JP2018129410A

JP2018129410A - 部品データ及び生産プログラム並びに部品実装機

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Publication number: JP2018129410A
Application number: JP2017021825A
Authority: JP
Inventors: 二三夫太田; Fumio Ota
Original assignee: Fuji Corp
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2037-02-09
Also published as: JP7012438B2

Abstract

【課題】ノズル径では指定できない特殊ノズル（特殊形状の吸着ノズル）を使用する部品実装機の生産プログラムの最適化を容易にする。【解決手段】部品実装機１２に供給する部品の画像処理に使用する部品の形状的な特徴を示す形状データと、当該部品を吸着する吸着ノズルの種類を指定するノズルデータとを含む部品データであって、前記ノズルデータは、吸着面が円形の吸着ノズルで吸着する部品については、その部品毎に使用する吸着ノズルをノズル径で指定し、ノズル径では指定できない特殊ノズルで吸着する部品については、その部品毎に当該部品を吸着可能な複数種類の特殊ノズルを指定する。【選択図】図２

Description

本明細書は、ノズル径では指定できない特殊形状の吸着ノズル（以下「特殊ノズル」という）で吸着する部品を取り扱う部品データ及び生産プログラム並びに部品実装機に関する技術を開示したものである。

一般に、部品実装機で使用する吸着ノズルは、吸着面（下端面）が円形であるため、部品の種類毎にノズル径を指定して、指定したノズル径の吸着ノズルで部品を吸着して回路基板に実装するようにしている。

しかし、特許文献１（特開２００９−１３００５８号公報）に記載されているように、回路基板に実装する部品の中には、吸着面が円形の吸着ノズルでは吸着できない特殊形状の部品があり、そのような特殊形状の部品は、吸着面が非円形の特殊な形状に形成された特殊ノズルで吸着する必要がある。

特開２００９−１３００５８号公報

ところで、吸着面が円形の吸着ノズルは、ノズル径が同じでも、ノズル径以外の部分の寸法や形状が異なる複数種類の吸着ノズルが存在するが、ノズル径が同じであれば、異なる種類の吸着ノズルであっても、同じ部品を吸着する吸着ノズルとして同様に使用可能である。

一方、特殊ノズルは、吸着面が非円形であるため、ノズル径では指定できない。そのため、特殊ノズルは、ノズル径の代わりに、ノズル種（ＩＤ等）で１種類のみ指定するようにしている。このため、部品実装機が実行する生産プログラム（生産ジョブ）を最適化する際に、使用可能な特殊ノズルが複数種類存在する場合には、作業者が部品実装機毎又は実装ヘッド毎に特殊ノズルの種類を指定し直して生産プログラムを最適化するという作業を繰り返さなければならず、生産プログラムの最適化の作業に手間がかかって面倒であった。また、これが原因で、生産プログラムの最適化が十分に行われず、生産サイクルタイムが長くなってしまう場合もあった。

上記課題を解決するために、部品実装機に供給する部品の画像処理に使用する部品の形状的な特徴を示す形状データと、当該部品を吸着する吸着ノズルの種類を指定するノズルデータとを含む部品データであって、前記ノズルデータは、吸着面が円形の吸着ノズルで吸着する部品については、その部品毎に使用する吸着ノズルをノズル径で指定し、ノズル径では指定できない特殊形状の吸着ノズル（以下「特殊ノズル」という）で吸着する部品については、その部品毎に当該部品を吸着可能な複数種類の特殊ノズルを指定したものである。

要するに、部品データには、部品の画像処理に使用する形状データの他に、当該部品を吸着する吸着ノズルの種類を指定するノズルデータを含ませる。更に、ノズルデータは、吸着面が円形の吸着ノズルで吸着する部品については、その部品毎に使用する吸着ノズルをノズル径で指定するため、指定したノズル径が同じであれば、異なる種類の吸着ノズルであっても、同じ部品を吸着する吸着ノズルとして同様に使用可能となる。一方、特殊ノズルで吸着する部品については、その部品毎に当該部品を吸着可能な複数種類の特殊ノズルを指定するため、複数種類の特殊ノズルを使用可能となる。このため、部品実装機が実行する生産プログラム（生産ジョブ）を部品データを用いて最適化する場合に、特殊ノズルについても、ノズル径で指定する吸着ノズルと同様に、作業者が部品実装機毎又は実装ヘッド毎に特殊ノズルの種類を指定し直して生産プログラムを最適化するという作業を繰り返す必要がなくなる。これにより、特殊ノズルを使用する場合でも、生産プログラムの最適化が容易となり、生産サイクルタイムを確実に短縮して生産性を向上させることができる。

ここで、特殊ノズルで吸着する部品毎に複数種類の特殊ノズルを指定する場合に、指定の順序は、どのような順序であっても良いが、例えば、複数種類の特殊ノズルを優先順位順に指定するようにしても良い。この際、特殊ノズルの優先順位は、例えば、特殊ノズルの使用実績や吸着面のサイズ等を考慮して決めれば良く、部品の吸着安定性が高い特殊ノズルほど、優先順位が上位となるようにしても良い。このようにすれば、指定された複数種類の特殊ノズルの中からどの特殊ノズルを使用した方が良いかを判断しやすくなり、生産プログラムの最適化の際に優先順位が上位の方の特殊ノズルから最適な選択か否かを判断することができる。

また、前記複数種類の特殊ノズルは、部品の製造会社や部品データの作成者等が指定するようにしても良いが、部品データを使用するユーザー側で任意に指定可能にするようにしても良い。このようにすれば、ユーザーが所有する部品実装機で使用可能な特殊ノズルの種類の中からユーザーが部品を吸着可能な複数種類の特殊ノズルを選んで指定することができる。

前記部品データを用いて部品実装機の動作を制御する生産プログラムを最適化する場合には、部品実装機で使用可能な吸着ノズルで且つ前記ノズルデータで指定されたノズル径の吸着ノズルの中から部品を吸着する吸着ノズルを選択すると共に、部品実装機で使用可能な特殊ノズルで且つ前記ノズルデータで指定された前記複数種類の特殊ノズルの中から部品を吸着する特殊ノズルを選択して実装シーケンス（部品実装順序）を決定するようにすれば良い。この際、ノズルデータで指定された複数種類の特殊ノズルに優先順位が付けられている場合には、優先順位が上位の特殊ノズルを優先的に選択するようにすれば良い。

更に、部品実装ラインの各部品実装機の動作を制御する生産プログラムを最適化する場合には、前記部品実装ラインで生産する部品実装基板の生産に必要な複数種類の部品を前記各部品実装機に割り当てる工程と、前記各部品実装機で使用可能な吸着ノズルで且つ前記ノズルデータで指定されたノズル径の吸着ノズルの中から当該部品実装機に割り当てられた部品を吸着する吸着ノズルを選択し、前記特殊ノズルで吸着する部品が割り当てられた部品実装機については、当該部品実装機で使用可能な特殊ノズルで且つ前記ノズルデータで指定された前記複数種類の特殊ノズルの中から当該部品を吸着する特殊ノズルを選択して、前記各部品実装機の実装シーケンスを決定する工程と、前記部品実装ラインの生産サイクルタイムを算出する工程とを含み、これら３つの工程を前記各部品実装機に割り当てる部品の組み合わせを変更して実行して前記部品実装ラインの生産サイクルタイムを算出するという最適化処理を繰り返し、前記部品実装ラインの生産サイクルタイムが短くなるように前記各部品実装機に部品を割り当てて前記各部品実装機の生産プログラムを最適化するようにすると良い。このようにすれば、部品実装ラインのいずれかの部品実装機で特殊ノズルを使用する場合でも、各部品実装機の生産プログラムを能率良く最適化することができる。

図１は一実施例の部品実装ラインの生産管理システムの構成を概略的に示すブロック図である。図２は生産プログラム最適化処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、一実施例を説明する。
まず、図１に基づいて部品実装ライン１０の構成を説明する。
部品実装ライン１０は、回路基板１１の搬送方向（Ｘ方向）に沿って複数台の部品実装機１２を配列して構成されている。その他、図示はしないが、部品実装ライン１０には、回路基板１１に半田を印刷する半田印刷機や、回路基板１１の部品実装状態を検査する検査機、リフロー装置等が配列されている。

図示はしないが、各部品実装機１２の実装ヘッド１５には、吸着面が円形の吸着ノズルと、吸着面が非円形の特殊な形状に形成された特殊ノズルとを交換可能に保持できるようになっており、各部品実装機１２内には、交換用の吸着ノズルと特殊ノズルを載置するノズルステーション（ノズルチェンジャ）が設置されている。以下の説明では、単に「吸着ノズル」という場合は、「吸着面が円形の吸着ノズル」を意味し、また、単に「ノズル」という場合は、吸着ノズル及び／又は特殊ノズルを意味する。実装ヘッド１５は、１本又は複数本のノズルを保持可能であり、ノズル交換時には、実装ヘッド１５をノズルステーションの上方へ移動させてノズルを自動交換するように構成されている。また、実装ヘッド１５に保持するノズルの種類は、後述する生産プログラムによって複数種類の吸着ノズルと複数種類の特殊ノズルの中から指定するようになっている。

各部品実装機１２の制御装置２０は、後述する生産プログラムを実行することで、上流側の部品実装機１２からコンベア１３によって搬送されてくる回路基板１１を所定位置まで搬入してクランプ機構（図示せず）で当該回路基板１１をクランプして、フィーダ１４から供給される部品を、実装ヘッド１５のノズルで吸着して、その吸着位置から撮像位置へ移動させて、当該部品をその下面側から部品撮像用のカメラ（図示せず）で撮像して、その画像を処理して、後述する部品データの形状データを用いて当該部品を認識して当該部品の吸着位置ずれ量等を判定した後、その吸着位置ずれ量を補正して当該部品を回路基板１１に実装して部品実装基板を生産する。

各部品実装機１２の制御装置２０は、部品実装ライン１０全体の生産を管理する生産管理用コンピュータ２１とネットワーク２２を介して相互に通信可能に接続され、この生産管理用コンピュータ２１によって各部品実装機１２の稼働が管理される。更に、このネットワーク２２には、各部品実装機１２に実行させる生産プログラム（生産ジョブ）を最適化する処理を実行する最適化処理用コンピュータ２３（生産プログラム最適化装置）が接続されている。

この最適化処理用コンピュータ２３には、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力装置２４と、生産プログラムの最適化処理の進み度合や部品データ等を表示する表示装置２５と、後述する図２の生産プログラム最適化処理プログラムや部品データ等を保存した記憶装置２６等が接続されている。最適化処理用コンピュータ２３は、生産開始前に、後述する図２の生産プログラム最適化処理プログラムを実行することで、各部品実装機１２の生産プログラムを最適化する処理を実行し、最適化した生産プログラムをネットワーク２２を介して各部品実装機１２に伝送する。

本実施例では、部品実装機１２に供給する部品の画像処理に使用する部品の形状的な特徴を示す形状データを含む部品データに、当該部品を吸着するノズルの種類を指定するノズルデータを含ませる。このノズルデータは、吸着面が円形の吸着ノズルで吸着する部品については、その部品毎に使用する吸着ノズルをノズル径で指定し、ノズル径では指定できない特殊ノズルで吸着する部品については、その部品毎に当該部品を吸着可能な複数種類の特殊ノズルを指定するようにしている。

要するに、吸着面が円形の吸着ノズルは、ノズル径が同じでも、ノズル径以外の部分の寸法や形状が異なる複数種類の吸着ノズルが存在するが、ノズル径が同じであれば、異なる種類の吸着ノズルであっても、同じ部品を吸着する吸着ノズルとして同様に使用可能である。従って、吸着面が円形の吸着ノズルについては、ノズル径を指定することで、それと同じノズル径の複数種類の吸着ノズルを指定したことになる。

一方、特殊ノズルは、吸着面が非円形であるため、ノズル径では指定できない。このため、特殊ノズルで吸着する部品については、その部品毎に当該部品を吸着可能な複数種類の特殊ノズルを指定する。

ここで、部品毎に複数種類の特殊ノズルを指定する場合に、指定の順序は、どのような順序であっても良いが、例えば、複数種類の特殊ノズルを優先順位順に指定しても良い。この際、特殊ノズルの優先順位は、例えば、特殊ノズルの使用実績や吸着面のサイズ等を考慮して決めれば良く、部品の吸着安定性が高い特殊ノズルほど、優先順位が上位となるようにしても良い。このようにすれば、指定された複数種類の特殊ノズルの中からどの特殊ノズルを使用した方が良いかを判断しやすくなり、生産プログラムの最適化の際に優先順位が上位の方の特殊ノズルから最適な選択か否かが判断される。

また、部品データのノズルデータで指定する複数種類の特殊ノズルは、部品の製造会社や部品データの作成者等が指定するようにしても良いが、本実施例では、部品データを使用するユーザー側で任意に指定できるようにしている。このようにすれば、ユーザーが所有する部品実装機で使用可能な特殊ノズルの種類の中からユーザーが部品を吸着可能な複数種類の特殊ノズルを選んで指定することができる。

以上説明した形状データとノズルデータとを含む部品データは、実装ヘッド１５のノズルに吸着した部品を画像認識する際に使用される他、部品実装ライン１０の各部品実装機１２の動作を制御する生産プログラムを最適化する際にも使用される。

部品実装ライン１０の各部品実装機１２の動作を制御する生産プログラムを最適化する場合には、次の（１）〜（４）の工程を実行する。
（１）部品実装ライン１０で生産する部品実装基板の生産に必要な複数種類の部品を部品実装ライン１０の各部品実装機１２に割り当てる。

（２）各部品実装機１２で使用可能な吸着ノズルで且つ前記ノズルデータで指定されたノズル径の吸着ノズルの中から、当該部品実装機１２に割り当てられた部品を吸着する吸着ノズルを選択し、更に、特殊ノズルで吸着する部品が割り当てられた部品実装機については、当該部品実装機１２で使用可能な特殊ノズルで且つ前記ノズルデータで指定された前記複数種類の特殊ノズルの中から、当該部品を吸着する特殊ノズルを選択して、前記各部品実装機１２の実装シーケンス（部品実装順序）とフィーダ配置（フィーダ１４の配列順序）を決定する。

（３）部品実装ライン１０の生産サイクルタイムを算出する。
（４）各部品実装機１２に割り当てる部品の組み合わせを変更して、前記（２）〜（４）の工程を繰り返す。

これにより、各部品実装機１２に割り当てる部品の組み合わせを変更して各部品実装機１２で使用するノズルを選択して実装シーケンスを決定して部品実装ライン１０の生産サイクルタイムを算出するという最適化処理を繰り返し、部品実装ライン１０の生産サイクルタイムが目標値以内に短くなるように各部品実装機１２に部品を割り当てて各部品実装機１２の生産プログラムを最適化する。

以上説明した本実施例の生産プログラムの最適化処理は、最適化処理用コンピュータ２３によって図２の生産プログラム最適化処理プログラムに従って実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、各部品実装機１２で使用する特殊ノズルをユーザー（作業者）が指定するか否かを判定する。この判定は、例えば、最適化処理用コンピュータ２３が表示装置２５の画面を特殊ノズルのユーザー指定の要否を問い合わせる画面に切り換えて、ユーザーが入力装置２４を操作してユーザー指定の要否を最適化処理用コンピュータ２３に入力するのを待って判定するようにすれば良い。
上記ステップ１０１で、ユーザーが特殊ノズルを指定しないと判定されれば、ステップ１０４へ進む。

一方、上記ステップ１０１で、ユーザーが特殊ノズルを指定すると判定されれば、ステップ１０２に進み、表示装置２５の画面を特殊ノズル指定画面に切り換えて、次のステップ１０３で、ユーザーが特殊ノズルの指定を完了するまで待機して、ユーザーが特殊ノズルの指定を完了した時点で、ステップ１０４へ進む。

このステップ１０４では、部品実装ライン１０で生産する部品実装基板の生産に必要な複数種類の部品を部品実装ライン１０の各部品実装機１２に割り当てる。この後、ステップ１０５に進み、各部品実装機１２で使用するノズルを選択する。この際、各部品実装機１２で使用可能な吸着ノズルで且つ部品データのノズルデータで指定されたノズル径の吸着ノズルの中から、当該部品実装機１２に割り当てられた部品を吸着する吸着ノズルを選択し、更に、特殊ノズルで吸着する部品が割り当てられた部品実装機については、当該部品実装機１２で使用可能な特殊ノズルで且つ部品データのノズルデータで指定された前記複数種類の特殊ノズルの中から、当該部品を吸着する特殊ノズルを選択する。

この後、ステップ１０６に進み、各部品実装機１２の実装シーケンスとフィーダ配置を決定する。この後、ステップ１０７に進み、部品実装ライン１０の生産サイクルタイムを算出した後、ステップ１０８に進み、算出した生産サイクルタイムが目標値以内に短くなったか否かを判定する。その結果、生産サイクルタイムがまだ目標値まで短くなっていないと判定されれば、ステップ１０９に進み、各部品実装機１２に割り当てる部品の組み合わせを変更して、上述したステップ１０５〜１０８の処理を繰り返す。

これにより、各部品実装機１２に割り当てる部品の組み合わせを変更して各部品実装機１２で使用するノズルを選択して実装シーケンスを決定して部品実装ライン１０の生産サイクルタイムを算出するという最適化処理を繰り返し、部品実装ライン１０の生産サイクルタイムが目標値以内に短くなった時点で、最適化処理を完了して、ステップ１１０に進み、各部品実装機１２に最適化した生産プログラムを伝送して、本プログラムを終了する。

以上説明した本実施例によれば、部品の画像処理に使用する形状データを含む部品データに、当該部品を吸着する吸着ノズルの種類を指定するノズルデータを含ませ、更に、そのノズルデータは、吸着面が円形の吸着ノズルで吸着する部品については、その部品毎に使用する吸着ノズルをノズル径で指定し、ノズル径では指定できない特殊ノズルで吸着する部品については、その部品毎に当該部品を吸着可能な複数種類の特殊ノズルを指定するようにしたので、部品実装機１２が実行する生産プログラムを部品データを用いて最適化する場合に、特殊ノズルについても、ノズル径で指定する吸着ノズルと同様に、作業者が部品実装機１２毎又は実装ヘッド１５毎に特殊ノズルの種類を指定し直して生産プログラムを最適化するという作業を繰り返す必要がなくなる。これにより、特殊ノズルを使用する場合でも、生産プログラムの最適化が容易となり、生産サイクルタイムを確実に短縮して生産性を向上させることができる。

尚、本発明は、上記実施例に限定されず、部品実装ライン１０の構成を変更したり、実装ヘッド１５を交換可能として、ノズルを実装ヘッド１５と一体的に交換するようにしたり、また、生産管理用コンピュータ２１を最適化処理用コンピュータ２３としても兼用させて、生産管理用コンピュータ２１が図２の生産プログラム最適化処理プログラムを実行して生産プログラムを最適化するようにしても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１０…部品実装ライン、１１…回路基板、１２…部品実装機、１４…フィーダ、１５…実装ヘッド、２０…部品実装機の制御装置、２１…生産管理用コンピュータ、２３…最適化処理用コンピュータ

Claims

部品実装機に供給する部品の画像処理に使用する部品の形状的な特徴を示す形状データと、当該部品を吸着する吸着ノズルの種類を指定するノズルデータとを含む部品データであって、
前記ノズルデータは、吸着面が円形の吸着ノズルで吸着する部品については、その部品毎に使用する吸着ノズルをノズル径で指定し、ノズル径では指定できない特殊形状の吸着ノズル（以下「特殊ノズル」という）で吸着する部品については、その部品毎に当該部品を吸着可能な複数種類の特殊ノズルを指定した、部品データ。
前記特殊ノズルで吸着する部品については、その部品毎に当該部品を吸着可能な複数種類の特殊ノズルを優先順位順に指定した、請求項１に記載の部品データ。
前記部品を吸着可能な前記複数種類の特殊ノズルは、前記部品データを使用するユーザー側で任意に指定可能となっている、請求項１又は２に記載の部品データ。
請求項１乃至３のいずれかに記載の部品データを用いて部品実装機の動作を制御する生産プログラムを最適化する方法において、
前記部品実装機で使用可能な吸着ノズルで且つ前記ノズルデータで指定されたノズル径の吸着ノズルの中から部品を吸着する吸着ノズルを選択すると共に、前記部品実装機で使用可能な特殊ノズルで且つ前記ノズルデータで指定された前記複数種類の特殊ノズルの中から部品を吸着する特殊ノズルを選択して実装シーケンスを決定する、生産プログラムの最適化方法。
前記部品実装機を複数台配列して構成した部品実装ラインの各部品実装機の動作を制御する生産プログラムを最適化する方法において、
前記部品実装ラインで生産する部品実装基板の生産に必要な複数種類の部品を前記各部品実装機に割り当てる工程と、
前記各部品実装機で使用可能な吸着ノズルで且つ前記ノズルデータで指定されたノズル径の吸着ノズルの中から当該部品実装機に割り当てられた部品を吸着する吸着ノズルを選択し、前記特殊ノズルで吸着する部品が割り当てられた部品実装機については、当該部品実装機で使用可能な特殊ノズルで且つ前記ノズルデータで指定された前記複数種類の特殊ノズルの中から当該部品を吸着する特殊ノズルを選択して、前記各部品実装機の実装シーケンスを決定する工程と、
前記部品実装ラインの生産サイクルタイムを算出する工程とを含み、
前記３つの工程を前記各部品実装機に割り当てる部品の組み合わせを変更して実行して前記部品実装ラインの生産サイクルタイムを算出するという最適化処理を繰り返し、前記部品実装ラインの生産サイクルタイムが短くなるように前記各部品実装機に部品を割り当てて前記各部品実装機の生産プログラムを最適化する、請求項４に記載の生産プログラムの最適化方法。
請求項４又は５に記載の生産プログラムの最適化方法で最適化した生産プログラムを実行して、フィーダから供給される部品を吸着ノズル又は特殊ノズルで吸着して回路基板に実装する部品実装機において、
前記生産プログラムを実行する制御装置は、前記フィーダから供給される部品の種類毎に前記生産プログラムで指定された吸着ノズル又は特殊ノズルを使用して部品吸着動作及び実装動作を実行する、部品実装機。