潤滑状態判定装置及び部品実装装置
【課題】部品実装装置が備える転がり式直線運動案内について潤滑状態を正確に判定する。
【解決手段】部品実装装置は直動ガイド２１Ａの潤滑状態判定装置４１を備える。潤滑状態判定装置４１は、直動ガイド２１Ａのガイドレール２２Ａとキャリッジ２３Ａとの間の導通電圧を検出する電圧検出器５１と、キャリッジ２３Ａをガイドレール２２Ａ上で移動させるリニアモータ３６を制御する駆動制御部４７と、駆動制御部４７によりキャリッジ２３Ａをガイドレール２２Ａ上で移動させた際に電圧検出器５１で検出された導通電圧を使用して直動ガイド２１Ａの潤滑状態を判定する判定部４３とを備える。
【解決手段】部品実装装置は直動ガイド２１Ａの潤滑状態判定装置４１を備える。潤滑状態判定装置４１は、直動ガイド２１Ａのガイドレール２２Ａとキャリッジ２３Ａとの間の導通電圧を検出する電圧検出器５１と、キャリッジ２３Ａをガイドレール２２Ａ上で移動させるリニアモータ３６を制御する駆動制御部４７と、駆動制御部４７によりキャリッジ２３Ａをガイドレール２２Ａ上で移動させた際に電圧検出器５１で検出された導通電圧を使用して直動ガイド２１Ａの潤滑状態を判定する判定部４３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑状態判定装置及びその方法、並びに部品実装装置及びその方法に関する。特に、本発明は、部品実装装置等が備える転がり式直線運動案内のグリースによる潤滑状態の判定に関する。
【背景技術】
【０００２】
部品実装装置が備える基板搬送装置やヘッド位置決め装置では、転がり式直線運動案内（以下、「直動ガイド」と称する。）が使用されている。この直動ガイドでは、動作の円滑性と正確性を確保するための潤滑剤として、グリースが使用されている。グリースの基油の減少や劣化等の経時的変化により潤滑状態が低下した場合、グリースの補充や交換、つまり給脂の必要がある。しかし、従来、給脂時期の判断は作業者の経験等に依存しており、例えば、部品実装装置の稼動時間が予め定めた時間に達すると、潤滑状態の良否に係わらず給脂を行うといった運用がなされている。
【０００３】
特許文献１には、転がり軸受における潤滑状態の判定に油膜パラメータを考慮することが記載されている。ここで、油膜パラメータは、転動溝の転動面と転動体（玉又はコロ）の表面との間に形成された油膜厚さの、転動溝の転動面と転動体の表面の合成表面粗さに対する割合を示すパラメータである。しかし、特許文献１では、グリースの減少や劣化等の経時的変化に起因する潤滑状態の低下は考慮されていない。また、特許文献１では、異なるグリースの混合（例えば機械製造メーカの奨励品とそれ以外のグリースの混合）が潤滑状態に与える影響についても考慮されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２５９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、部品実装装置の搬送装置や位置決め装置が備える転がり式直線運動案内について、基油の減少や劣化等の経時的変化や混合による影響を考慮して潤滑状態を正確に判定することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様は、レールと、レール上を移動するキャリッジと、前記レールと前記キャリッジとの間で転動する転動体と、キャリッジに充填された潤滑用のグリースとを備える転がり式直線運動案内の潤滑状態を判定する潤滑状態判定装置であって、前記レールと前記キャリッジ間の電圧、電流、又は抵抗である導通特性を検出する導通特性検出部と、前記キャリッジを前記レール上で移動させる駆動機構を制御する駆動制御部が前記キャリッジを前記レール上で移動させた際に前記導通特性検出部で検出された導通特性を使用して、前記転がり直線運動案内の潤滑状態を判定する判定部とを含む潤滑状態判定部とを備える、潤滑状態判定装置を提供する。
【０００７】
具体的には、前記判定部は、正常な潤滑状態が得られることが想定される油膜パラメータに対応する閾値速度以上に前記駆動制御部により前記キャリッジの速度が上昇したときに、前記導通特性検出部によって検出された導通特性と前記レールと前記キャリッジか絶縁されたことを示す前記導通特性の閾値との比較に基づいて潤滑状態が正常であるか否かを判定する。
【０００８】
代案としては、前記判定部は、前記キャリッジの速度を検出する速度検出部をさらに備え、前記判定部は、前記導通特性検出部によって検出された導通特性が前記レールと前記キャリッジか絶縁されたことを示す値であるときに、前記速度検出部によって検出された速度が正常な潤滑状態が得られることが想定される油膜パラメータに対応する閾値速度以下であれば正常な潤滑状態であると判定し、前記検出された速度が前記閾値速度を上回る場合には潤滑状態の低下であると判定する。
【０００９】
本発明の第２の態様は、レールと、レール上を移動するキャリッジと、前記レールと前記キャリッジとの間で転動する転動体と、キャリッジに充填された潤滑用のグリースとを備える転がり式直線運動案内の潤滑状態を判定する潤滑状態判定方法であって、
前記キャリッジを前記レール上で移動するときの前記レールと前記キャリッジ間の電圧、電流、又は抵抗である導通特性を検出し、前記検出して導通特性に基づいて潤滑状態が正常であるか否かを判定する潤滑状態判定方法を提供する。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第１の態様の潤滑状態判定装置を備える部品実装装置を提供する。
【００１１】
本発明の第４の態様は、基板位置決め装置で基板を位置決めすると共に、部品を保持したヘッドをヘッド位置決め装置で移動させて前記基板に対して位置決めして実装する部品実装方法であって、前記基板位置決め装置と前記ヘッド位置決め装置のうちの少なくとも一方は、レールと、レール上を移動するキャリッジと、前記レールと前記キャリッジとの間で転動する転動体と、キャリッジに充填された潤滑用のグリースとを備える転がり式直線運動案内を備え、前記キャリッジを前記レール上で移動するときの前記レールと前記キャリッジ間の電圧、電流、又は抵抗である導通特性を検出し、前記検出して導通特性に基づいて潤滑状態が正常であるか否かを判定する、部品実装方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、キャリッジをレール上で移動させた際に検出された導通特性を使用して転がり直線運動案内の潤滑状態を判定するので、グリースの基油の減少や劣化等の経時的変化や混合による影響も含めて正確に潤滑状態を判定できる。特に、正常な潤滑状態が得られることが想定される油膜パラメータに対応する閾値速度を使用することで正確な潤滑状態の判定を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る部品実装装置の模式的な斜視図。
【図２】基板搬送装置の模式的な正面図。
【図３】基板搬送装置の模式的な側面図。
【図４】基板搬送装置の直動ガイドに設けた潤滑状態判定装置を示す模式的な構成図。
【図５】速度波形、正常時の導通電圧波形、潤滑状態が軽度に低下した時の導通電圧波形、及び潤滑状態が重度に低下した時の導通電圧波形を示す線図。
【図６Ａ】サンプルＡ０〜Ａ３の実験結果（速度波形と導通電圧波形）を示す図表。
【図６Ｂ】サンプルＡ０でキャリッジ速度が３ｍ／ｓの場合の模式的な速度波形と導通電圧波形を示す図。
【図７】サンプルＡ０〜Ａ３におけるキャリッジ速度と油膜パラメータΛの関係を示す線図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１を参照すると、部品実装装置１は、部品を吸着保持する複数の吸着ノズル８を備える実装ヘッド２、実装ヘッド２をＸＹ方向に位置決めするヘッド位置決め装置３、基板搬送装置５、及び部品供給部６を基台７上に備える。基板搬送装置５は、基板１０を着脱可能に保持した保持テーブル４をＸ方向に往復直動させ、それによって基板１０を搬送する。実装ヘッド２はヘッド位置決め装置３によりＸＹ方向に移動し、例えば複数のカセットフィーダの集合体である部品供給部６に対して位置決めされる。個々の吸着ノズル８が降下して部品を吸着保持する。その後、ヘッド位置決め装置３による実装ヘッド２のＸＹ方向の移動により、基板１０の部品実装位置に対して個々の吸着ノズル８が位置決めされ、吸着保持された部品が実装される。
【００１５】
後に詳述するように、本実施形態では基板搬送装置５が備える直動ガイド２１Ａに本発明を適用している。しかし、本発明はヘッド位置決め装置３が備える直動ガイドにも適用できる。つまり、ヘッド位置決め装置３は、直動ガイドによってＸ方向に移動可能に実装ヘッド２を支持するＸビーム１１と、直動ガイドによってＸビーム１１をＹ方向に移動可能に支持するＹビーム１２Ａ，１２Ｂとを備えており、これらの直動ガイドにも本発明を適用できる。
【００１６】
本実施形態における基板搬送装置５は、基板１０を保持した保持テーブル４をＸ方向に移動させて基板１０の搬送と位置決めを行う。しかし、基板位置決め装置の具体的な構成は本実施形態のものに限定されない。例えば、基板搬送装置は、保持テーブル４を用いずに、基板１０の前後の端部（Ｙ軸方向の両端部）を支持して搬送する搬送ベルトにより基板１０を位置決め部（この位置決め部で基板１０に部品が実装される）に搬送するものでもよい。
【００１７】
図２から図４を参照して、基板搬送装置５について詳細に説明する。基板搬送装置５は一対の直線運動案内（直動ガイド）２１Ａ，２１Ｂを備える。直動ガイド２１Ａ，２１Ｂは、それぞれ１本の直線状のガイドレール２２Ａ，２２Ｂを備える。これらのガイドレール２２Ａ，２２ＢはＸ方向に延びるように基台７上に互いに平行に設置されている。個々のガイドレール２２Ａ，２２Ｂには、それぞれ２個のキャリッジ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３ＤがＸ方向に進退移動可能に係合している。キャリッジ２３Ａ〜２３Ｄ上には絶縁材料からなるスペーサ２４を介して保持テーブル４が固定されている。キャリッジ２３Ａ〜２３Ｄが直動ガイド２１Ａ，２１Ｂに沿って直動することで保持テーブル４がＸ方向に移動できる。
【００１８】
本実施形態における直動ガイド２１Ａ，２１Ｂは、玉式で４方向等荷重型４列サーキュラーアーク溝２点接触構造リテーナ付き（正面組合せ）である。しかし、本発明は、玉式に限定されず転動体としてコロを備えるコロ式の直動ガイドに適用できる。また、転動溝の配置等を含む具体的な構造が本実施形態とは異なる直動ガイドにも本発明を適用できる。
【００１９】
図４を参照すると、ガイドレール２２Ａ，２２Ｂの両側壁にそれぞれに上下２本で合計４本のレール転動溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃ．２５ｄが形成されている。これらのレール転動溝２５ａ〜２５ｄはＸ方向に延びる直線状であり、断面は円弧状である。キャリッジ２３Ａ〜２３Ｄは、ガイドレール２２Ａ，２２Ｂの上方に隙間をあけて配置された基部２７と、この基部２７の両側から下向きに延びてガイドレール２２Ａ，２２Ｂの側壁に対して隙間をあけて配置された側部２８Ａ，２８Ｂを備える。側部２８Ａ，２８Ｂには、ガイドレール２２Ａ，２２Ｂのレール転動溝２５ａ〜２５ｄに対向してＸ方向に延びる直線状で断面円弧状のキャリッジ転動溝３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄが形成されている。また、側部２８Ａ，２８Ｂには、両端面を貫通する循環路３１ａ'，３１ｂ'，３１ｃ'，３１ｄ'が個々のキャリッジ転動溝３１ａ〜３１ｄにそれぞれ対応して形成されている。キャリッジ２３Ａ〜２３Ｄの両端面には、それぞれ図２にのみ概念的に示すエンドプレート３２Ａ，３２Ｂが装着されている。対応するキャリッジ転動溝３１ａ〜３１ｄと循環路３１ａ’〜３１ｄ’はエンドプレート３２Ａ，３２Ｂに形成された図示しない湾曲路で互いに接続され、転動体としての玉３３の循環路を形成している。これらの循環路を循環する玉３３がレール転動溝２５ａ〜２５ｄとキャリッジ転動溝３１ａ〜３１ｄとの間でそれぞれ循環するように転動することで、ガイドレール２２Ａ，２２Ｂに沿ってキャリッジ２３Ａ〜２３Ｄが円滑に直動する。また、玉３３の循環路には図示しない供給口（グリースニップル）から潤滑剤としてのグリース３４が充填されている。
【００２０】
保持テーブル４をガイドレール２２Ａ，２２Ｂに沿って進退移動させる駆動装置としてリニアモータ３６が設けられている。リニアモータ３６は、保持テーブル４の下面に取付られた可動子としてのモータコイル３７と、モータコイル３７の両側に並んで配置された固定子としてのマグネット３８Ａ，３８Ｂとを備える。
【００２１】
本実施形態では直動ガイド２１Ａ，２１Ｂのうち、一方の直動ガイド２１Ａについてグリース３４による潤滑状態の良否の判定を行う潤滑状態判定装置４１が設けられている。以下、図４を参照して潤滑状態判定装置４１を説明する。
【００２２】
潤滑状態判定装置４１は制御装置４２を含む。制御装置４２は、基板搬送装置５用のローカルの制御装置であってもよいし、部品実装装置１全体の制御装置であってもよい。制御装置４２は、判定部４３、記憶部４４、警報処理部４５、速度検出部４６、及び駆動制御部４７を備える。
【００２３】
いずれも鉄やステンレス等の鋼製であるガイドレール２２Ａとキャリッジ２３Ａ（キャリッジ２３Ｂでもよい）とは、導電路４８で電気的に接続されている。導電路４８には直流電源４９と抵抗５０が設けられており、簡易な直流電気回路が構成されている。本実施形態では、直流電源４９として例えば１．０Ｖの乾電池を使用している。直流電源４９としては乾電池１．０Ｖ〜１．５Ｖ程度のものが使用できるが、これに限定されない。例えば、直流電源４９は安定化電源等であってもよい。前述のようにキャリッジ２３Ａと保持テーブル４との間には絶縁材料からなるスペーサ２４が介在しているので、キャリッジ２３Ａと保持テーブル４とは電気的に分離されている。従って、ガイドレール２２Ａとキャリッジ２３Ａとの間の電圧を測定することでキャリッジ２３Ａとガイドレール２２Ａの間の玉３３を介した電気導通状態を測定できる。キャリッジ２３Ａ（保持テーブル２４）の移動により、キャリッジ２３Ａ（キャリッジ転動溝３１ａ〜３１ｄ）と玉３３の間と、ガイドレール２２Ａ（レール転動溝３１ａ〜３１ｄ）と玉３３の間に、それぞれグリース３４で十分な油膜が形成されている場合、すなわち正常な潤滑状態が確保されている場合、形成された油膜によりキャリッジ２３Ａとガイドレール２２Ａとの間は電気的に絶縁される。抵抗５０はキャリッジ２３Ａ（保持テーブル４）が停止中でグリース３４による油膜形成前の短絡状態で直流電源４９の消耗あるいは消費を抑制するために設けられており、本実施形態では１０Ωである。キャリッジ２３Ａの移動時の油膜形成によってキャリッジ２３Ａとガイドレール２２Ａが電気的に絶縁されると、理想的には両者の間の電圧（導通電圧）は０Ｖである。しかし、油膜形成による絶縁抵抗値には変動があるため、本実施形態のように直流電源４９が１．０Ｖで抵抗５０が１０Ωの場合、例えば０．３Ｖ以下で絶縁状態とみなせる。絶縁状態となる導通電圧を閾値電圧Ｖｔｈと定義する。
【００２４】
潤滑状態判定装置４１は、導通電圧を検出する電圧検出器５１を備える。電圧検出器５１で検出された導通電圧は制御装置４２の判定部４３に出力される。また、判定部４３には温度センサ５２によって検出されたガイドレール２２Ａ又はその付近の温度が入力される。保持テーブル４のガイドレール２２Ａ上での位置を検出するエンコーダ５３が設けられており、制御装置４２の速度検出部４６はエンコーダ５３から入力される位置信号から保持プレート４（キャリッジ２３Ａ）が移動する速度を検出（算出）する。速度検出部４６で検出された速度も判定部４３に入力される。また、保持プレート４（キャリッジ２３Ａ）の速度は、保持テーブル４の進退させるリニアモータ３６の駆動制御部４７にも出力される。
【００２５】
判定部４３は、電圧検出器５１から入力される導通電圧、温度センサ５２から入力される温度、及び速度検出部４５から入力される速度を使用すると共に、記憶部４４に記憶された情報（例えば後述する閾値速度Ｓｔｈ等）を参照し、グリース３４による直動ガイド２１Ａの潤滑状態を判定する。判定部４３の判定結果は警報処理部４５に出力される。警報処理部４５は、判定部４３での判定結果に応じ、ディスプレイ５６、ランプ５７、及びブザー５８を制御して部品実装装置１のオペレータに対して警報を発する処理を実行する。
【００２６】
判定部４３は、２種類の判定方法でグリース３４による直動ガイド２１Ａの潤滑状態を判定している。まず、第１の判定方法は、比較的軽度の潤滑状態の低下が生じているかを判定するものである。第１の判定方法によって軽度の潤滑状態低下の判定が成立すると、判定結果を判定部４３から受けた警報処理部４５が軽警報の処理を実行する。次に、第２の判定方法は、比較的重度の潤滑状態の低下が生じているかを判定するものである。第２の判定方法によって重度の潤滑状態低下の判定が成立すると、判定結果を判定部４３から受けた警報処理部４５が重警報の処理を実行する。軽警報の処理としては、例えば給油時期であることを示す文字、記号等のディスプレイ５６上での表示がある。また、重警報の処理としては、例えばディスプレイ５６上の表示とそれに加えたランプ５７の点灯やブザー５８の駆動がある。ただし、部品実装装置１のオペレータが重警報と軽警報を区別して認識できる限り、これらの処理におけるディスプレイ５６、ランプ５７、及びブザー５８の制御の態様は、特に限定されない。
【００２７】
以下、第１の判定方法を説明する。
【００２８】
第１の判定方法は、油膜パラメータΛを応用して潤滑状態の低下を判定する。油膜パラメータΛは、転動体が転動する面である転動溝の転動面と転動体の表面との間に形成された油膜厚さの、転動溝の転動面と転動体の表面の合成表面粗さに対する割合を示すパラメータであり、以下の式（１）で定義される。
【００２９】
【数１】
【００３０】
合成表面粗さは以下の式（２）で定義される。
【００３１】
【数２】
【００３２】
合成表面粗さσとは、転がり接触する面の表面粗さσ１，σ２を合わせたもので、一般に、算術平均値や調和平均値よりも実験値に適合するため二乗平均値（相乗平均値）を用いる。
【００３３】
本実施形態では、σ１，σ２のうちの一方が転動溝２５ａ〜２５ｃ，３１ａ〜３１ｄの転動面の表面粗さであり、他方が玉３３の表面の表面粗さである。
【００３４】
後に詳述する実験及び検討の結果、直動ガイドについて正常ないし良好な潤滑状態が得られる油膜パラメータΛが見出された。具体的には、本実施形態のように転動体が玉である直動ガイドの場合、油膜パラメータΛがある値、すなわち０．５以上５以下の値、好ましくは０．６以上であれば油膜のある状態で玉が転がり運動する良好な潤滑状態が得られる。一方、油膜パラメータΛがこの値を下回ると、グリース３４による油膜形成が不十分で潤滑状態が低下する。このように潤滑状態の良否の境界となる油膜パラメータΛを、油膜パラメータ閾値Λｔｈと定義する。
【００３５】
転動溝２５ａ〜２５ｃ，３１ａ〜３１ｄの転動面と玉３３の表面の粗さは予め測定できる。一般に、転動溝２５ａ〜２５ｃ，３１ａ〜３１ｄの転動面の表面粗さは０．１μｍ（Ｒａ）以上０．３μｍ（Ｒａ）以下程度であり、玉３の表面粗さは０．０１μｍ（Ｒａ）以上０．０５μｍ（Ｒａ）以下程度である。
【００３６】
転動体が玉３３である場合の最小油膜厚さｈｍｉｎは以下の式（３）で表される。
【００３７】
【数３】
【００３８】
材料パラメータＧを決定するためのグリース３４の動粘度等は、実測又は製造元の開示から予め得られる。また、直動ガイド２１Ａの使用条件が決まれば、荷重パラメータＷも予め決定できる。接触楕円比ｋは転動体の玉が転動溝の面に接触する楕円の楕円比（転動方向（Ｘ）の楕円の長さ／転動方向に直交する接触面の方向の楕円の長さ）である。
【００３９】
以上のように、油膜パラメータΛ（式（１））の決定に必要な表面粗さσ１，σ２、材料パラメータＧ、及び荷重パラメータＷは予め決定できる。従って、これらを式（１）〜（３）に適用することで、油膜パラメータ閾値Λｔｈに相当する保持プレート４（キャリッジ２３Ａ）の速度（閾値速度Ｓｔｈ）を予め決定できる。リニアモータ３６によりキャリッジ２３Ａ（保持テーブル４）を閾値速度Ｓｔｈ以上で移動させた場合、油膜がある状態で玉３３が転がり運動する良好な潤滑状態となっているはずであるので、電圧検出器５１で検出される導通電圧は前述のように絶縁状態とみなせる閾値電圧Ｖｔｈ（例えば０．３Ｖ）以下となるはずである。従って、キャリッジ２３Ａ（保持テーブル４）を閾値速度Ｓｔｈ以上で移動させたにもかかわらず、電圧検出器５１で検出される導通電圧が閾値電圧Ｖｔｈ（例えば０．３Ｖ）を上回る場合は、基油の減少、劣化等の経時的変化、グリースの混合（例えば機械製造メーカの奨励品とそれ以外のグリースの混合）等が原因なって十分な油膜が形成されない（潤滑状態が低下している）と判断できる。
【００４０】
この点について図５を参照すると、キャリッジ２３Ａ（保持テーブル４）は停止状態（速度Ｓが０）からＸ方向に往復移動し時刻ｔ１〜ｔ２，ｔ５〜ｔ６では速度Ｓは閾値速度Ｓｔｈ以上に達している。キャリッジ２３Ａの停止時には予圧と垂直荷重による弾性変形で金属接触状態にある。つまり、油膜が形成されていないので、キャリッジ２３Ａ及びガイドレール２２Ａはそれぞれ玉３３と接触しており、キャリッジ２３Ａとガイドレール２２Ａは玉３３を介して電気的に導通している。そのため、キャリッジ２３Ａの停止時の導通電圧Ｖは、直流電源４９の印加電圧に相当する基準電圧Ｖｂ（例えば１．０Ｖ）である。図５の（ａ）で示すように、正常な潤滑状態が得られている場合、導通電圧Ｖはキャリッジ２３Ａの加速（時刻ｔ０〜ｔ１，時刻ｔ４〜ｔ５）に伴って閾値電圧Ｖｔｈ以下まで低下し、その後キャリッジ２３Ａの減速（時刻ｔ２〜ｔ３，時刻ｔ６〜ｔ７）に伴って基準電圧Ｖｂまで上昇する。一方、重度の潤滑状態の低下である図５の（ｃ）で示すように、油膜が形成されていない場合には、キャリッジ２３Ａが加速して速度Ｓが閾値速度Ｓｔｈ以上に達しても、導通電圧Ｖは安定せず閾値電圧Ｖｔｈ（例えば０．３Ｖ）を上回っている。
【００４１】
前述のように表面粗さσ１，σ２、材料パラメータＧ、及び荷重パラメータＷ等から閾値速度Ｓｔｈを予め決定できるが、グリース３４の基油の粘度は温度の影響を受けるので、閾値速度Ｓｔｈも温度によって変化する。記憶部４４には、温度と閾値速度Ｓｔｈの関係が表や算出式等の態様で記憶されている。判定部４３は温度センサ５２が検出した温度から記憶部４４に記憶された関係に基づいて閾値速度Ｓｔｈを算出する。
【００４２】
駆動制御部４７は、速度検出部４６で検出されるキャリッジ２３Ａ（保持プレート４）の速度Ｓを参照しつつリニアモータ３６を駆動し、キャリッジ２３Ａの速度Ｓを判定部４３が計算した閾値速度Ｓｔｈ以上まで上昇させる。判定部４３は。キャリッジ２３Ａの速度Ｓが閾値速度Ｓｔｈ以上となったときの導通電圧Ｖから潤滑状態の良否を判定する。つまり、判定部４３は、導通電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ以下であれば十分な油膜が形成された正常状態（絶縁傾向）であると判定する。一方、判定部４３は導通電圧Ｖが細かく脈動し、平均導通電圧Ｖａｖｅが閾値電圧Ｖｔｈを上回る場合には十分な油膜が形成されておらず比較的軽度の潤滑状態の低下であると判定する。判定部４３による軽度の潤滑状態低下の判定は警報処理部４５に出力され、警報処理部４５は前述した軽警報の処理を実行する。
【００４３】
第１の判定方法の代案としては、駆動制御部４７は導通電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ以下に低下するまでキャリッジ２３Ａ（保持プレート４）を加速するようにリニアモータ３６を駆動し、判定部４３は、導通電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ以下となったときに速度検出部４６によって検出される速度Ｓから潤滑状態の良否を判定する。つまり、判定部４３は速度Ｓが閾値速度Ｓｔｈ以下であれば十分な油膜が形成された正常状態であると判定し、速度Ｓが閾値速度を上回る場合には十分な油膜が形成されておらず比較的軽度の潤滑状態の低下であると判定する。
【００４４】
以下、第２の判定方法の内容を説明する。
【００４５】
本発明者の種々の実験と検討の結果、第１の判定方法で検出される比較的軽度の潤滑状態の低下（図５の（ｂ）参照）から基油の減少や劣化等の経時的変化がさらに進行した場合、キャリッジの加速によりいったん低下した導通電圧がキャリッジの減速と停止に伴って基準電圧Ｖｂまで上昇するのに要する時間が長くなることが見出された（図５（ｃ）の一点鎖線円部参照）。従って、この時間を監視することでも重度の潤滑状態の低下を検出できる。
【００４６】
駆動制御部４７は例えば図５に示すような速度波形でキャリッジ２３Ａ（保持プレート４）の速度Ｓが変化するようにリニアモータ３６を駆動する。判定部４３はキャリッジ２３Ａの減速時（時刻ｔ２〜ｔ３，ｔ６〜ｔ７）、すなわちキャリッジ２３Ａが定速状態から停止するまでの導通電圧Ｖを監視し、導通電圧Ｖが基準電圧Ｖｂ（例えば１．０Ｖ）まで上昇するのに要する復帰時間ｄｔを計測する。そして、駆動制御部４７は計測した復帰時間ｄｔを正常時の復帰時間ｄｔに余裕量を加えた閾値復帰時間ｄｔ’（記憶部４４に予め記憶されている）と比較し、潤滑状態の良否を判定する。つまり、測定部４３は、復帰時間ｄｔが閾値復帰時間ｄｔ’未満であれば潤滑状態は正常であると判定し、復帰時間ｄｔが閾値復帰時間ｄｔ’以上であれば比較的重度の潤滑状態の低下であると判定する（図５の（ｃ））。判定部４３による重度の潤滑状態低下の判定は警報処理部４５に出力され、警報処理部４５は前述した重警報の処理を実行する。
【００４７】
第１及び第２の判定方法は、転動体としてコロを備える直動ガイドにも適用できる。転動体がコロの場合、第１の判定方法で使用する最小油膜厚さｈｍｉｎは以下の式（４）で表される。また、コロ式の直動ガイドでは、一般に、転動溝の転動面の表面粗さは０．０５μｍ（Ｒａ）以上０．３μｍ（Ｒａ）以下程度であり、玉３の表面の表面粗さは０．０１μｍ（Ｒａ）以上０．０５μｍ（Ｒａ）以下程度である。
【００４８】
【数４】
【００４９】
次に、第１の判定方法（軽度の潤滑状態の低下の判定）に使用される油膜パラメータ閾値Λｔｈを得た電気導通状態の測定実験及び検討について説明する。
【００５０】
まず、測定実験とその結果を説明する。実験には実施形態の基板搬送装置５（図２から図４参照）と同様の実験装置を使用した。リニアモータ３６は推力１，０００Ｎで最大総重量５０kgfの可動部（実施形態では保持テーブル４）の最大総重量を最大加速度約３Ｇ（３０ｍ／ｓ２）、最高速度３ｍ／ｓで駆動する駆動することができる。Ｙ軸方向の前後で対向したリニアモータ３６の固定子であるマグネット３８Ａ，３８Ｂの中央にリニアモータの可動子であるモータコイル３７を配置した構造を用いたのは、直動ガイド２１Ａにリニアモータ３６のマグネット３８Ａ，３８Ｂの磁気吸引力による直動ガイド２１への負荷の影響がより出ないようするためである。玉式の直動ガイド２１Ａ，２１Ｂは前述のように４方向等価荷重型4列サーキュラーアーク溝2点接触構造リテーナ付き(正面組合せ)であり、ガイドレール２２Ａ，２２Ｂのレール幅は１５mmである。直動ガイド２１Ａ，２１Ｂの緒元を以下の表１に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
試験に使用したグリース３４の性状を以下の表２に示す。
【００５３】
【表２】
【００５４】
基油がポリ−α−オレフィン、増ちょう剤がリチウムコンプレックスの電子部品実装装置用市販グリース（ＡＯ）、並びにＡ０グリースの基油の粘度を変更した３種類のサンプル（Ａ１，Ａ２，Ａ３）を作成した。実験中のレール温度は３０℃〜３５℃であったので３３℃での基油の粘度測定値を基準に粘度調整を行った．サンプル名はＡ０（３３℃の動粘度が１２５mm2/s）、Ａ１（３３℃の動粘度が９０mm2/s）、Ａ２（３３℃の動粘度が７０mm2/s）、Ａ３（３３℃の動粘度が３０mm2/s）とした。試験グリースの作成に際し酸化防止剤、防錆剤、摩耗防止剤等各種添加剤配合量は同一とした。
【００５５】
実施形態と同様に、電気導通状態の測定は２本のガイドレール２２Ａ，２２Ｂのうち少なくとも１本のガイドレール２２Ａ（直動ガイド２１Ａ）の１個のキャリッジ２３Ａで行った。１本のガイドレール２２Ａ上にある２個のキャリッジ２３Ａ，２３Ｂの走行範囲が重なるためサンプルグリースは２個のキャリッジ２３Ａ，２３Ｂとも変更している。なお，非測定側の直動ガイド２１Ｂはすべての実験でサンプルＡ０を用いた。実験側の直動ガイド２１Ａのグリース交換の際、非測定側の直動ガイド２１Ｂも同時にグリースアップを行った。
【００５６】
実験時の1回の走行距離は０．５ｍ、１往復で１ｍ走行とした．計測はグリース変更に伴うキャリッジ２３Ａ内の充填ムラ等を無くすため後述する２時間のエージング運転終了後、再度、所定のサンプルを注入し、設定速度で走行させ５０〜１００サイクルの間に実施した。走行パターンは加速・減速時の加速度は３０ｍ/ｓ2一定とし，最高速度を３ｍ／ｓ，２ｍ／ｓ，１ｍ／ｓとしキャリッジ２３Ａとガイドレール２２Ａの間の電圧を測定した。また、並びに定速走行時に油膜形成による電気絶縁（０．３０Ｖ以下）が保たれる速度を油膜形成速度と定義し計測した。０．８Ｖ〜１．５Ｖ程度の電圧でも電食が発生する可能性があることから通電は測定時のみとした。
【００５７】
グリースを変更する際は、部品レベルまでキャリッジ２３Ａを分解し、転動体である玉３３はアセトンで超音波洗浄を行い、リターン部，キャリッジ本体など樹脂材料を含む部品は炭化水素系溶剤にて超音波洗浄、綿棒・ウエスによる拭き取りを併用した。ガイドレール２２Ａも炭化水素系容剤とアセトンを用いウエスにて拭き取り洗浄を行った。測定に使用したキャリッジ２３Ａと玉３３は同一のものである。
【００５８】
グリース交換後は加速・減速時の加速度３０ｍ／ｓ2，速度３ｍ／ｓの条件で１時間程度走行させた後、はみ出したグリースを拭き取り、再度レール転動面にグリースを塗布しキャリッジ２３Ａに設けられているグリースニップルからグリース注入を行った。さらに１時間走行後に再度ガイドレール２３Ａへのグリース塗布とグリースニップルからのグリース注入行ない、はみ出したグリースを拭き取ってエージングとした。
【００５９】
全サンプルＡ０〜Ａ３についてすべての測定結果を図６Ａに示す。図６ＢはサンプルＡ０で最高速度３ｍ／ｓの場合を概念的に示す。
【００６０】
図６Ａの最上段左端は、可動テーブルを最高速度３ｍ／ｓ、加速・減速時の加速度を３０ｍ／ｓ２とし１往復させたデータで、サンプルはＡ０である。横軸が時間でフルスケール１．０秒、縦軸が電圧で上が電気導通の導通度合を示す波形、下側が速度信号である。速度信号は可動テーブルの速度に応じ電圧が変化し、加速・減速域において一定の勾配で上昇・降下する直線となり，設定の３．０ｍ／ｓまで加速し定速状態になるとプラス、またはマイナス５．２Ｖで水平な直線となる。電気導通波形は停止時、予圧と垂直荷重により弾性変形し金属接触状態にあるため印可電圧の１．０Ｖを示している。可動中は油膜により絶縁されるため０Ｖ（オシロスコープの平均電圧は０〜０．２Ｖ）程度を示す。
【００６１】
サンプルＡ０の結果は図６Ａの左端の縦列に示す。最高速度３ｍ／ｓ，２ｍ／ｓ，１ｍ／ｓ毎の波形を示し、加速・減速時の加速度は３０ｍ／ｓ2一定とする。この波形の横軸のスケールは３ｍ／ｓと２ｍ／ｓが横軸フルスケール１秒で、１ｍ／ｓはフルスケール２秒である。また、３ｍ／ｓの導通電圧が０Ｖに達した時の速度は加速領域１／３程度の速度であり速度信号から算出した速度は１．１ｍ／ｓであった。同様に２ｍ／ｓの場合は加速領域１／２程度の速度で速度信号からの算出速度は１．０ｍ／ｓであった。また、最高速度１ｍ／ｓの測定では加速域が終了し定速域（１ｍ／ｓ）時点で導通電圧の最小電圧は０Ｖになっているが定速領域の平均電圧は０．２３Ｖであった。
【００６２】
サンプルＡ１（図６Ａにおいて左から２つめの縦列）の３ｍ／ｓでの導通電圧０Ｖは１．４ｍ／ｓ、２ｍ／ｓでの導通電圧０Ｖは１．３ｍ／ｓ、１ｍ／ｓでの平均導通電圧は０．３７Ｖであった。油膜形成速度は１．３ｍ／ｓで導通電圧は平均０．２９Ｖであった。
【００６３】
サンプルＡ２（図６Ａにおいて右から２つめの縦例）の３ｍ／ｓでの導通電圧０Ｖは１．８ｍ／ｓであるが導通電圧は平均０．１３Ｖであった。２ｍ／ｓでの導通電圧０Ｖ（平均値は０．１７Ｖであった）は１．７ｍ／ｓであった。１ｍ／ｓでの平均導通電圧は０．４１Ｖであった．油膜形成速度の１．７ｍ／ｓでの導通電圧は０．２７Ｖであった。
【００６４】
サンプルＡ３（図６Ａにおいて右端）ではすべての速度で電気絶縁状態である０Ｖを示すことが無くそれぞれの速度での導通電圧は平均でそれぞれ３ｍ／ｓで０．４０Ｖ、２ｍ／ｓで０．４４Ｖ、１ｍ／ｓで０．５１Ｖであった。
【００６５】
次に、実験結果の検討について説明する。実験結果の考察のため実験装置における弾性流体潤滑（EHL）膜厚をHamrock-Dowsonの式より計算し、表面粗さと最小油膜厚さから油膜パラメータΛを求め，実験結果との比較を行った。
【００６６】
計算は表２の諸元において、可動テーブルの重量５０ｋｇ（４９０Ｎ）を４個のキャリッジで受け、１個のキャリッジの設定予圧の最大値４７０Ｎ、これらを垂直荷重とし，１キャリッジ当りの垂直方向有効玉数１４×２で受けると、１つの玉当り玉荷重は２１．２Ｎ（（４９０／４＋４７０）／（１４×２））となる。モーメント荷重は考慮しない。また、レール並びにキャリッジ転動面の表面粗さの実測値は０．２１μｍＲａ、ボールの表面粗さは０．０１μｍ（Ｒａ）による合成粗さ０．２１μｍを用いた。これらの値と速度パラメータより上述の式（１），（３）を用いて求めた油膜パラメータΛの計算結果を図７に示す。実験値との関係を見やすくするため横軸の速度はボール速度ではなくキャリッジ速度とした。図７に示す各基油粘度の油膜パラメータΛ計算値の曲線上の○印は実験で求めた油膜形成速度である。
【００６７】
サンプルＡ０〜Ａ３のグリースの基油の粘度の違いに伴い油膜形成速度も変化するが、油膜パラメータΛは０．６付近である。しかし基油粘度３０mm２／ｓのサンプルＡ３ではキャリッジ速度３ｍ／ｓでも油膜パラメータΛが０．５程度であり本実験における電気導通状態の測定結果からも金属接触状況（軽度の潤滑状態の低下の状況）にあると考えられる。
【００６８】
以上のように、油膜パラメータΛが０．６（種々の条件の変化に伴う変動を考慮すると０．５以上５以下の値）以上であれば、油膜のある状態で玉が転がり運動し、金属表面を起点とする損傷が抑えられた良好な潤滑状態が得られ、この値を下回るとグリース３４による油膜形成が不十分で潤滑状態が低下する。
【００６９】
油膜パラメータΛの上限が５以下としたのは、油膜パラメータΛは大きい方が好ましいが実用上（荷重や直動ガイドの位置決め案内精度上の実用上の与圧、グリースの粘度の実用範囲、市場に流通しているグリースの粘度から考慮）の値からである。荷重を下げてグリースの粘度を上げれば、直動ガイドのコロや玉がグリースをよけるように動作し、油膜パラメータΛは大きくなる。例えば、直動ガイドの与圧が小さければ直動ガイドのコロや玉が受ける荷重は小さく油膜パラメータは大きくなるが、与圧が少なく過ぎると直動ガイドの位置決め案内精度が低下してしまい実用的ではない。
【００７０】
本発明は前記実施形態に限定されず種々の変形が可能である。例えば、基板搬送装置が備える直動ガイドを例に本発明を説明したが、本発明は前述したようにヘッド位置決め装置が備える直動ガイドにも適用でき、部品実装装置が備えるその他の直動ガイドにも適用できる。
【００７１】
また、実施形態ではレールとキャリッジ間の導通電圧を検出する電圧検出部を用いて直動ガイドの潤滑状態を判定しているが、レールとキャリッジ間の抵抗あるいは電流を検出して直動ガイドの潤滑状態を判定してもよい。抵抗値を用いる場合、キャリッジの移動が停止している時に抵抗値が変動するおそれがあれば、キャリッジの停止領域では判定を行わないようにする必要がある。また、電流値を用いる場合、金属部品の電気による腐食を考慮して微弱な電流（１０ｍＡ〜５０ｍＡ程度）が用いられるが、閾値が分かりにくい傾向がある。これらより、好ましくは実施形態のように電圧を用いて直動ガイドの潤滑状態を判定するのが、簡易で閾値も比較的分かりやすいのでより実用的である。
【００７２】
実施形態では部品実装装置の基板搬送装置が備える転がり式直線運動案内（直動ガイド）を例に本発明を説明したが、本発明の適用対象は実施形態のものに限定されない。例えば、ロータリー式の実装ヘッドに対して基板をＸＹ軸方向に移動して位置決めする基板位置決め装置や、位置決めされた基板に対して部品を保持した実装ヘッドをＸＹ軸等の方向に移動させて部品を実装するヘッド位置決め装置等の位置決め装置が備える直動ガイドにおける潤滑状態判定にも本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００７３】
１ 部品実装装置
２ 実装ヘッド
３ ヘッド位置決め装置
４ 保持テーブル
５ 基板搬送装置
６ 部品供給部
７ 基台
８ 吸着ノズル
１０ 基板
１１ Ｘビーム
１２Ａ，１２Ｂ Ｙビーム
２１Ａ，２１Ｂ 直動ガイド
２２Ａ，２２Ｂ ガイドレール
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ キャリッジ
２４ スペーサ
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ レール転動溝
２７ 基部
２８Ａ，２８Ｂ 側部
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ キャリッジ転動溝
３１ａ’，３１ｂ’，３１ｃ’，３１ｄ’ 循環路
３２Ａ，３２Ｂ エンドプレート
３３ 玉
３４ グリース
３６ リニアモータ
３７ モータコイル
３８Ａ，３８Ｂ マグネット
４１ 潤滑状態判定装置
４２ 制御装置
４３ 判定部
４４ 記憶部
４５ 警報処理部
４６ 速度検出部
４７ 駆動部
４８ 導電路
４９ 直流電源
５０ 抵抗
５１ 電圧検出器
５２ 温度センサ
５３ エンコーダ
５６ ディスプレイ
５７ ランプ
５８ ブザー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑状態判定装置及びその方法、並びに部品実装装置及びその方法に関する。特に、本発明は、部品実装装置等が備える転がり式直線運動案内のグリースによる潤滑状態の判定に関する。
【背景技術】
【０００２】
部品実装装置が備える基板搬送装置やヘッド位置決め装置では、転がり式直線運動案内（以下、「直動ガイド」と称する。）が使用されている。この直動ガイドでは、動作の円滑性と正確性を確保するための潤滑剤として、グリースが使用されている。グリースの基油の減少や劣化等の経時的変化により潤滑状態が低下した場合、グリースの補充や交換、つまり給脂の必要がある。しかし、従来、給脂時期の判断は作業者の経験等に依存しており、例えば、部品実装装置の稼動時間が予め定めた時間に達すると、潤滑状態の良否に係わらず給脂を行うといった運用がなされている。
【０００３】
特許文献１には、転がり軸受における潤滑状態の判定に油膜パラメータを考慮することが記載されている。ここで、油膜パラメータは、転動溝の転動面と転動体（玉又はコロ）の表面との間に形成された油膜厚さの、転動溝の転動面と転動体の表面の合成表面粗さに対する割合を示すパラメータである。しかし、特許文献１では、グリースの減少や劣化等の経時的変化に起因する潤滑状態の低下は考慮されていない。また、特許文献１では、異なるグリースの混合（例えば機械製造メーカの奨励品とそれ以外のグリースの混合）が潤滑状態に与える影響についても考慮されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２５９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、部品実装装置の搬送装置や位置決め装置が備える転がり式直線運動案内について、基油の減少や劣化等の経時的変化や混合による影響を考慮して潤滑状態を正確に判定することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様は、レールと、レール上を移動するキャリッジと、前記レールと前記キャリッジとの間で転動する転動体と、キャリッジに充填された潤滑用のグリースとを備える転がり式直線運動案内の潤滑状態を判定する潤滑状態判定装置であって、前記レールと前記キャリッジ間の電圧、電流、又は抵抗である導通特性を検出する導通特性検出部と、前記キャリッジを前記レール上で移動させる駆動機構を制御する駆動制御部が前記キャリッジを前記レール上で移動させた際に前記導通特性検出部で検出された導通特性を使用して、前記転がり直線運動案内の潤滑状態を判定する判定部とを含む潤滑状態判定部とを備える、潤滑状態判定装置を提供する。
【０００７】
具体的には、前記判定部は、正常な潤滑状態が得られることが想定される油膜パラメータに対応する閾値速度以上に前記駆動制御部により前記キャリッジの速度が上昇したときに、前記導通特性検出部によって検出された導通特性と前記レールと前記キャリッジか絶縁されたことを示す前記導通特性の閾値との比較に基づいて潤滑状態が正常であるか否かを判定する。
【０００８】
代案としては、前記判定部は、前記キャリッジの速度を検出する速度検出部をさらに備え、前記判定部は、前記導通特性検出部によって検出された導通特性が前記レールと前記キャリッジか絶縁されたことを示す値であるときに、前記速度検出部によって検出された速度が正常な潤滑状態が得られることが想定される油膜パラメータに対応する閾値速度以下であれば正常な潤滑状態であると判定し、前記検出された速度が前記閾値速度を上回る場合には潤滑状態の低下であると判定する。
【０００９】
本発明の第２の態様は、レールと、レール上を移動するキャリッジと、前記レールと前記キャリッジとの間で転動する転動体と、キャリッジに充填された潤滑用のグリースとを備える転がり式直線運動案内の潤滑状態を判定する潤滑状態判定方法であって、
前記キャリッジを前記レール上で移動するときの前記レールと前記キャリッジ間の電圧、電流、又は抵抗である導通特性を検出し、前記検出して導通特性に基づいて潤滑状態が正常であるか否かを判定する潤滑状態判定方法を提供する。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第１の態様の潤滑状態判定装置を備える部品実装装置を提供する。
【００１１】
本発明の第４の態様は、基板位置決め装置で基板を位置決めすると共に、部品を保持したヘッドをヘッド位置決め装置で移動させて前記基板に対して位置決めして実装する部品実装方法であって、前記基板位置決め装置と前記ヘッド位置決め装置のうちの少なくとも一方は、レールと、レール上を移動するキャリッジと、前記レールと前記キャリッジとの間で転動する転動体と、キャリッジに充填された潤滑用のグリースとを備える転がり式直線運動案内を備え、前記キャリッジを前記レール上で移動するときの前記レールと前記キャリッジ間の電圧、電流、又は抵抗である導通特性を検出し、前記検出して導通特性に基づいて潤滑状態が正常であるか否かを判定する、部品実装方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、キャリッジをレール上で移動させた際に検出された導通特性を使用して転がり直線運動案内の潤滑状態を判定するので、グリースの基油の減少や劣化等の経時的変化や混合による影響も含めて正確に潤滑状態を判定できる。特に、正常な潤滑状態が得られることが想定される油膜パラメータに対応する閾値速度を使用することで正確な潤滑状態の判定を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る部品実装装置の模式的な斜視図。
【図２】基板搬送装置の模式的な正面図。
【図３】基板搬送装置の模式的な側面図。
【図４】基板搬送装置の直動ガイドに設けた潤滑状態判定装置を示す模式的な構成図。
【図５】速度波形、正常時の導通電圧波形、潤滑状態が軽度に低下した時の導通電圧波形、及び潤滑状態が重度に低下した時の導通電圧波形を示す線図。
【図６Ａ】サンプルＡ０〜Ａ３の実験結果（速度波形と導通電圧波形）を示す図表。
【図６Ｂ】サンプルＡ０でキャリッジ速度が３ｍ／ｓの場合の模式的な速度波形と導通電圧波形を示す図。
【図７】サンプルＡ０〜Ａ３におけるキャリッジ速度と油膜パラメータΛの関係を示す線図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１を参照すると、部品実装装置１は、部品を吸着保持する複数の吸着ノズル８を備える実装ヘッド２、実装ヘッド２をＸＹ方向に位置決めするヘッド位置決め装置３、基板搬送装置５、及び部品供給部６を基台７上に備える。基板搬送装置５は、基板１０を着脱可能に保持した保持テーブル４をＸ方向に往復直動させ、それによって基板１０を搬送する。実装ヘッド２はヘッド位置決め装置３によりＸＹ方向に移動し、例えば複数のカセットフィーダの集合体である部品供給部６に対して位置決めされる。個々の吸着ノズル８が降下して部品を吸着保持する。その後、ヘッド位置決め装置３による実装ヘッド２のＸＹ方向の移動により、基板１０の部品実装位置に対して個々の吸着ノズル８が位置決めされ、吸着保持された部品が実装される。
【００１５】
後に詳述するように、本実施形態では基板搬送装置５が備える直動ガイド２１Ａに本発明を適用している。しかし、本発明はヘッド位置決め装置３が備える直動ガイドにも適用できる。つまり、ヘッド位置決め装置３は、直動ガイドによってＸ方向に移動可能に実装ヘッド２を支持するＸビーム１１と、直動ガイドによってＸビーム１１をＹ方向に移動可能に支持するＹビーム１２Ａ，１２Ｂとを備えており、これらの直動ガイドにも本発明を適用できる。
【００１６】
本実施形態における基板搬送装置５は、基板１０を保持した保持テーブル４をＸ方向に移動させて基板１０の搬送と位置決めを行う。しかし、基板位置決め装置の具体的な構成は本実施形態のものに限定されない。例えば、基板搬送装置は、保持テーブル４を用いずに、基板１０の前後の端部（Ｙ軸方向の両端部）を支持して搬送する搬送ベルトにより基板１０を位置決め部（この位置決め部で基板１０に部品が実装される）に搬送するものでもよい。
【００１７】
図２から図４を参照して、基板搬送装置５について詳細に説明する。基板搬送装置５は一対の直線運動案内（直動ガイド）２１Ａ，２１Ｂを備える。直動ガイド２１Ａ，２１Ｂは、それぞれ１本の直線状のガイドレール２２Ａ，２２Ｂを備える。これらのガイドレール２２Ａ，２２ＢはＸ方向に延びるように基台７上に互いに平行に設置されている。個々のガイドレール２２Ａ，２２Ｂには、それぞれ２個のキャリッジ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３ＤがＸ方向に進退移動可能に係合している。キャリッジ２３Ａ〜２３Ｄ上には絶縁材料からなるスペーサ２４を介して保持テーブル４が固定されている。キャリッジ２３Ａ〜２３Ｄが直動ガイド２１Ａ，２１Ｂに沿って直動することで保持テーブル４がＸ方向に移動できる。
【００１８】
本実施形態における直動ガイド２１Ａ，２１Ｂは、玉式で４方向等荷重型４列サーキュラーアーク溝２点接触構造リテーナ付き（正面組合せ）である。しかし、本発明は、玉式に限定されず転動体としてコロを備えるコロ式の直動ガイドに適用できる。また、転動溝の配置等を含む具体的な構造が本実施形態とは異なる直動ガイドにも本発明を適用できる。
【００１９】
図４を参照すると、ガイドレール２２Ａ，２２Ｂの両側壁にそれぞれに上下２本で合計４本のレール転動溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃ．２５ｄが形成されている。これらのレール転動溝２５ａ〜２５ｄはＸ方向に延びる直線状であり、断面は円弧状である。キャリッジ２３Ａ〜２３Ｄは、ガイドレール２２Ａ，２２Ｂの上方に隙間をあけて配置された基部２７と、この基部２７の両側から下向きに延びてガイドレール２２Ａ，２２Ｂの側壁に対して隙間をあけて配置された側部２８Ａ，２８Ｂを備える。側部２８Ａ，２８Ｂには、ガイドレール２２Ａ，２２Ｂのレール転動溝２５ａ〜２５ｄに対向してＸ方向に延びる直線状で断面円弧状のキャリッジ転動溝３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄが形成されている。また、側部２８Ａ，２８Ｂには、両端面を貫通する循環路３１ａ'，３１ｂ'，３１ｃ'，３１ｄ'が個々のキャリッジ転動溝３１ａ〜３１ｄにそれぞれ対応して形成されている。キャリッジ２３Ａ〜２３Ｄの両端面には、それぞれ図２にのみ概念的に示すエンドプレート３２Ａ，３２Ｂが装着されている。対応するキャリッジ転動溝３１ａ〜３１ｄと循環路３１ａ’〜３１ｄ’はエンドプレート３２Ａ，３２Ｂに形成された図示しない湾曲路で互いに接続され、転動体としての玉３３の循環路を形成している。これらの循環路を循環する玉３３がレール転動溝２５ａ〜２５ｄとキャリッジ転動溝３１ａ〜３１ｄとの間でそれぞれ循環するように転動することで、ガイドレール２２Ａ，２２Ｂに沿ってキャリッジ２３Ａ〜２３Ｄが円滑に直動する。また、玉３３の循環路には図示しない供給口（グリースニップル）から潤滑剤としてのグリース３４が充填されている。
【００２０】
保持テーブル４をガイドレール２２Ａ，２２Ｂに沿って進退移動させる駆動装置としてリニアモータ３６が設けられている。リニアモータ３６は、保持テーブル４の下面に取付られた可動子としてのモータコイル３７と、モータコイル３７の両側に並んで配置された固定子としてのマグネット３８Ａ，３８Ｂとを備える。
【００２１】
本実施形態では直動ガイド２１Ａ，２１Ｂのうち、一方の直動ガイド２１Ａについてグリース３４による潤滑状態の良否の判定を行う潤滑状態判定装置４１が設けられている。以下、図４を参照して潤滑状態判定装置４１を説明する。
【００２２】
潤滑状態判定装置４１は制御装置４２を含む。制御装置４２は、基板搬送装置５用のローカルの制御装置であってもよいし、部品実装装置１全体の制御装置であってもよい。制御装置４２は、判定部４３、記憶部４４、警報処理部４５、速度検出部４６、及び駆動制御部４７を備える。
【００２３】
いずれも鉄やステンレス等の鋼製であるガイドレール２２Ａとキャリッジ２３Ａ（キャリッジ２３Ｂでもよい）とは、導電路４８で電気的に接続されている。導電路４８には直流電源４９と抵抗５０が設けられており、簡易な直流電気回路が構成されている。本実施形態では、直流電源４９として例えば１．０Ｖの乾電池を使用している。直流電源４９としては乾電池１．０Ｖ〜１．５Ｖ程度のものが使用できるが、これに限定されない。例えば、直流電源４９は安定化電源等であってもよい。前述のようにキャリッジ２３Ａと保持テーブル４との間には絶縁材料からなるスペーサ２４が介在しているので、キャリッジ２３Ａと保持テーブル４とは電気的に分離されている。従って、ガイドレール２２Ａとキャリッジ２３Ａとの間の電圧を測定することでキャリッジ２３Ａとガイドレール２２Ａの間の玉３３を介した電気導通状態を測定できる。キャリッジ２３Ａ（保持テーブル２４）の移動により、キャリッジ２３Ａ（キャリッジ転動溝３１ａ〜３１ｄ）と玉３３の間と、ガイドレール２２Ａ（レール転動溝３１ａ〜３１ｄ）と玉３３の間に、それぞれグリース３４で十分な油膜が形成されている場合、すなわち正常な潤滑状態が確保されている場合、形成された油膜によりキャリッジ２３Ａとガイドレール２２Ａとの間は電気的に絶縁される。抵抗５０はキャリッジ２３Ａ（保持テーブル４）が停止中でグリース３４による油膜形成前の短絡状態で直流電源４９の消耗あるいは消費を抑制するために設けられており、本実施形態では１０Ωである。キャリッジ２３Ａの移動時の油膜形成によってキャリッジ２３Ａとガイドレール２２Ａが電気的に絶縁されると、理想的には両者の間の電圧（導通電圧）は０Ｖである。しかし、油膜形成による絶縁抵抗値には変動があるため、本実施形態のように直流電源４９が１．０Ｖで抵抗５０が１０Ωの場合、例えば０．３Ｖ以下で絶縁状態とみなせる。絶縁状態となる導通電圧を閾値電圧Ｖｔｈと定義する。
【００２４】
潤滑状態判定装置４１は、導通電圧を検出する電圧検出器５１を備える。電圧検出器５１で検出された導通電圧は制御装置４２の判定部４３に出力される。また、判定部４３には温度センサ５２によって検出されたガイドレール２２Ａ又はその付近の温度が入力される。保持テーブル４のガイドレール２２Ａ上での位置を検出するエンコーダ５３が設けられており、制御装置４２の速度検出部４６はエンコーダ５３から入力される位置信号から保持プレート４（キャリッジ２３Ａ）が移動する速度を検出（算出）する。速度検出部４６で検出された速度も判定部４３に入力される。また、保持プレート４（キャリッジ２３Ａ）の速度は、保持テーブル４の進退させるリニアモータ３６の駆動制御部４７にも出力される。
【００２５】
判定部４３は、電圧検出器５１から入力される導通電圧、温度センサ５２から入力される温度、及び速度検出部４５から入力される速度を使用すると共に、記憶部４４に記憶された情報（例えば後述する閾値速度Ｓｔｈ等）を参照し、グリース３４による直動ガイド２１Ａの潤滑状態を判定する。判定部４３の判定結果は警報処理部４５に出力される。警報処理部４５は、判定部４３での判定結果に応じ、ディスプレイ５６、ランプ５７、及びブザー５８を制御して部品実装装置１のオペレータに対して警報を発する処理を実行する。
【００２６】
判定部４３は、２種類の判定方法でグリース３４による直動ガイド２１Ａの潤滑状態を判定している。まず、第１の判定方法は、比較的軽度の潤滑状態の低下が生じているかを判定するものである。第１の判定方法によって軽度の潤滑状態低下の判定が成立すると、判定結果を判定部４３から受けた警報処理部４５が軽警報の処理を実行する。次に、第２の判定方法は、比較的重度の潤滑状態の低下が生じているかを判定するものである。第２の判定方法によって重度の潤滑状態低下の判定が成立すると、判定結果を判定部４３から受けた警報処理部４５が重警報の処理を実行する。軽警報の処理としては、例えば給油時期であることを示す文字、記号等のディスプレイ５６上での表示がある。また、重警報の処理としては、例えばディスプレイ５６上の表示とそれに加えたランプ５７の点灯やブザー５８の駆動がある。ただし、部品実装装置１のオペレータが重警報と軽警報を区別して認識できる限り、これらの処理におけるディスプレイ５６、ランプ５７、及びブザー５８の制御の態様は、特に限定されない。
【００２７】
以下、第１の判定方法を説明する。
【００２８】
第１の判定方法は、油膜パラメータΛを応用して潤滑状態の低下を判定する。油膜パラメータΛは、転動体が転動する面である転動溝の転動面と転動体の表面との間に形成された油膜厚さの、転動溝の転動面と転動体の表面の合成表面粗さに対する割合を示すパラメータであり、以下の式（１）で定義される。
【００２９】
【数１】
【００３０】
合成表面粗さは以下の式（２）で定義される。
【００３１】
【数２】
【００３２】
合成表面粗さσとは、転がり接触する面の表面粗さσ１，σ２を合わせたもので、一般に、算術平均値や調和平均値よりも実験値に適合するため二乗平均値（相乗平均値）を用いる。
【００３３】
本実施形態では、σ１，σ２のうちの一方が転動溝２５ａ〜２５ｃ，３１ａ〜３１ｄの転動面の表面粗さであり、他方が玉３３の表面の表面粗さである。
【００３４】
後に詳述する実験及び検討の結果、直動ガイドについて正常ないし良好な潤滑状態が得られる油膜パラメータΛが見出された。具体的には、本実施形態のように転動体が玉である直動ガイドの場合、油膜パラメータΛがある値、すなわち０．５以上５以下の値、好ましくは０．６以上であれば油膜のある状態で玉が転がり運動する良好な潤滑状態が得られる。一方、油膜パラメータΛがこの値を下回ると、グリース３４による油膜形成が不十分で潤滑状態が低下する。このように潤滑状態の良否の境界となる油膜パラメータΛを、油膜パラメータ閾値Λｔｈと定義する。
【００３５】
転動溝２５ａ〜２５ｃ，３１ａ〜３１ｄの転動面と玉３３の表面の粗さは予め測定できる。一般に、転動溝２５ａ〜２５ｃ，３１ａ〜３１ｄの転動面の表面粗さは０．１μｍ（Ｒａ）以上０．３μｍ（Ｒａ）以下程度であり、玉３の表面粗さは０．０１μｍ（Ｒａ）以上０．０５μｍ（Ｒａ）以下程度である。
【００３６】
転動体が玉３３である場合の最小油膜厚さｈｍｉｎは以下の式（３）で表される。
【００３７】
【数３】
【００３８】
材料パラメータＧを決定するためのグリース３４の動粘度等は、実測又は製造元の開示から予め得られる。また、直動ガイド２１Ａの使用条件が決まれば、荷重パラメータＷも予め決定できる。接触楕円比ｋは転動体の玉が転動溝の面に接触する楕円の楕円比（転動方向（Ｘ）の楕円の長さ／転動方向に直交する接触面の方向の楕円の長さ）である。
【００３９】
以上のように、油膜パラメータΛ（式（１））の決定に必要な表面粗さσ１，σ２、材料パラメータＧ、及び荷重パラメータＷは予め決定できる。従って、これらを式（１）〜（３）に適用することで、油膜パラメータ閾値Λｔｈに相当する保持プレート４（キャリッジ２３Ａ）の速度（閾値速度Ｓｔｈ）を予め決定できる。リニアモータ３６によりキャリッジ２３Ａ（保持テーブル４）を閾値速度Ｓｔｈ以上で移動させた場合、油膜がある状態で玉３３が転がり運動する良好な潤滑状態となっているはずであるので、電圧検出器５１で検出される導通電圧は前述のように絶縁状態とみなせる閾値電圧Ｖｔｈ（例えば０．３Ｖ）以下となるはずである。従って、キャリッジ２３Ａ（保持テーブル４）を閾値速度Ｓｔｈ以上で移動させたにもかかわらず、電圧検出器５１で検出される導通電圧が閾値電圧Ｖｔｈ（例えば０．３Ｖ）を上回る場合は、基油の減少、劣化等の経時的変化、グリースの混合（例えば機械製造メーカの奨励品とそれ以外のグリースの混合）等が原因なって十分な油膜が形成されない（潤滑状態が低下している）と判断できる。
【００４０】
この点について図５を参照すると、キャリッジ２３Ａ（保持テーブル４）は停止状態（速度Ｓが０）からＸ方向に往復移動し時刻ｔ１〜ｔ２，ｔ５〜ｔ６では速度Ｓは閾値速度Ｓｔｈ以上に達している。キャリッジ２３Ａの停止時には予圧と垂直荷重による弾性変形で金属接触状態にある。つまり、油膜が形成されていないので、キャリッジ２３Ａ及びガイドレール２２Ａはそれぞれ玉３３と接触しており、キャリッジ２３Ａとガイドレール２２Ａは玉３３を介して電気的に導通している。そのため、キャリッジ２３Ａの停止時の導通電圧Ｖは、直流電源４９の印加電圧に相当する基準電圧Ｖｂ（例えば１．０Ｖ）である。図５の（ａ）で示すように、正常な潤滑状態が得られている場合、導通電圧Ｖはキャリッジ２３Ａの加速（時刻ｔ０〜ｔ１，時刻ｔ４〜ｔ５）に伴って閾値電圧Ｖｔｈ以下まで低下し、その後キャリッジ２３Ａの減速（時刻ｔ２〜ｔ３，時刻ｔ６〜ｔ７）に伴って基準電圧Ｖｂまで上昇する。一方、重度の潤滑状態の低下である図５の（ｃ）で示すように、油膜が形成されていない場合には、キャリッジ２３Ａが加速して速度Ｓが閾値速度Ｓｔｈ以上に達しても、導通電圧Ｖは安定せず閾値電圧Ｖｔｈ（例えば０．３Ｖ）を上回っている。
【００４１】
前述のように表面粗さσ１，σ２、材料パラメータＧ、及び荷重パラメータＷ等から閾値速度Ｓｔｈを予め決定できるが、グリース３４の基油の粘度は温度の影響を受けるので、閾値速度Ｓｔｈも温度によって変化する。記憶部４４には、温度と閾値速度Ｓｔｈの関係が表や算出式等の態様で記憶されている。判定部４３は温度センサ５２が検出した温度から記憶部４４に記憶された関係に基づいて閾値速度Ｓｔｈを算出する。
【００４２】
駆動制御部４７は、速度検出部４６で検出されるキャリッジ２３Ａ（保持プレート４）の速度Ｓを参照しつつリニアモータ３６を駆動し、キャリッジ２３Ａの速度Ｓを判定部４３が計算した閾値速度Ｓｔｈ以上まで上昇させる。判定部４３は。キャリッジ２３Ａの速度Ｓが閾値速度Ｓｔｈ以上となったときの導通電圧Ｖから潤滑状態の良否を判定する。つまり、判定部４３は、導通電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ以下であれば十分な油膜が形成された正常状態（絶縁傾向）であると判定する。一方、判定部４３は導通電圧Ｖが細かく脈動し、平均導通電圧Ｖａｖｅが閾値電圧Ｖｔｈを上回る場合には十分な油膜が形成されておらず比較的軽度の潤滑状態の低下であると判定する。判定部４３による軽度の潤滑状態低下の判定は警報処理部４５に出力され、警報処理部４５は前述した軽警報の処理を実行する。
【００４３】
第１の判定方法の代案としては、駆動制御部４７は導通電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ以下に低下するまでキャリッジ２３Ａ（保持プレート４）を加速するようにリニアモータ３６を駆動し、判定部４３は、導通電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ以下となったときに速度検出部４６によって検出される速度Ｓから潤滑状態の良否を判定する。つまり、判定部４３は速度Ｓが閾値速度Ｓｔｈ以下であれば十分な油膜が形成された正常状態であると判定し、速度Ｓが閾値速度を上回る場合には十分な油膜が形成されておらず比較的軽度の潤滑状態の低下であると判定する。
【００４４】
以下、第２の判定方法の内容を説明する。
【００４５】
本発明者の種々の実験と検討の結果、第１の判定方法で検出される比較的軽度の潤滑状態の低下（図５の（ｂ）参照）から基油の減少や劣化等の経時的変化がさらに進行した場合、キャリッジの加速によりいったん低下した導通電圧がキャリッジの減速と停止に伴って基準電圧Ｖｂまで上昇するのに要する時間が長くなることが見出された（図５（ｃ）の一点鎖線円部参照）。従って、この時間を監視することでも重度の潤滑状態の低下を検出できる。
【００４６】
駆動制御部４７は例えば図５に示すような速度波形でキャリッジ２３Ａ（保持プレート４）の速度Ｓが変化するようにリニアモータ３６を駆動する。判定部４３はキャリッジ２３Ａの減速時（時刻ｔ２〜ｔ３，ｔ６〜ｔ７）、すなわちキャリッジ２３Ａが定速状態から停止するまでの導通電圧Ｖを監視し、導通電圧Ｖが基準電圧Ｖｂ（例えば１．０Ｖ）まで上昇するのに要する復帰時間ｄｔを計測する。そして、駆動制御部４７は計測した復帰時間ｄｔを正常時の復帰時間ｄｔに余裕量を加えた閾値復帰時間ｄｔ’（記憶部４４に予め記憶されている）と比較し、潤滑状態の良否を判定する。つまり、測定部４３は、復帰時間ｄｔが閾値復帰時間ｄｔ’未満であれば潤滑状態は正常であると判定し、復帰時間ｄｔが閾値復帰時間ｄｔ’以上であれば比較的重度の潤滑状態の低下であると判定する（図５の（ｃ））。判定部４３による重度の潤滑状態低下の判定は警報処理部４５に出力され、警報処理部４５は前述した重警報の処理を実行する。
【００４７】
第１及び第２の判定方法は、転動体としてコロを備える直動ガイドにも適用できる。転動体がコロの場合、第１の判定方法で使用する最小油膜厚さｈｍｉｎは以下の式（４）で表される。また、コロ式の直動ガイドでは、一般に、転動溝の転動面の表面粗さは０．０５μｍ（Ｒａ）以上０．３μｍ（Ｒａ）以下程度であり、玉３の表面の表面粗さは０．０１μｍ（Ｒａ）以上０．０５μｍ（Ｒａ）以下程度である。
【００４８】
【数４】
【００４９】
次に、第１の判定方法（軽度の潤滑状態の低下の判定）に使用される油膜パラメータ閾値Λｔｈを得た電気導通状態の測定実験及び検討について説明する。
【００５０】
まず、測定実験とその結果を説明する。実験には実施形態の基板搬送装置５（図２から図４参照）と同様の実験装置を使用した。リニアモータ３６は推力１，０００Ｎで最大総重量５０kgfの可動部（実施形態では保持テーブル４）の最大総重量を最大加速度約３Ｇ（３０ｍ／ｓ２）、最高速度３ｍ／ｓで駆動する駆動することができる。Ｙ軸方向の前後で対向したリニアモータ３６の固定子であるマグネット３８Ａ，３８Ｂの中央にリニアモータの可動子であるモータコイル３７を配置した構造を用いたのは、直動ガイド２１Ａにリニアモータ３６のマグネット３８Ａ，３８Ｂの磁気吸引力による直動ガイド２１への負荷の影響がより出ないようするためである。玉式の直動ガイド２１Ａ，２１Ｂは前述のように４方向等価荷重型4列サーキュラーアーク溝2点接触構造リテーナ付き(正面組合せ)であり、ガイドレール２２Ａ，２２Ｂのレール幅は１５mmである。直動ガイド２１Ａ，２１Ｂの緒元を以下の表１に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
試験に使用したグリース３４の性状を以下の表２に示す。
【００５３】
【表２】
【００５４】
基油がポリ−α−オレフィン、増ちょう剤がリチウムコンプレックスの電子部品実装装置用市販グリース（ＡＯ）、並びにＡ０グリースの基油の粘度を変更した３種類のサンプル（Ａ１，Ａ２，Ａ３）を作成した。実験中のレール温度は３０℃〜３５℃であったので３３℃での基油の粘度測定値を基準に粘度調整を行った．サンプル名はＡ０（３３℃の動粘度が１２５mm2/s）、Ａ１（３３℃の動粘度が９０mm2/s）、Ａ２（３３℃の動粘度が７０mm2/s）、Ａ３（３３℃の動粘度が３０mm2/s）とした。試験グリースの作成に際し酸化防止剤、防錆剤、摩耗防止剤等各種添加剤配合量は同一とした。
【００５５】
実施形態と同様に、電気導通状態の測定は２本のガイドレール２２Ａ，２２Ｂのうち少なくとも１本のガイドレール２２Ａ（直動ガイド２１Ａ）の１個のキャリッジ２３Ａで行った。１本のガイドレール２２Ａ上にある２個のキャリッジ２３Ａ，２３Ｂの走行範囲が重なるためサンプルグリースは２個のキャリッジ２３Ａ，２３Ｂとも変更している。なお，非測定側の直動ガイド２１Ｂはすべての実験でサンプルＡ０を用いた。実験側の直動ガイド２１Ａのグリース交換の際、非測定側の直動ガイド２１Ｂも同時にグリースアップを行った。
【００５６】
実験時の1回の走行距離は０．５ｍ、１往復で１ｍ走行とした．計測はグリース変更に伴うキャリッジ２３Ａ内の充填ムラ等を無くすため後述する２時間のエージング運転終了後、再度、所定のサンプルを注入し、設定速度で走行させ５０〜１００サイクルの間に実施した。走行パターンは加速・減速時の加速度は３０ｍ/ｓ2一定とし，最高速度を３ｍ／ｓ，２ｍ／ｓ，１ｍ／ｓとしキャリッジ２３Ａとガイドレール２２Ａの間の電圧を測定した。また、並びに定速走行時に油膜形成による電気絶縁（０．３０Ｖ以下）が保たれる速度を油膜形成速度と定義し計測した。０．８Ｖ〜１．５Ｖ程度の電圧でも電食が発生する可能性があることから通電は測定時のみとした。
【００５７】
グリースを変更する際は、部品レベルまでキャリッジ２３Ａを分解し、転動体である玉３３はアセトンで超音波洗浄を行い、リターン部，キャリッジ本体など樹脂材料を含む部品は炭化水素系溶剤にて超音波洗浄、綿棒・ウエスによる拭き取りを併用した。ガイドレール２２Ａも炭化水素系容剤とアセトンを用いウエスにて拭き取り洗浄を行った。測定に使用したキャリッジ２３Ａと玉３３は同一のものである。
【００５８】
グリース交換後は加速・減速時の加速度３０ｍ／ｓ2，速度３ｍ／ｓの条件で１時間程度走行させた後、はみ出したグリースを拭き取り、再度レール転動面にグリースを塗布しキャリッジ２３Ａに設けられているグリースニップルからグリース注入を行った。さらに１時間走行後に再度ガイドレール２３Ａへのグリース塗布とグリースニップルからのグリース注入行ない、はみ出したグリースを拭き取ってエージングとした。
【００５９】
全サンプルＡ０〜Ａ３についてすべての測定結果を図６Ａに示す。図６ＢはサンプルＡ０で最高速度３ｍ／ｓの場合を概念的に示す。
【００６０】
図６Ａの最上段左端は、可動テーブルを最高速度３ｍ／ｓ、加速・減速時の加速度を３０ｍ／ｓ２とし１往復させたデータで、サンプルはＡ０である。横軸が時間でフルスケール１．０秒、縦軸が電圧で上が電気導通の導通度合を示す波形、下側が速度信号である。速度信号は可動テーブルの速度に応じ電圧が変化し、加速・減速域において一定の勾配で上昇・降下する直線となり，設定の３．０ｍ／ｓまで加速し定速状態になるとプラス、またはマイナス５．２Ｖで水平な直線となる。電気導通波形は停止時、予圧と垂直荷重により弾性変形し金属接触状態にあるため印可電圧の１．０Ｖを示している。可動中は油膜により絶縁されるため０Ｖ（オシロスコープの平均電圧は０〜０．２Ｖ）程度を示す。
【００６１】
サンプルＡ０の結果は図６Ａの左端の縦列に示す。最高速度３ｍ／ｓ，２ｍ／ｓ，１ｍ／ｓ毎の波形を示し、加速・減速時の加速度は３０ｍ／ｓ2一定とする。この波形の横軸のスケールは３ｍ／ｓと２ｍ／ｓが横軸フルスケール１秒で、１ｍ／ｓはフルスケール２秒である。また、３ｍ／ｓの導通電圧が０Ｖに達した時の速度は加速領域１／３程度の速度であり速度信号から算出した速度は１．１ｍ／ｓであった。同様に２ｍ／ｓの場合は加速領域１／２程度の速度で速度信号からの算出速度は１．０ｍ／ｓであった。また、最高速度１ｍ／ｓの測定では加速域が終了し定速域（１ｍ／ｓ）時点で導通電圧の最小電圧は０Ｖになっているが定速領域の平均電圧は０．２３Ｖであった。
【００６２】
サンプルＡ１（図６Ａにおいて左から２つめの縦列）の３ｍ／ｓでの導通電圧０Ｖは１．４ｍ／ｓ、２ｍ／ｓでの導通電圧０Ｖは１．３ｍ／ｓ、１ｍ／ｓでの平均導通電圧は０．３７Ｖであった。油膜形成速度は１．３ｍ／ｓで導通電圧は平均０．２９Ｖであった。
【００６３】
サンプルＡ２（図６Ａにおいて右から２つめの縦例）の３ｍ／ｓでの導通電圧０Ｖは１．８ｍ／ｓであるが導通電圧は平均０．１３Ｖであった。２ｍ／ｓでの導通電圧０Ｖ（平均値は０．１７Ｖであった）は１．７ｍ／ｓであった。１ｍ／ｓでの平均導通電圧は０．４１Ｖであった．油膜形成速度の１．７ｍ／ｓでの導通電圧は０．２７Ｖであった。
【００６４】
サンプルＡ３（図６Ａにおいて右端）ではすべての速度で電気絶縁状態である０Ｖを示すことが無くそれぞれの速度での導通電圧は平均でそれぞれ３ｍ／ｓで０．４０Ｖ、２ｍ／ｓで０．４４Ｖ、１ｍ／ｓで０．５１Ｖであった。
【００６５】
次に、実験結果の検討について説明する。実験結果の考察のため実験装置における弾性流体潤滑（EHL）膜厚をHamrock-Dowsonの式より計算し、表面粗さと最小油膜厚さから油膜パラメータΛを求め，実験結果との比較を行った。
【００６６】
計算は表２の諸元において、可動テーブルの重量５０ｋｇ（４９０Ｎ）を４個のキャリッジで受け、１個のキャリッジの設定予圧の最大値４７０Ｎ、これらを垂直荷重とし，１キャリッジ当りの垂直方向有効玉数１４×２で受けると、１つの玉当り玉荷重は２１．２Ｎ（（４９０／４＋４７０）／（１４×２））となる。モーメント荷重は考慮しない。また、レール並びにキャリッジ転動面の表面粗さの実測値は０．２１μｍＲａ、ボールの表面粗さは０．０１μｍ（Ｒａ）による合成粗さ０．２１μｍを用いた。これらの値と速度パラメータより上述の式（１），（３）を用いて求めた油膜パラメータΛの計算結果を図７に示す。実験値との関係を見やすくするため横軸の速度はボール速度ではなくキャリッジ速度とした。図７に示す各基油粘度の油膜パラメータΛ計算値の曲線上の○印は実験で求めた油膜形成速度である。
【００６７】
サンプルＡ０〜Ａ３のグリースの基油の粘度の違いに伴い油膜形成速度も変化するが、油膜パラメータΛは０．６付近である。しかし基油粘度３０mm２／ｓのサンプルＡ３ではキャリッジ速度３ｍ／ｓでも油膜パラメータΛが０．５程度であり本実験における電気導通状態の測定結果からも金属接触状況（軽度の潤滑状態の低下の状況）にあると考えられる。
【００６８】
以上のように、油膜パラメータΛが０．６（種々の条件の変化に伴う変動を考慮すると０．５以上５以下の値）以上であれば、油膜のある状態で玉が転がり運動し、金属表面を起点とする損傷が抑えられた良好な潤滑状態が得られ、この値を下回るとグリース３４による油膜形成が不十分で潤滑状態が低下する。
【００６９】
油膜パラメータΛの上限が５以下としたのは、油膜パラメータΛは大きい方が好ましいが実用上（荷重や直動ガイドの位置決め案内精度上の実用上の与圧、グリースの粘度の実用範囲、市場に流通しているグリースの粘度から考慮）の値からである。荷重を下げてグリースの粘度を上げれば、直動ガイドのコロや玉がグリースをよけるように動作し、油膜パラメータΛは大きくなる。例えば、直動ガイドの与圧が小さければ直動ガイドのコロや玉が受ける荷重は小さく油膜パラメータは大きくなるが、与圧が少なく過ぎると直動ガイドの位置決め案内精度が低下してしまい実用的ではない。
【００７０】
本発明は前記実施形態に限定されず種々の変形が可能である。例えば、基板搬送装置が備える直動ガイドを例に本発明を説明したが、本発明は前述したようにヘッド位置決め装置が備える直動ガイドにも適用でき、部品実装装置が備えるその他の直動ガイドにも適用できる。
【００７１】
また、実施形態ではレールとキャリッジ間の導通電圧を検出する電圧検出部を用いて直動ガイドの潤滑状態を判定しているが、レールとキャリッジ間の抵抗あるいは電流を検出して直動ガイドの潤滑状態を判定してもよい。抵抗値を用いる場合、キャリッジの移動が停止している時に抵抗値が変動するおそれがあれば、キャリッジの停止領域では判定を行わないようにする必要がある。また、電流値を用いる場合、金属部品の電気による腐食を考慮して微弱な電流（１０ｍＡ〜５０ｍＡ程度）が用いられるが、閾値が分かりにくい傾向がある。これらより、好ましくは実施形態のように電圧を用いて直動ガイドの潤滑状態を判定するのが、簡易で閾値も比較的分かりやすいのでより実用的である。
【００７２】
実施形態では部品実装装置の基板搬送装置が備える転がり式直線運動案内（直動ガイド）を例に本発明を説明したが、本発明の適用対象は実施形態のものに限定されない。例えば、ロータリー式の実装ヘッドに対して基板をＸＹ軸方向に移動して位置決めする基板位置決め装置や、位置決めされた基板に対して部品を保持した実装ヘッドをＸＹ軸等の方向に移動させて部品を実装するヘッド位置決め装置等の位置決め装置が備える直動ガイドにおける潤滑状態判定にも本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００７３】
１ 部品実装装置
２ 実装ヘッド
３ ヘッド位置決め装置
４ 保持テーブル
５ 基板搬送装置
６ 部品供給部
７ 基台
８ 吸着ノズル
１０ 基板
１１ Ｘビーム
１２Ａ，１２Ｂ Ｙビーム
２１Ａ，２１Ｂ 直動ガイド
２２Ａ，２２Ｂ ガイドレール
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ キャリッジ
２４ スペーサ
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ レール転動溝
２７ 基部
２８Ａ，２８Ｂ 側部
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ キャリッジ転動溝
３１ａ’，３１ｂ’，３１ｃ’，３１ｄ’ 循環路
３２Ａ，３２Ｂ エンドプレート
３３ 玉
３４ グリース
３６ リニアモータ
３７ モータコイル
３８Ａ，３８Ｂ マグネット
４１ 潤滑状態判定装置
４２ 制御装置
４３ 判定部
４４ 記憶部
４５ 警報処理部
４６ 速度検出部
４７ 駆動部
４８ 導電路
４９ 直流電源
５０ 抵抗
５１ 電圧検出器
５２ 温度センサ
５３ エンコーダ
５６ ディスプレイ
５７ ランプ
５８ ブザー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レールと、レール上を移動するキャリッジと、前記レールと前記キャリッジとの間で転動する転動体と、キャリッジに充填された潤滑用のグリースとを備える転がり式直線運動案内の潤滑状態を判定する潤滑状態判定装置であって、
前記レールと前記キャリッジ間の電圧、電流、又は抵抗である導通特性を検出する導通特性検出部と、
前記キャリッジを前記レール上で移動させる駆動機構を制御する駆動制御部が前記キャリッジを前記レール上で移動させた際に前記導通特性検出部で検出された導通特性を使用して、前記転がり直線運動案内の潤滑状態を判定する判定部とを含む潤滑状態判定部と
を備える、潤滑状態判定装置。
【請求項２】
前記判定部は、
正常な潤滑状態が得られることが想定される油膜パラメータに対応する閾値速度以上に前記駆動制御部により前記キャリッジの速度が上昇したときに、前記導通特性検出部によって検出された導通特性と前記レールと前記キャリッジか絶縁されたことを示す前記導通特性の閾値との比較に基づいて潤滑状態が正常であるか否かを判定する、請求項１の潤滑状態判定装置。
【請求項３】
前記導通特性検出部は前記レールと前記キャリッジ間の電圧を検出する電圧検出部であり、
前記判定部は、検出された電圧が前記レールと前記キャリッジか絶縁されたことを示す閾値電圧以下であれば正常な潤滑状態であると判定し、前記検出された導通電圧が閾値電圧を上回る場合には潤滑状態の低下であると判定する、請求項２の潤滑状態判定装置。
【請求項４】
前記判定部は、
前記キャリッジの速度を検出する速度検出部をさらに備え、
前記判定部は、前記導通特性検出部によって検出された導通特性が前記レールと前記キャリッジか絶縁されたことを示す値であるときに、前記速度検出部によって検出された速度が正常な潤滑状態が得られることが想定される油膜パラメータに対応する閾値速度以下であれば正常な潤滑状態であると判定し、前記検出された速度が前記閾値速度を上回る場合には潤滑状態の低下であると判定する、請求項１に記載の潤滑状態判定装置。
【請求項５】
前記導通特性検出部は前記レールと前記キャリッジ間の電圧を検出する電圧検出部であり、
前記判定部は、前記電圧検出部によって検出された導通電圧が前記レールと前記キャリッジか絶縁されたことを示す閾値電圧以下に低下したときに、前記速度検出部によって検出された速度が正常な潤滑状態が得られることが想定される油膜パラメータに対応する閾値速度以下であれば正常な潤滑状態であると判定し、前記検出された速度が前記閾値速度を上回る場合には潤滑状態の低下であると判定する、請求項４に記載の潤滑状態判定装置。
【請求項６】
レールと、レール上を移動するキャリッジと、前記レールと前記キャリッジとの間で転動する転動体と、キャリッジに充填された潤滑用のグリースとを備える転がり式直線運動案内の潤滑状態を判定する潤滑状態判定方法であって、
前記キャリッジを前記レール上で移動するときの前記レールと前記キャリッジ間の電圧、電流、又は抵抗である導通特性を検出し、
前記検出して導通特性に基づいて潤滑状態が正常であるか否かを判定する潤滑状態判定方法。
【請求項７】
レールと、レール上を移動するキャリッジと、前記レールと前記キャリッジとの間で転動する転動体と、キャリッジに充填された潤滑用のグリースとを備える、搬送装置及び位置決め装置の少なくとも１つが備える転がり式直線運動案内と、
前記レールと前記キャリッジ間の電圧、電流、又は抵抗である導通特性を検出する導通特性検出部と、
前記キャリッジを前記レール上で移動させる駆動機構を制御する駆動制御部が前記キャリッジを前記レール上で移動させた際に前記導通特性検出部で検出された導通特性を使用して、前記転がり直線運動案内の潤滑状態を判定する判定部とを含む潤滑状態判定部と
を備える、部品実装装置。
【請求項８】
前記判定部は、
正常な潤滑状態が得られることが想定される油膜パラメータに対応する閾値速度以上に前記駆動制御部により前記キャリッジの速度が上昇したときに、前記導通特性検出部によって検出された導通特性と前記レールと前記キャリッジか絶縁されたことを示す前記導通特性の閾値との比較に基づいて潤滑状態が正常であるか否かを判定する、請求項７の部品実装装置。
【請求項９】
前記導通特性検出部は前記レールと前記キャリッジ間の電圧を検出する電圧検出部であり、
前記判定部は、検出された電圧が前記レールと前記キャリッジか絶縁されたことを示す閾値電圧以下であれば正常な潤滑状態であると判定し、前記検出された導通電圧が閾値電圧を上回る場合には潤滑状態の低下であると判定する、請求項８の部品実装装置。
【請求項１０】
前記判定部は、
前記キャリッジの速度を検出する速度検出部をさらに備え、
前記判定部は、前記導通特性検出部によって検出された導通特性が前記レールと前記キャリッジか絶縁されたことを示す値であるときに、前記速度検出部によって検出された速度が正常な潤滑状態が得られることが想定される油膜パラメータに対応する閾値速度以下であれば正常な潤滑状態であると判定し、前記検出された速度が前記閾値速度を上回る場合には潤滑状態の低下であると判定する、請求項７に記載の部品実装装置。
【請求項１１】
前記導通特性検出部は前記レールと前記キャリッジ間の電圧を検出する電圧検出部であり、
前記判定部は、前記電圧検出部によって検出された導通電圧が前記レールと前記キャリッジか絶縁されたことを示す閾値電圧以下に低下したときに、前記速度検出部によって検出された速度が正常な潤滑状態が得られることが想定される油膜パラメータに対応する閾値速度以下であれば正常な潤滑状態であると判定し、前記検出された速度が前記閾値速度を上回る場合には潤滑状態の低下であると判定する、請求項１０に記載の部品実装装置。
【請求項１２】
基板位置決め装置で基板を位置決めすると共に、部品を保持したヘッドをヘッド位置決め装置で移動させて前記基板に対して位置決めして実装する部品実装方法であって、
前記基板位置決め装置と前記ヘッド位置決め装置のうちの少なくとも一方は、レールと、レール上を移動するキャリッジと、前記レールと前記キャリッジとの間で転動する転動体と、キャリッジに充填された潤滑用のグリースとを備える転がり式直線運動案内を備え、
前記キャリッジを前記レール上で移動するときの前記レールと前記キャリッジ間の電圧、電流、又は抵抗である導通特性を検出し、
前記検出して導通特性に基づいて潤滑状態が正常であるか否かを判定する、部品実装方法。
【請求項１】
レールと、レール上を移動するキャリッジと、前記レールと前記キャリッジとの間で転動する転動体と、キャリッジに充填された潤滑用のグリースとを備える転がり式直線運動案内の潤滑状態を判定する潤滑状態判定装置であって、
前記レールと前記キャリッジ間の電圧、電流、又は抵抗である導通特性を検出する導通特性検出部と、
前記キャリッジを前記レール上で移動させる駆動機構を制御する駆動制御部が前記キャリッジを前記レール上で移動させた際に前記導通特性検出部で検出された導通特性を使用して、前記転がり直線運動案内の潤滑状態を判定する判定部とを含む潤滑状態判定部と
を備える、潤滑状態判定装置。
【請求項２】
前記判定部は、
正常な潤滑状態が得られることが想定される油膜パラメータに対応する閾値速度以上に前記駆動制御部により前記キャリッジの速度が上昇したときに、前記導通特性検出部によって検出された導通特性と前記レールと前記キャリッジか絶縁されたことを示す前記導通特性の閾値との比較に基づいて潤滑状態が正常であるか否かを判定する、請求項１の潤滑状態判定装置。
【請求項３】
前記導通特性検出部は前記レールと前記キャリッジ間の電圧を検出する電圧検出部であり、
前記判定部は、検出された電圧が前記レールと前記キャリッジか絶縁されたことを示す閾値電圧以下であれば正常な潤滑状態であると判定し、前記検出された導通電圧が閾値電圧を上回る場合には潤滑状態の低下であると判定する、請求項２の潤滑状態判定装置。
【請求項４】
前記判定部は、
前記キャリッジの速度を検出する速度検出部をさらに備え、
前記判定部は、前記導通特性検出部によって検出された導通特性が前記レールと前記キャリッジか絶縁されたことを示す値であるときに、前記速度検出部によって検出された速度が正常な潤滑状態が得られることが想定される油膜パラメータに対応する閾値速度以下であれば正常な潤滑状態であると判定し、前記検出された速度が前記閾値速度を上回る場合には潤滑状態の低下であると判定する、請求項１に記載の潤滑状態判定装置。
【請求項５】
前記導通特性検出部は前記レールと前記キャリッジ間の電圧を検出する電圧検出部であり、
前記判定部は、前記電圧検出部によって検出された導通電圧が前記レールと前記キャリッジか絶縁されたことを示す閾値電圧以下に低下したときに、前記速度検出部によって検出された速度が正常な潤滑状態が得られることが想定される油膜パラメータに対応する閾値速度以下であれば正常な潤滑状態であると判定し、前記検出された速度が前記閾値速度を上回る場合には潤滑状態の低下であると判定する、請求項４に記載の潤滑状態判定装置。
【請求項６】
レールと、レール上を移動するキャリッジと、前記レールと前記キャリッジとの間で転動する転動体と、キャリッジに充填された潤滑用のグリースとを備える転がり式直線運動案内の潤滑状態を判定する潤滑状態判定方法であって、
前記キャリッジを前記レール上で移動するときの前記レールと前記キャリッジ間の電圧、電流、又は抵抗である導通特性を検出し、
前記検出して導通特性に基づいて潤滑状態が正常であるか否かを判定する潤滑状態判定方法。
【請求項７】
レールと、レール上を移動するキャリッジと、前記レールと前記キャリッジとの間で転動する転動体と、キャリッジに充填された潤滑用のグリースとを備える、搬送装置及び位置決め装置の少なくとも１つが備える転がり式直線運動案内と、
前記レールと前記キャリッジ間の電圧、電流、又は抵抗である導通特性を検出する導通特性検出部と、
前記キャリッジを前記レール上で移動させる駆動機構を制御する駆動制御部が前記キャリッジを前記レール上で移動させた際に前記導通特性検出部で検出された導通特性を使用して、前記転がり直線運動案内の潤滑状態を判定する判定部とを含む潤滑状態判定部と
を備える、部品実装装置。
【請求項８】
前記判定部は、
正常な潤滑状態が得られることが想定される油膜パラメータに対応する閾値速度以上に前記駆動制御部により前記キャリッジの速度が上昇したときに、前記導通特性検出部によって検出された導通特性と前記レールと前記キャリッジか絶縁されたことを示す前記導通特性の閾値との比較に基づいて潤滑状態が正常であるか否かを判定する、請求項７の部品実装装置。
【請求項９】
前記導通特性検出部は前記レールと前記キャリッジ間の電圧を検出する電圧検出部であり、
前記判定部は、検出された電圧が前記レールと前記キャリッジか絶縁されたことを示す閾値電圧以下であれば正常な潤滑状態であると判定し、前記検出された導通電圧が閾値電圧を上回る場合には潤滑状態の低下であると判定する、請求項８の部品実装装置。
【請求項１０】
前記判定部は、
前記キャリッジの速度を検出する速度検出部をさらに備え、
前記判定部は、前記導通特性検出部によって検出された導通特性が前記レールと前記キャリッジか絶縁されたことを示す値であるときに、前記速度検出部によって検出された速度が正常な潤滑状態が得られることが想定される油膜パラメータに対応する閾値速度以下であれば正常な潤滑状態であると判定し、前記検出された速度が前記閾値速度を上回る場合には潤滑状態の低下であると判定する、請求項７に記載の部品実装装置。
【請求項１１】
前記導通特性検出部は前記レールと前記キャリッジ間の電圧を検出する電圧検出部であり、
前記判定部は、前記電圧検出部によって検出された導通電圧が前記レールと前記キャリッジか絶縁されたことを示す閾値電圧以下に低下したときに、前記速度検出部によって検出された速度が正常な潤滑状態が得られることが想定される油膜パラメータに対応する閾値速度以下であれば正常な潤滑状態であると判定し、前記検出された速度が前記閾値速度を上回る場合には潤滑状態の低下であると判定する、請求項１０に記載の部品実装装置。
【請求項１２】
基板位置決め装置で基板を位置決めすると共に、部品を保持したヘッドをヘッド位置決め装置で移動させて前記基板に対して位置決めして実装する部品実装方法であって、
前記基板位置決め装置と前記ヘッド位置決め装置のうちの少なくとも一方は、レールと、レール上を移動するキャリッジと、前記レールと前記キャリッジとの間で転動する転動体と、キャリッジに充填された潤滑用のグリースとを備える転がり式直線運動案内を備え、
前記キャリッジを前記レール上で移動するときの前記レールと前記キャリッジ間の電圧、電流、又は抵抗である導通特性を検出し、
前記検出して導通特性に基づいて潤滑状態が正常であるか否かを判定する、部品実装方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１５９１２６（Ｐ２０１２−１５９１２６Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８４２４（Ｐ２０１１−１８４２４）
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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