WO2015001659A1 - メンテナンス必要個所を推定可能な自動システム - Google Patents

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unit
controlled
automatic system
control target
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涼 飼沼
政利 藤田
良 永田
隆志 城戸
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富士機械製造株式会社
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    • G05B2219/42271—Monitor parameters, conditions servo for maintenance, lubrication, repair purposes

Definitions

  • the present invention relates to an automatic system including a control target device such as an electronic circuit component mounting machine and a control device that controls the control target device.
  • the control target device is in a state requiring maintenance.
  • the present invention relates to a technique capable of detecting the fact quickly and preferably estimating a place where maintenance is necessary.
  • Patent Document 1 describes an invention that presents the cause of an abnormality when an abnormality occurs in an electronic circuit component mounting machine.
  • the component mounting error occurrence status is stored in the storage device, and the correspondence between the mounting error occurrence status and the cause is mathematically expressed.
  • the cause is estimated based on the mathematical formula, and in particular, the mathematical formula of the correspondence relationship is corrected according to the environment in which the apparatus is installed.
  • Patent Document 2 two pieces of data that are estimated to have a causal relationship among the time-series data obtained by sequentially observing the devices constituting the plant as time elapses are set as input data and output data.
  • the present invention is an automatic system that can quickly detect that the device to be controlled is in a state that requires maintenance based on completely different ideas, and preferably can estimate the cause of the abnormality or the location where maintenance is required. Is obtained.
  • the present invention provides an automatic system that includes a control target device and a control device that controls the control target device.
  • the control device includes: (a) a controller that outputs a control command to the control target device; and (b) its control.
  • an adaptive control device including an adaptive compensator that performs compensation, and the control target device is maintained by the adaptive control device based on one or more parameters estimated by the adaptive identifier.
  • a main maintenance detection unit for detecting that a condition requiring the scan, and more preferably, is characterized in providing an essential maintenance point estimating unit that estimates a location requiring maintenance of the control target apparatus.
  • Adaptive control is characterized by changing the parameters of the model of the device to be controlled according to the change of the situation, and the objective can always be achieved satisfactorily regardless of the change of the situation by the control according to the situation. From a viewpoint, it can be said that the control can quickly and numerically grasp the state change of the control target device by paying attention to the change of the parameter.
  • the present invention positively utilizes this point to quickly grasp the sign or abnormality of the abnormality of the control target device, detect that the control target device is in a state that requires maintenance. This is an attempt to estimate the necessary part of. Conventionally, an abnormality in the output has been discovered and the cause of the abnormality has been identified, but even if an abnormality occurs in the output, it is generally difficult to grasp.
  • the sign or abnormality of abnormality can be discovered quickly, and the cause estimation accuracy of abnormality can be improved.
  • the change in the characteristics of the control target device such as the frictional force of the relative movement unit, the thrust constant of the linear motor as the driving source or the torque constant of the rotary motor, the resonance frequency of the component such as the device main body, and the like are obtained numerically as parameter changes. It is possible. Therefore, it is possible to quickly detect that an abnormality sign or abnormality has occurred in the control target device, and maintenance is required, and in order to avoid the occurrence of the abnormality in advance or eliminate the abnormality It is possible to estimate the location where maintenance is required with high accuracy.
  • an electronic circuit component mounting machine (hereinafter abbreviated as a mounting machine) as an example of a counter circuit substrate working machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the present invention can be implemented in a mode in which various modifications are made based on the knowledge of those skilled in the art, in addition to the following embodiments.
  • the mounting machine 10 includes a mounting machine main body 12, and the mounting machine main body 12 is installed on a floor 16 via a leveling device 14, as shown in FIG.
  • Various devices can be used as the leveling device 14, but FIG. 2 illustrates a device including four height adjusting screw devices 20.
  • Each height adjusting screw device 20 includes a female screw hole (not shown) formed in the mounting machine main body 12, a head portion supported by the floor surface 16, and a male screw portion screwed into the female screw hole. It consists of a bolt 22 and a lock nut 24 screwed to the leveling bolt 22.
  • the height adjusting screw device 20 adjusts the screwing amount of the leveling bolt 22 to the female screw hole so that the four positions of the mounting machine body 12 are evenly placed on the floor surface 16 regardless of the flatness of the floor surface 16. At the same time, the mounting machine main body 12 is kept horizontal with high accuracy.
  • the base material transport and holding device 30 includes a pair of belt conveyors 42 that support and transport both side edges of a circuit board 40 as an example of a circuit base material, and a lifting platform 44 that can be moved up and down between them. Contains. In the raised position, the lifting / lowering base 44 is fixed by sandwiching both side edges of the circuit board 40 in cooperation with a longitudinal receiving member 48 fixed to the upper ends of a pair of conveyor rails 46 (see FIG. 2) of the belt conveyor 42. To do.
  • the component supply device 32 is disposed on one side or both sides of the substrate conveyance holding device 30 and supplies a plurality of feeders (hereinafter abbreviated as components) each for supplying one type of electronic circuit components (in the illustrated example, the tape feeder 50). ) Is included.
  • the mounting device 34 receives components from the plurality of tape feeders 50 and mounts the components on the circuit board 40 that is held in a fixed position on the base material transport holding device 30. Therefore, as shown in FIG. 2, the mounting device 34 includes a mounting head 56 including a component holder that holds the component 52 (in the example shown, a suction nozzle 54 that sucks and holds the component 52 by negative pressure).
  • the suction nozzle moving device 60 is a holder moving device that moves the suction nozzle 54 in the X, Y, and Z axis directions orthogonal to each other.
  • the suction nozzle moving device 60 includes an X-axis slide 64 that can slide on a pair of X-axis guide rails 62 (see FIG. 2), and a pair of Y-axis guide rails 66 (see FIG. 2) provided on the X-axis slide 64.
  • a Y-axis slide 68 slidable on the head, a head main body 70 detachable from the Y-axis slide 68, and a Z-axis actuator 72 held by the head main body 70 are included.
  • the X-axis slide 64 is connected to an arbitrary X-axis direction by a pair of X-axis feed screws 76 (see FIG. 1) disposed in parallel to the pair of X-axis guide rails 62 and an X-axis motor 78 that rotationally drives them. Moved to position.
  • the Y-axis slide 68 is formed in an arbitrary direction in the Y-axis direction by a single Y-axis feed screw 80 disposed in parallel with the pair of Y-axis guide rails 66 and a Y-axis motor 82 (see FIG. 1) that rotationally drives the Y-axis slide. Moved to position.
  • the suction nozzle 54 is moved in the Z-axis direction by the Z-axis actuator 72, that is, moved up and down in the vertical direction.
  • An acceleration sensor that detects vibrations in the X, Y, and Z3 axis directions is attached to the mounting machine body 12 as a vibration sensor 90.
  • one vibration sensor 90 is shown below the lifting platform 44, but it can also be provided at a plurality of locations, for example, above the plurality of height adjusting screw devices 20.
  • the mounting machine 10 includes a control device 100 (see FIG. 3) that controls the substrate transport holding device 30, the component supply device 32, the mounting device 34, and the like, and an operation device 102 that is operated by the operator on the control device 100. And the display 104 are connected.
  • An adaptive control unit 110 is provided as a part of the control device 100.
  • FIG. 3 representatively shows a part related to the X-axis motor 78 in the adaptive control unit 110.
  • the control device 100 sequentially reads and executes a program related to mounting of the component 52 on the circuit board 40 from the program storage unit, and accordingly, a position command is issued to the X-axis motor 78. It is done.
  • the adaptive control unit 110 includes a position control system 112 for executing this position command, and supplies current to the X-axis motor 78. As conceptually shown in FIG. 3, this current is once increased in the forward direction and then decreased, and subsequently increased in the reverse direction and then decreased. As a result, the X-axis motor 78 is changed to FIG. As conceptually shown, the rotation is stopped by a predetermined amount, and the X-axis slide 64 is moved by a predetermined distance in the X-axis direction and stopped.
  • the movement of the X-axis slide 64 according to the control of the supply current is affected by the torque constant of the X-axis motor 78 and the frictional resistance of the X-axis slide 64. Since the X-axis motor 78 is provided with an encoder, and the X-axis motor 78 is operated until the output of the encoder reaches a set value, the X-axis slide 64 is always stopped at the set position. The change state of the current is affected by the torque constant of the X-axis motor 78 and the frictional resistance of the X-axis slide 64.
  • the main cause of fluctuations in the torque constant of the X-axis motor 78 is thermal demagnetization of the magnet, and there are reversible and irreversible thermal demagnetization.
  • the X-axis motor 78 is provided with a cooling fan and a filter, and one example is that these abnormalities cause a temperature increase that is higher than usual of the X-axis motor 78.
  • the cooling fan rotates with the rotation of the X-axis motor 78 and cools the X-axis motor 78, but the sliding surface inside the fan may be peeled off due to fatigue, or may be stuck by physical impact.
  • Rotation is insufficient due to an increase in frictional resistance due to an increase in frictional resistance due to a shortage of lubricant such as grease, etc., resulting in insufficient temperature cooling due to insufficient cooling of the X-axis motor 78 and an undesired decrease in magnets. Magnetism may occur. Further, the filter is provided on the suction side of the cooling fan and removes dust and the like from the air sent into the X-axis motor 78. Insufficient demagnetization may occur in the magnet.
  • the frictional resistance of the X-axis slide 64 is a frictional resistance between the X-axis slide 64 and the X-axis guide rail 62 and a frictional resistance between the X-axis feed screw 76 and the X-axis slide 64. If the lubrication between the X-axis slide 64 and the X-axis guide rail 62 is insufficient, the frictional resistance increases. Further, in order to move the X-axis slide 64 smoothly without rattling, it is usual that a predetermined load (preload) always acts between the X-axis slide 64 and the X-axis guide rail 62.
  • preload a predetermined load
  • the lubricant such as grease is discharged, the components of the relative movement part (for example, the ball when the X-axis feed screw 76 is a ball screw) are worn and the frictional resistance is reduced.
  • the frictional resistance becomes larger or smaller than the expected value.
  • the frictional resistance of the X-axis slide 64 changes, the increase / decrease state of the current supplied from the position control system 112 changes. If the lubrication between the sliding surfaces is insufficient, wrinkles will be generated, and wear exceeding the allowable amount of the components of the relative moving part will cause a decrease in the positioning accuracy of the X-axis slide 64.
  • the magnet demagnetization described above and changes in the supply current are caused by inspection of the cooling fan, filter, relative moving part, etc., and elimination of the cause found as a result (for example, replenishment of lubricant, replacement of filter, seal member, etc.) Etc.) is eliminated by execution of maintenance.
  • the demagnetization of the magnet reaches an irreversible state, the torque constant of the X-axis motor 78 remains lowered, and the power efficiency of the X-axis motor 78 and the throughput of the mounting machine 10 are reduced. .
  • repair maintenance such as replacement of the X-axis motor 78, the sealing device, and the cooling fan and removal of wrinkles of the guide rail is required.
  • the operation of the X-axis motor 78 is affected by the torque constant of the X-axis motor 78 itself and the frictional force of the relative movement unit driven by the X-axis motor 78.
  • the adaptive control unit 110 determines the torque constant of the X-axis motor 78 and the relative movement unit based on the position command supplied to the position control system 112 and the position information fed back from the encoder of the X-axis motor 78.
  • An adaptive identifier 114 for estimating the frictional force, and an adaptive compensator 118 for calculating the current increase / decrease amount based on the torque constant and the frictional force estimated thereby and supplying the current increase / decrease amount to the adder 116 are provided.
  • the model represented by the above formula is supposed to include a set value expected in design as a value of the torque constant or friction force in the initial stage, but the value of the torque constant or friction force in the actual mounting machine 10 is assumed. Is not necessarily exactly equal to the set value, but rather is often somewhat different, and these also change as the mounting machine 10 continues to operate.
  • the adaptive control unit 110 repeats the estimation and compensation in the adaptive identifier 114 and the adaptive compensator 118, thereby bringing the torque constant and the frictional force in the equation closer to the actual torque constant and the frictional force.
  • Incorrect initial setting values of the number of torque and frictional force are corrected, or the X-axis slide 64 is moved to the position according to the position command as quickly and accurately as possible regardless of fluctuations caused by continued operation of the mounting machine 10.
  • the X-axis motor 78 is controlled so as to complete the movement.
  • the adaptive control unit 110 is inherently capable of causing the X-axis slide 64 to perform a favorable movement regardless of inappropriateness of initial values of torque constants and frictional forces and fluctuations caused by continued operation.
  • the inventor of the present invention is that the adaptive control unit 110 repeats the estimation of the actual torque constant and frictional force, and the torque constant and the frictional friction when the operation of the mounting machine 10 is stable. If the estimated value of the torque constant or the frictional force changes more than the set value when the fluctuation of the estimated value of the force is small and the operation of the mounting machine 10 should be stable, the X-axis motor It was found that some signs of abnormality occurred in the 78 and the X-axis slide 64, or it can be considered that an abnormality occurred.
  • the maintenance necessity determination unit 130 is a part that determines whether or not the device to be controlled has entered a state that requires maintenance based on the change state of the torque constant and the estimated value of the frictional force by the adaptive identifier 114. Specifically, for example, when the absolute value of the difference between the torque constant or the estimated value of the frictional force and the set value is equal to or greater than a threshold value, it can be determined that “maintenance is required”.
  • the control target device includes (a) an X-axis slide 64, (b) an X-axis motor 78 as a drive source for the X-axis slide 64, and (c) rotation of the X-axis motor 78 as X It is a part including a motion conversion device comprising an X-axis feed screw 76 and a female screw portion for converting into a linear motion of the shaft slide 64, and (d) an X-axis guide rail 62 as a guide device for guiding the movement of the X-axis slide 64.
  • the maintenance notifying unit 132 is a part for notifying the fact and the content of necessary maintenance using the display 104 when the maintenance necessity determining unit 130 determines that maintenance is necessary, and executing automatic maintenance.
  • the unit 134 is a part that performs maintenance that can be automatically performed, for example, replenishment of a lubricant.
  • maintenances those that can be automatically executed are automatically executed by the automatic maintenance execution unit 134, and the fact is displayed on the display 104.
  • the operation of the mounting machine 10 is stopped and the fact is displayed on the display 104.
  • the X-axis slide 64 and the X-axis motor 78 have been described above, but a similar adaptive control unit is provided for the Y-axis slide 68 and the Y-axis motor 82, and similar adaptation is also applied to the suction nozzle 54 and the Z-axis actuator 72.
  • a control unit is provided, and the same or similar actions and effects can be obtained.
  • a lubricant replenishment interval acquisition unit is provided for acquiring a lubricant replenishment interval that is an elapsed time until it is estimated that the lubricant needs to be replenished, or a cumulative operation time of the mounting machine 10 that is a device to be controlled.
  • the abnormality notification device is informed that the relative movement unit is in an abnormal state, and together with or instead of that, the relative movement prohibition unit It is also possible to prohibit the operation of the suction nozzle moving device 60.
  • the drive source of the suction nozzle moving device 60 such as the X-axis motor 78, the Y-axis motor 82, the Z-axis actuator 72, etc.
  • the drive source is temporarily stopped and the set time from the stop.
  • the torque constant is detected again, and when the decrease in the torque constant is an irreversible decrease, the maintenance notification unit 132 can display on the display 104 that the drive source needs to be replaced. is there.
  • the detected vibration frequency is detected by the adaptive control unit 110 from the set frequency (the natural frequency of the mounting machine body 12 when leveling is performed normally).
  • the set value exceeds the set value, for example, when the set value is lower than the set value, the support state of the mounting machine body 12 by the leveling device 14 is inappropriate, and re-leveling work or repair of the leveling device 14 is necessary.
  • a vibration sensor is provided at another location to detect vibration frequencies of components other than the mounting machine body 12, such as a feed screw and a motion transmission mechanism, and the detection result Based on the above, it is possible to determine that the state of the other component (for example, the support state) is abnormal. Thereby, appropriate maintenance can be performed at an appropriate time, and a decrease in throughput and mounting accuracy can be avoided in advance.
  • the adaptive control unit 110 causes the suction nozzle 54 to complete the movement to the position according to the position command as quickly and accurately as possible regardless of fluctuations caused by continued operation of the mounting machine 10.
  • the drive source of the suction nozzle moving device 60 such as the X-axis slide 64
  • model reference control generally adopted in adaptive control may be adopted. Is possible.
  • model identification it is possible to use the disturbance change state estimated by the disturbance observer in addition to the current change state with respect to the position command as information used for identification, and further calculate parameters by the identification.
  • a least square method or the like that takes a difference of an actual device response from an intended response as an evaluation function and minimizes the evaluation function.
  • the mounting machine 10 has been described above as an example, but the circuit substrate working machine other than the mounting machine 10, for example, a screen printing machine that prints cream-like solder on a circuit board, an adhesive that applies an adhesive to a circuit substrate
  • the present invention can be applied to a coating machine, a mounting state inspection machine for inspecting a mounting state of an electronic circuit component on a circuit base material before or after melting of a cream-like solder, and more widely in general production machines
  • the present invention can be applied to other devices, for example, devices for which adaptive control has already been adopted.

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Abstract

　制御対象装置とそれを制御する制御装置とを含む自動システムにおいて、制御対象装置のメンテナンスの要否、要メンテナンス個所を精度よく推定可能とすること。　自動システムにおいて、制御装置（１００）を、制御対象装置の駆動源たるＸ軸モータ（７８）を制御する制御指令を出力する位置制御系（１１２）と、制御指令と制御対象装置からの制御対象出力とに基づいて制御対象装置の状態を示すパラメータを推定する適応同定器（１１４）と、その適応同定器（１１４）により推定されたパラメータに基づいて、位置制御系から制御対象装置への制御指令を、パラメータの変化にかかわらず制御対象装置が予定通りの作動を行うように補償する適応補償器（１１８）とを含む適応制御装置とし、かつ、適応同定器（１１４）により推定されたパラメータに基づいて制御対象装置のメンテナンスの要否および要メンテナンス個所を推定するメンテナンス要否判定部（１３０）を含むものとする。

Description

メンテナンス必要個所を推定可能な自動システム
　本発明は、例えば、電子回路部品装着機のような制御対象装置と、それを制御する制御装置とを含む自動システムに関するものであり、特に、制御対象装置がメンテナンスの必要な状態となった場合に、その事実を逸早く検出し、望ましくは、メンテナンスの必要な個所を推定し得る技術に関するものである。
　下記特許文献１に、電子回路部品装着機に異常が発生した場合に、その異常の原因を提示する発明が記載されている。電子回路部品装着機における部品の実装ミスの発生状況を記憶装置に記憶させておくとともに、実装ミスの発生状況とその原因との対応関係を数式化しておき、実際に実装ミスが発生した場合にその数式に基づいて原因を推定するものであり、特に、装置が設置された環境に合わせて上記対応関係の数式を修正することを特徴とするものである。
　また、下記特許文献２に、プラントを構成する機器等を時間の経過に従って順次観測して得た時系列データのうち、互いに因果関係があると推定される２つのデータを入力データおよび出力データとし、入力データの上昇傾向、下降傾向、振動傾向等、制御システムに特有のデータの変化種別毎に、入力データに対する出力データの応答性に関する情報を抽出し、応答性に関する情報の偏差から異常データの候補を取得する発明が記載されている。
特開２０１１－１５９６９９ 特開２０１２－１２８５８３
　これらはいずれも、過去における異常発生状況のデータを記憶装置に記憶させておき、実際に異常が発生し、あるいは異常発生の予兆が現れたときに、過去における異常発生の状況のデータに基づいて異常発生の原因を推定するものである。
　それに対し、本発明は、全く異なる着想に基づいて、制御対象装置がメンテナンスを要する状態となったことを逸早く検出し得、望ましくは、さらにその異常原因ないしメンテナンス必要個所の推定を行い得る自動システムを得たものである。
　すなわち、本発明は、制御対象装置とそれを制御する制御装置とを含む自動システムにおいて、制御装置を、(a)制御対象装置に対して制御指令を出力する制御器と、(b)その制御器から出力される制御指令と前記制御対象装置から出力される制御対象出力とに基づいて前記制御対象装置の状態を示す１つ以上のパラメータを推定する適応同定器と、(c)その適応同定器により推定された前記１つ以上のパラメータに基づいて、前記制御器から前記制御対象装置への制御指令を、その１つ以上のパラメータの変化にかかわらず前記制御対象装置が予定通りの作動を行うように補償する適応補償器とを含む適応制御装置とするとともに、その適応制御装置に、適応同定器により推定された１つ以上のパラメータに基づいて、制御対象装置がメンテナンスを要する状態となったことを検出する要メンテナンス検出部を含み、さらに望ましくは、制御対象装置のメンテナンスを要する個所を推定する要メンテナンス個所推定部を設けることを特徴とするものである。
  適応制御は状況の変化に合わせて制御対象装置のモデルのパラメータを変化させ、状況に応じた制御により状況の変化にかかわらず常に良好に目的を達成できることを特長とするものであるが、逆の見方をすれば、パラメータの変化に注目することにより制御対象装置の状態変化を逸早く、しかも数値的に把握することができる制御であるということができる。本発明は、この点を積極的に利用して、制御対象装置の異常の兆候ないし異常を逸早く把握し、制御対象装置がメンテナンスを要する状態になったことを検出し、望ましくは、さらに、メンテナンスの必要な個所を推定しようというものである。
　従来は、出力の異常を発見し、その原因を特定することが行われていたのであるが、出力に異常が生じても一般にそれが把握され難い。それに対し、適応制御において得られるパラメータの変化に基づけば、逸早く異常の兆候ないし異常を発見することができ、また、異常の原因推定の精度を高めることができる。例えば、相対移動部の摩擦力，駆動源たるリニアモータの推力定数あるいは回転モータのトルク定数、装置本体等構成要素の共振周波数等、制御対象装置の特性の変化をパラメータの変化として数値で取得することが可能である。したがって、制御対象装置に異常の兆候ないし異常が生じてメンテナンスを要する状態となったことを逸早く検出することができ、さらに一歩進めて、異常の発生を事前に回避し、あるいは異常を解消するためのメンテナンスが必要な個所を高い精度で推定することができる。
　制御対象装置においては、潤滑剤の補給，フィルタの清掃，交換等のメンテナンスを行うことが不可欠であるが、メンテナンスの実行中は装置を停止させざるを得ずスループットが低下するため、メンテナンスの実行間隔は長い方がよい。しかし、メンテナンスの実行が遅れれば装置の故障につながる危険がある。本発明によれば、メンテナンスを要する状態になったこと、さらにはメンテナンスの必要な個所を自動的に検出することができ、適切な時期にメンテナンスを行うことが可能となって、過剰なメンテナンスによるスループットの低下回避と、メンテナンス不足による故障の発生とを共に良好に回避することができる。
本発明の一実施形態である電子回路部品装着機を示す平面図である。 上記電子回路部品装着機を示す側面図である。 上記電子回路部品装着機の制御装置のうち、装着装置の駆動源である電動モータを制御する適応制御部を示すブロック図である。
　以下、本発明の一実施形態である対回路基材作業機の一例としての電子回路部品装着機(以下、装着機と略称する）を、図を参照しつつ説明する。なお、本発明は、下記実施形態の他、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した態様で実施することができる。
　装着機１０は装着機本体１２を備えており、その装着機本体１２は、図２に示すように、レベリング装置１４を介して床面１６上に設置されている。レベリング装置１４としては種々のものが採用可能であるが、図２には、４つの高さ調整ねじ装置２０を含むものが例示されている。各高さ調整ねじ装置２０は、装着機本体１２に形成された図示を省略する雌ねじ穴と、床面１６に支持される頭部と上記雌ねじ穴に螺合される雄ねじ部とを備えたレベリングボルト２２と、そのレベリングボルト２２に螺合されたロックナット２４とから成っている。高さ調整ねじ装置２０は、レベリングボルト２２の雌ねじ穴への螺合量の調整により、装着機本体１２の４個所を、床面１６の平面度のいかんを問わず、床面１６に均等に支持させるとともに、装着機本体１２を精度良く水平に保つ。
　装着機本体１２上には、基材搬送保持装置３０，部品供給装置３２および装着装置３４が配設されている。基材搬送保持装置３０は回路基材の一例たる回路基板４０の両側縁部を支持して搬送する１対のベルトコンベヤ４２と、それらの間に昇降可能に配設された昇降台４４とを含んでいる。昇降台４４は上昇位置において、ベルトコンベヤ４２の１対のコンベヤレール４６(図２参照）の上端に固定された長手形状の受け部材４８と共同して回路基板４０の両側縁部を挟んで固定する。
　部品供給装置３２は基材搬送保持装置３０の片側あるいは両側に配設されて、それぞれ１種類の電子回路部品(以後、部品と略称する）を供給する複数のフィーダ(図示の例はテープフィーダ５０）を含んでいる。装着装置３４は、それら複数のテープフィーダ５０から部品を受け取り、基材搬送保持装置３０に位置を固定して保持された回路基板４０に装着する。そのために、装着装置３４は、図２に示すように、部品５２を保持する部品保持具(図示の例は部品５２を負圧により吸着して保持する吸着ノズル５４）を備えた装着ヘッド５６と、吸着ノズル５４を互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動させる保持具移動装置たる吸着ノズル移動装置６０とを備えている。吸着ノズル移動装置６０は、一対のＸ軸ガイドレール６２（図２参照）上を摺動可能なＸ軸スライド６４と、そのＸ軸スライド６４に設けられた一対のＹ軸ガイドレール６６（図２参照）上を摺動可能なＹ軸スライド６８と、そのＹ軸スライド６８に着脱可能なヘッド本体７０と、そのヘッド本体７０に保持されたＺ軸アクチュエータ７２とを含んでいる。
　上記Ｘ軸スライド６４は、一対のＸ軸ガイドレール６２に平行に配設された一対のＸ軸送りねじ７６(図１参照）およびそれを回転駆動するＸ軸モータ７８によりＸ軸方向の任意の位置へ移動させられる。Ｙ軸スライド６８は、一対のＹ軸ガイドレール６６に平行に配設された１本のＹ軸送りねじ８０およびそれを回転駆動するＹ軸モータ８２(図１参照）によりＹ軸方向の任意の位置へ移動させられる。そのＹ軸スライド６８に対し、吸着ノズル５４がＺ軸アクチュエータ７２によりＺ軸方向に移動、すなわち鉛直方向に昇降させられる。装着機本体１２には、それのＸ，ＹおよびＺ３軸方向の振動を検出する加速度センサが振動センサ９０として取り付けられている。図１においては、振動センサ９０が昇降台４４の下方に１つ図示されているが、例えば、複数の高さ調整ねじ装置２０の上方位置等、複数個所に設けることも可能である。
　装着機１０は、上記基板搬送保持装置３０，部品供給装置３２および装着装置３４等を制御する制御装置１００(図３参照）を備えており、その制御装置１００にオペレータにより操作される操作装置１０２およびディスプレイ１０４が接続されている。また、制御装置１００の一部として適応制御部１１０が設けられている。図３はこの適応制御部１１０のうち、Ｘ軸モータ７８に関連する部分を代表的に示したものである。制御装置１００は、装着プログラム実行部１０６において、プログラム記憶部から回路基板４０に対する部品５２の装着に関連するプログラムを順次読み出して実行するが、それに伴ってＸ軸モータ７８に対して位置指令が発せられる。適応制御部１１０は、この位置指令を実行するための位置制御系１１２を備えており、Ｘ軸モータ７８に向かって電流を供給する。この電流は図３に概念的に示すように、一旦正方向に増大した後減少し、続いて逆方向に増大した後減少するように変化させられ、その結果、Ｘ軸モータ７８が図３に概念的に示すように、所定量回転して停止し、Ｘ軸スライド６４をＸ軸方向に所定距離移動させて停止させる。
　上記の供給電流の制御に応じたＸ軸スライド６４の移動は、Ｘ軸モータ７８のトルク定数とＸ軸スライド６４の摩擦抵抗との影響を受ける。Ｘ軸モータ７８にはエンコーダが設けられており、このエンコーダの出力が設定値に達するまではＸ軸モータ７８が作動させられるため、Ｘ軸スライド６４は必ず設定位置に停止させられるのであるが、上記電流の変化状態はＸ軸モータ７８のトルク定数とＸ軸スライド６４の摩擦抵抗との影響を受ける。Ｘ軸モータ７８のトルク定数が変動する主な原因は磁石の熱減磁であり、この熱減磁には可逆的なものと不可逆的なものとがある。正常な運転時における減磁は、運転の継続に伴う磁石の温度上昇に伴って生じ、温度が低下すれば回復する可逆的なものであり、実装機１０の設計時に考慮済みであるので問題はない。しかし、可逆的な減磁であっても、望ましくない事態の発生に伴って生じるものがある。Ｘ軸モータ７８には、図示は省略するが冷却ファンとフィルタとが設けられており、これらの異常がＸ軸モータ７８の通常より多い温度上昇を引き起こすことがその一例である。冷却ファンはＸ軸モータ７８の回転に伴って回転し、Ｘ軸モータ７８を冷却するものであるが、ファン内部の摺動面が疲労により剥離したり、物理的な衝撃で疵付いたりすることによる摩擦抵抗の増加や、グリース等潤滑剤の不足にによる摩擦抵抗の増加等によって回転が不足し、Ｘ軸モータ７８の冷却が不足して予定以上の温度上昇が生じ、磁石に予定以上の減磁が生じることがあるのである。また、フィルタは冷却ファンの吸入側に設けられて、Ｘ軸モータ７８内へ送られる空気から塵埃等を除去するものであるが、これが許容状態以上に詰まれば、やはりＸ軸モータ７８の冷却が不足して、磁石に予定以上の減磁が生じることがあるのである。
　Ｘ軸スライド６４の摩擦抵抗は、Ｘ軸スライド６４とＸ軸ガイドレール６２との摩擦抵抗や、Ｘ軸送りねじ７６とＸ軸スライド６４との摩擦抵抗である。Ｘ軸スライド６４とＸ軸ガイドレール６２との間の潤滑が不足すれば、摩擦抵抗が増大する。また、Ｘ軸スライド６４をがたつき無く滑らかに移動させるために、Ｘ軸スライド６４とＸ軸ガイドレール６２との間に常に所定の荷重(予圧）が作用するようにされているのが普通であるが、グリース等の潤滑剤が排出されれば、相対移動部の構成要素(例えば、Ｘ軸送りねじ７６がボールねじである場合のボール）が摩耗して摩擦抵抗が低下するというように、摩擦抵抗が予定値より大きくなったり、小さくなったりする。いずれにしても、Ｘ軸スライド６４の摩擦抵抗が変化すれば、位置制御系１１２から供給される電流の増減状態が変化する。そして、摺動面間の潤滑が不足すれば、疵発生の一因となり、相対移動部の構成要素の許容量以上の摩耗はＸ軸スライド６４の位置決め精度低下の一因となる。
　以上説明した磁石の減磁や供給電流の変化は、冷却ファン，フィルタ，相対移動部等の点検と、その結果発見された原因の解消（例えば、潤滑剤の補給や、フィルタ，シール部材の交換等）とを含むメンテナンスの実行により解消される。しかし、磁石の減磁が不可逆的なものにまで達する状況となれば、Ｘ軸モータ７８のトルク定数が低下したままとなり、Ｘ軸モータ７８の電力効率や実装機１０のスループットが低下してしまう。また、相対移動部の点検の結果、例えば、相対移動部のシール装置，冷却ファンの損傷等が発見され、あるいはＸ軸ガイドレール６２に疵が発生していることが発見されることもある。その場合には、Ｘ軸モータ７８，シール装置，冷却ファンの取換えや、ガイドレールの疵除去等、いわゆる修理のメンテナンスが必要になる。
　上に述べたように、Ｘ軸モータ７８の作動にはＸ軸モータ７８自体のトルク定数やＸ軸モータ７８により駆動される相対移動部の摩擦力が影響するため、適応制御部１１０はこれらトルク定数や摩擦力をパラメータとして含む数式により表されるモデルを記憶しており、このモデルに基づいて、位置指令の実行のために必要な供給電流の増減量を演算し、位置制御系から供給される電流指令値を修正する。そのために、適応制御部１１０は、位置制御系１１２に供給される位置指令と、Ｘ軸モータ７８のエンコーダからフィードバックされる位置情報とに基づいて、Ｘ軸モータ７８のトルク定数および相対移動部の摩擦力を推定する適応同定器１１４と、それにより推定されたトルク定数および摩擦力に基づいて上記電流増減量を演算し、加算器１１６に供給する適応補償器１１８とを備えている。上記数式で表されるモデルは、初期においてはトルク定数や摩擦力の値として、設計上予想される設定値を含むものとされているが、実際の実装機１０におけるトルク定数や摩擦力の値は正確に設定値に等しいとは限らず、むしろある程度異なることが多く、かつ、これらは実装機１０の作動継続につれて変化もする。そこで、適応制御部１１０は、上記適応同定器１１４と適応補償器１１８とにおける推定と補償とを繰り返すことにより、数式におけるトルク定数や摩擦力の値を実際のトルク定数や摩擦力に近づけ、それらトルク数や摩擦力の初期設定値の不適切を修正し、あるいは実装機１０の作動継続に伴う変動にかかわらず、Ｘ軸スライド６４に可及的に速やかにかつ正確に位置指令通りの位置への移動を完了させるように、Ｘ軸モータ７８を制御する。
　このように、適応制御部１１０は、本来、トルク定数や摩擦力の初期設定値の不適切や運転継続に伴う変動にかかわらず、Ｘ軸スライド６４に良好な移動を行わせることができることを特長とするものであるが、本発明の発明者は、適応制御部１１０が実際のトルク定数や摩擦力の推定を繰り返すものであり、かつ、実装機１０の作動が安定した状態ではトルク定数や摩擦力の推定値の変動が小さくなるものであって、実装機１０の作動が安定しているはずの時期に、トルク定数や摩擦力の推定値が設定値以上変化した場合には、Ｘ軸モータ７８やＸ軸スライド６４になんらかの異常発生の予兆が生じた、あるいは異常が生じたと考え得ることに気付いた。
　そこで、図３に示すように、適応制御部１１０に、メンテナンス要否判定部１３０，メンテナンス報知部１３２および自動メンテナンス実行部１３４を付加することを考えた。メンテナンス要否判定部１３０は、適応同定器１１４によるトルク定数や摩擦力の推定値の変化状態に基づいて、制御対象装置がメンテナンスの必要な状態になったか否かを判定する部分であり、具体的には、例えば、トルク定数や摩擦力の推定値と設定値との差の絶対値がしきい値以上である場合に「メンテナンス要」と判定するものとすることができる。
　なお、ここにおいては、制御対象装置は、(a)Ｘ軸スライド６４と、(b)そのＸ軸スライド６４の駆動源たるＸ軸モータ７８と、(c)そのＸ軸モータ７８の回転をＸ軸スライド６４の直線運動に変換するＸ軸送りねじ７６および雌ねじ部から成る運動変換装置と、(d)Ｘ軸スライド６４の移動を案内する案内装置たるＸ軸ガイドレール６２とを含む部分である。また、メンテナンス報知部１３２は、メンテナンス要否判定部１３０がメンテナンスが必要と判定した場合に、その事実と、必要なメンテナンスの内容とをディスプレイ１０４を利用して報知する部分であり、自動メンテナンス実行部１３４は、例えば潤滑剤の補給のように、自動で実行可能なメンテナンスを実行する部分である。メンテナンスのうち、自動で実行可能なものは、自動メンテナンス実行部１３４により自動で実行されるとともに、その事実がディスプレイ１０４に表示される。また、自動で実行不可能なものは、実装機１０の作動が停止させられるとともに、その事実がディスプレイ１０４に表示される。
　以上は、Ｘ軸スライド６４およびＸ軸モータ７８について述べたが、Ｙ軸スライド６８およびＹ軸モータ８２についても同様な適応制御部が設けられ、吸着ノズル５４およびＺ軸アクチュエータ７２についても類似の適応制御部が設けられており、同様あるいは類似の作用，効果が得られる。
　なお、相対移動部に対して必要なメンテナンスが、そこへの潤滑剤の補給である場合に、要メンテナンス個所推定部による推定に応じて潤滑剤の補給が行われた後、再び同じ相対移動部への潤滑剤の補給が必要と推定されるまでの経過時間、あるいは制御対象装置たる装着機１０の累積運転時間である潤滑剤補給間隔を取得する潤滑剤補給間隔取得部を設け、その潤滑剤補給間隔取得部により取得される潤滑剤補給間隔が設定間隔以下である場合に、その相対移動部が異常状態にあることを異常報知装置に報知させ、それと共にあるいはそれに代えて、相対移動禁止部に吸着ノズル移動装置６０の作動を禁止させることも可能である。
　また、Ｘ軸モータ７８，Ｙ軸モータ８２，Ｚ軸アクチュエータ７２等、吸着ノズル移動装置６０の駆動源に対してメンテナンスが必要である場合に、その駆動源を一旦停止させ、その停止から設定時間が経過した後に再度トルク定数を検出し、トルク定数の低下が不可逆的低下である場合に、その駆動源の交換が必要であることを、メンテナンス報知部１３２によりディスプレイ１０４に表示させることも可能である。
　さらに、適応制御部１１０に、前記振動センサ９０によるＹ軸スライド６８の振動検出の結果、検出振動周波数が設定周波数（レベリングが正常に行われている場合の装着機本体１２の固有振動数）から設定値以上外れている場合、例えば、設定値以上低くなっている場合に、レベリング装置１４による装着機本体１２の支持状態が不適切であり、再レベリング作業、あるいはレベリング装置１４の修理が必要であるとの判定を行う適応同定器，適応補償器およびメンテナンス要否判定部を設けることも可能である。
　また、前記振動センサ９０と共に、あるいはそれに代えて、別の個所に振動センサを設け、装着機本体１２以外の構成要素、例えば、送りねじ，運動伝達機構等の振動周波数を検出し、その検出結果に基づいて、その別の構成要素の状態（例えば支持状態）が異常であるとの判定が行われるようにすることも可能である。それにより、適切な時期に適切なメンテナンスを行い、スループットや装着精度の低下を事前に回避することができる。
　前記実施形態においては、適応制御部１１０が、実装機１０の作動継続に伴う変動にかかわらず、吸着ノズル５４に可及的に速やかにかつ正確に位置指令通りの位置への移動を完了させるように、Ｘ軸スライド６４等、吸着ノズル移動装置６０の駆動源を制御するようにされていたが、制御則として、適応制御において一般的に採用されているモデル規範制御等を採用することも勿論可能である。また、モデルの同定において、同定に用いる情報として、位置指令に対する電流の変化状態の他に、外乱オブザーバで推定した外乱の変化状態を使用することも可能であり、さらに、同定でパラメータを算出するアルゴリズムとして、実際の装置の応答の、本来あるべき応答に対する差を評価関数として捉え、その評価関数を最小とする最小二乗法等を採用することも可能である。
　以上、装着機１０を例として説明したが、装着機１０以外の対回路基材作業機、例えば、回路基板にクリーム状はんだを印刷するスクリーン印刷機、回路基材に接着剤を塗布する接着剤塗布機、クリーム状はんだの溶融前あるいは溶融後に回路基材に対する電子回路部品の装着状態を検査する装着状態検査機等に対して本発明を適用することが可能であり、さらに広く、生産機械一般や、その他の装置、例えば既に適応制御が採用されている装置に本発明を適用することが可能である。
　１０：電子回路部品装着機（装着機）　　１２：装着機本体　　１４：レベリング装置　　１６：床面　　３０：基材搬送保持装置　　３２：部品供給装置　　３４：装着装置　　４０：回路基板　　５２：電子回路部品(部品）　　５４：吸着ノズル　　５６：装着ヘッド　　６０：吸着ノズル移動装置　　６２：Ｘ軸ガイドレール　　６４：Ｘ軸スライド　　６６：Ｙ軸ガイドレール　　６８：Ｙ軸スライド　　７０：ヘッド本体　　７２：Ｚ軸アクチュエータ　　７６：Ｘ軸送りねじ　　７８：Ｘ軸モータ　　８０：Ｙ軸送りねじ　　８２：Ｙ軸モータ　　９０：振動センサ

Claims (13)

  1. 　制御対象装置と、その制御対象装置を制御する制御装置とを含む自動システムであって、　前記制御装置が、
    　前記制御対象装置を制御する制御指令を出力する制御器と、
    　その制御器から出力される制御指令と前記制御対象装置から出力される制御対象出力とに基づいて制御対象装置の状態を示す１つ以上のパラメータを推定する適応同定器と、
    　その適応同定器により推定された前記１つ以上のパラメータに基づいて、前記制御器から前記制御対象装置への前記制御指令を、その１つ以上のパラメータの変化にかかわらず前記制御対象装置が予定通りの作動を行うように補償する適応補償器と
    　を含む適応制御装置であり、かつ、前記適応同定器により推定された前記１つ以上のパラメータに基づいて、前記制御対象装置がメンテナンスを要する状態となったことを検出する要メンテナンス検出部を含むことを特徴とする自動システム。
  2. 　さらに、前記適応同定器により推定された前記１つ以上のパラメータに基づいて、前記制御対象装置のメンテナンスを要する個所である要メンテナンス個所を推定する要メンテナンス個所推定部を含む請求項１に記載の自動システム。
  3. 　前記要メンテナンス個所推定部による推定結果に基づいて、前記制御対象装置の要メンテナンス個所を報知する要メンテナンス個所報知部と、必要なメンテナンスを自動で実施する自動メンテナンス部との少なくとも一方を含む請求項２に記載の自動システム。
  4. 　前記１つ以上のパラメータが前記制御対象装置の相対移動部における摩擦力を含み、前記要メンテナンス個所推定部により推定される要メンテナンス個所が前記相対移動部である請求項２または３に記載の自動システム。
  5. 　前記相対移動部に対して必要なメンテナンスが前記相対移動部への潤滑剤の補給であり、その潤滑剤の補給が行われた後、前記要メンテナンス個所推定部により前記相対移動部が再び要メンテナンス個所として推定されるまでの経過時間と制御対象装置の累積運転時間との少なくとも一方である潤滑剤補給間隔を取得する潤滑剤補給間隔取得部と、
    　その潤滑剤補給間隔取得部により取得された潤滑剤補給間隔が設定間隔以下である場合に前記相対移動部が異常状態にあることを報知する異常報知装置と前記相対移動部の相対移動を禁止する相対移動禁止部との少なくとも一方と
    　を含む請求項４に記載の自動システム。
  6. 　前記１つ以上のパラメータが電動アクチュエータのトルク定数あるいは推力定数を含み、前記要メンテナンス個所推定部により推定される要メンテナンス個所が前記電動アクチュエータ自体とその電動アクチュエータを冷却する冷却装置との少なくとも一方を含む請求項２ないし５のいずれかに記載の自動システム。
  7. 　前記要メンテナンス個所が前記冷却装置の冷却ファンとフィルタとの少なくとも一方を含む請求項６に記載の自動システム。
  8. 　前記電動アクチュエータ自体に対して必要なメンテナンスが、その電動アクチュエータを一旦停止させ、その停止から設定時間が経過した後におけるトルク定数あるいは推力定数の検出を含み、検出された定数の低下が不可逆的低下である場合に、電動アクチュエータに対するメンテナンスが当該電動アクチュエータの交換を含む請求項６または７に記載の自動システム。
  9. 　前記１つ以上のパラメータが、前記制御対象装置の１つ以上の構成要素の固有振動数を含み、前記要メンテナンス個所推定部が、その１つ以上の構成要素の固有振動数が設定値以上変化した場合にその固有振動数を有する構成要素を前記要メンテナンス個所と推定する請求項２ないし８のいずれかに記載の自動システム。
  10. 　制御対象装置が、固有振動数を互いに異にする複数の構成要素を含み、
    　前記要メンテナンス個所推定部が、
    　前記複数の構成要素の各々の固有振動数を各構成要素と対応付けて記憶した固有振動数記憶部と、
    　その固有振動数記憶部に記憶された複数の固有振動数の１つが設定量以上変化した場合に、その固有振動数に対応付けられている構成要素を要メンテナンス装置と推定する要メンテナンス構成要素推定部と
    　を含む請求項９に記載の自動システム。
  11. 　前記１つ以上の構成要素が、レベリング装置を介して床面上に設置される前記制御対象装置の本体フレームを含み、前記要メンテナンス個所推定部がその本体フレームを要メンテナンス個所として推定する部分を含む請求項９または１０に記載の移動システム。
  12. 　前記制御対象装置が、回路基材に対して予め定められた作業を行う対回路基材作業機である請求項１ないし１１のいずれかに記載の自動システム。
  13. 　前記対回路基材作業機が、
    　回路基材を保持する基材保持装置と、
    　電子回路部品を保持する部品保持具およびその部品保持具と前記基材保持装置とを相対的に移動させる相対移動装置を備え、前記部品保持具により保持した電子回路部品を前記基材保持装置により保持された回路基材に装着する装着装置と
    　を含む電子回路部品装着機である請求項１２に記載の自動システム。
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