JP2012104803A - 可変ピッチヘッドを利用した部品実装の最適化方法およびその方法を利用した部品実装機 - Google Patents

Abstract

【課題】可変ピッチヘッドを利用した部品実装の最適化方法およびその方法を利用した部品実装機を提供する。
【解決手段】前記可変ピッチを利用した部品実装の最適化方法は、部品を収納した複数の部品供給部の配列から部品を吸着可能な可変ピッチを有する装着ヘッドで部品を吸着し、前記装着ヘッドを移動させて基板に前記部品を装着するため、コンピュータによって部品の実装順序を決定する部品実装の最適化方法において、前記基板を、前記装着ヘッド配列方向に平行配列された装着点を含むセクターに区切るステップと、前記区切られたセクターに基づいて、前記基板を前記ヘッド数と同一な装着点数を有する第１サブ基板に分割するステップと、前記第１サブ基板に対して所要時間が最短となる部品実装順序および可変ピッチを決定するステップとを含む。
【選択図】図８

Description

本発明は、可変ピッチヘッドを利用した部品実装の最適化方法およびその方法を利用した部品実装機に関するものである。

基板に部品を実装する部品実装機は固定ピッチヘッドまたは可変ピッチヘッドを使用する。従来には、固定ピッチヘッドを利用して最短時間に部品を実装する最適化方法が多く使用されていた。ところが、固定ピッチヘッドを使用する部品実装機は固定の部品間隔を有する基板に使用することは容易であるが、多様な部品間隔を有する基板に使用することは難しい。

最近、可変ピッチヘッドを有する部品実装機が使用されるにつれ、多様な部品間隔を有する基板に可変的な適用が可能になった。しかし、実際に製品の生産性を左右するのは、このような可変ピッチヘッドのピッチおよび実装順序がどのように決定されるかが非常に重要な要素である。ところが、多様な部品間隔を有する多数の基板において、可変ピッチヘッドのピッチおよび実装順序を決定できる一般化されてかつ最適化された技法に対する研究はそれほど成されていない。

本発明が解決しようとする技術的課題は、多様な基板装着点分布に柔軟に対応できる可変ピッチヘッドを利用した部品実装の最適化方法を提供することにある。

本発明の他の技術的課題は、多様な基板装着点分布に柔軟に対応できる可変ピッチヘッドを利用した部品実装の最適化方法を利用した部品実装機を提供することにある。

本発明の技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されず、言及されていないまた他の技術的課題は次の記載から当業者に明確に理解され得るだろう。

前記技術的課題を達成するための本発明の一形態による可変ピッチを利用した部品実装の最適化方法は、部品を収納した複数の部品供給部の配列から部品を吸着可能な可変ピッチを有する装着ヘッドで部品を吸着し、前記装着ヘッドを移動させて基板に前記部品を装着するため、コンピュータによって部品の実装順序を決定する部品実装の最適化方法において、前記基板を、前記装着ヘッド配列方向に平行配列された装着点を含むセクターに区切るステップと、前記区切られたセクターに基づいて、前記基板を前記ヘッド数と同一な装着点数を有する第１サブ基板に分割するステップと、前記第１サブ基板に対して所要時間が最短となる部品実装順序および可変ピッチを決定するステップとを含む。

前記他の技術的課題を達成するための本発明の一形態による可変ピッチを利用した部品実装の最適化方法を利用した部品実装機は、部品を収納した複数の部品供給部の配列から部品を吸着可能な可変ピッチを有する装着ヘッドで部品を吸着し、前記装着ヘッドを移動させて基板に前記部品を装着するため、コンピュータによって部品の実装順序を決定する部品実装の最適化方法において、前記基板を、前記装着ヘッド配列方向に平行配列された装着点を含むセクターに区切るステップと、前記区切られたセクターに基づいて、前記基板を前記ヘッド数と同一な装着点数を有する第１サブ基板に分割するステップと、前記第１サブ基板に対して所要時間が最短となる部品実装順序および可変ピッチを決定するステップとに従い実装する。

部品実装機、部品供給部、可変ヘッドピッチの同時装着および同時吸着を示す斜視図である。 部品実装機の平面図である。 最大ピッチおよび最小ピッチを適用した可変ピッチヘッドの断面図である。 部品同時吸着を示す断面図である。 部品同時吸着を示す断面図である。 部品の吸着、認識、実装のサイクルのフローチャートである。 ピッチ候補を説明するための図である。 ヘッドピッチおよび実装順序を決定することを示すフローチャートである。 ヘッドピッチおよび実装順序の決定過程を示す図である。 ヘッドピッチおよび実装順序の決定過程を示す図である。 ヘッドピッチおよび実装順序の決定過程を示す図である。 ヘッドピッチおよび実装順序の決定過程を示す図である。 ヘッドピッチおよび実装順序の決定過程を示す図である。 ヘッドピッチおよび実装順序の決定過程を示す図である。 ヘッドピッチおよび実装順序の決定過程を示す図である。 ヘッドピッチおよび実装順序の決定過程を示す図である。 ヘッドピッチおよび実装順序の決定過程を示す図である。 ヘッドピッチおよび実装順序の決定過程を示す図である。 ヘッドピッチおよび実装順序の決定過程を示す図である。 ヘッドピッチおよび実装順序の決定過程を示す図である。 ヘッドピッチおよび実装順序の決定過程を示す図である。 ヘッドピッチおよび実装順序の決定過程を示す図である。 基板にマルチガントリを配置した概略図である。

本発明の利点、特徴、およびそれらを達成する方法は、添付される図面と共に詳細に後述される実施形態を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現されることが可能である。本実施形態は、単に本発明の開示が完全になるように、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に対して発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範囲によってのみ定義される。

素子（ｅｌｅｍｅｎｔｓ）または層が、他の素子または層の「上（ｏｎ）」と指称されるものは、他の素子の真上だけでなく、中間に他の層または他の素子を介在した場合をすべて含む。これに対し、一つの素子が他の素子と「直接上（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」、と指称されるものは中間に他の素子または層を介在しないものを示す。明細書全体において、同一参照符号は同一構成要素を指す。「および／または」は、言及されたアイテムの各々および一つ以上のすべての組合せを含む。

第１、第２等が、多様な素子、構成要素を説明するために使用される。しかしながら、これら構成要素は、これらの用語によって制限されないことはもちろんである。これらの用語は単に一つの構成要素を構成要素と区別するために使用されるものである。したがって、以下で言及される第１素子は、本発明の技術的思想内で第２素子あり得ることはもちろんである。

本明細書で使用された用語は、実施形態を説明するためであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において単数形は、文言で特別に言及しない限り、複数形をも含む。明細書で使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及した構成要素以外の一つ以上の他の構成要素の存在または追加を排除しない。

他に定義されなければ、本明細書で使用されるすべての用語（技術および科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に共通に理解され得る意味において使用されるものである。また、一般的に使用される辞典に定義されている用語は、明確に特別に定義されていない限り理想的にまたは過度に解釈されない。

空間的に相対的な用語である「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」などは、図面に示されているように、一つの素子または構成要素と他の構成要素との相関関係を容易に記述するために使用されてもよい。空間的に相対的な用語は、図面に示されている方向に加えて、使用時または動作時における素子の互いに異なる方向を含む用語として理解されなければならない。例えば、図面に図示されている素子を覆す場合に、他の素子の「下（ｂｅｌｏｗ）」または「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」と記述されている素子は、他の素子の「上（ａｂｏｖｅ）」に置かれ得る。したがって、例示的な用語である「下」は、下と上の方向をすべて含み得る。構成要素が他の方向に配向された場合も、これにより空間的に相対的な用語は配向に応じて解釈することができる。

図１は、部品実装機、部品供給部および可変ピッチヘッドの同時装着および吸着を示す斜視図である。

図１を参照すると、部品実装機１０００は基板に半導体チップなど部品の実装作業を行い、この作業ために、部品を供給する部品供給部９００が設置されており、この部品供給部９００で部品を吸着し、基板に吸着した部品を実装する可変ピッチヘッド８００の集合であるガントリーが装着されている。このヘッド８００は部品を同時吸着し、かつ同時装着する。他の実施形態においては、部品を個別的に実装することもできる。

図２は、部品実装機の作業領域を上からみた平面図である。

図２を参照すると、部品実装機１０００はコンベヤーベルト、可変ピッチヘッド８００、ガントリー６００、Ｘ−Ｙ直交ロボット、部品認識部および部品供給部９００を含む。

コンベヤーベルトは基板１００を作業領域へ移送し、移送された基板１００に実装作業を完了すると、作業完了された基板１００を作業領域から移動させる。ここで、基板１００は照明用ＬＥＤボード用基板、ＢＬＵ用ＬＥＤボード用基板、横配列基板、縦配列基板および基板の長さが６００ｍｍ以上のＰＣＢを含む多様な基板が作業対象になる。

可変ピッチヘッド８００は部品を吸着する役割を果たし、固定ピッチとは異なって、ヘッド８００の集合であるガントリー６００にモータが装着されており、このモータを駆動し、ヘッド間の間隔のピッチを変更することができる。ただし、本発明の実施形態において、ガントリー６００にモータが一つ装着されており、各ヘッド間ピッチ間隔が一定であるものを例にあげているが、ガントリー６００にモータを追加して装着すると、各ヘッド間ピッチが互いに異なるように調整することも可能である。

また、ヘッド８００はノズルをその構成要素とし、ノズルは真空状態を作って部品を吸着する部分であり、部品の外形やサイズ、リードの有無とリードのピッチおよび装着精度要件などに応じてそれぞれ異なるノズルを使用してもよい。また、実装角度に応じて、ノズルを所定の角度で回転させるノズル角度回転装置である角度調整モータがヘッドに装着されてもよい。

ガントリー６００は可変ピッチヘッド８００の集合を指称するものであり、本発明では説明の便宜上５個の可変ピッチヘッド８００が一つのガントリー６００を構成するものとしたが、一つのガントリー６００を構成する可変ピッチヘッド８００の数は５個に限定されるものではない。

Ｘ−Ｙ直交ロボットは図示するように、Ｘ軸およびＹ軸フレームで構成されており、この直交ロボットがＸ軸フレームに接続されているガントリー６００をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させることによって、基板１００上のすべての位置にヘッド８００が移動して実装できるようにする。ただし、ガントリー６００とフレームの位置関係は図示する形態に限定されるものではない。

部品認識部は反射鏡と認識カメラで構成されている。反射鏡に映された部品のイメージを認識カメラで認識して部品の吸着状態、吸着角度および該当部品であるかどうかなどを判断する。

部品供給部９００は基板１００上の装着点に実装する部品を供給する役割を果たし、通常は部品テープで構成されている。部品テープは多数の同一タイプの部品が配列されたテープをいい、このようなテープはこのテープが巻かれたリール（供給リール）と共に供給される。部品テープは実装機にチップ部品など、主に相対的に小さい部品を供給することに使用される。また、部品供給部９００に収納されている部品は部品種類によって装着間隔が異なり、小型部品であるほど装着間隔が狭い場合もある。

図３は、最大ピッチおよび最小ピッチを適用した可変ピッチヘッドの断面図である。

図３は、可変ピッチヘッド８００が最大ピッチで設定されている場合および最小ピッチで設定されている場合を図示している。例えば、可変ピッチヘッド８００のピッチ範囲が１２ｍｍ〜３０ｍｍの場合、最大ピッチのＬ１は３０ｍｍであり、最小ピッチのＬ２は１２ｍｍとなる。前述したように、ガントリー６００にモータが１個のみ装着されている場合には、すべてのヘッド８００間隔のピッチが同一であってもよい。

図４および図５は、部品同時吸着を示す断面図である。図４は、小型部品を吸着する断面図である。図５は、図４に示す部品より大きい部品を吸着する断面図である。

図４および図５を参照すると、可変ピッチヘッド８００は所定のピッチを維持し、部品供給部９００に収納されている部品（７００、７１０）を吸着する。部品（７００、７１０）が部品供給部９００に収納される場合、部品（７００、７１０）の種類によって部品供給部９００に収納されている部品（７００、７１０）間収納間隔が互いに異なってもよい。また、部品（７００、７１０）のサイズが小さいほど部品（７００、７１０）間収納間隔が狭くなる。例えば、小型部品７００の場合は、この部品７００が部品供給部９００に８ｍｍ間隔で収納され、中／大型部品７１０の場合は部品供給部９００に１６ｍｍ間隔で収納されてもよい。

このように収納されている部品（７００、７１０）を同時吸着するため、可変ピッチヘッド８００はピッチを調整する。例えば、前述したように、可変ピッチヘッド８００のピッチ範囲は決まっており、ピッチ範囲が１２ｍｍ〜３０ｍｍである場合、部品７００間間隔がｋ１（＝８ｍｍ）である部品７００を同時吸着するため、ピッチを８ｍｍに減らすことはできないため、ピッチをｋ２（＝１６ｍｍ）とし、収納された部品７００を一つずつスキップしながら同時吸着をする。また、部品７１０間間隔がｋ３（＝２４．５ｍｍ）である場合は、ピッチをｋ４（＝２４．５ｍｍ）と設定できるので、部品７１０をスキップする必要なく同時吸着が可能である。したがって、部品（７００、７１０）同時吸着のため、本発明の場合は、部品（７００、７１０）吸着過程で可変ピッチヘッド８００のピッチを調整する。

図６は、部品の吸着、認識、装着のサイクルのフローチャートである。

図６を参照すると、図６は部品（７００、７１０）の吸着、認識、装着のサイクルの流れを示す図面であり、サイクルごとに部品（７００、７１０）実装ピッチを調整する。ピッチを調整する時点はモデル（基板１００）ごとに調整することもでき、一つの部品（７００、７１０）を装着点に実装する度に調整することもできる。しかし、モデル１００ごとにピッチを調整する場合、作業後半部に発生する不規則な分布の残余装着点などに対する作業に逆にガントリー６００の動きが多くなり、一つの部品（７００、７１０）を実装する度にピッチを調整する場合には軸の頻繁な移動およびモータの頻繁な駆動によりピッチ値の正確度が落ち、作業の正確度に問題が発生し得る。したがって、本発明はこのような問題点を改善するため、サイクルごとにピッチを調整する。

サイクルは、ノズルを準備（Ｓ１０）し、部品供給部９００にヘッド８００を移動（Ｓ２０）し、吸着のためのピッチ調整（Ｓ３０）を行い、部品（７００、７１０）を同時吸着（Ｓ４０）し、装着位置にヘッド８００を移動（Ｓ５０）し、吸着した部品（７００、７１０）を認識（Ｓ６０）し、部品（７００、７１０）装着のためのピッチ調整（Ｓ７０）を行い、かつ部品（７００、７１０）を装着（Ｓ８０）する順に行われる。

まず、部品（７００、７１０）のサイズおよびヘッド８００の種類を考慮し、ノズルステーションで該当ノズルを選択する（Ｓ１０）。次に、部品供給部９００へノズルが付着したヘッド８００を移動させ（Ｓ２０）、部品供給部９００に収納されている部品（７００、７１０）を同時吸着するため、ヘッド８００ピッチを調整する（Ｓ３０）。

このように調整されたピッチを有するヘッド８００によって、ヘッド８００の個数だけ部品（７００、７１０）を同時吸着した後（Ｓ４０）、基板１００上の装着位置にヘッド８００を移動させる（Ｓ５０）。次に、吸着した部品（７００、７１０）の吸着状態および該当部品（７００、７１０）であるかどうかを部品（７００、７１０）認識カメラが認識し（Ｓ６０）、認識した結果、異常がない場合には部品（７００、７１０）装着のためのピッチを調整する（Ｓ７０）。

最後に、計算された実装順序に従い該当装着点に部品（７００、７１０）を同時装着または個別装着をする（Ｓ８０）。

前述したが、本発明はこのような過程を経た後に、装着のためのピッチを変更する装着サイクル当たり１回ずつピッチを調整する方法を用いる。

図７は、ピッチ候補を説明するための図である。

図７を参照すると、基板１００、基板１００内の装着点などを含む一程領域であるアレイ５００およびセクターが図示されている。アレイ５００は同一な装着点配置構成を有するパターンをいい、セクターは装着ヘッド配列方向に垂直な軸（Ｘ軸）座標が同一な装着点などの集合を指称する。ただし、セクターに含まれたこの装着点などのＸ軸座標は若干の差があってもよい。セクターについては後述する。

部品実装の最適化方法を導き出すため、最適化方法決定過程に適用されるピッチ候補としては、装着ヘッド配列方向に平行な軸をＹ軸としたとき、アレイ５００Ｙオフセット値、アレイ５００Ｙオフセットの１／ｎ値（ここで、ｎ＝２、３、４、５であってもよいが、これに限定されるものではない。）、セクター内の装着点間Ｙ座標差異の中央値、セクター内の装着点間Ｙ座標差異の平均値、セクター内の装着点間Ｙ座標差異の最頻値、既に設定されたヘッドの最小ピッチ、および既に設定されたヘッド最大ピッチのうちいずれか一つであってもよい。以下、ピッチ候補それぞれについて説明する。

アレイ５００Ｙオフセット値とは、アレイ５００間のＹ軸間隔をいい、各アレイ５００内の対応位置にある装着点などのＹ軸間隔は図示するように、（ａ＋ｂ）となる。したがって、アレイ５００Ｙオフセット値は（ａ＋ｂ）となる。

アレイ５００Ｙオフセットの１／ｎ値は（ａ＋ｂ）／ｎであり、ｎ＝２、３、４、５の場合、（ａ＋ｂ）／２、（ａ＋ｂ）／３、（ａ＋ｂ）／４、（ａ＋ｂ）／５となる。ただし、ｎの値に応じて前記アレイ５００Ｙオフセットの１／ｎ値は変更され得る。

セクター内の装着点間Ｙ座標差異の中央値は、Ｙ座標差異を一列に並べたとき、中央にある値をいう。例えば、セクター内に位置した６個の装着点を、第１点５０１の座標（３、０）、第２点５０２の座標（３、４）、第３点５０３の座標（３、５）、第４点５０４の座標（３、９）、第５点５０５の座標（３、１０）、第６点５０６の座標（３、１４）とすると、Ｙ座標差異値は４、１、４、１、４になり、この値を一列に並べると、１、１、４、４、４になる。したがって、セクター内の装着点間Ｙ座標差異の中央値は４となる。

セクター内の装着点間Ｙ座標差異の平均値は、Ｙ座標差異を平均したものである。例えば、セクター内に位置した６個の装着点を、第１点５０１の座標（３、０）、第２点５０２の座標（３、４）、第３点５０３の座標（３、５）、第４点５０４の座標（３、９）、第５点５０５の座標（３、１０）、第６点５０６の座標（３、１４）とすると、Ｙ座標差異値は４、１、４、１、４になり、セクター内の装着点間Ｙ座標差異の平均値は（４＋１＋４＋１＋４）／５＝２．８になる。

セクター内の装着点間Ｙ座標差異の最頻値は、Ｙ座標差異値のうち最も多く現れる値をいう。例えば、セクター内に位置した６個の装着点を、第１点５０１の座標（３、０）、第２点５０２の座標（３、４）、第３点５０３の座標（３、５）、第４点５０４の座標（３、９）、第５点５０５の座標（３、１０）、第６点５０６の座標（３、１４）とすると、Ｙ座標差異値は４、１、４、１、４になり、セクター内の装着点間Ｙ座標差異の最頻値は４になる。

既に設定されたヘッド８００最小ピッチは、可変ピッチヘッド８００のピッチ範囲のうち一番小さいピッチをいう。例えば、ピッチ範囲が１２ｍｍ〜３０ｍｍであれば、既に設定されたヘッドの最小ピッチは１２ｍｍになる。

既に設定されたヘッド８００最大ピッチは、可変ピッチヘッド８００のピッチ範囲のうち最も大きいピッチをいう。例えば、ピッチ範囲が１２ｍｍ〜３０ｍｍであれば、既に設定されたヘッド８００最大ピッチは３０ｍｍになる。

したがって、このような値で最短実装所要時間を計算するとき、ピッチ値に代入して部品実装時間が最短となる部品実装の最適化方法を導き出す。

以下では、図８〜図２２を参照して可変ピッチヘッドのピッチおよび実装順序の決定過程について説明する。

図８は、ヘッドピッチおよび実装順序決定のフローチャートである。図９〜図２２は、ヘッドピッチおよび実装順序の決定過程を説明するための図である。

図８、図９および図１０を参照すると、複数のアレイ５００を含む基板１００を区切り多数のセクターを形成する（Ｓ１００）。

具体的には、同一な装着点の構成を有するパターンであるアレイ５００を多数含む基板１００がコンベヤーベルトを介して作業空間へ移送され、多数の可変ピッチヘッド８００を含むガントリー６００が実装を準備する。作業空間へ移送された基板１００をＸ軸（移送軸）座標が同一（または、若干の誤差があり得る。）な装着点が含まれるように基板１００を区切り、多数のセクター（１０１、１０２、１０３、１０４、１０５）を形成する。ただし、図面には基板１００の一部のみが点線で区切られているが、これは便宜上一部のみを示すものであり、区切りは全体基板１００を対象として行う。結果的に、基板１００は多数のセクター（１０１、１０２、１０３、１０４、１０５）に区切られる。ここで、基板区画の基準になる軸は装着ヘッドの配列方向に垂直な軸であるが、説明の便宜上Ｘ軸を例にあげて説明する。

図８、図１１〜１３および図１９を参照すると、ヘッド８００の数より多いか同じ数の装着点を含む第２サブ基板（２１０、２２０、２３０）を選定し、その基板から選定された第１サブ基板（４２０、４３０、４４０）内装着点の実装順序および該当ピッチを決定する（Ｓ２００）。

具体的には、基板１００を区切り形成されたセクター（１０１、１０２、１０３、１０４、１０５）のうち、ヘッド８００の個数以上の装着点を含むセクターを選定し、このセクターを第２サブ基板（２１０、２２０、２３０）とする。図面において、複数のセクター（１０１、１０２、１０３、１０４、１０５）のうち斜線で示すセクター（１０２、１０３、１０４）を選定した場合、装着点の個数が６個になり、５個の可変ピッチヘッド８００を含むガントリー６００を使用する場合、この斜線で示すセクター（１０２、１０３、１０４）が第２サブ基板（２１０、２２０、２３０）になる。この第２サブ基板（２１０、２２０、２３０）のうち、中央にある第２サブ基板２２０を見ると、６個の装着点（２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６）があり、前述した複数のピッチ候補のうちいずれか一つのピッチ候補を装着ピッチと設定した後、この６個の装着点に適用して実装所要時間が最短である第１装着点集合およびその集合内の装着点の装着順序を決定する。この過程を複数のピッチ候補すべてに適用して実装所要時間が最短である装着点の装着順序および装着ピッチを最終的に決定する。

図１１を参照すると、第２サブ基板２２０内の６個の装着点（２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６）が拡大して図示されている。この６個の装着点に複数の候補ピッチを各々適用して実装所要時間が最短である装着点順序および装着ピッチを決定する。一例として、図面には第１装着点集合として５個の装着点（２２１、２２２、２２３、２２４、２２５）が決定され、実装所要時間が最短である装着点順序としてはＡ１−Ｃ１−Ｄ１−Ｂ１−Ｅ１になる。ここで、図１２および図１３を参照すると、ヘッド間間隔であるピッチ候補に応じて、図１２に図示するように一度に３個の装着点を装着して距離ｄだけ移動して他の装着点に部品（７００、７１０）を実装する場合もあり、図１３に示すように一度に一つずつ装着することもできる。したがって、最短時間が所要される実装順序および該当ピッチを決定するためには、複数のピッチ候補各々を装着ピッチと設定した後、各ピッチ候補に対する実装所要時間が最短である装着点順序を決定し、その決定された各装着点順序（候補ピッチが１０個であれば、１０個の装着点順序ができる）のうち最終的に実装所要時間が最短である装着点順序を決定する。これと同時に装着ピッチも決定される。

図８、図１４〜１６および図１９を参照すると、第３サブ基板（３１０、３２０、３３０）を形成し、その基板から選定された第１サブ基板（４１０、４６０）内の装着点の実装順序および該当ピッチを決定する（Ｓ３００）。

具体的には、セクターのうち、第２サブ基板として選定されなかったセクターと第２サブ基板内の装着点のうち第１装着点集合内に含まれなかった装着点を統合し、装着点の個数がヘッド８００の数以上である第３サブ基板（３１０、３２０、３３０）を形成する。ここで、第３サブ基板（３１０、３２０、３３０）を形成する具体的な方法は、第２サブ基板として選定されなかったセクターと、そのセクターの近傍に位置するサブ基板を統合するが、統合により形成されたサブ基板内の装着点数がヘッド８００の個数以上となるまで、近傍に位置するサブ基板を統合する。この統合されたサブ基板が第３サブ基板になる。

図１４をみると、第２サブ基板として選定されなかったセクター１０１は近傍のサブ基板（２１０、２２０）と統合する。近傍のサブ基板（２１０、２２０）は第２サブ基板（２１０、２２０）であり、真横にある第２サブ基板２１０内には第１装着点集合に含まれなかった装着点が１個（塗りつぶしで表示）あり、この装着点を統合しても、第２サブ基板として選定されなかったセクター１０１は総４個の装着点を有する。したがって、もう一度第２サブ基板２２０を追加して統合する。この第２サブ基板２２０は第１装着点集合内に含まれなかった装着点が１個（塗りつぶしで表示）あるので、追加統合の結果、第２サブ基板として選定されなかったセクター１０１はヘッド８００の個数以上である総５個の装着点を有するようになり、統合を中断する。すなわち、第３サブ基板３１０はセクター１０１と第２サブ基板（２１０、２２０）の集合になる。

統合されて形成された第３サブ基板に対する実装順序およびピッチ決定過程を見ると、第２サブ基板（２１０、２２０、２３０）と同様に、統合により形成された第３サブ基板（３１０、３２０、３３０、３４０、３５０）内の装着点に複数のピッチ候補各々を適用し、実装所要時間が最短である第２装着点集合およびこの集合内の装着点実装順序を決定する。図１５をみると、第３サブ基板３２０内に７個の装着点（３２１、３２２、３３３、３３４、３３５、３３６、３３７）があり、その７個の装着点に複数のピッチ候補各々を適用し、実装所要時間が最短である装着点実装順序を複数の候補ピッチ個数だけ決定した後、その決定された実装順序のうち最終的に実装所要時間が最短である実装順序を選定する。図面を見れば、第２装着点集合に５個の装着点（３２１、３２２、３３４、３３６、３３７）が含まれ得、実装順序はＢ２−Ｃ２−Ａ２−Ｇ２−Ｅ２などになる。ここで、図１６をみると、一度に２個の装着点（３２２、３３４）に部品（７００、７１０）が装着され得るが、ヘッド間間隔であるピッチ候補に応じて一度に１個の部品（７００、７１０）が装着されることもできる。したがって、実装所要時間が最短である実装順序および該当ピッチを決定するためには、前述したように、複数のピッチ候補各々を適用して最終的に実装所要時間が最短である一つの装着点の実装順序および装着ピッチを決定する。

前述したように、本発明において基板を区切ることにより形成されたすべてのセクターは全体基板を対象とし、図面上には一部の基板領域にのみ区切りを表示したが、これは説明の便宜のためのものに過ぎない。

図８を参照すると、全体基板１００にある装着点の個数を考慮し、第３サブ基板を形成する統合過程を継続して行うべきであるかを決定する。すなわち、装着点の個数がヘッド８００の個数より少ないかまたは装着点が存在しなくなるまで、第３サブ基板を形成する統合過程を繰り返す（Ｓ４００）。

図８、図１７および図１８を参照すると、装着点の個数がヘッド８００の個数より少ない第４サブ基板が存在するとき、該当実装順序およびピッチを決定する（Ｓ５００）。

具体的には、統合により第３サブ基板（３１０、３２０、３３０、３４０、３５０）を繰り返して形成した後、全体基板１００において装着点数がヘッド８００の個数より小さい場合に到ると、このような装着点を含む第４サブ基板に対して、実装所要時間が最短である実装順序および該当ピッチを決定する。例えば、基板１００全体に残っている装着点数が４個である場合、その装着点（４０１、４０２、４０３、４０４）に前述したピッチ候補の１０個（ｎ＝２、３、４、５）を適用し、実装所要時間が最短である実装順序および該当ピッチを決定する。また、前記の計算を行わず、ガントリー６００が基板１００を通りながら、部品（７００、７１０）を実装することもできる。もちろん、この過程は基板１００上のすべての装着点数がヘッド８００の数の倍数であるため、統合結果、残った装着点が全体基板１００上にない場合には省略する。

図８および図１９を参照すると、全体基板１００のすべての装着点に実装順序および該当ピッチが決定され、基板に実装順序および該当ピッチが決定されない装着点が存在するかどうか判断する（Ｓ６００）。

具体的には、装着点の個数がヘッド８００の個数より小さい場合の実装順序および該当ピッチを決定（または、統合のみですべての装着点の実装順序および該当ピッチを決定）した後、基板１００に位置したすべての装着点に対し、実装順序および該当ピッチが決定され、全体基板が第１サブ基板に分割される。図１９を調べると、基板１００全体がヘッド８００個数だけの装着点を有しており、後に実際の部品（７００、７１０）実装時、一つのサイクルが実行される第１サブ基板（４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０）に区分される。例えば、５個のヘッド８００を有するガントリー６００で作業をする場合、第１サブ基板（４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０）内の装着点の個数は５個である。もちろん、全体基板１００内にある装着点の個数がヘッド８００個数の倍数ではない場合は、ヘッド８００の個数未満の装着点を有する第４サブ基板もあり得る。結論的に、全体基板１００は実際サイクルが実行される第１サブ基板（４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０）に分割される。

図８および図２０を参照すると、第１サブ基板間の実装順序を決定する（Ｓ７００）。

具体的には、第１サブ基板（４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０）間実装順序は、第１サブ基板（４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０）内の装着点などの装着ヘッド配列方向と垂直な軸（図面上ではＸ軸）座標平均が小さい順序である。二番目に位置した第１サブ基板４２０と三番目位置した第１サブ基板４３０においては、それぞれのサブ基板（４２０、４３０）に属した装着点のＸ座標がいずれも同一であるため、二番目に位置した第１サブ基板４２０が三番目に位置した第１サブ基板４３０より先に実装される。しかし、最初の第１サブ基板４１０と二番目の第１サブ基板４２０は、通常、最初の第１サブ基板４１０が二番目の第１サブ基板４２０より先に実装されるが、その逆の場合もあり得る。例えば、最初位置した第１サブ基板４１０の装着点のＸ座標は、第１装着点４１１、第２装着点４１２、第３装着点４１３においては１であり、第４装着点４１４においては３であり、第５装着点４１５においては１０とすると、二番目に位置した第１サブ基板４２０の装着点のＸ座標はいずれも３になる。この場合、最初に位置した第１サブ基板４１０の装着点のＸ座標平均は３．２であり、二番目に位置した第１サブ基板４２０の装着点のＸ座標の平均は３になり、むしろ、二番目に位置した第１サブ基板４２０が先に装着され得る。

図８を参照すると、第１サブ基板内の装着点間の実装順序を決定する（Ｓ８００）。

具体的には、第１サブ基板（４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０）間の実装順序が決定された後、各第１サブ基板（４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０）内の装着点間の実装順序を決定する。この装着点間の実装順序は、前のピッチを決定する過程で予め決定したため、その順序に従う。

図８および図２１を参照すると、第１サブ基板内の装着点間の実装順序を再決定する（Ｓ９００）。

具体的には、以前までの装着点の実装順序はサブ基板内の装着点の位置のみを考慮したが、本再決定過程は装着点の位置だけでなく、部品供給部９００の位置までも考慮する。この過程は、第２サブ基板から導き出された第１サブ基板（４２０、４３０）にも適用され得るが、サブ基板内の装着点の分布が不規則であり、同時装着が不可能な第３サブ基板から導き出された第１サブ基板（４１０、４６０）に主に適用され得る（図２０参照）。

図２１を参照すると、部品供給部９１０が（２）の位置にある場合、部品実装順序は、基板１００の最下端に位置した装着点４５１から実装する実装経路Ｒ１のとおりである。しかし、部品供給部９００が（１）の位置にある場合、以前経路Ｒ１と同様の装着点順序（４５１−４５２−４５３−４５４−４５５）に実装をする経路であるＲ２は、図示するように、経路が重なる現象が発生する。したがって、基板１００の最下端を基準にして下から上に三番目に位置した装着点４５３から実装する経路（４５３−４５４−４５５−４５２−４５１）のＲ３に沿って実装することが、経路が短く、所要実装時間と短い。

したがって、既に決定されていた部品（７００、７１０）の実装順序の代りに、部品供給部（９００、９１０）まで考慮した新たな実装順序を決定する再決定過程が行われ、その結果に応じて部品（７００、７１０）の実装順序を再決定する。

図８および図２２を参照すると、第１サブ基板内の装着点間の交換をした後、実装順序を再最適化する（Ｓ１０００）。

具体的には、再決定過程まで経て、基板１００内すべての装着点間の実装順序を決定した後、第１サブ基板（４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０）内の装着点を互いに交換して実装順序を再最適化する。この再最適化過程は、隣接する第１サブ基板（４３０、４４０）間にのみ装着点（４３４、４４３）交換をすることもでき、場合によってはすべての第１サブ基板（４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０）が装着点交換の対象になることもできる。このとき、ピッチは第１サブ基板に設定された既存ピッチを適用し（すなわち、ピッチ調整をしない）、装着点間部品（７００、７１０）の実装順序のみを変更し、実装所要時間が最短である装着点間の実装順序を決定する。前述したように、本発明において基板を区切ることにより形成されたすべてのサブ基板は全体基板を対象とし、図面上には一部の基板領域にのみ、区切りを表示するが、これは説明の便宜のためのものに過ぎない。

図２３は、所定の領域に分割された基板にマルチガントリを配置した概略図である。

図２３を参照すると、可変ピッチヘッド８００の集合であるガントリー（６００、６５０）が２個ある場合を図示するが、このガントリー（６００、６５０）の数は必要に応じて変更してもよい。マルチガントリ（６００、６５０）を使用する場合には、まず、基板１００をガントリー（６００、６５０）の数だけ分割した後、分割された各領域ごとに、前述した実装順序および該当ピッチの決定過程（図８〜図２２の過程）を経た後、部品（７００、７１０）を各ガントリー（６００、６５０）別に該当領域（Ｂ、Ｃ）に実装する。図２３には第１、２ガントリー（６００、６５０）が基板１００に配列されている。第１ガントリー６００はＢ領域を、第２ガントリー６５０はＣ領域を実装する。したがって、マルチガントリ（６００、６５０）を使用しても、既に領域が分割されており、実装作業時、各ガントリー（６００、６５０）の作業順序が左から右に一定に維持されるため（または右から左に）、互いに干渉を最小化することができる。

また、全体基板１００を対象に前述した実装順序およびピッチ決定過程（図８ないし図２２）を決定した後、基板１００をガントリー（６００、６５０）数だけ分割し、ガントリー（６００、６５０）ごとに該当領域で実装作業を実行することもできる。

以上添付された図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明が、その技術的思想や必須の特徴を変更しない範囲で他の具体的な形態で実施され得ることを理解することができる。したがって、上記実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的でないものと理解しなければならない。

１００ 基板
６００ ガントリー
８００ 可変ピッチヘッド
９００ 部品供給部
１０００ 部品実装機

Claims (23)

1. 部品を収納した複数の部品供給部の配列から部品を吸着可能な可変ピッチを有する装着ヘッドで部品を吸着し、前記装着ヘッドを移動させて基板に前記部品を装着するため、コンピュータによって部品の実装順序を決定する部品実装の最適化方法において、
   前記基板を、前記装着ヘッド配列方向に平行配列された装着点を含むセクターに区切るステップと、
   前記区切られたセクターに基づいて、前記基板を前記ヘッド数と同一な装着点数を有する第１サブ基板に分割するステップと、
   前記第１サブ基板に対して所要時間が最短である部品実装順序および可変ピッチを決定するステップと
   を含む、部品実装の最適化方法。
2. 前記決定された部品実装順序に対する再最適化ステップをさらに含む、請求項１に記載の部品実装の最適化方法。
3. 前記ヘッドのピッチを調整する時点は、前記部品の装着のサイクル当たり１回ずつピッチを調整する、請求項１に記載の部品実装の最適化方法。
4. 前記部品実装順序および可変ピッチを決定するステップは、
   前記セクターのうち、前記ヘッド数以上の前記装着点を含む第２サブ基板を選定するステップと、
   前記第２サブ基板内の前記装着点に複数のピッチ候補を適用し、前記サイクルを反復実行し、実装所要時間が最短である第１装着点集合、前記第１装着点集合に対する前記部品実装順序および可変ピッチを決定するステップと、
   前記選定されなかったセクターと前記第１装着点集合に含まれなかった装着点を統合した第３サブ基板を形成するステップと、
   前記第３サブ基板内の前記装着点に前記複数のピッチ候補を適用し、前記サイクルを反復実行し、実装所要時間が最短である第２装着点集合、前記第２装着点集合に対する前記部品実装順序および可変ピッチを決定するステップと、
   前記基板全体が前記第１サブ基板に分割されるときまで、前記第３サブ基板に対して行われたステップを繰り返すステップと
   を含む、請求項３に記載の部品実装の最適化方法。
5. 前記第３サブ基板に対して行われたステップを繰り返すステップ以後、前記ヘッド数未満の前記装着点数を含む第４サブ基板が存在する場合、前記第４サブ基板に対する前記部品実装順序および可変ピッチを決定するステップをさらに含む、請求項４に記載の部品実装の最適化方法。
6. 前記装着ヘッド配列方向に平行な軸をＹ軸とするとき、
   前記複数のピッチ候補は、アレイＹオフセット値、アレイＹオフセットの１／ｎ値、前記セクター内の装着点間Ｙ座標差異の中央値、前記セクター内の装着点間Ｙ座標差異の平均値、前記セクター内の装着点間Ｙ座標差異の最頻値、既に設定されたヘッドの最小ピッチ、および既に設定されたヘッド最大ピッチのうちいずれか一つである、請求項５に記載の部品実装の最適化方法。
7. 前記第１サブ基板間実装順序は、
   前記第１サブ基板内の前記装着点を含む前記Ｙ軸に垂直である軸座標平均値が小さい前記第１サブ基板を上位順序とする、請求項６に記載の部品実装の最適化方法。
8. 前記第１サブ基板内の前記装着点間の実装順序は、前記可変ピッチ決定と共に決定される、請求項７に記載の部品実装の最適化方法。
9. 前記第１サブ基板内の前記装着点間の実装順序は、前記部品供給部の位置を考慮する再決定ステップをさらに含む、請求項８に記載の部品実装の最適化方法。
10. 前記第１サブ基板内の前記装着点の一部を互いに交換して形成された第５サブ基板に、前記第１サブ基板に適用されたピッチを使用し、部品実装の最短経路を決定する、再最適化ステップをさらに含む、請求項９に記載の部品実装の最適化方法。
11. 前記部品を吸着することは、
    前記部品供給部に収納されている前記部品間の間隔を考慮し、前記部品ごとに前記ピッチを調整し、前記ヘッドの個数だけ同時に前記部品を吸着する、請求項１項または請求項９に記載の部品実装の最適化方法。
12. 部品を収納した複数の部品供給部配列から部品を吸着可能な可変ピッチを有する装着ヘッドの集合であるマルチガントリで部品を吸着し、前記マルチガントリを移動させて基板に前記部品を実装するため、コンピュータによって部品の実装順序を決定する部品実装の最適化方法において、
    前記マルチガントリ数だけ分割された前記基板領域ごとに、
    前記基板を、前記装着ヘッド配列方向に平行配列された装着点を含むセクターに区切るステップと、
    前記区切られたセクターに基づいて、前記基板を前記ヘッド数と同一な装着点数を有する第１サブ基板に分割するステップと、
    前記第１サブ基板に対して所要時間が最短である部品実装順序および可変ピッチを決定するステップと
    を含む、部品実装の最適化方法。
13. 前記決定された部品実装順序に対する再最適化ステップをさらに含む、請求項１２に記載の部品実装の最適化方法。
14. 前記ピッチを調整する時点は、前記部品の装着のサイクル当たり１回ずつピッチを調整する、請求項１２に記載の部品実装の最適化方法。
15. 前記部品実装順序および可変ピッチを決定するステップは、
    前記サブ基板のうち、前記ヘッド数以上の前記装着点を含む第２サブ基板を選定するステップと、
    前記第２サブ基板内の前記装着点に複数のピッチ候補を適用し、前記サイクルを反復実行し、実装所要時間が最短である第１装着点集合、前記第１装着点集合に対する前記部品実装順序および可変ピッチを決定するステップと、
    前記選定されなかったサブ基板と前記第１装着点集合に含まれなかった装着点を統合した第３サブ基板を形成するステップと、
    前記第３サブ基板内の前記装着点に前記複数のピッチ候補を適用し、前記サイクルを反復実行し、実装所要時間が最短である第２装着点集合、前記第２装着点集合に対する前記部品実装順序および可変ピッチを決定するステップと、
    前記基板全体が前記第１サブ基板に分割されるまで、前記第３サブ基板に対して行われたステップを繰り返すステップと
    を含む、請求項１４に記載の部品実装の最適化方法。
16. 前記第３サブ基板に対して行われたステップを繰り返すステップ以後、前記ヘッド数未満の前記装着点数を含む第４サブ基板が存在する場合、前記第４サブ基板に対する前記部品実装順序および可変ピッチを決定するステップをさらに含む、請求項１５に記載の部品実装の最適化方法。
17. 前記装着ヘッド配列方向に平行な軸をＹ軸とするとき、
    前記複数のピッチ候補は、アレイＹオフセット値、アレイＹオフセットの１／ｎ値、前記セクター内の装着点間Ｙ座標差異の中央値、前記セクター内の装着点間Ｙ座標差異の平均値、前記セクター内の装着点間Ｙ座標差異の最頻値、既に設定されたヘッドの最小ピッチ、および既に設定されたヘッドの最大ピッチのうちいずれか一つである、請求項１６に記載の部品実装の最適化方法。
18. 前記第１サブ基板間実装順序は、
    前記第１サブ基板内の前記装着点の前記Ｙ軸に垂直な軸座標の平均値が小さい前記第１サブ基板を上位にする、請求項１７に記載の部品実装の最適化方法。
19. 前記第１サブ基板内の前記装着点間の実装順序は、前記可変ピッチ決定と共に決定される、請求項１８に記載の部品実装の最適化方法。
20. 前記第１サブ基板内の前記装着点間の実装順序は、前記部品供給部の位置を考慮する再決定ステップをさらに含む、請求項１９に記載の部品実装の最適化方法。
21. 前記第１サブ基板内の前記装着点の一部を互いに交換して形成された第５サブ基板に、前記第１サブ基板に適用されたピッチを使用し、部品実装の最短経路を決定する、再最適化ステップをさらに含む、請求項２０に記載の部品実装の最適化方法。
22. 前記部品を吸着することは、
    前記部品供給部に収納されている前記部品間の間隔を考慮し、前記部品ごとに前記ピッチを調整し、前記ヘッド個数だけ同時に前記部品を吸着する、請求項１２項または請求項２０に記載の部品実装の最適化方法。
23. 請求項１または請求項１２項のうちいずれか一項の部品実装の最適化方法に従い部品を実装する、部品実装機。