JP3737978B2 - 電子部品の吸着ノズル - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、吸引孔よりの真空吸引により電子部品を吸着する吸着部材と該吸着部材を保持し前記吸引孔に連通すると共に真空源に連通する中空部が形成された本体部とよりなる電子部品の吸着ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種電子部品の吸着ノズルが特開平２−１１３６００号公報に開示されており、電子部品を吸着する吸着ノズルは本体部である吸着軸と該吸着軸に着脱可能に吸着部材である吸引具が取り付けられ電子部品を吸着可能になされている。この吸引具を吸着軸に装着する構造は吸引具を両側から挟む１対の弾性係止具がその上端がネジで吸着軸の外側に固定され下端の自由端により吸引具を挟み連結する構造となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年の部品実装分野においては、プリント基板に装着する電子部品の種類もサイズや形状等種類が増えこのような多種類の部品を吸着するための吸着ノズルも多種類のものを用意しておかなくてはならず、部品に応じてノズルを短時間で交換可能にすることが装置の稼働率を上げる上で重要になってきている。このため種々の吸着ノズルの交換方法が提案されており、前記従来技術もその一つである。
【０００４】
しかし、前記従来技術では本体部外側に弾性係止具が設けられているため該ノズルに吸着された電子部品の認識を行おうとすると、このような部品の認識はノズルの下方よりカメラを用いて部品の像を撮像するためノズルの外側に突出した部分があるとこの像も写ってしまい特に小さな部品の場合には正確な部品の位置認識ができなくなってしまうという欠点がある。
【０００５】
そこで本発明は、吸着ノズルの外径をなるべく小さくして多種類の部品に応じたノズルを使用できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、吸引孔よりの真空吸引により電子部品を吸着する吸着部材と該吸着部材を保持し前記吸引孔に連通すると共に真空源に連通する中空部が形成された本体部とよりなる電子部品の吸着ノズルにおいて、前記本体部より前記中空部内に突設された係合ピンと、前記吸着部材に設けられ前記中空部内に挿入され弾性的に前記係合ピンに係合して前記吸着部材を前記本体部に着脱可能に連結させる挿入部材とを有するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施例を図に基づき詳述する。
【０００８】
図２及び図３に於て、１はＹ軸モータ２の回動によりＹ方向に移動するＹテーブルであり、３はＸ軸モータ４の回動によりＹテーブル１上でＸ方向に移動することにより結果的にＸＹ方向に移動するＸＹテーブルであり、チップ状電子部品５（以下、チップ部品あるいは部品という。）が装着されるプリント基板６が図示しない固定手段に固定されて載置される。
【０００９】
７は供給台であり、チップ部品５を供給する部品供給装置８が多数台配設されている。９は供給台駆動モータであり、ボールネジ１０を回動させることにより、該ボールネジ１０が嵌合し供給台７に固定されたナット１１を介して、供給台７がリニアガイド１２に案内されてＸ方向に移動する。１３は間欠回動するロータリテーブルであり、該テーブル１３の外縁部には取り出しノズルとしての吸着ノズル１４を複数本有する装着ヘッド１５が間欠ピッチに合わせて等間隔に配設されている。
【００１０】
Ｉはロータリテーブル１３の間欠回転により吸着ノズル１４が供給装置８より部品５を吸着し取出す装着ヘッド１５の停止位置である吸着ステーションであり、該吸着ステーションＩにて吸着ノズル１４が部品５を吸着する。１６は吸着ノズル１４が吸着する部品５の位置ずれを部品５の下面をカメラにて所定の視野範囲で撮像しその撮像画面を認識処理して認識する部品認識装置であり、認識ステ−ションＩＩに設けられている。
【００１１】
認識ステーションＩＩの次の装着ヘッド１５の停止する位置が角度補正ステーションＩＩＩであり、認識装置１６の認識結果によるチップ部品５の角度位置ずれを補正する角度量を予め決められた図示しない装着データに示される角度量に加味した角度量だけヘッド回動装置１７が装着ヘッド１５をθ方向に回動させる。θ方向とはノズル１４の軸の回りに回転する方向である。
【００１２】
角度補正ステーションＩＩＩの次の次の停止位置が、装着ステーションＩＶであり、前記基板６に該ステーションＩＶの吸着ノズル１４の吸着する部品５が装着ヘッド１５の下降により装着される。
【００１３】
２０は上下動する昇降棒であり、部品供給装置８の揺動レバー２１に係合して揺動させチップ部品５を所定間隔に封入した図示しない部品収納テープを該間隔に合わせて間欠送りさせ吸着ノズル１４の部品吸着位置にチップ部品５を供給する。２２は該図示しない部品収納テープを巻回するテープリールである。
【００１４】
次に装着ヘッド１５の構造について図４に基づき説明する。
【００１５】
２４は装着ヘッド１５をθ方向に回転可能に保持する保持体であり、ロータリテーブル１３を上下動可能に貫通するガイドシャフト２５の下端に取り付けられており、図示しない上下動機構により装着ステーションＩＶ及び吸着ステーションＩなどでガイドシャフト２５の上下動により昇降する。２６は真空吸引のための真空チューブでありロータリテーブル１３内を通る真空通路２７を介して図示しない真空源に連通している。装着ヘッド１５にはその内部を複数の吸着ノズル１４が貫通して上下動可能に取り付けられている。また、該ノズル１４はその上端に係合体２８が設けられており、支軸２９を中心にヘッド１５の軸心方向に揺動するレバー３０が該係合体２８の下端に係合して図４のように上昇した収納位置に収納されている。この位置ではノズル１４は真空チューブ２６とは遮断されて真空が漏れないようになされている。
【００１６】
該レバー３０が図示しない解除部材によりその上端を押されて外側に揺動することにより圧縮バネ３１の係合体２８への付勢により下降してヘッド１５の下方に突出される。装着ヘッド１５がヘッド回動装置１７により回動されることにより選択され所定の回動位置にあるノズル１４がこのようにして下降した使用位置になされ該ノズル１４により部品供給装置８より部品５が前記真空チューブ２６を介して真空吸引されて取り出されるものである。ノズル１４が下降した位置ではノズル１４は真空チューブ２６に連通して真空吸引がなされる。
【００１７】
前記バネ３１は装着ステーションＩＶにて装着ヘッド１５の下降により吸着ノズル１４に吸着された部品５がプリント基板６に装着される場合に部品５にある程度の圧力が与えられるように部品５が基板６に接触した後もヘッド１５がさらに下降するが、そのときに圧縮され余分な下降ストローク分を吸収すると共に部品５に圧力を与えるものである。部品５には該バネ３１の圧力と共に吸着ノズル１４の重さ自体が押圧力として掛かっている。従って小さな部品５の場合には部品５に対する押圧力を強くしすぎないようにするためには、バネ圧のみならず、吸着ノズル１４全体の重量も軽いほうがよい。
【００１８】
装着ヘッド１５の下面には拡散板３２が取り付けられており、認識ステーションＩＩにて図示しない光源より光が斜め下方より照射されると光を拡散して吸着ノズル１４に吸着された部品５に当てその透過光が認識装置１６のカメラに撮像されるもので部品５及び吸着ノズル１４の透過像が撮像されることになる。ノズル１４が該拡散板３２を貫通するため該拡散板３２にはノズル１４が上下動しても当らない範囲の開口３６（図５参照）が空いている。
【００１９】
次に、吸着ノズル１４のさらに詳しい構造について図１及び図５に基づいて説明する。
【００２０】
吸着ノズル１４は図１及び図５に示すように部品５を直接吸引して吸着する吸着部材としての吸着先端具３４及び該先端具３４が連結される本体部としてのノズル軸部３５よりなっている。図３及び図４には該ノズル１４について、分かり易くするため分離した構造になっていることは省略して描いてある。吸着先端具３４には部品５を吸着するための吸引孔３７が貫通しており、図５のように連結した状態でノズル軸部３５内部に軸方向に向かって空いた中空部３８に連通するようになされ、該中空部３８はチューブ２６より保持体２４中を延びる図示しない真空通路に連通可能になされている。
【００２１】
ノズル軸部３５の内壁３９からは中空部３８を横切って略水平に円筒形状の連結部材としての係合ピン４０が突出され掛け渡されており、また、前記吸着先端具３４には、吸引孔３７の部品吸着側と反対側の開口部分の周りを取り囲む位置より軸方向に２対の連結部材及び挿入部材としての係合板４１が延出されて形成されており、夫々の１対の対向する係合板４１は弾性的にその対向する方向に開閉するようにバネ性を有している。該係合板４１はノズル軸部３５の中空部３８に挿入可能な径方向の寸法を有し、挿入されてから該係合板４１の上方に形成されたテーパ面４５がピン４０に当ることにより押し広げられ、さらに挿入されノズル軸部３５の下端面４２が吸着先端具３４の規制面４３に当接する図５の位置にて係合板４１の凹部４４を形成する上方の面がピン４０の上方の面に係合した状態で閉じて、吸着先端具３４を落下しないように保持し連結する。
【００２２】
対向する１対の係合板４１の根本部は係合板４１がピン４０により押し広げられた変形時の根本部への応力集中を緩和するために円形切り込みがされている。該２対の係合板４１の加工は吸引孔３７の周りに該吸着先端具３４の軸心に対して同心円上に円筒部を形成してから該円筒部を放電加工により切り込んで作られるが２対とするために切り込み４６が両側に入れられている。該円筒部即ち係合板４１の板厚は０．２ｍｍ程度と非常に薄くまた、直径も３ｍｍ前後と小さいため切削加工をするのは非常に困難である。該切り込み４５を入れて２対の係合板４１としているのは、係合板４１の変形方向の自由度を増やすため及び、ノズル１４の管内部の空気管路の有効断面積を増やすためである。従って、切り込み４５を入れずに１対の係合板としてもピン４０への係合により弾性変形して着脱可能に吸着先端具３４とノズル軸部３５を連結することは可能である。また、ピン４０の２箇所で係合板４１が係合していることにより吸着先端具３４のノズル軸部３５へのθ方向への回転が規制される。
【００２３】
吸着先端具３４及びノズル軸部３５の材質は鉄系材料を焼き入れ焼き戻ししたものであり、ノズル軸部３５へは耐摩耗性を持たせ、吸着先端具３４へは耐摩耗性及び係合板４１のバネ性を確保するようにしている。
【００２４】
尚、ピン４０は１本のものを掛け渡さず、内壁３９より係合板４１が係合できる長さだけ突出したものとしてもよく、こうすることにより前述の空気管路の有効断面積を増やすことができる。
【００２５】
以上の構成により以下動作について説明する。
【００２６】
図示しない操作板を作業者が操作することによりチップ部品５の自動装着動作が行われる。
【００２７】
即ち、吸着ステーションＩにて所望の部品供給装置８より該装置８の供給する部品種に合わせたノズル１４が装着ヘッド１５内で使用位置に突出されて装着ヘッド１５の所定の回転角度位置に位置決めされており、部品５を吸着する。
【００２８】
この場合に、吸着先端具３４の吸引孔３７はノズル軸部３５の中空部３８に連通してさらに真空チューブ２６に連通して真空通路２７を介して図示しない真空源に連通し、真空吸引がなされている。また、吸着先端具３４はノズル軸部３５に係合板４１の凹部４４が係合ピン４０に係合して連結されており、落下しないように保持されている。ヘッド１５内の複数の吸着ノズル１４の吸着先端具３４は種々の部品５に合わせて種々のものが取り付けられている。
【００２９】
部品５を保持しているヘッド１５はロータリテーブル１３の間欠的な回転により各ステーションで停止して所定の作業が行われるが、認識ステーションＩＩにおいては、部品認識装置１６によりその部品５の透過像が撮像され認識処理され、ノズル１４に対する位置ずれ及び角度位置ずれが認識される。この場合にノズル１４の外周には突出するものが無く、その外径も部品５に比べて小さいため、部品５以外の余計なものの像が写ることはなく、正確な認識処理が行われる。
【００３０】
次に、角度補正ステーションＩＩＩにてヘッド回動装置１７によりヘッド１５がθ方向に回動され、認識結果による補正が加えられ図示しない装着データにより指定される角度位置となるように角度振りされる。
【００３１】
次に、装着ステーションＩＶでは装着ヘッド１５の下降により部品５がプリント基板６に当接し適度な押圧力を得られるように当接後もヘッド１５が下降してから上昇して部品５の装着が行われるが、このときノズル１４の径がノズル１４の内側で係合ピン４０に係合板４１が弾性的に係合するようにしているのでノズル１４の外側に弾性的に係合する部材が設けられている場合よりもノズル１４全体にて径が小さく軽量にできるので、部品５か小さくても装着時に加わる衝撃を小さくでき、部品５の破損を防止して装着することができる。また、装着時の衝撃で吸着先端具３４がノズル軸部３５に対してθ方向に回転する力が掛かってもピン４０の２箇所で夫々の対の係合板４１が係合しているのでθ方向に回転しないように規制され、回転ずれが生じないようになされる。ノズル軸部３５自体は装着ヘッド１５に対してθ方向への回り止めが為されているものとする。
【００３２】
このようにして夫々のヘッド１５にて部品５のプリント基板６への装着がなされていくが、予定の数量の基板６への部品装着が終了して、次に異なる種類の基板６に部品装着を行うこととなったとする。
【００３３】
電子部品自動装着装置が自動運転を一端停止し、次の基板の装着対象の部品５には現在のヘッド１５に取り付けられている吸着ノズル１４では吸着できない部品５が含まれている場合には、吸着先端具３４を交換する必要が生じる。
【００３４】
そこで、作業者は各ヘッド１５につき必要のない吸着先端具３４が取り付けられているノズル１４について吸着先端具３４の交換作業を行う。
【００３５】
即ち、作業対象のノズル１４の吸着先端具３４を手で引っ張るが、ピン４０が１対の対向する係合板４１の凹部４４を形成する面に当り、該係合板４１を押し広げながら該係合板４１即ち、吸着先端具３４はノズル軸部３５より離れる方向に移動しピン４０が凹部４４の上方のテーパ面４５に達すると該係合板４１は閉じ吸着先端具３４のノズル軸部３５への連結が外れる。
【００３６】
こうして吸着先端具３４は外され、次に、新しい吸着先端具３４がノズル軸部３５に取り付けられる。この取り付け動作は単に係合板４１を中空部３８内に挿入していくだけでよく、１対の係合板４１のテーパ面４５が係合ピン４０に当接してさらに押し込まれることにより、係合板４１は押し広げられ、最大に押し広げられた後は、さらに押し込まれることによりバネ性により戻り、凹部４４内にピン４０が嵌合して吸着先端具３４はノズル軸部３５に連結され、手を離しても落ちないようになされる。
【００３７】
このように段取り替えが終了したならば、新しい基板６に対する部品５の装着が前述と同様にして行われる。
【００３８】
尚、本実施例では、ノズル１４はヘッド１５に対してθ方向に自転しないようになされていたが、ヘッド１５に対してノズル１４がθ方向に自転することにより、部品５の角度位置の位置決めが行われる場合には、ノズル１４の外側に弾性的に吸着先端具３４に相当する先端具を着脱自在に保持する保持機構を設けると以下のような問題点がある。即ち、ノズル１４を収納位置に上昇させるときに、どのθ方向を向いているのかわからない状態で上昇させるようにすると、開口３６は最大突出している径よりも大きな径の開口としなければならず該開口が認識時に像として写る可能性が高く小さな部品５の認識に不利となり、どの方向かを向けて収納しなければならないとすると装着後にノズル１４を選択して収納して異なるノズルを突出する場合に予めノズル１４を所定の位置に回転する機構が必要となり、ノズル１４をその突出する保持機構が出ている位置より上昇させないような構造とすると、ノズル１４をいたずらに長くする必要があり、スペースが取れず機械が大きくなってしまったり、吸着力が小さくなってしまったりする欠点があり、本実施例のようにノズル１４の内側に吸着先端具３４をノズル軸部３５に連結する構造とすることでこれらの問題点が無くすることができる。
【００３９】
また、本実施例では部品５の認識は透過像を認識する場合について説明したが、下から光を直接部品５に当ててそのリード部の反射光により部品５の位置認識を行う場合であっても、外部に吸着先端具３４を保持する機構を設けると突出した該保持機構により反射された光がカメラに入り正確な認識ができなくなるため、本実施例のようにノズル１４の内側に弾性的に保持する機構を設けることがよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明は、吸着部材を部品種に合わせて交換する場合には単純に吸着部材を引張ることで本体部より中空部内に突設された係合ピンから挿入部材が外れ、吸着部材を離脱でき、他の吸着部材は押し込むだけで挿入部材が本体部の係合ピンに弾性的に係合して連結ができ作業が簡単であり、しかも吸着ノズルの内部で部品を吸着する吸着部材と本体部の連結が行われるので、ノズルの外部に余計な突起等ができずノズルの外径を小さくでき、部品認識時にも有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用せる吸着ノズルの吸着先端具及びノズル軸部を示す斜視図である。
【図２】本発明を適用せる電子部品自動装着装置の平面図である。
【図３】本発明を適用せる電子部品自動装着装置の側面図である。
【図４】装着ヘッドを示す側面図である。
【図５】吸着ノズルを示す側断面図である。
【符号の説明】
５ チップ状電子部品
６ プリント基板
１４ 吸着ノズル
３４ 吸着先端具（吸着部材）
３５ ノズル軸部（本体部）
３７ 吸引孔
３８ 中空部
４０ 係合ピン
４１ 係合板（挿入部材）

Claims (1)

1. 吸引孔よりの真空吸引により電子部品を吸着する吸着部材と該吸着部材を保持し前記吸引孔に連通すると共に真空源に連通する中空部が形成された本体部とよりなる電子部品の吸着ノズルにおいて、前記本体部より前記中空部内に突設された係合ピンと、前記吸着部材に設けられ前記中空部内に挿入され弾性的に前記係合ピンに係合して前記吸着部材を前記本体部に着脱可能に連結させる挿入部材とを有することを特徴とする電子部品の吸着ノズル。

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