JP4618204B2 - 部品実装ヘッドおよびエアフィルタユニット - Google Patents

Description

本発明は、電子部品実装装置に装着される部品実装ヘッドおよび異物濾過用に用いられるエアフィルタユニットに関するものである。

電子部品を基板に実装する電子部品実装装置では、部品供給部に収納された電子部品を部品実装ヘッドによってピックアップし、基板上へ移送して所定の実装位置に搭載する。電子部品のピックアップの方法としては、吸着ノズルによって真空吸着する方法が広く用いられている。この真空吸着においては、周囲の空気とともに大気中の微小なゴミや埃などの異物が同時に吸引されるため、吸引孔内での目詰まりを防止する目的で、真空吸引回路内には異物除去用のフィルタが挿入される（例えば特許文献１参照）。ここに示す例では、吸着ノズルが着脱自在に装着されるノズル装着部の内部に、交換自在に構成されたフィルタ部品を装着するようにしている。
特開２００２−３０１６７７号公報

ところで近年電子部品実装装置においては実装作業効率の向上のため、部品実装ヘッドとして複数の吸着ノズルを備えた多連型ヘッドが広く採用されるようになっており、装置コンパクト化のためには多連型ヘッドを構成する単位吸着ノズルユニットのサイズを極力小型化することが求められている。しかしながら、上述の特許文献例に示す構成では、ノズル装着部の内部にフィルタ部品を装着するスペースを必要とすることから、単位吸着ノズルユニットのサイズの小型化には限界があり、装置コンパクト化の要請に対応することが困難であった。

また上述構成においては、フィルタ部品を汚損により交換する際には、ノズル装着部全体を分解する必要があり、メンテナンスに手間と時間を要していた。さらに、フィルタ部品は高頻度での交換を要する消耗部品であることから一層のコスト低減が求められるが、上述例ではフィルタ部品のコスト低減が難しく、新たな構成のフィルタユニットを備えた部品実装ヘッドが求められていた。

そこで本発明は、装置コンパクト化を可能にするとともに、コスト低減を図ることができる部品実装ヘッドおよびフィルタユニットを提供することを目的とする。

本発明の部品実装ヘッドは、電子部品を吸着ノズルによって真空吸着により保持して基板に実装する部品実装ヘッドであって、前記吸着ノズルを保持しこの吸着ノズルに連通する第１の真空経路が設けられたノズル保持部と、このノズル保持部を上下動自在に支持し真空発生手段に連通する第２の真空経路が設けられたヘッド本体部と、前記第１の真空経路と第２の真空経路とを前記ノズル保持部のヘッド本体部に対する上下動を許容した状態で接続する真空接続部とを備え、前記真空接続部は、可撓性を有するチューブ内に異物濾過機能を有する多孔質体を挿入して成るエアフィルタユニットを含み、且つ前記多孔質体の形状は、前記ノズル保持部の上下動による前記チューブの屈曲変形においてこのチューブに折曲がり部を生じさせるエッジ部が無い形状である。

本発明のフィルタユニットは、電子部品を吸着する前記吸着ノズルを保持しこの吸着ノズルに連通する第１の真空経路が設けられたノズル保持部と、このノズル保持部を上下動
自在に支持し真空発生手段に連通する第２の真空経路が設けられたヘッド本体部と、前記第１の真空経路と第２の真空経路とを前記ノズル保持部のヘッド本体部に対する上下動を許容した状態で接続する真空接続部とを備えた部品実装ヘッドにおいて、前記真空接続部に用いられる異物濾過用のエアフィルタユニットであって、可撓性を有するチューブ内に異物濾過機能を有する多孔質体を挿入して成り、且つ前記多孔質体の形状は、前記ノズル保持部の上下動による前記チューブの屈曲変形においてこのチューブに折曲がり部を生じさせるエッジ部が無い形状である。

本発明によれば、異物濾過用のエアフィルタユニットを、可撓性を有するチューブ内に異物濾過機能を有する多孔質体を挿入して構成し、且つ多孔質体の形状をチューブの屈曲変形において折曲がり部を生じさせるエッジを含まない形状とすることにより、装着スペースを小型化して装置コンパクト化を可能にするとともに、簡便な構成・安価な材料を使用することによってコスト低減を図ることができる。

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における移載ヘッドの構成説明図、図３、図４は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における移載ヘッドの動作説明図、図５は本発明の一実施の形態のフィルタユニットの断面図、図６は従来のエアフィルタユニットを用いた場合の不具合例の説明図である。

まず図１を参照して電子部品実装装置の構造を説明する。図１において基台１の中央にはＸ方向（基板搬送方向）に搬送路２が配設されている。搬送路２は基板３を搬送し実装作業位置に位置決めする。搬送路２の両側方には、部品供給部４が配置されており、それぞれの部品供給部４には複数のテープフィーダ５が並設されている。テープフィーダ５は電子部品を保持したキャリアテープを収納し、このキャリアテープをピッチ送りすることにより、電子部品を以下に説明する部品搭載機構によるピックアップ位置に供給する。

基台１上面の両端部上にはＹ軸テーブル６Ａ，６Ｂが配設されており、Ｙ軸テーブル６Ａ、６Ｂ上には２台のＸ軸テーブル７Ａ，７Ｂが架設されている。Ｙ軸テーブル６Ａを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＡがＹ方向に水平移動し、Ｙ軸テーブル６Ｂを駆動することにより、Ｘ軸テーブル７ＢがＹ方向に水平移動する。Ｘ軸テーブル７Ａ，７Ｂには、それぞれ部品実装ヘッド８および部品実装ヘッド８と一体的に移動する基板認識カメラ９が装着されている。Ｙ軸テーブル６Ａ，Ｘ軸テーブル７Ａ，Ｙ軸テーブル６Ｂ，Ｘ軸テーブル７Ｂをそれぞれ組み合わせて駆動することにより部品実装ヘッド８は水平移動し、それぞれの部品供給部４から電子部品を吸着ノズル１２（図２参照）によってピックアップし、搬送路２に位置決めされた基板３上に移送搭載する。基板３上に移動した基板認識カメラ９は、基板３を撮像して認識する。

部品供給部４から搬送路２に至る経路には、部品認識カメラ１０およびノズルストッカ１１が配設されている。部品認識カメラ１０は、それぞれの部品実装ヘッド８に保持された状態の電子部品を下方から撮像する。ノズルストッカ１１は、実装対象の電子部品の種類に対応した吸着ノズル１２を複数種類収納している。部品実装ヘッド８をノズルストッカ１１にアクセスさせ、ここで部品実装ヘッド８にノズル交換動作を行わせることにより、以下に説明する単位実装ヘッド８ａに装着される吸着ノズル１２を、実装対象の電子部品の種類に応じて交換することができるようになっている。

次に図２、図３を参照して、電子部品を吸着ノズルによって真空吸着により保持して基板に実装する部品実装ヘッド８について説明する。図２に示すように、部品実装ヘッド８
はマルチタイプであり、複数（ここでは８個（４個×２列））の単位実装ヘッド８ａを共通のベース部８ｂによって保持した構成となっている。これらの単位実装ヘッド８ａはそれぞれ下端部に電子部品を吸着して保持する吸着ノズル１２を備えており、吸着ノズル１２は単位実装ヘッド８ａの下部に設けられた装着部１３に着脱自在に装着される。

それぞれの単位実装ヘッド８ａは、Ｚ軸モータ２３によって回転駆動される昇降機構２２を個別に備えており、Ｚ軸モータ２３を駆動することにより、昇降軸２１が昇降する。昇降軸２１の下方はベース部８ｂを貫通して更に下方に延出した下部昇降軸２１ａ（図３）となっており、吸着ノズル１２が装着された装着部１３は下部昇降軸２１ａの下端部に結合される。したがって、Ｚ軸モータ２３を駆動して昇降軸２１を昇降させることにより、それぞれの吸着ノズル１２を個別に昇降させることができる。

ベース部８ｂの上面側には、昇降軸２１を回転駆動するためのΘ軸駆動機構２０が設けられている。Θ軸駆動機構２０は、それぞれの昇降軸２１に結合されたプーリ２０ａを共通のΘ軸モータ１９によってベルト１８を介して駆動する構成となっており、Θ軸モータ１９を駆動することにより、各昇降軸２１は軸廻りに回転する。これにより、装着部１３に装着された吸着ノズル１２を軸廻りに回転させることが可能となっている。

次に、装着部１３の詳細構成および吸着ノズル１２から真空吸引・エアブローする吸引・ブロー系の構成について説明する。図３に示すように、装着部１３は内部空間１３ａと連通する吸引孔１３ｃが設けられたノズルホルダ１３ｂを有しており、ノズルホルダ１３ｂが吸着ノズル１２に嵌脱することにより、吸着ノズル１２は装着部１３に装着される。そしてこの状態では、吸着ノズル１２に設けられた吸着孔１２ａは内部空間１３ａと連通する。ベース部８ｂから下方に延出した下部昇降軸２１ａは回転継手部１４に対して回転自在となっており、下部昇降軸２１ａには内部空間１３ａと連通する吸引孔２１ｂが設けられている。さらに吸引孔２１ｂは回転継手部１４に設けられた吸引孔１４ｂと下部昇降軸２１ａの軸回転角度に関係なく常に連通するようになっており、吸引孔１４ｂは回転継手部１４の外面に設けられたチューブ継手１４ａと連通している。

ベース部８ｂの側面にはバルブマニホールド１７が装着されており、バルブマニホールド１７には、複数のソレノイドバルブ１６が各単位実装ヘッド８ａ毎にセットされている。各ソレノイドバルブ１６はバルブマニホールド１７に設けられた給排気ポート１７ａと連通しており、各ソレノイドバルブ１６には配管接続用のチューブ継手１６ａが設けられている。図２に示すように、バルブマニホールド１７の一端には真空ポンプ２４が接続されており、さらにバルブマニホールド１７の他端にはエア源２６が電磁弁２５を介して接続されている。

２つのチューブ継手１４ａ、１６ａは、チューブ２７の内部に複数（ここでは２個）のフィルターボール２８を挿入した構成のフィルターユニット１５を介して接続されている。この状態においてチューブ２７は異なる高さ位置にある２つのチューブ継手１４ａ、１６ａを接続して屈曲状態にあり、吸着ノズル１２を下降させる際には、図４に示すように、チューブ２７の屈曲状態が変化することにより、吸着ノズル１２の上下動を許容するようになっている。

真空ポンプ２４を駆動することにより、バルブマニホールド１７の給排気ポート１７ａ内が真空排気される。このとき、ソレノイドバルブ１６を開に切り替えることにより、チューブ２７、吸引孔１４ｂ、吸引孔２１ｂ、内部空間１３ａ、および吸引孔１３ｃを介して吸着孔１２ａから真空吸引する。これにより、実装対象の電子部品を吸着ノズル１２によって吸着保持することができる。また、真空ポンプ２４の駆動を停止して、電磁弁２５を開に切り替えることにより、ソレノイドバルブ１６から正圧空気が給排気ポート１７ａ
内に供給される。供給された空気は、チューブ２７、吸引孔１４ｂ、吸引孔２１ｂ、内部空間１３ａおよび吸引孔１３ｃを介して吸着孔１２ａから噴出し、これにより吸着ノズル１２に保持した電子部品を離脱させることができる。

上記構成において、吸引孔１３ｃ、内部空間１３ａ、吸引孔２１ｂ、吸引孔１４ｂは第１の真空経路を構成し、装着部１３、回転継手部１４は、吸着ノズル１２を保持し吸着ノズル１２の吸着孔１２ａに連通する第１の真空経路が設けられたノズル保持部となっている。そしてバルブマニホールド１７ａの給排気孔１７ａは第２の真空経路であり、ベース部８ｂおよびベース部８ｂに装着されたバルブマニホールド１７、ソレノイドバルブ１６は、上述のノズル保持部を上下動自在に支持し、真空発生手段である真空ポンプ２４に連通する第２の真空経路が設けられたヘッド本体部を構成する。さらに、フィルターユニット１５は、上述の第１の真空経路と第２の真空経路とをノズル保持部のヘッド本体部に対する上下動を許容した状態で接続する真空接続部に含まれ、真空吸引経路の一部を構成している。

次に図５を参照して、フィルターユニット１５の詳細を説明する。フィルターユニット１５は、樹脂などで製作され可撓性を有する透明のチューブ２７内に、複数（ここでは２個）のフィルターボール２８を挿入した構成となっている。フィルターボール２８は、内部に多数の微細空隙を有する燒結金属などの多孔質材料で製作された多孔質体であり、気体を通過させながら気体中の微細異物を捕集する異物濾過機能を有している。ここで、フィルターボール２８の形状は、図５（ａ）に示すように球形状となっており、これにより、チューブ２７を屈曲変形させた場合においても、チューブ２７はフィルターボール２８の表面の曲率に倣って容易に変形し、したがってチューブ２７に折曲がり部が生じにくいという特徴を有している。

なお、フィルターボール２８を球形状とすると製造が容易になり、コスト低減の面から望ましいが、球形状以外にも、図５（ｂ）に示すフィルターボール２８Ａのように、楕円断面を有する曲面体としてもよい。要は、ノズル保持部の上下動によるチューブ２７の屈曲変形において、図５（ｃ）に例示するようなチューブ２７に折曲がり部を生じさせるエッジ部を有する形状でなく、連続した滑らかな曲面によって構成された形状であればよい。

すなわち、図５（ｃ）は、類似の構成による従来のエアフィルタにおける変形状態を示している。従来は同様のチューブ２７内に、略円筒形状のフィルター部品２９を挿入した構成となっていた。このため、チューブ２７を屈曲変形させた場合には、チューブ２７はフィルター部品２９のエッジによって小さな曲率半径で折り曲げられることとなり、屈曲度合いが増加すると容易に折曲がり部ａを生じていた。図６は、このような折曲がり部を生じやすいフィルター部品２９をチューブ２７に挿入してフィルタとして用いた場合のチューブ２７の変形挙動を示すものである。すなわち、吸着ノズル１２を装着部１３、回転継手部１４とともに上昇させるてチューブ２７の屈曲度合いが増加すると、チューブ２７はフィルター部品２９のエッジ近傍から折れ曲がり、真空吸引が正常に行えないような状態となっていた。

これに対し、本実施の形態においては、チューブ２７の屈曲変形においてこのような折曲がり部を生じさせるエッジ部の無い連続した滑らかな曲面で表面が構成されたフィルターボール２８、２８Ａを用いていることから、吸着ノズル１２の上下動する範囲内においてチューブ２７の屈曲状態が変化しても、チューブ２７には気体の流通を阻害する折曲がり部が発生せず、正常な真空吸引を確保することができる。またフィルター部品２９の場合には、円筒形状の端面のみが濾過面となるのに対し、フィルターボール２８、２８Ａの場合には気体と接触する表面積が大きく、良好な濾過性能を有している。

なお、図３，図４に示すように、フィルターボール２８をチューブ２７内に複数挿入して用いる場合には、それぞれのフィルターボール２８として濾過度の異なるものを用いることにより、捕集された異物を各フィルターボール２８の間の隙間内に貯留することができる。このとき、チューブ２７が透明であれば、異物蓄積状態が外部から視認でき、フィルタの汚損状態を容易に判定することができる。

上記説明したように、本実施の形態においては、異物濾過用のエアフィルタユニット１５を、可撓性を有するチューブ２７内に異物濾過機能を有する多孔質体より成るフィルターボール２８を挿入して構成し、且つフィルターボール２８の形状をチューブ２７の屈曲変形において折曲がり部を生じさせるエッジを含まない形状としたものである。

これにより、部品実装ヘッドのノズル装着部内にフィルター部品を内蔵する構成と比較して、フィルター部品の装着スペースを小型化して部品実装ヘッドのコンパクト化を可能にすることができる。また、エアフィルターユニット１５は簡便な構成であり、安価な材料を使用していることから、消耗部品であるエアフィルターユニット１５のコスト低減を図ることができる。さらにメンテナンス時には、単にエアフィルターユニット１５全体をチューブ継手に対して着脱するのみでよく、交換作業を極めて容易に行うことができる。

なお上述の実施の形態においては、フィルターユニット１５を電子部品実装装置の部品実装ヘッドにおける真空吸引回路に用いた例を示したが、フィルターユニット１５の用途としてはこれに限られず、部品実装ヘッド以外の用途の真空吸引回路や、更には正圧空気を駆動用やブロー用のための正圧供給回路にも用いることが可能である。

本発明の部品実装ヘッドおよびエアフィルタユニットは、装置コンパクト化を可能にするとともに、コスト低減を図ることができるという効果を有し、電子部品を吸着ノズルによって真空吸着により保持して基板に実装する部品実装分野において有用である。

本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における移載ヘッドの構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における移載ヘッドの動作説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における移載ヘッドの動作説明図 本発明の一実施の形態のフィルタユニットの断面図 従来のエアフィルタユニットを同様用途に用いた場合の不具合例の説明図

符号の説明

３ 基板
８ 部品実装ヘッド
８ａ 単位実装ヘッド
８ｂ ベース部（ヘッド本体部）
１２ 吸着ノズル
１３ 装着部（ノズル保持部）
１５ フィルターユニット（真空接続部）
１６ ソレノイドバルブ
１７ バルブマニホールド
２７ チューブ
２８、２８Ａ フィルターボール（多孔質体）

Claims (6)

1. 電子部品を吸着ノズルによって真空吸着により保持して基板に実装する部品実装ヘッドであって、
   前記吸着ノズルを保持しこの吸着ノズルに連通する第１の真空経路が設けられたノズル保持部と、このノズル保持部を上下動自在に支持し真空発生手段に連通する第２の真空経路が設けられたヘッド本体部と、前記第１の真空経路と第２の真空経路とを前記ノズル保持部のヘッド本体部に対する上下動を許容した状態で接続する真空接続部とを備え、
   前記真空接続部は、可撓性を有するチューブ内に異物濾過機能を有する多孔質体を挿入して成るエアフィルタユニットを含み、且つ前記多孔質体の形状は、前記ノズル保持部の上下動による前記チューブの屈曲変形においてこのチューブに折曲がり部を生じさせるエッジ部が無い形状であることを特徴とする部品実装ヘッド。
2. 前記チューブ内に、濾過度の異なる複数の多孔質体が装着されていることを特徴とする請求項１記載の部品実装ヘッド。
3. 電子部品を吸着する前記吸着ノズルを保持しこの吸着ノズルに連通する第１の真空経路が設けられたノズル保持部と、このノズル保持部を上下動自在に支持し真空発生手段に連通する第２の真空経路が設けられたヘッド本体部と、前記第１の真空経路と第２の真空経路とを前記ノズル保持部のヘッド本体部に対する上下動を許容した状態で接続する真空接続部とを備えた部品実装ヘッドにおいて、前記真空接続部に用いられる異物濾過用のエアフィルタユニットであって、
   可撓性を有するチューブ内に異物濾過機能を有する多孔質体を挿入して成り、且つ前記多孔質体の形状は、前記ノズル保持部の上下動による前記チューブの屈曲変形においてこのチューブに折曲がり部を生じさせるエッジ部が無い形状であることを特徴とするエアフィルタユニット。
4. 前記チューブ内に、濾過度の異なる複数の多孔質体が装着されていることを特徴とする請求項３記載のエアフィルタユニット。
5. 空圧配管もしくは真空配管に用いられる異物濾過用のエアフィルタユニットであって、
   可撓性を有するチューブ内に異物濾過機能を有する多孔質体を挿入して成り、且つ前記多孔質体の形状は、前記チューブの屈曲変形においてこのチューブに折曲がり部を生じさせるエッジ部が無い形状であることを特徴とするエアフィルタユニット。
6. 前記チューブ内に、濾過度の異なる複数の多孔質体が装着されていることを特徴とする請求項５記載のエアフィルタユニット。
   

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