KR102080208B1 - 테이프 피더 및 테이프 피더용 기어 유닛 - Google Patents

Abstract

기어 유닛(40)은, 캐리어 테이프에 등피치로 형성된 이송 구멍에 계합하는 핀(31)을 원주 상에 구비하고 최종 기어(42)를 갖는 스프로켓(32)과, 구동 모터(33)와 최종 기어(42)의 사이에 배치된 하나 이상의 전달 기어를 구비한다. 하나 이상의 전달 기어 중, 최종 기어(42)와의 회전비가 1:N(N은 양의 정수)이 되는 전달 기어(47)에, 각도 검출용 센서(48)를 대향시켜 설치했다.

Description

테이프 피더 및 테이프 피더용 기어 유닛{TAPE FEEDER AND TAPE FEEDER CABINET}

본 발명은 전자 부품 실장 장치에 장착하여 전자 부품을 공급하는 테이프 피더 및 테이프 피더용 기어 유닛에 관한 것이다.

최근, 전자 부품 실장 장치는 면적 생산성의 향상이 요구되고 있어, 전자 부품 실장 장치에 부품을 공급하는 테이프 피더의 탑재수를 늘리기 위해서, 테이프 피더의 박형화가 요구되고 있다. 테이프 피더는 캐리어 테이프의 폭 방향이 피더 케이스의 폭 방향으로 된다. 종래의 테이프 피더는 전자 부품을 유지한 캐리어 테이프에 등(等)피치로 형성된 이송 구멍과 계합하는 핀을 원주 상에 갖는 스프로켓(sprocket)을 구비한다. 스프로켓은 회전 중심축을 따르는 방향이 피더 케이스의 폭 방향으로 되도록 배치된다.

테이프 피더는 이 스프로켓을 간헐 회전시킴으로써, 전자 부품을 전자 부품 실장 장치의 픽업 위치에 공급한다. 테이프 피더에는, 캐리어 테이프의 피치 이송을 정확하게 행하기 위해서, 캐리어 테이프에 계합하는 스프로켓의 회전 각도를 검출하는 센서가 삽입되어 있다. 종래, 이 센서는 스프로켓의 측면에 형성되어 있는 요철 패턴이 해석됨으로써 회전 각도를 검출하였다. 테이프 피더는 검출한 회전 각도로부터 보정량 테이블을 작성하고, 피더 조정 장치가 이 보정량 테이블을 사용하여, 피치 이송 후의 캐리어 테이프의 정지 위치를 고정밀도로 조정할 수 있었다(특허문헌 1 참조).

일본 특허공개 2007-227491호 공보(청구항 1, 도 5, 단락 0016)

그러나, 테이프 피더의 박형화를 도모하고자 하면, 스프로켓에 대향하여 센서를 배치하는 스페이스를 충분히 확보할 수 없어, 테이프 피더의 박형화가 곤란하다고 하는 과제가 있었다. 이것은, 종래 구조에 있어서, 피더 케이스에 삽입되는 테이프 피더의 구성 부품 중에서, 특히 큰 스프로켓의 측면에 요철 패턴을 형성하여, 이 요철 패턴에 센서를 대향 배치시키고 있었던 데에서 기인한다. 그 결과, 스프로켓의 회전 중심축을 따르는 방향, 즉, 피더 케이스의 폭 방향으로, 스프로켓과 센서를 나란하게 할 스페이스를 확보하지 않으면 안 되어, 테이프 피더를 두께 방향으로 비대하게 하였다.

본 발명은 상기 상황에 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 피치 이송 후의 캐리어 테이프의 정지 위치를 고정밀도로 조정하면서, 박후화(薄厚化)를 실현할 수 있는 테이프 피더 및 테이프 피더용 기어 유닛을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 테이프 피더(tape feeder)는, 전자 부품을 유지한 캐리어 테이프를 기어 유닛에 의해 피치 이송하여 전자 부품 실장 장치의 픽업 위치에 전자 부품을 공급하는 테이프 피더로서, 상기 기어 유닛은, 상기 캐리어 테이프에 등피치로 형성된 이송 구멍에 계합하는 핀을 원주 상에 구비하고 최종 기어를 갖는 스프로켓과, 구동 모터와 상기 최종 기어의 사이에 배치된 하나 이상의 전달 기어를 구비하고, 상기 하나 이상의 전달 기어 중, 상기 최종 기어와의 회전비가 1:N(N은 양의 정수)이 되는 전달 기어에, 각도 검출용 센서를 대향시켜 설치한 것이다.

또한, 본 발명의 테이프 피더에 있어서, 상기 센서에 의해 각도가 검출되는 전달 기어는 상기 최종 기어와의 회전비가 1:1이 되는 전달 기어이며, 상기 최종 기어에 직접 맞물리는 것이다.

더욱이, 본 발명의 테이프 피더에 있어서, 상기 구동 모터의 출력축에 구비된 구동 기어는 테이프 피더의 폭 방향 중심선에 대하여 상기 스프로켓과 반대쪽에 설치되는 것이다.

또한, 본 발명의 테이프 피더용 기어 유닛은, 전자 부품을 유지한 캐리어 테이프를 피치 이송하여 전자 부품 실장 장치의 픽업 위치에 전자 부품을 공급하는 테이프 피더용 기어 유닛으로서, 상기 캐리어 테이프에 등피치로 형성된 이송 구멍에 계합하는 핀을 원주 상에 구비하고 최종 기어를 갖는 스프로켓과, 구동 모터와 상기 최종 기어의 사이에 배치된 하나 이상의 전달 기어를 구비하고, 상기 하나 이상의 전달 기어 중, 상기 최종 기어와의 회전비가 1:N(N은 양의 정수)이 되는 전달 기어에, 각도 검출용 센서를 대향시켜 설치한 것이다.

더욱이, 본 발명의 테이프 피더용 기어 유닛은, 상기 스프로켓을 상기 구동 모터에 의해 회전 구동시키고, 이 스프로켓이 1 회전할 때까지를 등분할한 각도마다의, 상기 전달 기어에 설치된 앱설루트 센서(absolute sensor)의 각도 정보와, 상기 구동 모터의 내부에 구비하는 모터 인코더로부터 얻어지는 각도 정보를 취득하고, 상기 스프로켓을 상기 각도마다 회전시키기 위한 상기 앱설루트 센서의 각도 정보와 상기 구동 모터의 각도 정보에 기초한 보정 테이블을 작성하고, 이 보정 테이블을 이용하여 상기 구동 모터를 회전 제어하는 제어 수단을 구비하는 것이다.

또한, 본 발명의 테이프 피더용 기어 유닛은, 상기 스프로켓을 상기 구동 모터에 의해 회전 구동시키고, 상기 구동 모터를 일정 각도마다 회전 구동시켰을 때의, 상기 전달 기어에 설치된 앱설루트 센서의 각도 정보를 취득하고, 논리상의 구동 모터의 회전각에 대한 상기 앱설루트 센서의 각도 정보와의 각도 오차 정보에 기초한 보정 테이블을 작성하고, 이 보정 테이블을 이용하여 상기 구동 모터를 회전 제어하는 제어 수단을 구비하는 것이다.

본 발명에 따른 테이프 피더 및 테이프 피더용 기어 유닛에 의하면, 피치 이송 후의 캐리어 테이프의 정지 위치를 고정밀도로 조정하면서 박후화를 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시형태의 테이프 피더를 구비하는 전자 부품 실장 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 테이프 피더의 사시도이다
도 3은 테이프 피더의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 4의 (A)는 테이프의 평면도, (B)는 부품 흡착 노즐이 위치한 테이프의 측면도, (C)는 핀의 상측에 카메라가 배치된 스프로켓의 주요부 측면도이다.
도 5는 테이프 피더용 기어 유닛의 평면도이다.
도 6은 기어 유닛의 측면도이다.
도 7은 요철 패턴이 측면에 전달 기어와 센서로 이루어지는 인코더의 모식도이다.
도 8은 보정 테이블 A의 작성 순서를 도시하는 흐름도이다.
도 9의 (A)는 4핀 스프로켓인 경우의 회전 정의의 설명도, (B)는 그 동작 각도와 동작 횟수의 상관도, (C)는 센서에 의한 검지 범위의 설명도이다.
도 10은 앱설루트 센서와 모터 인코더와의 관계(분해능의 차)를 설명하는 도면이다.
도 11의 (A)는 앱설루트 센서에 오차가 있는 경우의 스프로켓 동작 각도와 동작 횟수와의 상관도, (B)는 (A)의 주요부 확대도이다.
도 12는 앱설루트 센서의 검출 각도와 동작 횟수와의 상관도이다.
도 13은 보정 테이블 A의 설명도이다.
도 14는 보정 테이블 B의 작성 순서를 도시하는 흐름도이다.
도 15는 보정 테이블 B의 설명도이다.

이하, 본 발명에 따른 실시형태에 관해서 도면을 이용하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 실시형태의 테이프 피더를 구비하는 전자 부품 실장 장치의 평면도, 도 2는 도 1에 도시한 테이프 피더의 사시도, 도 3은 테이프 피더의 구성을 나타내는 측면도, 도 4의 (A)는 테이프의 평면도, 도 4의 (B)는 부품 흡착 노즐이 위치된 테이프의 측면도, 도 4의 (C)는 핀의 상측에 카메라가 배치된 스프로켓의 주요부 측면도, 도 5는 테이프 피더용 기어 유닛의 평면도, 도 6은 기어 유닛의 측면도, 도 7은 요철 패턴이 측면에 전달 기어와 센서로 이루어지는 인코더의 모식도이다.

본 실시형태에 따른 테이프 피더(10) 및 테이프 피더용 기어 유닛(11)(도 5 참조)은 전자 부품 실장 장치(12)에 장착된다. 우선, 전자 부품 실장 장치(12)의 전체 구성에 관해서 설명한다. 전자 부품 실장 장치(12)는, 베이스(13)의 중앙부에, 전자 부품(도시하지 않음)을 실장하는 회로 기판(14)을 고정하는 기판 고정부(컨베이어 레일)가 설치된다. 베이스(13)에는, 기판 고정부를 사이에 두고 좌우 대칭으로 한 쌍의 부품 실장 스테이지(15)가 설치된다. 부품 실장 스테이지(15)는 전자 부품을 연속적으로 공급하는 복수 열의 테이프 피더(10)를 구비하여, 다품종의 전자 부품을 부품 공급 위치에 흡착할 수 있게 한다.

부품 실장 스테이지(15)는 부품 공급 위치에서 전자 부품을 유지하여, 이 전자 부품을 회로 기판(14)에 장착하는 흡착 헤드(16)를 구비한다. 이 흡착 헤드(16)는 XY 로봇(17)에 지지된다. 이 XY 로봇(17)은 도 1에서의 XY 방향 각각으로 이동할 수 있게 되어, 흡착 헤드(16)를 부품 공급 위치나 회로 기판(14)의 상측으로 이동시킨다. XY 로봇(17)은 X축 빔(18)을 가지며, 이 X축 빔(18)에 흡착 헤드(16)가 X 방향으로 이동 가능하게 지지된다. X축 빔(18)은 Y축 빔(19)을 따라서 Y 방향으로 이동 가능하게 된다.

부품 실장 스테이지(15)와 기판 고정부의 사이에는 노즐 체인지부(20)가 형성되어 있다. 노즐 체인지부(20)에는, 노즐 홀더(21), 부품 인식부(22) 및 폐기 트레이(23)가 설치된다. 노즐 홀더(21)는 흡착 헤드(16)에 장착시키는 각종 전자 부품용의 부품 흡착 노즐(24)을 격납한다. 흡착 헤드(16)는 이 노즐 체인지부(20)에서, 부품 흡착 노즐(24)을 교환할 수 있다. 부품 인식부(22)는 라인 센서 등으로 이루어지는 광학 센서를 구비하여, 흡착 헤드(16)의 부품 흡착 노즐(24)이 흡착하고 있는 전자 부품의 자세(부품 위치나 회전 각도 등)를 인식한다. 흡착 헤드(16)의 부품 흡착 노즐(24)이 흡착하고 있는 전자 부품에 종류의 오류나 문제점이 있는 경우, 그 전자 부품은 폐기 트레이(23)에 폐기된다.

이어서, 테이프 피더(10)의 구성에 관해서 설명한다.

테이프 피더(10)는 대차(도시하지 않음)에 유지되어 있고, 오퍼레이터가 대차를 조작함으로써 전자 부품 실장 장치(12)에 대하여 착탈이 자유롭게 되어 있다. 테이프 피더(10)에는 도 2에 도시하는 테이프 릴(25)이 장착되어 있고, 전자 부품을 등(等)피치로 수납한 도 3에 도시하는 테이프(26)가 권취되어 있다.

테이프 피더(10)는, 도 3에 도시하는 바깥 프레임(27)의 내부에서 테이프(26)의 이송 동작을 하여 테이프(26)에 등피치로 수납된 전자 부품을 공급구(28)로 피치 이송하는 기능을 갖고 있다. 바깥 프레임 내의 선단부에는 테이프 이송 기구(29)가 배치되어 있다. 테이프 이송 기구(29)는, 테이프(26)의 이송 방향으로 등피치로 형성된 이송 구멍(30)(도 4의 (A), 도 4의 (C) 참조)에 계합하는 핀(31)이 외주에 형성된 스프로켓(32)을 구비한다. 또한, 테이프 이송 기구(29)는 스프로켓(32)의 회전 구동 수단인 구동 모터(33)와, 구동 모터(33)의 회전 구동을 스프로켓(32)에 전달하는 전달 기구(34)(도 6 참조)와, 구동 모터(33)의 회전 구동을 제어하는 제어 수단인 피더 제어부(35)를 구비한다. 피더 제어부(35)에는 기억 영역(36)이 포함되어 있고, 제어 프로그램, 전자 부품의 수납 피치 외에, 후술하는 보정 테이블 A나 보정 테이블 B 등의 각종 데이터가 기억된다.

구동 모터(33)가 전자 부품의 수납 피치에 대응하여 간헐 회전하도록 제어되면, 스프로켓(32)이 인덱스 회전을 하여, 테이프 릴(25)에 권취된 테이프(26)가 후단부에서 바깥 프레임(27)으로 인입되어 선단부로 피치 이송된다. 이에 따라, 테이프(26)에 수납된 전자 부품이 픽업 위치인 공급구(28)에 순차 공급된다. 공급구(28)는 바깥 프레임(27)의 상부에 장착되어 테이프(26)의 이송을 안내하는 테이프 가이드(37)의 일부에 개구되어 형성되어 있다. 테이프 가이드(37)의 일부는, 테이프(26)의 표면으로부터 박리된 커버 테이프(38)의 접음부로 되어 있고, 커버 테이프 박리 기구(39)에 의해 테이프(26)의 표면으로부터 커버 테이프(38)를 박리한다. 이에 따라, 도 4의 (B)에 도시하는 것과 같이, 전자 부품이 노출된 상태에서 공급구(28)에 공급되어, 공급구(28)의 상측에 위치 맞춰진 부품 흡착 노즐(24)에 의해 픽업된다.

도 5에 도시하는 것과 같이, 테이프 피더용 기어 유닛(11)에는 전달 기구(34)인 기어 유닛(40)이 피더 케이스(41)에 설치되어 있다. 기어 유닛(40)은, 테이프(26)에 등피치로 형성된 이송 구멍(30)에 계합하는 핀(31)을 원주 상에 구비하고 최종 기어(42)를 갖는 스프로켓(32)과, 구동 모터(33)와 최종 기어(42)의 사이에 배치된 하나 이상의 전달 기어를 구비한다.

또한, 기어 유닛(40)에 있어서, 구동 모터(33)의 출력축에 구비된 구동 기어(43)는 테이프 피더(10)의 폭 방향 중심선(44)에 대하여 스프로켓(32)과 반대쪽에 설치되어 있다.

도 6에 도시하는 것과 같이, 기어 유닛(40)은 구동 기어(43)와 제1 전달 기어(45)와 제2 전달 기어(46)와 제3 전달 기어(47)와 최종 기어(42)와의 기어 열에 의해 구성되어 있다. 구동 기어(43)는 구동 모터(33)의 출력축에 부착된다. 구동 기어(43)에는 제1 전달 기어(45)가 맞물린다. 제1 전달 기어(45)에는 제2 전달 기어(46)가 동축에 고정되고, 이 제2 전달 기어(46)는 제3 전달 기어(47)와 맞물린다. 제2 전달 기어(46)와 맞물린 제3 전달 기어(47)는 스프로켓(32)의 회전축에 고정된 최종 기어(42)와도 맞물린다. 보다 구체적으로 구동 기어(43)는 예컨대 12 티스(teeth)로 이루어진다. 제1 전달 기어(45)는 120 티스, 제2 전달 기어(46)는 20 티스, 제3 전달 기어(47)는 60 티스, 최종 기어(42)는 60 티스로 이루어진다. 스프로켓(32)은 30 핀으로 이루어진다.

따라서, 구동 모터(33)와 제1 전달 기어(45)와의 감속비는 120/12=10, 제2 전달 기어(46)와 제3 전달 기어(47)와의 감속비는 60/20=3, 제3 전달 기어(47)와 스프로켓(32)(최종 기어(42))과의 감속비는 60/60=1이 된다. 이에 따라, 구동 모터(33)로부터 스프로켓(32)까지의 감속비는 10×3×1=30으로 된다.

한편, 이들 티스의 수나 감속비는 일례이며 본 발명은 이들 티스의 수나 감속비에 한정되지 않는다.

기어 유닛(40)은, 하나 이상의 전달 기어 중, 최종 기어(42)와의 회전비가 1:N(N은 양의 정수)이 되는 전달 기어에, 각도 검출용의 도 5에 도시하는 센서(앱설루트 센서(48))를 대향시켜 설치한다. 본 실시형태에서, 최종 기어(42)와의 회전비가 1:N이 되는 전달 기어는 제3 전달 기어(47)가 된다. 또한, 앱설루트 센서(48)에 의해 각도가 검출되는 제3 전달 기어(47)는 최종 기어(42)와의 회전비가 1:1이 되어, 최종 기어(42)에 직접 맞물린다.

제3 전달 기어(47)의 측면에는, 스프로켓(32)의 절대 회전각을 나타내는 요철 패턴(51)이 형성된 패턴 형성면(50)이 마련되어 있고, 이 패턴 형성면(50)의 요철 패턴(51)에 대향하는 위치에 설치된 앱설루트 센서(48)에 의해, 이 요철 패턴(51)을 검지하여, 절대각 검출부(52)에서 해석함으로써, 제3 전달 기어(47)의 절대 회전각을 검출한다. 이 절대각 검출부(52)는 피더 제어부(35)에 포함되어 있다.

한편, 패턴 형성면(50)과 거기에 형성된 요철 패턴(51)을 합쳐 인코더(49)라고 부르기로 한다.

패턴 형성면(50)에는, 제3 전달 기어(47)의 회전축을 중심으로 한 6개의 상이한 직경의 동심원 상에 각각 다른 요철 패턴(51)이 형성되어 있고, 내측의 동심원에서부터 외측으로 향함에 따라서 요철의 간격을 듬성듬성(粗)에서 빽빽하게(密)로 변화시키고 있다. 이에 따라, 인식 라인(53)에 위치하는 6개의 요철의 조합이 제3 전달 기어(47)의 회전각마다 다르게 된다.

앱설루트 센서(48)는 인식 라인(53)의 패턴 형성면(50)과 대향한 위치(도면에 점선으로 표시)에 패턴 형성면(50)과 소정 거리를 두고서 고정되어 있고, 6개의 직경이 다른 동심원 상의 요철을 검지하는 6개의 포토 센서(54)를 구비한다. 포토 센서(54)는, 피검지부가 되는 패턴 형성면(50)과의 거리를 검출함으로써 대향하는 위치에 오목부 또는 볼록부 중 어느 것이 위치하고 있는지 검지한다. 6개의 포토 센서(54)에 의한 검지 신호는 절대각 검출부(52)에 송신되고, 6개의 요철 패턴(51)의 조합에 의해 제3 전달 기어(47)에 맞물리는 스프로켓(32)의 절대 회전각이 검출된다.

한편, 패턴 형성면(50)에 형성하는 패턴과 이 패턴을 검지하는 앱설루트 센서(48)에는 다양한 양태의 것을 사용할 수 있다. 예컨대, 상기한 포토 센서(54)와 같은 광 센서를 이용한 것으로서는 반사형 외에 투과형인 것을 사용할 수도 있다. 이 경우, 패턴 형성면(50)에는, 패턴 구멍을 형성하거나 반사율이 다른 소재를 패턴 배열하거나 하여, 스프로켓(32)의 절대 회전각마다 다른 양태로 변화시킨다. 또한, 자기 센서를 이용하는 경우에는, 스프로켓(32)의 절대 회전각마다 자기의 세기에 변화를 주거나 자계를 변화시키거나 하는 식의 자기 패턴을 패턴 형성면(50)에 형성한다. 또한, 정전 센서를 이용하는 경우에는, 스프로켓(32)의 절대 회전각마다 정전 용량에 변화를 주거나 전계를 변화시키거나 하는 식의 정전 패턴을 패턴 형성면(50)에 형성한다. 또한, 패턴 형성면(50)에 전기적인 저항치가 다른 소재를 패턴 배열하여, 이것에 접촉한 전기 회로의 전류 또는 전압의 변화를 검지함으로써 스프로켓(32)의 절대 회전각을 검출하도록 구성하는 것도 가능하다.

또한, 패턴 형성면(50)은 제3 전달 기어(47)의 측면에 일체적으로 형성하거나, 미리 형성된 패턴 형성면(50)을 기존의 제3 전달 기어(47)의 측면에 장착하거나 상관없다. 제3 전달 기어(47)의 측면에 패턴 형성면(50)을 일체적으로 형성하는 경우는, 제3 전달 기어(47)의 제조시에 요철이나 패턴 구멍을 동시에 형성하는 것 외에, 이미 제조된 제3 전달 기어(47)의 측면에 직접 가공을 실시함으로써 형성할 수 있다. 또한, 패턴 형성면(50)을 기존의 제3 전달 기어(47)의 측면에 장착하는 경우, 제3 전달 기어(47)의 측면에 직접 장착하여도 좋고, 제3 전달 기어(47)의 회전과 동기하여 회전하는 것이라면, 제3 전달 기어(47)의 측면과의 사이에 스페이서를 통해 장착하여도 좋다.

이와 같이, 제3 전달 기어(47)의 회전각마다 다른 양태로 변화하는 패턴 형성면(50)이 제3 전달 기어(47)와 동기하여 회전하도록 구비되어 있다. 패턴 형성면(50)의 양태에 기초하여 제3 전달 기어(47)의 절대 회전각이 검출되기 때문에, 회전각 검출용의 디스크 등을 테이프 이송 기구(29)에 연결하여 내장할 필요가 없다. 또한, 공간 절약으로 제3 전달 기어(47), 즉, 스프로켓(32)의 절대 회전각을 고정밀도로 검출할 수 있다.

그런데, 일반적으로 기어에는 가공 정밀도에서 기인하는 치수 오차가 존재하고, 복수의 기어에 의해 구성되는 기어 열에서는 각 기어의 오차가 쌓이기 때문에, 구동 기어(43)의 회전각과 최종 기어(42)의 회전각 사이의 상관을 파악할 수 없다. 그러나, 전술한 바와 같이 최종 기어(42)와 연동하는 제3 전달 기어(47), 제2 전달 기어(46), 제1 전달 기어(45), 구동 기어(43)가 최종 기어(42)의 회전수의 정수배의 회전수가 되는 경우에는, 최종 기어(42)가 1 회전하는 동안에 다른 기어의 오차가 주기적으로 나타난다. 이 때문에, 최종 기어(42)의 절대 회전각마다의 오차는 1 회전 주기로 반복되게 된다.

테이프 피더(10)에서는, 테이프(26)에 등피치로 수납된 전자 부품이 공급구(28)에 순차 공급될 때, 이송 위치에 변동이 생기지 않도록 피치 이송마다 테이프(26) 또는 스프로켓(32)의 정지 위치가 정확하게 조정될 필요가 있다. 테이프 피더(10)에는 이를 위한 도 3에 도시하는 피더 조정 장치(55)가 구비되어 있다. 피더 조정 장치(55)는, 테이프 피더(10)에 있어서의 피치 이송 후의 정지 위치를 조정하기 위한 구동 모터(33)의 구동량의 보정량을, 후술하는 보정 테이블 A나 보정 테이블 B를 사용하여 연산한다. 이 연산 결과에 기초하여, 테이프 피더(10)에 구비된 피더 제어부(35)는 구동 모터(33)의 구동량을 제어한다.

피더 조정 장치(55)는 테이프 피더(10)의 피더 제어부(35)와 접속된다. 피더 조정시에는, 피더 제어부(35)와 피더 조정 장치 제어부(56)의 사이에서 제어 지령이나 각종 데이터의 송수신이 가능하게 된다. 피더 조정 장치(55)에는 카메라 등의 외부 계측기(57)(도 4의 (C) 참조)가 구비되어 있고, 외부 계측기(57)는 테이프 피더(10)의 공급구(28)의 상측이 되는 위치에 배치되어 있다.

혹은, 도시하지 않는 고정밀도의 로터리 인코더를 스프로켓(32)의 회전축 상에, 상기 스프로켓(32)과 동기하여 회전하도록 부착하여, 스프로켓(32)의 회전 각도를 직접 검출하도록 할 수도 있다. 이 로터리 인코더는 후술하는 보정 테이블 B를 작성할 때에 사용하는 것으로, 보정 테이블 B의 작성이 끝난 후는 제거할 필요가 있지만, 카메라 등의 광학계 외부 계측기에 비해서 비교적 간단하게 고정밀도의 측정이 가능하게 된다.

피더 조정 장치(55)에는, 화상 처리 영역(58) 및 기억 영역(59), 연산 처리 영역(60)이 포함되어 있다. 화상 처리 영역(58)은 외부 계측기(57)에 의해 촬상된 화상을 처리하여 촬상 대상의 위치를 인식한다. 기억 영역(59)에는, 테이프(26) 및 스프로켓(32)의 기준 정지 위치 등의 각종 데이터나 제어 프로그램 등이 기억되어 있다. 연산 처리 영역(60)은 화상 처리 영역(58)에서 인식된 테이프(26)의 정지 위치 또는 스프로켓(32)의 정지 위치와 기억 영역(59)에 기억된 기준 정지 위치와의 오차를 측정한다.

피더 조정 장치(55)는 스프로켓(32)이 1 회전하는 동안의 테이프(26)의 정지 위치 및 스프로켓(32)의 정지 위치와 기준 정지 위치의 사이의 오차를 측정한다. 그리고, 인코더(49)에 의해 검출되는 스프로켓(32)의 절대 회전각과 관련시켜 보정 테이블을 작성하여, 기억 영역(59)에 기억한다.

피더 조정 장치(55)는 보정 테이블 A, 보정 테이블 B의 각각을 보정 공정에 의해서 갱신한다. 이 갱신된 보정 테이블 A, 보정 테이블 B가 피더 제어부(35)의 기억 영역(36)에 기억되어, 적절하게 사용된다.

이 보정 공정은 개개의 테이프 피더용 기어 유닛마다 1회 실시하면 충분하기 때문에, 통상은 기어 유닛이 완성되었을 때 혹은 완성되기 직전에 보정 공정을 두고 있다. 한편, 한 번 기억한 보정 테이블 A나 보정 테이블 B는 그 기어 유닛 고유의 보정 데이터로서 사용된다.

도 8은 보정 테이블 A의 작성 순서를 나타내는 흐름도이다.

보정 테이블 A는 구동 모터(33)의 회전각(이론치)에 대한 앱설루트 센서(48)의 각도 정보와의 각도 오차 정보에 기초한 보정 테이블이다.

단계 1(S1A)에서는 보정 테이블 A를 클리어한다. 단계 2(S2A)에서는 구동 모터(33)를 1회 동작시킨다. 스프로켓(32)의 핀(31)의 수가 30인 경우에는, 구동 모터(33)가 1회 동작할 때마다, 스프로켓(32)이 12도 회전(360도/30=12도)하도록 설정한다. 단계 3(S3A)에서는 앱설루트 센서(48)의 각도 정보를 판독한다. 단계 4(S4A)에서는 보정 테이블 A에 데이터를 보존한다. 단계 5(S5A)에서는 앱설루트 센서(48)가 1주(周)(이 경우, 구동 모터(33)가 30회 동작)했는지를 확인한다. 30회 동작한 경우, 스프로켓(32)의 각각의 핀(31)에 대응하는 보정 테이블 A가 완성된다. 30회 동작하지 않은 경우는, 단계 2(S2A)~단계 5(S5A)를 반복한다.

도 9의 (A)는 스프로켓의 핀의 수가 4인 경우의 회전 정의의 설명도, 도 9의 (B)는 그 동작 각도와 동작 횟수의 상관도, 도 9의 (C)는 센서에 의한 검지 범위의 설명도, 도 10은 앱설루트 센서(48)에 의한 스프로켓의 핀 위치의 정보에 대한, 구동 모터(33) 내부에 구비하는 ABZ 인코더의 위치 정보와의 관계(분해능의 차)를 도시하는 도면, 도 11의 (A)는 앱설루트 센서(48)에 오차가 있는 경우의 스프로켓 동작 각도와 구동 모터(33)의 동작 횟수와의 상관도, 도 11의 (B)는 도 11의 (A)의 주요부 확대도, 도 12는 앱설루트 센서(48)의 검출 각도와 구동 모터(33)의 동작 횟수와의 상관도, 도 13은 보정 테이블 A의 설명도이다.

여기서, 보정 테이블 A에 관해서, 스프로켓의 티스가 4 티스이고 기어가 1/12 감속의 간이화 스프로켓(61)인 경우를 예로 설명한다. 간이화 스프로켓(61)에 있어서, 1회의 최소 동작량(구동 모터(33)를 1 회전시켰을 때의 간이화 스프로켓(61)의 회전 각도)은 기어가 1/12 감속이므로, 핀(31)과 핀(31) 사이를 1/3로 한 각도가 된다.

도 9의 (B)에 도시하는 것과 같이, 스프로켓 동작 각도는 구동 모터(33)를 12회 동작시킴으로써 360도가 된다. 이러한 러프한 구성예에서, 도 9의 (C)에 도시하는 것과 같이, 예컨대 4회째의 동작이 종료된 위치(120도의 위치)임을 앱설루트 센서(48)로 검지한다.

이 경우, 각각의 전달 기어의 오차나 센서 노이즈 등을 고려한 양끝의 5도는 사용하지 않도록 하여, 120도±12.5도 범위의 각도 정보를 검출함으로써, 간이화 스프로켓(61)의 핀(31)이 대략 어떤 위치에 있는지(핀의 위치 정보)를 검출할 수 있다.

그러나, 도 11의 (A)에 도시하는 것과 같이, 전달 기어나 앱설루트 센서(48)가 이상적인 상태가 아니고, 오차가 있어, 그 오차가 다음 동작 위치의 범위에 걸려 버리는 오차인 경우는, 핀(31)의 위치를 오검출하게 된다.

즉, 앱설루트 센서(48)가 이상적인 상태라면, 2번째 핀에서부터 1/3 동작한 것으로 판별되어야 하는 바, 오차가 큰 경우에는, 도 11의 (B)에 도시하는 것과 같이, 2번째의 핀에서부터 2/3 동작한 것으로 잘못 판별하게 된다.

이 잘못된 판별을 해소하려면, 도 12에 도시하는 것과 같이, 앱설루트 센서(48)에 오차가 있는 경우의 각각의 동작 횟수에 따른 앱설루트 센서(48)의 검출 각도(θ0, θ1, θ2, … θ11)를 구한다. 그리고, 이것을 최소 동작량(0, 3분의 1, 3분의 2, …)에 대응시킨 도 13에 도시하는 보정 테이블 A를 이용함으로써 해소할 수 있다.

이와 같이, 테이프 피더용 기어 유닛(11)은, 스프로켓(32)을 구동 모터(33)에 의해 회전 구동시켜, 구동 모터(33)를 일정 각도마다 회전 구동시켰을 때의, 전달 기어에 설치된 앱설루트 센서(48)의 각도 정보를 취득한다. 논리상의 구동 모터(33)의 회전각에 대한 앱설루트 센서(48)의 각도 정보와의 각도 오차 정보에 기초한 보정 테이블 A(도 13의 굵은 테투리 안)를 작성한다. 이 보정 테이블 A를 이용하여 피더 제어부(35)에 의해서 구동 모터(33)를 회전 제어하는 것인데, 그다지 앱설루트 센서(48)의 직선성이 나쁘지 않는 경우에는, 굳이 보정 테이블 A를 이용할 필요도 없다.

보정 테이블 A에 따르면, 앱설루트 센서(48)가 이상적인 상태가 아니고, 오차가 있더라도, 각도 오차 정보에 기초한 보정 테이블이 사용됨으로써, 오검출을 없앨 수 있다. 또한, 이 보정 테이블 A를 작성함에 있어서, 외부 계측기(57)(카메라나 로터리 인코더)는 불필요하다.

도 14는 외부 계측기(57)(카메라나 로터리 인코더)를 사용한 보정 테이블 B의 작성 순서를 나타내는 흐름도이다.

보정 테이블 B는 스프로켓(32)의 핀 위치에 대한 구동 모터(33)의 각도 정보와 앱설루트 센서(48)의 각도 정보에 기초한 보정 테이블이다.

단계 1(S1B)에서는 보정 테이블 B를 클리어한다. 단계 2(S2B)에서는 구동 모터(33)를 1회 동작시킨다. 단계 3(S3B)에서는 앱설루트 센서(48)의 각도 정보를 판독한다. 단계 4(S4B)에서는 앱설루트 센서(48)의 각도 정보를 스프로켓(32)의 핀 번호로 변환한다. 단계 5(S5B)에서는 보정 테이블 B에 앱설루트 센서(48)의 데이터를 보존한다. 이 앱설루트 센서(48)의 각도 정보는, 하나의 핀 번호에 대하여 일정한 폭의 각도 정보가 되는 경우도 있다. 단계 6(S6B)에서는 외부 계측기(57)에 의해, 스프로켓(32)의 핀 위치의 어긋남량을 계측한다. 단계 7(S7B)에서는 보정 테이블 B에 구동 모터(33)의 각도 정보(어긋남량)의 데이터를 보존한다. 단계 8(S8B)에서는 스프로켓(32)이 1주(이 경우, 구동 모터(33)가 30회 동작)했는지를 확인한다. 30회 동작한 경우, 보정 테이블 B가 완성된다. 30회 동작하지 않은 경우, 단계 2(S2B)~단계 8(S8B)을 반복한다.

도 15는 보정 테이블 B의 설명도이다.

여기서, 보정 테이블 B에 관해서, 상기와 같은 간이화 스프로켓(61)인 경우를 예로 설명한다. 보정 테이블 B는 외부 계측기(57)가 사용됨으로써 얻어진다. 전달 기어나 스프로켓(32)의 가공 오차가 없는 경우, 동작 횟수에 따른 각도는 도 15에 도시하는 이상적인 각도가 된다. 그러나, 실제의 각도는 오차(α0, α1, α2, …α11)를 포함한 각도가 된다.

여기서, 외부 계측기(57)에 의한 오차 각도의 검출 방법과, 단계 7(S7B)에 의해 보존되는 각도 정보(어긋남량) 데이터에 관해서 설명한다(간이화 스프로켓(61)이라도 마찬가지이지만, 보다 고정밀도의 위치 제어가 필요하게 되는 스프로켓(32)을 이용하여 설명한다).

단계 2(S2B)에서 구동 모터(33)를 1회 동작시켜, 그 때의 앱설루트 센서(48)의 각도 정보로부터 스프로켓(32)의 핀 번호의 정보를 취득하여, 그 정보를 보정 테이블 B의 핀 정보로서 보존한다(S3B, S4B, S5B).

이어서, 외부 계측기(57)에 의해, 스프로켓(32)의 핀 위치의 어긋남량을 계측하여, 이 어긋남량이 구동 모터(33)의 내부에 구비되어 있는 ABZ 인코더(도시하지 않음, 도 10 참조)의 몇 카운트분에 상당하는 것인지를 연산하여, 이 카운트수를 그 때의 핀 번호에 대응하는 구동 모터(33)의 각도 정보(어긋남량)으로서 보정 테이블 B에 보존한다(S6B, S7B).

스프로켓(32)은 구동 모터(33)의 회전을 기준으로 회전 구동되는데, 가공 정밀도에서 기인하는 기어의 치수 오차나 복수의 기어에 의해 구성되는 기어 열에서는, 더욱 이들 기어의 오차가 쌓임으로써, 스프로켓(32)의 핀 위치는 대부분의 경우 정규의 위치에서 어긋난 상태가 된다.

그래서, 구동 모터(33)를 회전 기준으로 했을 때의 스프로켓(32)의 핀 위치를 외부 계측기(57)에 의해 계측하고, 이 외부 계측기(57)로서 고정밀도의 로터리 인코더를 사용하고 있는 경우에는, 얻어진 각도 정보로부터 오차 각도에 상당하는 구동 모터의 동작 각도(몇 카운트에 상당하는지)를 산출하여, 이것을 단계 7(S7B)에 의해 보존되는 각도 정보(어긋남량) 데이터로 한다.

외부 계측기(57)가 카메라 등의 광학계 계측기인 경우에는, 스프로켓(32)의 핀 위치가 정규 위치로부터 수평 방향(예컨대 도 4의 (C)에서 좌우 방향)으로 이동한 양으로부터 구동 모터(33)의 회전 각도(어긋남량)로 환산(연산)함으로써, 이것을 단계 7(S7B)에 의해 보존되는 각도 정보(어긋남량) 데이터로 한다.

한편, 전술한 바와 같이, 전달 기어나 앱설루트 센서(48)가 이상적인 상태가 아니고 오차가 큰 경우에는, 보정 테이블 A를 함께 이용할 수도 있다(물론, 오차가 큰 경우라도, 직접 앱설루트 센서(48)의 각도 정보를 판독하여, 스프로켓(32)의 핀 번호로 변환할 수도 있다).

이러한 회전 오차를 해소하기 위해서는, 실제 각도의 오차(α0, α1, α2, … α11)를 구한다. 이것을 최소 동작량에 대응시킨 도 16에 도시하는 보정 테이블 B를 이용함으로써 해소할 수 있게 된다. 즉, 보정 테이블 B를 사용함으로써 구동 모터(33)에의 지령치를 증감하여, 오차를 캔슬한다. 보정 테이블 B의 보정치는 각도 데이터일 수도 있고, 모터 지령의 값으로 환산된 제어 정보일 수도 있지만, 스프로켓(32)의 구동 제어에, 구동 모터(33)가 구비하고 있는 ABZ 인코더(예컨대, 구동 모터가 1 회전하는 사이에 1440 카운트되는 모터 인코더)에 의해 얻어지는 각도 정보를 병용하는 데에 특징이 있다.

즉, 테이프 피더용 기어 유닛(11)은, 스프로켓(32)이 1 회전할 때까지를 등분할한 각도마다의 앱설루트 센서(48)의 각도 정보와, 구동 모터(33)에 설치된 모터 인코더로부터 얻어지는 각도 정보를 취득하여, 스프로켓(32)을 각도마다 회전시키기 위한 앱설루트 센서(48)의 각도 정보와 구동 모터(33)의 각도 정보에 기초한 보정 테이블 B(도 15의 굵은 테투리 안)를 작성한다.

그리고, 이 보정 테이블 B를 이용하여 피더 제어부(35)에 의해서 구동 모터(33)를 회전 제어하는 것이다.

또한, 스프로켓(32)이 1 회전할 때까지를 등분할한 각도마다의 앱설루트 센서(48)의 각도 정보란, 핀의 수로 등분할하는 경우에 한정되지 않고, 핀과 핀 사이를 더욱 등분할하는 것도 가능하다. 이와 같이 더욱 미세하게 등분할한 경우에는, 외부 계측기(57)에 고분해능을 갖는 로터리 인코더를 이용하면 비교적 간단하게 보정 테이블 B를 작성할 수 있다. 혹은, 카메라 등의 광학 기기를 이용한 경우라도, 연산을 병용함으로써, 보정 테이블 B를 작성할 수 있다.

보정 테이블 B에 따르면, 스프로켓(32)의 핀마다의 보정치를 갖는 보정 테이블에 기초하여 구동 모터(33)가 회전 제어됨으로써, 피치 이송 후의 테이프(26)의 정지 위치 또는 인덱스 회전 후의 스프로켓(32)의 정지 위치가 기준 정지 위치로 조정된다.

특히, 앱설루트 센서(48)의 각도 정보는, 스프로켓(32)의 몇 번째의 핀이 앱설루트 센서(48) 근처에 있는지를 확인할 수 있으면 되기 때문에, 앱설루트 센서에 고정밀도의 센서를 이용하는 일없이, 매우 저렴한 센서를 이용하더라도, 원래 구동 모터(33)의 내부에 구비하는 고분해능의 모터 인코더의 정보를 병용함으로써, 고정밀도의 제어가 가능하게 된다.

또한, 논리상의 구동 모터(33)의 회전각에 대한 앱설루트 센서(48)의 각도 오차 정보에 기초한 보정 테이블 A를 이용함으로써, 상기 앱설루트 센서(48)의 직선성이 현저히 나쁜 경우라도, 고정밀도의 제어가 가능하게 된다.

상기 구성을 갖는 테이프 피더(10) 및 테이프 피더용 기어 유닛(11)은, 스프로켓(32)에 설치된 최종 기어(42)와 맞물리는 회전비가 1:N인 전달 기어에, 센서가 대향 배치된다. 이에 따라, 테이프 피더(10)의 구성 부품 중에서, 특히 큰 스프로켓(32)의 측면을 개구하여 센서를 배치할 필요가 없어진다.

종래 구성과 마찬가지로 본 구성에서도, 스프로켓(32)에는 도 5에 도시하는 최종 기어(42)가 동축으로 고정되어 있다. 스프로켓(32)은 회전 중심축을 따르는 방향이 피더 케이스(41)의 폭(W) 방향이기 때문에, 최종 기어(42)를 동축에 겹친 스프로켓(32)은 두께가 커지고, 그 결과, 피더 케이스(41)와의 사이에는 도 5에 도시하는 소간극(Ws)밖에 확보되지 않는다. 그래서, 본 구성에서는, 최종 기어(42)와의 회전비가 1:N인 전달 기어(즉, 제3 전달 기어(47))가 단수 개가 됨으로써, 이 제3 전달 기어(47)의 배치 영역에 있어서, 피더 케이스(41)의 폭(W) 방향으로 센서를 충분히 배치할 수 있는 대간극(Wb)이 확보된다. 이에 따라, 피더 케이스(41)의 폭(W) 방향으로, 스프로켓(32), 최종 기어(42) 및 센서를 나란하게 하는 스페이스를 확보할 필요가 없어져, 테이프 피더(10)의 두께 방향의 비대가 억제된다.

또한, 테이프 피더(10)는 센서에 의해 각도가 검출되는 전달 기어(제3 전달 기어(47))의 최종 기어(42)와의 회전비가 1:1이 됨으로써, 간단한 연산 처리에 의해서, 스프로켓(32)의 각도를 고속으로 검출할 수 있다.

더욱이, 테이프 피더(10)에 따르면, 제3 전달 기어(47)가 테이프 피더(10)의 폭 방향 중심선(44)에 대하여 스프로켓(32)과 반대쪽에 설치되어 있다. 이에 따라, 피더 케이스(41)의 폭 방향에 있어서, 구동 기어(43)와 스프로켓(32)의 사이에 전달 기어를 배치할 수 있게 된다. 바꿔 말하면, 구동 모터(33)의 두께 방향의 배치 스페이스를 유효 이용하여, 스프로켓(32)을 배치할 수 있게 한다.

따라서, 본 발명에 따른 테이프 피더(10) 및 테이프 피더용 기어 유닛(11)에 의하면, 피치 이송 후의 테이프(26)의 정지 위치를 고정밀도로 조정하면서 박후화를 실현할 수 있다.

본 출원은 2012년 6월 18일 출원의 일본 특허출원(특원 2012-136936)에 기초한 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.

본 발명은 전자 부품 실장 장치에 장착하여 전자 부품을 공급하는 테이프 피더 및 테이프 피더용 기어 유닛에 적용하기에 적합하다.

10: 테이프 피더, 11: 테이프 피더용 기어 유닛, 12: 전자 부품 실장 장치, 26: 테이프(캐리어 테이프), 30: 이송 구멍, 31: 핀, 32: 스프로켓, 33: 구동 모터, 35: 피더 제어부(제어 수단), 40: 기어 유닛, 42: 최종 기어, 43: 구동 기어, 44: 폭 방향 중심선, 47; 제3 전달 기어(전달 기어), 48: 앱설루트 센서(센서), A, B: 보정 테이블

Claims (6)

1. 전자 부품을 유지한 캐리어 테이프를 기어 유닛에 의해 피치 이송하여 전자 부품 실장 장치의 픽업 위치에 전자 부품을 공급하는 테이프 피더(tape feeder)에 있어서,
   상기 기어 유닛은,
   상기 캐리어 테이프에 등(等)피치로 형성된 이송 구멍에 계합하는 핀을 원주 상에 구비하고 최종 기어를 갖는 스프로켓(sprocket)과,
   구동 모터와 상기 최종 기어의 사이에 배치된 하나 이상의 전달 기어
   를 구비하고,
   상기 하나 이상의 전달 기어 중, 상기 최종 기어와의 회전비가 1:N(N은 양의 정수)이 되는 전달 기어에, 각도 검출용 센서를 대향시켜 설치하며,
   상기 센서에 의해 각도가 검출되는 전달 기어는, 상기 최종 기어와의 회전비가 1:1이 되는 전달 기어이며, 상기 최종 기어에 직접 맞물리는 것인 테이프 피더.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 구동 모터의 출력축에 구비된 구동 기어는, 테이프 피더의 폭 방향 중심선에 대하여 상기 스프로켓과 반대쪽에 설치되는 것인 테이프 피더.
4. 전자 부품을 유지한 캐리어 테이프를 피치 이송하여 전자 부품 실장 장치의 픽업 위치에 전자 부품을 공급하는 테이프 피더용 기어 유닛에 있어서,
   상기 캐리어 테이프에 등피치로 형성된 이송 구멍에 계합하는 핀을 원주 상에 구비하고 최종 기어를 갖는 스프로켓과,
   구동 모터와 상기 최종 기어의 사이에 배치된 하나 이상의 전달 기어
   를 구비하고,
   상기 하나 이상의 전달 기어 중, 상기 최종 기어와의 회전비가 1:N(N은 양의 정수)이 되는 전달 기어에, 각도 검출용 센서를 대향시켜 설치하며,
   상기 센서에 의해 각도가 검출되는 전달 기어는, 상기 최종 기어와의 회전비가 1:1이 되는 전달 기어이며, 상기 최종 기어에 직접 맞물리는 것인 테이프 피더용 기어 유닛.
5. 제4항에 있어서, 상기 스프로켓을 상기 구동 모터에 의해 회전 구동시키고,
   이 스프로켓이 1 회전할 때까지를 등분할한 각도마다의, 상기 전달 기어에 설치된 앱설루트 센서(absolute sensor)의 각도 정보와,
   상기 구동 모터의 내부에 구비하는 모터 인코더로부터 얻어지는 각도 정보를 취득하고,
   상기 스프로켓을 상기 각도마다 회전시키기 위한 상기 앱설루트 센서의 각도 정보와 상기 구동 모터의 각도 정보에 기초한 보정 테이블을 작성하고,
   이 보정 테이블을 이용하여 상기 구동 모터를 회전 제어하는 제어 수단을 구비하는 테이프 피더용 기어 유닛.
6. 제5항에 있어서, 상기 스프로켓을 상기 구동 모터에 의해 회전 구동시키고,
   상기 구동 모터를 일정 각도마다 회전 구동시켰을 때의, 상기 전달 기어에 설치된 앱설루트 센서의 각도 정보를 취득하고,
   논리상의 구동 모터의 회전각에 대한 상기 앱설루트 센서의 각도 정보와의 각도 오차 정보에 기초한 보정 테이블을 작성하고,
   이 보정 테이블을 이용하여 상기 구동 모터를 회전 제어하는 제어 수단을 구비하는 테이프 피더용 기어 유닛.

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