JP6461998B2

JP6461998B2 - 作業機

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Publication number: JP6461998B2
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Inventors: 英和金井; 伸夫長坂; 重元廣田
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Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2014-12-03
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Description

本発明は、多重化通信システムにより装着作業に拘わるデータを伝送する作業機に関するものである。

従来、複数の機器の入出力信号をまとめて通信する多重化装置（時分割多重化装置など）では、光ファイバーケーブルを用いてデータ転送速度の高速化を図っているものがある。例えば、複数の入出力機器（マスター装置やスレーブ装置など）が光ファイバーケーブルによって互いに接続されたネットワークを構築する技術が開示されている（例えば、特許文献１など）。特許文献１に開示される通信システムでは、多重化通信によりデータを伝送し、光ファイバーケーブルの断線等の原因によりネットワークに通信異常が発生した場合に、発生した異常に関わる情報を伝送することで復帰処理を行っている。

特開平１０−１３４４５号公報

ところで、上記した光ファイバーケーブルが接続される機器、例えば、光トランシーバモジュールは、微少な埃がコネクタやケーブルの先端に付着することで、通信不良が発生する場合がある。このため、光トランシーバモジュールのコネクタから光ファイバーケーブルを取り外す際には、埃の付着を防止するためのキャップをケーブルの先端に取り付けるなどの処理が必要となってくる。また、コネクタに埃が付着してしまった場合には、接続部分を清掃するなどの作業が必要となる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、光通信ケーブルを着脱する機会を減らして、埃等による通信不良の発生を抑制することができる作業機を提供することを目的とする。

上記課題を鑑みてなされた本願に開示される技術に係る作業機は、基台と、基台上を移動可能な移動装置と、移動装置により移動可能なヘッド部を備え、ヘッド部によりワークを保持して装着作業を実施する作業機であって、装着作業に拘わるデータの伝送を多重化通信システムにより伝送することを特徴とする作業機であり、多重化通信システムは、基台に備えられるマスター装置と、移動装置に備えられ、マスター装置と光通信ケーブルを介して接続され、光通信による多重化通信を行う第１スレーブ装置と、ヘッド部に備えられ、第１スレーブ装置と電気通信ケーブルを介して接続され、電気通信ケーブルが着脱可能に構成されることで移動装置と第１スレーブ装置に対してヘッド部とともに着脱可能であって、電気通信による多重化通信を行う第２スレーブ装置と、を備え、第１スレーブ装置は、光通信による多重化通信によって、マスター装置から受信した多重化データのうち、当該第１スレーブ装置に向けたデータを分離する非多重化処理と、非多重化処理に応じて非多重化したデータのうち、マスター装置から第２スレーブ装置に向けたデータを多重化して、電気通信による多重化通信によって、第２スレーブ装置に向けて転送する転送処理と、を実行する多重化通信システムを備える。なお、ここでいうマスター装置とは、例えば、多重化通信におけるデータの送受信を主体となって制御する装置である。また、スレーブ装置とは、マスター装置の制御に基づいてデータの送受信を実行する装置である。例えば、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）のような産業用の作業機を接続する制御用ネットワーク（フィールドネットワーク）において、ネットワークの制御を行う装置がマスター装置であり、マスター装置の制御に従属する装置がスレーブ装置である。

本願に開示される技術によれば、光通信ケーブルを着脱する機会を減らして、埃等による通信不良の発生を抑制することができる作業機を提供することができる。

本実施例の多重化通信システムが適用される電子部品装着装置の斜視図。図１に示す電子部品装着装置の上部カバーを取り外した状態の概略平面図。電子部品装着装置が備える多重化通信システムを説明するためのブロック図。多重化通信システムの動作を説明するためのブロック図。多重化通信システムの起動からデータ転送を開始するまでの処理内容を説明するためのフローチャート。

以下、本発明の実施例について図を参照して説明する。初めに、本願の多重化通信システムを適用する装置の一例として電子部品装着装置（以下、「装着装置」と略する場合がある）について説明する。

（装着装置１０の構成）
図１に示すように、装着装置１０は、装置本体１１と、装置本体１１に一体的に設けられる一対の表示装置１３と、装置本体１１に対して着脱可能に設けられる供給装置１５，１６とを備える。本実施例の装着装置１０は、図３に示すコントローラ８６の制御に基づいて、装置本体１１内に収容される搬送装置２１にて搬送される回路基板１００に対して電子部品（図示略）の装着作業を実施する装置である。なお、本実施例では、図１及び図２に示すように、搬送装置２１により回路基板１００が搬送される方向（図２における左右方向）をＸ軸方向、回路基板１００の搬送方向に水平でＸ軸方向に対して直角な方向をＹ軸方向と称し説明する。

装置本体１１は、Ｘ軸方向の一端側でＹ軸方向における両端部に表示装置１３を各々備える。各表示装置１３は、タッチパネル式の表示装置であり、電子部品の装着作業に関する情報を表示する。また、供給装置１５，１６は、装置本体１１に対しＹ軸方向の両側から挟むようにして装着される。供給装置１５は、フィーダ型の供給装置であり、各種の電子部品がテーピング化されリールに巻回させた状態で収容されるテープフィーダ１５Ａを複数有している。供給装置１６は、トレイ型の供給装置であり、複数の電子部品が載置された部品トレイ１６Ａ（図２参照）を複数有している。

図２は、装置本体１１の上部カバー１１Ａ（図１参照）を取り除いた状態で装着装置１０を上方（図１における上側）からの視点において示した概略平面図である。図２に示すように、装置本体１１は、上記した搬送装置２１と、回路基板１００に対して電子部品を装着するヘッド部２２と、そのヘッド部２２を移動させる移動装置２３とを基台２０の上に備える。

搬送装置２１は、基台２０におけるＹ軸方向の略中央部に設けられており、１対のガイドレール３１と、ガイドレール３１に保持された基板保持装置３２と、基板保持装置３２を移動させる電磁モータ３３とを有している。基板保持装置３２は回路基板１００を保持する。電磁モータ３３は、出力軸がガイドレール３１の側方に張架されたコンベアベルトに駆動連結されている。電磁モータ３３は、例えば、回転角度を精度良く制御可能なサーボモータである。搬送装置２１は、電磁モータ３３の駆動に基づいてコンベアベルトが周回動作を行うことで、基板保持装置３２とともに回路基板１００がＸ軸方向に移動する。

ヘッド部２２は、回路基板１００と対向する下面に電子部品を吸着する吸着ノズル４１を有する。吸着ノズル４１は、正負圧供給装置（図示略）の電磁弁を介して負圧エア、正圧エア通路に通じており、負圧にて電子部品を吸着保持し、僅かな正圧が供給されることで保持した電子部品を離脱する。ヘッド部２２は、吸着ノズル４１を昇降及び吸着ノズル４１をそれの軸心回りに自転させるための駆動源として複数の電磁モータ４３（図３参照）が内蔵されており、保持する電子部品の上下方向の位置及び電子部品の保持姿勢を変更する。また、吸着ノズル４１は、電子部品を吸着するノズルが複数個設けられており、ヘッド部２２には各ノズルを個々に回転等させる電磁モータ４３が内蔵されている。また、ヘッド部２２は、後述する制御用ネットワークに接続されるスレーブ４５（図３参照）を備える。スレーブ４５は、各種のセンサなどの素子が接続され、素子に入出力される信号を処理する。また、ヘッド部２２は、各供給装置１５，１６の供給位置から吸着ノズル４１に吸着保持された電子部品を撮像するパーツカメラ４７が設けられている。パーツカメラ４７が撮像した画像データは、コントローラ８６（図３参照）において処理され、吸着ノズル４１における電子部品の保持位置誤差等が取得される。なお、吸着ノズル４１は、ヘッド部２２に対し着脱可能であり、電子部品のサイズ、形状等に応じて変更できる。

また、ヘッド部２２は、移動装置２３によって基台２０上の任意の位置に移動する。詳述すると、移動装置２３は、ヘッド部２２をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸方向スライド機構５０と、ヘッド部２２をＹ軸方向に移動させるためのＹ軸方向スライド機構５２とを備える。Ｘ軸方向スライド機構５０は、Ｘ軸方向に移動可能に基台２０上に設けられたＸ軸スライダ５４と、駆動源としてリニアモータ５６（図３参照）とを有している。Ｘ軸スライダ５４は、リニアモータ５６の駆動に基づいてＸ軸方向の任意の位置に移動する。リニアモータ５６は、例えば、固定部側として基台２０上に配設されたガイドレール５６Ａの内壁にＮ極とＳ極とが交互に配設された永久磁石が設けられ、可動部側としてＸ軸スライダ５４に励磁コイルが設けられている。Ｘ軸スライダ５４は、励磁コイルに電力が供給されることによって磁界が発生し、固定部側のガイドレール５６Ａの永久磁石から生じる磁界との作用で移動する。

また、Ｙ軸方向スライド機構５２は、Ｙ軸方向に移動可能にＸ軸スライダ５４の側面に設けられたＹ軸スライダ５８と、駆動源としてのリニアモータ６０（図３参照）とを有している。Ｙ軸スライダ５８は、リニアモータ６０の駆動に基づいてＹ軸方向の任意の位置に移動する。また、Ｙ軸スライダ５８には、回路基板１００を撮影するためのマークカメラ４９（図３参照）が下方を向いた状態で固定されている。これにより、マークカメラ４９は、Ｙ軸スライダ５８が移動させられることで回路基板１００の任意の位置の表面が撮像可能となる。マークカメラ４９が撮像した画像データは、コントローラ８６（図３参照）において処理され、回路基板１００に関する情報、保持位置誤差等が取得される。そして、ヘッド部２２は、Ｙ軸スライダ５８に取り付けらており、移動装置２３の駆動にともなって基台２０上の任意の位置に移動する。また、ヘッド部２２は、Ｙ軸スライダ５８にコネクタ４８を介して取り付けられワンタッチで着脱可能であり、種類の異なるヘッド部、例えば、ディスペンサヘッド等に変更できる。

図３は、装着装置１０に適用される多重化通信システムの構成を示すブロック図である。図３に示すように、装着装置１０は、基台２０に内蔵されたコントローラ８６及びアンプ部８９と、Ｙ軸方向スライド機構５２及びヘッド部２２が備える各装置との間のデータ伝送が多重化通信システムによって行われる。なお、図３に示す多重化通信システムの構成は、一例であり適宜変更する。

装着装置１０は、Ｙ軸方向スライド機構５２に設けられた多重化装置１が、基台２０内に設けられた多重化装置３と、光通信ケーブル１２０を介して接続されている。光通信ケーブル１２０は、例えば、光ファイバーケーブルである。図２に示すように、多重化装置１は、Ｙ軸スライダ５８の下面に設けられ、基台２０に内蔵される多重化装置３と光ファイバーケーブルを介して接続されている。多重化装置３は、光モジュール２２０（図４参照）が光通信ケーブル１２０を介して多重化装置１の光モジュール２３０（図４参照）と接続され、光通信ケーブル１２０を通じて各種データを、例えば時分割多重化方式（ＴＤＭ：Time Division Multiplexing）で多重化したフレームデータＦＲＭＤ１（図４参照）を送受信する。光通信ケーブル１２０における通信は、例えば５Ｇｂｐｓの全２重通信である。

コントローラ８６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータを主体として構成され、画像ボード９１、駆動制御ボード９２、Ｉ／Ｏボード９３及び制御用ボード９４を備える。画像ボード９１は、Ｙ軸スライダ５８のマークカメラ４９及びヘッド部２２のパーツカメラ４７のデータ（画像データなど）の送受信を制御するボードである。マークカメラ４９は、例えばGigE-vision（登録商標）等の画像伝送規格により、ＧｉｇＥケーブルＧｉｇＥを介して撮像した画像データを多重化装置１に出力する。マークカメラ４９は、コントローラ８６（Ｉ／Ｏボード９３）から送信される撮像の開始を示すトリガ信号ＴＲＩＧを受信するのに応じて撮像を行い、ＧｉｇＥケーブルＧｉｇＥを介して撮像した画像データを多重化装置１に出力する。画像ボード９１は、マークカメラ４９から光通信ケーブル１２０を介して多重化装置３に転送された画像データを受信する（図中の「ＧｉｇＥ＿Ｙ（Ｙ軸スライド側）」）。

また、装着装置１０は、Ｙ軸方向スライド機構５２に設けられた多重化装置１が、ヘッド部２２に設けられた多重化装置５と電気通信ケーブル１２１を介して接続されている。電気通信ケーブル１２１は、例えば、Gigabit Ethernet（登録商標）の通信規格に準拠したＬＡＮケーブルやＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）３．０の通信規格に準拠したＵＳＢケーブルである。ヘッド部２２のパーツカメラ４７は、コントローラ８６（Ｉ／Ｏボード９３）からのトリガ信号ＴＲＩＧに応じて撮像した画像データを、ＧｉｇＥケーブルを介して多重化装置１に出力する。画像ボード９１は、パーツカメラ４７から多重化装置３に転送された画像データを受信する（図中の「ＧｉｇＥ＿Ｈ（ヘッド部側）」）。コントローラ８６は、画像ボード９１が受信したパーツカメラ４７及びマークカメラ４９の画像データを処理する。

駆動制御ボード９２は、アンプ部８９を制御してヘッド部２２の電磁モータ４３、Ｘ軸方向スライド機構５０のリニアモータ５６及びＹ軸方向スライド機構５２のリニアモータ６０を制御するボードである。アンプ部８９は、ヘッド部２２、Ｘ軸方向スライド機構５０及びＹ軸方向スライド機構５２に対応するアンプ１３１，１３２，１３３を有する。アンプ１３１は、ヘッド部２２に対応しており、通信ケーブル１２０，１２１を介してヘッド部２２に設けられた複数の電磁モータ４３のエンコーダ１４０に向けて起動状態の確認等のエンコーダ信号を送信する。また、アンプ１３１は、エンコーダ１４０からトルク情報や位置情報（ＲＳ−４２２やＲＳ−４８５に準拠したシリアル通信）などのエンコーダ信号を通信ケーブル１２０，１２１により受信し駆動制御ボード９２に転送する。駆動制御ボード９２は、入力されたエンコーダ信号に基づいて各電磁モータ４３を駆動するようにアンプ１３１をフィードバック制御する。電磁モータ４３は、例えば、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相のコイルを有する三相交流で駆動するサーボモータであり、電源線１４１を介して各相のコイルがアンプ１３１に接続されている。電磁モータ４３は、アンプ１３１から電源線１４１を通じて供給される三相交流に応じて駆動する。例えば、駆動制御ボード９２は、受信したエンコーダ信号（図３中の「エンコーダ信号ＥＮＣＤ」）に応じたＰＩＤ制御などフィードバック制御により、アンプ１３１が電磁モータ４３に供給する電源電圧のデューティ比などを変更して吸着ノズル４１（図２参照）の位置を上昇、あるいは下降させる。

また、Ｙ軸方向スライド機構５２には、Ｙ軸方向に沿ったガイドレール上を移動するＹ軸スライダ５８の位置を検出するリニアスケール１５１が設けられている。リニアスケール１５１は、光通信ケーブル１２０を介してＹ軸スライダ５８のＹ軸方向の位置（Ｙ座標値）等のリニアスケール信号（図３中の「リニアスケール信号Ｙ＿ＬＳＤ」）をアンプ１３２に送信する。アンプ１３２は、リニアスケール１５１から受信したリニアスケール信号に基づいてリニアモータ６０を制御する。

同様に、Ｘ軸方向スライド機構５０には、Ｘ軸方向に沿ったガイドレール上を移動するＸ軸スライダ５４の位置を検出するリニアスケール１５２が設けられている。リニアスケール１５２は、リニアスケール１５２に対応するアンプ１３３と通信ケーブル１２０，１２１を介さずに接続されており、Ｘ軸スライダ５４のＸ軸方向の位置（Ｘ座標値）等のリニアスケール信号（図３中の「リニアスケール信号Ｘ＿ＬＳＤ」）をアンプ１３３に出力する。アンプ１３３は、リニアスケール１５２から受信したリニアスケール信号に基づいてリニアモータ５６を制御する。

Ｉ／Ｏボード９３は、パーツカメラ４７及びマークカメラ４９の制御信号や各種センサ等の検出信号などを処理するボードである。例えば、コントローラ８６は、Ｉ／Ｏボード９３を制御してパーツカメラ４７に向けてトリガ信号ＴＲＩＧを送信する。また、Ｙ軸方向スライド機構５２は、搬送装置２１（図２参照）により搬送される回路基板１００の上面の高さ位置を計測する基板高さセンサ１５３が設けられている。基板高さセンサ１５３は、装着装置１０の基準高さ位置を基準として回路基板１００の上面の高さ位置を計測する。基板高さセンサ１５３は、計測結果（図３中の「変位センサ信号ＤＩＳＤ」）を光通信ケーブル１２０によりＩ／Ｏボード９３に送信する。コントローラ８６は、Ｉ／Ｏボード９３が受信した基板高さセンサ１５３の測定結果に応じて電子部品を吸着保持した吸着ノズル４１を回路基板１００に向かって下降させる位置を補正する。

制御用ボード９４は、ヘッド部２２のスレーブ４５、Ｘ軸方向スライド機構５０及びＹ軸方向スライド機構５２の各種素子が接続されるスレーブ１６１，１６２の信号等を制御用ネットワークにより制御するボードである。基台２０は、制御用ネットワークに接続されたスレーブ４５，１６１，１６２の信号を集約等して制御用ボード９４に入出力するネットワークハブ１６４が設けられている。制御用ボード９４は、通信ケーブル１２０，１２１及びネットワークハブ１６４を介してヘッド部２２のスレーブ４５に接続されている。また、制御用ボード９４は、光通信ケーブル１２０及びネットワークハブ１６４を介してＹ軸方向スライド機構５２のスレーブ１６２に接続されている。また、制御用ボード９４は、ネットワークハブ１６４に接続されたＬＡＮケーブルを介してＸ軸方向スライド機構５０のスレーブ１６１に接続されている。

ここでいう制御用ネットワークとは、例えば、ＭＥＣＨＡＴＲＯＬＩＮＫ（登録商標）−ＩＩＩ、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）であり、制御用ボード９４がマスターとなり、スレーブ４５，１６１，１６２に接続された素子との制御データ等の送受信を行うフィールドネットワークを構築し、配線の統合（削減）等を実現してネットワーク構築のコスト低減を図るものである。より具体的には、例えば、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）は、マスター（制御用ボード９４）から送信されたＥｔｈｅｒＣＡＴフレームがスレーブ４５，１６１，１６２の各々を循環する様に伝送され高速に送受信される仕組みのネットワークである。例えば、図３に図示するように、スレーブ１６２は、制御用ボード９４（固定部側）から受信したＥｔｈｅｒＣＡＴフレームに読み取り又は書き込み処理を行いヘッド部２２側に転送する。スレーブ１６２は、ＥｔｈｅｒＣＡＴフレームに予め設定されるスレーブ１６２用の読み取りのデータ位置からデータをコピーし、コピーしたデータの内容に応じてリレーの駆動などの処理を行う。また、スレーブ１６２は、ＥｔｈｅｒＣＡＴフレームに予め設定されるスレーブ１６２用の書き込みのデータ位置にリレーの駆動の完了を示す情報やセンサの検出情報などを書き込んでヘッド部２２に転送する。このように、スレーブ４５，１６１，１６２は、ＥｔｈｅｒＣＡＴフレームに対する入出力処理を行いつつフレームを高速に交換して伝送する。なお、スレーブ４５，１６１，１６２に接続される素子は、リレー、スイッチ、表示ランプ及び各種センサなどである。

上記した装着装置１０に適用される多重化通信システムは、ヘッド部２２及びＹ軸方向スライド機構５２に設けられた各装置（マークカメラ４９や電磁モータ４３など）のデータを、多重化装置１，５により多重化して有線の通信ケーブル１２０，１２１を通じて多重化装置３に向けて伝送する。多重化装置３は、受信した光信号の多重化を解除して個々のデータが対応するボード（例えば、マークカメラ４９の画像データであれば画像ボード９１）に転送する。コントローラ８６は、多重化装置３から各ボードへ出力されたデータを処理し、ヘッド部２２等に対する次の制御を実行する。そして、装着装置１０は、各装置間の装着作業に係るデータを多重化通信システムにより伝送しながら、搬送装置２１（図２参照）に保持された回路基板１００に対して、ヘッド部２２によって電子部品の装着作業を行う。

より具体的には、コントローラ８６は、搬送装置２１を駆動制御して回路基板１００を装着作業位置まで搬送させ、その位置において回路基板１００を固定的に保持させる。次に、コントローラ８６は、移動装置２３によってヘッド部２２を回路基板１００上に移動させ、マークカメラ４９によって回路基板１００を撮像する。コントローラ８６は、マークカメラ４９の画像データから回路基板１００の種類、搬送装置２６による回路基板１００の保持位置誤差を検出する。コントローラ８６は、検出した回路基板１００の種類に応じた電子部品を供給装置１５，１６によって供給させ、当該電子部品の供給位置にヘッド部２２を移動させる。ヘッド部２２は、吸着ノズル４１によって電子部品を吸着保持する。次に、パーツカメラ４７は、吸着ノズル４１に保持された電子部品を撮像する。コントローラ８６は、パーツカメラ４７が撮像した画像データから電子部品の保持位置誤差を検出する。そして、移動装置２３は、回路基板１００上の装着位置にヘッド部２２を移動させる。ヘッド部２２は、回路基板１００及び電子部品の保持位置誤差に基づいて吸着ノズル４１を自転等させ電子部品を回路基板１００に装着する。

次に、上記実施例の電子部品装着装置１０に適用された多重化通信システムのデータ伝送について説明する。図４は、装着装置１０に適用された多重化通信システムの構成を、その動作を説明するために簡易化して図示している。図４に示す多重化通信システム２００は、多重化装置１，３，５を接続するネットワークが構築されている。多重化通信システム２００は、多重化されたデータ（フレームデータＦＲＭＤ１，ＦＲＭＤ２）が、多重化装置１，３，５の間で伝送される。

多重化装置３は、光モジュール２２０と、処理回路２２１と、多重化部（ＭＵＸ）２２３と、非多重化部（ＤＥＭＵＸ）２２５とを有している。光モジュール２２０は、通信ケーブル１２０を介して多重化装置１の光モジュール２３０に接続されている。処理回路２２１は、コントローラ８６やアンプ部８９から入力されたデータに対して誤り訂正符号の付加処理等を実施した後に、処理結果を多重化部２２３に出力する処理を行う。処理回路２２１は、プログラム可能なロジックデバイス、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）で構成される論理回路である。

多重化部２２３は、処理回路２２１から入力された各種データを、例えば、入力ポートに対して割り当てた一定時間（タイムスロット）に応じて多重化する。多重化部２２３により多重化されたデータは、光モジュール２２０により光信号に変換されてフレームデータＦＲＭＤ１として光通信ケーブル１２０に送出される。

また、非多重化部２２５は、多重化装置１から受信したフレームデータＦＲＭＤ１を、光モジュール２２０が変換した電気信号が入力される。非多重化部２２５は、入力されたデータを非多重化して、処理結果のデータを処理回路２２１に出力する。処理回路２２１は、非多重化部２２５から入力されたデータに対して誤り検出、訂正処理等を実施した後に、対応する装置（コントローラ８６など）に処理結果を出力する。

多重化装置１は、光モジュール２３０と、処理回路２３１と、２つの多重化部（ＭＵＸ）２３３，２３４と、２つの非多重化部（ＤＥＭＵＸ）２３５，２３６と、外部端子２３９とを有している。多重化装置１は、光通信ケーブル１２０を介して受光される光信号を、光モジュール２３０により電気信号に変換する。光モジュール２２０，２３０は、例えば、ＳＦＰ＋規格に準拠した光トランシーバである。光モジュール２３０により変換された電気信号は、非多重化部２３５により非多重化処理が行われる。非多重化部２３５は、処理後のデータを処理回路２３１に出力する。

処理回路２３１は、例えばＦＰＧＡで構成されており、非多重化部２３５から入力される非多重化後のデータのうち、多重化装置１に向けて送られたデータと、多重化装置５に向けて送られたデータとを分離する処理を行う。処理回路２３１は、多重化装置３から多重化装置５に向けたデータを、多重化部２３４に出力する。多重化部２３４は、処理回路２３１から入力されたデータを多重化する。この処理回路２３１から入力されるデータは、非多重化部２３５による非多重化処理後のデータの一部であり、ヘッド部２２のパーツカメラ４７に向けたデータやスレーブ４５に向けたデータなどの各種のデータを含んでいる。多重化部２３４により多重化されたデータは、例えば、Gigabit Ethernet（登録商標）の通信規格に準拠した外部端子２３９を介してフレームデータＦＲＭＤ２として電気通信ケーブル１２１に送出される。

また、多重化装置１には、複数の入出力機器２７１が接続されている。この入出力機器２７１は、上記した装着装置１０におけるＹ軸方向スライド機構５２が備えるマークカメラ４９やスレーブ１６２などが対応する。処理回路２３１は、非多重化部２３５から入力されたデータうち、多重化装置３から入出力機器２７１に向けたデータに対し、誤り検出、訂正処理等を実施して、対応する入出力機器２７１に処理結果を出力する。また、処理回路２３１は、入出力機器２７１から入力されたデータを、多重化部２３３を介して多重化装置３に送信する。

多重化装置５は、処理回路２５１と、多重化部２５３、非多重化部２５５と、外部端子２５９とを有している。多重化装置５は、電気通信ケーブル１２１が接続された外部端子２５９を介してフレームデータＦＲＭＤ２が非多重化部２５５に入力される。多重化装置５には、複数の入出力機器２７２が接続されている。この入出力機器２７２は、上記した装着装置１０におけるヘッド部２２が備えるパーツカメラ４７やスレーブ４５などが対応する。処理回路２５１は、非多重化部２５５から入力されたデータに対して誤り検出、訂正処理等を実施した後に、対応する入出力機器２７２に処理結果を出力する。また、処理回路２５１は、入出力機器２７２から入力されたデータを、多重化部２５３を介して多重化装置１に送信する。

ここで、フレームデータＦＲＭＤ１は、例えば１フレームが４０ビットで構成されている。多重化装置３及び多重化装置１は、例えば、１フレーム当りの周期が８ｎｓｅｃ（周波数が１２５ＭＨｚ）に設定され、５Ｇｂｐｓ（４０ビット×１２５ＭＨｚ）の通信回線を構築する。この通信回線は、例えば、全２重通信である。この場合、多重化装置１には、フレームデータＦＲＭＤ１を伝送する１クロック（周波数が１２５ＭＨｚ、１クロック当たり８ｎｓｅｃ）ごとにデータが入力される。これに対し、本実施例の多重化装置１は、多重化装置３から多重化装置５に向けたデータの転送処理を行う際に、処理回路２３１のＦＰＧＡにおける内部処理の基準となるクロックの周波数が、上記したフレームデータＦＲＭＤ１を伝送するクロックと一致するように調整されている。

処理回路２３１は、例えば、所定の周期毎に非多重化部２３５からデータが入力されるが、入力されたデータについての転送処理を、非多重化部２３５から次のフレームデータＦＲＭＤ１に対応するデータが入力されるタイミングまでに完了させる。ここでいう転送処理とは、非多重化部２３５から入力されたデータを、多重化装置５に向けたデータと、入出力機器２７１に向けたデータとに分離して各装置に転送する処理をいう。仮に、フレームデータＦＲＭＤ１を受信するタイミングと、転送処理を行うタイミングとが非同期である場合には、多重化装置１は、２つのタイミングを調整するためのバッファなどを備える必要が生じる。これに対し、本実施例の多重化装置１の構成によれば、このようなタイミング調整用のバッファが不要となり、又バッファによる遅延も発生しない。

また、多重化装置１は、転送処理において、フレームデータＦＲＭＤ１に多重化されたデータのうち、入出力機器２７１に向けたデータを取り出して、多重化装置５に必要なデータのみを転送する処理を実施している。このため、多重化装置１と後段の多重化装置５とを接続する通信（電気通信ケーブル１２１による通信）のデータ転送速度を、フレームデータＦＲＭＤ１を伝送する通信（光通信ケーブル１２０による通信）のデータ転送速度に比べて低速なものとすることが可能となる。フレームデータＦＲＭＤ２は、例えば１フレームが８ビットで構成されている。多重化装置１，５は、１フレーム当りの周期が８ｎｓｅｃ（周波数が１２５ＭＨｚ）に設定され、１Ｇｂｐｓ（８ビット×１２５ＭＨｚ）の通信回線を構築する。

次に、多重化通信システム２００の起動からデータの転送を開始するまでの処理の一例について、図５のフローチャートに従って説明する。まず、コントローラ８６（図３参照）は、図５に示すステップ（以下、単に「Ｓ」と表記する）１１において装着装置１０の電源が投入されると、各種装置に対する電力の供給や初期化処理等を実行する。例えば、多重化装置３は、ＦＰＧＡである処理回路２２１のコンフィグレーションを実行する。

次に、コントローラ８６は、動作モードの判定を行う（Ｓ１３）。本実施例の装着装置１０は、例えば、通常の装着作業を行うモードの他に、ヘッド部２２を取り外した状態でメンテナンスを行うことができるメンテナンスモードが設定されている。このモードの切り替えは、例えば、表示装置１３（図１参照）のタッチパネルに対する入力に応じて変更される。コントローラ８６は、Ｓ１３において、例えば、ユーザにモードの選択を求める旨を表示装置１３に表示する。

コントローラ８６は、通常モードが選択されたことに応じて（Ｓ１３：ＹＥＳ）、光通信ケーブル１２０による多重化装置１，３間の通信を確立する処理を実行する（Ｓ１５）。例えば、コントローラ８６側の多重化装置３は、多重化装置１に対して通信の開始を要求する信号を送信する処理を、多重化装置１の処理回路２３１から応答があるまで所定のタイミング毎に繰り返し実行する。

次に、コントローラ８６は、Ｓ１５と同様に、電気通信ケーブル１２１による多重化装置１，５間の通信を確立する処理を実行する（Ｓ１７）。コントローラ８６は、光通信ケーブル１２０による通信と、電気通信ケーブル１２１による通信との両方が確立されると、多重化装置１，３，５間での装着作業に拘わるデータの伝送を開始する。

コントローラ８６は、Ｙ軸方向スライド機構５２（多重化装置１）に向けてフレームデータＦＲＭＤ１の送信を行う（Ｓ１９）。多重化装置３の処理回路２２１（図４参照）は、コントローラ８６の各種ボード（制御用ボード９４など）から入力されたデータを多重化部２２３に出力し、多重化部２２３によりフレームデータＦＲＭＤ１に多重化する。このフレームデータＦＲＭＤ１には、多重化装置１に接続された入出力機器２７１に向けたデータと、多重化装置５に接続された入出力機器２７２に向けたデータとの両方のデータが多重化されている。

次に、多重化装置１の処理回路２３１は、転送処理を実行する（Ｓ２１）。処理回路２３１は、非多重化部２３５から入力されたデータのうち、入出力機器２７１に向けたデータを分離し、入出力機器２７１へ出力する。また、処理回路２３１は、非多重化部２３５から入力されたデータのうち、多重化装置５（入出力機器２７２）に向けたデータを多重化部２３４に出力する。この際に、処理回路２３１は、光通信ケーブル１２０から受信したデータを、電気通信ケーブル１２１に送信するまでの一連の処理が、一定の内部クロックに従って処理されるように実行する。

次に、多重化装置５の処理回路２５１は、非多重化部２５５がフレームデータＦＲＭＤ２を非多重化したデータが入力される。処理回路２５１は、非多重化部２５５から入力されたデータに所定の処理を施して、入出力機器２７２に出力する（Ｓ２３）。このようにして多重化装置３から送信されたデータが伝送される。

また、多重化装置５から多重化装置３に向けてデータを送信する場合には、上記した処理とは、逆の処理が行われる。多重化装置５から多重化装置３に向けたデータ送信とは、例えば、パーツカメラ４７（図３参照）が撮像した画像データを、コントローラ８６の画像ボード９１に送信する処理である。処理回路２５１は、パーツカメラ４７を含む各入出力機器２７２から入力されたデータを多重化部２５３に出力し、多重化部２５３により多重化して電気通信ケーブル１２１に送出する。

多重化装置１の処理回路２３１は、コントローラ８６に向けた転送処理を実行する（Ｓ２５）。処理回路２３１は、入出力機器２７１からコントローラ８６に向けたデータが入力される。処理回路２３１は、非多重化部２３６から入力されたデータと、入出力機器２７１から入力されたデータとを多重化部２３３に出力する。多重化部２３３は、処理回路２３１から入力されたデータを多重化して光通信ケーブル１２０を介して多重化装置３に送信する。このようにして、装着装置１０は、装着作業に拘わるデータを多重化通信システム２００により伝送しながら回路基板１００に対する電子部品の実装作業を行う。

次に、Ｓ１３においてメンテナンスモードが選択された場合について説明する。上記したように、ヘッド部２２は、Ｙ軸スライダ５８にコネクタ４８を介して取り付けられ、例えばワンタッチで着脱可能であり、種類の異なるヘッド部２２に変更できる。ヘッド部２２は、種類に応じて形状や大きさが異なる。このため、変更後のヘッド部２２が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、上下方向に移動することで他の機器と接触する虞がないかなどを確認する作業が発生する。ユーザは、例えば、ヘッド部２２を一度取り外した状態で、基板実装を行うための制御データ（レシピ）に設定されたＸＹ座標位置や上下方向の高さ位置に、Ｙ軸方向スライド機構５２のＹ軸スライダ５８を移動させ、ヘッド部２２の可動範囲を確認する。このため、メンテナンスモードでは、電気通信ケーブル１２１の一端をヘッド部２２（多重化装置５）の外部端子２５９から取り外した状態で、且つＹ軸スライダ５８を移動させる制御を行う。

本実施例の装着装置１０では、メンテナンスモードにおいて、多重化装置１，３間の通信のみを確立し、Ｘ軸方向スライド機構５０及びＹ軸方向スライド機構５２が制御可能な状態となる。コントローラ８６は、Ｓ１３において、メンテナンスモードが選択されたことに応じて（Ｓ１３：ＮＯ）、光通信ケーブル１２０による多重化装置１，３間の通信を確立する処理を実行する（Ｓ３１）。そして、コントローラ８６は、多重化装置１，３の通信が確立すると、多重化装置１，５間の通信の確立を実行せずに、表示装置１３にＹ軸方向スライド機構５２等が制御可能となった旨を表示する（Ｓ３３）。ユーザは、表示装置１３の表示に従って操作することで、ヘッド部２２を取り外した状態のＹ軸スライダ５８を移動させてメンテナンス（ヘッド部２２の可動範囲の確認など）を実行することが可能となる。コントローラ８６は、ユーザが表示装置１３のタッチパネルを操作してメンテナンスを終了した旨が入力されると、メンテナンスモードを終了する。このようにして、装着装置１０は、２つのモードを実現することが可能となっている。

因みに、電子部品装着装置１０は、作業機の一例である。コントローラ８６及び多重化装置３は、マスター装置の一例である。多重化装置１は、第１スレーブ装置の一例である。多重化装置５は、第２スレーブ装置の一例である。ヘッド部２２は、可動部の一例である。フレームデータＦＲＭＤ１，ＦＲＭＤ２は、多重化データの一例である。Ｓ１５は、第１通信確認処理の一例である。Ｓ１７は、第２通信確認処理の一例である。Ｓ２１の処理は、非多重化処理及び転送処理の一例である。Ｓ２５は、多重化送信処理の一例である。

以上、詳細に説明した本実施例によれば以下の効果を奏する。
＜効果１＞装着装置１０は、Ｙ軸スライダ５８に対して着脱可能なヘッド部２２の多重化装置５が、電気通信ケーブル１２１を介して多重化装置１と接続されている。電気通信ケーブル１２１、例えばＬＡＮケーブルは、光信号による通信を行う光通信ケーブル１２０に比べて、埃の付着による通信不良などの不具合が発生しにくい。つまり、ケーブルを取り外す機会が多い多重化装置５が、埃等による通信不良が比較的発生しにくい電気通信ケーブル１２１を介して接続されている。一方で、ケーブルを取り外す機会が少ない多重化装置１，３は、光通信ケーブル１２０を介して接続されている。このような構成では、光通信ケーブル１２０を着脱する機会を減らして、埃等による通信不良の発生を抑制することが可能となっている。

また、光通信ケーブル１２０を接続するための光モジュール２２０，２３０は、電気通信ケーブル１２１を接続する外部端子２３９，２５９に比べて、装置のサイズが大型化する傾向がある。このため、装着装置１０は、着脱部位であるヘッド部２２に備えるネットワークインターフェースとして、外部端子２５９を備えることで、ヘッド部２２全体の小型化が可能となる。

また、多重化装置１は、光通信による時分割多重化通信によって、多重化装置３から受信したフレームデータＦＲＭＤ１のうち、入出力機器２７１に向けたデータを分離する処理を行う。また、多重化装置１の処理回路２３１は、非多重化部２３５が非多重化したデータのうち、多重化装置３から多重化装置５に向けたデータのみを多重化部２３４により多重化して、電気通信ケーブル１２１を介して多重化装置５に向けて転送する。このような構成では、多重化装置１から送信されるフレームデータＦＲＭＤ１のうち、必要なデータを処理回路２３１が分離することで、多重化装置５へ転送するデータ量を減らすことが可能となる。その結果、多重化装置１，５間の通信ケーブル（電気通信ケーブル１２１）を、多重化装置１，３間の通信ケーブル（光通信ケーブル１２０）に比べて低速なものにすることが可能となる。

＜効果２＞多重化装置１は、多重化装置３から多重化装置５に向けたデータの転送処理を行う際に、処理回路２３１のＦＰＧＡにおける内部処理の基準となるクロックの周波数が、フレームデータＦＲＭＤ１を伝送するクロックと一致するように調整されている。このような構成では、タイミング調整用のバッファなどが不要となり、又バッファによる遅延も発生しない。

＜効果３＞コントローラ８６は、光通信ケーブル１２０による通信と、電気通信ケーブル１２１による通信との両方が確立されると、多重化装置３から多重化装置５への装着作業に拘わるデータ伝送を開始する。このようにコントローラ８６は、光通信ケーブル１２０による通信と、電気通信ケーブル１２１による通信との各々を独立に制御する。また、装着装置１０は、メンテナンスモードにおいて、多重化装置１，３間の通信のみを確立させ、Ｘ軸方向スライド機構５０及びＹ軸方向スライド機構５２の制御が可能となる。これにより、多重化通信システム２００は、電気通信ケーブル１２１を取り外した状態でも動作可能となっている。

＜効果４＞多重化装置５の処理回路２５１は、入出力機器２７２から入力されたデータを、多重化部２５３により多重化して電気通信ケーブル１２１に送出する。多重化装置１の処理回路２３１は、非多重化部２３６から入力されたデータと、入出力機器２７１から入力されたデータとを多重化部２３３に出力する。多重化部２３３は、処理回路２３１から入力されたデータを多重化して光通信ケーブル１２０を介して多重化装置３に送信する。これにより、多重化装置１，３，５は、双方向において必要なデータのみを多重化した通信が可能となっている。

尚、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良、変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、上記実施例では、コントローラ８６が通信の確立処理（Ｓ１５，Ｓ１７）を実施したが、多重化装置１がマスター装置として機能して通信の確立処理を実行してもよい。

また、処理回路２２１，２３１，２５１は、ＦＰＧＡなどの論理回路に限らず、ＣＰＵを主体として構成されプログラム等を実行して各種機能を実現する処理回路でもよい。同様に、多重化部２２３や非多重化部２２５は、ＦＰＧＡなどの論理回路でもよく、ＣＰＵを主体とした処理回路でもよい。

また、光通信ケーブル１２０及び電気通信ケーブル１２１における通信方式（プロトコルなど）は、特に限定されない。例えば、光通信ケーブル１２０における通信は、半２重通信でもよい。また、光通信ケーブル１２０における通信は、周波数（波長）分割による多重化通信でもよい。

また、上記実施例では、コントローラ８６は、モードの選択に応じて、電気通信ケーブル１２１の通信確立が必要か否かを判定していたが、これに限定されない。例えば、コントローラ８６は、電気通信ケーブル１２１による通信確立の処理（Ｓ１７）を所定時間だけ継続した後に、確立ができなかった場合に、光通信ケーブル１２０による通信の確立のみが完了した旨を表示装置１３に表示し、ユーザにメンテナンス作業の開始を促す構成でよい。このような構成では、２つのモードを備える必要がなく、ヘッド部２２（多重化装置５）を取り外すだけで電気通信ケーブル１２１の通信確立が不能となり、自動的にメンテナンスを開始する状態となる。

また、上記実施例では、１つのマスター装置に対して２つのスレーブ装置が接続されたが、マスター装置は２以上の複数台でもよく、スレーブ装置も３以上の複数台でもよい。

また、上記実施例では電子部品を回路基板１００に実装する電子部品装着装置１０について説明したが、本願における作業機はこれに限定されるものではなく、スクリーン印刷装置などの他の対基板作業機に適用することができる。また、例えば、二次電池（太陽電池や燃料電池など）等の組立て作業を実施する作業用ロボットに適用してもよい。

１，３，５光多重化装置、１０電子部品装着装置、２２ヘッド部、１２０光通信ケーブル、１２１電気通信ケーブル、２００多重化通信システム、ＦＲＭＤ１，ＦＲＭＤ２フレームデータ。

Claims

基台と、前記基台上を移動可能な移動装置と、前記移動装置により移動可能なヘッド部を備え、前記ヘッド部によりワークを保持して装着作業を実施する作業機であって、
前記装着作業に拘わるデータの伝送を多重化通信システムにより伝送することを特徴とする作業機であり、
前記多重化通信システムは、
前記基台に備えられるマスター装置と、
前記移動装置に備えられ、前記マスター装置と光通信ケーブルを介して接続され、光通信による多重化通信を行う第１スレーブ装置と、
前記ヘッド部に備えられ、前記第１スレーブ装置と電気通信ケーブルを介して接続され、前記電気通信ケーブルが着脱可能に構成されることで前記移動装置と前記第１スレーブ装置に対して前記ヘッド部とともに着脱可能であって、電気通信による多重化通信を行う第２スレーブ装置と、を備え、
前記第１スレーブ装置は、
前記光通信による多重化通信によって、前記マスター装置から受信した多重化データのうち、当該第１スレーブ装置に向けたデータを分離する非多重化処理と、
前記非多重化処理に応じて非多重化したデータのうち、前記マスター装置から前記第２スレーブ装置に向けたデータを多重化して、前記電気通信による多重化通信によって、前記第２スレーブ装置に向けて転送する転送処理と、を実行する前記多重化通信システムを備えた作業機。
前記光通信による多重化通信において多重化データを伝送するタイミングを同期させるクロックの周波数と、前記第１スレーブ装置において前記マスター装置から前記第２スレーブ装置に向けたデータの転送処理の基準となるクロックの周波数とが、同一であることを特徴とする請求項１に記載の作業機。
前記第１スレーブ装置は、
前記マスター装置との通信を確立する第１通信確認処理と、
前記第１通信確認処理による通信の確立に加えて、前記第２スレーブ装置との通信が確立したと判定したことに応じて、前記マスター装置から前記第２スレーブ装置へのデータの転送処理を開始する第２通信確認処理と、を実行することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の作業機。
前記第１スレーブ装置は、前記第２スレーブ装置から受信した前記マスター装置に向けて送信するデータと、当該第１スレーブ装置から前記マスター装置に向けて送信するデータとを多重化して前記光通信ケーブルを介して前記マスター装置に向けて送信する多重化送信処理を実行することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の作業機。
前記光通信ケーブルにおいて、前記装着作業に拘わるデータの伝送を、光通信の全２重通信によって行う前記多重化通信システムを備えた請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の作業機。
前記ヘッド部は、
前記ワークを撮像するカメラを備え、
前記カメラは、
前記移動装置と前記第１スレーブ装置に対して前記ヘッド部とともに着脱可能に構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の作業機。