JP2007214395A - Part-mounting device - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a component mounting apparatus for mounting an electronic component on a circuit board, and in particular, a component for mounting a component on a circuit board by transmitting a driving force of a motor through a power transmission mechanism such as a belt to move a mounting head. It relates to the on-board device.
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。 In the component mounting apparatus, a configuration having a head moving mechanism that transmits a driving force of a motor via a belt to move a mounting head is widely adopted. In such a component mounting apparatus, due to expansion and contraction of the belt, a difference occurs between the rotation amount of the drive motor and the movement amount of the mounting head, and the mounting head is displaced.
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。
A technique for correcting this misalignment is described in
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。
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。 However, in an actual component mounting apparatus, a failure may occur in detection means such as a rotary encoder that detects the amount of rotation of the drive motor and a linear encoder that detects the amount of movement of the mounting head. Due to the failure, the difference in detected value between the rotation amount of the drive motor and the movement amount of the mounting head may increase. In other words, even if an abnormality in the device related to the movement of the mounting head is detected based on the difference between the detected values of the rotation amount of the drive motor and the movement amount of the mounting head, whether the abnormality is due to the looseness of the belt, or the encoder malfunctions The cause or cause cannot be identified. For this reason, even if an abnormality is detected and the apparatus is stopped, it takes time to identify the cause of the abnormality from a plurality of possible factors, and it takes time to recover the apparatus.
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。 Therefore, an object of the present invention is to reliably detect the cause of an abnormality in the above-described type of component mounting apparatus.
上記課題を解決するため、本発明は、
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ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
In a component mounting device that mounts a component by moving a moving body for component mounting with a drive motor,
A rotation amount detecting means for detecting the rotation amount of the drive motor;
A moving amount detecting means for detecting a moving amount of the moving body due to rotation of the drive motor;
A deviation between the rotation amount of the drive motor and the movement amount of the moving body, and a calculation means for calculating a time differential value of the deviation,
An abnormality in the component mounting apparatus is detected based on the deviation and its time differential value.
本発明では、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、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。 In the present invention, when the deviation exceeds a predetermined deviation threshold and the time differential value does not exceed the predetermined time differential threshold, the power transmission mechanism transmits the driving force of the drive motor to the moving body. If the deviation exceeds a predetermined deviation threshold value and the time differential value exceeds a predetermined time differential threshold value, the rotation amount detecting means and / or It is determined that there is an abnormality in the movement amount detection means.
本発明によれば、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ているので、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。 According to the present invention, the abnormality is detected based on the deviation between the rotation amount of the drive motor and the movement amount of the moving body such as the mounting head moved by the drive motor, and the time differential value of the deviation. , It is possible to reliably detect where the abnormality is.
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。 Hereinafter, embodiments of the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
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。
FIG. 1 schematically shows the configuration of a component mounting apparatus according to this embodiment.
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。
When mounting a component, first, the
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。
FIG. 2 shows details of the configuration of the
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。
A wheel (not shown) in which a large number of slits are formed in the circumferential direction at minute intervals is attached to the rotation shaft of the
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。
Further, a
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。
Further, both ends of the
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。
Each of the Y-
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。
Further, a
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。
FIG. 3 shows the configuration of a control system related to the drive control of the
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。
In FIG. 3,
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。
The
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。
In such a configuration, when the mounting
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。
The maximum value Dmax of the deviation amount D at this time becomes small when the tension of the
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。
However, even if the
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。
On the other hand, when the change amount (time differential value) dD / dt with respect to the unit time of the deviation amount D in each of FIGS. 4 and 6 is calculated, the case of FIG. 4 is as shown in FIG. 5, and the case of FIG. As shown in FIG. That is, when the signal system such as the motor encoder 33 and / or the
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。
For this reason, when the maximum value Dmax of the deviation amount D exceeds the predetermined deviation threshold value Ds, the belt is used if the maximum value dDmax of the deviation change amount dD / dt is equal to or less than the predetermined time differential threshold value dDs. If the time differential threshold value dDs is exceeded, it is determined that there is an abnormality due to the looseness of the
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。
In order to detect an abnormality as described above, in this embodiment, a circuit configuration as shown in FIG. 8 is provided. Each circuit can be realized by the CPU of the
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。
In FIG. 8, the output value Mp of the motor encoder 33 corresponding to the rotation amount of the
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。
Based on the deviation thus calculated and its time differential value, the CPU of the
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。
First, in step S1, the
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。 Next, in step S3, it is determined whether or not the acquired deviation amount maximum value Dmax exceeds a predetermined deviation threshold value Ds. If it does not exceed, it is determined that there is no abnormality and the abnormality detection process is terminated. If it exceeds, the process proceeds to step S4.
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。 In step S4, it is determined whether or not the maximum value dDmax of the obtained time differential value of the deviation exceeds a predetermined time differential threshold value dDs. If not, the process proceeds to step S5, and if it exceeds, the process proceeds to step S6.
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。
In step S5, it is determined that there is an abnormality due to the looseness of the
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。
In step S6, it is determined that the abnormality is caused by a cause other than the looseness of the belt, for example, an abnormality such as an output of the motor encoder 33 and / or the
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。
While the movement of the mounting head in the X-axis direction and the accompanying abnormality detection have been described above, the movement of the mounting head in the Y-axis direction and the accompanying abnormality detection can be performed in the same manner. In this case, a motor encoder 37A (or 37B) is used instead of the motor encoder 33, and a Y-axis linear encoder 45 is used instead of the X-axis
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。 As described above, according to this embodiment, when an abnormality is detected in the component mounting apparatus, there is an abnormality in the power transmission mechanism such as a belt that transmits the driving force of the drive motor to the mounting head (moving body), or It is possible to reliably determine whether there is an abnormality in the rotation amount detection means for detecting the rotation amount of the drive motor and / or the movement amount detection means for detecting the movement amount of the moving body. Therefore, the cause of the abnormality can be identified more easily in a short time, and the apparatus can be restored in a short time.
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
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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ことを特徴とする部品搭載装置。 In a component mounting device that mounts a component by moving a moving body for component mounting with a drive motor,
A rotation amount detecting means for detecting the rotation amount of the drive motor;
A moving amount detecting means for detecting a moving amount of the moving body due to rotation of the drive motor;
A deviation between the rotation amount of the drive motor and the movement amount of the moving body, and a calculation means for calculating a time differential value of the deviation,
An abnormality in a component mounting apparatus is detected based on the deviation and its time differential value.
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