JP4322377B2 - 部品実装方法及び同装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実装用ヘッドにより部品供給部から部品をピックアップして基板上に装着する実装方法及び同装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、基板の搬入及び搬出を行うコンベアと、部品供給部と、吸着ノズルを有する実装用ヘッドとを備え、上記コンベアによりプリント基板を搬入して所定の部品装着位置に設置した後、実装用ヘッドによりＩＣ等の電子部品を部品供給部から吸着して上記プリント基板に装着する動作を複数回繰り返すことにより所要数の部品を基板に実装するようにした実装装置は一般に知られている。
【０００３】
この種の実装装置において、上記部品供給部は例えば基板搬送用のコンベアの両側に配置され、各部品供給部には電子部品を供出するフィーダーが装備され、例えば多数列のテープフィーダーが配置されている。そして、プリント基板の種類が変った場合等にフィーダーの種類や配置を変更し得るように、部品供給部に設置されるフィーダーは交換可能となっており、通常、各フィーダーが個々に交換可能とされるとともに、一括交換台車を用いて複数個のフィーダーの一括交換も可能とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の実装装置によると、同一種類の1ロット分の基板を処理していく場合には、基板を搬入してから所要数の部品の実装を行って、その実装完了後に基板を搬出するとともに新たな基板を搬入するという作業を繰り返せばよいが、1ロット分の基板の処理を終えて次のロットの処理に移る場合には、その次のロットの基板の種類に適合するようにフィーダーの交換を行う必要がある。従来ではこのようなフィーダー交換作業が行われるときに実装装置が停止され、フィーダー交換作業に要する時間だけ実装作業が中断されており、このため、特に多品種少量生産の場合等に頻繁に実装作業が中断され、生産性の向上が妨げられていた。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑み、1ロット分の基板の処理を終えて次のロットの処理に移る場合に、それに応じたフィーダー交換作業は可能にしつつ、実装作業が殆ど中断されないようにし、作業能率を高めることができる部品実装方法及び同装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の部品実装方法は、基板の搬入及び搬出を行う手段と、部品供給用のフィーダーが脱着可能に配備される部品供給部と、実装用ヘッドとを用い、基板を搬入する作業と、上記実装用ヘッドにより部品供給部から部品を取出して上記基板上に装着する動作を複数回行って所要数の部品を基板に実装する作業と、部品実装後の基板を搬出して新たな基板を搬入する作業とを行うようにした部品実装方法であって、上記部品供給部を複数のブロックに分けて、ロットの最後の基板ではない基板を対象として実装を行うときに、全部のブロックを部品の取出しが許可された対象として部品を取出して実装し、ロットの最後の基板を対象として実装を行うときに、部品供給部の１つのブロックのみから部品を取出して実装するとともに、この実装作業を1ブロックずつ順に行うようにしたものである。
【０００７】
また、上記方法に使用する本発明の部品実装装置は、基板の搬入及び搬出を行う手段と、部品供給用のフィーダーが配備される部品供給部と、実装用ヘッドと、この実装用ヘッドにより部品供給部から部品を取出して上記基板上に装着する動作を複数回行わせて所要数の部品を基板に実装するように制御する制御手段とを備えた部品実装装置であって、上記部品供給部を複数のブロックに分けて、そのうちの全部もしくは一部の複数のブロックにそれぞれ、フィーダーを実装装置本体に対し着脱可能に設けるとともに、上記制御手段に、対象とする基板がロットの最後の基板であるか否かを判定する判定手段と、この判定手段による判定に基づき、ロットの最後の基板でない場合は基板の種類に応じて予め設定された実装順序で所要数の部品の実装を全部のブロックを部品の取出しが許可された対象として行い、ロットの最後の基板である場合は、部品供給部の１つのブロックのみから部品を実装する作業を1ブロックずつ順に行うように実装順序を変更する実装順序変更手段とを設けたものである。
【０００８】
上記実装方法及び同装置によると、ロットの最後の基板に対して実装が行われる場合に、フィーダーから部品を取出して実装する作業が、部品供給部の第1のブロックから順に1ブロックずつ行われることにより、部品の取出しが終了したブロックのフィーダーの交換を、他のブロックから部品が取出されて実装されるている作業中でも、これと併行して行うことが可能となる。
【０００９】
上記実装方法及び同装置において、ロットの最後の基板を対象とした実装作業の完了後に次のロットの最初の基板を対象とした実装作業を行うとき、フィーダーの交換が終了したブロックから順に部品の取出しを行うようにすることが好ましい。あるいは、ロットの最後の基板を対象とした実装作業の完了後に次のロットの最初の基板を対象とした実装作業を行うとき、部品供給部の１つのブロックのみから部品を取出して実装する作業を1ブロックずつ、かつ、上記のロットの最後の基板を対象とした実装作業時と同じ順序で行うようにすればよい。
【００１０】
このようにすれば、部品供給部の全ブロックのフィーダー交換作業が完了する前に次のロットの最初の基板の実装作業を開始することができる。
【００１１】
また、上記部品供給部の各ブロックにそれぞれ、複数のフィーダーを保持し、かつ実装装置本体に対して着脱可能な一括交換台車を備えることが好ましい。このようにすれば、一部のブロックのフィーダー交換を、他のブロックからの部品の実装作業中に容易に、かつ速やかに行うことができる。
【００１２】
各ブロックに配設されるフィーダーは、例えばテープフィーダー等であればよいが、部品供給部の少なくとも１つのブロックにトレーフィーダーを設けるようにしてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図によって説明する。
【００１４】
図１及び図２は部品実装装置の全体構造の一例を概略的に示している。これらの図において、実装装置本体１の基台上には、プリント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリント基板Ｐが上記コンベア２上を搬送され、所定の装着作業位置で停止されるようになっている。
【００１５】
上記コンベア２の前後側方には部品供給部３が設けられている。この部品供給部３には電子部品を供出可能とするフィーダーが設けられ、例えば多数列のテープフィーダー２０が配設されている。この部品供給部の具体的構造については後に詳述する。
【００１６】
また、上記基台の上方には、部品装着用のヘッドユニット５が装備され、このヘッドユニット５はＸ軸方向（コンベア２の方向）及びＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動することができるようになっている。
【００１７】
すなわち、上記基台上には、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置されて、この支持部材１１に設けられたナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向に延びるガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により回転駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット５が移動可能に保持され、このヘッドユニット５に設けられたナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動によりボールねじ軸８が回転して上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータの作動によりボールねじ軸１４が回転して、ヘッドユニット５が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。
【００１８】
上記ヘッドユニット５には複数のヘッド１６が配設され、各ヘッド１６はそれぞれ昇降及び回転が可能であって、図外の昇降駆動手段及び回転駆動手段により駆動されるようになっている。各ヘッド１６の下端には吸着ノズル１７が設けられ、部品吸着時には図外の負圧供給手段から吸着ノズル１７に負圧が供給されて、その負圧による吸引力で部品が吸着されるようになっている。
【００１９】
図３は上記部品供給部３の各ブロック毎にフィーダーの一括交換を可能とする構造を模式的に示している。この図と図1とに示すように、部品供給部３は複数のブロックに分けられ、図示の例ではコンベア２の前側及び後側において２つずつ、都合４つのブロック３ａ〜３ｄに分けられており、これらのブロックにそれぞれ複数列のテープフィーダー２０が配設されている。そして、各ブロック３ａ〜３ｄ毎に一括交換台車を用いてテープフィーダー２０の一括交換が可能となっている。
【００２０】
すなわち、各ブロック３ａ〜３ｄに対してそれぞれ一括交換台車２１（２１Ａ，２１Ｂ，……）が設けられ、この一括交換台車２１は移動可能なように下端にキャスター（図示せず）を有するとともに、上部にフィーダー取付部２２を備えこのフィーダー取付部２２に複数列のテープフィーダー２０が取付けられている。そして、部品供給部３の各ブロック３ａ〜３ｄに対して一括交換台車２１Ａ〜２１Ｂは、それぞれ、所定位置に設置された状態で図外のクランプ装置により固定されており、クランプ装置のクランプを解除すれば実装装置本体１からの一括交換台車の分離が可能となる。従って、各ブロック毎に一括交換台車２１Ａ〜２１Ｄを他の一括交換台車２１Ｅ〜２１Ｈと交換し得るようになっている。なお、各テープフィーダー２０がフィーダー取付部２２に対して着脱可能とされることにより、テープフィーダー個々の交換も可能となっている。
【００２１】
図４は上記実装装置の制御系を示している。この図のように、実装装置は実装作業等を統括的に制御するコントローラ３０を有しており、このコントローラ３０により、プリント基板搬送用のコンベア２が制御されるとともに、ヘッドユニット５を移動させるためのＸ軸モータ１５及びＹ軸モータ９、ヘッドユニット５に設けられた駆動部（昇降駆動手段、回転駆動手段）、負圧供給手段等が制御されるようになっている。
【００２２】
上記コントローラ３０は、プリント基板、部品、実装条件などに関する各種データ及び制御のプログラム等を記憶するメモリ３１を備えるとともに、対象とする基板がロットの最後の基板であるか否かを判定する判定手段３２と、この判定手段３２による判定に基づいて基板に対する実装順序を変更する実装順序変更手段３３とを有している。
【００２３】
上記実装順序変更手段３３は、ロットの最後の基板でない場合は基板の種類に応じて予め設定された順序で所要数の部品の実装を行い、ロットの最後の基板である場合は、部品供給部３の１つのブロックのみから部品を実装する作業を1ブロックずつ順に行うように実装順序を変更する。さらに、ロットの最後の基板を対象とした実装作業の完了後に次のロットの最初の基板を対象とした実装作業を行うとき、フィーダーの交換が終了したブロックから順に部品の取出しを行うように実装順序を変更する構成となっている。
【００２４】
なお、上記コントローラ３０にはディスプレー装置等の表示手段３５を接続し、後述のようにフィーダー交換可能なブロックの表示等を行うようにしておけばよい。
【００２５】
図５は上記判定手段３２及び実装順序変更手段３３としての制御の具体例をフローチャートで示している。
【００２６】
この制御がスタートすると、先ずステップＳ１でロットエンドの作業か否かが判定される。すなわち、当実施形態の実装装置は前工程の装置や後工程の装置とともに実装ラインに組み込まれ、前工程から送られるプリント基板を搬入し、当該基板に対して所要数の部品を実装した後、実装済みの基板を後工程に搬出するとともに新たな基板を搬入するという作業を、連続的に1ロット分の所定数の基板について繰り返し行うが、その作業中の基板処理数のカウント等に基づき、１ロット分のうちの最後の基板が搬入されたか否かが判定される。
【００２７】
ロットエンドの作業でないと判定されたときは、ステップＳ２で部品を取出す作業が部品供給部３の全てのブロック３ａ〜３ｄに対して許可され、ヘッドユニット５により部品供給部３から部品を吸着して基板に装着する動作が、最適化処理により予め定められた実装順序で複数回繰り返されることにより、所要数の部品がプリント基板に実装される。ここで、最適化処理とは、基板に対して所要数の部品を実装するのに要する時間をできるだけ短くするように演算処理等によって実装順序等を定めるものであり、ブロックの区分とは関係なく部品供給部全体のフィーダーの配置や実装すべき部品の種類、個数などに応じて部品取出しの順序等が定められる。
【００２８】
ステップＳ１でロットエンドの作業であることが判定された場合は、次にステップＳ３で、第１ブロック３ａからの部品の供給（対象基板に実装すべき部品のうちで第１ブロックにある部品の供給）が終了したか否かが判定され、終了していなければ、ステップＳ４で、第１ブロック３ａの作業（当該ブロックから部品を取り出して実装する作業）のみ許可されて、第２〜第４ブロック３ｂ〜３ｄの作業は禁止される。
【００２９】
ステップＳ３で第１ブロックからの部品の供給が終了したことが判定された場合は、次にステップＳ５で、第２ブロック３ｂからの部品の供給が終了したか否かが判定され、終了していなければ、ステップＳ６で、第２ブロック３ｂの作業のみ許可されて、第１，第３，第４ブロック３ａ，３ｃ，３ｄの作業は禁止される。
【００３０】
ステップＳ５で第２ブロック３ｂからの部品の供給が終了したことが判定された場合は、次にステップＳ７で、第３ブロック３ｃからの部品の供給が終了したか否かが判定され、終了していなければ、ステップＳ８で、第３ブロック３ｃの作業のみ許可されて、第１，第２，第４ブロック３ａ，３ｂ，３ｄの作業は禁止される。
【００３１】
ステップＳ７で第３ブロック３ｃからの部品の供給が終了したことが判定された場合は、次にステップＳ９で、第４ブロック３ｄからの部品の供給が終了したか否かが判定され、終了していなければ、ステップＳ１０で、第４ブロック３ｄの作業のみ許可されて、第１〜第３ブロック３ａ〜３ｃの作業は禁止される。
【００３２】
なお、ステップＳ６の処理が行われるときには、第１ブロック３ａのフィーダーの交換が可能であることをディスプレーなどの表示手段３５あるいはランプ等で表示し、同様にステップＳ８の処理が行われるときには第１，第２ブロック３ａ，３ｂのフィーダーの交換が可能であることを表示し、ステップＳ１０の処理が行われるときには第１〜第３ブロック３ａ〜３ｃのフィーダーの交換が可能であることを表示することが望ましい。さらに、第４ブロック３ｄからの部品の供給が終了したときは、全ブロック３ａ〜３ｄのフィーダーの交換が可能であることを表示すればよい。
【００３３】
また、ステップＳ９で第４ブロック３ｄからの部品の供給が終了したことが判定されたとき、つまり、各ブロック３ａ〜３ｄから実装すべき部品の供給が全て終了したときは、ステップＳ１１で実装のための各種データを次のロットの生産モデルに切替えた後、ステップＳ１２で次のロットの生産を実行する。
【００３４】
続いてステップＳ１３で、部品供給部３の各ブロック３ａ〜３ｄに設けられたクランプ装置の作動の検出等に基づいて、全ブロック３ａ〜３ｄのフィーダー交換が完了したか否かが判定され、完了していなければ、ステップＳ１４で、交換済みのブロックの作業のみ許可される。そして、ステップＳ１２に戻ってそれ以下の処理が繰り返される。
【００３５】
ステップＳ１３で全ブロックのフィーダー交換が完了したことが判定されたときは、リターンしてステップＳ１からの処理が繰り返される。
【００３６】
以上のような当実施形態の実装装置によると、ロットエンドの基板を対象として実装が行われる場合に、フィーダーから部品を取出して実装する作業が、第１ブロック３ａから順に１ブロックずつ行われる。従って、第１ブロック３ａからの部品供給が終了して第２ブロック３ｂの作業が行われる段階（ステップＳ６）では、第１ブロック３ａのフィーダー交換が可能となり、一括交換台車２１Ａが別の台車２１Ｅに取り替えられることで第１ブロック３ａのフィーダーの一括交換が行われる。さらに、第２ブロック３ｂからの部品供給が終了して第３ブロック３ｃの作業が行われる段階（ステップＳ８）では、第２ブロック３ｂのフィーダー交換も可能となって、一括交換台車２１Ｂ，２１Ｆの取り替えにより第２ブロック３ｂのフィーダーの一括交換が行われ、第３ブロック３ｃからの部品供給が終了して第４ブロック３ｄの作業が行われる段階（ステップＳ１０）では、第３ブロック３ｄのフィーダー交換も可能となって、一括交換台車２１Ｃ，２１Ｇの取り替えにより第３ブロック３ｃのフィーダーの一括交換が行われる。
【００３７】
また、ロットエンドの基板の実装作業が完了すれば、次のロットの基板が搬入されて実装が開始され、このときに、フィーダー交換済みのブロックから順に作業が行われる。従って、例えば第３ブロック３ｃまでのフィーダー交換が済んでいれば、第１〜第３ブロック３ａ〜３ｃの作業が許可されて、これらのブロックから供給される部品の実装作業が行われる間に、一括交換台車２１Ｄ，２１Ｈの取り替えにより第４ブロック３ｄのフィーダーの一括交換が行われる。
【００３８】
このように、ロットエンドの基板に対する作業から次のロットの最初の基板に対する作業にわたる間では、部品の取出しが終了したブロックのフィーダー交換を、別のブロックから部品が取出されて実装されている実装作業中に行うことができる。従って、実装作業を殆ど中断することなく、部品供給部３の各ブロックのフィーダー交換を行うことが可能となる。
【００３９】
なお、本発明の具体的構成は上記実施形態に限定されず種々変更可能である。
【００４０】
例えば、図５に示す制御において、ロットエンドの実装作業（ステップＳ３〜Ｓ１０）の完了後に次のロットの最初の基板に対する実装作業を行うとき、ステップＳ１３，Ｓ１４の処理に替え、上記ロットエンドの実装作業と同じ順序で1ブロックずつ作業を行うようにしてもよい。
【００４１】
また、上記実施形態では部品供給部３を４つのブロック３ａ〜３ｄに分割しているが、ブロック数はこの例に限定されず、複数のブロックに分割されてブロック別にフィーダー交換が可能となっていればよい。
【００４２】
また、上記実施形態では部品供給部３の各ブロック３ａ〜３ｄをいずれも一括交換台車によるフィーダーの一括交換が可能な構成としているが、一部（但し複数）のブロック、例えば２つ乃至３つのブロックのみ一括交換可能とし、残りのブロックは一括交換台車を用いずに固定的にフィーダーを設置するようにしてもよい。
【００４３】
また、上記実施形態では部品供給部３の各ブロック３ａ〜３ｄにそれぞれテープフィーダーを配設しているが、各ブロックもしくは一部のブロックにテープフィーダー以外のフィーダー、例えばスティックフィーダー、バルクフィーダーを装備するようにしてもよい。あるいは、少なくとも１つのブロックにトレーフィーダーを交換可能に、あるいは固定的に配置してもよい。
【００４４】
【発明の効果】
上記のように本発明は、基板搬入、部品実装及び基板搬出の作業を行うとともに、ロット切替わり時に部品供給部のフィーダーの交換を行うものにおいて、部品供給部を複数のブロックについて各ブロック毎にフィーダーの交換を可能とし、ロットの最後の基板に対しては部品供給部から部品を取出して実装する作業を1ブロックずつ順に行うよう実装順序を変更しているため、ロットの最後の基板に対して部品の供給が終了したブロックのフィーダーの交換を、他のブロックから供給される部品の実装作業中にこれと併行して行うことが可能となり、ロット変更時のフィーダー交換のための時間的ロスを大幅に短縮することができる。従って、多品種少量生産を行う場合のようにロット変更に伴うフィーダー交換が頻繁に行われるような場合でも、効率良く生産を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される実装装置の一例を示す平面略図である。
【図２】上記実装装置のヘッドユニットが支持されている部分の正面略図である。
【図３】部品供給部の各ブロック毎にフィーダーの一括交換を可能とする構造を模式的に示す図である。
【図４】実装装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】判定手段及び実装順序変更手段としての制御の具体例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 実装装置本体
３ 部品供給部
３ａ〜３ｄ 部品供給部のブロック
５ ヘッドユニット
２０ テープフィーダー
２１ 一括交換台車
３０ コントローラ
３２ 判定手段
３３ 実装順序変更手段

Claims (7)

1. 基板の搬入及び搬出を行う手段と、部品供給用のフィーダーが脱着可能に配備される部品供給部と、実装用ヘッドとを用い、基板を搬入する作業と、上記実装用ヘッドにより部品供給部から部品を取出して上記基板上に装着する動作を複数回行って所要数の部品を基板に実装する作業と、部品実装後の基板を搬出して新たな基板を搬入する作業とを行うようにした部品実装方法であって、上記部品供給部を複数のブロックに分けて、ロットの最後の基板ではない基板を対象として実装を行うときに、全部のブロックを部品の取出しが許可された対象として部品を取出して実装し、ロットの最後の基板を対象として実装を行うときに、部品供給部の１つのブロックのみから部品を取出して実装するとともに、この実装作業を1ブロックずつ順に行うようにしたことを特徴とする部品実装方法。
2. ロットの最後の基板を対象とした実装作業の完了後に次のロットの最初の基板を対象とした実装作業を行うとき、フィーダーの交換が終了したブロックから順に部品の取出しを行うことを特徴とする請求項1記載の部品実装方法。
3. ロットの最後の基板を対象とした実装作業の完了後に次のロットの最初の基板を対象とした実装作業を行うとき、部品供給部の１つのブロックのみから部品を取出して実装する作業を1ブロックずつ、かつ、上記のロットの最後の基板を対象とした実装作業時と同じ順序で行うことを特徴とする請求項1記載の部品実装方法。
4. 基板の搬入及び搬出を行う手段と、部品供給用のフィーダーが配備される部品供給部と、実装用ヘッドと、この実装用ヘッドにより部品供給部から部品を取出して上記基板上に装着する動作を複数回行わせて所要数の部品を基板に実装するように制御する制御手段とを備えた部品実装装置であって、上記部品供給部を複数のブロックに分けて、そのうちの全部もしくは一部の複数のブロックにそれぞれ、フィーダーを実装装置本体に対し着脱可能に設けるとともに、上記制御手段に、対象とする基板がロットの最後の基板であるか否かを判定する判定手段と、この判定手段による判定に基づき、ロットの最後の基板でない場合は基板の種類に応じて予め設定された実装順序で所要数の部品の実装を全部のブロックを部品の取出しが許可された対象として行い、ロットの最後の基板である場合は、部品供給部の１つのブロックのみから部品を実装する作業を1ブロックずつ順に行うように実装順序を変更する実装順序変更手段とを設けたことを特徴とする部品実装装置。
5. 上記実装順序変更手段は、ロットの最後の基板を対象とした実装作業の完了後に次のロットの最初の基板を対象とした実装作業を行うとき、フィーダーの交換が終了したブロックから順に部品の取出しを行うように実装順序を変更することを特徴とする請求項４記載の部品実装装置。
6. 上記部品供給部の各ブロックにそれぞれ、複数のフィーダーを保持し、かつ実装装置本体に対して着脱可能な一括交換台車を備えたことを特徴とする請求項４又は５記載の部品実装装置。
7. 部品供給部の少なくとも１つのブロックにトレーフィーダーを設けたことを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の部品実装装置。

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