JPH01307872A - 部品の自動実装のシミュレーション方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 回路基板への部品の実装に係り、事前に実装可否を判定
する部品の自動実装のシミュレーション方法に関し、 二次元のシミュレーションでの精度を高める方法の提供
を目的とし、 回路基板に自動実装する部品の実装可否を事前に精度良
くシミュレーションする方法で、回路基板に対して、部
品別に実装位置、実装方向、極性の有無を表し、実装作
業種類の順に並べた部品実装テーブルと、既実装の部品
の端子で囲んだ面積を、その実装位置に設けた、既実装
可部品による障害領域基本テーブルと、部品の形状種類
毎に、第１，２端子とを基準に、自己形状と、後から実
装する部品の形状との実装干渉領域を、後実装の部品の
自動実装の相対的向き毎に補正して定めた干渉条件テー
ブルとを作成しておき、部品実装テーブルから順番に部
品のデータを読み出し、障害領域基本テーブルの既実装
可部品の凡てについて順番に、干渉条件テーブルからの
補正値を用いて、障害領域基本テーブルの対応データを
修正して干渉チェックを行い、干渉が無ければ自動実装
可として障害領域基本テーブルに加え、干渉有りは自動
実装不可と判定し、但し無極性部品の場合のみ、実装方
向を反転させて再度チェックを行い判定し、上記チェッ
クを部品実装テーブルの凡ての部品について行うよう構
成した方法である。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、回路基板への部品の実装に係り、事前に実装
可否を判定する部品の自動実装のシミュレーション方法
に関する。

部品の小形化に伴い、回路基板の実装は益々高密度とな
り、配線も多層微細化が図られて来た。

この小形高密度化により、従来の人手による部品実装を
自動機械により行うことが普及しだし、この部品の自動
実装は、回路基板の全部品について実施出来るのが最善
であるが、実装機械の部品掴持ヘッドの構造により既実
装部品と干渉して実装不可が発生し、この不具合を出来
るだけ少なくすることが強く要望されている。

〔従来の技術〕

部品の自動実装を行うためには、ＣＡＤによる回路基板
に対する部品実装配線設計が行われ、その出力の部品実
装データを基に、部品種類別の実装機械に見合ったＣＡ
Ｍデータを変換作成して実行される。

このＣＡＭデータはＣＡＤデータが無くても、実装設計
図から読み取りデータ作成は可能である。

この実装機械のＣＡＭデータの作成に当たり、事前に部
品間の干渉シミュレーションを行っておくことは極めて
重要である。

実装設計値から直ちに実装機械を稼働させた場合には、
実装不可を生じ、部品の破損やその都度データの修正、
その間の稼働停止となり、生産を混乱させることになる
。

このシミュレーション方法として、従来の一例では、部
品の形状と実装機械の部品掴持のヘッド形状とを、二次
元単純モデル（例えば、矩形）とし、回路基板に投影さ
れるヘッド占有域が、既実装部品の占有域と重層するか
どうかで干渉をチェックする方法がある。

又、従来の他の例としては、部品の形状とヘッドの形状
とその移動軌跡を三次元で捉え、三次元空間で干渉をチ
ェックする方法がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、 ■　前者は計算機による処理時間は短くて済むが、実際
の部品は複雑な形状をしており、又、ヘッドも部品の種
類や機械の種類により様々な形状があるので、精度の高
いシミュレーションが不可能となる。

■　これにより、実働時に実装不可能を発生したり、こ
の発生を抑止しようとすれば、干渉領域を広げ過ぎて、
実際と異なる実装不可部品を頻発させことになる。

■　後者は、複雑な動きをするヘッドの占有移動軌跡を
、完全に三次元のシミュレーションするには、前者に比
べ何倍もの大形の計３Ｅ機と多大な処理時間が必要とな
る。

等の問題点がある。

本発明は、かかる問題点に鑑みて、二次元のシミュレー
ションでの精度を高める方法の提供を目的としてなされ
たものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点は、第１図の原理図に示す如く、平面の回路
基板３に実装格子が規定され、凡ての実装部品ｌは端子
２を必ず格子点に位置させるものとし、回路基板３に対
して、部品別に第１端子２１と、第１端子２１と対角位
置の第２端子２２の実装位置、実装方向、極性の有無を
表し、実装作業種類の順に並べた、ＣＡＤの出力データ
の部品実装テーブルと、既実装の該部品１の第１，２端
子２１゜２２を対角点とする格子面積を、その実装位置
に設けた、既実装可部品１による障害領域基本テーブル
と、部品１の形状種類毎に、第１，２端子２１゜２２と
を基準に、自己形状の占有域と、後から周囲に実装する
部品ｌの占有形状との実装干渉領域を、後実装の部品１
の自動実装の相対的向き（上、下。

左、右の４種）毎に補正し、格子ピンチ数で定めた干渉
条件テーブルとを作成しておき、部品実装テーブルから
Ｎ番目の部品１について、種類、実装位置、実装方向及
び極性のデータを読み出し、障害領域基本テーブルの既
実装部品ｌの凡てについて順番に、干渉条件テーブルか
らの実装の相対的向きにより決まる補正値を用いて、障
害領域基本テーブルの対応データを修正して干渉チェッ
クを行う。

干渉が皆無であれば、Ｎ番目部品１の実装データを障害
領域基本テーブルに加える。

干渉有りの時は、Ｎ番目部品１の極性により、無極性で
あれば、実装方向を反転させた実装条件で再度、上記の
干渉チェックを繰り返し、干渉無しとなれば、その実装
条件で障害領域基本テーブルに加え、再度干渉有り、又
は、有極性であれば、自動実装は不可能と判定し、該障
害領域基本テーブルには加えない。

上記の実装干渉チェックを部品実装テーブルの凡ての部
品１について行う、本発明の部品の自動実装のシミュレ
ーション方法により解決される。

〔作　用〕

即ち、既実装部品の障害領域はこれから実装する部品の
形状、実装方向により可変となるので、この実装方向ま
で加味した方法により、目的が達成される。

干渉は、既実装の部品の形状と、掴持した部品形状に対
し対称或いは非対称にも拡大したヘッドの投影形状と、
その実装方向による移動とにより生じる。

前述の従来の一例は、ヘッド形状をその実装方向の移動
も含めて部品の種別毎に１種類に簡単化したものである
ために、精度が悪くなっていた。

第１図（ａ）〜（ｄｌの本発明の原理図に示す如＜、−
例としてＩＣの部品１が既に実装されており、新たに二
端子の部品１ａ、　ｌｂを実装する場合に、その実装方
向及び部品形状により障害領域が変わることを示したも
のである。（図中で新たに実装する部品の実装方向を矢
印で示し、干渉障害領域を凡て斜線部分にて現す） 同図（ａｌは端子間隔１ピツチの部品１ａを掴持したヘ
ッド５が、ＩＣ部品１との相対的実装方向を図中上から
の向きに同じくして周囲に実装する場合で、ヘッド５の
投影形状は部品１ａの形状に対して左側に１ビッヂ出張
って非対称に広がっており、このため、図中部品１の右
側に実装する場合のみ、両部品１，１ａの最接近端子間
隔は２ピフチ以上となり、他の周囲実装時は１ピフチま
で可となる。

同図（ｂｌは、同部品１ａを相対的実装方向を同図（ａ
）と９０度変えた、図中左からの向きとした場合で、同
一のヘッド５でありながら干渉領域が変わり、図中下側
以外は凡て２ピツチとなり、同図（ａ）の障害領域より
今回の方が領域が拡大されてしまう。

同図（Ｃ）は、部品１ａに変わり、端子間隔２ピツチの
部品１ｂを同様に実装する場合で、ヘッド５は上記のも
のと同一であるが、部品１ｂに対し左右対称となるので
、同図（ａｌの場合と異なり、全周囲とも１ピツチまで
接近実装可となり、従って、同図（ａｌの場合に比べ障
害領域は縮小されたものとなる。

同図（ｄｌは、同図（Ｃ）の場合と同一部品ｌｂで実装
方向のみ９０度変えたもので、障害領域は同図（ｃ）に
比べ拡大される。しかし、同図（ｂｌの場合よりは小さ
い。

この他に、図示してないが、相対的実装方向は同図（ａ
ｌ、　（ｂ）の場合と反対方向の計４種があり、夫々障
害領域は変化する。

以上の変化する障害領域を、第２図（ａｌ、（ｂ）の如
く現す。

第２図（ａｌは本発明の障害領域の基本形で、ＩＣ部品
１と二端子部品１ａの場合を示し、対角点の第１．２端
子２１．２２が夫々回路基板３の実装格子の格子点（７
）　（ＸＬ　Ｙｌ）　　（Ｘ２．　Ｙ２）　ニ位置し、
この端子に外接する格子上の四角形、図中斜線部分を障
害領域の基本形とする。この基本形は図中実線で示した
部品の投影形状とは異なっており、又、二端子部品１ａ
は基本形は直線となる。

第２図（ｂｌは障害領域の一例で、前記の如く実装条件
により必ず四角形の、図中斜線部分の如き障害領域を生
じたなら、その対角点は第１点（Ｘｉ−Ａ。

Ｙｌ−Ｒ）第２点（Ｘ２＋Ｃ，Ｙ２＋Ｄ　’）となり、
第１，２端子２１．２２を基準にすれば（−Ａ、−８）
　　（Ｃ，Ｄ）の位置で示すことが出来る。

即ち、既実装の部品により不変の基本形に対し、これと
接近して実装する部品により、更に、相対的実装方向に
より、障害領域は変化し、その値は、上記Ａ、Ｂ、Ｃ，
Ｄにより補正して表現出来ることになる。

従って、この上記Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの値を部品の種類別に
求めて干渉条件テーブルとして作成しておき、干渉チェ
ックは、障害領域基本テーブルの値を干渉条件テーブル
から求めた上記Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄにて補正した障害領域に
、新実装部品の基本量域が重層するかをチェックさせる
。

更に、無極性の部品は、実装方向を１８０度回転、即ち
反転して実装しても何等差支えないので、上記の干渉チ
ェックを行って、干渉有りとなった場合は、実装方向を
反転させて、再度チェックを繰り返し、干渉無しとなれ
ば、その条件で実装可となり、自動実装の効率を上げる
ことが出来る。

か（して、三次元の移動干渉も二次元で加味することが
可能となり、前述の従来の一例に比べはるかに高い精度
で、干渉シミュレーションを行う方法の提供が可能とな
る。

〔実施例〕

以下図面に示す実施例によって本発明を具体的に説明す
る。

全図を通し同一符合は同一対象物を示す。

第３図に本発明の一実施例の流れ図、第４図ｆａｔに本
発明の一実施例の実装図、同図ｆｂｌに同部品実装テー
ブル、同図（Ｃ）に同障害領域基本テーブル、同図（ｄ
ｌに同干渉条件テーブル、第５図に本発明の一実施例の
実装方向の表現、第６図に部品間の相対的実装方向を示
す。

本実施例として、第４図（ａ）の実装図の如＜ＣＡＤに
て配線実装設計されたものについて実施してみる。

この部品実装テーブルは第４図（ｂｌに示す如（、部品
記号、部品名、仕様、第１．２端子の実装位置、実装方
向、高さ、極性有無、実装機等が部品毎に列記しである
。ここで実装方向の数字１〜４は第５図に示す方向表現
により、実装機の略号でＩＣは旧１’　ＩＣ用、ＡＸは
軸型リード部品用、ＲＤは同一方向にリード引き出し部
品用機械を用いることを示す。

障害領域基本テーブルは第４図（Ｃ１に示す如く、先の
部品実装テーブル中の順に実装干渉チェックを行い、実
装可能な部品を、そのチェック類に障害領域番号を付加
して加えており、その部品記号、部品名、第１，２端子
による基本障害領域、実装方向、部品の高さ、実装機種
類、備考等が記録される。

実装方向を反転させて実装可能となったものや、自動実
装不可のものはその旨が備考に記録される。

干渉条件テーブルは第４図（ｄｌに示す如く、横列に、
取扱う全種類の部品が実装機の種類別、形状別に、その
中を高さ別、更に、大きさ基準値となる端子ピッチ別に
仕分けである。

縦列にも、同様に全種類の部品が仕分けてあり、他にも
う一段階細かく、相対的実装方向が追加されている。

この横列部品を既実装の部品とし、新たに実装する部品
は縦列として、マトリックス表示される部分に、障害領
域の補正値Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄが、新実装部品の既実装部品
に対する相対的実装方向別に定めである。

この部品間の相対的実装方向は、夫々の部品の実装方向
を第５図の表現を用いれば、その組合せで一義的に決ま
り、第６図に示す如く求められる。

以上の干渉チェックの流れ図を第３図に示す。

先づ、部品実装テーブル中の順に従い、一部品づつチェ
ックを行い、ｒｃ　１，２．３まで実装可能となり、次
に、Ｒ１について以下詳細に説明する。

■　部品実装テーブル（第４図（ｂ））の項目カウンタ
を＋１して、Ｒ１部品のデータを読み出す。

■　勿論、Ｒ１が在ったので終わりではなく、障害領域
基本テーブル（第４図（Ｃ））の障害領域番号１のＩＣ
Ｉのデータを読み出す。

■　勿論、同テーブルは番号２，３のｒｃ２，３まで後
続しているので、終わり士はなく、ＩＣ１を既実装部品
とし、Ｒ１を新実装部品と見立てて、干渉条件テーブル
（第４図（ｄ））から障害領域の補正値Ａ。

Ｂ、Ｃ，Ｄを求め、障害領域（第２図（ｂ））を求める
。

■　この求め方は、実装図（第４図（ａ））から判るよ
うに、既実装のＩＣ１は端子間７ピツチで実装方向２で
あり、新実装のＲ１は端子ピッチ４で実装方向１である
。従って、相対的実装方向は第６図から４が求められ、
これを用いて干渉条件テーブルから補正値Ａ、Ｂ、Ｃ，
Ｄが求められ、前述の障害領域の基本形（第２図（ａ）
）に付加して領域（第２図（ｂ））が拡大補正される。

■　かくの如く、補正されたＩＣ１の障害領域に、Ｒ１
の障害領域の基本形（第２図（ａ））が重畳するかの干
渉チェックを行う。実装図からも明らかな如く、干渉前
となる。

■　次に始めの障害領域基本テーブルに戻り、障害領域
番号のカウンタを＋１して、ＩＣ２について同様に前記
■〜■が行われＩＣ２とも干渉前となる。

■　又、障害領域基本テーブルに戻り、障害領域番号の
カウンタを＋１して、ＩＣ３について、同様に前記■〜
■が行われ、この時、ＩＣ３は８ピツチテ実装方向３で
あり、Ｒ１は４ピフチで相対的実装方向３となり、Ａ、
Ｂ、Ｃ，Ｉ）　＝０．０．０．１が求められる。従って
、実装図（第４図（ａ））において、ＩＣ３の障害領域
は、図中Ｒ１の端子位置まで拡大されたことを意味し、
この場合、Ｒ１は干渉有となる。

■　干渉有の場合は、Ｒ１部品の極性有無をデータから
判別する。極性無ならば、実装方向を１８０度反転させ
て、データに反転フラグを付与して、再度前記■〜■を
繰り返し干渉チェックを行う。

この場合、Ｒ１の実装方向は１−３に変わり；相対的実
装方向は１となり、＾、Ｂ、Ｃ，Ｄ　＝０．１，０．０
が求まり、今度は干渉前となる。

■　再度、前記■に戻り、障害領域番号のカウンタを＋
１すると、以下は空白となりデータが読めず、終わりと
なり、新実装部品のＲ１は既実装の部品ＩＣ１〜３の凡
てと干渉前となり、自動実装可能と判定される。

［相］　実装可能と判定したら、その新部品Ｒ１の実装
データを障害領域基本テーブル（第４図（Ｃ））の障害
領域番号４に追加登録し、最初に戻り、次の新実装部品
Ｒ２について干渉チェックを開始する。

■　前記■にて干渉チェックの結果、干渉有の場合で、
前述の実装方向の反転を示すフラグ有の時はその新実装
部品は実装不可と判定し、最初に戻り、次の新実装部品
について前記■からの作業を行う。

０　又、干渉有で、反転フラグ無の場合に限り、極性の
有無を判別し、極性無なら実装方向を反転させて、再チ
ェックを行うが、極性有なら反転実装することは回路的
に不可能であるので、この場合も、自動実装不可と判定
し、次の新実装部品のチェックに移る。

０　部品実装テーブルから次の新実装部品としてＲ２が
読み出され、今度は障害領域基本テーブルの既実装部品
ＩＣ１，２，３の他に、新実装可能となって追加された
Ｒ１とも干渉チェックを行う。

■　以下同様に、部品実装テーブルの全部品について、
順次行って完了となる。

本実施例ではＣ５が自動実装不可と判定された。

尚、本実施例は、ＩＣ部品、ＡＸ部品、ＲＤ部品の順に
自動実装させる如く、干渉条件テーブルを作成している
が、実際の作業工程順序と合致させて干渉条件テーブル
を作る必要があり、順序は限定するものではない。

〔発明の効果〕

この方法により、三次元の移動干渉も二次元で高精度に
干渉チェックすることが可能となり、平均的には、前述
の従来の一例が約６０％しか自動実装出来ないと判定し
ていたものが、約７５％も自動実装可能であると、事前
にシミュレーションが行え、その結果の自動実装不可部
分のみを人為的に修正を行えば、自動実装可能な部品の
凡て、即ち約９０％にまで実装のＣＡＭデータを高める
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の障害領域、 第３図は本発明の一実施例の流れ図、 第４図は本発明の一実施例の実装図、テーブル、第５図
は本発明の一実施例の実装方向の表現、第６図は部品間
の相対的実装方向である。 図において、 Ｌｌａ、ｌｂは部品、　２は端子、 ３は回路基板、　　　５はヘッド、 ２１は第１端子、　　２２は第２端子である。 木谷■珂の原理間 第１　圀 第２珂峙子（Ｘ２．Ｙ２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　回路基板に自動実装する部品の実装可否を事前に精度
   良くシミュレーションする方法で、 平面の回路基板（３）に実装格子が規定され、凡ての実
   装部品（１）は端子（２）を必ず格子点に位置させるも
   のとし、該回路基板（３）に対して、部品別に第１端子
   （２１）と、該第１端子（２１）と対角位置の第２端子
   （２２）の実装位置、実装方向、極性の有無を表し、実
   装作業種類の順に並べた、ＣＡＤの出力データの部品実
   装テーブルと、 既実装の該部品（１）の第１，２端子（２１）（２２）
   を対角点とする格子面積を、その実装位置に設けた、既
   実装可部品（１）による障害領域基本テーブルと、該部
   品（１）の形状種類毎に、第１，２端子（２１）（２２
   ）とを基準に、自己形状の占有域と、後から周囲に実装
   する該部品（１）の占有形状との実装干渉領域を、後実
   装の該部品（１）の自動実装の相対的向き（上，下，左
   ，右の４種）毎に補正し、格子ピッチ数で定めた干渉条
   件テーブルとを作成しておき、 該部品実装テーブルからＮ番目の部品（１）について、
   種類、実装位置、実装方向及び極性のデータを読み出し
   、該障害領域基本テーブルの既実装部品の凡てについて
   順番に、該干渉条件テーブルからの実装の相対的向きに
   より決まる補正値を用いて、該障害領域基本テーブルの
   対応データを修正して干渉チェックを行い、 干渉が皆無であれば、Ｎ番目部品（１）の実装データを
   該障害領域基本テーブルに加え、 干渉有りの時は、Ｎ番目部品（１）の極性により、無極
   性であれば、実装方向を反転させた実装条件で再度、上
   記の干渉チェックを繰り返し、 干渉無しとなれば、その実装条件で該障害領域基本テー
   ブルに加え、 再度干渉有り、又は、有極性であれば、自動実装は不可
   能と判定し、該障害領域基本テーブルには加えなくし、 上記の実装干渉チェックを該部品実装テーブルの凡ての
   該部品（１）について行うことを特徴とする部品の自動
   実装のシミュレーション方法。