JP2008171915A - 部品実装装置用ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】部品実装装置用ヘッドに設けるノズルの数が増加しても、真空圧を発生させるためのエジェクタや圧縮空気量の増加を抑える。
【解決手段】ノズル装着台１０では、上部のシャフト取付け部１６、及び下部のノズル割出し部１４が一体となって中空の気密室１８を形成する。ノズル割出し部１４を回転させて割出されたノズル３へと中空シャフト４を下降させ、該中空シャフト４を連通して真空圧をエジェクタ５から供給し、あるいは大気開放する。中空シャフト４に装着されていないノズル３は、気密室１８を連通し、真空ポンプ８から供給される真空圧によって電子部品を吸着する。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板に実装する電子部品を吸着するノズルを複数備えた部品実装装置用ヘッドに係り、特に、ヘッドに設けるノズルの数が増加しても、真空圧を発生させるためのエジェクタや圧縮空気量の増加を抑えることができる部品実装装置用ヘッドに関する。

図１６は、従来の部品実装装置用ヘッドに設けられたノズルの、部品吸着・搭載に必要な真空圧の供給経路について示す、一部断面図を含むブロック図である。

図１６において、符号７は、工場などの共通の圧縮空気供給源７であり、部品実装装置のヘッド１に設けられるＮ個のエジェクタ５には、該圧縮空気供給源７から圧縮空気が供給されている。これらエジェクタ５は、供給される圧縮空気によって真空圧を発生することができ、又、中空シャフト４によってノズル３に連通している。これらエジェクタ５は電磁弁を内蔵しており、これらエジェクタ５毎に、連通するノズル３に対して、真空圧の供給、あるいは大気開放が可能になっている。

このようなヘッド１は、部品実装装置においてＸ−Ｙロボットによって移動可能になっており、部品供給位置に移動して下降し、該当のノズル３を実装しようとする電子部品に接触させ、該ノズル３に連通するエジェクタ５から供給される真空圧によって、該電子部品を吸着することができる。又、逆に、エジェクタ５において、該真空圧を大気開放することによって、ノズル３に吸着されていた電子部品を基板上に搭載することができる。

特許文献１には、このような部品実装装置において、基部フレームを構成する構造部材の内部に、密封された気密室を設け、該気密室から装置内の各部へ圧縮空気や真空圧を供給することで、装置内の配管を簡素化して配管作業の作業性を向上させることが記載されている。

特開２００４−３１１８７９号公報

しかしながら、図１６の従来例では、ヘッド１に装着されるノズル３の本数と同数、エジェクタ５や中空シャフト４を設ける必要がある。このため、ノズル３の数が増加すると、エジェクタ５や中空シャフト４の数も増加することになり、ヘッド１の大きさや重量が増大してしまう。

又、エジェクタ５において、内蔵する電磁弁を切り替えて、真空圧をノズル３に供給して部品吸着させ、あるいは、該真空圧を大気開放して吸着部品を基板実装させるタイミングの制御パラメータは、個々のエジェクタ５毎に備える必要がある。従って、エジェクタ５の数が増大すると、設定すべきパラメータも増大し、調整作業が多くなるという問題がある。

更に、エジェクタ５では、圧縮空気を高速で排気することで真空圧を発生させている。従って、エジェクタ５の数が増大すると、供給すべき圧縮空気の量も増大するという問題もある。

なお、特許文献１は、本願に類似する気密室を備えるものの、上記のような問題について何ら記載されていない。この気密室については、本願と特許文献１とは目的が異なるものである。

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、ヘッドに設けるノズルの数が増加しても、真空圧を発生させるためのエジェクタや圧縮空気量の増加を抑えることができる部品実装装置用ヘッドを提供することを課題とする。

本発明は、基板に実装する電子部品を吸着するノズルを複数備えた部品実装装置用ヘッドにおいて、上部のシャフト取付け部、及び下部のノズル割出し部を有し、これらが一体となって中空の気密室を形成するノズル装着台と、中空筒状の下方の開放端に部品を吸い付け、該中空筒状の上方の開放端は、前記気密室に通じる、前記ノズル割出し部の下面に取り付けられる複数のノズルと、前記中空気密室に真空圧を供給する真空圧供給部と、前記シャフト取付け部に取り付けられ、前記気密室の内部において下降動作することで、いずれかのノズルに気密装着し、装着したノズルに負圧を供給する中空シャフトと、該装着を解除した状態で、前記シャフト取付け部及び前記ノズル割出し部を互いに相対移動させることで、該中空シャフトが装着するノズルを、該中空シャフトの近傍へ位置決めする割出し機構と、を備え、すべてのノズルは、前記中空シャフト、又は、前記気密室を介して前記真空圧供給部に連通するようにして、前記課題を解決したものである。

前記部品実装装置用ヘッドにおいて、前記相対移動を、回転動作や直線動作とすることができる。

本発明によれば、部品実装装置用ヘッドに設けるノズルの数が増加しても、真空圧を発生させるためのエジェクタや圧縮空気量の増加を抑えることができる。

以下、図を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明が適用された第１実施形態のヘッドに設けられたノズルの、部品吸着・搭載に必要な真空圧の供給経路について示す、一部斜視図を含むブロック図である。又、図２は、該真空圧の供給経路について示す、一部断面図を含むブロック図である。

ヘッド１は、部品実装装置においてＸ−Ｙロボットによって移動可能になっており、部品供給位置に移動して下降し、該当のノズル３を実装しようとする電子部品に接触させ、該ノズル３に連通するエジェクタ５から供給される真空圧によって、該電子部品を吸着することができる。又、エジェクタ５において、該真空圧を大気開放することによって、吸着していた電子部品を基板上に搭載することができる。更に、電子部品を廃棄する際などには、エジェクタ５は、ノズル３へ圧縮空気を送り込むことができるようになっている。

なお、図１、図２、図５、図６、図８、図１０〜図１６において、圧縮空気供給源７からの圧縮空気の供給経路や、真空ポンプ８からの真空圧の供給経路は、太線で図示される。これら供給経路は、エアチューブなどを適宜用いたものである。

ヘッド１において、ノズル装着台１０は、上部のシャフト取付け部１６、及び下部のノズル割出し部１４を有し、これらが一体となって中空の気密室１８を形成する。又、該シャフト取付け部１６には、図１及び図２の図中においては上下方向に移動可能に、中空シャフト４が取り付けられている。又、ノズル割出し部１４には、その下面に、複数のノズル３が取り付けられる。該ノズル３は、中空筒状の下方の開放端に電子部品を吸い付け、該中空筒状の上方の開放端が気密室１８に通じる。

図３は、本実施形態のシャフト取付け部１６の下面図である。又、図４は、ノズル割出し部１４の下面図である。

これら図３及び図４に示すように、シャフト取付け部１６及びノズル割出し部１４は、下方から見ると、即ち、図１や図２において下側から上側に見ると、いずれも円形になっている。ノズル割出し部１４には、一点鎖線で示す、該円形の中心から等距離の位置に、ノズル３が配列されている。又、シャフト取付け部１６には、一点鎖線で示す、該円形の中心から上記と同じ等距離の位置に、１つの中空シャフト４が取り付けられている。

又、ノズル割出し部１４は、ノズル装着台１０において該円形の中心を回転軸として、図示されない所定の割出し機構によって、図１において矢印で示すように、回転動作が可能になり、シャフト取付け部１６に対して相対移動が可能になっている。この回転動作により、ノズル割出し部１４に取り付けられている任意のノズル３を、シャフト取付け部１６に取り付けられた中空シャフト４の直下に位置決めすることができる（以下回転割出しと呼ぶ）。

なお、気密室１８の形状は特に限定されるものではない。図２のような円筒状であってもよく、あるいは図３や図４において示される直径Ｄの一点鎖線の円に沿ったように設けられる、ドーナツ状のものであってもよい。即ち、ノズル割出し部１４に取り付けられた全てのノズル３が気密室１８に連通し、且つ、該気密室１８の内部において中空シャフト４がいずれかのノズル３に気密装着するような形状であればよい。

なお、上記の割出し機構は特に限定されるものではない。その回転動作の動力として、モータを用い電動としても、空気圧を用いるものとしてもよい。又、割出し位置の検出についても、アブソリュートエンコーダやインクリメンタルエンコーダなどを用いるようにしてもよい。

ここで、真空ポンプ８は、シャフト取付け部１６の上部の真空圧供給部１６Ｃから気密室１８へと真空圧を供給するものであり、ポンプ以外の他の手段によるものであってもよい。シャフト取付け部１６には気密部材１６Ａが、ノズル割出し部１４には気密部材１４Ａが設けられ、気密室１８は気密状態を保ち真空圧を維持し、上述のような回転割出しが可能になっている。

図５は、本実施形態において上昇位置にある中空シャフト４の近傍のノズル装着台１０の断面図である。図６は、ノズル３に装着状態にある該中空シャフト４の近傍のノズル装着台１０の断面図である。

まず、図５のように中空シャフト４を上昇させた位置で、ノズル装着台１０においてノズル割出し部１４を前述のように回転割出しするようになっている。又、これら図５及び図６において、斜線のノズル３は、中空シャフト４の直下に回転割出しされている。このような中空シャフト４直下のノズル３に対して、中空シャフト４を下降させ、図６のように該中空シャフト４にノズル３を装着することができる。

このような装着状態において、圧縮空気供給源７から供給される圧縮空気によって、エジェクタ５において発生される真空圧は、中空シャフト４を連通してノズル３に供給される。該ノズル３は、中空筒状の上方の開放端において中空シャフト４に装着され、該中空筒状の内部を真空圧が連通し、該中空筒状の下方の開放端において電子部品を吸い付ける。

又、ノズル３の先端に電子部品を吸着した状態で、このような装着が解除されても、気密室１８内は真空ポンプ８から真空圧が供給されているので、該電子部品の吸着は維持されたままとなる。

なお、ノズル３との装着が解除される位置まで中空シャフト４が上昇していれば、図５の位置まで上昇せずとも、ノズル割出し部１４の回転割出しは可能である。又、シャフト取付け部１６に取り付けられた状態で、中空シャフト４はこのように上下動可能になっているが、気密部材１６Ｂによって気密室１８は気密状態が保持されている。

なお、電子部品を吸着しておらず、且つ中空シャフト４に装着されていないノズル３からは、外気が気密室１８に侵入し、該気密室１８内の真空圧が低下するおそれがある。しかしながら、真空ポンプ８から供給される真空圧が十分であれば、中空シャフト４に装着されていないノズル３に吸着されている電子部品が落下する程、気密室１８内の真空圧が低下するようなことはない。

図７は、本実施形態のエジェクタ５に係る空気回路図である。

エジェクタ５は、ソレノイドバルブ４０〜４３と、真空圧発生装置３２と、圧縮空気排気部３３と、プレッシャスイッチ４７とを有している。符号３０から圧縮空気供給源７の圧縮空気が供給される。又、符号３５よりノズル３に対して、真空圧又は圧縮空気が供給される。プレッシャスイッチ４７は、真空圧発生装置３２によって真空圧が発生されていることを検出するためのものである。

ソレノイドバルブ４０及び４１は、スプールが連動しており、図示状態では、ソレノイドへの通電がない状態であって、真空圧発生装置３２に至る空気経路のポートは閉じられている。ソレノイドへ通電されると、スプールが図中上方に移動し、符号３０から圧縮空気供給源７の圧縮空気を真空圧発生装置３２に供給するポートは開放となり、該圧縮空気が圧縮空気排気部３３に高速で排気される過程で、該真空圧発生装置３２において真空圧が発生され、該真空圧は符号３５のノズル３側へ導かれる。

次に、ソレノイドバルブ４２及び４３は、スプールが連動しており、図示状態では、ソレノイドへの通電がない状態であって、符号３５のノズル３側に至る空気経路は閉じられている。ソレノイドへ通電されると、スプールが図中上方に移動し、符号３０から圧縮空気供給源７の圧縮空気が符号３５のノズル３側へ導かれる。

なお、エジェクタ５において真空圧を発生させない状態、即ちソレノイドバルブ４０及び４１への通電がない状態で、中空シャフト４へのノズル３の装着を解除すると、符号３５の部分を経て、圧縮空気排気部３３から侵入する外気が気密室１８へと流れ込み、該気密室１８の真空圧が低下するおそれも考えられる。

このようなおそれがあれば、エジェクタ５において真空圧を発生させない状態では、中空シャフト４へのノズル３の装着を解除しないようにすればよい。あるいは、該装着を解除する場合は、エジェクタ５において真空圧を発生させるようにすればよい。あるいは、図７において真空圧発生装置３２から符号３５に至る経路にソレノイドバルブを設けるようにし、該装着を解除してもエジェクタ５において真空圧を発生させない状態では、まず該ソレノイドバルブを閉じてから、該装着を解除したり真空圧発生を停止したりするようにすればよい。

以上に説明した実施形態において、電子部品を吸着する場合、中空シャフト４を上昇させて該中空シャフト４及びノズル３の装着を解除しておいて、吸着するノズル３を割出す。そして、中空シャフト４を下降させて、該中空シャフト４、及び今回割出したノズル３を装着する。又、Ｘ−Ｙロボットによって、吸着しようとする電子部品の上方まで移動しておく。これらの後、ヘッド１を下降させて、ノズル３に電子部品を吸着する。ここで、ノズル３が電子部品に接触する以前までに、エジェクタ５において真空圧を予め発生させておくと、ノズル３が電子部品に接触すると直ちに、該電子部品を吸着することができ、作業効率がよい。

この後、中空シャフト４を上昇すると、該中空シャフト４へのノズル３の装着は解除される。しかしながら、真空ポンプ８による気密室１８の内部の真空圧によって、ノズル３には電子部品を吸着されたままとすることができる。又、ノズル３の装着が解除すると、ノズル割出し部１４を再び割出し動作させて、別のノズル３を、中空シャフト４の直下に位置決めすることができる。

なお、ヘッド１のいずれかのノズル３に電子部品が吸着されている場合は、図７において説明したようにして、真空圧発生装置３２から外気が侵入して、気密室１８の真空圧が低下しないようにする。

又、該位置決めの後には、該位置決めされたノズル３に、上述と同様にして別の電子部品を吸着することができる。そして、ヘッド１のすべてのノズル３、あるいは必要なノズル３に電子部品を吸着する。

ノズル３に吸着している電子部品を基板に搭載する場合は、中空シャフト４へのノズル３の装着を解除し、搭載しようとする電子部品を吸着しているノズル３を割出した後、エジェクタ５において真空圧を発生させた状態で再び中空シャフト４を下降させてノズル３を装着する。ノズル３に気密室１８内の真空圧によって吸着していた電子部品は、該装着の後には、エジェクタ５で発生される真空圧によって吸着されることになる。

又、Ｘ−Ｙロボットによって、電子部品を搭載しようとする位置の上方まで移動し、ヘッド１を下降させて、該電子部品を搭載位置に接触させる。該接触の後、エジェクタ５において電磁弁を操作することで、真空圧の発生を解除し、又、電子部品を吸着していた真空圧を大気開放する。これによって、電子部品は基板上に搭載される。

この後、ノズル３に吸着されている別の電子部品を搭載する場合、中空シャフト４を上昇し、搭載しようとする電子部品を吸着しているノズル３を割出し、その後同様の動作を行なう。

図８は、本発明が適用された第２実施形態のヘッドに設けられたノズルの部品吸着・搭載に必要な真空圧の供給経路について示す一部斜視図を含むブロック図である。又、図９は、該実施形態においてヘッド１の上方から見たノズル３の配置を示す平面図である。

図９に示すように、本実施形態においては、部品実装装置においてヘッド１をＸ−Ｙロボットによって移動しつつ、基板に搭載するための電子部品に接触させて吸着させるためノズル３は、５個ずつ３列にマトリックス状に配置され、従って合計１５個備えられている。ここで、この３列の各列を、第１列〜第３列とする。又、該吸着に際して、真空圧を発生するエジェクタ５は、５つ備えられ、ノズル３と同一間隔で配置されている。

ノズル割出し部１４には、シャフト取付け部１６の下方において、図８における矢印方向に該ノズル割出し部１４が直線動作するための、スライドレール１４Ｂが設けられている。図示されない所定の割出し機構によって、該ノズル割出し部１４がスライドレール１４Ｂに従って直線動作することで、ノズル割出し部１４はシャフト取付け部１６に対して相対移動し、中空シャフト４の列は、ノズル３の第１列〜第３列のいずれかの直上に位置決めすることができる（以下直線動作割出しと呼ぶ）。直上に位置決めすると、５個の中空シャフト４は、それぞれ１個のノズル３の直上に位置決めされることになり、中空シャフト４に対してノズル３が割出されることになる。第１実施形態の回転割出しに対して、本実施形態は直線動作割出しとなる。

又、シャフト取付け部１６には気密部材１６Ａが、ノズル割出し部１４には気密部材１４Ａが設けられている。これら気密部材１６Ａや気密部材１４Ａにより、気密室１８は気密状態を保ち真空圧を維持し、上述のような直線動作割出しが可能になっている。この気密室１８には、真空圧供給部１６Ｃから真空ポンプ８の真空圧が供給されている。

なお、上記の割出し機構は特に限定されるものではない。その直線動作の動力として、ソレノイドやモータを用い電動としても、空気圧を用いるものとしてもよい。又、割出し位置の検出についても、マイクロスイッチやアブソリュートエンコーダやインクリメンタルエンコーダなどを用いるようにしてもよい。

図１０〜図１２は、それぞれ第１列〜第３列に位置決めした時の、図９におけるＡ−Ａ断面の断面図である。図１３は、第２列に位置決めし、中空シャフト４にノズル３を装着した時の、図９におけるＡ−Ａ断面の断面図である。

図１０ではノズル３の第１列の直上に、図１１ではノズル３の第２列の直上に、図１２ではノズル３の第３列の直上に、中空シャフト４の列が位置決めされ、直線動作割出しされている。又、図１３では、ノズル３の第２列の直上に位置決めされた中空シャフト４が、下方に移動しノズル３が装着されている。又、シャフト取付け部１６に取り付けられた状態で、中空シャフト４はこのように上下動可能になっているが、気密部材１６Ｂによって気密室１８は気密状態が保持されている。

図１４は、本実施形態の図９におけるＢ−Ｂ断面の断面図である。図１５は、中空シャフト４にノズル３を装着した時の、図９におけるＢ−Ｂ断面の断面図である。

これら図１４及び図１５から明らかなように、中空シャフト４の列がノズル３の第１列〜第３列のいずれの直上に位置決めされた場合にも、５個の中空シャフト４は、それぞれ１個のノズル３の直上に位置決めされることになり、中空シャフト４に対してノズル３が割出されることになる。又、このように割出された状態で中空シャフト４を下降すると、図１５に図示されるように、それぞれの中空シャフト４には、直下のノズル３が装着されることになる。

このような装着状態において、圧縮空気供給源７から供給される圧縮空気によって、エジェクタ５において発生される真空圧は、中空シャフト４を連通してノズル３に供給される。又、ノズル３の先端に電子部品を吸着した状態で、このような装着が解除されても、気密室１８内は真空ポンプ８から真空圧が供給されているので、該電子部品の吸着は維持されたままとなる。

なお、本第２実施形態についても、エジェクタ５は、図７を用いて前述した第１実施形態のものと同様とすることができる。又、電子部品を基板に搭載させるための動作も、ヘッド１の複数のノズル３を活用して、第１実施形態と同様に行なうことができる。

以上説明したように、これら実施形態によれば、本願発明を効果的に適用することができる。第１実施形態の場合は１個のエジェクタ５に対して４個の電子部品を吸着することができ、第２実施形態の場合は５個のエジェクタ５に対して１５個の電子部品を吸着することができ、いずれの実施形態でも、エジェクタ５の数以上の電子部品を吸着し基板に実装することができる。

本発明が適用された第１実施形態のヘッドに設けられたノズルの、部品吸着・搭載に必要な真空圧の供給経路について示す、一部斜視図を含むブロック図 上記真空圧の供給経路について示す、一部断面図を含むブロック図 前記第１実施形態のシャフト取付け部の下面図 前記第１実施形態のノズル割出し部の下面図 前記第１実施形態において上昇位置にある中空シャフトの近傍のノズル装着台の断面図 前記第１実施形態においてノズルが装着状態にある該中空シャフトの近傍のノズル装着台の断面図 前記第１実施形態のエジェクタに係る空気回路図 本発明が適用された第２実施形態のヘッドに設けられたノズルの部品吸着・搭載に必要な真空圧の供給経路について示す一部斜視図を含むブロック図 上記第２実施形態においてヘッドの上方から見たノズル３の配置を示す平面図 前記第２実施形態において第１列に位置決めした時の、図９におけるＡ−Ａ断面の断面図 前記第２実施形態において第２列に位置決めした時の、図９におけるＡ−Ａ断面の断面図 前記第２実施形態において第３列に位置決めした時の、図９におけるＡ−Ａ断面の断面図 前記第２列に位置決めし、中空シャフトにノズルを装着した時の、図９におけるＡ−Ａ断面の断面図 前記第２実施形態の図９におけるＢ−Ｂ断面の断面図 前記第２実施形態の中空シャフトにノズルを装着した時の、図９におけるＢ−Ｂ断面の断面図 従来の部品実装装置用ヘッドに設けられたノズルの、部品吸着・搭載に必要な真空圧の供給経路について示す、一部断面図を含むブロック図

符号の説明

１…電子部品実装装置用ヘッド
３…ノズル
４…中空シャフト
５…エジェクタ
７…圧縮空気供給源
８…真空ポンプ
１０…ノズル装着台
１４…ノズル割出し部
１６…シャフト取付け部
１８…気密室
３２…真空圧発生装置
３３…圧縮空気排気部
４０〜４３…ソレノイドバルブ
４７…プレッシャスイッチ

Claims (3)

1. 基板に実装する電子部品を吸着するノズルを複数備えた部品実装装置用ヘッドにおいて、
   上部のシャフト取付け部、及び下部のノズル割出し部を有し、これらが一体となって中空の気密室を形成するノズル装着台と、
   中空筒状の下方の開放端に部品を吸い付け、該中空筒状の上方の開放端は、前記気密室に通じる、前記ノズル割出し部の下面に取り付けられる複数のノズルと、
   前記中空気密室に真空圧を供給する真空圧供給部と、
   前記シャフト取付け部に取り付けられ、前記気密室の内部において下降動作することで、いずれかのノズルに気密装着し、装着したノズルに負圧を供給する中空シャフトと、
   該装着を解除した状態で、前記シャフト取付け部及び前記ノズル割出し部を互いに相対移動させることで、該中空シャフトが装着するノズルを、該中空シャフトの近傍へ位置決めする割出し機構と、を備え、
   すべてのノズルは、前記中空シャフト、又は、前記気密室を介して前記真空圧供給部に連通するようにしたことを特徴とする部品実装装置用ヘッド。
2. 前記相対移動が、回転動作であることを特徴とする請求項１記載の部品実装装置用ヘッド。
3. 前記相対移動が、直線動作であることを特徴とする請求項１記載の部品実装装置用ヘッド。

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