(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが部品を格納した複数の部品格納部から、第１の方向に移動する移動部材上で前記第１の方向と交叉する第２の方向にそれぞれ独立的に移動可能な２個のヘッドにより部品を取り出して所定位置にセットされている基板上に装着する部品装着装置の実装時間をシミュレーションする方法において、前記部品格納部は、前記第１の方向の一側に前記第２の方向に配列され、また、前記第１の方向の他側に前記第２の方向に配列されており、前記２個のヘッドの前記第１の方向の一側または他側いずれかの前記第２の方向への移動のみにてそれぞれが同時に部品格納部から部品を取り出せる組み合せのみを対象として実装時間をシミュレーションすることを特徴とする部品装着装置の実装時間シミュレーション方法。
【請求項２】
前記同時に部品格納部から取り出せる部品の組み合せの数が、部品総数が偶数である場合はその１／２に対して、部品総数が奇数である場合はその１／２を超えない最大の整数に対して、それぞれ所定の範囲である場合に実装時間のシミュレーションを行なうことを特徴とする請求項１に記載の部品装着装置の実装時間シミュレーション方法。
【請求項３】
前記所定の範囲は９０％乃至１００％であることを特徴とする請求項２に記載の部品装着装置の実装時間シミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばプリント基板等に実装すべき電子部品が予め格納されている格納部から装着ヘッドにより電子部品を取り出して基板に装着する部品装着装置において、電子部品の装着に要する時間をシミュレーションする方法に関する。特に本発明は、２ヘッドの多機能部品装着装置、具体的にはヘッドがＸ−Ｙ軸に動作し、しかも２ヘッドを備えており、更に１ヘッドに複数ノズルが備えられた部品装着装置により電子部品を実装するために要する時間をシミュレーションする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１ヘッドで電子部品をプリント基板に実装するための部品装着装置（以下、マウンタという）は既に広く実用化されており、そのための部品配置方法等に関しては種々の技術が開発されている。しかし、２ヘッドを備えたマウンタに関してはそのような装置そのものの歴史が浅いため、あまり多くの研究がなされていないのが実情である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来一般的であった１ヘッドのマウンタにおいては、一つのヘッドによっていかに効率的に部品を基板に装着するか、具体的には各部品を待機させておく位置、ヘッドの移動経路等が重要なファクタであり、たとえば特開２０００−２４４１８９号公報等にはそのような工夫をした発明が開示されている。
【０００４】
しかし２ヘッドのマウンタにおいては、２個のヘッドで同時に部品を取り出して基板への装着を行なうが、この際のペアリング、即ち２個のヘッドでどのような組み合せで部品を取り出すかが重要なファクタになる。以下、部品のペアリングをどのように行なうかをペアリングパラメータという。
【０００５】
従来、２ヘッドのマウンタにおけるペアリングパラメータを最適化する手法としては、全ての組み合せを試行する全探索を行なうか、熟練者のノウハウに頼って振り分けるか、のいずれかの手法が一般的に採られていた。しかし、全探索を行なう場合にはその組み合せ総数が膨大になるため、現実的な時間では解が求まらないという問題があった。また熟練者による振り分け手法では、基板の種類が変化した場合にその都度対応が必要になり、効率的ではないという問題があり、また熟練者が決定したペアリングパラメータが本当に最適であるか否かを証明することができないという問題もあった。
【０００６】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、２ヘッドのマウンタにおいてペアリングパラメータを最適化するために、明らかに不要な解空間を特定してその部分を除外し、残りの解空間に関してのみ全探索を行なうことにより、全探索に比してより効率的な探索を行なう部品装着装置の実装時間シミュレーション方法の提供を目的とする。この目的ためには、対象とするマウンタの構造に鑑み、ペアリングパラメータを最適化するためには可及的に同時吸着、具体的には２個のヘッドが備えつけられているビームを動かさないようにすることが重要である。
【０００７】
以上のことから、探索すべきペアリングパラメータの選定に際して、同時吸着を実現するための判定指標を導入し、同時吸着がほぼ実現できているペアリングパラメータの組み合せのみを評価することにより、全探索を行なう場合に比してより効率的にペアリングパラメータの最適値を探索する。
【０００８】
ここで、判定指標としては、同時吸着率をたとえば９０％乃至１００％の範囲に設定する。１００％に設定しない理由は、数％程度の非同時吸着部品が存在する場合の探索も行なう必要があること、等である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る部品装着装置の実装時間シミュレーション方法は、それぞれが部品を格納した複数の部品格納部から、第１の方向に移動する移動部材上で前記第１の方向と交叉する第２の方向にそれぞれ独立的に移動可能な２個のヘッドにより部品を取り出して所定位置にセットされている基板上に装着する部品装着装置の実装時間をシミュレーションする方法において、前記部品格納部は、前記第１の方向の一側に前記第２の方向に配列され、また、前記第１の方向の他側に前記第２の方向に配列されており、前記２個のヘッドの前記第１の方向の一側または他側いずれかの前記第２の方向への移動のみにてそれぞれが同時に部品格納部から部品を取り出せる組み合せのみを対象として実装時間をシミュレーションすることを特徴とする。
【００１０】
このような本発明の部品装着装置における実装時間シミュレーション方法では、２個のヘッドの第２の方向への移動のみにてそれぞれが同時に部品格納部から部品を取り出せる組み合せのみを対象として、比較的担持換言すればで実装時間をシミュレーションする。
【００１１】
また本発明に係る部品装着装置における実装時間シミュレーション方法は、前記同時に部品格納部から取り出せる部品の組み合せの数が、部品総数が偶数である場合はその１／２に対して、部品総数が奇数である場合はその１／２を超えない最大の整数に対して、それぞれ所定の範囲である場合に実装時間のシミュレーションを行なうことを特徴とする。
【００１２】
このような本発明に係る部品装着装置における実装時間シミュレーション方法では、上述の発明において、同時に部品格納部から取り出せる部品の組み合せの数が、部品総数が偶数である場合はその１／２に対して、部品総数が奇数である場合はその１／２を超えない最大の整数に対して、それぞれ所定の範囲である場合に実装時間のシミュレーションを行なうので、それ以外の組み合せはシミュレーションから除外される。
【００１３】
更に本発明に係る部品装着装置における実装時間シミュレーション方法は、上述の発明において、前記所定の範囲は９０％乃至１００％であることを特徴とする。
【００１４】
このような本発明に係る部品装着装置における実装時間シミュレーション方法では、上述の発明において、所定の割合を９０％乃至１００％としてそれ以外の組み合せはシミュレーションから除外される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００１６】
図１は本発明の部品装着装置の実装時間シミュレーション方法が適用される２ヘッドの部品装着装置（マウンタ）の構成及び動作状態を示す模式図である。
【００１７】
基板１は図示しない搬送装置によって搬送されてきて所定位置にセットされている。この基板１が所定位置にセットされた場合に、基板１の対向する２辺それぞれの外側の適宜の位置（図１では左右両側）に一対のレール４１、４２が平行に配置されている。なお、このレール４１、４２の延設方向を以下Ｙ方向とする。
【００１８】
レール４１、４２には移動部材としての棒状のビーム５が跨設されている。このビーム５はレール４１、４２に対して直交状態を維持しつつレール４１、４２の延設方向（Ｙ方向）に移動することが可能になっている。以下、このビーム５の延設方向（Ｙ方向と直交する方向）をＸ方向とする。
【００１９】
更に、ビーム５には２個のヘッド６１、６２がビーム５の長手方向に個別に移動可能に装着されている。なお、言うまでもないが、両ヘッド６１、６２は独立してビーム５上を移動可能ではあるが、両者がある程度以上に接近することはできない。
【００２０】
更に、基板１がセットされる位置の近傍でＹ方向の両側の両レール４１、４２の配置位置の内側の適宜の位置には、基板１に実装されるべき電子部品が予め格納されている４個のフィーダ７１、７２、７３、７４が配置されている。なお、これらのフィーダ７１、７２、７３、７４はそれらの内の２個（７１、７２）が基板１のセット位置のＹ方向の一側にＸ方向に配列されており、他の２個（７３、７４）が他側にＸ方向に配列されている。
【００２１】
従って、両ヘッド６１、６２はそれぞれのビーム５上でのＸ方向への移動と、ビーム５のレール４１、４２上でのＹ方向への移動との組み合せにより、レール４１、４２が設置されている範囲内で任意の位置へ移動可能であり、このヘッド６１、６２の移動可能範囲内にフィーダ７１、７２、７３、７４が配置されていることはいうまでもない。
【００２２】
以上のような構成により、ヘッド６１、６２はいずれのフィーダ７１、７２、７３、７４からも部品を吸着して取り出し、基板１上へそれを装着することができる。しかし、両ヘッド６１、６２はある程度以上には接近できないことは明らかであるので、同一のフィーダ７１（または、７２、７３、７４）から同時にそれぞれが部品を取り出すことには制約が存在する。
【００２３】
以上のような構成の２ヘッドのマウンタにおいて、両ヘッド６１、６２による部品の実装時間を最適化するための本発明の部品装着装置の実装時間シミュレーション方法が実施されるが、以下に具体的に説明する。
【００２４】
まず本発明の部品装着装置の実装時間シミュレーション方法（以下、本発明方法という）を実施するために、以下のような制約条件を本発明方法を実施する以前に予め設定しておく。第１はヘッド６１、６２のノズル配置パラメータであり、第２はフィーダ配置パラメータであり、第３は装着ヘッドパラメータである。具体的には、ノズル配置パラメータは、両ヘッド６１、６２に備えられている複数のノズルの配置状態を最適化することであり、フィーダ配置パラメータは各フィーダ７１、７２、７３、７４への部品の配置状態を最適化することであり、装着ヘッドパラメータは各フィーダ７１、７２、７３、７４に対する両ヘッド６１、６２の割り当てを最適化することである。
【００２５】
本発明方法では、上述の３種のパラメータは既に決定されていることを前提とし、両ヘッド６１、６２によるペアリングの最適解を求めるためのシミュレーション方法を提供する。以下、本発明方法の手順を示す図２のフローチャートを参照して説明する。
【００２６】
まず、ペアリングパラメータの組み合せが任意に、たとえば部品配置順序に従った単純な順列組み合せ等により順次的に一つずつ選定される（ステップＳ１１）。そして、この任意に選定されたペアリングパラメータの組み合せの一つ一つに関して同時吸着率が計算される（ステップＳ１２）。
【００２７】
具体的には、ステップＳ１１で選定された各種のペアリングパラメータの組み合せに対して以下の判定指標に従って、有効なペアリングパラメータの組み合せであるか、無効なペアリングパラメータの組み合せであるかが判断される。その判定指標とは「同時吸着率」であり、この同時吸着率が所定値ＴＨ（たとえば９０％）以上であるか否かにより、そのペアリングパラメータの有効／無効が判定される。
【００２８】
ここで、同時吸着率に付いて説明する。まず、「同時吸着」とは、二つの部品をビーム５を移動させることなしに両ヘッド６１、６２の移動のみで吸着することである。具体的には、ビーム５が一側のフィーダ７１、７２上、または他側のフィーダ７３、７４上に位置して停止している状態において、両ヘッド６１、６２を個別に移動させてフィーダ７１、７２の双方又は一方から、またはフィーダ７３、７４の双方又は一方から両ヘッド６１、６２がそれぞれ部品を吸着することをいう。
【００２９】
次に、同時吸着率とは「総部品ペアリング数」に対する「同時吸着することが可能なペアリング数」の割合のことである。たとえば、「総部品ペアリング数」は総部品数が「２０」であれば「２０／２」＝「１０」となり、「同時吸着することが可能なペアリング数」が「１０」であれば同時吸着率は「１０／１０」で１００％になる。
【００３０】
しかし、たとえば総部品数が「２１」である場合は「総部品ペアリング数」は「２１／２」＝「１０．５」となるが、このような場合にも「総部品ペアリング数」は「１０」とする。
【００３１】
ここで、同時吸着率を１００％ではなくたとえば９０％乃至１００％の範囲に設定する理由は、現実には数％程度の同時吸着することができない特殊な部品が存在することがあるため、そのような場合の必要性も考慮した探索も行なう必要があること、等による。
【００３２】
以上のような条件、即ち同時吸着率が所定値ＴＨ（たとえば９０％）以上であるという条件を満たす場合、そのペアリングパラメータの組み合せは有効とされる（ステップＳ１３でＹＥＳ）。また、無効と判定された場合（ステップＳ１３でＮＯ）はステップＳ１１へ処理が戻されて次のペアリングパラメータの組み合せが選択され、上述同様にして有効／無効の判定が行なわれる。
【００３３】
ステップＳ１３において、有効であると判定されたペアリングパラメータの組み合せに関しては、実装作業をシミュレーションして実装時間が計算される。具体的には、実装順序、ペア実装順序の最適化を行ない（ステップＳ１４）、この結果に従って部品の実装作業ををシミュレーションして実装時間を計算する（ステップＳ１５）。
【００３４】
このように、ステップＳ１３において、判定指標としての「同時吸着率」に従って有効であると判定されたペアリングパラメータの組み合せのみを対象として全ての実装シミュレーションを行ない、実装時間を計算し、全ての組み合せの探索が終了すると（ステップＳ１６でＹＥＳ）、処理が終了する。
【００３５】
次に、以上のような本発明方法の実際の適用例について、図３の模式図を参照して説明する。なお、この図３ではレール４１、４２は省略してある。
【００３６】
また、図３に示す模式図の例では、各フィーダ７１、７２、７３、７４はいずれも３列に部品を格納するようにしてある。そして、部品総数は２６個であり、前述の如く、フィーダパラメータ（配置）及び装着ヘッドパラメータ（ヘッド配置）等は既に決定済であるものとし、それらに従って各フィーダ７１、７２、７３、７４に部品が格納されており、またそれらの部品をどちらのヘッド６１、６２で吸着するかが既に決定されている。
【００３７】
フィーダ７１には、第１列Ｃ１には２個の部品α１、α２が、第２列Ｃ２には２個の部品α３、α４が、第３列Ｃ３には１個の部品α５がそれぞれ基板１に近い側に格納されており、いずれもヘッド６１（Ｈ１）で吸着されることが装着ヘッドパラメータで既に決定されている。
【００３８】
また、フィーダ７２には、第１列Ｃ１には２個の部品β１、β２が、第２列Ｃ２には２個の部品β３、β４が、第３列Ｃ３には１個の部品β５がそれぞれ基板１に近い側に格納されており、いずれもヘッド６２（Ｈ２）で吸着されることが装着ヘッドパラメータで既に決定されている。
【００３９】
また更に、フィーダ７３には、第１列Ｃ１には４個の部品γ１、γ２、γ２、γ４が、第２列Ｃ２には４個の部品γ５、γ６、γ７、γ８が、第３列Ｃ３には３個の部品σ６、σ７、σ８がそれぞれ基板１に近い側に格納されており、第１列Ｃ１の４個の部品γ１、γ２、γ２、γ４と第２列Ｃ２の４個の部品γ５、γ６、γ７、γ８はいずれもヘッド６１（Ｈ１）で吸着され、第３列Ｃ３の３個の部品σ６、σ７、σ８はヘッド６２（Ｈ２）で吸着されることが装着ヘッドパラメータで既に決定されている。
【００４０】
更にまた、フィーダ７４には、第１列Ｃ１には２個の部品σ１、σ２が、第２列Ｃ２には２個の部品σ３、σ４が、第３列Ｃ３には１個の部品σ５がそれぞれ基板１に近い側に格納されており、いずれもヘッド６２（Ｈ２）で吸着されることが装着ヘッドパラメータで既に決定されている。
【００４１】
以上のことから、部品αはフィーダ７１に格納されており、ヘッド６１（Ｈ１）で吸着され、部品βはフィーダ７２に格納されており、ヘッド６２（Ｈ２）で吸着される。従って、部品αと部品βとはビーム５に関して同一の側でヘッド６１、６２による同時吸着が可能である。
【００４２】
部品γはフィーダ７３に格納されており、ヘッド６１（Ｈ１）で吸着され、部品σはフィーダ７３及び７４に格納されており、ヘッド６２（Ｈ２）で吸着される。従って、部品γと部品σとはビーム５に関して部品α及びβとはビーム５を挟んで逆の側の同一の側でヘッド６１、６２による同時吸着が可能である。
【００４３】
このような図３に示す例において、従来の単純な全探索を行なう場合、その組み合せ数はヘッド６１（Ｈ１）で吸着される部品はα１〜α５及びγ１〜γ８の１３個であり、ヘッド６２（Ｈ２）で吸着される部品はβ１〜β５及びσ１〜σ８の１３個であるので、総組み合せ数は「13Ｐ13」となり、その実数は約６２億通りになる。勿論、この組み合せにはたとえば部品αと部品σというような基板１を挟んで逆側に位置する部品をヘッド６１、６２で同時吸着するというような無意味な組み合せも含まれる。
【００４４】
そこで、本発明方法では、両ヘッド６１、６２は、基板１の一方の側に位置するフィーダ７１、７２に格納されている部品同士のみを同時吸着し、基板１の他方の側に位置するフィーダ７３、７４に格納されている部品同士のみを同時吸着することに限定する。この場合、一例として同時吸着数を１００％とすると、ヘッド６１（Ｈ１）が吸着する部品がα１〜α５の５個であり、ヘッド６２（Ｈ２）が吸着する部品がβ１〜β５の５個であることから、これらによる組み合せ数は「 5Ｐ5 」となりその実数は１２０通りである。また、フィーダ７３、７４においてはヘッド６１（Ｈ１）が吸着する部品がγ１〜γ８の８個であり、ヘッド６２（Ｈ２）が吸着する部品がσ１〜σ８の８個であることから、これらによる組み合せ数は「 8Ｐ8 」となりその実数は４０３２０通りである。
【００４５】
従って、合計の組み合せ数は「１２０×４０３２０」＝「４８３８４００」、即ち約４８０万通りになる。これは先に説明した全探索数の約６２億に比して１／１０００以下である。
【００４６】
そして、実際のシミュレーションに要する時間は、１イタレーションに要する時間を 0.1秒とすると、本発明方法では約１３３時間（約５．５日）であり、従来の全探索を行なった場合には同一条件で約１３３０００時間（約５０００日）となる。
【００４７】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明の部品装着装置の実装時間シミュレーション方法によれば、従来の熟練者が割り振る手法に比して、基板変更に対応が容易であり、また全探索手法に比して限定した解空間のみを探索することにより効率的で現実的な時間での探索が可能になる。
【００４８】
更に、最適化への影響が少ない解空間を除外して残りの解空間のみを探索するため、最適値を比較的容易に求めることが可能になる。これは、たとえばＧＡのようなヒューリスティック手法による解法または熟練者による振り分け手法では最適値が実際に求められたか否かを証明ができないことに比して大きな利点である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の部品装着装置の実装時間シミュレーション方法が適用される部品装着装置の構成及び動作状態を示す模式図である。
【図２】本発明の部品装着装置の実装時間シミュレーション方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の部品装着装置の実装時間シミュレーション方法の実際の適用例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１    基板
４１、４２  レール
５  ビーム
６１、６２（Ｈ１，Ｈ２）  ヘッド
７１、７２、７３、７４    フィーダ
α、β、γ、σ    部品
【図１】
0003921525.tif 000002
【図２】
0003921525.tif 000003
【図３】
0003921525.tif 000004