JP2019163139A - 物品供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可動ブロックの往復運動が停止しにくい物品供給装置を提供する。【解決手段】搬送物を連続的に搬送する搬送部と、その搬送物を輸送する可動ブロック１２とを有する物品供給装置。可動ブロック１２の収容部２０は、底面２１と、その底面の往復直線運動方向（Ｙ方向）における受入位置側の側壁２２と、その側壁２２の受入方向（Ｘ方向）における上流側の端部から受入位置側に延びる支持壁２５とを備え、支持壁２５は、収容部２０に収容される搬送物と接するＸ方向における上流側の平行な平面ＰよりＸ方向における下流側にあり、支持壁２５の長さが往復直線運動のストロークより長い物品供給装置。【選択図】図２

Description

本発明は、微小な搬送物を供給する物品供給装置に関する。

基板の表面に格子状に並べられた半球状の端子を備えたボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）型半導体パッケージが知られている。そして、この半球状の端子の形成方法として、半田ボールを基板に取り付ける形成方法が知られている。このような半球状の端子の形成方法では、端子用の半田ボールを正確に、かつ、高速に供給することが求められている。
本出願人は、特許文献１に示すように、搬送物を一列にして搬送する搬送部と、１個の搬送物を収容する収容部を備えた可動ブロックとを有し、可動ブロックが搬送部の下流端と収容部とが連通する受入位置と、搬送物を払出可能または取出可能な払出口または取出口とが連通する払出位置または取出位置との間で往復運動する物品供給装置を提案している。この物品供給装置は、電極用の半田ボールを１個ずつ正確に、かつ、高速に供給できる。
さらに、本出願人は、特許文献２に示すように、特許文献１の物品供給装置であって、可動ブロックが収容部に収容した搬送物に続いて収容部内に侵入した後続の搬送物を搬送部に押し戻す噛込防止部を有する物品供給装置を提案している。これにより、後続の搬送物が可動ブロックと搬送部の下流端との間に?み込まれることを防止できる。

ＷＯ２０１６／１４３５９７ ＷＯ２０１７／１６９６３６

しかし、図６ａ、ｂに示すように、特許文献２のような物品供給装置１００の場合、搬送物Ｂは搬送部１０１内において連続して並んでいるため、後続の搬送物Ｂ１を押し戻すには、連続した搬送物の全てを動かさなければならない。特に、搬送部１０１が長い場合や搬送物Ｂが小さい場合、多くの搬送物Ｂが連続して並んでおり、後続の搬送物Ｂ１を押し戻すには大きな力が必要となる。このようなとき、後続の搬送物Ｂ１を十分に押し戻すことができず、搬送部１０１と可動ブロック１０２との間で後続の搬送物Ｂ１が引っ掛かり、可動ブロックの往復運動が停止することがあった。
本発明は、可動ブロックを円滑に動かすことができる物品供給装置を提供することを目的としている。

本発明の物品供給装置は、搬送物を搬送する搬送部と、その搬送物を運ぶ可動ブロックとを有し、前記可動ブロックは、前記搬送物の１個を収容する収容部を備え、前記可動ブロックは、前記搬送物の受入方向と交差する方向に往復運動可能であり、前記可動ブロックの往復運動の一方の端において、前記収容部が前記搬送部の下流端と連通して搬送物を受け入れる受入位置にあり、前記可動ブロックの往復運動の他方の端において、前記収容部が前記搬送物を排出する排出位置にある物品供給装置であって、前記収容部は、底面と、その底面の往復運動方向における受入位置側の側壁と、その側壁の前記受入方向における上流側の端部から前記受入位置側に延びる支持壁とを備え、前記支持壁は、前記収容部に収容される搬送物と接する前記上流側の平行な平面より前記受入方向における下流側にあり、前記支持壁の長さが、前記往復運動のストロークより長いことを特徴としている。

本発明の物品供給装置は、可動ブロックの収容部の支持壁が、収容部に収容された搬送物と接する搬送物の受入方向における上流側の平行な平面より搬送物の受入方向における下流側にある。つまり、側壁の前記受入方向における上流側の端部が、搬送物の受入方向における最も上流側の点より受入方向における下流側にある。そのため、可動ブロックが往復運動を行うとき、受入位置側の側壁が、搬送部の後続の搬送物に衝突することがない。よって、後続の搬送物を押し戻すことなく可動ブロックは往復運動を円滑に行うことができる。また支持壁の長さが、往復運動のストロークより長いため、往復運動の間、支持壁が後続の搬送物をスライドしながら支持する。よって、後続の搬送物が搬送部と可動ブロックとの間に引っ掛かることがなく、安定に物品供給装置を作動させることができる。なお、本発明の物品供給装置は、前記搬送物が球体又は直方体状の物に適している。

本発明の物品供給装置であって、前記受入位置側の側壁の長さが、前記搬送物の受入方向の長さの半分以上かつ受入方向の長さ未満であるものが好ましい。受入位置側の側壁の長さが、搬送物の受入方向の長さの半分以上であるため、可動ブロックが往復運動を行い、前記受入位置側の側壁が収容された搬送物を押して排出位置側に運ぶとき、搬送物の中心を押すことができて効率が良い。受入位置側の側壁の長さが、搬送物の受入方向の長さ未満であるため、可動ブロックが往復運動を行うとき、側壁が後続の搬送物と衝突しない。

本発明の物品供給装置であって、前記可動ブロックの可動領域の両端に加減圧部を有し、前記可動ブロックが前記加減圧部によって生じる気圧差によって往復運動するものが好ましい。この場合、微小な搬送物を高速で輸送するのに適している。

本発明の物品供給装置は、可動ブロックが往復運動を行うとき、受入位置側の側壁が搬送部の後続の搬送物に衝突することがない。そのため、可動ブロックを円滑に動かすことができる。また支持壁の長さが往復運動のストロークより長いため、往復運動の間、支持壁が後続の搬送物をスライドしながら支持する。そのため、後続の搬送物が搬送部と可動ブロックとの間に引っ掛かることがない。よって、物品供給装置を安定して作動させることができる。

図１ａは本発明の物品供給装置の一実施形態を示す平面図であり、図１ｂはそのＺ１−Ｚ１線断面図である。 図２ａは図１の物品供給装置の可動ブロックを示す平面図であり、図２ｂはそのＺ２−Ｚ２線断面図であり、図２ｃはその可動ブロックの収容部に球状の搬送物を収容した状態を示す概略図である。 図３ａは収容部が受入位置にある状態を示す概略図であり、図３ｂは収容部が受入位置から排出位置に移動している状態を示す概略図であり、図３ｃは収容部が排出位置から受入位置に移動している状態を示す概略図である。 図４ａは図１の物品供給装置の可動ブロックを除いた状態を示す平面図であり、図４ｂはそのＺ３−Ｚ３線断面図である。 図５ａ、図５ｂはそれぞれ可動ブロックの他の実施形態を示す平面図である。 図６ａ、図５ｂはそれぞれ従来の物品供給装置の搬送工程を示す概略図である。

図１ａ、ｂに示す物品供給装置１０は、球状の搬送物Ｂを搬送する搬送部１１と、その搬送物の１個を運ぶ可動ブロック１２とを有する。可動ブロック１２は、搬送物Ｂの１個を収容する収容部２０を備えている。可動ブロック１２は、搬送物Ｂの受入方向（図１のＸ方向）と直交する方向（図１のＹ方向）に往復直線運動可能である。可動ブロック１２の往復直線運動の一方の端において、収容部２０が搬送部１１の下流端と連通して搬送物Ｂを受け入れる受入位置にあり、可動ブロック１２の往復直線運動の他方の端において、収容部２０が搬送物Ｂを排出する排出位置にある。

物品供給装置１０は、ホッパー１３等の物品供給容器およびピックアップノズル１４等の取出装置と組み合わせて、搬送物Ｂを搬送、供給、取出を行う。具体的には、ホッパー１３に投入された搬送物Ｂは、ホッパー下部から搬送部１１の上流に供給される。その後、搬送部１１において、搬送物Ｂは、搬送部１１の上流から下流へと連続して一列に並べられて送り出される。そして、搬送部１１の下流端にある１個の搬送物Ｂが、受入位置にある可動ブロック１２の収容部２０に収容される。可動ブロック１２の移動により、搬送物Ｂは収容部２０の受入位置から取出口１５のある収容部２０の排出位置まで運ばれる。最後に、取出口１５からピックアップノズル１４に吸着されて取り出される。取出口１５は、搬送部１１において搬送物Ｂの流れる方向と交差しない位置に設けられる。この実施形態では、取出口１５は、搬送部１１の下流端の側方に設けられている。なお、取出口１５の代わりに、搬送物Ｂを他の搬送部等に払出す払出口としてもよい。
つまり、物品供給装置１０は、搬送物Ｂを、搬送部１１の上流から下流（Ｘ方向）に搬送し、収容部２０の受入位置から排出位置（Ｙ方向）に運ぶ。

搬送物Ｂとしては、その形状は特に限定されないが、略直方体や、球体等が挙げられる。その大きさは特に限定されないが、搬送物Ｂが小さいほど可動ブロックの安定動作、すなわち搬送物を１個ずつ正確かつ高速に供給するが困難となることからすれば、本発明は、小さな搬送物に対してより効果的である。本発明の好ましい効果が発現する搬送物の大きさは、Ｘ方向の長さが１０ｍｍ以下の物であり、５ｍｍ以下がより効果が発現し、特には１ｍｍ以下である。ただし、搬送物が小さすぎると装置の加工が難しくなるので、搬送物の大きさの範囲としては、Ｘ方向の長さが１μｍ以上であり、５μｍ以上、特に１０μｍ以上である。

初めに、可動ブロック１２の説明を行う。
可動ブロック１２は、図２ａ、ｂに示すように、ブロック本体１２ａの上面に設けられた収容部２０を有する。
収容部２０は、平坦な収容部底面２１と、その収容部底面のＹ方向における受入位置側の側壁２２と、その収容部底面のＹ方向における排出位置側の側壁２３と、側壁２２のＸ方向における上流側の端部からＹ方向における受入位置側に延びる空隙２４とを備えている。なお、この収容部２０の収容部底面２１よりＸ方向における下流側には、後述するように、収容部２０に収容される搬送物Ｂが収容部２０からＸ方向における下流側に飛び出さないように係止壁３５が設けられている（図２ｃ参照）。

収容部底面２１は、後述する搬送物Ｂを搬送する搬送部１１と大略同じ高さとなっている。収容部底面２１の形状は、矩形となっている。しかし、その形状は、搬送物Ｂが２つ以上入らない大きさであれば、特に限定されない。

受入位置側の側壁２２は、可動ブロック１２が排出位置側に移動するとき、収容された搬送物ＢをＹ方向における排出位置側に押す。
受入位置側の側壁２２の受入方向（Ｘ方向）の長さ（ａ）は、収容部底面２１の長さより短い。そして、収容部２０に収容される搬送物ＢよりもＸ方向における下流側にある。つまり、側壁２２は、Ｘ方向における上流側が切り欠かれている。
また側壁２２は、少なくとも収容された搬送物Ｂの中心線上（図２のＣ１）と交差するのが好ましい。これにより搬送物Ｂの中心を押すことができる。
例えば、搬送物Ｂが球体である場合、側壁２２のＸ方向の長さ（ａ）の下限は、搬送物Ｂの直径の０．５倍以上、好ましくは０．６倍以上、特に好ましくは０．７倍以上である。搬送物Ｂが直方体の場合は、搬送物のＸ方向の長さの０．５倍以上、好ましくは０．６倍以上、特に好ましくは０．７倍以上である。搬送物Ｂの直径またはＸ方向の長さの０．５倍より短い場合、搬送物が収容部内で回転し、側壁と搬送部１１との間で引っ掛かるおそれがある。また後述するように可動ブロック１２の駆動機構を、加減圧部を備えた加減圧機構とするとき、空気が漏れやすくなり、設計が煩雑になる。なお、側壁２２のＸ方向の長さ（ａ）の上限は、後述する支持壁２５の位置を条件としているため、搬送物Ｂの直径またはＸ方向の長さより短い。

排出位置側の側壁２３は、受入位置側の側壁２２と収容部底面２１を挟んで相対している。側壁２３は、収容部底面２１の受入方向（Ｘ方向）の長さと同じになっている。側壁２３は、側壁２２によって押された搬送物Ｂの収容部２０からＹ方向の排出位置側への飛び出しを防止する。ただし、側壁２３は、収容部底面２１の受入方向（Ｘ方向）の長さと同じである必要は無い。

空隙２４は、収容部底面２１と連続した空隙底面２４ａと、受入位置側の側壁２２のＸ方向における上流側の端部から直交してＹ方向における受入位置側に延びる支持壁２５とから構成されている。空隙２４は、収容部２０が受入位置にないとき、後続の搬送物Ｂを受け入れる。
支持壁２５は、図２ｃに示すように、受入位置において収容部２０に収容された搬送物Ｂと接するＸ方向における上流側の平行な平面ＰよりＸ方向における下流側に位置している。また支持壁２５のＹ方向の長さは、可動ブロック１２の往復直線運動のストロークより長くなっている。

このように収容部２０は構成されているため、図３ａに示すように、収容部２０は、受入位置で搬送部１１から搬送物Ｂを一個受け入れる。搬送物Ｂは、後続の搬送物Ｂ１から搬送部１１の受入方向における下流側に外力を受けており、係止壁３５に支持される。
次いで、図３ｂに示すように、可動ブロック１２が往復直線運動するとき、つまり、収容部２０が受入位置から排出位置に移動するとき、受入位置側の側壁２２が収容された搬送物Ｂを押す。このとき、側壁２２のＸ方向の長さが、搬送物Ｂの半径以上であるため、搬送物Ｂの重心を効率よく押すことができる。また側壁２２のＸ方向における上流側の端部（支持壁２５）が、搬送物Ｂの最も上流側の点ＴよりＸ方向における下流側（図３の右側）にあるため、側壁２２は後続の搬送物Ｂ１と衝突することなく、収容部２０は移動する。さらに、後続の搬送物Ｂ１は、収容された搬送物Ｂと別れた後、支持壁２５をスライドしながら支持される。そのため、後続の搬送物Ｂ１は、搬送部１１と可動ブロック１２との間に挟まることがない。
最後に、図３ｃに示すように、搬送物Ｂを排出した後も、後続の搬送物Ｂ１に外力を与えることなく後続の搬送物Ｂ１を支持する。そして、収容部２０が受入位置に戻ったとき、後続の搬送物Ｂ１は収容部２０内に収容される。
このように連続して搬送物Ｂを排出し続けても、可動ブロック１２（収容部２０）から後続の搬送物Ｂ１に、搬送部１１の流れに逆らう外力は加わらない。そのため、可動ブロック１２の往復直線運動が停止しにくい。このような効果は、特に、後述するように可動ブロック１２の駆動機構を加減圧機構とするときに大きい。

次に物品供給装置１０の他の構成について説明する。
搬送部１１は、図４ａ、ｂに示すように、搬送物を一列に整列させる搬送路３１と、その搬送路３１の上流から下流に向けて搬送物を搬送する搬送機構３２と、搬送路３１の下端に設けられた可動ブロック搬送機構３３とを備えている。
搬送路３１は、トンネル状の通路であり、一次元方向に延びている。搬送路３１は、搬送溝３１ａと、その溝の上部開口を閉じるカバー３１ｂとから構成されている。搬送路３１の断面は、矩形となっている。しかし、搬送物Ｂよりわずかに大きく、搬送物Ｂが２つ以上はまらない形状であれば、特に限定されない。小さい搬送物を高速に搬送するためには、このように側面および上下面が規制された閉鎖系の搬送路とするのが好ましい。

搬送機構３２は、搬送路３１の上流に設けられた送気部３２ａと、搬送路３１の下流に設けられた吸気部３２ｂとから構成されている。このように送気部３２ａおよび吸気部３２ｂによって搬送路内に上流から下流に向かう気流を発生させる。なお、この実施形態では、吸気部３２ｂは、搬送路３１の下流端に、可動ブロック１２を介して設けられている。そのため、発生した気流は、可動ブロック１２を横切るように流れる（図１ｂ参照）。
搬送機構３２としては、搬送路内に上流から下流に向かう気流を発生させることができれば、送気部または吸気部の少なくとも一方が設けられていればよく、また搬送路３１が長い場合は、搬送路の途中に送気部と吸気部を適宜追加して設けても良い。
搬送路２１の下流端には、可動ブロック１２を挟んで、可動ブロック１２の収容部２０に収容された搬送物Ｂを係止する係止壁３５が設けられている。この係止壁３５は、搬送路３１の搬送溝３１ａの側壁より低くなっており、その上方３５ａが吸気部３２ｂと連通している。

可動ブロック搬送機構３３は、可動ブロック１２の可動領域を規定するガイド枠３６と、そのガイド枠３６内の空間において可動ブロック１２を往復運動させる駆動機構３７と、可動ブロック１２の可動領域において収容部２０の上部開口を閉じる収容カバー３８とを備えている。収容カバー３８と、搬送部１１のカバー３１ｂとは、一体に成形されている。そして、収容カバー３８には、排出位置にある収容部２０の上方に取出口１５（図１参照）が形成されている。つまり、可動ブロック１２が可動領域の一端に位置することにより、収容部２０は受入位置となり、可動ブロック１２が可動領域の他端に位置することにより、収容部２０は排出位置となる。

駆動機構３７は、そのガイド枠３６内の空間において可動ブロック１２を水平面で搬送路３１と直角に交差する方向に往復直線運動させる（図３ａ〜図３ｃ参照）。詳しくは、図４ａ、ｂに示すように、Ｙ方向における受入位置側のガイド枠３６およびＹ方向における排出位置側のガイド枠３６に設けられた加減圧部とからなる。このように可動ブロック１２の可動領域の両端から可動ブロック１２を加減圧することにより、可動ブロック１２の収容部２０を受入位置２０と排出位置との間で反復させる。なお、駆動機構２７は、可動ブロック１２を往復運動、特に、往復直線運動させることができれば、特に限定されず、例えば、電動アクチュエータや、空圧式や油圧式アクチュエータを用いてもよい。しかし、駆動機構としては、加減圧部を備えた加減圧機構が微小な搬送物の輸送に適している。

物品供給装置１０は、受入位置側の側壁２２のＸ方向における上流側の端部（支持壁２５）が、Ｘ方向における最も上流側の点より下流側にあるため、可動ブロック１２が往復直線運動を行うとき、受入位置側の側壁２２が後続の搬送物Ｂ１に衝突することがない。可動ブロック１２が往復直線運動を行っている間、後続の搬送物Ｂ１は、支持壁２５によって支持される。そのため、後続の搬送物Ｂ１が搬送部１１と可動ブロック１２との間に引っ掛かるのを有効に防止する。そのため、物品供給装置１０の動作停止が起こりにくい。

図５に収容部の他の実施形態を示す。
図５ａの収容部２０ａは、収容部に収容した搬送物Ｂを収容部底面２１に位置決めするための孔４１を備えている。この孔４１は、減圧部（図示せず）と連通している。他の構成は、図１の物品供給装置１０の収容部２０と実質的に同じである。
この場合、収容部に収容された搬送物Ｂが、可動ブロック１２の往復直線運動時に収容部底面２１上で暴れないため、取出口における取出し作業が煩雑にならない。
図５ｂの収容部２０ｂは、収容部底面２１の下流端側に搬送物Ｂの係止壁４２が形成されている。この場合、物品供給装置１０の係止壁３５を省略することができる。他の構成は、図１の物品供給装置１０の収容部２０と実質的に同じである。

これまでの実施形態では、可動ブロックが搬送物の受入方向と直交する往復直線運動するものを開示してきた。しかし、搬送物の受入方向と、可動ブロックの往復運動方向とは、垂直でなくてもよい。また、可動ブロックの往復運動は、直線運動でなくてもよい。可動ブロックの往復運動が直線でない場合、可動ブロックの支持壁は、可動ブロックの軌跡と同じ形状となる。例えば、可動ブロックが往復回転運動するものである場合、可動ブロックの支持壁は可動ブロックの軌跡と同じ円弧状に形成される。

１０ 物品供給装置
１１ 搬送部
１２ 可動ブロック
１２ａ ブロック本体
１３ ホッパー
１４ ピックアップノズル
１５ 取出口
２０、２０ａ、２０ｂ 収容部
２１ 収容部底面
２２ 受入位置側の側壁
２３ 排出位置側の側壁
２４ 空隙
２４ａ 空隙底面
２５ 支持壁
２７ 駆動機構
３１ 搬送路
３１ａ 搬送溝
３１ｂ カバー
３２ 搬送機構
３２ａ 送気部
３２ｂ 吸気部
３３ 可動ブロック搬送機構
３５ 係止壁
３６ ガイド枠
３７ 駆動機構
３８ 収容カバー
４１ 孔
４２ 係止壁
１００ 物品供給装置
１０１ 搬送部
１０２ 可動ブロック
Ｂ、Ｂ１ 搬送物
Ｐ 平面

Claims (3)

1. 搬送物を搬送する搬送部と、その搬送物を運ぶ可動ブロックとを有し、
   前記可動ブロックは、前記搬送物の１個を収容する収容部を備え、
   前記可動ブロックは、前記搬送物の受入方向と交差する方向に往復運動可能であり、
   前記可動ブロックの往復運動の一方の端において、前記収容部が前記搬送部の下流端と連通して搬送物を受け入れる受入位置にあり、
   前記可動ブロックの往復運動の他方の端において、前記収容部が前記搬送物を排出する排出位置にある物品供給装置であって、
   前記収容部は、底面と、その底面の往復運動方向における受入位置側の側壁と、その側壁の前記受入方向における上流側の端部から前記受入位置側に延びる支持壁とを備え、
   前記支持壁は、前記収容部に収容される搬送物と接する前記上流側の平行な平面より前記受入方向における下流側にあり、
   前記支持壁の長さが、前記往復運動のストロークより長い、
   物品供給装置。
2. 前記受入位置側の側壁の長さが、前記搬送物の受入方向の長さの半分以上かつ受入方向の長さ未満である、
   請求項１記載の物品供給装置。
3. 前記可動ブロックの可動領域の両端に加減圧部を有し、
   前記可動ブロックが前記加減圧部によって生じる気圧差によって往復運動する、
   請求項１又は２記載の物品供給装置。

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