。減算器７は、速度指令信号Ｓ４から位置検出信号Ｓ６を減算する。乗算器８は、減算器７からの差分信号に速度ループゲインを乗算してトルク指令信号Ｓ５を出力する。サーボアンプ９は、トルク指令信号Ｓ５に対応する電流をサーボモータ１０に供給するとともに、位相情報検出手段１８がロータリエンコーダ１３からの入力信号から算出して出力する位相検出信号Ｓ７に基づいて、サーボモータ１０の回転をトルク指令信号Ｓ５に一致するようフィードバック制御する。
【０００４】
ところで、上述のようなフィードバック制御を行っているときに、例えば、ロータリエンコーダ１３と両情報検出手段１７，１８間の配線の断線やロータリエンコーダ１３の故障などが生じた場合には、信号異常検出手段１９が、位置情報検出手段１７と位相情報検出手段１８から入力される検出信号Ｓ６，Ｓ７における３相のうちの或る相の信号とこれの反転信号との論理和に基づき上記異常を検出して、強制制動装置であるダイナミックブレーキ１４を作動させる。ダイナミックブレーキ１４は、サーボモータ１０の３相を互いに短絡接続するように作動する。これにより、サーボモータ１０は、これの回転エネルギが制動エネルギに変換されて、強制的に回転停止させる。
【０００５】
また、従来では、図７に示す構成によって位置決め制御することも行われている。同図において、図６と相違するのは、制御対象負荷１１に取り付けたリニアスケール２０と、このリニアスケール２０に基づき制御対象負荷１１の移動量を検出する移動量検出手段２１とを新たに設けて、制御対象負荷１１の移動量を機械的に検出するとともに、移動量検出手段２１から出力される移動量検出信号Ｓ８をフィードバック制御系の減算器２に入力して、位置指令信号Ｓ１と移動量検出信号Ｓ８との差分を位置偏差量検出信号Ｓ２として算出するようにした構成のみである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６および図７に示す従来の位置決め制御装置では、信号異常検出手段１９が異常を検出したときにダイナミックブレーキ１４を作動させて、サーボモータ１０の３相を互いに短絡接続して電流遮断することにより、サーボモータ１０に対し強制的に制動を加えるようにしているので、ダイナミックブレーキ１４の作動開始時からサーボモータ１０が回転停止するまでの間の制御対象負荷１１の制動距離（停止距離）が長くなってしまう。すなわち、ダイナミックブレーキ１４は、上述したように、サーボモータ１０に対しこれの３相を互いに短絡接続して、サーボモータ１０の回転エネルギを制動エネルギに変えることによって制動力を発生させるだけであるから、回転量が小さい場合に制動力も小さくなるからである。そのため、ときには制御対象負荷１１が移動伝達手段としてのボールねじ１２の端まで移動して衝突し、制御対象負荷１１またはこれに搭載している部材が破損するおそれがある。
【０００７】
また、図７の位置決め制御方法では、ロータリエンコーダ１３と位置情報検出手段１７に加えて、制御対象負荷１１の移動量を機械的に検出するためのリニアスケール２０と移動量検出手段２１とを別途設けているので、その分だけ配線が多くなって断線による異常発生の可能性が高くなる。さらに、リニアスケール２０は機械的検出手段であることから、これの汚損などに起因して移動量検出手段２１が異常な移動量検出信号Ｓ８を出力する可能性があり、それに伴って制御対象負荷１１またはこれに搭載している部材を破損させるおそれがさらに高くなる。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、信号異常の発生を検出したときに、制御対象負荷を短い制動距離で確実に移動停止させることができる位置決め制御方法および位置決め制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【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に係る本発明の位置決め制御方法は、回転駆動手段による回転に伴い制御対象負荷を駆動伝達手段に沿って直線移動させながら、前記回転駆動手段の位置検出信号が位置指令信号に合致するように前記回転駆動手段をフィードバック制御して、前記制御対象負荷を前記位置指令信号に設定されている目標位置に位置決め停止させ、前記回転駆動手段の前記位置検出信号または位相検出信号の異常を検出したときに、前記位置指令信号をこれの目標位置が回転駆動手段の現在位置に対し近接する位置になるよう変更するとともに、前記位置検出信号および前記位相検出信号のうちの正常な信号が前記位置指令信号に合致するようフィードバック制御して、前記回転駆動手段を減速停止させることを特徴としている。
【００１０】
この位置決め制御方法では、信号の異常を検出したときに、回転駆動手段が、変更された位置指令信号の目標位置に制御対象負荷を位置決めさせるように正常な信号に基づきフィードバック制御されて、減速しながら制御対象負荷を変更された目標位置に位置決め停止させる。そのため、制御対象負荷は、異常が発生しても、正常な信号によるフィードバック制御によって減速しながら確実に移動停止されるので、従来のダイナミックブレーキによって移動停止される場合に比較して格段に短い制動距離で迅速に停止されるから、駆動伝達手段の端部などに衝突するおそれがなくなる。
【００１１】
また、請求項２に係る本発明の位置決め制御方法は、回転駆動手段による回転に伴い制御対象負荷を駆動伝達手段に沿って直線移動させながら、前記制御対象負荷の移動量検出信号が位置指令信号に合致するように前記回転駆動手段をフィードバック制御して、前記制御対象負荷を前記位置指令信号に設定されている目標位置に位置決め停止させ、前記移動量検出信号の異常を検出したときに、前記位置指令信号をこれの目標位置が前記制御対象負荷または前記回転駆動手段の現在位置に対し近接する位置になるよう変更するとともに、前記移動量検出信号、前記回転駆動手段の位置検出信号および位相検出信号のうちの正常な信号が前記位置指令信号に合致するようフィードバック制御して、前記回転駆動手段を減速停止させることを特徴としている。
【００１２】
この位置決め制御方法では、制御対象負荷の移動量を機械的に検出した移動量検出信号に基づきフィードバック制御を行う場合においても、信号の異常を検出したときに、回転駆動手段が、変更された位置指令信号の目標位置に制御対象負荷を位置決めさせるように正常な信号に基づきフィードバック制御されて、減速しながら制御対象負荷を変更された目標位置に位置決め停止させる。そのため、制御対象負荷は、異常が発生しても、正常な信号によるフィードバック制御によって減速しながら確実に移動停止されるので、従来のダイナミックブレーキによって移動停止される場合に比較して格段に短い制動距離で迅速に停止されるから、移動伝達手段の端部などに衝突するおそれがなくなる。
【００１３】
請求項３に係る本発明の位置決め制御装置は、回転駆動手段により回転されてその回転に伴い制御対象負荷を直線移動させる駆動伝達手段と、前記回転駆動手段の位置と位相とを検出する回転量検出手段と、前記回転量検出手段からの位置検出信号が位置指令信号に合致するように前記回転駆動手段の回転をフィードバック制御して前記制御対象負荷を前記位置指令信号に設定された目標位置に位置決め停止させるフィードバック制御系と、前記回転量検出手段から前記フィードバック制御系へ入力するフィードバック制御信号を前記位置検出信号と前記位相検出信号との何れかに切り換える制御信号切換手段と、前記位置検出信号または前記位相検出信号の異常を検出したときに、前記位置検出信号および前記位相検出信号のうちの正常な信号を前記フィードバック制御系に入力するように前記制御信号切換手段を切り換える信号異常検出手段と、前記信号異常検出手段が異常を検出したときに、前記位置指令信号をこれの目標位置が前記回転量検出手段の正常な信号から求めた前記回転駆動手段の現在位置に対し近接する位置になるよう変更して出力するメインコントローラとを備えて構成されていることを特徴としている。
【００１４】
この位置決め制御装置では、信号異常検出手段と制御信号切換手段とメインコントローラとを備えているので、請求項１の位置決め制御方法を忠実に具現化して、その制御方法と同様の効果を確実に得ることができる。
【００１５】
請求項４に係る本発明の位置決め制御装置は、回転駆動手段により回転されてその回転に伴い制御対象負荷を直線移動させる駆動伝達手段と、前記制御対象負荷の移動量を検出する移動量検出手段と、前記回転駆動手段の位置と位相とを検出する回転量検出手段と、位置指令信号と前記移動量検出手段からの移動量検出信号とに基づき前記回転駆動手段の回転をフィードバック制御して前記制御対象負荷を前記位置指令信号に設定された目標位置に位置決め停止させるフィードバック制御系と、前記フィードバック制御系へ入力するフィードバック制御信号を前記移動量検出信号、前記位置検出信号および位相検出信号の何れかに切り換える制御信号切換手段と、前記移動量検出信号、前記位置検出信号および前記位相検出信号のうちの何れかの異常を検出したときに、前記移動量検出信号、前記位置検出信号および前記位相検出信号のうちの正常な信号を前記フィードバック制御系に入力するよう前記制御信号切換手段を切り換える信号異常検出手段と、前記信号異常検出手段が異常を検出したときに、前記位置指令信号をこれの目標位置が前記正常な信号から求めた前記制御対象負荷または前記回転駆動手段の現在位置に対し近接する位置になるよう変更して出力するメインコントローラとを備えて構成されていることを特徴としている。
【００１６】
この位置決め制御装置では、移動量検出手段と信号異常検出手段と制御信号切換手段とメインコントローラとを備えているので、請求項２の位置決め制御方法を忠実に具現化して、その制御方法と同様の効果を確実に得ることができる。
【００１７】
請求項５に係る本発明の電子部品実装装置は、電子部品の部品供給部または回路基板の基板移動部を、請求項３または４に記載の位置決め制御装置によって位置決め制御するように構成されている。
【００１８】
この電子部品実装装置では、部品供給テーブルなどの制御対象負荷をを高速移動させながらも高精度に位置決め停止させることができるとともに、特に、制御対象負荷が高速移動されているときに信号に異常が発生した場合に、回転駆動手段をフィードバック制御によって減速させながら迅速、且つ確実に停止させることができるので、制御対象負荷が移動方向の端の部材などに衝突して破損するのを未然に防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る位置決め制御方法を具現化した位置決め制御装置を示すブロック構成図であり、同図において、図６と同一若しくは同等のものには同一の符号を付してある。この位置決め制御装置が図６の従来装置と相違するのは、位相情報検出手段１８から出力する位相検出信号Ｓ７をこれに所定の変換率定数を乗算して位置検出信号Ｓ６に変換する信号変換手段２２と、フィードバック制御系における２つの減算器２，７に入力するフィードバック制御信号をそれぞれ切り換える制御信号切換手段２３，２４を新たに付設した構成のみである。制御信号切換手段２３，２４は、通常時に位置情報検出手段１７から出力される位置検出信号Ｓ６を減算器２，７に供給するよう接続しており、信号異常検出手段１９が異常を検出したときに、この信号異常検出手段１９から出力される異常検出信号Ｓ９により切換制御されて、位置情報検出手段１７からの位置検出信号Ｓ６に代えて信号変換手段２２から出力される位置検出信号Ｓ６を減算器２，７に対し供給するよう接続される。
【００２０】
上記位置決め制御装置における図６と同一の構成要素については、重複する説明を省略して、図６での説明に対する補足事項のみを説明する。この実施の形態では、メインコントローラ１から相対量による位置指令信号Ｓ１が出力されているので、この位置指令信号Ｓ１と位置検出信号Ｓ６（相対量）との差分である位置偏差量検出信号Ｓ２を積算器３で累積することにより、相対量を絶対量に変換した偏差量積算信号Ｓ３を算出している。したがって、メインコントローラ１から絶対量の位置指令信号が出力される場合には、積算器３を割愛することができる。また、位置検出信号Ｓ６が相対量／絶対量のそれぞれである場合について、ロータリエンコーダ１３の種別をインクリメンタル型／アブソリュート型のいずれを採用するかの制限はない。但し、位置検出信号Ｓ６の相対量／絶対量とロータリエンコーダ１３の種別との組合せによって位置情報検出手段１７の処理内容が次の様に変わる。
【００２１】
つまり、ロータリエンコーダ１３がインクリメンタル型の場合には、位置検出信号Ｓ６が相対量の時は位置情報検出手段１７はロータリエンコーダ１３からのパルス信号をカウントするのみとなり、位置検出信号Ｓ６が絶対量の時は位置情報検出手段１７はロータリエンコーダ１３からのパルス信号のカウント値を積算するものとなる。
【００２２】
次に、ロータリエンコーダ１３がアブソリュート型の場合には、位置検出信号Ｓ６が相対量の時は、位置情報検出手段１７はロータリエンコーダ１３からの一定時間毎の情報を差分するものとなり、位置検出信号Ｓ６が絶対量の時は、位置情報検出手段１７はロータリエンコーダ１３からの入力情報を出力するのみとなる。
【００２３】
つぎに、上記位置決め制御装置の作用について、図２のフローチャートを参照しながら説明する。なお、図２のフローチャートは、この位置決め制御装置の全体を制御する位置決め制御コントローラ（図示せず）による制御処理を示したものである。位置決め制御コントローラは、位置情報検出手段１７から出力された位置検出信号Ｓ６が異常であるのを信号異常検出手段１９が検出したか否かの判別を常時行い（ステップＳ１）、異常を検出していない場合は、以下に説明するような通常の位置決め制御を行う。
【００２４】
すなわち、位置指令信号Ｓ１から位置情報検出手段１７の位置検出信号Ｓ６を減算して位置偏差量検出信号Ｓ２を算出し、その位置偏差量検出信号Ｓ２を累積して偏差量積算信号Ｓ３を求め、その偏差量積算信号Ｓ３に位置ループゲインを乗算して速度指令信号Ｓ４を算出し、その速度指令信号Ｓ４に速度ループゲインを乗算してトルク指令信号Ｓ５を算出し、サーボアンプ９がトルク指令信号Ｓ５に対応する電流をサーボモータ１０に対し供給する。これにより、サーボモータ１０は、ロータリエンコーダ１３の出力信号から検出される位置検出信号Ｓ６が位置指令信号Ｓ１に合致するようフィードバック制御されて、位置指令信号Ｓ１に設定されている目標位置に制御対象負荷１１を位置決め停止させるよう回転制御される。
【００２５】
したがって、サーボモータ１０は、制御対象負荷１１が目標位置から比較的離れているときに高速回転されて、制御対象負荷１１を目標位置に向け高速で直線移動させ、制御対象負荷１１が目標位置に近づくにしたがって低速回転に切換られて、制御対象負荷１１の移動速度を減速しながら、制御対象負荷１１が目標位置に達した時点で回転停止する。
【００２６】
位置決め制御コントローラは、位置情報検出手段１７から異常の位置検出信号Ｓ６が出力されたのを信号異常検出手段１９が検出したと判別（ステップＳ１）したときに、続いて、位相情報検出手段１８から異常の位相検出信号Ｓ７が出力されたのを信号異常検出手段１９が検出したか否かの判別を行う（ステップＳ２）。一般に、上述のような構成の位置決め制御装置では、断線の発生やロータリエンコーダ１３の異常が発生した場合に、位置検出信号Ｓ６が異常になるが、位相検出信号Ｓ７が正常である場合が多い。
【００２７】
そして、位相検出信号Ｓ７が正常であると判別（ステップＳ２）したときには、信号異常検出手段１９から出力する異常検出信号Ｓ９によって制御信号切換手段２３，２４が切り換えられ、位置情報検出手段１７からの位置検出信号Ｓ６に代えて、位相検出信号Ｓ７が信号変換手段２２によって変換された位置検出信号Ｓ６が各減算器２，７に対し入力される（ステップＳ３）。これと同時に、位置決め制御コントローラは、信号変換手段２２から出力される正常な位置検出信号Ｓ６によるサーボモータ１０の検出位置に対し近接する位置を目標位置とする位置指令信号Ｓ１に変更するようメインコントローラ１に対し指令する（ステップＳ４）。
【００２８】
これにより、サーボモータ１０は、変更された位置指令信号Ｓ１の目標位置に制御対象負荷１１を位置決めさせるように正常な位置検出信号Ｓ６に基づきフィードバック制御されて、減速しながら制御対象負荷１１を変更された目標位置に位置決め停止する（ステップＳ５）。そのため、制御対象負荷１１は、異常が発生しても、正常な信号によるフィードバック制御によって減速しながら確実に移動停止されるので、従来のダイナミックブレーキ１４によって移動停止される場合に比較して格段に短い制動距離で迅速に停止されるから、ボールねじ１２の端部に衝突するおそれがなくなる。なお、位置検出信号Ｓ６が異常であると判別（ステップＳ１）したのちに、位相検出信号Ｓ７も異常であると判別（ステップＳ２）した場合には、従来と同様にダイナミックブレーキ１４を作動させてサーボモータ１０の回転を強制的に停止させる（ステップＳ６）が、このような両信号Ｓ６，Ｓ７が共に同時に異常となる確率は極めて少ない。
【００２９】
図３は本発明の他の実施の形態に係る位置決め制御方法を具現化した位置決め制御装置を示すブロック構成図であり、同図において、図１および図７と同一若しくは同等のものには同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この実施の形態では、通常時において、リニアスケール２０と移動量検出手段２１とにより制御対象負荷１１の位置を機械的に検出した移動量検出信号Ｓ８によってサーボモータ１０つまり制御対象負荷１１の停止位置をフィードバック制御する場合に適用したものである。したがって、両制御信号切換手段２３，２４は、通常時に移動量検出手段２１からの移動量検出信号Ｓ８を各減算器２，７に対し入力する切換位置に設定されている。
【００３０】
つぎに、上記位置決め制御装置の作用について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。位置決め制御コントローラは、移動量検出手段２１から異常の移動量検出信号Ｓ８が出力されたのを信号異常検出手段１９が検出したか否かの判別を行い（ステップＳ１１）、移動量検出信号Ｓ８が正常であると判別した場合に、続いて、位置情報検出手段１７から異常の位置検出信号Ｓ６が出力されたのを信号異常検出手段１９が検出したか否かの判別を行い（ステップＳ１２）、この位置検出信号Ｓ６も正常である場合には、移動量検出信号Ｓ８に基づくフィードバック制御によって一実施の形態で説明したと同様の通常の位置決め制御を継続する。
【００３１】
そして、位置決め制御コントローラは、移動量検出手段２１から異常の移動量検出信号Ｓ８が出力されたのを信号異常検出手段１９が検出したと判別（ステップＳ１１）したときに、続いて、信号異常検出手段１９の出力信号に基づいて位置情報検出手段１７からの位置検出信号Ｓ６が異常であるか否かの判別を行う（ステップＳ１３）。ここで、位置検出信号Ｓ６が正常であると判別（ステップＳ１３）したときには、信号異常検出手段１９から出力する異常検出信号Ｓ９によって制御信号切換手段２３，２４が切り換えられることにより、移動量検出手段２１からの移動量検出信号Ｓ８に代えて、位置情報検出手段１７からの位置検出信号Ｓ６がフィードバック制御信号として各減算器２，７に対し入力される（ステップＳ１４）。これと同時に、位置決め制御コントローラは、位置情報検出手段１７からの正常な位置検出信号Ｓ６によるサーボモータ１０の現在位置に近接した位置を目標位置とする位置指令信号Ｓ１に変更するようメインコントローラ１に対し指令する（ステップＳ１５）。
【００３２】
したがって、サーボモータ１０は、変更された位置指令信号Ｓ１の目標位置に制御対象負荷１１を位置決めさせるように正常な位置検出信号Ｓ６に基づきフィードバック制御されて、減速しながら制御対象負荷１１を変更された目標位置に位置決め停止する（ステップＳ１６）。そのため、制御対象負荷１１は、移動量検出信号Ｓ８に異常が発生しても、ダイナミックブレーキ１４によって移動停止される場合に比較して格段に短い制動距離で停止されるから、ボールねじ１２の端部に衝突するおそれがなくなる。
【００３３】
一方、移動量検出信号Ｓ８が異常であると判別（ステップＳ１１）したのちに、位置検出信号Ｓ６も異常であると判別（ステップＳ１３）した場合には、続いて、位置決め制御コントローラが信号異常検出手段１９の出力信号に基づいて位相情報検出手段１８からの位相検出信号Ｓ７が異常であるか否かの判別を行う（ステップＳ１７）。ここで、位相検出信号Ｓ７が正常であると判別したときには、信号異常検出手段１９から出力される異常検出信号Ｓ９によって制御信号切換手段２３，２４が切り換えられることにより、移動量検出手段２１からの移動量検出信号Ｓ８に代えて、位相情報検出手段１８からの位相検出信号Ｓ７を信号変換手段２２で変更した位置検出信号Ｓ６がフィードバック信号として各減算器２，７に対し入力される（ステップＳ１８）。これと同時に、位置決め制御コントローラは、信号変換手段２２からの正常な位置検出信号Ｓ６によるサーボモータ１０の現在位置に近接した位置を目標位置とする位置指令信号Ｓ１に変更するようメインコントローラ１に対し指令する（ステップＳ１９）。
【００３４】
したがって、サーボモータ１０は、変更された位置指令信号Ｓ１の目標位置に制御対象負荷１１を位置決めさせるようにフィードバック制御されて、減速しながら制御対象負荷１１を変更された目標位置に位置決め停止する（ステップＳ２０）。そのため、制御対象負荷１１は、移動量検出手段２１と位置情報検出手段１７からの位置検出信号Ｓ６とが共に異常となる事態になっても、ダイナミックブレーキ１４によって移動停止される場合に比較して格段に短い制動距離で停止されるから、ボールねじ１２の端部に衝突するおそれがなくなる。
【００３５】
なお、移動量検出信号Ｓ８、位置検出信号Ｓ６および位相検出信号Ｓ７が何れも異常であると判別（ステップＳ１１，Ｓ１３，Ｓ１７）した場合には、従来と同様にダイナミックブレーキ１４を作動させて制御対象負荷１１の移動を停止させる（ステップＳ２１）が、このような３種の信号Ｓ８、Ｓ６，Ｓ７が何れも同時に異常となる確率は極めて少ない。
【００３６】
また、上述したように、異常の発生時に移動量検出信号Ｓ８に代えて位置情報検出手段１７からの位置検出信号Ｓ６または位相検出信号Ｓ７を信号変換手段２２で変換した位置検出信号Ｓ６に基づくフィードバック制御に切り換えたのちは、そのフィードバック制御が継続される。この間にリニアスケール２０と移動量検出手段２１による機械的な位置検出手段の異常の修復が行われる。位置検出信号Ｓ６によるフィードバック制御を継続しているときに、移動量検出信号Ｓ８が正常であると判別（ステップＳ１１）し、続いて、位置検出信号Ｓ６が異常であると判別（ステップＳ１２）した場合には、信号異常検出手段１９から出力する異常検出信号Ｓ９によって制御信号切換手段２３，２４が切り換えられることにより、移動量検出手段２１からの正常な移動量検出信号Ｓ８が再びフィードバック信号として各減算器２，７に対し入力される（ステップＳ２２）。これと同時に、位置決め制御コントローラは、移動量検出手段２１からの正常な移動量検出信号Ｓ８による制御対象負荷１１の現在位置に近接した位置を目標位置とする位置指令信号Ｓ１に変更するようメインコントローラ１に対し指令する（ステップＳ２３）。
【００３７】
したがって、サーボモータ１０は、変更された位置指令信号Ｓ１の目標位置に制御対象負荷１１を位置決めさせるようにフィードバック制御されて、減速しながら制御対象負荷１１を変更された目標位置に位置決め停止する（ステップＳ２４）。そのため、制御対象負荷１１は、位置検出信号Ｓ６によってフィードバック制御されているときに、その位置検出信号Ｓ６が異常となる事態になっても、ダイナミックブレーキ１４によって移動停止される場合に比較して格段に短い制動距離で停止されるから、ボールねじ１２の端部に衝突するおそれがなくなる。また、上述のように移動量検出信号Ｓ８に基づくフィードバック制御に復帰した場合には、このフィードバック制御を移動量検出信号Ｓ８が異常となるまで継続する。
【００３８】
図５は、上述した一実施の形態または他の実施の形態の位置決め制御装置を電子部品の供給手段に適用して構成した電子部品実装装置を示す概略平面図である。この電子部品実装装置は、部品装着機構部２７とこれの後方側に配置された部品供給機構部２８とにより構成されている。部品装着機構部２７は、電子部品（図示せず）を実装すべき回路基板２９を供給する基板供給手段３０と、供給された回路基板２９を所定の部品実装位置に位置決めするＸ−Ｙテーブル３１と、部品供給機構部２８から供給された電子部品をノズル３２で吸着して取り出したのちに回転して、位置決め状態の回路基板２９の所定の部品装着位置に実装するロータリ方式の実装ヘッド３３と、電子部品が実装済みの回路基板２９を排出する基板排出手段３４とを備えている。
【００３９】
一方、部品供給機構部２８は、多数の電子部品を収納した電子部品供給手段としての複数の部品供給カセット３７を並列配置で搭載した複数（この実施の形態では２つ）の部品供給テーブル３８が、個々のサーボモータ１０によって回転駆動されるボールねじ１２に沿って各々独立して左右方向に直線移動するよう配設されている。この部品供給機構部２８は、部品実装時に、いずれか一方の部品供給テーブル３８を、実装ヘッド３３に対向する供給エリア内において部品供給カセット３７の並列方向に沿って移動させながら、装着する電子部品の順序に従って部品供給カセット３７を所定の部品供給位置に順次位置決め停止させる。この一方の部品供給テーブル３８により電子部品を供給しているときには、他方の部品供給テーブル３８が左右何れかの側の待機エリア内において部品供給カセット３７の交換や部品供給カセット３７への電子部品の補充が行われる。
【００４０】
部品供給機構部２８には、上述した実施の形態の位置決め制御装置が適用されている。すなわち、サーボモータ１０は、上述の実施の形態のようにフィードバック制御されて、実施の形態の制御対象負荷１１に相当する部品供給テーブル３８を位置決め制御する。この部品供給テーブル３８の位置決め制御は一般に高速移動によって行われるが、実施の形態の位置決め制御装置を適用することより、部品供給テーブル３８を高速移動させながらも高精度に位置決め停止させることができる。特に、部品供給テーブル３８を待機位置または部品供給位置に向け高速移動されているときに信号に異常が発生した場合には、実施の形態のようにサーボモータ１０をフィードバック制御によって減速させながら迅速、且つ確実に停止させることができるので、部品供給テーブル３８がサーボモータ１０やケーシング３９に衝突して破損するのを未然に防止することができる。
【００４１】
このように、本発明の位置決め制御方法は、特に、電子部品実装装置に適用して顕著な効果を得られるものであるが、その制御対象負荷１１は図５に示した部品供給テーブル３８に限らず、例えば、回路基板２９を移動させて位置決め制御するためのＸ−Ｙテーブル３１、電子部品を保持しながらＸ−Ｙ方向に直線移動して回路基板の所定の実装位置の上方に位置決めする実装ヘッドまたはＸ−Ｙロボット方式の実装装置における部品実装アームなどの位置決め制御に適用して顕著な効果を得ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明の位置決め制御方法によれば、信号の異常を検出したときに、回転駆動手段を、変更された位置指令信号の目標位置に制御対象負荷を位置決めさせるように正常な信号に基づきフィードバック制御して、減速しながら制御対象負荷を変更された目標位置に位置決め停止させることができるので、制御対象負荷は、異常が発生しても、正常な信号によるフィードバック制御によって減速しながら確実に移動停止させることができ、従来のダイナミックブレーキによって移動停止される場合に比較して格段に短い制動距離で迅速に停止されるから、駆動伝達手段の端部などに衝突するおそれがなくなる。
【００４３】
また、本発明の位置決め制御装置によれば、信号異常検出手段、制御信号切換手段、メインコントローラなどを備えた構成としたので、本発明の位置決め制御方法を忠実に具現化して、その制御方法と同様の効果を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る位置決め制御方法を具現化した位置決め制御装置を示すブロック構成図。
【図２】同上の位置決め制御方法の制御処理を示すフローチャート。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る位置決め制御方法を具現化した位置決め制御装置を示すブロック構成図。
【図４】同上の位置決め制御方法の制御処理を示すフローチャート。
【図５】本発明の位置決め制御方法を適用した電子部品実装装置を示す概略平面図。
【図６】従来の位置決め制御方法を具現化した位置決め制御装置を示すブロック構成図。
【図７】従来の他の位置決め制御方法を具現化した位置決め制御装置を示すブロック構成図。
【符号の説明】
１ メインコントローラ
１０ サーボモータ（回転駆動手段）
１１ 制御対象負荷
１２ ボールねじ（駆動伝達手段）
１３ ロータリエンコーダ（回転量検出手段）
１９ 信号異常検出手段
２０ リニアスケール（移動量検出手段）
２３，２４ 制御信号切換手段
３１ Ｘ−Ｙテーブル（基板移動部）
３８ 部品供給テーブル（部品供給部）
Ｓ１ 位置指令信号
Ｓ６ 位置検出信号
Ｓ７ 位相検出信号
Ｓ８ 移動量検出信号
Claims (5)
- 回転駆動手段による回転に伴い制御対象負荷を駆動伝達手段に沿って直線移動させながら、前記回転駆動手段の位置検出信号が位置指令信号に合致するように前記回転駆動手段をフィードバック制御して、前記制御対象負荷を前記位置指令信号に設定されている目標位置に位置決め停止させ、
前記回転駆動手段の前記位置検出信号または位相検出信号の異常を検出したときに、前記位置指令信号をこれの目標位置が回転駆動手段の現在位置に対し近接する位置になるよう変更するとともに、前記位置検出信号および前記位相検出信号のうちの正常な信号が前記位置指令信号に合致するようフィードバック制御して、前記回転駆動手段を減速停止させることを特徴とする位置決め制御方法。 - 回転駆動手段による回転に伴い制御対象負荷を駆動伝達手段に沿って直線移動させながら、前記制御対象負荷の移動量検出信号が位置指令信号に合致するように前記回転駆動手段をフィードバック制御して、前記制御対象負荷を前記位置指令信号に設定されている目標位置に位置決め停止させ、
前記移動量検出信号の異常を検出したときに、前記位置指令信号をこれの目標位置が前記制御対象負荷または前記回転駆動手段の現在位置に対し近接する位置になるよう変更するとともに、前記移動量検出信号、前記回転駆動手段の位置検出信号および位相検出信号のうちの正常な信号が前記位置指令信号に合致するようフィードバック制御して、前記回転駆動手段を減速停止させることを特徴とする位置決め制御方法。 - 回転駆動手段により回転されてその回転に伴い制御対象負荷を直線移動させる駆動伝達手段と、
前記回転駆動手段の位置と位相とを検出する回転量検出手段と、
前記回転量検出手段からの位置検出信号が位置指令信号に合致するように前記回転駆動手段の回転をフィードバック制御して前記制御対象負荷を前記位置指令信号に設定された目標位置に位置決め停止させるフィードバック制御系と、
前記回転量検出手段から前記フィードバック制御系へ入力するフィードバック制御信号を前記位置検出信号と前記位相検出信号との何れかに切り換える制御信号切換手段と、
前記位置検出信号または前記位相検出信号の異常を検出したときに、前記位置検出信号および前記位相検出信号のうちの正常な信号を前記フィードバック制御系に入力するように前記制御信号切換手段を切り換える信号異常検出手段と、
前記信号異常検出手段が異常を検出したときに、前記位置指令信号をこれの目標位置が前記回転量検出手段の正常な信号から求めた前記回転駆動手段の現在位置に対し近接する位置になるよう変更して出力するメインコントローラとを備えていることを特徴とする位置決め制御装置。 - 回転駆動手段により回転されてその回転に伴い制御対象負荷を直線移動させる駆動伝達手段と、
前記制御対象負荷の移動量を検出する移動量検出手段と、
前記回転駆動手段の位置と位相とを検出する回転量検出手段と、
位置指令信号と前記移動量検出手段からの移動量検出信号とに基づき前記回転駆動手段の回転をフィードバック制御して前記制御対象負荷を前記位置指令信号に設定された目標位置に位置決め停止させるフィードバック制御系と、
前記フィードバック制御系へ入力するフィードバック制御信号を前記移動量検出信号、前記位置検出信号および位相検出信号の何れかに切り換える制御信号切換手段と、
前記移動量検出信号、前記位置検出信号および前記位相検出信号のうちの何れかの異常を検出したときに、前記移動量検出信号、前記位置検出信号および前記位相検出信号のうちの正常な信号を前記フィードバック制御系に入力するよう前記制御信号切換手段を切り換える信号異常検出手段と、
前記信号異常検出手段が異常を検出したときに、前記位置指令信号をこれの目標位置が前記正常な信号から求めた前記制御対象負荷または前記回転駆動手段の現在位置に対し近接する位置になるよう変更して出力するメインコントローラとを備えていることを特徴とする位置決め制御装置。 - 部品の部品供給部または回路基板の基板移動部を、請求項３または４に記載の位置決め制御装置によって位置決め制御するように構成したことを特徴とする部品実装装置。
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