JP6030911B2 - 電子部品実装装置及び電子部品実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品実装装置及び電子部品実装方法に係わり、特に電子部品を実装中に部品切れが発生し、電子部品を代替部品に交換する電子部品実装装置及び電子部品実装方法に関する。

近年、プリント基板に電子部品を装着し回路基板を生産することにおいて、電子部品実装装置の稼働率向上が望まれている。そのためには、部品切れが生じた時に、部品交換時間を短時間で完了させるとともに、部品供給装置に適正な電子部品を間違いなく、確実にセットし、部品ライブラリデータを切り替えることが重要である。
従来技術としては特許文献１、２に示す技術がある。特許文献１では、電子部品を収納した供給テープが巻回された供給リールに設けられたバーコードとセットすべきフィーダに設けられたバーコードを読み取り、両者のデータを照合してセットし、その後フィーダをフィーダカートに載置する技術が記載されている。特許文献２では、代替部品を含めて、部品電子カタログを用いて、部品実装データを自動的に作成する技術が開示されている。

特開２０１１−１０８９０９号公報 特開２００６−１００８５１号公報

機種（基板）生産は、パターンプログラムデータで実行される。パターンプログラムデータは、電子部品実装装置に内蔵されている。パターンプログラムデータは、装着順番号毎に部品装着位置及びフィーダの配置から構成され、さらにフィーダの配置毎に供給されるべき部品ＩＤを格納したフィーダ配置データをも有している。また部品ＩＤ毎に部品ライブラリのデータとして部品サイズやヘッド上ノズル配置等のデータがパターンプログラムデータとは独立して格納されている。

部品実装時に部品切れが発生した場合、部品ＩＤはフィーダ配置毎に固定してパターンプログラムデータとして登録されており、パターンプログラムデータに登録されない部品を代替え部品として使おうとすると、別のパターンプログラムデータを作成して機種切替をする必要がある。このためには、特許文献１、２では、作成時間、切換完了までの待ち時間が掛り、生産時間に影響する。

また、部品ＩＤは、登録されている登録部品、代替部品であるかどうかに関係なく異なった名前でなければ登録されず、同じ型式の部品でも複数のメーカから供給されているが区別したい場合は名前を変更する必要があるが、登録されている名前が数字等の羅列であると、確実に確信をもって代替部品を選ぶことができない場合がある。

本発明の第１の目的は、部品実装時に部品切れが発生した時に、機種生産を効率的に継続して生産できる電子部品実装装置及び電子部品実装方法を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、部品実装時に部品切れが発生した時に、より確実に代替部品を選択できる電子部品実装装置及び電子部品実装方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、少なくとも以下の特徴を有する。
本発明は、電子部品を取り出し、基板に装着する実装ステップと、該電子部品の部品切れが発生した時に、前記装着すべき部品として登録されている登録部品に替わりに代替部品を使用するかを判断する判断ステップと、 前記代替部品を使用すると判断した場合に、前記電子部品に与えられる部品ＩＤと共に前記代替部品のメーカ名を読み取り、該メーカ名に基づいて前記代替部品を確認し選択する確認・選択ステップと、該確認・選択ステップで選択された前記代替部品を前記電子部品供給装置に搭載する搭載ステップと、を備え、該搭載ステップ後、前記実装ステップを継続することを特徴とする。

また、本発明は、電子部品供給装置から電子部品を取り出し、基板に装着する実装手段と、前記装着すべき部品として登録されている登録部品の代替部品候補のメーカ名一覧表を表示するメーカ名表示手段と、該メーカ名一覧表の中から代替部品のメーカ名と一致するものを確認し選択する確認・選択手段と、を備えることを特徴とする。

さらに、前記実装を実行するのに必要なデータを前記登録部品のデータから前記代替部品のデータに置き換えてもよい。

また、確認選択された前記代替部品が代替部品として適合するかを判断してもよい。

本発明によれば、部品実装時に部品切れが発生した時に、機種生産を効率的に継続して生産できる電子部品実装装置及び電子部品実装方法を提供できる。

また、本発明によれば、部品実装時に部品切れが発生した時に、より確実に代替部品を選択できる電子部品実装装置及び電子部品実装方法を提供できる。

本発明の実施形態である電子部品実装ラインを示す図である。 各実装装置の制御ブロック図である。 図１に示した実装装置のフィーダエリアに装着されたフィーダカートの一実施形態を示した図である。 管理コンピュ―タで作成される部品ライブラリデータの作成画面の一例を示す図である。 実装装置で部品切れが発生し、登録部品または代替部品を補給する場合のフローチャートである。 図５の代替部品補給処理のフローチャートを示す図である。 図６のメーカ名による代替部品の確認・選択処理のフローチャートを示す図である。 図６の交換条件適合チェエク処理のフローチャートを示す図である。 交換適合条件を表に纏めた図である。 図６の部品データ切替処理のフローチャートを示す図である。

図１は、本発明の実施形態である電子部品実装ライン１００（以下、単に実装ラインと略す）を示す。実装ライン１００は、例えば、３台の電子部品実装装置（以下、実装装置と略す）１Ａ、１Ｂ、１Ｃと、電子部品を装着するのに必要な後述する部品ライブラリデータを保存しているサーバＰＣと、通信回線ＣＬを介して、サーバとデータをやり取りし、実装装置を管理する管理コンピュータ２とを備える。管理コンピュータ２には、キーボードなどの入力手段２１と表示画面の入力装置としての表示装置２２とが接続されており、管理コンピュータ２は、部品ライブラリデータの作成も行う。
各実装装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃは基本的には同一構造を有する。従って、以下の説明では、各実装装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃを区別して説明する必要がある場合を除いて、添え字Ａ、Ｂ、Ｃを省略する。他の装置、機構についても同様である。

実装装置１は、独立して電子部品を装着でき、図面上で上下に分れた破線（装置１Ｃのみに示す）で示す装着ブロック１１Ｕ、１１Ｄと、実装装置内の機器の状態を監視制御し、外部との通信を行う制御装置１９と、指示内容や情報を表示するモニタ１８とを有する。装着ブロック１１は、図面上にて上下、左右方向に移動可能な装着ヘッド６（６Ｕ、６Ｄ）を有する。装着ヘッド６は、フィーダエリア１３（（１３Ｕ、１３Ｄ）から電子部品を取り出し、搬送ライン１２（１２Ｕ、１２Ｄ）の装着位置に搬送されてきた基板Ｐに電子部品を装着する。そのために、装着ブロック１１は、装着ヘッド６を左右に移動させる左右移動レール１４（１４Ｕ、１４Ｄ）と、左右移動レール１４を上下に移動させる上下移動用レール１５とを有する。

図２は、各実装装置１の制御ブロック図である。
実装装置１の各要素は、制御装置１９内のＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）１９ｃが統括制御している。この制御に係るプログラムは、ＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）１９oに、この制御に必要なデータは、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）１９ａに、それぞれ格納されている。ＣＰＵ１９ｃ、ＲＯＭ１９o及びＲＡＭ１９ａは、バスライン２０を介して接続されている。

制御プログラムとしては、装着に係る動作を制御するもの、様々な判定を行うもの、様々な比較を行うもの、装着処理の実行をするもの等がある。制御に必要なデータとしては、装着データ、部品配置データ及び部品ライブラリデータ等がある。これら必要なデータは、管理コンピュータ２にも記憶されている。

また、ＣＰＵ１９ｃには、モニタ１８及びモニタに設けられたタッチパネルスイッチ１８ｐが、インターフェイス２４を介して接続されている。また、実装装置１は、装着ヘッド６をＸ、Ｙ方向軸及び上下方向に移動させ、θ回転させる、それぞれのモータ２３ｘ、２３ｙ、２３ｚ及び２３θを備える。各モータは、駆動回路２３により駆動される。駆動回路は、インターフェイス２４を介してＣＰＵ１９ｃに接続されている。さらに、実装装置１は、装着すべき基板の位置を認識する基板認識カメラ２５ｐと、各装着ヘッド６の吸着ノズル（図示せず）に吸着した電子部品の吸着状態、形状を認識する部品認識カメラ２５ｂとを備える。それらカメラの画像は、画像処理装置２５で処理されインターフェイス２４を介してＲＡＭ１９ａに格納される。

図３は、図１に示した実装装置１のフィーダエリア１３に装着されたフィーダカート５０の一実施形態を示した図である。フィーダカート５０は、ベース部５１、基板に装着すべき種々の電子部品を収納した供給テープ６０を巻回した複数の供給リール７０を格納するリール格納部５２を備える。また、フィーダカート５０は、複数の供給リールに対応し規則正しく配列された複数のフィーダ３を固定するフィーダレーンを備えるフィーダ固定部５３と、フィーダカート５０をフィーダエリア１３に装脱着するためのハンドル部５４及び実装装置１との信号の授受を行なう信号授受ケーブル５７を接続するコネクタ（図示せず）とを備える。

さらに、実装装置１には前記信号授受ケーブル５６を接続するカート用コネクタ５５と後述する供給リールの貼りつけられたバーコード５８を読み取るバーコードリーダ５６が設けられている。バーコード５８には、電子部品の内容を示す部品ＩＤやメーカ名が内蔵されている。メーカ名は単なるラベルに記入されているときもある。

このような構成によって、新たにフィーダ固定部５３にフィーダ３を搭載する時や、実装装置１が可動中に部品切れが発生した部品交換時に、バーコード５８を読込み、然るべき供給テープ６０かどうかを判断しながらフィーダ３をセット又はフィーダ３に挿入する。
なお、図３においては煩雑さの防ぐために供給リール７０と供給テープ６０を２組のみ示している。

図４は、管理コンピュ―タ２で作成される部品ライブラリデータの作成画面の一例を示す図である。部品ライブラリデータは、電子部品に与えられる部品ＩＤ毎に、該電子部品の特徴を表すデータである。部品ライブラリデータは、部品ＩＤ毎に部品形状、部品種別、供給方法、収納テープの幅であるテープ幅、部品寸法及び使用優先順序毎のノズル候補等で構成される。図４では、選定された電子部品の形状や部品寸法等と共に、メーカ名が表示される。

本発明では、部品切れ時の部品交換を確実に行うために、部品ライブラリデータとして部品ＩＤと共に部品のメーカ名を備える。供給リール７０には、メーカ名が記載されているので、数字等の記号が羅列されている部品ＩＤだけでは、適正な部品かどうかを判断し難い。また、同じ型式の部品でも、複数のメーカから供給される場合もある。そこで、メーカを基準に代替部品を選択することで、代替部品が適正かどうかを確実に判断でき、切替ミスを低減できる。

また、機種（基板）生産は、パターンプログラムデータは、管理コンピュータ２で作成され、実装装置１に転送される。パターンプログラムデータは、装着順番号毎に部品装着位置及びフィーダの配置から構成され、さらにフィーダの配置毎に供給されるべき部品ＩＤを格納したフィーダ配置データをも有している。また部品ＩＤ毎に部品ライブラリのデータとして部品サイズやヘッド上ノズル配置等のデータがパターンプログラムデータとは独立して格納されている。フィーダレーン（フィーダ配置を示す番号で表わされる。）に対して登録された部品（部品ＩＤ名で登録される。）は、パターンプログラムデータ上で設定された基板上の位置へ実装される。

そこで、パターンプログラムデータとして登録部品の部品ＩＤで示される部品ライブラリデータと選択された代替部品の部品ＩＤで示される部品ライブラリデータとを入れ替えるだけで、実装を実行するパターンプログラムデータからは、何の変化もなく機種生産を、効率的に続けることができる。

図５は、実装装置１で部品切れが発生し、登録部品または代替部品を補給する場合のフローチャートである。実装処理中（Ｓ５１）に、供給テープ６０より供給される電子部品がなくなる部品切れが発生した時（Ｓ５２）に、フィーダ３に部品を供給するする必要がある。その場合、まず実装装置１の運転を停止する（Ｓ５３）。

例えば、部品ライブラリデータに登録されている登録部品がなく（Ｓ５４）、交換可能な代替部品を搭載する必要がある。その場合、図６に示す代替部品補給処理を行い（Ｓ５５（サブルーティン処理ＳＢ１））、その後、運転を再開する（Ｓ５７）。登録部品で交換処理を行う（Ｓ５６）。登録部品で交換処理を行う場合は、図３で示したように、バーコード５８を読取り、登録部品どうか確認し、登録部品による部品ライブラリデータに基づき運転を再開する（Ｓ５７）。これらの処理を処理すべき基板がなくなるまで行う（Ｓ５８）。

通常、登録部品以外の電子部品は部品供給ユニットに対して搭載した場合、電子部品実装装置１に搭載される部品認識カメラの認識により、登録部品の寸法と、搭載した部品寸法が異なる場合は認識エラーとなるが、代替部品機能を利用することで登録部品と、代替する部品の部品ライブラリデータを入れ替えることにより、部品認識カメラの認識による認識異常無しとなり、登録部品以外の部品をフィーダ３に搭載できるようにする。

図６は、図５の代替部品補給処理（Ｓ５５（サブルーティン処理ＳＢ１））のフローチャートを示す図である。
代替部品補給処理では、まず、図２に示すように対応する供給リール７０のバーコード５８からメーカ名及び部品ＩＤを読み取り、部品メーカを確認する（Ｓ６１）。メーカ名は単なるラベルに記入されている時は、オペレータは肉眼で確認する。

次に、後述する図７（ａ）の画面から、補給対象のフィーダレーンを入力し、メーカ名による代替部品を確認し選択する（Ｓ６２）。選択された代替部品が交換条件に適合するかをチェックする（Ｓ６３）。適合すれば（Ｓ６４）、当該フィーダレーンのフィーダ３に供給リール７０の巻回された供給テープ６０をセットする（Ｓ６５）。部品切れした登録部品と代替部品との部品ライブラリデータ等の部品データの切替処理し（Ｓ６６）、図５に示すメインルーティンに戻る。適合していなければ、他に交換候補があるか判断し（Ｓ６７）、あれば、その代替部品が収納されている供給リール７０を探し、Ｓ６１から再度やり直す。なければ、運転停止を継続し（Ｓ６８）、然るべき処理を行う。

図７は、図６のメーカ名による代替部品の確認・選択処理（Ｓ６２（サブルーティン処理ＳＢ２））のフローチャートを示す図である。
代替部品を確認し選択処理では、まず、図７（ａ）に示すボタン（ｉ）にタッチし、補給対象のフィーダレーンを入力すると、当該フィーダレーンの登録部品の部品ＩＤが表示される。そこで、図７（ａ）に示すボタン（ｉｉ）にタッチすると、図７（ｂ）に示す、登録部品に対応する代替部品選択の部品ＩＤ一覧表が表示され、バーコード５８で読み込まれた黒枠で示す代替部品の示す部品ＩＤが選択される。部品ＩＤでは適正な代替部品かどうかよく解らないので、表示切替ボタン（ｉｉｉ）をタッチすると、図７（ｃ）に示す、登録部品に対応する代替部品の部品ＩＤと共に、メーカ名一覧表が表示され、当該選択された部品ＩＤのメーカ名が黒枠で表示される。メーカ名のみならず同時に部品ＩＤを示すことでより分かり易くなる。なお、図７（ｃ）において、メーカ名のみを表示してもよい。

黒枠示されたメーカ名が、供給リール７０に添付されたバーコード５８は、又はラベルにより得られたメーカ名と一致したものがあるかを確認し、一致しているかどうか確認し、一致していれば代替部品として選択する。具体的には、図７（ｃ）に示す、代替部品選択ボタン（ｉｖ）にタッチし、登録部品の代替部品として選択する。一致してなければ、処理を停止する。
なお、確認のために、図７（ｃ）において、表示切替ボタン（ｖ）をタッチすることにより、図７（ｂ）の部品ＩＤ一覧表に戻り、当該代替部品の部品ＩＤを再度確認できる。

以上説明したように、数字等が羅列した紛らわしい部品ＩＤで選択するのではなく、必ず供給リールに付いてくるメーカ名でシンプルに選択することができ、より確実に代替部品を確認、選択できる。

図８は、図６の交換条件適合チェエク処理（Ｓ６３（サブルーティン処理ＳＢ３））のフローチャートを示す図である。図９は、交換適合条件を表に纏めた図である。

まず、第１に、部品ＩＤが異なることである（Ｓ８１）。登録部品であろうが代替部品であるが異なる部品には同一の部品ＩＤの登録は禁止されている。第２に、供給形態が一致していることである（Ｓ８２）。供給形態が一致していないと、正常に部品吸着を行うことができない。第３に、供給形態が供給テープの場合、代替部品のテープ幅が登録部品以下であることである（Ｓ８３）。隣接するフィーダ３と干渉しないためには、登録部品のフィーダ幅以下である必要がある。即ち代替部品が登録部品より大きい場合、登録部品のフィーダ幅に入りきらない場合がある。第５に、代替部品と登録部品で同じ吸着ノズルが設定されていることである（Ｓ８４）。吸着ノズルが一致しない場合、部品吸着ができない可能性がある。第５に、代替部品のサイズは、登録部品サイズの最大の範囲内である、又は、親の部品サイズ以下であることである（Ｓ８５）。代替部品サイズが登録部品サイズより大きい場合、部品吸着時に吸着済み部品と衝突してしまう。

以上の交換条件適合チェエク処理を行うことにより、部品交換後のトラブルを確実に防ぐことができる。

次に、図６の部品データ切替処理（Ｓ６６（サブルーティン処理ＳＢ４））の一例のフローを説明する。部品データ切替処理とは、パターンプログラムデータに登録されている交換前の登録部品のデータや部品ライブラリデータを代替部品に置き換える処理である。

実施形態では、実装に使う部品は、パターンプログラムデータに登録部品として登録する必要がある。パターンプログラムデータおいて、配置できる部品は１つのフィーダレーンにつき１つの部品である。従って、実際に実装に使用される登録部品と、代替部品を別に管理することによって、パターンプログラムは、登録部品のデータだけを管理することで、これまで利用していたパターンプログラムを作成しなおす必要がなくなる。この結果、作成時間、切換完了までの待ち時間を低減でき、部品実装時に部品切れが発生した時に、機種生産を効率的に継続して生産できる。

具体的には、図７の登録画面の登録により、フィーダレーン毎の使用する部品ＩＤの切換をリスト中より選択して行う。現在使用している部品ＩＤはフィーダレーン毎に記憶され、その記憶データに基づき代替部品の部品ＩＤのデータと交換され、部品装着運転（認識処理等）が制御される。切り替えたい代替え部品の部品ＩＤが直接分かっていれば、図７（b）の画面で切り替えができる。メーカ名を頼りに切り替えたい場合は、表示切換により図７（b）に示した画面から図７（c）に示した画面に切り換え、この画面によりメーカ名を確認して容易に代替え部品を選択して切り替えを行うことができる。

図１０は、部品データ切替処理の一部を構成する登録画面によって上の部品ライブラリの部品ＩＤの代替関係を示すリストの登録フローの一例を示す図である。
まず、代替（子）部品（ｉ）を登録（親）部品として登録する部品として選択する。次に、選択した代替部品を登録（親）部品の登録欄に登録する（ｉｉ）。そして、新たに登録（親）部品となった代替（子）部品（ｉ）に対して、必要な代替（子）部品（ｉｉｉ）を代替部品欄に登録する。

この処理は、管理コンピュータ２で行うが、実装装置１のみに影響するならば、実装装１で行ってもよい。

以上説明した実施形態によれば、代替部品を使用できるマルチベンダ機能を備える場合には、代替部品の選定にメーカ名を用いることで、確実に登録部品から代替部品に交換することができる。

また、以上の説明では、電子部品を供給する電子部品供給装置としてフィーダ３の場合を説明したが、電子部品供給装置としてトレイを用いる場合にも適用できる。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

１：電子部品実装装置 ２：管理コンピュータ
３：フィーダ ６：装着ヘッド
１３：フィーダエリア １８：モニタ
１８ｐ：タッチパネル １９：制御装置
２１：入力手段 ２２：表示装置
５０：フィーダカート ５２：リール格納部
５３：フィーダ設置部 ５８：バーコード
６０：供給テープ ７０：供給リール
１００：電子部品実装ライン ＣＬ：通信回線
Ｐ：基板 ＰＣ：サーバ

Claims (8)

1. 電子部品供給装置から電子部品を取り出し、基板に装着する実装ステップと、
   該電子部品の部品切れが発生した時に、前記装着すべき部品として登録されている登録部品に替わり代替部品を使用するかを判断する判断ステップと、
   前記代替部品を使用すると判断した場合に、前記電子部品に与えられる部品ＩＤと共に前記代替部品のメーカ名を読み取り、該メーカ名に基づいて前記代替部品を確認し選択する確認・選択ステップと、
   該確認・選択ステップで選択された前記代替部品を前記電子部品供給装置に搭載する搭載ステップと、を備え、
   該搭載ステップ後、前記実装ステップを継続する電子部品実装方法であって、
   前記確認・選択ステップは、前記登録部品の部品ＩＤに基づいて、前記登録部品に対応する代替部品選択の部品ＩＤ一覧表を表示すると共に、前記部品ＩＤ一覧表中に確認対象の前記代替部品を示す部品ＩＤが選択されて他の候補部品と区別されて表示され、
   更に、表示切換ボタンをタッチすると、前記登録部品に対応する前記代替部品の部品ＩＤと共にメーカ名一覧表が表示され、選択された部品ＩＤのメーカ名が他の部品ＩＤのメーカ名と区別されて表示され、
   前記区別されて表示された部品ＩＤのメーカ名に基づいて、確認対象の前記代替部品を確認選択することを特徴とする電子部品実装方法。
2. 請求項１に記載の電子部品実装方法において、
   前記代替部品を使用すると判断した場合に、確認選択された前記代替部品が代替部品として適合するかを判断する適合条件判断ステップを備えることを特徴とする電子部品実装方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電子部品実装方法において、
   前記代替部品を使用すると判断した場合に、前記実装を実行するのに必要なデータを前記登録部品のデータから前記代替部品のデータに置き換えることを特徴とする電子部品実装方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに一項に記載の電子部品実装方法において、
   前記電子部品供給装置は、前記電子部品を収納する供給テープを移動させるフィーダであることを特徴とする電子部品実装方法。
5. 電子部品供給装置から電子部品を取り出し、基板に装着する実装手段と、
   装着すべき部品として登録されている登録部品に替わり代替部品を使用する場合に、前記代替部品を確認し選択するための表示を行う表示手段と、を備え、
   前記表示手段は、前記登録部品の部品ＩＤに基づいて、前記登録部品に対応する代替部品選択の部品ＩＤ一覧表を表示すると共に、前記部品ＩＤ一覧表中に確認対象の前記代替部品を示す部品ＩＤが選択されて他の候補部品と区別して表示し、
   更に、表示されている表示切換ボタンをタッチすると、前記登録部品に対応する前記代替部品の部品ＩＤと共にメーカ名一覧表を表示し、選択された部品ＩＤのメーカ名を他の部品ＩＤのメーカ名と区別して表示する、ことを特徴とする電子部品実装装置。
6. 請求項５に記載の電子部品実装装置において、
   確認選択された前記代替部品が代替部品として適合するかを判断する適合条件判断手段を備えることを特徴とする電子部品実装装置。
7. 請求項５又は請求項６に記載の電子部品実装装置において、
   前記実装を実行するのに必要なデータを前記登録部品のデータから前記代替部品のデータに置き換えるデータ置換手段を備えることを特徴とする電子部品実装装置。
8. 請求項５から請求項７のいずれかに一項に記載の電子部品実装装置において、
   前記電子部品供給装置は、前記電子部品を収納する供給テープを移動させるフィーダであることを特徴とする電子部品実装装置。

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