JP7001824B2

JP7001824B2 - 部品実装システムおよび部品供給ユニットの配置指示方法

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Publication number: JP7001824B2
Application number: JP2020522497A
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Inventors: 昌平赤塚; 英矢黒田
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Description

本明細書は、部品実装システムおよび部品供給ユニットの配置指示方法を開示する。

従来、部品を供給するカセット式のフィーダ（部品供給ユニット）が着脱可能に装着され、生産ジョブに基づいて部品供給ユニットから採取部材で部品を採取して基板に実装する実装処理を行う部品実装機と、フィーダを自動交換するロボットなどのユニット交換装置とを備える部品実装システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このシステムでは、基板の実装処理中に、部品を採取して基板に実装する際の採取部材の動作距離ができるだけ短くなる位置に部品供給ユニットを順次入れ替えることで、実装処理の効率を向上させるものとしている。

ＷＯ２０１７／８５７８２

ところで、基板の実装処理中に上述したような位置に部品供給ユニットを順次入れ替えるものに限られず、実装処理に適した並びの所定配置に複数の部品供給ユニットを装着した状態のままで実装処理を行うものもある。そのようにするものでは、生産ジョブが切り替わる度に、新たな生産ジョブに基づく実装処理に適した所定配置となるように、実装処理に必要な複数の部品供給ユニットを装着する必要がある。このため、実装処理に多数の部品供給ユニットが用いられる場合などでは、部品供給ユニットの並べ替えなどに時間が掛かり実装処理の開始が遅れることがある。

本開示は、生産ジョブの切り替わり時に実装処理を速やかに開始しつつ実装処理の効率低下を抑制することを主目的とする。

本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本開示の部品実装システムは、複数の部品供給ユニットが着脱可能に並んで装着され、生産ジョブに基づいて前記部品供給ユニットから部品を採取して基板に実装する実装処理を行う部品実装機を備える部品実装システムであって、前記部品実装機との間で前記部品供給ユニットを自動交換するユニット交換装置と、新たな生産ジョブに基づく実装処理の開始前に、前記実装処理に必要な前記部品供給ユニットを前記実装処理に適した並びの所定配置とは異なる仮位置を許容して前記部品実装機に装着するように前記ユニット交換装置を制御し、前記実装処理の開始後に、前記仮位置に装着された前記部品供給ユニットを前記所定配置に基づいて装着し直すように前記ユニット交換装置を制御する交換制御装置と、を備えることを要旨とする。

本開示の部品実装システムでは、新たな生産ジョブに基づく実装処理の開始前に、必要な部品供給ユニットを実装処理に適した並びの所定配置とは異なる仮位置を許容して部品実装機に装着する。また、実装処理の開始後に、仮位置に装着された部品供給ユニットを所定配置に基づいて装着し直す。これにより、生産ジョブの切り替わり時において、必要な部品供給ユニットの全てを所定配置に装着してから実装処理を開始する場合に比べて、部品供給ユニットの装着に要する時間を短くして実装処理を速やかに開始することができる。また、実装処理の開始後に、部品供給ユニットを所定配置に装着し直して実装処理に適した並びとするから、実装処理の効率が大きく低下するのを抑制することができる。したがって、生産ジョブの切り替わり時に実装処理を速やかに開始しつつ実装処理の効率低下を抑制することができる。

部品実装システム１０の構成の概略を示す構成図。部品実装機２０の構成の概略を示す構成図。フィーダ３０の構成の概略を示す構成図。ローダ５０の構成の概略を示す構成図。部品実装システム１０の制御に関する構成図。フィーダ管理情報の一例を示す説明図。フィーダ配置指示処理の一例を示すフローチャート。実装処理開始前の配置指示処理の一例を示すフローチャート。フィーダ３０の最適配置の一例を示す説明図。先の生産ジョブに基づく実装処理が終了した場合のフィーダ３０の配置状況を示す説明図。実装処理開始前の配置指示によるフィーダ３０の配置状況を示す説明図。実装処理開始後の配置指示処理の一例を示すフローチャート。遅延時間ΔＴとフィーダ３０の配置変更の様子を示す説明図。

次に、本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本実施形態の部品実装システム１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は部品実装機２０の構成の概略を示す構成図であり、図３はフィーダ３０の構成の概略を示す構成図である。また、図４はローダ５０の構成の概略を示す構成図であり、図５は部品実装システム１０の制御に関する構成図である。なお、図１の左右方向がＸ方向であり、前後方向がＹ方向であり、上下方向がＺ方向である。

部品実装システム１０は、図１に示すように、印刷機１２と、印刷検査機１４と、複数の部品実装機２０と、実装検査機（図示略）と、ローダ５０と、フィーダ保管庫６０と、管理装置８０（図５参照）とを備える。印刷機１２は、基板Ｓ上にはんだを印刷する。印刷検査機１４は、印刷機１２で印刷されたはんだの状態を検査する。部品実装機２０は、基板Ｓの搬送方向（Ｘ方向）に沿って複数並べて設置され、フィーダ３０から供給された部品を基板Ｓに実装する。実装検査機は、部品実装機２０で実装された部品の実装状態を検査する。ローダ５０は、複数の部品実装機２０に対して必要なフィーダ３０を補給したり部品実装機２０から使用済みのフィーダ３０を回収したりする。フィーダ保管庫６０は、部品実装機２０で使用予定のフィーダ３０や使用済みのフィーダ３０を保管する。管理装置８０は、システム全体を管理する。印刷機１２と印刷検査機１４と複数の部品実装機２０と実装検査機は、この順番で基板Ｓの搬送方向に並べて設置されて生産ラインを構成する。フィーダ保管庫６０は、部品実装システム１０の生産ライン内に組み込まれており、複数の部品実装機２０のうち基板Ｓの搬送方向の最も上流側の部品実装機２０と印刷検査機１４との間に設置されている。本実施形態では、作業者がフィーダ保管庫６０にフィーダ３０を補給したり、フィーダ保管庫６０からフィーダ３０を回収したりする。なお、部品実装システム１０が、これらの装置以外に部品が実装された基板Ｓのリフロー処理を行うリフロー装置などを備えてもよい。

部品実装機２０は、図２に示すように、基板ＳをＸ方向に搬送する基板搬送装置２１と、フィーダ３０が供給した部品を吸着する吸着ノズルを有するヘッド２２と、ヘッド２２をＸＹ方向に移動させるヘッド移動機構２３と、吸着ノズルに吸着された部品を下方から撮像するパーツカメラ２５とを備える。また、部品実装機２０は、周知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成され装置全体を制御する実装制御装置２８（図５参照）を備える。実装制御装置２８は、パーツカメラ２５により撮像された画像を入力したり、基板搬送装置２１やヘッド２２、ヘッド移動機構２３などに駆動信号を出力したりする。また、部品実装機２０は、前方にフィーダ３０を取り付け可能な上下２つのエリアを有する。上のエリアはフィーダ３０が部品を供給可能な供給エリア２０Ａであり、下のエリアはフィーダ３０をストック可能なストックエリア２０Ｂである。供給エリア２０Ａとストックエリア２０Ｂには、側面視がＬ字状に形成され、それぞれ複数のフィーダ３０が取り付けられるフィーダ台４０が設けられている。なお、部品実装機２０がストックエリア２０Ｂを備えないものとしてもよい。

フィーダ３０は、図３に示すように、部品を所定ピッチで収容するテープを送り出すテープフィーダとして構成されている。フィーダ３０は、テープが巻回されたテープリール３２と、テープリール３２からテープを送り出すテープ送り機構３３と、２本の位置決めピン３４を有するコネクタ３５と、下端に設けられたレール部材３７と、フィーダ制御装置３９（図５参照）と、を備える。なお、フィーダ台４０は、図２に示すように、フィーダ３０のレール部材３７が挿入可能な間隔でＸ方向に複数配列されたスロット４２と、２つの位置決め穴４４と、２つの位置決め穴４４の間に設けられたコネクタ４５とを備える。フィーダ台４０のスロット４２にフィーダ３０のレール部材３７が挿入されて、フィーダ３０の２本の位置決めピン３４が２つの位置決め穴４４に挿入されると、コネクタ３５とコネクタ４５が接続される。フィーダ制御装置３９は、周知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成され、テープ送り機構３３に駆動信号を出力する。また、フィーダ制御装置３９は、コネクタ３５，４５の接続を介してフィーダ３０の取付先の制御部（実装制御装置２８や管理装置８０など）と通信可能となる。

ローダ５０は、図１に示すように、複数の部品実装機２０の前面およびフィーダ保管庫６０の前面に基板の搬送方向（Ｘ方向）に対して平行に設けられたＸ軸レール１８に沿って移動可能となっている。なお、図２では、Ｘ軸レール１８の図示を省略した。ローダ５０は、図４，図５に示すように、ローダ移動機構５１と、フィーダ移載機構５３と、エンコーダ５７と、ローダ制御装置５９とを備える。ローダ移動機構５１は、Ｘ軸レール１８に沿ってローダ５０を移動させるものであり、駆動用ベルトを駆動するサーボモータなどのＸ軸モータ５２ａと、Ｘ軸レール１８に沿ったローダ５０の移動をガイドするガイドローラ５２ｂとを備える。フィーダ移載機構５３は、フィーダ３０を部品実装機２０やフィーダ保管庫６０に移載するものである。このフィーダ移載機構５３は、フィーダ３０をクランプするクランプ部５４と、Ｙ軸モータ５５ａの駆動によりクランプ部５４をＹ軸ガイドレール５５ｂに沿って前後方向（Ｙ方向）に移動させるＹ軸スライダ５５とを備える。フィーダ移載機構５３は、２つのＹ軸スライダ５５を備えており、複数のクランプ部５４により複数のフィーダ３０を同時に移載可能となっている。また、フィーダ移載機構５３は、クランプ部５４およびＹ軸スライダ５５がスライド可能に取り付けられたスライドベース５６を、Ｚ軸ガイドレール５６ｂに沿って上下方向（Ｚ方向）に移動させるＺ軸モータ５６ａを備える。エンコーダ５７は、ローダ５０のＸ方向の移動位置を検出する。ローダ制御装置５９は、周知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成されている。ローダ制御装置５９は、エンコーダ５７や監視センサ５８ａ，５８ｂからの検知信号を入力し、ローダ移動機構５１（Ｘ軸モータ５２ａ）やフィーダ移載機構５３（クランプ部５４、Ｙ軸モータ５５ａ、Ｚ軸モータ５６ａ）に駆動信号を出力する。

ローダ制御装置５９は、フィーダ３０の自動交換を行う場合、まず、Ｘ軸モータ５２ａを制御して自動交換を行う部品実装機２０のスロット４２に、ローダ５０のＹ軸スライダ５５が対向することとなる位置までローダ５０を移動させる。また、ローダ制御装置５９は、部品実装機２０の供給エリア２０Ａとの間で自動交換を行う場合には、Ｚ軸モータ５６ａを制御して供給エリア２０Ａに対向する上部移載エリア５０Ａにスライドベース５６（Ｙ軸スライダ５５）を移動させる。一方、ローダ制御装置５９は、部品実装機２０のストックエリア２０Ｂとの間で自動交換を行う場合には、Ｚ軸モータ５６ａを制御してストックエリア２０Ｂに対向する下部移載エリア５０Ｂにスライドベース５６を移動させる。ローダ制御装置５９は、ローダ５０内のフィーダ３０を部品実装機２０に取り付ける場合には、クランプ部５４でフィーダ３０をクランプさせた状態で、Ｙ軸モータ５５ａを制御してＹ軸スライダ５５を部品実装機２０側（後方）へ移動させる。これにより、フィーダ３０のレール部材３７がフィーダ台４０のスロット４２に挿入される。続いて、ローダ制御装置５９は、クランプ部５４によるフィーダ３０のクランプを解除させることで、フィーダ３０を部品実装機２０のフィーダ台４０に取り付ける。また、ローダ制御装置５９は、フィーダ３０を部品実装機２０から取り外してローダ５０内に回収する場合には、Ｙ軸モータ５５ａを制御してＹ軸スライダ５５を部品実装機２０側（後方）へ移動させる。続いて、ローダ制御装置５９は、フィーダ台４０に取り付けられているフィーダ３０をクランプ部５４にクランプさせてから、Ｙ軸モータ５５ａを制御してＹ軸スライダ５５を前方へ移動させる。これにより、フィーダ３０がフィーダ台４０から取り外されて、ローダ５０内に回収される。

フィーダ保管庫６０は、複数のフィーダ３０を収容するために、部品実装機２０に設けられるフィーダ台４０と同じ構成のフィーダ台４０が設けられている。ローダ５０は、部品実装機２０のフィーダ台４０に対してフィーダ３０を着脱するのと同じ動作で、フィーダ保管庫６０のフィーダ台４０に対してフィーダ３０を着脱することができる。また、フィーダ保管庫６０の後方には、基板ＳをＸ方向に搬送する基板搬送装置６２が設けられている。基板搬送装置６２は、印刷検査機１４の基板搬送装置から受け取った基板Ｓを搬送して隣接する部品実装機２０の基板搬送装置２１に受け渡すことが可能となっている。

管理装置８０は、図５に示すように、周知のＣＰＵ８０ａやＲＯＭ８０ｂ、ＨＤＤ８０ｃ、ＲＡＭ８０ｄなどで構成され、ＬＣＤなどのディスプレイ８２と、キーボードやマウスなどの入力デバイス８４とを備える。管理装置８０は、基板Ｓの生産ジョブやフィーダ管理情報などを記憶している。生産ジョブには、各部品実装機２０においてどの部品種の部品をどういう順番で基板Ｓに実装するか、また、そのように実装した基板Ｓを何枚作製するかなどが定められている。また、生産ジョブには、各部品実装機２０において実装すべき部品種に対応する複数のフィーダ３０を供給エリア２０Ａのフィーダ台４０に装着する際に、実装処理に適したフィーダ３０の並びを示す最適配置なども定められている。フィーダ３０の最適配置は、例えば、複数のフィーダ３０から供給される部品を用いた基板１枚当たりの実装予定時間Ｔｓをシミュレーション（机上計算）により求め、その実装予定時間Ｔｓが最も短くなる効率のよい配置として定められる。シミュレーションでは、ヘッド２２の吸着ノズルがフィーダ３０から部品を採取する際の採取位置や採取順、部品を採取してから実装位置までの移動距離、移動速度、部品種毎の実装数などに応じた実装予定時間Ｔｓが求められる。フィーダ管理情報は、各部品実装機２０やフィーダ保管庫６０が保有するフィーダ３０に関する情報である。図６は、フィーダ管理情報の一例を示す説明図である。フィーダ管理情報には、図示するように、各フィーダ３０が装着されるフィーダ台４０のスロット番号（位置情報）や各スロット４２に装着されているフィーダ３０のフィーダＩＤ（識別情報）、各フィーダ３０が保有する部品種、部品残量などが含まれる。なお、各実装制御装置２８も同様に自機のフィーダ管理情報を管理している。

また、管理装置８０は、実装制御装置２８と有線により通信可能に接続されると共にローダ制御装置５９と無線により通信可能に接続される他、印刷機１２や印刷検査機１４、実装検査機の各制御装置と通信可能に接続される。管理装置８０は、実装制御装置２８から部品実装機２０の実装状況に関する情報や着脱されたフィーダ３０に関する情報を受信したり、ローダ制御装置５９からローダ５０の駆動状況に関する情報を受信したりする。管理装置８０は、部品実装機２０のフィーダ台４０に取り付けられたフィーダ３０やフィーダ台４０から取り外されたフィーダ３０に関する情報を実装制御装置２８から受信すると、その部品実装機２０のフィーダ管理情報を更新する。また、管理装置８０は、フィーダ保管庫６０の基板搬送装置６２に駆動信号を出力して基板搬送装置６２に基板Ｓを搬送させる。また、管理装置８０は、フィーダ保管庫６０のフィーダ台４０に取り付けられたフィーダ３０のフィーダ制御装置３９とコネクタ３５，４５を介して通信可能に接続され、フィーダ３０の情報を取得可能となっている。管理装置８０は、フィーダ保管庫６０のフィーダ台４０に取り付けられたフィーダ３０やフィーダ台４０から取り外されたフィーダ３０に関する情報を取得すると、フィーダ保管庫６０のフィーダ管理情報を更新する。

こうして構成された部品実装システム１０の動作について、特にローダ５０にフィーダ３０の配置を指示する際の動作について説明する。図７はフィーダ配置指示処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、管理装置８０のＣＰＵ８０ａにより実行される。フィーダ配置指示処理では、ＣＰＵ８０ａは、生産ジョブの切り替えタイミングであるか否かを判定し（Ｓ１００）、切り替えタイミングでないと判定すると、Ｓ１１０に進む。ＣＰＵ８０ａは、切り替えタイミングであると判定すると、新たな生産ジョブに基づく実装処理に必要なフィーダ３０を部品実装機２０に配置させるための実装処理開始前の配置指示処理を実行して（Ｓ１０５）、Ｓ１１０に進む。生産ジョブの切り替えタイミングでは、Ｓ１０５の指示に基づくフィーダ３０の交換や、ノズルの交換などの段取り替えが行われる。段取り替えが完了すると、ＣＰＵ８０ａは、生産ジョブに基づく実装処理の開始を各部品実装機２０に指示する。次に、ＣＰＵ８０ａは、生産ジョブに基づく実装処理が部品実装機２０で開始されたか否かを判定し（Ｓ１１０）、実装処理が開始されていないと判定すると、Ｓ１００に戻る。また、ＣＰＵ８０ａは、実装処理が開始されたと判定すると、実装処理開始後の配置指示処理を実行して（Ｓ１１５）、Ｓ１００に戻る。なお、フィーダ配置指示処理では、使用中のフィーダ３０の部品残量がなくなった場合にそのフィーダ３０の自動交換を指示する処理なども行われるが、本開示の要旨をなさないため説明を省略する。以下、Ｓ１０５の処理とＳ１１５の処理の詳細を順に説明する。

Ｓ１０５の実装処理開始前の配置指示処理は、図８のフローチャートに基づいて実行される。この処理では、ＣＰＵ８０ａは、新たな生産ジョブから各部品実装機２０で必要な部品種に対応するフィーダ３０とそれらの最適配置とを取得する（Ｓ２００）。図９はフィーダ３０の最適配置の一例を示す説明図であり、１の部品実装機２０における最適配置を示し、図中の数字はスロット位置（番号）を示す。この最適配置は、スロット位置２～１０に部品種ａ～ｉのフィーダ３０がその順に並び、スロット位置１，１１にはフィーダ３０が装着されない配置となっている。なお、ノズルがフィーダ３０から部品を吸着すると、ヘッド２２はパーツカメラ２５上を経由して基板Ｓ上に移動する。このため、フィーダ３０の最適配置は、通常はパーツカメラ２５により近いスロット位置６を中心とした配置となっている。

次に、ＣＰＵ８０ａは、フィーダ管理情報から処理対象の部品実装機２０におけるフィーダ３０の配置状況を取得する（Ｓ２０５）。なお、実装処理開始前の配置指示処理は段取り替え時に行われるから、部品実装機２０の供給エリア２０Ａの各スロット４２には先の生産ジョブに基づく実装処理で使用されたフィーダ３０などが装着されている。このため、Ｓ２０５では、先の生産ジョブで既に装着済みのフィーダ３０のフィーダＩＤやスロット位置などが取得される。続いて、ＣＰＵ８０ａは、実装処理に必要なフィーダ３０のうち部品実装機２０の供給エリア２０Ａに既に装着済みのフィーダ３０を除いた残りを取り付け対象のフィーダ３０に選定し（Ｓ２１０）、取り付け対象のフィーダ３０の最適配置に対応するスロット位置を特定する（Ｓ２１５）。

図１０は先の生産ジョブに基づく実装処理が終了した場合のフィーダ３０の配置状況を示す説明図である。図１０では、スロット位置３～８に部品種ｅ，ｄ，ａ，ｂ，ｃ，ｉのフィーダ３０が配置され、スロット位置１，２，９～１１は空きスロットとなっている。部品種ａ～ｉのフィーダ３０が実装処理に必要な場合、装着済みの部品種ａ～ｅ，ｉのフィーダ３０を除いた残りの部品種ｆ，ｇ，ｈのフィーダ３０が取り付け対象に選定される。ＣＰＵ８０ａは、Ｓ２１５で部品種ｆ，ｇ，ｈのフィーダ３０の最適配置に対応するスロット位置として、スロット位置７，８，９を特定する。なお、既に装着済みの部品種ａ～ｅ，ｉのフィーダ３０のスロット位置は、いずれも図９の最適配置と異なる位置となっているが、本実施形態では実装処理の開始前に最適配置への入れ替えは行わない。このため、装着済みの部品種ａ～ｅ，ｉのフィーダ３０は、最適配置と異なる仮位置のままで実装処理が開始されることになる。

そして、ＣＰＵ８０ａは、Ｓ２１５で特定したスロット位置が空きスロットに該当するフィーダ３０があるか否かを判定する（Ｓ２２０）。ＣＰＵ８０ａは、該当するフィーダ３０があると判定すると、該当するフィーダ３０をその空きスロットに取り付ける指示をローダ５０に出力して（Ｓ２２５）、Ｓ２２０に戻る。図９では、部品種ｈのフィーダ３０の最適配置にスロット位置９が対応し、図１０では、スロット位置９が空きスロットとなっている。このため、ＣＰＵ８０ａは、Ｓ２２５で部品種ｈのフィーダ３０を、スロット位置９の空きスロットを指定して取り付けるように指示を出力する。なお、Ｓ２２５の指示には、取り付け対象のフィーダ３０を取り外すスロット４２がフィーダ保管庫６０や部品実装機２０の供給エリア２０Ａやストックエリア２０Ｂのいずれであるかも含む。ローダ５０は、Ｓ２２５の指示に基づいて、取り付け対象のフィーダ３０をスロット４２から取り外し、最適配置に対応する空きスロットに取り付けることで自動交換を行う。

一方、ＣＰＵ８０ａは、Ｓ２２０でスロット位置が空きスロットに該当するフィーダ３０がないと判定すると、他の空きスロットがあるか否かを判定する（Ｓ２３０）。図１０では、ＣＰＵ８０ａはスロット位置１，２，１０，１１などの空きスロットがあると判定する。ＣＰＵ８０ａは、空きスロットがあると判定すると、その空きスロットを仮位置として取り付け対象のいずれかのフィーダ３０を取り付ける指示をローダ５０に出力して（Ｓ２３５）、Ｓ２４０に進む。なお、ＣＰＵ８０ａは、空きスロットのうちできるだけ作業効率のよい位置、例えばパーツカメラ２５により近い空きスロットを仮位置に指定する。ローダ５０は、Ｓ２３５の指示に基づいて、取り付け対象のフィーダ３０を指定されたスロット４２から取り外し、仮位置としての空きスロットに取り付けることで自動交換を行う。このように、取り付け対象のフィーダ３０の最適配置に対応するスロット位置が空きスロットでなくても、仮位置にフィーダ３０を取り付けるから、フィーダ３０を速やかに取り付けることができる。

次に、ＣＰＵ８０ａは、取り付け対象の全てのフィーダ３０を取り付けたか否かを判定し（Ｓ２４０）、取り付けていないと判定すると、Ｓ２３０に戻る。また、ＣＰＵ８０ａは、Ｓ２３０で空きスロットがないと判定すると、装着済みのフィーダ３０のうち新たな生産ジョブに基づく実装処理で使用予定のないフィーダ３０を取り外す指示をローダ５０に出力して（Ｓ２４５）、Ｓ２３０に戻る。なお、Ｓ２４５の指示には、取り外したフィーダ３０の取り付け先の指定も含まれる。ローダ５０によりフィーダ３０が取り外されて空きスロットが生じると、ＣＰＵ８０ａはＳ２３０で空きスロットがあると判定しＳ２３５の処理を行う。これらの処理により、新たな生産ジョブに基づく実装処理で必要なフィーダ３０が部品実装機２０の供給エリア２０Ａに取り付けられる。図１１は実装処理開始前の配置指示によるフィーダ３０の配置状況を示す説明図である。上述したように、部品種ｈのフィーダ３０はスロット位置９に取り付けられ、部品種ｆ，ｇのフィーダ３０は、仮位置としてのスロット位置２，１０に取り付けられる。そして、ＣＰＵ８０ａは、Ｓ２４０で取り付け対象の全てのフィーダ３０を取り付けたと判定すると、全ての部品実装機２０における配置指示が完了したか否かを判定する（Ｓ２５０）。ＣＰＵ８０ａは、全ての部品実装機２０における配置指示が完了していないと判定すると、Ｓ２０５に戻り処理を繰り返し、全ての部品実装機２０における配置指示が完了したと判定すると、実装処理開始前の配置指示処理を終了する。

Ｓ１１５の実装処理開始後の配置指示処理は、図１２のフローチャートに基づいて実行される。この処理では、ＣＰＵ８０ａは、生産ジョブから各部品実装機２０における基板Ｓの１枚当たりの実装予定時間Ｔｓを取得する（Ｓ３００）。次に、ＣＰＵ８０ａは、各部品実装機２０における基板Ｓの１枚当たりの実装処理に実際に要した実装実績時間Ｔｒを取得する（Ｓ３０５）。実装実績時間Ｔｒは、例えば、各部品実装機２０の実装制御装置２８により計測された時間をＣＰＵ８０ａが通信により取得するものとする。続いて、ＣＰＵ８０ａは、実装実績時間Ｔｒから実装予定時間Ｔｓを減じることにより遅延時間ΔＴを算出する（Ｓ３１０）。ここで、フィーダ３０が最適配置であれば、実装予定時間Ｔｓと殆ど差のない実装実績時間Ｔｒが取得される。しかし、部品実装システム１０では、フィーダ３０を仮位置に配置して実装処理を開始することがあるため、部品の採取に予定よりも時間がかかったり、採取した部品の実装に予定よりも時間がかかったりする場合がある。その場合、実装実績時間Ｔｒは実装予定時間Ｔｓよりも長くなり、遅延時間ΔＴが生じる。遅延時間ΔＴは、最適配置に対応するスロット位置と仮位置との離間の程度や仮位置に装着されたフィーダ３０の数、仮位置に装着されたフィーダ３０から採取される部品数などによって異なる。

そして、ＣＰＵ８０ａは、各部品実装機２０のうち遅延時間ΔＴが大きい部品実装機２０を処理対象に特定する（Ｓ３１５）。Ｓ３１５では遅延時間ΔＴが最大の部品実装機２０即ちボトルネックとなる部品実装機２０がが処理対象に特定される。ここで、図１３は遅延時間ΔＴとフィーダ３０の配置変更の様子を示す説明図である。図１３では、一例として５台の部品実装機２０（１）～（５）における実装予定時間Ｔｓと実装実績時間Ｔｒと遅延時間ΔＴを示す。実装予定時間Ｔｓは、部品実装機２０で実装する部品種や部品数、基板Ｓ上の実装位置などによって異なるが、ここでは同じ時間とした。図１３Ａに示すように、部品実装機２０（４），（５），（２），（３），（１）の順に遅延時間ΔＴが大きくなっているため、ＣＰＵ８０ａは、Ｓ３１５で部品実装機２０（１）を処理対象に特定する。なお、部品実装機２０（４）は、実装処理の開始前にフィーダ３０が最適配置とされたものであり、遅延時間ΔＴが０ｓｅｃとなっている。なお、各部品実装機２０は上流側から順に基板Ｓを搬送しながら実装処理を行っていくため、実装処理開始後の配置指示処理の実行タイミングによっては、基板Ｓに実装処理をまだ行っておらず実装実績時間Ｔｒが取得されていない部品実装機２０が存在する場合がある。その場合、ＣＰＵ８０ａは、実装実績時間Ｔｒが取得された部品実装機２０のうち遅延時間ΔＴがより大きい部品実装機２０を処理対象に特定すればよい。

次に、ＣＰＵ８０ａは、処理対象の部品実装機２０の最適配置と配置状況から仮位置のフィーダ３０を最適配置に対応するスロット位置に装着し直す指示をローダ５０に出力する（Ｓ３２０）。ローダ５０は、Ｓ３２０の指示を受信すると、仮位置からフィーダ３０を取り出して、最適配置に対応するスロット位置に取り付けることで自動交換を行う。なお、ＣＰＵ８０ａは、実装制御装置２８から実装状況を取得し、基板Ｓを搬入あるいは搬出しているタイミングなど、装着し直すフィーダ３０から部品を供給していないタイミングを見計らってＳ３３０の指示を出力する。こうすれば、実装処理を妨げることなくフィーダ３０を装着し直すことができる。

そして、ＣＰＵ８０ａは、フィーダ３０の配置状況が最適配置に一致するか否かを判定し（Ｓ３２５）、配置状況が最適配置に一致しないと判定すると、Ｓ３２０の処理を繰り返す。これにより、実装処理の開始前に図１１のように配置されたフィーダ３０が、実装処理中に図９のような最適配置に変更される。また、ＣＰＵ８０ａは、配置状況が最適配置に一致すると判定すると、全ての部品実装機２０の処理が完了したか否かを判定する（Ｓ３３０）。ＣＰＵ８０ａは、全ての部品実装機２０の処理が完了していないと判定すると、Ｓ３１５に戻り処理を行う。このため、遅延時間ΔＴが大きい部品実装機２０から順にフィーダ３０を装着し直すことになる。例えば、図１３では、部品実装機２０（１）のフィーダ３０を装着し直すと、次に部品実装機２０（３）のフィーダ３０を装着し直し（図１３Ｂ）、続いて部品実装機２０（２）のフィーダ３０を装着し直し（図１３Ｃ）、さらに部品実装機２０（５）のフィーダ３０を装着し直すことになる。そして、ＣＰＵ８０ａは、Ｓ３３０で全ての部品実装機２０の処理が完了したと判定すると、実装処理開始後の配置指示処理を終了する。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のフィーダ３０が部品供給ユニットに相当し、部品実装機２０が部品実装機に相当し、ローダ５０がユニット交換装置に相当し、図７のフィーダ交換指示処理（図８の実装処理開始前の配置指示処理、図１２の実装処理開始後の配置指示処理）を実行する管理装置８０およびローダ制御装置５９が交換制御装置に相当する。なお、本実施形態では、管理装置８０の処理を説明することにより本開示の部品供給ユニットの配置指示方法の一例も明らかにしている。

以上説明した部品実装システム１０は、新たな生産ジョブに基づく実装処理の開始前に、最適配置（所定配置）とは異なる仮位置を許容して部品実装機２０にフィーダ３０を装着する。また、実装処理の開始後に、仮位置に装着されたフィーダ３０を最適配置に基づいて装着し直す。これにより、生産ジョブの切り替わり時にフィーダ３０を最適配置としてから実装処理を開始する場合に比べて実装処理を速やかに開始することができる。また、実装処理の開始後にフィーダ３０を最適配置に装着し直すから、実装処理の効率が大きく低下するのを抑制することができる。

また、フィーダ３０が装着されていない空き位置を優先的に仮位置としてフィーダ３０を装着するから、フィーダ３０の装着に要する時間をさらに短くすることができる。

また、実装処理の開始後に、遅延時間ΔＴの大きな部品実装機２０を特定し、その部品実装機２０からフィーダ３０を装着し直すから、最適配置と異なる配置状態で実装処理を開始した際に、実装処理の効率低下に及ぼす影響を抑制することができる。また、基板１枚当たりの実装予定時間Ｔｓと実装実績時間Ｔｒから算出した遅延時間ΔＴに基づいて、実装処理の遅延箇所を適切に特定することができる。また、部品実装機２０単位で装着し直すことで、ローダ５０が部品実装機２０間を頻繁に移動する移動ロスを抑えて、フィーダ３０を速やかに最適配置に装着し直すことができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、実装処理開始前の配置指示処理において、最適配置に対応するスロット位置が空きスロットとなっているフィーダ３０をその空きスロットに装着するものとしたが、これに限られるものではない。例えば、実装処理開始前の配置指示処理では、最適配置に対応するスロット位置か否かに拘わらず、いずれかの空きスロットにフィーダ３０を取り付けるものとしてもよい。また、最適配置に対応するスロット位置が空きスロットでないフィーダ３０については、他の空きスロットのいずれかに取り付けるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、他の空きスロットのうち、最適配置に対応するスロット位置に装着し直し易い空きスロットを選択し、その空きスロットに取り付けるものとしてもよい。例えば、最適配置に対応するスロット位置に装着し直す際のローダ５０の移動量ができるだけ少ない空きスロットを選択するものとすればよい。

上述した実施形態では、実装処理開始後の配置指示処理において、遅延時間ΔＴが最大の部品実装機２０から順に処理対象に特定してフィーダ３０を装着し直すものとしたが、これに限られるものではない。例えば、遅延時間ΔＴに大差のない複数の部品実装機２０がある場合、ローダ５０の現在位置により近い部品実装機２０から処理対象に特定することにより、ローダ５０が部品実装機２０間を頻繁に移動する移動ロスをより抑えるものなどとしてもよい。即ち、遅延時間Ｔとローダ５０の移動距離とに基づいて処理対象の部品実装機２０を特定するものなどとしてもよい。

上述した実施形態では、実装処理開始後の配置指示処理において、フィーダ３０を装着し直す箇所を部品実装機２０単位で特定するものとしたが、これに限られず、フィーダ３０単位で特定するものとしてもよい。例えば、仮位置に配置された全てのフィーダ３０について、最適配置の場合に部品の採取から実装までに要する時間と、仮位置の場合に部品の採取から実装までに要する時間との差に基づいて、遅延時間を導出する。そして、遅延時間の大きいフィーダ３０を遅延箇所として大きい順に装着し直したり、遅延時間の大きいフィーダ３０とその周りの仮位置のフィーダ３０とを含む複数のフィーダ３０を遅延箇所として装着し直したりすればよい。

上述した実施形態では、実装処理開始後の配置指示処理において、遅延時間ΔＴの大きな箇所（部品実装機２０）からフィーダ３０を装着し直すものとしたが、これに限られるものではない。例えば、遅延時間ΔＴを算出することなくフィーダ３０が最適配置でない箇所から順にフィーダ３０を装着し直すものとしてもよい。そのようにする場合、ローダ５０の移動方向が一方向となるように、最適配置でない部品実装機２０のうち上流側あるいは下流側から順にフィーダ３０を装着し直していくものなどとすればよい。あるいは、遅延時間ΔＴを算出することなく基板Ｓの１枚当たりの実装実績時間Ｔｒが最大の部品実装機２０からフィーダ３０を装着し直すものとしてもよい。このようにする場合、基板Ｓに実装処理をまだ行っておらず実装実績時間Ｔｒが取得されていない部品実装機２０については、実装実績時間Ｔｒに代えて実装予定時間Ｔｓを用いるものなどとすればよい。

上述した実施形態では、ローダ５０がフィーダ３０の自動交換を行うものにおいてローダ５０に対してフィーダ３０の配置指示を出力するものを説明したが、これに限られず、作業者に対してフィーダ３０の配置指示を出力するものとしてもよい。このようにする場合、例えば作業者が有する携帯端末などの画面にフィーダ３０の配置指示を表示することで、作業者に指示を出力するものなどとすればよい。

本開示の部品実装システムにおいて、前記交換制御装置は、前記実装処理の開始前に、前記実装処理に必要な前記部品供給ユニットのうち実行済みの先の生産ジョブで装着済みの前記部品供給ユニットを除いた残りの前記部品供給ユニットを、前記部品供給ユニットが装着されていない空き位置を優先的に前記仮位置として装着するように前記ユニット交換装置を制御するものとしてもよい。こうすれば、実装処理に必要な部品供給ユニットを速やかに装着することが可能となるから、装着に要する時間をさらに短くして実装処理をより速やかに開始することができる。

本開示の部品実装システムにおいて、前記交換制御装置は、前記実装処理の開始後に、前記部品供給ユニットが装着された前記仮位置を含む箇所のうち前記実装処理でより大きな遅延が生じている遅延箇所を特定し、前記遅延箇所から前記部品供給ユニットを装着し直すように前記ユニット交換装置を制御するものとしてもよい。こうすれば、所定配置と異なる状態で実装処理を開始した際に、実装処理の効率低下に及ぼす影響を抑制することができる。

本開示の部品実装システムにおいて、前記交換制御装置は、前記部品供給ユニットが前記所定配置の状態で基板１枚当たりの実装処理に予定される予定時間と、前記部品供給ユニットが前記所定配置と異なる状態で基板１枚当たりの実装処理に要した実績時間との差に基づいて、前記遅延箇所を特定するものとしてもよい。こうすれば、実装処理の遅延箇所を適切に特定することができるから、実装処理の効率低下に及ぼす影響を適切に抑制することができる。

本開示の部品実装システムにおいて、前記ユニット交換装置は、複数の前記部品実装機の並び方向に沿って移動して自動交換を行うものであり、前記交換制御装置は、前記遅延箇所を前記部品実装機単位で特定するものとしてもよい。こうすれば、ユニット交換装置が部品供給ユニットを装着し直す際に部品実装機間を頻繁に移動する移動ロスを抑えて、部品供給ユニットを速やかに所定配置に装着し直すことができる。

本開示の部品供給ユニットの配置指示方法は、複数の部品供給ユニットが着脱可能に並んで装着され、生産ジョブに基づいて前記部品供給ユニットから部品を採取して基板に実装する実装処理を行う部品実装機における部品供給ユニットの配置指示方法であって、（ａ）新たな生産ジョブに基づく実装処理の開始前に、前記実装処理に必要な前記部品供給ユニットを前記実装処理に適した並びの所定配置とは異なる仮位置を許容して前記部品実装機に装着するように指示を出力するステップと、（ｂ）前記実装処理の開始後に、前記仮位置に装着された前記部品供給ユニットを前記所定配置に基づいて装着し直すように指示を出力するステップと、を含むことを要旨とする。

本開示の部品供給ユニットの配置指示方法では、新たな生産ジョブに基づく実装処理の開始前に、必要な部品供給ユニットを実装処理に適した並びの所定配置とは異なる仮位置を許容して部品実装機に装着するように指示する。また、実装処理の開始後に、仮位置に装着された部品供給ユニットを所定配置に基づいて装着し直すように指示する。このため、指示通りに部品供給ユニットが配置されることで、上述した部品実装システムと同様に、生産ジョブの切り替わり時に実装処理を速やかに開始しつつ実装処理の効率低下を抑制することができるものとなる。なお、この部品供給ユニットの配置指示方法において、上述した部品実装システムの種々の態様を採用してもよいし、上述した部品実装システムの各機能を実現するようなステップを追加してもよい。

本発明は、部品実装システムの製造産業などに利用可能である。

１０部品実装システム、１２印刷機、１４印刷検査機、１８Ｘ軸レール、２０部品実装機、２０Ａ供給エリア、２０Ｂストックエリア、２１基板搬送装置、２２ヘッド、２３ヘッド移動機構、２５パーツカメラ、２８実装制御装置、３０フィーダ、３２テープリール、３３テープ送り機構、３４位置決めピン、３５コネクタ、３７レール部材、３９フィーダ制御装置、４０フィーダ台、４２スロット、４４位置決め穴、４５コネクタ、５０ローダ、５０Ａ上部移載エリア、５０Ｂ下部移載エリア、５１ローダ移動機構、５２ａＸ軸モータ、５２ｂガイドローラ、５３フィーダ移載機構、５４クランプ部、５５Ｙ軸スライダ、５５ａＹ軸モータ、５５ｂＹ軸ガイドレール、５６スライドベース、５６ａＺ軸モータ、５６ｂＺ軸ガイドレール、５７エンコーダ、５９ローダ制御装置、６０フィーダ保管庫、６２基板搬送装置、８０管理装置、８０ａＣＰＵ、８０ｂＲＯＭ、８０ｃＨＤＤ、８０ｄＲＡＭ、８２ディスプレイ、８４入力デバイス、Ｓ基板。

Claims

複数の部品供給ユニットが着脱可能に並んで装着され、生産ジョブに基づいて前記部品供給ユニットから部品を採取して基板に実装する実装処理を行う部品実装機を備える部品実装システムであって、
前記部品実装機との間で前記部品供給ユニットを自動交換するユニット交換装置と、
新たな生産ジョブに基づく実装処理の開始前に、前記実装処理に必要な前記部品供給ユニットを前記実装処理に適した並びの所定配置とは異なる仮位置を許容して前記部品実装機に装着するように前記ユニット交換装置を制御し、前記実装処理の開始後に、前記仮位置に装着された前記部品供給ユニットを前記所定配置に基づいて装着し直すように前記ユニット交換装置を制御する交換制御装置と、
を備え、
前記交換制御装置は、前記実装処理の開始前に、前記実装処理に必要な前記部品供給ユニットのうち実行済みの先の生産ジョブで装着済みの前記部品供給ユニットを除いた残りの前記部品供給ユニットを、前記部品供給ユニットが装着されていない空き位置を優先的に前記仮位置として装着するように前記ユニット交換装置を制御する
部品実装システム。
請求項１に記載の部品実装システムであって、
前記交換制御装置は、前記実装処理の開始後に、前記部品供給ユニットが装着された前記仮位置を含む箇所のうち前記実装処理でより大きな遅延が生じている遅延箇所を特定し、前記遅延箇所から前記部品供給ユニットを装着し直すように前記ユニット交換装置を制御する
部品実装システム。
請求項２に記載の部品実装システムであって、
前記交換制御装置は、前記部品供給ユニットが前記所定配置の状態で基板１枚当たりの実装処理に予定される予定時間と、前記部品供給ユニットが前記所定配置と異なる状態で基板１枚当たりの実装処理に要した実績時間との差に基づいて、前記遅延箇所を特定する
部品実装システム。
請求項２または３に記載の部品実装システムであって、
前記ユニット交換装置は、複数の前記部品実装機の並び方向に沿って移動して自動交換を行うものであり、
前記交換制御装置は、前記遅延箇所を前記部品実装機単位で特定する
部品実装システム。
複数の部品供給ユニットが着脱可能に並んで装着され、生産ジョブに基づいて前記部品供給ユニットから部品を採取して基板に実装する実装処理を行う部品実装機における部品供給ユニットの配置指示方法であって、
（ａ）新たな生産ジョブに基づく実装処理の開始前に、前記実装処理に必要な前記部品供給ユニットを前記実装処理に適した並びの所定配置とは異なる仮位置を許容して前記部品実装機に装着するように指示を出力するステップと、
（ｂ）前記実装処理の開始後に、前記仮位置に装着された前記部品供給ユニットを前記所定配置に基づいて装着し直すように指示を出力するステップと、
を含み、
前記ステップ（ａ）では、前記実装処理の開始前に、前記実装処理に必要な前記部品供給ユニットのうち実行済みの先の生産ジョブで装着済みの前記部品供給ユニットを除いた残りの前記部品供給ユニットを、前記部品供給ユニットが装着されていない空き位置を優先的に前記仮位置として装着するように指示を出力する
部品供給ユニットの配置指示方法。