JP2008168382A - 部品吸着ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な機構の吸排気系を必要とせず、搭載後の吸着部品を確実に離脱させる。
【解決手段】先端Ａに連通する小径通路１０と、該小径通路に段差部１２Ａを介して拡径され、後端に連通する第１吸引通路１２と、該第１吸引通路に交差し、大気側に連通する第１大気開放通路１４とが形成されたノズル本体１６と、前記第１吸引通路内を軸方向に摺動可能であると共に、同軸方向に貫通する第２吸引通路１８と、前記段差部への当接時に前記小径通路を前記第１大気開放通路に連通させる、該第２吸引通路に交差する第２大気開放通路２０とが形成された切替弁２２と、該切替弁を後端方向へ付勢する付勢手段２４と、該付勢手段による前記切替弁の後端方向への摺動範囲を規制する規制手段２６と、前記第２吸引通路を常時閉鎖し、前記小径通路内より前記第１吸引通路内が負圧のときに解放する弁体２８と、を備えた部品吸着ノズル。
【選択図】図１

Description

本発明は、部品吸着ノズル、特に表面実装機において電子部品を基板に搭載した際、該電子部品を先端に付着させたまま上昇してしまう、いわゆる部品の持ち帰りを確実に防止する機構を備えた部品吸着ノズルに関する。

一般に、電子部品等の部品を基板に実装する表面実装機においては、実装しようとする電子部品（以下、単に部品とも言う）を保持するために、該部品を真空吸着する方法が採用されている。この方法は、吸着孔が設けられている吸着ノズルの下端部を電子部品の上面に接触させた状態で該吸着孔までの吸引回路内を真空吸引することにより発生する負圧を利用して、その電子部品を吸着保持するものである。

このような吸着ノズルにより保持されている電子部品を基板に当接させて搭載する際に、真空吸引を解除することにより該電子部品をノズルから確実に離脱させるために種々の技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

又、同様に電子部品の離脱を迅速に且つ確実に行なうために、吸着ノズル内に正圧空気を供給することにより、吸引回路内の真空を破壊すると共に、吸着ノズルから僅かに空気を吹き出させて電子部品を離脱させるエアブローが行なわれている（例えば、特許文献２参照）。

このようなエアブローを利用する従来の吸着ノズルを用いて電子部品を搭載する際には、確実な動作を保証するために、適正な吸引状態と、その後のエアブロー状態が確保されることが重要である。

特開２００２−１５８４９５号公報 特開２００４−２３０２７号公報

しかしながら、従来の吸着ノズルにより真空吸引やエアブローを行う場合、真空吸引源やエア供給源、更にこれらから吸着ノズルへの接続回路や切替バルブ等、吸引／エアブロー系（吸排気系）を構成する各部の状態によって吸引やエアブローの特性が変化し易いため、常に安定した吸引／エアブロー状態を保つことが難しい。そのため、搭載済みの電子部品の近傍に、次の電子部品を搭載する場合には、それを離脱させるためにエアブローを行うことにより搭載済みの電子部品を吹き飛ばしてしまう等の問題があり、これを防止するためには、例えば前記特許文献２のように複雑な機構の吸排気系が必要であった。

又、仮にエアブローを行わないとした場合には、吸着経路内の容量によって内部を大気圧に開放するまでの時間が影響を受けるため、実際に部品の離脱に相当な時間を要することになり、生産タクトタイムの増大等の影響から実用的ではないという問題があった。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、複雑な機構の吸排気系を必要とすることなく、吸着部品を搭載した後、該部品を確実に離脱することができ、従って部品の持ち帰りを確実に防止することができる部品吸着ノズルを提供することを課題とする。

請求項１の発明は、先端に連通する小径通路と、該小径通路に段差部を介して拡径され、後端に連通する第１吸引通路と、該第１吸引通路に交差し、大気側に連通する第１大気開放通路とが形成されたノズル本体と、前記第１吸引通路内を軸方向に摺動可能であると共に、同軸方向に貫通する第２吸引通路と、前記段差部への当接時に前記小径通路を前記第１大気開放通路に連通させる第２大気開放通路とが形成された切替弁と、該切替弁を後端方向へ付勢する付勢手段と、該付勢手段による前記切替弁の後端方向への摺動範囲を規制する規制手段と、前記第２吸引通路を常時閉鎖し、前記小径通路内より前記第１吸引通路内が負圧のときに解放する弁体とを備えたことにより、前記課題を解決したものである。

本発明においては、前記第２吸引通路と第２大気開放通路とが交差し、該両通路の前記小径通路に連通する通路部が同一であるようにしても良い。

請求項３の発明は、先端に連通する小径通路と、該小径通路に段差部を介して拡径され、後端に連通する第１吸引通路と、該第１吸引通路に交差し、大気側に連通する第１大気開放通路とが形成されたノズル本体と、前記第１吸引通路内を軸方向に摺動可能であると共に、同軸方向に貫通する第２吸引通路と、前記第１吸引通路の段差部への当接時に前記小径通路を前記第１大気開放通路に連通させる第２大気開放通路とが形成された切替弁と、該切替弁を後端方向へ付勢する付勢手段と、該付勢手段による前記切替弁の後端方向への摺動範囲を規制する規制手段とを備えていると共に、前記第２吸引通路の先端が、前記切替弁が前記第１吸引通路の段差部へ当接した時に、該段差部により密閉されるようにしたことにより、前記課題を解決したものである。

請求項４の発明は、先端に連通する小径通路と、後端に連通する吸引通路と、該吸引通路に交差し、大気側に連通する大気開放通路とが形成されたノズル本体と、前記大気開放通路の大気側端部を常時開放し、該大気開放通路内が減圧された時に密閉する弁体と、を備えたことにより、同様に前記課題を解決したものである。

請求項１の発明によれば、第１吸引通路内を減圧することにより、先端に吸着した部品を基板上に搭載した後、該第１吸引通路内をエアブローに切り替えて加圧することにより、切替弁を段差部に押し付けて、第１大気開放通路と第２大気開放通路を連通させることが可能となるため、先端からエアを吹き出させることなく小径通路内を大気圧に戻すことが可能となり、結果として確実に部品を離脱させることが可能となる。従って、搭載後の部品の持ち帰りを確実に防止できる上に、搭載済み部品を吹き飛ばすことも防止できる。

又、請求項３の発明によれば、第１吸引通路内を同様に加圧することにより、切替弁を段差部に押し付けると同時に第２吸引通路の先端が密閉されるため、該第２吸引通路からの一時的なエアブローが発生するが、小径通路内を同様に大気圧に戻すことが可能となるため、確実に部品を離脱させることが可能となる。

更に、請求項４の発明によれば、吸引通路内を減圧することにより部品を確実に吸着できると共に、該部品を基板上に搭載した後、該吸引通路内の減圧を解除するだけで、ばね圧により小径通路内を大気圧に戻すことができるため、同様に部品の持ち帰りを確実に防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、請求項１に係る第１実施形態の部品吸着ノズルの概要を示す断面図である。

本実施形態の部品吸着ノズルは、先端部Ａに連通する先端管路（小径通路）１０と、該先端管路１０に段差部１２Ａを介して拡径され、後端Ｂに連通する第１吸引通路１２と、該第１吸引通路１２に交差し、大気側に連通する第１大気開放通路１４とが形成されたノズル本体１６と、前記第１吸引通路１２内を軸方向に摺動可能であると共に、同軸方向に貫通する第２吸引通路１８と、前記段差部１２Ａへの当接時に前記先端管路１０を前記第１大気開放通路１４に連通させる第２大気開放通路２０とが形成された切替弁２２と、該切替弁２２を後端Ｂ方向へ付勢する押上げばね（付勢手段）２４と、該押上げばね２４による前記切替弁２２の後端方向への摺動範囲を規制するストッパ（規制手段）２６と、前記第２吸引通路１８を常時閉鎖し、前記先端管路１０内より前記第１吸引通路１２内が負圧のときに解放する板ばねからなるリードバルブ（弁体）２８と、を備えている。

本実施形態においては、前記第２吸引通路１８と第２大気開放通路２０とが交差し、該両通路１８、２０の前記先端管路１０に連通する側の通路部が同一であり、共用する構造になっている。

又、前記リードバルブ２８は、ストッパ２６より下の位置で切断した横断面に相当する概略断面図を図２に拡大して示すように、切替弁２２の上端面に付設され、第２吸引通路１８の上端（後端）を開閉自在になっている。

本実施形態においては、部品吸着のためにバキュームを開始すると、第１吸引通路１２内の圧力が低下し、図３に要部を拡大して示すように、押上げばね２４によって、側部上端がストッパ２６に押さえ付けられ、上方への摺動が規制されている切替弁２２の中央部上面に設けられたリードバルブ２８が開くため、第２吸引通路１８を通して先端管路１０内にも負圧が発生する。

このとき、部品吸着孔１０Ａの先端Ａに電子部品が接すると、その負圧により該部品が吸着される。図４には、この様子を示すように、電子部品Ｐと部品吸着孔１０Ａの先端Ａとの間で空気の漏れが無い場合は、第１吸引通路１２内と先端管路１０内の負圧が同一となるため、電子部品Ｐは吸着されたままの状態でリードバルブ２８は閉じる。

このとき、電子部品Ｐと部品吸着孔１０Ａの先端の間で空気の漏れが発生したとしても、第１吸引通路１２内と先端管路１０内に圧力差の差が発生するため、リードバルブ２８が開いて先端管路１０内の負圧は一定となり、電子部品Ｐは吸着先端Ａに保持された状態を保つ。

電子部品Ｐを回路基板上に搭載する際には、バキュームがＯＦＦされるが、このときリードバルブ２８は閉じた状態となっているため、部品の吸着状態は保たれたままとなる。部品離脱のために正圧（ブロー）を加えると、吸着用エア通路１２内の圧力が上昇し、押上げばね２４の押上力よりも第１吸引通路１２内の圧力が高まると、切替弁２２を押し下げることになる。

このとき、図５に示すように切替弁２２が最下点に達して段差部１２Ａに当接すると、第１大気開放通路１４と切替弁２２の第２大気開放通路２０は対応端部が一致して連通するように配置されているため、第１、第２の両大気開放通路１４、２０を通じて先端管路１０内は大気圧となる。

なお、吸着部品の離脱時に、エアブローにより切替弁２２を下降させると、切替弁２２より下方の先端管路１０内の圧力は上昇することになるが、この圧力上昇は下降開始前の印加バキューム圧と切替弁２２の下降に伴う体積変化率（圧縮率）により決定されるため、最大下降時でも、例えば１気圧を超えないように、管路（通路）の内径やストッパ２６の位置等が、吸着対象の部品に対応したノズルサイズ毎に適切に設計されることになる。

以上詳述した本実施形態によれば、特許文献２に開示されているような複雑な装置による制御を行なうことなく、簡単な機構により電子部品の確実な離脱を実現することができる。従って、エアブローによる搭載済み部品の吹き飛ばしを防止することができる上に、搭載後の部品の持ち帰りを確実に防止することができる。

図６には、本発明に係る第２実施形態の部品吸着ノズルを示す。

本実施形態の部品吸着ノズルは、図７に前記図２に相当する横断面図を示すように、第２吸引通路１８と第２大気開放通路２０とを分離した構造にしたものである。これにより、前記図３、図５に相当する図８、図９に示すように第１吸引通路１２内を減圧し、次いで加圧することにより、第１実施形態と同様に先端管路１０の先端Ａに部品を吸着した後、該管路１０内を大気圧に開放できるため、先端Ａからエアブローさせずに部品の離脱を実現することができる。

図１０には、請求項３の発明に係る第３実施形態の部品吸着ノズルを示す。

本実施形態の部品吸着ノズルは、前記第２実施形態と同様に第２吸引通路１８と第２大気開放通路２０を分離した上で、前記切替弁２２からリードバルブ２８を除き、且つ、該切替弁２２の下降時に、第２吸引通路１８の下端（先端）が第１吸引通路１２の段差部１２Ａに当接すると、該段差部１２Ａにより密閉される構造としたものである。

本実施形態において、部品吸着時の動作は、図１１に示すように前記第１、第２実施形態と実質的に同一であるが、リードバルブ２８を備えていないために、部品搭載後に切替弁２２が最下点に達するように第１吸引通路１２内を強目に加圧すると、段差部１２Ａにより第２吸引通路１２の下端を密閉させることが可能となる。

従って、図１２に示すように、エアブローにより切替弁２２の底面を先端管路１０の段差部（上端面）１２Ａに密着させることにより、連通した第１大気開放通路１４と第２大気開放通路２０を通して先端管路１０内を大気圧にすることができる。

これにより、先端Ａからエアブローによる一時的な漏れがあるものの、搭載済み部品への影響を最小限に抑えることができる。しかも、切替弁２２が最下点に到達すると同時に第１吸引通路１２の下端は先端管路１０の段差部（上端面）１２Ａにより塞がれるため、その後の部品吸着孔１０Ａからのエアの吹出しは無くなり、従って部品の吹き飛ばしも防止できる。

図１３には、請求項４の発明に係る第４実施形態の部品吸着ノズルを示す。

本実施形態の部品吸着ノズルは、第１実施形態等から切替弁２２を除き、ノズル本体１６に設けた（第１）大気開放通路１４の大気側端部に、一端側が固定された、常時は他端側が僅かに開放された状態の板ばねからなるリードバルブ２８を配設したものである。

本実施形態においては、部品吸着のためにバキュームを開始すると、図１４、図１５に示すように吸引通路１２内の圧力が低下し、リードバルブ２８が大気開放通路１４の大気側端部に引き寄せられて塞ぐため、電子部品は部品吸着孔１０Ａの先端Ａに吸着可能となる。

部品の離脱時には、バキュームをＯＦＦすることにより、リードバルブ２８が板ばねの持つばね圧により図１４の開放状態に戻るため、先端管路１０内は大気圧となり、部品が離脱する。

図１６は、請求項４の発明に係る第５実施形態の部品吸着ノズルであり、前記第４実施形態の片持ち状態の板ばねからなるリードバルブ２８を、両端側共圧縮コイルばね３０により、常時僅かに開放されている板バルブ（弁体）３２としたものである。

本実施形態によっても、前記図１４、図１５に相当する、図１７、図１８に示すように、同様に部品を吸着することができると共に、バキュームをＯＦＦすることにより部品の離脱を確実に行なうことができる。

請求項１の発明に係る第１実施形態の部品吸着ノズルを示す断面図 第１実施形態の部品吸着ノズルの横断面を拡大して示す概略断面図 吸着動作時の第１実施形態の部品吸着ノズルを示す拡大部分断面図 部品を吸着した状態の第１実施形態の部品吸着ノズルを示す断面図 部品離脱時の第１実施形態の部品吸着ノズルを示す拡大部分断面図 請求項２の発明に係る第２実施形態の部品吸着ノズルを示す断面図 第２実施形態の部品吸着ノズルの横断面を拡大して示す概略断面図 吸着動作時の第２実施形態の部品吸着ノズルを示す拡大部分断面図 部品離脱時の第２実施形態の部品吸着ノズルを示す拡大部分断面図 請求項３の発明に係る第３実施形態の部品吸着ノズルを示す断面図 吸着動作時の第３実施形態の部品吸着ノズルを示す断面図 部品離脱時の第３実施形態の部品吸着ノズルを示す断面図 請求項４の発明に係る第４実施形態の部品吸着ノズルを示す断面図 吸着開始時の第４実施形態の部品吸着ノズルを示す断面図 部品吸着時の第４実施形態の部品吸着ノズルを示す断面図 請求項５の発明に係る第５実施形態の部品吸着ノズルを示す断面図 吸着開始時の第５実施形態の部品吸着ノズルを示す断面図 部品吸着時の第５実施形態の部品吸着ノズルを示す断面図

符号の説明

１０…先端管路（小径通路）
１２…（第１）吸引通路
１４…（第１）大気開放通路
１６…ノズル本体
１８…第２吸引通路
２０…第２大気開放通路
２２…切替弁
２４…押上げばね（付勢手段）
２６…ストッパ（規制手段）
２８…リードバルブ（弁体）
３０…圧縮コイルばね
３２…板バルブ（弁体）

Claims (4)

1. 先端に連通する小径通路と、該小径通路に段差部を介して拡径され、後端に連通する第１吸引通路と、該第１吸引通路に交差し、大気側に連通する第１大気開放通路とが形成されたノズル本体と、
   前記第１吸引通路内を軸方向に摺動可能であると共に、同軸方向に貫通する第２吸引通路と、前記段差部への当接時に前記小径通路を前記第１大気開放通路に連通させる第２大気開放通路とが形成された切替弁と、
   該切替弁を後端方向へ付勢する付勢手段と、
   該付勢手段による前記切替弁の後端方向への摺動範囲を規制する規制手段と、
   前記第２吸引通路を常時閉鎖し、前記小径通路内より前記第１吸引通路内が負圧のときに解放する弁体と、を備えていることを特徴とする部品吸着ノズル。
2. 前記第２吸引通路と第２大気開放通路とが交差し、該両通路の前記小径通路に連通する通路部が同一であることを特徴とする請求項１に記載の部品吸着ノズル。
3. 先端に連通する小径通路と、該小径通路に段差部を介して拡径され、後端に連通する第１吸引通路と、該第１吸引通路に交差し、大気側に連通する第１大気開放通路とが形成されたノズル本体と、
   前記第１吸引通路内を軸方向に摺動可能であると共に、同軸方向に貫通する第２吸引通路と、前記第１吸引通路の段差部への当接時に前記小径通路を前記第１大気開放通路に連通させる第２大気開放通路とが形成された切替弁と、
   該切替弁を後端方向へ付勢する付勢手段と、
   該付勢手段による前記切替弁の後端方向への摺動範囲を規制する規制手段とを備えていると共に、
   前記第２吸引通路の先端が、前記切替弁が前記第１吸引通路の段差部へ当接した時に、該段差部により密閉されることを特徴とする部品吸着ノズル。
4. 先端に連通する小径通路と、後端に連通する吸引通路と、該吸引通路に交差し、大気側に連通する大気開放通路とが形成されたノズル本体と、
   前記大気開放通路の大気側端部を常時開放し、該大気開放通路内が減圧された時に密閉する弁体と、を備えたことを特徴とする部品吸着ノズル。

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