CN104582464A - 元件安装系统和元件安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及元件安装系统和元件安装方法。一种元件安装系统包括元件安装线，该元件安装线包括串联连接的元件安装机。在元件安装系统中，工人执行对于元件安装线的设备操作的工作。该元件安装系统包括：存储工人数据的技能水平存储单元，在所述工人数据中用于识别每个工人的工人ID与相应工人的对于执行每项工作的技能水平相关联；历史数据存储单元，其将由工人执行的工作的执行结果存储为对于每个工人的工作历史数据；以及工人数据更新单元，其基于从工作历史数据中提取的确定结果，更新工人数据中的每个工人的技能水平。

Description

元件安装系统和元件安装方法

技术领域

本发明的一个或多个方面涉及用于将电子元件安装在基板上的元件安装系统和元件安装方法。

背景技术

在用于制造电子设备中使用的安装板的元件安装系统中，用于将电子元件安装在连接有元件安装机的元件安装线中的元件安装工作被反复地执行。在元件工作中，要求负责设备操作的工人执行多项工作，包括关于元件供应、元件识别的示教等等的常规工作，以及进一步地，处理机器故障发生等等的单独对应的工作。用于正确地执行这些工作所需的技术水平对于每一种工作类型来说都不相同。为了执行需要高技能水平的工作，能够被分配该工作的工人是有限的。

出于对工人这样的适当分配的原因，在现有技术中，预先对于工人建立指示每个工人的技能水平的工人数据，从而使得参照工人数据，每项工作能够被分配给技能水平与该工作所需的技能水平相对应的工人(例如，参见JP-A-9-326599)。在例如JP-A-9-326599的现有技术中，预备人员主要档案。在该人员主要档案中，指示从事相关工作的每个维修人员的工作技能的技能水平与人员的姓名和职工代码相关联。

发明内容

然而，在例如JP-A-9-326599的现有技术中用于识别技能水平而建立的工人数据中，如将在下面描述的，由于数据内容固定设置而产生了问题。也就是说，每个工人的技能水平具有根据工人的工作学习程度而改进的特征，但是工作学习程度不总是反映在工人数据中。工人数据的内容不一定适合作为对于工作的适当分配所涉及的数据。另外，对于维护人员来说确定每个工人的技能水平并将该技能水平反映在工人数据中以更新工人数据是不实际而且麻烦的。因此期望适当更新工人数据。

本发明的一个或多个方面的目的是提供一种元件安装系统和元件安装方法，能够自动地更新指示每个工人的技能水平的工人数据的内容，从而保持该内容是适当的。

在本发明的一方面中，提供一种元件安装系统，其包括元件安装线，所述元件安装线包括串联连接的元件安装机，并且在所述元件安装系统中工人执行对于所述元件安装线的设备操作的工作，所述元件安装系统包括：存储工人数据的技能水平存储单元，在所述工人数据中用于识别每个工人的工人ID与相应工人的对于执行每项工作的技能水平相关联；历史数据存储单元，其将由工人执行的工作的执行结果存储为对于每个工人的工作历史数据；以及工人数据更新单元，其基于从所述工作历史数据中提取的确定结果，更新所述工人数据中的每个工人的技能水平。

在本发明的另一方面中，提供一种元件安装方法，在该元件安装方法中工人对于执行元件安装线的设备操作的工作，所述元件安装线包括串联连接的元件安装机，所述元件安装方法包括：存储工人数据，在所述工人数据中用于识别每个工人的工人ID与相应工人的对于执行每项工作的技能水平相关联；将由工人执行的工作的执行结果存储为对于每个工人的工作历史数据；以及基于从所述工作历史数据中提取的确定结果，更新所述工人数据中的每个工人的技能水平。

根据本发明的一个或多个方面，在其中操作元件安装线的设备操作的工作由工人执行的元件安装中，在其中用于识别每个工人的工人ID与工人能够执行每项工作的技能水平相关联的工人数据被存储，同时由每个工人执行的每项工作的执行结果被预先存储为工人的工作历史数据，并且工人数据中的每个工人的技能水平基于从工作历史数据中提取的确定结果而被更新，从而使得指示每个工人的技能水平的工人数据的内容能够被自动地更新并适当地保持。

附图说明

图1是用于解释根据本发明实施方式的元件安装系统的结构的图；

图2是用在根据本发明实施方式的元件安装系统中的元件安装机的平面图；

图3是用在根据本发明实施方式的元件安装系统中的元件安装机的部分截面图；

图4是显示根据本发明实施方式的元件安装系统中的控制系统结构的框图；

图5是解释根据本发明实施方式的元件安装系统中的工人数据的图；

图6是解释根据本发明实施方式的元件安装系统中由工人操作的终端装置的输入屏幕的图；以及

图7是显示根据本发明实施方式的元件安装方法中的工人数据更新过程的流程图。

具体实施方式

接下来，将参照附图描述本发明的实施方式。首先，将参照图1描述元件安装系统1的结构。元件安装系统1具有将电子元件安装在基板上以制造安装板的功能。元件安装系统1主要由元件安装线1a构成。元件安装线1a具有这样的结构，其中在分别具有供应、传送和回收待安装电子元件的基板的功能的基板供应机M1、基板传送机M2和基板回收机M7之中，包括焊料印刷单元M3、元件安装单元M4和M5以及回流单元M6的多个电子元件安装机串联连接。基板供应机M1至基板回收机M7中的每一个机器都经过通信网络2连接至主机系统3。主机系统3具有管理计算机。

在元件安装工作中，用于将电子元件安装在沿着元件安装线1a输送的基板6上的元件安装工作(参见图2和3)由焊料印刷机M3、元件安装机M4和M5以及回流机M6执行。也就是说，由基板供应机M1供应的基板6经过基板传送机M2被输送至焊料印刷机M3，并且在焊料印刷机M3中执行将用于使元件结合的焊料丝网印刷在基板6上的焊料印刷工作。

印刷有焊料的基板6被继续地传送至元件安装机M4和M5，并且在元件安装机M4和M5中执行用于将电子元件安装在印刷有焊料的基板6上的元件安装工作。然后安装有元件的基板6被输送至回流机M6，并且在回流机M6中根据预定的加热曲线被加热，从而使得用于使元件结合的焊料能够被熔化和固化。因此，在其中电子元件已经被焊接并结合至基板6并且电子元件已经被安装在基板6上的安装板被制成，并且被基板回收机M7回收。

接下来，将参照图2和3描述每个元件安装机M4和M5的结构。附带地，图3显示了沿图2中的线A-A截取的截面。在图2中，基板输送机构5配置为在底座4上沿X方向。基板输送机构5通过输送机输送待安装电子元件的基板6，并且将基板6定位在设置在基板输送机构5上的安装工作位置中。元件供应单元7被提供在基板输送机构5的相对侧上，并且作为元件供应机的多个带式馈送器8被提供为与每个元件供应单元7平行。每个带式馈送器8以间距馈送保持要被安装的电子元件的承载带，从而将每个电子元件供应至元件吸取位置，在该位置上元件将被安装头12的吸嘴12a吸住，如在下面将要描述的。

配备有线性驱动机构的Y轴移动台10被配置在底座4的上表面中沿X方向的一个端部中。每一个都以与Y轴移动台10相同的方式配备有线性驱动机构的两个X轴移动台11在Y轴移动台10上可以沿Y方向移动地耦合。安装头12分别被可以沿X方向移动地安装在两个X轴移动台11上。每个安装头12是配备有多个保持头部的多类型头部。如图3所示，能够吸取并保持电子元件并且独立地上下移动的吸嘴12a分别附接至保持头部的下端部。

当Y轴移动台10和X轴移动台11被驱动时，安装头12能够沿X方向和Y方向移动。因此，两个安装头12分别通过吸嘴12a从它们相应的元件供应单元7的带式馈送器8的元件吸取位置提取电子元件，并且将提取的电子元件传递并安装到由基板输送机构5定位的基板6上的安装点上。Y轴移动台10、X轴移动台11和安装头12构成元件安装机构13，其用于移动安装头12以将电子元件传递并安装到基板6上。

元件识别照相机9配置在每个元件供应单元7和基板输送机构5之间。当从元件供应单元7提取电子元件的相应安装头12在元件识别照相机9上方移动时，元件识别照相机9对由安装头12保持的电子元件成像并识别电子元件。基板识别照相机14被附接至每个安装头12，从而位于相应的X轴移动台11的下表面侧上，并且与安装头12整体地移动。当安装头12移动时，基板识别照相机14在由基板输送机构5定位的基板6上方移动，对基板6成像并识别基板6。在通过安装头12将电子元件安装在基板6上的操作中，考虑由元件识别照相机9识别电子元件的结果和由基板识别照相机14识别基板的结果而校正元件应该被安装的位置。

如图3所示，在其中多个带式馈送器8已经附接至馈送器底座15a的支架15被设置在每个元件供应单元7中。馈送器底座15a被夹紧机构15b夹在提供在底座4中的固定底座4a上，从而在元件供应单元7中固定支架15的位置。分别接收并卷绕保持电子元件的承载带17的供应带盘16被保持在支架15上。从供应带盘16提取的承载带17被带式馈送器8以间距馈送至拾取位置8a，在该位置上电子元件将被吸嘴12a拾取。

在实施方式中说明的每个元件安装机M4、M5使用带拼接系统，在其中当元件被耗尽时，已经附接至带式馈送器8的承载带17(前面的带)的尾部能够通过使用接合带的拼接部J而被拼接至将要被附接的承载带17(随后的带)的头部。因此，承载带17能够被连续地供应给带式馈送器8，而不会由于供应带盘16的替换而中断。

于是安装头12能够接近每个带式馈送器8的拾取位置8a并且执行元件吸取操作，从而使得电子元件从拾取位置8a被吸嘴12a提取。接下来已经提取了电子元件的安装头12在相应的元件识别照相机9上方移动。由元件识别照相机9对被安装头12保持的电子元件进行成像。因此，能够识别元件。

在执行上述元件安装操作的过程中，由负责的工人执行各种工作，包括用于将供应带盘16安装在支架15上的元件设置工作，用于将已经被附接的前面的带拼接至新的随后的带的拼接工作，用于检查在由安装头12吸取并提取电子元件时的操作状态并根据需要进行调节的吸取示教工作，用于检查作为由元件识别照相机9成像的结果的识别状态并根据需要进行调节的识别示教工作，等等(参见图5中示出的拼接33c、元件设置33d、吸取示教33e和识别示教33f)。

这些工作中每一项的难度都不相同。要求执行工作的工人具有对于工作项目来说分别所需的技能。因此，在根据实施方式的元件安装系统1中，对于可能负责这些工作项目的工人，工人数据被预先存储。在工人数据中，用于识别每个工人的工人ID与工人能够执行每项上述工作的技能水平相关联。当工作被分配给工人时，每项工作根据参照工人数据的工人的技能水平而被分配给每个工人。也就是说，根据实施方式的元件安装系统1具有这样的结构，其中提供具有相互连接的多个元件安装机M4和M5的元件安装线1a，并且元件安装线1a的设备操作的工作由多个工人执行。

接下来将参照图4描述控制系统的结构。在图4中，每个元件安装机M4、M5具有机器控制单元21、存储单元22、机构驱动单元23、故障发生状态检测单元24和识别处理单元25。机器控制单元21是处理运算单元，其执行存储在存储单元31中的多个程序，从而控制将在下面描述的每个单元，并且由此使得元件安装机M4、M5执行工作操作或不同类型的处理。除了对于元件安装工作所需的安装操作程序、安装数据22a等等以外，在其中将由每个工人执行的工作的执行结果收集为工作历史的工作历史数据22b被存储在存储单元22中。

机构驱动单元23被机器控制单元21控制，从而驱动基板输送机构5、元件供应单元7和元件安装机构13。机器控制单元21参照存储在存储单元22中的安装数据22a控制上述机构单元，从而使得能够执行元件安装工作。识别处理单元25根据由元件识别照相机9和基板识别照相机14进行成像的结果而执行识别处理。通信单元26是通信接口，其通过通信网络2与另一个装置或主机系统3交换信号。

用于检查操作的传感器、用于监控状态的传感器等等被提供在元件安装机M4和M5中的每个机构单元的某个位置处。当在设备操作过程中发生一些异常时，这些传感器产生与该状态相对应的信号。当与传感器相对应的机构正常操作时，每个用于检查操作的传感器在预定的正常定时或以预定的正常序列产生预定信号。一旦发生异常操作，产生指示异常标记的信号。例如，这样的信号对于它的产生定时是失效的或无序的。

针对带式馈送器8在每个元件供应单元7中配准不良，杂质掉落到机构中，吸嘴12a或阀的堵塞等等，分别为这样的异常现象提供的专用传感器发送指示异常存在/不存在的信号。此外，识别处理单元25根据预定算法执行识别过程。由于获取的图像等等的故障，可能存在不能获得正确的识别结果的情况。在该情况下，确定识别错误并且发送指示识别错误的信号。故障发生状态检测单元24基于来自上述传感器的用于检查操作和用于监控状态的检测信号、从识别处理单元25获得的识别结果等等，而检测元件安装机M4和M5中的每个单元的工作执行中的故障发生状态。所检测的故障发生状态的数据以时间序列的形式被存储在存储单元22中作为工作历史数据22b。

当每个工人18在基板输送机构5、元件供应单元7或元件安装机构13上执行操作、维护等等以为了执行操作元件安装机M4或M5的工作时，工人18经过在终端装置19中提供以用于操作的输入屏幕20输入预定项目。因此每个工人在每个元件安装机M4、M5中的工作历史被传送给主机系统3。

主机系统3具有总控制单元30、存储单元31、工人数据更新单元35、输入单元36、显示单元37和通信单元38。总控制单元30是处理运算单元，其基于程序和存储在存储单元31中的数据而控制下面的单元，从而管理整个元件安装系统1。存储单元31存储生产数据32、工人数据33和历史数据34。

生产数据32是在由构成元件安装系统1的各个机器执行安装元件的工作时可能会涉及的数据。工人数据33是在其中用于识别每个工人的工人ID与工人能够执行每项工作的技能水平相关联的数据。也就是说，如图5所示，工人数据33具有在其中为在工人字段33a中显示的多个工人(A、B、C和D)中的每一个工人限定对于在工作项目字段33b中显示的每项工作(在这里是拼接33c、元件设置33d、吸取示教33e和识别示教33f)的技能水平的结构的数据。

对每个工人(A、B、C、D)给予独特的工人ID(a****、b****、c****、d****)。工人输入它们自己的工人ID以执行工作，从而使得与该工作执行相关的工人能够基于下面将要描述的工作历史数据而被识别。另外，技能水平被设定为从水平1至水平3的三个阶层，这指示了具有较大水平数值的工人具有较高程度的技能并且能够执行更困难的工作。

历史数据34存储由工人执行的工作的执行结果，作为对于每个工人的工作历史数据。基于被存储在元件安装机M4和M5中并且经过通信网络2被传送的工作历史数据22b，以及由每个工人18经过终端装置9传送的数据而建立工作历史数据。所建立的工作历史数据包括指示在每项工作之前或之后的设备操作的故障发生状态的变化的信息。

图6示出了在由每个工人18操作的终端装置19的输入屏幕20上显示的输入屏。指示操作时的日期和时间的日期和时间框20a被显示在输入屏幕20上，并且此时的时间与在对于下列项目输入时的数据相关联。执行工作的工人18将他/她自己的工人ID输入到工人输入框20b中。工作选择框20c是输入框，在其中工人选择并指定该工人在操作时想要执行的工作项目。在图5中的工作项目字段33b中显示的每项工作能够通过触摸输入而被指定。当在工作完成输入框20d上执行触摸输入时，该工作已经完成的事实被输入并被传送给主机系统3。

在上述结构中，存储单元31作为用于存储工人数据的技能水平存储单元，在工人数据中用于识别每个工人的工人ID与工人能够执行每项工作的技能水平相关联，并且存储单元31还作为用于为每个工人存储工作历史数据的历史数据存储单元，该工作历史数据指示由工人执行的工作的执行结果。

工人数据更新单元35基于从在历史数据34中存储的工作历史数据中提取的确定结果而执行用于更新工人数据33中的每个工人的技能水平的处理。这里，该确定结果是从指示每项工作执行之前和之后的设备操作的故障发生状态的变化的错误率的变化中导出(参见在图7中示出的流程)。

输入单元36是例如键盘或在显示单元37中设立的触控面板的输入装置。输入单元36执行用于输入操作命令或数据的操作。显示单元37是例如液晶面板的显示装置。显示单元37显示用于通过输入单元36进行输入的引导屏，在图5中示出的工人数据33，等等。通信单元38是通信接口，其与构成元件安装系统1的每个机器交换信号，或者接收从终端装置19经过无线电通信装置39而无线传送的数据。

接下来，将对由元件安装系统1执行的元件安装方法进行描述。该元件安装方法具有在其中用于元件安装线1a的设备操作的工作由多个工人执行的工作形式。根据实施方式，为了将工作合理地分配给具有不同技能水平的多个工人，预先存储在其中用于指示每个工人的工人ID与工人能够执行每项工作的技能水平相关联的工人数据33(技能水平存储步骤)。

这样构成的工人数据33是这样的数据，其特征在于根据每个工人的工作学习程度而变化。因此，在实施方式中，基于在执行元件安装工作的过程中获得的实际数据而维持和更新工人数据33。也就是说，由每个工人执行的每项工作的执行结果被存储为工人的工作历史数据(历史数据存储步骤)，并且通过工人数据更新单元35的处理功能而基于从被存储的工人历史数据中提取的确定结果来更新工人数据33中每个工人的技能水平(工人数据更新步骤)。

参照图7，将对用于更新工人数据的上述过程的细节进行描述。首先，当工人18要执行一项工作时，该工人18将他/她的工人ID输入到终端装置19的输入屏幕20上的工人输入框20b中(参见图6)(ST1)。接下来，工人18选择工作项目(ST2)，并且执行所选择的工作项目(ST3)。也就是说，在图5中示出的工作项目字段33b中的将要被执行的工作在工作选择框20c中被选择，并且随后所选择的工作被执行。这里，将通过示例的方式描述将拼接33c选作将要执行的工作的情况。

对于拼接33c，执行用于将已经附接至带式馈送器8的前面的带经过接合带而拼接至新的随后的带的工作。当该工作终止以完成将前面的带拼接至随后的带时，工人18将工作完成输入到工作完成输入框20d中(ST4)。在工作完成之后执行预定时间周期的等待(ST5)。这里预定周期对应于直至自从前面的带和随后的带之间的拼接部J(参见图3)经过带式馈送器8的拾取位置8a并且随后的带完全进入拾取位置8a某一时间已经过去的周期。关于工作的执行是否使设备操作发生一些异常而根据经验确定来设定预定周期。

也就是说，在预定周期内发生“异常”被检测，并且错误率被计数。这里，预先设定为与拼接相关联的现象的“异常”，例如当元件被吸嘴12a吸取时的吸取错误、带式馈送器8中的带馈送错误等等，是作为设备操作的故障发生状态的指数的错误率的目标。所计数的错误率与存储在历史数据34中的之前的错误率、即工作执行之前的错误率比较，并且通过比较获得工作执行之前和之后的错误率的变化(ST7)。

这里，当确定错误率减少时，执行下面的过程。即，确定检测的错误率的减少量是否超过阈值，这被认为是工作的工作质量评价上的“成功”，并且在工作被认为是“成功”时计数成功的数量(ST8)。基于经验值或试验结果而适当地设定该阈值。然后确定在预定的评价目标周期内是否识别出预定数量或更多的“成功”(ST9)。这里，当识别出预定数量或更多的“成功”时，确定对于该工作的技能已经改进，并且确定提高技能水平(ST10)。因此，工人数据33中的工人的技能水平从当前水平升级。

相反地，当在(ST7)中确定错误率增加时，执行下面的过程。即，确定检测的错误率的增加量是否超过阈值，这被认为是工作的工作质量评价上的“失败”，并且在工作被认为是“失败”时计数失败的数量(ST11)。基于经验值或试验结果而适当地设定该阈值。然后确定在预定的评价目标周期内是否识别出预定数量或更多的“失败”(ST12)。这里，当识别出预定数量或更多的“失败”时，确定技能已经退化，并且确定降低技能水平(ST13)。因此，工人数据33中的工人的技能水平从当前水平降级。

附带地，当在(ST7)中识别出错误率没有变化时，当在(ST9)中没有识别出预定数量或更多的“成功”时，或者当在(ST12)中没有识别出预定数量或更多的“失败”时，确定保持技能水平(ST14)，但是不更新工人数据33中的技能水平。

当工人数据33的内容被这样自动更新时，在参照的元件安装系统1中为了将工作分配给工人，总是能够查阅更新的工人数据33。因此，能够根据每个工人的技能水平最优地分配工作。此外，在评价工人数据33中的每个工人的技能水平时，能够确定需要什么技术培训。因此，对于改善生产场所的总体技能水平来说，工人数据33变成有用的资源。

尽管在上述实施方式中根据错误率的减少量是否超过预定阈值而确定“成功”，可以与错误率的减少量一起考虑对于目标工作所花费的工作时间来确定“成功”。在该情况下，仅在错误率的减少量超过预定阈值并且对于该工作所花费的工作时间在预先设定为标准目标时间的预定周期内时确定“成功”。具体地，工人在执行工作之前执行“工作开始输入”(ST3)，并且在“工作完成输入”之后计算该工作的工作时间。确定所计算的工作时间是否在预定周期内，并且将该确定的结果与基于错误率的减少量的确定相结合以确定是否认为该工作是“成功”的。

如上所述，在根据实施方式使用元件安装系统1的元件安装方法中，在用于元件安装线1a的设备操作的工作由工人执行的元件安装中，存储在其中用于指示每个工人的工人ID与工人能够执行每项工作的技能水平相关联的工人数据33，同时将由每个工人执行的每项工作的执行结果预先存储为包括工人的工作历史数据的历史数据34，并且基于从工作历史数据中提取的确定结果而更新工作数据33中的每个工人的技能水平。因此，指示每个工人的技能水平的工作数据33的内容能够被自动地更新并适当地保持。

根据本发明的一个或多个方面的元件安装系统和元件安装方法具有这样的效果，指示每个工人的技能水平的工作数据的内容能够被自动地更新并适当地保持。该元件安装系统和元件安装方法在电子元件被安装在基板上以制造安装板的领域中是有用的。

Claims (4)

1.一种元件安装系统，其包括元件安装线，所述元件安装线包括串联连接的元件安装机，并且在所述元件安装系统中工人执行对于所述元件安装线的设备操作的工作，所述元件安装系统包括：

存储工人数据的技能水平存储单元，在所述工人数据中用于识别每个所述工人的工人ID与相应工人的对于执行每项工作的技能水平相关联；

历史数据存储单元，其将由所述工人执行的工作的执行结果存储为对于每个所述工人的工作历史数据；以及

工人数据更新单元，其基于从所述工作历史数据中提取的确定结果，更新所述工人数据中的每个所述工人的所述技能水平。

2.根据权利要求1所述的元件安装系统，

其中所述工作历史数据包括指示每项工作执行之前和之后的设备操作的故障发生状态的变化的信息，并且

其中所述确定结果被从故障发生状态的变化中导出。

3.一种元件安装方法，在所述元件安装方法中工人执行对于元件安装线的设备操作的工作，所述元件安装线包括串联连接的元件安装机，所述元件安装方法包括：

存储工人数据，在所述工人数据中用于识别每个所述工人的工人ID与相应工人的对于执行每项工作的技能水平相关联；

将由所述工人执行的工作的执行结果存储为对于每个所述工人的工作历史数据；以及

基于从所述工作历史数据中提取的确定结果，更新所述工人数据中的每个所述工人的所述技能水平。

4.根据权利要求3所述的元件安装方法，

其中所述工作历史数据包括指示每项工作执行之前和之后的设备操作的故障发生状态的变化的信息，并且

其中所述确定结果被从故障发生状态的变化中导出。