JP2010118512A - テープ回収方法、実装機および部品実装システム - Google Patents

Abstract

【課題】空テープの切断回数を抑制しながら空テープを確実に、しかも良好に切断する。
【解決手段】実装グループの実行中に空キャリアテープＣＲの先端が切断限界位置Ｐ3に到達すると予想される、（Ｎ＋１）ターンの実装グループより前に実行されるＮターンの実装グループと並行して切断位置Ｐ1を超えた空キャリアテープＣＲが一括切断され、回収ボックスに回収される。このように、空キャリアテープＣＲの先端が切断限界位置Ｐ3に到達する手間で空キャリアテープＣＲが一括して切断されるため、上記不具合の発生を確実に防止して空キャリアテープＣＲを確実に、しかも良好に切断回収することができる。また、全駆動パターンを検証して可能な限り切断機構の駆動回数を抑制して実装時間の短縮を図っており、上記不具合の発生を確実に防止しながらもサイクルタイムを短縮することができる。
【選択図】図６

Description

この発明は、部品を収納したテープを供給する複数のテープフィーダを装備した実装機により部品実装を行った際に発生する空テープを切断して回収する技術に関するものである。

従来から、プリント基板にチップ部品を実装する実装機に、部品供給用のテープフィーダを装備し、これにより多数のチップ部品を次々に所定位置へ送るようにしつつ、移動可能な吸着用ヘッドにより上記所定位置でチップ部品をテープフィーダから取り出すようにしたものが知られている。

各テープフィーダでは、例えば一定間隔おきに多数のチップ部品を収納するキャリアテープにカバーテープを貼り合わせて多数のチップ部品を保持するようにしたテープが予めリールに巻きつけられ、このリールがフィーダの後部に取付けられている。そして、このリールから導出されたテープがフィーダ前方の部品取出し部に導かれ、カバーテープがキャリアテープから剥離されてチップ部品の取出しが可能な状態とされる。さらに、繰出し機構により間欠的にテープが繰出されつつ、次々にチップ部品が取出される。

また、部品供給により空となったキャリアテープ（空テープ）が各テープフィーダからテープ回収装置に送られる。このテープ回収装置では、例えば特許文献１に記載されているように長尺の固定刃と可動刃を有する切断部と回収ボックスが設けられており、複数本の空テープが一括して切断され、回収ボックスに回収される。

特開２００６−２３７３１６号公報（図２）

上記特許文献１に記載の装置では、基板に対する全部品の実装が完了し、基板を部品実装位置から搬出するタイミングで空テープの切断および回収を実行している。このため、次のような不都合が発生することがある。すなわち、部品実装を行っている間に空テープは断続的にテープ回収装置側に送られてくるため、実装部品点数が多い場合には空テープの送り込み量も長くなり、固定刃と可動刃の間を垂下してきた空テープの先端が回収ボックス（特許文献１中の器体３１）の底部に達した後、回収ボックス内で空テープの撓みが生じたり、空テープ同士が絡み合うことがある。このような状態では空テープの切断を良好に行うことができないという不具合や空テープを良好にテープ回収装置に送り込めないという不具合等が発生することがあった。

そこで、このような問題を解消するために、部品実装と並行して空テープを切断して回収することが従来行われている。つまり、空テープが切断位置に達するのを確認する度に切断部を作動させることで空テープが回収ボックスの奥底に送り込まれるまでに切断している。このようにテープ切断を高頻度で行うことで予め設定した切断限界位置に空テープが達する前に空テープを切断して上記不具合の発生を未然に防止していた。

しかしながら、従来において、複数の空テープのうち１本でも空テープが切断位置に達すると、切断部を作動させてテープの一括切断を行っているため、基板への部品実装を完了するまでに実行される切断回数が多くなり、切断動作中、繰出し機構によるテープの繰出しができないため、切断動作が終了するまで吸着動作を停止する場合が発生し、１枚の基板に対する全部品の実装に要する時間、つまりサイクルタイムが長くなるという問題がある。また、切断回数の増大は刃部の劣化加速につながる。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、空テープの切断回数を抑制しながら空テープを確実に、しかも良好に切断することを目的とする。

この発明にかかるテープ回収方法は、部品を収納したテープを供給する複数のテープフィーダを装備した実装機によるテープからの部品取出から基板への部品実装までの動作を実装グループとし、当該実装グループを生産プログラムにしたがって繰り返して実行するのに並行して、部品取り出し後の空テープを切断機構の切断位置を経由して回収手段側に送り込み、切断位置で切断して回収手段に回収するテープ回収方法であって、上記目的を達成するため、実装グループの実行中に空テープの先端が切断位置に対して回収手段側に予め設定された切断限界位置に到達すると予想される、第１実装グループを生産プログラムに基づき求める第１工程と、第１実装グループより前に実行される第２実装グループと並行して切断位置を超えた空テープの全てを一括して切断機構により切断して回収手段に回収する第２工程とを備えたことを特徴としている。

また、この発明にかかる実装機は、上記目的を達成するため、部品を吸着及び離着可能なヘッドを有するヘッドユニットと、基台に配置される部品供給部上方と基台上に保持される基板上方との間でヘッドユニットを移動可能とするヘッドユニット駆動機構と、部品供給部に配置されるテープからの部品取出から基板への部品実装までの動作を実装グループとし、ヘッドユニット駆動機構を制御し実装グループを生産プログラムにしたがって繰り返して実行する制御手段とを備え、当該制御手段は、基台近傍に配置され、部品取り出し後の空テープを切断する切断装置と、当該切断機構の切断位置を経由して送り込まれる空テープを回収する回収手段を備えたテープ回収装置に対して切断機構の駆動タイミングを制御し、実装グループの実行中に空テープの先端が切断位置に対して回収手段側に予め設定された切断限界位置に到達すると予想される、第１実装グループより前に実行される第２実装グループと並行して切断機構を駆動して切断位置を超えた空テープの全てを一括して切断して回収手段に回収することを特徴としている。

また、この発明にかかる部品実装システムは、上記目的を達成するため、部品を収納したテープを送り出して部品を供給するフィーダが複数装着され、テープからの部品取出から基板への部品実装までの動作を実装グループとし、当該実装グループを生産プログラムにしたがって繰り返して実行する実装機と、実装グループの実行と並行して、切断機構の切断位置を経由して回収手段側に送り込まれた部品取り出し後の空テープを切断位置で切断して回収手段に回収するテープ回収装置と、切断機構の駆動タイミングを制御する制御手段とを備え、制御手段は、実装グループの実行中に空テープの先端が切断位置に対して回収手段側に予め設定された切断限界位置に到達すると予想される、第１実装グループより前に実行される第２実装グループと並行して切断機構を駆動して切断位置を超えた空テープの全てを一括して切断して回収手段に回収することを特徴としている。

このように構成された発明（テープ回収方法、実装機および部品実装システム）では、切断位置に対する回収手段側の所定位置、例えば回収手段の底面直上位置が切断限界位置として予め設定されている。そして、実装グループの実行中に空テープの先端が切断限界位置に到達すると予想される、第１実装グループを求め、この第１実装グループより前に実行される第２実装グループと並行して切断位置を超えた空テープの一括切断・回収が実行される。したがって、空テープの先端が切断限界位置に到達する手間で空テープが一括して切断される。

また、空テープの一括切断タイミング（第２工程の実行タイミング）を生産プログラムに書き込んでおき、生産プログラムに基づき部品実装およびテープ回収を行うように構成してもよい。このように予め一括切断タイミングに関する情報を含む生産プログラムを作成しておくことで同一態様で部品実装を行う際には同生産プログラムを用いて部品実装とテープ回収を行うことができる。その結果、第１工程の実行が不要となり、処理効率をさらに高めることができる。

また、実装グループの実行に失敗するケースが発生することがあるが、この場合には、切断機構を作動させて切断位置を超えた空テープの全てを一括して切断して回収手段に回収するのが望ましい。というのも、このようなケースを生産プログラムは想定していないからであり、空テープの一括切断を実行することで空テープの先端が切断限界位置を超えるのを確実に防止することができる。

また、生産プログラムに基づく実装グループの継続実行が不可能となった後に、同一の生産プログラムまたは別の生産プログラムに基づき実装グループを再開する場合も、実装グループの失敗の場合と同様に空テープの一括切断を実行してもよい。

さらに、上記のように空テープの一括切断（第３工程）を実行する場合には、第１工程を再度実行して第１実装グループを改めて求め、第２工程の実行タイミングを調整するのが望ましい。これによって、タイミング調整後におけるテープ回収を元の通り効率的に行うことができる。

以上のように、本発明によれば、実装グループの実行中に空テープの先端が切断限界位置に到達すると予想される、第１実装グループより前に実行される第２実装グループと並行して切断位置を超えた空テープの全てを一括して切断機構により切断して回収手段に回収しているため、常に空テープの先端が切断限界位置に到達する手間で空テープを一括して切断・回収することができる。その結果、空テープの切断回数を抑制しながら空テープを確実に、しかも良好に切断することができる。

図１は本発明にかかる部品実装システムの一実施形態を示すブロック図である。この部品実装システムでは、実装機１０に対してホストコンピュータ、あるいはパーソナルコンピュータやサーバーＰＣなどの制御装置１がＬＡＮ（＝Local Area Network）ケーブル等により接続されている。この制御装置１は、部品実装システム全体を制御するコントローラ２を有している。このコントローラ２は、ＣＰＵ等により構成される演算処理部２ａと、ハードディスクドライブなどの記憶部２ｂと、通信制御部２ｃとを備えている。記憶部２ｂには、部品毎の送りピッチ、部品実装順序、部品吸着順序などの基板データに基づき作成された生産プログラムが例えばリスト形式で記憶される。また、この実施形態では、演算処理部２ａは生産プログラムの作成時に基板データに基づき実装動作（実装グループの実行）をシミュレーションし、空テープの切断動作のタイミングを求め、上記生産プログラムに組み込む。なお、このような動作については、後で詳述する。

また、演算処理部２ａは実装機１０に対して生産プログラムを通信制御部２ｃを介して同プログラムを実行する実装機１０に送信可能となっている。このように通信制御部２ｃは生産プログラムを実装機１０に出力する出力部として機能する。また、一度作成された生産プログラムは記憶部２ｂに登録され、必要に応じて実装機１０に読み込まれて部品実装が可能となる。なお、同図中の符号３は演算処理部２ａにより作成された生産プログラムや相関データリストなどを表示したり、作業者がコントローラ２に対して各種データや指令などの情報を入力するための表示／操作ユニットである。また、この実施形態では、有線ＬＡＮにより制御装置１と実装機１０の間での通信を行っているが、通信方式や態様はこれに限定されるものではない。

図２は実装機の概略構成を示す平面図である。また、図３は図２の実装機をフロント側から見た図である。さらに、図４は図２の実装機に装着された部品供給部およびテープ回収装置を示す図である。なお、これらの図面では、各図の方向関係を明確にするために、ＸＹＺ直角座標軸が示されている。

この実装機１０では、基台１１上に基板搬送機構２０が配置されており、基板３０を所定の搬送方向Ｘに搬送可能となっている。より詳しくは、基板搬送機構２０は、基台１１上において基板３０を図１の右側から左側へ搬送する一対のコンベア２１、２１を有している。これらのコンベア２１、２１は実装機１０全体を制御するコントローラ４０（図１参照）により制御される。すなわち、コンベア２１，２１はコントローラ４０からの駆動指令に応じて作動し、搬入されてきた基板３０を所定の実装作業位置（図２に示す基板３０の位置）で停止させる。また、当該基板３０は図略の保持装置により固定保持される。そして、この基板３０に対して部品供給部５０から供給される電子部品（図示省略）がヘッドユニット６０に複数搭載された吸着ノズル６１により移載される。このようにヘッドユニット６０が部品供給部５０の上方と基板３０の上方の間を複数回往復して基板３０に実装すべき部品の全部について実装処理が完了すると、基板搬送機構２０はコントローラ４０からの駆動指令に応じて基板３０を搬出する。

この実施形態では、部品供給部５０は、コンベア２１，２１に対してフロント（＋Ｙ）側とリア（−Ｙ）側のそれぞれ上流部と下流部の合計４箇所に設けられており、各部品供給部５０では複数のフィーダ５１が装着されている。また、この実施形態では、図４に示すように、フィーダ取付台車５２を用いることで、複数のフィーダ５１を一括して実装機１０に対して着脱可能としている。このフィーダ取付台車５２の後部には２つのリール保持部５２１、５２２が設けられている。これらのうち第１リール保持部５２１はフィーダ５１の後方下方に配置される一方、第２リール保持部５２２は第１リール保持部５２１の後方下方に配置されている。これらのリール保持部５２１、５２２はフィーダ５１とは別体に形成され、第１リール保持部５２１は第１リールＲ1を、また第２リール保持部５２２は第２リールＲ2を幅方向（同図紙面に対して垂直な方向）に複数並設させつつ保持可能となっている。そして、各リールＲ1、Ｒ2はそれぞれ第１フィーダ群および第２フィーダ群に対応して設けられている。すなわち、この実施形態では台車５２には、複数のフィーダ５１が幅方向Ｘに所定のピッチで取り付けられており、幅方向Ｘの手前側から奇数番目に配置されるフィーダ５１により第１フィーダ群が形成される一方、偶数番目に配置されるフィーダ５１により第２フィーダ群が形成されている。そして、第１リール保持部５２１は、各フィーダ５１のピッチの２倍のピッチで複数の第１リールＲ1を保持可能とされている。各第１リールＲ1のテープＴＰは、第１リールＲ1の上方側から当該第１リールＲ1に対応するフィーダ５１のテープガイド５１２に送給可能となっている。

また、第２リール保持部５２２も、各フィーダ５１のピッチの２倍のピッチで複数の第２リールＲ２を保持可能とされている。そして、各第２リールＲ2のテープＴＰは、第１リール保持部５２１に配置される第１リールＲ1の径方向外側において案内されて当該第２リールＲ2に対応するフィーダ５１のテープガイド５１２に送給可能となっている。以上のリール配置により、各リールＲ1，Ｒ２の幅が各フィーダ５１の幅より大きくても、各フィーダ５１の配置ピッチを各リールＲ1，Ｒ２の幅より狭い等ピッチで配置することが可能となる。

各フィーダ５１は電動式のテープフィーダとして構成されており、図４に示すように、幅方向（Ｘ方向）に扁平なボックス型のフィーダ本体５１１を有している。このフィーダ本体５１１はテープガイド５１２を前後方向に備えている。そして、フィーダ５１の先端側（同図の右手側）、すなわちフィーダ本体５１１をコンベア２１（図２）側に向けた状態で、フィーダ５１はフィーダ取付台車５２にセットされて固定されている。

テープガイド５１２の後方（図４の左端部）には、上記したようにリールＲ1、Ｒ2が配置されており、前方のフィーダ本体５１１へテープＴＰが導出されている。このテープＴＰは、従来から周知のように、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、キャリアテープ（図４中の符号ＣＲ）とこれに貼着されるカバーテープ（図４中の符号ＣＶ）とから構成されている。より具体的に説明すると、キャリアテープＣＲは上方に開口した空洞状の部品収納凹部を一定間隔置きに有しており、各部品収納凹部にＩＣ等の部品が収納されている。また、キャリアテープＣＲの一辺側には、その縁部に沿ってテープ厚み方向に貫通する係合孔が一定間隔で設けられており、テープ送り機構のスプロケット５１３と係合可能となっている。一方、カバーテープＣＶは、部品収納凹部の口元が開口する部分を覆うようにキャリアテープＣＲの上面に接着されている。

また、フィーダ本体５１１の上部には、前後方向（Ｙ方向）に延びるテープガイドが設けられるとともに、その上部を覆うようにカバー部材が設けられている。そして、リールから導出されたテープＴＰはテープガイドに沿ってカバー部材の下方に案内される。

フィーダ５１には、テープＴＰをリールＲ1、Ｒ2から引出しつつテープガイドに沿って送り出すために、ヘッドユニット６０により部品をピックアップする位置、つまり吸着ノズル６１にとっての部品吸着位置の下方にスプロケット５１３が配置されている。そして、その外縁部分の一部がフィーダ本体５１１の内側天井部分に形成される開口部を介してテープガイドに臨むとともに、その外周に設けられたピンの一部がキャリアテープＣＲの側方、カバーテープＣＶの外側部において長手方向に、ピンのピッチと一致する所定ピッチで設けられた係合孔に嵌合することによりテープＴＰに係合している。そして、スプロケット５１３が回転駆動されると、この回転に伴いリールＲ1、Ｒ2からテープＴＰが引出されつつ、テープＴＰの部品収納凹部のピッチに対応する一定のピッチ送り量でテープＴＰが間欠的に送出される。

また、部品吸着位置の下方となるテープＴＰにおいての部品供給位置での部品供給を可能とするため、部品供給位置の上流側でテープＴＰからカバーテープＣＶが引き剥がされる。つまり、部品供給位置の上流側（同図の左手側）では、テープガイドに沿って案内されるテープＴＰからカバーテープＣＶがカバー部材の一部によって引き剥がされて後方側に折り返される。これによって、テープＴＰ（キャリアテープＣＲ）の部品収納凹部が上方に開放されて、その状態のまま部品供給位置に送られてヘッドユニット６０に搭載された吸着ノズル６１による部品吸着が可能となっている。一方、上記のようにして折り返されたカバーテープＣＶは引取り機構５１４によって後方側に送られ、さらに後方のカバーテープ収容部５１７内に送られる。一方、部品が抜き取られて空となった空キャリアテープＣＲ（本発明の「空テープ」に相当）はテープ回収装置８０に送られ、適当なサイズに切断機構８４によって切断された後で回収ボックス８２に回収される。なお、この構成および動作については後で詳述する。

図２に戻って実装機１０について説明を続ける。この実装機１０では、上記のようにフロント（＋Ｙ）側でＸ方向に並設された部品供給部５０の間にフロント側画像読取部９０が配置される一方、リア（−Ｙ）側にも同様にリア側画像読取部９０が配置されている。各画像読取部９０は多数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなる照明部とラインセンサを備えている。これらの構成部品のうちラインセンサはＣＣＤ固体撮像素子の撮像面を上方に向けた状態で同素子を上記吸着ノズル６１の配列方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に設けたものであって、照明部に形成されたスリット部を介して一次元的に各吸着ノズル６１に吸着された電子部品の下面の部品画像を取り込むようになっている。

実装機１０には基板搬送機構２０の他に、ヘッドユニット駆動機構７０が設けられている。このヘッドユニット駆動機構７０はヘッドユニット６０を基台１１の所定範囲にわたりＸ軸方向及びＹ軸方向（Ｘ軸及びＺ軸方向と直交する方向）に移動するための機構である。そして、ヘッドユニット６０の移動により吸着ノズル６１で吸着された電子部品が部品供給部５０の上方位置から基板３０の上方位置に搬送される。すなわち、ヘッドユニット駆動機構７０は、Ｘ軸方向に延びる実装用ヘッド支持部材７１を有しており、この実装用ヘッド支持部材７１はヘッドユニット６０をＸ軸に沿って移動可能に支持している。また、実装用ヘッド支持部材７１は、両端部が基板搬送機構２０の上方に位置するＹ軸方向の固定レール７２に支持され、この固定レール７２に沿ってＹ軸方向に移動可能になっている。さらに、ヘッドユニット駆動機構７０は、ヘッドユニット６０をＸ軸方向に駆動する駆動源たるＸ軸サーボモータ７３と、ヘッドユニット６０をＹ軸方向に駆動する駆動源たるＹ軸サーボモータ７４とを有している。モータ７３はボールねじ７５に連結されており、コントローラ４０（図１）からの動作指令に応じてモータ７３が作動することでヘッドユニット６０がボールねじ７５を介してＸ軸方向に駆動される。一方、モータ７４はボールねじ７６に連結されており、演算処理部４１（図１）からの動作指令に応じてモータ７４が作動することで実装用ヘッド支持部材７１がボールねじ７６を介してＹ軸方向へ駆動される。

このヘッドユニット６０では、鉛直方向Ｚに延設された不図示の実装用ヘッドが８本、Ｘ軸方向（基板搬送機構２０による基板３０の搬送方向）に等間隔で列状配置されている。実装用ヘッドのそれぞれの先端部には、吸着ノズル６１が装着されている。ヘッドユニット６０には各実装用ヘッドをＺ軸周りに回転させるＲ軸モータ６６、各実装用ヘッドをＺ軸方向に昇降するＺ軸モータ６５が搭載される。ヘッドユニット駆動機構７０によりヘッドユニット６０は電子部品を吸着ノズルにより吸着保持したまま基板３０に搬送するとともに、電子部品の装着方向を所定の方向にして所定位置に移載する。

ヘッドユニット駆動機構７０によってヘッドユニット６０が部品供給部５０の上方に移動し、吸着ノズル６１が吸着対象部品を搭載するフィーダの上方の部品吸着位置に位置されるとともに、Ｚ軸モータ６５によって吸着ノズル６１が下降して、部品供給位置に位置している部品収納凹部５０の電子部品に対して吸着ノズル６１の先端部が接して吸着保持し、吸着ノズル６１が上昇する。この吸着動作が複数の吸着ノズル６１に対して順次実施される。こうして各吸着ノズル６１で複数の電子部品を吸着保持したままヘッドユニット６０が基板３０の上方に搬送されるとともに、途中画像読取部９０の上方を通過させることで吸着ノズル６１への電子部品の吸着状態画像を取り込み、各所定位置において各所定方向に向けて各電子部品を基板３０に移載する。

また、このように構成されたヘッドユニット６０では、Ｘ軸方向両側の各側面に撮像面を下に向けた状態で基板認識カメラ６２、６３が固定されている。これら基板認識カメラ６２、６３は実装作業位置上にある基板３０の複数のフィデューシャルマークを撮影して基板位置、基板方向を画像認識する機能を有している。この基板に関する画像と電子部品の吸着状態画像とに基き、各電子部品を基板３０に移載するに際してヘッドユニット６０のＸ軸方向位置、Ｘ軸方向位置及び吸着ノズル６１のＲ軸方向位置の各補正が実施され、基板位置ズレ、部品吸着位置ズレによらず正しい各所定位置において各所定方向に向けて各電子部品を基板３０に移載する。また、ヘッドユニット６０をフィーダ５１の部品供給位置上方に移動させることで基板認識カメラ６２、６３によりフィーダ５１により送給されてくる部品やテープの部品収納凹部などを上方から撮像可能となっている。

テープ回収装置８０は各部品供給部５０に１つずつ設けられている。各テープ回収装置８０は、図４に示すように、実装機本体とフィーダ取付台車５２のリール保持基台５２３の間で、しかもフィーダ５１の下方の空間に配置されている。各テープ回収装置８０は回収本体８１を有しており、回収本体８１の上面中央部に設けられた開口部８２を介してテープフィーダ５１から送られてくる空キャリアテープＣＲが回収本体８１内部に案内される。また、回収本体８１には、ガイド部材８３、切断機構８４および回収ボックス８５が配置されている。すなわち、開口部８２の直下位置にガイド部材８３が設けられて空キャリアテープＣＲを下方に案内する。また、ガイド部材８３の下方端側に切断機構８４が設けられている。この切断機構８４は、連続して効率良く空キャリアテープＣＲを切断するために、一の回転軸に固定された一の円盤状回転刃８４ａと、他の回転軸に固定された他の円盤状回転刃８４ｂを有しており、これらの回転刃の周端部が互いに摺動自在となるように回転刃８４ａ、８４ｂが配設されている。そして、両回転刃８４ａ、８４ｂが摺動回転しながらＸ方向に移動することで、Ｘ方向に配列されたテープフィーダ５１からそれぞれ送られてくる空キャリアテープＣＲを一括して空キャリアテープＣＲの長手方向に対して略直交するＸ方向に切断可能する。なお、こうして切断された空キャリアテープＣＲは自重により切断機構８４の下方に配置された回収ボックス８５に落下して回収される。図４中の符号Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3はそれぞれ切断位置、切断可能位置および切断限界位置を示している。これらのうち「切断限界位置」が特に重要な意義を有している。上記したように空キャリアテープＣＲの先端が切断限界位置を超えると、回収ボックス８５の底部に達し、回収ボックス８５内で空キャリアテープＣＲの撓みが生じたり、空キャリアテープＣＲが絡み合って不具合を生じさせることがある。つまり、切断限界位置Ｐ3は上記不具合を発生させないための限界位置を示している。

次に、実装機１０の電気的構成について図１を参照しながら説明する。実装機１０には、実装機全体を制御するコントローラ４０が設けられている。このコントローラ４０は、演算処理部４１と、記憶部４２と、モータ制御部４３と、画像処理部４４と、切断機構８４などの外部機器を制御するための外部入出力部４５と、サーバー通信制御部４６とを備えている。この演算処理部４１はＣＰＵ等により構成されており、記憶部４２に予め記憶されている生産プログラムにしたがって実装機各部を制御して後述する実装グループを繰り返し実行して基板への部品実装を行う。

モータ制御部４３には、上記Ｘ軸サーボモータ７３およびＹ軸サーボモータ７４以外にヘッドユニット６０内で各吸着ノズル６１を昇降駆動するＺ軸モータ６５、各吸着ノズル６１を上下軸周りで回動するＲ軸モータ６６が電気的に接続されており、各モータを駆動制御する。また、これらのモータ６５、６６、７３、７４にはモータの回転状況に応じたパルス信号を出力するエンコーダ（図示省略）がそれぞれ付設されている。各エンコーダから出力されるパルス信号はコントローラ４０に取り込まれる構成となっており、これらの信号を受けた演算処理部４１が各軸モータ６５、６６、７３、７４の回転量に関する情報を取得し、モータ制御部４３と共に各軸モータ６５、６６、７３、７４を制御して、吸着ノズル６１を基台１１上の任意の位置に移動できる構成となっている。

また、画像処理部４４には基板認識カメラ６２、６３および画像読取部９０が電気的に接続されており、これらから出力される撮像信号がそれぞれ画像処理部４４に取り込まれるようになっている。そして、画像処理部４４では、取り込まれた撮像信号に基づいて、部品画像の解析並びに基板画像の解析がそれぞれ行われるようになっている。

なお、この実装機１０では、制御装置（サーバー）１との間で生産プログラムやピッチ送り量などの各種データの授受を行うためにサーバー通信制御部４６が設けられている。また、同図中の符号４７は生産プログラムや相関データリストなどを表示したり、作業者がコントローラ４０に対して各種データや指令などの情報を入力するための表示／操作ユニットである。

次に、上記のように構成された部品実装システムにおける動作について図５ないし図７を参照しつつ説明する。図５は切断機構の最適駆動パターンを求める手順を示すフローチャートである。また、図６は実装機およびテープ回収装置の動作を模式的に示す図である。さらに、図７は切断機構の最適駆動パターンを求める手順を示す模式図である。この部品実装システムでは、制御装置１の演算処理部２ａが部品毎の送りピッチ、部品実装順序、部品吸着順序などの基板データに基づき生産プログラムを作成する（ステップＳ１）。この生産プログラムにしたがって実装機１０を制御することで実装グループを繰り返して行うことが可能となっている。

この「実装グループ」は、ヘッドユニット６０に搭載されている複数の吸着ノズル６１について、テープＴＰからの部品取出から基板３０への部品実装までの、より厳密にはさらに、前の「実装グループ」の終了に伴い基板３０上方から部品供給部５０上方へヘッドユニット６０が移動する動作を含んだ、動作を意味しており、図６の最上欄に示すように、ヘッドユニット６０の吸着位置への移動、吸着ノズル６１による部品吸着、画像読取部９０による部品認識、ヘッドユニット６０による基板３０への部品装着（部品実装）が含まれている。なお、部品が吸着されたテープＴＰは、吸着ノズル６１が上昇するとスプロケット５１３および引取り機構５１４が駆動されて部品収納凹部の１ピッチ分のテープ送りが実施される。このテープ送りも実装グループに含まれている。この実装グループが生産プログラムにしたがって複数ターン（＝複数回）実行されることで基板３０への全部品の実装が完了する。なお同図においては、全ターン中の（Ｎ−１）番目のターン、Ｎ番目のターンおよび（Ｎ＋１）番目のターンを抜き出し、空キャリアテープＣＲの移動を模式的に示している。例えば同図中段に示すように、（Ｎ−１）ターン、Ｎターンおよび（Ｎ＋１）ターン中に切断機構８４による切断動作を実行しない場合、実装グループにより実装される部品を抜き取った後の空キャリアテープＣＲは部品吸着毎にテープ回収装置８０に送り込まれ、一部の空キャリアテープＣＲの先端が切断限界位置Ｐ3を超えてしまう。

これを防止するために、（Ｎ＋１）ターンよりも前のターン、特に同図最下段に示すように直前のＮターンで切断機構８４を駆動するのが好ましい。こうすることで、空キャリアテープＣＲが切断限界位置Ｐ3を超えて不具合が発生するのを確実に防止しながら、切断回数を抑制することができる。そこで、本実施形態では、実装グループの実行中に空キャリアテープＣＲの先端が切断限界位置Ｐ3に到達すると予想される、第１実装グループ（図６に示すケースでは（Ｎ＋１）番目の実装グループ）を求め、第１実装グループより前に実行される第２実装グループと並行して切断機構８４を駆動する。これによって、空キャリアテープＣＲの先端が切断限界位置Ｐ3に到達する手間で空キャリアテープＣＲが一括して切断される。このように切断機構８４による空キャリアテープＣＲの一括切断タイミングを最適化してサイクルタイムを最小化するために、本実施形態では制御装置１の演算処理部２ａがステップＳ２〜Ｓ９を実行している。このように本実施形態では、演算処理部２ａが本発明の「制御手段」として機能している。

ステップＳ２では、全てのターンで切断機構８４を駆動する、いわゆる最頻駆動パターンを作成する。例えば全ターン数が「７」である場合、図７に示す「パターン１」が最頻駆動パターンに相当する。また、最頻駆動パターンで全実装グループを実行した場合に要する実装時間Ａ1を実装時間Ｎの初期値とする（ステップＳ３）。

そして、ステップＳ５で駆動パターンを変更しながら生産プログラムに基づくシミュレーションにより全実装グループの実行と並行して当該駆動パターンで切断処理を行った場合に図６の中段右欄に示すように少なくとも１本の空キャリアテープＣＲの先端が切断限界位置Ｐ3に到達するか否かを判定する（ステップＳ６）。そして、全空キャリアテープＣＲの先端が切断限界位置Ｐ3に到達しておらず、「テープ切断結果」がＯＫであると判定する（ステップＳ６で「ＮＯ」）と、全実装グループを実行するのに要した時間Ａ（Ａ2、Ａ3、…）を算出する（ステップＳ７）。こうして求めた時間Ａが実装時間Ｎよりも短い場合（ステップＳ８で「ＹＥＳ」）には、実装時間Ｎを時間Ａに書き換えるとともに、現時点での駆動パターンを切断機構８４の最適駆動パターンとして記憶部２ｂに一時的に記憶する（ステップＳ９）。これら一連の動作（ステップＳ５〜Ｓ９）を全駆動パターンについて実行することで実装時間Ｎが最小となる最適駆動パターンが得られる。なお、この実施形態では、当該最適駆動パターンが生産プログラムに組み込まれて記憶部２ｂに保存される。また、当該最適駆動パターンが組み込まれた生産プログラムが実装機１０に送信され、当該生産プログラムに基づき実装機１０は実装グループを実行しながら最適駆動パターンで切断機構８４を駆動し、部品実装と切断・回収処理を並行して行う。

以上のように、本実施形態によれば、実装グループの実行中に空キャリアテープＣＲの先端が切断限界位置Ｐ3に到達すると予想される、第１実装グループ（例えば図６の例で（Ｎ＋１）ターンの実装グループ）より前に実行される第２実装グループ（例えば図６の例でＮターンや（Ｎ−１）ターンの実装グループ）と並行して切断位置を超えた空キャリアテープＣＲが一括切断され、回収ボックス８５に回収される。このように、空キャリアテープＣＲの先端が切断限界位置Ｐ3に到達する手間で空キャリアテープＣＲが一括して切断されるため、上記不具合の発生を確実に防止して空キャリアテープＣＲを確実に、しかも良好に切断回収することができる。また、全駆動パターンを検証して可能な限り切断機構８４の駆動回数を抑制して実装時間Ｎの短縮を図っており、上記不具合の発生を確実に防止しながらもサイクルタイムを短縮することができる。すなわち、部品吸着を完了し、ヘッドユニットが部品供給部上方から離間した瞬間から、実装を終えて再び部品供給部に戻って来るまでの期間をＴ１、テープ切断に要する時間Ｔ２とすると、Ｔ１＜＝Ｔ２となる場合に、確実にサイクルタイムを短縮することができる。Ｔ１＞Ｔ２であっても、テープ切断による振動が実装機１０本体に悪影響を与えたり、切断機構８４を空気圧で駆動する場合には、切断中の空気圧の消費により、吸着ノズル６１に吸着用負圧および装着用正圧を供給する不図示の空気圧機器への空気圧が低下し、結果として時間Ｔ１中に切断ができなくなり、実質的なＴ２‘がＴ１より大きくなり、本実施形態によれば、サイクルタイムを短縮することができる。また、空キャリアテープＣＲを切断する回数が少なくなることで切断機構８４の長寿命化を図ることができ、ランニングコストを効果的に低減させることができる。

また、上記実施形態では、駆動パターン（空キャリアテープＣＲの一括切断タイミング）を生産プログラムに書き込み、当該生産プログラムを記憶部２ｂに記憶させているため、同一態様で部品実装を行う場合、制御装置１から実装機１０に記憶部２ｂ内の生産プログラムを送信し、同生産プログラムを用いて部品実装とテープ回収を行ってもよい。この場合、駆動パターンの設定が不要となり、処理効率を高めることができる。

なおまた、切断限界位置Ｐ3は、切断され回収ボックス８５内に溜まる空キャリアテープＣＲの量が増加するに従い上位の位置に変化するものである。図５のフローチャートのＳ６の判断における切断限界位置Ｐ3は、何回目のターンかのターン数が大きくなる程上位となるよう、回収ボックス８５の収納横断面が大きい程上位となる程度を緩和するように予め設定されたものが用いられる。また、生産プログラムに基き実行される実装中、作業者が一旦実装機を停止し回収ボックス８５を空にする場合、作業者の再スタートにより直ちに図５のフローチャートが実施され、空テープの切断動作に関して生産プログラムが書き換えられる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、全駆動パターンについて上記検証を行うことで、実装グループの実行中に空キャリアテープＣＲの先端が切断限界位置Ｐ3に到達する第１実装グループを求めているが、第１実装グループを求める方法はこれに限定されるものではなく、生産プログラムに基づくシミュレーションにより第１実装グループを求め、これより先に実行される第２実装グループと並行して空キャリアテープＣＲの一括切断を行うことで上記実施形態と同様の作用効果が得られる。特に切断回数を抑制する観点から、第１実装グループの直前に実行される実装グループを第２実装グループとするのが好適である。

また、ヘッドユニット６０での吸着不良、部品脱落、部品供給部５０に設けられたテープフィーダ５１でのスプライシング不良による欠品等のエラーが発生すると、当該ヘッドユニット６０による基板３０への部品装着が生産プログラム通りに実行されない。このように実装グループの実行に失敗した場合には、実装機１０のコントローラ４０により切断機構８４を作動させて切断位置Ｐ1を超えた空キャリアテープＣＲの全てを一括して切断して回収ボックス８５に回収するのが望ましい。このように切断動作を割り込ませることで空キャリアテープＣＲの先端が切断限界位置Ｐ3を超えるのを確実に防止することができる。

また、テープフィーダ５１の取り外し、運転リセット、部品実装システムの再立ち上げなどを実行する場合には、生産プログラムに基づく実装グループの継続実行が不可能となる。このような場合には、現在の空キャリアテープＣＲの長さが不明となる。そこで、同生産プログラムまたは別の生産プログラムに基づき実装グループを実行する場合には、実装グループの失敗の場合と同様に空キャリアテープＣＲを一括切断するのが望ましい。

また、上記ように空キャリアテープＣＲの一括切断（第３工程）を実行する場合には、最適駆動パターンを改めて求め、一括切断の実行タイミングを調整するのが望ましい。これによって、タイミング調整後におけるテープ回収を元の通り効率的に行うことができる。

さらに、上記実施形態では空キャリアテープＣＲを一括切断するために回転刃８４ａ、８４ｂを用いた切断機構８４を採用しているが、切断機構８４の構成はこれに限定されるものではなく、例えば特許文献１に記載されている、長尺状の固定刃と可動刃を用いた切断機構を有する部品実装システムに対して本発明を適用してもよい。

なお、一度作成され実装機１０の記憶部４２に書き込まれ空テープの切断動作タイミングに関する生産プログラムは、実装機１０でのフィーダ５１の段取り、回収本体８０における空テープの取り出しに対応して実行される。すなわち実装機１０のコントローラ４０が切断機構８１に対する制御手段となる。しかしながら、制御装置１により直接切断機構８１を制御しても良い。

また、上記実施形態では、空テープの切断動作タイミングのシミュレーションをＬＡＮで実装機１０に接続された制御装置１で実施しているが、独立のコンピュータにより実施し、この結果のプログラムをＣＤ-ＲＯＭを介し実装機１０の記憶部４２に書き込むようにしても良い。

本発明にかかる部品実装システムの一実施形態を示すブロック図である。 実装機の概略構成を示す平面図である。 図２の実装機をフロント側から見た図である。 図２の実装機に装着された部品供給部およびテープ回収装置を示す図である。 切断機構の最適駆動パターンを求める手順を示すフローチャートである。 実装機およびテープ回収装置の動作を模式的に示す図である。 切断機構の最適駆動パターンを求める手順を示す模式図である。

符号の説明

１…制御装置（制御手段）
２…コントローラ（制御手段）
２ａ…演算処理部（制御手段）
３０…基板
５０…部品供給部
５１…テープフィーダ
８０…テープ回収装置
８４…切断機構
８５…回収ボックス（回収手段）
ＣＲ…空キャリアテープ
Ｐ3…切断限界位置

Claims (7)

1. 部品を収納したテープを供給する複数のテープフィーダを装備した、実装機による前記テープからの部品取出から基板への部品実装までの動作を実装グループとし、当該実装グループを生産プログラムにしたがって繰り返して実行するのに並行して、部品取り出し後の空テープを切断機構の切断位置を経由して回収手段側に送り込み、前記切断位置で切断して前記回収手段に回収するテープ回収方法であって、
   実装グループの実行中に前記空テープの先端が前記切断位置に対して前記回収手段側に予め設定された切断限界位置に到達すると予想される、第１実装グループを前記生産プログラムに基づき求める第１工程と、
   前記第１実装グループより前に実行される第２実装グループ
   と並行して前記切断位置を超えた空テープの全てを一括して前記切断機構により切断して前記回収手段に回収する第２工程と
   を備えたことを特徴とするテープ回収方法。
2. 部品実装およびテープ回収を実行する前に前記第２工程を実行するタイミングを前記生産プログラムに書き込み、前記生産プログラムに基づき部品実装およびテープ回収を行う請求項１記載のテープ回収方法。
3. 実装グループの実行に失敗したときには、前記切断機構を作動させて前記切断位置を超えた空テープの全てを一括して切断して前記回収手段に回収する第３工程をさらに備える請求項１または２記載のテープ回収方法。
4. 前記生産プログラムに基づく前記実装グループの継続実行が不可能となった後に前記生産プログラムまたは別の生産プログラムに基づき実装グループを再開するときには、前記切断機構を作動させて前記切断位置を超えた空テープの全てを一括して切断して前記回収手段に回収する第３工程をさらに備える請求項１または２記載のテープ回収方法。
5. 前記第３工程を実行する場合には、前記第１工程を再度実行して第１実装グループを改めて求め、前記第２工程の実行タイミングを調整する請求項３または４記載のテープ回収方法。
6. 部品を吸着及び離着可能なヘッドを有するヘッドユニットと、基台に配置される部品供給部上方と基台上に保持される基板上方との間で前記ヘッドユニットを移動可能とするヘッドユニット駆動機構と、前記部品供給部に配置されるテープからの部品取出から基板への部品実装までの動作を実装グループとし、前記ヘッドユニット駆動機構を制御し前記実装グループを生産プログラムにしたがって繰り返して実行する制御手段とを備え、
   当該制御手段は、
   前記基台近傍に配置され、部品取り出し後の空テープを切断する切断装置と、当該切断機構の切断位置を経由して送り込まれる空テープを回収する回収手段を備えたテープ回収装置に対して前記切断機構の駆動タイミングを制御し、
   実装グループの実行中に前記空テープの先端が前記切断位置に対して前記回収手段側に予め設定された切断限界位置に到達すると予想される、第１実装グループより前に実行される第２実装グループと並行して前記切断機構を駆動して前記切断位置を超えた空テープの全てを一括して切断して前記回収手段に回収することを特徴とする実装機。
7. 部品を収納したテープを送り出して部品を供給するフィーダが複数装着され、前記テープからの部品取出から基板への部品実装までの動作を実装グループとし、当該実装グループを生産プログラムにしたがって繰り返して実行する実装機と、
   前記実装グループの実行と並行して、切断機構の切断位置を経由して回収手段側に送り込まれた部品取り出し後の空テープを前記切断位置で切断して前記回収手段に回収するテープ回収装置と、
   前記切断機構の駆動タイミングを制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、実装グループの実行中に前記空テープの先端が前記切断位置に対して前記回収手段側に予め設定された切断限界位置に到達すると予想される、第１実装グループより前に実行される第２実装グループと並行して前記切断機構を駆動して前記切断位置を超えた空テープの全てを一括して切断して前記回収手段に回収する
   ことを特徴とする部品実装システム。

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