JP2007109893A - 部品実装順序決定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の生産時間を短くすることができる部品実装順序決定方法を提供する。
【解決手段】部品実装順序決定方法は、基板上に部品を実装する部品実装機における部品の実装順序を最適化する方法であって、基板への部品の実装順序を決定する実装順序決定ステップ（Ｓ２〜Ｓ１２）と、決定された前記部品の実装順序に基づいて、当該部品が収納された部品カセットの部品供給部における配置を決定する配置決定ステップ（Ｓ１４）とを含む。
【選択図】図１１

Description

本発明は、基板上に部品を実装する部品実装機における部品の実装順序を最適化する部品実装順序決定方法に関する。

部品実装機による基板上への部品実装においては、その部品実装に先立って、部品の実装順序を決定しなければならない。部品実装順序決定方法では、１枚の基板上へ部品の実装を開始してからすべての部品を実装し終えるまでの時間を最小にすることを目的として部品の実装順序を決定する。しかし、考えられる部品実装順序をすべて生成し、最適な部品実装順序を求める総当り法では、部品の実装点数が多くなればなるほど、最適な部品実装順序を決定するための処理時間が増大し、現実的な時間で最適な部品実装順序を決定するのが困難である。

このため、現実的な時間で最適な部品実装順序を決定する方法として、様々なものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の部品実装順序決定方法では、第１実装点から順次早く実装できる実装点を探し、連結しながら実装パスを生成する。そのようにして生成された実装パスを、タクトロスが発生する実装パスの実装点間で分断し、タクトロスが無い実装パスからなるクラスタを生成し、基板の生産時間が短くなるようにクラスタを合成する方法である。
特開平１０−２０９６８２号公報

しかしながら、従来の部品実装順序決定方法では、部品供給部の移動タクト等を考慮して部品実装順序を決定してはいるものの、部品供給部における部品カセットの配置までをも決定するものではない。このため、部品カセットの配置次第によっては、ある実装点の部品を吸着してから次の実装点の部品を吸着するまでの間に、部品供給部を大きく移動させなければならない状況が発生し、基板の生産時間が長くなってしまうという問題がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、基板の生産時間を短くすることができる部品実装順序決定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順序決定方法は、基板上に部品を実装する部品実装機における部品の実装順序を最適化する方法であって、基板への部品の実装順序を決定する実装順序決定ステップと、決定された前記部品の実装順序に基づいて、当該部品が収納された部品カセットの部品供給部における配置を決定する配置決定ステップとを含むことを特徴とする。より、具体的には、前記配置決定ステップでは、前記部品の実装順序における部品の種類の出現順序に従って、前記部品カセットの配置を決定することを特徴とする。

この構成によると、部品実装順序に基づいて、部品カセットの配置を決定している。このため、部品吸着の際の部品供給部の移動量を最小にすることができる。よって、基板への部品実装のタクトタイムを小さくすることができる。

好ましくは、前記部品実装機は、所定の軸周りに回転しながら部品を吸着し、基板上に実装するロータリーヘッドと、前記ロータリーヘッドに部品を吸着させるために移動可能な部品供給部と、載置した前記基板を水平面方向に移動させるＸＹテーブルとを備え、前記実装順序決定ステップでは、部品供給部の移動に伴う時間は一定であるとの仮定の下で基板への部品の実装順序を決定することを特徴とする。

このように、部品供給部の移動に伴う時間は一定であるとの仮定をおくのは、２０への部品の実装順と等しくなるように部品供給部における部品カセットの並びを決めてやることにより、部品供給部の移動時間を短くすることができるからである。このため、部品実装時の部品供給部の移動は無視して、まずは、部品実装点間の距離が近い場合には、実装時間が小さくなるように部品の実装順序を決定するためである。

さらに好ましくは、前記算出ステップでは、前記ロータリーヘッドによる部品吸着から当該部品装着までの時間を考慮して、部品供給部の移動に伴う時間は一定であるとの仮定の下で、任意の２点間について、当該２点間のうちの一方の点へ部品を実装してから他方の点へ部品を実装するまでに必要な時間を算出することを特徴とする。

すなわち、部品吸着位置と部品装着位置とが異なるため、ロータリーヘッドにより部品吸着をしてから部品装着をするまでの間にタイムラグが生じる。また、部品装着をするまでの間に、ロータリーヘッドは複数個の部品を保持することになる。これに伴い、ロータリーヘッドの移動速度も規定され、これを反映させて実装時間を算出することにより、正確な実装時間を算出することができる。

さらに好ましくは、前記実装順序決定ステップは、前記部品の高さの低い順に部品の実装順序をソートするソートステップと、ソート後の部品の実装順序に基づいて、基板の生産時間が短くなるように部品の実装順序を変更する変更ステップとを含むことを特徴とする。

部品高さの大きいものから順に部品を実装してしまうと、ロータリーヘッドによる部品装着時に、部品とロータリーヘッドとが衝突を起こす可能性があるため、それを回避することができる。

さらに好ましくは、前記部品実装機は、所定の軸周りに回転しながら部品を吸着し、基板上に実装するロータリーヘッドと、前記ロータリーヘッドに部品を吸着させるために移動可能な部品供給部と、載置した前記基板を水平面方向に移動させるＸＹテーブルとを備え、前記実装順序決定ステップは、前記部品供給部における部品の配列順と一致するように部品の実装順序をソートするソートステップと、ソート後の部品の実装順序に基づいて、基板の生産時間が短くなるように部品の実装順序を変更する変更ステップとを含むことを特徴とする。

部品供給部における部品の配列順と一致するように部品を実装することにより、部品供給部の移動量を少なくすることができる。そのため、基板への部品実装のタクトタイムを小さくすることができる。

なお、本発明は、このような特徴的なステップを備える部品実装順序決定方法として実現することができるだけでなく、部品実装順序決定方法に含まれる特徴的なステップを手段とする部品実装順序決定装置として実現したり、部品実装順序決定方法に含まれる特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）等の記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは言うまでもない。

本発明によると、基板の生産時間を短くすることができる部品実装順序決定方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る部品実装システムについて図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る部品実装システムの外観図である。
部品実装システム２は、基板上への部品の実装順序を決定するとともに、決定された実装順序に従って、基板上に部品を実装するシステムであり、部品実装機１０と、部品実装順序決定装置３００とを備えている。

部品実装機１０は、電子機器を構成するプリント基板上に複数種類の部品を高速に装着する実装装置であり、部品を吸着、搬送、装着するロータリーヘッド１００と、多種類の部品をロータリーヘッド１００に供給する部品供給部１１と、載置したプリント基板を水平面方向に移動させるＸＹテーブル１５とを備えている。

図２は、部品供給部とロータリーヘッドとの位置関係を示す概略図である。
ロータリーヘッド１００は、図２の上部に示すように、部品をプリント基板上に装着する装着手段としての装着ヘッド１０３を１８個備えている。またこの装着ヘッド１０３は、高さ方向には移動することなく回転する回転基台１０１に高さ方向に移動自在に取り付けられ、部品を真空吸着により保持することのできる吸着ノズル（図示せず）を６本備えている。

部品供給部１１は、図２の下部に示すように、同一部品を順次装着ヘッド１０３に提供しうる部品カセット１１１を横一列に並べて備えている。そして、部品供給部１１は、部品供給部１１をロータリーヘッド１００に対して図２中のＺ軸方向に移動位置決めすることにより装着すべき部品を選択しうる機能を有している。

部品カセット１１１は、図３に示すような同一部品を多数個保持する部品テープ１１０が巻き付けられたリール１１３と、当該部品テープ１１０に保持された部品を順次供給するテープフィーダ１１４とを備えており、部品供給部１１に対して着脱自在となっている。つまり、部品カセット１１１は、１種類の部品を提供するものに相当し、部品供給部１１は、部品カセット１１１の集合（または、さらにその集合を保持する収納部を含めたもの）に相当する。

図４は、ロータリーヘッド、基板および部品供給部の位置関係を模式的に示した図である。

同図に示すように、ロータリーヘッド１００の回転軸は移動せず、この回転軸の周りをその周囲に設けられた装着ヘッド１０３が間欠回転することにより各位置に対応した作業を行う。簡単に説明すると、部品カセット１１１がそれぞれ備える吸着開口部１１２の上部（位置Ｂ）に位置した装着ヘッド１０３が前記吸着開口部１１２を通して部品を吸着し、これと対向する位置Ｅに装着ヘッド１０３が位置したときにプリント基板Ｐに吸着した部品を装着する。

なお、部品の装着対象であるプリント基板Ｐは水平面方向に移動自在なＸＹテーブル（図示せず）上に載置されており、部品を装着すべき位置はプリント基板Ｐを移動させることにより決定される。

図５は、図４の位置Ｃに備えられた部品認識カメラの一例を示す図である。
部品認識カメラ１０５は、装着ヘッド１０３が吸着した部品１０６を認識するためのカメラであり、鏡筒１０５ａと、小視野カメラ１０５ｂと、大視野カメラ１０５ｃとを備えている。鏡筒１０５ａ内には、ミラー１０７ａおよび１０７ｃと、ハーフミラー１０７ｂとが設けられている。

小視野カメラ１０５ｂは、視野サイズが６ｍｍのカメラであり、ミラー１０７ａおよびハーフミラー１０７ｂで反射された部品１０６を撮像する。大視野カメラ１０５ｃは、視野サイズが２８ｍｍのカメラであり、ミラー１０７ａおよび１０７ｃで反射された部品１０６を撮像する。

図６は、ロータリーヘッド１００に備えられる装着ヘッド１０３の一つに着目した際の当該装着ヘッド１０３の動作を示すフローチャートである。

吸着ノズルの選択位置（図４の位置Ａ）に存在する装着ヘッド１０３は、次に装着する部品に適合した吸着ノズルを選択する（Ｓ４０１）。次に、回転基台１０１を前記装着ヘッド１０３が吸着部（図４の位置Ｂ）に位置するまで回転させる（Ｓ４０２）。この位置において、装着ヘッド１０３は吸着ノズルを用いて部品カセット１１１の吸着開口部１１２から部品を吸着保持する（Ｓ４０３）。

次に、前記装着ヘッド１０３が部品認識カメラ１０５（図４の位置Ｃ）に位置するまで回転基台１０１を回転させる（Ｓ４０４）。そして、この位置に備えられた小視野カメラ１０５ｂまたは大視野カメラ１０５ｃにより吸着搬送された部品の映像を撮像し、画像処理することにより部品の吸着状態を認識する（Ｓ４０５）。この吸着状態の認識では、部品の中心と吸着ノズルの中心との２次元的なずれ量や部品の回転ずれ量を検出し、さらには、部品の欠品や立ち吸着、認識エラー（認識処理ができない）の判断などを行なう。そして、部品の欠品など吸着状態に不具合があると判断されれば（Ｓ４０６でＹＥＳ）、吸着していた部品が廃棄される（Ｓ４１０）。一方、不具合がないと判断されれば（Ｓ４０６でＮＯ）、図４に示す位置Ｄで先ほど検出された回転ずれ量に基づき部品をθ方向に補正する（Ｓ４０７）。なお、２次元的なずれ量についてはＸＹテーブル１５によりプリント基板の位置を微調整して補正する。次に、装着ヘッド１０３が装着部（図４の位置Ｅ）に位置するまで回転基台１０１を回転させる（Ｓ４０８）。そして、装着ヘッド１０３を装着している部品の高さに対応して下方に移動させて部品をプリント基板Ｐに押し込み装着する（Ｓ４０９）。

図７は、部品実装順序決定装置３００の構成を示す機能ブロック図である。
部品実装順序決定装置３００は、基板上の部品の実装順序を最適化するコンピュータであり、演算制御部３０１、表示部３０２、入力部３０３、メモリ部３０４、部品実装順序最適化プログラム格納部３０５、通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）部３０６およびデータベース部３０７等から構成される。

この部品実装順序決定装置３００は、部品実装順序最適化プログラムをパーソナルコンピュータ等の汎用のコンピュータシステムが実行することにより実現され、部品実装機１０と接続されていない状態で、スタンドアローンのシミュレータ（部品実装順序の最適化ツール）としても機能する。

演算制御部３０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や数値プロセッサ等であり、ユーザからの指示等に従って、部品実装順序最適化プログラム格納部３０５からメモリ部３０４に必要なプログラムをロードして実行し、その実行結果に従って、各構成要素３０２〜３０７を制御する。

表示部３０２はＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等であり、入力部３０３はキーボードやマウス等であり、これらは、演算制御部３０１による制御の下で、部品実装順序決定装置３００と操作者とが対話する等のために用いられる。

通信Ｉ／Ｆ部３０６は、ＬＡＮ（Local Area Network）アダプタ等であり、部品実装順序決定装置３００と部品実装機１０との通信等に用いられる。メモリ部３０４は、演算制御部３０１による作業領域を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）等である。

データベース部３０７は、この部品実装順序決定装置３００による部品実装順序最適化処理に用いられる入力データ（実装点情報配列３０７ａおよび変換テーブル３０７ｂ等）や部品実装順序決定処理により決定された部品の実装順序等を記憶するハードディスク等である。

図８は、実装点情報配列３０７ａの一例を示す図である。
実装点情報配列３０７ａは、基板上の実装点の個数をｎ個とした場合、要素数がＮ（＝ｎ＋２）個のデータからなる配列である。実装点情報配列３０７ａの要素の配列順序が部品の実装順序に対応するものとする。

ここでは、図９に示すように、基板２０には２個の基板マーク４０２および４０４が予め形成されており、その上に、５個の実装点（実装点１〜実装点５）設けられているものとする。５個の実装点は、部品実装機１０により部品が実装される点である。基板マーク４０２および基板マーク４０４は、基板２０の位置決めのために、ロータリーヘッド１００に設けられた基板認識カメラ（図示せず）により撮像され、その位置が認識される。なお、先に基板マーク４０２の位置が認識され、次に基板マーク４０４の位置が認識されるものとする。その他にも、ダミー点４０６と呼ばれる仮想的な点が基板２０には設けられている。ダミー点４０６は、図中基板マーク４０４の近傍に設けているが、仮想的な点であるため基板２０上に設けられていなくてもよいし、基板マーク４０４と同一の位置にあってもよい。

再度図８を参照して、実装点情報配列３０７ａの各要素には、実装点の位置等に関する情報（以下、「実装点情報」という。）、基板マーク４０４の位置に関する情報およびダミー点４０６の位置に関する情報のうちのいずれかの情報が記憶されている。図８には、実装点情報配列３０７ａ（Ｄａｔａ）の２番目の要素Ｄａｔａ［２］に記憶されている情報が示されている。要素Ｄａｔａ［２］には、実装点２の実装点情報が記憶されており、実装点２に実装される部品の部品名「Ａ」と、実装点２の基板２０上での位置を示すＸ座標「４５」およびＹ座標「１８」と、実装点２に実装される部品が収納されている部品カセット１１１の部品供給部１１におけるＺ軸上の位置（Ｚ番号）「２４」と、装着ヘッド１０３が部品を吸着してから装着するまでのヘッド速度レベル「６」と、ＸＹテーブルの移動速度レベル（ＸＹ速度レベル）「２」と、実装点２に実装される部品の高さ（部品高さ）「２．２ｍｍ」とが記憶されている。

ヘッド速度レベルは、レベル「１」からレベル「８」までの８段階で示されており、レベル１が最も速いヘッド速度であり、レベル８が最も遅いヘッド速度である。すなわち、重い部品や大きい部品の場合は、速いヘッド速度で実装することができないため、ヘッド速度は遅くなる。なお、ヘッド速度は、ロータリーヘッド１００が間欠回転する速度である。なお、ロータリーヘッド１００は、図４の位置Ｂで部品を吸着（図６のＳ４０３）してから、図４の位置Ｅで部品を装着（図６のＳ４０９）するまでの間に回転軸を中心として半回転する。従って、ロータリーヘッド１００の回転速度は、図４の位置Ｂから位置Ｅまでの間に存在する複数の装着ヘッド１０３に装着された部品のヘッド速度のうちの最も遅いヘッド速度に従って、厳密には決定される。しかし、ここでは、処理の簡単化のため、ロータリーヘッド１００が位置Ｂで部品を吸着してから位置Ｅで部品を装着するまでの間に存在する他の部品のヘッド速度は考慮せずに、部品ごとにヘッド速度が決定されているものとする。

ＸＹ速度レベルは、レベル「１」からレベル「８」までの８段階で示されており、レベル１が最も速いＸＹテーブル１５の移動速度であり、レベル８が最も遅いＸＹテーブル１５の移動速度である。すなわち、実装される部品が重い部品や大きい部品の場合には、ＸＹテーブル１５の移動速度が速すぎると、実装された部品が基板２０より剥奪され飛んでしまう。このため、このような部品の場合には、ＸＹ速度レベルは、遅いレベルに設定される。

なお、基板マーク４０４の位置に関する情報およびダミー点４０６の位置に関する情報にも実装点情報と同様の情報が含まれるものとする。

図１０は、変換テーブル３０７ｂの一例を示す図である。変換テーブル３０７ｂは、ヘッド速度や、ＸＹテーブル１５の移動速度等を時間に置き換えるためのテーブルである。

変換テーブル３０７ｂの１列目は、置き換え後の時間ｔ（ｍｓｅｃ）を示している。２列目は、実装点ｉと実装点ｊとの間の距離Δｘｙを示している。３列目は、実装点ｉに実装する部品が収納された部品カセットと実装点ｊに実装する部品が収納された部品カセットとの間のＺ軸上の距離（Ｚ番号の差の絶対値）Δｚを示している。４列目は、部品ｊを実装する際のヘッド速度レベル（すなわち、ロータリーヘッド１００が間欠回転する速度のレベル）ｈ_jを示している。５列目は、最初の実装点に対するＸＹテーブル１５の移動速度から実装点ｉに対するＸＹテーブル１５の移動速度のうちの最大値Ｗ_max(0→_i)を示している。なお、このように、ＸＹテーブル１５の移動速度のうちの最大値Ｗ_max(0→_i)を用いているのは、基板２０に、一旦ＸＹテーブル１５の移動速度が遅い部品が実装された場合には、それよりも速い移動速度でＸＹテーブル１５を移動させてしまうと、基板２０に実装された重たい部品や大きい部品が、基板２０より剥奪され飛んでしまったり、位置ずれを起こしたりするおそれがあるため、一旦ＸＹテーブル１５の移動速度を遅くした場合には、それよりも大きな移動速度でＸＹテーブル１５を移動させないようにするためである。

たとえば、Δｚ＝０、ｈ_j＝１、Ｗ_max(0→_i)＝１の場合、実装点ｉから実装点ｊまでの距離Δｘｙが２０である場合には、移動に必要な時間が１２０ｍｓｅｃとして求められる。また、Δｘｙ＝２０、Δｚ＝０、ｈ_j＝３、Ｗ_max(0→_i)＝３の場合には、部品を吸着してから装着するまでにかかる時間が１４０ｍｓｅｃとして求められる。すなわち、２列目から５列目の各々に対応する時間ｔのうち最大値が、実装点ｉから実装点ｊまでの移動に必要な時間として算出される。

なお、変換テーブル３０７ｂに記載されていない値については、すでに求められている値から直線補間等を行なうことにより求められる。たとえば、距離Δｘｙが１０３を超える場合には、次式（１）により、距離Δｘｙを移動するための時間ｔ_xy（Δｘｙ）が求められる。
ｔ_xy（Δｘｙ）＝５００＋（Δｘｙ−１０３）／０．３５６ （１）

なお、他のパラメータについても、同様の補間式を求めることにより、時間への置き換えが行なわれる。

図１１は、部品実装順序決定装置３００の実行する処理のフローチャートである。
演算制御部３０１は、データベース部３０７より、実装点情報配列３０７ａおよび変換テーブル３０７ｂを読み込む（Ｓ２）。図８に示した実装点情報配列３０７ａに従うと、図１２に示す矢印の順序で部品の実装が行なわれることがわかる。

次に、演算制御部３０１は、ＸＹ速度が大きいものから順に部品が実装されるように、換言すればＸＹ速度レベルが小さいものから部品が実装されるように、実装点情報配列３０７ａの要素の入れ替えを行なう（Ｓ４）。

図１３は、実装点情報配列３０７ａの要素の入れ替え処理について説明するための図である。なお、図１３では、実装点情報配列３０７ａの各要素に含まれる情報のうち、ＸＹ速度レベルのみを示している。最適化データ読み込み処理（Ｓ２）において、図１３（ａ）に示されるような実装点情報配列３０７ａが、データベース部３０７より読み込まれているものとする。例えば、実装点４のＸＹ速度レベルは「１」であることが示されている。図１３（ｂ）は、ＸＹ速度レベルが小さいものから順に（ＸＹ速度が大きいものから順に）部品が実装されるように要素の入れ替えを行なった後の実装点情報配列３０７ａを示している。図１３（ｂ）に示す実装点情報配列３０７ａによると、当該配列の要素が、ＸＹ速度レベルが小さいものの順に並ぶように並べ替えられている。

次に、演算制御部３０１は、読み込んだ実装点情報配列３０７ａおよび変換テーブル３０７ｂに基づいて、タクトテーブルを作成する（Ｓ６）。タクトテーブルとは、実装点ｉに部品を実装してから実装点ｊに部品を実装するまでに要する時間をまとめた表である。なお、タクトテーブルを作成する際に、実装点ｉに実装する部品が収納された部品カセットと実装点ｊに実装する部品が収納された部品カセットとの間のＺ軸上の距離Δｚはすべて０であるものとして、タクトテーブルを作成する。このように、Ｚ軸上の距離Δｚはすべて０であるものとして、タクトテーブルを作成するのは、基板２０への部品の実装順と等しくなるように部品供給部１１における部品カセット１１１の並びを決めてやることにより、部品供給部１１の移動時間を短くすることができるからである。このため、部品実装時の部品供給部１１の移動は無視して、まずは、部品実装点間の距離が近い場合には、実装時間が小さくなるようにタクトテーブルｔｉｊを決定するためである。

図１４は、タクトテーブルの一例を示す図である。ここでは、基板マーク４０４を実装点０とし、ダミー点４０６を実装点６としている。タクトテーブルの各値である実装点ｉから実装点ｊまでの実装時間ｔ_ijは、次式（２）に従い求められる。すなわち、距離Δｚは無視して、実装時間ｔ_ijを求めている。
ｔ_ij＝ｍａｘ｛ｔ_xy（Δｘｙ），ｔ_h（ｈ_j），ｔ_w（ｗ_max(0→_i)）｝ （２）

ここで、上述した実装点ｉに関する実装点情報ｉを（ｘ_i，ｙ_i，ｚ_i，ｈ_i，ｗ_i）と表し、実装点ｊに関する実装点情報ｊを（ｘ_j，ｙ_j，ｚ_j，ｈ_j，ｗ_j）と表すものとした場合、
Δｘｙ＝ｍａｘ｛｜ｘ_i−ｘ_j｜，｜ｙ_i−ｙ_j｜｝
ｘｙテーブル上での実装点ｉとｊとの間の距離
ｔ_xy（Δｘｙ）：Δｘｙを変換テーブル３０７ｂに基づいて時間に置き換えた値
ｈ_j：部品ｊのヘッド速度レベル（レベル１（速）〜８（遅））
ｔ_h（ｈ_j）：実装点ｉの実装から実装点ｊの実装への移行に関して、ロータリーヘッドの間欠回転に要する時間
ｗ_max(0→_i)：最初の実装点に対するＸＹテーブル１５の移動速度から実装点ｉに対するＸＹテーブル１５の移動速度のうちの最大値（レベル１（速）〜８（遅））
ｔ_w（ｗ_max(0→_i)）：ｗ_max(0→_i)を変換テーブル３０７ｂに基づいて時間に置き換えた値

なお、各実装時間ｔ_ijは、後述する巡回セールスマン問題における「コスト」に相当するものである。また、タクトテーブル作成処理（Ｓ６）においては、ｔ_ij＝ｔ_jiと仮定し、ｔ_jiの算出を行なわないようにしている。これにより、処理時間の短縮を図ることができる。なお、「コスト」としては、各実装時間のみならず、２つの実装点間の移動距離をコストと定義してもよい。

また、ダミー点から各実装点（実装点１〜実装点５）までの実装時間は、任意のどの実装点間の実装時間よりも大きい値（ここでは、１０００００００）であるものとする。また、基板マーク４０４とダミー点４０６との間の実装時間は、任意のどの実装点間の実装時間よりも小さい値（ここでは、１）であるものとする。なお、これらの値は例示であり、これらに限定されるものではない。

次に、演算制御部３０１は、実装点情報配列３０７ａおよびタクトテーブルに基づいて、貪欲法を用いて初期巡回路を作成する（Ｓ８）。すなわち、基板マーク４０４（実装点０）を第１実装点とし、タクトテーブルｔｉｊを参照して、ダミー点４０６（実装点６）を除く実装点のうち、実装時間ｔ_0jが最小となるように第２実装点を選択する。図１４に示したタクトテーブルｔｉｊによると、ｔ₀₃＝１００が、第１実装点を基板マーク４０４としたときの最小の実装時間である。このため、第２実装点として実装点３が選択される。このような処理を貪欲法では繰り返すことにより、初期巡回路を作成する。なお、貪欲法は、周知の技術であるため、その詳細な説明はここでは繰り返さない。

次に、演算制御部３０１は、変換テーブル３０７ｂおよび初期巡回路作成処理（Ｓ８）で作成された初期巡回路を示す実装点情報配列３０７ａに基づいて、タクトテーブルを再度作成する（Ｓ１０）。タクトテーブルの作成方法は、タクトテーブル作成処理（Ｓ６）で上述したものと同様である。なお、再度タクトテーブルを作り直すのは、タクトテーブルの精度を向上させるためである。しかし、この処理を省略し、上述のタクトテーブル作成処理（Ｓ６）で作成されたタクトテーブルを用いて、以降の処理を行なうようにしてもよい。

次に、初期巡回路作成処理（Ｓ８）で求められた初期巡回路に対して、巡回セールスマン問題の２−ＯＰＴ法を適用させ、実装順序の入れ替えを試みる（Ｓ１２）。図１５を参照して、２−ＯＰＴ法について簡単に説明する。図１５（ａ）は、初期巡回路の一例を示しているものとし、実装点０、実装点１、実装点２、実装点３、実装点４、実装点５および実装点６の順序で部品が実装されるものとする。２−ＯＰＴ法では、初期巡回路のうち２つのパス（ここでは、実装点０から実装点１へ向かうパスと、実装点４から実装点５へ向かうパス）を選択し、パスの入れ替えを行なう。図１５（ｂ）は、２つのパスの入れ替えを行なった後の巡回路を示している。なお、パスを入れ替えた際には、巡回路が閉路となるように、パスの向きが適宜変更される。パスの入れ替えを行なった後の巡回路における実装時間がパスの入れ替え前よりも短くなっていれば、パスの入れ替えが行なわれ、短くなっていなければ、パスの入れ替えは行なわれない。このように、２−ＯＰＴ法では２つのパスを順次選択し、実装時間が最小となるようにパスの入れ替えを行なう。なお、２−ＯＰＴ法は周知の技術であるため、その詳細な説明はここでは繰り返さない。

次に、演算制御部３０１は、２−ＯＰＴ法により最適化された部品実装順序に基づいて、部品供給部１１における部品カセット１１１の配置を決定する（Ｓ１４）。すなわち、部品実装順序において、部品種の重複を考慮して新たな部品が出現する順に部品カセット１１１が部品供給部１１に並ぶように部品カセット１１１の配置を決定する。

図１６は、部品カセットの配置決定処理（Ｓ１４）について説明するための図である。図１６（ａ）は、部品実装順序最適化処理（Ｓ１２）後の実装点情報配列３０７ａの一例を示す図である。なお、図１６（ａ）では、実装点情報配列３０７ａの各要素に含まれる情報のうち、部品名のみを示している。実装点情報配列３０７ａに示される実装順序に従えば、部品Ｃ、部品Ｂ、部品Ｄ、部品Ｂ、部品Ａの順に部品が実装されることになる。このため、図１６（ｂ）に示すように部品供給部１１のＺ番号が１から４の位置には、部品Ｃ、部品Ｂ、部品Ｄ、部品Ａの順にそれぞれの部品が収納された部品カセット１１１が並べられることになる。ここで、部品Ｂについては、実装点１および実装点５の双方で使用されるため、実装点５への部品Ｂの実装のための部品カセット１１１を実装点１への部品Ｂの実装のための部品カセット１１１で代用している。ただし、部品供給部１１において部品カセット１１１の配置位置に余裕があるような場合には、部品Ｂを収納した部品カセット１１１を２つ用いて、部品実装順と部品カセット１１１における部品カセットの並びとを完全に一致させるようにしてもよい。

次に、演算制御部３０１は、部品カセット再配置処理（Ｓ１４）で求められた部品カセット１１１の部品供給部１１における配置のまま固定させた（Ｓ１４で決定した配置のまま変更しない）条件で、部品実装順序の最適化処理を行ない、部品の実装順序を決定する（Ｓ１６）。なお、この最適化処理に用いられるアルゴリズムは特に限定されるものではない。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る部品実装システムによると、部品実装順序に基づいて、部品カセットの配置を決定している。このため、部品を吸着する際の部品供給部の移動量を最小にすることができる。よって、基板への部品実装のタクトタイムを小さくすることができる。

以上、本発明の実施の形態に係る部品実装システムついて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。

例えば、図１１を参照して説明した部品実装順序ソート処理（Ｓ４）では、ＸＹ速度が大きいものから順に部品が実装されるように実装点情報配列３０７ａの要素の入れ替えを行なったが、部品高さの小さいものから順に部品が実装されるように実装点情報配列３０７ａの要素の入れ替えを行ってもよい。これは、部品高さの大きいものから順に部品を実装してしまうと、装着ヘッド１０３による部品装着時に部品と装着ヘッド１０３とが衝突を起こす可能性があるため、それを回避するためである。また、Ｚ番号が小さいものから順に部品が実装されるように実装点情報配列３０７ａの要素の入れ替えを行ってもよい。これは、Ｚ番号が小さいものから順に部品を実装することにより、部品供給部の移動量を少なくすることができ、そのため、基板への部品実装のタクトタイムを小さくすることができるからである。

また、タクトテーブル作成処理（図１１のＳ６、Ｓ１０）では、実装点ｉから実装点ｊまでの実装時間ｔ_ijと実装点ｊから実装点ｉまでの実装時間ｔ_jiとが等しいと仮定して部品実装を行なうようにしたが、厳密には、ｔ_ijとｔ_jiとは等しいとは限らない。このため、ｔ_ijとｔ_jiとの双方の値を求め、かつ部品供給部１１の移動時間も考慮することにより正確なタクトテーブルを作成するようにしてもよい。また、正確なタクトテーブルを求める際には、以下のようにして求める。

ここでは、ロータリーヘッド１００の半回転をも考慮して、タクトテーブルを算出する。図１７は、ロータリーヘッド１００による部品の吸着状態を表した吸着状態配列を示す図である。吸着状態配列の第１列目は、現在の吸着動作が何番目であるかを示している。たとえば、図１７（ａ）に示す、第１列目が第１吸着と表示している吸着状態配列は、１番目の実装点の部品を吸着する際の吸着状態配列を示している。また、吸着状態配列の２列目から１０列目までは、図４に示すロータリーヘッド１００の位置Ｂから位置Ｅまでに存在する９つの装着ヘッド１０３が何番目の実装点を吸着しているかを示している。２列目が位置Ｂに存在する装着ヘッド１０３が吸着する部品の実装点の番号を示しており、１０列目が位置Ｅの１つ手前に位置する装着ヘッド１０３が吸着する部品の実装点の番号を示している。たとえば、図１７（ａ）に示す、第１列目が第１吸着と表示している吸着状態配列は、位置Ｂの装着ヘッド１０３に実装点１の部品が吸着されており、その他の装着ヘッド１０３には部品が吸着されていないことを示している。

上述したようにロータリーヘッド１００は、１８個の装着ヘッド１０３を備えている。このため、図１７（ａ）の吸着状態配列に示されるように、部品の吸着を開始してからロータリーヘッド１００が半回転するまでの間、すなわち、最初の９個の部品については、実装点１から実装点９までの吸着動作のみが行なわれ、装着動作は行なわれない。

その後は、図１７（ｂ）に示されるように、基板２０に装着された部品に対応する実装点が吸着状態配列より削除された後、図１７（ｃ）に示されるように、実装点が１つずつ左にシフトされる。その後、次の部品を吸着した場合には、図１７（ｄ）に示されるように、その部品に対応する実装点が吸着状態配列に追加される。このように、図１７（ｂ）から図１７（ｄ）に示す処理が吸着する部品がなくなるまで繰返し行なわれる。

吸着する部品がなくなった場合には、基板２０への部品の装着のみが行なわれる。したがって、図１７（ｂ）および図１７（ｃ）に示す処理が、実装点がなくなるまで繰返し行なわれることになる。

以上説明した動作において、最初の吸着動作のみしか行なわれない場合の動作時間は、ロータリーヘッド１００の回転時間である。

また、部品の吸着と装着とが平行して行なわれる場合の動作時間は、現在装着しようとしている実装点をｎとし、これから吸着しようとする部品の実装点を（ｎ＋９）とした場合に、実装点（ｎ−１）から実装点ｎまでのＸＹテーブルの移動時間と、実装点（ｎ＋９）を吸着する際のロータリーヘッド１００の回転時間と、実装点（ｎ＋８）の部品吸着から実装点（ｎ＋９）の部品吸着まで部品供給部の移動時間との最大値である。

基板２０への部品の装着動作のみが行なわれる場合には、ロータリーヘッド１００の回転時間と、ＸＹテーブルの移動時間とのうちの最大値が動作時間とされる。

このようにして求められた動作時間に従い、タクトテーブルが作成される。
なお、上述の実施の形態では、部品カセット再配置処理（Ｓ１４）において、部品実装順序に基づいて、部品供給部１１における部品カセット１１１の配置を決定するようにしているが、例えば、部品供給部１１のＺ番号が５番の位置には部品Ａの部品カセットしか置くことができないような場合も存在する。そのような場合には、その部品カセットは指定された位置に固定した状態にして、部品カセットの再配置を行なう。

また、部品供給部１１に配置される部品カセット１１１として、ダブルカセットと呼ばれる部品カセット１１１が使用される場合がある。ダブルカセットには、２つの部品テープ１１０が装填される。ただし、ダブルカセット内の部品テープ１１０を交換するのは手間がかかるため、ダブルカセット内に配置される部品テープが固定される場合がある。そのような場合には、部品カセット再配置処理（Ｓ１４）においても、ダブルカセット内の部品テープ１１０のペアが固定された状態で部品カセットの再配置が行なわれる。

図１８は、ダブルカセットの一例を示す外観図である。
ダブルカセット２１１は、図３に示すような同一部品を多数個保持する部品テープ１１０が巻き付けられたリール１１３を２つ備え、当該部品テープ１１０に保持された部品を順次供給するテープフィーダ１１４を備えており、部品供給部１１に対して着脱自在となっている。つまり、ダブルカセット２１１は、２種類の部品を提供することができる。ここで、ダブルカセット２１１内の部品テープ１１０の固定について考えると、５種類の配置が考えられる。ダブルカセット２１１内の部品テープ１１０を左右に分けて考えた場合、図１９（ａ）に示されるように、左右ともに配置される部品テープ１１０が固定されている場合が考えられる。また、図１９（ｂ）に示されるように、左側に配置される部品テープ１１０が固定されおり、右側には部品テープ１１０を配置することが禁止されている場合が考えられる。さらに、図１９（ｃ）に示されるように、右側に配置される部品テープ１１０が固定されおり、左側には部品テープ１１０を配置することが禁止されている場合が考えられる。さらにまた、図１９（ｄ）に示されるように、左側に配置される部品テープ１１０が固定されており、右側に配置される部品テープ１１０は自由に決定可能である場合が考えられる。また、図１９（ｅ）に示されるように、右側に配置される部品テープ１１０が固定されており、左側に配置される部品テープ１１０は自由に決定可能である場合が考えられる。

図２０に示すように、左側に部品Ｃの部品テープ１１０が固定され、右側に部品Ａの部品テープ１１０が固定されている場合を考える。この場合、部品カセットの配置決定処理（Ｓ１４）においては、ダブルカセット２１１における部品テープ１１０の固定がなければ、図１６（ａ）に示したような実装点情報配列３０７ａに対しては、図１６（ｂ）に示したような部品カセット１１１の配置が得られるが、図２０に示すようにダブルカセット２１１の固定がある場合には、部品カセットの配置は、図２１に示すように、部品Ｃ、部品Ａ，部品Ｂ、部品Ｄの順になる。すなわち、ダブルカセット２１１の並びを崩すことなく、なるべく部品の実装順序と一致するように部品カセットの並びが決定される。

本発明は、部品実装機の部品実装順序決定方法に適用でき、いわゆる高速ロータリー機と呼ばれる部品実装機の部品実装順序決定方法等に適用できる。

本発明の実施の形態に係る部品実装システムの外観図である。 部品供給部とロータリーヘッドとの位置関係を示す概略図である。 部品を保持する部品テープが巻きつけられたリールの外観図である。 ロータリーヘッド、基板および部品供給部の位置関係を模式的に示した図である。 図４の位置Ｃに備えられた部品認識カメラの一例を示す図である。 ロータリーヘッドに備えられる装着ヘッドの一つに着目した際の当該装着ヘッドの動作を示すフローチャートである。 部品実装順序決定装置の構成を示す機能ブロック図である。 実装点情報配列の一例を示す図である。 基板上の実装点、基板マークおよびダミー点の位置関係を示す図である。 変換テーブルの一例を示す図である。 部品実装順序決定装置の実行する処理のフローチャートである。 部品の実装順序を模式的に示した図である。 実装点情報配列の要素の入れ替え処理について説明するための図である。 タクトテーブルの一例を示す図である。 部品の実装順序入れ替え前後における巡回路を示す図である。 部品カセットの配置決定処理について説明するための図である。 ロータリーヘッドによる部品の吸着状態を表した吸着状態配列を示す図である。 ダブルカセットの一例を示す外観図である。 ダブルカセットにおける部品テープの５種類の配置について説明するための図である。 ダブルカセットに部品テープが固定されている場合の部品カセットの配置決定処理について説明するための図である。 ダブルカセットに部品テープが固定されている場合の部品カセットの配置決定処理について説明するための図である。

符号の説明

２ 部品実装システム
１０ 部品実装機
１１ 部品供給部
１５ ＸＹテーブル
２０ 基板
１００ ロータリーヘッド
１０３ 装着ヘッド
１０５ 部品認識カメラ
１０６ 部品
１１０ 部品テープ
１１１ 部品カセット
１１２ 吸着開口部
１１３ リール
１１４ テープフィーダ
２１１ ダブルカセット
３００ 部品実装順序決定装置
３０１ 演算制御部
３０２ 表示部
３０３ 入力部
３０４ メモリ部
３０５ 部品実装順序最適化プログラム格納部
３０６ 通信Ｉ／Ｆ部
３０７ データベース部
３０７ａ 実装点情報配列
３０７ｂ 変換テーブル

Claims (15)

1. 基板上に部品を実装する部品実装機における部品の実装順序を最適化する方法であって、
   基板への部品の実装順序を決定する実装順序決定ステップと、
   決定された前記部品の実装順序に基づいて、当該部品が収納された部品カセットの部品供給部における配置を決定する配置決定ステップと
   を含むことを特徴とする部品実装順序決定方法。
2. 前記配置決定ステップでは、前記部品の実装順序における部品の種類の出現順序に従って、前記部品カセットの配置を決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装順序決定方法。
3. 前記部品実装機は、所定の軸周りに回転しながら部品を吸着し、基板上に実装するロータリーヘッドと、前記ロータリーヘッドに部品を吸着させるために移動可能な部品供給部と、載置した前記基板を水平面方向に移動させるＸＹテーブルとを備え、
   前記実装順序決定ステップでは、部品供給部の移動に伴う時間は一定であるとの仮定の下で基板への部品の実装順序を決定する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の部品実装順序決定方法。
4. 前記実装順序決定ステップは、
   部品供給部の移動に伴う時間は一定であるとの仮定の下で、任意の２点間について、当該２点間のうちの一方の点へ部品を実装してから他方の点へ部品を実装するまでに必要な時間を算出する算出ステップと、
   算出された前記必要な時間に基づいて、部品の実装時間が最小となるように部品の実装順序を最適化する最適化ステップとを含む
   ことを特徴とする請求項３に記載の部品実装順序決定方法。
5. 前記算出ステップでは、前記ロータリーヘッドによる部品吸着から当該部品装着までの時間を考慮して、部品供給部の移動に伴う時間は一定であるとの仮定の下で、任意の２点間について、当該２点間のうちの一方の点へ部品を実装してから他方の点へ部品を実装するまでに必要な時間を算出する
   ことを特徴とする請求項４に記載の部品実装順序決定方法。
6. 前記部品実装機は、所定の軸周りに回転しながら部品を吸着し、基板上に実装するロータリーヘッドと、前記ロータリーヘッドに部品を吸着させるために移動可能な部品供給部と、載置した前記基板を水平面方向に移動させるＸＹテーブルとを備え、
   前記実装順序決定ステップは、
   前記部品の基板装着時における、ＸＹテーブルの移動速度が大きい順に部品の実装順序をソートするソートステップと、
   ソート後の部品の実装順序に基づいて、基板の生産時間が短くなるように部品の実装順序を変更する変更ステップとを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装順序決定方法。
7. 前記実装順序決定ステップは、
   前記部品の高さの低い順に部品の実装順序をソートするソートステップと、
   ソート後の部品の実装順序に基づいて、基板の生産時間が短くなるように部品の実装順序を変更する変更ステップとを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装順序決定方法。
8. 前記部品実装機は、所定の軸周りに回転しながら部品を吸着し、基板上に実装するロータリーヘッドと、前記ロータリーヘッドに部品を吸着させるために移動可能な部品供給部と、載置した前記基板を水平面方向に移動させるＸＹテーブルとを備え、
   前記実装順序決定ステップは、
   前記部品供給部における部品の配列順と一致するように部品の実装順序をソートするソートステップと、
   ソート後の部品の実装順序に基づいて、基板の生産時間が短くなるように部品の実装順序を変更する変更ステップとを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装順序決定方法。
9. さらに、前記配置決定ステップで配置された部品カセットの部品供給部における配置を保った状態で、基板の生産時間が最小となるように部品の実装順序を最適化する部品実装順序最適化ステップを含む
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の部品実装順序決定方法。
10. 前記配置決定ステップでは、特定の部品カセットの前記部品供給部における配置が予め定められている場合には、当該配置を保持したまま、決定された前記部品の実装順序に基づいて、当該部品が収納された部品カセットの部品供給部における配置を決定する
    ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装順序決定方法。
11. 前記部品カセットには、２種類の部品を収納可能なダブルカセットが含まれ、
    前記配置決定ステップでは、前記ダブルカセット内における部品の配置が固定されている場合には、当該配置を保持したまま、決定された前記部品の実装順序に基づいて、当該部品が収納された部品カセットの部品供給部における配置を決定する
    ことを特徴とする請求項１に記載の部品実装順序決定方法。
12. 基板上に部品を実装する部品実装機における部品の実装順序を最適化する装置であって、
    基板への部品の実装順序を決定する実装順序決定手段と、
    決定された前記部品の実装順序に基づいて、当該部品が収納された部品カセットの部品供給部における配置を決定する配置決定手段と
    を備えることを特徴とする部品実装順序決定装置。
13. 基板上に部品を実装する部品実装機における部品の実装方法であって、
    部品供給部における部品の並びに従って、部品を基板に実装するステップを含む
    ことを特徴とする部品実装方法。
14. 基板上に部品を実装する部品実装機であって、
    基板への部品の実装順序を決定する実装順序決定ステップと、決定された前記部品の実装順序に基づいて、当該部品が収納された部品カセットの部品供給部における配置を決定する配置決定ステップとにより作成された前記部品の実装順序および前記部品カセットの部品供給部における配置に従い、部品を基板に実装する実装手段
    を備えることを特徴とする部品実装機。
15. 基板上に部品を実装する部品実装機における部品の実装順序を最適化する方法のプログラムであって、
    基板への部品の実装順序を決定する実装順序決定ステップと、
    決定された前記部品の実装順序に基づいて、当該部品が収納された部品カセットの部品供給部における配置を決定する配置決定ステップとをコンピュータに実行させる
    ことを特徴とするプログラム。

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