JP6974477B2

JP6974477B2 - テープフィーダの制御システム

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Publication number: JP6974477B2
Application number: JP2019537515A
Authority: JP
Inventors: 俊晶近藤; 和弘浅田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2021-12-01
Anticipated expiration: 2037-08-25
Also published as: US11516953B2; EP3675618B1; CN111034386A; US20200221619A1; WO2019038899A1; JPWO2019038899A1; EP3675618A4; EP3675618A1; CN111034386B

Description

本明細書は、部品供給テープが巻回されたリールから部品供給テープを引き出して部品吸着位置へピッチ送りするテープフィーダの制御システムに関する技術を開示したものである。

一般に、テープフィーダは、部品を所定ピッチで配列して包装した部品供給テープが巻回されたリールと、このリールから前記部品供給テープを引き出して該部品供給テープの先頭の部品を部品実装機の吸着ノズルで吸着する部品吸着位置へピッチ送りするテープ送り装置とを備えた構成となっている。

更に、特許文献１（特開２００３−１２４６８８号公報）に記載されたテープフィーダは、使用する部品供給テープの種類（部品の種類）に応じてテープ送り装置の駆動源となるモータの回転速度や回転量を変更して、テープ送り速度やピッチ送り量を部品供給テープの種類に応じて変更するようにしている。

特開２００３−１２４６８８号公報

テープ送り装置がリールから部品供給テープを引き出すのに必要な力（モータの負荷）は、リールのテープ残量（部品残量）が少なくなるに従って減少していく。従って、テープ送り装置のモータとしては、リールのテープ残量が多くて負荷が大きい場合でも、部品供給テープを安定してピッチ送りするのに必要なトルクを発生するモータを用いるようにしている。

しかし、この構成では、リールのテープ残量が少なくなってモータの負荷が軽くなったときでも、リールのテープ残量が多いときと同じ条件でモータを動作させることになるため、リールのテープ残量が少なくなるに従ってモータが必要以上に大きなトルクで動作して無駄に電力を消費してしまうことになる。

かといって、省電力化のためにトルクの余裕の少ないモータを用いると、使用する部品供給テープの種類によっては、リールのテープ残量が多いときにモータのトルクが不足してテープ送り速度が遅くなったり、モータが脱調する可能性もあり、部品供給テープを安定してピッチ送りできない。

尚、上述した特許文献１では、使用する部品供給テープの種類（部品の種類）に応じてモータの回転速度や回転量（ピッチ送り量）を変更する機能は備えているが、リールのテープ残量に応じてモータの制御を最適化する機能は備えていない。

請求項１に係る発明は、部品を所定ピッチで配列して包装した部品供給テープが巻回されたリールと、前記リールから前記部品供給テープを引き出して該部品供給テープの先頭の部品を部品実装機の吸着ノズルで吸着する部品吸着位置へピッチ送りするテープ送り装置とを備えたテープフィーダの制御システムにおいて、前記テープ送り装置による部品供給テープのピッチ送り動作の駆動力を補助する補助アクチュエータと、前記リールのテープ残量に関するテープ残量情報を取得するテープ残量情報取得部と、前記テープ残量情報取得部で取得したテープ残量情報に基づいて前記補助アクチュエータの動作パラメータを変化させる補助アクチュエータ制御部とを備えた構成としたものである。

この構成では、テープ送り装置による部品供給テープのピッチ送り動作の駆動力を補助する補助アクチュエータが設けられているため、テープ送り装置のモータとしては、補助アクチュエータの出力相当分だけトルクの小さいモータを用いれば良い。これにより、部品供給テープのピッチ送り動作に必要な駆動力の不足分を補助アクチュエータの出力で補助すると共に、テープ残量情報取得部で取得したテープ残量情報に基づいて、例えば、リールのテープ残量が少なくなるに従って補助アクチュエータの出力を連続的又は段階的に低下させるように該補助アクチュエータの動作パラメータを変化させるという制御が可能となり、省電力化とテープ送り動作の安定化とを両立させることができる。

図１は実施例１の部品実装機の構成を示す側面図である。図２は実施例１のテープフィーダの構成を示す側面図である。図３は実施例１のテープフィーダの制御システムの構成を示すブロック図である。図４はリールのテープ残量に応じてピッチ送り動作の速度プロファイルを変更する一例を示す図である。図５は実施例２のテープフィーダの構成を示す側面図である。図６は実施例２のテープフィーダの制御システムの構成を示すブロック図である。

以下、２つの実施例１，２を説明する。

実施例１を図１乃至図４に基づいて説明する。
まず、図１を用いて部品実装機１０の構成を説明する。

この部品実装機１０は、部品実装基板を生産する部品実装ラインに少なくとも１台設置される。この部品実装機１０のベース台１１上には、回路基板１２を搬送するコンベア１３が設けられている（以下、このコンベア１３による回路基板１２の搬送方向をＸ方向とし、その直角方向をＹ方向とする）。このコンベア１３を構成する２本のコンベアレール１３ａ，１３ｂとコンベアベルト１４ａ，１４ｂを支持する支持部材１５ａ，１５ｂのうち、片方の支持部材１５ａを、一定位置に固定し、その反対側の支持部材１５ｂのＹ方向位置を送りねじ機構（図示せず）等によってガイドレール１６に沿って調整することで、コンベア１３の幅（コンベアレール１３ａ，１３ｂの間隔）を回路基板１２の幅に合わせて調整できるようになっている。

また、ベース台１１上のコンベア１３の側方には、フィーダセット台２２が設けられ、このフィーダセット台２２に複数のテープフィーダ２３がＹ方向に着脱可能にセットされている。各テープフィーダ２３には、多数の部品を所定ピッチで配列して包装した部品供給テープ２４（図２参照）が巻回されたリール２５がセットされ、該リール２５から引き出された部品供給テープ２４の先頭の部品が部品吸着位置（吸着ノズル２６で部品を吸着する位置）に位置するようにセットされる。部品実装機１０には、吸着ノズル２６を保持した実装ヘッド２７を部品吸着位置→部品撮像位置→部品実装位置の経路で移動させるヘッド移動装置２８が設けられ、部品吸着動作時及び部品実装動作時に該吸着ノズル２６が下降／上昇するようになっている。

図２に示すように、テープフィーダ２３には、リール２５から部品供給テープ２４を引き出してピッチ送りするテープ送り装置３１が設けられている。このテープ送り装置３１は、テープフィーダ２３の片方の側縁部に等ピッチで形成された送り孔に歯が噛み合いながら回転してピッチ送りするスプロケット３２と、駆動源となるモータ３３と、このモータ３３の回転力をスプロケット３２に伝達して該スプロケット３２を回転させる歯車機構３４とを備えた構成となっている。モータ３３は、部品供給テープ２４のピッチ送り動作を行うために回転角度（回転位置）を制御可能なモータ、例えばステップモータ、サーボモータ等が用いられている。

テープフィーダ２３の奥端面には、部品実装機１０に対する取付位置を決める２本の位置決めピン３５と、部品実装機１０側のコネクタ３６（図３参照）と接続される通信・電源兼用のコネクタ３７が設けられている。両コネクタ３６，３７の接続により部品実装機１０側からテープフィーダ２３に電源が供給されると共に、テープフィーダ２３の制御部４１（モータ制御部）と部品実装機１０の制御装置４０とが相互に通信可能に接続される。テープフィーダ２３の制御部４１は、部品実装機１０の制御装置４０から送信されてくるピッチ送り指令に基づいてテープ送り装置３１のモータ３３の動作を制御して部品供給テープ２４のピッチ送り動作を制御する。

更に、テープフィーダ２３には、リール２５のテープ残量を検出するセンサ４２（テープ残量情報取得部）が設けられている。このセンサ４２は、例えば、超音波センサ、光センサ等を用いて構成され、リール２５の部品供給テープ２４の巻径をテープ残量情報として検出して、その検出情報をテープフィーダ２３の制御部４１に出力する。

このテープフィーダ２３の制御部４１は、センサ４２で検出したテープ残量情報に基づいてテープ送り装置３１のモータ３３の動作パラメータを変化させるモータ制御部として機能する。本実施例１では、テープフィーダ２３の制御部４１は、センサ４２で検出したテープ残量情報に基づいて、リール２５のテープ残量が少なくなってモータ３３の負荷が軽くなるに従ってモータ３３のトルクを連続的又は段階的に低下させるように該モータ３３の動作パラメータを変化させる。この際、テープ残量情報に基づいて変化させるモータ３３の動作パラメータは、例えば、ピッチ送り動作の速度プロファイル（図４参照）であり、リール２５のテープ残量が少なくなるに従って速度プロファイルの最高速度を連続的又は段階的に低下させる。

このようにすれば、リール２５のテープ残量が少なくなってモータ３３の負荷が軽くなるに従ってモータ３３のトルクひいては消費電力を連続的又は段階的に低下させるように制御することが可能となり、テープ送り動作の安定性を損なわずにモータ３３の消費電力を低減でき、モータ３３の省電力化とテープ送り動作の安定化とを両立させることができる。

尚、テープ残量情報に基づいて変化させるモータ３３の動作パラメータは、ピッチ送り動作の速度プロファイルに限定されず、例えば、モータ３３の駆動電流とトルクとが比例関係にあることを考慮して、テープフィーダ２３の制御部４１は、リール２５のテープ残量が少なくなるに従ってモータ３３の駆動電流を連続的又は段階的に低下させるように制御する構成としても良い。このようにしても、リール２５のテープ残量が少なくなるに従って、モータ３３のトルクひいては消費電力を連続的又は段階的に低下させるように制御することが可能となり、モータ３３の省電力化とテープ送り動作の安定化とを両立させることができる。

次に、実施例２を図５及び図６に基づいて説明する。但し、上記実施例１と実質的に同一の部分については説明を省略又は簡略化して、主として異なる部分について説明する。

本実施例２のテープフィーダ２３には、テープ送り装置３１による部品供給テープ２４のピッチ送り動作の駆動力を補助する補助アクチュエータ５０が設けられている。この補助アクチュエータ５０は、テープ送り装置３１による部品供給テープ２４のピッチ送り動作と同期してリール２５にピッチ送り方向の回転力を伝達するように設けられている。

本実施例２では、補助アクチュエータ５０は、例えばアウターロータ型モータを用いて構成され、そのロータ５０ａの外周面をリール２５の外周縁に接触させることで該リール２５にピッチ送り方向の回転力を付与するようにしている。尚、ロータ５０ａの外周面に、摩擦係数が比較的大きいゴム等の高摩擦弾性部材を設けて、この高摩擦弾性部材をリール２５の外周縁に接触させることでロータ５０ａとリール２５との間の滑りを防ぐようにしても良い。

この場合、テープフィーダ２３の制御部４１は、テープ送り装置３１のモータ３３の動作を制御するモータ制御部として機能すると共に、センサ４２で検出したテープ残量情報に基づいて補助アクチュエータ５０の動作パラメータを変化させる補助アクチュエータ制御部としても機能する。

本実施例２では、テープフィーダ２３の制御部４１は、センサ４２で検出したテープ残量情報に基づいて、リール２５のテープ残量が少なくなってモータ３３の負荷が軽くなるに従って補助アクチュエータ５０の出力を連続的又は段階的に低下させるように該補助アクチュエータ５０の動作パラメータを変化させる。この際、テープ残量情報に基づいて変化させる補助アクチュエータ５０の動作パラメータは、例えば、速度プロファイルや駆動電流等である。

本実施例２のテープフィーダ２３は、テープ送り装置３１による部品供給テープ２４のピッチ送り動作の駆動力を補助する補助アクチュエータ５０が設けられているため、テープ送り装置３１のモータ３３としては、補助アクチュエータ５０の出力相当分だけトルクの小さいモータを用いれば良い。これにより、部品供給テープ２４のピッチ送り動作に必要な駆動力の不足分を補助アクチュエータ５０の出力で補助すると共に、センサ４２で検出したテープ残量情報に基づいて、リール２５のテープ残量が少なくなるに従って補助アクチュエータ５０の出力ひいては消費電力を連続的又は段階的に低下させるように該補助アクチュエータ５０の動作パラメータを変化させるという制御が可能となる。これにより、省電力化とテープ送り動作の安定化とを両立させることができる。

尚、補助アクチュエータ５０によりリール２５を回転させる構成は、適宜変更しても良く、例えば、補助アクチュエータの回転力を歯車機構やベルト伝達機構等の回転伝達機構を介してリール２５に伝達するようにしても良い。或は、リール２５から引き出された部品供給テープ２４に対して引張力を作用させる装置（ローラ、スプロケット等）を補助アクチュエータで駆動する構成としても良く、要は、テープ送り装置３１による部品供給テープ２４のピッチ送り動作の駆動力を補助する補助アクチュエータを設けた構成とすれば良い。

［その他の実施例］
上記実施例１，２では、テープ残量情報取得部として、リール２５のテープ残量を検出するセンサ４２を設けた構成としたが、このセンサ４２を省略して、テープフィーダ２３の制御部４１がテープ残量情報取得部として機能すると共に、部品供給テープ２４の最初のピッチ送り動作からの該部品供給テープ２４の送り量又はモータ３３の回転量を積算してその積算値をテープ送り情報とするテープ送り情報取得部としても機能し、テープフィーダ２３の制御部４１がテープ送り情報に基づいてテープ残量情報を算出するようにしても良い。

或は、部品実装機１０の制御装置４０が、テープフィーダ２３から吸着ノズル２６で吸着した部品の数をカウントして該テープフィーダ２３の部品残数を管理し、テープフィーダ２３の制御部４１（テープ残量情報取得部）が、部品実装機１０の制御装置４０から該テープフィーダ２３の部品残数をテープ残量情報として取得するようにしても良い。

その他、本発明は、これらの実施例に限定されず、例えば、テープフィーダ２３の構成やテープ送り装置３１の構成等を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１０…部品実装機、２２…フィーダセット台、２３…テープフィーダ、２４…部品供給テープ、２５…リール、２６…吸着ノズル、２７…実装ヘッド、２８…ヘッド移動装置、３１…テープ送り装置、３２…スプロケット、３３…モータ、４０…部品実装機の制御装置、４１…テープフィーダの制御部（モータ制御部，補助アクチュエータ制御部）、４２…センサ（テープ残量情報取得部）、５０…補助アクチュエータ

Claims

部品を所定ピッチで配列して包装した部品供給テープが巻回されたリールと、前記リールから前記部品供給テープを引き出して該部品供給テープの先頭の部品を部品実装機の吸着ノズルで吸着する部品吸着位置へピッチ送りするテープ送り装置とを備えたテープフィーダの制御システムにおいて、
前記テープ送り装置による前記部品供給テープのピッチ送り動作の駆動力を補助する補助アクチュエータと、
前記リールのテープ残量に関する情報（以下「テープ残量情報」という）を取得するテープ残量情報取得部と、
前記テープ残量情報取得部で取得したテープ残量情報に基づいて前記補助アクチュエータの動作パラメータを変化させる補助アクチュエータ制御部と
を備える、テープフィーダの制御システム。
前記補助アクチュエータは、前記テープ送り装置による前記部品供給テープのピッチ送り動作と同期して前記リールにピッチ送り方向の回転力を伝達するように設けられている、請求項１に記載のテープフィーダの制御システム。
前記補助アクチュエータ制御部は、前記テープ残量情報取得部で取得したテープ残量情報に基づいて前記リールのテープ残量が少なくなるに従って前記補助アクチュエータの出力を低下させるように該補助アクチュエータの動作パラメータを変化させる、請求項１又は２に記載のテープフィーダの制御システム。
前記テープフィーダには、前記テープ残量情報取得部として、前記リールのテープ残量を検出するセンサが設けられている、請求項１乃至３のいずれかに記載のテープフィーダの制御システム。
前記部品供給テープの最初のピッチ送り動作からの該部品供給テープの送り量又は前記テープ送り装置の駆動源となるモータの回転量を積算してその積算値をテープ送り情報とするテープ送り情報取得部を備え、
前記テープ残量情報取得部は、前記テープ送り情報取得部から取得したテープ送り情報に基づいて前記テープ残量情報を算出する、請求項１乃至３のいずれかに記載のテープフィーダの制御システム。
前記部品実装機の制御装置は、前記テープフィーダから前記吸着ノズルで吸着した部品の数に基づいて該テープフィーダの部品残数を管理し、
前記テープ残量情報取得部は、前記部品実装機の制御装置から前記テープフィーダの部品残数を前記テープ残量情報として取得する、請求項１乃至３のいずれかに記載のテープフィーダの制御システム。