Motion control with high throughput for automatic test equipment

機械要件

同社が高速・高性能の自動8倍速フライングプローブ・テスターFP4080の開発に着手した際、年間80万枚に上る基板のテスト能力など、大量生産の要求に対応するための適切なモーションソリューションが必要だった。

スマートフォン、タブレット端末、ノートパソコン、組み込み型パソコン、ルーター、ウェアラブル機器、フレキシブル回路、ホームオートメーション機器などの電子製品で一般的に使用される、50μm以下のマイクロパッドや小型化された部品を搭載した高密度基板をテストするため、新しい装置には高いプローブ位置決め精度（20μm）と繰り返し精度（5μm）が要求された。

この装置には上下に8つのフライングプローブがあり、X-Y-Zの各軸にリニア光学式エンコーダーを取り付けたリニアモーションテクノロジーを使用して、必要な加速度と毎秒最大180タッチの速度を実現している。この装置は、生産環境で24時間365日連続稼動し、最小限のメンテナンスで済むように設計された。その12台のドライブは、機械の設置面積を小さくするため、小さなスペースに収まる必要がありました。

Motion control

• Gold Twitterサーボドライブ
• Platinum Maestroコントローラー

Elmo’s nano Gold Twitter drive was chosen for the probe. Weighing only 18-22 g (<1 oz), its ultra-compact size made it possible for the customer to develop a special board for up to 12 drives that could fit into the small space while still providing high power—550 qualitative watts per drive. The installation of two boards with 12 axes each reduced the machine footprint and created a highly compact design.

このドライブは小型のため、モーターの近くに設置することができ、EMIを低減することができました。 Gold TwitterドライブにはElmo独自の高速ソフト・スイッチング（FASS）技術も採用されているため、99%以上の効率とごくわずかなEMIを実現し、キャビネットにかさばるEMIフィルタを設置する必要がありません。このドライブ・アルゴリズムにより、振動のない極めて高速な動作が可能になり、ローパス、ノッチ、リード/ラグ、一般的なバイ・クワッドなどの高度なスケジュールおよび固定フィルタリングにより、機械の安定性がさらに向上します。

電流制御は、高度で非常に高速なベクトル制御アルゴリズム（2000:1のダイナミックレンジ）と、バス電圧の変動を補償できる電流ループゲインスケジューリングによって達成された。位置制御と速度制御は、PTPアプリケーションで高速セトリングを実現する高度なアルゴリズムと、究極の速度ループ性能を実現する高次フィルタに基づく速度ゲインスケジューリングによって達成されました。

Platinum MaestroコントローラはEtherCATネットワーク上の全ての動作を調整します。この最高級コントローラは、高レベルの計算可能なマルチコアシステムを内蔵し、無制限のメモリとオンボードの追加ハードウェア周辺回路を備えています。 Platinum Maestroは、構造スマートビルディングブロック（IEC61131-3およびCPP）を使用して「プログラミング不要のモーション」をサポートし、ホストとコントローラ間の双方向メタデータ転送を可能にします。 Platinum Maestroは非常に効率的なEtherCATネットワーキングを利用し、サイクルタイムは100µsまで短縮され、ネットワークブリッジのための完全な冗長性サポートとEtherCATスレーブネットワークサポートを提供します。ライセンスは不要で、製造コストの大幅な節約につながります。