JPS6285489A - 部品の実装方向決定方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、部品自動挿入機でプリント板ｌこ部品を挿入
する際の部品の挿入方向を決定する方法に関するもので
ある。

〔発明の背景〕

プリント板に重子部品を挿入するプリント板組立では、
自動挿入機の普及が進んでいる。この組立作業を効率的
に行ない、作業時間の短縮。

人手作業の削減、更には、製品品質の向上をはかるため
には、作業者が手挿入する部品数を減らし、自動挿入機
で挿入する部品の割合（自動挿入率）を増加させること
が重要である。自動挿入率を向上させるには、複雑な形
状を１７た部品の自動挿入を可能とする異形部品挿入機
の開発や、後付部品の削減があるが、更に、部品の挿入
順序、挿入方向を工夫することによって自動挿入率を向
上することができる。第１０図（ａ）け部品と挿入機ヘ
ッドとの干渉を示（〜たものであるが、部品ｊが既ξこ
プリント板１０１に挿入されている状態で挿入機ヘッド
１０２で部品Ｉを挿入する場合を考えると、部品ｊを自
動挿入するために挿入機ヘッド１０２が必要とする領域
（挿入作業スペース）が確保されていないために干渉が
発生し、部品ｉを自動挿入することは不可能である。こ
のような関係は、電子機器製品の小型軽奮化に伴うプリ
ント板への電子部品実装の高密度化の要請につれて増加
してきている。このような干渉を回避する方法としては
、部品ｉを挿入した後で部品ｊを挿入するというように
、挿入順序を工夫する方法があるが、部品の挿入方向を
１８０°回転させて挿入することによって、干渉を回避
できる場合がある。第１０図（ｂ）は、そのときの挿入
機ヘッド、部品の相互の位置関係を示したものであるが
、干渉の発生は無く、部品ｉは自動挿入可能である。こ
れは、部品挿入時の挿入作業スペースが部品軸ｌこ対し
て非対称であり、挿入方向を変えることによって、挿入
作業スペースが変化するためである。最近の自動挿入機
は、テーブルや挿入機ヘッドの回転によって四方向から
の部品挿入が可能であるものが多く、極性の無い部品は
挿入方向を１８００回転させても、部品を実装できる。

ま九、ＩＣ，コンデンサ等のようｌこ極性のある部品で
も、部品供給時の部品供給方向’Ｌ［えれば、挿入方向
を１８０°回転させても、正しい方向で部品を実装でき
る○ 以上のことから、部品の挿入方向を工夫すれば、干渉を
回避できるために、自動挿入率を向上できることがわか
る。

ところが、従来は、特開昭６０−７２００号公報に記載
のように、部品外形寸法や高さを基準に挿入順序を決め
る方法は論じられているが、自動挿入率向上という点か
ら挿入方向を決定する方法については述べられていない
。また、試行錯誤で挿入方向を決める方法では、挿入部
品点数が５００を越えるような基鈑では多くの時間がか
かり、まな、自動挿入率を最大とする解を得ることは保
証できない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来技術の欠点を無くし、３　・ 自動挿入率が最大となるような部品の挿入方向を短時間
で決定する方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、各部品を挿入可能なすべての方向で挿入した
場合の挿入機ヘッドと部品との干渉を判定しておき、こ
れを用いて、部品が干渉に関与１−なくなるように部品
群を求め、挿入方向を次々と決定していくものである。

各部品のすべての挿入方向を考慮し、かつ、発生する可
能性のあるあらゆる干渉を調べながら挿入方向を決定し
ているため、自動挿入率最大となる部品の挿入方向を決
定できる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

ＩＣ挿入機、ＲＣ（抵抗、コンデンサ等）挿入機をこの
順に使用して、部品■から部品［相］の１５部品を挿入
する場合を考える。第２図に、干渉を考慮しないときの
各部品の挿入可能な工程（機械）、挿入方向を示す。挿
入工程は、ＩＣ同軸、たて型等の部品の種類によって決
定できる。捷た、挿入方向け、一方向からしか挿入でき
ない部品と部品の極性１部品の供給方向、挿入機の挿入
可能方向によっては、１８０’ｌｒＪ転１−た方向を加
えた二方向からの挿入が可能なものがある。そこで、こ
の二方向からの挿入が可能な部品の挿入方向を、自動挿
入率が最大となるように一方の方向を選ぶことが問題と
なる。

しかし、実際Ｉζ問題を解くｌこけ、挿入方向が二通り
ある部品については、そのすべての組合せを考えなけれ
ば々ら々い。例オーば、５０部品が二方向から挿入可能
であるとすると、組合せの数は、２”Ｏ＝１．Ｌ５　Ｘ
　１ｎ１５　となり、計算することは不可能である。ま
た、部品の挿入順序も合わせて考える必要がある。

そこで挿入方向と挿入順序を同時に考えられるように、
各部品の挿入可能な方向ごとに、干渉を回避するための
挿入順序Ｉこ関する制約条件を求めておく。これを求め
るための処理を干渉チェックと呼び、以下のように１．
て行なう。各部品について、これを自動挿入する時に既
に挿入されている可能性のあるすべての部品との間で干
渉を判定する。例えば、第２図の例では、部品（１’）
は部品■、■との間の干渉を調べるだけでよく、部品■
は他のすべての部品との干渉を調べる必要がある。、 干渉の判定方法はいくつか考えられるが、−例と１〜て
部品を挿入する際に挿入機ヘッドが必要とする挿入作業
スペースと、他の部品の存在する領域との重なりを調べ
ることによって行なう方法を考える。各挿入機ヘッド、
部品の形状を予め作成しておけば、計算によって求める
ことができる。

部品ｌの挿入時に挿入機ヘッドが部品ｊと干渉する場合
には、部品ｌを挿入してから部品ｊを挿入しなければな
らないという意味で、部品１→部品ｊと表わす。これを
挿入作業先行関係と呼ぶことにする。部品の挿入可能な
方向が複数あるときは、それぞれの場合について干渉を
調べる。ある特定の挿入方向のみで干渉が発生する場合
ζこけ、矢印の上にその挿入方向を記入７　。

し挿入作業先行関係は、例えば、部品ｉ）部品ｊ、のよ
うに表わすこととする。これは、部品ｊが存在するとき
、部品ｔを挿入方向■で挿入すると、干渉が発生するた
め、部品量を挿入方向■で挿入するときには、部品Ｉを
部品ｊに先行して挿入しなければなら々いことを表わし
ている。

とのように１７て、すべての干渉チェックが終了したら
、これを、部品をｍ点挿入作業先行関係を辺で表わした
有向グラフで表現１−ておく（第６図）。ここで、部品
■→部品６）、のように、使用する挿入機が異彦る部品
間で挿入作業先行関係が生じた場合には、挿入機を使用
する順序に関する条件を加えるために、逆向きの挿入作
業先行関係１部品ｑ）→部品■、も発生すると考える。

更に、問題の規模を小さくするために、グラフ理論にお
ける強連結部分の考え方を用いる〇強連結部分とは、有
向グラフにおいて、辺をたどることによって到達可能な
頂点の集合である。

先ｌこ求めた挿入作業先行関係により作成した有向グラ
フの強連結部分を求めると、各強連結部分は相互に干渉
に関与する部品群となることが確かめられる。従って、
この強連結部分を求める算法を用いれば、干渉の発生に
関与する部品群を容易に発見できる。この考え方を用い
ると、計算し７なければならない組合せの数を大幅に減
少させることができる。

強連結部分の存在は干渉の可能性を、意味しているから
、干渉を回避するには、強連結部分が無くなるようにし
なければならない。そのためには、挿入作業先行関係の
除去１部品の除去のいづれかが必要であるが、これは、
それぞれ複数の挿入方向がとれる部品の挿入方向の選択
。

部品の挿入工程７＃′更（自動挿入→手挿入）に和尚す
る。従って、この、挿入工程変更部品の数が小さくなる
ような挿入方向を決定すれば、自動挿入率を最大とでき
る。

以上の準備のもとに、自動挿入率最大となる１）ステッ
プ１ 強連結部分を引算し、干渉に関与する部品群を求める。

２）ステップ２ 強連結部分に含まれない部品の挿入方向は挿入可能な任
意の方向を選べる。これらの部品、及び関連する挿入作
業先行を除去する（問題の縮小）０ ３）ステップ３ 部品から出るすべての挿入作業先行関係の挿入方向以外
に挿入可能な方向がある部品は、干渉の可能性を回避す
るために挿入作業先行関係の挿入方向以外の挿入方向を
選ぶ。挿入方向を決定した部品、及び、その部品に関係
する挿入作業先行関係を除去する。

４）ステップ４ ステップ５で挿入方向を決定した部品があるとき、ステ
ップ１＃こ戻る。挿入方向を決定した部品が無いとき、
ステップ５へ進む。

５）ステップ５ 残された部品の挿入方向は相互の関係を考慮しながら決
めなければならない。部品の数が少ない場合は各部品の
挿入方向のすべての組合せを考え、その中で自動挿入率
が最大となるような解を求め、各部品の挿入方向を求め
る。また、部品の数が多い場合でも組合せ問題における
１分枝限定法」等の手法を用いることによって、短時間
で解を求めることができる。

このようにして、各部品の挿入方向を決定したら、決定
した各部品の挿入方向に関連した挿入作業先行関係をリ
ストアツブする。挿入順序は、この挿入作業先行関係を
すべて満足するように決定する。

次に、例に従って挿入方向決定の手順を説明する。第３
図から、ステップ１の計算を行なうことにより、２つの
干渉に関与する部品群（強連結部分）、（■、（６）ｌ
、（■、■ｌ＠ｌ＠１（！’）、６Φ）が求まる（第４
図）。ステップ２で強連結部分に含まれない部品■、■
、■、■、■。

［相］、■、の挿入方向を決定する。挿入方向が決定さ
れた部品、及び、それらの部品１こ関連した挿入作業先
行関係は除去されるので、南向グラフは第５図のように
なる。ステップ５の処理１こおいて、部品（６）は挿入
方向■■で挿入可能であり、挿入作業先行関係は挿入方
向■のみであるから、部品■の挿入方向は■と決める。

同様１こ部品０の挿入方向もｌと決める。部品（６）＋
　＠＋及び、これに関連する挿入作業先行関係は除去さ
れる（第６図）。

再び、ステップ１に戻り、強連結部分を計算する。強連
結部分は（■、（’ｉｉ′）、（ｊや、（Φ）となり、
ステップ２で部品（１３）、＠の挿入方向は挿入可能な
仕意の方向として決定する（第９図）。

再びステップ１を行なうが、強連結部分＃ｉ変化しない
。そこでステップ５に進み、自動挿入率が最大となるよ
うな部品の挿入方向を求める。

この例の場合、部品（２）は挿入方向Ｉ９部品０は挿入
方向■しかとれないから、部品■１部品（Φの挿入方向
は必然的に決まる。部品（８）１部品（ＩＩは挿入方向
■、■のいずれの方向でも挿入できるので、第８図の４
通りの組合せを考えなければならない。第８図で、（ａ
）　、　（ｂ）　、　（（りの場合は、少なくとも２つ
の部品を手挿入としなければならないが、（ｄ）の場合
は、部品０のみを手挿入とすれば、強連結部分を無くす
ことができるため、最適解となる。

第９図に本方法により得られた各部品の挿入方向、及び
、挿入順序決定時に守らなければならない挿入作業先行
関係を示す。

本方法、各部品の挿入可能なすべての方向の組合せを考
えているため、自動挿入率最大を達成する解を得ること
ができる。また、強連結部分の計算や、問題の縮小を行
なうことによって問題の規模を小さくできるため、短時
間で計算できる。

尚、本説明では、自動挿入率最大を目的函数とし念が、
手挿入とすることによって増加する費用は部品ごとに異
なるため、各部品ごとに費用を与え、手挿入とする部品
の費用の和を最小とすることを目的函数とする方法も考
えられる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、干渉が無く、かつ、自動挿入率が最大
となるような、部品の挿入方向が決定できるので、自動
挿入に較べて作業時間のかかる手挿入部品数を最小化で
舞、プリント板に部品を実装するための総作業時間の短
縮が実現できる。また、この決定は、計算機Ｉこよって
短時間で求めることができるため、従来、人手で行なっ
ていた方法に較べて、挿入機ＮＣデータを短時間で作成
できる。このように、本発明は、作業工数削減、及び、
ＮＣデータ作成の準備作業工数削減の両面で大きな効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における挿入方向決定方法の１実施例
を示すフローチャート、第２図は、各部品の挿入工程、
挿入可能方向の１例を示す図、第６図は、挿入作業先行
関係の有向グラフの１例を示す図、第４図から第８図は
、挿入方向決定手順中の有向グラフの変化の様子を表わ
す図、第９図は、例題の最適解を表わす図、第１０図は
、部品と挿入機ヘッドとの干渉）Ｅ：Ｒ明するための図
である。 １０１・・・プリント板 １０２・・・挿入機ヘッド １、ｊ・・・部品 １５・ 第　１　図 第　２　図 第３　図 第４図 第５図 第６図　　　　　　策７図 第３２ （乙ンーン　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｌ
ｌ：１）（ｃ）　　　　　　　　　　　　　　　　（６
ヒ）第９図 第７０ （え） ［ （ぞ→

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　部品自動挿入機によつて基板に部品を挿入する際の部
   品の挿入方向を決定する方法において、各部品ごとに自
   動挿入機で挿入可能なすべての方向で挿入したときの挿
   入機ヘッドと他部品との干渉を判定して干渉が発生しな
   いための部品間の挿入順序に関する制約条件を求め、こ
   れらの制約条件から干渉の発生に関与する部品群を求め
   、挿入方向を特定すれば、この干渉の発生に関与する部
   品群から除外できる部品を選び、これをその部品の挿入
   方向として再度干渉の発生に関与する部品群を求め、最
   終的に残つた干渉の発生に関与する部品群については、
   各部品の挿入方向の組合せの中から干渉のために自動挿
   入できない部品の数が最小となるように、各部品の挿入
   方向を決定することを特徴とする部品の挿入方向決定方
   法。