JP5331859B2 - 実装基板製造システムおよび実装基板の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、複数の基板処理装置を基板の搬送ラインに沿って配設し、搬送ラインに沿って基板を搬送しながら各基板処理装置により基板に処理を施して多品種の実装基板を製造する技術に関するものである。

基板に電子部品を実装する実装基板製造システムでは、印刷機、検査機および実装機などの基板処理装置が搬送路に沿って並設されており、各基板処理装置が搬送路に沿って搬送される基板に対して処理プログラムにしたがって所望の処理を施し、これによって基板に電子部品が実装された実装基板が製造される（特許文献１参照）。例えば実装機では、処理プログラムとして実装プログラムが設定され、この実装プログラムにしたがって順次ＩＣ（Integrated Circuit）等の電子部品が基板に実装される。また、検査機では、処理プログラムとして検査プログラムが設定され、この検査プログラムにしたがって印刷機による印刷処理の良否検査や実装機による部品実装の良否検査が実行される。

また、各実装機に対する基板に実装すべき部品の分配についての適正化処理を行うことで、全ての実装機のサイクルタイムが略同じ程度になるように調整している。その一方で、次の点を考慮して最適化処理を打ち切ることもあった。すなわち、適正化処理によって各実装機のサイクルタイムが短縮されたとしても、ラインの生産性、つまりラインサイクルタイムは各基板処理装置のうち最も長いサイクルタイムに依存し、当該サイクルタイムを有する基板処理装置が実装基板の製造にとってボトルネックとなる。そこで、特許文献１に記載のシステムでは、実装機以外の基板処理装置、例えば印刷機のサイクルタイムが最も長く、印刷機がボトルネックとなる場合には、最適化処理を打ち切って適正化処理にかかる時間を短縮している。

特開２００８−２７０３３７号公報

ところで、上記のように構成されたシステムでは、実装機、印刷機、検査機などの各基板処理装置が品種に応じた処理プログラム（実装プログラム、印刷プログラム、検査プログラムなど）にしたがって動作することで多品種の実装基板を製造可能となっている。したがって、このような実装基板製造システムでは、各品種のラインサイクルタイムを検討する必要があり、実装基板の品種を考慮した上で実装基板製造システムの生産性を改善する余地があった。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板の搬送ラインに沿って配設された複数の基板処理装置により多品種の実装基板を生産する実装基板製造システムにおいて、生産性を向上させる技術を提供することを目的とする。

この発明にかかる実装基板製造システムは、基板の搬送ラインに沿って配設される複数の基板処理装置と、複数の基板処理装置を制御して多品種の実装基板を生産する制御装置とを備える実装基板製造システムであって、上記目的を達成するため、複数の基板処理装置の少なくとも１台は、部品を供給する部品供給部の配置態様を変更可能に部品供給部を複数個装備する部品収容部と、搬送ラインに沿って搬送される２品種以上の基板に対して各品種に応じた部品を複数の部品供給部から移載するヘッドユニットとを有する実装機であり、制御装置は、実装機が所定の配置態様で配置された複数の部品供給部から部品を実装して実装基板を生産するときの各基板処理装置のサイクルタイムを品種ごとに求めるサイクルタイム算出部と、少なくとも一品種について実装機のサイクルタイムが最も長くなり、実装機がボトルネックになるか否かを判断するボトルネック判断部と、実装機がボトルネックになると判断される場合に、ボトルネックとなる実装機に設けられている複数の部品供給部の配置態様を当該実装機内で変更するように指示して品種についての実装機のサイクルタイムを短縮させる変更指示部とを含むことを特徴としている。

また、この発明にかかる実装基板の製造方法は、基板の搬送ラインに沿って配設される複数の基板処理装置のうちの少なくとも１台が部品を供給する部品供給部の配置態様を変更可能に部品供給部を複数個装備し、搬送ラインに沿って搬送される２品種以上の基板に対して各品種に応じた部品を実装する実装機であり、複数の基板処理装置で多品種の実装基板を生産する実装基板の製造方法であって、上記目的を達成するため、実装機が所定の配置態様で配置された複数の部品供給部から部品を実装して実装基板を生産するときの各基板処理装置のサイクルタイムを品種ごとに算出する工程と、各品種において最も長いサイクルタイムを有してボトルネックとなる基板処理装置を求め、少なくとも一品種について実装機がボトルネックとなるか否かを判断する工程と、実装機がボトルネックになると判断される場合に、品種についての実装機のサイクルタイムが短縮されるように、ボトルネックとなる実装機に設けられている複数の部品供給部の配置態様を当該実装機内で変更した後で、実装基板を生産する工程とを備えることを特徴としている。

このように構成された発明（実装基板製造システムおよび実装基板の製造方法）では、実装基板を製造するために複数の基板処理装置が基板の搬送ラインに沿って配設されているが、そのうちの少なくとも１台が、部品供給部の配置態様を変更可能に部品供給部を複数個装備しており、しかも搬送ラインに沿って搬送される２品種以上の基板に対して各品種に応じた部品を実装する、いわゆる共通段取りされた実装機である。このような場合、この実装機が少なくとも一品種についてボトルネックとなる場合、実装機における複数の部品供給部の配置態様を変更することで当該品種についての実装機のサイクルタイムを短縮することが可能となることがある。そこで、本発明では、当該実装機における複数の部品供給部の配置態様を変更することでボトルネックとなっている品種での実装機のサイクルタイムを短縮し、これによって実装基板製造システムにより全品種の実装基板を製造するためのトータル時間（後の実施形態での「合計ラインＣＴ」に相当）の短縮を図り、生産性を向上させる。

このように本発明では、実装基板の製造開始前に実装機における複数の部品供給部の配置態様の変更を制御装置が指示するが、その指示内容にしたがってロボットにより自動的に部品供給部の配置を変更するように構成してもよいが、ユーザやオペレータなどによるマニュアル操作によって配置態様を変更してもよい。この場合、その指示内容を的確に伝えるために当該指示内容を表示する表示装置を設けるのが望ましい。また、表示装置が実装機における複数の部品供給部の配置態様を表示することで、ユーザやオペレータなどが表示装置に映し出される配置態様に基づいて、ユーザやオペレータは配置態様の変更を確認することができ、誤った配置態様で部品供給部が実装機に装着されるのを効果的に防止することができ、生産性を確実に向上させることができる。

以上のように、本発明によれば、上記実装機を含む実装基板製造システムにより部品実装を製造する際に、少なくとも一品種について上記実装機がボトルネックとなる場合、当該品種についての実装機のサイクルタイムが短縮されるように、実装機における複数の部品供給部の配置態様を変更した後で、実装基板を生産しているため、全品種の実装基板を製造するために要する時間を短縮して生産性を向上させることができる。

本発明にかかる実装基板製造システムの第１実施形態の概略構成を示す図である。 図１の実装基板製造システムに装備される実装機の概略構成を示す平面図である。 データ作成装置および実装機の電気的構成を部分的に示すブロック図である。 図１に示す実装基板製造システムの動作を示すフローチャートである。 図４中のフィーダー配置の決定処理を示すフローチャートである。 フィーダー配置の決定処理を模式的に示す図である。 実装機の表示／操作ユニットに表示される段取りの指示の一例を示す図である。 マシンＣＴと評価値ＡＡとの関係を示す図である。 部品収容部に収容されたテープフィーダーと基板との関係を模式的に示す図である。 本発明にかかる実装基板製造システムの第２実施形態におけるフィーダー配置の決定動作を示すフローチャートである。 図１０中のフィーダーの仮想移動動作を示すフローチャートである。

図１は、本発明にかかる実装基板製造システムの第１実施形態の概略構成を示す図である。この実装基板製造システム１では、同図に示すように、基板を搬送する搬送ライン２に沿って基板搬送方向Ｘの上流側（同図の右手側）から下流側（同図の左手側）にかけて、基板搬入機３、印刷機４、複数の実装機５、検査機６および基板搬出機７等が並設されている。これらのライン構成装置のうち基板搬入機３は、未処理基板を収容する基板収容部（図示省略）を有しており、この基板収容部から基板を印刷機４に順次搬入する。また、印刷機４は、搬入された基板の処理領域にクリーム半田を印刷により塗布する。

また、半田が印刷された基板に対して部品を実装するために、複数（本実施形態では２台）の実装機５が搬送ライン２に沿って一列に並設されている。この明細書では、これら２台の実装機を区別して説明するために、基板搬送方向Ｘの上流側に位置する実装機５を「実装機Ａ」と称し、下流側に位置する実装機５を「実装機Ｂ」と称する一方、これらを区別しない場合には、単に「実装機５」と称する。

２台の実装機５により部品が実装された基板は検査機６に搬送され、部品が実装された基板、つまり実装基板の検査を行い、良否判定を行う。そして、この検査機６から搬送される検査済みの実装基板は基板搬出機７の実装基板収容部（図示省略）に順次収容される。

この実装基板製造システム１を構成する各基板処理装置（印刷機４、複数の実装機５、検査機６）、基板搬入機３、および基板搬出機７はローカルエリアネットワークＬＡＮに接続されている。また、このローカルエリアネットワークＬＡＮには、各基板処理装置で所定の処理を実行するための処理プログラムを作成するとともに実装基板製造システム１全体を制御するデータ作成装置（サーバーＰＣ）８が接続されている。そして、データ作成装置８および基板処理装置の間で種々のプログラムやデータ等がローカルエリアネットワークＬＡＮを介して通信可能となっている。

図２は、図１の実装基板製造システムに装備される実装機の概略構成を示す平面図である。また、図３は、データ作成装置および実装機の電気的構成を部分的に示すブロック図である。なお、図２では、基板搬送方向Ｘ、基板搬送方向Ｘに直交する水平方向Ｙおよび鉛直方向Ｚに対応した三次元の座標系を採用している。

実装機５では、基台５１１上に基板搬送機構５２０が配置されており、基板ＰＢを基板搬送方向Ｘに搬送可能となっている。より詳しくは、基板搬送機構５２０は、基台５１１上において基板ＰＢを図２の右側から左側へ搬送する一対のコンベア５２１、５２２を有している。これらのコンベア５２１、５２２はＸ軸方向に沿って延設され、しかもＹ軸方向に所定間隔だけ離間しながら配置されている。また、前側（＋Y側）のコンベア５２１は基台５１１に固定された固定コンベアであるのに対し、後側（−Y側）のコンベア５２２はＹ軸方向に移動可能な可動コンベアであり、コンベア５２１、５２２の間のＹ軸方向間隔、つまりコンベア幅を可変可能となっている。この可動コンベア５２２はＷ軸モーターＭ５１（図３参照）と接続されており、実装機５全体を制御するコントローラ６３０のモーター制御部５３３によりＷ軸モーターＭ５１を駆動制御することで可動コンベア５２２はＹ軸方向に移動させられてコンベア幅を基板ＰＢのＹ軸方向の長さ、つまり基板幅に適合させることが可能となっている。

このように本実施形態では、Ｗ軸モーターＭ５１によってコンベア幅を基板幅に適合させた状態で基板搬送方向Ｘの上流側（図２の右手側）から搬送されてくる基板ＰＢを実装機本体内に引き入れ、コンベア５２１、５２２により搬送する。また、コンベア５２１、５２２は、基板ＰＢを所定の実装作業位置（図２に示す基板ＰＢの位置）で停止させる。また、当該基板ＰＢは図略の保持装置により固定保持される。

そして、実装作業位置で固定された基板ＰＢに対して部品収容部５５０から供給される電子部品（図示省略）がヘッドユニット５６０に複数搭載された吸着ノズル５６１により移載される。このようにヘッドユニット５６０が部品収容部５５０の上方と基板ＰＢの上方の間を複数回往復して当該実装機によって基板ＰＢに実装すべき部品の全部について実装処理が完了すると、基板搬送機構５２０は実装機コントローラ５３０からの駆動指令に応じて基板ＰＢを搬出する。

基板搬送機構５２０のＹ軸方向の両側には、上記した部品収容部５５０が配置されており、これらの部品収容部５５０に対して複数のテープフィーダー５５１を装着可能に構成されている。また、部品収容部５５０では、各フィーダー５５１に対応して電子部品を一定ピッチで収納・保持したテープを巻回したリール（図示省略）が配置されており、各フィーダー５５１による電子部品の供給が可能となっている。なお、第１実施形態では、部品収容部５５０は、コンベア５２１、５２２に対して（＋Ｙ）側と（−Ｙ）側のそれぞれ上流部と下流部の合計４箇所に設けられており、各部品収容部５５０では、実装プログラムに基づいて実行される基板ＰＢへの部品実装に応じて適切なフィーダー５５１が装着される。また、多品種の実装基板を高い生産性で製造するために、いわゆる共通段取りが行われるとともにテープフィーダー５５１の配置態様が適宜変更される。これらの点に関しては、後で図面を参照しつつ詳述する。

また、実装機５では、基板搬送機構５２０の他に、ヘッド駆動機構５７０が設けられている。このヘッド駆動機構５７０はヘッドユニット５６０を基台５１１の所定範囲にわたりＸ軸方向およびＹ軸方向に移動するための機構であり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向への移動に、それぞれＸ軸モーターＭ５２およびＹ軸モーターＭ５３が使用される。そして、ヘッドユニット５６０の移動により吸着ノズル５６１で吸着された電子部品が部品収容部５５０の上方位置から基板ＰＢの上方位置に搬送される。すなわち、このヘッドユニット５６０では、鉛直方向Ｚに延設された不図示の実装用ヘッドが８本、Ｘ軸方向（基板搬送機構５２０による基板ＰＢの搬送方向）に等間隔で列状配置されている。また、実装用ヘッドのそれぞれの先端部には、吸着ノズル５６１が装着されている。

各実装ヘッドはヘッドユニット５６０に対してＺ軸モーターＭ５４を駆動源とするノズル昇降駆動機構により昇降（Ｚ軸方向の移動）可能に、かつＲ軸モーターＭ５５を駆動源とするノズル回転駆動機構によりノズル中心軸回りに回転可能となっている。これらの駆動機構のうちノズル昇降駆動機構は吸着もしくは装着を行う時の下降位置と、搬送や撮像を行う時の上昇位置との間で実装ヘッドを昇降させるものである。一方、ノズル回転駆動機構は部品吸着ノズルを、電子部品の実装方向への合致のためやＲ軸方向の吸着ズレの補正のため等、必要に応じて回転させるための機構であり、回転駆動により電子部品を実装時における所定のＲ軸方向に位置させることが可能となっている。

そして、ヘッド駆動機構５７０によってヘッドユニット５６０が部品収容部５５０の上方に移動し、Ｚ軸モーターＭ５４によって吸着ノズル５６１が吸着対象部品を搭載するフィーダー５５１の部品吸着位置上方に位置されるとともに、吸着ノズル５６１が下降して部品収容部５５０から供給される電子部品に対して吸着ノズル５６１の先端部が接して吸着保持し、吸着ノズル５６１が上昇する。こうして吸着ノズル５６１で電子部品を吸着保持したままヘッドユニット５６０が基板ＰＢの上方に搬送され、所定位置において所定方向に向けて電子部品を基板ＰＢに移載する。

なお、搬送の途中において、搬送路の側方の２つの部品収容部５５０のＸ方向中間に配置される部品認識カメラＣ５１の上方をヘッドユニット５６０が通過し、部品認識カメラＣ５１が各吸着ノズル５６１に吸着された電子部品を下方から撮像することで、各吸着ノズル５６１における吸着ずれが検知され、各電子部品を基板ＰＢに移載する際に吸着ずれに見合った位置補正がされる。

また、ヘッドユニット５６０のＸ軸方向の両側部には、基板認識カメラＣ５２がそれぞれ固定されており、ヘッド駆動機構５７０によりヘッドユニット５６０をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させることで任意の位置で基板ＰＢの上方から撮像可能となっている。このため、各基板認識カメラＣ５２は、実装作業位置上にある基板ＰＢに付された複数のフィデューシャルマークを撮影して基板位置、基板方向を画像認識する。

このように構成された実装機５全体を制御するコントローラ５３０は、演算処理部５３１と、ハードディスクドライブなどの記憶部５３２と、モーター制御部５３３と、画像処理部５３４と、サーバー通信制御部５３５とを備えている。この演算処理部５３１はＣＰＵ等により構成されており、後述するようにデータ作成装置８で作成されて記憶部５３２に書き込まれた実装プログラムにしたがって実装機各部を制御して部品実装を行う。また、記憶部５３２には、上記した実装プログラム以外に、後述するようにデータ作成装置８で作成される段取り指示が書き込まれる。

モーター制御部５３３には、Ｗ軸モーターＭ５１、Ｘ軸モーターＭ５２、Ｙ軸モーターＭ５３、Ｚ軸モーターＭ５４およびＲ軸モーターＭ５５が電気的に接続されており、各モーターを駆動制御する。また、これらのモーターＭ５１〜Ｍ５５にはモーターの回転状況に応じたパルス信号を出力するエンコーダ（図示省略）がそれぞれ付設されている。各エンコーダから出力されるパルス信号はコントローラ５３０に取り込まれる構成となっており、これらの信号を受けた演算処理部５３１が各軸モーターＭ５１〜Ｍ５５の回転量に関する情報を取得し、モーター制御部５３３と共に各軸モーターＭ５１〜Ｍ５５を制御する。

また、画像処理部５３４には部品認識カメラＣ５１および基板認識カメラＣ５２が電気的に接続されており、これら各カメラＣ５１，Ｃ５２出力される撮像信号がそれぞれ画像処理部５３４に取り込まれる。そして、画像処理部５３４では、取り込まれた撮像信号に基づいて、部品画像の解析ならびに基板画像の解析がそれぞれ行われる。

この実装機５では、表示／操作ユニット５４０が設けられて実装プログラムや段取り指示情報などを表示する。また、表示／操作ユニット５４０は、作業者がコントローラ５３０に対して各種データや指令などの情報を入力するためにも使用される。さらに、実装機５には、データ作成装置８や他の基板処理装置等との間で実装プログラムなどの各種データの授受を行うためにサーバー通信制御部５３５が設けられている。

データ作成装置８は上記のように実装プログラムを作成することができるコントローラ８１０を有しており、このコントローラ８１０は実装プログラム以外に印刷プログラム、検査プログラムなどを作成することができ、また実装基板製造システム１全体を制御する。このコントローラ８１０には、ＣＰＵ等により構成される演算処理部８１１と、ハードディスクドライブなどの記憶部８１２と、通信制御部８１３とが設けられている。これらのうち演算処理部８１１は、生産性を向上させるために、各品種での各基板処理装置（印刷機４、実装機５および検査機６）のサイクルタイム（以下「マシンＣＴ」と略する）を算出する。また、演算処理部８１１は、算出されたマシンＣＴに基づいて少なくとも一品種について実装機５のサイクルタイムが最も長くなり、実装機５がボトルネックになるか否かを判断する。そして、実装機５がボトルネックになると判断される場合に、演算処理部８１１は、上記算出結果に基づいて実装機５でのテープフィーダー５５１の配置態様、つまりフィーダー位置を決定し、実装機５における複数の部品供給部の配置態様の変更を指示して品種についての実装機のサイクルタイムを短縮させる。このように、演算処理部８１１は、マシンＣＴを算出するサイクルタイム算出部（ＣＴ算出部）、実装機５がボトルネックになるか否かを判断するボトルネック判断部（ＢＮ判断部）、実装機５がボトルネックになる場合にフィーダー位置を決定するフィーダー位置決定部、および部品供給部の配置態様の変更を指示する変更指示部としての機能を担うものであり、図３に示すように、それらの機能ブロックが演算処理部８１１で実行される。また、記憶部８１２には、上記した実装プログラム、各基板処理装置のマシン情報および基板情報などが記憶されている。そして、次に説明するように実装機５による部品実装を実行させる前に、実装機５でのテープフィーダー５５１の段取りを指示して生産性の向上を図っている。なお、図３中の符号８２０は演算処理部８１１により作成された印刷プログラム、検査プログラム、実装プログラム、段取り指示情報などを表示したり、作業者がコントローラ８１０に対して各種データや指令などの情報を入力するための表示／操作ユニットである。

次に、上記のように構成された実装基板製造システム１による実装基板の製造方法について図４ないし図７を参照しつつ説明する。図４は、図１に示す実装基板製造システムの動作を示すフローチャートである。また、図５は、図４中のフィーダー配置の決定処理を示すフローチャートである。また、図６は、フィーダー配置の決定処理を模式的に示す図である。さらに、図７は、実装機の表示／操作ユニットに表示される段取りの指示の一例を示す図である。

この第１実施形態では、図４に示すように、データ作成装置８は各実装機５による部品実装処理を開始する前にフィーダー配置の決定処理を実行して実装機５におけるテープフィーダー５５１の配置態様の調整を行う（ステップＳ１１）。このフィーダー配置の決定処理では、データ作成装置８の演算処理部８１１は、図５に示すように、後述する調整動作を実行する回数を示す試行カウント値Ｋを初期値である「１」にセットする（ステップＳ１１０）。そして、演算処理部８１１は、システム１により製造する実装基板の品種毎に、各実装機５に対する基板ＰＢに実装すべき部品の分配についての最適化処理を行い、実装プログラムを作成する（ステップＳ１１１）。また、実装プログラムに適したテープフィーダー５５１の配置態様を設定するが、特に多品種の実装基板を製造する場合、品種変更に伴うテープフィーダー５５１の頻繁な入替え作業を抑制して実装基板の生産性を向上させるため、いわゆる共通段取りを行う。例えば図６の左欄に示すように、品種ＡＡＡで使用される部品を収納するテープフィーダー５５１のみならず、品種ＢＢＢで使用される部品を収納するテープフィーダー５５１や、品種ＡＡＡおよび品種ＢＢＢの両方で使用される部品を収納するテープフィーダー５５１も実装機５に装着するように共通段取りが行われる。

次のステップＳ１１２では、演算処理部８１１は各品種のマシンＣＴおよびラインＣＴを算出する。ここでは、算出結果の一例を図６に示して説明する。例えば図６の右上欄に示すように、実装機５により搬送ライン２に沿って搬送される２種類（品種ＡＡＡ、ＢＢＢ）の基板ＰＢに対し、
・印刷機４による印刷処理に要する時間…印刷機ＣＴ、
・実装機Ａによる実装処理に要する時間…実装機ＡＣＴ、
・実装機Ｂによる実装処理に要する時間…実装機ＢＣＴ、
・検査機６による検査処理に要する時間…検査機ＣＴ
をそれぞれ求め、各品種での印刷機ＣＴ、実装機ＡＣＴ、実装機ＢＣＴ、検査機ＣＴが上記「マシンＣＴ」に相当する。そして、品種ＡＡＡについては、これらのマシンＣＴのうち印刷機ＣＴが最も長く、これが品種ＡＡＡの実装基板を製造する際のボトルネックであり、品種ＡＡＡの実装基板を製造するためのラインのサイクルタイム、つまりラインＣＴは印刷機ＣＴと同じ値となる。一方、品種ＢＢＢにおいては、実装機ＢＣＴが最も長く、これが品種ＢＢＢの実装基板を製造する際のボトルネックであり、品種ＢＢＢのラインＣＴは実装機ＢＣＴと同じ値となる。

こうして、最適化処理直後の各種ＣＴ（サイクルタイム）が求まると、試行カウント値Ｋが所定の最大試行回数を超えない（つまり、ステップＳ１１３で「ＮＯ」）間、演算処理部８１１は次のステップＳ１１４〜Ｓ１１９を実行してテープフィーダー５５１の配置態様を変更して生産性の向上を図る。というのも、上記した各種ＣＴのうち実装機５のマシンＣＴ（上記具体例では実装機ＡＣＴおよび実装機ＢＣＴ）はテープフィーダー５５１の配置態様によって変動するからである。すなわち、実装機５のマシンＣＴは、実装プログラムにしたがって各部品を対応するテープフィーダー５５１にヘッドユニット５６０を移動させ、当該テープフィーダー５５１から部品を取り出し、基板ＰＢの上方位置まで移動させた後に基板ＰＢに搭載する一連の動作に要する時間を積算したものである。したがって、テープフィーダー５５１の配置態様によってヘッドユニット５６０の移動距離は異なり、しかもテープフィーダー５５１のセット位置に応じて各テープフィーダー５５１に対してアクセス可能なノズルが制限される場合があり、それら状況に応じて実装機５のマシンＣＴは変動する。

本実施形態では、データ作成装置８の演算処理部８１１は、テープフィーダー５５１の配置位置を仮想的に移動させた（ステップＳ１１４）後、仮想移動後の配置態様での各品種でのマシンＣＴおよびラインＣＴを算出する（ステップＳ１１５）とともに、全品種のラインＣＴの合計値を、実装基板製造システム１の生産性を示す指標として求める。例えば図６の下欄に示すように、実装機Ｂにおけるテープフィーダー５５１の配置態様を変更したことで品種ＡＡＡの実装機ＢＣＴが品種ＡＡＡのラインＣＴを超えることなく、品種ＢＢＢのボトルネックとなっていた実装機ＢＣＴが短縮される。その結果、品種ＢＢＢのラインＣＴは短縮され、ラインＣＴの合計値も小さくなってシステム全体での生産性を向上させることができる。

そこで、上記のようにフィーダー５５１の仮想移動後のラインＣＴを求めた後で、演算処理部８１１は全品種のラインＣＴの合計値を算出し（ステップＳ１１６）、その合計値が改善される、つまり小さくなったか否かを判定する（ステップＳ１１７）。そして、改善されない場合のみ、ステップＳ１１４でのフィーダーの仮想移動を取りやめてフィーダーの仮想位置を元に戻す（ステップＳ１１８）。このような一連の処理が完了すると、試行カウント値Ｋを「１」だけインクリメントし（ステップＳ１１９）、ステップＳ１１３に戻る。そして、このステップＳ１１３で「ＹＥＳ」と判定した時点、つまり所定の最大試行回数を超えた時点で、データ作成装置８の演算処理部８１１は、フィーダー配置の決定処理を終了する。

図４に戻って説明を続ける。フィーダー配置の決定処理（ステップＳ１１）が完了すると、その時点でのフィーダーの仮想移動後の配置態様を示すフィーダー配置データならびに実装プログラムをデータ作成装置８が通信制御部８１３およびローカルエリアネットワークＬＡＮにより実装機５に送信する（ステップＳ１２）。なお、上記した図６に示す具体例では、実装機Ｂがボトルネックとなる場合について説明したが、実装機Ａがボトルネックになる場合およびいずれの実装機５もがボトルネックになる場合も、本実施形態と全く同様にしてテープフィーダー５５１の配置態様の変更が決定され、それに対応するフィーダー配置データが実装機５に送信される。また、本実施形態では、フィーダー配置データとともに実装プログラムを転送しているが、実装プログラムの転送タイミングはこれに限定されるものではなく、例えば実装プログラムの生成直後に転送してもよい。

一方、実装機５は、フィーダー配置データを受信し（ステップＳ２１）、その受信データに基づいて実装機５のコントローラ５１０はテープフィーダー５５１の段取り修正内容を表示／操作ユニット５４０の表示部５４１に表示してユーザやオペレータなどにテープフィーダー５５１の交換や移動などを促す。すなわち、コントローラ５１０の演算処理部５３１は、実装プログラムおよびフィーダー配置データで示される段取り指示を記憶部５３２に記憶するとともに、段取り指示の内容を表示／操作ユニット５４０の表示部５４１に表示する（ステップＳ２２）。その表示内容の一例が図７に示すものである。この第１実施形態では、４カ所の部品収容部５５０へのテープフィーダー５５１の収容状況がそれぞれ表示領域５４２〜５４５に表示されるとともに、これらの表示領域５４２〜５４５の下方に位置する表示領域５４６に具体的な指示内容が表示される。

この表示領域５４６に表示された指示内容にしたがってユーザなどがテープフィーダー５５１の交換や取付などを行うのであるが、演算処理部５３１は段取り結果を照会し（ステップＳ２３）、さらに、その段取り結果がフィーダー配置データと合致しているか否かを判定する（ステップＳ２４）。そして、段取りが正しく行われていないと判定する間、演算処理部５３１は段取り修正の指示を行った（ステップＳ２５）上で、段取り指示の表示（ステップＳ２２）、段取り照会（ステップＳ２３）および段取り判定を繰り返して行う。

このステップＳ２４でフィーダー配置データに対応する段取りの完了を確認すると、演算処理部５３１は記憶部５３２に記憶されている実装プログラムを読み出し、実装処理を開始する（ステップＳ２６）。そして、実装動作の実行（ステップＳ２７）をステップＳ２８で実装完了を確認するまで継続させる一方、実装完了の確認後（ステップＳ２８で「ＹＥＳ」）、実装が完了した旨が実装機５からデータ作成装置８に送信される（ステップＳ２９）。

以上のように、本実施形態における実装機５は、複数のテープフィーダー５５１を部品収容部５５０に装着可能で、しかもテープフィーダー５５１の配置態様を変更可能となっており、共通段取りした状態で複数の品種の実装基板を製造する。このように構成された実装機５では、上記したようにテープフィーダー５５１の配置態様を変更することで実装機５のマシンＣＴも変化する。そこで、本実施形態では、実装機５が全品種のうち少なくとも一品種でボトルネックとなっている場合に、当該実装機におけるテープフィーダー５５１の配置態様を変更することでボトルネックとなっている品種での実装機５のＣＴを短縮している。したがって、実装基板製造システムに１より全品種の実装基板を製造するためのトータル時間、つまり合計ラインＣＴを短縮することができ、その結果、生産性を向上させることができる。

また、テープフィーダー５５１の段取りをフィーダー配置データに基づいて変更するにあたって、その段取り指示を表示部５４１の表示領域５４６に対して具体的に表示しているため、ユーザやオペレータなどは戸惑うことなく、ステップ・バイ・ステップで的確に段取り替えを行うことができる。また、表示部５４１の表示領域５４２〜５４５では、現状の段取り状態が表示されるため、ユーザやオペレータなどは、表示部５４１に映し出される配置態様に基づいて、配置態様の変更を確認することができ、誤った配置態様でテープフィーダー５５１が実装機に装着されるのを効果的に防止することができ、生産性を確実に向上させることができる。

このように本実施形態では、データ作成装置８が本発明の「制御装置」に相当している。また、テープフィーダー５５１が本発明の「部品供給部」に相当している。また、フィーダー配置データで示される段取り指示が本発明の「制御装置による指示内容」に相当し、表示部５４１の表示領域５４２〜５４５に表示される現状の段取り状態が本発明の「実装機における複数の部品供給部の配置態様」に相当しており、それらを表示する表示部５４１を有する表示／操作ユニット５４０が本発明の「表示装置」として機能している。

ところで、上記実施形態では、最適なテープフィーダー５５１の配置態様を求めるために、テープフィーダー５５１の配置位置を仮想的にランダムに移動させながら各仮想移動後におけるマシンＣＴおよびラインＣＴを算出しているが、次のようにテープフィーダー５５１の配置位置を仮想移動させてもよく（ステップＳ１１４）、これにより、最適なテープフィーダー５５１の配置態様を合理的に、かつ短時間で求めることができる。

実装基板製造システム１を構成する各基板処理装置（図１では、印刷機４、実装機５、検査機６）には、印刷機４や検査機６のようにマシンＣＴを短縮することができる余地がないものがある。一方、上記実施形態における実装機Ａ、Ｂでは、マシンＣＴを短縮することが可能である。ただし、図６の右欄を比較してわかるように、一方の実装機ＢＣＴを短縮した場合、他方の実装機ＡＣＴは長くなる。したがって、これらの点を考慮した上で仮想移動を設定するのが望ましい。

そこで、品種および基板処理装置毎に評価値ＡＡを求めるとともに、テープフィーダー５５１の配置位置毎に評価値ＢＢを求め、それらを総合的に判断することでフィーダーの仮想移動を設定するのが合理的である。以下、図８を参照しつつ評価値ＡＡについて説明し、図９を参照しつつ評価値ＢＢについて説明した後で、それらを用いた動作について図１０および図１１を参照しつつ説明する。

図８は、マシンＣＴと評価値ＡＡとの関係を示す図である。評価値ＡＡは、品種およびマシン毎に算出される値であり、実装機Ａ、ＢのようにマシンＣＴを短縮することが可能な基板処理装置のマシンＣＴから参照マシンＣＴを減じた値である。この「参照マシンＣＴ」とは、マシンＣＴを短縮することができる余地がない基板処理装置のマシンＣＴのうちの最も長いマシンＣＴを意味している。例えば図８中の品種ＡＡＡでは、印刷機ＣＴが参照マシンＣＴとなり、実装機Ａの評価値ＡＡは「−５．０（＝２５．０−３０．０）」となり、実装機Ｂの評価値ＡＡは「−４．０（＝２６．０−３０．０）」となる。したがって、評価値ＡＡが大きい基板処理装置とは、当該品種についてマシンＣＴを短縮したい基板処理装置であることを意味する。逆に、評価値ＡＡが小さい基板処理装置とは、当該品種についてマシンＣＴを大きくできる余地がある、つまりマシンＣＴが大きくなったとしても参照マシンＣＴには達せず、ボトルネックにならない基板処理装置であることを意味する。したがって、評価値ＡＡを算出し、それらの算出結果に基づきフィーダーの移動が最も効果的である品種および基板処理装置を特定することができる。例えば図８に示す具体例では、フィーダーの移動によるサイクルタイムの短縮に効果的な組み合わせは実装機Ｂでの品種ＡＡＡに使用するフィーダー５５１と品種ＢＢＢに使用するフィーダー５５１との移動であることがわかる。

図９は、部品収容部に収容されたテープフィーダーと基板との関係を模式的に示す図である。同図において各テープフィーダー５５１に付した番号は、各テープフィーダー５５１を装着したセット位置の「負荷度」を示している。この「負荷度」とは、各テープフィーダー５５１のセット位置と基板ＰＢとの距離に応じたものであり、当該距離が長くなるにしたがって部品実装のためにヘッドユニット５６０が移動するのに要する時間が長くなること、さらに端の位置にセットされたテープフィーダー５５１に対してアクセス可能なノズル数が少なくなることを考慮したものである。つまり、上記距離およびセット位置に応じて負荷度を大きく設定している。そして、テープフィーダー５５１のセット位置の負荷度と当該テープフィーダー５５１に収納された部品の実装点数を掛け合わせたものを評価値ＢＢとしている。したがって、評価値ＢＢが大きいとは、マシンＣＴを増加させる部品であることを示している。

図１０は、本発明にかかる実装基板製造システムの第２実施形態におけるフィーダー配置の決定動作を示すフローチャートである。この第２実施形態では、第１実施形態と同様に、演算処理部８１１は品種毎に最適化処理を行って実装プログラムを作成し（ステップＳ３１）、さらに各品種のマシンＣＴおよびラインＣＴを算出する（ステップＳ３２）。また、試行カウント値Ｋを初期値である「１」にセットする（ステップＳ３３）。そして、フィーダー配置の決定動作の終了条件が満足されるか否かを演算処理部８１１は判断する（ステップＳ３４）。この実施形態では、終了条件として、
・試行カウント値Ｋが所定の最大試行回数を超えない、
・移動可能なテープフィーダー５５１の候補が存在しない
という２つの条件を含んでおり、いずれの条件も満足されていない（ステップＳ３４で「ＮＯ」と判定される）間、演算処理部８１１は次のステップＳ３５〜Ｓ４１を実行してテープフィーダー５５１の配置態様を変更して生産性の向上を図るが、第２実施形態では、第１実施形態と異なる態様でフィーダーの仮想位置移動を実行している。

図１１は、図１０中のフィーダーの仮想移動動作を示すフローチャートである。この第２実施形態では、同図に示すように、演算処理部８１１が各品種／実装機毎に評価値ＡＡおよびＢＢを算出する（ステップＳ３５１）。そして、それらの中から評価値ＡＡが最大の品種／実装機を選択するとともに（ステップＳ３５２）、評価値ＢＢが最大となる部品（以下これを「部品（Ｉ）という」）を選択する（ステップＳ３５３）。こうして、ボトルネックとなる品種／実装機を特定し、しかも、当該品種／実装機においてＣＴを大きくさせている要因となる部品（Ｉ）を収納するテープフィーダー５５１を特定している。

また、評価値ＡＡが最小の品種／実装機を選択するとともに（ステップＳ３５４）、評価値ＢＢが最小となる部品（II）または空きスペース（II）（以下、これらを総称して「部品等（II）という」）を選択する。こうして、上記部品（Ｉ）を収納するテープフィーダー５５１との交換先あるいは当該テープフィーダー５５１の移動先となる空きスペースを特定している。つまり、このようなフィーダーの交換あるいは移動によって、評価値ＡＡが最小の品種／実装機のマシンＣＴは上昇するものの、ボトルネックとなるまでマシンＣＴが増大する可能性は低く抑えられる。

こうして部品（Ｉ）および部品（II）の選択が完了すると、演算処理部８１１は部品等（II）が部品であるのか、空きスペースであるのかを判定する（ステップＳ３５６）。そして、部品である場合には、部品（Ｉ）を収納するテープフィーダー５５１と、部品（II）を収納するテープフィーダー５５１とを交換するようにフィーダー５５１を仮想的に移動させる（ステップＳ３５７）。逆に、空きスペースである場合には、部品（Ｉ）を収納するテープフィーダー５５１を空きスペース（II）に移動するようにフィーダー５５１を仮想的に移動させる（ステップＳ３５８）。こうしてテープフィーダー５５１の配置位置を仮想的に移動させてフィーダー配置の決定処理（ステップＳ３５）を終了する。

図１０に戻って説明を続ける。この第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、データ作成装置８の演算処理部８１１は、テープフィーダー５５１の配置位置を仮想的に移動させた後の配置態様での各品種でのマシンＣＴおよびラインＣＴを算出する（ステップＳ３６）とともに、全品種のラインＣＴの合計値を、実装基板製造システム１の生産性を示す指標として求める。そして、その合計値が改善される、つまり小さくなったか否かを演算処理部８１１は判定する（ステップＳ３８）。そして、改善されない場合のみ、ステップＳ３９でテープフィーダー５５１を元に戻し、さらに次の候補を選択する（ステップＳ４０）。こうして、１回の試行が完了すると、試行カウント値Ｋを「１」だけインクリメントした（ステップＳ４１）後、ステップＳ３４に戻り、上記一連の処理を繰り返す。こうして、テープフィーダー５５１の配置態様を決定した後、第１実施形態と同様に、実装機５におけるテープフィーダー５５１の配置態様を変更した上で実装処理を開始する。

以上のように、第２実施形態によれば、評価値ＡＡおよび評価値ＢＢを算出し、それらに基づきテープフィーダー５５１の交換や移動などを決定しているので、第１実施形態に比べ、より的確に、しかも短時間で最適なテープフィーダー５５１の配置態様を決定することができる。もちろん、第２実施形態においても、その決定された配置態様を示すフィーダー配置データに基づいて実装機５での段取り指示や現状の段取り状態を表示部５４１に表示しながらテープフィーダー５５１の配置態様を変更しているので、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、段取り指示や現状の段取り状態を実装機５で表示しているが、データ作成装置８側でも併せて表示するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、本発明の「部品供給部」としてテープフィーダー５５１のみを装備させているが、その他のフィーダーや部品トレイなどの部品供給部を用いた実装機を組み込んだシステムに対しても本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、テープフィーダー５５１などの部品供給部の配置態様に関連する段取り指示に基づいてユーザやオペレータなどによるマニュアル操作によって配置態様を変更しているが、指示内容にしたがってロボットにより自動的に部品供給部の配置を変更するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、２台の実装機５を装備する実装基板製造システム１に対して本発明を適用しているが、実装機５の台数はこれに限定されるものではなく、フィーダー５５１の配置態様を変更可能にフィーダー５５１を複数個装備し、しかも搬送ラインに沿って搬送される２品種以上の基板に対して各品種に応じた部品を実装する、いわゆる共通段取りされる実装機を１台以上有するシステム１に適用可能である。したがって、当該実装機を１台以上有するシステムであれば、例えば基板処理装置として印刷を検査する印刷検査装置、基板ＰＢに対して部品実装のための接着剤やクリームはんだ等の塗布液を塗布する塗布装置やベーク炉をさらに備えたシステムや、フィーダー５５１の配置変更が制限されている実装機をさらに備えたシステムにも本発明を適用可能である。

１…実装基板製造システム
２…搬送ライン
４…印刷機（基板処理装置）
５…実装機（基板処理装置）
６…検査機（基板処理装置）
８…データ作成装置（制御装置）
５４１…表示部（表示装置）
５５０…部品収容部
５５１…テープフィーダー（部品供給部）
５６０…ヘッドユニット
８１１…演算処理部（制御装置）
ＰＢ…基板

Claims (4)

1. 基板の搬送ラインに沿って配設される複数の基板処理装置と、
   前記複数の基板処理装置を制御して多品種の実装基板を生産する制御装置と
   を備える実装基板製造システムであって、
   前記複数の基板処理装置の少なくとも１台は、
   部品を供給する部品供給部の配置態様を変更可能に前記部品供給部を複数個装備する部品収容部と、
   前記搬送ラインに沿って搬送される２品種以上の基板に対して各品種に応じた部品を前記複数の部品供給部から移載するヘッドユニットとを有する実装機であり、
   前記制御装置は、
   前記実装機が所定の配置態様で配置された前記複数の部品供給部から部品を実装して実装基板を生産するときの各基板処理装置のサイクルタイムを品種ごとに求めるサイクルタイム算出部と、
   少なくとも一品種について前記実装機のサイクルタイムが最も長くなり、前記実装機がボトルネックになるか否かを判断するボトルネック判断部と、
   前記実装機がボトルネックになると判断される場合に、ボトルネックとなる前記実装機に設けられている前記複数の部品供給部の配置態様を当該実装機内で変更するように指示して前記品種についての前記実装機のサイクルタイムを短縮させる変更指示部とを含む
   ことを特徴とする実装基板製造システム。
2. 前記変更指示部による指示内容を表示する表示装置を備える請求項１に記載の実装基板製造システム。
3. 前記表示装置は前記実装機における前記複数の部品供給部の配置態様を表示する請求項２に記載の実装基板製造システム。
4. 基板の搬送ラインに沿って配設される複数の基板処理装置のうちの少なくとも１台が部品を供給する部品供給部の配置態様を変更可能に前記部品供給部を複数個装備し、前記搬送ラインに沿って搬送される２品種以上の基板に対して各品種に応じた部品を実装する実装機であり、前記複数の基板処理装置で多品種の実装基板を生産する実装基板の製造方法であって、
   前記実装機が所定の配置態様で配置された前記複数の部品供給部から部品を実装して実装基板を生産するときの各基板処理装置のサイクルタイムを品種ごとに算出する工程と、
   各品種において最も長いサイクルタイムを有してボトルネックとなる基板処理装置を求め、少なくとも一品種について前記実装機がボトルネックとなるか否かを判断する工程と、
   前記実装機がボトルネックになると判断される場合に、前記品種についての前記実装機のサイクルタイムが短縮されるように、ボトルネックとなる前記実装機に設けられている前記複数の部品供給部の配置態様を当該実装機内で変更した後で、実装基板を生産する工程と
   を備えることを特徴とする実装基板の製造方法。

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