JP2011135697A - 故障予知装置及び故障予知方法並びに検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】障害の発生を未然に防いで検査作業の効率化を図る。
【解決手段】故障の発生を予知する故障予知装置において、装置に組み込まされた駆動モータのトルクを検出するトルク検出手段と、当該トルク検出手段で検出したトルクの変動を監視する監視手段と、当該監視手段で監視するトルクが設定基準値の範囲外にあるとき、前記駆動モータの停止、異常メッセージ表示又は警告のいずれか１又は複数を行うことを特徴とする制御部とを備えた。故障予知方法は、前記故障予知装置の処理機能と同様の構成を有する。また、検査装置には、前記故障予知装置の機能を組み込んだ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、外部から搬送されてくる検査対象板を装置内に搬入して点灯検査等を行う際の駆動系の故障を予防する故障予知装置及び故障予知方法並びに検査装置に関するものである。

液晶基板等のパネル（検査対象板）に対して点灯検査等を行う検査装置は一般に知られている。このような検査装置の一例としては特許文献１に記載の点灯検査装置がある。この点灯検査装置を、図２、３に基づいて説明する。

点灯検査装置１は図２に示すように主に、搬送部２と、検査部３と、位置決め機構４から構成されている。

搬送部２は外部から搬入された検査対象板である液晶パネルＰを位置決め機構４から受け取って検査部３へ搬送すると共に検査終了後の液晶パネルＰを位置決め機構４に渡すための装置である。搬送部２は主に、搬送アーム５と、駆動機構６とから構成されている。

搬送アーム５は、液晶パネルＰを支持する部分である。駆動機構６は、搬送アーム５で液晶パネルＰを支持させると共に液晶パネルＰを搬送部２と検査部３との間で往復動させるための装置である。駆動機構６は主に、Ｘ方向移動機構部（図示せず）と、Ｙ方向移動機構部（図示せず）とから構成されている。

Ｘ方向移動機構部は、搬送アーム５を搬送部２と検査部３との間で往復動させるための機構である。Ｘ方向移動機構部は、搬送アーム５を往復動させるＸ軸駆動モータ（図示せず）を備えて構成されている。

Ｙ方向移動機構部（図示せず）は、搬送アーム５のアーム部７を上下に移動可能に支持するための機構である。このＹ方向移動機構部は、搬送アーム５を往復動させるＹ軸駆動モータ（図示せず）を備えて構成されている。

検査部３は、液晶パネルＰを支持して点灯試験を行うための装置である。検査部３は主に、ワークテーブル１６と、プローバ１７とを備えて構成されている。

ワークテーブル１６は、液晶パネルＰを支持するための部材である。ワークテーブル１６は、ＸＹＺθステージ（図示せず）に支持されて、液晶パネルＰの位置合わせを行う。

プローバ１７は、液晶パネルＰの端子に接触して液晶パネルＰの検査を行うための装置である。プローバ１７は主に、プローブベース１８と、プローブブロック１９と、カメラ２０とから構成されている。プローバ１７の先端にプローブ（図示せず）が、液晶パネルＰに望ませた状態で設けられている。そして、ＸＹＺθステージに内蔵された駆動モータでＸＹＺθステージが作動されて、ワークテーブル１６上の液晶パネルＰの端子とプローブとが互いに接触される。

位置決め機構４は、外部から搬入された液晶パネルＰを受け取って位置決めして支持した後、回転、傾斜させて上記搬送部２に受け渡すと共に検査終了後の液晶パネルＰを外部装置に受け渡すための機構である。この位置決め機構４は、図３に示すように、液晶パネルＰを受け取り受け渡すパネル受け機構部２４と、このパネル受け機構部２４に支持された液晶パネルＰを位置決めした上で支持する位置決め支持機構部２５と、上記パネル受け機構部２４及び位置決め支持機構部２５を支持して回転させる回転機構部２６と、この回転機構部２６及び後述の昇降機構部２８を支持して傾斜させる傾斜機構部２７と、上記液晶パネルＰを昇降させる昇降機構部２８とから構成されている。各部に備えられた各駆動モータは、モータドライバーでそれぞれ制御されている。

このような構成により、各部の駆動モータがそれぞれ制御されて各部を駆動し、液晶パネルＰの搬送、位置決め、検査等が行われる。

また、液晶パネルの大きさの違いに合わせて、液晶パネル支持部の寸法を変える可変機構を備えた特許文献２のような検査装置もある。この検査装置の例を図４に基づいて概説する。この検査装置は、４つ組み合わせて矩形状にかつ液晶パネルＰの寸法に合わせて、固定ベース２９上に移動可能に配置された可動ベース３０を備えて構成されている。各可動ベース３０は、各結合装置３２によって固定ベース２９にそれぞれ結合されている。結合装置（図示せず）は、可動ベース３０を固定ベース２９に対して移動可能に支持する装置である。各装置には駆動モータがそれぞれ組み込まれ、各駆動モータは、モータドライバーでそれぞれ制御されている。

これにより、検査装置の各部の駆動モータがそれぞれ制御されて各部を駆動して、液晶パネルＰの搬送、位置決め、検査等が行われると共に、各駆動モータがそれぞれ制御されて可動ベース３０を液晶パネルＰの大きさに合わせて移動させる。

特開２００７−１３９５１６号公報 特開２００８−６４６８２号公報

上述した従来の検査装置では、各部の障害発生をオペレータに知らせるために、アラーム信号を発生する機能を備えたものがある。具体的には、各モータドライバーが各駆動モータの異常を検知したとき、アラーム信号を制御部に送信する。制御部では、モータドライバーから送信されるアラーム信号を検知して、オペレータへの警告や駆動モータの停止等の処理を行う。

しかし、このようなアラーム信号を用いた装置の場合は次のような問題がある。即ち、アラーム信号が、例えば過負荷の場合は、制御部が信号を受取った時点で、検査装置の駆動系で大きな障害が発生してしまっており、復旧に多大な時間を要し、そのため検査作業の停止時間が長くなり、作業効率が悪くなるという問題がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、障害の発生を未然に防いで、検査作業の効率化を図った故障予知装置及び故障予知方法並びに検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係る故障予知装置は、故障の発生を予知する故障予知装置において、装置に組み込まされた駆動モータのトルクを検出するトルク検出手段と、当該トルク検出手段で検出したトルクの変動を監視する監視手段と、当該監視手段で監視するトルクが設定基準値の範囲外にあるとき、前記駆動モータの停止、異常メッセージ表示又は警告のいずれか１又は複数を行うことを特徴とする制御部とを備えて構成されたことを特徴とする。

本発明に係る故障予知方法は、故障の発生を予知する故障予知方法において、装置に組み込まされた駆動モータのトルクを検出し、検出したトルクの変動を監視して、当該トルクが設定基準値の範囲外にあるとき、前記駆動モータの停止、異常メッセージ表示又は警告のいずれか１又は複数を行うことを特徴とする。
本発明に係る検査装置は、検査対象板を検査する検査装置であって、前記検査対象板の位置決め機構、駆動機構等の駆動源となる駆動モータと、当該駆動モータを制御するモータドライバーと、当該モータドライバーに接続されて当該モータドライバーを制御する制御部と備え、前記制御部が、前記駆動モータのトルクデータを検知して、そのトルクを基準値と比較して当該トルクが設定基準値の範囲外にあるとき、異常と判断して、前記駆動モータの停止、異常メッセージ表示又は警告のいずれか１又は複数を行うことを特徴とする。

以上のように、前記駆動モータのトルクが設定基準値の範囲外にあるとき、異常と判断して、前記駆動モータの停止、異常メッセージ表示又は警告のいずれか１又は複数を行うため、故障を予知でき、部品破損前にメンテナンスを行わせることができる。

本発明の実施形態に係る検査装置の要部を示す概略構成図である。 第１従来例に係る検査装置を示す斜視図である。 第１従来例に係る検査装置の位置決め機構を示す斜視図である。 第２従来例に係る検査装置の要部を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る検査装置の制御部の機能を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る検査装置の制御部の機能を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係る故障予知装置及び故障予知方法並びに検査装置について、添付図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態の検査装置の全体構成は、上述した特許文献１の検査装置とほぼ同様であるため、ここでは特許文献１の検査装置と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態に係る検査装置の駆動系は、図１に示すように主に、駆動モータ３３と、モータドライバー３４と、制御部３５とから構成されている。

駆動モータ３３は、搬送部、位置決め機構、駆動機構等の駆動源であり、特許文献１，２の検査装置に組み込まれているＸ軸駆動モータ１３等と同一のモータである。駆動モータ３３は、搬送部、位置決め機構、駆動機構等にそれぞれ組み込まれ、モータドライバー３４に接続されている。検査装置に組み込まれている各駆動モータ３３には、種々の大きさや構成のものがあるが、図１では説明の簡略化のため、すべて同じ構成にしている。駆動モータ３３は、その回転軸が、ボールネジ（図示せず）や他の装置（図示せず）の回転軸等に連結されて、そのボールネジ等を回転させる。ボールネジの場合にはそのボールネジに移動ナット（図示せず）がねじ込まれ、この移動ナットが各装置の可動部に取り付けられて、ボールネジの回転によりこの可動部を移動させる。

モータドライバー３４は、駆動モータ３３を制御するための装置である。モータドライバー３４は、位置制御における台形運転、回転数制御における速度ループ制御を行い、これら全ての指令信号と、それによってモータが動く事により得られるフィードバック信号と、これの比較演算によって駆動モータ３３にかけるパワーをコントロールしている。

制御部３５は、モータドライバー３４へ、目的位置、速度、加減速レートなどの信号を送り、モータドライバー３４から各種の信号を受取り制御している。

さらに制御部３５は、モータドライバー３４から送信されるトルクデータを受信し、トルクの変化を検知して故障の発生を予知するための故障予知機能を備えている。具体的には、故障予知機能として、装置に組み込まされた駆動モータ３３のトルクを検出するトルク検出機能と、当該トルク検出機能で検出したトルクの変動を監視する監視機能と、当該監視機能で監視するトルクが設定基準値の範囲外にあるとき、前記駆動モータ３３の停止、異常メッセージ表示又は警告のいずれか１又は複数を行う制御機能とを備えている。前記トルク検出機能は、前記モータドライバー３４から送信されたトルクデータを受信することでその機能を発揮する。前記監視機能及び制御機能は、制御部３５に格納された処理機能が担う。具体的には、制御部３５には、図５及び図６に示すフローチャートの処理機能が格納されている。

制御部３５には表示装置３６が設けられている。この表示装置３６は、検査時にオペレータが装置を操作するために必要な情報が表示される。さらに、表示装置３６には、各駆動モータ３３のトルク変化をグラフ等により表示するトルク変化表示領域と、トルク異常を警告するメッセージを表示するメッセージ表示領域とが設けられている。さらに、トルク異常を音声で警告する警報装置（図示せず）が表示装置３６に内蔵されている。

トルク変化表示領域では、各駆動モータ３３による動作工程でのトルクの変化をグラフで表示する。具体的には、安定稼働状態（障害が発生していない状態）での各駆動モータ３３による動作工程でのトルクの変化値（後述する基準トルク変化値）と、実際の検査における各駆動モータ３３による動作工程でのリアルタイムのトルクの変化値とを同時にグラフに表示して、リアルタイムのトルクの変化値の基準トルク変化値からのズレ量を視覚的に分かるようにしている。

メッセージ表示領域では、各駆動モータ３３による動作工程が通常運転状態であるか、異常発生状態であるか等をオペレータに伝える「通常運転」、「異常発生」等のメッセージが表示される。

警報装置では、異常発生時にその旨をオペレータに伝える警報音や音声メッセージが発せられる。

以下、図５及び図６に示すフローチャートの処理機能について記述する。

この検査装置に組み込まれた制御部３５では、各モータドライバー３４を介して各駆動モータ３３を制御して、その駆動モータ３３が組み込まれた部分の動作を実現する。さらに、制御部３５では、マスター装置によるベーストルクデータ計測処理と、実際の稼働時のトルクデータ運用処理とが行われる。

マスター装置によるベーストルクデータ計測処理は、実際の検査の前に行われる。このベーストルクデータ計測処理は、図５に示すように、異常や故障のないマスター装置が安定して稼働する状態で、駆動モータ３３を動作させ（ステップＳ１）、モータトルクデータを計測して集計する（ステップＳ２）。このときの各駆動モータ３３でのトルクの変化値は、正常な状態でのトルクの変化値であって、基準となる値である。以下では、この基準値を基準トルク変化値という。

次いで、この正常な状態である通常運転でのトルクの変化のうち最大トルク値を算出し、この通常運転での最大トルク値から異常トルク値を算出する（ステップＳ３）。具体的には、通常運転での最大トルク値の１２０％を異常トルク値として設定する。なお、異常の目安としての１２０％は、各駆動モータ３３での諸条件に応じて異なり、１２０％以外の数値を用いることもある。ここで算出した通常運転でのトルクの変動値、通常運転での最大トルク値、異常トルク値、それらの値を示した駆動モータ３３の識別データ等はメモリ（図示せず）に記録される。これらのデータは、検査に用いられるすべての検査装置に組み込まれる。

トルクデータ運用処理は、実際の検査における故障予知処理である。この故障予知処理は、故障の発生を予知する故障予知方法を実施するための処理であって、装置に組み込まされた駆動モータ３３のトルクを検出し、検出したトルクの変動を監視して、当該トルクが設定基準値（基準トルク変化値）の範囲外にあるとき、前記駆動モータ３３の停止、異常メッセージ表示又は警告のいずれか１又は複数を行う処理である。

前記トルクデータ運用処理では、図６に示すように、まず通常運用か、メンテナンスかを判断する（ステップＳ１１）。

通常運用と判断した場合は、各駆動モータ３３のモータトルクデータをリアルタイムで計測する（ステップＳ１２）。

次いで、計測した現在のトルク値が異常トルク値よりも高いか否かを判断する（ステップＳ１３）。

現在のトルク値が異常トルク値よりも低いと判断した場合は、ステップＳ１１に戻り、上述の処理を繰り返す。

現在のトルク値が異常トルク値よりも高いと判断した場合、即ち設定基準値（基準トルク変化値）の範囲外にあると判断した場合は、その駆動モータ３３を停止して（ステップＳ１４）、表示装置３６のメッセージ表示領域に「異常発生」のメッセージを、停止した駆動モータ３３の識別データと共に表示し、アラームを鳴動させてオペレータに警告する（ステップＳ１５）。

これは、故障を予知して、部品破損前にメンテナンスを行わせるためである。

オペレータは、「異常発生」のメッセージやアラームを確認して、メッセージ表示領域に表示された駆動モータ３３の識別データを基に、異常個所を調査する（ステップＳ１６）。この調査で、必要に応じてメンテナンスを行って、異常を解消する。異常が解消した場合は、オペレータが再開ボタン（図示せず）を押す。これにより、ステップＳ１１に戻って、上述の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ１１で、メンテナンスと判断した場合は、各駆動モータ３３を駆動して、その駆動モータ３３に連結された装置のモータストローク動作を行わせる（ステップＳ１７）。

次いで、各駆動モータ３３のモータトルクデータをリアルタイムで計測する（ステップＳ１８）。

次いで、計測した各駆動モータ３３のストローク動作中のトルク変化値を上述の基準トルク変化値と共に表示装置３６にグラフで表示する（ステップＳ１９）。

次いで、オペレータが、各駆動モータ３３のストローク動作中のトルク変化値を示すグラフで、基準トルク変化値（正常であれば一致する変化値）と比較して確認し、異常発生がないか否かを調査すると共に、異常が発生した場合はそのトルク変化要因部分を調整する（ステップＳ２０）。

次いで、すべてのトルク変化要因の調整が完了したか否かを判断する（ステップＳ２１）。すべてのトルク変化要因調整が完了していないと判断した場合は、ステップＳ１７へ戻って上述の処理を繰り返す。すべてのトルク変化要因調整が完了したと判断した場合は、ステップＳ１１へ戻って通常運用が行われる。

これにより、ボールネジの芯ズレ等の機構的な障害が発生した場合は、リアルタイムで計測するモータトルクデータに変化が生じて、基準トルク変化値から少しずつずれて、そのズレ量が時間とともに少しずつ大きくなっていく。このため、ズレ量の変化をグラフ等で表示することにより、ズレ量が限界に達するまでの期間、即ち、リアルタイムで計測するモータトルクデータが設定基準値（基準トルク変化値）の範囲外になるまでの期間が予想できる。これにより、ズレ量が限界に達する前にその障害を未然に検知して故障を予知し、大きな障害の発生を未然に防ぐことができる。

また、リアルタイムで計測するモータトルクデータの変化が、基準トルク変化値から少しずつずれて、そのズレ量が時間とともに少しずつ大きくなっていくため、メンテナンス時期の目安を設定することができ、駆動系の故障を予防してメンテナンス作業の効率化、時間の短縮化を図ることができる。

また、異常とまでは言えなくても、ある程度トルクのズレ量が大きくなってきている場合に、予防的に警告すると共に予防的に調整することで、検査装置全体に対して、均一な調整を施すことができる。

これにより、検査装置が異常停止することも減少して、検査装置の稼働率が向上して、検査作業の効率化を図ることができる。

さらに、故障を予知して、部品破損前にメンテナンスを行わせることができ、検査装置の故障、異常停止等が減少するため、検査装置に対する信頼性が向上する。

[変形例]
前記実施形態では、表示装置３６のメッセージ表示領域に、各駆動モータ３３が通常運転状態であるか、異常発生状態であるか等をオペレータに伝えるために「通常運転」、「異常発生」等を表示するようにしたが、これらと共に又はこれらに代えてメンテナンス時期を表示するようにしてもよい。

上述のように、ボールネジの芯ズレによる摩耗等により駆動モータ３３のトルクが変化する場合は、その駆動モータ３３のトルクは、トルク変化のグラフにおいて基準トルク変化値から少しずつずれて、そのズレ量が時間とともに少しずつ大きくなっていく。この変化の程度が大きく変動することはほとんどなく、通常ほぼ一定の比率で変化する。このため、メンテナンスを必要とする限界値（限界となるトルクのズレ量）に達する時期をある程度予測できるため、すべての駆動モータ３３に対して、そのズレ量及びメンテナンスを要する時期を、メッセージ表示領域に表示してもよい。この場合、すべての駆動モータ３３に対して、そのズレ量及びメンテナンスを要する時期を、棒グラフ等を用いて全体が把握しやすい方法で、メッセージ表示領域に表示する。このとき、メンテナンスを要する時期は、各駆動モータ３３によって異なる。各駆動モータ３３でのトルクのズレ量、即ち、基準トルク変化値からずれるズレ量が少しずつ大きくなって、限界となるトルクの変化量に達するまでの時間は、経過時間と変化量のグラフ等からある程度予想できるため、メンテナンスを要すると予想した時期（限界となるトルクの変化量に達する前の設定時期）を表示する。

そして、すべての駆動モータ３３に対して、メンテナンスを要する時期を予想して表示することで、オペレータはより適切なメンテナンスを施すことができ、確実に故障を予防することができる。

また、メンテナンスを要する時期を予想できるため、メンテナンスを、検査装置の稼働時を避けて行うことが可能となる。さらに、複数個所でメンテナンス時期が近付いている場合は、それらを調整して同時にメンテナンスを行うようにすることも可能となる。この場合、表示装置に、検査装置の稼働時を避けたメンテナンス時期や、複数個所を同時にメンテナンスすべき旨等を表示するようにしてもよい。

制御部３５は、各駆動モータ３３のトルクを、各モータドライバー３４を介して検知するようにしたが、各駆動モータ３３から直接トルクを検知するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、異常状態として、現在のトルク値が基準値よりも高くなる例を説明したが、摩耗の進行によって摩擦が小さくなる場合もあるため、異常状態として、現在のトルク値が基準値よりも低くなる場合もある。即ち、現在のトルク値が基準値よりも高い方へ又は低い方へ大きくずれて基準トルク変化値の範囲外にある場合が異常状態となる。

前記駆動モータ３３の停止、異常メッセージ表示、警告、その他の、オペレータへの異常を通知する手段は、それらのうちのいずれか１又は複数を用いることができる。それぞれの現場に応じて、最適なものを選択する。

制御部３５が、駆動モータ３３のトルクを検知して、そのトルクを基準トルク変化値と比較して当該トルクが基準トルク変化値の範囲外になって異常と判断したとき、駆動モータ３３の停止、異常メッセージ表示又は警報装置による警告のいずれか１つだけ行うようにしてもよい。これらのうちのいずれか２つを行っても、３つ同時に行ってもよい。

また、前記実施形態では、本発明の故障予知装置としての機能を検査装置に組み込んだ場合を例に説明したが、本発明はこれに限らず、故障予知装置を独立した単独の装置として構成してもよい。故障予知方法も同様に、検査装置の処理機能の一部として組み込んでも、独立した方法として用いてもよい。この場合、装置に組み込まされた駆動モータのトルクを検出するトルク検出手段としては、モータドライバー３４の代わりに、トルクセンサ等を用いることになる。

本発明は、上述した特許文献１，２のような検査装置を含むすべての装置、即ち、駆動モータを組み込んだすべての装置に適用することができる。

３３：駆動モータ、３４：モータドライバー、３５：制御部。

Claims (6)

1. 故障の発生を予知する故障予知装置において、
   装置に組み込まされた駆動モータのトルクを検出するトルク検出手段と、
   当該トルク検出手段で検出したトルクの変動を監視する監視手段と、
   当該監視手段で監視するトルクが設定基準値の範囲外にあるとき、前記駆動モータの停止、異常メッセージ表示又は警告のいずれか１又は複数を行うことを特徴とする制御部と
   を備えて構成された故障予知装置。
2. 故障の発生を予知する故障予知方法において、
   装置に組み込まされた駆動モータのトルクを検出し、検出したトルクの変動を監視して、当該トルクが設定基準値の範囲外にあるとき、前記駆動モータの停止、異常メッセージ表示又は警告のいずれか１又は複数を行うことを特徴とする故障予知方法。
3. 検査対象板を検査する検査装置であって、前記検査対象板の位置決め機構、駆動機構等の駆動源となる駆動モータと、当該駆動モータを制御するモータドライバーと、当該モータドライバーに接続されて当該モータドライバーを制御する制御部と備え、
   前記制御部が、前記駆動モータのトルクデータを検知して、そのトルクを基準値と比較して当該トルクが設定基準値の範囲外にあるとき、異常と判断して、前記駆動モータの停止、異常メッセージ表示又は警告のいずれか１又は複数を行うことを特徴とする検査装置。
4. 請求項３に記載の検査装置において、
   前記制御部が、前記駆動モータのトルク変化をグラフにより表示するトルク変化表示領域と、トルク異常を警告するメッセージを表示するメッセージ表示領域とを有する表示装置を備えたことを特徴とする検査装置。
5. 請求項４に記載の検査装置において、
   前記制御部の表示装置が、前記駆動モータのトルクの、基準値からのズレ量を表示することを特徴とする検査装置。
6. 請求項４に記載の検査装置において、
   前記トルク変化表示領域が、安定稼働状態での前記駆動モータのトルクの変化値と、実際の検査における前記駆動モータのリアルタイムのトルクの変化値とを同時にグラフに表示することを特徴とする検査装置。

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