JP2000133993A - 電子部品の位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸着ノズルで吸着された電子部品の吸着ノズ
ルに対する位置補正を行なう低コストで簡単な構成の電
子部品の位置決め機構を提供する。 【解決手段】 チップ部品９を、Ｘ軸方向の両側、及び
前記Ｙ軸方向の両側からそれぞれ挾み込むように互いに
対向して配置された一対のＸテーパプレート１２ａと一
対のＹテーパプレート１３ａとを有している。Ｘテーパ
プレート１２ａとＹテーパプレート１３ａの各対の対向
する側の各辺は、その間隔が上端に向かって徐々に大き
くなるようにゆるやかに傾斜させたテーパ部１２ｂ，１
３ｂに形成されている。吸着ノズル４ａで吸着したチッ
プ部品９を、前記各対の間に垂直に降ろして行く際に、
このテーパ部１２ｂ，１３ｂにチップ部品９が当たって
摺動しながら位置補正がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、チップ状
の電子部品をプリント基板の所定個所に実装する際に、
電子部品の位置決めを行うための電子部品の位置決め装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、チップ状の電子部品をプリン
ト基板等の所定個所に実装する際に、電子部品の位置を
補正する等して位置決めを行う方法についてはいくつか
の方式が用いられている。そのうちの一つとして、例え
ば、レバーを用いて機械的に位置決めをする方式があ
る。この装置は、図１３に示すように、先端部に吸着ノ
ズル４ａ、後端部に吸気管２１を有する吸着機構４の両
側面に軸支されたレバー２３の先端部２３ａが矢印Ｄ方
向に回動自在に設けられ、このレバー２３の後端部２３
ｂに接触するカム２４が、吸着機構４本体に対して矢印
Ｅ方向（上下方向）に摺動自在に設けられており、この
カム２４はアーム２５でシリンダー装置２６に連結され
た構成である。この構成において、バキューム方式によ
り吸気管２１を介して、吸着ノズル２０の先端で電子部
品（以後、チップ部品と言う）９を吸着し、さらに、図
示しないプリント基板への実装時に、シリンダー装置２
６によってアーム２５を下方向に動かすことにより、レ
バー２３の先端部２３ａでチップ部品９を挾んで位置決
めを行う。

【０００３】別の方法として、画像処理により位置決め
をする方式もある。これは図１４に示すように、画像処
理用モニター３０ａを有するコンピュータ３０に、制御
装置３１とＣＣＤカメラ３２を接続した画像処理装置
と、先端に吸着ノズル４ａを有し、図示しない駆動モー
タによるスライド機構３３で水平方向、及び垂直方向に
任意に移動可能とされた吸着機構４とを用いた構成であ
って、吸着ノズル４ａに吸着したチップ部品９を照明部
材３４によって照明しながら、ＣＣＤカメラ３２でチッ
プ部品９の画像をコンピュータ３０に取り込むと共に、
画像処理用モニター３０ａにて目視による位置補正を行
って、その情報を制御装置３１に入力し、制御装置３１
において画像処理から位置誤差を解析して、チップ部品
９位置の実際の補正量を算出し、その値に応じてスライ
ド機構３３を駆動させてチップ部品９の位置決めを行う
というものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
前記電子部品の位置決め装置のうち、レバーを用いる方
式においては、駆動用のシリンダー装置２６を必要とす
る等、構造が複雑になる上に、チップ部品９が小さくな
ると位置決めが困難になるという問題点があった。この
ために、位置決め部分の機構を小型化するのも容易では
なかった。また、画像処理による方式においては、ＣＣ
Ｄカメラ３２、照明部材３４、画像処理用のコンピュー
タ３０や制御装置３１、コンピュータ３０用の画像処理
ソフト等が必要となり、必然的に高価なものになるとい
う問題点があった。本発明は前記事情に鑑み案出された
ものであって、本発明の目的は、電子部品（チップ部
品）のプリント基板への実装時に、小さな電子部品も含
めて、その位置決めを容易に行うことができる、低コス
トで簡単な構成の電子部品の位置決め装置を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、チップ状の電子部品を水平方向及び鉛直方向
に移動自在な吸着ノズルで吸着した状態で、吸着ノズル
に対する電子部品の位置補正を行うための電子部品の位
置決め装置であって、前記電子部品を水平方向でその両
側から挾み込むように互いに対向して配設された２つの
第１位置決め部材と、前記電子部品を前記両側の方向に
直交する方向の両側からそれぞれ挾み込むように互いに
対向して配設された２つの第２位置決め部材と、前記第
１位置決め部材の対向する箇所および第２位置決め部材
の対向する箇所にそれぞれ形成され、前記吸着ノズルで
吸着した電子部品を前記第１、第２位置決め部材の間に
降ろして行く際に、電子部品が当たって摺動しながら位
置補正がなされるように、間隔が上端に向かって徐々に
大きくなるように傾斜させたテーパ部とを備えることを
特徴とする。

【０００６】本発明によれば、吸着ノズルで吸着した電
子部品を、第１、第２位置決め部材の間に垂直に降ろし
て行くと、吸着ノズルに対してズレて吸着された電子部
品が対向する両テーパ部のうち、片方のテーパ部に当た
り、さらに降ろして行くと、電子部品はテーパ部に摺動
することにより、中心方向へずらす力が作用して位置補
正がなされる。最終的に電子部品の周囲の４辺が第１、
第２位置決め部材の各テーパ部に同時に当たることによ
り位置決めがなされる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る
チップマウンターの全体斜視図、図２はチップ部品を供
給するテープの説明図、図３は吸着機構の側断面図、図
４は電子部品を吸着した吸着ノズルの斜視図、図５は電
子部品の位置決め装置の正面図、図６は電子部品の位置
決め装置の側面図、図７は２対の位置決め部材を簡略化
した斜視図、図８はバックアップ機構を簡略化した側断
面図、図９は位置決め部材の配置構成を簡略化した斜視
図を示す。図１に示すように、小型のチップマウンター
１に本発明の電子部品の位置決め装置２（以後、チップ
位置決め装置２と言う）が装備され、マウンター台３上
に、先端にチップ部品（図示しない）を吸着する吸着ノ
ズル４ａを有する吸着機構４と、この吸着機構４をＸ方
向に移動させるＸスライド軸５ａ、Ｙ方向及びＺ方向
（垂直方向）に移動させるＹスライド軸５ｂから成るス
ライド機構５と、プリント基板を載置する基板テーブル
６と、テープ８によってチップ部品を吸着ノズル４ａ下
へ供給するための部品供給装置７と、吸着ノズル４ａに
吸着したチップ部品の位置決めを行うためのチップ位置
決め装置２とが所定位置に配設されている。尚、チップ
マウンター１としては、この実施例に限らず、ソニーデ
スクトップロボットＣＡＳＴと組み合わせて、チップ部
品専用のマウンターとすることもできる。

【０００８】前記部品供給装置７のテープ８は、図２に
示すように、粘着性のある角穴８ａが等間隔で一列に設
けられており、この角穴８ａ内にチップ部品９を付着さ
せた状態で、チップ部品９を吸着ノズル４ａ下へ供給す
る。対象となるチップ部品は、例えば、コンデンサーや
抵抗部品などである。前記吸着ノズル４ａは、図３に示
すように、ノズル支持部材４ｂ側と吸着ノズル４ａのス
トッパ部４ｃとの間にコイルスプリング５を介在させる
ことにより、上下方向に弾性的にスライド可能に配設さ
れ、これにより、吸着ノズル４ａに吸着したチップ部品
９をマウントした際に、必要以上に押し付けても、上に
逃げることが可能である。また、図４に示すように、吸
着ノズル４ａの内径ｒは０.３mm〜１mm程度で、吸着力
も小さく、チップ部品９の大きさもＸ方向長さｘが０.
５mm〜１.６、Ｙ方向長さｙが１mm〜３.２mm程度の小さ
いものなので、チップ部品９は、吸着ノズル４ａで吸着
した状態で横方向から小さい力で簡単にスライドさせる
ことができる。

【０００９】本発明の前記チップ位置決め装置２は、図
５乃至図１０に示すように、位置決め台１０、内側部材
１２、外側部材１３などを備えている。前記位置決め台
１０は、マウンター台３上にビス１１でネジ止めされて
いる。前記内側部材１２は筒状に形成され、その下端
が、位置決め台１０の下面側に設けたビス穴１０ａから
ビス１７でネジ止め固定され、位置決め台１０上に垂直
に立設されている。前記内側部材１２の上部に、チップ
部品９のＸ方向の位置決めを行うための第１位置決め部
材である一対のＸテーパプレート１２ａが互いに対向す
るように形成されている。前記一対のＸテーパプレート
１２ａは内側部材１２の中心軸を挟んだ箇所に設けら
れ、各Ｘテーパプレート１２ａは、内側部材１２の直径
上で対向する上部箇所から、前記直径方向に延在する幅
と、直径方向と直交する方向に厚さをもって上方に延在
形成されている。前記Ｘテーパプレート１２ａの先端部
の対向する側の各辺には、その各辺の間隔ｄが上方に向
かって徐々に大きくなるようにゆるやかに傾斜させたテ
ーパ部１２ｂが形成されている。

【００１０】図６、及び簡略化した図９に示すように、
前記外側部材１３は筒状で、前記内側部材１２の外周に
回転不能にかつ上下に移動可能に嵌合されている。前記
外側部材１３の上部に、チップ部品９のＹ方向の位置決
めを行うための第２位置決め部材である一対のＹテーパ
プレート１３ａが互いに対向するように形成されてい
る。前記一対のＹテーパプレート１３ａは外側部材１３
の中心軸を挟んだ箇所に設けられ、各Ｙテーパプレート
１３ａは、外側部材１２の直径上で対向する上部箇所か
ら、前記直径方向に延在する幅と、直径方向と直交する
方向に厚さをもって上方に延在形成され、Ｘテーパプレ
ート１２ａとＹテーパプレート１３ａは互いに直交する
ように設けられている。前記Ｙテーパプレート１３ａの
先端部の対向する側の各辺には、その各辺の間隔ｄが上
方に向かって徐々に大きくなるようにゆるやかに傾斜さ
せたテーパ部１３ｂが形成されている。

【００１１】なお、前記外側部材１３は、第１部材１３
０２と第２部材１３０４の２つの部材から構成され、第
１部材１３０２が内側部材１２の外周に上下に移動可能
に嵌合され、図５に示すように、第１部材１３０２に打
ち込んだピン１３１２が内側部材１２の溝に上下に移動
可能に挿入されている。また、前記第２部材１３０４
は、図６に示すように、ネジ１８により第１部材１３０
２に固定され、本実施の形態では、前記各Ｙテーパプレ
ート１３ａは第２部材１３０４に形成されている。ま
た、前記外側部材１３は、その下端が、内側部材１２を
内包するコイルスプリング１６を介してストッパー部１
２ｅで掛止されているため、上方向に微小な弾性力で付
勢され、図５、図６において符号１３２０は外側部材１
３の上限位置を規制するストッパを示す。

【００１２】また、図８に示すように、前記２つのＸテ
ーパプレート１２ａと２つのＹテーパプレート１３ａの
中心位置に、吸着ノズル４ａで吸着した電子部品９を下
面側から鉛直方向上方に軽く加圧して押さえるバックア
ップ部材１４が配設されている。前記バックアップ部材
１４は、内側部材１２の内部空間に上下に移動可能に挿
入された胴部１４ｂと、胴部１４ｂから突出する細い棒
状のピン部１４ａを有している。前記ピン部１４ａは、
対向するテーパ部１２ｂ、１３ｂによって狭められた開
口部１２ｃ内に位置し、その上端が吸着ノズル４ａに吸
着されたチップ部品９を下面側から軽く垂直方向に加圧
できるように構成されている。前記内側部材１２の内部
空間に、下端がストッパー部１２ｄで掛止され、バック
アップ部材１４を弱い力で弾性的に上方向に付勢するコ
イルスプリング１５が設けられ、これによりピン部１４
ａの上端により、吸着ノズル４ａに吸着されたチップ部
品９を下面側から軽く垂直方向上方に加圧できるように
構成されている。

【００１３】次に、動作について説明する。チップ部品
９は、テープ８の角穴８ａに付着されて連続的に供給さ
れるが、図１０に示すように、角穴８ａとチップ部品９
との間には隙間があって、チップ部品９は角穴８ａに沿
って正確に位置決めされておらず、いくらか傾いたり、
ズレたりした状態で供給される。このチップ部品９を吸
着ノズル４ａに吸着すると、ズレた状態のまま吸着され
る。そこで、図７に示すように、吸着されたチップ部品
９を、Ｘスライド軸５ａとＹスライド軸５ｂを操作し
て、Ｘテーパプレート１２ａのテーパ部１２ｂとＹテー
パプレート１３ａのテーパ部１３ｂで形作られた凹部の
中心部に垂直に挿入して行く。これにより、図１１に示
すように、チップ部品９の位置ズレした部分が先に何れ
かのテーパ部１２ｂ（１３ｂ）に当たり、さらに下方向
へ押し込んで行くと、チップ部品９を中心にずらす力が
矢印Ｃ方向に作用して、この力によりチップ部品９は移
動し、最終的にその４辺が各々、対応するテーパ部１２
ｂ，１３ｂに同時に当たる位置で停止して、位置決めが
行われる。チップ部品９をこの位置よりさらに押し込ん
でも吸着ノズル４ａは、図３に示したように、上方向に
スライドして逃げることができるので、チップ部品９に
対して過剰な力が加わることはない。

【００１４】この位置決め動作において、チップ部品９
の全体的な大きさにバラツキがある場合は、別に問題な
く、前記動作により位置決めが可能であるが、チップ部
品９のＸ方向、あるいはＹ方向のみに偏って大きさにバ
ラツキがある場合に、外側部材１３が、この実施例のよ
うに、上下方向に摺動可能でないとすると、位置決めが
不可能となる。例えば、チップ部品９のＹ方向のみの大
きさが規定よりやや大きい場合、チップ部品９を２対の
テーパ部１２ｂ，１３ｂ間に上から挿入して行くと、先
ず、チップ部品９のＹ方向の両側辺が両テーパ部１３ｂ
に当たって位置決めされ、それ以上、下へ押し込むこと
ができないので、チップ部品９のＸ方向の両側辺、若し
くは片側辺がテーパ部１２ｂに当たらず、チップ部品９
のＸ方向が位置決めされないことになる。

【００１５】しかし、外側部材１３は上下方向にスライ
ド可能なので、チップ部品９のＹ方向が既に位置決めさ
れていても、そのままの状態で、チップ部品９をさらに
押し下げて、チップ部品９のＸ方向の両側辺がテーパ部
１２ｂに当たるまで、外側部材１３を下方向にスライド
させることにより、残されたＸ方向の位置決めを行うこ
とができる。逆に、チップ部品９のＸ方向の大きさが規
定よりやや大きい時は、Ｘ方向の両側辺がテーパ部１２
ｂに先に当たってしまって、チップ部品９をそれ以上、
下に押し込むことができず、Ｙ方向の両側辺、若しくは
片側辺がテーパ部１３ｂに当たらないので、チップ部品
９のＹ方向の位置決めができないことになる。

【００１６】そこで、図１２に示すように、上下方向に
摺動可能なＹテーパプレート１３ａの方は、Ｘテーパプ
レート１２ａの位置より所定長さｈだけ上方向にズレた
位置が初期位置となるように設定しておくようにする。
これにより、チップ部品９のＸ方向の大きさが規定より
やや大きい場合でも、Ｘ方向の両側辺がテーパ部１２ｂ
に当たる前に、Ｙ方向の両側辺がＹテーパプレート１３
ａのテーパ部１３ｂに当たって、必ずＹ方向の位置決め
が行われるので、さらにチップ部品９を押し込んで、Ｘ
方向の両側辺がテーパ部１２ｂに当たるまで、外側部材
１３を下方向にスライドさせるようにすれば、最終的
に、チップ部品９のＸ方向とＹ方向の位置決めができる
ことになる。

【００１７】また、チップ部品９のＸ方向とＹ方向の位
置決めを、比較的ゆっくりした動作で行うなら問題のな
いことであるが、図８にも示したように、この位置決め
は、バックアップ部材１４のピン部１４ａが、コイルス
プリング１５の弱い弾性力でチップ部品９を裏側から軽
く上方向に加圧した状態で行われるので、位置決めを高
速で行っても、チップ部品９が吸着ノズル４ａに吸着さ
れている力が微小であるために、チップ部品９がテーパ
部１２ｂ，１３ｂに当たる衝撃で、吸着ノズル４ａから
脱落してしまうのを防止することができる。したがっ
て、チップ部品９のＸ方向とＹ方向の位置決めを高速で
行なう場合により有利となる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、チップ状
の電子部品を水平方向及び鉛直方向に移動自在な吸着ノ
ズルで吸着した状態で、吸着ノズルに対する電子部品の
位置補正を行うための電子部品の位置決め装置であっ
て、前記電子部品を水平方向でその両側から挾み込むよ
うに互いに対向して配設された２つの第１位置決め部材
と、前記電子部品を前記両側の方向に直交する方向の両
側からそれぞれ挾み込むように互いに対向して配設され
た２つの第２位置決め部材と、前記第１位置決め部材の
対向する箇所および第２位置決め部材の対向する箇所に
それぞれ形成され、前記吸着ノズルで吸着した電子部品
を前記第１、第２位置決め部材の間に降ろして行く際
に、電子部品が当たって摺動しながら位置補正がなされ
るように、間隔が上端に向かって徐々に大きくなるよう
に傾斜させたテーパ部とを備える構成とした。そのため
簡単な構成、且つ低コストにて、電子部品の位置決めを
容易に行うことができ、また、駆動源を必要とせず、小
型で軽量な装置を実現することができるため、どのチッ
プマウンターにも小さなスペースがあれば設置すること
ができ、さらに、設置する装置との電気的信号のやり取
りが不要なため、小型の既存装置にも適用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るチップマウンターの
全体斜視図である。

【図２】チップ部品を供給するテープを示す説明図であ
る。

【図３】吸着機構を示す側断面図である。

【図４】電子部品を吸着した吸着ノズルを示す斜視図で
ある。

【図５】本発明の実施の形態を示す電子部品の位置決め
装置の正面図である。

【図６】本発明の実施の形態を示す電子部品の位置決め
装置の側面図である。

【図７】２対の位置決め部材を簡略化して示した斜視図
である。

【図８】バックアップ機構を簡略化して示した側断面図
である。

【図９】片方の対が移動自在な位置決め部材の配置構成
を簡略化して示した斜視図である。

【図１０】テープの角穴に電子部品を填め込んだ状態を
示す説明図である。

【図１１】電子部品を位置決め部材のテーパ部に当てて
位置決めを行う動作を示す説明図である。

【図１２】上下移動自在な片方の対の位置決め部材の初
期位置を示す説明図である。

【図１３】従来のレバーを用いた電子部品の位置決め装
置を示す概略図である。

【図１４】従来の画像処理による電子部品の位置決め方
式を示す概略図である。

【符号の説明】

１……チップマウンター、２……チップ（電子）部品の
位置決め装置、４……吸着機構、４ａ……吸着ノズル、
９……チップ部品（電子部品）、１２……内側部材、１
２ａ……Ｘテーパプレート（第１位置決め部材）、１２
ｂ，１３ｂ……テーパ部、１３……外側部材、１３ａ…
…Ｙテーパプレート（第２位置決め部材）、１４……バ
ックアップ部材、１４ａ……ピン部、５，１５，１６…
…コイルスプリング。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チップ状の電子部品を水平方向及び鉛直
   方向に移動自在な吸着ノズルで吸着した状態で、吸着ノ
   ズルに対する電子部品の位置補正を行うための電子部品
   の位置決め装置であって、 前記電子部品を水平方向でその両側から挾み込むように
   互いに対向して配設された２つの第１位置決め部材と、 前記電子部品を前記両側の方向に直交する方向の両側か
   らそれぞれ挾み込むように互いに対向して配設された２
   つの第２位置決め部材と、 前記第１位置決め部材の対向する箇所および第２位置決
   め部材の対向する箇所にそれぞれ形成され、前記吸着ノ
   ズルで吸着した電子部品を前記第１、第２位置決め部材
   の間に降ろして行く際に、電子部品が当たって摺動しな
   がら位置補正がなされるように、間隔が上端に向かって
   徐々に大きくなるように傾斜させたテーパ部と、 を備えることを特徴とする電子部品の位置決め装置。
2. 【請求項２】 前記２つの第１位置決め部材は鉛直方向
   に延在して配設された筒状の内側部材の上部に設けら
   れ、前記２つの第２位置決め部材は、前記内側部材の外
   周に回転不能に嵌合する筒状の外側部材の上部に設けら
   れていることを特徴とする請求項１記載の電子部品の位
   置決め装置。
3. 【請求項３】 前記２つの第１位置決め部材は内側部材
   の中心軸を挟んだ箇所に設けられ、前記２つの第２位置
   決め部材は外側部材の中心軸を挟んだ箇所に設けられて
   いることを特徴とする請求項２記載の電子部品の位置決
   め装置。
4. 【請求項４】 前記２つの第１位置決め部材は、内側部
   材の直径上で対向する上部箇所から、前記直径方向に延
   在する幅と、前記直径方向と直交する方向の厚さをもっ
   て上方に板状に延在形成されていることを特徴とする請
   求項３記載の電子部品の位置決め装置。
5. 【請求項５】 前記２つの第２位置決め部材は、外側部
   材の直径上で対向する上部箇所から、前記直径方向に延
   在する幅と、前記直径方向と直交する方向の厚さをもっ
   て上方に板状に延在形成されていることを特徴とする請
   求項３記載の電子部品の位置決め装置。
6. 【請求項６】 前記外側部材は前記内側部材の外周に上
   下に移動可能に結合され、かつ、上方に付勢されている
   ことを特徴とする請求項２記載の電子部品の位置決め装
   置。
7. 【請求項７】 前記２つの第１位置決め部材と２つの第
   ２位置決め部材の中心位置に、前記吸着ノズルに吸着し
   た前記電子部品を下面側から鉛直方向上方に軽く加圧し
   て押さえるバックアップ部材が配設されていることを特
   徴とする請求項１記載の電子部品の位置決め装置。
8. 【請求項８】 前記２つの第１位置決め部材と２つの第
   ２位置決め部材の中心位置に、前記吸着ノズルに吸着し
   た前記電子部品を下面側から鉛直方向上方に軽く加圧し
   て押さえるバックアップ部材が配設され、前記バックア
   ップ部材は前記内側部材の内部空間に上下に移動可能に
   収容された胴部と、前記胴部の先端に形成され前記内部
   空間から突出するピン部とを備え、前記胴部は内側部材
   の内部に配設されたコイルスプリングにより上方に付勢
   され、前記ピン部の先端が前記電子部品の下面に当接す
   ることを特徴とする請求項２記載の電子部品の位置決め
   装置。