JP2010102600A - サーボシステムの停止制御方法、停止制御装置およびこれを機能液滴吐出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】サーボシステムの現在位置がインポジション幅に入ったか否かに関係なく、次動作に移行することのできるサーボシステムの停止制御方法等を提供する。
【解決手段】シーケンスコントローラ80からの指令により、移動対象物を、目標位置での偏差であるインポジション幅102に停止させるサーボシステムの停止制御方法であって、移動対象物の停止応答の過渡状態における減衰振動動作に対し、インポジション幅102を設定するインポジション幅設定工程と、設定したインポジション幅102を通過する減衰振動動作の通過回数を設定する通過回数設定工程と、通過回数をカウントする通過回数カウント工程112と、カウントした通過回数が、設定した通過回数になったときに、シーケンスコントローラ80に停止動作完了信号を出力する完了信号出力工程113と、を備えた。
【選択図】図6
【解決手段】シーケンスコントローラ80からの指令により、移動対象物を、目標位置での偏差であるインポジション幅102に停止させるサーボシステムの停止制御方法であって、移動対象物の停止応答の過渡状態における減衰振動動作に対し、インポジション幅102を設定するインポジション幅設定工程と、設定したインポジション幅102を通過する減衰振動動作の通過回数を設定する通過回数設定工程と、通過回数をカウントする通過回数カウント工程112と、カウントした通過回数が、設定した通過回数になったときに、シーケンスコントローラ80に停止動作完了信号を出力する完了信号出力工程113と、を備えた。
【選択図】図6
Description
本発明は、シーケンスコントローラからの指令により、移動対象物を、目標位置に停止させるサーボシステムの停止制御方法、停止制御装置およびこれを備えた機能液滴吐出装置に関する。
従来、第1モータの位置偏差が、予め設定された第1インポジション幅以内になった時に第2モータの次動作の指令信号を分配させ、第1モータの位置偏差が、予め設定した第2インポジション幅以内になるまで第2モータの指令信号の出力を遅延させ、第1モータの位置偏差が第2インポジション幅に入ったら遅延させていた指令信号を第2モータのサーボアンプに出力する位置制御方法が知られている(特許文献1参照)。
この位置制御方法では、第1モータの位置制御の次動作として第2モータの位置制御を行う際に、第2モータの動作の指令信号を、実際の動作タイミングよりも早く分配させ貯め込むことで、第2インポジション幅に入ったら直ちに出力し次動作に移行することができるようになっている。すなわち、第1モータによる軸動作(X軸)と、第2モータによる軸動作(Z軸)との動作開始に係る待ち時間を短縮可能となっている。
特開2002−278630号公報
この位置制御方法では、第1モータの位置制御の次動作として第2モータの位置制御を行う際に、第2モータの動作の指令信号を、実際の動作タイミングよりも早く分配させ貯め込むことで、第2インポジション幅に入ったら直ちに出力し次動作に移行することができるようになっている。すなわち、第1モータによる軸動作(X軸)と、第2モータによる軸動作(Z軸)との動作開始に係る待ち時間を短縮可能となっている。
このような位置制御方法では、第1モータによるX軸動作の停止が、一連の停止制御を開始してから、一定時間内に第2インポジション幅以内で停止することを前提にしている。かかるタイマーによる停止制御では、軸動作の停止応答の過渡状態における減衰振動動作が変化した際に、その変化に気づかず、次動作開始の遅れや、第2インポジション幅以内に入っていない状態で次動作開始が行われる等の問題があった。
本発明は、軸動作(移動対象物)の停止応答の過渡状態における減衰振動動作の変化に対応でき、遅滞なく次動作に移行することのできるサーボシステムの停止制御方法、停止制御装置およびこれを備えた機能液滴吐出装置を提供することを課題とする。
本発明のサーボシステムの停止制御方法は、シーケンスコントローラからの指令により、移動対象物を、目標位置での偏差であるインポジション幅内に停止させるサーボシステムの停止制御方法であって、移動対象物の停止応答の過渡状態における減衰振動動作に対し、インポジション幅を設定するインポジション幅設定工程と、設定したインポジション幅を通過する減衰振動動作の通過回数を設定する通過回数設定工程と、通過回数をカウントする通過回数カウント工程と、カウントした通過回数が、設定した通過回数になったときに、シーケンスコントローラに停止動作完了信号を出力する完了信号出力工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明のサーボシステムの停止制御装置は、シーケンスコントローラからの指令により、移動対象物を、目標位置での偏差であるインポジション幅内に停止させるサーボシステムの停止制御装置であって、移動対象物の停止応答の過渡状態における減衰振動動作に対し、インポジション幅を設定するインポジション幅設定手段と、設定したインポジション幅を通過する減衰振動動作の通過回数を設定する通過回数設定手段と、通過回数をカウントする通過回数カウント手段と、カウントした通過回数が、設定した通過回数になったときに、シーケンスコントローラに停止動作完了信号を出力する完了信号出力手段と、を備えたことを特徴とする。
これらの構成によれば、減衰振動動作が、設定したインポジション幅を、設定した通過回数だけ通過したことで移動対象物の停止動作完了とみなすことができる。この場、適切なインポジション幅および適切な通過回数は、予め実験的に求めておく。また、設定した通過回数以内に、設定したインポジション幅に入っていない場合、減衰振動動作(減衰率)が変化したものと認識することができる。これにより、例えば、移動対象物を移動させる駆動装置(モータ等)の経時的な特性変化等による、減衰振動動作(減衰率)の変化を把握することが容易になるため、インポジション幅と通過回数との関係を、特性変化に応じて設定変更することができる。
これらの場合、インポジション幅および通過回数は、移動対象物の移動動作毎に設定可能に構成されていることが好ましい。
この構成によれば、例えば、高精度設定や高速設定等、複数通りの停止動作設定ができるため、移動対象物の移動パターンに応じて、目標位置への位置決め精度や位置決めにかかる時間の長短を考慮した設定を行うことができる。すなわち、時間をかけても高精度な位置決めを行いたい場合には、狭いインポジション幅および多くの通過回数を設定し、他方、位置決め精度よりも停止時間の短縮を行いたい場合には、広いインポジション幅および少ない通過回数を設定する。これにより、任意の時間および精度で移動対象物の停止制御を行うことができ、各種移動パターンに対する停止制御の適正化を図ることができる。
この場合、移動対象物の停止応答における制御ゲインを設定する制御ゲイン設定工程を、更に備えることが好ましい。
また、この場合、移動対象物の停止応答における制御ゲインを設定する制御ゲイン設定手段を、更に備えたことが好ましい。
これらの構成によれば、移動対象物の停止応答感度を任意に設定することができる。これにより、移動対象物の減衰振動動作の特性を任意に変更することができる。
また、他のサーボシステムの停止制御方法は、シーケンスコントローラからの指令により、移動対象物を、目標位置での偏差であるインポジション幅内に停止させるサーボシステムの停止制御方法であって、移動対象物の停止応答の過渡状態における減衰振動動作に対し、停止動作完了のタイミングを減衰振動動作の振動回数で設定する振動回数設定工程と、減衰振動動作の振動回数をカウントする振動回数カウント工程と、カウントした振動回数が設定した振動回数になったときに、シーケンスコントローラに停止動作完了信号を出力する完了信号出力工程と、を備えたことを特徴とする。
さらに、他のサーボシステムの停止制御装置は、シーケンスコントローラからの指令により、移動対象物を、目標位置での偏差であるインポジション幅内に停止させるサーボシステムの停止制御装置であって、移動対象物の停止応答の過渡状態における減衰振動動作に対し、停止動作完了のタイミングを減衰振動動作の振動回数で設定する振動回数設定手段と、減衰振動動作の振動回数をカウントする振動回数カウント手段と、カウントした振動回数が設定した振動回数になったときに、シーケンスコントローラに停止動作完了信号を出力する完了信号出力手段と、を備えたことを特徴とする。
これらの構成によれば、減衰振動動作の振動回数をカウントするのみで移動対象物の停止動作完了とみなすことができる。例えば、移動対象物の減衰振動に現れる、正/逆(+/−)移動が切り替わった点(転換点)に基づき、停止制御を開始してから第1番目の転換点をゼロとし、第2番目以降の転換点を1ずつと数えて振動回数カウントアップして行く。ただし、転換点と転換点との時間を考慮し、所定の時間内に生じた転換点のみ有効にカウントする。なお、停止動作完了とみなせる振動回数は、予め実験的に求めておく。
また、設定した振動回数の大小により、目標位置への位置決め精度の高低を設定することができる。すなわち、時間をかけても高精度な位置決めを行いたい場合には、多くの振動回数を設定し、他方、短時間で所定の精度で位置決めを行いたい場合には、少ない振動回数を設定する。これにより、任意の時間および精度で移動対象物の停止制御を行うことができ、各種移動パターンに対する停止制御の適正化を図ることができる。
また、設定した振動回数の大小により、目標位置への位置決め精度の高低を設定することができる。すなわち、時間をかけても高精度な位置決めを行いたい場合には、多くの振動回数を設定し、他方、短時間で所定の精度で位置決めを行いたい場合には、少ない振動回数を設定する。これにより、任意の時間および精度で移動対象物の停止制御を行うことができ、各種移動パターンに対する停止制御の適正化を図ることができる。
この場合、移動対象物が複数の移動軸によりそれぞれ移動自在に構成されると共に、複数の移動軸が複数のサーボシステムにより駆動され、各サーボシステムが、それぞれインポジション幅設定手段、通過回数設定手段、通過回数カウント手段および完了信号出力手段を備えることが好ましい。
この構成によれば、各移動軸のサーボシステムに対し、それぞれ個別のパラメータ(インポジション幅や通過回数等)を設定することができるため、各々の移動軸を個別に制御することができる。これにより、各移動軸の移動特性に応じた位置決め等の停止制御を行うことができる。
本発明の機能液滴吐出装置は、ワークがセットされたセットステージを移動させてワークのアライメントを行った後、セットステージを介してワークを移動させながら、機能液滴吐出ヘッドから機能液滴を吐出させてワークに描画を行う機能液滴吐出装置であって、セットステージを支持すると共にセットステージをθ軸方向に移動自在に構成したθ軸テーブル本体、およびθ軸テーブル本体を駆動するθ軸サーボシステムから成るθ軸移動テーブルと、θ軸テーブル本体を支持すると共にθ軸テーブル本体を介してセットステージをY軸方向に移動自在に構成したY軸テーブル本体、およびY軸テーブル本体を駆動するY軸サーボシステムから成るY軸移動テーブルと、Y軸テーブル本体を支持すると共にθ軸テーブル本体およびY軸テーブル本体を介してセットステージをX軸方向に移動自在に構成したX軸テーブル本体、およびX軸テーブル本体を駆動するX軸サーボシステムから成るX軸移動テーブルと、θ軸サーボシステム、Y軸サーボシステムおよびX軸サーボシステムを統括制御するシーケンスコントローラと、セットステージを移動対象物とし、θ軸テーブル本体、Y軸テーブル本体およびX軸テーブル本体を複数の移動軸とし、θ軸サーボシステム、Y軸サーボシステムおよびX軸サーボシステムを複数のサーボシステムとする、上記したサーボシステムの停止制御装置と、を備えたことを特徴とする。
この場合、停止制御装置は、ワークのアライメントを行うときには、θ軸サーボシステム、Y軸サーボシステムおよびX軸サーボシステムを駆動し、ワークに描画を行なうときには、X軸サーボシステムのみを駆動することが好ましい。
これらの構成によれば、各移動軸(X・Y・θ)のサーボシステムに対し、それぞれ個別に停止制御を行うことができる。これにより、ワークを任意の位置に精度良く位置決めすることができる。
また、例えば、アライメント処理時には高精度設定、描画処理時には高速設定に設定する等、2通りの停止動作設定ができるため、アライメント処理と描画処理とで、個別に適正な停止動作制御を行うことができる。
また、例えば、アライメント処理時には高精度設定、描画処理時には高速設定に設定する等、2通りの停止動作設定ができるため、アライメント処理と描画処理とで、個別に適正な停止動作制御を行うことができる。
以下、添付の図面を参照して、本発明のサーボシステムの停止制御装置を適用した液滴吐出装置について説明する(第1実施形態)。この液滴吐出装置は、フラットパネルディスプレイの製造ラインに組み込まれており、例えば、特殊なインクや発光性の樹脂液である機能液を導入した機能液滴吐出ヘッドを用い、有機EL装置の各画素となる発光層やカラーフィルタのフィルタエレメント等を成膜するものである。
図1ないし図3に示すように、液滴吐出装置1は、X軸支持ベース21(石定盤)上に配設され、主走査方向となるX軸方向に延在してワークWをX軸方向に移動させるX軸メインテーブル2と、複数本の支柱11を介してX軸メインテーブル2を跨ぐように架け渡された一対のY軸支持ベース3a上に配設され、副走査方向となるY軸方向に延在するY軸メインテーブル3と、Y軸メインテーブル3に移動自在に吊設され、複数(12個)の機能液滴吐出ヘッド31が搭載された13個のキャリッジユニット4と、から構成されている。さらに、液滴吐出装置1は、これらの装置を、温度および湿度が管理された雰囲気内に収容するチャンバ5と、チャンバ5を貫通して機能液滴吐出ヘッド31に機能液を供給する機能液供給装置6と、装置全体を統括制御する制御装置78と、を備えている。チャンバ5の側壁の一部には、機能液供給装置6の主体を為すメインタンク6a等を収納するためのタンクキャビネット50が設けられている。液滴吐出装置1は、X軸メインテーブル2およびY軸メインテーブル3の駆動と同期して機能液滴吐出ヘッド31を吐出駆動させることにより、機能液供給装置6から供給された機能液を吐出させ、ワークWに所定の描画パターンが描画される。
また、液滴吐出装置1は、フラッシングユニット15、吸引ユニット16、ワイピングユニット17、吐出性能検査ユニット18から成るメンテナンス装置7が設けられており、各ユニットを機能液滴吐出ヘッド31の保守に供して、機能液滴吐出ヘッド31の機能維持・機能回復を図るようになっている。本実施形態の液滴吐出装置1では、X軸メインテーブル2とY軸メインテーブル3とが交わる部分にキャリッジユニット4を臨ませてワークWの描画を行い、Y軸メインテーブル3とメンテナンス装置7(吸引ユニット16、ワイピングユニット17)が交わる部分にキャリッジユニット4を臨ませて、機能液滴吐出ヘッド31の機能維持・機能回復を行う。
フラッシングユニット15は、描画前フラッシングユニット15aと定期フラッシングユニット15bとから成り、描画前フラッシングユニット15aは描画処理直前に機能液滴吐出ヘッド31からの捨て吐出を受け、定期フラッシングユニット15bはワークWの載せ替え時等の非描画処理時に行われる機能液滴吐出ヘッド31の捨て吐出を受ける。吸引ユニット16は、13台のキャップユニット160を有し、各機能液滴吐出ヘッド31の吐出ノズル37から機能液を強制的に吸引すると共に、キャッピングを行う。ワイピングユニット17は、吸引後の機能液滴吐出ヘッド31のノズル面を拭取る。吐出性能検査ユニット18は、機能液滴吐出ヘッド31からの吐出の有無および飛行曲りを検査すると共に、機能液滴の着弾ドットの直径から吐出量(重量)を測定する。
Y軸メインテーブル3は、13個のキャリッジユニット4をそれぞれ吊設した13個のブリッジプレート3bと、13個のブリッジプレート3bを両持ちで支持する13組のY軸メインスライダ(図示省略)と、一対のY軸支持ベース3a上に設置され、ブリッジプレート3bをY軸方向に移動させる一対のY軸メインリニアモータ(図示省略)と、を備えている。また、Y軸メインテーブル3は、各キャリッジユニット4を介して描画時に機能液滴吐出ヘッド31を副走査するほか、機能液滴吐出ヘッド31を吸引ユニット16およびワイピングユニット17に臨ませる。この場合、各キャリッジユニット4を独立させて個別に移動させることも可能であるし、13個のキャリッジユニット4を一体として移動させることも可能である。
各キャリッジユニット4は、R・G・B・C・M・Yの6色、各2個(計12個)の機能液滴吐出ヘッド31と、12個の機能液滴吐出ヘッド31を6個ずつ2群に分けて支持するヘッドプレート4aから成るヘッドユニット4bと、を備えている(図4(a)参照)。また、各キャリッジユニット4は、ヘッドユニット4bをθ補正(θ回転)可能に支持するθ回転機構4cと、θ回転機構4cを介して、ヘッドユニット4bをブリッジプレート3bに支持させる吊設部材4dと、を備えている。加えて、各キャリッジユニット4は、その上部にサブタンク6bが配設されており(実際には、ブリッジプレート3b上に配設)、このサブタンク6bから自然水頭を利用し、かつ圧力調整弁(図示省略)を介して各機能液滴吐出ヘッド31に機能液が供給されるようになっている。
図4(b)に示すように、機能液滴吐出ヘッド31は、いわゆる2連のインクジェットヘッドであり、2連の接続針35を有する機能液導入部32と、ヘッド基板33を介して機能液導入部32の下方に連なり機能液滴を吐出するヘッド本体34と、を備えている。そして、ヘッド本体34のノズルプレート36には、多数の吐出ノズル37が、相互に平行、且つ半ノズルピッチ位置ズレして列設されている。
ここで、図2および図3を参照して、上記したX軸メインテーブル2について詳細に説明する。X軸メインテーブル2は、ワークWを吸着セットするセットステージ22と、セットステージ22をθ軸方向に移動自在に支持するθ軸移動テーブル23と、セットステージ22をY軸方向に移動自在に支持するY軸サブテーブル24と、セットステージ22をX軸方向に移動自在に支持するX軸サブテーブル25と、定期フラッシングユニット15bおよび吐出性能検査ユニット18をX軸方向にスライド自在に支持するX軸保守スライダ26と、から構成されている。
図5に示すように、セットステージ22は、厚板状の石定盤で構成され、平面視略正方形に形成されており、その表面には、ワークWを吸引するための吸引溝27が複数形成されている。各吸引溝27には、エジェクタ等の吸引手段(図示省略)に連なる吸引孔(図示省略)が貫通形成されており、この吸引溝27を介して、ワークWに十分な吸引力を作用させることができるようになっている。
また、セットステージ22は、描画前フラッシングユニット15aを支持しており、セットステージ22のY軸方向と平行な一対の辺には、描画直前に描画のために移動を開始した機能液滴吐出ヘッド31からの捨て吐出(描画前フラッシング)を受ける一対の描画前フラッシングボックス15cが添設されている。
また、セットステージ22は、描画前フラッシングユニット15aを支持しており、セットステージ22のY軸方向と平行な一対の辺には、描画直前に描画のために移動を開始した機能液滴吐出ヘッド31からの捨て吐出(描画前フラッシング)を受ける一対の描画前フラッシングボックス15cが添設されている。
なお、図2における図示上側の位置が、ワークWのアライメント位置(給除材位置)となっており、未処理のワークWをセットステージ22に給材するときや、処理済のワークWを除材するときには、セットステージ22をこの位置まで移動させるようになっている。そして、図外のロボットアームにより、セットステージ22に対するワークWの給除材が行われる。また、図3における符号12は、ワークWの位置認識を行うためのワークアライメントカメラ12であり、ワークアライメントカメラ12の撮像結果に基づいて、θ軸移動リニアモータ45,Y軸サブリニアモータ55およびX軸移動リニアモータ65(いずれも後述)を駆動し、X軸方向、Y軸方向およびθ軸方向の補正が行われる(アライメント処理)。
θ軸移動テーブル23は、セットステージ22を支持すると共にセットステージ22をθ軸方向に移動自在に構成したθ軸テーブル本体41と、θ軸テーブル本体41を駆動するθ軸サーボシステム42と、から構成されている。θ軸テーブル本体41は、セットステージ22を支持するθ軸可動部材43と、θ軸可動部材43を回動自在に支持するθ軸ベース部材44と、から構成されている。
θ軸サーボシステム42は、θ軸可動部材43とθ軸ベース部材44との間に配設され、θ軸可動部材43を回動させるθ軸移動リニアモータ45と、θ軸移動リニアモータ45の駆動トルクを制御するθ軸サーボドライバ46と、θ軸移動リニアモータ45と対称位置に組み込まれたθ軸エンコーダ47と、から構成されている(図6参照)。
Y軸サブテーブル24(Y軸移動テーブル)は、θ軸テーブル本体41を支持すると共にθ軸テーブル本体41を介してセットステージ22をY軸方向に移動自在に構成したY軸テーブル本体51と、Y軸テーブル本体51を駆動するY軸サーボシステム52と、から構成されている。Y軸テーブル本体51は、θ軸ベース部材44を支持するY軸可動部材53と、Y軸可動部材53をY軸方向に移動自在に支持するY軸ベース部材54と、から構成されている。
Y軸サーボシステム52は、Y軸可動部材53とY軸ベース部材54との間に配設され、Y軸可動部材53をY軸方向に移動させるY軸サブリニアモータ55と、Y軸サブリニアモータ55の駆動トルクを制御するY軸サーボドライバ56と、Y軸サブリニアモータ55と並行位置に組み込まれたY軸エンコーダ57と、から構成されている(図6参照)。
X軸サブテーブル25(X軸移動テーブル)は、Y軸テーブル本体51を支持すると共にθ軸テーブル本体41およびY軸テーブル本体51を介してセットステージ22をX軸方向に移動自在に構成したX軸テーブル本体61と、X軸テーブル本体61を駆動するX軸サーボシステム62と、から構成されている。X軸テーブル本体61は、Y軸ベース部材54を支持するX軸可動部材63と、X軸可動部材63をX軸方向に移動自在に支持するX軸ベース部材64と、から構成されている。
X軸サーボシステム62は、X軸可動部材63とX軸ベース部材64との間に配設され、X軸可動部材63をX軸方向に移動させるX軸移動リニアモータ65と、X軸移動リニアモータ65の駆動トルクを制御するX軸サーボドライバ66と、X軸移動リニアモータ65と並行位置に組み込まれたX軸エンコーダ67と、から構成されている(図6参照)。
なお、θ軸エンコーダ47、Y軸エンコーダ57およびX軸エンコーダ67は、それぞれ、ガラススケールと、ガラススケールを読み取るセンサ(いずれも図示省略)からの信号により駆動制御されるようになっている。
次に、図6を参照して、液滴吐出装置1の主制御系について説明する。液滴吐出装置1は、ヘッドユニット4b(機能液滴吐出ヘッド31)を有する液滴吐出部71と、X軸メインテーブル2を有し、ワークWを各軸方向(X・Y・θ)へ移動させるためのワーク移動部72と、Y軸メインテーブル3を有し、ヘッドユニット4bをY軸方向へ移動させるヘッド移動部73と、メンテナンス装置7の各ユニットを有するメンテナンス部74と、機能液供給装置6を有し、機能液滴吐出ヘッド31に機能液を供給する機能液供給部75と、各種センサを有し、各種検出を行う検出部76と、各部を駆動制御する各種ドライバを有する駆動部77と、各部に接続され、液滴吐出装置1全体の制御を行う制御部(制御装置78)と、を備えている。
制御部(制御装置78)は、アライメント処理時や描画処理時の動作手順を制御するシーケンスコントローラ80と、シーケンスコントローラ80からの動作指示を受け、各リニアモータ45,55,65の位置決め制御を統括する停止制御装置90と、から構成されている。
ここで、各リニアモータ45,55,65の位置決めとは、ワークWをセットしたセットステージ22を停止目標位置101との偏差であるインポジション幅102内へ移動させ、停止動作完了となることを指す。この位置決めの精度は、液滴吐出装置1で実施する処理の種類により異なり、例えば、アライメント処理時には、非常に高い位置決め精度が必要であるが、描画処理時には、アライメント処理時ほどの高い位置決め精度を必要としていない。一般的に、高精度な位置決め制御を行うと停止動作完了までに時間がかかるため、各種処理に応じて位置決め精度を変更することで、位置決め動作に伴う時間を適正化する必要性がある。そこで、本実施形態に係る制御装置78では、位置決め精度に関わる設定値(パラメータ)を、ユーザがシーケンスコントローラ80から任意に変更することができるようになっている。
シーケンスコントローラ80は、パーソナルコンピュータ(PC)で構成されており、キーボード等の入力手段を用いてユーザからの各種パラメータの入力を受けると共に、モニタ等の出力手段により液滴吐出装置1の状態をユーザに提示する(図1参照)。
シーケンスコントローラ80には、各手段を接続するためのインタフェース81と、一時的に記憶可能な記憶領域を有し、制御処理のための作業領域として使用されるRAM82と、各種記憶領域を有し、制御プログラムや制御データを記憶するROM83と、ワークWに所定の描画パターンを描画するための描画データや、各手段からの各種データ等を記憶すると共に、各種データを処理するためのプログラム等を記憶するハードディスク84と、ROM83やハードディスク84に記憶されたプログラム等に従い、各種データを演算処理するCPU86と、これらを互いに接続するバス85と、が備えられている。
シーケンスコントローラ80には、各手段を接続するためのインタフェース81と、一時的に記憶可能な記憶領域を有し、制御処理のための作業領域として使用されるRAM82と、各種記憶領域を有し、制御プログラムや制御データを記憶するROM83と、ワークWに所定の描画パターンを描画するための描画データや、各手段からの各種データ等を記憶すると共に、各種データを処理するためのプログラム等を記憶するハードディスク84と、ROM83やハードディスク84に記憶されたプログラム等に従い、各種データを演算処理するCPU86と、これらを互いに接続するバス85と、が備えられている。
そして、シーケンスコントローラ80は、各手段からの各種データを、インタフェース81を介して入力すると共に、ハードディスク84に記憶された(または、CD−ROMドライブ等により順次読み出される)プログラムに従ってCPU86に演算処理させ、その処理結果を、駆動部77(各種ドライバ)を介して各手段に出力する。これにより、装置全体が制御され、液滴吐出装置1の各種処理が行われる。
停止制御装置90は、シーケンスコントローラ80のインタフェース81を介して接続され、シーケンスコントローラ80からの指令によりセットステージ22の停止目標位置101への位置決めを行う。この位置決めは、θ軸エンコーダ47、Y軸エンコーダ57およびX軸エンコーダ67からの情報を基に、ヘッド移動ドライバ79、θ軸サーボドライバ46、Y軸サーボドライバ56およびX軸サーボドライバ66を制御して、Y軸メインリニアモータ(Y軸メインテーブル3)、θ軸移動リニアモータ45、Y軸サブリニアモータ55およびX軸移動リニアモータ65を駆動制御(フルクローズ制御)する。なお、各リニアモータ45,55,65の駆動制御は、3軸(X・Y・θ)を同時に駆動してもよいし、1軸ずつ個別に駆動してもよい。
停止制御装置90は、各サーボドライバ46,56,66および各エンコーダ47,57,67を接続するための停止制御インタフェース91と、シーケンスコントローラ80から入力された各種パラメータを一時的に記憶可能な記憶領域を有し、制御処理のための作業領域として使用される停止制御RAM92と、各種記憶領域を有し、制御プログラムや制御データを記憶する停止制御ROM93と、停止制御ROM93に記憶されたプログラム等に従い、各種データを演算処理する停止制御CPU94と、これらを互いに接続する停止制御バス95と、が備えられている。
図7(a)に示すように、停止制御RAM92には、セットステージ22の停止目標位置101と、セットステージ22の停止応答の過渡状態における減衰振動動作の停止目標位置101との偏差であるインポジション幅102と、設定したインポジション幅102を通過する減衰振動動作の通過回数値103と、セットステージ22の停止応答における制御ゲイン104と、通過回数をカウントした値を保持するカウンタ105と、が一時的に記憶保持される。なお、本実施形態では、θ軸サーボドライバ46、Y軸サーボドライバ56およびX軸サーボドライバ66に対する制御用のパラメータのみを設定しているが、ヘッドユニット4bをY軸方向へ移動させるヘッド移動部73(ヘッド移動ドライバ79)に対する制御用のパラメータを設定してもかまわない。
本実施形態では、各パラメータ(カウンタ105を除く)を、それぞれ異なる2通りのパラメータを設定することができるようになっている。これにより、例えば、高精度設定(パラメータ(1))と高速設定(パラメータ(2))との2通りの停止動作設定ができるため、移動対象物の移動パターンに応じて、目標位置への位置決め精度や位置決めにかかる時間の高低を設定することができる。なお、各パラメータの設定可能な数は、任意であり、これらの各パラメータは、ユーザがシーケンスコントローラ80のキーボード等の入力手段を用いて任意の値を入力する。また、請求項にいう「インポジション幅設定手段」、「通過回数設定手段」および「制御ゲイン設定手段」とは、停止制御RAM92を指す。
なお、図7(b)に示すように、各移動軸(X・Y・θ)に対し、個別のパラメータを設定するようにしてもよい。各サーボシステム42,52,62に対し、それぞれ個別のパラメータ(インポジション幅102や通過回数値103等)を設定することができるため、各サーボシステム42,52,62を個別に制御することができる。これにより、各移動軸の移動特性に応じた位置決めを行うことができる。
停止応答の過渡状態における減衰振動動作時には、各リニアモータ45,55,65(セットステージ22)の位置は、停止目標位置101を中心として、正/負(+/−)の両方向に振動しており、インポジション幅102は、停止目標位置101を中心とした正または負の位置偏差の絶対値を設定する。
通過回数値103には、停止動作完了(現在位置がインポジション幅102以内に入った)とみなすことのできる通過回数を設定する。インポジション幅102の通過とは、セットステージ22の現在位置が、設定したインポジション幅102の正/負を越えた(通過)場合をいい、これを1回と数えて、カウンタ105に加算(インクリメント)して行く。
また、制御ゲイン104を設定することで、セットステージ22(ワークW)の停止応答感度を任意に設定することができため、減衰振動動作の特性を任意に変更することができる。
なお、適切なインポジション幅102および適切な通過回数値103は、予め実験的に求めておく。
通過回数値103には、停止動作完了(現在位置がインポジション幅102以内に入った)とみなすことのできる通過回数を設定する。インポジション幅102の通過とは、セットステージ22の現在位置が、設定したインポジション幅102の正/負を越えた(通過)場合をいい、これを1回と数えて、カウンタ105に加算(インクリメント)して行く。
また、制御ゲイン104を設定することで、セットステージ22(ワークW)の停止応答感度を任意に設定することができため、減衰振動動作の特性を任意に変更することができる。
なお、適切なインポジション幅102および適切な通過回数値103は、予め実験的に求めておく。
停止制御ROM93には、プログラムやデータ等が記憶されており、これらのプログラム等に従い、停止制御CPU94は、設定したインポジション幅102の通過回数のカウント処理や、シーケンスコントローラ80への停止動作完了信号を出力等、各種の演算処理を行う。なお、請求項にいう、「通過回数カウント手段」および「完了信号出力手段」とは、停止制御ROM93に記憶されたプログラム等を指す。
ここで、図8を参照して、2つ(高精度設定および高速設定)のパラメータ設定例について説明する。この例では、高精度設定のパラメータとして、インポジション幅102を1.5μm、通過回数値103を16回、と設定し、他方、高速設定のパラメータとして、インポジション幅102を3.5μm、通過回数値103を2回、と設定した。この場合、高精度設定では、カウンタ105の値が通過回数値103(16回)と同値になった場合に、停止動作完了信号が発せられる(図8(a)参照)。同様に、高速設定では、カウンタ105の値が2回となった場合に、停止動作完了信号が発せられる(図8(b)参照)。この例では、高精度設定時では、約20msecで停止動作完了となり、高速設定時には、約5msecで停止動作完了となる。このように、減衰振動動作が、設定したインポジション幅102を、設定した通過回数値103だけ通過したことでセットステージ22の停止動作完了とみなすことができる。
以上のように、セットステージ22の移動パターン(高精度設定や高速設定等)に応じて、目標位置への位置決め精度の高低を設定することができる。すなわち、設定したインポジション幅102および通過回数値103の大小により、目標位置への位置決め精度の高低を設定することができる。すなわち、時間をかけても高精度な位置決めを行いたい場合には、狭いインポジション幅102および多くの通過回数値103を設定し、他方、短時間で所定の精度で位置決めを行いたい場合には、広いインポジション幅102および少ない通過回数値103を設定する。これにより、任意の時間および精度で移動対象物の停止制御を行うことができ、各リニアモータ45,55,65の位置決め動作に伴う時間を適正化することができる。
上記の例では、セットステージ22は、設定した通過回数内でインポジション幅102内に入っているが、設定した通過回数値103に達することなくインポジション幅102内に入った場合には、停止制御装置90からシーケンスコントローラ80に対し停止動作完了信号が出力される。設定した通過回数値103に達することなく停止動作完了の通知がなされた場合、インポジション幅102に対して、通過回数値103が大きすぎる、つまり、設定時から減衰振動動作(減衰率)が変化したものと認識することができる。これにより、例えば、ワークWを移動させる各サーボシステム42,52,62の経時的な特性変化等による、減衰振動動作(減衰率)の変化を把握することが容易になるため、インポジション幅102と通過回数値103との関係を、特性変化に応じて見直し、設定変更することができる。
同様に、通過回数値103に達した時にインポジション幅102内に入っていない場合にも、ユーザはその状態を把握することができるため、インポジション幅102および通過回数値103の設定を見直し、設定変更することができる。
なお、上記の例では、設定した通過回数になると共に、インポジション幅102内にも入っているが、この場合は、通過回数値103だけ通過したことを基にして停止動作完了信号が発せられる。
同様に、通過回数値103に達した時にインポジション幅102内に入っていない場合にも、ユーザはその状態を把握することができるため、インポジション幅102および通過回数値103の設定を見直し、設定変更することができる。
なお、上記の例では、設定した通過回数になると共に、インポジション幅102内にも入っているが、この場合は、通過回数値103だけ通過したことを基にして停止動作完了信号が発せられる。
次に、図9を参照して、停止制御装置90を用いた各サーボシステム42,52,62の停止制御方法について説明する。ここでは、例として、未処理のワークWをセットステージ22に導入した後、アライメント処理を経て、ワークWに対する機能液滴吐出ヘッド31による描画処理に至る一連の動作について説明する。
この停止制御方法は、各パラメータを入力(設定)するパラメータ設定工程111と、減衰振動動作時の位置がインポジション幅102を通過した回数をカウントする通過回数カウント工程112と、シーケンスコントローラ80に対し停止動作完了信号を出力する完了信号出力工程113と、に大別される。
この停止制御方法は、各パラメータを入力(設定)するパラメータ設定工程111と、減衰振動動作時の位置がインポジション幅102を通過した回数をカウントする通過回数カウント工程112と、シーケンスコントローラ80に対し停止動作完了信号を出力する完了信号出力工程113と、に大別される。
先ず、ユーザは、インポジション幅102、通過回数値103および制御ゲイン104の入力(設定)を行う(パラメータ設定工程111)。本実施形態では、アライメント処理用のパラメータ(高精度設定)と、描画処理用のパラメータ(高速設定)と、2種類の異なる動作特性の設定を行っている。具体的には、高精度設定として、インポジション幅102=1μm、通過回数値103=100回、制御ゲイン104=低、を設定し、他方、高速設定として、インポジション幅102=10μm、通過回数値103=1回、制御ゲイン104=高、を設定している。つまり、上述したように、描画処理時と比べて、アライメント処理時には、非常に高い位置決め精度が必要であり、且つ微小な移動距離で足りるため、インポジション幅102を狭く、通過回数値103を多く且つ制御ゲイン104を低く設定している。このように、2通りの停止動作設定ができるため、アライメント処理と描画処理とで、個別に適正な停止動作制御を行うことができる。なお、請求項にいう「インポジション幅設定工程」、「通過回数設定工程」および「制御ゲイン設定工程」とは、パラメータ設定工程111を指す。
各種パラメータの設定が終了すると、ワークWがセットステージ22上に給材され、シーケンスコントローラ80は、ワークアライメントカメラ12の撮像結果に基づいて、X軸方向、Y軸方向およびθ軸方向の位置補正量を算出する。
そして、シーケンスコントローラ80から停止制御装置90にアライメント処理用(高精度設定)の各パラメータが送信されると共に、アライメント処理の指令がなされる。停止制御装置90は、算出された位置補正量に応じて、各サーボドライバ46,56,66を介して各リニアモータ45,55,65を駆動する(アライメント処理)。そして、アライメント処理用の各パラメータに基づき、減衰振動している各リニアモータ45,55,65の上述した通過回数をカウントする(通過回数カウント工程112)。
そして、シーケンスコントローラ80から停止制御装置90にアライメント処理用(高精度設定)の各パラメータが送信されると共に、アライメント処理の指令がなされる。停止制御装置90は、算出された位置補正量に応じて、各サーボドライバ46,56,66を介して各リニアモータ45,55,65を駆動する(アライメント処理)。そして、アライメント処理用の各パラメータに基づき、減衰振動している各リニアモータ45,55,65の上述した通過回数をカウントする(通過回数カウント工程112)。
カウンタ105の値が、設定した通過回数値103と同値になった場合(または、設定した通過回数値103に達することなく停止動作完了の通知があった場合)に、アライメント処理が終了したとみなし、停止制御装置90からシーケンスコントローラ80に対し停止動作完了信号が出力される(完了信号出力工程113)。
そして、カウンタ105がリセットされ、シーケンスコントローラ80から停止制御装置90に描画処理用(高速設定)の各パラメータが送られると共に、その他、各手段に描画処理の指令がなされる。停止制御装置90は、今度は描画処理用の各パラメータに基づき、アライメント処理時と同様に、X軸サーボドライバ66を介してX軸移動リニアモータ65を駆動し、ワークWの往動および復動の停止位置を制御する(図2において下方が往動、上方が復動)。なお、描画処理時には、X軸サーボシステム62のみが駆動制御される。
一連の描画処理が終了するとアライメント位置(給除材位置)においてワークWが除材される。
一連の描画処理が終了するとアライメント位置(給除材位置)においてワークWが除材される。
以上の構成によれば、減衰振動動作が、設定したインポジション幅102を、設定した通過回数だけ通過したことでセットステージ22の停止動作完了とみなすことができる。また、設定した通過回数以内に、設定したインポジション幅102に入っていない場合、減衰振動動作(減衰率)が変化したものと認識することができ、インポジション幅102と通過回数との関係を、特性変化に応じて設定変更することができる。さらに、設定したインポジション幅102および通過回数値103の大小により、目標位置への位置決め精度の高低を設定することができ、位置決め動作に伴う時間を適正化することができる。
次に、第2実施形態に係る停止制御装置90について説明する。なお、以下、第1実施形態の停止制御装置90と異なる構成についてのみ説明する。
図10(a)に示すように、第2実施形態では、第1実施形態の停止制御RAM92において、インポジション幅102の設定を省略し、且つ通過回数値103に代えてセットステージ22の停止応答の過渡状態における減衰振動動作の振動回数値109を設定するようになっている。また、カウンタ105は、カウントした振動回数を保持する。
振動回数は、例えば、各サーボドライバ46,56,66から取得した各リニアモータ45,55,65の減衰振動に現れる、正/逆(+/−)移動が切り替わった点(転換点)に基づき、停止制御を開始してから第1番目の転換点をゼロとし、第2番目以降の転換点を1ずつと数えてカウンタ105をインクリメントして行く(図10(b)のAおよびB)。ただし、転換点と転換点との時間を考慮し、所定の時間内に生じた転換点のみ有効にカウントする。なお、停止動作完了とみなせる振動回数は、予め実験的に求めておく。また、請求項にいう「振動回数設定手段」とは、停止制御RAM92を指す。
第2実施形態では、減衰振動動作の振動回数をカウントするプログラム(請求項にいう「振動回数カウント手段」)が停止制御ROM93に記憶されており、設定した各パラメータに基づき、減衰振動している各リニアモータ45,55,65の振動回数をカウントして行く(振動回数カウント工程)。また、減衰振動動作の振動回数をカウントし、カウンタ105の値が、設定した振動回数値109に達した場合に、セットステージ22の停止動作完了とみなして、停止動作完了信号をシーケンスコントローラ80に返す。なお、請求項にいう「振動回数設定工程」および「制御ゲイン設定工程」とは、パラメータ設定工程111を指す。
以上の構成によれば、減衰振動動作の振動回数をカウントするのみでセットステージ22の停止動作完了とみなすことができる。また、設定した振動回数の大小により、目標位置への位置決め精度の高低を設定することができ、各サーボシステム42,52,62の位置決め動作に伴う時間を適正化することができる。
1:液滴吐出装置、22:セットステージ、23:θ軸移動テーブル、24:Y軸サブテーブル、25:X軸サブテーブル、31:機能液滴吐出ヘッド、41:θ軸テーブル本体、42:θ軸サーボシステム、45:θ軸移動リニアモータ、51:Y軸テーブル本体、52:Y軸サーボシステム、55:Y軸サブリニアモータ、61:X軸テーブル本体、62:X軸サーボシステム、65:X軸移動リニアモータ、80:シーケンスコントローラ、90:停止制御装置、92:停止制御RAM、102:インポジション幅、103:通過回数値、104:制御ゲイン、W:ワーク
Claims (11)
- シーケンスコントローラからの指令により、移動対象物を、目標位置での偏差であるインポジション幅内に停止させるサーボシステムの停止制御方法であって、
前記移動対象物の停止応答の過渡状態における減衰振動動作に対し、前記インポジション幅を設定するインポジション幅設定工程と、
設定した前記インポジション幅を通過する前記減衰振動動作の通過回数を設定する通過回数設定工程と、
前記通過回数をカウントする通過回数カウント工程と、
カウントした前記通過回数が、設定した前記通過回数になったときに、前記シーケンスコントローラに停止動作完了信号を出力する完了信号出力工程と、を備えたことを特徴とするサーボシステムの停止制御方法。 - 前記インポジション幅および前記通過回数は、前記移動対象物の移動動作毎に設定可能に構成されていることを特徴とする請求項1に記載のサーボシステムの停止制御方法。
- 前記移動対象物の前記停止応答における制御ゲインを設定する制御ゲイン設定工程を、更に備えたことを特徴とする請求項1または2に記載のサーボシステムの停止制御方法。
- シーケンスコントローラからの指令により、移動対象物を、目標位置での偏差であるインポジション幅内に停止させるサーボシステムの停止制御方法であって、
前記移動対象物の停止応答の過渡状態における減衰振動動作に対し、停止動作完了のタイミングを前記減衰振動動作の振動回数で設定する振動回数設定工程と、
前記減衰振動動作の前記振動回数をカウントする振動回数カウント工程と、
カウントした前記振動回数が設定した前記振動回数になったときに、前記シーケンスコントローラに停止動作完了信号を出力する完了信号出力工程と、を備えたことを特徴とするサーボシステムの停止制御方法。 - シーケンスコントローラからの指令により、移動対象物を、目標位置での偏差であるインポジション幅内に停止させるサーボシステムの停止制御装置であって、
前記移動対象物の停止応答の過渡状態における減衰振動動作に対し、前記インポジション幅を設定するインポジション幅設定手段と、
設定したインポジション幅を通過する前記減衰振動動作の通過回数を設定する通過回数設定手段と、
前記通過回数をカウントする通過回数カウント手段と、
カウントした前記通過回数が、設定した前記通過回数になったときに、前記シーケンスコントローラに停止動作完了信号を出力する完了信号出力手段と、を備えたことを特徴とするサーボシステムの停止制御装置。 - 前記インポジション幅および前記通過回数は、前記移動対象物の移動動作毎に設定可能に構成されていることを特徴とする請求項5に記載のサーボシステムの停止制御装置。
- 前記移動対象物の前記停止応答における制御ゲインを設定する制御ゲイン設定手段を、更に備えたことを特徴とする請求項5または6に記載のサーボシステムの停止制御装置。
- シーケンスコントローラからの指令により、移動対象物を、目標位置での偏差であるインポジション幅内に停止させるサーボシステムの停止制御装置であって、
前記移動対象物の停止応答の過渡状態における減衰振動動作に対し、停止動作完了のタイミングを前記減衰振動動作の振動回数で設定する振動回数設定手段と、
前記減衰振動動作の前記振動回数をカウントする振動回数カウント手段と、
カウントした前記振動回数が設定した前記振動回数になったときに、前記シーケンスコントローラに停止動作完了信号を出力する完了信号出力手段と、を備えたことを特徴とするサーボシステムの停止制御装置。 - 前記移動対象物が複数の移動軸によりそれぞれ移動自在に構成されると共に、前記複数の移動軸が複数の前記サーボシステムにより駆動され、
前記各サーボシステムが、それぞれ前記インポジション幅設定手段、前記通過回数設定手段、前記通過回数カウント手段および前記完了信号出力手段を備えたことを特徴とする請求項5に記載のサーボシステムの停止制御装置。 - ワークがセットされたセットステージを移動させて前記ワークのアライメントを行った後、前記セットステージを介して前記ワークを移動させながら、機能液滴吐出ヘッドから機能液滴を吐出させて前記ワークに描画を行う機能液滴吐出装置であって、
前記セットステージを支持すると共に前記セットステージをθ軸方向に移動自在に構成したθ軸テーブル本体、および前記θ軸テーブル本体を駆動するθ軸サーボシステムから成るθ軸移動テーブルと、
前記θ軸テーブル本体を支持すると共に前記θ軸テーブル本体を介して前記セットステージをY軸方向に移動自在に構成したY軸テーブル本体、および前記Y軸テーブル本体を駆動するY軸サーボシステムから成るY軸移動テーブルと、
前記Y軸テーブル本体を支持すると共に前記θ軸テーブル本体および前記Y軸テーブル本体を介して前記セットステージをX軸方向に移動自在に構成したX軸テーブル本体、および前記X軸テーブル本体を駆動するX軸サーボシステムから成るX軸移動テーブルと、
前記θ軸サーボシステム、前記Y軸サーボシステムおよび前記X軸サーボシステムを統括制御するシーケンスコントローラと、
前記セットステージを前記移動対象物とし、前記θ軸テーブル本体、前記Y軸テーブル本体および前記X軸テーブル本体を前記複数の移動軸とし、前記θ軸サーボシステム、前記Y軸サーボシステムおよび前記X軸サーボシステムを前記複数のサーボシステムとする、請求項9に記載のサーボシステムの停止制御装置と、を備えたことを特徴とする機能液滴吐出装置。 - 前記ワークのアライメントを行うときには、前記θ軸サーボシステム、前記Y軸サーボシステムおよび前記X軸サーボシステムを駆動し、
前記ワークに描画を行なうときには、前記X軸サーボシステムのみを駆動することを特徴とする請求項10に記載の機能液滴吐出装置。
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JP2008275051A JP2010102600A (ja) | 2008-10-27 | 2008-10-27 | サーボシステムの停止制御方法、停止制御装置およびこれを機能液滴吐出装置 |
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