JP2013058510A - ノズル交換用治具およびノズル交換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動機構を必要とせずに簡便な構成で吸着ノズルの交換を自動的に行うことができるノズル交換用治具およびノズル交換方法を提供する。
【解決手段】実装ヘッドに嵌脱自在に装着される吸着ノズル１４Ｂを自動的に交換するために用いられるノズル交換用治具を、吸着ノズル１４Ｂが嵌入可能で且つ吸着ノズル１４Ｂに設けられた鍔状部１４ｄのノズル軸廻りの回転を許容する嵌入空間である収納凹部４３と、収納凹部４３に設けられ鍔状部１４ｄの下面に当接して上下方向位置を保持するノズル保持面４３ｃと、収納凹部４３を覆って設けられ吸着ノズル１４Ｂを上昇させる上昇動作時に鍔状部１４ｄを部分的に係止可能な係止部材としての蓋部材４１と、蓋部材４１に収納凹部４３の上方に位置して設けられ鍔状部１４ｄがノズル軸廻りの所定の回転位置にある状態において上下方向に挿通可能な開口部４２とを備えた構成とした。
【選択図】図６

Description

本発明は、電子部品実装装置において吸着ノズルを自動的に交換するために用いられるノズル交換用治具およびこのノズル交換用治具を用いたノズル交換方法に関するものである。

電子部品を基板に実装する電子部品実装装置では、部品供給部に収納された電子部品を真空吸着により保持する吸着ノズルを備えた実装ヘッドによって取り出して基板へ移送搭載する部品実装動作が反復して実行される。同一基板に実装される電子部品の種類は多岐にわたるため部品実装動作を反復実行する過程において、実装ヘッドに装着される吸着ノズルを対象部品に応じて脱着し取り換えるノズル交換作業が行われる。このノズル交換の対象となる吸着ノズルには、実装対象の部品を吸着保持するための部品用ノズルに加えて、基板下受けに用いられる下受けピンを自動配置するために用いられる下受けピン用ノズルがある。このような吸着ノズルのノズル交換作業を自動的に行わせるため、複数種類の吸着ノズルを所定配列で収納して吸着ノズルの交換を自動的に行わせることが可能なノズル交換装置が設けられた電子部品実装装置が知られている（例えば特許文献１参照）。ノズル交換に際しては、実装ヘッドがノズル交換装置にアクセスして、所定のノズル交換動作を行うことにより人手を要することなくノズル交換が自動的に実行される。

特開平１１−１５０３９６号公報

しかしながら、上述の特許文献例に示す先行技術においては、ノズル交換装置が有するノズル交換機構の構成に起因して、次のような難点があった。すなわち先行技術例においては、ノズル交換装置は吸着ノズルに設けられた鍔状部が上下に挿通可能な開口部を備えたシャッター部材をスライドさせるシャッター機構によってノズル交換を実行する構成となっており、鍔状部に開口部を一致させることにより実装ヘッドと吸着ノズルとの結合を可能とし、鍔状部を開口部から外れた範囲に位置させることにより鍔状部をシャッター部材によって係止して、実装ヘッドと吸着ノズルとを分離させるようにしている。

このため従来構成のノズル交換装置においては、シャッター部材をスライドさせるための専用の駆動機構を必要としており、駆動用のシリンダやガイド部品などの機構部品を配設するためのスペースを必要として装置コンパクト化を阻害するとともに、設備コストを増大させる結果となっていた。さらに先行技術においては、自動交換の対象とすることが可能な吸着ノズルの種類や数量が限られており、前述の下受けピン用ノズルなど異種の吸着ノズルを対象とすることが困難であった。このため、吸着ノズルの種類や数量の増加に対応して後付け対応が可能な、簡便な構成のノズル交換用治具およびノズル交換方法が望まれていた。

そこで本発明は、駆動機構を必要とせずに簡便な構成で吸着ノズルの交換を自動的に行うことができるノズル交換用治具およびノズル交換方法を提供することを目的とする。

本発明のノズル交換用治具は、電子部品実装装置の実装ヘッドに嵌脱自在に装着される吸着ノズルを自動的に交換するために用いられるノズル交換用治具であって、前記実装ヘッドは、前記吸着ノズルを昇降させる昇降機構、前記吸着ノズルをノズル軸廻りに回転させる回転機構および前記吸着ノズルを軸線方向に離脱させる引き抜き力に抗して所定のクランプ力で保持可能なクランプ機構を有しており、前記電子部品実装装置に設定されたノズル交換位置に固定される本体部と、前記本体部に設けられ前記吸着ノズルが嵌入可能で且つ前記吸着ノズルに設けられた鍔状部の前記ノズル軸廻りの少なくとも所定の角度範囲内での回転を許容する嵌入空間と、前記嵌入空間に設けられ前記鍔状部の下面に当接して前記吸着ノズルの上下方向位置を保持するノズル保持面と、前記嵌入空間を覆って設けられ前記実装ヘッドによって前記吸着ノズルを上昇させる上昇動作時に前記鍔状部を部分的に係止可能な係止部材と、前記係止部材に前記嵌入空間の上方に位置して設けられ前記鍔状部がノズル軸廻りの所定の回転位置にある状態において上下方向に挿通可能な開口部とを備え、前記吸着ノズルが未装着の前記実装ヘッドを前記ノズル保持面に保持された吸着ノズルに対して下降させて下方に押圧することによりこの吸着ノズルを前記実装ヘッドに嵌合させて前記クランプ機構によってクランプし、前記吸着ノズルが装着された前記実装ヘッドを、前記鍔状部がノズル軸廻りの所定の回転位置にある状態において前記開口部を介して下降させ、次いで前記実装ヘッドを前記鍔状部が前記係止部材によって部分的に係止される位置に回転させた後に上昇させることにより前記鍔状部を前記係止部材によって係止して前記吸着ノズルをこの実装ヘッドから離脱させる。

本発明のノズル交換方法は、電子部品実装装置の実装ヘッドに嵌脱自在に装着される吸着ノズルをノズル交換用治具を用いて自動的に交換するノズル交換方法であって、前記実装ヘッドは、前記吸着ノズルを昇降させる昇降機構、前記吸着ノズルをノズル軸廻りに回転させる回転機構および前記吸着ノズルを軸線方向に離脱させる引き抜き力に抗する所定のクランプ力で保持可能なクランプ機構を有しており、前記ノズル交換用治具は、前記電子部品実装装置に設定されたノズル交換位置に固定される本体部と、前記本体部に設けられ前記吸着ノズルが嵌入可能で且つ前記吸着ノズルに設けられた鍔状部の前記ノズル軸廻りの少なくとも所定の角度範囲内での回転を許容する嵌入空間と、前記嵌入空間に設けられ前記鍔状部の下面に当接して前記吸着ノズルの上下方向位置を保持するノズル保持面と、前記嵌入空間を覆って設けられ前記実装ヘッドによって前記吸着ノズルを上昇させる上昇動作時に前記鍔状部を部分的に係止可能な係止部材と、前記係止部材に前記嵌入空間の上方に位置して設けられ前記鍔状部がノズル軸廻りの所定の回転位置にある状態において上下方向に挿通可能な開口部とを備え、前記吸着ノズルを前記実装ヘッドに装着するノズル装着動作は、前記吸着ノズルを前記開口部を介して前記嵌入空間に挿入して前記鍔状部を前記ノズル保持面に支持させるノズル挿入工程と、前記吸着ノズルが未装着の前記実装ヘッドを前記ノズル保持面に支持された吸着ノズルに対して下降させて下方に押圧することによりこの吸着ノズルを前記実装ヘッドに嵌合させて前記クランプ機構によってクランプするノズルクランプ工程と、前記吸着ノズルを前記所定の回転位置に回転させた状態で前記実装ヘッドを上昇させることにより、前記鍔状部を前記開口部を挿通させてこの吸着ノズルを前記実装ヘッドとともに上昇させるノズル上昇行程とを含み、前記吸着ノズルを前記実装ヘッドから離脱させるノズル離脱動作は、前記吸着ノズルが装着された前記実装ヘッドを、前記鍔状部がノズル軸廻りの所定の回転位置にある状態において前記開口部を介して下降させることにより、前記鍔状部を前記開口部を挿通させてこの吸着ノズルを前記嵌入空間に位置させるノズル下降工程と、前記吸着ノズルを前記鍔状部が前記係止部材によって部分的に係止される位置に回転させるノズル回転工程と、前記鍔状部が前記係止部材によって部分的に係止された状態で、前記実装ヘッドを上昇させることにより、前記吸着ノズルをこの実装ヘッドから離脱させるノズル離脱工程とを含む。

本発明によれば、電子部品実装装置の実装ヘッドに嵌脱自在に装着される吸着ノズルを自動的に交換するために用いられるノズル交換用治具を、ノズル交換位置に固定される本体部に設けられ吸着ノズルが嵌入可能で且つ吸着ノズルに設けられた鍔状部のノズル軸廻りの少なくとも所定の角度範囲内での回転を許容する嵌入空間と、嵌入空間に設けられ鍔状部の下面に当接して吸着ノズルの上下方向位置を保持するノズル保持面と、嵌入空間を覆って設けられ実装ヘッドによって吸着ノズルを上昇させる上昇動作時に鍔状部を部分的に係止可能な係止部材と、係止部材において嵌入空間の上方に位置して設けられ鍔状部がノズル軸廻りの所定の回転位置にある状態において上下方向に挿通可能な開口部とを備えた構成とすることにより、実装ヘッドが備えた昇降機構、ノズル軸廻りの回転機構を用いて、専用の駆動機構を必要とせずに簡便な構成で吸着ノズルの交換を自動的に行うことができる。

本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の構成を示す平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における基板搬送機構および基板下受け機構の構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における実装ヘッドの動作説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における実装ヘッドの構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズル交換用治具の構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズル交換用治具の機能説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズル交換方法の工程説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズル交換方法の工程説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズル交換方法の工程説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置におけるノズル交換方法の工程説明図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１，図２を参照して、電子部品実装装置１の全体構成を説明する。電子部品実装装置１は実装ヘッドに装着された吸着ノズルによって電子部品を保持して基板に実装する機能を有している。図１において、基台１ａの中央部には、Ｘ方向（基板搬送方向）に基板搬送機構２が配設されている。基板搬送機構２は上流側から搬入された基板３を搬送し、以下に説明する部品実装機構による実装作業位置に位置決めする機能を備えるものであり、並行に配設された２条の搬送レール２ａを有している。基板搬送機構２の中央部には、搬入された基板３を下受けするための基板下受け機構２ｃおよび基板下受け機構２ｃによって持ち上げられた基板３の相対向する２辺の側端部を上方から押さえてクランプする押さえ部材２ｂを備えている。

基板搬送機構２の両側には、実装対象の電子部品を供給する部品供給部４が配置されている。部品供給部４には複数のテープフィーダ５が並列に配置されており、テープフィーダ５はキャリアテープに保持された部品を以下に説明する部品実装機構による取出位置までピッチ送りする機能を有している。基台１ａ上面のＸ方向の１端部上にはＹ軸移動テーブル６が配設されており、Ｙ軸移動テーブル６には２台のＸ軸移動テーブル７がＹ方向にスライド自在に結合されている。Ｘ軸移動テーブル７には、それぞれ実装ヘッド８がＸ方向にスライド自在に装着されている。

実装ヘッド８は複数の単位保持ヘッド９より成る多連型ヘッドであり、単位保持ヘッド９の下端部に設けられたノズルホルダ９ａに装着された部品吸着用の吸着ノズル１４Ａ（図３参照）によってテープフィーダ５から実装対象の電子部品Ｐを真空吸着によって保持する。Ｙ軸移動テーブル６およびＸ軸移動テーブル７は実装ヘッド８を移動させるヘッド移動機構を構成する。ヘッド移動機構を駆動することにより、実装ヘッド８は部品供給部４と基板搬送機構２に位置決めされた基板３との間で移動し、基板３において実装ヘッド８が昇降することにより，保持した電子部品Ｐ（図３参照）を基板３に実装する。実装ヘッド８および実装ヘッド８を移動させるヘッド移動機構は、部品供給部４から部品を取り出して基板３に実装する部品実装機構を構成する。

Ｘ軸移動テーブル７の下面には、それぞれ実装ヘッド８と一体的に移動する基板認識カメラ１０が装着されている。ヘッド移動機構を駆動して基板認識カメラ１０を基板搬送機構２に保持された基板３の上方へ移動させることにより、基板認識カメラ１０は基板３に形成された認識マークを撮像する。部品供給部４と基板搬送機構２との間の実装ヘッド８の移動経路には、部品認識カメラ１１，第１のノズル収納部１２，第２のノズル収納部１３が配設されている。部品供給部４から部品を取り出した実装ヘッド８が部品認識カメラ１１の上方を所定方向に通過する走査動作を行うことにより、部品認識カメラ１１は実装ヘッド８に保持された状態の部品を撮像する。

第１のノズル収納部１２には，単位保持ヘッド９のノズルホルダ９ａに装着される吸着ノズル１４Ａが部品種に対応して複数収納保持されており、第２のノズル収納部１３には単位保持ヘッド９のノズルホルダ９ａに装着され下受けピン２２を保持するための吸着ノズル１４Ｂが収納保持されている。実装ヘッド８が第１のノズル収納部１２，第２のノズル収納部１３にアクセスしてノズル交換動作を行うことにより、単位保持ヘッド９に装着される吸着ノズルを目的および対象とする部品種に応じて交換することができる。

本実施の形態においては、部品実装作業に用いられる部品吸着用の吸着ノズル１４Ａを極力多く収納するための第１のノズル収納部１２に加えて、下受けピン２２の配置換えのためのみに用いられる吸着ノズル１４Ｂを限定された所定数（ここでは２個）のみ収納する第２のノズル収納部１３を実装ヘッド８の移動範囲内に追加して配置した構成となっている。さらに本実施の形態では、第２のノズル収納部１３に電子部品実装装置１の実装ヘッド８に嵌脱自在に装着された吸着ノズル１４Ｂを自動的に交換するためのノズル交換用治具としての機能を持たせるようにしている。ここでは、ノズル着脱用の専用の駆動機構を設けることなく、実装ヘッド８が備えた昇降機構、ノズル軸廻りの回転機構を用いて、ノズル着脱動作を実行する構成としている。

図２を参照して、基板搬送機構２の構成および機能について説明する。図２に示すように、基板搬送機構２は並行に配設された２条の搬送レール２ａより構成され、搬送レール２ａの内側にはコンベア機構２ｄが搬送方向に沿って設けられている。基板３の両側端部をコンベア機構２ｄの上面に当接させた状態でコンベア機構２ｄを駆動することにより、基板３は基板搬送方向に搬送される。さらに、コンベア機構２ｄの内側には、押さえ部材２ｂにより基板の側端部を上方から押さえてクランプする際、基板３の側端部を下方から支持するクランプ部２ｅが下受けベース部２１に当接することにより昇降自在に配設されている。基板搬送機構２の中央部には、部品実装機構による作業位置に対応して基板下受け機構２ｃが配設されている。

基板下受け機構２ｃは、水平な板状の下受けベース部２１を昇降機構２０によって昇降（矢印ａ）させる構成となっており、下受けベース部２１の上面には、基板３を下面側から支持する下受けピン２２が立設されている。下受けピン２２は下受けベース部２１に当接する基部２３から上方に棒状部２４を延出させた構成となっており、棒状部２４の上端部には、基板３の下面に当接して支持する当接部２４ａおよび下受けピン２２を吸着ノズル１４Ｂによって吸着保持するための鍔状部２４ｂが設けられている。

下受けベース部２１は、アルミニウムなどの非磁性体より成る板部材２１ｂの上面に鋼板などの磁性体２１ａを被覆した構成となっており、磁性体２１ａ上の任意の位置には下受けピン２２が下受け対象となる基板３の下受け位置に応じて配置される。この下受け配置状態において、基部２３に内蔵されたマグネット部材（図示省略）によって、下受けピン２２は磁性体２１ａとの間に作用する引磁力によって下受けベース部２１の任意の位置に固定される。

この状態で、図２（ｂ）に示すように、昇降機構２０を駆動して下受けベース部２１を上昇させる（矢印ｂ）ことにより、棒状部２４の上端部に設けられた当接部２４ａが基板３の下面に当接し、基板３は基板下受け機構２ｃの複数の下受けピン２２によって下受け支持されるとともに、基板３の両端部が押さえ部材２ｂの下面に押し付けられて位置固定される。

図３（ａ）は、このようにして複数の下受けピン２２によって下面を支持された基板３を対象とする部品実装動作を示している。すなわち、ノズルホルダ９ａに装着された吸着ノズル１４Ａによって部品供給部４から電子部品Ｐを取り出した実装ヘッド８を基板３の上方に移動させ、単位保持ヘッド９が吸着ノズル１４Ａを昇降させる部品搭載動作を行うことにより、電子部品Ｐは基板３の実装点に実装される。

このような部品搭載動作を異なる品種の基板３を対象として反復実行する過程においては、下受けベース部２１における下受けピン２２の配置変更が実行される。本実施の形態に示す電子部品実装装置１においては、このピン配置変更作業を実装ヘッド８による移載機能を利用して自動的に実行するようにしている。すなわち図３（ｂ）に示すように、単位保持ヘッド９のノズルホルダ９ａに下受けピン２２の移動用に専用に設けられた吸着ノズル１４Ｂを装着し、吸着ノズル１４Ｂによって下受けピン２２の棒状部２４に設けられた鍔状部２４ｂを吸着保持することにより、下受けピン２２を下受けベース部２１上の所望の位置に移動させる。

図４を参照して、実装ヘッド８の機能を説明する。図４（ａ）に示すように、実装ヘッド８を構成する複数の単位保持ヘッド９の下端部には、吸着ノズル１４Ａ、吸着ノズル１４Ｂのいずれをも嵌脱自在に装着可能なノズルホルダ９ａが設けられている。単位保持ヘッド９はそれぞれノズルホルダ９ａに装着された吸着ノズル１４Ａ、１４Ｂを昇降させる（矢印ｃ）昇降機構およびノズル軸Ｎ廻りに回転させる（矢印ｄ）回転機構とを備えている。図３（ａ）に示す部品実装動作においては、これらの昇降機構、回転機構を用いて電子部品Ｐを基板３に搭載する。さらに本実施の形態においては、実装ヘッド８を第２のノズル収納部１３にアクセスさせて吸着ノズル１４Ｂの交換を行うノズル交換動作において、これらの昇降機構、回転機構を用いてノズル交換動作を自動的に行うようにしている。

図４（ｂ）は、ノズルホルダ９ａの構成およびノズルホルダ９ａに設けられたクランプ機構の機能を示している。ノズルホルダ９ａは、単位保持ヘッド９の本体部から下方に延出し真空吸引孔３１ａを有する摺動軸３１にホルダ本体部３０に設けられた嵌合孔３０ａを上下に摺動自在に嵌合させ、ホルダ本体部３０の両側面の対称位置に配設された２つのクランプ部材３２を、円環状の引張りバネ部材３３によって内側方向に付勢する構成となっている。

図４（ｂ）（イ）は、ノズルホルダ９ａに吸着ノズル１４Ｂの装着部１４ａを保持させて吸着ノズル１４Ｂを装着した状態を示している。この状態では、嵌合孔１４ｂにホルダ本体部３０が嵌合するとともに、クランプ部材３２の下部係止爪部３２ａが係止凹部１４ｅを両側から挟み込み、引張りバネ部材３３の付勢力によって吸着ノズル１４Ｂがクランプされる。そしてこの状態では、吸着孔１４ｇは嵌合孔１４ｂを介して真空吸引孔３１ａと連通し、真空吸引孔３１ａから真空吸引することにより（矢印ｅ）、吸着部１４ｆの下端部の吸着面１４ｈに当接した下受けピン２２（図３（ｂ）参照）を負圧により吸着保持する。

図４（ｂ）（ロ）は、ノズルホルダ９ａに吸着ノズル１４Ｂの装着部１４ａを嵌脱させる際のクランプ部材３２の状態を示している。すなわち吸着ノズル１４Ｂを装着する際には、ノズルホルダ９ａを下降させて下部係止爪部３２ａを装着部１４ａに設けられたテーパ面１４ｃに摺接させる。これにより、下部係止爪部３２ａには開方向の外力（矢印ｆ）が作用し、クランプ部材３２は上部係止爪部３２ｂを支点として引張りバネ部材３３の付勢力に抗して開方向に回転移動する。そしてノズルホルダ９ａをさらに下降させて下部係止爪部３２ａを係止凹部１４ｅに嵌合させることにより、吸着ノズル１４Ｂはノズルホルダ９ａにクランプされる。すなわち、１対のクランプ部材３２および引張りバネ部材３３は、吸着ノズル１４Ｂを軸線方向に離脱させる引き抜き力に抗して所定のクランプ力で保持可能なクランプ機構を構成する。

そしてこのクランプ状態を解除して、吸着ノズル１４Ｂをノズルホルダ９ａから離脱させるには、クランプ部材３２が引張りバネ部材３３によって押し付けられることによる所定のクランプ力に打ち勝つような引き抜き力で、ノズルホルダ９ａを吸着ノズル１４Ｂから離脱させる。すなわち下部係止爪部３２ａに引張りバネ部材３３の付勢力に抗して係止凹部１４ｅへの嵌合から離脱するだけの引き抜き力を作用させることにより、ノズルホルダ９ａは吸着ノズル１４Ｂから分離する。

次に図５を参照して、吸着ノズル１４Ｂの収納および実装ヘッド８へのノズル交換に用いられるノズル交換用治具としての第２のノズル収納部１３の構成について説明する。図５（ａ）に示すように、第２のノズル収納部１３は、電子部品実装装置１において実装ヘッド８の移動範囲内に設定されたノズル交換位置に固定される本体部４０の上面を覆って、板状の蓋部材４１を固着した構成となっている。本体部４０には、吸着ノズル１４Ｂを収納するための２つの収納凹部４３が設けられており、それぞれの収納凹部４３の上方には、長辺寸法Ｄ１、短辺寸法Ｄ２の矩形の開口部４２が設けられている。図５（ｂ）に示すように、収納凹部４３は内径の異なる段付き形状で設けられた上部４３ａ、下部４３ｂより成り、上部４３ａの底面は吸着ノズル１４Ｂの鍔状部１４ｄを保持するノズル保持面４３ｃとなっている。

図６は、吸着ノズル１４Ｂの形状・寸法と、第２のノズル収納部１３の各部形状・寸法との関係を示している。図６（ａ）に示すように、吸着ノズル１４Ｂの鍔状部１４ｄは、円板形状部材の相対向する２つの端部を平行に切除した小判形状となっており、切除された端部間の幅寸法Ｂに対して長さ寸法Ａの方が大きくなっている。鍔状部１４ｄの下面からは、下端部が吸着対象物に当接して真空吸着する吸着部１４ｆが延出している。

図６（ｂ）（ロ）に示すように、開口部４２の長辺寸法Ｄ１は鍔状部１４ｄの長さ寸法Ａよりも大きく、且つ短辺寸法Ｄ２は幅寸法Ｂよりも大きくなっている。したがって、鍔状部１４ｄがノズル軸廻りの所定の回転位置，すなわち鍔状部１４ｄの長手方向を開口部４２の長辺方向に一致させた回転位置にある状態おいて、鍔状部１４ｄは開口部４２を上下方向に挿通可能（矢印ｇ）となっている。

ここで、図４（ｂ）（イ）に示すように、長さ寸法Ａは上部４３ａの内径よりも小さく且つ下部４３ｂの内径よりも大きく設定され、さらに下部４３ｂの内径および深さは吸着部１４ｆを収容可能に設定されている。これにより、吸着ノズル１４Ｂは、開口部４２を介して収納凹部４３内に嵌入可能となっており、鍔状部１４ｄが開口部４２を挿通して下降した状態において、吸着部１４ｆは下部４３ｂ内に位置し、鍔状部１４ｄの下面はノズル保持面４３ｃに当接して吸着ノズル１４Ｂの上下方向の位置が保持される。

この状態において、鍔状部１４ｄは、上部４３ａ内においてノズル軸廻りの回転が許容され、鍔状部１４ｄをノズル軸廻りに所定の角度（ここでは９０度）回転させることにより、鍔状部１４ｄの長手方向を開口部４２の短辺方向に一致させることができる。そしてこの状態では、鍔状部１４ｄの長手方向の端部は開口部４２を上方に挿通することができず、吸着ノズル１４Ｂの上昇は鍔状部１４ｄが蓋部材４１の下面に係止されることによって阻害される。

上述構成において、上部４３ａ、下部４３ｂより構成される収納凹部４３は、本体部４０に設けられ吸着ノズル１４Ｂが嵌入可能で、且つ吸着ノズル１４Ｂに設けられた鍔状部１４ｄのノズル軸廻りの少なくとも所定の角度範囲内での回転を許容する嵌入空間を形成する。そして蓋部材４１は、これらの嵌入空間を覆って設けられ実装ヘッド８によって吸着ノズル１４Ｂを上昇させる上昇動作時に鍔状部１４ｄを部分的に係止可能な係止部材となっている。

また、係止部材である蓋部材４１に収納凹部４３の上方に位置して設けられた開口部４２は、鍔状部１４ｄがノズル軸廻りの所定の回転位置、すなわち鍔状部１４ｄの長手方向を開口部４２の長辺方向に一致させた回転位置にある状態おいて、小判形状の鍔状部１４ｄが上下方向に挿通可能となっている。さらに、蓋部材４１に設けられた開口部４２は、小判形状の鍔状部１４ｄを所定の角度回転した状態で、小判形状の長手方向の端部が係止部材である蓋部材４１によって係止される形状となっている。なお、図４（ｂ）に示す例では、所定の角度として鍔状部１４ｄを９０度回転させた例を示しているが、吸着ノズル１４Ｂの上昇時に鍔状部１４ｄを蓋部材４１によって係止可能であれば、９０度以外の任意の角度を所定の角度に設定してもよい。

次に、電子部品実装装置１の実装ヘッド８に嵌脱自在に装着される吸着ノズル１４Ｂをノズル交換用治具としての機能を有する第２のノズル収納部１３を用いて自動的に交換するノズル交換方法について、図７〜図１０を参照して説明する。図７，図８は、実装ヘッド８を構成する１つの単位保持ヘッド９において、吸着ノズル１４Ｂを装着するノズル装着動作を示している。まず最初に、装着対象の吸着ノズル１４Ｂを第２のノズル収納部１３の収納凹部４３に挿入する。すなわち図７（ａ）に示すように、装着対象の吸着ノズル１４Ｂを開口部４２を介して嵌入空間である収納凹部４３に挿入し、吸着部１４ｆを下部４３ｂ内に嵌入させて、鍔状部１４ｄの下面をノズル保持面４３ｃに支持させる（ノズル挿入工程）。そしてこの状態で、吸着ノズル１４Ｂが未装着の単位保持ヘッド９を吸着ノズル１４Ｂの上方に位置させる。この状態では、ノズルホルダ９ａにおいて下方に延出したホルダ本体部３０が露呈されている。

次いで図７（ｂ）に示すように、単位保持ヘッド９を駆動してノズルホルダ９ａをノズル保持面４３ｃに支持された吸着ノズル１４Ｂの装着部１４ａに対して下降させて（矢印ｈ）下方に押圧する。これによりホルダ本体部３０が装着部１４ａの嵌合孔１４ｂ（図４参照）内に嵌合するとともに、クランプ部材３２がテーパ面１４ｃに沿って摺接しながら下降する過程で、クランプ部材３２が引張りバネ部材３３の付勢力に抗して開方向に移動する。そしてノズルホルダ９ａをさらに下降させることにより、クランプ部材３２の下部係止爪部３２ａを係止凹部１４ｅ（図４参照）に嵌入させて、吸着ノズル１４Ｂをノズルホルダ９ａのクランプ機構によってクランプする（ノズルクランプ工程）。

次いで図７（ｃ）に示すように、単位保持ヘッド９をわずかに上昇させて（矢印ｉ）、鍔状部１４ｄをノズル保持面４３ｃから離隔させ、鍔状部１４ｄを上部４３ａ内で回転可能な状態とする。そしてこの後、図８（ａ）に示すように、ノズルホルダ９ａをノズル軸廻りに回転させ（矢印ｊ）、吸着ノズル１４Ｂを所定の回転位置、すなわち鍔状部１４ｄの長手方向が開口部４２の長手方向に合わせられた回転位置まで回転させる。そして図８（ｂ）に示すように、吸着ノズル１４Ｂを上述の所定の回転位置に回転させた状態で単位保持ヘッド９を上昇させる（矢印ｋ）ことにより、鍔状部１４ｄを開口部４２を挿通させてこの吸着ノズル１４Ｂを単位保持ヘッド９とともに上昇させる（ノズル上昇行程）。

すなわち上述構成の第２のノズル収納部１３を用いたノズル交換におけるノズル装着動作においては、吸着ノズル１４Ｂが未装着の単位保持ヘッド９をノズル保持面４３ｃに保持された吸着ノズル１４Ｂに対して下降させて下方に押圧することにより、この吸着ノズル１４Ｂを単位保持ヘッド９に嵌合させてクランプ機構によってクランプする構成となっている。

次に、図９，図１０を参照して、吸着ノズル１４Ｂを実装ヘッド８の単位保持ヘッド９から離脱させるノズル離脱動作について説明する。図９（ａ）は、クランプ部材３２、引張りバネ部材３３よりなるクランプ機構によって装着部１４ａをクランプされて吸着ノズル１４Ｂが装着された単位保持ヘッド９を、第２のノズル収納部１３において空の収納凹部４３上に移動させた状態を示している。このとき、鍔状部１４ｄがノズル軸廻りの所定の回転位置、すなわち鍔状部１４ｄの長手方向が開口部４２の長手方向に合わせられた回転位置にある。

次いで図９（ｂ）に示すように、吸着ノズル１４Ｂが装着された単位保持ヘッド９を、鍔状部１４ｄがノズル軸廻りの所定の回転位置にある状態において、開口部４２を介して下降させる（矢印ｌ）ことにより、鍔状部１４ｄを開口部４２を挿通させて吸着ノズル１４Ｂを収納凹部４３内に位置させる（ノズル下降工程）。このとき、鍔状部１４ｄが上部４３ａ内にあってノズル保持面４３ｃに当接しない高さ位置で下降を停止させる。

そしてこの状態で、図１０（ａ）に示すように、ノズルホルダ９ａをノズル軸廻りに回転させる（矢印ｍ）ことにより、吸着ノズル１４Ｂを鍔状部１４ｄが係止部材である蓋部材４１によって部分的に係止される位置に回転させる（ノズル回転工程）。ここでは、図４（ｂ）（イ）に示すように、９０度回転させた例を示しているが、鍔状部１４ｄが部分的に係止可能な回転角度であれば９０度以外の任意の角度に設定してもよい。

次いで、図１０（ｂ）に示すように、単位保持ヘッド９をノズルホルダ９ａによってクランプされた吸着ノズル１４Ｂとともに上昇させる（矢印ｎ）。この上昇過程において、鍔状部１４ｄは蓋部材４１によって部分的に係止可能な位置関係にあることから、鍔状部１４ｄの上面は蓋部材４１の下面の係止面４１ａに当接する。

そしてこの状態において、クランプ部材３２，引張りバネ部材３３よりなるクランプ機構によるクランプ力に打ち勝つ引き抜き力で単位保持ヘッド９を上昇駆動することにより、単位保持ヘッド９は係止された状態の吸着ノズル１４Ｂを収納凹部４３内に残置した状態で上昇する（矢印ｏ）。すなわち、鍔状部１４ｄが蓋部材４１によって部分的に係止された状態で、単位保持ヘッド９を上昇させることにより、吸着ノズル１４Ｂをこの単位保持ヘッド９から離脱させる（ノズル離脱工程）。そして離脱した吸着ノズル１４Ｂは上部４３ａ内を落下して、鍔状部１４ｄがノズル保持面４３ｃによって保持された状態となる。

すなわち上述構成の第２のノズル収納部１３を用いたノズル交換におけるノズル離脱動作においては、吸着ノズル１４Ｂが装着された単位保持ヘッド９を、鍔状部１４ｄがノズル軸廻りの所定の回転位置にある状態において開口部４２を介して下降させ、次いで単位保持ヘッド９を鍔状部１４ｄが蓋部材４１によって部分的に係止される位置に回転させた後に上昇させることにより、鍔状部１４ｄを蓋部材４１によって係止して吸着ノズル１４Ｂをこの単位保持ヘッド９から離脱させるようにしている。

上記説明したように本実施の形態においては、電子部品実装装置１の実装ヘッド８に嵌脱自在に装着される吸着ノズル１４Ｂを自動的に交換するために用いられるノズル交換用治具としての第２のノズル収納部１３を、ノズル交換位置に固定される本体部４０に設けられ吸着ノズル１４Ｂが嵌入可能で且つ吸着ノズル１４Ｂに設けられた鍔状部１４ｄのノズル軸廻りの少なくとも所定の角度範囲内での回転を許容する嵌入空間である収納凹部４３と、収納凹部４３に設けられ鍔状部１４ｄの下面に当接して吸着ノズル１４Ｂの上下方向位置を保持するノズル保持面４３ｃと、収納凹部４３を覆って設けられ単位保持ヘッド９によって吸着ノズル１４Ｂを上昇させる上昇動作時に鍔状部１４ｄを部分的に係止可能な係止部材としての蓋部材４１と、蓋部材４１において収納凹部４３の上方に位置して設けられ鍔状部１４ｄがノズル軸廻りの所定の回転位置にある状態において上下方向に挿通可能な開口部４２とを備えた構成としたものである。

これにより、単位保持ヘッド９が有する昇降機構およびノズル軸廻りの回転機構の機能を用いて吸着ノズル１４Ｂの装着および離脱を自動的に行うことができる。したがって、従来のノズル交換装置において必要とされた専用の駆動機構、すなわち吸着ノズルに設けられた鍔状部が上下に挿通可能な開口部を備えたシャッター部材をスライドさせるシャッター機構などを必要とせず、簡便な構成で吸着ノズルの交換を自動的に行うことができる。このような簡便な構成とすることにより、下受けピン移動専用の吸着ノズル１４Ｂなど、限定された数量の吸着ノズルを対象とするノズル交換設備を既存装置に後付けの形で容易に装備することが可能となっている。

なお上記実施の形態においては、複数の単位保持ヘッド９を備えた構成の多連型の実装ヘッド８を示しているが、単一の単位保持ヘッド９のみを備えた構成であっても本発明の対象となる。また複数の開口部４２、収納凹部４３を備えた構成の２連型の第２のノズル収納部１３を示しているが、単一の開口部４２、収納凹部４３のみを備えた構成であってもよい。

本発明のノズル交換用治具およびノズル交換方法は、駆動機構を必要とせずに簡便な構成で吸着ノズルの交換を自動的に行うことができるという効果を有し、基板に電子部品を実装する電子部品実装分野において有用である。

１ 電子部品実装装置
２ 基板搬送機構
２ｃ 基板下受け機構
３ 基板
８ 実装ヘッド
９ 単位保持ヘッド
９ａ ノズルホルダ
１２ 第１のノズル収納部
１３ 第２のノズル収納部（ノズル交換用治具）
１４Ａ、１４Ｂ 吸着ノズル
１４ａ 装着部
１４ｄ 鍔状部
２１ 下受けベース部
２２ 下受けピン
３０ ホルダ本体部
３２ クランプ部材
３３ 引張りバネ部材
４０ 本体部
４１ 蓋部材
４２ 開口部
４３ 収納凹部
４３ｃ ノズル保持面

Claims (3)

1. 電子部品実装装置の実装ヘッドに嵌脱自在に装着された吸着ノズルを自動的に交換するために用いられるノズル交換用治具であって、
   前記実装ヘッドは、前記吸着ノズルを昇降させる昇降機構、前記吸着ノズルをノズル軸廻りに回転させる回転機構および前記吸着ノズルを軸線方向に離脱させる引き抜き力に抗して所定のクランプ力で保持可能なクランプ機構を有しており、
   前記電子部品実装装置に設定されたノズル交換位置に固定される本体部と、
   前記本体部に設けられ前記吸着ノズルが嵌入可能で且つ前記吸着ノズルに設けられた鍔状部の前記ノズル軸廻りの少なくとも所定の角度範囲内での回転を許容する嵌入空間と、
   前記嵌入空間に設けられ前記鍔状部の下面に当接して前記吸着ノズルの上下方向位置を保持するノズル保持面と、
   前記嵌入空間を覆って設けられ前記実装ヘッドによって前記吸着ノズルを上昇させる上昇動作時に前記鍔状部を部分的に係止可能な係止部材と、
   前記係止部材に前記嵌入空間の上方に位置して設けられ前記鍔状部がノズル軸廻りの所定の回転位置にある状態において上下方向に挿通可能な開口部とを備え、
   前記吸着ノズルが未装着の前記実装ヘッドを前記ノズル保持面に保持された吸着ノズルに対して下降させて下方に押圧することによりこの吸着ノズルを前記実装ヘッドに嵌合させて前記クランプ機構によってクランプし、
   前記吸着ノズルが装着された前記実装ヘッドを、前記鍔状部がノズル軸廻りの所定の回転位置にある状態において前記開口部を介して下降させ、次いで前記実装ヘッドを前記鍔状部が前記係止部材によって部分的に係止される位置に回転させた後に上昇させることにより前記鍔状部を前記係止部材によって係止して前記吸着ノズルをこの実装ヘッドから離脱させることを特徴とするノズル交換用治具。
2. 前記鍔状部は円板形状部材の相対向する２つの端部を平行に切除した小判形状であり、前記係止部材に設けられた開口部は前記小判形状が挿通可能であって且つこの小判形状を所定の角度回転した状態で小判形状の長手方向の端部が係止部材によって係止される形状であることを特徴とする請求項１記載のノズル交換用治具。
3. 電子部品実装装置の実装ヘッドに嵌脱自在に装着された吸着ノズルをノズル交換用治具を用いて自動的に交換するノズル交換方法であって、
   前記実装ヘッドは、前記吸着ノズルを昇降させる昇降機構、前記吸着ノズルをノズル軸廻りに回転させる回転機構および前記吸着ノズルを軸線方向に離脱させる引き抜き力に抗する所定のクランプ力で保持可能なクランプ機構を有しており、
   前記ノズル交換用治具は、前記電子部品実装装置に設定されたノズル交換位置に固定される本体部と、前記本体部に設けられ前記吸着ノズルが嵌入可能で且つ前記吸着ノズルに設けられた鍔状部の前記ノズル軸廻りの少なくとも所定の角度範囲内での回転を許容する嵌入空間と、前記嵌入空間に設けられ前記鍔状部の下面に当接して前記吸着ノズルの上下方向位置を保持するノズル保持面と、前記嵌入空間を覆って設けられ前記実装ヘッドによって前記吸着ノズルを上昇させる上昇動作時に前記鍔状部を部分的に係止可能な係止部材と、前記係止部材に前記嵌入空間の上方に位置して設けられ前記鍔状部がノズル軸廻りの所定の回転位置にある状態において上下方向に挿通可能な開口部とを備え、
   前記吸着ノズルを前記実装ヘッドに装着するノズル装着動作は、
   前記吸着ノズルを前記開口部を介して前記嵌入空間に挿入して前記鍔状部を前記ノズル保持面に支持させるノズル挿入工程と、
   前記吸着ノズルが未装着の前記実装ヘッドを前記ノズル保持面に支持された吸着ノズルに対して下降させて下方に押圧することによりこの吸着ノズルを前記実装ヘッドに嵌合させて前記クランプ機構によってクランプするノズルクランプ工程と、
   前記吸着ノズルを前記所定の回転位置に回転させた状態で前記実装ヘッドを上昇させることにより、前記鍔状部を前記開口部を挿通させてこの吸着ノズルを前記実装ヘッドとともに上昇させるノズル上昇行程とを含み、
   前記吸着ノズルを前記実装ヘッドから離脱させるノズル離脱動作は、
   前記吸着ノズルが装着された前記実装ヘッドを、前記鍔状部がノズル軸廻りの所定の回転位置にある状態において前記開口部を介して下降させることにより、前記鍔状部を前記開口部を挿通させてこの吸着ノズルを前記嵌入空間に位置させるノズル下降工程と、
   前記吸着ノズルを前記鍔状部が前記係止部材によって部分的に係止される位置に回転させるノズル回転工程と、
   前記鍔状部が前記係止部材によって部分的に係止された状態で、前記実装ヘッドを上昇させることにより、前記吸着ノズルをこの実装ヘッドから離脱させるノズル離脱工程とを含むことを特徴とするノズル交換方法。

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