JP6514582B2 - ロール状テープ部材の残量管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロール状に巻かれたテープ部材の残量を管理するロール状テープ部材の残量管理装置に関する。

ロール状に巻かれたテープ部材は、例えばスクリーン印刷機に搭載されたクリーニング装置に使用されている。そのクリーニング装置では、印刷パターンが形成されたマスクの汚れを拭き取るためにクリーニングペーパが使用される。クリーニング装置は、ロール状のクリーニングペーパが巻出しローラに装着され、拭き取りのタイミングに合わせて所定量ずつ巻き出される。そして、所定回数の拭き取り後に使用済み部分が順次巻取りローラに巻き取られる。拭き取りやクリーニングペーパの巻出しは自動で行われており、クリーニングペーパの残量管理に関しても自動で行われている。この点、下記特許文献１には、クリーニング装置に構成されたロール状テープ部材の残量管理装置が開示されている。

クリーニング装置は、巻出しローラから送り出されたクリーニングペーパが、クリーニングヘッドを通って巻取りローラに巻き取られるものであり、巻取りローラ側に設けられた巻取りモータの回転制御によってクリーニングペーパの巻出し量が調整される。そのモータには、回転角度を検出するエンコーダが設けられ、巻出しローラには、一定の回転角度ごとにパルス信号を出力する検出スイッチが設けられている。そこで、検出スイッチから出力されるパルス数と対比しながらモータの回転角度が制御され、クリーニングペーパの一回分の巻出し長さが一定になるように調整が行われる。そして、使用されるクリーニングペーパの全長は予め分かっているため、巻出し量の積算値からクリーニングペーパの残量が算出される。

特開２０１５−０３０２０４号公報

しかし、クリーニングペーパの残量が管理されていたとしても実際の残量との誤差が生じてしまうことがある。これは、検出スイッチやエンコーダによって生じる単純な誤差のほか、外的要因などによって生じる誤差もある。外的要因としては、弛んでしまったクリーニングペーパを張った状態に戻そうとする作業者の行為などである。クリーニング装置の扉を開ければモータがフリーになるため、作業者の取り扱いによってクリーニングペーパが巻出し或いは巻き戻しされてしまう。よって、こうした誤差が積み重ねられ、クリーニングペーパが設定残量に達したにも関わらず警告が行われなかったり、逆に設定残量に達していないにも関わらず警告が行われたりする問題があった。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、テープ部材の残量を正確に管理するロール状テープ部材の残量管理装置を提供することを目的とする。

本発明に係るロール状テープ部材の残量管理装置は、巻回されたテープ部材が巻出しローラから巻き出され、巻取りモータの駆動によって回転する巻取りローラによって巻き取られるテープ部材送り機構と、前記巻出しローラ側に設けられ前記テープ部材の巻出し量を検出する巻出し側検出手段と、前記巻取りモータの回転角度を検出する巻取り側検出手段と、前記巻出し側検出手段及び前記巻取り側検出手段の各出力に基づいて、前記テープ部材を前記巻出しローラから所定量ずつ巻き出すための演算処理を行い、前記巻取りモータの駆動を制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記テープ部材の所定量ずつの巻出しに際して、前記巻取りローラに巻き取られた前記テープ部材の巻取り径に応じて変化する前記巻取りモータの回転角度を算出し、その回転角度が予め設定された前記テープ部材の残量に対応した前記巻取りモータの特定回転角度に達したことを確認するものである。

本発明のロール状テープ部材の残量管理装置によれば、巻取りローラに巻き取られたテープ部材の巻取り量に応じて径が変化するため、テープ部材を所定量ずつの巻き出すために巻取りモータの回転角度を算出するが、その回転角度が予め設定されたテープ部材の残量に対応した特定回転角度に達したことにより、誤差に積算や外的要因の影響を受けることなく設定残量に達したことを正確に判定して警告などを行うことができる。

クリーニング装置の構造を示した概略断面図であり、クリーニングペーパの巻出し状態が示されている。 クリーニング装置の構造を示した概略断面図であり、クリーニング状態が示されている。 スクリーン印刷機の概略構成を示したブロック図である。 巻出し側の検出スイッチから出力されたパルス信号（ａ）と、巻取り側の巻取りモータに設けられたエンコーダから出力されるパルス信号（ｂ）を示した図である。 巻取りモータの制御回転角度の設定と残量検出について示したフローチャート図である。

次に、本発明に係るロール状テープ部材の残量管理装置の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態のロール状テープ部材の残量管理装置は、スクリーン印刷機に搭載されたクリーニング装置として具現化されたものである。すなわち、残量管理機能を有するクリーニング装置を例に挙げて説明する。そこで先ず、スクリーン印刷機は、回路基板に対してクリームはんだのスクリーン印刷を行うものであり、例えば、印刷状態を検査する検査機や回路基板に電子部品の装着を行う部品装着機などを組み合わせた基板生産ラインの一部を構成するものである。

スクリーン印刷機１は（図３参照）、機体内部に印刷パターンを有するマスクが設置され、回路基板がその下側を基板搬送装置２によって搬送されてクリームはんだのスクリーン印刷が行われる。そこで、スクリーン印刷機１には、基板搬送装置２の他にも搬送された回路基板を保持して印刷箇所に位置決めするための基板保持装置３や、マスクを位置決めして保持するためのマスク保持装置４、更にマスクに対して上面からクリームはんだを塗り延ばすスキージ装置５などが設けられている。そして、溶剤を塗布したクリーニングペーパによってマスクの汚れを下面側から拭き取るものである、本実施形態の対象となるクリーニング装置６が設けられている。

ここで、図１及び図２は、クリーニング装置の構造を示した概略断面図であり、図１は、クリーニングペーパの巻出し状態が示され、図２にはクリーニング状態が示されている。クリーニング装置６は、拭き取りを行う使用前のクリーニングペーパ１０が巻出しローラ１１から巻き出され、使用済み部分が巻取りローラ１２によって巻き取られるように構成されている。巻出しローラ１１と巻取りローラ１２とは回転軸が平行であり、クリーニングペーパ１０が両者に掛け渡されている。そして、巻出しローラ１１及び巻取りローラ１２の間の渡り部において、クリーニングペーパ１０をマスク５０の下面に押し当てる押し当て装置１５が取り付けられている。

押し当て装置１５は、鉛直方向に設置されたエアシリンダであり、伸縮作動によって上下するロッドの先端部にクリーニングヘッド１６が固定されている。クリーニングヘッド１６は、クリーニングペーパ１０との接触接部分に発泡材が設けられ、そのクリーニングペーパ１０を下面側から押し上げてマスク５０の下面に押し当てるものである。そのクリーニングヘッド１６は、吸引口が形成され、負圧によってマスク５０のパターン孔に残ったはんだや余分な溶剤の吸引などが可能な構成を有している。

また、クリーニング装置６は、巻出しローラ１１、巻取りローラ１２及び押し当て装置１５などが装置本体１３に一体に組み付けられ、その装置本体１３が、ボールネジなどの移動機構を介してサーボモータの駆動により往復直線移動が可能になっている。従って、図２に示すように、クリーニングペーパ１０がマスク５０の下面に押し当てられた状態でＸＹ平面上を横移動することにより、溶剤が塗布されたクリーニングペーパ１０によってマスク５０の汚れが下面側から拭き取られる。

マスク５０の拭き取りに使用されたクリーニングペーパ１０は、その使用済部分が巻取りローラ１２に巻き取られていく。ロール状に巻かれたクリーニングペーパ１０は、未使用ロール１０１として巻出しローラ１１に装着され、拭き取り動作が繰り返される度に一定量ずつ巻き出され、巻取りローラ１２側に巻き取られて使用済ロール１０２となっていく。そこで、クリーニング装置６には、使用に従って減っていく未使用ロール１０１の残量を検出する残量管理機能が設けられている。その残量管理機能によれば、クリーニングペーパ１０の残量が所定値に達した場合に、スクリーン印刷機１に搭載されたシグナルタワーなどによって、作業者に交換を知らせる警告が行われる。

クリーニング装置６には、巻出しローラ１１側において未使用ロール１０１に対し検出ドラム２１が回転可能に押し当てられている。検出ドラム２１は、その回転軸が巻出しローラ１１の回転軸と平行であり、両回転軸を結ぶ直線に沿って未使用ロール１０１に対して押し当てられている。すなわち、検出ドラム２１は、その回転軸が揺動可能なアーム２２に連結され、そのアーム２２を介してバネ２３の付勢力により未使用ロール１０１側へ常時押し当てられている。従って、検出ドラム２１は、その円周側面が未使用ロール１０１に押し当てられ、クリーニングペーパ１０の巻出し時に生じる摩擦抵抗によって連れ回りするようになっている。

その検出ドラム２１には、連れ回りする検出ドラム２１の回転角度を検出する検出スイッチ２５が設けられている。検出ドラム２１には、その外周縁に沿って一定間隔で複数の検出孔２０１が形成されている。一方、検出スイッチ２５は、アーム２２に取り付けられ、検出ドラム２１と一体になって移動可能なものであり、検出孔２０１が移動する円周上に発光器と受光器とを備え、検出孔２０１を通る光の検出によりパルス信号を出力するものである。従って、クリーニングペーパ１０の巻出し時には、連れ回りする検出ドラム２１の回転に応じて検出スイッチ２５からパルス信号が出力される。

一方、巻取りローラ１２は、巻取りモータ３１の駆動によって回転が与えられるように構成されたものである。従って、このクリーニング装置１は、クリーニングペーパ１０を巻出しローラ１１から巻き出す駆動源が巻取り側にあり、巻取りモータ３１の駆動により巻取りローラ１２にクリーニングペーパ１０が巻き取られ、それが巻出しローラ１１側におけるクリーニングペーパ１０の巻出しとなる。その巻取りモータ３１には、回転角度を検出するエンコーダ３２が内蔵され、クリーニングペーパ１０の巻き取り量の調整が可能になっている。すなわち、エンコーダ３２の検出信号に基づき、クリーニングペーパ１０の巻出し量を調整する巻取りモータ３１の回転制御が行われる。

ここで、図３は、スクリーン印刷機の概略構成を示したブロック図である。スクリーン印刷機１の制御装置７は、ＣＰＵのほかにＲＯＭやＲＡＭ、不揮発性メモリといった記憶装置などを備えたコンピュータを主体とするコントローラ７１を有し、基板搬送装置２、基板保持装置３およびマスク保持装置４を構成するサーボモータなどの駆動手段を駆動させる各々の駆動回路７２が設けられている。コントローラ７１は、そうした駆動回路７２を介して各装置の駆動手段に接続されている。また、クリーニング装置６の巻取りモータ３１にも駆動回路７２を介して接続され、検出スイッチ２５やエンコーダ３２には、その各検出信号が送信されるように接続されている。

コントローラ７１では、ＣＰＵによって様々なデータ処理が行われ、記憶装置であるＲＯＭにはシステムプログラムが格納されている。システムプログラムがＣＰＵによって読み出されることにより、クリーニング装置６を含むスクリーン印刷機１の駆動部全体について制御管理が行われる。ＲＡＭは、計算データや表示データが一時的に記憶されるものであり、また同じ記憶装置である不揮発性メモリには、生産対象となる電子回路基板を作成するための部品装着プログラムや各種パラメータなどが格納されている。また、スクリーン印刷機１には表示装置８が設けられ、コントローラ７１に接続されている。表示装置８は、液晶表示部を備える表示手段と、タッチパネル式やボタン式の入力手段を有し、作業情報や操作画面などを表示したり、作業者によって設定情報などの入力が可能なものである。

クリーニング装置６に対しては、クリーニングペーパ１０の巻出し量が任意に設定可能であり、その設定値に従って巻取りモータ３１の回転制御が行われる。その際、拭き取り作業が繰り返されてクリーニングペーパ１０の使用量が多くなると、それに応じて未使用ロール１０１の径は小さくなり、逆に使用済ロール１０２の径が大きくなる。よって、巻取りローラ１２側では、巻取りモータ３１の回転角度とクリーニングペーパ１０の巻き取り量との関係が変化する。そのため、クリーニングペーパ１０の巻出し量を設定値に合わせるには、当該変化を考慮した巻取りモータ３１の回転制御が必要になる。

本実施形態では、クリーニングペーパ１０の一定の巻出し量Ｌに対し、巻取りモータ３１の回転角度θｎの制御が行われる。そこで最初は、巻取りローラ１２の径に応じて回転角度θｎ（ｎ＝１）が算出され、巻取りモータ３１の回転制御が行われる。よって、巻取りモータ３１の第１回目の駆動では、回転角度θ１の回転により巻取りローラ１２にクリーニングペーパ１０が巻き取られ、巻出しローラ１１の未使用ロール１０１からは設定された巻出し量Ｌのクリーニングペーパ１０が引っ張られるようにして巻き出される。ここで、添え字ｎは、クリーニングペーパ１０の任意の巻出し回数を示したものである（以下、他の値についても同じである）。

繰り返し行われるクリーニングペーパ１０の巻出しでは、設定された巻出し量Ｌの分だけ正確にクリーニングペーパ１０が巻き出されるようにしている。そのためには次のような演算処理が行われている。先ず、巻取りモータ３１では、図４（ｂ）に示すようにエンコーダ３２からパルス信号Ｐ２ｎが出力され、検出スイッチ２５からは、図４（ａ）に示すようにパルス信号Ｐ１ｎが出力される。このとき、巻出しローラ１１側について、パルス信号Ｐ１ｎのパルス数Ｃ１ｎに基づき、未使用ロール１０１から巻き出されたクリーニングペーパ１０の実際の巻出し量Ｌｎが算出される。パルス１周期分の巻出し量ｌ１が予め求められているため、その巻出し量ｌ１にパルス数Ｃ１ｎを乗じた値が実際の巻出し量Ｌｎである。

一方、巻取りローラ１２には未使用ロール１０１から巻き出された量と同じ巻取り量Ｌｎのクリーニングペーパ１０が巻き取られることになる。そこで、パルス信号Ｐ２ｎのパルス数Ｃ２ｎと、実際の巻出し量Ｌｎの値から、パルス１周期分の巻取り量ｌ２ｎが算出される。そして、次回行われるクリーニングペーパ１０の巻出しには、この単位周期当たりの巻取り量ｌ２ｎに基づいて巻取りモータ３１の回転制御が行われる。そこで以下、この巻取り量ｌ２ｎを「前回値ｌ２ｎ」と言い換えることとする。

次に、一定量Ｌのクリーニングペーパ１０を巻き出すためには、一定の巻出し量Ｌを前回値ｌ２ｎで除することでパルス数Ｃ２ｎ＋１が算出され、また、そのパルス数Ｃ２ｎ＋１に応じて巻取りモータ３１の制御回転角度θｎ＋１が算出される。パルス数Ｃ２ｎ＋１及び制御回転角度θｎ＋１は、次のｎ＋１回目に行われるクリーニングペーパ１０の巻出し時に使用される値として設定される。すなわち、次の巻出しでは巻取りモータ３１に対して、パルス数Ｃ２ｎ＋１の回転角度θｎ＋１で回転制御が行われる。そして、次の巻出しでも同じ過程が繰り返され、パルス数Ｃ１ｎ＋１から実際の巻出し量Ｌｎ＋１が算出され、更に前回値ｌ２ｎ＋１およびパルス数Ｃ２ｎ＋２、制御回転角度θｎ＋２が算出される。

このようにしてクリーニングペーパ１０の巻出しが行われる度に、前回値ｌ２ｎおよび次回巻出し時のパルス数Ｃ２ｎ+１、回転角度θｎ+１が算出される。そして、各回の巻出し時には、算出された値に基づく巻取りモータ３１の回転制御が行われる。こうした演算処理が巻出し毎に行われるのは、クリーニングペーパ１０の巻き取りが繰り返されることにより、使用済ロール１０２の径が大きくなり、一定の巻き取り量Ｌに対して巻取りモータ３１の回転角度θｎの値が小さくなるからである。よって、本実施形態では、巻取りモータ３１の回転角度θｎとクリーニングペーパ１０の巻き取り量Ｌとの関係が変化したとしても、クリーニングペーパ１０の巻出し量がほぼ設定値になるように制御することができる。

ところで、クリーニングペーパ１０の未使用ロール１０１に関しては、巻出しローラ１１への装着時の総全長ＴＬが分かっている。従って、巻出し回数ｎと１回分の実際の巻出し量Ｌｎとの値からクリーニングペーパ１０の総使用量ｔＬが算出されるため、総全長ＴＬから総使用量ｔＬとの差をとることにより未使用ロール１０１の残量が求められる。しかし、前記課題でも述べたように、算出された総使用量ｔＬと、実際に巻出しローラ１０１から巻き出された量との間に誤差が生じてしまうことがある。そうした場合、算出された残量値が一定の閾値を下回った場合に行われる警告のタイミングが不適切なものとなってしまう。

そこで、本実施形態では、クリーニングペーパ１０の残量に対する警告がより適正に実行できるようにした残量管理が行われている。特に、巻取りモータ３１の回転量がクリーニングペーパ１０の巻出し量と一致しないことから、従来のように巻出し量Ｌｎの積算値から残量を求めることはせず、検出時における使用済ロール１０２の巻取り状況によって残量判定を行うように構成されている。

前述したように、巻取りローラ１２側では、巻取り回数ｎによって巻取りモータ３１の回転角度θｎとクリーニングペーパ１０の巻出し量Ｌとの関係が変化する。従って、本実施形態では、その変化の状況をとらえてクリーニングペーパ１０の残量を判定することとした。具体的には、一定量Ｌのクリーニングペーパ１０を巻き出すためには、一定の巻出し量Ｌを前回値ｌ２ｎで除することで、次回の制御に使用するパルス数Ｃ２ｎ＋１が算出され、また、そのパルス数Ｃ２ｎ＋１に応じて巻取りモータ３１に対する次回制御の回転角度θｎ＋１が算出される。そこで、巻取りモータ３１を駆動制御するために求められる回転角度θｎ（パルス数Ｃ２ｎ）の値が、予め設定された閾値に達した場合に、未使用ロール１０１の残量が取り換えの必要な量であると判定する。

すなわち、クリーニングペーパ１０の巻き取り回数に従って使用済ロール１０２の径が大きくなると、それに比例して巻取りモータ３１の単位回転角当たりの巻き取り量（前回値）ｌ２ｎが大きくなり、巻取りモータ３１の回転角度θｎは小さくなる。一方で、巻出しローラ１１に装着されるクリーニングペーパ１０の長さは予め分かっているため、未使用ロール１０１に残るクリーニングペーパ１０の量が設定値に達した場合に、使用済ロール１０２の径について予め求めることができる。そして、その使用済ロール１０２の径に対して、一定量Ｌの長さを巻取るために必要な巻取りモータ３１の回転角度θｎを求めることができる。

従って、本実施形態では、クリーニングペーパ１０の総使用量を計算するのではなく、使用量に対する使用済ロール１０２の巻き取り状態を求め、そこから未使用ロール１０１の残量状態を判断することとした。特に、本実施形態における巻き取り状態とは、次回クリーニングペーパ１０の巻出し時の制御回転角度θｎの値であり、その値が予め設定された交換回転角度θｘに達したか否かを判断する。なお、回転角度θｎはパルス数Ｃ２ｎに基づくものであるため、残量状態を判断する巻取り状態をパルス数Ｃ２ｎから求めるようにしてもよい。つまり、本実施形態の残量管理において、パルス数Ｃ２ｎと回転角度θｎは同義である。

次に、図５は、前述した制御回転角度θｎの設定と残量検出について示したフローチャート図である。先ず、検出スイッチ２５のパルス信号Ｐ１ｎから実際の巻出し量Ｌｎが算出され（Ｓ１０１）、エンコーダ３２のパルス信号Ｐ２ｎと巻出し量Ｌｎの値から、パルス１周期分の巻取り量（前回値）ｌ２ｎが算出される（Ｓ１０２）。次に、一定の巻出し量Ｌを前回値ｌ２ｎで除することでパルス数Ｃ２ｎ＋１が算出され（Ｓ１０３）、その値に応じて次回巻出し時の巻取りモータ３１に対する制御回転角度θｎ＋１が算出される（Ｓ１０４）。そこで、制御回転角度θｎ+１の値が交換回転角度θｘに達したか否かの判断が行われる（Ｓ１０５）。

そこで、制御回転角度θｎ+１の値が交換回転角度θｘに達していなければ（Ｓ１０５：ＮＯ）、次回クリーニングペーパ１０の巻出し駆動値として制御回転角度θｎ+１が設定され（Ｓ１０６）、一連の処理が終了する。一方で、制御回転角度θｎ+１の値が交換回転角度θｘに達していた場合には（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、次回の巻出しのための駆動設定を行うことなく、シグナルタワーなどを駆動させた警告が行われ（Ｓ１０７）、一連の処理が終了する。

よって、本実施形態によれば、クリーニングペーパ１０の使用量を計算するのではなく、巻取りモータ３１の巻出し時の制御回転角度θｎの値から未使用ロール１０１の残量を判定するようにしたため、検出誤差の積算や巻取りモータ３１以外による巻取りなどの影響を受けることなく、未使用ロール１０１の残量を適切に判断することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、残量管理機能を有するクリーニング装置を例に挙げて本発明の残量管理装置の一実施形態としたが、同じく残量管理機能を有するものであれば、回路基板に接着剤を塗布するため、接着剤の試し塗布のための試し塗布テープを巻出しローラと巻取りローラの間で送る接着剤塗布装置において具現化されたものであってもよい。

１…スクリーン印刷機 ６…クリーニング装置 ７…制御装置 １０…クリーニングペーパ １１…巻出しローラ １２…巻取りローラ ２１…検出ドラム ２５…検出スイッチ ３１…巻取りモータ ３２…エンコーダ １０１…未使用ロール １０２…使用済ロール

Claims (3)

1. 巻回されたテープ部材が巻出しローラから巻き出され、巻取りモータの駆動によって回転する巻取りローラによって巻き取られるテープ部材送り機構と、
   前記巻出しローラ側に設けられ前記テープ部材の巻出し量を検出する巻出し側検出手段と、
   前記巻取りモータの回転角度を検出する巻取り側検出手段と、
   前記巻出し側検出手段及び前記巻取り側検出手段の各出力に基づいて、前記テープ部材を前記巻出しローラから所定量ずつ巻き出すための演算処理を行い、前記巻取りモータの駆動を制御する制御装置とを有し、
   前記制御装置は、前記テープ部材の所定量ずつの巻出しに際して、前記巻取りローラに巻き取られた前記テープ部材の巻取り径に応じて変化する前記巻取りモータの回転角度を算出し、その回転角度が予め設定された前記テープ部材の残量に対応した前記巻取りモータの特定回転角度に達したことを確認するものであることを特徴とするロール状テープ部材の残量管理装置。
2. 前記巻取り側検出手段は、前記巻取りモータの回転軸の回転変位量に応じてパルスを出力するロータリーエンコーダであり、前記制御装置は、前記ロータリーエンコーダから出力されるパルス数によって前記特定回転角度を算出するものであることを特徴とする請求項１に記載のロール状テープ部材の残量管理装置。
3. 前記巻出し側検出手段は、前記巻出しローラ側に設けられ前記テープ部材の巻出し量に応じてパルスを出力するものであり、
   前記制御装置は、前記巻出し側検出手段から出力されるパルス信号に基づいて実際の巻き出し量を算出し、その巻き出し量から前記ロータリーエンコーダにより出力されるパルス信号の１周期分の巻取り量を算出し、その１周期分の巻取り量から前記特定回転角度と比較する回転角度を算出するものであることを特徴とする請求項２に記載のロール状テープ部材の残量管理装置。
   
   
   

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