(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータ又はリニアサーボモータを駆動源として移動体を目標位置へ移動させるサーボ制御中にそのサーボ制御が実行不能になったときにダイナミックブレーキを作動させて制動する機能を備えた移動体駆動制御システムにおいて、
前記目標位置を設定する目標位置設定部と、
前記移動体を前記目標位置へ移動させるまでの前記移動体の加速区間の加速度、移動速度及び減速区間の減速度を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記移動体の移動限界位置に対して所定距離内の区間を、前記移動速度を所定の制限速度以下に制限する速度制限区間とし、前記目標位置設定部が前記速度制限区間内で前記移動体を前記移動限界位置の方向に移動させるように前記速度制限区間内に前記目標位置を設定した場合に前記目標位置と前記移動限界位置との間の距離Ｌblに応じて前記減速度を補正する、移動体駆動制御システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記移動限界位置における前記移動速度が所定の許容速度Ｖend となるように前記速度制限区間内の前記制限速度を前記移動限界位置に向かって低下させるように設定する、請求項１に記載の移動体駆動制御システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記速度制限区間内の前記制限速度を前記移動限界位置に向かって直線的に低下させるように設定し、前記減速度を次式により算出する、請求項２に記載の移動体駆動制御システム。
前記減速度＝２・Ｚ（Ｚ・Ｌbl＋Ｖend ）
ここで、Ｚは前記制限速度の変化特性線の傾き
Ｌblは前記目標位置と前記移動限界位置との間の距離
Ｖend は前記移動限界位置における前記許容速度
【請求項４】
前記制御部は、前記速度制限区間内で前記移動体の移動を前記移動限界位置の方向に向かって開始する場合は、移動開始後の加速により前記移動速度が前記制限速度に到達する前に加速から減速に切り替え、その減速区間内で前記移動速度の軌跡が前記制限速度の変化特性線に接するように指令速度プロファイルを補正する、請求項２又は３に記載の移動体駆動制御システム。
【請求項５】
前記速度制限区間の長さである前記所定距離は、前記ダイナミックブレーキの制動特性に基づいて設定されている、請求項１乃至４のいずれかに記載の移動体駆動制御システム。
【請求項６】
前記移動体は、部品実装機の実装ヘッドである、請求項１乃至５のいずれかに記載の移動体駆動制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、サーボモータ又はリニアサーボモータを駆動源として移動体を目標位置へ移動させるサーボ制御中にそのサーボ制御が実行不能になったときにダイナミックブレーキを作動させて制動する機能を備えた移動体駆動制御システムに関する技術を開示したものである。以下の説明で、単に「サーボモータ」という場合は、回転型のサーボモータとリニアサーボモータ（リニア型のサーボモータ）のどちらかを意味する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、サーボモータを駆動源とする移動体駆動制御システムは、特許文献１（特開２０１６−２１３９９３号公報）に記載されているように、サーボモータを駆動して移動体を目標位置へ移動させるサーボ制御中に、センサの異常や停電等が発生して、サーボ制御が実行不能になると、ダイナミックブレーキが作動してモータ巻線の端子間を短絡させることで、サーボモータを制動して移動体の移動を停止させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２１３９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、サーボモータのダイナミックブレーキによる制動力は、サーボ制御による制動力よりも小さいため、ダイナミックブレーキによる制動距離は、サーボ制御による制動距離よりも長くなる。このため、目標位置が移動体の移動限界位置（メカエンド）付近に設定されてサーボ制御が実行されている場合に、目標位置の近くでサーボ制御が実行不能になったときにダイナミックブレーキが作動しても、移動体が移動限界位置に到達するまでに十分に減速されずに移動限界位置のストッパ等に移動体が勢い良く衝突してしまい、その衝撃で駆動装置の機構が損傷する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、サーボモータ又はリニアサーボモータを駆動源として移動体を目標位置へ移動させるサーボ制御中にそのサーボ制御が実行不能になったときにダイナミックブレーキを作動させて制動する機能を備えた移動体駆動制御システムにおいて、前記目標位置を設定する目標位置設定部と、前記移動体を前記目標位置へ移動させるまでの前記移動体の加速区間の加速度、移動速度及び減速区間の減速度を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記移動体の移動限界位置に対して所定距離内の区間を、前記移動速度を所定の制限速度以下に制限する速度制限区間とし、前記目標位置設定部が前記速度制限区間内で前記移動体を前記移動限界位置の方向に移動させるように前記速度制限区間内に前記目標位置を設定した場合に前記目標位置と前記移動限界位置との間の距離Ｌblに応じて前記減速度を補正するようにしたものである。【０００６】
この場合、ダイナミックブレーキ作動時に移動体が移動限界位置のストッパ等に衝突することを防止するために、速度制限区間内の制限速度を下げ過ぎると、速度制限区間内で移動体の移動速度が遅くなり過ぎて生産性が低下する。【０００７】
その点、上記構成では、速度制限区間内で移動体を移動限界位置の方向に移動させるように速度制限区間内に目標位置が設定された場合に目標位置と移動限界位置との間の距離Ｌblに応じて減速度を補正するようにしたので、目標位置が移動限界位置に近いほど、減速度を大きくして速度制限区間内の移動体の移動速度を低下させるという制御が可能となる。このため、速度制限区間内に設定された目標位置の近くでサーボ制御が実行不能になってダイナミックブレーキが作動した場合でも、移動体が移動限界位置のストッパ等に到達するまでの短い区間で、ダイナミックブレーキにより移動体の移動速度を十分に減速することができて、移動体が移動限界位置のストッパ等に衝突する速度（衝撃力）を十分に低下させることができる。しかも、目標位置と移動限界位置との間の距離Ｌblに応じて減速度を補正するため、目標位置と移動限界位置との間の距離Ｌblに応じた適正な減速度を設定することができて、速度制限区間内の移動体の移動速度の低下を必要最小限に抑えることができ、移動速度の低下による生産性の低下を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は一実施例における部品実装機の主要部の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は部品実装機の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は速度制限区間内の制限速度と速度指令との関係を説明する図である。
【図４】図４は速度制限区間内減速度補正プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本明細書で開示する移動体駆動制御システムを部品実装機１１に搭載した一実施例を説明する。
【００１０】
まず、図１に基づいて部品実装機１１の構成を説明する。
部品実装機１１には、部品を供給する部品供給装置１２が着脱可能にセットされる。部品実装機１１にセットする部品供給装置１２は、トレイフィーダ、テープフィーダ、バルクフィーダ、スティックフィーダ等のいずれであっても良く、勿論、複数種類のフィーダを混載するようにしても良い。部品実装機１１には、回路基板（図示せず）を搬送するコンベア１３と、部品供給装置１２によって供給される部品を回路基板に実装する実装ヘッド１４（移動体）と、この実装ヘッド１４をＸ軸方向（回路基板の搬送方向）とその直角方向であるＹ軸方向に移動させる実装ヘッド移動装置１５と、交換用の吸着ノズル（図示せず）を載置するノズルステーション１６等が設けられている。
【００１１】
実装ヘッド１４には、部品供給装置１２によって供給される部品を吸着する吸着ノズル（図示せず）が交換可能に保持される。部品実装機１１には、吸着ノズルに保持した部品を下方から撮像する部品撮像用のカメラ１７が設けられ、実装ヘッド１４には、回路基板の基準位置マーク等を撮像するマーク撮像用のカメラ１８が設けられている。
【００１２】
実装ヘッド１４には、Ｚ軸モータ２２でＺ軸方向（上下方向）に駆動されるＺ軸スライド２４が設けられ、部品吸着動作時や部品実装動作時にＺ軸スライド２４の下降／上昇によって吸着ノズルが下降／上昇されるようになっている。
【００１３】
実装ヘッド移動装置１５は、Ｘ軸サーボモータ２５を駆動源とするＸ軸スライド装置２６と、Ｙ軸リニアサーボモータ２７を駆動源とするＹ軸スライド装置２８とから構成されている。Ｘ軸スライド装置２６は、Ｘ軸サーボモータ２５でＸ軸ボールねじ２９を回転させて、実装ヘッド１４が取り付けられたＸ軸スライド（図示せず）をＸ軸ガイド３０に沿ってＸ軸方向に移動させる。Ｘ軸ガイド３０は、Ｙ軸スライド装置２８のＹ軸ガイド３１にＹ軸方向にスライド可能に支持され、且つ、Ｙ軸リニアサーボモータ２７の可動子３３に取り付けられたＹ軸スライド３２に、Ｘ軸ガイド３０が連結されている。これにより、Ｙ軸リニアサーボモータ２７によってＸ軸スライド装置２６がＹ軸ガイド３１に沿ってＹ軸方向に移動されるようになっている。Ｙ軸リニアサーボモータ２７の固定子３４には、可動子３３を挟んで対向する２列の磁石の列がＹ軸方向に平行に延びるように設けられている。
【００１４】
部品実装機１１の制御装置４１は、コンピュータを主体として構成され、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力装置４２と、ＬＣＤ、ＥＬ、ＣＲＴ等の表示装置４３と、部品実装機１１の各機能の動作を制御する各種制御プログラムや後述する図４の速度制限区間内減速度補正プログラムを記憶するハードディスク装置等の記憶装置４４が接続されている。
【００１５】
部品実装機１１の制御装置４１は、稼働中（生産中）に、実装ヘッド移動装置１５のＸ軸サーボモータ２５とＹ軸リニアサーボモータ２７とＺ軸モータ２２等の動作を制御して、実装ヘッド１４を部品供給装置１２側の部品吸着位置と回路基板上の部品実装位置との間を移動させて部品吸着動作と部品実装動作を実行する。実装ヘッド移動装置１５の駆動源であるＸ軸サーボモータ２５とＹ軸リニアサーボモータ２７には、実装ヘッド１４を目標位置へ移動させるサーボ制御中にセンサの異常や停電等の何らかの原因によりサーボ制御が実行不能になったときにモータ巻線の端子間を短絡させて制動するダイナミックブレーキの機能が搭載されている。
【００１６】
部品実装機１１の制御装置４１は、実装ヘッド１４を移動させる目標位置を設定する目標位置設定部として機能すると共に、実装ヘッド１４を目標位置へ移動させるまでの加速区間の加速度、移動速度及び減速区間の減速度を制御する制御部としても機能する。部品実装機１１の制御装置４１は、図３に示すように、実装ヘッド１４の移動限界位置（メカエンド）に対して所定の制限距離内の区間を、移動速度を所定の制限速度以下に制限する速度制限区間とし、速度制限区間内で実装ヘッド１４を移動限界位置の方向に移動させるように速度制限区間内に目標位置を設定した場合に目標位置と移動限界位置との間の距離Ｌblに応じて減速度Ｂi を次の（１）式により補正するようにしている。
【００１７】
Ｂi ＝２・Ｚ（Ｚ・Ｌbl＋Ｖend ）  ……（１）
【００１８】
ここで、Ｚは速度制限区間内の制限速度の変化特性を示す直線の傾き、Ｌblは目標位置と移動限界位置との間の距離、Ｖend は移動限界位置における制限速度である許容速度である。
【００１９】
速度制限区間内に目標位置が設定された場合でも、その目標位置への実装ヘッド１４の移動方向が移動限界位置とは反対方向である場合は、実装ヘッド１４が移動限界位置のストッパ等に衝突するおそれはないため、上記（１）式による減速度の補正は行われない。
【００２０】
速度制限区間の長さ（制限距離）は、ダイナミックブレーキの制動特性に基づいて設定されている。本実施例では、速度制限区間内の制限速度は、移動限界位置における移動速度が所定の許容速度Ｖend となるように速度制限区間開始位置から移動限界位置に向かって制限速度が直線的に低下するように設定されている。また、移動限界位置における許容速度Ｖend は、実装ヘッド１４が移動限界位置のストッパ等に衝突しても、その衝撃で実装ヘッド移動装置１５の機構が損傷しない実装ヘッド１４の移動速度に設定されている。この許容速度Ｖend は、メーカー側で設定した一定値としても良いし、ユーザー側で変更できるようにしても良い。
【００２１】
更に、部品実装機１１の制御装置４１は、図３に示すように、速度制限区間内で実装ヘッド１４の移動を移動限界位置の方向に向かって開始する場合は、移動開始後の加速により実装ヘッド１４の移動速度が制限速度に到達する前に加速から減速に切り替え、その減速区間内で移動速度の軌跡が制限速度の変化特性を示す直線に接するように指令速度プロファイルを補正する。
【００２２】
ところで、速度制限区間が設けられていない従来システムでは、図３に点線で示すように、速度制限区間に相当する区間で実装ヘッド１４の移動を移動限界位置の方向に向かって開始する場合でも、その移動速度が制限速度以下に制限されず、サーボ制御による目標位置への減速停止が可能な範囲内で最大速度まで加速される。このため、最大速度付近でサーボ制御が実行不能になると、ダイナミックブレーキが作動しても、実装ヘッド１４が移動限界位置に到達するまでに十分に減速されずに移動限界位置のストッパ等に実装ヘッド１４が勢い良く衝突してしまい、その衝撃で実装ヘッド移動装置１５が損傷する可能性がある。
【００２３】
その点、本実施例では、図３に示すように、速度制限区間内で実装ヘッド１４の移動を移動限界位置の方向に向かって開始する場合は、移動開始後の加速により実装ヘッド１４の移動速度が制限速度に到達する前に加速から減速に切り替え、その減速区間内で移動速度の軌跡が制限速度の変化特性を示す直線に接するように指令速度プロファイルを補正する。これにより、速度制限区間内のどの位置でダイナミックブレーキが作動しても、実装ヘッド１４の移動速度が制限速度以下に制限され、実装ヘッド１４が移動限界位置のストッパ等に到達するまでの短い区間で、ダイナミックブレーキにより移動速度を十分に減速することができて、実装ヘッド１４が移動限界位置のストッパ等に衝突する速度（衝撃力）を十分に低下させることができる。
【００２４】
部品実装機１１の制御装置４１は、部品実装機１１の稼働中に図４の速度制限区間内減速度補正プログラムを所定周期で繰り返し実行することで、速度制限区間内で実装ヘッド１４を移動限界位置の方向に移動させるように速度制限区間内に目標位置を設定する毎に減速度を補正して指令速度プロファイルを補正する。以下、図４の速度制限区間内減速度補正プログラムの処理内容を説明する。
【００２５】
部品実装機１１の制御装置４１は、図４の速度制限区間内減速度補正プログラムを起動すると、まず、ステップ１０１で、速度制限区間内で実装ヘッド１４を移動限界位置の方向に移動させるように速度制限区間内に目標位置が設定されたか否かを判定する。例えば、目標位置が速度制限区間内ではない場合や、目標位置が速度制限区間内であっても実装ヘッド１４の移動方向が移動限界位置とは反対方向である場合は、上記ステップ１０１で、「Ｎｏ」と判定して、本プログラムを終了する。つまり、目標位置が速度制限区間内ではない場合や、目標位置が速度制限区間内であっても実装ヘッド１４の移動方向が移動限界位置とは反対方向である場合は、実装ヘッド１４が移動限界位置のストッパ等に衝突するおそれはないため、減速度の補正は行われない。
【００２６】
一方、上記ステップ１０１で、「Ｙｅｓ」と判定した場合には、サーボ制御中に何らかの原因によりサーボ制御が実行不能になると、ダイナミックブレーキが作動しても実装ヘッド１４が移動限界位置のストッパ等に衝突するおそれがあるため、ステップ１０２に進み、前記（１）式によって減速度を補正する。この後、ステップ１０３に進み、移動開始後の加速により実装ヘッド１４の移動速度が制限速度に到達する前に加速から減速に切り替え、その減速区間内で移動速度の軌跡が制限速度の変化特性を示す直線に接するように指令速度プロファイルを補正して、本プログラムを終了する。
【００２７】
ところで、ダイナミックブレーキ作動時に実装ヘッド１４が移動限界位置のストッパ等に衝突することを防止するために、速度制限区間内の制限速度を下げ過ぎると、速度制限区間内で実装ヘッド１４の移動速度が遅くなり過ぎて生産性が低下する。
【００２８】
その点、本実施例では、速度制限区間内で実装ヘッド１４を移動限界位置の方向に移動させるように速度制限区間内に目標位置が設定された場合に目標位置と移動限界位置との間の距離Ｌblに応じて減速度を補正するようにしたので、目標位置が移動限界位置に近いほど、減速度を大きくして速度制限区間内の実装ヘッド１４の移動速度を低下させるという制御が可能となる。このため、速度制限区間内に設定された目標位置の近くでサーボ制御が実行不能になってダイナミックブレーキが作動した場合でも、実装ヘッド１４が移動限界位置のストッパ等に到達するまでの短い区間で、ダイナミックブレーキにより実装ヘッド１４の移動速度を十分に減速することができて、実装ヘッド１４が移動限界位置のストッパ等に衝突する速度（衝撃力）を十分に低下させることができ、移動限界位置のストッパ等への衝突による実装ヘッド移動装置１５の損傷を防止できる。しかも、目標位置と移動限界位置との間の距離Ｌblに応じて減速度を補正するため、目標位置と移動限界位置との間の距離Ｌblに応じた適正な減速度を設定することができて、速度制限区間内の実装ヘッド１４の移動速度の低下を必要最小限に抑えることができ、移動速度の低下による生産性の低下を最小限に抑えることができる。
【００２９】
尚、本実施例では、速度制限区間内の制限速度の変化特性を直線で設定したが、２次曲線等の曲線で設定しても良い。
【００３０】
また、本実施例では、Ｘ軸サーボモータ２５とＹ軸リニアサーボモータ２７について、所定条件下で減速度を補正するようにしたが、Ｚ軸モータ２２をサーボモータ又はリニアサーボモータで構成した場合には、Ｚ軸モータ２２についても、同様の条件で減速度を補正するようにしても良い。
【００３１】
その他、本発明の適用範囲は、部品実装機１１に限定されず、部品実装基板を生産する部品実装ラインに配列した各工程の装置（半田印刷機等）に適用しても良く、更には、部品実装ライン以外の生産ラインの各工程の装置等に適用しても良く、要は、移動体をサーボモータで駆動する移動体駆動装置を搭載した装置であれば、その用途を問わず、本発明を適用して実施できる。
【００３２】
その他、本発明は、本実施例に限定されず、例えば、移動体駆動装置（実装ヘッド移動装置１５）の構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３３】
１１…部品実装機、１２…部品供給装置、１４…実装ヘッド（移動体）、１５…実装ヘッド移動装置、２５…Ｘ軸サーボモータ、２６…Ｘ軸スライド装置、２７…Ｙ軸リニアサーボモータ、２８…Ｙ軸スライド装置、４１…制御装置（目標位置設定部，制御部）
【図１】
0006937921.tif 000002
【図２】
0006937921.tif 000003
【図３】
0006937921.tif 000004
【図４】
0006937921.tif 000005