JP4903615B2 - 部品実装システム - Google Patents

Description

本発明は、部品実装システム、特に基板に部品を搭載して実装基板を生産する際に適用して好適な部品実装システムに関する。

一般に、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、この吸着ヘッドを所定位置の基板上方に移動させて吸着部品を該基板に搭載して実装基板を生産する（以下、単に基板を生産するともいう）ことが行われている。この基板生産（部品実装）では、基板の種類ごとに生産が行なわれるための、対象基板毎に作成された、搭載位置（座標）、搭載部品の種類等に関するデータからなる生産プログラムを用いて行われる。

このような部品実装機は、部品実装システムを構成するホストコンピュータにより管理され、この部品実装システムにおいては、各部品実装機に対して基板種類に対応する生産プログラムがホストコンピュータからダウンロードされることにより、予め決められた枚数の基板が生産される。

このような部品実装システムによる基板生産に際して、異なる種類の基板に切り替える場合、基板の種類（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（部品供給装置）の種類も変更する必要がある。この場合は、例えば特許文献１に説明されているようなフィーダの交換や再配置などの段取り替えの作業が必要となる。

この基板生産時の段取り替えでは、オペレータがその生産ラインの側について、フィーダセットアップ指示書を見て、段取り替えが必要なフィーダ（部品）を確認しながら、その作業を行なっている。

特開２００５−２２３８８８号公報

しかしながら、従来の部品実装システムでは、生産する基板の種類が変るごとに生産プログラムがダウンロードされるため、オペレータはその都度ダウンロードの確認作業を行なった後に、各部品実装機で「生産スタート」ボタンを押して生産を開始していた。そのため、前記段取り替え以外でも、オペレータは生産ラインについて、常に現場で生産の開始と終了を意識していなければならないことから、オペレータの作業を軽減することができない上に、生産コストを削減することができないという問題があった。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、部品実装機により複数種類の実装基板を生産する際に、オペレータの現場作業を軽減すると共に生産効率の向上を図り、基板生産のコストを削減することができる部品実装システムを提供することを課題とする。

請求項１の発明は、複数の生産プログラムを、フィーダの段取り替えをせずに実行可能なクラスタに分割し、クラスタを単位に順次生産プログラムを実行して、フィーダから供給される部品を、所定位置に位置決めされた基板に搭載する部品実装機を備えた部品実装システムにおいて、次に実行する生産プログラムが、クラスタの先頭であるか否かを判定する先頭プログラム判定手段と、該判定手段により先頭プログラムと判定された生産プログラムは、段取り替え終了の確認を条件に実行させる生産開始手段と、前記判定手段により先頭プログラムではないと判定された生産プログラムは、前記部品実装機にダウンロードして自動的に実行させる自動生産手段と、を備えたことにより、前記課題を解決したものである。

本発明は、又、前回のクラスタに使用した部品種と次回のクラスタに使用する部品種とを比較し、段取り替えするフィーダを表示させる手段を備えているようにしてもよい。

本発明は、又、一のクラスタ内に含まれる全ての生産プログラムによる部品搭載の所要時間を計算し、生産終了予定時間を表示させる手段を備えているようにしてもよい。

請求項１の発明によれば、一のクラスタ内の先頭の生産プログラムによっては、段取り替えを確認した後で確実に基板の生産が実行でき、同一クラスタ内の２番目以降の生産プログラムによっては、基板の生産が自動的に行なうことができるようにしたため、生産プログラムが変るごとにオペレータがラインにつく必要がなくなり、その結果オペレータの現場作業を軽減できると共に、作業効率の向上を図ることができ、更には、基板の生産コストの削減を図ることができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。

図１には、２台の部品実装機（マウンタ）１、１’が制御装置６（ホストコンピュータ）によって制御され、基板を生産する部品実装システムの概要を示す。

部品実装機１のフィーダバンク３には、５個のフィーダＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅがフィーダ位置３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅに、またフィーダバンク３’には、５個のフィーダａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅがフィーダ位置３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅにそれぞれ装着されている。

また、部品実装機１’のフィーダバンク７には、５個のフィーダＦ、Ｇ、Ｈ、Ｊ、Ｋがフィーダ位置７Ｆ、７Ｇ、７Ｈ、７Ｊ、７Ｋに、またフィーダバンク７’には５個のフィーダｆ、ｇ、ｈ、ｊ、ｋがフィーダ位置７ｆ、７ｇ、７ｈ、７ｊ、７ｋにそれぞれが取り付けられている。

各バンク３、３’、７、７’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。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が用意される。

図２には、部品実装機１の制御系を含む構成が図示されており、部品実装機１’も同様な構成となっている。部品実装機１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１には、ホストコンピュータ６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、該ホストコンピュータ６から送信されてくる生産プログラムデータは、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６から送信される生産プログラム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。

ホストコンピュータ６は、図３に図示したように、制御部６１、データ出力部６４、データ入力部６５、データ記憶部６６、データ送受信部６７から構成されている。制御部６１はＣＰＵ６１ａ、ＲＡＭ６１ｂ、ＲＯＭ６１ｃを有し、データ出力部６４からはホストコンピュータ６の状態を示すデータが出力される。また、データ入力部６５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６７からは部品実装機１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６６に格納できるようになっている。ＲＡＭ６１ｂ、ＲＯＭ６１ｃ、或いはデータ記憶部６６にはオペレーティングシステムプログラム（ＯＳ）や本実施形態の部品実装システムを制御するためのプログラムや各種のデータが格納される。

生産プログラムデータは、部品実装機１ないし１’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６５を介して各基板毎に生産プログラム（データ）が作成される。

生産プログラムは、部品実装のタクトタイムが短くなるように、部品を収納、供給するフィーダの取付け位置、基板への部品の搭載順序を考慮して最適化して作成される。また、複数種類の基板を生産する場合、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、所定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ないし交換等の段取り替えが必要とならないように、生産プログラムデータがクラスタに分けて編集される。

以上の部品実装機１、１’とこれらを管理するホストコンピュータ６等により構成される本実施形態部品実装システムにおいては、上述したように複数の生産プログラムを、フィーダの段取り替えをせずに実行可能なクラスタに分割し、クラスタを単位に順次生産プログラムを実行して、フィーダから供給される部品を、所定位置に位置決めされた基板に搭載して実装基板の生産を行なう。

又、本実施形態の部品実装システムは、次に実行する生産プログラムが、クラスタの先頭であるか否かを判定する先頭プログラム判定手段と、該判定手段により先頭プログラムと判定された生産プログラムは、段取り替え終了の確認を条件に実行させる生産開始手段と、前記判定手段により先頭プログラムではないと判定された生産プログラムは、前記部品実装機にダウンロードして自動的に実行させる自動生産手段と、を備えている。これらの各手段は、生産開始手段に各部品実装機１、１’に設置されているスタートボタン（図示せず）が含まれる以外は、ホストコンピュータ６においてソフトウェアにより実現されている。

又、本実施形態においては、図４にイメージを示すように、前のクラスタに使用した部品種と次のクラスタに使用する部品種とを比較し、段取り替えするフィーダを表示させる手段を備えていると共に、図５にイメージを示すように、一のクラスタ内に含まれる全ての生産プログラムによる部品搭載の所要時間を計算し、生産終了予定時間を表示させる手段を備えている。これらの各手段も、同様にホストコンピュータ６においてソフトウェアにより実現されており、図示したイメージは、後に詳述するようにその画面上に表示されるようになっている。

次に、本実施形態の作用を、図６のフローチャートに従って説明する。

本実施形態においては、生産プログラムが複数本予約されると、前記ホストコンピュータ６が有している生産計画機能により、これら生産プログラムに対して最適化が実行され、クラスタ化が行なわれる（ステップ１）。このクラスタ化については、例えば特開２００３−２２９６９６号公報に説明されている。

このクラスタ化により同一クラスタに分類された生産プログラムは、段取り替えの必要が無く、必要なフィーダを初めに設定すると、部品切れが発生しない限りはそのまま生産することが可能である。

上記ステップ１で予約された複数の生産プログラムに対してクラスタ化と、部品の搭載タクトが最短になるようにフィーダ配置を決定する最適化が実行されると、このクラスタ最適化された生産プログラムに関するクラスタデータが作成される（ステップ２）。

このようにクラスタデータが作成され、生産が開始されると、ホストコンピュータ６では前記先頭プログラム判定手段により、次の生産に使用する生産プログラムがクラスタの中の先頭プログラムであるか否かを判定する（ステップ３）。この判定は、生産計画時に設定された順番に基づいて行なわれる。

先頭プログラムであると判定された場合は、その生産プログラムを各部品実装機１、１’にダウンロードする（ステップ４）と共に、このクラスタに必要な部品（フィーダ）を準備させるために図示しないダイヤログ表示により段取り替えを促す（ステップ５）。

ホストコンピュータ６は、オペレータによる段取り替えが終了したことを確認した後（ステップ６）、各部品実装機１、１’における生産をスタートさせる。即ち、ホストコンピュータ６が、クラスタの先頭にある生産プログラムと判断した場合には、段取り替えが完了しているか否かをオペレータに確認させる必要がある。そのため、前記生産開始手段では、段取り替え完了（終了）の確認を条件に該生産プログラムを実行させるために、オペレータの判断により生産をスタートさせる（ステップ７）。具体的には、各部品実装機１、１’において、オペレータが図示しないスタートボタンを押して生産をスタートさせる。

一方、前記ステップ３で先頭プログラムではなく、同一クラスタ内に含まれる２番目以降の生産プログラムと判定された場合には、前記自動生産手段により、ホストコンピュータ６から部品実装機１、１’にその生産プログラムをダウンロードする（ステップ８）場合に、自動的に該ホストコンピュータ６から各部品実装機１、１’に生産スタートコマンドを通知する（ステップ９）。このように生産プログラムのダウンロードと共にスタートコマンドを送信することにより、自動的に生産を開始させる。

以上のように、オペレータによる手動スタート（ステップ７）により生産を開始した場合は、それ以降は同一クラスタ内で部品交換が必要とならないために、同種の基板生産が終了した場合には（ステップ１０）、同一クラスタ内の間は自動的に（ステップ１１、３）、その生産プログラムを前記ステップ８によりホストコンピュータ６よりダウンロードし、前記ステップ９により各部品実装機１、１’側に生産スタートコマンドを通知し、生産を自動的にスタートさせる。以上の生産動作を、全てのクラスタについて完了するまで繰り返す（ステップ１２）。

このようにすることにより、同一クラスタ内では、２番目以降の生産プログラムについては生産を自動的に行なうことができるため、生産効率を大幅に向上することができる。

又、本実施形態においては、ホストコンピュータ６では、前記図４に示したように、段取り替えが必要な部品に関する対象フィーダを、部品実装機を単位に色替えしながら画面上に表示するようになっている。

これは、使用する部品種に関する、前回のクラスタデータと、次回のクラスタデータとを比較して、部品種が異なる対象フィーダを求め、それを変更が必要なフィーダ（部品）としてビジュアルに表示する。図には、前回のクラスタ１のフィーダ配列から次回のクラスタ２のフィーダ配列に移行する際、変更する必要のあるフィーダ（Ｂ、Ｄ、Ｆ）は、例えば赤で変更先のフィーダと共に表示し、変更しないフィーダ（Ａ、Ｃ、Ｅ）は、例えば青で表示されるようになっている。

このように、段取り替え時の変更内容がホストコンピュータ６側に色替えして表示されるようにしたため、前記ステップ５、６においてオペレータが段取り替えをする際に、作業工数を削減すると共に、生産効率を向上させることが可能であり、更に段取り替えの作業ミスを削減することもできる。

又、前記図５に示したように、同一クラスタ内での生産終了予定時間を出力することができるようになっている。この生産終了時間は、クラスタを作成する際の最適化起動時（生産計画時）に、各部品実装機１、１’における基板１枚当りの生産動作時間をシミュレーションしているため、その時間を該当する基板の枚数を乗じて算出し、同一クラスタ内全ての生産プログラムに対して積算することにより表示することが可能となる。従って、一つのクラスタについては生産が終了するまでオペレータがその生産に係り切りにならずに済むため、該オペレータの作業工数を削減することができ、しかも、図示されているように、段取り替えの予想時間をも知ることができる。

以上詳述した本実施形態によれば、同一クラスタに分類された生産プログラムについては、先頭プログラム以外は作業員がラインについていなくても自動的に基板作成を行なうことができる。

又、別のクラスタに切り替えた場合の先頭の生産プログラムについては、段取り替えが必要なため、該生産プログラムをダウンロードした後、自動的に基板生産を行なわずに、段取り替えを促す画面を表示する。その画面上ではホストコンピュータ６の画面上に段取り替えが必要な部品に対する対象フィーダの部品を部品実装機を単位に色替えして表示するため、変更が必要な部品（フィーダ）がビジュアル化されるため、段取り替え時の作業能率を向上できると共に、作業ミスの発生を防止することができる。

更に、同一クラスタ内では生産終了予定時間が出力され、表示されるため、段取り替えが発生する時間が明確化される。

なお、部品実装システムを構成する部品実装機の数は任意であり、又、フィーダの設置は、部品実装機の片側だけであっても良い。

本発明に係る実施形態の部品実装システムの概要を示す平面図 本実施形態の部品実装システムを構成する部品実装機の制御系を含む概要を示すブロック図 本実施形態の部品実装システムを構成する部品実装機を管理するホストコンピュータの概要を示すブロック図 段取り替えを要するフィーダの表示イメージの一例を示す説明図 生産完了予定時間の表示イメージの一例を示す説明図 本実施形態の作用を示すフローチャート

符号の説明

１、１’…部品実装機
３、７…フィーダバンク
６…制御装置（ホストコンピュータ）
１５…データ記憶部
１６…データ送受信部
６５…データ入力部
６６…データ記憶部
６７…データ送受信部

Claims (3)

1. 複数の生産プログラムを、フィーダの段取り替えをせずに実行可能なクラスタに分割し、クラスタを単位に順次生産プログラムを実行して、フィーダから供給される部品を、所定位置に位置決めされた基板に搭載する部品実装機を備えた部品実装システムにおいて、
   次に実行する生産プログラムが、クラスタの先頭であるか否かを判定する先頭プログラム判定手段と、
   該判定手段により先頭プログラムと判定された生産プログラムは、段取り替え終了の確認を条件に実行させる生産開始手段と、
   前記判定手段により先頭プログラムではないと判定された生産プログラムは、前記部品実装機にダウンロードして自動的に実行させる自動生産手段と、を備えていることを特徴とする部品実装システム。
2. 前回のクラスタに使用した部品種と次回のクラスタに使用する部品種とを比較し、段取り替えするフィーダを表示させる手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の部品実装システム。
3. 一のクラスタ内に含まれる全ての生産プログラムによる部品搭載の所要時間を計算し、生産終了予定時間を表示させる手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の部品実装システム。

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