JP4017972B2

JP4017972B2 - 部品装着装置における同一実装サイクルでの装着部品の組み合わせ決定方法

Info

Publication number: JP4017972B2
Application number: JP2002351105A
Authority: JP
Inventors: 拓児菅田; 淳大内; 茂樹前田; 弘一泉原
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2022-12-03
Also published as: JP2004186391A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、部品装着装置における同一実装サイクルでの装着部品の組み合わせ決定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品等の部品をプリント基板に装着する部品装着装置として、図１に示すように、Ｘ方向（左右方向）にのびかつＹ方向（前後方向）に移動するビーム１と、ビーム１に沿って移動可能な複数の部品吸着ヘッド２、３を備えたものがある。部品吸着ヘッド２、３の間隔は一定であり、両者は一体的に移動せしめられる。図１において、１１は基板であり、１２は部品を供給するためのフィーダ（部品供給部）である。
【０００３】
２つの部品吸着ヘッド２、３の間隔が固定されている部品装着装置では、１回の部品実装サイクルにおける部品吸着ヘッド２、３の移動経路を最小化することによって、ヘッド移動時間を短縮化するようにしている。この際、部品吸着ヘッド２、３の移動経路は、次のように決定される。
【０００４】
図１（ａ）に示すように、部品吸着ヘッド２、３で部品ａ、ｂを吸着して、それらの部品の基板１１上の装着位置Ｐａ、Ｐｂに、それらの部品ａ、ｂを装着する場合を想定する。
【０００５】
まず、図１（ｂ）に示すように、ビーム１を前方向に移動させながら、部品吸着ヘッド２、３を右方向に移動させて、部品吸着ヘッド２を部品ａの基板１１上の装着位置Ｐａの真上に位置させる。そして、部品ａを基板１１上の装着位置Ｐａに装着する。
【０００６】
次に、図１（ｃ）に示すように、ビーム１を前方向に移動させながら、部品吸着ヘッド２、３を右方向に移動させて、部品吸着ヘッド３を部品ｂの基板１１上の装着位置Ｐｂの真上に位置させる。そして、部品ｂを基板１１上の装着位置Ｐｂに装着する。
【０００７】
部品吸着ヘッド２、３の移動経路は、部品吸着位置から部品ａの装着位置Ｐａを結んだ経路と、装着位置Ｐａから部品ｂの装着位置Ｐｂを結ぶ経路とを加算した経路として定義される。なお、この例では、２つの部品ａ、ｂの吸着位置が隣接しているが、これらの部品の吸着位置が離れている場合には、２つの部品ａ、ｂを吸着する場合にも、部品吸着ヘッド２、３を移動する必要があるため、部品吸着ヘッド２、３の移動経路には部品吸着のための移動経路も考慮する必要がある。
【０００８】
ところで、本出願人は、部品装着装置として、図２に示すように、Ｘ方向（左右方向）にのびかつＹ方向（前後方向）に移動するビーム１と、ビーム１に沿って独立して移動可能な複数の部品吸着ヘッド２、３を備えたものを開発した。図２において、１１は基板であり、１２は部品を供給するためのフィーダ（部品供給部）である。
【０００９】
２つの部品吸着ヘッド２、３がビーム上を独立して移動できる部品装着装置では、各部品吸着ヘッド２、３が独立して移動できるため、従来のように１点目の部品の部品吸着位置と部品装着位置を結んだ経路と、１点目の部品の部品装着位置と２点目の部品の部品装着位置を結んだ経路と加算した経路を最小化してもヘッド移動時間の短縮化を図ることはできない。
【００１０】
図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）は、各部品吸着ヘッド２、３が独立して移動できる部品吸着装置によって、部品ａ、ｂをそれらの部品の基板１１上の装着位置Ｐａ、Ｐｂに装着する場合のビーム１および各部品吸着ヘッド２、３の動きを示している。
【００１１】
図２（ｂ）に示すように、１点目の部品ａの部品吸着ヘッド２が、その部品の装着位置Ｐａまで移動した時点において、２点目の部品ｂの部品吸着ヘッド３は部品ｂの装着位置ＰｂのＸ座標と同じ位置まで移動可能であるため、図１のヘッド移動経路で算出される移動時間よりも短い時間で２点の部品装着を完了することが可能である。
【００１２】
【特許文献】
特開２００２−５０９００号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
この発明は、複数の部品装着ヘッドがビーム上を独立して移動可能な部品装着装置において、部品装着ヘッドの移動時間を効率的に最小化できるようになる部品装着装置における同一実装サイクルでの装着部品の組み合わせ決定方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、複数の部品供給部から供給される部品を、前後移動可能な単一ビーム上を独立して左右移動可能な左右一対の部品装着ヘッドで搬送して装着する部品装着装置における、同一実装サイクルでの装着部品の組み合わせ決定方法において、左右の部品装着ヘッドで吸着する部品点数が同数になるように、各部品を部品供給部が左側にある左側グループと部品供給部が右側にある右側グループとに分け、左側グループに属する部品に左側ヘッドを割り当て、右側グループに属する部品に右側ヘッドを割り当てる第１ステップ、ならびに各グループ１つずつからなる部品の組み合わせであって、同一実装サイクルでの装着部品の組み合わせを決定する第２ステップを備えており、第２ステップは、同時吸着が可能であることという第１の条件を満たし、かつ一方のヘッド装着部品を装着した時点での他方のヘッドが到達可能な範囲に対して、他方のヘッド装着部品の装着位置が最も近い位置にあることという第２条件を満たすように、同一の実装サイクルでの装着部品の組み合わせを決定することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
〔１〕部品装着装置の説明
【００２０】
図３は、部品装着装置の構成を示している。
【００２１】
部品装着装置は、Ｘ方向（左右方向）にのびかつＹ方向（前後方向）に移動するビーム１と、ビーム１に沿って独立して移動可能な２つの部品吸着ヘッド２、３を備えている。図３において、１１は基板であり、１２はフィーダである。
【００２２】
２つの部品が、両ヘッド２、３が接近可能な距離以上離れて配置されている場合には、両ヘッド２、３でそれらの部品を同時に吸着することが可能である。この実施の形態では、Ｘ方向に隣接して配置されたフィーダ１２からも、２つの部品を同時吸着できるものとしている。
【００２３】
〔２〕１回の実装サイクルにおける部品装着にかかる時間の基本的な考え方の説明
【００２４】
２つの部品吸着ヘッド２、３がビーム１上をＸ方向に独立して移動可能な場合、最後に部品を装着するヘッドの移動経路に基づいて、全ての部品装着が完了するまでの時間が決まる。
【００２５】
１回の実装サイクルにおける部品装着時間を短縮化するための基本的な考え方は、次の通りである。
【００２６】
（１）２つのヘッド２、３で同時に吸着可能な部品に関するデータ（以下、部品装着データという）どうしをペアにする。
【００２７】
部品装着データとは、”部品種類と装着位置座標との組”を表す。なお、この実施の形態では、同じフィーダから２つの部品を吸着する場合のみが、同時吸着不能となる。
【００２８】
（２）１点目の部品を装着してから２点目の部品を装着するまでにかかる時間が小さい部品装着データどうしをペアにする。
【００２９】
（３）ペアとなった部品装着データに対応する２つの部品のうち、吸着位置から装着位置までの移動時間が小さい方の部品から装着する。
【００３０】
図４に示すように、部品装着データＡ（部品ａ，装着位置Ｐａ）と、部品装着データＢ（部品ｂ，装着位置Ｐｂ）とがペアである場合について説明する。
【００３１】
図５に示すように、まず、左ヘッド２が部品装着データＡの装着位置Ｐａに移動する間に、右ヘッドは装着データＢの装着位置Ｐｂに向かってＸＹ方向に同一速度で移動する。さらに、左ヘッド２がヘッドの上下動によって装着データＡの部品ａを装着している間にも、右ヘッド３はＸ方向に移動し続ける。そして、左ヘッド２による部品ａの装着が終了した時点で右ヘッド３は装着データＢの装着位置ＰｂのＸ座標まで移動する。
【００３２】
図５において、Ｓ１は、左ヘッド２が部品装着データＡの装着位置Ｐａに到達した時の右ヘッド３の位置を示している。また、Ｓ２は左ヘッド２による部品ａの装着が終了した時点での右ヘッド３の位置を示している。また、Ｓ３は右ヘッド３による部品ｂの部品装着位置Ｐｂを示している。
【００３３】
次に、図６に示すように、左右のヘッド２、３の部品装着位置が吸着位置に対して交差するような部品装着データペアＣ、Ａを選択した場合について説明する。
【００３４】
図７に示すように、まず、右ヘッド３が部品装着データＡの装着位置Ｐａに移動しかつ右ヘッド３によって部品ａの装着が終了するまで、左ヘッド２は右ヘッド３の左側に退避しておく必要がある。このため、図６では２つの部品ａ、ｃの部品装着位置Ｐａ、Ｐｃを結ぶ直線の距離が、図４の２つの部品ａ、ｂの部品装着位置Ｐａ、Ｐｂを結ぶ直線の距離より短いにも関わらず、１点目と２点目との装着位置間のヘッド移動時間は大きくなる。
【００３５】
つまり、左右のヘッド２、３の部品装着位置が吸着位置に対して交差するような部品装着データペアを選択すると、１点目の部品を装着してから２点目の部品を装着するまでにかかる時間が長くなる。
【００３６】
図７において、Ｓ１は、右ヘッド３による装着位置Ｐａへの部品ａの装着が完了した時の左ヘッド２の位置を示している。また、Ｓ２は左ヘッド２による部品ｃの部品装着位置Ｐｃを示している。
【００３７】
２つの部品の装着にかかる時間の比較例について説明する。図８において、部品装着データＡ、Ｂ、Ｃのうち、部品装着データＡ、Ｂがペアである場合と、データＡ、Ｃがペアである場合とについて比較を行う。
【００３８】
図９は、部品装着データＡ、Ｂがペアである場合のヘッド２、３の動きを示している。まず、左ヘッド２が矢印Ｑ１で示すように移動した後、部品装着データＡに対応する部品ａを装着位置Ｐａに装着する。この間に、右ヘッド３はＳ１まで移動する。この後、右ヘッド３は矢印Ｑ２で示すように移動した後、部品装着データＢに対応する部品ｂを装着位置Ｐｂに装着する。
【００３９】
なお、図９において、破線は、部品ａを吸着したヘッド２が吸着位置から部品ａの装着位置Ｐａに到達するまでに、部品ｂを吸着したヘッド３が移動可能な最も遠い位置を示している。また、範囲Ｗは、左ヘッド２が吸着位置から装着位置Ｐａに移動して部品ａを装着するまでの間に、右ヘッド３が移動できる範囲を示している。
【００４０】
図１０は、部品装着データＡ、Ｃがペアである場合のヘッド２、３の動きを示している。まず、左ヘッド２が矢印Ｑ１で示すように移動した後、部品装着データＡに対応する部品ａを装着位置Ｐａに装着する。この間に、右ヘッド３はＳ１まで移動する。この後、右ヘッド３は矢印Ｑ２で示すように移動した後、部品装着データＣに対応する部品ｃを装着位置Ｐｃに装着する。
【００４１】
図９および図１０において、矢印Ｑ１、Ｑ２で示した部分が、実質的なヘッド移動時間を算出するための基準となるヘッド移動経路であり、Ａ、Ｂをペアとするよりも、Ａ、Ｃをペアにする方が装着時間を短縮できることがわかる。
【００４２】
〔３〕左右ヘッドの割り当ておよびペアリングの決定手順についての説明
【００４３】
部品を供給するフィーダの配置レーンは決定済とする。一般的に、各フィーダは、それによって供給する部品の装着位置に近いレーンに配置される。
【００４４】
（１）まず、左右のヘッド２、３で吸着する部品点数が同数となるように、各部品装着データをフィーダが左側にある左側グループとフィーダが右側にある右側グループとに分け、左側グループに属する部品装着データに左ヘッド２を割り当て、右側グループに属する部品装着データに右ヘッド３を割り当てる。
【００４５】
図１１は、部品点数が１０個である場合に、各部品装着データを左ヘッド２と右ヘッド３とに割り当てた例を示している。図１１において、黒べたの四角は左ヘッド２に割り当てられた部品（左ヘッド装着部品）であり、白抜きの四角は右ヘッド３に割り当てられた部品（右ヘッド装着部品）である。
【００４６】
（２）次に、左ヘッド装着部品（部品装着データ）の中で、プリント基板上の装着位置が最も右側にある左ヘッド装着部品から順番に、次のようにしてペアとなる右ヘッド装着部品（部品装着データ）を選択する。
【００４７】
つまり、左ヘッド装着部品と同時吸着が可能でかつペアリング後の２つの部品の装着にかかる時間が最も小さくなるような右ヘッド装着部品（部品装着データ）を選択する。ペアリング後の２つの部品の装着にかかる時間が最も小さくなるような右ヘッド装着部品とは、左ヘッド装着部品を最初に装着したと仮定した場合において、左ヘッド装着部品を装着した時点での右ヘッドが到達可能な範囲から、その装着位置が最も近い位置にある右ヘッド装着部品をいう。
【００４８】
図１１に示すように、各部品装着データが左ヘッド２と右ヘッド３とに割り当てられた場合には、ペアリング結果は図１２に示すようになる。つまり、左ヘッド装着部品の部品データＬ１と右ヘッド装着部品の部品データＲ１とがペアリングされる。また、Ｌ２とＲ２、Ｌ３とＲ３、Ｌ４とＲ４、Ｌ５とＲ５とが、それぞれペアリングされる。
【００４９】
なお、同時吸着可能な相手部品が存在しない場合には、同時吸着不可能な相手部品の中から、ペアリング後の２つの部品の装着にかかる時間が最も小さくなるという条件にしたがって、ペアリングの相手部品を選択することになる。
【００５０】
【発明の効果】
この発明によれば、複数の部品装着ヘッドがビーム上を独立して移動可能な部品装着装置において、部品装着ヘッドの移動時間を効率的に最小化できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】２つの部品吸着ヘッドの間隔が固定されている部品装着装置における部品吸着ヘッドの移動経路の決定方法を示す模式図である。
【図２】２つの部品吸着ヘッドが独立して移動できる部品吸着装置によって、２つの部品をそれらの部品の装着位置に装着する場合のビームおよび各部品吸着ヘッドの動きを示す模式図である。
【図３】部品装着装置の構成を示す模式図である。
【図４】ペアとなっている部品装着データＡ（部品ａ，装着位置Ｐａ）と、部品装着データＢ（部品ｂ，装着位置Ｐｂ）とを示す模式図である。
【図５】図４に示す部品部品ａと部品ｂとを装着する場合のビームおよび各部品吸着ヘッドの動きを示す模式図である。
【図６】左右のヘッドの部品装着位置が吸着位置に対して交差するような部品装着データペアＡ、Ｃが選択された場合を示す模式図である。
【図７】図６に示す部品部品ａと部品ｃとを装着する場合のビームおよび各部品吸着ヘッドの動きを示す模式図である。
【図８】部品装着データＡ、Ｂ、Ｃを示す模式図である。
【図９】図８における部品装着データＡ、Ｂがペアである場合のヘッド２、３の動きを示す模式図である。
【図１０】図８における部品装着データＡ、Ｃがペアである場合のヘッド２、３の動きを示す模式図である。
【図１１】部品点数が１０個である場合に、各部品装着データを左ヘッド２と右ヘッド３とに割り当てた例を示す模式図ある。
【図１２】図１１に示すように、各部品装着データが左ヘッド２と右ヘッド３とに割り当てられた場合のペアリング結果を示す模式図である。
【符号の説明】
１ビーム
２、３装着ヘッド
１１プリント基板
１２フィーダ

Claims

複数の部品供給部から供給される部品を、前後移動可能な単一ビーム上を独立して左右移動可能な左右一対の部品装着ヘッドで搬送して装着する部品装着装置における、同一実装サイクルでの装着部品の組み合わせ決定方法において、
左右の部品装着ヘッドで吸着する部品点数が同数になるように、各部品を部品供給部が左側にある左側グループと部品供給部が右側にある右側グループとに分け、左側グループに属する部品に左側ヘッドを割り当て、右側グループに属する部品に右側ヘッドを割り当てる第１ステップ、ならびに各グループ１つずつからなる部品の組み合わせであって、同一実装サイクルでの装着部品の組み合わせを決定する第２ステップを備えており、
第２ステップは、同時吸着が可能であることという第１の条件を満たし、かつ一方のヘッド装着部品を装着した時点での他方のヘッドが到達可能な範囲に対して、他方のヘッド装着部品の装着位置が最も近い位置にあることという第２条件を満たすように、同一の実装サイクルでの装着部品の組み合わせを決定することを特徴とする部品装着装置における同一実装サイクルでの装着部品の組み合わせ決定方法。