JP2000244192A - 電子部品の実装方法 - Google Patents

電子部品の実装方法

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JP2000244192A
JP2000244192A JP11038349A JP3834999A JP2000244192A JP 2000244192 A JP2000244192 A JP 2000244192A JP 11038349 A JP11038349 A JP 11038349A JP 3834999 A JP3834999 A JP 3834999A JP 2000244192 A JP2000244192 A JP 2000244192A
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雅之 東
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 実装作業中に発生する状況の変化に対応して
実装動作の効率を向上させることができる電子部品の実
装方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 複数台並設されたパーツフィーダから移
載ヘッドによって電子部品をピックアップして基板に実
装する電子部品の実装方法において、電子部品のピック
アップ動作および基板への移送搭載動作を含む実装動作
のシーケンスを、実装動作中に移載ヘッドが供給部から
基板の間を往復する実装動作の1往復動作サイクル毎に
リアルタイムで決定するようにした。これにより、部品
切れなど予測不可能な状況の変化にも対応した効率のよ
い実装動作を行わせることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を基板に
実装する電子部品の実装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子部品を基板に実装する実装装置に
は、電子部品を収納するテープフィーダなどのパーツフ
ィーダが多数並設された供給部が設けられており、これ
らのパーツフィーダから移載ヘッドによって電子部品を
ピックアップして基板上に移載する実装動作が繰り返し
行われる。従来この実装動作のシーケンスは、実装作業
開始前に予めプログラムされたものが入力され、作業開
始後にはこのプログラムに従って実装動作が行われてい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記実装動作シーケン
スの決定に際しては、移載ヘッドの無駄な動きを極力排
除して実装効率を向上させるため、各電子部品を収納し
たパーツフィーダの配置と基板上の実装位置とを勘案し
最も効率的な動作順序となるよう、プログラムが作成さ
れる。しかしながら実際の実装動作においては、プログ
ラミング時における前提となった条件がそのまま再現さ
れるとは限らない。例えば実装作業中にいずれかのパー
ツフィーダで部品切れが発生したり、また吸着ノズルに
何らかの異常が発生した場合には、当該部品や吸着ノズ
ルが関連する実装動作は実行できないため動作順序が変
更される。
【0004】すなわち一連の実装動作全体での効率を考
慮してシーケンスを設定しても、予測できない状況の変
化によって一旦動作順序が変更されるとそれ以降の実装
動作については必ずしも最適化が保証されない。このよ
うに従来の電子部品の実装方法では、予測不可能であり
しかも頻繁に発生する部品切れなどの状況変化を考慮し
た実装動作シーケンスの設定が行われておらず、実装効
率の向上が難しいという問題点があった。
【0005】そこで本発明は、実装作業中に発生する状
況の変化にも対応して実装動作の効率を向上させること
ができる電子部品の実装方法を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の電子部品
の実装方法は、電子部品の供給部に複数台並設されたパ
ーツフィーダから移載ヘッドによって電子部品をピック
アップして基板に実装する電子部品の実装方法であっ
て、前記電子部品のピックアップ動作および基板への移
送搭載動作を含む実装動作のシーケンスを、実装動作中
にリアルタイムで決定するようにした。
【0007】請求項2記載の電子部品の実装方法は、請
求項1記載の電子部品の実装方法であって、前記実装動
作のシーケンスを、前記移載ヘッドが供給部から基板の
間を往復する実装動作の1往復動作サイクル毎に決定す
るようにした。
【0008】本発明によれば、実装動作のシーケンスを
実装動作中にリアルタイムで決定することにより、予測
不可能な状況の変化に対応した効率のよい実装動作を行
わせることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の電子
部品実装装置の平面図、図2(a)は同電子部品実装装
置の移載ヘッドの斜視図、図2(b)は同電子部品実装
装置の移載ヘッドの吸着ノズル配置図、図3は同電子部
品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図4は同
電子部品実装装置のフィーダ配置データ作成のフロー
図、図5(a),(b),(c),(d)は同電子部品
実装装置の供給部の残実装数ヒストグラムを示す図、図
6は同電子部品実装動作開始後の処理を示すフロー図、
図7(a),(b),(c),(d)は同実装動作にお
ける残実装数ヒストグラムを示す図、図8(a),
(b),(c)は同実装動作における複数取りパターン
を示す図である。
【0010】まず図1を参照して電子部品実装装置の構
造を説明する。図1において、電子部品実装装置1は、
パーツフィーダである多数のテープフィーダ3が並設さ
れた電子部品の供給部2を備えている。テープフィーダ
3はテープに保持された電子部品をピックアップ位置3
aに供給する。ピックアップ位置3aに供給された電子
部品は、移載ヘッド4の吸着ノズルによってピックアッ
プされ、カメラ5によって撮像されて位置認識された
後、搬送路6上に位置決めされた基板7に搭載される。
【0011】次に図2を参照して移載ヘッド4について
説明する。図2(a)において、移載ヘッド4は図示し
ないヘッド移動機構部により水平移動し、Z軸モータ1
0aに駆動されるZ軸テーブル10によって上下動す
る。Z軸テーブル10には箱状の昇降部11が装着され
ており、昇降部11の下面には複数の吸着ノズル13を
支持するノズル支持部12が結合されている。吸着ノズ
ル13はノズルロッド15を介してシリンダ14によっ
て上下動し、またベルトや歯車などによって機構的に連
結されたθ軸モータ16によってノズルロッド15を回
転させることにより、吸着ノズル13はθ回転を行う。
【0012】図2(b)は、移載ヘッド4の下面に装着
された吸着ノズル13の平面配置を示している。本実施
の形態に示す例では吸着ノズル13は6個設けられてお
り、ノズル配置の全体形状は各吸着ノズル13の位置を
頂点とする正六角形となっている。これらの6個の吸着
ノズル13はそれぞれ対をなす3組の組合わせC1,C
2,C3を構成している。組合わせC1,C3ではノズ
ル相互のピッチPは、図1に示すテープフィーダ3の配
設間隔pと一致している。吸着ノズル13は正六角形の
頂点位置に配置されていることから、組合せC2におけ
るノズル相互のピッチp’はピッチpの2倍に等しい。
すなわち、移載ヘッド4は、基本ピッチであるピッチp
で配列された吸着ノズルの組合わせおよびまたはピッチ
pの整数倍のピッチp’で配列された吸着ノズルの組合
わせを備えたものとなっている。
【0013】したがって移載ヘッド4によってテープフ
ィーダ3から電子部品をピックアップする際に、組合わ
せC1,C3を用いれば相隣接する2つのテープフィー
ダ3から同時に2つの電子部品をピックアップでき、ま
た組合わせC2を用いれば1つ飛びに配置された2つの
テープフィーダ3から同時に2つの電子部品をピックア
ップすることができる。
【0014】次に図3を参照して電子部品実装装置の制
御系の構成を説明する。図3において、CPU20は全
体制御部であり、プログラム記憶部21に記憶された各
種プログラムに従って以下に説明する各部によって行わ
れる動作・処理を制御する。プログラム記憶部21は各
種の動作や処理のプログラムを記憶する。実装データ記
憶部22は、基板7の実装座標データや電子部品種類デ
ータなどの実装データを記憶する。
【0015】実装動作シーケンス記憶部23は、移載ヘ
ッド4による電子部品のピックアップ、基板7への移送
搭載などの実装動作シーケンスを記憶する。この実装動
作シーケンスは、実装動作シーケンス演算部28によ
り、後述する残実装数ヒストグラムに基づいて決定され
る。残実装数データ記憶部24は、残実装数データ演算
部29によって実装データに基づいて作成され更新され
る残実装数ヒストグラムをリアルタイムで記憶する。機
構駆動部25は、移載ヘッド4を移動させるヘッド移動
機構26および搬送路6の搬送コンベア27を駆動す
る。
【0016】この電子部品実装装置は上記のように構成
されており、以下電子部品の実装方法について説明す
る。まず図4、図5を参照して、供給部2におけるテー
プフィーダ3の配列を決定するフィーダ配置データの決
定および実装動作シーケンス作成の基となる残実装数ヒ
ストグラムの作成について説明する。フィーダ配置デー
タは、実装される電子部品を収納したテープフィーダを
供給部2の各配列位置に割り付けるデータであり、実装
動作の効率と密接な関係がある。特に本実施の形態のよ
うに、複数の吸着ノズルを備えた移載ヘッドによって複
数の電子部品を同時吸着することによる実装動作の効率
向上を狙った実装装置においては、特に重要である。
【0017】図4のフローにおいて、まず実装装置の1
つの実装ステージで実装される電子部品の種類ごとの個
数、すなわち実装数をヒストグラムで表わす(ST
1)。これにより、図5(a)に示すようなヒストグラ
ムが作成される。このヒストグラムでは各電子部品の実
装数のばらつきにより、ヒストグラムは全体的に不規則
な凹凸を有するものとなっている。次にこのヒストグラ
ムにおいて、電子部品の種類の並び換えを行う(ST
2)。
【0018】ここでは、図5(b)に示すように、最も
実装数の多い電子部品を中央に配置し、両側に向って実
装数が減少するようなヒストグラム形状となるように電
子部品の種類の並び換えを行う例を示している。なおこ
こでは最も一般的な形として中央が高くなる配置例のみ
を示したが、後述するような理由により図5(c)に示
すように本実施例の中央部が高い配置例(イ)の他に、
逆に中央が低くなる配置例(ロ)や、また一端から他端
に向って順次実装数が変化するような配置例(ハ)とし
てもよい。要は、隣接する電子部品相互の間に実装数の
大きな凹凸が発生しないような配置であればよい。
【0019】次に、同一種類の電子部品であって複数の
テープフィーダに収納される電子部品を決定する(ST
3)。電子部品の実装数には種類によって大きなばらつ
きがあり、特定の電子部品が他と比較して多数実装され
る場合がある。このような場合には、この特定の電子部
品に対して複数のテープフィーダが準備される。この決
定は上記のヒストグラムに基づいてなされ、すなわちヒ
ストグラムで突出した電子部品に対しては複数台のテー
プフィーダを用いて供給するため、これらの複数台存在
するテープフィーダの配置および部品数の配分を決定す
る(ST4)。
【0020】このように同一部品に対して複数のテープ
フィーダを配置する場合のテープフィーダの配置および
各テープフィーダからピックアップされる部品数の配分
について説明する。図5(b)に示すヒストグラムでは
部品種類gが突出している。この部品種類gを中央に配
置して両側に向かって順次実装数が減少するようなヒス
トグラムを実現しようとすれば、両隣の部品種類f,h
の実装数nf,nhがそれぞれ10,9であることか
ら、実装数ngを11にすることが妥当である。そして
ここに示す例では、実装数ngを11にすれば突出した
過剰実装数nexが13個となる。したがって、この過
剰実装数nexを収納し、かつ前述のようになだらかに
実装数が変化するヒストグラムを実現しようとすれば、
ここでは更に2台のテープフィーダを必要とする。すな
わち、このような場合には、1つの部品種類gに対して
3台のテープフィーダが割り当てられる。
【0021】この13個の実装数の他の2台のテープフ
ィーダへの配分方法およびテープフィーダの挿入位置に
ついて説明する。この配分および挿入位置は、図5
(e)に示すように、この13個を配分した2つのテー
プフィーダを図5(b)に示すヒストグラムに挿入した
後のヒストグラム形状に凹凸が生じることなく、実装数
が両側に向かって順次減少するような実装数の配分、お
よび挿入位置とする。すなわち13個をng1とng2
の2つの実装数に分割し、このng1とng2の比が、
それぞれの挿入位置を挟む両隣の2台のテープフィーダ
の実装数の和の比に略一致するような配分、挿入位置を
選択する。
【0022】図5(b)に示す例では、部品種類d、e
の実装数nd,neがそれぞれ6,9、また部品種類
i,jの実装数ni,njがそれぞれ6,4であること
から、部品種類gのテープフィーダをそれぞれ部品種類
d,eのテープフィーダの間および部品種類i,jのテ
ープフィーダの間に配置し、これらの2台のテープフィ
ーダに対して実装数13個を8個と5個に分けて配分す
ればよい(ng1=8、ng2=5)。この配分数の決
定は、下記の方法によってなされる。すなわち、部品種
類d,eの実装数の和は15個であり、また部品種類
i,jの実装数の和は10個である。したがって13個
を15:10の比に最も近くなるように配分して、8個
と5個の配分結果を得る。すなわち図5(d)に示すよ
うに、テープフィーダ位置番号5および11に、部品種
類gのテープフィーダを挿入し、それぞれに8個、5個
の実装数を配分する。
【0023】このようにして決定された3台のテープフ
ィーダの実装数も、同様に部品種類gの全体の実装数を
各テープフィーダの両隣の2台のテープフィーダの実装
数の和に略比例して配分したものとなっている。これに
より、部品種類gはテープフィーダ位置番号5,8,1
1の3つのテープフィーダによって供給され、実装動作
においては、これらの3つのテープフィーダからそれぞ
れ上記の方法によって決定された所定個数の電子部品が
ピックアップされる。
【0024】そしてこのようにして同一種類の電子部品
を収納する複数台のテープフィーダの配置が決定され、
実装数の分布が調整されたヒストグラムの横軸位置を、
供給部2におけるテープフィーダ3のテープフィーダ位
置番号と対応させて実装数ヒストグラムを作成する(S
T5)。すなわち、この実装数ヒストグラムの高さは、
当該テープフィーダからピックアップされて実装される
実装数を示し、実装動作中での移載ヘッドの当該テープ
フィーダへのアクセス頻度を表わしている。
【0025】上記のように作成された実装数ヒストグラ
ムは、実装動作開始前のみならず実装動作中にも常に更
新される。すなわち実装動作において既に実装された電
子部品の数は、移載ヘッド4が供給部2と基板7の間を
往復する1往復動作サイクルごとにその都度ヒストグラ
ムから差し引かれ、その時点で未実装で残っている実装
予定個数のヒストグラム(残実装数ヒストグラム)が常
にリアルタイムで作成される。そして後述するように実
装動作のシーケンスは、この残実装数ヒストグラムに基
づいて同様にリアルタイムで決定される。
【0026】次に図6を参照して、実装動作開始後の処
理について説明する。この処理は、実装動作中に前述の
残実装数ヒストグラムに基づいて、実装動作の最適化を
目的として行われるものである。図6のフローにおい
て、まず残実装数ヒストグラムに基づき実装動作シーケ
ンスが決定される(ST11)。ここでは、移載ヘッド
4に備えられた6本のノズル13によって供給部2から
電子部品をピックアップし、基板7へ移送搭載する実装
動作における1回の往復動作サイクルでピックアップさ
れる電子部品の組合わせを決定する。
【0027】残実装数ヒストグラムに基づいて行われる
この決定について、図7を参照して説明する。この決定
においては、図2(b)に示す3つの組合わせC1,C
2,C3を構成する吸着ノズル13の全てに電子部品を
最も効率よくピックアップさせるための動作シーケンス
を求める。すなわち、全ての吸着ノズル13がそれぞれ
電子部品を吸着し、しかも吸着動作を3回の昇降動作で
行え、かつ吸着順序が組合わせC1,C2,C3の順序
で吸着可能な電子部品の組合わせを求める。このような
組み合わせが求められれば、最小の昇降動作回数でしか
も最短移動距離で、1回の往復動作サイクルで6個の電
子部品をピックアップすることとなり、移載ヘッド4の
実装能力を最大限に活用する効率の良い実装動作が実現
される。
【0028】まず図7(a)に示すように、組合わせC
1によって吸着すべき電子部品を決定する。この場合隣
接した2つのテープフィーダから同時に吸着可能な配置
となっている電子部品の組合わせ(以下、「隣接吸着可
部品」と略称)をまず選択する。ここで隣接吸着可部品
が複数存在する場合には、第1の条件として実装数が多
いものから優先して吸着し、またこの第1の条件に合致
するものが複数存在する場合には、第2の条件としてそ
の両隣の2台のテープフィーダの実装数の和が多い方を
優先する。すなわち実装数が多い程その範囲に移載ヘッ
ド4がアクセスする頻度が高いことを意味しているた
め、確実に複数部品を同時吸着できる確率が高いからで
ある。
【0029】次に、図7(b)に示すように組合わせC
2によって同時に吸着される電子部品を決定する。この
場合には、吸着ノズル13のピッチがフィーダピッチの
2倍であることから、1つ飛びに配置されたテープフィ
ーダから同時に吸着可能な配置となっている電子部品の
組合わせ(以下、「1つ飛び吸着可部品」と略称)が選
択される。ここでは、第3条件として、図7(a)に示
す組合わせC1による吸着動作を終えた後に、移載ヘッ
ド4が最小移動距離で到達することができる1つ飛び吸
着可部品が選択される。この第3条件に合致したものが
複数存在する場合には、実装数が多い方の1つ飛び吸着
可部品を選択する。
【0030】そしてこの後、図7(c)に示すように組
合わせC3によって同時に吸着される電子部品を決定す
る。ここでは、第4条件として図7(b)に示す組合わ
せC2による吸着動作を終えた後に、移載ヘッド4が最
小移動距離で到達することができる隣接吸着可部品が選
択される。この場合においても第4条件に合致するもの
が複数存在する場合には、実装数が多い方の隣接吸着可
部品を選択する。
【0031】このようにして、組合わせC1,C2,C
3を構成する6本の吸着ノズル13により電子部品を吸
着してピックアップした後には、残実装数ヒストグラム
は図7(d)に示すように6個分の実装数が除去され、
新たな形状に変化する。すなわち、移載ヘッド4の1往
復サイクルによって、図8(a)に示す複数取りパター
ンで実装数が除去されることを示している。この実装数
の複数取りパターンには、この例以外にも図8(b),
(c)に示す2つの複数取りパターンがあり、いずれも
組合わせC1,C2,C3によって順次複数の電子部品
をピックアップするパターンである。
【0032】換言すれば図8に示す3つのパターンのい
ずれかを用いて残実装数ヒストグラムに現れる山を崩し
て行けば、常に1往復動作で6個の電子部品を取り出す
効率のよい実装動作を行っていることになる。
【0033】そしてこの後、上記のように決定された電
子部品の組合わせ、すなわち各吸着ノズル13に吸着保
持された6個の電子部品を、基板7に移送搭載する経路
および搭載順序が設定される。この搭載順序および移送
経路は、実装動作全体の所要時間が最短となる条件を満
たすように設定される。
【0034】再び図6のフローに戻り、上記方法によっ
て決定された実装動作シーケンスは実装動作シーケンス
記憶部23に記憶される(ST12)。そしてこの実装
動作シーケンスに従って電子部品がピックアップされ
(ST13)、次いで移載ヘッド4を基板7上に移動さ
せて電子部品を順次搭載する(ST14)。実装動作中
には常に各テープフィーダにおける部品切れの発生の有
無がチェックされる(ST15)。ここで部品切れ発生
の電子部品と同一種類の電子部品を収納したテープフィ
ーダが他に存在するか否かが判断され(ST16)、テ
ープフィーダが同一部品について1つのみ配置されてい
る場合には部品切れを報知する(ST17)。そして部
品切れを発生した部品と同一種類の電子部品を収納した
テープフィーダが他にも存在する場合には、当該テープ
フィーダの残実装数を他のテープフィーダに配分する
(ST18)。このとき、配分の対象となるテープフィ
ーダが複数台存在する場合には、図5(e)にて示した
例と同様の方法で当該部品切れが発生したパーツフィー
ダからピックアップすべきであった電子部品数(残実装
数)を配分する。すなわち他のそれぞれのテープフィー
ダについて、両隣の2台のテープフィーダの残実装数の
和を求め、これらの和に略比例するように実装数を配分
し、他のテープフィーダの本来の残実装数に追加する。
このような方法で配分することにより、予見できない部
品切れ発生時においても、残実装数の分布の乱れを極力
抑えることができ、部品切れによる実装効率の低下を最
小限に抑えることができる。
【0035】次に、この残実装数の配分の後、またST
15にて部品切れが発生していない場合にも、残実装数
ヒストグラムの更新を行う(ST19)。そして予定の
実装作業が完了しているか否かが確認され(ST2
0)、実装完了ならば実装動作を終了し、未完了であれ
ばST11に戻って、更新された残実装数ヒストグラム
に基づいて次の実装動作シーケンスが決定される。
【0036】上記説明したように、本実施の形態では、
電子部品のピックアップ動作および基板への移送搭載動
作などの実装動作のシーケンスを、実装動作中にリアル
タイムで決定するものである。これにより、部品切れな
ど予見出来ない事態が発生しても、その都度当該時点に
おける状況下で最も効率のよい実装動作のシーケンスを
決定することができ、部品切れなどによる実装効率の低
下を最小限に抑えることが出来る。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、実装動作のシーケンス
を実装動作中にリアルタイムで決定するようにしたの
で、予測不可能な状況の変化にも対応した効率のよい実
装動作を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平
面図
【図2】(a)本発明の一実施の形態の電子部品実装装
置の移載ヘッドの斜視図 (b)本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の移載
ヘッドの吸着ノズル配置図
【図3】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制
御系の構成を示すブロック図
【図4】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のフ
ィーダ配置データ作成のフロー図
【図5】(a)本発明の一実施の形態の電子部品実装装
置の供給部の残実装数ヒストグラムを示す図 (b)本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の供給
部の残実装数ヒストグラムを示す図 (c)本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の供給
部の残実装数ヒストグラムを示す図 (d)本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の供給
部の残実装数ヒストグラムを示す図
【図6】本発明の一実施の形態の電子部品実装動作開始
後の処理を示すフロー図
【図7】(a)本発明の一実施の形態の実装動作におけ
る残実装数ヒストグラムを示す図 (b)本発明の一実施の形態の実装動作における残実装
数ヒストグラムを示す図 (c)本発明の一実施の形態の実装動作における残実装
数ヒストグラムを示す図 (d)本発明の一実施の形態の実装動作における残実装
数ヒストグラムを示す図
【図8】(a)本発明の一実施の形態の実装動作におけ
る複数取りパターンを示す図 (b)本発明の一実施の形態の実装動作における複数取
りパターンを示す図 (c)本発明の一実施の形態の実装動作における複数取
りパターンを示す図
【符号の説明】
1 電子部品実装装置 2 供給部 3 テープフィーダ 4 移載ヘッド 7 基板 13 吸着ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角 英樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中原 和彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5E313 AA01 AA11 AA15 CC03 CC04 DD12 DD15 DD31 DD41 EE02 EE03 EE24 EE25 FF24 FF26 FF28

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子部品の供給部に複数台並設されたパー
    ツフィーダから移載ヘッドによって電子部品をピックア
    ップして基板に実装する電子部品の実装方法であって、
    前記電子部品のピックアップ動作および基板への移送搭
    載動作を含む実装動作のシーケンスを、実装動作中にリ
    アルタイムで決定することを特徴とする電子部品の実装
    方法。
  2. 【請求項2】前記実装動作のシーケンスを、前記移載ヘ
    ッドが供給部から基板の間を往復する実装動作の1往復
    動作サイクル毎に決定することを特徴とする請求項1記
    載の電子部品の実装方法。
JP03834999A 1999-02-17 1999-02-17 電子部品の実装方法 Expired - Lifetime JP3475835B2 (ja)

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