JP6153594B2 - 部品実装システムおよびそれに用いるバルク部品決定方法 - Google Patents

Description

本発明は、種類の異なる複数の基板に部品を実装する部品実装システムおよびそれに用いるバルク部品決定方法に関するものである。

一般に、部品実装機は、例えば、特許文献１に記載されているように、基台に設置された部品供給部によって供給された部品を、実装ヘッドに設けた吸着ノズルにより吸着して、搬送レーン上の基板に実装するようになっている。

ところで、基台に設置された部品供給部とは別に、実装ヘッドにバルクフィーダを保持し、部品供給部あるいはバルクフィーダより供給された部品を基板に実装する部品実装機が、本件出願人によって出願されている（特願２０１１−２０６４５２）。このようなバルクフィーダを実装ヘッドに保持した部品実装機においては、バルクフィーダより供給された部品（バルク部品）を、実装ヘッドを移動させることなく、吸着ノズルに順次吸着させ、基板に連続して実装することができるので、実装ヘッドを部品供給部と基板との間で移動させる必要がなく、基板の生産時間を短縮することが可能となる。

この場合、実装ヘッドに保持できるバルクフィーダの数には自ずと限りがあるので、どの部品をバルク部品としてバルクフィーダに搭載するかが、生産時間を短縮する上で重要なキーとなる。例えば、種類の異なる２種類の基板をそれぞれ搬送する２列の搬送レーンを並設した部品実装機においては、装着点数の多い部品をバルクフィーダに搭載することが、必ずしも生産時間の短縮に寄与できるとは限らず、部品供給部から供給された部品を基板上に移動するまでの移動時間を考慮することが必要となる。

特開２０１０−１９９６３０号公報

その一例を図１３を用いて説明する。種類の異なる２種類の基板を搬送する２列の搬送レーンＬ１、Ｌ２上の基板Ｂ１、Ｂ２に、部品供給部２０から供給された部品を実装する場合に、図１３（Ａ）に示すように、部品供給部２０に遠い搬送レーンＬ１上の基板Ｂ１に実装される部品の装着点数（Ｎ１）よりも、図１３（Ｂ）に示すように、部品供給部２０に近い搬送レーンＬ２上の基板Ｂ２に実装される部品の装着点数（Ｎ２）のほうが多くても、部品供給部２０から各搬送レーンＬ１、Ｌ２上の基板Ｂ１、Ｂ２までの実装ヘッドの移動距離（移動時間）Ｄ１、Ｄ２を考慮すると、装着点数が少なくても、部品供給部２０に遠い搬送レーンＬ１上の基板Ｂ１に実装される部品のほうをバルクフィーダに搭載することが生産時間を短縮するうえで有効となる。

すなわち、図１３において、部品供給部２０に遠い搬送レーンＬ１上の基板Ｂ１の中心座標から部品供給部２０の部品供給位置までの距離Ｄ１を移動するに要する時間（ｔ１）と部品の装着点数（Ｎ１）を掛けた値（ｔ１×Ｎ１）と、部品供給部２０に近い搬送レーンＬ２上の基板Ｂ２の中心座標から部品供給部２０の部品供給位置までの距離Ｄ２を移動するに要する時間（ｔ２）と部品の装着点数（Ｎ２）を掛けた値（ｔ２×Ｎ）の大きいほうが、より大きな削減時間となる。

従って、２列の搬送レーンに異なる基板を搬送するものにおいては、部品の装着点数ではなく、部品供給部から部品を供給した場合の動作時間が最も長い部品を実装ヘッドに保持したバルクヘッドに搭載することが、基板の生産時間を最も短縮できることになる。これは、２列の搬送レーンを有する部品実装機のみならず、単一の搬送レーンを有する部品実装機において、種類の異なる複数の基板に使用する部品のうち、どの部品をバルクフィーダに搭載するかを決定する場合においても同様である。

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたもので、種類の異なる複数の基板を生産するに先立って、どの部品をバルク部品としてバルクフィーダに搭載するのが効率的かをシミュレーションによって決定する部品実装システムおよびそれに用いるバルク部品決定方法を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、種類の異なる複数の基板を搬送する搬送レーンを有する基板搬送部と、前記複数の基板に実装する部品を供給する部品供給部と、該部品供給部によって供給された前記部品を吸着する吸着ノズルを有し該吸着ノズルに吸着された前記部品を前記基板に実装する実装ヘッドと、該実装ヘッドに一体的に保持され前記吸着ノズルによって吸着される少なくとも１種類のバルク部品を搭載するバルクフィーダと、前記部品供給部から供給された前記部品を前記搬送レーンの前記基板上に移動させた場合の動作時間を前記部品毎に算出するシミュレーションを実行し、算出された動作時間に基づいて前記バルクフィーダに搭載する前記バルク部品を決定するバルク部品決定処理部と、を備え、前記基板搬送部には、異なる種類の前記基板をそれぞれ搬送する２つの前記搬送レーンが並設され、前記部品供給部より供給された前記部品を、２つの前記搬送レーンによって搬送される前記基板の各々に実装するようにした部品実装システムである。

請求項２に係る発明の特徴は、前記バルク部品決定処理部は、前記部品供給部から供給された前記部品を、前記２列の搬送レーン上の前記基板に移送する動作時間をそれぞれ算出する動作時間算出手段と、該動作時間算出手段によって算出された複数種類の前記基板に対する前記部品毎の動作時間のうち動作時間が長くかかる前記部品を前記バルク部品に選定する選定手段とを含む請求項１に記載の部品実装システムである。

請求項３に係る発明の特徴は、種類の異なる複数の基板を搬送する搬送レーンを有する基板搬送部と、前記複数の基板に実装する部品を供給する部品供給部と、該部品供給部によって供給された前記部品を吸着する吸着ノズルを有し該吸着ノズルに吸着された前記部品を前記基板に実装する実装ヘッドと、該実装ヘッドに一体的に保持され前記吸着ノズルによって吸着される少なくとも１種類のバルク部品を搭載するバルクフィーダと、を備え、前記部品供給部より供給された複数の前記部品を、２列の前記搬送レーンによって搬送される種類の異なる複数の前記基板に実装する部品実装システムに用いるバルク部品決定方法にして、前記部品供給部から供給された前記部品を、２列の前記搬送レーンの前記基板上に移動させた場合の動作時間を前記部品毎に算出するシミュレーションを実行し、
該シミュレーションによって算出された前記部品毎の動作時間のうち動作時間が長くかかる前記部品を選び出し、選び出された前記部品を前記バルクフィーダに搭載する前記バルク部品に決定するバルク部品決定方法である。

請求項１に係る発明によれば、実装ヘッドに一体的に保持され吸着ノズルによって吸着される少なくとも１種類のバルク部品を搭載するバルクフィーダと、部品供給部から供給された部品を搬送レーンの基板上に移動させた場合の動作時間を部品毎に算出するシミュレーションを実行し、算出された動作時間に基づいてバルクフィーダに搭載するバルク部品を決定するバルク部品決定処理部を備えたので、異なる種類の基板を生産するうえで、生産時間を短縮するに有効な部品をバルク部品とすることができる。これにより、部品供給部およびバルクフィーダへの部品の配置を最適化した部品実装システムを構築することができ、異なる種類の基板を生産する生産時間を効果的に短縮することができる。
さらに、基板搬送部には、異なる種類の基板をそれぞれ搬送する２つの搬送レーンが並設され、部品供給部より供給された部品を、２つの搬送レーンによって搬送される各基板に実装するようにしたので、デュアルレーンを備えた部品実装システムにおける基板を生産する生産時間の短縮を考慮した部品の供給が可能となり、基板を生産する生産時間を効果的に短縮することができる。

請求項２に係る発明によれば、バルク部品決定処理部は、部品供給部から供給された部品を、２列の搬送レーン上の基板に移送する動作時間をそれぞれ算出する動作時間算出手段と、動作時間算出手段によって算出された複数種類の基板に対する部品毎の動作時間のうち動作時間が長くかかる部品をバルク部品に選定する選定手段とを含むので、動作時間算出手段と選定手段とによって基板の生産時間を的確に短縮することができる。

請求項３に係る発明によれば、部品供給部から供給された部品を、２列の搬送レーンの基板上に移動させた場合の動作時間を部品毎に算出するシミュレーションを実行し、シミュレーションによって算出された部品毎の動作時間のうち動作時間が長くかかる部品を選び出し、選び出された部品を実装ヘッドに保持したバルクフィーダに搭載するバルク部品に決定するようにしたので、異なる種類の基板を生産するうえで、生産時間を短縮するに有効な部品をバルク部品とすることができる。これにより、部品供給部およびバルクフィーダへの部品の配置を最適化したバルク部品決定方法を具現化することができ、異なる種類の基板を生産する生産時間を効果的に短縮することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る部品実装システムの全体を示す斜視図である。 複数の吸着ノズルを備えた実装ヘッドを示す斜視図である。 実装ヘッドに保持されたバルクフィーダを示す斜視図である。 実装ヘッドに保持されたバルクフィーダを異なる角度方向から見た斜視図である。 複数の吸着ノズルを備えた実装ヘッドの回転体の回転による吸着ノズルの停止位置を示す概略図である。 部品実装システムを制御する制御装置を示すブロック図である。 部品データの一例を示す図である。 第１の実施の形態に係るバルクフィーダに搭載するバルク部品を決定する処理を示すフローチャートである。 第１の実施の形態における各レーンでの削減時間を記録した表を示す図である。 本発明の第２の実施の形態を示す部品実装システムの概略平面図である。 第２の実施の形態に係るバルクフィーダに搭載するバルク部品を決定する処理を示すフローチャートである。 第２の実施の形態における各生産ジョブでの削減時間を記録した表を示す図である。 固定の部品供給装置より部品を供給して基板に実装する場合に要する時間を説明するための説明図である。

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、部品実装システム１０は、部品供給部２０、基板搬送部３０および部品移載部４０を備えている。

部品供給部２０は、一例として、基台１１上に複数のテープフィーダ２１をＸ軸方向に並設して構成したものからなる。テープフィーダ２１は、基台１１に離脱可能に取付けた本体フレーム２２に着脱可能に装着され、多数の電子部品を間隔を有して一列に収容したテープを巻回した供給リール２３を有している。テープフィーダ２１の内部には、図示してないが、テープをピッチ送りする駆動源となるモータが内蔵され、このモータによってテープが１ピッチずつ送り出され、テープに収容された電子部品がテープフィーダ２１の先端部に設けられた部品供給位置２１ａに順次供給される。

基板搬送部３０は、回路基板ＢをＸ軸方向に搬送するとともに、所定位置に位置決め保持するもので、搬送レーン３１、３２をＸ軸方向と直交するＹ方向に２列並設したデュアルレーンタイプのもので構成されている。各搬送レーン３１、３２は、基台１１上にそれぞれ一対のガイドレール３３、３４を互いに平行に対向させてそれぞれ水平に並設している。搬送レーン３１、３２には、ガイドレール３３、３４によって案内される回路基板Ｂを支持して搬送する一対のコンベアベルト（図示せず）が並設されている。

部品移載部４０はＸＹロボットからなり、ＸＹロボットは、基台１１上に装架されて部品供給部２０および基板搬送部３０の上方に配設され、ガイドレール４１に沿ってＹ軸方向に移動可能なＹ軸スライド４３を備えている。Ｙ軸スライド４３のＹ軸方向移動は、ボールねじを介してサーボモータ４４により制御される。Ｙ軸スライド４３には、Ｘ軸スライド４５がＸ軸方向に移動可能に案内支持され、Ｘ軸スライド４５のＸ軸方向移動は、ボールねじを介してサーボモータ４６により制御される。

Ｘ軸スライド４５には、後述するように、電子部品を吸着する吸着ノズルを備えた実装ヘッド４７が着脱可能に装着されている。また、Ｘ軸スライド４５には、回路基板Ｂの基準マーク（図示せず）等を撮像する基板撮像装置４８が取付けられている。

実装ヘッド４７は、図２、図３および図４に示すように、Ｘ軸スライド４５に着脱可能に装着されたヘッド本体５０を有している。なお、図３、図４においては、実装ヘッド４７を覆うカバー５６（図２参照）を外した状態を図示している。

ヘッド本体５０には、Ｒ軸用モータ５１によって回転される回転軸５２が鉛直軸線の回りに回転可能に支持され、この回転軸５２上にロータリヘッド５３が固定されている。Ｒ軸用モータ５１の出力軸には駆動歯車５４が固定され、駆動歯車５４は回転軸５２の上部に設けられた被動歯車５５に噛合されている。これにより、Ｒ軸用モータ５１によって被動歯車５５が回転されると、回転軸５２とともにロータリヘッド５３が鉛直軸線回りに回転される。

ロータリヘッド５３の円周上には、複数個（例えば、１２個）のノズルホルダ５７が等角度間隔にロータリヘッド５３の回転軸線と平行に保持され、これらノズルホルダ５７はロータリヘッド５３に鉛直方向（Ｚ軸方向）に昇降可能に、かつ回転可能に保持されている。ノズルホルダ５７は、スプリング５８のばね力によって通常上昇端位置に保持されている。ノズルホルダ５７の各下端には、電子部品を吸着する吸着ノズル６０がそれぞれ着脱可能に保持されている。

１２個の吸着ノズル６０は、ロータリヘッド５３が所定角度ずつ間欠回転されることにより、１２個の停止位置に順次停止される。本実施の形態においては、図５に示すように、１２個の停止位置のうちの１つが、回路基板Ｂに電子部品を装着する部品装着位置Ｐ１とされ、部品装着位置Ｐ１はまた、テープフィーダ２１より電子部品を受け取る受取位置を兼用している。部品装着位置Ｐ１より下流側には、後述するバルクフィーダより電子部品を受け取る部品受取位置Ｐ２が設けられ、この部品受取位置Ｐ２より下流側で、部品装着位置Ｐ１に対して１８０度隔たった位置に部品撮像位置Ｐ３が設けられている。

ヘッド本体５０には、部品撮像位置Ｐ３に対応する位置に、ＣＣＤカメラおよび導光装置を含む部品撮像装置６１が設けられ、部品撮像装置６１は、部品撮像位置Ｐ３に位置された吸着ノズル６０の真下から電子部品を撮像するようになっている。かかる部品撮像装置６１は、実装ヘッド４７と一体的に移動可能な可動部品撮像装置である。

部品撮像装置６１は、吸着ノズル６０によって吸着した電子部品を撮像して、吸着ノズル６０の中心に対する電子部品の芯ずれおよび角度ずれ等を検出し、この芯ずれ等に基づいて実装ヘッド４７のＸＹ方向の移動量を補正するとともに、吸着ノズル６０を回転して角度補正し、電子部品を回路基板Ｂ上の定められた座標位置に正確に装着できるようにしている。

一方、基台１１上には、吸着ノズル６０によって吸着された電子部品を下方より撮像する固定の部品撮像装置６２（図１参照）が設置されている。部品撮像装置６２は、吸着ノズル６０によって吸着した電子部品を、部品供給部２０の部品供給位置２１ａから回路基板Ｂに移動する途中で撮像する。

回転軸５２上には、図略のθ軸歯車と一体的に被動歯車６３が回転のみ可能に支持されている。ヘッド本体５０には、θ軸用モータ６６が固定され、θ軸用モータ６６によって回転される駆動歯車６７に、被動歯車６３が噛合されている。θ軸歯車は回転軸線方向に沿って所定長さに亘って形成され、このθ軸歯車に、各ノズルホルダ５７の上端に固定されたノズル歯車６８がそれぞれ相対摺動可能に噛合されている。これにより、駆動歯車６７、被動歯車６３等を介してθ軸歯車がθ軸用モータ６６によって回転されると、１２個のノズルホルダ５７が自身の軸線の回りに連動して回転される。

ヘッド本体５０には、カム６９が固定され、このカム６９のカム面６９ａにノズルホルダ５７の上部がローラを介して係合されている。カム６９のカム面６９ａは、カム６９の周方向において高さが変化され、部品装着位置Ｐ１において最も高さが低く、部品撮像位置Ｐ３において最も高さが高くなるように形成されている。ノズルホルダ５７はスプリング５８の付勢力によってカム６９のカム面６９ａに係合され、ロータリヘッド５３の回転によってカム面６９ａに沿って旋回しつつ、昇降される。

ヘッド本体５０の部品装着位置Ｐ１および部品受取位置Ｐ２に対応する位置には、ノズルホルダ５７をロータリヘッド５３に対してＺ軸方向に昇降させる２組の昇降装置７１、７２がそれぞれ設けられている。

部品装着位置Ｐ１に設けられた一方の昇降装置７１は、昇降部材７３および昇降駆動装置７４を含み、昇降駆動装置７４は、駆動源としての昇降用モータ７５と、昇降用モータ７５によって駆動されるねじ軸７６と、ねじ軸７６に螺合され昇降部材７３に固定されたナット７７を含み、ねじ軸７６が昇降用モータ７５によって回転されることにより、昇降部材７３がガイドロッド７８に案内されて昇降される。

昇降部材７３は、部品装着位置Ｐ１に割出されたノズルホルダ５７の係合部７３ａに係合され、昇降部材７３の下降によりノズルホルダ５７および吸着ノズル６０を、スプリング５８の付勢力に抗して下降させるようになっている。部品受取位置Ｐ２側に設けられた他方の昇降装置７２も、一方の昇降装置７１と同様に構成されており、部品受取位置Ｐ２に位置されたノズルホルダ５７を昇降して、後述するバルクフィーダの部品供給位置に対し接近、離間させる。

ヘッド本体５０には、図３および図４に示すように、バルクフィーダ８０が取付けられ、バルクフィーダ８０より部品受取位置Ｐ２に位置された吸着ノズル６０に部品を供給できるようにしている。バルクフィーダ８０がヘッド本体５０に保持されていることにより、実装ヘッド４７を移動させることなく、吸着ノズル６０への部品の供給および回路基板Ｂへの部品の装着が可能となる。

バルクフィーダ８０は、実施の形態においては、異種の部品を搭載した２つのバルクフィーダ８０Ａ、８０Ｂから構成されている。バルクフィーダ８０は、ヘッド本体５０に取付けられたフィーダ本体８１と、フィーダ本体８１にスライド可能に支持されたスライダ８２と、スライダ８２上に設置されたケース８３を備えている。

バルクフィーダ８０のスライダ８２は、シリンダ等からなるフィーダ移動装置８４によって、ノズルホルダ５７の旋回軌跡に対応する円に接する一直線に平行な方向であって、本実施の形態においてはＹ軸方向に平行な方向に移動され、各バルクフィーダ８０Ａ、８０Ｂの部品供給位置８０ａを、部品受取位置Ｐ２に位置する吸着ノズル６０の直下にそれぞれ位置決めする。なお、通常は、一方のバルクフィーダ８０Ａの部品供給位置８０ａを部品受取位置Ｐ２上の吸着ノズル６０に対応する位置に位置決めしている。

２つのバルクフィーダ８０Ａ、８０Ｂは同様に構成され、バルクフィーダ８０Ａ、８０Ｂのケース８３は一体化されている。しかしながら、バルクフィーダ８０としては、３種類以上のバルク部品を搭載した複数のバルクフィーダであっても、また、１種類のバルク部品を搭載した１つのバルクフィーダであってもよい。１つのバルクフィーダの場合には、上記スライダ８２を省略することができる。

バルクフィーダ８０（８０Ａ、８０Ｂ）のケース８３内には、コンデンサや抵抗等のチップ部品が多数バラバラの状態で収納されている。ケース８３内に収納された電子部品は、振動等の作用によってスライダ８２に設けられた案内通路８５に１個ずつ供給され、案内通路８５に一列に整列される。そして、案内通路８５に供給される加圧エア等の作用によって、部品受取位置Ｐ２に位置決めされた吸着ノズル６０の軸線を含む部品供給位置８０ａに供給される。

バルクフィーダ８０のスライダ８２の下面には、ガイドブロック８６が設けられ、ガイドブロック８６はフィーダ本体８１に設けられたガイドレール８７にＹ軸方向に移動可能に嵌合されている。スライダ８２は、フィーダ移動装置８４によってＹ軸方向に移動され、２つのバルクフィーダ８０Ａ、８０Ｂの各部品供給位置８０ａに供給された部品を、部品受取位置Ｐ２に位置する吸着ノズル６０によって吸着できるようにしている。

実装ヘッド４７は、１２個のノズルホルダ５７の全部が同種の吸着ノズル６０を保持し、バルクフィーダ８０およびテープフィーダ２１から電子部品を取り出して回路基板Ｂに装着する。実装ヘッド４７の１２個の吸着ノズル６０は、ロータリヘッド５３の回転により順次部品装着位置Ｐ１あるいは部品受取位置Ｐ２へ旋回させられ、テープフィーダ２１あるいはバルクフィーダ８０から部品を取り出す。

この場合、テープフィーダ２１から部品を取り出して回路基板Ｂに実装する場合には、実装ヘッド４７は、まず、指定されたテープフィーダ２１の部品供給位置２１ａに、部品装着位置Ｐ１上にある吸着ノズル６０が対応する位置まで移動され、その位置でロータリヘッド５３の間欠回転とノズルホルダ５７の昇降を交互に繰り返すことにより、複数の吸着ノズル６０に部品を順次吸着させる。その後、実装ヘッド４７を回路基板Ｂの上方位置まで移動させる途中で、部品撮像装置６２によって部品を撮像し、吸着ノズル６０の中心に対する部品の芯ずれおよび角度ずれ等を検出する。しかる後、実装ヘッド４７を回路基板Ｂの上方位置まで移動させ、ロータリヘッド５３の間欠回転とノズルホルダ５７の昇降を交互に繰り返すことにより、部品装着位置Ｐ１に割出された吸着ノズル６０に吸着した部品を順次回路基板Ｂに実装する。

一方、バルクフィーダ８０から部品を取り出して回路基板Ｂに実装する場合には、実装ヘッド４７は、回路基板Ｂの上方位置に位置決めされた状態で、あるいは、回路基板Ｂの上方位置への移動中に、バルクフィーダ８０の部品供給位置に供給された部品を、部品受取位置Ｐ２上にある吸着ノズル６０によって順次吸着し、しかる後、ロータリヘッド５３の間欠回転とノズルホルダ５７の昇降を交互に繰り返すことにより、吸着ノズル６０に吸着した部品を回路基板Ｂに順次実装する。

従って、実装ヘッド４７の位置に係らず、部品受取位置Ｐ２に割出された吸着ノズル６０によりバルクフィーダ８０からバルク部品を受取りながら、部品撮像位置Ｐ３に割出された吸着ノズル６０が保持する部品を部品撮像装置６１によって撮像することができるとともに、部品装着位置Ｐ１上に位置する吸着ノズル６０によって吸着された部品を回路基板Ｂに実装することができ、部品の実装を効率的に行うことができる。

なお、図４中９０は、吸着ノズル６０に導入する負圧もしく正圧を切替えるバルブ切替装置を示す。

図６は、部品実装システム１０を制御する制御装置１００を示し、制御装置１００は、ＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ１０２およびＲＡＭ１０３からなる記憶装置と、それらを接続するバス１０４を備えている。バス１０４には、入出力インタフェース１０５が接続され、入出力インタフェース１０５に、キーボードおよびマウス等を備えた入力装置１０６と、作業者に必要な案内（表示）を行う表示器等を備えた出力装置１０７が接続されている。

また、入出力インタフェース１０５には、部品供給部２０、基板搬送部３０および部品移載部４０を制御する実装制御ユニット１０８が接続されているとともに、基板撮像装置４８および部品撮像装置６１、６２によって撮像された画像データを画像処理する画像処理ユニット１０９等が接続されている。なお、制御装置１００のＲＯＭ１０２には、後述するバルク部品決定プログラム等が格納され、また、ＲＡＭ１０３には、部品データＰＤＡ（図７参照）等が格納されている。

なお、部品データＰＤＡには、部品（ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ・・・）毎に、形状データ、高さデータ、使用する吸着ノズル６０の種類、およびバルク部品に適合するか否かの符号が付与されている。実施の形態においては、一例として、バルク部品に適合する部品に、図７に示すマークＭ１を付与している。

次に、バルクフィーダ８０に搭載する部品（バルク部品）を決定するＣＰＵ１０１の処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。

かかるフローチャートの処理は、２列の搬送レーン３１、３２に投入される異なる種類の回路基板Ｂを生産するに先立って実行される。すなわち、異なる種類の回路基板Ｂを生産するに必要な部品の中から、回路基板Ｂの生産時間を最大限削減できる部品をバルクフィーダ８０に搭載するバルク部品として決定するシミュレーションが実行される。その結果、残る部品が部品供給部２０のテープフィーダ２１によって供給されることになる。

まず、ステップ２００においては、第１および第２搬送レーン３１、３２（以下、レーン１、２という）で使用する部品をリストアップする。次いで、ステップ２０２において、リストアップした部品の中から部品を１個選択（以下、この部品を第１番目の部品ＰＡという）する。続くステップ２０４では、第１番目の部品ＰＡがバルク部品（バルク部品に適合した部品）であるか否かをＲＡＭ１０３に記憶された部品データＰＤＡ中のマークＭ１（図７参照）を参照して判断する。

ステップ２０４における判別結果がＹ（ＹＥＳ）の場合、すなわち、バルク部品と判断された場合には、ステップ２０６に進み、判別結果がＮ（ＮＯ）の場合には、ステップ２１４に進む。ステップ２０６においては、第１番目の部品ＰＡがレーン１で使用するか否かが判断され、その判別結果がＹの場合には、ステップ２０８に進み、判別結果がＮの場合には、ステップ２１０に進む。

ステップ２０８においては、第１番目の部品ＰＡをバルクフィーダ８０に搭載するバルク部品とした場合のレーン１における削減時間Ｔ１Ａを算出するシミュレーションが実施され、算出された削減時間Ｔ１Ａが、ＲＡＭ１０３の所定の記憶エリア（レーン１における第１番目の部品ＰＡの削減時間Ｔ１Ａを記憶する記憶エリア）に記憶される。

すなわち、レーン１における第１番目の部品ＰＡの削減時間Ｔ１Ａは、吸着ノズル６０が部品ＰＡを吸着して回路基板Ｂに実装するために、実装ヘッド４７が部品供給部２０とレーン１上の回路基板Ｂとの間を往復移動するに必要な移動時間ＴＡと、往復移動回数ＮＡとを乗算する（ＴＡ×ＮＡ）ことによって算出される。なお、往復移動回数ＮＡは、ＲＡＭ１０３に記憶された回路基板Ｂへの部品装着データ等に基づいて求められる。

ここで、移動時間ＴＡは、レーン１上の回路基板Ｂの中心座標から部品供給部２０までの移動時間を２倍（往復）した値となる。また、往復移動回数ＮＡは、実施の形態においては、実装ヘッド４７が、複数の吸着ノズル６０を間欠回転可能なロータリヘッド５３を備えているので、実装ヘッド４７を部品供給部２０に位置決めした状態で、ロータリヘッド５３を間欠回転しながら１２個の吸着ノズル６０に部品を吸着することができるため、部品供給部２０より取り出される部品の装着点数を吸着ノズル６０の数（１２）で除した値となる。

一方、移動回数ＮＡは、部品の装着点数に依存し、装着点数は回路基板Ｂへの部品の装着データに基づいて求められる。ＮＡは、実装ヘッド４７が部品を吸着するために部品供給部２０まで移動するに必要な移動時間（移動距離）に相当する、すなわち、レーン１上の回路基板Ｂの中心座標から部品供給部２０までの移動距離（図１３のＤ１）を移動するに要する時間を２倍（往復）した値となる。部品を実装ヘッド４７に保持したバルクフィーダ８０に搭載するバルク部品とすることにより、部品を吸着ノズル６０に吸着するために実装ヘッド４７が部品供給部２０まで移動する必要がなくなるので、その移動に要する時間が削減時間となる。

次いで、ステップ２１０において、第１番目の部品ＰＡがレーン２で使用するか否かが判断され、その判別結果がＹに場合には、ステップ２１２に進み、判別結果がＮに場合には、ステップ２１４に進む。ステップ２１２においては、第１番目の部品ＰＡをバルク部品とした場合のレーン２における削減時間Ｔ２Ａを上記したと同様に算出するシミュレーションが実施され、算出された削減時間Ｔ２ＡがＲＡＭ１０３の所定の記憶エリアに記憶される。

このようにして、ＲＡＭ１０３の各記憶エリアに、図９に示すように、レーン１における第１番目の部品ＰＡの削減時間Ｔ１Ａと、レーン２における第１番目の部品ＰＡの削減時間Ｔ２Ａが記憶される。

次いで、ステップ２１４において、ステップ２００でリストアップされた全部品について削減時間の算出処理が終了したか否かが判断され、判断結果がＮの場合には、ステップ２０２に戻り、同ステップ２０２において、次の部品（第２番目の部品ＰＢ）が選択され、上記したステップ２０４〜ステップ２１２の処理を繰り返すことにより、第２番目の部品ＰＢをバルク部品とした場合のレーン１、２における削減時間Ｔ１Ｂ、Ｔ２Ｂが算出される。

このような処理を繰り返し行った結果、ステップ２１４の判断結果がＹ（全部品ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ・・・について処理が終了）になると、次いで、ステップ２２０に移行され、同ステップ２２０において、レーン１における部品毎の削減時間（Ｔ１Ａ、Ｔ１Ｂ・・・）と、レーン２における部品毎の削減時間（ＴＴ２Ａ、Ｔ２Ｂ・・・）が加算されて、部品毎の総削減時間（Ｔ１Ａ＋Ｔ２Ａ、Ｔ１Ｂ＋Ｔ２Ｂ・・・）が求められ、これら総削減時間が長い部品順にソートされる。なお、図９においては、部品ＰＣ、ＰＥがレーン２側では使用されない形態で示している。

次いで、ステップ２２２において、総削減時間が長い部品からバルクフィーダ８０に搭載可能な搭載数に相当する数だけバルク部品が決定される。すなわち、実施の形態においては、２つのバルクフィーダ８０Ａ、８０Ｂが実装ヘッド４７に保持されているため、総削減時間の長い２種類の部品がバルク部品として決定される。

このような処理によって決定された２種類のバルク部品が２つのバルクフィーダ８０Ａ、８０Ｂに搭載し、残りの部品が部品供給部２０の各テープフィーダ２１に収納して、回路基板Ｂを生産する生産の段取り作業が実行される。すなわち、部品をバルクフィーダ８０から供給するか、テープフィーダ２１から供給するかを指定する部品供給指定データを作成するデータ作成作業が実行されるとともに、バルク部品やテープ部品を発注する等の、準備作業が実施される。

上記したステップ２００からステップ２２２により、部品供給部２０から供給された部品を２列の搬送レーン３１、３２の回路基板Ｂ上に移動させた場合の動作時間を部品毎に算出し、算出された動作時間に基づいてバルクフィーダ８０に搭載するバルク部品を決定するバルク部品決定処理部を構成している。このうちステップ２００からステップ２１４により、部品供給部２０から供給された部品を、２列の搬送レーン３１、３２上の回路基板Ｂに移動する動作時間をそれぞれ算出する動作時間算出手段（動作時間算出処理部）を、また、ステップ２２０およびステップ２２２により、当該動作時間算出手段によって算出された複数種類の回路基板Ｂに対する部品毎の動作時間のうち動作時間が長くかかる部品をバルク部品に選定する選定手段（選定処理部）を構成している。

このように、第１の実施の形態によれば、２列の搬送レーン３１、３２に投入される２種類の回路基板Ｂに装着される部品のうち、部品供給部２０のテープフィーダ２１に収容する場合に比べて、実装ヘッド４７に保持したバルクフィーダ８０に搭載することによって、回路基板Ｂの生産時間を最も削減できる部品をシミュレーションによってバルク部品に決定するようにしたので、２列の搬送レーン３１、３２を搬送される２種類の回路基板Ｂを生産するうえで、生産時間を最も効果的に短縮できる部品をバルク部品とすることができる。

これにより、部品供給部およびバルクフィーダへの部品の配置を最適化した部品実装システム１０およびバルク部品決定方法を具現化することができ、異なる種類の回路基板Ｂを生産する生産時間を効果的に短縮することが可能となる。

次に、本発明の第２の実施の形態を図１０ないし図１２に基づいて説明する。第１の実施の形態と共通する点は、部品実装システム１０が、基台１１に設置した部品供給部２０（テープフィーダ２１）とは別に、バルクフィーダ８０を実装ヘッド４７に保持したことであり、第１の実施の形態と異なる点は、種類の異なる複数の基板、例えば、３種類の基板を単列の搬送レーンによって搬送するものに適用したことである。

第２の実施の形態においては、３種類の基板を生産する１番目〜３番目の生産ジョブ（以下、生産ジョブ１、生産ジョブ２、生産ジョブ３という）で使用する全ての部品の中から、最も生産時間の短縮に寄与する部品を、第１の実施の形態で述べたと同様な手法によってバルク部品に決定するようになっている。

図１０は、第２の実施の形態に係る部品実装システム１０Ａの概要を示すもので、基板搬送部３０が単列の搬送レーン１３１で構成されている以外は、基本的に第１の実施の形態で述べたと同様に構成されているので、第１の実施の形態で述べたと同様な構成については、同一の参照符号を付し、説明は省略する。

第２の実施の形態においては、種類の異なる３種類の基板が、ロッド毎に、あるいはランダムに、基板搬送部３０の搬送レーン１３１に投入されるようになっており、これら３種類の基板Ｂに実装する部品のうちの1種類あるいは数種類を、実装ヘッド４７に保持したバルクフィーダ８０に収容し、残りの部品をテープフィーダ２１に収容し、３種類の基板Ｂを段取り替えなしで生産できるようにしている。

図１１は、第２の実施の形態におけるバルクフィーダに搭載する部品を決定するフローチャートを示すもので、基本的な処理内容は、第１の実施の形態で述べたと同様であるので、以下、図１１のフローチャートを簡単に説明する。なお、図１１は、図８のステップ２００〜ステップ２１４に対応しており、ステップ２２０とステップ２２２は同じような処理であるので、省略している。

まず、ステップ３００において、搬送レーン１３１に投入する３種類の基板の生産（以下、ジョブ１、２、３という）に使用する部品をリストアップする。次いで、ステップ３０２において、リストアップした部品の中から部品を１個選択（以下、この部品を、部品Ａという）し、続くステップ３０４で、部品Ａがバルク部品であるか否かを部品データＰＤＡ中のマークＭ１（図７参照）を参照して判断する。

ステップ３０４においてバルク部品と判断された場合には、ステップ３０６に進み、同ステップ３０６において、部品ＰＡが生産ジョブ１で使用するか否かが判断され、その判別結果がＹの場合には、ステップ３０８に進み、同ステップ３０８において、部品ＰＡをバルクフィーダ８０に搭載するバルク部品とした場合の生産ジョブ１における削減時間を算出するシミュレーションが実施され、算出された削減時間Ｔ１Ａ´が、図１２に示すように、ＲＡＭ１０３の所定の記憶エリアに記憶される。

次いで、ステップ３１０において、部品Ａが生産ジョブ２で使用するか否かが判断され、その判別結果がＹの場合には、ステップ３１２に進み、同ステップ３１２において、部品Ａをバルクフィーダ８０に搭載するバルク部品とした場合の生産ジョブ２における削減時間を算出するシミュレーションが実施され、算出された削減時間Ｔ２Ａ´が、ＲＡＭ１０３の所定の記憶エリアに記憶される。

次いで、ステップ３１４において、部品ＰＡが生産ジョブ３で使用するか否かが判断され、その判別結果がＹの場合には、ステップ３１６に進み、同ステップ３１６において、部品ＰＡをバルクフィーダ８０に搭載するバルク部品とした場合の生産ジョブ３における削減時間Ｔ３Ａ´を算出するシミュレーションが実施され、算出された削減時間Ｔ３Ａ´が、ＲＡＭ１０３の所定の記憶エリアに記憶される。

次いで、ステップ３１８において、ステップ３００でリストアップされた全部品について処理が終了したか否かが判断され、判断結果がＮの場合には、ステップ３０２に戻り、同ステップ３０２において、次の部品ＰＢが選択され、上記したステップ３０４〜ステップ３１６の処理を繰り返す。そして、ステップ３１８の判断結果がＹになると、動作時間算出処理を終了し、続くステップ（図８のステップ２２０、２２２に相当）で、生産ジョブ１、２、３における部品毎の総削減時間が求められるとともに、その結果に基づいて、バルクフィーダ８０に搭載するバルク部品が決定される。

上記した第２の実施の形態によれば、単一の搬送レーン１３１を有する部品実装システム１０Ａにおいても、種類の異なる複数の回路基板Ｂを生産する生産ジョブ１、２、３で使用する部品を部品供給部２０に用意して、段取り替えなしで複数の回路基板Ｂを生産する場合における最適なバルク部品を決定することができ、種類の異なる複数の回路基板Ｂを生産する生産時間を効果的に短縮することができる。

上記した実施の形態においては、バルクフィーダ８０を実装ヘッド４７のヘッド本体５０に設けた例について述べたが、バルクフィーダ８０を実装ヘッド４７と一体的に移動するものに取付けてもよい。

また、上記した実施の形態においては、実装ヘッド４７が、複数の吸着ノズル６０を保持したロータリヘッド５３を備えた例について述べたが、実装ヘッド４７に少なくとも１個の吸着ノズルを備えたものにも適用可能である。

また、上記した実施の形態においては、部品データＰＤＡの部品に、バルク部品に適合したマークＭ１を付与し、マークＭ１を付与された部品について削減時間を算出するシミュレーションを実施し、削減時間の最も長い部品をバルクフィーダ８０に搭載するバルク部品と決定するようにしたが、これとは逆に、複数種類の回路基板Ｂに装着される全部品について、削減時間を算出し、削減時間の長い部品よりバルク部品に適合するかどうか等を総合的に判断して、バルクフィーダ８０に搭載するバルク部品を決定するようにしてもよい。

さらに、上記した実施の形態においては、実装ヘッド４７側に設けた部品撮像装置６１とは別に、固定側に部品撮像装置６２を設けた例について述べたが、固定側の部品撮像装置６２は省略することも可能である。

なお、実施の形態で述べた部品実装システム１０、１０Ａの構成、とりわけ、実装ヘッド４７の構成は、本発明の実施に好適な一例を示したものにすぎず、その具体的な構成に限定されるものでないことは勿論である。

斯様に、本発明は、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で、種々の形態を採り得るものである。

本発明に係る部品実装システムおよびそれに用いるバルク部品決定方法は、実装ヘッドにバルクフィーダを保持したものに用いるのに適している。

１０、１０Ａ…部品実装システム、２０…部品供給部、３０…基板搬送部、３１、３２、１３１…搬送レーン、４０…部品移載部、４７…実装ヘッド、５０…ヘッド本体、５３…ロータリヘッド、５７…ノズルホルダ、６０…吸着ノズル、６１…部品撮像装置、７１、７２…昇降装置、８０…バルクフィーダ、ステップ２００〜２２２…バルク部品決定処理部、ステップ２００〜２１４…動作時間算出手段、ステップ２２０、２２２…選定手段、Ｂ…基板。

Claims (3)

1. 種類の異なる複数の基板を搬送する搬送レーンを有する基板搬送部と、
   前記複数の基板に実装する部品を供給する部品供給部と、
   該部品供給部によって供給された前記部品を吸着する吸着ノズルを有し該吸着ノズルに吸着された前記部品を前記基板に実装する実装ヘッドと、
   該実装ヘッドに一体的に保持され前記吸着ノズルによって吸着される少なくとも１種類のバルク部品を搭載するバルクフィーダと、
   前記部品供給部から供給された前記部品を前記搬送レーンの前記基板上に移動させた場合の動作時間を前記部品毎に算出するシミュレーションを実行し、算出された動作時間に基づいて前記バルクフィーダに搭載する前記バルク部品を決定するバルク部品決定処理部と、
   を備え、
   前記基板搬送部には、異なる種類の前記基板をそれぞれ搬送する２つの前記搬送レーンが並設され、前記部品供給部より供給された前記部品を、２つの前記搬送レーンによって搬送される前記基板の各々に実装するようにしたことを特徴とする部品実装システム。
2. 前記バルク部品決定処理部は、前記部品供給部から供給された前記部品を、前記２列の搬送レーン上の前記基板に移送する動作時間をそれぞれ算出する動作時間算出手段と、該動作時間算出手段によって算出された複数種類の前記基板に対する前記部品毎の動作時間のうち動作時間が長くかかる前記部品を前記バルク部品に選定する選定手段とを含む請求項１に記載の部品実装システム。
3. 種類の異なる複数の基板を搬送する搬送レーンを有する基板搬送部と、
   前記複数の基板に実装する部品を供給する部品供給部と、
   該部品供給部によって供給された前記部品を吸着する吸着ノズルを有し該吸着ノズルに吸着された前記部品を前記基板に実装する実装ヘッドと、
   該実装ヘッドに一体的に保持され前記吸着ノズルによって吸着される少なくとも１種類のバルク部品を搭載するバルクフィーダと、を備え、
   前記部品供給部より供給された複数の前記部品を、２列の前記搬送レーンによって搬送される種類の異なる複数の前記基板に実装する部品実装システムに用いるバルク部品決定方法にして、
   前記部品供給部から供給された前記部品を、２列の前記搬送レーンの前記基板上に移動させた場合の動作時間を前記部品毎に算出するシミュレーションを実行し、
   該シミュレーションによって算出された前記部品毎の動作時間のうち動作時間が長くかかる前記部品を選び出し、選び出された前記部品を前記バルクフィーダに搭載する前記バルク部品に決定する、
   ことを特徴とするバルク部品決定方法。

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