JP4957469B2

JP4957469B2 - フープ材搬送装置とその制御方法

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Publication number: JP4957469B2
Application number: JP2007231409A
Authority: JP
Inventors: 加藤　　学; 健司佐藤
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2027-09-06
Also published as: JP2009062582A

Description

本発明は、フィルム状フープ材へ連続的に電気めっきを行うための搬送装置に関し、具体的にはフィルム状フープ材の搬送制御方法に関する。

電子機器に使用される電子部品の一つにフレキシブル配線板（ＦＰＣ）やchip on flexibility （ＣＯＦ）用テープなどがある。これらの電子部品は携帯電話やディスプレー等の屈曲部に用いられることから、ポリイミドフィルムなどの絶縁性フィルム表面に導電層が設けられた基材を用い、この導電層をパターニングして配線パターンを形成して得ている。

ところで、絶縁性フィルム表面に導電層を設けた基材には、絶縁性フィルム表面に接着剤層を介して銅箔を貼り合わせた、所謂３層基板と、絶縁性フィルム表面に直接導電層を設けた、所謂２層基板とがある。そして、２層基板には、導電層表面にポリアミド樹脂層を設け、ポリアミド樹脂層を加熱してポリイミド層とした、所謂キャスト基板と、ポリイミド層表面に乾式めっき法、無電解めっき法、電解めっき法等により導電層を設けた、所謂めっき基板とがある。

電子機器の小型化・多機能化の強い要求に応えるためには、配線パターンの高密度化が要求され、配線や配線間の幅が２５μｍ以下とすることが必要となってきている。配線幅をこのように極細にすると、配線と絶縁性フィルムとの密着強度、配線間の絶縁特性が極めて重要視されることになる。このため、こうした高密度の配線パターンを有するＦＰＣやＣＯＦ用テープにはめっき基板が用いられるようになってきている。

めっき基板は、例えば絶縁性フィルムとしてポリイミドフィルムを用い、ポリイミドフィルムの表面にスパッタリング法や蒸着法といった乾式めっき法によりシード層と呼ばれる薄い金属層を設け、必要に応じてこの金属層の上に乾式めっき法で銅層を設け、この上に電気めっき法により銅層を所望厚さ設けて得ている。

ところで、前記した電気銅めっきは特許文献１に記載の方法により行われるのが通例となっている。

前記方法は、図３に示した単位めっき槽を、目的とするめっき厚みに応じた数でライン方向に連続して配置し、所定の回路により、各めっき槽における通電量を制御してめっきを施すものである。

因みに、図３の単位めっき槽において、このめっき槽ａの内部には、被めっき物のフィルムｂが搬入される側及び搬出される側に、それぞれ陽極板ｃ，ｃ’が配置されている。各陽極板ｃ，ｃ’は、移動するフィルムｂに平行となるように位置設定されている。また、搬入されたフィルムｂを反転して搬出させるためのデフレクトローラｄが槽内に設けられており、めっき槽ａの上部には、フィルムｂの搬送及び通電を行なうための給電ローラｅが、搬入側と搬出側にそれぞれ設けられている。なお、ｆは電解液である。

こうした単位めっき槽を用いて前記めっき基板を作成しようとすると、多くの槽を組み合わせなければならず、槽から槽へ移行する間にめっき層が大気に触れるという事態を招く。こうしたことがめっき異常の原因となる可能性もある。従って、所定のめっき厚みになるまで可能な限り大気に触れずにめっきを施すことが望まれている。

また、被めっき物の両面にめっきを施す場合には、片面にめっきを施した後、再度その反対面にめっきを施さなければならず、工程が長くならざるを得ない。工程を短くし、コストの低減を図るためには、被めっき物の両面に同時にめっきを施すこと望まれるが、前記方法では表裏面に同時にめっきを施すことは困難である。

こうした要望をかなえるべく、左右の両端面にフィルム状のフープ材の搬入口と搬出口を略垂直に設けた長いめっき槽の中を、フープ材を略垂直に配置した状態で直線状に搬送してフープ材表面にめっきを施すことが検討されている。こうした例で用いられる従来のフープ材の搬送装置の一例を図４と図５に示す。

図４は前記搬送装置の正面図であり、図５は上面図である。
１はフープ材であり、２はフープ材を挟持するクランプであり、３，４は無限ベルトである。５は無限ベルト３を駆動するための駆動プーリであり、６は無限ベルト４を駆動するための駆動プーリである。７は駆動プーリ５の駆動用モータであり、８は駆動プーリ６の駆動用モータである。そして、９は駆動プーリ５の駆動回転数検出器であり、１０は駆動プーリ６の駆動回転数検出器である。なお、１１は無限ベルト３を反転させるための従動プーリであり、１２は無限ベルト４を反転させるための従動プーリである。

フープ材１は、図示しない巻き出し装置から巻き出され、Ｘの位置でその上下端がクランプ２でチャッキングされ、無限ベルト３，４により、それぞれ図示しない前処理槽、水洗槽、めっき槽、水洗槽、後処理槽、水洗槽を経由して搬送され、Ｙの位置でクランプ２から外され、図示しない巻き取り装置により巻き取られる。
特開平７−２２４７３号公報

こうした装置でポリイミドフィルム表面に金属層が設けられたフープ材を搬送する場合、特に重要なことはフープ材にシワを発生させないことである。従来は、フープ材の搬送速度の調整は駆動回転数検出器９と駆動回転数検出器１０の計測値に基づき、ＰＩＤ制御のみで駆動用モータ７と駆動用モータ８の回転数を調整することにより行っている。このため、図４と図５に示す無限ベルト３と無限ベルト４の搬送量が突発的にずれた場合、ＰＩＤ制御のみで搬送量誤差を無くすように前記モータの回転数を調整してベルトの搬送速度を制御しても収束するまでに時間がかかり、その間にフープ材にシワがよってしまうという問題があった。また、ずれたまま搬送が進んだ後に制御で搬送量誤差を元に戻してもシワが新たに発生するという問題があった。

なお、ＰＩＤ制御とはフィードバック制御の一種であり、入力値の制御を出力値と目標値との偏差、その積分、及び微分の三つの要素によって行う方法である。すなわち、偏差に比例して入力値を変化させる比例動作（Ｐ動作）、偏差の積分に比例して入力値を変化させる積分動作（Ｉ動作）、偏差の微分に比例して入力値を変化させる微分動作（Ｄ動作）を組み合わせた制御方法である。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、フープ材としてポリイミドフィルム表面に金属層が設けられたもののように、剛性のないフープ材を、シワを発生させることなく搬送するためのフープ材搬送装置とその制御方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明のフープ材搬送装置は、フープ材を挟持するクランプをそれぞれ複数個設けた上下一対の無限ベルトと、その一端にそれぞれの無限ベルトを反転させるための従動プーリを設けた反転装置と、他端にそれぞれの無限ベルトを駆動するための駆動プーリと駆動プーリを回転させる駆動装置と駆動回転数検出器とを主要構成装置として備えたフープ材の搬送装置において、該搬送装置のそれぞれの無限ベルトに搬送量検出器を設け、かつ該検出器から発せられたパルス信号をカウントし積算する信号計測器を設けたものである。

また、本発明のフープ材搬送装置の制御方法は、前記フープ材の搬送装置を用いた搬送制御方法であり、正常時には、前記信号計測器により求められた値に基づき、上下の無限ベルトの相対的な搬送量の差を無くすようにいずれか一方の無限ベルトの駆動速度をＰＩＤ制御により補正しつつ搬送制御を行い、突発的に上下の無限ベルトの搬送量にフープ材により予め定めた許容差より大きな差が発生した異常時には、ＰＩＤ制御を停止し、いずれか一方の無限ベルトを駆動するためのモータの回転速度を調整し、前記差が許容値内になった後ＰＩＤ制御を再開するようにしたものである。

さらに、本発明のフープ材搬送装置の制御方法は前記発明に加え、無限ベルトに設けた搬送量検出器より得られる単位時間当たりの搬送量の急激な変化により駆動装置に対する無限ベルトの滑りを検出し、これによりＰＩＤ制御を停止し、無限ベルトを駆動するためのモータの回転速度を調整するようにしたものである。

また、本発明のフープ材搬送装置の制御方法は前記発明に加え、無限ベルトを駆動するモータの単位時間毎の回転数を計測することにより、駆動装置に対する無限ベルトの滑りを検出し、これによりＰＩＤ制御を停止し、無限ベルトを駆動するためのモータの回転速度を調整するようにしたものである。

本発明では、通常はＰＩＤ制御により上下の無限ベルトの搬送速度差が発生しないよう制御し、突発的な搬送速度の差を無限ベルト間の搬送量の差により、あるいはそれに加えて無限ベルトを駆動するモータ間の単位時間当たりの回転数差により検出し、発生した突発的な差が、フープ材により予め定められた許容値より大きい場合には、ＰＩＤ制御を停止し、いずれか一方の無限ベルトを駆動するモータの回転速度を調整し、差が許容値内ととなったときにＰＩＤ制御を再開する。これにより、無限ベルトと駆動機構の滑り等により上下の無限ベルトの搬送速度間に大きな差が発生したとしても、上下の無限ベルトの搬送量差を最小限としてフープ材にシワが発生することを防止しできるばかりか、フープ材の両端の搬送ズレがなくなるまでの時間が短縮でき、フープ材に与えるダメージを低減できる。

また、ベルトと駆動機構の滑り等により無限ベルトが一瞬止まったとしても、上下の無限ベルトの搬送量差を最小限としてフープ材にシワが発生することを防止することができる。

本発明の実施の形態を、図１と図２に基づいて説明する。図１は本発明のフープ材搬送装置の正面図であり、図２は上面図である。基本構成は上記した図４と図５に示す従来例と同じである。

１はフープ材であり、２はフープ材を挟持するクランプであり、３，４は無限ベルトである。５は無限ベルト３を駆動するための駆動プーリであり、６は無限ベルト４を駆動するための駆動プーリである。７は駆動プーリ５の駆動用モータであり、８は駆動用プーリ６の駆動用モータである。９は駆動プーリ５の駆動回転数検出器であり、１０は駆動プーリ６の駆動回転数検出器である。１１は無限ベルト３を反転させるための従動プーリであり、１２は無限ベルト４を反転させるための従動プーリである。これらの構成は上記従来例と同じである。

そして、本発明のフープ材搬送装置は上記に加え、無限ベルト３のベルト搬送量を計測するためのベルト搬送量検出器１３と、無限ベルト４のベルト搬送量を計測するためのベルト搬送量検出器１４を有する。さらに、両ベルト搬送量検出器１３，１４から発せられたパルス信号をカウントし積算する信号計測器（図示せず）を有する。

フープ材１は、図示しない巻き出し装置から巻き出され、Ｘの位置でその上下端がクランプ２でチャッキングされ、無限ベルト３，無限ベルト４により、それぞれ図示しない前処理槽、水洗槽、めっき槽、水洗槽、後処理槽、水洗槽を経由して搬送され、Ｙの位置でクランプ２から外され、図示しない巻き取り装置により巻き取られる。そして、ベルト搬送量検出器１３とベルト搬送量検出器１４よりの出力は、図示しない信号計測器に送られる。例えば、ベルト搬送量検出器１３とベルト搬送量検出器１４での計測結果をパルス信号として出力し、信号計測器でこのベルト搬送量検出器１３，１４のそれぞれのパルス信号をカウントして積算し、無限ベルト３と無限ベルト４のそれぞれの搬送量として数値化する。

次に上記した本発明のフープ材搬送装置を用い、本発明のフープ材搬送装置の制御方法について説明する。

本発明のフープ材搬送装置でフープ材を搬送すると、稼働後一定時間経過すると、ＰＩＤ制御により上下の無限ベルト３，４の搬送速度は一致して安定する。正常な状態であれば、駆動回転数検出器９と駆動回転数検出器１０の計測値は等しく、またベルト搬送量検出器１３とベルト搬送量検出器１４の計測値も等しい。さらに両駆動回転数検出器９，１０の計測値に基づくベルト搬送量理論値と両ベルト搬送量検出器１３，１４の計測値も一致することになるので、このままＰＩＤ制御を続けることによりフープ材にシワを発生させることなく搬送は完了する。

しかし、例えば、突発的な無限ベルトと駆動機構の滑り等により、無限ベルト３又は無限ベルト４のいずれかが一瞬止まり、無限ベルト３と無限ベルト４間に搬送量の差ができる場合がある。こうした場合、発生したこの差が搬送するフープ材により予め定めた所定の許容値を超えた場合にＰＩＤ制御を停止し、強制的に当該無限ベルトを駆動する駆動用モータ７又は駆動用モータ８の回転速度を調節することによりこの差を修正し、差が許容値内に入ったときにＰＩＤ制御を再開すれば、フープ材に重大なシワを発生させることなく、かつ正常状態への収束時間を短くできる。

搬送量の差の検出方法として、本発明では、無限ベルト３の搬送量をベルト搬送量検出器１３により計測し、また無限ベルト４の搬送量をベルト搬送量検出器１４により計測し、それぞれの検出器の出力を信号計測器に送りこの計測値に基づき実際の搬送量を算出し、無限ベルト３の搬送量と無限ベルト４の搬送量を監視する。具体的には、両者の計測値に基づく搬送量の差が予め定めた所定の許容値を超えた場合は、ＰＩＤ制御を停止し、駆動用モータ７又は駆動用モータ８の回転速度を調整する。

またこれに加えて、無限ベルト３を駆動するための駆動用モータ７の回転数を駆動回転数検出器９により計測し、無限ベルト４を駆動するための駆動用モータ８の回転数を駆動回転数検出器１０により計測し、両者の計測値を監視する。そして、両駆動回転数検出器９，１０の計測値に基づくベルト搬送量理論値と、両ベルト搬送量検出器１３，１４による実測値を比較することにより無限ベルト３又は無限ベルト４の滑りを検出する。そして、滑りが所定の許容値を超えた場合は、ＰＩＤ制御を停止し、駆動用モータ７又は駆動用モータ８の回転速度を調整する。

あるいは、ベルト搬送量検出器１３，１４のそれぞれについて、単位時間あたりの搬送量が許容値以上に急激に変化した場合は、その急激に変化した無限ベルトが滑ったものとみなし、ＰＩＤ制御を停止し、駆動用モータ７又は駆動用モータ８の回転速度を調整するようにしてもよい。

次に、上記した本発明の搬送装置を用い、本発明の制御方法に従い、幅５０ｃｍ、厚さ１００μｍ、長さ５００ｍのポリイミドフィルムの表面に乾式めっき法で厚さ５μｍの金属層を設けたフープ材を搬送しつつ、無限ベルト３と無限ベルト４の間に所望の搬送量差が発生するように、無限ベルト３を駆動している駆動用モータ７に周波数変動を与えて人為的に搬送量差を発生させ、発生するシワの状態とＰＩＤ制御に復帰し正常状態となるまでの時間を調べた。
得られた結果を表１に示した。

また、比較例として従来通りにＰＩＤ制御のみで上記試験と同様の試験を行った。
得られた結果を表２に示した。

本発明の結果を示す表１では搬送量差が大きくなっても復帰時間はそれほど長くならずシワも発生しなかったのに比べ、従来例の結果を示す表２では搬送量が大きくなるに従い復帰時間も長くなりシワの発生も次第に多くなった。このことより本発明の有効性は明らかである。

本発明のフープ材搬送装置の正面図である。本発明のフープ材搬送装置の上面図である。従来の単位めっき槽の説明図である。従来のフープ材搬送装置の正面図である。従来のフープ材搬送装置の上面図である。

符号の説明

１フープ材
２クランプ
３，４無限ベルト
５，６駆動プーリ
７，８駆動モータ
９，１０駆動回転数検出器
１１，１２従動プーリ
１３，１４ベルト搬送量検出器
ａめっき槽
ｂフィルム
ｃ，ｃ’ 陽極板
ｄデフレクトローラ
ｅ給電ローラ
ｆ電解液

Claims

フープ材を挟持するクランプをそれぞれ複数個設けた上下一対の無限ベルトと、その一端にそれぞれの無限ベルトを反転させるための従動プーリを設けた反転装置と、他端にそれぞれの無限ベルトを駆動するための駆動プーリと駆動プーリを回転させる駆動装置と駆動回転数検出器とを主要構成装置として備えたフープ材の搬送装置において、該搬送装置のそれぞれの無限ベルトに搬送量検出器を設け、かつ該検出器から発せられたパルス信号をカウントし積算する信号計測器を設けたことを特徴とするフープ材搬送装置。
請求項１記載のフープ材搬送装置の制御方法であり、正常時には、前記信号計測器により求められた値に基づき、上下の無限ベルトの相対的な搬送量の差を無くすようにいずれか一方の無限ベルトの駆動速度をＰＩＤ制御（「比例動作、積分動作、微分動作を組み合わせた制御」をいう。以下同じ。）により補正しつつ搬送制御を行い、突発的に上下の無限ベルトの搬送量にフープ材により予め定めた許容差より大きな差が発生した異常時には、ＰＩＤ制御を停止し、いずれか一方の無限ベルトを駆動するためのモータの回転速度を調整し、前記差が許容値内になった後ＰＩＤ制御を再開するようにしたことを特徴とするフープ材搬送装置の制御方法。
無限ベルトに設けた搬送量検出器より得られる単位時間当たりの搬送量の急激な変化により駆動装置に対する無限ベルトの滑りを検出し、これによりＰＩＤ制御を停止し、無限ベルトを駆動するためのモータの回転速度を調整するようにした請求項２に記載のフープ材搬送装置の制御方法。
無限ベルトを駆動するモータの単位時間毎の回転数を計測することにより、駆動装置に対する無限ベルトの滑りを検出し、これによりＰＩＤ制御を停止し、無限ベルトを駆動するためのモータの回転速度を調整するようにした請求項２又は３に記載のフープ材搬送装置の制御方法。