JP2008221443A - 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とが形成されたノズル本体１４と、前記第１吸引通路内を摺動すると共に、摺動方向に貫通する第２吸引通路１６が形成されたピストンと、該ピストンを後端方向へ付勢する付勢手段２０と、該付勢手段による前記ピストンの後端方向への摺動範囲を規制する規制手段２２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２４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（先端）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は、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必要があり、その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、他の電子部品を搭載する場合には、それを離脱させるための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、実際に部品を離脱するまで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、該部品を迅速に且つ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、しかも搭載済み部品の吹き飛ばしをも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。

本発明は、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吸引通路とが形成されたノズル本体と、前記第１吸引通路内を摺動すると共に、摺動方向に貫通する第２吸引通路が形成されたピストンと、該ピストン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ピストン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。

本発明によれば、第１吸引通路内を減圧して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状態とすることにより、ピストンを段差部に当接するまで押し出すことができる。その際、規制手段に当接した状態（加圧前）のピストンより先端方向の空間容積を予め適切に設定しておくことにより、小径通路内を大気圧に戻すと同時に先端からのエアの吹き出量を適切に制限することが可能となる。従って、ノズル先端から確実に部品を離脱させることが可能となると共に、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。

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、本発明に係る第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とが形成されたノズル本体１４と、前記第１吸引通路１２内を摺動すると共に、摺動方向に貫通する第２吸引通路１６が形成されたピストン１８と、該ピストン１８を後端Ｂ方向へ付勢する押上げばね（付勢手段）２０と、該押上げばね２０による前記ピストン１８の後端方向への摺動範囲を規制するストッパ（規制手段）２２と、前記第２吸引通路１６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）２４と、を備えている。

前記リードバルブ２４は、ストッパ２２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、ピストン１８の上端面（後端Ｂ側）に付設され、第２吸引通路１６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、前記図１の負圧も正圧もかかっていない通常状態から部品吸着のためにバキューム（吸引）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２０によって、側部上端がストッパ２２に押さえ付けられ、上方への摺動が規制されているピストン１８の中央部上面に設けられたリードバルブ２４が開くため、第２吸引通路１６を通して先端管路１０内にも負圧が発生する。

このように吸引を開始した状態のノズルの全体図を図４に示す。この状態のノズルを、図示しないピックアップ位置の上方から下降させることにより、部品吸着孔の先端（下端）Ａが電子部品に接すると、図５に示すように、その負圧により該部品が吸着される。そして、この電子部品Ｐと先端Ａとの間に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、図６に示すように電子部品Ｐは吸着されたままの状態でリードバルブ２４は閉じる。

このとき、電子部品Ｐと先端Ａ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内に圧力差が発生するため、前記図５のようにリードバルブ２４が開いて先端管路１０内の負圧は一定となり、電子部品Ｐは先端Ａに吸着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２４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、第１吸引通路１２内の圧力が上昇し、押上げばね２０の押上力よりも第１吸引通路１２内の圧力が高まると、図７に示すようにピストン１８が最下点に達して段差部１２Ａに当接するまで、ピストン１８が押し下げられることになる。

このようにエアブローによりピストン１８を下降させると、該ピストン１８より下方の先端管路１０内の空気が圧縮されるため、その圧力により吸着部品を離脱させることが可能となる。

なお、この圧縮による圧力上昇は下降開始前の印加バキューム圧とピストン１８の下降に伴う体積変化率（圧縮率）により決定されるため、最大下降時に１気圧を僅かに超える程度に、管路（通路）の内径やピストン１８の移動ストローク（ストッパ２２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。

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ため、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。その上、通常のエアブローのように連続的な空気の流出ではなく、瞬間的で、しかも部品の大きさ等に合せた適切な流出であるため、搭載済み部品の吹き飛ばしを防止することができる。

図８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、前記図１に示した第１実施形態の部品吸着ノズルにおけるストッパ２２の代りに、中心に貫通孔が形成されたねじ式の可変式ストッパ３０が、第１吸引通路内に螺入された構造にし、該可変式ストッパ３０の摺動方向位置を変更可能としたものである。これ以外の構成は、第１実施形態の部品吸着ノズルと同一である。

本実施形態によれば、可変式ストッパ３０の位置を変更することにより、部品離脱時に圧縮移動させるピストン１８のストロークを変更することができるため、先端管路１０内の圧縮による体積変化率を調整することができる。従って、先端管路１０内の上昇圧力を部品等に応じて任意に調整することが可能となる。

本発明に係る第１実施形態の部品吸着ノズルを示す縦断面図 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要部拡大縦断面図 部品吸着開始前の第１実施形態の部品吸着ノズルを示す縦断面図 部品吸着直後の第１実施形態の部品吸着ノズルを示す縦断面図 部品吸着中の第１実施形態の部品吸着ノズルを示す縦断面図 部品離脱時の第１実施形態の部品吸着ノズルを示す縦断面図 本発明に係る第２実施形態の部品吸着ノズルを示す縦断面図

符号の説明

１０…先端管路（小径通路）
１２…第１吸引通路
１４…ノズル本体
１６…第２吸引通路
１８…ピストン
２０…押上げばね（付勢手段）
２２…ストッパ（規制手段）
２４…リードバルブ（弁体）
３０…可動式ストッパ

Claims (1)

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吸引通路とが形成されたノズル本体と、
   前記第１吸引通路内を摺動すると共に、摺動方向に貫通する第２吸引通路が形成されたピストンと、
   該ピストン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ピストン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。

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