JP2013184281A - Vacuum suction nozzle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子部品の保持装置に用いる真空吸着ノズルに係り、特に、永久磁石を用いてワンタッチで交換可能にした真空吸着ノズルに関する。 The present invention relates to a vacuum suction nozzle used for an electronic component holding device, and more particularly to a vacuum suction nozzle that can be replaced with a single touch using a permanent magnet.
半導体チップ、水晶振動子等の電子部品の真空吸着ノズルを用いた電子部品保持装置10は、図6に示すように、小型な電子部品Wを真空吸着ノズル20の先端部で吸着保持して、実装作業位置等に搬送する装置である。
As shown in FIG. 6, the electronic
この種の従来の電子部品保持装置10は、図6に示すように、電子部品Wを吸着保持する真空吸着ノズル20を着脱自在に保持するノズル保持機構30と、このノズル保持機構30とともに、真空吸着ノズル20を上下方向(Z方向)に沿って往復移動させるノズル昇降機構40と、真空吸着ノズル20に対して、Z軸方向を中心として角度調整を行う角度調整機構50と、真空吸着ノズル20の先端部から空気を吸入する吸気供給機構60とからなり、上記各機構30,40,50,60を支持するフレーム11と、このフレーム11を水平面Hに平行な互いに直行する2方向に沿って移動させる図示しない移動機構から構成されている。
As shown in FIG. 6, this type of conventional electronic
そして、この種の従来の電子部品保持装置の真空吸着ノズル20は、単に、ノズル保持機構30にネジ孔を形成してネジで取り付ける。あるいは、図7に示すように、その長手方向に沿って貫通孔22を形成し、かつ、真空吸着ノズル2の長手方向の一端部に管状部材21を設け、また真空吸着ノズル20の長手方向の他端部には、円錐台形状の挿入凸部33を形成し、この挿入凸部33がノズル保持機構30のテーパ外周面23に挿入されて真空吸着ノズル20を装着できるようになっている。ここで、保持圧用流路34と空気回路形成手段35等からなるエアチャックにより、真空吸着ノズル20の装着・脱離を行うようになっている(特許文献1)。
The
また、図8に示すように、他の従来例では、チップ状の電子部品Wを吸着する真空吸着ノズル101を吸排気用流路105を有する吸着ピン本体103と先端吸着部102とに分離して構成し、吸着ピン本体103の環状端面に永久磁石104を固着し、永久磁石104の磁気吸着力により先端吸着部102を吸着ピン本体103に吸着固定させる。この構成により、先端吸着部102により小型のチップ状電子部品Wを吸着する(特許文献2)。
Further, as shown in FIG. 8, in another conventional example, the
しかしながら、この種の従来の真空吸着ノズルでは、ノズル保持機構にネジ孔を穿ち、ネジにより吸着ノズルをノズル保持機構に螺着していたので、(i)真空吸着ノズルのメンテナンスや交換に時間と手間がかかる、(ii)締め付け用のネジを容易に紛失し易い、(iii)作業者により取り付け時の締め付けトルクが異なるため、締め付け位置が狂い片側に寄ってしまい、ノズルがノズル保持機構に対して偏心し正確な取付位置が設定できない、(iv)取り付け時の締め付けによりノズルが変形してしまう、等の問題点があった。 However, in this type of conventional vacuum suction nozzle, a screw hole is formed in the nozzle holding mechanism, and the suction nozzle is screwed to the nozzle holding mechanism with a screw. Therefore, (i) it takes time to maintain and replace the vacuum suction nozzle. It takes time, (ii) it is easy to lose the tightening screw, and (iii) the tightening torque varies depending on the operator, so the tightening position is misaligned and the nozzle moves toward the nozzle holding mechanism. There are problems such as being eccentric and unable to set an accurate mounting position, or (iv) the nozzle being deformed by tightening during mounting.
また、エアチャックによる吸着ノズルの装着・脱離は、ワンタッチでなされるが、ノズル保持機構が大型化・複雑化するため、高速で動作する電子部品保持装置には作動時のモーメントや慣性力の観点から不向きであるとする問題点があった。 In addition, the attachment and detachment of the suction nozzle by the air chuck is done with a single touch, but since the nozzle holding mechanism becomes larger and complicated, the moment and inertia force during operation are not applied to the electronic component holding device that operates at high speed. There was a problem that it was unsuitable from the viewpoint.
さらに、吸着ピン本体の環状端面に永久磁石を固着し、この永久磁石の磁気吸引力により電子部品の先端吸着部を固定する従来例では、ノズルの上部端面と永久磁石の下端面とが常時接触するため、接触時の衝撃により、永久磁石が衝撃に弱いので、破損し易く、かつ、吸着ピン本体と永久磁石との接着が緩んで永久磁石が落下する恐れがあった。 Furthermore, in the conventional example in which a permanent magnet is fixed to the annular end surface of the suction pin body and the tip suction portion of the electronic component is fixed by the magnetic attractive force of the permanent magnet, the upper end surface of the nozzle and the lower end surface of the permanent magnet are always in contact with each other. Therefore, since the permanent magnet is weak against the impact due to the impact at the time of contact, there is a possibility that the permanent magnet is easily broken and the adhesion between the attracting pin body and the permanent magnet is loosened and the permanent magnet falls.
上記した課題を解決するため、本発明の真空吸着ノズルは、段部を形成した大径の挿入孔と小径の貫通孔とを有するノズルホルダと、前記ノズルホルダに形成した前記挿入孔の内壁と前記段部に嵌入・固着した環状の磁石と、前記ノズルホルダの前記小径の前記貫通孔に嵌入したノズル本体と、からなり、前記磁石の磁性による吸着力により前記ノズル本体を吸着・保持したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a vacuum suction nozzle of the present invention includes a nozzle holder having a large-diameter insertion hole and a small-diameter through-hole formed with a stepped portion, and an inner wall of the insertion hole formed in the nozzle holder. An annular magnet fitted and fixed to the stepped portion and a nozzle body fitted into the small-diameter through hole of the nozzle holder, and the nozzle body is attracted and held by the magnet's magnetizing force. It is characterized by.
本願の第2発明は、前出第1発明において、前記磁石の底面と前記ノズル本体の先端部との間に所定の隙間を形成して前記ノズル本体を保持したことを特徴とする。 A second invention of the present application is characterized in that, in the first invention, the nozzle body is held by forming a predetermined gap between the bottom surface of the magnet and the tip of the nozzle body.
本願の第3発明は、前出第2発明において、前記所定の隙間が、0mmより大で、かつ、0.1mmより小であることを特徴とする。 A third invention of the present application is characterized in that, in the second invention, the predetermined gap is larger than 0 mm and smaller than 0.1 mm.
本願の第4発明は、前出第1発明において、前記ノズル本体の側面にその中心線に平行にDカット部と前記ノズルホルダの底面に前記Dカット部と当接して前記ノズル本体の回り止めをするDカット接触用段部が形成されていることを特徴とする。 According to a fourth invention of the present application, in the first invention described above, the nozzle body is prevented from rotating by contacting the D-cut portion on the side surface of the nozzle body parallel to the center line thereof and the D-cut portion on the bottom surface of the nozzle holder. A D-cut contact step portion is formed.
本願の第5発明は、前出第1発明において、前記ノズル本体に形成した挿入軸部の設計外径寸法に対する製造公差が−0.004〜−0.012mm及び前記ノズルホルダに形成した前記挿入軸部が嵌入される嵌合孔の設計内径寸法に対する製造公差が0〜+0.012mmであることを特徴とする。 According to a fifth invention of the present application, in the first invention, the insertion tolerance formed in the nozzle holder is a manufacturing tolerance of -0.004 to -0.012 mm with respect to a design outer diameter of the insertion shaft portion formed in the nozzle body. The manufacturing tolerance with respect to the design inner diameter dimension of the fitting hole into which the shaft portion is fitted is 0 to +0.012 mm.
本願の第6発明は、前出第1発明において、前記ノズル本体に形成した挿入軸部の設計寸法に対する製造公差が0〜−0.05mm及び前記挿入軸部が嵌入される嵌合孔の長さの設計寸法に対する製造公差が0〜+0.05mmであることを特徴とする。 According to a sixth invention of the present application, in the first invention, the manufacturing tolerance with respect to the design dimension of the insertion shaft portion formed in the nozzle body is 0 to -0.05 mm, and the length of the fitting hole into which the insertion shaft portion is inserted. The manufacturing tolerance with respect to the design dimension is 0 to +0.05 mm.
本願の第7発明は、前出第4発明において、前記ノズル本体に形成した前記Dカット部の前記ノズル本体の中心から設計寸法に対する製造公差が0〜−0.01mm及び前記ノズルホルダに形成した前記Dカット部接触用段差の前記ノズルホルダの中心からの設計寸法に対する製造公差が0〜+0.01mmであることを特徴とする。 The seventh invention of the present application is the above-mentioned fourth invention, wherein the manufacturing tolerance with respect to the design dimension is 0 to -0.01 mm from the center of the nozzle body of the D cut portion formed in the nozzle body and the nozzle holder is formed in the nozzle holder. The manufacturing tolerance of the step for contacting the D-cut portion with respect to the design dimension from the center of the nozzle holder is 0 to +0.01 mm.
本願の第8発明は、前出第1発明において、前記ノズル本体の外周面に艶消し・防錆黒色被膜処理が施されていることを特徴とする。 The eighth invention of the present application is characterized in that, in the first invention, the outer peripheral surface of the nozzle body is subjected to a matte / rust-proof black film treatment.
最後に、本願の第9発明は、前出第1発明において、前記磁石が二液性エポキシ樹脂等の接着剤により前記挿入孔に固着されていることを特徴とする。 Finally, the ninth invention of the present application is characterized in that, in the first invention, the magnet is fixed to the insertion hole with an adhesive such as a two-component epoxy resin.
本発明の真空吸着ノズルは、そのノズルホルダへの着脱にネジ等による締結を必要としないため、吸着ノズルの交換が極めて容易になるとともに、吸着ノズルをノズルホルダに嵌入する際の作業者による取り付け位置のばらつきがなくなり、さらに、吸着ノズルの構造が簡素であり、かつ小型・軽量であるため、高速で動作する電子部品保持装置へも適用も可能となる。 Since the vacuum suction nozzle of the present invention does not require fastening with a screw or the like to attach to and detach from the nozzle holder, the suction nozzle can be replaced very easily and attached by an operator when the suction nozzle is inserted into the nozzle holder. The variation in position is eliminated, and furthermore, the structure of the suction nozzle is simple, and since it is small and light, it can be applied to an electronic component holding apparatus that operates at high speed.
以下、本発明の真空吸着ノズルの実施例を添付した図面に基いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the vacuum suction nozzle of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1及び図2に示すように、本発明の真空吸着ノズル1は、磁性材料からなるノズル本体2と、このノズル本体2を保持するノズルホルダ3と磁石4とからなり、ノズル本体2は、ノズルホルダ3の中心に形成した磁石挿入孔3aに挿入した磁石(永久磁石)4により、ノズル本体2の上端面をその電気磁気力により吸引して保持している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
そして、図6に示した汎用の電子部品保持装置には、そのノズル保持機構30に取り付けられた吸着ノズル取り付け軸5にノズルホルダ3の挿入孔3aを嵌入・ネジ止めすることより装着される(図2参照)。
The general-purpose electronic component holding device shown in FIG. 6 is mounted by inserting and screwing the
そして、小型な電子部品、例えば、半導体チップ、水晶振動子、水晶発振器等の電子部品は、ノズル本体2の先端部に形成された吸着部2cに形成した1個以上の孔径が、例えば、0.5〜3.5mm程度の吸着孔2bにより真空吸着されるようになっている。例えば、水晶片等の矩形状の電子部品を吸着するときには、図3(c)に示すように、水晶片の長手方向と平行になるように、複数の例えば、吸着部3cに3個の吸着孔2bが配置され、分岐流路により各吸着孔2bから吸着されるようにする。ここで、吸着孔2bへの吸排気は、吸着孔2bと通気孔2a、磁石4に形成した貫通孔4及び吸着ノズル取り付け軸5に形成した通気路(図示せず)を経由してなされるようになっている。
Small electronic parts, for example, electronic parts such as semiconductor chips, crystal resonators, and crystal oscillators, have one or more hole diameters formed in the
そして、ノズル本体2は、図3に示すように、磁石4との吸着性が大な磁性を有する、例えばSUS材(440番)からなり、そのテーパ状外周面2gと直線状外周面2hには、電子部品の外形検査等の画像処理時の艶消しを目的として、膜厚が1〜2μmの酸化クロームの黒色被膜により艶消し・防錆黒色被膜処理(レイデント加工(登録商標))が施されている。そしてノズル本体2の軸線方向に、図3に示すような、Dカット(カットした軸方向断面がD字に見えるため一般に“Dカット”という)2dが外周面2g,2hに形成され、その挿入軸部2eがノズルホルダ3の嵌合孔3eに嵌入され、後述するノズルホルダ3に形成したDカット接触用段差3dに当接するようになっている。これにより、吸着ノズル1の回転が阻止され、吸着ノズル本体2の先端に形成した吸着孔2dが吸着する電子部品Wの外形と平行に配置されるように位置決めがなされる。
As shown in FIG. 3, the
さらに、図3(a)に示すように、ノズルホルダ3の下端面3fと当接するノズル本体2の直線状外周面2hの上端鍔部2jには環状の逃げ溝2fが形成されているので、ノズル2の角部2kにフィレット(R部)ができるのが回避され、ノズルホルダ3の下端面3fとノズル2の上端鍔部(段部)2jとの当接を密にしている。さらに、ノズル本体2の先端部(吸着部)に形成した1個以上の吸着用の吸着孔2bは、図3(b)、(c)に示すように、ノズル本体2の先端部に、これと一体に形成した突出部2cに、Dカット部2dに平行な方向になるよう形成されている。
Further, as shown in FIG. 3A, an
また、図4に示すように、ノズルホルダ3は、例えば、SUS材(例えば、303番または304番)からなり、その中心にノズル本体2の嵌入孔3eと磁石挿入孔3aと、さらにその側面上部には、磁石挿入孔3aの内側に貫通したネジ孔3cが形成され、電子部品保持装置の吸着ノズル取り付け軸5に嵌入・ネジ止めされている(図2参照)。さらに、ノズルホルダ3の下端面に、Dカット接触用段差3dが形成され、ノズル本体2のDカット部2dに当接して、ノズル本体2の回り止め、位置決め等の役目を果たすようになっている。
As shown in FIG. 4, the
また、図2に示すように、ノズルホルダ3に形成した磁石挿入孔3aに挿入され、吸着ノズル1を吸引する磁石4は、永久磁石からなり、磁石挿入孔3aに嵌入可能な外形寸法と所定の厚みを有し、磁石4の中心には、電子部品の吸着に負圧を用いるため空気が抜けるように吸排気用の貫通孔4aが形成されている。そして、環状の磁石4は、ノズルホルダ3の磁石挿入孔3aの内側に嵌入され、例えば、二液性エポキシ樹脂等の接着剤により磁石挿入孔3a内に固定される。そのため、磁石4がノズルホルダ3から落下することがない。また永久磁石を用いているため、電磁石を用いる場合のような電気配線が不要となる。
In addition, as shown in FIG. 2, the
特に、本発明の真空吸着ノズルでは、図5に拡大して示すように、ノズルホルダ3の磁石挿入孔3aに挿入固着した磁石4の下端面(底面)4cとノズル本体2の上端面2iとの間に0mmより大で0.1mmより小さい程度の間隙gが形成されている。そのため、この間隙gにより、磁石4のノズル本体2との交換時あるいは本発明の真空吸着ノズル1の使用時に、ノズル本体2の上端面2iが磁石4に衝突しないので、磁石4の損傷、正規取り付け位置からのずれ等が回避される。
In particular, in the vacuum suction nozzle of the present invention, as shown in an enlarged view in FIG. 5, the lower end surface (bottom surface) 4 c of the
一般に、この種の電子部品保持装置の真空吸着ノズルでは、ノズル交換は、吸着する電子部品の外形寸法が替った時、ノズルが汚れて洗浄が必要となった時、ノズルが摩耗した時、等に頻繁に行われる。 In general, in the vacuum suction nozzle of this kind of electronic component holding device, nozzle replacement is performed when the external dimensions of the electronic component to be sucked change, when the nozzle becomes dirty and needs to be cleaned, when the nozzle is worn, Etc. are performed frequently.
しかし、本発明の真空吸着ノズルでは、図2に示すように、吸着ノズル本体2が、磁石4の磁力で確実に保持されるために、吸着ノズル本体2とノズルホルダ3との部品加工精度を大にして両者の取り付け精度を確保して、ワンタッチで吸着ノズル本体2のノズルホルダ3への交換が可能になるとともに、高度な吸着ノズル本体2の取り付け精度・位置再現性が実現できるようにしている。
However, in the vacuum suction nozzle of the present invention, as shown in FIG. 2, since the
即ち、図3(a),(b)に示すように、ノズル本体2の挿入軸部2eの外径寸法の設計寸法に対する製造公差を、例えば、−0.004〜−0.012mm、挿入軸部2eの端面2iから段部2jまでの寸法d1の設計寸法に対する製造公差を0〜−0.05mm、さらに、ノズル本体2の中心からDカット部2dまでの寸法d2の製造公差を0〜−0.01mmとする。
That is, as shown in FIGS. 3A and 3B, the manufacturing tolerance with respect to the design dimension of the outer diameter dimension of the
これに対して、図4に示す、ノズル本体2が嵌入されるノズルホルダ3に形成したノズル本体2の挿入軸部2eが嵌入される嵌合孔3eの長さの設計寸法に対する製造公差を0〜+0.012mm、磁石4の底面が当接する面3bから端面3fまでの設計寸法d3に対する製造公差を0〜+0.05mm、ノズルホルダ3の中心からDカット接触用段差3dまでの設計寸法に対する製造公差を0〜+0.01mmとする。
On the other hand, the manufacturing tolerance with respect to the design dimension of the length of the
このような、互に嵌合する吸着ノズル本体2とノズルホルダ3との嵌合部の微小な製造公差により、ワンタッチで吸着ノズル本体2の交換が可能となり、さらに高度な取り付け精度及び位置再現性が確実に担保できることになる。
Due to such minute manufacturing tolerances of the fitting portion between the
本願発明の真空吸着ノズルは、半導体チップ、水晶振動子、水晶発振器等の小型な電子部品の保持搬送装置、実装装置に限らず、部品・加工品等を真空吸着して保持・搬送する装置に広く適用できる。 The vacuum suction nozzle of the present invention is not limited to holding and transporting devices and mounting devices for small electronic components such as semiconductor chips, crystal resonators, crystal oscillators, etc. Widely applicable.
1 吸着ノズル
2 ノズル本体
2a 吸着孔
2b 貫通孔
2c 吸着部
2d Dカット部
2e 挿入軸部
2f 逃げ溝
2g テーパ状外周面
2h 直線状外周面
2i 端面
2j 段部(上端鍔部)
2k 角部
3 ノズルホルダ
3a 磁石挿入孔
3b 磁石載置面
3c ねじ孔
3d Dカット部接触用段差
3e 嵌合孔
3f 端面
3g 接着剤
4 磁石
4a 貫通孔
4b ノズルホルダ接触面
5 吸着ノズル取り付け軸
10 電子部品保持装置
20 吸着ノズル
21 管状部材
22 貫通孔
23 テーパ外周面
30 ノズル保持機構
31 スライドシャフト
32 保持圧用流路
33 テーパ内周面
35 吸排気流路
40 ノズル昇降機構
50 角度調整機構
60 吸気供給機構
W 電子部品
g 間隙
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ノズルホルダに形成した前記挿入孔の内壁と前記段部に嵌入・固着した環状の磁石と、
前記ノズルホルダの前記小径の前記貫通孔に嵌入したノズル本体と、からなり、
前記磁石の磁性による吸着力により前記ノズル本体を吸着・保持したことを特徴とする電気部品保持装置用の真空吸着ノズル。 A nozzle holder having a large-diameter insertion hole having a stepped portion and a small-diameter through hole;
An annular magnet fitted and fixed to the inner wall of the insertion hole and the stepped portion formed in the nozzle holder;
A nozzle body fitted into the small diameter through hole of the nozzle holder,
A vacuum suction nozzle for an electric component holding device, wherein the nozzle body is sucked and held by the suction force of the magnet.
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