JP2014110341A

JP2014110341A - 表面実装機の実装ヘッド

Info

Publication number: JP2014110341A
Application number: JP2012264495A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kitada; 進北田
Original assignee: Samsung Techwin Co Ltd
Current assignee: Hanwha Techwin Co Ltd
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2014-06-12
Anticipated expiration: 2032-12-03
Also published as: KR101783987B1; JP6120542B2; KR20140071203A

Abstract

【課題】負圧と正圧の経路切換にスプールを使用する表面実装機の実装ヘッドにおいて、実装ヘッドの大型化を招くことなく、部品の吸着又は実装の応答性を向上させることができるようにすること。
【解決手段】ヘッド本体２０にスピンドル３０が装着され、スピンドル３０には、その先端に部品保持具３１が装着されるとともに、その内部に部品保持具３１に通じるエア通路３２が形成されており、エア経路３２を通じて部品保持具３１に負圧を供給することにより部品保持具３１により部品を吸着して保持し、エア通路３２を通じて部品保持具３１に正圧を供給することにより前記保持した部品を基板に実装する表面実装機の実装ヘッドにおいて、エア通路３２に負圧を供給する負圧供給経路２１とエア通路３２に正圧を供給する正圧供給経路２２との経路切換用のスプール１０をスピンドル３０の軸線に対して斜めに交差するように配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＣチップ等の部品を基板上に実装する表面実装機において、部品を吸着して保持し、その保持した部品を基板に実装する実装ヘッドに関する。

表面実装機は、ノズル等の部品保持具を有する実装ヘッドにより、部品を部品供給部から吸着によりピックアップし、そのまま部品を保持して基板上に移送し、基板上の所定位置に実装するように構成されている。

かかる実装ヘッドとしては、そのヘッド本体に複数のスピンドルがそれぞれ軸線周りのＴ方向に回転可能かつ軸線方向に沿ったＺ方向に移動可能に装着され、スピンドルの先端（下端）にノズル等の部品保持具が装着された構成を有するものが知られている（例えば特許文献１）。そして、スピンドルの内部には部品保持具に通じるエア通路が形成され、このエア経路を通じて部品保持具に負圧を供給することにより部品を吸着して保持し、また、エア通路を通じて部品保持具に正圧を供給することにより保持した部品を基板に実装する。すなわち、実装ヘッドにおいては、スピンドル内部のエア通路に負圧を供給する負圧供給経路と正圧を供給する正圧供給経路とを切り換えることにより、部品を吸着したり、その部品を基板に実装したりする。

このような経路切換のための機構として、スプールが知られている。図４は、従来一般的なスプールによる経路切換の機構を示す概念図である。スプール１０は、負圧供給経路に通じる負圧入力ポート１１と、正圧供給経路に通じる正圧入力ポート１２と、負圧入力ポート１１から供給された負圧又は正圧入力ポート１２から供給された正圧を出力する出力ポート１３とを有し、複数段のＯリング１４ａを有するロッド状のスプール本体１４をその軸線方向に移動させることにより経路の切換を行う。すなわち、スプール本体１４を図４（ａ）の中立位置から図４（ｂ）のように下方に移動させると出力ポート１３から負圧が出力され、一方、図４（ｃ）のように上方に移動させると出力ポート１３から正圧が出力される。

図５は、上述のスプールを実装ヘッドにおいて負圧供給経路と正圧供給経路との経路切換に適用した従来例を概念的に示す。実装ヘッドのヘッド本体２０にスピンドル３０がその軸線周りのＴ方向に回転可能かつ軸線方向に沿ったＺ方向に移動可能に装着されている。スピンドル３０の先端には部品保持具としてノズル３１が装着され、スピンドル３０の内部にはノズル３１に通じるエア通路３２が形成されている。このエア通路の入口３２ａにスプール１０の出力ポート１３が通じている。また、スプール１０の負圧入力ポート１１には負圧供給経路２１が通じ、正圧入力ポート１２には正圧供給経路２２が通じている。図４で説明したスプール１０による経路切換により、出力ポート１３を通じてエア通路３２に通じる経路を負圧供給経路２１又は正圧供給経路２２とする。これにより、ノズル３１により部品を吸着したり、その部品を基板に実装したりする。

ここで、スピンドル３０の内部に形成するエア通路３２は、ノズル３１による部品の吸着又は実装の応答性を良くするにはなるべく短いことが望まれる。また、エア通路３２には塵などが溜まりやすく、定期的あるいは随時にクリーニングする必要があり、この点からもエア通路３２は短い方が好ましい。エア通路３２を短くするには、エア通路の入口３２ａをスピンドル３０の下方に設けノズル３１に近づける必要がある。

一方、従来の実装ヘッドにおいてスプール１０は、配置スペース上の制約から図５にも示すように垂直に配置されており、その出力ポート１３はスプール１０の構成上、負圧入力ポート１１と正圧入力ポート１２との間、すなわちスプール１０の高さ方向の中間位置に配置されている。更に、実装ヘッドにおいてはスピンドル３０（ノズル３１）のＺ方向の移動代を確保する点から、スプール１０を配置できる下限の位置が規定される。したがって、従来の実装ヘッドにおいて単純にエア通路の入口３２ａをスピンドル３０の下方に設けノズル３１に近づけようとすると、図６のような構成となる。しかし、この構成においては、スプール１０の出力ポート１３からエア通路の入口３２ａに通じる新たなエア経路２３が必要であり、このエア経路２３を設けるために余計な平面スペースが必要となる。結果として、実装ヘッドの大型化を招くことになる。

特開２０１０−１５７６３５号公報

本発明が解決しようとする課題は、負圧と正圧の経路切換にスプールを使用する表面実装機の実装ヘッドにおいて、実装ヘッドの大型化を招くことなく、部品の吸着又は実装の応答性を向上させることができるようにすることにある。

本発明の一観点によれば、ヘッド本体にスピンドルが装着され、前記スピンドルには、その先端に部品保持具が装着されるとともに、その内部に前記部品保持具に通じるエア通路が形成されており、前記エア経路を通じて前記部品保持具に負圧を供給することにより当該部品保持具により部品を吸着して保持し、前記エア通路を通じて前記部品保持具に正圧を供給することにより前記保持した部品を基板に実装する表面実装機の実装ヘッドにおいて、前記エア通路に負圧を供給する負圧供給経路と前記エア通路に正圧を供給する正圧供給経路との経路切換用のスプールを前記スピンドルの軸線に対して斜めに交差するように配置したことを特徴とする表面実装機の実装ヘッドが提供される。

本発明によれば、負圧供給経路と正圧供給経路との経路切換用のスプールをスピンドルの軸線に対して斜めに交差するように配置したので、スピンドルにおいて部品保持具に通じるエア通路を短くするためにエア通路の入口をスピンドルの下方に設け部品保持具に近づけたとしても、斜めに傾斜したスプールの下方のスペースを利用して、スプールの出力ポートからスピンドルのエア通路の入口に通じるエア経路を配置できるので、実装ヘッドの大型化を招くことはない。そして、エア通路を短くできることで、部品の吸着又は実装の応答性を向上させることができる。

本発明の実装ヘッドの一形態を概念的に示す説明図である。図１の実装ヘッドにおけるスプールによる経路切換の機構を示す概念図である。本発明の実装ヘッドの一実施例を示す断面図である。従来一般的なスプールによる経路切換の機構を示す概念図である。図４のスプールを実装ヘッドにおいて負圧供給経路と正圧供給経路との経路切換に適用した従来例を概念的に示す。図５の実施ヘッドの変形例を示す。

図１は、本発明の実装ヘッドの一形態を概念的に示す説明図である。

実装ヘッドのヘッド本体２０にスピンドル３０がその軸線周りのＴ方向に回転可能かつ軸線方向に沿ったＺ方向に移動可能に装着されている。スピンドル３０の先端には部品保持具としてノズル３１が装着され、スピンドル３０の内部にはノズル３１に通じるエア通路３２が形成されている。

スプール１０が、スピンドル３０の軸線に対して斜めに交差するように配置されている。スプール１０は、ヘッド本体２０内の負圧供給経路２１に通じる負圧入力ポート１１と、ヘッド本体２０内の正圧供給経路２２に通じる正圧入力ポート１２と、出力ポートとを有する。図４で説明したスプールにおいて出力ポートは１箇所であったが、図１の形態では出力ポートとして、負圧入力ポート１１からの負圧を出力する負圧出力ポート１３ａと、正圧入力ポート１２からの正圧を出力する正圧出力ポート１３ｂとを設けている。更に、正圧入力ポート１２と正圧出力ポート１３ｂとの間に正圧タンク１５を配置している。すなわち、正圧入力ポート１２からの正圧は、タンク出力ポート１３ｃから正圧タンク１５に出力されて一旦、正圧タンク１５に貯留され、その正圧が正圧出力ポート１３ｂから出力される。

図２は、上述のスプール１０による経路切換の機構を示す概念図である。なお、図２では、図１の負圧出力ポート１３ａと正圧出力ポート１３ｂをまとめて出力ポート１３として示している。また、スプール１０のスプール本体１４には、複数段のＯリング１４ａが装着されている。

図２（ａ）は、スプール１０のスプール本体１４を下方に移動させた第１の経路切換を示す。この第１の経路切換では、負圧入力ポート１１からの負圧が出力ポート１３に供給され、出力ポート１３から負圧が出力される。これと同時に、正圧入力ポート１２からの正圧がタンク出力ポート１３ｃに供給され、その正圧が正圧タンク１５に貯留される。図２（ｂ）は、スプール１０のスプール本体１４を上方に移動させた第２の経路切換を示す。この第２の経路切換では、正圧タンクに通じるタンク出力ポート１３ｃからの正圧が出力ポート１３に供給され、出力ポート１３から正圧が出力される。このように第１及び第２の経路切換により、ノズルにより部品を吸着したり、その部品を基板に実装したりする。なお、スプール本体１４の駆動は、図１に示すアクチュエータ４０にて行う。

このスプール１０による経路切換を図１において説明すると、第１の経路切換では、負圧供給経路２１に通じる負圧入力ポート１１からの負圧が負圧出力ポート１３ａに供給され、負圧出力ポート１３ａから負圧が出力される。その負圧はエア経路２３ａを通じてスピンドル３０内のエア通路３２に供給される。これと同時に、正圧供給経路２２に通じる正圧入力ポート１２からの正圧がタンク出力ポート１３ｃに供給され、その正圧が正圧タンク１５に貯留される。一方、第２の経路切換では、正圧タンク１５に通じるタンク出力ポート１３ｃからの正圧が正圧出力ポート１３ｂに供給され、正圧出力ポート１３ｂから正圧が出力される。その正圧はエア経路２３ｂを通じてスピンドル３０内のエア通路３２に供給される。

このように、図１の実装ヘッドでは、スプール１０による経路切換により、ノズル３１により部品を吸着したり、その部品を基板に実装したりする。そして、スプール１０をスピンドル３０の軸線に対して斜めに交差するように配置したので、スピンドル１０においてノズル３１に通じるエア通路３２を短くするためにエア通路の入口３２ａをスピンドル３０の下方に設けノズル３１に近づけたとしても、斜めに傾斜したスプール１０の下方のスペースを利用して、スプールの出力ポート１３ａ，１３ｂからスピンドルのエア通路の入口３２ａに通じるエア経路２３ａ，２３ｂを配置できるので、実装ヘッドの大型化を招くことはない。そして、エア通路３２を短くできることで、ノズル３１による部品の吸着又は実装の応答性を向上させることができる。

なお、負圧出力ポート１３ａ及び正圧出力ポート１３ｂを出力ポート１３として一つにまとめることができることは、図２に示したとおりである。すなわち、図１における負圧出力ポート１３ａ及び正圧出力ポート１３ｂは、いずれも本発明でいう出力ポートである。

図３は、本発明の実装ヘッドの一実施例を示す断面図である。図３において、図１と対応する構成には図１と同一の符号を付している。なお、図３の実装ヘッドは、円柱状のヘッド本体２０の周方向に沿って複数のスピンドル３０を配置したロータリー式の実装ヘッドである。

図３の構成においても、スプール１０のスプール本体１４に装着するＯリングの配置を適正にすることにより、図１及び図２で説明したような経路切換を行うことができる。

すなわち、スプール１０のスプール本体１４を下方に移動させた第１の経路切換では、負圧供給経路２１に通じる負圧入力ポート１１からの負圧が負圧出力ポート１３ａに供給され、負圧出力ポート１３ａから負圧が出力される。その負圧はエア経路２３ａを通じてスピンドル内のエア通路（図３では現れていない。）に供給される。これと同時に、正圧供給経路２２に通じる正圧入力ポート１２からの正圧がタンク出力ポート１３ｃに供給され、その正圧が正圧タンク（図３では現れていない。）に貯留される。一方、スプール１０のスプール本体１４を上方に移動させた第２の経路切換では、正圧タンクに通じるタンク出力ポート１３ｃからの正圧が正圧出力ポート１３ｂに供給され、正圧出力ポート１３ｂから正圧が出力される。その正圧はエア経路２３ｂを通じてスピンドルのエア通路に供給される。

ここで、スプール１０に接続する正圧供給経路２２の上流側は、ヘッド本体２０の中心軸２４内を通っている。ヘッド本体２０はこの中心軸２４周りにＲ方向に回転するから、中心軸２４内の正圧供給経路２２からスプール１０に至るまでの間には部材同士の摺動を伴うシール必要箇所が存在する。従来、このようなシール必要箇所のシールはＹパッキンによって行われていたが、本実施例では、部材同士の摺動を伴うシール必要箇所をメカニカルシール２５によってシールしている。実装ヘッドにおいて正圧は、負圧で部品を吸着した後の真空破壊に使用されるものであるから、元圧に対してのリークの許容値は大きく。したがって、正圧供給経路２２にメカニカルシールを適用しても問題はなく、むしろ従来のＹパッキンによるシールに比べ、摺動抵抗を低減できるとともにその変動も低減できる。なお、メカニカルシールは塵等の混入を嫌うので、本実施例では、正圧供給経路２２にフィルタ２６を設けている。

１０スプール
１１負圧入力ポート
１２正圧入力ポート
１３出力ポート
１３ａ負圧出力ポート
１３ｂ正圧出力ポート
１４スプール本体
１４ａＯリング
１５正圧タンク
２０ヘッド本体
２１負圧供給経路
２２正圧供給経路
２３，２３ａ，２３ｂエア経路
２４中心軸
２５メカニカルシール
２６フィルタ
３０スピンドル
３１ノズル（部品保持具）
３２エア通路
３２ａエア通路の入口
４０アクチュエータ

Claims

ヘッド本体にスピンドルが装着され、前記スピンドルには、その先端に部品保持具が装着されるとともに、その内部に前記部品保持具に通じるエア通路が形成されており、前記エア経路を通じて前記部品保持具に負圧を供給することにより当該部品保持具により部品を吸着して保持し、前記エア通路を通じて前記部品保持具に正圧を供給することにより前記保持した部品を基板に実装する表面実装機の実装ヘッドにおいて、
前記エア通路に負圧を供給する負圧供給経路と前記エア通路に正圧を供給する正圧供給経路との経路切換用のスプールを前記スピンドルの軸線に対して斜めに交差するように配置したことを特徴とする表面実装機の実装ヘッド。
前記スプールは、前記負圧供給経路に通じる負圧入力ポートと、前記正圧供給経路に通じる正圧入力ポートと、前記エア通路に通じ、経路切換により前記負圧入力ポートから供給された負圧又は前記正圧入力ポートから供給された正圧を出力する出力ポートとを有し、前記正圧入力ポートと前記出力ポートとの間に正圧タンクを配置し、前記スプールによる第１の経路切換により前記負圧入力ポートから負圧を前記出力ポートに供給するとともに前記正圧入力ポートから前記正圧タンクに正圧を供給し、前記スプールによる第２の経路切換により前記正圧タンクから正圧を前記出力ポートに供給する請求項１に記載の表面実装機の実装ヘッド。
前記ヘッド本体内の前記正圧供給経路において、部材同士の摺動を伴うシール必要箇所が、メカニカルシールによってシールされている請求項１又は２に記載の表面実装機の実装ヘッド。