JP2016178134A - 状態監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品実装機が生産中に異常停止するのを抑制して、稼働率の向上を図る。
【解決手段】管理装置は、ＸＹロボットが備えるモータから出力されるトルクＴｒが第１閾値Ｔｒ１以上の場合に（Ｓ２０２）、ＸＹロボットの状態が異常状態にあると判定し（Ｓ２１６）、部品実装機を異常停止させる（Ｓ２１８）。また、管理装置は、トルクＴｒが第１閾値Ｔｒ１未満で且つ第２閾値Ｔｒ２以上の場合と（Ｓ２０２，Ｓ２０４）、トルクＴｒが第２閾値Ｔｒ２未満であってもトルク勾配ΔＴｒが所定勾配α以上の場合に（Ｓ２０６，Ｓ２０８）、ＸＹロボットの状態が異常状態に至る前の異常予兆状態にあると判定し（Ｓ２１０，Ｓ２２２，Ｓ２２６）、作業者にメンテナンス作業を促す警告を出力する（Ｓ２２８）。
【選択図】図５

Description

本発明は、駆動系の駆動を伴って部品をピックアップして基板に実装する実装動作を行う部品実装機の状態を監視する状態監視装置に関する。

従来より、回路基板に電子部品を実装する部品実装機を備える実装システムにおいて、部品実装機の下流に検査装置を配置し、部品実装機で部品の装着が終了した後、検査装置によって、部品の実装状態を検査するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、実装システムにおいて、部品実装装置を運転しながら、その異常を検出するものも知られている。例えば、特許文献２には、装置を駆動するモータに運転状態の検出信号を印加することによりモータからフィードバックされるフィードバック信号の特性と、予め登録されているフィードバック信号の特性とを比較することで、装置の異常の有無を判定するものが開示されている。

特開平０６−２０９１９７号公報 特開平０４−２５９２９９号公報

ところで、上述したように、実装状態の検査によって部品が正常に装着されていないことが発見されたり、部品実装機が有する機構に動作異常が発見されたりすると、部品実装機を異常停止させる場合があるが、生産中に部品実装機を異常停止させることは、稼働率の低下に繋がるため、できる限り抑制することが望ましい。

本発明は、部品実装機が生産中に異常停止するのを抑制して、稼働率の向上を図ることを主目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の第１の状態監視装置は、
駆動系の駆動を伴って部品をピックアップして基板に実装する実装動作を行う部品実装機の状態を監視する状態監視装置であって、
前記駆動系の駆動状態を検知する駆動状態検知手段と、
前記検知された駆動系の駆動状態が正常状態，異常状態，該異常状態に至る前の異常予兆状態のいずれの状態にあるかの状態判定を行う判定手段と、
前記検知された駆動系の駆動状態が前記異常状態にあると判定された場合に、前記部品実装機を異常停止する異常停止手段と、
前記検知された駆動系の駆動状態が前記異常予兆状態にあると判定された場合に、所定の警告を出力する警告手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の第１の状態監視装置では、駆動状態検知手段により検知された駆動系の駆動状態が正常状態，異常状態，異常状態に至る前の異常予兆状態のいずれの状態にあるかを判定し、駆動系の駆動状態が異常状態にあると判定された場合に、部品実装機を異常停止し、駆動系の駆動状態が異常予兆状態にあると判定された場合に、所定の警告を出力する。これにより、作業者は、警告によって、部品実装機が異常停止する前に、異常の兆候を把握することができる。このため、作業者は、部品実装機の生産の合間に、必要なメンテナンス作業を行うことで、部品実装機が生産中に異常停止するのを抑制することができ、ひいては稼働率の向上を図ることができる。ここで、「駆動状態検知手段」としては、所定時間おきに駆動状態を検知するものとしてもよいし、部品実装機が生産を停止している間（例えば段取り替え期間中）に駆動状態を検知するものとしてもよい。

こうした本発明の第１の状態監視装置において、前記駆動系は、フィードバック制御を用いてモータを駆動制御することにより、部品の実装動作を行い、前記駆動状態検知手段は、前記駆動制御により前記モータから出力される出力トルクを検知または推定する出力トルク検知推定手段を有し、前記判定手段は、前記検知または推定された出力トルクまたは該出力トルクの変化に基づいて前記状態判定を行うものとすることもできる。こうすれば、駆動系の状態をより正確に把握することができる。この場合、駆動トルクが第１トルク以上であるときに駆動系の状態が異常状態であると判定し、駆動トルクが第１トルク未満であり第２トルク以上であるときに駆動系の状態が異常予兆状態であると判定するものとしてもよい。また、駆動トルクが第２トルク未満である場合であっても、駆動トルクの変化勾配が所定勾配以上のときに異常予兆状態であると判定するものとしてもよい。

また、本発明の第１の状態監視装置において、前記駆動状態検知手段は、前記駆動系から発せられる音を検知する音検知手段を有し、前記判定手段は、前記検知された音の周波数特性に基づいて前記状態判定を行うものとすることもできる。こうすれば、駆動系の状態をより正確に把握することができる。この場合、検知された音の周波数特性として、所定の周波数帯域（例えば、高周波数帯域）での音のレベルが所定の第１レベル以上となるときに駆動系の状態が異常状態であると判定し、所定の周波数帯域での音のレベルが第１レベル未満であり第２レベル以上となるときに駆動系の状態が異常予兆状態であると判定するものとしてもよい。

さらに、本発明の第１の状態監視装置において、前記駆動状態検知手段は、前記駆動系の温度を検知する温度検知手段を有し、前記判定手段は、前記検知された駆動系の温度または該温度の変化に基づいて前記状態判定を行うものとすることもできる。こうすれば、駆動系の状態をより正確に把握することができる。この場合、駆動系の温度が第１温度以上であるときに駆動系の状態が異常状態であると判定し、駆動系の温度が第１温度未満であり第２温度以上であるときに駆動系の状態が異常予兆状態であると判定するものとしてもよい。また、駆動系の温度が第２温度未満であっても、その温度勾配が所定勾配以上のときに異常予兆状態であると判定するものとしてもよい。

本発明の第２の状態監視装置は、
駆動系の駆動を伴って部品をピックアップして基板に実装する実装動作を行う部品実装機の状態を監視する状態監視装置であって、
前記部品実装機が備える所定の発熱部品の温度状態を検知する温度状態検知手段と、
前記検知された温度状態が正常状態，異常状態，該異常状態に至る前の異常予兆状態のいずれの温度状態にあるかの温度状態判定を行う判定手段と、
前記検知された温度状態が前記異常状態にあると判定された場合に、前記部品実装機を異常停止する異常停止手段と、
前記検知された温度状態が前記異常予兆状態にあると判定された場合に、所定の警告を出力する警告手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の第２の状態監視装置では、温度状態検知手段により検知された所定の発熱部品の温度状態が正常状態，異常状態，異常状態に至る前の異常予兆状態のいずれの状態にあるかを判定し、温度状態が異常状態にあると判定された場合に、部品実装機を異常停止し、温度状態が異常予兆状態にあると判定された場合に、所定の警告を出力する。これにより、作業者は、警告によって、部品実装機が異常停止する前に、異常の兆候を把握することができる。このため、作業者は、部品実装機の生産の合間に、必要なメンテナンス作業を行うことで、部品実装機が生産中に異常停止するのを抑制することができ、ひいては稼働率の向上を図ることができる。ここで、「所定の発熱部品」としては、駆動系が備えるモータを駆動する駆動回路や制御ＣＰＵなどを例示することができる。また、「温度状態検知手段」は、生産中は常時温度状態を検知するものとしてもよい。また、「判定手段」は、検知された発熱部品の温度または温度変化に基づいて温度状態判定を行うものとしてもよい。この場合、発熱部品の温度が第１温度以上であるときに発熱部品の状態が異常状態であると判定し、発熱部品の温度が第１温度未満であり第２温度以上であるときに発熱部品の状態が異常予兆状態であると判定するものとしてもよい。また、発熱部品の温度が第２温度未満であっても、その温度勾配が所定勾配以上のときに異常予兆状態であると判定するものとしてもよい。

実装システム１の構成の概略を示す構成図である。 部品実装機１０の構成の概略を示す構成図である。 制御装置７０と管理装置８０との電気的な接続関係を示すブロック図である。 管理装置８０により実行される管理処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 管理装置８０により実行されるトルク監視処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 トルクＴｒの経年変化の様子を示す説明図である。 管理装置８０により実行される動作音監視処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 管理装置８０により実行される温度監視処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。

本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、部品実装システム１の構成の概略を示す構成図であり、図２は、部品実装機１０の構成の概略を示す構成図であり、図３は、制御装置７０と管理装置８０との電気的な接続関係を示す説明図である。なお、図１および図２の左右方向がＸ軸方向であり、前（手前）後（奥）方向がＹ軸方向であり、上下方向がＺ軸方向である。

部品実装システム１は、図１に示すように、基板Ｓの搬送方向（基板搬送方向）に並べて配置された複数台の部品実装機１０と、部品実装システム全体を管理する本発明の状態監視装置としての管理装置８０とを備える。

部品実装機１０は、その外観としては、図２に示すように、基台１１と、基台１１に支持された本体枠１２とにより構成されている。この部品実装機１０は、図２に示すように、本体枠１２の下段部に設けられた支持台１４と、支持台１４に支持され基板Ｓを搬送する基板搬送装置２２と、部品Ｐを供給する部品供給装置２０と、部品供給装置２０により供給された部品Ｐを吸着ノズル３２に吸着させて基板搬送装置２２により搬送された基板Ｓ上の目標実装位置へ実装するヘッド３０と、ヘッド３０をＸＹ方向へ移動させるＸＹロボット４０と、基台１１に内蔵され実装機全体をコントロールする制御装置７０（図３参照）とを備える。

また、部品実装機１０の基台１１には、空気との熱交換によって制御装置７０（後述するＣＰＵ７１やサーボコントローラ７８）を冷却する冷却ファンや冷媒（水）との熱交換によって制御装置７０を冷却する冷媒冷却装置などの冷却装置６０が内蔵されている。

ヘッド３０は、図示しないが、吸着ノズル３２をＺ軸（上下）方向に移動させるＺ軸アクチュエータと、吸着ノズル３２をＺ軸周りに回転させるθ軸アクチュエータとを備える。吸着ノズル３２の吸引口には図示しない真空ポンプが連通している。吸着ノズル３２は、真空ポンプからの負圧が吸引口に作用することで、部品Ｐを吸着可能となっている。

ＸＹロボット４０は、図２に示すように、本体枠１２の上段部に前後方向（Ｙ軸方向）に沿って設けられた左右一対のＹ軸ガイドレール４３と、左右一対のＹ軸ガイドレール４３に架け渡された状態でＹ軸ガイドレール４３に沿って移動が可能なＹ軸スライダ４４と、Ｙ軸スライダ４４の下面に左右方向（Ｘ軸方向）に沿って設けられたＸ軸ガイドレール４１と、Ｘ軸ガイドレール４１に沿って移動が可能なＸ軸スライダ４２とを備える。Ｘ軸スライダ４２にはヘッド３０が取り付けられており、制御装置７０は、ＸＹロボット４０を駆動制御することにより、ＸＹ平面上の任意の位置にヘッド３０を移動させることができる。

制御装置７０は、図３に示すように、ＣＰＵ７１を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７１の他に、ＲＯＭ７２と、ＨＤＤ７３と、ＲＡＭ７４と、入出力インタフェース７５とを備える。これらは、バス７６を介して電気的に接続されている。制御装置７０には、Ｘ軸スライダ４２の位置を検知するＸ軸位置センサ４７からの位置信号や、Ｙ軸スライダ４４の位置を検知するＹ軸位置センサ４９からの位置信号、ヘッド３０に設けられ基板Ｓに付された基準マークを撮像可能な図示しないマークカメラからの画像信号、支持台１４上に設けられ吸着ノズル３２に吸着された部品Ｐを撮像可能なパーツカメラ２６からの画像信号、制御装置７０内部の温度Ｔｅを検知する温度センサ７７からの温度信号、部品実装機１０（特にＸＹロボット４０）の駆動に伴い発せられる動作音を検知するためのマイクロフォン７９からの音信号などが入出力インタフェース７５を介して入力されている。一方、制御装置７０からは、部品供給装置２０への制御信号や、基板搬送装置２２への制御信号、Ｘ軸スライダ４２を移動させるＸ軸アクチュエータ５０（モータ５４）への駆動信号、Ｙ軸スライダ４４を移動させるＹ軸アクチュエータ５１（モータ５５）への駆動信号、Ｘ軸アクチュエータ５０およびＹ軸アクチュエータ５１の駆動回路としてのサーボコントローラ７８への制御信号、ヘッド３０への駆動信号、冷却装置６０への駆動信号などが入出力インタフェース７５を介して出力されている。Ｘ軸アクチュエータ５０およびＹ軸アクチュエータ５１は、図３に示すように、Ｘ軸スライダ４２およびＹ軸スライダ４４をそれぞれ螺合するボールねじ５２，５３と、サーボコントローラ７８からの駆動信号により駆動制御されてボールねじ５２，５３をそれぞれ回転駆動するモータ（サーボモータ）５４，５５と、を備えるボールねじ機構として構成されている。また、制御装置７０は、管理装置８０と双方向通信可能に接続されており、互いにデータや制御信号のやり取りを行っている。

管理装置８０は、例えば、汎用のコンピュータである。管理装置８０は、図３に示すように、ＣＰＵ８１やＲＯＭ８２、基板の生産計画などを記憶するＨＤＤ８３、ＲＡＭ８４、入出力インターフェース８５などを備える。これらは、バス８６を介して接続されている。管理装置８０は、マウスやキーボード等の入力デバイス８７から入力信号が入出力インターフェース８５を介して入力される。また、管理装置８０は、ディスプレイ８８への画像信号を入出力インターフェース８５を介して出力する。ここで、基板Ｓの生産計画とは、各部品実装機１０においてどの部品をどの順番で基板Ｓへ実装するか、また、そのように部品を実装した基板（実装基板）Ｓを何枚作製するかなどを定めた計画をいう。この生産計画には、生産する基板に関する基板データや使用する吸着ノズル３２に関するノズルデータ、実装する部品に関する部品データ、各部品の目標実装位置に関する実装位置データなどが含まれている。管理装置８０は、オペレータが入力デバイス８７を介して入力したデータに基づいて生産計画を作成し、作成した生産計画を各部品実装機１０へ送信する。

次に、こうして構成された管理装置８０の動作、特に部品実装機１０の状態を監視する状態監視処理について説明する。図４は、管理装置８０により実行される管理処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃや数十ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

管理処理ルーチンが実行されると、管理装置８０のＣＰＵ８１は、部品実装機１０が実装基板の生産中であるか否かを判定する（Ｓ１００）。ＣＰＵ８１は、実装基板の生産中でないと判定すると、作業者により生産の開始が指示されているか否かを判定する（Ｓ１０２）。ＣＰＵ８１は、生産の開始が指示されていると判定すると、部品実装機１０（ＸＹロボット４０）の制御モードを位置制御モードに設定し（Ｓ１０４）、生産計画（ジョブ）を制御装置７０に送信して部品Ｐを吸着ノズル３２に吸着させて基板Ｓの目標実装位置へ実装させる実装動作を指示する（Ｓ１０６）。ここで、位置制御モードは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の目標位置（目標実装位置）を指定し、Ｘ軸位置センサ４７からのＸ軸方向の位置が指定したＸ軸方向の目標位置に一致すると共にＹ軸位置センサ４９からのＹ軸方向の位置が指定したＹ軸方向の目標位置に一致するようフィードバック制御により各モータ５４，５５のトルク指令値を設定して各モータ５４，５５（ＸＹロボット４０）を駆動制御する制御モードである。ＣＰＵ８１は、実装動作の開始を指示した後、ＣＰＵ８１は、部品実装機１０の制御装置７０内部の温度を監視する温度監視処理ルーチンを実行して（Ｓ１０８）、管理処理ルーチンを終了する。

ＣＰＵ８１は、Ｓ１００で部品実装機１０が実装基板を生産中であると判定すると、温度監視処理ルーチンを実行する（Ｓ１０８）。前述したように、管理処理ルーチンは所定時間毎に繰り返し実行されるから、ＣＰＵ８１は、実装基板の生産中に温度監視処理ルーチンを所定時間毎に繰り返し実行することとなる。

一方、ＣＰＵ８１は、Ｓ１００で実装基板が生産中でない（例えば、段取り替え中など）と判定すると、部品実装機１０（ＸＹロボット４０）に異常（故障）が生じているかどうかの検査（監視）中であるか否かを判定し（Ｓ１１０）、検査中でないと判定すると、前回の検査から所定時間（例えば１日）が経過したか否かを判定する（Ｓ１１２）。ＣＰＵ８１は、前回の検査から所定時間が経過していないと判定すると、管理処理ルーチンを終了する。一方、ＣＰＵ８１は、前回の検査から所定時間が経過したと判定すると、部品実装機１０の駆動系（ＸＹロボット４０）を検査するために、ＸＹロボット４０の制御モードを速度制御モードに設定して（Ｓ１１４）、速度制御モードによるＸＹロボット４０の駆動制御を制御装置７０に指示する（Ｓ１１６）。ここで、速度制御モードは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の目標速度（一定速度）を指定し、Ｘ軸位置センサ４７から複数回取得される位置に基づき演算されるＸ軸方向の移動速度が指定したＸ軸方向の目標移動速度に一致すると共にＹ軸位置センサ４９から複数回取得される位置に基づき演算されるＹ軸方向の移動速度が指定したＹ軸方向の目標移動速度に一致するようフィードバック制御により各モータ５４，５５のトルク指令値を設定して各モータ５４，５５（ＸＹロボット４０）を駆動制御する制御モードである。ＣＰＵ８１は、こうしてＸＹロボット４０の駆動を指示すると、トルク監視処理ルーチン（Ｓ１１８）と、動作音監視処理ルーチン（Ｓ１２０）とを実行して、管理処理ルーチンを終了する。ＣＰＵ８１は、Ｓ１１０で検査中であると判定すると、検査が終了するまで、トルク監視処理（Ｓ１１８）と、動作音監視処理（Ｓ１２０）とを繰り返し実行する。

このように、温度監視処理ルーチンは、生産中（実装動作中）に常時監視を行い、トルク監視処理ルーチンと動作音監視処理ルーチンは、生産中でないときに所定時間おきに監視を行う。以下、トルク監視処理ルーチンと動作音監視処理ルーチンと温度監視処理ルーチンの詳細を順に説明する。

Ｓ１１８のトルク監視処理ルーチンは、ＸＹロボット４０の各モータ５４，５５（Ｘ軸アクチュエータ，Ｙ軸アクチュエータ）から出力されるトルクＴｒを監視することで、ＸＹロボット４０の異常（故障）を判定（検査）するものであり、図５のフローチャートに従って実行される。尚、トルク監視処理ルーチンは、モータ５４（Ｘ軸アクチュエータ）から出力されるトルクの監視とモータ５６（Ｙ軸アクチュエータ）から出力されるトルクの監視とをそれぞれ個別に行うものとしてもよいし、一緒に行うものとしてもよい。

図５のトルク監視処理ルーチンが実行されると、管理装置８０のＣＰＵ８１は、モータ５４，５５から出力されるトルクＴｒを制御装置７０から入力する（Ｓ２００）。ここで、トルクＴｒは、速度制御モードにおけるフィードバック制御により設定されるモータ５４，５５のトルク指令値を用いるものとしてもよいし、トルクセンサにより検知されるトルクを用いるものとしてもよい。ＣＰＵ８１は、トルクＴｒを入力すると、入力したトルクＴｒが、第１閾値Ｔｒ１未満であるか否か（Ｓ２０２）、第１閾値Ｔｒ１よりも低い第２閾値Ｔｒ２未満であるか否か（Ｓ２０４）、をそれぞれ判定する。ここで、第１閾値Ｔｒ１は、ＸＹロボット４０に異常（故障）が生じていることを示すトルク範囲の下限値を示し、第２閾値Ｔｒ２は、ＸＹロボット４０に異常（故障）が生じていないもののその兆候が現れはじめていることを示すトルク範囲の下限値を示す。第１閾値Ｔｒ１および第２閾値Ｔｒ２は、モータ５４，５５の仕様や個体差等を考慮して適宜定めることができる。

ＣＰＵ８１は、トルクＴｒが第１閾値Ｔｒ１未満で且つ第２閾値Ｔｒ２未満であると判定すると、さらに、トルク勾配ΔＴｒを演算し（Ｓ２０６）、演算したトルク勾配ΔＴｒが所定勾配α未満であるか否かを判定する（Ｓ２０８）。ここで、トルク勾配ΔＴｒは、例えば、Ｓ２００で入力したトルクＴｒを微分することにより演算することができる。また、所定勾配αは、トルクＴｒの急変（急上昇）を判定するための閾値である。ＣＰＵ８１は、トルク勾配ΔＴｒが所定勾配α未満であると判定すると、検査終了時期が到来したか否かを判定し（Ｓ２１２）、検査終了時期が到来していないと判定すると、トルク監視処理ルーチンを一旦終了する。

ＣＰＵ８１は、Ｓ２０２でトルクＴｒが第１閾値Ｔｒ１以上であると判定すると、検査終了時期に拘わらず、検査を終了し（Ｓ２１４）、駆動系（ＸＹロボット４０）の状態が異常状態であると判定すると共に（Ｓ２１６）、部品実装機１０の異常停止を制御装置７０に指示して（Ｓ２１８）、トルク監視処理ルーチンを終了する。なお、部品実装機１０は、異常停止がなされると、作業者が所定の解除操作を行わない限り、停止の状態が維持される。

また、ＣＰＵ８１は、Ｓ２０２，Ｓ２０４の処理でトルクＴｒが第１閾値Ｔｒ１未満で且つ第２閾値Ｔｒ２以上であると判定したり、Ｓ２０４〜Ｓ２０８の処理でトルクＴｒが第２閾値Ｔｒ２未満であってもトルク勾配ΔＴｒが所定勾配α以上であると判定すると、異常予兆フラグをオンとして（Ｓ２１０）、Ｓ２１２の処理に進む。

また、ＣＰＵ８１は、Ｓ２１２の処理で検査終了時期が到来したと判定すると、検査を終了し（Ｓ２２０）、異常予兆フラグがオフであるか否かを判定する（Ｓ２２２）。ＣＰＵ８１は、異常予兆フラグがオフであると判定すると、駆動系（ＸＹロボット４０）の状態が正常状態であると判定して（Ｓ２２４）、トルク監視処理ルーチンを終了する。一方、ＣＰＵ８１は、異常予兆フラグがオンであると判定すると、駆動系（ＸＹロボット４０）の状態が異常予兆状態であると判定し（Ｓ２２６）、作業者にメンテナンスを推奨する警告をディスプレイ８８等に出力して（Ｓ２２８）、トルク監視処理ルーチンを終了する。なお、警告は、異常の予兆が生じている場所（モータ５４，５５）や必要なメンテナンス作業の内容等をディスプレイ８８に表示することにより行う。

図６は、トルクＴｒの経年変化の様子を示す説明図である。前述したように、ＸＹロボット４０は、モータ５４の駆動によりＸ軸スライダ４２をＸ軸ガイドレール４１に沿って移動させ、モータ５６の駆動によりＹ軸スライダ４４をＹ軸ガイドレール４３に沿って移動させる。各スライダ４２，４４を移動させるのに必要なトルクは経年劣化によって徐々に大きくなっていく（図６（ａ）参照）。しかしながら、例えば、各ガイドレール４１，４３にゴミ等の異物が付着したり、各モータ５４，５５の軸受け等に劣化が生じると、トルクが急変する場合（ΔＴｒ＞α）がある（図６（ｂ）参照）。また、モータ５４，５５等の個体差によっては通常よりも劣化（トルク上昇）のペースが速い場合もある（図６（ｃ）参照）。こうした状態が放置されると、部品実装機１０は、吸着ノズル３２に部品を吸着する際に吸着ミスや吸着ズレが生じたり、部品を基板Ｓ上に実装する際に実装ズレが生じたりし、生産を停止しなければならないおそれがある。本実施例では、モータ５４，５５から出力されるトルクＴｒを定期的に監視して、図６（ｂ）や図６（ｃ）の異常予兆状態を早い段階で判定することで、ＸＹロボット４０に異常（故障）が生じる前に、作業者にメンテナンス作業を促すこととしている。

Ｓ１２０の動作音監視処理ルーチンは、ＸＹロボット４０の駆動に伴って発せられる動作音を監視することで、駆動系（ＸＹロボット４０）の異常（故障）を判定するものであり、図７のフローチャートに従って実行される。なお、図７の動作音監視処理ルーチンでは、各処理のうち図５のトルク監視処理ルーチンと同じ処理については同じステップ番号を付した。

図７の動作音監視処理ルーチンが実行されると、管理装置８０のＣＰＵ８１は、マイクロフォン７９からの動作音を制御装置７０から入力し（Ｓ３００）、入力した動作音の周波数毎の成分のレベル（大きさ）をフーリエ解析等の分析手法によって調べる周波数分析を行う（Ｓ３０２）。そして、ＣＰＵ８１は、ＸＹロボット４０に異常（故障）が生じていることを示す異常周波数帯域における動作音（異音）のレベル（大きさ）が所定の異常レベル以上であるか否か（Ｓ３０４）、異常周波数帯域における動作音のレベルが異常予兆レベル以上であるか否か（Ｓ３０６）、をそれぞれ判定する。ここで、異常予兆レベルは、ＸＹロボット４０に異常（故障）が生じていないもののその兆候が現れはじめていると判定されるレベルであり、異常レベルよりも低く正常レベルよりも高い。

ＣＰＵ８１は、異常周波数帯域における動作音のレベルが異常レベルおよび異常予兆レベル未満であると判定すると、検査終了時期が到来したか否かを判定し（Ｓ２１２）、検査終了時期が到来していないと判定すると、動作音監視処理ルーチンを一旦終了する。

ＣＰＵ８１は、Ｓ３０４で異常周波数帯域における動作音のレベルが異常レベル以上であると判定すると、検査終了時期に拘わらず、検査を終了し（Ｓ２１４）、駆動系（ＸＹロボット４０）の状態が異常状態であると判定すると共に（Ｓ２１６）、部品実装機１０が異常停止するよう制御装置７０に指示して（Ｓ２１８）、動作音監視処理ルーチンを終了する。

また、ＣＰＵ８１は、Ｓ３０４，Ｓ３０６の処理で異常周波数帯域における動作音のレベルが異常レベル未満で且つ異常予兆レベル以上であると判定すると、異常予兆フラグをオンとして（Ｓ２１０）、Ｓ２１２の処理に進む。

そして、ＣＰＵ８１は、Ｓ２１２の処理で検査終了時期が到来したと判定すると、検査を終了し（Ｓ２２０）、異常予兆フラグがオフであれば（Ｓ２２２）、ＸＹロボット４０の状態が正常状態であると判定し（Ｓ２２４）、異常予兆フラグがオンであれば（Ｓ２２２）、ＸＹロボット４０の状態が異常予兆状態であると判定すると共に（Ｓ２２６）、作業者にメンテナンス作業を促す所定の警告を出力して（Ｓ２２８）、動作音監視処理ルーチンを終了する。

Ｓ１０８の温度監視処理ルーチンは、制御装置７０内部の温度Ｔｅを監視することで、制御装置７０の異常（故障）を判定するものであり、図８のフローチャートに従って実行される。なお、図８の温度監視処理ルーチンでは、各処理のうち図５のトルク監視処理ルーチンと同じ処理については同じステップ番号を付した。

図８の温度監視処理ルーチンが実行されると、管理装置８０のＣＰＵ８１は、温度センサ７７により検知される温度Ｔｅを制御装置７０から入力し（Ｓ４００）、入力した温度Ｔｅが第１閾値Ｔｅ１未満であるか否か（Ｓ４０２）、第１閾値Ｔｅ１よりも低い第２閾値Ｔｅ２未満であるか否か（Ｓ４０４）、をそれぞれ判定する。ここで、第１閾値Ｔｅ１は、制御装置７０（ＣＰＵ７１，サーボコントローラ７８等）やこれを冷却する冷却装置６０に異常（故障）が生じていると判定される温度範囲の下限値を示し、第２閾値Ｔｅ２は、制御装置７０や冷却装置６０に異常（故障）が生じていないもののその兆候が現れはじめていると判定される温度範囲の下限値を示す。

ＣＰＵ８１は、温度Ｔｅが第１閾値Ｔｅ１未満で且つ第２閾値Ｔｅ２未満であると判定すると、さらに、温度勾配ΔＴｅを演算し（Ｓ４０６）、演算した温度勾配ΔＴｅが所定勾配β未満であるか否かを判定する（Ｓ４０８）。ここで、温度勾配ΔＴｅは、例えば、Ｓ４００で入力した温度Ｔｅを微分することにより演算することができる。また、所定勾配βは、温度Ｔｅの急変化（急上昇）を判定するための閾値である。ＣＰＵ８１は、温度勾配ΔＴｅが所定勾配β未満であると判定すると、制御装置７０や冷却装置６０が正常状態であると判定して（Ｓ２２４）、温度監視処理ルーチンを終了する。

ＣＰＵ８１は、Ｓ４０２で温度Ｔｅが第１閾値Ｔｅ１以上であると判定すると、制御装置７０や冷却装置６０の状態が異常状態であると判定すると共に（Ｓ２１６）、部品実装機１０が異常停止するよう制御装置７０に指示して（Ｓ２１８）、温度監視処理ルーチンを終了する。

また、ＣＰＵ８１は、Ｓ４０２，Ｓ４０４の処理で温度Ｔｅが第１閾値Ｔｅ１未満で且つ第２閾値Ｔｅ２以上であると判定したり、Ｓ４０４〜Ｓ４０８の処理で温度Ｔｅが第２閾値Ｔｅ２未満であっても温度勾配ΔＴｅが所定勾配β以上であると判定すると、制御装置７０や冷却装置６０の状態が異常予兆状態であると判定すると共に（Ｓ２２６）、作業者にメンテナンス作業を促す所定の警告を出力して（Ｓ２２８）、温度監視処理ルーチンを終了する。

以上説明した実施例の管理装置８０は、部品実装機１０の駆動系（ＸＹロボット４０）が備えるモータ５４，５５から出力されるトルクＴｒや駆動系（ＸＹロボット４０）の動作音に基づいて駆動系（ＸＹロボット４０）が正常状態にあるか、異常状態にあるか、異常状態に至る前の異常予兆状態にあるかを判定し、異常状態にあると判定すると、部品実装機１０を異常停止させ、異常予兆状態にあると判定すると、作業者にメンテナンス作業を促す警告を出力する。また、管理装置８０は、制御装置７０内部の温度Ｔｅに基づいて駆動系（ＸＹロボット４０）が正常状態にあるか、異常状態にあるか、異常状態に至る前の異常予兆状態にあるかを判定し、異常状態にあると判定すると、部品実装機１０を異常停止させ、異常予兆状態にあると判定すると、作業者にメンテナンス作業を促す警告を出力する。これにより、作業者は、警告によって、部品実装機１０が異常停止する前に、異常の兆候を把握することができる。作業者は、部品実装機１０の生産の合間に、必要なメンテナンス作業を行うことで、生産中の異常停止を抑制することができ、ひいては稼働率の向上を図ることができる。

また、実施例の管理装置８０は、トルクＴｒが第１閾値Ｔｒ１未満で且つ第２閾値Ｔｒ２以上の場合と、トルクＴｒが第２閾値Ｔｒ２未満であってもトルク勾配ΔＴｒが所定勾配α以上の場合とに駆動系（ＸＹロボット４０）の状態が異常予兆状態であると判定するから、モータ５４，５５からのトルクＴｒによって状態の判定をより正確に行うことができる。また、管理装置８０は、異常周波数帯域における動作音のレベルが異常レベル未満で且つ異常予兆レベル以上の場合に駆動系（ＸＹロボット４０）の状態が異常予兆状態であると判定するから、動作音によって状態の判定をより正確に行うことができる。さらに、管理装置８０は、制御装置７０内部の温度Ｔｅが第１閾値Ｔｅ１未満で且つ第２閾値Ｔｅ２以上の場合と、温度Ｔｅが第２閾値Ｔｅ２未満であっても温度勾配ΔＴｅが所定勾配β以上の場合とに制御装置７０又はこれを冷却する冷却装置６０の状態が異常予兆状態にあると判定するから、状態の判定をより正確に行うことができる。また、トルク監視処理と動作音監視処理は、検査用の速度制御モードにより一定の条件のもとでＸＹロボット４０を駆動することにより行うから、ＸＹロボット４０の状態を正しく判定することができる。また、トルク監視処理と動作音監視処理は、生産中でないときに所定時間おきに行うから、稼働率を低下させることなく、適切な頻度で駆動系（ＸＹロボット４０）の状態を判定することができる。

実施例では、トルク監視処理ルーチンにおいて、管理装置８０は、トルクＴｒが第２閾値Ｔｒ２以上である場合に異常予兆状態と判定するものとしたが、これに限定されるものではなく、トルクＴｒが第２閾値Ｔｒ２以上である状態が一定期間以上継続した場合に異常予兆状態と判定するものとしてもよいし、トルクＴｒが第２閾値Ｔｒ２以上となった回数をカウントし、一定期間内にカウントした回数が所定回数に達した場合に異常予兆状態にあると判定するものとしてもよい。また、管理装置８０は、トルク勾配ΔＴｒが所定勾配α以上である場合に異常予兆状態と判定するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、トルク勾配ΔＴｒが所定勾配α以上となった回数をカウントし、一定期間内にカウントした回数が所定回数に達した場合や、トルク勾配ΔＴｒが所定勾配α以上となっている状態が一定期間以上継続した場合に異常予兆状態と判定するものとしてもよい。

実施例では、動作音監視処理ルーチンにおいて、管理装置８０は、異常周波数帯域での動作音のレベルが異常予兆レベル以上の場合に異常予兆状態と判定するものとしたが、これに限定されるものではなく、異常周波数帯域での動作音のレベルが異常予兆レベル以上である状態が一定期間以上継続した場合に異常予兆状態と判定するものとしてもよいし、異常周波数帯域での動作音のレベルが異常予兆レベル以上となった回数をカウントし、一定期間内にカウントした回数が所定回数に達した場合に異常予兆状態にあると判定するものとしてもよい。

実施例では、温度監視処理ルーチンにおいて、管理装置８０は、温度Ｔｅが第２閾値Ｔｅ２以上である場合に異常予兆状態と判定するものとしたが、これに限定されるものではなく、温度Ｔｅが第２閾値Ｔｅ２以上である状態が一定期間以上継続した場合に異常予兆状態と判定するものとしてもよいし、温度Ｔｅが第２閾値Ｔｅ２以上となった回数をカウントし、一定期間内にカウントした回数が所定回数に達した場合に異常予兆状態にあると判定するものとしてもよい。また、管理装置８０は、温度勾配ΔＴｅが所定勾配β以上である場合に異常予兆状態と判定するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、温度勾配ΔＴｅが所定勾配β以上となった回数をカウントし、一定期間内にカウントした回数が所定回数に達した場合や、温度勾配ΔＴｅが所定勾配β以上となっている状態が一定期間以上継続した場合に異常予兆状態と判定するものとしてもよい。

このように、管理装置８０は、トルクや動作音，温度等の監視パラメータが異常予兆領域内にある場合に直ちに異常予兆状態と判定するものに限られず、監視パラメータが異常予兆領域内に入っている状態が一定期間以上継続した場合や、監視パラメータが異常予兆領域内に入った回数が一定期間内に所定回数以上となった場合に異常予兆状態と判定するものとしてもよい。また、監視パラメータの変化の勾配が所定勾配以上となった場合に直ちに異常予兆状態と判定するものに限られず、監視パラメータの変化の勾配が所定勾配以上となっている状態が一定期間以上継続している場合や、監視パラメータの変化の勾配が所定勾配以上となった回数が一定期間内に所定回数以上となった場合に異常予兆状態と判定するものとしてもよい。

実施例では、部品実装機１０の状態を監視する状態監視処理として、トルク監視処理と動作音監視処理と温度監視処理とを実行するものとしたが、一部を実行しないものとしてもよい。また、部品実装機１０（ＸＹロボット４０）の振動を検知する振動検知センサを設け、検知された振動のレベル（大きさ）に基づいて部品実装機１０の状態が正常状態，異常状態，異常予兆状態のいずれの状態にあるかを判定するものとしてもよい。この場合、管理装置８０は、例えば、動作音監視処理と同様に、検知された振動のレベルが異常レベル以上である場合に部品実装機１０の状態が異常状態であると判定し、検知された振動のレベルが異常レベル未満で且つ異常予兆レベル以上である場合に部品実装機１０の状態が異常予兆状態にあると判定するものとしてもよい。

実施例では、管理装置８０は、温度監視処理を、生産中に実行するものとしたが、生産中でないときにも実行するものとしてもよい。この場合、管理装置８０は、駆動系（ＸＹロボット４０）が備えるモータ５４，５５等の発熱部品の温度を検知する温度センサを設けるものとすれば、図５のトルク監視処理ルーチンの「トルク」を「温度」に置き換えることで、同様の処理により駆動系の温度を監視することができる。

実施例では、Ｘ軸アクチュエータ５０およびＹ軸アクチュエータ５１として回転型のモータ５４，５５とボールねじ機構とを用いるものとしたが、これに限定されるものではなく、例えばリニアモータを用いるものとしてもよい。この場合でも、リニアモータの推力に基づいてＸＹロボットの状態を判定することができる。

実施例では、ＸＹロボット４０の異常（故障）と異常に至る前の異常予兆状態とを判定するものとしたが、これに限定されるものではなく、他の如何なる駆動系の異常と異常予兆状態とを判定するものとしてもよい。例えば、ヘッド３０の異常（故障）と異常予兆状態を判定するものとしてもよいし、部品供給装置２０の異常（故障）と異常予兆状態とを判定するものとしてもよい。例えば、ヘッド３０のＺ軸アクチュエータやθ軸アクチュエータとしてモータを備える場合、管理装置８０は、モータから出力されるトルクを用いて、図５のトルク監視処理ルーチンと同様の処理を実行することができ、ヘッド３０から発せられる動作音を用いて、図６の動作音監視処理ルーチンと同様の処理を実行することができる。また、部品供給装置２０（例えばテープフィーダ）として部品を送る送りモータを備える場合も同様である。

実施例では、生産中でなく前回の検査から所定時間が経過したときに駆動系（ＸＹロボット４０）の状態を検知するものとしたが、これに限定されるものではなく、生産中であっても前回の検査から所定時間が経過したときに生産を一時的に中断して駆動系（ＸＹロボット４０）の状態を検知するものとしてもよい。

ここで、本実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。即ち、管理装置８０が「状態監視装置」に相当し、トルク指令値を設定する制御装置７０のＣＰＵ７１やトルクセンサ、マイクロフォン７９等が「駆動状態検知手段」に相当し、図５のトルク監視処理ルーチンのＳ２００〜Ｓ２１６，２２０〜Ｓ２２６や図７の動作音監視処理ルーチンのＳ３００〜Ｓ３０６，Ｓ２１０〜Ｓ２１６，Ｓ２２０〜Ｓ２２６の処理を実行する管理装置８０のＣＰＵ８１が「判定手段」に相当し、トルク監視処理ルーチンのＳ２１８や動作音監視処理ルーチンのＳ２１８の処理を実行する管理装置８０のＣＰＵ８１が「異常停止手段」に相当し、トルク監視処理ルーチンのＳ２２８や動作音監視処理ルーチンのＳ２２８の処理を実行する管理装置８０のＣＰＵ８１とディスプレイ８８とが「警告手段」に相当する。また、トルク管理処理ルーチンのＳ２００の処理を実行する管理装置８０のＣＰＵ８１が「トルク検知推定手段」に相当する。また、マイクロフォン７９が「音検知手段」に相当する。また、温度センサ７７が「温度検知手段」に相当する。また、温度センサ７７が「温度状態検知手段」に相当し、図８の温度監視処理ルーチンのＳ４００〜Ｓ４０８，Ｓ２１６，Ｓ２２４，Ｓ２２６の処理を実行する管理装置８０のＣＰＵ８１が「判定手段」に相当し、温度監視処理ルーチンのＳ２１８の処理を実行する管理装置８０のＣＰＵ８１が「異常停止手段」に相当し、温度監視処理ルーチンのＳ２２８の処理を実行する管理装置８０のＣＰＵ８１とディスプレイ８８とが「警告手段」に相当する。

なお、本発明は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

本発明は、部品実装機に係る状態監視装置の製造産業に利用可能である。

１ 部品実装システム、１０ 部品実装機、１１ 基台、１２ 本体枠、１４ 支持台、２０ 部品供給装置、２２ 基板搬送装置、２６ パーツカメラ、３０ ヘッド、３２ 吸着ノズル、４０ ＸＹロボット、４１ Ｘ軸ガイドレール、４２ Ｘ軸スライダ、５３ Ｙ軸ガイドレール、４４ Ｙ軸スライダ、４７ Ｘ軸位置センサ（エンコーダ）、４９ Ｙ軸位置センサ（エンコーダ）、５０ Ｘ軸アクチュエータ、５１ Ｙ軸アクチュエータ、５２，５３ ボールねじ、５４，５５ モータ、６０ 冷却装置、７０ 制御装置、７１ ＣＰＵ、７２ ＲＯＭ、７３ ＨＤＤ、７４ ＲＡＭ、７５ 入出力インタフェース、７６ バス、７７ 温度センサ、７８ サーボコントローラ、７９ マイクロフォン（マイク）、８０ 管理装置、８１ ＣＰＵ、８２ ＲＯＭ、８３ ＨＤＤ、８４ ＲＡＭ、８５ 入出力インタフェース、８６ バス、８７ 入力デバイス、８８ ディスプレイ。

Claims (5)

1. 駆動系の駆動を伴って部品をピックアップして基板に実装する実装動作を行う部品実装機の状態を監視する状態監視装置であって、
   前記駆動系の駆動状態を検知する駆動状態検知手段と、
   前記検知された駆動系の駆動状態が正常状態，異常状態，該異常状態に至る前の異常予兆状態のいずれの状態にあるかの状態判定を行う判定手段と、
   前記検知された駆動系の駆動状態が前記異常状態にあると判定された場合に、前記部品実装機を異常停止する異常停止手段と、
   前記検知された駆動系の駆動状態が前記異常予兆状態にあると判定された場合に、所定の警告を出力する警告手段と、
   を備えることを特徴とする状態監視装置。
2. 請求項１記載の状態監視装置であって、
   前記駆動系は、フィードバック制御を用いてモータを駆動制御することにより、部品の実装動作を行い、
   前記駆動状態検知手段は、前記駆動制御により前記モータから出力される出力トルクを検知または推定する出力トルク検知推定手段を有し、
   前記判定手段は、前記検知または推定された出力トルクまたは該出力トルクの変化に基づいて前記状態判定を行う
   ことを特徴とする状態監視装置。
3. 請求項１または２記載の状態監視装置であって、
   前記駆動状態検知手段は、前記駆動系から発せられる音を検知する音検知手段を有し、
   前記判定手段は、前記検知された音の周波数特性に基づいて前記状態判定を行う
   ことを特徴とする状態監視装置。
4. 請求項１ないし３いずれか１項に記載の状態監視装置であって、
   前記駆動状態検知手段は、前記駆動系の温度を検知する温度検知手段を有し、
   前記判定手段は、前記検知された駆動系の温度または該温度の変化に基づいて前記状態判定を行う
   ことを特徴とする状態監視装置。
5. 駆動系の駆動を伴って部品をピックアップして基板に実装する実装動作を行う部品実装機の状態を監視する状態監視装置であって、
   前記部品実装機が備える所定の発熱部品の温度状態を検知する温度状態検知手段と、
   前記検知された温度状態が正常状態，異常状態，該異常状態に至る前の異常予兆状態のいずれの温度状態にあるかの温度状態判定を行う判定手段と、
   前記検知された温度状態が前記異常状態にあると判定された場合に、前記部品実装機を異常停止する異常停止手段と、
   前記検知された温度状態が前記異常予兆状態にあると判定された場合に、所定の警告を出力する警告手段と、
   を備えることを特徴とする状態監視装置。