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JP4943299B2 - 部品実装装置のフィーダ配置方法 - Google Patents

部品実装装置のフィーダ配置方法 Download PDF

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JP4943299B2 JP2007286162A JP2007286162A JP4943299B2 JP 4943299 B2 JP4943299 B2 JP 4943299B2 JP 2007286162 A JP2007286162 A JP 2007286162A JP 2007286162 A JP2007286162 A JP 2007286162A JP 4943299 B2 JP4943299 B2 JP 4943299B2
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Description

本発明は、部品実装装置のフィーダ配置方法、特に複数のフィーダの吸着位置から電子部品を同時吸着して基板上に搭載する際に適用して好適な部品実装装置のフィーダ配置方法に関する。
配線基板に電子部品を搭載(実装)する部品実装装置(マウンタ)では、部品の搭載効率を上げるために、ヘッドユニットに装着した複数の吸着ヘッドにより複数の部品を同時吸着した後、基板上に搭載することが行われている。この場合、目標の部品を同時吸着可能なように、部品を供給するフィーダ(部品供給装置)を最適な配置にすることが重要となる。
このようなフィーダ配置の最適化は、例えば特許文献1に、基板上に搭載される部品種毎に、各部品の数と各部品を供給するフィーダの数から、1つのフィーダが受け持つ搭載点数を求め、搭載点数が同じ又は近似したフィーダを抽出して、吸着ヘッドの数に対応する数の組みからなるフィーダの組合せを編成し、組合せにしたフィーダに含まれる全部品の基板上の搭載点の平均位置に対応する搭載ピーク点を求め、前記組合せにしたフィーダを前記搭載ピーク点に基づいて割り付けることにより、組合せにしたフィーダから供給される各部品が複数の吸着ヘッドにより同時吸着されて基板上に順次実装(搭載)されるようにフィーダを配置するようにしたものが提案されている。
この最適化技術を、具体的に説明する。
図5、6には、電子部品(チップ)を回路基板上に実装するマウンタの全体構造を図示するように、複数(この例では3個)の吸着ヘッド10a〜10cを装着したヘッドユニット10が、その位置をXおよびYの2次元方向に位置決め可能なXYユニット11上に搭載される。このXYユニット11は、X軸11a、Y軸11bを有し、不図示の駆動機構によりヘッドユニット10の位置決めを行なう。
各吸着ヘッド10a〜10cは、各先端に回路基板12上に実装すべき電子部品を吸着するノズルを有し、このノズルは駆動機構(不図示)により回転、および上下動され、吸着時の位置ないし姿勢が調整される。ヘッドユニット10は、回路基板12の両側に配置される複数のフィーダ20から供給される電子部品を吸着して取りだし、その電子部品が実装される回路基板上の実装位置にXYユニット11により移動され、その位置で実装される。その後、ヘッドユニット10は、所定のフィーダ位置に移動し、同様に次の電子部品を吸着して、回路基板上に順次搭載していく。
一つのフィーダ20は、図6に先端部分を拡大して示したように、同種の電子部品21をキャリアテープに収納し、順次吸着位置に供給する。また、各フィーダは、それぞれ着脱可能で、その位置決め部材22により所定位置に装着可能になっている。
通常、搭載効率を向上させるために、ヘッドユニット10には前記のように吸着ヘッドが複数(ここでは3個)装着され、この複数の吸着ヘッドにより電子部品を同時吸着した後、同時に基板上に移動させるようにしている。各フィーダ20は、基板が搬送される通路の両側に配置されるので、多数の部品を効率よく短時間で基板上に搭載するようにするためには、各電子部品の搭載点数、フィーダの数、搭載位置等を考慮してフィーダを装着することが重要となる。
そこで、図7に示すフローチャートに従ってフィーダの配置を最適化し、そのフィーダ配置を実装基板を生産する際にマウンタの移動を制御する生産プログラムに設定する。
まず、ステップ101において、生産プログラムから基板に搭載する予定の全ての電子部品について部品種毎に搭載点数を求め、対応する電子部品を供給するフィーダの数で割り、1つのフィーダが受け持つ搭載点数を計算する。例えば、図8のような電子部品A〜Iの部品種について、それぞれ示す部品点数だけフィーダで供給する場合を考えると、電子部品Aに関しては、10個を2個のフィーダで供給することになるから、1つのフィーダが受け持つ搭載点数は5個となる。同様に、電子部品BからIに関しても計算を行なうと、表に示す結果が得られる。
次にステップ102において、同時吸着可能なフィーダを全て抽出する。これは、ステップ101において求められた搭載点数が同一又は近似したフィーダを選び出すことに相当する。例えば、図9に示すように、搭載点数が5となるのは、電子部品Aを供給する2つ(No1とNo2)、電子部品Bを供給する1つ、電子部品Dを供給する3つ(No1〜No3)の各フィーダとなるので、同数の搭載点数となるフィーダを選別、抽出する。
続いて、ステップ103に示すように、ステップ101で求めたフィーダ当たりの搭載点数が同一又は近似している同時吸着可能なフィーダ同士で組合せを編成する。例えば図10に示したように、A用フィーダ(No1、No2)、B用フィーダは、いずれも搭載点数が5で3つの吸着ヘッドで同時吸着が可能なので、これを一組みとして第1の組合せを形成する。
同様に、D用フィーダ(No1〜No3)で第2の組合せを、またC用フィーダ(No1、No2)とE用フィーダで第3の組合せを作成する。この例では、各組合せのフィーダの搭載点数は同一であるが、全てが同一の搭載点数になるとは限らず、近似したものの組合せとなる場合も生じる。このようにして、搭載点数が同一又は近似したフィーダが抽出されて、吸着ヘッドの数に対応する数の組みからなるフィーダの組合せが編成される。
次に、ステップ104に示すように、組合せにしたフィーダに含まれる全電子部品の基板上の搭載点の平均位置に対応する搭載ピーク点Pを求める。この搭載ピーク点Pは、例えば第1の組合せのフィーダから供給される全電子部品の搭載点がA1(x1、y1)……
Bn(xn、yn)であったとすると、図11(A)にイメージを示すように、これらの平均
xp=(x1 + ……+ xn)/n
yp=(y1 + ……+ yn)/n
を求めることにより得られる。
この場合、同時吸着できないフィーダから供給される電子部品に対しては、該当するフィーダから供給される電子部品の搭載位置に対して搭載ピーク点を求める。
続いて、ステップ105で、搭載点の多い順に(図10の例では、第1の組合せから)、その組合せの搭載ピーク点に最も近い位置に関連するフィーダの組合せを配置する。例えば第1の組合せに関して、図11(B)に示したように吸着位置にフィーダを装着するとした場合、中心のA用フィーダ20a’が搭載ピーク点P1に近い位置関係になるように配置し、その両側に残りのA用フィーダ20a、B用フィーダ20bを配置する。各フィーダ間の距離は、部品の同時吸着が可能なようにヘッドユニット10の各吸着ヘッド10a〜10cの吸着位置間に対応している。同様に、第2の組合せを構成するD用フィーダ20d〜20d”を、図11(C)に示したように搭載ピーク点P2に基づいて配置する。
次いでステップ106において、フィーダの取り付けエリアのディフラグメンテーションを行なう。ステップ105のように同時吸着のフィーダの組合せを配置しただけでは、図11(C)に示されるように、隣接するフィーダ間には隙間(スペース)が発生し、フラグメンテーション(分断化)されている。そこでこのスペースを詰めるディフラグメンテーションを行ない、図12に示したように、例えば第1の組合せを構成するフィーダ20a、20a’、20bをそれぞれマウンタの中央に向かって移動させ、第2の組合せのフィーダ20d〜20d”に接触させる。これにより、同時吸着のフィーダの組合せを搭載ピーク点に近い場所に割り付けを続けていったとき生じるフィーダ間のスペースは、ディフラグメンテーション前(図11(C))では、X1であったものが、ディフラグメンテーション後(図12)ではX2となり、大きなスペースを確保できることから、フィーダを装着できるスペースがより多く得られるようになる。
以上詳述したように、従来のフィーダ配置の最適化処理では、同時吸着する部品毎に基板上の全搭載点の平均位置に対応する搭載ピーク点に基づいてフィーダを割り付けて組合せた後、組合せたフィーダ(以下フィーダセットともいう)から供給される各部品を複数の吸着ヘッドにより同時吸着し、その後基板上に移動させて順次搭載できるように確実にフィーダを配置できるようにしている。
従って、この最適化処理によれば、熟練したオペレータに頼ることなく、フィーダを最適配置に確実に設定できる上に、異種の多数の部品を基板上に効率よく短時間に搭載することができるという効果が得られる。
特開平7−326885号公報
しかしながら、前述したような従来のフィーダ配置の最適化処理方法では、生産計画が立てられると、その都度場当り的に新たに作成されたデータをもとに最適な配置にフィーダを再配置する処理を行っているため、最適化処理の効率が悪いという問題があった。
しかも、フィーダを再配置する度に、各フィーダの吸着位置について吸着座標を計算しなおしているため、生産を開始する際には実際にヘッドユニットを動かして計算座標とマシン上の実座標とのずれを補正する吸着座標のティーチングもその都度行う必要があるという問題もあった。
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、実装基板を生産するための生産プログラムを新規に作成する際、フィーダ配置の最適化の効率を向上することができ、生産開始時に行う吸着座標のティーチング作業を省略することも可能となる部品実装装置のフィーダ配置方法を提供することを課題とする。
請求項1の発明は、ヘッドユニットに所定の間隔で装着されている複数の吸着ヘッドによりフィーダから同時吸着した部品を、位置決めされた基板上に順次搭載する部品実装装置に、フィーダを配置する部品実装装置のフィーダ配置方法において、同時吸着可能な部品毎に最適化されたフィーダ配置を含むフィーダ配置情報をデータベースに登録しておき、新規に生産プログラムを作成する際、搭載予定の全部品から同時吸着可能な部品の組合せを抽出し、抽出された部品の組合せと同一又は近似のフィーダ配置を、前記データベースを検索して取得し、取得されたフィーダ配置を使用して最適化されたフィーダ配置を作成することにより、前記課題を解決したものである。
本発明は、又、前記フィーダ配置情報に、各フィーダの吸着位置についてティーチングした吸着座標が含まれるようにしてもよい。
本発明は、又、前記データベースを、フィーダ配置情報として登録されている、基板上の搭載点の平均位置に対応する搭載ピーク点に近いフィーダ位置、同時吸着する部品名、及び、フィーダの数をキーワードとして検索するようにしてもよい。
本発明は、又、前記最適化されたフィーダ位置に、常設フィーダが含まれているようにしてもよい。
本発明は、又、新規に作成したフィーダ配置を、作成に使用したデータベースに登録済のフィーダ配置と対比させて表示するようにしてもよい。
請求項6の発明は、ヘッドユニットに所定の間隔で装着されている複数の吸着ヘッドによりフィーダから同時吸着した部品を、位置決めされた基板上に順次搭載する部品実装装置にフィーダを配置する部品実装装置のフィーダ配置方法において、同時吸着可能な部品毎に最適化されたフィーダ配置を含むフィーダ配置情報をデータベースに登録しておき、新規に生産プログラムを作成する際、搭載予定の全部品から同時吸着可能な部品の組合せを抽出し、抽出された部品の組合せと同一又は近似のフィーダ配置を、前記データベースを検索して取得し、取得されたフィーダ配置を使用して最適化されたフィーダ配置を作成するに当り、前記データベースを検索する操作を支援するための支援情報を提供することにより、同様に前記課題を解決したものである。
本発明は、又、前記支援情報にフィーダ配置情報を検索するためのキーワードが含まれ、該キーワードの入力方法をガイダンス表示させて前記支援情報の提供を行なうようにしてもよい。
本発明は、又、前記キーワードが、基板上の搭載点の平均位置に対応する搭載ピーク点に近いフィーダ位置、同時吸着する部品名、及び、フィーダの数であるようにしてもよい。
請求項1の発明によれば、新たに生産プログラムを作成する際、実績のある最適化されたフィーダ配置が予め登録されているデータベースを検索し、その情報を利用することが可能となるため、最適化されたフィーダ配置が設定された生産プログラムを容易かつ迅速に作成することが可能となり、しかも吸着位置についてティーチングが終了している吸着座標を登録しておく場合には、その作業を省略することも可能となるため、フィーダ配置の最適化の効率を向上することが可能となる。
請求項6の発明によれば、データベースを検索する際、操作に不慣れな者でも容易に検索することが可能となる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1には、本発明に係る第1実施形態のフィーダ配置方法に適用されるフィーダセットDB10と、該フィーダセットDB10に対するデータ検索やデータ登録を実行するためのデータベース制御系の概要を示す。
フィーダセットDB10には、アクセス部12を介して最適化されたフィーダ配置(フィーダセット)のデータの検索や登録が可能となっていると共に、該アクセス部12にはフィーダセット編集部14、吸着データ作成部16、常設フィーダ作成部18が、該フィーダセットDB10に対してデータの参照と登録が可能な状態にそれぞれ接続されていると共に、最適化部20、フィーダセット検索部22、フィーダセット表示部24が、同様にデータを参照可能な状態に接続されている。
フィーダセットDB10に対するアクセスを制御するアクセス部12では、吸着データ作成部16等の他の制御部から、最適化されたフィーダ配置や吸着座標を含むフィーダ配置情報の取得、検索及び登録を行うことができる。
又、このアクセス部12を介して、前記図7に示したフローチャートのステップ101〜ステップ107で作成した、実績のある生産プログラム26を参照して、前記図10に示したような最適な組合せのフィーダ配置(吸着データ)を取得し、フィーダセットDB10に登録しておく。
図2には、このように登録された部品種毎の吸着位置と対応する吸着座標からなる最適化されたフィーダ配置の組合せの一例を示す。このフィーダ配置の組合せには、一般的な基板には通常搭載する部品を供給するための常設フィーダが含まれる。
本実施形態においては、同時吸着可能な部品毎に最適化されたフィーダ配置を含むフィーダ配置情報をデータベースに登録しておき、新規に生産プログラムを作成する際、搭載予定の全部品から同時吸着可能な部品の組合せを抽出し、抽出された部品の組合せと同一又は近似のフィーダ配置を、前記データベースを検索して取得し、取得されたフィーダ配置を使用して最適化されたフィーダ配置を作成する。
以下、新規に生産プログラムを作成する場合について、図3のフローチャートを参照して説明する。
まず、フィーダ配置の最適化時に、フィーダが受け持つ搭載点数を計算し(ステップ1)、同時吸着可能なフィーダを抽出すると共に(ステップ2)、同時吸着可能なフィーダの組合せ(フィーダセット)を作成し(ステップ3)、部品種毎に搭載ピーク点を計算する(ステップ4)。なお、このステップ1〜4は、前記図7のフローチャートにおけるステップ101〜104と実質的に同一である。従って具体的な説明は省略する。
次いで、ステップ5では、ステップ4で計算された搭載ピーク点に近いフィーダ位置を算出し、このフィーダ位置と、吸着対象の部品名、使用するフィーダの本数をキーワードにして前記フィーダセットDB10を検索し(ステップ5)、該フィーダセットDB10から同一又は一番近いフィーダセットを取得する(ステップ6)。このフィーダセットの取得と同時に、登録されている各フィーダの吸着座標を取得する。
その後、割り当てられていないフィーダが存在しない場合は処理を終了し、未だフィーダが残っている場合には、フィーダセットDB10から取得した前記フィーダセットにはないフィーダの配置を、ステップ8以降の処理で設定する。
具体的には、ステップ8、9で、前記ステップ105、106と同様に、割り当てられていないフィーダについて同時吸着の組合せを作成し、フィーダ取り付けエリアのディフラグメンテーションを行う。
次いで、ステップS10で、同時吸着の組み合せが全て配置されるまでステップ8、9を繰り返し、全て配置された場合には、ステップS11において同時吸着の組合せにできなかったフィーダを配置領域を多く占めるフィーダから順にソートし、ステップS12において配置領域を多く占める大きなフィーダから順にフィーダの部品の搭載ピーク点の最短位置に配置する。フィーダ間にスペースが発生した場合には、フィーダの組合せの場合と同様にディフラグメンテーションを行なう(ステップS13)。ステップ12、13は、全てのフィーダが配置し終るまで続ける(ステップ14)。
以上説明したディフラグメンテーションを行なう場合、各フィーダの組合せや単独のフィーダはその搭載ピーク点からずれるため、搭載時間のロスが発生することになるが、ディフラグメンテーションにより得られるフィーダ装着領域の確保のほうが実装効率を向上されることが多いので、本実施形態ではディフラグメンテーションを優先させている。しかし、搭載する部品の数や種類によって、逆に効率を低下させる場合には、ディフラグメンテーションを行なわないようにしてもよい。
図4には、以上のように最適化されたフィーダ配置と、これを作成するためにフィーダセットDB10から取得したフィーダ配置の例を対比させて示す。
この図に示されるように、前記フィーダセット表示部24には、フィーダセットDB10に登録されていたフィーダ配置と、本実施形態による最適化で新たに追加されたフィーダ配置とを明確に区別して表示されるようになっている。
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)最適化により決定したフィーダ配置を、データベースに蓄積することにより、常設フィーダの設定や、別生産プログラムの作成に再利用することができることから、フィーダ配置の最適化作業を簡略化でき、操作性を向上することができる。
(2)フィーダ配置の最適化時に、その生産プログラムに設定する最も近いフィーダ配置を、フィーダセットDB10から検索して同一部分に設定し、異なる部分のみのフィーダ配置を置き換えることにより、最適化の処理時間を短縮することができる。
(3)最適化後のフィーダ配置と使用したフィーダセットで異なる位置を、表示部24に視覚的に区別して表示することにより、フィーダの段取り時間を短縮することができる。
(4)生産実績のある吸着座標を利用することにより、生産開始前の再ティーチングを省略することが可能となることから、フィーダの段取り時間を更に短縮することが可能となる。
次に、本発明に係る第2実施形態について説明する。
本実施形態は、前記図3に示したフローチャートに従って説明した前記第1実施形態によるフィーダ配置の最適化処理のステップ5でフィーダセットDB(データベース)を検索するに際して、その操作を支援するための支援情報を提供するようにしたものに相当する。
具体的には、フィーダ配置情報を検索するためのキーワードの入力方法を、ガイダンス表示させることにより支援情報の提供を行なうものである。
ここで使用されるキーワードには、第1実施形態と同様に、基板上の搭載点の平均位置に対応する搭載ピーク点に近いフィーダ位置、同時吸着する部品名、及び、フィーダの数がある。
図13には、ガイダンス表示させたい操作を選択するための選択画面を示す。ここでは、図示されているように“フィーダ配置情報を検索する”項目を選択する。
次いで、同図の選択画面で“次へ”のボタンを押す(クリックする)と、図14に示すガイダンス画面に変わり、次に行なう設定項目のガイダンスが表示される。
ここでは、1番目のキーワードとしてフィーダ配置情報検索条件の1つである“搭載ピーク点に近いフィーダ位置”の入力が促されており、その下に支援情報として“基板上の搭載点の平均位置に近いフィーダ位置を指定してください”と具体的な操作内容が説明されている。
1番目のキーワードの入力が終わったら、“次へ”のボタンを押すと、図示は省略するが2番目のキーワード、例えば“同時吸着する部品名”の入力を促すガイダンス画面に変わるため、同様に説明されている支援情報を参照して入力する。
このように全てのキーワードの入力が終了したら、前記図13の選択画面に戻り、一番下の“フィーダ配置情報を取得する”という項目を選択し、表示される支援情報に従ってフィーダセットDB10から該当するフィーダ配置情報を取得する。
ところで、フィーダ配置情報の検索を行なう場合、検索情報などを設定する項目が複雑であると、必然的に目的とする生産プログラムデータの作成の効率が低下することになる。
ところが、以上詳述した本実施形態によれば、ガイダンス表示通りに検索条件を入力することにより、フィーダセットDB10を使用した生産プログラムデータの作成時間を短縮することが可能となり、作業効率を向上させることが可能となる。また、操作に慣れていないオペレータでも、フィーダセットDB10を使用して最適化された生産プログラムデータを簡単に作成することが可能となる。
なお、前記図13の選択画面では、2番目の“フィーダ配置情報を作成する”という項目を選択することにより、フィーダ配置情報や吸着データ、常設フィーダについて、参照、登録、作成手順をそれぞれガイダンス表示させて各操作を促すことができるようにもなっている。
そして、このガイダンス機能を使うことによって、前記図2に相当するフィーダ配置の組合せデータを新規に作成することができ、作成した新規データはフィーダセットDB10に蓄積することもできる。
本発明に係る第1実施形態に適用されるデータベースとその検索制御系の概要を示すブロック図 データベースに登録されている最適化フィーダ配置のデータイメージを示す図表 本実施形態による最適化の処理手順の前段を示すフローチャート 本実施形態による最適化の処理手順の後段を示すフローチャート 本実施形態により最適化されたフィーダ配置のイメージを、その作成のためにデータベースから検索したデータと対比させて示す図表 フィーダ配置の最適化の説明に使用するマウンタの外観を示す斜視図 上記マウンタを上方から見た平面図 従来のフィーダ配置の最適化の処理手順を示すフローチャート 1つのフィーダが受け持つ搭載点数を求めた結果を説明する図表 搭載点数が同一又は近似したフィーダを抽出した結果を示す図表 吸着ヘッドの数に対応する数の組みからなるフィーダの組合せを編成した結果を示す図表 同時吸着に適用するフィーダの組合せの配置方法を示す説明図 ディフラグメンテーションを行なった最適化後のフィーダの配置を示す説明図 本発明に係る第2実施形態に適用されるガイダンス表示の選択画面を示す説明図 キーワード入力のガイダンス画面の一例を示す説明図
符号の説明
10…ヘッドユニット
10a〜10c…吸着ヘッド
12…回路基板
20…フィーダ

Claims (8)

  1. ヘッドユニットに所定の間隔で装着されている複数の吸着ヘッドによりフィーダから同時吸着した部品を、位置決めされた基板上に順次搭載する部品実装装置にフィーダを配置する部品実装装置のフィーダ配置方法において、
    同時吸着可能な部品毎に最適化されたフィーダ配置を含むフィーダ配置情報をデータベースに登録しておき、
    新規に生産プログラムを作成する際、搭載予定の全部品から同時吸着可能な部品の組合せを抽出し、
    抽出された部品の組合せと同一又は近似のフィーダ配置を、前記データベースを検索して取得し、
    取得されたフィーダ配置を使用して最適化されたフィーダ配置を作成することを特徴とする部品実装装置のフィーダ配置方法。
  2. 前記フィーダ配置情報に、各フィーダの吸着位置についてティーチングした吸着座標が含まれることを特徴とする請求項1に記載の部品実装装置のフィーダ配置方法。
  3. 前記データベースを、フィーダ配置情報として登録されている、基板上の搭載点の平均位置に対応する搭載ピーク点に近いフィーダ位置、同時吸着する部品名、及び、フィーダの数をキーワードとして検索することを特徴とする請求項1に記載の部品実装装置のフィーダ配置方法。
  4. 前記最適化されたフィーダ配置に、常設フィーダの配置が含まれていることを特徴とする請求項1に記載の部品実装装置のフィーダ配置方法。
  5. 新規に作成したフィーダ配置を、作成に使用したデータベースに登録済のフィーダ配置と対比させて表示することを特徴とする請求項1に記載の部品実装装置のフィーダ配置方法。
  6. ヘッドユニットに所定の間隔で装着されている複数の吸着ヘッドによりフィーダから同時吸着した部品を、位置決めされた基板上に順次搭載する部品実装装置にフィーダを配置する部品実装装置のフィーダ配置方法において、
    同時吸着可能な部品毎に最適化されたフィーダ配置を含むフィーダ配置情報をデータベースに登録しておき、
    新規に生産プログラムを作成する際、搭載予定の全部品から同時吸着可能な部品の組合せを抽出し、
    抽出された部品の組合せと同一又は近似のフィーダ配置を、前記データベースを検索して取得し、
    取得されたフィーダ配置を使用して最適化されたフィーダ配置を作成するに当り、
    前記データベースを検索する操作を支援するための支援情報を提供することを特徴とする部品実装装置のフィーダ配置方法。
  7. 前記支援情報にフィーダ配置情報を検索するためのキーワードが含まれ、該キーワードの入力方法をガイダンス表示させて前記支援情報の提供を行なうことを特徴とする請求項6に記載の部品実装装置のフィーダ配置方法。
  8. 前記キーワードが、基板上の搭載点の平均位置に対応する搭載ピーク点に近いフィーダ位置、同時吸着する部品名、及び、フィーダの数であることを特徴とする請求項7に記載の部品実装装置のフィーダ配置方法。
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