JP2003017897A - 電子部品実装装置におけるタクトシミュレーション装置および電子部品実装システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正確なタクトシミュレーションを行うことが
できる電子部品実装装置におけるタクトシミュレーショ
ン装置および電子部品実装システムを提供することを目
的とする。 【解決手段】 電子部品実装装置のタクトタイムをシミ
ュレーションによって求める電子部品実装装置における
タクトシミュレーション装置において、実装動作を構成
する動作ステップの所要時間を算定するパラメータとな
る動作時間パラメータを電子部品実装装置の動作計測手
段によって計測する。タクトシミュレーションに際して
は、更新された動作時間パラメータと生産対象基板の生
産用データに基づいて、タクトタイムのシミュレーショ
ン演算を行う。これにより、稼働時間の経過による装置
性能劣化に関係なく、常に正確なタクトタイムを予測す
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
実装する電子部品実装装置において、タクトタイムのシ
ミュレーション演算を行うタクトシミュレーション装置
および電子部品実装システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】回路基板に多数の電子部品を実装した実
装基板の生産には、一般に複数の電子部品実装装置を連
結して実装ラインが構成され、複数の実装ラインによっ
て基板の生産が行われる場合が多い。このような複数の
実装装置が相互にリンクして稼働する場合において高生
産性を実現するためには、各実装装置の生産タクトタイ
ムのバランスが取れており、各実装装置が無駄な待機時
間を発生させることなく稼働することが必須の条件とな
る。

【０００３】このため、これらの生産設備の稼働状態を
管理する生産管理システムには、各実装装置のタクトタ
イムをシミュレーションによって求めるタクトシミュレ
ーション機能を備えたものが知られている。このタクト
シミュレーションは、電子部品を部品供給部から取り出
して基板へ移送搭載する実装動作を個別の動作ステップ
に分解し、各動作ステップの個別所要時間の総和を演算
することにより予測タクトタイムを求めるものである。

【０００４】これらの個別所要時間を構成する要素はさ
らに細かく区分され、移載ヘッドの移動距離など各動作
ごとに異なる個別要素と、アクチュエータの速度や応答
時間など各動作において一定と見なせる共通要素とに分
けることができる。すなわちタクトシミュレーションの
際には、この共通要素を示す動作時間パラメータと生産
対象基板の生産用データから抽出される個別要素（移動
回数、移動距離など）とを所定の計算式に当てはめるこ
とにより、各動作ステップの個別所要時間の総和を求め
る演算が行われる。

【０００５】従来よりこれらの動作時間パラメータは、
個別の電子部品実装装置の立ち上げ時に各動作ステップ
について実測によって求められ、これらの初期計測値を
当該装置固有の動作時間パラメータとして登録するよう
にしていた。そしてこれらの固有の動作時間パラメータ
と生産対象基板のデータとして与えられる生産用データ
とを組み合わせることにより、タクトシミュレーション
が行われていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電子部
品実装装置の機械的な特性は必ずしも一定ではなく、経
時変化に伴って変化する。例えば、実装動作機構を構成
する駆動軸の動作速度については、スライドガイドなど
の摺動部の経時的摩耗により許容される上限速度は稼働
時間と共に低下する傾向にあり、必ずしも固有のパラメ
ータ通りの速度が実現できるとは限らない。また、空圧
機器の制御に用いられる制御バルブについても、長期間
の使用により応答時間が変化する場合が多く、同様に固
有のパラメータ通りの動作は実現されない。このため、
タクトシミュレーションによって求められたタクトタイ
ムと、実際の稼働時に実現される実タクトタイムとの間
に誤差を生じ、生産管理上の不具合を生じることとなっ
ていた。

【０００７】そこで本発明は、正確なタクトシミュレー
ションを行うことができる電子部品実装装置におけるタ
クトシミュレーション装置および電子部品実装システム
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の電子部品
実装装置におけるタクトシミュレーション装置は、部品
供給部から電子部品を取り出して基板に実装する実装手
段を備えた電子部品実装装置のタクトタイムをシミュレ
ーションによって求める電子部品実装装置におけるタク
トシミュレーション装置であって、前記電子部品実装装
置に備えられた動作計測手段によって計測され前記実装
手段による実装動作を構成する動作ステップの所要時間
を算定するパラメータとなる動作時間パラメータを読み
込んで既存のパラメータと更新するパラメータ更新手段
と、更新された動作時間パラメータを記憶するパラメー
タ記憶手段と、生産対象基板の生産用データと前記動作
時間パラメータとに基づき当該電子部品実装装置によっ
て前記生産対象基板の実装作業を行う場合のタクトタイ
ムのシミュレーション演算を行うタクトシミュレーショ
ン手段とを備えた。

【０００９】請求項２記載の電子部品実装システムは、
複数の電子部品実装装置を連結して構成された電子部品
実装ラインを複数備えた電子部品実装システムであっ
て、前記電子部品実装装置は、部品供給部から電子部品
を取り出して基板に実装する実装手段と、この実装手段
による実装動作を構成する動作ステップの所要時間を算
定するパラメータとなる動作時間パラメータを計測する
動作計測手段とを備え、この動作計測手段によって求め
られた動作時間パラメータを読み込んで既存のパラメー
タと更新するパラメータ更新手段と、更新された動作時
間パラメータを記憶するパラメータ記憶手段と、生産対
象基板の生産用データと前記動作時間パラメータとに基
づき当該電子部品実装装置によって前記生産対象基板の
実装作業を行う場合のタクトタイムのシミュレーション
演算を行うタクトシミュレーション手段と、タクトシミ
ュレーション結果に基づき複数の電子部品実装ライン間
での実装負荷の調整を行う負荷調整手段とを備えた。

【００１０】本発明によれば、各電子部品実装装置に、
実装手段による電子部品実装動作を構成する動作ステッ
プの所要時間を算定する要素となる動作時間パラメータ
を自動計測する動作計測手段を備え、これらの動作計測
手段によって求められた動作時間パラメータに基づき各
電子部品実装装置のタクトタイムのシミュレーション演
算を行うことにより、常に正確なタクトタイムを予測す
ることができる。

【００１１】

【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
部品実装システムの構成を示すブロック図、図２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３は
本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の構成を示す
ブロック図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実
装装置におけるタクトシミュレーション装置の機能を示
す機能ブロック図、図５は本発明の一実施の形態の電子
部品実装装置における動作時間パラメータを説明するタ
イムチャートである。

【００１２】まず図１を参照して、電子部品実装システ
ムについて説明する。図１において、電子部品実装ライ
ンを構成する複数の電子部品実装装置１は、ＬＡＮシス
テム２によってホストコンピュータ３に接続されてい
る。ホストコンピュータ３には、タクトシミュレーショ
ン装置４が接続されている。タクトシミュレーション装
置４は、当該電子部品実装ラインにおいて生産対象とな
る基板の種類を指定することにより、タクトタイムの予
測演算を行うタクトシミュレーション機能を有するもの
である。

【００１３】タクトシミュレーション装置４は一般のパ
ーソナルコンピュータと同様の構成であり、通信部５、
読み取り・書き込み部６、プログラム記憶部７、データ
記憶部８、演算部９、操作・入力部１０、表示部１１を
備えている。通信部５は、ホストコンピュータ３との間
でのデータの授受を行う。読み取り・書き込み部６は、
ＦＤやＣＤ−Ｒなどの外部記憶媒体からのデータの読み
取りやこれらの外部記憶媒体へのデータの書き込みを行
う。

【００１４】プログラム記憶部７は、後述するパラメー
タ更新処理プログラム、タクトシミュレーションプログ
ラム、負荷調整処理プログラムなどの各種処理プログラ
ムを記憶する。これらの処理プログラムを記憶した外部
記憶媒体を用いて読み取り・書き込み部６にこれらのデ
ータを読み取らせ、プログラム記憶部７に記憶させるこ
とにより、一般のパーソナルコンピュータをタクトシミ
ュレーション装置として機能させることができるように
なっている。

【００１５】データ記憶部８は、生産対象の基板につい
ての実装データや動作時間パラメータなどの各種データ
を記憶する。演算部９は、ＣＰＵであり、データ記憶部
８に記憶された各種データを用い、プログラム記憶部７
に記憶された処理プログラムを実行することにより、各
種演算・処理を行う。操作・入力部１０はキーボードや
マウスなどであり、データ入力や、操作指示入力を行
う。表示部１１は表示モニタであり、操作・入力の案内
画面や、タクトシミュレーション結果の表示を行う。

【００１６】次に図２を参照して電子部品実装装置につ
いて説明する。図２において電子部品実装装置１には搬
送路１２が配設されている。搬送路１２は基板１３を搬
送し電子部品の実装位置に位置決めする。搬送路１２の
手前側には部品供給部１４が配置されており、部品供給
部１４には多数のパーツフィーダ１５が並設されてい
る。パーツフィーダ１５は、テープに保持された電子部
品を収納し、このテープをピッチ送りすることにより電
子部品を供給するテープフィーダや、スティック内に収
納された電子部品を振動によって供給する振動フィーダ
など複数種類のフィーダを含んでいる。

【００１７】電子部品実装装置１には実装手段である移
載ヘッド１６が配設されており、移載ヘッド１６は図示
しないヘッド移動機構によって移動し、パーツフィーダ
１５のピックアップ位置１５ａから電子部品をピックア
ップする。搬送路１２と部品供給部１４との間には、電
子部品認識用のカメラ１７が配設されている。電子部品
を保持した移載ヘッド１６は部品供給部１４からカメラ
１７上に移動し、ここで電子部品の認識が行われる。こ
の後移載ヘッド１６は基板１３上へ移動し、電子部品を
基板１３に実装する。

【００１８】次に図３を参照して、電子部品実装装置１
の制御系の構成を説明する。ＣＰＵ２０は全体制御部で
あり、電子部品実装装置１の全体動作を制御する。デー
タ記憶部２１は、部品データや実装座標などの実装デー
タを記憶する。プログラム記憶部２２は、実装動作プロ
グラムなどの動作プログラムを記憶する。実装機構駆動
部２３は、移載ヘッド１６を駆動する実装ヘッド駆動機
構２４や、基板１３を位置決めする基板位置決め機構２
５を駆動する。

【００１９】動作計測手段２６は、電子部品実装動作を
構成する動作ステップの所要時間を算定するパラメータ
となる動作時間パラメータを自動計測する。通信部２７
はＬＡＮシステム２を介して各種のデータ授受を行い、
前述の動作時間パラメータの計測結果をホストコンピュ
ータ３を介してタクトシミュレーション装置４へ転送す
る。

【００２０】次に図４を参照して、タクトシミュレーシ
ョン装置４の処理機能についてについて説明する。ここ
で、パラメータ更新処理部３０、生産用データ作成処理
部３１およびタクトシミュレーション部３２、負荷調整
処理部３３は、データ記憶部８に記憶されたデータを用
いて、プログラム記憶部７に記憶された処理プログラム
を実行することにより実現される処理機能を示してい
る。

【００２１】先ずデータ記憶部８に記憶されるデータ内
容について説明する。動作時間パラメータ８ａは、電子
部品実装動作を構成する動作ステップの所要時間を算定
するパラメータとなるデータである。動作時間パラメー
タの例を図５を参照して説明する。図５（ａ）は、移載
ヘッド１６を駆動する駆動軸のモータの速度パターンを
示すものである。この例では、加速時の立ち上げ時間ｔ
１，ｔ２や、設定速度Ｖ１，Ｖ２が動作時間パラメータ
となる。

【００２２】ここでは、ｔ１，Ｖ１は装置使用開始時点
でのパラメータ固定値を、ｔ２，Ｖ２は、装置使用開始
から相当時間経過した状態における動作時間パラメータ
を示している。すなわち、使用による機構部品の劣化に
より、許容上限速度が低下すると共に、許容加速度が低
下した例を示している。これにより、当該動作ステップ
の所要時間は、Ｔ１からＴ２に増加する。

【００２３】また図５（ｂ）は、バルブなどの応答時間
を示している。この例においても、使用時間の経過に起
因する劣化によって、ＯＮ−ＯＦＦの切り換え時の応答
時間が、ｔ３からｔ４に増加した例を示している。さら
に、図５（ｃ）は、動作プログラムの各動作ステップの
間に設定されるタイマ値を示している。ここでは、図５
（ａ）に示す速度パターンと同様に、機構部品の劣化に
よって動作停止時の整定時間が遅延する結果、装置使用
開始時のタイマ値ｔ５よりも長いタイマ値ｔ６が必要と
なる例を示している。

【００２４】すなわち、軸速度、応答時間、タイマ値な
ど上記いずれの例においても、装置使用開始時の値と比
較して、装置稼働時間の経過に伴ってこれらの動作時間
パラメータ値は、タクトタイムを遅延させる方向に変化
する。したがって、タクトタイムを正確に予測する際
に、装置使用開始時点のパラメータ固定値をそのまま使
用すると、実際のタクトタイムよりも短い不正確なタク
トタイムを与える結果となる。

【００２５】このため、本実施の形態においては、この
ような誤差を排除するため、後述するようにタクトタイ
ム予測時点における動作時間パラメータを用いてタクト
タイムシミュレーションを行うようにしている。なお動
作時間パラメータとしては、動作ステップの所要時間を
算定するためのパラメータとして用いることができるも
のであれば、上記以外にも多様な形式で動作時間パラメ
ータを定義することができる。

【００２６】実装データ８ｂは、実装座標データやそれ
ぞれの実装点に実装される電子部品の種類など、基板に
ついての固有データであり、生産対象となる複数の基板
種類について記憶される。装置データ８ｃは、各電子部
品実装装置１の装置データ、すなわちフィーダデータや
ノズルデータなど、各装置固有のデータである。生産用
データ８ｄは、電子部品実装装置を稼働させて実装基板
を生産するためのデータであり、実装データ８ｂと装置
データ８ｃとを組み合わせることにより、生産用データ
８ｄが作成される。

【００２７】すなわち、生産用データが作成されること
により、フィーダテーブルにおけるパーツフィーダなど
の種類・数量や配置、移載ヘッドによって電子部品をパ
ーツフィーダから吸着して基板へ搭載する際の吸着順序
や搭載順序を示す実装シーケンスデータが作成され、こ
れらのデータに基づいて電子部品実装装置が稼働するこ
とにより、設計情報によって指示された通りの実装基板
が生産される。前述のタクトシミュレーションに際して
は、この実装シーケンスデータと動作時間パラメータを
組み合わせることにより、タクトタイムを算出する。

【００２８】次にプログラム記憶部７に記憶されるプロ
グラムの内容について説明する。パラメータ更新処理プ
ログラム７ａは、電子部品実装装置１の動作計測手段２
６によって計測されＬＡＮシステム２によって伝送され
た動作時間パラメータ８ａを読み込み、既存のデータと
更新する処理を行うプログラムである。

【００２９】生産用データ作成プログラム７ｂは、実装
データ８ｂと装置データ８ｃとを組み合わせることによ
り、フィーダ配置データや実装シーケンスデータなど移
載ヘッド１６によって実装動作を行わせるのに必要な生
産用データを作成する処理を行うためのプログラムであ
る。タクトシミュレーションプログラム７ｃは、このよ
うにして作成された生産用データ８ｄおよび動作時間パ
ラメータに基づき、当該電子部品実装装置に当該基板の
生産を行わせた場合のタクトタイムを予測するシミュレ
ーションを行うためのプログラムである。

【００３０】パラメータ更新処理部３０（パラメータ更
新手段）は、パラメータ更新処理プログラムを実行する
ことにより、伝送された動作時間パラメータを読み込
み、データ記憶部８（パラメータ記憶手段）に既に記憶
されている既存のデータと更新して記憶させる処理を行
う。生産用データ作成処理部３１は、実装データ８ｂ、
装置データ８ｃに基づき、生産用データ作成プログラム
７ｂにしたがって生産用データを作成する処理を行う。

【００３１】タクトシミュレーション部３２（タクトシ
ミュレーション手段）は、このようにして作成された生
産用データ８ｄを用い、タクトシミュレーションプログ
ラム７ｃを実行することによりタクトシミュレーション
を行う。すなわち、当該基板の生産用データ８ｄに示さ
れる実装シーケンスと、動作時間パラメータを組み合わ
せることにより、実装動作を構成する各動作ステップの
個別所要時間を計算によって求めることができ、これら
の個別所要時間の総和を求めることにより、タクトタイ
ムを予測する。そして、シミュレーション結果は、表示
部１１のモニタに表示される。

【００３２】また負荷調整処理部３３は、各実装ライン
の電子部品実装装置について求められたタクトタイムに
基づき、各実装ライン間での実装負荷のばらつきを調整
するための実装負荷調整を行う。すなわち、各実装ライ
ンへ生産数量の割り当てを行う際には、予測されたタク
トタイムに応じて割当量を決定する。これにより、予定
稼働時間経過後に、割り当て生産数が未消化となる事態
の発生を避けることができる。

【００３３】上記説明したように、本実施の形態に示す
タクトシミュレーション装置は、生産対象基板ごとに作
成される生産用データと、各個別の実装装置ごとに自動
計測によって求められる動作時間パラメータとを組み合
わせてタクトタイムの予測を行うものである。これによ
り、個々の装置間の個体差や、同一装置における経時劣
化などの誤差要因を常に排除して、常に正確なタクトタ
イムの予測を行うことができる。

【００３４】なお上記実施の形態では、タクトシミュレ
ーション装置４をホストコンピュータ３と別に専用装置
として設けた例を示しているが、タクトシミュレーショ
ン装置４の処理機能をホストコンピュータ３に取り込ん
で同様の処理を行わせるようにしてもよい。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、各電子部品実装装置
に、実装手段による電子部品実装動作を構成する動作ス
テップの所要時間を算定する要素となる動作時間パラメ
ータを自動計測する動作計測手段を備え、これらの動作
計測手段によって求められた動作時間パラメータに基づ
き各電子部品実装装置のタクトタイムのシミュレーショ
ン演算を行うようにしたので、稼働時間の経過による装
置性能の劣化に関係なく、常に正確なタクトタイムを予
測することができる。

【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システム
の構成を示すブロック図

【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平
面図

【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の構
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にお
けるタクトシミュレーション装置の機能を示す機能ブロ
ック図

【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置にお
ける動作時間パラメータを説明するタイムチャート

【符号の説明】

１ 電子部品実装装置 ４ タクトシミュレーション装置 ７ プログラム記憶部 ８ データ記憶部 ８ａ 動作時間パラメータ ２６ 動作計測手段 ３０ パラメータ更新処理部 ３２ タクトシミュレーション部 ３３ 負荷調整処理部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】部品供給部から電子部品を取り出して基板
   に実装する実装手段を備えた電子部品実装装置のタクト
   タイムをシミュレーションによって求める電子部品実装
   装置におけるタクトシミュレーション装置であって、前
   記電子部品実装装置に備えられた動作計測手段によって
   計測され前記実装手段による実装動作を構成する動作ス
   テップの所要時間を算定するパラメータとなる動作時間
   パラメータを読み込んで既存のパラメータと更新するパ
   ラメータ更新手段と、更新された動作時間パラメータを
   記憶するパラメータ記憶手段と、生産対象基板の生産用
   データと前記動作時間パラメータとに基づき当該電子部
   品実装装置によって前記生産対象基板の実装作業を行う
   場合のタクトタイムのシミュレーション演算を行うタク
   トシミュレーション手段とを備えたことを特徴とする電
   子部品実装装置におけるタクトシミュレーション装置。
2. 【請求項２】複数の電子部品実装装置を連結して構成さ
   れた電子部品実装ラインを複数備えた電子部品実装シス
   テムであって、前記電子部品実装装置は、部品供給部か
   ら電子部品を取り出して基板に移送搭載する実装手段
   と、この実装手段による実装動作を構成する動作ステッ
   プの所要時間を算定するパラメータとなる動作時間パラ
   メータを計測する動作計測手段とを備え、この動作計測
   手段によって求められた動作時間パラメータを読み込ん
   で既存のパラメータと更新するパラメータ更新手段と、
   更新された動作時間パラメータを記憶するパラメータ記
   憶手段と、生産対象基板の生産用データと前記動作時間
   パラメータとに基づき当該電子部品実装装置によって前
   記生産対象基板の実装作業を行う場合のタクトタイムの
   シミュレーション演算を行うタクトシミュレーション手
   段と、タクトシミュレーション結果に基づき複数の電子
   部品実装ライン間での実装負荷の調整を行う負荷調整手
   段とを備えたことを特徴とする電子部品実装システム。