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技術 部品配置決定方法および部品配置決定装置

出願人 株式会社日立製作所
発明者 有我知記
出願日 2014年4月22日 (6年0ヶ月経過) 出願番号 2014-087968
公開日 2015年11月19日 (4年5ヶ月経過) 公開番号 2015-207686
状態 未査定
技術分野 電気部品の供給・取り付け
主要キーワード 使用配置 最大使用数 複数個セット 多品種少ロット 最適化目的 使用部品数 保管台 Y座標
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年11月19日)のものです。
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図面 (20)

課題

デュアルフィーダを適用したマウンタによる多品種少ロット電子部品搭載作業において、段取り作業時間が長くなることを回避する。

解決手段

生産機種バンク内デュアルフィーダ配置流用して次生産機種の段取り作業を行う場合、前生産機種のバンク内デュアルフィーダ配置を考慮し、且つ、バンク内、デュアルフィーダ(A側スロット・B側スロット)内でのリール変更、リール入れ替え新規リールセット回数が最も少なくなる次生産機種の部品配置を決定し、マウンタの段取り作業最短化を実現する。更に、デュアルフィーダ及びリールの使用状態を管理し、段取り作業時での使用・未使用状態を考慮したうえで、次生産機種の部品配置を決定する。

概要

背景

マウンタを使用して電子部品プリント基板に搭載する作業において、生産機種切り替えの際、プリント基板に使用する電子部品に合わせて、マウンタにセットする電子部品を入替えする作業が必要となり、その作業を段取り作業と呼ぶ。マウンタの段取り作業は、人手による作業であり、プリント基板に使用する電子部品の種類数全てを人手によりセット作業を行う。近年のプリント基板は高性能・高機能化が進み、高性能・高機能を実現するためには、1枚当たりのプリント基板に使用される電子部品の種類も増加しており、それに伴い段取り時間も増加傾向となっている。

また、マウンタに電子部品をセットする際、フィーダと呼ぶ治具に電子部品をセットし、そのフィーダをマウンタにセットを行うが、電子部品種類増加の対応として従来のフィーダは1種類の電子部品しかセットできないのに対し、フィーダ1個に対し、2種類の電子部品をセット可能な「デュアルフィーダ」を適用したマウンタがある。

従来のマウンタによる電子部品搭載作業、デュアルフィーダ概要、段取り作業について図2から図13を用いて説明する。
図2(a)は、マウンタ1を上面から示した概略図である。マウンタ1は、電子部品をセットするデュアルフィーダ3、デュアルフィーダ3を複数セットするためのバンク2、プリント基板11を搬送するための搬送レール7、部品吸着するための吸着ノズル9、供給された部品の位置を認識するための認識カメラ10、吸着ノズル9と認識カメラ10を一体化したヘッドユニット8、ヘッドユニット8を移動させるためのY軸レール5、X軸レール6から構成される。

まず、電子部品12をセットする構成として、電子部品12をセットしたデュアルフィーダ3を複数個セット可能なバンク2があり、バンク2のデュアルフィーダ3をセットする位置をレーン4と呼ぶ。電子部品12をセットしたデュアルフィーダ3をバンク2のレーン4に並べてセットし、デュアルフィーダ3がセットされたバンク2をマウンタ1にセットする。
次に、プリント基板11を供給する構成として、搬送レール7があり、搬送レール7に沿ってプリント基板11がマウンタ1の中に搬送され、プリント基板11が、所定位置に供給される。

次に、電子部品12をプリント基板11上の電子部品搭載位置13に搭載する構成として、ヘッドユニット8を移動させるためのY軸レール5とX軸レール6がある。
ヘッドユニット8は、部品の位置を認識する認識カメラ10と電子部品12を吸着する吸着ノズル9で構成される。Y軸レール5とX軸レール6に沿って、ヘッドユニット8が、デュアルフィーダ3にセットされた電子部品12の上部に自動で移動し、吸着ノズル9によって電子部品12を吸着し上昇する。次に、Y軸レール5とX軸レール6に沿って、ヘッドユニット8がプリント基板11の電子部品搭載位置13の上部に自動で移動し、吸着ノズル9が下降し、プリント基板11の電子部品搭載位置13に電子部品12を搭載する。

図2(b)は、デュアルフィーダ3にセットする電子部品12の供給形態の詳細を示したものである。一般的に「リール部品」と呼ばれ、キャリアテープ21の中に電子部品12が並んで収納されており、そのキャリアテープ21を巻いて収納するリール20から構成する。デュアルフィーダ3には、このリール20単位で電子部品12をセットする。また、リール20には1種類の電子部品を数千・数万個単位で収納している。

図3(a),(b)は、従来のフィーダ30を示したものである。フィーダ30は、リール20をセットする機構を1個有し、電子部品12を吸着ノズル9で吸着する位置となる部品吸着部31から構成する。この1個のフィーダ30に対しては、1個のリール20をセットすることが可能である。セット手順としては、始めにフィーダ30にリール20をセットし、キャリアテープ21を引き出す。次に、フィーダ30の先端にある部品吸着部31までキャリアテープ21に収納された電子部品12の先頭部を引き出し固定する。

図4(a),(b)は、デュアルフィーダ40を示したものである。デュアルフィーダ40は、リール20をセットする機構を2個有し、電子部品12を吸着ノズル9で吸着する位置となるA側スロット部品吸着部41、B側スロット部品吸着部42から構成される。1個のデュアルフィーダ40に対しては、2個(2種類)のリール20a・20bをセットすることができる。セット位置はA側スロット・B側スロットの呼び方により識別する。セット手順としては、デュアルフィーダ40にリール20aをセットしキャリアテープ21aを引き出す。次に、デュアルフィーダ40のA側スロットに沿ってキャリアテープ21aを引き出し、デュアルフィーダ40のA側スロット部品吸着部41まで電子部品12aの先頭部を引き出し固定する。次に、デュアルフィーダ40にリール20bをセットしキャリアテープ21bを引き出す。次に、デュアルフィーダ40のB側スロットに沿ってキャリアテープ21bを引き出し、デュアルフィーダ40のB側スロット部品吸着部42まで電子部品12bの先頭部を引き出し固定する。

デュアルフィーダ40のメリットは、フィーダ1台に対して2個(2種類)の電子部品12a,12bがセット可能であり、マウンタ1のサイズが同じでもセットできる部品種類数を増やすことが可能となる。デュアルフィーダ40のデメリットとしては、生産機種切り替えの際、A側スロットとB側スロットの部品入れ替えが発生した場合、デュアルフィーダ40からリール20を取り外す作業が発生してしまい作業時間がかかる。従来のフィーダ30であれば、リール20をフィーダ30から取り外すことなく、フィーダ30をバンク2内のレーン4の中で入れ替えを行えば、上記と同等の作業を行ったことになるが、デュアルフィーダ40の場合は、リール20をデュアルフィーダ40から取り外ししないと作業ができないため作業効率が悪い。また、デュアルフィーダ40は内部機構が複雑になっており、キャリアテープ21をA側スロット、B側スロットに沿って送り出す動作を電動で行う機構となっている。そのため、リール20の交換作業毎に専用の電源供給装置にデュアルフィーダ40をセットしてから作業を行う必要があり作業時間がかかる。つまり、従来のフィーダ30と比較するとデュアルフィーダ40の1個のリール交換作業に2〜3倍の時間がかかってしまう。

図5は、デュアルフィーダ40へのリール20のセット作業を示したものである。デュアルフィーダ40へリール20を2個(2種類)セットする作業を行う。例えば、プリント基板11に搭載される電子部品12の種類数が100種類あった場合、100種類の電子部品12をデュアルフィーダ40へセットする必要がある。つまり、デュアルフィーダ40を50セット準備し、人手によりセット作業をする必要がある。例えば、1個のリール20をデュアルフィーダ40へセットするのに1.5分かかる場合、100種類の電子部品をセットするには、150分(2.5時間)もの時間がかかることとなり、多くの時間を費やしてしまう問題がある。更に、段取り作業の際に、全種類の電子部品12が用意可能であれば良いが、他作業や他マウンタで使用中の場合、デュアルフィーダ40へのリール20のセット作業を完了することが出来ず、他作業、他ラインでのリール20の使用完了を待ってから作業を行う必要が発生し、段取り作業の作業時間が更に増加する問題がある。

図6は、リール20をセットしたデュアルフィーダ40のバンク2へのセット作業を示したものである。リール20をセットしたデュアルフィーダ40をバンク2のレーン4に並べてセットする。デュアルフィーダ40をセットしたバンク2を準備して段取り作業は終了となり、マウンタ1の生産機種切り替えの際にバンク2を一括でマウンタ1にセットを行い、マウンタの部品搭載作業開始となる。つまり、マウンタ1の部品搭載作業中に、次の生産機種で使用するリール20をセットしたデュアルフィーダ40を予め準備し、更に、バンク2にセットしておくことにより、マウンタ1の部品搭載作業を止めることなく、段取り作業を行うことができる。

図7は、従来のマウンタ1による部品搭載作業を示したフロー図である。始めに、生産機種NCプログラム読込み、バンク2の部品配置を決定する(S1)。生産機種NCプログラムとは、プリント基板11に電子部品12を搭載するために必要な情報を指示するデータであり、部品ID、X、Y座標搭載角度回路記号によって構成する。また、バンク2の部品配置はマウンタメーカーが提供する最適レーン配置決定プログラムを用いて、パソコンでの自動処理により部品配置が決定する。

次に、決定したバンク2の部品配置をパソコン画面、又は印刷した紙を参照し、人手によりリール20をデュアルフィーダ40にセットする作業を行う(S2)。次に、人手によりリール20をセットしたデュアルフィーダ40をバンク2のレーン4に並べてセットする作業を行う(S3)。これで段取り作業が終了となる。
次に、人手によりデュアルフィーダ40をセットしたバンク2をマウンタ1に一括でセットする作業を行う(S4)。

次に、生産機種NCプログラムを読込み、電子部品搭載作業をスタートする(S5)。次に、搬送レール7に沿ってプリント基板11が自動でマウンタ1の中に搬送される(S6)。次に、ヘッドユニット8がY軸レール5とX軸レール6に沿ってデュアルフィーダ40の部品吸着部へ移動する(S7)。
次に、認識カメラ10で電子部品12を認識し(部品の正確な位置を認識して吸着ノズルの位置決めを調整して)、デュアルフィーダ40より吸着ノズル9に電子部品12を吸着する(S8)。次に、プリント基板11の電子部品搭載位置13へ、ヘッドユニット8が移動し、電子部品12をプリント基板11の電子部品搭載位置13に搭載する(S9)。これは、プリント基板11の全ての電子部品搭載作業が終了するまで搭載動作を繰り返し自動で行う(S10)。

全ての電子部品12の搭載作業が終了後、プリント基板11をマウンタ1から搬出(S11)、次のプリント基板11をマウンタ1に搬入し、電子部品搭載作業を繰り返す。全てのプリント基板11の電子部品搭載作業が完了したら電子部品搭載作業が終了となる(S12)。電子部品搭載作業が終了したら、デュアルフィーダ40がセットされたバンク2をマウンタ1から一括で人手により取り外す(S13)。取り外したデュアルフィーダ40は、次の生産機種のために使用する場合もあり、使用しない場合は、デュアルフィーダ40からリール20を人手により取り外して、それぞれ保管棚に格納する。

図8は、1つの生産機種をマウンタにより電子部品搭載作業をする場合の段取り時間と正味時間の関係を示したものである。マウンタを適用した電子部品搭載作業の作業時間は、段取り時間(d)50と正味時間(n)51で表す。段取り時間(d)50は1つの生産機種(以下、ロット)で使用する電子部品12のリール20をデュアルフィーダ40にセットし、そのデュアルフィーダ40をバンク(保管台)2にセットするまでの作業時間を表す。

また、正味時間(n)51は、デュアルフィーダ40をセットしたバンク2をマウンタ1にセットした後、1ロット全てのプリント基板11に対して、マウンタ1が電子部品12を自動で搭載する作業時間を表す。つまり自動でマウンタ1が電子部品12を搭載する時間を正味時間(n)51とする。1ロットの電子部品搭載作業時間(T)は段取り時間(d)+正味時間(n)の関係となる。

1枚当たりのプリント基板11に使用される電子部品12の種類が多い高性能・高機能なプリント基板を、少ロット(10〜20枚/ロット相当)の生産計画で行う作業形態の場合、段取り時間(d)50は使用する電子部品12の種類が多いため長く、正味時間(n)51は少ロットの枚数をマウンタ1が自動で高速に移動するヘッドユニット8を用いて電子部品搭載作業を行うため、比較的に短い関係になる。つまり、段取り時間(d)50>>正味時間(n)51の関係となり、段取り時間(d)50の占める割合が非常に大きい。

図9に示すように、段取り時間(d)52、正味時間(n)51、電子部品搭載作業時間(T0)であったロットが、段取り時間(d)52の短縮化により、段取り時間(d)53、正味時間(n)51、電子部品搭載作業時間(T1)となった場合、短縮時間(T2)=(T0)−(T1)となる。つまり、短縮時間(T2)により短くなった分、次のロットの電子部品搭載作業を先行して開始し作業を行うことが可能となる。

図10、図11は、マウンタによる部品搭載作業のロット毎のタイムチャートを示したものである。横軸は1日の作業時間(t)を示す。dnはロットnの段取り時間を示し、nnはロットnの正味時間を示す。マウンタの運用は、図10のように作業中ロットの正味作業が終了するまでに、次のロットの段取り作業を終了することにより、マウンタの停止時間を発生させないように、次のロットの正味作業に移行する運用を行う。この方式を順次段取り方式と呼ぶ。図10では、ロット1の正味時間(n1)が終了後、ロット2の段取り作業が完了したバンクをマウンタにセットしロット2の正味時間(n2)を開始する。ロット2の正味時間(n2)の間にロット3の段取り作業を行う。ロット3の段取り作業はロット1で使用した部品をロット3で使用できる状態に再セットする作業となる。
図10の例では、ロットnの正味作業で使用したバンク、デュアルフィーダを対象として、n+2番目のロットに対して順次段取り作業を行う形態だが、ロットnから、n+3番目のロット、又はn+4番目のロットに対して順次段取りを行う形態もある。但しその場合、先行して段取り作業が完了したバンクを複数個準備する必要が発生し、バンクやデュアルフィーダの保有数、また、電子部品のリール保有数に十分な余裕が無い場合、段取り作業が出来ないといった問題が発生する。

図10の順次段取り形態がn+2番目のロットに対して、順次段取り作業を行い、且つ、段取り時間が長い場合、例えば(d3)>(n2)の関係となってしまい、ロット2の正味作業終了までに段取り作業が完了せず、マウンタ停止による待ち時間60が発生してしまう。また、順次段取り形態がn+3番目のロットに対して、順次段取り作業を行う場合も同様に、例えば(d4)>(n2)+(n3)となった場合、同じ様にマウンタ停止による待ち時間60が発生する。マウンタ停止による待ち時間60が発生すると1日あたりの生産作業可能枚数(以下、スループット)が減り作業効率が悪化するといった問題が発生する。前述の通り、高性能・高機能なプリント基板を少ロットの生産計画で行う作業形態においては、段取り時間(d)>>正味時間(n)の関係から、前ロットの正味作業時間が終了する時点で、次の電子部品搭載対象のロットの段取り作業が完了しない状態が発生する。そのために段取り時間(dn)を短縮することがスループット向上のうえで最も有効な施策となる。

図11のように段取り時間(dn)を短縮化すると、マウンタ停止による待ち時間60の発生を抑止でき、さらに、1ロット当たりの電子部品搭載作業時間(段取り時間+正味時間)も短縮されるので、段取り時間(dn)短縮前の所定の範囲の作業時間(tm)内で作業できるロット数と比較した場合、ロットnまでの作業しかできなかったものが、同じ作業時間(tm)内に、先行のロットn+1、n+2のように作業できるロット数を増やすことができ、スループットが向上する効果がある。

図12、図13は、バンク2内レーン4のデュアルフィーダ3配置と正味時間(n)の関係を示したものである。図12のように、マウンタ1を上面から見た場合、プリント基板11の電子部品搭載位置13に対し、デュアルフィーダ3上の部品吸着部の電子部品12までの距離が短い配置の場合、電子部品12を電子部品搭載位置13まで移動させる時間が短いので正味時間(n)は短くなる。つまり、電子部品搭載位置13(X座標)−部品吸着部の電子部品位置12(X座標)=少(Min)の位置に配置することで正味時間(n)を短くすることができる。また、図13のように、プリント基板11の電子部品搭載位置13に対し、デュアルフィーダ3上の部品吸着部の電子部品12までの距離が長い配置の場合、電子部品12を電子部品搭載位置13まで移動させる時間が長くなるので、正味時間(n)は長くなる。つまり、電子部品搭載位置13(X座標)−部品吸着部の電子部品12(X座標)=大(Max)の位置に配置すると正味時間(n)は長くなってしまう。つまり、バンク2内レーン4のデュアルフィーダ3配置決定の際は、上記の内容を考慮して正味時間(n)が長くなることを抑止した部品配置をする必要がある。

また、正味時間(n)が長くなる要因としては、デュアルフィーダ3にセットしたリール20の部品切れによる部品交換作業頻発により、正味時間(n)が長くなる場合がある。これは、正味時間(n)内でデュアルフィーダ3にセットしたリール20の電子部品12が、その部品の搭載作業途中で無くなると、デュアルフィーダ3のリール20を交換する作業が発生する。交換作業中はマウンタの搭載動作が停止するので、交換作業が頻繁に発生した場合、正味時間(n)が長くなる問題が発生する。つまり、搭載作業中のリール交換作業を頻発させないためには、段取り作業の段階で、1ロットで使用する電子部品12の数に対する、リール20内に残っている電子部品12の数を考慮してリール20を配置する必要がある。これにより、部品交換作業頻発による正味時間(n)の増加を抑止することができる。

但し、前述の通り、正味時間(n)は少ロットの枚数をマウンタが高速、且つ、自動で部品搭載作業を行うため短く、段取り時間(d)>>正味時間(n)の関係となるため、全体スループット向上を目的とした場合、正味時間(n)の短縮化による効果は少ない。そこで、段取り時間(d)の最短化と正味時間(n)の最短化を比較した場合、段取り時間(d)最短化の方を優先とした部品配置を行うことで、マウンタ1による電子部品搭載作業の、全体スループット向上を実現することが可能となる。

本技術分野の背景技術として、特開2002−232190号公報(特許文献1)がある。この公報には、「適正な最適化処理結果に基づいたフィーダ配置データを作成することができる電子部品実装装置におけるフィーダ配置データ作成装置およびフィーダ配置データ作成方法を提供することを目的とする。2種類の電子部品が供給可能なダブルフィーダが部品供給部に配置された実装装置におけるフィーダ配置データを作成するフィーダ配置データ作成装置において、電子部品の種類の組み合わせが予め固定的に設定されていない非拘束テープフィーダの使用が許容される上限数として定義される非拘束フィーダ最大使用数を入力し、入力された非拘束フィーダ最大使用数に基づいて演算された推定サイクルタイムを表示する。これにより制約条件を弾力的に設定して柔軟な最適化を可能とするとともに、最適化演算結果の適否を容易に判断することができ、最適化目的に叶った適正な最適化を行うことができる。」と記載されている(要約参照)。

また、特開2009−111106号公報(特許文献2)がある。この公報には、「今回生産前に最適化されたフィーダ配置を示すクラスタ情報に基づいて、今回生産時のフィーダ配置を最適化する際に、総生産時間を短縮する。前記クラスタ情報に含まれるフィーダについては、その位置を固定してフィーダ交換を行わないクラスタ最適化と、前記クラスタ情報に含まれるフィーダであっても、同じ部品のフィーダがまとまるようにフィーダ交換を行なうクラスタ情報継承最適化を比較し、フィーダ交換時間を含む総生産時間が短い方のフィーダ配置を用いてフィーダセット情報を作成する。」と記載されている(要約参照)。

概要

デュアルフィーダを適用したマウンタによる多品種少ロットの電子部品搭載作業において、段取り作業時間が長くなることを回避する。 前生産機種のバンク内デュアルフィーダ配置を流用して次生産機種の段取り作業を行う場合、前生産機種のバンク内デュアルフィーダ配置を考慮し、且つ、バンク内、デュアルフィーダ(A側スロット・B側スロット)内でのリール変更、リール入れ替え、新規リールセット回数が最も少なくなる次生産機種の部品配置を決定し、マウンタの段取り作業最短化を実現する。更に、デュアルフィーダ及びリールの使用状態を管理し、段取り作業時での使用・未使用状態を考慮したうえで、次生産機種の部品配置を決定する。

目的

但し、前述の通り、正味時間(n)は少ロットの枚数をマウンタが高速、且つ、自動で部品搭載作業を行うため短く、段取り時間(d)>>正味時間(n)の関係となるため、全体スループット向上を目的とした

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

デュアルフィーダを適用したマウンタによる電子部品搭載作業において、前生産機種バンク内デュアルフィーダ配置流用して次生産機種の段取り作業を行う場合の部品配置決定方法であって、(1)前生産機種で使用されたデュアルフィーダにセット済の固定配置リール部品を、引き続き固定配置情報のレーン最優先にて配置して確定する工程と、(2)前生産機種で使用されたデュアルフィーダにセット済の両部品は取り外しせずに、デュアルフィーダごとレーンを移動して配置が可能な場合に、第2の優先度にて配置して確定する工程と、(3)未使用の登録デュアルフィーダがセット済の両部品は取り外しせずに、デュアルフィーダごとレーンに配置が可能な場合に、第3の優先度にて配置して確定する工程と、(4)前生産機種で使用されたデュアルフィーダにセット済の片側部品は取り外しせずに、反対側の空きスロット新規にリール部品をセットして、デュアルフィーダごとレーンに配置が可能な場合に、第4の優先度にて配置して確定する工程と、(5)前生産機種で使用されたデュアルフィーダにセット済の片側部品は取り外しせずに、反対側のスロットにセット済の次生産機種では未使用のリール部品を取り外し、新規リール部品をセットして、デュアルフィーダごとレーンに配置が可能な場合に、第5の優先度にて配置して確定する工程と、(6)空きのデュアルフィーダに対し、両側のスロットに新規にリール部品をセットして、デュアルフィーダごとレーンに配置が可能な場合に、第6の優先度にて配置して確定する工程と、を有することを特徴とする部品配置決定方法。

請求項2

請求項1記載の部品配置決定方法において、前記部品配置決定処理に先立ち、次生産機種の全ての部品をマウンタによるプリント基板への搭載動作最速となるようにレーン上の部品配置を仮決定する工程を有し、前記仮決定されたレーン上の部品配置を目標として、前記第1乃至第6の各工程における部品配置を、前記目標とする部品配置と同一レーン、又は近傍のレーンに配置することを特徴とする部品配置決定方法。

請求項3

請求項1または請求項2に記載の部品配置決定方法において、前記第4乃至第6の各工程における新規リールの部品残数が、次生産機種での部品使用数以上となるリールを選定し、もし該当リールが無い場合は、次生産機種の正味作業中にリール交換するための交換用リールを準備する指示を出すことを特徴とする部品配置決定方法。

請求項4

請求項1記載の部品配置決定方法において、前生産機種の正味作業が終了しているか、否かの判定により、終了していない場合には、前記第4及び第5の工程の部品配置決定処理を行わず、前記第6の工程の部品配置決定処理によって、配置が確定していない残りの全てのリール部品を空きのデュアルフィーダにセットして、レーンに配置して確定することを特徴とする部品配置決定方法。

請求項5

デュアルフィーダを適用したマウンタによる電子部品搭載作業において、前生産機種のバンク内デュアルフィーダ配置を流用して次生産機種の段取り作業を行う場合の部品配置を決定して、次生産機種配置情報を出力する部品配置決定装置であって、制御部と、記憶部と、入力部と、表示部と、及び通信部とを備え、前記記憶部には、プリント基板に電子部品を搭載するために必要な情報を指示する次生産機種NCプログラム記憶領域と、固定配置するレーンに対してデュアルフィーダにセットされているリール部品の部品ID情報が格納される固定配置情報記憶領域と、登録デュアルフィーダの情報が格納される登録デュアルフィーダ情報記憶領域と、部品IDで識別されたリール内の部品残数情報が格納されるリール部品残数管理情報記憶領域と、生産機種別のバンク内レーン配置及びデュアルフィーダにセットされているリール部品の部品ID情報を格納する生産機種別配置情報記憶領域とを備え、前記制御部は、マウンタの駆動時間を最少化するために最適なレーン配置を仮決定する最適レーン配置決定部と、前生産機種のバンク内デュアルフィーダ配置を流用して次生産機種の部品配置を決定する処理を、バンク内の部品配置変更作業を6つの作業要素パターン分類して、各作業要素パターンに優先順序を付けて、前記最適なレーン配置を目標として、優先順序に従って各作業要素パターンでデュアルフィーダが配置可能な部品より配置を確定する次生産機種部品配置決定部と、部品配置決定情報に基づき、次生産機種配置情報を生成して前記表示部に表示する次生産機種配置情報出力部と、を備えたことを特徴とする部品配置決定装置。

技術分野

0001

本発明は、デュアルフィーダを適用した電子部品搭載機(以下、マウンタ)におけるデュアルフィーダ及び電子部品の配置を決定する方法(アルゴリズム)、およびその装置に関するものであり、最適配置による段取り作業時間短縮化の技術である。

背景技術

0002

マウンタを使用して電子部品をプリント基板に搭載する作業において、生産機種切り替えの際、プリント基板に使用する電子部品に合わせて、マウンタにセットする電子部品を入替えする作業が必要となり、その作業を段取り作業と呼ぶ。マウンタの段取り作業は、人手による作業であり、プリント基板に使用する電子部品の種類数全てを人手によりセット作業を行う。近年のプリント基板は高性能・高機能化が進み、高性能・高機能を実現するためには、1枚当たりのプリント基板に使用される電子部品の種類も増加しており、それに伴い段取り時間も増加傾向となっている。

0003

また、マウンタに電子部品をセットする際、フィーダと呼ぶ治具に電子部品をセットし、そのフィーダをマウンタにセットを行うが、電子部品種類増加の対応として従来のフィーダは1種類の電子部品しかセットできないのに対し、フィーダ1個に対し、2種類の電子部品をセット可能な「デュアルフィーダ」を適用したマウンタがある。

0004

従来のマウンタによる電子部品搭載作業、デュアルフィーダ概要、段取り作業について図2から図13を用いて説明する。
図2(a)は、マウンタ1を上面から示した概略図である。マウンタ1は、電子部品をセットするデュアルフィーダ3、デュアルフィーダ3を複数セットするためのバンク2、プリント基板11を搬送するための搬送レール7、部品吸着するための吸着ノズル9、供給された部品の位置を認識するための認識カメラ10、吸着ノズル9と認識カメラ10を一体化したヘッドユニット8、ヘッドユニット8を移動させるためのY軸レール5、X軸レール6から構成される。

0005

まず、電子部品12をセットする構成として、電子部品12をセットしたデュアルフィーダ3を複数個セット可能なバンク2があり、バンク2のデュアルフィーダ3をセットする位置をレーン4と呼ぶ。電子部品12をセットしたデュアルフィーダ3をバンク2のレーン4に並べてセットし、デュアルフィーダ3がセットされたバンク2をマウンタ1にセットする。
次に、プリント基板11を供給する構成として、搬送レール7があり、搬送レール7に沿ってプリント基板11がマウンタ1の中に搬送され、プリント基板11が、所定位置に供給される。

0006

次に、電子部品12をプリント基板11上の電子部品搭載位置13に搭載する構成として、ヘッドユニット8を移動させるためのY軸レール5とX軸レール6がある。
ヘッドユニット8は、部品の位置を認識する認識カメラ10と電子部品12を吸着する吸着ノズル9で構成される。Y軸レール5とX軸レール6に沿って、ヘッドユニット8が、デュアルフィーダ3にセットされた電子部品12の上部に自動で移動し、吸着ノズル9によって電子部品12を吸着し上昇する。次に、Y軸レール5とX軸レール6に沿って、ヘッドユニット8がプリント基板11の電子部品搭載位置13の上部に自動で移動し、吸着ノズル9が下降し、プリント基板11の電子部品搭載位置13に電子部品12を搭載する。

0007

図2(b)は、デュアルフィーダ3にセットする電子部品12の供給形態の詳細を示したものである。一般的に「リール部品」と呼ばれ、キャリアテープ21の中に電子部品12が並んで収納されており、そのキャリアテープ21を巻いて収納するリール20から構成する。デュアルフィーダ3には、このリール20単位で電子部品12をセットする。また、リール20には1種類の電子部品を数千・数万個単位で収納している。

0008

図3(a),(b)は、従来のフィーダ30を示したものである。フィーダ30は、リール20をセットする機構を1個有し、電子部品12を吸着ノズル9で吸着する位置となる部品吸着部31から構成する。この1個のフィーダ30に対しては、1個のリール20をセットすることが可能である。セット手順としては、始めにフィーダ30にリール20をセットし、キャリアテープ21を引き出す。次に、フィーダ30の先端にある部品吸着部31までキャリアテープ21に収納された電子部品12の先頭部を引き出し固定する。

0009

図4(a),(b)は、デュアルフィーダ40を示したものである。デュアルフィーダ40は、リール20をセットする機構を2個有し、電子部品12を吸着ノズル9で吸着する位置となるA側スロット部品吸着部41、B側スロット部品吸着部42から構成される。1個のデュアルフィーダ40に対しては、2個(2種類)のリール20a・20bをセットすることができる。セット位置はA側スロット・B側スロットの呼び方により識別する。セット手順としては、デュアルフィーダ40にリール20aをセットしキャリアテープ21aを引き出す。次に、デュアルフィーダ40のA側スロットに沿ってキャリアテープ21aを引き出し、デュアルフィーダ40のA側スロット部品吸着部41まで電子部品12aの先頭部を引き出し固定する。次に、デュアルフィーダ40にリール20bをセットしキャリアテープ21bを引き出す。次に、デュアルフィーダ40のB側スロットに沿ってキャリアテープ21bを引き出し、デュアルフィーダ40のB側スロット部品吸着部42まで電子部品12bの先頭部を引き出し固定する。

0010

デュアルフィーダ40のメリットは、フィーダ1台に対して2個(2種類)の電子部品12a,12bがセット可能であり、マウンタ1のサイズが同じでもセットできる部品種類数を増やすことが可能となる。デュアルフィーダ40のデメリットとしては、生産機種切り替えの際、A側スロットとB側スロットの部品入れ替えが発生した場合、デュアルフィーダ40からリール20を取り外す作業が発生してしまい作業時間がかかる。従来のフィーダ30であれば、リール20をフィーダ30から取り外すことなく、フィーダ30をバンク2内のレーン4の中で入れ替えを行えば、上記と同等の作業を行ったことになるが、デュアルフィーダ40の場合は、リール20をデュアルフィーダ40から取り外ししないと作業ができないため作業効率が悪い。また、デュアルフィーダ40は内部機構が複雑になっており、キャリアテープ21をA側スロット、B側スロットに沿って送り出す動作を電動で行う機構となっている。そのため、リール20の交換作業毎に専用の電源供給装置にデュアルフィーダ40をセットしてから作業を行う必要があり作業時間がかかる。つまり、従来のフィーダ30と比較するとデュアルフィーダ40の1個のリール交換作業に2〜3倍の時間がかかってしまう。

0011

図5は、デュアルフィーダ40へのリール20のセット作業を示したものである。デュアルフィーダ40へリール20を2個(2種類)セットする作業を行う。例えば、プリント基板11に搭載される電子部品12の種類数が100種類あった場合、100種類の電子部品12をデュアルフィーダ40へセットする必要がある。つまり、デュアルフィーダ40を50セット準備し、人手によりセット作業をする必要がある。例えば、1個のリール20をデュアルフィーダ40へセットするのに1.5分かかる場合、100種類の電子部品をセットするには、150分(2.5時間)もの時間がかかることとなり、多くの時間を費やしてしまう問題がある。更に、段取り作業の際に、全種類の電子部品12が用意可能であれば良いが、他作業や他マウンタで使用中の場合、デュアルフィーダ40へのリール20のセット作業を完了することが出来ず、他作業、他ラインでのリール20の使用完了を待ってから作業を行う必要が発生し、段取り作業の作業時間が更に増加する問題がある。

0012

図6は、リール20をセットしたデュアルフィーダ40のバンク2へのセット作業を示したものである。リール20をセットしたデュアルフィーダ40をバンク2のレーン4に並べてセットする。デュアルフィーダ40をセットしたバンク2を準備して段取り作業は終了となり、マウンタ1の生産機種切り替えの際にバンク2を一括でマウンタ1にセットを行い、マウンタの部品搭載作業開始となる。つまり、マウンタ1の部品搭載作業中に、次の生産機種で使用するリール20をセットしたデュアルフィーダ40を予め準備し、更に、バンク2にセットしておくことにより、マウンタ1の部品搭載作業を止めることなく、段取り作業を行うことができる。

0013

図7は、従来のマウンタ1による部品搭載作業を示したフロー図である。始めに、生産機種NCプログラム読込み、バンク2の部品配置を決定する(S1)。生産機種NCプログラムとは、プリント基板11に電子部品12を搭載するために必要な情報を指示するデータであり、部品ID、X、Y座標搭載角度回路記号によって構成する。また、バンク2の部品配置はマウンタメーカーが提供する最適レーン配置決定プログラムを用いて、パソコンでの自動処理により部品配置が決定する。

0014

次に、決定したバンク2の部品配置をパソコン画面、又は印刷した紙を参照し、人手によりリール20をデュアルフィーダ40にセットする作業を行う(S2)。次に、人手によりリール20をセットしたデュアルフィーダ40をバンク2のレーン4に並べてセットする作業を行う(S3)。これで段取り作業が終了となる。
次に、人手によりデュアルフィーダ40をセットしたバンク2をマウンタ1に一括でセットする作業を行う(S4)。

0015

次に、生産機種NCプログラムを読込み、電子部品搭載作業をスタートする(S5)。次に、搬送レール7に沿ってプリント基板11が自動でマウンタ1の中に搬送される(S6)。次に、ヘッドユニット8がY軸レール5とX軸レール6に沿ってデュアルフィーダ40の部品吸着部へ移動する(S7)。
次に、認識カメラ10で電子部品12を認識し(部品の正確な位置を認識して吸着ノズルの位置決めを調整して)、デュアルフィーダ40より吸着ノズル9に電子部品12を吸着する(S8)。次に、プリント基板11の電子部品搭載位置13へ、ヘッドユニット8が移動し、電子部品12をプリント基板11の電子部品搭載位置13に搭載する(S9)。これは、プリント基板11の全ての電子部品搭載作業が終了するまで搭載動作を繰り返し自動で行う(S10)。

0016

全ての電子部品12の搭載作業が終了後、プリント基板11をマウンタ1から搬出(S11)、次のプリント基板11をマウンタ1に搬入し、電子部品搭載作業を繰り返す。全てのプリント基板11の電子部品搭載作業が完了したら電子部品搭載作業が終了となる(S12)。電子部品搭載作業が終了したら、デュアルフィーダ40がセットされたバンク2をマウンタ1から一括で人手により取り外す(S13)。取り外したデュアルフィーダ40は、次の生産機種のために使用する場合もあり、使用しない場合は、デュアルフィーダ40からリール20を人手により取り外して、それぞれ保管棚に格納する。

0017

図8は、1つの生産機種をマウンタにより電子部品搭載作業をする場合の段取り時間と正味時間の関係を示したものである。マウンタを適用した電子部品搭載作業の作業時間は、段取り時間(d)50と正味時間(n)51で表す。段取り時間(d)50は1つの生産機種(以下、ロット)で使用する電子部品12のリール20をデュアルフィーダ40にセットし、そのデュアルフィーダ40をバンク(保管台)2にセットするまでの作業時間を表す。

0018

また、正味時間(n)51は、デュアルフィーダ40をセットしたバンク2をマウンタ1にセットした後、1ロット全てのプリント基板11に対して、マウンタ1が電子部品12を自動で搭載する作業時間を表す。つまり自動でマウンタ1が電子部品12を搭載する時間を正味時間(n)51とする。1ロットの電子部品搭載作業時間(T)は段取り時間(d)+正味時間(n)の関係となる。

0019

1枚当たりのプリント基板11に使用される電子部品12の種類が多い高性能・高機能なプリント基板を、少ロット(10〜20枚/ロット相当)の生産計画で行う作業形態の場合、段取り時間(d)50は使用する電子部品12の種類が多いため長く、正味時間(n)51は少ロットの枚数をマウンタ1が自動で高速に移動するヘッドユニット8を用いて電子部品搭載作業を行うため、比較的に短い関係になる。つまり、段取り時間(d)50>>正味時間(n)51の関係となり、段取り時間(d)50の占める割合が非常に大きい。

0020

図9に示すように、段取り時間(d)52、正味時間(n)51、電子部品搭載作業時間(T0)であったロットが、段取り時間(d)52の短縮化により、段取り時間(d)53、正味時間(n)51、電子部品搭載作業時間(T1)となった場合、短縮時間(T2)=(T0)−(T1)となる。つまり、短縮時間(T2)により短くなった分、次のロットの電子部品搭載作業を先行して開始し作業を行うことが可能となる。

0021

図10図11は、マウンタによる部品搭載作業のロット毎のタイムチャートを示したものである。横軸は1日の作業時間(t)を示す。dnはロットnの段取り時間を示し、nnはロットnの正味時間を示す。マウンタの運用は、図10のように作業中ロットの正味作業が終了するまでに、次のロットの段取り作業を終了することにより、マウンタの停止時間を発生させないように、次のロットの正味作業に移行する運用を行う。この方式を順次段取り方式と呼ぶ。図10では、ロット1の正味時間(n1)が終了後、ロット2の段取り作業が完了したバンクをマウンタにセットしロット2の正味時間(n2)を開始する。ロット2の正味時間(n2)の間にロット3の段取り作業を行う。ロット3の段取り作業はロット1で使用した部品をロット3で使用できる状態に再セットする作業となる。
図10の例では、ロットnの正味作業で使用したバンク、デュアルフィーダを対象として、n+2番目のロットに対して順次段取り作業を行う形態だが、ロットnから、n+3番目のロット、又はn+4番目のロットに対して順次段取りを行う形態もある。但しその場合、先行して段取り作業が完了したバンクを複数個準備する必要が発生し、バンクやデュアルフィーダの保有数、また、電子部品のリール保有数に十分な余裕が無い場合、段取り作業が出来ないといった問題が発生する。

0022

図10の順次段取り形態がn+2番目のロットに対して、順次段取り作業を行い、且つ、段取り時間が長い場合、例えば(d3)>(n2)の関係となってしまい、ロット2の正味作業終了までに段取り作業が完了せず、マウンタ停止による待ち時間60が発生してしまう。また、順次段取り形態がn+3番目のロットに対して、順次段取り作業を行う場合も同様に、例えば(d4)>(n2)+(n3)となった場合、同じ様にマウンタ停止による待ち時間60が発生する。マウンタ停止による待ち時間60が発生すると1日あたりの生産作業可能枚数(以下、スループット)が減り作業効率が悪化するといった問題が発生する。前述の通り、高性能・高機能なプリント基板を少ロットの生産計画で行う作業形態においては、段取り時間(d)>>正味時間(n)の関係から、前ロットの正味作業時間が終了する時点で、次の電子部品搭載対象のロットの段取り作業が完了しない状態が発生する。そのために段取り時間(dn)を短縮することがスループット向上のうえで最も有効な施策となる。

0023

図11のように段取り時間(dn)を短縮化すると、マウンタ停止による待ち時間60の発生を抑止でき、さらに、1ロット当たりの電子部品搭載作業時間(段取り時間+正味時間)も短縮されるので、段取り時間(dn)短縮前の所定の範囲の作業時間(tm)内で作業できるロット数と比較した場合、ロットnまでの作業しかできなかったものが、同じ作業時間(tm)内に、先行のロットn+1、n+2のように作業できるロット数を増やすことができ、スループットが向上する効果がある。

0024

図12図13は、バンク2内レーン4のデュアルフィーダ3配置と正味時間(n)の関係を示したものである。図12のように、マウンタ1を上面から見た場合、プリント基板11の電子部品搭載位置13に対し、デュアルフィーダ3上の部品吸着部の電子部品12までの距離が短い配置の場合、電子部品12を電子部品搭載位置13まで移動させる時間が短いので正味時間(n)は短くなる。つまり、電子部品搭載位置13(X座標)−部品吸着部の電子部品位置12(X座標)=少(Min)の位置に配置することで正味時間(n)を短くすることができる。また、図13のように、プリント基板11の電子部品搭載位置13に対し、デュアルフィーダ3上の部品吸着部の電子部品12までの距離が長い配置の場合、電子部品12を電子部品搭載位置13まで移動させる時間が長くなるので、正味時間(n)は長くなる。つまり、電子部品搭載位置13(X座標)−部品吸着部の電子部品12(X座標)=大(Max)の位置に配置すると正味時間(n)は長くなってしまう。つまり、バンク2内レーン4のデュアルフィーダ3配置決定の際は、上記の内容を考慮して正味時間(n)が長くなることを抑止した部品配置をする必要がある。

0025

また、正味時間(n)が長くなる要因としては、デュアルフィーダ3にセットしたリール20の部品切れによる部品交換作業頻発により、正味時間(n)が長くなる場合がある。これは、正味時間(n)内でデュアルフィーダ3にセットしたリール20の電子部品12が、その部品の搭載作業途中で無くなると、デュアルフィーダ3のリール20を交換する作業が発生する。交換作業中はマウンタの搭載動作が停止するので、交換作業が頻繁に発生した場合、正味時間(n)が長くなる問題が発生する。つまり、搭載作業中のリール交換作業を頻発させないためには、段取り作業の段階で、1ロットで使用する電子部品12の数に対する、リール20内に残っている電子部品12の数を考慮してリール20を配置する必要がある。これにより、部品交換作業頻発による正味時間(n)の増加を抑止することができる。

0026

但し、前述の通り、正味時間(n)は少ロットの枚数をマウンタが高速、且つ、自動で部品搭載作業を行うため短く、段取り時間(d)>>正味時間(n)の関係となるため、全体スループット向上を目的とした場合、正味時間(n)の短縮化による効果は少ない。そこで、段取り時間(d)の最短化と正味時間(n)の最短化を比較した場合、段取り時間(d)最短化の方を優先とした部品配置を行うことで、マウンタ1による電子部品搭載作業の、全体スループット向上を実現することが可能となる。

0027

本技術分野の背景技術として、特開2002−232190号公報(特許文献1)がある。この公報には、「適正な最適化処理結果に基づいたフィーダ配置データを作成することができる電子部品実装装置におけるフィーダ配置データ作成装置およびフィーダ配置データ作成方法を提供することを目的とする。2種類の電子部品が供給可能なダブルフィーダが部品供給部に配置された実装装置におけるフィーダ配置データを作成するフィーダ配置データ作成装置において、電子部品の種類の組み合わせが予め固定的に設定されていない非拘束テープフィーダの使用が許容される上限数として定義される非拘束フィーダ最大使用数を入力し、入力された非拘束フィーダ最大使用数に基づいて演算された推定サイクルタイムを表示する。これにより制約条件を弾力的に設定して柔軟な最適化を可能とするとともに、最適化演算結果の適否を容易に判断することができ、最適化目的に叶った適正な最適化を行うことができる。」と記載されている(要約参照)。

0028

また、特開2009−111106号公報(特許文献2)がある。この公報には、「今回生産前に最適化されたフィーダ配置を示すクラスタ情報に基づいて、今回生産時のフィーダ配置を最適化する際に、総生産時間を短縮する。前記クラスタ情報に含まれるフィーダについては、その位置を固定してフィーダ交換を行わないクラスタ最適化と、前記クラスタ情報に含まれるフィーダであっても、同じ部品のフィーダがまとまるようにフィーダ交換を行なうクラスタ情報継承最適化を比較し、フィーダ交換時間を含む総生産時間が短い方のフィーダ配置を用いてフィーダセット情報を作成する。」と記載されている(要約参照)。

先行技術

0029

特開2002−232190号公報
特開2009−111106号公報

発明が解決しようとする課題

0030

解決しようとする問題点は、デュアルフィーダを適用したマウンタによる電子部品搭載作業において、デュアルフィーダは従来のフィーダに比べ、リールの交換作業に時間がかかる問題がある。そのため、電子部品種類数が多いプリント基板の段取り時間は増加傾向となっている。電子部品種類数が多いプリント基板の電子部品搭載作業を少ロットの生産計画で行う作業形態においては、段取り時間が長い場合、前生産機種の正味作業終了時までに次生産機種の段取り作業を完了することができず、そのためにマウンタが停止状態となる待ち時間を発生させていた。更に、段取り作業に必要となるデュアルフィーダ及びリールの、他マウンタでの使用状態を管理していないことにより、人手による段取り作業時において、デュアルフィーダ又はリールが他マウンタで使用中のために、段取り作業を完了することができず、段取り作業時間を長くする要因となっていた。

0031

また、デュアルフィーダにセットするリールの部品残数を管理していないため、次生産機種の電子部品使用数に対して、部品残数が少ないリールを段取り作業時に複数個セットした場合、正味作業中に部品切れによるデュアルフィーダのリール交換作業が頻繁に発生してしまう。前述した通り、デュアルフィーダにおけるリール交換作業は時間がかかることにより、リール交換作業が頻繁に発生すると、マウンタの停止時間が増え稼働率低下の原因となる。

課題を解決するための手段

0032

上記課題を解決するために本発明では、デュアルフィーダを適用したマウンタによる電子部品搭載作業において、前生産機種のバンク内デュアルフィーダ配置を流用して次生産機種の段取り作業を行う場合の部品配置決定方法において、(1)前生産機種で使用されたデュアルフィーダにセット済の固定配置のリール部品を、引き続き固定配置情報のレーンへ最優先にて配置して確定する工程と、(2)前生産機種で使用されたデュアルフィーダにセット済の両部品は取り外しせずに、デュアルフィーダごとレーンを移動して配置が可能な場合に、第2の優先度にて配置して確定する工程と、(3)未使用の登録デュアルフィーダがセット済の両部品は取り外しせずに、デュアルフィーダごとレーンに配置が可能な場合に、第3の優先度にて配置して確定する工程と、(4)前生産機種で使用されたデュアルフィーダにセット済の片側部品は取り外しせずに、反対側の空きスロット新規にリール部品をセットして、デュアルフィーダごとレーンに配置が可能な場合に、第4の優先度にて配置して確定する工程と、(5)前生産機種で使用されたデュアルフィーダにセット済の片側部品は取り外しせずに、反対側のスロットにセット済の次生産機種では未使用のリール部品を取り外し、新規リール部品をセットして、デュアルフィーダごとレーンに配置が可能な場合に、第5の優先度にて配置して確定する工程と、(6)空きのデュアルフィーダに対し、両側のスロットに新規にリール部品をセットして、デュアルフィーダごとレーンに配置が可能な場合に、第6の優先度にて配置して確定する工程と、を有することを特徴とする部品配置決定方法とした。

0033

また、上記課題を解決するために本発明では、前記部品配置決定方法において、前記部品配置決定処理に先立ち、次生産機種の全ての部品をマウンタによるプリント基板への搭載動作が最速となるようにレーン上の部品配置を仮決定する工程を有し、前記仮決定されたレーン上の部品配置を目標として、前記第1乃至第6の各工程における部品配置を、前記目標とする部品配置と同一レーン、又は近傍のレーンに配置することを特徴とする部品配置決定方法とした。

0034

また、上記課題を解決するために本発明では、デュアルフィーダを適用したマウンタによる電子部品搭載作業において、前生産機種のバンク内デュアルフィーダ配置を流用して次生産機種の段取り作業を行う場合の部品配置を決定して、次生産機種配置情報を出力する部品配置決定装置を、制御部と、記憶部と、入力部と、表示部と、及び通信部とを備え、前記記憶部には、プリント基板に電子部品を搭載するために必要な情報を指示する次生産機種NCプログラム記憶領域と、固定配置するレーンに対してデュアルフィーダにセットされているリール部品の部品ID情報が格納される固定配置情報記憶領域と、登録デュアルフィーダの情報が格納される登録デュアルフィーダ情報記憶領域と、部品IDで識別されたリール内の部品残数情報が格納されるリール部品残数管理情報記憶領域と、生産機種別のバンク内レーン配置及びデュアルフィーダにセットされているリール部品の部品ID情報を格納する生産機種別配置情報記憶領域とを備え、前記制御部は、公知技術の最適レーン配置決定プログラムを実行して、マウンタの駆動時間を最少化するために最適なレーン配置を仮決定する最適レーン配置決定部と、前生産機種のバンク内デュアルフィーダ配置を流用して次生産機種の部品配置を決定する処理を、バンク内の部品配置変更作業を6つの作業要素パターン分類して、各作業要素パターンに優先順序を付けて、前記最適なレーン配置を目標として、優先順序に従って各作業要素パターンでデュアルフィーダが配置可能な部品より配置を確定する次生産機種部品配置決定部とを備えて構成した。

発明の効果

0035

本発明は、デュアルフィーダを適用したマウンタによる電子部品搭載作業において、高性能・高機能なプリント基板を少ロットの生産形態で作業を行う場合、段取り時間を最短化することにより、段取り時間が長い原因によるマウンタが停止状態となる待ち時間の発生を抑止し、且つ、電子部品搭載作業全体の時間を短縮できるため、電子部品搭載作業のスループットを向上させる効果がある。更に、デュアルフィーダ及びリールの使用状態を管理することにより、段取り作業において、デュアルフィーダ及びリールが準備できないことによる、段取り作業待ちの発生を回避でき、段取り時間の増加を抑止できる効果がある。

0036

また、リールの部品残数を考慮してデュアルフィーダにセットするリールを決定することで、リール交換作業頻発によるマウンタ停止時間の増加を抑止できる効果がある。

図面の簡単な説明

0037

本発明の段取り時間を短縮する部品配置決定方法を実行する部品配置決定装置の構成の一例を示す概略全体構成図である。
(a):電子部品搭載機(マウンタ)の概略構成図、(b):リール部品の外観図である。
従来のフィーダの(a):上面図、(b):外観図である。
デュアルフィーダの(a):上面図、(b):外観図である。
リールをデュアルフィーダへセットする概要図である。
デュアルフィーダをバンクにセットする概要図である。
従来の電子部品搭載機(マウンタ)による部品搭載作業を示したフロー図である。
1つの生産機種をマウンタにより電子部品搭載作業をする場合の段取り時間と正味時間の関係を示した図である。
段取り時間(d)の短縮化により、次のロットの電子部品搭載作業を先行して開始し作業を行うことが可能となることを説明する図である。
マウンタによる部品搭載作業のロット毎のタイムチャートを示した図である。
マウンタによる部品搭載作業において、段取り時間を短縮化した場合のロット毎のタイムチャートを示した図である。
バンク2内レーン4のデュアルフィーダ3配置と正味時間(n)の関係を説明する図である。
バンク2内レーン4のデュアルフィーダ3配置と正味時間(n)の関係を説明する図である。
段取り作業におけるバンク内の部品配置変更作業を、6つの作業要素パターンに分類して各作業要素別に説明した図である。
段取り作業におけるバンク内の部品配置変更作業を、6つの作業要素パターンに分類して各作業要素別に説明した図である。
本発明における次生産機種の部品配置優先度説明図である。
次生産機種部品配置決定部113における次生産機種配置決定処理への入力情報と、その出力情報の受け渡しを説明する図である。
本発明における次生産機種配置決定処理の入力情報の詳細である。
本発明における次生産機種配置決定処理の出力情報の詳細である。
本発明による次生産機種の部品配置決定処理フローである。
本発明による次生産機種の部品配置決定処理フローである。
本発明による次生産機種の部品配置決定処理フロー詳細である。
本発明による次生産機種の部品配置決定処理フロー詳細である。
本発明による次生産機種の部品配置決定処理フロー詳細である。
実施例2における部品配置決定処理フローである。
実施例2における部品配置決定処理フローである。

0038

以下、本発明の実施形態について実施例を用い図面を参照しながら詳細に説明する。

0039

図1は、本発明の段取り時間を短縮する部品配置決定方法を実行して、部品配置情報を出力する部品配置決定装置100の構成の一例を示す概略全体構成図である。部品配置決定装置100は、コンピュータシステムを用いて構築され、制御部110と、記憶部120と、入力部130と、表示部140と、通信部150で構成されている。
部品配置決定装置100は、通信部150から、外部にあるNCプログラム作成装置200、他の製造ラインのマウンタの部品配置情報を作成する他の部品配置決定装置220、全てのマウンタにおいて共通に使用する登録デュアルフィーダ情報データベース230、及び全てのマウンタにおいて共通に使用するリール部品残数管理情報データベース240とネットワーク210を介して接続されている。ここで、部品配置決定装置100とNCプログラム作成装置200は一体となったシステム、例えば、同一コンピュータ内に構築してもよい。

0040

制御部110は、最適レーン配置決定部111と、システム入力情報読込み部112と、次生産機種部品配置決定部113、次生産機種配置情報出力部114、及びデータベース更新部115とを含む。
最適レーン配置決定部111は、公知の技術である既存の最適レーン配置決定プログラムを実行して、マウンタの駆動時間を最少化するために最適なレーン配置を決定する処理部である。
システム入力情報読込み部112は、次生産機種の部品配置情報を決定するに先立ち、次生産機種NCプログラム、固定配置情報、登録デュアルフィーダ情報、前生産機種部品配置情報、及びリール部品残数管理情報などを入力・読込みする。

0041

次生産機種部品配置決定部113は、システム入力情報読込み部112が入力した各情報に基づいて、次生産機種のプリント基板に搭載する電子部品の配置情報を決定する。
次生産機種配置情報出力部114は、次生産機種部品配置決定部113が決定した次生産機種の電子部品の配置情報を表示部140へ表示、または図示していない出力部へ紙で出力する。
データベース更新部115は、次生産機種部品配置決定部113が次生産機種の電子部品の配置情報を決定した際、および段取り作業、マウンタによる正味作業が実施された際に、登録デュアルフィーダ情報データベース230、および/またはリール部品残数管理情報データベース240を更新処理する。

0042

記憶部120は、最適レーン配置決定プログラム121、部品配置決定プログラム122、次生産機種NCプログラム123、固定配置情報124、登録デュアルフィーダ情報125、リール部品残数管理情報126、生産機種別配置情報127の各記憶領域を備える。
最適レーン配置決定プログラム121は、主記憶にロードされて実行されることにより最適レーン配置決定部111を実現する。
部品配置決定プログラム122は、主記憶にロードされて実行されることにより次生産機種部品配置決定部113を実現する。

0043

次生産機種NCプログラム123は、プリント基板11に電子部品12を搭載するために必要な情報を指示するデータである。詳細は後述する。
固定配置情報124は、固定配置するレーンに対してデュアルフィーダにセットされているリール部品の部品ID情報が格納されている。
登録デュアルフィーダ情報125は、保管棚などで、デュアルフィーダにリールをセットした状態を管理する、登録デュアルフィーダの情報が格納されている。単一の部品配置決定装置100によって全てのマウンタの部品配置を決定する場合には、登録デュアルフィーダ情報は部品配置決定装置100の記憶部120の記憶領域125に記憶するが、複数の部品配置決定装置がネットワーク210により接続されている場合には、登録デュアルフィーダ情報データベース230がネットワーク210に接続されて共通の登録デュアルフィーダ情報が格納される。
リール部品残数管理情報126は、部品IDで識別されたリール内の部品残数情報が格納されている。単一の部品配置決定装置100によって全てのマウンタの部品配置を決定する場合には、リール部品残数管理情報は部品配置決定装置100の記憶部120の記憶領域126に記憶するが、複数の部品配置決定装置がネットワーク210により接続されている場合には、リール部品残数管理情報データベース240がネットワーク210に接続されて共通のリール部品残数管理情報が格納される。
生産機種別配置情報127は、生産機種別のバンク内レーン配置及びデュアルフィーダにセットされているリール部品の部品ID情報である。

0044

入力部130は、解析のために必要な設定情報の入力、メニューの選択指示、あるいはその他の指示等を入力する入力部である。
表示部140は、評価対象モデルの表示、入力情報の表示、処理結果の表示、処理途中の経緯の表示等を行う表示部である。
通信部150は、ネットワーク210を介して、外部にあるNCプログラム作成装置200、他の部品配置決定装置220、全てのマウンタにおいて共通に使用するデュアルフィーダ登録情報データベース230、及びリール部品残数管理情報データベース240などと各種データを送受信する。

0045

この部品配置決定装置100のハードウェア構成は、これに限定されるものではないが、例えば以下の通りである。制御部110は、CPU(中央処理装置)、ROM(リードオンリメモリ)やRAM(ランダムアクセスメモリ)などの記憶装置を含んで構成される。記憶部120は、ハードディスク装置などの外部記憶装置により構成される。入力部130は、例えばキーボードマウスなどを用いる。その他、タッチパネル、専用のスイッチやセンサあるいは音声認識装置を用いてもよい。表示部140は、例えばディスプレイプロジェクタヘッドマウントディスプレイなど画面スクリーンに情報を表示する装置を用いる。さらに、表示部140に表示された情報を用紙に出力するプリンタ(図示しない)を部品配置決定装置100に接続してもよい。

0046

なお、これらのハードウェア構成は、専用装置である必要はなく、パーソナルコンピュータ等の一般的なコンピュータシステムを利用することができる。これらの制御部110に含まれる各機能部111〜115は、制御部110において、CPUにより記憶部120に記憶されたプログラムを実行することによって実現される。すなわち、これらの各機能部は、ソフトウェアにより構築される機能である。

0047

次に、本発明が対象とするマウンタの一連の動作について説明する。段取り作業として、生産機種NCプログラムを読込み、マウンタの部品配置決定プログラムによりバンク内の部品配置を決定する。この部品配置決定プログラムによる部品配置決定処理はパソコンを使って処理を行う。本発明は、この部品配置決定処理に関するものである。次に、決定した部品配置情報より、人手によりリールをデュアルフィーダにセットする。次に、人手によりリールをセットしたデュアルフィーダをバンクにセットする。これで段取り作業が終了となる。

0048

次に、正味作業として、デュアルフィーダをセットしたバンクをマウンタに人手にて一括でセットし、マウンタに生産機種NCプログラムを読込み、部品搭載作業をスタートする。次に、マウンタが搬送レールに沿ってプリント基板を自動で搬送し、ヘッドユニットがY軸レールとX軸レールに沿って部品吸着部に自動で移動する。次に、認識カメラで電子部品12を認識して吸着ノズルに電子部品を吸着し、プリント基板の電子部品搭載位置へ、ヘッドユニットが自動で移動し、電子部品をプリント基板の電子部品搭載位置に搭載する。

0049

図14及び図15は、デュアルフィーダを適用したマウンタによる電子部品搭載作業において、段取り作業における人手によるバンク内の部品配置変更作業を、6つの作業要素パターンに分類して、各作業要素別に詳細に説明したものである。この作業要素の組み合わせにより前生産機種のバンク内部品配置から、次生産機種にバンク内部品配置を変更する作業を人手にて実施する。
本発明の特徴とする段取り時間を短く抑えた部品配置を決定する処理では、前記作業要素パターンに優先順序を付けて、部品配置を決定する。なお、図の概算作業時間は、作業No.2の作業時間を基準(T)とした場合の各作業の時間換算を表している。

0050

作業No.1は、前生産機種と同じレーン4に同じデュアルフィーダ40及び同じリール(20a、20b)を配置するものである(固定配置)。電子部品搭載作業において、使用頻度が多いリールは、デュアルフィーダ40にリール(20a、20b)をセットしたままとし、バンク2内のレーン4固定とし、部品配置変更作業を発生させない運用とする。つまり、作業No.1にかかる作業時間は、0秒/回となる。固定配置にするリールの選定は、生産実績等からリールの使用頻度を調査し、使用頻度の多いリールを優先的に配置する。

0051

作業No.2は、前生産機種で使用したデュアルフィーダ40及びリール(20a、20b)の組合せは変更しないで、バンク2内のレーン4の位置を移動[1]しセットするものである。次生産機種でも前生産機種と同じリールを使用し、且つ、プリント基板11の電子部品搭載位置13に近い側のレーン4に移動した方が、移動前のレーン4に比べ正味時間を短縮できる場合に、前記近い側のレーン4にデュアルフィーダ40を移動する運用とする。作業No.2にかかる概算作業時間は、T秒/回となる。

0052

作業No.3は、予めデュアルフィーダ40にリール(20a、20b)をセットしたものを保管棚などの外部に準備(以下、登録デュアルフィーダ)しておき、次生産機種で使用するリールと合致するものが保管棚などにある場合、保管棚を検索し、登録デュアルフィーダ40を移動[1]運搬し、バンク2内のレーン4にセットするものである。登録デュアルフィーダ40は登録デュアルフィーダ40単位にID番号を採番し、ID番号単位状態管理(使用・未使用の状態)を行う運用とする。作業No.3にかかる概算作業時間は、T*6秒/回となる。予め用意する登録デュアルフィーダ40にセットするリールの選定は、生産実績等からリールの使用頻度を調査し、使用頻度の多いリールを優先的に配置する。

0053

作業No.4は、前生産機種のバンク2内デュアルフィーダ40のスロットA側、又はスロットB側に空いているスロットがある場合、そこに新規リール20cを配置するものである。バンク2内のレーン4よりデュアルフィーダ40を取り外し[2]、空いているスロット側に新規のリール20cをセット[4]、リール20cをセットしたデュアルフィーダ40をレーン4にセット[5]する運用とする。この時、空いているスロットと反対側のスロットにセット済のリール20bは取り外ししない。作業No.4にかかる概算作業時間は、T*10秒/回となる。

0054

作業No.5は、前生産機種のバンク2内デュアルフィーダ40のスロットA側、又はスロットB側において、次生産機種では使用しないリール20aがある場合、そのリール20aをデュアルフィーダ40から取り外し、そこに新規のリール20cを配置するものである。バンク2内のレーン4よりデュアルフィーダ40を取り外し[2]、次生産機種では未使用のリール20aをデュアルフィーダ40から取り外す[3]。未使用のリール20aを取り外したスロットに新規のリール20cをセット[4]し、リール20cをセットしたデュアルフィーダ40をレーン4にセット[5]する運用とする。新規リール20cをセットした反対側のスロットにセット済のリール20bは取り外ししない。作業No.5にかかる概算作業時間は、T*16秒/回となる。

0055

作業No.6は、全く何も準備されていない状態より、デュアルフィーダ40のスロットA側、及びスロットB側に新規リール(20c、20d)を配置するものである。スロットA側、スロットB側に何もセットされていないデュアルフィーダ40を準備し、スロットA側に新規リール20cをセット[4]、次に、スロットB側に新規リール20dをセット[4]し、新規リール部品(20c、20d)をセットしたデュアルフィーダ40をレーン4にセット[5]する運用とする。作業No.6にかかる概算作業時間は、T*18秒/回となる。

0056

本発明では、前記作業要素毎の作業時間が、作業No.1<作業No.2<作業No.3<作業No.4<作業No.5<作業No.6の関係であることに着目して、前生産機種の部品配置より次生産機種の部品配置を決定する処理において、作業No.1の条件から順番に作業No.6までの部品配置の決定処理を実施し、全ての部品を配置することで、段取り時間が最短となる次生産機種の部品配置を決定する。

0057

図16は、次生産機種の部品配置を決定するための、部品配置優先度を示したものである。項目の部品配置割当優先順位は、次生産機種の部品配置を決定する処理において、部品配置を決定する際の優先順位を表しており、優先順位[1]から優先順位[6]の順番で部品配置決定処理を行う。項目の機能名は、優先順位[1]から[6]に対して名称を付加したものである。尚、[1]から[6]の番号は、図14及び図15で説明した作業No.1から作業No.6の作業要素に該当する。

0058

項目の前生産機種デュアルフィーダA側、及び前生産機種デュアルフィーダB側は、前生産機種でのデュアルフィーダのスロット状態を示し、「空き」は前生産機種で部品が配置されていないスロット、「使用」は前生産機種で使用した部品で、次生産機種でも使用される部品が配置されるスロット、「未使用」は前生産機種で使用した部品で、次生産機種では使用しない部品が配置されているスロットを表している。また、図中の“○”は、そのスロットに新規リールを配置することを表している。
項目の最適レーン配置は、プリント基板の電子部品搭載位置とバンクのレーンの位置より、正味時間が最短となるレーン又はレーン近傍にデュアルフィーダを配置することを考慮して部品配置を行うことを表している。
項目の部品残数管理は、新規リールを配置する際に、リール部品残数の状態を考慮して部品配置を行うことを表している。

0059

本発明では、優先順位[1]から部品配置決定処理を実施していき、次生産機種で使用する全てのリール部品の部品配置が完了しなかった場合、更に優先順位[2]から優先順位[6]の順番で部品配置処理を継続し、全てのリール部品の部品配置を完了することで、段取り時間が最短となる次生産機種の部品配置を決定することができる。また、最適レーン配置、及び部品残数管理を考慮して部品配置決定処理を行うことにより、正味時間の増加を抑止することができる。詳細の処理フローについては、図20図21で説明する。

0060

図17は、次生産機種部品配置決定部113における次生産機種配置決定処理への入力情報と、その出力情報の受け渡しを説明する図である。入力情報(Input)としては、バンクにデュアルフィーダを固定配置する情報を格納した固定配置情報124、前生産機種のバンク内部品配置情報を格納した前生産機種配置情報127、登録デュアルフィーダの情報を格納した登録デュアルフィーダ情報230(125)、リール内の部品残数情報を格納したリール部品残数管理情報240(126)がある。登録デュアルフィーダ情報230と、リール部品残数管理情報240は、他部品配置決定装置220において決定した他マウンタでの登録デュアルフィーダ及びリールの使用/未使用の状態情報も共通に管理する情報であり、次生産機種配置決定処理中113に情報の参照を行う。これにより次生産機種配置決定処理を実行中に他マウンタで使用中の登録デュアルフィーダ又はリールがある場合、その登録デュアルフィーダ又はリールは、次生産機種の部品配置には選定しない。

0061

また、入力情報(Input)としては、次生産機種NCプログラム123がある。次生産機種NCプログラム123は、次生産機種のプリント基板の電子部品搭載位置情報を示しており、部品ID、回路記号、X座標値、Y座標値、搭載角度の情報を格納する。
これらの、入力情報(Input)を読込み、図16にて説明した優先順位に従って次生産機種配置決定処理113を行い、次生産機種配置情報127を出力(Output)する。次生産機種配置情報127はパソコン画面又は紙に出力して参照し、その情報を基に人手により段取り作業を実施する。次に、正味作業を実施し、正味作業終了後の、登録デュアルフィーダ及びリールの使用/未使用の状態を、登録デュアルフィーダ情報230とリール部品残数管理情報240に流し、使用/未使用状態更新を行う。

0062

図18は、入力情報の詳細を説明したものである。説明の中での部品IDの表記について説明する。部品ID後ろのカッコ数値は部品ID毎のリール単位に採番される「追番」を示している。例えば、部品ID_200のリール部品が3個、部品ID_201のリール部品が2個ある場合、個々のリールに追番を採番し、部品ID_200に対しては、ID_200(001)、ID_200(002)、ID_200(003)を採番し、部品ID_201に対しては、ID_201(001)、ID_201(002)を採番する。本発明では、この追番はリールメーカーからの購入順番に従って採番することとし、購入時期の古いものから先に使用する運用とする。

0063

固定配置情報(a)は、固定配置するレーンに対してデュアルフィーダにセットされているリール部品の部品ID情報が格納されている。尚、レーン番号が201の次が203のように飛び番号になっている理由は、レーン201のスロットA側がレーン201に相当、レーン201のスロットB側がレーン202に相当する表現となっているからである。
前生産機種配置情報(b)は、次生産機種部品配置のために流用する前生産機種のバンク内レーン配置及びデュアルフィーダにセットされているリール部品の部品ID情報である。スロットの空き情報も同様に管理する。

0064

登録デュアルフィーダ情報(c)は、保管棚などで、デュアルフィーダにリールをセットした状態で管理する、登録デュアルフィーダの情報が格納されている。使用中及び未使用状態の管理をするため、状態管理フラグを設け、他マウンタでの状態を考慮し常時更新処理を行う。
リール部品残数管理情報(d)は、部品ID(追番単位)でのリール内の部品残数情報が格納されている。これも登録デュアルフィーダ情報と同様に、使用中及び未使用状態の管理をするため、状態管理フラグを設け、他マウンタでの状態を考慮し常時更新処理を行う。また、リール保管場所の検索を容易化するため、部品ID(追番単位)での棚番管理を行う。
次生産機種NCプログラム(e)は、次生産機種でのプリント基板の部品搭載位置情報を格納しており、プリント基板1枚当たりの搭載する全ての部品ID、回路記号、X座標値、Y座標値、搭載角度の情報を格納する。

0065

図19は、出力情報の詳細を示したものである。この情報はパソコン画面で参照、又は紙に出力して人手で参照しながら段取り作業を行うものである。次生産機種のバンク内レーンにセットするデュアルフィーダの部品IDの情報が表示され、レーン番号に対して、スロットA側及びスロットB側にセットする部品ID(追番単位)が表示される。
部品IDに付加している記号について説明する。“◎”は前生産機種でデュアルフィーダのスロットに既にセットされているリールに対し、次生産機種では未使用のリールのため、それを取り外し新規のリールをセットすることを表している。“○”は前生産機種でデュアルフィーダのスロットは空き状態であり、そこに新規のリールをセットすることを表している。“●”は配置したリールの部品残数が次生産機種での使用数より少なく搭載作業中にリール交換作業が発生することを表しており、交換用のリールを先行準備する必要があることを表している。

0066

また、固定配置のデュアルフィーダは固定配置の欄に“○”を表示し、このデュアルフィーダは固定として移動はしない。また、デュアルフィーダペア固定によりデュアルフィーダを移動する場合は、移動元レーンNo.欄に移動元のレーン番号を表示する。また、スロットA側、又はスロットB側に新規リールを配置する場合は、新規リールが保管されている保管棚の棚番を表示している。この次生産機種配置情報を見ながら段取り作業者が段取り作業を行う際、段取り作業に必要な情報を網羅することにより、リール準備から各セット作業の一連の段取り作業をスムーズに進めることが可能となり、段取り時間の短縮を実現することができる。

0067

図20図21は、本発明における、次生産機種の部品配置決定処理フローを示したものである。本発明の部品配置決定処理はパソコンを使って実施する処理である。まず、次生産機種NCプログラムの読込みを行う(S20)。また、次生産機種NCプログラムの情報より部品ID毎の使用員数の算出も行う。

0068

次に、次生産機種NCプログラムのX座標値、Y座標値より最適レーン配置を仮で決定する(S21)。これは、既存のマウンタメーカなどが提供する、例えばマウンタのヘッドユニット8がデュアルフィーダ3上の部品12を吸着して、プリント基板11上の電子部品搭載位置13に搭載して、次の部品を吸着する位置まで移動する動作を全ての部品に対して繰り返すトータルの距離を最小化するようにレーンの部品配置を決定するアルゴリズムに基づく部品配置決定処理プログラムにより行うもので、正味時間が最も短くなるレーンの部品配置を決定する。これを本発明では「最適レーン配置」と呼ぶ。但し、この処理の際、段取りの作業性は考慮しない。

0069

次に、入力情報として固定配置情報の読込みを行う(S22)。次に、入力情報として登録デュアルフィーダ情報の読込みを行う(S23)。次に、入力情報として前生産機種配置情報の読込みを行う(S24)。次に、リール部品残数管理情報の読込みを行う(S25)。ここまでで、入力情報の読込みが完了する。以降、次生産機種の部品配置決定処理を行う。

0070

まず、部品配置決定処理(1)として固定配置部品の確定処理を行う(S26)。次生産機種で使用する部品IDと固定配置情報124内の部品IDを比較し、固定配置情報124に次生産機種で使用する部品IDがある場合、その部品を次生産機種配置情報127に配置し確定する処理を行う。この処理で配置が確定しなかった次生産機種で使用する部品IDに対して、次の処理を行う。

0071

次に、部品配置決定処理(2)としてデュアルフィーダペア固定(作業No.2)の部品配置処理を行う(S27)。前生産機種でバンク内のレーンにセット済のデュアルフィーダにおいて、(S21)の処理で決定した次生産機種での最適レーンとの比較によりデュアルフィーダにセット済の部品は取り外しせず、デュアルフィーダごとレーンを移動した方が最適レーンに配置できる場合、又は最適レーン近傍のレーンに配置ができる場合、そのレーンにデュアルフィーダを配置して、次生産機種配置情報127内に確定する処理を行う。ここまでの処理で配置が確定しなかった次生産機種で使用する部品IDに対して、次の処理を行う。

0072

次に、部品配置決定処理(3)として登録デュアルフィーダの部品配置処理を行う(S28)。次生産機種で使用する部品IDで配置がまだ未確定の部品IDと、登録デュアルフィーダ情報内の部品IDとを比較し、状態が未使用の登録デュアルフィーダがあれば、その登録デュアルフィーダを配置する。また、その登録デュアルフィーダをセットするレーンは、(S21)の処理で決定した次生産機種での最適レーンとの比較により、最適レーン、又は最適レーンの近傍に配置して、次生産機種配置情報127内に確定する処理を行う。ここまでの処理で配置が確定しなかった次生産機種で使用する部品IDに対して、次の処理を行う。

0073

次に、部品配置決定処理(4)としてデュアルフィーダ空き配置の部品配置処理を行う(S29)。次生産機種で使用する部品IDで配置がまだ未確定の部品IDと、前生産機種のバンク内レーンのデュアルフィーダ配置情報を比較し、スロットA側、又はスロットB側に次生産機種で使用する部品IDがセット済で、且つ、セット済のスロットと反対側のスロットに空きがある場合、新規にリールを配置する。新規に配置するリールは、次生産機種での部品使用数と、リール部品残数管理情報を比較し、リール部品残数管理情報の状態管理(使用・未使用)を考慮したうえで未使用のものを選定し、且つ、次生産機種での部品使用数<リール部品残数のリール(追番単位)を配置する。もし、次生産機種での部品使用数<リール部品残数のリール(追番単位)が無い場合、部品使用数に最も近いリール部品残数のリール(追番単位)を配置し、正味作業中に部品が無くなることが事前に判明しているので、交換用リールを事前に準備する指示を行う。空きスロットに新規リールをセットしたデュアルフィーダをセットするレーンは、(S21)の処理で決定した次生産機種での最適レーンとの比較により、最適レーン、又は最適レーンの近傍に配置して、次生産機種配置情報127内に確定する処理を行う。ここまでの処理で配置が確定しなかった次生産機種で使用する部品IDに対して、次の処理を行う。

0074

次に、部品配置決定処理(5)としてデュアルフィーダ未使用配置の部品配置処理を行う(S30)。次生産機種で使用する部品IDで配置がまだ未確定の部品IDと、前生産機種のバンク内レーンのデュアルフィーダ配置情報を比較し、スロットA側、又はスロットB側に次生産機種で使用する部品IDがセット済で、且つ、セット済のスロットと反対側のスロットに次生産機種では未使用のリールがある場合、未使用のリールを取り外し、新規にリールを配置する。新規に配置するリール部品は、次生産機種での部品使用数と、リール部品残数管理情報を比較し、リール部品残数管理情報の状態管理(使用・未使用)を考慮したうえで未使用のものを選定し、且つ、次生産機種での部品使用数<リール部品残数のリール(追番単位)を配置する。もし、次生産機種での部品使用数<リール部品残数のリール(追番単位)が無い場合、部品使用数に最も近いリール部品残数のリール(追番単位)を配置し、正味作業中に部品が無くなることが事前に判明しているので、交換用リール部品を事前に準備する指示を行う。未使用のリールを取り外し、新規リール部品をセットしたデュアルフィーダをセットするレーンは、(S21)の処理で仮決定した次生産機種での最適レーンとの比較により、最適レーン、又は最適レーンの近傍に配置して、次生産機種配置情報127内に確定する処理を行う。ここまでの処理で配置が確定しなかった次生産機種で使用する部品IDに対して、次の処理を行う。

0075

次に、部品配置決定処理(6)として新規部品配置の部品配置処理を行う(S31)。次生産機種で使用する部品IDで配置がまだ未確定の部品IDに対して、スロットA側、スロットB側共にリール部品がセットされていない、空きのデュアルフィーダに対し、新規にリールを配置する。新規に配置するリールは、次生産機種での部品使用数と、リール部品残数管理情報を比較し、リール部品残数管理情報の状態管理(使用・未使用)を考慮したうえで未使用のものを選定し、且つ、次生産機種での部品使用数<リール部品残数のリール(追番単位)を配置する。次生産機種での部品使用数<リール部品残数のリール(追番単位)が無い場合、部品使用数に最も近いリール部品残数のリール(追番単位)を配置し、正味作業中に部品が無くなることが事前に判明しているので、交換用リール部品を事前に準備する指示を行う。未使用のリール部品を取り外し、新規リール部品をセットしたデュアルフィーダをセットするレーンは、(S21)の処理で仮決定した次生産機種での最適レーンとの比較により、最適レーン、又は最適レーンの近傍に配置して、次生産機種配置情報127内に確定する処理を行う。以上で次生産機種の部品配置決定処理が完了する。

0076

次に、部品配置決定情報に基づき、図19で説明した次生産機種配置情報を生成し出力する(S32)。
次に、部品配置決定情報に基づき、登録デュアルフィーダ情報の状態管理情報(使用・未使用フラグ)を更新する(使用予約)(S33)。これは他のラインで同様の次生産機種配置決定処理を行った場合、その処理により本ライン使用予定の登録デュアルフィーダを他のラインで使用されないようにするために行う処理である。
次に、部品配置決定情報に基づき、リール部品残数管理情報の状態管理情報(使用・未使用フラグ)を更新する(使用予約)(S34)。これは他のラインで同様の次生産機種配置決定処理を行った場合、その処理により本ラインで使用予定のリール部品(追番単位)を他のラインで使用されないようにするために行う処理である。
次に、(S32)で出力した次生産機種配置情報を基に、作業者が段取り作業を人手にて行う(S35)。次生産機種配置情報を基に行う、段取り作業時間は最短の作業時間となる。

0077

次に、マウンタが自動で正味作業を行う(S36)。正味作業時間は(S21)で決定した最適レーン配置と比較してレーン配置に差異があるため最短の正味時間にはならないが、部品配置処理において、最適レーン、又は最適レーンの近傍に配置しているため、正味作業時間増加の影響は極小である。また、次生産機種での使用部品数とリール部品残数を考慮して部品配置処理を行っているので、リール部品の搭載作業途中での部品切れが原因での、部品交換作業頻発によるマウンタ停止時間増加を抑止することができる。正味作業が完了したら、次々生産機種にバンク及びデュアルフィーダを流用するため、マウンタから人手にてバンクを一括で取り外す。

0078

次に、リール部品残数管理情報の部品残数を更新する処理を行う(S37)。正味作業で消費した部品使用数をリール部品残数管理情報の部品残数から減算し更新する処理を行う。
次に、次々生産機種の段取り作業を人手にて行う(S38)。これは事前に次生産機種の部品配置を流用した、次々生産機種の部品配置決定処理を実施し、その部品配置決定情報に基づき次々生産機種の段取り作業を行う。これも段取り作業時間は最短の作業時間となる。
次に、次々生産機種の段取りによって未使用となった登録デュアルフィーダについて、登録デュアルフィーダ情報の状態管理(使用・未使用フラグ)を更新する処理を行う(使用フラグ解除)(S39)。
次に、次々生産機種の段取りによって未使用となったリール部品について、リール部品残数管理情報の状態管理(使用・未使用フラグ)を更新する処理を行う(使用フラグ解除)(S40)。
以上、上記の処理フローを繰り返し実施する。

0079

図22図23図24は、本発明における、次生産機種の部品配置決定処理フローの詳細を示したものであり、事例を用いて説明する。本発明の部品配置決定処理はパソコンを使って実施する処理である。まず、次生産機種NCプログラムの読込みを行う(S60)。読込みした次生産機種NCプログラムの情報に基づき、部品ID毎の使用員数の計算を行う。次に、次生産機種NCプログラムのX座標値、Y座標値より最適レーン配置を仮で決定する(S61)。これは従来のマウンタにおける部品配置決定処理により行うもので、正味時間が最短となるレーン内の部品配置を決定する。もし、この部品配置で次生産機種の搭載作業を実施した場合、正味作業時間は最短になる。但し、段取り作業性を考慮していないため段取り作業時間は通常長くなる。

0080

次に、入力情報として固定配置情報の読込みを行う(S62)。次に、入力情報として登録デュアルフィーダ情報の読込みを行う(S63)。状態が未使用の登録デュアルフィーダを優先的に配置する。
次に、入力情報として前生産機種配置情報の読込みを行う(S64)。次に、リール部品残数管理情報の読込みを行う(S65)。リール部品残数管理情報は、マウンタで使用する全てのリール部品について管理される。状態が未使用のリール部品、且つ、次生産機種の使用員数に対して十分な部品残数のリール、更に、追番の小さい(=購入時期が古い)リールを優先的に配置する。ここまでで、入力情報の読込みが完了する。以降、次生産機種の部品配置決定処理を行う。

0081

初めに、部品配置決定処理(1)として固定配置部品の確定処理を行う(S66)。次生産機種でID_202のリール部品を使用するのに対し、固定配置情報のレーン203に、ID_202のリール部品があるので、レーン203にID_202を配置し確定する。

0082

次に、部品配置決定処理(2)としてデュアルフィーダペア固定の部品配置処理を行う(S67)。次生産機種でID_1のリール部品を使用するのに対し、前生産機種のレーン101に、ID_1のリール部品があり、且つ、ID_1の最適レーン配置はレーン105であり、前生産機種配置情報では、空きレーンのため、レーン101のデュアルフィーダを、そのまま(ペア固定)レーン105に移動し配置確定する。また、次生産機種でID_3のリール部品を使用するのに対し、前生産機種のレーン103にID_3のリール部品があり、且つ、ID_3の最適レーンがレーン103であるため、レーン103のデュアルフィーダは移動せず、そのまま(ペア固定)配置し確定する。

0083

次に、部品配置決定処理(3)として登録デュアルフィーダの部品配置処理を行う(S68)。次生産機種でID_101とID_102のリール部品を使用するのに対し、登録デュアルフィーダ情報の登録デュアルフィーダNo.1にID_101とID_102のリール部品があり、且つ、未使用状態なので、この登録デュアルフィーダを配置する。配置するレーンは、最適レーン配置よりID_101はレーン101、ID_102はレーン103が最適レーンであるが、レーン103は、部品配置決定処理(2)で既に配置が確定しているので、近傍のレーン101に登録デュアルフィーダNo.1を配置し確定する。

0084

次に、部品配置決定処理(4)としてデュアルフィーダ空き配置の部品配置処理を行う(S69)。次生産機種でID_12のリール部品を使用するのに対し、ID_12の最適レーンは、レーン101である。レーン101は部品配置決定処理(3)で既に配置が確定しているため、近傍のレーン103に配置するのが望ましい。レーン103は部品配置決定処理(2)で既に配置が確定しているが、スロットB側が空き状態のため、ID_12はレーン103デュアルフィーダのスロットB側に新規リール部品として配置し確定する。配置するID_12の新規リール部品は、リール部品残数管理情報と次生産機種での使用員数を比較し選定する。リール部品残数管理情報のID_12の部品残数は、ID_12(002)=10個とID_12(003)=100個のものが存在し、状態は未使用だが、次生産機種でのID_12の使用員数は15個なので、使用員数<部品残数となる、ID_12(003)を配置する。

0085

次に、部品配置決定処理(5)としてデュアルフィーダ未使用配置の部品配置処理を行う(S70)。次生産機種でID_103のリール部品を使用するのに対し、ID_103の最適レーンは、レーン107である。レーン107は、空きレーンのためデュアルフィーダ未使用配置ができない。レーン107の近傍にはレーン105があり、そのデュアルフィーダのスロットB側に配置済のID_2のリール部品は、次生産機種では未使用の部品のため、ID_103はレーン105デュアルフィーダのスロットB側に新規リール部品として配置し確定する。配置するID_103の新規リール部品は、リール部品残数管理情報と次生産機種での使用員数を比較し選定する。リール部品残数管理情報のID_103の部品残数は、ID_103(007)=40個とID_103(008)=100個のものが存在し、次生産機種でのID_103の使用員数は60個なので、使用員数<部品残数となるID_103(008)を選定したいが、ID_103(008)の状態が使用中なので選定できない。その場合、使用員数>部品残数となるID_103(007)を選定し、事前に正味作業中に部品が無くなることが判断できるので、交換用の予備のリール部品を事前に準備することを次生産機種配置情報で指示することとする。

0086

次に、部品配置決定処理(6)として新規部品配置の部品配置処理を行う(S71)。次生産機種でID_20とID_150のリール部品を使用するのに対し、ID_20とID_150の最適レーンは、レーン203である。レーン203は部品配置決定処理(1)で既に配置が確定しているので、近傍のレーン107に配置する。レーン107は前生産機種では空きのレーンのため、スロットA側、スロットB側共にリール部品がセットされていない、空きのデュアルフィーダに対し、新規のリール部品を配置し確定する。配置するID_20とID_150の新規リール部品は、リール部品残数管理情報と次生産機種での使用員数を比較し選定する。リール部品残数管理情報のID_20の部品残数は、ID_20(001)=500個のものが存在し、次生産機種でのID_20の使用員数は30個なので、使用員数<部品残数となるID_20(001)を選定する。リール部品残数管理情報のID_150の部品残数は、ID_150(003)=100個とID_150(004)=200個のものが存在し、次生産機種でのID_150の使用員数は90個なので、ID_150(003)、ID_150(004)共に、使用員数<部品残数となり、どちらを選定しても良いが、ここでは購入時期が古いID_150(003)のリール部品を選定する。
レーン203デュアルフィーダスロットB側配置のID_203は、次生産機種では使用しない部品だが取り外しはしない。以上で次生産機種の部品配置決定処理が完了する。

0087

次に、部品配置決定情報に基づき、図19の次生産機種配置情報を生成し出力する(S72)。
次に、部品配置決定情報に基づき、登録デュアルフィーダ情報の状態管理情報(使用・未使用フラグ)を更新する処理を行う(使用予約)(S73)。
次に、部品配置決定情報に基づき、リール部品残数管理情報の状態管理情報(使用・未使用フラグ)を更新する処理を行う(使用予約)(S74)。

0088

次に、(S72)で出力した次生産機種配置情報を基に、作業者が段取り作業を人手にて行う(S75)。次生産機種配置情報を基に行う、段取り作業時間は最短の作業時間となる。
次に、マウンタによる正味作業を行う(S76)。正味作業時間は仮のレーン最適配置(S71)と比較してレーン配置に差異があるため最短の正味時間にはならないが、部品配置処理において、最適レーン、又は最適レーンの近傍に配置しているため、正味作業時間増加の影響は極小である。また、部品使用員数とリール内部品残数を考慮して部品配置処理を行うので、部品交換作業頻発によるマウンタ停止時間増加を抑止することができる。正味作業が完了したら次々生産機種にバンク及びデュアルフィーダを流用するためにマウンタから取り外す。

0089

次に、リール部品残数管理情報の部品残数を更新する処理を行う(S77)。正味作業で消費した部品員数をリール部品残数管理情報の部品残数から減算し更新する処理を行う。
次に、次々生産機種の段取り作業を人手にて行う(S78)。これは事前に次生産機種の部品配置を流用した、次々生産機種の部品配置決定処理を実施し、その部品配置決定情報に基づき次々生産機種の段取り作業を人手にて行う。これも段取り作業時間は最短の作業時間となる。

0090

次に、次々生産機種の段取りによって未使用となった登録デュアルフィーダについて、登録デュアルフィーダ情報の状態管理情報(使用・未使用フラグ)を更新する処理を行う(使用フラグ解除)(S79)。
次に、次々生産機種の段取りによって未使用となったリール部品について、リール部品残数管理情報の状態管理情報(使用・未使用フラグ)を更新する処理を行う(使用フラグ解除)(S80)。
以上、上記の処理フローを繰り返し実施する。

0091

図25図26は、実施例1の図20図21処理フローに対して、部品配置決定処理の前で、その処理を有効又は無効にする判定処理(S99・S101)を付加したものである。図25図26の例では、部品配置決定処理(4)と部品配置決定処理(5)の前に判定処理(S99・S101)を付加したものであるが、他の部品配置決定処理の前に判定処理を付加しても良い。

実施例

0092

判定処理を付加する理由としては、図25図26の場合、部品配置決定処理(4)と部品配置決定処理(5)により決定した段取り作業は、前生産機種で使用したデュアルフィーダを用いて作業するため、前生産機種の正味作業が終了しないと作業を開始することができない。仮にデュアルフィーダ及びリールの保有数が多い場合、先行して段取り作業を行いたい時に、部品配置決定処理(4)と部品配置決定処理(5)により決定した段取り作業を行わず、部品配置決定処理(6)によって決定した段取り作業を先行して実施した方が、段取り作業時間が最短となる場合がある。つまり、前生産機種の正味作業中に新規リールをセットしたデュアルフィーダを予め準備しておき、前生産機種の正味作業が終了したら、バンク内レーンのデュアルフィーダの移動及びセット作業のみで段取り作業を完了することができる。
部品配置決定処理の前に、判定処理を付加することにより処理の自由度を上げることができ、本発明の部品配置決定処理を適用するマウンタの運用状況に応じて、最適な部品配置を適宜出力することが可能となる。

0093

1マウンタ
2バンク
3デュアルフィーダ
4レーン
5 Y軸レール
6 X軸レール
7搬送レール
8ヘッドユニット
9吸着ノズル
10認識カメラ
11プリント基板
12電子部品
13電子部品搭載位置
20 リール
21キャリアテープ
30 フィーダ
31部品吸着部
40 デュアルフィーダ
41 A側スロット部品吸着部
42 B側スロット部品吸着部
50段取り時間
51正味時間
52 段取り時間(短縮前)
53 段取り時間(短縮後)
60 マウンタ停止による待ち時間
100部品配置決定装置
110 制御部
111 最適レーン配置決定部
112システム入力情報読込み部
113 次生産機種部品配置決定部
114 次生産機種配置情報出力部
115データベース更新部
120 記憶部
121 最適レーン配置決定プログラム
122 部品配置決定プログラム
123 次生産機種NCプログラム
124固定配置情報
125登録デュアルフィーダ情報
126リール部品残数管理情報
127 生産機種別配置情報
130 入力部
140 表示部
150通信部
200 NCプログラム作成装置
210ネットワーク
220 他の部品配置決定装置
230 登録デュアルフィーダ情報データベース
240 リール部品残数管理情報データベース

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