JP4199987B2 - 部品保持装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品保持装置に係り、特に、ノズルの交換可能な部品保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の部品保持装置としての電子部品保持装置は、主に、微小サイズの部品としての電子部品の保持及び搬送を行い、当該微小な電子部品を回路形成手段基板や他の電子部品に搭載する製造或いは組み立て工程おいて使用されるものである。
従来の電子部品保持装置１００が備える交換可能なノズル１０１の保持機構周辺の構造を図１１に示す(例えば、特許文献１参照）。この電子部品保持装置１００は、着脱可能なノズル１０１と、中空内部を図示しない吸気手段により負圧とすることが可能であってその先端部（図１１における下端部）でノズル１０１の保持を行う保持軸１０２と、保持軸１０２の先端部の周囲に装備される筒状のスリーブ１０３と、スリーブ１０３を保持軸１０２の先端部側に押圧する押圧バネ１０４と、押圧されるスリーブ１０３の所定位置以上の移動を規制するストッパ１０５と、保持軸１０２の先端部の側壁に設けられた貫通穴１０６内に格納されたノズル１０１を保持するためのボール１０７と、装着状態のノズル１０１がその中心線に沿って回転しないように規制する回転ストッパ１０８とを備えている。
【０００３】
上記ノズル１０１は、その中心線に沿って貫通穴が形成され、電子部品Ｔの保持を行う先端部は先細に形成されている。また、ノズル１０１の後端部（図１１における上端部）は、その後端面に近づくにつれてその円形断面が小径となる形状に形成され、これにより、後端部にテーパ周面１１０を形成している。
このテーパ周面１１０上には、前述した回転ストッパ１０８の先端部が挿入される受け溝と、ボール１０７の一部が嵌り込む凹溝１０９が形成されている。
【０００４】
保持軸１０２は、図示しない移動機構により支持されており、作業の必要性に応じて、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に沿って移動が行われる。なお、Ｚ方向とは保持軸１０２の長手方向、Ｘ，Ｙ方向とはＺ方向にいずれも直交する方向をいう。
保持軸１０２は、筒状を呈し、その先端面に近づくにつれて内径が広がる形状に形成され、これにより、先端部の内側にテーパ周面１１１を形成している。このテーパ周面１１１は、保持軸１０２の先端部にノズル１０１を挿入することによりノズル１０１の後端部に設けられたテーパ周面１１０と面接触させることが可能である。また、かかるノズル１０１の挿入により、ノズル１０１の内部貫通穴が保持軸１０２の中空内部と連通し、当該中空内部が負圧とされることにより、ノズル１０１の先端部から空気吸引が行われ、電子部品Ｔを保持することが可能となる。
【０００５】
保持軸１０２の先端部近傍に設けられた前述の貫通穴１０６は、その外側開口部はスリーブ１０３により塞がれ、内側開口部はボール１０７の通過ができない程度に絞られている。また、保持軸１０２の貫通穴１０６が設けられている位置は、その壁面厚さがボール１０７の直径よりもやや小さく設定され、貫通穴１０６の外側開口部がスリーブ１０３により塞がれることで、ボール１０７は、その一部が貫通穴１０６の内側開口部からテーパ周面１１１において突出した状態となる。そして、この貫通穴１０６は装着されたノズル１０１の凹溝１０９が臨む位置に設けられており、ボール１０７の突出部分が凹溝１０９に嵌合し、装着後のノズル１０１の脱離を防止する構造となっている。
【０００６】
さらに、スリーブ１０３の内周面における図１１の下端部側には、ボール１０７の逃げ溝１１２が形成されている。従って、スリーブ１０３を押圧バネ１０４に抗して図１１における上方に移動させることで、逃げ溝１１２が保持軸１０２の貫通穴１０６の外側開口部に臨む位置に合わせることができ、これにより、ボール１０７は、その一部が逃げ溝１１２内に侵入し、ノズル１０１側から退避するので、当該ノズル１０１の凹溝１０９はボール１０７による嵌合状態が解除され、ノズル１０１を保持軸１０２から抜脱することが可能となる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２００５８５号公報 （第３図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電子部品保持装置１００は、スリーブ１０３を押圧バネ１０４に抗して上方に移動させることでノズル１０１の保持状態の解除を行う構成のため、使用時におけるノズル１０１の不慮の脱落を防止するために押圧バネ１０４は強力な押圧力をもってスリーブ１０３の移動を制限する必要があった。
一方、上記従来の電子部品保持装置１００では、移動機構が保持軸１０２をＺ方向へ移動させてスリーブ１０３を操作し、ノズル１０１の解除を行うため、上記押圧バネ１０４の弾性が大きいと、移動機構のＺ方向への駆動源に大きな出力が必要となり、装置の大型化や装置の生産コストの増加を招く、という不都合が生じていた。
【０００９】
また、従来の電子部品保持装置１００は、ノズル１０１の着脱に際し、上述のように押圧バネ１０４の弾性に抗した操作が必要なため、かかる操作時において、保持軸１０２，スリーブ１０３，ボール１０７等、ノズル１０１の着脱にかかわる各部において摺動を生じ、その結果、摩耗による劣化が生じやすい、という不都合があった。
【００１０】
本発明は、装置の小型化を図ることをその目的とする。また、本発明は、装置の生産コストの低減を図ることを他の目的とする。さらに、本発明は、装置各部の摩耗劣化を抑制することをさらに他の目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ノズル（２０）の先端部で空気の吸引により部品を保持する部品保持装置（１０）であって、ノズルが着脱可能であるノズル装着部（３１）と、未使用時の前記ノズルを保持するノズル台と、を備え、前記ノズルの後端側に後端側テーパ外周面（２３）を有する挿入凸部（２６）を設けると共に，前記ノズルの先端側に先端側テーパ外周面を設け、前記ノズル装着部に前記挿入凸部の前記後端側テーパ外周面と面接触するテーパ内周面（３３）を有する受け側凹部（３７）を設けると共に、前記ノズル台に前記ノズルの先端側テーパ外周面と面接触するテーパ内周面を備えた格納穴（７１）を設け、前記ノズル装着部と前記ノズルとの間に磁気吸引力を発生させて前記ノズルの装着を行う第一の磁気回路形成手段（３６Ａ，例えば図６参照）と、前記ノズル台と前記ノズルとの間に磁気吸引力を発生させて前記ノズルの保持を行う第二の磁気回路形成手段（７５Ａ）と、を備え、前記第一の磁気回路形成手段は、前記ノズル装着部の下端部中央に装備された非磁性体で筒状に形成されたコラム（３５Ａ）と、前記コラムの周囲に装備されたリング状の永久磁石（３４Ａ）と、を備え、前記コラムに前記受け側凹部が形成され、前記第二の磁気回路形成手段は、前記ノズル台の上端部中央に装備された非磁性体で筒状に形成されたボビン（７４Ａ）と、前記ボビンの外周に装備された電磁石（７３Ａ）と、を備え、前記ボビンに、前記格納穴が形成されている、という構成を採っている。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記電磁石の周囲に永久磁石（７６Ｂ）を設け、前記ノズル台に保持された前記ノズルを前記前記ノズル装着部に装着させる際に、前記電磁石に当該電磁石の周囲に設けられた永久磁石の磁界をうち消すように通電する、という構成を採っている。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記ノズル装着部から前記ノズルを脱離させる際に、前記ノズル装着部と前記ノズルとの間に正圧状態を形成可能な第一の空気回路形成手段（３６）と、前記ノズル台から前記ノズルを脱離させる際に、前記ノズル台と前記ノズルとの間に正圧状態を形成可能な第二の空気回路形成手段（７５）と、を備える、という構成を採っている。
なお、「正圧」とは、大気圧より高圧な状態をいうものとする。かかる定義は、特許請求の範囲の記載を含む本明細書の記載全てにおいて同様とする。また、「負圧」とは、大気圧に満たない低圧状態をいうものとする。かかる定義は、特許請求の範囲の記載を含む本明細書の記載全てにおいて同様とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
[第１の実施形態]
（実施の形態の全体構成）
本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。本実施形態たる部品保持装置としての電子部品保持装置１０は、半導体チップのような小型の部品としての電子部品Ｔを空気吸引を行うノズル２０の先端部にて保持し、搬送する装置であり、例えば、電子部品Ｔの基板への組み付け作業において、電子部品Ｔの供給源となるパーツフィーダから組み付けのための各作業を行うための各ステージへ電子部品Ｔの搬送を行うために使用される。
【００２２】
電子部品保持装置１０は、図１に示すように、電子部品Ｔをその先端部で吸着するノズル２０と、ノズル２０を着脱自在に保持するノズル保持機構３０と、このノズル保持機構３０と共にノズル２０を図１における上下方向（Ｚ軸方向とする）に沿って往復移動させるノズル昇降機構４０と、ノズル２０に対してＺ軸方向を中心とする角度調整を行う角度調整機構５０と、ノズル２０の先端部における吸気を供給する吸気供給機構６０と、上記各機構３０，４０，５０，６０を支持するフレーム１１と、フレーム１１を水平面（Ｚ軸方向を法線とする面）に平行な互いに直交する二方向（Ｘ軸方向とＹ軸方向とする）に沿って移動させる図示しないＸ−Ｙ移動機構と、未使用時のノズル２０を保持するノズル台７０とを備えている。
以下、各部を詳説する。
【００２３】
（ノズル昇降機構）
上記ノズル昇降機構４０は、後述するノズル保持機構３０のスライドシャフト３１をＺ軸方向を中心に回転自在に保持するスライドブラケット４１と、フレーム１１に対してスライドブラケット４１のＺ軸方向の移動を可能とするリニアガイド４２と、スライドブラケット４１のＺ軸方向移動の駆動源となるＺ軸モータ４３と、Ｚ軸モータ４３の回転駆動力をＺ軸方向への移動力に返還してスライドブラケット４１に伝達するボールネジ機構４４とを有している。
【００２４】
上記スライドブラケット４１は、スライドシャフト３１の長手方向がＺ軸方向に平衡となる状態で支持している。そして、スライドブラケット４１にはボールネジ機構４４の直動移動体が連結されており、Ｚ軸モータ４３の出力軸に連結されたボールネジ軸の回転駆動によりＺ軸方向への駆動力を受け、スライドシャフト３１の移動が行われる。
【００２５】
（角度調整機構）
角度調節機構５０は、スライドシャフト３１の中心線と同一軸となるように当該スライドシャフト３１の上端部に連結されたスプライン軸５１と、ノズル２０に対するＺ軸方向を中心とする角度調整の駆動源となる角度調節モータ５２と、フレーム１１によりＺ軸方向を中心として回転可能に支持されると共にスプライン軸５１をＺ軸方向に沿って移動自在に支持する外筒５４と、角度調節モータ５２の出力軸から外筒５３にトルク伝達を行うタイミングベルト５３とを有している。
【００２６】
上記スプライン軸５１の外周と外筒５４の内側には、互いに係合するスプライン溝がＺ軸方向に沿うように形成されている。従って、スプライン軸５１は、フレーム１１に対してＺ軸方向を中心に回転自在であると共にＺ軸方向に沿って移動することが可能となる。また、外筒５４に伝達されるトルクは、スプライン構造によりスプライン軸５１にも伝達される。
一方、スプライン軸５１に連結されたスライドシャフト３１は、スプライン軸５１と共にＺ軸方向を中心に回転することでその角度調節が可能である。また、スライドブラケット４１と共にスライドシャフト３１がＺ軸方向に移動する場合であっても、スプライン軸５１はＺ軸方向に移動可能であることから妨げとならない。
【００２７】
（吸気供給機構）
スライドシャフト３１は、その中心線に沿って内部が中空に形成されており、吸気供給機構６０は、かかるスライドシャフト３１を介してノズル２０に対する吸気の供給を行う。かかる吸気供給機構６０は、図示しない負圧の発生源（例えば吸気ポンプやエジェクター等）からスライドシャフト３１の上端部に負圧状態を伝達する吸排気チューブ６１と、当該吸排気チューブ６１とスライドシャフト３１の上端部との気密状態を維持するオイルシール６２と、吸排気チューブ６１の途中に設けられたエアフィルタ６３とを有している。
かかる構成により、吸気供給機構６０は、ノズル２０の先端部における吸気供給を行うことを可能とする。
【００２８】
（ノズル及びノズル保持機構）
ノズル２０は、その長手方向に沿って貫通穴２２が形成され（図２に示す）、ノズル２０の全体形状は、かかる貫通穴２２を中心とする回転体形状となっている。また、ノズル２０の長手方向の一端部（図２における下端部、以下これをノズル先端部とする）には管状部材２１が設けられ、その周囲には先端側テーパ外周面２４が形成されている。また、ノズル２０の長手方向の他端部（図２における下端部、以下これをノズル後端部とする）には、円錐台形状の挿入凸部２６が形成されており、その周囲の表面には後端側テーパ外周面２３が形成されている。さらに、ノズル２０の長手方向中間部には先端側テーパ外周面２４と後端側テーパ外周面２３との間にはフランジ部２５が設けられている。そして、ノズル２０の後端部側の挿入凸部２６からスライドシャフト３１に装着される。
【００２９】
ノズル２０の貫通穴２２は管状部材２１の中空内部と連なっており、ノズル２０の後端部側において貫通穴２２に負圧状態が伝達されると、管状部材２１の先端部から吸気が行われる。そして、これにより電子部品Ｔの保持が行われる。
また、ノズル２０の先端側テーパ外周面２４は、ノズル２０の長手方向中間部から先端部に向かって外径を小さくする形状とすることでその表面に形成される。後端側テーパ外周面２３は、挿入凸部２６をノズル２０の長手方向中間部から後端部に向かって外径を小さくする形状に形成することでその表面に形成される。
【００３０】
ノズル保持機構３０は、ノズル装着部としてのスライドシャフト３１と、スライドシャフト３１の下端部に有底穴を形成する受け側凹部３７と、この受け側凹部３７内に負圧状態と正圧状態を形成する第一のノズル吸引手段としての第一の空気回路形成手段３６とを有している。
上記スライドシャフト３１は、その長手方向がＺ軸方向に沿うようにスライドブラケット４１に支持されると共に長手方向に沿ってその中心部が貫通され、ノズル２０の貫通穴２２に負圧状態を伝達する保持圧用流路３２が形成されている。
【００３１】
さらに、受け側凹部３７は、円錐台を嵌め込むことが可能な形状に設けられた有底穴により形成されている。即ち、受け側凹部３７が形成する有底穴は、スライドシャフト３１の下端面から奥側（図２における上側）に向かうに従ってその内径が小さくなる形状に形成され、これにより、その内部にテーパ内周面３３が形成される。
また、スライドシャフト３１の中心線に対するテーパ内周面３３の傾斜角度は、前述したノズル２０の中心線に対する後端側テーパ外周面２３の傾斜角度と等しく設定されている。さらに、受け側凹部３７の底面内径は、ノズル２０の挿入凸部２６の図２における上端部の外径と等しいか若干小さく設定されている。これにより、受け側凹部３７のテーパ内周面３３と挿入凸部２６の後端側テーパ外周面２３とは、そのほぼ全面が面接触した状態で挿入凸部２６を受け側凹部３７に挿入することができる。
【００３２】
第一の空気回路形成手段３６は、正圧状態及び負圧状態を発生する図示しない吸排気源（例えば吸排気ポンプ、エジェクター等）を始点とする吸排気流路３５と、この吸排気流路３５の出口となるテーパ内周面３３に設けられた複数の吸排気口３４とを形成している。この第一の空気回路形成手段３６を通じて、受け側凹部３７の内部を負圧とすることでノズル２０の吸着装備を行うことができ、受け側凹部３７の内部を正圧とすることで装着状態にあるノズル２０を脱離させることができる。
【００３３】
図３はノズル保持機構３０の分解斜視図、図４は後述する下側コラム３１ａの方向を変えてみた斜視図である。スライドシャフト３１は、その下端部が全体から分離可能で当該全体と外径を等しくする二つの円柱体である下側コラム３１ａと上側コラム３１ｂとを備えている。
上側コラム３１ｂは、その中心を貫通して設けられた保持圧用流路３２と、その底面に設けられた当該円形の底面と同心となる環状溝３５ｂと、当該環状溝３５ｂの溝底面から上側コラム３１ｂの上面までに設けられた貫通穴３５ａと、環状溝３５ｂよりも外側において上側コラム３１ｂの上面から下面にかけて貫通して放射状に四つ設けられた各コラム連結用ネジ３１ｅの挿通穴３１ｃとを備えている。
【００３４】
下側コラム３１ａは、その上面の各挿通穴３１ｃに対応する位置に設けられた四つの有底のネジ穴３１ｄと、その中央部を貫通すると共に上面から下面にかけてその内径が大きくなるように設けられた受け側凹部３７と、上側コラム３１ｂの環状溝３５ｂに対応する位置において下側コラム３１ａの上面から下面にかけて貫通する四つの貫通穴３５ｃとを備えている。また、各貫通穴３５ｃの下面側の開口部には封止部材３５ｄが圧入或いはロウ付け等されて、気密性をもって封止されている。なお、各貫通穴３５ｃについては封止部材３５ｄを設ける代わりに有底としても良い。
さらに、下側コラム３１ａ（図４）は、その外周面から受け側凹部３７までを貫通すると共に各貫通穴３５ｃと個別に交差する貫通穴３５ｅを備えており、各貫通穴３５ｅの外周面側の開口部には封止部材３５ｆが圧入或いはロウ付け等されて、気密性をもって封止されている。
【００３５】
上記構造の上側コラム３１ｂの下面と下側コラム３１ａの上面とを重ねた状態でこれらを各コラム連結用ネジ３１ｅにより連結すると、保持圧用流路３２と受け側凹部３７とが連通した状態となる。また、貫通穴３５ａ，環状溝３５ｂ，四つの貫通穴３５ｃ及び四つの貫通穴３５ｅが全て連通した状態となり、これらが前述した吸排気流路３５を構成することとなる。
なお、図３，４に示す構造は吸排気流路３５を形成するための一例であって、特にこのような形成方法に限定するものではない。例えば、ロストワックス等の工法を用いれば上記各コラム３１ａ，３１ｂに分割することなく吸排気流路３５を形成することが可能である。
【００３６】
（ノズル台）
次に、ノズル台７０について図５に基づいて説明する。ノズル台７０は、図示しないＸ−Ｙ移動機構がフレーム１１を介してノズル２０を搬送可能な範囲内に配置されている。
ノズル台７０は、上面が平滑なブロックであり、その上面にはノズル２０をその先端側から格納可能な格納穴７１が形成されている。さらに、ノズル台７０は、未使用となる（スライドシャフト３１から取り外される）ノズル２０をノズル台７０側に吸着する第二のノズル吸引手段としての第二の空気回路形成手段７５を備えている。
【００３７】
格納穴７１は、ノズル台７０の上面中央部に貫通して設けられている。なお、かかる格納穴７１は、ノズル２０の先端部を保護するためのものであり、ノズル２０の格納時においてノズル２０の先端部がいずれにも接触しない深さが確保できれば貫通していなくとも良い。
かかる格納穴７１は、上面側が、当該上面から下方に向かうに従ってその内径が小さくなる形状に形成され、これにより、その内部にテーパ内周面７２が形成される。このテーパ内周面７２は、格納穴７１の中心線に対するテーパ内周面７２の傾斜角度が、前述したノズル２０の中心線に対する先端側テーパ外周面２４の傾斜角度と等しく設定されている。さらに、テーパ内周面７２の最小となる部位の内径と最大となる部位の内径とは、それぞれノズル２０の先端側テーパ外周面２４の最小となる部位の外径と最大となる部位の外径と等しく設定されている。さらに、格納穴７１は、テーパ内周面７２よりも下方の部位にあっては、その深さ方向について一様にノズル２０の管状部材２１の外径よりも大きな内径に設定されている。
このため、格納穴７１のテーパ内周面７２とノズル２０の先端側テーパ外周面２４とのほぼ全面を面接触させた状態でノズル２０を格納穴７１に挿入することができると共に、管状部材２１の周囲にあっては格納穴７１の内壁が非接触状態となるので、管状部材２１及びその先端部について保護することが可能である。
【００３８】
第二の空気回路形成手段７５は、正圧状態及び負圧状態を発生する図示しない吸排気源（例えば、吸排気ポンプ、エジェクター等）を始点とする吸排気流路７４と、この吸排気流路７４の出口となるノズル台７０の上面に複数の吸排気口７３とを形成している。各吸排気口７３は、格納穴７１の周囲であって格納時のノズル２０のフランジ部２５の下面に臨む位置に設けられており、第二の空気回路形成手段７５により負圧状態とすることでノズル２０の吸着格納を行うことができ、正圧とすることで格納状態にあるノズル２０を脱離させることができる。なお、各吸排気口７３の配置については、格納穴７１のテーパ内周面７２に設けても良い。
【００３９】
（電子部品保持装置の動作説明）
上記構成からなる電子部品保持装置１０の動作を図１及び図５に基づいて説明する。
まず、スライドシャフト３１へのノズル２０の装着が行われる場合には、図示しないＸ−Ｙ移動機構によりフレーム１１及びこれに支持される各構成をノズル台７０まで移動する。そして、ノズル昇降機構４０のＺ軸モータ４３の駆動によりスライドブラケット４１と共にスライドシャフト３１を降下させる。そして、スライドシャフト３１の下端部がノズル台７０に格納されたノズル２０の挿入凸部２６に接近した状態で第一の空気回路形成手段３６の吸排気源を吸気状態で駆動させる。また、ノズル台７０の第二の空気回路形成手段７５の吸排気源を排気状態で駆動させる。
さらに、スライドシャフト３１を降下させると、ノズル２０の挿入凸部２６がスライドシャフト３１の受け側凹部３７内に侵入する。このとき、受け側凹部３７は第一の空気回路形成手段３６により負圧状態にあり、ノズル２０は第二の空気回路形成手段７５による排気により上方に押圧されているので、ノズル２０はスライドシャフト３１側に移動し、受け側凹部３７内に挿入凹部２６が嵌合する（図５（Ａ）の状態）。
さらに、受け側凹部３７内にはテーパ内周面３３が形成され、ノズル２０には後端側テーパ外周面２３が形成されているので、テーパ面同士が摺接し案内され、例えば、スライドシャフト３１がノズル台７０に格納されているノズル２０に対して多少の位置ずれを生じていても、ノズル２０は正確に受け側凹部３７内に導かれる。
【００４０】
ノズル２０が装着されると、ノズル２０が取り外されるまでずっと第一の空気回路形成手段３６によるノズル保持圧である所定の負圧状態が継続される。そして、ノズル昇降機構４０のＺ軸モータ４３の駆動によりスライドブラケット４１と共にスライドシャフト３１を所定の搬送高さまで上昇させる。そして、Ｘ−Ｙ移動機構によりフレーム１１及びこれに支持される各構成を電子部品Ｔの受け取り位置まで移動する。そして、ノズル昇降機構４０によりノズル２０が下降されると共に吸気供給機構６０の負圧発生源の駆動により吸排気チューブ６１，スライドシャフト３１内の保持圧用流路３２を介してノズル２０内が負圧となり、その先端部を吸引状態として電子部品Ｔの吸着が行われる。
【００４１】
さらに、電子部品Ｔの吸着状態を維持しつつ、そして、ノズル昇降機構４０のＺ軸モータ４３の駆動によりスライドブラケット４１と共にスライドシャフト３１を所定の搬送高さまで上昇させる。そして、Ｘ−Ｙ移動機構によりフレーム１１及びこれに支持される各構成を電子部品Ｔの搬送目的位置まで移動する。そして、ノズル昇降機構４０によりノズル２０が下降されると共に必要があれば角度調節機構５０の角度調節モータ５２の駆動によりノズル２０を回転させて電子部品Ｔの向きを調節し、さらにノズル２０を下降させると共に所定位置において吸気供給機構６０の負圧発生源の駆動を停止し、ノズル２０の先端部から電子部品Ｔを解放する。ノズル装着部後、ノズル２０はノズル昇降機構４０により上昇させて、上述と同様の動作により新たな電子部品Ｔの吸着と搬送を繰り返す。
【００４２】
電子部品Ｔに対する作業が完了し、ノズル２０を取り外す際には、Ｘ−Ｙ移動機構によりフレーム１１及びこれに支持される各構成をノズル台７０まで移動する。そして、ノズル昇降機構４０のＺ軸モータ４３の駆動によりスライドシャフト３１を降下させる。そして、ノズル２０の先端部がノズル台７０の格納穴７１内に侵入した状態で第一の空気回路形成手段３６の吸排気源を排気状態で駆動させる。また、同時にノズル台７０の第二の空気回路形成手段７５の吸排気源を吸気状態で駆動させる。
このとき、ノズル台７０の各吸排気口７３は第二の空気回路形成手段７５により吸引状態にあり、受け側凹部３７内は第一の空気回路形成手段３６による排気によりノズル２０を取り外し方向に押圧するので、ノズル２０は格納穴７１側に移動する。
さらに、格納穴７１内にはテーパ内周面７２が形成され、ノズル２０には先端側テーパ外周面２４が形成されているので、テーパ面同士が摺接し案内され、例えば、ノズル２０の先端部が格納穴７１に対して多少の位置ずれを生じていても、ノズル２０は正確に格納穴７１内に導かれる（図５（Ｂ）の状態）。
【００４３】
（第１の実施形態の効果）
上記電子部品保持装置１０では、ノズル２０の挿入凸部２６の周囲に後端側テーパ外周面２３を設け、受け側凹部３７内にテーパ内周面３３を設けたので、ノズル２０をスライドシャフト３１の先端部に装着する際に、後端側テーパ外周面３３がテーパ内周面３３に当接し、受け側凹部３３の中心線に挿入凸部２６の中心線が一致する方向に案内されるので、相互間を精度良く位置決めして装着することが可能である。
また、同様にして、ノズル２０に先端側テーパ外周面２４を設け、格納穴７１内にテーパ内周面７２を設けたので、ノズル２０をノズル台７０の格納穴７１内に格納する際に、先端側テーパ外周面２４がテーパ内周面７２に当接し、格納穴７１の中心線にノズル２０の中心線が一致する方向に案内されるので、相互間を精度良く位置決めして格納することが可能である。
【００４４】
また、第一の空気回路形成手段３６の負圧によりノズル２０を受け側凹部３７に吸引装着し、且つ装着状態の維持を図るので、ノズル２０の重量のみに応じた出力の吸排気源があれば足り、装置の小型化、生産コストの低減を図ることが可能である。
さらに、このとき、ノズル台７０では格納されたノズル２０に対して第二の空気回路形成手段７５により正圧が出力されるので、スライドシャフト３１に対するノズル２０の装着をより迅速且つ円滑に行うことが可能となる。
【００４５】
さらに、ノズル台７０では、第二の空気回路形成手段７５の負圧によりノズル２０を格納穴７１に吸引し、スライドシャフト３１では保持されていたノズル２０に対して第一の空気回路形成手段３６により正圧が出力されるので、ノズル台７０に対するノズル２０の格納をより迅速且つ円滑に行うことが可能となる。
【００４６】
[第２の実施形態]
第２の実施形態たる部品保持装置としての電子部品保持装置を図６に基づいて説明する。かかる電子部品保持装置の構成の内、前述した電子部品保持装置１０と同一の構成については、同符号を付して重複する説明は省略するものとする。かかる構成では、第一のノズル吸引手段が第一の空気回路形成手段３６に替えて第一の磁気回路形成手段３６Ａを有し、ノズル台７０Ａが第二の空気回路形成手段７５に替えて第二の磁気回路形成手段７５Ａを有する点が主に異なっている。従って、これらの点を主に説明することとする。
【００４７】
本実施形態の電子部品保持装置のスライドシャフト３１Ａは、その中心線に沿って保持圧用流路３２が貫通状態で形成されており、前述したスライドシャフト３１とほぼ同様の構造を備えているが、その下端部の構造は、上記第一の磁気回路形成手段３６Ａを設けるために若干異なっている。
即ち、上記第一の磁気回路形成手段３６Ａは、スライドシャフト３１Ａの下端部中央に装備された非磁性体で筒状に形成されたコラム３５Ａと、当該コラム３５Ａの周囲に装備されたリング状の永久磁石３４Ａと、この永久磁石３４Ａの外周に設けられた非磁性体で形成された筒状の磁石カバー３７Ａとを有している。上記コラム３５Ａは、その内側にスライドシャフト３１と同じ受け側凹部３７が形成されている。従って、コラム３５Ａの内側には前述と同じテーパ内周面３３が形成されている。永久磁石３４Ａは、Ｓ極が下方に向けられた状態で配設されている。そして、コラム３５Ａと永久磁石３４Ａと磁石カバー３７Ａとはその下面部が同一面上となるように設定されている。
また、ノズル２０は、磁性体材料（鉄、ニッケル等）から形成され、永久磁石３４Ａによりスライドシャフト３１Ａの下端部に装着される。なお、ノズル２０については、フランジ部２５のみを磁性体材料から形成しても良い。
【００４８】
また、本実施形態の電子部品保持装置のノズル台７０Ａは、その中心線に沿ってノズル２０の格納穴７１が貫通状態で形成されており、前述したノズル台７０とほぼ同様の構造を備えているが、その上端部の構造は、上記第二の磁気回路形成手段７５Ａを設けるために若干異なっている。
即ち、上記第二の磁気回路形成手段７５Ａは、ノズル台７０Ａの上端部中央に装備された非磁性体で略筒状に形成されたボビン７４Ａと、当該ボビン７４Ａの外周に装備された電磁石７３Ａとを有している。
上記ボビン７４Ａは、その内側にノズル台７０と同じ格納穴７１が形成されている。従って、ボビン７４Ａの内側には前述と同じテーパ内周面７２が形成されている。
電磁石７３Ａは、図示しない電源及びその供給回路と接続されており、通電によりノズル２０を引き寄せる磁気吸引力を発生する。
【００４９】
上記構成では、ノズル２０をスライドシャフト３１Ａに装着する場合には、ノズル台７０Ａの電磁石７３Ａの通電を行った状態でスライドシャフト３１Ａをノズル２０の真上に位置決めして上方から降下させる。そして、ノズル２０の挿入凸部２６が受け側凹部３７に挿入された状態で電磁石７３Ａの通電を切る。ノズル２０は、第一の磁気回路形成手段３６Ａの永久磁石３４Ａにより形成される磁界Ｍ１により吸引されて、スライドシャフト３１Ａへの装着が行われる（図６（Ａ））。
【００５０】
また、スライドシャフト３１からノズル２０を取り外す際には、ノズル台７０Ａの上方からスライドシャフト３１Ａを下降させてノズル２０の先端部を格納穴７１に挿入する（図６（Ｂ））。そして、永久磁石３４Ａの磁力を超える磁界Ｍ２を発生する電流を電磁石７３Ａに通電し、スライドシャフト３１Ａを上昇させることでノズル２０を取り外し、ノズル２０をノズル台７０Ａに格納する（図６（Ｃ））。なお、格納後は電磁石７３Ａの通電を切っても良いが、再びノズル装着を行うためにスライドシャフト３１Ａの下降が行われる前に通電を再開することが望ましい。ノズル２０が飛び出して装着不良を発生することを防止するためである。
【００５１】
上記構成では、ノズル台７０Ａ側のみに電磁石７３Ａを装備し、スライドシャフト３１Ａ側には永久磁石３４Ａを装着することから、電源や制御手段等を一つとすることが可能となり、部品点数の軽減を図り、また制御や操作の簡易化を図ることが可能となり、生産性、操作性の向上を図ることが可能である。また、電磁石を一つのみとすることから消費電力の低減をも図ることが可能である。
なお、電磁石をスライドシャフト３１Ａ側に設け、永久磁石をノズル台７０Ａ側に設けても良い。但し、スライドシャフト３１は可動部分が多く、ノズル台７０Ａ側に電磁石７３Ａを設ける方が配線の面から有利である。
また、スライドシャフト３１Ａとノズル台７０Ａの双方に電磁石を設ける構成としても、上述と同様の機能を発揮することは可能である。
【００５２】
[第３の実施形態]
第３の実施形態たる部品保持装置としての電子部品保持装置を図７に基づいて説明する。かかる電子部品保持装置の構成の内、前述した第１及び第２の実施形態で示した電子部品保持装置と同一の構成については、同符号を付して重複する説明は省略するものとする。
かかる構成は、第二の磁気回路形成手段７５Ｂが前述した第二の磁気回路形成手段７５Ａの構成に加えて電磁石７３Ａの周囲にさらに永久磁石７６Ｂを有する点が異なっている。かかる永久磁石７６Ｂは、少なくともその内径がノズル２０のフランジ部２５の外径よりも小さく設定されていると共に上端側がＳ極となる向きで配設されている。
【００５３】
上記構成では、ノズル２０をスライドシャフト３１Ａに装着する場合には、ノズル台７０Ａの電磁石７３Ａの通電を切った状態でスライドシャフト３１Ａをノズル２０の真上に位置決めして上方から降下させる。このとき、永久磁石７６Ｂの磁界によりノズル２０は保持されている。そして、ノズル２０の挿入凸部２６が受け側凹部３７に挿入された状態で電磁石７３Ａを永久磁石７６Ｂによる磁界をうち消すように通電する。ノズル２０は、第一の磁気回路形成手段３６Ａの永久磁石３４Ａにより形成される磁界Ｍ１により吸引されて、スライドシャフト３１Ａへの装着が行われる（図７（Ａ））。
【００５４】
また、スライドシャフト３１からノズル２０を取り外す際には、ノズル台７０Ａの上方からスライドシャフト３１Ａを下降させてノズル２０の先端部を格納穴７１に挿入する（図７（Ｂ））。そして、永久磁石７６Ｂの磁界を強化するように電磁石７３Ａに通電を行い、永久磁石３４Ａの磁力を超える磁界Ｍ３を発生させる。スライドシャフト３１Ａを上昇させることでノズル２０を取り外し、ノズル２０をノズル台７０Ａに格納する（図７（Ｃ））。
【００５５】
上記構成では、第２の実施形態の構成の効果に加えて、ノズル台７０Ａ側の永久磁石７６Ｂの磁力を小さいものを使用することができる。また、スライドシャフト３１Ａ側へのノズル装着の際に、ノズル２０の飛び出しを防止することができる。
なお、スライドシャフト３１Ａ側にも、永久磁石３４Ａの磁界を打ち消すための電磁石を設けても良い。かかる電磁石については、スライドシャフト３１Ａにノズル装着を行う際には、永久磁石３４Ａの磁界を増大させる通電を行い、ノズル台７０Ａへの格納の際には永久磁石３４Ａの磁界をうち消す通電を行う。また、かかる場合には、ノズル台７０Ａの電磁石を省略しても良い。
【００５６】
[第４の実施形態]
第４の実施形態たる部品保持装置としての電子部品保持装置を図８に基づいて説明する。かかる電子部品保持装置の構成の内、第１〜３の実施形態で示した構成と同一の構成については、同符号を付して重複する説明は省略するものとする。
かかる構成では、第一のノズル吸引手段が第一の空気回路形成手段３６と共に第一の磁気回路形成手段３６Ａを有している。また、スライドシャフト３１Ｃはこれら第一の空気回路形成手段３６及び第一の磁気回路形成手段３６Ａを設けるためにスライドシャフト３１と若干形状が異なっている。即ち、受け側凹部３７が、スライドシャフト３１Ｃの下面の凹部とコラム３５Ａとにより形成され、スライドシャフト３１Ｃ側の窪みに吸排気口３４が形成されている。
【００５７】
さらに、ノズル台７０Ｃが第二の空気回路形成手段７５に加えて第二の磁気回路形成手段７５Ｃを有している。かかる第二の磁気回路形成手段７５Ｃは、ノズル台７０Ｃの上端に設けられ、格納穴７１の周囲に設けられたリング状の永久磁石７３Ｃと、その周囲に設けられた非磁性体からなる磁石カバー７６Ｃとを有している。
【００５８】
上記構成では、ノズル２０はスライドシャフト３１Ｃに永久磁石３４Ａにより装着保持される（図８（Ａ））。また、装着状態にあっては、第一の空気回路形成手段３５により受け側凹部３７内を負圧状態に維持させて、より強固にノズル２０を保持しても良い。
そして、装着されたノズル２０をノズル台７０Ｃに格納する際には、ノズル台７０Ｃ上にスライドシャフト３１Ｃを位置決めし、下降させる。そして、ノズル２０がノズル台７０Ｃの格納穴７１に完全に嵌合する手前の位置において第一の空気回路形成手段３６により受け側凹部３７内に正圧を供給する。これにより、受け側凹部３７とノズル２０の挿入凸部２６の間に間隙を生じる。磁気吸引力は、相互間距離の二乗に比例して減衰するので、永久磁石３６Ａによるノズル保持力は急激に低減し、逆にノズル保持台７０Ｃ側の永久磁石７３Ｃによるノズル２０に対する吸引力は増大する。さらに、このとき、第二の空気回路形成手段７５により負圧供給を開始する。これにより、ノズル２０は、ノズル台７０Ｃに格納される（図８（Ｂ））。
【００５９】
そして、スライドシャフト３１Ｃにノズル２０の装着を行う場合には、ノズル台７０Ｃ上にスライドシャフト３１Ｃを位置決めし、下降させる。そして、ノズル２０の挿入凸部２６が受け側凹部３７に完全に嵌合する手前の位置において第二の空気回路形成手段７５により正圧を供給する。これにより、格納穴７１とノズル２０との間に間隙を生じる。これにより、永久磁石７３Ｃによるノズル保持力は急激に低減し、逆にスライドシャフト側の永久磁石３４Ａによるノズル２０に対する吸引力は増大する。さらに、このとき、第一の空気回路形成手段３６により負圧供給を開始する。これにより、ノズル２０は、スライドシャフト３１Ｃに装着される（図８（Ｃ））。
なお、各磁気回路形成手段３６Ａ，７５Ｃはぞれぞれ永久磁石に替えて電磁石を使用しても良く、また永久磁石と電磁石とを併用する構成としても良い。また、その場合のノズルの装着動作と格納動作とは前述した第２又は第３の実施形態と同様に行われる。
【００６０】
[その他]
図９に示すように、上述した各実施形態で示した各電子部品保持装置にあっては、スライドシャフト３１（３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃも同様）に対するノズル２０Ｄの回転を防止する回転防止手段８０を新たに備える構成としても良い。かかる回転防止手段８０を設ける場合には図１０に示すノズル２０Ｄを使用する。このノズル２０Ｄは、前述したノズル２０と比較して後端側テーパ外周面２３の一部を平坦面２７とする点が異なっており、その他の構造は同一である。
【００６１】
回転防止手段８０は、スライドシャフト３１の下端部の外周から受け側凹部３７のテーパ内周面３３までに設けられた貫通穴形成部８１と、この貫通穴形成部により設けられた貫通穴の内部に格納された球体８２と、球体８２を受け側凹部３７側に押圧する押圧バネ８３と、押圧バネ８３を貫通穴内に保持するストッパとしてのめくらネジ８４とを有している。そして、貫通穴は球体８２がテーパ内周面３３から幾分突出するようにテーパ内周面３３側における開口部が絞られた形状で形成されている。
【００６２】
かかる構成にあっては、ノズル２０Ｄの平坦面２７が突出した球体８２に当接するようにノズル２０Ｄの挿入凸部２６を受け側凹部３７内に挿入される。これにより、ノズル２０Ｄの平坦面２７は、上記球体８２を介して押圧バネ８３の押圧力を受けた状態で当接し、ノズル２０Ｄは保持圧を受けると共に、受け側凹部３６内においてノズル２０Ｄはその中心線を軸とする回転が規制される。従って、ノズル２０Ｄの装着後において電子部品Ｔを保持した場合に、ノズル２０Ｄの不慮の回転により電子部品Ｔの向きが変動してしまう不都合の発生を低減することが可能となる。
【００６３】
なお、上記回転防止手段８０及びノズル２０Ｄの平坦部２７は複数設けても良い。さらに、スライドシャフト３１に高い回転力が生じる場合には、テーパ形状を持つセレーション状の形状としても良い。
【００６４】
また、上記各実施形態において、第一の磁気回路形成手段又は第二の磁気回路形成手段としてノズル２０の全体又は一部（例えばフランジ部２５）を永久磁石とし、スライドシャフト又はノズル台の全体又はノズルと接触する部位を磁性体とする構成としても良い。
【００６５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明は、ノズルとノズル装着部との間に挿入凸部と受け側凹部とを設けたので、ノズルをノズル装着部に装着する際に、テーパ外周面がテーパ内周面に当接し、受け側凹部の中心線に挿入凸部の中心線が一致する方向に案内され、相互間を精度良く位置決めして装着することが可能である。
また、磁気吸引力によりノズルをノズル装着部に装着し、且つ装着状態の維持を図るので、従来のように出力の大きな駆動手段を不要とし、装置の小型化、生産コストの低減を図ることが可能である。また、ノズルの保持状態を維持する機構を不要とし、かかる理由からも、装置の小型化、生産コストの低減を図ることが可能である。
また、ノズル保持を行う各部の構成について、従来のように押圧バネによる弾性加重を受けた状態での摺接が行われないので、摩耗の発生を抑制し、装置の維持コストの低減並びに長寿命化を図ることが可能である。
また、ノズル台側のみに電磁石を装備し、ノズル装着部側には永久磁石を装着することから、電源や制御手段等を一つとすることが可能となり、部品点数の軽減を図り、また制御や操作の簡易化を図ることが可能となり、生産性、操作性の向上を図ることが可能である。また、電磁石を一つのみとすることから消費電力の低減をも図ることが可能である。
【００６６】
請求項２記載の発明は、スライドシャフト側へのノズル装着の際に、ノズルの飛び出しを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の第１の実施形態たる電子部品保持装置を示す側面図である。
【図２】図１に開示した電子部品保持装置が有するノズル保持機構の断面図であり、図２（Ａ）はノズル脱離状態を示し、図２（Ｂ）はノズル保持状態を示す。
【図３】ノズル保持機構の分解斜視図である。
【図４】図３に開示した下側コラムを図３とは方向を変えてみた斜視図である。
【図５】電子部品保持装置が有するノズル台の断面図であり、図５（Ａ）はノズル台からのノズル脱離状態を示し、図５（Ｂ）はノズル格納状態を示す。
【図６】第２の実施形態の特徴部分の断面図であり、図６（Ａ）はスライドシャフトにノズルが装着された状態を示し、図６（Ｂ）は装着状態と格納状態の中間の状態を示し、図６（Ｃ）はノズル格納状態を示す。
【図７】第３の実施形態の特徴部分の断面図であり、図７（Ａ）はスライドシャフトにノズルが装着された状態を示し、図７（Ｂ）は装着状態と格納状態の中間の状態を示し、図７（Ｃ）はノズル格納状態を示す。
【図８】第４の実施形態の特徴部分の断面図であり、図８（Ａ）はスライドシャフトにノズルが装着された状態を示し、図８（Ｂ）は装着状態から格納状態に移行した状態を示し、図８（Ｃ）は格納状態から装着状態に移行した状態を示す。
【図９】回転防止手段を示す断面図である。
【図１０】図９の回転防止手段に使用するノズルを示す斜視図である。
【図１１】従来の電子部品保持装置が備える交換可能なノズルの保持機構周辺の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 電子部品保持装置（部品保持装置）
２０，２０Ｄ ノズル
２３ 後端側テーパ外周面（テーパ外周面）
２６ 挿入凸部
３１，３１Ａ，３１Ｃ スライドシャフト（スライドシャフト）
３３ テーパ内周面
３６ 第一の空気回路形成手段
３６Ａ 第一の磁気回路形成手段
３７ 受け側凹部
７０，７０Ａ，７０Ｃ ノズル台
７３Ａ 電磁石
７５ 第二の空気回路形成手段
７５Ａ，７５Ｃ 第二の磁気回路形成手段
８０ 回転防止手段
Ｔ 電子部品
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品保持装置に係り、特に、ノズルの交換可能な部品保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の部品保持装置としての電子部品保持装置は、主に、微小サイズの部品としての電子部品の保持及び搬送を行い、当該微小な電子部品を回路形成手段基板や他の電子部品に搭載する製造或いは組み立て工程おいて使用されるものである。
従来の電子部品保持装置１００が備える交換可能なノズル１０１の保持機構周辺の構造を図１１に示す(例えば、特許文献１参照）。この電子部品保持装置１００は、着脱可能なノズル１０１と、中空内部を図示しない吸気手段により負圧とすることが可能であってその先端部（図１１における下端部）でノズル１０１の保持を行う保持軸１０２と、保持軸１０２の先端部の周囲に装備される筒状のスリーブ１０３と、スリーブ１０３を保持軸１０２の先端部側に押圧する押圧バネ１０４と、押圧されるスリーブ１０３の所定位置以上の移動を規制するストッパ１０５と、保持軸１０２の先端部の側壁に設けられた貫通穴１０６内に格納されたノズル１０１を保持するためのボール１０７と、装着状態のノズル１０１がその中心線に沿って回転しないように規制する回転ストッパ１０８とを備えている。
【０００３】
上記ノズル１０１は、その中心線に沿って貫通穴が形成され、電子部品Ｔの保持を行う先端部は先細に形成されている。また、ノズル１０１の後端部（図１１における上端部）は、その後端面に近づくにつれてその円形断面が小径となる形状に形成され、これにより、後端部にテーパ周面１１０を形成している。
このテーパ周面１１０上には、前述した回転ストッパ１０８の先端部が挿入される受け溝と、ボール１０７の一部が嵌り込む凹溝１０９が形成されている。
【０００４】
保持軸１０２は、図示しない移動機構により支持されており、作業の必要性に応じて、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に沿って移動が行われる。なお、Ｚ方向とは保持軸１０２の長手方向、Ｘ，Ｙ方向とはＺ方向にいずれも直交する方向をいう。
保持軸１０２は、筒状を呈し、その先端面に近づくにつれて内径が広がる形状に形成され、これにより、先端部の内側にテーパ周面１１１を形成している。このテーパ周面１１１は、保持軸１０２の先端部にノズル１０１を挿入することによりノズル１０１の後端部に設けられたテーパ周面１１０と面接触させることが可能である。また、かかるノズル１０１の挿入により、ノズル１０１の内部貫通穴が保持軸１０２の中空内部と連通し、当該中空内部が負圧とされることにより、ノズル１０１の先端部から空気吸引が行われ、電子部品Ｔを保持することが可能となる。
【０００５】
保持軸１０２の先端部近傍に設けられた前述の貫通穴１０６は、その外側開口部はスリーブ１０３により塞がれ、内側開口部はボール１０７の通過ができない程度に絞られている。また、保持軸１０２の貫通穴１０６が設けられている位置は、その壁面厚さがボール１０７の直径よりもやや小さく設定され、貫通穴１０６の外側開口部がスリーブ１０３により塞がれることで、ボール１０７は、その一部が貫通穴１０６の内側開口部からテーパ周面１１１において突出した状態となる。そして、この貫通穴１０６は装着されたノズル１０１の凹溝１０９が臨む位置に設けられており、ボール１０７の突出部分が凹溝１０９に嵌合し、装着後のノズル１０１の脱離を防止する構造となっている。
【０００６】
さらに、スリーブ１０３の内周面における図１１の下端部側には、ボール１０７の逃げ溝１１２が形成されている。従って、スリーブ１０３を押圧バネ１０４に抗して図１１における上方に移動させることで、逃げ溝１１２が保持軸１０２の貫通穴１０６の外側開口部に臨む位置に合わせることができ、これにより、ボール１０７は、その一部が逃げ溝１１２内に侵入し、ノズル１０１側から退避するので、当該ノズル１０１の凹溝１０９はボール１０７による嵌合状態が解除され、ノズル１０１を保持軸１０２から抜脱することが可能となる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２００５８５号公報 （第３図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電子部品保持装置１００は、スリーブ１０３を押圧バネ１０４に抗して上方に移動させることでノズル１０１の保持状態の解除を行う構成のため、使用時におけるノズル１０１の不慮の脱落を防止するために押圧バネ１０４は強力な押圧力をもってスリーブ１０３の移動を制限する必要があった。
一方、上記従来の電子部品保持装置１００では、移動機構が保持軸１０２をＺ方向へ移動させてスリーブ１０３を操作し、ノズル１０１の解除を行うため、上記押圧バネ１０４の弾性が大きいと、移動機構のＺ方向への駆動源に大きな出力が必要となり、装置の大型化や装置の生産コストの増加を招く、という不都合が生じていた。
【０００９】
また、従来の電子部品保持装置１００は、ノズル１０１の着脱に際し、上述のように押圧バネ１０４の弾性に抗した操作が必要なため、かかる操作時において、保持軸１０２，スリーブ１０３，ボール１０７等、ノズル１０１の着脱にかかわる各部において摺動を生じ、その結果、摩耗による劣化が生じやすい、という不都合があった。
【００１０】
本発明は、装置の小型化を図ることをその目的とする。また、本発明は、装置の生産コストの低減を図ることを他の目的とする。さらに、本発明は、装置各部の摩耗劣化を抑制することをさらに他の目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ノズル（２０）の先端部で空気の吸引により部品を保持する部品保持装置（１０）であって、ノズルが着脱可能であるノズル装着部（３１）と、未使用時の前記ノズルを保持するノズル台と、を備え、前記ノズルの後端側に後端側テーパ外周面（２３）を有する挿入凸部（２６）を設けると共に，前記ノズルの先端側に先端側テーパ外周面を設け、前記ノズル装着部に前記挿入凸部の前記後端側テーパ外周面と面接触するテーパ内周面（３３）を有する受け側凹部（３７）を設けると共に、前記ノズル台に前記ノズルの先端側テーパ外周面と面接触するテーパ内周面を備えた格納穴（７１）を設け、前記ノズル装着部と前記ノズルとの間に磁気吸引力を発生させて前記ノズルの装着を行う第一の磁気回路形成手段（３６Ａ，例えば図６参照）と、前記ノズル台と前記ノズルとの間に磁気吸引力を発生させて前記ノズルの保持を行う第二の磁気回路形成手段（７５Ａ）と、を備え、前記第一の磁気回路形成手段は、前記ノズル装着部の下端部中央に装備された非磁性体で筒状に形成されたコラム（３５Ａ）と、前記コラムの周囲に装備されたリング状の永久磁石（３４Ａ）と、を備え、前記コラムに前記受け側凹部が形成され、前記第二の磁気回路形成手段は、前記ノズル台の上端部中央に装備された非磁性体で筒状に形成されたボビン（７４Ａ）と、前記ボビンの外周に装備された電磁石（７３Ａ）と、を備え、前記ボビンに、前記格納穴が形成されている、という構成を採っている。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記電磁石の周囲に永久磁石（７６Ｂ）を設け、前記ノズル台に保持された前記ノズルを前記前記ノズル装着部に装着させる際に、前記電磁石に当該電磁石の周囲に設けられた永久磁石の磁界をうち消すように通電する、という構成を採っている。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記ノズル装着部から前記ノズルを脱離させる際に、前記ノズル装着部と前記ノズルとの間に正圧状態を形成可能な第一の空気回路形成手段（３６）と、前記ノズル台から前記ノズルを脱離させる際に、前記ノズル台と前記ノズルとの間に正圧状態を形成可能な第二の空気回路形成手段（７５）と、を備える、という構成を採っている。
なお、「正圧」とは、大気圧より高圧な状態をいうものとする。かかる定義は、特許請求の範囲の記載を含む本明細書の記載全てにおいて同様とする。また、「負圧」とは、大気圧に満たない低圧状態をいうものとする。かかる定義は、特許請求の範囲の記載を含む本明細書の記載全てにおいて同様とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
[第１の実施形態]
（実施の形態の全体構成）
本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。本実施形態たる部品保持装置としての電子部品保持装置１０は、半導体チップのような小型の部品としての電子部品Ｔを空気吸引を行うノズル２０の先端部にて保持し、搬送する装置であり、例えば、電子部品Ｔの基板への組み付け作業において、電子部品Ｔの供給源となるパーツフィーダから組み付けのための各作業を行うための各ステージへ電子部品Ｔの搬送を行うために使用される。
【００２２】
電子部品保持装置１０は、図１に示すように、電子部品Ｔをその先端部で吸着するノズル２０と、ノズル２０を着脱自在に保持するノズル保持機構３０と、このノズル保持機構３０と共にノズル２０を図１における上下方向（Ｚ軸方向とする）に沿って往復移動させるノズル昇降機構４０と、ノズル２０に対してＺ軸方向を中心とする角度調整を行う角度調整機構５０と、ノズル２０の先端部における吸気を供給する吸気供給機構６０と、上記各機構３０，４０，５０，６０を支持するフレーム１１と、フレーム１１を水平面（Ｚ軸方向を法線とする面）に平行な互いに直交する二方向（Ｘ軸方向とＹ軸方向とする）に沿って移動させる図示しないＸ−Ｙ移動機構と、未使用時のノズル２０を保持するノズル台７０とを備えている。
以下、各部を詳説する。
【００２３】
（ノズル昇降機構）
上記ノズル昇降機構４０は、後述するノズル保持機構３０のスライドシャフト３１をＺ軸方向を中心に回転自在に保持するスライドブラケット４１と、フレーム１１に対してスライドブラケット４１のＺ軸方向の移動を可能とするリニアガイド４２と、スライドブラケット４１のＺ軸方向移動の駆動源となるＺ軸モータ４３と、Ｚ軸モータ４３の回転駆動力をＺ軸方向への移動力に返還してスライドブラケット４１に伝達するボールネジ機構４４とを有している。
【００２４】
上記スライドブラケット４１は、スライドシャフト３１の長手方向がＺ軸方向に平衡となる状態で支持している。そして、スライドブラケット４１にはボールネジ機構４４の直動移動体が連結されており、Ｚ軸モータ４３の出力軸に連結されたボールネジ軸の回転駆動によりＺ軸方向への駆動力を受け、スライドシャフト３１の移動が行われる。
【００２５】
（角度調整機構）
角度調節機構５０は、スライドシャフト３１の中心線と同一軸となるように当該スライドシャフト３１の上端部に連結されたスプライン軸５１と、ノズル２０に対するＺ軸方向を中心とする角度調整の駆動源となる角度調節モータ５２と、フレーム１１によりＺ軸方向を中心として回転可能に支持されると共にスプライン軸５１をＺ軸方向に沿って移動自在に支持する外筒５４と、角度調節モータ５２の出力軸から外筒５３にトルク伝達を行うタイミングベルト５３とを有している。
【００２６】
上記スプライン軸５１の外周と外筒５４の内側には、互いに係合するスプライン溝がＺ軸方向に沿うように形成されている。従って、スプライン軸５１は、フレーム１１に対してＺ軸方向を中心に回転自在であると共にＺ軸方向に沿って移動することが可能となる。また、外筒５４に伝達されるトルクは、スプライン構造によりスプライン軸５１にも伝達される。
一方、スプライン軸５１に連結されたスライドシャフト３１は、スプライン軸５１と共にＺ軸方向を中心に回転することでその角度調節が可能である。また、スライドブラケット４１と共にスライドシャフト３１がＺ軸方向に移動する場合であっても、スプライン軸５１はＺ軸方向に移動可能であることから妨げとならない。
【００２７】
（吸気供給機構）
スライドシャフト３１は、その中心線に沿って内部が中空に形成されており、吸気供給機構６０は、かかるスライドシャフト３１を介してノズル２０に対する吸気の供給を行う。かかる吸気供給機構６０は、図示しない負圧の発生源（例えば吸気ポンプやエジェクター等）からスライドシャフト３１の上端部に負圧状態を伝達する吸排気チューブ６１と、当該吸排気チューブ６１とスライドシャフト３１の上端部との気密状態を維持するオイルシール６２と、吸排気チューブ６１の途中に設けられたエアフィルタ６３とを有している。
かかる構成により、吸気供給機構６０は、ノズル２０の先端部における吸気供給を行うことを可能とする。
【００２８】
（ノズル及びノズル保持機構）
ノズル２０は、その長手方向に沿って貫通穴２２が形成され（図２に示す）、ノズル２０の全体形状は、かかる貫通穴２２を中心とする回転体形状となっている。また、ノズル２０の長手方向の一端部（図２における下端部、以下これをノズル先端部とする）には管状部材２１が設けられ、その周囲には先端側テーパ外周面２４が形成されている。また、ノズル２０の長手方向の他端部（図２における下端部、以下これをノズル後端部とする）には、円錐台形状の挿入凸部２６が形成されており、その周囲の表面には後端側テーパ外周面２３が形成されている。さらに、ノズル２０の長手方向中間部には先端側テーパ外周面２４と後端側テーパ外周面２３との間にはフランジ部２５が設けられている。そして、ノズル２０の後端部側の挿入凸部２６からスライドシャフト３１に装着される。
【００２９】
ノズル２０の貫通穴２２は管状部材２１の中空内部と連なっており、ノズル２０の後端部側において貫通穴２２に負圧状態が伝達されると、管状部材２１の先端部から吸気が行われる。そして、これにより電子部品Ｔの保持が行われる。
また、ノズル２０の先端側テーパ外周面２４は、ノズル２０の長手方向中間部から先端部に向かって外径を小さくする形状とすることでその表面に形成される。後端側テーパ外周面２３は、挿入凸部２６をノズル２０の長手方向中間部から後端部に向かって外径を小さくする形状に形成することでその表面に形成される。
【００３０】
ノズル保持機構３０は、ノズル装着部としてのスライドシャフト３１と、スライドシャフト３１の下端部に有底穴を形成する受け側凹部３７と、この受け側凹部３７内に負圧状態と正圧状態を形成する第一のノズル吸引手段としての第一の空気回路形成手段３６とを有している。
上記スライドシャフト３１は、その長手方向がＺ軸方向に沿うようにスライドブラケット４１に支持されると共に長手方向に沿ってその中心部が貫通され、ノズル２０の貫通穴２２に負圧状態を伝達する保持圧用流路３２が形成されている。
【００３１】
さらに、受け側凹部３７は、円錐台を嵌め込むことが可能な形状に設けられた有底穴により形成されている。即ち、受け側凹部３７が形成する有底穴は、スライドシャフト３１の下端面から奥側（図２における上側）に向かうに従ってその内径が小さくなる形状に形成され、これにより、その内部にテーパ内周面３３が形成される。
また、スライドシャフト３１の中心線に対するテーパ内周面３３の傾斜角度は、前述したノズル２０の中心線に対する後端側テーパ外周面２３の傾斜角度と等しく設定されている。さらに、受け側凹部３７の底面内径は、ノズル２０の挿入凸部２６の図２における上端部の外径と等しいか若干小さく設定されている。これにより、受け側凹部３７のテーパ内周面３３と挿入凸部２６の後端側テーパ外周面２３とは、そのほぼ全面が面接触した状態で挿入凸部２６を受け側凹部３７に挿入することができる。
【００３２】
第一の空気回路形成手段３６は、正圧状態及び負圧状態を発生する図示しない吸排気源（例えば吸排気ポンプ、エジェクター等）を始点とする吸排気流路３５と、この吸排気流路３５の出口となるテーパ内周面３３に設けられた複数の吸排気口３４とを形成している。この第一の空気回路形成手段３６を通じて、受け側凹部３７の内部を負圧とすることでノズル２０の吸着装備を行うことができ、受け側凹部３７の内部を正圧とすることで装着状態にあるノズル２０を脱離させることができる。
【００３３】
図３はノズル保持機構３０の分解斜視図、図４は後述する下側コラム３１ａの方向を変えてみた斜視図である。スライドシャフト３１は、その下端部が全体から分離可能で当該全体と外径を等しくする二つの円柱体である下側コラム３１ａと上側コラム３１ｂとを備えている。
上側コラム３１ｂは、その中心を貫通して設けられた保持圧用流路３２と、その底面に設けられた当該円形の底面と同心となる環状溝３５ｂと、当該環状溝３５ｂの溝底面から上側コラム３１ｂの上面までに設けられた貫通穴３５ａと、環状溝３５ｂよりも外側において上側コラム３１ｂの上面から下面にかけて貫通して放射状に四つ設けられた各コラム連結用ネジ３１ｅの挿通穴３１ｃとを備えている。
【００３４】
下側コラム３１ａは、その上面の各挿通穴３１ｃに対応する位置に設けられた四つの有底のネジ穴３１ｄと、その中央部を貫通すると共に上面から下面にかけてその内径が大きくなるように設けられた受け側凹部３７と、上側コラム３１ｂの環状溝３５ｂに対応する位置において下側コラム３１ａの上面から下面にかけて貫通する四つの貫通穴３５ｃとを備えている。また、各貫通穴３５ｃの下面側の開口部には封止部材３５ｄが圧入或いはロウ付け等されて、気密性をもって封止されている。なお、各貫通穴３５ｃについては封止部材３５ｄを設ける代わりに有底としても良い。
さらに、下側コラム３１ａ（図４）は、その外周面から受け側凹部３７までを貫通すると共に各貫通穴３５ｃと個別に交差する貫通穴３５ｅを備えており、各貫通穴３５ｅの外周面側の開口部には封止部材３５ｆが圧入或いはロウ付け等されて、気密性をもって封止されている。
【００３５】
上記構造の上側コラム３１ｂの下面と下側コラム３１ａの上面とを重ねた状態でこれらを各コラム連結用ネジ３１ｅにより連結すると、保持圧用流路３２と受け側凹部３７とが連通した状態となる。また、貫通穴３５ａ，環状溝３５ｂ，四つの貫通穴３５ｃ及び四つの貫通穴３５ｅが全て連通した状態となり、これらが前述した吸排気流路３５を構成することとなる。
なお、図３，４に示す構造は吸排気流路３５を形成するための一例であって、特にこのような形成方法に限定するものではない。例えば、ロストワックス等の工法を用いれば上記各コラム３１ａ，３１ｂに分割することなく吸排気流路３５を形成することが可能である。
【００３６】
（ノズル台）
次に、ノズル台７０について図５に基づいて説明する。ノズル台７０は、図示しないＸ−Ｙ移動機構がフレーム１１を介してノズル２０を搬送可能な範囲内に配置されている。
ノズル台７０は、上面が平滑なブロックであり、その上面にはノズル２０をその先端側から格納可能な格納穴７１が形成されている。さらに、ノズル台７０は、未使用となる（スライドシャフト３１から取り外される）ノズル２０をノズル台７０側に吸着する第二のノズル吸引手段としての第二の空気回路形成手段７５を備えている。
【００３７】
格納穴７１は、ノズル台７０の上面中央部に貫通して設けられている。なお、かかる格納穴７１は、ノズル２０の先端部を保護するためのものであり、ノズル２０の格納時においてノズル２０の先端部がいずれにも接触しない深さが確保できれば貫通していなくとも良い。
かかる格納穴７１は、上面側が、当該上面から下方に向かうに従ってその内径が小さくなる形状に形成され、これにより、その内部にテーパ内周面７２が形成される。このテーパ内周面７２は、格納穴７１の中心線に対するテーパ内周面７２の傾斜角度が、前述したノズル２０の中心線に対する先端側テーパ外周面２４の傾斜角度と等しく設定されている。さらに、テーパ内周面７２の最小となる部位の内径と最大となる部位の内径とは、それぞれノズル２０の先端側テーパ外周面２４の最小となる部位の外径と最大となる部位の外径と等しく設定されている。さらに、格納穴７１は、テーパ内周面７２よりも下方の部位にあっては、その深さ方向について一様にノズル２０の管状部材２１の外径よりも大きな内径に設定されている。
このため、格納穴７１のテーパ内周面７２とノズル２０の先端側テーパ外周面２４とのほぼ全面を面接触させた状態でノズル２０を格納穴７１に挿入することができると共に、管状部材２１の周囲にあっては格納穴７１の内壁が非接触状態となるので、管状部材２１及びその先端部について保護することが可能である。
【００３８】
第二の空気回路形成手段７５は、正圧状態及び負圧状態を発生する図示しない吸排気源（例えば、吸排気ポンプ、エジェクター等）を始点とする吸排気流路７４と、この吸排気流路７４の出口となるノズル台７０の上面に複数の吸排気口７３とを形成している。各吸排気口７３は、格納穴７１の周囲であって格納時のノズル２０のフランジ部２５の下面に臨む位置に設けられており、第二の空気回路形成手段７５により負圧状態とすることでノズル２０の吸着格納を行うことができ、正圧とすることで格納状態にあるノズル２０を脱離させることができる。なお、各吸排気口７３の配置については、格納穴７１のテーパ内周面７２に設けても良い。
【００３９】
（電子部品保持装置の動作説明）
上記構成からなる電子部品保持装置１０の動作を図１及び図５に基づいて説明する。
まず、スライドシャフト３１へのノズル２０の装着が行われる場合には、図示しないＸ−Ｙ移動機構によりフレーム１１及びこれに支持される各構成をノズル台７０まで移動する。そして、ノズル昇降機構４０のＺ軸モータ４３の駆動によりスライドブラケット４１と共にスライドシャフト３１を降下させる。そして、スライドシャフト３１の下端部がノズル台７０に格納されたノズル２０の挿入凸部２６に接近した状態で第一の空気回路形成手段３６の吸排気源を吸気状態で駆動させる。また、ノズル台７０の第二の空気回路形成手段７５の吸排気源を排気状態で駆動させる。
さらに、スライドシャフト３１を降下させると、ノズル２０の挿入凸部２６がスライドシャフト３１の受け側凹部３７内に侵入する。このとき、受け側凹部３７は第一の空気回路形成手段３６により負圧状態にあり、ノズル２０は第二の空気回路形成手段７５による排気により上方に押圧されているので、ノズル２０はスライドシャフト３１側に移動し、受け側凹部３７内に挿入凹部２６が嵌合する（図５（Ａ）の状態）。
さらに、受け側凹部３７内にはテーパ内周面３３が形成され、ノズル２０には後端側テーパ外周面２３が形成されているので、テーパ面同士が摺接し案内され、例えば、スライドシャフト３１がノズル台７０に格納されているノズル２０に対して多少の位置ずれを生じていても、ノズル２０は正確に受け側凹部３７内に導かれる。
【００４０】
ノズル２０が装着されると、ノズル２０が取り外されるまでずっと第一の空気回路形成手段３６によるノズル保持圧である所定の負圧状態が継続される。そして、ノズル昇降機構４０のＺ軸モータ４３の駆動によりスライドブラケット４１と共にスライドシャフト３１を所定の搬送高さまで上昇させる。そして、Ｘ−Ｙ移動機構によりフレーム１１及びこれに支持される各構成を電子部品Ｔの受け取り位置まで移動する。そして、ノズル昇降機構４０によりノズル２０が下降されると共に吸気供給機構６０の負圧発生源の駆動により吸排気チューブ６１，スライドシャフト３１内の保持圧用流路３２を介してノズル２０内が負圧となり、その先端部を吸引状態として電子部品Ｔの吸着が行われる。
【００４１】
さらに、電子部品Ｔの吸着状態を維持しつつ、そして、ノズル昇降機構４０のＺ軸モータ４３の駆動によりスライドブラケット４１と共にスライドシャフト３１を所定の搬送高さまで上昇させる。そして、Ｘ−Ｙ移動機構によりフレーム１１及びこれに支持される各構成を電子部品Ｔの搬送目的位置まで移動する。そして、ノズル昇降機構４０によりノズル２０が下降されると共に必要があれば角度調節機構５０の角度調節モータ５２の駆動によりノズル２０を回転させて電子部品Ｔの向きを調節し、さらにノズル２０を下降させると共に所定位置において吸気供給機構６０の負圧発生源の駆動を停止し、ノズル２０の先端部から電子部品Ｔを解放する。ノズル装着部後、ノズル２０はノズル昇降機構４０により上昇させて、上述と同様の動作により新たな電子部品Ｔの吸着と搬送を繰り返す。
【００４２】
電子部品Ｔに対する作業が完了し、ノズル２０を取り外す際には、Ｘ−Ｙ移動機構によりフレーム１１及びこれに支持される各構成をノズル台７０まで移動する。そして、ノズル昇降機構４０のＺ軸モータ４３の駆動によりスライドシャフト３１を降下させる。そして、ノズル２０の先端部がノズル台７０の格納穴７１内に侵入した状態で第一の空気回路形成手段３６の吸排気源を排気状態で駆動させる。また、同時にノズル台７０の第二の空気回路形成手段７５の吸排気源を吸気状態で駆動させる。
このとき、ノズル台７０の各吸排気口７３は第二の空気回路形成手段７５により吸引状態にあり、受け側凹部３７内は第一の空気回路形成手段３６による排気によりノズル２０を取り外し方向に押圧するので、ノズル２０は格納穴７１側に移動する。
さらに、格納穴７１内にはテーパ内周面７２が形成され、ノズル２０には先端側テーパ外周面２４が形成されているので、テーパ面同士が摺接し案内され、例えば、ノズル２０の先端部が格納穴７１に対して多少の位置ずれを生じていても、ノズル２０は正確に格納穴７１内に導かれる（図５（Ｂ）の状態）。
【００４３】
（第１の実施形態の効果）
上記電子部品保持装置１０では、ノズル２０の挿入凸部２６の周囲に後端側テーパ外周面２３を設け、受け側凹部３７内にテーパ内周面３３を設けたので、ノズル２０をスライドシャフト３１の先端部に装着する際に、後端側テーパ外周面３３がテーパ内周面３３に当接し、受け側凹部３３の中心線に挿入凸部２６の中心線が一致する方向に案内されるので、相互間を精度良く位置決めして装着することが可能である。
また、同様にして、ノズル２０に先端側テーパ外周面２４を設け、格納穴７１内にテーパ内周面７２を設けたので、ノズル２０をノズル台７０の格納穴７１内に格納する際に、先端側テーパ外周面２４がテーパ内周面７２に当接し、格納穴７１の中心線にノズル２０の中心線が一致する方向に案内されるので、相互間を精度良く位置決めして格納することが可能である。
【００４４】
また、第一の空気回路形成手段３６の負圧によりノズル２０を受け側凹部３７に吸引装着し、且つ装着状態の維持を図るので、ノズル２０の重量のみに応じた出力の吸排気源があれば足り、装置の小型化、生産コストの低減を図ることが可能である。
さらに、このとき、ノズル台７０では格納されたノズル２０に対して第二の空気回路形成手段７５により正圧が出力されるので、スライドシャフト３１に対するノズル２０の装着をより迅速且つ円滑に行うことが可能となる。
【００４５】
さらに、ノズル台７０では、第二の空気回路形成手段７５の負圧によりノズル２０を格納穴７１に吸引し、スライドシャフト３１では保持されていたノズル２０に対して第一の空気回路形成手段３６により正圧が出力されるので、ノズル台７０に対するノズル２０の格納をより迅速且つ円滑に行うことが可能となる。
【００４６】
[第２の実施形態]
第２の実施形態たる部品保持装置としての電子部品保持装置を図６に基づいて説明する。かかる電子部品保持装置の構成の内、前述した電子部品保持装置１０と同一の構成については、同符号を付して重複する説明は省略するものとする。かかる構成では、第一のノズル吸引手段が第一の空気回路形成手段３６に替えて第一の磁気回路形成手段３６Ａを有し、ノズル台７０Ａが第二の空気回路形成手段７５に替えて第二の磁気回路形成手段７５Ａを有する点が主に異なっている。従って、これらの点を主に説明することとする。
【００４７】
本実施形態の電子部品保持装置のスライドシャフト３１Ａは、その中心線に沿って保持圧用流路３２が貫通状態で形成されており、前述したスライドシャフト３１とほぼ同様の構造を備えているが、その下端部の構造は、上記第一の磁気回路形成手段３６Ａを設けるために若干異なっている。
即ち、上記第一の磁気回路形成手段３６Ａは、スライドシャフト３１Ａの下端部中央に装備された非磁性体で筒状に形成されたコラム３５Ａと、当該コラム３５Ａの周囲に装備されたリング状の永久磁石３４Ａと、この永久磁石３４Ａの外周に設けられた非磁性体で形成された筒状の磁石カバー３７Ａとを有している。上記コラム３５Ａは、その内側にスライドシャフト３１と同じ受け側凹部３７が形成されている。従って、コラム３５Ａの内側には前述と同じテーパ内周面３３が形成されている。永久磁石３４Ａは、Ｓ極が下方に向けられた状態で配設されている。そして、コラム３５Ａと永久磁石３４Ａと磁石カバー３７Ａとはその下面部が同一面上となるように設定されている。
また、ノズル２０は、磁性体材料（鉄、ニッケル等）から形成され、永久磁石３４Ａによりスライドシャフト３１Ａの下端部に装着される。なお、ノズル２０については、フランジ部２５のみを磁性体材料から形成しても良い。
【００４８】
また、本実施形態の電子部品保持装置のノズル台７０Ａは、その中心線に沿ってノズル２０の格納穴７１が貫通状態で形成されており、前述したノズル台７０とほぼ同様の構造を備えているが、その上端部の構造は、上記第二の磁気回路形成手段７５Ａを設けるために若干異なっている。
即ち、上記第二の磁気回路形成手段７５Ａは、ノズル台７０Ａの上端部中央に装備された非磁性体で略筒状に形成されたボビン７４Ａと、当該ボビン７４Ａの外周に装備された電磁石７３Ａとを有している。
上記ボビン７４Ａは、その内側にノズル台７０と同じ格納穴７１が形成されている。従って、ボビン７４Ａの内側には前述と同じテーパ内周面７２が形成されている。
電磁石７３Ａは、図示しない電源及びその供給回路と接続されており、通電によりノズル２０を引き寄せる磁気吸引力を発生する。
【００４９】
上記構成では、ノズル２０をスライドシャフト３１Ａに装着する場合には、ノズル台７０Ａの電磁石７３Ａの通電を行った状態でスライドシャフト３１Ａをノズル２０の真上に位置決めして上方から降下させる。そして、ノズル２０の挿入凸部２６が受け側凹部３７に挿入された状態で電磁石７３Ａの通電を切る。ノズル２０は、第一の磁気回路形成手段３６Ａの永久磁石３４Ａにより形成される磁界Ｍ１により吸引されて、スライドシャフト３１Ａへの装着が行われる（図６（Ａ））。
【００５０】
また、スライドシャフト３１からノズル２０を取り外す際には、ノズル台７０Ａの上方からスライドシャフト３１Ａを下降させてノズル２０の先端部を格納穴７１に挿入する（図６（Ｂ））。そして、永久磁石３４Ａの磁力を超える磁界Ｍ２を発生する電流を電磁石７３Ａに通電し、スライドシャフト３１Ａを上昇させることでノズル２０を取り外し、ノズル２０をノズル台７０Ａに格納する（図６（Ｃ））。なお、格納後は電磁石７３Ａの通電を切っても良いが、再びノズル装着を行うためにスライドシャフト３１Ａの下降が行われる前に通電を再開することが望ましい。ノズル２０が飛び出して装着不良を発生することを防止するためである。
【００５１】
上記構成では、ノズル台７０Ａ側のみに電磁石７３Ａを装備し、スライドシャフト３１Ａ側には永久磁石３４Ａを装着することから、電源や制御手段等を一つとすることが可能となり、部品点数の軽減を図り、また制御や操作の簡易化を図ることが可能となり、生産性、操作性の向上を図ることが可能である。また、電磁石を一つのみとすることから消費電力の低減をも図ることが可能である。
なお、電磁石をスライドシャフト３１Ａ側に設け、永久磁石をノズル台７０Ａ側に設けても良い。但し、スライドシャフト３１は可動部分が多く、ノズル台７０Ａ側に電磁石７３Ａを設ける方が配線の面から有利である。
また、スライドシャフト３１Ａとノズル台７０Ａの双方に電磁石を設ける構成としても、上述と同様の機能を発揮することは可能である。
【００５２】
[第３の実施形態]
第３の実施形態たる部品保持装置としての電子部品保持装置を図７に基づいて説明する。かかる電子部品保持装置の構成の内、前述した第１及び第２の実施形態で示した電子部品保持装置と同一の構成については、同符号を付して重複する説明は省略するものとする。
かかる構成は、第二の磁気回路形成手段７５Ｂが前述した第二の磁気回路形成手段７５Ａの構成に加えて電磁石７３Ａの周囲にさらに永久磁石７６Ｂを有する点が異なっている。かかる永久磁石７６Ｂは、少なくともその内径がノズル２０のフランジ部２５の外径よりも小さく設定されていると共に上端側がＳ極となる向きで配設されている。
【００５３】
上記構成では、ノズル２０をスライドシャフト３１Ａに装着する場合には、ノズル台７０Ａの電磁石７３Ａの通電を切った状態でスライドシャフト３１Ａをノズル２０の真上に位置決めして上方から降下させる。このとき、永久磁石７６Ｂの磁界によりノズル２０は保持されている。そして、ノズル２０の挿入凸部２６が受け側凹部３７に挿入された状態で電磁石７３Ａを永久磁石７６Ｂによる磁界をうち消すように通電する。ノズル２０は、第一の磁気回路形成手段３６Ａの永久磁石３４Ａにより形成される磁界Ｍ１により吸引されて、スライドシャフト３１Ａへの装着が行われる（図７（Ａ））。
【００５４】
また、スライドシャフト３１からノズル２０を取り外す際には、ノズル台７０Ａの上方からスライドシャフト３１Ａを下降させてノズル２０の先端部を格納穴７１に挿入する（図７（Ｂ））。そして、永久磁石７６Ｂの磁界を強化するように電磁石７３Ａに通電を行い、永久磁石３４Ａの磁力を超える磁界Ｍ３を発生させる。スライドシャフト３１Ａを上昇させることでノズル２０を取り外し、ノズル２０をノズル台７０Ａに格納する（図７（Ｃ））。
【００５５】
上記構成では、第２の実施形態の構成の効果に加えて、ノズル台７０Ａ側の永久磁石７６Ｂの磁力を小さいものを使用することができる。また、スライドシャフト３１Ａ側へのノズル装着の際に、ノズル２０の飛び出しを防止することができる。
なお、スライドシャフト３１Ａ側にも、永久磁石３４Ａの磁界を打ち消すための電磁石を設けても良い。かかる電磁石については、スライドシャフト３１Ａにノズル装着を行う際には、永久磁石３４Ａの磁界を増大させる通電を行い、ノズル台７０Ａへの格納の際には永久磁石３４Ａの磁界をうち消す通電を行う。また、かかる場合には、ノズル台７０Ａの電磁石を省略しても良い。
【００５６】
[第４の実施形態]
第４の実施形態たる部品保持装置としての電子部品保持装置を図８に基づいて説明する。かかる電子部品保持装置の構成の内、第１〜３の実施形態で示した構成と同一の構成については、同符号を付して重複する説明は省略するものとする。
かかる構成では、第一のノズル吸引手段が第一の空気回路形成手段３６と共に第一の磁気回路形成手段３６Ａを有している。また、スライドシャフト３１Ｃはこれら第一の空気回路形成手段３６及び第一の磁気回路形成手段３６Ａを設けるためにスライドシャフト３１と若干形状が異なっている。即ち、受け側凹部３７が、スライドシャフト３１Ｃの下面の凹部とコラム３５Ａとにより形成され、スライドシャフト３１Ｃ側の窪みに吸排気口３４が形成されている。
【００５７】
さらに、ノズル台７０Ｃが第二の空気回路形成手段７５に加えて第二の磁気回路形成手段７５Ｃを有している。かかる第二の磁気回路形成手段７５Ｃは、ノズル台７０Ｃの上端に設けられ、格納穴７１の周囲に設けられたリング状の永久磁石７３Ｃと、その周囲に設けられた非磁性体からなる磁石カバー７６Ｃとを有している。
【００５８】
上記構成では、ノズル２０はスライドシャフト３１Ｃに永久磁石３４Ａにより装着保持される（図８（Ａ））。また、装着状態にあっては、第一の空気回路形成手段３５により受け側凹部３７内を負圧状態に維持させて、より強固にノズル２０を保持しても良い。
そして、装着されたノズル２０をノズル台７０Ｃに格納する際には、ノズル台７０Ｃ上にスライドシャフト３１Ｃを位置決めし、下降させる。そして、ノズル２０がノズル台７０Ｃの格納穴７１に完全に嵌合する手前の位置において第一の空気回路形成手段３６により受け側凹部３７内に正圧を供給する。これにより、受け側凹部３７とノズル２０の挿入凸部２６の間に間隙を生じる。磁気吸引力は、相互間距離の二乗に比例して減衰するので、永久磁石３６Ａによるノズル保持力は急激に低減し、逆にノズル保持台７０Ｃ側の永久磁石７３Ｃによるノズル２０に対する吸引力は増大する。さらに、このとき、第二の空気回路形成手段７５により負圧供給を開始する。これにより、ノズル２０は、ノズル台７０Ｃに格納される（図８（Ｂ））。
【００５９】
そして、スライドシャフト３１Ｃにノズル２０の装着を行う場合には、ノズル台７０Ｃ上にスライドシャフト３１Ｃを位置決めし、下降させる。そして、ノズル２０の挿入凸部２６が受け側凹部３７に完全に嵌合する手前の位置において第二の空気回路形成手段７５により正圧を供給する。これにより、格納穴７１とノズル２０との間に間隙を生じる。これにより、永久磁石７３Ｃによるノズル保持力は急激に低減し、逆にスライドシャフト側の永久磁石３４Ａによるノズル２０に対する吸引力は増大する。さらに、このとき、第一の空気回路形成手段３６により負圧供給を開始する。これにより、ノズル２０は、スライドシャフト３１Ｃに装着される（図８（Ｃ））。
なお、各磁気回路形成手段３６Ａ，７５Ｃはぞれぞれ永久磁石に替えて電磁石を使用しても良く、また永久磁石と電磁石とを併用する構成としても良い。また、その場合のノズルの装着動作と格納動作とは前述した第２又は第３の実施形態と同様に行われる。
【００６０】
[その他]
図９に示すように、上述した各実施形態で示した各電子部品保持装置にあっては、スライドシャフト３１（３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃも同様）に対するノズル２０Ｄの回転を防止する回転防止手段８０を新たに備える構成としても良い。かかる回転防止手段８０を設ける場合には図１０に示すノズル２０Ｄを使用する。このノズル２０Ｄは、前述したノズル２０と比較して後端側テーパ外周面２３の一部を平坦面２７とする点が異なっており、その他の構造は同一である。
【００６１】
回転防止手段８０は、スライドシャフト３１の下端部の外周から受け側凹部３７のテーパ内周面３３までに設けられた貫通穴形成部８１と、この貫通穴形成部により設けられた貫通穴の内部に格納された球体８２と、球体８２を受け側凹部３７側に押圧する押圧バネ８３と、押圧バネ８３を貫通穴内に保持するストッパとしてのめくらネジ８４とを有している。そして、貫通穴は球体８２がテーパ内周面３３から幾分突出するようにテーパ内周面３３側における開口部が絞られた形状で形成されている。
【００６２】
かかる構成にあっては、ノズル２０Ｄの平坦面２７が突出した球体８２に当接するようにノズル２０Ｄの挿入凸部２６を受け側凹部３７内に挿入される。これにより、ノズル２０Ｄの平坦面２７は、上記球体８２を介して押圧バネ８３の押圧力を受けた状態で当接し、ノズル２０Ｄは保持圧を受けると共に、受け側凹部３６内においてノズル２０Ｄはその中心線を軸とする回転が規制される。従って、ノズル２０Ｄの装着後において電子部品Ｔを保持した場合に、ノズル２０Ｄの不慮の回転により電子部品Ｔの向きが変動してしまう不都合の発生を低減することが可能となる。
【００６３】
なお、上記回転防止手段８０及びノズル２０Ｄの平坦部２７は複数設けても良い。さらに、スライドシャフト３１に高い回転力が生じる場合には、テーパ形状を持つセレーション状の形状としても良い。
【００６４】
また、上記各実施形態において、第一の磁気回路形成手段又は第二の磁気回路形成手段としてノズル２０の全体又は一部（例えばフランジ部２５）を永久磁石とし、スライドシャフト又はノズル台の全体又はノズルと接触する部位を磁性体とする構成としても良い。
【００６５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明は、ノズルとノズル装着部との間に挿入凸部と受け側凹部とを設けたので、ノズルをノズル装着部に装着する際に、テーパ外周面がテーパ内周面に当接し、受け側凹部の中心線に挿入凸部の中心線が一致する方向に案内され、相互間を精度良く位置決めして装着することが可能である。
また、磁気吸引力によりノズルをノズル装着部に装着し、且つ装着状態の維持を図るので、従来のように出力の大きな駆動手段を不要とし、装置の小型化、生産コストの低減を図ることが可能である。また、ノズルの保持状態を維持する機構を不要とし、かかる理由からも、装置の小型化、生産コストの低減を図ることが可能である。
また、ノズル保持を行う各部の構成について、従来のように押圧バネによる弾性加重を受けた状態での摺接が行われないので、摩耗の発生を抑制し、装置の維持コストの低減並びに長寿命化を図ることが可能である。
また、ノズル台側のみに電磁石を装備し、ノズル装着部側には永久磁石を装着することから、電源や制御手段等を一つとすることが可能となり、部品点数の軽減を図り、また制御や操作の簡易化を図ることが可能となり、生産性、操作性の向上を図ることが可能である。また、電磁石を一つのみとすることから消費電力の低減をも図ることが可能である。
【００６６】
請求項２記載の発明は、スライドシャフト側へのノズル装着の際に、ノズルの飛び出しを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の第１の実施形態たる電子部品保持装置を示す側面図である。
【図２】図１に開示した電子部品保持装置が有するノズル保持機構の断面図であり、図２（Ａ）はノズル脱離状態を示し、図２（Ｂ）はノズル保持状態を示す。
【図３】ノズル保持機構の分解斜視図である。
【図４】図３に開示した下側コラムを図３とは方向を変えてみた斜視図である。
【図５】電子部品保持装置が有するノズル台の断面図であり、図５（Ａ）はノズル台からのノズル脱離状態を示し、図５（Ｂ）はノズル格納状態を示す。
【図６】第２の実施形態の特徴部分の断面図であり、図６（Ａ）はスライドシャフトにノズルが装着された状態を示し、図６（Ｂ）は装着状態と格納状態の中間の状態を示し、図６（Ｃ）はノズル格納状態を示す。
【図７】第３の実施形態の特徴部分の断面図であり、図７（Ａ）はスライドシャフトにノズルが装着された状態を示し、図７（Ｂ）は装着状態と格納状態の中間の状態を示し、図７（Ｃ）はノズル格納状態を示す。
【図８】第４の実施形態の特徴部分の断面図であり、図８（Ａ）はスライドシャフトにノズルが装着された状態を示し、図８（Ｂ）は装着状態から格納状態に移行した状態を示し、図８（Ｃ）は格納状態から装着状態に移行した状態を示す。
【図９】回転防止手段を示す断面図である。
【図１０】図９の回転防止手段に使用するノズルを示す斜視図である。
【図１１】従来の電子部品保持装置が備える交換可能なノズルの保持機構周辺の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 電子部品保持装置（部品保持装置）
２０，２０Ｄ ノズル
２３ 後端側テーパ外周面（テーパ外周面）
２６ 挿入凸部
３１，３１Ａ，３１Ｃ スライドシャフト（スライドシャフト）
３３ テーパ内周面
３６ 第一の空気回路形成手段
３６Ａ 第一の磁気回路形成手段
３７ 受け側凹部
７０，７０Ａ，７０Ｃ ノズル台
７３Ａ 電磁石
７５ 第二の空気回路形成手段
７５Ａ，７５Ｃ 第二の磁気回路形成手段
８０ 回転防止手段
Ｔ 電子部品
Claims (3)
- ノズルの先端部で空気の吸引により部品を保持する部品保持装置であって、
前記ノズルが着脱可能であるノズル装着部と、
未使用時の前記ノズルを保持するノズル台と、を備え、
前記ノズルの後端側に後端側テーパ外周面を有する挿入凸部を設けると共に、前記ノズルの先端側に先端側テーパ外周面を設け、
前記ノズル装着部に前記挿入凸部の前記後端側テーパ外周面と面接触するテーパ内周面を有する受け側凹部を設けると共に、前記ノズル台に前記ノズルの先端側テーパ外周面と面接触するテーパ内周面を備えた格納穴を設け、
前記ノズル装着部と前記ノズルとの間に磁気吸引力を発生させて前記ノズルの装着を行う第一の磁気回路形成手段と、
前記ノズル台と前記ノズルとの間に磁気吸引力を発生させて前記ノズルの保持を行う第二の磁気回路形成手段と、を備え、
前記第一の磁気回路形成手段は、
前記ノズル装着部の下端部中央に装備された非磁性体で筒状に形成されたコラムと、
前記コラムの周囲に装備されたリング状の永久磁石と、を備え、
前記コラムに前記受け側凹部が形成され、
前記第二の磁気回路形成手段は、
前記ノズル台の上端部中央に装備された非磁性体で筒状に形成されたボビンと、
前記ボビンの外周に装備された電磁石と、を備え、
前記ボビンに、前記格納穴が形成されていることを特徴とする部品保持装置。 - 前記電磁石の周囲に永久磁石を設け、
前記ノズル台に保持された前記ノズルを前記前記ノズル装着部に装着させる際に、前記電磁石に当該電磁石の周囲に設けられた永久磁石の磁界をうち消すように通電するように構成したことを特徴とする請求項１記載の部品保持装置。 - 前記ノズル装着部から前記ノズルを脱離させる際に、前記ノズル装着部と前記ノズルとの間に正圧状態を形成可能な第一の空気回路形成手段と、
前記ノズル台から前記ノズルを脱離させる際に、前記ノズル台と前記ノズルとの間に正圧状態を形成可能な第二の空気回路形成手段と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の部品保持装置。
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