JP5102745B2 - 部品実装方法および実装機 - Google Patents

Description

この発明は、基板への部品装着を複数のヘッドユニットの間で切り替えながら実行する技術に関するものである。

従来、電子部品等の部品を基板に装着する実装機として、複数のヘッドユニットを備えた装置が知られている。例えば特許文献１に記載の装置では、各ヘッドユニットは、部品供給部での部品吸着、部品認識、基板の上方への移動、基板への部品装着および部品供給部への移動を搭載工程として繰り返す。また、複数のヘッドユニット間の相互干渉を防止するとともに実装効率を上げるために、基板への部品装着を複数のヘッドユニットの間で交互に切り替えながら実行するように予め生産プログラムが作成されている。
特開２００７−１５８１１５号公報

ところで、上記装置では、一方のヘッドユニットによる基板への部品実装が実行されている間、他方のヘッドユニットは部品吸着および部品認識を実行するが、当該他方のヘッドユニットによる部品吸着および部品認識が一方のヘッドユニットによる部品装着よりも早く終わる場合には、部品装着中のヘッドユニットとの干渉を避けるため、他方のヘッドユニットは部品吸着および部品認識を終えた状態で待機状態となる。この待機時間は他方のヘッドユニットにとって時間ロスとなるため、待機時間を短縮するための技術が望まれている。

また、各ヘッドユニットによる搭載工程を相互にバランスを取って時間ロスを抑制するようにプログラムを設定したとしても、運転中のエラーで搭載工程数のバランスが崩れてしまい、待機時間が発生してしまうこともあった。例えば運転中にあるヘッドユニットについて、吸着不良、部品脱落、部品供給部に設けられたテープフィーダでのスプライシング不良による欠品等のエラーが発生すると、当該ヘッドユニットによる基板への部品装着がプログラム通りに実行されないため、当該ヘッドユニットによる搭載工程をプログラムで規定された搭載工程の数より多く実行しなければ、当該ヘッドユニットによる基板への部品装着を完了させることができなくなる。このような場合にも、可能な限り待機時間を抑制して部品実装の効率化を図りたい。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板への部品装着を複数のヘッドユニットの間で切り替えながら第１ヘッドユニットによる部品装着中に第２ヘッドユニットによる部品吸着および部品認識を実行する実装機において、第１ヘッドユニットが基板への部品装着を行っている間に第２ヘッドユニットが待機する時間を抑えて部品実装の効率を高めることを目的とする。

この発明は、部品供給部での部品吸着、部品認識、基板の上方への移動、基板への部品装着および部品供給部への移動が含まれる搭載工程を繰り返して実行する、ヘッドユニットを複数有する実装機において、生産プログラムにしたがって、基板への部品装着を複数のヘッドユニットの間で切り替えながら第１ヘッドユニットによる部品装着中に第２ヘッドユニットによる部品吸着および部品認識を実行する部品実装方法であって、上記目的を達成するため、第２ヘッドユニットが部品吸着および部品認識を完了した時点において第１ヘッドユニットによる部品装着の継続中で第２ヘッドユニットが待機状態となっているか否かを判定する判定工程と、待機状態の発生が判定されたとき、待機状態の発生以降に、第２ヘッドユニットによる搭載工程の残数が第１ヘッドユニットによる搭載工程の残数よりも多い場合には生産プログラムを変更して待機状態の発生以降における基板への部品装着を行うヘッドユニットの順序変更を行うプログラム変更工程とを備えたことを特徴としている。

また、この発明にかかる実装機は、上記目的を達成するため、部品供給部での部品吸着、部品認識、基板の上方への移動、基板への部品装着および部品供給部への移動が含まれる搭載工程を繰り返して実行する、複数のヘッドユニットと、生産プログラムにしたがって、基板への部品装着を複数のヘッドユニットの間で切り替えながら第１ヘッドユニットによる部品装着中に第２ヘッドユニットによる部品吸着および部品認識を実行する制御手段とを備え、制御手段は、第２ヘッドユニットが部品吸着および部品認識を完了した時点において第１ヘッドユニットによる部品装着の継続中で第２ヘッドユニットが待機状態となっており、しかも当該待機状態の発生以降に第２ヘッドユニットによる搭載工程の残数が第１ヘッドユニットによる搭載工程の残数よりも多い場合には、生産プログラムを変更して待機状態の発生以降における基板への部品装着を行うヘッドユニットの順序変更を行うことを特徴としている。

このように構成された発明（部品実装方法および実装機）では、複数のヘッドユニットが同時に基板の上方に移動して相互干渉するのを防止するために、生産プログラムにしたがって基板への部品装着を複数のヘッドユニットの間で切り替えながら実行している。また、処理効率を高めるために、第１ヘッドユニットによる部品装着と並行して第２ヘッドユニットによる部品吸着および部品認識を実行している。この並行処理中に第２ヘッドユニットによる部品吸着および部品認識が第１ヘッドユニットによる部品装着よりも先に完了して待機状態が発生する場合がある。しかも、後述するように、待機状態の発生以降に第２ヘッドユニットによる搭載工程の残数が第１ヘッドユニットによる搭載工程の残数よりも多い場合には、処理効率が大幅に低下してしまう。そこで、本発明では、このように処理効率の低下を招く場合には、生産プログラムを変更して待機状態の発生以降における基板への部品装着を行うヘッドユニットの順序が変更されて待機時間の短縮が図られている。

なお、上記発明では生産プログラムに基づく部品装着を実行している中に（１）待機時間の発生検出および（２）搭載工程の残数対比を行い、これらの条件（１）、（２）が満たされた場合には生産プログラムの変更を行っているが、部品装着を開始する前に上記条件（１）、（２）が満たされることが確認される場合には部品実装に先立って生産プログラムを変更してもよい。すなわち、基板上方でのヘッドユニットの相互干渉を防止する観点から、基板への部品装着を複数のヘッドユニットの間で交互に切り替えるように生産プログラムを作成するのが好適である。しかしながら、当該生産プログラムをそのまま実行すると、第２ヘッドユニットが部品吸着および部品認識を完了した時点において第１ヘッドユニットによる部品装着の継続中で第２ヘッドユニットが待機状態となり、しかも当該待機状態の発生以降に、第２ヘッドユニットによる搭載工程の残数が第１ヘッドユニットによる搭載工程の残数よりも多くなる事態が想定される場合には、待機状態の発生以降に基板への部品装着を行うヘッドユニットの順序変更を行うように生産プログラムを変更しておくのが望ましい。

また、搭載工程に失敗したとき、当該搭載工程を生産プログラムで規定された搭載工程の数より多く実行して当該ヘッドユニットによる基板への部品装着を完了させる実装機がある。このような実装機では、搭載工程の残数が実装機の動作状況に応じて変化し、待機時間の長期化が生じやすい。このような実装機では、各ヘッドユニットにより実行する搭載工程の残数を対比し、その対比結果に基づき生産プログラムの変更を行うことで部品装着の失敗に対して適切に対応し、待機時間を確実に短縮することができる。

以上のように、第２ヘッドユニットが部品吸着および部品認識を完了した時点において第１ヘッドユニットによる部品装着の継続中で第２ヘッドユニットが待機状態となっており、しかも当該待機状態の発生以降に第２ヘッドユニットによる搭載工程の残数が第１ヘッドユニットによる搭載工程の残数よりも多い場合には、生産プログラムを変更して待機状態の発生以降における基板への部品装着を行うヘッドユニットの順序を変更している。したがって、第１ヘッドユニットが基板への部品装着を行っている間に第２ヘッドユニットが待機する時間を抑えて部品実装の効率を高めることができる。

図１は本発明にかかる実装機の一実施形態を示す平面図である。また、図２は図１の実装機の電気的構成を示すブロック図である。この実装機では、基台１１上に基板搬送機構２０が配置されており、基板３０Ａ、３０Ｂを所定の搬送方向Ｘに搬送可能となっている。より詳しくは、基板搬送機構２０は、基台１１上において基板３０Ａ、３０Ｂを図１の右側から左側（（−Ｘ）側方向）へ搬送する一対のコンベア２１、２１を有している。これらのコンベア２１、２１は実装機全体を制御するコントローラ４０（図２参照）により制御される。すなわち、コンベア２１，２１はコントローラ４０からの駆動指令に応じて作動し、搬入されてきた基板３０Ａ、３０Ｂを下流側実装作業位置（図１中の左側基板３０Ａの位置）および上流側実装作業位置（図１中の右側基板３０Ｂの位置）で停止させる。また、各実装作業位置で基板３０Ａ、３０Ｂは図略の保持装置によりそれぞれ固定保持される。

これら２つの実装作業位置のうち下流側では、フロント（−Ｙ）側方向（基台１１上面、あるいは基台１１上面と平行な面において、搬送方向（Ｘ軸方向）と直交する方向をＹ軸方向とする）に部品供給部５０Ａ１が配置されるとともに、リア（＋Ｙ）側に部品供給部５０Ａ２が配置されている。これらの部品供給部５０Ａ１、５０Ａ２では複数のフィーダー５１が装着されている。また、各フィーダー５１に対応して電子部品を一定ピッチで収納・保持したテープを巻回したリール（図示省略）が配置されており、各フィーダー５１による電子部品の供給が可能となっている。すなわち、フィーダー５１がリールからテープを部品に対応するピッチ送り量すなわち電子部品の収納ピッチ分ずつヘッドユニット６０Ａ１、６０Ａ２側の部品吸着位置に送り出すことによって該テープ内の電子部品が間欠的に繰り出され、その結果、ヘッドユニット６０Ａ１、６０Ａ２の吸着ノズル６１による電子部品のピックアップが可能となる。

ヘッドユニット６０Ａ１は下流側実装作業位置で固定保持された基板３０Ａの上方とフロント側部品供給部５０Ａ１の間を往復自在に設けられており、ヘッドユニット６０Ａ１に複数搭載された吸着ノズル６１により部品供給部５０Ａ１から供給される電子部品（図示省略）を基板３０Ａに装着可能となっている。また、ヘッドユニット６０Ａ１を基台１１上方の所定範囲にわたりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動するためのヘッドユニット駆動機構（図示省略）が設けられており、コントローラ４０のモータ制御部４３からの信号に応じてヘッドユニット６０Ａ１を所望位置に移動させる。すなわち、ヘッドユニット駆動機構はヘッドユニット６０Ａ１をＸ軸方向に駆動するためのＸ軸モータ７３およびＹ軸方向に駆動するためのＹ軸モータ７４を有している。そして、これらのモータ７３、７４がコントローラ４０のモータ制御部４３からの動作指令に応じて作動することでヘッドユニット６０Ａ１がＸ軸方向およびＹ軸方向に駆動されて所望位置に位置決めされる。

また、ヘッドユニット６０Ａ１では、鉛直方向Ｚに延設された不図示の実装用ヘッドが複数、例えば４本、Ｘ軸方向（基板搬送機構２０による基板の搬送方向）に等間隔で列状配置されている。実装用ヘッドのそれぞれの先端部には、吸着ノズル６１が装着されている。また、ヘッドユニット６０Ａ１にはＺ軸モータ６５及びＲ軸モータ６６が配置されている。そして、ヘッドユニット駆動機構によってヘッドユニット６０Ａ１が部品供給部５０Ａ１の上方に移動し、吸着ノズル６１が吸着対象部品を搭載するフィーダー５１の部品吸着位置上方に位置されるとともに、Ｚ軸モータ６５により吸着ノズル６１が下降して部品供給部から供給される電子部品に対して吸着ノズル６１の先端部が接して吸着保持し、吸着ノズル６１が上昇する。このヘッドユニット６０Ａ１の移動による吸着ノズル６１の部品吸着位置上方への移動から、Ｚ軸モータ６５による吸着ノズル６１の上昇に至る一連の動作が、４本の吸着ノズル６１の各々に対して順次実施される。こうして各吸着ノズル６１で電子部品を吸着保持したままヘッドユニット６０Ａ１が基板３０Ａの上方に搬送され、基板３０Ａの上方にてヘッドユニット６０Ａ１を順次移動し、４本の吸着ノズル６１に対応した各所定位置において、Ｒ軸モータ６６及びＺ軸モータ６５により所定方向に向けて電子部品を基板３０Ａに移載する。

さらに、この実装機では、基板３０Ａと部品供給部５０Ａ１との間に画像読取部８０が配置されている。画像読取部８０は多数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなる照明部とラインセンサを備えている。これらの構成部品のうちラインセンサはＣＣＤ固体撮像素子の撮像面を上方に向けた状態で同素子を上記吸着ノズル６１の配列方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に設けたものであって、照明部に形成されたスリット部を介して一次元的に部品画像を取り込むようになっている。

そして、ヘッドユニット６０Ａ１の各吸着ノズル６１によって部品が吸着された後、ラインセンサの各素子の配列方向（Ｙ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸方向）にヘッドユニット６０Ａ１が所定の認識用移動経路に沿って移動することによって、上記ラインセンサにより、各吸着ノズル６１に吸着されたＹ軸方向の部品画像がＸ軸方向に順次取込まれて所定の画像信号として画像処理部４４に出力される。そして、画像読取部８０の画像読取面（ＣＣＤ固体撮像素子の撮像面）上をヘッドユニット６０Ａ１が完全に通過することによって吸着されている全部品の画像が取込まれるようになっている。

このようにコントローラ４０によってヘッドユニット６０Ａ１を制御することで、部品供給部５０Ａ１での部品吸着、画像読取部８０による部品認識、基板３０Ａの上方への移動、基板３０Ａへの部品吸着ズレを補正した上での部品装着および部品供給部５０Ａ１への移動という一連の動作（搭載工程）が実行可能となっている。そして、ヘッドユニット６０Ａ１が上記搭載工程を繰り返して部品供給部５０Ａ１から供給される部品の基板３０Ａへの実装を行う。

また、リア側についても、フロント側と同様のＸ軸モータ７３およびＹ軸モータ７４を有するヘッドユニット駆動機構により、複数の吸着ノズル６１を搭載したヘッドユニット６０Ａ２が基板３０Ａの上方とリア側部品供給部５０Ａ２の間を往復自在に設けられており、ヘッドユニット６０Ａ２にはフロント側と同様なＺ軸モータ６５及びＲ軸モータ６６が搭載され、さらに基台１１上基板３０Ａと部品供給部５０Ａ２との間にフロント側と同様な画像読取部８０が配置され、ヘッドユニット６０Ａ２による基板３０Ａへの部品吸着ズレを補正した上での部品装着が可能となっている。そして、ヘッドユニット６０Ａ２が搭載工程（部品供給部５０Ａ２での部品吸着、画像読取部８０による部品認識、基板３０Ａの上方への移動、基板３０Ａへの部品装着および部品供給部５０Ａ２への移動）を繰り返して部品供給部５０Ａ２から供給される部品の基板３０Ａへの実装を行う。

ただし、このように２つのヘッドユニット６０Ａ１、６０Ａ２が基板３０Ａの上方に移動可能となっており、両ヘッドユニット６０Ａ１、６０Ａ２が同時に基板３０Ａの上方に移動すると干渉する。そこで、一方のヘッドユニットが基板３０Ａの上方に移動して部品装着を行っている間、他方のヘッドユニットが部品供給部で部品の吸着や部品認識を実行するように基板３０Ａ側へのヘッドユニット６０Ａ１、６０Ａ２のアクセスがコントローラ４０により制御される。ヘッドユニット６０Ａ１とヘッドユニット６０Ａ２で交互に部品吸着し、交互に部品装着することで干渉を回避できるとともに、実装効率を向上することができる。このように部品供給部５０Ａ１、５０Ａ２およびヘッドユニット６０Ａ１、６０Ａ２を備える下流側実装部７０Ａにより実装作業位置で固定保持された基板３０Ａへの部品実装が実行される。

一方、上流側実装作業位置に対しても、下流側と同様に、上流側実装部７０Ｂにより上流側実装作業位置で固定保持された基板３０Ｂへの部品実装が可能となっている。なお、その構成および基本動作は下流側実装部７０Ａと同じであるため、同一または相当符号を付して構成説明を省略する。

本実施形態にかかる実装機には、上記したように実装機全体を制御するコントローラ４０が設けられている。このコントローラ４０は、演算処理部４１と、ハードディスクドライブなどの記憶部４２と、モータ制御部４３と、画像処理部４４とを備えており、本発明の「制御手段」としての機能を果たす。この演算処理部４１はＣＰＵ等により構成されており、記憶部４２に記憶されている生産プログラムにしたがって各ヘッドユニット６０Ａ１、６０Ａ２、６０Ｂ１、６０Ｂ２による搭載工程を制御する。

モータ制御部４３には、上記Ｘ軸モータ７３およびＹ軸モータ７４以外に各ヘッドユニット６０Ａ１、６０Ａ２、６０Ｂ１、６０Ｂ２内で各吸着ノズル６１を昇降駆動するＺ軸モータ６５、各吸着ノズル６１を上下軸周りで回動するＲ軸モータ６６が電気的に接続されており、各モータを駆動制御する。また、これらのモータ６５、６６、７３、７４にはモータの回転状況に応じたパルス信号を出力するエンコーダ（図示省略）がそれぞれ付設されている。このため、各エンコーダから出力されるパルス信号はコントローラ４０の演算処理部４１に取り込まれる。そして、これらの信号を受けた演算処理部４１が各軸モータ６５、６６、７３、７４の回転量に関する情報を取得し、モータ制御部４３と共に各軸モータ６５、６６、７３、７４を制御して、吸着ノズル６１を基台１１上の任意の位置に移動させる。

また、画像処理部４４には、下流側実装部７０Ａのフロント側画像読取部８０およびリア側画像読取部８０並びに上流側実装部７０Ｂのフロント側画像読取部８０およびリア側画像読取部８０が電気的に接続されており、各画像読取部８０から出力される撮像信号が画像処理部４４に取り込まれるようになっている。そして、画像処理部４４では、取り込まれた撮像信号に基づいて、部品画像の解析が行われるようになっており、部品等の位置ズレを検出することができる。

なお、図２中の符号４７はプログラムや各種データなどを表示したり、作業者がコントローラ４０に対して各種データや指令などの情報を入力するための表示／操作ユニットである。

次に、上記のように構成された実装機において実行される本発明にかかる部品実装方法の第１実施形態について図３および図４を参照しつつ説明する。図１に示す実装機はサーバ−ＰＣなどの外部制御装置から与えられる生産プログラムを記憶部４２に記憶しており、演算処理部４１は記憶部４２から生産プログラムを読み出し、当該生産プログラムに基づき基板への部品装着をヘッドユニットの間で切り替えながら実行する。この生産プログラムは外部制御装置で作成されるが、図１に示すように１つの基板に対して２つのヘッドユニットがアクセスして部品装着を行う場合、基板上方でのヘッドユニットの相互干渉を防止するとともに、一方のヘッドユニットで部品実装している時間を利用して他方のヘッドユニットで部品吸着することで実装効率を向上する観点から、通常、基板への部品装着を２つのヘッドユニットの間で交互に切り替えるように生産プログラムが作成される。したがって、この生産プログラムにしたがって実装機が作動すると、例えば図３に示すように各ヘッドユニットが作動して部品装着が進行していく。なお、図１に示す実装機は、２つの実装部７０Ａ、７０Ｂを有しており、各実装部７０Ａ、７０Ｂにおいて１つの基板に対して２つのヘッドユニットがアクセスして部品実装を行う。そこで、以下の説明においては、一方の実装部７０Ａでの動作について説明するが、他方の実装部７０Ｂにおいても全く同様の動作が実行される。

図３は標準的な生産プログラムに基づく実装部の動作を模式的に示す図であり、１つの基板３０Ａへの全部品の実装を完了する直前の動作を示している。なお、同図における「入替」、「吸着」、「認識」、「装着」はそれぞれ以下の動作内容を意味している。
「入替」…ヘッドユニット６０Ａ１、６０Ａ２の一方を部品供給部に移動させる（なお、既に部品供給部に位置している場合にはそのまま部品供給部に位置させる）後、他方を基板３０Ａの上方に移動させる、
「吸着」…部品供給部での部品吸着を行う、
「認識」…画像読取部８０による部品認識を行う、
「装着」…吸着ノズル６１で保持している部品を基板３０Ａに装着する、
また、同図中の「第１ＨＵ」、「第２ＨＵ」とは、それぞれ本発明の「第１ヘッドユニット」および「第２ヘッドユニット」を示しており、「第１ＨＵ」は部品装着中のヘッドユニットを意味しており、「第２ＨＵ」は部品吸着および部品認識を実行しているヘッドユニットを意味している。すなわち、本実施の形態においては、フロント側ヘッドユニット６０Ａ１は、基板３０Ａ上方で部品装着中は第１ヘッドユニット「第１ＨＵ」と呼称し、基板３０Ａ上方から待避し、部品吸着および部品認識を実行中は、第２ヘッドユニット「第２ＨＵ」と呼称する。リア側ヘッドユニット６０Ａ２も同様とする。さらに、同図中の「工程残数」は当該ヘッドユニットにより実行すべき搭載工程の残数を示している。

同図に示すように、フロント側ヘッドユニット６０Ａ１およびリア側ヘッドユニット６０Ａ２はいずれも「入替」、「吸着」、「認識」、「装着」、「入替」を１つの搭載工程とし、搭載工程を繰り返して実行する。例えば実装部７０Ａのフロント側では、次の動作が実行される。

(1)図１に示すようにリア側ヘッドユニット６０Ａ２による基板３０Ａへの部品装着が実行されている間に、フロント側ヘッドユニット６０Ａ１が部品供給部５０Ａ２から供給される部品を吸着ノズル６１に吸着し、さらに吸着ノズル６１に保持された全部品の認識を行い、
(2)リア側ヘッドユニット６０Ａ２が基板３０Ａの上方から部品供給部５０Ａ２に移動した後、既に吸着ノズル６１に部品を吸着保持するとともに部品の認識を完了したフロント側ヘッドユニット６０Ａ１が基板３０Ａの上方に移動し、
(3)フロント側ヘッドユニット６０Ａ１の吸着ノズル６１に保持された全部品が基板３０Ａに装着され（全部品の装着完了に応じて工程残数は「１」だけデクリメントされる）、
(4)フロント側ヘッドユニット６０Ａ１が基板３０Ａの上方から部品供給部５０Ａ１または予め設定された位置に移動して基板３０Ａの上方から待避する。

また、実装部７０Ａのリア側においても、フロント側と同様の搭載工程を実行するが、上記したようにフロント側ヘッドユニット６０Ａ１による基板３０Ａへの部品装着中に、リア側ヘッドユニット６０Ａ２による部品吸着および部品認識が実行され、部品搭載と部品吸着・認識の並行処理（入替間作業）によって処理の効率化が図られている。

ところで、並行処理を行う場合、例えば図４（ａ）に示すように、リア側ヘッドユニット６０Ａ２による部品吸着および部品認識が早く終わり、待機状態が発生してしまうことがある。ここで、リア側ヘッドユニット６０Ａ２の工程残数がフロント側ヘッドユニット６０Ａ１の工程残数と同じあるいは少なく、生産プログラム通りに部品装着をフロント側ヘッドユニット６０Ａ１とリア側ヘッドユニット６０Ａ２とで交互に行う場合には、フロント側ヘッドユニット６０Ａ１による部品装着が完了するのを待ったとしてもトータルの処理時間は変わらない。しかしながら、部品の種類、サイズ、点数などによっては、フロント側ヘッドユニット６０Ａ１とリア側ヘッドユニット６０Ａ２で実行する搭載工程の数が相違することがある。このため、例えば同図（ａ）に示すように待機状態が発生した時点でのリア側ヘッドユニット６０Ａ２の工程残数がフロント側ヘッドユニット６０Ａ１の工程残数よりも多くなることもあり、リア側ヘッドユニット６０Ａ２の搭載工程を連続的に実施せざるを得ず、その結果、待機時間がそのまま時間ロスにつながり、処理効率の低下を招くことがある。

そこで、本実施形態では、並行処理（入替間作業）中に第２ヘッドユニットによる部品吸着および部品認識が第１ヘッドユニットによる部品装着よりも先に完了して待機状態が発生するか否かを判定している。例えば同図に示すように、フロント側ヘッドユニット６０Ａ１が本発明の「第１ヘッドユニット」として部品装着を実行している間にリア側ヘッドユニット６０Ａ２による部品吸着および部品認識が完了する場合には、コントローラ４０の演算処理部４１は待機状態の発生を判定する。この判定は生産プログラムに基づき「装着」に要する時間と「吸着」・「認識」に要する時間を比較することで容易に行うことができる。

そして、待機状態の発生を検出すると、コントローラ４０の演算処理部４１はさらに待機状態が発生するタイミングＴ１での各ヘッドユニット６０Ａ１、６０Ａ２の工程残数を取得し、このタイミングＴ１で「第２ヘッドユニット」に相当するリア側ヘッドユニット６０Ａ２の工程残数が「第１ヘッドユニット」に相当するフロント側ヘッドユニット６０Ａ１の工程残数よりも多い場合、つまり時間ロスが発生する場合には、フロント側ヘッドユニット６０Ａ１による部品装着を一時的に中断し、リア側ヘッドユニット６０Ａ２による部品装着を優先する。すなわち、コントローラ４０の演算処理部４１は、以下のサブ工程(a)〜(e)を実行して「第２ヘッドユニットによる優先装着」を第１ヘッドユニットによる部品装着に割り込ませる。

(a)上記待機状態が発生するタイミングＴ１でフロント側ヘッドユニット６０Ａ１による部品装着を中断し、
(b)フロント側ヘッドユニット６０Ａ１が基板３０Ａの上方から部品供給部５０Ａ１または予め設定された位置に移動して基板３０Ａの上方から待避した後に、既に部品吸着および部品認識を完了しているリア側ヘッドユニット６０Ａ２が基板３０Ａの上方に移動し、
(c)リア側ヘッドユニット６０Ａ２の吸着ノズル６１に保持された全部品が基板３０Ａに装着され（これが「第２ヘッドユニットによる優先装着」であり、優先装着の完了によりリア側ヘッドユニット６０Ａ２の工程残数は「１」だけデクリメントされる）、
(d)リア側ヘッドユニット６０Ａ２が基板３０Ａの上方から部品供給部５０Ａ２に移動した後、吸着ノズル６１の一部に部品が残っているフロント側ヘッドユニット６０Ａ１が基板３０Ａの上方に戻り、
(e)フロント側ヘッドユニット６０Ａ１による部品装着を再会して残りの部品を基板３０Ａに装着する、なお、これと並行してリア側ヘッドユニット６０Ａ２による部品吸着および認識を実行して処理の効率化を図る。

以上のように、本実施形態によれば、第２ヘッドユニットが部品吸着および部品認識を完了した時点（図４中のタイミングＴ１）において第１ヘッドユニットによる部品装着が継続されており、第２ヘッドユニットが待機状態となり、しかも当該待機状態の発生以降に第２ヘッドユニットによる搭載工程の残数が第１ヘッドユニットによる搭載工程の残数よりも多い場合には、生産プログラムを変更して待機状態の発生以降における基板３０Ａへの部品装着を行うヘッドユニット６０Ａ１、６０Ａ２の順序を変更しているので、図４に示すように待機時間を抑えて時間ΔＴだけ実装時間を短縮することができる。
なお、このような作用効果はもう一方の実装部７０Ｂについても全く同様である。

ところで、実装機による部品実装を行っている間に、種々のエラーが発生して搭載工程に失敗することがある。例えば、部品吸着不良が発生し複数の吸着ノズル６１の全てに部品を保持しないまま認識し、部品実装を行ったり、複数の吸着ノズル６１の全てに部品を保持していても認識の結果、吸着位置ずれを補正仕切れないことが分かる場合、その部品の装着を中止し廃棄することが行われる。この場合、当該搭載工程を生産プログラムで規定された搭載工程の数より多く実行して当該ヘッドユニットによる基板への部品装着を完了させる必要がある。このような実装機においても、上記実施形態と同様の問題が発生するが、本発明を適用することで処理効率を向上させることができる。以下、図５を参照しつつ本発明の他の実施形態について説明する。

図５は本発明にかかる部品実装方法の第２実施形態を示すフローチャートである。この第２実施形態は、図１に示す実装機においてエラー発生した場合においても、処理効率が低下するのを防止する技術である。以下、図４および図５を参照しつつ下流側実装部７０Ａで実行される動作について説明するが、上流側実装部７０Ｂも全く同一である。

この第２実施形態では、基板３０Ａへの部品装着をヘッドユニット６０Ａ１、６０Ａ２の間で切り替えながら実行する生産プログラムが予め記憶部４２に記憶されており、コントローラ４０は当該生産プログラムを読み出して部品実装を実行する。まず、ステップＳ１でヘッドユニットの設定・切換えが行われる。つまり、ヘッドユニット６０Ａ１、６０Ａ２をそれぞれ「第１ヘッドユニット」および「第２ヘッドユニット」とする場合と、ヘッドユニット６０Ａ１、６０Ａ２をそれぞれ「第２ヘッドユニット」および「第１ヘッドユニット」とする場合とを切り替える。

そして、上記第１実施形態と同様に、入替動作（ステップＳ２）および入替間動作（ステップＳ３）を実行し、第２ヘッドユニットによる部品吸着および認識が完了する（ステップＳ４）と、エラー発生により搭載工程数が増大しているか否かを判定する（ステップＳ５）。このステップＳ５で「ＮＯ」と判定されている間、つまり部品実装が生産プログラム通り正常に行われている間、「第２ヘッドユニットによる優先装着」を行うことなく、第１ヘッドユニットの全吸着ノズル６１に保持されている部品の全てを基板３０Ｓに装着する。そして、ステップＳ６で第１ヘッドユニットによる搭載工程が完了したことが確認されると、さらに全搭載工程が完了して基板３０Ａへの全部品の実装が完了したか否かをステップＳ７で判定し、実行されていない搭載工程が残存している間、上記ステップＳ１〜Ｓ６が繰り返して実行される。つまり、基板３０Ａへの部品装着を２つのヘッドユニット６０Ａ１、６０Ａ２の間で交互に切り替えながら部品装着が行われる。

一方、ステップＳ５でエラー発生により搭載工程数の増加が検出された場合には、上記第１実施形態と同様に、この時点で第１ヘッドユニットによる部品装着が継続して行われているか否かを判定して待機状態の発生を判定する（ステップＳ８）。そして、第１ヘッドユニットによる部品装着が完了している場合にはステップＳ７に進む一方、例えば図４（ａ）に示すように完了していない場合には、第２ヘッドユニットの工程残数が第１ヘッドユニットの工程残数よりも多いか否かを判定する（ステップＳ９）。ここで、「ＹＥＳ」と判定された場合には、図４（ａ）に示すように待機時間が発生して処理効率の低下を招いてしまう。そこで、第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、例えば図４に示すようにリア側ヘッドユニット６０Ａ２による部品吸着および認識が早期に完了する場合には、フロント側ヘッドユニット６０Ａ１による部品装着を一時的に中断し、リア側ヘッドユニット６０Ａ２による部品装着を優先する。すなわち、上記待機状態が発生するタイミングＴ１でフロント側ヘッドユニット６０Ａ１による部品装着を中断し、さらに同ユニット６０Ａ１を基板３０Ａの上方から部品供給部５０Ａ１または予め設定された位置に移動させて基板３０Ａの上方から待避した後に、既に吸着ノズル６１に部品を吸着保持するとともに部品の認識を完了したリア側ヘッドユニット６０Ａ２を基板３０Ａの上方に移動させる（ステップＳ１０）。そして、フロント側ヘッドユニット６０Ａ１を待避させた状態のままリア側ヘッドユニット６０Ａ２の吸着ノズル６１に保持された全部品が基板３０Ａに装着される（ステップＳ１１）。これに続いて、リア側ヘッドユニット６０Ａ２が基板３０Ａの上方から部品供給部５０Ａ２に移動した後、吸着ノズル６１の一部に部品が残っているフロント側ヘッドユニット６０Ａ１が基板３０Ａの上方に戻り、フロント側ヘッドユニット６０Ａ１による部品装着を再会して残りの部品を基板３０Ａに装着し（ステップＳ１２）、ステップＳ６に進む。

このようにエラー発生などにより搭載工程が増加する実装機では、搭載工程の残数が実装機の動作状況に応じて変化し、待機時間の長期化が生じやすいが、第２実施形態では各ヘッドユニットにより実行する搭載工程の残数を対比し、その対比結果に基づき生産プログラムの変更を行うことで部品装着の失敗に対して適切に対応し、待機時間を確実に短縮することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記第１実施形態では、実装機のコントローラ４０により待機状態の発生および工程残数の対比を行い、所定条件が満たされる場合に生産プログラムを変更しているが、待機状態の発生などを考慮して生産プログラムを作成し、当該生産プログラムに基づき部品実装を行ってもよい。より詳しくは、生産プログラムに基づく基板への部品装着を開始する前に、基板への部品装着を複数のヘッドユニットの間で交互に切り替えるように生産プログラムを仮プログラムとして作成する。そして、当該仮プログラムを実行した際に、第２ヘッドユニットが部品吸着および部品認識を完了した時点において第１ヘッドユニットによる部品装着の継続中で第２ヘッドユニットが待機状態となり、しかも当該待機状態の発生以降に、第２ヘッドユニットによる搭載工程の残数が第１ヘッドユニットによる搭載工程の残数よりも多くなる事態が想定される場合には、待機状態の発生以降における基板への部品装着を行うヘッドユニットの順序が変更されるように生産プログラムを変更し、これを最終的な生産プログラムとして実装機に与えて部品実装を行ってもよい。

図６は本発明にかかる部品実装方法の第３実施形態を示すフローチャートである。この第３実施形態は、待機時間の確認を待って工程残数の比較を行うのではなく、所定のタイミングで工程残数の比較を先に行い、工程残数に差がある場合、工程残数の多い方のヘッドユニットの残りの搭載工程中に待機時間の発生の有無を確認し、待機時間がある場合に基板への部品装着を行うヘッドユニットの順序が変更されるように生産プログラムを変更するものである。

この第３実施形態では、上記第１及び第２実施形態における第１ヘッドユニット、第２ヘッドユニットのように、ヘッドユニットの動作状態に応じて呼称を変更することなく、フロント側ヘッドユニット６０Ａ１とリア側ヘッドユニット６０Ａ２のいずれか一方のヘッドユニットは、常にヘッドユニットの固有呼称と紐付けられた「一方のヘッドユニット」を意味し、他方のヘッドユニットは、常にヘッドユニットの固有呼称と紐付けられた「他方のヘッドユニット」を意味するものとする。また、「吸着」、「認識」、「装着」を一つの実装工程と定義する。ヘッドユニット６０Ａ１、６０Ａ２はそれぞれ、並行して実装工程を順次実施するとともに、互いの実装工程のタイミングをずらし、一方のヘッドユニットが「吸着」と「認識」からなる実装準備工程を実施中、他方のヘッドユニットがと、「装着」からなる装着工程を実施するようにし、一方のヘッドユニットが実装工程を実施中、他方のヘッドユニットが実装準備工程を実施するようにしている。

スタート後、フロント側ヘッドユニット６０Ａ１から実装工程を開始し、フロント側ヘッドユニット６０Ａ１の実装準備工程が終了後、リア側ヘッドユニット６０Ａ２の実装工程を開始する（ステップＳ３１）。次に、生産プログラムに従い各ヘッドユニット６０Ａ１、６０Ａ２でタイミングをずらした実装工程を順次実施する（ステップＳ３２）。所定のタイミングか否かを判断し（ステップＳ３３）、所定のタイミングでなければ後述するステップＳ３７に移行し、所定のタイミングであれば、各ヘッドユニット６０Ａ１、６０Ａ２の間の総実装工程数の比較を行なう（ステップＳ３４）。すなわち、実装工程中も含め既に実行した実装工程数に、これから新たに実行すべき実装工程数を加えた総実装工程数の比較を行う。ここで、総実装工程数に差がなければ後述するステップＳ３７に移行する。差があれば、総実装工程数の多い一方のヘッドユニットの以降の実装工程中に待機状態を有するものがあるかを判断する（ステップＳ３５）。待機状態を有するものがなければステップＳ３７に移行し、待機状態のある実装工程があれば、生産プログラムを書き換えを行う（ステップＳ３6）。書き換えられる生産プログラムでは、待機状態のある実装工程において、実装準備工程が終了後入替を行い、他方のヘッドユニットの装着工程を中断し入替を行い、一方のヘッドユニットの装着工程を開始することで、以降順次実施される一方のヘッドユニットの各実装工程中の開始時期を早め、装着工程を中断する他方のヘッドユニットは、一方のヘッドユニットの装着工程終了後実施される入替を経て残りの部品の装着を実施することで、中断した実装工程を終えるようにし、以降他方のヘッドユニットは以降順次割り当てられた実施された実装工程中を実行するようにする。

そして全実装工程が完了したかが判断され（ステップＳ３７）、完了していれば基板３０Ａへの装着を終了し、完了していなければステップＳ３２へ戻る。
この第３の実施形態における上記の所定のタイミングとして、いずれか一方のヘッドユニットの実装工程数が所定数に達した時や、実装中に総実装工程数が増加することが分る時がある。総実装工程数が増加することが分る時とは、例えば、部品吸着不良が発生し複数の吸着ノズル６１の全てに部品を保持しないまま認識し、部品実装を行うことになった時、あるいは、複数の吸着ノズル６１の全てに部品を保持していても認識の結果、吸着位置ずれを補正仕切れないことが分かる場合、この部品の装着を中止し廃棄することが行われることになった時等がある。

また、総実装工程数の差が１と分かった以降に、総実装工程数の多い他方のヘッドユニットに待機状態のある実装工程が複数ある場合、待機状態が最長となる実装工程の待機状態を解消する上記実施形態に記載の生産プログラムを書き換えを行って実装することで、実装時間をより短くすることができる。

さらにまた、また、総実装工程数の差が２以上と分かった場合には、それ以降に総実装工程数の多い他方のヘッドユニットに待機状態のある実装搭載工程が複数ある場合、複数の待機状態のある搭載工程において、待機状態を解消する上記記載の生産プログラムの書き換えを行って実装するようにしても良い。

なお、本発明は上記した第１乃至第３の実施形態に限定されるものではなく、別のタイプの実装機にも適用できる。すなわち、図１を参照しつつ、コンベア２１，２１を左右に分離しＸ方向中央部に、左右のコンベア２１，２１と接続可能なコンベアを搭載するとともにＹ方向に移動可能な基板テーブルを配置し、コンベア２１の手前側に配置する部品供給部５０Ａ１，５０Ｂ１の上方を、Ｘ方向に移動可能なヘッドユニットを２つ配置したものである。一方のヘッドユニットが部品供給部５０Ａ１で部品を吸着し、ヘッドユニットの移動方向下方に配置される画像読取部で吸着状態が撮像され基板テーブル上方に移動し、基板テーブルのＹ方向移動とヘッドユニットのＸ方向移動により部品搭載位置決めが実施され、部品が基板テーブル上の保持される基板上に装着される。この装着動作中、他方のヘッドユニットが部品供給部５０Ｂ１で部品を吸着し、ヘッドユニットの移動方向下方に配置される別の画像読取部で吸着状態が撮像される、装着準備動作が実施され、その後入替を経て一方のヘッドユニットが装着準備動作を、他方のヘッドユニットが装着動作をする。この実装機においても上記実施形態に記載の生産プログラムの書き換えを行って実装するようにしても良い。

また、上記第１乃至第３の実施形態では、２つの実装部７０Ａ、７０Ｂを有する実装機に対して本発明を適用しているが、実装部の数や配置などはこれに限定されるものではない。また、本発明は、１つの基板に対して３つ以上のヘッドユニットがアクセスして部品実装を行う実装機に対しても適用することができ、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

本発明にかかる実装機の一実施形態を示す平面図である。 図１の実装機の電気的構成を示すブロック図である。 標準的な生産プログラムに基づく実装部の動作を模式的に示す図である。 本発明にかかる部品実装方法の第１実施形態を示す模式図である。 本発明にかかる部品実装方法の第２実施形態を示すフローチャートである。 本発明にかかる部品実装方法の第３実施形態を示すフローチャートである。

符号の説明

３０Ａ、３０Ｂ…基板
４０…コントローラ（制御手段）
４１…演算処理部（制御手段）
５０Ａ１、５０Ａ２、５０Ｂ１、５０Ｂ２…部品供給部
６０Ａ１、６０Ａ２、６０Ｂ１、６０Ｂ２…ヘッドユニット

Claims (6)

1. 部品供給部での部品吸着、部品認識、基板の上方への移動、前記基板への部品装着および前記部品供給部への移動が含まれる搭載工程を繰り返して実行する、ヘッドユニットを複数有する実装機において、生産プログラムにしたがって、前記基板への部品装着を前記複数のヘッドユニットの間で切り替えながら第１ヘッドユニットによる部品装着中に第２ヘッドユニットによる部品吸着および部品認識を実行する部品実装方法であって、
   前記第２ヘッドユニットが部品吸着および部品認識を完了した時点において前記第１ヘッドユニットによる部品装着の継続中で前記第２ヘッドユニットが待機状態となっているか否かを判定する判定工程と、
   待機状態の発生が判定されたとき、前記待機状態の発生以降に、前記第２ヘッドユニットによる搭載工程の残数が前記第１ヘッドユニットによる搭載工程の残数よりも多い場合には前記生産プログラムを変更して前記待機状態の発生以降における前記基板への部品装着を行うヘッドユニットの順序変更を行うプログラム変更工程と
   を備えたことを特徴とする部品実装方法。
2. 搭載工程に失敗したとき、当該搭載工程を前記生産プログラムで規定された搭載工程の数より多く実行して当該ヘッドユニットによる基板への部品装着を完了させる請求項１記載の部品実装方法であって、
   前記プログラム変更工程は、各ヘッドユニットにより実行する搭載工程の残数を対比し、その対比結果に基づき前記生産プログラムの変更を行う部品実装方法。
3. 前記プログラム変更工程は、
   前記第１ヘッドユニットの装着動作を、前記第２ヘッドユニットの部品吸着および部品認識の完了に応じて一時停止させる第１サブ工程と、
   前記第１サブ工程後に、前記第１ヘッドユニットを前記基板の上方から待避させるとともに前記第２ヘッドユニットを前記基板の上方に移動させる入替動作を実行する第２サブ工程と、
   前記第２サブ工程後に、前記第２ヘッドユニットによる前記基板への部品装着を行う第３サブ工程と、
   前記第３サブ工程後に、前記第２ヘッドユニットを前記部品供給部に移動させるとともに前記第２ヘッドユニットを前記基板の上方に移動させる入替動作を実行する第４サブ工程と、
   前記第４サブ工程後に、前記第１ヘッドユニットによる前記基板への部品装着を再開させる第５サブ工程と
   を実行させる請求項１または２記載の部品実装方法。
4. 部品供給部での部品吸着、部品認識、基板の上方への移動、前記基板への部品装着および前記部品供給部への移動が含まれる搭載工程を繰り返して実行する、ヘッドユニットを複数有する実装機において、生産プログラムにしたがって、前記基板への部品装着を前記複数のヘッドユニットの間で切り替えながら第１ヘッドユニットによる部品装着中に第２ヘッドユニットによる部品吸着および部品認識を実行する部品実装方法であって、
   前記生産プログラムに基づく基板への部品装着を開始する前に、
   前記基板への部品装着を前記複数のヘッドユニットの間で交互に切り替えるように生産プログラムを作成する第１工程と、
   前記第１工程により作成された生産プログラムを実行した際に、前記第２ヘッドユニットが部品吸着および部品認識を完了した時点において前記第１ヘッドユニットによる部品装着の継続中で前記第２ヘッドユニットが待機状態となり、しかも当該待機状態の発生以降に、前記第２ヘッドユニットによる搭載工程の残数が前記第１ヘッドユニットによる搭載工程の残数よりも多くなる事態が想定される場合には、前記待機状態の発生以降における前記基板への部品装着を行うヘッドユニットの順序が変更されるように前記生産プログラムを変更する第２工程と
   を実行することを特徴とする部品実装方法。
5. 複数の吸着ノズルを有し、この複数の吸着ノズルにより部品供給部での部品吸着、部品認識、基板の上方への移動、前記基板への部品装着および前記部品供給部への移動が含まれる実装工程を繰り返して実行する、ヘッドユニットを複数有する実装機において、生産プログラムにしたがって、前記基板への部品装着を前記複数のヘッドユニットの間で切り替えながら一方のヘッドユニットによる部品装着中に他方のヘッドユニットによる部品吸着および部品認識を実行する部品実装方法であって、
   所定のタイミングにおいて、いずれか一方のヘッドユニットの前記実装工程の総数が他方のヘッドユニットの前記実装工程の総数より多いか否かの第１判定工程と、前記実装工程の総数が多い方のヘッドユニットの、前記所定のタイミング以降における前記実装工程の中に、前記部品吸着および前記部品認識を終え前記基板の上方への移動を待つ待機状態の発生がある、前記実装工程があるか否かを判定する第２判定工程とを実施し、前記実装工程の総数が多い一方のヘッドユニットの、前記待機状態の発生がある前記実装工程において、他方のヘッドユニットの前記基板への部品装着を中断する一方、前記一方のヘッドユニットの部品装着を実行し、前記一方のヘッドユニットの前記部品装着の終了後、前記部品装着を中断した前記他方のヘッドユニットの前記基板への前記部品装着を再開するとともに、前記一方のヘッドユニットの次の前記実装工程を並行実施させる、両ヘッドユニットの実装工程の順序変更を行うプログラム変更工程とを備えたことを特徴とする部品実装方法。
6. 部品供給部での部品吸着、部品認識、基板の上方への移動、前記基板への部品装着および前記部品供給部への移動が含まれる搭載工程を繰り返して実行する、複数のヘッドユニットと、
   生産プログラムにしたがって、前記基板への部品装着を前記複数のヘッドユニットの間で切り替えながら第１ヘッドユニットによる部品装着中に第２ヘッドユニットによる部品吸着および部品認識を実行する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記第２ヘッドユニットが部品吸着および部品認識を完了した時点において前記第１ヘッドユニットによる部品装着の継続中で前記第２ヘッドユニットが待機状態となっており、しかも当該待機状態の発生以降に前記第２ヘッドユニットによる搭載工程の残数が前記第１ヘッドユニットによる搭載工程の残数よりも多い場合には、前記生産プログラムを変更して前記待機状態の発生以降における前記基板への部品装着を行うヘッドユニットの順序変更を行う
   ことを特徴とする実装機。

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