JP2009224766A - 実装条件決定方法、実装条件決定装置、部品実装方法、部品実装機及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】段取り替え中であっても部品実装機を停止させることなく、全ての部品実装機の稼働率を高く確保し、かつ面積生産性に優れた部品の実装条件を決定する実装条件決定方法を提供する。
【解決手段】ＲレーンおよびＦレーンには基板種Ａおよび基板種Ｂの基板がそれぞれ搬送される。また、部品実装機ＭＣ１およびＭＣ２は、基板種Ａの基板にのみ部品を実装し、部品実装機ＭＣ３および部品実装機ＭＣ４は、基板種Ｂの基板にのみ部品を実装するような実装条件を決定する。
【選択図】図１３

Description

本発明は、基板に部品を実装する実装条件の決定方法に関し、特に、基板が搬送される複数の搬送レーンを並列に備える部品実装機を有する生産ラインにおける実装条件決定方法に関する。

電子部品をプリント配線基板等の基板に実装する部品実装機においては、複数の部品を実装した部品実装基板を、より短いタクトで生産することが望まれる。ここで、「タクト」とは、部品実装機毎に定められ、予め定められた複数の部品を１枚の基板に実装するのに要する実装時間のことである。

例えば、互いに異なる部品の組が予め配置されている複数の部品実装機の中で、基板に装着すべき部品を配置している部品実装機を選択し、選択された部品実装機へ基板を搬送することにより、複数の種類の部品実装基板を、より短いタクトで生産する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これにより、生産ラインのスループット（単位時間あたりの部品実装基板の生産枚数）を向上させることができる。
特許第３３９１０３９号公報

しかしながら、生産対象の部品実装基板の種類が変更されると、変更後の基板種に対応した部品を基板に実装可能とするために、部品実装機の部品供給部に配置される部品の段取り替えをする必要がある。このため、部品の段取り替えを行なう間は、段取り替え対象となっている部品実装機による基板の生産を中止させなければならない。

また、部品の段取り替えをしなくて済むように、特許文献１に記載のように、複数の部品実装機の中から基板の搬送先となる部品実装機を選択する方法もある。しかし、この場合、選択されなかった部品実装機は、その間非稼働状態となる。このため、所有する部品実装機全体の稼働率が低くなるという問題がある。さらに、非稼働状態の部品実装機を含めた無駄な生産スペースがあり、面積生産性（単位時間及び単位面積あたりの基板の生産枚数）も低くなるという問題もある。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、段取り替え中であっても部品実装機を停止させることなく、全ての部品実装機の稼働率を高く確保し、かつ面積生産性に優れた部品の実装条件を決定する実装条件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、本発明のある局面に係る実装条件決定方法は、各々が複数の搬送レーンを有し、かつ基板に部品を実装する複数の部品実装機が連結された生産ラインにおける部品の実装条件を決定する実装条件決定方法であって、前記複数の搬送レーンに複数の基板種の基板が搬送されるように、一連の経路を形成する搬送レーンの組ごとに、当該組に含まれる搬送レーンに、前記複数の基板種のいずれか１つを割り当てる割り当てステップと、前記複数の部品実装機の各々を、１つの基板種の基板に対してのみ部品を実装し、かつ当該１つの基板種の基板へ部品を実装するのに必要な機器だけを配置する専用機に設定し、前記複数の専用機により前記複数の基板種の基板に部品を実装するように実装条件を決定する専用機設定ステップとを含むことを特徴とする。

好ましくは、前記専用機設定ステップでは、さらに、前記複数の専用機の各々が、当該専用機が部品の実装を行なう基板の基板種が割り当てられた搬送レーンに基板が搬入された場合には、当該基板に対して部品の実装を行ない、当該専用機が部品の実装を行なう基板の基板種が割り当てられた搬送レーン以外の搬送レーンに基板が搬入された場合には、当該基板に部品の実装を行なうことなく下流に搬出するための前記実装条件を決定することを特徴とする。

この構成によると、割り当てステップにおいて１つの搬送レーンに１つの基板種が割り当てられる。また、専用機設定ステップにおいて１つの部品実装機に１つの基板種のみが割り当てられる。このため、各部品実装機は、１種類の基板のみしか生産を行なわず、生産対象とする基板種の基板が当該基板種に割り当てられた搬送レーンに搬送された場合には、当該基板に部品の実装を行なうことができる。また、各部品実装機は、それ以外の搬送レーンに基板が搬送された場合には、自身が生産対象とする基板種以外の基板種が搬送されたと判断し、下流に基板を搬出することができる。

生産ラインにおいて、生産対象とされる基板種の変更があった場合には、当該基板種を生産する部品実装機の部品供給部に配置されている部品カセット、ノズルステーションに載置されている交換用ノズル、サポートピンプレート上のサポートピンの配置等を変更する必要がある。しかし、この実装条件に従えば、このような変更作業をオペレータが行なっている最中であっても、部品実装機を停止させる必要はない。つまり、その間にも生産対象とする基板種以外の基板が部品実装機に搬入されるが、そのような基板を部品実装機は下流に搬出する作業を継続することができる。よって、段取り替え中であっても部品実装機を停止させることなく、全ての部品実装機の稼働率を高く確保することができる。

また、各部品実装機は複数の搬送レーンを備えていることより、１つの生産ラインで複数の基板種の基板を生産することが可能となる。よって、面積生産性も向上する。

好ましくは、前記専用機設定ステップでは、さらに、前記専用機ごとに、基板に部品を装着する装着ヘッドが有する部品を吸着するための吸着ノズルの本数を決定し、決定された吸着ノズルの本数が多い装着ヘッドを備える専用機ほど前記生産ラインの上流に配置されるように、前記複数の専用機の配置を決定することを特徴とする。

吸着ノズルの本数が多い装着ヘッドほど小さい部品を吸着する。このため、上流の部品実装機ほど小さい部品を実装するので、下流の部品実装機はこの小さな部品を避けて部品の実装をすればよく、部品を実装しやすくなる。

本発明の他の局面に係る部品実装方法は、各々が複数の搬送レーンを有し、かつ基板に部品を実装する複数の部品実装機が連結された生産ラインにおいて部品を実装する部品実装方法であって、前記搬送レーンごとに、前記複数の基板種のいずれかが割り当てられており、前記基板の基板種ごとに、当該基板種の基板に対してのみ部品を実装し、かつ当該１つの基板種の基板へ部品を実装するのに必要な機器だけを配置する部品実装機が、基板種間で割り当てられる部品実装機に重なりが生じないように少なくとも１台割り当てられており、前記部品実装機ごとに、前記複数の搬送レーンのいずれに基板が搬入されたかを判断する判断ステップと、前記部品実装機ごとに、当該部品実装機に割り当てられた基板種に割り当てられた搬送レーンに基板が搬入された場合には、当該基板に部品の実装を行ない、当該部品実装機に割り当てられた基板種に割り当てられた搬送レーン以外の搬送レーンに基板が搬入された場合には、当該基板に部品の実装を行なうことなく下流に搬出する実装ステップとを含むことを特徴とする。

この構成によると、１つの搬送レーンに１つの基板種が割り当てられる。また、１つの部品実装機に１つの基板種のみが割り当てられる。このため、各部品実装機は、１種類の基板のみしか生産を行なわず、生産対象とする基板種の基板が当該基板種に割り当てられた搬送レーンに搬送された場合には、当該基板に部品の実装を行なうことができる。また、各部品実装機は、それ以外の搬送レーンに基板が搬送された場合には、自身が生産対象とする基板種以外の基板種が搬送されたと判断し、下流に基板を搬出することができる。

生産ラインにおいて、生産対象とされる基板種の変更があった場合には、当該基板種を生産する部品実装機の部品供給部に配置されている部品カセット、ノズルステーションに載置されている交換用ノズル、サポートピンプレート上のサポートピンの配置等を変更する必要がある。しかし、この実装条件に従えば、このような変更作業をオペレータが行なっている最中であっても、部品実装機を停止させる必要はない。つまり、その間にも生産対象とする基板種以外の基板が部品実装機に搬入されるが、そのような基板を部品実装機は下流に搬出する作業を継続することができる。よって、段取り替え中であっても部品実装機を停止させることなく、全ての部品実装機の稼働率を高く確保することができる。

また、各部品実装機は複数の搬送レーンを備えていることより、１つの生産ラインで複数の基板種の基板を生産することが可能となる。よって、面積生産性も向上する。

なお、本発明は、このような特徴的なステップを含む実装条件決定方法又は部品実装方法として実現することができるだけでなく、実装条件決定方法又は部品実装方法に含まれる特徴的なステップを手段とする実装条件決定装置又は部品実装機として実現したり、実装条件決定方法又は部品実装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。

段取り替え中であっても部品実装機を停止させることなく、全ての部品実装機の稼働率を高く確保し、かつ面積生産性に優れた部品の実装条件を決定する実装条件決定方法等を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る実装条件決定方法を実現する部品実装システム１０の構成を示す外観図である。

部品実装システム１０は、基板に部品を実装し、回路基板を生産する生産ラインであり、実装条件決定装置１００と複数の部品実装機２００（図１に示す例では、９台の部品実装機）とを備えている。

実装条件決定装置１００は、本発明に係る実装条件決定方法を実行する装置である。この実装条件決定装置１００は、生産ライン全体での部品実装機の稼働率を高く確保し、かつ優れた面積生産性を実現することができるように実装条件を決定する。

部品実装機２００は、部品実装システム１０の一部として、実装条件決定装置１００により決定された条件で、電子部品などの部品を基板に実装する装置である。

具体的には、複数の部品実装機２００は、上流から下流に向けて基板を送りながら部品を実装していく。つまり、まず上流側の部品実装機２００が基板を受け取り、その基板に対して部品を実装する。そして、その部品が実装された基板が下流側の部品実装機２００に送り出される。このようにして、各部品実装機２００に基板が順次送られ、部品が実装される。

図２は、部品実装機２００の内部の主要な構成を示す平面図である。ここで、基板の搬送方向をＸ軸方向、水平面内でＸ軸方向と直交する部品実装機の前後方向をＹ軸方向とする。

部品実装機２００は、２つの基板２１及び基板２２がそれぞれ搬送される搬送レーン２１５及び搬送レーン２１６と、この２つの基板に対して部品を実装する２つの実装ユニット２１０ａ及び２１０ｂとを備えている。搬送レーン２１５及び搬送レーン２１６には異なる基板種の基板が搬送されることができる。なお、同じ基板であっても、表面と裏面とは、実装される部品種や実装位置等が異なるため、異なる基板種と考えられる。

搬送レーン２１５は実装ユニット２１０ａの側に、搬送レーン２１６は実装ユニット２１０ｂの側に、それぞれがＸ軸方向と平行になるように配置されている。

そして、搬送レーン２１５は、それぞれがＸ軸方向に平行な固定レール２１５ａと可動レール２１５ｂとから構成されている。固定レール２１５ａの位置は予め固定されており、可動レール２１５ｂは、搬送される基板２１のＹ軸方向の長さに応じてＹ軸方向に移動可能である。

また、搬送レーン２１５と同様に、搬送レーン２１６は、固定レール２１６ａと可動レール２１６ｂとから構成されている。そして、固定レール２１６ａの位置は予め固定されており、可動レール２１６ｂは、搬送される基板２２のＹ軸方向の長さに応じてＹ軸方向に移動可能である。

また、搬送レーン２１５及び搬送レーン２１６には、基板２１及び基板２２がそれぞれ独立して搬送される。

２つの実装ユニット２１０ａ及び２１０ｂは、お互いが協調し、基板２１及び基板２２に対して実装作業を行う。

また、実装ユニット２１０ａと実装ユニット２１０ｂはそれぞれ同様の構成を有している。つまり、実装ユニット２１０ａは、部品供給部２１１ａ、装着ヘッド２１３ａ、ノズルステーション２１８ａ及び部品認識カメラ（図示せず）を備えている。同様に、実装ユニット２１０ｂは、部品供給部２１１ｂ、装着ヘッド２１３ｂ、ノズルステーション２１８ｂ及び部品認識カメラ（図示せず）を備えている。

ここで、実装ユニット２１０ａの詳細な構成について説明する。なお、実装ユニット２１０ｂの詳細な構成については、実装ユニット２１０ａと同様であるため、その詳細な説明については繰り返さない。

部品供給部２１１ａは、部品テープを収納する複数の部品カセット２１２ａの配列からなる。なお、部品テープとは、例えば、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、リール等に巻かれた状態で供給される。また、部品テープに並べられる部品は、例えばチップ等であって、具体的には０４０２チップ部品（０．４ｍｍ×０．２ｍｍのサイズのチップ部品）や１００５チップ部品（１．０ｍｍ×０．５ｍｍのサイズのチップ部品）などである。

装着ヘッド２１３ａは、例えば最大１０個の吸着ノズルを備えることができ、部品供給部２１１ａから最大１０個の部品を吸着して、基板２１及び基板２２に装着することができる。

ノズルステーション２１８ａは、各種形状の部品種に対応するための交換用の吸着ノズルが置かれるテーブルである。

部品認識カメラは、装着ヘッド２１３ａに吸着された部品を撮影し、その部品の吸着状態を２次元又は３次元的に検査するために用いられる。

なお、基板への部品実装時には、裏面から基板を支持するサポートピンが用いられ、このサポートピンを立てるためのサポートピンプレートが搬送レーン２１５及び２１６の直下（図２に示す基板２２及び２１の直下）に設けられている。

図３は、サポートピンプレート５０２及びサポートピン５１０等の外観図である。電子部品５０８の実装に先立って、操作者により、サポートピンプレート５０２のピン孔５０４にサポートピン５１０が差し込まれる。その上に、基板２１及び２２が載置され、装着ヘッド２１３ａ及び２１３ｂにより電子部品５０８が基板２１及び２２上に装着される。

このような複数の基板種の基板に実装を行う部品実装機２００の基板の生産方法には、大きく分けて「同期モード」と呼ばれる方法と「非同期モード」と呼ばれる方法の２種類の方法がある。

「同期モード」では、２つの搬送レーンに基板が搬入された後に、部品の実装を開始するモードである。つまり、１つレーンのみにしか基板が搬入されていない場合には部品の実装は開始しない。同期モードでは、２つの装着ヘッドが２枚の基板に対して、交互に部品を実装する。なお、２つの装着ヘッドによる部品の実装順序は、２枚の基板を１枚の大きな基板とみなし、当該１枚の基板に対して決定される。なお、３つ以上の搬送レーンを有する部品実装機の場合には、２つ以上の搬送レーンに基板が搬入された後に、部品の実装を開始するモードを同期モードとしてもよい。

「非同期モード」では、複数の搬送レーンのうち、いずれか１つの搬送レーンに基板が搬入された後に、部品の実装を開始するモードである。非同期モードでは、２つの装着ヘッドが１枚の基板に対して、交互に部品を実装する。つまり、例えば搬送レーン２１５に基板２１が先に搬入された場合には、２つの装着ヘッドが協調動作を行ない、搬送レーン２１５の基板２１に対して部品を実装する。また、次に搬送レーン２１６に基板２２が搬入された場合には、２つの装着ヘッドが協調動作を行ない、搬送レーン２１６の基板２２に対して部品を実装する。

本実施の形態で説明する部品実装機２００による基板の生産方法は、いずれのモードであってもよい。

図４は、装着ヘッド２１３ａと部品カセット２１２ａの位置関係を示す模式図である。
上述のように、装着ヘッド２１３ａには、例えば最大１０個の吸着ノズルｎｚを取り付けることが可能である。１０個の吸着ノズルｎｚが取り付けられた装着ヘッド２１３ａは、最大１０個の部品カセット２１２ａ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。

図５は、部品を収めた部品テープ及びリールの例を示す図である。
チップ型電子部品などの部品は、図５に示すキャリアテープ２２１に一定間隔で複数個連続的に形成された収納凹部２２１ａに収納されて、この上面にカバーテープ２２２を貼り付けて包装される。そしてこのようにカバーテープ２２２が貼り付けられたキャリアテープ２２１は、リール２２３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。また、このようなキャリアテープ２２１及びカバーテープ２２２によって部品テープが構成される。なお、部品テープの構成は、図５に示す構成以外の他の構成であってもよい。

このような部品実装機２００の実装ユニット２１０ａは、装着ヘッド２１３ａを部品供給部２１１ａに移動させて、部品供給部２１１ａから供給される部品をその装着ヘッド２１３ａに吸着させる。そして、実装ユニット２１０ａは、装着ヘッド２１３ａを部品認識カメラ上に一定速度で移動させ、装着ヘッド２１３ａに吸着された全ての部品の画像を部品認識カメラに取り込ませ、部品の吸着位置を正確に検出させる。さらに、実装ユニット２１０ａは、装着ヘッド２１３ａを例えば基板２１に移動させて、吸着している全ての部品を基板２１の実装点に順次装着させる。実装ユニット２１０ａは、このような装着ヘッド２１３ａによる吸着、移動、及び装着という動作を繰り返し実行することにより、予め定められた全ての部品を基板２１に実装する。同様に、実装ユニット２１０ａは、予め定められた全ての部品を基板２２に実装する。

また、実装ユニット２１０ｂも、実装ユニット２１０ａと同様に、装着ヘッド２１３ｂによる吸着、移動、及び装着という動作を繰り返し実行することにより、予め定められた全ての部品を基板２１及び基板２２に実装する。

そして、実装ユニット２１０ａ及び実装ユニット２１０ｂはそれぞれ、相手の実装ユニットが部品を装着しているときには、部品供給部から部品を吸着し、逆に、相手の実装ユニットが部品供給部から部品を吸着しているときには、部品を装着するように、基板２１及び基板２２に対する部品の実装を交互に行う。すなわち、部品実装機２００はいわゆる交互打ちの部品実装機として構成されている。

なお、本発明では、部品実装機２００ごとに、基板２１及び基板２２のうち、予め部品を実装する対象の基板が実装条件として決定される。この実装条件に従い、２つの実装ユニット２１０ａ及び２１０ｂは、部品の実装対象とされる基板に対してのみ部品を実装する。このため、基板２１及び基板２２のうち、部品の実装対象とされない基板には、部品が実装されずに、その基板は、次の部品実装機に搬送される。

図６は、本実施の形態における実装条件決定装置１００の機能構成を示すブロック図である。

この実装条件決定装置１００は、生産ライン全体での部品実装機の稼働率を高く確保し、かつ優れた面積生産性を実現することができるように実装条件を決定する等の処理を行なうコンピュータである。この実装条件決定装置１００は、演算制御部１０１、表示部１０２、入力部１０３、メモリ部１０４、プログラム格納部１０５、通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）部１０６及びデータベース部１０７を備えている。

この実装条件決定装置１００は、本発明に係る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って実現され、部品実装機２００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（実装条件の決定ツール）としても機能する。なお、この実装条件決定装置１００の機能が部品実装機２００の内部に備わっていても構わない。

演算制御部１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や数値プロセッサ等であり、オペレータからの指示等に従って、プログラム格納部１０５からメモリ部１０４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１０２〜１０７を制御する処理部である。

表示部１０２はＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等であり、入力部１０３はキーボードやマウス等であり、これらは、演算制御部１０１による制御の下で、実装条件決定装置１００とオペレータとが対話する等のために用いられる。

通信Ｉ／Ｆ部１０６は、ＬＡＮ（Local Area Network）アダプタ等であり、実装条件決定装置１００と部品実装機２００との通信等に用いられる。メモリ部１０４は、演算制御部１０１による作業領域を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）等である。

プログラム格納部１０５は、実装条件決定装置１００の機能を実現する各種プログラムを記憶しているハードディスク等である。プログラムは、部品実装機２００による実装条件を決定するプログラムであり、機能的に（演算制御部１０１によって実行された場合に機能する処理部として）、基板種割り当て部１０５ａ、実装条件最適化部１０５ｂ及びソート部１０５ｃを備えている。

基板種割り当て部１０５ａは、特許請求の範囲における割り当て手段の一例であり、後述する目標タクトデータ１０７ｃから、同一種の基板を搬送する搬送レーンごとに、ラインタクトの目標値である目標タクトを取得するとともに、搬送レーンごとに、搬送レーンに搬送される基板種を割り当てる処理部である。ここで、「ラインタクト」とは、生産ラインが有する各部品実装機のタクトのうち、最大のタクトである。また、「タクト」は、部品実装機２００の搬送レーン毎に定められているものとする。つまり、ラインタクトは、生産ラインにおいて１枚の部品実装基板を生産するのに要する時間を示す。

実装条件最適化部１０５ｂは、特許請求の範囲における専用機設定手段の一例であり、基板種毎に、部品の実装条件を決定する処理部である。

ソート部１０５ｃは、生産ラインにおいて、部品を吸着する吸着ノズルｎｚの本数が多い装着ヘッドを備える部品実装機２００ほど上流に配列することにより、部品実装機２００の並びを決定する処理部である。

データベース部１０７は、この実装条件決定装置１００による実装条件決定処理等に用いられるデータである実装点データ１０７ａ、部品ライブラリ１０７ｂ及び目標タクトデータ１０７ｃ等を記憶するハードディスク等である。

図７〜図９は、それぞれ、実装点データ１０７ａ、部品ライブラリ１０７ｂ及び目標タクトデータ１０７ｃの一例を示す図である。

図７は、実装点データ１０７ａの一例を示す図である。
実装点データ１０７ａは、実装の対象となる全ての部品の実装点を示す情報の集まりである。１つの実装点ｐｉは、部品種ｃｉ、Ｘ座標ｘｉ、Ｙ座標ｙｉ、制御データφｉ、及び実装角度θｉからなる。ここで、部品種は、図８に示される部品ライブラリ１０７ｂにおける部品名に相当し、Ｘ座標及びＹ座標は、実装点の座標（基板上の特定位置を示す座標）であり、制御データは、その部品の実装に関する制約情報（使用可能な吸着ノズルｎｚのタイプ、装着ヘッドの最高移動加速度等）を示す。実装角度θｉは、部品種ｃｉの部品を吸着したノズルが回転すべき角度を示す。なお、最終的に求めるべきＮＣ（Numeric Control）データとは、ラインタクトが最小となるような実装点の並びである。

図８は、部品ライブラリ１０７ｂの一例を示す図である。
部品ライブラリ１０７ｂは、部品実装機２００が扱うことができる全ての部品種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。この部品ライブラリ１０７ｂは、図８に示すように、部品種（部品名）ごとの部品サイズ、タクト（一定条件下における部品種に固有のタクト）、その他の制約情報（使用可能な吸着ノズルｎｚのタイプ、部品認識カメラによる認識方式、装着ヘッドの最高加速度比等）からなる。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。部品ライブラリ１０７ｂには、その他に、部品の色や形状などの情報が含まれていてもよい。

図９は、目標タクトデータ１０７ｃの一例を示す図である。
目標タクトデータ１０７ｃは、同一基板を搬送する搬送レーンごとに目標タクトを示した情報の集まりである。この目標タクトデータ１０７ｃは、「搬送レーン」、「基板種」及び「目標タクト」などからなる。

「搬送レーン」は、目標タクトを取得する対象となる搬送レーンである。具体的には、搬送レーン２１５又は搬送レーン２１６を特定する名称である。搬送レーンを特定する名称とは、例えば、搬送レーン２１５はＦレーンであり、搬送レーン２１６はＲレーンである。

「基板種」は、対象となる搬送レーンに搬送する基板の種類である。例えば、搬送レーン２１６であるＲレーンに搬送する基板の種類は、基板種Ａである。

「目標タクト」は、ラインタクトの目標値である。例えば、Ｒレーンの「目標タクト」は、１００ｓ（ｓｅｃ）である。これは、基板種Ａの基板を１枚あたり１００ｓで生産する目標である。

図１０は、本実施の形態における実装条件決定装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。以下では、搬送レーン２１５をＦレーン、搬送レーン２１６をＲレーンとして、具体例を挙げながら実装条件決定装置１００の動作について説明する。

まず、基板種割り当て部１０５ａは、目標タクトデータ１０７ｃより、基板種ごとの目標タクトを取得し、搬送レーンごとに、搬送レーンに搬送される基板種を割り当てる（Ｓ２）。例えば、図９に示す目標タクトデータ１０７ｃより、基板種Ａの目標タクトとして１００ｓが取得され、基板種Ｂの目標タクトとして１００ｓが取得されたものとする。また、Ｒレーンに基板種Ａが割り当てられ、Ｆレーンに基板種Ｂが割り当てられたものとする。

次に、実装条件最適化部１０５ｂは、実装点データ１０７ａ及び部品ライブラリ１０７ｂを用いて、基板種毎に、取得された目標タクトを満たすように、部品実装機２００の台数、部品実装機２００の部品供給部２１１ａ及び２１１ｂへの部品カセット２１２ａ及び２１２ｂの種類及び配置、ノズルステーション２１８ａ及び２１８ｂに載置される吸着ノズルの種類、装着ヘッド２１３ａ及び２１３ｂが備える吸着ノズルの本数、サポートピンプレート５０２におけるサポートピン５１０の配列（サポートピン５１０が差し込まれるピン孔５０４の位置）、並びに部品の実装順序を最適化する（Ｓ４、ループＡ）。これらの最適化処理については、公知の技術を用いることができ、本願の主眼ではない。このため、その詳細な説明は省略する。

なお、これらの実装条件は必ずしも最適化されている必要はない。例えば、基板種毎に、目標タクトを満たし、かつ当該基板種の基板を生産できる実装条件であってもよい。また、目標タクトを満たすか否かに関わらず、各部品実装機には、割り当てられた１つの基板種のみの生産が可能となる実装条件が設定されているものであってもよい。

なお、これらの最適化を行なう際に、実装条件最適化部１０５ｂは、基板種ごとに搬送レーンを割り当てて最適化を行なう。例えば、実装条件最適化部１０５ｂは、Ｒレーンに基板種Ａを割り当て、Ｒレーンにおいて基板種Ａの基板が生産されものとし、Ｆレーンに基板種Ｂを割り当て、Ｆレーンにおいて基板種Ｂの基板が生産されるものした上で、基板種毎に最適化を行なう。なお、１つの搬送レーンに複数の基板種が割り当てられることがないものとする。つまり、１つの搬送レーンには、必ず１つの基板種のみが割り当てられるものする。

また、１台の部品実装機２００は、１つの基板種の基板のみを生産するものとする。つまり、１台の部品実装機２００は、１つの基板種の基板を専用的に生産するものであり、複数の基板種の基板を生産しないものとする。このような部品実装機２００は、特許請求の範囲における「専用機」の一例である。

例えば、基板種Ａについて最適化を行なった結果、図１１に示すように、各々が１２本の吸着ノズルを有する２つの装着ヘッド２１３ａ及び２１３ｂを備える部品実装機ＭＣ１と、各々が８本の吸着ノズルを有する２つの装着ヘッド２１３ａ及び２１３ｂを備える部品実装機ＭＣ２とを用いて、部品実装することが決定されたものとする。なお、以下の図中では、装着ヘッド２１３ａ及び２１３ｂに記載されている数字は吸着ノズルの本数を示すものとする。

また、部品実装機ＭＣ１及びＭＣ２の各々について、基板種Ａの基板に実装される部品のみが部品供給部２１１ａ及び２１１ｂに配置されるように、部品供給部２１１ａ及び２１１ｂにおける部品の配置が決定される。

さらに、部品実装機ＭＣ１及びＭＣ２の各々について、基板種Ａの基板を当該基板の裏面から支持するのに適したサポートピンの配置を決定される。なお、Ｒレーンにおいて基板種Ａの基板を当該基板の裏面から支持するのに適したサポートピンの配置が決定されていれば良く、Ｆレーンにおいては、基板に部品は実装されないためサポートピンは配置されなくても良い。

さらにまた、部品実装機ＭＣ１及びＭＣ２の各々について、基板種Ａの基板に実装される部品種の部品のみを吸着するのに必要な吸着ノズルの種類が決定され、装着ヘッド２１３ａ及び２１３ｂで用いられる吸着ノズルの種類及びノズルステーション２１８ａ及び２１８ｂに載置される吸着ノズルの種類が決定される。

また、基板種Ｂについて最適化を行なった結果、図１２に示すように、各々が１２本の吸着ノズルを有する２つの装着ヘッド２１３ａ及び２１３ｂを備える部品実装機ＭＣ３と、各々が３本の吸着ノズルを有する２つの装着ヘッド２１３ａ及び２１３ｂを備える部品実装機ＭＣ４とを用いて、部品実装することが決定されたものとする。

この場合、部品実装機ＭＣ３及びＭＣ４の各々について、基板種Ｂの基板に実装される部品のみが部品供給部２１１ａ及び２１１ｂに配置されるように、部品供給部２１１ａ及び２１１ｂにおける部品の配置が決定される。

さらに、部品実装機ＭＣ３及びＭＣ４の各々について、基板種Ｂの基板を当該基板の裏面から支持するのに適したサポートピンの配置を決定される。なお、Ｆレーンにおいて基板種Ｂの基板を当該基板の裏面から支持するのに適したサポートピンの配置が決定されていれば良く、Ｒレーンにおいては、基板に部品は実装されないためサポートピンは配置されなくても良い。

さらにまた、部品実装機ＭＣ３及びＭＣ４の各々について、基板種Ｂの基板に実装される部品種の部品のみを吸着するのに必要な吸着ノズルの種類が決定され、装着ヘッド２１３ａ及び２１３ｂで用いられる吸着ノズルの種類及びノズルステーション２１８ａ及び２１８ｂに載置される吸着ノズルの種類が決定される。

最後に、ソート部１０５ｃは、最適化処理（Ｓ４、ループＡ）で最適化された部品実装機２００を、吸着ノズルの本数が多い装着ヘッドを備えるものほど上流に配列するような、生産ラインにおける部品実装機の配列順を決定する（Ｓ６）。吸着ノズルの本数が多い装着ヘッドほど小さい部品を吸着する。このため、上流の部品実装機ほど小さい部品を実装するので、下流の部品実装機はこの小さな部品を避けて部品の実装をすればよく、部品を実装しやすくなる。

例えば、図１１及び図１２に示した計４台の部品実装機２００について配列順を決定すると、図１３に示すように、上流から、部品実装機ＭＣ１（吸着ノズル本数が１２本）、部品実装機ＭＣ３（吸着ノズル本数が１２本）、部品実装機ＭＣ２（吸着ノズル本数が８本）、部品実装機ＭＣ４（吸着ノズル本数が３本）の順となる。なお、図１４に示すように、部品実装機ＭＣ１及び部品実装機ＭＣ３の配列順を入替え、部品実装機２００の配列順を、上流から、部品実装機ＭＣ３（吸着ノズル本数が１２本）、部品実装機ＭＣ１（吸着ノズル本数が１２本）、部品実装機ＭＣ２（吸着ノズル本数が８本）、部品実装機ＭＣ４（吸着ノズル本数が３本）としてもよい。

なお、最適化処理（Ｓ４、ループＡ）の結果、装着ヘッド２１３ａと装着ヘッド２１３ｂとで吸着ノズルの本数が異なる場合がある。例えば、図１５に示すように、基板種Ｂについて最適化を行なった結果、部品実装機ＭＣ５と部品実装機ＭＣ４とを用いて部品実装することが決定されたものとする。このうち、部品実装機ＭＣ５は、８本の吸着ノズルを有する装着ヘッド２１３ａと、１２本の吸着ノズルを有する装着ヘッド２１３ｂとを備えるものとする。このような状況で、図１１及び図１５に示した計４台の部品実装機２００について配列順を決定すると、図１６に示すように、上流から、部品実装機ＭＣ１（吸着ノズル本数が１２本）、部品実装機ＭＣ５（吸着ノズル本数が１２本又は８本）、部品実装機ＭＣ２（吸着ノズル本数が８本）、部品実装機ＭＣ４（吸着ノズル本数が３本）の順となる。なお、この場合に、図１７に示すように、部品実装機ＭＣ１と部品実装機ＭＣ５との配列順を入替え、上流から、部品実装機ＭＣ５（吸着ノズル本数が１２本又は８本）、部品実装機ＭＣ１（吸着ノズル本数が１２本）、部品実装機ＭＣ２（吸着ノズル本数が８本）、部品実装機ＭＣ４（吸着ノズル本数が３本）の順とするのは望ましくない。なぜならば、部品実装機ＭＣ５で８本の吸着ノズルにより大きな部品を装着した後に、部品実装機ＭＣ１で１２本の吸着ノズルにより小さな部品を装着することなる。よって、部品実装機ＭＣ１の装着ヘッドは、Ｆレーンに搬送される基板に装着された大きな部品を避けるように移動しなければならない。このため、部品実装機ＭＣ１の装着ヘッドの上下方向の移動距離が大きくなり、装着ヘッドの移動時間が大きくなるからである。これに伴い、部品実装基板の生産タクトも大きくなってしまうという問題が生じる。よって、このような生産ラインは望ましくない。

図１８は、部品実装機２００の動作を示すフローチャートである。
部品実装機２００は、実装条件決定装置１００が決定した実装条件に従い、基板に部品を実装していく。

部品実装機２００は、基板が搬入されるまで待機し（Ｓ１２）、基板が搬入されると（Ｓ１２でＹＥＳ）、部品実装機２００の制御部（図示せず）は、搬入された基板が部品実装対象の基板種か否かを判断する（Ｓ１４）。部品実装対象の基板種か否かは、基板が搬入された搬入レーンの違いにより判断される。例えば、図１３に示すような４台の部品実装機２００により生産ラインが形成されている場合を考えると、部品実装機ＭＣ１のＲレーンに基板が搬入されてきた場合には、部品実装機ＭＣ１は、搬入された基板が部品実装対象の基板種（つまり、基板種Ａ）であると判断し、Ｆレーンに基板が搬入されてきた場合には、部品実装機ＭＣ１は、搬入された基板が部品実装対象の基板種ではないと判断する。同様に、部品実装機ＭＣ３のＦレーンに基板が搬入されてきた場合には、部品実装機ＭＣ３は、搬入された基板が部品実装対象の基板種（つまり、基板種Ｂ）であると判断し、Ｒレーンに基板が搬入されてきた場合には、部品実装機ＭＣ３は、搬入された基板が部品実装対象の基板種ではないと判断する。

搬入された基板が部品実装対象の基板種である場合には（Ｓ１４でＹＥＳ）、部品実装機２００は、その基板に部品を実装し、下流に送り出す（Ｓ１６）。搬入された基板が部品実装対象の基板種でない場合には（Ｓ１４でＮＯ）、部品実装機２００は、当該基板に対して部品の実装を行なうことなく、下流に基板を送り出す（Ｓ１８）。

部品実装機２００は、以上の処理（Ｓ１２〜Ｓ１８）を全ての基板の生産が終了するまで繰り返し実行する（Ｓ２０）。

以上説明したように、本実施の形態によると、各部品実装機は、１種類の基板のみしか生産を行なわず、生産対象とする基板種の基板が当該基板種に割り当てられた搬送レーンに搬送された場合には、当該基板に部品の実装を行なう。また、各部品実装機は、それ以外の搬送レーンに基板が搬送された場合には、自身が生産対象とする基板種以外の基板種が搬送されたと判断し、下流に基板を搬出する。

生産ラインにおいて、生産対象とされる基板種の変更があった場合には、当該基板種を生産する部品実装機の部品供給部に配置されている部品カセット、ノズルステーションに載置されている交換用ノズル、サポートピンプレート上のサポートピンの配置等を変更する必要がある。しかし、このような変更作業をオペレータが行なっている最中であっても、部品実装機を停止させる必要はない。つまり、その間にも生産対象とする基板種以外の基板が部品実装機に搬入されるが、そのような基板を部品実装機は下流に搬出する作業を継続することができる。また、段取り替え中の部品実装機は、部品実装を停止しており搬送されてくる基板を下流に送り出すだけであるが、段取り替えを行っていない他の部品実装機は、割り当てられた基板種の基板の生産を継続可能である。例えば、図１３に示す生産ラインにおいて基板種Ａの基板生産から基板種Ｃの基板生産に切り替える場合を考える。このとき、部品実装機ＭＣ１及びＭＣ２は、段取り替え中になるため、搬送されてくる基板（基板種Ｂの基板）を下流に送り出すだけであるが、部品実装機ＭＣ３及びＭＣ４は、基板種Ｂの基板の生産を継続可能である。よって、段取り替え中であっても部品実装機を停止させることなく、全ての部品実装機の稼働率を高く確保することができる。

また、各部品実装機が１つの基板種の基板生産のみを行なうことにより、各部品実装機に対して、１つの基板種の生産のみを考慮した実装条件を設定することができる。このため、各部品実装機に対して、１つの基板種の基板生産タクトの短縮のみを考えた実装条件の最適化を行えばよい。したがって、各部品実装機における基板の生産タクトを最小にすることができる。つまり、１台の部品実装機に対して、複数の基板種を考慮した実装条件の最適化を考えると、一方の基板種の基板の生産タクトが他方の基板種の基板の生産タクトに影響を与えてしまうため、それぞれの基板種の基板の生産タクトを同時に最小にすることは困難である。しかし、１台の部品実装機が１つの基板種の基板生産しか行わない場合には、各部品実装機に対して、１つの基板種の基板の生産タクトのみを最小にすることに専念することができるため、その基板種の基板の生産タクトを最小にすることが可能となる。

また、各部品実装機は複数の搬送レーンを備えていることより、１つの生産ラインで複数の基板種の基板を生産することが可能となる。よって、面積生産性も向上する。

以上、本発明に係る実装条件決定方法について、本実施の形態を用いて説明したが、本発明は、本実施の形態に限定されるものではない。

例えば、本実施の形態では、部品実装機２００は、２つの搬送レーンを備えることとしたが、搬送レーンは３つ以上であってもよい。また、例えば、部品実装機２００が３つの搬送レーンを備える場合でも、２つの搬送レーンに搬送される基板にしか部品を実装しないことにしてもよい。なお、搬送レーンが３つ以上ある場合には、基板種は３種類以上であってもよい。

また、本実施の形態では、部品実装機２００は、交互打ちの部品実装機であることとしたが、部品実装機２００は、交互打ちの部品実装機に限定されることなく、１つの基板に対し、１つの装着ヘッドで部品を実装する部品実装機であってもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、基板が搬送される複数の搬送レーンを並列に備える部品実装機を有する生産ラインにおける実装条件決定方法に適用でき、特に、生産ライン全体でのスループットが最大になるように、スループットを向上することができる実装条件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構成を示す外観図である。 部品実装機の内部の主要な構成を示す平面図である。 サポートピンプレート及びサポートピン等の外観図である。 装着ヘッドと部品カセットの位置関係を示す模式図である。 部品を収めた部品テープ及びリールの例を示す図である。 本実施の形態における実装条件決定装置の機能構成を示すブロック図である。 実装点データの一例を示す図である。 部品ライブラリの一例を示す図である。 目標タクトデータの一例を示す図である。 本実施の形態における実装条件決定装置の動作の一例を示すフローチャートである。 基板種Ａの基板に部品を実装する部品実装機の一例を示す図である。 基板種Ｂの基板に部品を実装する部品実装機の一例を示す図である。 図１１及び図１２に示した部品実装機を吸着ノズルの本数順に並べた生産ラインの一例を示す図である。 図１１及び図１２に示した部品実装機を吸着ノズルの本数順に並べた生産ラインの他の一例を示す図である。 基板種Ｂの基板に部品を実装する部品実装機の他の一例を示す図である。 図１１及び図１５に示した部品実装機を吸着ノズルの本数順に並べた生産ラインの一例を示す図である。 図１１及び図１５に示した部品実装機により構成される望ましくない生産ラインの一例を示す図である。 部品実装機の動作を示すフローチャートである。

１０ 部品実装システム
２１、２２ 基板
１００ 実装条件決定装置
１０１ 演算制御部
１０２ 表示部
１０３ 入力部
１０４ メモリ部
１０５ プログラム格納部
１０５ａ 基板種割り当て部
１０５ｂ 実装条件最適化部
１０５ｃ ソート部
１０６ 通信Ｉ／Ｆ部
１０７ データベース部
１０７ａ 実装点データ
１０７ｂ 部品ライブラリ
１０７ｃ 目標タクトデータ
２００ 部品実装機
２１０ａ、２１０ｂ 実装ユニット
２１１ａ、２１１ｂ 部品供給部
２１２ａ、２１２ｂ 部品カセット
２１３ａ、２１３ｂ 装着ヘッド
２１５、２１６ 搬送レーン
２１５ａ、２１６ａ 固定レール
２１５ｂ、２１６ｂ 可動レール
２１８ａ、２１８ｂ ノズルステーション
２２１ キャリアテープ
２２１ａ 収納凹部
２２２ カバーテープ
２２３ リール
５０２ サポートピンプレート
５０４ ピン孔
５０８ 電子部品
５１０ サポートピン

Claims (10)

1. 各々が複数の搬送レーンを有し、かつ基板に部品を実装する複数の部品実装機が連結された生産ラインにおける部品の実装条件を決定する実装条件決定方法であって、
   前記複数の搬送レーンに複数の基板種の基板が搬送されるように、一連の経路を形成する搬送レーンの組ごとに、当該組に含まれる搬送レーンに、前記複数の基板種のいずれか１つを割り当てる割り当てステップと、
   前記複数の部品実装機の各々を、１つの基板種の基板に対してのみ部品を実装し、かつ当該１つの基板種の基板へ部品を実装するのに必要な機器だけを配置する専用機に設定し、前記複数の専用機により前記複数の基板種の基板に部品を実装するように実装条件を決定する専用機設定ステップと
   を含むことを特徴とする実装条件決定方法。
2. 前記専用機設定ステップでは、さらに、前記複数の専用機の各々が、当該専用機が部品の実装を行なう基板の基板種が割り当てられた搬送レーンに基板が搬入された場合には、当該基板に対して部品の実装を行ない、当該専用機が部品の実装を行なう基板の基板種が割り当てられた搬送レーン以外の搬送レーンに基板が搬入された場合には、当該基板に部品の実装を行なうことなく下流に搬出するための前記実装条件を決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の実装条件決定方法。
3. 前記専用機設定ステップでは、さらに、前記専用機ごとに、基板に部品を装着する装着ヘッドが有する部品を吸着するための吸着ノズルの本数を決定し、決定された吸着ノズルの本数が多い装着ヘッドを備える専用機ほど前記生産ラインの上流に配置されるように、前記複数の専用機の配置を決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の実装条件決定方法。
4. 前記専用機設定ステップでは、前記専用機ごとに、当該専用機が部品を実装する基板種の基板へ実装される部品種の部品のみが部品供給部に配置されるように、前記部品供給部における部品の配置を決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の実装条件決定方法。
5. 前記専用機設定ステップでは、前記専用機ごとに、当該専用機が部品を実装する基板種の基板を当該基板の裏面から支持するのに適したサポートピンの配置を決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の実装条件決定方法。
6. 前記専用機設定ステップでは、前記専用機ごとに、基板に部品を装着する装着ヘッドで用いられる部品を吸着するための吸着ノズルであって、当該専用機が部品を実装する基板種の基板へ実装される部品種の部品のみを吸着するのに必要な吸着ノズルの種類を、前記装着ヘッドで用いられる吸着ノズルの種類及び交換用の吸着ノズルを載置するノズルステーションに載置される吸着ノズルの種類として決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の実装条件決定方法。
7. 各々が複数の搬送レーンを有し、かつ基板に部品を実装する複数の部品実装機が連結された生産ラインにおける部品の実装条件を決定する実装条件決定装置であって、
   前記複数の搬送レーンに複数の基板種の基板が搬送されるように、一連の経路を形成する搬送レーンの組ごとに、当該組に含まれる搬送レーンに、前記複数の基板種のいずれか１つを割り当てる割り当て手段と、
   前記複数の部品実装機の各々を、１つの基板種の基板に対してのみ部品を実装し、かつ当該１つの基板種の基板へ部品を実装するのに必要な機器だけを配置する専用機に設定し、前記複数の専用機により前記複数の基板種の基板に部品を実装するように実装条件を決定する専用機設定手段と
   を備えることを特徴とする実装条件決定装置。
8. 各々が複数の搬送レーンを有し、かつ基板に部品を実装する複数の部品実装機が連結された生産ラインにおいて部品を実装する部品実装方法であって、
   前記搬送レーンごとに、前記複数の基板種のいずれかが割り当てられており、
   前記基板の基板種ごとに、当該基板種の基板に対してのみ部品を実装し、かつ当該１つの基板種の基板へ部品を実装するのに必要な機器だけを配置する部品実装機が、基板種間で割り当てられる部品実装機に重なりが生じないように少なくとも１台割り当てられており、
   前記部品実装機ごとに、前記複数の搬送レーンのいずれに基板が搬入されたかを判断する判断ステップと、
   前記部品実装機ごとに、当該部品実装機に割り当てられた基板種に割り当てられた搬送レーンに基板が搬入された場合には、当該基板に部品の実装を行ない、当該部品実装機に割り当てられた基板種に割り当てられた搬送レーン以外の搬送レーンに基板が搬入された場合には、当該基板に部品の実装を行なうことなく下流に搬出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。
9. 各々が複数の搬送レーンを有し、かつ基板に部品を実装する複数の部品実装機が連結された生産ラインにおける部品実装機であって、
   前記搬送レーンごとに、前記複数の基板種のいずれかが割り当てられており、
   前記基板の基板種ごとに、当該基板種の基板に対してのみ部品を実装し、かつ当該１つの基板種の基板へ部品を実装するのに必要な機器だけを配置する部品実装機が、基板種間で割り当てられる部品実装機に重なりが生じないように少なくとも１台割り当てられており、
   前記複数の搬送レーンのいずれに基板が搬入されたかを判断する判断手段と、
   前記部品実装機に割り当てられた基板種に割り当てられた搬送レーンに基板が搬入された場合には、当該基板に部品の実装を行ない、当該部品実装機に割り当てられた基板種に割り当てられた搬送レーン以外の搬送レーンに基板が搬入された場合には、当該基板に部品の実装を行なうことなく下流に搬出する実装手段と
   を備えることを特徴とする部品実装機。
10. 各々が複数の搬送レーンを有し、かつ基板に部品を実装する複数の部品実装機が連結された生産ラインにおける部品の実装条件を決定するプログラムであって、
    前記複数の搬送レーンに複数の基板種の基板が搬送されるように、一連の経路を形成する搬送レーンの組ごとに、当該組に含まれる搬送レーンに、前記複数の基板種のいずれか１つを割り当てる割り当てステップと、
    前記複数の部品実装機の各々を、１つの基板種の基板に対してのみ部品を実装し、かつ当該１つの基板種の基板へ部品を実装するのに必要な機器だけを配置する専用機に設定し、前記複数の専用機により前記複数の基板種の基板に部品を実装するように実装条件を決定する専用機設定ステップと
    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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