JP2022020015A - 装着処理の最適化装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、複数の作業ヘッドを用いた一連の作業に要するサイクルタイムの短縮を図ることができる装着処理の最適化装置を提供することを目的とする。
制御装置は、装着ヘッドの可動領域のうち装着ヘッドの移動が許容され且つ作業ヘッドの移動が禁止される排他領域において装着ヘッドの移動を制御する。制御装置は、作業ヘッドと装着ヘッドの干渉を防止する非干渉制御において、連続した2回のPPサイクルに並行して作業ヘッドを用いた作業が行われる場合に、2回のPPサイクルのうち先の第一PPサイクルの移載処理における最後の移載位置から後の第二PPサイクルの採取処理における最初の採取位置までの移動経路を、制御プログラムに含まれ且つ制御プログラムにおいて指定される経由位置の座標、軌跡の形状、および排他領域の形状を定める条件の少なくとも一つである移動条件に基づいて設定しする。最適化装置は、制御装置による装着ヘッドの移動の制御において互いに異なる複数種類の移動条件を設定し得る場合に、複数種類の移動条件をそれぞれ移動条件の候補とする。最適化装置は、複数の移動条件の候補のうち第一PPサイクルの移載処理における最後の移載位置への電子部品の移載から第二PPサイクルの移載処理が開始されるまでの処理間隔が最小となる一つを移動条件に設定する条件設定部を備える。
(生産ラインの構成)
生産ラインは、複数の部品装着機1が回路基板Bdの搬送方向(図1の左右方向)に並設されて構成される。生産ラインには、例えばスクリーン印刷機や装着検査機、リフロー炉などが含まれ得る。複数の部品装着機1は、ネットワークを介して管理装置80と通信可能に接続されている。
部品装着機1は、図1に示すように、基板搬送装置10と、第一部品供給装置20と、第二部品供給装置30と、第一部品移載装置40と、第二部品移載装置50と、第一部品カメラ61と、第二部品カメラ62と、制御装置70とを備える。以下の説明において、部品装着機1の水平幅方向(図1の左右方向)をX軸方向とし、部品装着機1の水平奥行き方向(図1の上下方向)をY軸方向とし、X軸およびY軸に垂直な鉛直方向(図1の前後方向)をZ軸方向とする。
制御装置70は、主として、CPUや各種メモリ、制御回路により構成される。制御装置70は、電子部品の装着処理を制御する。装着処理は、制御プログラムに基づいて、電子部品を採取する採取処理、および電子部品を回路基板Bdに移載する移載処理を実行するピックアンドプレースサイクル(以下、PPサイクル)を複数回に亘って繰り返す処理である。部品装着機1による装着処理の詳細については後述する。制御装置70は、図1に示すように、装着制御部71および非干渉制御部72を備える。
部品装着機1による電子部品の装着処理について、図2-図4Bを参照して説明する。ここで、制御装置70の装着制御部71は、図2に示すように、第一部品移載装置40を用いた装着処理および第二部品移載装置50を用いた装着処理を同時に実行する。つまり、制御装置70は、第一装着ヘッド43を用いたPPサイクルの移載処理H5と、第二装着ヘッド53を用いたPPサイクルの移載処理H5とを交互に実行する。実際には、これらの移載処理は、一部がオーバーラップして進行することもある。
装着処理の最適化装置90は、装着処理に要するサイクルタイムの短縮を目的として、部品装着機1に送出される制御プログラムを対象として最適化処理を実行する。最適化装置90が対象とする制御プログラムは、生産計画に基づいて順序を定められた複数の生産ジョブごとに予め生成されている。そして、最適化装置90は、制御プログラムにより指令される複数のPPサイクルにおいて、先の第一PPサイクルの移載処理H5における最後の移載位置Pcfから後の第二PPサイクルの採取処理における最初の採取位置Pa1までの移動経路に着目し、当該移動経路の設定に用いられる移動条件としての排他領域の形状を定める条件を制御プログラムに設定することで最適化処理を実行する。
最適化装置90による装着処理の最適化処理について、図2、図4A~図10を参照して説明する。本実施形態において、第一装着ヘッド43の採取処理における最初の移動H1の移動経路の設定に用いられる移動条件は、第一PPサイクルの移載処理における最後の移載位置Pcfおよび第二PPサイクルの採取処理における最初の採取位置Pa1を含む排他領域の形状を定める条件とする。そして、移動条件の候補は、作業優先条件および装着優先条件の2つであるものとする。
(経路候補および排他領域について)
実施形態において、排他領域は、退避領域Aeを含む複数の矩形状の組み合わせた形状であるものとした。これに対して、排他領域は、種々の形状に定められ得る。第一装着ヘッド43の排他領域は、例えば第一装着ヘッド43の外寸および安全用のマージンを勘案しつつ、最後の移載位置Pcfおよび最初の採取位置Pa1を含む一つの矩形状、XY方向に変位する斜辺を有する形状、またはこれらを組み合わせた形状に定められる構成としてもよい。
実施形態において、条件設定部92は、準備処理(S30)において移動条件の所定の候補のうち作業優先条件の第一準備時間Tp1、第一移載待機時間Tm1、および第一作業待機時間Tw1を算出する(S33)とともに、必要に応じて装着優先条件の第二準備時間Tp2、第二移載待機時間Tm2、および第二作業待機時間Tw2を算出(S44)し、これらを適宜比較することによって(S41~S46)、結果として移動条件の候補うち移載処理H5の処理間隔が最小となる一つを移動条件に設定(S51またはS52)するものとした。これに対して、条件設定部92が移動条件の候補の一つを選択する方法としては、種々のものが考えられる。
実施形態において、第一装着ヘッド43は、複数の吸着ノズル44を備える構成とした。これに対して、装着ヘッドとしては、例えば大型部品や特殊形状の部品を採取するために専用の吸着ノズルを一つ備える構成としてもよい。また、装着ヘッドは、吸着ノズルの他に、電子部品を把持するチャック装置を備える構成としてもよい。このような構成においても同様に、最適化装置は、装着ヘッドを用いた装着処理に作業ヘッドによる作業が並行して実行される場合に、装着処理のPPサイクルにおける採取処理の移動H1を対象として装着処理の最適化を行うことができる。
実施形態において、最適化装置90は、部品装着機1に通信可能に接続された管理装置に組み込まれた構成とした。これに対して、最適化装置90は、管理装置80の外部において部品装着機1に通信可能な外部装置であってもよいし、部品装着機1に組み込まれる構成としてもよい。これらの場合には、最適化装置90は、例えば入力した制御プログラムをオペレータの設定や要求に応じて最適化する。
最適化装置90は、部品装着機1による装着処理を最適化する。部品装着機1は、複数種類の電子部品を複数の供給位置において供給する第一部品供給装置20と、供給される電子部品を採取して回路基板Bdに移載する作業に用いられる第一装着ヘッド43と、回路基板Bdに対する所定の作業に用いられる作業ヘッド(第二装着ヘッド53)と、第一装着ヘッド43の移動および作業ヘッド(第二装着ヘッド53)の移動を制御する制御装置70と、を備える。
制御装置70は、複数の供給位置Ps1のうち制御プログラムにより指定される電子部品が供給された採取位置に第一装着ヘッド43を移動させて電子部品を第一装着ヘッド43により採取する採取処理を実行した後に、回路基板Bdにおける所定の移載位置に電子部品を移載する移載処理を実行するピックアンドプレースサイクル(以下、PPサイクル)を複数回に亘って繰り返す装着処理を実行する。制御装置70は、作業ヘッド(第二装着ヘッド53)と第一装着ヘッド43の干渉を防止する非干渉制御において、連続した2回のPPサイクルに並行して作業ヘッド(第二装着ヘッド53)を用いた作業が行われる場合に、2回のPPサイクルのうち先の第一PPサイクルの移載処理における最後の移載位置Pcfから後の第二PPサイクルの採取処理における最初の採取位置Pa1までの移動経路を、制御プログラムに含まれる移動条件に基づいて設定する。
最適化装置90は、第一PPサイクルの移載処理における最後の移載位置Pcfへの電子部品の移載から第二PPサイクルの移載処理が開始されるまでの処理間隔が移動条件ごとに異なる場合に、移動条件の所定の候補のうち処理間隔が最小となる一つを移動条件に設定する条件設定部92を備える。
ところで、公知技術における排他領域を用いた非干渉制御では、装着ヘッドによる移載処理が実行中の場合には、可動領域が重複する領域での作業ヘッドの移動を制限するように装着ヘッドの排他領域を常に大きく設定するか、或いは作業ヘッドの移動の自由度をできるだけ向上させるように排他領域装着ヘッドの排他領域を常に小さく設定するかが一般的であった。これに対して、本実施形態の最適化装置90は、第一装着ヘッド43と第二装着ヘッド53の動作を考慮して、第一装着ヘッド43の排他領域の形状を切り換える構成としている。これにより、第一装着ヘッド43の排他領域を敢えて大きく(装着優先条件を移動条件に設定)して、全体としてサイクルタイムの短縮を図ることができる。
最適化装置90は、複数種類の排他領域として、共に複数の矩形状を組み合わせた形状からなるエリア小ASおよびエリア大ALを設定する。その他に、第一装着ヘッド43の最後の移載位置Pcfと最初の採取位置Pa1との位置関係等に基づいて、1つの矩形状を排他領域にしたり、複数の矩形状を組み合わせた形状を排他領域にしたりすることが可能である。これにより、多様な移動経路に対応する排他領域を簡易に形成することが可能となる。
作業優先条件に基づいて設定される移動経路は、第一PPサイクルの移載処理における最後の移載位置Pcfから第一装着ヘッド43を退避領域Aeまで最短距離で退避させた後に、第一装着ヘッド43を第二PPサイクルの採取処理における最初の採取位置Pa1まで移動させる移動経路である。
装着優先条件に基づいて設定される移動経路は、第一PPサイクルの移載処理における最後の移載位置Pcfから第一装着ヘッド43を第二PPサイクルの採取処理における最初の採取位置Pa1まで最短時間で移動させる移動経路である。
装着優先条件に基づいて設定される移動経路は、第一装着ヘッド43を最短時間で目標の採取位置まで移動させる移動経路(例えば現在位置と目標位置を結ぶ線分に相当)であるため、経路長さとしては作業優先条件により設定される移動経路の経路長さよりも短くなる。そのため、装着優先条件は、第二PPサイクルの採取処理における最初の採取位置Pa1に第一装着ヘッド43が到達するまでの時間が早くなるため、第二PPサイクルにおける移載処理に必要な準備に要する時間の短縮を図ることでサイクルタイムを短縮できる。
条件設定部92は、移動条件の候補である第一移動条件および第二移動条件のうち一方を移動条件に設定する場合に、第一移動条件の作業時間Tkおよび準備時間Tpの長い方と、第二移動条件の作業時間Tkおよび準備時間Tpの長い方とを比較し、比較された時間のうち短い方に対応する移動条件の候補を移動条件に設定する。
一方で、例えば第一装着ヘッド43の移動経路を短く設定して作業ヘッド(第二装着ヘッド53)が移動可能な領域を狭くしても非干渉制御による制約が生じない場合がある。つまり、第一装着ヘッド43の移動を優先しても作業ヘッド(第二装着ヘッド53)による作業に影響しない場合や、影響したとしても第二PPサイクルのための準備時間Tpが短くなり準備が終わり次第、第二PPサイクルの移載処理を開始できる場合(即ち、第二移載待機時間Tm2が発生しない場合)がある。このように、作業ヘッド(第二装着ヘッド53)に対する第一装着ヘッド43の移動を優先すべきか否かについては、装着処理や作業ヘッド(第二装着ヘッド53)を用いた作業の内容によって変動し得る。
そこで、最適化装置90は、移動条件の候補に含まれる第一移動条件および第二移動条件のうち一方を設定する場合に、第一移動条件の作業時間および準備時間の長い方と、第二移動条件の作業時間および準備時間の長い方とを比較し、比較された時間のうち短い方に対応する移動条件を設定するこれにより、第一装着ヘッド43および作業ヘッド(第二装着ヘッド53)を用いた一連の作業に要するサイクルタイムを確実に短縮することができる。
10:基板搬送装置
20:第一部品供給装置
21:スロット、 22:リール保持部、 23:フィーダ
30:第二部品供給装置
31:スロット、 32:リール保持部、 33:フィーダ
40:第一部品移載装置
41:ヘッド駆動装置、 42:移動台
43:第一装着ヘッド、 44:吸着ノズル
50:第二部品移載装置
51:ヘッド駆動装置、 52:移動台、
53:第二装着ヘッド(作業ヘッド)、 54:吸着ノズル
61:第一部品カメラ、 62:第二部品カメラ
70:制御装置、 71:装着制御部、 72:非干渉制御部
80:管理装置
81:管理制御部、 82:記憶装置
90:最適化装置、 91:時間算出部、 92:条件設定部
Bd:回路基板
Mv1:(第一装着ヘッドの)可動領域
Mv2:(第二装着ヘッドの)可動領域
Ae:退避領域
Ps1,Ps2:供給位置、 Pa1~Paf:採取位置
Pc1~Pcf:移載位置
Tp:準備時間
Tp1:(作業優先条件の)第一準備時間
Tp2:(装着優先条件の)第二準備時間
Tm:移載待機時間
Tm1:(作業優先条件の)第一移載待機時間
Tm2:(装着優先条件の)第二移載待機時間
Tw:作業待機時間
Tw1:(作業優先条件の)第一作業待機時間
Tw2:(装着優先条件の)第二作業待機時間
制御装置は、装着処理において装着ヘッドの可動領域のうち装着ヘッドの移動が許容され且つ作業ヘッドの移動が禁止される排他領域において装着ヘッドの移動を制御するとともに、排他領域の外部において作業ヘッドの移動を制御することによって、作業ヘッドと装着ヘッドの干渉を防止する非干渉制御を実行する。制御装置は、非干渉制御において、連続した2回のPPサイクルに並行して作業ヘッドを用いた作業が行われる場合に、2回のPPサイクルのうち先の第一PPサイクルの移載処理における最後の移載位置から後の第二PPサイクルの採取処理における最初の採取位置までの移動経路を、制御プログラムに含まれ且つ制御プログラムにおいて指定される経由位置の座標、軌跡の形状、および排他領域の形状を定める条件の少なくとも一つである移動条件に基づいて設定する。
最適化装置は、制御装置による装着ヘッドの移動の制御において互いに異なる複数の移動条件を設定し得る場合に、複数の移動条件をそれぞれ移動条件の候補とする。最適化装置は、複数の移動条件の候補のうち第一PPサイクルの移載処理における最後の移載位置への電子部品の移載から第二PPサイクルの移載処理が開始されるまでの処理間隔が最小となる一つを移動条件に設定する条件設定部を備える。
Claims (12)
- 部品装着機による装着処理を最適化する最適化装置であって、
前記部品装着機は、複数種類の電子部品を複数の供給位置において供給する部品供給装置と、供給される前記電子部品を採取して回路基板に移載する作業に用いられる装着ヘッドと、前記回路基板に対する所定の作業に用いられる作業ヘッドと、前記装着ヘッドの移動および前記作業ヘッドの移動を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記複数の供給位置のうち制御プログラムにより指定される前記電子部品が供給された採取位置に前記装着ヘッドを移動させて前記電子部品を前記装着ヘッドにより採取する採取処理を実行した後に、前記回路基板における所定の移載位置に前記電子部品を移載する移載処理を実行するピックアンドプレースサイクル(以下、PPサイクル)を複数回に亘って繰り返す前記装着処理を実行し、
前記制御装置は、前記装着ヘッドの可動領域のうち前記装着ヘッドの移動が許容され且つ前記作業ヘッドの移動が禁止される排他領域において前記装着ヘッドの移動を制御し、
前記制御装置は、前記作業ヘッドと前記装着ヘッドの干渉を防止する非干渉制御において、連続した2回の前記PPサイクルに並行して前記作業ヘッドを用いた作業が行われる場合に、2回の前記PPサイクルのうち先の第一PPサイクルの前記移載処理における最後の前記移載位置から後の第二PPサイクルの前記採取処理における最初の前記採取位置までの移動経路を、前記制御プログラムに含まれ且つ前記制御プログラムにおいて指定される経由位置の座標、軌跡の形状、および前記排他領域の形状を定める条件の少なくとも一つである移動条件に基づいて設定し、
前記最適化装置は、前記制御装置による前記装着ヘッドの移動の制御において互いに異なる複数種類の前記移動条件を設定し得る場合に、複数種類の前記移動条件をそれぞれ前記移動条件の候補とし、
前記最適化装置は、複数の前記移動条件の候補のうち前記第一PPサイクルの前記移載処理における最後の前記移載位置への前記電子部品の移載から前記第二PPサイクルの前記移載処理が開始されるまでの処理間隔が最小となる一つを前記移動条件に設定する条件設定部を備える装着処理の最適化装置。 - 前記制御装置は、前記装着ヘッドを現在位置から目標位置まで移動させる場合に、前記装着ヘッドの可動領域のうち前記装着ヘッドの移動が許容され且つ前記作業ヘッドの移動が禁止される排他領域において最短時間で前記目標位置に到達するように前記装着ヘッドの移動を制御し、
前記移動条件は、前記第一PPサイクルの前記移載処理における最後の前記移載位置、および前記第二PPサイクルの前記採取処理における最初の前記採取位置を含む前記排他領域の形状を定める条件である、請求項1に記載の装着処理の最適化装置。 - 前記排他領域は、1つの矩形状または複数の矩形状を組み合わせた形状である、請求項2に記載の装着処理の最適化装置。
- 前記移動条件の候補には、
前記装着ヘッドの移動に対して、前記第一PPサイクルおよび前記第二PPサイクルに並行して行われる作業における前記作業ヘッドの移動を優先させる作業優先条件と、
前記作業ヘッドの移動に対して、前記第一PPサイクルの前記移載処理における最後の前記移載位置から前記第二PPサイクルの前記採取処理における最初の前記採取位置までの移動を優先させる装着優先条件と、が含まれる請求項1-3の何れか一項に記載の装着処理の最適化装置。 - 前記装着ヘッドの可動領域の一部であって、前記第一PPサイクルおよび前記第二PPサイクルに並行して行われる作業において前記作業ヘッドが最も前記部品供給装置に接近する位置よりも前記部品供給装置側の領域を、前記装着ヘッドと前記作業ヘッドとの干渉が発生しない退避領域と定義し、
前記作業優先条件に基づいて設定される前記移動経路は、前記第一PPサイクルの前記移載処理における最後の前記移載位置から前記装着ヘッドを前記退避領域まで最短距離で退避させた後に、前記装着ヘッドを前記第二PPサイクルの前記採取処理における最初の前記採取位置まで移動させる前記移動経路であり、
前記装着優先条件に基づいて設定される前記移動経路は、前記第一PPサイクルの前記移載処理における最後の前記移載位置から前記装着ヘッドを前記第二PPサイクルの前記採取処理における最初の前記採取位置まで最短時間で移動させる前記移動経路である、請求項4に記載の装着処理の最適化装置。 - 前記移動条件の候補は、前記作業優先条件および前記装着優先条件であり、
前記条件設定部は、前記作業優先条件において、前記第二PPサイクルの前記移載処理を実行可能とする準備が終了してから前記移載処理が実行されるまでの第一移載待機時間が発生する場合には、前記作業優先条件を前記移動条件に設定する、請求項4または5に記載の装着処理の最適化装置。 - 前記条件設定部は、前記作業優先条件において前記第一移載待機時間が発生しない場合であって、前記作業優先条件において前記第一PPサイクルおよび前記第二PPサイクルに並行して行われる作業における前記作業ヘッドの移動が前記非干渉制御により制約される場合には、前記装着優先条件を前記移動条件に設定する、請求項6に記載の装着処理の最適化装置。
- 前記条件設定部は、前記作業優先条件において前記第一PPサイクルおよび前記第二PPサイクルに並行して行われる作業における前記作業ヘッドの移動が前記非干渉制御により制約されない場合であって、前記装着優先条件において前記第一PPサイクルおよび前記第二PPサイクルに並行して行われる作業における前記作業ヘッドの移動が前記非干渉制御により制約されない場合には、前記装着優先条件を前記移動条件に設定する請求項7に記載の装着処理の最適化装置。
- 前記条件設定部は、前記装着優先条件において前記第一PPサイクルおよび前記第二PPサイクルに並行して行われる作業における前記作業ヘッドの移動が前記非干渉制御により制約される場合であって、前記装着優先条件において、前記第二PPサイクルの前記移載処理を実行可能とする準備が終了してから前記移載処理が実行されるまでの第二移載待機時間が発生しない場合には、前記装着優先条件を前記移動条件に設定する、請求項8に記載の装着処理の最適化装置。
- 前記条件設定部は、前記装着優先条件において前記第二移載待機時間が発生する場合に、前記第一PPサイクルの前記移載処理が終了してから前記作業優先条件において前記第二PPサイクルの前記移載処理を実行可能とする準備が終了するまでの第一準備時間と、前記第一PPサイクルの前記移載処理が終了してから前記装着優先条件において前記第二PPサイクルの前記移載処理を実行可能とする準備が終了するまでの第二準備時間および前記第二移載待機時間の和とを比較し、比較された時間のうち短い方に対応する前記移動条件の候補を前記移動条件に設定する、請求項9に記載の装着処理の最適化装置。
- 前記最適化装置は、前記第一PPサイクルの前記移載処理が終了してから前記作業ヘッドを用いた作業が終了するまでの作業時間と、前記第一PPサイクルの前記移載処理が終了してから前記第二PPサイクルの前記移載処理を実行可能とする準備が終了するまでの準備時間と、を前記移動条件の候補ごとに算出する時間算出部をさらに備え、
前記条件設定部は、前記移動条件の候補である第一移動条件および第二移動条件のうち一方を前記移動条件に設定する場合に、前記第一移動条件の前記作業時間および前記準備時間の長い方と、前記第二移動条件の前記作業時間および前記準備時間の長い方とを比較し、比較された時間のうち短い方に対応する前記移動条件の候補を前記移動条件に設定する、請求項1-10の何れか一項に記載の装着処理の最適化装置。 - 前記部品供給装置は、第一部品供給装置であり、
前記装着ヘッドは、前記第一部品供給装置により供給される前記電子部品を採取して前記回路基板に移載する作業に用いられる第一装着ヘッドであり、
前記部品装着機は、前記第一部品供給装置に対して前記回路基板を挟んだ反対側に対向して設けられ、複数種類の電子部品を複数の供給位置において供給する第二部品供給装置をさらに備え、
前記作業ヘッドは、前記第二部品供給装置により供給される前記電子部品を採取して前記回路基板に移載する作業に用いられる第二装着ヘッドであり、
前記制御装置は、前記第一装着ヘッドを用いた前記PPサイクルの前記移載処理と、前記第二装着ヘッドを用いた前記PPサイクルの前記移載処理とを交互に実行し、
前記条件設定部は、前記第二装着ヘッドを用いた連続する2回の前記PPサイクルにおける前記移動経路の前記移動条件を設定する、請求項1-11の何れか一項に記載の装着処理の最適化装置。
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