JP2007067156A - テープフィーダー及び表面実装機 - Google Patents

Abstract

【課題】 剥離強度が異なる場合があっても、安定した張力でカバーテープを引き取ることができるテープフィーダーを提供する。
【解決手段】 キャリアテープからカバーテープを剥離させることにより所定の部品取出位置において収納部品を露出させるテープフィーダーにおいて、モータの回転駆動力によりカバーテープを引き取ることによってキャリアテープからカバーテープを剥離させるテープ引取り手段を備え、テープ引き取り手段には、所定トルク以上のトルクが負荷した際に回転駆動力の伝達を解除するトルクリミッタが設ける構成とした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、表面実装機に搭載されるテープフィーダーに関するものであって、特にテープを担体としてＩＣ等のチップ部品を供給するテープフィーダーに関するものである。

従来から、表面実装機に搭載されて実装用の部品を供給する手段の１つとしていわゆるテープフィーダーが知られている。このテープフィーダーは、多数の部品を一定間隔で収納したテープをリールから引出しつつフィーダー前方の部品取出位置まで送り出し、この位置で実装用ヘッドにより部品の取出しを行わせるものである。担体であるテープは、部品収納部をもつキャリアテープとこれに貼着されることにより部品収納部を塞ぐ薄いカバーテープとから構成されており、テープフィーダーは、テープを送り出しながら、その途中でカバーテープをキャリアテープから剥離させることにより部品取出位置において部品収納部を開放するようになっている。
特開平０６−２３２５９３号公報

上記特許文献１によれば、剥離後のカバーテープは、モータからの一定の駆動力を動力源とした一対の回転部材間に挟持されつつ引き取られる。しかしながら、カバーテープを剥離するためには、適切な引取力をカバーテープに与える必要があり、引取力が弱い場合には、キャリアテープとカバーテープとの剥離不良が発生し、引取力が強い場合にはキャリアテープの位置がずれて吸着不良が生じたり、カバーテープが途中で切れてしまうという問題がある。

多数の部品を収納するテープは、その部品の形状等によりテープ幅の異なるものが存在しており、各テープ毎にキャリアテープとカバーテープとの貼着力が異なっている。そのため、テープフィーダーにおいて、テープ幅の異なるテープに交換した場合には、キャリアテープを剥離する際、上記問題が生じるとともに、カバーテープを安定して引き取れず、剥離不良が発生する場合もあった。この場合には、テープ幅に応じてカバーテープの引き取り経路を変更して引き取ることで問題を解消できる場合もあったが、引き取り経路を変更した場合には、テープフィーダーの外観形状が変わってしまうため、テープフィーダーに装着されるカバー部材が使用できなくなったり、使用できた場合であっても不要な隙間ができてしまい、テープフィーダーのコンパクト化等において不利になる場合もあった。

本発明では、上記課題を解決するためになされたものであり、貼着力等の違いや、テープ幅などの違いなどによりカバーテープの剥離強度が異なる場合があっても、安定した引取力でカバーテープを引き取ることができるテープフィーダーを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のテープフィーダーは、部品を一定間隔で収納したキャリアテープとこのキャリアテープに貼着されることにより収納部品を覆うカバーテープとからなる部品供給テープを間歇的に送り出しながら、前記キャリアテープからカバーテープを剥離させることにより所定の部品取出位置において収納部品を露出させるテープフィーダーにおいて、モータの回転駆動力により前記カバーテープを引き取ることによって前記キャリアテープからカバーテープを剥離させるテープ引取り手段を備え、該テープ引き取り手段には、所定トルク以上のトルクが負荷した際に前記回転駆動力の伝達を解除するトルクリミッタが設けられていることを特徴としている。

この構成によれば、カバーテープを引き取る際に引取り手段における引取り用のギアに所定以上のトルクがかかった場合、トルクリミッタが空回転し、引取力を発生させるモータの回転駆動力の伝達を解除するため、適切な引取力をカバーテープに与えることができる。したがって、カバーテープを安定して引き取ることができるため、部品の吸着位置がばらついたり、テープが切れてしまうという問題を解消することができる。

また、前記トルクリミッタは、伝達解除トルクを変更可能とすることが好ましい。

このようにすると、カバーテープの種類等に応じて適切な引取力を与えるように伝達解除トルクを自由に設定することができる。

さらに、前記トルクリミッタを制御する制御手段を備え、テープ幅に応じて伝達解除トルクを変更することが好ましい。

このようにすると、テープ幅に応じた適切な伝達解除トルクを与えることができる。

また、上記課題を解決するために、本発明の表面実装機は、実装機本体に設けられた移動可能なヘッドユニットにより部品供給部から部品を吸着し、所定の位置に位置決めされている基板の上に前記部品を装着するように構成された表面実装機において、前記部品供給部に前記テープフィーダーが配設されていることを特徴としている。

この構成により、貼着力等の違いや、テープ幅などの違いなどによりカバーテープの剥離強度が異なる場合であっても、安定してカバーテープを引き取ることができる表面実装機とすることができる。

また、前記実装機本体に設けられている制御手段からの信号に基づき、トルクリミッタの伝達解除トルクを変更することが好ましい。

このようにすると、表面実装機からテープ幅に応じた伝達解除トルクの変更操作が可能となるため、トルクリミッタの伝達解除トルクの変更が容易となる。

本発明によるテープフィーダーによれば、カバーテープの引き取る際に引取り用のギアに所定以上のトルクがかかった場合、トルクリミッタが空回転し、引取力を発生させるモータの回転駆動力の伝達を解除するため、適切な引取力をカバーテープに与えることができる。したがって、カバーテープを安定して引き取ることができ、部品の吸着位置がばらついたり、テープが切れてしまうという問題を解消することができる。

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，図２は、本発明に係るテープフィーダーが適用される表面実装機の全体構成を概略的に示している。

これらの図において、表面実装機（以下、実装機と略す）の基台１上には基板搬送用のコンベア２が配置されており、このコンベア２上をプリント基板３が搬送されて所定の実装作業位置で停止され、図外のプッシュアップピン等の基板保持手段により保持されるようになっている。なお、以下の説明では、コンベア２の方向をＸ軸方向、水平面上でＸ軸と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸に直交する方向をＺ軸方向として説明を進めることにする。

コンベア２の両側には、プリント基板３に実装する電子部品を供給するための部品供給部４が設けられている。これらの部品供給部４には、Ｘ軸方向に多数列のテープフィーダー４ａが配置されている。各テープフィーダー４ａには、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を収納保持した後記テープが巻回されたリールが着脱可能に装着されており、このリールからフィーダー先端の部品取出部に前記テープを間欠的に繰り出しながら、後述するヘッドユニット５により、テープに収納された部品をピックアップさせるように構成されている。なお、テープフィーダー４ａの構成については後に詳述する。

前記基台１の上方には、さらに部品実装用のヘッドユニット５が設けられている。このヘッドユニット５は、部品供給部４から部品を吸着してプリント基板Ｐ上に実装し得るように、一定の領域内でＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ移動可能とされている。すなわち、前記基台１には、ヘッドユニット５の支持部材１１がＹ軸方向の固定レール７に移動可能に配置され、この支持部材１１上にヘッドユニット５がＸ軸方向のガイド部材１４に沿って移動可能に支持されている。そして、Ｙ軸サーボモータ９により駆動されるボールねじ８に支持部材１１が螺合装着されることにより、支持部材１１のＹ軸方向の移動が行われる一方、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ１３にヘッドユニット５が装着されることにより、ヘッドユニット５のＸ軸方向の移動が行われるように構成されている。

前記ヘッドユニット５には部品を吸着してプリント基板３に実装するための複数の実装用ヘッド２０が搭載されており、当実施形態では、４本の軸状に構成された実装用ヘッド２０がＸ軸方向に一列に並べられた状態で搭載されている。

これらの実装用ヘッド２０は、Ｚ軸サーボモータ（図示省略）を駆動源とする昇降機構に連結されるとともにＲ軸サーボモータ（図示省略）を駆動源とする回転機構にそれぞれ連結されており、これら各機構によりヘッドユニット５に対して上下方向（Ｚ軸方向）および回転方向（Ｒ軸方向）に駆動されるようになっている。

また、各実装用ヘッド２０の先端には部品吸着用のノズル２１が設けられている。各ノズル２１はそれぞれ図外のバルブ等を介して負圧供給手段に接続されており、前記テープフィーダー４ａからの部品取出し時には、ノズル２１の先端に負圧が供給されることにより部品の吸着が行われるようになっている。なお、ノズル２１は、実装用ヘッド２０に対して着脱可能に装着されており、必要に応じて基台１上のノズルステーション（図示せず）に収納された他のノズル２１、すなわち先端形状や大きさの異なる他のノズル２１と自動交換されるようになっている。

基台１上には、さらに各実装用ヘッド２０による部品の吸着状態を画像認識するための部品認識カメラ１７が設けられている。この部品認識カメラ１７は、コンベア２とフロント側（図１では下側）の部品供給部４との間に設けられており、ヘッドユニット５がこの部品認識カメラ１７上方の所定の撮像位置に配置されたときに、各実装用ヘッド２１による吸着部品をその下側から撮像するようになっている。

以上の構成により上記実装機では次のようにしてプリント基板３に部品が実装される。

先ずヘッドユニット５が部品供給部４の上方に移動し、各実装用ヘッド２０によりテープフィーダー４ａからの部品の取出しが行われる。具体的には、部品を吸着すべき所定の実装用ヘッド２０が下降して部品を吸着し、さらに部品を吸着した状態で上昇することによりテープフィーダー４ａから部品がピックアップされる。この際、可能な場合には、複数の実装用ヘッド２０により同時に部品が取出される。

全ての実装用ヘッド２０による部品の吸着が完了すると、ヘッドユニット５が部品認識カメラ１７の上方に移動し、各実装用ヘッド２０の吸着部品が撮像されることにより、その撮像結果に基づき各部品の吸着状態が調べられる。そして、ヘッドユニット５がプリント基板３上に移動した後、所定の部品装着位置に順次ヘッドユニット５が移動しながら各実装用ヘッド２０の昇降が行われ、この昇降に伴い各部品がプリント基板３上に実装されることとなる。

図３は、上記テープフィーダー４ａの構成を概略的に示している。

同図に示すように、テープフィーダー４ａは、その前端部（図３では右端部）が図１に示すフィーダー取付台６に支持され、図示していないクランプ手段などによりこの取付台６に対して着脱可能に固定されている。

テープフィーダー４ａのフィーダー本体３０には、その後端部（図３では左端部）にテープ３２（部品供給テープ）を巻回したリール（図示せず）が回転可能に保持されており、このリールから前方へテープ３２が導出されている。

なお、テープ３２は、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の部品を一定間隔置きに収納、保持するものであり、図４に示すように、キャリアテープ３３とこれに貼着されるカバーテープ３４とから構成されている。

キャリアテープ３３は、上方に開口した空洞状の部品収納部３３ａを一定間隔置きに有しており、各部品収納部３３ａには前記ＩＣ等の部品が収納されている。また、キャリアテープ３３の一辺側には、その縁部に沿って上下に貫通する小片状の係合孔３３ｂが一定間隔で設けられている。一方、カバーテープ３４は、前記部品収納部３３ａが開口する部分を覆うように前記キャリアテープ３３の上面に接着されている。

前記フィーダー本体３０の前端部分には、部品取出部３７（本発明の部品取出位置に相当する）が設けられている。この部品取出部３７は、実装用ヘッド２０により部品をピックアップさせる部分で、この部分では、リールから送り出されたテープ３２がテープガイド部（切欠部分３６）を介して上方に露出するとともに、前記カバーテープ３４がキャリアテープ３３から引き剥がされつつ前記切欠部分３６の縁に沿って折り返されており、これによってキャリアテープ３３の部品収納部３３ａが上方に開放されて、実装用ヘッド２０による部品の取出しが可能となっている。

前記フィーダー本体３０には、テープ送り機構と、カバーテープ３４の引取り機構とが設けられており、それぞれが一のモータにより駆動可能になっている。

テープ送り機構は、テープ３２をリールから引出しつつテープガイド部に送り出すもので、部品取出部３７の下方に配置されるスプロケット４６と、このスプロケット４６と同軸上に一体的に固定されるギア４７と、モータ４２と、このモータ４２の回転駆動力を前記ギア４７に伝達するとともに減速機構を構成するギア４３，４４等からなり、部品取出部３７に案内されるテープ３２の前記係合孔３３ｂに対して前記スプロケット４６が係合した構成となっている。そして、部品供給時には、前記モータ４２によりスプロケット４６を回転駆動することにより、テープ３２をリールから引出しつつ間歇的に一定のピッチで送り出すようになっている。

引取り機構は、テープ３２（キャリアテープ３３）からカバーテープ３４を引き剥がすもので、本発明に係る引取り手段に相当するものである。この引取り機構は、フィーダー本体３０において上記送り機構よりも後側に設けられており、モータ４２と、引取りギア対５２ａ，５２ｂと、前記モータ４２の回転駆動力を引取りギア対５２ａ，５２ｂに伝達するギア４５等から構成されている。そして、前記引取りギア対５２ａ，５２ｂの間に、シャッタ部分３６の前記切欠部分３６ａで折り返されることによりテープ３２から引き剥がされたカバーテープ３４が案内され、これによって部品供給時には、モータ４２によって引取りギア対５２ａ，５２ｂを回転駆動することにより、カバーテープ３４を引取りつつ直接その引取力によりカバーテープ３４をキャリアテープ３３から引き剥がすようになっている。

また引取りギア５２ａにはトルクリミッタ５２ｃが備え付けられており、前記ギア４５からの回転駆動力はトルクリミッタ５２ｃを介して伝達される。そしてトルクリミッタ５２ｃに所定の伝達解除トルク以上の負荷がかかった場合には、トルクリミッタが空回転することによってモータ４２からの回転駆動力を伝達解除するようになっている。すなわち、必要以上に大きな回転駆動力がモータ４２から入力された場合に、トルクリミッタ５２ｃが空回転することによってモータ４２からの回転駆動力の伝達を抑制し、設定された引取力またはそれ以下の引取力を保ちながら、カバーテープ３４の引き取りを行うものである。

ここで、図５は、モータ４２の回転駆動力に応じた入力トルクＴ０と、カバーテープ３４の引き取り力に対応した出力トルクＴ１との関係を示す図である。図５において、テープ３２（例えばテープ幅８ｍｍ）を使用し、伝達解除トルク値をｔｏに設定した場合には、引取動作中、カバーテープ３４の引取力が上昇してトルクｔｏに達した時点で、トルクリミッタ５２ｃが作動することにより、その後の引取動作においてもトルクはｔｏに保たれ、伝達解除トルクｔｏを超えることはない。

また、トルクリミッタ５２ｃは伝達解除トルクの設定が変更可能であり、後述する制御装置からの入力信号によって変更できる。例えば、テープ幅が幅広のもの（テープ幅８ｍｍより大）を使用した場合には、剥離強度が大きいため、伝達解除トルクｔｏをさらに高い値に調整することが可能である（図５における２点鎖線）。

図６は、上記テープフィーダー４ａの駆動を制御する制御系統を示している。

同図において制御装置６０は、実装機全体を統括的に制御するものである。この制御装置６０は、実装機本体に設けられており、前記テープフィーダー４ａが前記取付台６に組付けられると、この取付台６に設けられる端子（図示せず）を介して制御装置６０とテープフィーダー４ａの制御基板４０とが電気的に接続されるようになっている。

制御装置６０は、論理演算を実行する周知のＣＰＵ、そのＣＰＵを制御する種々のプログラムなどを予め記憶するＲＯＭおよび装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ等から構成されており、その機能構成として、主制御部６１、記憶部６２、軸制御部６３等を含んでいる。

主制御部６１は、予め記憶されたプログラムに従ってヘッドユニット５等を作動させるべく前記サーボモータ９，１５等の駆動の制御、およびテープ送り機構および引取り機構を作動させるべく前記モータ４２の駆動を統括的に軸制御部６３を介して制御するものである。

また、部品供給部４にセットされる各テープフィーダー４ａにおけるテープ３２の「テープ幅」に応じて記憶部６２に記憶されているトルクデータベースからトルク値を特定し、そのトルク値に基づいてトルクリミッタ５２ｃの伝達解除トルクを設定すべく制御部７０に制御信号を出力する。

なお、当実施形態では、この実装機本体側に設けられる主制御部６１が本発明に係る制御手段（部品供給装置の制御手段）の機能を兼ね備えた構成となっている。

記憶部６２には、テープ３２からカバーテープ３４を引き取る際の前記モータ４２における駆動トルクの上限値（伝達解除トルク値）が記憶されている。すなわちテープ３２の「テープ幅」と「伝達解除トルク値」とを対応させたデータベースが格納されている。なお、データベース中の「伝達解除トルク値」は、カバーテープ３４について安定して剥離できるトルクの上限値であって、カバーテープの規格化された剥離強度がある場合にはその剥離強度に基づいて定められ、規格化された剥離力が存在しない場合には事前に剥離試験を行って求められている。

なお、図６において、入力部６４はタッチパネル、キーボード等からなる入力手段であって、テープフィーダー４ａにおけるテープ幅等がこの入力部６４を操作することにより制御装置６０に入力される。また、モータ４２における伝達解除トルク値の直接的な入力も行うことができる。なお、表示部６５は、液晶表示器等の表示手段であって、実装機の実装動作状況等、各種情報がこの表示部６５により表示されるようになっている。

テープフィーダー４ａの前記制御基板４０には、上記モータ４２の他に、モータ４２を駆動制御するための機能構成として、制御部７０、モータドライバ部７２等を構成する回路が組込まれている。

制御部７０は、ＣＰＵから構成され、部品実装動作時には、前記主制御部６０からの制御信号に従ってモータドライバ部７２を介して前記モータ４２を駆動制御するものである。また、モータドライバ部７２は、前記モータ４２に制御電流を供給することによりモータ４２を駆動させるものである。

また、制御部７０は、制御装置６０の記憶部６２に格納されているデータベース中の伝達解除トルク値、あるいは、ユーザーにより入力部６４に直接入力される伝達解除トルク値データを制御装置６０から受け、それに応じた制御信号を出力して、トルクリミッタ５２ｃの伝達解除トルク値を変更する。

このように構成されている本実施形態におけるテープフィーダー４ａにおいて、入力部６４から「テープ幅」を入力すると、記憶部６２から対応する「伝達解除トルク」が選択され、制御装置６０から制御部７０に出力される。そして、制御部７０により、トルクリミッタ５２ｃは選択された伝達解除トルク値に設定される。

または、入力部から直接「伝達解除トルク」を入力することにより、伝達解除トルク値をカバーテープ３４が切れず、キャリアテープ３３の位置がずれて吸着不良を起こさない上限値に設定するようにしてもよい。

このように設定された伝達解除トルクでカバーテープ３４を引き取れば、剥離不良を発生させることなくカバーテープ３４を引き取ることができる。仮に大きな抵抗がカバーテープ３４にかかったとしても、トルクリミッタ５２ｃが作動してカバーテープ３４に伝達解除トルク値を超える引取力がかからないため、カバーテープ３４を一定の引取力で安定して引き取ることができる。

また、部品の形状等が異なるか、あるいはテープ幅が異なるなど、カバーテープ３４の剥離強度が異なるテープ３２を使用する場合であっても、それに応じてトルクリミッタ５２ｃの伝達解除トルク値を変更するだけで安定してカバーテープ３４を引き取ることができる。したがって、さまざまなテープ３２に対して安定して剥離可能であり、カバーテープ３４の引き取り経路の変更も不要となるため、テープフィーダー４ａのカバー部材を統一でき、テープフィーダー４ａのコンパクト化においても有利になる。

さらに、上記実施形態では、テープ送り機構と引き取り機構のモータ４２を１つにしているため、制御基板４０に設けるモータドライバーを１つにすることができる。したがって、低コスト化が図れるとともに、コンパクト・軽量なテープフィーダー４ａとすることができる。

また、減速ギア４３，４４，４５の調整により、カバーテープ３４を引き取る引取り量をキャリアテープ３３の送り量よりも多くなるように設定することで、部品の吸着動作を安定させるようにしてもよい。すなわち、カバーテープ３４の引取り量を多くなるように設定することで、カバーテープ３４が常に先行して引き取られることによってカバーテープ３４の引取力が上昇するが、伝達解除トルク値以上になるとトルクリミッタ５２ｃが作動するため、引取力は伝達解除トルク値に保たれる。したがって、伝達解除トルク一定の状態で安定して引き取りが行えるため、部品の吸着動作を安定させることができる。

また、上記実施形態では、テープ送り機構と引き取り機構のモータを１つとしているが、テープ送り機構および引取り機構に対し、それぞれ独立にモータを設けてもよい。この場合には、上記送り量の調整は、減速ギアの設定だけでなく、それぞれのモータに対し独立に回転制御することによっても行うことが可能である。

また、上記実施形態では、トルクリミッタ５２ｃの伝達解除トルク値の変更を制御装置から行っているが、トルクリミッタ５２ｃに備えられた変更手段を使用することも可能であり、その場合には、トルクリミッタ５２ｃにおいて直接伝達解除トルクの変更を行う構成としてもよい。

本発明に係る部品供給装置が適用される表面実装機を示す平面略図である。 上記表面実装機のヘッドユニットを示す平面図である。 表面実装機に搭載されるテープフィーダーの構成を示す概略図である。 テープの構成を示す斜視図である。 モータからの回転駆動力による入力トルクＴ０と、カバーテープの引き取り力による出力トルクＴ１との関係を示す図である。 テープフィーダーの駆動を制御する制御系統を示すブロック図である。

符号の説明

４ 部品供給部
４ａ テープフィーダー
３３ キャリアテープ
３４ カバーテープ
３７ 部品取出部
４２ モータ
５２ａ，５２ｂ 引取りギア対
５３ｃ トルクリミッタ

Claims (5)

1. 部品を一定間隔で収納したキャリアテープとこのキャリアテープに貼着されることにより収納部品を覆うカバーテープとからなる部品供給テープを間歇的に送り出しながら、前記キャリアテープからカバーテープを剥離させることにより所定の部品取出位置において収納部品を露出させるテープフィーダーにおいて、
   モータの回転駆動力により前記カバーテープを引き取ることによって前記キャリアテープからカバーテープを剥離させるテープ引取り手段を備え、該テープ引き取り手段には、所定トルク以上のトルクが負荷した際に前記回転駆動力の伝達を解除するトルクリミッタが設けられていることを特徴とするテープフィーダー。
2. 前記トルクリミッタは、伝達解除トルクを変更可能としたことを特徴とする請求項１に記載のテープフィーダー。
3. 前記トルクリミッタを制御する制御手段を備え、テープ幅に応じて伝達解除トルクを変更することを特徴とする請求項２に記載のテープフィーダー。
4. 実装機本体に設けられた移動可能なヘッドユニットにより部品供給部から部品を吸着し、所定の位置に位置決めされている基板の上に前記部品を装着するように構成された表面実装機において、
   前記部品供給部に前記請求項１乃至３のいずれか１項に記載のテープフィーダーが配設されていることを特徴とする表面実装機。
5. 前記実装機本体に設けられている制御手段からの信号に基づき、トルクリミッタの伝達解除トルクを変更することを特徴とする請求項４に記載の表面実装機。

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