モーションコントローラ／サーボ制御／多軸制御の搬送機

電子部品・ウェハー・ガラスなどの高速・緻密搬送
オープンＭＣによる精密搬送機

自動生産ラインの中で、組立・加工・検査などのステーション間で効率的なワーク（製品）　　搬送やストックをおこなうことは、重要なテーマです。　　搬送機でも微細・高密度・高タクトの要望が高まると、単純な位置決めだけでなく、　　正確な軌跡制御が必要になります。　　また、機構の剛性や可動部の質量・慣性の制限から、最適な加減速制御によるなめらか　　な動作で最高タクトと高精度を実現する必要もあります。　　最近では、ワークの検査やアライメントのために画像処理との組み合わせも多く、さらには　　組立・実装・搬送・加工・検査などを同一システムの中で処理する複合化も進んでいます。　　オープンＭＣでは、「緻密なモーション」「マルチタスク処理」「フレキシブルなカスタマイズ」　　「ＰＣ／ＰＬＣとのリアルタイム連係」などを特徴に付加価値の高い精密搬送システムを　　実現しています。　　【精密搬送システムとは？】　　■ガラス搬送　　　　なめらかな加速や減速で、安定性と高タクトが重要　　■ウェハー搬送　　高精度・高タクト・並列処理（多ヘッド）　　■微細部品搬送　　微細部品またはその集合体（パッケージ）を搬送・ストック　　■ＨＤ製造ライン　　大量生産する電子機器などの自動生産ライン　　　　　　　　　　　　　　組立機・加工機・検査機などとのライン連係　　■半導体製造　　　電子部品・ＦＰＤなどの搬送で、大型化・複合化・多軸化
１　精密搬送機の問題点と懸案
■単純な位置決めでは性能限界　　　軌跡制御で最適パス・なめらか動作・振動なしにして、高精度・高タクトを実現したい。　　■汎用NCでは、フィットしない　　　高級NC相当の基本性能は必要だが、汎用ＮＣではシステムの特徴が活かせない。　　　搬送機のための機能が不足。マルチタスクや多軸制御をもっと軽快におこないたい。　　■多軸化と高精度な輪郭制御　　　作業ステーションの複合化で、ますます多軸になる傾向。　　　高速・高精度を追究すると、正確な軌跡制御が重要になる。　　■特殊な動作　　　高速移動するワークに同期・同調して作業させる場合もある。　　　機構や作業の特徴を追究すると動作や制御内容も特殊化する。　　■ヘッド制御とモーションのタイミング連係　　　吸着や把持など、軸動作とタイミングを合わせて作業ヘッドを動作させたい。　　　実際のフィードバックパルスによる位置に完全同期してヘッド制御したい。　　■フレキシブルな動作　　　ワークの種類・状況で動作内容をリアルタイムに変更したい。　　　動作中にワークの状態を判別して、ストック位置や作業内容を変更したい。　　■複数の異質な作業を同時に実行したい　　　作業ステーション毎の並列制御は必須。さらに、搬送だけでなく、アライメント・加工・　　　検査・組立などを同じコントローラで処理したい。　　■機構が特殊　　　機構が特殊で、単純な位置決めや補間動作だけではない。　　　押しつけ動作：圧入、挿入、圧着など　　　ロボット機構：リンク・水平関節など機構変換　　　複数駆動：機構の大型化で、１つの軸を複数のモータで駆動する平行軸制御。　　■周辺システムと連係　　　作業ステーションの各々のコントローラと効率的な連係が必要。　　　ＩＯ・通信など効果的な接続方法を簡単に利用したい。　　■ＰＬＣラダーによるモーション制御は、めんどう　　　ラダーでモーション動作をいちいち指令するのは、設計が大変で、性能も上がらない。　　■独自のソフトやラダーを作成したいが、モーション制御までは手が出せない　　　モーション制御の中身は、よくわからないが、簡単に自由に取り扱いたい。　　■自社ソフトを活かしたい　　　画像処理・生産管理など、社内蓄積（ソフト資産）があり、うまくリンクしたい。　　　自社ソフトから直接運転したい。　　■汎用的なサーボで最高性能　　　リニアモータなども含めて、最適なモータを選択したい。　　　汎用サーボとの組み合わせで最高性能がでれば、ＱＣＤともにベスト。　　■サーボ系の最適調整を最短時間でおこないたい　　　何が最適かが評価できない。定量的に評価できない。機構やモータの問題点が　　　分離できない。
２　搬送機向けのオープンＭＣの特徴
■簡単モーション　　　モーション機能は、全てオープンＭＣに完成形で内蔵しています。ラダーやＰＣソフトからは、　　　簡単な操作・指示だけで、緻密モーション動作ができます。　　　ラダーやＰＣソフトの設計なしでも、テクノの標準運転ソフトだけでも十分に動作します。　　　試運転や導入は、簡単です。
標準ソフトで簡単運転

■運転プログラム　　　一連の動作は、運転プログラムとしてオープンＭＣに内蔵できます。マクロ機能で変数・　　　演算・判断なども使えます。また、マルチタスクで並列運転も可能です。　　　Ｇ言語　　　　：工作機械などで使用する運転プログラムです。　　　テクノ言語　：Ｇ言語の機能に入力判別や出力制御を強化したロボット言語です。　　　マルチタスク　：ＥＸ（８タスク）　ＳＬＭ/ＰＬＭＣ４０（マスター／スレーブ／バックグランド）　　　マクロ機能　：マクロ変数・演算・判定で運転内容をフレキシブルに変更
テクノ言語の例

■高級ＮＣ相当の基本性能　　　完全パス動作　　微小補間のなめらかな連続　　　　多軸制御　　　　　ＰＬＭＣ４０／ＳＬＭ４０００：４軸　　ＰＬＭＣ－ＭⅡＥＸ：１６軸　　　多軸補間　　　　　ＰＬＭＣ４０／ＳＬＭ４０００：４軸　　ＰＬＭＣ－ＭⅡＥＸ：９軸　　　制御周期　　　　　０．５／１／２ｍｓｅｃ　　　最小連続補間　０．５／１／２ｍｓｅｃ　　制御周期毎の細かい正確な多軸同期
ワンボードＭＣ　　　ＳＬＭ４０００	パルス列指令ＰＬＣモーションＰＬＭＣ４０	Mechatrolink指令ＰＬＭＣ－ＭⅡＥＸ

■高タクトと高精度のために　　　タクトと精度の向上のためのオープンＭＣの特徴です。　　　 ◆最適パス・最適軌跡を高精度な輪郭制御で実現　　　 ◆最適な加速・減速。振動なしで最短時間で動作　　　 ◆十分な最高速度。１Ｇｐｐｓまで対応可能　　　 ◆作業ヘッドと軸動作の正確な同期制御
搬送マシンのイメージ（マルチステーション）

■高精度軌跡のための機能　　　補間前加減速　：コーナの加速度に応じて、自動的に速度を減速／加速　　　形状補正　　　　：サーボ系の遅れを補償する機能　　　平行軸制御　　　：門型マシンなど同一軸を２台のモータで制御
補間前加減速や　　　　形状補正の効果	平行軸制御

■最適な加減速制御　　　加減速の形状　：直線型・Ｓ字型・指数型など選択可能。　　　加減速設定　　：時定数は、マクロ変数やパラメタ設定で変更が自由。　　　コーナ部減速　：コーナ部で発生する加速度に応じて自動的に減速と加速する機能　　　オーバライド　：送り速度は、常時１％～２００％で変更可能。　　■特殊ヘッドへの対応と同期制御　　　テクノ言語では、センサーの入力判断やシリンダやソレノイドの出力制御も可能です。　　　吸着・把持など、いろいろなヘッド装置をモーションと同期して制御します。　　　補間指令と同時に出力信号をＯＮ／ＯＦＦできますので、動きながらでも毎回同じ位置　　　でヘッド動作できます。
ＰＬＣモーションのＩＯ制御の仕組み

■エンコーダフィードバックに同期追従制御　　　動いているワークに対して、正確に同期・追従して作業できます。　　　高速走行するワークをピックアップしたり、走行台車に乗せたりできます。
同期追従運転（走行中のワークに作業）

■特殊機構への対応　　　ある程度の特殊な機構は、オプション機能で対応できます。　　　平行軸制御　　　　１つの軸を両側の駆動軸で同期制御　　　旋回軸　　　　　　ＸＹＺの各軸の周りに回転する軸　　　無限回転軸　　　無限回転して、座標系をラウンドアップさせる軸　　　機構変換　　　　　リンクや極座標構造のときは、変換式をインプリメント　　■精密搬送のための便利な機能　　　多軸制御　　　　　最大１６軸制御　　　　多軸補間　　　　　　同時９軸　　　マルチタスク　　　最大８タスク　　自動／手動モード混在で動作可能　　　マクロ機能　　　　マクロ変数や演算・判断で運転の自由度が拡大します。　　　　　　　　　　　　　　　座標や内部情報のほとんどがマクロ変数として読み書きできます。　　　トルク制御　　　　　トルク指令やトルク制限で力加減の制御も可能。圧入・挿入・　　　　　　　　　　　　　　　圧接などに応用。　　　　独立位置決め　　多軸のお互いが非同期に位置決め　　　ポイント位置決め　目標座標をテーブルに定義して、ポイント番号指定で位置決め　　　補間前加減速　　　コーナ部を自動的に減速・加速して「軌跡の内回り」と「機構の振動」を抑制　　　アブソエンコーダ　安川電機Σシリーズでは、アブソエンコーダが標準的。原点復帰が不要。
ＰＬＣモーションの制御の仕組み

■周辺コントローラとの接続・連係　　　各ステーションのコントローラとは、いろいろな方法で連係できます。　　　　ＩＯ制御　　　　　入出力信号でハンドシェーク。（テクノ言語の入力判別機能）　　　　ＲＳ２３２通信　シリアル通信です。通信仕様を公開しています。（テキスト通信機能）　　　イーサネット　　ＦＡ-Ｍ３Ｒ経由ですが、高速にやりとりできます。（パソコンリンク機能）　　■カスタマイズ（特殊対応）　　　標準システムをベースに、ソフト改造で特殊システムに対応します。テクノの技術資産を　　　有効に活用し、効率的な専用化対応が可能です。　　　テクノの開発スタッフが直接お客様と打ち合わせして、高品質で効率的な専用化を　　　いたします。　　　取りまとめ・設計・試運転・アフター支援などご要望に応じて対応します。　　　各マシンやヘッド制御の特殊性・独自性は、便利なオプション機能やカスタマイズで　　　活かされます。　　■マクロ機能によるフレキシビリティ　　　運転プログラムの中で変数・演算・判別が可能です。同じ運転プログラムであっても、条件で　　　動作内容を変更できます。目標位置やポイントテーブルの番号などを変数にできます。　　　また、オープンＭＣの内部情報のほとんどがマクロ変数として読み書きできるので、ラダーや　　　ＰＣソフトから操作や監視も可能です。　　■マルチタスクによる並列運転　　　ステーション毎にマルチタスク制御が可能です。運転プログラムや制御を１つの　　　ステーション毎に準備すれば、各々は簡単です。　　　ＥＸでは、８タスクまで同時処理できるので、８ステーションの管理ができます。　　　手動/自動モードを混在させてもＯＫです。　　■軌跡精度の評価とサーボ系の最適調整　　　内蔵の解析ツールで軌跡精度を定量的に評価できます。その結果、機構やサーボ系を　　　含む最適調整も容易です。　　　特に真円度の評価では、機構を含むサーボ系の応答性・摩擦のようすなど、精度検証　　　のあらゆる要素が効果的に評価できます。
真円度解析例	サーボ応答解析例

３　オープンＭＣの共通の特徴
■自立モーション・ＰＣやラダーに依存せず　　　 G言語やテクノ言語でプログラム運転　　　自動/手動機能の全てをモジュールに内蔵　　　いろいろなオプション機能は、各々が完成形　　■ＰＣソフトとの自由でリアルタイムな連係　　　自立でありながら、ＰＣともリアルタイム連携が可能　　　　ＰＬＣモーション：イーサネットでＰＣと接続　　　　ＳＬＭ４０００　：ＵＳＢ／ＲＳ２３２でＰＣと接続　　　ＤＬＬでソフトインタフェースを公開　　　　ユーザＰＣソフトへの組み込み　　　　専用運転ソフト・専用ＣＡＭ・画像処理ソフトなどとのリアルタイム連携
ソフトインターフェースの公開

■専用ＰＣソフトで運転　　　テクノのＤＬＬを利用して、Ｗｉｎｄｏｗｓ上のソフトからダイレクト運転が可能です。　　　ＤＬＬを経由して、オープンＭＣの全ての機能が自由・リアルタイムに使えます。　　　各々の専用ソフトに簡単に組み込めますので、独自システムが簡単に実現します。　　■ＰＬＣとも自由でリアルタイムな連係　　　上記のＰＣとのＩＦ公開は、そのままＰＬＣに対しても同じです。加えて、ＰＬＣとのＩＦでは　　　特殊レジスタが多様されていて、高速にデータのやりとりが可能です。　　■ワンボードＭＣ「ＳＬＭ４０００」で簡単　　　もっともシンプルにワンボードで「４軸パルス列＋ＩＯ制御」が可能です。　　　最小システムに向いています。　　■ＰＬＣモーションの拡張性　　　汎用ＰＬＣの資産を利用（ＩＯ拡張・アナログ・カウンタ・通信など各種モジュール）　　　ラダーＣＰＵやＲＴＯＳモジュールとも高速・強力に連係　　　ソフトＩＦの公開でラダーやｃ言語ソフトからリアルタイムな制御が可能　　　独自の制御システムの構築も簡単　　■汎用サーボで最高性能　　　パルス列指令やMechatrolinkで汎用ＡＣサーボと接続でき、回転型・ＤＤ・リニアなど　　　いろいろなタイプのモータが利用できます。　　　特にMechatrolinkで安川電機ΣＶシリーズとの組み合わせは、位置・速度・トルクの　　　制御が可能で応答性も業界最高のレベルです。　　　　■独自で先端的な生産技術の組み込み　　　ソフトＩＦを利用して、独自で先端的な生産技術への組み込みが可能　　　緻密モーションのカスタマイズでさらに差別化を推進
４　機械・設備メーカのメリット
機械・設備メーカ殿の先端技術やノウハウを最大限に活かして、差別化したマシンを　　開発・販売いただくことが可能です。また、守秘性も高いので簡単にまねはされません。　　■高級ＮＣ相当の制御性　　　多軸補間や微小補間の連続など、基本性能は高級ＮＣ相当です。　　　緻密なモーション機能を安心して利用いただけます。　　■専用ソフトで独自システム・ダイレクト運転　　　ソフトＩＦの公開を利用して、ラダー/C言語ソフト/PCアプリから独自の制御機能を　　　実現できます。独自の生産技術を追究し、他社との差別化を推進します。　　　その上、ノウハウは守秘できます。　　■独自なモーションコントローラ　　　カスタマイズで専用のモーションコントローラとなります。中身のほとんどが標準ベース　　　であっても、一部を特殊機能に改造することで、各マシンに最適のコントローラが　　　実現します。　　■緻密・精密による品質向上　　　高精度な輪郭制御や緻密モーションで生産性が向上します。　　　機構の限界速度でも良好な動作精度で、タクトも向上します。　　■複数ステーションを同一コントローラで制御　　　各ステーションの動作をロボット言語やマルチタスクで並列制御できます。　　　ＥＸでは、最大１６軸です。　　　オープンＭＣを並列運転すれば、軸数はさらに拡張できます。　　■精度解析とサーボ調整の時間短縮　　　多軸の同期性を定量解析できます。最適動作を簡単に調整できます。　　　精度評価やサーボ系の最適調整も短時間で可能です。　　■ラインシステムへの組み込み　　　ＰＬＭＣは、コンパクトなモジュール構造で、１台のＰＬＣの下に複数台の並列運転　　　も容易です。ソフトＩＦも自由度が高く、全システム制御の中に組み込みが簡単です。　　■ＰＣ／ＰＬＣ／緻密モーションのリアルタイム連携　　　ＰＣ・ＰＬＣ・モーションのＣＰＵが独立性を保ちながら、自由に連係できる構成は、　　　強力な可能性を持っています。アイデア次第で、ＰＣやＰＬＣ上の生産技術やノウハウを　　　積極的に活用できます。ユーザソフトへの組み込みや連携が簡単で、システム全体の　　　独自性・拡張性が追究できます。
（株）テクノ　http://www.open-mc.com TEL04-2964-3677 FAX04-2964-3322 Email mail@open-mc.com

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