JP4739585B2 - 加工装置の安全管理方法及び安全システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工装置の安全性を向上する安全管理方法及び安全システムに関し、特にメンテナンス作業時の安全性を確保する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のサーボモータの位置決め制御手段を有する電子部品実装装置等の加工装置においては、この加工装置をメンテナンスするため、メンテナンス作業用に加工装置の各駆動部に対する安全停止機能を強制的に解除する機能が要望される。このため、加工装置に備えられた自動モード、半自動モード、マニュアルモードといった全ての動作モードに対して、安全停止を一律に強制解除する機能が実現されている。
ここで、自動モードとは、例えば電子部品実装装置を例に説明すると、実装装置のスタートスイッチの押下により開始され、実装装置側のデータ設定に基づいて電子部品を吸着して回路基板に装着するといった一連の機械動作を自動的に行うモードである。
また、半自動モードとは、上記自動モードの機械動作を実際に電子部品を吸着することなく疑似的に行うモードで、マニュアルモードとは、モータ、シリンダ、バルブ、センサ等の装置個々の動作を確認・調整するために動作させるモードである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような加工装置の構成においては、ソフトウェア処理内容の多様化や高度化、また、機械動作の高速化や複雑化等によって、加工装置の使用条件が煩雑となって、作業者の操作方法も多様化している。特に、加工装置が複数の移動体・駆動装置を制御する場合、装置の保全や作業者の安全確保のために各移動体・駆動装置の動作を制限する安全停止機能をそれぞれ設けているが、装置への材料補給やメンテナンス作業時においては、この安全停止機能が作業の支障になるために強制的に解除することがある。
【0004】
ところが、この安全停止機能の強制解除は、上述の自動モード、半自動モード、マニュアルモードの全てに対して一律に行っており、安全停止機能を強制解除して作業する際に、本来の作業部位以外の他の部位に対しても動作可能な状態になるために、作業者が誤って或いは不用意に操作する可能性が生じる。作業内容は、装置の取扱説明書に記載されたり装置のモニタ画面等に作業メッセージを表示する等の手段により明示しているが、必ずしも作業者が遵守するとは限らず、作業者の操作内容によっては安全確保が十二分に行えない懸念があった。
また、メンテナンス作業中は、マニュアルモードの中で限定した操作のみ安全停止機能が無効であれば操作の安全性が確保できるため、むしろ、自動モード及び半自動モードにおいて、安全停止機能を無効にしない構成の実現が要望されるようになってきている。
【0005】
本発明はこのような従来の状況に鑑みてなされたもので、複数の移動体を駆動制御する加工装置に対して、安全停止機能の作動中に、安全性を確保しながら必要とされる動作を実行することのできる加工装置の安全制御方法及び安全システムを提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、本発明に係る請求項1記載の加工装置の安全管理方法は、複数の移動体を駆動制御すると共に、該移動体の動作を停止させる安全停止機能を有する制御手段が備えられた加工装置の安全管理方法であって、前記制御手段が、前記安全停止機能の作動中に安全停止解除信号が入力されたとき、必要とされる特定の動作に対してのみ安全停止機能を解除することを特徴とする。
【0007】
この加工装置の安全管理方法では、安全停止機能の作動中に制御手段へ安全停止解除信号が入力されたとき、必要とされる特定の動作に対してのみ安全停止機能を解除することで、安全性を確保しながら必要とされる動作を実行することができる。このため、例えばメンテナンス時等に安全性が低い動作を行わせることなく、必要な動作を安全な環境下で実行することができる。
【0008】
請求項2記載の加工装置の安全管理方法は、前記加工装置が複数の作業領域を有し、少なくとも2箇所の作業領域から同時に前記安全停止解除信号が前記制御手段に入力されたとき、前記安全停止機能の解除を行わないことを特徴とする。
【0009】
この加工装置の安全管理方法では、例えば加工装置の前面側と後面側の2箇所の作業領域から同時に安全停止解除信号が制御手段に入力された場合、複数の作御者が同時に加工装置のメンテナンス作業等を行おうとしている状態とみなし、作業者の安全確保のため、安全停止機能の解除を敢えて行わないようにする。これにより、複数の作業者による作業の干渉が防止され、安全性が損なわれる事態を未然に防止でき、高い安全性を維持することができる。
【0010】
請求項3記載の加工装置の安全管理方法は、前記加工装置が、少なくとも、予め設定されたプログラムに基づいて自動生産を行うための自動モードと、前記移動体を手動動作させるためのマニュアルモードとを有し、前記安全停止解除信号が前記制御手段に入力されたとき、前記動作モードが自動モードの場合は前記安全停止機能の解除は行わず、前記マニュアルモードである場合のみ前記安全停止機能の解除を行うことを特徴とする。
【0011】
この加工装置の安全管理方法では、加工装置が、自動モードやマニュアルモード等のいずれかの動作モード下で動作するときに、安全停止解除信号が制御手段に入力されたとき、自動モードである場合は安全停止機能の解除は行わず、マニュアルモードである場合のみ安全停止機能の解除を行うことで、安全停止機能を解除できる条件が限定され、安全性を一層高めることができる。
【0012】
請求項4記載の加工装置の安全システムは、複数の移動体を駆動制御すると共に、該移動体の動作を停止させる安全停止機能を有する制御手段が備えられた加工装置の安全システムであって、前記制御手段に安全停止解除信号を入力する安全解除スイッチと、前記安全解除スイッチからの信号を受けて、必要とされる特定の動作に対してのみ安全停止機能を解除する安全回路とを備えたことを特徴とする。
【0013】
この加工装置の安全システムでは、安全解除スイッチにより制御手段へ安全停止解除信号が入力されると、安全回路がこの安全解除信号を受けて、必要とされる特定の動作に対してのみ安全停止機能を解除する。これにより、安全性を確保しながら必要とされる動作を実行することができる。このため、例えばメンテナンス時等に安全性が低い動作を行わせることなく、必要な動作を安全な環境下で実行することができる。
【0014】
請求項5記載の加工装置の安全システムは、前記安全解除スイッチが前記加工装置の複数の作業領域それぞれに設けられ、少なくとも2箇所の作業領域の安全解除スイッチから同時に安全停止解除信号が前記制御手段に入力されたとき、前記安全回路は安全停止機能の解除を行わないことを特徴とする。
【0015】
この加工装置の安全システムでは、加工装置の複数の作業領域それぞれに設けられた安全解除スイッチから、少なくとも2箇所から同時に安全停止解除信号が制御手段に入力された場合、複数の作御者が同時に加工装置のメンテナンス作業等を行おうとしている状態とみなし、作業者の安全確保のため、安全停止機能の解除を敢えて行わないようにする。これにより、複数の作業者による作業の干渉が防止され、安全性が損なわれる事態を未然に防止でき、高い安全性を維持することができる。
【0016】
請求項6記載の加工装置の安全システムは、前記加工装置が、少なくとも、予め設定されたプログラムに基づいて自動生産を行うための自動モードと、前記移動体を手動動作させるためのマニュアルモードとを選択的に切り替え可能に構成され、前記安全解除スイッチから安全停止解除信号が前記制御手段に入力されたとき、前記動作モードが自動モードの場合は前記安全停止機能の解除は行わず、前記マニュアルモードである場合のみ前記安全停止機能の解除を行うことを特徴とする。
【0017】
この加工装置の安全システムでは、加工装置が、自動モードやマニュアルモード等のいずれかの動作モード下で動作するときに、安全停止解除信号が制御手段に入力されたとき、自動モードである場合は安全停止機能の解除は行わず、マニュアルモードである場合のみ安全停止機能の解除を行うことで、安全停止機能を解除できる条件が限定され、安全性を一層高めることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る加工装置の安全管理方法及び安全システムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態においては、加工装置の一例として電子部品を回路基板上に装着する電子部品実装装置を用いて説明することにする。
図1は本実施形態の安全システムが搭載された電子部品実装装置100の外観斜視図である。
電子部品実装装置100は、基台10上面中央に回路基板12のガイドレール14が設けられ、このガイドレール14の搬送ベルトによって回路基板12は一端側のローダ部16から電子部品の実装位置18に、また、実装位置18から他端側のアンローダ部20に搬送される。
回路基板12上方の基台10上面両側部には、Yテーブル22,24がそれぞれ設けられ、これら2つのYテーブル22,24の間にはXテーブル26が懸架されている。また、Xテーブル26には移載ヘッド28が取り付けられており、これにより、移載ヘッド28をX−Y平面内で移動可能にしている。
【0019】
上記Xテーブル26、Yテーブル22,24からなるXYロボット上に搭載され、X−Y平面(水平面)上を自在移動する移載ヘッド28は、例えば抵抗チップやチップコンデンサ等の電子部品が供給されるパーツフィーダ30、又はSOPやQFP等のICやコネクタ等の比較的大型の電子部品が供給されるパーツトレイ32から所望の電子部品を、吸着ノズル34により吸着して、回路基板12の所定位置に装着できるように構成されている。このような電子部品の実装動作は、予め設定された実装プログラムに基づいて図示しない制御装置により制御される。制御装置には、操作パネル35により各種データの入力が可能である。
【0020】
パーツフィーダ30は、ガイドレール14の両端部に多数個並設されており、各パーツフィーダには、例えば抵抗チップやチップコンデンサ等の電子部品が収容されたテープ状の部品ロールがそれぞれ取り付けられている。また、パーツトレイ32は、ガイドレール14と直交する方向が長尺となるトレイ32aが計2個載置可能で、各トレイ32aは部品の供給個数に応じてガイドレール14側にスライドして、Y方向の部品取り出し位置を一定位置に保つ構成となっている。
このトレイ32a上には、QFP等の電子部品が載置される。
【0021】
また、電子部品実装装置100には、各移動体及び駆動装置に対する安全回路の機能解除用のスイッチを、装置本体の前面側及び後面側にそれぞれ取り付けてある(図示略)。この安全解除スイッチは、装置の前後面に設けられた安全カバー40,41の開閉に連動して動作するものでも、装置本体の外側に単独で設けられたものであってもよい。
【0022】
上記構成の電子部品実装装置100によれば、ガイドレール14のローダ部16から搬入された回路基板12が所定の実装位置18に搬送されると、移載ヘッド28は実装プログラムに基づいてXYロボットによりXY平面内で移動してパーツフィーダ30又はパーツトレイ32から所望の電子部品を吸着し、回路基板12の所定位置に電子部品を装着する。このような電子部品の吸着動作と、回路基板12への装着動作とを繰り返し行うことで、回路基板12に対する電子部品の実装を完了させる。実装が完了した回路基板12は実装位置18からアンローダ部20へ搬出される一方、新たな回路基板がローダ部16に搬入され、上記動作が繰り返される。
ここで、実装プログラムとは、電子部品実装装置100に入力され実装される電子部品の情報を有するNC情報に対して、実装順序を組み替えて作成した組み替えデータを、上記XYロボットや移載ヘッド28の吸着ノズル34等を駆動するための命令形態に変換したプログラムである。
【0023】
ところで、電子部品実装装置100の動作モードには、部品実装を自動的に行う自動モードと、実装動作確認用の半自動モードと、メンテナンス時等に用いられるマニュアルモード等があり、操作パネル35からの入力によって所望のモードが択一的に選択できる。
自動モードは、設定された実装プログラムに基づいて実装装置が自動的に、電子部品の吸着、回路基板上の所定位置への移動、電子部品の回路基板への装着の各動作を連続して行うモードであって、回路基板の生産時に用いられる。
半自動モードは、電子部品を吸着することなく回路基板へ装着させる動作を擬似的に行うモードで、実装プログラムの動作確認を行う際に用いられる。
マニュアルモードは、実装装置への部品供給や回路基板の段取り替えを行う場合や、装置に異常が発生してメンテナンスを行う場合等に、装置の特定部分のみを手動で動作させるモードであって、初期設定時や、定期点検、異常発生時等の非生産時に用いられる。
【0024】
次に、XYロボット等の各移動体及び駆動装置に対する安全解除スイッチの動作を説明する。図2に安全解除スイッチによる制御を説明するブロック図を示した。
安全解除スイッチ42a,42bは、電子部品実装装置100の装置前面側と装置後面側のそれぞれの作業領域に設けられ、装置前面側の安全解除スイッチ42aと装置後面側の安全解除スイッチ42bは、切り替えスイッチボックス44に接続されてON状態又はOFF状態のいずれかの状態を設定する。設定されたON/OFF状態は制御装置46に送られて、操作パネル35からの入力データ等に応じて駆動部48に対する安全機能が決定される。この制御装置46には、電子部品実装装置100の安全状態を監視する安全回路50が搭載されている。なお、駆動部48は、モータドライバ52を介してサーボモータ54を回転制御することで動作する。なお、安全解除スイッチは上記以外にも他の任意の位置に取り付けることができる。
【0025】
上記構成による安全回路50の機能を図3に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、安全回路50により電子部品実装装置100の安全状態を監視する(ステップ1、以降はS1と略記する)。具体的には、電子部品実装装置100内の各部位に配設されたリミットスイッチ等から異常発生信号の入力があったかを安全回路50が確認する。安全回路50が装置の異常を検出しないときは、電子部品実装装置100が正常状態にあるとして、制御装置46が機械継続動作可能の状態であると判断する(S2)。この場合、自動・半自動・マニュアルモードのいずれの動作モードに対しても同様の判断が下される。一方、電子部品実装装置100の安全状態の監視中に、安全回路50が異常を検出したときは、制御装置46が電子部品実装装置100の駆動部48を強制的に停止させ(S3)、機械動作継続不可能の状態と判断する(S4)。
【0026】
次いで、強制停止された駆動部48の機械動作を再度機能させるために、安全停止機能を解除する。いま、装置前面側の安全解除スイッチ42aをON(解除)とした場合、装置後面側の安全解除スイッチ42bがOFF(解除せず)であるときは、制御装置46の安全回路50は、マニュアルモードにおいてのみ限定された機械動作を動作可能にする(S5)。このとき制御装置46は、限定された機械動作が可能であっても安全回路50による安全状態の監視を行い、安全回路50が異常を検出すると、装置を強制的に停止させる(S3)。この動作は、装置前面側の安全解除スイッチ42aがOFF(解除せず)で且つ装置後面側の安全解除スイッチ42bがON(解除)であるときも同様である。
【0027】
また、装置前面側の安全解除スイッチ42aがON(解除)で装置後面側の安全解除スイッチ42bがON(解除)であるとき、即ち、双方の安全解除スイッチ42a,42bが共に安全停止機能の解除を行おうとするときは、作業者が装置の前面側及び後面側で同時に作業を行っているものとみなし、制御装置46の安全回路50は作業の危険性を考慮して安全停止機能の解除を行わない。
さらに、装置前面側の安全解除スイッチ42aがOFF(解除せず)で且つ装置後面側の安全解除スイッチ42bがOFF(解除せず)であるときは、安全停止機構を解除する動作が何ら行われていないため、制御装置46は、安全停止機能の解除を行うことはない。
【0028】
以上のように、制御装置46の安全回路50は、電子部品実装装置100が安全性を維持している状態にない場合は、安全停止機能を解除することなく、また、メンテナンス時等に必要となる一部の機械動作のみを機能させる場合でも、その安全状態を常に監視する。これにより、電子部品実装装置100の種々の取り扱いシーンにおいて常に高い安全性を維持することができる。
また、上記例では安全回路50が異常を検出して駆動部48を強制停止させた状態からの安全停止機能の解除を説明しているが、装置の正常状態であっても同様に安全性を維持できる。即ち、機能安全回路50は電子部品実装装置100の正常運転時にも動作しており、駆動部48の動作はモータの励磁により制限された状態にある。この正常な状態で装置を停止させたときも、上記同様に安全停止機能を解除することで安全性が確実に維持できる。
【0029】
なお、上記限定された機械動作の具体的な制限内容としては、例えば、通常時において駆動するモータが直線系で、その移動速度が25m/sec以上である場合は、移動速度を25m/sec未満に設定してもよい。また、回転駆動するモータに連動する回転物に働く力が0.1N以上である場合は、回転物に働く力を0.1N未満にしたり、安全性を維持できないものは動作可能対象にしないようにする。このように、機械動作に伴って生じるリスクに対し、そのリスクに見合った判断基準に基づいて、限定した動作のみを動作可能とすることで、安全性を確保しつつ必要な作業を行うことができる。
【0030】
以上説明した本発明に係る加工装置の安全管理方法及び安全システムは、図1に示す電子部品実装装置100のように複数個の装着ヘッドを連結した多連式ヘッドを備えた構成に適用することに限らず、高速実装可能なロータリー式ヘッドを備えた構成にも適用できる。
ここで、図4にロータリー式ヘッドを備えた電子部品装着装置全体の外観を、図5にこの電子部品装着装置の部品装着機構の概略構成を示した。
図4に示すように、この電子部品装着装置200は主に、電子部品を供給する部品供給部60と、部品供給部60の所定の部品供給位置で電子部品を吸着して回路基板に装着するロータリーヘッド62と、回路基板を位置決めするXYテーブル64と、回路基板が導入されるローダ部66と、電子部品の装着済みの回路基板を排出するアンローダ部68とを有する。その動作としては、ローダ部66から供給された回路基板をXYテーブル64上に載置する一方、ロータリーヘッド62により部品供給部60から電子部品の吸着を行い、装着位置の調整を行いつつ吸着された電子部品をXYテーブル64上の回路基板に装着し、電子部品装着の完了した回路基板をX−Yテーブル64上からアンローダ部68に搬出する。
【0031】
部品供給部60は、図5に示すように、多数の電子部品を収容した複数の部品供給ユニットが紙面垂直方向に並列して配置され、その並列方向に移動することで所定の部品供給位置に所望の電子部品を供給する。
XYテーブル64は、ローダ部66とアンローダ部68との間に移動可能に設けられ、ローダ部66の基板搬送路に接続される位置に移動して部品装着前の回路基板を受け取り、回路基板を固定してロータリーヘッド62の部品装着位置に移動する。そして、各電子部品の装着位置に応じた回路基板の移動を繰り返して部品装着を完了すると、アンローダ部68に接続される位置まで移動し、回路基板をアンローダ部68へ搬出する。
【0032】
ロータリーヘッド62は、電子部品を吸着する複数の装着ヘッド72と、装着ヘッド72を上下動可能に周面で支持して回転駆動される回転枠体74と、回転枠体74をインデックス回転駆動する間欠回転駆動装置76を備えている。
装着ヘッド72は、回転枠体74の回転により部品供給部60の部品供給位置からその反対側の部品装着位置までを連続的に回転移動し、部品供給部60の部品供給位置で下降動作することで電子部品を吸着し、ロータリーヘッド62の部品装着位置で下降動作することで電子部品を回路基板上に装着する。
このようなロータリー式ヘッドを備えた電子部品実装装置200に対しても、本発明の加工装置の安全システムを取り入れることで同様な安全管理方法を適用でき、前述同様の効果を得ることができる。
【0033】
さらに、本発明の加工装置の安全管理方法及び安全システムは、上述の電子部品実装装置以外にも、図6に回路基板の生産ラインの一例を示すように、回路基板上にクリーム半田を印刷塗布するクリーム半田印刷装置90、電子部品の実装位置に部品固定用の接着剤を塗布する接着剤塗布装置92等の回路基板の加工装置に対しても同様に適用することができる。
【0034】
【発明の効果】
本発明の加工装置の安全管理方法によれば、安全停止機能の作動中に制御手段へ安全停止解除信号が入力されたとき、必要とされる特定の動作に対してのみ安全停止機能を解除することで、安全性を確保しながら必要とされる動作を実行することができる。また、本発明の加工装置の安全システムによれば、安全解除スイッチにより制御手段へ安全停止解除信号が入力されると、安全回路がこの安全解除信号を受けて、必要とされる特定の動作に対してのみ安全停止機能を解除する。これにより、安全性を確保しながら必要とされる動作を実行することができ、例えばメンテナンス時等に安全性が低い動作を行わせることなく、必要な動作を安全な環境下で実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】安全システムが搭載された電子部品実装装置の外観斜視図である。
【図2】安全解除スイッチによる制御を説明するブロック図である。
【図3】安全回路の機能を説明するフローチャートである。
【図4】ロータリー式ヘッドを備えた電子部品装着装置全体の外観を示す図である。
【図5】電子部品装着装置の部品装着機構の概略構成を示す図である。
【図6】回路基板の生産ラインの一例を示す図である。
【符号の説明】
12 回路基板
35 操作パネル
40,41 安全カバー
42a,42b 安全解除スイッチ
46 制御装置
48 駆動部
50 安全回路
Claims (4)
- 複数の移動体を駆動制御すると共に、該移動体の動作を停止させる安全停止機能を有する制御手段が備えられた加工装置の安全管理方法であって、
前記制御手段が、前記安全停止機能の作動中に安全停止解除信号が入力されたとき、必要とされる特定の動作に対してのみ安全停止機能を解除し、
前記加工装置が複数の作業領域を有し、少なくとも2箇所の作業領域から同時に前記安全停止解除信号が前記制御手段に入力されたとき、前記安全停止機能の解除を行わないことを特徴とする加工装置の安全管理方法。 - 複数の移動体を駆動制御すると共に、該移動体の動作を停止させる安全停止機能を有する制御手段が備えられた加工装置の安全管理方法であって、
前記制御手段が、前記安全停止機能の作動中に安全停止解除信号が入力されたとき、必要とされる特定の動作に対してのみ安全停止機能を解除し、
前記加工装置が、少なくとも、予め設定されたプログラムに基づいて自動生産を行うための自動モードと、前記移動体を手動動作させるためのマニュアルモードとを有し、
前記安全停止解除信号が前記制御手段に入力されたとき、前記動作モードが自動モードの場合は前記安全停止機能の解除は行わず、前記マニュアルモードである場合のみ前記安全停止機能の解除を行うことを特徴とする加工装置の安全管理方法。 - 複数の移動体を駆動制御すると共に、該移動体の動作を停止させる安全停止機能を有する制御手段が備えられた加工装置の安全システムであって、
前記制御手段に安全停止解除信号を入力する安全解除スイッチと、
前記安全解除スイッチからの信号を受けて、必要とされる特定の動作に対してのみ安全停止機能を解除する安全回路とを備え、
前記安全解除スイッチが前記加工装置の複数の作業領域それぞれに設けられ、少なくとも2箇所の作業領域の安全解除スイッチから同時に安全停止解除信号が前記制御手段に入力されたとき、前記安全回路は安全停止機能の解除を行わないことを特徴とする加工装置の安全システム。 - 複数の移動体を駆動制御すると共に、該移動体の動作を停止させる安全停止機能を有する制御手段が備えられた加工装置の安全システムであって、
前記制御手段に安全停止解除信号を入力する安全解除スイッチと、
前記安全解除スイッチからの信号を受けて、必要とされる特定の動作に対してのみ安全停止機能を解除する安全回路とを備え、
前記加工装置が、少なくとも、予め設定されたプログラムに基づいて自動生産を行うための自動モードと、前記移動体を手動動作させるためのマニュアルモードとを選択的に切り替え可能に構成され、
前記安全解除スイッチから安全停止解除信号が前記制御手段に入力されたとき、前記自動モードでは前記安全停止機能の解除は行わず、前記マニュアルモードである場合のみ前記安全停止機能の解除を行うことを特徴とする加工装置の安全システム。
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