JP3805512B2

JP3805512B2 - Positioning control method

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Publication number: JP3805512B2
Application number: JP35430497A
Authority: JP
Inventors: 幸三熊谷
Original assignee: Yamagata Casio Co Ltd
Current assignee: Yamagata Casio Co Ltd
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: JPH11186794A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品をプリント基板へ装着する際の作業ヘッドを支持して移動する移動軸の位置決め方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、装置内に搬入されるプリント回路基板（以下、単に基板という）の上方の作業空間を前後（Ｙ軸方向）左右（Ｘ軸方向）に自在に移動する作業塔に、上下に移動自在な作業ヘッドを備えて、この作業ヘッドによりチップ状電子部品（以下、単に部品という）を基板に搭載するワンバイワン方式の部品搭載装置がある。
【０００３】
上記の作業ヘッドは、その先端に着脱自在に吸着ノズルを装着し、その吸着ノズルで部品供給装置から部品を吸着し、この吸着した部品を下方から認識用カメラで撮像し、その映像に基づいて中央制御部が部品の吸着位置ズレ（姿勢の偏差）を検出して、部品の軸線と基準線とに偏差（角度偏差）があるときは作業ヘッドを回転させて偏差を補正する。部品の基準点と搭載位置の基準点とに偏差があるときは、Ｙ軸方向又はＸ軸方向における作業ヘッドの停止位置を補正する。
【０００４】
この補正に基づいて作業ヘッドは、既に精密に位置決めされて所定の位置に停止している基板の上記位置補正を加えた部品搭載位置へ移動して、その部品搭載位置に上記吸着した部品を搭載する。
【０００５】
ところで、このとき、認識用カメラからの映像データに基づく部品認識処理終了からその部品認識処理結果が算出（補正値の算出）されるまでには時間がかかるため、実際の搭載処理における作業ヘッドの停止位置の制御には、通常、以下の方法が採用されている。
【０００６】
すなわち、先ず、第１の方法は、吸着した部品を認識用カメラで撮像した後、その部品認識処理に基づく補正値が算出されるまで、作業ヘッドが停止して待ち、補正値が算出されると、その算出された補正値に基づいてその変更（補正）された目標位置へ移動を開始して、その正しい目標位置に部品を搭載する。
【０００７】
次に、第２の方法は、作業ヘッドが、補正を加えない位置つまり当初の搭載プログラム・パラメータで指定された設計通りの位置に一旦移動し、補正値の算出を待って、その補正量分だけ再度移動して正しい目標位置に部品を搭載する。
【０００８】
そして、第３の方法は、作業ヘッドが、上記同様に補正を加えない位置に移動を開始し、軸が定速移動している間に補正を加えた搭載位置へ目的位置を変更するというものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記第１の方法である部品認識処理の結果が算出されるまで作業ヘッドが停止して待つ方法は、部品認識処理に基づく補正値の演算時間がそのまま作業ヘッドの実働時間の遅れとなってしまい、この各部品毎に累積されていく遅れ時間が無視できないほど大きいという問題を有している。
【００１０】
また、第２の方法である補正を加えない搭載位置へ一旦移動したのち補正量分だけ再度移動する方法は、移動動作に２度の加減速が加わるため、軸を駆動するサーボモータのフィードバック回路によって回転制御される特性上、一度で正しい目的位置に移動した場合に比較して多大の時間を要し、消費される時間が多過ぎるという問題を有している。
【００１１】
そして、第３の方法である補正を加えない搭載位置への移動を開始して軸が定速移動している間に目的位置を変更する方法は、予定通り軸の定速移動中に目的位置が変更された場合は補正量に対応するだけの移動時間で軸の移動を制御できるが、軸の定速で移動中以外のとき、つまり軸が減速を始めた後では、変更を指示できないから、軸が停止するまで待たなくてはならない。それから補正量分だけ再度移動することになるから、この場合は第２の方法と同様に多くの時間を必要とする。したがって、第３の方法が必ずしも常に高速に処理できる方法というわけではないという問題があった。
【００１２】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、任意のタイミングで発生する目標位置の変更要求に対して、軸の定速移動中、加速中、又は減速中の如何にかかわらず、移動動作に急激な変化を発生させることなく移動曲線を変化させて、正しい目標位置へ、より短い時間で到達できる軸の位置決め制御方法を実現することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の位置決め制御方法は、チップ状電子部品をプリント基板へ自動搭載するワンバイワン方式の部品搭載装置における移動軸の位置決め制御方法であって、作業ヘッドを支持して移動する移動軸の位置を検出する軸位置検出工程と、上記移動軸の静止位置及び移動中位置を含む任意の位置及び速度から他の任意の目標位置及び速度まで動作するに際し、上記目標位置よりも予想される最大補正量分だけ手前に仮の目標位置を設定し、上記任意の位置から上記仮の目標位置まで動作するときの移動曲線を計算する曲線計算工程と、該曲線計算工程により作成された移動曲線にフィルタを用いて加工する曲線加工工程と、上記移動軸を駆動するサーボモータを出力制御するモータ制御工程と、上記移動軸が上記仮の目標位置に向けて駆動されている期間中に、上記目標位置の変更指令が外部から供給された場合、該変更指令に応じて上記移動曲線を変更し、該移動曲線の変更によって上記移動軸の停止位置の変更を行う曲線変更工程と、を備えて構成される。上記曲線計算工程は、例えば、上記移動曲線を台形となるように計算する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１(a) は、一実施の形態における部品搭載装置の外観斜視図、同図(b) は、その上部の保護カバーを取り外した斜視図、同図(c) は、その基台上に直接配置されている諸装置を示す平面図である。同図(c) は、同図(b) において基台上方に配置された後述するＸ軸レール、Ｙ軸レール、作業塔などを取り除いて示している。
【００１５】
同図(a),(b),(c) に示すように、部品搭載装置（以下、装置本体）１は、回りを下保護カバー２に囲まれ、上方を上保護カバー３に覆われた基台４を備え、基台４の内部及び上部には各種の装置が配設されている。
【００１６】
基台４の内部には、基板を下から支持する支持プレート装置５や、ここには図示しないが各部を制御する後述する中央制御部を備えている。上保護カバー３の前面には液晶ディスプレイとタッチパネルからなる入力装置６が配設されており外部操作により各種の指示が入力される。
【００１７】
基台４の上には、中央に、固定と可動の１対の平行する基板案内レール７ａ及び７ｂが基板の搬送方向（Ｘ軸方向、図１(a),(b) では斜め右下から斜め左上方向）に水平に延在して配設される。これらの基板案内レール７ａ及び７ｂの下部に接して図では定かに見えないがループ状の複数のコンベアベルトが走行可能に配設される。コンベアベルトは、それぞれ数ミリ幅のベルト脇部を基板案内レール７ａ又は７ｂの下から基板搬送路に覗かせて、ベルト駆動モータにより駆動され、基板搬送方向に走行し、基板の裏面両側を下から支持しながら基板を搬送する。
【００１８】
上記１対の基板案内レール７ａ及び７ｂを跨いで、基板搬送方向（Ｘ軸方向）と直角の方向（Ｙ軸方向）に平行に延在する左右一対の固定レール（Ｙ軸レール）８ａ及び８ｂが配設されている。これらＹ軸レール８ａ及び８ｂに長尺の移動レール（Ｘ軸レール）９が滑動自在に係合し、このＸ軸レール９に、基板に部品を搭載する作業を行う作業塔１０が滑動自在に懸架されている。作業塔１０には詳しくは後述する２つの作業ヘッドが配設されている。
【００１９】
基台４上には、Ｙ軸方向駆動サーボモータが配設され、中央制御部からの指示により正逆両方向に自在に回転する。これにより、Ｘ軸レール９が駆動伝達系を介してＹ軸レール８ａ及び８ｂに沿って前後（Ｙ軸方向）に進退する。このＸ軸レール９には可撓性のケーブル１１が連結される。
【００２０】
また、Ｘ軸レール９には、Ｘ軸方向駆動サーボモータが配設され、中央制御部からの指示により正逆両方向に自在に回転する。これにより、他の駆動伝達系を介して作業塔１０がＸ軸レール９上を左右（Ｘ軸方向）へ自在に移動する。この作業塔１０には可撓性のケーブル１２が連結される。作業塔１０は、ケーブル１２及びケーブル１１を介して、中央制御部に接続され、これらケーブル１１及び１２を介して中央制御部からは電力及び制御信号を供給され、また作業塔１０から中央制御部へは基板上の作業すべき目標位置等の認識用データ（画像データ）を送信する。
【００２１】
基台４上の前部と後部に夫々部品カセット台１３ａ及び１３ｂが配設されている。前部の部品カセット台１３ａと固定の基板案内レール７ａとの間に３個の部品認識用カメラ１４、及びノズル交換器１５が配設され、後部の部品カセット台１３ｂと移動式の基板案内レール７ｂとの間にも３個の部品認識用カメラ１６が配設される。
【００２２】
基板案内レール７ａと７ｂ間の基板搬送路内には上述した基板支持プレート５が配置される。この基板支持プレート５は、基板案内レール７ａ及び７ｂとコンベアベルトによって前段の装置から搬入されてくる基板を下から上昇して支持すると共に位置決めピンを基板の位置決め孔に差し込んで基板を位置決めする。
【００２３】
部品カセット台１３ａ及び１３ｂには基板に搭載すべき複数種類の部品毎に対応する部品テープカセットが着脱自在に予め装着される。またノズル交換器１５には複数（図では６個示している）のノズル１７が収納されている。これらのノズル１７は、夫々ノズル先端の大きさや形状の異なるものが収容されている。
【００２４】
上記の作業塔１０の先端には部品を吸着・搭載する後述する作業ヘッドが上下に移動自在に配設されている。作業ヘッドは、その先端に吸着ノズル１７を着脱自在に装着して、部品カセット台１３ａ（又は１３ｂ）上の部品テープカセットから所望の部品を吸着し、その吸着した部品を基板に搭載する。
【００２５】
部品認識用カメラ１４（又は１６）は、作業塔１０が作業ヘッドで部品を吸着して基板上方へ移動する途上に待機し、作業ヘッドが吸着している部品を下方から撮像して、その映像信号を中央制御部に送信する。中央制御部はその画像信号を分析して部品の位置偏差を検出する。
【００２６】
図２は、上記作業塔１０の斜視図である。同図に示すように、作業塔１０は、上述したように可撓性の帯状のケーブル１２によって装置本体の中央制御部に連結されている。この作業塔１０は、その先端に２個の作業ヘッド１８ａ及び１８ｂと、基板位置認識用のヘッドカメラ１９を備えている。作業ヘッド１８（１８ａ、１８ｂ）は、その先端に発光部２１（２１ａ、２１ｂ）を備え、その下部に図１(c) に示したノズル１７を着脱自在に装着している。ノズル１７は、発光部２１の照射光を拡散して部品の撮像背景を形成する光拡散板１７−１と、部品カセット台１３上の部品テープカセットから基板まで部品を吸着して移載するノズル部１７−２とから成る。
【００２７】
図３は、基台４の内部に配設され、上記構成の部品搭載装置を制御して、作業ヘッドを最小限の整定時間で補正後の目標地点（部品搭載位置）へ移動させる位置決め制御回路の構成ブロック図である。同図に示す位置決め制御回路は、入出力（Ｉ／Ｏ）マルチバス２１を介してホストＣＰＵボード（主制御回路）２２、画像処理ボード（部品認識制御回路）２３、ＮＣ制御ボード（モータ制御演算回路）２４、及びＩ／Ｏ制御ボード２５が相互に接続されて構成される。更に、Ｉ／Ｏマルチバス２１には、特には図示しないが、キーボード、フロッピーディスク、シリアル通信ポート等が接続されている。
【００２８】
ホストＣＰＵ２２は、キーボード、フロッピーディスク、又はシリアル通信ポートを介して入力される指令信号やプログラムに基づいて各部を制御する。画像処理ボード２３には、専用のハードディスクが装着されており、基板位置認識用のヘッドカメラ１９や部品認識用カメラ１４、１６から入力するアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換し、イメージメモリに展開し、その画像データと基準位置データとの偏差を算出して、その算出結果をＩ／Ｏマルチバス２１を介してＮＣ制御ボード２４に出力する。
【００２９】
ＮＣ制御ボード２４は、内部ローカルバス２４−１を介してデュアルポートＲＡＭ２４−２、ローカルＣＰＵ２４−３、メモリ２４−４、Ｉ／Ｆ回路２４−５が相互に接続されている。Ｉ／Ｆ回路２４−５には、Ｘ軸ＡＣサーボドライバ２６及びＹ軸ＡＣサーボドライバ２７が接続されている。デュアルポートＲＡＭ２４−２は、Ｉ／Ｏマルチバス２１と内部ローカルバス２４−１の双方向から読み書きが可能なメモリであり、Ｉ／Ｏマルチバス２１とＮＣ制御ボード２４間のバッファとして機能する。
【００３０】
ローカルＣＰＵ２４−３は、ＮＣ制御ボード２４専用の演算処理装置であり、ホストＣＰＵボード２２からの制御のもとに、詳しくは後述する移動軸の位置決めのための演算を実行し、この演算した補正値に基づいて移動曲線を算出し、Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路２４−５を介して、一方のＸ軸ＡＣサーボドライバ２６に指令を送出すると共に、他方のＹ軸ＡＣサーボドライバ２７に指令を送出する。Ｘ軸ＡＣサーボドライバ２６及びＹ軸ＡＣサーボドライバ２７は、固定レール（Ｙ軸レール）８ａ、８ｂ、移動レール（Ｘ軸レール）９、作業塔１０、ケーブル１１、１２（図１(b) 参照）等からなるＸＹロボット部３０の、Ｘ軸サーボモータ２８及びＹ軸サーボモータ２９を夫々駆動する。
【００３１】
Ｙ軸サーボモータ２９の駆動軸には、不図示のカップリングを介してボールねじ３１が連結している。図にはボールねじ３１を模式的に１本のみ示しているが、これに連動して歯付きプーリ、歯付きベルト等を介して駆動される従動ボールねじが並行して延設されている。これらのボールねじ３１はＹ軸レール８ａ及び８ｂに夫々配設されている。これらのボールねじ３１には、Ｘ軸レール９のナット３２が螺合している。ボールねじ３１がＹ軸サーボモータ２９により正逆両方向に回転駆動されることにより、Ｘ軸レール９がナット３２を介して駆動され、Ｙ軸レール８ａ及び８ｂ上の夫々２本のリニアガイド３３に案内されて前後（Ｙ軸方向）に摺動する。
【００３２】
一方、Ｘ軸サーボモータ２８の駆動軸には、これも不図示のカップリングを介してボールねじ３４が連結している。ボールねじ３４には作業塔１０のナット３５が螺合している。ボールねじ３４がＸ軸サーボモータ２８により正逆両方向に回転駆動されることにより作業塔１０がナット３５を介して駆動され、Ｘ軸レール９上の２本のリニアガイド３６に案内されて左右（Ｘ軸方向）に摺動する。
【００３３】
また、Ｉ／Ｏ制御ボード２５は、上記サーボモータ以外の負荷部、例えば基板を搬送するコンベアベルト、被駆動部の位置を検出する各種のセンサ、基板支持プレートや位置決め装置を動作させるシリンダの電磁弁等を駆動する。
【００３４】
図４(a) は、本実施の形態における上記構成の部品搭載装置において、部品を吸着し、その部品を基板に搭載する移動軸（以下、単に軸という）の移動を制御する場合の基本動作を示す図である。尚、ここで軸とは一言でいえば作業塔１０の中心軸のことであり、作業ヘッド１８、これを支持してＸ軸方向に移動する作業塔１０、これを駆動するボールネジ３４等からなるＸ方向動作部の慣性と、このＸ方向動作部を支持するＸ軸レール９、これをＹ軸方向に駆動するボールネジ３１等からなるＹ方向動作部の慣性とが考慮されて、作業塔１０の移動を制御する演算がなされる。
【００３５】
また、図４(b) は、参考のため、本基本動作を採用しなかった場合の不具合を説明する図である。尚、上記図４(a),(b) の図中における位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｐ、Ｔ等は、同図(a),(b) が時間と速度の座標系で表わされているため時間（時刻）を表わすものとなっているが、これらの時刻Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｐ、Ｔ等は位置に対応して結果として生じたものであり、以下の説明では概念的には位置を表わすものとして取り扱う。
【００３６】
先ず、同図(b) に示すように、もし、いままでの方法で、当初の目標点Ａに移動を開始する方法であると、当初の移動曲線Ｑ′を変更された真の目標Ｂ′への移動曲線Ｒに変更するためには少なくとも時刻Ｔまでには変更指令が出されなくてはならず、この変更指令が遅いと、通常の減速では真の目標点Ｂには停止できなくなり、オーバーランを起してしまう。そうであるからといって、減速を急に行うと大きな加速度が加わって部品の保持位置にずれを生じ、折角の補正が意味をなさなくなってしまうという不具合を生じさせる。
【００３７】
そこで同図(a) に示すように、本実施の形態においては、部品認識処理位置Ｐから基板上の搭載位置である目標点Ａにむけて移動するにあたり、先ずそれよりも手前の仮の目標点Ｃに向かって移動を開始する。この仮の目標点Ｃは搭載プログラムのパラメータから得られる上記目標点Ａに対する最大補正量Ｅの範囲だけ手前に設定される。この目標点Ａを中心とする最大補正量Ｅは部品の形状と吸着装置の性能に基づいて容易に予想され得る量であり予め算定される値である。
【００３８】
これにより、仮の目標点Ｃは、当初の目標点Ａよりも常に最大補正量Ｅの範囲だけ手前に設定される。したがって、移動中に補正量が算出されて真の目標点Ｂが設定されたとき、その真の目標点Ｂは最大補正量Ｅの範囲内にある、つまり、常に仮の目標点Ｃと同じかそれよりも遠い位置にある。換言すれば、移動中において目標位置が仮の目標点Ｃから真の目標点Ｂに変更が生じたとき、距離が延びる方向へ変更されることはあっても距離が縮む方向へ変更されることはない。
【００３９】
これによって、移動速度曲線Ｑを無理のない安全な移動速度曲線Ｒに変更して安定を保ちながら最終目標点である真の目標点Ｂに移動を完了させることができる。この目標点変更の処理において、図３に示す位置決め制御回路の主制御回路２２は、モータ制御演算回路２４に対し目標位置、各軸の最大制限速度、及び最大制限加速度、更に両軸の合成最大制限速度、及び合成最大制限加速度を含んだ変更指令を送出する。この場合、位置の変更は上述したように目標点への距離が増える方向でのみ発生する。このとき、変更された目標点へ到達するための軸の移動曲線の変更は軸の状態に応じて夫々処理される。
【００４０】
以下、その処理動作について説明する。尚、この処理は、マルチタスクＯＳ上で動作し、３つの独立したタスク、すなわちメインタスク、位置カーブ計算タスク、データ出力タスクによって行われる。
【００４１】
メインタスクは図３に示すホストＣＰＵボード２２で実行される。このメインタスクは、通常の部品搭載プログラムに沿って実行されるが、本実施の形態においては、ＮＣ制御ボード２４に対して、軸の移動目標、最大速度、加速時の最大加速度、減速時の最大加速度及びフィルタの定数を与え、ＮＣ制御ボード２４から軸の移動完了通知を受け取るように編成されている。そして、位置カーブ計算タスクとデータ出力タスクは、ＮＣ制御ボード２４内のローカルＣＰＵ２４−３によって実行される。
【００４２】
図５は、上記ＮＣ制御ボード２４のローカルＣＰＵ２４−３により実行される位置カーブ計算タスクのフローチャートである。
図６は、ＮＣ制御ボード２４のローカルＣＰＵ２４−３により実行されるデータ出力タスクのフローチャートである。
【００４３】
図７は、上記の位置カーブ計算タスク及びデータ出力タスクによる位置変更処理の様子を模式的に示す図である。
以下、図７を参照しながら図５の位置カーブ計算タスク及び図６のデータ出力タスクの処理を説明する。尚、これらの処理では、メモリ２４−４内に出力データバッファ領域が設けられ、ローカルＣＰＵ２４−３内蔵のレジスタＡが、上記出力データバッファの書き込みアドレス用レジスタとして使用され、同じく内蔵のレジスタＢが同じく読み出しアドレス用のレジスタとして使用される。
【００４４】
図５に示す位置カーブ計算タスクにおいて、ホストＣＰＵから目標位置、最高速度、加速時最大加速度、減速時最大加速度、及びフィルタの定数と共に軸の移動命令を受け取ることにより処理が開始される。尚、これらの各データは、搭載部品及び搭載プログラムのオプションにより、メモリ２４−４内に予め格納されているデータテーブルから参照される。
【００４５】
そして、先ず、この処理においては、軸の初速度が「０」に設定される（ステップＳ１１）。次に、速度が台形カーブとなるように計算し、この演算結果から、単位時間当りの軸の位置のデータを出力データバッファに書き込む（ステップＳ１２）。
【００４６】
この処理では、一般に移動量は速度カーブを積分したものになるので、速度カーブを上記のように台形曲線として算出しておくと、簡単な数式で（つまり高速に）単位時間当りの位置データを算出することができる。そして、この処理では、この単位時間当りの位置データの算出基準となる上記台形曲線の速度データが出力データバッファに順次書込まれ、この書き込まれた出力データバッファのアドレス（以下、単にアドレスという）がレジスタＡに保存される。
【００４７】
これにより、例えば図７(a) に示すように、位置カーブ計算タスク４１により、図７(c) に示すように、目標位置Ｃ（図４(a) の仮の目標点Ｃと同じ）に向かう速度カーブ４３が算出され、この算出された速度カーブ４３に基づいて、単位時間ごとの速度データが、同図(b) に示すように、出力データバッファ４３のアドレス１、２、３・・・に順次書き込まれる。
【００４８】
上記に続いて軸が目標位置に到達したか否かを判別し（ステップＳ１３）、まだ目標位置に到達していないときは（Ｓ１３がＮ）、更に、目標位置に変更がなされているか否かを判別する（ステップＳ１４）。この処理は、メインタスクから目標変更の通知があったか否かを判別する処理である。そして、目標位置に変更がなければ（Ｓ１４がＮ）、上記ステップＳ１３及びステップＳ１４を繰り返す。これにより、例えば目標位置Ｃに至る速度データに対応する図７(b) に示す出力データバッファ４３のアドレス１７まで、データの書き込みが繰り返して順次進行する。
【００４９】
この繰り返し処理の上記ステップＳ１４で、目標位置に変更があれば（Ｓ１４がＹ）、レジスタＡに、レジスタＢに格納されているアドレスの一つ先のアドレスを格納する（ステップＳ１５）。これにより、レジスタＡには、後述するデータ出力タスクが読み出す直前のアドレスが設定される。
【００５０】
例えば図７(b) に示す例では、現在レジスタＡに書き込み中であった出力データバッファ４３のアドレスが何番であるかは不問として、同図(a) に示すデータ出力タスク４２が読み出し中であったデータのアドレスが「１２」であったとすれば、レジスタＢには、そのアドレス「１２」が格納されている。したがって、レジスタＡには、「１２＋１」すなわち「１３」が格納される。
【００５１】
このレジスタＢの示すアドレスのデータバッファのデータと、その読み出し直前のアドレス（レジスタＡの示すアドレス）のデータバッファのデータから、現時点におけるデータ出力タスクが読み出している位置データと速度データを得る（同じくステップＳ１５）。
【００５２】
そして、ステップＳ１２に戻り、上記で得られた現時点の位置データと速度データ、及びメインタスクから変更指令と共に渡されている新たな目標位置とに基づいて、再びステップＳ１２以下の処理を行う。これにより、新たな台形速度カーブが算出され、その台形速度カーブから新たな位置データの算出が準備される。そして、上記新たな台形速度カーブの単位時間当りの速度データが、レジスタＡに示すアドレスから再度書き込みが開始される。
【００５３】
これにより、例えば図７(c) に示すように、現在位置Ｄにおいて目標位置を位置Ｃから位置Ｅに変更するよう指示されて、新たな台形速度カーブ４４が計算され、この台形速度カーブに基づく単位時間当りの速度データが、出力データバッファ４３のアドレス「１３」から再度書き込み（上書き）されていく。
【００５４】
そして、上記ステップＳ１２〜Ｓ１５を繰り返し、ステップＳ１３の判別で、軸が目標に到達したときは（Ｓ１３がＹ）、位置カーブ計算タスクの処理を終了する。
【００５５】
一方、図６のフローチャートに示すデータ出力タスクにおいては、先ず上記単位時間（例えば５００μｓ）周期で発生するトリガー信号を待機して（ステップＳ２１）、このトリガー信号を受け取ることにより、レジスタＢのアドレスを参照し、そのアドレスのデータバッファの速度データを読み出す（ステップＳ２２）。
【００５６】
そして、この読み出した位置データに、メインタスクから与えられているデジタルフィルタをかけて、その位置データの波形を補正する（ステップＳ２３）。この処理では、例えば一次のローパスフィルタが使用される。
【００５７】
これにより、例えば図７(c) に示す台形データ４３が、先ずアドレス「１」からアドレス「１２」まで順次読み込まれ、図７(d) に示すように、その読み込まれたデータ（同図(d) には破線で示す）が、その都度、ローパスフィルタをかけられて急激な変化を伴わない曲線、すなわち同図(d) に実線で示すなだらかな曲線４５に変換される。
【００５８】
また、上述したように計算が簡単な台形曲線で速度を計算しておき、出力段階でフィルタをかけるようにしているので、本来複雑な演算を必要とする加速度を滑らかに変化させる位置曲線を、簡単に作成することができる。また、現在の軸の移動状態が、どのような状態にあっても、目標位置の変更及びこれに伴う速度、加速度、フィルタ係数の変更が可能である。
【００５９】
次に、上記フィルタリングした位置データを、Ｉ／Ｆ回路２４−５に出力する（ステップＳ２４）。これにより、Ｉ／Ｆ回路２４−５によりＸ軸ＡＣサーボドライバ２６及びＹ軸ＡＣサーボドライバ２７を介してＸ軸サーボモータ２８及びＹ軸サーボモータ２９が所定のパルス数だけ駆動される。
【００６０】
続いて、レジスタＡに格納されているアドレスとレジスタＢに格納されているアドレスを比較して同じ値か否かを判別する（ステップＳ２５）。そして、同じ値であれば（Ｓ２５がＹ）、上記ステップＳ２１に戻って、ステップＳ２１〜Ｓ２５を繰り返す。また、レジスタＡのアドレスとレジスタＢのアドレスが同じ値でないときは（Ｓ２５がＮ）、レジスタＢのアドレスを１つ進めてから（ステップＳ２６）、上記のステップＳ２１に戻る。これにより、レジスタＡのアドレスは、常にレジスタＢのアドレスと等しいか又はレジスタＢのアドレスよりも１つ（又は１つ以上）先行したアドレスが設定される。
【００６１】
そして、このアドレスに基づいて、図７(a) の位置カーブ計算タスク４１が、図５に示したように実行され、同図(b) に示すようにアドレス「１３」で目標位置の変更がなされ、その計算によって書き込まれた新たな台形速度カーブ４４が同図(d) の破線に示すように、アドレス「１３」以降で、データ出力タスク４２によって読み込まれ、ローパスフィルタをかけられてＩ／Ｆ回路２４−５に出力される。このように、変更された最終目標位置（図７(c) の位置Ｅ）に常に円滑な速度変更によって到達することができる。
【００６２】
図８(a) に、上述したステップＳ１４、Ｓ１５、及びＳ１２における台形速度カーブの変更処理における、変更前の速度カーブを示し、同図(b) 〜(i) に変更後の種々の速度カーブ（ハッチングで示すカーブ）の例を示している。同図(b) は、変更が加速中に発生し、目的位置のみが変更になった場合の例である。同図(c) は、変更が加速中に発生し、目的位置と最高速度の制限値（上方に修正）のみが変更になった場合の例である。同図(d) は、変更が定速移動中に発生し、目的位置のみが変更になった場合の例である。同図(e) は、変更が定速移動中に発生し、目的位置と最高速度の制限値（上方に修正）のみが変更になった場合の例である。同図(f) は、変更が定速移動中に発生し、目的位置と最高速度の制限値（下方に修正）のみが変更になった場合の例である。同図(g) は、変更が減速中に発生し、目的位置と最高速度の制限値（下方に修正）が変更となった場合、あるいは、再度加速することが困難な場合の例である。同図(h) は、変要が減速中に発生し、目的位置と最高速度の制限値（上方に修正）が変更になった場合で、再度加速することが可能な場合の例である。同図(i) は、変更が減速中に発生し、定速度（加速度「０」）の状態にした場合には目的位置をオーバーランしてしまう場合に、加速度を変化させて、目的の位置へ停止する場合の例である。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、当初の目標位置を設計目標位置よりも予想される最大補正量分だけ手前に設定するので、移動軸の目標位置変更指令が移動軸の定速中、加速中又は減速中の如何に拘らず動作が急激に変化しないようになだらかな速度カーブで目標位置を速やかに変更でき、これにより、補正量が算出されるまで待ったり停止後に補正量分だけ再移動する必要がなく、したがって、整定時間を最小限にとどめることができて作業能率が向上する。また、移動軸に強い加速度が加わらないように補正できるので、大きな加速度による吸着部品の位置ズレや振動による搭載済み部品の位置ズレ等の生じる虞がなく、したがって、搭載不良の発生率が著しく低減する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 (a) は一実施の形態における部品搭載装置の外観斜視図、(b) はその上部の保護カバーを取り外した斜視図、(c) はその基台上に直接配置されている諸装置を示す平面図である。
【図２】一実施の形態における部品搭載装置の作業塔の斜視図である。
【図３】一実施の形態における部品搭載装置に配設される位置決め制御回路の構成ブロック図である。
【図４】 (a) は位置決め制御回路により制御される軸の移動の基本動作を示す図、(b) は本基本動作を採用しなかった場合の不具合を説明する図である。
【図５】位置決め制御回路による位置カーブ計算タスクのフローチャートである。
【図６】位置決め制御回路によるデータ出力タスクのフローチャートである。
【図７】位置カーブ計算タスク及びデータ出力タスクによる位置変更処理の様子を模式的に示す図である。
【図８】 (a) は変更前の速度カーブを示す図、(b) 〜(i) は変更後の速度カーブの種々の例を示す図である。
【符号の説明】
１部品搭載装置（装置本体）
２下保護カバー
３上保護カバー
４基台
５基板支持プレート
６入力装置
７ａ、７ｂ基板案内レール
８（８ａ、８ｂ）固定レール（Ｙ軸レール）
９移動レール（Ｘ軸レール）
１０作業塔
１１、１２ケーブル
１３ａ、１３ｂ部品カセット台
１４部品認識用カメラ
１５ノズル交換器
１６部品認識用カメラ
１７吸着ノズル（ノズル）
１７−１光拡散板
１７−２ノズル部
１８（１８ａ、１８ｂ）作業ヘッド
１９ヘッドカメラ
２１入出力（Ｉ／Ｏ）マルチバス
２２ホストＣＰＵボード
２３画像処理ボード
２４ＮＣ制御ボード
２４−１内部ローカルバス
２４−２デュアルポートＲＡＭ
２４−３ＣＰＵ
２４−４メモリ
２４−５Ｉ／Ｆ回路
２５Ｉ／Ｏ制御ボード
２６Ｘ軸ＡＣサーボドライバ
２７Ｙ軸ＡＣサーボドライバ
２８Ｘ軸サーボモータ
２９Ｙ軸サーボモータ
３０ＸＹロボット部
３１ボールねじ
３２ナット
３３リニアガイド
３４ボールねじ
３５ナット
３６リニアガイド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for positioning a moving shaft that supports and moves a work head when an electronic component is mounted on a printed circuit board.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the work space above the printed circuit board (hereinafter simply referred to as the board) carried into the apparatus can be moved up and down to a work tower that can freely move back and forth (Y-axis direction) and left and right (X-axis direction). There is a one-by-one type component mounting apparatus that includes a simple work head and mounts a chip-like electronic component (hereinafter simply referred to as a component) on a substrate using the work head.
[0003]
The above working head has a suction nozzle that is detachably attached to its tip, picks up a component from the component supply device with the suction nozzle, images the picked-up component from below with a recognition camera, and based on the image The central control unit detects the component suction position deviation (posture deviation), and if there is a deviation (angle deviation) between the component axis and the reference line, the work head is rotated to correct the deviation. If there is a deviation between the reference point of the component and the reference point of the mounting position, the stop position of the work head in the Y-axis direction or the X-axis direction is corrected.
[0004]
Based on this correction, the work head moves to the component mounting position to which the position correction of the board that has already been precisely positioned and stopped at the predetermined position is added, and the adsorbed component is mounted at the component mounting position. To do.
[0005]
By the way, since it takes time from the completion of the component recognition processing based on the video data from the recognition camera until the component recognition processing result is calculated (calculation of the correction value), the work head of the actual mounting process In general, the following method is employed for controlling the stop position.
[0006]
That is, first, after the picked-up component is imaged by the recognition camera, the work head stops and waits until the correction value based on the component recognition processing is calculated, and the correction value is calculated. Then, based on the calculated correction value, the movement is started to the changed (corrected) target position, and the component is mounted at the correct target position.
[0007]
Next, in the second method, the working head is temporarily moved to a position where correction is not performed, that is, a position as designed by the initial mounted program parameter, and after waiting for calculation of a correction value, the correction amount is set. Just move again and mount the part at the correct target position.
[0008]
In the third method, the working head starts to move to a position where no correction is made in the same manner as described above, and the target position is changed to a mounting position where correction is made while the shaft is moving at a constant speed. It is.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the method in which the work head stops and waits until the result of the component recognition process, which is the first method, is calculated, the calculation time of the correction value based on the component recognition process is directly delayed by the working time of the work head. Therefore, there is a problem that the delay time accumulated for each part is so large that it cannot be ignored.
[0010]
Also, the second method of moving once to the mounting position where correction is not applied and then moving again by the correction amount adds two accelerations / decelerations to the movement operation, so the feedback circuit of the servo motor that drives the shaft Due to the characteristics of the rotation controlled by the above, there is a problem that it takes much time and consumes too much time compared to the case of moving to the correct target position at one time.
[0011]
The third method for starting the movement to the mounting position without correction and changing the target position while the shaft is moving at a constant speed is as follows. If is changed, the movement of the axis can be controlled with a movement time corresponding to the correction amount, but it is not possible to instruct the change when the axis is not moving at a constant speed, that is, after the axis starts to decelerate. , You have to wait until the axis stops. Then, since the movement is made again by the correction amount, in this case, much time is required as in the second method. Therefore, there is a problem that the third method is not always a method that can always perform high-speed processing.
[0012]
In view of the above-described conventional situation, the object of the present invention is to perform a movement operation regardless of whether the shaft is moving at a constant speed, accelerating, or decelerating in response to a target position change request that occurs at an arbitrary timing. It is to realize an axis positioning control method that can reach the correct target position in a shorter time by changing the movement curve without causing a sudden change.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention This positioning control method is a positioning control method for a moving axis in a one-by-one type component mounting apparatus that automatically mounts a chip-like electronic component on a printed circuit board, and detects the position of the moving axis that moves while supporting a work head. In the position detection step and when operating from any position and speed including the stationary position and moving position of the moving axis to any other target position and speed, the maximum correction amount that is expected to be earlier than the target position A temporary target position is set, and a curve calculation step for calculating a movement curve when operating from the arbitrary position to the temporary target position is processed using a filter on the movement curve created by the curve calculation step A curve machining step, a motor control step for controlling output of a servo motor that drives the moving shaft, and the moving shaft being driven toward the temporary target position. In the meantime, when the change command of the target position is supplied from the outside, the curve change step of changing the movement curve according to the change command and changing the stop position of the movement axis by changing the movement curve And comprising. In the curve calculation step, for example, the movement curve is calculated to be a trapezoid.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 (a) is an external perspective view of a component mounting apparatus according to one embodiment, FIG. 1 (b) is a perspective view with a protective cover on the top removed, and FIG. 1 (c) is on the base. It is a top view which shows the apparatuses arrange | positioned directly. FIG. 7C shows the X-axis rail, Y-axis rail, work tower, etc., which will be described later, disposed above the base in FIG.
[0015]
As shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C, the component mounting apparatus (hereinafter referred to as the apparatus main body) 1 is surrounded by a lower protective cover 2 and is covered by an upper protective cover 3. A base 4 is provided, and various devices are arranged inside and above the base 4.
[0016]
Inside the base 4, a support plate device 5 for supporting the substrate from below and a central control unit (not shown) for controlling each unit (not shown) are provided. An input device 6 composed of a liquid crystal display and a touch panel is disposed on the front surface of the upper protective cover 3, and various instructions are input by an external operation.
[0017]
On the base 4, a pair of parallel and fixed substrate guide rails 7a and 7b are arranged in the center in the substrate transport direction (in the X-axis direction, diagonally lower right in FIGS. 1 (a) and 1 (b)). (Slanting upper left direction) and extends horizontally. A plurality of loop-shaped conveyor belts are disposed so as to be able to run while in contact with the lower portions of the board guide rails 7a and 7b, although they cannot be clearly seen in the figure. The conveyor belt is driven by a belt drive motor with the side of the belt of several millimeters in width, viewed from the bottom of the substrate guide rail 7a or 7b, and is driven by a belt drive motor. The substrate is transported while being supported.
[0018]
A pair of left and right fixed rails (Y-axis rails) 8a and 8b extending across the pair of substrate guide rails 7a and 7b and extending in parallel to the direction (Y-axis direction) perpendicular to the substrate transport direction (X-axis direction). Is arranged. A long moving rail (X-axis rail) 9 is slidably engaged with these Y-axis rails 8a and 8b, and a work tower 10 for performing work for mounting components on the board is slidable on the X-axis rail 9. Suspended. The work tower 10 is provided with two work heads described later in detail.
[0019]
A Y-axis direction drive servo motor is disposed on the base 4 and freely rotates in both forward and reverse directions according to instructions from the central control unit. As a result, the X-axis rail 9 moves forward and backward (Y-axis direction) along the Y-axis rails 8a and 8b via the drive transmission system. A flexible cable 11 is connected to the X-axis rail 9.
[0020]
The X-axis rail 9 is provided with an X-axis direction drive servo motor, and freely rotates in both forward and reverse directions according to instructions from the central control unit. As a result, the work tower 10 freely moves left and right (X-axis direction) on the X-axis rail 9 via another drive transmission system. A flexible cable 12 is connected to the work tower 10. The work tower 10 is connected to the central control unit via the cable 12 and the cable 11, and is supplied with electric power and control signals from the central control unit via the cables 11 and 12, and from the work tower 10 to the central control unit. Is transmitted with recognition data (image data) such as a target position to be worked on the substrate.
[0021]
Parts cassette bases 13a and 13b are disposed at the front and rear of the base 4, respectively. Three component recognition cameras 14 and a nozzle exchanger 15 are arranged between the front part cassette base 13a and the fixed board guide rail 7a, and the rear part cassette base 13b and the movable board guide rail are arranged. Three parts recognizing cameras 16 are also arranged between the camera 7b and 7b.
[0022]
The above-described substrate support plate 5 is disposed in the substrate transport path between the substrate guide rails 7a and 7b. The substrate support plate 5 supports the substrate carried in from the previous apparatus by the substrate guide rails 7a and 7b and the conveyor belt, ascending from below, and positions the substrate by inserting positioning pins into the positioning holes of the substrate.
[0023]
Component tape cassettes corresponding to a plurality of types of components to be mounted on the substrate are detachably mounted in advance on the component cassette bases 13a and 13b. The nozzle exchanger 15 stores a plurality (six in the figure) of nozzles 17. Each of these nozzles 17 contains a nozzle having a different tip size and shape.
[0024]
A work head (to be described later) for sucking and mounting components is disposed at the tip of the work tower 10 so as to be movable up and down. The working head is detachably mounted with a suction nozzle 17 at its tip, sucks a desired component from a component tape cassette on the component cassette base 13a (or 13b), and mounts the sucked component on a substrate.
[0025]
The component recognition camera 14 (or 16) stands by while the work tower 10 picks up the component with the work head and moves to the upper side of the substrate, images the component picked up by the work head from below, and displays the image. Send the signal to the central controller. The central control unit analyzes the image signal and detects the position deviation of the component.
[0026]
FIG. 2 is a perspective view of the work tower 10. As shown in the figure, the work tower 10 is connected to the central control unit of the apparatus main body by the flexible belt-like cable 12 as described above. The work tower 10 includes two work heads 18a and 18b and a head camera 19 for recognizing the substrate position at the tip thereof. The working head 18 (18a, 18b) has a light emitting portion 21 (21a, 21b) at its tip, and a nozzle 17 shown in FIG. The nozzle 17 is a light diffusing plate 17-1 that diffuses the light emitted from the light emitting unit 21 to form an imaging background of the component, and a nozzle that sucks and transfers the component from the component tape cassette on the component cassette base 13 to the substrate. Part 17-2.
[0027]
FIG. 3 shows a positioning control circuit which is disposed inside the base 4 and controls the component mounting device having the above-described configuration to move the work head to the corrected target point (component mounting position) with a minimum settling time. FIG. The positioning control circuit shown in FIG. 1 includes a host CPU board (main control circuit) 22, an image processing board (component recognition control circuit) 23, an NC control board (motor control calculation) via an input / output (I / O) multibus 21. Circuit) 24 and I / O control board 25 are connected to each other. Further, a keyboard, a floppy disk, a serial communication port, and the like are connected to the I / O multibus 21 although not particularly shown.
[0028]
The host CPU 22 controls each unit based on command signals and programs input via a keyboard, floppy disk, or serial communication port. The image processing board 23 is equipped with a dedicated hard disk, which converts analog image signals input from the head camera 19 for recognizing the substrate position and the camera 14 and 16 for component recognition into digital image signals and develops them in an image memory. Then, the deviation between the image data and the reference position data is calculated, and the calculation result is output to the NC control board 24 via the I / O multibus 21.
[0029]
The NC control board 24 is connected to a dual port RAM 24-2, a local CPU 24-3, a memory 24-4, and an I / F circuit 24-5 via an internal local bus 24-1. An X-axis AC servo driver 26 and a Y-axis AC servo driver 27 are connected to the I / F circuit 24-5. The dual port RAM 24-2 is a memory capable of reading and writing from both directions of the I / O multibus 21 and the internal local bus 24-1, and functions as a buffer between the I / O multibus 21 and the NC control board 24.
[0030]
The local CPU 24-3 is an arithmetic processing unit dedicated to the NC control board 24. Under the control of the host CPU board 22, the local CPU 24-3 executes a calculation for positioning a moving axis, which will be described in detail later. A movement curve is calculated based on the value, and a command is sent to one X-axis AC servo driver 26 via the I / F (interface) circuit 24-5, and a command is sent to the other Y-axis AC servo driver 27. Send it out. The X-axis AC servo driver 26 and the Y-axis AC servo driver 27 are fixed rails (Y-axis rails) 8a and 8b, moving rails (X-axis rails) 9, work tower 10, cables 11 and 12 (see FIG. 1B). ) Of the XY robot unit 30 composed of, for example, the X-axis servomotor 28 and the Y-axis servomotor 29.
[0031]
A ball screw 31 is connected to the drive shaft of the Y-axis servomotor 29 via a coupling (not shown). Although only one ball screw 31 is schematically shown in the figure, a driven ball screw that is driven via a toothed pulley, a toothed belt or the like is extended in parallel with this. These ball screws 31 are disposed on the Y-axis rails 8a and 8b, respectively. A nut 32 of the X-axis rail 9 is screwed into these ball screws 31. When the ball screw 31 is rotationally driven in both forward and reverse directions by the Y-axis servomotor 29, the X-axis rail 9 is driven through the nut 32, and the two linear guides 33 on the Y-axis rails 8a and 8b are respectively connected. It is guided and slides back and forth (Y-axis direction).
[0032]
On the other hand, a ball screw 34 is connected to the drive shaft of the X-axis servomotor 28 via a coupling (not shown). A nut 35 of the work tower 10 is screwed into the ball screw 34. When the ball screw 34 is driven to rotate in both forward and reverse directions by the X-axis servomotor 28, the work tower 10 is driven through the nut 35, and is guided by the two linear guides 36 on the X-axis rail 9 to the left and right ( Slide in the X-axis direction).
[0033]
Further, the I / O control board 25 is a load unit other than the servo motor, for example, a conveyor belt that conveys the substrate, various sensors that detect the position of the driven unit, an electromagnetic of a cylinder that operates the substrate support plate and the positioning device. Drive the valve.
[0034]
FIG. 4A shows a basic operation in the case of controlling the movement of a moving axis (hereinafter simply referred to as an axis) for picking up a component and mounting the component on a board in the component mounting apparatus having the above-described configuration in the present embodiment. FIG. Here, the axis is the central axis of the work tower 10 in a word. From the work head 18, the work tower 10 that supports this and moves in the X-axis direction, the ball screw 34 that drives the work tower 10, and the like. In consideration of the inertia of the X-direction operation unit and the inertia of the Y-direction operation unit including the X-axis rail 9 that supports the X-direction operation unit and the ball screw 31 that drives the X-axis operation unit in the Y-axis direction. An operation for controlling the movement of is performed.
[0035]
Further, FIG. 4B is a diagram for explaining a problem when this basic operation is not adopted for reference. The positions A, B, C, P, T, etc. in FIGS. 4 (a) and 4 (b) are represented by the coordinate system of time and speed. However, these times A, B, C, P, T, etc. are produced as a result corresponding to the positions, and in the following description, conceptually Treat as a position.
[0036]
First, as shown in FIG. 5B, if the method of starting moving to the initial target point A by the conventional method, the original target curve B ′ in which the initial moving curve Q ′ is changed is changed. In order to change to the movement curve R, the change command must be issued at least by the time T. If this change command is late, the normal target point B cannot be stopped by normal deceleration. Overrun will occur. Even if it decelerates suddenly, a large acceleration is applied to cause a shift in the holding position of the component, causing a problem that the correction of the folding angle becomes meaningless.
[0037]
Therefore, as shown in FIG. 6A, in the present embodiment, when moving from the component recognition processing position P toward the target point A which is the mounting position on the board, first, a temporary target before that is used. Start moving toward point C. This temporary target point C is set to the front by the range of the maximum correction amount E with respect to the target point A obtained from the parameters of the installed program. The maximum correction amount E centered on the target point A is an amount that can be easily predicted based on the shape of the part and the performance of the suction device, and is a value calculated in advance.
[0038]
Thereby, the temporary target point C is always set before the initial target point A by the range of the maximum correction amount E. Therefore, when the correction amount is calculated during movement and the true target point B is set, the true target point B is within the range of the maximum correction amount E, that is, is it always the same as the temporary target point C? It is in a position farther than that. In other words, when the target position is changed from the temporary target point C to the true target point B during movement, the distance is changed in the direction in which the distance is extended, even if the distance is changed in the direction in which the distance is extended. There is no.
[0039]
As a result, the movement speed curve Q can be changed to a reasonable and safe movement speed curve R to complete the movement to the true target point B which is the final target point while maintaining stability. In the processing for changing the target point, the main control circuit 22 of the positioning control circuit shown in FIG. 3 sends the target position, the maximum speed limit of each axis, the maximum speed limit acceleration, and the combined maximum of both axes to the motor control arithmetic circuit 24. A change command including the speed limit and the combined maximum speed limit is sent. In this case, the position change occurs only in the direction in which the distance to the target point increases as described above. At this time, the change of the movement curve of the axis to reach the changed target point is processed according to the state of the axis.
[0040]
The processing operation will be described below. This process operates on the multitasking OS and is performed by three independent tasks, that is, a main task, a position curve calculation task, and a data output task.
[0041]
The main task is executed by the host CPU board 22 shown in FIG. This main task is executed in accordance with a normal component mounting program. In this embodiment, the NC control board 24 has an axis movement target, a maximum speed, a maximum acceleration during acceleration, and a deceleration acceleration. A maximum acceleration and a filter constant are given, and an axis movement completion notice is received from the NC control board 24. The position curve calculation task and the data output task are executed by the local CPU 24-3 in the NC control board 24.
[0042]
FIG. 5 is a flowchart of a position curve calculation task executed by the local CPU 24-3 of the NC control board 24.
FIG. 6 is a flowchart of a data output task executed by the local CPU 24-3 of the NC control board 24.
[0043]
FIG. 7 is a diagram schematically showing the position change process by the position curve calculation task and the data output task.
The processing of the position curve calculation task in FIG. 5 and the data output task in FIG. 6 will be described below with reference to FIG. In these processes, an output data buffer area is provided in the memory 24-4, the register A built in the local CPU 24-3 is used as a write address register of the output data buffer, and the built-in register B is also used. Similarly, it is used as a register for a read address.
[0044]
In the position curve calculation task shown in FIG. 5, the processing is started by receiving an axis movement command from the host CPU together with the target position, maximum speed, maximum acceleration during acceleration, maximum acceleration during deceleration, and filter constants. Each of these data is referred to from a data table stored in advance in the memory 24-4 according to the options of the mounted component and the mounted program.
[0045]
First, in this process, the initial speed of the shaft is set to “0” (step S11). Next, the speed is calculated to be a trapezoidal curve, and the data of the axis position per unit time is written to the output data buffer from this calculation result (step S12).
[0046]
In this process, the movement amount is generally an integral of the speed curve. Therefore, if the speed curve is calculated as a trapezoidal curve as described above, the position data per unit time can be calculated with a simple formula (that is, at a high speed). Can be calculated. In this process, the trapezoidal curve speed data, which is a calculation reference for the position data per unit time, is sequentially written into the output data buffer, and the address of the written output data buffer (hereinafter simply referred to as an address). Is stored in register A.
[0047]
Thus, for example, as shown in FIG. 7 (a), the position curve calculation task 41 causes the target position C (same as the temporary target point C in FIG. 4 (a)) as shown in FIG. 7 (c). A heading speed curve 43 is calculated, and based on the calculated speed curve 43, the speed data for each unit time is converted into addresses 1, 2, 3,... Of the output data buffer 43 as shown in FIG. • are written sequentially.
[0048]
Following the above, it is determined whether or not the axis has reached the target position (step S13). If the target position has not yet been reached (N in S13), whether or not the target position has been changed. Is determined (step S14). This process is a process for determining whether or not there is a target change notification from the main task. If there is no change in the target position (N in S14), Steps S13 and S14 are repeated. As a result, for example, data writing repeatedly proceeds sequentially up to the address 17 of the output data buffer 43 shown in FIG. 7B corresponding to the speed data reaching the target position C.
[0049]
If there is a change in the target position in step S14 of this repetitive processing (S14 is Y), the address one ahead of the address stored in the register B is stored in the register A (step S15). As a result, the register A is set with an address immediately before the data output task described later reads.
[0050]
For example, in the example shown in FIG. 7B, it does not matter what the address of the output data buffer 43 currently being written to the register A is, and the data output task 42 shown in FIG. If the data address is “12”, the address “12” is stored in the register B. Therefore, “12 + 1”, that is, “13” is stored in the register A.
[0051]
From the data buffer data at the address indicated by the register B and the data buffer data at the address immediately before the reading (the address indicated by the register A), the position data and speed data read by the current data output task are obtained (same as above). Step S15).
[0052]
Then, the process returns to step S12, and the processes in and after step S12 are performed again based on the current position data and speed data obtained above and the new target position passed from the main task together with the change command. As a result, a new trapezoidal velocity curve is calculated, and calculation of new position data is prepared from the trapezoidal velocity curve. Then, the writing of the speed data per unit time of the new trapezoidal speed curve is started again from the address indicated in the register A.
[0053]
As a result, for example, as shown in FIG. 7C, an instruction is given to change the target position from the position C to the position E at the current position D, and a new trapezoidal velocity curve 44 is calculated, and based on this trapezoidal velocity curve. The speed data per unit time is rewritten (overwritten) from the address “13” of the output data buffer 43.
[0054]
Then, steps S12 to S15 are repeated, and when the axis has reached the target in the determination in step S13 (S13 is Y), the processing of the position curve calculation task is ended.
[0055]
On the other hand, in the data output task shown in the flowchart of FIG. 6, first, a trigger signal generated in the unit time (for example, 500 μs) cycle is waited (step S21), and by receiving this trigger signal, the address of the register B is set. Reference is made and the speed data in the data buffer at that address is read (step S22).
[0056]
Then, a digital filter given from the main task is applied to the read position data to correct the position data waveform (step S23). In this process, for example, a first-order low-pass filter is used.
[0057]
As a result, for example, the trapezoidal data 43 shown in FIG. 7C is first read sequentially from the address “1” to the address “12”, and as shown in FIG. Each time d) is represented by a broken line), and is converted into a curve 45 that is not accompanied by a rapid change by applying a low-pass filter, that is, a gentle curve 45 represented by a solid line in FIG.
[0058]
In addition, as described above, the speed is calculated with a trapezoidal curve that is easy to calculate, and the filter is applied at the output stage, so the position curve that smoothly changes the acceleration that originally requires complicated calculation, It can be created easily. In addition, regardless of the current state of movement of the axis, the target position can be changed and the accompanying speed, acceleration, and filter coefficient can be changed.
[0059]
Next, the filtered position data is output to the I / F circuit 24-5 (step S24). As a result, the I / F circuit 24-5 drives the X-axis servo motor 28 and the Y-axis servo motor 29 by a predetermined number of pulses via the X-axis AC servo driver 26 and the Y-axis AC servo driver 27.
[0060]
Subsequently, the address stored in the register A and the address stored in the register B are compared to determine whether or not they are the same value (step S25). And if it is the same value (S25 is Y), it will return to said step S21 and will repeat step S21-S25. If the address of the register A and the address of the register B are not the same value (S25 is N), the address of the register B is advanced by 1 (step S26), and the process returns to the above step S21. Thereby, the address of the register A is always equal to the address of the register B, or one address (or more than one) ahead of the address of the register B is set.
[0061]
Based on this address, the position curve calculation task 41 in FIG. 7A is executed as shown in FIG. 5, and the target position is changed at address “13” as shown in FIG. The new trapezoidal velocity curve 44 written by the calculation is read by the data output task 42 at the address “13” and thereafter, as shown by the broken line in FIG. It is output to the F circuit 24-5. Thus, the changed final target position (position E in FIG. 7 (c)) can always be reached by a smooth speed change.
[0062]
FIG. 8 (a) shows a speed curve before the change in the trapezoidal speed curve changing process in steps S14, S15 and S12 described above, and FIGS. 8 (b) to (i) show various speed curves after the change. The example of (the curve shown by hatching) is shown. FIG. 5B shows an example in which the change occurs during acceleration and only the target position is changed. FIG. 10C shows an example in which the change occurs during acceleration and only the target position and the maximum speed limit value (corrected upward) are changed. FIG. 4D shows an example in which the change occurs during the constant speed movement and only the target position is changed. FIG. 4E shows an example in which the change occurs during the constant speed movement, and only the target position and the maximum speed limit value (corrected upward) are changed. FIG. 5 (f) shows an example in which the change occurs during the constant speed movement and only the target position and the maximum speed limit value (corrected downward) are changed. FIG. 5G shows an example in which the change occurs during deceleration and the limit value (corrected downward) of the target position and the maximum speed is changed, or it is difficult to accelerate again. FIG. 11 (h) shows an example in which a change occurs during deceleration and the limit value (corrected upward) of the target position and maximum speed is changed and acceleration can be performed again. Fig. (I) shows the change of the target position by changing the acceleration when the target position is overrun if the change occurs during deceleration and the speed is constant (acceleration "0"). This is an example of stopping.
[0063]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the initial target position is set in front of the maximum correction amount expected from the design target position. The target position can be changed quickly with a gentle speed curve so that the operation does not change suddenly regardless of whether it is in speed, acceleration or deceleration. There is no need to re-travel by minutes, so that settling time can be minimized and work efficiency is improved. In addition, since correction can be made so that strong acceleration is not applied to the moving axis, there is no possibility of occurrence of misalignment of attracted parts due to large accelerations, misalignment of mounted parts due to vibration, etc. Therefore, the incidence of mounting defects is significantly reduced. To do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is an external perspective view of a component mounting apparatus according to an embodiment, FIG. 1B is a perspective view with a protective cover on the top thereof removed, and FIG. 1C is disposed directly on the base. It is a top view which shows various apparatuses.
FIG. 2 is a perspective view of a work tower of the component mounting apparatus according to the embodiment.
FIG. 3 is a configuration block diagram of a positioning control circuit disposed in the component mounting apparatus according to the embodiment.
FIG. 4A is a diagram showing a basic operation of axis movement controlled by a positioning control circuit, and FIG. 4B is a diagram for explaining a problem when this basic operation is not adopted.
FIG. 5 is a flowchart of a position curve calculation task by the positioning control circuit.
FIG. 6 is a flowchart of a data output task by a positioning control circuit.
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a position change process by a position curve calculation task and a data output task.
8A is a diagram showing a speed curve before the change, and FIGS. 8B to 8I are diagrams showing various examples of the speed curve after the change. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Component mounting device (device main body)
2 Lower protective cover
3 Upper protective cover
4 bases
5 Substrate support plate
6 Input device
7a, 7b Board guide rail
8 (8a, 8b) Fixed rail (Y-axis rail)
9 Moving rail (X-axis rail)
10 Working tower
11, 12 cable
13a, 13b Parts cassette stand
14 Parts recognition camera
15 Nozzle changer
16 Parts recognition camera
17 Adsorption nozzle (nozzle)
17-1 Light diffusion plate
17-2 Nozzle
18 (18a, 18b) Working head
19 Head camera
21 Input / output (I / O) multibus
22 Host CPU board
23 Image processing board
24 NC control board
24-1 Internal local bus
24-2 Dual Port RAM
24-3 CPU
24-4 Memory
24-5 I / F circuit
25 I / O control board
26 X-axis AC servo driver
27 Y-axis AC servo driver
28 X-axis servo motor
29 Y-axis servo motor
30 XY Robot
31 Ball screw
32 nuts
33 Linear guide
34 Ball screw
35 nuts
36 Linear guide

Claims

チップ状電子部品をプリント基板へ自動搭載するワンバイワン方式の部品搭載装置における移動軸の位置決め制御方法であって、
作業ヘッドを支持して移動する移動軸の位置を検出する軸位置検出工程と、
前記移動軸の静止位置及び移動中位置を含む任意の位置及び速度から他の任意の目標位置及び速度まで動作するに際し、前記目標位置よりも予想される最大補正量分だけ手前に仮の目標位置を設定し、前記任意の位置から前記仮の目標位置まで動作するときの移動曲線を計算する曲線計算工程と、
該曲線計算工程により作成された移動曲線にフィルタを用いて加工する曲線加工工程と、
前記移動軸を駆動するサーボモータを出力制御するモータ制御工程と、
前記移動軸が前記仮の目標位置に向けて駆動されている期間中に、前記目標位置の変更指令が外部から供給された場合、該変更指令に応じて前記移動曲線を変更し、該移動曲線の変更によって前記移動軸の停止位置の変更を行う曲線変更工程と、
を備えることを特徴とする位置決め制御方法。A method for positioning control of a moving axis in a one-by-one component mounting apparatus that automatically mounts chip-shaped electronic components on a printed circuit board,
An axis position detecting step for detecting the position of the moving axis that moves while supporting the work head;
When operating from an arbitrary position and speed including the stationary position and moving position of the moving axis to another arbitrary target position and speed, a temporary target position before the target position by the maximum correction amount expected. And a curve calculation step for calculating a movement curve when operating from the arbitrary position to the temporary target position;
A curve processing step of processing the moving curve created by the curve calculation step using a filter;
A motor control step of controlling output of a servo motor that drives the moving shaft;
When a change command for the target position is supplied from the outside during a period in which the movement axis is driven toward the temporary target position, the movement curve is changed according to the change command, and the movement curve A curve changing step for changing the stop position of the moving axis by changing
A positioning control method comprising:

前記曲線計算工程は、前記移動曲線を台形となるように計算することを特徴とする請求項１記載の位置決め制御方法。The positioning control method according to claim 1, wherein the curve calculation step calculates the movement curve so as to be a trapezoid.