JP2009099886A - 部品実装方法及び部品実装制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多数の回路基板（以下「ボード」という）が碁盤目状に形成された多数個取り基板の各ボードに部品を実装する作業を複数台の実装機によって実行するものにおいて、生産能率を低下させずに多数個取り基板のボードスキップに対応できるようにする。
【解決手段】予め、１ボード分の全ての部品を実装するのに必要な台数の実装機を１つの実装機グループとして、実装ラインの実装機を複数の実装機グループに区分すると共に、各実装機グループが実装を行うボード数が均等化されるように各実装機グループにボードを分配して実装ラインを稼働させる。その稼働中に多数個取り基板のいずれかのボードへの部品実装をスキップする情報を取得したときに、当該多数個取り基板から部品実装をスキップするボードを除いた状態で各実装機グループが実装を行うボード数が均等化されるように各実装機グループに当該多数個取り基板のボードを再分配する。
【選択図】図６

Description

本発明は、多数の回路基板（以下「ボード」という）が一体に配列形成された多数個取り基板の各ボードに部品を実装する作業を、該多数個取り基板の搬送経路に沿って配置された複数台の実装機によって実行する部品実装方法及び部品実装制御装置に関する発明である。

特許文献１（特開平８−２４２０９８号公報）に記載されているように、プリント基板の搬送経路に沿って配置した複数台の実装機によってプリント基板に部品を実装する実装ラインにおいて、上記各実装機の実装能力比を予め決定し、この実装能力比に基づいて各実装機における仕事量を設定してプリント基板全領域の実装点を各実装機に分配して実装ラインを稼働させると共に、稼働中の各実装機の各種仕事量に関する情報を収集し、予め設定された時期の経過後に、各実装機の上記情報を加味して上記実装能力比の補正を行い、この補正された実装能力比に基づいて各実装機での仕事量を修正するようにしたものがある。
特開平８−２４２０９８号公報（要約、特許請求の範囲等参照）

小型の回路基板（ボード）への部品実装の生産能率を向上させるために、多数のボードが碁盤目状に形成された多数個取り基板の各ボードに部品を実装する作業を、該多数個取り基板の搬送経路に沿って配置された複数台の実装機によって実行する場合がある。

上記特許文献１の実装ラインを使用して多数個取り基板の部品実装を行う場合は、多数個取り基板を１枚の大型のプリント基板と見なして、該基板全領域の実装点を各実装機に分配して実装ラインを稼働させるものと思われるが、この方法では、次のような問題が生じる。

すなわち、多数個取り基板に碁盤目状に形成された多数のボードの中には、不良ボードが存在する場合がある。この不良ボードに他のボードと同様に部品を実装すると、不良ボードに実装した部品が全て無駄になってしまうため、不良ボードへの部品実装をスキップする情報（以下「ボードスキップ情報」という）を取得した場合には、そのボードスキップ情報で指定された不良ボードを除いて、正常なボードのみに部品実装を行うことが望ましい。

しかし、上記特許文献１の実装ラインは、専ら１枚のプリント基板に部品実装を行う実装ラインであるため、多数個取り基板のボードスキップは全く想定外のことであり、ボードスキップには対応できない。

そこで、上記特許文献１の実装ラインに、ボードスキップに対応する機能を追加することが考えられる。この場合、ボードスキップ情報を取得したときに、多数個取り基板からボードスキップ情報で指定された不良ボードを除いて、正常なボードのみで構成した新たな１枚の大型のプリント基板を仮想して、その基板全領域の実装点を不良ボードの実装点を除いて各実装機に再分配することが考えられる。しかし、基板全領域の実装点を不良ボードの実装点を除いて各実装機に再分配する処理には時間がかかるため、実装ラインの稼働中に生産能率を低下させずに多数個取り基板のボードスキップに対応するのは困難である。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、実装ラインの稼働中に生産能率を低下させずに多数個取り基板のボードスキップに対応できる部品実装方法及び部品実装制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１，４に係る発明は、多数の回路基板（以下「ボード」という）が一体に配列形成された多数個取り基板の各ボードに部品を実装する作業を、該多数個取り基板の搬送経路に沿って配置された複数台の実装機によって実行するものにおいて、予め、１ボード分の全ての部品を実装するのに必要な台数の実装機を１つの実装機グループとして、前記複数台の実装機を複数の実装機グループに区分すると共に、各実装機グループが実装を行うボード数が均等化されるように各実装機グループにボードを分配して前記複数台の実装機を稼働させ、その稼働中に前記多数個取り基板のいずれかのボードへの部品実装をスキップする情報（以下「ボードスキップ情報」という）を取得したときに、当該多数個取り基板から部品実装をスキップするボードを除いた状態で各実装機グループが実装を行うボード数が均等化されるように各実装機グループに当該多数個取り基板のボードを再分配するようにしたものである。

このようにすれば、ボードスキップ情報を取得したときに、多数個取り基板の各ボードを、部品実装をスキップするボードを除いて各実装機グループに再分配する処理を行えば良いため、基板全領域の実装点を不良ボードの実装点を除いて各実装機に再分配する場合と比較して、再分配の処理が簡単であり、実装ラインの稼働中に生産能率を低下させずに多数個取り基板のボードスキップに対応できる。しかも、各実装機間でサイクルタイムのバランスが取れるように各実装機グループにボードを再分配することができ、スキップしたボード分のサイクルタイムの短縮も可能である。

この場合、請求項２，５のように、各実装機グループに１ボード分の全ての種類の部品を供給するのに必要なフィーダの配置を作成し、このフィーダの配置を実現するのに必要な台数の実装機を１つの実装機グループとするようにすれば良い。このようにすれば、各実装機グループのフィーダの配置を同一にすることができるため、フィーダの段取替え時や部品補給時の作業者の作業ミスを少なくすることができる。

また、請求項３，６のように、多数個取り基板に、ボードスキップ情報を記録又は表示する情報記録手段又は情報表示手段を設け、多数個取り基板への部品実装を開始する前に複数台の実装機のうちの先頭の実装機又は前工程の装置に設けられた認識手段によって前記情報記録手段又は前記情報表示手段から前記ボードスキップ情報を取得するようにすると良い。このようにすれば、多数個取り基板への部品実装を開始する前に、自動的にボードスキップ情報を取得することができ、自動化の要求を満たすことができる。

但し、本発明は、作業者がボードスキップ情報を手動入力するようにしても良いことは言うまでもない。

以下、本発明を実施するための最良の形態をモジュール型部品実装システムに適用して具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてモジュール型部品実装システムの構成を説明する。

モジュール型部品実装システムのベース台１１上に、回路基板の搬送方向に隣接して複数台の実装機モジュール１２（実装機）が入れ替え可能に整列配置されている。各実装機モジュール１２は、本体ベッド１３上に、フィーダ１４、回路基板搬送装置１５、部品撮像装置１６、部品装着装置１７等を搭載して構成され、上部フレーム１８の前面部には、操作パネル部１９が設けられている。各実装機モジュール１２の回路基板搬送装置１５によって回路基板や多数個取り基板を順次搬送して部品装着装置１７によって基板に部品を実装する。

次に、図２乃至図５に基づいて部品装着装置１７の構成を説明する。
ここで、図２は装着ヘッド２２をＸ−Ｙ方向に移動させるＸ−Ｙ軸移動装置を示す斜視図、図３はＸ軸スライド機構２３の第２Ｘ軸スライド４２に対する装着ヘッド２２の組付構造を示す斜視図、図４はＸ軸スライド機構２３の構成を示す横断面図、図５はＹ軸スライド機構２４とＸ軸スライド機構２３の構成を説明する斜視図である。

図２及び図３に示すように、部品装着装置１７は、複数本の部品吸着ノズル２１（又はディスペンサ）を交換可能に保持する回転型の装着ヘッド２２と、この装着ヘッド２２を基板の搬送方向（以下この方向を「Ｘ方向」と定義する）に移動させるＸ軸スライド機構２３と、このＸ軸スライド機構２３を装着ヘッド２２と共にＹ方向（基板の搬送方向と直交する方向）に移動させるＹ軸スライド機構２４と、部品吸着動作時や装着動作時に装着ヘッド２２の部品吸着ノズル２１を昇降させるノズル昇降機構５３等から構成されている。

Ｙ軸スライド機構２４は、実装機モジュール１２の上部フレーム１８側に取り付けられたＹ軸モータ３１によってＹ軸ボールねじ３２を回転駆動することで、Ｙ軸スライド３３をＹ軸ガイド３４に沿ってＹ方向にスライドさせるように構成されている（図５参照）。

一方、図４及び図５に示すように、Ｘ軸スライド機構２３は、２つのＸ軸スライド４１，４２を組み合わせた２段式のスライド機構であり、第１Ｘ軸スライド４１をＸ方向に案内する第１ガイド４３と第１Ｘ軸モータ４４を、Ｙ軸スライド３３に垂直に固定された支持板３３ａに取り付けて、この第１Ｘ軸モータ４４によって第１Ｘ軸ボールねじ４５を回転駆動することで、第１Ｘ軸スライド４１を第１ガイド４３に沿ってＸ方向にスライドさせるように構成されている。そして、第２Ｘ軸スライド４２をＸ方向に案内する第２ガイド４６と第２Ｘ軸モータ４７を第１Ｘ軸スライド４１に取り付けて、この第２Ｘ軸モータ４７によって第２Ｘ軸ボールねじ４８を回転駆動することで、第２Ｘ軸スライド４２を第２ガイド４６に沿ってＸ方向にスライドさせるように構成されている。

図３に示すように、装着ヘッド２２は、第２Ｘ軸スライド４２に固定された支持ブラケット５１に回転可能に組み付けられ、ヘッド回転モータ５４によって該装着ヘッド２２の中心軸の回りを部品吸着ノズル２１の配列ピッチ角度ずつ間欠的に回転するように構成されている。この装着ヘッド２２には、部品吸着ノズル２１を保持する複数本のノズルホルダ５５が上下方向（Ｚ方向）に昇降可能に組み付けられ、部品吸着・装着動作時には、所定の部品吸着・装着ステーションに位置する１本のノズルホルダ５５（部品吸着ノズル２１）がノズル昇降モータ５２（Ｚ軸モータ）を駆動源とするノズル昇降機構５３によって昇降される。

以上説明したＸ軸スライド機構２３、Ｙ軸スライド機構２４、ノズル昇降機構５３を駆動する第１Ｘ軸モータ４４、第２Ｘ軸モータ４７、Ｙ軸モータ３１、ノズル昇降モータ５２（Ｚ軸モータ）及びヘッド回転モータ５４は、実装機モジュール１２の制御部（図示せず）によって制御される。

次に、上記構成のモジュール型部品実装システムを使用して多数個取り基板６１に部品を実装する方法を図６乃至図８を用いて説明する。
多数個取り基板６１は、多数のボード６２（回路基板）を一体に碁盤目状に形成した１枚の大型の基板であり、部品実装後に最終的に各ボード６２の境界線（ブレーク溝等）に沿って分割して使用される。この多数個取り基板６１の所定位置には、部品実装をスキップする不良ボードの位置情報（以下「ボードスキップ情報」という）を記録又は表示する情報記録手段又は情報表示手段（いずれも図示せず）が設けられている。ここで、情報記録手段は、例えば、バーコードラベル、電子タグ等であり、情報表示手段は、例えば、数字、記号、マーク、色（各ボード毎に予め決められた位置の色）等によって不良ボードの位置を表示するものであり、その表示をカメラ等の認識手段で認識可能となっている。この多数個取り基板６１の各ボード６２には、ボードスキップ情報で指定された不良ボードを除いて、図７に示すように複数の部品Ａ，Ｂ，Ｃが実装される。

多数個取り基板６１への部品実装を開始する前に、予め、１ボード分の全ての部品Ａ，Ｂ，Ｃを実装するのに必要な台数の実装機モジュール１２を１つの実装機グループとして、モジュール型部品実装システムの各実装機モジュール１２を複数の実装機グループに区分する。この際、各実装機グループに１ボード分の全ての種類の部品Ａ，Ｂ，Ｃを供給するのに必要なフィーダ１４の配置を作成し、このフィーダ１４の配置を実現するのに必要な台数の実装機モジュール１２を１つの実装機グループとする。

尚、１ボード分の全ての種類の部品Ａ，Ｂ，Ｃを供給するのに必要な台数のフィーダ１４を１台の実装機モジュール１２に配置できる場合は、各実装機モジュール１２のフィーダ１４の配置を同じにすると良い。この場合は、各実装機グループを１台の実装機モジュール１２のみで構成しても良い。

また、１ボード分の全ての種類の部品Ａ，Ｂ，Ｃを供給するのに必要な台数のフィーダ１４を１台の実装機モジュール１２に配置できない場合は、１つの実装機グループ内の複数台の実装機モジュール１２に跨がってフィーダ１４の配置を作成すれば良い。

更に、本実施例では、各実装機グループが実装を行うボード数が均等化されるように各実装機グループにボード６２を分配する。具体的には、多数個取り基板６１の各ボード６２を実装機グループの数と同数のボードグループに区分し、各ボードグループには、多数個取り基板６１のボード数を実装機グループの数で割り算した数のボード６２を分配する。

この場合、各実装機モジュール１２の装着ヘッド２２の移動距離を均一化するために、図６の例では、多数個取り基板６１をＸ方向（搬送方向）に所定ボード数間隔で区画して複数のボードグループを作成する。このようにすれば、各実装機モジュール１２の装着ヘッド２２のＹ方向の移動距離が均一になり、本実施例のような実装機モジュール１２においては、一般に装着ヘッド２２のＹ方向への移動距離がＸ方向に比して大きいことから、各装着ヘッド２２の移動時間を均一にすることができる。

一方、図８の例では、多数個取り基板６１をＹ方向に所定ボード数間隔で区画して複数のボードグループを作成する。この場合、各実装機モジュール１２の装着ヘッド２２のＹ方向の移動距離を均一化するために、１つのボードグループを、多数個取り基板６１のＹ方向幅の中央位置に関して対称な位置に配置された２つの小グループにより構成し、各小グループにそれぞれ同じ数のボード６２を分配する。このようにすれば、各実装機モジュール１２の装着ヘッド２２のＹ方向の合計移動距離をＸ方向と同様に均一化することができる。

図６、図８のいずれの場合も、各実装機グループにそれぞれボードグループを１つずつ割り当てる。この後、モジュール型部品実装システムを稼働させて、多数個取り基板６１の各ボード６２に部品Ａ，Ｂ，Ｃを実装する。

多数個取り基板６１への部品実装を開始する前に、モジュール型部品実装システムの先頭の実装機モジュール１２（又は前工程の装置）に設けられた認識手段（図示せず）によって、多数個取り基板６１に設けられた情報記録手段又は情報表示手段からボードスキップ情報を読み取り、部品実装をスキップする不良ボードがあれば、多数個取り基板６１から当該不良ボードを除いた状態で、上記と同様の方法で、各実装機グループが実装を行うボード数が均等化されるように各実装機グループにボード６２を再分配する。

以上説明した処理は、図９及び図１０の各ルーチンに従って実行される。以下、各ルーチンの処理を説明する。
図９の生産準備ルーチンは、モジュール型部品実装システムの稼働前に、モジュール型部品実装システムの制御装置（図示せず）によって次のようにして実行される。まず、ステップ１０１で、１ボード分の全ての部品Ａ，Ｂ，Ｃを実装するのに必要な台数の実装機モジュール１２を１つの実装機グループとして、モジュール型部品実装システムの各実装機モジュール１２を複数の実装機グループに区分する。この際、各実装機グループに１ボード分の全ての種類の部品Ａ，Ｂ，Ｃを供給するのに必要なフィーダ１４の配置を作成し、このフィーダ１４の配置を実現するのに必要な台数の実装機モジュール１２を１つの実装機グループとする。このステップ１０１の処理が特許請求の範囲でいう実装機グルーピング手段としての役割を果たす。

この後、ステップ１０２に進み、多数個取り基板６１の各ボード６２を実装機グループの数と同数のボードグループに区分する。この際、各ボードグループには、多数個取り基板６１のボード数を実装機グループの数で割り算した数のボード６２を分配する。この後、ステップ１０３に進み、各実装機グループにそれぞれボードグループを１つずつ割り当てる。これらステップ１０２とステップ１０３の処理が特許請求の範囲でいうボード分配手段としての役割を果たす。

この後、ステップ１０４に進み、上記ステップ１０１〜１０３の処理によって作成されたボード分配情報を各実装機モジュール１２の制御部（図示せず）に配信する。配信方法としては、隣接する実装機モジュール１２間で通信する方式（バケツリレー方式）、マスタースレーブ方式、ダウンロード方式等のいずれかを使用すれば良い。

図１０のボードスキップ処理ルーチンは、多数個取り基板６１がモジュール型部品実装システムに搬入されてくる毎に、モジュール型部品実装システムの制御装置によって次のようにして実行される。まず、ステップ２０１で、モジュール型部品実装システムの先頭の実装機モジュール１２（又は前工程の装置）に設けられた認識手段（図示せず）によって、モジュール型部品実装システムに搬入されてくる多数個取り基板６１に設けられた情報記録手段又は情報表示手段からボードスキップ情報を読み取る。尚、作業者がボードスキップ情報を手動入力するようにしても良い。このステップ２０１の処理が特許請求の範囲でいうボードスキップ情報取得手段としての役割を果たす。

この後、ステップ２０２に進み、部品実装をスキップする不良ボードが有るか否かを判定し、不良ボードが無ければ、そのまま本ルーチンを終了する。

これに対して、上記ステップ２０２で、部品実装をスキップする不良ボードが有ると判定されれば、ステップ２０３に進み、部品実装をスキップする不良ボードを除いた状態で、前記ステップ１０２〜１０３の処理と同様の方法で、各実装機グループが実装を行うボード数が均等化されるように各実装機グループにボード６２を再分配する。この後、ステップ２０４に進み、ボード分配情報を各実装機モジュール１２の制御部に配信する。

以上説明した本実施例によれば、部品実装をスキップする不良ボードの情報を取得したときに、多数個取り基板６１の各ボード６２を、当該不良ボードを除いて各実装機グループに再分配する処理を行うようにしたので、多数個取り基板６１の全領域の実装点を不良ボードの実装点を除いて各実装機モジュール１２に再分配する場合と比較して、再分配の処理が簡単であり、モジュール型部品実装システムの稼働中に生産能率を低下させずに多数個取り基板６１のボードスキップに対応できる。しかも、各実装機モジュール１２間でサイクルタイムのバランスが取れるように各実装機グループにボードを再分配することができ、スキップしたボード分のサイクルタイムの短縮も可能である。

しかも、本実施例では、各実装機グループに１ボード分の全ての種類の部品Ａ，Ｂ，Ｃを供給するのに必要なフィーダ１４の配置を作成し、このフィーダ１４の配置を実現するのに必要な台数の実装機モジュール１２を１つの実装機グループとするようにしたので、各実装機グループのフィーダ１４の配置を同一にすることができて、フィーダ１４の段取替え時や部品補給時の作業者の作業ミスを少なくすることができる。

尚、本発明は、上記実施例に限定されず、実装機グループの数（ボードグループの数）を適宜変更しても良いことは言うまでもない。
その他、本発明は、上記実施例で説明したモジュール型部品実装システムに限定されず、多数個取り基板の各ボードに部品を実装する作業を複数台の実装機によって実行する実装ラインに適用して実施できる等、種々変更して実施できる。

本発明の一実施例におけるモジュール型部品実装システムの構成を示す斜視図である。 装着ヘッドをＸ−Ｙ軸方向に移動させるＸ−Ｙ軸移動装置を示す斜視図である。 Ｘ軸スライド機構の第２Ｘ軸スライドに対する作業ヘッドの組付構造を示す斜視図である。 Ｘ軸スライド機構の構成を示す横断面図である。 Ｙ軸スライド機構とＸ軸スライド機構の構成を説明する斜視図である。 ボードグループと実装機グループの区分方法とフィーダの配置方法を説明する図である。 多数個取り基板のボード上に部品を実装した状態を概念的に示す拡大平面図である。 ボードグループの他の区分方法を説明する図である。 生産準備ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 ボードスキップ処理ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１１…ベース台、１２…実装機モジュール（実装機）、１４…フィーダ、１５…回路基板搬送装置、１６…部品撮像装置、１７…部品装着装置、２１…部品吸着ノズル、２２…装着ヘッド、２３…Ｘ軸スライド機構、２４…Ｙ軸スライド機構、３１…Ｙ軸モータ、３３…Ｙ軸スライド、４１…第１Ｘ軸スライド、４２…第２Ｘ軸スライド、４４…第１Ｘ軸モータ、４７…第２Ｘ軸モータ、５４…ヘッド回転モータ、５５…ノズルホルダ、５２…ノズル昇降モータ、５３…ノズル昇降機構、６１…多数個取り基板、６２…ボード（回路基板）

Claims (6)

1. 多数の回路基板（以下「ボード」という）が一体に配列形成された多数個取り基板の各ボードに部品を実装する作業を、該多数個取り基板の搬送経路に沿って配置された複数台の実装機によって実行する部品実装方法において、
   予め、１ボード分の全ての部品を実装するのに必要な台数の実装機を１つの実装機グループとして、前記複数台の実装機を複数の実装機グループに区分すると共に、各実装機グループが実装を行うボード数が均等化されるように各実装機グループにボードを分配して前記複数台の実装機を稼働させ、
   前記複数台の実装機の稼働中に前記多数個取り基板のいずれかのボードへの部品実装をスキップする情報（以下「ボードスキップ情報」という）を取得したときに、当該多数個取り基板から部品実装をスキップするボードを除いた状態で各実装機グループが実装を行うボード数が均等化されるように各実装機グループに当該多数個取り基板のボードを再分配することを特徴とする部品実装方法。
2. 前記複数台の実装機を複数の実装機グループに区分する際に、各実装機グループに１ボード分の全ての種類の部品を供給するのに必要なフィーダの配置を作成し、このフィーダの配置を実現するのに必要な台数の実装機を１つの実装機グループとすることを特徴とする請求項１に記載の部品実装方法。
3. 前記多数個取り基板には、前記ボードスキップ情報を記録又は表示する情報記録手段又は情報表示手段が設けられ、
   前記多数個取り基板への部品実装を開始する前に前記複数台の実装機のうちの先頭の実装機又は前工程の装置に設けられた認識手段によって前記情報記録手段又は前記情報表示手段から前記ボードスキップ情報を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の部品実装方法。
4. 多数の回路基板（以下「ボード」という）が一体に配列形成された多数個取り基板の各ボードに部品を実装する作業を、該多数個取り基板の搬送経路に沿って配置された複数台の実装機によって実行する部品実装制御装置において、
   予め、１ボード分の全ての部品を実装するのに必要な台数の実装機を１つの実装機グループとして、前記複数台の実装機を複数の実装機グループに区分する実装機グルーピング手段と、
   各実装機グループが実装を行うボード数が均等化されるように各実装機グループにボードを分配するボード分配手段と、
   前記複数台の実装機の稼働中に前記多数個取り基板のいずれかのボードへの部品実装をスキップする情報（以下「ボードスキップ情報」という）を取得するボードスキップ情報取得手段とを備え、
   前記ボード分配手段は、前記ボードスキップ情報取得手段により前記ボードスキップ情報を取得したときに、前記多数個取り基板から部品実装をスキップするボードを除いた状態で各実装機グループが実装を行うボード数が均等化されるように各実装機グループに前記多数個取り基板のボードを再分配することを特徴とする部品実装制御装置。
5. 前記実装機グルーピング手段は、各実装機グループに１ボード分の全ての種類の部品を供給するのに必要なフィーダの配置を作成し、このフィーダの配置を実現するのに必要な台数の実装機を１つの実装機グループとすることを特徴とする請求項４に記載の部品実装制御装置。
6. 前記多数個取り基板には、前記ボードスキップ情報を記録又は表示する情報記録手段又は情報表示手段が設けられ、
   前記ボードスキップ情報取得手段は、前記多数個取り基板への部品実装を開始する前に前記複数台の実装機のうちの先頭の実装機又は前工程の装置に設けられた認識手段によって前記情報記録手段又は前記情報表示手段から前記ボードスキップ情報を取得することを特徴とする請求項４又は５に記載の部品実装制御装置。

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