(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
こうした吸着ノズル200のサイズは、近年、先端に吸着する電子部品の小型化に伴って小さくなっている。例えば、吸気通路210の内径やピン208の直径が1mm前後のものが知られている。このようにサイズが小さくなるにつれ、吸気通路210の断面積(吸気通路を通路の延びる方向と直交する方向で切断した切断面の面積)に占める、吸気通路210を横切るピン208の断面積の割合が大きくなり(
図8参照)、吸気通路210に付与する負圧が十分確保できないことがあった。例えば、吸着ノズル200の先端に吸着される面が曲面になっている大容量コンデンサのような部品は、リークが発生しやすいため、吸気通路210に付与する負圧が十分確保できない場合には吸着後に姿勢がずれてしまい、基板上に精度よく搭載できないことがあった。
【0005】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、吸気通路と該吸気通路を横切るピンとを含む吸着ノズルを備えた部品装着装置において、吸気通路に十分な大きさの負圧を付与できるようにすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の部品装着装置は、負圧によって先端に電子部品を吸着する吸着ノズルを備え、基板に前記電子部品を装着する部品装着装置であって、前記吸着ノズルは、吸気通路と、該吸気通路を横切るピンと、前記吸気通路を囲う壁に設けられ、前記吸気通路のうち前記ピンよりも上流側と下流側とを繋ぐ吸気補助部と、を有するものである。
【0007】
この部品装着装置では、吸着ノズルの吸気補助部が吸気通路のうちピンよりも上流側と下流側とを繋ぐように設けられている。吸気通路は、断面積(吸気通路を通路の延びる方向と直交する方向で切断した切断面の面積)がピンによって狭められている。しかし、気体は、このピンを迂回して吸気補助部を通過することができる。そのため、吸気通路のうちピンが横切っている部分でも、十分な流量を確保することができる。その結果、吸気通路に十分な大きさの負圧を付与することができる。
【0008】
本発明の部品装着装置において、前記ピンは、前記吸気通路を囲う壁を貫通して端部が外部に突出しており、その突出した端部は、ノズルホルダと一体化する際に利用されるものであってもよい。この場合、ピンの端部には比較的大きな力が加わることがあるが、このピンは吸気通路を囲う壁を貫通しているため、ピンを壁の外面に接合した場合に比べて、強度が高く、折損するおそれが小さい。なお、ピンは両方の端部が外部に突出していてもよいし、片方の端部だけが外部に突出していてもよい。
【0009】
本発明の部品装着装置は、前記吸気通路を囲う前記壁を含んでなるノズル本体と、前記吸気通路の延びる方向に沿って前記ノズル本体を摺動可能に収納するスリーブと、前記吸気通路の延びる方向に沿って前記ノズル本体に設けられた一対の長穴と、を備え、前記ピンは、前記スリーブに固定され、前記吸気通路を横切ると共に前記一対の長穴を貫通していてもよい。こうすれば、スリーブに対してノズル本体が吸気通路の延びる方向に沿って摺動する際に、ノズル本体はピンが挿通された一対の長穴によってガイドされて摺動するため、摺動方向がぶれることがない。
【0010】
前記ノズル本体と前記スリーブと前記一対の長穴とを備えた本発明の部品装着装置において、前記吸気補助部は、前記一対の長穴とは別に前記吸気通路の延びる方向に沿って前記ノズル本体に設けられた穴であってもよい。こうすれば、吸気補助部を設けるにあたってはノズル本体に穴をあければよいため、吸気補助部をノズル本体に設けた溝とする場合に比べて、容易に作製することができる。
【0011】
前記ノズル本体と前記スリーブと前記一対の長穴とを備えた本発明の部品装着装置において、前記吸気補助部は、前記ノズル本体に一対設けられ、前記吸気通路の延びる方向と直交する方向で前記吸気通路のうち前記ピンが横切っている部分を切断した断面をみたとき、前記一対の長穴は前記吸気通路の中心線を軸とする2回対称の関係にあり、前記一対の吸気補助部は前記吸気通路の中心線を軸として前記一対の長穴を90度回転した位置に設けられていてもよい。こうすれば、一対の吸気補助部は一対の長穴とバランスよく分散して形成されているため、これらが片寄って形成されている場合に比べて、ノズル本体の強度を高くすることができる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下に、本発明の好適な一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は部品装着装置100の全体構成を示す説明図、
図2はヘッドユニット110の斜視図である。また、
図3〜
図5は吸着ノズル10の説明図であり、
図3は正面図、
図4は縦断面図、
図5は
図4のA−A断面図である。
【0014】
部品装着装置100は、
図1に示すように、基台102に搭載された基板搬送装置104と、XY平面を移動可能なヘッドユニット110と、ヘッドユニット110に着脱可能に取り付けられたヘッド120と、基板101を上方から撮影するマークカメラ130と、吸着ノズル10に吸着された電子部品を下方から撮影するパーツカメラ132と、基板101へ装着する電子部品を供給する部品供給装置150とを備えている。
【0015】
基板搬送装置104は、前後一対の支持板106,106にそれぞれ取り付けられたコンベアベルト108,108(
図1では片方のみ図示)により基板101を左から右へと搬送する。
【0016】
ヘッドユニット110は、X軸スライダ112に取り付けられ、X軸スライダ112がガイドレール114,114に沿って左右方向に移動するのに伴って左右方向に移動し、Y軸スライダ116がガイドレール118,118に沿って前後方向に移動するのに伴って前後方向に移動する。このため、ヘッドユニット110は、XY平面を移動可能である。各スライダ112,116は、それぞれ図示しないサーボモータによって駆動される。
【0017】
ヘッド120は、ヘッドユニット110に着脱可能に取り付けられている。吸着ノズル10は、圧力を利用して、ノズル先端に部品を吸着したり、ノズル先端に吸着している部品を放したりするものである。このヘッド120は、外観が略円柱状の部材であり、下方に複数(ここでは12本)の吸着ノズル10を有している。吸着ノズル10は、上下方向に延びるノズルホルダ30(
図3参照)と一体化されている。ノズルホルダ30は、ヘッド120のカバーによって覆われているため、
図2には現れていない。このノズルホルダ30は、上端付近にレバーを備えており、レバーが押下されるとノズルホルダ30が吸着ノズル10と共に下降し、レバーの押下が解除されるとノズルホルダ30及び吸着ノズル10は図示しないスプリングの力によって定位置に戻る。また、ノズルホルダ30は、軸回転可能となっている。更に、各吸着ノズル10には、ノズル先端に負圧を供給するか大気圧を供給するかを切り替える図示しない圧力切替弁が取り付けられている。
【0018】
マークカメラ130は、X軸スライダ112の下面に取り付けられている。マークカメラ130は、下方が撮影領域であり、基板101に付されたマークを読み取るカメラである。このマークは、基板101上の基準位置を示すものである。この基準位置は、吸着ノズル10に吸着した部品を基板101上の所望の位置に装着する際に利用される。
【0019】
パーツカメラ132は、基板搬送装置104の前側に配置されている。部品を吸着した吸着ノズル10がパーツカメラ132の上方を通過する際、パーツカメラ132は吸着ノズル10に吸着された部品の状態を撮影する。パーツカメラ132によって撮影された画像は、部品が正常に吸着ノズル10に吸着されているか否かを判定するのに用いられる。
【0020】
部品供給装置150は、部品装着装置100の前方に取り付けられている。この部品供給装置150は、複数のスロットを有しており、各スロットにはフィーダ152が差し込み可能となっている。フィーダ152には、テープが巻き付けられたリール154が取り付けられている。テープの表面には、部品がテープの長手方向に沿って並んだ状態で保持されている。これらの部品は、テープの表面を覆うフィルムによって保護されている。こうしたテープは、図示しないスプロケット機構によって後方へ送り出され、フィルムが剥がされて部品が露出した状態で所定位置に配置される。所定位置とは、吸着ノズル10がその部品を吸着可能な位置である。この所定位置で部品を吸着した吸着ノズル10は、基板101上の定められた位置にその部品を実装することができる。
【0021】
その他に、部品装着装置100は、ノズルストッカー134などを備えている。ノズルストッカー134は、複数種類の吸着ノズル10をストックするボックスであり、パーツカメラ132の隣に配置されている。吸着ノズル10は、部品を装着する基板の種類や部品の種類に適したものに交換される。
【0022】
この部品装着装置100は、コントローラ160によって動作が制御される。コントローラ160は、基板101の生産ジョブを管理する図示しない管理コンピュータからの指令を受けて部品装着装置100を制御する。生産ジョブは、部品装着装置100においてどのスロット位置のフィーダからどの部品をどういう順番でどの基板種の基板101へ実装するか、また、そのように実装した基板101を何枚作製するかなどを定めたものである。
【0023】
ここで、吸着ノズル10について、
図3〜
図5を参照しつつ以下に詳説する。吸着ノズル10は、ノズル本体14と、吸気通路12の延びる方向に沿ってノズル本体14を摺動可能に収納するスリーブ20とを備えている。吸気通路12は、図示しない圧力切替弁を介して真空ポンプに接続されている。
【0024】
ノズル本体14は、円筒状のシャフト部材16にノズル先端部材18が挿入・固定されたものである。シャフト部材16は、吸気通路12を囲う壁の役割を果たす部材であり、一対の長穴16aを有している。一対の長穴16aは、吸気通路12の延びる方向に沿って長くなるように形成され、吸気通路12の中心線を軸とする2回対称となる位置に設けられている。また、シャフト部材16は、一対の吸気補助部16bを有している。一対の吸気補助部16bは、吸気通路12の延びる方向に沿って長くなるように形成された穴であり、吸気通路12の中心線を軸として一対の長穴16aを90度回転した位置に設けられている。
【0025】
スリーブ20は、円筒部22と、円盤部24と、ピン26とを備えている。円筒部22は、ノズル本体14のシャフト部材16を摺動可能に保持している。この円筒部22も、吸気通路12を囲う壁の役割を果たす。円盤部24は、ノズルストッカー134に設けられたノズル保持穴134a(
図6参照)よりも径が大きくなるにように形成されている。この円盤部24は、ノズル保持穴134aに吸着ノズル10の先端側を挿入したときにノズル保持穴134aの周りに引っかかるようになっている。また、円盤部24には、図示しない係合穴(縦穴)が設けられている。この係合穴は、吸着ノズル10がノズル保持穴134aに挿入されたとき、ノズル保持穴134aの周りに設けられた図示しない突起と係合し、吸着ノズル10がノズル保持穴134a内で軸回転するのを阻止する役割を果たす。ピン26は、円筒部22を軸方向と直交する方向に貫通し、その状態で円筒部22に固定されている。このピン26は、吸気通路12を横切ると共にシャフト部材16に設けられた一対の長穴16aを貫通している。また、ピン26の両端は、スリーブ20の外部に突出している。シャフト部材16に設けられた一対の吸気補助部16bは、吸気通路12のうちピン26よりも上流側と下流側とを繋いでいる。
【0026】
こうした吸着ノズル10では、スリーブ20の円筒部22に対してノズル本体14のシャフト部材16が吸気通路12の延びる方向に沿って摺動する際、ノズル本体14はピン26が挿通された一対の長穴16aによってガイドされて摺動する。
【0027】
吸着ノズル10は、外部に突出しているピン26の両端を利用してノズルホルダ30の下端側に着脱可能に取り付けられている。ノズルホルダ30は、概して筒状に形成されたノズル軸32を主体とするものである。ノズル軸32の下端には、L字形状の一対の切欠32a(
図3には片方のみ現れている)が設けられている。ノズル軸32の内部には、下端側の径が絞られたチューブ34と、このチューブ34をノズル先端側に向かって付勢するインナースプリング36とが配置されている。チューブ34は、吸気通路12の中心線を軸とする2回対称となる位置に一対の長穴34aを有している。この一対の長穴34aには、ノズル軸32を軸方向と直交する方向に貫通するピン33が挿通されている。ノズル軸32には、ピン33の抜けを防止するためのリング35が嵌め込まれている。チューブ34は、インナースプリング36の付勢力によってノズル本体14のシャフト部材16をノズル先端側に押圧している。また、チューブ34は、ノズル軸32の内部を吸気通路12の延びる方向に沿って摺動する際、ピン33が挿通された一対の長穴34aによってガイドされて摺動する。ノズル軸32の外周には、概して筒状に形成された可動部材38が吸気通路12の延びる方向に沿って移動可能となるように装着されている。可動部材38は、下端にフランジ38aが設けられている。ノズル軸32は、ピン33が挿通された位置よりもやや下側にばね受け部32bを有している。このばね受け部32bと可動部材38のフランジ38aとの間には、アウタースプリング40が設けられている。
【0028】
吸着ノズル10をノズルホルダ30に取り付ける方法を、
図6を参照しながら以下に説明する。まず、ノズルストッカー134(
図1参照)のノズル保持穴134aにストックされた所望の吸着ノズル10の直上に、ノズルホルダ30を配置する(
図6(a)参照)。このとき、一対のL字形状の切欠32aの縦溝部分を、吸着ノズル10のピン26の両端と対向させる。次に、ノズルホルダ30を下降させ、吸着ノズル10のピン26の両端をL字形状の切欠32aの縦溝部分に挿入する(
図6(b)参照)。このとき、ピン26がアウタースプリング40の付勢力に抗して可動部材38をばね受け部32bに押圧するようにする。その状態で、ノズル軸32を軸回転させてピン26の両端をそれぞれL字形状の切欠32aの横溝部分に挿入させる(
図6(c)参照)。その後、ノズルホルダ30を上昇させる。これにより、吸着ノズル10のピン26は、アウタースプリング40の付勢力によってL字形状の切欠32aの横溝部分と可動部材38のフランジ38aとの間に挟み込まれる。なお、吸着ノズル10をノズルホルダ30から取り外す動作については、この動作の逆であるため、説明を省略する。
【0029】
次に、部品装着装置100のコントローラ160が、生産ジョブに基づいて基板101へ部品を装着する動作について説明する。まず、コントローラ160は、ヘッドユニット110の複数の吸着ノズル10にフィーダ152から供給される部品を順次吸着させる。具体的には、コントローラ160は、X軸スライダ112及びY軸スライダ116を制御して1番目の吸着ノズル10を所望の部品の真上に配置する。次に、コントローラ160は、1番目の吸着ノズル10を下降させると共にその吸着ノズル10へ負圧が供給されるようにする。これにより、1番目の吸着ノズル10に所望の部品が吸着される。なお、吸着ノズル10のノズル本体10は、ノズルホルダ30に対して軸方向に移動可能で、且つ、インナースプリング36により弾性保持されているため、部品を吸着する際の軸方向の衝撃を吸収することができる。その後、コントローラ160は、1番目の吸着ノズル10が下降位置から定位置に戻るように上昇させる。2番目以降の吸着ノズル10についても、これと同様の動作を繰り返す。これにより、1番目から12番目の吸着ノズル10のすべてに部品を吸着させることができる。その後、コントローラ160は、X軸スライダ112及びY軸スライダ116を制御して、ヘッドユニット110を基板101の上方へ向かって移動させる。その移動中、各吸着ノズル10に吸着された部品が部品装着装置100上の構造物や基板101に既に装着された部品と干渉しないように、ヘッド保持体21を上方へ退避しておく。基板101の所望の位置で、コントローラ160は、1番目の吸着ノズル10を下降させ、その後、その吸着ノズル10へ大気圧が供給されるようにする。これにより、1番目の吸着ノズル10に吸着されていた部品が基板101の所望の位置に装着される。2番目以降の吸着ノズル10に吸着されていた部品についても、同様にして基板101上に装着していく。
【0030】
吸着ノズル10は、吸気補助部16bが吸気通路12のうちピン26よりも上流側と下流側とを繋ぐように設けられている。吸気通路12は、
図5に示すように、断面積(吸気通路12を通路の延びる方向と直交する方向で切断した切断面の面積)がピン26によって狭められている。しかし、気体は、このピン26を迂回して吸気補助部16bを通過することができる。そのため、吸気通路12のうちピン26が横切っている部分でも、十分な流量を確保することができる。その結果、吸気通路12に十分な大きさの負圧を付与することができる。例えば、大容量タイプのコンデンサは比較的重量が大きいうえ吸着される面が曲面(球面状)になっていることが多いため、吸着ノズル10に吸着させるには十分な流量が必要となるが、本実施形態の吸着ノズル10であればこうしたコンデンサをしっかり吸着することができる。
【0031】
以上詳述した吸着ノズル10によれば、吸気通路12のうちピン26が横切っている部分でも、十分な流量を確保することができる。その結果、吸気通路12に十分な大きさの負圧を付与することができる。
【0032】
また、ピン26の両端は、ノズルホルダ30と一体化する際に利用されるものであり、比較的大きな力が加わることがある。しかし、このピン26はスリーブ20の円筒部22を貫通しているため、ピンを壁の外面に接合した場合に比べて、強度が高く、折損するおそれが小さい。
【0033】
更に、スリーブ20の円筒部22に対してノズル本体14が吸気通路12の延びる方向に沿って摺動する際に、ノズル本体14はピン26が挿通された一対の長穴16aによってガイドされて摺動するため、摺動方向がぶれることがない。
【0034】
更にまた、吸気補助部16bはノズル本体14のシャフト部材16の壁を貫通する長穴としたため、吸気補助部をシャフト部材16に設けた溝とする場合に比べて、容易に作製することができる。
【0035】
そしてまた、一対の吸気補助部16bは一対の長穴16aとバランスよく分散して形成されているため、これらが片寄って形成されている場合に比べて、ノズル本体14の強度を高くすることができる。
【0036】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【0037】
例えば、上述した実施形態では、吸気補助部16bはノズル本体14のシャフト部材16の壁を貫通する長穴としたが、シャフト部材16の壁を貫通しない長溝としてもよい。
【0038】
上述した実施形態では、吸気補助部16bをシャフト部材16の壁を貫通する長穴としたが、この長穴を気体がよりスムーズに流れるように、気体の流れに沿って内壁を傾斜面にしてもよい。
【0039】
上述した実施形態では、吸気補助部16bを一対設けたが、1つだけ設けてもよいし、3つ以上設けてもよい。また、一対の吸気補助部16bを吸気通路12の中心線を軸として一対の長穴16aを90度回転した位置に設けたが、特にこれに限定されるものではなく、任意の位置に吸気補助部16bを設けてもよい。
【0040】
上述した実施形態では、ピン26の両端を外部に突出するようにしたが、ピン26の片方の端部だけを外部に突出するようにしてもよい。この場合、外部に突出した片方の端部を利用してノズルホルダ30に取り付けるようにしてもよい。