JP4349345B2 - 電子部品実装装置における部品供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品実装装置において部品供給部に配列されたテープフィーダによって電子部品を搭載ヘッドに供給する電子部品実装装置における部品供給方法に関するものである。

電子部品実装装置において電子部品を搭載ヘッドに供給する方法として、テープフィーダを用いる方法が知られている。この方法は、電子部品を保持するキャリアテープをテープリールから引き出し、電子部品の実装タイミングに同期させてピッチ送りするものである。実装作業中にテープフィーダで部品切れが発生した場合には、テープリールを新たなものと交換するリール交換作業が行われる。

このリール交換作業に際し、近年キャリアテープ自体を継ぎ合わせるいわゆるテープスプライシング方式が採用されるようになっている（例えば特許文献１参照）。この方法によれば、既装着のキャリアテープの末尾部と新たなキャリアテープの先頭部とが継合されることから、新たなテープの先頭部をテープフィーダに装着してテープ位置合わせを行う頭出し作業を省略することができる。これにより、部品切れが発生する度に実装装置を停止させることによる無駄時間を省くことができるという利点がある。

上述のテープスプライシングを採用する場合において、既装着のキャリアテープと新たに供給されるキャリアテープとの継ぎ合わせは手作業によって行われるため、２つのキャリアテープの継目部において部品ポケット間のピッチ誤差やアライメント誤差が生じることが避けがたい。このため、既装着のキャリアテープがテープ送り用のスプロケットと係合している状態では、継目部近傍の新たなキャリアテープは搭載ヘッドによる適正なピックアップ位置に対してこのような誤差分だけずれる結果となる。

このようなテープスプライシングに起因する誤差によるピックアップ動作不具合を予め防止することを目的として、キャリアテープの継目部近傍に予め部品ポケットから電子部品を除去した空テープの部分を設けることが行われる場合がある。このような空テープを設けることにより、既装着のキャリアテープがスプロケットと係合している間は空テープの部分がピックアップ位置を通過していることとなり、ピックアップ動作不具合が発生しない。
特開２００３−２３７８８５号公報

しかしながら、従来装置においては、キャリアテープのピッチ送りにより空テープがピックアップ位置を通過する間は、搭載ヘッドは空の部品ポケットに対して吸着ノズルを上下動させる空ピックアップ動作を反復して実行していた。このため、テープスプライシングによる継目部がピックアップ位置を通過するたびに、電子部品がピックアップされない空動作時間が発生し、電子部品実装装置の作業効率を低下させることとなっていた。

そこで本発明は、テープスプライシングの継目部に電子部品を保持しない空テープ部分を設けた場合において、電子部品がピックアップされない空動作時間の発生を防止し、電子部品実装装置の作業効率を向上させることができる電子部品実装装置における部品供給方法を提供することを目的とする。

本発明の電子部品実装装置における部品供給方法は、部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品を取り出して基板に実装する電子部品実装装置において、前記部品供給部に配列されたテープフィーダによって電子部品を保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより、前記搭載ヘッドによるピックアップ位置に電子部品を供給する電子部品実装装置における部品供給方法であって、前記テープフィーダに既に装着されたキャリアテープと新たに供給されるキャリアテープとを継ぎ合わせるテープスプライシングに際し、継目部を挟むキャリアテープの所定長さ範囲を電子部品が保持されていない空テープとし、部品供給のためにキャリアテープをピッチ送りするテープ送り動作において、電子部品のピックアップミスが所定回数連続して発生した場合は前記継目部が前記ピックアップ位置の上流側の所定位置まで到達したとみなし、キャリアテープを前記所定長さに相当する一括送り長さだけ単一送り動作でテープ送りする。

本発明によれば、キャリアテープをピッチ送りする部品供給動作において継目部がピックアップ位置の上流側の所定位置まで到達したならば、キャリアテープを一括送り長さだけ単一送り動作でテープ送りすることにより、電子部品がピックアップされない空動作時間の発生を防止し、電子部品実装装置の作業効率を向上させることができる。

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分断面図、図３は本発明の一実施の形態のテープフィーダの構成説明図、図４は本発明の一実施の形態のテープフィーダにおけるテープ送り機構の構成説明図、図５は本発明の一実施の形態におけるテープスプライシングの説明図、図６は本発明の一実施の形態のテープフィーダにおけるキャリアテープの継目検出手段の説明図、図７は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における部品供給方法のテープ送り動作を示すフロー図、図８は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における部品供給方法のテープ送り動作の動作説明図である。

まず図１、図２を参照して電子部品実装装置の構造を説明する。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面を部分的に示している。図１において基台１の中央にはＸ方向（基板搬送方向）に搬送路２が配設されている。搬送路２は上流側から搬入された基板３を搬送し実装ステージに位置決めする。搬送路２の両側方には、部品供給部４が配置されており、それぞれの部品供給部４には複数のテープフィーダ５が並設されている。テープフィーダ５は、電子部品を保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより、以下に説明する搭載ヘッドによるピックアップ位置に電子部品を供給する。

基台１上面の両端部上にはＹ軸テーブル６Ａ，６Ｂが配設されており、Ｙ軸テーブル６Ａ、６Ｂ上には２台のＸ軸テーブル７Ａ，７Ｂが架設されている。Ｙ軸テーブル６Ａを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＡがＹ方向に水平移動し、Ｙ軸テーブル６Ｂを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＢがＹ方向に水平移動する。Ｘ軸テーブル７Ａ，７Ｂには、それぞれ搭載ヘッド８および搭載ヘッド８と一体的に移動する基板認識カメラ９が装着されている。

Ｙ軸テーブル６Ａ，Ｘ軸テーブル７Ａ，Ｙ軸テーブル６Ｂ，Ｘ軸テーブル７Ｂをそれぞれ組み合わせて駆動することにより搭載ヘッド８は水平移動し、それぞれの部品供給部４から電子部品を吸着ノズル８ａ（図２参照）によってピックアップし、搬送路２に位置決めされた基板３上に実装する。基板３上に移動した基板認識カメラ９は、基板３を撮像して認識する。また部品供給部４から搬送路２に至る経路には、部品認識カメラ１０およびノズル保持部１１が配設されている。

部品供給部４から電子部品を取り出した搭載ヘッド８が実装ステージに位置決めされた基板３へ移動する際に、吸着ノズル８ａに保持された電子部品を部品認識カメラ１０の上方でＸ方向に移動させることにより、部品認識カメラ１０は吸着ノズル８ａに保持された電子部品を撮像する。そして撮像結果を認識処理部（図示省略）によって認識処理することにより、吸着ノズル８ａに保持された状態における電子部品の位置が認識されるとともに、電子部品の種類が識別される。ノズル保持部１１は、複数種類の吸着ノズル８ａを所定姿勢で収納し、搭載ヘッド８がノズル保持部１１にアクセスしてノズル交換動作を行うことにより、搭載ヘッド８において対象とする電子部品の種類に応じてノズル交換が行われる。

部品供給部４の構造を説明する。図２に示すように、部品供給部４には複数のテープフィーダ５を装着するためのフィーダベース４ａが設けられている。テープフィーダ５は、フィーダ装着用の台車１２によって部品供給部４に配置される。台車１２には、キャリアテープ１５を巻回状態で収納したテープリール１４を保持するためのリール保持部１３が設けられている。リール保持部１３はテープリール１４を回転自在に保持するための保持ローラを備えており、部品供給部４に配置されたテープリール１４を回転させることにより、キャリアテープ１５を引き出すことができるようになっている。

次に、図３、図４を参照してテープフィーダ５の機能を説明する。図３に示すように、フィーダベース４ａに装着されたフレーム部材５ａには、キャリアテープ１５が走行するテープ走行路５ｂが設けられている。キャリアテープ１５に定ピッチで形成された部品収納用の凹部である部品ポケット１６ａには電子部品Ｐが保持されており、部品ポケット１６ａの上面は、トップテープ１７によって覆われている。

テープリール１４から引き出されたキャリアテープ１５はフレーム部材５ａの後尾から導入され、テープ走行路５ｂの上面に添って下流側（図３において右側）に送られる。キャリアテープ１５をテープ送りしながら電子部品を連続的に供給する部品供給動作において、供給リール１４に巻回されたキャリアテープ１５が消費されたならば、テープフィーダ５に既に装着されたキャリアテープ１５の末尾部に、新たに装着されるキャリアテープ１５Ａの先頭部を継目部Ｊを介して継ぎ合わせるテープスプライシングが行われる。

フレーム部材５ａの下流端の上部には、回転駆動機構２０によって駆動されるスプロケット２１が配設されている。図４に示すように、スプロケット２１にはキャリアテープ１５に定ピッチで設けられた送り孔１６ｂ（図５参照）に係合する送り送りピン２１ａが設けられている。回転駆動機構２０は、回転量制御が自在なモータ２３によってベベルギヤ２４を介してスプロケット２１を回転駆動する構成となっている。モータ２３を駆動することによりスプロケット２１が回転し、これによりキャリアテープ１５が下流方向へテープ送りされる。スプロケット２１および回転駆動機構２０は、キャリアテープをテープ走行路５ｂに沿ってピッチ送りするテープ送り機構となっている。

モータ２３はフィーダ制御部２５によって制御され、さらにフィーダ制御部２５は実装機制御部２７によって制御される。フィーダ制御部２５はメモリ２６を備えており、実装機制御部２７によってメモリ２６に各種のテープ送りパターンを書き込むことが出来るようになっている。そして、実装機制御部２７がフィーダ制御部２５に動作指令を出力することにより、任意の送り速度や送りピッチでキャリアテープ１５のテープ送りを行うことができる。これにより、後述するように、キャリアテープ１５を所定にピッチでの間欠ピッチ送りを反復する過程において、キャリアテープ１５を所定長さの一括送り量だけ単一送り動作でテープ送りすることが可能となっている。

スプロケット２１の手前側は、部品ポケット１６ａ内の電子部品Ｐを、搭載ヘッド８の吸着ノズル８ａによってピックアップするピックアップ位置となっている。フレーム部材５ａの下流部分の上面には、ピックアップ位置の近傍においてキャリアテープ１５の上方を覆ってガイドする上ガイド部１８が配設されている。上ガイド部１８には吸着ノズル８ａによるピックアップ位置に対応して吸着開口部１８ａが設けられており、吸着開口部１８ａの下流端は、トップテープ１７を剥離するためのトップテープ剥離部となっている。

キャリアテープ１５が上ガイド部１８の下方を走行する過程において、トップテープ剥離部によってトップテープ１７が剥離され、上流側へ折り返される。そしてトップテープが剥離されることによって露呈された部品ポケット１６ａから、電子部品Ｐが吸着ノズル８ａによってピックアップされる。折り返されたトップテープ１７は、トップテープ送り機構２２によってテープ回収部５ｃ内へ送り込まれ回収される。

次に図５を参照して、テープスプライシングについて説明する。図５（ａ）に示すように、テープスプライシングにおいては、テープフィーダ５に既に装着されたキャリアテープ１５の末尾部と新たに装着されるキャリアテープ１５Ａの先頭部とが、突合わせ線Ｅを介して継ぎ合わされる。ベーステープ１６において突合わせ線Ｅを挟んだテープ貼付け代には、それぞれ部品ポケット１６ａ、送り孔１６ｂを覆う位置にスプライステープ２８、２９が上下両側から貼り付けられる。これにより、図５（ｂ）に示すように、２つのキャリアテープ１５，１５Ａは、継目部Ｊによって継ぎ合わされて１つの連続したキャリアテープとなる。

スプライステープ２９には、長手方向にスリット２９ａが設けられている。これにより、スプロケット２１の送りピン２１ａが送り孔１６ｂに下方から嵌合する際に、送りピン２１ａがスリット２９ａを介して上方に突出し、テープ送りに支障がないようになっている。なお図５（ａ）においては、ベーステープ１６からトップテープ１７を剥離した状態を示しているが、テープスプライシングにおいては、スプライステープ２８はトップテープ１７の上側から貼り付けられる。

このテープスプライシング作業は専用治具を用いて行われ、突合わせ線Ｅを挟んだ２つの部品ポケット１６ａ間のピッチｐ＊が、ベーステープ１６における既定のピッチｐに等しくなるように、２つのキャリアテープ１５，１５Ａの位置合わせが行われる。このとき作業誤差により、ピッチｐ＊は必ずしも規定のピッチｐに完全に一致せず、継ぎ合わせ後において継目部Ｊの近傍で部品ポケット１６ａ間のピッチ誤差が生じたり、また２つのキャリアテープ１５，１５Ａの長手方向のアライメントにミスが生じる場合がある。

このようなピッチ誤差やミスアライメントに起因して、継目部Ｊがピックアップ位置に接近した状態において、部品ポケット１６ａが正しいピックアップ位置にピッチ送りされない事態が生じる場合がある。すなわち、部品ポケット１６ａの位置合わせは、部品ポケット１６ａにスプロケット２１の送りピン２１ａが係合することにより行われるが、上述のようなピッチ誤差やアライメント誤差が存在する場合には、各部品ポケット１６ａは必ずしも正確な位置に位置合わせされるとは限らず、吸着ノズル８ａは部品ポケット１６ａ内の電子部品Ｐを安定してピックアップすることができない。

このようなピックアップ動作の不安定を防止するため、本実施の形態においては、継目部Ｊを挟む所定長さ範囲にある部品ポケット１６ａから電子部品Ｐを除去し、電子部品Ｐが存在しない空テープ部分を設けるようにしている。これにより、位置がばらついている可能性がある継目部Ｊ近傍の部品ポケット１６ａを対象として、吸着ノズル８ａがピックアップ動作を行うことによるピックアップミスを予め防止することができる。

図５に示す例では、キャリアテープ１５の末尾の２つの部品ポケット１６ａ、キャリアテープ１５Ａの先頭の４つの部品ポケット１６ａ、すなわち６つの部品ポケット１６ａから予め電子部品Ｐを取り除くようにしている。これにより、図５（ｂ）に示す継ぎ合わせ後のキャリアテープ１５には、所定長さＬ１（＝ｎ（ここでは６）×ｐ）の空テープの部分が形成される。所定長さＬ１は、継目部Ｊにおける誤差の程度を定量評価することによって決定される。

次に図６を参照して、キャリアテープ１５のテープ送り過程において継目部Ｊを検出する継目検出手段について説明する。図６（ａ）はフレーム部材５ａの先端部に設けられた上ガイド部１８の平面図を示している。上ガイド部１８に設けられた吸着開口部１８ａ内には、部品ポケット１６ａが露呈されている。スプロケット２１の送りピン２１ａは、吸着開口部１８ａの下流側において送り孔１６ｂに係合する。上ガイド部１８においてスプロケット２１に相当する位置には、送りピン２１ａの逃がし用の溝部１８ｃが設けられており、送り孔１６ｂから上面側に突出した送りピン２１ａが上ガイド部１８と干渉しないようになってい

上ガイド部１８において送り孔１６ｂの上方に対応する位置には、吸着開口部１８ａから上流側に隔てた位置に、継目検出用の開口部１８ｂが設けられている。図６（ｂ）に示すように、フレーム部材５ａにおいて開口部１８ｂに対応した位置には、反射型の光学センサであるセンサ３０が下方から挿入されている。センサ３０からの検出信号は継目検出部３１に送られ、継目検出部３１はセンサ３０の検出信号に基づいてキャリアテープ１５において継目部Ｊを検出する。

すなわち、キャリアテープ１５の通常部分がセンサ３０の上方を通過する場合には、送り孔１６ｂがセンサ２５と開口部１８ｂとの間に位置したタイミングにて、センサ３０からの光は送り孔１６ｂと開口部１８ｂを上方へ透過する。したがってこのタイミングにおいてはセンサ３０は反射光を検出せず、これにより送り孔が検出されたことを示す信号が送られる。そしてこの送り孔検出信号が送り孔ピッチに対応したインターバルで反復して出力されることにより、継目検出部３１は継目部無しと判断する。

これに対し、図６（ｂ）に示すように、送り孔１６ｂが接着テープ２９によって閉塞された継目部Ｊがセンサ３０の上方を通過する場合には、接着テープ２９が貼着された範囲についてはセンサ３０からの光はスプライステープ２９によって反射されて送り孔１６ｂが検出されない。そしてこの送り孔不検出状態が所定時間継続することにより、継目検出部３１は継目部Ｊがセンサ３０の位置を通過していることを検出する。したがって、センサ３０および継目検出部３１は、継目部Ｊがピックアップ位置の上流側の所定位置に到達したことを検出する継目検出手段となっている。

この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下電子部品実装装置において、テープフィーダ５によって電子部品を保持したキャリアテープ１５をピッチ送りすることにより、搭載ヘッド８によるピックアップ位置に電子部品Ｐを供給する部品供給方法について、図７のフローに沿って図８を参照して説明する。

部品実装動作においては、部品供給部４に配列されたテープフィーダ５から吸着ノズル８ａによって電子部品をピックアップして取り出して、基板３に移送搭載する部品搭載動作が反復して実行される。この過程において、いずれかのテープフィーダ５において供給リール１４のキャリアテープ１５で部品切れが発生すると、既にテープフィーダ５に装着されているキャリアテープ１５と新たに装着されるキャリアテープ１５Ａとを継ぎ合わせるテープスプライシングが実行される（ＳＴ１）。このとき、前述のように、継目部Ｊを挟む所定長さ範囲（Ｌ１＝ｎ×ｐの範囲・・図８（ａ）参照）は、部品ポケット１６ａ内
に電子部品Ｐが存在しない空テープとされる。

そしてこの後も、吸着ノズル８ａによる電子部品のピックアップが継続して実行され、既装着のキャリアテープ１５に保持された電子部品が吸着ノズル８ａによって取り出される。この過程において、図８（ａ）に示すように、継目部Ｊがセンサ３０の位置に到達し、図６に示す継目検出手段によって検出される（ＳＴ２）。そしてなお電子部品のピックアップを継続することにより、図８（ｂ）に示すように、既装着のキャリアテープ１５に保持された最後の電子部品Ｐ＊がノズル８ａによってピックアップされ、残部品のピックアップが完了する（ＳＴ３）。

継目部Ｊがセンサ３０の位置に到達したタイミングにおける既装着のキャリアテープ１５に保持された残部品数は既知であることから、上記タイミングからこの既知数だけピックアップ動作を反復した時点で、継目部Ｊがピックアップ位置の上流側の所定位置に到達したことが検知される。そしてこの検知を受けて、図８（ｂ）に示す一括送り長さＬ２（（ｎ＋１）×ｐ）だけ、キャリアテープ１５を単一送り動作でテープ送りする（ＳＴ４）。一括送り長さＬ２は、前述の所定長さＬ１に基づいて決定される。

これにより、図８（ｃ）に示すように、新たに装着されるキャリアテープ１５Ａにおいて最先端の部品ポケット１６ａ内に位置する電子部品Ｐａがノズル８ａによるピックアップ位置まで移動する。この状態においては、スプロケット２１の送りピン２１ａは新たに装着されたキャリアテープ１５Ａの送り孔１６ｂに係合している。したがって吸着開口部１８ａにおいては、送り孔１６ｂと正しい相対位置にある部品ポケット１６ａは、安定して位置決めされた状態にある。そしてこの状態で新たに装着したキャリアテープ１５Ａからの部品ピックアップが開始される（ＳＴ５）。

すなわち上述の部品供給方法においては、テープフィーダ５に既に装着されたキャリアテープ１５と新たに供給されるキャリアテープ１５Ａとを継ぎ合わせるテープスプライシングに際し、継目部Ｊを挟むキャリアテープの所定長さＬ１の範囲を電子部品Ｐが保持されていない空テープとする。そして部品供給のためにキャリアテープをピッチ送りするテープ送り動作において、継目部Ｊがピックアップ位置の上流側の所定位置まで到達したならば、キャリアテープを所定長さＬ１に基づいて設定される一括送り長さＬ２だけ、単一送り動作でテープ送りするようにしている。

これにより、テープスプライシングに起因する誤差によるピックアップ動作不具合を予め防止することを目的として、予め部品ポケットから電子部品を除去した空テープの部分を継目部近傍に設けた場合に、従来装置において生じていた不具合、すなわち、空テープの部分がピックアップ位置を通過する間に、搭載ヘッドが空ピックアップ動作を反復して実行することによる空動作時間の発生がなく、電子部品実装装置の作業効率を向上させることができる。

なお上記実施の形態においては、継目部Ｊがピックアップ位置の上流側の所定位置まで到達したことを、図６に示す継目検出手段による継目部Ｊの検出結果に基づいて検知する例を示しているが、このような継目検出手段を備えていないテープフィーダを用いる場合にあっても、本発明を適用することができる。この場合には、継目部Ｊを直接的に検出する替わりに、吸着ノズル８ａによる部品吸着ミスの発生状況によって継目部Ｊのピックアップ位置への接近を間接的に検出する。

すなわち、図８（ｂ）のように。既装着のキャリアテープ１５の最後の電子部品Ｐ＊を取り出した後には、空テープ部分がピックアップ位置を通過することから、このときには吸着ノズル８ａが電子部品を吸着できないピックアップミスが連続して発生する。このと
き、所定回数（例えば３回）連続してピックアップミスが発生したならば、継手部Ｊがキャリアテープの一括送りを実行すべき所定位置に到達したとみなして、同様に単一送り動作で所定長さの一括テープ送りを行う。この方法によっても、空ピックアップ動作を多数回反復することによる実装動作効率の低下を減少させることができる。

本発明の電子部品実装装置における部品供給方法は、電子部品がピックアップされない空動作時間の発生を防止し、電子部品実装装置の作業効率を向上させることができるという効果を有し、部品供給部のテープフィーダから電子部品を取り出して搭載ヘッドに供給する部品供給方法に有用である。

本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分断面図 本発明の一実施の形態のテープフィーダの構成説明図 本発明の一実施の形態のテープフィーダにおけるテープ送り機構の構成説明図 本発明の一実施の形態におけるテープスプライシングの説明図 本発明の一実施の形態のテープフィーダにおけるキャリアテープの継目検出部の説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における部品供給方法のテープ送り動作を示すフロー図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における部品供給方法のテープ送り動作の動作説明図

符号の説明

３ 基板
４ 部品供給部
５ テープフィーダ
８ 搭載ヘッド
８ａ ノズル
１５、１５Ａ キャリアテープ
１６ ベーステープ
１６ａ 部品ポケット
１７ トップテープ
Ｅ 突合わせ線
Ｊ 継目部
Ｐ 電子部品

Claims (1)

1. 部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品を取り出して基板に実装する電子部品実装装置において、前記部品供給部に配列されたテープフィーダによって電子部品を保持したキャリアテープをピッチ送りすることにより、前記搭載ヘッドによるピックアップ位置に電子部品を供給する電子部品実装装置における部品供給方法であって、
   前記テープフィーダに既に装着されたキャリアテープと新たに供給されるキャリアテープとを継ぎ合わせるテープスプライシングに際し、継目部を挟むキャリアテープの所定長さ範囲を電子部品が保持されていない空テープとし、部品供給のためにキャリアテープをピッチ送りするテープ送り動作において、電子部品のピックアップミスが所定回数連続して発生した場合は前記継目部が前記ピックアップ位置の上流側の所定位置まで到達したとみなし、キャリアテープを前記所定長さに相当する一括送り長さだけ単一送り動作でテープ送りすることを特徴とする電子部品実装装置における部品供給方法。

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