JP5155785B2 - 作動制御方法および対回路基板作業装置 - Google Patents

作動制御方法および対回路基板作業装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5155785B2
JP5155785B2 JP2008231047A JP2008231047A JP5155785B2 JP 5155785 B2 JP5155785 B2 JP 5155785B2 JP 2008231047 A JP2008231047 A JP 2008231047A JP 2008231047 A JP2008231047 A JP 2008231047A JP 5155785 B2 JP5155785 B2 JP 5155785B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
acceleration
period
jerk
during
decreased
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2008231047A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2010067704A (ja
Inventor
建明 叶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Corp
Original Assignee
Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Machine Manufacturing Co Ltd filed Critical Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2008231047A priority Critical patent/JP5155785B2/ja
Priority to US12/461,816 priority patent/US8244387B2/en
Publication of JP2010067704A publication Critical patent/JP2010067704A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5155785B2 publication Critical patent/JP5155785B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/416Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/43Speed, acceleration, deceleration control ADC
    • G05B2219/43006Acceleration, deceleration control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Supply And Installment Of Electrical Components (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

本発明は、駆動源を備えた駆動装置により作動させられる作動部材の作動制御に関するものである。
作動装置の中には、駆動源を備えた駆動装置によって作動させられる作動部材を含むものがあり、この種の作動装置においては、作動部材を第1位置から第2位置へ作動させる際に、作動速度を0から滑らかに増加させ、後に、滑らかに減少させて停止させることが広く行われている。その一例が下記特許文献1に記載されている。この文献に記載された位置決め制御装置においては、加速度および加速期間がそれぞれ減速度および減速期間に等しいS字位置指令を生成するS字位置指令生成部を備えた制御装置によりモータを制御して、ロボットのアーム先端の位置を制御することが行われている。
特開2004−272749
また、上記S字位置指令生成部を、図10に示すように、減速度の絶対値が加速度より小さく、減速期間が加速期間より長いS字位置指令を生成するものとし、作動部材の停止時の衝撃や振動を抑制することや、加速度や減速度が三角形の2斜辺に沿って変化するS字位置指令を生成するものとして、作動部材の加速時および減速時における衝撃や振動を小さくすることも知られている。さらに、図11に示すように、減速度の絶対値が加速度より小さく、減速期間が加速期間より長い上、加速度や減速度が三角形の2斜辺に沿って変化するS字指令に基づいて、作動部材の作動を制御すれば、作動部材の停止時における振動を特に良好に抑制し、作動部材の高い位置決め制御が可能となることも既に知られている。
しかしながら、本願発明の発明者は、上記のように、加速度や減速度が三角形の2斜辺に沿って変化するS字位置指令に基づいて作動部材の作動を制御する方法に、さらに改良の余地があることを発見した。本発明はこの発見に基づいて、作動装置の制御をさらに改良することを課題としてなされたものである。
上記課題は、加速度を0から増加させた後、0まで減少させて、作動速度を0から増加させ、後に、加速度を0から減少させた後、0まで増加させて、作動速度を0まで減少させ、作動部材を第1位置から第2位置へ作動させて停止させる作動制御方法において、加速度を増加させる期間である加速度増加期間と減少させる期間である加速度減少期間とにおいて加加速度を非対称に制御することにより解決される。
上記「加加速度を非対称に制御する」とは、従来は、加速度増加期間と加速度減少期間との長さが同じとされるとともに、両期間において加加速度の絶対値の最大値が互いに同じとされて、加加速度の変化を表すグラフの形状が、加速度増加期間と加速度減少期間との中間において加加速度が0になる点を対称点として点対称となるようにされていたのに対し、非対称になるように制御するということである。換言すれば、加速度増加期間と加速度減少期間との長さを互いに異ならせるとともに、加速度増加期間における加加速度の絶対値の最大値と、加速度減少期間における加加速度の絶対値の最大値との大きさを互いに異ならせるということである。
このように、加加速度が非対称になることを許容すれば、加加速度の制御の自由度、ひいては加速度の制御の自由度が増し、作動装置の制御を従来に比較して、一層合目的に行うことが可能となる。
例えば、第2位置停止時における作動部材の衝撃や振動を特に小さくすることを目的とする場合には、減速期間中の加加速度増加期間を加加速度減少期間より長くして、加加速度を非対称に制御し、作動部材の停止時における加速度の絶対値(減速度)および加加速度の絶対値を特に小さくすることが有効である。その上、前述のように、減速期間が加速期間より長くなるようにすることにより加速度を非対称に制御すれば、作動部材の停止時における衝撃や振動を一層小さくすることができる。
発明の態様
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明(以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。)の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載,実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
なお、以下の各項において、(1)項が請求項1に相当し、(2)項において「少なくとも一方」を特定の一方に限定したものが請求項2に、(3)項が請求項3に、(7)項が請求項4に、(8)項において「非対称」を「前記移動速度の減少期間中において、前記加速度増加期間における加加速度の絶対値を前記加速度減少期間における加加速度の絶対値より小さく」に限定したものが請求項5に、(9)項が請求項6に、それぞれ相当する。
(1)加速度を0から増加させた後、0まで減少させて、作動速度を0から増加させ、後に、加速度を0から減少させた後、0まで増加させて、作動速度を0まで減少させ、作動部材を第1位置から第2位置へ作動させて停止させる作動制御方法において、
前記加速度を増加させる期間である加速度増加期間と減少させる期間である加速度減少期間とにおいて加加速度を非対称に制御することを特徴とする作動制御方法。
(2)前記作動速度を0から増加させる期間である速度増加期間中において、前記加速度増加期間における加加速度の絶対値を前記加速度減少期間における加加速度の絶対値より小さく制御することと、前記移動速度を0まで減少させる期間である速度減少期間中において、前記加速度増加期間における加加速度の絶対値を前記加速度減少期間における加加速度の絶対値より小さく制御することとの少なくとも一方を行う(1)項に記載の作動制御方法。
速度増加期間中において、加速度増加期間における加加速度の絶対値を加速度減少期間における加加速度の絶対値より小さく制御すれば、作動部材を第1位置から作動し始めさせる際の作動部材の衝撃や振動を小さくすることができ、速度減少期間中において、加速度増加期間(減速度減少期間)における加加速度の絶対値を前記加速度減少期間(減速度減少期間)における加加速度の絶対値より小さく制御すれば、作動部材を第2位置に停止させる際の作動部材の衝撃や振動を小さくすることができる
(3)前記加速度増加期間と前記加速度減少期間との各々において、前記加加速度を一定の値に保つ(1)項または(2)項に記載の作動制御方法。
加速度増加期間と加速度減少期間との各々において、加加速度の絶対値を直線的に変化させたり、三角形の2斜辺,多次関数曲線,三角関数曲線等に沿って変化させたりすることも可能であるが、一定値に保つことが、計算が簡単な割りに効果が大きく、特に有効である。
(4)前記速度減少期間にける加速度の絶対値の最大値を前記速度増加期間における加速度の最大値より小さく制御する(1)項ないし(3)項のいずれかに記載の作動制御方法。
(1)項ないし(3)項の各々に記載の特徴と、本項の特徴とを合わせて採用すれば、特に、制御の自由度が大きくなり、目的をより良好に達することが可能となる。
(5)前記作動部材が一直線に沿って移動する直線移動部材であり、前記作動速度が直線移動速度である(1)項ないし(4)項のいずれかに記載の作動制御方法。
(6)前記作動部材が一回転軸線のまわりに回転する回転部材であり、前記作動速度が回転速度である(1)項ないし(4)項のいずれかに記載の作動制御方法。
(7)予め定められた軌跡を描いて作動する作動部材と、
駆動源を備えて前記作動部材を駆動する駆動装置と、
前記作動部材の加速度を0から増加させた後、0まで減少させて、作動速度を0から増加させ、後に、加速度を0から減少させた後、0まで増加させて、作動速度を0まで減少させ、作動部材を第1位置から第2位置へ作動させるように前記駆動源を制御する制御装置と
を含む作動装置であって、
前記制御装置が、前記作動部材の加速度を増加させる期間である加速度増加期間と減少させる期間である加速度減少期間とにおいて加加速度を非対称に制御する非対称制御部を含むことを特徴とする作動装置。
作動速度を0から増加させた後、直ちに減少を開始させてもよく、作動速度を増加させた後、定速で作動させ、その後、移動速度の減少を開始させてもよい。本発明によれば、前記(1)項に記載の方法の実施が可能になる。
(2)項ないし(6)項の各々に記載の特徴は、本作動装置にも適用可能である。
(8)回路基板を保持する基板保持装置と、
その基板保持装置に保持された回路基板に対して作業を行う作業ヘッドと
その作業ヘッドと、前記基板保持装置に保持された回路基板とを相対的に移動させる相対移動装置と
を含む対基板作業装置であって、
前記相対移動装置が、
前記作業ヘッドと前記基板保持装置との一方を保持して移動可能な可動部材と、
駆動源を備えて前記可動部材を駆動する駆動装置と、
前記可動部材の加速度を0から増加させた後、0まで減少させて、その可動部材の移動速度を0から増加させ、後に、加速度を0から減少させた後、0まで増加させて、移動速度を0まで減少させ、前記可動部材を第1位置から第2位置へ作動させるように前記駆動源を制御する制御装置であって、前記可動部材の加速度を増加させる期間である加速度増加期間と減少させる期間である加速度減少期間とにおいて加加速度を非対称に制御する非対称制御部を備えたものと
を含むことを特徴とする対回路基板作業装置。
対基板作業装置の代表的なものは、次項に記載の電子回路部品装着装置であるが、これに限定されるものではなく、例えば、回路基板の予め定められた箇所(一般には複数箇所)に接着剤等の高粘性流体をスポット状に塗布するディスペンサや、回路基板の予め定められた箇所(一般には複数箇所)を撮像装置により撮像し、回路基板の物理的状態を検出する状態検出装置や、回路基板の予め定められた箇所(一般には複数箇所)に接触子を接触させて回路基板の電気的状態を検査する検査装置等、種々の対回路基板作業装置に本発明を適用することができる。
また、(2)項ないし(6)項の各々に記載の特徴は、本対回路基板作業装置にも適用可能である。
(9)前記作業ヘッドが、前記基板保持装置に保持された回路基板に電子回路部品を装着する装着ヘッドであり、前記相対移動装置が、(a)前記基板保持装置に保持された回路基板に平行な平面内において互いに直交するX軸およびY軸の一方に平行な方向に移動可能な第1移動部材と、(b)その第1移動部材上において前記X軸と前記Y軸との他方に平行な方向に移動可能で、前記装着ヘッドを保持する第2移動部材との少なくとも一方を前記可動部材として駆動する前記駆動装置の前記駆動源の制御を前記非対称制御部により行う(8)項に記載の対回路基板作業装置。
以下、請求可能発明の実施例を、図面を参照しつつ説明する。なお、請求可能発明は、下記実施例の他、上記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した態様で実施することができる。
図1に対回路基板作業装置の一例としての電子回路部品装着機(以下「部品装着機」と略称する)の平面図を概略的に示す。ただし、構成の理解を容易にするために、部品装着機の上フレームを除去した状態で示す。部品装着機は、ベース10に設けられた基板搬送保持装置14,装着装置16および部品供給装置18を含む。基板搬送保持装置14は、回路基板たるプリント配線板20を搬送する基板コンベヤ22と、搬送されたプリント配線板20を予め定められた位置に位置決め保持する基板保持装置24とを備えるものである。装着装置16が、部品供給装置18から対象物たる電子回路部品(以下「回路部品」と略称する)30(図2参照)を取り出し、基板搬送保持装置14により搬送され、予め定められた位置に位置決め保持されたプリント配線板20の予め定められた装着位置に装着することにより電子回路たるプリント回路板が組み立てられる。プリント配線板20の搬送方向と平行な方向をX軸方向とし、それに対して水平面内において直交する方向をY軸方向とする。
部品供給装置18は、ベース10に位置固定のフィーダ保持台40と、フィーダ保持台40の上に各部品供給部がX軸方向に並んで着脱可能に搭載された複数の部品フィーダ42(以下「フィーダ42」と略称する)とを有し、位置を固定して設けられている。フィーダ42は、テープ化電子回路部品の形態で回路部品30を一列に並べて送り、予め定められた部品供給部に位置決めするものとされている。ただし、フィーダ42は、これに限らず、例えば、ばら積み状態で電子回路部品を収容し、それらを1列に整列させて1個ずつ供給するバルクフィーダを始め種々のものが採用可能である。
装着装置16は、複数(本実施例の場合3つ)の部品保持ヘッド50を備え、それら部品保持ヘッド50がX軸方向およびY軸方向に水平移動させられてフィーダ42の部品供給部に対応する部品取出位置へ移動させられ、部品供給部から回路部品30を取り出す。そのため、装着装置16は、XY移動装置52を備えている。XY移動装置52は、Y軸スライド54,Y軸モータ56,送りねじ57,ナット58を含むY軸スライド駆動装置,X軸スライド60,X軸モータ62,送りねじ,ナットを含むX軸スライド駆動装置,Y軸,X軸スライド54,60の各移動を案内する案内装置(例えばガイドレール64,65およびガイドブロック66,67)等を備えている。なお、ガイドレール64,Y軸モータ56等は、図1においては除去されて図示されていない上フレームに固定されており、XY移動装置52全体が上フレームに保持された状態となっている。
X軸スライド60を構成する側壁の垂直な側面には、図2に示すように、前記複数の部品保持ヘッド50が部品フィーダ42の並ぶ方向と同じ方向であるX軸方向に並ぶ状態で、昇降可能かつ回転可能に設けられている。前記XY移動装置52によってX軸スライド60が移動させられることにより、これら部品保持ヘッド50が水平面内の任意の位置に移動させられる。複数の部品保持ヘッド50は全て同じ構成を有するものであるため、それらのうちの一つのみ代表的に図2に図示,説明する。図2に示すように、部品保持ヘッド50は、回路部品30を負圧により吸着保持する部品保持具たる吸着ノズル70と、吸着ノズル70を着脱可能に保持するノズル保持部72とを備えている。X軸スライド60にはまた、ノズル保持部72を昇降させる昇降装置76および部品保持ヘッド50を軸線まわりに回転させる回転装置78がそれぞれ設けられている。X軸およびY軸の両方向と直交する部品保持ヘッド50の昇降方向を、Z軸方向と称する。本実施例における昇降装置76は、X軸スライド60に回転可能に保持された送りねじ80と、送りねじ80に螺合され、部品保持ヘッド50のノズル保持部72に一体的に設けられたナット82と、駆動源たるZ軸モータ84と、Z軸モータ84の回転を送りねじ80に伝達する駆動プーリ,従動プーリ,タイミングベルト等の回転伝達装置86とを含むものである。回転装置86は、駆動源たるθ軸モータ94と、θ軸モータ94の回転を部品保持ヘッド50に伝達する駆動歯車,被駆動歯車を含む回転伝達装置96とを備えるものである。
図1に示すように、X軸スライド60には撮像デバイスとしてのCCDカメラである基準マークカメラ120が取り付けられている。この基準マークカメラ120は、プリント配線板20に設けられた複数の基準マーク等被検出部を撮像することにより、基板保持装置24によるプリント配線板20の保持位置誤差を検出するために設けられたものである。部品装着作業の開始に先立って、基準マークカメラ120が基板保持装置24に位置決め保持されたプリント配線板20上の正規の位置へ移動させられて、各基準マークを撮像し、得られた画像データが画像処理コンピュータ166により処理されることによって、基準マークの正規の位置からのずれが検出される。各基準マークの位置誤差、すなわちプリント配線板20の保持位置誤差が後述のRAM156の配線板保持位置誤差メモリに格納され、回路部品30の装着時に、X軸スライド60の停止位置補正等に使用される。
部品保持ヘッド50がフィーダ42から受け取った回路部品30を基板保持装置24により保持されたプリント配線板20へ搬送する搬送経路の途中には、撮像デバイスとしてのCCDカメラである部品カメラ122が配設されている。この部品カメラ122は、部品保持ヘッド50に保持された回路部品30を下方から撮像する。得られた画像データが後述する画像処理コンピュータ166により処理されることによって、回路部品30の正規の保持位置からのずれが検出される。回路部品30の保持位置誤差が後述のRAM156の回路部品保持位置誤差メモリに格納され、回路部品30の装着時に、X軸スライド60の停止位置補正に使用される。なお、前記基準マークカメラ120と部品カメラ122との少なくとも一方をラインセンサとしてもよい。
本部品装着機は、図3に示す制御装置150により制御される。制御装置150は、PU(プロセッシングユニット)152,ROM154,RAM156およびそれらを接続するバスを有するコンピュータ160を主体とするものである。バスにはI/Oポート162が接続され、前記基準マークカメラ120,部品カメラ122により撮像された画像のデータを解析する画像処理コンピュータ166や前記Y軸モータ56,X軸モータ62,Z軸モータ84,θ軸モータ94のエンコーダを始め、種々の検出器やコンピュータが接続されるとともに、駆動回路168を介して、Y軸モータ56,X軸モータ62,Z軸モータ84,θ軸モータ94等が接続されている。Y軸モータ56,X軸モータ62,Z軸モータ84,θ軸モータ94は、駆動源たる電動モータとしてのサーボモータであり、回転角度の精度の良い制御が可能である。ROM154には、プリント配線板20に回路部品30を装着するためのルーチンを始め、本部品装着機の一般的作動を制御するプログラムが格納されている。また、RAM156には、プリント配線板20に装着する回路部品30の種類,装着位置,装着順序等に従って部品保持ヘッド50を移動させるためのプログラム等が格納されている。
本部品装着機は概略次のように作動する。XY移動装置52の作動により、部品保持ヘッド50の吸着ノズル70が部品供給装置18のフィーダ42の部品供給部に移動させられ、吸着ノズル70が昇降させられてフィーダ42から回路部品30を取り出す。回路部品30を取り出した吸着ノズル70は、XY移動装置52の作動によって配線板保持装置24により位置決め保持されたプリント配線板20の予め定められた装着位置の上方に移動させられ、吸着ノズル70が昇降させられてプリント配線板20に回路部品30が装着される。ただし、その前に、基準マークカメラ120によるプリント配線板20の基準マークの撮像が行われてプリント配線板20の配線板保持装置24による保持位置誤差が取得されるとともに、部品カメラ122によって、吸着ノズル70に保持された回路部品30の撮像が行われて、吸着ノズル70による回路部品30の保持位置誤差、すなわちX,Y軸方向の中心位置誤差および回転位置誤差が取得され、これら位置誤差が補正されるように各吸着ノズル70が回転させられ、X軸スライド60が移動させられる。このようにして順次部品取出しおよび装着が行われ、電子回路が組み立てられる。
部品装着機がこのように作動する際には、Y軸スライド54およびX軸スライド60を現在ある第1位置から次ぎに移動して停止すべき位置である第2位置へ移動させることが必要である。また、ノズル保持部72を上昇端位置である第1位置から回路部品30を部品供給装置18から受け取ったり、プリント配線板20に装着したりするための下降位置である第2位置へ移動させることが必要である。上昇端位置は一定であるのが普通であるが、下降位置は一定とは限らない。特に、回路部品30を装着する際の下降位置は、回路部品の高さによって異ならされるのが普通である。さらに、ノズル保持部72を現在ある回転位置である第1位置から次ぎの回転位置である第2回転位置へ回転させることが必要である。これらのために、Y軸モータ56,X軸モータ62,Z軸モータ84およびθ軸モータ94の回転が制御装置150により制御されるのであるが、これらの制御に本発明が適用されている。
回路部品30の装着作業を能率よく行い、かつ、回路部品30の装着位置精度を高めるためには、作動部材であるY軸スライド54,X軸スライド60,ノズル保持部72等をできる限り迅速に、かつ精度よく目的とする位置へ移動あるいは回転させることが必要であり、それらを速度0から滑らかにかつ迅速に加速し、滑らかにかつ迅速に減速して停止させることが必要である。特に、停止位置の制御精度は装着位置精度を左右するため、停止時の制御が重要であるが、作動部材の作動開始時の衝撃および振動の低減も部品装着機の運転騒音を低減し、寿命低下を回避するために必要である。各モータ56,62,84,94の制御はS字位置指令により行われるが、実際には、そのS字位置指令は、それらによって駆動される駆動装置の質量および構成(剛性,固有振動数等)と、作動部材およびそれと共に移動する負荷の質量および構成(剛性,固有振動数等)と、第1位置から第2位置への作動量と、作動に許容される時間である目標作動時間とを考慮して決定されるべきである。しかし、原理的には同じであるため、以下、Y軸スライド54を駆動するY軸スライド駆動装置の駆動源であるY軸モータ56の制御を代表的に説明する。
制御装置150のY軸モータ56の制御に関連する部分は、図4に示す加加速度の変化に基づいてS字位置指令を生成する。第1位置から第2位置までの移動距離が長く、加速度a,減速度−aおよび速度vがそれぞれの上限値(主として、Y軸モータ56の容量と、Y軸スライド54およびそれと共に移動するX軸スライド60,X軸スライド駆動装置,ノズル保持部72,昇降装置76,部品保持ヘッド50,回転装置78等の質量に基づいて決まる)に達する場合には、後に図7を参照しつつ説明するようにしてS字位置指令が生成されるのであるが、図4には、第1位置から第2位置までの移動距離が短く、加速度a,減速度−aおよび速度vのいずれも上限値に達することがない場合が例として図示されている。この場合の方が、本発明が有効であり、かつ、加加速度および加速度の非対称性が認識され易いため、最初に図4の場合について説明する。
いま、加速期間Taにおける加速度aの最大値をAa、減速期間Tdにおける減速度−a(正の値)の最大値をAd(正の値)で表すと、加速期間Ta中の加速度増加期間Tarにおける加加速度jはAa/Tarとなり、加速期間Ta中の加速度減少期間Tasにおける加加速度jは−Aa/Tas、減速期間Td中の加速度減少期間Tdsにおける加加速度jは−Ad/Tds、減速期間Td中の加速度増加期間Tdrにおける加加速度jはAd/Tdrとなる。そして、本実施例においては、加速期間Taが減速期間Tdより短くされるとともに、加速度aの最大値Aaが減速度−aの最大値Adより大きくされている。
なお、減速期間Tdの終了時に速度vが0であることが必要であることから、加速期間Ta中の加速度aの積分値が減速期間Td中の減速度−aの積分値により相殺されることが必要であり、したがって、加速期間Taを減速期間Tdより短くすることと、加速度aの最大値Aaを減速度−aの最大値Adより大きくすることとの一方が行われれば、他方は必然的に行われることとなる。
また、本実施例においては、加速度増加期間Tarが加速度減少期間Tasより長くされるとともに、加速度増加期間Tarにおける加加速度Aa/Tarが加速度減少期間Tasにおける加加速度の絶対値Aa/Tasより小さくされ、かつ、加速度増加期間Tdrが加速度減少期間Tdsより長くされるとともに、加速度増加期間Tdrにおける加加速度Ad/Tdrが加速度減少期間Tdsにおける加加速度の絶対値Ad/Tdsより小さくされている。
なお、加速度減少期間Tasの終了時に加速度aが0であることが必要であることから、加速度増加期間Tar中における加加速度jの積分値が加速度減少期間Tas中の加加速度jの積分値により相殺されることが必要であり、したがって、加速度増加期間Tarを加速度減少期間Tasより長くすることと、加加速度Aa/Tarを加加速度の絶対値Aa/Tasより小さくすることとの一方が行われれば、他方は必然的に行われることとなる。減速期間Tdについても同様である。
この様子を、従来の加速度増加期間Tarが加速度減少期間Tasと、また、加速度増加期間Tdrが加速度減少期間Tdsと等しくされ、加速期間Ta中においても減速期間Td中においても加加速度が対称に制御されていた場合と比較して示したのが図5である。
上記のように、加加速度Aa/Tarを加加速度の絶対値Aa/Tasより小さくすれば、Y軸スライド54の第1位置からの移動開始時における衝撃や振動を小さくすることができ、また、加加速度Ad/Tdrを加加速度の絶対値Ad/Tdsより小さくすれば、Y軸スライド54の第2位置における停止時の衝撃や振動を小さくすることができる。さらに、本実施例においては、減速度−aの最大値Adが加速度aの最大値Aaより小さくされているため、Y軸スライド54の停止時における加加速度Ad/Tdrをおよび減速度−aを一層小さくすることができ、第1位置から第2位置への移動に要する時間を延長することなく、第2位置近傍における衝撃や振動を低減させ、Y軸スライド54の第2位置における位置決め精度、ひいては吸着ノズル70の位置決め精度を向上させることができる。
なお、前記説明から明らかなように、移動時間および移動距離、ならびに加速と減速との非対称率(Ta/Td)を一定とすれば、加加速度の非対称率(Tas/Tar,Tds/Tdr)と加加速度jとの間には一定の関係があり、加加速度の非対称率を変化させることにより、加加速度jの変化率(加加速度を非対称にした場合の加加速度Aa/TarまたはAd/Tdrを、加加速度を対称にした場合の加加速度Aa/TarまたはAd/Tdrで割った値)を図6に示すように変えることができ、設計の自由度が向上する。理論的には、減速期間中の加速度増大期間を長くするほど、その期間の加加速度jを小さくすることができ、衝撃や振動の抑制に有効なのであるが、実際には、Y軸モータ56によって移動させられるものの位置決め精度、特に、回路部品30の装着精度を左右する吸着ノズル70の位置決め精度は、Y軸モータ56から吸着ノズル70までの部分の固有振動数や、非線形性の影響を受けるため、シミュレーションや実験により、適切な加加速度の非対称率を取得することが望ましい。
次に、図7を参照しつつS字位置指令の計算について説明する。なお、ここでは、第1位置から第2位置までの移動距離が長く、加速度a,減速度−aおよび速度vがそれぞれの上限値に達する場合について説明するが、上限値に達することがない場合には、加加速度jあるいは加速度aが0に保たれる期間を省けば、同様にしてS字位置指令を計算することができる。
いま、
ar:加速期間中の加速度増加期間
as:加速期間中の加速度減少期間
ds:減速期間中の加速度減少期間
dr減速期間中の加速度増加期間
c :定速移動期間
a :加速期間中の最大加速度
d :減速期間中の最大減速度
とし、計時開始時点からの実経過時間tと上記各期間の開始および終了時刻Tとをそれぞれ図7に示す符号で表すこととすれば、各期間における加加速度j1〜j7は下記の式で表され、それら加加速度を時間tについて順次積分すれば、下記の通り加速度a1〜a7、速度v1〜v7、位置p1〜p7が得られる。
1=(Aa/Tar)+0(t1−T0)
1=(Aa/Tar)(t1−T0)+0
1=(Aa/Tar)(t1−T0)2/2+0
1=(Aa/Tar)(t1−T0)3/6+0
2=0(t2−T1)
2=0(t2−T1)+AT1(=Aa)
2=AT1(t2−T1)+VT1
2=AT1(t2−T1)2/2+VT1(t2−T1)+PT1
3=(−Aa/Tas)+0(t3−T2)
3=(−Aa/Tas)(t3−T2)+AT2(=Aa)
3=(−Aa/Tas)(t3−T2)2/2+AT2(t3−T2)+VT2
3=(−Aa/Tas)(t3−T2)3/6+AT2(t3−T2)2/2+VT2(t3−T2)+PT2
4=0(t4−T3)
4=0(t4−T3)+AT3(=0)
4=AT3(t4−T3)+VT3
4=VT3(t4−T3)+PT3
5=(−Ad/Tds)+0(t5−T4)
5=(−Ad/Tds)(t5−T4)+AT4(=0)
5=(−Ad/Tds)(t5−T4)2/2+VT4
5=(−Ad/Tds)(t5−T4)3/6+VT4(t5−T4)+PT4
6=0(t6−T5)
6=0(t6−T5)+AT5(=−Ad)
6=−Ad(t6−T5)+VT5
6=−Ad(t6−T5)2/2+VT5(t6−T5)+PT5
7=(Ad/Tdr)+0(t7−T6)
7=(Ad/Tdr)(t7−T6)+AT6(=−Ad)
7=(Ad/Tdr)(t7−T6)2/2+AT6(t7−T6)+VT6
7=(Ad/Tdr)(t7−T6)3/6+AT6(t7 −T6)2/2+VT6(t7−T6)+PT6
したがって、T7−T0が第1位置から第2位置への移動時間として許容される時間である目標移動時間となり、位置p1が第1位置(移動開始位置)、位置p7が第2位置(停止位置)となるという条件を満たす各期間Tar,Tas,Tds,Tdr,Tcならびに加速期間中の最大加速度Aaおよび減速期間中の最大減速度Adを求めれば、p1〜p7の集合として本発明に従ったS字位置指令の一つを得ることができる。
本発明の有効性は実験によって確認されている。その一例を説明する。本実験は、ACサーボモータを駆動源とし、ボールねじによってスライドを直線移動させる実験装置を作成し、図8に破線で示すように、加速期間と減速期間との両方において加加速度を対称に制御する場合(従来技術と称する)と、非対称に制御する場合(本発明と称する)との比較を行ったものである。なお、本発明と従来技術とにおいて、下記の条件は共通である。
移動距離 50mm
移動時間 104.88ms
加速度最大値 2.46G
減速度最大値 2.05G
加速期間 47.67ms
減速期間 57.21ms
定速移動期間 0ms
また、本発明に特有の条件は以下の通りである。
加速期間中の加速度増大期間 8.33ms
加速期間中の加速度減少期間 6.67ms
減速期間中の加速度減少期間 8.00ms
減速期間中の加速度増大期間 10.00ms
加速期間中の加速度増大期間における加加速度 295G/s
加速期間中の加速度減少期間における加加速度の絶対値 369G/s
減速期間中の加速度減少期間における加加速度の絶対値 256G/s
減速期間中の加速度増大期間における加加速度 205G/s
上記の条件でスライドを移動させ、停止位置近傍において、スライドの変位をレーザ変位計によって測定した結果を図9に示す。図9(a)が従来技術、図9(b)が本発明の測定結果を示すが、本発明の場合においては停止位置近傍における振動の振幅が従来技術のそれの半分近くとなっており、本発明の有効性が確認された。
なお、図9(a),(b)において、位置測定値と共に記載されているものは、推力指令値と速度フィードバック値とである。実験に供した制御装置の都合で、位置指令値の代わりに推力指令値を指令入力とし、かつ、レーザ変位計の出力以外に記録が可能であった推力指令値と速度フィードバック値とを記録したためである。
以上説明した実施例においては、加速度増加期間においても加速度減少期間においても、加加速度が一定値に保たれるようにされていたが、本発明の効果を得るためには、加加速度を非対称に制御すればよく、上記実施例に限定されるものではない。例えば、加加速度が三角形の2斜辺や、三角関数曲線や、多次関数曲線等に沿って変化するようにし、その際、加速度増加期間における加加速度の積分と、加速度減少期間における加速度の積分とが相殺し合うようにすれば、本発明の効果が得られるのである。
また、加速期間と減速期間との両方において、加加速度を非対称にすることも不可欠ではなく、いずれか一方のみにおいて非対称にしてもよい。
また、前記実施例においては、部品装着機の部品保持ヘッド50を移動あるいは回転させるための駆動装置の制御に本発明が適用されていたが、他の駆動装置に適用することも可能である。例えば、あたかも前記部品保持ヘッド50の代わりに、接着剤を収容したシリンジをX軸スライド60に保持させたかの構成を有し、シリンジのノズルから接着剤を吐出させて、回路基板にスポット状に塗布する接着剤ディスペンサにおいて、シリンジを移動させたり、回転させたりする駆動装置に本発明を適用することも可能である。あるいは、前記基準マークカメラ120に基準マークを撮像させるための移動に本発明を適用することも当然可能であるし、前記基準マークカメラ120と同様な検査用カメラに、プリント配線板20に装着された回路部品30を撮像させ、部品装着状態の良否を検査する検査装置や、部品保持ヘッド50の代わりに検査プローブをX軸スライド60に保持させたかの構成を有し、検査プローブを完成したプリント配線板の所定箇所に接触させて、電気的検査を行う検査装置において、検査用カメラを移動させる駆動装置に本発明を適用することも可能である。
さらに、これら対基板作業装置のみならず、汎用のXYロボットやアーム型ロボット,工作機械等の作動装置に本発明を適用することも可能である。
本発明の一実施例である電子回路部品装着機の概略平面図である。 上記電子回路部品装着機の部品保持ヘッド周辺を示す正面図(一部断面)である。 上記電子回路部品装着機の制御装置を示すブロック図である。 上記制御装置によるY軸モータ等の制御の一例を示すグラフである。 上記Y軸モータ等の制御を、従来の制御と比較して示すグラフである。 上記制御装置による制御を説明するためのグラフである。 上記制御装置による別の制御を説明するためのグラフである。 本発明の有効性を確認するために行った実験における制御装置の制御を示すグラフである。 上記実験の結果を示すグラフであり、(a)が従来技術の実験結果を示し、(b)が本発明の実験結果を示す。 従来の制御装置による制御の一例を示すグラフである。 従来の制御装置による別の制御の例を示すグラフである。
符号の説明
10:ベース 14:基板搬送保持装置 16:装着装置 18:部品供給装置 22:基板コンベヤ 24:基板保持装置 50:部品保持ヘッド 52:XY移動装置 54:Y軸スライド 56:Y軸モータ 57:送りねじ 58:ナット 60:X軸スライド 62:X軸モータ 64,65:ガイドレール 66,67:ガイドブロック 70:吸着ノズル 72:ノズル保持部 76:昇降装置 78:回転装置 80:送りねじ 82:ナット 84:Z軸モータ 86:回転伝達装置 94:θ軸モータ 96:回転伝達装置 120:基準マークカメラ 150:制御装置 152:PU 154:ROM 156:RAM 160:コンピュータ 168:駆動回路

Claims (6)

  1. 加速度を0から増加させた後、0まで減少させて、作動速度を0から増加させ、後に、加速度を0から減少させた後、0まで増加させて、作動速度を0まで減少させ、作動部材を第1位置から第2位置へ作動させて停止させる作動制御方法において、
    前記加速度を増加させる期間である加速度増加期間と減少させる期間である加速度減少期間とにおいて加加速度を非対称に制御することを特徴とする作動制御方法。
  2. 前記加速度を0から減少させた後、0まで増加させて、作動速度を0まで減少させる期間である減速期間中において、前記加速度増加期間における加加速度の絶対値を前記加速度減少期間における加加速度の絶対値より小さく制御する請求項1に記載の作動制御方法。
  3. 前記加速度増加期間と前記加速度減少期間との各々において、前記加加速度を一定の値に保つ請求項1または2に記載の作動制御方法。
  4. 予め定められた軌跡を描いて作動する作動部材と、
    駆動源を備えて前記作動部材を駆動する駆動装置と、
    前記作動部材の加速度を0から増加させた後、0まで減少させて、作動速度を0から増加させ、後に、加速度を0から減少させた後、0まで増加させて、作動速度を0まで減少させ、作動部材を第1位置から第2位置へ作動させるように前記駆動源を制御する制御装置と
    を含む作動装置であって、
    前記制御装置が、前記作動部材の加速度を増加させる期間である加速度増加期間と減少させる期間である加速度減少期間とにおいて加加速度を非対称に制御する非対称制御部を含むことを特徴とする作動装置。
  5. 回路基板を保持する基板保持装置と、
    その基板保持装置に保持された回路基板に対して作業を行う作業ヘッドと
    その作業ヘッドと、前記基板保持装置に保持された回路基板とを相対的に移動させる相対移動装置と
    を含む対基板作業装置であって、
    前記相対移動装置が、
    前記作業ヘッドと前記基板保持装置との一方を保持して移動可能な可動部材と、
    駆動源を備えて前記可動部材を駆動する駆動装置と、
    前記可動部材の加速度を0から増加させた後、0まで減少させて、その可動部材の移動速度を0から増加させ、後に、加速度を0から減少させた後、0まで増加させて、移動速度を0まで減少させ、前記可動部材を第1位置から第2位置へ移動させるように前記駆動源を制御する制御装置であって、前記移動速度の減少期間中において、前記加速度増加期間における加加速度の絶対値を前記加速度減少期間における加加速度の絶対値より小さく制御する非対称制御部を備えたものと
    を含むことを特徴とする対回路基板作業装置。
  6. 前記作業ヘッドが、前記基板保持装置に保持された回路基板に電子回路部品を装着する装着ヘッドであり、前記相対移動装置が、(a)前記基板保持装置に保持された回路基板に平行な平面内において互いに直交するX軸およびY軸の一方に平行な方向に移動可能な第1移動部材と、(b)その第1移動部材上において前記X軸と前記Y軸との他方に平行な方向に移動可能で、前記装着ヘッドを保持する第2移動部材との少なくとも一方を前記可動部材として駆動する前記駆動装置の前記駆動源の制御を前記非対称制御部により行う請求項5に記載の対回路基板作業装置。
JP2008231047A 2008-09-09 2008-09-09 作動制御方法および対回路基板作業装置 Active JP5155785B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008231047A JP5155785B2 (ja) 2008-09-09 2008-09-09 作動制御方法および対回路基板作業装置
US12/461,816 US8244387B2 (en) 2008-09-09 2009-08-25 Operation control method, operating device, and circuit-board working apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008231047A JP5155785B2 (ja) 2008-09-09 2008-09-09 作動制御方法および対回路基板作業装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010067704A JP2010067704A (ja) 2010-03-25
JP5155785B2 true JP5155785B2 (ja) 2013-03-06

Family

ID=41799930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008231047A Active JP5155785B2 (ja) 2008-09-09 2008-09-09 作動制御方法および対回路基板作業装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8244387B2 (ja)
JP (1) JP5155785B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5897259B2 (ja) * 2011-02-02 2016-03-30 東芝機械株式会社 工作機械およびその制御方法
JP5771847B2 (ja) * 2011-09-27 2015-09-02 Jukiオートメーションシステムズ株式会社 実装装置、電子部品の実装方法、基板の製造方法及びプログラム
JP5889104B2 (ja) * 2012-05-23 2016-03-22 三菱電機株式会社 位置決め制御用指令生成装置
JP2020503204A (ja) 2016-10-18 2020-01-30 ピアジオ ファスト フォワード インク 非軸駆動および安定化システムを有する車両

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0336977A (ja) * 1989-06-30 1991-02-18 Shibaura Eng Works Co Ltd サーボモータの加減速制御方法および装置
JPH10215100A (ja) * 1997-01-28 1998-08-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子回路基板位置決め方法
US6153997A (en) * 1998-01-13 2000-11-28 Hitachi, Ltd. Disk apparatus and method of controlling disk apparatus
JP2000315106A (ja) * 1999-05-06 2000-11-14 Yaskawa Electric Corp プログラマブルコントローラ
JP2001086798A (ja) * 1999-09-16 2001-03-30 Fuji Photo Optical Co Ltd モータの制御方法及び装置
JP3681972B2 (ja) * 2000-10-18 2005-08-10 ファナック株式会社 加減速制御方法
JP4472220B2 (ja) * 2001-09-18 2010-06-02 パナソニック株式会社 モータ駆動軸の速度パターン調整方法
US7185774B2 (en) * 2002-05-08 2007-03-06 The Stanley Works Methods and apparatus for manipulation of heavy payloads with intelligent assist devices
JP2004072076A (ja) * 2002-06-10 2004-03-04 Nikon Corp 露光装置及びステージ装置、並びにデバイス製造方法
JP4340846B2 (ja) 2003-03-11 2009-10-07 株式会社安川電機 位置決め制御装置
BRPI0512549B1 (pt) * 2004-06-22 2017-10-17 Sunnen Products Company Method and equipment for the functional control of tools on grinding machines
JP4541218B2 (ja) * 2005-04-08 2010-09-08 三菱電機株式会社 指令生成装置
TWI302234B (en) * 2005-08-10 2008-10-21 Delta Electronics Inc Motion command reshaping method with analog input for position s curve
JP4913518B2 (ja) * 2006-09-28 2012-04-11 株式会社日立ハイテクインスツルメンツ 部品供給装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20100063633A1 (en) 2010-03-11
JP2010067704A (ja) 2010-03-25
US8244387B2 (en) 2012-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6008979B2 (ja) 作業機器および部品実装機
KR101429043B1 (ko) 기판 반송장치, 기판 반송방법 및 표면실장기
JPS63178596A (ja) チツプ部品装着装置
JP5155785B2 (ja) 作動制御方法および対回路基板作業装置
JP2009206399A (ja) 部品実装装置、振動制御装置及び振動制御方法
WO2019171481A1 (ja) 部品実装システム
JP6405317B2 (ja) サーボコントローラ
JP6421323B2 (ja) 部品実装装置
JP6773891B2 (ja) 部品実装機、ノズル高さ制御方法
KR20120098497A (ko) 전자부품 실장장치 및 전자부품 실장방법
JP2009231366A (ja) 表面実装機
JP6010435B2 (ja) 部品実装装置
JP4938312B2 (ja) 物品保持移載装置
KR102276898B1 (ko) 다이 본딩 장치, 및 반도체 장치의 제조 방법
WO2017037895A1 (ja) 電子部品挿入組立機
JP2018126838A (ja) 伝送装置及び作業用ロボット
JP4737205B2 (ja) 部品実装機の制御方法及び制御装置
JP2021038068A (ja) 加工システム、および物品の製造方法
JP4386391B2 (ja) 表面実装機
JP2008512864A (ja) 電気的な構成要素を準備するためのウエハテーブル及び構成要素を基板に装着するための装置
JPH09181494A (ja) チップ部品装着装置
JP3564209B2 (ja) 実装機の加速度制御方法及び同装置
WO2024057433A1 (ja) 部品実装機および部品撮像方法
WO2020039512A1 (ja) 移動体駆動制御システム
JP2008199777A (ja) マウンタのタンデム駆動装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110819

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120904

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120911

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121106

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121207

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151214

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5155785

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250