SMTピック＆プレースマシンの効率を上げる方法。

この章では、SMT配置機の効率をいかに向上させるか、というユニークなトピックを取り上げる。SMT 搭載機には、高速性だけでなく、高精度と安定性が求められます。しかし実際の運用では、SMT 搭載機はそれぞれ電子部品の仕様が異なり、速度も様々です。例えば、LED部品はSMT部品に比べ、精度の要求が比較的低いため、LED製品はSMT製品より速く配置できる。これは、SMTの装着はLEDの装着よりも高い精度が要求されるためで、高精度の電子部品を装着する場合、装着機‘の処理速度が遅くなり、当然、配置効率が低下する。ピックアンドプレース機のノズルで問題となるのは、真空圧の不足です。部品吸着前には、装着ヘッドのメカニカルバルブが自動的にエアブローから真空吸着に切り替わり、一定レベルの負圧が発生する。部品吸着後、負圧センサーが一定範囲内の値を検出した場合、機械は正常に作動し、そうでない場合は吸引不足となる。一方では、ゴム製エアチューブの経年劣化や破裂、シールの経年劣化や摩耗、長期使用によるノズルの摩耗など、エア供給回路の圧力漏れが考えられます。一方、外部環境に含まれる接着剤や粉塵、特に紙テープ包装部品の切断後に大量に発生するゴミが、ピックアンドプレース機のノズルを閉塞させることがある。また、ピックアンドプレース機のプログラムの設定ミスも、ピックアンドプレース機の装着効率を低下させます。解決策は、ピックアンドプレース・マシンのメーカーが、正確で簡潔な製品操作情報を顧客に提供することである。もう一つの要因は、電子部品そのものの品質である。

ノズルが電子部品を吸着・装着する際、ピンが挿入しきれていなかったり、曲がっていたり、折れていたりすると、購入した部品の品質が保証されていない限り、このような事態を防ぐことはできません。これは、装着効率や製品品質に影響を与えるだけでなく、ノズルがそのような部品を繰り返し吸着・装着することにより、ノズルに様々なダメージを与え、最終的にはノズルの寿命を縮める原因にもなります。SMT組立ラインには通常、高速装着機と高精度装着機がある。前者は主に表面実装部品を扱い、後者はICや異形部品を扱う。両装置が均等かつ最小の装着時間を達成することで、SMT組立ライン全体の生産能力は最大となる。そこで‘SMTピック＆プレースマシンで最適な効率を達成するために、チップ部品の推奨実装順序を深く掘り下げます。

まず、負荷分散である。一般的な順序と原則は、各SMTマシンに実装する部品数を合理的に配分し、各マシンの実装時間ができるだけ均等になるようにすることである。最初に各装置に実装する部品点数を割り当てる際、実装時間に大きな差が出ることが多い。そのため、各装着機の実装時間をもとに、生産ラインの全装着機の生産負荷を調整し、実装時間の長い機械から一部の部品を他の機械に移し、負荷分散を図る必要がある。 

第二に、SMT装置の最適化である。各装置のCNCプログラムを最適化することで、生産時にピックアンドプレース装置が可能な限り効率的に動作するようにし、超高速配置と装置配置時間の短縮を実現する。最適化の原則は、装置の構造によって異なります。プログラムの最適化中に、いくつかの原則が衝突することがあり、最適なソリューションを選択するために妥協が必要になります。最適化ソフトウェアは、負荷分散や装置の最適化に使用することができ、装置最適化プログラムや生産ラインバランシングソフトウェアなどがあります。機器最適化プログラムは、主に配置プログラムとフィーダー構成の最適化に重点を置いています。コンポーネントのBOMリストとCADデータを取得した後、配置プログラムとフィーダー構成テーブルを生成することができます。最適化プログラムは、配置ヘッドの移動経路とフィーダー構成を最適化し、配置ヘッドの移動距離を最小化することで、配置時間を短縮します。生産ラインバランシングソフトウェアは、生産ライン全体を最適化するための効果的なツールです。最適化ソフトウェアは特定の最適化アルゴリズムを採用しており、現在の最適化ソフトウェアは一定レベルのインテリジェンスを達成し、より迅速かつ効果的に最適化プロセスを完了することができます。 

第三に、ボトルネックの解消である。SMT組立ラインは、複数の自動機械で構成されている。ある機械の動作が他の機械より遅いと、その機械がボトルネックとなり、SMT生産ライン全体のスピードを制限してしまう。ボトルネックは配置機で発生することが多く、それを解消するには配置機を増やすしかありません。ほとんどの場合、高速機と高精度機の両方の特徴を併せ持つ高速・多機能配置機が選ばれている。

高精度配置機と高速配置機の両方に対応できるため、どちらの配置機でも生じるボトルネックを解消できる。現在のプレースメントマシンの開発トレンドも、市場の要求に応えるためのこの方向性に合致している。生産ラインにプレースメントマシンを追加することで、ボトルネックを解消し、生産速度を加速することができる。このアプローチは、生産ライン管理の複雑さを大幅に増加させることなく、より大きな生産能力とより多くのフィーダーポジションを提供し、生産ラインのバランスを改善する。この結果、単純に1台のプレースメントマシンを追加するよりも、生産能力がはるかに向上する。

第四に、厳密かつ効果的な管理措置を実施することである。SMT装置は機械系と電気系が一体化した精密機械である。SMT組立ラインの生産効率を向上させるためには、運転中の厳密で効果的な管理措置を実施することが重要な方法である。例えば、予備フィーダーに補充する部品をあらかじめ搭載しておく。生産ラインで前のバッチの最後の数個を組み立てる間に、次のバッチの製品の準備もできる。SMT組立ラインは、生産量が秒単位で計算される大規模な生産ラインです。生産のスムーズさや製品の品質は、設備や環境要因だけでなく、人的要因にも大きく左右される。オペレーターが設備に精通していれば、生産中の問題をより迅速に解決することができ、生産時間の短縮と効率の向上につながります。そのため、従業員教育も優先的に行わなければならない。SMT装置の最適な性能を確保するためには、定期的な点検とメンテナンスも欠かせない。そのため、定期的に科学的な検査とメンテナンスを一貫して実施し、装置を良好な状態に保つことが極めて重要である。 

結論として、生産ラインにおけるSMTピックアンドプレース機の効率向上は、生産性、コスト効率、製品品質に直接影響するため、極めて重要である。効率の向上は、部品実装の高速化、サイクルタイムの短縮、スループットの向上を意味し、メーカーが増大する需要に対応し、リードタイムを短縮することを可能にする。また、機械の稼働率とエネルギー消費を最適化することで、エラーを最小限に抑え、材料の無駄を減らし、運用コストを削減します。さらに、効率が向上することで、アセンブリの一貫性が高まり、電子製品の高い信頼性と性能が保証されます。競争の激しい業界では、SMTマシンの効率を最大化することが、収益性を維持し、市場で優位に立つための鍵となります。