(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交換可能な吸着ノズルを有する複数の吸着ヘッドを備えたヘッドユニットにより部品供給部から部品を取出し、複数の単位基板を所定の配列で一体に形成した集合基板に実装する方法において、
上記単位基板に実装する部品を、異なる複数種類の部品を同一グループとし、かつ、いずれのグループも、種類の異なる吸着ノズルにより吸着される複数種類の部品を含むように複数グループに分けるとともに、
上記ヘッドユニットの複数の吸着ヘッドに種類の異なる吸着ノズルを取り付けた状態で、同一グループに属する部品を集合基板の全体に対して搭載し、グループの変更時に吸着ノズルを交換して、一グループずつ順に、部品を集合基板に搭載することを特徴とする部品の実装方法。
【請求項２】
交換可能な吸着ノズルを有する複数の吸着ヘッドを備えたヘッドユニットにより部品供給部から部品を取出し、複数の単位基板を所定の配列で一体に形成した集合基板に実装する表面実装機において、
上記集合基板に関する情報を入力する入力手段と、
この入力手段により入力された情報に基づき、単位基板に実装する部品を、異なる複数種類の部品を同一グループとし、かつ、いずれのグループも、種類の異なる吸着ノズルにより吸着される複数種類の部品を含むように複数グループに分ける演算手段と、
上記ヘッドユニットの複数の吸着ヘッドに種類の異なる吸着ノズルを取り付けた状態で、同一グループに属する部品を集合基板の全体に対して搭載し、グループの変更時に吸着ノズルを交換して、一グループずつ順に、部品を集合基板に搭載するように上記ヘッドユニットの駆動を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする表面実装機。
【請求項３】
請求項２記載の表面実装機において、上記演算手段は、上記部品の各グループに部品の搭載位置を考慮して効率的に部品を搭載できるように優先順位を設定し、上記制御手段は、設定された優先順位に従いグループ順に部品を集合基板に搭載するように制御することを特徴とする表面実装機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッドユニットによりＩＣ等の電子部品を部品供給部から取り出してプリント基板、あるいはセラミック基板等の基板上の所定位置に実装する部品の実装方法及び表面実装機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、吸着ヘッドを有する移動可能なヘッドユニットにより、ＩＣ等の電子部品を部品供給部から吸着して、コンベア等により所定の作業位置に搬入、セットされているプリント基板上に移送し、プリント基板の所定位置に装着するようにした表面実装機（以下、実装機と略す）は一般に知られており、最近では、実装効率を高めるべくヘッドユニットに複数の吸着ヘッドを搭載して複数の部品を一度に吸着できるような実装機も提案されている。
【０００３】
上記のような実装機においては、通常、プリント基板を一枚ずつ作業位置にセットしながら部品を搭載するが、例えば、部品を搭載するプリント基板が小型機器に組み込まれるような比較的小さい基板の場合には、これを１枚ずつ処理していくと能率が悪いため、集合基板（いわゆる多面取り基板）に対して部品を実装することが行われている。この集合基板は、同一形状の多数の小さい基板を所定の配列で一体に形成して一枚の大きな基板としたものであり、この集合基板が未分割の状態でコンベア等により搬送され、単位基板当たり複数個ずつの部品が搭載されるように集合基板の全体に対して部品の実装が行われ、その後に各単位基板に分割されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
集合基板に対して部品を搭載する場合、その方法としては、順次単位基板毎に全ての部品を搭載していくパターンリピートと、集合基板全体に対して部品の種類毎に順次部品を実装するステップリピートとが知られており、いずれも実際に採用されている。
【０００５】
ところで、上記のような実装機では、部品の種類に応じて吸着ヘッドに設けられる部品吸着用の吸着ノズルの交換が可能となっており、このような吸着ノズルの交換がプリント基板への実装動作中に行われる。しかし、吸着ノズルの交換は時間的ロスとなるため、タクトタイムを短縮する上では、できるだけノズル交換回数が少ない方が有利であり、例えば吸着ヘッドが１つの場合には、パターンリピートに比べてノズル交換回数が少なくて済むステップリピートが有利である。
【０００６】
従って、複数の吸着ノズルにより複数の部品を一度に吸着して実装する実装機においてもステップリピートにより部品を実装することが考えられるが、この方法よりも少ないノズル交換回数で部品を搭載できればより望ましい。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、複数の部品を一度に吸着しながら集合基板に実装する方法において、パターンリピートやステップリピートに比べ、より少ない吸着ノズル交換回数で部品を搭載することができる部品の実装方法及び表面実装機を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、交換可能な吸着ノズルを有する複数の吸着ヘッドを備えたヘッドユニットにより部品供給部から部品を取出し、複数の単位基板を所定の配列で一体に形成した集合基板に実装する方法において、上記単位基板に実装する部品を、異なる複数種類の部品を同一グループとし、かつ、いずれのグループも、種類の異なる吸着ノズルにより吸着される複数種類の部品を含むように複数グループに分けるとともに、上記ヘッドユニットの複数の吸着ヘッドに種類の異なる吸着ノズルを取り付けた状態で、同一グループに属する部品を集合基板の全体に対して搭載し、グループの変更時に吸着ノズルを交換して、一グループずつ順に、部品を集合基板に搭載するようにしたものである（請求項１）。
【０００９】
このようにすれば、ステップリピートやパターンリピートに比べて吸着ノズルの交換回数を少なくすることが可能となる。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、本発明は、交換可能な吸着ノズルを有する複数の吸着ヘッドを備えたヘッドユニットにより部品供給部から部品を取出し、複数の単位基板を所定の配列で一体に形成した集合基板に実装する表面実装機において、上記集合基板に関する情報を入力する入力手段と、この入力手段により入力された情報に基づき、単位基板に実装する部品を、異なる複数種類の部品を同一グループとし、かつ、いずれのグループも、種類の異なる吸着ノズルにより吸着される複数種類の部品を含むように複数グループに分ける演算手段と、上記ヘッドユニットの複数の吸着ヘッドに種類の異なる吸着ノズルを取り付けた状態で、同一グループに属する部品を集合基板の全体に対して搭載し、グループの変更時に吸着ノズルを交換して、一グループずつ順に、部品を集合基板に搭載するように上記ヘッドユニットの駆動を制御する制御手段とを備えているものである（請求項２）。
【００１１】
この装置によれば、集合基板への部品の実装を上記請求項１記載の方法に基づいて自動的に行うことができる。なお、この装置において、上記演算手段は、上記部品の各グループに部品の搭載位置を考慮して効率的に部品を搭載できるように優先順位を設定し、上記制御手段は、設定された優先順位に従いグループ順に部品を集合基板に搭載するように制御すること（請求項３）が好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図１は本発明の表面実装機の全体を概略的に示している。この図に示すように、実装機本体の基台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリント基板３がこのコンベア２上を搬送されて所定の作業位置で停止されるようになっている。プリント基板３は、同一形状の多数の単位基板、当実施形態では４つの単位基板Ｋ１〜Ｋ４を所定の配列で一体に形成したいわゆる集合基板であって、部品搭載後に各単位基板Ｋ１〜Ｋ４（図２参照）に分割されるようになっている。
【００１３】
上記コンベア２の側方には、部品供給部４が配置されている。この部品供給部４は電子部品供給用のフィーダーを備え、例えば多数列のテープフィーダー４ａを備えている。なお、部品供給部４には、上記のようなテープフィーダー４ａ以外に、ＰＬＣＣ、ＱＦＰ等の比較的大型の部品をトレイ上に載置した状態で供給するトレイフィーダー等も配設され得るようになっている。
【００１４】
上記基台１の上方には、部品搭載用のヘッドユニット５が装備されている。このヘッドユニット５は、部品供給部４とプリント基板３が位置する作業位置とにわたって移動可能とされ、当実施例ではＸ軸方向（コンベア２の方向）およびＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動することができるようになっている。
【００１５】
すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１が配置されて、この支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向のガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設され、ガイド部材１３にヘッドユニット５が移動可能に保持され、このヘッドユニット５に設けられたナット部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１４に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動により上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりヘッドユニット５が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。
【００１６】
上記ヘッドユニット５には、図示を省略するが２本の吸着ヘッドがＸ軸方向に一列に並べて設けられている。これらの吸着ヘッドは、それぞれヘッドユニット５のフレームに対して昇降及び回転が可能となっている。また、各吸着ヘッドの下端には吸着ノズルが設けられており、部品吸着時には、図外の負圧供給手段から吸着ノズル先端に負圧が供給されることにより、その負圧による吸引力で部品が吸着されるようになっている。
【００１７】
さらに、上記基台１には、ヘッドユニット５により吸着された電子部品の吸着状態を認識するための部品認識カメラ１７が設けられ、ヘッドユニット５が電子部品吸着後に部品認識カメラ１７の上方に移動させられることにより部品認識カメラ１７で吸着部品が撮像されるようになっている。また、基台１上には、複数の吸着ノズルを交換可能に保持したノズル交換ステーション１８が設けられており、必要に応じてヘッドユニット５をこのステーションに移動させて吸着ノズルの交換を行うようになっている。
【００１８】
上記実装機には、部品の実装動作を制御するためのコントローラ２０が設けられている。このコントローラ２０には、実装時の動作制御を統括する主制御手段２１が設けられ、上記サーボモータ９，１５や部品認識カメラ１７等がこの主制御手段２１に接続されている。
【００１９】
また、コントローラ２０には、実装動作のための各種情報を記憶するための記憶手段２２と、プリント基板３に実装する部品をグループ分けするとともに実装順序を演算する実装順序演算手段２３（演算手段）とが設けられ、これら記憶手段２２及び実装順序演算手段２３がそれぞれ上記主制御手段２１に接続されている。さらに、実装機には、モニターを備えたキーボード等の入力手段２４が設けられており、この入力手段２４が上記コントローラ２０の主制御手段２１に接続されている。
【００２０】
そして、実装時には、入力手段２４を介して入力されるプリント基板３及び搭載部品に関する情報に基づいて予め実装順序演算手段２３で求められた実装順序データに基づいてプリント基板３に部品を実装すべく主制御手段２１によりヘッドユニット５等の動作が制御されるようになっている。
【００２１】
ここで、上記実装順序演算手段２３による部品の実装順序演算の処理について説明する。なお、以下の説明では、上記プリント基板３として図２に示すような構成の基板に部品を搭載する例について説明する。
【００２２】
この図に示すプリント基板３は同一構成の４つの単位基板Ｋ１〜Ｋ４からなり、各単位基板Ｋ１〜Ｋ４には、Ａ〜Ｄの４種類の部品がそれぞれ２個づつ所定の配置で搭載されるようになっている。なお、Ａ〜Ｄに付設の番号は、単位基板Ｋ１〜Ｋ４の番号に対応しており、便宜上付している。
【００２３】
実装順序演算の処理では、単位基板に搭載する部品を、異なる複数種類の部品を同一グループとし、かつ、いずれのグループも、種類の異なる吸着ノズルにより吸着される複数種類の部品を含むように複数グループに分け、例えば、ヘッドユニット５によって同時に吸着される部品の数、すなわち吸着ヘッドの数と同数の異なる種類の部品からなるグループに分ける。
【００２４】
具体的に説明すると、上記実装機ではヘッドユニット５に２本の吸着ヘッドが搭載されているので、同図に示すように、搭載部品が、例えば（Ａ，Ｂ）、（Ｃ，Ｄ）の２つのグループＧａ，Ｇｂに分ける。グループ分けは、極力効率よく部品の吸着及び搭載を行い得るように、部品の搭載位置やテープフィーダー４ａの位置関係を考慮してグループ分けする。従って、これらの諸条件により（Ａ，Ｃ）、（Ｂ，Ｄ）あるいは（Ａ，Ｄ）、（Ｂ，Ｃ）と分けることもできる。
【００２５】
グループ分けを行ったら、次に、これらグループＧａ，Ｇｂの実装時の優先順位を設定する。この場合も、部品の搭載位置等を考慮して効率的に部品を搭載できるように優先順位を決定する。
【００２６】
このようにして、例えば部品Ａ，ＢからなるグループＧａを、部品Ｃ，ＤからなるグループＧｂに優先して実装するという搭載部品の実装順序に関するデータを求め、これを上記記憶手段２２に記憶する。
【００２７】
次に、上記実装機における部品の実装動作について図３のフローチャートを用いて説明する。
【００２８】
このフローに示す部品の実装動作においては、まず、実装時のグループの優先順位を決定する変数ｎに初期値「１」をセットし、これによりヘッドユニット５の各吸着ヘッドの吸着ノズルを、優先順位第１（ｎ＝１）番目のグループ（すなわちグループＧａ）に属する部品（すなわち、部品Ａ，Ｂ）を吸着するための吸着ノズルに交換する（ステップＳ１，Ｓ２）。
【００２９】
ノズル交換が完了したら、ヘッドユニット５を部品供給部４に移動させ、各吸着ノズルにより優先順位第１番目のグループに属する部品Ａ，Ｂをそれぞれ部品供給部４からピックアップする（ステップＳ３）。そして、ヘッドユニット５を部品認識カメラ１７上に移動させて部品の吸着状態を調べた後、プリント基板３上にヘッドユニット５を移動させられて部品をプリント基板３に搭載する（ステップＳ４，Ｓ５）。
【００３０】
そして、優先順位第１番目のグループに属する部品をプリント基板３中の各単位基板Ｋ１〜Ｋ４の全てに搭載したか否かを判断し、終了していないと判断した場合には、ステップＳ３に移行する（ステップＳ６）。こうして、ステップＳ３〜Ｓ６を繰り返すことにより、例えば、単位基板Ｋ１→Ｋ２→Ｋ３→Ｋ４の順に優先順位第１番目のグループに属する部品Ａ，Ｂを各単位基板Ｋ１〜Ｋ４に搭載する。
【００３１】
一方、優先順位第１番目のグループに属する全ての部品の搭載が終了した場合には、プリント基板３に全ての部品（全種類の部品）を搭載したか否かを判断し、搭載していないと判断した場合には、上記変数ｎをインクリメントしてステップＳ２に移行する（ステップＳ７）。こうして、優先順位に従い、グループの変更時に吸着ノズルを交換しながら各部品をの順次プリント基板３に搭載する。
【００３２】
そして、最終的に全ての部品をプリント基板３に搭載したと判断したら（ステップＳ７でＹＥＳ）、本フローチャートを終了する。
【００３３】
以上のようにして部品を実装すると、集合基板の実装方法として知られている従来のパターンリピートやステップリピートに比べて吸着ノズルの交換回数が少なくて済み、パターンリピートやステップリピート以上に効率よく部品を搭載することが可能となる。
【００３４】
図２に示すプリント基板３を例に説明すると、この基板３には４種類、合計３２個の部品を搭載するが、部品の搭載は、ヘッドユニット５の２つの吸着ヘッドにより行うので部品の吸装着動作は計１６回行われる。
【００３５】
ここで、上記実装機によると、図４に示すように、Ａ，Ｂの２種類の部品をプリント基板３全体に対して搭載した後、Ｃ，Ｄの２種類の部品を搭載するので、吸着ノズルの交換は、最初にＡ，Ｂの部品を実装するとき（１回目の部品搭載時）と、Ｃ，Ｄの２種類の部品の実装を始めるとき（９回目の部品搭載時）とに行われる（図中、部品の符号を枠で囲んで示す）。この場合、例えば部品Ａ〜Ｄを全て異なる吸着ノズルを用いて吸着するとすれば、１６回の吸装着動作において吸着ノズルの交換が合計４回行われることとなる。
【００３６】
これに対して、各単位基板Ｋ１〜Ｋ４毎に部品を順次搭載するパターンリピートの方法では、例えば、図５（ａ）に示すように、一の単位基板に対してまずＡ，Ｂの２種類の部品を搭載し、次にＣ，Ｄの２種類の部品を搭載すると、一の単位基板当たりに４回の吸着ノズルの交換が行われるため、プリント基板３の全体では吸着ノズルの交換が合計１６回も行われることとなる。
【００３７】
さらに、プリント基板３の全体に対して部品の種類毎に順次部品を実装するステップリピートの方法では、例えば、図５（ｂ）に示すように、搭載する部品の変更時に吸着ノズルの交換が行われるため、基板全体では吸着ノズルの交換が合計８回行われることとなる。
【００３８】
このように、上記実装機によると、パターンリピートやステップリピートといった従来の実装方法により部品を実装する装置に比べて吸着ノズルの交換回数が少なくて済む。従って、その分だけ時間的ロスが少なく、タクトタイムを効果的に短縮することができる。
【００３９】
なお、以上の説明では、２本の吸着ヘッドを備えたヘッドユニットによりプリント基板３に部品を搭載する場合について説明したが、勿論、吸着ヘッドがこれ以上の場合も、基本的には上記実施形態で説明した実装順序演算の処理に従って部品の実装順序を設定し、図３に示すフローチャートに従って部品を搭載するようにすればよい。
【００４０】
また、単位基板に実装する部品を、異なる複数種類の部品を同一グループとする複数グループに分ける方法としては、吸着ヘッドが３本以上の場合に、同一グループとする部品の種類数と吸着ヘッドの数とは必ずしも同一である必要はなく、例えば吸着ヘッドが４本以上の場合に２種類の部品を２個ずつ各吸着ヘッドで吸着するようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ヘッドユニットに搭載した複数の吸着ヘッドにより部品供給部から部品を取出して集合基板に実装する方法において、単位基板に実装する部品を、異なる複数種類の部品を同一グループとし、かつ、いずれのグループも、種類の異なる吸着ノズルにより吸着される複数種類の部品を含むように複数グループに分けるとともに、上記ヘッドユニットの複数の吸着ヘッドに種類の異なる吸着ノズルを取り付けた状態で、同一グループに属する部品を集合基板の全体に対して搭載し、グループの変更時に吸着ノズルを交換して、一グループずつ順に、部品を集合基板に搭載することにより、ステップリピートやパターンリピートという従来の実装方法に比べて吸着ノズルの交換回数が少なくて済むようにしたので、その分、実装時の時間的ロスを軽減でき、タクトタイムを効果的に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表面実装機を示す平面模式図である。
【図２】集合基板の構成を説明する模式図である。
【図３】実装動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る実装方法における部品の搭載順序を説明する図である。
【図５】従来の実装方法における部品の搭載順序を説明する図である。
【符号の説明】
２  コンベア
３  プリント基板
４  部品供給部
５  ヘッドユニット
１７  基板認識カメラ
１８  ノズル交換ステーション
２０  コントローラ
２１  主制御手段
２２  記憶手段
２３  実装順序演算手段
２４  入力手段
【図１】
0004152020.tif 000002
【図２】
0004152020.tif 000003
【図３】
0004152020.tif 000004
【図４】
0004152020.tif 000005
【図５】
0004152020.tif 000006