JP6937921B2 - Mobile drive control system - Google Patents
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Description
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。 The present specification has a function of operating a dynamic brake to brake when the servo control becomes infeasible during servo control for moving a moving body to a target position using a servo motor or a linear servo motor as a drive source. It discloses the technology related to the mobile drive control system. In the following description, the term "servomotor" simply means either a rotary servomotor or a linear servomotor (linear servomotor).
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。 Generally, a moving body drive control system using a servomotor as a drive source drives a servomotor to move a moving body to a target position as described in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-213993). If a sensor abnormality or power failure occurs during servo control and servo control becomes infeasible, the dynamic brake operates to short-circuit the terminals of the motor windings, thereby braking the servo motor and moving the moving body. I am trying to stop the movement of.
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。 In general, the braking force by the dynamic brake of the servomotor is smaller than the braking force by the servo control, so that the braking distance by the dynamic brake is longer than the braking distance by the servo control. Therefore, when the target position is set near the movement limit position (mechanical end) of the moving body and the servo control is executed, the dynamic brake is activated when the servo control becomes unexecutable near the target position. However, the moving body may not be sufficiently decelerated until it reaches the movement limit position, and the moving body may vigorously collide with the stopper at the movement limit position, and the impact may damage the mechanism of the drive device. be.
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。 In order to solve the above problems, a function of operating a dynamic brake to brake when the servo control becomes infeasible during servo control for moving a moving body to a target position using a servo motor or a linear servo motor as a drive source. In the moving body drive control system provided with the above, a target position setting unit for setting the target position and a reduction in the acceleration, moving speed, and deceleration section of the acceleration section of the moving body until the moving body is moved to the target position. The control unit includes a control unit that controls the speed, and the control unit sets a section within a predetermined distance with respect to the movement limit position of the moving body as a speed limiting section that limits the moving speed to a predetermined speed limit or less. When the target position is set in the speed limit section so that the target position setting unit moves the moving body in the direction of the movement limit position in the speed limit section, the target position and the movement limit position The deceleration is corrected according to the distance Lbl between the two.
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。 In this case, if the speed limit in the speed limit section is lowered too much in order to prevent the moving body from colliding with the stopper or the like at the movement limit position when the dynamic brake is activated, the moving speed of the moving body becomes slow in the speed limit section. It becomes too much and productivity decreases.
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。 In that respect, in the above configuration, the distance Lbl between the target position and the movement limit position when the target position is set in the speed limit section so as to move the moving body in the direction of the movement limit position in the speed limit section. Since the deceleration is corrected according to the above, it is possible to control that the closer the target position is to the movement limit position, the greater the deceleration and the lower the movement speed of the moving body in the speed limit section. Therefore, even if the servo control becomes inoperable near the target position set in the speed limit section and the dynamic brake is activated, the moving body reaches the stopper at the movement limit position in a short section. The moving speed of the moving body can be sufficiently reduced by the dynamic brake, and the speed (impact force) at which the moving body collides with the stopper or the like at the movement limit position can be sufficiently reduced. Moreover, since the deceleration is corrected according to the distance Lbl between the target position and the movement limit position, an appropriate deceleration can be set according to the distance Lbl between the target position and the movement limit position. , The decrease in the moving speed of the moving body in the speed limiting section can be suppressed to the minimum necessary, and the decrease in productivity due to the decrease in the moving speed can be minimized.
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。
Hereinafter, an embodiment in which the mobile body drive control system disclosed in the present specification is mounted on the
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。First, the configuration of the
A
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。
A suction nozzle (not shown) for sucking the parts supplied by the
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。
The
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。
The mounting
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。
The
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。
The
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。
The
Bi =2・Z(Z・Lbl+Vend ) ……(1) Bi = 2 ・ Z (Z ・ Lbl + Vend) …… (1)
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。 Here, Z is the slope of a straight line indicating the change characteristic of the speed limit within the speed limit section, Lbl is the distance between the target position and the movement limit position, and Vend is the permissible speed which is the speed limit at the movement limit position.
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。
Even if the target position is set within the speed limit section, if the movement direction of the
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。
The length of the speed limit section (limit distance) is set based on the braking characteristics of the dynamic brake. In this embodiment, the speed limit within the speed limit section is such that the speed limit linearly decreases from the speed limit section start position to the movement limit position so that the movement speed at the movement limit position becomes a predetermined allowable speed Vend. Is set to. Further, the permissible speed Vend at the movement limit position is set to the movement speed of the
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。
Further, as shown in FIG. 3, when the
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。
By the way, in the conventional system in which the speed limit section is not provided, as shown by the dotted line in FIG. 3, even when the movement of the mounting
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。
In that respect, in this embodiment, as shown in FIG. 3, when the movement of the mounting
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。
The
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。
When the
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。
On the other hand, when it is determined as "Yes" in
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。
By the way, if the speed limit in the speed limit section is lowered too much in order to prevent the mounting
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。
In that respect, in this embodiment, when the target position is set in the speed limit section so as to move the mounting
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。 In this embodiment, the change characteristic of the speed limit in the speed limit section is set by a straight line, but it may be set by a curve such as a quadratic curve.
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。
Further, in this embodiment, the deceleration of the
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。
In addition, the scope of application of the present invention is not limited to the
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。 In addition, the present invention is not limited to the present embodiment, and various changes are made within a range that does not deviate from the gist, for example, the configuration of the moving body driving device (mounting head moving device 15) may be changed as appropriate. Needless to say, you can do it.
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) 11 ... Parts mounting machine, 12 ... Parts supply device, 14 ... Mounting head (moving body), 15 ... Mounting head moving device, 25 ... X-axis servo motor, 26 ... X-axis slide device, 27 ... Y-axis linear servo motor, 28 ... Y-axis slide device, 41 ... Control device (target position setting unit, control unit)
Claims (6)
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。A moving body drive control system equipped with a function to activate and brake a dynamic brake when the servo control becomes infeasible during servo control for moving a moving body to a target position using a servo motor or a linear servo motor as a drive source. In
The target position setting unit that sets the target position and
It is provided with a control unit that controls the acceleration in the acceleration section, the moving speed, and the deceleration in the deceleration section of the moving body until the moving body is moved to the target position.
The control unit sets a section within a predetermined distance with respect to the movement limit position of the moving body as a speed limit section that limits the movement speed to a predetermined speed limit or less, and the target position setting unit is within the speed limit section. When the target position is set in the speed limit section so as to move the moving body in the direction of the movement limit position, the deceleration corresponds to the distance Lbl between the target position and the movement limit position. A moving body drive control system that corrects.
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The moving body according to claim 2, wherein the control unit sets the speed limit in the speed limit section to decrease linearly toward the movement limit position, and calculates the deceleration by the following equation. Drive control system.
The deceleration = 2 ・ Z (Z ・ Lbl + Vend)
Here, Z is the slope of the change characteristic line of the speed limit.
Lbl is the distance between the target position and the movement limit position.
Vend is the permissible speed at the movement limit position.
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