JP2003266355A - 吸着ノズル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 吸着孔の角の耐摩耗性と、角への集中応力と
を防ぐ機能を持った吸着ノズルとその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 ノズル先端の吸着面２に負圧に連なる吸
着孔３を設け、部品を吸着面２に吸着し、所定位置に移
送し装着する吸着ノズルであって、吸着面２が部品の材
質よりも硬い材質からなり、部品を装着する際に吸着面
２に発生する集中応力を分散する分散手段５を備えたこ
とにより、ノズル１の寿命を長くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品供給装置から
吸着取出しした部品を基板上の所定位置に装着する部品
装着装置に使用する吸着ノズル及びその製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】基板に部品を装着する部品装着装置の一
例としてロータリーヘッド方式のものが知られており、
装着速度が速い高速装着機として電子回路基板製造のメ
イン設備として多用されている。図８は、このロータリ
ーヘッド方式の部品装着装置の要部構成を示すもので、
装着部１０１により任意の部品供給部１０２から部品を
取り出し、ＸＹテーブル１０３上にセットされた基板１
０４に部品を装着するように構成されている。

【０００３】装着部１０１は、間欠回転する回転テーブ
ル１０５の外周部に複数の装着ヘッド１０６が設けら
れ、部品供給位置１０７において部品供給部１０２から
部品を装着ヘッド１０６に設けられた吸着ノズル１０８
によって吸着保持し、回転テーブル１０５の回転により
装着ヘッド１０６が部品装着位置１１１に停止した時点
で吸着保持した部品をＸＹテーブル１０３によって位置
決めされた基板１０４上に装着する。この動作の繰り返
しにより、部品供給部１０２から供給される部品を順次
基板１０４に装着して回路基板を生産することができ
る。

【０００４】近年、前記の部品装着機の高速化が一層求
められ、装着タクトは部品１点当たり０．１秒以下とな
ってきている。また、部品のサイズは０６０３チップと
称される部品のように辺の長さが０．６＊０．３ｍｍの
微少な部品を狭い間隔で多数装着するようになってきて
いる。さらにこれらの部品はセラミック等の硬い材料で
作られることが多い。

【０００５】このようなため、前記吸着ノズル先端の断
面形状は前記微少部品の大きさ並に微小サイズになり、
かつ吸着ノズル１０８の先端部は高頻度の使用に耐える
ため耐摩耗性を要求される。

【０００６】このため、図５に示すように吸着ノズル１
０８の先端部の摩耗を防ぐため、吸着ノズル１０８の先
端部にダイヤモンド層１０９を設けることが特開平９−
５７６７５号公報で提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、たとえ正常に吸着保持した後でも、図
６に示すように、吸着ノズルにより部品供給部から部品
を取出す際や装着ヘッドの移動途中等に、部品が吸着面
に対して斜めになり、そのまま基板上に装着されたり、
隣接部品上に干渉して装着された場合、部品Ｐが吸着孔
１１２の内周の角１１０に応力集中として働き、図７に
示すように吸着孔の角１１０から破損するという恐れが
あった。本発明は上記の問題点を解決し、耐摩耗性と集
中応力が働くことを防ぐ機能を持った吸着ノズルとその
製造方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の吸着ノズルは、ノズル先端の吸着面に負圧
に連なる吸着孔を設け、部品を前記吸着面に吸着し、所
定位置に移送し装着する吸着ノズルであって、前記吸着
面が部品の材質よりも硬い材質からなり、前記部品を装
着する際に前記吸着面に発生する集中応力を分散する分
散手段を備えたことを特徴とする。これにより、耐摩耗
性のある吸着ノズルが応力集中を分散することで、ノズ
ルの寿命を長くすることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、吸着ノズル先端の吸着面に負圧に連なる吸着孔を設
け、部品を前記吸着面に吸着し基板上に装着する吸着ノ
ズルであって、前記吸着面が部品の材質よりも硬い材質
からなり、前記部品を装着する際に前記吸着面の吸着孔
付近に発生する集中応力を分散する分散手段を有する吸
着ノズルとしたものであり、また、請求項２に記載の発
明は、分散手段は前記吸着面上に構成される吸着孔の内
周の角部が曲面または鈍角からなる請求項１記載の吸着
ノズルとしたものであるので、耐摩耗性のある吸着ノズ
ルが応力集中を分散することで、ノズルの寿命を長くす
ることができる。

【００１０】請求項３に記載の発明は、吸着ノズル先端
にダイヤモンド層を設け、該ダイヤモンド層にワイヤ放
電加工により吸着孔を形成し、該吸着孔の内周の角にダ
イヤモンドの微粒子を吹き付けて前記吸着孔の内周の角
部を曲面または鈍角に形成する請求項２記載の吸着ノズ
ルの製造方法としたものであり、ダイヤモンド層の角に
確実に曲（アール）面を確実に得ることができる。

【００１１】請求項４に記載の発明は、吸着ノズル先端
の吸着面に負圧に連なる吸着孔を設け、部品を前記吸着
面に吸着し基板上に装着する吸着ノズルであって、前記
部品を吸着面に吸着する際、あるいは基板上に装着する
際に部品の押圧力により前記吸着ノズルの吸着面の吸着
孔付近に発生する集中応力を分散する分散手段を有する
吸着ノズルとしたものであり、基板上に部品を装着する
際等に吸着ノズルに発生しうる応力集中を分散すること
で、ノズルの寿命を長くすることができる。

【００１２】請求項５に記載の発明は、吸着ノズル先端
の吸着面に負圧に連なる吸着孔を設け、前記吸着ノズル
によって部品を前記吸着面に吸着し基板上に装着する部
品吸着・装着方法であって、前記部品を吸着面に吸着す
る際、あるいは基板上に装着する際に生じる部品の押圧
力により前記吸着ノズルの吸着面の吸着孔付近に発生す
る集中応力を分散しながら部品を吸着・装着する部品吸
着・装着方法としたものであり、基板上に部品を装着す
る際等に吸着ノズルに発生しうる応力集中を分散するこ
とで、ノズルの寿命を長くすることができる。

【００１３】以下、本発明の吸着ノズルの実施の形態に
ついて図１から図３を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の第１の実施の形態の吸
着ノズルを示すものである。図において、吸着ノズル１
は、ノズル先端部の吸着面２に負圧（図示せず）に連な
る吸着孔３を設け、部品を吸着面２に吸着しうる。吸着
面２には部品の材質に多用されるセラミックよりも硬い
材質であるダイヤモンド層４を設けている。吸着孔３の
内周の角には部品Ｐを装着する際に吸着面２に発生する
集中応力を分散する分散手段の一例である曲（略アー
ル）面５を設けている。

【００１４】以上のように構成された吸着ノズルを用い
て部品を吸着面に吸着する際、あるいは基板上に装着す
る際に、吸着ノズルの吸着面の吸着孔付近に部品の押圧
力が発生する。

【００１５】しかし、この押圧力Ｆは、例えば、図２に
示すように部品Ｐが吸着孔３に斜めに吸着保持され基板
上に装着されたような応力集中が働きうる場合であって
も吸着孔３の内周の角は応力集中を分散して緩和する曲
面、本実施形態では略アール面が設けられているためｆ
１，ｆ２，ｆｎと小さな応力となって応力集中が働くこ
とを防止し、部品を供給部から吸着して取り出し、基板
上に装着することができる。

【００１６】なお、以上の説明では、上記の分散手段は
前記吸着孔の内周の角を曲（アール）面とするとした
が、ここで示すところのアールは厳密なアールである必
要はなく、鈍角又は面取りとしても良い。

【００１７】次に本実施形態の吸着ノズルに関する耐久
性の実験結果を示す。 （実験結果）吸着孔の内周の角に半径が０．０１〜０．
０３ｍｍの略アール面を設けた吸着ノズル（以下、「実
施形態の吸着ノズル」と称す）と内周の角がエッジのま
まの吸着ノズル（以下、「比較例の吸着ノズル」と称
す）を用意し、この２種類の吸着ノズルの吸着孔の部分
を、球径が略４ｍｍのセラミック球上に装着する際と同
様な条件（約１Ｎの弾性力を有するバネで加圧した吸着
ノズルを、約１４０ｍｍ／ｓの速度で昇降させる）で押
し当てる動作を繰り返す。この動作により吸着孔の部分
に外力を働かせた結果、実施形態の吸着ノズルは比較例
の吸着ノズルの約２５０倍を越える長寿命が確認され
た。

【００１８】本実施形態では、吸着面が部品の材質より
も硬い材質からなり、部品を装着する際に吸着面に発生
する集中応力を分散する分散手段を有する例について説
明したが、吸着面が部品の材質よりも硬い材質を用いず
に、単に部品を装着する際に吸着面に発生する集中応力
を分散する分散手段を有するだけでも、吸着ノズルの吸
着孔の内周の角がエッジのものに比べて耐久性が向上す
る。 （実施の形態２）本実施形態の吸着ノズルの製造方法に
ついて以下に説明する。

【００１９】ノズル先端部にダイヤモンド層４、吸着孔
３、吸着孔内周の角の略アール面５を順次設ける方法を
述べる。

【００２０】図３に示すように、吸着ノズル先端部に、
焼結粉６（超微粒ダイヤモンドと金属バインダー材との
混合粉）を置き、高温・高圧で焼結することにより吸着
ノズル先端部に焼結ダイヤモンドを接合してダイヤモン
ド層４を得る。その後、この焼結ダイヤモンド層４の予
め定められた位置７をワイヤ放電加工により切断する。
この際のワイヤ放電加工の好適な条件は、ワイヤー線経
φ０．２ｍｍ、ワイヤースピード２．５ｃｍ／ｍｉｎ、
加工電圧１５０Ｖ、加工電流２Ａ、加工液は油である。

【００２１】これにより、バラツキの少ないノズルの長
さが得られるので、複数の吸着ノズルを交換した後でも
吸着ノズルの吸着面の高さが一定になり、部品の吸着
時、装着時の部品に与える部品押圧力を正確に制御でき
る。

【００２２】また、部品の吸着時、装着時に昇降する垂
直方向に対して精度良く直角な吸着面２が得られるの
で、水平に供給される部品を正確に吸引して取り出しが
でき、又、水平に置かれた基板に水平の姿勢で正確な位
置に装着することができる。

【００２３】続いて得られた吸着面２に吸着孔３をワイ
ヤ放電加工により設ける。この状態では、該吸着孔３の
内周の角８はエッジ状のコーナとなっている。

【００２４】さらに、図４に示すように前記吸着孔３よ
り僅かに大きな同形状の孔からなる噴出口９を吸着面２
に密着させ、該吸着孔３の内周の角８に略３０μ径のダ
イヤモンドの微粒子１０を５〜１０分間吹き付ける。こ
れにより半径０．０１〜０．０３ｍｍ程度の略曲（アー
ル）面５を得ることができる。

【００２５】なお、以上の説明では、ダイヤモンド層を
得るために、ダイヤモンドの焼結体をノズル先端に接合
するとしたが、ダイヤモンドチップを前記ノズル先端に
固着することでも良い。この場合は、ダイヤモンドチッ
プを精度良く固着することで前記のワイヤ放電加工によ
り切断した工程を省いてもよい。

【００２６】上記のように本実施の形態によれば、応力
集中を分散できるため、長寿命な吸着ノズルを得ること
が可能となる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明の吸着ノズルによれ
ば、前記吸着面が部品の材質よりも硬い材質からなり、
前記部品を装着する際に前記吸着面に発生する集中応力
を分散する分散手段を設けたため、長寿命な吸着ノズル
が得られる。

【００２８】また、ダイヤモンドチップを前記ノズル先
端に固着ワイヤカット放電加工により吸着孔を得、該吸
着孔の内周の角にダイヤの微粒子を吹き付けることで略
アール面を有するノズルが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による吸着ノズルを示す
斜視図

【図２】部品を斜め吸着保持した図１のＡ矢視断面図

【図３】本発明の一実施の形態による吸着ノズルの製造
過程を示す斜視図

【図４】吸着孔角の加工図

【図５】従来の吸着ノズルを示す斜視図

【図６】従来の吸着ノズルに部品を斜め吸着保持した断
面図

【図７】図５の吸着ノズルの吸着孔部が欠けた状態を示
す斜視図

【図８】吸着ノズルを使用する部品実装装置を示す概略
斜視図

【符号の説明】

１ 吸着ノズル ２ 吸着面 ３ 吸着孔 ４ ダイヤモンド層 ５ 曲（アール）面（分散手段） ６ 焼結粉 Ｐ 部品

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着ノズル先端の吸着面に負圧に連なる
   吸着孔を設け、部品を前記吸着面に吸着し基板上に装着
   する吸着ノズルであって、前記吸着面が部品の材質より
   も硬い材質からなり、前記部品を装着する際に前記吸着
   面の吸着孔付近に発生する集中応力を分散する分散手段
   を有する吸着ノズル。
2. 【請求項２】 分散手段は前記吸着面上に構成される吸
   着孔の内周の角部が曲面または鈍角からなる請求項１記
   載の吸着ノズル。
3. 【請求項３】 吸着ノズル先端にダイヤモンド層を設
   け、該ダイヤモンド層にワイヤ放電加工により吸着孔を
   形成し、該吸着孔の内周の角にダイヤモンドの微粒子を
   吹き付けて前記吸着孔の内周の角部を曲面または鈍角に
   形成する請求項２記載の吸着ノズルの製造方法。
4. 【請求項４】 吸着ノズル先端の吸着面に負圧に連なる
   吸着孔を設け、部品を前記吸着面に吸着し基板上に装着
   する吸着ノズルであって、前記部品を吸着面に吸着する
   際、あるいは基板上に装着する際に部品の押圧力により
   前記吸着ノズルの吸着面の吸着孔付近に発生する集中応
   力を分散する分散手段を有する吸着ノズル。
5. 【請求項５】 吸着ノズル先端の吸着面に負圧に連なる
   吸着孔を設け、前記吸着ノズルによって部品を前記吸着
   面に吸着し基板上に装着する部品吸着・装着方法であっ
   て、前記部品を吸着面に吸着する際、あるいは基板上に
   装着する際に生じる部品の押圧力により前記吸着ノズル
   の吸着面の吸着孔付近に発生する集中応力を分散しなが
   ら部品を吸着・装着する部品吸着・装着方法。