JP2501102B2 - チツプ状電子部品の装着ヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、チップ状電子部品をプリント基板等に実装
する装着機の装着ヘッドに関し、特に、構造の簡潔化を
図るとともに、迅速かつ高精度な実装を行なえるように
したチップ状電子部品の装着ヘッドに関する。

［従来の技術］ 装着機を用いてチップ状電子部品をプリント基板に自
動的に実装する場合には、電子部品をプリント基板の所
定位置に正確に実装できるようにするため、電子部品の
中心と吸着ノズルの中心とを一致させること、すなわち
センタリングを行なう必要がある。

従来、装着機によってチップ状電子部品をプリント基
板に実装する場合のセンタリング方法としては、大別し
て次の二通りの方法があった。すなわち、第一の方法
は、電子部品の供給装置とプリント基板との間に位置決
め用の中間ステーションを設置し、この中間ステーショ
ンでセンタリング（チップ状電子部品の位置決め）を行
なう方法（例えば、特開昭60-155325号）であり、ま
た、第二の方法は、装着機の装着ヘッドによって電子部
品をプリント基板まで搬送する間に、装着ヘッド内にお
いてセンタリングを行なう方法（例えば、特開昭57-156
94号，同59-224279号）である。

さらに、第二の方法においても、吸着ノズルが電子部
品を吸着または実装する位置（高さ）とセンタリングす
る位置（高さ）との間で電子部品を昇降させ、センタリ
ングする方法としては、それぞれ駆動源を有した独立の
駆動手段によって行なう方法、あるいはエアシリンダを
単一の駆動源として電子部品の昇降とセンタリングを行
なう方法（特開昭59-224279号）があった。しかし、単
一の駆動源で電子部品の昇降とセンタリングを行なう場
合でも、電子部品の昇降、すなわち吸着ノズルを昇降さ
せる駆動系は、センタリング用の駆動系と別個独立した
ものであり、電子部品の吸着または実装位置とセンタリ
ング位置との間の昇降とセンタリングとは、それぞれ専
用の駆動手段を用いて行なっていた。

［解決すべき問題点］ 上述した装着機における従来のセンタリング方法のう
ち、第一の方法は、中間ステーションを設け、ここで電
子部品のセンタリング（位置決め）を行なっているの
で、装着機とは別個にセンタリング専用の位置決め装置
と駆動源を設けなければならないとともに、センタリン
グのための独立した工程を必要とし、それだけ高価なも
のとなるといった問題があった。また、第二のセンタリ
ング方法は、電子部品を搬送する間にセンタリングを行
なうので、装置の構成の簡素化は図れるものの、電子部
品をセンタリングするチャック爪の開閉用駆動手段を設
け、これを吸着ノズルの昇降と所定のタイミングで動作
させる駆動手段を装着ヘッドに内蔵しているので、吸着
ヘッド自体が大型かつ複雑化するといった問題があっ
た。

さらに、装着機における従来の電子部品を昇降させる
駆動手段は、昇降専用の駆動手段を用いなければならな
いため、装着機が複雑かつ大型化するといった問題があ
った。また、電子部品を吸着または実装位置とセンタリ
ング位置との間で昇降させるための駆動手段は、中心軸
の昇降運動を駆動源として用いている場合が多いため、
中心軸の昇降運動を他の駆動手段、例えば、センタリン
グ装置の駆動源として使用することが困難であり、ま
た、他の駆動手段として使用できたとしても、構造が非
常に複雑になるといった問題があった。

本発明は上記の問題点にかんがみてなされたもので、
特別の駆動源あるいは複雑な駆動手段を必要とすること
なく、かつ電子部品の大きさや形状に係わりなく、電子
部品の正確なセンタリングを行なえるようにするととも
に、電子部品、すなわち吸着ノズルの昇降を特別な駆動
手段を設けることなく行なえるようにした簡潔な構造の
チップ状電子部品の装着ヘッドの提供を目的とする。

［問題点の解決手段］ 上記目的を達成するため本発明のチップ状電子部品の
装着ヘッドは、電子部品を吸着して保持する中空の吸着
ノズルと、この吸着ノズルの上昇端の位置決めを行なう
ストッパ部材と、前記吸着ノズルの吸引孔と連続して吸
引路を形成するノズル取付穴を先端に形成し、かつ、こ
のノズル取付穴に前記吸着ノズルを、真空圧による前記
吸着ノズルの上昇を妨げることのない付勢力を有したば
ねを介して、前記吸引路内の真空圧による上昇及び前記
ばねの付勢力と自重による下降が可能なように取り付け
た中心軸と、対をなして開閉可能な爪部がそれぞれ吸着
ノズルの上昇端の位置において対向して位置する二組の
センタリング用チャック爪と、前記中心軸の中心線上の
ほぼ同じ高さ位置に相互に直交して設けられ、互いに対
向するセンタリング用チャック爪に対しては一体となっ
て作動し、相互に隣接するセンタリング用チャック爪に
対しては独立しており、これら二組のセンタリング用チ
ャック爪をそれぞれ独立して作動させる、180度の間隔
で配置された第一のカム及び第二のカムを有する二組の
チャック爪開閉部材とを備えた構成としてある。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図は本実施例装着機の主要部正面図、第２図は装
着機の全体平面図、第３図は装着ヘッド主要部の縦断面
図（第６図のA-A線断面図）、第４図は装着ヘッドの上
面図、第５図は装着ヘッドの下面図、第６図は第３図の
要部（B-B線）断面図、第７図乃至第11図は吸着ノズル
とセンタリング用チャック爪の作動説明図を示す。

これら図面において、10は装着機の主要部をなす装着
ヘッドである。11は両側に並行に配置したガイドであ
り、第一移動部材12のＸ軸方向への移動をガイドする。
13は第二移動部材であり、第一移動部材12にＹ軸方向に
移動可能に支持されている。また、この第二移動部材13
は、装着ヘッド10を回転自在に支承している。14は第二
移動部材13に支承されている装着ヘッド10を回転させる
ための駆動手段で、エアシリンダ14aおよびラック14bと
ピニオン14cで構成してある。したがって、装着ヘッド1
0は、Ｘ軸およびＹ軸方向に移動するとともに回転を行
ない、電子部品供給装置15から電子部品Ｐを取り出し、
プリント基板16の所定位置まで搬送して装着する。

装着ヘッド10は、本体200と、本体200に組み込まれた
真空チャック装置300およびセンタリング装置400とから
なっている。

ここで、真空チャック装置300について詳述する。

真空チャック装置300は、本体200の中心に、本体200
の軸方向に昇降（上下動）可能な中心軸301が設けてあ
る。この中心軸301は、中心に吸引孔302を形成するとと
もに、その下端部に、吸引孔302と連続し該吸引孔302よ
り径の大きいノズル取付穴304を形成し、下端部外周に
は、後述するセンタリング用チャック爪を強制的に押し
開くための押片305が設けてある。

ノズル取付穴304には、吸着ノズル303が摺動（昇降）
自在に取り付けてあり、吸着ノズル303はその自重およ
びばね306により下降するようにしてある。この吸着ノ
ズル303は、電子部品Ｐを、電子部品供給装置15の取出
し部Ｓにおいて吸着する際、および基板16上に実装する
際に中心軸301とともに下降する必要があり、このとき
には後述するようにセンタリング用チャック爪を押し開
きながら、下降する。306は弱い押圧ばねで、吸着ノズ
ル303を下方に付勢するようノズル取付穴304に内設して
ある。一方、この押圧ばね306は、真空チャックが作動
し、ノズル取付穴304内の真空圧によって吸着ノズル303
が吸引された際、吸着ノズル303の上方への摺動（上
昇）を妨げる程強い付勢力は有していない。

また、吸着ノズル303は、側部に設けたガイド孔307
に、中心軸301に植設したピン308を係合させることによ
って、昇降ストロークを規制するとともに、中心軸301
からの離脱を防止してある。

吸着ノズル303の先端部には、本体200の先端面と当接
する鍔状の位置決め片309を形成してあり、さらに先端
には、電子部品Ｐの吸着面をフラット状にした細いノズ
ル310が設けてある。本体200の先端面は位置決め片309
と当接し、電子部品Ｐをセンタリングするための位置に
吸着ノズル303を位置決めするストッパ201となってお
り、電子部品Ｐの高さ方向の位置を規制する機能を有し
ている。

また、中心軸301の上端にはエアシリンダからなる駆
動手段311が連結してあり、中心軸301を上下方向に摺動
（昇降）させるようにしてある。また、図示してないが
吸引孔302の上端には、真空ポンプのホース等が連接し
てある。

次に、センタリング装置400について説明する。

本体200の側面に90度間隔で四箇所に形成したスリッ
ト202には、それぞれセンタリング用のチャック爪401,4
02が軸407によって回動自在に取り付けてある。これら
センタリング用チャック爪401,402のうち対向する一対
を第一センタリング用チャック爪401とし、他の対向す
る一対を第二センタリング用チャック爪402としてあ
る。したがって、第一および第二のセンタリング用チャ
ック爪401,402は相互に直交して配置されていることに
なる。また、これら第一および第二のセンタリング用チ
ャック爪401,402の先端には、吸着ノズル303のノズル31
0に向って爪部403,404が形成してあり、上端には中心軸
301に向って当接部405,406が形成してある。爪部403,40
4は吸着ノズル303の位置決め片309に設けたスリット312
により、位置決め片309と干渉することなく閉じられる
ようになっている。

当接部405,406と対向する中心軸301の外周には第一カ
ム408と第二カム409とからなる下方に向って拡がるテー
パカム408,409が設けてある。第一カム408は外形が截頭
円錐形をしたリング状に形成してあり、第一センタリン
グ用チャック爪401の当接部405と当接し、かつ軸方向に
摺動できるよう中心軸301に取り付けてある。また、こ
の第一カム408の、第二センタリング用チャック爪402の
当接部406と対向する180度の間隔を有する二箇所には、
軸方向に切欠き溝408aが設けてある。

第二カム409は、リング部409aと、リング部409aより1
80度の間隔を有して上方に延接する二本のカム部409bと
からなっており、リング部409aを中心軸301に遊嵌する
とともに、カム部409bを第一カム408の切欠き溝408aに
摺動可能に嵌め込んである。したがって、この第二カム
409のカム部409bは第二センタリング用チャック爪402の
当接部406と当接し、かつ、第一カム408と相対的な摺動
が可能となっている。

これら第一および第二のカム408,409は、中心軸301に
固定してあるそれぞれのストッパ410,411によって上方
向への摺動が規制されるとともに、各カム408,409の下
方に配置した第一押圧ばね412および第二押圧ばね413に
よって常時上方へ付勢されている。したがって、これら
第一および第二のカム408,409は、中心軸301の下降によ
って下降するとともに、中心軸301が上昇したときに押
圧ばね412,413の付勢力によって上昇し、各センタリン
グ用チャック爪401,402の当接部405,406を押して各爪部
403,404を吸着ノズル303の方向に閉じるように作用させ
る。

このような構成からなる本実施例の装着機における電
子部品の装着ヘッド装置は、次のように作動する。

移動部材12,13および駆動手段14によって、電子部品
供給装置15の取り出し部Ｓに装着ヘッド10が位置決めさ
れると、駆動手段311により中心軸301が下降させられ
る。中心軸301の下降により、第一および第二のカム40
8,409も下降して第一および第二のセンタリング用チャ
ック爪401,402の当接部405,406との当接を解く。同時
に、中心軸301の下降にともない吸着ノズル303は、当接
部405,406の当接を解かれたセンタリング用チャック爪4
01,402を押し開きつつ下降し、電子部品Ｐと接触する
（第７図）。

なお、このとき、吸着ノズル303の自重と押圧ばね306
の付勢力だけでセンタリング用チャック爪401,402を開
けない場合は、中心軸301先端の押圧305が吸着ノズル30
3の位置決め片309を押して強制的に爪部403,404を押し
開き、吸着ノズル303を下降させて電子部品Ｐを接触さ
せる（第８図）。

次いで、図示せざる真空ポンプを作動させ、吸着ノズ
ル303で電子部品Ｐを吸着する。電子部品Ｐを吸着した
状態で中心軸301を上昇させつつさらに真空ポンプの吸
引を続けると、ノズル取付穴304内の真空圧により吸着
ノズル303自体が押圧ばね306の弾発力に抗して吸引さ
れ、位置決め片309が本体200の先端面ストッパ201と当
接するまで上昇する（第９図）。これにより電子部品Ｐ
の高さ位置、すなわちセンタリング位置への位置決めが
行なわれる。

電子部品Ｐのセンタリング位置への位置決め後、中心
軸301をさらに上昇させると、第一および第二の押圧ば
ね412,413によって第一および第二のカム408,409は、セ
ンタリング用チャック爪401,402の当接部405,406と当接
するまで上昇し、それぞれの爪部403,404を閉じるよう
に作用させる。これにより、電子部品Ｐの一方向の側面
は、両側より一対の第一センタリング用チャック爪401
によって均一な力で挟まれて位置決めが行なわれ、ま
た、他方向の側面は、両側より一対の第二センタリング
用チャック爪402によって均一な力で挟まれてセンタリ
ングが行なわれる（第10図）。

センタリング用チャック爪401,402による電子部品Ｐ
のセンタリングが行なわれると、第一および第二のカム
408,409は停止し、中心軸301がさらに上昇すると押圧ば
ね412,413が変位することによって中心軸301とカム408,
409は相対的に摺動する。

この場合、第一カム408と第一センタリング用チャッ
ク爪401および第二カム409と第二センタリング用チャッ
ク爪402はそれぞれ独立して作動する。したがって、電
子部品Ｐが正方形でなく長方形である場合、例えば、第
二センタリング用チャック爪402が寸法の長い方向の位
置決めを行なうとすると、このセンタリング用チャック
爪402の開きがそれだけ大きい位置で停止し、第二カム4
09は、その摺動（上昇）量が第一カム408の摺動量より
小さな状態で停止する（第11図）。

このように、各センタリング用チャック爪401,402の
閉じ具合に応じて、各カム408,409の摺動量が制御され
るので、電子部品Ｐの大きさ，形状の異なる場合であっ
ても正確にセンタリングを行なうことができる。また、
このセンタリングは、装着ヘッド10が電子部品供給装置
15から、プリント基板16の所定位置に移動するまでの間
の装着ヘッド10の上昇時に行なわれる。

したがって、装着ヘッド10がプリント基板16の所定位
置に達した時にはセンタリングは終了しており、中心軸
301を下降させ、その後、真空ポンプの吸引を停止させ
ることにより、電子部品Ｐをプリント基板16の所定位置
に実装する。

なお、上記実施例のセンタリング装置は、第一カム40
8と第二カム409を同一高さに位置させ、第一および第二
センタリング用チャック爪401,402を同じ形状で同じ動
きをするように構成してあるので、両センタリング用チ
ャック爪401,402の動く速さと動く量が同じとなり、よ
り正確な位置決めを可能とする。

上述したようにこの実施例の装着ヘッドによれば、真
空チャック装置の吸着ノズルを、特別の駆動源や複雑な
駆動手段を用いることなく吸着位置とセンタリング位置
の間で昇降させることができ、また、中心軸の昇降運動
をセンタリング装置専用の駆動源として使用することが
できる。さらに、上記のセンタリング装置を用いること
により、電子部品の大きさ，形状に関係なくセンタリン
グを行なうことができ、しかも、中心軸の昇降運動をセ
ンタリング専用の使用できるのでセンタリングのための
複雑な駆動手段あるいは特別の駆動源を必要とすること
なく、構造の簡潔化を図れる。

本発明のチップ状電子部品の装着ヘッドは、上記の実
施例に限定されるものではなく、例えば次のような変形
例をも含むものである。

吸着ノズルの高さ位置を規制するストッパを、本体の
先端面以外、例えば中心軸先端の押片に設けたもの。

装着機を垂直配置以外の状態、例えばある程度の傾斜
をもたせた状態あるいは水平にした状態で配置したも
の。水平状態に配置した場合には、中心軸と吸着ノズル
は水平方向に摺動する。

吸着ノズルの自重を充分に大きくして弱い押圧ばねを
介さないで中心軸の孔部に取り付けたもの。

第一カムと第二カムの中心軸への取付形態，両カムの
嵌め込み形態等を変えたもの。

吸着手段を真空チャック装置以外の手段、例えば磁気
式のチャック装置としたもの。

［発明の効果］ 以上のように本発明のチップ状電子部品の装着ヘッド
によれば、構造の簡潔化を図れるとともに、電子部品の
形状や大きさに関係なく、迅速かつ高精度な実装作業を
行なえる効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は本実施例
装着機の主要部正面図、第２図は装着機の全体平面図、
第３図は装着ヘッドの縦断面図、第４図は装着ヘッドの
上面図、第５図は装着ヘッドの下面図、第６図は第３図
の要部断面図、第７図乃至第11図は吸着ヘッドとセンタ
リング用チャック爪の作動説明図を示す。 10:装着ヘッド、200:本体 202:ストッパ、202:スリット 300:吸着装置、301:中心軸 302:吸引孔、303:吸着ノズル 304:ノズル取付穴、305:押片 306:押圧ばね、309:位置決め片 310:ノズル 400:センタリング装置 401:第一センタリング用チャック爪 402:第二センタリング用チャック爪 403,404:爪部 405,406:当接部 407:軸、408:第一カム 408a:切欠き溝、409:第二カム 409a:リング部、409b:カム部 412:第一押圧ばね、413:第二押圧ばね

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品を吸着して保持する中空の吸着ノ
   ズルと、 この吸着ノズルの上昇端の位置決めを行なうストッパ部
   材と、 前記吸着ノズルの吸引孔と連続して吸引路を形成するノ
   ズル取付穴を先端に形成し、かつ、このノズル取付穴に
   前記吸着ノズルを、真空圧による前記吸着ノズルの上昇
   を妨げることのない付勢力を有したばねを介して、前記
   吸引路内の真空圧による上昇及び前記ばねの付勢力と自
   重による下降が可能なように取り付けた中心軸と、 対をなして開閉可能な爪部がそれぞれ吸着ノズルの上昇
   端の位置において対向して位置する二組のセンタリング
   用チャック爪と、 前記中心軸の中心線上のほぼ同じ高さ位置に相互に直交
   して設けられ、互いに対向するセンタリング用チャック
   爪に対しては一体となって作動し、相互に隣接するセン
   タリング用チャック爪に対しては独立しており、これら
   二組のセンタリング用チャック爪をそれぞれ独立して作
   動させる、180度の間隔で配置された第一のカム及び第
   二のカムを有する二組のチャック爪開閉部材と を備えたことを特徴としたチップ電子部品の装着ヘッ
   ド。