JP2016174111A - 装着動作の最適化装置および装着動作の最適化方法 - Google Patents

装着動作の最適化装置および装着動作の最適化方法 Download PDF

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Abstract

【課題】従来作業者が行っていた部品実装機のハンドリング条件の設定変更を自動化して、優れた最適化結果が確実に得られる装着動作の最適化装置を提供する。
【解決手段】部品実装機1で基板Kを生産する際に部品を取り扱うハンドリング条件に基づいて装着動作を最適化する装置6であって、初回ハンドリング条件が定められた初回部品データ75に基づき装着動作の最適化処理を行って初回最適化結果を求める初回最適化処理部91と、ハンドリング条件の設定変更可能な範囲を求める変更範囲設定部93と、変更可能な範囲でハンドリング条件を変更して装着動作の最適化処理を繰り返すことにより初回最適化結果よりも優れた最終最適化結果を求める再最適化処理部94と、初回部品データ75の初回ハンドリング条件を最終最適化結果が求められたときの最終ハンドリング条件に置き換えて基板Kの生産に用いる最終部品データ76を作成する生産反映部95と、を備える。
【選択図】図2

Description

本発明は、部品実装機の装着ノズルを用いて基板に部品を装着する装着動作を繰り返す際に、装着動作を最適化する装置および方法に関する。
多数の部品が実装された基板を生産する設備として、はんだ印刷機、部品実装機、リフロー機、基板検査機などがある。これらの設備を連結して基板生産ラインを構成することが一般的になっている。このうち部品実装機は、基板搬送装置、部品供給装置、部品移載装置、および制御装置を備える。部品実装機を効率的に稼動させて基板の生産効率を高めるために、各種の最適化技術が開発されている。最適化の検討では、基板に実装する多数の部品の装着順序や、部品の供給位置や、その他の多くの要因が可変に考慮されてシミュレーションが行われる。シミュレーションの際に、部品実装機が部品を取り扱うハンドリング条件は、基礎的な条件となる。このハンドリング条件として、従来から基板の生産を行えるか否かのチェックに使用される基本条件が用いられてきた。この種の部品実装機における最適化技術の一例が特許文献1に開示されている。
特許文献1の基板停止制御シミュレータは、基板停止回数を順次インクリメントする手段と、基板停止回数ごとに基板の停止位置を決定する手段と、各停止位置で部品を基板に装着した場合に要する総タクト時間を演算する手段と、総タクト時間が最も短くなるまで処理を繰り返す手段と、を備える。さらに、基板停止回数に基づいて基板上のエリアを分割し、各エリアに分布する部品の装着位置の重心を演算して、重心が部品供給位置に対向するように基板停止位置をエリアごとに決定する態様が開示されている。これによれば、最も総タクト時間が短くなる基板停止位置を決定でき、実装効率が向上する、とされている。
特開2014−56957号公報
ところで、特許文献1の最適化技術では、一定のハンドリング条件のもとで、基板停止回数、換言すると基板の位置を変更する回数を最適化できる。特許文献1に限らず、部品実装機における最適化の従来技術において、基本条件から定まるハンドリング条件は変更されない、とされてきた。しかしながら、ハンドリング条件は必ずしも固定された条件でなく、或る程度の範囲で設定変更を行っても、基板の生産は可能である。このため、最適化処理の実施後に、さらに優れた最適化を目指して作業者が個別に対応しているのが現状である。
すなわち、作業者は、知識および経験に基づいてさらに優れた最適化結果を期待できるハンドリング条件を導き出し、適宜ハンドリング条件を設定変更して最適化処理を再度実施している。このため、最終的な最適化結果は作業者のスキルに依存し、必ずしも優れた最適化結果が得られるとは限らなかった。これにより、部品実装機が本来の性能を発揮できず、生産効率が低下する場合があった。したがって、作業者のスキルに依存することなく基板の生産が可能な範囲でハンドリング条件を設定変更して、優れた最適化終結果が得られる仕組みの構築が必要である。
本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、従来作業者が行っていた部品実装機のハンドリング条件の設定変更を自動化して、優れた最適化結果が確実に得られる装着動作の最適化装置、および装着動作の最適化方法を提供することを解決すべき課題とする。
上記課題を解決する本発明の装着動作の最適化装置は、部品実装機に装備された部品移載装置の装着ノズルを用いて、部品供給装置から部品を採取し、基板搬送装置に搬入された基板の所定の装着位置に前記部品を装着する装着動作を繰り返して前記基板を生産する際に、前記部品実装機が前記部品を取り扱うハンドリング条件に基づいて前記装着動作を最適化する装着動作の最適化装置であって、前記部品のハンドリング条件に関する初回ハンドリング条件が定められた初回部品データに基づき、装着動作の最適化処理を行って初回最適化結果を求める初回最適化処理部と、前記基板の生産品質に影響を与えないことを前提にして、前記ハンドリング条件の設定変更可能な範囲を求める変更範囲設定部と、設定変更可能な範囲で前記ハンドリング条件を変更して装着動作の最適化処理を繰り返すことにより、前記初回最適化結果よりも優れた最終最適化結果を求める再最適化処理部と、前記初回部品データの初回ハンドリング条件を前記最終最適化結果が求められたときの最終ハンドリング条件に置き換えて、前記基板の生産に用いる最終部品データを作成する生産反映部と、を備える。
本発明の装着動作の最適化装置では、初回最適化結果を求めた後に、設定変更可能な範囲でハンドリング条件を変更して装着動作の最適化処理を繰り返すことにより優れた最終最適化結果を求め、基板の生産に用いる最終部品データを作成する。このため、従来作業者が行っていたハンドリング条件の設定変更が自動で行われる。また、最適化処理の繰り返しにより、優れた最適化結果が確実に得られる。
実施形態の装着動作の最適化装置の対象となる部品実装機の構成例を示す平面図である。 実施形態の装着動作の最適化装置の構成を示したブロック図である。 標準部品データを模式的に例示説明する図である。 実績部品データを模式的に例示説明する図である。 実施形態の装着動作の最適化装置の動作を示した運用フロー図である。 第1事例における初回最適化結果を示した図である。 第1事例における初回最適化結果を示した図である。 第1事例における最終最適化結果を示した図である。 第2事例における初回最適化結果を示した図である。 第2事例における最終最適化結果を示した図である。 第3事例における初回最適化結果を示した図である。 第3事例における最終最適化結果を示した図である。 履歴部品データを模式的に例示説明する図である。
(1.部品実装機1の構成例)
まず、部品実装機1の構成例について、図1を参考にして説明する。図1は、実施形態の装着動作の最適化装置6の対象となる部品実装機1の構成例を示す平面図である。部品実装機1は、基板搬送装置2、第1部品供給装置31、第2部品供給装置35、部品移載装置4、および制御装置5などが本体機台11に配設されて構成されている。図1において、紙面の左側から右側に向かう方向が、基板Kを搬送するX軸方向である。
基板搬送装置2は、一対のガイドレール21、コンベアベルト、およびバックアップ装置などにより構成されている。一対のガイドレール21は、搬送方向(X軸方向)に延在して平行配置され、搬送経路を構成している。コンベアベルトは、無端環状で搬送経路に沿って張設されている。コンベアベルトは、基板Kを載置して輪転し、基板Kを搬送する。バックアップ装置は、コンベアベルトの下方に配置されており、搬送経路の略中央の装着実施位置に基板Kを位置決めする。図1には、装着実施位置に位置決めされた基板Kが示されている。
第1部品供給装置31は、基板搬送装置2の一方の側(図1の下側)に配置されている。第1部品供給装置31は、パレット台32および複数のフィーダ装置33からなる。パレット台32は、本体機台11の上面に取り外し可能に配置され、あるいは固定して配置される。パレット台32の上面に、複数の溝状のスロットが形成されている。各スロットには、それぞれフィーダ装置33の底部が着脱可能に挿入されている。各フィーダ装置33は、所定ピッチで部品を収納保持する細長いテープが巻回された図略の供給リールを有している。この供給リールからテープが所定ピッチで引き出され、部品が順次供給される。
第2部品供給装置35は、基板搬送装置2の他方の側(図1の上側)に配置されている。第2部品供給装置35は、パレット台36および複数のフィーダ装置37からなる。第2部品供給装置35は、第1部品供給装置31と同様の構成であり、基板搬送装置2を挟んで第1部品供給装置31と対向配置されている。
部品移載装置4は、一対のX軸方向レール、ビーム41、および実装ヘッド42などで構成されている。図略の一対のX軸方向レールは、基板搬送装置2の上方に配置され、X軸方向に延在している。ビーム41は、一対のX軸方向レールに架け渡されて、X軸方向に移動可能となっている。実装ヘッド42は、ビーム41に保持されて、Y軸方向に移動可能となっている。ビーム41および実装ヘッド42は、図略のヘッド駆動機構によって駆動される。実装ヘッド42は、下側に2本の吸着ノズル43を交換可能に保持している。吸着ノズル43は、装着ノズルの典型であり、負圧を利用して部品を吸着する。吸着ノズル43は、部品の大きさに応じて、ノズル径Φの異なる複数種類が用意されている。実装ヘッド42は、吸着ノズル43以外のノズル、例えば、部品を挟持する挟持ノズルを保持してもよい。
基板搬送装置2と第1部品供給装置31との間、および基板搬送装置21と第2部品供給装置35との間には、それぞれノズルステーション45が載置される。ノズルステーション45は、略箱形状の部材であり、上面に合計5箇所のノズル保持部46を有している。ノズルステーション45は、各ノズル保持部46にそれぞれ吸着ノズル43を着脱可能に保持する。例えば、図1の2個のノズルステーション45は、4箇所のノズル保持部46にそれぞれ吸着ノズル43を保持し、1箇所のノズル保持部46を空けた状態にしている。なお、ノズル保持部46は、5箇所に限定されず、実際には5箇所を越える場合が多い。
部品移載装置4は、基板Kを生産している途中で吸着ノズル43を自動交換する機能を有している。吸着ノズル43を自動交換する場合、部品移載装置4は、ノズルステーション45の上方に実装ヘッド42を移動する。次に、部品移載装置4は、所定の交換手順にしたがって使用しなくなった吸着ノズル43を空いたノズル保持部46に載置し、使用する吸着ノズル43を実装ヘッド42に保持する。部品移載装置4がどちらかの部品供給装置31、35で吸着ノズル43により部品を吸着し、基板Kに移動して所定の装着位置に部品を装着し、どちらかの部品供給装置31、35に戻る一連の動作を装着サイクルと呼ぶ。したがって、1回の装着サイクルで、2個または1個の部品が基板Kに装着される。
制御装置5は、本体機台11に組み込まれており、その配設位置は特に限定されない。制御装置5は、基板Kの生産に使用するレシピデータを内蔵してソフトウェアで動作する。レシピデータの詳細は後述する。制御装置5は、上位のホストコンピュータ、および下位の各装置2、31、35、4の制御部と連携し、レシピデータにしたがって部品実装工程の動作を制御する。また、制御装置5は、部品実装工程を終了した基板Kの数量や、第1および第2部品供給装置31、35の部品使用数をカウントし、部品切れ発生時などにはホストコンピュータとの情報交換や作業者への連絡を行う。制御装置5は、作業者に情報を表示するための表示部や、作業者による入力設定を行うための入力部を備えている。
(2.実施形態の装着動作の最適化装置6の構成)
次に、実施形態の装着動作の最適化装置6の構成について説明する。図2は、実施形態の装着動作の最適化装置6の構成を示したブロック図である。最適化装置6は、ジョブデータベース7、データライブラリ8、およびオプチマイザ9がデータ伝送可能に接続されて構成されている。部品実装機1の制御装置5は、少なくともジョブデータベース7にアクセス可能とされている。
ジョブデータベース7は、多数の基板種Kiの基板Kを生産するために必要なデータを保持している。ジョブデータベース7は、標準部品データ71、基板データ72、機器データ73、およびレシピデータ74などからなる。図3は、標準部品データ71を模式的に例示説明する図である。標準部品データ71は、多数の基板種Kiの基板Kに装着される全ての部品種Pの部品の情報を保持している。標準部品データ71は、各部品種Pの部品の外形寸法や、接続端子の配置などの形状情報に加え、部品実装機1で取り扱うときの標準ハンドリング条件の情報を含んでいる。
例えば、図3に示されるように、部品種PAの標準ハンドリング条件は、ノズル径Φ=Φ1、水平方向の動作速度V=V1、水平方向の加速度A=A1、垂直方向の動作速度Vv=Vv1、垂直方向の加速度Av=Av1と定められている。また、部品種PBの標準ハンドリング条件は、ノズル径Φ=Φ2、水平方向の動作速度V=V2、水平方向の加速度A=A2、垂直方向の動作速度Vv=Vv2、垂直方向の加速度Av=Av2と定められている。
標準ハンドリング条件に定められたノズル径Φは、吸着ノズル43が当該の部品を安定して確実に吸着および装着できる適正値とされている。定められた水平方向の動作速度Vおよび加速度Aは、吸着ノズル43が当該の部品を吸着した状態で第1または第2部品供給装置31、35から基板Kの装着位置まで移動する水平移動時の上限値である。水平方向の動作速度Vおよび加速度Aは、部品の落下エラーなどが発生しない適正値とされている。定められた垂直方向の動作速度Vvおよび加速度Avは、吸着ノズル43が昇降して当該の部品を吸着および装着するときの上限値である。垂直方向の動作速度Vvおよび加速度Avは、吸着エラーや装着エラーが発生しない適正値とされている。
基板データ72は、生産する基板Kの外形形状や回路パターンの配置、部品の装着位置や各種マーカの位置などの情報を保持している。機器データ73は、部品実装機1や交換して使用される吸着ノズル43の寸法諸元および性能などに関する情報を保持している。
レシピデータ74は、或る基板種Kiの基板Kを或る部品実装機1で生産する方法を記述したデータであり、多数ある。レシピデータ74は、新たに基板Kの基板種Kiおよび部品実装機1の機番Mが指定されるとその都度作成される。レシピデータ74は、オプチマイザ9により最適化処理が実施され、最適化結果により修正が加えられて最終版が完成する。レシピデータ74は、複数の部品の装着順序の情報や、第1および第2部品供給装置31、35における部品種Pの並び順の情報などを含んでいる。
最適化処理に先行して、レシピデータ74の内部に初回部品データ75が作成される。初回部品データ75には、部品のハンドリング条件に関する初回ハンドリング条件が定められる。初回ハンドリング条件は、後で最終ハンドリング条件に置き換えられる。これにより、最終部品データ76(図2に破線示)が作成される。初回部品データ75および最終部品データ76は、或る基板種Kiの基板Kに装着する部品種Pのみを対象とするデータである。なお、レシピデータ74は、閉じたデータ形式である必要はない。つまり、レシピデータ74は、標準部品データ71、基板データ72、および機器データ73の指定されたデータ内容を適宜参照するリンク形式のデータとすることができる。
データライブラリ8は、オプチマイザ9が最適化処理を実施するときに参照するデータ群からなる。データライブラリ8には、過去に基板Kを生産したときの生産条件や生産状況などの各種生産データを蓄積した実績データや、各種生産データを編集した編集データなどが含まれる。実績データの1つに、使用実績のある部品のハンドリング条件を蓄積した実績部品データ81がある。また、編集データの1つに、部品の使用履歴を編集した履歴部品データ82がある。さらに、データライブラリ8は、各部品の推奨されるハンドリング条件を範囲で指定した推奨部品データ83などを含んでいてもよい。
図4は、実績部品データ81を模式的に例示説明する図である。実績部品データ81は、過去に基板Kを良好に生産できたときのレシピデータ74の最終部品データ76が蓄積されて作成される。図4の例で、実績部品データ81は、データ番号N、部品種P、レシピデータ74の名称RC、基板種Ki、部品実装機1の機番M、およびハンドリング条件の各欄からなる。ハンドリング条件は、ノズル径Φ、水平方向の動作速度Vおよび加速度Aの3欄からなる。ハンドリング条件のうち垂直方向の動作速度Vvおよび加速度Avは、以降の説明で水平方向の動作速度Vおよび加速度Aと同様に考えることができるので、以降の記載を省略する。
図4の例で、データ番号N=1〜4は部品種PAの良好な使用実績を表し、データ番号N=11〜13は部品種PBの良好な使用実績を表している。データ番号N=1の使用実績において、レシピデータRC1に基づいて基板種K1を部品実装機M1で生産したとき、部品種PAの部品は、ノズル径Φ1、動作速度V1、加速度A1のハンドリング条件で装着されている。また、データ番号N=2の使用実績において、レシピデータRC2に基づいて異なる基板種K2を同じ部品実装機M1で生産したとき、部品種PAの部品は、データ番号N=1と同じハンドリング条件で装着されている。さらに、データ番号N=3、4の使用実績において、部品種PAの部品は、データ番号N=1、2と異なるハンドリング条件で装着されている。
同様の見方で、データ番号N=11の使用実績において、レシピデータRC1に基づいて基板種K1を部品実装機M1で生産したとき、部品種PBの部品は、部品種PAの部品と同じ基板Kに装着されている。ただし、部品種PBの部品は、ノズル径Φ2、動作速度V2、加速度A2という部品種PAとは異なるハンドリング条件で装着されている。さらに、データ番号N=12、13の使用実績において、部品種PBの部品は、データ番号N=11と異なるハンドリング条件で装着されている。
オプチマイザ9は、最適化処理のシミュレーションを実施するソフトウェアであり、コンピュータにインストールされて実行可能となっている。オプチマイザ9は、基板Kの基板種Kiおよび部品実装機1の機番Mが指定されてレシピデータ74が作成された都度に実行される。オプチマイザ9は、機能的に分けて、初回最適化処理部91、最適化分析部92、変更範囲設定部93、再最適化処理部94、および生産反映部95からなる。オプチマイザ9は、さらに、標準部品データ更新部96を備えてもよい。各部91〜96の機能については、動作の説明のなかで詳述する。
(3.実施形態の装着動作の最適化装置6の動作)
次に、実施形態の装着動作の最適化装置6の動作について説明する。図5は、実施形態の装着動作の最適化装置6の動作を示した運用フロー図である。図5の左側に、オプチマイザ9の動作が上から下へと時系列的に示されている。また、横方向の矢印は、オプチマイザ9とジョブデータベース7および実績部品データ81との間の情報の授受を表している。まず、図中の運用1)〜運用10)に関する動作ついて説明し、後で3件の具体的な活用事例を挙げて説明する。
図5の運用1)で、前回の基板種Kiの基板Kの生産が良好に終了すると、実績部品データ81の情報が更新される。運用2)で、オプチマイザ9は、ジョブデータベース7から最適化処理を行うジョブを取得する。ジョブは、次に生産する基板Kの基板種Kiおよび部品実装機1の機番Mの指定、ならびに対応するレシピデータ74によって規定される。初回最適化処理部91は、標準部品データ71の標準ハンドリング条件に基づいて、レシピデータ74内の初回部品データ75に定められる初回ハンドリング条件を設定する。本実施形態において、初回最適化処理部91は、標準ハンドリング条件をそのまま初回ハンドリング条件に使用する。
運用3)で、初回最適化処理部91は、初回部品データ75に定められた初回ハンドリング条件を固定して装着動作の最適化処理を行い、初回最適化結果を求める。ハンドリング条件を固定した最適化処理は、公知の各種方法を適宜応用して実施できる。次の運用4)で、最適化分析部92は、初回最適化結果を分析して、部品のハンドリング条件を設定変更することによる効率化の可能性を調査する。最適化分析部92は、調査結果に基づき、効率化の可能性がある部品種とそのハンドリング条件を指摘する。
図6は、最適化分析部92が初回最適化結果を分析して効率化の可能性を調査するときの処理フローの図である。図6のステップS1で、最適化分析部92は、ノズル径Φの変更による効率化の可能性を調査する。最適化分析部92は、可能性が有る場合にステップS2で該当する部品種を指摘してステップS3に進み、可能性が無い場合には直接ステップS3に進む。
ステップS3で、最適化分析部92は、水平方向の動作速度Vおよび加速度Aの変更による効率化の可能性を調査する。最適化分析部92は、可能性が有る場合にステップS4で該当する部品種を指摘してステップS5に進み、可能性が無い場合には直接ステップS5に進む。ステップS5で、最適化分析部92は、垂直方向の動作速度Vvおよび加速度Avの変更による効率化の可能性を調査する。最適化分析部92は、可能性が有る場合にステップS6で該当する部品種を指摘してステップS7に進み、可能性が無い場合には直接ステップS7に進む。ステップS7で、最適化分析部92は、指摘した部品種およびハンドリング条件の組合せを変更範囲設定部93に送る。
運用5)および運用6)で、変更範囲設定部93は、基板Kの生産品質に影響を与えないことを前提にして、ハンドリング条件の設定変更可能な範囲を求める。具体的に、運用5)で、変更範囲設定部93は、最適化分析部92が指摘した部品種のハンドリング条件の設定変更可能な範囲を実績部品データ81に照会する。次の運用6)で、変更範囲設定部93は、設定変更可能な範囲の報告を実績部品データ81から受け取る。
本実施形態において、変更範囲設定部93は、実績部品データ81に基づいて、使用実績のある良好なハンドリング条件を設定変更可能な範囲とする。例えば、図4の実績部品データの部品種PAに関して、ノズル径Φは、Φ1およびΦ2が設定変更可能な範囲となる。また、部品種PAの動作速度Vおよび加速度Aは、ノズル径Φ1の条件下では、動作速度V1〜V2の範囲および加速度A1〜A2の範囲で設定変更可能である。しかしながら、部品種PAの動作速度Vおよび加速度Aは、ノズル径Φ2の条件下では、動作速度V2および加速度A2から設定変更できない。
また、部品種Pが一致していなくとも、外形寸法および接続端子の配置が一致した複数の部品種Pを1つの部品種グループにまとめることができる。そして、部品種グループの中で、使用実績のあるハンドリング条件を共有して、設定変更可能な範囲を拡げることができる。
運用7)で、再最適化処理部94は、設定変更可能な範囲でハンドリング条件を変更して装着動作の最適化処理を繰り返す。これにより、再最適化処理部94は、初回最適化結果よりも優れた最終最適化結果を求めることができる。当然ながら、再最適化処理部94は、最も優れた最終最適化結果を採用する。
運用8)で、生産反映部95は、最も優れた最終最適化結果が求められたときの最終ハンドリング条件をジョブデータベース7に伝送する。運用9)で、初回部品データ75の初回ハンドリング条件が最終ハンドリング条件に置き換えられ、最終部品データ76が作成される。これにより、レシピデータ74の最終版が完成する。完成したレシピデータ74は、部分実装機1の制御装置5に転送され、基板Kの生産に用いられる。
オプチマイザ9が標準部品データ更新部96を備えるとき、標準部品データ更新部96は、標準ハンドリング条件を更新する指令をジョブデータベース7に伝送する。これにより、運用10)で、標準部品データ71に定められた標準ハンドリング条件が最終ハンドリング条件に置き換えられて、更新登録される。この場合、次回以降の新しい基板種Kiの最適化処理において、更新登録された標準ハンドリング条件から初回ハンドリング条件が作成される。なお、標準部品データ更新部96は、最適化処理を実施した今回の基板種Kiの特異性、特殊性などを考慮して、標準ハンドリング条件を更新するか否か判断するようにしてもよい。
オプチマイザ9が標準部品データ更新部96を備えない場合、最終ハンドリング条件の適用範囲は、今回の基板種Kiのみとなる。したがって、次回以降の新しい基板種Kiの最適化処理において、今回と同一の標準ハンドリング条件から初回ハンドリング条件が作成される。
(4.最適化装置6の活用事例)
次に、実施形態の装着動作の最適化装置6の具体的な活用事例を挙げて説明する。以降に説明する3件の活用事例は、本実施形態の作用および効果を容易に理解するために簡略化された事例であり、事例相互間の関連性はない。
第1事例は、部品種PAおよび部品種PBの部品を2個ずつ基板Kに装着する場合の最適化処理例である。図7は、第1事例における初回最適化結果を示した図であり、図8は、第1事例における最終最適化結果を示した図である。図7に示されるように、第1事例の初回最適化結果には、図3に示される標準部品データ71がそのまま用いられている。換言すると、部品種PAの標準ハンドリング条件であるノズル径Φ1、動作速度V1、加速度A1、ならびに部品種PBの標準ハンドリング条件であるノズル径Φ2、動作速度V2、加速度A2は、初回最適化処理で設定変更されていない。
初回最適化結果では、実装ヘッド42に保持される2本の吸着ノズル43のノズル径ΦはΦ1およびΦ2とされ、第1および第2装着サイクルCL1、CL2で部品種PA、PBの部品が1点ずつそれぞれ装着される。ここで、部品種PAと部品種PBとでは、標準ハンドリング条件の動作速度Vおよび加速度Aが互いに異なっている。すると、実装ヘッド42の実際の動作は、小さい側の部品種PAの動作速度V1および加速度A1に合わせて制御される。
最適化分析部92は、この初回最適化結果を分析して、部品種PAの標準ハンドリング条件の動作速度V1および加速度A1を大きく設定変更することによる効率化の可能性を指摘する。変更範囲設定部93は、指摘に応じて部品種PAの動作速度Vおよび加速度Aの設定変更可能な範囲を実績部品データ81に照会する。すると、実績部品データ81のデータ番号N=3に、同じノズル径Φ1で大きな動作速度V2および加速度A2を用いた使用実績が見つかる。したがって、変更範囲設定部93は、「部品種PAの動作速度V2および加速度A2に設定変更できる」旨の報告を実績部品データ81から受け取る。
再最適化処理部94は、部品種PAの動作速度V2および加速度A2と置き換えて最適化処理を再度実施し、図8の最終最適化結果を得る。最終最適化結果では、丸印に示されるように、第1および第2装着サイクルCL1、CL2における実装ヘッド42の動作は、大きな動作速度V2および加速度A2に合わせて制御される。したがって、初回最適化結果よりも装着所要時間が短縮される優れた最終最適化結果が求められる。
仮に、データ番号N=3の使用実績が無いと、部品種PAの小さな動作速度V1および加速度A1を設定変更できず、図8の最終最適化結果は得られない。
次に、第2事例は、部品種PAの部品を4個、部品種PBの部品を2個、基板Kに装着する場合の最適化処理例である。図9は、第2事例における初回最適化結果を示した図であり、図10は、第2事例における最終最適化結果を示した図である。図9に示されるように、第2事例の初回最適化結果では、図3に示される標準部品データ71がそのまま用いられており、設定変更されていない。
初回最適化結果では、第1および第2装着サイクルCL1、CL2で実装ヘッド42に保持される2本の吸着ノズル43のノズル径Φは両方ともΦ1とされ、部品種PAの部品が合計で4点装着される。その後、実装ヘッド42にノズル径Φ2の2本の吸着ノズル43が交換して保持され、第3装着サイクルCL3で部品種PBの部品が2点装着される。
最適化分析部92は、この初回最適化結果を分析して、部品種PBの標準ハンドリング条件のノズル径Φ2をΦ1に変更し、第2および第3装着サイクルCL2、CL3の間に吸着ノズル43を交換しない効率化の可能性を指摘する。変更範囲設定部93は、指摘に応じて部品種PBのノズル径Φの設定変更可能な範囲を実績部品データ81に照会する。すると、実績部品データ81のデータ番号N=13に、ノズル径Φ1で小さな動作速度V1および加速度A1を用いた使用実績が見つかる。したがって、変更範囲設定部93は、「部品種PBのノズル径ΦをΦ1に設定変更でき、そのとき動作速度V1および加速度A1に下げる必要がある。」旨の報告を実績部品データ81から受け取る。
再最適化処理部94は、第2および第3装着サイクルCL2、CL3の間にノズル交換を行わない条件で最適化処理を再度実施し、図10の最終最適化結果を得る。最終最適化結果では、丸印に示されるように、第3装着サイクルCL3でもノズル径Φ1の吸着ノズル43が継続して用いられ、小さな動作速度V1および加速度A1で部品種PBの部品が2点装着される。したがって、第3装着サイクルCL3における実装ヘッド42の動作は少し遅くなるが、長いノズル交換時間が不要となるため、初回最適化結果よりも優れた最終最適化結果が求められる。
仮に、データ番号N=13の使用実績が無いと、部品種PBの部品をノズル径Φ1の吸着ノズル43で装着できず、図10の最終最適化結果は得られない。
次に、第3事例は、部品種PAの部品を4個、部品種PBの部品を2個、基板Kに装着する場合の最適化処理例である。図11は、第3事例における初回最適化結果を示した図であり、図12は、第3事例における最終最適化結果を示した図である。図11に示されるように、第3事例の初回最適化結果では、図3に示される標準部品データ71がそのまま用いられており、設定変更されていない。
初回最適化結果では、実装ヘッド42に保持される2本の吸着ノズル43のノズル径Φは一方がΦ1で、他方がΦ2とされる。そして、第1および第2装着サイクルCL1、CL2で、部品種PAおよび部品種PBの部品が2点ずつ装着される。その後、第3および第4装着サイクルCL3、CL4で、ノズル径Φ1の吸着ノズル43のみが用いられて、部品種PAの部品が2点装着される。
最適化分析部92は、この初回最適化結果を分析し、事例1と同様に、第1および第2装着サイクルCL1、CL2における実装ヘッド42の動作を大きな動作速度V2および加速度A2に合わせる可能性を指摘する。さらに、最適化分析部92は、部品種PAの標準ハンドリング条件のノズル径Φ1をΦ2に変更して、第3装着サイクルCL3でノズル径Φ2の吸着ノズル43を用いる効率化の可能性を指摘する。
変更範囲設定部93は、指摘に応じて部品種PAのノズル径Φの設定変更可能な範囲を実績部品データ81に照会する。すると、実績部品データ81のデータ番号N=14に、ノズル径Φ2で大きな動作速度V2および加速度A2を用いた使用実績が見つかる。したがって、変更範囲設定部93は、「ノズル径Φ2の吸着ノズル43で部品種PAの部品を装着でき、そのとき大きな動作速度V2および加速度A2を用いることができる。」旨の報告を実績部品データ81から受け取る。
再最適化処理部94は、最適化処理を再度実施し、図12の最終最適化結果を得る。最終最適化結果では、丸印に示されるように、第3装着サイクルCL3でノズル径Φ1およびノズル径Φ2の2本の装着ノズル43を用いて部品種PAの部品が2点装着される。さらに、最終最適化結果では、第1〜第3装着サイクルCL1〜CL3を通して、大きな動作速度V2および加速度A2が用いられる。したがって、第4装着サイクルCL4が不要になるとともに、第1〜第3装着サイクルCL1〜CL3を通して実装ヘッド42の動作が速くなり、初回最適化結果よりも優れた最終最適化結果が求められる。
仮に、データ番号N=14の使用実績が無いと、ノズル径Φ2の吸着ノズル43で部品種PAの部品を装着できず、第4装着サイクルCL4が不要となる図11の最終最適化結果は得られない。
3件の活用事例について説明したが、実際には、他にも様々なケースで効果が生じ得る。また、省略した垂直方向の動作速度Vvおよび加速度Avのハンドリング条件に関しても、水平方向の動作速度Vおよび加速度Aと同様に、実装ヘッド42の昇降動作を速められる可能性がある。
(5.実施形態の装着動作の最適化装置6の態様および効果)
実施形態の装着動作の最適化装置6は、部品実装機1に装備された部品移載装置4の吸着ノズル43を用いて、部品供給装置31、45から部品を吸着し、基板搬送装置2に搬入された基板Kの所定の装着位置に部品を装着する装着動作を繰り返して基板Kを生産する際に、部品実装機1が部品を取り扱うハンドリング条件に基づいて装着動作を最適化する装着動作の最適化装置6であって、部品のハンドリング条件に関する初回ハンドリング条件が定められた初回部品データ75に基づき、装着動作の最適化処理を行って初回最適化結果を求める初回最適化処理部91と、基板Kの生産品質に影響を与えないことを前提にして、ハンドリング条件の設定変更可能な範囲を求める変更範囲設定部93と、設定変更可能な範囲でハンドリング条件を変更して装着動作の最適化処理を繰り返すことにより、初回最適化結果よりも優れた最終最適化結果を求める再最適化処理部94と、初回部品データ75の初回ハンドリング条件を最終最適化結果が求められたときの最終ハンドリング条件に置き換えて、基板Kの生産に用いる最終部品データ76を作成する生産反映部95と、を備える。
これによれば、最適化装置6は、初回最適化結果を求めた後に、設定変更可能な範囲でハンドリング条件を変更して装着動作の最適化処理を繰り返すことにより優れた最終最適化結果を求め、基板Kの生産に用いる最終部品データ95を作成する。このため、従来作業者が行っていたハンドリング条件の設定変更が自動で行われ、最適化処理の自動化および省力化が進展する。また、最適化処理の繰り返しにより優れた最適化結果が確実に得られるので、部品実装機1は本来の性能を発揮し、基板の生産効率が向上する。
さらに、変更範囲設定部93は、部品の使用実績のあるハンドリング条件を蓄積した実績部品データ81に基づいて、前記ハンドリング条件の設定変更可能な範囲を求める。これによれば、過去に基板Kを良好に生産できたときのハンドリング条件の範囲内で設定変更が行われるので、基板の生産品質に影響を与えるおそれは生じない。
また、標準部品データ71に定められた部品の標準ハンドリング条件を最終ハンドリング条件で更新する標準部品データ更新部96をさらに備え、初回最適化処理部91は、標準ハンドリング条件に基づいて初回ハンドリング条件を設定してもよい。これによれば、今回の最終ハンドリング条件が標準ハンドリング条件として更新登録され、次回以降の初回最適化処理に用いられる。したがって、次回以降の新しい基板種Ki対する最適化処理が効率的にかつ迅速に実施される。
さらに、ハンドリング条件は、部品を吸着する吸着ノズル43の種類(ノズル径Φ)、吸着ノズル43が部品を吸着および装着するときの垂直方向の動作速度Vvおよび加速度Av、ならびに、吸着ノズル43が部品を吸着した状態で部品供給装置31、35から装着位置まで移動するときの水平方向の動作速度Vおよび加速度Aの少なくとも一項目を含む。これによれば、ハンドリング条件が適正値の範囲内で設定変更されるので、部品の吸着エラー、装着エラー、および落下エラーが抑制される。
また、実施形態の装着動作の最適化装置61は、最適化方法として実施することができる。すなわち、実施形態の装着動作の最適化方法は、部品実装機1に装備された部品移載装置4の吸着ノズル43を用いて、部品供給装置31、45から部品を吸着し、基板搬送装置2に搬入された基板Kの所定の装着位置に部品を装着する装着動作を繰り返して基板Kを生産する際に、部品実装機1が部品を取り扱うハンドリング条件に基づいて装着動作を最適化する装着動作の最適化方法であって、部品のハンドリング条件に関する初回ハンドリング条件が定められた初回部品データ75に基づき、装着動作の最適化処理を行って初回最適化結果を求める初回最適化処理ステップと、基板Kの生産品質に影響を与えないことを前提にして、ハンドリング条件の設定変更可能な範囲を求める変更範囲設定ステップと、設定変更可能な範囲でハンドリング条件を変更して装着動作の最適化処理を繰り返すことにより、初回最適化結果よりも優れた最終最適化結果を求める再最適化処理ステップと、初回部品データ75の初回ハンドリング条件を最終最適化結果が求められたときの最終ハンドリング条件に置き換えて、基板Kの生産に用いる最終部品データ76を作成する生産反映ステップと、を備える。
実施形態の装着動作の最適化方法の効果は、実施形態の装着動作の最適化装置6の効果と同じである。
(6.実施形態の応用および変形)
なお、実施形態の運用5)で、変更範囲設定部93は、ハンドリング条件の設定変更可能な範囲を実績部品データ81に照会するが、これに代えて、履歴部品データ82に照会してもよい。図13は、履歴部品データ82を模式的に例示説明する図である。図13の例で、履歴部品データ82は、部品種P、ノズル径Φ、垂直方向の動作速度Vvおよび加速度Av、吸着成功率Skおよび装着成功率Ssの各欄からなる。履歴部品データ82は、過去に基板Kを生産したときの部品の使用履歴を編集して作成される。吸着成功率Skおよび装着成功率Ssは、部品種Pごと、ハンドリング条件ごとに算出されている。例えば、部品種PAのノズル径Φ1、垂直方向の動作速度Vv1および加速度Av1のハンドリング条件における吸着成功率Sk1および装着成功率Ss1は、当該のハンドリング条件を用いて部品種PAの部品を装着した使用履歴から算出される。変更範囲設定部93は、例えば、吸着成功率Sk1および装着成功率Ss1が共に所定値以上となっているハンドリング条件を設定変更可能と判断する。
また、変更範囲設定部93は、初回ハンドリング条件の設定変更可能な範囲を推奨部品データ83に照会することもできる。例えば、最適化分析部92に指摘された設定変更が推奨部品データ83に推奨されるハンドリング条件の範囲内に収まっているとき、変更範囲設定部93は設定変更可能と判断する。さらになお、ジョブデータベース7、データライブラリ8、および各種データ71〜76、81〜83は、説明した以外の様々なデータ形式、データ階層構造で表すことができる。本発明は、その他にも様々な応用や変形が可能である。
1:部品実装機 2:基板搬送装置 31:第1部品供給装置
35:第2部品供給装置 4:部品移載装置 42:実装ヘッド
43:吸着ノズル(装着ノズル) 5:制御装置
6:装着動作の最適化装置
7:ジョブデータベース 71:標準部品データ 74:レシピデータ
75:初回部品データ 76:最終部品データ
8:データライブラリ 81:実績部品データ
9:オプチマイザ 91:初回最適化処理部 92:最適化分析部
93:変更範囲設定部 94:再最適化処理部 95:生産反映部
96:標準部品データ更新部

Claims (5)

  1. 部品実装機に装備された部品移載装置の装着ノズルを用いて、部品供給装置から部品を採取し、基板搬送装置に搬入された基板の所定の装着位置に前記部品を装着する装着動作を繰り返して前記基板を生産する際に、前記部品実装機が前記部品を取り扱うハンドリング条件に基づいて前記装着動作を最適化する装着動作の最適化装置であって、
    前記部品のハンドリング条件に関する初回ハンドリング条件が定められた初回部品データに基づき、装着動作の最適化処理を行って初回最適化結果を求める初回最適化処理部と、
    前記基板の生産品質に影響を与えないことを前提にして、前記ハンドリング条件の設定変更可能な範囲を求める変更範囲設定部と、
    設定変更可能な範囲で前記ハンドリング条件を変更して装着動作の最適化処理を繰り返すことにより、前記初回最適化結果よりも優れた最終最適化結果を求める再最適化処理部と、
    前記初回部品データの初回ハンドリング条件を前記最終最適化結果が求められたときの最終ハンドリング条件に置き換えて、前記基板の生産に用いる最終部品データを作成する生産反映部と、を備える装着動作の最適化装置。
  2. 前記変更範囲設定部は、前記部品の使用実績のあるハンドリング条件を蓄積した実績部品データおよび前記部品の使用履歴を編集した履歴部品データの少なくとも一方に基づいて、前記ハンドリング条件の設定変更可能な範囲を求める請求項1に記載の装着動作の最適化装置。
  3. 標準部品データに定められた部品の標準ハンドリング条件を前記最終ハンドリング条件で更新する標準部品データ更新部をさらに備え、
    前記初回最適化処理部は、前記標準ハンドリング条件に基づいて前記初回ハンドリング条件を設定する請求項1または2に記載の装着動作の最適化装置。
  4. 前記ハンドリング条件は、前記部品を採取する装着ノズルの種類、前記装着ノズルが前記部品を採取および装着するときの垂直方向の動作速度および加速度、ならびに、前記装着ノズルが前記部品を採取した状態で前記部品供給装置から前記装着位置まで移動するときの水平方向の動作速度および加速度の少なくとも一項目を含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の装着動作の最適化装置。
  5. 部品実装機に装備された部品移載装置の装着ノズルを用いて、部品供給装置から部品を採取し、基板搬送装置に搬入された基板の所定の装着位置に前記部品を装着する装着動作を繰り返して前記基板を生産する際に、前記部品実装機が前記部品を取り扱うハンドリング条件に基づいて前記装着動作を最適化する装着動作の最適化方法であって、
    前記部品のハンドリング条件に関する初回ハンドリング条件が定められた初回部品データに基づき、装着動作の最適化処理を行って初回最適化結果を求める初回最適化処理ステップと、
    前記基板の生産品質に影響を与えないことを前提にして、前記ハンドリング条件の設定変更可能な範囲を求める変更範囲設定ステップと、
    設定変更可能な範囲で前記ハンドリング条件を変更して装着動作の最適化処理を繰り返すことにより、前記初回最適化結果よりも優れた最終最適化結果を求める再最適化処理ステップと、
    前記初回部品データの初回ハンドリング条件を前記最終最適化結果が求められたときのハンドリング条件に置き換えて、前記基板の生産に用いる最終部品データを作成する生産反映ステップと、を備える装着動作の最適化方法。
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