JP2015076447A - テープフィーダ - Google Patents

Abstract

【課題】テープの部品終端部が到来したことを精度よく検出できるテープフィーダを提供すること。
【解決手段】部品を所定ピッチで保持したテープＴをピッチ送りすることにより部品を部品実装装置のピックアップ位置に供給するテープフィーダであって、テープの搬送経路２においてテープに保持された部品と対向するように配置された発光部及び受光部を備えた光センサ１１と、光センサ１１の受光部からの受光量情報をＡ／Ｄ変換して受光量データとして取得する制御部１０とを有する。制御部１０は、ティーチ段階として、部品を保持したテープの先頭部分においてピッチ送りごとの受光量データから代表値Ｒと標準偏差σを演算し、その後ジャッジ段階として、当該テープにおいてピッチ送りごとの受光量データがＲ±ｋσ（ｋ：定数）の範囲外であったときに部品無と判定し、この部品無の判定が所定回数連続したときに、当該テープの部品終端部が到来したと判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、部品を所定ピッチで保持したテープをピッチ送りすることにより部品を部品実装装置のピックアップ位置に供給するテープフィーダに関する。

部品実装装置において、移載ヘッドのノズルのピックアップ位置に部品を供給する方法として、テープフィーダを用いる方法が知られている。この方法は、部品を所定ピッチで保持するテープを供給リールから引き出し、部品の実装タイミングに同期させてピッチ送りしてノズルのピックアップ位置に供給するものである。

このようなテープフィーダを用いた部品供給方法では、使用中のテープが使用し尽くされると、新たなテープをテープフィーダに供給する必要があり、このテープの切換えを効率的に行うためには、使用中のテープの部品終端部をテープフィーダにて検出することが有効である。すなわち、テープにはその長手方向に沿って所定ピッチで部品が保持されているが、その部品終端部より後方には部品が保持されていない、いわゆるトレイル部があるので、部品終端部がノズルのピックアップ位置に到達したら、それ以降のトレイル部についてはテープフィーダから早急に排出することが、生産性向上の点から望ましい。

従来、部品終端部を検出する部品終端検出部を備えたテープフィーダとしては特許文献１に記載のものがある。この特許文献１の部品終端検出部は、透過式の光センサを備えている。具体的には、テープの上面側に配置された発光部と、テープの下面側に発光部と対向して配置された受光部とを備え、発光部からのスポット光が部品により遮られることにより受光量が予め設定された光量を下回った場合に部品有と判定する。そして、テープの搬送動作時に部品終端検出部が部品を検出しない回数（部品有と判定されなかった回数）が予め定められた所定回数に達すると、テープの交換時期であると判断する。

しかし、特許文献１の部品終端検出部は、単に受光量の増減により部品有無を判定するだけであるので、部品有無の判定の精度が十分ではない。すなわち、そもそも受光量自体にバラツキがあり、また、テープの種類（透光性）や部品の性状によっても、部品有無による受光量の増減の程度にバラツキが生じるので、単に受光量の増減を見るだけでは、部品有無を誤って判定してしまうことがある。

特開２００８−２７７５０９号公報

本発明が解決しようとする課題は、テープの部品終端部が到来したことを精度よく検出できるテープフィーダを提供することにある。

本発明の一観点によれば、部品を所定ピッチで保持したテープをピッチ送りすることにより部品を部品実装装置のピックアップ位置に供給するテープフィーダであって、テープの搬送経路においてテープに保持された部品と対向するように配置された発光部及び受光部を備えた光センサと、前記光センサの受光部からの受光量情報をＡ／Ｄ変換して受光量データとして取得する制御部とを有し、前記制御部は、ティーチ段階として、部品を保持したテープの先頭部分においてピッチ送りごとの受光量データから代表値Ｒと標準偏差σを演算し、その後ジャッジ段階として、当該テープにおいてピッチ送りごとの受光量データがＲ±ｋσ（ｋ：定数）の範囲外であったときに部品無と判定し、この部品無の判定が所定回数連続したときに、当該テープの部品終端部が到来したと判断する、テープフィーダが提供される。

本発明において前記制御部は、前記ティーチ段階において前記代表値Ｒと標準偏差σを演算するためのアルゴリズムとして積分法又はピーク法を使用し、前記積分法では、ピッチ送りごとの受光量データの積分値から、前記代表値Ｒとして平均値μを演算するとともに標準偏差σを演算し、前記ピーク法では、ピッチ送りごとの受光量データのピーク値から、前記代表値Ｒとして中央値（メジアン）Ｍを演算するとともに標準偏差σを演算するようにすることができる。この場合、前記制御部は、前記ティーチ段階において取得した受光量データにＡ／Ｄ変換の最大値であるものが一つでもあった場合、前記アルゴリズムとして積分法を選択し、それ以外の場合はピーク法を選択するようにすることができる。

また、本発明において前記制御部は、前記アルゴリズムとしてピーク法を使用し、ティーチ段階において前記光センサの発光部の発光量を複数レベルに変化させて受光量データを取得し、その受光量データにＡ／Ｄ変換の最大値がない、最も高い発光量のレベルでの受光量データのピーク値から中央値（メジアン）Ｍと標準偏差σを演算し、その後ジャッジ段階では、前記光センサの発光部の発光量を前記最も高い発光量のレベルとすることができる。

更に、本発明において前記制御部は、前記テープの部品終端部が前記ピックアップ位置に到達したら、当該テープをピッチ送りするモータを早送りさせるようにすることができる。

本発明によれば、ティーチ段階において実際に使用するテープにて部品有のときの受光量データからその代表値Ｒと標準偏差σを演算し、これに基づきジャッジ段階において部品有無を判定するので、部品有無を精度よく判定することができ、テープの部品終端部が到来したことを精度よく検出できる。

本発明のテープフィーダの一実施例を示す構成図である。 図１のテープフィーダにおける部品検知センサ（光センサ）部分の拡大模式図である。 図１のテープフィーダにおけるテープ端検知センサ部分の拡大模式図である。 本発明で使用する受光量データの積分値を示すイメージ図である。 本発明で使用する受光量データのピーク値を示すイメージ図である。 受光量データによる部品有無判定の原理を示す説明図である。

以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明のテープフィーダの一実施例を示す構成図である。図１のテープフィーダは、細長い箱型のテープフィーダ本体１内に、以下に説明する各要素を設けて構成されている。

テープフィーダ本体１の上部にテープ搬送経路２が設けられている。テープＴは、テープ搬送経路２のテープ導入部２ａから導入され、テープ搬送経路２に沿って案内される。図示は省略するが、テープＴにはその長手方向に沿って所定ピッチ（定ピッチ）で部品が保持されている。

テープ搬送経路２の下流端側に第１スプロケット３が配置されている。第１スプロケット３の歯はテープＴに定ピッチで設けられたテープ送り用の孔部に噛み合い、第１スプロケット３がピッチ回転することにより、テープをピッチ送りする。第１スプロケット３には複数の中間ギヤ４を介して第１モータ５の回転軸が連結されており、第１モータ５の回転駆動により第１スプロケット３が回転する。この第１スプロケット３の下流側近接位置が部品のピックアップ位置Ｐとなっている。

第１スプロケット３の上流側に第２スプロケット６が配置され、更に第２スプロケット６の上流側に第３スプロケット７が配置されている。第２スプロケット６及び第３スプロケット７のそれぞれの歯は、テープＴに定ピッチで設けられたテープ送り用の孔部に噛み合い、第２スプロケット６及び第３スプロケット７が回転することにより、テープＴがテープ搬送経路２に沿って送られる。第２スプロケット６及び第３スプロケット７は、それぞれ複数の中間ギヤ４を介して第２モータ８及び第３モータ９の回転駆動により回転する。これら第１モータ５、第２モータ８及び第３モータ９の回転駆動は、制御部１０が制御する。第１モータ５、第２モータ８及び第３モータ９の種類は特に限定されないが、本実施例ではエンコーダ付きのサーボモータを使用している。

第２スプロケット６と第３スプロケット７との間であって第２スプロケット６側寄りに、テープ搬送経路２においてテープＴに保持された部品を検知するための部品検知センサとして光センサ１１が配置され、この光センサ１１の上流側に、テープＴの端部を検知するためのテープ端検知センサ１２が配置されている。

光センサ１１は透過式の光センサであり、図２に示すように、テープ搬送経路２を通過するテープＴの下面側に配置された発光部１１ａと、テープＴの上面側に発光部１１ａと対向して配置された受光部１１ｂとを備える。したがって、テープＴに保持された部品（図示省略）が光センサ１１の光軸位置に来ると、発光部１１ａからのスポット光が部品により遮られることにより受光部１１ｂの受光量が低下する。この受光部１１ｂからの受光量情報は、制御部１０に送信される。

テープ端検知センサ１２は、図３に示すように、レバー（てこ）１２ａを使用した機械式センサであり、レバー１２ａと光学式のセンサ素子１２ｂとを備え、レバー１２ａの一端はテープ搬送経路２内に位置している。このレバー１２ａの一端の位置にテープＴの先端が到来すると、レバー１２ａの一端がテープＴの先端によって持ち上げられ、支点１２ａ−１周りに回転する。これによりセンサ素子１２ｂがＯＮとなりテープＴの先端が検知される。テープＴが通過している間は、レバー１２ａの一端は持ち上げられたままで、センサ素子１２ｂもＯＮのままである。これによりテープＴの存在が検知される。テープＴの後端が通過すると、レバー１２ａの一端が下がる。これによりセンサ素子１１ｂがＯＮからＯＦＦとなりテープＴの後端が検知される。これらのテープ端検知センサ１２によるテープ端検知情報は、制御部１０に送信される。

以上の構成において制御部１０は、光センサ１１からの受光量情報に基づき、テープに保持されている部品の有無を検知し、テープの部品終端部の到来を検知する。以下、具体的に説明する。

（例１）
制御部１０により、テープの部品終端部の到来を検知する処理は、次のとおりティーチ段階とジャッジ段階とからなる。

（１）ティーチ段階
制御部１０は、テープフィーダへのテープのロード（装填）終了、すなわち、テープの先端がピックアップ位置Ｐ（図１参照）に到達した時点で、ティーチ段階を開始する。本例では、テープのロード終了から、３２個の部品をピッチ送りしてフィードするまでが、ティーチ段階である。このようにティーチ段階は、部品が確実に保持されているテープの先頭部分において実行される。なお、テープのロードが終了したことは、図１に示した第１モータ５、第２モータ８及び第３モータ９の各エンコーダ情報より判断できる。

このティーチ段階において制御部１０は、光センサ１１の受光部１１ｂからの受光量情報をＡ／Ｄ変換して受光量データとし、テープのピッチ送り、つまり部品ごとの受光量データから代表値Ｒと標準偏差σを演算する。本例では、代表値Ｒと標準偏差σを演算するためのアルゴリズムとして「積分法」又は「ピーク法」を使用する。具体的に本例では、光センサ１１を３２個の部品が通過する間、各部品に対して次の処理を実行する。
（ａ）各部品の受光量情報を等間隔に１２８回、１２ビットでＡ／Ｄ変換する。これにより受光量情報は、それぞれ０〜４０９５の値を有する１２８個の受光量データとなる。
（ｂ）１２８個の受光量データを合計し、部品ごとの受光量データの積分値を求める。
（ｃ）１２８個の受光量データのピーク値を求める。本例では移動平均によりピーク値を求める。すなわち、１２８個の受光量データの隣り合う１０個ずつの移動平均値を求め、その移動平均の最大値をピーク値とする。

ティーチ段階の最後に、制御部１０は、代表値Ｒと標準偏差σを演算するためのアルゴリズムとして「積分法」と「ピーク法」のいずれかを選択する。具体的には、上記（ａ）の処理において取得した受光量データにＡ／Ｄ変換の最大値（４０９５）であるものが一つでもあった場合、「積分法」を選択し、それ以外の場合は「ピーク法」を選択する。

「積分法」が選択された場合、制御部１０は、上記（ｂ）の処理で求めた部品ごとの積分値から、代表値Ｒとして平均値μを演算するとともに標準偏差σを演算する。この「積分法」で使用する部品ごとの積分値のイメージは図４に示すとおりであり、これら部品ごとの積分値から平均値μを演算するとともに標準偏差σを演算する。なお、図４及び後述する図５において符号Ｐは、テープＴに保持された部品を示す。

「ピーク法」が選択された場合、制御部１０は、上記（ｃ）の処理で求めた部品ごとのピーク値から、代表値Ｒとして中央値（メジアン）Ｍを演算するとともに標準偏差σを演算する。この「ピーク法」で使用する部品ごとのピーク値のイメージは図５に示すとおりであり、これら部品ごとのピーク値から中央値（メジアン）Ｍを演算するとともに標準偏差σを演算する。

なお、通常は、テープ材質が透明（光透過性）の場合は「積分法」が選択され、それ以外の場合は「ピーク法」が選択される。したがって、テープ材質が決まっている場合は、アルゴリズムは「積分法」又は「ピーク法」に固定することもできる。

（２）ジャッジ段階
ティーチ段階が終わったら、ジャッジ段階となる。本例では、３３個目以降の部品からはジャッジ段階となり、各部品に対して次の処理を実行する。
（ｄ）各部品の受光量情報を等間隔に１２８回、１２ビットでＡ／Ｄ変換する。これにより受光量情報は、それぞれ０〜４０９５の値を有する１２８個の受光量データとなる。
（ｅ）１２８個の受光量データを合計し、各部品の受光量データの積分値を求める。
（ｆ）１２８個の受光量データのピーク値を求める。本例では移動平均によりピーク値を求める。すなわち、１２８個の受光量データの隣り合う１０個ずつの移動平均値を求め、その移動平均の最大値をピーク値とする。

上述のティーチ段階において「積分法」が選択された場合、制御部１０は、上記（ｅ）の処理で得られた受光量データの積分値が、μ±ｋσ（ｋ：定数）の範囲内であったときに部品有、μ±ｋσ（ｋ：定数）の範囲外であったときに部品無と判定する。一方、上述のティーチ段階において「ピーク法」が選択された場合、制御部１０は、上記（ｆ）の処理で得られた受光量データのピーク値が、Ｍ±ｋσ（ｋ：定数）の範囲内であったときに部品有、Ｍ±ｋσ（ｋ：定数）の範囲外であったときに部品無と判定する。

制御部１０は、これらの部品有無の判定結果を２５６個のリングバッファに格納していき、このリングバッファで部品無の判定が３回連続したときに、テープの部品終端部（トレイル部の開始位置）が到来したと判断する。その後、制御部１０は、テープの部品終端部がピックアップ位置Ｐ（図１参照）に到達したら第１モータ５を早送りさせ、そのテープのトレイル部をテープフィーダから早急に排出する。なお、本例では、テープの後端をテープ端検知センサ１２で検出可能としているので、制御部１０は、テープ端検知センサ１２で検出されたテープの後端の位置を記憶し、テープの部品終端部がピックアップ位置Ｐに到達したときに、そのテープの部品終端部から後端までのトレイル部に相当する長さの分だけ、第１モータ５を早送りさせる。

ここで、上述の部品有無の判定の際に使用する標準偏差σの係数であるｋは、以下の考え方で設定することができる。まず、部品ごとの受光量データから求める上述の積分値（ピーク値）は部品ごとにばらつくが、正規分布特性を持つとみなすと、部品有と部品無のそれぞれの積分値（ピーク値）の分布は、図６のようになる。理論的は、図６のグラフから、μ_ｅ＋Ｋσ_ｅ＝μ_ｎ−Ｋσ_ｎをＫについて解いて得られるｋ_０（ｋ_０＝（μ_ｎ−μ_ｅ）／（σ_ｎ＋σ_ｅ））を境界として部品有無を判定するのが、もっとも誤りが少ない。しかし、実際には「部品有」を「部品無」に判定して部品を捨てることが大きなリスクであるため、ｋ_０より若干大きい値ｋを用いて部品有無の判別を実施する。なお、図６のグラフはテープごとに事前に得ておく必要があり、ｋ_０もテープごとに変化するが、本例では、各種テープで事前に求めたｋ_０を総合的に考慮し、ｋは予め決定した定数としている。

（例２）
上記例１では、ティーチ段階において代表値Ｒと標準偏差σを演算するためのアルゴリズムとして「積分法」と「ピーク法」のいずれかを選択するようにしたが、本例ではアルゴリズムは「ピーク法」に固定し、この「ピーク法」で透明テープを含めて各種テープに対応できるように、光センサ１１の発光部１１ａの発光量を調節するようにしている。以下、具体的に説明する。

（１）ティーチ段階
本例においても上記例１と同様に、テープのロード終了から、３２個の部品をピッチ送りしてフィードするまでが、ティーチ段階である。そして、光センサ１１を３２個の部品が通過する間、各部品に対して次の処理を実行する。
（ｇ）部品８個ずつに対して、それぞれ光センサ１１の発光部１１ａの発光量レベルを２５％、５０％、７５％、１００％としてＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ変換は上記例１と同様に、各部品の受光量情報を等間隔に１２８回、１２ビットで行う。
（ｈ）１２８個の受光量データのピーク値を求める。具体的には上記例１と同様に移動平均によりピーク値を求める。すなわち、１２８個の受光量データの隣り合う１０個ずつの移動平均値を求め、その移動平均の最大値をピーク値とする。

次に、制御部１０は、上記（ｇ）の処理で得た各発光量レベルの８個分の受光量データにＡ／Ｄ変換の最大値（４０９５）があるかどうかを確認し、最大値がない、最も高い発光量レベルを後のジャッジ段階で使用する。

ティーチ段階の最後に、制御部１０は、上記（ｈ）の処理で求めたピーク値のうち、ジャッジ段階で使用することとなった発光量レベルでの８個の部品についてのピーク値から、代表値Ｒとして中央値（メジアン）Ｍを演算するとともに標準偏差σを演算する。

（２）ジャッジ段階
本例においても上記例１と同様に、３３個目以降の部品からはジャッジ段階となり、各部品に対して次の処理を実行する。
（ｉ）各部品の受光量情報を等間隔に１２８回、１２ビットでＡ／Ｄ変換する。これにより受光量情報は、それぞれ０〜４０９５の値を有する１２８個の受光量データとなる。
（ｊ）１２８個の受光量データのピーク値を求める。具体的には上記例１と同様に移動平均によりピーク値を求める。すなわち、１２８個の受光量データの隣り合う１０個ずつの移動平均値を求め、その移動平均の最大値をピーク値とする。

次に、制御部１０は、上記（ｊ）の処理で得られた受光量データのピーク値が、Ｍ±ｋσ（ｋ：定数）の範囲内であったときに部品有、Ｍ±ｋσ（ｋ：定数）の範囲外であったときに部品無と判定する。その後の処理は上記例１と同じであり、部品無の判定が３回連続したときに、テープの部品終端部（トレイル部の開始位置）が到来したと判断し、その後、制御部１０は、テープの部品終端部がピックアップ位置Ｐ（図１参照）に到達したら第１モータ５を早送りさせ、そのテープのトレイル部をテープフィーダから早急に排出する。

なお、以上の例１及び例２では、部品無の判定が３回連続すると直ちにテープの部品終端部が到来したと判断するようにしたが、部品無の判定が３回（所定回数）連続するという条件に加え、テープ端検知センサ１２によりテープの後端が検知されたことを条件として加え、両条件が満たされたときにテープの部品終端部が到来したと判断するようにしてもよい。これにより、部品終端部の誤検知が生じる確率を低くすることができる。

また、本実施例では部品検知センサとしての光センサ１１を透過式の光センサとしたが、反射式の光センサとすることもできる。この場合、その発光部及び受光部をテープの上面側又は下面側において部品と対向するように配置する。反射式の光センサの場合、テープに保持された部品がセンサの光軸位置に来ると、発光部１１ａからのスポット光が部品により反射されることにより受光部の受光量が増加するので、透過式の光センサと同様に部品の有無を検知可能である。

１ テープフィーダ本体
２ テープ搬送経路
２ａ テープ導入部
３ 第１スプロケット
４ 中間ギヤ
５ 第１モータ
６ 第２スプロケット
７ 第３スプロケット
８ 第２モータ
９ 第３モータ
１０ 制御部
１１ 光センサ（部品検知センサ）
１１ａ 発光部
１１ｂ 受光部
１２ テープ端検知センサ
１２ａ レバー
１２ａ−１ 支点
１２ｂ センサ素子

Claims (5)

1. 部品を所定ピッチで保持したテープをピッチ送りすることにより部品を部品実装装置のピックアップ位置に供給するテープフィーダであって、
   テープの搬送経路においてテープに保持された部品と対向するように配置された発光部及び受光部を備えた光センサと、
   前記光センサの受光部からの受光量情報をＡ／Ｄ変換して受光量データとして取得する制御部とを有し、
   前記制御部は、ティーチ段階として、部品を保持したテープの先頭部分においてピッチ送りごとの受光量データから代表値Ｒと標準偏差σを演算し、その後ジャッジ段階として、当該テープにおいてピッチ送りごとの受光量データがＲ±ｋσ（ｋ：定数）の範囲外であったときに部品無と判定し、この部品無の判定が所定回数連続したときに、当該テープの部品終端部が到来したと判断する、テープフィーダ。
2. 前記制御部は、前記ティーチ段階において前記代表値Ｒと標準偏差σを演算するためのアルゴリズムとして積分法又はピーク法を使用し、
   前記積分法では、ピッチ送りごとの受光量データの積分値から、前記代表値Ｒとして平均値μを演算するとともに標準偏差σを演算し、
   前記ピーク法では、ピッチ送りごとの受光量データのピーク値から、前記代表値Ｒとして中央値（メジアン）Ｍを演算するとともに標準偏差σを演算する、請求項１に記載のテープフィーダ。
3. 前記制御部は、前記ティーチ段階において取得した受光量データにＡ／Ｄ変換の最大値であるものが一つでもあった場合、前記アルゴリズムとして積分法を選択し、それ以外の場合はピーク法を選択する、請求項２に記載のテープフィーダ。
4. 前記制御部は、前記アルゴリズムとしてピーク法を使用し、ティーチ段階において前記光センサの発光部の発光量を複数レベルに変化させて受光量データを取得し、その受光量データにＡ／Ｄ変換の最大値がない、最も高い発光量のレベルでの受光量データのピーク値から中央値（メジアン）Ｍと標準偏差σを演算し、その後ジャッジ段階では、前記光センサの発光部の発光量を前記最も高い発光量のレベルとする、請求項２に記載のテープフィーダ。
5. 前記制御部は、前記テープの部品終端部が前記ピックアップ位置に到達したら、当該テープをピッチ送りするモータを早送りさせる、請求項１〜４のいずれかに記載のテープフィーダ。