JP2018140432A - 作業支援装置、方法、プログラムおよび工具 - Google Patents

Abstract

【課題】熟練度の低い作業者でも正確な作業を行えるようにし、これにより製品の品質および生産量のばらつきを低減して生産性の向上を可能にする。【解決手段】作業支援装置２において、はんだ付け作業中に圧力センサ１５および傾きセンサ１６により検出された対象物４に対するこて１２の圧力および傾き角のデータをはんだごて１から通信回線を介して取得し、取得された圧力値および傾き角をそれぞれしきい値と比較することにより適正範囲内か否かを判定し、適正範囲外と判定された場合にその旨のメッセージを作業者に提示するべく提示装置３に表示する。【選択図】図１

Description

この発明は、例えば製造ラインにおいて作業者の作業を支援する装置、方法およびプログラムと、製造作業に使用する工具に関する。

例えば、多品種少量生産を行う製造ラインでは、作業者の手作業による工程を含むものがある。このような製造ラインにおいては、作業者の熟練度が製品の生産性、つまり品質と生産量に大きな影響を及ぼす。

そこで、不慣れな作業者でも作業を容易に行えるようにした工具が提案されている。例えば特許文献１には、レーザ光照射部を備え、製造物の目的の位置にレーザ光を照射することで、こて先を簡単かつ正確に目的位置に当接させることができるようにしたはんだごてが記載されている。

特開２０１６−１０７２７７号公報

ところが、特許文献１に記載されたはんだごては、こて先を目的位置に簡単かつ正確に当接させることはできるが、当接した後のはんだ付け作業については依然として作業者の熟練度に依存し、製品の品質や生産量のばらつきが大きく、生産性の安定した向上が見込めなかった。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、熟練度の低い作業者でも正確な作業を行えるようにし、これにより製品の品質および生産量のばらつきを低減して生産性の向上を可能にした作業支援装置、方法、プログラムおよび工具を提供しようとするものである。

上記課題を解決するためにこの発明の第１の態様は、作業者が工具を使用して対象物に対し作業を行っている期間に、当該対象物に対する前記工具の圧力を示す情報を取得する圧力情報取得部または過程と、前記取得された圧力を示す情報と、予め設定された適正な圧力の範囲を表す情報とに基づいて、前記工具の圧力が前記適正な圧力の範囲内であるか範囲外であるかを判定する圧力判定部または過程と、前記圧力判定部または過程による判定結果を表す情報を、前記作業者が工具を使用して対象物に対し作業を行っている期間に出力する圧力判定結果出力部または過程とを具備するものである。

この発明の第２の態様は、前記圧力判定部により、前記工具の圧力が前記適正な圧力の範囲外である場合に、当該適正な圧力の範囲より大きいか小さいかをさらに判定し、前記圧力判定結果出力部により、前記圧力判定部による判定結果に基づいて、前記工具の圧力が適正な圧力の範囲より大きい旨を前記作業者に提示する情報または小さい旨を前記作業者に提示する情報を選択的に出力するものである。

この発明の第３の態様は、作業者が工具を使用して対象物に対し作業を行っている期間に、当該対象物に対する前記工具の傾き角を示す情報を取得する傾き角情報取得部または過程と、取得された傾き角を示す情報と、予め設定された適正な傾き角の範囲を表す情報とに基づいて、前記対象物に対する工具の傾き角が前記適正な傾き角の範囲内であるか範囲外であるかを判定する傾き角判定部または過程と、前記傾き角判定部または過程による判定結果を表す情報を、前記作業者が工具を使用して対象物に対し作業を行っている期間に出力する傾き角判定結果出力部または過程とを具備するものである。

この発明の第４の態様は、前記傾き角判定部により、前記工具の傾き角が前記適正な傾き角の範囲外である場合に、当該適正な傾き角の範囲より大きいか小さいかをさらに判定し、前記傾き角判定結果出力部により、前記傾き角判定部による判定結果に基づいて、前記工具の傾き角が適正な傾き角の範囲より大きい旨を前記作業者に提示する情報または小さい旨を前記作業者に提示する情報を選択的に出力するものである。

この発明の第５の態様は、前記圧力判定部による判定結果、または前記傾き角判定部による判定結果に基づいて、前記対象物に対する作業結果の品質を推定し、その推定結果を前記対象物の識別情報と関連付けて出力する品質推定部をさらに具備するものである。

この発明の第６の態様は、前記品質推定部により、前記作業者が工具を使用して対象物に作業を行っている期間に作業時間を表す情報を計測し、当該計測された作業時間と前記圧力判定部による判定結果、または前記計測された作業時間と前記傾き角判定部による判定結果に基づいて、前記対象物に対する作業結果の品質を推定し、その推定結果を前記対象物の識別情報と関連付けて出力するものである。

この発明の第７の態様は、作業者が対象物に対し作業を行うために使用する工具にあって、前記対象物に対し接触する接触部と、前記対象物に対し前記接触部が接触している期間に圧力を検出する圧力検出部と、前記検出された圧力と、予め設定された適正な圧力の範囲を表す情報とに基づいて、前記対象物に対する接触部の圧力が前記適正な圧力の範囲内であるか範囲外であるかを判定する圧力判定部と、前記圧力判定部による判定結果を表す情報を、前記対象物に対し接触部が接触している期間中に前記作業者に提示する圧力判定結果提示部とを具備するものである。

この発明の第８の態様は、作業者が対象物に対し作業を行うために使用する工具にあって、前記対象物に対し接触する接触部と、前記対象物に対し前記接触部が接触している期間に当該対象物に対する前記接触部の傾き角を検出する傾き角検出部と、前記検出された傾き角と、予め設定された適正な傾き角の範囲を表す情報とに基づいて、前記対象物に対する接触部の傾き角が前記適正な傾き角の範囲内であるか範囲外であるかを判定する傾き角判定部と、前記傾き角判定部による判定結果を表す情報を、前記対象物に対し接触部が接触している期間中に前記作業者に提示する傾き角判定結果提示部とを具備するものである。

この発明の第１の態様によれば、作業者が工具を使用して対象物に対し作業を行っている期間に、当該対象物に対する工具の圧力が適正な圧力の範囲内であるか範囲外であるかが判定され、その判定結果を表す情報が上記作業期間中に出力される。このため作業者は、対象物に対する工具の圧力の加え方が適正であるか否かを、作業をしながらリアルタイムに知ることができるようになり、これにより圧力の加え方を作業中に調整することが可能となる。したがって、適正でない圧力を加えたまま作業が行われることはなくなり、これにより製品の品質のばらつきを低減して生産性を高めることが可能となる。

この発明の第２の態様によれば、圧力判定部による判定結果に基づいて、工具の圧力が適正な範囲より大きい場合にはその旨が、また工具の圧力が適正な範囲より小さい場合にはその旨がそれぞれ出力される。このため、作業者は工具の押し付け度合いが過剰なのか、或いは不足しているのかを明確に判断することができ、これにより対象物に対する工具の押し付け力を、即時適正範囲内となるように調整することができる。

この発明の第３の態様によれば、作業者が工具を使用して対象物に対し作業を行っている期間に、当該対象物に対する工具の傾き角が適正な範囲内であるか範囲外であるかが判定され、その判定結果を表す情報が上記作業期間中に出力される。このため作業者は、工具の傾き角が適正であるか否かを、作業をしながらリアルタイムに知ることができるようになり、これにより工具の傾け方を作業中に調整することが可能となる。したがって、適正でない傾き角度で傾けたまま作業が行われることはなくなり、これにより製品の品質のばらつきを低減して生産性を高めることが可能となる。

この発明の第４の態様によれば、圧力判定部による判定結果に基づいて、工具の傾き角が適正な範囲より大きい場合にはその旨が、また工具の傾き角が適正な範囲より小さい場合にはその旨がそれぞれ出力される。このため、作業者は工具の傾け度合いが過剰なのか、或いは不足しているのかを明確に判断することができ、これにより対象物に対する工具の傾き角を、即時適正範囲内になるように調整することができる。

この発明の第５の態様によれば、圧力の判定結果または傾き角の判定結果に基づいて対象物に対する作業結果の品質が推定され、その推定結果が対象物の識別情報と関連付けて出力される。この結果、例えば品質チェック工程において、上記推定結果をもとに、品質が低下している可能性の高い製品を選択的に抜き取りチェックすることが可能となり、これにより全体的な品質向上と、品質チェック効率の向上を図ることが可能となる。

この発明の第６の態様によれば、作業時間が計測され、この作業時間と圧力の判定結果、または上記作業時間と傾き角の判定結果に基づいて、対象物に対する作業結果の品質を推定される。このため、品質の推定に作業時間が考慮され、これにより製品の品質推定の精度をさらに高めることができる。

この発明の第７の態様によれば、工具において、対象物に対する接触部の圧力が適正範囲内であるか否かが判定され、その判定結果が対象物に対し接触部が接触している期間中に工具において作業者に提示される。このため、圧力の判定とその提示動作を、大掛かりなシステムを用いることなく工具のみで実現することができ、これにより課題を安価な構成で解決することができる。また、作業者は作業期間中に工具により判定結果を確認することができるので、作業を中断することなく作業判定結果を確認して圧力を調整することができる。

この発明の第８の態様によれば、工具において、対象物に対する接触部の傾き角が適正範囲内であるか否かが判定され、その判定結果が対象物に対し接触部が接触している期間中に工具において作業者に提示される。このため、傾き角の判定とその提示動作を、大掛かりなシステムを用いることなく工具のみで実現することができ、これにより課題を安価な構成で解決することができる。また、作業者は作業期間中に工具により判定結果を確認することができるので、作業を中断することなく作業判定結果を確認して傾き角を調整することができる。

すなわちこの発明の各態様によれば、熟練度の低い作業者でも正確な作業を行えるようにし、これにより製品の品質および生産量のばらつきを低減して生産性の向上を可能にした作業支援装置、方法、プログラムおよび工具を提供することができる。

この発明の第１の実施形態に係る作業支援装置を備えたシステムの全体構成を示す機能ブロック図。 図１に示した作業支援装置による作業支援制御の処理手順と処理内容を示すフローチャート。 図２に示した作業支援制御のうち品質判定処理の処理手順と処理内容を示すフローチャート。 この発明の第２の実施形態に係る工具であるはんだごての機能構成を示すブロック図。

以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。
［第１の実施形態］
図１は、この発明の第１の実施形態に係る作業支援装置を備えたシステムの全体構成を示す機能ブロック図である。
このシステムは、例えば電子機器製品の製造ラインのはんだ付け工程で使用されるもので、作業者が把持して使用するはんだごて１と、作業支援装置２と、提示装置３とを備えている。なお、図中４は作業の対象物であり、例えば印刷配線基板からなる。対象物４は、治具５に固定された状態ではんだ付けが行われる。

はんだごて１は、筒状をなす筐体１１の先端部に金属製のこて１２を取り付けたもので、筐体１１内にはヒータ１３と、電源回路１４と、圧力センサ１５と、傾きセンサ１６と、通信部１７とが収容されている。

ヒータ１３は、電源回路１４から給電されるヒータ電流により発熱し、この発熱を上記こて１２に伝えてこて１２を加熱する。電源回路１４は、電源コード１９を介して供給される商用電力をもとに、上記ヒータ１３に供給するヒータ電流と、圧力センサ１５、傾きセンサ１６および通信部１７を動作させるための駆動電圧を生成し出力する。

圧力センサ１５は、こて１２が対象物４に加える圧力（荷重）を連続的に検出するもので、検出された圧力値を表すデータを通信部１７へ出力する。傾きセンサ１６は、例えば加速度センサまたはジャイロセンサからなり、上記対象物４に対する上記こて１２の傾き角を連続的に検出し、検出された傾き角を表すデータを通信部１７へ出力する。

通信部１７は、上記圧力センサ１５および傾きセンサ１６からぞれぞれ出力された圧力データおよび傾きデータを、それぞれ所定のサンプリング周期で符号化し、さらに多重化したのち、無線周波数に変換してアンテナ１８から作業支援装置２に向け送信する。無線インタフェースとしては、例えばBluetooth（登録商標）等の小電力型のデータ通信規格を採用したインタフェースが使用される。

なお、無線インタフェースの代わりに、有線ＬＡＮ（Local Area Network）等の有線通信線路を使用することも可能であり、また電源コード１９を通信線路として使用することも可能である。

作業支援装置２は、例えばパーソナルコンピュータまたはサーバコンピュータからなり、この実施形態を実施する上で必要な機能として、通信部２１と、圧力データ取得制御部２３と、傾きデータ取得制御部２４と、品質判定／推定部２５と、記憶部２６と、判定／推定結果送信制御部２７とを備えている。

このうち、圧力データ取得制御部２３、傾きデータ取得制御部２４、品質判定／推定部２５、および判定／推定結果送信制御部２７は、図示しないプログラムメモリに格納されたプログラムをプロセッサに実行させることにより機能する。

通信部２１は、上記はんだごて１の通信部１７から送信された無線信号をアンテナ２２を介して受信し、圧力データと傾きデータとに分離し復号してそれぞれ圧力データ取得制御部２３および傾きデータ取得制御部２４に出力する機能と、判定／推定結果送信制御部２７から出力された表示メッセージを符号化し、無線信号に変換したのちアンテナ２２から提示装置３に向け送信する機能を有する。無線インタフェースとしては、先に述べた小電力型のデータ通信規格を採用したインタフェースが使用される。

圧力データ取得制御部２３は、上記通信部２１により受信された圧力データを順次取り込み、圧力饒辺かを表す情報を品質判定／推定部２５へ出力する処理を行う。

傾きデータ取得制御部２４は、上記通信部２１により受信された傾きデータを順次取り込み、傾き角の変化かを表す情報を品質判定／推定部２５へ出力する処理を行う。

品質判定／推定部２５は、次のような処理機能を有している。
(1) 上記圧力値の変化をもとに、１回のはんだ付け作業期間（時間）を算出する処理。
(2) 上記はんだ付け作業期間中に、上記圧力データ取得制御部２３から出力された圧力検出値を予め設定した圧力の適正範囲を示すしきい値と比較し、圧力検出値が適正範囲内であるか範囲外であるかを判定して、その判定結果を判定／推定結果送信制御部２７へ出力する処理。

(3) 上記はんだ付け作業期間中に、上記傾きデータ取得制御部２４から出力された傾き角検出値を予め設定した傾き角の適正範囲を示すしきい値と比較し、傾き角検出値が適正範囲内であるか範囲外であるかを判定して、その判定結果を判定／推定結果送信制御部２７へ出力する処理。

(4) 上記はんだ付け作業期間中に上記(2) (3) により得られた圧力の判定結果とその時の圧力値、および傾きの判定結果とその時の傾き角の値を、１回のはんだ付け作業における判定履歴情報として、上記(1) で検出されたはんだ付け作業時間を表す情報と共に、対象物４の識別情報（製品の識別ＩＤ）と関連付けて記憶部２６に格納する処理。

(5) １つの対象物４に対するはんだ付け工程が終了した後、上記記憶部２６からはんだ付け作業の判定履歴情報とはんだ付け作業時間を表す情報を読み出し、当該判定履歴情報とはんだ付け作業時間の情報をもとに上記対象物４に対するはんだ付けの品質を推定する。そして、その推定結果を表す品質推定情報を、対象物４の識別情報（製品の識別ＩＤ）と関連付けて記憶部２６に格納する処理。

(6) 図示しない製造ラインの制御端末装置からの送信要求に応じて、上記記憶部２６から該当する品質推定情報を読み出し、当該品質推定情報を要求元の制御端末装置へ送信するべく判定／推定結果送信制御部２７へ出力する処理。

判定／推定結果送信制御部２７は、上記品質判定／推定部２５から圧力の判定結果および傾き角の判定結果を受け取ると、これらの判定結果のそれぞれについて表示メッセージを生成し、当該表示メッセージを通信部２１から提示装置３へ送信させる処理を行う。

提示装置３は、例えば作業者の前方位置に配置され、受信部３１と、表示部３３と、スピーカ３４とを備えている。受信部３１は、上記作業支援装置２の通信部２１から送信された表示メッセージをアンテナ３２を介して受信する。表示部３３は、例えば液晶ディスプレイまたはＬＥＤ表示器からなり、上記受信された表示メッセージを表示する。スピーカ３４は、上記受信された表示メッセージに対応する音声メッセージまたは鳴音を拡声出力する。

（動作）
次に、以上のように構成されたシステムの動作を説明する。
（１）はんだごて１の動作
作業者がはんだごて１を把持し、こて１２を対象物４のランドに接触させると、この時の対象物４に対するこて１２の圧力（荷重）が圧力センサ１５により検出され、その検出値が圧力データとして通信部１７から作業支援装置２へ送信される。また、それと共に上記対象物４に対するこて１２の傾き角が傾きセンサ１６により検出され、その検出値が傾きデータとして通信部１７から作業支援装置２へ送信される。以後、こて１２を対象物４から離すまで、上記圧力および傾き角の検出動作と圧力データおよび傾きデータの送信動作が連続的に行われる。

（２）作業支援装置２によるはんだ付け圧力と傾き角の判定
作業支援装置２は、はんだ付け作業を支援するための処理を以下のように実行する。図２はその全体の処理手順と処理内容を示すフローチャートである。

（２−１）圧力データおよび傾きデータの取得
上記はんだごて１の通信部１７から送信された無線信号は、通信部２１で受信されたのち圧力データおよび傾きデータに分離され復号されたのち、それぞれ圧力データ取得制御部２３および傾きデータ取得制御部２４に入力される。

圧力データ取得制御部２３は、ステップＳ１において、上記通信部２１から出力された圧力データにより示される圧力検出値をもとにはんだ付け作業が開始されたと判定すると、ステップＳ２において通信部２１から圧力データを順次取り込んで、圧力値の変化を表す情報を品質判定／推定部２５へ出力する。また、それと並行して傾きデータ取得制御部２４は、ステップＳ３において、通信部２１から傾きデータを順次取り込んで傾き角の変化を表す情報を品質判定／推定部２５へ出力する。

（２−２）圧力と傾き角の適正判定
品質判定／推定部２５は、上記圧力データ取得制御部２３および上記傾きデータ取得制御部２４からそれぞれ圧力の変化を表す情報および傾き角の変化を表す情報を取り込むと、ステップＳ４において以下のようにはんだ付けの圧力と傾き角の判定を行う。図３はその処理手順と処理内容を示すフローチャートである。

すなわち、品質判定／推定部２５は、先ずステップＳ４０において上記圧力の変化を表す情報を予め設定されている圧力の適正範囲を示すしきい値と比較し、圧力値が適正範囲内であるか適正範囲外であるかを判定する。そして、圧力値が適正範囲外であると判定されると、ステップＳ４１により圧力値は適正範囲より大きいか、或いは小さいかを判定し、その判定結果を判定／推定結果送信制御部２７へ出力する。

そうすると判定／推定結果送信制御部２７は、圧力値が適正範囲より大きい旨の判定結果を受け取ると、ステップＳ４２において「押し付け過ぎ」であることを示す表示メッセージを生成し、この表示メッセージを通信部２１から提示装置３へ送信する。また判定／推定結果送信制御部２７は、圧力値が適正範囲より小さい旨の判定結果を受け取ると、ステップＳ４３において「押し付け不足」であることを示す表示メッセージを生成し、この表示メッセージを通信部２１から提示装置３へ送信する。なお、上記表示メッセージには同一内容の文字メッセージと音声メッセージが含まれる。

そして、判定／推定結果送信制御部２７は、ステップＳ４４により、上記ステップＳ４１による圧力の大／小の判定結果を表す情報とその時の圧力の値を、圧力の判定履歴情報として、対象物４の識別情報（製品の識別ＩＤ）と関連付けて記憶部２６に記憶させる。

また、品質判定／推定部２５は、ステップＳ４５において上記傾き角の変化を表す情報を予め設定されている傾き角の適正範囲を示すしきい値と比較し、傾き角が適正範囲内であるか適正範囲外であるかを判定する。そして、傾き角が適正範囲外であると判定されると、ステップＳ４６により傾き角は適正範囲より大きいか、或いは小さいかを判定し、その判定結果を判定／推定結果送信制御部２７へ出力する。

そうすると判定／推定結果送信制御部２７は、傾き角が適正範囲より大きい旨の判定結果を受け取ると、ステップＳ４７において「傾け過ぎ」であることを示す表示メッセージを生成し、この表示メッセージを通信部２１から提示装置３へ送信する。また判定／推定結果送信制御部２７は、傾き角が適正範囲より小さい旨の判定結果を受け取ると、ステップＳ４８において「傾け不足」であることを示す表示メッセージを生成し、この表示メッセージを通信部２１から提示装置３へ送信する。なお、この場合も上記表示メッセージには同一内容の文字メッセージと音声メッセージが含まれる。

そして、判定／推定結果送信制御部２７は、ステップＳ４９により、上記ステップＳ４６による傾き角の大／小の判定結果を表す情報とその時の傾き角の値を、傾き角の判定履歴情報として、対象物４の識別情報（製品の識別ＩＤ）と関連付けて記憶部２６に記憶させる。

（２−３）表示メッセージの提示
これに対し提示装置３では、上記作業支援装置２から表示メッセージが送信されると、この表示メッセージが受信部３１により受信され、表示部３３およびスピーカ３４により視覚的および聴覚的に表示される。

例えば、「押し付け過ぎ」であることを示す表示メッセージが受信されると、当該「押し付け過ぎ」を示す文字メッセージが表示部３３に表示されると共に、その音声メッセージがスピーカ３４から拡声出力される。また、「押し付け不足」であることを示す表示メッセージが受信されると、当該「押し付け不足」を示す文字メッセージが表示部３３に表示されると共に、その音声メッセージがスピーカ３４から拡声出力される。従って、作業者ははんだ付け作業中に、はんだごて１の押し付け力を即時調整することが可能となる。

一方、「傾け過ぎ」であることを示す表示メッセージが受信されると、当該「傾け過ぎ」を示す文字メッセージが表示部３３に表示されると共に、その音声メッセージがスピーカ３４から拡声出力される。また、「傾け不足」であることを示す表示メッセージが受信されると、当該「傾け不足」を示す文字メッセージが表示部３３に表示されると共に、その音声メッセージがスピーカ３４から拡声出力される。従って、作業者ははんだ付け作業中に、はんだごて１の傾け角を即時調整することが可能となる。

（３）はんだ付けの品質の推定
（３−１）はんだ付け作業時間の計算
作業者がはんだごて１のこて１２を対象物４から離すと、はんだごて１から送信される圧力データにより示される圧力検出値がゼロになる。作業支援装置２の圧力データ取得制御部２３は、ステップＳ５において、上記通信部２１から出力された圧力データにより示される圧力検出値をもとにはんだ付け作業が終了したと判定する。

品質判定／推定部２５は、先にステップＳ１で検出されたはんだ付け開始タイミングと、上記ステップＳ５で検出されたはんだ付け終了検出タイミングとから、複数のはんだ付け箇所を有する対象物４における個々のはんだ付け箇所に対する作業時間を計算する。そして、この計算された個々の箇所に対するはんだ付け作業時間を表す情報を、上記対象物４の識別情報と関連付けて記憶部２６に格納する。なお、１つの対象物４に対するはんだ付け作業の終了は、例えば、１つのはんだ付け箇所に対するはんだ付け作業が終わって圧力検出値がゼロとなり、所定の時間（次のはんだ付け箇所が無いことを検出できる程度の長さに設定された時間）が経過したことを検出することにより判定できる。

（３−２）品質の推定処理
品質判定／推定部２５は、１つの対象物４に対するはんだ付け作業が終了すると、ステップＳ６において、いま終了したはんだ付け作業の品質を以下のように推定する。
すなわち、記憶部２６から、上記対象物４に対するはんだ付けの判定履歴を表す情報を読み出す。またそれと共に、はんだ付け作業時間を表す情報を読み出す。そして、上記判定履歴情報とはんだ付け作業時間の情報をもとに、上記対象物４に対するはんだ付けの品質を推定する。

例えば、圧力の値をＰ、傾き角の値をＲ、はんだ付け作業に要した時間をＴとするとき、はんだ付けの品質Ｑを
Ｑ＝ｆ（Ｐ,Ｒ,Ｔ）=αＰ＋βＲ＋γＴ
により表す。なお、α、β、γはそれぞれ圧力、傾き角、時間に対する重み係数であり、事前に決定される。

そして、上記関係式に、上記記憶部２６から読み出した圧力値、傾き角および作業時間の値を代入し、はんだ付けの品質Ｑを求める。この求めた品質Ｑは、対象物４の識別情報（製品の識別ＩＤ）と関連付けて記憶部２６に格納する。

（３−３）品質推定結果の送信
製造ラインの管理者が、例えば日内の決められた時刻または任意の時刻に、図示しない制御端末装置から品質推定結果の送信要求を送信したとする。作業支援装置２は、上記送信要求を通信部２１により受信すると、品質判定／推定部２５の制御の下、上記送信要求により指定された製品識別ＩＤに対応する品質推定結果を表す情報を記憶部２６から読み出し、当該品質推定結果を表す情報を要求元の制御端末装置へ通信部２１から送信する。
従って管理者は、上記品質推定結果を表す情報をもとに、該当する製品を抜き取ってその品質を個別にチェックすることが可能となる。

（第１の実施形態の効果）
以上詳述したように第１の実施形態では、作業支援装置２において、はんだ付け作業中に圧力センサ１５および傾きセンサ１６により検出された対象物４に対するこて１２の圧力および傾き角のデータをはんだごて１から取得し、取得された圧力値および傾き角をそれぞれしきい値と比較することにより適正範囲内か否かを判定し、適正範囲外と判定された場合にその旨のメッセージを作業者に提示するべく提示装置３に表示するようにしている。

従って、作業者は上記メッセージを受けて、はんだ付け作業中にはんだごての押し付け力と傾き角を調整することが可能となり、これにより熟練度の低い作業者であっても適正な圧力および傾き角によりはんだ付け作業を行うことが可能となる。また、これによりはんだ付けの歩留まりを高めて製品の品質を維持することが可能となる。

また第１の実施形態では、はんだ付け作業中における上記圧力と傾き角の判定結果とその時の圧力値および傾き角を記憶部２６に保存しておき、１つの対象物４に対するはんだ付け作業終了後に、上記保存されている圧力値および傾き角とはんだ付け作業時間とに基づいて製品の品質を推定し、その推定結果を出力するようにしている。これにより管理者は、上記品質推定結果をもとに、該当する製品を抜き取ってその品質を個別にチェックすることが可能となる。また、上記品質推定結果に基づいて作業者の熟練度を推定することも可能となる。

［第２の実施形態］
この発明の第２の実施形態は、はんだごてに、圧力センサ、傾きセンサ、判定部および表示部を設け、はんだ付け作業中に圧力センサおよび傾きセンサにより検出された圧力値および傾き角が適正範囲内か否かを判定部で判定し、その判定結果を表示部に表示するようにしたものである。

図４は、この発明の第２の実施形態に係るはんだごての構成を示す機能ブロック図である。なお、同図において前記図１と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

はんだごて１０の筐体１１内には、ヒータ１３と、電源回路１４と、圧力センサ１５と、傾きセンサ１６と、判定部６１が収容されており、また筐体の側面には表示器６２が設けられている。

判定部６１は、以下の機能を有する。
(1) はんだ付け作業期間中に、上記圧力センサ１５から出力された圧力検出値を予め設定した圧力の適正範囲を示すしきい値と比較し、圧力検出値が適正範囲内であるか範囲外であるかを判定する。そして、圧力検出値が適正範囲外と判定された場合に、その旨を表す表示信号を表示器６２へ出力する処理。

(2) はんだ付け作業期間中に、上記傾きセンサ１６から出力された傾き角検出値を予め設定した傾き角の適正範囲を示すしきい値と比較し、傾き角検出値が適正範囲内であるか範囲外であるかを判定する。そして、その傾き角検出値が適正範囲外と判定された場合に、その旨を表す表示信号を表示器６２へ出力する処理。

表示器６２は、発光色の異なる２個のＬＥＤ表示器を有する。このうちの１個は圧力検出値が適正範囲外であることを示す表示信号により点灯動作し、他の１個は傾き角検出値が適正範囲外であることを示す表示信号により点灯動作する。

このような構成であるから、作業者が対象物４に対しはんだ付け作業を開始すると、上記対象物４に対するこて１２の圧力（荷重）が圧力センサ１５により検出され、その検出値が判定部６１に入力される。また、それと共に上記対象物４に対するこて１２の傾き角が傾きセンサ１６により検出され、その検出値が判定部６１に入力される。

判定部６１では、上記圧力センサ１５から入力された圧力検出値が圧力の適正範囲を示すしきい値と比較され、圧力検出値が適正範囲内であるか範囲外であるかが判定される。そして、圧力検出値が適正範囲外と判定された場合に、その旨を表す表示信号が表示器６２へ出力される。この結果表示器６２では、２個のＬＥＤ表示器のうちの圧力判定結果表示用のＬＥＤ表示器が点灯する。従って、作業者ははんだ付け作業中に、はんだごて１０から目を離すことなく圧力が適正範囲でないことを認識することができ、これにより即時圧力を調整することが可能となる。

また判定部６１では、上記傾きセンサ１６から出力された傾き角検出値が傾き角の適正範囲を示すしきい値と比較され、傾き角検出値が適正範囲内であるか範囲外であるか判定される。そして、その傾き角検出値が適正範囲外と判定された場合に、その旨を表す表示信号が表示器６２へ出力される。このため表示器６２では、２個のＬＥＤ表示器のうちの傾き角判定結果表示用のＬＥＤ表示器が点灯する。従って、作業者ははんだ付け作業中に、はんだごて１０から目を離すことなく傾き角が適正範囲でないことを認識することができ、これにより即時傾き角を調整することが可能となる。

なお、上記説明では圧力および傾き角が適正範囲外であることのみを表示器６２で表示するようにした。しかし、ＬＥＤ表示器を４個設けるか、または２個のＬＥＤ表示器の表示色をそれぞれ可変できるようにすることで、圧力の大／小および傾き角の大／小を表示できるようにしてもよい。また、はんだごて１０にスピーカを設け、圧力および傾き角が適正範囲外の場合に、ＬＥＤ表示器を点灯すると共に、スピーカから鳴音または音声メッセージを出力するようにしてもよい。

以上述べたように第２の実施形態によれば、はんだごて１０に判定部６１と表示器６２をさらに設け、圧力および傾き角が適正範囲外のときに上記表示器６２でその旨を表示するようにしたので、作業者ははんだ付け作業中に、はんだごて１０から目を離すことなく圧力および傾き角が適正範囲でないことを認識することができ、圧力および傾き角を即時調整することが可能となる。また、はんだごて１０のみで発明を実施することができるので、作業支援装置２および提示装置を必要とする第１の実施形態に比べ簡単かつ安価に実現できる利点がある。

［その他の実施形態］
第１および第２の実施形態では、対象物４に対するはんだごて１の押し付け圧力（荷重）をはんだごて１に設けられた圧力センサ１５により検出する場合を例にとって説明した。しかしこれに限らず、例えば治具５に圧力センサを設けて、この圧力センサにより対象物４に対するはんだごて１の押し付け圧力（荷重）を検出するようにしてもよい。この場合、圧力センサにより検出された圧力データは治具５側に設けられた送信部から無線または有線回線を介して作業支援装置２に送られる。またその際、圧力データははんだごて内に設けられた通信部により中継して作業支援装置へ転送するようにしてもよい。

第１および第２の実施形態では、対象物４に対するはんだごて１の傾き角をはんだごて１に設けられた傾きセンサ１６により検出する場合を例にとって説明した。しかしこれに限らず、例えば製造ラインにカメラを配置し、このカメラにより撮像された画像をもとに画像処理により上記対象物４に対するはんだごて１の傾き角を検出するようにしてもよい。この場合、カメラの画像データを傾き角算出装置に入力してここで傾き角を算出し、その算出結果を作業支援装置２へ送信してもよく、またカメラの撮像画像データを作業支援装置２に送って作業支援装置２で画像データから傾き角を検出するようにしてもよい。

第１および第２の実施形態では、圧力値が適正範囲外と判定された場合、および傾き角が適正範囲外と判定された場合に、その旨の表示データを表示するようにした。しかし、それに限定されるものではなく、圧力値が適正範囲内と判定された場合、および傾き角が適正範囲内であると判定された場合にも、その旨の表示データを表示するようにしてもよい。このようにすると、作業者は、圧力および傾き角が適正範囲であることを確認しながら、はんだ付け作業を進めることが可能となる。

第１および第２の実施形態では、圧力データおよび傾きデータについてそれぞれ適正範囲か否かを判定し、その各判定結果を提示装置３または表示器６２でそれぞれ表示するようにした。しかしそれに限らず、例えば圧力値および傾き値をそれぞれスコア化して重み付け加算し、この加算後のスコアを適正範囲を示すしきい値と比較することで、はんだごての使用状態が適正範囲か否かを判定するようにしてもよい。

第１の実施形態では、判定結果をはんだごて１とは別に配置した提示装置３に表示する場合を例にとって説明したが、第２の実施形態のようにはんだごて１０に表示器６２を設け、作業支援装置２からはんだごて１０へ判定結果の表示データを送信して上記表示器６２に表示するように構成してもよい。

第１および第２の各実施形態では、製造ラインのはんだ付け工程を例にとって説明したが、はんだ付け工程に限らず組立工程や修理や保守を行う工程にもこの発明は適用可能である。また、工具としてははんだごてに限らず溶接用のプローブやドライバ、ドリルや等の他の工具にもこの発明は適用可能である。

その他、はんだごて、作業支援装置および提示装置のそれぞれの構成や、圧力および傾き角の検出手法、圧力および傾き角の適正判定手法、作業後の製品の品質推定手法等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。

要するにこの発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

上記の各実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られるものではない。
（付記１）
作業者が工具を使用して対象物に対し行う作業を支援する作業支援装置であって、ハードウェアプロセッサと、メモリとを有し、
前記ハードウェアプロセッサは、
作業者が前記工具を使用して前記対象物に対し作業を行っている期間に、当該対象物に対する前記工具の圧力を示す情報を取得し、
前記取得された圧力を示す情報と、予め設定された適正な圧力の範囲を表す情報とに基づいて、前記工具の圧力が前記適正な圧力の範囲内であるか範囲外であるかを判定し、
前記圧力の判定結果を表す情報を、前記作業者が前記工具を使用して前記対象物に対し作業を行っている期間に出力するように構成される作業支援装置。

（付記２）
作業者が工具を使用して対象物に対し行う作業を支援する作業支援装置であって、ハードウェアプロセッサと、メモリとを有し、
前記ハードウェアプロセッサは、
作業者が前記工具を使用して前記対象物に対し作業を行っている期間に、当該対象物に対する前記工具の傾き角を示す情報を取得し、
前記取得された傾き角を示す情報と、予め設定された適正な傾き角の範囲を表す情報とに基づいて、前記対象物に対する前記工具の傾き角が前記適正な傾き角の範囲内であるか範囲外であるかを判定し、
前記傾き角の判定結果を表す情報を、前記作業者が前記工具を使用して前記対象物に対し作業を行っている期間に出力するように構成される作業支援装置。

（付記３）
少なくとも１つのハードウェアプロセッサおよびメモリを備える作業支援装置が実行する作業支援方法であって、
前記少なくとも１つのハードウェアプロセッサおよびメモリを用いて、前記作業者が前記工具を使用して前記対象物に対し作業を行っている期間に、当該対象物に対する前記工具の圧力を示す情報を取得する取得過程と、
前記少なくとも１つのハードウェアプロセッサおよびメモリを用いて、前記取得された圧力を示す情報と、予め設定された適正な圧力の範囲を表す情報とに基づいて、前記工具の圧力が前記適正な圧力の範囲内であるか範囲外であるかを判定する判定過程と、
前記少なくとも１つのハードウェアプロセッサおよびメモリを用いて、前記判定過程による圧力の判定結果を表す情報を、前記作業者が前記工具を使用して前記対象物に対し作業を行っている期間に出力する出力過程と
を具備する作業支援方法。

（付記４）
少なくとも１つのハードウェアプロセッサおよびメモリを備える作業支援装置が実行する作業支援方法であって、
前記少なくとも１つのハードウェアプロセッサおよびメモリを用いて、作業者が前記工具を使用して前記対象物に対し作業を行っている期間に当該対象物に対する前記工具の傾き角を示す情報を取得する取得過程と、
前記少なくとも１つのハードウェアプロセッサおよびメモリを用いて、前記取得された傾き角を示す情報と、予め設定された適正な傾き角の範囲を表す情報とに基づいて、前記対象物に対する前記工具の傾き角が前記適正な傾き角の範囲内であるか範囲外であるかを判定する判定過程と、
前記少なくとも１つのハードウェアプロセッサおよびメモリを用いて、前記判定過程による傾き角の判定結果を表す情報を、前記作業者が前記工具を使用して前記対象物に対し作業を行っている期間に出力する出力過程と
を具備する作業支援方法。

１…はんだごて、２…作業支援装置、３…提示装置、４…対象物、５…治具、１１…筐体、１２…こて、１３…ヒータ、１４…電源回路、１５…圧力センサ、１６…傾きセンサ、１７…通信部、１８アンテナ、１９…電源コード、２１…通信部、２２…アンテナ、２３…圧力データ取得制御部、２４…傾きデータ取得制御部、２５…品質判定／推定部、２６…記憶部、２７…判定／推定結果送信制御部、３１…受信部、３２…アンテナ、３３…表示器、３４…スピーカ、６１…判定部、６２…表示器。

Claims (11)

1. 作業者が工具を使用して対象物に対し作業を行っている期間に、当該対象物に対する前記工具の圧力を示す情報を取得する圧力情報取得部と、
   前記取得された圧力を示す情報と、予め設定された適正な圧力の範囲を表す情報とに基づいて、前記工具の圧力が前記適正な圧力の範囲内であるか範囲外であるかを判定する圧力判定部と、
   前記圧力判定部による判定結果を表す情報を、前記作業者が前記工具を使用して前記対象物に対し作業を行っている期間に出力する圧力判定結果出力部と
   を具備する作業支援装置。
2. 前記圧力判定部は、前記工具の圧力が前記適正な圧力の範囲外である場合に、当該適正な圧力の範囲より大きいか小さいかをさらに判定し、
   前記圧力判定結果出力部は、前記圧力判定部による判定結果に基づいて、前記工具の圧力が適正な圧力の範囲より大きい旨を前記作業者に提示する情報、または小さい旨を前記作業者に提示する情報を選択的に出力する
   請求項１に記載の作業支援装置。
3. 作業者が工具を使用して対象物に対し作業を行っている期間に、当該対象物に対する前記工具の傾き角を示す情報を取得する傾き角情報取得部と、
   前記取得された傾き角を示す情報と、予め設定された適正な傾き角の範囲を表す情報とに基づいて、前記対象物に対する前記工具の傾き角が前記適正な傾き角の範囲内であるか範囲外であるかを判定する傾き角判定部と、
   前記傾き角判定部による判定結果を表す情報を、前記作業者が前記工具を使用して前記対象物に対し作業を行っている期間に出力する傾き角判定結果出力部と
   を具備する作業支援装置。
4. 前記傾き角判定部は、前記工具の傾き角が前記適正な傾き角の範囲外である場合に、当該適正な傾き角の範囲より大きいか小さいかをさらに判定し、
   前記傾き角判定結果出力部は、前記傾き角判定部による判定結果に基づいて、前記工具の傾き角が適正な傾き角の範囲より大きい旨を前記作業者に提示する情報、または小さい旨を前記作業者に提示する情報を選択的に出力する
   請求項３に記載の作業支援装置。
5. 前記圧力判定部による判定結果、または前記傾き角判定部による判定結果に基づいて、前記対象物に対する作業結果の品質を推定し、その推定結果を前記対象物の識別情報と関連付けて出力する品質推定部
   を、さらに具備する請求項１又は３に記載の作業支援装置。
6. 前記品質推定部は、前記作業者が前記工具を使用して前記対象物に作業を行っている期間に作業時間を表す情報を計測し、当該計測された作業時間と前記圧力判定部による判定結果、または前記計測された作業時間と前記傾き角判定部による判定結果に基づいて、前記対象物に対する作業結果の品質を推定し、その推定結果を前記対象物の識別情報と関連付けて出力する請求項５に記載の作業支援装置。
7. 作業者が工具を使用して対象物に対し行う作業を支援する作業支援装置が実行する作業支援方法であって、
   前記作業支援装置が、前記作業者が前記工具を使用して前記対象物に対し作業を行っている期間に、当該対象物に対する前記工具の圧力を示す情報を取得する取得過程と、
   前記作業支援装置が、前記取得された圧力を示す情報と、予め設定された適正な圧力の範囲を表す情報とに基づいて、前記工具の圧力が前記適正な圧力の範囲内であるか範囲外であるかを判定する判定過程と、
   前記作業支援装置が、前記判定過程による圧力の判定結果を表す情報を、前記作業者が前記工具を使用して前記対象物に対し作業を行っている期間に出力する出力過程と
   を具備する作業支援方法。
8. 作業者が工具を使用して対象物に対し行う作業を支援する作業支援装置が実行する作業支援方法であって、
   前記作業支援装置が、作業者が前記工具を使用して前記対象物に対し作業を行っている期間に当該対象物に対する前記工具の傾き角を示す情報を取得する取得過程と、
   前記作業支援装置が、前記取得された傾き角を示す情報と、予め設定された適正な傾き角の範囲を表す情報とに基づいて、前記対象物に対する前記工具の傾き角が前記適正な傾き角の範囲内であるか範囲外であるかを判定する判定過程と、
   前記作業支援装置が、前記判定過程による傾き角の判定結果を表す情報を、前記作業者が前記工具を使用して前記対象物に対し作業を行っている期間に出力する出力過程と
   を具備する作業支援方法。
9. 作業者が対象物に対し作業を行うために使用する工具であって、
   前記対象物に対し接触する接触部と、
   前記対象物に対し前記接触部が接触している期間に圧力を検出する圧力検出部と、
   前記検出された圧力と、予め設定された適正な圧力の範囲を表す情報とに基づいて、前記対象物に対する接触部の圧力が前記適正な圧力の範囲内であるか範囲外であるかを判定する圧力判定部と、
   前記圧力判定部による判定結果を表す情報を、前記対象物に対し接触部が接触している期間に前記作業者に提示する圧力判定結果提示部と
   を具備する工具。
10. 作業者が対象物に対し作業を行うために使用する工具であって、
    前記対象物に対し接触する接触部と、
    前記対象物に対し前記接触部が接触している期間に当該対象物に対する前記接触部の傾き角を検出する傾き角検出部と、
    前記検出された傾き角と、予め設定された適正な傾き角の範囲を表す情報とに基づいて、前記対象物に対する接触部の傾き角が前記適正な傾き角の範囲内であるか範囲外であるかを判定する傾き角判定部と、
    前記傾き角判定部による判定結果を表す情報を、前記対象物に対し接触部が接触している期間に前記作業者に提示する傾き角判定結果提示部と
    を具備する工具。
11. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の作業支援装置が具備する各部としてコンピュータを機能させる作業支援プログラム。