CN111033281A - 生产机械的电容器充电性能监视系统 - Google Patents

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capacitor
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大木秀晃
大崎聪士
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Abstract

在对在设置于生产线的生产机械(10)上搭载的电气电路中的电容器(48)的充电性能进行监视的系统(55)中，具备检测电容器的充电电压的充电电压检测部(57)。生产机械的控制装置(40)基于由所述充电电压检测部检测出的电容器的充电电压，计测从充电开始至该电容器的充电电压达到能够判断为充电完成的预定的充电完成判定电压为止的时间作为充电时间，根据计测出的充电时间是否为预定的老化判定阈值以下来判定所述电容器是否老化，在其结果是判定为电容器老化时以显示、声音对作业者进行警告。

Description

生产机械的电容器充电性能监视系统
技术领域
本说明书公开了涉及对于在设置于生产线的生产机械上搭载的电气电路中的电容器的充电性能进行监视的电容器充电性能监视系统的技术。
背景技术
例如，在设置于生产元件安装基板的生产线(元件安装线)的元件安装机搭载有利用相机拍摄吸嘴吸附的元件、安装该元件的电路基板的基准标记而进行图像识别的图像识别系统，在该相机安装有在拍摄时对拍摄对象(元件、基准标记)进行照明的照明装置。通常，相机的照明装置如专利文献1(日本特开2006-119350号公报)记载那样具备用于使大的电流向LED等发光元件流动的电容器，在拍摄前对该电容器充电，在拍摄时从该电容器放电而大的电流流过发光元件，使该发光元件以高亮度发光来照明拍摄对象。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-119350号公报
发明内容
发明要解决的课题
照明装置由于长期的使用而电容器老化时，该电容器的静电电容减少，能够对该电容器充入的电荷量减少，因此在该电容器的放电时向发光元件流动的电流减少而该发光元件的发光光量减少。
在元件安装机等生产机械上搭载的带有照明装置的相机为了对拍摄对象进行图像识别而使用，因此当由于电容器的老化而照明装置的发光元件的发光光量减少时，对拍摄对象进行照明的照明光量不足，由相机拍摄到的图像的清晰度下降，图像识别精度恶化。这样的图像识别精度的恶化会使生产的产品的品质恶化，或者由于误识别而生产出不合格品，或者也成为因图像处理错误等而使生产停止的原因。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，在对在设置于生产线的生产机械上搭载的电气电路中的电容器的充电性能进行监视的系统中，具备：充电电压检测部，检测所述电容器的充电电压；充电时间计测部，基于由所述充电电压检测部检测出的所述电容器的充电电压，计测从充电开始至该电容器的充电电压达到能够判断为充电完成的预定的充电完成判定电压为止的时间作为充电时间；及充电性能判定部，根据由所述充电时间计测部计测出的充电时间是否为预定的老化判定阈值以下来判定所述电容器是否老化，所述充电性能判定部在判定为所述电容器老化时进行警告。在此，只要使用生产机械具备的显示装置、作业者便携的便携终端以显示、声音进行警告即可。
存在越是由于长期的使用而电容器老化、该电容器的静电电容越下降、从该电容器的充电开始至充电完成为止的充电时间越缩短这样的关系。利用该关系，通过充电时间计测部计测电容器的充电时间，在其计测值成为预定的老化判定阈值以下的时刻，判定为电容器老化而进行警告。由此，在电容器老化至预定电平的时刻，能够将电容器的老化对作业者警告，能够催促作业者在电容器的老化引起的不良情况发生之前进行电容器的更换等措施。
附图说明
图1是说明一实施例的元件安装机的结构的侧视图。
图2是表示元件安装机的控制系统的结构的框图。
图3是表示照明装置、电容器的充电性能监视系统的电路结构的电路图。
图4是表示电容器未老化的情况的充电时的电容器的充电电压的检测值的变化的图。
图5是表示电容器老化的情况的充电时的电容器的充电电压的检测值的变化的图。
图6是表示由于电容器的连接不良而无法对电容器正常充电的情况的充电时的电容器的充电电压的检测值的变化的图。
图7是表示由于电源电路的异常或充电电路的异常而无法对电容器正常充电的情况的充电时的电容器的充电电压的检测值的变化的图。
图8是表示电容器充电性能监视程序的处理的流程的流程图(其1)。
图9是表示电容器充电性能监视程序的处理的流程的流程图(其2)。
具体实施方式
以下，作为生产机械，说明使用了搭载有带有照明装置的相机的元件安装机的一实施例。
首先，使用图1来说明元件安装机10的结构。
该元件安装机10在生产元件安装基板的生产线即元件安装线设置至少1台。在该元件安装机10的基台11上设有传送电路基板12的输送器13(以下，将该输送器13对电路基板12的传送方向设为X方向，将其垂直方向设为Y方向)。将对于构成该输送器13的2条输送轨道13a、13b和输送带14a、14b进行支撑的支撑部件15a、15b中的一方的支撑部件15a固定于恒定位置，通过进给丝杠机构(未图示)等沿导轨16调整相反侧的支撑部件15b的Y方向位置，由此能够对应于电路基板12的宽度来调整输送器13的宽度(输送轨道13a、13b的间隔)。
另外，在基台11上的输送器13的侧方设有供料器安设台22，在该供料器安设台22安设有能够沿Y方向拆装的多个供料器23。在各供料器23安设有带盘24，带盘24卷绕有将多个元件以等间距收容的元件供给带，带盘24以从该带盘24引出的元件供给带的最前头的元件位于元件吸附位置(利用吸嘴25吸附元件的位置)的方式安设。
在该元件安装机10设有使安装头26以元件吸附位置→元件拍摄位置→元件安装位置的路径移动的头移动装置27(参照图2)。在安装头26向下地保持有对于由供料器23传送到元件吸附位置的元件进行吸附的1个或多个吸嘴25，在元件吸附动作时及元件安装动作时，该吸嘴25下降/上升。
另外，在元件安装机10设有与安装头24一体移动而将电路基板12的基准标记等从其上方进行拍摄的标记拍摄用的相机31和将吸嘴25吸附的元件从其下方进行拍摄的元件拍摄用的相机32。该元件拍摄用的相机32向上地固定于基台11上的输送器13与供料器安设台22之间的空间。在各相机31、32分别设有将拍摄对象照明的照明装置33、34。关于该照明装置33、34的结构在后文叙述。
如图2所示，在元件安装机10的控制装置40连接有键盘、鼠标、触摸面板等输入装置41、存储后述的图8及图9的电容器充电性能监视程序等各种控制程序、数据等的硬盘、RAM、ROM等存储装置42、液晶显示器、CRT等显示装置43。
该元件安装机10的控制装置40由1台或多台计算机(CPU)构成，作为对元件安装机10的各功能的动作进行控制的控制部发挥功能，并且也作为对于由标记拍摄用的相机31和元件拍摄用的相机32拍摄到的图像进行处理而识别拍摄对象的图像处理部发挥功能。
元件安装机10的控制装置40控制如下的动作：将由输送器13送入到预定位置并夹紧的电路基板12的基准标记从其上方利用标记拍摄用的相机31进行拍摄而识别该基准标记，以该基准标记的位置为基准来计测电路基板12的各元件安装位置，并使安装头26以元件吸附位置→元件拍摄位置→元件安装位置的路径移动，利用安装头26的吸嘴25吸附由供料器23供给的元件而利用元件拍摄用的相机32拍摄该元件，对其拍摄图像进行处理而识别该元件来计测该元件的吸附位置的偏离量，以校正该元件的吸附位置的偏离量的方式将该元件定位并安装于电路基板12的元件安装位置。
各相机31、32的照明装置33、34的结构虽然图3仅图示出元件拍摄用的相机32的照明装置34的结构，但是分别具备供给预定的直流电压的电源的电源电路46、产生照明光的LED、闪光灯等发光元件47、通过从电源电路46供给的电流而被充电的电解电容器等电容器48、对电源电路46与电容器48之间的充电电路49进行接通/断开的晶体管、继电器等开关元件50、对电容器48与发光元件47之间的放电电路51进行接通/断开的晶体管、继电器等开关元件52，各开关元件50、52的接通/断开的切换动作通过元件安装机10的控制装置40如下控制。
元件安装机10的控制装置40进行如下控制：在对拍摄对象进行拍摄之前，在使放电电路51的开关元件52断开的状态下，使充电电路49的开关元件50接通而对电容器48充电，在其充电完成后使该充电电路49的开关元件50断开，然后，在拍摄时使放电电路51的开关元件52接通，使充电于电容器48的电荷放电而使大电流流向发光元件47，使该发光元件47以高亮度发光而一边对拍摄对象进行照明一边利用相机31、32对拍摄对象进行拍摄。
需要说明的是，电容器48可以仅为1个，也可以将多个电容器并联连接，总之只要将为了充入用于产生拍摄对象的拍摄(图像识别)所需的照明光量的预定的电荷量而需要的个数的电容器并联连接即可。而且，在放电电路51连接多个发光元件47的情况下，可以串联连接，也可以并联连接。
然而，元件拍摄用的相机32的照明装置34与标记拍摄用的相机31的照明装置33相比产生的照明光量大，因此由于长期的使用而产生的电容器48的老化成为问题。即，照明装置34当由于长期的使用而电容器48老化时，该电容器48的静电电容减少，充入于该电容器48的电荷量减少，因此在该电容器48的放电时向发光元件47流动的电流减少而该发光元件47的发光光量减少。其结果是，由于电容器48的老化而对拍摄对象进行照明的照明光量不足，利用元件拍摄用的相机32拍摄到的图像的清晰度下降，图像识别精度恶化。这样的图像识别精度的恶化使元件安装精度恶化而使产品品质恶化，或者由于误识别而生产出不合格品，或者也成为因图像处理错误等而使生产停止的原因。
因此，在本实施例的元件安装机10搭载有对元件拍摄用的相机32的照明装置34的电容器48的充电性能进行监视的电容器充电性能监视系统55，在电容器48老化至预定电平的时刻，将电容器48的老化对作业者进行警告。以下，说明该电容器充电性能监视系统55的结构。
在电容器48的充电电路49连接有用于检测该电容器48的充电电压的电压检测电阻56，该电压检测电阻56与该电容器48之间的电位作为该电容器48的充电电压由充电电压检测部57检测，其充电电压检测值由元件安装机10的控制装置40读入。元件安装机10的控制装置40通过执行后述的图8及图9的电容器充电性能监视程序而作为充电时间计测部发挥功能，并且也作为充电性能判定部发挥功能，该充电时间计测部基于由充电电压检测部57检测出的电容器48的充电电压而计测从充电开始至该电容器48的充电电压达到能够判断为充电完成的预定的充电完成判定电压为止的时间作为充电时间，该充电性能判定部通过由该充电时间计测部计测出的充电时间是否为预定的老化判定阈值B以下来判定电容器48是否老化。
电容器48的充电特性如图4所示，伴随着充电开始后的时间的经过而电容器48的充电电压以时间常数τ指数函数性地上升，最终充电至与电源电路46的输出电压(电源电压V)一致为止。在此，时间常数τ通过下式算出。
时间常数τ＝R×C
R：充电电路49的电阻值[Ω]
C：电容器48的静电电容[F]
随着电容器48老化而电容器48的静电电容减少，因此随着电容器48老化而时间常数τ减小，至电容器48的充电完成为止的充电时间缩短(参照图5)。
因此，在本实施例中，元件安装机10的控制装置40基于由充电电压检测部57检测出的电容器48的充电电压而计测从充电开始至该电容器48的充电电压达到能够判断为充电完成的充电完成判定电压为止的时间作为充电时间，根据计测出的充电时间是否为预定的老化判定阈值B以下来判定电容器48是否老化(参照图4、图5)。在此，充电完成判定电压只要设定为电源电压V的例如90％的电压或比其稍高的电压或稍低的电压即可，总之只要大致设定为能够判断为充电完成的电压即可。
在该情况下，老化判定阈值B例如只要利用如下的(1)～(3)中任一方法进行设定即可。
[老化判定阈值B的设定方法(1)]
求出能够充入为了产生拍摄对象的正常的图像识别所需的最低限度的照明光量而需要的最低限度的电荷量Q(＝C×V)的最低限度的静电电容Cmin，计算将该最低限度的静电电容Cmin的电容器48充电至充电完成判定电压所需的充电时间，将该充电时间设定为老化判定阈值B。对电容器48进行充电的电源电压V恒定，因此通过计算时间常数τ＝R×Cmin，能够计算出将最低限度的静电电容Cmin的电容器48充电至充电完成判定电压所需的充电时间。
[老化判定阈值B的设定方法(2)]
将在元件安装机10向元件安装线安置后的首次的运转时或电容器48更换后的首次的运转时计测出的充电时间看作正常的充电时间，将老化判定阈值B设定为比该正常的充电时间缩短与预定的老化量相当的时间后的时间。在此，与预定的老化量相当的时间可以设为例如与正常的充电时间的预定％相当的时间。
[老化判定阈值B的设定方法(3)]
计算使用了电容器48的静电电容的产品偏差范围中的静电电容最少的电容器的情况的充电时间作为正常的充电时间，将老化判定阈值B设定为比正常的充电时间缩短与预定的老化量相当的时间后的时间。在此，与预定的老化量相当的时间可以设为例如与正常的充电时间的预定％相当的时间。电容器48的静电电容的产品偏差范围只要使用从电容器48的制造公司等提供的产品规格数据即可。
老化判定阈值B的设定可以由元件安装机10的控制装置40利用上述(1)～(3)等的任一方法自动进行，也可以由作业者利用上述(1)～(3)等的任一方法来计算老化判定阈值B，操作输入装置41而在存储装置42中存储该老化判定阈值B。或者，可以在制造或售卖元件安装机10的公司计算老化判定阈值B而预先存储于存储装置42。
此外，在本实施例中，元件安装机10的控制装置40如图6所示，作为判定阈值，除了老化判定阈值B之外还具有比该老化判定阈值B小的连接不良判定阈值A，在计测出的充电时间为连接不良判定阈值A以下时，通过电容器48的连接不良而判定为无法对该电容器48正常充电的状态并进行警告。在此，连接不良判定阈值A只要例如在老化判定阈值B的几％～10％左右的范围内设定为适当的值即可。
另外，元件安装机10的控制装置40如图7所示，作为判定阈值，除了老化判定阈值B之外还具有比该老化判定阈值B大的充电不良判定阈值C，在计测出的充电时间超过了充电不良判定阈值C时，通过电源电路46的异常或充电电路49的异常而判定为无法对电容器48正常充电的状态(充电不良)并进行警告。在此，充电不良判定阈值C只要在例如老化判定阈值B的1.5倍～3倍左右的范围内设定为适当的值即可。
元件安装机10的控制装置40在判定为上述的电容器48的老化、连接不良或充电不良的情况下，使用元件安装机10具备的显示装置43、作业者便携的便携终端，以显示、声音向作业者警告，催促作业者进行电容器48的更换等措施。
电容器48的老化不是在短时间内进展的情况，因此电容器48的充电时间的计测(充电性能的判定)不需要每当电容器48的充电时每次进行，可以每经过预定期间，例如，每当元件安装机10的运转时间或电容器48的充电次数达到预定值时，计测该电容器48的充电时间。
或者，可以每当元件安装机10运转而首次对电容器48进行充电时，计测该电容器48的充电时间。这样的话，在电容器48的老化、连接不良或充电不良发生的情况下，能够将其在生产开始当初检测并警告，根据该警告而作业者能够进行电容器48的更换等措施之后开始生产。
无论在哪种情况下，在判定为电容器48的老化、连接不良或充电不良时，都可以再次计测电容器48的充电时间，判定电容器48是否老化、连接不良或充电不良，在其结果是再次判定为电容器48的老化、连接不良或充电不良时，确定其判定结果而进行警告。这样的话，能够防止暂时的噪声等引起的误判定，能够提高判定结果的可靠性。
以上说明的本实施例的电容器48的充电性能的监视通过元件安装机10的控制装置40按照图8及图9的电容器充电性能监视程序以预定的周期执行。图8及图9的电容器充电性能监视程序发挥作为充电时间计测部及充电性能判定部的作用。
当本程序起动时，首先，在步骤101中，判定是否为对电容器48的充电时间进行计测的时期。在此，计测电容器48的充电时间的时期例如是每当元件安装机10运转而首次对电容器48充电时，或者每经过预定期间时(例如每当元件安装机10的运转时间或电容器48的充电次数达到预定值时等)。在该步骤101中，如果判定为不是计测电容器48的充电时间的时期，则不进行以后的处理而结束本程序。
在上述步骤101中，如果判定为是计测电容器48的充电时间的时期，则进入步骤102，等待至电容器48的充电开始时机。然后，在成为电容器48的充电开始时机的时刻，进入步骤103，开始电容器48的充电时间的计测。
然后，进入步骤104，判定由充电电压检测部57检测出的电容器48的充电电压是否达到能够判断为充电完成的充电完成判定电压，如果未达到充电完成判定电压，则进入步骤105，判定电容器48的充电时间是否超过比老化判定阈值B大的充电不良判定阈值C，如果未超过充电不良判定阈值C，则返回上述步骤104。通过反复进行这样的处理，在电容器48的充电时间不超过充电不良判定阈值C的范围内在由充电电压检测部57检测出的电容器48的充电电压达到充电完成判定电压之前继续电容器48的充电时间的计测。
在该电容器48的充电时间的计测期间，在电容器48的充电时间超过充电不良判定阈值C的时刻，从步骤105进入步骤106，结束电容器48的充电时间的计测，在下一步骤107中，判定为由于电源电路46的异常或充电电路49的异常而无法对电容器48正常充电的状态(充电不良)。在该情况下，进入步骤108，将该判定结果以显示、声音向作业者警告，结束本程序。
另一方面，在电容器48的充电时间超过充电不良判定阈值C之前，在由充电电压检测部57检测出的电容器48的充电电压达到充电完成判定电压的情况下，在该时刻，从步骤104进入步骤109，结束电容器48的充电时间的计测。然后，进入图9的步骤110，判定计测出的电容器48的充电时间是否为比老化判定阈值B小的连接不良判定阈值A以下。其结果是，如果判定电容器48的充电时间为连接不良判定阈值A以下，则进入步骤111，由于电容器48的连接不良而判定为无法对该电容器48正常充电的状态，在接下来的步骤112中，将其判定结果以显示、声音向作业者警告，结束本程序。
相对于此，在上述步骤110中，如果判定为电容器48的充电时间不为连接不良判定阈值A以下，则进入步骤113，判定电容器48的充电时间是否为老化判定阈值B以下。其结果是，如果判定电容器48的充电时间为老化判定阈值B以下，则进入步骤114，判定为电容器48的老化，在接下来的步骤115中，将电容器48的老化以显示、声音向作业者警告，结束本程序。
另一方面，在上述步骤113中，如果判定为电容器48的充电时间不为老化判定阈值B以下，则进入步骤116，判定为电容器48无老化(正常)，结束本程序。
根据以上说明的本实施例，利用越是由于长期的使用而电容器48老化则该电容器48的静电电容越下降，从该电容器48的充电开始至充电完成为止的充电时间越短这样的关系，元件安装机10的控制装置40计测电容器48的充电时间，在其计测值成为预定的老化判定阈值B以下的时刻，判定为电容器48老化而进行警告，因此在电容器48老化至预定电平的时刻，能够将电容器48的老化向作业者警告，能够催促作业者在电容器48的老化引起的不良情况发生之前进行电容器48的更换等措施。由此，能够将电容器48的老化引起的不良情况(例如图像识别精度的恶化引起的产品品质的恶化、误识别引起的不合格品的生产、图像处理错误引起的生产停止等)防患于未然。
需要说明的是，在本实施例中，仅关于元件拍摄用的相机32的照明装置34监视了电容器48的充电性能(是否老化等)，但是关于标记拍摄用的相机31的照明装置33，也可以利用同样的方法来监视电容器的充电性能。而且，关于相机31、32的照明装置33、34以外的电气电路中的电容器，也可以利用同样的方法来监视电容器的充电性能。
另外，关于在元件安装线设置的检查装置、丝网印刷装置等安装关联装置上搭载的相机的照明装置等，也可以利用同样的方法来监视电容器的充电性能。
此外，本发明关于在元件安装线以外的生产线设置的生产机械上搭载的电气电路中的电容器，也可以利用同样的方法来监视电容器的充电性能等，在不脱离主旨的范围内当然可以进行各种变更地实施。
附图标记说明
10…元件安装机(生产机械) 12…电路基板 13…输送器23…供料器 25…吸嘴26…安装头 27…头移动装置 31…标记拍摄用的相机 32…元件拍摄用的相机 33、34…照明装置40…控制装置(充电时间计测部、充电性能判定部) 43…显示装置46…电源电路47…发光元件 48…电容器 49…充电电路50…开关元件 51…放电电路 52…开关元件55…电容器充电性能监视系统 56…电压检测电阻 57…充电电压检测部。

Claims (10)

1.一种生产机械的电容器充电性能监视系统，是对在设置于生产线的生产机械上搭载的电气电路中的电容器的充电性能进行监视的系统，其中，所述生产机械的电容器充电性能监视系统具备：
充电电压检测部，检测所述电容器的充电电压；
充电时间计测部，基于由所述充电电压检测部检测出的所述电容器的充电电压，计测从充电开始至该电容器的充电电压达到能够判断为充电完成的预定的充电完成判定电压为止的时间作为充电时间；及
充电性能判定部，根据由所述充电时间计测部计测出的充电时间是否为预定的老化判定阈值以下来判定所述电容器是否老化，
所述充电性能判定部在判定为所述电容器老化时进行警告。
2.根据权利要求1所述的生产机械的电容器充电性能监视系统，其中，
所述充电性能判定部作为判定阈值除了所述老化判定阈值之外还具有比该老化判定阈值大的充电不良判定阈值，在由所述充电时间计测部计测出的充电时间超过了所述充电不良判定阈值时，判定为由于电源电路的异常或充电电路的异常而无法对所述电容器正常充电的状态并进行警告。
3.根据权利要求1或2所述的生产机械的电容器充电性能监视系统，其中，
所述充电性能判定部作为判定阈值除了所述老化判定阈值之外还具有比该老化判定阈值小的连接不良判定阈值，在由所述充电时间计测部计测出的充电时间为所述连接不良判定阈值以下时，判定为由于所述电容器的连接不良而无法对所述电容器正常充电的状态并进行警告。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的生产机械的电容器充电性能监视系统，其中，
所述生产机械是搭载有相机的元件安装机，该相机带有对拍摄对象进行照明的照明装置，
所述电容器在所述相机的拍摄前进行充电，在拍摄时进行放电，使电流向所述照明装置的发光元件流动而使该发光元件发光。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的生产机械的电容器充电性能监视系统，其中，
所述生产机械的电容器充电性能监视系统具备设定所述老化判定阈值的判定阈值设定部，
所述判定阈值设定部求出能够充入正常动作所需的最低限度的电荷量的最低限度的静电电容，计算将该最低限度的静电电容的电容器充电至所述充电完成判定电压为止所需的充电时间，设定该充电时间作为老化判定阈值。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的生产机械的电容器充电性能监视系统，其中，
所述生产机械的电容器充电性能监视系统具备设定所述老化判定阈值的判定阈值设定部，
所述判定阈值设定部将在所述生产机械安置后的首次的运转时或所述电容器更换后的首次的运转时由所述充电时间计测部计测出的充电时间看作正常的充电时间，将所述老化判定阈值设定为比该正常的充电时间缩短与预定的老化量相当的时间后的时间。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的生产机械的电容器充电性能监视系统，其中，
所述生产机械的电容器充电性能监视系统具备设定所述老化判定阈值的判定阈值设定部，
所述判定阈值设定部计算使用了所述电容器的静电电容的产品偏差范围中的静电电容最少的电容器的情况的充电时间作为正常的充电时间，将所述老化判定阈值设定为比该正常的充电时间缩短与预定的老化量相当的时间后的时间。
8.根据权利要求6或7所述的生产机械的电容器充电性能监视系统，其中，
所述判定阈值设定部将与所述正常的充电时间的预定％相当的时间设为与所述预定的老化量相当的时间。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的生产机械的电容器充电性能监视系统，其中，
所述充电时间计测部在每当所述生产机械运转而首次对所述电容器充电时计测该电容器的充电时间。
10.根据权利要求1～8中任一项所述的生产机械的电容器充电性能监视系统，其中，
所述充电时间计测部在每当所述生产机械的运转时间或所述电容器的充电次数达到预定值时计测该电容器的充电时间。
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