JP2013081282A - 異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 サーボモータによって駆動される被駆動部の異常部位を特定可能な異常検出装置を提供する。
【解決手段】 本発明の異常検出装置は、サーボモータの位置情報が位置検出器から入力される入力部と、位置情報を周波数変換する周波数変換部と、周波数変換された所定周波数における振幅と被駆動部の異常を判定する閾値とを比較する比較判定部と、を有し、比較判定部は、所定周波数における振幅が被駆動部の異常を判定する閾値以上となる周波数から被駆動部の異常部位を特定する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、サーボモータによって駆動される被駆動部の異常を検出する異常検出装置に関する。

サーボモータによって駆動される被駆動部の異常を検出する異常検出装置の一例として、例えば、特許文献１に挙げられる発明が知られている。特許文献１に記載の発明は、経年劣化による制御装置の故障を解析するために、制御装置のインターフェース部に出力ポートを設けて、解析データを外部に出力可能としている。そして、収集した解析データと期待値データとを比較することにより、経年劣化によるアクチュエータの動作異常の有無を判定している。

特開２００７−０９６００５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、アクチュエータの動作異常の有無を判定することはできるが、アクチュエータの異常がどの部位に起因するかまでは特定することができない。そのため、異常検出後に改めてアクチュエータの異常部位の特定を行う必要があり、アクチュエータのメンテナンス作業は煩雑であった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、サーボモータによって駆動される被駆動部の異常部位を特定可能な異常検出装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る異常検出装置は、サーボモータと、サーボモータの位置を検出する位置検出器と、サーボモータを駆動するサーボドライブと、サーボドライブを制御するサーボコントローラと、を備えるサーボシステムにおいて、サーボモータによって駆動される被駆動部の異常を検出する異常検出装置であって、サーボモータの位置情報が位置検出器から入力される入力部と、位置情報を周波数変換する周波数変換部と、周波数変換された所定周波数における振幅と被駆動部の異常を判定する閾値とを比較する比較判定部と、を有し、比較判定部は、振幅が閾値以上となる周波数から被駆動部の異常部位を特定することを特徴とする。

請求項２に係る異常検出装置は、請求項１において、周波数変換は、高速フーリエ変換である。

請求項３に係る異常検出装置は、請求項１又は２において、比較判定部の判定結果を表示する表示部をさらに備える。

請求項４に係る異常検出装置は、請求項１〜３のいずれか１項において、被駆動部の加速度、減速度、速度及びサーボモータの制御ゲインのうちの少なくとも１つを比較判定部の判定結果に応じて低下させる制御部をさらに備える。

請求項５に係る異常検出装置は、請求項１〜４のいずれか１項において、被駆動部は、部品実装装置に備えられている。

請求項１に係る異常検出装置によれば、周波数変換された所定周波数におけるサーボモータの位置情報の振幅と、被駆動部の異常を判定する閾値と、を比較する比較判定部を有するので、サーボモータの位置情報に基づいて被駆動部の異常部位を特定することができる。そのため、被駆動部の部位毎に加速度センサ等の検出器を設けることなく、被駆動部の異常部位を特定することができる。また、検出された被駆動部の異常部位に合わせてメンテナンスを行うことができるので、保守作業の作業性が向上する。

請求項２に係る異常検出装置によれば、高速フーリエ変換によって周波数変換されるので、大量のサーボモータの位置情報を高速に周波数変換することができ、周波数変換に要する演算時間を短縮することができる。

請求項３に係る異常検出装置によれば、比較判定部の判定結果を表示する表示部を備えるので、制御装置のユーザは、被駆動部のメンテナンス時期を容易に知得することができる。

請求項４に係る異常検出装置によれば、制御部は、被駆動部の加速度、減速度、速度及びサーボモータの制御ゲインのうちの少なくとも１つを比較判定部の判定結果に応じて低下させることができるので、例えば、被駆動部に異常が発生したときに、正常時とは異なる制御モードによって制御装置の稼働を継続させることができる。

請求項５に係る異常検出装置によれば、被駆動部は、部品実装装置に備えられているので、例えば、部品実装装置の稼働中にサーボモータの位置情報を取得しておき、部品実装装置の非稼働中に被駆動部の異常検出を行うことができる。そのため、例えば、プリント基板の搬送待ちや部品交換のための待機時間等を使って、部品実装装置の実装ラインを停止させることなく、被駆動部の異常検出を行うことができる。

サーボシステムの一例を示す構成図である。 図１の制御ブロック図である。 位置情報の周波数と振幅の関係の一例を示す図である。 異常検出装置の制御フローの一例を示すフローチャートである。 部品実装装置の一例を示す斜視図である。 部品装着ヘッドの一例を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図面は概念図であり、細部構造の寸法まで規定するものではない。

（１）サーボシステムの構成
図１はサーボシステムの一例を示す構成図である。サーボシステム１００は、サーボモータ１と、サーボモータ１の位置を検出する位置検出器２と、サーボモータ１を駆動するサーボドライブ３と、サーボドライブ３を制御するサーボコントローラ４と、を備えている。

サーボモータ１には、サーボモータ１の位置を検出する位置検出器２が設けられており、位置検出器２は、サーボモータ１の回転に同期してサーボモータ１の位置情報を出力することができる。サーボモータ１及び位置検出器２は、数値制御機において採用される公知のサーボモータ及び位置検出器を用いることができる。例えば、ＡＣサーボモータやエンコーダ等が挙げられる。エンコーダとしてインクリメンタルエンコーダを用いる場合は、位置情報は、サーボモータ１の回転変位量に応じたパルス列をカウントした計数値である。アブソリュートエンコーダを用いる場合は、位置情報は、サーボモータ１の回転変位量に応じた出力コードである。位置情報は、サーボモータ１のエラー情報などの種々のデータを含めることができ、所定の周期毎に情報伝送路５を介してサーボドライブ３に送信される。

サーボドライブ３は、ＣＰＵ３０、メモリ３１、入出力インターフェース３２、通信インターフェース３３及び電力変換器３４を有しており、これらは、各種データ及び制御信号を送受信可能にバス３５で接続されている。位置検出器２から送信される位置情報は、入出力インターフェース３２、バス３５を介してメモリ３１に送信される。ＣＰＵ３０は、バス３５、通信インターフェース３３を介して、位置情報をサーボコントローラ４に送信することができる。

サーボコントローラ４は、ＣＰＵ４０、メモリ４１、通信インターフェース４２及び表示器４Ｄを有しており、これらは、各種データ及び制御信号を送受信可能にバス４３で接続されている。サーボドライブ３から送信される位置情報は、通信インターフェース４２、バス４３を介してメモリ４１に送信される。サーボドライブ３及びサーボコントローラ４では、ＣＰＵ３０、４０及びメモリ３１、４１によって、後述するサーボ制御部７及び異常検出装置８の各種演算を行うことができる。インバータ等の電力変換器３４は、各種演算結果に基づくモータ電流を電力伝送路５Ｍを介してサーボモータ１に供給することにより、サーボモータ１を駆動することができる。

通信インターフェース４２、３３の間は、各種データ及び制御信号を送受信可能に情報伝送路５で接続されてネットワークが構成されている。各種データには、サーボモータ１の位置情報及び上記の各種演算結果が含まれる。情報伝送路５における通信手段、プロトコル等は特に限定されない。ネットワークは、例えば、サーボネットワークを用いることができる。なお、ネットワークを構成しないで、例えば、公知のシリアル通信（ＲＳ−２３２Ｃ）等によって各種データ及び制御信号を送受信することもできる。

また、位置情報などの入出力データは、ダイレクト・メモリ・アクセス（ＤＭＡ）によって送信することもできる。ＤＭＡは、ＣＰＵ３０、４０を介さないで、入出力装置とメモリ３１、４１との間で種々のデータを直接送受信することができる。例えば、位置検出器２とメモリ３１、４１との間で位置情報を直接送信することができる。

サーボモータ１には、被駆動部６が駆動可能に接続されている。被駆動部６は、サーボモータ１によって駆動可能な機構を有するものであれば、特に限定されない。例えば、ボールねじ駆動機構などを用いることができる。ボールねじ駆動機構は、サーボモータ１によってボールねじ軸が回転し、ボールねじ軸とボールナット間でボールが転動することにより、サーボモータ１の回転運動が直線運動に変換され、ワークテーブル（被駆動体）を直動案内することができる。

（２）サーボシステムの制御
図２は図１の制御ブロック図である。サーボシステム１００は、制御ブロックとして捉えると、サーボ制御部７及び異常検出装置８を有しており、図１に示すメモリ３１、４１内に格納されるプログラムを実行することによって、サーボ制御部７及び異常検出装置８の各種演算を行うことができる。

（２−１）サーボ制御部
サーボ制御部７は、サーボモータ１の指令を生成するプロファイル生成部７１と、サーボモータ１の位置を制御する位置制御部７２と、サーボモータ１の速度を制御する速度制御部７３と、サーボモータ１のモータ電流を制御する電流制御部７４と、被駆動部６に生じる摩擦力を補償する摩擦補償器７５と、を有しており、位置制御ループ、速度制御ループ及び電流制御ループの３重の制御ループがカスケード接続されている。

プロファイル生成部７１は、図示しない上位コントローラからの指令に基づいてサーボモータ１の位置指令を演算する。上位コントローラからの指令には、例えば、制御対象の移動指令、加速度指令、減速度指令及び速度指令などが含まれる。位置制御部７２は、プロファイル生成部７１からの位置指令と位置検出器２からの位置情報との偏差から速度指令を生成する。速度制御部７３は、位置制御部７２からの速度指令とサーボモータ１の速度情報との偏差から電流指令（トルク指令）を生成する。サーボモータ１の速度情報は、位置情報を微分することにより算出することができる。また、サーボモータ１の速度情報は、図示しない速度検出器の検出結果を用いることもできる。

電流制御部７４は、速度制御部７３からの電流指令（トルク指令）とサーボモータ１のモータ電流との偏差から電力変換器３４の駆動信号を生成する。サーボモータ１のモータ電流は、サーボドライブ３に内蔵される図示しない電流検出器の検出結果を用いることができる。位置検出器２からの位置情報は、力率を調整するために用いることができる。電力変換器３４の駆動信号は、例えば、ＰＷＭ制御におけるパルスのＯＮ幅とＯＦＦ幅の比であるデューティ比で表すことができる。ＰＷＭ制御においては、スイッチング素子がＯＮのときに対応する相にモータ電流が流れ、スイッチング素子がＯＮしている時間（ＯＮ幅）に応じてモータ電流が変化する。つまり、ＯＮ幅が長くなるとモータ電流は大きくなり、ＯＮ幅が短くなるとモータ電流は小さくなる。電力変換器３４は、電流制御部７４が生成する駆動信号に基づくモータ電流を電力伝送路５Ｍを介してサーボモータ１に供給することにより、サーボモータ１を駆動することができる。位置制御、速度制御及び電流制御の方法は特に限定されない。例えば、ＰＩＤ制御などの公知のフィードバック制御を用いることができる。

摩擦補償器７５には、サーボモータ１の位置指令が入力され、摩擦補償器７５の出力は、速度制御部７３からの電流指令（トルク指令）に加算される。例えば、被駆動部６がボールねじ駆動機構の場合、駆動機構を構成する直動ガイド、ボールねじのナット、ボールねじの支持軸受等にはさまざまな摩擦が発生する。摩擦補償器７５は、被駆動部６に生じるこれらの摩擦力を補償することができる。例えば、摩擦補償器７５は、移動軸反転時の摩擦力を相殺する電流指令（トルク指令）を付与することができる。つまり、摩擦補償器７５は、移動軸反転時の摩擦トルクの変化と反対のトルクパターンを発生するように、電流指令（トルク指令）を付与する。これにより、摩擦補償器７５は、スティックモーションを抑制することができる。スティックモーションは、移動軸反転時の摩擦力の変化に対して、サーボ制御系が応答を開始するまでの遅れによって発生する運動誤差である。

また、摩擦補償器７５は、ロストモーションを抑制することもできる。ロストモーションは、駆動機構が摩擦力によって送り運動とは逆方向に弾性変形することにより発生する運動誤差である。この場合、摩擦補償器７５は、弾性変形に要するトルク分を電流指令（トルク指令）に付与する。本明細書では、摩擦補償器７５で用いられる制御ゲインを摩擦フィードフォワードゲインと呼称する。なお、スティックモーションの抑制及びロストモーションの抑制は一例であり、摩擦補償器７５の補償対象は、これらに限定されるものではない。

（２−２）異常検出装置
異常検出装置８は、入力部８１、周波数変換部８２、比較判定部８３、表示部８４、制御部８５及び異常判定テーブル８Ｔを有しており、サーボモータ１によって駆動される被駆動部６の異常を検出することができる。被駆動部６の異常とは、例えば、被駆動部６の経年劣化や故障によって被駆動部６の粘性、摩擦等が変化して、被駆動部６の位置決め精度が劣化することをいう。被駆動部６の異常には、被駆動部６に振動や異音等が生じる場合も含まれる。なお、これらの現象は一例であり、被駆動部６の異常は、これらの現象に限定されるものではない。

入力部８１には、サーボモータ１が略一定速度で回転しているときに位置検出器２で検出されたサーボモータ１の位置情報が所定のサンプリング周期で入力される。入力された位置情報は、必要に応じて各種のフィルタを掛けることができる。例えば、フィルタにバンドパスフィルタを用いると、異常を検出する被駆動部６の周波数特性に合わせて、入力された位置情報の周波数範囲を限定することができる。入力部８１は、所定数の位置情報を一単位として周波数変換部８２に出力する。

周波数変換部８２は、入力部８１から出力される位置情報を周波数変換して、比較判定部８３に出力する。周波数変換は、例えば、フーリエ変換やウェーブレット変換などの既知の方法を用いることができる。位置情報の数が多いほど正確な周波数変換を行うことができるが、周波数変換に要する演算時間が長くなる。そこで、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いると好適である。周波数変換に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いると、大量の位置情報を高速に周波数変換することができ、周波数変換に要する演算時間を短縮することができる。また、広周波数帯域に亘って周波数変換を行う場合は、ウェーブレット変換を用いると好適である。ウェーブレット変換は、基底関数の拡大及び縮小を行うことができるので、フーリエ変換と比べて、広周波数帯域に亘って効率良く周波数変換することができる。

比較判定部８３は、周波数変換部８２から出力される位置情報の振幅と、被駆動部６の異常を判定する閾値と、を比較する。閾値は、第１閾値と第１閾値より大きい第２閾値とを有している。第１閾値は、既述のサーボ制御部７の通常の制御によって制御装置の運転を継続可能な状態であり、制御装置のユーザに注意喚起を行うレベルをいう。第２閾値は、サーボ制御部７の通常の制御によって制御装置の運転を継続することが困難な状態であり、後述する制御部８５によってサーボ制御部７の制御モードを変更する必要があるレベルをいう。なお、閾値は、３つ以上設けることも可能であり、制御装置の種類や制御に応じて任意に設定することができる。

閾値は、予めシミュレーションや実験によって被駆動部６の部位ごとに設定されており、異常判定テーブル８Ｔに格納されている。比較判定部８３は、異常を判定する被駆動部６の部位に応じて、異常判定テーブル８Ｔから閾値を読み出して位置情報の振幅と比較する。ここで、閾値の設定方法の一例について説明する。

被駆動部６に異常が生じると、正常時と比べて、特定の周波数帯域において位置情報の振幅が増加する。異常時に位置情報の振幅が増加する周波数帯域は、被駆動部６の部位によって異なる。そのため、予め被駆動部６が異常な状態を設けて正常な状態と比較することにより、被駆動部６の部位ごとに位置情報の振幅が増加する周波数帯域及びそのときの振幅を取得することができる。このとき、サーボモータ１は略一定速度で回転させ、例えば、取得する周波数帯域の上限の回転数にすると良い。被駆動部６が正常な状態とは、例えば、制御装置の出荷時の状態であり、被駆動部６が異常な状態は、例えば、ボールねじの場合、経年劣化したボールねじを取り付けることにより設けることができる。また、ボールねじの固定部を緩めることにより、異常な状態を設けることもできる。

図３は、位置情報の周波数と振幅の関係の一例を示す図である。横軸は周波数を示し、縦軸は位置情報の振幅を示している。破線で示す曲線８Ｌ１は、ボールねじ駆動機構の正常時の周波数特性を示しており、実線で示す曲線８Ｌ２は、ボールねじ駆動機構の異常時の周波数特性を示している。

同図において、ボールねじは、正常時には周波数ｆ１０において振幅が突出する周波数特性を有している（曲線８Ｌ１）。ボールねじの経年劣化や固定部の緩み等によってボールねじに異常が生じると、振幅が突出する周波数は周波数ｆ１１に移行する（曲線８Ｌ２）。ボールねじの場合は、後述するテーブルガイドと比べて振幅が突出する周波数範囲ｆ１２〜ｆ１３が狭いので、周波数ｆ１２、ｆ１３の略中間の周波数ｆ１１において、ボールねじの異常判定を行う。比較判定部８３は、周波数ｆ１１における位置情報の振幅Ａ１１と第１閾値Ａ１２とを比較して、位置情報の振幅Ａ１１が第１閾値Ａ１２以上のときは、ボールねじが異常であると判定する。比較判定部８３は、位置情報の振幅Ａ１１が第１閾値Ａ１２より小さい場合は、ボールねじは正常であると判定する。同図では、ボールねじが正常時の位置情報の振幅をＡ１１で示し、ボールねじが異常時の位置情報の振幅をＡ１１’で示している。なお、第２閾値Ａ１３についても第１閾値Ａ１２と同様にボールねじの異常判定を行うことができる。

ワークテーブルを案内するテーブルガイドは、正常時には周波数範囲ｆ２１〜ｆ２２において、位置情報の振幅が緩やかに増加する周波数特性を有している（曲線８Ｌ１）。例えば、ナットの与圧抜け等によって、ワークテーブルの移動の際のロストモーションが増加すると、ワークテーブルの移動に伴い振動が発生する。このようにテーブルガイドに異常が生じると、周波数範囲ｆ２１〜ｆ２２において、位置情報の振幅が増加する（曲線８Ｌ２）。位置情報の振幅に変動が現れる周波数範囲ｆ２１〜ｆ２２は、ボールねじと比べて広帯域なので、周波数ｆ２１、ｆ２２及びこれらの略中間の周波数ｆ２０において、それぞれテーブルガイドの異常判定を行う。比較判定部８３は、周波数ｆ２０における位置情報の振幅Ａ２０、周波数ｆ２１における位置情報の振幅Ａ２１及び周波数ｆ２２における位置情報の振幅Ａ２２のうちの少なくともひとつが第１閾値Ａ２３以上のときは、テーブルガイドが異常であると判定する。比較判定部８３は、位置情報の振幅Ａ２０、Ａ２１、Ａ２２のすべてが第１閾値Ａ２３より小さい場合は、テーブルガイドは正常であると判定する。同図では、テーブルガイドが正常時の位置情報の振幅をＡ２０、Ａ２１、Ａ２２で示し、テーブルガイドが異常時の位置情報の振幅をＡ２０’、Ａ２１’、Ａ２２’で示している。なお、第２閾値Ａ２４についても第１閾値Ａ２３と同様にテーブルガイドの異常判定を行うことができる。

表示部８４は、比較判定部８３の判定結果を表示器４Ｄに表示する。表示器４Ｄは、ブラウン管、液晶ディスプレイ、プリンタ等の出力機器であり、制御装置の操作画面等を用いて代用することもできる。表示部８４は、比較判定部８３の判定結果に基づいて、少なくとも被駆動部６の異常部位を表示器４Ｄに表示することができる。表示部８４は、被駆動部６の異常を判定したときの周波数、位置情報の振幅等を表示器４Ｄに表示することもできる。判定結果の表示方法は特に限定されない。例えば、２次元または３次元の描画やテキスト表示であっても良く、図形、記号、表、イラスト、写真、動画等を用いても良い。本実施形態では、比較判定部８３の判定結果を表示する表示部８４を備えるので、制御装置のユーザは、被駆動部６のメンテナンス時期を容易に知得することができる。

制御部８５は、被駆動部６の加速度、減速度、速度及びサーボモータ１の制御ゲインのうちの少なくとも１つを比較判定部８３の判定結果に応じて低下させることができる。被駆動部６の加速度、減速度及び速度をそれぞれ低下させるには、プロファイル生成部７１の加速度指令、減速度指令及び速度指令をそれぞれ変更する。サーボモータ１の制御ゲインは、例えば、位置制御部７２における位置制御ゲイン、速度制御部７３における速度制御ゲイン、電流制御部７４における電流制御ゲイン、摩擦補償器７５における摩擦フィードフォワードゲイン等が挙げられ、これらの制御ゲインのうちの少なくとも１つを低下させることができる。加速度、減速度、速度及び制御ゲインは、すべて同じ割合で減少させても良く、異なる割合で減少させても良い。

本実施形態では、制御部８５は、被駆動部６の加速度、減速度、速度及びサーボモータ１の制御ゲインのうちの少なくとも１つを比較判定部８３の判定結果に応じて低下させることができるので、例えば、被駆動部６に異常が発生したときに、正常時とは異なる制御モードによって制御装置の稼働を継続させることができる。

（２−３）異常検出装置の制御フロー
図４は、異常検出装置の制御フローの一例を示すフローチャートである。サーボモータ１が略一定速度で回転しているときに、入力部８１によって所定のサンプリング周期でサーボモータ１の位置情報が入力される（ステップＳ１）。周波数変換部８２によってサーボモータ１の位置情報が周波数変換される（ステップＳ２）。比較判定部８３によって、位置情報の振幅Ａ１１と第１閾値Ａ１２とが比較される（ステップＳ３）。位置情報の振幅Ａ１１が第１閾値Ａ１２以上のときは、表示部８４によってボールねじの異常表示がされる（ステップＳ４）。次に、比較判定部８３によって、位置情報の振幅Ａ１１と第２閾値Ａ１３が比較される（ステップＳ５）。位置情報の振幅Ａ１１が第２閾値Ａ１３以上のときは、制御部８５によって被駆動部６の加速度、減速度、速度及びサーボモータ１の制御ゲインのうちの少なくとも１つが低下される（ステップＳ６）。

比較判定部８３によって、位置情報の振幅Ａ２０、Ａ２１、Ａ２２が第１閾値Ａ２３とそれぞれ比較される（ステップＳ７）。位置情報の振幅Ａ２０、Ａ２１、Ａ２２のうちの少なくともひとつが第１閾値Ａ２３以上のときは、表示部８４によってテーブルガイドの異常表示がされる（ステップＳ８）。次に、比較判定部８３によって、位置情報の振幅Ａ２０、Ａ２１、Ａ２２が第２閾値Ａ２４とそれぞれ比較される（ステップＳ９）。位置情報の振幅Ａ２０、Ａ２１、Ａ２２のうちの少なくともひとつが第２閾値Ａ２４以上のときは、制御部８５によって被駆動部６の加速度、減速度、速度及びサーボモータ１の制御ゲインのうちの少なくとも１つが低下される（ステップＳ１０）。そして、一旦本ルーチンを終了する。

同図に示すステップＳ１〜Ｓ１０のすべてを一度に実行することもできるが、ステップＳ１〜Ｓ１０のうちの一部を制御装置の稼働中（オンライン時）に実行しておき、残りを制御装置の非稼働中（オフライン時）に実行することもできる。例えば、制御装置の稼働中にステップＳ１のみを実行して、サーボモータ１の位置情報を取得しておく。制御装置の非稼働中に残りのステップＳ２〜Ｓ１０を実行することにより、制御装置の演算負荷を分散させることができる。また、制御装置の上位コントローラにサーボモータ１の位置情報を送信して、上位コントローラにおいて、ステップＳ１〜Ｓ１０と同様の演算処理を実行することもできる。

本実施形態では、周波数変換された所定周波数におけるサーボモータ１の位置情報の振幅と、被駆動部６の異常を判定する閾値と、を比較する比較判定部８３を有するので、サーボモータ１の位置情報に基づいて被駆動部６の異常部位を特定することができる。そのため、被駆動部６の部位毎に加速度センサ等の検出器を設けることなく、被駆動部６の異常部位を特定することができる。また、検出された被駆動部６の異常部位に合わせてメンテナンスを行うことができるので、保守作業の作業性が向上する。

また、サーボモータ１の位置情報の振幅が第１閾値以上のときは、表示部８４によって被駆動部６の異常表示がされるので、制御装置のユーザに注意喚起を行うことができる。さらに、サーボモータ１の位置情報の振幅が第２閾値以上のときは、正常時とは異なるサーボ制御部７の制御モードによって制御装置の稼働を継続させることができる。

（変形形態）
異常検出装置８は、サーボドライブ３に設けることもできる。サーボ制御部７のプロファイル生成部７１、位置制御部７２、速度制御部７３、電流制御部７４及び摩擦補償器７５は、サーボドライブ３及びサーボコントローラ４の間で適宜配置することができる。図１及び図２において、サーボシステム１００はサーボモータ１、位置検出器２及びサーボドライブ３をそれぞれ１つずつ備えているが、軸毎に複数のサーボモータ１、位置検出器２及びサーボドライブ３を備えることができ、それらを同時に制御することもできる。また、サーボモータ１の加速度情報、減速度情報及び速度情報は位置情報に基づいており、サーボモータ１の電流指令（トルク指令）はサーボモータ１の位置情報及び速度情報がフィードバックされて生成されるので、サーボモータ１の位置情報の代わりに、サーボモータ１の加速度情報、減速度情報、速度情報及び電流指令（トルク指令）のうちの少なくとも１つを用いて、周波数変換を行うこともできる。

（３）被駆動部
被駆動部６は、例えば、部品実装装置の被駆動部とすることができる。図５は部品実装装置の一例を示す斜視図である。図６は部品装着ヘッドの一例を示す正面図である。

部品実装装置９は、図５に示すように、部品供給装置９７０、基板搬送装置９６０及び部品移載装置９８０を備えている。部品供給装置９７０は、基枠９９０上に複数のカセット式フィーダ９７１を並設して構成したものである。カセット式フィーダ９７１は、基枠９９０に離脱可能に取付けた本体９７２と、本体９７２の後部に設けた供給リール９７３と、本体９７２の先端に設けた部品取出部９７４を備えている。供給リール９７３には電子部品Ｐが所定ピッチで封入された細長いテープが巻回保持され、このテープが図示しないスプロケットにより所定ピッチで引き出され、電子部品Ｐが封入状態を解除されて部品取出部９７４に順次送り込まれる。

部品供給装置９７０と基板搬送装置９６０の間には、電子部品Ｐの保持位置を検出する撮像手段９５０としての部品カメラ９７５が設けられている。部品カメラ９７５は、後述する吸着ノズル９１８に吸着された電子部品Ｐの吸着ノズル９１８に対する位置ずれ及び角度ずれを検出することができる。位置ずれ及び角度ずれの検出結果は、電子部品Ｐの装着位置を補正するときに使用することができる。

基板搬送装置９６０は、プリント基板を図５に示すＸ軸方向に搬送するもので、第１搬送装置９６１及び第２搬送装置９６２を２列並設したいわゆるダブルコンベアタイプのものである。第１搬送装置９６１及び第２搬送装置９６２は、基台９６３上にそれぞれ一対のガイドレール９６４ａ、９６４ｂ、９６５ａ、９６５ｂを互いに平行に対向させてそれぞれ水平に並設し、これらガイドレール９６４ａ、９６４ｂ、９６５ａ、９６５ｂによりそれぞれ案内されるプリント基板を支持して搬送する一対の図示しないコンベアベルトを互いに対向させて並設して構成されている。また、基板搬送装置９６０には所定位置まで搬送されたプリント基板を押し上げてクランプする図示しないクランプ装置が設けられ、このクランプ装置によってプリント基板が装着位置で位置決め固定される。

部品移載装置９８０はＸＹロボットタイプのものであり、基枠９９０上に装架されて基板搬送装置９６０及び部品供給装置９７０の上方に配設され、Ｙ軸サーボモータ９１１によりＹ軸方向に移動されるＹ軸スライダ９１２を備えている。Ｙ軸スライダ９１２には、図６に示すように、Ｘ軸スライダ９１３がＹ軸方向と直交するＸ軸方向に移動可能に案内されている。

Ｘ軸スライダ９１３は、Ｙ軸スライダ９１２に固定されたＸ軸方向に延びる一対のガイドレール９１２ａと、Ｘ軸スライダ９１３に固定された一対のガイドブロック９１３ａを介して、Ｙ軸スライダ９１２に移動可能に保持されている。Ｘ軸スライダ９１３には図示しないＸ軸サーボモータが固定され、このＸ軸サーボモータの出力軸にはＸ軸方向に延びるボールねじ軸９１２ｂが連結されている。ボールねじ軸９１２ｂは、図示しないボールを介して、Ｘ軸スライダ９１３に固定されたボールナット９１３ｂに螺合されている。これにより、Ｘ軸サーボモータが回転するとボールねじ軸９１２ｂが回転し、Ｘ軸スライダ９１３はボールナット９１３ｂを介してガイドレール９１２ａに案内されてＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸スライダ９１３上には、電子部品Ｐを吸着してプリント基板に装着する部品装着ヘッド９１０が取付けられている。部品装着ヘッド９１０は、図６に示すように、Ｒ軸モータ９１５、インデックス軸９１６、ノズルホルダ９１７、吸着ノズル９１８、θ軸モータ９１９、Ｚ軸モータ９２０、ＣＣＤカメラ９２１を備えた撮像手段９５０等によって構成されている。

Ｘ軸スライダ９１３には、水平方向に延びる第１、２フレーム９２５、９２６が上下方向（Ｚ軸方向）に離間して一体的に設けられ、第１フレーム９２５にＲ軸モータ９１５が固定されている。Ｒ軸モータ９１５の出力軸には、鉛直軸線ＡＬの回り（Ｒ軸方向）に回転可能に支持されたインデックス軸９１６が接続されている。インデックス軸９１６上には、従動ギヤ９２７とθ軸ギヤ９２９を形成した回転体９２８が回転可能に支持されている。インデックス軸９１６の下端部には、リボルバヘッドを構成する円筒状のノズルホルダ９１７が固定されている。

ノズルホルダ９１７には、鉛直軸線ＡＬと同心の円周上において複数の吸着ノズル９１８がＺ軸方向に移動可能に保持されている。各吸着ノズル９１８は、ノズルホルダ９１７にＺ軸方向に摺動可能に支持されたノズルスピンドル９３３の下端に取付けられている。ノズルスピンドル９３３の下端部には大径部９３３ａが形成され、ノズルスピンドル９３３の上端部にはノズルギヤ９３４が固定されている。ノズルギヤ９３４とノズルホルダ９１７との間には圧縮スプリング９３５が設けられ、この圧縮スプリング９３５によって、ノズルスピンドル９３３及び吸着ノズル９１８が上方に付勢されるとともに、大径部９３３ａがノズルホルダ９１７の下面に当接することにより、ノズルスピンドル９３３及び吸着ノズル９１８の上方への移動が規制されている。また、各吸着ノズル９１８には、ノズルスピンドル９３３を介して図示しない吸着ノズル駆動装置から負圧が供給されるようになっている。これにより、各吸着ノズル９１８は、その先端部９１８ａで電子部品Ｐを吸着することができる。

ノズルホルダ９１７の下端中央部には、光を反射可能な円筒状の反射体９３１が固定されている。そのため、ノズルホルダ９１７及び反射体９３１は、インデックス軸９１６とともに鉛直軸線ＡＬの回りに回動されることになる。これにより、Ｒ軸モータ９１５を回転させると、インデックス軸９１６を介して複数の吸着ノズル９１８を保持したノズルホルダ９１７を鉛直軸線ＡＬの回り（Ｒ軸方向）に回動させることができ、複数の吸着ノズル９１８を装着ステーションに順次割出すことができる。

第１フレーム９２５にはθ軸モータ９１９が固定され、θ軸モータ９１９の出力軸には駆動ギヤ９３６が固定されている。駆動ギヤ９３６は、インデックス軸９１６に回転可能に支持された回転体９２８上の従動ギヤ９２７に噛合されている。また、回転体９２８上には軸方向の所定長さに亘ってθ軸ギヤ９２９が形成され、このθ軸ギヤ９２９は、ノズルスピンドル９３３に固定された各ノズルギヤ９３４にそれぞれ摺動可能に噛合されている。これにより、θ軸モータ９１９を回転させると、駆動ギヤ９３６、従動ギヤ９２７、θ軸ギヤ９２９及びノズルギヤ９３４を介して、全ての吸着ノズル９１８をノズルホルダ９１７に対して自転させることができる。

また、第１フレーム９２５にはＺ軸モータ９２０が固定され、Ｚ軸モータ９２０の出力軸にはボールねじ軸９３７が接続されている。ボールねじ軸９３７は、第１フレーム９２５に固定された軸受９３８及び第２フレーム９２６に固定された軸受９３９により、鉛直軸線ＡＬと平行な軸線の回りに回動可能に支持されている。ボールねじ軸９３７には、図示しないボールを介して、Ｚ軸モータ９２０の回転運動を直線運動に変換するボールナット９４０が螺合されている。ボールナット９４０は、第１及び第２フレーム９２５、９２６に固定された上下方向に伸びるガイド９４２に上下方向に摺動可能にガイドされたノズルレバー９４１に固定されている。

ノズルレバー９４１には、装着ステーションに割出されたノズルスピンドル９３３の上端に当接して、ノズルスピンドル９３３をＺ軸方向の下方に押圧する押圧部９４１ａが突設されている。これにより、Ｚ軸モータ９２０を回転させると、ボールねじ軸９３７が回転し、ノズルレバー９４１はボールナット９４０を介してガイド９４２に案内されて上下に移動する。ノズルレバー９４１が上下に移動すると、押圧部９４１ａに対応するノズルスピンドル９３３及び吸着ノズル９１８を上下に移動させることができる。

ノズルレバー９４１の押圧部９４１ａは、ノズルホルダ９１７の回転方向に装着ステーションを中心として所定の幅Ｗ１を有しており、吸着ノズル９１８が装着ステーションの前後の所定の角度範囲に位置している状態において、その吸着ノズル９１８のノズルスピンドル９３３の上端に押圧部９４１ａが当接可能となっている。これにより、装着ステーションの前後の所定の角度範囲において、ノズルホルダ９１７の回動動作中に吸着ノズル９１８の上下方向（Ｚ軸方向）の移動を可能にしている。

第２フレーム９２６には支持ブラケット９４３が懸架され、支持ブラケット９４３には、ノズルホルダ９１７の装着ステーションの直前直後のステーションに割出された２つの吸着ノズル９１８の先端部９１８ａに吸着された電子部品Ｐの二次元画像を取得する１つのＣＣＤカメラ９２１が固定されている。ＣＣＤカメラ９２１は、反射体９３１により反射された光により吸着ノズル９１８の先端部９１８ａに吸着された電子部品Ｐの二次元画像を取得することができる。

支持ブラケット９４３の吸着ノズル９１８に対応する側には、撮像ケース本体９４５が固定され、撮像ケース本体９４５の反射体９３１に対向する側には、ノズルホルダ９１７を取巻くように鉛直軸線ＡＬを円弧中心とする円弧状の壁面が、ノズルホルダ９１７の装着ステーションの直前直後のステーションに亘って形成されている。撮像ケース本体９４５の円弧状壁面には、反射体９３１に向けて光を照射するＬＥＤからなる複数の照射体９４６が装着されている。

次に上記構成の部品実装装置９によって、電子部品Ｐをプリント基板に装着する動作について説明する。まず、図示しない制御装置からの指令に基づいて、基板搬送装置９６０のコンベアベルトが駆動され、プリント基板がガイドレール９６４ａ、９６４ｂ（９６５ａ、９６５ｂ）に案内されて所定の位置まで搬送される。そして、クランプ装置により、プリント基板が押し上げられてクランプされ、所定位置に位置決め固定される。続いて、Ｙ軸サーボモータ９１１及び図示しないＸ軸サーボモータが駆動されることにより、Ｙ軸スライダ９１２及びＸ軸スライダ９１３が移動され、部品装着ヘッド９１０が部品供給装置９７０の部品取出部９７４まで移動される。その後、制御装置により、Ｒ軸モータ９１５が回転されることにより、ノズルホルダ９１７が回動され、所定の吸着ノズル９１８を装着したノズルスピンドル９３３がノズルレバー９４１の押圧部９４１ａの下方に割出される。

また、制御装置により、Ｚ軸モータ９２０が正転されることにより、ノズルレバー９４１が圧縮スプリング９３５の付勢力に抗して下方に押下げられ、ノズルスピンドル９３３を介して吸着ノズル９１８の先端部９１８ａが部品取出部９７４に搬送された電子部品Ｐに接近する位置まで押下げられる。その状態で、図示しない吸着ノズル駆動装置から吸着ノズル９１８に負圧が供給され、吸着ノズル９１８の先端部９１８ａに電子部品Ｐが吸着保持される。その後、Ｚ軸モータ９２０が逆転されることにより、ノズルレバー９４１が上方に移動され、圧縮スプリング９３５の付勢力により吸着ノズル９１８が上昇端位置まで押上げられる。このような動作を繰り返すことにより、複数の吸着ノズル９１８に電子部品Ｐがそれぞれ吸着保持される。

続いて、Ｙ軸サーボモータ９１１及び図示しないＸ軸サーボモータが駆動されることにより、Ｙ軸スライダ９１２及びＸ軸スライダ９１３が移動され、部品装着ヘッド９１０がプリント基板の装着位置の上方まで移動される。次いで、θ軸モータ９１９の回転により、ノズルホルダ９１７の装着ステーションに割出された吸着ノズル９１８の先端部９１８ａに吸着保持された電子部品Ｐが所定の姿勢に制御されるとともに、Ｚ軸モータ９２０が正転されることにより、ノズルレバー９４１が圧縮スプリング９３５の付勢力に抗して下方に押下げられ、吸着ノズル９１８の先端部９１８ａの電子部品Ｐがプリント基板に装着されるまで押下げられる。その後、Ｚ軸モータ９２０が逆転されることにより、ノズルレバー９４１が上方に移動され、圧縮スプリング９３５の付勢力により吸着ノズル９１８が最上端に移動した状態まで押上げられる。

このような装着ステーションに割出された吸着ノズル９１８の下降動作によって、プリント基板への電子部品Ｐの装着が行われるが、かかる電子部品Ｐの装着作業の間に、装着ステーションの直前直後のステーションに位置決め停止されている２つの吸着ノズル９１８の先端部９１８ａの側面画像が撮像手段９５０によって取得され、取得された２つの側面画像は画像認識手段に入力されて画像認識される。

本発明の異常検出装置は、例えば、Ｙ軸スライダ９１２、Ｘ軸スライダ９１３のボールねじ軸９１２ｂ、ボールナット９１３ｂ、ガイドレール９１２ａ及びガイドブロック９１３ａの異常を検出することができる。また、異常検出装置は、Ｚ軸モータ９２０の出力軸に接続されるボールねじ軸９３７、軸受９３８、９３９、ボールナット９４０及びガイド９４２の異常を検出することもできる。特に、部品装着ヘッド９１０が部品供給装置９７０の部品取出部９７４まで移動するときに、異常検出装置が被駆動部の異常を検出すると良い。このとき、Ｙ軸スライダ９１２及びＸ軸スライダ９１３は、略一定速度で高速に移動することができるので、これらを駆動するＹ軸サーボモータ９１１及び図示しないＸ軸サーボモータの位置情報が広周波数帯域に亘って安定して得られる。

さらに、本発明の異常検出装置は、例えば、部品実装装置９の稼働中にサーボモータの位置情報を取得しておき、部品実装装置９の非稼働中に被駆動部の異常検出を行うことができる。そのため、例えば、プリント基板の搬送待ちや部品交換のための待機時間等を使って、部品実装装置９の実装ラインを停止させることなく、被駆動部の異常検出を行うことができる。

（４）その他
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施可能である。

１：サーボモータ
２：位置検出器
３：サーボドライブ
４：サーボコントローラ
６：被駆動部
８：異常検出装置
８１：入力部 ８２：周波数変換部 ８３：比較判定部
８４：表示部 ８５：制御部
９：部品実装装置
１００：サーボシステム

Claims (5)

1. サーボモータと、前記サーボモータの位置を検出する位置検出器と、前記サーボモータを駆動するサーボドライブと、前記サーボドライブを制御するサーボコントローラと、を備えるサーボシステムにおいて、前記サーボモータによって駆動される被駆動部の異常を検出する異常検出装置であって、
   前記サーボモータの位置情報が前記位置検出器から入力される入力部と、前記位置情報を周波数変換する周波数変換部と、前記周波数変換された所定周波数における振幅と前記被駆動部の異常を判定する閾値とを比較する比較判定部と、を有し、
   前記比較判定部は、前記振幅が前記閾値以上となる周波数から前記被駆動部の異常部位を特定することを特徴とする異常検出装置。
2. 前記周波数変換は、高速フーリエ変換である請求項１に記載の異常検出装置。
3. 前記比較判定部の判定結果を表示する表示部をさらに備える請求項１又は２に記載の異常検出装置。
4. 前記被駆動部の加速度、減速度、速度及び前記サーボモータの制御ゲインのうちの少なくとも１つを前記比較判定部の判定結果に応じて低下させる制御部をさらに備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の異常検出装置。
5. 前記被駆動部は、部品実装装置に備えられている請求項１〜４のいずれか１項に記載の異常検出装置。
   

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