JP5510364B2 - テープフィーダ及びテープフィーダによる部品供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、スプロケットの回転によってキャリヤテープをテープ通路内で進行させて部品の供給を行うテープフィーダ及びテープフィーダによる部品供給方法に関するものである。

吸着ノズルにより部品を吸着して基板に装着する部品実装装置では、部品の供給装置の一種としてテープフィーダが使用される。このテープフィーダは、キャリヤテープの両側面をガイドする一対のガイド面を備えたテープ通路と、テープ通路内のキャリヤテープに一定間隔で並んで設けられた送り孔に外周歯を嵌入させたスプロケットとを備えており、スプロケットの回転によってキャリヤテープを牽引してテープ通路内で進行させ、キャリヤテープに一定間隔で並んで設けられた部品を吸着ノズルによる部品の吸着が行われる部品供給位置に供給する（例えば、特許文献１）。

このようなテープフィーダでは、キャリヤテープの幅方向寸法よりもテープ通路の幅方向寸法（一対のガイド面の間の距離）の方がやや大きくなっている（すなわち遊びがある）うえ、キャリヤテープの送り孔はキャリヤテープの軸線から幅方向に一定距離ずれた位置に設けられているため、キャリヤテープはテープ通路に対して若干傾いた状態で進行することになる。このキャリヤテープのテープ通路に対する傾きは、テープ通路に対するキャリヤテープの傾きがない場合の正規の部品の供給位置からの位置ずれ（供給ずれ）として現れる。

特開２００９−１８８２３５号公報

上記のような供給ずれが発生する場合、その供給ずれは、吸着ノズルにより部品を吸着したときの吸着ノズルに対する部品の位置ずれ（吸着ずれ）として部品が基板に装着される際に検出され、その検出された吸着ずれは部品が基板に装着される際に吸着ノズルの位置補正によってキャンセルされる。このため部品自体の大きさが大きい場合には吸着ずれが発生しても特に問題となることはないが、０４０２部品など部品自体の大きさが極めて小さい場合には、部品に対する供給ずれの許容範囲が小さくなって吸着ノズルによる部品の吸着そのものを正常に行うことができない吸着ミスが発生し易くなるという問題点があった。

そこで本発明は、部品供給位置での部品の位置ずれ（供給ずれ）を小さくすることができるようにしたテープフィーダ及びテープフィーダによる部品供給方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載のテープフィーダは、キャリヤテープの両側面をガイドする一対のガイド面を備えたテープ通路と、テープ通路内のキャリヤテープに一定間隔で並んで設けられた送り孔に外周歯を嵌入させたスプロケットと、スプロケットを回転させることによってテープ通路内でキャリヤテープを進行させ、キャリヤテープに一定間隔で並んで設けられた部品を部品供給位置に供給するスプロケット駆動手段とを備えたテープフィーダであって、テープ通路が備える前記一対のガイド面のうち、キャリヤテープの送り孔が設けられている側のガイド面であって、スプロケットの外周歯がキャリヤテープの送り孔に嵌入する位置よりもキャリヤテープの進行方向の上流側の位置に凸状部が設けられた。

請求項２に記載のテープフィーダによる部品供給方法は、キャリヤテープの両側面をガイドする一対のガイド面を備えたテープ通路と、テープ通路内のキャリヤテープに一定間隔で並んで設けられた送り孔に外周歯を嵌入させたスプロケットとを備え、スプロケットを回転させることによってテープ通路内でキャリヤテープを進行させ、キャリヤテープに一定間隔で並んで設けられた部品供給位置に供給するスプロケット駆動手段とを備えたテープフィーダによる部品供給方法であって、テープ通路が備える前記一対のガイド面のうち、キャリヤテープの送り孔が設けられている側のガイド面であって、スプロケットの外周歯がキャリヤテープの送り孔に嵌入する位置よりもキャリヤテープの進行方向の上流側の位置に凸状部が設けられた。

本発明では、テープ通路内を進行するキャリヤテープの側面と接触する凸状部がテープ通路内に設けられ、これによりキャリヤテープはテープ通路に対する傾きが小さくなる方向に案内されるようになっているので、部品供給位置での部品の位置ずれ（供給ずれ）を小さくすることができ、吸着ノズルによる部品の吸着ミスの発生を抑えることができる。

本発明の一実施の形態における部品実装装置の構成図 本発明の一実施の形態における部品実装装置が備えるテープフィーダの側面図 本発明の一実施の形態におけるテープフィーダの部分斜視図 本発明の一実施の形態におけるテープフィーダが備えるキャリヤテープの斜視図 本発明の一実施の形態における部品実装装置が実行する部品実装作業の手順を示すフローチャート 本発明の一実施の形態におけるテープフィーダの部分拡大平面図 本発明の一実施の形態におけるテープフィーダの部分拡大平面図 本発明の一実施の形態におけるテープフィーダの部分拡大平面図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１において部品実装装置１は、図示しない上流工程側の装置（例えば半田印刷機や他の部品実装装置）から送られてきた基板２の搬入及び位置決め、位置決めした基板２の電極３上への部品（電子部品）４の装着及び部品４を装着した基板２の下流工程側の装置（例えば他の部品実装装置や検査機、リフロー炉等）への搬出から成る一連の動作を繰り返し実行する装置である。

図１において部品実装装置１は、図示しない基台上に設けられて基板２の搬送及び所定の作業位置（図１に示す位置）への位置決めを行う基板搬送路１１、基台上に設けられたフィーダベース１２に装着された複数のテープフィーダ１３、基台上に設けられた直交座標型のヘッド移動ロボット１４、ヘッド移動ロボット１４によって水平面内で移動される装着ヘッド１５、装着ヘッド１５に昇降自在かつ上下軸回りに回転自在に設けられた吸着ノズル１６、装着ヘッド１５に設けられた基板カメラ１７及び基台上に設けられた部品カメラ１８を備えている。

図１において、基板搬送路１１は水平方向に延びて設けられた一対のベルトコンベアから成り、基板２の両端部を下方から支持した状態で基板２の搬送を行う。

図２及び図３において、テープフィーダ１３はフィーダベース１２に着脱自在に取り付けられ、外部に設置されたテープリールＴＲから繰り出されるキャリヤテープ２０（図４も参照）の送り動作を行って基板搬送路１１側の端部の部品供給位置１３ｐに部品４を供給する。

キャリヤテープ２０は図４に示すように長手方向に一定間隔で並んで設けられた多数の送り孔２０ｈ及び同じく長手方向に一定間隔で並んで設けられた多数の部品収納部２０ａを有しており、各部品収納部２０ａ内には部品４が収納され、キャリヤテープ２０の表面には、部品収納部２０ａからの部品４の脱落を防止するためのカバーテープＣＴが部品収納部２０ａを塞ぐように貼り付けられている。

図２において、テープフィーダ１３はフィーダベース１２に着脱自在に取り付けられる本体部２１の内部にスプロケット２２とスプロケット２２を駆動するスプロケット駆動手段としてのスプロケット駆動モータ２３を備え、本体部２１の部品供給位置１３ｐの近傍にはテープ押さえ部材２４が上下方向に揺動自在に設けられている。

図２及び図３において、スプロケット２２はその外周歯２２ａの最も高い位置に位置するものをキャリヤテープ２０の送り孔２０ｈに下方から嵌入させており、スプロケット２２がスプロケット駆動モータ２３によって回転駆動されると、キャリヤテープ２０はスプロケット２２によって牽引され、テープフィーダ１３の後端側から前端側に向かう方向（図２の紙面左側から右側に向かう方向。図３中に示す矢印Ａの向く方向）に進行する。部品供給位置１３ｐはスプロケット２２の外周歯２２ａがキャリヤテープ２０の送り孔２０ｈに嵌入する位置（テープ牽引位置Ｇ）よりもキャリヤテープ２０の進行方向の上流側（図２では紙面の右側）に位置する。

図２及び図３において、テープ押さえ部材２４は、スプロケット２２を上方から覆う位置に設けられており、部品供給位置１３ｐに相当する位置は開口となっている。テープ押さえ部材２４は図３に示すように上底部であるテープ押さえ面２４ａ及び側面部である一対のガイド面２４ｂを有して断面「コ」の字状に形成されており、水平姿勢となるテープ押さえ位置（図２及び図３に示す位置）では本体部２１の上面、テープ押さえ部材２４のテープ押さえ面２４ａ及び一対のガイド面２４ｂによってキャリヤテープ２０の通路であるテープ通路２５を形成し、キャリヤテープ２０はテープ押さえ部材２４の一対のガイド面２４ｂによって両側面がガイドされた状態でテープ通路２５内を進行するようになっている。

図２及び図３において、テープ押さえ位置に位置しているテープ押さえ部材２４の、部品供給位置１３ｐよりもキャリヤテープ２０の進行方向の上流側の位置にはカバーテープ引き出し口１３ｑが設けられており、カバーテープＣＴはカバーテープ引き出し口１３ｑを通過するときにキャリヤテープ２０から剥がされてカバーテープ引き出し口１３ｑから上方に引き出される。このため、キャリヤテープ２０の各部品収納部２０ａは部品供給位置１３ｐに至った時点ではカバーテープＣＴによる覆いがなくなっており、部品供給位置１３ｐにおける吸着ノズル１６による部品収納部２０ａからの部品４の取り出しが可能となる。なお、カバーテープＣＴは本体部２１内に設けられたカバーテープ巻取り機構２６によって巻き取られ、本体部２１内のカバーテープ収容領域２７に収容される（図２及び図３）。

図１及び図２において、装着ヘッド１５に設けられた吸着ノズル１６は各テープフィーダ１３の部品供給位置１３ｐに供給された部品４を真空吸着してピックアップした後、基板搬送路１１によって位置決めされた基板２の電極３上で部品４の真空吸着を解除し、部品４を吸着ノズル１６から離脱させることによって部品４を基板２に装着する。

図１において、基板カメラ１７は撮像視野を下方に向けており、基板２が基板搬送路１１によって作業位置に位置決めされたとき、基板２上に設けられた基板２の位置検出用の基板マーク２ｍを上方から撮像する。

図１において、各部品カメラ１８は撮像視野を上方に向けており、吸着ノズル１６によって吸着され、装着ヘッド１５の移動によって撮像視野内に位置された部品４を下方から撮像する。

基板搬送路１１による基板２の搬送及び作業位置への位置決め動作は、部品実装装置１が備える制御装置３０（図１）が図示しないアクチュエータから成る基板搬送路駆動機構３１（図１）の作動制御を行うことによってなされる。

各テープフィーダ１３による部品供給位置１３ｐへの部品４の供給は、制御装置３０が前述のスプロケット駆動モータ２３、カバーテープ巻き取り機構２６等から成るテープフィーダ駆動機構３２（図１）の作動制御を行うことによってなされる。

装着ヘッド１５の水平面内方向への移動動作は、制御装置３０がヘッド移動ロボット１４を作動させるロボット駆動機構３３（図１）の作動制御を行うことによってなされる。

吸着ノズル１６の装着ヘッド１５に対する昇降及び上下軸回りの回転動作は、制御装置３０が図示しないアクチュエータ等から成るノズル駆動機構３４（図１）の作動制御を行うことによってなされ、各吸着ノズル１６による部品４の吸着（ピックアップ）及び吸着解除（基板２への装着）動作は、制御装置３０が図示しないアクチュエータ等から成る吸着機構３５（図１）の作動制御を行って吸着ノズル１６内に真空圧を供給し、また真空圧の供給を解除することによってなされる。

基板カメラ１７の撮像動作制御と部品カメラ１８の撮像動作制御は、制御装置３０によってなされる（図１）。基板カメラ１７の撮像動作によって得られた画像データ及び部品カメラ１８の撮像動作によって得られた画像データはそれぞれ制御装置３０に送られ、制御装置３０の画像認識部３０ａ（図１）において画像認識処理される。

このような構成の部品実装装置１により部品実装作業を実行する場合には、制御装置３０は先ず、基板搬送路１１を作動させて、上流工程側の装置から送られてきた基板２を受け取って搬入し、所定の作業位置に位置決めする（図５に示すステップＳＴ１）。

制御装置３０は、基板搬送路１１によって基板２を作業位置に位置決めしたら、その基板２の上方に基板カメラ１７を（装着ヘッド１５を）移動させ、基板カメラ１７に基板２上の基板マーク２ｍの撮像を行わせて画像認識を実行し、基板搬送路１１上の基板２の正規の位置からの位置ずれを算出する（図５に示すステップＳＴ２）。

制御装置３０は、ステップＳＴ２で基板２の位置ずれを算出したら、ロボット駆動機構３３の作動制御を行ってヘッド移動ロボット１４を作動させ、装着ヘッド１５をテープフィーダ１３の上方に移動させる。そして、テープフィーダ駆動機構３２の作動制御を行って各テープフィーダ１３の部品供給位置１３ｐに部品４を供給させる一方、ノズル駆動機構３４の作動制御を行って、吸着ノズル１６をテープフィーダ１３の部品供給位置１３ｐに供給された部品４に接触させるとともに、吸着機構３５の作動制御を行うことによって吸着ノズル１６への真空圧の供給を行い、吸着ノズル１６に部品４を吸着（ピックアップ）させる（図５に示すステップＳＴ３）。

制御装置３０は、吸着ノズル１６に部品４を吸着させたら、その部品４が部品カメラ１８の上方を通過するように装着ヘッド１５を移動させ、部品カメラ１８に部品４の撮像を行わせて画像認識を実行する（図５に示すステップＳＴ４）。そして、その画像認識の結果に基づいて部品４の異常（変形や欠損など）の有無の検査を行うとともに部品４の吸着ノズル１６に対する位置を把握し、部品４の吸着ノズル１６に対する位置ずれ（吸着ずれ）を算出する（図５に示すステップＳＴ５）。

制御装置３０は、部品４の吸着ずれを算出したら、吸着ノズル１６に吸着させた部品４が基板２の上方に位置するように装着ヘッド１５を移動させる。そして、ノズル駆動機構３４の作動制御を行って、吸着した部品４を基板２上の電極３（この電極３上には、部品実装装置１の上流工程側に配置された半田印刷機によって半田が印刷されている）に接触させるとともに、吸着機構３５の作動制御を行うことによって吸着ノズル１６への真空圧の供給を解除し、部品４を基板２に装着する（図５に示すステップＳＴ６）。

ここで制御装置３０は、ステップＳＴ６で部品４を基板２に装着するときには、ステップＳＴ２で求めた基板２の位置ずれと、ステップＳＴ５で求めた部品４の吸着ずれが修正されるように、基板２に対する吸着ノズル１６の位置補正（回転補正を含む）を行う。

制御装置３０はステップＳＴ６で部品４を基板２装着したら、基板２に装着すべき全ての部品４を基板２に装着し終わったかどうかの判断を行う（図５に示すステップＳＴ７）。その結果、基板２に装着すべき全ての部品４を基板２に装着し終わっていないと判断した場合にはステップＳＴ３に戻り、ステップＳＴ３〜ステップＳＴ６の部品実装動作を実行する。一方、ステップＳＴ７で、基板２に装着すべき全ての部品４を基板２に装着し終わったと判断した場合には、制御装置３０は、基板搬送路１１によって基板２を下流工程側の装置に搬出する（図５に示すステップＳＴ８）。

上述のような部品実装装置１による部品実装作業において、テープフィーダ１３のスプロケット２２はキャリヤテープ２０を牽引状態でテープ通路２５内を進行させることによってテープ牽引位置Ｇよりもキャリヤテープ２０の進行方向の上流側に位置する部品供給位置１３ｐに部品４を供給するが（図６）、テープ通路２５の幅方向寸法（一対のガイド面２４ｂの間の距離）はキャリヤテープ２０の幅方向寸法よりもやや大きくて遊びがあるうえ、キャリヤテープ２０の送り孔２０ｈはキャリヤテープ２０の中心軸Ｌからその幅方向に一定距離（図６中に示す距離Ｄ）だけずれた位置にオフセットして設けられていることから、キャリヤテープ２０はテープ牽引位置Ｇを中心にして水平面内で傾き、キャリヤテープ２０はテープ通路２５に対して水平面内で傾いた状態（図７に示すように、キャリヤテープ２０の送り孔２０ｈの列の中心線Ｌ１がテープ牽引位置Ｇを通ってテープ通路２５の中心線に対して平行な線Ｌ２に対して水平面内で傾いた状態）でテープ通路２５内を進行しようとする。その結果、図７の拡大図に示すように、部品供給位置１３ｐに到達した部品収納部２０ａ内の部品４の中心Ｐは吸着ノズル１６の吸着中心Ｑとは平面視において一致せず、部品４の中心Ｐは吸着ノズル１６の吸着中心Ｑに対して位置ずれ（供給ずれ）を起こしてしまう。

このような供給ずれが過剰になって吸着ノズル１６により部品４を吸着することができなくなる事態を防止するため、本実施の形態におけるテープフィーダ１３では、図６に示すように、テープ通路２５内に、テープ通路２５内を進行するキャリヤテープ２０の側面と接触してキャリヤテープ２０のテープ通路２５に対する傾きα（図７）が小さくなる方向にキャリヤテープ２０を案内する凸状部２５ａを設けており、これにより部品供給位置１３ｐでの部品４の位置ずれ（供給ずれ）を小さくするようにしている。

すなわち、本実施の形態におけるテープフィーダ１３は、キャリヤテープ２０の両側面をガイドする一対のガイド面２４ｂを備えたテープ通路２５内に、テープ通路２５内を進行するキャリヤテープ２０の側面と接触してキャリヤテープ２０のテープ通路２５に対する傾きαが小さくなる方向にキャリヤテープ２０を案内する凸状部２５ａが設けられた構成を有するものであり、本実施の形態におけるテープフィーダ１３による部品供給方法は、キャリヤテープ２０の両側面をガイドする一対のガイド面２４ｂを備えたテープ通路２５内に、テープ通路２５内を進行するキャリヤテープ２０の側面と接触する凸状部２５ａを設けることにより、キャリヤテープ２０のテープ通路２５に対する傾きαが小さくなる方向にキャリヤテープ２０を案内するものである。なお、上記凸状部２５ａはテープ通路２５内のテープフィーダ１３の本体部２１の上面に設けられるのであってもよいし、テープ押さえ部材２４のテープ押さえ面２４ａ又はガイド面２４ｂに設けられるのであってもよい。

ここで、図６に示すように、キャリヤテープ２０の送り孔２０ｈが設けられている側（図６では紙面右側）の側面とその側面側のガイド面２４ｂとの間の距離（遊び）がＷである場合、キャリヤテープ２０の側面と凸状部２５ａとが接触する位置（接触位置Ｍ）のガイド面２４ｂからの距離ｄが上記遊びＷと一致している場合には、キャリヤテープ２０はテープ通路２５に対して傾いていない状態（中心線Ｌ１と線Ｌ２が一致した状態）でテープ通路２５内を進行することになる。このとき、部品４の中心Ｐと吸着ノズル１６の吸着中心Ｑは平面視においてほぼ一致し、吸着ノズル１６による部品収納部２０ａ内の部品４の吸着が可能になるが、吸着ノズル１６によって部品収納部２０ａ内の部品４を吸着することができるのであれば部品４の中心Ｐと吸着ノズル１６の吸着中心Ｑとは必ずしも一致していなくてよい。

すなわち、接触位置Ｍのガイド面２４ｂからの距離ｄが遊びＷと一致していないために、キャリヤテープ２０の送り孔２０ｈの列の中心線Ｌ１がテープ通路２５の中心線に対して平行な線Ｌ２に対して傾き（中心線Ｌ１の線Ｌ２に対する傾きはテープ牽引位置Ｇから接触位置Ｍまでのキャリヤテープ２０の進行方向に沿った距離Ｓと前述の接触位置Ｍのガイド面２４ｂからの距離ｄの大きさによって定まる）、これによって部品４の中心Ｐが吸着ノズル１６の吸着中心Ｑに対してキャリヤテープ２０の幅方向（Ｘ軸方向とする）に位置ずれ量ΔＸだけずれ、或いはキャリヤテープ２０の幅方向と直交する方向（キャリヤテープ２０の進行方向。Ｙ軸方向とする）に位置ずれ量ΔＹだけずれたとしても（図６の拡大図）、これら位置ずれ量ΔＸ，ΔＹがそれぞれ吸着ノズル１６による部品４を吸着できる範囲で許容される値の範囲内であれば、問題はない（キャリヤテープ２０のテープ通路２５に対する傾きは許容される）。

ここで、キャリヤテープ２０のテープ通路２５に対する傾きαを小さくするためには、図８に示すように、テープ通路２５が備える一対のガイド面２４ｂのうち、キャリヤテープ２０の送り孔２０ｈが設けられている側のガイド面２４ｂであってテープ牽引位置Ｇよりもキャリヤテープ２０の進行方向の下流側の位置に凸状部２５ａを設けることもできる。但し、この場合には、テープ通路２５内を進行するキャリヤテープ２０は凸状部２５ａと接触することによって凸状部２５ａから圧縮力を受けることになるので、テープ通路２５内でのキャリヤテープ２０のスムーズな進行が妨げられるおそれがある。これに対し、凸状部２５ａがキャリヤテープ２０の進行方向の下流側に設けられている場合には、キャリヤテープ２０が凸状部２５ａから受ける力は引っ張り力であるので、テープ通路２５内でのキャリヤテープ２０のスムーズな進行が妨げられるおそれはなく、凸状部２５ａをテープ牽引位置Ｇの下流側に設ける場合よりも好ましい。

以上説明したように、本実施の形態に示すテープフィーダ１３及びテープフィーダ１３による部品供給方法では、テープフィーダ１３のテープ通路２５内に、テープ通路２５内を進行するキャリヤテープ２０の側面と接触する凸状部２５ａが設けられ、これによりキャリヤテープ２０はテープ通路２５に対する傾きαが小さくなる方向に案内されるようになっているので、部品供給位置１３ｐでの部品４の位置ずれ（供給ずれ）を小さくすることができ、吸着ノズル１６による部品４の吸着ミスの発生を抑えることができる。

部品供給位置での部品の位置ずれ（供給ずれ）を小さくすることができるようにしたテープフィーダ及びテープフィーダによる部品供給方法を提供する。

４ 部品
１３ テープフィーダ
１３ｐ 部品供給位置
２０ キャリヤテープ
２０ｈ 送り孔
２２ スプロケット
２２ａ 外周歯
２３ スプロケット駆動モータ（スプロケット駆動手段）
２４ｂ ガイド面
２５ テープ通路
２５ａ 凸状部

Claims (2)

1. キャリヤテープの両側面をガイドする一対のガイド面を備えたテープ通路と、テープ通路内のキャリヤテープに一定間隔で並んで設けられた送り孔に外周歯を嵌入させたスプロケットと、スプロケットを回転させることによってテープ通路内でキャリヤテープを進行させ、キャリヤテープに一定間隔で並んで設けられた部品を部品供給位置に供給するスプロケット駆動手段とを備えたテープフィーダであって、
   テープ通路が備える前記一対のガイド面のうち、キャリヤテープの送り孔が設けられている側のガイド面であって、スプロケットの外周歯がキャリヤテープの送り孔に嵌入する位置よりもキャリヤテープの進行方向の上流側の位置に凸状部が設けられたことを特徴とするテープフィーダ。
2. キャリヤテープの両側面をガイドする一対のガイド面を備えたテープ通路と、テープ通路内のキャリヤテープに一定間隔で並んで設けられた送り孔に外周歯を嵌入させたスプロケットとを備え、スプロケットを回転させることによってテープ通路内でキャリヤテープを進行させ、キャリヤテープに一定間隔で並んで設けられた部品供給位置に供給するスプロケット駆動手段とを備えたテープフィーダによる部品供給方法であって、
   テープ通路が備える前記一対のガイド面のうち、キャリヤテープの送り孔が設けられている側のガイド面であって、スプロケットの外周歯がキャリヤテープの送り孔に嵌入する位置よりもキャリヤテープの進行方向の上流側の位置に凸状部が設けられたことを特徴とするテープフィーダによる部品供給方法。

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