JP2014034103A - 部品搬送用ヘッド、部品吸着用ノズル及び部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルの着脱性能を阻害することなく、ノズルの位置の安定化を図る。
【解決手段】部品供給部４等から部品を吸着して基板３上に搬送して実装する部品実装用ヘッド１６。ヘッド１６は、軸状のヘッド本体２０と、このヘッド本体２０の先端部に着脱可能に装着される部品吸着用のノズル４０と、ヘッド本体２０に装着されたノズル４０を当該ヘッド本体２０に係止する一対の係止片３２とを備える。ノズル４０は、ヘッド本体２０に対する装着用孔部４１ａを備え、この装着用孔部４１ａにヘッド本体２０の先端部が差し込まれることで当該ヘッド本体２０に装着される。ヘッド本体２０は、その内部に、部品吸着用の負圧をノズル４０に供給するための負圧通路（内部通路２３、２６）と、この負圧通路から分岐して、ヘッド本体２０側面のうち装着用孔部４１ａの内側面に対向する位置に開口する分岐通路２７と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、部品実装装置などに搭載される部品搬送用ヘッド及びこの部品搬送用ヘッドに用いられる部品吸着用ノズルに関するものである。

従来から、所定の作業位置に位置決めされたプリント配線板等の基板と部品供給部とにわたって移動可能な部品搬送用のヘッドを備え、このヘッドにより部品供給部から部品を吸着して基板上に実装する部品実装装置が公知である。この種の部品実装装置において、前記ヘッドは、軸状のヘッド本体と、その先端（下端）に抜き差し可能に装着される部品吸着用のノズルとを含み、部品の種類に応じてノズルが交換される（例えば特許文献１）。

ノズルは、ヘッド本体の下端に外嵌、又は内嵌する状態で当該ヘッド本体に装着され、例えば、当該ヘッド本体に設けられた板ばね状の係止片によりノズル径方向外側から弾性的に係止されることで前記ヘッド本体に保持されるものが一般的である（例えば特許文献２）。つまり、ノズル交換時には、この係止片の弾発力に抗してノズルがヘッド本体に対して抜き差しされるようになっている。

特開２００２−２４６８００号公報 特開２００８−１４２８８０号公報

上記従来のヘッドにおいては、ノズルの着脱が円滑に行われるようにヘッド本体に対するノズルのはめ合い寸法が設定される。そのため、ノズルの位置（特にノズル先端の位置）は、上記係止片の弾発力によってある程度位置決めされるものの、完全に安定しているとは言えず、ヘッド本体に対して不規則な傾き等が生じる。

しかし、部品の極小化が進む近年では、このような不規則なノズルの傾き等が、部品の実装精度を確保する上で無視できなくなりつつある。なお、その対策として、例えば係止片の弾発力を強化してノズルの位置決め精度を高めることも考えられるが、この場合には、ノズルの円滑な着脱操作が阻害される可能性があり、タクトタイムへの影響が懸念される。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、ノズルの着脱性能を阻害することなく、ノズルの位置の安定化を図ることが可能な技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、部品を吸着して目標位置に搬送する部品搬送用ヘッドであって、軸状のヘッド本体と、このヘッド本体の先端部に着脱可能に装着される部品吸着用のノズルと、前記先端部に装着されたノズルを前記ヘッド本体に対して係止する係止部材と、を備え、前記ノズルは、装着用孔部を備え、この装着用孔部に前記ヘッド本体の先端部が差し込まれることで当該ヘッド本体に装着され、前記ヘッド本体は、その内部に、部品吸着用の負圧を前記ノズルに供給するための負圧通路と、この負圧通路から分岐して、当該ヘッド本体の側面のうち前記装着用孔部の内側面に対向する位置に開口する分岐通路と、を備えるものである。

この部品搬送用ヘッドにおいては、部品吸着用の負圧がヘッド本体の負圧通路を通じてノズルに供給されることで、当該ノズルにより部品の吸着が行われる。その際、分岐通路を通じてヘッド本体の側面とノズルの装着用孔部の内側面との間に負圧が供給されることで、ノズルがヘッド本体側に吸い寄せられて位置決めされる。これによりノズルの位置が部品吸着時に安定することとなる。また、ノズル交換時には、通常、負圧の供給は停止されるため、当該負圧の影響を受けることなくノズルの交換を容易に行うことが可能となる。

この部品搬送用ヘッドにおいて、前記負圧通路は、当該負圧通路のうち前記ヘッド本体の先端部の位置に、当該負圧通路の内径が上流側よりも下流側で小さくなるように形成された絞り部を有しており、前記分岐通路は、前記負圧通路のうち、前記絞り部よりも上流側の位置で当該負圧通路から分岐しているのが好適である。

この構成によれば、負圧通路が絞り部を有することで、ノズルの種類（ノズル径の大きさ）によって分岐通路の負圧の値が変動することが抑制される。そのため、ノズルの種類（ノズル径の大きさ）に拘わらず、安定的にノズルを位置決めすることが可能となる。

なお、上記の部品搬送用ヘッドにおいて、前記係止部材が、前記ヘッド本体に各々設けられ、前記先端部に装着されたノズルをその径方向両側から弾性的に挟持する一対の弾性係止片を含む場合には、前記分岐通路は、前記一対の弾性係止片の並び方向と異なる方向に向かって開口しているのが好適である。例えば、前記分岐通路は、前記一対の弾性係止片の並び方向に対して直交する方向に向かって開口するのが望ましい。

これらの構成によれば、一対の弾性係止片の弾発力により、当該弾性係止片の並び方向にノズルが位置決めされるとともに、負圧による吸引力により、前記分岐通路が開口する方向にノズルが位置決めされる。このように、二方向にヘッドが位置決めされることで、ヘッド本体に対するノズルの位置決め信頼性が向上する。

上記の部品搬送用ヘッドにおいて、当該ヘッド本体に対するノズルの装着が円滑に行われるようにするには、前記ヘッド本体の先端部にノズル誘い込み用のテーパ部が備えられているのが望ましいが、この場合、前記分岐通路は、当該ヘッド本体の側面のうち前記テーパ部の近傍であってかつ当該テーパ部よりも後端側の位置に開口するものであるのが好適である。

つまり、ノズルの安定性を高める上では、前記装着用孔部のうち後端側（ノズル後端側）よりも先端側の位置をヘッド本体に吸い寄せる方が有利である。この点、上記構成によれば、テーパ部による負圧のリークを回避しつつヘッド本体の先端近傍の位置でノズルの装着用孔部内周面に負圧を作用させることが可能となる。

一方、本発明の部品実装装置は、部品供給部により供給される部品を基板上に搬送して実装する部品実装装置であって、前記部品供給部から前記基板上に部品を搬送する部品搬送用ヘッドとして、上述した部品搬送用ヘッドの何れかを備えているものである。

この部品実装装置によれば、部品搬送用ヘッドのノズルの位置を上記の通り安定化することが可能であるため、これにより部品の実装位置精度を高めることが可能となる。

また、本発明の部品吸着用ノズルは、軸状に形成され、その内部に部品吸着用の負圧を供給するための負圧通路とこの負圧通路から分岐して側面に開口する分岐通路とを備えるヘッド本体に装着され、かつ、所定の係止部材により前記ヘッド本体に係止されることで、当該ヘッド本体および前記係止部材と共に、所定の部品供給部から部品を吸着して目標位置に搬送する部品搬送用ヘッドを構成するノズルであって、前記ヘッド本体に対する装着用孔部を備え、この装着用孔部に前記ヘッド本体の先端部が差し込まれることで前記ヘッド本体に装着されるように形成されるとともに、この装着状態で、前記係止部材により前記ヘッド本体に係止されることが可能で、かつ前記装着用孔部の内側面が前記分岐通路の開口部分に対向するように形成されているものである。

この部品吸着用ノズルは、上述した部品搬送用ヘッドに適用されるノズルとして有用なものであり、当該ノズルとして適用されることにより、上述した部品搬送用ヘッドにおいてヘッド本体に対して安定的に位置決めされる。

以上説明したように、本発明の部品搬送用ヘッドによれば、部品吸着用の負圧を利用してヘッド本体に対してノズルを位置決めするため、ノズルの着脱性能を阻害することなく、ノズルの位置の安定化を図ることができる。

本発明にかかる部品実装装置（本発明にかかる部品搬送用ヘッドおよび部品吸着用ノズルが適用された部品実装装置）を示す平面図である。 部品実装装置を示す正面図である。 部品実装用ヘッド（本発明にかかる部品搬送用ヘッド）を示す正面図である。 部品実装用ヘッドの断面図（図３のＩＶ−ＩＶ線断面図）である。 部品実装用ヘッドの断面図（図４のＶ−Ｖ線断面図）である。 ヘッド本体からノズルを取り外した状態の部品実装用ヘッドを示す断面図（図５に対応する図）である。 ノズル隙間（ヘッド本体とノズルとの隙間）と吸入空気量との関係を示す図（グラフ）である。 負圧解除時の負圧通路内の経時的な圧力変化を示す図（グラフ）である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。

図１及び図２は、本発明に係る部品実装装置Ｍ（本発明にかかる部品搬送用ヘッドおよび部品吸着用ノズルが適用された部品実装装置）を概略的に示しており、図１は平面図で、図２は正面図で、それぞれ部品実装装置Ｍを概略的に示している。なお、図１及び図２には、各図の方向関係を明確にするためにＸＹＺ直角座標軸が示されている。

部品実装装置Ｍは、基台１と、この基台１上に配置されてプリント配線板（PWB；Printed wiring board）等の基板３をＸ方向に搬送する基板搬送機構２と、部品供給部４、５と、部品実装用のヘッドユニット６と、このヘッドユニット６を駆動するヘッドユニット駆動機構と、部品認識のための撮像ユニット７等とを備える。

前記基板搬送機構２は、基台１上において基板３を搬送する一対のコンベア２ａ、２ａを含む。これらコンベア２ａ、２ａは、同図の右側から基板３を受け入れて所定の実装作業位置（同図に示す位置）に搬送し、図略の保持装置により当該基板３を保持する。そして、実装作業後は、この基板３を同図の左側に搬出する。

前記部品供給部４、５は、前記基板搬送機構２の両側（Ｙ方向両側）に配置されている。これら部品供給部４、５のうち一方側の部品供給部４には、基板搬送機構２に沿ってＸ方向に並ぶ複数のテープフィーダ４ａが配置されている。これらテープフィーダ４ａは、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を収納、保持したテープが巻回されたリールを備え、このリールから間欠的にテープを繰り出しながら基板搬送機構２近傍の所定の部品供給位置に部品を供給する。一方、他方側の部品供給部５には、Ｘ方向に所定の間隔を隔ててトレイ５ａ、５ｂがセットされている。各トレイ５ａ、５ｂには、後述するヘッドユニット６による取出しが可能となるように、各々、QFP(Quad Flat Package)やBGA(Ball Grid Array)等のパッケージ型の部品が整列して載置されている。

前記ヘッドユニット６は、部品供給部４、５から部品を取り出して基板３上に実装するものであり、基板搬送機構２および部品供給部４，５等の上方に配置されている。

前記ヘッドユニット６は、前記ヘッドユニット駆動機構により一定の領域内でＸ方向およびＹ方向に移動可能とされている。このヘッドユニット駆動機構は、基台１上に設けられる一対の高架フレームにそれぞれ固定され、Ｙ方向に互いに平行に延びる一対の固定レール８と、これら固定レール８に支持されてＸ方向に延びるユニット支持部材１１と、このユニット支持部材１１に螺合挿入されてＹ軸サーボモータ１０により駆動されるボールねじ軸９とを含む。また、ユニット支持部材１１に固定され、ヘッドユニット６をＸ方向に移動可能に支持する固定レール１３と、ヘッドユニット６に螺合挿入されてＸ軸サーボモータ１５を駆動源として駆動されるボールねじ軸１４とを含む。つまり、ヘッドユニット駆動機構は、Ｘ軸サーボモータ１５の駆動によりボールねじ軸１４を介してヘッドユニット６をＸ方向に移動させる共に、Ｙ軸サーボモータ１０の駆動によりボールねじ軸９を介してユニット支持部材１１をＹ方向に移動させ、その結果、ヘッドユニット６を一定の領域内でＸ方向およびＹ方向に移動させる。

前記ヘッドユニット６は、部品実装用の複数本（当例では６本）の軸状のヘッド１６と、これらヘッド１６をヘッドユニット６に対して昇降（Ｚ方向の移動）および軸心回りに回転（図２中のＲ方向に回転）させるための、サーボモータを駆動源とするヘッド駆動機構等とを備えており、各ヘッド１６により部品供給部４、５から部品を吸着、保持して基板３上に搬送し、当該基板３上の所定位置に実装する。なお、当実施形態では、前記各ヘッド１６が本発明の部品搬送用ヘッドに相当する。

後に詳述するが、各ヘッド１６は、先端に部品吸着用のノズル４０を備えている。これらノズル４０は、それぞれ電動切替弁を介して負圧発生装置、正圧発生装置および大気の何れかに連通可能とされている。つまり、前記ノズル４０に負圧が供給されることで当該ノズル４０による部品の吸着、保持が可能となり、その後、ノズル４０に正圧が供給されることで当該部品の吸着、保持が解除されるようになっている。

前記撮像ユニット７は、前記各ヘッド１６による部品の保持状態を画像認識するために、部品供給部４、５から取り出された部品を実装に先立ち撮像するものであり、前記基台１上であって前記トレイ５ａ、５ｂの間の位置に配置されている。

上述した部品実装装置Ｍでは、ヘッドユニット６が部品供給部４、５上に移動し、各ヘッド１６により部品が吸着、保持される。部品吸着後、ヘッドユニット６が撮像ユニット７上を通過する、具体的には、ヘッドユニット６が撮像ユニット７上をＸ方向に一度通過することで、各ヘッド１６に保持されている部品が撮像ユニット７により撮像され、当該画像に基づき各ヘッド１６に保持された部品の吸着状態が認識される。そして、各ヘッド１６に保持された部品のなかに不良部品や補正不可能な吸着状態のものがある場合には、当該部品が廃棄対象として登録された上で、ヘッドユニット６が基板３上に移動し、前記廃棄対象以外の部品が順次基板３上に実装される。このとき、上記部品認識結果に応じてヘッドユニット６の位置およびヘッド１６の回転角度等が制御されることで、基板３上の各搭載点に部品が適切に実装される。

こうして基板３上に部品が実装されると、ヘッドユニット６が図外の部品廃棄ボックス上へ移動し、上記廃棄対象の部品を廃棄する。これにより実装動作の一サイクルが終了し、必要に応じてこの動作が繰り返されることで所要部品が基板３上に実装される。

なお、各ヘッド１６のノズル４０は交換が可能であり、必要に応じて形状や大きさの異なる他のノズル４０と交換される。ノズル交換は、実装動作の一サイクルが終了し、次のサイクルが開始される前に、例えば、ヘッドユニット６が前記基台１上に設置される図外のノズル交換装置上に配置され、ここでヘッド１６の昇降に伴い後記ヘッド本体２０に対してノズル４０が抜き差しされることにより行われる。

次に、部品実装用の前記ヘッド１６の構成の詳細について説明する。

図３、図４及び図５は、前記ヘッド１６の先端部分を示しており、図３は正面図で、図４及び図５は縦断面図で各々ヘッド１６を示している。

これらの図に示すように、ヘッド１６は、前記ヘッドユニット６に対して昇降駆動および回転駆動されるヘッド本体２０と、このヘッド本体２０の先端（下端）に着脱可能に装着される部品吸着用のノズル４０と、ノズル４０を前記ヘッド本体２０に対して係脱可能に係止する一対の係止片３２（本発明の係止部材に相当する）と、を備えている。

前記ヘッド本体２０は、円筒形状のシャフト部材２１と、このシャフト部材２１の先端部（図３等では下端部）に固定されるホルダ部材２２とを含む。

ホルダ部材２２は、前記ノズル４０を保持するものである。ホルダ部材２２は、上向きに開口する嵌合用凹部２４ａを有する嵌合部２４と、この嵌合部２４の下側に繋がって下向きに延びかつ上下方向に貫通する円筒状の軸部２５と、を備えている。このホルダ部材２２は、図３〜図５に示すように、前記嵌合用凹部２４ａにシャフト部材２１が差し込まれた状態で当該シャフト部材２１に外嵌され、この状態でボルト３０により当該シャフト部材２１の先端部に固定されている。

ホルダ部材２２の軸部２５の内部（内部通路２６という）と、前記シャフト部材２１の内部（内部通路２３という）とは軸方向に連通しており、これら内部通路２３，３６により、ノズル４０に対して部品吸着用の負圧等を供給するための負圧通路が構成されている。

前記軸部２５には、その内部通路２６から直角に分岐して、当該軸部２５の側面のうち、ノズル４０の後記装着用孔部４１ａの内側面に対向する位置に開口する分岐通路２７が形成されている。この分岐通路２７は、後に詳述するように、内部通路２６（負圧通路）に供給される部品吸着用の負圧の一部をノズル４０に作用させることで、当該ノズル４０を位置決めするためのものである。

なお、前記軸部２５の内部通路２６は、当該内部通路２６のうち軸部２５の先端部の位置に、通路径が上流側よりも下流側（同図では上側より下側）で小さくなるように形成された絞り部２６ａを有しており、前記分岐通路２７は、この絞り部２６ａの直ぐ上側の位置で、内部通路２６から分岐している。

前記ノズル４０は、前記ヘッド本体２０に対して装着される部分であるノズル本体部４１と、部品を吸着する部分である、先端の部品吸着部４２と、を含む。

ノズル本体部４１は、ヘッド本体２０（ホルダ部材２２）の軸部２５を受け入れるための装着用孔部４１ａと、前記部品吸着部４２を保持するための保持用孔部４１ｂとが上下に連続した筒型の形状を成している。

部品吸着部４２は、上下方向に貫通する内部通路４４を備えた略円筒状を成している。この部品吸着部４２は、ノズル本体部４１の前記保持用孔部４１ｂに挿入され、ノズル本体部４１に対する軸方向の変位が許容される一方で、ノズル本体部４１に対する回転（軸回りの回転）が規制されるように当該ノズル本体部４１に対してスプラインで結合されている。具体的には、部品吸着部４２の外周面に、軸方向に延びるガイド溝４２が形成され、このガイド溝４２に、前記保持用孔部４１ｂの内側面に固定された係止球４８が介在することで、ノズル本体部４１に対する部品吸着部４２の一定範囲内の軸方向変位が許容される一方で、ノズル本体部４１に対する部品吸着部４２の回転（軸回りの回転）が規制されるようになっている。

なお、ノズル本体部４１および部品吸着部４２は各々、外周に鍔部４１ｂ、４２ａを備えており、これら鍔部４１ｂ、４２ａの間に介在するように、圧縮コイルバネ４６が前記部品吸着部４２に装着されている。つまり、部品吸着部４２は、圧縮コイルバネ４６の弾発力によりノズル本体部４１に対して離間する方向（同図では下側）に付勢されており、部品吸着時には、ノズル本体部４１に対して部品吸着部４２が弾性変位することで、部品に対する部品吸着部４２の衝突加重が圧縮コイルバネ４６により吸収されるようになっている。

前記ノズル４０は、図３及び図５に示すように、ノズル本体部４１の装着用孔部４１ａにヘッド本体２０（ホルダ部材２２）の軸部２５が差し込まれることにより当該軸部２５に外嵌されている。そして、この状態で前記一対の係止片３２によりホルダ部材２２に係止されることで、ヘッド本体２０（ホルダ部材２２）に対して係脱可能に保持されている。

詳細に説明すると、前記一対の係止片３２は、上下方向に互いに平行に延びる短冊状（矩形）の板ばねからなり、各々先端部（下端部）に内側に屈曲した係止部３２ａを備えている。これら係止片３２は、図５に示すように、ホルダ部材２２を挟んで向かい合わせに配置されており、各々係止部３２ａが軸部２５の側方部分に位置する状態で、ボルト３４により嵌合部２４に固定されている。他方、ノズル４０のノズル本体部４１のうち、その後端部（上端部）には、前記一対の係止片３２に各々対応する一対の被係止部４１ｃが形成されている。これら係止片３２は、嵌合用凹部２４ａを挟んで互いに外向きに膨出する断面山型の形状を有している。つまり、図６に示すように、前記軸部２５を装着用孔部４１ａに受け入れながら、ヘッド本体２０（ホルダ部材２２）にノズル４０が装着されると、ノズル４０の各被係止部４１ｃに沿って各係止片３２が外側に撓み変形する。そして、ノズル４０が完全にヘッド本体２０（軸部２５）に装着されると、図５に示すように、各係止片３２が弾性復帰して係止部３２ａがそれぞれ被係止部４１ｃに対してノズル先端側（下側）から係合し、これによりノズル４０が各係止片３２により両側から挟持された状態でヘッド本体２０（ホルダ部材２２）に保持される。他方、前記係止片３２の弾発力よりも大きい引き抜き力（下向きの力）がノズル４０に与えられると、各係止片３２によるノズル４０の係止状態が解除され、これによりノズル４０がヘッド本体２０から分離されるようになっている。

ここで、前記ヘッド本体２０のホルダ部材２２の構成について補足しておくと、ホルダ部材２２の分岐通路２７は、前記一対の係止片３２の並び方向と異なる方向、具体的には、図４及び図５に示すように、各係止片３２の並び方向と直交する方向に向かって開口している。また、ヘッド本体２０の先端部（軸部２５の先端部）には、ノズル誘い込み用のテーパ部２８が形成されており、前記分岐通路２７は、軸部２５の先端近傍であって当該テーパ部２８よりも上方の位置で内部通路２６から分岐している。

次に、上述した部品実装用のヘッド１６の作用効果について説明する。

上記ヘッド１６において、部品供給部４、５からの部品吸着時には、負圧発生装置で生成された負圧がヘッド本体２０の負圧通路（内部通路２３、２６）を通じてノズル４０（部品吸着部４２）の先端に供給され、これにより、ヘッド１６による部品吸着が行われる。その際、負圧通路に導入される負圧の一部は、分岐通路２７を通じてヘッド本体２０の外周面（軸部２５の外周面）とノズル４０の内周面（装着用孔部４１ａの内周面）との間に供給され、これによりノズル４０がヘッド本体２０側（図４では右側）に吸い寄せられる。このようにヘッド本体２０側にノズル４０が吸い寄せられることで、ノズル４０がヘッド１６の軸方向と直交する方向に位置決めされる。詳細には、ノズル４０は、上記の通り一対の係止片３２により両側から挟持されており、前記分岐通路２７は、これら係止片３２の並び方向と直交する方向に向かって開口している。よって、ノズル４０は、ヘッド本体２０に対し、一対の係止片３２の弾発力により当該係止片３２の並び方向に位置決めされるとともに、負圧による吸引力により前記係止片３２の並び方向と直交する方向に位置決めされる。

このようなヘッド１６の構成によれば、少なくとも部品吸着時には、上記のように当該ノズル４０がヘッド本体２０に対して位置決めされることで、ノズル４０の位置が安定する。従って、ノズル４０がヘッド本体２０に対して着脱可能な構成でありながらも、ノズル４０の位置を高度に安定させた状態で部品の実装作業を進めることが可能となり、その結果、部品実装装置Ｍにおける部品の実装精度が高められる。しかも、ノズル交換時には、通常、負圧の供給が停止されるため、ノズル交換装置におけるノズル交換作業については、前記負圧の影響を受けることなくノズル４０の交換を容易に行うことが可能となる。

また、このヘッド１６において、ヘッド本体２０の負圧通路（内部通路２６）は、当該負圧通路のうちヘッド本体２０（軸部２５）の先端部の位置に絞り部２６ａを有しており、分岐通路２７は、この絞り部２６ａの直ぐ上側の位置で負圧通路（内部通路２６）から分岐している。このような構成によれば、絞り部２６ａが存在することで、当該絞り部２６ａよりも上流側の位置における負圧値に変動が生じ難くなり、分岐通路２７の負圧値、つまりノズル４０を吸引する力が、当該ノズル４０の種類（ノズル径の大きさ）によって変動することが抑制される。従って、上記ヘッド１６の構成によれば、ヘッド本体２０に装着されるノズル４０の種類に左右されることなく、安定的にノズル４０を位置決めすることができるという利点がある。

加えて、上記ヘッド１６の構成によれば、分岐通路２７が、ヘッド本体２０（軸部２５）の先端近傍の位置であってテーパ部２８よりも上方の位置で内部通路２６から分岐しているので、テーパ部２８による負圧のリークを回避しつつ、ヘッド本体２０の先端近接の位置でノズル４０の装着用孔部４１ａに負圧を作用させることもできる。このようにヘッド本体２０の先端（軸部２５の先端）に近接する位置でノズル４０を吸引する構成によれば、軸部２５の基端に近接する位置でノズル４０を吸引する構成に比べ、当該吸引箇所を支点としてノズル４０がヘッド本体２０（軸部２５）に対して傾くなどの現象が生じ難くなる。そのため、より適切に、ノズル４０をヘッド本体２０に対して位置決めできるという利点がある。

なお、上記ヘッド１６において、上述のような作用効果を良好に奏しながら、適切に部品実装作業を進めるには、ヘッド本体２０（軸部２５）とノズル４０（ノズル本体部４１）との嵌め合い、分岐通路２７および絞り部２６ａの径等が適切であることが必要であるが、出願人は、主に０４０２（０．４ｍｍ×０．２ｍｍ）サイズ〜３２１６（３．２ｍｍ×１．６ｍｍ）サイズ用のノズル４０について以下のような実験結果を得ている。

まず、ヘッド本体２０（軸部２５）とノズル４０（ノズル本体部４１）との嵌め合いに関しては、軸部２５とノズル本体部４１（装着用孔部４１ａ）との隙間（装着用孔部４１ａの内径−軸部２５の外径）が０．００２ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下の範囲内に入るように、軸部２５とノズル本体部４１（装着用孔部４１ａ）との嵌め合い寸法が設定されているのが好適である。これは、上記隙間が０．００２ｍｍ未満であると、ノズル交換作業に支障が生じ易くなるためである。また、図７に示すように、隙間の増大に伴い分岐通路２７からの吸入空気量が増加するため、隙間が０．１ｍｍを越える場合には、所定の部品吸着力を維持することが困難になるためである。また、上記説明では言及していないが、この部品実装装置Ｍにおいては、ヘッド本体２０内（負圧通路）の空気流量を流量センサ（又は、空気圧を圧力センサ）で検出することによりノズル先端の部品の有無を判断しており、上記隙間が０．１ｍｍを越えると、分岐通路２７からの吸入空気量が増え、負圧通路内における部品吸着時と部品未吸着時との空気流量に変化（又は、空気圧変化）が生じ難くなり、部品の有無判断に支障が生じ、適切な部品の吸着および搬送動作が阻害されるためである。

次に、分岐通路２７の径（Ｄ１）に関しては、０．２ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲内であるのが好適である。これは、分岐通路２７の径（Ｄ１）が０．２ｍｍ未満である場合には、ノズル本体部４１の吸引力不足により、ノズル４０の位置決め性能が阻害され、逆に、１．０ｍｍを越えると、分岐通路２７からの吸入空気量が増えて、上述と同様に、部品吸着力不足等の不都合が生じるためである。

絞り部２６ａの径（Ｄ２）に関しては、０．２ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の範囲内であるのが好適である。これは、絞り部２６ａの径（Ｄ２）が０．２ｍｍ未満である場合には、負圧破壊時の応答遅れが顕著になり、実装不良の要因となるためである。つまり、基板３上への部品実装時には、上述の通り、ノズル４０（負圧通路）に正圧を供給することで部品の吸着状態を解除するが、正圧の供給による負圧通路内の圧力変化は絞り部２６ａの径（Ｄ２）の大きさに左右される。例えば図８は、絞り部２６ａの径（Ｄ２）が０．３ｍｍと０．４ｍｍの場合の負圧通路内の経時的な圧力変化を測定した結果を示しているが、径（Ｄ２）の小さい方（０．３ｍｍ）が圧力の上昇（負圧破壊）が緩慢で、応答遅れが生じ易いことが考察できる。絞り部２６ａの径（Ｄ２）が０．２ｍｍ未満であると、この負圧破壊の応答遅れが顕著になり、部品吸着状態の解除タイミングに遅れが生じて実装不良が発生し易くなる。逆に、１．０ｍｍを越えると、絞り部２６ａよりも上流側の負圧値がノズル４０の種類（ノズル径の大きさ）による影響を受けやすくなり、当該絞り部２６ａの機能が十分に発揮されなくなる。

なお、上述した部品実装装置Ｍは、本発明に係る部品実装装置（本発明に係る部品実搬送用ヘッドが適用される部品実装装置）の好ましい実施形態の例示であって、部品実装装置Ｍや、これに適用されるヘッド１６の具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、ノズル４０は一対の係止片３２により両側から挟持された状態でヘッド本体２０に保持されているが、一つの係止片により片側から係止される構成であってもよい。要するに、本発明の係止部材の具体的な構成は、ヘッド本体２０に装着されたノズル４０を当該ヘッド本体２０に着脱可能に係止することができれば、種々の構成を適用することができる。

また、上記実施形態では、本発明に係る部品搬送用ヘッドを部品実装装置に適用した例について説明したが、本発明に係る部品搬送用ヘッドは部品実装装置以外の装置についても適用可能である。例えば、所定位置に配置された部品供給用のトレイ（部品供給部）上から部品を吸着して試験装置上に搬送して当該部品の各種電気的な検査を行う、いわゆる部品検査装置などにも適用可能である。

Ｍ 部品実装装置
３ 基板
４、５ 部品供給部
６ ヘッドユニット
１６ ヘッド
２０ ヘッド本体
２１ シャフト部材
２２ ホルダ部材
３２ 係止片
４０ ノズル
４１ ノズル本体部
４２ 部品吸着部

Claims (7)

1. 部品を吸着して目標位置に搬送する部品搬送用ヘッドであって、
   軸状のヘッド本体と、このヘッド本体の先端部に着脱可能に装着される部品吸着用のノズルと、前記先端部に装着されたノズルを前記ヘッド本体に対して係止する係止部材と、を備え、
   前記ノズルは、装着用孔部を備え、この装着用孔部に前記ヘッド本体の先端部が差し込まれることで当該ヘッド本体に装着され、
   前記ヘッド本体は、その内部に、部品吸着用の負圧を前記ノズルに供給するための負圧通路と、この負圧通路から分岐して、当該ヘッド本体の側面のうち前記装着用孔部の内側面に対向する位置に開口する分岐通路と、を備えることを特徴とする部品搬送用ヘッド。
2. 請求項１に記載の部品搬送用ヘッドにおいて、
   前記負圧通路は、当該負圧通路のうち前記ヘッド本体の先端部の位置に、当該負圧通路の内径が上流側よりも下流側で小さくなるように形成された絞り部を有しており、
   前記分岐通路は、前記負圧通路のうち、前記絞り部よりも上流側の位置で当該負圧通路から分岐していることを特徴とする部品搬送用ヘッド。
3. 請求項１又は２に記載の部品搬送用ヘッドにおいて、
   前記係止部材は、前記ヘッド本体に各々設けられ、前記先端部に装着されたノズルをその径方向両側から弾性的に挟持する一対の弾性係止片を含み、
   前記分岐通路は、前記一対の弾性係止片の並び方向と異なる方向に向かって開口していることを特徴とする部品搬送用ヘッド。
4. 請求項３に記載の部品搬送用ヘッドにおいて、
   前記分岐通路は、前記一対の弾性係止片の並び方向に対して直交する方向に向かって開口していることを特徴とする部品搬送用ヘッド。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の部品搬送用ヘッドにおいて、
   前記ヘッド本体は、その先端部にノズル誘い込み用のテーパ部を備えており、
   前記分岐通路は、当該ヘッド本体の側面のうち前記テーパ部の近傍であってかつ当該テーパ部よりも後端側の位置に開口することを特徴とする部品搬送用ヘッド。
6. 部品供給部により供給される部品を基板上に搬送して実装する部品実装装置であって、
   前記部品供給部から前記基板上に部品を搬送する部品搬送用ヘッドとして、請求項１乃至５の何れか一項に記載の部品搬送用ヘッドを備えていることを特徴とする部品実装装置。
7. 軸状に形成され、その内部に部品吸着用の負圧を供給するための負圧通路とこの負圧通路から分岐して側面に開口する分岐通路とを備えるヘッド本体に装着され、かつ、所定の係止部材により前記ヘッド本体に係止されることで、当該ヘッド本体および前記係止部材と共に、所定の部品供給部から部品を吸着して目標位置に搬送する部品搬送用ヘッドを構成するノズルであって、
   前記ヘッド本体に対する装着用孔部を備え、この装着用孔部に前記ヘッド本体の先端部が差し込まれることで前記ヘッド本体に装着されるように形成されるとともに、この装着状態で、前記係止部材により前記ヘッド本体に係止されることが可能で、かつ前記装着用孔部の内側面が前記分岐通路の開口部分に対向するように形成されていることを特徴とする部品吸着用ノズル。

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