JP4302422B2 - 部品実装方法及びシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品実装方法及びシステム、更に詳細には、同一クラスタに結合できる複数の生産プログラムを内部的に一つの生産プログラムに結合して部品を実装する部品実装方法及びシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、部品実装機（マウンタ）を用いて、フィーダから供給される電子部品を吸着ヘッドで吸着し、この吸着ヘッドを基板の所定位置に移動させて部品を基板上に搭載することが行われている。この場合、基板の生産（部品実装）は、基板種類ごとにその基板を生産する生産プログラムを作成して行われる。各生産プログラムは、実装機上で基板を生産するための各種データを含み、例えば、基板に関するデータ、搭載位置に関するデータ、部品に関するデータ（例えば縦横高さの寸法）、吸着位置に関するデータ、画像認識用の情報、接着剤の塗布に関するデータ等から構成されている。
【０００３】
複数種類の基板を生産する場合には、生産プログラムごとに、実装される部品が異なるので、これらの部品を供給するフィーダ種類も異なり、フィーダの交換、再配置などの準備作業が必要となる。従って、複数の生産プログラムを効率良く最短時間で実施できるように、複数の生産プログラムをあたかも１本のプログラムのようにして（クラスタ化して）、クラスタ化された生産プログラム内では、基板の種類が変わってもフィーダの再配置が必要とならないように、生産プログラムないしフィーダ配置の最適化が行われている。そして、フィーダを最適に分配した複数の生産プログラムデータ（クラスタ）が、ホストコンピュータから各実装機に転送され基板生産が開始される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
複数の生産プログラムをクラスタ化する場合、例えば、ＸとＹという生産プログラムが同一クラスタになりそうだと判断した場合に、ＸとＹの総搭載点数の多いプログラムから順に最適化を実行し、先に最適化されたフィーダ配置の結果を元に後の生産プログラムが最適化される流れになっている。しかし、例えばＸからＹの順で最適化されると仮定した場合、Ｘのフィーダ配置の状態によっては、例えば、隙間が多数できたなどの場合には、Ｙのフィーダ配置が不可能になる場合が生じてしまう。これは、Ｘを最適化する際に次の生産プログラムのことは、全く考慮せずにＸ単独で最適化していることに起因している。このような場合、現状では余裕係数というパラメータを調整することによって、ＸとＹを別のクラスタとなるように最適化を行うことになってしまい、結果としてクラスタの作成密度が薄いという問題が生じてしまう。
【０００５】
従って、本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、同一クラスタ内に多くの生産プログラムを統合できるとともに、各部品実装機がバランスのとれた生産（基板への部品搭載）を行うことが可能な部品実装方法及びシステムを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、
生産プログラムに基づきフィーダから供給される部品を複数の部品実装機により基板に実装する部品実装方法において、
基板の種類が変わってもフィーダの再配置が必要とならないように同一クラスタ化できる複数の生産プログラムを一つの生産プログラムに結合し、
前記結合された複数の生産プログラムで使用される各フィーダを、結合された複数の生産プログラムのそれぞれを実行したとき各部品実装機間でバランスのとれた生産が行われるように、フィーダごとにいずれかの部品実装機に割り当てる際に、
割り当てられたフィーダから供給される部品の各部品実装機間での搭載数の差を各生産プログラムごとに合計し、
その合計が最小となる部品実装機にフィーダを割り当てる構成を採用した。
【０００７】
また、本発明では、
生産プログラムに基づきフィーダから供給される部品を複数の部品実装機により基板に実装する部品実装システムにおいて、
基板の種類が変わってもフィーダの再配置が必要とならないように同一クラスタ化できる複数の生産プログラムを一つの生産プログラムに結合する手段と、
前記結合された複数の生産プログラムで使用される各フィーダを、結合された複数の生産プログラムのそれぞれを実行したとき各部品実装機間でバランスのとれた生産が行われるように、フィーダごとにいずれかの部品実装機に割り当てる際に、割り当てられたフィーダから供給される部品の各部品実装機間での搭載数の差を各生産プログラムごとに合計し、その合計が最小となる部品実装機にフィーダを割り当てる手段と、を備えた構成も採用している。
【０００９】
このような構成では、各部品実装機間でバランスのとれた生産が行われるように、フィーダが割り振られるので、ラインバランスを良好にすることができるとともに、同一クラスタ内に多くの生産プログラムを統合することが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１１】
図１には、２台の部品実装機（マウンタ）１０、２０がホストコンピュータ（制御装置）３０によって制御され、基板を生産する構成が図示されている。部品実装機１０のフィーダバンク３には、例えば６個のフィーダ３ａを装着でき、また部品実装機２０のフィーダバンク７には、５個のフィーダ７ａが取り付けられるように構成されている。各バンクのフィーダは、矢印の方向に搬送路４に沿って搬送される基板２，５に搭載するための各種部品を収納するもので、このような部品を収納し、部品実装機１０、２０に配置されるものであれば、ホルダ或いはカートリッジ等と呼ばれるものも含めて全てのフィーダを含むものである。通常、一つのフィーダには、同じ種類の部品が収納されており、部品種類が異なると、異なるフィーダに収納されるので、部品種類の数だけフィーダ種類が設けられる。なお、図１では、２台の部品実装機しか示されていないが、それ以上の部品実装機を備えることができる。
【００１２】
図２には、部品実装機１０の詳細な構成が図示されており、部品実装機２０も同様な構成となっている。部品実装機１０は、全体の部品実装を制御するＣＰＵ１１ａ、各種制御プログラムやデータを格納したＲＯＭ１１ｃ、制御データ、処理データを格納し作業領域を提供するＲＡＭ１１ｂから構成される制御部１１を有している。また、部品実装機１０には、ホストコンピュータ３０との間でデータ送受信が可能なデータ送受信部１６が設けられておりホストコンピュータ３０から送信されてくる生産プログラムは、このデータ送受信部１６を介して受信され、データ記憶部１５に格納される。制御部１１は、ホストコンピュータ３０から送信される生産プログラムのデータ並びにデータ入力部１３を介して入力されるデータに従って、Ｘ／Ｙ駆動部及びその他の駆動部１２を駆動して、吸着ヘッド（不図示）をフィーダに移動させ、そこでフィーダから供給される電子部品を吸着ヘッドにより吸着させる。吸着された部品は、カメラを備えた画像認識部１４で吸着姿勢が認識され、位置が補正された後、搬送路４に沿って搬送される基板２、５の所定個所に移動して基板上に実装される。
【００１３】
ホストコンピュータ３０は、図３に図示したように、制御部３１、データ出力部３４、データ入力部３５、データ記憶部３６、データ送受信部３７から構成されている。制御部３１はＣＰＵ３１ａ、ＲＡＭ３１ｂ、ＲＯＭ３１ｃを有し、データ出力部３４からはホストコンピュータ３０の状態を示すデータが出力される。また、データ入力部３５からキーボードなどの入力手段を介して生産プログラムデータなどが入力され、またデータ送受信部３７からは部品実装機１０（２０）からのデータが受信され、これらのデータはデータ記憶部３６に格納できるようになっている。ＲＡＭ３１ｂ、ＲＯＭ３１ｃ、或いはデータ記憶部３６にはオペレーティングシステムプログラム（ＯＳ）や本実施の形態を実行するためのプログラムや各種のデータが格納される。
【００１４】
次に、このような構成において、生産プログラムをクラスタ化しフィータ配置を最適化して部品を複数の部品実装機に分担させて実装する処理の流れを説明する。ホストコンピュータ３０は、制御部３１の制御のもとに、図４に示したような最適化処理を開始する。
【００１５】
生産プログラムは、部品実装機１０ないし２０上で基板を生産するための各種データであり、基板に関するデータ、搭載位置に関するデータ、部品に関するデータ（例えば縦横高さの寸法）、吸着位置に関するデータ、画像認識用の情報等、接着剤の塗布に関するデータ等から構成され、複数種類の基板を生産するとき、データ入力部３５を介して各基板毎に生産プログラムが作成され、このようにして作成された複数の生産プログラムをロードする（ステップＳ１）。
【００１６】
続いて、クラスタ化できるもの、すなわち、複数の生産プログラムをあたかも１本のプログラムのようにまとめ、その範囲では、基板の種類が変わってもフィーダの再配置が必要とならないようにできる生産プログラムを束ねる。このクラスタ化は、従来のアルゴリズムに従って、例えば、実装すべき部品の種類と、既に装着されているフィーダなどに従って、同一クラスタになりそうな生産プログラムを内部的に束ねてクラスタ化する（ステップＳ２）。
【００１７】
このようにクラスタ化したものについてステップＳ３からステップＳ９までの処理を各クラスタごとに実行する。
【００１８】
まず、各クラスタ内の生産プログラムを内部的に結合し（ステップＳ４）、以下詳細に説明するように、結合した生産プログラムを元にフィーダを各実装機に分割する最適化分割処理を行い（ステップＳ５）、続いて分割後に各実装機内でフィーダの最適配置処理を行う（ステップＳ６）。続いて、フィーダ配置終了後に各生産プログラム毎のフィーダを抽出し（ステップＳ７）、各生産プログラム毎に吸着搭載順の最適化を行う（ステップＳ８）。
【００１９】
本発明は、図４に示す種々の最適化処理の中で、クラスタ化した生産プログラムに使用されるフィーダを各実装機（ステーション）に振り分ける分割処理をいかに最適化するかのステップＳ５の処理に関するもので、以下にそれを説明する。
【００２０】
今、例えば、図５に示したように、２つの生産プログラムＰＲＧ１とＰＲＧ２があり、生産プログラムＰＲＧ１はＡ（１０）、Ｂ（２０）、Ｃ（３０）、Ｄ（４０）、Ｅ（５０）の５部品（括弧内は搭載点数）を搭載し、生産プログラムＰＲＧ２はＤ（６０）、Ｅ（７０）、Ｆ（８０）、Ｇ（９０）の４部品を搭載するものとする。
【００２１】
本発明では、上記の例の場合で、生産プログラムＰＲＧ１とＰＲＧ２が図４の下段に示したようにクラスタ化されてＡ（１０）、Ｂ（２０）、Ｃ（３０）、Ｄ（１００）、Ｅ（１２０）、Ｆ（８０）、Ｇ（９０）の７部品を持つ一つの生産プログラムとして束ねられることになる。
【００２２】
このようなクラスタ化した生産プログラムで搭載される部品Ａ〜Ｇは、それぞれの部品を供給する固有のフィーダから供給されるので、各フィーダを各ステーションに設置されている実装機に最適に割り当てる最適化分割処理が行われる。その場合、同時吸着ペアを考える際には各生産プログラムにのみ存在するフィーダ（上記例ではＡＢＣＦＧ）同士でのペアリングは避けるようにする。また、従来の分割処理では生産プログラムを一つずつ、各実装機間でのラインバランスを平均化するようにフィーダの割り振りをおこなっていた。しかし、本発明では、複数の生産プログラムが結合されている状態であるため、一つのフィーダをある実装機に割り振った場合でも、各生産プログラムでのラインバランスがそれぞれどのように変化したかをモニタリングしながら処理を進めていく必要がある。ここで、ラインバランスとは、複数の実装機で部品を分担して一つの基板を生産する場合、各実装機が割り当てられた部品を基板に実装するに要する基板一枚当りの生産時間（該基板に搭載される部品の搭載数に対応）を各実装機について比又は差で表したもので、比で表した場合は１に近いほど（差で表した場合には０に近いほど）、各実装機での生産バランスが取れているので、ラインバランスは良好なものになる。本発明では、このようなラインバランスが良好な値となるように、フィーダを各実装機に割り当てるもので、以下に、図６に沿って図５の例で最適化する方法を説明する。
【００２３】
まず、フィーダを生産プログラム間での搭載点数の差の合計が大きい順にソートする（ステップＳ１０）。図５に示す例では、部品Ａ〜Ｇのフィーダを、生産プログラムＰＲＧ１とＰＲＧ２間での部品搭載点数の差が大きい順にソートすることになり、Ｇ（差９０）、Ｆ（差８０）、Ｃ（差３０）、Ｂ（差２０）、Ｄ（差２０）、Ｅ（差２０）、Ａ（差１０）の順になる。そこで、一番差の大きい部品Ｇを供給するフィーダをいずれかの実装機に割り当てる。これは、割り振りの終盤で差の大きい部品を供給するフィーダを分割すると、ラインバランスが悪化する可能性があるので、差が大きいフィーダを最初に割り付けてラインバランスの悪化を防止している。
【００２４】
次に、フィーダ毎に各ステーションの実装機に割り当てた場合に、各ステーションの実装機間での部品搭載数の差を各生産プログラムごとに求めてその合計を算出し、その合計値が最も小さい実装機にフィーダを割り当てるようにしている（ステップＳ１２〜Ｓ１７）。
【００２５】
例えば、上記図５のような生産プログラムＰＲＧ１、ＰＲＧ２で、図１のように２台の実装機１０、２０を用いて基板を生産する場合には、まず最初に、搭載点数差の一番大きい部品Ｇを供給するフィーダを、実装機１０、２０のいずれかに割り振ることになる（ステップＳ１２）。図７（ａ）に示したように、部品Ｇを供給するフィーダを実装機１０に割り当てた場合が、上段に、実装機２０に割り当てた場合が下段に図示されている。なお、各図で部品の符号（Ｇ）の上にブロックとして図示したものがその部品を供給するフィーダで、便宜的に、生産プログラムＰＲＧ１で使用される部品数がブロックの上部に、また生産プログラムＰＲＧ２で使用される部品数がブロックの下部に示されている。
【００２６】
次に、部品Ｇを供給するフィーダをそれぞれの実装機に割り当てたときのバランス差を求める（ステップＳ１３）。そのために、フィーダを各実装機に割り当てた場合でプログラムＰＲＧ１、ＰＲＧ２ごとの搭載点数を生産プログラムごとに求め、そのバランス差を計算する（ステップＳ２１〜Ｓ２３）。図７（ａ）に示したように、生産プログラムＰＲＧ１の実行時は、部品Ｇは搭載されないので、いずれの実装機でも搭載点数Ｍ、Ｎは０であり、各実装機間で生産バランスがとれているかどうかを示すバランス差は、搭載点数の差Ｍ−Ｎの絶対値に対応するので、０である。一方、生産プログラムＰＲＧ２の実行時も、部品Ｇのフィーダを何れの実装機に割り当てても、バランス差は９０となる。従って、バランス差の合計はいずれも、９０であるので、部品Ｇのフィーダは、どちらの実装機に割り当ててもよく、例えば、実装機１０の方に割り当てる。以下、各図で割り当てられた方が実線で、割り当てられなかった方が一点鎖線で囲まれて図示されている。
【００２７】
次に、部品Ｆを供給するフィーダを割り当てる場合は（図７（ｂ））、生産プログラムＰＲＧ１の実行時は、いずれの実装機に割り当てても搭載点数Ｍ、Ｎは０であり、バランス差は０である。一方、生産プログラムＰＲＧ２の実行時では、部品Ｆのフィーダを実装機１０に割り当てた場合は（上段）、バランス差は１７０となり、また実装機２０に割り当てた場合は（下段）、１０となるので、バランス差の合計は、実装機１０に割り当てた場合が１７０、実装機２０に割り当てた場合が１０となるので、部品Ｆのフィーダはバランス差の合計が小さくなる実装機２０に割り当てる（ステップＳ１４〜Ｓ１６）。
【００２８】
次の部品Ｃを供給するフィーダを割り当てる場合は（図７（ｃ））、生産プログラムＰＲＧ１の実行時は、いずれの実装機に割り振っても、バランス差は３０であり、一方、生産プログラムＰＲＧ２の実行時も、いずれの実装機に割り当てた場合も、バランス差は１０となるので、バランス差の合計は、いずれの場合も、４０となる。従って、部品Ｃのフィーダは、どちらの実装機に割り当ててもよく、例えば、実装機１０の方に割り当てる。
【００２９】
また、部品Ｂを供給するフィーダの場合は（図８（ａ））、生産プログラムＰＲＧ１の実行時は、実装機１０に割り当てた場合は（上段）、バランス差は５０、実装機２０に割り当てた場合は（下段）１０となり、一方、生産プログラムＰＲＧ２の実行時では、バランス差は、実装機１０に割り当てた場合は１０、実装機２０に割り当てた場合も１０となるので、バランス差の合計は、実装機１０に割り当てた場合が６０、実装機２０に割り当てた場合が２０となる。従って、部品Ｂのフィーダはバランス差の合計が小さくなる実装機２０に割り当てる。
【００３０】
また、部品Ｄを供給するフィーダの場合は（図８（ｂ））、生産プログラムＰＲＧ１の実行時は、実装機１０に割り当てた場合は（上段）、バランス差は５０、実装機２０に割り当てた場合は（下段）３０となり、生産プログラムＰＲＧ２の実行時では、バランス差は、実装機１０に割り当てた場合は７０、実装機２０に割り当てた場合は５０となるので、バランス差の合計は、実装機１０に割り当てた場合が１２０、実装機２０に割り当てた場合が８０となる。従って、部品Ｄのフィーダはバランス差の合計が小さくなる実装機２０に割り当てる。
【００３１】
同様に、部品Ｅを供給するフィーダの場合は（図８（ｃ））、バランス差は、生産プログラムＰＲＧ１の実行時は、実装機１０に割り当てた場合で（上段）２０、実装機２０に割り当てた場合で（下段）８０となり、一方生産プログラムＰＲＧ２の実行時では、実装機１０に割り当てた場合で２０、実装機２０に割り当てた場合で１２０となるので、バランス差の合計は、実装機１０に割り当てた場合が４０、実装機２０に割り当てた場合が２００となる。従って、部品Ｅのフィーダはバランス差の合計が小さくなる実装機１０に割り当てる。
【００３２】
最後の部品Ａを供給するフィーダの場合は（図９）、バランス差は、生産プログラムＰＲＧ１の実行時は、実装機１０に割り当てた場合で（上段）３０、実装機２０に割り当てた場合で（下段）１０となり、一方生産プログラムＰＲＧ２の実行時では、実装機１０に割り当てた場合で２０、実装機２０に割り当てた場合も２０となるので、バランス差の合計は、実装機１０に割り当てた場合が５０、実装機２０に割り当てた場合が３０となる。従って、部品Ａのフィーダはバランス差の合計が小さくなる実装機２０に割り当てる。
【００３３】
このようにして、図６の処理を全フィーダに対して繰り返すことにより、図９の実線で囲ったブロックに示したフィーダ分割（割り振り）結果が得られる。これは、図１０（ａ）に示したように、各部品が各生産プログラムでどの実装機（ステーション）で搭載するかの結果を示す表の形でも表現でき、図１０（ｂ）に示したように、各生産プログラムでラインバランスの差が少なくなるように分割することが可能となる。
【００３４】
上記のようにフィーダを最適に分割した後（図４のステップＳ５）、各ステーションにおいてフィーダを最適に配置するフィーダ最適化処理が行われる（ステップＳ６）。搭載順に関しては結合されたフィーダ配置を各生産プログラム毎のフィーダ配置として抜き出し（ステップＳ７）、吸着搭載順の最適化処理を実施する（ステップＳ８）。以上の処理を各クラスタがすべて終了するまで繰り返し実行する（ステップＳ９）。各クラスタについてすべての処理が終了すると、各実装機にホストコンピュータからクラスタ化された生産プログラムが送信され、各実装機は、クラスタ化された各生産プログラムのそれぞれに基づき搭載される部品を、割り当てられたフィーダから最適化された順序で吸着して基板に搭載していく。上述したように、クラスタ化された生産プログラム内では、基板の種類が変わってもフィーダの再配置が必要とならないように、フィーダ配置の最適化が行われているので、基板生産を効率的に行うことができる。
【００３５】
以上説明した実施形態では、２つの生産プログラムを統合でき、２台の部品実装機で部品を搭載する例を説明したが、これに限定されず、２つ以上の生産プログラムが同一クラスタに統合できる場合には、それらを一つの生産プログラムに結合し、またクラスタ化された複数の生産プログラムを２台以上の部品実装機で分担させて基板を生産することができる。その場合、同様に、結合された複数の生産プログラムで使用されるフィーダを、各部品実装機に割り当てた状態で、各部品実装機間でのバランス差を求め、その差を各生産プログラムごとに累計し、このバランス差の合計が最小となる部品実装機にフィーダを順次割り振るようにすればよい。これにより、各生産プログラム実行時に各部品実装機間でバランスのとれた生産が行われるようになる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、複数の生産プログラムのそれぞれを実行したとき、各生産プログラムで使用されるフィーダを、各部品実装機間でバランスのとれた生産が行われるように、部品実装機に割り振るようにしているので、ラインバランスを良好にすることができるとともに、同一クラスタ内に多くの生産プログラムを統合することが可能になり、生産プログラムデータを入れ替えるときフィーダ取り付け位置の変更及びフィーダの交換作業の回数を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】部品実装システムの構成を示した構成図である。
【図２】部品実装機の制御構成を詳細に示したブロック図である。
【図３】ホストコンピュータの制御構成を詳細に示したブロック図である。
【図４】各種最適化処理を行って部品搭載を行う流れを示したフローチャートである。
【図５】２つの生産プログラムを束ねてクラスタ化する状態を示した説明図である。
【図６】フィーダの分割を最適化する流れを示したフローチャートである。
【図７】フィーダの実装機への割り当てを行う流れを示した説明図である。
【図８】図７に続いてフィーダの実装機への割り当てを行う流れを示した説明図である。
【図９】図８に続いてフィーダの実装機への割り当てを行う流れを示した説明図である。
【図１０】（ａ）はフィーダを最適に分割したときの搭載部品点数を示す表図、（ｂ）はバランス差を示した表図である。
【符号の説明】
３、７ フィーダバンク
３ａ、７ａ フィーダ
１０、２０ 部品実装機
３０ ホストコンピュータ
Ａ〜Ｇ 部品
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品実装方法及びシステム、更に詳細には、同一クラスタに結合できる複数の生産プログラムを内部的に一つの生産プログラムに結合して部品を実装する部品実装方法及びシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、部品実装機（マウンタ）を用いて、フィーダから供給される電子部品を吸着ヘッドで吸着し、この吸着ヘッドを基板の所定位置に移動させて部品を基板上に搭載することが行われている。この場合、基板の生産（部品実装）は、基板種類ごとにその基板を生産する生産プログラムを作成して行われる。各生産プログラムは、実装機上で基板を生産するための各種データを含み、例えば、基板に関するデータ、搭載位置に関するデータ、部品に関するデータ（例えば縦横高さの寸法）、吸着位置に関するデータ、画像認識用の情報、接着剤の塗布に関するデータ等から構成されている。
【０００３】
複数種類の基板を生産する場合には、生産プログラムごとに、実装される部品が異なるので、これらの部品を供給するフィーダ種類も異なり、フィーダの交換、再配置などの準備作業が必要となる。従って、複数の生産プログラムを効率良く最短時間で実施できるように、複数の生産プログラムをあたかも１本のプログラムのようにして（クラスタ化して）、クラスタ化された生産プログラム内では、基板の種類が変わってもフィーダの再配置が必要とならないように、生産プログラムないしフィーダ配置の最適化が行われている。そして、フィーダを最適に分配した複数の生産プログラムデータ（クラスタ）が、ホストコンピュータから各実装機に転送され基板生産が開始される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
複数の生産プログラムをクラスタ化する場合、例えば、ＸとＹという生産プログラムが同一クラスタになりそうだと判断した場合に、ＸとＹの総搭載点数の多いプログラムから順に最適化を実行し、先に最適化されたフィーダ配置の結果を元に後の生産プログラムが最適化される流れになっている。しかし、例えばＸからＹの順で最適化されると仮定した場合、Ｘのフィーダ配置の状態によっては、例えば、隙間が多数できたなどの場合には、Ｙのフィーダ配置が不可能になる場合が生じてしまう。これは、Ｘを最適化する際に次の生産プログラムのことは、全く考慮せずにＸ単独で最適化していることに起因している。このような場合、現状では余裕係数というパラメータを調整することによって、ＸとＹを別のクラスタとなるように最適化を行うことになってしまい、結果としてクラスタの作成密度が薄いという問題が生じてしまう。
【０００５】
従って、本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、同一クラスタ内に多くの生産プログラムを統合できるとともに、各部品実装機がバランスのとれた生産（基板への部品搭載）を行うことが可能な部品実装方法及びシステムを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、
生産プログラムに基づきフィーダから供給される部品を複数の部品実装機により基板に実装する部品実装方法において、
基板の種類が変わってもフィーダの再配置が必要とならないように同一クラスタ化できる複数の生産プログラムを一つの生産プログラムに結合し、
前記結合された複数の生産プログラムで使用される各フィーダを、結合された複数の生産プログラムのそれぞれを実行したとき各部品実装機間でバランスのとれた生産が行われるように、フィーダごとにいずれかの部品実装機に割り当てる際に、
割り当てられたフィーダから供給される部品の各部品実装機間での搭載数の差を各生産プログラムごとに合計し、
その合計が最小となる部品実装機にフィーダを割り当てる構成を採用した。
【０００７】
また、本発明では、
生産プログラムに基づきフィーダから供給される部品を複数の部品実装機により基板に実装する部品実装システムにおいて、
基板の種類が変わってもフィーダの再配置が必要とならないように同一クラスタ化できる複数の生産プログラムを一つの生産プログラムに結合する手段と、
前記結合された複数の生産プログラムで使用される各フィーダを、結合された複数の生産プログラムのそれぞれを実行したとき各部品実装機間でバランスのとれた生産が行われるように、フィーダごとにいずれかの部品実装機に割り当てる際に、割り当てられたフィーダから供給される部品の各部品実装機間での搭載数の差を各生産プログラムごとに合計し、その合計が最小となる部品実装機にフィーダを割り当てる手段と、を備えた構成も採用している。
【０００９】
このような構成では、各部品実装機間でバランスのとれた生産が行われるように、フィーダが割り振られるので、ラインバランスを良好にすることができるとともに、同一クラスタ内に多くの生産プログラムを統合することが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１１】
図１には、２台の部品実装機（マウンタ）１０、２０がホストコンピュータ（制御装置）３０によって制御され、基板を生産する構成が図示されている。部品実装機１０のフィーダバンク３には、例えば６個のフィーダ３ａを装着でき、また部品実装機２０のフィーダバンク７には、５個のフィーダ７ａが取り付けられるように構成されている。各バンクのフィーダは、矢印の方向に搬送路４に沿って搬送される基板２，５に搭載するための各種部品を収納するもので、このような部品を収納し、部品実装機１０、２０に配置されるものであれば、ホルダ或いはカートリッジ等と呼ばれるものも含めて全てのフィーダを含むものである。通常、一つのフィーダには、同じ種類の部品が収納されており、部品種類が異なると、異なるフィーダに収納されるので、部品種類の数だけフィーダ種類が設けられる。なお、図１では、２台の部品実装機しか示されていないが、それ以上の部品実装機を備えることができる。
【００１２】
図２には、部品実装機１０の詳細な構成が図示されており、部品実装機２０も同様な構成となっている。部品実装機１０は、全体の部品実装を制御するＣＰＵ１１ａ、各種制御プログラムやデータを格納したＲＯＭ１１ｃ、制御データ、処理データを格納し作業領域を提供するＲＡＭ１１ｂから構成される制御部１１を有している。また、部品実装機１０には、ホストコンピュータ３０との間でデータ送受信が可能なデータ送受信部１６が設けられておりホストコンピュータ３０から送信されてくる生産プログラムは、このデータ送受信部１６を介して受信され、データ記憶部１５に格納される。制御部１１は、ホストコンピュータ３０から送信される生産プログラムのデータ並びにデータ入力部１３を介して入力されるデータに従って、Ｘ／Ｙ駆動部及びその他の駆動部１２を駆動して、吸着ヘッド（不図示）をフィーダに移動させ、そこでフィーダから供給される電子部品を吸着ヘッドにより吸着させる。吸着された部品は、カメラを備えた画像認識部１４で吸着姿勢が認識され、位置が補正された後、搬送路４に沿って搬送される基板２、５の所定個所に移動して基板上に実装される。
【００１３】
ホストコンピュータ３０は、図３に図示したように、制御部３１、データ出力部３４、データ入力部３５、データ記憶部３６、データ送受信部３７から構成されている。制御部３１はＣＰＵ３１ａ、ＲＡＭ３１ｂ、ＲＯＭ３１ｃを有し、データ出力部３４からはホストコンピュータ３０の状態を示すデータが出力される。また、データ入力部３５からキーボードなどの入力手段を介して生産プログラムデータなどが入力され、またデータ送受信部３７からは部品実装機１０（２０）からのデータが受信され、これらのデータはデータ記憶部３６に格納できるようになっている。ＲＡＭ３１ｂ、ＲＯＭ３１ｃ、或いはデータ記憶部３６にはオペレーティングシステムプログラム（ＯＳ）や本実施の形態を実行するためのプログラムや各種のデータが格納される。
【００１４】
次に、このような構成において、生産プログラムをクラスタ化しフィータ配置を最適化して部品を複数の部品実装機に分担させて実装する処理の流れを説明する。ホストコンピュータ３０は、制御部３１の制御のもとに、図４に示したような最適化処理を開始する。
【００１５】
生産プログラムは、部品実装機１０ないし２０上で基板を生産するための各種データであり、基板に関するデータ、搭載位置に関するデータ、部品に関するデータ（例えば縦横高さの寸法）、吸着位置に関するデータ、画像認識用の情報等、接着剤の塗布に関するデータ等から構成され、複数種類の基板を生産するとき、データ入力部３５を介して各基板毎に生産プログラムが作成され、このようにして作成された複数の生産プログラムをロードする（ステップＳ１）。
【００１６】
続いて、クラスタ化できるもの、すなわち、複数の生産プログラムをあたかも１本のプログラムのようにまとめ、その範囲では、基板の種類が変わってもフィーダの再配置が必要とならないようにできる生産プログラムを束ねる。このクラスタ化は、従来のアルゴリズムに従って、例えば、実装すべき部品の種類と、既に装着されているフィーダなどに従って、同一クラスタになりそうな生産プログラムを内部的に束ねてクラスタ化する（ステップＳ２）。
【００１７】
このようにクラスタ化したものについてステップＳ３からステップＳ９までの処理を各クラスタごとに実行する。
【００１８】
まず、各クラスタ内の生産プログラムを内部的に結合し（ステップＳ４）、以下詳細に説明するように、結合した生産プログラムを元にフィーダを各実装機に分割する最適化分割処理を行い（ステップＳ５）、続いて分割後に各実装機内でフィーダの最適配置処理を行う（ステップＳ６）。続いて、フィーダ配置終了後に各生産プログラム毎のフィーダを抽出し（ステップＳ７）、各生産プログラム毎に吸着搭載順の最適化を行う（ステップＳ８）。
【００１９】
本発明は、図４に示す種々の最適化処理の中で、クラスタ化した生産プログラムに使用されるフィーダを各実装機（ステーション）に振り分ける分割処理をいかに最適化するかのステップＳ５の処理に関するもので、以下にそれを説明する。
【００２０】
今、例えば、図５に示したように、２つの生産プログラムＰＲＧ１とＰＲＧ２があり、生産プログラムＰＲＧ１はＡ（１０）、Ｂ（２０）、Ｃ（３０）、Ｄ（４０）、Ｅ（５０）の５部品（括弧内は搭載点数）を搭載し、生産プログラムＰＲＧ２はＤ（６０）、Ｅ（７０）、Ｆ（８０）、Ｇ（９０）の４部品を搭載するものとする。
【００２１】
本発明では、上記の例の場合で、生産プログラムＰＲＧ１とＰＲＧ２が図４の下段に示したようにクラスタ化されてＡ（１０）、Ｂ（２０）、Ｃ（３０）、Ｄ（１００）、Ｅ（１２０）、Ｆ（８０）、Ｇ（９０）の７部品を持つ一つの生産プログラムとして束ねられることになる。
【００２２】
このようなクラスタ化した生産プログラムで搭載される部品Ａ〜Ｇは、それぞれの部品を供給する固有のフィーダから供給されるので、各フィーダを各ステーションに設置されている実装機に最適に割り当てる最適化分割処理が行われる。その場合、同時吸着ペアを考える際には各生産プログラムにのみ存在するフィーダ（上記例ではＡＢＣＦＧ）同士でのペアリングは避けるようにする。また、従来の分割処理では生産プログラムを一つずつ、各実装機間でのラインバランスを平均化するようにフィーダの割り振りをおこなっていた。しかし、本発明では、複数の生産プログラムが結合されている状態であるため、一つのフィーダをある実装機に割り振った場合でも、各生産プログラムでのラインバランスがそれぞれどのように変化したかをモニタリングしながら処理を進めていく必要がある。ここで、ラインバランスとは、複数の実装機で部品を分担して一つの基板を生産する場合、各実装機が割り当てられた部品を基板に実装するに要する基板一枚当りの生産時間（該基板に搭載される部品の搭載数に対応）を各実装機について比又は差で表したもので、比で表した場合は１に近いほど（差で表した場合には０に近いほど）、各実装機での生産バランスが取れているので、ラインバランスは良好なものになる。本発明では、このようなラインバランスが良好な値となるように、フィーダを各実装機に割り当てるもので、以下に、図６に沿って図５の例で最適化する方法を説明する。
【００２３】
まず、フィーダを生産プログラム間での搭載点数の差の合計が大きい順にソートする（ステップＳ１０）。図５に示す例では、部品Ａ〜Ｇのフィーダを、生産プログラムＰＲＧ１とＰＲＧ２間での部品搭載点数の差が大きい順にソートすることになり、Ｇ（差９０）、Ｆ（差８０）、Ｃ（差３０）、Ｂ（差２０）、Ｄ（差２０）、Ｅ（差２０）、Ａ（差１０）の順になる。そこで、一番差の大きい部品Ｇを供給するフィーダをいずれかの実装機に割り当てる。これは、割り振りの終盤で差の大きい部品を供給するフィーダを分割すると、ラインバランスが悪化する可能性があるので、差が大きいフィーダを最初に割り付けてラインバランスの悪化を防止している。
【００２４】
次に、フィーダ毎に各ステーションの実装機に割り当てた場合に、各ステーションの実装機間での部品搭載数の差を各生産プログラムごとに求めてその合計を算出し、その合計値が最も小さい実装機にフィーダを割り当てるようにしている（ステップＳ１２〜Ｓ１７）。
【００２５】
例えば、上記図５のような生産プログラムＰＲＧ１、ＰＲＧ２で、図１のように２台の実装機１０、２０を用いて基板を生産する場合には、まず最初に、搭載点数差の一番大きい部品Ｇを供給するフィーダを、実装機１０、２０のいずれかに割り振ることになる（ステップＳ１２）。図７（ａ）に示したように、部品Ｇを供給するフィーダを実装機１０に割り当てた場合が、上段に、実装機２０に割り当てた場合が下段に図示されている。なお、各図で部品の符号（Ｇ）の上にブロックとして図示したものがその部品を供給するフィーダで、便宜的に、生産プログラムＰＲＧ１で使用される部品数がブロックの上部に、また生産プログラムＰＲＧ２で使用される部品数がブロックの下部に示されている。
【００２６】
次に、部品Ｇを供給するフィーダをそれぞれの実装機に割り当てたときのバランス差を求める（ステップＳ１３）。そのために、フィーダを各実装機に割り当てた場合でプログラムＰＲＧ１、ＰＲＧ２ごとの搭載点数を生産プログラムごとに求め、そのバランス差を計算する（ステップＳ２１〜Ｓ２３）。図７（ａ）に示したように、生産プログラムＰＲＧ１の実行時は、部品Ｇは搭載されないので、いずれの実装機でも搭載点数Ｍ、Ｎは０であり、各実装機間で生産バランスがとれているかどうかを示すバランス差は、搭載点数の差Ｍ−Ｎの絶対値に対応するので、０である。一方、生産プログラムＰＲＧ２の実行時も、部品Ｇのフィーダを何れの実装機に割り当てても、バランス差は９０となる。従って、バランス差の合計はいずれも、９０であるので、部品Ｇのフィーダは、どちらの実装機に割り当ててもよく、例えば、実装機１０の方に割り当てる。以下、各図で割り当てられた方が実線で、割り当てられなかった方が一点鎖線で囲まれて図示されている。
【００２７】
次に、部品Ｆを供給するフィーダを割り当てる場合は（図７（ｂ））、生産プログラムＰＲＧ１の実行時は、いずれの実装機に割り当てても搭載点数Ｍ、Ｎは０であり、バランス差は０である。一方、生産プログラムＰＲＧ２の実行時では、部品Ｆのフィーダを実装機１０に割り当てた場合は（上段）、バランス差は１７０となり、また実装機２０に割り当てた場合は（下段）、１０となるので、バランス差の合計は、実装機１０に割り当てた場合が１７０、実装機２０に割り当てた場合が１０となるので、部品Ｆのフィーダはバランス差の合計が小さくなる実装機２０に割り当てる（ステップＳ１４〜Ｓ１６）。
【００２８】
次の部品Ｃを供給するフィーダを割り当てる場合は（図７（ｃ））、生産プログラムＰＲＧ１の実行時は、いずれの実装機に割り振っても、バランス差は３０であり、一方、生産プログラムＰＲＧ２の実行時も、いずれの実装機に割り当てた場合も、バランス差は１０となるので、バランス差の合計は、いずれの場合も、４０となる。従って、部品Ｃのフィーダは、どちらの実装機に割り当ててもよく、例えば、実装機１０の方に割り当てる。
【００２９】
また、部品Ｂを供給するフィーダの場合は（図８（ａ））、生産プログラムＰＲＧ１の実行時は、実装機１０に割り当てた場合は（上段）、バランス差は５０、実装機２０に割り当てた場合は（下段）１０となり、一方、生産プログラムＰＲＧ２の実行時では、バランス差は、実装機１０に割り当てた場合は１０、実装機２０に割り当てた場合も１０となるので、バランス差の合計は、実装機１０に割り当てた場合が６０、実装機２０に割り当てた場合が２０となる。従って、部品Ｂのフィーダはバランス差の合計が小さくなる実装機２０に割り当てる。
【００３０】
また、部品Ｄを供給するフィーダの場合は（図８（ｂ））、生産プログラムＰＲＧ１の実行時は、実装機１０に割り当てた場合は（上段）、バランス差は５０、実装機２０に割り当てた場合は（下段）３０となり、生産プログラムＰＲＧ２の実行時では、バランス差は、実装機１０に割り当てた場合は７０、実装機２０に割り当てた場合は５０となるので、バランス差の合計は、実装機１０に割り当てた場合が１２０、実装機２０に割り当てた場合が８０となる。従って、部品Ｄのフィーダはバランス差の合計が小さくなる実装機２０に割り当てる。
【００３１】
同様に、部品Ｅを供給するフィーダの場合は（図８（ｃ））、バランス差は、生産プログラムＰＲＧ１の実行時は、実装機１０に割り当てた場合で（上段）２０、実装機２０に割り当てた場合で（下段）８０となり、一方生産プログラムＰＲＧ２の実行時では、実装機１０に割り当てた場合で２０、実装機２０に割り当てた場合で１２０となるので、バランス差の合計は、実装機１０に割り当てた場合が４０、実装機２０に割り当てた場合が２００となる。従って、部品Ｅのフィーダはバランス差の合計が小さくなる実装機１０に割り当てる。
【００３２】
最後の部品Ａを供給するフィーダの場合は（図９）、バランス差は、生産プログラムＰＲＧ１の実行時は、実装機１０に割り当てた場合で（上段）３０、実装機２０に割り当てた場合で（下段）１０となり、一方生産プログラムＰＲＧ２の実行時では、実装機１０に割り当てた場合で２０、実装機２０に割り当てた場合も２０となるので、バランス差の合計は、実装機１０に割り当てた場合が５０、実装機２０に割り当てた場合が３０となる。従って、部品Ａのフィーダはバランス差の合計が小さくなる実装機２０に割り当てる。
【００３３】
このようにして、図６の処理を全フィーダに対して繰り返すことにより、図９の実線で囲ったブロックに示したフィーダ分割（割り振り）結果が得られる。これは、図１０（ａ）に示したように、各部品が各生産プログラムでどの実装機（ステーション）で搭載するかの結果を示す表の形でも表現でき、図１０（ｂ）に示したように、各生産プログラムでラインバランスの差が少なくなるように分割することが可能となる。
【００３４】
上記のようにフィーダを最適に分割した後（図４のステップＳ５）、各ステーションにおいてフィーダを最適に配置するフィーダ最適化処理が行われる（ステップＳ６）。搭載順に関しては結合されたフィーダ配置を各生産プログラム毎のフィーダ配置として抜き出し（ステップＳ７）、吸着搭載順の最適化処理を実施する（ステップＳ８）。以上の処理を各クラスタがすべて終了するまで繰り返し実行する（ステップＳ９）。各クラスタについてすべての処理が終了すると、各実装機にホストコンピュータからクラスタ化された生産プログラムが送信され、各実装機は、クラスタ化された各生産プログラムのそれぞれに基づき搭載される部品を、割り当てられたフィーダから最適化された順序で吸着して基板に搭載していく。上述したように、クラスタ化された生産プログラム内では、基板の種類が変わってもフィーダの再配置が必要とならないように、フィーダ配置の最適化が行われているので、基板生産を効率的に行うことができる。
【００３５】
以上説明した実施形態では、２つの生産プログラムを統合でき、２台の部品実装機で部品を搭載する例を説明したが、これに限定されず、２つ以上の生産プログラムが同一クラスタに統合できる場合には、それらを一つの生産プログラムに結合し、またクラスタ化された複数の生産プログラムを２台以上の部品実装機で分担させて基板を生産することができる。その場合、同様に、結合された複数の生産プログラムで使用されるフィーダを、各部品実装機に割り当てた状態で、各部品実装機間でのバランス差を求め、その差を各生産プログラムごとに累計し、このバランス差の合計が最小となる部品実装機にフィーダを順次割り振るようにすればよい。これにより、各生産プログラム実行時に各部品実装機間でバランスのとれた生産が行われるようになる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、複数の生産プログラムのそれぞれを実行したとき、各生産プログラムで使用されるフィーダを、各部品実装機間でバランスのとれた生産が行われるように、部品実装機に割り振るようにしているので、ラインバランスを良好にすることができるとともに、同一クラスタ内に多くの生産プログラムを統合することが可能になり、生産プログラムデータを入れ替えるときフィーダ取り付け位置の変更及びフィーダの交換作業の回数を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】部品実装システムの構成を示した構成図である。
【図２】部品実装機の制御構成を詳細に示したブロック図である。
【図３】ホストコンピュータの制御構成を詳細に示したブロック図である。
【図４】各種最適化処理を行って部品搭載を行う流れを示したフローチャートである。
【図５】２つの生産プログラムを束ねてクラスタ化する状態を示した説明図である。
【図６】フィーダの分割を最適化する流れを示したフローチャートである。
【図７】フィーダの実装機への割り当てを行う流れを示した説明図である。
【図８】図７に続いてフィーダの実装機への割り当てを行う流れを示した説明図である。
【図９】図８に続いてフィーダの実装機への割り当てを行う流れを示した説明図である。
【図１０】（ａ）はフィーダを最適に分割したときの搭載部品点数を示す表図、（ｂ）はバランス差を示した表図である。
【符号の説明】
３、７ フィーダバンク
３ａ、７ａ フィーダ
１０、２０ 部品実装機
３０ ホストコンピュータ
Ａ〜Ｇ 部品
Claims (2)
- 生産プログラムに基づきフィーダから供給される部品を複数の部品実装機により基板に実装する部品実装方法において、
基板の種類が変わってもフィーダの再配置が必要とならないように同一クラスタ化できる複数の生産プログラムを一つの生産プログラムに結合し、
前記結合された複数の生産プログラムで使用される各フィーダを、結合された複数の生産プログラムのそれぞれを実行したとき各部品実装機間でバランスのとれた生産が行われるように、フィーダごとにいずれかの部品実装機に割り当てる際に、
割り当てられたフィーダから供給される部品の各部品実装機間での搭載数の差を各生産プログラムごとに合計し、
その合計が最小となる部品実装機にフィーダを割り当てることを特徴とする部品実装方法。 - 生産プログラムに基づきフィーダから供給される部品を複数の部品実装機により基板に実装する部品実装システムにおいて、
基板の種類が変わってもフィーダの再配置が必要とならないように同一クラスタ化できる複数の生産プログラムを一つの生産プログラムに結合する手段と、
前記結合された複数の生産プログラムで使用される各フィーダを、結合された複数の生産プログラムのそれぞれを実行したとき各部品実装機間でバランスのとれた生産が行われるように、フィーダごとにいずれかの部品実装機に割り当てる際に、割り当てられたフィーダから供給される部品の各部品実装機間での搭載数の差を各生産プログラムごとに合計し、その合計が最小となる部品実装機にフィーダを割り当てる手段と、
を備えたことを特徴とする部品実装システム。
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