JP6027826B2 - 基板停止制御シミュレータ並びに表面実装機 - Google Patents

Description

本発明は、基板停止制御シミュレータ並びに表面実装機に関する。

表面実装機は、プリント基板にＩＣ等の電子部品を実装する装置である。プリント基板を表面実装機に搬送するために、基板搬送経路には、基板搬送装置が設けられる。

大型のプリント基板に電子部品を実装するため、例えば、特許文献１に開示されている装置では、基板搬送装置は、一つのヘッドユニットに対し、複数の基板停止位置を設定可能に構成されている。これにより、例えば、ヘッドユニットの動作可能範囲を超える大型の基板であっても、電子部品を実装することを可能としている。

しかしながら、単にプリント基板の停止位置を複数箇所に設定するだけでは、必ずしもタクト時間を短くすることはできない。

そこで、特許文献２の構成では、大型のプリント基板に実装する部品を、この部品の実装に要する時間に応じて決定することにより、部品の実装に要する時間を短くする構成を採用している。

特許第４５５９２６４号公報 特許第４７６３４３０号公報

特許文献２の構成では、大型のプリント基板に実装する部品を当該部品の実装に要する時間に応じて決定しているので、効率のよい部品実装を実現することが可能となる。

しかしながら、特許文献２においては、実装効率と基板停止回数の関係については、考慮されていなかった。実装効率は、必ずしも、回数を少なくすることで実現されるものでもない。一回で実装することのできるエリアであっても、複数回に分割した方が、効率がよい場合もある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、さらなる実装効率の向上を図ることのできる基板停止制御シミュレータ並びに表面実装機を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、部品供給部からピックアップした電子部品を実装するヘッドユニットに基板を供するために、複数の基板停止位置に前記基板を停止することのできる基板搬送装置について、当該基板停止位置を決定する基板停止制御シミュレータであって、１以上の整数を初期値としてインクリメントすることにより、基板停止回数を順次演算する回数演算手段と、前記ヘッドユニットが前記電子部品を実装可能な実装範囲に基づいて、前記回数演算手段が演算した基板停止回数ごとに前記基板の停止位置を決定する停止位置決定手段と、前記回数演算手段が演算した基板停止回数ごとに、当該基板停止回数に係る前記基板の停止位置のそれぞれにおいて、前記電子部品を前記基板に実装させた場合に要する総タクト時間を演算するタクト時間演算手段と、前記回数演算手段がインクリメントする直前の基板停止回数に係る総タクト時間と、インクリメント後の基板停止回数に係る総タクト時間とを比較し、インクリメント直前の基板停止回数に基づく総タクト時間の方が短いときに、当該インクリメント直前の基板停止回数を最適な基板停止回数として決定する一方、インクリメント直前の基板停止回数に基づく総タクト時間が、インクリメント後の基板停止回数に基づく総タクト時間以上のときには、前記回数演算手段によってインクリメント後の基板停止回数をさらにインクリメントさせて、前記基板停止回数の決定のための処理を繰り返す回数決定手段とを備えていることを特徴とする基板停止制御シミュレータである。この態様では、ヘッドユニットが電子部品を実装可能な実装範囲に基づいて、基板の停止位置（基板停止位置）を決定するに当たり、最も総タクト時間が短くなる基板停止回数を探索し、その基板停止回数に基づいて、基板停止位置を決定することができる。従って、この基板停止位置に基板を停止して実装処理を実行することにより、表面実装機の処理効率を向上することが可能になる。具体的には、まず、最小の基板停止回数から順次インクリメントされる基板停止回数ごとに基板停止位置が決定され、決定された基板停止回数ごとに総タクト時間が演算される。ここで、総タクト時間は、基板停止回数によって変化する。基板停止回数を増やした方が、好適な位置でヘッドユニットが実装作業を実行しやすくなり、タクト時間が低減する可能性も少なくない。一方、基板停止回数が増加するほど、基板の搬送時間や、基板の固定時間などが増加し、総タクト時間が増加する可能性も高くなる。そこで、本態様では、ある基板停止回数に基づく基板停止位置に係る総タクト時間と、この基板停止回数をインクリメントした場合における基板停止位置に係る総タクト時間とを比較することにより、総タクト時間が短くなる基板停止回数をシミュレートしているのである。このシミュレーションにより、最も総タクト時間が短くなる基板停止回数（基板停止位置）を決定することができる。そして、この基板停止回数に基づく基板停止位置に基板を停止して実装処理を実行することにより、表面実装機の処理効率を向上することが可能になる。よって、比較的簡便な方法で好適な基板停止位置を決定し、もって実装効率の向上を図ることが可能となる。

好ましい態様の基板停止制御シミュレータにおいて、前記停止位置決定手段は、前記回数演算手段が演算した基板停止回数に基づいて、基板上のエリアを分割し、分割されたエリアごとに、当該エリアに分布する電子部品の実装位置の重心を演算し、この重心が前記実装範囲に対応する部品供給位置に対向するように、当該基板停止位置を分割されたエリアごとに決定するものである。この態様では、基板上のエリアが、基板停止回数に基づいて分割される。一方、基板上に実装される電子部品の実装位置は、分割されたエリアごとに分布が異なっている。しかしながら、本態様では、分割されたエリアごとに、当該エリアに分布する電子部品の実装位置の重心が演算され、この重心がヘッドユニットの実装範囲に対応する部品供給位置に対向するように、基板停止位置が分割されたエリアごとに決定されるので、基板が停止するたびに、実装範囲に対向するエリアでは、電子部品が最も密集している部分が、当該実装範囲に対応する部品供給位置に対向する。従って、電子部品が最も密集している部分と部品供給位置とが可及的に最短距離になり、ヘッドユニットの動線が短くなるので、実装時間が短くなり、作業効率が高くなる。

好ましい態様の基板停止制御シミュレータにおいて、部品供給位置に対向する方向に沿う移動が支配的な動作で前記ヘッドユニットが電子部品を実装可能な好適実装範囲に係るデータを取得する範囲取得手段と、前記回数演算手段が演算した基板停止回数に基づいて、基板上のエリアを分割し、分割されたエリアが前記好適実装範囲内に収まるか否かを判定する判定手段と、分割されたエリアが前記好適実装範囲内に収まると前記判定手段が判定した場合には、前記停止位置決定手段による基板停止位置の演算を許容する一方、分割されたエリアが前記好適実装範囲外にはみ出すと前記判定手段が判定した場合には、前記回数演算手段が演算した基板停止回数を強制的にインクリメントしてシミュレーションを再実行させる強制手段とをさらに備えている。この態様では、基板停止回数をシミュレーションする際に、シミュレーションの対象となる基板停止回数に基づいて分割された基板上のエリアは、何れも好適実装範囲に収まる仕様に限定される。この好適実装範囲では、ヘッドユニットは、基板搬送方向に沿って移動する必要が概ねなくなるので、短い動線で基板上と部品供給位置との間を往復し、最も効率よく実装作業を実行することができる。従って、ヘッドユニットが最も効率よく実装作業を実行可能な基板停止位置が設定される基板停止回数同士を比較して、総タクト時間の短いものを選定することができ、一層、処理効率の高い基板停止位置の設定が可能となる。

本発明のさらに別の態様は、電子部品を基板に実装するヘッドユニットと、前記ヘッドユニットに前記電子部品を供給する部品供給部と、前記ヘッドユニットが前記電子部品を実装する基板を供給する基板搬送装置と、前記基板搬送装置による前記基板の停止動作を制御する制御装置と、前記基板停止制御シミュレータとを備え、前記制御装置は、この基板停止制御シミュレータの停止位置決定手段が決定した基板停止位置に基づいて、前記基板搬送装置を制御するものであることを特徴とする表面実装機である。

以上説明したように、本発明によれば、比較的簡便な方法で好適な構成で、最も総タクト時間が短くなる基板停止位置を決定することができ、もって実装効率の向上を図ることが可能となるという顕著な効果を奏する。

本発明の実施の一形態に係る表面実装機の概略構成を示す平面略図である。 図１の表面実装機の制御系のブロック図である。 図１の表面実装機に係る実装範囲の説明図である。 図１の表面実装機に係る基板停止回数のシミュレーションについての一例を示す説明図であり、（Ａ）は、基板停止回数が２回の場合、（Ｂ）は、基板停止回数が３回の場合である。 図４の例についての演算結果を示すグラフであり、（Ａ）は、基板停止回数が２回の場合、（Ｂ）は、基板停止回数が３回の場合である。 本発明の基板停止制御シミュレータの処理例を示すフローチャートである。 図６のサブルーチンを示すフローチャートである。 図７のサブルーチンにおける部品重心についての説明図である。 参考例に係るフローチャートである。 図９の参考例に係るシミュレーションについての一例を示す説明図であり、（Ａ）は、参考例の場合、（Ｂ）は、比較例の場合である。 図１０の例についての演算結果を示すグラフであり、（Ａ）は、参考例の場合、（Ｂ）は、比較例の場合である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１〜３に示す表面実装機は、平面視略矩形の基台１と、この基台１の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って基台１上に配設され、プリント基板Ｗを搬送する基板搬送装置２と、この基板搬送装置２の両側の基台１上に設けられ、電子部品Ｃｔを供給する部品供給部３と、基台１の上方に設けられ、ヘッドユニット４１により部品供給部３の電子部品Ｃｔをプリント基板Ｗに実装するヘッド機構４と、ヘッドユニット４１に設けられ、プリント基板Ｗを撮像する基板カメラ５と、基台１上に設けられ、ヘッドユニット４１が搬送する電子部品Ｃｔを撮像する部品カメラ６と、基台１内部または基台１から離間した位置に配設された表面実装機の動作を制御する制御装置７と、表面実装機の動作に関する各種表示を行う表示ユニット８と、ＬＡＮ(Local Area Network)、ＷＡＮ(Wide Area Network)等の公知の通信回線１０を介して制御装置７と接続され、表面実装機の動作を制御する動作プログラムを作成する基板停止制御シミュレータ９とを有する。

基板搬送装置２は、Ｘ軸方向にプリント基板Ｗを搬送する公知のコンベアから構成されている。基板搬送装置２のプリント基板Ｗの搬送経路上の所定の箇所には、プリント基板Ｗを所定の停止位置に停止して固定するためのストッパＦ１、Ｆ２と、プリント基板Ｗの有無を検出する基板センサＳｎ１、Ｓｎ２とが設けられている。本実施の形態において、ストッパＦ１、Ｆ２および基板センサＳｎ１、Ｓｎ２は、それぞれ２つずつ設けられる。

ストッパＦ１、Ｆ２は、例えば、エアシリンダやソレノイド等から構成されており、搬送経路上に突出可能であり、プッシュアップピン等の固定手段（図示せず）と協働することにより、それぞれプリント基板Ｗの位置決めおよび各停止位置へのプリント基板Ｗの固定を行う。

なお、本実施形態に係る基板搬送装置２のコンベアは、駆動用モータ２１と、駆動用モータ２１の出力を検出するエンコーダ２２とを備えており（図２参照）、制御装置７がエンコーダ２２の検出に基づいて、駆動用モータ２１を制御することにより、ストッパＦ１、Ｆ２に拘わらず、任意の位置でプリント基板Ｗを停止することができるようになっている。

このような基板搬送装置２は、プリント基板Ｗを外部または連続して設けられた印刷装置等の上流側から実装機内部に搬入する搬入動作、搬入されたプリント基板Ｗを所定の作業位置に固定する固定動作、電子部品Ｃｔが装着されたプリント基板Ｗを他の実装機若しくはリフロー炉または表面実装機外部等の下流側に搬出する搬出動作等を行う。

部品供給部３は、基板搬送装置２と平行に配設された取付座３１と、各取付座３１に各々位置決めされた状態で並列に配設された複数のテープフィーダ３２とを有する。このテープフィーダ３２は、それぞれＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等、小片状の電子部品Ｃｔを所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されるとともに、テープ送り出し端には送り機構が備えられ、ヘッドユニット４１により電子部品Ｃｔがピックアップされるにつれてテープを間欠的に送り出す。なお、部品供給部３には、上述したようなテープフィーダ以外に、ＰＬＣＣ(Plastic Leaded Chip Carrier)、ＱＦＰ(Quad Flat Package)等の比較的大型の電子部品Ｃｔをトレイ上に載置した状態で供給するトレイフィーダ等も配設されるようにしてもよい。

ヘッド機構４の前記ヘッドユニット４１は、基台１上方において、Ｘ軸方向（基板搬送装置２の方向）およびＹ軸方向（水平面においてＸ軸と直交する方向）に移動可能に配設されている。このヘッドユニット４１には、電子部品Ｃｔを吸着するための吸着ヘッド４２が搭載されており、本実施の形態では、複数（例えば、８本）の吸着ヘッド４２がＸ軸方向に並べて配設されている。各吸着ヘッド４２は、先端に電子部品吸着用のノズルを備えており、このノズルが電磁バルブを介して負圧供給手段（図示せず）に接続されることにより、実装動作時には、ノズル先端に負圧が供給されてその吸引力で電子部品Ｃｔを吸着する。

基板カメラ５は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の固体撮像素子を用いた公知のデジタルカメラ等から構成されており、ヘッドユニット４１に搭載される。このような基板カメラ５は、ヘッドユニット４１の移動に伴い、作業位置に保持されたプリント基板Ｗ上方からフィデューシャルマーク、すなわち、プリント基板Ｗ上の基準位置を示すマークを撮像する。

部品カメラ６は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を用いた公知のエリヤカメラや、ラインセンサ等から構成されており、基台１上に埋設される。このような部品カメラ６は、ヘッドユニット４１に吸着された電子部品Ｃｔを撮像する。

制御装置７は、図２に示すように、モータ制御部７１と、基板搬送制御部７２と、外部入出力部７３と、画像処理部７４と、記憶部７５と、主制御部７６とを少なくとも備えている。このような制御装置７は、ＣＰＵ等の演算装置と、メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の記憶装置と、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、タッチパネル等の外部から情報の入力を検出する入力装置と、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮ等の通信回線を介して各種情報の送受信を行うＩ／Ｆ装置と、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)またはＦＥＤ(Field Emission Display)等の表示装置を備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとから構成される。

モータ制御部７１は、主制御部７６の指示に基づいて、ヘッドユニット４１が有するＸ軸モータ、Ｙ軸モータ、Ｚ軸モータおよびＲ軸モータ等の各モータ４４の駆動を制御する演算処理部である。モータ制御部７１の制御により、ヘッドユニット４１による電子部品Ｃｔの吸着、移送、搭載が実現される。

基板搬送制御部７２は、主制御部７６の指示に基づいて、基板搬送装置２が有する各モータの操作量を演算し、この演算結果に基づいて基板搬送装置２の動作を制御する演算処理部である。これにより、プリント基板Ｗの搬入、固定、搬出が実現される。

外部入出力部７３は、主制御部７６の指示に基づいて、ストッパＦ１、Ｆ２、固定手段（図示せず）および基板センサＳｎ１、Ｓｎ２など実装機に設けられた各種装置や各種基板センサに接続され、それぞれとの間で各種情報の送受信を行うインターフェース部である。

画像処理部７４は、主制御部７６の指示に基づいて、基板カメラ５または部品カメラ６に撮像を行わせ、これらの取り込み画像に画像処理を行う演算処理部である。この処理結果は、主制御部７６に送出される。

記憶部７５は、実装機の動作に関する各種情報を記憶するユニットである。このような記憶部７５は、実装機の一連の実装動作を制御するプログラムである実装プログラム７５ａと、基板搬送プログラム７５ｂとを少なくとも記憶する。

主制御部７６は、記憶部７５の実装プログラム７５ａおよび基板搬送プログラム７５ｂに基づいて各種演算を行うことにより、表面実装機の各種動作を統括して制御する演算処理部である。

表示ユニット８は、制御装置７の主制御部７６の指示に基づいて各種情報の表示をしたり、各種情報を音声として出力したりする表示処理部である。

基板停止制御シミュレータ９は、記憶部９１と、基板停止制御シミュレータ９と、主演算部９３とから構成される。このような基板停止制御シミュレータ９は、ＣＰＵ等の演算装置と、メモリ、ＨＤＤ等の記憶装置と、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、タッチパネル等の外部から情報の入力を検出する入力装置と、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮ等の通信回線を介して各種情報の送受信を行うＩ／Ｆ装置と、ＣＲＴ、ＬＣＤまたはＦＥＤ等の表示装置を備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとから構成される。なお、基板停止制御シミュレータ９は、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮ等の通信回線を介して連結されたコンピュータでなくてもよい。すなわち、実装機の主制御部７６、記憶部７５等に機能させるようにしてもよい。

記憶部９１は、基板停止制御シミュレータ９の一連の最適化プログラムの作成動作を制御するプログラムであるデータ作成プログラム９１ａと、実装機の一連の実装動作を制御するプログラムである実装プログラム９１ｂと、基板搬送装置２の一連の搬送動作を制御する基板搬送プログラム９１ｃと、実装機の形状、動作速度、各構成要素の配置など実装機や部品供給部３の構成に関する設備固有データ９１ｄと、各プリント基板Ｗの構成に関するプリント基板Ｗデータ９１ｄと記憶する。なお、記憶部９１に記憶される実装プログラム９１ｂ、基板搬送プログラム９１ｃは、それぞれ制御装置７の記憶部７５に記憶された実装プログラム７５ａ、基板搬送プログラム７５ｂと同等である。また、記憶部９１に記憶される各プログラムおよび各データは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で基板停止制御シミュレータ９の記憶部９１に記憶させるようにしてもよい。設備固有データ９１ｄには、プリント基板Ｗごとに実装される電子部品Ｃｔを供給する部品供給部３の識別情報や、部品供給部３のテープフィーダ３２によって決まる部品供給位置が含まれている。

主演算部９３は、記憶部９１のデータ作成プログラム９１ａに基づいて各種演算を行うことにより、基板停止制御シミュレータ９の動作を統括して制御する演算処理部である。このような主演算部９３は、後述するシミュレーションの演算結果を基板搬送プログラム７５ｂとして実装機の制御装置７に送信する。この基板搬送プログラム７５ｂは、基板搬送装置２の停止回数、基板停止位置Ｘ₁〜Ｘ_Nの座標等を各プリント基板Ｗの種類ごとに指定するものであり、制御装置７の記憶部７５に記憶される。なお、上記基板搬送プログラム７５ｂは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で制御装置７に提供するようにしてもよい。

図３を参照して、基板停止制御シミュレータ９には、プリント基板Ｗに実装される電子部品Ｃｔの部品供給位置に応じて、ヘッドユニット４１の実装範囲に係るデータを好適実装範囲Ａ_optに係るデータ、実装可能範囲Ａ_actに係るデータにそれぞれ分類して取得する機能を備えている。ここで、実装範囲に係るデータを「取得する」とは、設備固有データ９１ｄに含まれるデータに基づいて、演算により、実装範囲を導出することと、設備固有データ９１ｄに予め含まれている値を読み取ることの何れかを指す動作である。「取得」は、演算による導出、記憶されたデータの読取の何れであってもよい。

次に、好適実装範囲Ａ_optとは、部品供給位置に対向する方向に沿う移動が支配的な動作でヘッドユニット４１が電子部品Ｃｔを吸着し、実装することのできる範囲をいう。「部品供給位置に対向する方向に沿う移動が支配的な動作」とは、ヘッドユニット４１が移動するＸＹ平面において、Ｘ軸方向の成分がＹ軸方向の成分に比べて大幅に少ない動きをいう。好適実装範囲Ａ_optでは、ヘッドユニット４１は、Ｙ軸方向と平行な方向、またはＹ軸方向に対し、僅かに斜行する方向に移動するだけで、電子部品Ｃｔを実装することが可能となる。無論、ヘッドユニット４１が辿る経路ないし動線は、随意でよいが、好適実装範囲Ａ_optでは、Ｘ軸方向の成分が大幅に少ないので、ヘッドユニット４１は、この好適実装範囲Ａ_optでは、タクトロスのない状態で（すなわち、最短の動線で）効率よく電子部品Ｃｔを実装することが可能となる。

また、実装可能範囲Ａ_actとは、ヘッドユニット４１が基板搬送方向、即ちＸ軸方向に沿って移動する必要があるものの、当該ヘッドユニット４１によって、電子部品Ｃｔを実装することが可能な範囲をいう。プリント基板Ｗの停止位置によっては、電子部品Ｃｔの実装を要するエリアが、装置外にはみ出すことがある。或いは、複数のヘッドユニット４１が装備される場合がある。その場合には、相手方のヘッドユニット４１との干渉を避けるためのエリアが実装不能な範囲となる。そのような実装不能な範囲を制御上明確にするために、実装可能範囲Ａ_actが設定される。

プリント基板Ｗを何回停止させるか、また、その停止位置はどこか、によって、総タクト時間は、大きく変わる。そこで、本実施形態では、基板停止制御シミュレータ９によって、好適な基板停止回数と基板停止位置を決定するようにしている。

次に、基板停止制御シミュレータ９による基板搬送プログラム７５ｂの生成例について、図４を参照しながら説明する。

以下の説明において、図４に例示するプリント基板Ｗは、２回の基板停止によって、プリント基板Ｗの全エリアに必要な電子部品Ｃｔを全て実装することができるものと仮定する。この場合、図４（Ａ）の通り、プリント基板Ｗを２回に分けて搬送し、電子部品Ｃｔを実装した場合、図５（Ａ）に示すように、最初の電子部品Ｃｔの実装に、実装時間ＭＴ₁がかかり、次の基板停止位置にプリント基板Ｗを搬送するための搬送に、基板搬送時間ＴＴ₂がかかり、搬送後の実装に、実装時間ＭＴ₂がかかるものとする。

一方、同一のプリント基板Ｗを図４（Ｂ）の通り、プリント基板Ｗを３回に分けて搬送し、電子部品Ｃｔを実装した場合、必ずしも、２回のときよりも、総タクト時間が長くなるとは限らない。図５（Ｂ）に示すように、３回に分割された場合の方が、個々の実装時間ＭＴ₁〜ＭＴ₃が短くなり、また、基板搬送時間ＴＴ₂、ＴＴ₃も短くなるので、総タクト時間が２回のときよりも、短くなる場合があるからである。

そこで、本実施形態では、基板停止制御シミュレータ９に図６に示すようなプログラムを実行させて、プリント基板Ｗの停止回数ごとに総タクト時間を演算し、総タクト時間が短くなるような基板停止回数に基づいて、プリント基板Ｗの停止位置を決定することとしている。

図６を参照して、同図に示すプログラムが実行されると、基板停止制御シミュレータ９は、まず、初期値として、基板停止回数Ｎを１に設定する（ステップＳ１１）。次いで、基板停止制御シミュレータ９は、基板停止位置Ｘ₁〜Ｘ_Nを算出するためのサブルーチンを実行する（ステップＳ１２）。このサブルーチンにより、基板停止制御シミュレータ９は、基板停止回数ごとに、それぞれの基板停止位置を演算する。基板停止位置Ｘ₁〜Ｘ_Nの決定方法については後述する。

次に、基板停止制御シミュレータ９は、設備固有データ９１ｄおよび基板データ９１ｅに基づいて、基板停止位置ごとに、実装時間ＭＴ₁〜ＭＴ_Nを演算する（ステップＳ１４）。

次に、基板停止制御シミュレータ９は、設備固有データ９１ｄに基づいて、ステップＳ１２で演算した基板停止位置Ｘ₁〜Ｘ_Nに基づき、基板搬送時間ＴＴ₂〜ＴＴ_Nを演算する（ステップＳ１５）。ここで、基板搬送時間ＴＴ_Nは、プリント基板Ｗを図略のクランプで固定する時間、プリント基板Ｗのフィデューシャルマークを基板カメラ５で認識する時間等、プリント基板Ｗを再固定するのに付随して発生する処理時間が含まれるものとしている。例えば、基板搬送時間ＴＴ₂は、基板停止位置Ｘ₁から基板停止位置Ｘ₂に移動する時間である。基板停止位置Ｘ_Nによって、基板搬送時間ＴＴ_Nも異なるので、基板停止制御シミュレータ９は、駆動用モータ２１の回転速度、搬送距離等に基づき、個別に基板搬送時間ＴＴ_Nを演算することとしているのである。

次いで、基板停止制御シミュレータ９は、（１）式に基づき、総タクト時間Ｔ_Nを演算する（ステップＳ１６）。

式中ｍは、カウンタ変数であり、１を初期値として、基板停止回数Ｎまで１ずつインクリメントされる。この演算結果は、記憶部９１に設定される所定の記憶領域に保存される。

次に、基板停止制御シミュレータ９は、演算した基板停止回数Ｎに係る総タクト時間Ｔ_Nと比較される総タクト時間Ｔ_N-1が存在するか否かを判別する（ステップＳ１７）。例えば、基板停止回数Ｎが１以下の場合、すなわち、初期値の場合や、或いは、後述するステップＳ１２のサブルーチンにおいて、基板停止回数Ｎが強制的にインクリメントされた場合等には、比較対象がないので、基板停止回数Ｎをインクリメントし（ステップＳ１８）、ステップＳ１２に移行して、上述した処理を繰り返すこととしている。この過程で、上述した処理をＮ＝２、Ｎ＝３について実行されることにより、図４（Ａ）（Ｂ）に示したように、プリント基板Ｗを２回停止する場合や、プリント基板Ｗを３回停止する場合について、それぞれの基板停止位置Ｘ₁〜Ｘ₃がそれぞれ決定され、実装時間ＭＴ₁〜ＭＴ_Nがそれぞれ演算され、演算結果である総タクト時間Ｔ₂、総タクト時間Ｔ₃が得られる。

次いで、基板停止制御シミュレータ９は、インクリメントする直前の基板停止回数（図４（Ａ）、図５（Ａ）の例では、Ｎ＝２）に係る総タクト時間Ｔ₂と、インクリメント後の基板停止回数（図４（Ｂ）、図５（Ｂ）の例では、Ｎ＝３）に係る総タクト時間Ｔ₃とを比較する（ステップＳ１９）。図５（Ａ）（Ｂ）の例では、基板停止回数Ｎが２回のときよりも、基板停止回数Ｎが３回のときの方が、総タスク時間Ｔ_Nは、短くなっている（Ｔ₂＞Ｔ₃）。この場合には、基板停止回数Ｎをインクリメントし、さらに基板停止回数Ｎが４回の場合の総タスク時間Ｔ₄を演算して、総タクト時間Ｔ₃とを比較する処理が繰り返される。基板停止回数Ｎを増加した場合に、総タスク時間Ｔ_Nが、基板停止回数Ｎを増す前の総タクト時間Ｔ_N以下になる場合には、基板停止回数Ｎの増加によって、さらに総タスク時間Ｔ_Nが短くなる可能性が残されているからである。一方、基板停止回数Ｎを増やした場合に、基板停止回数Ｎを増やす前よりも総タスク時間Ｔ_Nが長くなった場合には、基板停止回数Ｎを増やす前の総タクト時間Ｔ_N-1が最適なタクト時間である、と判断される。総タスク時間Ｔ_Nが長くなった場合に、基板停止回数Ｎを増加してシミュレーションを繰り返しても、基板停止回数Ｎの増加によって、基板搬送時間ＴＴ_Nもまた増加することになるので、総タスク時間Ｔ_Nが短くなる可能性は、考えられないからである。そのため、基板停止制御シミュレータ９は、インクリメント直前の基板停止回数Ｎ−１に基づく総タクト時間Ｔ_N-1の方が総タスク時間Ｔ_Nよりも短いときには、当該インクリメント直前の基板停止回数Ｎ−１を最適な基板停止回数Ｎ_OPTとして決定し（ステップＳ２０）、処理を終了する。これにより、各プリント基板Ｗに応じて、好適な基板停止回数Ｎ_OPTと、この基板停止回数Ｎ_OPTに基づく基板停止位置Ｘ₁〜Ｘ_Nが決定される。

決定された基板停止位置Ｘ₁〜Ｘ_Nに基づき、基板停止制御シミュレータ９の主制御部は、基板搬送プログラム９１ｃを生成し、この基板搬送プログラム９１ｃを基板搬送プログラム７１ｂとして、制御装置７に送信する。これにより、表面実装機は、基板停止回数Ｎ_OPTに基づく基板停止位置Ｘ₁〜Ｘ_Nにプリント基板Ｗを停止し、ヘッドユニット４１によって電子部品Ｃｔを搭載することが可能となる。

次に、図７を参照して、基板停止位置Ｘ₁〜Ｘ_Nを決定するためのサブルーチンについて説明する。

同図に示すサブルーチンにおいて、まず、基板停止制御シミュレータ９は、設備固有データ９１ｄに基づき、実装範囲を取得する（ステップＳ１２０１）。この処理では、種々の態様が可能である。好ましい態様としては、実装範囲として、好適実装範囲Ａ_opt（図３参照）を取得する態様を採用してもよい。また、別の態様として、実装可能範囲Ａ_actを含めた範囲を取得してもよい。本実施形態では、好適実装範囲Ａ_optのみを実装範囲として選択する態様を採用している。

次に、基板停止制御シミュレータ９は、設備固有データ９１ｄおよび基板データ９１ｅに基づき、基板停止回数Ｎが一回当たりの実装エリアＡ_Nの長さＬ_Nを演算する（ステップＳ１２０２）。具体的には、プリント基板Ｗの基板搬送方向長さＬをＮで除算する。この演算結果に基づき、基板停止制御シミュレータ９は、ステップＳ１２０１で取得した実装範囲の基板搬送方向Ｘにおける長さと、ステップＳ１２０２で演算した実装エリアＡ_Nの長さＬ_Nとを比較し、基板停止回数Ｎが一回当たりの実装エリアＡ_N内に、実装不能範囲があるか否かを判別する（ステップＳ１２０３）。仮に、基板停止回数Ｎが一回当たりの実装エリアＡ_Nに実装不能範囲が含まれている場合、基板停止制御シミュレータ９は、強制的に基板停止回数Ｎをインクリメントし（ステップＳ１２０４）、ステップＳ１２０２以下の処理を繰り返す。他方、基板停止回数Ｎが一回当たりの実装エリアＡ_Nに実装不能範囲が含まれていない場合、基板停止制御シミュレータ９は、カウンタ変数Ｍｎを１に設定する（ステップＳ１２０５）。次いで、実装エリアＡ_Mnについて、当該実装エリアＡ_Mn内のＸ軸方向における部品重心Ｇ_Mnを演算し、この部品重心Ｇ_Mnを部品供給部３の部品供給位置のＸ軸方向の中心に対向するように、基板停止位置Ｘ_Mnを演算する（ステップＳ１２０６）。これにより、基板停止回数ＮがＭｎの基板停止位置Ｘ_Mnが決定される。次いで、基板停止制御シミュレータ９は、カウンタ変数Ｍｎをインクリメントし（ステップＳ１２０７）、カウンタ変数Ｍｎが基板停止回数Ｎを越えたか否かを判別する（ステップＳ１２０８）。仮に、インクリメントしたカウンタ変数Ｍｎが基板停止回数Ｎを越えている場合には、基板停止制御シミュレータ９は、メインルーチンに復帰する。一方、インクリメントしたカウンタ変数Ｍｎが基板停止回数Ｎ以下の場合には、基板停止制御シミュレータ９は、ステップＳ１２０６に移行して上述した処理を繰り返す。

以上説明したように、本実施形態に係る基板停止制御シミュレータ９は、１以上の整数を初期値としてインクリメントすることにより、基板停止回数Ｎを順次演算する回数演算手段としての処理（図６のステップＳ１１、Ｓ１８）と、ヘッド機構４のヘッドユニット４１が電子部品Ｃｔを実装可能な実装範囲に基づいて、回数演算手段が演算した基板停止回数Ｎごとにプリント基板Ｗの停止位置を決定する停止位置決定手段としての処理（図７のサブルーチンＳ１２）と、回数演算手段が演算した基板停止回数Ｎごとに、当該基板停止回数Ｎに係るプリント基板Ｗの停止位置に基づく総タクト時間Ｔ_Nを演算するタクト時間演算手段としての処理（図６のステップＳ１４〜Ｓ１６）と、回数演算手段がインクリメントする直前の基板停止回数Ｎ−１に係る総タクト時間Ｔ_N-1と、インクリメント後の基板停止回数Ｎに係る総タクト時間Ｔ_Nとを比較し、インクリメント直前の基板停止回数Ｎ−１に基づく総タクト時間Ｔ_N-1の方が短いときに、当該インクリメント直前の基板停止回数Ｎを最適な基板停止回数Ｎとして決定する一方、インクリメント直前の基板停止回数Ｎ−１に基づく総タクト時間Ｔ_N-1が、インクリメント後の基板停止回数Ｎに基づく総タクト時間Ｔ_N以上のときには、回数演算手段によってインクリメント後の基板停止回数Ｎをさらにインクリメントさせて、処理を繰り返す回数決定手段としての処理（図６のステップＳ１８〜Ｓ２０）とを実行する機能を備えている。

このため本実施形態では、ヘッド機構４のヘッドユニット４１が電子部品Ｃｔを実装可能な実装範囲に基づいて、プリント基板Ｗの停止位置（基板停止位置Ｘ_N）を決定するに当たり、最も総タクト時間Ｔ_Nが短くなる基板停止回数Ｎを探索し、その基板停止回数Ｎに基づいて、基板停止位置Ｘ_Nを決定することができる。従って、この基板停止位置Ｘ_Nにプリント基板Ｗを停止して実装処理を実行することにより、表面実装機の処理効率を向上することが可能になる。

また、本実施形態に係る基板停止制御シミュレータ９は、上記停止位置決定手段として、回数演算手段が演算した基板停止回数Ｎに基づいて、プリント基板Ｗ上の実装エリアを分割し、分割された実装エリアＡ₁〜Ａ_Nごとに、当該実装エリアＡ₁〜Ａ_Nに分布する電子部品Ｃｔの実装位置の重心Ｇ₁〜Ｇ_Nを演算し、この重心Ｇ₁〜Ｇ_Nが実装範囲に対応する部品供給位置に対向するように、当該基板停止位置Ｘ_Nを分割された実装エリアＡ₁〜Ａ_Nごとに決定する機能を有している。このため本実施形態では、プリント基板Ｗ上の実装エリアＡ₁〜Ａ_Nが、基板停止回数Ｎに基づいて分割される。一方、プリント基板Ｗ上に実装される電子部品Ｃｔの実装位置は、図８に示したように、分割された実装エリアＡ₁〜Ａ_Nごとに分布が異なっている。しかしながら、本実施形態では、分割された実装エリアＡ₁〜Ａ_Nごとに、重心Ｇ₁〜Ｇ_Nが演算され、この重心Ｇ₁〜Ｇ_Nがヘッド機構４のヘッドユニット４１の実装範囲に対応する部品供給位置に対向するように、基板停止位置Ｘ_Nが分割された実装エリアＡ₁〜Ａ_Nごとに決定されるので、プリント基板Ｗが停止するたびに、実装範囲に対向する実装エリアＡ₁〜Ａ_Nでは、電子部品Ｃｔが最も密集している部分が、当該実装範囲に対応する部品供給位置に対向する。従って、電子部品Ｃｔが最も密集している部分と部品供給位置とが可及的に最短距離になり、ヘッドユニット４１の動線が短くなるので、実装時間が短くなり、作業効率が高くなる。

また、本実施形態に係る基板停止制御シミュレータ９は、部品実装位置に対向する方向、すなわち、Ｙ軸方向に沿う移動が支配的な動作でヘッドユニット４１が電子部品Ｃｔを実装可能な好適実装範囲Ａ_optに係るデータを取得する範囲取得手段としての処理（図７のステップＳ１２０３）と、回数演算手段が演算した基板停止回数Ｎに基づいて、プリント基板Ｗ上の実装エリアＡ₁〜Ａ_Nを分割し、分割された実装エリアＡ₁〜Ａ_Nが好適実装範囲Ａ_opt内に収まるか否かを判定する判定手段としての処理（図７のステップＳ１２０３）と、分割された実装エリアＡ₁〜Ａ_Nが好適実装範囲Ａ_opt内に収まると判定手段が判定した場合には、停止位置決定手段による基板停止位置Ｘ_Nの演算を許容する一方、分割された実装エリアＡ₁〜Ａ_Nが好適実装範囲Ａ_opt外にはみ出すと判定手段が判定した場合には、回数演算手段が演算した基板停止回数Ｎを強制的にインクリメントしてシミュレーションを再実行させる強制手段としての処理（図７のステップＳ１２０４）とを実行する機能をさらに備えている。このため本実施形態では、基板停止回数Ｎをシミュレーションする際に、シミュレーションの対象となる基板停止回数Ｎに基づいて分割されたプリント基板Ｗ上の実装エリアＡ₁〜Ａ_Nは、何れも好適実装範囲Ａ_optに収まる仕様に限定される。この好適実装範囲Ａ_optでは、ヘッド機構４のヘッドユニット４１は、基板搬送方向に沿って移動する必要が概ねなくなるので、短い動線でプリント基板Ｗ上と部品供給位置との間を往復し、最も効率よく実装作業を実行することができる。従って、ヘッド機構４のヘッドユニット４１が最も効率よく実装作業を実行可能な基板停止位置Ｘ_Nが設定される基板停止回数Ｎ同士を比較して、総タクト時間Ｔ_Nの短いものを選定することができ、一層、処理効率の高い基板停止位置Ｘ_Nの設定が可能となる。

本実施形態に係る表面実装機は、電子部品Ｃｔをプリント基板Ｗに実装するヘッド機構４のヘッドユニット４１と、ヘッド機構４のヘッドユニット４１に電子部品Ｃｔを供給する部品供給部３と、ヘッド機構４のヘッドユニット４１が電子部品Ｃｔを実装するプリント基板Ｗを供給する基板搬送装置２と、基板搬送装置２によるプリント基板Ｗの停止動作を制御する制御装置７と、上述した基板停止制御シミュレータ９とをさらに備え、上記制御装置は、この基板停止制御シミュレータ９の停止位置決定手段が決定した基板停止位置Ｘ_Nに基づいて、基板搬送装置２を制御するものである。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはいうまでもない。

上述したように、図２に示す基板停止制御シミュレータ９は、ヘッド機構４のヘッドユニット４１が基板搬送装置２による基板搬送方向沿いに電子部品Ｃｔを実装可能な実装範囲のうち、部品実装位置に対向する方向、すなわち、Ｙ軸方向に沿う移動が支配的な動作でヘッドユニット４１が電子部品Ｃｔを実装可能な好適実装範囲Ａ_optに係るデータを記憶する実装範囲取得手段としての記憶部９１（基板データ９１ｅ）を備えている。

かかる態様においては、より簡便な方法で基板停止回数Ｎと、基板停止位置Ｘ_Nを決定することも可能である。そのような簡便な演算方法を参考例として、図９以下を参照しながら説明する。

まず、図９を参照して、基板停止制御シミュレータ９は、まず、基板停止回数Ｎの初期値として値「１」を設定し（ステップＳ４１）、次いで、未処理エリアの長さＬ_Uを
Ｌ_U＝Ｌ−（Ｎ＊Ｌ_A）
として演算する（ステップＳ４２）。式中Ｌ_Aは、好適実装範囲Ａ_optの基板搬送方向長さである（図１０参照）。ステップＳ４２の演算結果に基づき、基板停止制御シミュレータ９は、未処理エリアの長さＬ_Uが０よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ４３）。仮に、未処理エリアの長さＬ_Uが０よりも大きい場合、すなわち、Ｎ回の処理では、実装しきれない場合、基板停止制御シミュレータ９は、基板停止回数Ｎをインクリメントし（ステップＳ４４）、ステップＳ４２以下の処理を繰り返す。一方、処理エリアの長さＬ_Uが０以下の場合、すなわち、Ｎ回の処理で全てのエリアに電子部品Ｃｔを実装できる場合、基板停止制御シミュレータ９は、この基板停止回数Ｎを好適な回数Ｎ_optとして登録し（ステップＳ４５）、Ｎ_optに基づいて基板停止位置Ｘ₁〜Ｘ_Noptを演算して（ステップＳ４６）、処理を終了する。ステップＳ４６での演算処理は、好適実装範囲Ａ_optの基板搬送方向長さＬ_Aを基準にして、基板停止位置Ｘ₁〜Ｘ_Noptを等配する方法を採用してもよく、或いは、図８で説明した重心Ｇ₁〜Ｇ_Nに基づく方法を採用してもよい。

図９による処理例による効果を図１０、図１１を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、図１０に例示するプリント基板Ｗは、図４の場合と同様に、２回の基板停止によって、プリント基板Ｗの全エリアに必要な電子部品Ｃｔを全て実装することができるものと仮定する。

図１０（Ｂ）に示すように、従来は、基板搬送時間ＴＴを短縮する目的から、図示の例のように、実装不能範囲Ａ_notに実装エリアが存在する場合には、この実装不能範囲Ａ_notにはみ出している部分を実装可能範囲Ａ_actに搬入した時点で、搬送を停止することとしていた。このような搬送処理では、図１１（Ｂ）に示すように、基板搬送時間ＴＴ₂は、短くなるものの、実装可能範囲Ａ_actでのタクトロスによって、実装効率が低くなり、総タクト時間Ｔ_Nも長くなるという問題があった。

これに対して、図９に示した基板停止位置の決定処理では、図１０（Ａ）に示すように、プリント基板Ｗ上の実装エリア全体を好適実装範囲Ａ_optで実装することが可能になる。そのため、図１１（Ａ）に示すように、基板搬送時間ＴＴ₂は、幾分長くなるものの、２回目以降の実装効率を高く維持することができることから、総タクト時間Ｔ_Nも短くすることができるという利点がある。このように、図９に示した参考例では、大型のプリント基板Ｗに電子部品Ｃｔを実装するに当たり、Ｙ軸方向に沿う移動が支配的な動作でヘッドユニット４１が電子部品Ｃｔを実装可能な好適実装範囲Ａ_optごとに基板停止位置Ｘ_Nを設定することが可能になる。そのため、かかる基板停止位置Ｘ_Nが設定された場合には、ヘッド機構４のヘッドユニット４１は、タクトロスの少ない動線で電子部品Ｃｔの実装作業を実行することが可能となる。

また、上述した図６のプログラムに係る図７のサブルーチンでは、任意の位置に基板停止位置Ｘ₁〜Ｘ_Nを設定できることとしているが、複数のストッパのみを用いてプリント基板Ｗを停止する仕様の基板搬送装置においては、ストッパの個数を上限とし、且つ、各ストッパによって規定される基板停止位置ごとに実装時間ＭＴ、搬送時間ＴＴを演算するようにしてもよい。

２ 基板搬送装置
３ 部品供給部
４ ヘッド機構
７ 制御装置
９ 基板停止制御シミュレータ
４１ ヘッドユニット
９１ 記憶部
９３ 主演算部
Ａ_act 実装可能範囲
Ａ_N 実装エリア
Ａ_not 実装不能範囲
Ａ_opt 好適実装範囲
Ｃｔ 電子部品
Ｇ₁-Ｇ_N 部品重心
Ｌ 基板長さ
Ｌ_A 好適実装範囲の基板搬送方向長さ
Ｌ_N 一回当たりの実装エリアの長さ
Ｌ_U 未処理エリアの長さ
ＭＴ₁-ＭＴ_N 実装時間
Ｎ 基板停止回数
Ｔ_N 総タスク時間
ＴＴ₂−ＴＴ_N 基板搬送時間
Ｗ プリント基板
Ｘ₁−Ｘ_N 基板停止位置

Claims (4)

1. 部品供給部からピックアップした電子部品を実装するヘッドユニットに基板を供するために、複数の基板停止位置に前記基板を停止することのできる基板搬送装置について、当該基板停止位置を決定する基板停止制御シミュレータであって、
   １以上の整数を初期値としてインクリメントすることにより、基板停止回数を順次演算する回数演算手段と、
   前記ヘッドユニットが前記電子部品を実装可能な実装範囲に基づいて、前記回数演算手段が演算した基板停止回数ごとに前記基板の停止位置を決定する停止位置決定手段と、
   前記回数演算手段が演算した基板停止回数ごとに、当該基板停止回数に係る前記基板の停止位置のそれぞれにおいて、前記電子部品を前記基板に実装させた場合に要する総タクト時間を演算するタクト時間演算手段と、
   前記回数演算手段がインクリメントする直前の基板停止回数に係る総タクト時間と、インクリメント後の基板停止回数に係る総タクト時間とを比較し、インクリメント直前の基板停止回数に基づく総タクト時間の方が短いときに、当該インクリメント直前の基板停止回数を最適な基板停止回数として決定する一方、インクリメント直前の基板停止回数に基づく総タクト時間が、インクリメント後の基板停止回数に基づく総タクト時間以上のときには、前記回数演算手段によってインクリメント後の基板停止回数をさらにインクリメントさせて、前記基板停止回数の決定のための処理を繰り返す回数決定手段と
   を備えていることを特徴とする基板停止制御シミュレータ。
2. 請求項１記載の基板停止制御シミュレータにおいて、
   前記停止位置決定手段は、前記回数演算手段が演算した基板停止回数に基づいて、基板上のエリアを分割し、分割されたエリアごとに、当該エリアに分布する電子部品の実装位置の重心を演算し、この重心が前記実装範囲に対応する部品供給位置に対向するように、当該基板停止位置を分割されたエリアごとに決定するものである
   ことを特徴とする基板停止制御シミュレータ。
3. 請求項１または２に記載の基板停止制御シミュレータにおいて、
   部品供給位置に対向する方向に沿う移動が支配的な動作で前記ヘッドユニットが電子部品を実装可能な好適実装範囲に係るデータを取得する範囲取得手段と、
   前記回数演算手段が演算した基板停止回数に基づいて、基板上のエリアを分割し、分割されたエリアが前記好適実装範囲内に収まるか否かを判定する判定手段と、
   分割されたエリアが前記好適実装範囲内に収まると前記判定手段が判定した場合には、前記停止位置決定手段による基板停止位置の演算を許容する一方、分割されたエリアが前記好適実装範囲外にはみ出すと前記判定手段が判定した場合には、前記回数演算手段が演算した基板停止回数を強制的にインクリメントしてシミュレーションを再実行させる強制手段と
   をさらに備えている
   ことを特徴とする基板停止制御シミュレータ。
4. 電子部品を基板に実装するヘッドユニットと、
   前記ヘッドユニットに前記電子部品を供給する部品供給部と、
   前記ヘッドユニットが前記電子部品を実装する基板を供給する基板搬送装置と、
   前記基板搬送装置による前記基板の停止動作を制御する制御装置と、
   請求項１から３の何れか１項に記載の基板停止制御シミュレータと
   を備え、前記制御装置は、この基板停止制御シミュレータの停止位置決定手段が決定した基板停止位置に基づいて、前記基板搬送装置を制御するものである
   ことを特徴とする表面実装機。

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