JPH0545967B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、例えば電子部品自動挿入機により電
子部品を自動挿入する際に必要である部品搭載用
数値制御データ作成方法に関するものである。

〔発明の背景〕

従来、電子部品自動挿入機によつて電子部品を
自動挿入するための部品挿入用数値制御（NC）
データは、人手で作成されることが多い。計算機
によつて自動的に作成する場合でも、挿入時の自
動挿入機と既に挿入されている部品との機械干渉
をチエツクしている例は少ない。このとき、実際
に自動挿入機を用いて部品を次々と挿入させなが
ら干渉チエツクを行うために、そのチエツクや干
渉が発生した際のデータ修正に多くの手間を必要
としていた。また、計算機によつて干渉チエツク
を行なう場合でも、挿入順序を前もつて決めてお
き、その順序に部品を挿入したときの干渉をチエ
ツクする方式であるため、部品の自動挿入率（全
部品のうち自動挿入機で自動挿入ができる部品の
割合）が低下するのは、ある程度は止むを得ない
ものとされていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した問題点を解決すべ
く、部品挿入NCデータの作成効率の向上、同デ
ータの高信頼性、および自動挿入率の向上を実現
することができる部品搭載用数値制御データ作成
方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明に係る部品搭載用数値制御データ作成方
法は、データの入出力装置、記憶装置および演算
装置を有する情報処理システムにおいて、部品自
動装着装置によつてプリント基板に自動搭載すべ
き部品について、各部品ごとにその搭載位置およ
び搭載方向を含む組立情報および各部品の形状寸
法を含む部品情報を上記記憶装置に記憶し、予め
記憶されている工程順序の情報に基づいて、該部
品の搭載順序を設定し、各部品を搭載するとき該
部品の搭載手段と該部品とのうちの少なくとも一
方と搭載済の他部品との機械干渉を上記組立情報
および部品情報に基づいてチエツクし、該チエツ
クの結果、機械干渉を生ずるとき、該機械干渉を
避けるため、上記設定された順序情報、上記搭載
手段および上記搭載すべき部品の向きのうちの少
なくとも一方を変更し、上記部品の自動搭載に係
る数値制御データを自動的に作成・出力するよう
にしたものである。

なお、これを補足すると次の通りである。上記
につき、いわゆる電子部品自動挿入の場合につい
て具体的に示すと、 部品挿入時の自動挿入機の挿入ヘツドと、既に
挿入されている部品または同一機械で挿入される
他部品との機械干渉をチエツクして挿入作業先行
関係（例えば、部品ｉを挿入する場合、それ以前
に挿入した部品ｊが機械干渉するために部品ｉが
挿入できないとき、部品ｉは部品ｊに先だつて挿
入すべきであるという意味で、部品ｉ→部品ｊと
いうように表現される部品間の挿入順序の関係）
を作成する。このようにして作成した挿入作業先
行関係から、どのような挿入順序をとつても挿入
できない挿入不可部品グループを求める。ここ
で、例えば、部品ｉ→部品ｊ、部品ｊ→部品ｋ、
部品ｋ→部品ｉという挿入作業先行関係があると
き、部品ｉ，ｊ，ｋは挿入不可部品グループを構
成する。次いで、挿入不可部品グループに含まれ
る部品の一部の挿入工程変更や挿入方向変更を行
なつてみる。例えば、抵抗などのように極性のな
い部品の場合には、部品を反対向に挿入する。こ
のとき、自動挿入機の挿入ヘツドも180°回転する
から、機械干渉が回避できる可能性がある。それ
により、挿入不可部品グループのない最終的な作
業先行関係を作成し、この制約条件のもとに挿入
順序を決定するようにするものである。

これにより、部品挿入NCデータ作成の効率向
上、データの高信頼性及び自動挿入率向上を達成
しようとするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。

第１図は、本発明に係る部品搭載用数値制御デ
ータ作成方法の一実施例に供される計算機システ
ムの構成図である。以下部品挿入に係る実施例に
より具体的に説明する。ここで、処理装置１は、
本方法を実行するため中心部で、各種演算を行な
うが、組立情報、部品情報等を格納（記憶）する
ための磁気デイスク装置２、組立情報を入力する
ためのフロツピイデイスク駆動装置３、部品情報
の登録や処理結果の表示及び修正を行なうための
デイスプレイ装置４、部品挿入NCデータを出力
する紙テープパンチヤ５、処理結果をプリントア
ウトするためのラインプリンタ６が接続されてい
る。本発明はこれらの出力された部品挿入NCデ
ータを作成する方法に関し、これにより機械干渉
を避けた部品挿入を可能にしようとするものであ
る。

まず、組立情報、部品情報について説明する。

組立情報は、第２図の説明図に示すとおり、個
個のプリント基板ごとに、１つの基板情報レコー
ドと、その基板で使用する部品数だけの部品レコ
ードとから構成される。各部品レコードは、電子
部品の部品名称、挿入位置、挿入方向等のデータ
項目を含み、通常、プリント基板設計システム
（CAD＝Computer Aided Design）によつて作
成され、フロツピイデイスクを介して本システム
に入力される。ここで、挿入位置は、各部品種類
ごとに定められた基準点のプリント基板上での
Ｘ，Ｙ座標を示したものである。また、挿入方向
は、各部品ごとに定められた基準方向から基準点
を中心に回転して挿入する場合に、その回転角度
を示したものである。部品レコードには、更にあ
とで使用するための挿入工程、挿入順序のデータ
項目をもつ。この２つのデータ項目は、CADに
より作成された時点では、値は定まつていない。

このような電子部品としてはチツプ部品、IC
部品、抵抗、ダイオード等の同軸部品、縦型部品
（コンデンサ、トランジスタ等）などがある。

部品情報は、第３図の説明図に示すとおり、シ
ステムが取り扱う全部品に関し、部品名称、挿入
工程区分、部品寸法、及び極性の有無を記憶した
ものである。ここで挿入工程区分とは、その部品
の種類によつて、どの工程で挿入可能かを示した
ものであり、例えばIC部品であればIC部品挿入
機、同軸部品であれば同軸部品挿入機といつたよ
うに一般に部品装着に使用する機械を示す。

上記のデータは、それぞれ、磁気デイスク装置
２の中の組立情報フアイル、部品情報フアイルに
格納されている。

本発明の部品挿入NCデータ作成方法は、上述
の構成のもとに、次の手順で挿入工程、挿入順序
を決定するものである。

すなわち、本方法は、第４図の概略手順の説明
図に示す如く、(1)挿入工程仮決定、(2)挿入作業先
行関係決定（干渉チエツク）、(3)挿入工程変更及
び挿入方向変更、(4)挿入順序決定、(5)部品挿入
NCデータ作成、の５段階から構成される。

以下、項を追つて、その機能を説明する。

(1) 挿入工程仮決定 組立情報中の各部品レコードの部品名称をキー
として部品情報フアイルを検索し、その部品の挿
入工程区分によつて挿入工程を仮決定し、組立情
報中の部品レコードの挿入工程データ項目に挿入
工程区分を書込む。ここで決定された挿入工程
は、(3)の挿入工程変更によつて、修正される可能
性がある。

(2) 挿入作業先行関係決定（干渉チエツク） 干渉とは、先に述べたように、部品の自動挿入
をする際に、挿入機の挿入ヘツドと、既に挿入さ
れている挿入済部品との機械干渉を意味する。ま
た、挿入作業先行関係とは、二つの部品ｉ，ｊの
挿入順序に関する条件でであり、挿入作業先行関
係（部品ｉ→部品ｊ）は部品ｊを部品ｉよりも先
行して挿入すると、部品ｉの挿入時に部品ｊと干
渉するため、部品ｉを部品ｊに先行して挿入すべ
きであることを示している。

干渉チエツクの方法は、いくつかあるが、その
１つとして、簡便な以下の方法について説明す
る。この干渉チエツクの基本的な考え方は、ある
部品を挿入する際に自動挿入機の挿入ヘツドが必
要とする領域（挿入作業スペース）と部品が存在
する領域（部品領域）とを簡単な形状の平面図形
（例えば、矩形、円）で求めておき、これらの図
形の重なりをチエツクすることによつて干渉チエ
ツクを行なうものである。ここで、上記部品領域
の平面図形はプリント基板に搭載する際の部品の
俯瞰（断面）形状であり、一般にチツプ部品、
IC部品、同軸部品などは矩形状であり、縦型部
品などは円形状のものがある。

第５図は、本方法における挿入時の干渉チエツ
クの説明図である。挿入ヘツドＰによつて部品ｍ
を基板Ｑ上に挿入する場合、第５図ａに示すよう
に、挿入時の挿入ヘツドの位置はP′となる。この
場合、既に挿入されている部品ｋ，ｌがあると
き、部品ｌは挿入ヘツドＰ，P′と干渉する。第５
図ｂに示すように、平面上に、部品ｍの部品領域
Ｍ、部品ｋの部品領域Ｋ、部品ｌの部品領域Ｌ、
及び部品ｍの挿入作業スペースＮとして表現し、
干渉チエツクは、これらの図形Ｋ〜Ｎの重なり状
態をチエツクすることによつて行なう。ここで、
部品ｍの挿入作業スペースＮと部品ｌの部品領域
Ｌとが重なつていることから挿入作業先行関係
（部品ｍ→部品ｌ）が求まる。第５図からわかる
ように挿入作業スペースＮは、その周辺に位置す
る部品の高さにより、その大きさを変化させる必
要がある。そのため、まず周辺に位置する部品
が、すべての部品のうちで最大の高さをもつとし
て挿入作業スペースを求め、これを用いて重なり
状態をチエツクし、重なり合う部品がある場合
は、その部品の高さに従つて挿入作業スペースを
小さく修正し、再度重なりをチエツクするという
方法をとることができる。

以上、干渉チエツクとして、挿入作業スペー
ス、部品領域の矩形、円等の簡単な平面図形で表
わし、それらの図形の重なり状態によつて干渉を
調べる方法を述べたが、挿入作業スペース、部品
領域をそれぞれ矩形、円等の組み合わせとして表
現する方法や、さらに直方体、円柱等の三次元立
体及びその組み合わせとして表現し、その重なり
状態によつて干渉を調べることもできる。

なお、部品領域が矩形または円の場合につい
て、その図形重なりチエツクのアルゴリズムの一
実施例について説明する。

まず、図形が矩形同士の場合には、一方の矩形
を基準とし、その左下点（左下の頂点）で交差す
る両辺によつて定まる直角領域（同矩形を含むも
の）および同右上点（右上の頂点）で交差する両
辺によつて定まる直角領域（同矩形を含むもの）
いずれの中にも、他の矩形が存在すれば、両矩形
は互に重なり合うものとする。

また、図形が矩形と円の場合には、矩形の周囲
に円の半径に相当する幅の領域を設定し、この領
域内と同矩形内に円の中心が存在するときは、そ
の矩形と円とは互に重なり合うものとする。

さらに、図形が円同士の場合には、各円の中心
間の距離が両円の半径の和以下であるときは、そ
れらの円は互に重なり合うものとする。

次に、第６図は、本方法における挿入作業先行
関係決定（干渉チエツク）処理のフローチヤート
である。以下に各ステツプでの処理内容を説明す
る。

（step1） 部品情報中の部品寸法データを用い、組立情報
中の全挿入部品に関して部品領域を求める。

（step2） 挿入作業先行関係決定は、工程ごとに順番に行
なうが、その対象となる工程（対象工程）を前も
つて指定された工程順序から決定する。すべての
工程について挿入作業先行関係の決定を終了した
場合は、全処理を終了する。

（step3） すべての挿入部品の中から、組立情報中の部品
レコードの挿入工程データ項目の内容に従つて、
対象工程で挿入する部品（対象工程挿入部品）
と、対象工程よりも前の工程で挿入される部品
（挿入済部品）とを選び出す。

（step4） すべての対象工程挿入部品に対して、その挿入
作業スペースを求める。

（step5） 対象工程挿入部品の中から１部品を選択する。
すべての部品を選択した場合はstep2に戻る。

（step6） 選択した部品の挿入作業スペースと、挿入済部
品及び選択した部品以外のすべての対象工程挿入
部品の部品領域との重なりチエツクを行なう。こ
こで、基板サイズを越える範囲、基板ホルダや基
板ローダで使用される範囲も挿入制限領域として
挿入済部品の部品領域と同等に扱う。

（step7） step6の結果から挿入作業先行関係を求め、磁
気デイスク上の挿入作業先行関係フアイルに登録
したのち、step5に戻る。

(3) 挿入工程変更及び挿入方向変更 (2)で作成した挿入作業先行関係から、挿入順序
を変えても相互に干渉してしまう部品（挿入不可
部品グループ）を求め、これをデイスプレイに表
示し、例えば設計者により、挿入工程及び挿入方
向の変更を行なう。この処理も各工程ごとに行な
うが、挿入不可部品グループは次の２つの場合に
生じる。

(i) 部品ｉ→部品ｊという挿入作業先行関係があ
り、部品ｊの挿入工程が部品ｉの挿入工程より
前の場合。

(ii) 同一工程で挿入する部品であつても、例え
ば、部品ｉ→部品ｊかつ部品ｊ→部品ｉという
挿入作業先行関係がある場合。３部品以上で
も、部品ｋ→部品ｌ、部品ｌ→部品ｍ、部品ｍ
→部品ｋという挿入作業先行関係がある場合。

このような場合の対策方法としては、 ○イ 挿入工程を変更する方法 ○ロ 挿入方向を変更する方法 がある。

挿入工程を変更した場合、例えば、部品ｉ→部
品ｊという挿入作業先行関係があり、部品ｊの挿
入工程が部品ｉの挿入工程よりも前のとき、部品
ｊの挿入工程を部品ｉの挿入工程の後に変更すれ
ば、この挿入作業先行関係を満足する挿入順序が
存在する。また、例えば、部品ｉの挿入工程を手
動組立工程に変更すれば、挿入作業スペースが小
さくてすむので、部品ｉ→部品ｊという挿入作業
先行関係がなくなる場合もある。

挿入方向を変更した場合、例えば、部品ｐ→部
品ｑという挿入作業先行関係があるとき、部品ｐ
に極性がなければ、部品ｐの挿入方向を挿入ヘツ
ドごと180°回転させて挿入することも可能であ
る。また第５図ｂに示すように部品Ｍは一般に挿
入ヘツドの上で片側のヘリ（Ｎのヘリ）に併せて
把持されるため、極性がある場合でも挿入ヘツド
上で部品を180°回転しておけば同様にして極性を
正しく挿入することができる。よつて部品ｐの挿
入作業スペースが変化するため、部品ｐ→部品ｑ
という挿入作業先行関係がなくなる場合もある。

いずれの方法を採用しても、全体の挿入作業先
行関係は変化するため、(2)の挿入作業先行関係決
定（干渉チエツク）の段階を再度実行させる必要
がある。

同一工程で挿入する部品で、(2)で作成した挿入
作業先行関係から、どのような順序で挿入しても
干渉が発生する挿入不可部品グループを求める方
法の１つとして、以下にグラフ理論を応用した解
法を示す。

本解法では、各挿入作業（挿入部品）を頂点、
挿入作業先行関係を辺（矢印の方向）として挿入
作業先行関係を有向グラフで表現する。第７図
は、本方法における挿入作業先行関係の有向グラ
フであつて、そのａは、一例として９種類の部品
１１〜部品１９に関して図中に示した挿入作業先
行関係がある場合のものである。このグラフ上で
強連結部分、すなわち互いに辺に従つて到達でき
る頂点の集合を求めると、これが１組の挿入不可
部品グループとなる。例えば、部品１２、部品１
３、部品１４は、１つの挿入不可部品グループで
あり、この３つの部品は、これらの挿入作業先行
関係を満足する挿入順序を持たない。同様のこと
が、部品１８、部品１９の組についてもいえる。
このような挿入不可部品グループは、公知のグラ
フ理論を用いて容易に求めることができる。

以上のように挿入工程、挿入方向の変更を行な
うことによつて、すべての挿入不可部品グループ
を除外し、最終的な挿入作業先行関係を作成する
ことができる。例えば、第７図ａで、部品１２の
挿入工程を後の挿入工程に変更し、かつ、部品１
９の挿入方向を変更すると、部品１１→部品１
２、部品１２→部品１３、部品１４→部品１２、
部品１９→部品１８の挿入作業先行関係がなくな
るため、第７図ｂに示すように、少なくとも１つ
の挿入順序が存在する最終的な挿入作業先行関係
の有向グラフを作成することができる。

以上、挿入工程変更、挿入方向変更を一例とし
て対話形により設計者の判断に基づいて行なう方
法について述べたが、この設計者の判断を第２図
の組立情報、第３図の部品情報に基づいて自動的
に行ない、挿入不可部品（グループ）について、
次々と挿入工程、挿入方向の変更と挿入作業先行
関係決定とを繰り返して行なうことによつて、挿
入不可部品グループのない挿入作業先行関係を求
めることもできる。

(4) 挿入順序の決定 (3)で最終的な挿入作業先行関係が決まると、こ
れらの制約条件を満足して対象工程挿入部品を挿
入することができる順序が必ず存在する。挿入順
序決定段階では、これらの挿入順序のうちから最
適なものを求める。例えば、挿入時の挿入ヘツド
の移動距離（挿入機のXYテーブルの移動距離）
の総和を最小にする挿入順序を考えるなどの方法
があり、既知の巡回セールスマン問題により解く
ことができる。

(5) 部品挿入NCデータ作成 (3)で挿入工程、(4)で挿入順序が決定されたの
で、これに従つて各挿入機ごとに部品挿入NCデ
ータを作成できる。これは公知技術により可能な
ものである。

〔発明の効果〕

以上、述べたように、本発明によれば、部品自
動搭載時の機械干渉を考慮して部品搭載用数値制
御データの自動生成をすることができるため、デ
ータ作成の手間を削減できるとともに、実際の機
械を用いてのデータチエツクが不要となり、また
挿入作業先行関係を考慮して挿入工程、挿入順序
等を決定するので、自動挿入率の向上ができるこ
となど、その効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る部品挿入用数値制御デ
ータ作成方法の一実施例に供される計算機システ
ムの構成図、第２図は、その組立情報の説明図、
第３図は、同部品情報の説明図、第４図は、同概
略手順の説明図、第５図は、本方法における挿入
時の干渉チエツクの説明図、第６図は、同じく挿
入作業先行関係決定（干渉チエツク）処理のフロ
ーチヤート、第７図は、同じく挿入作業先行関係
の有向グラフである。 １……処理装置、２……磁気デイスク装置、３
……フロツピイデイスク駆動装置、４……デイス
プレイ装置、５……紙テープパンチヤ、６……ラ
インプリンタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ データの入力出力装置、記憶装置および演算
   装置を有する情報処理システムにおいて、部品自
   動装着装置によつてプリント基板に自動搭載すべ
   き部品について各部品ごとにその搭載位置および
   搭載方向を含む組立情報および各部品の形状寸法
   を含む部品情報を上記記憶装置に記憶し、予め記
   憶されている工程順序情報に基いて、該部品の搭
   載順序情報を設定し、各部品を搭載するとき該部
   品の搭載手段と該部品とのうちの少なくとも一方
   と搭載済の他部品との機械干渉を上記組立情報に
   および部品情報に基いてチエツクし、該チエツク
   の結果、機械干渉を生ずるとき、該機械干渉を避
   けるため、上記設定された順序情報、上記搭載手
   段および上記搭載すべき部品の向きのうちの少な
   くとも一方を変更し、上記部品の自動搭載に係る
   数値制御データを自動的に作成、出力することを
   特徴とする部品搭載用数値制御データ作成方法。