JP2023129769A - 部品実装装置および部品実装方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】特徴が共通する部品の安定実装を容易に実現することができる部品実装装置および部品実装方法を提供する。【解決手段】部品パラメータに複数の動作パラメータを紐付けした部品データには、部品の特徴を表すラベルが紐付けされている。部品データのラベルに対応して、その部品データの所定の動作パラメータに所定のパラメータ情報を設定し(ST3)、部品データに紐付けされていた動作パラメータとパラメータ情報が設定された動作パラメータに基づいて、部品を基板に実装する(ST4)。【選択図】図6
Description
本発明は、部品を基板に実装する部品実装装置および部品実装方法に関する。
基板に部品を実装する部品実装装置は、部品の基板装着、ノズルの部品吸着、部品の撮影などに関する動作条件を含む多数の動作パラメータに基づいて、部品実装動作が制御される。この動作パラメータは、部品の形状などの情報を含む部品パラメータに紐付けた部品データとして、部品毎に適正な値が設定される。部品データには、数十を超える多数の動作パラメータが含まれており、部品や部品実装装置に対応して高い実装品質と生産性を得ることができる部品データを作成するためには作成者の高いスキルと作業時間を要するため、部品データの作成を支援する様々な部品データ作成装置が提案されている(例えば、特許文献1)。
特許文献1には、車載機器基板や家電機器基板などの基板の用途を選択することで、基板の用途に応じた適切な動作パラメータを自動で作成する生産データ作成システムが開示されている。これにより、同一の部品に対して、実装品質と生産性のバランスが異なる動作パラメータを有する複数の部品データを作成している。
ところで、特許文献1を含む従来技術では、重さや材質などに共通する特徴を有する部品であっても、それらの特徴を指定する動作パラメータが用意されていない場合は、各々の部品で別個に既存の動作パラメータを指定してそれぞれ部品データを作成する必要があり、部品データの作成に時間を要するという問題点があった。また、新規に動作パラメータを追加するという方法もあるが、その場合は、新規の動作パラメータに対応させるために関連するソフトウェア等を改造する必要があり、対応するまでに時間を要するという問題点がある。また、高い実装品質や生産性を有する安定実装を実現するために設定済みの動作パラメータを変更する場合には、特徴が共通する部品であっても、各々の部品に対してそれぞれに部品データの変更作業が発生するという問題点もあった。
そこで本発明は、特徴が共通する部品の安定実装を容易に実現することができる部品実装装置および部品実装方法を提供することを目的とする。
本発明の部品実装装置は、動作パラメータに基づいて部品を基板に実装する部品実装装置であって、部品の部品パラメータに複数の動作パラメータを紐付けした部品データには、部品の特徴を表すラベルが含まれており、部品データのラベルに対応して、その部品データの所定の動作パラメータに所定のパラメータ情報を設定するパラメータ設定部と、部品を基板に実装する部品実装作業を行う部品実装作業部と、前記部品データに紐付けされていた前記動作パラメータと前記パラメータ情報が設定された前記動作パラメータに基づいて、前記部品実装作業部を制御する制御部と、を備える。
本発明の部品実装方法は、動作パラメータに基づいて部品を基板に実装する部品実装方法であって、部品の部品パラメータに複数の動作パラメータを紐付けした部品データには、部品の特徴を表すラベルが紐付けされており、部品データのラベルに対応して、その部品データの所定の動作パラメータに所定のパラメータ情報を設定し、前記部品データに紐付けされていた前記動作パラメータと前記パラメータ情報が設定された前記動作パラメータに基づいて、前記部品を基板に実装する。
本発明によれば、特徴が共通する部品の安定実装を容易に実現することができる。
以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装装置、部品データの仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図1、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する2軸として、基板搬送方向のX軸(図1における左右方向)、基板搬送方向に直交するY軸(図1における上下方向)が示される。
まず図1を参照して、部品実装装置1の構成を説明する。部品実装装置1は、部品供給部から供給された部品を基板に実装する部品実装作業を実行する機能を有する。基台1aの中央には、基板搬送機構2がX軸に沿って配置されている。基板搬送機構2は、上流側から搬送された基板3を、実装作業位置に搬入して位置決めして保持する。また、基板搬送機構2は、部品実装作業が完了した基板3を下流側に搬出する。
基板搬送機構2の両側(Y軸の前後方向)には、部品供給部4が配置されている。それぞれの部品供給部4には、複数のテープフィーダ5がX軸に沿って並列に装着されている。テープフィーダ5は、部品を格納するポケットが形成された部品テープを部品供給部4の外側から基板搬送機構2に向かう方向(テープ送り方向)にピッチ送りすることにより、以下に説明する実装ヘッドによって部品が取り出される部品供給位置に部品を供給する。
図1において、基台1a上面においてX軸における両端部には、リニア駆動機構を備えたY軸テーブル6がY軸に沿って配置されている。Y軸テーブル6には、同様にリニア駆動機構を備えたビーム7が、Y軸に沿って移動自在に結合されている。ビーム7はX軸に沿って配置されている。ビーム7には、実装ヘッド8がX軸に沿って移動自在に装着されている。実装ヘッド8は、部品を吸着保持して昇降可能な吸着ユニットを備えている。吸着ユニットのそれぞれの下端部には、部品を吸着保持するノズルが装着されている。
Y軸テーブル6およびビーム7は、実装ヘッド8をX軸およびY軸に沿って水平方向に移動させるヘッド移動機構を構成する。ヘッド移動機構および実装ヘッド8は、部品供給部4に配置されたテープフィーダ5の部品供給位置から部品をノズルの先端面に吸着して取り出して、基板搬送機構2に位置決めされた基板3の実装位置に装着する実装ターンを実行する。すなわち、Y軸テーブル6、ビーム7および実装ヘッド8は、テープフィーダ5の部品供給位置に供給される部品をノズルで保持して基板3に装着する部品実装作業部9を構成する。
図1において、部品供給部4と基板搬送機構2との間には、部品認識カメラ10が配置されている。部品供給部4から部品を取り出した実装ヘッド8のノズルが部品認識カメラ10の上方を移動する際に、部品認識カメラ10は実装ヘッド8に保持された状態の部品を撮像して部品の保持姿勢を認識する。
実装ヘッド8が取り付けられたプレート7aには基板認識カメラ11が取り付けられている。基板認識カメラ11は、実装ヘッド8と一体的に移動する。実装ヘッド8が移動することにより、基板認識カメラ11は基板搬送機構2に位置決めされた基板3の上方に移動し、基板3に設けられた基板マーク3aを撮像して基板3の位置を認識する。実装ヘッド8による基板3への部品実装動作においては、部品認識カメラ10による部品の認識結果と、基板認識カメラ11による基板位置の認識結果とを加味して実装位置の補正が行われる。
図1において、部品実装装置1の前面で作業者が作業する位置には、作業者が操作するタッチパネル12が設置されている。タッチパネル12は、その表示部に各種情報を表示し、また表示部に表示される操作ボタンなどを使って作業者がデータ入力や部品実装装置1の操作を行う。
次に図2を参照して、部品実装装置1の制御系の構成について説明する。部品実装装置1が備える制御装置20には、基板搬送機構2、テープフィーダ5、部品実装作業部9、部品認識カメラ10、基板認識カメラ11、タッチパネル12が接続されている。また、制御装置20は、実装動作処理部21、取得部22、変更処理部23、パラメータ設定部24、記憶部25を備えている。記憶部25は記憶装置であり、生産ライブラリ26、部品ライブラリ27、パラメータテーブル28などが記憶されている。
生産ライブラリ26には、部品実装装置1による実装基板の生産で使用される生産データが、実装基板の生産機種名毎に記憶されている。生産データには、基板3に実装される部品を特定する部品名、当該部品を部品ライブラリ27の部品データ27aと関連付ける部品コード、当該部品の基板3における実装位置、実装角度、部品実装装置1において当該部品を供給するフィーダの位置を示す部品配置、実装ヘッド8において当該部品を吸着するノズルの位置を示すノズル配置などが含まれている。パラメータテーブル28には、部品データ27aに含まれるラベルに、所定の動作パラメータと所定のパラメータ情報が対応付けされている。
ここで図3を参照して、部品ライブラリ27に含まれる部品データ27aの例について説明する。部品データ27aは、部品データ27aに含まれる部品コード30と生産データに含まれる部品コードによって、生産データに関連付けされる。部品データ27aは、形状図31、サイズデータ32、部品パラメータ33、動作パラメータ37より構成される。各項目の空欄部分には、画像、数値および、用語等が入力されている。なお、ここで用いる「数値」とは数値データには限定されず、有り/無し、安価/高価、高速/中速/低速・・など、定量・定性的に表された選択肢の選択結果なども含む。
図3において、形状図31は対象となる部品の外形を図示する。サイズデータ32は、当該部品のサイズ情報、すなわち、外形寸法、リード数、リードピッチ、リード長さ、リード幅、部品高さなどを数値データで示す。部品パラメータ33は当該部品についての属性情報であり、部品情報34、テープ情報35、ラベル情報36を含んでいる。部品情報34は、部品自体に関する情報である。部品情報34では、部品の極性、極性マーク、マーク位置、部品種別、形状種別、および価格情報が示されている。
テープ情報35は、当該部品をフィーダにより供給するためのキャリアテープに関する情報である。テープ情報35には、キャリアテープのテープ素材、キャリアテープの幅寸法を示すテープ幅、テープ送りピッチを示す送り間隔、キャリアテープを画像認識の対象とする際の特性と関連した情報である色・材質情報が含まれている。ラベル情報36には、当該部品の特徴を表すラベル36aが含まれている。ラベル36aが表す部品の特徴には、部品のサイズ(大きい、微小)、部品の重さ(重い)、部品の材質(荒い、高反射)、部品の構造(異形)、部品の価格(高価、廉価)などがある。
図3において、動作パラメータ37は、当該部品を対象とする部品実装装置1による部品実装作業の動作態様を規定するマシンパラメータである。すなわち、部品実装装置1は、動作パラメータ37に基づいて部品を基板3に実装する。ここに示す例では、当該部品実装装置1の種類を示す機種37a、使用されるノズルの種類を示すノズル設定37bに関するマシンパラメータが含まれている。さらに、動作パラメータ37には、スピードパラメータ37c、認識37d、ギャップ37e、吸着37f、装着37gなどに関するマシンパラメータが含まれている。
スピードパラメータ37cには、ノズルによって部品を吸着する際の吸着速度、実装ヘッドによって部品を移送する際の実装速度、フィーダによってキャリアテープを送る際のテープ送り速度が含まれている。例えば、吸着速度、実装速度、テープ送り速度は、最高速度に対する割合を100%から20%の間で設定できる。認識37dは部品認識の態様を規定するパラメータであり、使用される部品認識カメラの種類を示すカメラ種別、撮像時の照明形態を示す照明モード、撮像時のノズルの移動速度である認識速度が含まれている。認識速度は、高速、中速、および低速のうちから設定できる。なお、速度に関するパラメータは、数値(1~100%)であっても、選択肢(高速、中速、低速等)であってもよい。
図3において、ギャップ37eには、ノズルによって部品を吸着する際の吸着ギャップ、保持した部品を基板3に搭載する際の実装ギャップが含まれる。吸着37fは、ノズルによる部品の吸着時のオフセット量を示す吸着位置オフセットや、吸着角度を規定する。装着37gは、ノズルに保持した部品を基板3に装着する際の押圧荷重を規定する。
このように、部品の部品パラメータ33に複数の動作パラメータ37を紐付けした部品データ27aには、部品の特徴を表すラベル36aが含まれている。なお、図3の部品データ27aでは、ラベル36aは部品パラメータ33の一部に含まれていたが、このデータ構造に限定されることはない。例えば、ラベル36aは、部品パラメータ33とは独立した情報として部品データ27aに紐付ける構成であってもよい。
また、動作パラメータ37には、作業者が自由に変更可能なものと、パラメータ設定部24や装置メーカは変更することができるが作業者による変更が制限されたものが含まれている。例えば、不適切なパラメータ情報42a,42bが設定されると部品実装装置1の動作が不安定になるなどの問題が発生する動作パラメータ37は、作業者が変更不可能、または、変更可能な範囲が限定されたものとして規定されている。また、動作パラメータ37にはマシンパラメータとして内部的に使用しているが作業者には公開されていないものもあり、このような非公開の動作パラメータ37は作業者が変更不可能なものとして規定されている。
なお、図3の部品データ27aに示される部品パラメータ33、動作パラメータ37は該当する項目の例示であり、ここに示す項目以外にも各種のパラメータが必要に応じて設定される。
例えば、動作パラメータ37には、部品吸着時にノズルが部品に接触する時間である吸着保持時間、基板3に部品を装着する時に基板3に部品を接触させる時間である実装保持時間、部品認識カメラ10で部品を認識する回数である部品認識回数、部品を吸着したかどうかのチェックを行うかどうかの吸着チェックON/OFF、部品厚みの計測を行う際の許容値を設定する厚みばらつき許容値、部品の吸着状態の検出を行うかどうかの部品吸着状態検出ON/OFF、部品を同時に吸着もしくは実装するかどうかの部品同時吸着・実装ON/OFF、部品の吸着位置を自動で設定するかどうかの部品吸着位置自動学習ON/OFF、部品の吸着に失敗した際に再度吸着をおこなう部品吸着リトライ回数、部品の認識ができなかった場合に再度認識をおこなう認識リトライ回数等が挙げられる。
次に図4を参照して、パラメータテーブル28の例について説明する。パラメータテーブル28は、部品データ27aに含まれるラベル36aと、動作パラメータ37に設定するパラメータ情報を対応付けしたものである。パラメータテーブル28には、ラベル36aを特定するラベル名40毎に、動作パラメータ37の項目名を示すパラメータ名41a,41bにパラメータ情報42a,42bが対応付けされている。
ここで、パラメータ名41a,41bが「吸着速度」である動作パラメータ37は、作業者が部品データ27aとして直接設定することができる範囲(または、選択肢)が限定されたパラメータである。例えば、ラベル名40が「微小」で、パラメータ名41aが「吸着速度」の動作パラメータ37に設定されている「超低速」のパラメータ情報42aは、作業者が設定することができる「高速」「中速」「低速」の範囲外である。すなわち、「吸着速度」は、作業者による変更が制限された動作パラメータ37である。
図2において、取得部22は、複数の部品実装装置1を統括して管理する管理コンピュータ(図示省略)などから、パラメータテーブル28を取得して記憶部25に記憶させる。取得部22は、生産する実装基板の生産機種を変更するタイミグや定期的(例えば、毎日8時)にパラメータテーブル28を取得して更新する。また、パラメータテーブル28は、部品実装装置1の保守作業のタイミングなどに、保守担当者によって更新される。
パラメータ設定部24は、部品データ27aのラベル36aに対応して、その部品データ27aの所定の動作パラメータ37に所定のパラメータ情報42a,42bを設定する。具体的には、パラメータ設定部24は、部品データ27aにラベル36aが含まれている場合、記憶部25に記憶されているパラメータテーブル28に基づいて、その部品データ27aの所定の動作パラメータ37(パラメータ名41a,41b)に所定のパラメータ情報42a,42bを設定する。すなわち、作業者は、部品の特徴が共通する部品には、部品データ27aに同じラベル36aを設定することで、パラメータ設定部24によって、動作パラメータ37に安定して実装できるパラメータ情報42a,42bが自動的に設定される。
例えば、部品の重量が重い部品(重量部品)の場合、作業者が部品データ27aのラベル36aに「重い」を設定することで、パラメータ設定部24によって、動作パラメータ37に重い部品を安定して実装することができるパラメータ情報42a,42bが自動的に設定される。図4の例では、動作パラメータ37として、「実装速度」に「中速」が設定され、「テープ送り速度」に「低速」が自動的に設定される。このように、動作パラメータ37を新規に追加しないため、実装動作処理部21などの制御用のソフトウェアの改造は不要である。
なお、パラメータ設定部24は、部品データ27aの所定の動作パラメータ37にパラメータ情報42a,42bが既に設定されていた場合も、パラメータテーブル28により指定されるパラメータ情報42a,42bに書き換える。すなわち、パラメータテーブル28の情報が優先的に使用される。
なお、パラメータ設定部24が部品データ27aのラベル36aに対応してパラメータ情報42a,42bを設定する方法は、パラメータテーブル28を使用する方法に限定されることはない。例えば、パラメータ設定部24(パラメータ設定プログラム)自体がラベル36a、動作パラメータ37、パラメータ情報42a,42bの対応情報を持っており、部品データ27aのラベル36aに対応してパラメータ情報42a,42bを設定するようにしてもよい。その場合、ラベル36a、動作パラメータ37、パラメータ情報42a,42bの対応情報の更新は、パラメータ設定部24(パラメータ設定プログラム)を更新することで実現される。
図2において、変更処理部23は、タッチパネル12にラベルパラメータ設定画面を表示させて、作業者がパラメータテーブル28を変更する作業を支援する。すなわち、変更処理部23とタッチパネル12は、作業者がパラメータテーブル28を変更する変更部29を構成する。
ここで図5を参照して、変更処理部23がタッチパネル12に表示させたラベルパラメータ設定画面50の例について説明する。ラベルパラメータ設定画面50には、ラベル名表示欄51、動作パラメータ設定枠52、決定ボタン53、終了ボタン54が配置されている。ラベル名表示欄51には、パラメータテーブル28に含まれるラベル名40が表示される。動作パラメータ設定枠52には、パラメータテーブル28に含まれるパラメータ名41a,41bとパラメータ情報42a,42bが対応して表示される。
作業者は、タッチパネル12を操作して、ラベル名表示欄51のラベル名40と、動作パラメータ設定枠52のパラメータ情報42a,42bを変更する。なお、作業者がパラメータ情報42a,42bを変更することが禁止されている変更不可能な動作パラメータ37(パラメータ名41a,41b)は、動作パラメータ設定枠52に表示されないか、作業者が操作できないように表示される。また、作業者が変更可能な範囲が限定されている場合は、許可されている範囲のみ入力を受け付けるように表示される。
図5において、決定ボタン53が操作されると、変更処理部23は、記憶部25に記憶されているパラメータテーブル28のパラメータ情報42a,42bを、ラベルパラメータ設定画面50に設定されているパラメータ情報42a,42bに更新する。終了ボタン54が操作されると、パラメータテーブル28は更新されずに変更処理部23による変更処理が終了する。
図2において、実装動作処理部21は、部品データ27aがラベル36aを含まない場合、部品データ27aに紐付けされている動作パラメータ37に基づいて、基板搬送機構2、テープフィーダ5、部品実装作業部9、部品認識カメラ10、基板認識カメラ11を制御して、部品実装作業を実行させる。また、実装動作処理部21は、部品データ27aがラベル36aを含む場合、部品データ27aに紐付けされていた動作パラメータ37と、パラメータ設定部24によってパラメータ情報42a,42bが設定された動作パラメータ37に基づいて、部品実装作業を実行させる。すなわち、実装動作処理部21は、部品データ27aに紐付けされていた動作パラメータ37とパラメータ情報42a,42bが設定された動作パラメータ37に基づいて、部品実装作業部9を制御する制御部である。
次に、図6のフローに沿って、動作パラメータ37に基づいて部品を基板3に実装する部品実装方法(部品実装プログラム)について説明する。部品実装作業を開始する前に、まず、パラメータ設定部24は、実装基板に実装される部品の部品データ27aにラベル36aが含まれているか否かを判断する(ST1)。部品データ27aにラベル36aが含まれている場合(ST1においてYes)、取得部22は、管理コンピュータなどから最新のパラメータテーブル28を取得する(ST2:パラメータテーブル取得工程)。
次いでパラメータ設定部24は、取得されたパラメータテーブル28に基づいて、部品データ27aのラベル36aに対応し、その部品データ27aの所定の動作パラメータ37(パラメータ名41a,41b)に所定のパラメータ情報42a,42bを設定する(ST3:パラメータ設定工程)。次いで実装動作処理部21は、部品データ27aに紐付けされていた動作パラメータ37とパラメータ情報42a,42bが設定された動作パラメータ37に基づいて、部品を基板3に実装させる(ST4:部品実装作業工程)。また、部品データ27aにラベル36aが含まれていない場合(ST1においてNo)、実装動作処理部21は、部品データ27aに紐付けされていた動作パラメータ37に基づいて、部品を基板3に実装させる(ST4)。
例えば、パラメータテーブル取得工程(ST2)とパラメータ設定工程(ST3)は、実装基板の実装機種を変更する段取り替え作業後であって、部品実装作業が開始される前に実行される。これによって、作業者が部品データ27aの動作パラメータ37を変更することなく、動作パラメータ37に最新のパラメータ情報42a,42bを設定することができる。また、部品データ27aのラベル36aに同じラベル名40が設定されている部品には、動作パラメータ37に同一のパラメータ情報42a,42bが設定される。これによって、特徴が共通する部品の安定実装を容易に実現することができる。
上記説明したように、本実施の形態の部品実装装置1は、部品の部品パラメータ33に複数の動作パラメータ37を紐付けした部品データ27aには、部品の特徴を表すラベル36aが含まれており、部品データ27aのラベル36aに対応して、その部品データ27aの所定の動作パラメータ37に所定のパラメータ情報42a,42bを設定するパラメータ設定部24と、部品を基板3に実装する部品実装作業を行う部品実装作業部9と、部品データ27aに紐付けされていた動作パラメータ37とパラメータ情報42a,42bが設定された動作パラメータ37に基づいて、部品実装作業部9を制御する制御部(実装動作処理部21)と、を備え、動作パラメータ37に基づいて部品を基板3に実装する。これによって、特徴が共通する部品の安定実装を容易に実現することができる。
本発明の部品実装装置および部品実装方法は、特徴が共通する部品の安定実装を容易に実現することができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。
1 部品実装装置
3 基板
29 変更部
3 基板
29 変更部
Claims (7)
- 動作パラメータに基づいて部品を基板に実装する部品実装装置であって、
部品の部品パラメータに複数の動作パラメータを紐付けした部品データには、部品の特徴を表すラベルが含まれており、
部品データのラベルに対応して、その部品データの所定の動作パラメータに所定のパラメータ情報を設定するパラメータ設定部と、
部品を基板に実装する部品実装作業を行う部品実装作業部と、
前記部品データに紐付けされていた前記動作パラメータと前記パラメータ情報が設定された前記動作パラメータに基づいて、前記部品実装作業部を制御する制御部と、を備える、部品実装装置。 - 前記ラベルに、所定の前記動作パラメータと所定の前記パラメータ情報が対応付けされたパラメータテーブルを記憶する記憶部を備え、
前記パラメータ設定部は、記憶された前記パラメータテーブルに基づいて、前記部品データの所定の前記動作パラメータに所定の前記パラメータ情報を設定する、請求項1に記載の部品実装装置。 - 前記パラメータテーブルを取得する取得部をさらに備える、請求項2に記載の部品実装装置。
- 作業者が前記パラメータテーブルを変更する変更部をさらに備える、請求項2または3に記載の部品実装装置。
- 前記パラメータ設定部が前記パラメータ情報を設定する前記動作パラメータには、作業者が変更可能なものと、作業者による変更が制限されたものが含まれている、請求項1から4のいずれか1項に記載の部品実装装置。
- 前記ラベルが表す部品の特徴は、前記部品のサイズ、前記部品の重さ、前記部品の材質、前記部品の構造、前記部品の価格の少なくともいずれかである、請求項1から5のいずれか1項に記載の部品実装装置。
- 動作パラメータに基づいて部品を基板に実装する部品実装方法であって、
部品の部品パラメータに複数の動作パラメータを紐付けした部品データには、部品の特徴を表すラベルが紐付けされており、
部品データのラベルに対応して、その部品データの所定の動作パラメータに所定のパラメータ情報を設定し、
前記部品データに紐付けされていた前記動作パラメータと前記パラメータ情報が設定された前記動作パラメータに基づいて、前記部品を基板に実装する、部品実装方法。
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2022
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