JP2645155B2

JP2645155B2 - 部品装着方法及びその装置

Info

Publication number: JP2645155B2
Application number: JP1234661A
Authority: JP
Inventors: 優子渡辺
Original assignee: Toshiba Mechatronics Co Ltd
Current assignee: Toshiba Mechatronics Co Ltd
Priority date: 1989-09-12
Filing date: 1989-09-12
Publication date: 1997-08-25
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: JPH0399498A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、移送ヘッドにより基板等の装着対象体に部
品を装着する装着における作業時間の短縮化を図ること
ができる部品装着方法及びその装着に関する。

（従来の技術）近年、電子部品等の部品を基板に自動的に装着する装
置として、第13図に示すものが供されている。この部品
装着装置１は、基板２（第14図参照）を搬送路３上を搬
送する搬送装置、取付ベース４上にセットされた部品種
類別の多数の部品搬出部５、部品を吸着する吸着ノズル
6aを備えた移送ヘッド６等を備え、マイクロコンピュー
タからなる制御装置７により、予め設定されたプログラ
ムに従って装着作業を自動的に行うようになっている。
即ち、まず、搬送装置により新たな基板２を搬送路３の
途中位置にあたる実装作業位置に搬入し停止する。Ｘ−
Ｙ移送装置８を駆動し移送ヘッド６により部品搬出部５
から所定の部品を取得しこれを基板２上まで移送して基
板２の所定の部品装着点に装着する移送ヘッド６の部品
搬出部５と基板２との間の往復を繰返して、１枚の基板
２に所定の全ての部品を装着する作業が終了すると、そ
の基板２を搬出して新たな基板２を搬入し、同様の部品
の装着作業を行う。

而して、前記部品搬出部５は例えばテープフィーダや
スティックフィーダ等からなり、取付ベース４上に着脱
可能に設けられるようになっているが、上記の部品装着
装置１においては、装着時間の短縮化を図るべく、新た
な種類の基板２への装着作業を開始させる前に、作業者
による部品搬出部５の配置の組み替え作業が行なわれて
いる。これは、一枚の基板２に全ての部品を装着するま
でに移送ヘッド６がどれくらいの距離を移動するかを算
出し、この延べ移送距離が最短となるように部品搬出部
５を配置することにより、移送ヘッド６の移動に要する
時間を短くして装着作業時間を短縮化しようとするもの
である。

一例をあげると、今、第14図（ａ）に示すように、５
個の部品搬出部５（部品の種類によりNo1〜No5と区別す
る）が並んでいるとする。新たな種類の基板２に装着さ
れるそれら５種類の部品のうち、装着個数の最も多いも
のから順にNo1,No2,No3,No4,No5であるとすると、第14
図（ｂ）に示すように、No1の部品搬出部５を基板２
（実装作業位置）に最も近い位置とし、次いで基板２に
近い位置から遠い位置に向けてNo2,No3,No4,No5の順に
配置されるように各部品搬出部５の配置の組み替え作業
が行なわれるのである。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記のような部品搬出部５の配置の組
み替えにより装置時間の短縮化を図る場合、部品搬出部
５の取付ベースからの取外し，取付け作業にかなりの時
間を要し、しかも部品搬出部５の位置及び部品種類のデ
ータを制御装置７に再登録しなければならずこのための
時間も必要となる。このため、移送ヘッド６の移動して
いる時間としては短縮できるものの、いわば前段階であ
る準備時間がかなり必要となり、総合的な作業時間の短
縮化としてはさほどの効果が得られなかった。特に、一
種類の基板２の生産ロット枚数が少ない場合には、むし
ろ部品搬出部５の配置を組み替えたために総合的な作業
時間が長くなってしまういった事態を引起こす虞もあ
る。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、装着時間の短縮化を図り得ると共にそのための準備
時間も短く済まし得て、総合的な作業時間の短縮化を図
ることのできる部品装着方法及びその装置を提供するに
ある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の部品装着方法は、各部品搬出部から部品移送
可能領域における任意の仮設目標点までの離間距離と各
部品搬出部の部品搬出頻度とに基づいて移送ヘッドの延
べ移送距離を算出するところの算出処理を、異なる仮設
目標点に対して個別に実行し、その延べ移送距離が最短
となる仮設目標点に基づいて装着対象体の位置を決定す
るようにしたところに特徴を有する。

また、本発明の部品装着装置は、装着対象体を部品移
送可能領域に位置させ、複数の部品搬出部の部品を移送
ヘッドにより移送して装着対象体の複数の部品装着点に
装着するものにおいて、各部品搬出部から部品移送可能
領域における任意の仮設目標点までの離間距離と各部品
搬出部の部品搬出頻度とに基づいて移送ヘッドの延べ移
送距離を算出する算出処理手段を設け、この算出処理を
異なる仮設目標点に対して個別に実行させてその延べ移
送距離が最短となる仮設目標点に基づいて装着対象体の
位置を決定する位置決定手段を設け、この位置決定手段
によって決定された位置に装着対象体を移動制御する移
動制御手段を設けたところに特徴を有する。

（作用）本発明の部品装着方法によれば、装着対象体を部品移
送可能領域において移送ヘッドの延べ移送距離が最短と
なるように位置させることができるから、移送ヘッドの
移動に要する時間が短くなり、以て装着時間の短縮化を
図ることができる。また、この場合、複数の部品搬出部
の配置の組み替えでなく、装着対象体の単なる位置変更
で済むから、時間のかかる部品搬出部の配置の組み替え
の場合に比して装着作業前の準備に要する時間も短く済
ませることができる。

また、本発明の部品装着装置によれば、装着対象体は
移動制御手段により、算出処理手段及び位置決定手段に
よって決定された移送ヘッドの延べ移送距離が最短とな
る位置に移動される。この位置は、移送ヘッドの延べ移
送距離が最短となる位置だから、移送ヘッドの移動に要
する時間が短くなり、以て装着時間の短縮化を図ること
ができる。また、この場合、複数の部品搬出部の配置の
組み替えでなく、装着対象体の単なる位置変更で済むか
ら、時間のかかる部品搬出部の配置の組み替えの場合に
比して装着作業前の準備に要する時間も短く済ませるこ
とができる。

（実施例）以下本発明を基板に電子部品を自動的に装着する部品
装着装置に適用した第１実施例について、第１図乃至第
８図を参照して説明する。

まず、第３図に基づいて本実施例に係る部品装着装置
11の概略について説明する。この部品装着装置11は、ベ
ース12上に次のような装置を備えて構成されている。

即ち、13は移動制御手段たる基板搬送機構であり、こ
れは、第５図にも示すように、図示左右方向に延びるフ
レーム14に搬送用コンベア15を設けると共に、ストッパ
装置30乃至34を設けて構成されている。搬送用コンベア
15は、コンベアモータ15a（第４図参照）により駆動さ
れて、装着対象体たる基板16を図示右から左方向に搬送
するようになっている。そして、ストッパ装置30乃至34
は、詳しくは後述するが、搬送される基板16を、後述す
る移送ヘッドの部品移送可能領域内の所定位置に停止さ
せるようになっている。

17は前記搬送用コンベア15近傍に設けられた部品搬出
部取付ベースであり、ここには、前記搬送用コンベア15
に沿う方向に所定間隔に複数の取付部が設けられてお
り、これら各取付部に部品搬出部19乃至24が着脱可能に
セットされるようになっている。前記部品搬出部19乃至
24は、第６図に示すように、例えば周知のテープフィー
ダからなり、多数個のいわゆるチップ形の電子部品18を
収納してなり、その電子部品18を１個づつ搬出点（第２
図に夫々P₁〜P₆で示す）に供給するようになっている。
尚、部品搬出部19乃至24に収納されている電子部品18の
種類を夫々No1乃至No6と称する。

25は移送ヘッドであり、これは先端に上下動可能な吸
着ノズル25aを備え、前記搬送用コンベア15及び部品搬
出部取付ベース17の上方を周知のＸ−Ｙ移送装置26によ
って移動されるようになっている。この場合、この移送
ヘッド25は、後述する制御装置により、Ｘ−Ｙ移送装置
26が有するメカ原点Ｏと座標軸（第２図に示すｘ軸,y
軸）とに基づいて（x,y）の座標で表される点から点へ
移動されるようになっている。これにより、移送ヘッド
25は、前記部品搬出部19乃至24の各搬出点P₁乃至P₆から
１個の電子部品18を吸着により取得し、これを搬送用コ
ンベア15上に存する基板16の上方に移送して基板16の所
定の部品装着点Anに装着する作業を繰返し実行する。

以上のように構成された部品装着装置11は、マイクロ
コンピュータからなる制御装置27（第４図参照）によっ
て制御されるようになっている。即ち、コンベアモータ
15aを駆動して基板16の移送可能領域内に搬入し、スト
ッパ装置30乃至34を駆動制御して停止させ、上記のよう
に移送ヘッド25により複数個の電子部品18をその基板16
の部品装着点に順次装着し、装着完了後その基板16を搬
出する。この後は次の新たな基板16について同様の制御
を自動的に繰返して実行するようになっている。また、
この制御装置27は、後述するように、算出処理手段たる
算出処理部28及び位置決定手段たる位置決定部29（第４
図参照）を含んで構成されている。

ここで、前記ストッパ装置30乃至34について述べる。
搬送用コンベア15により送られる基板16を所定位置に停
止させるためのストッパ装置30乃至34は、第５図に示す
ように、搬送用コンベア15の延びる方向にこの場合５個
が所定間隔（前記座標平面上でｘ軸方向にｍの間隔）を
もって設けられている。これらストッパ装置30乃至34
は、前記フレーム14に設けられたエアシリンダ30a乃至3
4aにより棒状のストッパ30b乃至34bを基板16の搬送路上
に出没させるように構成されている。従っえ、ストッパ
30b乃至34bの上方への突出状態では、搬送される基板16
がそのストッパ30b乃至34bによって停止され、また、ス
トッパ30b乃至34の下方への後退状態では、基板16の搬
送（搬出）が許容されるようになっている。そして、こ
のストッパ装置30乃至34は、後述するように、５つのう
ちどれかひとつが選択されて作動するようになってお
り、以て、基板16の停止位置即ち実装作業装置としては
５通りをとり得るようになっている。尚、この場合、各
実装作業位置を、位置K₁乃至位置K₃と称することとす
る。また、図示はしないが、フレーム14には各ストッパ
装置装置30乃至34による基板16停止後その基板16の正確
な位置決めを行うため、その基板16の位置決め用穴（図
示せず）に嵌合する５個の位置決めピンが配設されてい
る。

さて、上記構成の部品装着装置11において、新たな種
類の基板16への部品装着作業を開始するにあたって、次
のようにして実装作業位置即ち基板16を停止する位置が
決定される。

即ち、まず、基板16が搬送用コンベア15上を搬送さ
れ、例えば５個のストッパ装置のうち中央のストッパ装
置32によって位置K₃に停止される。この状態で、作業者
による基板16の所定の部品装着点A₁乃至Anの教示作業が
行なわれる。この部品装着点A₁乃至Anの教示作業は、ビ
ームインジケータ（図示せず）及び入力操作部35からな
る入力装置36の操作により行われる。この場合、座標の
入力はビームインジケータにより行ない、部品種類など
のデータ入力は入力操作部35から行なう。これにより、
制御装置27のデータ部37（第４図参照）には、第７図
（ａ）に示すように、位置K₃における各部品装着点A₁乃
至Anに関する座標及びその点に装着すべき電子部品18の
種類が入力されるようになる。一方、同じくデータ部37
には、第８図に示すように、前回の部品装着作業におい
て使用された部品搬出点データ（部品搬出点P₁乃至P₆の
座標とその部品種類）がそのまま保存されている。

基板16を停止する位置の決定は、制御装置27内の算出
処理部28及び位置決定部29により、第１図のフローチャ
ートに示す手順にて行われる。尚、本実施例では、仮設
目標点を前記各位置K₁乃至K₅での基板16の中心点に対応
する点としている。

まず、ステップS1及びステップS2にて、データ部37か
らデータを取込んで、各部品搬出点P₁乃至P₆において夫
々から部品が搬出される個数即ち部品搬出頻度p₁乃至p₆
のカウントがなされ、これと共に、各部品搬出点P₁乃至
P₆の座標の認識がなされる。

次に、ステップS3〜S8において移送ヘッド25の延べ移
送距離S_I（Ｉ＝１〜５）の算出が個別に行なわれるもの
であるが、まず、基板16が実装作業位置K₁にあると仮定
したときの該基板16の中央位置を仮設目標点M₁として設
定し（ステップS6）、前記各部品搬出点P₁乃至P₆から仮
設目標点M₁までの離間距離d₁乃至d₆が夫々算出される
（ステップS7）。そして、その離間距離d₁乃至d₆に、夫
々部品搬出頻度p₁乃至p₆の乗じた値の和が、実装作業位
置K₁における延べ移送距離S₁として求められる（ステッ
プS8）。以上の処理を、基板16が実装作業位置K₂乃至K₅
にあると夫々仮定したときの仮設目標点に対して行な
い、延べ移送距離S₂乃至S₅として順次求め、これにて算
出処理部28の作業は終了する（ステップS4で「Ye
s」）。

この後、位置決定部29にて、前記算出処理部28で求め
た仮設目標点M₁乃至M₅における延べ移送距離S₁乃至S₅の
比較が行なわれてそれらのうち最小の延べ移送距離が得
られる仮設目標点から実装作業位置K_Iを得、その位置K_I
が基板16の停止される実装作業位置と決定される（ステ
ップS9）。そして、その実装作業位置K_Iに対応したスト
ッパ装置が選択決定され（ステップS10）、その実装作
業位置K_Iに対応するように、後述するようなデータ部37
の部品装着点データの修正がなされる（ステップS1
1）。このとき、例えば仮設目標点M₅における延べ移送
距離S₅が最小であったとすると、基板16の実装作業位置
は位置K₅に決定され、以て、それに対応したストッパ装
置34がそのストッパ34bを上方へ突出動作するように制
御され、他のストッパ装置30乃至33は常に下方への後退
状態にある。また、データ部37の部品装着点データの修
正は、第７図（ｂ）に示すように、実装作業位置ひとつ
の間隔がｍであるからもとの部品装着点データ（実装作
業位置を位置K₃と仮定したときの座標）のｘ座標から2m
だけ減算することによりなされる。

以上のように基板16の実装作業位置の決定がなされた
後、上述したような基板16への電子部品18の装着作業が
行なわれる。そして、全ての基板16への部品装着作業が
終了し、再び新たな種類の基板16に変更するときには、
部品搬出部19乃至24をそのままとした状態で、上述と同
様にして新たな基板16に対する実装作業位置の決定が行
なわれる。

このような本実施例によれば、基板16は、とり得る５
つの実装作業位置のうち、移送ヘッド25の延べ移送距離
が最短となると考えられる実装作業位置にて電子部品18
の装着作業が行なわれる。従って、常に実装作業位置が
固定的に定められているものと比べて、移送ヘッド25の
移動に要する時間を短くすることができ、以て装着作業
時間の短縮化を図ることができる。しかも、部品搬出部
19乃至24の配置の組み替えにより装着時間の短縮化を図
る場合と異なり、基板16の実装作業位置を変更させるも
のであるから、装着作業前の準備に要する時間も短く済
ませることができる。この結果、総合的な作業時間の短
縮化を図ることができるものである。特に、一種類の基
板16に対する生産ロット数が少ない場合には、従来に比
べて、総合的な作業時間の短縮化の効果は顕著である。

第９図及び第10図は本発明の第２実施例を示すもの
で、上記第１実施例と異なる点は、算出処理部28におけ
る移送ヘッド25の延べ移送距離の算出方法にある。その
他の構成は第１実施例と同様であり、その説明を省略す
る。

本実施例においては、仮設目標点を基板16のうち、各
電子部品18の部品種類毎の部品装着点の平均点B_Ii（ｉ
＝１〜６）に対応する６個の点としている。基板16を停
止する位置の決定は、第９図のフローチャートに示す手
順にて次のように行なわれる。

即ち、ステップS21及びステップS22にて、部品搬出頻
度p₁乃至p₆のカウント、各部品搬出点P₁乃至P₆の座標の
認識がなされた後、ステップS23〜S28において移送ヘッ
ド25の延べ移送距離S_I（Ｉ＝１〜５）の算出が行なわれ
るものであるが、まず、基板16が実装作業位置K₁にある
と仮定されて各部品種類毎の平均点B₁iの計算が行なわ
れる（ステップS26）。この計算は、例えばNo1の部品を
装着する点が第７図に示すように点A₁〜A₄の４個あると
すると、B₁₁の座標は（（a₁＋a₂＋a₃＋a₄）/4,（b₁＋b₂
＋b₃＋b₄）/4）となる。このようにしてB₁₁乃至B₁₆の座
標の算出が行なわれた後、各部品搬出点P₁乃至P₆から夫
々仮設目標点B₁₁乃至B₁₆までの離間距離d₁乃至d₆が算出
される（ステップS27）。そして、その離間距離d₁乃至d
₆に、夫々部品搬出頻度p₁乃至p₆を乗じた値の和が、実
装作業位置K₁における延べ移送距離S₁として求められる
（ステップS28）。以上の作業を、基材16が実装作業位
置K₂乃至K₅にあると夫々仮定したとき（仮設目標点が各
位置に応じて変更される）に対して行い、延べ移送距離
S₂乃至S₅として順次求め、これにて算出処理部28の作業
は終了する（ステップS24で「Yes」）。以下は第１実施
例と同様に、基板16の停止される実装作業位置が決定さ
れ（ステップS29,30）、その実装作業位置に対応するよ
うにデータ部37の部品装着点データの修正がなされる
（ステップS31）。

このような本実施例では、移送ヘッド25の延べ移送距
離をより正確に算出することができるものであり、上記
第１実施例と同様に、移送ヘッド25の延べ移送距離が最
短となる実装作業位置が得られ、ひいては、総合的な作
業時間の短縮化を図ることができる。

第11図及び第12図は、本発明の第３実施例を示すもの
で、本実施例も算出処理部28における移送ヘッド25の延
べ移送距離の算出方法が上記第1,第２実施例と異なって
おり、その他の構成は第１実施例と同様となっている。

本実施例では、基板16における全ての部品装着点に対
応する仮設目標点を設定している。従って、各仮設目標
点に対する部品搬出頻度は全て「１」である。而して、
第11図のフローチャートに示すように、ステップS45に
て、基板16の位置を実装作業位置K₁に設定したときの、
全ての装着点とそれに対応する部品搬出点Pi（ｉ＝１〜
６）との間の離間距離の総和を求めることにより、延べ
移送距離S₁は、実際の移送ヘッド25の移動距離として算
出される。これを、各実装作業位置K_I（Ｉ＝１〜５）に
対して行うことにより、基板16の停止される実装作業位
置が決定される（ステップS46,47）。これにて、上記各
実施例と同様、総合的な作業時間の短縮化を図ることが
できるものであり、この場合、移送ヘッド25の実際の延
べ移送距離にて実装作業位置を決定するものであるか
ら、確実に最適な実装作業位置を決定することができ
る。

尚、上記各実施例では、５個のストッパ装置30乃至34
を設けそのうちいずれかを選択することにより実装作業
位置の変更を行うようにしたが、一つのストッパ装置を
搬送用コンベア15に対して移動可能に設けてこれを移動
制御することにより基板16の停止位置を変更するように
しても良い。また、移動制御手段としては、コンベア15
を主とした基板搬送機構13ではなく、基板16をロボット
等により把持して定められた位置に移動し設定する構成
のものであっても良い。

その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例にの
み限定されるものではなく、例えば、部品搬出部として
はステックフィーダ等であっても良く、また、装着対象
体としては基板に限らない等、要旨を逸脱しない範囲内
で適宜変更して実施し得るものである。

［発明の効果］以上の説明にて明らかなように、本発明の部品装着方
法によれば、装着時間の短縮化を図り得ると共にそのた
めの準備時間も短く済まし得て、総合的な作業時間の短
縮化を図ることができるという優れた効果を奏する。特
に、一種類の装着対象体に対する生産ロット数が少ない
場合には、その効果は絶大なものとなる。

また、本発明の部品装着装置によれば、上記方法を効
果的に具体化できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明の第１実施例を示すもので、
第１図は基板の実装作業位置決定のフローチャート、第
２図は作用説明用の概略的な上面図、第３図は部品装着
装置の全体の斜視図、第４図は電気的構成を示すブロッ
ク図、第５図は基板搬送路部分の概略的な拡大上面図、
第６図は部品搬出部の概略的な拡大側面図、第７図はデ
ータ部の部品装着点データを示す図、第８図はデータ部
の部品搬出点データを示す図である。また、第９図及び
第10図は本発明の第２実施例を示す夫々第１図及び第２
図相当図であり、第11図及び第12図は本発明の第３実施
例を示す夫々第１図及び第２図相当図である。そして、
第13図及び第14図は従来例を示す夫々第３図及び第２図
相当図である。図面中、11は部品装着装置、13は基板搬送機構（移動制
御手段）、15は搬送用コンベア、16は基板（装着対象
体）、17は部品搬出部取付ベース、18は電子部品（部
品）、19乃至24は部品搬出部、25は移送ヘッド、26はＸ
−Ｙ移送装置、27は制御装置、28は算出処理部（算出処
理手段）、29は位置決定部（位置決定手段）、30乃至34
はストッパ装置、36は入力装置、37はデータ部を示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の部品が装着される装着対象体を移送
ヘッドの部品移送可能領域に位置させ、複数の部品搬出
部の部品を前記移送ヘッドにより移送して前記装着対象
体の複数の部品装着点に装着するようにした部品装着方
法において、前記各部品搬出部から前記部品移送可能領
域における任意の仮設目標点までの離間距離と前記各部
品搬出部の部品搬出頻度とに基づいて前記移送ヘッドの
延べ移送距離を算出するところの算出処理を、異なる仮
設目標点に対して個別に実行し、その延べ移送距離が最
短となる仮設目標点に基づいて前記装着対象体の位置を
決定するようにしたことを特徴とする部品装着方法。
【請求項２】複数の部品が装着される装着対象体を移送
ヘッドの部品移送可能領域に位置させ、複数の部品搬出
部の部品を前記移送ヘッドにより移送して前記装着対象
体の複数の部品装着点に装着するようにしたものにおい
て、前記各部品搬出部から前記部品移送可能領域におけ
る任意の仮設目標点までの離間距離と前記各部品搬出部
の部品搬出頻度とに基づいて前記移送ヘッドの延べ移送
距離を算出する算出処理手段と、この算出処理を異なる
仮設目標点に対して個別に実行させてその延べ移送距離
が最短となる仮設目標点に基づいて前記装着対象体の位
置を決定する位置決定手段と、この位置決定手段によっ
て決定された位置に前記装着対象体を移動制御する移動
制御手段とを具備してなる部品装着装置。