JP2840460B2 - 電子部品自動装着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸着ノズルで電子部品
を吸着してプリント基板上に装着する電子部品自動装着
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】此種の従来技術としては、特開平１−１
８３８９５号公報に開示されたものがある。

【０００３】然し、電子部品として図２に示すようなプ
リント基板用コネクタ（２Ａ）を扱う場合、吸着ノズル
による吸着面に予めフィルムを貼付しておき、プリント
基板へ装着した後、そのフィルムを剥がしていたが面倒
であった。

【０００４】また、図１１及び図１２に示すように前記
コネクタ（２Ａ）の挿入ピン（２Ｄ），（２Ｄ）を逃げ
るような形状に吸着ノズル（１０７）を加工して、該コ
ネクタ（２Ａ）の底面（２Ｉ）を吸着していた。然し、
コネクタ（２Ａ）の形状は様々で、またピン（２Ｄ），
（２Ｄ）の立設状態も区々であるため、吸着ノズル（１
０７）の汎用性が悪かった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、種々のコネク
タ等の電子部品に対応可能とすると共に、該部品に特別
な細工を施すことなく確実に吸着ノズルで吸着保持する
と共に装着前に位置決めすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上面開
口部を有する電子部品をプリント基板上に装着する電子
部品自動装着装置に於いて、その下面に前記部品の上面
開口部を覆い尽くすものであり、真空源に連通する吸引
口の周りに該吸引口よりも広い平面部を有する吸着面を
形成する吸着ノズルを設けたものである。

【０００７】また、本発明は上面開口で側面に他の電子
部品と嵌合する嵌合穴を有する電子部品をプリント基板
上に装着する電子部品自動装着装置に於いて、その下面
に前記部品の上面開口部を覆い尽くすものであり、真空
源に連通する吸引口の周りに該吸引口よりも広い平面部
を有する吸着面を形成する吸着ノズルと、該吸着ノズル
で吸着された部品を位置決めする少なくとも一対の位置
決め爪を有し該位置決め爪で真空漏れを防止すべく前記
嵌合穴を塞いだ状態で位置決めする位置決め装置とを設
けたものである。

【０００８】

【作用】以上の構成から、吸着ノズルは電子部品の上面
開口部を覆い尽くすようにして、該部品を吸着する。

【０００９】また、吸着ノズルで電子部品の上面開口部
を覆い尽くすようにして吸着された該部品は、位置決め
爪でその嵌合穴が塞がれるようにして位置決めされる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき詳述
する。

【００１１】（１）は電子部品をプリント基板（３）上
に装着する電子部品自動装着装置である。該電子部品の
中には、例えば図２及び図３に示すようにプリント基板
用コネクタとしてオス型コネクタ（２Ａ）とメス型コネ
クタ（２Ｂ）とが有り、夫々別のプリント基板（３）に
装着されて、プリント基板同士の接続に使われる。該オ
ス型コネクタ（２Ａ）及びメス型コネクタ（２Ｂ）に
は、夫々プリント基板（３）に装着されるピン（２Ｃ）
が設けられている。また、オス型コネクタ（２Ａ）には
多数の挿入ピン（２Ｄ）がその凹部（２Ｅ）内に立設さ
れ、メス型コネクタ（２Ｂ）には該挿入ピン（２Ｄ）が
入り込む穴（２Ｆ）が対応する数だけ設けられている。
従って、このコネクタ（２Ａ），（２Ｂ）では２枚のプ
リント基板（３）が平行な状態で接続される。尚、（２
Ｇ），（２Ｈ）は抜け止め用の嵌合穴と嵌合部である。

【００１２】ここでは、特に効果を生じるオス型コネク
タ（２Ａ）を扱った実施例について説明する。

【００１３】（４），（５）は前記基板（３）を搬送さ
せるための一対のコンベアである。（６）は前記コネク
タ（２Ａ）を吸着する吸着面（７Ｂ）が該コネクタ（２
Ａ）上面（即ち、凹部（２Ｅ））を覆うよう幅広な平面
状を成す吸着ノズル（７）を有する吸着ヘッド部であ
る。該吸着ヘッド部（６）は、Ｘ軸方向ガイド体（８）
に沿ってＸ方向駆動源によりＸ方向に移動可能であり、
該ガイド体（８）はＹ方向駆動源によりＹ軸方向ガイド
体（９），（１０）に沿って移動可能である。従って、
前記吸着ヘッド部（６）はＸＹ方向に移動可能である。

【００１４】（１１）はエンボステープ（１２）に収納
されたコネクタ（２Ａ）を１ピッチずつ送るテープフィ
ーダユニットで、ボックス（１３）内に供給リール（１
４）を収納している。（１５）はコネクタ（２Ａ）を縦
積みした状態で収納する部品マガジン、（１６）はコネ
クタ（２Ａ）を載置する部品トレイである。

【００１５】次に、吸着ヘッド部（６）について以下説
明する。（１７）は支持台（１８）に固定された位置決
め用サーボモータで、該モータ（１７）の出力軸はカッ
プリング（１９）を介して支持台（２０）に端部が支持
されたボールネジ（２１）に連結している。そして、こ
のボールネジ（２１）は上下移動体（２２）に嵌合して
いるので、前記モータ（１７）の通電によりボールネジ
（２１）が回動し上下移動体（２２）は上下動する。
（２３）は一端部にカムフォロワを有し他端が前記移動
体（２２）に枢支されて回動可能な上下アームで、掛止
部（２４）との間に張架されたバネ（２５）により該ア
ーム（２３）は上方へ付勢されているが、ストッパ（２
６）により上方への回動は制限されている。

【００１６】前記支持台（２０）上には、回転用パルス
モータ（２７）が設けられ、その出力軸プーリ（２８）
とタイミングプーリ（２９）との間にはタイミングベル
ト（３０）が張架されている。（３１）はノズル案内筒
で、該筒（３１）上部には前記プーリ（２９）が設けら
れ、更に該プーリ（２９）にはノズル回り止め（３２）
が設けられている。

【００１７】前記吸着ノズル（７）と着脱可能に接続さ
れたノズル軸（７Ａ）は、ベアリング（３３）を介して
前記案内筒（３１）内を上下動可能で、該ノズル（７）
上部の回り止めガイド（３４）に前記回り止め（３２）
が嵌合しているのでタイミングプーリ（２９）の回動に
より該ノズル（７）も回動する。（３５）はノズル軸
（７Ａ）上部の回転ディスクで、図示しない真空源に接
続され、上面は前記支持部（１８）のカムフォロワであ
るストッパ（１８Ａ）と係合可能で吸着ノズル（７）の
上動が制限され、下面には前記アーム（２３）が係合し
バネ（２５）により上方へ付勢されている。

【００１８】（３６）は前記ノズル案内筒（３１）との
間に該案内筒（３１）を円滑に回動させるベアリング
（３７）を設けた支持筒である。（３８）は図示しない
ガイド体に沿って上下動可能なカム上下体で、前記ノズ
ル案内筒（３１）に設けられたカム上下用リニアガイド
（３９）に沿って位置決め爪開閉用カム（４０）を上下
動可能とするものである。

【００１９】そして該カム上下体（３８）の掛止部（４
１）と前記支持台（２０）との間にはバネ（４２）が張
架され、該上下体（３８）を下方へ付勢している。しか
し、上下移動体（２２）の係止部（２２Ａ）とカム上下
体（３８）の係止部（４３）とが係止することにより、
このカム上下体（３８）は上下移動体（２２）と共に下
降可能で、更にはストッパ（４４）が前記支持台（２
０）と係止することによりカム上下体（３８）の下方へ
の移動は制限される。

【００２０】前記カム上下体（３８）の下部には、ノズ
ル案内筒（３１）に間隔を存して囲繞するカム開閉リン
グ部（４５）が設けられている。またノズル案内筒（３
１）に突設された掛止部（４６）と前記爪開閉用カム
（４０）との間にはバネ（４７）が張架され、該バネ
（４７）により前記カム（４０）に回転自在に枢支され
たカムフォロワ（４８）が前記カム開閉リング部（４
５）の下面に圧接している。従って前記モータ（２７）
によってノズル案内筒（３１）及び吸着ノズル（７）が
回転して、前記カム（４０）が回転してどの位置にあっ
ても、カムフォロワ（４８）は前記リング部（４５）の
下面に圧接できるので、カム上下体（３８）の上下移動
に伴ない爪開閉カム（４０）をも上下移動可能としてい
る。

【００２１】（４９）はノズル案内筒（３１）下部に位
置決めピン（５０）に位置決めされた状態で着脱可能に
取付けられた支持筒で、該支持筒（４９）には上下二段
に夫々ベアリング（５１），（５２）を介して回転リン
グ（５３），（５４）が回転可能に設けられている。

【００２２】前記支持筒（４９）下部には、フランジ
（５５）が形成され、該フランジ（５５）には爪用リニ
アガイド（５６）が取付けられ、コネクタ（２Ａ）のＸ
方向、Ｙ方向の位置決めを行なう二対の位置決め爪（５
７Ａ），（５７Ｂ），（５７Ｃ），（５７Ｄ）を水平方
向に案内する。前記ガイド（５６）の一端は、夫々連結
ブロック（５８）に固定されている。この連結ブロック
（５８Ａ），（５８Ｂ）と上方の回転リング（５３）と
の間には、両端が回動可能にリンク（５９Ａ），（５９
Ｂ）が連結され、連結ブロック（５８Ｃ），（５８Ｄ）
と下方の回転リング（５４）との間には同じくリンク
（５９Ｃ），（５９Ｄ）が連結されている。（６０）は
フランジ（５５）と各ブロック（５８Ａ），（５８Ｄ）
との間に張架されたバネで、前記位置決め爪を閉じるよ
うに付勢している。また連結ブロック（５８Ｂ），（５
８Ｃ）には夫々カムフォロワ（６１）が回転可能に設け
られ、前記位置決め爪開閉用カム（４０）の下端の傾斜
面（４０Ａ）によりカムフォロワ（６１）を介して連結
ブロック（５８Ｂ），（５８Ｃ）が外方に押しやられる
ことになる。

【００２３】従って、回転リング（５３），（５４）は
夫々時計方向に回動し、リンク（５９Ａ），（５９
Ｂ），（５９Ｃ），（５９Ｄ）により各連結ブロック
（５８Ａ），（５８Ｂ），（５８Ｃ），（５８Ｄ）が外
方に押しやられ、位置決め爪は、開くことになるもので
ある。

【００２４】次に、本部品装着装置の制御に係るものに
ついて以下述べる。（７０）は中央制御装置としてのＣ
ＰＵで、部品装着動作に係る所与の制御を統轄する。
（７１）は装着に関する種々のデータを収納するＲＡ
Ｍ、（７２）は装着動作に関するプログラムを収納する
ＲＯＭである。（７３）はインターフェイス、（７４）
は吸着ヘッド部（６）のＸＹ駆動源を駆動するための吸
着ヘッド部駆動部、（７５）は前記回転用パルスモータ
（２７）を駆動するための角度駆動部、（７６）は位置
決め用サーボモータ（１７）を駆動するための位置決め
駆動部、（７７）は真空スイッチから成り真空圧がある
レベルとなったときに動作するもので吸着ノズル（７）
がコネクタ（２Ａ）を吸着したか否かを検知する吸着セ
ンサである。（７９）はキー入力装置で、各種データを
設定でき、その情報をメモリである前記ＲＡＭ（７１）
に収納する。（８０）はＣＲＴで、前記キー入力装置
（７９）の操作により所定の画面を映し出す。

【００２５】以下、動作について説明する。先ず待機状
態は、吸着ヘッド部（６）は図６に示すような状態にあ
る。但し、吸着ノズル（７）はコネクタ（２Ａ）を吸着
していない。

【００２６】この状態から、ＣＰＵ（７０）の制御の下
ＲＯＭ（７２）のプログラムに従って電子部品自動装着
装置（１）は動作を開始する。このとき、ＲＡＭ（７
１）に記憶されたパーツデータに基づき、扱うコネクタ
（２Ａ）が供給リール（１４）、部品マガジン（１５）
及び部品トレイ（１６）の中から選択される。例えば、
供給リール（１４）内のコネクタ（２Ａ）であれば、吸
着ヘッド部（６）は吸着ヘッド部駆動部（７４）により
Ｘ方向、Ｙ方向駆動源を制御し、前記テープフィーダユ
ニット（１１）の部品取り出し部の真上まで移動する。
そして、その後吸着ノズル（７）は、位置決め用サーボ
モータ（１７）により下降して、図６に示すように真空
源によってコネクタ（２Ａ）を吸着した状態となる。こ
のとき、吸着ノズル（７）は図１に示すようにコネクタ
（２Ａ）の凹部（２Ｅ）を覆うこととなり、該コネクタ
（２Ａ）を吸着可能となる。

【００２７】そして、前記吸着状態から、位置決め用サ
ーボモータ（１７）は通電され、ボールネジ（２１）を
回転させ、上下移動体（２２）を上昇させる。すると、
上下アーム（２３）は、回転ディスク（３５）に係合し
ているのでバネ（２５）により吸着ノズル（７）及びノ
ズル軸（７Ａ）を上昇させる。このとき、ノズル軸（７
Ａ）はベアリング（３３）により円滑にノズル案内筒
（３１）内を上昇することになる。ある程度上昇し始め
てから、吸着ヘッド部（６）は前述の如く駆動部（７
４）によりコンベア（４），（５）上のプリント基板
（３）の所望位置の上方に移動を開始する。

【００２８】やがて、上下移動体（２２）の上昇により
係止部（２２Ａ）がカム上下体（３８）の係止部（４
３）に当接し、バネ（４２）に抗して更に上下移動体
（２２）は上昇する。このとき、ストッパ（１８Ａ）に
回転ディスク（３５）が当接するので、吸着ノズル
（７）の上昇は規制されると共に、バネ（２５）に抗し
上下アーム（２３）は回転する。一方、カム上下体（３
８）の上昇により、カム開閉リング（４５）の下面にバ
ネ（４７）によりカムフォロワ（４８）が圧接しながら
位置決め爪開閉用カム（４０）も上昇する。このため、
前記カム（４０）とカムフォロワ（６１）との係合が解
除され、バネ（６０）により連結ブロック（５８Ａ），
（５８Ｂ），（５８Ｃ），（５８Ｄ）は夫々内方へ移動
し、位置決め爪（５７Ａ），（５７Ｂ），（５７Ｃ），
（５７Ｄ）もリニアガイド（５６）に沿って閉じて、図
５に示すようにノズル（７）に吸着されたコネクタ（２
Ａ）のＸ方向、Ｙ方向の位置決めを行なう。

【００２９】該コネクタ（２Ａ）が、吸着ノズル（７）
に吸着されたか否かの検知は、吸着センサ（７７）によ
る真空圧値がＲＡＭ（７１）内に記憶された所定値にな
れば、該センサ（７７）が作動してＣＰＵ（７０）はそ
の検知出力を取り込むこととなる。そして、後述のよう
に吸着ノズル（７）が上昇して水平方向の移動中に、Ｃ
ＰＵ（７０）は前述の取り込みによって、吸着状態であ
ると検知した場合には引き続き装着動作に係る動作を継
続するが、吸着していないと検知した場合にはコネクタ
（２Ａ）の吸着動作に再び戻るように吸着ヘッド部駆動
部（７４）、位置決め駆動部（７６）等を制御する。こ
のとき、前記コネクタ（２Ａ）の嵌合穴（２Ｇ）は図１
に示すように位置決め爪（５７），（５７）により塞が
れるため、真空漏れをある程度抑えられ、コネクタ（２
Ａ）を吸着しているにも拘わらず、吸着していないと判
断することが防止される。

【００３０】そして、このようにして、コネクタ（２
Ａ）の位置決めを行なった後、吸着ヘッド部（６）はコ
ンベア（４），（５）上のプリント基板（３）の所望位
置、即ち座標（Ｘ１，Ｙ１）上にコネクタ（２Ａ）の装
着を行なうものである。

【００３１】即ち、位置決め用サーボモータ（１７）を
今度は逆転させ、ボールネジ（２１）を介して上下移動
体（２２）を下げるが、バネ（２５）により上下アーム
（２３）が吸着ノズル（７）を支持して回転ディスク
（３５）をストッパ（１８Ａ）に圧接した状態で上下移
動体（２２）及びカム上下体（３８）が下降する。やが
て、ストッパ（４４）が支持台（２０）に当接すると、
カム上下体（３８）の下降は停止するが、更に上下移動
体（２２）が下降するのに伴ない吸着ノズル（７）も下
降する。

【００３２】このとき、カム上下体（３８）の下降によ
って位置決め爪開閉用カム（４０）がカムフォロワ（６
１）を外方へ水平に押しやるので各位置決め爪（５７
Ａ），（５７Ｂ），（５７Ｃ），（５７Ｄ）を開くこと
になる。従って、該爪が開きながら、吸着ノズル（７）
は下降し、図７に示すようにプリント基板（３）上にコ
ネクタ（２Ａ）を装着することになる。

【００３３】尚、コネクタ（２Ａ）の装着向きを変える
には、Ｘ方向、Ｙ方向の位置決めを終えた後、吸着ノズ
ル（７）の下降前に、角度駆動部（７５）によりＲＡＭ
（７１）に記憶された角度データに基づき回転用パルス
モータ（２７）を制御して所定回転させればよい。即
ち、前記モータ（２７）によりタイミングベルト（３
０）を介してノズル案内筒（３１）、支持筒（４９）、
回り止め（３２）及びそのガイド（３４）により規制さ
れた吸着ノズル（７）、前記支持筒（４９）及びリニア
ガイド（５６）に規制された位置決め爪（５７Ａ），
（５７Ｂ），（５７Ｃ），（５７Ｄ）等は所定角度分回
転することになるものである。

【００３４】以下、以降の装着動作も同様に行なわれ
る。

【００３５】

【発明の効果】以上、本発明によれば、種々のコネクタ
などの電子部品に対応可能となり、当該部品に特別な細
工を施す必要がなくなる。しかも、吸引口のまわりの吸
着面を吸引口よりも広くしたので、種々の広さの上面開
口を有する部品にも同一の吸着ノズルで対応できる。ま
た、位置決め爪で部品の側面の嵌合穴を塞ぐようにした
ため、真空漏れが抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリント基板用コネクタを吸着している図であ
る。

【図２】オス型コネクタの斜視図である。

【図３】メス型コネクタの斜視図である。

【図４】電子部品自動装着装置の斜視図である。

【図５】位置決め時の吸着ヘッド部の縦断面図である。

【図６】位置決め直前の吸着ヘッド部の縦断面図であ
る。

【図７】装着時の吸着ヘッド部の縦断面図である。

【図８】吸着ヘッド部の図５のＡ−Ａ断面図である。

【図９】吸着ヘッド部の底面図である。

【図１０】電子部品自動装着装置の制御に係るブロック
図である。

【図１１】従来の吸着状態を示す縦断面図である。

【図１２】従来の吸着状態を示す図１１のＢ−Ｂ断面図
である。

【符号の説明】

（１） 電子部品自動装着装置 （２Ａ） プリント基板用コネクタ （２Ｄ） 挿入ピン （２Ｅ） 凹部 （２Ｇ） 嵌合穴 （６） 吸着ヘッド部 （７） 吸着ノズル （５７） 位置決め爪

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−183895（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−131384（ＪＰ，Ｕ) 実願昭62−180563号（実開平１− 84497号）の願書に添付した明細書及び 図面の内容を撮影したマイクロフィルム （ＪＰ，Ｕ) 実願昭63−121851号（実開平２− 42436号）の願書に添付した明細書及び 図面の内容を撮影したマイクロフィルム （ＪＰ，Ｕ) 実願平１−104163号（実開平３− 44535号）の願書に添付した明細書及び 図面の内容を撮影したマイクロフィルム （ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 13/00 - 13/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面開口部を有する電子部品をプリント
   基板上に装着する電子部品自動装着装置に於いて、その
   下面に前記部品の上面開口部を覆い尽くすものであり、
   真空源に連通する吸引口の周りに該吸引口よりも広い平
   面部を有する吸着面を形成する吸着ノズルを設けたこと
   を特徴とする電子部品自動装着装置。
2. 【請求項２】 上面開口で側面に他の電子部品と嵌合す
   る嵌合穴を有する電子部品をプリント基板上に装着する
   電子部品自動装着装置に於いて、その下面に前記部品の
   上面開口部を覆い尽くすものであり、真空源に連通する
   吸引口の周りに該吸引口よりも広い平面部を有する吸着
   面を形成する吸着ノズルと、該吸着ノズルで吸着された
   部品を位置決めする少なくとも一対の位置決め爪を有し
   該位置決め爪で真空漏れを防止すべく前記嵌合穴を塞い
   だ状態で位置決めする位置決め装置とを設けたことを特
   徴とする電子部品自動装着装置。