JP2000312094A - 電子部品実装の最適化方法 - Google Patents

電子部品実装の最適化方法

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JP2000312094A
JP2000312094A JP11121235A JP12123599A JP2000312094A JP 2000312094 A JP2000312094 A JP 2000312094A JP 11121235 A JP11121235 A JP 11121235A JP 12123599 A JP12123599 A JP 12123599A JP 2000312094 A JP2000312094 A JP 2000312094A
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component
electronic parts
electronic
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Nobuyuki Mimaki
信行 御牧
Makoto Hirahara
誠 平原
Noriaki Yoshida
典晃 吉田
Hiroshi Ogata
浩 小方
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の吸着ノズルを搭載した装着ヘッドによ
り電子部品を回路基板に装着する動作サイクルを削減し
て実装効率の向上を図る最適化方法の提供。 【解決手段】 吸着ノズル3の交換度数が少なく且つ複
数の吸着ノズル3に保持する電子部品数が多くなるよう
なパーツカセット6の配列を決定し、動作サイクルが少
なくなる実装順序を決定することにより、実装効率の向
上を図る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品実装装置
による電子部品の実装動作を効率的に行うための電子部
品実装の最適化方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図11は、電子部品実装装置の一例を示
すもので、XYロボット7によってX−Y方向に自在移
動し、複数の吸着ノズル3を搭載した装着ヘッド2によ
り、パーツカセット6から前記吸着ノズル3によって吸
着保持した電子部品を回路基板4上に装着するように構
成されている。この電子部品実装装置の動作は実装プロ
グラムに基づいて制御され、前記動作の繰り返しにより
回路基板4に多数の電子部品を実装することができる。
【0003】回路基板4上に実装する電子部品の種類は
様々であるため、前記吸着ノズル3は電子部品の種類に
対応するものが使用される。装着ヘッド2は実装プログ
ラムに設定された実装順の電子部品の種類に対応してノ
ズルステーション8に移動し、各吸着ノズル3が保持す
る電子部品に対応するものに交換する。この装着ヘッド
2はパーツカセット6上に移動して各吸着ノズル3で電
子部品を吸着保持する。次に、装着ヘッド2は各吸着ノ
ズル3を認識カメラ9上に移動させ、保持した電子部品
の吸着姿勢を認識させる。次いで、回路基板4上に移動
して指定された各装着位置に順次電子部品を装着する。
電子部品の回路基板4上への装着は、各電子部品毎に装
着角度が指定されており、また、認識カメラ9によって
認識された吸着姿勢を補正するために、装着ヘッド2は
各吸着ノズル3を回転駆動すると共に、所定位置への移
動を補正する。
【0004】上記実装動作におけるノズル交換、電子部
品吸着、姿勢認識、装着の動作サイクルは電子部品毎に
実行されるが、ノズル交換は次に吸着保持する電子部品
の種類に現在搭載されているものが対応しているときに
は交換の必要はなく、また、装着ヘッド2が複数の吸着
ノズル3を装備しているため、1つの電子部品毎に動作
サイクルを行うことなく、各動作を吸着ノズル3の数だ
けまとめて行うことにより、装着ヘッド2の移動距離は
少なくなり、実装効率が向上する。このノズル交換の交
換度数を減少させ、複数の吸着ノズル3に複数の電子部
品を保持させることができるように、実装順序を設定す
ることにより実装効率の向上を図ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実装順
序の設定は、熟練したオペレータが制約条件を考慮しな
がら自らの経験に基づいて作成する人の経験に頼るもの
であった。また、電子部品実装の高密度化に伴って電子
部品の実装角度やノズルの種類などの設定条件もより複
雑になり、複数の吸着ノズルに複数の電子部品を同時に
保持させて実装効率を向上させるための最適化は、人の
経験だけに頼ってはいけない状況にある。
【0006】本発明の目的とするところは、実装効率を
向上させる電子部品実装の最適化方法を提供することに
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、装着ヘッドに複数の部品保持手段を回転角
度調整可能に且つ着脱交換可能に搭載し、この装着ヘッ
ドの移動により部品供給部から供給される電子部品を各
部品保持手段により保持して回路基板に装着する動作サ
イクルにより回路基板に多数の電子部品を実装する電子
部品実装の最適化方法において、実装プログラムに示さ
れた電子部品の種類毎の実装数、電子部品の種類に対応
する部品保持手段の種類及び各電子部品個々の装着角度
の実装データから、複数の部品保持手段によって同時に
保持できる電子部品の組み合わせを算出し、各部品保持
手段の種類毎の実装数を用いて装着ヘッドに搭載する部
品保持手段の種類別の組み合わせパターンを設定して、
この組み合わせパターンの各部品保持手段に同時保持で
きる電子部品の組み合わせを適用して、これを基に部品
供給部に配置する電子部品の種類別の配列を決定し、前
記部品供給部の電子部品配列から複数の部品保持手段の
各組み合わせパターンで電子部品を同時に保持すること
による動作サイクルの度数比較により、実装効率のよい
実装順序を決定することを特徴とする。
【0008】この最適化方法によれば、装着ヘッドに搭
載する複数の部品保持手段の種類別の組み合わせに、複
数の部品保持手段に同時保持できる電子部品の組み合わ
せを適用して部品供給部の電子部品の配列が決定される
ので、部品保持手段の交換度数が少なく電子部品が複数
の部品保持手段に同時に保持される動作サイクルを増加
させることができ、実装効率のよい実装順序の決定によ
り、生産性の高い電子部品実装を行うことができる。
【0009】上記最適化方法において、回路基板の機種
間で共通する電子部品を部品供給部に優先的に配列する
ことにより、生産する回路基板の機種変更に対応させる
ことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
【0011】図1は、本実施形態に係る電子部品実装装
置の要部を模式的に示すもので、図11に示したものと
同様な動作構造を備えた電子部品実装機の要部を平面的
かつ模式的に抽出したものである。図1において、装着
ヘッド2に着脱可能に搭載された吸着ノズル(部品保持
手段)3は、電子部品をその種類毎に供給するパーツカ
セット6の配列間隔dと同一の間隔dで4本が装備され
ている。4本の吸着ノズル3は、隣り合う2本がペアと
なって同一角度に回転駆動される。
【0012】装着ヘッド2は、実装プログラムで指定さ
れた電子部品に対応する吸着ノズル3が現在搭載されて
いるものと異なる場合は、ノズルステーション8に移動
してノズル交換を行う。次に、装着ヘッド2は実装プロ
グラムで指定された電子部品を各吸着ノズル3に保持さ
せるためにカセット列10上に移動する。このとき、パ
ーツカセット6の並びと各吸着ノズル3で保持する電子
部品の並びとが同じで、尚且つ実装角度が隣り合うペア
の吸着ノズル3で同じ場合には、4つの電子部品を同時
に4本の吸着ノズル3で保持することができる。次に、
装着ヘッド2は認識カメラ9上に移動して各吸着ノズル
3に保持した電子部品が撮像される。この認識カメラ9
による撮像画像から各吸着ノズル3に電子部品が正しく
保持されているか、電子部品が不良でないかが認識さ
れ、吸着ノズル3による保持位置の所定位置からの姿勢
のずれが検出される。次に、装着ヘッド2は回路基板4
上の各吸着ノズル3が保持する電子部品の実装位置に移
動して、認識カメラ9によって認識された所定位置から
の位置ずれに応じて補正動作を行うことにより、電子部
品を実装位置に正確に装着することができる。
【0013】このノズル交換、部品保持、姿勢認識、装
着の動作サイクルを実装プログラムに基づいて繰り返す
ことにより、回路基板4上に多数の電子部品を実装する
ことができる。前記ノズル交換、部品保持、姿勢認識、
装着の動作サイクルの単位をタスクと称し、本実施形態
の電子部品実装装置のように装着ヘッド2に複数に搭載
された吸着ノズル3に複数の電子部品を保持することに
よって、部品保持及び姿勢認識の動作を一括して行うこ
とができ、前記タスクの減少により実装時間の短縮を図
ることができる。
【0014】この装着ヘッド2に複数に搭載された吸着
ノズル3に複数の電子部品を同時吸着させる実装順序を
設定することにより、電子部品実装を効率化する最適化
方法について以下に説明する。
【0015】この最適化は、図2に示すように、配列決
定部11と実装順序決定部12とによって実行される。
この最適化装置による電子部品実装の最適化方法につい
て、図3に示す実装データの例に基づいて説明する。図
3(a)は、電子部品の種類A〜H別に、これを吸着保
持するための吸着ノズル3の種類(S、M、L)と、実
装する点数とを示している。更に、電子部品は回路基板
4に装着するときの装着角度があり、図3(b)に各電
子部品A〜Hを装着角度で区分した例を示している。
【0016】前記配列決定部11は、図4に示す最適化
のための処理手順を実行する。まず、ステップ1におい
て、カセット列10から複数の吸着ノズル3で同時に複
数の電子部品を吸着するには、装着角度の制約を受ける
ので、各電子部品の装着角度間でのハミング距離を実装
個数で正規化する。図3(b)の表から異なる電子部品
を2つ選びだし、2つの電子部品それぞれの装着角度の
実装個数の差の絶対値の和を算出する。これをすべての
電子部品の組み合わせについて行った結果を図5に示す
表の対角線より上に示す。この対角線より上の値は、同
じ実装個数の場合には値が大きいほど同時吸着しにくい
ことを表しているが、各電子部品の装着角度毎の実装個
数は異なっているため、単純には比較できない。そこ
で、2つの電子部品の実装個数の和で割って正規化を行
い、これを表の対角線より下に表している。この正規化
により、実装個数の異なる電子部品の間を比較できるよ
うになり、値が小さいほど同時吸着しやすい電子部品で
あることを示し、同時吸着できない電子部品である場合
には、この値は最大の値1となる。
【0017】次に、ステップ2において、パーツカセッ
ト列10に配列する各パーツカセット6にそれぞれ割り
当てる配置パターンを決定する。ここでは、装着ヘッド
2に搭載した複数の吸着ノズル3の配列パターンにマッ
チするパーツカセット6の配列を決定する。図3(a)
に示した実装データから吸着ノズル3の種類別に、各吸
着ノズル3の種類S、M、L毎に吸着保持する電子部品
の数を図6(a)に示すように合計する。次いで、図6
(b)に示すように、実装個数の総和で各吸着ノズル3
の種類S、M、L毎に吸着保持する電子部品の数の割合
を算出する。この割合の多いものからノズルパターンと
して選択する。図6(b)に示す例ではMの吸着ノズル
3が最も割合が大きいので、ノズルパターンにMが選択
されている。次に、吸着ノズル3の数から算出される比
率を選択した種類Mから引く、即ち、ここでは吸着ノズ
ル3の数は4本なので、100%÷4=25%を選択さ
れた種類Mから引いて、図6(c)に示すように割合を
改める。図6(c)に示す状態では、種類Sの割合が最
も大きくなるので、ノズルパターンにSが選択される。
この演算を繰り返すと、図6(d)の状態では種類Mが
最も大きくなるので、ノズルパターンにMが選択され
る。更に、図6(e)の状態では種類Sが最も大きくな
るので、ノズルパターンにSが選択され、ノズルパター
ンが決定される。尚、ノズルパターンに選択したノズル
種類を両側から順に配置しているが、左端から、あるい
は右端から順に配置してもよい。
【0018】次に、ステップ3においては、ステップ2
で決定されたノズルパターンに対応する電子部品から同
時吸着しやすい組み合わせのものを選択する。同時吸着
しやすい電子部品の組み合わせは、ステップ1の処理に
より図5に示したようなハミング距離の小さい電子部品
から選択される。
【0019】次いで、ステップ4において、ステップ3
で選択した電子部品を、ステップ2で決定したノズルパ
ターンに一致するようにパーツカセット6の配列を決定
する。このとき、生産する回路基板の機種の切り替えに
際して、切り替え前後の機種間でパーツカセット6の配
列を共通化するために特定の電子部品のパーツカセット
6の配列位置を固定する場合には、その固定位置に優先
的に配列位置を決定する。また、電子部品の組み合わせ
のうち、その1つが固定の対象である場合には、固定さ
れた配列位置に固定対象の電子部品を配列し、ノズルパ
ターンを崩さない配列位置に他の電子部品が配列される
ようにする。但し、既に電子部品が配列されているとき
には、ノズルパターンを崩さない最小の距離の位置に配
列する。
【0020】上記配列決定部11による配列決定の後、
実装順序決定部12は、図7に示す処理手順により実装
順序を決定する。ステップ11では、タスクを構成する
ための電子部品を選択するパターンを複数候補選び、そ
の候補を評価して最良と判断されるパターンを決定す
る。例えば、吸着ノズル3の交換が少なく、タスクの数
も少なくなるようなノズルパターンにより選択パターン
を決定する。吸着ノズル3の交換を少なくするパターン
を見つけ出すには、配列決定部11において求められた
パーツカセット6の配列により、各パーツカセット6に
割り当てられた吸着ノズル3の種類が、例えば図8
(a)に示すような配列であり、電子部品の実装個数
が、図8(b)に示す数であった場合に、同時吸着でき
るノズルパターンを見つけ、このノズルパターンを使用
したタスクの数の少ないものを求める。
【0021】図8に示すデータからノズルパターンを見
つけ出す処理を図9を参照して説明する。図9(a)は
4本の吸着ノズル3で電子部品を同時に吸着できるノズ
ルパターンを端から検索して見つけた最初のノズルパタ
ーンである。また、図9(b)は、このノズルパターン
により同時吸着できる個数の多いものから順に選びだし
た電子部品の並びである。この作業を繰り返してノズル
パターンを検索し、そのノズルパターンでできる同時吸
着数毎のタスクの数を数える。これが図9(c)に示す
ようになったとき、タスク数の最も少ないノズルパター
ンM−S−S−Mがよいと判断される。
【0022】次に、ステップ12において、ステップ1
1で決定されたノズルパターンに合う電子部品の並びを
図9(a)(b)に示した手順と同様の処理によって配
列決定部11で決定されたパーツカセット6の配列から
見つけ、その電子部品を実装するためのタスクの生成を
行う。このタスクの生成は、ステップ11で決定された
ノズルパターンでタスクの生成が行える限り続けられ
る。ステップ11で決定されたノズルパターンでタスク
を構成できなくなった場合、例えば、ノズルパターンで
選択されている吸着ノズル3以外のもので吸着する電子
部品があるような場合には、タスクの生成で使用されて
いない残った電子部品によりステップ11によりノズル
パターンを決定し、再びステップ12を実行する。この
処理は、実装を行う電子部品がなくなるまで繰り返し実
行される。
【0023】以上の処理によって電子部品実装の最適化
がなされるが、更に、ステップ13において、生成され
たタスクのうち、1つのタスクとしてまとめてもステッ
プ11で決定されたノズルパターンを崩すことのないも
の同士を合成して1つにまとめることにより、タスクの
削減により最適化による実装効率の向上を図ることがで
きる。例えば、ノズルパターンM−S−S−Mでできる
タスクの構成の場合、図10(a)に示すように、4本
の吸着ノズル3に空きの存在するタスクを抜き出して、
図10(b)に示すように、1つにまとめてもノズルパ
ターンを崩さないもの同士を合成して、1つのタスクと
してまとめる。
【0024】以上説明した最適化方法において、電子部
品を保持する手段は、実施形態に示した吸着ノズル3だ
けでなく、電子部品を把持するチャックであってもよい
ことは言うまでもなく、装着ヘッド2への搭載数も任意
に選択することができる。
【0025】
【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば、装着
ヘッドに複数に搭載された部品保持手段を電子部品の種
類に適合するものに交換する交換度数が削減され、複数
の部品保持手段に同時に保持できる電子部品が多くなる
ように部品供給部に電子部品が配列されるので、部品供
給部から電子部品を保持して回路基板に装着するまでの
タクトの削減により電子部品実装を効率化することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係る電子部品実装装置の構成を示す
模式図。
【図2】最適化を行うための構成を示すブロック図。
【図3】実装データの例を示し、(a)は電子部品の種
類毎の実装数と使用する吸着ノズルの種類を示す図、
(b)は装着角度別の電子部品数を示す図。
【図4】配列決定部による処理手順を示すフローチャー
ト。
【図5】ハミング距離の算出例を示す図。
【図6】ノズルパターンの設定手順を(a)〜(f)の
順に示す説明図。
【図7】実装順序決定部による処理手順を示すフローチ
ャート。
【図8】部品配置とノズルパターンの照合例を示す説明
図。
【図9】実装順序の決定手順を示す説明図。
【図10】タクト合成の例を示す説明図。
【図11】電子部品実装装置の一例を示す斜視図。
【符号の説明】
2 装着ヘッド 3 吸着ノズル(部品保持手段) 4 回路基板 6 パーツカセット(部品供給部) 8 ノズルステーション 11 配列決定部 12 実装順序決定部
フロントページの続き (72)発明者 吉田 典晃 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 小方 浩 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 AA02 AA11 AA15 AA21 CC03 CC04 DD02 DD15 DD22 DD32 DD50 EE02 EE03 EE13 EE16 EE24 EE25 EE33 EE34 EE35 EE37 FF24 FF26 FF28 FF29 FF31 FG01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 装着ヘッドに複数の部品保持手段を回転
    角度調整可能に且つ着脱交換可能に搭載し、この装着ヘ
    ッドの移動により部品供給部から供給される電子部品を
    各部品保持手段により保持して回路基板に装着する動作
    サイクルにより回路基板に多数の電子部品を実装する電
    子部品実装の最適化方法において、 実装プログラムに示された電子部品の種類毎の実装数、
    電子部品の種類に対応する部品保持手段の種類及び各電
    子部品個々の装着角度の実装データから、 複数の部品保持手段によって同時に保持できる電子部品
    の組み合わせを算出し、各部品保持手段の種類毎の実装
    数を用いて装着ヘッドに搭載する部品保持手段の種類別
    の組み合わせパターンを設定して、この組み合わせパタ
    ーンの各部品保持手段に同時保持できる電子部品の組み
    合わせを適用して、これを基に部品供給部に配置する電
    子部品の種類別の配列を決定し、 前記部品供給部の電子部品配列から複数の部品保持手段
    の各組み合わせパターンで電子部品を同時に保持するこ
    とによる動作サイクルの度数比較により、実装効率のよ
    い実装順序を決定することを特徴とする電子部品実装の
    最適化方法。
  2. 【請求項2】 回路基板の機種間で共通する電子部品を
    部品供給部に優先的に配列する請求項1記載の電子部品
    実装の最適化方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6996440B2 (en) 2000-08-04 2006-02-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for optimization of an order of component mounting, apparatus using the same, and mounter
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