JP4823822B2

JP4823822B2 - 部品実装機

Info

Publication number: JP4823822B2
Application number: JP2006239857A
Authority: JP
Inventors: 哲朗宮本; 弘章薄井
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2026-09-05
Also published as: JP2008066361A

Description

本発明は、部品実装機に関する。特に、無駄なアイドル状態を低減させ、稼働率の向上を容易に図ることが可能な部品実装機に関する。

従来、基板に部品を実装する実装ステーションが複数直列に接続された部品実装機は、搬送されてくる基板に対して実装ステーション毎に予め配置決定された基板上の搭載点（静的な搭載点）に順次部品を実装する生産プログラムを有し、このプログラムでは、基板が次の実装ステーションにスムーズに移ることができるように、各実装ステーションにおける各基板に対する実装時間がほぼ等しい値に設定されている。

なお、特許文献１には、基板の搬入および搬出を行う２台の基板搬送装置を並列に部品実装機に設けるとともに、適切な制御を行う発明が記載されている。

特開２００４−１２８４０００号公報

しかしながら、従来の生産方式では、部品実装機の実装ステーションや複数の部品実装機が直列に接続された生産ラインの部品実装機において、生産中の部品切れ等のエラーにより搬送バランスが乱れた場合や、前工程の実装ステーションや部品実装機が高い生産能力を有している場合（例えば、２枚同時搬出）等、部品実装機や生産ラインの生産状態が変化しても、予め決められた生産バランス（静的な生産バランス）によって、実装ステーション毎や部品実装機毎に同じ静的な搭載点に対して生産を行うため、その実装ステーションや部品実装機での実装が完了しないと次の実装ステーションや部品実装機での実装を始めることができず、無駄なアイドル状態が発生していた。このため、実装基板１枚当りの平均生産時間である実装タクトが長くなり、生産性を低下させてしまう問題点が生じていた。

又、特許文献１に記載の発明は、基板搬送装置を並列に設けた特殊な装置であるため、汎用性に乏しく、導入や改良にコストを要してしまう問題点があった。

本発明は、前記従来の問題点を解消すべくなされたもので、無駄なアイドル状態を低減させ、稼働率の向上を容易に図ることを課題とする。

本発明は、搬送されてくる基板を位置決め固定し、該基板に部品を実装する実装ステーションが複数直列に接続され、該実装ステーション毎に予め割当てられた基板上の搭載点に、決められた部品を実装する部品実装機において、前記基板に実装する部品の少なくとも一部が互いに共通とされた複数の実装ステーションと、該各実装ステーションに割当てられている共通部品の搭載点を、前記部品実装機の生産状態に応じて動的に変更する割当制御手段と、を有し、前記各実装ステーションのうちの１つである第１の実装ステーションでのみ実装可能な搭載点に対する実装の終了後、前記各実装ステーションのうちの前記第１の実装ステーション以外の実装ステーションの１つである第２の実装ステーションがアイドル状態か否かを判定し、該第２の実装ステーションがアイドル状態であれば、前記第１の実装ステーションから前記基板を搬出して該第２の実装ステーションに固定して実装動作を開始し、該第２の実装ステーションがアイドル状態でなければ、前記第１の実装ステーションで実装可能な搭載点が有るか無しかを判定し、まだ部品を実装できる搭載点があれば、前記第１の実装ステーションで実装可能な搭載点の実装動作を行うことで、前記課題を解決したものである。

前記割当制御手段は、実装ステーションの一つにおいて部品切れの生産状態が発生した場合、該部品と同じ部品を供給できる代替フィーダを他の実装ステーション内で検索し、検索された代替フィーダを有する前記他の実装ステーションに基板を搬送し、検索された前記代替フィーダの部品を前記基板上の搭載点に実装させることができる。

本発明によれば、部品実装機や生産ラインの生産状態が変化しても、最適な生産バランスを実現でき、従来の静的な生産バランスによる生産よりも、基板上の搭載点を動的に変更して各実装ステーションや部品実装機のアイドル時間を短縮し、稼働率の向上を容易に図ることができ、平均的な実装タクトを低減させることができる。特に、生産開始時など後工程のアイドル時間が比較的長くなる場合において、最短時間で後工程へ基板を搬送でき、各実装ステーションや各部品実装機のアイドル時間を短縮することができるため、稼働率の向上を容易に図ることができ、平均的な実装タクトを低減させることができる。

更に、実装ステーションの一つにおいて部品切れが発生した場合、この部品と同じ部品を供給できる代替フィーダを他の実装ステーション内で検索し、検索された代替フィーダを有する他の実装ステーションに基板を搬送し、検索された代替フィーダの部品を基板上の搭載点に実装させた場合、部品切れが発生しても代替フィーダ検索を別ステーションでも可能とすることで、一時停止することなく、ノンストップ生産を行うことができる。

又、これら上述の効果は、部品実装機や、部品実装機生産ラインシステムを制御する生産プログラムの変更により可能であり、新たな機器の導入や改良が不要であるため、汎用性を有している。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、２つの実装ステーションを有する部品実装機の概要図である。部品実装機１０は、位置決め固定された基板２上に部品を実装する第１実装ステーション１２及び第２実装ステーション１４と、当該各実装ステーション１２、１４を制御する制御部２０とを有している。

前記両実装ステーション１２、１４は、各々基板２を搬送する搬送路２２、２４と、基板２上に実装される部品を供給する複数のフィーダ２６とを有している。

前記第１実装ステーション１２と第２実装ステーション１４とは、直列に接続され、基板２を第１実装ステーション１２から第２実装ステーション１４へ搬送できるように、実装ステーション１２、１４における各々の搬送路２２、２４が連結されている。

前記フィーダ２６は、各実装ステーション１２、１４に対して実装が割当てられている部品を供給できるように、各実装ステーション１２、１４に、各々並設されている。例えば、図１では、模式的に、第１実装ステーション１２には、フィーダ２６Ａ、２６Ｂが、第２実装ステーション１４には、フィーダ２６Ｂ、２６Ｃが、各々並設されている。ここで、第１実装ステーション１２のフィーダ２６Ｂと第２実装ステーション１４のフィーダ２６Ｂには、同じ部品が収容されている。

前記基板２上には、搬送路２２又は搬送路２４上で位置決め固定（クランプ）された後、実装ヘッド（図示せず）に配設されたカメラにより撮像され、部品を実装する搭載点を正確に割り出す（補正する）ための基板マーク２Ｍと、実装の精度が要求されるＩＣ部品等に対する搭載点を補正するための専用の基板マーク２Ｎとが付されている。

図２は、基板２上の搭載点に実装されている部品を模式的に示した平面図である。図２に示される如く、例えば、部品４Ａの搭載点は図中基板２左側の３箇所であり、部品４Ｂの搭載点は基板２中央の６箇所、部品４Ｃの搭載点は基板２右側の３箇所である。

基板２上のこれらの搭載点は、予め部品４Ａ、４Ｂ、４Ｃごとに決められていて、部品４Ａはフィーダ２６Ａから、部品４Ｂはフィーダ２６Ｂから、部品４Ｃはフィーダ２６Ｃから供給され、第１実装ステーション１２では部品４Ａと部品４Ｂの実装と、第２実装ステーション１４では部品４Ｂと部品４Ｃの実装ができるように、これらフィーダ２６がセットされている。

このように、部品４Ａは第１実装ステーション１２にのみセットされているため、第１実装ステーション１２でしか実装できないので、部品４Ａの実装は第１実装ステーション１２に割り当てられている。又、部品４Ｃは第２実装ステーション１４にのみセットされているため、第２実装ステーション１４でしか実装できないので、部品４Ｃの実装は第２実装ステーション１４に割り当てられている。

一方、部品４Ｂは、両実装ステーション１２、１４にセットされ、両実装ステーション１２、１４に共通する部品であるため、どちらの実装ステーション１２、１４でも実装可能であり、動的に割り当てが変更（後述）できるようにセットされている。即ち、複数の実装ステーション１２、１４には、基板２に実装する部品４Ａ、４Ｂ、４Ｃの少なくとも一部が互いに共通とされた部品４Ｂがセットされている。

次に、図３に基づき、制御部２０により制御された各実装ステーション１２、１４に割当てられている共通部品４Ｂの搭載点を、部品実装機１０の生産状態に応じて動的に変更する割当制御手段の処理手順について説明する。

まず、第１実装ステーション（第１ステーション）１２の位置決め固定位置まで基板２を搬入して固定する。この位置決め固定された基板２上の基板マーク２Ｍを実装ヘッドに配設されたカメラにより撮像して基板マーク認識を行う。なお、ノズルの交換が必要な場合は、実装前にノズル交換を行う。

そして、第１実装ステーション１２に割当てられている基板２上の搭載点のうち第１実装ステーション１２でのみ実装可能な部品に対する搭載点に、部品を実装する動作を優先的に行う（ステップＳ１）。例えば、フィーダ２６Ａに収容されている部品４Ａの部品を、部品４Ｂに優先させて、基板２上の基板マーク２Ｎに対応する搭載点に実装していく。

次に、第１実装ステーション１２でのみ実装可能な搭載点に対する実装が完了するまで実装を進める（ステップＳ２）。例えば、図２中左側の３つの搭載点全てに部品４Ａが実装されるまで、実装を繰り返す。

第１実装ステーション１２でのみ実装可能な搭載点に対する実装の終了後、第２実装ステーション１４がアイドル状態か否か、即ち、第２実装ステーション１４に基板２が有るか無か、第２実装ステーション１４での実装がほぼ完了し、第２実装ステーション１４にある基板２をまもなく搬出できるか否か等、部品実装機１０の生産状態を判定する（ステップＳ３）。

第２実装ステーション１４がアイドル状態であれば、第１実装ステーション１２から基板２を搬出する（ステップＳ４）。

搬出後、第１実装ステーション１２から搬出された基板２を、搬送路２４上の位置決め固定する位置まで搬送した後、第２実装ステーション１４での実装動作を始める（ステップＳ５）。

ステップＳ３で第２実装ステーション１４がアイドル状態でなければ、第１実装ステーション１２で実装可能な搭載点が有るか無かを判定する（ステップＳ６）。例えば、第１実装ステーション１２のフィーダ２６Ｂから供給できる部品４Ｂの搭載点で、まだ部品４Ｂが実装されていない搭載点を検索し、実装可能な搭載点が有るか無かを判定する。

第１実装ステーション１２で、既に部品を実装できる搭載点が無ければ、第１実装ステーション１２から基板２を搬出するステップＳ４に移り、まだ搭載点があれば、第１実装ステーション１２で実装可能な搭載点の実装動作を行う（ステップＳ７）。

以上、これらの手順は、まず第１実装ステーション１２で、基板２上に部品を実装し、次に、第２実装ステーション１４に基板２を搬送して実装するという生産の流れ（順次生産フロー）である。ここで順次生産とは、各実装ステーション１２、１４でのみ実装可能な搭載点があり、且つ、一部共通する部品がある場合において、第１実装ステーション１２で生産したら、次に第２実装ステーション１４で生産することであり、必ず両実装ステーション１２、１４での実装をする必要性があるという制約が付く。

従来、静的な生産バランスを考慮し、第１実装ステーション１２で、３個の部品４Ａ、及び、６個の部品４Ｂのうち図２の基板２上の左側の３個を基板２上に実装し、次に第２実装ステーション１４で、図２中右側の残りの３個の部品４Ｂ及び３個の部品４Ｃを実装するため、第２実装ステーション１４がアイドル状態でも第１実装ステーション１２で部品を実装している間は、前工程から次の基板が搬送されてきても、基板を第１実装ステーション１２に搬入することはできないが、本実施形態によれば、生産開始時など生産状態が変化し、後工程の第２実装ステーション１４のアイドル時間が長くなる場合、第１実装ステーション１２での実装をキャンセルさせ、第２実装ステーション１４に、基板２を搬出させ、第２実装ステーション１４で実装し、第１実装ステーション１２に前工程からの基板を搬出させ、そこで実装できるので、各実装ステーション１２、１４でのアイドル時間を短縮することができる。

（第２実施形態）
図４及び図５を参照して、本発明に係る第２実施形態について説明する。

第２実施形態の構成は、第１実施形態とほぼ同じであるが、図４に示される如く、部品実装機３０の各実装ステーション１２、１４に並設されているフィーダ２６に収容されている部品種が全て同じであることと、制御部２０の割当制御手段に関する生産プログラムの内容とが異なる。例えば、第１実装ステーション１２及び第２実装ステーション１４の各々には、フィーダ２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃが並設されている。

次に、図５に基づき、制御部２０の生産プログラムの内容について説明する。

まず、基板２を部品実装機３０に搬入して第１実装ステーション１２の搬送路２２上を通過させ、第２実装ステーション１４の搬送路２４上に位置決め固定して、実装を開始する。基板２が搬送路２２上を通過した後、基板３を部品実装機３０に搬入し、第１実装ステーション１２の搬送路２２上に位置決め固定して、実装を開始する（ステップＳ１０）。即ち、両実装ステーション１２、１４で同時に実装している（同時実装）状態になる。

この同時実装が開始されたら、第２実装ステーション１４がアイドル状態か否かを判定する（ステップＳ１１）。アイドル状態でなければ、同時実装を続け、アイドル状態であれば、部品がまだ実装されていない残りの搭載点に対して、第１実装ステーション１２で部品を実装するために必要な時間の見積値（第１実施ステーションの残り実装動作時間）と、第１実装ステーション１２から第２実装ステーション１４へ現在実装している基板３を搬送して位置決め固定するまでに要する時間の見積値（第２実装ステーションの基板搬入動作時間）とを比較して判定する（ステップＳ１２）。

判定の結果、第１実装ステーション１２の残り実装動作時間が、短ければ、そのまま第１実装ステーション１２での実装を完了させ（ステップＳ１３）、長ければ、基板３を第１実装ステーション１２から搬出する（ステップＳ１４）。

搬出後、第２実装ステーション１４に基板３が搬入され、残りの搭載点に部品を実装する（ステップＳ１５）。

以上、これらの手順は、各実装ステーション１２、１４に実装できる部品が全て共通してセットされ、第１実装ステーション１２でも第２実装ステーション１４でも、基板２、３上の搭載点に対して部品を実装できる場合（同時生産）であり、順次生産のような制約はなく、広範囲の部品に渡り、互いの実装ステーション１２、１４で実装を補うことが可能である。

基板２、３が２枚ほぼ同時に部品実装機３０に搬入されてきた場合は、１枚目の基板２は第１実装ステーション１２を通過し、第２実装ステーション１４で全ての搭載点に対して部品の実装が可能であり、２枚目の基板３は第１実装ステーション１２で実装が可能であるため、２枚の基板２、３に対して同時生産ができ、平均な実装タクトの短縮を図ることができる。

又、第２実装ステーション１４の方が先に基板２が搬入された実装を開始しているので、第１実装ステーション１２より先に実装が完了し、第１実装ステーション１２の前工程からすでに基板が搬出されてきている場合は、第１実装ステーション１２での実装をキャンセルし、第２実装ステーション１４に基板２を搬出し、前工程からの基板を第１実装ステーション１２にすぐに搬入できる。第２実装ステーション１４では、第１実装ステーション１２で実装する予定だった部品の搭載点に対して、第２実装ステーション１４に実装の割当てを動的に変更することで、各実装ステーション１２、１４のアイドル時間を第１実施形態の場合よりも短縮できる。

又、基板の搬入動作には、クランプ動作や補正用の基板マーク２Ｍ、２Ｎ、３Ｍ、３Ｎに対する認識動作、ノズル交換動作等が発生する場合といった搬送による生産状態の変化があり、ステップＳ１２によりそれらを考慮して実装タクトの短縮を図ることができる。例えば、第１実装ステーション１２で最後の部品に実装をする前に、前工程から基板が搬出されてきて、第２実装ステーション１４がアイドル状態だったとしても、第１実装ステーション１２で最後の部品に実装を行ってから基板２を搬出することにより、第２実装ステーション１４では基板２を通過させ、時間の掛かる基板の搬入動作を削減することができる。

（第３実施形態）
図６を参照して、部品切れが発生した時のノンストップ生産を可能とした本発明に係る第３実施形態について説明する。

第３実施形態は、第１実施形態のように各実装ステーション１２、１４のフィーダ２６に一部共通の部品がある場合の構成でも、第２実施形態のように全く同じ種類の部品がある場合の構成でも適用できる。

以下に、図６に基づき、第３実施形態の手順について説明する。

第１実装ステーション１２において部品切れの生産状態が発生した場合、第１実装ステーション１２のフィーダ２６の中に、部品切れした部品と同じ部品を供給できる代替のフィーダ２６（代替フィーダ）を検索し、当該代替フィーダ２６が有るか無かを判定する（ステップＳ２０）。

代替フィーダ２６が有れば、当該代替フィーダ２６を使用して第１実装ステーション１２で実装を続け（ステップＳ２１）、代替フィーダ２６が無ければ、第２実装ステーション１４に前記代替フィーダ２６が有るか無かを判定する（ステップＳ２２）。

ここでも、前記代替フィーダ２６が無ければ、第１実装ステーション１２における部品切れしたフィーダ２６を交換し（ステップＳ２３）、前記代替フィーダ２６が有れば、第１実装ステーション１２から基板２を搬出する（ステップＳ２４）。

次に、第２実装ステーション１４から搬出した基板２を、搬送路２４上の位置決め固定の位置まで搬送して固定した後、第２実装ステーション１４での実装動作を始める（ステップＳ２５）。

本実施形態によれば、部品切れが発生した時のノンストップ生産を可能となる。又、部品切れ以外の早期に回復できるエラーが第１実装ステーション１２等で発生した場合でも、第２実装ステーション１４等の後工程に基板を搬送することで、後工程で搬送された基板に部品を実装し続けることができるという、エラーに対する頑健性を有する。特に、第２実施形態の場合、部品実装機や生産ラインを止めることなく、エラーに対処できる。

なお、第１実施形態、第２実施形態、及び、第３実施形態は、複数の実装ステーションを有する１台の部品実装機でなくても、図７に示される如く、部品実装機４０、４２、４４が直列に接続された部品実装機生産ラインを管理するホストコンピュータ５０が接続された部品実装機生産ラインシステム６０においても、適用可能であり、各部品実装機のアイドル時間を短縮し、生産ライン全体の稼働率の向上を容易に図ることができ、生産ライン全体の平均的な実装タクトを低減させる等ができる。なお、各実施形態における実装ステーションが、部品実装機に対応する。

本発明に係る第１実施形態を適用する部品実装機を模式的に示す平面図前記部品実装機において基板上の搭載点に実装された部品を模式的に示す平面図前記第１実施形態の手順を示すフローチャート本発明に係る第２実施形態を適用する部品実装機を模式的に示す平面図前記第２実施形態の手順を示すフローチャート本発明に係る第３実施形態の手順を示すフローチャート本発明を適用可能な部品実装機生産ラインシステムの構成を示す説明図

符号の説明

２…基板
４…部品
１０、３０、４０、４２、４４…部品実装機
１２、１４…実装ステーション
２６…フィーダ
６０…部品実装機生産ラインシステム

Claims

搬送されてくる基板を位置決め固定し、該基板に部品を実装する実装ステーションが複数直列に接続され、該実装ステーション毎に予め割当てられた基板上の搭載点に、決められた部品を実装する部品実装機において、
前記基板に実装する部品の少なくとも一部が互いに共通とされた複数の実装ステーションと、
該各実装ステーションに割当てられている共通部品の搭載点を、前記部品実装機の生産状態に応じて動的に変更する割当制御手段と、
を有し、
前記各実装ステーションのうちの１つである第１の実装ステーションでのみ実装可能な搭載点に対する実装の終了後、前記各実装ステーションのうちの前記第１の実装ステーション以外の実装ステーションの１つである第２の実装ステーションがアイドル状態か否かを判定し、
該第２の実装ステーションがアイドル状態であれば、前記第１の実装ステーションから前記基板を搬出して該第２の実装ステーションに固定して実装動作を開始し、
該第２の実装ステーションがアイドル状態でなければ、前記第１の実装ステーションで実装可能な搭載点が有るか無しかを判定し、まだ部品を実装できる搭載点があれば、前記第１の実装ステーションで実装可能な搭載点の実装動作を行う
ことを特徴とする部品実装機。
前記割当制御手段が、
実装ステーションの一つにおいて部品切れが発生した場合、該部品と同じ部品を供給できる代替フィーダを他の実装ステーション内で検索し、検索された代替フィーダを有する前記他の実装ステーションに基板を搬送し、検索された前記代替フィーダの部品を前記基板上の搭載点に実装させることを特徴とする請求項１に記載の部品実装機。