(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品搭載のための移動体を駆動モータにより移動させて部品搭載を行う部品搭載装置において、
駆動モータの回転量を検出する回転量検出手段と、
駆動モータの回転による移動体の移動量を検出する移動量検出手段と、
駆動モータの回転量と移動体の移動量との偏差、並びに該偏差の時間微分値を算出する演算手段とを備え、
前記偏差とその時間微分値に基づいて部品搭載装置における異常を検出する部品搭載装置であって、
前記偏差が所定の偏差しきい値を超えていて、時間微分値が所定の時間微分しきい値を超えていない場合は、駆動モータの駆動力を移動体に伝達する動力伝達機構に異常があると判断することを特徴とする部品搭載装置。
【請求項２】
部品搭載のための移動体を駆動モータにより移動させて部品搭載を行う部品搭載装置において、
駆動モータの回転量を検出する回転量検出手段と、
駆動モータの回転による移動体の移動量を検出する移動量検出手段と、
駆動モータの回転量と移動体の移動量との偏差、並びに該偏差の時間微分値を算出する演算手段とを備え、
前記偏差とその時間微分値に基づいて部品搭載装置における異常を検出する部品搭載装置であって、
前記偏差が所定の偏差しきい値を超えていて、かつ時間微分値が所定の時間微分しきい値を超えている場合は、回転量検出手段及び／又は移動量検出手段に異常があると判断することを特徴とする部品搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板上に電子部品を搭載する部品搭載装置に関し、特にモータの駆動力をベルトなどの動力伝達機構を介して伝達して装着ヘッドを移動させ、部品を回路基板に搭載する部品搭載装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
部品搭載装置では、モータの駆動力をベルトを介して伝達して装着ヘッドを移動させるヘッド移動機構を有した構成が広く採用されている。このような部品搭載装置では、ベルトの伸縮、緩みにより、駆動モータの回転量と、装着ヘッドの移動量に差が生じて、装着ヘッドの位置ずれが生じる。
【０００３】
この位置ずれを補正する技術が下記の特許文献１に記載されている。それによると、互いの間にベルトを張架した駆動プーリと従動プーリのそれぞれの回転量を検出して両プーリの回転量の差を測定し、その差に応じて装着ヘッドの位置ずれを補正している。ここで、駆動プーリの回転量を検出することにより、駆動プーリを回転駆動する駆動モータの回転量を間接的に検出していることになる。また、従動プーリの回転量を検出することにより、その回転量に対応するベルトの走行量に対応した装着ヘッドの移動量を間接的に検出していることになる。したがって、検出した両プーリの回転量の差に基づいて、ベルトの伸縮、緩みによる駆動モータの回転量と装着ヘッドの移動量の差による装着ヘッドの位置ずれを補正することができる。
【０００４】
一方、何らかの理由でベルトの緩みが大きくなり過ぎると、制御系のハンチングなどにより、部品搭載装置の異常に到る可能性がある。これに対して、特許文献１の技術を利用し、駆動モータの回転量と装着ヘッドの移動量を検出してその差を測定し、その差が大きければベルトの緩みによる異常として検出することが考えられる。
【特許文献１】特公平７−７０８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、実際の部品搭載装置においては、駆動モータの回転量を検出するロータリーエンコーダや、装着ヘッドの移動量を検出するリニアエンコーダなどの検出手段に故障が発生する可能性がある。そして、その故障によって駆動モータの回転量と装着ヘッドの移動量との検出値の差が大きくなる場合がある。すなわち、駆動モータの回転量と装着ヘッドの移動量との検出値の差によって、装着ヘッドの移動に関わる装置の異常を検出しても、その異常がベルトの緩みによるものか、あるいはエンコーダの故障などによるものか原因を特定できない。このため、異常を検出して装置を停止させても、考えられる複数の要因から異常の原因を特定するのに時間がかかり、装置の復旧に時間がかかってしまうなどの問題があった。
【０００６】
そこで本発明の課題は、上述した種類の部品搭載装置における異常の原因を信頼性よく検出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明（請求項１）は、
部品搭載のための移動体を駆動モータにより移動させて部品搭載を行う部品搭載装置において、
駆動モータの回転量を検出する回転量検出手段と、
駆動モータの回転による移動体の移動量を検出する移動量検出手段と、
駆動モータの回転量と移動体の移動量との偏差、並びに該偏差の時間微分値を算出する演算手段とを備え、
前記偏差とその時間微分値に基づいて部品搭載装置における異常を検出する部品搭載装置であって、
前記偏差が所定の偏差しきい値を超えていて、時間微分値が所定の時間微分しきい値を超えていない場合は、駆動モータの駆動力を移動体に伝達する動力伝達機構に異常があると判断することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明（請求項２）は、
部品搭載のための移動体を駆動モータにより移動させて部品搭載を行う部品搭載装置において、
駆動モータの回転量を検出する回転量検出手段と、
駆動モータの回転による移動体の移動量を検出する移動量検出手段と、
駆動モータの回転量と移動体の移動量との偏差、並びに該偏差の時間微分値を算出する演算手段とを備え、
前記偏差とその時間微分値に基づいて部品搭載装置における異常を検出する部品搭載装置であって、
前記偏差が所定の偏差しきい値を超えていて、かつ時間微分値が所定の時間微分しきい値を超えている場合は、回転量検出手段及び／又は移動量検出手段に異常があると判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明（請求項１）によれば、駆動モータの回転量と駆動モータにより移動される装着ヘッドなどの移動体の移動量との偏差、並びにその偏差の時間微分値に基づいて異常を検出するようにし、前記偏差が所定の偏差しきい値を超えていて、時間微分値が所定の時間微分しきい値を超えていない場合は、駆動モータの駆動力を移動体に伝達する動力伝達機構に異常があると判断するので、異常がどこにあるかを信頼性よく、検出することができる。
また、本発明（請求項２）によれば、駆動モータの回転量と駆動モータにより移動される装着ヘッドなどの移動体の移動量との偏差、並びにその偏差の時間微分値に基づいて異常を検出するようにし、前記偏差が所定の偏差しきい値を超えていて、かつ時間微分値が所定の時間微分しきい値を超えている場合は、回転量検出手段及び／又は移動量検出手段に異常があると判断するので、異常がどこにあるかを信頼性よく、検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付した図を参照して本発明を実施するための最良の形態の実施例を説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、本実施例に係る部品搭載装置の構成を概略示している。１８は、電子部品１０を吸着する吸着ノズル１６を有する移動体としての装着ヘッドであり、ヘッド移動機構であるＸＹロボット２２の駆動により、水平面内で直交するＸ軸方向とＹ軸方向に移動される。また、詳しく図示していないが、装着ヘッド１８には、吸着ノズル１６をＺ軸方向（上下方向）に移動させるＺ軸移動機構と、吸着ノズル１６をθ軸（ノズル軸）を中心に回転させるθ軸回転機構が設けられる。
【００１２】
部品搭載時には、まずＸＹロボット２２の駆動により、装着ヘッド１８が部品供給部１２上の所望の位置に移動させられた後、吸着ノズル１６が下降させられて所望の電子部品１０を吸着する。そしてノズル１６が上昇させられた後、装着ヘッド１８が部品認識カメラ２４上に移動させられ、吸着された部品１０が撮像され、部品の吸着姿勢が認識される。その後、吸着姿勢が補正されて、基板搬送装置２０によって搬送されてきた回路基板１４上の所望の位置に部品が搭載される。その後、再び装着ヘッド１８が部品供給部１２上に移動させられ、上述の動作が繰り返されることにより、基板１４上に順次部品１０が搭載される。
【００１３】
図２は、ＸＹロボット２２の構成の詳細を示している。装着ヘッド１８はＸ軸ガイド２８に対してＸ軸方向に摺動可能に取り付けられている。Ｘ軸ガイド２８のＸ軸方向の一方の端部にはＸ軸モータ３２が設けられ、その回転軸には不図示の駆動プーリが結合されている。またＸ軸ガイド２８の他方の端部には不図示の従動プーリが回転可能に設けられている。そしてベルト３４が前記の駆動プーリと従動プーリに巻回されて張架されており、このベルト３４の所定部位に装着ヘッド１８が取り付けられている。Ｘ軸モータ３２の回転駆動によりベルト３４がＸ軸方向に沿って走行し、それに伴って装着ヘッド１８がＸ軸方向に移動する。
【００１４】
Ｘ軸モータ３２の回転軸には、多数のスリットを周方向に微小な所定間隔で形成した不図示のホイールが取り付けられ、Ｘ軸モータの本体には、前記ホイールのスリットを検出してパルス信号を出力する不図示のセンサが設けられている。このホイールとセンサによってＸ軸モータ３２の回転量検出手段としてのモータエンコーダ（ロータリーエンコーダ：図３中の３３）が構成されており、Ｘ軸モータ３２の回転量に応じたパルス数のパルス信号を出力する。
【００１５】
また、Ｘ軸ガイド２８には、多数のスリットを所定の微小間隔で形成したリニアスケール２９がＸ軸方向に沿って取り付けられている。そして、このスケール２９のスリットを検出してパルス信号を出力する不図示のセンサが装着ヘッド１８に設けられている。このリニアスケール２９とセンサでＸ軸方向への装着ヘッド１８の移動量ないし位置の検出手段としてのＸ軸用リニアエンコーダ（図３中の４４）が構成され、装着ヘッド１８のＸ軸方向への移動量ないし位置に応じたパルス数のパルス信号を出力する。
【００１６】
また、Ｘ軸ガイド２８のＸ軸方向の両端部のそれぞれは、第１と第２のＹ軸ガイド３０Ａ，３０Ｂに沿ってＹ軸方向に摺動可能に取り付けられている。Ｙ軸ガイド３０Ａ，３０ＢのそれぞれのＹ軸方向の一方の端部の近傍には、第１と第２のＹ軸モータ３６Ａ，３６Ｂが設けられており、それぞれの回転軸に駆動プーリ３９Ａ，３９Ｂが固定されている。Ｙ軸ガイド３０Ａ，３０Ｂのそれぞれの他方の端部の近傍には従動プーリ４０Ａ，４０Ｂが設けられている。ベルト３８Ａがプーリ３９Ａ，４０Ａに巻回されて張架されており、ベルト３８Ｂがプーリ３９Ｂ，４０Ｂに巻回されて張架されている。そしてベルト３８Ａ，３８Ｂのそれぞれの所定部位がＸ軸ガイド２８のＸ軸方向の両端部のそれぞれに固定されている。Ｙ軸モータ３６Ａ，３６Ｂの回転駆動によりベルト３８Ａ，３８ＢがＹ軸方向に沿って走行し、それに伴ってＸ軸ガイド２８がＹ軸方向に移動し、装着ヘッド１８がＹ軸方向に移動する。
【００１７】
また、Ｙ軸モータ３６Ａ，３６Ｂのそれぞれには、Ｘ軸モータ３２に設けられたのと同様の回転量検出手段である不図示のモータエンコーダ（図３中の３７Ａ，３７Ｂ）が設けられており、それぞれＹ軸モータ３６Ａ，３６Ｂのそれぞれの回転量に応じたパルス数のパルス信号を出力する。
【００１８】
さらに、第１Ｙ軸ガイド３０Ａには、リニアスケール２９と同様のリニアスケール３１がＹ軸方向に沿って取り付けられている。そして、このスケール３１のスリットを検出してパルス信号を出力する不図示のセンサがＸ軸ガイド２８の図２中で左端部に設けられている。このスケール３１とセンサで装着ヘッド１８のＹ軸方向への移動量ないし位置の検出手段としてのＹ軸用リニアエンコーダ（図３中の４５）が構成され、Ｘ軸ガイド２８のＹ軸方向への移動量ないし位置、すなわち装着ヘッド１８のＹ軸方向への移動量ないし位置に応じたパルス数のパルス信号を出力する。
【００１９】
図３は、ＸＹロボット２２の駆動制御と、それによる装着ヘッド１８の移動に関する異常の検出に関わる制御系の構成を示している。なお、ＸＹロボット２２以外の駆動系、例えば吸着ノズル１６のＺ軸移動機構やθ軸回転機構などの駆動系の図示は省略してあり、その説明も省略する。
【００２０】
図３において、４１は部品搭載装置の全体を制御するコントローラであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータから構成され、操作部４２による操作により、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って部品搭載の全体を制御する。装着ヘッドをＸ軸方向ないしＹ軸方向に目標位置に移動させるときは、不図示のモータドライバを介して、Ｘ軸モータ３２及び第１と第２のＹ軸モータ３６Ａ，３６Ｂが目標位置に応じた量だけ回転される。これらのモータ３２及び３６Ａ，３６Ｂの回転量はモータエンコーダ３３及び３７Ａ，３８Ｂにより検出され、コントローラ４１に入力される。各モータ３２及び３６Ａ，３６Ｂの駆動による装着ヘッド１８のＸ軸方向とＹ軸方向への移動量ないし位置は、Ｘ軸用とＹ軸用のリニアエンコーダ４４，４５により検出され、コントローラ４１に入力される。
【００２１】
また、コントローラ４１は、液晶表示器などからなる表示部４３に装置の状態などの各種情報を表示させる。上記の異常検出時には検出した異常をユーザーに報知する警告の表示を行なわせる。
【００２２】
このような構成において、Ｘ軸モータ３２により装着ヘッド１８を移動させたとき、モータエンコーダ３３により検出されるＸ軸モータ３２の回転量と、Ｘ軸用リニアエンコーダ４４により検出される装着ヘッド１８のＸ軸方向への移動量とが比較され、異常検出が行われる。ここで両エンコーダ３３，４４の分解能は通常異なっているので、そのままでは比較できない。このため、リニアエンコーダ４４のヘッド移動量の出力値を基準とした場合の両者の分解能の比をＲxとして、モータエンコーダ３３のモータ回転量の出力値ＭpをＲxで除した値Ｍp／Ｒxとリニアエンコーダ４４の出力値Ｌpを比較する。ここで、ベルト３４の伸縮がなければ、Ｍp／ＲxとＬpの値は等しくなる。しかし、実際の移動時にはベルト３４の伸縮があるので、伸縮に応じて装着ヘッド１８の移動に遅れ又は進みが生じ、これによりＭp／Ｒxの値とＬpの値に差が生じる。このため、例えば装着ヘッド１８を移動させた場合、Ｍp／Ｒxの値からＬpの値を引いた偏差量Ｄ（＝（Ｍp／Ｒx）−Ｌp）は、ヘッド移動速度Ｖhの変化に対して図４に示すように値が変化する。
【００２３】
このときの偏差量Ｄの最大値Ｄmaxは、ベルト３４の張力が高いと小さくなり、ベルト３４が緩むと大きい値を示すようになる。そこで、ベルト３４の緩みを検出するために、この偏差量Ｄに対して適当な所定の偏差しきい値Ｄsを設定し、偏差量Ｄの最大値Ｄmaxが偏差しきい値Ｄsを越えた場合は、ベルト３４が緩んでいると判定する方法が考えられる。
【００２４】
しかしながら、ベルト３４が緩んでいなくても、例えば、モータエンコーダ３３及び／又はリニアエンコーダ４４の故障や、これを接続するコネクタの接触不良などにより、一定時間、エンコーダの出力がなくなるような信号系統の不具合の場合は、偏差量Ｄは図６に示すように一定時間だけ大きい値を示す。このような場合で偏差量最大値Ｄmaxが偏差しきい値Ｄsを越える場合はベルト３４が緩んだ場合と区別がつかない。
【００２５】
これに対して、図４と図６のそれぞれにおける偏差量Ｄの単位時間に対する変化量（時間微分値）dＤ／ｄｔを計算すると、図４の場合は図５のように、図６の場合は図７のようになる。すなわち、モータエンコーダ３３及び／又はリニアエンコーダ４４などの信号系統が異常な場合は、図６のように偏差量Ｄの急激な変化があるため、図７のように偏差の変化量dＤ／ｄｔの最大値dＤmaxが著しく高い値を取る。これに対し、ベルト３４の緩みの場合は、図４のように偏差量Ｄの急激な変化がないため、図５のように偏差変化量dＤ／ｄｔは比較的小さな値におさまり、その最大値dＤmaxもそれほど大きくならない。
【００２６】
このようなことから、偏差量Ｄの最大値Ｄmaxが所定の偏差しきい値Ｄsを越えた場合において、偏差変化量dＤ／ｄｔの最大値dＤmaxが所定の時間微分しきい値dＤs以下ならばベルト３４の緩みによる異常と判断し、時間微分しきい値dＤsを越えたら、ベルト３４の緩み以外の原因、例えば、モータエンコーダ３３やリニアエンコーダ４４あるいはその両方の故障や、ベルト３４を巻回したプーリの破損などによる異常と判断することができる。
【００２７】
以上のようにして、異常の検出を行なうため、本実施例では、図８に示すような回路構成を設ける。各回路は、それぞれコントローラ４１のＣＰＵにより実現することができるし、あるいは個別にそれぞれハードウエアとして実現するようにしてもよい。
【００２８】
図８において、Ｘ軸モータ３２の回転量に応じたモータエンコーダ３３の出力値Ｍpが除算回路８１に入力され、モータエンコーダ３３とリニアエンコーダ４４の分解能の比Ｒxで除算される。その除算結果Ｍp／Ｒxの値と、装着ヘッド１８のＸ軸方向への移動量に応じたリニアエンコーダ４４の出力値Ｌpが減算器８２に入力され、（Ｍp／Ｒx）−Ｌpの減算により偏差量Ｄが求められる。偏差量Ｄはマックスホールド回路８５に入力される。マックスホールド回路８５は変化する偏差量Ｄの最大値Ｄmaxを保持し、出力する。また、偏差量Ｄは微分回路８３にも入力される。微分回路８３は偏差量Ｄの時間微分値ｄＤ／ｄｔを算出し、その最大値dＤmaxがマックスホールド回路８４により保持され出力される。
【００２９】
このようにして算出された偏差とその時間微分値に基づき、コントローラ４１のＣＰＵは、図９のフローチャートに従って、部品搭載装置における異常を特定する。
【００３０】
まずステップＳ１において、Ｘ軸モータ３２を駆動し、装着ヘッド１８をＸ軸に沿って移動させ、ステップＳ２において、Ｘ軸モータの回転量と装着ヘッドの移動量との偏差の最大値Ｄmaxと、その時間微分値の最大値dＤmaxを取得する。
【００３１】
次に、ステップＳ３において、取得した偏差量最大値Ｄmaxが所定の偏差しきい値Ｄsを越えているか否か判断する。そして、越えていなければ、異常なしと判断して異常検出処理を終了する。また、越えていたらステップＳ４に進む。
【００３２】
ステップＳ４では、取得した偏差の時間微分値の最大値dＤmaxが所定の時間微分しきい値dＤsを越えているか否か判断する。そして、越えていなければステップＳ５へ、また、越えていればステップＳ６へ進む。
【００３３】
ステップＳ５では、動力伝達機構のベルト３４の緩みによる異常と判断して、Ｘ軸モータ３２の駆動を禁止すると共に、ベルト３４の緩みによる異常をユーザーに警告する表示を表示部４３に行なわせ、その後、異常検出処理を終了する。
【００３４】
また、ステップＳ６では、ベルトの緩み以外の原因による異常、例えばモータエンコーダ３３及び／又はリニアエンコーダ４４の出力などの異常と判断して、Ｘ軸モータ３２の駆動を禁止すると共に、判断した異常をユーザーに警告する表示を表示部４３に行なわせ、その後、異常検出処理を終了する。
【００３５】
以上では、装着ヘッドのＸ軸方向における移動並びにそれに伴う異常検出を説明したが、装着ヘッドのＹ軸方向の移動並びにそれに伴う異常の検出も同様に行なうことができる。この場合には、モータエンコーダ３３の代わりにモータエンコーダ３７Ａ（あるいは３７Ｂ）を用い、Ｘ軸用リニアエンコーダ４４の代わりにＹ軸用リニアエンコーダ４５を用いるようにする。そして、Ｙ軸モータの回転量と装着ヘッド１８（Ｘ軸ガイド２８）の移動量との偏差が所定の偏差しきい値を超えていて、その偏差の時間微分値が所定の時間微分しきい値を超えていない場合は、ベルト３８Ａ（３８Ｂ）に異常があると判断し、また、前記偏差が所定の偏差しきい値を超えていて、かつ時間微分値が所定の時間微分しきい値を超えている場合は、ベルトの緩み以外の原因による異常、例えばモータエンコーダ３７Ａ（あるいは３７Ｂ）及び／又はＹ軸用リニアエンコーダ４５に異常があると判断する。
【００３６】
以上のように本実施例によれば、部品搭載装置において異常が検出された場合、駆動モータの駆動力を装着ヘッド（移動体）に伝達するベルトなどの動力伝達機構に異常があるのか、あるいは駆動モータの回転量を検出する回転量検出手段及び／又は移動体の移動量を検出する移動量検出手段に異常があるかを確実に判別することができる。したがって、異常の原因の特定をより簡単に短時間で行なえ、装置の復旧を短時間で行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例の部品搭載装置の構成を示す斜視図である。
【図２】同装置のＸＹロボットの構成の詳細を示す平面図である。
【図３】同装置のＸＹロボットの駆動制御と、装着ヘッドの移動に関する異常の検出に関わる制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】同装置においてモータの回転量に対する装着ヘッドの移動量の偏差の経時的変化を示す線図である。
【図５】図４の偏差を時間微分した偏差変化量の経時的変化を示す線図である。
【図６】エンコーダが故障した場合の前記偏差の経時的変化を示す線図である。
【図７】図６の偏差を時間微分した偏差変化量の経時的変化を示す線図である。
【図８】偏差及びその時間微分値を演算する回路構成を示すブロック図である。
【図９】異常の検出処理の制御手順を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  電子部品
１２  部品供給部
１４  回路基板
１６  吸着ノズル
１８  装着ヘッド
２０  基板搬送装置
２２  ＸＹロボット
２４  部品認識カメラ
２８  Ｘ軸ガイド
３０Ａ、３０Ｂ  Ｙ軸ガイド
３２  Ｘ軸モータ
３３、３７Ａ、３７Ｂ  モータエンコーダ
３４、３８Ａ、３８Ｂ  ベルト
３６Ａ、３６Ｂ  Ｙ軸モータ
４４  Ｘ軸用リニアエンコーダ
４５  Ｙ軸用リニアエンコーダ
８１  除算器
８２  減算器
８３  微分回路
８４、８５  マックスホールド回路
【図１】
0004707576.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004707576.tif 000008
【図８】
0004707576.tif 000009
【図９】
0004707576.tif 000010