JP2006253658A - 部品実装方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】部品実装に要する時間を短縮してスループットの向上を図った部品実装方法を提供する。
【解決手段】部品実装方法は、複数の部品のそれぞれに対応付けられたヘッドの最高速度を特定する速度特定ステップS102と、複数の部品のうち最高速度の遅い部品がヘッドに保持されている時間が短くなるように、ヘッドによる複数の部品の吸着順及び装着順を決定する決定ステップS104,S106と、決定ステップS104,S106で決定された吸着順及び装着順に従って複数の部品をヘッドで取り扱い、そのヘッドに保持されている部品の最も遅い最高速度以下でヘッドを移動させることにより、複数の部品を基板に実装する実装ステップS108とを含む。
【選択図】図10

Description

本発明は、部品を基板に実装する方法に関し、特に、ヘッドに複数の部品を吸着してその複数の部品を基板に装着する部品実装方法に関する。
従来より、ヘッド(移送体)に複数の部品を吸着してその複数の部品を基板に装着する部品実装方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
上記特許文献1の部品実装方法では、複数の部品を高密度に実装するために、複数の部品を小さいものから順に実装する。即ち、1つの基板に実装されるべき複数の部品を、高さの低いものから順に並べて、小部品群、中部品群、及び大部品群の3つの部品群に分ける。そして、小部品群に属する部品を基板に実装した後に、中部品群に属する部品を基板に実装し、最後に、大部品群に属する部品を基板に実装する。また、その何れかの部品群に属する複数の部品を実装するときには、ヘッドは、その複数の部品のうち吸着可能な数の部品だけ吸着して移動し、それらの部品を基板に装着する。ヘッドは、このような複数の部品の吸着、移動、及び装着の一連の動作を繰り返すことによって、その部品群に属する全ての部品を実装する。ここで、ヘッドは、複数の部品を吸着して移動すると、その吸着された複数の部品を高さの低いものから順に基板へ装着する。
特開2003−31997号公報
しかしながら、上記特許文献1の部品実装方法では、部品実装に要する時間が長くなってしまうという問題がある。
一般に、ヘッドに吸着されている部品のずれなどの発生を防ぐため、ヘッドの移動速度は、吸着されている部品の大きさや重さによって制約される。即ち、吸着される部品が小さい(軽い)ほどヘッドは速く移動することができ、部品が大きい(重い)ほどヘッドは遅く移動しなければならない。上記特許文献1の部品実装方法では、部品を小さいものから順に実装するため、ヘッドは大きい部品を長時間に渡って吸着し続ける。その結果、ヘッドの移動速度は遅い速度に維持され続けて、部品実装に要する時間が長くなってしまい、単位時間内に部品を基板に実装する処理能力(スループット)が低下してしまうのである。
そこで、本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、部品実装に要する時間を短縮してスループットの向上を図った部品実装方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る部品実装方法は、複数の部品を保持して回転および移動する保持手段を用いて、前記複数の部品を基板に実装する部品実装方法であって、前記複数の部品のそれぞれに対応付けられた前記保持手段の制限速度を特定する速度特定ステップと、前記複数の部品のうち制限速度の遅い部品が前記保持手段に保持されている時間が短くなるように、前記保持手段による前記複数の部品の取り扱い順序を、前記制限速度に基づいて決定する決定ステップと、前記決定ステップで決定された取り扱い順序に従って前記複数の部品を前記保持手段で取り扱い、前記保持手段に保持されている部品の最も遅い制限速度以下で前記保持手段を移動させることにより、前記複数の部品を基板に実装する実装ステップとを含むことを特徴とする。
これにより、ロータリーヘッドである保持手段に保持されている部品の最も遅い制限速度以下でその保持手段を移動させても、決定ステップで決定された取り扱い順序に従って複数の部品を保持手段で取り扱えば、制限速度の遅い部品が保持手段に保持されている時間が短くなるため、ロータリーヘッドの移動速度を速くすることができ、部品実装に要する時間を短縮してスループットの向上を図ることができる。また、保持手段に保持されている部品の最も遅い制限速度以下でその保持手段を移動させることにより、部品が保持手段からずれたり外れたりすることを防いで、部品を基板に正確に実装することができる。即ち、本発明では、ロータリーヘッドを有する回転モジュラータイプの部品実装機において、部品実装に要する時間を短縮してスループットの向上を図ることができる。
また、前記決定ステップでは、前記速度特定ステップで特定された制限速度の速い部品から順に保持されるように、前記保持手段による前記複数の部品の保持順を、前記取り扱い順序として決定し、前記実装ステップでは、前記保持手段に対して、前記複数の部品を前記保持順に従って保持させるとともに、保持されている複数の部品を基板に装着させることを特徴としても良い。
例えば、保持手段が制限速度の最も遅い部品を最初に保持してしまうと、保持手段は、それ以降、他の部品を保持するために、最も遅い制限速度の下で移動しなければならないが、上述のように、決定ステップで決定された保持順に従って複数の部品を保持手段に保持させれば、制限速度の速い部品から順に保持されるため、保持手段は、最初に部品を保持しても、最も遅い制限速度に制限されることなく、速く移動して他の部品を保持することができる。その結果、スループットを向上することができる。
また、前記決定ステップでは、前記速度特定ステップで特定された制限速度の遅い部品から順に装着されるように、前記保持手段による前記複数の部品の装着順を、前記取り扱い順序として決定し、前記実装ステップでは、前記保持手段に対して、前記複数の部品を保持させるとともに、保持されている複数の部品を前記装着順に従って基板に装着させることを特徴としても良い。
例えば、保持手段が制限速度の最も遅い部品を最後に装着しようとすると、保持手段は、最初に部品を装着した後にも、最後の部品を装着するまで、最も遅い制限速度の下で移動しなければならないが、上述のように、決定ステップで決定された装着順に従って複数の部品を装着させれば、制限速度の遅い部品から順に装着されるため、保持手段は、最初に部品を装着した後には、最も遅い制限速度に制限されることなく、速く移動して他の部品を装着することができる。その結果、スループットを向上することができる。
また、前記速度特定ステップでは、前記複数の部品の制限速度を示す速度情報を参照することにより、前記各部品に対する制限速度を特定することを特徴としても良い。
例えば、速度情報を記憶しているメモリを用意しておけば、各部品の制限速度を簡単且つ迅速に特定することができる。
また、前記速度特定ステップでは、前記複数の部品のサイズを示すサイズ情報を参照して、サイズの大きい部品ほど前記保持手段の移動速度が制限されるように、前記各部品に対する制限速度を特定することを特徴としても良い。また、前記速度特定ステップでは、前記複数の部品の厚みを示す厚み情報を参照して、厚みの大きい部品ほど前記保持手段の移動速度が制限されるように、前記各部品に対する制限速度を特定することを特徴としても良い。
これにより、各部品の制限速度を直接的に示す情報がなくても、サイズ情報や厚み情報から各部品の制限速度が特定されるため、本発明の適用性を拡張して利便性を向上することができる。
また、前記速度特定ステップでは、前記複数の部品の重さを示す重さ情報を参照して、重い部品ほど前記保持手段の移動速度が制限されるように、前記各部品に対する制限速度を特定することを特徴としても良い。
これにより、各部品の制限速度を直接的に示す情報がなくても、重さ情報から各部品の制限速度が特定されるため、本発明の適用性を拡張して利便性を向上することができる。
また、前記部品実装方法は、さらに、前記保持手段に保持されている部品のうち、制限速度が互いに異なる部品があるか否かを判別する判別ステップを含み、前記決定ステップでは、前記速度特定ステップで特定された制限速度の速い部品から順に保持されるように、前記保持手段による前記複数の部品の保持順を、前記取り扱い順序として決定するとともに、前記速度特定ステップで特定された制限速度の遅い部品から順に装着されるように、前記保持手段による前記複数の部品の装着順を、前記取り扱い順序として決定し、前記実装ステップでは、前記保持手段を移動させて且つ一方向に回転させながら、前記保持手段に対して、前記複数の部品を前記保持順に従って保持させるとともに、前記判別ステップで異なる部品があると判別されたときには、前記保持手段を前記一方向と反対の方向に回転させながら、前記保持手段に対して、保持されている複数の部品を前記装着順に従って基板に装着させることを特徴としてもよい。
これにより、保持手段が一方向に回転しながら、複数の部品が先に決定された保持順に従ってその保持手段に保持されるため、その保持手段に保持されている部品は、その一方向と反対の方向に沿って装着順に配列していることとなる。したがって、保持手段をその反対の方向に回転させることで、保持手段に保持されている複数の部品を装着順に従って容易に装着させることができる。また、保持手段に保持されている部品に、制限速度が互いに異なる部品があるときにのみ、保持手段の回転方向が反転するため、各部品の制限速度が等しく、保持順と装着順とを区別する必要がないときにまで、保持手段の回転方向を反転させるといった不要な処理動作を省くことができる。
また、前記部品実装方法は、さらに、前記基板に実装すべき複数の部品を、前記各部品の制限速度の昇降順に従って、複数の部品群たるタスクに分類する分類ステップを含み、前記決定ステップでは、前記分類ステップで分類されたタスクごとに、前記取り扱い順序を決定し、前記実装ステップでは、前記分類ステップで分類されたタスクごとに、前記タスクに含まれる部品を前記取り扱い順序に従って前記保持手段で取り扱うことを特徴としてもよい。ここで、前記部品実装方法は、さらに、前記基板に実装すべき複数の部品を、前記各部品の制限速度の昇降順に従って配列する配列ステップを含み、前記実装ステップでは、前記分類ステップで分類されたタスクごとに、前記配列ステップで配列された部品列の中から、前記タスクに含まれる部品を前記取り扱い順序に従って前記保持手段で取り扱う。
これにより、各タスクには、制限速度の等しいまたは近い部品が含まれ、且つ、部品列には、制限速度の等しいまたは近い部品が集まっているため、その部品列からそのタスクごとに部品を取り扱うヘッドの移動距離を短くして、スループットをさらに向上することができる。
また、前記実装ステップでは、さらに、前記保持手段に保持されている部品の最も遅い制限速度以下で前記保持手段を回転させることを特徴としてもよい。
これにより、ロータリーヘッドである保持手段に保持されている部品の最も遅い制限速度以下でその保持手段を回転させても、決定ステップで決定された取り扱い順序に従って複数の部品を保持手段で取り扱えば、制限速度の遅い部品が保持手段に保持されている時間が短くなるため、ロータリーヘッドの回転速度を速くすることができ、部品実装に要する時間をさらに短縮してスループットの向上を図ることができる。また、保持手段に保持されている部品の最も遅い制限速度以下でその保持手段を回転させることにより、部品が保持手段からずれたり外れたりすることを防いで、部品を基板に正確に実装することができる。
ここで、本発明に係る部品実装方法は、複数の部品を保持して回転および移動する保持手段を用いて、前記複数の部品を基板に実装する部品実装方法であって、前記複数の部品のそれぞれに対応付けられた前記保持手段の制限加速度を特定する加速度特定ステップと、前記複数の部品のうち制限加速度の小さい部品が前記保持手段に保持されている時間が短くなるように、前記保持手段による前記複数の部品の取り扱い順序を、前記制限加速度に基づいて決定する決定ステップと、前記決定ステップで決定された取り扱い順序に従って前記複数の部品を前記保持手段で取り扱い、前記保持手段に保持されている部品の最も小さい制限加速度以下で前記保持手段を移動させることにより、前記複数の部品を基板に実装する実装ステップとを含むことを特徴としても良い。
これにより、保持手段に保持されている部品の最も小さい制限加速度以下でその保持手段を移動させても、決定ステップで決定された取り扱い順序に従って複数の部品を保持手段で取り扱えば、制限加速度の小さい部品が保持手段に保持されている時間が短くなるため、ヘッドの移動加速度を大きくさせることができ、部品実装に要する時間を短縮してスループットの向上を図ることができる。また、保持手段に保持されている部品の最も小さい制限加速度以下でその保持手段を移動させることにより、部品が保持手段からずれたり外れたりすることを防いで、部品を基板に正確に実装することができる。
なお、本発明は、このような部品実装方法として実現することができるだけでなく、その方法により部品を実装する部品実装機やプログラム、そのプログラムを格納する記憶媒体としても実現することができる。
本発明の部品実装方法は、部品実装に要する時間を短縮してスループットの向上を図ることができるという作用効果を奏する。
(実施の形態1)
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態における部品実装システムについて説明する。
図1は、本発明の実施の形態における部品実装システム10全体の構成を示す外観図である。この部品実装システム10は、上流から下流に向けて回路基板(基板)20を送りながら電子部品(部品)を装着していく生産ラインを構成する複数の部品実装機100,200と、部品実装機100,200を管理する管理装置300とを備える。なお、部品実装機100,200はそれぞれ同一の構成を有するため、以下、部品実装機100について詳細に説明する。
部品実装機100は、同時かつ独立して部品実装を行う2つのサブ設備(前サブ設備110及び後サブ設備120)を備える。各サブ設備110(120)は、直交ロボット型装着ステージであり、部品供給部115a及び115bと、保持手段たるマルチ装着ヘッド112と、XYロボット113と、部品認識カメラ116と、トレイ供給部117とを備える。部品供給部115a及び115bはそれぞれ、部品テープを収納する最大48個の部品カセット114の配列からなる。マルチ装着ヘッド112は、10ノズルヘッド又は単にヘッドとも呼ばれ、上述の部品カセット114から最大10個の部品を吸着して基板20に装着することができる10個の吸着ノズル(以下、単に「ノズル」ともいう。)を有する。このようなマルチ装着ヘッド112は、複数の部品を保持して移動する保持手段として構成されている。なお、以下、マルチ装着ヘッド112を単にヘッド112という。XYロボット113は、そのヘッド112を移動させるものである。部品認識カメラ116は、ヘッド112に吸着された部品の吸着状態を2次元又は3次元的に検査するために用いられる。トレイ供給部117は、トレイ部品を供給する。このような各サブ設備は、他のサブ設備とは独立して(並行して)、それぞれの担当する基板20への部品実装を実行する。
なお、「部品テープ」とは、現実には、同一部品種の複数の部品がテープ(キャリアテープ)上に並べられたものであり、リール(供給用リール)等に巻かれた状態で供給される。主に、チップ部品と呼ばれる比較的小さいサイズの部品を部品実装機に供給するのに使用される。なお、部品テープによって供給される部品をテーピング部品と呼ぶ。
この部品実装機100は、具体的には、高速装着機と呼ばれる部品実装機と多機能装着機と呼ばれる部品実装機のそれぞれの機能を併せもつ実装機である。高速装着機とは、主として10mm角以下の電子部品を1点あたり0.1秒程度のスピードで装着する高い生産性を特徴とする設備であり、多機能装着機とは、10mm角以上の大型電子部品やスイッチ・コネクタ等の異形部品、QFP(Quad Flat Package)、BGA(Ball Grid Array)等のIC部品を装着する設備である。
つまり、この部品実装機100は、ほぼ全ての種類の電子部品(装着対象となる部品として、0.4mm×0.2mmのチップ抵抗から200mmのコネクタまで)を装着できるように設計されており、この部品実装機100を必要台数だけ並べることで、生産ラインを構成することができる。
図2は、本発明に係る部品実装機100の主要な構成を示す平面図である。
シャトルコンベヤ118は、トレイ供給部117から取り出された部品を載せて、ヘッド112による吸着可能な所定位置まで運搬するための移動テーブル(部品搬送コンベア)である。ノズルステーション119は、各種形状の部品種に対応するための交換用ノズルが置かれるテーブルである。
各サブ設備110(又は120)を構成する2つの部品供給部115a及び115bは、それぞれ、部品認識カメラ116を挟んで左右に配置されている。したがって、部品供給部115a又は115bにおいて部品を吸着したヘッド112は、部品認識カメラ116を通過した後に、基板20の実装点に移動し、吸着した全ての部品を順次装着していく動作を繰り返す。「実装点」とは、部品を装着すべき基板20上の座標点のことであり、同一部品種の部品が異なる実装点に装着される場合もある。同一の部品種に係る部品テープに並べられた部品(実装点)の個数の合計は、その部品種の部品数(装着すべき部品の総数)と一致する。
ここで、ヘッド112による部品の吸着・移動・装着という一連の動作の繰り返しにおける1回分の動作(吸着・移動・装着)、又はそのような1回分の動作によって装着される部品群を「タスク」と呼ぶ。例えば、10ノズルヘッドによれば、1個のタスクによって装着される部品の最大数は10となる。なお、ここでいう「吸着」には、ヘッド112が部品を吸着し始めてから移動するまでの全ての吸着動作が含まれ、例えば、1回の吸着動作(ヘッド112の上下動作)で10個の部品を吸着する場合だけでなく、複数回の吸着動作によって10個の部品を吸着する場合も含まれる。
図3は、ヘッド112と部品カセット114の位置関係を示す模式図である。このヘッド112は、「ギャングピックアップ方式」と呼ばれる作業ヘッドであり、最大10個の吸着ノズル112aを取り付けることが可能であり、このときには、最大10個の部品カセット114のそれぞれから部品を同時に(1回の上下動作で)吸着することができる。
なお、「シングルカセット」と呼ばれる部品カセット114には1つの部品テープだけが装填され、「ダブルカセット」と呼ばれる部品カセット114には2つの部品テープが装填される。また、部品供給部115a及び115bにおける部品カセット114(又は、部品テープ)のセット位置を「Z軸上の値」又は「Z軸上の位置(Z番号)」と呼び、Z番号には、部品供給部115aの最左端を「Z1」とする連続番号等が用いられる。「Z軸」とは、部品実装機(サブ設備を備える場合には、サブ設備)ごとにセットされる部品カセット114の配列位置(セット位置)を特定する座標軸のことをいう。
図4は、装着の対象となる部品(電子部品)の外観を示す外観図である。
図4(a)〜(d)に示すような各種チップ形電子部品423a〜423dは、部品テープに一定間隔で複数個連続的に収納されている。そしてこのような部品テープは、供給用リールに所定の数量分だけ巻回されたテーピング形態でユーザに供給される。
この部品実装機100の動作上の特徴をまとめると、以下の通りである。
(1)ノズル交換
次の装着動作に必要なノズルがヘッド112にないとき、ヘッド112は、ノズルステーション119へ移動し、ノズル交換を実施する。ノズルの種類としては、吸着できる部品のサイズに応じて、例えば、タイプS、M、L等がある。
(2)部品吸着
ヘッド112が部品供給部115a及び115bに移動し、電子部品を吸着する。一度に10個の部品を同時に吸着できないときは、吸着位置を移動させながら複数回、吸着上下動作を行うことで、最大10個の部品を吸着することができる。
(3)認識スキャン
ヘッド112が部品認識カメラ116上を一定速度で移動し、ヘッド112に吸着された全ての電子部品の画像を取り込み、部品の吸着位置を正確に検出する。
(4)部品装着
基板20に、順次電子部品を装着する。
上記(1)から(4)の動作を繰り返し行うことで、全ての電子部品を基板20に搭載する。上記(2)から(4)の動作は、この部品実装機100による部品の装着における基本動作であり、「タスク」に相当する。つまり、1つのタスクで、最大10個の電子部品を基板に装着することができる。
図5は、部品実装機100が保持する部品ライブラリ307bの一例を示す図である。
部品ライブラリ307bは、部品実装機100のメモリに格納されており、部品実装機100が扱うことができる全ての部品種のそれぞれについての固有の情報を集めたライブラリである。
部品ライブラリ307bは、例えば、部品ごとに、部品の名称(部品名)を示す名称欄A1と、部品のサイズを示すサイズ欄A2と、部品認識カメラ116による部品の認識方式を示す認識方式欄A3と、部品に対して使用可能なノズルのタイプを示すノズル欄A4と、一定条件下における部品に固有のタクトを示すタクト欄A5と、部品を吸着しているヘッド112の最高速度比を示す速度欄A6とを有する。なお、部品ライブラリ307bには、その他に、部品の色や部品の形状などの情報が含まれていてもよい。
例えば、名称欄A1には、部品名「0603CR」や「3VOL」などが示されている。なお、本図には、参考として、各部品種の部品の外観も併せて示されている。また、サイズ欄A2には、部品名「0603CR」の部品のサイズ(縦幅×横幅×厚み)として、0.6(mm)×0.3(mm)×0.25(mm)が示され、部品名「3VOL」の部品のサイズとして、4.8(mm)×4.0(mm)×3.0(mm)が示されている。即ち、部品名「0603CR」の部品は、部品名「3VOL」の部品よりも小さいことが示されている。認識方式欄A3には、部品名「0603CR」の部品、及び部品名「3VOL」の部品の認識方式として、反射方式が示されている。また、ノズル欄A4には、部品名「0603CR」の部品のノズルタイプとして、タイプSXが示され、部品名「3VOL」の部品のノズルタイプとして、タイプMが示されている。即ち、部品名「0603CR」の部品には、小さなノズルが必要であることが示され、部品名「3VOL」の部品には、中程度の大きさのノズルが必要であることが示されている。タクト欄A5には、部品名「0603CR」の部品のタクトとして、0.086秒が示され、部品名「3VOL」の部品のタクトとして、0.13秒が示されている。即ち、部品名「0603CR」の部品は部品名「3VOL」の部品よりも早い装着が可能であることが示されている。また、速度欄A6には、部品名「0603CR」の部品を吸着しているヘッド112の最高速度比として、1が示され、部品名「3VOL」の部品を吸着しているヘッド112の最高速度比として、2が示されている。このような最高速度比は、ヘッド112の最高速度、つまり制限速度を示すものであって、その値が小さいほど最高速度(制限速度)が速いことを意味する。即ち、ヘッド112は、部品名「0603CR」の部品を1つ吸着しているときには、部品名「3VOL」の部品を吸着しているよりも速く移動することができる。この部品ライブラリ307bは、上述のような速度欄A6を速度情報として有する。
このように、ヘッド112が1つの部品を吸着しているときには、そのヘッド112の移動速度は、その部品に対応付けられた最高速度比によって制限される。また、ヘッド112が複数の部品を吸着しているときには、そのヘッド112の移動速度は、吸着されている部品のそれぞれに対応付けられた最高速度比の中でも最も大きい最高速度比によって制限される。例えば、ヘッド112が部品名「0603CR」の部品と部品名「3VOL」の部品とを吸着しているときには、そのヘッド112の移動速度は、最高速度比2に制限される。
即ち、1つのタスクで部品名「0603CR」の部品と部品名「3VOL」の部品とを基板20に実装する場合、最高速度比の大きい(最高速度の遅い)部品名「3VOL」の部品を吸着している期間が短いほど、それらの部品の実装に要する時間を短くすることができる。
そこで本実施の形態における部品実装機100は、部品ライブラリ307bを参照して、ヘッド112で複数の部品を吸着するときには、その複数の部品を、最高速度比の小さい部品から順に吸着し、ヘッド112に吸着された複数の部品を装着するときには、その複数の部品を、最高速度比の大きい部品から順に装着する。すなわち、本実施の形態における部品実装機100は、最高速度の遅い部品がヘッド112に吸着されている時間が短くなるような部品の取り扱い順序(吸着順及び装着順)を決定する順序決定装置を備えている。なお、上述の吸着順は、ヘッド112によって保持される複数の部品の保持順を意味する。
ここで、1タスクでヘッド112が複数の部品を吸着するときには、部品実装機100は、ヘッド112を部品供給部115a,115b側でZ軸方向に各部品の吸着位置まで、保持している部品の最も大きい最高速度比に応じた移動速度で移動させる。ヘッド112が全ての部品を吸着すると、部品実装機100は、そのヘッド112を基板20側に、上記最も大きい最高速度比に応じた移動速度で移動させる。そして、ヘッド112に吸着された複数の部品をそれぞれ基板20上の実装点に装着するときには、部品実装機100は、上記最も大きい最高速度比に応じた移動速度で、ヘッド112を基板20上で移動させる。
図6は、本実施の形態における部品の吸着順及び装着順を説明するための説明図である。
部品実装機100は、上述のように、部品ライブラリ307bを参照して、1つのタスクにおける部品の吸着順(保持順)と装着順とを決定する。
例えば、ヘッド112が1つのタスクで4つの部品p1,p2,p3,p4を取り扱う場合、部品実装機100は、部品ライブラリ307bを参照して、部品p1,p2,p3,p4のそれぞれの最高速度比を特定する。ここで、部品ライブラリ307bは、例えば、部品p1の最高速度比「1」と、部品p2の最高速度比「2」と、部品p3の最高速度比「3」と、部品p4の最高速度比「4」とを示している。即ち、上記各部品の最高速度比の関係は、「部品p1<部品p2<部品p3<部品p4」であって、上記各部品の最高速度(制限速度)の関係は、「部品p1>部品p2>部品p3>部品p4」となる。言い換えれば、部品p1の最高速度が最も速く、部品p2の最高速度は2番目に速く、部品p3の最高速度は3番目に速く、部品p4の最高速度は最も遅い。なお、部品ライブラリ307bにおいて最高速度比の関係が上述のように示されるのは、例えば、部品p1,p2,p3,p4のそれぞれの大きさ(又は重さ)の関係が、「部品p1<部品p2<部品p3<部品p4」として示されるからである。
次に、部品実装機100は、その特定した最高速度比を用いて、4つの部品p1,p2,p3,p4の吸着順を決定する。このとき、部品実装機100は、最高速度比の小さい部品から、つまり最高速度の速い部品から、吸着順を決定する。具体的に、部品実装機100は、部品p1の最高速度比が最も小さいので、部品p1の吸着順を1番目に決定する。さらに、部品実装機100は、部品p2の最高速度比が部品p1の次に小さいので、部品p2の吸着順を2番目に決定する。同様に、部品実装機100は、部品p3の最高速度比が部品p2の次に小さいので、部品p3の吸着順を3番目に決定し、部品p4の最高速度比が最も大きいので、部品p4の吸着順を4番目に決定する。
また、部品実装機100は、上述のように特定した最高速度比を用いて、4つの部品p1,p2,p3,p4の装着順を決定する。このとき、部品実装機100は、最高速度比の大きい部品から、つまり最高速度の遅い部品から、装着順を決定する。具体的に、部品実装機100は、部品p4の最高速度比が最も大きいので、部品p4の装着順を1番目に決定する。さらに、部品実装機100は、部品p3の最高速度比が部品p4の次に大きいので、部品p3の装着順を2番目に決定する。同様に、部品実装機100は、部品p2の最高速度比が部品p3の次に大きいので、部品p2の装着順を3番目に決定し、部品p1の最高速度比が最も小さいので、部品p1の装着順を4番目に決定する。
図7は、ヘッド112が部品を吸着する様子を説明するための説明図である。
部品実装機100は、決定した吸着順に基づいて、ヘッド112の各ノズル112aにそれぞれ部品を吸着させる。
まず、部品実装機100は、図7の(a)に示すヘッド112を、部品供給部115a,115b側でZ軸方向に部品p1の吸着位置まで、非常に速い速度で移動させる。そして、部品実装機100は、図7の(b)に示すように、ヘッド112の複数のノズル112aの何れかに対して、吸着順が1番目の部品p1を吸着させる。部品p1が吸着されると、部品実装機100は、図7の(b)に示すヘッド112の移動速度を、部品p1の最高速度に落として、そのヘッド112をZ軸方向に部品p2の吸着位置まで移動させる。そして、部品実装機100は、図7の(c)に示すように、ヘッド112の未吸着のノズル112aに対して、吸着順が2番目の部品p2を吸着させる。部品p2が吸着されると、部品実装機100は、図7の(c)に示すヘッド112の移動速度を、部品p2の最高速度に落として、そのヘッド112をZ軸方向に部品p3の吸着位置まで移動させる。そして、部品実装機100は、図7の(d)に示すように、ヘッド112の未吸着のノズル112aに対して、吸着順が3番目の部品p3を吸着させる。部品p3が吸着されると、部品実装機100は、図7の(d)に示すヘッド112の移動速度を、部品p3の最高速度に落として、そのヘッド112をZ軸方向に部品p4の吸着位置まで移動させる。そして、部品実装機100は、図7の(e)に示すように、ヘッド112の未吸着のノズル112aに対して、吸着順が4番目の部品p4を吸着させる。
ヘッド112の各ノズル112aがそれぞれ部品p1,p2,p3,p4を吸着すると、部品実装機100は、このヘッド112を基板20まで移動させる。このとき、ヘッド112の移動速度は、部品p4の最高速度比に制限される。
図8は、ヘッド112が部品を装着する様子を説明するための説明図である。
ヘッド112が基板20まで移動すると、部品実装機100は、ヘッド112の各ノズル112aに吸着されている部品を、決定した装着順に基づいて、基板20の実装点に装着させる。
まず、部品実装機100は、図8の(a)に示すヘッド112を、基板20の部品p4の実装点まで、非常に遅い速度で移動させる。そして、部品実装機100は、ヘッド112の部品p4を吸着しているノズル112aに対して、その部品p4を装着させる。その結果、ヘッド112は、図8の(b)に示すように、部品p1,p2,p3のみを吸着している状態となる。部品p4が装着されると、部品実装機100は、図8の(b)に示すヘッド112の移動速度を、部品p3の最高速度に上げて、そのヘッド112を基板20の部品p3の実装点まで移動させる。そして、部品実装機100は、ヘッド112の部品p3を吸着しているノズル112aに対して、部品p3を装着させる。その結果、ヘッド112は、図8の(c)に示すように、部品p1,p2のみを吸着している状態となる。部品p3が装着されると、部品実装機100は、図8の(c)に示すヘッド112の移動速度を、部品p2の最高速度に上げて、そのヘッド112を基板20の部品p2の実装点まで移動させる。そして、部品実装機100は、ヘッド112の部品p2を吸着しているノズル112aに対して、部品p2を装着させる。その結果、ヘッド112は、図8の(d)に示すように、部品p1のみを吸着している状態となる。部品p2が装着されると、部品実装機100は、図8の(d)に示すヘッド112の移動速度を、部品p1の最高速度に上げて、そのヘッド112を基板20の部品p1の実装点まで移動させる。そして、部品実装機100は、ヘッド112の部品p1を吸着しているノズル112aに対して、部品p1を装着させる。その結果、ヘッド112は、図7の(e)に示すように、何れの部品も吸着していない状態となる。そして、部品実装機100は、そのヘッド112を部品供給部115a,115b側に移動させる。
図9は、ヘッド112の移動速度を示す図である。
部品実装機100は、上述のように各部品に対して最大速度比が設定されているため、各部品をヘッド112に吸着させるときには、ヘッド112の速度を段階的に変化させながら、部品供給部115a,115b側でヘッド112をZ軸方向に沿って移動させる。
例えば、部品実装機100は、時刻t0〜t1の間に、ヘッド112を部品p1の吸着位置まで、移動速度V4でZ軸方向に移動させる。そして、ヘッド112が時刻t1に部品p1を吸着すると、部品実装機100は、時刻t1〜t2の間に、ヘッド112を部品p2の吸着位置まで、移動速度V4よりも遅い移動速度V3でZ軸方向に移動させる。そして、ヘッド112が時刻t2に部品p2を吸着すると、部品実装機100は、時刻t2〜t3の間に、ヘッド112を部品p3の吸着位置まで、移動速度V3よりもさらに遅い移動速度V2でZ軸方向に移動させる。そして、ヘッド112が時刻t3に部品p3を吸着すると、部品実装機100は、時刻t3〜t4の間に、ヘッド112を部品p4の吸着位置まで、移動速度V2よりもさらに遅い移動速度V1でZ軸方向に移動させる。そして、ヘッド112は時刻t4に部品p4を吸着する。
ここで、部品p4が吸着されると、部品実装機100は、時刻t4〜t5の間に、ヘッド112を基板20上の部品p4の実装点まで、移動速度V1よりもさらに遅い移動速度V0で移動させる。
そして、部品実装機100は、ヘッド112に吸着された部品を装着するときには、ヘッド112の速度を段階的に変化させながら、基板20上でヘッド112を移動させる。
例えば、部品実装機100は、ヘッド112が時刻t5に部品p4を装着すると、時刻t5〜t6の間に、ヘッド112を部品p3の実装点まで、移動速度V0よりも速い移動速度V1で移動させる。そして、ヘッド112が時刻t6に部品p3を装着すると、部品実装機100は、時刻t6〜t7の間に、ヘッド112を部品p2の実装点まで、移動速度V1よりも速い移動速度V2で移動させる。そして、ヘッド112が時刻t7に部品p2を装着すると、部品実装機100は、時刻t7〜t8の間に、ヘッド112を部品p1の実装点まで、移動速度V2よりもさらに速い移動速度V3で移動させる。そして、ヘッド112が時刻t8に部品p1を装着すると、部品実装機100は、時刻t8〜t9の間に、ヘッド112を部品供給部115a,115b側に、移動速度V3よりもさらに速い移動速度V4で移動させる。
例えば、部品実装機100がヘッド112に部品p4を最初に吸着させて、その部品p4を最後に装着させるような場合には、部品実装機100は、最初の部品p4の吸着からその部品p4の装着までの長期間、ヘッド112を移動速度V0で移動させなければならない。これに対して本実施の形態では、ヘッド112を移動速度V0で長期間移動させることがなく、ヘッド112を速く移動させることができる。
なお、図9に示すヘッド112の移動速度は、模式的な一例を示すものである。
図10は、本実施の形態の部品実装機100が部品を実装する動作を示すフロー図である。
部品実装機100は、まず、1タスクで実装されるべき部品を特定する(ステップS100)。次に、部品実装機100は、部品ライブラリ307bを参照して、各部品の最高速度(最高速度比)を特定する(ステップS102)。そして、部品実装機100は、最高速度の速い部品から順に吸着されるように、ステップS100で特定された部品の吸着順を決定し(ステップS104)、最高速度の遅い部品から順に装着されるように、ステップS100で特定された部品の装着順を決定する(ステップS106)。
そして、部品実装機100は、決定された吸着順に従ってヘッド112に各部品を吸着させて移動させ、決定された装着順に従ってそれらの各部品を基板20に装着させる(ステップS108)。これにより1タスクの全ての部品が基板20に実装される。
このように、本実施の形態では、ヘッド112に吸着されている部品の最も遅い最高速度以下でそのヘッド112を移動させても、上述のように決定した吸着順及び装着順に従って複数の部品をヘッド112で取り扱えば、最高速度の遅い部品がヘッド112に吸着されている時間が短くなるため、ヘッド112の移動速度を速くすることができ、部品実装に要する時間を短縮してスループットの向上を図ることができる。また、ヘッド112に吸着されている部品の最も遅い最高速度以下でそのヘッド112を移動させることにより、部品がヘッド112からずれたり外れたりすることを防いで、部品を基板20に正確に実装することができる。
近年、各部品に応じたノズルの交換機能を搭載していない部品実装機が多く市場に流通している状況において、本発明は特に有効である。
即ち、上述のような部品実装機では、予め、1枚の基板の実装に必要なノズル、つまり各種類の部品に対応したノズルがヘッドに取り付けられている。例えば、タイプS、タイプM、タイプL、及びタイプLLのノズルが取り付けられている。ここで、スループットを向上するためにはタスク数を少なくする必要があり、そのためには、その各ノズルの全てに部品を吸着させる必要がある。したがって、ヘッドは、1タスクで、大小さまざまな部品を吸着して、それらの部品を基板に装着することとなる。
このような状況において、従来のように小さい部品から順に実装していくと、ヘッドの移動速度が遅くなり、結局、スループットの向上は困難となってしまう。ところが、本発明では、移動速度が遅くなるような部品を吸着している時間が短くなるように吸着順及び装着順を決定するため、ヘッドの移動速度を速くすることができ、スループットの向上を図ることができる。なお、上述のようなノズルの交換機能を搭載していない部品実装機では、交換用ノズルが置かれるノズルステーションを省くことができ、部品実装機の小型化、生産スペースの縮小、及びコスト低減を図ることができる。そのため、このような部品実装機が多く市場に流通しているのである。
<変形例>
ここで、本実施の形態におけるヘッドについての変形例を説明する。
上述の実施の形態では、部品実装機100は、図3に示すように、複数の吸着ノズル112aが配列されたマルチ装着ヘッド112を備えていたが、ヘッドは必ずしもこれに限られるものではない。即ち、本変形例に係る部品実装機は、マルチ装着ヘッド112の代わりにロータリーヘッドを備える。つまり、本発明に係る部品実装方法および順序決定方法は、いわゆるモジュラータイプの部品実装機に関わらず、回転モジュラータイプの部品実装機にも適用することができる。
図11は、ロータリーヘッドの斜視図である。
ロータリーヘッド405は、固定台410と、固定台410上に配置された複数(図11においては6つ)のノズル昇降モータ411と、部品を吸着保持する複数の吸着ノズル412と、吸着ノズル412を着脱自在に保持する吸着部413と、複数のカム管414と、A軸またはA’軸を中心として吸着ノズル412を回転させるθモータ415とを備える。
このようなロータリーヘッド405では、複数の吸着ノズル412は、θモータ415の駆動により、お互いの相対位置を変化させることなく、A軸を中心として回転する。即ち、このロータリーヘッド405は、上記実施の形態のマルチ装着ヘッド112とは異なり、ヘッドに吸着された複数の部品を、その複数の部品によって囲まれた空間を貫通する軸を中心に、それらの複数の部品の相対位置を変化させることなく回転させる。そして、ノズル昇降モータ411の直下に移動した吸着ノズル412は、直上のノズル昇降モータ411による押圧により下方に移動する。また、吸着ノズル412に吸着した部品の角度を補正する場合には、θモータ415の駆動により、吸着ノズル412はA’軸を中心として回転する。
即ち、このようなロータリーヘッド405は、部品を吸着するときには、XYロボット113の駆動によってZ軸方向(図3に示す部品カセット114の並び方向)に移動し、且つA軸を中心として複数の吸着ノズル412を回転させながら、所定の回転位置(所定のノズル昇降モータ411の直下)に順に配置される吸着ノズル412のそれぞれに対して部品を1つずつ吸着させる。その結果、ロータリーヘッド405は、1タスク分の部品を複数の吸着ノズル412に吸着させる。そして、ロータリーヘッド405は、上述と同様、XYロボット113の駆動によって基板20上で水平方向に移動し、且つA軸を中心として複数の吸着ノズル412を回転させながら、所定の回転位置(所定のノズル昇降モータ411の直下)に順に配置される吸着ノズル412のそれぞれに対して部品を1つずつ基板20に装着させる。なお、上述のように、複数の吸着ノズル412が、θモータ415の駆動により、お互いの相対位置を変化させることなくA軸を中心として回転することを、以下、ロータリーヘッドが回転する、またはロータリーヘッドの回転という。
ところで、図11に示すロータリーヘッドは、複数の吸着ノズルをそれぞれ同一方向に向けて回転させたが、放射状に異なる方向に向けて回転させてもよい。
図12は、他のロータリーヘッドの斜視図である。
このロータリーヘッド460は、上述のように複数の吸着ノズルを放射状に異なる方向に向けて回転させるものであって、ユニット外枠461と、回転自在にユニット外枠461に取り付けられたサブヘッド462と、サブヘッド462を回転させるサブヘッド回転モータ463と、部品を吸着保持する複数の吸着ノズル464と、サブヘッド462の下端位置の吸着ノズル464を下降動作させる押し下げ機構465と、撮像部466とを備えている。
このようなロータリーヘッド460は、部品を吸着するときには、XYロボット113の駆動によってZ軸方向に移動し、複数の吸着ノズル464を鉛直方向に沿って回転させながら、所定の回転位置(上述のサブヘッド462の下端位置)に順に配置される吸着ノズル464のそれぞれに対して部品を1つずつ吸着させる。その結果、ロータリーヘッド460は、1タスク分の部品を複数の吸着ノズル464に吸着させる。そして、ロータリーヘッド460は、上述と同様、XYロボット113の駆動によって基板20上で水平方向に移動し、且つ複数の吸着ノズル464を回転させながら、所定の回転位置(上述のサブヘッド462の下端位置)に順に配置される吸着ノズル464のそれぞれに対して部品を1つずつ基板20に装着させる。なお、このロータリーヘッド460は、上述のロータリーヘッド405と同様、上記実施の形態のマルチ装着ヘッド112とは異なり、ヘッドに吸着された複数の部品を、その複数の部品によって囲まれた空間を貫通する軸を中心に、それらの複数の部品の相対位置を変化させることなく回転させる。
また、このようなロータリーヘッド460では、サブヘッド462の上端位置を撮像するように撮像部466(部品認識カメラ)が備えられているため、部品の吸着から装着までの間に部品の認識が終了している。したがって、部品認識時間を無視することができるという特徴がある。
なお、上述のように、複数の吸着ノズル464が、サブヘッド回転モータ463によるサブヘッド462の回転により、お互いの相対位置を変化させることなく鉛直方向に沿って回転することを、以下、ロータリーヘッドが回転する、またはロータリーヘッドの回転という。
ここで、ロータリーヘッドを有する本変形例に係る部品実装機で、上記実施の形態の部品実装方法により部品を実装しようとする場合には、部品の吸着時と装着時とでロータリーヘッドの回転の方向を制御する必要がある。つまり、ロータリーヘッドを回転させながら最高速度比の小さい部品から順に部品の吸着を行なったときに、そのロータリーヘッドに最高速度比の異なる部品が吸着されていれば、それらの部品を装着するときには、そのロータリーヘッドを逆方向に回転させる必要がある。そこで、本変形例に係る部品実装機は、ロータリーヘッドの回転方向を制御しながら部品の吸着および装着を行なう。
図13は、本変形例に係る部品実装機が部品を実装する動作を示すフロー図である。
部品実装機は、まず、1タスクで実装されるべき部品を特定する(ステップS200)。次に、部品実装機は、部品ライブラリ307bを参照して、各部品の最高速度(最高速度比)を特定する(ステップS202)。そして、部品実装機は、最高速度の速い部品(最高速度比の小さい部品)から順に吸着されるように部品の吸着順を決定し、ロータリーヘッドを正方向に回転させ、水平方向に移動させながら、その吸着順に各部品の吸着を行なう(ステップS204)。なお、上述の正方向の回転とは、吸着時におけるロータリーヘッドの一方向への回転であって、図11に示すロータリーヘッド405では、ロータリーヘッド405の複数の吸着ノズル412を下面側から見た場合、複数の吸着ノズル412の右方向または左方向の回転であり、図12に示すロータリーヘッド460では、ロータリーヘッド460の複数の吸着ノズル464を側面側(回転軸に沿った方向)から見た場合、複数の吸着ノズル464の右方向または左方向の回転である。
1タスク分の部品の吸着が終了すると、部品実装機は、ロータリーヘッドに吸着された1タスク分の部品の中に、互いに最高速度(最高速度比)の異なる部品があるか否かを判別する(ステップS206)。ここで、最高速度の異なる部品があると判別したときには(ステップS206のY)、部品実装機は、ロータリーヘッドを逆方向に回転させ、水平方向に移動させながら、最高速度の遅い部品から順に各部品の装着を行なう(ステップS208)。例えば、部品実装機は、ロータリーヘッドがステップS204で右方向を正方向として回転していたときには、左方向を逆方向としてロータリーヘッドを回転させ、ロータリーヘッドがステップS204で左方向を正方向として回転していたときには、右方向を逆方向としてロータリーヘッドを回転させる。一方、最高速度の異なる部品がないと判別したときには(ステップS206のN)、部品実装機は、ロータリーヘッドを、ステップS204と同様に正方向に回転させ、水平方向に移動させながら、各部品の装着を行なう(ステップS210)。即ち、ステップS206では、部品実装機は、最高速度の遅い部品(最高速度比の大きい部品)から順に装着されるように部品の装着順を決定している。
ここで、1つのタスクに含まれる部品の最高速度(最高速度比)ができるだけ等しくなるようにタスクを生成するとともに、最高速度の順に従って各部品カセット114を配列してもよい。これにより、吸着時におけるロータリーヘッドの水平方向の移動距離が短くなり、スループットを向上することができる。
図14は、部品実装機がタスクを生成する動作を示すフロー図である。
部品実装機は、まず、部品ライブラリ307bを参照しながら、各実装点に実装されるべき部品を、最高速度の速い順(最高速度比の小さい順)にソートする(ステップS220)。
そして部品実装機は、ステップS220でソートされた順に従って、各部品をロータリーヘッドの各吸着ノズルに割り当てる(ステップS222)。例えば、部品実装機は、最高速度の最も速い部品(最高速度比=1の部品)を、ロータリーヘッドの1番目にある吸着ノズルに割り当て、最高速度の2番目に速い部品(最高速度比=2の部品)を、ロータリーヘッドの吸着時の回転方向(正方向)に沿って2番目にある吸着ノズルに割り当てる。このようなロータリーヘッドの各吸着ノズルへの割り当てが終了すると、それらの割り当てられた部品から1つのタスクが生成される。そして、部品実装機は、ソートされて未だ割り当てられていない部品を用いて、上述のような割り当てを繰り返し行なうことにより、次のタスクを生成する。即ち、このようなタスクの生成を繰り返すことによって、基板20に実装されるべき複数の部品がそれぞれ複数のタスクに分類される。さらに、このようなタスクの生成を繰り返すことによって、タスクごとに、そのタスクに含まれる部品の吸着順が決定される。
なお、部品実装機は、上述のステップS220およびステップS222では、部品を識別するための識別情報(例えば部品名など)をその部品として取り扱い、情報処理により上記各ステップを実行する。したがって、ステップS222では、各タスクに含まれる部品を示すデータと、各タスクにおける部品の吸着順を示すデータが生成される。
図15は、生成されたタスクの一例を示す図である。
例えば、1番目のタスク(No.1)は、最高速度比=1の5つの部品から構成される。即ち、このタスクは、ロータリーヘッドの1番目にある吸着ノズルK1に割り当てられる最高速度比=1の部品p1と、ロータリーヘッドの正方向に沿って2番目にある吸着ノズルK2に割り当てられる最高速度比=1の部品p4と、ロータリーヘッドの正方向に沿って3番目にある吸着ノズルK3に割り当てられる最高速度比=1の部品p6と、ロータリーヘッドの正方向に沿って4番目にある吸着ノズルK4に割り当てられる最高速度比=1の部品p7と、ロータリーヘッドの正方向に沿って5番目にある吸着ノズルK5に割り当てられる最高速度比=1の部品p8とから構成されている。なお、図15中のタスクの欄における括弧内の数値は、部品の最高速度比を示す。
2番目のタスク(No.2)は、最高速度比=1の3つの部品と、最高速度比=2の2つの部品とから構成される。即ち、このタスクは、吸着ノズルK1に割り当てられる最高速度比=1の部品p10と、吸着ノズルK2に割り当てられる最高速度比=1の部品p11と、吸着ノズルK3に割り当てられる最高速度比=1の部品p15と、吸着ノズルK4に割り当てられる最高速度比=2の部品p3と、吸着ノズルK5に割り当てられる最高速度比=2の部品p5とから構成されている。
3番目のタスク(No.3)は、最高速度比=2の3つの部品と、最高速度比=3の2つの部品とから構成される。即ち、このタスクは、吸着ノズルK1に割り当てられる最高速度比=2の部品p9と、吸着ノズルK2に割り当てられる最高速度比=2の部品p13と、吸着ノズルK3に割り当てられる最高速度比=2の部品p14と、吸着ノズルK4に割り当てられる最高速度比=3の部品p2と、吸着ノズルK5に割り当てられる最高速度比=3の部品p12とから構成されている。
このような場合、1番目のタスク(No.1)では、全ての部品の最高速度比が等しいため(最高速度比=1)、部品実装機は、そのタスクの部品を装着するときには、図13に示すフローに従って、ロータリーヘッドを吸着時と同様に正方向に回転させる。また、2番目のタスク(No.2)には、最高速度比=1の部品と最高速度比=2の部品とがあるため、部品実装機は、そのタスクの部品を装着するときには、ロータリーヘッドを吸着時とは異なる逆方向に回転させる。同様に、3番目のタスク(No.3)には、最高速度比=2の部品と最高速度比=3の部品とがあるため、部品実装機は、そのタスクの部品を装着するときには、ロータリーヘッドを吸着時とは異なる逆方向に回転させる。
図16は、各部品カセット114の配列(部品配列)を説明するための説明図である。
部品実装機は、図16の(a)に示すように、自らにセットされる各部品カセット114と、それらのZ番号と、それらが保持している部品の最高速度比とを特定する。なお、部品実装機は、例えば、各部品カセット114をそれぞれに保持されている部品により識別する。
つまり、部品実装機は、Z番号=Z1には、最高速度比=1の部品p1を有する部品カセット114がセットされ、Z番号=Z2には、最高速度比=3の部品p2を有する部品カセット114がセットされると判断する。なお、図16中の括弧内の数値は、部品の最高速度比を示す。
ここで、部品実装機は、図16の(b)に示すように、各部品カセット114の配列を最高速度(最高速度比)の順に従ってソートする。即ち、部品実装機は、最高速度比=1の部品を有する部品カセット114を検索して、部品p1,p8,p12,p14をそれぞれ有する部品カセット114を、Z番号=Z1,Z2,Z3,Z4に配列すべきと判断する。次に、部品実装機は、最高速度比=2の部品を有する部品カセット114を検索して、部品p4,p9,p11,p13をそれぞれ有する部品カセット114を、Z番号=Z5,Z6,Z7,Z8に配列すべきと判断する。部品実装機は、このような配列の判断を、最高速度比=3,4に対しても同様に行なう。
そして、部品実装機は、このような判断結果、つまり図16の(b)に示すような部品カセット114の配列をオペレータに指示する。例えば、部品実装機は、操作用の画面に上述の部品カセット114の配列を表示して、このような配列にすべきことをメッセージにより表示したり、音声によりアナウンスしたりする。その結果、オペレータがこのような指示に基づいて各部品カセット114を配列するとともに、部品実装機が上述のように生成されたタスクに従って部品実装を行なうことにより、ロータリーヘッドの移動距離を短くしてスループットを向上することができる。
さらに、部品実装機は、通常時であれば、図16の(c)に示すように、同じ最高速度比の部品を有する部品カセット114のグループごとに、保持されている部品の員数に従って各部品カセット114をソートしてもよい。即ち、部品実装機は、最高速度比=1のグループでは、最も多い員数の部品p12を保持する部品カセット114がZ番号=Z1に配置され、2番目に多い員数の部品p1を保持する部品カセット114がZ番号=Z2に配置され、3番目に多い員数の部品p14を保持する部品カセット114がZ番号=Z3に配置され、4番目に多い員数の部品p8を保持する部品カセット114がZ番号=Z4に配置されるべきと判断する。
このように判断された結果に基づいて各部品カセット114を配列するとともに、上述のように生成されたタスクに従って部品実装を行なうことにより、ロータリーヘッドの移動距離をさらに短くしてスループットをさらに向上することができる。
図17は、部品実装機が各部品カセット114をソートする動作を示すフロー図である。
まず、部品実装機は、最高速度の速い部品(最高速度比の小さい部品)を有するものから順に各部品カセット114をソートする(ステップS230)。
次に、部品実装機は、通常時における配列を行なうか否かを判別する(ステップS232)。例えば、部品実装機は、各部品を基板20に高密度に実装するため、通常時とは異なり、各部品の高さ(厚み)に基づいてそれらを実装すべきであるか否かを判別する。
ここで、通常時における配列を行なうと判別したときには(ステップS232のY)、部品実装機は、最高速度比の同じグループごとに、上述のように部品の員数に従って各部品カセット114をソートする(ステップS234)。一方、通常時における配列を行なわないと判別したときには(ステップS232のN)、部品実装機は、例えば、最高速度比の同じグループごとに、高さの低い部品を有するものから順に各部品カセット114をソートする(ステップS236)。
なお、部品実装機は、上述のステップS230,S234,S236のソートでは、部品を識別するための識別情報(例えば部品名など)を、その部品を保持する部品カセット114として取り扱い、情報処理により上記各ステップを実行する。したがって、上記各ステップでは、部品カセット114の配列を示すデータが生成される。また、図17に示すフローでは、ステップS232で、通常時における配列を行なわないと判別したときには、部品の高さの順にソートを行なったが、他の順にソートを行ってもよい。
以上、本発明に係る部品実装機が部品を実装する部品実装方法について、実施の形態およびその変形例を用いて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、本実施の形態およびその変形例では、部品実装機が順序決定装置を備えて部品の吸着順及び装着順を決定したが、管理装置300が順序決定装置を備えて順序の決定をしても良い。この場合、部品実装機は、管理装置300で決定された部品の吸着順及び装着順を取得して、その取得した吸着順及び装着順に従って複数の部品を取り扱い、基板20への部品実装を行う。また、本実施の形態およびその変形例では、部品実装機が部品ライブラリ307bを保持していたが、管理装置300が保持していても良い。ここで、本実施の形態およびその変形例における上述の順序決定装置は、CPU(Central Processing Unit)およびメモリを備え、このようなCPUおよびメモリは、ヘッド112の最高速度比(最高速度)を特定する速度特定手段と、最高速度比の大きい部品がヘッド112に吸着されている時間が短くなるように、部品の取り扱い順序を決定する決定手段として機能する。
また、本実施の形態およびその変形例では、部品実装機は部品の吸着順を決定した後に、部品の装着順を決定したが、先に装着順を決定した後に吸着順を決定しても良い。また、本実施の形態では、部品実装機100は部品の吸着順及び装着順を決定した後に、ヘッド112に部品を吸着させて基板20に装着させたが、装着順の決定のタイミングは、部品の装着前であれば何れのタイミングであっても良い。例えば、部品をヘッド112に吸着させた後に装着順を決定しても良い。
また、本実施の形態では、部品実装機100は各部品をヘッド112に吸着させるときには、各部品の吸着位置までヘッド112を移動させたが、ヘッド112を移動させずにそのヘッド112に複数の部品を同時に吸着させても良い。例えば、吸着順で部品p1の次が部品p2であって、部品p1にノズル112aを対向させたときに他のノズル112aが部品p2に対向しているような場合には、ヘッド112は移動することなく2つのノズル112aで部品p1,p2を同時に吸着する。これと同様に、本実施の形態では、部品実装機100は各部品を基板20に装着するときには、各部品の実装点までヘッド112を移動させたが、ヘッド112を移動させずにそのヘッド112に吸着されている複数の部品を同時に装着させても良い。例えば、装着順で部品p1の次が部品p2であって、ノズル112aに吸着された部品p1をその部品p1の実装点に対向させたときに、他のノズル112aに吸着された部品p2がその部品p2の実装点に対向しているような場合には、ヘッド112は移動することなく2つのノズル112aで部品p1,p2を同時に装着する。
また、本実施の形態およびその変形例では、部品ライブラリ307bは最高速度比を示していたが、最高速度を示しても良い。また、部品実装機は、部品ライブラリ307bに示される部品サイズやタクトなどから各部品の最高速度比(最高速度)を特定しても良い。部品サイズから最高速度を特定することが可能な理由は、一般に、部品サイズと最高速度との間には一定の関係があるからである。即ち、部品サイズが大きいと最高速度を遅くする必要があり、部品サイズが小さいと最高速度を速くすることが可能という関係がある。したがって、部品実装機は、部品ライブラリ307bの部品サイズを参照して、部品サイズの大きい部品ほどヘッドの移動速度が制限されるように、各部品に対する最高速度を特定する。このような場合には、部品ライブラリ307bの速度欄A6を省くことができ、情報量を抑えることができる。ここで、部品サイズのうち厚みだけから各部品の最高速度比(最高速度)を特定してもよい。また、部品ライブラリ307bが各部品の重さを示しているときには、部品実装機は、その重さから最高速度を特定しても良い。部品サイズから最高速度を特定することが可能な理由は、上述と同様であって、部品の重さと最高速度との間には一定の関係があるからである。
また、本実施の形態およびその変形例では、部品ライブラリ307bに示す最高速度比(最高速度)に基づいてヘッドの移動速度を変化させたが、ヘッドの加速度を変化させても良く、移動速度及び加速度を変化させても良い。さらに、部品実装機は、ヘッドの最高速度比と同様、加速度に基づいて吸着順及び装着順を決定しても良い。このような場合にも、本発明は上述と同様の効果を奏する。一般的に、部品実装機は、吸着している部品の種類に関わらずヘッドを略同一の最高速度で移動させて、その部品の性質(大きさや重さなど)に応じてヘッドの(最高)加速度のみを変化させる。この加速度は、正の加速度と負の加速度を含み、いわゆる加減速度を意味する。例えば、ヘッドが小さい部品のみを吸着しているときには、そのヘッドの加速度の絶対値は大きく設定され、ヘッドが大きい部品を吸着しているときには、そのヘッドの加速度の絶対値は小さく設定される。したがって、本発明についても、加速度を変化させる方が実際的であって、上記実施の形態および変形例の最高速度を最高加速度に置き換え、移動速度(速度)を加速度に置き換えてもよい。
また、本実施の形態およびその変形例では、部品の吸着順及び装着順を決定してそれらの順序に従ってヘッドを制御したが、吸着順及び装着順の何れか一方を決定してその決定された順序に従ってヘッドを制御しても良い。
また、本実施の形態の変形例では、ロータリーヘッドの回転速度および回転加速度の少なくとも一方を、移動速度と同様、部品ライブラリ307bの最高速度比に基づいて制御しても良い。これにより、ロータリーヘッドの回転速度や回転加速度を速くして、スループットをさらに向上することができる。
また、本実施の形態の変形例では、部品実装機が図14に示すタスク生成のための処理や、図17に示す部品配列のための処理を実行したが、管理装置300がこれらの処理を実行してもよい。
また、本実施の形態の変形例では、回転モジュラータイプの部品実装機に対してタスク生成および部品配列の処理を行なったが、本実施の形態の図1〜図3に示すようなモジュラータイプの部品実装機に対しても、回転モジュラータイプと同様、タスク生成および部品配列の処理を行ってもよい。
本発明の部品実装方法は、部品実装に要する時間を短縮してスループットの向上を図ることができるという効果を奏し、例えば、電子部品をプリント配線基板に実装する部品実装機や、その複数の部品実装機から構成される生産ラインなどに適用することができる。
本発明の実施の形態における部品実装システム全体の構成を示す外観図である。 同上の部品実装機の主要な構成を示す平面図である。 同上のヘッドと部品カセットの位置関係を示す模式図である。 同上の装着の対象となる部品(電子部品)の外観を示す外観図である。 同上の部品実装機が保持する部品ライブラリの一例を示す図である。 同上の部品の吸着順及び装着順を説明するための説明図である。 同上のヘッドが部品を吸着する様子を説明するための説明図である。 同上のヘッドが部品を装着する様子を説明するための説明図である。 同上のヘッドの移動速度を示す図である。 同上の部品実装機が部品を実装する動作を示すフロー図である。 本発明の実施の形態の変形例に係るロータリーヘッドの斜視図である。 同上の他のロータリーヘッドの斜視図である。 同上の部品実装機が部品を実装する動作を示すフロー図である。 同上の部品実装機がタスクを生成する動作を示すフロー図である。 同上の生成されたタスクの一例を示す図である。 同上の各部品カセットの配列を説明するための説明図である。 同上の部品実装機が各部品カセットをソートする動作を示すフロー図である。
符号の説明
10 部品実装システム
20 基板
100 部品実装機
110 前サブ設備
112 ヘッド
112a ノズル
115a,115b 部品供給部
120 後サブ設備
200 部品実装機
300 管理装置
307b 部品ライブラリ
p1〜p4 部品

Claims (21)

  1. 複数の部品を保持して回転および移動する保持手段を用いて、前記複数の部品を基板に実装する部品実装方法であって、
    前記複数の部品のそれぞれに対応付けられた前記保持手段の制限速度を特定する速度特定ステップと、
    前記複数の部品のうち制限速度の遅い部品が前記保持手段に保持されている時間が短くなるように、前記保持手段による前記複数の部品の取り扱い順序を、前記制限速度に基づいて決定する決定ステップと、
    前記決定ステップで決定された取り扱い順序に従って前記複数の部品を前記保持手段で取り扱い、前記保持手段に保持されている部品の最も遅い制限速度以下で前記保持手段を移動させることにより、前記複数の部品を基板に実装する実装ステップと
    を含むことを特徴とする部品実装方法。
  2. 前記決定ステップでは、
    前記速度特定ステップで特定された制限速度の速い部品から順に保持されるように、前記保持手段による前記複数の部品の保持順を、前記取り扱い順序として決定し、
    前記実装ステップでは、
    前記保持手段に対して、前記複数の部品を前記保持順に従って保持させるとともに、保持されている複数の部品を基板に装着させる
    ことを特徴とする請求項1記載の部品実装方法。
  3. 前記決定ステップでは、
    前記速度特定ステップで特定された制限速度の遅い部品から順に装着されるように、前記保持手段による前記複数の部品の装着順を、前記取り扱い順序として決定し、
    前記実装ステップでは、
    前記保持手段に対して、前記複数の部品を保持させるとともに、保持されている複数の部品を前記装着順に従って基板に装着させる
    ことを特徴とする請求項1記載の部品実装方法。
  4. 前記速度特定ステップでは、
    前記複数の部品の制限速度を示す速度情報を参照することにより、前記各部品に対する制限速度を特定する
    ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の部品実装方法。
  5. 前記速度特定ステップでは、
    前記複数の部品のサイズを示すサイズ情報を参照して、サイズの大きい部品ほど前記保持手段の移動速度が制限されるように、前記各部品に対する制限速度を特定する
    ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の部品実装方法。
  6. 前記速度特定ステップでは、
    前記複数の部品の重さを示す重さ情報を参照して、重い部品ほど前記保持手段の移動速度が制限されるように、前記各部品に対する制限速度を特定する
    ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の部品実装方法。
  7. 前記速度特定ステップでは、
    前記複数の部品の厚みを示す厚み情報を参照して、厚みの大きい部品ほど前記保持手段の移動速度が制限されるように、前記各部品に対する制限速度を特定する
    ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の部品実装方法。
  8. 前記部品実装方法は、さらに、
    前記保持手段に保持されている部品のうち、制限速度が互いに異なる部品があるか否かを判別する判別ステップを含み、
    前記決定ステップでは、
    前記速度特定ステップで特定された制限速度の速い部品から順に保持されるように、前記保持手段による前記複数の部品の保持順を、前記取り扱い順序として決定するとともに、前記速度特定ステップで特定された制限速度の遅い部品から順に装着されるように、前記保持手段による前記複数の部品の装着順を、前記取り扱い順序として決定し、
    前記実装ステップでは、
    前記保持手段を移動させて且つ一方向に回転させながら、前記保持手段に対して、前記複数の部品を前記保持順に従って保持させるとともに、前記判別ステップで異なる部品があると判別されたときには、前記保持手段を前記一方向と反対の方向に回転させながら、前記保持手段に対して、保持されている複数の部品を前記装着順に従って基板に装着させる
    ことを特徴とする請求項1記載の部品実装方法。
  9. 前記実装ステップでは、
    前記保持手段を移動させて且つ一方向に回転させながら、前記保持手段に対して、前記複数の部品を前記取り扱い順に従って保持させるとともに、前記保持手段を前記一方向と反対の方向に回転させながら、前記保持手段に対して、保持されている複数の部品を前記取り扱い順に従って基板に装着させる
    ことを特徴とする請求項1記載の部品実装方法。
  10. 複数の部品を保持して移動する保持手段を用いて、前記複数の部品を基板に実装する部品実装方法であって、
    前記複数の部品のそれぞれに対応付けられた前記保持手段の制限速度を特定する速度特定ステップと、
    前記速度特定ステップで特定された制限速度の速い部品から順に保持されるように、前記保持手段による前記複数の部品の保持順を決定するとともに、前記速度特定ステップで特定された制限速度の遅い部品から順に装着されるように、前記保持手段による前記複数の部品の装着順を決定する決定ステップと、
    前記保持手段に保持されている部品の最も遅い制限速度以下で前記保持手段を移動させながら、前記保持手段に対して、前記決定ステップで決定された保持順に従って前記複数の部品を保持させる保持ステップと、
    前記保持手段に保持されている部品のうち、制限速度が互いに異なる部品があるか否かを判別する判別ステップと、
    前記保持手段に保持されている部品の最も遅い制限速度以下で前記保持手段を移動させながら、前記保持手段に対して、前記保持手段が保持している複数の部品を、前記決定ステップで決定された装着順に従って基板に装着させる装着ステップと
    を含むことを特徴とする部品実装方法。
  11. 前記部品実装方法は、さらに、
    前記基板に実装すべき複数の部品を、前記各部品の制限速度の昇降順に従って、複数の部品群たるタスクに分類する分類ステップを含み、
    前記決定ステップでは、前記分類ステップで分類されたタスクごとに、前記取り扱い順序を決定し、
    前記実装ステップでは、前記分類ステップで分類されたタスクごとに、前記タスクに含まれる部品を前記取り扱い順序に従って前記保持手段で取り扱う
    ことを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の部品実装方法。
  12. 複数の部品を保持して移動する保持手段を用いて、前記複数の部品を基板に実装する部品実装方法であって、
    前記基板に実装すべき複数の部品のそれぞれに対応付けられた前記保持手段の制限速度を特定する速度特定ステップと、
    前記基板に実装すべき複数の部品を、前記各部品の制限速度の昇降順に従って、複数の部品群たるタスクに分類する分類ステップと、
    前記分類ステップで分類されたタスクごとに、前記タスクに含まれる複数の部品のうち制限速度の遅い部品が前記保持手段に保持されている時間が短くなるように、前記保持手段による前記複数の部品の取り扱い順序を、前記制限速度に基づいて決定する決定ステップと、
    前記分類ステップで分類されたタスクごとに、前記タスクに含まれる複数の部品を、前記決定ステップで決定された取り扱い順序に従って前記保持手段で取り扱い、前記保持手段に保持されている部品の最も遅い制限速度以下で前記保持手段を移動させることにより、前記複数の部品を基板に実装する実装ステップとを
    含むことを特徴とする部品実装方法。
  13. 前記部品実装方法は、さらに、
    前記基板に実装すべき複数の部品を、前記各部品の制限速度の昇降順に従って配列する配列ステップを含み、
    前記実装ステップでは、前記分類ステップで分類されたタスクごとに、前記配列ステップで配列された部品列の中から、前記タスクに含まれる部品を前記取り扱い順序に従って前記保持手段で取り扱う
    ことを特徴とする請求項12記載の部品実装方法。
  14. 前記実装ステップでは、さらに、
    前記保持手段に保持されている部品の最も遅い制限速度以下で前記保持手段を回転させる
    ことを特徴とする請求項1〜9、11の何れか1項に記載の部品実装方法。
  15. 複数の部品を保持して回転および移動する保持手段を用いて、前記複数の部品を基板に実装する部品実装方法であって、
    前記複数の部品のそれぞれに対応付けられた前記保持手段の制限加速度を特定する加速度特定ステップと、
    前記複数の部品のうち制限加速度の小さい部品が前記保持手段に保持されている時間が短くなるように、前記保持手段による前記複数の部品の取り扱い順序を、前記制限加速度に基づいて決定する決定ステップと、
    前記決定ステップで決定された取り扱い順序に従って前記複数の部品を前記保持手段で取り扱い、前記保持手段に保持されている部品の最も小さい制限加速度以下で前記保持手段を移動させることにより、前記複数の部品を基板に実装する実装ステップと
    を含むことを特徴とする部品実装方法。
  16. 複数の部品を基板に実装するために、前記複数の部品を保持して回転および移動する保持手段による前記複数の部品の取り扱い順序を決定する順序決定方法であって、
    前記複数の部品のそれぞれに対応付けられた前記保持手段の制限速度を特定する速度特定ステップと、
    前記複数の部品のうち制限速度の遅い部品が前記保持手段に保持されている時間が短くなるように、前記保持手段による前記複数の部品の取り扱い順序を、前記制限速度に基づいて決定する決定ステップと
    を含むことを特徴とする順序決定方法。
  17. 複数の部品を基板に実装するために、前記複数の部品を保持して回転および移動する保持手段による前記複数の部品の取り扱い順序を決定する順序決定装置であって、
    前記複数の部品のそれぞれに対応付けられた前記保持手段の制限速度を特定する速度特定手段と、
    前記複数の部品のうち制限速度の遅い部品が前記保持手段に保持されている時間が短くなるように、前記保持手段による前記複数の部品の取り扱い順序を、前記制限速度に基づいて決定する決定手段と
    を備えることを特徴とする順序決定装置。
  18. 複数の部品を基板に実装する部品実装機であって、
    複数の部品を保持して回転および移動する保持手段と、
    前記複数の部品のそれぞれに対応付けられた前記保持手段の制限速度を特定する速度特定手段と、
    前記複数の部品のうち制限速度の遅い部品が前記保持手段に保持されている時間が短くなるように、前記保持手段による前記複数の部品の取り扱い順序を、前記制限速度に基づいて決定する決定手段と、
    前記決定手段で決定された取り扱い順序に従って前記複数の部品を前記保持手段で取り扱い、前記保持手段に保持されている部品の最も遅い制限速度以下で前記保持手段を移動させることにより、前記複数の部品を基板に実装する実装制御手段と
    を備えることを特徴とする部品実装機。
  19. 複数の部品を基板に実装する部品実装機であって、
    複数の部品を保持して回転および移動する保持手段と、
    前記複数の部品のそれぞれに対応付けられた前記保持手段の制限速度に基づいて、前記複数の部品のうち制限速度の遅い部品が前記保持手段に保持されている時間が短くなるように決定された、前記保持手段による前記複数の部品の取り扱い順序を取得する順序取得手段と、
    前記取り扱い順序に従って、前記複数の部品を前記保持手段で取り扱い、前記保持手段に保持されている部品の最も遅い制限速度以下で前記保持手段を移動させることにより、前記複数の部品を基板に実装する実装制御手段と
    を備えることを特徴とする部品実装機。
  20. 請求項1〜15の何れか1項に記載の部品実装方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるプログラム。
  21. 請求項16記載の順序決定方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるプログラム。
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