JP4580972B2 - 部品実装方法 - Google Patents

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Description

本発明は、部品実装方法に関し、特に、1枚の基板に対して複数の装着ヘッドが交互に部品を実装する部品実装機における部品実装方法に関する。
従来、1枚の基板に対して2つの装着ヘッドが協調動作を行ないながら交互に部品を実装する部品実装機、いわゆる交互打ちの部品実装機が知られている。
このような交互打ちの部品実装機における部品実装条件の決定方法として、2つの装着ヘッドで装着する部品点数を同数にするものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2004−186391号公報
しかしながら、基板と対向する位置すなわち基板の前側及び後側に装着ヘッドが設けられている交互打ちの部品実装機に、従来の部品実装条件の決定方法を適用させた場合に、問題が生じる場合がある。
すなわち、従来の部品実装条件の決定方法では、2つの装着ヘッドの部品点数を同数にするようにしているが、必ずしも2つの装着ヘッドのタスク数が等しくなるとは限らない。ここで、「タスク」とは、装着ヘッドによる部品の吸着・移動・装着という一連の動作の繰返しにおける1回分の一連動作を指すものとする。合計のタスク数が奇数になった場合に、どちらかの装着ヘッドのタスク数を他方の装着ヘッドのタスク数よりも1つ多くしなければならない。しかし、従来の部品実装条件の決定方法では、どちら側の装着ヘッドのタスク数を多くするかについては述べられていない。また、基板の大きさは生産される部品実装基板に応じて異なる。よって、前側の装着ヘッドによる部品供給部から基板までの移動距離と後側の装着ヘッドによる部品供給部から基板までの移動距離とが必ずしも等しくなるとは限らない。このため、装着ヘッドに対するタスクの割り当て方によっては、部品供給部から基板までの距離が遠い方の装着ヘッドに、より多くのタスクを割り当ててしまうことになる。これにより、2つの装着ヘッドの総移動距離が大きくなり、部品実装時間が大きくなってしまうという問題がある。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、いわゆる交互打ちの部品実装機において、全装着ヘッドの総移動距離を最小にし、部品実装時間が短くなるような部品実装方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る部品実装方法は、1枚の基板に対して、前記基板を搬送する搬送用の一対のレールを挟んで設けられた複数の装着ヘッドが交互に部品を実装する部品実装機における部品実装方法であって、前記搬送用の一対のレールは固定レールと可動レールからなり、前記基板の搬送方向と直交するY軸方向の長さまたは前記可動レールの前記Y軸方向の位置に基づいて、部品を供給する部品供給部と前記基板との間の装着ヘッドの移動距離を算出し、複数の装着ヘッドのうち、算出された移動距離が最短の第1装着ヘッドを特定する特定ステップと、部品実装機に搬入されてきた前記基板に対する部品装着を、前記第1装着ヘッドから開始する部品装着ステップとを含むことを特徴とする。
上述の第1装着ヘッドから部品装着を開始するため、第2装着ヘッドによる部品装着回数は、第1装着ヘッドによる部品装着回数と同じか、1回少なくなる。よって、第1装着ヘッドおよび第2装着ヘッドの基板までの移動距離の合計を短くすることができ、第1装着ヘッドおよび第2装着ヘッドの基板までの移動時間の合計を短くすることができる。そのため、部品実装機による部品実装時間を短くすることができる。
好ましくは、前記特定ステップでは、さらに、前記複数の装着ヘッドのうち、前記第1装着ヘッド以外の第2装着ヘッドを特定し、前記部品装着ステップは、前記第2装着ヘッドに設けられたカメラが前記基板に設けられた基板マークを認識することにより、部品装着位置の補正量を求める基板マーク認識ステップと、前記基板マークの認識後に、前記補正量を用いて、前記基板に対する部品装着を、前記第1装着ヘッドから開始する第1部品装着ステップとを含むことを特徴とする。
または、前記部品装着ステップは、前記第1装着ヘッドに設けられたカメラが前記基板に設けられた基板マークを認識することにより、部品装着位置の補正量を求める基板マーク認識ステップと、前記基板マークの認識後に、前記補正量を用いて、前記基板に対する部品装着を、前記第1装着ヘッドから開始する第1部品装着ステップとを含むことを特徴とする。
さらに好ましくは、前記特定ステップでは、さらに、前記複数の装着ヘッドのうち、基板への部品装着時に装着ヘッドに設けられた部品を吸着するための吸着ノズルの交換が発生しない交換不発生装着ヘッドを特定し、前記部品装着ステップでは、さらに、2枚目以降の生産対象基板に対しては、前記交換不発生装着ヘッドが前記基板に設けられた基板マークを認識することを特徴とする。
交換不発生装着ヘッドが基板マークの認識処理を行なうようにしているので、基板マークの認識処理と、吸着ノズルの交換処理とを並行して行なうことができる。このため、基板マークの認識処理が終了した後に、即座に部品の装着処理を開始させることができる。よって、部品実装機による部品実装時間を短縮することができる。
なお、本発明は、このような特徴的なステップを含む部品実装方法として実現することができるだけでなく、部品実装方法で用いられる部品実装条件を決定する部品実装条件決定方法として実現したり、部品実装条件決定方法に含まれる特徴的なステップを手段とする部品実装条件決定装置として実現したり、部品実装条件決定方法に含まれる特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、CD−ROM(Compact Disc-Read Only Memory)等の記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは言うまでもない。
本発明によると、いわゆる交互打ちの部品実装機において、全装着ヘッドの総移動距離を最小にし、部品実装時間が短くなるような部品実装方法を提供することができる。
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1に係る部品実装システムについて説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る部品実装システムの構成を示す外観図である。
部品実装システム10は、基板上に部品を装着し、回路基板を生産するシステムであり、部品実装機120と、部品実装条件決定装置300とを備えている。
部品実装機120は、上流から下流に向けて回路基板を送りながら電子部品を実装していく装置であり、お互いが協調して、交互動作を行ないながら部品実装を行なう2つのサブ設備(前サブ設備120a及び後サブ設備120b)を備える。
前サブ設備120aは、部品テープを収納する部品カセット123の配列からなる部品供給部125aと、それら部品カセット123から電子部品を吸着し基板20に装着することができる複数の吸着ノズル(以下、単に「ノズル」ともいう。)を有するマルチ装着ヘッド121と、マルチ装着ヘッド121が取り付けられるビーム122と、マルチ装着ヘッド121に吸着された部品の吸着状態を2次元又は3次元的に検査するための部品認識カメラ126等を備える。
マルチ装着ヘッド121には、後述する基板マークを認識するためのカメラが設けられている。
後サブ設備120bも前サブ設備120aと同様の構成を有する。なお、後サブ設備120bには、トレイ部品を供給するトレイ供給部128が備えられているが、トレイ供給部128などはサブ設備によっては備えない場合もある。
ここで、「部品テープ」とは、同一部品種の複数の部品がテープ(キャリアテープ)上に並べられたものであり、リール(供給リール)等に巻かれた状態で供給される。主に、チップ部品と呼ばれる比較的小さいサイズの部品を部品実装機に供給するのに使用される。
この部品実装機120は、具体的には、高速装着機と呼ばれる部品実装機と多機能装着機と呼ばれる部品実装機それぞれの機能を併せもつ実装装置である。高速装着機とは、主として□10mm以下の電子部品を1点あたり0.1秒程度のスピードで装着する高い生産性を特徴とする設備であり、多機能装着機とは、□10mm以上の大型電子部品やスイッチ・コネクタ等の異形部品、QFP(Quad Flat Package)・BGA(Ball Grid Array)等のIC部品を装着する設備である。
すなわち、この部品実装機120は、ほぼ全ての種類の電子部品(装着対象となる部品として、0.4mm×0.2mmのチップ抵抗から200mmのコネクタまで)を装着できるように設計されており、この部品実装機120を必要台数だけ並べることで、実装ラインを構成することができる。
図2は、部品実装機120内部の主要な構成を示す平面図である。
部品実装機120は、その内部に基板20の搬送方向(X軸方向)と直交する部品実装機120の前後方向(Y軸方向)に前サブ設備120a及び後サブ設備120bを備えている。なお、本実施の形態および以降の実施の形態では、前サブ設備120a、後サブ設備120bとあるように、マルチ装着ヘッド121が前側と後側とに備えられている部品実装機120の事例について説明するが、本発明が適用される部品実装機はそのようなものに限定されない。例えば、基板20の搬送方向に上流側のマルチ装着ヘッド121と下流側のマルチ装着ヘッド121とが備わり、基板20に対して交互に部品を実装する部品実装機であってもよい。つまり、どのようなマルチ装着ヘッド121の配置であろうと、部品供給部と基板20との間の移動距離が互いに異なる複数のマルチ装着ヘッド121が備えられている部品実装機であれば、本発明の適用が可能である。
前サブ設備120a及び後サブ設備120bは、お互いが協調し1枚の基板20に対して実装作業を行う。
前サブ設備120a及び後サブ設備120bは、部品供給部125a及び部品供給部125bをそれぞれ備えている。また、前サブ設備120a及び後サブ設備120bの各々は、ビーム122と、マルチ装着ヘッド121とを備えている。さらに、部品実装機120には前後のサブ設備間に基板20搬送用のレール129が一対備えられている。
レール129は、固定レール129aと可動レール129bとからなり、固定レール129aの位置は予め固定されているものの、可動レール129bは、搬送される基板20のY軸方向の長さに応じてY軸方向に移動可能な構成になっている。
なお、部品認識カメラ126及びトレイ供給部128などは本願発明の主眼ではないため、同図においてその記載を省略している。
ビーム122は、X軸方向(基板20の搬送方向)に延びた剛体であって、Y軸方向(基板20の搬送方向と垂直方向)に設けられた軌道(図示せず)上をX軸方向と平行を保ったままで移動することができるものである。また、ビーム122は、当該ビーム122に取り付けられたマルチ装着ヘッド121をビーム122に沿って、すなわちX軸方向に移動させることができるものであり、自己のY軸方向の移動と、これに伴ってY軸方向に移動するマルチ装着ヘッド121のX軸方向の移動とでマルチ装着ヘッド121をXY平面内で自在に移動させることができる。また、これらを駆動させるためのモータ(図示せず)など複数のモータがビーム122に備えられており、ビーム122を介してこれらモータなどに電力が供給されている。
図3及び図4は、部品実装機120による部品実装について説明するための図である。
図3に示されるように、後サブ設備120bのマルチ装着ヘッド121は、部品供給部125bからの部品の「吸着」、吸着した部品の部品認識カメラ126による「認識」及び認識された部品の基板20への「装着」という3つの動作を交互に繰り返すことにより、部品を基板20上に実装していく。
なお、前サブ設備120aのマルチ装着ヘッド121も同様に、「吸着」、「認識」及び「装着」という3つの動作を交互に繰り返すことにより、部品を基板20上に実装していく。
なお、2つのマルチ装着ヘッド121が同時に部品の「装着」を行う場合において、マルチ装着ヘッド121同士の衝突を防ぐために、2つのマルチ装着ヘッド121は、協調動作を行ないながら部品を基板20上に実装していく。具体的には、図4(a)に示されるように、後サブ設備120bのマルチ装着ヘッド121が「装着」動作を行なっている際には、前サブ設備120aのマルチ装着ヘッド121は「吸着」動作及び「認識」動作を行なう。逆に、図4(b)に示されるように、前サブ設備120aのマルチ装着ヘッド121が「装着」動作を行なっている際には、後サブ設備120bのマルチ装着ヘッド121は「吸着」動作及び「認識」動作を行なう。このように、「装着」動作を2つのマルチ装着ヘッド121が交互に行なうことにより、マルチ装着ヘッド121同士の衝突を防ぐことができる。なお、理想的には、一方のマルチ装着ヘッド121による「装着」動作を行なっている間に、他方のマルチ装着ヘッド121による「吸着」動作及び「認識」動作が終了していれば、一方のマルチ装着ヘッド121による「装着」動作が完了した時点で、滞りなく他方のマルチ装着ヘッド121による「装着」動作に移ることができ、生産効率を向上させることができる。
図5は、部品実装条件決定装置300の機能的構成を示すブロック図である。
この部品実装条件決定装置300は、部品実装機ごとに、基板20への部品の実装順序の決定及び各部品実装機への部品の供給位置の決定等の処理を行なうコンピュータであり、演算制御部301、表示部302、入力部303、メモリ部304、プログラム格納部305、通信I/F(インターフェース)部306及びデータベース部307等から構成される。以下に説明するように、部品実装条件決定装置300は、前サブ設備120aのマルチ装着ヘッド121と後サブ設備120bのマルチ装着ヘッド121とに部品実装時間を短縮するように部品実装条件を決定する。
この部品実装条件決定装置300は、本発明に係るプログラムをパーソナルコンピュータ等の汎用のコンピュータシステムが実行することによって実現され、部品実装機120と接続されていない状態で、スタンドアローンのシミュレータ(部品実装条件の決定ツール)としても機能する。なお、この部品実装条件決定装置300の機能が部品実装機120の内部に備わっていても構わない。
演算制御部301は、CPU(Central Processing Unit)や数値プロセッサ等であり、オペレータからの指示等に従って、プログラム格納部305からメモリ部304に必要なプログラムをロードして実行し、その実行結果に従って、各構成要素302〜307を制御する。
表示部302はCRT(Cathode-Ray Tube)やLCD(Liquid Crystal Display)等であり、入力部303はキーボードやマウス等であり、これらは、演算制御部301による制御の下で、部品実装条件決定装置300とオペレータとが対話する等のために用いられる。
通信I/F部306は、LAN(Local Area Network)アダプタ等であり、部品実装条件決定装置300と部品実装機120等との通信等に用いられる。メモリ部304は、演算制御部301による作業領域を提供するRAM(Random Access Memory)等である。
データベース部307は、この部品実装条件決定装置300による部品実装条件決定処理等に用いられる入力データ(実装点データ307a、部品ライブラリ307b、実装装置情報307c、実装点数情報307d等)や、部品実装条件決定装置300による処理の結果生成される部品供給部における部品配置を示す部品配置データ307e等を記憶するハードディスク等である。
図6〜図9は、それぞれ、実装点データ307a、部品ライブラリ307b、実装装置情報307c及び実装点数情報307dの一例を示す図である。
実装点データ307aは、実装の対象となる全ての部品の実装点を示す情報の集まりである。図6に示されるように、1つの実装点piは、部品種ci、X座標xi、Y座標yi、実装角度θi、制御データφiからなる。ここで、「部品種」は、図7に示される部品ライブラリ307bにおける部品名に相当し、「X座標」及び「Y座標」は、実装点の座標(基板上の特定位置を示す座標)であり、「実装角度」は、部品を基板に実装する際の部品の回転角度であり、「制御データ」は、その部品の実装に関する制約情報(使用可能な吸着ノズルのタイプ、マルチ装着ヘッド121の最高移動速度等)である。なお、最終的に求めるべきNC(Numeric Control)データは、ラインタクトが最小となるような実装点の並びである。
部品ライブラリ307bは、部品実装機120等が扱うことができる全ての部品種それぞれについての固有の情報を集めたライブラリであり、図7に示されるように、部品種ごとの部品サイズ、タクト(一定条件下における部品種に固有のタクト)、その他の制約情報(使用可能な吸着ノズルのタイプ、部品認識カメラ126による認識方式、マルチ装着ヘッド121の最高速度レベル等)からなる。なお、本図には、参考として、各部品種の部品の外観も併せて示されている。
実装装置情報307cは、生産ラインを構成する全てのサブ設備ごとの装置構成や上述の制約等を示す情報であり、図8に示されるように、マルチ装着ヘッド121のタイプ、すなわちマルチ装着ヘッド121に備えられている吸着ノズルの本数等に関するヘッド情報、マルチ装着ヘッド121に装着され得る吸着ノズルのタイプ等に関するノズル情報、部品カセット123の最大数等に関するカセット情報、トレイ供給部128が収納しているトレイの段数等に関するトレイ情報等からなる。
実装点数情報307dは、基板20上に実装される実装点の部品種と、その員数(実装点数)とが対応付けられている情報である。図9に示されるように、部品実装機120で実装される部品種は、A、B、C、D及びEの5種類であり、それぞれの実装点数は、6、7、8、9及び2であることが示されている。
図5に示すプログラム格納部305は、部品実装条件決定装置300の機能を実現する各種プログラムを記憶しているハードディスク等である。プログラムは、部品実装機120による部品実装条件を決定するプログラムであり、機能的に(演算制御部301によって実行された場合に機能する処理部として)、部品実装条件決定部305a等から構成される。
部品実装条件決定部305aは、部品実装時間が最小となるように部品実装条件を決定する。
以下、部品実装条件決定部305aによる部品実装条件の決定方法について説明する。
図10は、部品実装条件決定部305aが実行する処理のフローチャートである。
部品実装条件決定部305aは、前サブ設備120aのマルチ装着ヘッド121と後サブ設備120bのマルチ装着ヘッド121のうち、部品供給部から基板20までのY軸方向の移動距離が短いマルチ装着ヘッドを第1装着ヘッドと特定し、遠いマルチ装着ヘッドを第2装着ヘッドと特定する(S101)。図2に示すように、部品実装機120では、固定レール129aが前サブ設備120a側に設けられており、可動レール129bが後サブ設備120b側に設けられている。このため、前サブ設備120a側のマルチ装着ヘッド121が第1装着ヘッドと特定され、後サブ設備120b側のマルチ装着ヘッド121が第2装着ヘッドと特定される。なお、前サブ設備120a側のマルチ装着ヘッド121が第1装着ヘッドとなるのは、図2において、F<Rなる関係が成り立つからである。ここで、Fは、前サブ設備120aのマルチ装着ヘッド121が部品供給部125aから基板20の中心まで移動する距離を示す。また、Rは、後サブ設備120bのマルチ装着ヘッド121が部品供給部125bから基板20の中心まで移動する距離を示す。
ただし、必ずしも固定レール129aが設けられているほうのサブ設備の側のマルチ装着ヘッド121が第1装着ヘッドなるとは限らない。例えば、図2において、Y軸方向のサイズが大きい基板20が搬入されてきた場合には、その基板20に対応するために、可動レール129bが奥側(図の上側)に移動する。これにより、R<Fなる関係になることもあり得る。この場合には、後サブ設備120bのマルチ装着ヘッド121が第1装着ヘッドと特定される。
距離FおよびRの取得方法について説明する。
例えば、部品実装条件決定部305aは、基板20のサイズを示すデータに基づいて、距離FおよびRを算出しても良い。また、部品実装条件決定部305aは、可動レール129bのY軸方向の位置を検出し、当該位置に基づいて、距離FおよびRを算出しても良い。
なお、前サブ設備120aに可動レール129bが設けられ、後サブ設備120bに固定レール129aが設けられるものであってもよい。いずれにせよ、部品実装条件決定部305aは、マルチ装着ヘッド121の移動距離FおよびRを算出し、移動距離が小さい側のマルチ装着ヘッド121を第1装着ヘッドと特定する。
距離FおよびRは基板20の中心までの距離としたが、この限りではない。例えば、基板20上のそれぞれのマルチ装着ヘッド121による全実装点の分布を見て、その分布の中心までの距離としても良い。
部品実装条件決定部305aは、第1装着ヘッドから部品装着を開始させるという部品実装条件を決定する(S102)。
このように部品実装条件を決定し、第1装着ヘッドから先に部品装着を開始させることにより、第2装着ヘッドのタスク数が多くならないようにすることができる。
つまり、双方の装着ヘッドの総タスク数が偶数の場合には、第1装着ヘッドおよび第2装着ヘッドのタスク数は等しくなる。しかし、図11に示すように総タスク数が奇数の場合には、第2装着ヘッドのタスク数を、第1装着ヘッドのタスク数よりも少なくすることができる。このため、第2装着ヘッドのタスク数が第1装着ヘッドのタスク数を上回ることを回避することができる。
仮に、図12に示すように総タスク数が奇数の場合に、第2装着ヘッドから先に部品の装着を開始することとすると、第1装着ヘッドによる部品供給部と基板20間の移動よりも第2装着ヘッドによる部品供給部と基板20間の移動の回数の方が多くなる。このため、図11に示した場合に比べて、第1装着ヘッドおよび第2装着ヘッドの部品供給部から基板20までの移動距離の合計が大きくなる。よって、部品実装機120による部品実装時間が長くなってしまう。
部品実装条件決定部305aが決定する部品実装条件によると、基板20までの移動距離が長い第2装着ヘッドのタスク数の方が少ないため、第1装着ヘッドおよび第2装着ヘッドの基板20までの移動距離の合計を小さくすることができる。そのため、部品実装機120による部品実装時間を短縮することができる。
なお、図11では、図2における距離RとFとの関係がR>Fである場合を前提としているが、R<Fの場合には、後サブ設備120bのマルチ装着ヘッド121が第1装着ヘッドとなるため、後サブ設備120bのマルチ装着ヘッド121から先に部品の実装を開始する。
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係る部品実装システムについて説明する。実施の形態2では、実施の形態1で決定した実装条件により部品実装を行なう具体的な実装動作を図13および図14に基づいて説明する。また、実施の形態2では、基板に設けられた基板マークの認識は、第2装着ヘッドにより行なう事例について説明する。
部品実装システムの構成は、実施の形態1に示したものと同様である。このため、その詳細な説明は、ここでは繰り返さない。
図13は、部品実装条件決定装置300の部品実装条件決定部305aが決定した部品実装条件に従い、部品実装機120が行なう部品実装処理のフローチャートである。また、図14は、部品実装機120の後述する第1装着ヘッドおよび第2装着ヘッドによる部品実装処理のタイミングチャートである。
まず、前サブ設備120aのマルチ装着ヘッド121と後サブ設備120bのマルチ装着ヘッド121のうち、基板20までのY軸方向の移動距離が短いマルチ装着ヘッドが第1装着ヘッドと特定され、遠いマルチ装着ヘッドが第2装着ヘッドと特定される(S2)。図2に示すように、部品実装機120では、固定レール129aが前サブ設備120a側に設けられており、可動レール129bが後サブ設備120b側に設けられている。このため、前サブ設備120a側のマルチ装着ヘッド121が第1装着ヘッドと特定され、後サブ設備120b側のマルチ装着ヘッド121が第2装着ヘッドと特定される。なお、前サブ設備120a側のマルチ装着ヘッド121が第1装着ヘッドとなるのは、図2において、F<Rなる関係が成り立つからである。このため、Y軸方向のサイズが大きさ基板20が部品実装機120内に搬入されてきた場合には、R<Fなる関係になることもある。この場合には、後サブ設備120bのマルチ装着ヘッド121が第1装着ヘッドと特定される。
部品実装機120への基板20の搬送が開始されると(S4でYES)、第1装着ヘッドは、部品吸着処理および部品認識処理を開始し、第2装着ヘッドは、基板20に設けられた基板マークの近くの所定位置に移動する(S6)。なお、第2装着ヘッドは、基板マークの認識位置に移動してもよい。図15に示すように、基板マーク16は、基板20の隅に設けられたマークである。
部品実装機120への基板20の搬入が完了すると(S8でYES)、第2装着ヘッドは基板マーク16の認識を開始する(S10)。基板マーク16を画像認識することにより、基板20の平面方向へのずれ量、基板20の回転ずれ量および基板20の伸縮量等の補正量が求められる。第2装着ヘッドで行なわれた基板マーク16の認識により求められた補正量は、第1装着ヘッドおよび第2装着ヘッドで部品実装する際に、部品装着位置を補正するために利用される。
第2装着ヘッドによる基板マーク16の認識処理が終了すると(S12でYES)、第1装着ヘッドは部品装着処理を開始し、第2装着ヘッドは部品吸着処理および部品認識処理を開始する(S14)。
第1装着ヘッドによる部品装着処理が終了すると、すべての部品の基板20への実装が終了したか否かが判断され(S16)、部品実装が終了していれば(S16でYES)、処理を終了する。
部品実装が終了していなければ(S16でNO)、第2装着ヘッドは部品装着処理を開始し、第1装着ヘッドは部品吸着処理および部品認識処理を開始する(S18)。
第2装着ヘッドによる部品装着処理が終了すると、すべての部品の基板20への実装が終了したか否かが判断され(S20)、部品実装が終了していれば(S20でYES)、処理を終了する。
部品実装が終了していなければ(S20でNO)、S14以降の処理が繰り返される。
以上説明したように、実施の形態2によると、1番目(先頭)のタスクでは、基板20までのY軸方向の移動距離が短い第1装着ヘッドによる装着が行なわれるように部品実装条件を決定している。
このため、第2装着ヘッドによる部品装着回数は、第1装着ヘッドによる部品装着回数と同じか、1回少なくなる。よって、第1装着ヘッドおよび第2装着ヘッドの基板20までの移動距離の合計を短くすることができ、第1装着ヘッドおよび第2装着ヘッドの基板20までの移動時間の合計を短くすることができる。そのため、部品実装機120による部品実装時間を短くすることができる。
例えば、図11に示すようにタスク数が奇数の場合には、第2装着ヘッドのタスク数(部品装着回数)は、第1装着ヘッドのタスク数よりも1回少なくなる。このように、基板20までの移動距離が長い第2装着ヘッドのタスク数の方が少ないため、第1装着ヘッドおよび第2装着ヘッドの基板20までの移動時間の合計を短縮することができる。そのため、部品実装機120による部品実装時間を短縮することができる。
また、基板20の搬送が開始されると、第2装着ヘッドは、基板マークの近くの所定位置に移動している。このため、基板20の搬入が完了すると、すぐに、第2装着ヘッドは、基板マークの認識処理を行なうことができる。よって、部品実装機120による部品実装時間を短縮することができる。
さらに、第1装着ヘッドは、基板搬送中に部品吸着処理および部品認識処理を行なう。このため、基板マークの認識処理が終了すると、すぐに、第1装着ヘッドは、部品装着処理を開始することができる。よって、部品実装機120による部品実装時間を短縮することができる。
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3に係る部品実装システムについて説明する。実施の形態3では、実施の形態1で決定した実装条件により部品実装を行なう具体的な実装動作を図16および図17に基づいて説明する。また、実施の形態3では、基板に設けられた基板マークの認識は、第1装着ヘッドにより行なう事例について説明する。
実施の形態3に係る部品実装システムは、実施の形態1および2と同様に、基板までの移動距離が近い第1装着ヘッドから部品の装着を開始する。しかし、実施の形態3に係る部品実装システムでは、第1装着ヘッドが基板マークの認識処理を行なう点が、実施の形態2と異なる。
部品実装システムの構成は、実施の形態1に示したものと同様である。このため、その詳細な説明は、ここでは繰り返さない。
図16は、部品実装条件決定装置300の部品実装条件決定部305aが決定した部品実装条件に従い、部品実装機120が行なう部品実装処理のフローチャートである。また、図17は、部品実装機120の第1装着ヘッドおよび第2装着ヘッドによる部品実装処理のタイミングチャートである。
実施の形態1と同様に、前サブ設備120aのマルチ装着ヘッド121と後サブ設備120bのマルチ装着ヘッド121のうち、基板20までのY軸方向の移動距離が短いマルチ装着ヘッドが第1装着ヘッドと特定され、遠いマルチ装着ヘッドが第2装着ヘッドと特定される(S2)。
部品実装機120への基板の搬送が開始されると、第1装着ヘッドは、部品吸着処理、部品認識処理を行ない、基板20に設けられた基板マーク16の近くの所定位置に移動する(S32)。なお、第1装着ヘッドは、基板マーク16の認識位置に移動してもよい。
部品実装機120への基板20の搬入が完了すると(S8でYES)、第1装着ヘッドは基板マーク16の認識を開始する(S34)。
第1装着ヘッドによる基板マーク16の認識処理が終了すると(S36でYES)、S14〜S20の処理が実行される。S14〜S20の処理は、実施の形態2に示したものと同様である。このため、その詳細な説明はここでは繰り返さない。
以上説明したように、実施の形態3によると、1番目(先頭)のタスクでは、基板20までのY軸方向の移動距離が短い第1装着ヘッドによる装着が行なわれるように部品実装条件を決定している。
このため、第2装着ヘッドによる部品装着回数は、第1装着ヘッドによる部品装着回数と同じか、1回少なくなる。よって、第1装着ヘッドおよび第2装着ヘッドの基板20までの移動距離の合計を短縮することができ、第1装着ヘッドおよび第2装着ヘッドの基板20までの移動時間の合計を短縮することができる。そのため、部品実装機120による部品実装時間を短縮することができる。
また、基板20の搬送が開始されると、第1装着ヘッドは、基板マークの近くの所定位置に移動している。このため、基板20の搬入が完了すると、すぐに、第1装着ヘッドは、基板マークの認識処理を行なうことができる。よって、部品実装機120による部品実装時間を短縮することができる。
なお、実施の形態3では、第1装着ヘッドによる基板マーク16の認識処理の終了後に、第2装着ヘッドによる部品吸着処理および部品認識処理を開始するようにしているが、第1装着ヘッドによる基板マーク16の認識処理の終了前に、第2装着ヘッドによる部品吸着処理および部品認識処理を開始するようにしてもよい。
さらに、第1装着ヘッドは、基板搬送中に部品吸着処理および部品認識処理を行なう。このため、基板マークの認識処理が終了すると、すぐに、第1装着ヘッドは、部品装着処理を開始することができる。よって、部品実装機120による部品実装時間を短縮することができる。
(実施の形態4)
次に、本発明の実施の形態4に係る部品実装システムについて説明する。実施の形態4では、実施の形態1に示した実装条件を決定する方法を、デュアルレーンを備える部品実装機に適用した事例について説明する。
本実施の形態に係る部品実装システムは、図1に示した部品実装システム10において、部品実装機120の代わりにデュアルレーンを備える部品実装機を用いたものである。
図18は、デュアルレーンを備えた部品実装機の内部の主要な構成を示す平面図である。
部品実装機の構成は、図2に示した実施の形態1に係る部品実装機120の構成と同様であるが、基板20の搬送方向に平行となるように、レール129が二組設けられている点が実施の形態1に係る部品実装機120と異なる。
図18に示すように前サブ設備120aの側に設けられたレール129を第1レーン402aとし、後サブ設備120bの側に設けられたレール129を第2レーン402bとする。なお、2つのレーンともに、マルチ装着ヘッド121に近いほうに固定レール129aが設けられ、マルチ装着ヘッド121から遠い方に可動レール129bが設けられる。
デュアルレーンを備える部品実装機による基板の生産方法には、大きく分けて同期モードと呼ばれる方法と非同期モードと呼ばれる方法の2種類の方法がある。
同期モードでは、2つのレーン(第1レーン402aおよび第2レーン402b)の双方に基板20が搬入された後に、部品の実装を開始するモードである。つまり、片側のレーンのみにしか基板20が搬入されていない場合には部品の実装は開始しない。同期モードでは、2つのマルチ装着ヘッド121が2枚の基板20に対して、交互に部品を実装する。なお、2つのマルチ装着ヘッド121による部品の実装順序は、2枚の基板20を1枚の大きな基板20とみなし、当該1枚の基板に対して決定される。
非同期モードでは、2つのレーンのうち、いずれか一方のレーンに基板20が搬入された後に、部品の実装を開始するモードである。非同期モードでは、2つのマルチ装着ヘッド121が1枚の基板20に対して、交互に部品を実装する。つまり、図19に示すように第1レーン402aに基板20が先に搬入された場合には、2つのマルチ装着ヘッド121が協調動作を行ない、第1レーン402aの基板20に対して部品を実装する。また、図20に示すように第2レーン402bに基板20が先に搬入された場合には、2つのマルチ装着ヘッド121が協調動作を行ない、第2レーン402bの基板20に対して部品を実装する。
次に、部品実装条件決定装置300の部品実装条件決定部305aによる部品実装条件の決定方法について説明する。部品実装条件決定部305aが実行する処理のフローチャートは、図10に示したものと同様である。この方法では、デュアルレーンを備えた部品実装機が非同期モードで動作する場合を想定している。
部品実装条件決定部305aは、前サブ設備120aのマルチ装着ヘッド121と後サブ設備120bのマルチ装着ヘッド121のうち、部品供給部から基板20までのY軸方向の移動距離が短いマルチ装着ヘッドを第1装着ヘッドと特定し、遠いマルチ装着ヘッドを第2装着ヘッドと特定する(S101)。ここで、図19に示すように前サブ設備120aに設けられたマルチ装着ヘッド121が部品供給部125aから基板20の中心まで移動する距離をFとし、後サブ設備120bに設けられたマルチ装着ヘッド121が部品供給部125bから基板20の中心まで移動する距離をRとする。図19に示すように第1レーン402aに基板20が搬入された場合には、F<Rなる関係が成り立つ。このため、部品実装条件決定部305aは、前サブ設備120aに設けられたマルチ装着ヘッド121を第1装着ヘッドと特定し、後サブ設備120bに設けられたマルチ装着ヘッド121を第2装着ヘッドと特定する。F<Rなる関係が成り立つのは、2つの固定レール129aの各々がマルチ装着ヘッド121の側に設けられており、部品供給部から固定レール129aまでの距離は、前サブ設備120aと後サブ設備120bとで等しいからである。また、どちらのレーンに基板20が搬入されたか否かについては、各レーンに基板20が搬入されたことを検知するセンサを設けておき、当該センサの出力を部品実装条件決定部305aに入力するようにすればよい。
一方、図20に示すように第2レーン402bに基板20が搬入された場合には、F>Rなる関係が成り立つ。このため、部品実装条件決定部305aは、後サブ設備120bに設けられたマルチ装着ヘッド121を第1装着ヘッドと特定し、前サブ設備120aに設けられたマルチ装着ヘッド121を第2装着ヘッドと特定する。
部品実装条件決定部305aは、第1装着ヘッドから部品装着を開始させるという部品実装条件を決定する(S102)。
このように決定された部品実装条件に基づいて、部品実装機を動作させた例を図21および図22に示す。つまり、図21に示すように、第1レーン402aに基板20が先に搬入された場合には、前サブ設備120aのマルチ装着ヘッド121が第1装着ヘッドとなり、当該第1装着ヘッドから部品の装着が開始される。このため、同図に示すように総タスク数が奇数の場合には、第2装着ヘッドのタスク数を、第1装着ヘッドのタスク数よりも少なくすることができる。このため、第2装着ヘッドのタスク数が第1装着ヘッドのタスク数を上回ることを回避することができる。
一方、図22に示すように、第2レーン402bに基板20が先に搬入された場合には、後サブ設備120bのマルチ装着ヘッド121が第1装着ヘッドとなり、当該第1装着ヘッドから部品の装着が開始される。このため、同図に示すように総タスク数が奇数の場合には、第2装着ヘッドのタスク数を、第1装着ヘッドのタスク数よりも少なくすることができる。このため、第2装着ヘッドのタスク数が第1装着ヘッドのタスク数を上回ることを回避することができる。
なお、第1装着ヘッドの決定は、基板20が先に搬入されたレーンの位置に基づいて行なわれているが、必ずしもこの方法に限定されるものではない。例えば、図23に示されるように基板20上に設けられた基板マーク16を、いずれか一方のマルチ装着ヘッド121が認識を行ない、基板マーク16の位置を算出した後、当該基板マーク16の位置から距離Fおよび距離Rを算出し、F≦Rの場合には、前サブ設備120aのマルチ装着ヘッド121を第1装着ヘッドと特定し、F>Rの場合には、後サブ設備120bのマルチ装着ヘッド121を第1装着ヘッドと特定するものであっても良い。
本実施の形態では、デュアルレーンを備える部品実装機を想定し、当該部品実装機の部品実装条件を決定したが、レーンの数はこれに限定されるものではなく、3つ以上のレーンを備える部品実装機であっても、本発明を適用することが可能である。
(実施の形態5)
次に、本発明の実施の形態5に係る部品実装システムについて説明する。実施の形態5では、実施の形態1で説明した実装条件の決定方法について、ノズル交換を考慮した実装条件の決定方法と、決定された実装条件により部品実装を行なう際の具体的な実装動作とを図24及び図25に基づいて説明する。本実施の形態では、ノズル交換を第1装着ヘッドにより行なう事例について説明する。この場合、ノズル交換が行なわれない第2装着ヘッドで基板マークの認識処理を行なう。なお、第1装着ヘッドが基板マークの認識処理を行ない、第2装着ヘッドがノズル交換を行うようにしてもよい。
部品実装機120では、部品の実装途中に吸着ノズルの交換が行なわれる場合がある。このような場合には、ある基板に対する部品実装が終了し、次の基板に対する部品実装を行なうまでの間に、初期状態に戻すために吸着ノズルを交換する必要がある。
このため、部品実装条件決定部305aは、一方のマルチ装着ヘッド121でのみ吸着ノズルを交換する必要がある場合には、そのマルチ装着ヘッド121で吸着ノズルの交換を行ない、吸着ノズルの交換と並行して他方のマルチ装着ヘッド121で基板マーク16の認識処理を行なうように部品実装条件を決定する。
以下、部品実装条件決定部305aにより決定された部品実装条件に従い、2枚目以降の生産対象基板に対して部品実装機120を動作させた場合の部品実装方法について説明する。すなわち、部品実装条件決定部305aは、以下のように部品実装機120が動作するように部品実装条件を決定する。
図24は、部品実装条件決定装置300の部品実装条件決定部305aが決定した部品実装条件に従い、2枚目以降の生産対象基板に対して部品実装機120が行なう部品実装処理のフローチャートである。また、図25は、部品実装機120の第1装着ヘッドおよび第2装着ヘッドによる部品実装処理のタイミングチャートである。
まず、前サブ設備120aのマルチ装着ヘッド121と後サブ設備120bのマルチ装着ヘッド121のうち、初期状態に戻すためのノズル交換が必要なマルチ装着ヘッドが第1装着ヘッドと特定され、ノズル交換が不要なマルチ装着ヘッドが第2装着ヘッドと特定される(S42)。
部品実装機120への基板20の搬送が開始されると(S4でYES)、第1装着ヘッドは、ノズル交換処理と部品吸着処理と部品認識処理とからなる一連の処理を開始し、第2装着ヘッドは、基板20に設けられた基板マークの近くの所定位置に移動する(S44)。なお、第2装着ヘッドは、基板マークの認識位置に移動してもよい。
部品実装機120への基板20の搬入が完了すると(S8でYES)、第2装着ヘッドは基板マーク16の認識を開始する(S10)。
第2装着ヘッドによる基板マーク16の認識処理が終了すると(S12でYES)、S14〜S20の処理が実行される。S14〜S20の処理は、実施の形態2に示したものと同様である。このため、その詳細な説明はここでは繰り返さない。
このように実装条件を決定することにより、初期状態に戻すための吸着ノズルの交換処理と基板マーク16の認識処理とを並行して行なうことができる。これにより、それぞれ時間がかかる作業を別々の装着ヘッドに割り当てることができるため、作業の均等化が図れ、部品実装機120による部品実装時間を短縮することができる。また、基板マーク16の認識処理が終了した後に、即座に部品の装着処理を開始させることができる。
実施の形態5では、第1装着ヘッドのみでノズル交換が発生するものとしたが、第1装着ヘッドのみでノズル交換が発生するようなタスクの生成および振り分け処理について次に説明する。
図26は、タスクの生成処理のフローチャートである。
部品実装条件決定部305aは、部品実装時間が最短になるようにタスクを生成する(S111)。タスクの生成処理については、様々な手法が提案されており、本願の主眼ではないため、その詳細な説明はここでは繰り返さない。
部品実装条件決定部305aは、前サブ設備120aのマルチ装着ヘッド121でノズル交換が発生し、後サブ設備120bのマルチ装着ヘッド121でノズル交換が発生しないように、生成されたタスクを、各マルチ装着ヘッド121に振り分ける(S112)。
なお、部品実装条件決定部305aは、タスク生成処理(S111)に先立って、第1装着ヘッドおよび第2装着ヘッドの特定処理(S101)を行ない、タスク振り分け処理(S112)において、第1装着ヘッドでノズル交換が発生し、第2装着ヘッドでノズル交換が発生しないように、タスクを各マルチ装着ヘッド121に振り分けてもよい。また、部品実装条件決定部305aは、第2装着ヘッドでノズル交換が発生し、第1装着ヘッドでノズル交換が発生しないように、タスクを各マルチ装着ヘッド121に振り分けても良い。
以上、本発明の実施の形態に係る部品実装システムについて説明を行なったが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上述の実施の形態では2つのマルチ装着ヘッド121で構成される部品実装機120について説明を行なったが、部品実装機120にはマルチ装着ヘッド121が3つ以上備えられていてもよい。この場合、3つ以上のマルチ装着ヘッド121のうち、部品供給部から基板20までの移動距離が最も短いマルチ装着ヘッド121を第1装着ヘッドと特定し、第1装着ヘッドから部品の装着を開始させるようにすれば良い。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明は、回路基板を生産する部品実装機の部品実装方法に適用でき、特に、いわゆる交互打ちの部品実装機の部品実装方法等に適用できる。
本発明の実施の形態に係る部品実装システムの構成を示す外観図である。 部品実装機内部の主要な構成を示す平面図である。 部品実装機による部品実装について説明するための図である。 部品実装機による部品実装について説明するための図である。 部品実装条件決定装置の機能的構成を示すブロック図である。 実装点データの一例を示す図である。 部品ライブラリの一例を示す図である。 実装装置情報の一例を示す図である。 実装点数情報の一例を示す図である。 部品実装条件決定部が実行する処理のフローチャートである。 タスク数が奇数の場合の実装順序を説明するための図である。 タスク数が奇数の場合の悪い実装順序を説明するための図である。 部品実装条件決定装置の部品実装条件決定部が決定した部品実装条件に従い、部品実装機が行なう部品実装処理のフローチャートである。 部品実装機の第1装着ヘッドおよび第2装着ヘッドによる部品実装処理のタイミングチャートである。 基板に設けられている基板マークを説明するための図である。 部品実装条件決定装置の部品実装条件決定部が決定した部品実装条件に従い、部品実装機が行なう部品実装処理のフローチャートである。 部品実装機の第1装着ヘッドおよび第2装着ヘッドによる部品実装処理のタイミングチャートである。 デュアルレーンを備えた部品実装機の内部の主要な構成を示す平面図である。 第1レーンに基板が先に搬入された場合の部品実装機の内部状態を示す図である。 第2レーンに基板が先に搬入された場合の部品実装機の内部状態を示す図である。 第1レーンに基板が先に搬入された場合の実装順序を説明するための図である。 第2レーンに基板が先に搬入された場合の実装順序を説明するための図である。 基板マークの位置による第1装着ヘッドの決定処理について説明するための図である。 部品実装条件決定装置の部品実装条件決定部が決定した部品実装条件に従い、部品実装機が行なう部品実装処理のフローチャートである。 部品実装機の第1装着ヘッドおよび第2装着ヘッドによる部品実装処理のタイミングチャートである。 タスクの生成処理のフローチャートである。
符号の説明
10 部品実装システム
20 基板
120 部品実装機
120a 前サブ設備
120b 後サブ設備
121 マルチ装着ヘッド
122 ビーム
123 部品カセット
125a、125b 部品供給部
126 部品認識カメラ
128 トレイ供給部
129 レール
129a 固定レール
129b 可動レール
300 部品実装条件決定装置
301 演算制御部
302 表示部
303 入力部
304 メモリ部
305 プログラム格納部
305a 部品実装条件決定部
306 通信I/F部
307 データベース部
307a 実装点データ
307b 部品ライブラリ
307c 実装装置情報
307d 実装点数情報

Claims (3)

  1. 1枚の基板に対して、前記基板を搬送する搬送用の一対のレールを挟んで設けられた複数の装着ヘッドが交互に部品を実装する部品実装機における部品実装方法であって、
    前記搬送用の一対のレールは固定レールと可動レールからなり、前記基板の搬送方向と直交するY軸方向の長さまたは前記可動レールの前記Y軸方向の位置に基づいて、部品を供給する部品供給部と前記基板との間の装着ヘッドの移動距離を算出し、複数の装着ヘッドのうち、算出された移動距離が最短の第1装着ヘッドを特定する特定ステップと、
    部品実装機に搬入されてきた前記基板に対する部品装着を、前記第1装着ヘッドから開始する部品装着ステップとを含む
    ことを特徴とする部品実装方法。
  2. 前記特定ステップでは、さらに、前記複数の装着ヘッドのうち、前記第1装着ヘッド以外の第2装着ヘッドを特定し、
    前記部品装着ステップは、
    前記第2装着ヘッドに設けられたカメラが前記基板に設けられた基板マークを認識することにより、部品装着位置の補正量を求める基板マーク認識ステップと、
    前記基板マークの認識後に、前記補正量を用いて、前記基板に対する部品装着を、前記第1装着ヘッドから開始する第1部品装着ステップとを含む
    ことを特徴とする請求項1に記載の部品実装方法。
  3. 前記部品装着ステップは、
    前記第1装着ヘッドに設けられたカメラが前記基板に設けられた基板マークを認識することにより、部品装着位置の補正量を求める基板マーク認識ステップと、
    前記基板マークの認識後に、前記補正量を用いて、前記基板に対する部品装着を、前記第1装着ヘッドから開始する第1部品装着ステップとを含む
    ことを特徴とする請求項1に記載の部品実装方法。
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