JP2005123487A

JP2005123487A - 電子部品実装装置

Info

Publication number: JP2005123487A
Application number: JP2003358628A
Authority: JP
Inventors: Tadamasa Okuda; 忠雅奥田
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2023-10-20
Also published as: JP4331565B2

Abstract

【課題】複数の吸着ノズルで吸着される部品の吸着順、搭載順を最適化して基板生産効率を向上させる。
【解決手段】電子部品を複数の吸着ノズルで吸着する場合、移動速度の速い電子部品から吸着を開始し、また、各電子部品を回路基板に搭載する場合には、移動速度の遅い電子部品から搭載を開始するように、搭載順が決定される。移動速度の遅い部品は、搭載精度が要求される部品であり、遅く吸着され、また早く装着されるので、吸着されてから搭載されるまでの滞空時間が少なくなり、移動速度の影響を受けることが少なくなって搭載精度の低下を防ぐことができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子部品実装装置、更に詳細には、表面実装機を一台または複数台連結させたラインにおいて、最適な生産プログラムで基板生産が可能な電子部品実装装置に関する。

電子部品（以下、単に部品という）を回路基板に実装する電子部品実装機では、基板生産（部品実装）は、基板種類ごとにその基板を生産する生産プログラムを作成して行われる。各生産プログラムは、実装機上で基板を生産するための各種データを含み、例えば、基板に関するデータ、搭載位置に関するデータ、部品に関するデータ（例えば縦横高さの寸法）、吸着位置に関するデータ、画像認識用の情報、接着剤の塗布に関するデータ等から構成されている。

従来から、基板生産効率を向上させるために、生産プログラムの最適化が行われており、例えば、部品の吸着及び搭載順を最適化して生産タクトが短くなるようにすることが行われている。また、複数台の実装機を連結して生産ラインを構成して部品実装を行う場合には、ラインの各部品実装機がバランスのとれた生産を行うことが可能なように、ラインバランスを考慮して生産プログラムの最適化が行われている（特許文献１）。

また、部品を吸着するヘッド部が部品供給部から回路基板の所定位置に移動する経路を直線化することにより生産タクト時間を短縮することも行われている（特許文献２）。

また、吸着ヘッドに複数の吸着ノズルを備え、複数の部品を一回で順次（あるいは同時）に吸着して回路基板に各部品を搭載するような生産プログラムを最適化する場合には、一回の吸着から搭載までの動作（１サイクル）において、吸着または搭載する際の吸着ヘッドの移動距離の総和が最短になるように、吸着順ないし搭載順を決定するようにしている。
特開２００２―３５３６９７号公報（［００１３］段落から［００１７］段落）特開２００１―９４２９５号公報（請求項１）

ところで、吸着ヘッドに複数の吸着ノズルを備えた実装機では、複数の吸着ノズルで、高い搭載精度を要求される部品（ＩＣ部品）や標準の搭載精度を要求される部品（チップ部品）など種々のタイプの部品を同時に（あるいは順次に）吸着することができる。その場合、搭載精度を要求される部品は大型の部品が多いので、ヘッド移動の際大きな加速度が作用すると、吸着位置ずれが発生しやすいので、移動速度を、他の部品より遅くする必要があり、吸着ヘッドにより移動速度が異なる部品が混在して吸着されている場合には、吸着ヘッドの移動速度は、遅い部品に合わせた速度に設定される。従って、従来のように、移動距離の総和を最短にするという方法では、生産タクトの面で最適な吸着搭載順が出力されない場合があった。

また、従来では、精度を重視しなければいけない部品、すなわち、移動速度の遅い部品を後に搭載する搭載順序が出力される可能性があり、精度の面でも最適な搭載順序が出力されているとは言えなかった。

従って、本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、複数の吸着ノズルで吸着される部品の吸着順、搭載順を最適化して基板生産効率を向上させることが可能な電子部品実装装置を提供することを課題とする。

本発明（請求項１）は、
吸着ヘッドに装着された複数の吸着ノズルで電子部品を吸着し、各電子部品を回路基板に搭載する電子部品実装装置において、
電子部品の搭載箇所への移動速度に関する情報を電子部品ごとに記憶した記憶部と、
複数の吸着ノズルで電子部品を吸着する場合、移動速度の速い電子部品から吸着を開始するように、吸着順を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

また、本発明（請求項３）は、
吸着ヘッドに装着された複数の吸着ノズルで電子部品を吸着し、各電子部品を回路基板に搭載する電子部品実装装置において、
電子部品の搭載箇所への移動速度に関する情報を電子部品ごとに記憶した記憶部と、
複数の吸着ノズルで吸着された各電子部品を回路基板に搭載する場合、移動速度の遅い電子部品から搭載を開始するように、搭載順を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

また、本発明（請求項５）は、
吸着ヘッドに装着された複数の吸着ノズルで電子部品を吸着し、各電子部品を回路基板に搭載する電子部品実装装置において、
電子部品の搭載箇所への移動速度に関する情報を電子部品ごとに記憶した記憶部と、
複数の吸着ノズルで電子部品を吸着する場合、移動速度の速い電子部品から吸着を開始するように吸着順を制御し、また、複数の吸着ノズルで吸着された各電子部品を回路基板に搭載する場合、移動速度の遅い電子部品から搭載を開始するように、搭載順を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

本発明では、電子部品の移動速度に関する情報は、電子部品の搭載精度及び／又は電子部品のサイズに基づいて求められ、例えば、「高速」、「中速」、「低速」のような情報が各電子部品ごとに付与される。速度情報は、最低２種類設けられ、３種類以上に細分することもできる。

本発明によれば、移動速度の遅い部品が最後に吸着され、また最初に搭載されるので、当該部品が吸着されてから基板に搭載されるまでの滞空時間が最短になり、搭載精度の要求される部品の搭載精度の低下を防止することができる。

また、本発明では、移動速度の遅い部品を先に搭載することにより、それ以降の搭載においては吸着ヘッドが高速で移動可能となるため、生産タクトが向上する。

本発明は、複数の吸着ノズルで吸着される部品の吸着順、搭載順を最適化するもので、以下図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。

図１には、電子部品実装装置１０がホストコンピュータ（制御装置）６によって制御され、基板を生産する構成が図示されている。部品実装装置１０のフィーダバンク３には、複数のフィーダ３ａが取り付けられる。各フィーダは、矢印の方向に搬送路４に沿って搬送される基板２，５に搭載するための各種電子部品を収納し、部品実装機１０の吸着ヘッドがこれらのフィーダから部品を吸着して基板２、５の所定個所に実装し、基板を生産する。通常、基板の生産は、複数台の実装装置により分担して生産されるので、他の一つの電子部品実装装置１０’が仮想線で図１に示されている。

図２には、部品実装装置１０の詳細な構成が図示されており、ラインに設置される他の部品実装装置も同様な構成となっている。部品実装装置１０は、全体の部品実装を制御するＣＰＵ１１ａ、各種制御プログラムやデータを格納したＲＯＭ１１ｃ、制御データ、処理データを格納し作業領域を提供するＲＡＭ１１ｂから構成される制御部（制御手段）１１を有している。また、部品実装装置１０には、ホストコンピュータ６との間でデータ送受信が可能なデータ送受信部１６が設けられており、ホストコンピュータ６から送信されてくる生産プログラムは、このデータ送受信部１６を介して受信され、データ記憶部１５に格納される。制御部１１は、ホストコンピュータ６から送信される生産プログラムのデータ並びにデータ入力部１７を介して入力されるデータに従って、吸着ヘッドをＸ、Ｙ方向に移動させるＸ／Ｙ駆動部１２と吸着ノズルをＺ軸方向（高さ方向）並びに吸着軸（θ）を中心に回転させる他の駆動部１３を制御する。

図３に示したように、吸着ヘッド２０は、複数の吸着ノズル２０ａ〜２０ｅを備えており、Ｘ／Ｙ駆動部１２により駆動されて、フィーダ３ａに移動し、そこでフィーダから供給される部品３０ａ〜３０ｅを複数の吸着ノズルにより同時にあるいは順次に吸着する。吸着された各部品は、カメラ１４ａまたは不図示のレーザラインを備えた画像認識部１４で吸着姿勢が認識され、部品中心位置と吸着位置間の位置ずれ、並びに吸着角度ずれが補正された後、搬送路４に沿って搬送される基板２、５の所定個所に実装され、基板が生産される。

この基板生産は、生産プログラムに従って、部品吸着から次の部品吸着までの動作を１サイクルとするサイクルを繰り返して実行される。またデータ記憶部１５に記録されている部品データには、基板に関するデータ、搭載位置に関するデータ、部品に関するデータ（例えば縦横高さの寸法）、吸着位置に関するデータ、部品の搭載精度に関するデータ、画像認識用の情報、それに、吸着されてから基板の搭載箇所へ移動するときの部品の移動速度（ＸＹ移動速度）に関するデータなどが各部品ごとに記録されている。高い搭載精度が要求される部品（ＩＣ部品など）は、一般に大型の部品であり、移動速度が大きいと、その速度に達するまでの大きな加速度により部品に不要な力が作用して吸着位置ずれを発生するので、移動速度は低速に設定され、一方、標準の搭載精度を要求される小型の部品では、移動速度は高速に設定される。従って、各部品について、その搭載精度や部品サイズを考慮して「高速」、「中速」、「低速」などの移動速度の情報が記録されている。なお、この速度情報として、直接「高速」、「中速」、「低速」などの情報を記録するほかに、部品サイズ及び／又は部品の搭載精度などの情報から得るようにしてもよく、また、「高速」、「中速」、「低速」の３種類ではなく、２種類、あるいは３種類以上に細分するようにしてよい。

なお、速度の種類の例としては、移動距離が１６０ｍｍの場合、その到達最高速度が「高速」１７００ｍｍ／ｓｅｃ，「中速」１１００ｍｍ／ｓｅｃ，「低速」６００ｍｍ／ｓｅｃ等が考えられる。

基板の生産タクト時間を短縮するためには、１サイクルが短くなるように、部品の吸着順並びに搭載順を最適化する必要がある。また、１サイクル内に複数の部品が存在する場合の吸着搭載順を決定する際には、各部品に対して要求されるＸＹ移動速度を考慮して最適化を行うようにする必要がある。

以下に、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す流れに従って、吸着順及び搭載順を最適に決定する手順を説明する。この最適化プログラムは、制御部（制御手段）１１のＲＯＭ１１ｃあるいはＲＡＭ１１ｂに格納されており、ＣＰＵ１１ａの制御の元に実行される。

吸着順は、図４（Ａ）に示したような流れに沿って決定され、まず１サイクル分の部品データを取得する（ステップＳ１）。このサイクルでは、図５に示したように、吸着ノズル２０ａ〜２０ｅにより部品３０ａ〜３０ｅが吸着され、各部品３０ａ〜３０ｅには、「高速」、「中速」、「低速」、「高速」、「低速」の速度情報が付与されており、また、吸着ノズル２０ａ、２０ｂは、部品３０ａ、３０ｂを同時吸着し（ペア１）、吸着ノズル２０ｃ、２０ｄは、部品３０ｃ、３０ｄを同時吸着し（ペア２）、吸着ノズル２０ｅは部品３０ｅを吸着する（ペア３、あるいはペアなし）ように設定されている。

本発明では、吸着順を最適化する場合、ＸＹ移動速度の速い順に吸着を行うものとする。また、同時吸着の場合、ペアとなっている部品内で最も遅い部品の移動速度をそのペアを代表する移動速度とする。また、移動速度が同一の場合には、吸着ヘッドの移動距離の総和が最短になるように吸着順を決定する。例えば、フィーダバンク３の左端を基準位置として、近いほうから順に吸着を行い、移動距離の総和を最短にすること等が考えられる。

図５に示すサイクルでの部品吸着では、同時吸着ペアが存在するので、ペアごとに代表となる移動速度を決定する（ステップＳ２）。速度の遅い方が代表の移動速度となるため、図５の例では、ペア１は中速、ペア２は低速、ペア３は低速となる。ここで、ペア２とペア３は同一速度となるので、これをグループとし同一速度ごとのクループ分けを行う（ステップＳ３）。従って、中速のグループ１（ペア１）と低速のグループ２（ペア２、３）に分けられる。

続いて、グループを速度の速い順にソートし（ステップＳ４）、移動速度の速いグループから吸着をはじめる。グループ１の方がクループ２より速度が速いので、クループ１（ペア１）から吸着を始め、次にクループ２（ペア２とペア３）の吸着を行う。グループ２では、同速のペアが存在するので、部品吸着に要する移動距離の総和が最短になるように吸着順を決定する（ステップＳ５）。図５の例では、グループ２のペア２とペア３は、両方ともに同速（低速）であるため、ペア１―＞ペア２―＞ぺア３と吸着した場合と、ペア１―＞ペア３―＞ペア２と吸着した場合の移動距離の総和を比較し、距離の総和が最短となるような吸着順序に決定する（ステップＳ６）。

次に搭載順は、図４（Ｂ）に示した流れに従って決定される。その場合、ＸＹ移動速度の遅い順に搭載を行うようにする。速度が同一の場合には、吸着ヘッドの移動距離の総和を最短にするように搭載順を決定する。

まず、１サイクルで取得した部品データから（ステップＳ１１）、同一速度ごとにグループ分けを行い（ステップＳ１２）、グループを速度の遅い順にソートする（ステップＳ１３）。図５の例では、低速グループ１（ノズル２０ｃ、２０ｅ）―＞中速グループ（ノズル２０ｂ）―＞高速グループ（ノズル２０ａ、２０ｄ）の３グループに分かれる。ここで、同一速度グループ内の搭載順序に関しては移動距離の総和を最短にするような順序に決定する（ステップＳ１４）。ここでは、２＊１＊２＝４通りの組み合わせの中から、移動距離の総和が最短の順序を決定することになる。このようにして搭載順が決定される（ステップＳ１５）。

このように、ＸＹ移動速度の遅い部品、すなわち、搭載精度が要求される部品は、遅く吸着され、また早く搭載されるので、吸着されてから搭載されるまでの滞空時間が少なくなるように最適化が行われる。これは、「ＸＹ移動速度の遅い＝精度が要求される」という関係が一般に成り立つため、極力滞空時間を少なくすることにより、移動速度の影響を受けることが少なくなり搭載精度の低下を防ぐことができるからである。また、ＸＹ移動速度の遅い部品が吸着されている間は、速度の速い部品が他の吸着ノズルに吸着されている場合でも、吸着ヘッドは、高速に移動せずに低速で移動する。すなわち、吸着ヘッドは、その各吸着ノズルに吸着されている部品の移動速度のうち、最小の移動速度で移動される。従って、移動速度の遅い部品を先に搭載することにより、それ以降の搭載においては吸着ヘッドが高速で移動可能となるため、生産タクトが向上する。しかも、吸着ヘッドが高速移動されるときには、すでに高い搭載精度を要求される部品（移動速度の遅い部品）は、搭載が完了しているので、吸着ヘッドの高速移動により、低速移動部品の搭載精度が劣化するのを防止することができる。

電子部品実装装置の概略構成を示した平面図である。電子部品実装装置の制御構成を示したブロック図である。複数の吸着ノズルを備えた吸着ヘッドの構成を示した構成図である。吸着搭載順を決定する流れを示したフローチャートである。吸着搭載順を決定する要因を示した表図である。

符号の説明

１電子部品実装装置
１２Ｘ／Ｙ駆動部
１５データ記憶部
２０吸着ヘッド
２０ａ〜２０ｅ吸着ノズル
３０ａ〜３０ｅ部品

Claims

吸着ヘッドに装着された複数の吸着ノズルで電子部品を吸着し、各電子部品を回路基板に搭載する電子部品実装装置において、
電子部品の搭載箇所への移動速度に関する情報を電子部品ごとに記憶した記憶部と、
複数の吸着ノズルで電子部品を吸着する場合、移動速度の速い電子部品から吸着を開始するように、吸着順を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
前記制御手段は、複数の吸着ノズルで電子部品の同時吸着が行われる場合には、同時吸着された部品内で最も遅い部品の移動速度を、同時吸着される部品の移動速度とし、また、移動速度が同一の場合には、吸着時吸着ヘッドの移動距離の総和が最短になるように吸着順を決定することを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装装置。
吸着ヘッドに装着された複数の吸着ノズルで電子部品を吸着し、各電子部品を回路基板に搭載する電子部品実装装置において、
電子部品の搭載箇所への移動速度に関する情報を電子部品ごとに記憶した記憶部と、
複数の吸着ノズルで吸着された各電子部品を回路基板に搭載する場合、移動速度の遅い電子部品から搭載を開始するように、搭載順を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
前記制御手段は、移動速度が同一の電子部品が吸着ヘッドに吸着されている場合には、搭載時の吸着ヘッドの移動距離の総和が最短になるように搭載順を決定することを特徴とする請求項３に記載の電子部品実装装置。
吸着ヘッドに装着された複数の吸着ノズルで電子部品を吸着し、各電子部品を回路基板に搭載する電子部品実装装置において、
電子部品の搭載箇所への移動速度に関する情報を電子部品ごとに記憶した記憶部と、
複数の吸着ノズルで電子部品を吸着する場合、移動速度の速い電子部品から吸着を開始するように吸着順を制御し、また、複数の吸着ノズルで吸着された各電子部品を回路基板に搭載する場合、移動速度の遅い電子部品から搭載を開始するように、搭載順を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
前記制御手段は、複数の吸着ノズルで電子部品の同時吸着が行われる場合には、同時吸着された部品内で最も遅い部品の移動速度を、同時吸着される部品の移動速度とし、また、移動速度が同一の場合には、吸着時吸着ヘッドの移動距離の総和が最短になるように吸着順を決定し、更に、前記制御手段は、移動速度が同じ電子部品が吸着ヘッドに吸着されている場合には、搭載時の吸着ヘッドの移動距離の総和が最短になるように搭載順を決定することを特徴とする請求項５に記載の電子部品実装装置。
前記電子部品の移動速度に関する情報は、電子部品の搭載精度及び／又は電子部品のサイズに基づいて求められることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電子部品実装装置。