JP2013187295A - 部品装着装置の実装データ作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】実装データ作成時間の短縮、及び実装品質と実装時間短縮の両立が可能とし、人手による後方での装着部品の選定及び、最適化の際の設定を自動化可能な実装データ作成方法を提供する。
【解決手段】部品装着装置に対して所定の機種の基板に部品を実装するための実装データを作成する部品装着装置の実装データ作成方法において、部品種毎または実装点毎の少なくともいずれかに基づいて部品実装優先度を設定し、当該部品実装優先度に基づいて実装点間の部品装着順序を決定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、部品装着装置における実装データ作成方法に関するものである。

従来、部品装着装置における実装データの作成は、実装時間の短縮を目的として、部品配置及び実装順序（部品装着順序）等を決定しており、実装時間が一番短い結果が出るようにソフトを最適化するようにしていた（特許文献１参照。）。
そのため、部品を実装する基板の種類によっては、背高部品（部品厚ｔが大きい部品）等の、部品実装時以降半田づけ完了までの基板上での自立が不安定な部品を先に実装することがあった。このように、不安定な部品を先に実装した場合には、後に続く実装動作の時に発生する振動等の影響により、部品の位置ずれや部品倒れ等が起きることがあった。
その場合には、実装データの作成時に、手動等で、不安定な部品を後から実装するように設定することで対応してきた。このように、不安定な部品を実装する基板について実装データを作成するには、ノウハウと試行錯誤による時間ロスが発生した。また、実装時間の短縮と、不安定な部品の設定との両立を考えたデータ作成も困難であった。

特開２０１０−１３５７７５号公報

本発明の目的は、上記のような問題に鑑み、人手による後方での装着部品の選定及び、最適化の際の設定を自動化可能な実装データ作成方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の部品装着装置の実装データ作成方法は、部品装着装置に対して所定の機種の基板に部品を実装するための実装データを作成する部品装着装置の実装データ作成方法において、部品種毎または実装点毎の少なくともいずれかに基づいて部品実装優先度を設定し、当該部品実装優先度に基づいて実装点間の部品装着順序を決定することを第１の特徴とする。

上記本発明の第１の特徴の部品装着装置の実装データ作成方法において、前記部品の部品厚で昇順に並べた順序で前記部品種ごとの前記部品実装優先度を設定することを本発明の第２の特徴とする。

上記本発明の第１の特徴の部品装着装置の実装データ作成方法において、前記部品の部品厚に応じて前記部品を所定の範囲でグループ分けして、当該グループ毎に前記部品実装優先度を設定することを本発明の第３の特徴とする。

上記本発明の第１の特徴の部品装着装置の実装データ作成方法において、前記部品の単位質量当たりのタッキング力に応じて前記部品実装優先度を設定することを本発明の第４の特徴とする。

上記本発明の第４の特徴の部品装着装置の実装データ作成方法において、前記タッキング力に応じて前記部品を所定の範囲でグループ分けして、当該グループ毎に前記部品実装優先度を設定することを本発明の第５の特徴とする。

上記本発明の第１の特徴の部品装着装置の実装データ作成方法において、前記部品の抵抗モーメントと回転モーメントのつりあいモデルに応じて前記部品実装優先度を設定することを本発明の第６の特徴とする。

上記本発明の第６の特徴の部品装着装置の実装データ作成方法において、前記部品の抵抗モーメントと回転モーメントのつりあいモデルに応じて前記部品を所定の範囲でグループ分けして、当該グループ毎に前記部品実装優先度を設定することを本発明の第７の特徴とする。

本発明によれば、実装データ作成時間の短縮、及び実装品質と実装時間短縮の両立が可能となる。

本発明の部品装着装置の実装データ作成方法の一実施例を適用する部品実装システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実装データ作成方法の一実施例を説明するためのフローチャートである。 本発明の部品装着装置の実装データ作成方法の一実施例において、基板に装着する実装部品の装着データの表（基板情報１）である。 本発明の部品装着装置の実装データ作成方法の一実施例において、実装基板の基板データの表（基板情報２）である。 本発明の部品装着装置の実装データ作成方法の一実施例において、それぞれの部品についての情報の表（部品情報）である。 本発明の部品装着装置の実装データ作成方法の一実施例において、基板に装着するための実装点情報の表である。 本発明の部品装着装置の実装データ作成方法の一実施例において、部品厚を部品実装優先度の設定パラメータとしたときの、部品厚と部品実装優先度との関係の一例を示した対応表である。 本発明の部品装着装置の実装データ作成方法の一実施例において、部品を、部品厚ｔの範囲ごとのいくつかのグループに分けるための一例を示した対応表である。 本発明の部品装着装置の実装データ作成方法の一実施例において、部品を部品厚でグループ分けし、各グループを部品実装優先度の設定パラメータとしたときの、部品厚ｔと部品実装優先度との関係の一例を示した対応表である。 本発明の部品装着装置の実装データ作成方法の一実施例において、単位質量当たりのタッキング力を部品実装優先度の設定パラメータとしたときの、タッキング力と部品実装優先度との関係の一例を示した対応表である。 本発明の部品装着装置の実装データ作成方法の一実施例において、部品の抵抗モーメントが回転モーメントのつりあいモデルを部品実装優先度の設定パラメータとしたときの、部品サイズと部品実装優先度との関係の一例を示した対応表である。 本発明の部品装着装置の実装データ作成方法によって作成した実装データによって、本発明の部品装着装置が基板に部品を実装した場合の部品装着順序を説明するための模式図である。

図１によって、本発明の部品装着装置の実装データ作成方法を適用する部品実装システムを説明する。図１は、本発明の部品装着装置の実装データ作成方法の一実施例を適用する部品実装システムの構成を示すブロック図である。１はＰＣ（Personal Computer）等の操作端末（以下、ＰＣと称する）、２はＬＡＮ（Local Area Network）、３−１、３−２、３−３は部品装着装置である。なお、部品装着装置を代表する場合には、部品装着装置３と総称する。

図１において、ＰＣ１は、基板データ、部品データ及び実装データの作成、保存と、部品装着装置３−１、３−２、３−３へのデータ転送を行う。
部品装着装置３−１、３−２、３−３は、それぞれ、ＰＣ１から機種変更する基板の実装データを取得し、取得した実装データに基づいて、機種変更した基板に部品の装着（実装）を行う。
ＰＣ１と部品装着装置３の間は、ＬＡＮ２等の通信手段を持っており相互にデータの送受信を可能としている。ＰＣ１の機能が部品装着装置３本体に含まれる場合には、ＰＣ１の処理を部品装着装置３本体で行うことも可能である。
部品データには、個々の部品の形状、質量、及び、実装する基板との半田を介した接地面積等の情報が含まれる。

次に、本発明の実装データ作成方法の一実施例について、図２のフローチャートと図３〜図６の表を用いて説明する。図２は、本発明の実装データ作成方法の一実施例を説明するためのフローチャートである。図３は、基板に装着する実装部品の装着データの表（基板情報１）であり、装着データとして、実装点、実装座標、部品種、基板との接地面積、等が、それぞれ、部品種に対応付けられて登録されている。図４は、実装基板の基板データの表（基板情報２）であり、基板サイズ及び基板厚が登録されている。また図５は、それぞれの部品についての情報の表（部品情報）であり、それぞれの部品種について、供給種類（テープ幅８ｍｍ、等）、部品外形サイズ（１．０ｍｍ×０．５ｍｍ）、部品厚ｔ（０．５ｍｍ）、電極形状、電極リード形状、部品重量、等が登録されている。さらに、図６は、基板に装着するための実装点情報の表であり、実装点毎に、実装座標、供給種類（テープ幅８ｍｍ、８８ｍｍ、等）、等が登録されている。
なお、各表中の値は、それぞれの寸法等の実値であっても良いが、例えば、ランク分けしたランクを表す値でも良い。

図２において、ステップＳ２１では、実装基板上の実装部品種類、及び、実装座標を、ＣＡＤデータまたは作成済みの実装データから取得する。基板情報には、図３及び図４の表に示すように、基板サイズ、基板厚、実装点毎の座標、部品種、及び基板との接地面積が含まれる。
ステップＳ２２では、実装データの作成対象の基板に実装する部品種の部品情報を取得する。部品情報には図５の表に示すように、部品装着装置が部品を実装するために必要な、部品外形サイズ、リード有無（電極形状、電極リード形状）、等の部品形状情報、及び、部品厚ｔ、部品供給種類、部品重量、等の情報が含まれる。
ステップＳ２３では、ステップＳ２１とステップＳ２２で取得した基板情報及び部品情報から、部品種毎あるいは実装点毎の、実装点間の部品装着優先度を決定する。
ステップＳ２４では、ステップＳ２３で決定した部品装着優先度を制約として、部品装着装置上での部品配置位置及び、部品装着順序等を決定する。
ステップＳ２５では、ステップＳ２４で決定した部品装着装置上での部品配置位置及び、部品装着順序等を実装データとして外部記憶装置に出力する。
部品装着装置３は、ステップＳ２５で作成された実装データを読み込み、実装データに定義された部品装着順序に従い、該当する部品を実装する。

ステップＳ２３の実装点間の部品装着優先度を決定する処理の目的は、部品装着順序によって実装品質に影響がある実装点間で、部品装着順序の優先度（部品実装優先度）を設定することである。ここで設定した部品実装優先度に従って、ステップＳ２４の処理で部品装着順序を決定することで、最初から実装品質が良い基板を生産する実装データの作成が可能となる。

一般に、実装点間の優先度の制約が強いほど、部品装着順序を自由に決定できなくなるため、作成された実装データによる実装時間が長くなる。また、ステップＳ２３の処理には、生産基板の種類や、実装時間と実装品質のトレードオフにより、多くの実現方法が考えられる。
上述したような多くの実現方法により、ステップＳ２３の処理での実装点間の優先度の設定は、部品種毎に部品実装優先度を設定するものと、あるいは、実装点毎に部品実装優先度を設定するものとに分けることが可能である。また、実装点毎に部品実装優先度を設定することと併せて、部品種毎に部品実装優先度を設定することも可能である。
以下、実施例１〜実施例４によって、ステップＳ２３の部品実装優先度の設定の実施例とその考え方を説明する。

実施例１によって、部品種毎の部品厚ｔを用いたときに、部品実装優先度を設定する場合の一実施例について説明する。
部品厚ｔ（部品の実装高さ）の大きい部品は、部品実装時以降の基板上での自立が不安定であることが多いため、部品厚を部品実装優先度の設定パラメータとして用いることができる。重心位置は、部品厚の大きい部品の方が高いため、部品厚の大きい部品の方が不安定となり易い傾向がある。また逆に、重心位置は、部品厚の小さい部品の方が低いため、部品厚の小さい部品の方が安定になり易い傾向がある。このため、部品実装優先度は、部品厚を部品実装優先度の設定パラメータとし、部品厚で昇順に並べた順序とする。

例えば、図７は、本発明の部品装着装置の実装データ作成方法の一実施例において、部品厚ｔを部品実装優先度の設定パラメータとしたときの、部品厚ｔと部品実装優先度との関係の一例を示した対応表である。また、実施例１の実装点間の優先度の設定は、部品種毎に部品実装優先度を設定するものである。
図７において、部品名Ａ〜Ｈの８種類の部品について、部品厚ｔが小さい部品から順番に部品実装優先度を高く設定している。図７において、同じ部品厚の部品は同じ部品実装優先度としている。

図７では、部品厚ｔがそれぞれ１ｍｍ〜４ｍｍまでのいずれかであった場合には、１桁目の値を優先度とする。
そして、この部品実装優先度は、数値が小さいほど、その部品実装優先度を高く設定する。
なお、部品厚ｔを部品の基板への接触面積で除算した値を部品実装優先度の設定パラメータとして用いてもよい（後述する）。
その結果、実施例１によれば、実装データ作成時間の短縮、及び実装品質と実装時間短縮の両立が可能となる。

実施例２によって、範囲を持った部品厚毎のグループを用いたときに、部品実装優先度を設定する場合の一実施例について説明する。
実施例１のように、全ての実装点間で完全に部品厚順に従って実装する場合には、部品装着順序決定の際の制約が厳しくなる。このため、実装時間が大きくなる場合がある。この対策として、部品厚ｔに範囲を持たせ、いくつかの部品厚のグループに分け、制約を緩和する。なお、実施例２の実装点間の優先度の設定は、部品種毎に部品実装優先度を設定するものである。
この部品厚のグループを用いて部品実装優先度を決定する。例えば、図８に示すように、４グループに分ける。

例えば、図８は、本発明の部品装着装置の実装データ作成方法の一実施例において、部品を、部品厚ｔの範囲ごとのいくつかのグループに分けるための一例を示した対応表である。また、図９は、本発明の部品装着装置の実装データ作成方法の一実施例において、部品を部品厚でグループ分けし、各グループを部品実装優先度の設定パラメータとしたときの、部品厚ｔと部品実装優先度との関係の一例を示した対応表である。なお、実施例３の実装点間の優先度の設定は、部品種毎に部品実装優先度を設定するものである。
図８において、部品厚ｔをいくつかの範囲（０＜ｔ≦２、２＜ｔ≦４、４＜ｔ≦６、６＜ｔ（単位：ｍｍ））に分け、その範囲毎に、グループ分けする（グループ１〜グループ４）。そして、そのグループ毎に部品実装優先度を決定する。図９では、グループ１には部品実装優先度１を、グループ２には部品実装優先度２を、グループ３には部品実装優先度３を、グループ４には部品実装優先度４を割り当てている。そして、部品実装優先度は、数値が小さいほど、その部品の実装優先度を高く設定する。

なお、部品厚ｔでグループ分けするために、例えば、部品厚ｔを、ｍｍ単位等で丸めて、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、・・・というように、部品厚を所定の桁数で丸めてグループ分けしてもよい。
このように、部品の部品厚に応じて。部品を所定の範囲でグループ分けして、当該グループ毎に部品実装優先度を設定する。その結果、実施例２によれば、実装データ作成時間の短縮、及び実装品質と実装時間短縮の両立が可能となる。従って、実施例１に比べて、実装時間を小さくすることができる。

実施例３によって、単位質量当たりのタッキング力を用いたときに、部品実装優先度を設定する場合の一実施例について説明する。
実装点の単位質量当たりの基板とのタッキング力が小さいほど、部品実装時以降の基板上での自立が不安定な部品と考え、単位質量当たりのタッキング力が大きい部品順に優先度を決定する。タッキング力は、部品と基板が半田を介して接触している面積に比例する。この部品の単位質量当たりのタッキング力に応じて前記部品実装優先度を設定する。なお、実施例３の実装点間の優先度の設定は、実装点毎の接触面積と部品種を設定パラメータとして、実装点毎及び部品種毎に部品実装優先度を設定するものである。
またさらに、実施例２と同様に、所定の範囲のグループに分け、グループ毎に部品実装優先度を設定ことも可能である。

例えば、図１０は、本発明の部品装着装置の実装データ作成方法の一実施例において、単位質量当たりのタッキング力を部品実装優先度の設定パラメータとしたときの、タッキング力と部品実装優先度との関係の一例を示した対応表である。
図１０において、部品名がＡ〜Ｈの８種類の部品について、優先度を決定する。そのとき、それぞれの部品の部品重量を、部品と基板の半田を介した接触面積（接地面積）で除算する。除算の結果の値を部品重量でさらに除算し、除算結果を所定の範囲毎にグループ分けして、優先度を決定している。そして、部品実装優先度は、単位質量当たりの数値が小さいほど、その部品の実装優先度を高く設定する。
その結果、実施例３によれば、実装データ作成時間の短縮、及び実装品質と実装時間短縮の両立が可能となる。

実施例４によって、部品の抵抗モーメントが回転モーメントのつりあいモデルを用いたときに、部品実装優先度を設定する場合の一実施例について説明する。
実施例４では、部品の倒れ易さを計算する。このために、抵抗モーメントと回転モーメントのモデルを用いる。なお、実施例４の実装点間の優先度の設定は、部品種毎に部品実装優先度を設定するものである。
抵抗モーメントが小さいほど部品は倒れや易いと考え、抵抗モーメントが大きいほど部品は倒れ難くなると考えて、抵抗モーメントが小さい順に実装するように設定する。このように、実施例４は、部品の抵抗モーメントと回転モーメントに応じて部品実装優先度を設定する。
なお、抵抗モーメントと回転モーメントのつりあいモデルを用いた場合でも、実施例２と同様に、そのつりあいモデルの値に範囲を持たせ、範囲毎にグループ分けを用いることが可能である。

以下、抵抗モーメントの算出の一例を説明する。
まず、ＸはＸ方向の部品サイズ（単位：ｍ）、ＹはＹ方向の部品サイズ（単位：ｍ）、ｍは質量（単位：ｋｇ）、ｇは重力加速度（ｇ＝９．８（単位：ｍ／ｓ^２）、αは基板搬送の加速度、ｈは部品重心の高さ（不明の場合には、部品厚ｔの１／２とする（単位：ｍｍ））とした場合に、抵抗モーメントＭｒは、次の式（１）から計算でき、回転モーメントＭは、次の式（２）から計算できる。
Ｍｒ＝１／２×ｍｉｎ（Ｘ，Ｙ）×ｍ×ｇ ・・・式（１）
Ｍ＝ｍ×ｈ×α ・・・式（２）
抵抗モーメントＭｒと回転モーメントＭのつりあいから、基板搬送の加速度アルファは、式（３）によって計算できる。
α＝ｍｉｎ（Ｘ，Ｙ）×ｇ／２ｈ ・・・式（３）
重力加速度ｇは一定のため、ｍｉｎ（Ｘ，Ｙ）が小さく、部品重心の高さｈが大きいほど限界の加速度は小さいと考える。

例えば、図１１は、本発明の部品装着装置の実装データ作成方法の一実施例において、部品の抵抗モーメントＭｒが回転モーメントＭのつりあいモデルを部品実装優先度の設定パラメータとしたときの、部品サイズと部品実装優先度との関係の一例を示した対応表である。
図１１において、抵抗モーメントＭｒが小さいほど部品は倒れ易いと考え、抵抗モーメントＭｒが大きいほど部品は倒れ難くなると考え、抵抗モーメントＭｒが小さい順に実装するように設定することによって、実施例４によれば、実装データ作成時間の短縮、及び実装品質と実装時間短縮の両立が可能となる。

なお、実施例１、実施例３、または実施例４のいずれか２組以上を組み合わせて部品実装優先度を設定するようにしてもよい。同様に、実施例２、実施例３、または実施例４のいずれか２組以上を組み合わせて部品実装優先度を設定するようにしてもよい。

図１２は、本発明の部品装着装置の実装データ作成方法によって作成した実装データによって、本発明の部品装着装置が基板に部品を実装した場合の部品装着順序を説明するための模式図である。Ｐは基板、Ａ〜Ｈはそれぞれ異なる種類の部品で、縦方向は、それぞれの部品厚の違いを相対的に示す（高さが大きければ大きいほど部品厚が大である。）ある。また、横軸は経過時間、Ｉは部品装着装置３−１で実装したことを示し、ＩＩは、部品装着装置３−２で実装したことを示す（図１参照）。
図１２は、実施例１によって部品実装優先度を設定して実装データを作成した場合の実装状態を示している。
このように、上述の図１〜図１２の実施例によれば、実装データ作成時間の短縮、及び実装品質と実装時間短縮の両立が可能となる。
なお、上述の図１〜図１２の実施例では、２台または３台の部品装着装置で１機種の基板の部品実装を行うための実装データの作成処理について説明した。しかし、１台の部品装着装置によって１機種の基板の部品実装を行うための実装データの作成処理であってもよいし、４台以上の部品装着装置によって１機種の基板の部品実装を行うための実装データの作成処理であってもよいことは自明である。

１：ＰＣ、 ２：ＬＡＮ、 ３−１、３−２、３−３：部品装着装置。

Claims (7)

1. 部品装着装置に対して所定の機種の基板に部品を実装するための実装データを作成する部品装着装置の実装データ作成方法において、
   部品種毎または実装点毎の少なくともいずれかに基づいて部品実装優先度を設定し、当該部品実装優先度に基づいて実装点間の部品装着順序を決定することを特徴とする部品装着装置の実装データ作成方法。
2. 請求項１記載の部品装着装置の実装データ作成方法において、前記部品の部品厚で昇順に並べた順序で前記部品種ごとの前記部品実装優先度を設定することを特徴とする部品装着装置の実装データ作成方法。
3. 請求項１記載の部品装着装置の実装データ作成方法において、前記部品の部品厚に応じて前記部品を所定の範囲でグループ分けして、当該グループ毎に前記部品実装優先度を設定することを特徴とする部品装着装置の実装データ作成方法。
4. 請求項１記載の部品装着装置の実装データ作成方法において、前記部品の単位質量当たりのタッキング力に応じて前記部品実装優先度を設定することを特徴とする部品装着装置の実装データ作成方法。
5. 請求項４記載の部品装着装置の実装データ作成方法において、前記タッキング力に応じて前記部品を所定の範囲でグループ分けして、当該グループ毎に前記部品実装優先度を設定することを特徴とする部品装着装置の実装データ作成方法。
6. 請求項１記載の部品装着装置の実装データ作成方法において、前記部品の抵抗モーメントと回転モーメントのつりあいモデルに応じて前記部品実装優先度を設定することを特徴とする部品装着装置の実装データ作成方法。
7. 請求項６記載の部品装着装置の実装データ作成方法において、前記部品の抵抗モーメントと回転モーメントのつりあいモデルに応じて前記部品を所定の範囲でグループ分けして、当該グループ毎に前記部品実装優先度を設定することを特徴とする部品装着装置の実装データ作成方法。

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