JP2004114173A

JP2004114173A - ワーク吸着装置

Info

Publication number: JP2004114173A
Application number: JP2002277107A
Authority: JP
Inventors: Akira Watanabe; 渡辺　陽
Original assignee: Koganei Corp
Current assignee: Koganei Corp
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】ワーク吸着装置において、微小な部品をも安定的に吸着可能とする。
【解決手段】磁性ステンレスを材質として前方に円柱形状の小径先端部１１ａを有し、後方に大径本体部１１ｂを有する吸着鉄心１１が設けられており、大径本体部１１ｂはコイル１４が巻き付けられたボビン１５の鉄心収容孔１５ａの内部に配置されている。固定鉄心１６がボビン１５の上下面及び前面を囲むように配置されている。コイル１４の通電時にはボビン１５の周囲に発生した磁力線が固定鉄心１６、ストッパホルダ１０及び吸着鉄心１１で形成される磁路に集中し、その磁束が通過することによって吸着鉄心１１が効果的に磁化されるようになっている。どんなに微小なワークであっても磁性体材質の部材を備えるものであれば、磁化された吸着鉄心１１の磁気力により安定して吸着することができ、また通電を停止することによりワークを確実かつ静かに離脱することができる。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微小なワークを吸着する場合に有効なワーク吸着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣやＬＳＩなどの小型の電子部品を検査する場合、トレイなどに配置された多数の電子部品はそれぞれ吸着搬送装置により吸着し、検査ボードまで搬送して搭載されるようになっている。また、実装基板に電子部品を搭載する場合にも、吸着搬送装置を用いて所定の順序でトレイから電子部品を吸着し、実装基板まで搬送して搭載するようにしている。
【０００３】
このような吸着搬送装置は、水平方向に移動自在な搬送ヘッドを有しており、搬送ヘッドには垂直方向に移動自在な上下動装置が取り付けられている。また、上下動装置の先端にはワーク吸着装置が装着されており、ワーク吸着装置によって吸着されたワークは、垂直移動および水平移動を経て所定の位置まで搬送され、その後に吸着が解除されて（離脱されて）搭載されるようになっている。
【０００４】
従来のワーク吸着装置としては、管状の吸着ノズルの先端から空気を吸引してその開口部の内外に生じる気圧差によりワークを吸着するようにし、逆に吸引を止めてわずかに空気を吐出することでワークを離脱させるといったエアー吸引式のものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
エアー吸引によって微小な部品を安定的に吸着するためには吸着ノズルの内径も小さく形成しなければならないが、近年の電子部品の小型化が進んできたことに伴い、そのような微小径のノズル孔を形成するにはもはや限界となっている。
【０００６】
本発明の目的は、微小な部品をも安定的に吸着することの可能なワーク吸着装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のワーク吸着装置は、コイルが巻き付けられて軸中心に鉄心収容孔が形成されたボビンを有する装置本体と、鉄心収容孔に設けられてその一端部にワークを吸着する吸着鉄心とを有するものであり、コイルの通電により吸着鉄心が磁化して一端部に磁性体ワークを吸着することを特徴とする。本発明にあっては、磁化された吸着鉄心の磁気により軽薄短小なワークに対しても安定的に吸着することができる。
【０００８】
本発明のワーク吸着装置は、吸着鉄心が大径の鉄心本体部の一端部側に小径の棒状先端部が形成されて鉄心収容孔に軸方向に摺動自在に装着されたものであり、装置本体が有するストッパ部材が鉄心本体部の前方側端面に係合してその前進限位置を規定し、装置本体が有する付勢部材が鉄心本体部の後方側端部に係合して前進方向に付勢することを特徴とする。
【０００９】
本発明のワーク吸着装置は、軸直交断面が円形以外の断面形状となっている回り止め形状部が吸着鉄心に形成されており、装置本体が有する回り止め係合部材が回り止め形状部に係合して吸着鉄心の回転を止めることを特徴とする。
【００１０】
本発明のワーク吸着装置は、ボビンの両側の端面の少なくとも一方に非磁性体で構成する磁力線拡散部材が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
【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詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態であるワーク吸着装置を示す斜視図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿う部分断面図であり、図３は図１におけるＢ−Ｂ線に沿った部分の拡大断面図である。
【００１３】
図１に示すワーク吸着装置１は、全体的に略直方体形状となっている装置本体部１ａを有しており、その図中左手前側の側面の中央には円柱形状の小径先端部１１ａが突出するように設けられている。以下において説明の便宜のために、この小径先端部１１ａが突出している側を前方側と称呼し、その逆側を後方側と称呼する。本体部１ａの図中上面には図示しない制御基板を内部に備えた略直方体形状の制御部１ｂが設けられ、さらにその上面の後方側にはコネクタ部が設けられている。このコネクタ部１ｃは、図示しない搬送装置の制御用ケーブルのコネクタに対してはめ込み式で着脱可能な形状となっており、またコネクタ部１ｃの上端面に埋設されている２つの電極孔２ａ，２ｂはコネクタ部１ｃの合着固定時に搬送装置側の制御用電極端子と接続して制御部１ｂ内に制御電流を供給できるようになっている。制御部１ｂの上面の前方側にはＬＥＤ３が設けられており、制御電流が供給されて作動している間には周囲の作業者に対してその作動状態を表示すべく点灯するようになっている。
【００１４】
図２に示すように、装置本体部１ａは、樹脂を材質とする四角筒形状のケーシング４をほぼ中央に有し、アルミを材質として前方が小径で後方が大径となっている取付孔５が形成された前方ブロック６をケーシング４の前方に有し、アルミを材質として前面にばね室７が形成された後方ブロック８をケーシング４の後方に有し、これらは後方ブロック８の後端面から貫通するボルト９により一体に固定されている。
【００１５】
図３に示すように、前方ブロック６の取付孔５の内部には、樹脂を材質として前方の小径円筒部１０ａと後方の大径円筒部１０ｂを有するストッパホルダ１０が組み込まれている。また装置本体部１ａの内部には、磁性ステンレスや電磁軟鉄などを材質として前方に棒状先端部としての円柱形状の小径先端部１１ａを有し、後方に鉄心本体部としての略円柱形状の大径本体部１１ｂを有する吸着鉄心１１が設けられており、この小径先端部１１ａがストッパホルダ１０の小径円筒部１０ａを貫通して前方に突出し、軸方向に摺動自在に設けられている。ストッパホルダ１０は、吸着鉄心１１の大径本体部１１ｂの前端面１１ｃと接触することでその前進限位置を規定するストッパ部材として機能している。
【００１６】
また吸着鉄心１１の大径本体部１１ｂの前方側には、中心軸を挟んで平行な２つの平面で形成された回り止め形状部１１ｄを有している。その外周とほぼ同じ形状の係合挿入孔１０ｃがストッパホルダ１０の大径円筒部１０ｂ内に形成されており、係合挿入孔１０ｃはその内部に吸着鉄心１１の回り止め形状部１１ｄを嵌合させて軸回りの回転を止めるとともに軸方向へ摺動自在に支持する回り止め係合部材として機能している。
【００１７】
図２に戻り、ケーシング４の内部において吸着鉄心１１の大径本体部１１ｂは、外周にコイル１４が巻き付けられたボビン１５の軸中心に形成された鉄心収容孔１５ａの内部で軸方向に摺動自在となっている。また磁性ステンレスや電磁軟鉄などで構成された固定鉄心１６がボビン１５の上下面及び前面を囲むように配置されている。このように構成されていることにより、制御部１ｂを介して供給された磁化電流がコイル１４に通電した際には、ボビン１５の周囲に発生した磁力線が固定鉄心１６及び吸着鉄心１１で形成される磁路に集中し、その磁束が通過することによって吸着鉄心１１が効果的に磁化されるようになっている。
【００１８】
またボビン１５の後端面と後方ブロック８の間には磁力線拡散部材としてアルミ等の非磁性体部材で構成された後方スペーサ１７が挟まれており、ボビン１５の周囲に磁力線が発生した際には後方スペーサ１７が配置されているボビン１５の後端面において磁束を故意に外部へ漏らし、それらを小径先端部１１ａへ磁束を回り込ませて一層効果的に小径先端部１１ａを磁化させることができるようになっている。
【００１９】
吸着鉄心１１の大径本体部１１ｂの後方側外周に形成されたフランジ部１１ｅが後方スペーサ１７と並行して軸方向の隙間に収容されている。後方ブロック８のばね室７にはテーパ状に巻回された形状の付勢部材としての圧縮ばね部材１８が収容されており、吸着鉄心１１のフランジ部１１ｅに対して常に前方に付勢する付勢部材として機能している。
【００２０】
これまで説明したワーク吸着装置１を、電子部品を吸着して部品収容部から実装基板やテストボードに搭載する搬送装置に使用する場合には、吸着鉄心１１の小径先端部１１ａが垂直下方向を向くように図示しない上下動装置に取り付けられる。このとき、図１に示すように前方ブロック６の上面に形成された貫通孔６ａを用いて上下動装置に直接ワーク吸着装置１を取り付けることができる。
【００２１】
このように吸着搬送装置に取り付けられたワーク吸着装置１は、搬送装置により部品収容部の上方まで水平移動し、上下動装置により下降移動されて小径先端部１１ａが電子部品と接触した後に吸着を行う。次いで、ワーク吸着装置１が上昇移動された後に、搬送装置により水平移動されて実装基板まで移動する。電子部品が実装基板上の所定の位置まで搬送された状態のもとでワーク吸着装置１を下降移動させて電子部品を離脱し、実装基板に搭載する。
【００２２】
次に本発明のワーク吸着装置１の吸着作動について説明する。図４は本発明のワーク吸着装置が吸着保持する微小ワークの一例を示す斜視図であり、図５は図４に示すワークを吸着した状態の小径先端部１１ａを拡大して示す斜視図である。
【００２３】
図４において、ワークＷは磁性体を材質として内部が中空となっている長方体形状のものであり、軽薄短小な電子部品を想定したものである。最も長手の寸法が２ｍｍの微小部品であり、このような微小ワークに対して従来のエアー吸引による吸着では、ノズル開口部内にワークＷが入り込んでしまうか、またはノズル開口部の径を小さくしすぎてしまい、安定したエアーの吸引が困難となってワークＷを安定的に吸着させることができないといった問題があった。
【００２４】
これに対して本発明のワーク吸着装置１では、磁化された吸着鉄心１１の磁気によりワークＷを安定して吸着することができ、また図５の斜線部で示すように円柱形状である小径先端部１１ａの前端面とワークＷとを広い面積Ｓで接触させることができるため、搬送移動中においても安定してワークＷの吸着を維持することが可能である。
【００２５】
また前述のように吸着鉄心１１は軸方向に摺動自在に支持されて常に前方に付勢されていることにより、搬送装置の移動精度に誤差が生じて小径先端部１１ａが軸方向に強く当接した場合でも吸着鉄心１１は弾力的に前方ブロック６内に引き込むことができ、押圧力を除いた後には通常の前進限位置へ可及的に戻すことができる。したがって吸着鉄心１１をワークＷに接触させて吸着する際や、吸着したワークＷを基板などに搭載する際において移動精度の誤差吸収が可能になり、ワークＷの損傷を防ぐことができる。
【００２６】
また前述したようにストッパホルダ１０の係合挿入孔１０ｃに吸着鉄心１１の回り止め形状部１１ｄを嵌合させていることにより、吸着したワークＷの回転を防いでその吸着方向を維持し、所定の配置へ正確に搭載することができる。
【００２７】
そして吸着したワークＷを離脱させる場合にはコイル１４への磁化電流の供給を停止して吸着鉄心１１の磁気を消失させることにより確実かつ静かにワークＷを離脱させることができる。
【００２８】
図６は上記実施の形態の変形例であるワーク吸着装置の長手方向断面図である。この図において、図２に示したワーク吸着装置と共通する部材には同一の符号を付して、その説明は省略する。図６に示すように本変形例のワーク吸着装置１０１は、ボビン１５の前端面と前方ブロック６との間に磁力線拡散部材としての前方スペーサ２０を設けており、これはボビン１５の上下面に磁性体で構成された平板形状の固定鉄心１６ａ，１６ｂと独立して形成され、後方スペーサ１７と同じ非磁性体のアルミで構成された部材である。これにより本変形例のワーク吸着装置１０１は、ボビン１５の周囲に磁力線が発生した際にボビンの前後両端面において磁束を故意に外部へ漏らし、それら磁束を小径先端部１１ａへ回り込ませてさらに効果的に磁化できるようになっている。
【００２９】
またその他の変形例として、前方スペーサ２０のみを非磁性体で構成し、固定鉄心１６ａ，１６ｂ及び後方スペーサ１７を磁性体で構成しても、ボビンの前端面から漏らした磁束で小径先端部１１ａを効果的に磁化することができる。すなわち、以上のように磁束を故意に漏らして小径先端部１１ａをより磁化させる効果は、ボビン１５の両側の端面の少なくとも一方に磁力線拡散部材として非磁性体で構成したスペーサを設けることで得ることができる。
【００３０】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、前記実施形態の小径先端部１１ａは円柱形状であってワークＷとの接触面が円形平面であったが、本発明はこれに限られず、例えば上記例のワークＷの直方体形状に合わせて四角柱の形状としてもよく、その他にも吸着するワークＷの接触面に合わせて適切な形状にすることが可能である。またこのように小径先端部１１ａの断面を円形以外の形状とする場合には、ストッパホルダ１０の軸孔全体を小径先端部１１ａの断面と同じ形状に形成して嵌合させることにより吸着鉄心１１及びワークＷの回転を防ぐことができる。さらに、前記実施の形態のワーク吸着装置１にあっては、吸着鉄心が垂直下方向に向いて移動するようにしているが、水平方向でも傾斜方向でも任意の方向に向いて前進後退移動させて使用することもできる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、どんなに微小なワークであっても磁性体材質の部材を備えるものであれば、磁化された吸着鉄心の磁気により安定して吸着することができ、また確実かつ静かに離脱することができる。
【００３２】
本発明によれば、搬送装置の移動精度が低い場合でも、吸着鉄心にワークを接触させて吸着する場合や、吸着したワークを基板などに搭載する場合においてワークの接触損傷を防ぐことができる。
【００３３】
本発明によれば、搬送移動時において振動などが発生しても吸着鉄心およびワークの回転を防いでその把持方向を維持し、所定の向きで正確にワークを搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるワーク吸着装置を示す斜視図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿う部分断面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線に沿った部分の拡大断面図である。
【図４】本発明のワーク吸着装置が吸着する微小ワークの一例を示す斜視図である。
【図５】図４に示すワークを吸着した状態の小径先端部を拡大して示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態の一変形例であるワーク吸着装置の長手方向断面図である。
【符号の説明】
１　　　　ワーク吸着装置
１ａ　　　装置本体部
１ｂ　　　制御部
１ｃ　　　コネクタ部
２ａ，２ｂ　電極孔
３　　　　ＬＥＤ
４　　　　ケーシング
５　　　　取付孔
６　　　　前方ブロック
７　　　　ばね室
８　　　　後方ブロック
９　　　　ボルト
１０　　　ストッパホルダ（ストッパ部材、回り止め係合部材）
１０ａ　　小径円筒部
１０ｂ　　大径円筒部
１０ｃ　　係合挿入孔
１１　　　吸着鉄心
１１ａ　　小径先端部（棒状先端部）
１１ｂ　　大径本体部（鉄心本体部）
１１ｃ　　前端面
１１ｄ　　回り止め形状部
１１ｅ　　フランジ部
１４　　　コイル
１５　　　ボビン
１５ａ　　鉄心収容孔
１６，１６ａ，１６ｂ　固定鉄心
１７　　　後方スペーサ（磁力線拡散部材）
１８　　　圧縮ばね部材（付勢部材）
２０　　　前方スペーサ（磁力線拡散部材）
１０１　　ワーク吸着装置

Claims

コイルが巻き付けられて鉄心収容孔が形成されたボビンを有する装置本体と、
前記鉄心収容孔に設けられ、一端部にワークを吸着する吸着鉄心とを有し、
前記コイルの通電により前記吸着鉄心が磁化して前記一端部に磁性体ワークを吸着することを特徴とするワーク吸着装置。
請求項１記載のワーク吸着装置において、前記吸着鉄心は大径の鉄心本体部の前記一端部側に小径の棒状先端部が形成されて前記鉄心収容孔に軸方向に摺動自在に装着されており、前記装置本体が備えるストッパ部材が前記鉄心本体部の前記一端部側の端面に係合してその前進限位置を規定し、前記装置本体が備える付勢部材が前記鉄心本体部の他端部側に係合して前進方向に付勢することを特徴とするワーク吸着装置。
請求項１又は２記載のワーク吸着装置において、前記吸着鉄心はその軸方向の少なくとも１箇所に軸直交断面が円形ではない回り止め形状部が形成されており、前記装置本体が備える回り止め係合部材が前記回り止め形状部に係合して前記吸着鉄心の中心軸回りの回転を止めることを特徴とするワーク吸着装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のワーク吸着装置において、前記ボビンの両側の端面の少なくとも一方に非磁性体で構成する磁力線拡散部材が設けられていることを特徴とするワーク吸着装置。