(57)【要約】【課題】異常状態の兆候を検知して部品損傷の発生を低減することができる電子部品実装用装置を提供することを目的とする。【解決手段】電子部品を基板に実装する電子部品実装ラインにおいて使用される電子部品実装用装置において、搭載ヘッドなど所定の作業動作を行う作業ヘッドを移動させるヘッド移動機構の駆動用モータについて、ヘッド移動機構に予め設定された状態判定用動作（低回転数での軸正逆回転）を実行させたときの負荷トルクを計測する。そしてこれらの計測結果を、予め設定された判定用基準と比較することにより、ヘッド移動機構が不正常状態であるか否かを判定する。これにより、異常状態の兆候を検知して、部品損傷の発生を低減することができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を基板に実装する電子部品実装ラインにおいて使用される電子部品実装用装置であって、少なくとも１方向へ移動し所定の作業動作を行う作業ヘッドと、モータによって駆動され前記作業ヘッドを移動させるヘッド移動機構と、前記モータを制御して前記ヘッド移動機構に所定の状態判定用動作を実行させる制御手段と、前記モータの負荷トルクを検出するトルク検出手段と、前記状態判定用動作を実行したときの前記トルク検出手段によるトルク検出結果に基づいて前記ヘッド移動機構が不正常状態であるか否かを判定する状態判定手段とを備えたことを特徴とする電子部品実装用装置。
【請求項２】
電子部品を基板に実装する電子部品実装ラインにおいて使用され、少なくとも１方向へ移動し所定の作業動作を行う作業ヘッドと、モータによって駆動され前記作業ヘッドを移動させるヘッド移動機構と、前記モータを制御して前記ヘッド移動機構に所定の状態判定用動作を実行させる制御手段と、前記モータの負荷トルクを検出するトルク検出手段とを備えた電子部品実装用装置において、前記ヘッド移動機構が不正常状態であるか否かを判定する電子部品実装用装置における状態判定方法であって、前記状態判定用動作を実行したときの前記トルク検出手段によるトルク検出結果に基づいて前記ヘッド移動機構が不正常状態であるか否かを判定することを特徴とする電子部品実装用装置における状態判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品実装ラインにおいて使用される電子部品実装用装置およびこの電子部品実装用装置における状態判定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品実装ラインは、スクリーン印刷装置や電子部品搭載装置など複数の電子部品実装用装置を連結して構成される。これらの装置は、スクリーン印刷のためのスキージヘッドや電子部品を基板に移送搭載するための搭載ヘッドなどの作業ヘッドを、モータを駆動源とするヘッド移動機構によって移動させることにより、所定の作業動作を実行する。
【０００３】
ヘッド移動機構はボールねじや直動ガイドなどの機構要素を組み合わせて構成されており、このような機構要素によって円滑な動作を長期間安定して行わせるためには、機構各部の潤滑状態や機械調整精度などの装置状態を良好に保つことが不可欠である。そして潤滑不良や機械調整不良、異物噛込みなど装置状態が不正常のまま長時間運転を継続すると、摺動異常による部品の損耗など修復不能な状態に移行する場合があり、この場合には高価な部品交換を伴う大掛かりな修理を余儀なくされる。このような事態の発生を事前に防止するため、従来より機構部の損傷などの異常を検出する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−５８３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上述の先行技術例においては、異常状態が温度の異常上昇やボールの傷発生など具体的な症状として発生するまでは状態判定を行うことができず、何らかの異常状態の兆候を検知して部品損傷などの事態を予防することは困難であった。
【０００５】
そこで本発明は、異常状態の兆候を検知して部品損傷の発生を低減することができる電子部品実装用装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電子部品実装用装置は、電子部品を基板に実装する電子部品実装ラインにおいて使用される電子部品実装用装置であって、少なくとも１方向へ移動し所定の作業動作を行う作業ヘッドと、モータによって駆動され前記作業ヘッドを移動させるヘッド移動機構と、前記モータを制御して前記ヘッド移動機構に所定の状態判定用動作を実行させる制御手段と、前記モータの負荷トルクを検出するトルク検出手段と、前記状態判定用動作を実行したときの前記トルク検出手段によるトルク検出結果に基づいて前記ヘッド移動機構が不正常状態であるか否かを判定する状態判定手段とを備えた。
【０００７】
本発明の電子部品実装用装置における状態判定方法は、電子部品を基板に実装する電子部品実装ラインにおいて使用され、少なくとも１方向へ移動し所定の作業動作を行う作業ヘッドと、モータによって駆動され前記作業ヘッドを移動させるヘッド移動機構と、前記モータを制御して前記ヘッド移動機構に所定の状態判定用動作を実行させる制御手段と、前記モータの負荷トルクを検出するトルク検出手段とを備えた電子部品実装用装置において、前記ヘッド移動機構が不正常状態であるか否かを判定する電子部品実装用装置における状態判定方法であって、前記状態判定用動作を実行したときの前記トルク検出手段によるトルク検出結果に基づいて前記ヘッド移動機構が不正常状態であるか否かを判定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ヘッド移動機構を駆動するモータの負荷トルクを検出するトルク検出手段と、状態判定用動作を実行したときのトルク検出手段によるトルク検出結果に基づいてヘッド移動機構の不正常状態の有無を判定する状態判定手段とを備えることにより、何らかの異常状態の兆候を検知して部品損傷の発生を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の平面図、図２、図３は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の断面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の制御系の構成を示すブロック図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置におけるトルク計測結果を示すグラフ、図６は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における状態判定のフロー図である。
【００１０】
まず図１、図２、図３を参照して、電子部品を基板に実装する電子部品実装ラインにおいて使用される電子部品実装用装置としての電子部品搭載装置の構造を説明する。図１において、基台１上にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は電子部品が実装される基板３を搬送し、搬送路２上に設定された実装位置において基板３を位置決めする。搬送路２の両側には部品供給部４が設けられており、部品供給部４には複数のテープフィーダ５が装着されている。
【００１１】
基台１のＸ方向の両端部にはＹ軸フレーム６ａがＹ方向に設けられており、Ｙ軸フレーム６ａの上面にはガイドレール６が配設されている。図２、図３（ｂ）に示すように、ガイドレール６にはスライダ７がＹ方向にスライド自在に嵌着しており、スライダ７はＸ軸テーブル８の両端に設けられたテーブル端部８ａ、８ｂの下面に固着されている。テーブル端部８ａの下面には送りねじ９が螺合したナット１１が結合されており、図１、図２（ａ）に示すように、送りねじ９はＹ軸モータ１０によって回転駆動される。Ｙ軸モータ１０を回転駆動することにより、テーブル端部８ａはＹ方向に駆動され、これによりＸ軸テーブル８はＹ方向に移動する。
【００１２】
テーブル端部８ａ、８ｂの間には送りねじ１６が配設されており、送りねじ１６はテーブル端部８ａに配置されたＸ軸モータ１７によって回転駆動される。送りねじ１６はナット１８に螺合しており、ナット１８はＸ軸テーブル８に沿ってＸ方向にスライド自在な搭載ヘッド１２に結合されている。なお搭載ヘッド１２をガイドするスライドガイド機構は図示を省略している。Ｘ軸モータ１７を駆動することにより、搭載ヘッド１２はＸ方向に移動する。
【００１３】
図２に示すように、搭載ヘッド１２は複数の単位搭載ヘッド１２ａを備えたマルチ型ヘッドであり、単位搭載ヘッド１２ａは下端部にノズル１３を備えている。ノズル１３は共通に設けられたθ軸モータ１４によってノズル軸廻りに回転する。また搭載ヘッド１２は一体に移動するカメラ１５を備えており、搭載ヘッド１２が基板３上に移動することによりカメラ１５は基板３上に位置し、基板３をを撮像して位置を認識する。
【００１４】
Ｙ軸モータ１０、Ｘ軸モータ１７を駆動することにより、搭載ヘッド１２はＸＹ方向に移動し、これにより各単位搭載ヘッド１２ａのノズル１３によって部品供給部４のテープフィーダ５から電子部品をピックアップし、搬送路２に位置決めされた基板３上に移送して搭載する実装動作を行う。すなわち搭載ヘッド１２は、少なくとも１方向へ移動し所定の作業動作を行う作業ヘッドとなっており、ガイドレール６、スライダ７、送りねじ９、ナット１１より成るＹ軸機構、ナット１８、送りねじ１６およびＸ方向スライドガイド機構より成るＸ軸機構は、モータによって駆動され前述の作業ヘッドを移動させるヘッド移動機構を構成する。
【００１５】
搬送路２と部品供給部４との間には部品認識カメラ２０、ツールストッカ２１が配設されている。テープフィーダ５からノズル１３によって電子部品を取り出した搭載ヘッド１２が部品認識カメラ２０の上方を移動することにより、部品認識カメラ２０はノズル１３に保持された状態の電子部品を撮像し、これにより電子部品の位置が認識される。ツールストッカ２１には複数種類の電子部品の対応したノズル１３が収納保持されており、搭載ヘッド１２がツールストッカ２１にアクセスすることにより、必要に応じてノズル１３が交換される。
【００１６】
次に図４を参照して制御系の構成を説明する。制御部３０はＣＰＵであり実装装置各部の動作を制御するとともに、以下の説明する各部を制御して後述する自動給脂動作を行わせる。モータ駆動部３１はＹ軸モータ１０、Ｘ軸モータ１７を駆動する。制御部３０がモータ駆動部３１を介してＹ軸モータ１０、Ｘ軸モータ１７を制御することにより、ヘッド移動機構は後述する状態判定用動作を実行する。したがって制御部３０は、モータを制御してヘッド移動機構に所定の状態判定用動作を実行させる制御手段となっている。
【００１７】
トルク計測部３２はモータの負荷トルクを検出するトルク検出手段であり、Ｙ軸モータ１０、Ｘ軸モータ１７を駆動する際の負荷トルクをモータ駆動部３１から各モータに供給される電力の電流値に基づいて計測する。状態判定部３３は、ヘッド移動機構が状態判定用動作を実行したときのトルク計測部３２によるトルク計測結果により、これらのモータによって駆動される負荷機構部に不正常状態、すなわち摺動部の異常摩耗など負荷機構部の正常な動作が阻害される状態へ移行する徴候が表れているか否かを判定する。すなわち状態判定部３３は、状態判定用動作を実行したときのトルク検出手段によるトルク検出結果に基づいて負荷機構部であるヘッド移動機構が不正常状態であるか否かを判定する状態判定手段となっている。
【００１８】
表示部３４は表示パネルなどの画面表示手段であり、トルク計測部３２によって取得されたトルク計測結果（図５参照）や、状態判定部３３による判定結果などを表示する。操作入力部３５はキーボードやタッチパネルなどの入力手段であり、後述する状態判定用動作のパターンや判定しきい値の設定のための操作入力を行う。
【００１９】
次に図５を参照して、負荷機構部の状態判定および状態判定用動作について説明する。図５のグラフは、負荷機構部を駆動するモータ（ここではＹ軸モータ１０又はＸ軸モータ１７）を所定の回転数（グリース量の影響によるトルク値の変動が少ない５０〜１００ｒｐｍ程度の低速回転域）にて駆動して、ヘッド移動機構に所定の状態判定用動作を実行させた場合のトルク計測値を、移動ストロークを横軸に取って示したものである。状態判定用動作のパターンとしては、ここでは低速回転域での正逆反転動作を用いている。
【００２０】
図５（ａ）は、負荷機構部が正常な状態にある場合におけるトルク計測結果を示している。この状態においてモータを駆動して負荷機構部に状態判定用動作を実行させると、正回転時・逆回転時においてそれぞれ回転方向に応じたトルク値（＋）（−）が記録される。このとき、トルク値は幾分かの増減を示すものの、全体としてはその時点での負荷機構部の摺動抵抗などによって規定されるトルクレベルにほぼ収束する。
【００２１】
そしてこのトルクレベルに対して許容範囲と考えられる余裕値を加味して、判定しきい値＋Ｔｔｈ、−Ｔｔｈが設定される。すなわちトルク計測結果が、判定しきい値＋Ｔｔｈ〜−Ｔｔｈの範囲内にあり、且つ大きな変動を示していないことが、このモータの負荷機構部の装置状態が正常であると判定されるための条件となる。
【００２２】
図５（ｂ）は、負荷機構部の装置状態が不正常であると判定される場合の計測結果の１
パターンを示している。この例では、正回転時のある特定位置において判定しきい値＋Ｔｔｈを超えたトルク計測波形（矢印で示すピーク波形参照）が得られており、この位置において微細異物噛込みやガイドレールの局部的な表面傷など、局部的に負荷抵抗を増大させるような不正常な状態が存在することを示している。
【００２３】
また逆回転時においては、トルク計測波形全体としては判定しきい値−Ｔｔｈの範囲内には収まっているものの、所定の対象距離範囲Ｌ内におけるトルク値の変動範囲Ｒが変動許容しきい値Ｒｔｈを超えており、ガイドレールのかじり傷などの不正常な状態がある範囲にわたって存在することを示している。すなわち、トルク計測によって図５（ｂ）に例示するような計測結果が得られたならば、状態判定部３３は状態異常と判定し、表示部３４にその旨を表示する。
【００２４】
次に図６のフローを参照して、電子部品搭載装置においてヘッド移動機構が不正常状態であるか否かを判定する状態判定方法について説明する。ここではヘッド移動機構のＸ軸機構、Ｙ軸機構の軸破損診断を行う。まず図６において、制御部３０によって軸破損診断開始が指令され（ＳＴ１）、これにより所定の状態判定用動作が実行される。
【００２５】
すなわちまずモータを低回転数で軸を正方向に回転し（ＳＴ２）、トルク計測部３２によってトルク値が計測される（ＳＴ３）。次いで、モータの回転方向が切り換えられ、所定の低回転数で軸を逆方向に回転し（ＳＴ４）、トルク計測部３２によってトルク値が計測される（ＳＴ５）。これにより、図５に示すような判定用のトルク計測結果が取得され、この計測結果に基づいて、状態判定部３３によってモータの負荷機構部であるヘッド移動機構の状態判定（ここでは破損判定）が行われる（ＳＴ６）。
【００２６】
すなわちこの状態判定においては、ヘッド移動機構に所定の状態判定用動作を実行させたときのトルク検出手段によるトルク検出結果に基づいて、ヘッド移動機構が不正常状態であるか否かを判定するようにしている。そして状態判定において、ヘッド移動機構に何らかの不正常な状態が存在すると判断されたならば、装置稼動を停止して不正常部位の探索と原因究明を行い、必要な保守作業を行う。このように電子部品実装装置の稼動を連続して継続する過程において、所定タイミングにて上述の状態判定を行うことにより、動作異常の具体的な症状が発生する以前に異常状態の兆候を検知して、部品損傷の発生を低減することができる。
【００２７】
なお本実施の形態では、電子部品実装用装置として電子部品を基板に搭載する電子部品搭載装置の例を示したが、スクリーン印刷装置など電子部品実装ラインを構成する他種類の電子部品実装用装置にも、本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の電子部品実装用装置は、異常状態の兆候を検知して部品損傷の発生を低減することができるという効果を有し、電子部品搭載装置など電子部品を基板に実装する電子部品実装ラインにおいて使用される電子部品実装用装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の平面図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の断面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の断面図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の制御系の構成を示すブロック図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置におけるトルク計測結果を示すグラフ
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における状態判定のフロー図
【符号の説明】
【００３０】
６  ガイドレール
７  スライダ
８  Ｘ軸テーブル
９  送りねじ
１０  Ｙ軸モータ
１１  ナット
１２  搭載ヘッド
１６  送りねじ
１７  Ｘ軸モータ
１８  ナット
【図１】
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【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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