WO2019003261A1 - 電子部品装着機 - Google Patents

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WO2019003261A1
WO2019003261A1 PCT/JP2017/023354 JP2017023354W WO2019003261A1 WO 2019003261 A1 WO2019003261 A1 WO 2019003261A1 JP 2017023354 W JP2017023354 W JP 2017023354W WO 2019003261 A1 WO2019003261 A1 WO 2019003261A1
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WO
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motor
component
load
holding device
component holding
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PCT/JP2017/023354
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Inventor
尚宏 加藤
Original Assignee
株式会社Ｆｕｊｉ
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Publication date
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Priority to EP17916008.0A priority patent/EP3648562B1/en
Priority to US16/620,671 priority patent/US11330750B2/en
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    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
    • H05K13/082—Integration of non-optical monitoring devices, i.e. using non-optical inspection means, e.g. electrical means, mechanical means or X-rays
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
    • H05K13/0404—Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws
    • H05K13/0408—Incorporating a pick-up tool
    • H—ELECTRICITY
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    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
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    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
    • H05K13/089—Calibration, teaching or correction of mechanical systems, e.g. of the mounting head

Definitions

  • the present invention relates to an electronic component mounting machine.
  • Patent Document 1 when the suction nozzle mounted on the mounting head is brought into contact with the load cell, the load received by the load cell is measured, and pressing of the suction nozzle is performed so that the measured load becomes the designated target load.
  • a technique is disclosed that performs load control to adjust the quantity.
  • Patent Document 2 discloses a technology of collecting information generated in a process of mounting an electronic component on a substrate, and analyzing a problem generated in the mounting process based on the collected information.
  • JP 2006-313838 A JP, 2006-165127, A
  • the present specification aims to provide an electronic component mounting machine capable of detecting the occurrence of an abnormality in a component holding device.
  • the present specification holds a component holding device that holds an electronic component supplied by a component supply device and mounts the held electronic component on a substrate, a motor that drives the component holding device, and a motor control that controls the motor
  • the component holding device is pressed by the component holding device when performing an operation similar to the operation of mounting the electronic component on the substrate by the device and the component holding device instead of the substrate and performing the load measurement device
  • the load measuring device for measuring the load applied from the device, and motor information on the drive of the motor by the motor control device, the same operation as the operation for mounting the electronic component on the substrate by the component holding device
  • the motor pushes the component holding device against the load measuring device.
  • a motor information acquisition unit for acquiring the motor information corresponding to the force, and the load measured by the load measuring device and the motor information acquired by the motor information acquisition unit by comparing
  • An electronic component placement machine comprising: a determination unit that determines an abnormality.
  • the determination unit determines the abnormality of the component holding device by comparing the load measured by the load measurement device with the motor information acquired by the motor information acquisition unit.
  • the load measured by the load measuring device corresponds to the load actually applied to the substrate by the component holding device.
  • the motor information on the drive of the motor by the motor control device corresponds to the force that the motor drives in the direction of pressing the component holding device against the load measuring device. That is, the motor information does not correspond to the load actually applied to the substrate by the component holding device, but corresponds to the estimated value of the load. Assuming that the component holding device is normal, the load measured by the load measuring device matches the motor information or has a correlation.
  • the determination unit can detect an abnormality in the component holding device by comparing the load measured by the load measuring device with the motor information.
  • First Embodiment 1-1 Configuration of Electronic Component Mounting Machine 1
  • the electronic component mounting machine 1 is a production device that mounts an electronic component on a circuit board 90 to produce a substrate product.
  • the "electronic component mounting machine” will be referred to as “component mounting machine” and the electronic components will be referred to simply as “components”.
  • the component placement machine 1 comprises a substrate transfer device 10, a component supply device 20, a component holding device 30, a component camera 41, a substrate camera 42, and a control device 100 (see FIG. 3).
  • the horizontal width direction of component mounting machine 1 (direction from upper left to lower right in FIG. 1) is the X axis direction
  • the horizontal longitudinal direction of component mounting machine 1 (direction from lower left to upper right in FIG. 1)
  • the vertical direction (vertical direction in FIG. 1) perpendicular to the Y-axis direction, the X-axis direction, and the Y-axis direction is taken as the Z-axis direction.
  • the substrate transfer apparatus 10 is configured by a belt conveyor or the like, and sequentially transfers the substrate K to be mounted with components in the transfer direction (X-axis direction).
  • the substrate transfer apparatus 10 is configured of two transfer mechanisms 11 arranged in parallel in the Y-axis direction with respect to the base 2.
  • the transport mechanism 11 carries the substrate K into the machine of the component mounting machine 1 and positions the substrate K at a predetermined position in the machine to bring it into a clamped state. Then, after the mounting of the component by the component mounting apparatus 1 is completed, the substrate transfer apparatus 10 releases the clamp state and carries the substrate K out of the component mounting apparatus 1.
  • the component supply device 20 supplies components to be mounted on the substrate K.
  • the component supply device 20 includes a plurality of slots arranged in the X-axis direction. Further, the component feeding device 20 includes a plurality of feeders 21 set exchangeably in each of the plurality of slots. The feeder 21 feeds and moves the carrier tape wound around the reel 22 and supplies the components stored in the carrier tape to a supply position provided on the front end side (upper right side in FIG. 1) of the feeder 21.
  • the component holding device 30 picks up the component supplied to the supply position, and mounts the picked component on the positioned substrate K.
  • the component holding device 30 mainly includes a head drive device 31, a moving table 32, and a mounting head 33.
  • the head driving device 31 is configured to be able to move the moving table 32 in the X-axis direction and the Y-axis direction by a linear movement mechanism.
  • the mounting head 33 is detachably provided to the moving table 32, and configured to be able to hold the components supplied to the supply position. The detailed configuration of the mounting head 33 will be described later.
  • the component camera 41 and the substrate camera 42 are digital imaging devices having an imaging device such as a charge coupled device (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS).
  • the component camera 41 and the substrate camera 42 perform imaging of a range that falls within the field of view of the camera based on a control signal from the control device 100 communicably connected, and transmit image data acquired by the imaging to the control device 100.
  • the component camera 41 is fixed to the base of the component mounting machine 1 so that the optical axis is in the Z-axis direction, and images the component held by the mounting head 33 from below.
  • the substrate camera 42 is fixed to the moving table 32 so that the optical axis is in the Z-axis direction, and images the substrate K from above.
  • the control device 100 mainly includes a CPU, various memories, and a control circuit.
  • the control device 100 performs control for mounting the component on the substrate K based on the control program for operating the component mounting machine 1 and the image data acquired by imaging of the component camera 41 and the substrate camera 42.
  • the mounting head 33 mainly includes a head main body 51, an index shaft 52, a rotary head 53, a plurality of nozzle shafts 54, and a plurality of suction nozzles 55.
  • the head main body 51 is detachably attached to the moving table 32.
  • the index shaft 52 is rotatably and vertically supported relative to the head body 51.
  • the rotary head 53 is fixed to the lower end of the index shaft 52.
  • the plurality of nozzle axes 54 are arranged circumferentially at equal intervals on a circle concentric with the axis (R axis) of the index axis 52.
  • the plurality of nozzle shafts 54 are slidably supported in the Z-axis direction with respect to the rotary head 53 and rotatably supported around an axis ( ⁇ axis) of the nozzle shafts 54.
  • the plurality of suction nozzles 55 is a component holding unit detachably attached to the lower end portion of each of the plurality of nozzle shafts 54.
  • the mounting head 33 further includes an R-axis motor 56, a Z1-axis motor 57, a first ball screw mechanism 58, and a lifting member 59.
  • An R-axis gear 56 a is provided at the lower end of the R-axis motor 56, and the R-axis gear 56 a meshes with an index gear 52 a provided at the upper end of the index shaft 52.
  • the index shaft 52 is driven to rotate by the R-axis motor 56, and the rotation angle is determined for each predetermined angle.
  • the rotary head 53 is rotated by driving the index shaft 52 by the R-axis motor 56, and the suction nozzle 55 is sequentially indexed at a predetermined angular position about the R-axis.
  • the Z1-axis motor 57 is fixed to the head main body 51, and the first ball screw mechanism 58 is driven by the Z1-axis motor 57.
  • the raising and lowering member 59 is raised and lowered in the Z axis direction by being driven by the first ball screw mechanism 58.
  • the elevating member 59 includes an engaging portion 59a engaged with the flange portion 52b formed on the index shaft 52, and the index shaft 52 moves up and down in the Z axis direction as the elevating member 59 moves up and down.
  • the rotary head 53 and the suction nozzle 55 move up and down as the index shaft 52 moves up and down.
  • the mounting head 33 further includes a ⁇ -axis motor 61, a drive gear 62, a driven gear 63, a rotating body 64, a ⁇ -axis gear 65, and a plurality of nozzle gears 66.
  • the ⁇ -axis motor 61 is fixed to the head main body 51, and the drive gear 62 is provided on the output shaft of the ⁇ -axis motor 61.
  • the driven gear 63 is provided at the upper end portion of the rotating body 64 and meshes with the drive gear 62.
  • the ⁇ -axis gear 65 is provided at the lower end portion of the rotating body 64 and rotates integrally with the rotating body 64.
  • the ⁇ -axis gear 65 meshes with a nozzle gear 66 provided at the upper end portion of each of the plurality of nozzle shafts 54.
  • the mounting head 33 further includes a Z2 axis motor 71, a second ball screw mechanism 72, a guide bar 73, a nozzle operating member 74, and a nozzle lever 75.
  • the Z2 axis motor 71 is fixed to the head main body 51, and the second ball screw mechanism 72 is driven by the Z2 axis motor 71.
  • the guide bar 73 is a rod-like member extending in the Z-axis direction, and both ends of the guide bar 73 are fixed to the head main body 51.
  • the nozzle operation member 74 is provided slidably on the guide bar 73, and is driven by the second ball screw mechanism 72 while being guided by the guide bar 73, and ascends and descends in the Z-axis direction.
  • the nozzle lever 75 is a portion that abuts on the upper end of one of the plurality of nozzle shafts 54 that has been determined, and is integrally formed with the nozzle operation member 74.
  • the nozzle lever 75 descends as the nozzle actuating member 74 moves downward in the Z-axis direction, one nozzle shaft 54 is pressed downward in the Z-axis direction and descends against the biasing force of a spring (not shown).
  • the nozzle lever 75 ascends as the nozzle actuating member 74 moves upward in the Z-axis direction, the nozzle shaft 54 is urged by the spring to ascend.
  • the plurality of nozzle shafts 54 and the plurality of suction nozzles 55 move up and down in the Z axis direction by driving the Z2 axis motor 71, and the position and moving speed in the Z axis direction are controlled. Ru.
  • the control device 100 includes a storage device 110, a mounting control unit 120, an image processing unit 130, a motor control device 140, an imaging control device 150, and an input / output interface 160.
  • the storage device 110, the mounting control unit 120, and the image processing unit 130 are connected to the motor control device 140 and the imaging control device 150 via the input / output interface 160, and the input / output interface 160 performs data format conversion and signal strength. Adjust the
  • the storage device 110 is configured by an optical drive device such as a hard disk drive or a flash memory.
  • the storage device 110 stores control programs, control information, image data and the like.
  • the mounting control unit 120 controls the position of the mounting head 33 and the position and rotation angle of the suction nozzle 55 supported by the mounting head 33 via the motor control device 140. Specifically, the mounting control unit 120 inputs information output from various sensors provided in the component mounting machine 1 and results of various recognition processing. Then, the mounting control unit 120 transmits a control signal to the motor control device 140 based on the control program and control information stored in the storage device 110, information by various sensors, and results of image processing and recognition processing.
  • the image processing unit 130 acquires image data captured by the component camera 41 and the substrate camera 42, and executes image processing according to the application.
  • the motor control device 140 performs feedback control of driving of various motors provided in the component holding device 30 based on the control signal received from the mounting control unit 120.
  • the imaging control device 150 controls imaging by the component camera 41 and the substrate camera 42 based on a control signal received from a CPU or the like of the control device 100. Further, the imaging control device 150 acquires image data obtained by imaging of the component camera 41 and the substrate camera 42, and stores the acquired image data in the storage device 110.
  • the motor control device 140 controls various motors provided in the head drive device 31 and moves the moving table 32 in the horizontal direction (X-axis direction and Y-axis direction) to move the mounting head 33 above the substrate K. Move it. Thereafter, the motor control device 140 drives the Z1-axis motor 57 and the Z2-axis motor 71 to lower the suction nozzle 55 along the Z-axis direction and mount the component on the substrate K.
  • the motor control device 140 controls the drive of the Z2-axis motor 71 to adjust the force with which the suction nozzle 55 presses the component against the substrate K, thereby preventing the substrate K from being subjected to an excessive load.
  • the control of the Z2 axis motor 71 performed by the motor control device 140 will be described below.
  • the motor control device 140 mainly includes a profile generation unit 141, a current detector 142, and a current control unit 143.
  • the profile generation unit 141 generates a torque command for the Z2-axis motor 71 based on the movement command from the mounting control unit 120, and transmits a torque command value corresponding to the mounting operation of the component by the mounting head 33 to the current control unit 143. .
  • the current detector 142 detects the motor current (actual current) generated by the Z2-axis motor 71, and feeds back the detected value to the current control unit 143.
  • the current control unit 143 drives the Z2-axis motor 71 based on the difference between the torque command value from the profile generation unit 141 and the actual torque obtained based on the detected value of the actual current fed back from the current detector 142.
  • a drive signal of a converter (not shown) is generated.
  • the power converter is, for example, an inverter, supplies a motor current based on the calculation result to the Z2 axis motor 71, and drives the Z2 axis motor 71.
  • the profile generation unit 141 acquires the detected value of the actual current from the current detector 142, and adjusts the torque command value based on the transition of the actual torque obtained from the acquired detected value.
  • the motor control device 140 when the component holding device 30 mounts a component on the substrate K, the motor control device 140 generates the actual torque generated by the Z2 axis motor 71 and the torque of the Z2 axis motor 71 transmitted from the profile generation unit 141. Control of the Z2 axis motor 71 is performed based on the command value.
  • the profile generation unit 141 transmits the current command value corresponding to the torque command value to the current control unit 143, and the current control unit 143 transmits the current command value transmitted from the profile generation unit 141.
  • the actual current fed back from the current detector 142 may generate a drive signal for the power converter.
  • the component mounting machine 1 further includes a load measuring device 200 used to determine an abnormality in the component holding device 30. Then, the control device 100 compares the load measured by the load measuring device 200 with the motor information acquired by the motor information acquisition unit 170, with the motor information acquisition unit 170 acquiring motor information related to the drive of the Z2-axis motor 71. And a determination unit 180 that determines an abnormality of the component holding device 30.
  • the motor information is information corresponding to a driving force of the Z 2-axis motor 71 in the direction of pressing the component onto the substrate K by the suction nozzle 55 when the component is mounted on the substrate K. That is, the motor information does not correspond to the load actually applied to the substrate K by the component holding device 30, but corresponds to the estimated value of the load.
  • the component mounting machine 1 performs an operation similar to the operation of mounting the component on the substrate K by the component holding device 30 to the load measuring device 200 instead of the substrate K. Then, the determination unit 180 compares the load measured by the load measuring device 200 with the actual torque generated by the Z2-axis motor 71 at this time, and based on the comparison result, whether or not there is an abnormality occurrence in the component holding device 30 Determine The load measured by the load measuring device 200 corresponds to the load actually applied to the substrate K by the component holding device 30.
  • the load measuring device 200 includes a load sensor 210 and a load memory 220.
  • the load sensor 210 measures the load applied from the component holding device 30 by being pressed from the component holding device 30, and the load memory 220 stores the transition of the load measured by the load sensor 210.
  • the worker conveys the load measurement device 200 by the conveyance mechanism 11 of the substrate conveyance device 10, and positions the load measurement device 200. Thereafter, the component mounting machine 1 performs the same operation as mounting the component on the substrate K by the component holding device 30 (see FIG. 1) to the load measuring device 200 instead of the substrate K, and the component mounting machine 1 The same operation as that for mounting the component on the substrate K is performed on the load measuring device 200.
  • the component holding device 30 drives the Z1-axis motor 57 and the Z2-axis motor 71 in a state in which the mounting head 33 (see FIG. 2) is moved above the load measuring device 200. Let down. Then, when the component contacts the substrate K, the component holding device 30 increases the torque command value of the Z 2-axis motor 71, presses the component against the substrate K for a while, and then raises the suction nozzle 55.
  • the component mounting machine 1 performs a series of mounting operations on the load measuring device 200 to check whether a load according to the torque command of the Z2 axis motor 71 is applied to the load measuring device 200 or not.
  • the component holding device 30 performs the above-described series of mounting operations on all the nozzle shafts 54 and suction nozzles 55 provided on the mounting head 33 a plurality of times per one nozzle shaft 54 and suction nozzle 55. Then, the load measuring device 200 stores load transition data measured by the load sensor 210 in the load memory 220.
  • the motor information acquisition unit 170 acquires the motor information as the motor information when performing the same operation as the operation of mounting the component on the substrate K by the component holding device 30 instead of the substrate K for the load measuring device 200.
  • the motor information in the present embodiment is information on the transition of the actual torque generated by the Z2-axis motor 71 when the component holding device 30 performs a series of mounting operations on the load measuring device 200.
  • the motor information acquisition unit 170 converts the transition data of the actual current of the Z2-axis motor 71 detected by the current detector 142 into transition data of the actual torque, and stores the transition data of the actual torque converted.
  • the determination unit 180 acquires load transition data stored in the load memory 220 and actual torque transition data stored in the storage device 110, and compares the two. Then, when the load measured by the load sensor 210 falls below the threshold value calculated based on the actual torque, the determination unit 180 determines that the component holding device 30 has an abnormality.
  • the graph which shows the comparison with transition of a torque command value and transition of the load measured by the load measuring apparatus 200 is shown by FIG.
  • the transition of the actual torque substantially matches the transition of the torque command value.
  • the motor control device 140 performs torque control by performing feedback control. The actual torque is controlled to approximate the command value.
  • the motor control device 140 controls various motors provided in the head drive device 31 to move the mounting head 33 above the load measuring device 200, and then controls the Z1-axis motor 57 and the Z2-axis motor 71 to pick up the suction nozzle. Lower 55.
  • the torque command value of the Z2 axis motor 71 that the profile generation unit 141 gives to the current control unit 143 is constant until the suction nozzle 55 contacts the load measurement device 200.
  • the actual torque generated in the Z2-axis motor 71 at this time is mainly a reaction force of a force acting on the suction nozzle 55 by compression of a spring (not shown) provided on the nozzle shaft 54.
  • the profile generation unit 141 determines that the component has come into contact with the substrate K, and increases the torque command value transmitted to the current control unit 143 to the target torque T. Then, when the torque command value reaches the target torque T, the profile generation unit 141 maintains the torque command value as it is for a while.
  • the target torque T is a target value of the actual torque applied from the component holding device 30 when the suction nozzle 55 presses the component against the substrate K at the time of component mounting, and the component holding device 30 has a torque command value equal to the target torque T. While being set to, the part is kept pressed against the substrate K. Then, the profile generation unit 141 releases the holding state of the component and raises the suction nozzle 55 when a predetermined time has elapsed while the actual torque has reached the target torque T.
  • the mounting head 33 releases the supply of negative pressure air from the negative pressure supply device (not shown) to the suction nozzle 55, and releases the holding of the component by the suction nozzle 55, and the Z1-axis motor 57 and The suction nozzle 55 is raised by the drive of the Z2 axis motor 71.
  • the transition of the load measured by the load measuring device 200 is the transition of the motor information, ie, the actual torque. Match or have a correlation.
  • the load measured by the load measuring device and the motor information do not match or have no correlation.
  • the determination unit 180 compares the load measured by the load measuring device with the motor information, and the component holding device 30 has an abnormality when the measured load falls below the threshold value calculated based on the actual torque. It is determined that
  • the determination unit 180 determines, for example, the time when the actual torque reaches the target torque T and the time when the load reaches the target torque T If the time lag between the two is large, it is determined that there is an abnormality in the component holding device 30.
  • the determination unit 180 displays the determination result on a control panel (not shown) or the like.
  • the abnormality determination it is determined that there is an abnormality in the component holding device 30 in the inspection using one nozzle shaft 54 and the suction nozzle 55, while the other nozzle shaft 54 and the suction nozzle 55 are used. In the inspection, it may be determined that the component holding device 30 is not abnormal. In this case, the operator can analyze that there is a high probability that abnormality has occurred in one nozzle shaft 54 and suction nozzle 55 used when it is determined that there is an abnormality determination.
  • the determining unit 180 determines the abnormality of the component holding device by comparing the load measured by the load measuring device 200 with the motor information acquired by the motor information acquiring unit 170.
  • the worker holds the mounting head 33 and the suction nozzle 55
  • the component holding device 1 includes the component holding device 30 for driving the mounting head 33 and the suction nozzle 55 by the Z2 axis motor 71. You can discover 30 abnormalities.
  • motor control device 140 is based on the torque command value of Z2-axis motor 71 from profile generation unit 141 and the actual torque generated by Z2-axis motor 71 when component holding device 30 mounts a component on substrate K. Control of the Z2 axis motor 71. Then, the motor information acquisition unit 170 acquires the actual torque used by the motor control device 140 for controlling the Z2-axis motor 71 as motor information, and the determination unit 180 compares the motor information acquired based on the actual torque with the load. And the abnormality determination of the component holding device 30 is performed.
  • the component mounting machine 1 uses data regarding the actual torque used for feedback control of the Z2-axis motor 71 for abnormality determination of the component holding device 30, it is not necessary to additionally acquire data used for abnormality determination, The control load on the control device 100 can be reduced.
  • the determination unit 180 compares the motor information obtained based on the actual torque generated by the Z-axis motor with the load, and determines abnormality of the component holding device 30.
  • the motor information obtained based on the torque command value calculated based on the positional deviation between the actual position of the component holding device 30 and the commanded position of the component holding device 30 is compared with the load. And the abnormality determination of the component holding device 30 is performed.
  • the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the motor control device 440 is a positional deviation between the actual position of the component holding device 30 and the commanded position of the component holding device 30 at the time of component mounting by the component holding device 30.
  • the torque command value is calculated based on the equation (2), and the current obtained based on the torque command value is supplied to the Z2-axis motor 71.
  • the motor control device 440 in the second embodiment includes a profile generation unit 441, a rotation detection device 442, a position control unit 443, a speed control unit 444, a current control unit 445, and a differentiator. And 446 and a current detector 142.
  • the profile generation unit 441 generates a position command for the Z2 axis motor 71 based on the position command from the mounting control unit 120.
  • the rotation detection device 442 detects rotation phase information of the Z2 axis motor 71.
  • the position control unit 443 generates a speed command based on the position deviation between the command position (position command value) from the profile generation unit 441 and the actual position obtained from the rotational phase information from the rotation detection device 442.
  • the differentiator 446 obtains the speed information of the Z2 axis motor 71 by differentiating the actual position obtained from the rotation detection device 442.
  • the speed control unit 444 generates a torque command (current command) based on the deviation between the speed command value from the position control unit 443 and the speed information of the Z2 axis motor 71.
  • the current control unit 445 drives the Z2-axis motor 71 based on the difference between the torque command value from the speed control unit 444 and the actual torque obtained based on the detected value of the actual current fed back from the current detector 142.
  • a drive signal of a converter (not shown) is generated.
  • the speed information of the Z2 axis motor 71 can be calculated, for example, from the frequency of the rotational phase information.
  • the current control unit 445 generates a drive signal of the power converter based on the deviation between the torque command value (current command value) from the speed control unit 444 and the actual current detected by the current detector 142.
  • the motor information acquisition unit 470 acquires motor information obtained based on a torque command value for the Z2 axis motor 71 by the motor control device 140. Do. That is, the motor information acquisition unit 470 acquires motor information obtained based on the torque command value output by the speed control unit 444. Then, motor information acquisition unit 470 stores, in storage device 110, transition data of a torque command value that is motor information.
  • Determination unit 180 obtains load transition data stored in load memory 220 and torque command value transition data stored in storage device 110, and compares the two. Then, when the load measured by the load sensor 210 exceeds the threshold value calculated based on the torque command value, the determination unit 180 determines that the component holding device 30 has an abnormality.
  • FIG. 7 shows a graph showing a comparison between the transition of the torque command value and the transition of the load measured by the load measuring device 200.
  • vibration occurs in the suction nozzle 55, so the positional deviation between the actual position and the commanded position from the profile generation unit 441 temporarily increases. .
  • the determination unit 180 determines that an abnormality has occurred in the component holding device 30. In addition, when the time taken for the load measured by the load measurement device 200 to converge on the target torque T is long, the determination unit 180 determines that the component holding device 30 has an abnormality.
  • the motor control device 440 calculates the torque command value based on the position deviation between the actual position of the component holding device 30 and the command position of the component holding device 30, and obtains it based on the calculated torque command value.
  • the supplied current (current command) is supplied to the Z2 axis motor 71.
  • the motor information acquisition unit 470 acquires a torque command value used by the motor control device 440 for position control of the Z2 axis motor 71 as motor information, and the determination unit 180 loads the motor information obtained based on the torque command value. And the abnormality determination of the component holding device 30 is performed.
  • the component mounting machine 1 uses data relating to the torque command value used for feedback control of the Z2-axis motor 71 for abnormality determination of the component holding device 30, it is not necessary to additionally acquire data used for abnormality determination.
  • the control load on the control device 100 can be reduced.
  • the load measuring device 200 is not limited to that of the component mounting machine 1. It may be provided in the plane.
  • the motor information acquisition unit 470 acquires motor information obtained based on the torque command value for the Z2 axis motor 71
  • the Z2 axis motor is the same as the first embodiment.
  • the actual torque (actual current) generated by 71 may be acquired as motor information.

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Abstract

部品供給装置により供給された電子部品を保持し、保持した電子部品を基板に装着する部品保持装置と、部品保持装置を駆動するモータと、モータを制御するモータ制御装置と、部品保持装置が電子部品を基板に装着する動作と同様の動作を基板に代えて荷重測定装置に対して行う際に、部品保持装置から押し付けられることにより部品保持装置から加えられる荷重を測定する荷重測定装置と、モータ制御装置によるモータの駆動に関するモータ情報であって、部品保持装置が電子部品を基板に装着する動作と同様の動作を基板に代えて荷重測定装置に対して行う際に、モータが部品保持装置を荷重測定装置に対して押し付ける方向へ駆動する力に対応するモータ情報を取得するモータ情報取得部と、荷重測定装置が測定した荷重とモータ情報取得部が取得したモータ情報とを比較することにより、部品保持装置の異常を判定する判定部と、を備える、電子部品装着機。

Description

電子部品装着機
　本発明は、電子部品装着機に関する。
　特許文献１には、装着ヘッドに搭載された吸着ノズルをロードセルに当接させた際にロードセルが受ける荷重を測定し、測定される荷重が指定された目標荷重となるように、吸着ノズルの押し込み量を調整する荷重制御を行う技術が開示されている。また、特許文献２には、基板への電子部品の装着工程で生じる情報を収集し、収集した情報に基づいて装着工程で生じた問題の解析を行う技術が開示されている。
特開２００６－３１３８３８号公報 特開２００６－１６５１２７号公報
　特許文献１に記載の技術において、吸着ノズルに保持された電子部品から基板に加わる荷重が目標荷重となるようなモータの制御を行ったとしても、装着ヘッドなどに不具合が発生している場合には、モータが目標荷重に相当するトルクを発生しているにも関わらず、吸着ノズルから基板に加わる荷重が目標荷重に達していない場合がある。さらには、モータが目標荷重に相当するトルクを発生しているにも関わらず、吸着ノズルから基板に加わる荷重が目標荷重よりも大きな荷重となる場合もある。これらの場合、電子部品の装着不良や、電子部品及び基板の破損が発生するおそれがある。そこで、装着ヘッドなどの部品保持装置の異常を発見することが求められる。
　本明細書は、部品保持装置の異常の発生を発見できる電子部品装着機を提供することを目的とする。
　本明細書は、部品供給装置により供給された電子部品を保持し、保持した前記電子部品を基板に装着する部品保持装置と、前記部品保持装置を駆動するモータと、前記モータを制御するモータ制御装置と、前記部品保持装置が前記電子部品を前記基板に装着する動作と同様の動作を前記基板に代えて荷重測定装置に対して行う際に、前記部品保持装置から押し付けられることにより前記部品保持装置から加えられる荷重を測定する前記荷重測定装置と、前記モータ制御装置による前記モータの駆動に関するモータ情報であって、前記部品保持装置が前記電子部品を前記基板に装着する動作と同様の動作を前記基板に代えて前記荷重測定装置に対して行う際に、前記モータが前記部品保持装置を前記荷重測定装置に対して押し付ける方向へ駆動する力に対応する前記モータ情報を取得するモータ情報取得部と、前記荷重測定装置が測定した前記荷重と前記モータ情報取得部が取得した前記モータ情報とを比較することにより、前記部品保持装置の異常を判定する判定部と、を備える、電子部品装着機を開示する。
　本開示によれば、判定部は、荷重測定装置が測定した荷重とモータ情報取得部が取得したモータ情報とを比較することにより、部品保持装置の異常を判定する。ここで、荷重測定装置が測定した荷重は、部品保持装置が基板に対して実際に付与する荷重に相当する。一方、モータ制御装置によるモータの駆動に関するモータ情報は、モータが部品保持装置を荷重測定装置に対して押し付ける方向へ駆動する力に対応する。つまり、モータ情報は、部品保持装置が基板に対して実際に付与する荷重ではなく、当該荷重の推定値に相当する。
　仮に、部品保持装置が正常であれば、荷重測定装置が測定した荷重とモータ情報とは、一致する、若しくは、相関を有する。一方、部品保持装置が異常であれば、荷重測定装置が測定した荷重とモータ情報とは、一致しない、若しくは、相関を有しない。そこで、判定部は、荷重測定装置が測定した荷重とモータ情報とを比較することにより、部品保持装置の異常を発見できる。
本明細書の第一実施形態における電子部品装着機の斜視図である。 装着ヘッドの構成を示す図である。 制御装置のブロック図である。 モータ制御装置のブロック図である。 荷重測定装置に測定された荷重の推移と、Ｚ２軸モータが発生した実トルクの推移との対比を示すグラフである。 第二実施形態におけるモータ制御装置のブロック図である。 荷重測定装置に測定された荷重の推移と、Ｚ２軸モータへのトルク指令値の推移との対比を示すグラフである。
　１．第一実施形態
　１－１：電子部品装着機１の構成
　電子部品装着機１は、回路基板９０に電子部品を装着して基板製品を生産する生産装置である。以下では、「電子部品装着機」を「部品装着機」と、電子部品を単に「部品」と称する。
　図１に示すように、部品装着機１は、基板搬送装置１０と、部品供給装置２０と、部品保持装置３０と、部品カメラ４１と、基板カメラ４２と、制御装置１００（図３参照）とを主に備える。以下の説明において、部品装着機１の水平幅方向（図１における左上から右下に向かう方向）をＸ軸方向、部品装着機１の水平長手方向（図１における左下から右上に向かう方向）をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に垂直な鉛直方向（図１における上下方向）をＺ軸方向とする。
　基板搬送装置１０は、ベルトコンベアなどにより構成され、部品を装着する対象となる基板Ｋを搬送方向（Ｘ軸方向）へと順次搬送する。基板搬送装置１０は、基台２に対し、Ｙ軸方向に並設された２台の搬送機構１１により構成される。搬送機構１１は、部品装着機１の機内に基板Ｋを搬入するとともに、機内の所定位置に基板Ｋを位置決めしてクランプ状態とする。そして、基板搬送装置１０は、部品装着機１による部品の装着が終了した後に、クランプ状態を解除して基板Ｋを部品装着機１の機外に搬出する。
　部品供給装置２０は、基板Ｋに装着する部品を供給する。部品供給装置２０は、Ｘ軸方向に配列された複数のスロットを備える。さらに、部品供給装置２０は、複数のスロットの各々に交換可能にセットされる複数のフィーダ２１を備える。フィーダ２１は、リール２２に巻回されたキャリアテープを送り移動させ、キャリアテープに収納された部品を、フィーダ２１の先端側（図１右上側）に設けられた供給位置に供給する。
　部品保持装置３０は、供給位置に供給された部品を採取し、採取した部品を、位置決めされた基板Ｋに装着する。部品保持装置３０は、ヘッド駆動装置３１と、移動台３２と、装着ヘッド３３とを主に備える。ヘッド駆動装置３１は、直動機構により移動台３２をＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動可能に構成される。装着ヘッド３３は、移動台３２に対して着脱可能に設けられ、供給位置に供給された部品を保持可能に構成される。なお、装着ヘッド３３の詳細な構成については、後述する。
　部品カメラ４１及び基板カメラ４２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を有するデジタル式の撮像装置である。部品カメラ４１及び基板カメラ４２は、通信可能に接続された制御装置１００による制御信号に基づいてカメラ視野に収まる範囲の撮像を行い、当該撮像により取得した画像データを制御装置１００へ送信する。部品カメラ４１は、光軸がＺ軸方向となるように部品装着機１の基台に固定され、装着ヘッド３３に保持された部品を下方から撮像する。基板カメラ４２は、光軸がＺ軸方向となるように移動台３２に固定され、基板Ｋを上方から撮像する。
　制御装置１００は、主に、ＣＰＵや各種メモリ、制御回路により構成される。制御装置１００は、部品装着機１を動作させるための制御プログラム、部品カメラ４１及び基板カメラ４２の撮像により取得した画像データに基づき、基板Ｋに対する部品の装着処理を行うための制御を行う。
　１－２：装着ヘッド３３の構成
　次に、装着ヘッド３３の詳細な構成について説明する。図２に示すように、装着ヘッド３３は、ヘッド本体５１と、インデックス軸５２と、ロータリヘッド５３と、複数のノズル軸５４と、複数の吸着ノズル５５と、を主に備える。
　ヘッド本体５１は、移動台３２に対し、着脱可能に取り付けられる。インデックス軸５２は、ヘッド本体５１に対し、回転可能に、且つ、昇降可能に支持される。ロータリヘッド５３は、インデックス軸５２の下端に固定される。複数のノズル軸５４は、インデックス軸５２の軸線（Ｒ軸線）と同心の円周上において周方向等間隔に配置される。複数のノズル軸５４は、ロータリヘッド５３に対し、Ｚ軸方向に摺動可能に、且つ、ノズル軸５４の軸線（θ軸）回りに回転可能に支持される。また、ノズル軸５４には、図略のスプリングが設けられ、ノズル軸５４は、スプリングの弾性力によってロータリヘッド５３に対して上方へ付勢される。これにより、ノズル軸５４は、外力を付与されていない状態において、上昇端に位置する。複数の吸着ノズル５５は、複数のノズル軸５４の各々の下端部分に着脱可能に取り付けられる部品保持部である。
　装着ヘッド３３は、Ｒ軸モータ５６と、Ｚ１軸モータ５７と、第一ボールねじ機構５８と、昇降部材５９と、を更に備える。Ｒ軸モータ５６の下端部には、Ｒ軸ギヤ５６ａが設けられ、Ｒ軸ギヤ５６ａは、インデックス軸５２の上端部に設けられたインデックスギヤ５２ａに噛合する。インデックス軸５２は、Ｒ軸モータ５６に駆動されて回転し、所定の角度ごとに回転角度を割り出される。また、ロータリヘッド５３は、インデックス軸５２がＲ軸モータ５６に駆動されることにより回転し、吸着ノズル５５は、Ｒ軸回りの所定の角度位置に順次割り出される。
　Ｚ１軸モータ５７は、ヘッド本体５１に固定され、第一ボールねじ機構５８は、Ｚ１軸モータ５７に駆動される。昇降部材５９は、第一ボールねじ機構５８に駆動されることで、Ｚ軸方向へ昇降する。また、昇降部材５９は、インデックス軸５２に形成されたフランジ部５２ｂに係合する係合部５９ａを備え、インデックス軸５２は、昇降部材５９の昇降に伴い、Ｚ軸方向へ昇降する。そして、ロータリヘッド５３及び吸着ノズル５５は、インデックス軸５２の昇降に伴って昇降する。
　装着ヘッド３３は、θ軸モータ６１と、駆動ギヤ６２と、従動ギヤ６３と、回転体６４と、θ軸ギヤ６５と、複数のノズルギヤ６６と、を更に備える。θ軸モータ６１は、ヘッド本体５１に固定され、駆動ギヤ６２は、θ軸モータ６１の出力軸に設けられる。従動ギヤ６３は、回転体６４の上端部分に設けられ、駆動ギヤ６２に噛合する。また、θ軸ギヤ６５は、回転体６４の下端部分に設けられ、回転体６４と一体的に回転する。また、θ軸ギヤ６５は、複数のノズル軸５４の各々の上端部分に設けられたノズルギヤ６６に噛合する。このような構成を有することにより、複数のノズル軸５４及び複数の吸着ノズル５５は、θ軸モータ６１を駆動させることにより、θ軸回りに一体的に回転し、回転角度や回転速度を制御される。
　これに加え、装着ヘッド３３は、Ｚ２軸モータ７１と、第二ボールねじ機構７２と、ガイドバー７３と、ノズル作動部材７４と、ノズルレバー７５と、を更に備える。Ｚ２軸モータ７１は、ヘッド本体５１に固定され、第二ボールねじ機構７２は、Ｚ２軸モータ７１に駆動される。ガイドバー７３は、Ｚ軸方向へ延びる棒状の部材であり、ガイドバー７３の両端がヘッド本体５１に固定される。ノズル作動部材７４は、ガイドバー７３に摺動可能に設けられ、ガイドバー７３に案内されつつ、第二ボールねじ機構７２に駆動されることにより、Ｚ軸方向へ昇降する。
　ノズルレバー７５は、複数のノズル軸５４のうち割り出された一のノズル軸５４の上端部に当接する部位であり、ノズル作動部材７４に一体形成される。ノズルレバー７５がノズル作動部材７４のＺ軸方向下方への移動に伴って下降すると、一のノズル軸５４は、Ｚ軸方向下方へ押圧され、図略のスプリングの付勢力に反して下降する。一方、ノズルレバー７５がノズル作動部材７４のＺ軸方向上方への移動に伴って上昇すると、ノズル軸５４は、スプリングに付勢されて上昇する。このような構成を有することにより、複数のノズル軸５４及び複数の吸着ノズル５５は、Ｚ２軸モータ７１を駆動させることにより、Ｚ軸方向へ昇降し、Ｚ軸方向における位置や移動速度を制御される。
　１－３：制御装置１００について
　次に、図３を参照して、制御装置１００について説明する。図３に示すように、制御装置１００は、記憶装置１１０と、装着制御部１２０と、画像処理部１３０と、モータ制御装置１４０と、撮像制御装置１５０と、入出力インターフェース１６０と、を備える。そして、記憶装置１１０、装着制御部１２０及び画像処理部１３０は、入出力インターフェース１６０を介してモータ制御装置１４０及び撮像制御装置１５０に接続され、入出力インターフェース１６０は、データ形式の変換や信号強度を調整する。
　記憶装置１１０は、ハードディスク装置等の光学ドライブ装置やフラッシュメモリ等により構成される。この記憶装置１１０には、制御プログラム、制御情報、画像データ等が記憶される。
　装着制御部１２０は、モータ制御装置１４０を介して装着ヘッド３３の位置や装着ヘッド３３に支持された吸着ノズル５５の位置及び回転角度を制御する。具体的に、装着制御部１２０は、部品装着機１に設けられた各種センサから出力される情報や各種認識処理の結果等を入力する。そして、装着制御部１２０は、記憶装置１１０に記憶された制御プログラムや制御情報、各種センサによる情報、画像処理や認識処理の結果に基づき、モータ制御装置１４０に制御信号を送信する。画像処理部１３０は、部品カメラ４１及び基板カメラ４２の撮像による画像データを取得し、用途に応じた画像処理を実行する。
　モータ制御装置１４０は、装着制御部１２０から受信した制御信号に基づき、部品保持装置３０に設けられた各種モータの駆動をフィードバック制御する。撮像制御装置１５０は、制御装置１００のＣＰＵ等から受信した制御信号に基づき、部品カメラ４１及び基板カメラ４２による撮像を制御する。また、撮像制御装置１５０は、部品カメラ４１及び基板カメラ４２の撮像による画像データを取得し、取得した画像データを記憶装置１１０に記憶する。
　１－４：モータ制御装置１４０の詳細
　続いて、モータ制御装置１４０について説明する。モータ制御装置１４０は、ヘッド駆動装置３１に設けられた各種モータを制御し、移動台３２を水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）へ移動させることにより、装着ヘッド３３を基板Ｋの上方へ移動させる。その後、モータ制御装置１４０は、Ｚ１軸モータ５７及びＺ２軸モータ７１を駆動し、吸着ノズル５５をＺ軸方向に沿って下降させ、部品を基板Ｋに装着する。
　部品を基板Ｋに装着する際、基板Ｋは、部品との接触により衝撃を受ける。その一方、部品を基板Ｋに確実に装着するためには、吸着ノズル５５によって部品を基板Ｋに押し付けることが望ましい。そこで、モータ制御装置１４０は、Ｚ２軸モータ７１の駆動制御を行うことにより、吸着ノズル５５が基板Ｋに部品を押し付ける力を調整し、基板Ｋに過度の荷重が加わることを防止する。なお、以下において、モータ制御装置１４０が行うＺ２軸モータ７１の制御について説明する。
　図４及び図５に示すように、モータ制御装置１４０は、プロファイル生成部１４１と、電流検出器１４２と、電流制御部１４３とを主に備える。プロファイル生成部１４１は、装着制御部１２０からの移動指令に基づき、Ｚ２軸モータ７１に対するトルク指令を作成し、装着ヘッド３３による部品の装着動作に応じたトルク指令値を電流制御部１４３に送信する。
　電流検出器１４２は、Ｚ２軸モータ７１が発生したモータ電流（実電流）を検出し、その検出値を電流制御部１４３にフィードバックする。電流制御部１４３は、プロファイル生成部１４１からのトルク指令値と、電流検出器１４２からフィードバックされた実電流の検出値に基づいて得られる実トルクとの偏差から、Ｚ２軸モータ７１を駆動させる電力変換器（図示せず）の駆動信号を生成する。この電力変換機は、例えばインバータであって、演算結果に基づくモータ電流をＺ２軸モータ７１に供給し、Ｚ２軸モータ７１を駆動する。また、プロファイル生成部１４１は、電流検出器１４２から実電流の検出値を取得し、取得した検出値から得られる実トルクの推移に基づき、トルク指令値の調整を行う。
　このように、モータ制御装置１４０は、部品保持装置３０が部品を基板Ｋに装着する際に、Ｚ２軸モータ７１が発生する実トルクと、プロファイル生成部１４１から送信されるＺ２軸モータ７１のトルク指令値とに基づいてＺ２軸モータ７１の制御を行う。
　なおこの場合、本実施形態において、プロファイル生成部１４１は、トルク指令値に対応する電流指令値を電流制御部１４３に送信し、電流制御部１４３は、プロファイル生成部１４１から送信された電流指令値と、電流検出器１４２からフィードバックされた実電流との偏差から、電力変換器の駆動信号を生成してもよい。
　１－５：荷重測定装置２００による部品保持装置３０の異常判定
　ここで、作業者は、部品装着機１のメンテナンスを定期的に行い、部品保持装置３０に異常があるか否かの検査を行うことが望ましい。例えば、ノズル軸５４の変形や、ノズル軸５４への粉塵の付着等が生じると、ノズル軸５４の昇降動作に伴って発生する摺動抵抗が大きくなる。この場合、フィードバック制御によってＺ２軸モータ７１からノズル軸５４に対して適正な荷重を加えたとしても、ノズル軸５４が円滑に摺動されず、吸着ノズル５５が基板Ｋに対して部品を押し付ける力が小さくなる。その結果、装着しようとした部品が基板Ｋに十分に接合されず、部品が基板Ｋから外れるといった不具合が発生するおそれがある。
　この点に関し、部品装着機１は、部品保持装置３０の異常判定に用いる荷重測定装置２００を更に備える。そして、制御装置１００は、Ｚ２軸モータ７１の駆動に関するモータ情報を取得するモータ情報取得部１７０と、荷重測定装置２００が測定した荷重とモータ情報取得部１７０が取得したモータ情報とを比較することにより部品保持装置３０の異常を判定する判定部１８０と、を備える。なお、モータ情報とは、部品を基板Ｋに装着する際に、Ｚ２軸モータ７１が吸着ノズル５５によって部品を基板Ｋに押し付ける方向へ駆動する力に対応する情報である。つまり、モータ情報は、部品保持装置３０が基板Ｋに対して実際に付与する荷重ではなく、当該荷重の推定値に相当する。
　部品装着機１は、部品保持装置３０が部品を基板Ｋに装着する動作と同様の動作を基板Ｋに代えて荷重測定装置２００に対して行う。そして、判定部１８０は、荷重測定装置２００により測定された荷重と、このときにＺ２軸モータ７１が発生した実トルクとを比較し、その比較結果に基づいて部品保持装置３０の異常発生の有無を判定する。なお、荷重測定装置２００が測定した荷重は、部品保持装置３０が基板Ｋに対して実際に付与する荷重に相当する。
　図４に示すように、荷重測定装置２００は、荷重センサ２１０と、荷重メモリ２２０とを備える。荷重センサ２１０は、部品保持装置３０から押し付けられることにより部品保持装置３０から加えられる荷重を測定し、荷重メモリ２２０は、荷重センサ２１０により測定された荷重の推移を記憶する。
　なお、部品保持装置３０の異常判定を行う際、作業者は、基板搬送装置１０の搬送機構１１により荷重測定装置２００を搬送し、荷重測定装置２００を位置決めする。その後、部品装着機１は、部品保持装置３０（図１参照）によって部品を基板Ｋに装着する動作と同様の動作を基板Ｋに代えて荷重測定装置２００に対して行い、部品装着機１が、部品を基板Ｋに装着する際と同様の動作を、荷重測定装置２００に対して行う。
　即ち、部品装着時において、部品保持装置３０は、装着ヘッド３３（図２参照）を荷重測定装置２００の上方に移動させた状態でＺ１軸モータ５７及びＺ２軸モータ７１を駆動し、吸着ノズル５５を下降させる。そして、部品が基板Ｋに接触したところで、部品保持装置３０は、Ｚ２軸モータ７１のトルク指令値を高くし、しばらくの間、部品を基板Ｋに押し付けた後、吸着ノズル５５を上昇させる。部品装着機１は、こうした一連の装着動作を荷重測定装置２００に対して行うことにより、Ｚ２軸モータ７１のトルク指令に応じた荷重が荷重測定装置２００に加わっているか否かの検査を行う。部品保持装置３０は、上記した一連の装着動作を、１のノズル軸５４及び吸着ノズル５５につき複数回ずつ、装着ヘッド３３に設けられた全てのノズル軸５４及び吸着ノズル５５に対して行う。そして、荷重測定装置２００は、荷重センサ２１０により測定した荷重の推移データを荷重メモリ２２０に記憶する。
　一方、モータ情報取得部１７０は、部品保持装置３０が部品を基板Ｋに装着する動作と同様の動作を基板Ｋに代えて荷重測定装置２００に対して行う際に、モータ情報として取得する。本実施形態におけるモータ情報は、部品保持装置３０が荷重測定装置２００に対して一連の装着動作を行う際に、Ｚ２軸モータ７１が発生した実トルクの推移に関する情報である。具体的に、モータ情報取得部１７０は、電流検出器１４２により検出されたＺ２軸モータ７１の実電流の推移データを実トルクの推移データに換算し、換算した実トルクの推移データを記憶装置１１０に記憶する。
　判定部１８０は、荷重メモリ２２０に記憶された荷重の推移データと、記憶装置１１０に記憶された実トルクの推移データとを取得し、両者を比較する。そして、荷重センサ２１０により測定された荷重が、実トルクに基づいて算出される閾値を下回る場合に、判定部１８０は、部品保持装置３０に異常があると判定する。
　なお、図５には、トルク指令値の推移と荷重測定装置２００により測定された荷重の推移との比較を示すグラフが示されている。図５に示すように、Ｚ２軸モータ７１は、実トルクとトルク指令値とに基づいてフィードバック制御されるため、実トルクの推移は、トルク指令値の推移と概ね一致する。また、実トルクは、吸着ノズル５５が荷重測定装置２００に接触した際に一時的に大きくなり、トルク指令値との差が大きくなるものの、モータ制御装置１４０は、フィードバック制御を行うことにより、トルク指令値に近似するように実トルクを制御する。
　モータ制御装置１４０は、ヘッド駆動装置３１に設けられた各種モータを制御し、装着ヘッド３３を荷重測定装置２００の上方に移動した後、Ｚ１軸モータ５７及びＺ２軸モータ７１を制御し、吸着ノズル５５を下降させる。このとき、プロファイル生成部１４１が電流制御部１４３に与えるＺ２軸モータ７１のトルク指令値は、吸着ノズル５５が荷重測定装置２００に接触するまでの間、一定である。なお、このときにＺ２軸モータ７１に発生する実トルクは、主に、ノズル軸５４に設けられたスプリング（図示せず）が圧縮することにより吸着ノズル５５に作用する力の反力である。
　その後、吸着ノズル５５が荷重センサ２１０に接触すると、実トルクは、荷重測定装置２００から吸着ノズル５５に作用する反力により急激に増大する。プロファイル生成部１４１は、実トルクが所定の閾値を越えて上昇したときに、部品が基板Ｋに接触したと判断し、電流制御部１４３に送信するトルク指令値を目標トルクＴまで増加させる。そして、プロファイル生成部１４１は、トルク指令値が目標トルクＴに到達したところで、しばらくの間、トルク指令値を目標トルクＴのまま維持する。
　この目標トルクＴは、部品装着時において、吸着ノズル５５が基板Ｋに部品を押し付ける際に部品保持装置３０から加える実トルクの目標値であり、部品保持装置３０は、トルク指令値が目標トルクＴに設定されている間、部品を基板Ｋに押し付けたままの状態を維持する。そして、プロファイル生成部１４１は、実トルクが目標トルクＴに到達した状態のまま、一定時間が経過したところで、部品の保持状態を解除し、吸着ノズル５５を上昇させる。具体的に、装着ヘッド３３は、負圧供給装置（図示せず）から吸着ノズル５５への負圧エアの供給を解除し、吸着ノズル５５による部品の保持を解除すると共に、Ｚ１軸モータ５７及びＺ２軸モータ７１の駆動により、吸着ノズル５５を上昇させる。
　部品保持装置３０が正常であり、ノズル軸５４の昇降動作に伴って発生する摺動抵抗が小さければ、荷重測定装置２００により測定される荷重の推移は、モータ情報、即ち、実トルクの推移に一致する、若しくは、相関を有する。一方、部品保持装置３０が異常であれば、荷重測定装置により測定された荷重とモータ情報とは、一致しない、若しくは、相関を有しない。
　例えば、図５において二点鎖線で示す荷重Ｘのように、ノズル軸５４の摺動抵抗が高い場合、Ｚ２軸モータ７１からノズル軸５４に加えた荷重は、ノズル軸５４の摺動抵抗に伴うトルク損失により減少し、荷重測定装置２００により測定される荷重は、実トルクと比べて小さくなる。そこで、判定部１８０は、荷重測定装置が測定した荷重とモータ情報とを比較し、測定された荷重が、実トルクに基づいて算出された閾値を下回る場合に、部品保持装置３０に異常があると判定する。
　また、判定部１８０は、実トルクの推移と荷重の推移とに時間的なズレが発生している場合、例えば、実トルクが目標トルクＴに到達した時間と荷重が目標トルクＴに到達した時間とのタイムラグが大きい場合に、部品保持装置３０に異常があると判定する。なお、判定部１８０は、判定結果を操作盤（図示せず）等に表示する。
　ここで、異常判定を行うにあたり、一のノズル軸５４及び吸着ノズル５５を用いた検査において、部品保持装置３０に異常があると判定される一方、他のノズル軸５４及び吸着ノズル５５を用いた検査において、部品保持装置３０に異常がないと判定された場合がある。この場合、作業者は、異常判定があると判定された際に用いた一のノズル軸５４及び吸着ノズル５５に異常が発生している蓋然性が高いとの分析を行うことができる。一方、作業者は、異常判定されたノズル軸５４及び吸着ノズル５５が複数存在する場合に、ノズル軸５４及び吸着ノズル５５以外の部分、例えば、Ｚ２軸モータ７１に異常が発生している蓋然性が高いとの分析を行うことができる。
　以上説明したように、判定部１８０は、荷重測定装置２００が測定した荷重と、モータ情報取得部１７０が取得したモータ情報とを比較することにより、部品保持装置の異常を判定する。これにより、作業者は、装着ヘッド３３及び吸着ノズル５５を有し、それら装着ヘッド３３及び吸着ノズル５５をＺ２軸モータ７１により駆動する部品保持装置３０を備えた部品装着機１において、部品保持装置３０の異常を発見できる。
　また、モータ制御装置１４０は、プロファイル生成部１４１からのＺ２軸モータ７１のトルク指令値と、部品保持装置３０が部品を基板Ｋに装着する際にＺ２軸モータ７１が発生する実トルクとに基づいて、Ｚ２軸モータ７１の制御を行う。そして、モータ情報取得部１７０は、モータ制御装置１４０がＺ２軸モータ７１の制御に用いる実トルクをモータ情報として取得し、判定部１８０は、実トルクに基づいて得られるモータ情報を荷重と比較し、部品保持装置３０の異常判定を行う。即ち、部品装着機１は、Ｚ２軸モータ７１のフィードバック制御に用いる実トルクに関するデータを、部品保持装置３０の異常判定に用いるので、異常判定に用いるデータを追加的に取得する必要がない分、制御装置１００の制御負担を軽減できる。
　２．第二実施形態
　次に、第二実施形態について説明する。第一実施形態において、判定部１８０は、Ｚ軸モータが発生した実トルクに基づいて得られるモータ情報を荷重と比較し、部品保持装置３０の異常判定を行う。これに対し、第二実施形態は、部品保持装置３０の実位置と部品保持装置３０の指令位置との位置偏差に基づいて演算されたトルク指令値に基づいて得られるモータ情報を荷重と比較し、部品保持装置３０の異常判定を行う。なお、上記した第一実施形態と同一の部品には同一の符号を付し、その説明を省略する。
　２－１：モータ制御装置４４０について
　本実施形態において、モータ制御装置４４０は、部品保持装置３０による部品装着時において、部品保持装置３０の実位置と、部品保持装置３０の指令位置との位置偏差に基づいてトルク指令値を演算し、トルク指令値に基づいて得られた電流をＺ２軸モータ７１に供給する。
　図６に示すように、第二実施形態におけるモータ制御装置４４０は、プロファイル生成部４４１と、回転検出装置４４２と、位置制御部４４３と、速度制御部４４４と、電流制御部４４５と、微分器４４６と、電流検出器１４２と、を備える。
　プロファイル生成部４４１は、装着制御部１２０からの位置指令に基づき、Ｚ２軸モータ７１に対する位置指令を作成する。回転検出装置４４２は、Ｚ２軸モータ７１の回転位相情報を検出する。位置制御部４４３は、プロファイル生成部４４１からの指令位置（位置指令値）と、回転検出装置４４２からの回転位相情報から得られる実位置との位置偏差に基づき、速度指令を生成する。
　微分器４４６は、回転検出装置４４２から得られる実位置を微分することにより、Ｚ２軸モータ７１の速度情報を得る。速度制御部４４４は、位置制御部４４３からの速度指令値と、Ｚ２軸モータ７１の速度情報との偏差に基づき、トルク指令（電流指令）を生成する。電流制御部４４５は、速度制御部４４４からのトルク指令値と、電流検出器１４２からフィードバックされた実電流の検出値に基づいて得られる実トルクとの偏差から、Ｚ２軸モータ７１を駆動させる電力変換器（図示せず）の駆動信号を生成する。
　なお、Ｚ２軸モータ７１の速度情報は、例えば、回転位相情報の周波数から算出することができる。電流制御部４４５は、速度制御部４４４からのトルク指令値（電流指令値）と、電流検出器１４２により検出された実電流との偏差に基づき、電力変換器の駆動信号を生成する。
　２－２：荷重測定装置２００による部品保持装置３０の異常判定
　本実施形態において、モータ情報取得部４７０は、モータ制御装置１４０によるＺ２軸モータ７１に対するトルク指令値に基づいて得られるモータ情報を取得する。つまり、モータ情報取得部４７０は、速度制御部４４４が出力するトルク指令値に基づいて得られるモータ情報を取得する。そして、モータ情報取得部４７０は、モータ情報となるトルク指令値の推移データを記憶装置１１０に記憶する。
　判定部１８０は、荷重メモリ２２０に記憶された荷重の推移データと、記憶装置１１０に記憶されたトルク指令値の推移データとを取得し、両者を比較する。そして、荷重センサ２１０により測定された荷重が、トルク指令値に基づいて算出される閾値を上回る場合に、判定部１８０は、部品保持装置３０に異常があると判定する。
　なお、図７には、トルク指令値の推移と荷重測定装置２００により測定された荷重の推移との比較を示すグラフが示されている。図７に示すように、吸着ノズル５５が荷重測定装置２００に接触すると、吸着ノズル５５に振動が発生するため、実位置とプロファイル生成部４４１からの指令位置との位置偏差が一時的に大きくなる。
　この場合において、ノズル軸５４の昇降動作に伴って発生する摺動抵抗が大きい場合、摺動抵抗が小さい場合と比べて、ノズル軸５４及び吸着ノズル５５を下降させるために必要とされるトルクを大きくなる。従って、部品装着時において、ノズル軸５４の昇降動作に伴って発生する摺動抵抗が大きいと、部品と基板Ｋとが接触した際に基板Ｋに加わる衝撃が大きくなり、部品や基板Ｋに破損が生じやすくなる。
　よって、荷重測定装置２００による部品保持装置３０の異常判定において、吸着ノズル５５の接触時に荷重測定装置２００により測定される荷重が大きく、Ｚ２軸モータ７１のフィードバック制御に伴う荷重の振れ幅が、予め定められた閾値を超える場合に、判定部１８０は、部品保持装置３０に異常が発生していると判定する。また、判定部１８０は、荷重測定装置２００により測定される荷重が、目標トルクＴに収束するまでに要する時間が長い場合に、部品保持装置３０に異常があると判定する。
　このように、モータ制御装置４４０は、部品保持装置３０の実位置と、部品保持装置３０の指令位置との位置偏差に基づきトルク指令値を演算し、その演算されたトルク指令値に基づいて得られた電流（電流指令）をＺ２軸モータ７１に供給する。そして、モータ情報取得部４７０は、モータ制御装置４４０がＺ２軸モータ７１の位置制御に用いるトルク指令値をモータ情報として取得し、判定部１８０は、トルク指令値に基づいて得られるモータ情報を荷重と比較し、部品保持装置３０の異常判定を行う。即ち、部品装着機１は、Ｚ２軸モータ７１のフィードバック制御に用いるトルク指令値に関するデータを、部品保持装置３０の異常判定に用いるので、異常判定に用いるデータを追加的に取得する必要がない分、制御装置１００の制御負担を軽減できる。
　３．その他
　以上、上記実施形態に基づき本開示を説明したが、本開示は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。
　例えば、上記各実施形態では、部品装着機１が、荷重測定装置２００を搬送機構１１により搬送し、位置決めをする場合を例に挙げて説明したが、荷重測定装置２００を、部品装着機１の機内に設けてもよい。
　また、第二実施形態において、モータ情報取得部４７０が、Ｚ２軸モータ７１に対するトルク指令値に基づいて得られるモータ情報を取得する場合について説明したが、第一実施形態と同様に、Ｚ２軸モータ７１が発生する実トルク（実電流）をモータ情報として取得してもよい。
　１：電子部品装着機（部品装着機）、　２０：部品供給装置、　３０：部品保持装置、　３３：装着ヘッド、　５５：吸着ノズル（部品保持部）、　７１：Ｚ２軸モータ（モータ）、　１４０，４４０：モータ制御装置、　１７０，４７０：モータ情報取得部、　１８０：判定部、　２００：荷重測定装置

Claims (5)

  1. 　部品供給装置により供給された電子部品を保持し、保持した前記電子部品を基板に装着する部品保持装置と、
    　前記部品保持装置を駆動するモータと、
    　前記モータを制御するモータ制御装置と、
    　前記部品保持装置が前記電子部品を前記基板に装着する動作と同様の動作を前記基板に代えて荷重測定装置に対して行う際に、前記部品保持装置から押し付けられることにより前記部品保持装置から加えられる荷重を測定する前記荷重測定装置と、
    　前記モータ制御装置による前記モータの駆動に関するモータ情報であって、前記部品保持装置が前記電子部品を前記基板に装着する動作と同様の動作を前記基板に代えて前記荷重測定装置に対して行う際に、前記モータが前記部品保持装置を前記荷重測定装置に対して押し付ける方向へ駆動する力に対応する前記モータ情報を取得するモータ情報取得部と、
    　前記荷重測定装置が測定した前記荷重と前記モータ情報取得部が取得した前記モータ情報とを比較することにより、前記部品保持装置の異常を判定する判定部と、
    　を備える、電子部品装着機。
  2. 　前記モータ情報取得部は、前記モータ制御装置によって前記モータが発生した実トルクに基づいて得られる前記モータ情報を取得し、
    　前記判定部は、前記荷重と前記実トルクに基づいて得られる前記モータ情報とを比較することにより、前記部品保持装置の異常を判定する、請求項１に記載の電子部品装着機。
  3. 　前記モータ制御装置は、前記部品保持装置が前記電子部品を前記基板に装着する際に、前記モータが発生する前記実トルクと前記モータのトルク指令値とに基づいて前記モータの制御を行う、請求項２に記載の電子部品装着機。
  4. 　前記モータ制御装置は、前記部品保持装置が前記電子部品を前記基板に装着する際に、前記部品保持装置の実位置と前記部品保持装置の指令位置との位置偏差に基づいてトルク指令値を演算し、前記トルク指令値に基づいて得られた電流を前記モータに供給し、
    　前記モータ情報取得部は、前記モータ制御装置による前記モータに対する前記トルク指令値に基づいて得られる前記モータ情報を取得し、
    　前記判定部は、前記荷重と前記トルク指令値に基づいて得られる前記モータ情報とを比較することにより、前記部品保持装置の異常を判定する、請求項１に記載の電子部品装着機。
  5. 　前記部品保持装置は、
    　前記電子部品に接触して前記電子部品を保持可能な部品保持部と、
    　前記部品保持部を昇降可能に支持する装着ヘッドと、
    　を備え、
    　前記モータは、前記装着ヘッドを駆動する、請求項１－４の何れか一項に記載の電子部品装着機。
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