JP5038970B2 - 実装条件決定方法、実装条件決定装置、部品実装方法、部品実装機およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、基板に部品を実装する実装条件の決定方法に関し、特に、基板が搬送される複数の搬送レーンを並列に備える部品実装機を有する生産ラインにおける実装条件決定方法に関する。

電子部品をプリント配線基板等の基板に実装する部品実装機においては、複数の部品を実装した部品実装基板を、より短いタクトで生産することが望まれる。ここで、「タクト」とは、部品実装機毎に定められ、予め定められた複数の部品を１枚の基板に実装するのに要する実装時間のことである。

例えば、互いに異なる部品の組が予め部品供給部に配置されている複数の部品実装機の中で、基板に装着すべき部品を配置している部品実装機を選択し、選択された部品実装機へ基板を搬送することにより、複数の種類の部品実装基板を、より短いタクトで生産する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これにより、生産ラインのスループット（単位時間あたりの部品実装基板の生産枚数）を向上させることができる。
特許第３３９１０３９号公報

しかしながら、生産対象の部品実装基板の種類が変更されると、変更後の基板種に対応した部品を基板に実装可能とするために、部品実装機の部品供給部に配置される部品の段取り替えをする必要がある。このため、部品の段取り替えを行なう間は、段取り替え対象となっている部品実装機による基板の生産を中止させなければならない。

また、部品の段取り替えをしなくて済むように、特許文献１に記載のように、複数の部品実装機の中から基板の搬送先となる部品実装機を選択する方法もある。しかし、この場合、選択されなかった部品実装機は、その間非稼働状態となる。このため、所有する部品実装機全体の稼働率が低くなるという問題がある。さらに、非稼働状態の部品実装機を含めた無駄な生産スペースがあり、面積生産性（単位時間及び単位面積あたりの基板の生産枚数）も低くなるという問題もある。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、限られた部品実装機の配置スペースの中で、段取り替え中であってもできるだけ部品実装機を停止させることなく、全ての部品実装機の稼働率を最大限高く確保し、かつ面積生産性に優れた部品の実装条件を決定する実装条件決定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、本発明に係る実装条件決定方法は、各々が複数の搬送レーンを有し、かつ基板に部品を実装する複数の部品実装機が連結された生産ラインにおける部品の実装条件を決定する実装条件決定方法であって、前記複数の搬送レーン上を複数の基板種の基板が搬送されるように、一連の経路を形成する搬送レーンの組毎に、当該組に含まれる搬送レーンに、前記複数の基板種のいずれか１つを割り当てる基板種割り当てステップと、基板種毎に、当該基板種の基板に実装される複数の部品を分割して、前記複数の部品実装機に割り当てる部品割り当てステップと、部品実装機毎に、前記部品割り当てステップにおいて割り当てられた部品を、部品を供給する部品供給部に、部品が実装される基板の基板種単位でまとめて配置するための部品配置位置を決定する部品配置位置決定ステップとを含むことを特徴とする。

生産ラインにおいて、生産対象とされる基板種の変更があった場合には、当該基板種に部品実装する部品実装機の部品供給部に配置されている部品カセット、ノズルステーションに載置されている交換用ノズル、サポートピンプレート上のサポートピンの配置等を変更する必要がある。しかし、このような変更作業をオペレータが行なっている最中であっても、部品実装機を停止させる必要はない。つまり、１つの部品実装機に複数の基板種の部品を配置するようにしている。このため、部品の交換作業を行なっている間も部品の交換対象となっていない他の基板種の基板に対しては部品を実装することができる。よって、段取り替え中であっても全ての部品実装機を停止させることなく、稼働率を高く確保することができる。

また、部品を基板種単位でまとめて部品供給部に配置するようにしている。このため、交換対象となる基板種の部品を一括して取り出すことができるため、部品交換作業を効率よく行なうことができ、稼働率を高く確保することができる。

また、各部品実装機は複数の搬送レーンを備えていることより、１つの生産ラインで複数の基板種の基板を生産することが可能となる。よって、面積生産性も向上する。

好ましくは、前記複数の部品実装機の各々は、基板に対して交互に部品を装着する複数の装着ヘッドと、前記複数の装着ヘッドにそれぞれ部品を供給する複数の前記部品供給部とを備え、前記部品配置位置決定ステップでは、部品供給部毎に、前記部品割り当てステップにおいて割り当てられた部品を、当該部品供給部に、部品が実装される基板の基板種単位でまとめて配置するための部品配置位置を決定することを特徴とする。

各部品供給部において部品の交換作業を行なっている間も、各部品供給部には部品の交換対象となっていない他の基板種の部品が配置されている。このため、全ての装着ヘッドが当該他の基板種の基板の部品を取り出すことができ、全ての装着ヘッドを用いて基板に部品を実装することが可能となる。よって、段取り替え中であっても全ての部品実装機を停止させることなく、稼働率を高く確保することができる。

なお、本発明は、このような特徴的なステップを含む実装条件決定方法として実現することができるだけでなく、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実装条件決定装置として実現したり、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、限られた部品実装機の配置スペースの中で、段取り替え中であっても部品実装機をできるだけ停止させることなく、全ての部品実装機の稼働率を最大限高く確保し、かつ面積生産性に優れた部品の実装条件を決定する実装条件決定方法等を提供することができる。

以下、図面を参照しながら、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する。

図１は、本発明に係る実装条件決定方法を実現する部品実装システム１０の構成を示す外観図である。

部品実装システム１０は、基板に部品を実装し、回路基板を生産する生産ラインであり、実装条件決定装置１００と複数の部品実装機２００（図１に示す例では、３台の部品実装機）とを備えている。

実装条件決定装置１００は、本発明に係る実装条件決定方法を実行する装置である。この実装条件決定装置１００は、生産ライン全体での部品実装機の稼働率を高く確保し、かつ優れた面積生産性を実現することができるように実装条件を決定する。

部品実装機２００は、部品実装システム１０の一部として、実装条件決定装置１００により決定された実装条件に従い、電子部品などの部品を基板に実装する装置である。

具体的には、複数の部品実装機２００は、上流から下流に向けて基板を送りながら部品を実装していく。つまり、まず上流側の部品実装機２００が基板を受け取り、その基板に対して部品を実装する。そして、その部品が実装された基板が下流側の部品実装機２００に送り出される。このようにして、各部品実装機２００に基板が順次送られ、部品が実装される。

図２は、部品実装機２００の内部の主要な構成を示す平面図である。ここで、基板の搬送方向をＸ軸方向、水平面内でＸ軸方向と直交する部品実装機の前後方向をＹ軸方向とする。

部品実装機２００は、２つの基板２１及び基板２２をそれぞれ搬送する搬送レーン２１５及び搬送レーン２１６と、この２つの基板に対して部品を実装する２つの実装ユニット２１０ａ及び２１０ｂとを備えている。搬送レーン２１５及び搬送レーン２１６上には異なる基板種の基板を搬送させることができる。なお、同じ基板であっても、表面と裏面とは、実装される部品の部品種や部品実装位置等が異なるため、異なる基板種と考えられる。

搬送レーン２１５は実装ユニット２１０ａの側に、搬送レーン２１６は実装ユニット２１０ｂの側に、それぞれがＸ軸方向と平行になるように配置されている。

そして、搬送レーン２１５は、それぞれがＸ軸方向に平行な固定レール２１５ａと可動レール２１５ｂとから構成されている。固定レール２１５ａの位置は予め固定されており、可動レール２１５ｂは、搬送される基板２１のＹ軸方向の長さに応じてＹ軸方向に移動可能である。

また、搬送レーン２１５と同様に、搬送レーン２１６は、固定レール２１６ａと可動レール２１６ｂとから構成されている。そして、固定レール２１６ａの位置は予め固定されており、可動レール２１６ｂは、搬送される基板２２のＹ軸方向の長さに応じてＹ軸方向に移動可能である。

また、搬送レーン２１５及び搬送レーン２１６には、基板２１及び基板２２がそれぞれ独立して搬送される。

２つの実装ユニット２１０ａ及び２１０ｂは、お互いが協調し、基板２１及び基板２２に対して実装作業を行う。

また、実装ユニット２１０ａと実装ユニット２１０ｂはそれぞれ同様の構成を有している。つまり、実装ユニット２１０ａは、部品供給部２１１ａ、装着ヘッド２１３ａ、ノズルステーション２１８ａ及び部品認識カメラ（図示せず）を備えている。同様に、実装ユニット２１０ｂは、部品供給部２１１ｂ、装着ヘッド２１３ｂ、ノズルステーション２１８ｂ及び部品認識カメラ（図示せず）を備えている。

ここで、実装ユニット２１０ａの詳細な構成について説明する。なお、実装ユニット２１０ｂの詳細な構成については、実装ユニット２１０ａと同様であるため、その詳細な説明については繰り返さない。

部品供給部２１１ａは、部品テープを収納する複数の部品カセット２１２ａの配列からなる。なお、部品テープとは、例えば、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、リール等に巻かれた状態で供給される。また、部品テープに並べられる部品は、例えばチップ等であって、具体的には０４０２チップ部品（０．４ｍｍ×０．２ｍｍのサイズのチップ部品）や１００５チップ部品（１．０ｍｍ×０．５ｍｍのサイズのチップ部品）などである。以下の説明では、部品供給部２１１ａには最大３０種類の部品を配置可能であるものとして説明を行う。ただし、部品配置可能数はこれに限定されるものではない。

装着ヘッド２１３ａは、例えば最大１０個の吸着ノズルを備えることができ、部品供給部２１１ａから最大１０個の部品を吸着して、基板２１及び基板２２に装着することができる。

ノズルステーション２１８ａは、各種形状の部品種に対応するための交換用の吸着ノズルが置かれるテーブルである。

部品認識カメラは、装着ヘッド２１３ａに吸着された部品を撮影し、その部品の吸着状態を２次元又は３次元的に検査するために用いられる。

なお、基板への部品実装時には、裏面から基板を支持するサポートピンが用いられ、このサポートピンを立てるためのサポートピンプレートが搬送レーン２１５及び２１６の直下（図２に示す基板２２及び２１の直下）に設けられている。

このような複数の基板種の基板に実装を行う部品実装機２００の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つの搬送レーンに基板が搬入された後に、部品の実装を開始するモードである。つまり、１つレーンのみにしか基板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つの装着ヘッドが２枚の基板に対して、交互に部品を実装する。なお、２つの装着ヘッドによる部品の実装順序は、２枚の基板を１枚の大きな基板とみなし、当該１枚の基板に対して決定される。なお、３つ以上の搬送レーンを有する部品実装機の場合には、２つ以上の搬送レーンに基板が搬入された後に、部品の実装を開始するモードを同期モードとしてもよい。

「非同期モード」では、複数の搬送レーンのうち、いずれか１つの搬送レーンに基板が搬入された後に、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つの装着ヘッドが１枚の基板に対して、交互に部品を実装する。つまり、例えば搬送レーン２１５に基板２１が先に搬入された場合には、２つの装着ヘッドが協調動作を行ない、搬送レーン２１５の基板２１に対して部品を実装する。また、次に搬送レーン２１６に基板２２が搬入された場合には、２つの装着ヘッドが協調動作を行ない、搬送レーン２１６の基板２２に対して部品を実装する。

本実施の形態で説明する部品実装機２００による基板の生産方法は、いずれのモードであってもよい。

図３は、装着ヘッド２１３ａと部品カセット２１２ａの位置関係を示す模式図である。

上述のように、装着ヘッド２１３ａには、例えば最大１０個の吸着ノズルｎｚを取り付けることが可能である。１０個の吸着ノズルｎｚが取り付けられた装着ヘッド２１３ａは、最大１０個の部品カセット２１２ａのそれぞれから部品を同時に（１回の上下動作で）吸着することができる。

図４は、部品を収めた部品テープ及びリールの例を示す図である。

チップ型電子部品などの部品は、図４に示すキャリアテープ２２１に一定間隔で複数個が連続的に形成された収納凹部２２１ａに収納されて、この上面にカバーテープ２２２を貼り付けて包装される。そしてこのようにカバーテープ２２２が貼り付けられたキャリアテープ２２１は、リール２２３に所定の数量分だけ巻回されたテーピング形態でユーザに供給される。また、このようなキャリアテープ２２１及びカバーテープ２２２によって部品テープが構成される。なお、部品テープの構成は、図４に示す構成以外の他の構成であってもよい。

このような部品実装機２００の実装ユニット２１０ａは、装着ヘッド２１３ａを部品供給部２１１ａに移動させて、部品供給部２１１ａから供給される部品をその装着ヘッド２１３ａに吸着させる。そして、実装ユニット２１０ａは、装着ヘッド２１３ａを部品認識カメラ上に一定速度で移動させ、装着ヘッド２１３ａに吸着された全ての部品の画像を部品認識カメラに取り込ませ、部品の吸着位置を正確に検出させる。さらに、実装ユニット２１０ａは、装着ヘッド２１３ａを例えば基板２１に移動させて、吸着している全ての部品を基板２１の実装点に順次装着させる。実装ユニット２１０ａは、このような装着ヘッド２１３ａによる吸着、移動、及び装着という動作を繰り返し実行することにより、予め定められた全ての部品を基板２１に実装する。同様に、実装ユニット２１０ａは、予め定められた全ての部品を基板２２に実装する。

また、実装ユニット２１０ｂも、実装ユニット２１０ａと同様に、装着ヘッド２１３ｂによる吸着、移動、及び装着という動作を繰り返し実行することにより、予め定められた全ての部品を基板２１及び基板２２に実装する。

そして、実装ユニット２１０ａ及び実装ユニット２１０ｂはそれぞれ、相手の実装ユニットが部品を装着しているときには、部品供給部から部品を吸着し、逆に、相手の実装ユニットが部品供給部から部品を吸着しているときには、部品を装着するように、基板２１及び基板２２に対する部品の実装を交互に行う。すなわち、部品実装機２００はいわゆる交互打ちの部品実装機として構成されている。

なお、本発明では、部品実装機２００毎に、基板２１及び基板２２のうち、予め部品を実装する対象の基板が実装条件として決定される。この実装条件に従い、２つの実装ユニット２１０ａ及び２１０ｂは、部品の実装対象とされる基板に対してのみ部品を実装する。このため、基板２１及び基板２２のうち、部品の実装対象とされない基板には、部品が実装されずに、その基板は、次の部品実装機に搬送される。

図５は、本実施の形態における実装条件決定装置１００の機能構成を示すブロック図である。

この実装条件決定装置１００は、生産ライン全体での部品実装機の稼働率を高く確保し、かつ優れた面積生産性を実現することができるように実装条件を決定する等の処理を行なうコンピュータである。この実装条件決定装置１００は、演算制御部１０１、表示部１０２、入力部１０３、メモリ部１０４、プログラム格納部１０５、通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）部１０６及びデータベース部１０７を含む。

この実装条件決定装置１００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２００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（実装条件の決定ツール）としても機能する。なお、この実装条件決定装置１００の機能が部品実装機２００の内部に備わっていても構わない。

演算制御部１０１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１０５からメモリ部１０４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１０２〜１０７を制御する処理部である。

表示部１０２はＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等であり、入力部１０３はキーボードやマウス等であり、これらは、演算制御部１０１による制御の下で、実装条件決定装置１００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１０６は、ＬＡＮ（Local Area Network）アダプタ等であり、実装条件決定装置１００と部品実装機２００との通信等に用いられる。メモリ部１０４は、演算制御部１０１による作業領域を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）等である。

プログラム格納部１０５は、実装条件決定装置１００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２００による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１０１によって実行された場合に機能する処理部として）、基板種割り当て部１０５ａ、部品割り当て部１０５ｂ及び部品配置位置決定部１０５ｃを含む。

基板種割り当て部１０５ａは、後述する搬送レーンデータ１０７ｃに基づいて、同一基板を搬送する搬送レーンごとに、搬送レーンに搬送される基板種を割り当てる処理部である。

部品割り当て部１０５ｂは、基板種毎に、当該基板種の基板に実装される複数の部品を分割して、複数の部品実装機に割り当てる処理部である。

部品配置位置決定部１０５ｃは、部品実装機毎に、部品割り当て部１０５ｂにより割り当てられた部品を、部品を供給する部品供給部に、部品が実装される基板の基板種単位でまとめて配置するための部品配置位置を決定する処理部である。

データベース部１０７は、この実装条件決定装置１００による実装条件決定処理等に用いられるデータである実装点データ１０７ａ、部品ライブラリ１０７ｂ及び搬送レーンデータ１０７ｃ等を記憶するハードディスク等である。

図６は、実装点データ１０７ａの一例を示す図である。

実装点データ１０７ａ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。１つの実装点ｐｉは、部品種ｃｉ、Ｘ座標ｘｉ、Ｙ座標ｙｉ、制御データφｉ、及び実装角度θｉ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１０７ｂ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、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ｎｚのタイプ、装着ヘッドの最高移動加速度等）を示す。実装角度θｉは、部品種ｃｉの部品を吸着したノズルが回転すべき角度を示す。なお、最終的に求めるべきＮＣ（Numeric Control）データとは、ラインタクトが最小となるような実装点の並びである。ここで、「ラインタクト」とは、生産ラインが有する各部品実装機のタクトのうち、最大のタクトである。

図７は、部品ライブラリ１０７ｂの一例を示す図である。

部品ライブラリ１０７ｂは、部品実装機２００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る。この部品ライブラリ１０７ｂは、図７に示すように、部品種（部品名）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ｎｚのタイプ、部品認識カメラによる認識方式、装着ヘッドの速度レベル等）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。部品ライブラリ１０７ｂには、その他に、部品の色や形状などの情報が含まれていてもよい。

図８は、搬送レーンデータ１０７ｃの一例を示す図である。

搬送レーンデータ１０７ｃは、同一基板を搬送する搬送レーンと当該搬送レーン上を搬送する基板種との対応関係を示した情報の集まりである。この搬送レーンデータ１０７ｃは、「搬送レーン」及び「基板種」などからなる。

「搬送レーン」は、基板が搬送される搬送レーンである。具体的には、搬送レーン２１５又は搬送レーン２１６を特定する名称である。搬送レーンを特定する名称とは、例えば、搬送レーン２１５はＦレーンであり、搬送レーン２１６はＲレーンである。

「基板種」は、対象となる搬送レーン上を搬送する基板の種類である。例えば、搬送レーン２１５であるＦレーン上を搬送する基板の種類は、基板種Ａである。

図９は、本実施の形態における実装条件決定装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。以下の説明では、生産ラインにおいて基板種Ａ及びＢの生産終了後に、基板種Ａ及びＢが基板種Ｃ及びＤに切り替えられるものとし、基板種Ａ及びＢの基板への部品の実装条件、並びに基板種Ｃ及びＤの基板への部品の実装条件を決定する方法について、具体例を挙げながら説明する。なお、以下に説明する実装条件の決定方法は、基板種が１種類だけ切り替えられる場合にも適用可能である。

基板種割り当て部１０５ａは、搬送レーンデータ１０７ｃより、基板種Ａ及びＢが割り当てられる搬送レーンを決定する（Ｓ２）。例えば、図８に示す搬送レーンデータ１０７ｃより、基板種ＡをＦレーンに割り当て、基板種ＢをＲレーンに割り当てることが決定される。

次に、部品割り当て部１０５ｂは、生産ラインを構成する複数の部品実装機２００間で、部品種数が均等になるように、基板種Ａの基板に実装される部品（以下適宜「基板種Ａの部品」ともいう。他の基板種についても同様である。）を分割して、複数の部品実装機２００に割り当てる。部品割り当て部１０５ｂは、基板種Ｂについても同様に、生産ラインを構成する複数の部品実装機２００間で、部品種数が均等になるように、基板種Ｂの部品を分割して、複数の部品実装機２００に割り当てる（Ｓ４）。例えば、基板種Ａの部品の部品種数は１２０であり、基板種Ｂの部品の部品種数は６０であるものとする。この場合、基板種Ａの部品は、各部品実装機２００に４０（＝１２０／３）種類ずつ割り当てられ、基板種Ｂの部品は、各部品実装機２００に２０（＝６０／３）種類ずつ割り当てられる。なお、各基板種に実装される部品の部品種数は、実装点データ１０７ａより計数することが可能である。

部品配置位置決定部１０５ｃは、各部品実装機２００の部品供給部２１１ａ及び２１１ｂそれぞれについて、基板種Ａ及びＢの部品の配置を決定する（Ｓ６）。図１０に示すように、３台の部品実装機２００（上から順に、部品実装機ＭＣ１、ＭＣ２及びＭＣ３）により基板種Ａ及びＢの基板に部品が実装される。Ｆレーン上には基板種Ａの基板が搬送され、Ｒレーン上には基板種Ｂの基板が搬送される。部品実装機ＭＣ１〜ＭＣ３の各々が備える装着ヘッド２１３ａ及び２１３ｂは、基板種Ａ及び基板種Ｂの双方の基板に部品を実装する。上述の部品割り当て処理（Ｓ４）により、各部品実装機２００に割り当てられる基板種Ａ及びＢの部品の部品種数が４０種類及び２０種類とそれぞれ決定されている。このため、図１０に示すように、各部品実装機２００において、部品供給部２１１ａ及び２１１ｂに割り当てられる基板種Ａ及び基板種Ｂのそれぞれの部品種数が均等となるように、部品が部品供給部２１１ａ及び２１１ｂに割り当てられる。つまり、各部品実装機２００の部品供給部２１１ａ及び２１１ｂには、基板種Ａの部品が２０（＝４０／２）種類ずつ割り当てられ、基板種Ｂの部品が１０（＝２０／２）種類ずつ割り当てられる。このような配置にすることにより、基板種Ａの部品が部品供給部２１１ａ及び２１１ｂの両方に配置されるので、基板種Ａの基板に対して、装着ヘッド２１３ａ及び装着ヘッド２１３ｂにより交互に部品を実装することができる。同様に、基板種Ｂの部品も部品供給部２１１ａ及び２１１ｂの両方に配置されるので、基板種Ｂの基板に対しても、装着ヘッド２１３ａ及び装着ヘッド２１３ｂにより交互に部品を実装することができる。すなわち、基板種ＡおよびＢの基板ともに、装着ヘッド２１３ａ及び２１３ｂにより交互に部品を実装することができるため、実装タクトを減少させることができる。

なお、図１０に示すように、部品配置位置決定部１０５ｃは、部品供給部２１１ａ及び２１１ｂの各々において、部品を基板種Ａの部品のグループと基板種Ｂのグループとに分け、グループ毎に部品を配置するような部品配置位置を決定する。つまり、基板種Ａの部品と基板種Ｂの部品とが混在して配置されることはない。これにより、基板種の交換時に、交換対象となる基板種の部品を一括して取り出すことができ、部品交換作業を効率よく行なうことができる。

次に、部品実装対象とされる基板の基板種が、基板種Ａ及びＢから基板種Ｃ及びＤに変更される場合の実装条件について説明する。ここで、基板種Ｃ及びＤの部品の部品種数は、共に９０であるものとする。このため、実装対象の基板の基板種が基板種Ａから基板種Ｃに変更された後に、基板種Ｂから基板種Ｄへの変更が行われるものとする。なお、基板種Ａから基板種Ｄに変更された後に、基板種Ｂから基板種Ｃへの変更が行われるものであってもよい。

基板種Ａを基板種Ｂに先立って変更するのは、基板種Ｂの変更を先に行うことができないためである。例えば、基板種Ａ及びＢの基板への部品実装終了後に、基板種Ｂから基板種Ｃに変更する場合を考える。基板種の変更前は図１０に示すように全ての部品実装機２００の部品供給部２１１ａ及び２１１ｂには部品をさらに配置可能な空き位置がない。一方、基板種Ｃの部品種数は基板種Ｂの部品種数よりも多い。このため、部品供給部２１１ａ及び２１１ｂにおいて、基板種Ｂの部品を基板種Ｃの部品に交換しようとすると、基板種Ｃの部品の一部が配置できない状況になってしまう。このような状況は、基板種Ｂを基板種Ｄに交換する場合であっても同様である。

基板種割り当て部１０５ａは、搬送レーンデータ１０７ｃより、基板種Ｃ及びＤが割り当てられる搬送レーンを決定する（Ｓ８）。例えば、基板種Ａが基板種Ｃに変更されることより、基板種Ｃには基板種Ａが割り当てられたのと同じＦレーンが割り当てられる。また、基板種Ｂが基板種Ｄに変更されることより、基板種Ｄには基板種Ｂが割り当てられたのと同じＲレーンが割り当てられる。

次に、部品割り当て部１０５ｂは、生産ラインを構成する複数の部品実装機２００間で、部品種数が均等になるように、基板種Ｃの部品を分割して、複数の部品実装機２００に割り当てる。部品割り当て部１０５ｂは、基板種Ｄについても同様に、生産ラインを構成する複数の部品実装機２００間で、部品種数が均等になるように、基板種Ｄの部品を分割して、複数の部品実装機２００に割り当てる（Ｓ１０）。上述のように、基板種Ｃ及びＤの部品の部品種数は、それぞれ９０である。この場合、基板種Ｃの部品は、各部品実装機２００に３０（＝９０／３）種類ずつ割り当てられ、基板種Ｄの部品は、各部品実装機２００に３０（＝９０／３）種類ずつ割り当てられる。なお、各基板種に実装される部品の部品種数は、実装点データ１０７ａより計数することが可能である。

部品配置位置決定部１０５ｃは、各部品実装機２００の部品供給部２１１ａ及び２１１ｂそれぞれについて、基板種Ｃ及びＤの部品の配置を決定する（Ｓ１２）。図１１に示すように、部品実装機ＭＣ１、ＭＣ２及びＭＣ３により基板種Ｃ及びＤの基板に部品が実装される。Ｆレーン上には基板種Ｃの基板が搬送され、Ｒレーン上には基板種Ｄの基板が搬送される。部品実装機ＭＣ１〜ＭＣ３の各々が備える装着ヘッド２１３ａ及び２１３ｂは、基板種Ｃ及び基板種Ｄの双方の基板に部品を実装する。上述の部品割り当て処理（Ｓ１０）により、各部品実装機２００に割り当てられる基板種Ｃ及びＤの部品の部品種数がそれぞれ３０種類とそれぞれ決定されている。このため、図１１に示すように、各部品実装機２００において、部品供給部２１１ａ及び２１１ｂに割り当てられる基板種Ｃ及び基板種Ｄのそれぞれの部品種数が均等となるように、部品が部品供給部２１１ａ及び２１１ｂに割り当てられる。つまり、各部品実装機２００の部品供給部２１１ａ及び２１１ｂには、基板種Ｃの部品が１５（＝３０／２）種類ずつ割り当てられ、基板種Ｄの部品が１５（＝３０／２）種類ずつ割り当てられる。このような配置にすることにより、基板種Ｃの部品が部品供給部２１１ａ及び２１１ｂの両方に配置されるので、基板種Ｃの基板に対して、装着ヘッド２１３ａ及び装着ヘッド２１３ｂにより交互に部品を実装することができる。同様に、基板種Ｄの部品も部品供給部２１１ａ及び２１１ｂの両方に配置されるので、基板種Ｄの基板に対しても、装着ヘッド２１３ａ及び装着ヘッド２１３ｂにより交互に部品を実装することができる。すなわち、基板種ＣおよびＤの基板ともに、装着ヘッド２１３ａ及び２１３ｂにより交互に部品を実装することができるため、実装タクトを減少させることができる。

なお、図１１に示すように、部品配置位置決定部１０５ｃは、部品供給部２１１ａ及び２１１ｂの各々において、部品を基板種Ｃの部品のグループと基板種Ｄのグループとに分け、グループ毎に部品を配置するような部品配置位置を決定する。つまり、基板種Ｃの部品と基板種Ｄの部品とが混在して配置されることはない。これにより、基板種の交換時に、交換対象となる基板種の部品を一括して取り出すことができ、部品交換作業を効率よく行なうことができる。また、部品実装対象の基板種が基板種Ａから基板種Ｃに変更され、基板種Ｂから基板種Ｄに変更される。このため、部品配置位置決定部１０５ｃは、基板種Ａの部品の配置されていた位置に基板種Ｃの部品を配置し、基板種Ｃの部品が配置されていた位置に基板種Ｄの部品を配置するように、部品供給部２１１ａ及び２１１ｂにおける部品配置位置を決定する。

以上のようにして、部品実装条件である部品供給部における部品配置位置が決定される。

次に、決定された部品配置位置に基づいて、部品実装対象基板の基板種交換を行なう際の部品交換作業について説明する。図１２〜図１４は、部品交換作業の一例について説明するための図である。

図１２に示すように、基板種Ａの基板への部品実装作業が終了すると、オペレータは、部品実装機ＭＣ１〜ＭＣ３の部品供給部２１１ａ及び２１１ｂのそれぞれにおいて、基板種Ａの２０種類の部品を取り外し、取り外された部品が配置されていた位置に、基板種Ｃの１５種類の部品を配置する。この部品交換作業を行なっている間も装着ヘッド２１３ａ及び２１３ｂを稼働させ続けることができ、基板種Ｂの基板への部品実装作業が続行される。

基板種Ｃの部品の装着作業が終了すると、部品実装機ＭＣ１〜ＭＣ３は、図１３に示すような状態になる。つまり、部品供給部２１１ａ及び２１１ｂには基板種Ｂ及びＣの部品が配置され、Ｆレーンには基板種Ｃの基板が搬送され、Ｒレーンには基板種Ｂの基板が搬送される。この状態では、装着ヘッド２１３ａ及び２１３ｂにより基板種Ｂ及びＣに対して部品が実装される。

次に、基板種Ｂの基板への部品実装作業が終了すると、図１４に示すように、オペレータは、部品実装機ＭＣ１〜ＭＣ３の部品供給部２１１ａ及び２１１ｂのそれぞれにおいて、基板種Ｂの１０種類の部品を取り外し、取り外された部品が配置されていた位置に、基板種Ｄの１５種類の部品を配置する。この部品交換作業を行なっている間も装着ヘッド２１３ａ及び２１３ｂを稼働させ続けることができ、基板種Ｃの基板への部品実装作業が続行される。

基板種Ｄの部品の装着作業が終了すると、部品実装機ＭＣ１〜ＭＣ３は、図１１に示すような状態になる。つまり、部品供給部２１１ａ及び２１１ｂには基板種Ｃ及びＤの部品が配置され、Ｆレーンには基板種Ｃの基板が搬送され、Ｒレーンには基板種Ｄの基板が搬送される。この状態では、装着ヘッド２１３ａ及び２１３ｂにより基板種Ｃ及びＤに対して部品が実装される。

図１５は、部品実装機２００の動作を示すフローチャートである。

部品実装機２００は、実装条件決定装置１００が決定した実装条件に従い、基板に部品を実装していく。

部品実装機２００は、基板が搬入されるまで待機し（Ｓ３２）、基板が搬入されると（Ｓ３２でＹＥＳ）、部品実装機２００の制御部（図示せず）は、搬入された基板が部品実装対象の基板種か否かを判断する（Ｓ３４）。部品実装対象の基板種か否かは、基板が搬入された搬入レーンの違いにより判断される。例えば、図１２に示すような３台の部品実装機２００（ＭＣ１〜ＭＣ３）により生産ラインが形成されている場合を考えると、各部品実装機２００は、Ｆレーンに基板が搬入されてきた場合には、搬入された基板が部品実装対象の基板種ではないと判断し、Ｒレーンに基板が搬入されてきた場合には、搬入された部品が部品実装対象の基板種（つまり、基板種Ｂ）であると判断する。

搬入された基板が部品実装対象の基板種である場合には（Ｓ３４でＹＥＳ）、部品実装機２００は、その基板に部品を実装し、下流に送り出す（Ｓ３６）。搬入された基板が部品実装対象の基板種でない場合には（Ｓ３４でＮＯ）、部品実装機２００は、当該基板に対して部品の実装を行なうことなく、下流に基板を送り出す（Ｓ３８）。

部品実装機２００は、以上の処理（Ｓ３２〜Ｓ３８）を全ての基板の生産が終了するまで繰り返し実行する（Ｓ４０）。

以上説明したように、本実施の形態によると、生産ラインにおいて、生産対象とされる基板種の変更があった場合には、当該基板種に部品実装する部品実装機の部品供給部に配置されている部品カセット、ノズルステーションに載置されている交換用ノズル、サポートピンプレート上のサポートピンの配置等を変更する必要がある。しかし、このような変更作業をオペレータが行なっている最中であっても、部品実装機を停止させる必要はない。つまり、１つの部品実装機に複数の基板種の部品を配置するようにしている。このため、部品の交換作業を行なっている間も部品の交換対象となっていない他の基板種の基板に対しては部品を実装することができる。よって、段取り替え中であっても全ての部品実装機を停止させることなく、稼働率を高く確保することができる。

また、部品を基板種単位でまとめて部品供給部に配置するようにしている。このため、交換対象となる基板種の部品を一括して取り出すことができるため、部品交換作業を効率よく行なうことができ、稼働率を高く確保することができる。

また、各部品実装機は複数の搬送レーンを備えていることより、１つの生産ラインで複数の基板種の基板を生産することが可能となる。よって、面積生産性も向上する。

以上、本発明に係る実装条件決定方法について、実施の形態を用いて説明したが、本発明は、本実施の形態に限定されるものではない。

例えば、本実施の形態では、部品実装機２００は、２つの搬送レールを備えることとしたが、搬送レールは３つ以上であってもよい。また、例えば、部品実装機２００が３つの搬送レールを備える場合でも、２つの搬送レールに搬送される基板にしか部品を実装しないことにしてもよい。なお、搬送レーンが３つ以上ある場合には、基板種は３種類以上であってもよい。

また、本実施の形態では、部品実装機２００は、交互打ちの部品実装機であることとしたが、部品実装機２００は、交互打ちの部品実装機に限定されることなく、１つの基板に対し、１つの装着ヘッドで部品を実装する部品実装機であってもよい。

また、部品配置位置決定処理（図９のＳ６及びＳ１２）においては、図１０及び図１１に示したように各部品供給部に複数の基板種の部品を配置するのではなく、以下のように部品を配置してもよい。つまり、図１６に示すように、１つの部品供給部には１つの基板種の部品のみを配置し、部品供給部２１１ａと部品供給部２１１ｂとでは異なる基板種の部品を配置するようにしてもよい。これにより、１台の部品実装機に複数の基板種の部品を配置することができるため、ある基板種（例えば、基板種Ｅ）の部品を交換している間であっても、他の基板種（例えば、基板種Ｆ）の部品を部品供給部から取り出し、基板に実装することができる。また、基板種の交換時には、部品実装機２００毎に、１つの部品供給部に対してのみ部品交換を行えばよい。このため、部品交換の手間が少なくなる。

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、基板が搬送される複数の搬送レーンを並列に備える部品実装機を有する生産ラインにおける実装条件決定方法に適用でき、特に、生産ライン全体でのスループットを向上させることができる実装条件決定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。 部品実装機の内部の主要な構成を示す平面図である。 装着ヘッドと部品カセットの位置関係を示す模式図である。 部品を収めた部品テープ及びリールの例を示す図である。 本実施の形態における実装条件決定装置の機能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。 搬送レーンデータの一例を示す図である。 本実施の形態における実装条件決定装置の動作の一例を示すフローチャートである。 基板種Ａ及びＢの部品の配置決定処理（図９のＳ６）について説明するための図である。 基板種Ｃ及びＤの部品の配置決定処理（図９のＳ１２）について説明するための図である。 基板種Ａの基板への部品実装作業終了後の部品交換作業について説明するための図である。 部品供給部の部品を基板種Ａの部品から基板種Ｃの部品に交換した後の部品供給部における部品配置を示す図である。 基板種Ｂの基板への部品実装作業終了後の部品交換作業について説明するための図である。 部品実装機の動作を示すフローチャートである。 部品供給部における部品供給位置の変形例について説明するための図である。

符号の説明

１０ 部品実装システム
２１、２２ 基板
１００ 実装条件決定装置
１０１ 演算制御部
１０２ 表示部
１０３ 入力部
１０４ メモリ部
１０５ プログラム格納部
１０５ａ 基板種割り当て部
１０５ｂ 部品割り当て部
１０５ｃ 部品配置位置決定部
１０６ 通信Ｉ／Ｆ部
１０７ データベース部
１０７ａ 実装点データ
１０７ｂ 部品ライブラリ
１０７ｃ 搬送レーンデータ
２００、ＭＣ１〜ＭＣ３ 部品実装機
２１０ａ、２１０ｂ 実装ユニット
２１１ａ、２１１ｂ 部品供給部
２１２ａ、２１２ｂ 部品カセット
２１３ａ、２１３ｂ 装着ヘッド
２１５、２１６ 搬送レーン

Claims (7)

1. 各々が複数の搬送レーンを有し、かつ基板に部品を実装する複数の部品実装機が連結された生産ラインにおける部品の実装条件を決定する実装条件決定方法であって、
   前記複数の搬送レーン上を複数の基板種の基板が搬送されるように、一連の経路を形成する搬送レーンの組毎に、当該組に含まれる搬送レーンに、前記複数の基板種のいずれか１つを割り当てる基板種割り当てステップと、
   基板種毎に、当該基板種の基板に実装される複数の部品を分割して、前記複数の部品実装機に割り当てる部品割り当てステップと、
   部品実装機毎に、前記部品割り当てステップにおいて割り当てられた部品を、部品を供給する部品供給部に、部品が実装される基板の基板種単位でまとめて配置するための部品配置位置を決定する部品配置位置決定ステップと
   を含み、
   前記複数の部品実装機の各々は、基板に対して交互に部品を装着する複数の装着ヘッドと、前記複数の装着ヘッドにそれぞれ部品を供給する複数の前記部品供給部とを備え、
   前記部品配置位置決定ステップでは、部品実装機毎に、各部品供給部に割り当てられる基板種毎の部品種数が前記複数の部品供給部間で均等となるように、当該基板種に実装される複数の部品を分割して、前記複数の部品供給部に割り当てて配置する
   ことを特徴とする実装条件決定方法。
2. 前記基板種割り当てステップは、さらに、前記複数の基板種のうちのいずれか１つが他の基板種に交換された場合の交換後の基板種を、交換前の基板種が割り当てられていた前記搬送レーンの組に含まれる搬送レーンに割り当て、
   前記部品割り当てステップでは、さらに、前記交換後の基板種の基板に実装される複数の部品を分割して、前記複数の部品実装機に割り当て、
   前記部品配置位置決定ステップでは、さらに、交換対象とされる基板種の基板に実装される部品の前記部品供給部における配置位置に、前記交換後の基板種の基板に実装される部品を配置するための部品配置位置を決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の実装条件決定方法。
3. 前記部品割り当てステップでは、基板種毎に、前記複数の部品実装機間で割り当てられる部品種数が等しくなるように当該基板種の基板に実装される複数の部品を分割して、前記複数の部品実装機に割り当てる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の実装条件決定方法。
4. 各々が複数の搬送レーンを有し、かつ基板に部品を実装する複数の部品実装機が連結された生産ラインにおける部品の実装条件を決定する実装条件決定装置であって、
   前記複数の搬送レーン上を複数の基板種の基板が搬送されるように、一連の経路を形成する搬送レーンの組毎に、当該組に含まれる搬送レーンに、前記複数の基板種のいずれか１つを割り当てる基板種割り当て手段と、
   基板種毎に、当該基板種の基板に実装される複数の部品を分割して、前記複数の部品実装機に割り当てる部品割り当て手段と、
   部品実装機毎に、前記部品割り当て手段によって割り当てられた部品を、部品を供給する部品供給部に、部品が実装される基板の基板種単位でまとめて配置するための部品配置位置を決定する部品配置位置決定手段と
   を備え、
   前記複数の部品実装機の各々は、基板に対して交互に部品を装着する複数の装着ヘッドと、前記複数の装着ヘッドにそれぞれ部品を供給する複数の前記部品供給部とを備え、
   前記部品配置位置決定手段は、部品実装機毎に、各部品供給部に割り当てられる基板種毎の部品種数が前記複数の部品供給部間で均等となるように、当該基板種に実装される複数の部品を分割して、前記複数の部品供給部に割り当てて配置する
   ことを特徴とする実装条件決定装置。
5. 各々が複数の搬送レーンを有し、かつ基板に部品を実装する複数の部品実装機が連結された生産ラインにおいて部品を実装する部品実装方法であって、
   前記部品実装機ごとに、請求項１〜３のいずれか１項に記載の実装条件決定方法により決定された部品配置位置に部品が配置された部品供給部から部品を取り出し、取り出した部品を基板上に実装する実装ステップ
   を含むことを特徴とする部品実装方法。
6. 各々が複数の搬送レーンを有し、かつ基板に部品を実装する複数の部品実装機が連結された生産ラインにおける部品実装機であって、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の実装条件決定方法により決定された部品配置位置に部品が配置された部品供給部と、
   当該部品供給部から部品を取り出し、取り出した部品を基板上に実装する実装手段と
   を備えることを特徴とする部品実装機。
7. 各々が複数の搬送レーンを有し、かつ基板に部品を実装する複数の部品実装機が連結された生産ラインにおける部品の実装条件を決定するプログラムであって、
   前記複数の搬送レーン上を複数の基板種の基板が搬送されるように、一連の経路を形成する搬送レーンの組毎に、当該組に含まれる搬送レーンに、前記複数の基板種のいずれか１つを割り当てる基板種割り当てステップと、
   基板種毎に、当該基板種の基板に実装される複数の部品を分割して、前記複数の部品実装機に割り当てる部品割り当てステップと、
   部品実装機毎に、前記部品割り当てステップにおいて割り当てられた部品を、部品を供給する部品供給部に、部品が実装される基板の基板種単位でまとめて配置するための部品配置位置を決定する部品配置位置決定ステップと
   をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記複数の部品実装機の各々は、基板に対して交互に部品を装着する複数の装着ヘッドと、前記複数の装着ヘッドにそれぞれ部品を供給する複数の前記部品供給部とを備え、
   前記部品配置位置決定ステップでは、部品実装機毎に、各部品供給部に割り当てられる基板種毎の部品種数が前記複数の部品供給部間で均等となるように、当該基板種に実装される複数の部品を分割して、前記複数の部品供給部に割り当てて配置する
   ことを特徴とするプログラム。

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