JP3167482B2 - 部品装着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多種類の部品を基板等
に装着する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多種類の部品を基板に装着する際、基板
種の製造オ−ダ情報と各基板の部品実装情報とに基づ
き、いずれの部品チャネルにいずれの部品を収納するの
かという部品チャネル設定デ−タを作成し、段取り替え
数を最小にする手法が、特開平３−２５３９０９号公報
に紹介されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特開平３−２５３９０
９号公報記載の発明は、部品を所定シ−ケンスに従って
順次送り出し、それを１個所でピックアップして装着す
る装置に適用される。本発明は、部品が順番に送り出さ
れるのでなく、必要な部品を保持した部品供給装置のと
ころへ装着ヘッドの方が移動して部品をピックアップす
るタイプの部品装着装置において、部品供給装置の配置
を最適化する手法を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、部品を装着
すべき基板等の近傍に部品配置ステージを設け、この部
品配置ステージに並べた複数個の部品供給装置から装着
ヘッドで部品をピックアップし、基板等に装着する部品
装着装置において、前記部品供給装置に、その保持する
部品の属性、そこから取り出される部品の数、その部品
の装着位置をパラメータとして優先順位をつけ、部品供
給装置から部品の装着位置までの部品の移動距離を決定
する部品の属性をパラメータとして最優先順位としてそ
の部品供給装置にとって最も好適する場所を部品配置ス
テージ上に選定し、次順位以降の部品供給装置には残さ
れた場所の中で最も好適する場所を選定して該部品供給
装置を配置することとした。

【０００５】

【作用】部品供給装置に、その保持する部品の属性、そ
こから取り出される部品の数、その部品の装着位置をパ
ラメータとして優先順位をつけ、部品供給装置から部品
の装着位置までの部品の移動距離を決定する部品の属性
をパラメータとして最優先順位としてその部品供給装置
にとって最も好適する場所を部品配置ステージ上に選定
し、次順位以降の部品供給装置には残された場所の中で
最も好適する場所を選定して該部品供給装置を配置する
ので、部品供給装置の部品配置ステージへの落ち着き先
が部品供給装置から部品装着位置までの部品の移動距離
を決定する部品の属性を最優先して無理なく順序良く定
まる。

【０００６】

【実施例】図に基づき一実施例を説明する。図１に示す
部品装着装置１０は、電子回路基板に電子部品を装着す
る作業を行うものであって、ベ−ス１１を有し、その上
面のテ−ブル部１２に様々な構成要素を配置している。
すなわち１３はテ−ブル部１２の中央を通るコンベア、
１４、１５、１６はコンベア１３の片側に配置された第
１、第２、第３部品配置ステ−ジ、１７、１８、１９は
コンベア１３の反対側に配置された第４、第５、第６部
品配置ステ−ジである。コンベア１３は、基板１の送り
込み及び送り出しと、作業位置における基板１の位置決
めの役割を担う。

【０００７】第１、第２、第３部品配置ステ−ジ１４、
１５、１６には、各々部品供給装置２０が複数個づつ、
コンベア１３の送り方向に横１列に並んだ状態で配置さ
れている。部品供給装置２０は傾斜したスティック状マ
ガジンから部品を送り出すものであるが、この種供給装
置は文献例も多く（例：米国特許第４，７３１，９２３
号）、周知のものであるから詳細な説明は省略する。第
４、第５、第６部品配置ステ−ジ１７、１８、１９も、
各々複数個づつの部品供給装置２１を、コンベア１３の
送り方向に横１列に並べて配置している。部品供給装置
２０は、部品を一定ピッチで収納した部品テ−プをもっ
て部品供給を行うタイプのものであり、これまた文献例
も多く（例：米国特許第４，７３５，３４１号）、周知
であるから詳細な説明を省略する。

【０００８】テ−ブル部１２の両端には、水平、且つコ
ンベア１３と直角に延びる支持梁２２、２３を、テ−ブ
ル面から所定高さ持ち上げて設置する。支持梁２２、２
３は互いに平行であり、それぞれの上面にレ−ル２４が
固定されている。レ−ル２４にはスライダ２５を配設
し、支持梁２２側のスライダと支持梁２３側のスライダ
をペアにして、これらにビ−ム２６の各端部を固定す
る。これによりビ−ム２６は、ビ−ム自身の長さ方向と
直角の方向に移動可能となった。ビ−ム２６の移動は、
１対の送りねじにより行う。送りねじの配置であるが、
支持梁２２、２３の両端に立ち上がり壁２７、２８、２
９、３０を設け、立ち上がり壁２７と２８により送りね
じ３１を、立ち上がり壁２９と３０により送りねじ３２
を、それぞれ支持する。立ち上がり壁２８と３０の外面
には送りねじ３１、３２を回転させるパルスモ−タ３
３、３４を固定する。送りねじ３１、３２はいずれもボ
−ルねじであり、ビ−ム２６の両端下面に固定した図示
しないボ−ルナットに連結する。パルスモ−タ３３、３
４を回転させればビ−ム２６が移動する。その移動の方
向はビ−ムの長さ方向あるいはコンベア１３の基板送り
方向と直角であり、この場合これをＹ方向とする。

【０００９】ビ−ム２６の下面にはスライダ３５を取り
付ける。スライダ３５を移動させるのは送りねじ（ボ−
ルねじ）３６である。送りねじ３６はビ−ム２６下面に
取り付けられたパルスモ−タ３７によって回転を与えら
れる。送りねじ３６が回転するとスライダ３５はビ−ム
２６の長さ方向に移動する。これがＸ方向となる。

【００１０】スライダ３５は装着ヘッド３８を支持す
る。装着ヘッド３８は交換可能な吸着ノズル３９を保持
し、内蔵したエアシリンダ（図示せず）によりこれに高
さ変位（Ｚ方向変位）を与え、同じく内蔵したパルスモ
−タ（図示せず）によりＺ方向まわりの角度変位（θ変
位）を与える。

【００１１】４０、４１は第４、第５、第６部品配置ス
テ−ジ１７、１８、１９とコンベア１３の間に配置され
たノズルストッカである。ノズルストッカ４０は小型ノ
ズルのカテゴリ−に属する吸着ノズル（これを３９ａと
する）をストックし、ノズルストッカ４１は大型ノズル
のカテゴリ−に属する吸着ノズル（これを３９ｂとす
る）をストックする。

【００１２】４２は部品配置ステ−ジ１４の横に配置さ
れた、固定の部品認識用カメラである。これは部品の位
置ずれ量を測定する視覚認識装置の一環を構成する。４
３はベ−ス１１の内部に配置した制御部である。

【００１３】部品装着装置１０の動きは次のようにな
る。まずコンベア１３が一方の側から基板１を運び込
み、所定位置に位置決めする。この基板１の、部品を装
着されるべき個所には既に接着剤が塗布されている。こ
こでパルスモ−タ３３、３４のペアが動作し、ビ−ム２
６にＹ方向の動きを与える。パルスモ−タ３７が動作す
れば、装着ヘッド３８にはＸ方向の動きも与えられるこ
とになる。こうして装着ヘッド３８にＸＹ方向の動きを
与え、真空吸着ノズル３９を所定の部品供給装置の上に
位置させる。装着ヘッド３８は部品供給装置に向け真空
吸着ノズル３９を降下させ、部品をピックアップし、そ
の後基板１の上に移動して部品を装着する。通常の部品
は、装着ヘッド３８に装着したミラ−装置と部品認識用
カメラ（図示せず）によって撮像し、位置ずれ量を計測
し、その計測結果に基づきＸＹ方向の移動量、またθ角
度に補正を加えた上で基板１に装着する。ＱＦＰ等、装
着ヘッド３８側のカメラの視野には収まりきらない大型
部品については、ピックアップ後、部品認識用カメラ４
２の上に装着ヘッド３８を位置させ、部品の位置ずれ量
を計測する。その計測結果に基づきＸＹ方向の移動量、
またθ角度に補正を加えた上で部品を基板１に装着す
る。

【００１４】次に、部品供給装置２０、２１の配置を決
定する手法について説明する。基本的なフロ−は図３に
示す通りであって、以下のａ〜ｄのステップを遂行する
ことになる。

【００１５】ａ．部品供給装置に、その保持する部品の
属性、この部品の属性ではない部品 供給装置から取り出
される部品の数及び部品の装着位置をパラメ−タとして
優先順位をつける ｂ．優先順位最上位の部品供給装置に、部品配置ステ−
ジの中でその部品供給装置にとって最も好適する場所を
割り当てる ｃ．優先順位次位の部品供給装置に、残された場所の中
でその部品供給装置にとって最も好適する場所を割り当
てる ｄ．ｃのステップを、全ての部品供給装置の配置場所が
決定するまで繰り返す

【００１６】実施例の構成では、そのステップは次のよ
うに具体化される。

【００１７】ａ．部品供給装置の内、部品認識用カメラ
４２で処理するという部品の属性に属した部品を保持し
たものを第１優先グループ、それ以外のものを第２優先
グループとする。

【００１８】ｂ．第１優先グル−プの部品供給装置に、
そこから取り出される部品の数をパラメ−タとして優先
順位をつける ｃ．第１優先グル−プ中の優先順位最上位の部品供給装
置に、部品配置ステ−ジの中でその部品供給装置に最も
好適する場所を割り当てる ｄ．第１優先グル−プ中の優先順位次位の部品供給装置
に、残された場所の中でその部品供給装置にとって最も
好適する場所を割り当てる ｅ．ｄのステップを、第１優先グル−プの全ての部品供
給装置の配置場所が決定するまで繰り返す ｆ．第２優先グル−プの部品供給装置に、そこから取り
出される部品の数と、その部品の装着位置をパラメ−タ
として優先順位をつける ｇ．第２優先グル−プ中の優先順位最上位の部品供給装
置に、第１優先グル−プに割り当てた残りの場所の中で
その部品供給装置に最も好適する場所を割り当てる ｈ．第２優先グル−プ中の優先順位次位の部品供給装置
に、残された場所の中でその部品供給装置にとって最も
好適する場所を割り当てる ｉ．ｈのステップを、第２優先グル−プの全ての部品供
給装置の配置場所が決定するまで繰り返す

【００１９】上記ステップにおける優先順位決定の根拠
と手法は次の通りである。

【００２０】まず、部品認識用カメラ４２で処理する部
品を保持した部品供給装置を第１優先グループとした理
由について。この部品は、部品供給装置から取り上げら
れた後、一旦部品認識用カメラ４２の上に運ばれ、そこ
から基板上の目的地に移動する。すなわち迂回経路をた
どる。しかも認識を必要とする部品は一般的に大型であ
って、移動速度が制限されるので、この距離はなんとし
ても短くしなければならない。そのため、これらの部品
を保持した部品供給装置に第１優先を与え、部品認識用
カメラ４２の近くに置く。また、取り出される部品の数
が多ければ、それだけ迂回によって消費する時間が増え
る訳であるから、取り出される部品数の多さをグループ
内の優先順位パラメータとする。すなわち取り出される
部品数の最も多い部品供給装置を部品認識用カメラ４２
に最も近い位置に置く。第１優先グループに対しては、
その部品をどこに装着するかという点はパラメータから
外す。

【００２１】第１優先グル−プに対する場所の好適度順
位は次の通りである。

【００２２】第１部品配置ステ−ジ１４（配置場所：
１０１→１２０） 第２部品配置ステ−ジ１５（配置場所：２０１→２２
０） 第３部品配置ステ−ジ１６（配置場所：３０１→３２
０） 第４部品配置ステ−ジ１７（配置場所：４０１→４２
０） 第５部品配置ステ−ジ１８（配置場所：５０１→５２
０） 第６部品配置ステ−ジ１９（配置場所：６０１→６２
０） 配置場所１２０は、第１部品配置ステ−ジ１４における
第２０番目の配置場所であることを示す。

【００２３】優先順位最上位の部品供給装置には第１部
品配置ステ−ジ１４の配置場所１０１を割り当てる。つ
まりその部品供給装置には配置場所１０１が最も好適す
るものと定める。優先順位次位の部品供給装置には配置
場所１０２を、その部品供給装置に最も好適するものと
して割り当てる。以下、部品供給装置の優先順位と場所
の好適度順位を一致させつつ場所を割り当てて行き、第
１優先グル−プの配置場所を全て決定する。同じ考え
を、第２優先グル−プの配置場所決定ににも適用する。

【００２４】第１優先グル−プへの割り当てが完了した
後、残りの場所を第２優先グル−プに割り当てる。第２
優先グル−プのグル−プ内優先順位は次のように定め
る。まず、個々の部品供給装置から取り出される部品
の、基板１における装着位置を調べる。単一の部品供給
装置から複数の部品が取り出される場合には、装着位置
の分布の重心を求め、それを装着位置とする。図２にお
いて、基板１の図形中の×印が装着位置を示す。さて、
図２中の線Ｍは、第１、第２、第３部品配置ステ−ジ１
４、１５、１６の部品取り出し位置と、第４、第５、第
６部品配置ステ−ジ１７、１８、１９の部品取り出し位
置の中線である。基板１の偏位のため、線Ｍは基板１を
小面積の領域１ａと大面積の領域１ｂに分けている。

【００２５】第２優先グループの部品供給装置の内、そ
の部品の装着位置が領域１ａにあるものは第２優先グル
ープＡ、領域１ｂにあるものは第２優先グループＢと
し、Ａの方により高い優先度を与える。これは次の配慮
による。すなわち、Ａには第４、第５、第６部品配置ス
テージ１７、１８、１９が配置場所として好適し、Ｂに
は第１、第２、第３部品配置ステージ１４、１５、１６
が配置場所として好適する。ところでＡとＢとでは、領
域１ａと領域１ｂの面積差から、Ｂの仲間に入る部品供
給装置の方が多いと思われる。もしＢの方に高い優先度
を与えると、第１、第２、第３部品配置ステージ１４、
１５、１６を埋め尽くした後、第４、第５、第６部品配
置ステージ１７、１８、１９の中の、Ａにとっての特等
席まで侵食しかねない。反対にＡの方から決めていけ
ば、数の少ないＡは第４、第５、第６部品配置ステージ
１７、１８、１９を使いきらない内に配置を完了し、第
１、第２、第３部品配置ステージ１４、１５、１６の中
の、Ｂにとっての特等席は手付かずで残る。少なくとも
その確率が高い。そこで、Ａから先に決める。

【００２６】第２優先グループＡ、第２優先グル−プＢ
それぞれにおいて、個々の部品供給装置の優先順位を決
めるには、次の式によって求めた評価値を用いる。

【００２７】 第２優先グル−プＡの場合： （２Ｙ−Ｌ）×Ｎ 第２優先グル−プＢの場合： （Ｌ−２Ｙ）×Ｎ 符号の意味は次の通り。

【００２８】Ｌ：第１、第２、第３部品配置ステ−ジ１
４、１５、１６における部品取り出し位置と、第４、第
５、第６部品配置ステ−ジ１７、１８、１９における部
品取り出し位置とのＹ方向距離 Ｙ：第１、第２、第３部品配置ステ−ジ１４、１５、１
６における部品取り出し位置から計測した、部品装着位
置のＹ方向距離 Ｎ：その部品供給装置から取り出す部品の数

【００２９】上記式の内、第２優先グル−プＡに適用さ
れるものにおける（２Ｙ−Ｌ）の意味は次の通り。これ
は、Ｙ−（Ｌ−Ｙ）を整理したものであって、第１、第
２、第３部品配置ステ−ジ１４、１５、１６からの距離
と、第４、第５、第６部品配置ステ−ジ１７、１８、１
９からの距離の差を表す。値が大きい程第４、第５、第
６部品配置ステ−ジ１７、１８、１９の方に近いことに
なる。同じ式を第２優先グル−プＢに適用すると、Ｙ＜
Ｌ−Ｙであることから結果が負数になるので、（Ｌ−
Ｙ）−Ｙで差を求め、上記式の（Ｌ−２Ｙ）となった。
結論として上記式は、取り出し部品数が多く、その部品
が部品配置ステ−ジに近い場所に装着される部品供給装
置に高い優先度を与えることになる。

【００３０】第２優先グル−プＡに対する場所の好適度
順位は次の通りである。

【００３１】第４部品配置ステ−ジ１７（配置場所：
４２０→４０１） 第５部品配置ステ−ジ１８（配置場所：５０１→５２
０） 第６部品配置ステ−ジ１９（配置場所：６０１→６２
０） 第１部品配置ステ−ジ１４（配置場所：１２０→１０
１） 第２部品配置ステ−ジ１５（配置場所：２０１→２２
０） 第３部品配置ステ−ジ１６（配置場所：３０１→３２
０）

【００３２】第２優先グル−プＢに対する場所の好適度
順位は次の通りである。

【００３３】第１部品配置ステ−ジ１４（配置場所：
１２０→１０１） 第２部品配置ステ−ジ１５（配置場所：２０１→２２
０） 第３部品配置ステ−ジ１６（配置場所：３０１→３２
０） 第４部品配置ステ−ジ１７（配置場所：４２０→４０
１） 第５部品配置ステ−ジ１８（配置場所：５０１→５２
０） 第６部品配置ステ−ジ１９（配置場所：６０１→６２
０）

【００３４】

【発明の効果】本発明では、部品供給装置の配置場所を
決定するのに、部品の属性、取り出される部品の数、そ
の部品の装着位置をパラメータとして優先順位をつけ、
部品供給装置から部品の装着位置までの部品の移動距離
を決定する部品の属性をパラメータとして最優先順位と
してその部品供給装置にとって最も好適する場所を部品
配置ステージ上に選定し、次順位以降の部品供給装置に
は残された場所の中で最も好適する場所を選定して該部
品供給装置を配置するので、部品供給装置の部品配置ス
テージへの落ち着き先を部品供給装置から部品装着位置
までの部品の移動距離を決定する部品の属性を最優先し
て無理なく順序良く定めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】部品装着装置の斜視図である。

【図２】構成要素の配置を示す上面図である。

【図３】部品供給装置の配置場所決定過程を示すフロ−
チャ−トである。

【図４】部品供給装置の配置場所決定過程を示すフロ−
チャ−トにして、実施例の構成に即し具体化したもので
ある。

【符号の説明】

１ 基板 １０ 部品装着装置 ３８ 装着ヘッド １４ 第１部品配置ステ−ジ １５ 第２部品配置ステ−ジ １６ 第３部品配置ステ−ジ １７ 第４部品配置ステ−ジ １８ 第５部品配置ステ−ジ １９ 第６部品配置ステ−ジ ２０ 部品供給装置 ２１ 部品供給装置 ４２ 部品認識用カメラ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−283604（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−94600（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−231800（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−253909（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−195407（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−220001（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−13989（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 13/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品を装着すべき基板等の近傍に部品配
   置ステージを設け、この部品配置ステージに並べた複数
   個の部品供給装置から装着ヘッドで部品をピックアップ
   し、基板等に装着する部品装着装置において、前記部品
   供給装置に、その保持する部品の属性、そこから取り出
   される部品の数、その部品の装着位置をパラメータとし
   て優先順位をつけ、部品供給装置から部品の装着位置ま
   での部品の移動距離を決定する部品の属性をパラメータ
   として最優先順位としてその部品供給装置にとって最も
   好適する場所を部品配置ステージ上に選定し、次順位以
   降の部品供給装置には残された場所の中で最も好適する
   場所を選定して該部品供給装置を配置することを特徴と
   する部品装着装置。