JP2013145817A - 部品実装装置、部品実装基板の生産方法および部品実装システム - Google Patents

Abstract

【課題】有効使用期限に近づいた期限接近部材を優先的に使用して基板を生産することで、有効使用期限を過ぎる前に期限接近部材を使用して生産効率の向上を図る。
【解決手段】部品実装基板の生産に使用する部品の中に有効使用期限が近づいた期限接近部品が確認されると、基板のうち期限接近部品が実装される優先基板を搬送するレーンＬＡを優先レーンとし、優先レーンＬＡの基板に対する部品の実装を優先して実行する。このように有効使用期限が近づいた期限接近部品が優先的に使用されて期限接近部品が有効使用期限を過ぎる前に使用される。その結果、使用期限の到来により部品が廃棄されるのを抑制することができ、生産効率の向上を図ることができる。
【選択図】図４

Description

この発明は、部品実装を行う位置に基板を搬送するレーンを複数有する、いわゆるマルチレーン方式の部品実装装置を用いて部品を基板に実装して部品実装基板を生産する技術に関するものである。

電子部品を基板に実装して部品実装基板を生産する際、その生産に使用する使用部材の有効使用期限の考慮が必要となる場合がある。例えば電子部品には、外気に放置すると吸湿、酸化等のため劣化して使用不可となるものがある。また、ハンダについては、時間経過とともにフラックスが揮発し、それにより濡れ性が悪くなり、このことがハンダ不良発生の原因となる。さらに、基板の場合、パターン表面に酸化膜が形成されて部品とのハンダ不良を招く。このような不都合を解消するために、例えば特許文献１に記載の発明では、生産計画の段階で、基板を所定の生産順序で生産すれば、電子部品、ハンダなどの使用部材の有効使用期限が到来してしまうと判定されたときには、基板の生産順序を変更して再判定し、再判定により使用期限が到来するものが無いときに変更された生産順序で基板を生産するように生産管理を行っている。

特許第４６５７０３５号の明細書

上記従来技術では、生産計画の段階で使用部材が有効使用期限を迎えてしまうか否かを判定しているが、これは基板の生産を行っている間、生産が順調に行われるとの前提に立脚したものである。しかしながら、実際の生産現場では、短時間の停止（生産現場では、「チョコ停」と称されることがある）やトラブル等による計画のずれ等が発生することがあり、上記特許文献１に記載の発明では、生産現場で発生する事象については迅速かつ柔軟に対応することができないという問題がある。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、有効使用期限に近づいた期限接近部材を優先的に使用して基板を生産することで、有効使用期限を過ぎる前に期限接近部材を使用して生産効率の向上を図ることができる部品実装装置、部品実装基板の生産方法および部品実装システムを提供することを目的とする。

この発明にかかる部品実装装置は、上記目的を達成するため、第１基板を第１レーンに沿って搬送して第１実装作業位置に位置決めする第１基板搬送手段と、第１基板と異なる第２基板を第１レーンと異なる第２レーンに沿って搬送して第１実装作業位置と異なる第２実装作業位置に位置決めする第２基板搬送手段と、第１実装作業位置に位置決めされた第１基板および第２実装作業位置に位置決めされた第２基板の両方にアクセスして部品を実装する複数のヘッドユニットと、複数のヘッドユニットを制御して第１基板および第２基板の生産を制御する制御手段とを備え、制御手段は、所定の順序で第１基板および第２基板に対する部品の実装を行う一方、生産に使用する使用部材の中に有効使用期限に近づいた期限接近部材を確認すると、第１基板および第２基板のうち期限接近部材を使用する優先基板に対する部品の実装を優先して行って優先基板の生産を早め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基板の生産方法は、第１基板を第１レーンに沿って搬送して第１実装作業位置に位置決めする第１基板搬送手段と、第１基板と異なる第２基板を第１レーンと異なる第２レーンに沿って搬送して第１実装作業位置と異なる第２実装作業位置に位置決めする第２基板搬送手段と、第１実装作業位置に位置決めされた第１基板および第２実装作業位置に位置決めされた第２基板の両方にアクセスして部品を実装する複数のヘッドユニットとを備え、複数ヘッドユニットにより所定の順序で第１基板および第２基板に対する部品の実装を行って第１基板および第２基板を生産する部品実装基板の生産方法であって、上記目的を達成するため、生産に使用する使用部材の中に有効使用期限に近づいた期限接近部材を確認する確認工程と、第１基板および第２基板のうち確認工程により確認された期限接近部材を使用する優先基板に対する部品の実装を優先して行って優先基板の生産を早める生産管理工程とを備える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、第１基板を第１レーンに沿って搬送して第１実装作業位置に位置決めする第１基板搬送手段と、第１基板と異なる第２基板を第１レーンと異なる第２レーンに沿って搬送して第１実装作業位置と異なる第２実装作業位置に位置決めする第２基板搬送手段と、第１実装作業位置に位置決めされた第１基板および第２実装作業位置に位置決めされた第２基板の両方にアクセスして部品を実装する複数のヘッドユニットとを備える部品実装装置を複数台備え、複数のヘッドユニットによる部品実装を制御して基板を生産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、生産に使用する使用部材の中に有効使用期限に近づいた期限接近部材を確認する確認手段と、確認手段が期限接近部材を確認していない間、各部品実装装置において所定の順序で第１基板および第２基板に対する部品の実装を行わせる一方、確認手段が期限接近部材を確認すると、第１基板および第２基板のうち期限接近部材を用いる優先基板に対して部品の実装を優先して行わせることで優先基板の生産を早める生産管理手段とを備えることを特徴としている。

このように構成された発明（部品実装装置、部品実装基板の生産方法および部品実装システム）では、基板を搬送するレーンが２つ設けられており、いわゆるマルチレーン構造が構築されている。そして、第１レーンに沿って第１基板が搬送されて第１実装作業位置に位置決めされるとともに、第２レーンに沿って第２基板が搬送されて第２実装作業位置に位置決めされる。これらの基板に対し、複数のヘッドユニットがアクセスして部品を実装する。ここで、生産に使用する使用部材の中に有効使用期限に近づいた期限接近部材が確認されると、第１基板および第２基板のうち期限接近部材が実装される基板を優先基板とし、この優先基板に対する部品の実装が優先して実行される。このため、有効使用期限が近づいた期限接近部材が優先的に使用され、有効使用期限を過ぎる前に期限接近部材が使用される。その結果、使用期限の到来により使用部材が廃棄されるのが低減されて生産効率が向上する。

ここで、期限接近部材を確認して警告状態となると優先基板に対する部品の優先実装を行う一方、警告状態が解除されると優先基板に対する部品の優先実装を解消して元の順序で部品の実装を行うように構成してもよい。このように警告状態が解消されると、本来の順序に戻して部品実装が行われるため、部品実装を安定して行うことができる。なお、実装順序について予め最適化されている場合が多く、この点から言えば、警告状態の発生によりスループットが低下したとしても、警告状態の解除後に実装順序を元に戻すことでスループットを元の高い状態に戻すことができる。

また、同一部品または代替部品を収納する複数の部品供給部を備え、各ヘッドユニットが所定の順序にしたがって複数の部品供給部の中から選択して部品を実装することがあるが、この場合、複数の部品供給部のいずれかに収納される部品が有効使用期限に近づくと当該部品を収納する部品供給部を複数の部品供給部の中から優先して使用するのが好適である。これによって、同一部品または代替部品の中で有効使用期限に近づいた部品から順次使用されていくため、使用期限の到来により廃棄される部品数を低減することができ、生産効率がさらに向上する。なお、このように複数の部品供給部のいずれかに収納される部品が有効使用期限に近づいた警告状態となると部品供給部の優先使用を行う一方、警告状態が解除されると部品供給部の優先使用を解消して元の順序で部品供給部を選択して使用するように構成してもよい。

以上のように、有効使用期限が近づいた期限接近部材を使用する基板に対する部品の実装を優先して行って当該基板の生産を早めているので、有効使用期限を過ぎる前に使用部材が使用されて生産効率の向上を図ることができる。

本発明にかかる部品実装システムの一実施形態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。 サーバーＰＣおよび実装機の電気的構成を部分的に示すブロック図である。 優先レーンの有無による部品実装動作の変更を模式的に示す図である。 実装機で実行される期限管理動作を示すフローチャートである。 図１に示す部品実装システムにより部品を基板に実装する動作を示すフローチャートである。 判定情報テーブルの一例を示す図である。 図６に示す動作を実行したときのタスク順序の一例を模式的に示す図である。 図６に示す動作を実行したときのタスク順序の一例を模式的に示す図である。 図６に示す動作を実行したときのタスク順序の一例を模式的に示す図である。 図６に示す動作を実行したときのタスク順序の一例を模式的に示す図である。

図１は、本発明にかかる部品実装システムの一実施形態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ライン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（部品実装装置）５、検査機６および基板搬出機７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、未処理基板を収容する基板収容部（図示省略）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。

また、半田が印刷された基板に対し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が搬送ライン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の上流側に位置する実装機５を「実装機Ａ」と称し、下流側に位置する実装機５を「実装機Ｃ」と称するとともに、それらの間に位置する実装機５を「実装機Ｂ」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。

３台の実装機５により部品が実装された基板、つまり部品実装基板は検査機６に搬送され、部品実装基板の検査を行い、良否判定を行う。そして、この検査機６から搬送される検査済みの部品実装基板は基板搬出機７の実装基板収容部（図示省略）に順次収容される。

この部品実装システム１を構成する各基板処理装置（印刷機４、複数の実装機５、検査機６）、基板搬入機３、および基板搬出機７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、各基板処理装置で所定の処理を実行するための処理プログラムを作成するとともに部品実装システム１全体を制御するサーバーＰＣ（データ作成装置などと称されることもある）８が接続されている。そして、サーバーＰＣ８および基板処理装置の間で種々のプログラムやデータ等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、サーバーＰＣ８は、実装機５から送られてくる各種情報やデータ等に基づいて各実装機５での部品劣化度などの情報収集、優先レーンの指定などを行う機能を有している。この点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。また、図３は、サーバーＰＣおよび実装機の電気的構成を部分的に示すブロック図である。なお、図２では、基板搬送方向Ｘ、基板搬送方向Ｘに直交する水平方向Ｙおよび鉛直方向Ｚに対応した三次元の座標系を採用している。

実装機５では、不図示の基台上に２つの基板搬送機構５２０Ａ、５２０ＢがＹ方向に並設されており、それぞれ基板ＰＢＡ、ＰＢＢを基板搬送方向Ｘに延設された搬送路に沿って搬送可能となっている。このように基板搬送機構５２０Ａ、５２０Ｂに設けられる搬送路が本発明の「第１レーン」および「第２レーン」に相当しており、実装機５はいわゆるデュアルレーン構造を構成している。より詳しくは、基板搬送機構５２０Ａ、５２０Ｂはともに同一構成を有している。なお、ここでは、第１レーン（以下「第１レーンＬＡ」と称する）に沿って基板ＰＢＡを搬送する基板搬送機構５２０Ａについて説明する一方、第２レーン（以下「第２レーンＬＢ」と称する）に沿って基板ＰＢＢを搬送する基板搬送機構５２０Ｂについては同一または相当符号を付して説明を省略する。

この基板搬送機構５２０Ａは基台上において基板ＰＢＡを図２の右側から左側へ搬送する一対のコンベア５２１、５２２を有している。これらのコンベア５２１、５２２はＸ軸方向に沿って延設され、しかもＹ軸方向に所定間隔だけ離間しながら配置されている。このようにコンベア５２１、５２２によって第１レーンＬＡが規定される。

また、基板搬送機構５２０Ａでは、基板搬送方向Ｘの上流側（図２の右手側）から搬送されてくる基板ＰＢＡを実装機本体内に引き入れ、コンベア５２１、５２２により搬送する。そして、コンベア５２１、５２２は、基板ＰＢＡを本発明の「第１実装作業位置」に相当する実装作業位置（図２に示す基板ＰＢＡの位置）で停止させる。なお、当該基板ＰＢＡは図略の保持装置により固定保持される。

そして、実装作業位置で固定された基板ＰＢＡ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５６０Ａ、５６０Ｂに複数搭載された吸着ノズル５６１により移載される。すなわち、ヘッドユニット５６０Ａが（＋Ｙ）側部品収容部５５０の上方と基板ＰＢＡの上方の間を複数回往復し、またヘッドユニット５６０Ｂが（−Ｙ）側部品収容部５５０の上方と基板ＰＢＡの上方の間を複数回往復して当該実装機によって基板ＰＢＡ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５２０Ａは実装機コントローラ５３０からの駆動指令に応じて基板ＰＢＡを搬出する。

基板搬送機構５２０Ａ、５２０ＢのＹ軸方向の両側には、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に対して複数のテープフィーダー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、本実施形態では、部品収容部５５０は、コンベア５２１、５２２に対して（＋Ｙ）側と（−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、基板データに対応する段取りで複数のフィーダー５５１が装着される。

また、実装機５では、基板搬送機構５２０Ａ、５２０Ｂの他に、ヘッド駆動機構（図示省略）が設けられている。このヘッド駆動機構はヘッドユニット５６０Ａ、５６０Ｂを基台の所定範囲にわたりＸ軸方向およびＹ軸方向に移動するための機構であり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向への移動に、それぞれＸ軸モーターおよびＹ軸モーターが使用される。この実施形態では、図２に示すように、ヘッドユニット５６０Ａは（＋Ｙ）側の部品収容部５５０の上方位置から第２レーンＬＢの基板ＰＢＢの上方位置までの範囲５６２Ａを移動可能となり、ヘッドユニット５６０Ｂは（−Ｙ）側の部品収容部５５０の上方位置から第１レーンＬＡの基板ＰＢＡの上方位置までの範囲５６２Ｂを移動可能となっている。このように、各ヘッドユニット５６０Ａ、５６０Ｂは基板ＰＢＡ、ＰＢＢのいずれにもアクセス可能となっており、後述するように両基板ＰＢＡ、ＰＢＢに部品を実装する。このような配置関係を採用しているため、ヘッドユニット５６０Ａ、５６０Ｂがそれぞれ基板ＰＢＡ、ＰＢＢに同時にアクセスすることは可能である。しかしながら、ヘッドユニット５６０Ａ、５６０Ｂの相互干渉を防止するため、ヘッドユニット５６０Ａが基板ＰＢＢにアクセスしている間、ヘッドユニット５６０Ｂは基板ＰＢＡにアクセスすることはできず、これは逆の場合も同様である。

各ヘッドユニット５６０Ａ、５６０Ｂの移動により吸着ノズル５６１で吸着された電子部品が基板ＰＢＡ、ＰＢＢの上方位置に搬送される。各ヘッドユニット５６０Ａ、５６０Ｂでは、鉛直方向Ｚに延設された不図示の実装ヘッドが８本、Ｘ軸方向（基板搬送機構５２０Ａ、５２０Ｂによる基板ＰＢＡ、ＰＢＢの搬送方向）に等間隔で列状配置されている。また、実装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。

各実装ヘッドはヘッドユニット５６０Ａ、５６０Ｂに対してＺ軸モーターを駆動源とするノズル昇降駆動機構により昇降（Ｚ軸方向の移動）可能に、かつＲ軸モーターを駆動源とするノズル回転駆動機構によりノズル中心軸回りに回転可能となっている。これらの駆動機構のうちノズル昇降駆動機構は吸着もしくは装着を行う時の下降位置と、搬送や撮像を行う時の上昇位置との間で実装ヘッドを昇降させるものである。一方、ノズル回転駆動機構は部品吸着ノズルを、電子部品の実装方向への合致のためやＲ軸方向の吸着ズレの補正のため等、必要に応じて回転させるための機構であり、回転駆動により電子部品を実装時における所定のＲ軸方向に位置させることが可能となっている。

そして、ヘッド駆動機構によってヘッドユニット５６０Ａ、５６０Ｂが部品収容部５５０の上方に移動し、Ｚ軸モーターによって吸着ノズル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５６０Ａ、５６０Ｂが基板ＰＢＡ、ＰＢＢ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ＰＢＡ、ＰＢＢに移載する。

このように構成された実装機５全体を制御するコントローラ５３０は、演算処理部５３１と、ハードディスクドライブなどの記憶部５３２と、モーター制御部５３３と、画像処理部５３４と、通信制御部５３５とを備えている。この演算処理部５３１はＣＰＵ等により構成されており、後述するようにサーバーＰＣ８で作成されて記憶部５３２に書き込まれた実装プログラムにしたがって実装機各部を制御して部品実装を行う。また、演算処理部５３１は、実装プログラムに基づく生産中に、部品の期限確認プログラムを実行して部品の中に有効使用期限に近づいている期限接近部品を確認する機能を有している。

モーター制御部５３３には、実装機５の各部を駆動するモーターが電気的に接続されており、各モーターを駆動制御する。また、画像処理部５３４には、部品を撮像して認識する部品認識カメラや基板を撮像して認識する基板認識カメラが電気的に接続されており、これら各カメラから出力される撮像信号がそれぞれ画像処理部５３４に取り込まれる。そして、画像処理部５３４では、取り込まれた撮像信号に基づいて、部品画像の解析ならびに基板画像の解析がそれぞれ行われる。

この実装機５では、表示／操作ユニット５４０が設けられて実装プログラムなどを表示する。また、表示／操作ユニット５４０は、作業者がコントローラ５３０に対して各種データや指令などの情報を入力するためにも使用される。さらに、実装機５には、サーバーＰＣ８や他の基板処理装置等との間で実装プログラムなどの各種データの授受を行うために通信制御部５３５が設けられている。

サーバーＰＣ８は実装プログラムを作成するコントローラ８１０を有している。このコントローラ８１０は実装プログラム以外に印刷プログラム、検査プログラムなどを作成し、また部品実装システム１全体を制御する。このコントローラ８１０には、ＣＰＵ等により構成される演算処理部８１１と、ハードディスクドライブなどの記憶部８１２と、通信制御部８１３とが設けられている。

演算処理部８１１は、上記のように実装プログラムを作成するのみならず、有効使用期限に近づいた期限接近部品を使用して基板を生産する実装機５に対して優先レーンなどの優先情報を作成する生産管理動作を実行し、当該優先情報を上記実装機５に与えることで優先レーンを適宜設定させながら部品実装処理を実行させる。なお、図３中の符号８２０は演算処理部８１１により作成された印刷プログラム、検査プログラム、実装プログラム、優先情報などを表示したり、作業者がコントローラ８１０に対して各種データや指令などの情報を入力するための表示／操作ユニットである。

次に、実装機５での期限確認動作および部品実装動作、ならびにサーバーＰＣ８での生産管理動作について図面を参照しつつ説明する。サーバーＰＣ８の演算処理部８１１は、部品実装システム１により製造する部品実装基板の品種毎に、基板ＰＢＡ、ＰＢＢに実装すべき部品の分配についての最適化処理を行い、実装プログラムを作成する。そして、この実装プログラムを受け取った実装機５は、例えば図４の「優先レーン＝設定なし」の欄に示すように、ヘッドユニット５６０Ａ、５６０Ｂによって各レーンＬＡ、ＬＢの実装作業位置に位置決めされた基板ＰＢＡ、ＰＢＢに部品を実装し、各レーンＬＡ、ＬＢにおける部品実装がほぼ同一タイミングで終了するようになっている。これによって、部品実装の効率化が図られている。

ここで、図４（および後で説明する図８〜図１１）中の白抜きの矩形ブロックは、吸着ノズル５６１による部品の吸着保持動作、部品認識カメラによる当該部品の認識動作および吸着ノズル５６１による基板への当該部品の実装動作を１サイクルとするタスクを示し、これら白抜き矩形ブロックの数が搭載点数となる。一方、梨字模様のブロックは部品実装を行うことができず、待ち時間となっていることを示している。これは、例えば第１レーンＬＡの基板ＰＢＡに対して第２レーンＬＢ側のヘッドユニット５６０Ｂを用いて部品実装を行う場合、第１レーンＬＡ側のヘッドユニット５６０Ａがヘッドユニット５６０Ｂと干渉するのを避けるために、第２レーンＬＢの基板ＰＢＢへの部品実装を行わず、待機する必要があるからである。また、部品の搭載順序に制約がある場合にも、待ち時間が発生することがある（同図では、第１レーンＬＡでの第２番目の梨字模様ブロックがこれに相当する）。さらに、以下の説明理解を容易にするために、各ブロック中にタスク順序を示す数字を付しており、適宜参照しながら本実施形態の動作について説明する。

このように実装機５では、第１レーンＬＡおよび第２レーンＬＢで部品実装が並行して行われているが、部品の有効使用期限はレーン毎に異なることがある。そこで、本実施形態では、実装機５の稼働中、当該実装機５の演算処理部５３１は図５に示す期限確認処理を一定時間間隔で繰り返して実行する。すなわち、演算処理部５３１は記憶部８１２に予め記憶されている期限確認プログラムにしたがってステップＳ１１〜Ｓ１７を実行する。

ステップＳ１１で、演算処理部５３１は、部品の期限確認を行うモードが設定されているか否かを判別し、モード設定されている場合（ステップＳ１１で「ＹＥＳ」）にのみ、ステップＳ１２〜Ｓ１７を繰り返して行う。

ステップＳ１２では、演算処理部５３１は部品の状況をチェックする。例えば電子部品を収納したリールは、防湿包装（ドライパック）開封後にフィーダー５５１に装着され、このタイミングよりリールに収納されている電子部品は外気の影響を受けて劣化し始める。ただし、当該リールをフィーダー５５から外して、棚やドライ庫にて保管する間、また、当該リールをフィーダー５５につけたまま保管庫に入れたり、フィーダー５５のまま保管する間においては、劣化は進行しない。そこで、本実施形態では、防湿包装開封後の電子部品の保管日数を単純にカウントするのではなく、保管場所に入庫する際に、リールの識別コードとして機能するバーコードを読み取り、どの管理状態にあるかをサーバーＰＣ８に通知することにより、サーバーＰＣ８にて正確な保管日数を管理し、そのカウント日数がサーバーＰＣ８から実装機５のコントローラ５３０に与えられる。こうして、カウント日数により電子部品の吸湿状態などが把握される。そして、演算処理部５３１は、状況チェックにより得られた値が部品毎に予め設定されている有効使用期限と比較して部品が有効使用期限に接近しているかを確認する（ステップＳ１３）。なお、本実施形態では、部品毎の有効使用期限については記憶部５３２あるいは記憶部８１２に記憶されている。

このステップＳ１３で、いずれの部品も有効使用期限に近づいておらず、期限接近部品に該当しないと判定される間、ステップＳ１１に戻って上記ステップＳ１１、Ｓ１２を繰り返す。一方、有効使用期限に近づいた期限接近部品がある（ステップＳ１３で「ＹＥＳ」）場合には、上記値が有効使用期限を過ぎているか否かを演算処理部５３１は判定し（ステップＳ１４）、有効使用期限を過ぎている場合には、その旨を示すメッセージを表示／操作ユニット５４０にエラー出力する（ステップＳ１５）とともに、マシンが停止する（ステップＳ１６）。

一方、有効使用期限に近づいているものの過ぎてはいない、いわゆる警告状態となっている期限接近部品を確認すると、演算処理部５３１はその部品を特定するとともに当該部品が警告状態となっていることを示す警告情報を出力する（ステップＳ１７）。そして、この警告情報の出力後にステップＳ１１に戻って上記処理を繰り返す。なお、この実施形態では、各実装機５において期限確認動作を個別に実行しているが、もちろんサーバーＰＣ８において各実装機５での期限確認を一括して行ってもよく、期限確認動作を一定時間間隔で繰り返して実行することで、警告状態となった期限接近部品を早期に見つけ出すように構成されておればよい。

実装機５は、上記した期限確認動作とは別個に、サーバーＰＣ８から与えられる実装プログラムを受け取って最適化処理された実装順序で部品を基板ＰＢＡ、ＰＢＢに実装する。また、有効使用期限に近づいた期限接近部品が確認されているときには当該期限接近部品を実装して基板を生産するレーンを優先レーンとし、この優先レーンに沿って搬送される基板を優先基板として部品実装を優先して行う。具体的には、図６に示すように、サーバーＰＣ８と協同して優先レーンを適宜設定しながら部品実装を実行する。

図６は図１に示す部品実装システムにより部品を基板に実装する動作を示すフローチャートである。実装機５では、演算処理部５３１は期限確認動作により得られる警告情報に基づいて実装機５での部品の状況チェックを行い（ステップＳ２１）、警告状態の部品（期限接近部品）の有無、警告状態の部品に関する情報などを含む警告状況をサーバーＰＣ８に通知する（ステップＳ２２）。この通知は、単にサーバーＰＣ８に対して実装機５の状況を報告するだけではなく、警告状況に応じた優先情報（優先レーンの設定有無、ならびにいずれのレーンＬＡ、ＬＢを優先レーンとするのかを示す情報等）の作成および通知を要求するものでもある。

この実装機５からの要求をサーバーＰＣ８が受信する（ステップＳ３１）と、サーバーＰＣ８では演算処理部８１１が実装機５から送信されてきた警告状況に基づいて記憶部８１２に記憶している判定情報テーブルを更新する（ステップＳ３２）。すなわち、新たに警告状態となった部品、つまり期限接近部品が存在する場合には、その期限接近部品に関する情報が追加される。逆に、警告状態となっていた期限接近部品を使い終わった、あるいは取り外されるなどの理由から警告状態は解除されると、その期限接近部品に関する情報が削除される。この判定情報テーブルは、例えば図７に示すように、各実装機Ａ〜Ｃにおいて警告状態となっている期限接近部品に関する情報をレーンＬＡ、ＬＢ毎にリストアップしたものである。同図中において、○印内の数字は、警告状態が発生した順番を示しており、例えば実装機Ａの第１レーンＬＡで搬送される基板ＰＢＡに実装すべき部品「ＰＡＲＴＳ００Ａ」が最初に通知されたことを示している。また、カッコ内の数字は優先度を示しており、数字が大きいほど優先度が高く、優先的な部品実装が望まれることを示している。なお、図中の実装機Ａの第２レーンＬＢ、実装機Ｃの第１レーンＬＡの欄はブランクであり、このことは警告状態の部品（期限接近部品）が含まれていないことを示している。

そして、演算処理部８１１は判定情報テーブルに基づいてステップＳ３３〜Ｓ４１を実行した上で優先情報を更新し（ステップＳ４２）、その更新された優先情報を実装機５に送信する。ステップＳ３３では、警告状態となっていた部品を使い終わった等の理由により全警告状態が解除されているときには、そのままステップＳ４２に進んで優先情報を更新する。具体的には、優先レーンを設けず、元の順番で部品実装を行う、つまり実装プログラムにしたがって部品実装を行う旨の優先情報に更新する。

また、演算処理部８１１はステップＳ３３で「ＮＯ」と判定すると、次のステップＳ３４に進み、優先情報の更新が必要か否かを判定する。新たな部品が警告状態となったとき、逆に警告状態であった部品の一部を使い終わったり、取り外された場合には、警告状態となった部品の種類や配設位置が異なってくるため、その都度、優先情報の更新を行うのが好適な場合（随時変更モード）がある。その一方で、優先レーンが決定されると、その優先レーンを固定しておき、当該優先レーンに沿って搬送される基板に対する部品実装を優先させる方（優先レーン固定モード）が優先レーンを頻繁に切り替えるよりも望ましいこともある。これらは基板の品種や部品実装システム１の稼働状況などによって異なる。そこで、本実施形態では、オペレーターやユーザなどが「随時変更モード」または「優先レーン固定モード」を予め選択し、そのモード選択情報を記憶部８１２に記憶している。

このステップＳ３４では、演算処理部８１１は、モード選択情報が「優先レーン固定モード」であるときには、更新の必要がないと判定し、そのままステップＳ４２に進み、以前に設定した優先レーンを維持する旨を実装機５に送信する。一方、ステップＳ３４で演算処理部８１１は、モード選択情報が「随時変更モード」であるときには、更新の必要があると判定し、判定情報テーブルにリストアップされている部品（以下、「期限接近部品」という）の優先度（カッコ内数字）、通知順番（○印内数字）および部品個数に基づいて優先レーンを決定するためのレーン決定情報を求める（ステップＳ３５〜Ｓ４１）。

この実施形態では、レーン決定情報として、
・ＭＡＸ…期限接近部品の優先度のうち最も高い値、
・平均…レーン毎の優先度の平均値、
・順番…通知順番のうち最も早い順番、
・個数…レーン毎の期限接近部品の個数
のいずれかを求めている。すなわち、レーン決定情報「ＭＡＸ」に基づく場合、最も高い優先度を有する期限接近部品を実装するレーンを優先とする。また、レーン決定情報「平均」に基づく場合、優先度の平均値が高いレーンを優先とする。また、レーン決定情報「順番」に基づく場合、期限接近部品のうち最先に有効使用期限に近づいた部品を実装するレーンを優先とする。さらに、レーン決定情報「個数」に基づく場合、期限接近部品の個数が多い方のレーンを優先とする。これら４つのレーン決定情報のうちいずれを用いるかについては、オペレーターやユーザなどが表示／操作ユニット８２０を介して予め設定しており、その設定値は記憶部８１２に記憶されている。

図６に戻って説明を続ける。この実施形態では、レーン決定情報を特定するため、優先度のランク判定を行うか否か（ステップＳ３５）、「ＭＡＸ」であるか「Ａｖｅ（平均）」であるか（ステップＳ３６）、「順番」であるか「個数」であるか（ステップＳ３９）という判定ステップを演算処理部８１１は実行し、それらの判定結果に応じたレーン決定情報を求める（ステップＳ３７、Ｓ３８、Ｓ４０、Ｓ４１）。判定情報テーブルが例えば図７に示すとおりである場合、
・レーン決定情報「ＭＡＸ」…レーンＬＡの「１０」
・レーン決定情報「平均」…レーンＬＢの「６．７５」
・レーン決定情報「順番」…レーンＬＡの「１」
・レーン決定情報「個数」…レーンＬＢの「４」
となり、レーン決定情報として例えば「ＭＡＸ」または「順番」が設定されているときには、レーンＬＡを優先レーンとする優先情報に演算処理部８１１は更新し（ステップＳ４２）、実装機５に送信する。

実装機５がサーバーＰＣ８からの優先情報を受信する（ステップＳ２３）と、その優先情報に基づき演算処理部５３１が装置各部を制御してテーブルタスク処理を実行して優先レーンの基板（優先基板）への部品実装を優先的に行う（ステップＳ２４）。これら一連の処理（ステップＳ２１〜Ｓ２４）を、全部品についての実装が完了するまで繰り返して実行する（ステップＳ２５）。その結果、例えば図４の下段に示すタスク順序で部品実装が実行され、優先レーンとなっている第１レーンでの部品実装が早期に完了している。

図８ないし図１１は図６に示す動作を実行したときのタスク順序の一例を模式的に示す図である。図６に示す動作を実行することで優先レーンを設定していない場合のタスク順序（図４中の上段）と異なる順序でタスクが実行される。より詳しくは、大きく分けて４種類の順序入替が実質的に実行される。ここでは第１レーンＬＡの実装作業位置に位置決めされた基板ＰＢＡに実装する部品の一部（図７の部品「ＰＡＲＴＳ００Ａ」）が警告状態となり、優先レーン固定モードで第１レーンＬＡが優先レーンとなっている場合を例示して説明する。

第１順序入替は、非優先レーンＬＢに対応するヘッドユニット５６０Ｂが常に優先レーンＬＡの基板ＰＢＡに対する部品実装を優先させるものである。本実施形態では、上記したようにデュアルレーン構造を採用し、ヘッドユニット５６０Ｂは非優先レーンＬＢの基板ＰＢＢのみならず優先レーンＬＡの基板ＰＢＡにもアクセスして部品実装を行うが、図８の太点線および太実線で示すように、ヘッドユニット５６０Ｂは、非優先レーンＬＢの基板ＰＢＢに対して部品実装を行うタスク「２」を実行する前に、優先レーンＬＡの基板ＰＢＡに対して部品実装を行うタスク「３」を実行する。この第１順序入替を実行した直後のタスク配列は図９の上段に示す通りである。

第２順序入替は、非優先レーンＬＢの基板ＰＢＢに対する部品実装を行うために、優先レーンＬＡの基板ＰＢＡへの部品実装を待機するタスクを後回しにするものである。具体的には、図９に示すように、非優先レーンＬＢの基板ＰＢＢに対する部品実装はスキップされ、優先レーンＬＡの基板ＰＢＡに対する部品実装がないときに実行する。この第２順序入替を実行すると、図９の下段および図１０の上段に示すように、非優先レーンＬＢの基板ＰＢＢに対する部品実装が後回しにされることで基板ＰＢＢの生産が遅れる。

この遅れを抑制するため、第３順序入替が実行される。非優先レーンＬＢの基板ＰＢＢに対する部品実装はヘッドユニット５６０Ａ、５６０Ｂにより行われるが、第３順序入替では、ヘッドユニット５６０Ａにより基板ＰＢＢに部品を実装するタスクを、ヘッドユニット５６０Ｂにより基板ＰＢＢに部品を実装するタスクよりも後回し、図１０の下段中の太実線に示すように、ヘッドユニット５６０Ａによる基板ＰＢＡへの部品実装と並行して、ヘッドユニット５６０Ｂによる基板ＰＢＢへの部品実装を実行することで第２順序入替により発生する遅れを最小化する。

図１１の上段に示すように、優先レーンＬＡの基板ＰＢＡに対する部品実装が完了した時点でヘッドユニット５６０Ａによる基板ＰＢＢへの部品実装タスク（図１１中において太点線で囲ったもの）と、ヘッドユニット５６０Ｂによる基板ＰＢＢへの部品実装タスクとが混在している場合、前者を後者に対して優先させることで、図１１に示すように、ヘッドユニット５６０Ａの作業が早期に完了し、ヘッドユニット５６０Ａによる次の部品実装を実行するための準備を早期に開始することが可能となる。これが第４順序入替である。

以上のように、本実施形態によれば、部品実装基板の生産に使用する部品の中に有効使用期限が近づいた期限接近部品が確認されると、基板ＰＢＡ、ＰＢＢのうち期限接近部品が実装される優先基板（上記実施形態では基板ＰＢＡが優先基板に該当する場合を例示している）とし、この優先基板に対する部品の実装を優先して実行している。このように有効使用期限が近づいた期限接近部品を優先的に使用しており、期限接近部品が有効使用期限を過ぎる前に使用される。その結果、使用期限の到来により部品が廃棄されるのを抑制することができ、生産効率の向上を図ることができる。

また、警告状態が解除されると優先基板に対する部品の優先実装を解消して元の順序、つまり最適化された実装プログラムで部品の実装を行うので、スループットを元の高い状態に戻すことができる。

また、上記実施形態では、複数台（上記実施形態では３台）の実装機５での優先レーンを一括してサーバーＰＣ８で管理しているので、実装機５間での部品実装が相互に関連付けて行われ、部品実装基板の生産を効率的に行うことができる。

また、モード選択情報に応じて「優先レーン固定モード」と「随時変更モード」とを切り替え可能となっており、オペレーターやユーザなどに要望に応じた態様で優先レーンを切り替えることが可能となっている。また、優先レーンを決定する態様としてレーン決定情報（「ＭＡＸ」、「平均」、「順番」、個数」）の４種類を用意しており、生産する基板や部品などの態様、生産ラインの稼働状況などに応じて適切に切り替えることが可能となっている。このように部品実装システム１は、基板の品種や稼働状況に柔軟に対応することができ、汎用性に優れたシステムとなっている。

本実施形態では、部品のみについて有効使用期限を考慮しているが、それ以外の使用部材、例えばハンダや基板について、あるいは部品とともに有効使用期限を考慮して優先レーンを決定してもよく、部品、ハンダ等が本発明の「使用部材」に相当している。また、コントローラ５３０の演算処理部５３１は期限接近部品の確認を行う期限確認処理（本発明の「確認工程」に相当）を実行する確認部として機能しており、本発明の「確認手段」に相当する。また、コントローラ８１０の演算処理部８１１は優先情報を作成して優先基板の生産を早める生産管理動作（本発明の「生産管理工程」に相当）を実行する生産管理部として機能しており、本発明の「生産管理手段」に相当する。

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、部品収容部５５０に対して複数のテープフィーダー５５１を装着可能となっているが、それらのうち２台以上のテープフィーダー５５１に同一部品または代替部品が収納されることがあるが、この場合、次のように構成してもよい。つまり、これらの共通テープフィーダー５５１のいずれかに収納される部品が有効使用期限に近づくと当該部品を収納するテープフィーダー５５１を共通テープフィーダー５５１の中から優先して使用するように構成してもよい。これによって、同一部品または代替部品の中で有効使用期限に近づいた部品から順次使用されていくため、使用期限の到来により廃棄される部品数を低減することができ、生産効率をさらに向上させることができる。この場合も、警告状態が解除されると、テープフィーダー５５１の優先使用を解消して元の順序でテープフィーダー５５１を選択して使用するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、本発明の「部品供給部」としてテープフィーダー５５１のみを装備させているが、その他のフィーダーや部品トレイなどの部品供給部を用いた実装機を組み込んだ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、上記実施形態では、部品実装を行う位置に基板を搬送するレーンを２つ有する、いわゆるデュアルレーン方式の実装機の代わりに、３つ以上のレーンを有する実装機を組み込んだシステムに対しても本発明を適用することができる。つまり、本発明はいわゆるマルチレーン方式の部品実装装置を用いて部品を基板に実装して部品実装基板を生産する技術全般に適用可能である。

さらに、上記実施形態では、期限確認処理および生産管理処理をそれぞれ演算処理部５３１、８１１で行っているが、両方をいずれか一方の演算処理部で行ってもよい。例えば一台の実装機５において、演算処理部５３１が期限確認処理および生産管理処理を行うように構成してもよい。

１…部品実装システム
５…実装機（部品実装装置）
５２０Ａ、５２０Ｂ…基板搬送機構
５３０…コントローラ（制御手段、確認手段）
５３１…演算処理部（制御手段、確認手段）
５５１…テープフィーダー（部品供給部）
５６０Ａ、５６０Ｂ…ヘッドユニット
８１０…コントローラ（生産管理手段）
８１１…演算処理部（生産管理手段）
ＬＡ、ＬＢ…レーン
ＰＢＡ、ＰＢＢ…基板

Claims (6)

1. 第１基板を第１レーンに沿って搬送して第１実装作業位置に位置決めする第１基板搬送手段と、
   前記第１基板と異なる第２基板を前記第１レーンと異なる第２レーンに沿って搬送して前記第１実装作業位置と異なる第２実装作業位置に位置決めする第２基板搬送手段と、
   前記第１実装作業位置に位置決めされた第１基板および前記第２実装作業位置に位置決めされた第２基板の両方にアクセスして部品を実装する複数のヘッドユニットと、
   前記複数のヘッドユニットを制御して前記第１基板および前記第２基板の生産を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、所定の順序で前記第１基板および前記第２基板に対する部品の実装を行う一方、生産に使用する使用部材の中に有効使用期限に近づいた期限接近部材を確認すると、前記第１基板および前記第２基板のうち前記期限接近部材を使用する優先基板に対する部品の実装を優先して行って前記優先基板の生産を早めることを特徴とする部品実装装置。
2. 前記制御手段は、前記期限接近部材を確認して警告状態となると前記優先基板に対する部品の優先実装を行う一方、前記警告状態が解除されると前記優先基板に対する部品の優先実装を解消して元の順序で部品の実装を行う請求項１に記載の部品実装装置。
3. 同一部品または代替部品を収納する複数の部品供給部を備え、各ヘッドユニットが前記所定の順序にしたがって前記複数の部品供給部の中から選択して部品を実装する請求項１または２に記載の部品実装装置であって、
   前記制御手段は、前記複数の部品供給部のいずれかに収納される部品が有効使用期限に近づくと当該部品を収納する部品供給部を前記複数の部品供給部の中から優先して使用する部品実装装置。
4. 前記制御手段は、前記複数の部品供給部のいずれかに収納される部品が有効使用期限に近づいて警告状態となると部品供給部の優先使用を行う一方、前記警告状態が解除されると前記部品供給部の優先使用を解消して元の順序で部品供給部を選択して使用する請求項３に記載の部品実装装置。
5. 第１基板を第１レーンに沿って搬送して第１実装作業位置に位置決めする第１基板搬送手段と、前記第１基板と異なる第２基板を前記第１レーンと異なる第２レーンに沿って搬送して前記第１実装作業位置と異なる第２実装作業位置に位置決めする第２基板搬送手段と、前記第１実装作業位置に位置決めされた第１基板および前記第２実装作業位置に位置決めされた第２基板の両方にアクセスして部品を実装する複数のヘッドユニットとを備え、前記複数ヘッドユニットにより所定の順序で前記第１基板および前記第２基板に対する部品の実装を行って第１基板および第２基板を生産する部品実装基板の生産方法であって、
   生産に使用する使用部材の中に有効使用期限に近づいた期限接近部材を確認する確認工程と、
   前記第１基板および前記第２基板のうち前記確認工程により確認された期限接近部材を使用する優先基板に対する部品の実装を優先して行って前記優先基板の生産を早める生産管理工程と
   を備えることを特徴とする部品実装基板の生産方法。
6. 第１基板を第１レーンに沿って搬送して第１実装作業位置に位置決めする第１基板搬送手段と、前記第１基板と異なる第２基板を前記第１レーンと異なる第２レーンに沿って搬送して前記第１実装作業位置と異なる第２実装作業位置に位置決めする第２基板搬送手段と、前記第１実装作業位置に位置決めされた第１基板および前記第２実装作業位置に位置決めされた第２基板の両方にアクセスして部品を実装する複数のヘッドユニットとを備える部品実装装置を複数台備え、前記複数のヘッドユニットによる部品実装を制御して基板を生産する部品実装システムであって、
   生産に使用する使用部材の中に有効使用期限に近づいた期限接近部材を確認する確認手段と、
   前記確認手段が期限接近部材を確認していない間、各部品実装装置において所定の順序で前記第１基板および前記第２基板に対する部品の実装を行わせる一方、前記確認手段が前記期限接近部材を確認すると、前記第１基板および前記第２基板のうち前記期限接近部材を用いる優先基板に対して部品の実装を優先して行わせることで前記優先基板の生産を早める生産管理手段と
   を備えることを特徴とする部品実装システム。

Images