JP4757700B2

JP4757700B2 - 生産プログラム作成システム

Info

Publication number: JP4757700B2
Application number: JP2006119972A
Authority: JP
Inventors: 忠雅奥田
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2026-04-25
Also published as: US20080228295A1; US7822593B2; CN101065011B; JP2007294623A; CN101065011A

Description

本発明は、生産プログラム作成システム、さらに詳細には、部品供給装置から供給される電子部品を部品実装機を用いて基板上に搭載し基板を生産するための種々の処理をモジュールとして記述した生産プログラムを作成する生産プログラム作成システムに関する。

従来から、部品実装機（マウンタ）を用いて、フィーダから供給される電子部品を吸着ヘッドで吸着し、この吸着ヘッドを基板の所定位置に移動させて部品を基板上に搭載することが行われている。この場合、基板の生産（部品実装）は、基板種類ごとにその基板を生産する生産プログラムを作成して行われる。各生産プログラムは、実装機上で基板を生産するための各種データを含み、例えば、基板に関するデータ、搭載位置に関するデータ、部品に関するデータ（例えば縦横高さの寸法）、吸着位置に関するデータ、画像認識用の情報、接着剤の塗布に関するデータ等から構成されている。

このような部品実装機は、通常複数台ラインとして設けられ、ディスペンサも複数台設けて、複数種類の基板の生産が行われている。複数種類の基板を生産する場合には、複数の生産プログラムを効率良く最短時間で実施できるように、複数の生産プログラムをあたかも１本のプログラムのようにして（クラスタ化して）、クラスタ化された生産プログラム内では、基板の種類が変わってもフィーダの再配置が必要とならないように、生産プログラムないしフィーダ配置の最適化が行われている（特許文献１）。

また、各生産プログラムで使用されるフィーダを、各部品実装機間でバランスのとれた生産が行われるように、部品実装機に割り振ることも行われている（特許文献２）。

このように、複数の基板を生産するための生産プログラムは、基板を効率良く最短時間で生産できるように、またラインバランスのとれた生産が行われるように、作成され、その作成のために、複数の処理モジュールからなる生産プログラム作成システムが用いられている。
特開２００３−２２９６９６号公報特開２００４−３１９７１９号公報

上述した生産プログラム作成システムにより、特性の異なる種々の部品実装機による生産ラインを構成することができるが、生産プログラム作成システムの特性上、新機種が登場する度にその機種をサポートしていかなければならず、従来のシステム構成においては、新機種対応毎に各処理モジュール内に新機種用の処理を追加していく為に、システム全体に機種に依存した処理が点在するという欠点があった。

たとえば、従来の生産プログラム作成システムは、図７に示したように、複数の機能モジュールＡ，Ｂ、Ｃなどからなり、機能モジュールＡは、たとえば、基板生産が最も短時間で行われるように、フィーダの配置を最適化したり、あるいは生産プログラムをクラスタ化する最適化処理モジュールであり、また、機能モジュールＢは、実際に作成されたプログラムにしたがって生産をシミュレーションするシミュレーションモジュールである。また、機能モジュールＣは、その他の基板生産処理を記述した処理モジュールである。

このような従来のシステム構成において、新機種の部品実装機が登場した場合には、各モジュール内に様々な機種の構成情報テーブル及び機種依存処理が点在している為、機種に依存した処理、機種毎の構成情報、供給装置の構成情報を全て修正していかなければならず、最終的にはシステム全体としての変更が余儀なくされていた。

従って、機種の構成要素の変更あるいは新機種対応時に要する工数が大きく、システム全体を変更、修正してしまうことにより信頼性も低下してしまうといった問題があった。部品供給装置に関しても機種対応と同様の問題があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、部品実装機及び／又は部品供給装置に対して新機種が追加された場合、あるいはその構成要素に変更があっても、短時間で信頼性のある生産プログラムを作成できるシステムを提供することを課題とする。

本発明は、
部品供給装置から供給される電子部品を部品実装機を用いて基板上に搭載し基板を生産するための処理をモジュールとして記述した生産プログラムを作成する生産プログラム作成システムであって、
部品実装機をモデル化するとともに、部品実装機の構成情報を記録するデータベースを構築し、
前記モジュールが、複数で構成され且つ特定の部品実装機に依存しない汎用的な処理を行うとともに、モデルで表現される部品実装機に対して動作し、実際の部品実装機の構成情報を前記データベースから動的に取得して処理を行うようなモジュールとして作成されることを特徴とする。

また、本発明は、
部品供給装置から供給される電子部品を部品実装機を用いて基板上に搭載し基板を生産するための処理をモジュールとして記述した生産プログラムを作成する生産プログラム作成システムであって、
部品供給装置をモデル化するとともに、部品供給装置の構成情報を記録するデータベースを構築し、
前記モジュールが、複数で構成され且つ特定の部品供給装置に依存しない汎用的な処理を行うとともに、モデルで表現される部品供給装置に対して動作し、実際の部品供給装置の構成情報を前記データベースから動的に取得して処理を行うようなモジュールとして作成されることを特徴とする。

このような構成では、生産プログラムのモジュールが、特定の機種に依存した処理ではなく、動的にデータベースから部品実装機あるいは部品供給装置の構成情報を取得して汎用的な処理を行うように作成されているので、既存の部品実装機あるいは部品供給装置の構成要素が変更された場合、あるいはモデルで表現可能な新機種が登場した場合でも、単にデータベースを変更するだけでよいので、部品実装機あるいは部品供給装置が新しいものになった場合、あるいはその構成が変更されたときの生産プログラム作成開発工数を削減できるとともに、バージョンアップ時のシステムの信頼性の低下を防止することができる。

以下、図面に示す実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。

図１は、電子部品（以下、部品という）を回路基板に搭載する部品実装機（マウンタ）１を概略示す図である。同図に示すように、吸着ノズル１３ａを備えたヘッドユニット１３がＸ軸方向に移動できるようにＸ軸ガントリー１１に取り付けられており、また、Ｘ軸ガントリー１１はＹ軸方向に移動できるようにＹ軸ガントリー１２に取り付けられ、それによりヘッドユニット１３は、Ｘ、Ｙ軸方向に移動可能となる。部品供給装置１４から供給される部品は、ヘッドユニット１３により吸着され、搬送路１５に沿って搬送される基板１０の所定位置に搭載される。基板の位置ずれを認識するために、ヘッドユニット１３には、基板認識カメラ１７が搭載されており、また部品の吸着姿勢を認識するために部品認識カメラ１６が部品実装機１の底部に取り付けられている。また、部品実装機１の後部には、部品のサイズに応じたノズル径を有する吸着ノズルに交換するためにノズル交換機２０が設けられる。

なお、機種によっては、ヘッドユニット１３には、高精度の認識を要求されない部品を認識するために、レーザーユニットが搭載されている。

また、部品実装機１の前面上部には、装置の動作状態などを表示するオペレーションモニター１８が設けられており、装置全体の制御と、画像処理などを行う制御部１９が本体内に設けられている。制御部１９は、基板認識カメラ１７の画像を処理して基板の位置ずれを算出し、また部品認識カメラ１６で撮像された部品画像に基づき部品吸着ずれを算出し、これらのずれを補正して部品を基板１０の所定位置に正しい姿勢で搭載する。

通常、基板の生産には、図２に図示したように、複数台（図示例では２台）の部品実装機１、１’が用いられ、ライン構成で基板が生産される。部品実装機１、１’は、図１に図示した構成を有するが、図２では、模式的に図示されており、複数のフィーダからなる部品供給装置１４、１４’、並びに制御部１９、１９’のみが図示されている。基板１０は、搬送路１５に沿って部品実装機１に搬送され、そこで部品供給装置１４から供給される部品が基板１０に搭載される。続いて基板１０は、部品実装機１’に搬送され、そこで、残りの部品が部品供給装置１４’から供給されて基板１０に搭載され、両実装機１、１’の共同により１枚の基板が生産される。

この基板の生産に当たっては、ホストコンピュータ３０で作成される基板生産プログラムが用いられる。ホストコンピュータ３０で作成された生産プログラムは、制御部１９、１９’に送信され、各制御部は、その生産プログラムにしたがって、部品供給装置から供給される部品を基板上に搭載する。この生産プログラムは、部品実装機１、１’による基板の生産時間（全部品の搭載時間）が短くなるように、フィーダ配置を最適化して作成される。複数種類の基板を生産する場合には、複数の生産プログラムが作成されるが、複数の生産プログラムを効率良く最短時間で実施できるように、複数の生産プログラムをあたかも１本のプログラムのようにして（クラスタ化して）、クラスタ化された生産プログラム内では、基板の種類が変わってもフィーダの再配置が必要とならないように、生産プログラムないしフィーダ配置の最適化が行われる。また、一つの基板を生産する場合、部品実装機１による全部品搭載時間と、部品実装機１’による全部品搭載時間の均衡をはかり、各部品実装機間でバランスのとれた生産が行われるように、（好ましくは両機による各生産時間がほぼ等しくなるように）、フィーダを各部品実装機に割り振ることが行われる。

通常、生産プログラムは、図３に示したように、複数のモジュールＡ、モジュールＢ、モジュールＣからなり、各モジュールには、基板を生産するための種々の処理が記述されている。例えば、モジュールＡは、基板生産が最も短時間で行われるように、フィーダ配置の最適化処理を記述した最適化モジュールであり、また、モジュールＢは、実際に作成されたプログラムにしたがって基板生産をシミュレーションする処理を記述したシミュレーションモジュールであり、また、モジュールＣは、その他の基板の生産過程での処理を記述したモジュールである。

本発明では、部品実装機がモデル化される。その場合、様々な機種の部品実装機をモデルとして表現できるようにする。また、各モジュールＡ〜Ｃには、このモデル化された部品実装機が動作するような汎用的な処理４１〜４３を記述する。

図４には、部品実装機のモデルの１例が図示されている。「マウンタ」は部品実装機１、１’を示し、「ステーション」は複数台の部品実装機を用いる場合の各部品実装機が配置されるステーションである。また、「ＡＴＣユニット」はノズル交換機２０に、「ＯＣＣユニット」は基板認識カメラ１７に、「ガントリー」はＸ、Ｙ軸ガントリー１１、１２に対応する。「ＨＭＳ」は部品の高さを計測するセンサ（図１には不図示）、「レーザユニット」はヘッドユニット１３に取り付けられるチップ部品を認識するためのユニット（図１には不図示）、「バッドマークセンサ」は基板回路の不良を示すバッドマークを検知するセンサ（図１には不図示）である。「ヘッドユニット」はヘッドユニット１３に、「ヘッドノズル」は吸着ノズル１３ａに、「フィーダバンクユニット」は部品供給装置１４に、「ＶＣＳユニット」は部品認識カメラ１６に、「搬送ユニット」は搬送路１５にそれぞれ対応する。「ＭＴＣ」は部品供給装置がトレイとなる場合であり、「ＤＴＳ」はトレイがダブルに設けられる場合である。その他の構成も含めて、図４には、各構成の使用、不使用を含めた属性が、各構成要素ごとに図示されている。また、部品実装機の構成ないしその属性が、マシンモデルデータベース４４に記録される。

なお、図４において各構成要素間の関連が「１」と「＊（多）」を付して示されている。たとえば、「１」と「＊」が付されておれば、１対多で関連していることを示している。

また、部品実装機をモデルで表現したのと同様に、部品供給装置もモデル化し、その構成をデータベース４５内に定義可能にし、新たな部品供給装置が登場した場合にも、部品供給装置定義ウィザード゛等によってデータベース４５を更新するだけでシステムが動作するようにする。そのために、図５に示したように、部品供給装置をモデル化し、その構成ないし属性を部品供給装置データベース４５内に記録する。これにより、例えば新型のテープフィーダが登場した場合にも、フィーダ種別や占有穴数、ノック情報をベータベース４５に追加することにより、新型のものに対応する事が可能である。

このように部品実装機と部品供給装置をモデル化し、その構成情報をデータベース化して、モジュールＡ、Ｂ、Ｃでの各処理４１〜４３を、モデルで表現される部品実装機並びに部品供給装置に対して汎用的に動作するように記述する。そして、生産プログラム実行時に、データベース４４、４５を参照して実際の部品実装機並びに部品供給装置の構成情報を取得し、モジュールＡ〜Ｃに記述されている汎用的な処理４１〜４３を実行する。

以上のように、部品実装機並びに部品供給装置の属性をオブジェクトの集合としてとらえ、生産プログラム作成時、暗黙にコーディングしていた様々な部品実装機並びに部品供給装置の構成情報を、実行時にデータベース４４、４５から動的に取得することでモジュールＡ、Ｂ、Ｃでの各処理の汎用化を図ることができる。

このような構成では、例えば、既存の部品実装機あるいは部品供給装置の構成要素が変更された場合でも、モジュールＡ、Ｂ、Ｃでの処理が、この変更に影響されないように、汎用的に記述されているので、単にデータベース４４、４５を変更するだけですむようになる。また、上記のようなモデルで表現可能な新機種の部品実装機あるいは新型の部品供給装置が登場した場合でも、データベース４４、４５において、その新機種あるいは新型のものに対応して構成要素を変更したり、追加するだけで、生産プログラム自体を書き換える部分を減少させることができる、という利点が得られる。

なお、新機種の部品実装機に対して、マシンモデルデータベース４４の更新方法に関しては、以下のような方法が考えられる。

部品実装機１、１’と、生産プログラムを作成するホストコンピュータ３０とを、ネットワークなどで接続し、その状態で部品実装機が新機種であることをホストコンピュータ３０側で検知し、部品実装機本体側から、ホストコンピュータ３０側に設けられたマシンモデルデータベース４４に必要な情報をアップロードしてデータベースを更新するようにすることができる。

この方法が、図６に図示されている。

まず、ＬＡＮなどのネットワークで部品実装機１、１’とホストコンピュータ３０を接続し（ステップＳ１）、部品実装機１、１’側からホストコンピュータ３０側へ、部品実装機の機種名やバージョンを通知する（ステップＳ２）。ホストコンピュータ３０は、マシンモデルデータベース４４を検索し（ステップＳ３）、部品実装機１、１’が新機種である場合には、データベースを更新する準備に入る（ステップＳ４）。そこで、部品実装機１、１’は更新に必要な情報をホストコンピュータ３０へアップロードし（ステップＳ５）、ホストコンピュータ３０側では、アップロードした情報を元に、マシンモデルデータベース４４を更新する（ステップＳ６）。これにより、データベース４４の更新が終了し、新機種への対応が完了する（ステップＳ７）。

マシンモデルデータベース４４を更新する方法は、上記のような方法以外にも、ホストコンピュータ３０側でマシンモデルデータベース４４を直接更新する方法も考えられる。例えば、ＸＭＬファイルなどに新機種用のマシンモデル定義を記述し、そのファイルをホストコンピュータ３０に認識させることで、マシンモデルデータベース４４を更新することができる。

部品実装機の外観を示した斜視図である。部品実装機と生産プログラムを作成するホストコンピュータの配置を示した配置図である。生産プログラムの汎用的に記述されたモジュールが、データベースから情報を取得する状態を示した説明図である。部品実装機のモデル構成を示す構成図である。部品供給装置のモデル構成を示す構成図である。マシンモデルデータベースを更新する流れを示したフローチャートである。従来の構成を示す構成図である。

符号の説明

１、１’ 部品実装機
３０ホストコンピュータ
４４マシンモデルデータベース
４５部品供給装置データベース

Claims

部品供給装置から供給される電子部品を部品実装機を用いて基板上に搭載し基板を生産するための処理をモジュールとして記述した生産プログラムを作成する生産プログラム作成システムであって、
部品実装機をモデル化するとともに、部品実装機の構成情報を記録するデータベースを構築し、
前記モジュールが、複数で構成され且つ特定の部品実装機に依存しない汎用的な処理を行うとともに、モデルで表現される部品実装機に対して動作し、実際の部品実装機の構成情報を前記データベースから動的に取得して処理を行うようなモジュールとして作成されることを特徴とする生産プログラム作成システム。
部品供給装置から供給される電子部品を部品実装機を用いて基板上に搭載し基板を生産するための処理をモジュールとして記述した生産プログラムを作成する生産プログラム作成システムであって、
部品供給装置をモデル化するとともに、部品供給装置の構成情報を記録するデータベースを構築し、
前記モジュールが、複数で構成され且つ特定の部品供給装置に依存しない汎用的な処理を行うとともに、モデルで表現される部品供給装置に対して動作し、実際の部品供給装置の構成情報を前記データベースから動的に取得して処理を行うようなモジュールとして作成されることを特徴とする生産プログラム作成システム。
部品実装機が新機種の場合、該新機種の部品実装機の構成情報を部品実装機側から生産プログラム作成側にアップロードすることにより、前記データベースが新機種に対応して更新されることを特徴とする請求項１に記載の生産プログラム作成システム。