(57)【要約】【課題】目標位置に移動されて位置決めされた時点で素早く位置決め吸着動作や装着動作などの次の動作を行うことができる位置決め装置を提供する。【解決手段】サーボモータ１と、このサーボモータ１により吸着ノズル２を指示された目標位置まで移動させる位置移動手段３と、目標位置と移動速度に関する値との各パラメータを出力するパラメータ出力手段の機能を有するメインコントローラ４と、このメインコントローラ４から出力されるパラメータにより移動速度曲線を作成し、動作開始指令により位置決め動作を開始させる位置決め制御装置２０とを備え、この位置決め制御装置２０は、位置決め動作完了信号が発生する時間よりも早い時間に、位置決め動作完了時に処理する処理装置（バルブ１０、１１）の起動信号としてのタイミング信号を発生する。【選択図】        図１
2004193180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータなどのアクチュエータと、このアクチュエータにより位置決め対象体を指示された目標位置まで移動させる位置移動手段と、目標位置と移動速度に関する値との各パラメータを出力するパラメータ出力手段と、このパラメータ出力手段から出力されるパラメータにより移動速度曲線を作成し、動作開始指令により位置決め動作を開始させる位置決め制御手段とを備え、この位置決め制御手段は、位置決め動作完了信号が発生する時間よりも早い時間に、位置決め動作完了時に処理する処理装置の起動信号としてのタイミング信号を発生することを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
移動量と移動時間との比率に関するテーブルを記憶する記憶手段を設け、位置決め制御手段が、前記テーブルに基づいて、任意の速度曲線においても、位置決め動作完了時よりも早い時間にタイミング信号を発生させることを特徴とする請求項１記載の位置決め装置。
【請求項３】
位置決め制御手段は、処理装置に起動信号を出力してから実際に処理装置の処理が開始されるまでの遅れ時間分に対応する位置決め対象体の残り移動量に基づいて、位置決め動作完了時よりも早い時間にタイミング信号を発生することを特徴とする請求項１または２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の位置決め装置を有する電子部品実装機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボモータなどのアクチュエータを駆動し、ボールネジなどにより負荷の位置を制御しながら位置決めする位置決め装置および、その位置決め装置を搭載した電子部品実装機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
サーボモータなどのアクチュエータにより、ボールネジなどを備えた位置移動手段を駆動して、装着用ノズルなどの位置決め対象体の移動位置を制御しながら位置決めする位置決め装置は既に知られている（例えば特許文献１）。この位置決め装置の制御装置は、移動目標位置と最高速度と最高加速度との各パラメータにより速度曲線を作成して、位置決め制御を行う。
【０００３】
従来の位置決め装置には、図９に示すように、アクチュエータとしてのサーボモータ１と、このサーボモータ１により駆動され、位置決め対象体としての部品吸着ノズル２を移動させる位置移動手段としてのボールネジなどのメカニズム機構３と、部品吸着ノズル２を移動させる目標位置（Ｐｔ）と、その際の最高速度（Ｖ）・（最高）加速度（α）・動作開始指令（Ｃ）との各パラメータを出力するパラメータ出力手段としても機能する電子部品実装機のメインコントローラ４と、メインコントローラ４から与えられた各パラメータの指令に基づいてサーボモータ１を駆動・制御し、位置決め動作完了時に動作完了信号を出力する位置決め制御装置５とが備えられている。
【０００４】
このような位置決め装置を搭載した電子部品実装機には、部品吸着ノズル２により電子部品６を吸着・装着させるための手段が設けられている。すなわち、電子部品６を吸着する負圧を発生する真空発生器７と、圧縮空気を発生するコンプレッサ８と、空気圧を整えるレギュレータ９と、部品吸着ノズル２への真空流路をＯＮ／ＯＦＦする真空バルブ１０と、部品吸着ノズル２への圧縮空気流路をＯＮ／ＯＦＦするブローバルブ１１と、真空バルブ１０およびブローバルブ１１のＯＮ／ＯＦＦを制御するＩ／Ｏ制御装置１２とが設けられている。
【０００５】
この構成において、電子部品６の吸着および装着動作が指示されると、メインコントローラ４が位置決め制御装置５に対して、部品吸着ノズル２を、電子部品６が供給される電子部品６の吸着位置（第１目標位置）へ移動させる指令を出力し、これに伴って、サーボモータ１およびメカニズム機構３が駆動される。そして、部品吸着ノズル２が吸着位置（第１目標位置）へ移動されたことを位置決め制御装置５が検知した時点で、この位置決め制御装置５から動作完了信号がメインコントローラ４に出力される。メインコントローラ４は動作完了信号を受けて、真空バルブ１０をＯＮする指令をＩ／Ｏ制御装置１２へ出力して、電子部品６の吸着動作を行わせる。さらに、メインコントローラ４は、位置決め制御装置５に対して、部品吸着ノズル２を電子部品の装着位置（第２目標位置）へ移動させる指令を出力し、位置決め制御装置５は、サーボモータ１およびメカニズム機構３を駆動させて、位置決め対象体２を装着位置（第２目標位置）へ移動させる。そして、部品吸着ノズル２が装着位置（第２目標位置）へ移動されたことを位置決め制御装置５が検知した時点で、この位置決め制御装置５から動作完了信号がメインコントローラ４に出力される。メインコントローラ４は、位置決め制御装置５からの動作完了信号を受けて、Ｉ／Ｏ制御装置１２に対して、真空バルブ１０をＯＦＦさせるとともに、ブローバルブ１１をＯＮする指令を出力する。これにより、電子部品６が装着される。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２７７０４５７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の位置決め装置では、位置決め制御装置５により位置決め対象体である部品吸着ノズル２が目標位置に達したことを検出し、位置決め制御装置５からの動作完了信号が出力されたことをメインコントローラ４にて検知した後に、Ｉ／Ｏ制御装置１２に対して、真空バルブ１０やブローバルブ１１のＯＮ／ＯＦＦする指令を出力している（図１０参照）が、実際には、真空バルブ１０やブローバルブ１１の応答性や空圧回路の遅れにより、動作完了信号が出力された後でも、吸着動作や装着動作を開始するまでに、時間がかかってしまい、この結果、吸着動作や装着動作を行うための時間が長くなって、高速化の妨げとなっていた。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題を解決するもので、目標位置に移動されて位置決めされた時点で素早く位置決め吸着動作や装着動作などの次の動作を行うことができる位置決め装置を提供することを目標とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明の位置決め装置は、サーボモータなどのアクチュエータと、このアクチュエータにより位置決め対象体を指示された目標位置まで移動させる位置移動手段と、目標位置と移動速度に関する値との各パラメータを出力するパラメータ出力手段と、このパラメータ出力手段から出力されるパラメータにより移動速度曲線を作成し、動作開始指令により位置決め動作を開始させる位置決め制御手段とを備え、この位置決め制御手段は、位置決め動作完了信号が発生する時間よりも早い時間に、位置決め動作完了時に処理する処理装置の起動信号としてのタイミング信号を発生することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、目標位置に移動されて位置決めされた時点で素早く位置決め吸着動作や装着動作などの次の動作を行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の位置決め制御装置は、サーボモータなどのアクチュエータと、このアクチュエータにより位置決め対象体を指示された目標位置まで移動させる位置移動手段と、目標位置と移動速度に関する値との各パラメータを出力するパラメータ出力手段と、このパラメータ出力手段から出力されるパラメータにより移動速度曲線を作成し、動作開始指令により位置決め動作を開始させる位置決め制御手段とを備え、この位置決め制御手段は、位置決め動作完了信号が発生する時間よりも早い時間に、位置決め動作完了時に処理する処理装置の起動信号としてのタイミング信号を発生することを特徴とする。
【００１２】
この構成により、位置決め動作完了時よりも前に、位置決め動作完了時に処理する処理装置の起動信号としてのタイミング信号が発生されるので、位置決め動作完了時に処理装置の起動信号が発生されるものに比べて、位置決め動作完了時から実際に処理装置が起動するまでの時間を短縮することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の位置決め装置において、移動量と移動時間との比率に関するテーブルを記憶する記憶手段を設け、位置決め制御手段が、前記テーブルに基づいて、任意の速度曲線においても、位置決め動作完了時よりも早い時間にタイミング信号を発生させることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、位置決め対象体が任意の速度曲線に基づいて移動される場合でも、位置決め動作完了時から実際に処理装置が起動するまでの時間を短縮することができる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の位置決め装置において、位置決め制御手段は、処理装置に起動信号を出力してから実際に処理装置の処理が開始されるまでの遅れ時間分に対応する位置決め対象体の残り移動量に基づいて、位置決め動作完了時よりも早い時間にタイミング信号を発生することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、位置決め動作完了時に処理装置を実際に起動させることができる。
本発明の請求項４記載の電子部品実装機は、請求項１〜３の何れかに記載の位置決め装置を有することを特徴とする。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図１から図８を用いて説明する。
図１は本発明の実施の形態にかかる位置決め装置を備えた電子部品実装機のブロック図である。
【００１８】
同図に示すように、この位置決め装置には、アクチュエータとしてのサーボモータ１と、このサーボモータ１の駆動力により位置決め対象体としての部品吸着ノズル２を移動させる位置移動手段としてのボールネジなどのメカニズム機構３と、部品吸着ノズル２を移動させる目標位置Ｐｔと、その際の最高速度Ｖ・加速度α・動作開始指令Ｃｍｄとの各パラメータを出力するパラメータ出力手段としても機能する電子部品実装機のメインコントローラ４と、メインコントローラ４から与えられた各パラメータにより移動速度曲線を作成し、この移動速度曲線の指令に基づいてサーボモータ１を駆動・制御し、位置決め動作完了時に動作完了信号を出力する位置決め制御装置２０とが備えられている。
【００１９】
また、この位置決め装置を搭載した電子部品実装機には、電子部品６を吸着する負圧を発生する真空発生器７と、圧縮空気を発生するコンプレッサ８と、空気圧を整えるレギュレータ９と、部品吸着ノズル２への真空流路をＯＮ／ＯＦＦする処理装置としての真空バルブ１０と、部品吸着ノズル２への圧縮空気流路をＯＮ／ＯＦＦする処理装置としてのブローバルブ１１と、真空バルブ１０およびブローバルブ１１のＯＮ／ＯＦＦを制御するＩ／Ｏ制御装置１２とが設けられている。
【００２０】
さらに、この位置決め装置の位置決め制御装置２０には、上記機能に加えて、位置決め動作完了信号が発生する時間よりも指定時間だけ早い時間に、処理装置の起動信号としてのタイミング信号を発生させて、部品吸着ノズル２が目標位置に達した状態でその動作を開始させるべき処理装置としての真空バルブ１０およびブローバルブ１１の制御手段であるＩ／Ｏ制御装置１２に前記タイミング信号を出力する機能を有している。
【００２１】
つまり、従来の位置決め制御装置５のように、部品吸着ノズル２が目標位置に達したことを検出してから真空バルブ１０やブローバルブ１１のＯＮ／ＯＦＦする指令を出力すると、真空バルブ１０やブローバルブ１１の応答性や空圧回路の遅れにより、部品吸着ノズル２が目標位置に達しているにもかかわらず、この目標位置到達時点から吸着動作や装着動作を開始するまでに、時間がかかってしまうため、この位置決め制御装置２０では、例えば真空バルブ１０やブローバルブ１１の応答性や空圧回路の遅れに対応する時間を見積もって指定した時間だけ早めにタイミング信号を出力して、メインコントローラ４から、Ｉ／Ｏ制御装置１２から真空バルブ１０およびブローバルブ１１のＯＮ／ＯＦＦ指令を早めに出力させるようになっている。
【００２２】
この位置決め制御装置２０により行われるタイミング信号を出力する動作について図２〜図４を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、部品吸着ノズル２が目標位置に達する時から、これよりも前にタイミング信号を出力する時までさかのぼる時間をタイミング時間ｔと称し、このタイミング時間ｔとしては、例えば、真空バルブ１０やブローバルブ１１の応答性による遅れ時間や、空気回路による遅れ時間の合計時間を設定する。また、加速時および減速時の加速度αが一定であるとし、部品吸着ノズル２を移動させる速度が最高速度Ｖに達しない場合の動作開始から動作終了までの時間を動作時間２Ｔと称す。また、この場合に、目標位置Ｐｔまでの距離Ｓと、加速度αと、動作時間２Ｔの半分の時間Ｔとの関係としては、動作時間２Ｔの半分の時間Ｔだけ加速しており、時間Ｔだけ経過した際の最大速度はα×Ｔであるため、Ｓ＝α・Ｔ２であり、したがって、Ｔ＝（Ｓ／α）０．５である（図３参照）。
【００２３】
メインコントローラ４が、タイミング時間ｔおよび目標位置Ｐｔと、最高速度Ｖと、加速度αとを出力し、動作開始指令を出力すると、位置決め制御装置２０は、動作開始指令を待っている状態（図２に示すステップ＃１）から次のステップ＃２に移行し、目標位置Ｐｔまでの距離Ｓを算出するとともにタイミング時間ｔが動作時間２Ｔより小さいかどうかを判別する。
【００２４】
ステップ＃２において、タイミング時間ｔが動作時間２Ｔより大きい場合は、すぐにタイミング信号を出力し（ステップ＃３）、図３に示す式にて算出した時間（ｔ−２Ｔ）後に、最高速度Ｖと加速度αとによる位置決め動作を開始させる（ステップ＃４）。すなわち、真空バルブ１０やブローバルブ１１の応答性による遅れ時間や、空気回路による遅れ時間が、部品吸着ノズル２を移動させる時間よりも大きければ、部品吸着ノズル２を移動開始する際にすでに、Ｉ／Ｏ制御装置１２から真空バルブ１０およびブローバルブ１１のＯＮ／ＯＦＦ指令を早めに出力させても差し支えない。
【００２５】
ステップ＃２において、タイミング時間ｔが動作時間２Ｔより小さい場合は、さらにステップ＃５に進んで、タイミング時間ｔが、動作時間２Ｔの半分（Ｔ）以下かどうかを判別する。そして、まず最高速度Ｖと加速度αとによる位置決め動作を開始し（ステップ＃６、＃８）、図３に示す式にて算出された残り移動量で、タイミング信号を出力する（ステップ＃７、＃９）。すなわち、これらの場合においては、部品吸着ノズル２の移動中に、前記遅れ時間だけ、移動完了時よりも前にタイミング信号を出力する（図４（ａ）参照）。
【００２６】
また、部品吸着ノズル２の移動時に移動速度が最高速度Ｖに達する場合は、図５に示すような条件で、図４（ｂ）に示すようにタイミング信号を出力する。
これにより、図６のタイムチャートや図７の動作実施波形に示すように、位置決め動作中に、真空バルブ１０やブローバルブ１１の応答性や真空回路の遅れ時間だけ、位置決め動作完了前にＩ／Ｏ制御装置１２から真空バルブ１０およびブローバルブ１１のＯＮ／ＯＦＦ指令を指定した時間だけ早めに出力することができ、この結果、位置決め動作と吸着・装着動作を同時に終了させることができ、ひいては、高速に連続した吸着・装着動作を行うことができる。
【００２７】
また、上記構成によれば、位置決め制御手段２０により、遅れ時間分に対応する残り移動量に基づいて、位置決め動作完了時よりも早い時間にタイミング信号を発生するように構成したので、万一、タイミング信号を発生する前に、移動速度が変化するようなことがあっても、残り移動量に基づいて良好なタイミングでタイミング信号を発生することができて、速度変化の影響を最小限に抑えることができる。
【００２８】
さらに、移動量と移動時間の比率テーブルを設けてこの比率テーブルを記憶部（図示せず）に記憶させ、図８に示す式にて動作時間と残り移動量を演算することにより、任意の速度曲線においても、容易にかつ安価な制御装置で、移動量や速度・加速度によらず、位置決め動作が完了する時間より指定された時間だけ前にタイミング信号を出力することができる。
【００２９】
また、このような位置決め制御装置を高速・高精度な位置決めを必要とする電子部品実装機に設けたり、適用したりすることで、位置決め動作と吸着・装着動作を同時に終了させることができ、高速に連続した吸着・装着動作を行うことができるが、このような電子部品実装機以外のものにもこの位置決め装置を適用できることはいうまでもない。また、上記においては、位置決め動作と吸着・装着動作とが同時に終了させる場合を述べ、この場合には最も、時間の短縮を最も効果的に図ることができるが、これに限るものではなく、真空バルブ１０やブローバルブ１１の応答性や真空回路の遅れ時間よりも少ない時間でも、位置決め動作完了前にＩ／Ｏ制御装置１２から真空バルブ１０およびブローバルブ１１のＯＮ／ＯＦＦ指令を早めに出力することで、位置決め動作完了時にＯＮ／ＯＦＦ指令を出力する場合に比べて、位置決めと吸着・装着動作とのロス時間を短縮させることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、位置決め制御手段により、位置決め動作完了時よりも指定した時間だけ前に、位置決め動作完了時に処理する処理装置の起動信号としてのタイミング信号を発生するので、位置決め動作完了時に処理装置の起動信号が発生されるものに比べて、位置決め動作完了時から実際に処理装置が起動するまでのロス時間を短縮することができる。
【００３１】
また、処理装置に起動信号を出力してから実際に処理装置の処理が開始されるまでの遅れ時間分だけ、位置決め動作完了時よりも早い時間にタイミング信号を発生することにより、位置決め動作と吸着・装着動作などの処理を同時に終了させることができて、高速に連続した吸着・装着動作などを行うことができる。
【００３２】
さらに、処理装置に起動信号を出力してから実際に処理装置の処理が開始されるまでの遅れ時間に対応する位置決め対象体の残り移動量に基づいて、位置決め動作完了時よりも早い時間にタイミング信号を発生することにより、タイミング信号を発生する前に、移動速度が変化するようなことがあっても、残り移動量に基づいて良好なタイミングでタイミング信号を発生することができて、速度変化の影響を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる位置決め装置を備えた電子部品実装機のブロック図
【図２】同位置決め装置の制御動作を示すフローチャート
【図３】同位置決め装置におけるタイミング信号を出力する時（等加速度であり、速度が最大速度に達しない場合）を求める算出式を説明するための図
【図４】それぞれ、時間経過に対する速度と、各条件下でタイミング信号を出力するタイミングとを示す特性図であり、（ａ）は速度が最大速度に達しない場合、（ｂ）は速度が最大速度に達する場合を示す図
【図５】同位置決め装置におけるタイミング信号を出力する時（等加速度であり、速度が最大速度に達する場合）を求める算出式を説明するための図
【図６】同位置決め装置におけるサーボモータとバルブ（真空バルブおよびブローバルブ）の動作タイミングを示す図
【図７】同位置決め装置におけるサーボモータとバルブの動作実測波形を示す図
【図８】同位置決め装置におけるタイミング信号を出力する時（任意加速度曲線時）を求める算出式を説明するための図
【図９】従来の位置決め装置を備えた電子部品実装機のブロック図
【図１０】従来の位置決め装置におけるサーボモータとバルブ（真空バルブおよびブローバルブ）の動作タイミングを示す図
【符号の説明】
１    サーボモータ（アクチュエータ）
２    部品吸着ノズル（位置決め対象体）
３    メカニズム機構（位置移動手段）
４    メインコントローラ（パラメータ出力手段）
７    真空発生器
８    コンプレッサ
９    レギュレータ
１０    真空バルブ
１１    ブローバルブ
１２    Ｉ／Ｏ制御装置
２０    位置決め制御装置
【図１】
2004193180.tif 000003
【図２】
2004193180.tif 000004
【図３】
2004193180.tif 000005
【図４】
2004193180.tif 000006
【図５】
2004193180.tif 000007
【図６】
2004193180.tif 000008
【図７】
2004193180.tif 000009
【図８】
2004193180.tif 000010
【図９】
2004193180.tif 000011
【図１０】
2004193180.tif 000012