JP6057359B2 - 部品実装機の生産管理システム - Google Patents

Description

本発明は、２枚の回路基板を並行して搬送する２つのレーンを設け、各レーンでそれぞれ別の実装ヘッドを用いて回路基板に部品を実装する２レーン、２ヘッド方式の部品実装機の生産管理システムに関する発明である。

特許文献１（特開２０１２−９９６５４号公報）に記載されているように、１台の部品実装機に２枚の回路基板を並行して搬送する２つのレーン（コンベア）と２つの実装ヘッドを設けると共に、部品実装機の両側に２つのレーンを挟んで２つのフィーダセット台（部品供給部）を配置し、各フィーダセット台に複数のフィーダをセットし、各フィーダセット台のフィーダで供給される部品を各実装ヘッドで吸着して各レーンの回路基板に実装するようにしたものがある。

特開２０１２−９９６５４号公報

ところで、各レーンの生産時間（部品実装に要する時間）は、フィーダの部品吸着位置と回路基板上の部品実装位置との間の実装ヘッドの移動距離（移動時間）が長くなるほど長い時間になるため、実装ヘッドの移動距離（移動時間）が最小となるようにフィーダセット台のフィーダの配置や複数台の部品実装機で実装する部品の実装順序を最適化するようにしているが、２つのレーンを設けた部品実装機では、２つのレーンに回路基板を前後同一方向に搬入して同一仕様の部品実装基板を生産する場合に、次のような問題があった。

生産準備作業（段取替え作業）の簡単化や人為的ミスの低減のために２つのレーンのフィーダの配置を同じ配置にすると共に、１つのＮＣデータで２つのレーンの生産を制御することが望ましい。各レーン毎にＮＣデータを準備すると、ＮＣデータの作成・管理に手間がかかって人為的ミスが発生しやすくなるためである。１つのＮＣデータで２つのレーンの生産を制御する場合、一方のレーンの生産時間が最小となるようにフィーダの配置や部品の実装順序を最適化すると、他方のレーンの生産時間が長くなってしまい、生産性が低下する。この理由は、２つのレーンに回路基板を前後同一方向の向きで搬入すると、各レーンのフィーダ側から見て回路基板の部品実装位置の配置が同じ配置にならず（フィーダ側から見て前後逆の配置になり）、フィーダの部品吸着位置と回路基板上の部品実装位置との間の実装ヘッドの移動距離（移動時間）が両レーン間で異なってくるためである。

これを避けるために、両レーン間で回路基板の向きが互いに前後逆になるように搬入すれば、各レーンのフィーダ側から見て回路基板の部品実装位置の配置が同じ配置になり（図３参照）、両レーン間で実装ヘッドの移動距離（移動時間）が同一になるが、当該部品実装機の上流側（前工程）や下流側（後工程）に配置される装置の種類によっては、当該部品実装機の両レーン間で回路基板の向きが同一方向になるように搬入しなければならない場合がある。この場合、前述したように、２つのレーンの片方のレーンの生産時間が最小となるようにフィーダの配置や部品の実装順序を最適化すると、他方のレーンの生産時間が長くなってしまい、生産性が低下する。

また、部品実装機とその上流側や下流側の装置との間に回路基板の向きを反転させて搬送する基板反転装置を設置することが考えられるが、この構成では、設備コストが増加するだけでなく、基板反転装置を設置する空きスペースが必要となり、基板反転装置の設置がスペース的に困難な場合がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、基板反転装置を用いることなく、生産性を向上できる２レーン、２ヘッド方式の部品実装機の生産管理システムを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、２枚の回路基板を並行して搬送する２つのレーンと２つの実装ヘッドを設けると共に、前記２つのレーンを挟んで２つのフィーダセット台を配置し、前記各フィーダセット台に複数のフィーダをセットし、前記各フィーダセット台のフィーダから供給される部品を前記各実装ヘッドで吸着して前記各レーンの回路基板に実装する部品実装機の生産管理システムにおいて、前記部品実装機は、前記２つのレーンに回路基板を前後同一方向の向きで搬入して同一仕様の部品実装基板を生産する同一方向生産モードにおいて、前記２つのフィーダセット台のフィーダの配置を同一にすると共に、前記２つのレーンの回路基板への部品の実装順序を同一に設定することで、１つのＮＣデータを使用して前記２つのレーンで同一仕様の部品実装基板を生産できるように構成され、前記同一方向生産モード（両レーンバランスモード）における前記２つのレーンの生産時間の差が所定値以下となるように前記フィーダの配置と部品の実装順序を調整する調整手段を備えていることを特徴とするものである。この構成では、同一方向生産モード（両レーンバランスモード）における２つのレーンの生産時間の差が小さくなるようにフィーダの配置と部品の実装順序が調整されるため、２つのレーンをバランス良く稼働させることができ、基板反転装置を用いることなく、生産性を向上できる。

この場合、同一方向生産モードにおける２つのレーンの生産時間の差が最小となるようにフィーダの配置と部品の実装順序を最適化することが好ましい。

また、部品実装機は、２つのレーンに搬入する２枚の回路基板を搬送方向前後に位置をずらして停止させて部品を実装するように構成し、前記２つのフィーダセット台にセットする前記複数のフィーダも、前記２つのレーンの回路基板停止位置に合わせて搬送方向前後に位置をずらしてセットするように構成することが望ましい。このようにすれば、２つの実装ヘッドも、搬送方向前後に位置がずれて移動するようになり、２つの実装ヘッドやそれらの移動機構が干渉することを防止できる。

また、２つのレーンに回路基板を前後同一方向の向きで搬入して同一仕様の部品実装基板を生産する生産モードとして、前記同一方向生産モード（両レーンバランスモード）の他に、第１レーン最速モードと第２レーン最速モードを選択可能であり、前記第１レーン最速モードでは、前記２つのレーンの一方のレーンである第１レーンの生産時間が最小となるようにフィーダの配置と部品の実装順序を調整し、前記第２レーン最速モードでは、他方のレーンである第２レーンの生産時間が最小となるようにフィーダの配置と部品の実装順序を調整するようにしても良い。このようにすれば、２つのレーンに回路基板を前後同一方向の向きで搬入して同一仕様の部品実装基板を生産する場合でも、ユーザーによって第１レーン最速モード又は第２レーン最速モードを選択可能であり、ユーザーによる生産モードの選択の幅を広げることができる。

図１は本発明の一実施例における部品実装ラインの生産管理システムを示す図である。 図２は同一方向生産モードを説明する部品実装機とその上流側の装置の平面図である。 図３は対称生産モードを説明する印刷機と部品実装機の平面図である。 図４は生産モードの種類、各レーンの回路基板の向き、各レーンの生産時間の一例を説明する図である。 図５は最適化処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいて部品実装ライン１０の構成を説明する。

部品実装ライン１０は、回路基板に電子部品を実装する複数の部品実装機１１と、部品実装に関連する作業を行う実装関連機（部品実装機以外の装置）が配列されている。ここで、実装関連機は、例えば、半田印刷機１２、外観検査装置１３、リフロー装置１４、接着剤塗布装置等である。外観検査装置１３は、回路基板上の電子部品の実装状態等をカメラ（図示せず）で撮像して、その撮像画像を処理して外観検査する。この外観検査装置１３で不良基板が検出された場合は、該外観検査装置１３の出口側に設けられた不良基板搬出コンベア（図示せず）によって排出するようになっている。

各部品実装機１１のフィーダセット台１５，１６には、それぞれ電子部品を供給する複数のフィーダ１７がセットされている。本実施例では、図１に示すように、部品実装ライン１０の全ての部品実装機１１の両側にフィーダセット台１５，１６と複数のフィーダ１７を配置して全ての部品実装機１１で後述する同一方向生産モード（両レーンバランスモード）で生産できるようになっているが、一部の部品実装機１１は、片側のみにフィーダセット台１５（又は１６）と複数のフィーダ１７を配置するようにしても良く、要は、同一方向生産モードで生産する部品実装機１１の両側にフィーダセット台１５，１６と複数のフィーダ１７を配置するようにすれば良い。

図２、図３に示すように、各部品実装機１１は、２枚の回路基板２１を並行して搬送する２つのレーン２２，２３（コンベア）と２つの実装ヘッド２４，２５が搭載され、２つのレーン２２，２３を挟んで２つのフィーダセット台１５，１６が配置され、各フィーダセット台１５，１６にそれぞれ複数のフィーダ１７がセットされている。これにより、各レーン２２，２３で、それぞれ、各フィーダセット台１５，１６のフィーダ１７から供給される部品を各実装ヘッド２４，２５で吸着して各レーン２２，２３の回路基板２１に実装するようになっている。各実装ヘッド２４，２５には、各レーン２２，２３の回路基板２１の基準マーク等を撮像するマークカメラ（図示せず）が搭載され、また、各実装ヘッド２４，２５の吸着ノズル（図示せず）に吸着した部品を撮像するパーツカメラ（図示せず）が各レーン２２，２３にそれぞれ設けられている。

更に、本実施例では、図２、図３に示すように、各部品実装機１１は、２つのレーン２２，２３に搬入する２枚の回路基板２１を搬送方向前後に位置をずらして停止させて部品を実装するように構成し、２つのフィーダセット台１５，１６にセットする複数のフィーダ１７も、２つのレーン２２，２３の回路基板停止位置に合わせて搬送方向前後に位置をずらしてセットするようにしている。

部品実装ライン１０の各装置１１〜１４の生産は、生産管理コンピュータ２７によって管理される。生産管理コンピュータ２７には、各装置１１〜１４の生産モード等の各種情報を表示する表示装置２８と、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力装置２９が接続されている。

図４に示すように、部品実装機１１のユーザーが選択可能な生産モードは、対称生産モード、同一方向生産モード（両レーンバランスモード）、レーン独立生産モード（第１レーン最速モード、第２レーン最速モード）であり、これらの中からいずれか１つの生産モードを選択して部品実装基板の生産を実行する。いずれの生産モードでも、各部品実装機１１の生産準備作業（段取替え作業）の簡単化や人為的ミスの低減のために各部品実装機１１の２つのレーン２２，２３のフィーダ１７の配置を同じ配置にして１つのＮＣデータで２つのレーン２２，２３の生産を制御するようにしている。

対称生産モードでは、図３に示すように、２つのレーン２２，２３に回路基板２１を互いに前後逆の向き（片方のレーンの回路基板２１を１８０°回転させた状態）で搬入して同一仕様の部品実装基板を生産する。２つのレーン２２，２３のフィーダ１７の配置を同じ配置にしているため、対称生産モードでは、各レーン２２，２３のフィーダ１７側から見て回路基板２１の部品実装位置の配置が同じ配置になり、フィーダ１７の部品吸着位置と回路基板２１上の部品実装位置との間の実装ヘッド２４，２５の移動距離（移動時間）が両レーン２２，２３間で同じになる。これにより、対称生産モードでは、２つのレーン２２，２３の生産時間が同じになる。

一方、同一方向生産モード（両レーンバランスモード）では、図２に示すように、２つのレーン２２，２３に回路基板２１を前後同一方向の向きで搬入して同一仕様の部品実装基板を生産する。このように、２つのレーン２２，２３に回路基板２１を前後同一方向の向きで搬入すると、各レーン２２，２３のフィーダ１７側から見て回路基板２１の部品実装位置の配置が同じ配置にならず（フィーダ１７側から見て前後逆の配置になり）、フィーダ１７の部品吸着位置と回路基板２１上の部品実装位置との間の実装ヘッド２４，２５の移動距離（移動時間）が両レーン２２，２３間で異なってくる。このため、一方のレーンの生産時間が最小となるようにフィーダ１７の配置や各部品実装機１１で実装する部品の実装順序を最適化すると、他方のレーンの生産時間が長くなってしまい、生産性が低下する。

そこで、同一方向生産モード（両レーンバランスモード）では、後述する図５の最適化処理プログラムによって２つのレーン２２，２３の生産時間の差が所定値以下、好ましくは最小となるようにフィーダ１７の配置と部品の実装順序を最適化して、同一方向生産モード（両レーンバランスモード）のＮＣデータを作成し、このＮＣデータによって２つのレーン２２，２３の生産を制御するようにしている。

フィーダ１７の配置と部品の実装順序を最適化する処理は、生産管理コンピュータ２７（調整手段）によって図５の最適化処理プログラムに従って次のように実行される。まず、ステップ１０１で、部品実装ライン１０の各部品実装機１１のフィーダ配置を作成した後、ステップ１０２に進み、指定された全ての部品を能率良く回路基板２１に実装できるように部品の実装順序を最適化する。この後、ステップ１０３に進み、２つのレーン２２，２３の生産時間の差が最小になったか否かを判定し、最小でないと判定されれば、ステップ１０１に戻り、フィーダ配置を作成し直して、部品の実装順序を最適化する処理を繰り返す（ステップ１０２）。これにより、ステップ１０３で、２つのレーン２２，２３の生産時間の差が最小になったと判定された時点で、本プログラムを終了する。

一方、レーン独立生産モード（第１レーン最速モード、第２レーン最速モード）では、同一方向生産モードと同様に、２つのレーン２２，２３に回路基板２１を前後同一方向の向きで搬入して同一仕様の部品実装基板を生産するが、第１レーン最速モードでは、第１レーン２２の生産時間が最小となるようにフィーダ１７の配置と部品の実装順序を調整し、第２レーン最速モードでは、第２レーン２３の生産時間が最小となるようにフィーダ１７の配置と部品の実装順序を調整する。

以上説明した本実施例によれば、同一方向生産モード（両レーンバランスモード）における２つのレーン２２，２３の生産時間の差が最小となるようにフィーダ１７の配置と部品の実装順序を最適化するようにしているため、２つのレーン２２，２３をバランス良く稼働させることができ、基板反転装置を用いることなく、生産性を向上できる。しかも、２つのフィーダセット台１５，１６のフィーダ１７の配置を同一にすると共に、２つのレーン２２，２３の回路基板２１への部品の実装順序を同一に設定することで、１つのＮＣデータを使用して２つのレーン２２，２３で同一仕様の部品実装基板を生産できるようにしているため、生産準備作業（段取替え作業）を簡単化して人為的ミスを低減することができる。

更に、本実施例では、図２、図３に示すように、各部品実装機１１の２つのレーン２２，２３に搬入する２枚の回路基板２１を搬送方向前後に位置をずらして停止させて部品を実装するようにすると共に、２つのフィーダセット台１５，１６にセットする複数のフィーダ１７も、２つのレーン２２，２３の回路基板停止位置に合わせて搬送方向前後に位置をずらしてセットするようにしているため、２つの実装ヘッド２４，２５も、搬送方向前後に位置がずれて移動するようになり、２つの実装ヘッド２４，２５やそれらの移動機構が干渉することを防止できる。但し、本発明は、２つのレーン２２，２３の回路基板停止位置を搬送方向前後にずらさない構成（２つの実装ヘッド２４，２５等が干渉しない場合）としても良い。

尚、本実施例では、ユーザーが選択可能な生産モードとして、同一方向生産モード（両レーンバランスモード）の他に、対称生産モードとレーン独立生産モード（第１レーン最速モード、第２レーン最速モード）を設定しているため、ユーザーによる生産モードの選択の幅を広げることができる利点があるが、対称生産モードとレーン独立生産モード（第１レーン最速モード、第２レーン最速モード）の両方又はいずれか一方の生産モードを省略した構成としても良い。

その他、本発明は、部品実装ライン１０の構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１０…部品実装ライン、１１…部品実装機、１２…半田印刷機、１３…外観検査装置、１４…リフロー装置、１５，１６…フィーダセット台、１７…フィーダ、２１…回路基板、２２，２３…レーン、２４，２５…実装ヘッド、２７…生産管理コンピュータ２７（調整手段）

Claims (4)

1. ２枚の回路基板を並行して搬送する２つのレーンと２つの実装ヘッドを設けると共に、前記２つのレーンを挟んで２つのフィーダセット台を配置し、前記各フィーダセット台に複数のフィーダをセットし、前記各フィーダセット台のフィーダから供給される部品を前記各実装ヘッドで吸着して前記各レーンの回路基板に実装する部品実装機の生産管理システムにおいて、
   前記部品実装機は、前記２つのレーンに回路基板を前後同一方向の向きで搬入して同一仕様の部品実装基板を生産する同一方向生産モードにおいて、前記２つのフィーダセット台のフィーダの配置を同一にすると共に、前記２つのレーンの回路基板への部品の実装順序を同一に設定することで、１つのＮＣデータを使用して前記２つのレーンで同一仕様の部品実装基板を生産できるように構成され、
   前記同一方向生産モードにおける前記２つのレーンの生産時間の差が所定値以下となるように前記フィーダの配置と部品の実装順序を調整する調整手段を備えていることを特徴とする部品実装機の生産管理システム。
2. 前記調整手段は、前記同一方向生産モードにおける前記２つのレーンの生産時間の差が最小となるように前記フィーダの配置と部品の実装順序を最適化することを特徴とする請求項１に記載の部品実装機の生産管理システム。
3. 前記部品実装機は、前記２つのレーンに搬入する２枚の回路基板を搬送方向前後に位置をずらして停止させて部品を実装するように構成され、前記２つのフィーダセット台にセットする前記複数のフィーダも、前記２つのレーンの回路基板停止位置に合わせて搬送方向前後に位置をずらしてセットするように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の部品実装機の生産管理システム。
4. 前記２つのレーンに回路基板を前後同一方向の向きで搬入して同一仕様の部品実装基板を生産する生産モードとして、前記同一方向生産モードの他に、第１レーン最速モードと第２レーン最速モードを選択可能であり、
   前記調整手段は、前記第１レーン最速モードでは、前記２つのレーンの一方のレーンである第１レーンの生産時間が最小となるように前記フィーダの配置と部品の実装順序を調整し、前記第２レーン最速モードでは、他方のレーンである第２レーンの生産時間が最小となるように前記フィーダの配置と部品の実装順序を調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の部品実装機の生産管理システム。

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