JP6335299B2

JP6335299B2 - 部品供給装置および部品実装機

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Publication number: JP6335299B2
Application number: JP2016532838A
Authority: JP
Inventors: 翔太郎日比野; みきね伊藤
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Current assignee: Individual
Priority date: 2014-07-09
Filing date: 2014-07-09
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2034-07-09
Also published as: WO2016006059A1; JPWO2016006059A1

Description

本発明は、部品を収容する収容部が所定間隔で複数形成されたテープを送り出すことで部品を供給する部品供給装置および部品供給装置を備える部品実装機に関する。

従来、この種の部品供給装置としては、部品が所定間隔で収容されたテープをスプロケットの間欠回転によって送り出すことにより部品を供給するテープフィーダにおいて、スプロケットの回転位置を検知する光学センサを備えるものが知られている。例えば、特許文献１には、スプロケットの歯を透過型光学センサによって検知することで、スプロケットの回転位置を検知するものが開示されている。
特開２００７−２２７６８５号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術では、透過型光学センサを、発光素子と受光素子とがスプロケットを挟んで互いに向かい合うように設置するため、光学センサの設置（光路方向）に比較的広いスペースを必要とし、部品供給装置が大型化してしまう。

本発明は、部品供給装置を大型化することなく、送りギヤの回転位置をより高い精度で検知することを主目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の部品供給装置は、
供給された部品をピックアップして基板に実装する実装機本体に装着され、前記部品を収容する収容部が所定間隔で複数形成されたテープを送り出すことで前記部品を供給する部品供給装置であって、
前記テープの送り出しに用いられ、光を通過させる光通過部と光を通過させない非光通過部とが円周方向に形成された送りギヤと、
発光部と受光部とを有し、前記送りギヤに向けて前記発光部から発せられた光の反射光が前記受光部に受光されたか否かによって、前記送りギヤの回転位置を検知する反射型の光学センサと、
前記送りギヤと前記光学センサとを収容するケースと、
を備え、
前記光学センサは、前記発光部および前記受光部が前記送りギヤを挟んで前記ケースの内面と向かい合うように配置され、
前記発光部および前記受光部は、前記送りギヤの前記光通過部と対向する位置にあるときに、前記発光部からの光が前記光通過部を通過して前記ケースの内面で反射し、該ケースの内面で反射した反射光が前記光通過部を通過して前記受光部へ到達するように配置されてなる
ことを要旨とする。

この本発明の部品供給装置では、送りギヤの回転位置を検知するための反射型の光学センサを、発光部および受光部が送りギヤを挟んでケースの内面と向かい合うように配置するから、透過型の光学センサを用いるものに比して、装置を小型化させることが可能である。また、送りギヤの円周方向に、光を通過させる光通過部と光を通過させない非光通過部とを形成し、発光部および受光部を、送りギヤの光通過部と対向する位置にあるときに、発光部からの光が光通過部を通過してケースの内面で反射し、ケースの内面で反射した反射光が光通過部を通過して受光部へ到達するように配置する。即ち、ケースの内面を反射面とするから、送りギヤの非光通過部を反射面とするものに比して、反射面の反射率を高めることが容易となり、送りギヤの回転位置を高い精度で検知することが可能である。ここで、「光通過部」は、スリットなどを例示することができる。

こうした本発明の部品供給装置において、前記ケースの内面は、反射率が高い材料により形成され、前記送りギヤの非光通過部は、反射率が低い材料により形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、ケースの内面からの反射光を高い精度で受光部で受光させることができると共に、送りギヤの非光通過部からの反射光が誤って受光部で受光されないようにすることができるから、送りギヤの回転位置をより高い精度で検知することができる。

本発明の部品実装機は、
上述した各態様のいずれかの本発明の部品供給装置と、
前記部品供給装置から供給される部品をピックアップして実装対象物に実装可能な実装機本体と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の部品実装機では、本発明の部品供給装置を備えるから、本発明の部品供給装置が奏する効果と同様の効果、即ち、部品供給装置を大型化することなく、送りギヤの回転位置をより高い精度で検知することができる効果と同様の効果を奏することができる。

本発明の一実施例としての部品実装機１０の構成の概略を示す構成図である。本発明の一実施例としての部品供給装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の部品供給装置２０の一部を拡大した部分拡大図である。実施例の光学センサ２７がスプロケット２５のスリット２５ｂを検知する様子を示す説明図である。比較例の光学センサがスプロケット２５のスリット２５ｂを検知する様子を示す説明図である。比較例の光学センサに誤検出が生じる場合を説明する説明図である。

本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての部品実装機１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、本発明の一実施例としての部品供給装置２０の構成の概略を示す構成図であり、図３は、実施例の部品供給装置２０の一部を拡大した部分拡大図である。なお、図１の左右方向がＸ軸方向であり、前（手前）後（奥）方向がＹ軸方向であり、上下方向がＺ軸方向である。

部品実装機１０は、その外観としては、図１に示すように、基台１１と、基台１１に支持された本体枠１２とにより構成されている。この部品実装機１０は、図１に示すように、本体枠１２の下段部に設けられた支持台１４と、基板を搬送する基板搬送装置３０と、支持台１４に着脱可能に設置されて部品を供給する部品供給装置２０と、部品供給装置２０により供給された部品を吸着ノズル５２に吸着させて基板搬送装置３０により搬送された基板上へ実装するヘッド５０と、ヘッド５０をＸＹ方向へ移動させるＸＹロボット４０と、実装機全体をコントロールする図示しない制御装置とを備える。また、部品実装機１０は、これらの他に、ヘッド５０に設けられ基板に付された基板位置決め基準マークを撮像するためのマークカメラ４６や、吸着ノズル５２に吸着させた部品の吸着姿勢を撮像するためのパーツカメラ４８なども備えている。

基板搬送装置３０は、図１に示すように、本実施例では、２つの基板搬送路が設けられたデュアルレーン方式の搬送装置として構成されており、支持台１４における前後方向（Ｙ軸方向）中央部に設置されている。基板搬送装置３０は、ベルトコンベア装置３２を備えており、ベルトコンベア装置３２の駆動により基板を図１の左から右（基板搬送方向）へと搬送する。また、基板搬送装置３０の基板搬送方向（Ｘ軸方向）中央部には、図示しない昇降装置により昇降可能なバックアッププレート３４が設けられており、基板搬送装置３０によりバックアッププレート３４の上方に基板が搬送されると、バックアッププレート３４を上昇させることで基板を裏面側からバックアップする。

ＸＹロボット４０は、図１に示すように、本体枠１２の上段部に前後方向（Ｙ軸方向）に沿って設けられた左右一対のＹ軸ガイドレール４３と、左右一対のＹ軸ガイドレール４３に架け渡された状態でＹ軸ガイドレール４３に沿って移動が可能な長尺状のＹ軸スライダ４４と、Ｙ軸スライダ４４の下面に左右方向（Ｘ軸方向）に沿って設けられたＸ軸ガイドレール４１と、Ｘ軸ガイドレール４１に沿って移動が可能なＸ軸スライダ４２とを備える。Ｘ軸スライダ４２にはヘッド５０が取り付けられており、制御装置は、ＸＹロボット４０を駆動制御することにより、ＸＹ平面上の任意の位置にヘッド５０を移動可能である。

部品供給装置２０は、ピン２３を支持台１４に形成された図示しないピン穴に差し込むことにより支持台１４に位置決めされ、支持台１４に左右方向（Ｘ軸方向）に並ぶように複数整列配置される。この部品供給装置２０は、部品が所定ピッチで収容されたキャリアテープを、ヘッド５０（吸着ノズル５２）がピックアップ可能な部品供給位置まで送り出すテープフィーダである。なお、キャリアテープは、長手方向に所定ピッチでキャビティー（凹部）が形成されたボトムテープと、各キャビティーにそれぞれ部品が収容された状態でボトムテープの上面に貼り付けられたトップフィルムとからなり、その側縁には、後述するスプロケット歯２５ａが係合する図示しないスプロケット孔が所定ピッチで形成されている。

部品供給装置２０は、図２に示すように、略長方形状のケース２１と、キャリアテープが巻回されたテープリール２２と、ケース２１に収容されテープリール２２からキャリアテープを引き出して部品供給位置まで送り出すテープ送り機構２４と、部品供給位置の手前に設けられボトムテープからトップフィルムを剥がして部品が露出された状態（部品をピックアップ可能な状態）とする図示しない剥離部と、ケース２１に収容され装置全体を制御する制御基板２８とを備える。なお、剥離部によって剥がされたトップフィルムは、ケース２１の外周に形成された図示しない誘導溝によって下方へ誘導されて基台１１に設置されたダストボックス７２に回収される。また、テープ送り機構２４によって送り出され部品供給位置で部品が取り出されたボトムテープは、テープ切断機構７０に誘導され細かく切断されてから、下方のダストボックス７２へ回収される。

テープ送り機構２４は、外周にスプロケット歯２５ａが形成されたスプロケット２５と、駆動モータ２６（例えば、ステッピングモータ）と、スプロケット２５の回転軸に設けられたギヤ２４ａと駆動モータ２６の回転軸に設けられたギヤ２４ｂとを連結する伝達ギヤ２４ｃとを備える。このテープ送り機構２４は、キャリアテープに形成されたスプロケット孔にスプロケット歯２５ａを係合させると共に駆動モータ２６の駆動によりスプロケット２５を間欠回転させることにより、キャリアテープをピッチ送りする。

制御基板２８は、ＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭなどからなるマイクロプロセッサとして構成されており、スプロケット２５の回転位置を検知する光学センサ２７からの検知信号を入力し、内蔵するモータドライバ（駆動回路）で駆動信号を生成して駆動モータ２６へ出力する。また、制御基板２８は、所定のタイミング（例えば、生産を開始するタイミングや吸着ノズル５２による部品の吸着不良が発生したタイミングなど）で駆動モータ２６を駆動し、光学センサ２７によりスプロケット２５のスリット２５ｂが検知されると、駆動モータ２６を停止することにより、スプロケット５１の基準位置合わせ（原点合わせ）を行う。

また、制御基板２８は、コネクタ２９を介して部品実装機１０の制御装置と通信可能に接続されており、互いに制御信号やデータのやりとりを行う。なお、コネクタ２９は、部品実装機１０から給電を受けて、テープ送り機構２４（駆動モータ２６）や、制御基板２８などの各部へ供給する給電コネクタとして構成されている。

ケース２１は、本実施例では、アルミニウムやアルミニウム合金などの反射率の高い材料によって形成されている。

スプロケット２５は、本実施例では、炭素鋼や鉛など反射率の低い材料により形成されている。このスプロケット２５は、側面（軸方向に直交する面）の円周方向に所定角度間隔でスリット２５ｂが形成されている。

光学センサ２７は、スプロケット２５を挟んでケース２１の内面と向かい合うように配置された発光素子２７ａおよび受光素子２７ｂ（図４参照）を備え、発光素子２７ａからスプロケット２５に向けて発せられた光の反射光が受光素子２７ｂに受光されたか否かによって、スリット２５ｂの位置、即ちスプロケット２５の回転位置を検出する反射型光学センサとして構成されている。

図４は、実施例の光学センサ２７がスプロケット２５のスリット２５ｂを検知する様子を示す説明図である。なお、図４（ａ）はスリット検知時の様子を示し、図４（ｂ）はスリット非検知時の様子を示す。図４（ａ）に示すように、スプロケット２５のスリット２５ｂが光学センサ２７の発光素子２７ａおよび受光素子２７ｂと対向する位置にあるときには、発光素子２７ａから発せられた光がスリット２５ｂを通過してスプロケット２５よりも奥側にあるケース２１の内面で反射してその反射光がスリット２５ｂを通過して受光素子２７ｂに受光される。一方、図４（ｂ）に示すように、スプロケット２５のスリット２５ｂが光学センサ２７の発光素子２７ａおよび受光素子２７ｂと対向する位置にないときには、発光素子２７ａから発せられた光がケース２１の内面よりも手前側にあるスプロケット２５の本体に当たる。前述したように、受光素子２７ｂは発光素子２７ａからの光がケース２１の内面で反射したときにその反射光が丁度受光されるように設置されているから、発光素子２７ａからの光がその手前側にあるスプロケット２５の本体に当たると、その反射光は受光素子２７ｂを逸れる。また、前述したように、スプロケット２５は低反射率の材料により形成されていることから、発光素子２７ａからの光がスプロケット本体に当たっても、反射光はごくわずかである。したがって、光学センサ２７の検知閾値を超える強さの反射光が受光素子２７ｂに受光されることはほとんどない。このように、実施例の光学センサ２７は、発光素子２７ａからの光の反射光が受光素子２７ｂに受光されるときに、対向する位置にスプロケット２５のスリット２５ｂがあることを検知することができる。そして、光学センサ２７は、ケース２１を高反射率の材料により形成したから、発光素子２７ａから発せられた光を受光素子２７ｂに向けて真っ直ぐに反射させることができ、スリット２５ｂを精度よく検知することが可能である。

図５は、比較例の光学センサがスプロケット２５のスリット２５ｂを検知する様子を示す説明図である。なお、図５（ａ）はスプロケット２５の本体検知時の様子を示し、図５（ｂ）はスプロケット２５の本体非検知時の様子を示す。図５（ａ）に示すように、比較例では、スプロケット２５の側面が反射面として形成され、スプロケット２５のスリット２５ｂが光学センサ２７の発光素子２７ａおよび受光素子２７ｂと対向する位置にないときには、発光素子２７ａから発せられた光がスプロケット２５の本体に当たり、その反射光が受光素子２７ｂに受光される。一方、図５（ｂ）に示すように、スプロケット２５のスリット２５ｂが光学センサ２７の発光素子２７ａおよび受光素子２７ｂと対向する位置にあるときには、発光素子２７ａから発せられた光がスリット２５ｂを通過してスプロケット２５よりも奥側にあるケース２１の内面に当たる。比較例では、受光素子２７ｂは発光素子２７ａからの光がスプロケット２５の本体で反射したときにその反射光が丁度受光されるように設置されているから、発光素子２７ａからの光がスプロケット２５よりも奥側にあるケース２１の内面に当たると、その反射光は受光素子２７ａを逸れる。このように、比較例の光学センサは、発光素子２７ａからの光の反射光が受光素子２７ｂに受光されないときに、対向する位置にスプロケット２５のスリット２５ｂがあることを検知することができる。

このように、比較例では、スプロケット２５を反射面とするのに対して、実施例では、ケース２１を反射面としている。ここで、スプロケット２５は、耐久性や強度を確保する必要上、材料選択の自由度が低いのに対し、ケース２１は、アルミニウムなどの高反射率の材料を用いることができる。このため、ケース２１は、スプロケット２５に比して、反射率を高めることが容易である。一方、スプロケット２５は、通常、所定の切削工具を用いて歯を削り出すことで製造され、表面に傷や汚れが付着している場合も少なくない。この場合、図６に示すように、発光素子２７ａからの光がスプロケット２５に当たっても、反射方向が安定せずに、受光素子２７ｂが反射光を正常に検知できないおそれがある。スプロケット２５の反射面に対して研磨加工など鏡面処理を施すことも可能であるが、製造工数が増し、高コストとなる。ケース２１の内面を反射面とし、発光素子２７ａからの光がケース２１の内面で反射しその反射光が受光素子２７ｂで受光されるように光学センサ２７（発光素子２７ａおよび受光素子２７ｂ）を配置するのは、こうした理由に基づく。

以上説明した実施例の部品実装機１０によれば、ケース２１の内面を反射面とし、スリット２５ｂが形成されたスプロケット２５を挟んで発光素子２７ａおよび受光素子２７ｂがケース２１の内面と向かい合うように反射型の光学センサ２７を配置し、発光素子２７ａおよび受光素子２７ｂを、発光素子２７ａからの光がケース２１の内面で反射し、その反射光が受光素子２７ｂで受光されるように配置する。これにより、透過型の光学センサを用いる場合に比して、部品供給装置２０を小型化することができる。また、スプロケット２５に比して反射率を高めることが容易なケース２１の内面を反射面とするから、光学センサ２７の誤検知を防止し、スプロケット２５の回転位置を精度よく検知することができる。

本実施例では、ケース２１を、高反射率の材料を用いて形成したが、これに限定されるものではなく、ケースに適した材料であれば、如何なる材料を用いるものとしてもよい。この場合、ケース２１の内面に研磨や蒸着等によって鏡面処理を施すものとしてもよい。

本実施例では、光学センサ２７とケース２１の内面との間に配置されるスプロケット２５を、低反射率の材料を用いて形成したが、これに限定されるものではなく、スプロケット（歯車）に適した材料であれば、如何なる材料を用いるものとしてもよい。

本実施例では、スプロケット２５にスリット２５ｂを形成し、反射型の光学センサ２７を、スプロケット２５を挟んで発光素子２７ａおよび受光素子２７ｂとケース２１の内面とが向き合うように設置するものとしたが、これに限定されるものではなく、テープ送りに用いる送りギヤであればよいから、例えば、駆動モータ２６とスプロケット２５とを連結する伝達ギヤ２４ｃに対してスリットを形成し、反射型の光学センサ２７を、伝達ギヤ２４ｃを挟んで発光素子２７ａおよび受光素子２７ｂとケース２１の内面とが向き合うように設置するものとしてもよい。この場合、伝達ギヤ２４ｃの回転位置を検知することで、その伝達ギヤ２４ｃと噛み合うスプロケット２５の回転位置を把握することができる。

ここで、本実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。即ち、着脱可能な部品供給装置２０を除く部品実装機１０が「実装機本体」に相当し、スプロケット２５や伝達ギヤ２４ｃが「送りギヤ」に相当し、スリット２５ｂが「光通過部」に相当し、スプロケット２５の本体が「非光通過部」に相当し、光学センサ２７が「反射型の光学センサ」に相当し、ケース２１が「ケース」に相当する。

なお、本発明は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

本発明は、部品供給装置や部品実装機の製造産業などに利用可能である。

１０部品実装機、１１基台、１２本体枠、１４支持台、２０部品供給装置、２１ケース、２２テープリール、２３ピン、２４テープ送り機構、２４ａ，２４ｂギヤ、２４ｃ伝達ギヤ、２５スプロケット、２５ａスプロケット歯、２５ｂスリット、２６駆動モータ、２７光学センサ、２７ａ発光素子、２７ｂ受光素子、２８制御基板、２９コネクタ、３０基板搬送装置、３２ベルトコンベア装置、３４バックアッププレート、４０ＸＹロボット、４１Ｘ軸ガイドレール、４２Ｘ軸スライダ、４３Ｙ軸ガイドレール、４４Ｙ軸スライダ、４６マークカメラ、４８パーツカメラ、５０ヘッド、５１吸着ノズル、７０テープ切断機構、７２ダストボックス。

Claims

供給された部品をピックアップして基板に実装する実装機本体に装着され、前記部品を収容する収容部が所定間隔で複数形成されたテープを送り出すことで前記部品を供給する部品供給装置であって、
前記テープの送り出しに用いられ、光を通過させる光通過部と光を通過させない非光通過部とが円周方向に形成された送りギヤと、
発光部と受光部とを有し、前記送りギヤに向けて前記発光部から発せられた光の反射光が前記受光部に受光されたか否かによって、前記送りギヤの回転位置を検知する反射型の光学センサと、
前記送りギヤと前記光学センサとを収容するケースと、
を備え、
前記光学センサは、前記発光部および前記受光部が前記送りギヤを挟んで前記ケースの内面と向かい合うように配置され、
前記発光部および前記受光部は、前記送りギヤの前記光通過部と対向する位置にあるときに、前記発光部からの光が前記光通過部を通過して前記ケースの内面で反射し、該ケースの内面で反射した反射光が前記光通過部を通過して前記受光部へ到達するように配置されてなる
ことを特徴とする部品供給装置。
請求項１記載の部品供給装置であって、
前記ケースの内面は、反射率が高い材料により形成され、
前記送りギヤの非光通過部は、反射率が低い材料により形成されてなる
ことを特徴とする部品供給装置。
請求項１または２記載の部品供給装置と、
前記部品供給装置から供給される部品をピックアップして実装対象物に実装可能な実装機本体と、
を備える部品実装機。