JP2013004596A - 段取り方法、部品実装方法および部品実装システム - Google Patents

Abstract

【課題】実装機が複数台基板の搬送路に沿って並設される部品実装システムに適した部品供給手段の配置を可能とする段取り技術を提供する。
【解決手段】標準基板データを作成することにより各実装機Ａ〜Ｃのサイクルタイムを平準化しており、部品実装システムにおいて合理的な部品実装を行うことが可能となっている。また、単独実装部品と同種の部品を収納するフィーダー５５１ｂを特定実装機Ｂ以外の実装機Ａ、Ｃに装着するように段取り目標と変更している。したがって、特定実装機Ｂでトラブルが発生したとしても、他の実装機Ａ、Ｃに装着されるフィーダー５５１ｂに同種の部品が存在し、単独実装部品の代替実装を行うことが可能となっている。このようにフィーダー５５１の配置を適正化することによって、部品実装システムの生産性を向上させることが可能となっている。
【選択図】図６

Description

この発明は、実装機が複数台基板の搬送路に沿って並設される部品実装システムにおいて、各実装機への部品供給手段の適正配置に関するものである。

部品実装システムとして、例えば基台上に実装機が１台搭載された装置を複数台並設したもの、基台上に実装機が複数搭載された装置を１台設けたもの、あるいはこれら２種の装置を混ぜて設けたものが知られている。このように構成された部品実装システムでは、複数台の実装機が搬送路に沿って並設されており、各実装機が搬送路に沿って搬送される基板に対して順次ＩＣ（Integrated Circuit）等の電子部品を実装する。このような部品実装システムにおいて、複数の実装機のうちの１台で部品切れやマシントラブル等（以下、これらを総称して単に「トラブル」と称する）が発生して当該実装機のサイクルタイムが長くなってしまい、これがボルトネックとなってシステム全体のスループットが低下してしまうことがある。そこで、例えば特許文献１に記載の部品実装システムでは、サイクルタイムが長くなってしまう実装機で実装する部品を他の実装機に代替して実装させ、これによって部品実装システム全体として生産性の向上を図っている。

特開２００１−２６７７９９号公報（図７） 特開平１０−２０９６８１号公報 特開平８−１３７８２８号公報

上記したように他の実装機による部品の代替実装を行うためには、当該部品あるいは当該部品と代替可能な部品、つまり当該部品と同種の部品を収納したテープフィーダー等の部品供給手段が他の実装機に装着されている必要があるが、その点について十分に考慮されておらず、他の実装機に当該部品供給手段が装着されていない場合には、代替実装を行うことができない。

また、複数台の実装機を用いる場合、ラインバランスを最適化することで、各実装機において部品実装に要する処理時間を平準化して処理効率を高めることができる。そこで、複数の実装機を有する部品実装システムでは、例えば特許文献２や特許文献３などに記載された演算手法等を用いてラインバランスの最適化が図られている。このため、部品の種類によっては複数の実装機のうちの一の実装機でのみ部品実装が行われることがある（この明細書では、このように一の実装機でのみ実装される部品を「単独実装部品」と称する）。この場合、単独実装部品を収納する部品供給手段が装着された一の実装機でトラブルが発生したとしても、他の実装機に当該単独実装部品あるいは当該単独実装部品と代替可能な部品は存在しないため、単独実装部品の代替実装を行うことができない。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、実装機が複数台基板の搬送路に沿って並設される部品実装システムに適した部品供給手段の配置を可能とする段取り技術を提供することを目的とする。

この発明にかかる段取り方法は、部品を収納する部品供給手段が装着されて部品供給手段から部品を取り出して基板に実装する実装機が複数台基板の搬送路に沿って並設されて基板データにしたがって各実装機で搬送路に沿って搬送される基板に部品を実装する部品実装システムに対し、各実装機に装着する部品供給手段を決定する段取り方法であって、上記目的を達成するため、基板データにしたがって各実装機に装備させる部品供給手段を決定する第１工程と、第１工程での決定にしたがって各実装機に部品供給手段を装着するとき、基板に実装される部品の中に一の実装機でのみ基板に実装される単独実装部品が存在するか否かを判断する第２工程と、第２工程で単独実装部品が存在すると判断されるとき、一の実装機以外の実装機のうちの少なくとも１台に単独実装部品あるいは単独実装部品と代替可能な部品を収納する部品供給手段を装着するように決定する第３工程とを備えることを特徴としている。

また、この発明にかかる部品実装方法は、部品を収納する部品供給手段が装着されて部品供給手段から部品を取り出して基板に実装する実装機が複数台基板の搬送路に沿って並設されて基板データにしたがって各実装機で搬送路に沿って搬送される基板に部品を実装する部品実装方法であって、上記目的を達成するため、基板データにしたがって各実装機により部品を基板に実装する前に、基板データにしたがって各実装機に装備させる部品供給手段を決定する第１工程と、第１工程での決定にしたがって各実装機に部品供給手段を装着するとき、基板に実装される部品の中に一の実装機でのみ基板に実装される単独実装部品が存在するか否かを判断する第２工程と、第２工程で単独実装部品が存在すると判断されるとき、一の実装機以外の実装機のうちの少なくとも１台に単独実装部品あるいは単独実装部品と代替可能な部品を収納する部品供給手段を装着するように決定する第３工程と、第１工程および第３工程での決定にしたがって各実装機に部品供給手段を装着する第４工程とを実行し、基板データにしたがって各実装機により部品を基板に実装している間に、一の実装機の基板１枚当りの作業時間が一の実装機以外の実装機の基板１枚当りの作業時間よりも長くなると、基板に実装する部品のうち単独実装部品の基板への実装を、一の実装機に代えて単独実装部品あるいは単独実装部品と代替可能な部品を収納する部品供給手段が装着された他の実装機で行うことを特徴としている。

さらに、この発明にかかる部品実装システムは、部品を収納する部品供給手段が装着されて部品供給手段から部品を取り出して基板に実装する実装機が基台上に１ないし複数搭載された部品実装装置を、１台以上基板の搬送路に沿って並設されることで、複数台の実装機が基板の搬送路に沿って並設されて基板データにしたがって各実装機で搬送路に沿って搬送される基板に部品を実装する部品実装システムであって、上記目的を達成するため、複数の実装機はそれぞれ基板データに応じた部品を収納する標準部品供給手段を有し、複数の実装機のうち一の実装機に装着される標準部品供給手段の１つは、基板に実装される部品の中に一の実装機でのみ基板に実装される単独実装部品を収納し、一の実装機以外の実装機の少なくとも１つは単独実装部品あるいは単独実装部品と代替可能な部品を収納する代替部品供給手段を有することを特徴としている。

このように構成された発明（段取り方法、部品実装方法および部品実装システム）では、基板データにしたがって各実装機に装備させる部品供給手段が決定されるが、基板に実装される部品の中に一の実装機でのみ基板に実装される単独実装部品が存在することがある。そこで、単独実装部品あるいは当該単独実装部品と代替可能な部品を収納する（代替）部品供給部を一の実装機以外の実装機のうちの少なくとも１台に装着するように決定する。これにより、一の実装機で部品切れやマシントラブルなどが発生したとしても、他の実装機に単独実装部品あるいは当該単独実装部品と代替可能な部品が存在し、単独実装部品の代替実装を行うことが可能となる。

ここで、基板データにしたがって部品実装システムを稼働した際に予想される各実装機の作業時間を予測する第４工程を備え、第３工程での決定を、第４工程で予想された一の実装機の予想作業時間が一の実装機以外の実装機の予想作業時間よりも長いときのみ行うように構成してもよい。これによって、より効率的な代替実装を行うことが可能となる。なお、第４工程での作業時間の予測については、複数の実装機の稼働履歴に基づいて行ってもよい。なお、予想作業時間については、基板１枚当りのものとしてもよい。

さらに、実装機を３台以上並設する場合、一の実装機以外の実装機の２台以上に単独実装部品あるいは単独実装部品と代替可能な部品を収納する部品供給手段を装着するように決定してもよい。これにより一の実装機がトラブルにより停止したとしても、単独実装部品あるいは単独実装部品と代替可能な部品を収納する部品供給手段が装着された複数台の実装機により当該部品の代替実装を平準化することができ、スループットの低下を効果的に防止することができる。

以上のように、本発明によれば、単独実装部品あるいは単独実装部品と代替可能な部品を収納する部品供給手段を一の実装機以外の実装機に装着するように段取り目標と変更しているので、一の実装機でトラブルが発生したとしても、他の実装機に単独実装部品あるいは単独実装部品と代替可能な部品が存在し、単独実装部品の代替実装を行うことが可能となっている。

本発明にかかる段取り方法の一実施形態が適用される部品実装システムの概略構成を示す図である。 図１の部品実装システムに装備される実装機の概略構成を示す平面図である。 図１に示す部品実装システムの動作の一部を示すフローチャートである。 図３中の段取り処理を示すフローチャートである。 標準基板データおよび代替基板データの一例を示す図である。 本発明にかかる段取り方法の一実施形態を模式的に示す図である。 本発明にかかる段取り方法の一実施形態を模式的に示す図である。 本発明にかかる段取り方法の他の実施形態を模式的に示す図である。

図１は、本発明にかかる段取り方法の一実施形態が適用される部品実装システムの概略構成を示す図である。この部品実装システム１では、同図に示すように、基板を搬送する搬送路２に沿って基板搬送方向Ｘの上流側（同図の右手側）から下流側（同図の左手側）にかけて、基板搬入機３、印刷機４、複数の実装機５、検査機６、リフロー炉７および基板搬出機８等が並設されている。これらのライン構成装置のうち基板搬入機３は、多数の未処理基板を収容する基板収容部を有しており、この基板収容部から基板を印刷機４に順次搬入する。また、印刷機４は、搬入された基板の処理領域にクリーム半田を印刷により塗布する。

半田が印刷された基板に対して基板データにしたがって部品を実装するために、複数（本実施形態では３台）の実装機５が搬送路２に沿って一列に並設されている。この明細書では、これら３台の実装機を区別して説明するために、基板搬送方向Ｘの最上流側に位置する実装機５を「実装機Ａ」と称し、中間に位置する実装機５を「実装機Ｂ」と称し、最下流側に位置する実装機５を「実装機Ｃ」と称する一方、これらを区別しない場合には、単に「実装機５」と称する。なお、上記基板データの説明、並びに各実装機５の説明については、後で図面を参照しつつ詳述する。

３台の実装機５により部品が実装された基板は検査機６に搬送され、この検査機６により基板に実装される電子部品の実装状態が検査される。また、検査機６により良品であると検査が示された基板はリフロー炉７に搬送され、リフロー炉７がクリーム半田をリフローして基板と部品とを半田接合する。そして、リフロー炉７から搬出される基板は基板搬出機８の収容部に順次収容される。

このように構成されたシステム各部（これら基板搬入機３、印刷機４、複数の実装機５、検査機６、リフロー炉７および基板搬出機８）はローカルエリアネットワークＬＡＮに接続されている。また、このローカルエリアネットワークＬＡＮには、実装システム全体を制御する制御装置（サーバーＰＣ）９が接続されている。そして、制御装置９とシステム各部の間で種々のデータがローカルエリアネットワークＬＡＮを介して通信可能となっている。また、部品実装システム１から離れた位置には、各実装機５に対して装着可能に準備されるテープフィーダーを多数収容したフィーダー保管場所１０が設けられるとともに、図１の下段に示すように、ローカルエリアネットワークＬＡＮを介して制御装置９と接続されている。

図１中の符号１２はプログラム作成装置（プログラム作成ＰＣ）であり、装置各部で実行するプログラムを作成し、制御装置９を介して装置各部のコントローラ（図示省略）にプログラムを与える。これらのうち実装機５を制御するためのプログラムには、実装する部品の種類や基板上における実装座標位置に関するデータ等の他、各実装作業を行うための部品を供給する部品供給手段を各実装機５のどこに取り付けるかという部品供給手段の配置に関するデータも含まれている。これらのデータを総称して本明細書では「基板データ」と称する。そして、プログラム作成装置１２は、後述するように公知の最適化手法によって求めた基板データ（以下、「標準基板データ」という）を作成するだけでなく、単独実装部品の代替実装に適した独自の基板データ（以下、「代替基板データ」という）を作成するとともに、それに適した段取り処理を実行する。なお、これら段取り処理（図４）、標準基板データおよび代替基板データ（図５）などについては、後で詳述する。

図２は、図１の部品実装システムに装備される実装機の概略構成を示す平面図である。実装機５では、基台５１１上に基板搬送機構５２０が配置されており、基板ＰＢを基板搬送方向Ｘに搬送可能となっている。より詳しくは、基板搬送機構５２０は、基台５１１上において基板ＰＢを図２の右側から左側へ搬送する一対のコンベア５２１、５２１を有している。これらのコンベア５２１、５２１は実装機５全体を制御する実装機コントローラ（図示省略）により制御されて基板ＰＢをコンベア５２１、５２１による搬送路に沿って搬送する。すなわち、コンベア５２１、５２１は実装機コントローラからの駆動指令に応じて作動し、搬入されてきた基板ＰＢを所定の実装作業位置（図２に示す基板ＰＢの位置）で停止させる。また、当該基板ＰＢは図略の保持装置により固定保持される。そして、この基板ＰＢに対して部品収容部５５０から供給される電子部品（図示省略）がヘッドユニット５６０に複数搭載された吸着ノズル５６１により移載される。このようにヘッドユニット５６０が部品収容部５５０の上方と基板ＰＢの上方の間を複数回往復して基板ＰＢに実装すべき部品の全部について実装処理が完了すると、基板搬送機構５２０は実装機コントローラからの駆動指令に応じて基板ＰＢを搬出する。以上から分かる通り、実装機５は基台５１１を含み基台５５１上に１台搭載されて部品実装装置を構成している。

基板搬送機構５２０の両側には、上記した部品収容部５５０が配置されており、これらの部品収容部５５０に対して１または複数のテープフィーダー（部品供給手段）５５１を装着可能に構成されている。また、部品収容部５５０では、各フィーダー５５１に対応して電子部品を一定ピッチで収納・保持したテープを巻回したリール（図示省略）が配置されており、各フィーダー５５１による電子部品の供給が可能となっている。なお、この実施形態では、部品収容部５５０は、コンベア５２１，５２１に対してフロント（＋Ｙ）側とリア（−Ｙ）側のそれぞれ上流部と下流部の合計４箇所に設けられており、各部品収容部５５０では、後述する段取り処理に応じて適切なフィーダー５５１が装着される。この点についても、後で詳述する。

また、実装機５では、基板搬送機構５２０の他に、ヘッド駆動機構５７０が設けられている。このヘッド駆動機構５７０はヘッドユニット５６０を基台５１１の所定範囲にわたりＸ軸方向及びＹ軸方向（Ｘ軸及びＺ軸方向と直交する方向）に移動するための機構であり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向への移動に、それぞれＸ軸モータ５７０Ａ及びＹ軸モータ５７０Ｂが使用される。そして、ヘッドユニット５６０の移動により吸着ノズル５６１で吸着された電子部品が部品収容部５５０の上方位置から基板ＰＢの上方位置に搬送される。すなわち、このヘッドユニット５６０では、鉛直方向Ｚに延設された不図示の実装用ヘッドが８本、Ｘ軸方向（基板搬送機構５２０による基板ＰＢの搬送方向）に等間隔で列状配置されている。また、実装用ヘッドのそれぞれの先端部には、吸着ノズル５６１が装着されている。そして、ヘッド駆動機構５７０によってヘッドユニット５６０が部品収容部５５０の上方に移動し、吸着ノズル５６１が吸着対象部品を搭載するフィーダー５５１の部品吸着位置上方に位置されるとともに、吸着ノズル５６１が下降して部品収容部５５０から供給される電子部品に対して吸着ノズル５６１の先端部が接して吸着保持し、吸着ノズル５６１が上昇する。こうして吸着ノズル５６１で電子部品を吸着保持したままヘッドユニット５６０が基板ＰＢの上方に搬送され、所定位置において所定方向に向けて電子部品を基板ＰＢに移載する。なお、搬送の途中において、搬送路の側方の２つの部品収容部５５０のＸ方向中間に配置されるカメラ５８０の上方をヘッドユニット５６０が通過し、カメラ５８０が各吸着ノズル５６１に吸着された電子部品を下方から撮像することで、各吸着ノズル５６１における吸着ずれが検知され、各電子部品を基板ＰＢに移載する際に吸着ずれに見合った位置補正がされる。

次に、複数台の実装機５を装備する部品実装システム１における段取り処理および実装動作について、図３ないし図７を参照しつつ説明する。

図３は図１に示す部品実装システムの動作の一部を示すフローチャートであり、図４は図３中の段取り処理を示すフローチャートである。この部品実装システム１においては、図３に示すように、基板ＰＢへの部品実装を行う前に、プログラム作成装置１２は図４に示す段取り処理を実行する（ステップＳ１）。この段取り処理は、図４に示すように、標準基板データを作成し、また単独実装部品が存在する場合には、さらに代替基板データも作成する。また、標準基板データや代替基板データに基づいて基板データに対応した段取り目標を作成した上で当該段取り目標に基づく段取り内容を液晶ディスプレイなどの表示部（図示省略）に表示することで、ユーザーよる段取りに実行させる。

このように標準基板データを作成する理由は、複数台の実装機５によって電子部品を実装する場合、生産対象の各基板ＰＢに対する部品の実装作業を複数台の実装機５で分担することで、各実装機５において部品実装に要する処理時間を平準化して効率的に基板ＰＢの生産を行うことが可能となるからである。本実施形態では、図４に示す段取り処理において例えば、特許文献２や特許文献３などに記載された演算手法等を用いて各実装作業をどの実装機５に割り当てるかを示す基板データ、つまり標準基板データを作成し、それをプログラム作成装置１２のメモリ（図示省略）に記憶する（ステップＳ１０１）。この標準基板データには、例えば図５（ａ）に示すように、部品の実装順序を示すナンバー（「ＮＯ」）、各ナンバーで部品を基板ＰＢに搭載する座標情報（「Ｘ座標」、「Ｙ座標」）、各ナンバーで部品を実装するか否かを特定した実装要否情報（「実行／スキップ」）、各ナンバーの部品実装に用いる実装用ヘッドユニット５６０における実装用ヘッドを示す情報（「ヘッド番号」）（各ナンバーの部品実装に用いる吸着ノズル５６１を示す情報であるノズル番号と置き換えることも可能）および各ナンバーの部品の品種に関する情報（「部品ＩＤ」）等が含まれたデータが実装機Ａ〜Ｃ毎にリスト形式で設定されている。なお、これらの情報は後で説明する代替基板データにおいても全く同一である。

そして、ステップＳ１０１に続いて、標準基板データに基づいて各実装機５に装着すべきフィーダー５５１を段取り目標（以下、標準基板データに基づく段取り目標を「標準段取り目標」という）として作成する（ステップＳ１０２）。ここで、例えば図５（ａ）に示す標準基板データに基づき標準段取り目標を作成した場合、部品ＩＤ「５」の部品は実装機Ｂによって実装される部品、つまり単独実装部品となり、それを収納・保持するフィーダー（本発明の「標準部品供給手段」に相当）５５１ａおよび同部品の代替部品を収納・保持するフィーダー（本発明の「代替部品供給手段」に相当）５５１ｂが例えば図６（ａ）に示すように実装機Ｂに装着される。したがって、この場合、上記「発明が解決しようとする課題」で説明したように、実装機Ｂのトラブルなどにより他の実装機Ａ，Ｃによる同部品の代替実装を実行しようとしても、他の実装機Ａ、Ｃには単独実装部品を収納・保持するフィーダー５５１ａも、同部品の代替部品を収納・保持するフィーダー５５１ｂも装着されていないため、代替実装を円滑に行うことができない。そこで、本実施形態では、実装機Ａ〜Ｃの想定停止時間を計算し、それらの想定停止時間を含めた各実装機Ａ〜Ｃのサイクルタイム（予想作業時間）に応じて代替基板データの必要性や段取り目標の更新などを行う（ステップＳ１０３〜Ｓ１１０）。

ステップＳ１０３では、次式にしたがって各実装機Ａ〜Ｃの想定停止時間ｙを計算する。

同式において、Ｆ１、Ｆ２、…、Ｆｎは実装機５に装着しているｎ個のフィーダー５５１の各々の故障率であり、不使用のフィーダー５５１については故障率をゼロに設定する。また、Ｈ１、Ｈ２、…、Ｈｍは実装機５に装着しているｍ個のヘッドユニット５６０の各々の故障率であり、不使用のヘッドユニット５６０については故障率をゼロに設定する。さらに、符号ｋは故障している割合を時間に換算する調整パラメータであり、例えば過去履歴を最小二乗法により算出することができる。このように数１に示す式を用いていることで、部品実装システム１により基板ＰＢへの部品実装を行っている間に、各実装機Ａ〜Ｃが停止すると想定される時間に基づく、基板ＰＢ１枚の当りの想定停止時間を比較的高い精度で求めることができる。

次のステップＳ１０４では、標準基板データに基づいて単独実装部品を抽出し、当該単独実装部品を有する実装機をリスト化する。例えば図５（ａ）に示すように、部品ＩＤ「５」の部品は実装機Ｂでのみ基板ＰＢに実装されるため、実装機Ｂがリストに加えられる。また、図６に示すように単独実装部品を収納・保持するフィーダー５５１ａが実装機Ｂに装着される以外に、図７（ａ）に示すように別の単独実装部品を収納・保持するフィーダー（本発明の「標準部品供給手段」に相当）５５１ｃが実装機Ａに装着される場合には、実装機Ａ、Ｂがリストに加えられる。一方、単独実装部品が存在しない場合には、リスト登録数はゼロとする。

このようなリスト化処理が完了すると、ステップＳ１０５でリスト登録数がゼロであるか否かを判別し、ゼロでない、つまり単独実装部品を有する実装機が存在する間、当該実装機ごとに代替基板データの作成・更新や段取り目標の更新などを検討する（ステップＳ１０６〜Ｓ１１０）。すなわち、リストに含まれる実装機中の１つを対象実装機とし、各実装機Ａ〜Ｃのサイクルタイムを演算する（ステップＳ１０６）。例えば図６（ａ）に示すように、標準基板データを作成することにより各実装機Ａ〜Ｃのサイクルタイムは平準化され、部品実装システム１において合理的な部品実装を行うことが可能となっているが、その標準基板データに基づいて段取り処理および部品実装を行うとしても、各実装機Ａ〜Ｃにおいて、フィーダー５５１やヘッドユニット５６０に故障が発生し、メンテナンスのため停止せざるを得ない状況の発生があり得る。このため、ステップＳ１０３で求まっている各実装機Ａ〜Ｃの基板ＰＢ１枚の当りの想定停止時間を加味すると、例えば同図（ｂ）に示すように、各実装機Ａ〜Ｃのサイクルタイムは変動し、実装機Ｂのサイクルタイムが他の実装機Ａ、Ｃよりも長くなることがある。この場合、実装機Ｂのサイクルタイムに合わせ他の実装機Ａ、Ｃに遊びが発生することになり、部品実装システム１全体のスループットが低下してしまう。

そこで、本実施形態では、ステップＳ１０７で対象実装機のサイクルタイムが最大であるか否かを判別し、このステップＳ１０７で「ＮＯ」と判別すると、ステップＳ１０８、１０９を行うことなく、直ちにステップＳ１１０に進む。一方、「ＹＥＳ」と判別すると、代替基板データが存在していないときには代替基板データを新たに作成する一方、既に代替基板データが存在するときには代替基板データを更新する（ステップＳ１０８）。例えば図５（ａ）に示すように、標準基板データに従えば単独実装部品である部品ＩＤ「５」の部品を実装機Ｂで実装することになっているが、同図（ｂ）に示すように、標準基板データの一部を以下のように書き替えたデータを代替基板データとして新規作成する。
・実装機Ａについて実装順序「９」の追加
実装順序「９」の内容：実装機Ｂで行う予定の実装順序「１」の実行
・実装機Ｂについて実装順序「１」、「５」の変更
実装順序「１」の内容：実行からスキップへの変更
実装順序「５」の内容：実行からスキップへの変更
・実装機Ｃについて実装順序「９」の追加
実装順序「９」の内容：実装機Ｂで行う予定の実装順序「５」の実行
なお、既に代替基板データが作成済であるときには、代替基板データの一部を変更する。

そして、こうして新規作成あるいは更新された代替基板データに基づいて段取り目標を更新する（ステップＳ１０９）。上記のように標準基板データにより実装機Ｂで行う予定の部品実装を代替基板データに基づき実装機Ａ、Ｃで振り分ける場合には、単独実装部品であるフィーダー５５１ａに収納・保持された部品の代替部品を収納・保持するフィーダー５５１ｂを実装機Ｂから実装機Ａ、Ｃに振り分ける。これによって実装機Ｂおいてフィーダー５５１ａに収納・保持された部品を使って部品実装が可能であるとともに、実装機Ｂにおいてトラブルが発生したとしても、実装機Ａや実装機Ｃによるフィーダー５５１ｂに収納・保持された代替部品を使った部品実装に振り替えることが可能となる。また、この具体例では、フィーダー５５１ｂの振り分け先を一方の実装機（ＡまたはＣ）に絞っていないため、図６（ｃ）に示すように、振替部品実装を行う実装機Ａ、Ｃのサイクルタイムが平準化され、部品実装システム１全体のスループットが低下するのをより効果的に防止することができる。

ステップＳ１１０では対象実装機となっている実装機をリストから削除する。そして、それに続いて、ステップＳ１０５に戻り、リスト登録数がゼロでない、つまり単独実装部品を有する実装機の全部について上記した一連の処理を実行されていない間、ステップＳ１０６に進んで必要に応じて代替基板データの新規作成・更新および段取り目標の更新などを行う。例えば図７に示すように実装機Ａでのみ実装を行う単独実装部品を収納・保持するフィーダー５５１ｃおよび同部品の代替部品を収納・保持するフィーダー（本発明の「代替部品供給手段」に相当）５５１ｄが存在し、しかも基板ＰＢ１枚の当りの想定停止時間を考慮した際に実装機Ａのサイクルタイムが最大となる場合、フィーダー５５１ｄを実装機Ｂおよび実装機Ｃに振り替えることでサイクルタイムの平準化を図ることができる。

一方、リスト登録数がゼロになると、ステップＳ１１１に進み、段取り目標を表示部に表示させてユーザーやオペレータなどに段取り目標に基づく段取りを実行させる。段取り動作については既に公知であるため、ここでは段取り動作についての説明は省略する。

図３に戻って説明を続ける。こうして、段取りが完了する（ステップＳ２でＹＥＳ）と、実装準備が完了し、標準基板データに基づいて実装作業を開始する（ステップＳ３）。すると、半田が印刷された基板ＰＢが実装機Ａ、Ｂ、Ｃの順に搬送されながら基板データにしたがって部品実装が実行される。その部品実装中に、実装機５でトラブルが発生したことが検知されることがあるが、本実施形態では、トラブルが発生した実装機が、単独実装部品を実装する特定実装機（例えば図５（ａ）の標準基板データで部品実装するときには実装機Ｂが特定実装機に相当し、これが本発明の「一の実装機」に相当する）であるか否かを判別し（ステップＳ４）、その判別結果に応じた部品実装を実行する。すなわち、トラブルが発生しない間はもちろんのこと、特定実装機以外の実装機５においてトラブルが発生した場合であっても、標準基板データに基づいて部品実装を行う（ステップＳ５）。

一方、特定実装機５においてトラブルが発生した場合、代替基板データに基づいて部品実装を行う（ステップＳ６）。例えば図５（ａ）の標準基板データに基づいて部品実装を行う実装機Ｂでトラブルが発生した場合には、図５（ｂ）に示す代替基板データに基づく部品実装に切り替えられる。このため、標準基板データに基づく部品実装時には単独実装部品であった部品ＩＤ「５」の部品については、実装機Ａ、Ｃによる基板ＰＢへの部品実装が行われる。

なお、このような基板データの切替えは、ステップＳ７で全基板ＰＢに対する部品実装が完了すると判別されるまで継続して行われる。

以上のように、本実施形態によれば、標準基板データを作成することにより各実装機Ａ〜Ｃのサイクルタイムを平準化しており、部品実装システム１において合理的な部品実装を行うことが可能となっているだけでなく、単独実装部品と同種の部品を収納するフィーダー５５１ｂ、５５１ｄを特定実装機以外の実装機５に装着するように段取り目標と変更しているので、特定実装機でトラブルが発生したとしても、他の実装機に同種の部品、つまり単独実装部品あるいは単独実装部品と代替可能な部品が存在し、単独実装部品の代替実装を行うことが可能となっている。このようにフィーダー５５１の配置を適正化することによって、部品実装システム１の生産性を向上させることが可能となっている。ここで、単独実装部品と同種の部品を収納するフィーダーを装着すべき、特定実装機以外の実装機５の選定については任意であり、少なくとも１台に当該フィーダーを装着すればよいのであるが、部品実装システム１に装備される実装機５の数が「３」以上である場合には、図５〜図７に示すように、複数の実装機５に装着するように段取り目標を設定するのが望ましい。

また、本実施形態では、部品実装を行う前に、標準基板データのみならず、特定実装機でトラブルが発生した場合に対応する代替基板データをも作成し、両基板データを記憶している。そして、通常動作時には上記したように標準基板データに基づいて部品実装を行う一方、特定実装機でトラブルが発生した場合には、標準基板データから代替基板データに切り替えられる。このため、単独実装部品の基板ＰＢへの実装が長時間にわたって中止されて部品実装システム１全体のスループットが低下するのを効果的に防止することができる。

また、上記実施形態では、各実装機Ａ〜Ｃでの基板ＰＢ１枚の当りの想定停止時間を計算する（ステップＳ１０３）とともに、それらの基板ＰＢ１枚の当りの想定停止時間を含めた各実装機Ａ〜Ｃのサイクルタイムを予測し、それらに基づいて代替基板データを作成しているので、部品の代替実装を的確に切り替えることができる。特に、対象実装機のサイクルタイムが最大である場合（ステップＳ１０７でＹＥＳ）のみ部品の代替実装を行うことで、より効率的な部品の代替実装を行うことができる。また、本実施形態では、上記したように基板ＰＢ１枚の当りの想定停止時間を各実装機Ａ〜Ｃに装備されるヘッドユニット５６０やフィーダー５５１の過去の故障率、つまり各実装機Ａ〜Ｃの稼働履歴に基づいて予測し、それを含めて各実装機Ａ〜Ｃのサイクルタイム（本発明の「予想作業時間」に相当）を求めているため、より効率的な部品の代替実装を的確に判断することができる。なお、各実装機Ａ〜Ｃの稼働履歴としては、上記した故障率に限定されるものではなく、稼働時間や稼働率などの情報を用いてもよい。また、部品実装システム１の状態を管理する管理者やユーザーなどが制御装置９（あるいはプログラム作成装置１２）に直接各実装機Ａ〜Ｃの稼働履歴を入力するように構成してもよい。

ところで、代替部品を収納・保持するフィーダーを特定実装機以外の実装機に配置することは次のような作用効果を奏する。以下、図８を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。

図８は、本発明にかかる段取り方法の他の実施形態による作用効果を示す図であり、同図中の上段欄には従来技術にかかる部品実装システムの概略構成が示されるとともに、下段欄には本発明にかかる段取り方法の適用を受けた部品実装システムの概略構成を示す図である。これらの部品実装システム１では、２台の実装機Ａ、Ｂが、同図に示すように、基板を搬送する搬送路２に沿って配置されており、実装機Ａが基板搬送方向Ｘの上流側（同図の右手側）に配置される一方、実装機Ｂが下流側（同図の左手側）に配置されている。

従来の段取り方法では、例えば特許文献２や特許文献３などに記載された演算手法等を用いて各実装作業をどの実装機５に割り当てるかを示す基板データを作成した後、当該基板データに基づいて段取り目標を作成して段取りを行うため、同図（ａ）に示すように単独実装部品を収納・保持するフィーダー５５１ａのみならず、同単独実装部品に代替可能な部品を収納・保持するフィーダー５５１ｂについても単独実装部品の基板ＰＢへの実装を行う特定実装機Ｂに予め装着しておくことが一般的に行われている。このように、従来装置では、フィーダー５５１ｂを予備的に特定実装機Ｂに配備しており、特定実装機Ｂではフィーダー５５１ｂの配置を考慮した上でヘッドユニット５６０を移動させる必要がある。例えば同図（ａ）に示すフィーダーレイアウトでは、フィーダー５５１ｂの配備によってフィーダー５５１ｅが基板ＰＢから遠ざかる方向に配置され、フィーダー５５１ｅへのヘッドユニット５６０のアクセス時間が増大する等の問題が生じることがある。

これに対し、本発明の段取り方法を採用した場合、段取り段階でフィーダー５５１ｂは同図（ｂ）中の実線矢印で示すように特定実装機Ｂではなく実装機Ａに装備される。つまりフィーダー５５１ｂの配設位置は実装機Ｂから実装機Ａに移動させられ、従来装置においてフィーダー５５１ｂの配設位置はブランクとなり、同図（ｂ）中の実線矢印で示すようにフィーダー５５１ｅおよび同フィーダー５５１ｅの反基板側（同図の右手側）に隣接するフィーダーを基板ＰＢ側に近接させることが可能となり、これらのフィーダー５５１ｅ等へのヘッドユニット５６０のアクセス時間を従来装置よりも短縮することが可能となる。このように本発明にかかる段取り技術を採用することで、タクトタイムの短縮に有利となるフィーダーレイアウトを採用することが可能となる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、例えば図６〜図８に示すように、単独実装部品に代替可能な部品を収納・保持するフィーダー（代替部品供給手段）５５１ｂ、５５１ｄを特定実装機から他の実装機に移動させているが、同フィーダー５５１ｂ、５５１ｄをフィーダー保管場所１０から取り出し、特定実装機以外の実装機の少なくとも１台に装着してもよい。
すなわち、新規作成あるいは更新された代替基板データに基づく段取り目標の更新（ステップＳ１０９）において、特定実装機に単独実装部品を収納・保持するフィーダー５５１ａが必要数より多く装着あるいは割付されていれば、その余分のフィーダー５５１ａを特定実装機以外の実装機の少なくとも１台に代替部品供給手段として振り分ける。また、特定実装機にフィーダー５５１ａ、単独実装部品に代替可能な部品を収納・保持するフィーダー５５１ｂ、５５１ｄのいずれもが装着あるいは割付されていない場合にあっても、必要数のフィーダー５５１ａ、フィーダー５５１ｂ、５５１ｄ等を、特定実装機以外の実装機の少なくとも１台に割り当てるようにし、段取り目標に基づく段取りの実行（ステップＳ１１１）において、フィーダー保管場所１０から取り出して、特定実装機以外の実装機の少なくとも１台に装着させるようにする。

また、上記実施形態では、テープに部品を収納・保持する、いわゆるテープフィーダー５５１を本発明の「部品供給手段」としているが、部品供給手段の構成はこれに限定されるものではなく、部品実装時に使用される種々のタイプ、例えばトレイタイプの部品供給手段を用いる場合にも本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、図５に示すように標準基板データ以外に、標準基板データと同一構成の代替基板データを本発明の「代替データ」として作成し、標準基板データから代替基板データに切り替えることで部品の代替実装を行っているが、特定実装機でトラブルが発生したときに標準基板データを変更する部分の変更データのみを本発明の「代替データ」として記憶しておき、トラブル発生時における単独実装部品の基板ＰＢへの実装については変更データに基づいて行うように構成してもよい。

また、上記実施形態では、実装機５においてトラブルが発生したことをトリガー条件として単独実装部品の代替部品を特定実装機以外の実装機５で基板ＰＢに代替実装しているが、その他のトリガー条件、例えばトラブルによる停止時間が一定のしきい値を超えることを条件として代替実装を行ってもよい。

さらに、上記実施形態では、部品実装を独立して実行する実装機５を複数台設けた部品実装システム１に本発明を適用しているが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば特開２００９−１８８０５２号公報に記載された部品実装装置では、基台上において搬送路に沿って複数の実装ユニットが配置されており、１台の装置であるものの、各実装ユニットが独立して基板に部品を実装し、実質的に本発明の「実装機」として機能する。したがって、この部品実装装置を上記３台の実装機５に代えて装備する部品実装システムに対しても本発明を適用することができる。また、このような部品実装装置および実装機５をともに装備する部品実装システムに対しても本発明を適用することは可能である。

１…部品実装システム
２…搬送路、
５、Ａ〜Ｃ…実装機、
９…制御装置（制御部）、
１２…プログラム作成装置（制御部）、
５５１…テープフィーダー（部品供給手段）、
５６０…ヘッドユニット、
ＰＢ…基板

Claims (10)

1. 部品を収納する部品供給手段が装着されて前記部品供給手段から部品を取り出して基板に実装する実装機が複数台基板の搬送路に沿って並設されて基板データにしたがって各実装機で前記搬送路に沿って搬送される基板に部品を実装する部品実装システムに対し、各実装機に装着する部品供給手段を決定する段取り方法であって、
   前記基板データにしたがって各実装機に装備させる部品供給手段を決定する第１工程と、
   前記第１工程での決定にしたがって各実装機に部品供給手段を装着するとき、前記基板に実装される部品の中に一の実装機でのみ前記基板に実装される単独実装部品が存在するか否かを判断する第２工程と、
   前記第２工程で前記単独実装部品が存在すると判断されるとき、前記一の実装機以外の実装機のうちの少なくとも１台に前記単独実装部品あるいは前記単独実装部品と代替可能な部品を収納する部品供給手段を装着するように決定する第３工程と
   を備えることを特徴とする段取り方法。
2. 前記基板データにしたがって前記部品実装システムを稼働した際に予想される各実装機の作業時間を予測する第４工程を備え、
   前記第３工程での決定は、前記第４工程で予想された前記一の実装機の予想作業時間が前記一の実装機以外の実装機の予想作業時間よりも長いときのみ行われる請求項１に記載の段取り方法。
3. 前記第４工程での作業時間の予測は、前記複数の実装機の稼働履歴に基づいて行われる請求項２に記載の段取り方法。
4. 前記実装機が３台以上並設される請求項２または３に記載の段取り方法であって、
   前記予想作業時間が基板１枚当りのものであることを特徴とする段取り方法。
5. 前記実装機が３台以上並設される請求項２ないし４のいずれか一項に記載の段取り方法であって、
   前記第３工程では、前記一の実装機以外の実装機のうち２台以上に前記単独実装部品あるいは前記単独実装部品と代替可能な部品を収納する部品供給手段を装着するように決定する段取り方法。
6. 前記実装機が３台以上並設される請求項１ないし５のいずれか一項に記載の段取り方法であって、
   基台上に前記実装機を１ないし複数搭載する部品実装装置を、１台以上基板の搬送路に沿って並設された部品実装システムに対するものであることを特徴とする段取り方法。
7. 部品を収納する部品供給手段が装着されて前記部品供給手段から部品を取り出して基板に実装する実装機が複数台基板の搬送路に沿って並設されて基板データにしたがって各実装機で前記搬送路に沿って搬送される基板に部品を実装する部品実装方法であって、
   前記基板データにしたがって各実装機により部品を基板に実装する前に、前記基板データにしたがって各実装機に装備させる部品供給手段を決定する第１工程と、前記第１工程での決定にしたがって各実装機に部品供給手段を装着するとき、前記基板に実装される部品の中に一の実装機でのみ前記基板に実装される単独実装部品が存在するか否かを判断する第２工程と、前記第２工程で前記単独実装部品が存在すると判断されるとき、前記一の実装機以外の実装機のうちの少なくとも１台に前記単独実装部品あるいは前記単独実装部品と代替可能な部品を収納する部品供給手段を装着するように決定する第３工程と、前記第１工程および前記第３工程での決定にしたがって各実装機に部品供給手段を装着する第４工程とを実行し、
   前記基板データにしたがって各実装機により部品を前記基板に実装している間に、前記一の実装機の基板１枚当りの作業時間が前記一の実装機以外の実装機の基板１枚当りの作業時間よりも長くなると、前記基板に実装する部品のうち前記単独実装部品の前記基板への実装を、前記一の実装機に代えて前記単独実装部品あるいは前記単独実装部品と代替可能な部品を収納する部品供給手段が装着された他の実装機で行う
   ことを特徴とする部品実装方法。
8. 前記基板に実装する部品のうち前記単独実装部品の前記基板への実装を、前記一の実装機に代えて前記単独実装部品あるいは前記単独実装部品と代替可能な部品を収納する部品供給手段が装着された他の実装機で行うための代替データを作成して記憶し、
   前記一の実装機の基板１枚当りの作業時間が前記一の実装機以外の実装機の基板１枚当りの作業時間よりも長くなると、前記基板データの代わりに前記代替データにしたがって部品の実装を行う
   請求項７に記載の部品実装方法。
9. 部品を収納する部品供給手段が装着されて前記部品供給手段から部品を取り出して基板に実装する実装機が基台上に１ないし複数搭載された部品実装装置を、１台以上基板の搬送路に沿って並設されることで、複数台の前記実装機が基板の搬送路に沿って並設されて基板データにしたがって各実装機で前記搬送路に沿って搬送される基板に部品を実装する部品実装システムであって、
   前記複数の実装機はそれぞれ前記基板データに応じた部品を収納する標準部品供給手段を有し、
   前記複数の実装機のうち一の実装機に装着される標準部品供給手段の１つは、前記基板に実装される部品の中に前記一の実装機でのみ前記基板に実装される単独実装部品を収納し、
   前記一の実装機以外の実装機の少なくとも１つは前記単独実装部品あるいは前記単独実装部品と代替可能な部品を収納する代替部品供給手段を有する
   ことを特徴とする部品実装システム。
10. 前記複数の実装機を制御する制御部をさらに備え、
    前記制御部は、前記基板データにしたがって前記標準部品供給手段から部品を取り出して前記基板に実装させている間に、前記一の実装機の基板１枚当りの作業時間が前記一の実装機以外の実装機の基板１枚当りの作業時間よりも長くなると、前記基板に実装する部品のうち前記単独実装部品の前記基板への実装を、前記一の実装機に代えて前記代替部品供給手段が装着された実装機で行う請求項９に記載の部品実装システム。

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