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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-21
(45)【発行日】2022-07-29
(54)【発明の名称】ノズルチェンジャ、システム、および関連の方法
(51)【国際特許分類】
H05K 13/04 20060101AFI20220722BHJP
【ＦＩ】
H05K13/04 A
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2019530695
(86)(22)【出願日】2016-12-27
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-01-30
(86)【国際出願番号】 US2016068636
(87)【国際公開番号】W WO2018125028
(87)【国際公開日】2018-07-05
【審査請求日】2019-12-12
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】598031475
【氏名又は名称】ユニバーサル インスツルメンツ コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＵＮＩＶＥＲＳＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】100120891
【弁理士】
【氏名又は名称】林 一好
(74)【代理人】
【識別番号】100165157
【弁理士】
【氏名又は名称】芝 哲央
(74)【代理人】
【識別番号】100205659
【弁理士】
【氏名又は名称】齋藤 拓也
(74)【代理人】
【識別番号】100126000
【弁理士】
【氏名又は名称】岩池 満
(74)【代理人】
【識別番号】100185269
【弁理士】
【氏名又は名称】小菅 一弘
(72)【発明者】
【氏名】ギースケス コエンラード アレクサンダー
【審査官】中田 誠二郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２００８－２７７４５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６４－０５１２４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１５８６５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２６９７９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０４２４５８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｋ １３／００－１３／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
システムであって、設置ヘッドであって、前記設置ヘッドはスピンドルアセンブリを含み、前記スピンドルアセンブリは取り付けのために複数のノズルのうちの１つを受容することができるスピンドルを含む、設置ヘッドと、
ノズルチェンジャであって、複数のノズルを保持可能なリボルバを含む、ノズルチェンジャと、
を備え、
前記スピンドルアセンブリの移動に応じて、前記ノズルチェンジャの位置の変更が可能であるように、前記ノズルチェンジャは、前記スピンドルアセンブリが垂直軸線に沿って上方の後退位置に移動されるときに、前記スピンドルに向かって移動するように構成され、
前記スピンドルはスピンドル磁石を含み、前記複数のノズルのうちの少なくとも１つはノズル取り付け用磁性部品を含み、前記スピンドル磁石および前記ノズル取り付け用磁性部品は、前記スピンドル磁石と前記ノズル取り付け用磁性部品との間に磁気吸引をもたらすように構成され、
複数のノズルを保持可能な前記リボルバは、ノズルホルダ磁石と前記ノズル取り付け用磁性部品との間に磁気吸引をもたらすように構成されたノズルホルダ磁石を含む、
システム。
【請求項2】
さらに、前記ノズルチェンジャの前記位置は、カム機構を使用して変更可能である、請求項１に記載のノズルチェンジャシステム。
【請求項3】
さらに、前記スピンドルアセンブリが垂直軸線上を移動するとき、前記ノズルチェンジャは固定された中心軸線を中心に枢動する、請求項１に記載のノズルチェンジャシステム。
【請求項4】
さらに、前記ノズルチェンジャの前記位置は、前記スピンドルアセンブリの部品からの力によって変更可能である、請求項１に記載のノズルチェンジャシステム。
【請求項5】
複数のノズルを保持可能な前記リボルバは、前記複数のノズルのうちの１つを前記スピンドルに位置合わせするために、回転するように構成される、請求項１に記載のノズルチェンジャシステム。
【請求項6】
前記カム機構は、前記スピンドルアセンブリが垂直軸線に沿って下方の非後退位置にあるときに、前記ノズルチェンジャを前記スピンドルから離れる方向に付勢する、請求項２に記載のノズルチェンジャシステム。
【請求項7】
さらに、前記リボルバは、前記複数のノズルのうちの１つのノズルが前記スピンドルに取り付けられているときに、空のノズルホルダを２つ有する、請求項１に記載のノズルチェンジャシステム。
【請求項8】
方法であって、設置ヘッドを用意するステップであって、前記設置ヘッドはスピンドルアセンブリを含み、前記スピンドルアセンブリはスピンドルを含み、前記スピンドルはスピンドル磁石を含む、ステップと、
前記スピンドルによって第１ノズルを受容するステップと、
前記スピンドルによって前記第１ノズルを取り付けるステップと、
ノズルチェンジャを用意するステップであって、前記ノズルチェンジャはリボルバを含む、ステップと、
前記リボルバによって複数のノズルを保持するステップであって、前記複数のノズルのうちの少なくとも１つはノズル取り付け用磁性部品を含む、ステップと、
前記スピンドルアセンブリを移動させるステップと、
前記スピンドルアセンブリが垂直軸線に沿って上方の後退位置に移動されるときに、前記ノズルチェンジャを前記スピンドルに向かって移動させるステップと、
前記スピンドル磁石と前記ノズル取り付け用磁性部品との間に磁気吸引をもたらすステップと、
前記第１ノズルを前記スピンドルから取り外すために、前記ノズルチェンジャによって前記第１ノズルを保持するステップと、
前記リボルバによって第２ノズルを保持するステップと、
を含み、
前記ノズルチェンジャによって前記第１ノズルを保持する前記ステップおよび前記リボルバによって第２ノズルを保持する前記ステップの少なくとも一方は、磁気吸引によって実現される、
方法。
【請求項9】
前記第１ノズルが前記スピンドルから取り外された後に、前記リボルバによって前記第２ノズルを回転させて前記スピンドルの下に位置合わせするステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記第２ノズルを前記スピンドルの下に位置合わせした後に、前記スピンドルアセンブリを垂直軸線に沿って移動させるステップと、前記第２ノズルを前記スピンドルの下に位置合わせした後の前記スピンドルアセンブリの前記垂直軸線に沿った移動時に、前記スピンドルによって前記第２ノズルを保持するステップと、
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記第２ノズルを前記スピンドルの下に位置合わせした後の前記スピンドルアセンブリの前記垂直軸線に沿った移動に応じて、前記第２ノズルを前記スピンドルの下に位置合わせした後の前記ノズルチェンジャの位置を変更させるステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記スピンドルによって前記第１ノズルを取り付ける前記ステップは、前記スピンドル磁石と前記第１ノズルとの間の磁気吸引によって実現される、請求項１０に記載の方法。
【請求項13】
前記ノズルチェンジャによって前記第１ノズルを保持する前記ステップおよび前記リボルバによって第２ノズルを保持する前記ステップの少なくとも一方は、デテント機構によって実現される、請求項８に記載の方法。
【請求項14】
前記第１ノズルが前記スピンドルに取り付けられているときに、空のノズルホルダを２つ有するリボルバを用意するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項15】
システムであって、前記システムは、スピンドルアセンブリとノズルチェンジャとを含む設置ヘッドを備え、
前記スピンドルアセンブリは、取り付けのために複数のノズルのうちの１つを受容可能なスピンドルを含み、
前記ノズルチェンジャは、複数のノズルを保持可能なリボルバを含み、
前記スピンドルアセンブリおよび前記ノズルチェンジャは、前記設置ヘッドと共に移動し、
前記ノズルチェンジャは、前記スピンドルアセンブリが垂直軸線に沿って上方の後退位置に移動されるときに、前記スピンドルに向かって移動するように構成されるように、前記ノズルチェンジャおよび前記スピンドルアセンブリは、前記設置ヘッド上で個々に移動可能であり、
前記スピンドルはスピンドル磁石を含み、前記複数のノズルのうちの少なくとも１つはノズル取り付け用磁性部品を含み、前記スピンドル磁石および前記ノズル取り付け用磁性部品は、前記スピンドル磁石と前記ノズル取り付け用磁性部品との間に磁気吸引をもたらすように構成され、
複数のノズルを保持可能な前記リボルバは、ノズルホルダ磁石と前記ノズル取り付け用磁性部品との間に磁気吸引をもたらすように構成されたノズルホルダ磁石を含む、
システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書において開示される主題は、全般的には、エレクトロニクス組み立て機械において部品のピックアンドプレースに使用されるノズルに関する。より具体的には、本主題は、ピックアンドプレースエレクトロニクス組み立てシステムの設置ヘッドにおけるノズルの交換に関する。
【背景技術】
【0002】
さまざまな部品を印刷回路基板上にピックアンドプレースするために、設置ヘッドがエレクトロニクス組み立て機械に使用されている。設置ヘッドは、一般に、スピンドルアセンブリを含み、そこに、電子部品をピックアンドプレースするためのノズルが１つ以上取り付けられ得る。さまざまなサイズまたは形状の電子部品のピックアンドプレースのために、多くの場合、複数の異なるノズルが必要とされている。複数のノズル交換方法が公知であるが、これらはいくつかの欠点を有する。例えば、ノズル交換装置への移動、ノズルの取り外し、および新しいノズルの取り付けが必要であると、かなりの時間を要し得る、ひいては効率を低下させ得る。１つのスピンドルアセンブリ上で複数のノズルを使用すると、スピンドルアセンブリの質量および重量を過度に増やし、設置精度に影響を及ぼす。さらに、間隔の問題が利用可能な代替ノズルの数を制限する。
【0003】
したがって、ノズル交換を可能にするように構成された交換可能ノズル設置ヘッドが当該技術分野において十分に受け入れられるであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
第１の実施形態によると、システムは、設置ヘッドであって、設置ヘッドはスピンドルアセンブリを含み、スピンドルアセンブリは、取り付けのために複数のノズルのうちの１つを受容可能なスピンドルを含む、設置ヘッドと、ノズルチェンジャであって、複数のノズルを保持可能なリボルバを含むノズルチェンジャとを備え、スピンドルアセンブリの移動に応じてノズルチェンジャの位置を変更可能である。
【0005】
第２の実施形態によると、方法は、設置ヘッドを用意するステップであって、設置ヘッドはスピンドルアセンブリを含み、スピンドルアセンブリはスピンドルを含む、ステップと、スピンドルによって第１ノズルを受容するステップと、スピンドルによって第１ノズルを取り付けるステップと、ノズルチェンジャを用意するステップであって、ノズルチェンジャはリボルバを含む、ステップと、リボルバによって複数のノズルを保持するステップと、スピンドルアセンブリを移動させるステップと、スピンドルアセンブリの移動に応じてノズルチェンジャの位置を変更するステップ、とを含む。
【0006】
第３の実施形態によると、システムは、スピンドルアセンブリを含む設置ヘッドと、ノズルチェンジャとを備え、スピンドルアセンブリは、取り付けのために複数のノズルのうちの１つを受容することができるスピンドルを含み、ノズルチェンジャは複数のノズルを保持可能なリボルバを含み、スピンドルアセンブリおよびノズルチェンジャは設置ヘッドと共に移動し、ノズルチェンジャおよびスピンドルアセンブリは、設置ヘッド上で別々に移動可能である。
【0007】
以下の図を参照して、本発明のいくつかの実施形態を詳細に説明する。これらの図において、同様の参照符号は同様の部材を示す。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】１つの実施形態による、スピンドルアセンブリおよびスピンドルが非後退位置にあり、第１ノズルがスピンドルに取り付けられている、システムの斜視図を示す。
【図3a】１つの実施形態による、ノズルが取り付けられたスピンドルの側面図を示す。
【図5】１つの実施形態による、スピンドルの垂直断面図を示す。
【図6a】別の実施形態による、システム１００のノズルチェンジャの一部分の斜視図を示す。
【図8】１つの実施形態による、スピンドルと、ノズルと、リボルバとを含む、システムの一部分の正面断面図を示す。
【図15】１つの実施形態による、スピンドルアセンブリが十分に後退した位置にあり、第１ノズルがスピンドルに最早接続されておらず、ノズルチェンジャに取り付けられている、図１および図９～図１４のシステムの側面切開図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本明細書においては、各図を参照して、制限としてではなく、例示として、開示されるシステムおよび方法の下記の実施形態の詳細な説明を提示する。
【0010】
最初に図１を参照すると、システム１００が示されている。システム１００は、スピンドルアセンブリ１０とノズルチェンジャ２０とを備え得る。スピンドルアセンブリ１０は、縦軸（Ｚ）上を、および鉛直回転軸（θ）を中心に、移動可能であり得る。
【0011】
次に図２を参照すると、１つの実施形態において、システム１００は、連続周回軌道を含む水平面（Ｘ、Ｙ）において移動可能な設置ヘッド２００に取り付けられ得る。図示のように、１つの実施形態において、設置ヘッド２００は複数のシステム１００を含み得る。
【0012】
図１を再び参照すると、１つの実施形態において、スピンドルアセンブリ１０はスピンドル１１を備え得る。複数のノズル１２のうちの１つがスピンドル１１に取り外し可能に取り付けられ得る。図１および図７～図１３には、スピンドル１１に取り付けられた第１ノズル１２ａが示されている。さらなる複数の実施形態において、スピンドルアセンブリ１０は、モータシステム（図示せず）と装着ヘッド支持リニアベアリング２０１とをさらに備え得る。
【0013】
ノズルチェンジャ２０は、複数のノズルホルダ２２を有するリボルバ２１と、リボルバ２１を回転させることができるサーボモータ３３と、カム機構２４とを備え得る。１つの実施形態において、リボルバ２１は、カム機構２４とは反対の側の、ノズルチェンジャ２０の端部に位置付けられ得る。１つの実施形態において、ノズルチェンジャ２０は、ノズルチェンジャ支持体２９に取り付けられ得る。別の実施形態において、ノズルチェンジャ２０は、中心軸線２８を中心に枢動または回転可能であり得る。中心軸線２８は、ノズルチェンジャ２０がチェンジャ支持体２９に取り付けられる箇所であり得る。ノズルチェンジャ２０は、スピンドルアセンブリ１０と連係するように設計され得る。１つの実施形態において、ノズルチェンジャ２０とカム機構２４とは、スピンドルアセンブリ１０または設置ヘッド２００に搭載され得る、または別様に取り付けられ得る。これらの図、特に図１０、に示されているように、別の実施形態において、ノズルチェンジャ２０とカム機構２４とは、スピンドルアセンブリ１０のほぼ上方に搭載され得る。
【0014】
図１をさらに参照すると、１つの実施形態において、複数のノズルホルダ２２は、複数のノズル１２のうちの１つ以上を保持するように構成され得る。複数のノズルホルダ２２は、磁気吸引、スナップデテント機構、または他の手段など、さまざまな手段によって、複数のノズル１２を保持し得る。
【0015】
図１に示されている実施形態において、スピンドルアセンブリ１０は非後退位置に示されている。１つの実施形態において、非後退位置は、スピンドルアセンブリ１０と、スピンドル１１と、複数のノズル１２のうちの１つとが電子部品のピックアンドプレースのために使用される位置であり得る。
【0016】
次に図３ａを参照すると、スピンドル１１を含むスピンドルアセンブリ１０の一部分と複数のノズル１２のうちの第１ノズル１２ａとが示されている。図示のように、第１ノズル１２ａはスピンドル１１に取り付けられ得る。第１ノズル１２ａは、真空、グリッパ、または他の取り付け手段を使用して電子部品のピックアンドプレースを行えるように設計され得る。１つの実施形態において、複数のノズル１２の各々がスピンドル１１に取り付け可能であり得るので、スピンドルアセンブリ１０にさまざまなサイズおよび形状のさまざまな電子部品のピックアンドプレースを行わせることができる。
【0017】
次に図３ｂを参照すると、図３ａのスピンドルアセンブリ１０の部分の断面図が示されている。この断面図は、図３ａに示されている軸線Ａ－Ａに沿った切開図を示している。図示のように、１つの実施形態において、スピンドルアセンブリ１０は、第１ノズル１２ａをスピンドル１１に取り付けるために使用され得るスピンドル磁石１３ａを備え得る。図示のように、スピンドル磁石１３ａは、スピンドル１１の円周全体の周りに環状に配設され得る。
【0018】
１つの実施形態において、第１ノズル１２ａは、付着力をもたらすための対応する磁石を有し得る。別の実施形態において、第１ノズル１２ａは、第１ノズル１２ａをスピンドル１１に取り付けるために、スピンドル磁石１３ａに引き寄せられる磁性部品をその構造内に含み得る。例えば、１つの実施形態において、第１ノズル１２ａは、ノズル取り付け部品１４を含み得る。ノズル取り付け部品１４は磁石でもよいが、代わりに、鉄または他の鉄系材料などの磁性または磁化可能材料でもよい。１つの実施形態において、ノズル取り付け部品１４は、鉄製または鋼製ワッシャまたはリングの形態であり得る。別の実施形態においては、真空、グリッパ、保持デテント機構、または当該技術分野において公知の他の手段による取り付けなど、他の取り付け手段が使用され得る。次に図４を参照すると、スピンドル１１および第１ノズル１２ａの断面図が示されている。第１ノズル１２ａはスピンドル１１に最早取り付けられていない。特に第１ノズル１２ａに言及した上記説明は、複数のノズル１２のうちの何れにも当てはまり得ることを理解されるであろう。
【0019】
図３ａ、図３ｂ、および図４に示されているように、１つの実施形態において、スピンドル１１は緩衝用磁石１３ｂを含み得る。緩衝用磁石１３ｂは、スピンドル磁石１３ａと共に使用され得る。緩衝用磁石１３ｂは、スピンドル１１に取り付けられると、ノズル１２ａにコンプライアンスをもたらす。図３ｂおよび図４に示されているように、１つの実施形態において、緩衝用磁石１３ｂは、スピンドル磁石１３ａとは逆極性に取り付けられ得る。すなわち、これら磁石は、それぞれの南（Ｓ）極が互いに最も近くなるように、またはそれぞれの北（Ｎ）極が互いに最も近くなるように、取り付けられ得る。スピンドル磁石１３ａは、スピンドル１１に沿って軸線方向に移動可能であり得る。他方、緩衝用磁石１３ｂはスピンドル１１に固定的に取り付けられて不動であり得る。緩衝用磁石１３ｂとスピンドル磁石１３ａとの間の逆極性は、スピンドル磁石１３ａが緩衝用磁石１３ｂに近付いたときに、スピンドル磁石１３ａに反発するように構成され得る。さらに、緩衝用磁石１３ｂは、ノズル１２ａが動作中にスピンドル１１に沿って移動するときに、緩衝用磁石１３ｂに接触したスピンドル磁石１３ａからの衝撃を柔らげるためのバンパ３０を含み得る。
【0020】
図５に示されているように、別の実施形態において、緩衝用磁石１３ｂの代わりに緩衝用部品１１３が使用され得る。緩衝用部品１１３は、スピンドル１１とノズル１２ａとの間の如何なる衝撃も吸収可能なＯリングまたは他の材料であり得る。
【0021】
１つの実施形態において、緩衝用磁石１３ｂまたは緩衝用部品１１３の使用は、ノズル１２の質量をスピンドル１１の質量から切り離し得る。これにより、ピックアンドプレース中に電気部品に対する如何なる衝撃も低減され得る。
【0022】
図５に示されているように、別の実施形態において、スピンドル１１はスピンドルオリエンテーション要素１１ａを有し得る。スピンドルオリエンテーション要素１１ａは、スピンドルオリエンテーション要素がノズル１２に対して特定の位置にない場合に、ノズル１２へのスピンドル１１の取り付けを防止し得る。スピンドルオリエンテーション要素１１ａは、対応するノズルオリエンテーション要素（図示せず）に位置合わせされるように構成されたスピンドル１１の溝または切削部分として示されている。他の複数の実施形態において、スピンドルオリエンテーション要素１１ａは突起でもよい。スピンドルオリエンテーション要素１１ａが溝である場合、ノズルオリエンテーション要素は突起でもよく、またはスピンドルオリエンテーション要素１１ａが突起である場合、ノズルオリエンテーション要素は溝、チャネル、またはこれらに類するものでよい。スピンドルオリエンテーション要素１１ａおよび対応するノズルオリエンテーション要素は、スピンドル１１とノズル１２との精確な位置合わせおよび回転平面（θ）における精確な移動制御を容易にするために役立ち得る。
【0023】
次に図６ａ、図６ｂ、図７ａ、および図７ｂを参照すると、ノズルチェンジャ２０の複数の実施形態、特に、リボルバ２１と複数のノズルホルダ２２とを含む領域、がより詳細に示されている。１つの実施形態において、複数のノズルホルダ２２のうちの１つ以上がリボルバ２１の外周に開口部３４を備え得る。図示の複数の実施形態において、複数のノズルホルダ２２の各々はこれら開口部３４のうちの１つを含む。図６に示されているように、１つの実施形態によると、各開口部３４は、スピンドル１１の一部分を開口部３４に通せるように形成され得る。複数のノズルホルダ２２のうちの１つ以上は、複数のノズル１２のうちの１つ以上を保持するように設計された保持機構を備え得る。図７ｂに最も明確に示されているように、１つの実施形態において、保持機構は、ノズル１２のノズル取り付け部品１４と連係するように構成されたノズルホルダ磁石２３を１つ以上備え得る。特に図７ｂを参照すると、ノズルチェンジャ２０の一実施形態、特にリボルバ２１と複数のノズルホルダ２２とを含む領域、が示されている。この図には、ノズルホルダ磁石２３のみが、複数のノズル１２および開口部３４と共に、示されている。これらの図に示されているように、１つ以上のノズルホルダ磁石２３は、複数のノズルホルダ２２のうちの１つ以上の開口部３４の一部分を縁取り得る。別の実施形態においては、スナップデテント機構、他の機械的保持手段、または当該技術分野において公知の他の手段など、複数のノズル１２をノズルホルダ２２に保持する他の方法が使用され得る。
【0024】
次に図８を参照すると、スピンドル１１と、ノズル１２ａと、リボルバ２１とを含むシステム１００の一部分の断面図が示されている。１つの実施形態によると、複数のノズルホルダ２２内の複数のノズル１２は、リボルバ２１にも取り付けられる。図示の実施形態において、ノズル取り付け部品１４は、ノズル１２ａの最上部の円周をほぼ中心に環状に配設される、鉄製または鋼製のワッシャまたはリングの形態であり得る。ノズル取り付け部品１４は、スピンドル１１が開口部３４内を移動するとき、スピンドル磁石１３ａおよびノズルホルダ磁石２３のどちらか一方または両方と磁気的に連係可能であり得る。
【0025】
次に図９を参照すると、システム１００の側面図が示されている。この図には、非後退位置にあるスピンドルアセンブリ１０が示されている。図１および図９を参照すると、１つの実施形態において、スピンドルアセンブリ１０はカムローラ１５を含み得る。カムローラ１５は、図示のように、スピンドル１１のほぼ上方に位置し得る。カムローラ１５は、ノズルチェンジャ２０のカム機構２４と連係するように構成され得る。カム機構２４は、カムばね装置２５とカムアーム２６とを含み得る。１つの実施形態において、カムばね装置２５は、ばね定数を有する部品であれば如何なる部品でもよい。１つの実施形態において、カムローラ１５は、カムアーム２６と直接連係するように設計され得る。
【0026】
図９において分かるように、スピンドルアセンブリ１０は、カムローラ１５およびカムアーム２６と連係せずに、部品のピックアンドプレースのために自由に上昇および下降し得る。１つの実施形態において、カムローラ１５とカムアーム２６との間の距離は、ノズル交換なしにピックアンドプレースを行うための（Ｚ軸線上の）ストロークを決定し得る。
【0027】
図１０は、システム１００の正面図を示す。図１および図９と同様に、図１０は、スピンドルアセンブリ１０と、スピンドル１１と、複数のノズル１２のうちの１つとが電子部品のピックアンドプレースのために使用される位置など、非後退位置にあるスピンドルアセンブリ１０を示す。お分かりのように、この実施形態において、スピンドルアセンブリ１０が非後退位置にあるとき、ノズルチェンジャ２０はスピンドル１１のほぼ上方に位置し得る。さらに、図９および図１０に示されているように、１つの実施形態において、スピンドルアセンブリ１０が非後退位置にあるとき、リボルバ２１はスピンドル１１の上方の片側に保持され得る。
【0028】
図１および図９を再び参照すると、１つの実施形態において、ノズルチェンジャ２０は中心軸線２８を中心に枢動可能であり得る。ただし、スピンドルアセンブリ１０が非後退位置にあるとき、カムばね装置２５は、ノズルチェンジャ２０をスピンドルアセンブリ１０から離れる方向に付勢し得る。これにより、カムばね装置２５は、中心軸線２８を中心としたノズルチェンジャ２０の枢動を防止し得る。例えば、スピンドルアセンブリ１０が非後退位置にあるとき、リボルバ２１がスピンドル１１から離れた位置に保持されるように、ノズルチェンジャ２０はカムばね装置２５によって付勢され得る。これにより、非後退位置での使用中、スピンドルアセンブリ１０のピックアンドプレース動作に対するノズルチェンジャ２０の干渉が防止され得る。
【0029】
一実施形態において、スピンドルアセンブリ１０が（Ｚ軸線上を）上方に後退位置まで移動するときに、カムローラ１５がカムアーム２６に衝突し得るように、スピンドルアセンブリ１０およびノズルチェンジャ２０は位置付けられ得る。カムアーム２６へのカムローラ１５の衝突は、カムばね装置２５を変位させて圧縮させ得る。後退位置への上昇中のカムローラ１５との接触およびカムばね装置２５の圧縮を容易にするために、カムアーム２６は湾曲した形状またはデザインを有し得る。カムばね装置２５の圧縮により、リボルバ２１の変位と中心軸線２８を中心としたノズルチェンジャ２０の枢動とが引き起こされ得る。１つの実施形態において、スピンドルアセンブリが（Ｚ軸線上を）上方に後退位置に上昇するときのリボルバ２１の変位方向は、スピンドルアセンブリ１０のスピンドル１１に向かい得る。
【0030】
図１１～図１５は、後退位置へのスピンドルアセンブリ１０の（Ｚ軸線上の）上昇を示す。図示のように、１つの実施形態において、スピンドルアセンブリ１０が上方に後退位置へ移動されているとき、カムローラ１５とカム機構２４との間の連係は、カムばね装置２５を圧縮し得る。図１１～図１２から分かるように、スピンドルアセンブリ１０が後退位置に向かって上昇すると、カムローラ１５はカムアーム２６に接触し、カムアーム２６を変位させる。カムローラ１５との接触によるカムアーム２６の変位は、カムばね装置２５を圧縮させ得る。カムアーム２６へのカムローラ１５の接触は、ノズルチェンジャ２０を中心軸線２８周りに枢動させ得る。ひいては、図１１および図１２に矢印Ａで示されているように、リボルバ２１をスピンドル１１に向けて移動させ得る。
【0031】
次に図１３を参照すると、スピンドルアセンブリ１０がさらに（Ｚ軸線に沿って）上方に後退位置に向かって移動すると、カムローラ１５によって引き起こされたカムアーム２６の変位は、カムばね装置２５を最大に圧縮し得るので、中心軸線２８を中心としたノズルチェンジャ２０のさらなる枢動を引き起こし得ない。その後、カムローラ１５はカムアーム２６の直線区間２６ａを移動し続け得るので、スピンドルアセンブリ１０をさらに移動させ、スピンドル１１をノズルホルダ２２の開口部３４を通して上昇させることによってノズル１２の交換を可能にし得る。カムばね装置２５の圧縮とノズルチェンジャ２０の回転とは、リボルバ２１をスピンドル１１にさらに接近させ得る。１つの実施形態において、リボルバ２１は、開口部３４によってスピンドル１１を包囲し得る。１つの実施形態において、リボルバ２１の開口部３４によるスピンドル１１のこの包囲は、複数のノズルホルダ２２のうちの１つにおいて起こり得る。１つの実施形態において、スピンドル１１は、スピンドル１１とノズルホルダ２２またはリボルバ２１との間の直接接触なしに、複数のノズルホルダ２２のうちの１つの開口部３４内に移動され得る。
【0032】
図１４において、カムローラ１５によって引き起こされたカムアーム２６の変位がカムばね装置２５を最大に圧縮させ、リボルバ２１がスピンドル１１に向けて十分移動されてスピンドル１１が複数のノズルホルダ２２のうちの１つに通された後（すなわち、スピンドル１１が複数のノズルホルダ２２のうちの１つの開口部３４内に移動された後）、カムローラ１５はカムアーム２６の直線区間２６ａに沿って移動し得る。カムローラ１５がカムアーム２６の直線区間２６ａに沿って上昇し続けているとき、カムアーム２６の変位に実質的変化は起こり得ない。ノズルチェンジャ２０およびリボルバ２１は、代わりに、スピンドル１１に対してほぼ一定の位置に保持され得る。ノズルチェンジャ２０およびリボルバ２１の位置はほぼ一定に維持されている一方で、スピンドルアセンブリ１０およびスピンドル１１は、完全に後退した位置に向かって（Ｚ軸線に沿って）上昇し続け得る。一部の実施形態において、カムばね装置２５は、これらの図に示されているように、螺旋またはコイルばねでもよい。ただし、本明細書に記載されている方法のうちの一部または全てにおいて、カムばね装置２５は、ノズルチェンジャ２０を移動させるように構成された、ばね定数を有するものであれば、他の種類の如何なるばね装置でもよい。別の実施形態において、カム、カムローラ、およびばね機能は、電子的に、およびソフトウェア制御によって、スピンドルアセンブリのＺ移動に結合されるサーボモータ駆動装置によって実現され得る。
【0033】
スピンドルアセンブリ１０およびスピンドル１１が後退位置に近付くに伴い、スピンドル１１に取り付けられた第１ノズル１２ａは、複数のノズルホルダ２２のうちの１つに接触し得る。このノズルホルダ２２は、以下において第１ノズルホルダ２２ａと称される。１つの実施形態において、第１ノズルホルダ２２ａは、スピンドル１１およびスピンドルアセンブリ１０が後退位置に向かって上昇し続けると、磁気連係、スナップデテント機構、または他の機構によって、第１ノズル１２ａを保持し、ひいては第１ノズル１２ａをスピンドル１１から取り外すように設計され得る。
【0034】
図１５および図１６は、１つの実施形態による、（Ｚ軸線上を）完全に上昇して後退位置まで十分に移動したスピンドルアセンブリ１０を示す。図１５に示されているように、第１ノズル１２ａは第１ノズルホルダ２２ａによって保持され得る。したがって、第１ノズル１２ａはスピンドル１１から取り外され得る。第１ノズル１２ａの取り外し後、リボルバ２１は回転し得る。リボルバ２１の回転は、さまざまな手段によって実現され得る。例えば、１つの実施形態において、リボルバ２１の回転は、サーボモータ３３によって実現され得る。他の回転手段も使用され得る。リボルバ２１の回転後、第２ノズルホルダ２２ｂがスピンドル１１のほぼ下方に位置合わせされ得る。図１６に示されているように、１つの実施形態において、第２ノズルホルダ２２ｂは、第２ノズル１２ｂを支持し得る。
【0035】
リボルバ２１の回転後、スピンドルアセンブリ１０およびスピンドル１１は、再び非後退位置に向かって（Ｚ軸線に沿って）下方に移動し得る。カムローラ１５がカムアーム２６の直線区間２６ａを下方に移動しているとき、スピンドル１１は下方に移動し得るが、ノズルチェンジャ２０およびリボルバ２１はスピンドル１１に対してほぼ一定の位置に保持され得る。したがって、スピンドル１１は第２ノズルホルダ２２ｂを通って第２ノズル１２ｂに係合し得る。スピンドル１１の力は、第２ノズル１２ｂを第２ノズルホルダ２２ｂ内に保持している保持力に打ち勝つために十分であり得る。その後、第２ノズル１２ｂはスピンドル１１に取り付けられ得るので、第２ノズル１２ｂはスピンドルアセンブリ１０によって電子部品の組み付けに使用され得る。
【0036】
図１７に示されているように、スピンドルアセンブリ１０およびスピンドル１１が非後退位置へ下降し続けているとき、カムばね装置２５はノズルチェンジャ２０のリボルバ２１をスピンドルアセンブリ１０およびスピンドル１１から強制的に離すようにノズルチェンジャ２０を付勢し得るので、電子部品のピックアンドプレースにおける使用中など、スピンドルアセンブリ１０が非後退位置にあるとき、ノズルチェンジャ２０はスピンドルアセンブリ１０、スピンドル１１、および第２ノズル１２ｂの邪魔にならない位置に保持され得る。
【0037】
スピンドル磁石１３ａ、ノズル取り付け部品１４、および１つ以上のノズルホルダ磁石２３に再び言及すると、１つの実施形態において、１つ以上のノズルホルダ磁石２３とノズル取り付け部品１４との間の引力を、スピンドル磁石１３ａとノズル取り付け部品１４との間の引力よりも大きし得る。これは、「挿入が容易で取り外しが困難な（ｅａｓｙ ｉｎ，ｈａｒｄ ｏｕｔ）」関係を生じさせうる。この状態においては、複数のノズル１２のうちの１つをスピンドル１１から取り外すために必要な力は、複数のノズル１２のうちの１つを複数のノズルホルダ２２のうちの１つに挿入するための力よりも大きい、および／または著しく、または目立って、大きい。これは、複数のノズル１２のうちの１つが複数のノズルホルダ２２のうちの１つとスピンドル１１との両方によって同時に保持されなくなり、ノズル１２が落下するという状況を防止し得る。同様に、「挿入が容易で取り外しが困難な」関係において、複数のノズル１２のうちの１つを複数のノズルホルダ２２のうちの１つから取り外すために必要な力は、スピンドル１１を複数のノズル１２のうちの１つに挿入するために必要な力、ならびに複数のノズル１２のうちの１つをスピンドル１１上に保持するために必要な力、よりも著しく大きくなり得る。これは、複数のノズル１２のうちの１つがノズルホルダ２２に嵌って保持される前に、そのノズルがスピンドル１１によって保持されなくなって落下するという状況を防止しうる。「挿入が容易で取り外しが困難な」関係は、ノズル１２の保持がスナップデテント機構または他の機構によって実現される実施形態においても使用され得る。
【0038】
一実施形態において、ノズル１２ａがスピンドル１１に取り付けられているとき、リボルバ２１の単一のノズルホルダ２２が空であり得る（すなわち、ノズル１２を保持していない）。これにより、ノズル１２ａの取り外しは、空の単一のノズルホルダ２２によってノズル１２ａを保持することによって行うことができる。その後、リボルバ２１は回転して、複数のノズル１２のうちの何れかをスピンドル１１への取り付けのために供し得る。
【0039】
別の実施形態において、ノズル１２ａがスピンドル１１に取り付けられているとき、リボルバ２１の２つのノズルホルダ２２が空であり得る（すなわち、ノズル１２を保持していない）。このような実施形態は、リボルバ２１以外の場所からのノズル１２の選択を可能にし得る。例えば、１つの実施形態において、ノズル１２ａがスピンドル１１に取り付けられているとき、リボルバの２つのノズルホルダ２２は空であり得る。上記のように、ノズル１２ａはスピンドル１１から取り外されて、空のノズルホルダ２２のうちの１つによって保持され得る。次にリボルバ２１は、第２の空のノズルホルダがスピンドル１１に位置合わせされるように、回転する。次に、スピンドル１１は、別のノズル１２がスピンドルに取り付けられていない状態で、後退位置から非後退位置に移動し得る。次に、設置ヘッド２００は空のスピンドル１１を、ノズルバンク（図示せず）の上方など、別の位置に移動させ得る。そこから追加のノズル１２が選択されてスピンドル１１によって保持され得る。その後、追加のノズル１２はスピンドル１１から取り外されてリボルバ２１の空のノズルチェンジャ２２によって保持され得る、またはノズルバンクに戻され得る。したがって、必要に応じて、複数のノズル１２がノズルバンクとリボルバ２１との間で交換され得る。
【0040】
さらに本明細書に開示され、図１～図１７および上の説明に図示および例示されているのは、スピンドル１１などのスピンドルを含む、スピンドルアセンブリ１０などのスピンドルアセンブリを含む、設置ヘッド２００などの設置ヘッドを用意するステップを含む方法である。本方法は、第１ノズル１２ａなどの第１ノズルをスピンドルによって受容して第１ノズルを取り付けるステップをさらに含み得る。１つの実施形態において、本方法は、リボルバ２１を有するノズルチェンジャ２０など、リボルバを含むノズルチェンジャを用意するステップと、複数のノズル１２などの複数のノズルをリボルバによって保持するステップと、をさらに含み得る。さらに、本方法は、スピンドルアセンブリを移動させ、スピンドルアセンブリの移動に応じて、ノズルチェンジャの位置を変更するステップを含み得る。１つの実施形態において、スピンドルアセンブリの移動に応じてノズルチェンジャの位置を変更するステップは、ノズルチェンジャに取り付けられた、カム機構２４などの、カム機構とスピンドルアセンブリとの間の連係によって実現され得る。例えば、スピンドルアセンブリ１０は、カム機構に接触してカム機構の変位を引き起こし得る、カムローラ１５などのカムローラを含み得る。カム機構の変位は、取り付けられているノズルチェンジャの変位または移動を引き起こし得る。
【0041】
１つの実施形態において、本方法は、第１ノズルがスピンドルに最早取り付けられないように、ノズルチェンジャによって第１ノズルを保持するステップをさらに含み得る。
【0042】
さらに別の実施形態において、本方法は、第２ノズル１２ｂなどの第２ノズルをリボルバによって保持するステップを含み得る。さらに、本方法は、第１ノズルがスピンドルに最早取り付けられていないときに、リボルバによって第２ノズルを回転させてスピンドルの下に位置合わせするステップを含み得る。さらに、１つの実施形態において、本方法は、スピンドルアセンブリの２回目の移動時に、スピンドルアセンブリによる第２ノズルの２回目の移動と保持とを行わせるステップを含み得る。本方法は、スピンドルアセンブリの２回目の移動に応じて、ノズルチェンジャの位置の２回目の変更を行わせるステップをさらに含み得る。
【0043】
さらに別の実施形態において、本方法は、第１ノズルがスピンドルに取り付けられているとき、空のノズルホルダを２つ有するリボルバを用意するステップを含み得る。さらに別の実施形態において、本方法は、スピンドルをノズルバンクなどの別の場所に移動させて、追加のノズル、すなわち、リボルバ上になかったノズル、をスピンドルによって保持するステップを含み得る。さらに、本方法は、リボルバの空のノズルチェンジャによって追加のノズルをスピンドルから取り外して保持する、または追加のノズルをノズルバンクに戻す、ステップを含み得る。すなわち、本方法は、スピンドルおよびノズルチェンジャによって、リボルバとノズルバンクとの間でノズルをやり取りするステップを含み得る。
【0044】
上記のように、１つの実施形態において、取り付けるステップおよび保持するステップのうちの１つ以上が磁気吸引によって実現されうる。スナップデテント機構または他の手段など、他の保持手段も使用され得る。
【0045】
各実施形態の複数の要素が冠詞「ａ」または「ａｎ」のどちらかを付けて紹介されている。これら冠詞は、これら要素が１つ以上存在することを意味することを意図している。用語「を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「を有する（ｈａｖｉｎｇ）」およびこれらの派生形は、列挙されている要素以外の追加の要素が存在し得るように、包含的であることを意図している。接続詞「または（ｏｒ）」は、少なくとも２つの用語の列挙と共に使用されているとき、何れかの用語または用語の組み合わせを意味することを意図している。用語「第１（ｆｉｒｓｔ）」および「第２（ｓｅｃｏｎｄ）」は、要素を識別するために使用されており、特定の順番を示すためには使用されていない。
【0046】
本発明を限られた数の実施形態のみに関して詳細に説明してきたが、本発明はこのような開示されている実施形態に限定されないことは容易に理解されるものとする。むしろ、本発明は、上に記載されていない、しかし本発明の精神および範囲に見合った、任意の数の変形例、変更例、置換例、または相当する等価構成を組み込むために変更可能である。さらに、本発明のさまざまな実施形態を説明してきたが、本発明の複数の態様は、記載されている実施形態のうちの一部のみを含み得ることを理解されたい。したがって、本発明は、上記説明によっては制限されると見做されるべきではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。
【図1】
【図2】
【図3a】
【図3b】
【図4】
【図5】
【図6a】
【図6b】
【図7a】
【図7b】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】