JP6632996B2 - 搬送物検出システム - Google Patents

Description

本発明は、コンベアで搬送する搬送物を光電センサで検出する搬送物検出システムに関する発明である。

コンベアを備えた様々な機器においては、コンベアで搬送する搬送物を検出する手段として、投光部（投光素子）と受光部（受光素子）を備えた光電センサが広く用いられている。一般に、光電センサは、投光部からの光を受光する受光部の出力信号をセンサアンプ（センサ検出回路部）で増幅して、その出力信号レベルをしきい値と比較し、該出力信号レベルが該しきい値以下であるか否かで搬送物の検出／非検出の信号を切り替えて出力するようになっているが、投光部の投光量が経時変化等により変化したり、受光部の受光感度が経時変化等により変化したりするため、光電センサの出力信号レベルが経時変化等により変化する。このため、特許文献１（特開２００４−１０１４４６号公報）に記載されているように、センサアンプの検出感度を調整する機能を搭載したものがある。

特開２００４−１０１４４６号公報

上記特許文献１の技術では、センサアンプの検出感度を調整する時期を作業者が決定して、手動操作により検出感度調整を実行するようにしている。この場合、作業者は、光電センサの出力信号レベルが経時変化等によりどの程度変化しているか分からないため、定期的に検出感度調整を行うようにしているが、検出感度調整を行う時期の間隔が長すぎると、検出感度調整の時期が遅れて誤検出の可能性があるため、検出感度調整を行う時期の間隔を短めに設定する必要がある。

しかし、コンベアで搬送する搬送物を光電センサで検出する搬送物検出システムでは、コンベア駆動時の振動による検出感度のばらつきを排除するために、コンベアを停止した状態で検出感度調整を行うようにしているため、検出感度調整を行う時期の間隔を短めに設定すると、生産中に実際には検出感度調整を行う必要がない時期にコンベアを停止して検出感度調整を行う回数が増えてしまい、生産性が低下してしまう。

上記課題を解決するために、本発明は、コンベアで搬送する搬送物を光電センサで検出する搬送物検出システムにおいて、前記コンベアの搬送動作を制御するコンベア制御部と、前記光電センサの受光量に応じて変化する該光電センサの出力信号レベルに基づいて該光電センサの検出エリアを通過する搬送物を検出するセンサ検出回路部とを備え、前記センサ検出回路部は、前記光電センサの出力信号レベル又はそれに相関する信号レベル（以下これらを「光電センサ信号レベル」と総称する）と搬送物の検出／非検出の信号とを前記コンベア制御部へ出力し、該コンベア制御部から検出感度調整指示信号が入力されたときに該センサ検出回路部の検出感度を調整する機能を有し、前記コンベア制御部は、前記センサ検出回路部から入力される前記光電センサ信号レベルを監視して該センサ検出回路部の検出感度調整の要否を判定し、検出感度調整の必要ありと判定したときに前記検出感度調整指示信号を前記センサ検出回路部へ出力する機能を有する搬送物検出システムであって、前記センサ検出回路部は、前記光電センサ信号レベルをしきい値と比較して該光電センサ信号レベルが該しきい値以下であるか否かで搬送物の検出／非検出の信号を切り替えて前記コンベア制御部へ出力し、前記コンベア制御部は、搬送物を検出しないときの前記光電センサ信号レベルと前記しきい値との差が所定のマージン以下であるときに前記検出感度調整指示信号を前記センサ検出回路部へ出力するとともに、前記光電センサ信号レベルに基づいて前記マージンを更新することを特徴とするものである。

この構成では、コンベア制御部は、センサ検出回路部から入力される光電センサ信号レベルを監視して該センサ検出回路部の検出感度調整の要否を判定し、検出感度調整の必要ありと判定したときに検出感度調整指示信号をセンサ検出回路部へ出力して、該センサ検出回路部の検出感度を調整するため、実際に光電センサ信号レベルが検出感度調整を行う必要がある状態になったときのみに検出感度調整を行うことができて、実際に検出感度調整を行う必要がないときに検出感度調整を行わずに済み、生産中に検出感度調整を行う回数を必要最小限に抑えることができて、生産性を向上できる。

具体的には、センサ検出回路部は、該センサ検出回路部の検出感度を調整する場合には搬送物を検出しないときの該光電センサ信号レベルと該しきい値との差が所定のマージンを確保するように該しきい値を調整するようにしても良い。このようにすれば、搬送物を検出しないときの光電センサ信号レベルを基準にしてしきい値を適正に調整することができる。尚、しきい値の調整に代えて、光電センサの投光部の投光量（投光部の電流や電圧）を調整して光電センサ信号レベルを調整することで、センサ検出回路部の検出感度を調整するようにしても良い。

また、コンベア制御部は、コンベアが停止している期間に検出感度調整指示信号をセンサ検出回路部へ出力し、前記センサ検出回路部は、前記コンベア制御部から前記検出感度調整指示信号が入力されたときに前記コンベアが停止している状態で該センサ検出回路部の検出感度を調整するようにしても良い。このようにすれば、コンベアが停止している期間を利用してセンサ検出回路部の検出感度を調整することができる。

或は、センサ検出回路部は、搬送物検出時の光電センサ信号レベルの下限値を検出し、前記センサ検出回路部の検出感度を調整する場合には前記搬送物検出時の該光電センサ信号レベルの下限値と該しきい値との差が所定のマージンを確保するように該しきい値を調整するようにしても良い。このようにすれば、搬送物検出時の光電センサ信号レベルの下限値を基準にしてしきい値を適正に調整することができる。

また、コンベア制御部は、搬送物を検出しないときの光電センサ信号レベルが所定の安定検出範囲の下限値を下回ったときに該光電センサの劣化又は異常と判定して作業者に警告するようにしても良い。このようにすれば、作業者が光電センサの劣化や異常を早期に発見することができる。

本発明は、コンベアで搬送する搬送物を光電センサで検出する様々なシステムに適用でき、例えば、回路基板を搬送するコンベアを備えた部品実装ラインに適用しても良い。

図１は本発明の一実施例の部品実装ラインの回路基板検出システムの構成を示すブロック図である。 図２はコンベア制御部が実行する光電センサ信号レベル監視ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図３はセンサ検出回路部が実行する信号出力処理ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図４はセンサ検出回路部が実行するしきい値調整ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図５は部品実装ラインの回路基板検出動作としきい値調整の一例を説明するタイムチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を部品実装ラインに適用して具体化した一実施例を説明する。

まず、図１を用いて部品実装ラインの回路基板検出システムの構成を説明する。
回路基板１１（搬送物）を搬送するコンベア１２は、部品実装ラインを構成する部品実装機、半田印刷機、検査機等の各装置の内部や各装置間に設けられている。コンベア１２の搬入側と搬出側に、それぞれ、回路基板１１を検出するための光電センサ１３が設置されている。各光電センサ１３は、コンベア１２を挟んで対向する位置に投光部１３ａ（投光素子）と受光部１３ｂ（受光素子）を設置して構成した透過型の光電センサであり、各光電センサ１３の受光部１３ｂの受光量に応じて変化する出力信号がセンサ検出回路部１４に入力される。コンベア１２で搬送する回路基板１１が光電センサ１３の投光部１３ａと受光部１３ｂとの間の検出エリアを通過する際に、投光部１３ａから受光部１３ｂへ照射された光が回路基板１１で遮られることで、受光部１３ｂの受光量が大幅に減少して光電センサ１３の出力信号の電圧レベルが大幅に低下する（図５参照）。

センサ検出回路部１４は、マイクロコンピュータを主体として構成され、後述する図３の信号出力処理ルーチンを実行することで、光電センサ１３の出力信号の電圧レベルである光電センサ信号レベルをしきい値と比較して該光電センサ信号レベルが該しきい値以下であるか否かで回路基板１１の検出／非検出の信号（ＯＮ／ＯＦＦ信号）を切り替えてコンベア制御部１５へ出力すると共に、該光電センサ信号レベルをコンベア制御部１５へ出力する。

更に、センサ検出回路部１４は、後述する図４のしきい値調整ルーチンを実行することで、コンベア制御部１５からしきい値調整指示信号（検出感度調整指示信号）が入力されたときにしきい値を調整してセンサ検出回路部１４の検出感度を調整する。この際、センサ検出回路部１４は、回路基板１１を検出しないときの光電センサ信号レベルとしきい値との差が所定のマージンを確保するように該しきい値を調整する。ここで、所定のマージンとは、回路基板１１を検出しないときの光電センサ信号レベルがしきい値よりも大きいと安定して判定するのに必要なマージン（レベル差）である。

一方、コンベア制御部１５は、マイクロコンピュータを主体として構成され、コンベア制御ルーチン（図示せず）を実行することで、センサ検出回路部１４から入力される回路基板１１の検出／非検出の信号（ＯＮ／ＯＦＦ信号）に基づいてコンベア１２の搬送動作を制御して、部品実装機等の装置への回路基板１１の搬入／搬出を制御すると共に、後述する図２の光電センサ信号レベル監視ルーチンを実行することで、センサ検出回路部１４から入力される光電センサ信号レベルを監視してしきい値調整（センサ検出回路部１４の検出感度調整）の要否を判定し、しきい値調整の必要ありと判定したときにしきい値調整指示信号（検出感度調整指示信号）をセンサ検出回路部１４へ出力する。

また、コンベア制御部１５は、回路基板１１を検出しないときの光電センサ信号レベルが所定の安定検出範囲の下限値を下回ったときに光電センサ１３の劣化又は異常と判定して、表示装置（図示せず）の警告表示及び／又は音声により作業者に警告する。

以下、コンベア制御部１５が実行する図２の光電センサ信号レベル監視ルーチンの処理内容を説明する。図２の光電センサ信号レベル監視ルーチンは、コンベア制御部１５の電源オン中に光電センサ１３毎に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、センサ検出回路部１４から出力される光電センサ信号レベルを読み込む。この後、ステップ１０２に進み、回路基板１１を検出しないときの光電センサ信号レベル（ステップ１０１で読み込んだ光電センサ信号レベル）としきい値との差が後述するステップ１０７で記憶されたマージン以下であるか否かを判定する。その結果、回路基板１１を検出しないときの光電センサ信号レベルとしきい値との差がマージンよりも大きいと判定すれば、ステップ１０３に進み、しきい値調整の必要なしと判定して、本ルーチンを終了する。

これに対し、上記ステップ１０２で、回路基板１１を検出しないときの光電センサ信号レベルとしきい値との差がマージン以下であると判定すれば、ステップ１０４に進み、しきい値調整の必要ありと判定して、ステップ１０５に進み、しきい値調整指示信号（検出感度調整指示信号）をセンサ検出回路部１４へ出力する。このしきい値調整指示信号の出力は、コンベア１２が停止している期間に行うようにしても良い。

この後、ステップ１０６に進み、マージンを次式により算出する。
マージン＝（光電センサ信号レベル−しきい値）×安全率
ここで、安全率は、予め１よりも大きい係数に設定されている。尚、マージンは、予め設定した一定値としても良い。

次のステップ１０７で、上式により算出したマージンをコンベア制御部１５の書き換え可能な不揮発性メモリ（電源オフ中でも記憶値を保持する書き換え可能なメモリ）に更新記憶する。この後、ステップ１０８に進み、回路基板１１を検出しないときの光電センサ信号レベルが所定の安定検出範囲の下限値を下回っているか否かを判定する。その結果、回路基板１１を検出しないときの光電センサ信号レベルが所定の安定検出範囲の下限値以上であると判定すれば、ステップ１０９に進み、光電センサ１３の劣化や異常がないと判定して、本ルーチンを終了する。

これに対し、上記ステップ１０８で、回路基板１１を検出しないときの光電センサ信号レベルが所定の安定検出範囲の下限値を下回っていると判定すれば、ステップ１１０に進み、光電センサ１３の劣化又は異常があると判定して、ステップ１１１に進み、表示装置（図示せず）の警告表示や音声により作業者に光電センサ１３の劣化や異常を警告して、本ルーチンを終了する。

一方、センサ検出回路部１４は、図３の信号出力処理ルーチン及び図４のしきい値調整ルーチンを実行する。図３の信号出力処理ルーチンは、センサ検出回路部１４の電源オン中に光電センサ１３毎に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、光電センサ１３から出力される光電センサ信号レベルを読み込むと共に、図４のしきい値調整ルーチンで調整されたしきい値（ステップ３０６で記憶したしきい値）を読み込む。この後、ステップ２０２に進み、読み込んだ光電センサ信号レベルとしきい値との差がマイナス値であるか否かを判定し、当該差がマイナス値であると判定すれば、ステップ２０３に進み、回路基板１１の検出信号（ＯＮ信号）をコンベア制御部１５へ出力して、本ルーチンを終了する。

これに対し、上記ステップ２０２で、光電センサ信号レベルとしきい値との差がマイナス値ではないと判定すれば、ステップ２０４に進み、回路基板１１の非検出信号（ＯＦＦ信号）をコンベア制御部１５へ出力し、次のステップ２０５で、現在の光電センサ信号レベル（回路基板１１を検出しないときの光電センサ信号レベル）をコンベア制御部１５へ出力して、本ルーチンを終了する。

図４のしきい値調整ルーチンは、センサ検出回路部１４の電源オン中にセンサ検出回路部１４によって光電センサ１３毎に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ３０１で、コンベア制御部１５からしきい値調整指示信号が入力されたか否かを判定し、しきい値調整指示信号が入力されていないと判定すれば、ステップ３０２に進み、しきい値調整の必要なしと判定して、本ルーチンを終了する。

これに対し、上記ステップ３０１で、しきい値調整指示信号が入力されたと判定すれば、ステップ３０３に進み、しきい値調整の必要ありと判定して、ステップ３０４に進み、光電センサ１３から出力される現在の光電センサ信号レベル（回路基板１１を検出しないときの光電センサ信号レベル）を読み込む。

この後、ステップ３０５に進み、現在の光電センサ信号レベルに所定係数Ａを掛け算してしきい値を求める。つまり、現在の光電センサ信号レベルを基準にしてその所定割合をしきい値とする。
しきい値＝光電センサ信号レベル×Ａ

ここで、所定係数Ａは、予め１よりも小さい数値に設定されている。これにより、回路基板１１を検出しないときの光電センサ信号レベルとしきい値との差が所定のマージンを確保するようにしきい値が調整される。

この後、ステップ３０６に進み、上式により算出したしきい値をセンサ検出回路部１４の書き換え可能な不揮発性メモリ（電源オフ中でも記憶値を保持する書き換え可能なメモリ）に更新記憶して、本ルーチンを終了する。

図５のタイムチャートは、本実施例の部品実装ラインの回路基板検出動作としきい値調整の一例を示している。回路基板１１を検出しないときの光電センサ信号レベルとしきい値との差が所定のマージン以下になる毎に、その時点の光電センサ信号レベルを基準にしてその所定割合をしきい値とするしきい値調整を実行する。これにより、光電センサ信号レベルが経時変化等により変化しても、回路基板１１を検出しないときの光電センサ信号レベルとしきい値との差が所定のマージンを確保するように該しきい値を調整することができるため、実際に光電センサ信号レベルがしきい値調整を行う必要がある状態になったときのみにしきい値調整を行うことができて、実際にしきい値調整を行う必要がないときにしきい値調整を行わずに済み、生産中にしきい値調整を行う回数を必要最小限に抑えることができて、生産性を向上できる。

しかも、本実施例では、回路基板１１を検出しないときの光電センサ信号レベルが所定の安定検出範囲の下限値を下回ったときに該光電センサ１３の劣化又は異常と判定して作業者に警告するようにしたので、作業者が光電センサ１３の劣化や異常を早期に発見することができる。

また、コンベア１２が停止している期間にコンベア制御部１５からしきい値調整指示信号をセンサ検出回路部１４へ出力し、センサ検出回路部１４は、コンベア制御部１５からしきい値調整指示信号が入力されたときにコンベア１２が停止している状態でしきい値を調整するようにすれば、コンベアが停止している期間を利用してしきい値を調整することができる。但し、本発明は、コンベア１２の搬送動作中にしきい値を調整するようにしても良い。

尚、本実施例では、回路基板１１を検出しないときの光電センサ信号レベルを基準にしてしきい値を調整するようにしたが、回路基板１１の検出時の光電センサ信号レベルの下限値を検出し、しきい値を調整する際に回路基板１１の検出時の光電センサ信号レベルの下限値としきい値との差が所定のマージンを確保するように該しきい値を調整するようにしても良い。このようにすれば、回路基板１１の検出時の光電センサ信号レベルの下限値を基準にしてしきい値を適正に調整することができる。

また、本実施例では、しきい値を調整することでセンサ検出回路部１４の検出感度を調整するようにしたが、しきい値の調整に代えて、光電センサ１３の投光部１３ａの投光量（投光部１３ａの電流や電圧）を調整して光電センサ信号レベルを調整することで、センサ検出回路部１４の検出感度を調整するようにしても良い。

その他、本発明は、部品実装ラインに限定されず、コンベアで搬送する搬送物を光電センサで検出する様々なシステムに適用できる等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１１…回路基板（搬送物）、１２…コンベア、１３…光電センサ、１３ａ…投光部、１３ｂ…受光部、１４…センサ検出回路部、１５…コンベア制御部

Claims (6)

1. コンベアで搬送する搬送物を光電センサで検出する搬送物検出システムにおいて、
   前記コンベアの搬送動作を制御するコンベア制御部と、
   前記光電センサの受光量に応じて変化する該光電センサの出力信号レベルに基づいて該光電センサの検出エリアを通過する搬送物を検出するセンサ検出回路部とを備え、
   前記センサ検出回路部は、前記光電センサの出力信号レベル又はそれに相関する信号レベル（以下これらを「光電センサ信号レベル」と総称する）と搬送物の検出／非検出の信号とを前記コンベア制御部へ出力し、該コンベア制御部から検出感度調整指示信号が入力されたときに該センサ検出回路部の検出感度を調整する機能を有し、
   前記コンベア制御部は、前記センサ検出回路部から入力される前記光電センサ信号レベルを監視して該センサ検出回路部の検出感度調整の要否を判定し、検出感度調整の必要ありと判定したときに前記検出感度調整指示信号を前記センサ検出回路部へ出力する機能を有する搬送物検出システムであって、
   前記センサ検出回路部は、前記光電センサ信号レベルをしきい値と比較して該光電センサ信号レベルが該しきい値以下であるか否かで搬送物の検出／非検出の信号を切り替えて前記コンベア制御部へ出力し、
   前記コンベア制御部は、搬送物を検出しないときの前記光電センサ信号レベルと前記しきい値との差が所定のマージン以下であるときに前記検出感度調整指示信号を前記センサ検出回路部へ出力するとともに、前記光電センサ信号レベルに基づいて前記マージンを更新することを特徴とする搬送物検出システム。
2. 前記センサ検出回路部は、該センサ検出回路部の検出感度を調整する場合には搬送物を検出しないときの該光電センサ信号レベルと該しきい値との差が前記所定のマージンを確保するように該しきい値を調整することを特徴とする請求項１に記載の搬送物検出システム。
3. 前記コンベア制御部は、前記コンベアが停止している期間に前記検出感度調整指示信号を前記センサ検出回路部へ出力し、
   前記センサ検出回路部は、前記コンベア制御部から前記検出感度調整指示信号が入力されたときに前記コンベアが停止している状態で該センサ検出回路部の検出感度を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の搬送物検出システム。
4. 前記センサ検出回路部は、搬送物検出時の前記光電センサ信号レベルの下限値を検出し、該センサ検出回路部の検出感度を調整する場合には前記搬送物検出時の該光電センサ信号レベルの下限値と該しきい値との差が所定のマージンを確保するように該しきい値を調整することを特徴とする請求項１に記載の搬送物検出システム。
5. 前記コンベア制御部は、搬送物を検出しないときの前記光電センサ信号レベルが所定の安定検出範囲の下限値を下回ったときに該光電センサの劣化又は異常と判定して作業者に警告することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の搬送物検出システム。
6. 前記コンベアは、回路基板に部品を実装する部品実装ラインで該回路基板を搬送するコンベアであり、
   前記搬送物は前記回路基板であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の搬送物検出システム。

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