JP4576512B2

JP4576512B2 - 部品整列装置および部品整列方法

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Publication number: JP4576512B2
Application number: JP2005355748A
Authority: JP
Inventors: 寿丈舘野; 義征大澤
Original assignee: Tokyo Metropolitan University
Current assignee: Tokyo Metropolitan University
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2025-12-09
Also published as: JP2007161350A

Description

この発明は、例えば、はんだのぬれ性試験装置に適用され、微小の電子部品の整列および把持に対して好適な部品整列装置および部品整列方法に関する。

従来より、抵抗、コンデンサなどの電子部品の電極部分とはんだとの親和性を評価するぬれ性試験が行われている。はんだのぬれ性試験は、電子部品の一方をクリップ状の把持具で挟み、他方を溶融はんだに接触させてその際に電子部品の垂直方向に働く力を測定することで行われる。

このように、はんだのぬれ性試験では電子部品の一端を把持具に押し付けて挟み込む操作が必要である。図７は従来の把持操作の方法を示す。ベース３１には、両端に電極３３、３４を有する微小電子部品（以下、適宜、チップ部品と称する）３２が載置されている。従来は、ベース３１と垂直方向に伸びる壁部３５の壁面にチップ部品の一端を押し付け、壁部３５の反対方向から人の手によって把持具３６を押し付けて挟み込むようにして、チップ部品を把持していた。

ところで、近年の電子機器の小型化に伴い、チップ部品の小型化が進行している。チップ部品のサイズは１００５（１.０mm×０．５mm）部品から０６０３（０．６mm×０．３mm）部品、さらには０４０２（０．４mm×０．２mm）部品へと小型化している。このような０６０３部品や０４０２部品などの微小なチップ部品を上述したような方法で把持することは極めて困難である。また、チップ部品の小型化により耐衝撃性が低下するため、把持操作が一度にうまくいかない場合に操作を繰り返すとチップ部品に損傷を与えてしまうおそれがあった。

そこで、従来から電子部品を整列させて取扱いを容易にするための装置等が提案されている。下記特許文献１には、振動および揺動によって部品を整列させつつ収納穴を通過させ、空気を吸引することで部品を整列させる揺動式パーツ整列供給機が記載されている。

特開平７−３００１１３号公報

また、下記特許文献２には、電子部品のつまりを防止するために、整列通路の手前に部品を一時的に蓄えておくための副室が設けられた電子部品チップ整列装置が記載されている。

特開平１０−２７９９３号公報

また、下記特許文献３には、被整列物を振動により向きを揃え、整列後の部品を操作しやすくするために一定の向きに積み重ねるようにした整列装置が記載されている。

特開２００５−１１２５５３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置は、揺動駆動源としてモータとギア手段が使用され、また部品を整列するために空気の吸引手段が必要となり装置が大型化してしまう問題点があった。また、特許文献２に記載の装置は、部品のつまりを取り除く機構が部品を整列させるための振動発生機構とは別に設けられていたため装置全体が大きくなってしまうという問題点があった。さらに特許文献３に記載の装置は、リッドを積層する積重整列部に振動が伝達されないようにするために、溝や間隙を設けたり、部品を搬送する通路を可撓性のチューブで接続する必要があるなどの機器間の相互の調整が必要であった。さらに、上記特許文献１〜３に記載の装置では、部品が一方向に搬送されるが、部品の運動方向を両方向とすることは記載されていない。

したがって、この発明の目的は、例えばチップ部品を搬送して整列させる装置を小型の装置で提供することである。また、この発明の他の目的は、振動発生部とは別の機構を設けることなく、チップ部品の搬送時の詰まりを防止できる部品整列装置および部品整列方法を提供することである。

上述した課題を解決するために、この発明は、振動ステージの上面に取り付けられる部材であり、幅ｗおよび高さｈが１mm以下である微小部品が収納される部品収納凹部と、部品収納凹部と端面との間に形成され、１．２ｗ〜１．５ｗに設定される幅を有する搬送溝とが形成され、部品収納凹部が搬送溝の形成位置に向かって先細となるテーパ状とされる第１の部材と、
振動ステージに結合され、振動ステージに対して垂直方向の振動を付与する第１のピエゾ素子と、
振動ステージに結合され、振動ステージに対して水平方向の振動を付与する第２のピエゾ素子と、
第１のピエゾ素子に対して第１の駆動信号を供給するとともに、第２のピエゾ素子に対して第２の駆動信号を供給する駆動信号発生部と、
第１の部材の端面とギャップを介して対向する端面に、微小部品が挿入保持される凹部を１又は複数個有する第２の部材と、
第１および第２の部材の少なくとも一方を変位させ、搬送溝の開口と、凹部の開口との位置関係を制御する機能と、第１の駆動信号および第２の駆動信号の少なくとも位相を制御する機能とを有する制御部とを備え、
制御部によって、駆動信号発生部が同位相の第１の駆動信号と第２の駆動信号とを第１のピエゾ素子および第２のピエゾ素子にそれぞれ供給して搬送力を発生し、
搬送力によって、微小部品を搬送溝内に送り込み、搬送溝の開口に向かう方向に微小部品を移動させて微小部品を１又は複数の凹部内に順次、挿入保持し、
制御部によって、駆動信号発生部が逆位相の第１の駆動信号と第２の駆動信号とを第１のピエゾ素子および第２のピエゾ素子に周期的にそれぞれ供給することによって搬送力の方向を反転させるようにした部品整列装置である。

また、この発明は、振動ステージの上面に取り付けられる部材であり、幅ｗおよび高さｈが１mm以下である微小部品が収納される部品収納凹部と、部品収納凹部と端面との間に形成され、１．２ｗ〜１．５ｗに設定される幅を有する搬送溝とが形成され、部品収納凹部が搬送溝の形成位置に向かって先細となるテーパ状とされる第１の部材と、振動ステージに結合され、振動ステージに対して垂直方向の振動を付与する第１のピエゾ素子と、振動ステージに結合され、振動ステージに対して水平方向の振動を付与する第２のピエゾ素子と、第１のピエゾ素子に対して第１の駆動信号を供給するとともに、第２のピエゾ素子に対して第２の駆動信号を供給する駆動信号発生部と、第１の部材の端面とギャップを介して対向する端面に、微小部品が挿入保持される凹部を１又は複数個有する第２の部材と、第１および第２の部材の少なくとも一方を変位させ、搬送溝の開口と、凹部の開口との位置関係を制御する機能と、第１の駆動信号および第２の駆動信号の少なくとも位相を制御する機能とを有する制御部とを有し、
制御部によって、駆動信号発生部が同位相の第１の駆動信号と第２の駆動信号とを第１のピエゾ素子および第２のピエゾ素子にそれぞれ供給して搬送力を発生し、搬送力によって、微小部品を搬送溝内に送り込み、搬送溝の開口に向かう方向に微小部品を移動させて微小部品を１又は複数の凹部内に順次、挿入保持するステップと、
制御部によって、駆動信号発生部が逆位相の第１の駆動信号と第２の駆動信号とを第１のピエゾ素子および第２のピエゾ素子に周期的にそれぞれ供給することによって搬送力の方向を反転させるステップとを有する部品整列方法である。

この発明によれば、微小部品を搬送して整列させることを容易に行うことができ、また、装置を小型化することができる。さらに、微小部品の搬送時の詰まりを振動発生手段とは別の機構を設けることなく効果的に解消することができる。さらに、整列されたチップ部品の把持操作を容易に行うことができる。

以下、図面を参照しながらこの発明の一実施の形態について説明する。図１は、この発明の一実施の形態における部品整列装置１の主要な構成を示し、図２Ａは部品整列装置１の主要部の平面図であり、図２Ｂは部品整列装置１の側面図である。

部品整列装置１は、ベース２と、ベース２の端部付近から垂直方向に伸びる支持部３とを有する。ベース２および支持部３からは、第１の振動発生部の一例であるピエゾ素子４と第２の振動発生部の一例であるピエゾ素子５とがそれぞれ植立され、ピエゾ素子４の先端は振動ステージ７の底面に、またピエゾ素子５の先端は振動ステージ７の側面に対して結合されている。このピエゾ素子４および５に対して交流電圧を印加することによりピエゾ素子４および５は長手方向に伸縮する。そしてピエゾ素子４および５が伸縮することで、ピエゾ素子４および５と結合された振動ステージ７が振動する。

振動ステージ７の上面である座面８には、チップ部品を載置して搬送するための搬送板９が取り付けられる。搬送板９は例えば金属製とされるが、樹脂で構成されても良い。振動ステージ７が振動すると、その振動は搬送板９に付与される。

図２Ａに示すように搬送板９には、部品収納凹部の一例であるテーパ状の部品載置部９ａが形成される。部品載置部９ａは、底面を座面８と共有し、チップ部品を収納する。また、部品載置部９ａと搬送板９の端面との間には、底面を座面８と共有し、部品載置部９ａのテーパの狭くなる箇所と連通する搬送溝９ｂが形成される。なお、この一実施の形態では部品載置部９ａの形状は略三角形とされているが、円形等の他の形状としても良い。チップ部品は、例えば０６０３部品や０４０２部品などである。勿論、他の大きさのチップ部品も使用できる。この一実施の形態では、底面を有し、部品載置部９ａおよび搬送溝９ｂを含む搬送板９によって第１の部材が形成される。

部品載置部９ａに載置されたチップ部品に対して、ピエゾ素子４および５が伸縮することにより発生する振動によって搬送力が付与される。搬送力に応じてチップ部品が部品載置部９ａから搬送溝９ｂへと移動し、また、逆に搬送溝９ｂから部品載置部９ａへと移動する。

座面８および搬送板９の表面に対して例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE(poly tetra fluoro ethylene)によるフッ素樹脂コーティングがなされても良い。このコーティングによって、耐熱性、非粘着性、低摩擦特性等を向上させることができ、また、載置されたチップ部品が搬送される際に生じるチップ部品と座面８との摩擦による部品表面の損傷を防ぐことができる。

一方、部品整列装置１はベース２と連結されたモータ用ステージ１０を有し、モータ用ステージ１０には位置制御部の一例としてのステッピングモータ１１が取り付けられている。ステッピングモータ１１は図示しないスクリューと連結され、またスクリューに取り付けられたスライダが移動ステージ１３と連結されている。ステッピングモータ１１が発生する回転は、スクリューおよびスライダを介して移動ステージ１３に伝達され、移動ステージ１３がｙ軸方向に移動する。

移動ステージ１３の側面は、振動ステージ７の側面と数mm程度のギャップをもって対向している。この移動ステージ１３の上面には、第２の部材の一例であり、搬送されるチップ部品を保持するための保持部１４が接着されている。保持部１４は、移動ステージ１３と一体にｙ軸方向に移動可能とされる。保持部１４は略矩形の板状とされ、その端面が振動ステージ７と移動ステージ１３との間のギャップを跨いで搬送板９の端面とギャップを介して対向している。

また、保持部１４の搬送板９と対向する端面には、チップ部品保持用の凹部の一例である切欠１５および１６が形成されている。切欠１５および切欠き１６は底面を座面８としているため、切欠１５および切欠１６に挿入されたチップ部品が落下することはない。図２Ａに示すように移動ステージ１３と一体に保持部１４を水平移動させ、例えば切欠１５の開口と搬送溝９ｂの開口である搬出口とが対向する位置に位置決めを行い、搬送溝９ｂを搬出口側に移動するチップ部品を切欠１５に挿入し保持することができる。なお、この一実施の形態では、保持部１４の端面に２個の切欠が設けられる構成としたが、１又は３以上の複数の切欠が設けられても良い。

部品整列装置１の動作は、制御部の一例であるパーソナルコンピュータ１７によって制御される。パーソナルコンピュータ１７はファンクションジェネレータ１８と接続され、ファンクションジェネレータ１８はアンプ１９を介してピエゾ素子４と接続される。また、パーソナルコンピュータ１７はファンクションジェネレータ２０と接続され、ファンクションジェネレータ２０はアンプ２１を介してピエゾ素子５と接続される。この一実施の形態では、ファンクションジェレータ１８および２０が駆動信号発生部の一例とされる。

ファンクションジェネレータ１８から発生する正弦波信号などの駆動信号がアンプ１９によって増幅された後にピエゾ素子４に対して供給される。同様に、ファンクションジェネレータ２０から発生する駆動信号がアンプ２１によって増幅された後にピエゾ素子５に対して供給される。

パーソナルコンピュータ１７は、ファンクションジェネレータ１８および２０が所望の波形、振幅、周波数、位相等を発生するようにファンクションジェネレータ１８および２０を制御する。従って、パーソナルコンピュータ１７を操作することでピエゾ素子４および５に対して、同位相の正弦波信号や位相が異なる正弦波信号、所定の振幅の正弦波信号を供給できる。このようにして図２Ｂに示すように、ピエゾ素子４による垂直軸の振動とピエゾ素子５による水平軸の振動との位相差を調節でき、またそれぞれの軸の振幅を調整することができ、振動ステージ７上に載置されたチップ部品を目的の方向に目的の速度で移動できる。なお、ピエゾ素子４および５に対して同期信号を供給する場合は、一つの信号源を分岐したものを同期信号として扱うことで、各軸の位相差が決められる。

また、パーソナルコンピュータ１７は、モータドライバ２２と接続されており、モータドライバ２２はさらにステッピングモータ１１と接続される。モータドライバ２２は例えばスイッチング回路等を含む構成とされ、パーソナルコンピュータ１７による制御によって所定の方向に所定の速度で駆動される。ステッピングモータ１１が回転すると、移動ステージ１３がｙ軸方向に移動する。

さらに、パーソナルコンピュータ１７に対して、撮像装置２３が撮像信号処理部２４を介して接続されている。撮像装置２３は、例えば高フレームレートの撮像が可能とされ、チップ部品の搬送状態等を監視する。撮像装置２３が動作することで得られた撮像信号は撮像信号処理部２４に供給される。撮像信号処理部２４では、供給された撮像信号に対してノイズ除去処理、Ａ／Ｄ(Analog to Digital)変換処理、種々のディジタル信号処理等が行われる。撮像信号処理部２４において信号処理がなされた撮像信号はパーソナルコンピュータ１７に供給される。パーソナルコンピュータ１７は、撮像信号処理部２４から供給された撮像信号に基づいて制御信号を生成し、制御信号を各部に対して送出する。

次に、図３Ａおよび図３Ｂを参照して、この発明の一実施の形態における搬送板９および保持部１４について詳細に説明する。なお、以下の説明ではチップ部品の長さをｌ、幅をｗ、高さをｈ（但しｌ≧ｗ、ｌ≧ｈとする）と表記する。ｌ、ｗ、ｈはそれぞれ数十μm〜数百μm程度とされ、例えば０６０３部品ではｌ＝０．６mm、ｗ＝ｈ＝０．３mmとされる。

上述したように、搬送板９にはチップ部品を載置する部品載置部９ａと部品載置部９ａと連通する搬送溝９ｂとからなる溝が形成されている。部品載置部９ａは、搬送溝９ｂの形成位置に向かって先細となるテーパ状とされる。

搬送板９の厚みは、チップ部品の種類に応じて例えば数百μmから数mm程度とされる。搬送溝９ｂの幅ｔ１は、チップ部品の高さｈ若しくは幅ｗよりやや大とされ、また長さｌより小とされる。例えば、対象のチップ部品の幅をｗとすると、ｔ１は１．２ｗ〜１．５ｗの値に設定される。また部品載置部９ａの開き角θは、９０°〜１６５°程度に設定される。

図３Ｂは、保持部１４の形状を示す。上述したように、保持部１４には切欠１５および１６が形成され、この切欠１５および１６に搬送溝９ｂの搬出口から放出されるチップ部品が挿入され、保持される。切欠１５（切欠１６についても同様）の開口幅ｔ２は、上述した搬送溝９ｂの幅ｔ１と略等しくされる。また、切欠１５の深さｄは、チップ部品の長さｌの1／３から２／３程度の長さに設定され、切欠１５から突出したチップ部品の一部がクリップ状の把持具により把持される。

次に、図４および図５を参照して、部品整列装置１の動作を説明する。図４および図５は動作説明図であり、部品整列装置１の記載を一部簡略化している。

図４Ａに示すように、搬送板９の部品載置部９ａには、一例として２個のチップ部品２５、２６が載置されている。なお、ここでは説明の便宜上、チップ部品の数を２個としたのもので、例えば２０個程度のチップ部品を載置することができる。

図４Ａに示す状態において、ステッピングモータ１１を回転し、移動ステージ１３と一体に保持部１４を矢印で示す方向に移動させる。そして図４Ｂに示すようにして搬送溝９ｂの搬出口と切欠１５の開口が対向する位置まで保持部１４が移動される。

保持部１４の位置決め終了後に、ピエゾ素子４および５に同位相の正弦波信号が印加される。このとき印加される正弦波信号によって発生する振動は、周波数が例えば数百Hz（ヘルツ）〜数十kHzとされ、また振幅が数百nm〜数十μmとされる。また、正弦波信号が印加される時間は、チップ部品が切欠１５に挿入されて保持されるまでの時間であり、実験データ等を参照して適切に設定される。ピエゾ素子４および５による振動によりチップ部品２５および２６に対して図４Ｃの矢印で示す搬出口方向への搬送力が加わる。加わる搬送力に応じてチップ部品２５および２６が部品載置部９ａから搬送溝９ｂに向かって搬送され、テーパ状とされる部品載置部９ａの幾何拘束によって搬送溝９ｂへと送り込まれる。そして搬送溝９ｂを搬出口方向に向かってさらに搬送され、搬出口から放出された後に搬出口と対向する切欠１５に挿入され、保持される。

次に、ピエゾ素子４および５に対する正弦波信号を印加する処理を停止し、ピエゾ素子４および５の振動を停止する。そして、図５Ａに示すようにして他の切欠１６の開口と搬送溝９ｂの搬出口とが対向する位置に保持部１４を移動する。保持部１４が移動した後、再びピエゾ素子４および５に対して同位相の正弦波信号が印加され、チップ部品２６が搬送溝９ｂを搬出口方向に進行する。なお、図５Ａではチップ部品２６が搬送溝９ｂに存在するように図示しているが、この段階でチップ部品２６が部品載置部９ａに存在しても上述したようにしてチップ部品２６が搬出口に向かって搬送される。

そして、図５Ｂに示すようにチップ部品２６が搬送溝９ｂの搬出口から放出され、搬出口と対向する位置の切欠１６に挿入され、保持される。この後にピエゾ素子４および５に対する正弦波信号を印加する処理が停止され、振動ステージ７の振動が停止する。

チップ部品の搬送、保持が終了すると、把持動作を行う把持位置まで保持部１４が移動する。この一実施の形態では、把持位置は、１以上の切欠の開口が搬送板９の端面と対向しない開放された状態とされる位置である。そして保持部１４の切欠１５および１６に保持されているチップ部品２５および２６を把持する動作が行われる。図５Ｃに示すように、例えば、クリップ状の把持具２８を使用して、チップ部品２５の切欠１５から突出している部分を挟み込むようにして把持し、チップ部品２５を切欠１５から取り出す。このとき、チップ部品２５は切欠１５に拘束されているので、安定して把持動作を行うことができる。このようにして把持具２８を使用してチップ部品２５を把持した後に、チップ部品２５を溶融したはんだに浸してはんだのぬれ性試験を行うことができる。なお、把持位置を調整して把持具２８の一側面を搬送板９の一側面の沿って摺動するように把持具２８を使用することによって、より安定して把持動作を行うことができる。

図６は、この発明の一実施の形態におけるパーソナルコンピュータ１７の制御によってなされる部品整列装置１の動作の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１では、保持部を原点位置に移動する処理が行われる。ここで原点位置とは、例えば図４Ａに示す位置である。勿論、この原点位置は任意の位置に設定することができる。

ステッピングモータ１１の回転によって移動ステージ１３が移動し、移動ステージ１３と一体に保持部１４が移動する。保持部１４が原点位置まで移動したか否かは、例えばフォトセンサを設けて保持部１４の位置をセンシングし、保持部１４が原点位置に移動した段階でフォトセンサから得られる出力信号が変化するようにして判別できる。フォトセンサから得られる出力信号の変化はパーソナルコンピュータ１７に供給され、出力信号の変化に応じてパーソナルコンピュータ１７はステッピングモータ１１の回転を停止する制御信号をモータドライバ２２に送出する。このようにして、保持部１４が原点位置に移動した段階でステッピングモータ１１を停止できる。

次に、処理がステップＳ２に進む。ステップＳ２では、保持部１４の初期位置合せが行われる。ここで初期位置とは、例えば図４Ｂを用いて説明したように保持部１４の最端の切欠１５の開口が搬送溝９ｂの搬出口と対向する位置をいう。保持部１４の原点位置から初期位置への移動量は、例えば事前にパーソナルコンピュータに設定されている。パーソナルコンピュータ１７に対して初期位置への移動指示がなされるとパーソナルコンピュータ１７は設定されている移動量に応じた制御信号をモータドライバ２２に対して送出する。モータドライバ２２は制御信号に応じてステッピングモータ１１を回転させて移動ステージ１３を移動し、移動ステージ１３と一体に保持部１４が初期位置まで移動する。

ステップＳ２において保持部１４が初期位置まで移動すると、処理がステップＳ３に進む。ステップＳ３では、チップ部品の整列処理が行われる。すなわち部品載置部９ａに載置されたチップ部品を搬送溝９ｂに送り込み、搬送溝９ｂの搬出口に向かって搬送する。搬送溝９ｂの搬出口から放出されたチップ部品が保持部１４の切欠１５に挿入され保持される。

ステップＳ３において、ピエゾ素子４および５に対して同位相の正弦波信号が印加され、部品載置部９ａに載置されたチップ部品が搬送溝９ｂを通過するようにして搬送され、搬出口と対向する切欠１５に挿入される。ピエゾ素子４および５に対する正弦波信号を印加する時間は、例えばパーソナルコンピュータ１７に事前に設定された時間とされる。また、撮像装置２３を使用して得られる撮像画像を解析することによってチップ部品の位置やチップ部品の動きの有無等を検知し、保持部１４の切欠１５にチップ部品が挿入された時点で正弦波信号を印加する処理を停止するようにしても良い。

ステップＳ３におけるチップ部品の整列処理の際には、ステップＳ４においてチップ部品の詰まりやひっかかりの有無が監視される。監視方法としては、例えば撮像装置２３を使用して得られる撮像画像を解析することによってチップ部品の位置やチップ部品の動きの有無を検知して、所定の時間が経過しても切欠１５にチップ部品が挿入されない場合や、全てのチップ部品が停止している場合には部品の詰まりやひっかかりが有ると判定する。その他にも搬送溝９ｂにセンサを設けて監視し、所定の時間、チップ部品の通過が確認できない場合に詰まりやひっかかりが有ると判別しても良い。ステップＳ４において、チップ部品の詰まりやひっかかりが有ると判別された場合は、処理がステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、部品の詰まりやひっかかりを排除する処理が行われる。従来は、このような部品の詰まりなどを未然に防止するため、若しくは詰まりを除去するために新たな機構を設けて対応していた。しかしながら、この発明では新たな機構を設けることなく、ピエゾ素子４および５に対して供給する正弦波信号の位相関係を制御し、チップ部品に与えられる搬送力の方向を反転してチップ部品が散らばる方向に移動することによって、チップ部品の詰まりやひっかかりを排除することができる。

すなわち、この発明の一実施の形態ではピエゾ素子４および５に対して、逆位相の正弦波信号を印加することによって、振動ステージ７を振動させる。するとチップ部品に対しては搬送溝９ｂから部品載置部９ａに向かう方向に搬送力が加わり、その搬送力によってチップ部品が部品載置部９ａの方向へ移動する。このように、この発明では、ピエゾ素子４および５に対して逆位相の正弦波信号を印加するだけで部品の詰まりやひっかかりを排除でき、新たな機構を設ける必要がない。従って、部品整列装置１の小型化を図ることができる。

ピエゾ素子４および５に対して逆位相の正弦波信号を印加する処理は、例えば撮像装置２３を使用して得られる撮像画像からチップ部品の位置やチップ部品の動きの有無等を検知して、全てのチップ部品が搬送溝９ｂの入口より十分手前の位置になるまで継続される。このステップＳ５における部品の詰まりやひっかかりを排除する処理が終了すると、再び処理がステップＳ４に戻り、ピエゾ素子４および５に対して同位相の正弦波信号が印加されてチップ部品の整列処理が行われる。なお、ピエゾ素子４および５に対して印加する正弦波信号の位相関係の制御を手動で切り換えられるようにしても良い。

ステップＳ４における判定ステップにおいて、部品の詰まりやひっかかりが無いと判別されると処理がステップＳ６に進む。ステップＳ６では、例えば撮像画像を解析して保持部１４に設けられる全ての切欠にチップ部品が整列されたか否かが判別される。ここで、若し保持部１４に設けられる全ての切欠の数より整列対象のチップ部品の数が少ない場合は、ステップＳ６では全てのチップ部品の整列が完了したか否かが判別される。

ステップＳ６において保持部１４に設けられる全ての切欠へのチップ部品の整列が終了していない場合（但し、全チップ部品の整列が完了している場合を除く）は、処理がステップＳ７に進む。ステップＳ７においては、次の切欠の開口が搬送溝９ｂの搬出口と対向する位置まで保持部１４が移動する。そして、再び処理がステップＳ３に戻り、次の切欠にチップ部品を整列させる処理が繰り返される。ステップＳ６の判定ステップにおいて、保持部１４に設けられる全ての切欠へのチップ部品の整列が終了した場合は、処理がステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、図５Ｃを使用して説明したように、最初にチップ部品が整列された最端の切欠１５が把持位置にくるように保持部１４が移動する。保持部１４が移動すると、処理がステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、把持位置に位置決めされた切欠に挿入されているチップ部品が把持具によって把持される。そしてチップ部品を把持する把持動作が終了すると、処理がステップＳ１０に進み、全てのチップ部品の把持動作が完了したか否かが判別される。

全ての把持動作が完了していない場合は、処理がステップＳ１１に進み、次の切欠が把持位置にくるように保持部１４が移動する。そして、処理がステップＳ９に進み把持動作が繰り返される。

ステップＳ１０において全てのチップ部品の把持動作が完了すると、処理が終了する。

以上、この発明の一実施の形態について具体的に説明したが、この発明は、上述した一実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。以下、具体的な変形例について説明する。

上述した一実施の形態の説明では、保持部１４が移動ステージ１３と一体に移動するとしたが、保持部１４を固定とし、ベース２および支持部３をｙ軸方向に移動するようにしても良いし、共に移動するようにしても良い。また、移動ステージ１３はｙ軸方向に移動される構成としたが、ｘ軸方向のみまたはｘ軸およびｙ軸方向に移動できるようにしても良い。

また、上述した一実施の形態の説明では、振動ステージ７の上面である座面８に板状の搬送板９を接着する構成としたが、振動ステージ７に対して深さ数十μm〜数mm程度のエッチング処理による除去加工を施して部品載置部９ａおよび搬送溝９ｂと同形状の溝を形成しても良い。さらに、搬送板９、保持板１４をチップ部品の大きさや形状に応じて、交換可能としても良い。

また、図３Ｂを使用した説明では保持部１４の切欠１５および１６の深さｄはチップ部品の長さｌの１／３〜２／３とされると説明したが、ｄ≧ｌとされても良い。この場合、整列されたチップ部品の全体が保持板１４の切欠に収納されるが、例えば、空気の吸引を利用する把持具によって吸引することでチップ部品の把持を行うことができる。なお、把持動作は人為的に行うようにしても良いし、機械を使用して自動的に行うようにしても良い。

また、部品整列装置１に部品の詰まりやひっかかりを報知する報知手段が備えられても良い。報知手段としては、ブザーなどの音声やＬＥＤ(Light Emitting Diode)などの発光素子などを使用でき、また、パーソナルコンピュータ１７のモニタに部品が詰まった旨の表示がなされても良い。勿論、部品の整列処理が監視できるように拡大鏡やマイクロスコープ等を設けて人間の目によってチップ部品の詰まりを確認できるようにしても良い。

また、部品整列装置１に自動的にチップ部品を供給する部品供給手段が備えられて良い。例えば、撮像装置２３を使用して得られる撮像画像を解析してチップ部品の有無を検知し、チップ部品が無くなった場合には、自動的若しくはパーソナルコンピュータ１７を使用した操作指示により部品供給手段が部品載置部９ａにチップ部品を供給するようにしても良い。これによりチップ部品の数と、保持板１４の切欠の数を厳密に対応させなくても連続的にチップ部品の整列、把持を行うことができる。

また、上述した一実施の形態では、すべての切欠にチップ部品が整列された後若しくはすべてのチップ部品の整列処理が終了した後に把持動作を行うようにしたが、整列処理と把持動作を交互に行うことも可能である。例えば、保持部１４の切欠１５と切欠１６との間の長さを適切に設定することで、保持部１４が移動して切欠１５が把持位置に位置決めされると共に、切欠１６の開口を搬送溝９ｂの搬出口と対向する位置に位置決めすることができる。そして切欠１５に整列されたチップ部品の把持動作が終了した後に、保持部１４を移動させることなく切欠１６へのチップ部品の整列処理を行うことができる。また、保持部１４が切欠に整列、保持されたチップ部品を把持位置に移動させる際に、ピエゾ素子４および５に対して同位相の正弦波信号を印加しても良い。これにより、切欠１５、１６に整列されたチップ部品に対して挿入方向への力が働き、切欠１５、１６からのチップ部品の離脱を防止できる。

また、図５Ｃに示した把持位置で終了した後に保持部１４が原点位置に向かって移動する際にもチップ部品の整列処理がなされても良い。

また、図６のフローチャートではステップＳ４においてチップ部品の詰まりやひっかかりが有るときにステップＳ５においてピエゾ素子４および５に対して逆位相の正弦波信号を印加するように説明したが、チップ部品の整列時に周期的に逆位相の正弦波信号を印加しても良い。すなわち、チップ部品の整列時にはピエゾ素子４および５に対して同位相の正弦波信号を印加するが、このときに例えば数百ms〜数s毎の周期的に、数十ms〜数百msの短時間、ピエゾ素子４および５に対して逆位相の正弦波信号を印加しても良い。逆位相の正弦波信号を周期的にピエゾ素子４および５に印加することで、チップ部品の詰まりやひっかかりの発生を未然に防止でき、また、詰まりやひっかかりを解消できる。

上述した一実施の形態では、振動発生手段としてピエゾ素子を使用したが、例えば磁界をかけることで伸縮する超磁歪素子を使用しても良い。

上述した処理は、パーソナルコンピュータ１７に限らず、専用のハードウェア回路によって実現することもできる。また、処理内容を記述したプログラムは、磁気記録装置、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。

この発明の一実施の形態における整列装置１の構成の概要を示す略線図である。この発明の一実施の形態における整列装置１の主要部の平面図と側面図である。この発明の一実施の形態に搬送板９および保持部１４の構成を説明するための略線図である。この発明の一実施の形態における整列処理および把持動作を説明するための略線図である。この発明の一実施の形態における整列処理および把持動作を説明するための略線図である。この発明の一実施の形態における整列処理および把持動作を説明するためのフローチャートである。従来のチップ部品の把持動作を説明するための略線図である。

符号の説明

１部品整列装置
４、５ピエゾ素子
７振動ステージ
９搬送板
９ａ部品載置部
９ｂ搬送溝
１１ステッピングモータ
１３移動ステージ
１４保持部
１５、１６切欠
１７パーソナルコンピュータ
１８、２０ファンクションジェネレータ
２３撮像装置
２５、２６チップ部品

Claims

振動ステージの上面に取り付けられる部材であり、幅ｗおよび高さｈが１mm以下である微小部品が収納される部品収納凹部と、上記部品収納凹部と端面との間に形成され、１．２ｗ〜１．５ｗに設定される幅を有する搬送溝とが形成され、上記部品収納凹部が上記搬送溝の形成位置に向かって先細となるテーパ状とされる第１の部材と、
上記振動ステージに結合され、上記振動ステージに対して垂直方向の振動を付与する第１のピエゾ素子と、
上記振動ステージに結合され、上記振動ステージに対して水平方向の振動を付与する第２のピエゾ素子と、
上記第１のピエゾ素子に対して第１の駆動信号を供給するとともに、上記第２のピエゾ素子に対して第２の駆動信号を供給する駆動信号発生部と、
上記第１の部材の端面とギャップを介して対向する端面に、上記微小部品が挿入保持される凹部を１又は複数個有する第２の部材と、
上記第１および第２の部材の少なくとも一方を変位させ、上記搬送溝の開口と、上記凹部の開口との位置関係を制御する機能と、上記第１の駆動信号および上記第２の駆動信号の少なくとも位相を制御する機能とを有する制御部とを備え、
上記制御部によって、上記駆動信号発生部が同位相の上記第１の駆動信号と上記第２の駆動信号とを上記第１のピエゾ素子および上記第２のピエゾ素子にそれぞれ供給して搬送力を発生し、
上記搬送力によって、上記微小部品を上記搬送溝内に送り込み、上記搬送溝の開口に向かう方向に上記微小部品を移動させて上記微小部品を上記１又は複数の凹部内に順次、挿入保持し、
上記制御部によって、上記駆動信号発生部が逆位相の上記第１の駆動信号と上記第２の駆動信号とを上記第１のピエゾ素子および上記第２のピエゾ素子に周期的にそれぞれ供給することによって上記搬送力の方向を反転させるようにした部品整列装置。
振動ステージの上面に取り付けられる部材であり、幅ｗおよび高さｈが１mm以下である微小部品が収納される部品収納凹部と、上記部品収納凹部と端面との間に形成され、１．２ｗ〜１．５ｗに設定される幅を有する搬送溝とが形成され、上記部品収納凹部が上記搬送溝の形成位置に向かって先細となるテーパ状とされる第１の部材と、上記振動ステージに結合され、上記振動ステージに対して垂直方向の振動を付与する第１のピエゾ素子と、上記振動ステージに結合され、上記振動ステージに対して水平方向の振動を付与する第２のピエゾ素子と、上記第１のピエゾ素子に対して第１の駆動信号を供給するとともに、上記第２のピエゾ素子に対して第２の駆動信号を供給する駆動信号発生部と、上記第１の部材の端面とギャップを介して対向する端面に、上記微小部品が挿入保持される凹部を１又は複数個有する第２の部材と、上記第１および第２の部材の少なくとも一方を変位させ、上記搬送溝の開口と、上記凹部の開口との位置関係を制御する機能と、上記第１の駆動信号および上記第２の駆動信号の少なくとも位相を制御する機能とを有する制御部とを有し、
上記制御部によって、上記駆動信号発生部が同位相の上記第１の駆動信号と上記第２の駆動信号とを上記第１のピエゾ素子および上記第２のピエゾ素子にそれぞれ供給して搬送力を発生し、上記搬送力によって、上記微小部品を上記搬送溝内に送り込み、上記搬送溝の開口に向かう方向に上記微小部品を移動させて上記微小部品を上記１又は複数の凹部内に順次、挿入保持するステップと、
上記制御部によって、上記駆動信号発生部が逆位相の上記第１の駆動信号と上記第２の駆動信号とを上記第１のピエゾ素子および上記第２のピエゾ素子に周期的にそれぞれ供給することによって上記搬送力の方向を反転させるステップとを有する部品整列方法。