(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、近年においては、個別に基板を搬送する複数の搬送レーンを備え、それぞれの搬送レーンで搬送された基板に対して複数のヘッドで電子部品を実装する電子部品実装装置も開発されている。このような電子部品実装装置の場合でもヘッド同士の干渉を防止する必要がある。ところが、各搬送レーンの生産状況は、当該搬送レーンに連結された上流側及び下流側の製造装置の生産状況によって左右されるので、上述した技術のように単に複数ヘッドのタクト時間の合算時間が最短となるように各ヘッドを動作させるだけではライン全体の生産効率を低下させる可能性もあり、好ましくないのが実状である。
本発明の課題は、複数の搬送レーンで個別に搬送された基板に対して複数のヘッドで電子部品を実装する電子部品実装装置であっても、各搬送レーンの生産状況の変化に応じたヘッドの干渉防止制御を実現することで、ライン全体の生産効率の低下を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
請求項1記載の発明に係る電子部品実装装置は、
個別に基板を搬送する複数の搬送レーンと、
前記複数の搬送レーンにより搬送される基板に対してそれぞれ個別に電子部品を実装する複数のヘッドと、
前記複数のヘッドの実装動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記複数のヘッドによる電子部品の実装位置座標から、当該複数のヘッドが干渉するか否かを判断し、干渉すると判断した場合には、前記複数のヘッドのうち1つのヘッドのみを実装動作させるとともに、その他のヘッドは待機させ、
実装動作する前記1つのヘッドを選択する際には、前記複数の搬送レーンのそれぞれの生産状況に関連付けて設定された判断条件を基準に選択することを特徴としている。
【0006】
さらに、請求項1記載の発明は、
前記判断条件には、前記複数の搬送レーンのそれぞれの下流側に連結された製造装置が基板の搬入を要求しているか否かである第一条件が含まれ、
前記制御部は、前記第一条件に基づき、前記基板の搬入が要求されている前記搬送レーンに対応する前記ヘッドを選択することを特徴としている。
【0007】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の電子部品実装装置において、
前記判断条件には、前記複数の搬送レーンのそれぞれの上流側に連結された製造装置が基板の搬出を要求しているか否かである第二条件が含まれ、
前記制御部は、前記第一条件で選択できなかった場合には前記第二条件に基づき、前記基板の搬出が要求されている前記搬送レーンに対応する前記ヘッドを選択することを特徴としている。
【0008】
請求項3記載の発明は、請求項2記載の電子部品実装装置において、
前記判断条件には、前記複数の搬送レーンのそれぞれに対応する前記ヘッドのタクト低下率を比較する第三条件が含まれ、
前記制御部は、前記第一条件及び前記第二条件で選択できなかった場合には前記第三条件に基づき、前記複数のヘッドのうち、前記タクト低下率の最も高いヘッドを選択することを特徴としている。
【0009】
請求項4記載の発明は、請求項3記載の電子部品実装装置において、
前記判断条件には、前記複数の搬送レーンのそれぞれの生産時間を比較する第四条件が含まれ、
前記制御部は、前記第一条件、前記第二条件及び前記第三条件で選択できなかった場合には前記第四条件に基づき、前記複数のヘッドのうち、前記生産時間が最も長い搬送レーンに対応したヘッドを選択することを特徴としている。
【0010】
請求項5記載の発明は、請求項4に記載の電子部品実装装置において、
ユーザーからの操作に基づいて、前記第一条件、前記第二条件、前記第三条件及び前記第四条件の中から前記ヘッドの選択に用いる条件を指定する指定手段を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、複数の搬送レーンで個別に搬送された基板に対して複数のヘッドで電子部品を実装する電子部品実装装置であっても、各搬送レーンの生産状況の変化に応じたヘッドの干渉防止制御を実現することができ、ライン全体の生産効率の低下を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の実施形態について説明する。
図1は本実施形態の電子部品実装装置100の概略構成を示す平面図であり、
図2は電子部品実装装置100の主制御構成を示すブロック図である。なお、本実施形態の説明において、水平面に沿って互いに直交する一の方向をX軸方向とし、他の方向をY軸方向とし、垂直上下方向をZ軸方向と称することとする。
【0014】
電子部品実装装置100は、基板に各種の電子部品を実装するものであり、それぞれ個別に基板P1,P2を搬送する一対の搬送レーン110,120と、各搬送レーン110,120に対応して設けられた一対の実装ユニット130,140とを備えている。
一対の搬送レーン110,120のそれぞれの上流側及び下流側には、この電子部品実装装置100とは異なる処理を基板P1,P2に施す製造装置(図示省略)が連結されている。上流側の製造装置から搬出された基板P1,P2は、一対の搬送レーン110,120によって搬送され、一対の実装ユニット130,140により電子部品が実装されてから、下流側の製造装置に搬入されることになる。
【0015】
なお、一対の搬送レーン110,120のうち、
図1では下方に位置する搬送レーン110を第一搬送レーン110と称し、上方に位置する搬送レーン120を第二搬送レーン120と称する。第一搬送レーン110及び第二搬送レーン120は、基本的に同じ構成のため、第一搬送レーン110の構成のみを説明して、第二搬送レーン120の構成の説明は省略する。
同様に、一対の実装ユニット130,140のうち、
図1では下方に位置する実装ユニット130を第一実装ユニット130と称し、上方に位置する実装ユニット140を第二実装ユニット140と称す。第一実装ユニット130及び第二実装ユニット140も基本的に同じ構成のため、第一実装ユニット130の構成のみを説明して、第二実装ユニット140の構成の説明は省略する。
【0016】
第一搬送レーン110は、図示しない搬送ベルトを備えており、その搬送ベルトによって基板P1をX軸方向へと搬送する。また、第一搬送レーン110の基板搬送経路の途中には、電子部品を基板P1へ実装するために基板P1を保持する基板保持部(図示省略)が設けられている。基板保持部まで搬送ベルトが基板P1を搬送すると一旦停止して、図示しない保持機構により基板P1の保持を行う。つまり、基板P1は保持機構により保持された状態となり、電子部品の実装動作が安定して行われることとなる。
【0017】
第一実装ユニット130には、実装される電子部品を供給する複数の電子部品フィーダ131と、電子部品の保持を行う部品保持手段としてのヘッド132と、ヘッド132を所定範囲内の任意の位置に駆動搬送するヘッド移動手段としてのX−Yガントリ133と、ヘッド132で保持された電子部品の保持状態を求めるために下方から撮像を行う固定カメラ134とが設けられている。
【0018】
ヘッド132には、その先端部で吸引により電子部品を吸着保持する吸着ノズル135と、この吸着ノズル135をZ軸方向に駆動する駆動源であるZ軸モータ136(
図2参照)と、吸着ノズル135を介して保持された電子部品を、Z軸方向を中心として回転駆動させる回転駆動源である回転モータ137(
図2参照)とが設けられている。
【0019】
吸着ノズル135は、複数X軸方向に沿って配列されている。各吸着ノズル135は、先端部に交換可能なノズルチップを備えており、吸着する予定の電子部品の大きさに応じて適切なサイズのノズルチップが取り付けられるようになっている。
実装動作時には、吸着ノズル135の先端部で所定の電子部品フィーダ101から電子部品を吸着し、所定位置で基板に向かって吸着ノズル135を下降させると共に吸着ノズル135を回転させて電子部品の向きの調整を行いつつ実装動作が行われる。
また、ヘッド132には、電子部品フィーダ131及び基板の撮像を行う撮像手段としてのCCDカメラ(図示省略)が搭載されている。CCDカメラは、電子部品の吸着時や基板実装時において、撮像を行い、電子部品又は基板に対して吸着ノズル135を位置決めするための制御に利用される。
【0020】
X−Yガントリ133は、X軸方向にヘッド132の移動を案内するX軸ガイドレール133aと、このX軸ガイドレール133aと共にヘッド132をY軸方向に案内する二本のY軸ガイドレール133bと、X軸方向に沿ってヘッド132を移動させる駆動源であるX軸モータ138(
図2参照)と、X軸ガイドレール133aを介してヘッド132
をY軸方向に移動させる駆動源であるY軸モータ139(
図2参照)とを備えている。そして、各モータ138,139の駆動により、ヘッド132を二本のY軸ガイドレール133bの間となる領域のほぼ全体に搬送することを可能としている。なお、Y軸ガイドレール133bは、第二実装ユニット140と共通化して使用されるようになっている。
【0021】
固定カメラ134は、電子部品フィーダ131の近傍にいて視線を垂直上方に向けて配置されている。吸着ノズル135が電子部品を吸着した状態でヘッド132が固定カメラ134の真上に移動し、固定カメラ134が撮像を行うことにより、図示しない画像処理装置が撮像画像から吸着ノズル135に対する電子部品の位置ズレ及び向きを求め、基板に実装する際のヘッド132の位置決め補正及び部品角度補正の制御に反映させるようになっている。
【0022】
次に、電子部品実装装置100の主制御構成について説明する。
図2に示すように、電子部品実装装置100の制御部150には、第一搬送レーン110の駆動源である第一搬送レーン駆動源111と、第二搬送レーン120の駆動源である第二搬送レーン駆動源121と、第一実装ユニット130の固定カメラ134、X軸モータ138、Y軸モータ139、Z軸モータ136及び回転モータ137と、第二実装ユニット140の固定カメラ144、X軸モータ148、Y軸モータ149、Z軸モータ146及び回転モータ147と、各種指示が入力される操作パネル160と、各種設定の内容等を表示する表示装置170と、が電気的に接続されている。
なお、
図2では、Z軸モータ136,146及び回転モータ137,147を一つのみ図示しているが、吸着ノズル135,145をヘッド132,142に複数搭載する場合には、Z軸モータ136,146及び回転モータ137,147も吸着ノズル135,145と同じ個体数だけ設けられるものとする。
【0023】
制御部150は、電子部品の実装動作に要する各種の処理及び制御を実行するCPU151と、各種の処理及び制御を実行するためのプログラムが格納されたROM152と、各種のデータを格納することで各種の処理の作業領域となるRAM153と、各種の処理及び制御を実行するための設定データ、基板に実装すべき電子部品のリスト、実装の順番及び各電子部品の受け取り位置と実装位置のデータ等が記録された生産プログラム154が格納されたEEPROM155と、を備えている。
制御部150は、上流側の製造装置及び下流側の製造装置と通信可能となっていて、種々の制御信号をやりとりしている。例えば、上流側の製造装置からは、基板P1,P2を電子部品実装装置100へと搬出するための許可を要求する基板搬出要求信号が制御部150に送信される。また、下流側の製造装置からは、基板P1,P2を電子部品実装装置100から搬入するための許可を要求する基板搬入要求信号が制御部150に送信される。
【0024】
生産プログラム154は、基板P1,P2に対する一連の電子部品実装動作に必要な制御情報が記録されている。即ち、この生産プログラム154には、実装すべき電子部品の種類、各電子部品の実装の順番、各電子部品の受け取り位置座標(当該電子部品を格納する電子部品フィーダ101の位置座標)、各電子部品の基板P1,P2に対する実装位置座標、各電子部品に使用されるノズルチップのサイズ、各電子部品の重量、各電子部品のサイズ等が記録されている。
そして、生産プログラム154は、第一実装ユニット130と第二実装ユニット140のそれぞれに対して独立して設けられている。
【0025】
電子部品の基板実装時においては、制御部150は、第一実装ユニット130及び第二実装ユニット140毎に、異なる生産プログラム154の読み込みを行い、第一実装ユニット130及び第二実装ユニット140を個別に制御する。具体的には、制御部150は、実装の順番が先頭となる電子部品について、X軸とY軸のモータ138,139,148,149を制御してヘッド132,142を当該電子部品の受け取り位置に位置決めし、Z軸モータ136,146により吸着ノズル135,145を下降し吸着する。そして、吸着ノズル135、145の上昇後、固定カメラ134,144の位置を通過して電子部品を撮像後、回転モータ137,147により角度補正しつつ、基板P1,P2の実装位置にヘッド132、142を位置決めする。その際には、CCDカメラにより基板P1,P2の位置決めマークを撮像し、前述した固定カメラ134,144の撮像画像による位置補正を行いつつ電子部品を正確に実装位置に位置決めし、吸着ノズル135,145の下降移動により電子部品の実装が行われる。そして、この実装動作を、生産プログラム154に設定された全ての電子部品について設定された順番に従って繰り返し実行することで、一連の実装作業が行われるようになっている。
【0026】
上述したように電子部品の基板実装は、吸着→部品認識→実装を1サイクルとして、これを繰り返すことにより行われるが、第一実装ユニット130のヘッド132と、第二実装ユニット140のヘッド142とが干渉しない範囲では、どちらのヘッド132,142も非同期に動作することが可能となっている。本実施形態においては、吸着や部品認識についてはヘッド132,142同士が干渉しないものとする。第一実装ユニット130のヘッド132と、第二実装ユニット140のヘッド142とが同時に実装を行おうとすると、実装位置座標の組み合わせによっては、ヘッド132,142同士が干渉してしまう場合がある。制御部150は、第一実装ユニット130用の生産プログラム154と、第二実装ユニット140用の生産プログラム154とに基づき、それぞれの実装位置座標から、以降の実装載動作に関してヘッド132,142同士が干渉するか否かを判断する。制御部150は、干渉すると判断した場合には一方のヘッド132,142に実装動作を行わせ、他方のヘッド132,142を待機させることで、干渉防止制御をおこなっている。
【0027】
以下に、ヘッド132,142同士の干渉判断から干渉防止制御までの具体的は処理方法を示す。
第一実装ユニット130及び第二実装ユニット140のヘッド132,142のうち、一方のヘッド132,142が吸着及び部品認識を終えて、実装動作を開始しようとしているタイミングで、干渉防止制御が必要か否かを判断している。以下の説明においては、第一実装ユニット130が実装動作を開始しようとしている場合を例示して説明するが、第二実装ユニット140においても同様の処理が実行される。
【0028】
図3に示すステップS1のように、干渉防止制御が必要か否かの判断が開始されると、制御部150は、第二実装ユニット140が実装動作中であるか否かを判断し、実装動作中である場合にはステップS2に移行し、実装動作中でない場合にはステップS5に移行する。
【0029】
ステップS2では、制御部150は、第二実装ユニット140が現在実行中の実装動作(現実装動作)と、第一実装ユニット130がこれから実行しようとしている実装動作(次実装動作)とが干渉するかどうかを判断し、干渉する場合にはステップS3に移行し、干渉しない場合にはステップS4に移行する。
ステップS3では、制御部150は、第一実装ユニット130のヘッド132を待機させる。
ステップS4では、制御部150は、第一実装ユニット130のヘッド132を実装動作へと移行させる。
【0030】
ステップS5では、制御部150は、第二実装ユニット140がこれから実行しようとしている実装動作(次実装動作)と、第一実装ユニット130がこれから実行しようとしている実装動作(次実装動作)とが干渉するかどうかを判断し、干渉する場合にはステップS6に移行し、干渉しない場合にはステップS8に移行する。
【0031】
ステップS6では、制御部150は、優先順位判定を実行する。
図4は、優先順位判定処理の流れを示すフローチャートである。ステップS61では、制御部150は、第一搬送レーン110及び第二搬送レーン120のそれぞれの下流側に連結された製造装置の生産状況から、基板搬入要求信号が送信されているか否かを判断する。このステップS61での判断条件が本発明に係る第一条件である。そして、制御部150は、第一搬送レーン110の下流側に接続された製造装置のみから基板搬入要求信号がある場合にはステップS65に移行して、第一実装ユニット130のヘッド132を優先して選択する。他方、制御部150は、第二搬送レーン120の下流側に接続された製造装置のみから基板搬入要求信号がある場合にはステップS66に移行して、第二実装ユニット140のヘッド142を優先して選択する。
なお、制御部150は、第一搬送レーン110及び第二搬送レーン120の下流側に接続された両方の製造装置から基板搬入要求信号がない場合、若しくは両方の製造装置から基板搬入要求信号がある場合にはステップS62に移行する。
【0032】
ステップS62では、制御部150は、第一搬送レーン110及び第二搬送レーン120のそれぞれの上流側に連結された製造装置の生産状況から、基板搬出要求信号が送信されているか否かを判断する。このステップS62での判断条件が本発明に係る第二条件である。そして、制御部150は、第一搬送レーン110の上流側に接続された製造装置のみから基板搬出要求信号がある場合にはステップS65に移行して、第一実装ユニット130のヘッド132を優先して選択する。他方、制御部150は、第二搬送レーン120の上流側に接続された製造装置のみから基板搬出要求信号がある場合にはステップS66に移行して、第二実装ユニット140のヘッド142を優先して選択する。
なお、制御部150は、第一搬送レーン110及び第二搬送レーン120の上流側に接続された両方の製造装置から基板搬出要求信号がない場合、若しくは両方の製造装置から基板搬出要求信号がある場合にはステップS63に移行する。
【0033】
ステップS63では、制御部150は、第一搬送レーン110及び第二搬送レーン120の生産状況に対応するヘッド132,142のタクト低下率が、第一搬送レーン110の方が大きいか否かを判断する。このステップS63での判断条件が本発明に係る第三条件である。
ここで、タクト低下率とは、直前に動作した際のタクトと、理想的な状態におけるタクトとを比較し、理想的な状態から直前の動作がどれだけ低下したかの割合を示すものである。例えば、複数の電子部品フィーダ131,141のうち、部品切れを生じた電子部品フィーダ131,141があると、ヘッド132,142で一度に吸着できる電子部品の個数が低下してしまう。ヘッド132,142で吸着可能な個数全ての電子部品を吸着できている場合を理想的な状態とすると、吸着可能な個数まで達していない場合にはタクトが低下する。このタクトの低下した割合(タクト低下率)を、制御部150は、第一搬送レーン110に対応するヘッド132と、第二搬送レーン120に対応するヘッド142とのそれぞれで算出して比較している。
そして、制御部150は、第一搬送レーン110のタクト低下率の方が大きい場合には、ステップS65に移行して、第一実装ユニット130のヘッド132を優先して選択する。他方、制御部150は、第二搬送レーン120のタクト低下率の方が大きい場合には、ステップS66に移行して、第二実装ユニット140のヘッド142を優先して選択する。
なお、制御部150は、第一搬送レーン110及び第二搬送レーン120の両方のタクト低下率が同値である場合には、ステップS64に移行する。
【0034】
ステップS64では、制御部150は、第一搬送レーン110及び第二搬送レーン120のそれぞれの生産状況としての生産時間が、第一搬送レーン110の方が大きいか否かを判断する。このステップS64での判断条件が本発明に係る第四条件である。
ここで、生産時間とは、第一実装ユニット130及び第二実装ユニット140それぞれの基板P1,P2の一枚あたりにかかる生産時間である。制御部150は、第一実装ユニット130用の生産プログラム154と、第二実装ユニット140用の生産プログラム154とに基づき、基板P1.P2の一枚あたりの生産時間を算出して比較する。
そして、制御部150は、第一搬送レーン110の生産時間の方が大きい場合には、ステップS65に移行して、第一実装ユニット130のヘッド132を優先して選択する。他方、制御部150は、第二搬送レーン120の生産時間の方が大きい場合には、ステップS66に移行して、第二実装ユニット140のヘッド142を優先して選択する。
ヘッド132,142の選択が完了すると、制御部150は、
図3のステップS7に移行する。
【0035】
ステップS7では、選択されたのが第一実装ユニット130のヘッド132である場合にはステップS8に移行し、第二実装ユニット140のヘッド142である場合にはステップS9に移行する。
ステップS8では、制御部150は、第一実装ユニット130のヘッド132を実装動作へと移行させる。
ステップS9では、制御部150は、第一実装ユニット130のヘッド132を待機させる。このとき、第二実装ユニット140のヘッド142は実装動作へと移行する。
【0036】
以上のように、本実施形態によれば、ヘッド132,142を選択する判断条件に、複数の搬送レーン110,120のそれぞれの下流側に連結された製造装置が基板P1,P2の搬入を要求しているか否かである第一条件が含まれているので、ヘッド132,142の干渉が想定される場合に、下流側の製造装置の生産状況に適したヘッド132,142を選択して、実装動作に移行させることができる。これにより、基板の搬入を要求している下流側の製造装置の待機時間を少なくすることができる。
【0037】
また、ヘッド132,142を選択する判断条件に、複数の搬送レーン110,120のそれぞれの上流側に連結された製造装置が基板P1,P2の搬出を要求しているか否かである第二条件が含まれているので、ヘッド132,142の干渉が想定される場合に、上流側の製造装置の生産状況に適したヘッド132,142を選択して、実装動作に移行させることができる。これにより、基板P1,P2の搬出を要求している上流側の製造装置の待機時間を少なくすることができる。
【0038】
また、ヘッド132,142を選択する判断条件に、複数の搬送レーン110,120のそれぞれに対応するヘッド132,142のタクト低下率で比較する第三条件が含まれているので、ヘッド132,142の干渉が想定される場合に、タクト低下率の大きい搬送レーン110,120に対応するヘッド132,142を選択して、実装動作に移行させることができる。タクト低下率が大きいと、それだけ実装動作に時間がかかってしまうために、タクト低下率の小さい場合よりも遅れが生じてしまう。しかしながら、タクト低下率の大きい搬送レーン110,120に対応するヘッド132,142を選択して、実装動作に移行させることができれば、前述の遅れを補うことができ、干渉防止制御による生産効率の低下を抑制することが可能となる。
【0039】
また、ヘッド132,142を選択する判断条件に、複数の搬送レーン110,120のそれぞれの生産時間で比較する第四条件が含まれているので、ヘッド132,142の干渉が想定される場合に、生産時間の大きい搬送レーン110,120に対応するヘッド132,142を選択して、実装動作に移行させることができる。生産時間が大きいと、それだけ実装動作に時間がかかってしまうために、生産時間が小さい場合よりも遅れが生じてしまう。しかしながら、生産時間の大きい搬送レーン110,120に対応するヘッド132,142を選択して、実装動作に移行させることができれば、前述の遅れを補うことができ、干渉防止制御による生産効率の低下を抑制することが可能となる。
【0040】
このように、実装動作する1つのヘッドを選択する際には、複数の搬送レーン110,120のそれぞれの生産状況に関連付けて設定された判断条件が基準となっているので、各搬送レーン110,120の生産状況の変化に応じたヘッド132,142の干渉防止制御を実現することができ、ライン全体の生産効率の低下を抑制することが可能となる。
【0041】
なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、第一条件〜第四条件までの全ての条件が、ヘッド132,142の選択に用いられる場合を例示して説明したが、使用する条件を取捨選択することも可能である。例えば、操作パネル160を、ユーザーからの操作に基づいて、第一条件、第二条件、第三条件及び第四条件からヘッド132,142の選択に用いる条件を指定する指定手段として用いればよい。この場合、ユーザーの用途に合った判断条件のみを適用することができる。