专利名称：部件安装机及其自诊断方法
技术领域：
本发明涉及部件安装机及其自诊断方法，特别涉及利用具有吸附喷嘴的移动头单元来吸附IC等电子部件，使移动头单元移动到电路板上并将部件安装在电路板上的部件安装机及其自诊断方法。
背景技术：
专利文献1特开平6-276000号公报(第 ～ 段、图6～图9)。
以往，通过例如上述专利文献1等已经知道了在上述部件安装机、所谓的芯片安装器中，对故障位置进行自诊断的结构。在专利文献1中，记载有诊断驱动控制系统是否良好的方法，该驱动控制系统对使芯片安装器的工作台在X、Y方向上移动的DC伺服电动机6进行驱动。由此，首先从PC(个人计算机)1向DC伺服电动机驱动处理部4输出指示移动量(M1)的脉冲。根据该指令，从驱动处理部4向DC伺服放大器5和DC伺服电动机诊断处理部12输出脉冲序列。然后，在处理部12中对该脉冲数进行计数，同时利用放大器5使DC伺服电动机6旋转，利用编码器7将伴随上述旋转的脉冲反馈到放大器5和处理部12，在处理部12中对其脉冲数(M2)进行计数。然后，在PC1中，将处理部12所计数的脉冲数(M1)、(M2)与PC1最初输出的脉冲数相比校，根据其结果诊断DC伺服电动机驱动处理部4、DC伺服放大器5及编码器7是否良好。
这样的诊断方法也适用于将吸附部件的吸附喷嘴沿X轴、Y轴、Z轴各个方向移动并将部件安装到电路板上的部件安装机，能够诊断进行各轴方向的移动的驱动部的电路结构是否良好。
但是，在这些各个驱动部中，有时由于例如制造时的安装不良、因长时间使用传输电动机的驱动力的传送带而导致其拉紧不良、螺钉松动、或者电动机本身的故障等机械的原因，使动作的调整变差，而对部件的装载精度产生不好的影响。
对此，以往的部件安装机即使如专利文献1那样对驱动部的电路结构是否良好进行诊断，也不判断包括由于上述的机械原因而使动作的调整变差的情况的驱动部的异常。因此，存在以下问题不能诊断安装不良、长时间使用传送带而导致的拉紧不良、螺钉松动、或者电动机本身的故障；由于装载精度不良、异常的反馈控制而导致电动机失控。
发明内容
本发明的课题是提供在利用电动机等驱动部使吸附部件的移动头单元等移动部进行移动并将部件安装到电路板上的部件安装机中，能够正确判定由于驱动部的机械原因产生的异常的结构及自诊断方法。
为了解决上述课题，本发明涉及吸附部件并将其装载到电路板上的部件安装机。而且，该部件安装机具有驱动部，其为了吸附和装载部件而使移动部进行移动；控制器，其根据控制偏差控制驱动部；存储单元，其将驱动部正常时使移动部沿规定的移动行程进行了移动时在规定的移动区域中产生的控制偏差，作为控制偏差的既定值进行存储；判定单元，其将使移动部沿上述移动行程进行了移动时在上述移动区域中产生的控制偏差与上述存储的既定值进行比较，根据其比较结果判定驱动部的异常。
并且，本发明是一种部件安装机的自诊断方法，该部件安装机具有驱动部，其为了吸附和装载部件而使移动部进行移动；控制器，其根据控制偏差控制驱动部，该方法中，预先把驱动部正常时使移动部沿规定的移动行程进行了移动时在规定的移动区域中产生的控制偏差，作为控制偏差的既定值来进行存储；然后，将使移动部沿上述移动行程进行了移动时，在上述移动区域中产生的控制偏差与上述存储的既定值进行比较，根据该比较结果判定驱动部的异常。
图1是表示本发明的实施方式的部件安装机的控制系统的结构的方框图。
图2是表示该部件安装机的X轴驱动部的控制系统的结构的方框图。
图3是表示该X轴驱动部正常时的速度控制的指令速度和实际速度的曲线及速度偏差的曲线图。
图4是表示该X轴驱动部安装不良时的速度控制的指令速度和实际速度的曲线及速度偏差的曲线图。
图5是表示该X轴驱动部正常时的位置控制的指令位置和实际位置的曲线及位置偏差的曲线图。
图6是表示该X轴驱动部安装不良时的位置控制的指令位置和实际位置的曲线及位置偏差的曲线图。
图7是表示该X轴驱动部正常时的控制的电动机驱动电压、及指令速度和实际速度的曲线的曲线图。
图8是表示该X轴驱动部安装不良时的控制的电动机驱动电压、及指令速度和实际速度的曲线的曲线图。
图9是本发明中的用于获取数据的流程图。
图10是本发明的自诊断法的流程图。
符号说明1控制器；2X轴伺服电动机；3Y轴伺服电动机；4Z轴伺服电动机；5R轴伺服电动机；6～9编码器10移动头单元11编码器；13吸附喷嘴 14部件；15基板21存储装置26位置控制器；27速度控制器。
具体实施例方式
以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式。
图1中，把将电子部件安装到电路板上的部件安装机的控制系统的结构作为方框图进行图示。在部件安装机中，设有X轴伺服电动机2和Y轴伺服电动机3，在这些电动机上附设有用于检测各自的旋转速度和旋转位置的译码器6、7。在通过由CPU、RAM、ROM等构成的控制器1的指示，来驱动X轴伺服电动机2时，移动头单元10沿X轴方向移动，而在驱动Y轴伺服电动机3时，移动头单元10沿Y轴方向移动。
并且，在移动头单元10上设有喷嘴保持部件12、及保持在其中心轴上的吸附喷嘴13。喷嘴保持部件12和吸附喷嘴13可通过R轴伺服电动机5，相对于移动头单元10的框架，绕中心轴(R轴)旋转，同时通过Z轴伺服电动机4，吸附喷嘴13可相对于喷嘴保持部件12进行升降(Z轴方向的移动)。在伺服电动机4、5上也附设有与编码器6、7同样的编码器8、9。
包含X轴伺服电动机2和Y轴伺服电动机3以及传送带等动力传送机构的驱动部，使移动头单元10以及装载在该移动头单元10上的吸附喷嘴13等移动部沿X轴及Y轴方向移动。并且，包含Z轴伺服电动机4及其动力传送机构的驱动部，使吸附喷嘴13等移动部沿Z轴方向移动。而且，由R轴伺服电动机5及其动力传送机构构成的驱动部，使吸附喷嘴13以R轴为中心旋转。通过检测各移动部的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、R轴方向的位置的各轴的编码器，检测被各电动机2、3、4、5移动的移动部的位置。在图1中，为简便起见，只图示出一个编码器11。
控制器1驱动X轴及Y轴伺服电动机2、3，将移动头单元10移动到未图示的部件供给部。然后，利用Z轴伺服电动机4使吸附喷嘴13下降并拾取电子部件14。然后，移动头单元10移动到由未图示的传送机输送来的电路板(以下简称为基板)15上，将电子部件14装载在基板15上。
在这种情况下，基板识别照相机25对形成于基板上的基板标记进行拍摄，通过其图像处理来识别标记位置，在安装电子部件时，校正基板15的位置偏移。
另一方面，在未图示的运送机和部件供给部之间，配设有部件识别用的部件识别照相机16。通过它对所吸附的电子部件14进行拍摄，利用由A/D转换器18、CUP19、存储器20等构成的图像识别装置17，对其图像进行处理，识别电子部件14的位置(吸附状态)。利用其识别结果，校正位置误差并将电子部件装载在基板15上。
并且，在部件安装机中，设有用于输入基板数据和部件数据的键盘24、鼠标23等输入装置，生成的基板数据和部件数据可以存储到由硬盘、快闪存储器等构成的存储设备21中。并且，在部件安装机中设有监视器22，在其画面中，能够显示利用部件数据、计算数据和由部件识别照相机16、基板识别照相机25拍摄的图像等。
图2表示利用X轴伺服电动机2的驱动，沿X轴方向驱动移动头单元10的X轴方向驱动部的控制系统的结构。作为功能结构，控制器1具有进行位置控制的控制器26、进行速度控制的速度控制器27。在沿X轴方向驱动移动头单元10时，对于位置控制器26，在输入移动头单元10的X轴方向的指令位置(目标位置)的同时，从编码器11反馈移动头单元10的X轴方向的实际位置。位置控制器26根据X轴方向的指令位置和实际位置的偏差ΔP，向速度控制器27输出X轴方向的指令速度(目标速度)。
将与移动头单元10沿X轴方向移动的实际速度相对应的值，从编码器6反馈给速度控制器27。速度控制器27根据所输入的指令速度和实际速度的偏差ΔV，向X轴伺服电动机2输出该电动机的驱动电压(指令电压)DAC。由此，驱动X轴伺服电动机2，使移动头单元10沿X轴方向移动。
各伺服电动机3、4、5等的Y轴、Z轴、R轴方向的驱动部中也设有与此相同的控制系统，同样根据位置偏差ΔP和速度偏差ΔV进行反馈控制。
在以上的结构中，对X轴、Y轴、Z轴、R轴的各驱动部，进行判定驱动部异常的自诊断。下面对X轴驱动部的自诊断进行说明，但该说明对于其他的驱动部也同样适用。
在X轴伺服电动机2本身正常并安装在正确的位置上、传送带等动力传送系统正常、驱动部正常时，通过X轴伺服电动机2的驱动，使移动头单元10在X轴方向沿规定的移动行程进行了移动时，如图3所示，速度控制的速度偏差ΔV很小。并且，如图5所示，位置控制的位置偏差ΔP也很小。并且，X轴伺服电动机2的驱动电压DAC的曲线，如图7所示，作为整体比驱动电压DAC的最大值(上限值)要低得多。
与此相对，例如在制造部件安装机时驱动部安装不良的情况下，或发生传送带等松弛、动力传输不良时，如图4所示，速度偏差ΔV变大。并且，如图6所示，位置偏差ΔP也变大。并且，如图8所示，驱动电压DAC的曲线，在一部分移动区域中接近最大值。
在本实施方式中，利用以上事实，通过比较控制器的控制偏差、即速度偏差ΔV、位置偏差ΔP、及控制器的输出即驱动电压DAC的大小进行自诊断。作为进行自诊断的前处理，驱动部在全部正常时，或利用正常的部件安装机，通过X轴伺服电动机2的驱动使移动头单元10在X轴方向沿规定的移动行程进行移动。
此时，对于整个移动区域，每隔规定的时间间隔Δt(例如数毫秒)，将对在图2的控制系统中产生的控制偏差、即X轴方向的速度偏差ΔV、位置偏差ΔP进行采样所得的数据，分别作为速度偏差ΔV和位置偏差ΔP的既定值数据，事先存储到控制器1的ROM和非易失性RAM或者存储装置21等中。
另外，利用图9的流程，对该数据的获取进行说明。首先，在步骤1中，同时设定自诊断时的规定的移动行程和标准时间。然后，在步骤2中，开始进行用于获取数据的移动。然后，在步骤3中，每隔规定的时间间隔Δt，获取速度偏差ΔV、位置偏差ΔP并将它们存储到存储装置21等中。然后，在步骤4中，判断是否已到达规定的行程，反复进行步骤3~5，直到已到达规定的行程。然后，在步骤6中，如图8所示，参考X轴伺服电动机2的驱动电压DAC的最大值，设定规定的驱动电压DAC的阈值数据DACD，将其存储到存储装置21等中。
然后，在制造部件安装机时的组装结束后的试验或维护时，驱动X轴伺服电动机2，使移动头单元10在X轴方向上沿与上述相同的规定的移动行程进行移动。此时，以与上述相同的时间间隔Δt，对X轴方向的速度偏差ΔV和位置偏差ΔP进行采样并获取它们。将每个时间间隔Δt分别获取的速度偏差ΔV和位置偏差ΔP，与预先存储在存储装置21或ROM等中的与每个时间间隔Δt对应的速度偏差ΔV和位置偏差ΔP的既定值(相同的移动位置和移动时间的既定值)进行实时比较。然后，根据其比较结果，判定X轴驱动部是否异常。例如，在所采样的速度偏差ΔV和位置偏差ΔP的数据值大于等于规定次数、比既定值大时、和如图8所示的那样驱动电压DAC(Dac)超过上述的阈值DACD时，判定为异常。另外，用图10的流程，对该自诊断方法进行说明。在步骤11中设定与前处理相同的行程和计测的时间间隔Δt，然后，清除作为异常判定标准的速度偏差Max值、位置偏差Max值、DAC阈值和各自的错误次数的计数器。在步骤12中，使移动头单元10开始移动并起动标准时间，在步骤13中，等待到达计测时间。如果到达了计测时间，则在步骤14中取得该时刻的速度偏差、位置偏差、DAC值，并存储到存储装置21中。
在步骤15、16、17中，将各计测的值与事先设定的值相比较，将比较结果的次数存储到各计数器中。在步骤18中，确认移动头单元10是否进行了设定行程的移动，反复执行步骤13～18、步骤22～25，直到到达设定值为止。
然后，在步骤19、20中，将速度偏差、位置偏差的异常次数存储到存储装置21中并进行确认判定。
然后，在步骤21中，在上述移动行程的整个移动区域或一部分移动区域中，监视X轴伺服电动机2的驱动电压DAC，如图8所示，即使驱动电压DAC超过上述阈值1次，也判定其为异常。
并且，作为其它的方法，计测值的比较，也可以不是上述那样的实时比较，而是将每个时间间隔Δt的速度偏差ΔV和位置偏差ΔP暂时存储在RAM中，将它们与事先存储的与每个时间间隔Δt对应的速度偏差ΔV和位置偏差ΔP的既定值进行比较。并且，控制偏差的比较，也可以是对速度偏差和位置偏差两者进行比较，或者对其中之一进行比较。
另外，也可以考虑误差，进行多次上述移动行程的移动来进行上述的偏差比较。并且，也可以不在上述的移动行程的整个移动区域，而只在一部分移动区域、例如只在相当于图3、图4的速度曲线的山形的山腰的移动区域进行比较。在这种情况下，获取成为既定值的速度偏差ΔV和位置偏差ΔP也只在该一部分移动区域中进行。
另外，也可以不在上述移动行程的整个移动区域或一部分移动区域中实时监视X轴伺服电动机2的驱动电压DAC，而将图8那样的驱动电压DAC暂时存储到RAM等中，在动作完成后进行判定，当超过存储在存储装置21中的阈值DACD时，判定其为异常。
Y轴驱动部和Z轴驱动部、R轴驱动部也同样进行如上的自诊断。
根据如上的本实施方式，在X轴、Y轴、Z轴、R轴的各驱动部中，由于上述制造时的安装不良、长时间使用传送带而导致的拉紧不良、螺钉松动、或者电动机本身的故障等机械原因而产生异常时，如图4、图6、图8所示的那样表现为速度偏差ΔV、位置偏差ΔP增大、和电动机驱动电压DAC的显著上升。因此，能够在宽范围内正确判定驱动部的异常。并且，通过处理该异常，能够事先防止部件的安装精度不良，驱动部的电动机失控等问题的发生。
根据本发明的自诊断方法，在部件安装机等中，利用电动机等驱动部，使移动头单元和吸附喷嘴等移动部沿规定的移动行程(X轴、Y轴、Z轴、R轴)进行了移动时在规定的移动区域中产生的控制偏差(位置偏差、速度偏差)，与驱动部正常时产生的控制偏差的既定值进行比较，根据其比较结果判定驱动部的异常。也就是说，该诊断方法能够在宽范围内检测驱动部的异常，事先防止部件的装载精度不良、和电动机失控等问题的发生。
权利要求
1.一种部件安装机，该部件安装机吸附部件并将其装载在电路板上，其特征在于，具有驱动部，其为了吸附和装载部件而使移动部进行移动；控制器，其根据控制偏差控制驱动部；存储单元，其将驱动部正常时使移动部沿规定的移动行程进行了移动时在规定的移动区域中产生的控制偏差，作为控制偏差的既定值进行存储；判定单元，其将使移动部沿上述移动行程进行了移动时在上述移动区域中产生的控制偏差，与上述存储的既定值进行比较，根据其比较结果判定驱动部的异常。
2.权利要求1所述的部件安装机，其特征在于，在上述控制器的输出值比规定的阈值大时，判定驱动部为异常。
3.一种部件安装机的自诊断方法，该部件安装机具有驱动部，其为了吸附和装载部件而使移动部进行移动；控制器，其根据控制偏差控制驱动部，该部件安装机的自诊断方法的特征在于，预先将驱动部正常时使移动部沿规定的移动行程进行了移动时在规定的移动区域中产生的控制偏差，作为控制偏差的既定值进行存储；将使移动部沿上述移动行程进行了移动时在上述移动区域中产生的控制偏差，与上述存储的既定值进行比较，根据该比较结果判定驱动部的异常。
4.权利要求3所述的部件安装机的自诊断方法，其特征在于，在上述控制器的输出值比规定的阈值大时，判定驱动部为异常。
全文摘要
本发明提供一种部件安装机及其自诊断方法。在该部件安装机中，提供一种能够正确判定使移动头单元移动的驱动部产生异常的结构。利用伺服电动机(2～5)等的驱动部，使移动部(移动头单元10、吸附喷嘴13)在X轴、Y轴、Z轴、R轴各个方向上移动。把驱动部正常时使移动部沿规定的移动行程进行了移动时在规定的移动区域中产生的速度偏差、位置偏差等控制偏差，作为控制偏差的即定值存储到控制器(1)中。然后，在进行各驱动部的自诊断时，将利用各驱动部使移动部(10)沿上述的移动行程进行了移动时在上述移动区域中产生的控制偏差，与上述存储的即定值进行比校，根据其比较结果判定驱动部的异常。
文档编号H05K13/04GK1578619SQ200410070929
公开日2005年2月9日 申请日期2004年7月16日 优先权日2003年7月16日
发明者岩濑温资 申请人:重机公司