JP4735443B2

JP4735443B2 - 小型部品取出装置

Info

Publication number: JP4735443B2
Application number: JP2006182930A
Authority: JP
Inventors: 要司板垣
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-07-03
Filing date: 2006-07-03
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2026-07-03
Also published as: JP2008016465A

Description

本発明はチップコンデンサのような小型部品を保持治具から取り出す装置に関するものである。

小型部品の負荷試験方法として、従来より破壊物理解析法（ＤＰＡ法）がある。ＤＰＡ法は、小型部品を例えば溶融はんだに浸漬し、引き上げた小型部品をプレート上に樹脂を用いて固定し、研磨後クラック等の欠陥を目視により判別する方法である。しかし、判別に時間を必要とするだけでなく、試験者の熟練度等により判別精度が左右されるという問題がある。

特許文献１には、ピンセット等の挟持部材で小型部品を挟持し、その小型部品を溶融はんだに浸漬し、熱ストレスによって小型部品に破壊やクラックが発生した時の振動（超音波振動）を、挟持部材に取り付けたアコースティックエミッションセンサ（以下、ＡＥセンサと呼ぶ）で検出する方法が開示されている。この方法は、ＤＰＡ法に比べて短時間で負荷試験を実施でき、かつ熟練を必要とせずに精度よく内部欠陥を検出できるという利点がある。

前記小型部品を挟持する挟持部材として、例えば特許文献２に示されるような挟持装置を使用することができる。この挟持装置は、小型部品をチャックによってピックアップするものであり、位置決めモータによりチャックの一対の爪部材を開閉作動するチャック開閉装置と、ＣＣＤカメラからなる小型部品の検出手段と、この検出手段からの小型部品の被挟持部の幅および隣接する小型部品との間隔の検出信号に基づいて、チャックの一対の爪部材の開閉ストロークを設定する演算処理手段とを備え、演算処理手段からの信号で位置決めモータの回転量を制御するものである。

小型部品に対して負荷試験を効率よく実施するには、事前に小型部品を保持治具に並べて配置しておくことが望ましい。保持治具は、シリコンゴムシートのような表面に粘着面を有するゴム弾性材で形成され、その粘着性によって小型部品が粘着面に保持される。前記のように粘着面に保持された小型部品を、チャック手段で挟持して上方へ引き上げた時、チャック手段の挟持力不足のため、チャック手段と小型部品との間ですべりが発生し、取出ミスとなる場合がある。チャック手段の挟持力を増大させれば取出ミスを低減できるが、小型部品に過大な負荷がかかるので、小型部品が損傷するなどの問題が発生する。特に、セラミック部品のように負荷によってクラックが発生しやすい部品の場合、チャック手段の挟持力を増大させることができない。

また、特許文献２に示されるような挟持装置を高温負荷試験に適用した場合、爪部材を開閉作動させる機構が複雑になるだけでなく、開閉装置の振動が発生し、ＡＥセンサがこの振動を誤検出してしまう恐れがある。さらに、取出ミスを低減するとともに小型部品への損傷を低減するために、チャックの爪部材の内側にゴムなどの弾性部材を取り付け、この弾性部材で小型部品を挟持する方法が考えられるが、この場合には、小型部品で発生した微細な振動が弾性部材でダンピングされるので、検出精度が低下してしまう。したがって、チャックを高温負荷試験に適用しようとすれば、チャックの爪部材に弾性部材を取り付けることができない。
実開平１−１５８９６２号公報特開２００４−８２２３９号公報

そこで、本発明の目的は、小型部品への挟持力が小さくても、粘着性を持つ保持治具から小型部品を簡単に取り出すことができる小型部品取出装置を提供することにある。
他の目的は、前記小型部品取出装置を用いて取り出された小型部品に対して負荷試験を実施できる高温負荷試験装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、上面に粘着面を有し、前記粘着面に小型部品の底面を粘着保持する保持治具と、前記保持治具に保持された前記小型部品の対向する二側面を挟持する一対の爪部を有するチャック手段と、前記チャック手段を前記爪部の開閉方向と平行に移動させるチャック移動手段と、前記粘着面が前記チャック手段の移動方向を向くように、前記保持治具を水平軸を中心として傾ける保持治具傾動手段と、前記爪部が前記小型部品を挟持した後、前記チャック手段を移動させる前または移動と同時に、前記保持治具を傾けるよう前記保持治具傾動手段を作動させる制御手段と、を備える小型部品取出装置を提供する。

まず保持治具の粘着面に小型部品の底面を粘着保持する。次に、チャック手段の一対の爪部で保持治具に保持された小型部品の対向する二側面を挟持する。チャック手段の爪部で小型部品の対向する二側面を挟持した後、粘着面がチャック手段の移動方向を向くように、保持治具を水平軸を中心として傾ける。チャック手段の移動方向は予め決められているので、その方向を向くように保持治具を傾ければよい。傾動軸は、小型部品の底面付近が好ましい。保持治具の傾動によって粘着面が傾くので、チャック手段により水平に保持されている小型部品の底面と粘着面との間に隙間が発生する。この状態でチャック手段を爪部の開閉方向と平行に移動させると、小型部品の底面と粘着面とが簡単に引き離され、小型部品を無理なく取り出すことができる。

チャック手段の移動方向が爪部の開閉方向と平行であるから、チャック手段を移動させた時に小型部品と粘着面との間に作用する粘着力は一対の爪部の対向方向に作用し、爪部と小型部品との接触面にすべりが発生しにくい。しかも、前記のように保持治具を傾けて小型部品の底面と粘着面との間に隙間を発生させた上で、小型部品を水平方向に取り出すので、チャック手段の挟持力は、保持治具の粘着力に打ち勝って垂直に持ち上げることができる程度の大きな挟持力は必要でない。そのため、小型部品に無理な負荷がかからない。

好ましい実施の形態によれば、保持治具傾動手段は、小型部品の底面であってチャック手段の移動方向と逆側の縁部付近を軸心として、保持治具を傾けるのがよい。
保持治具の傾動軸心が小型部品の底面から離れた位置にあると、保持治具を傾けたとき、粘着面が小型部品の底面に対して垂直方向に離れ、爪部と小型部品との間ですべりが生じる可能性がある。これに対し、保持治具の傾動軸心を粘着面と接している小型部品の底面の一方の側縁（特に、チャック手段の移動方向と逆側の側縁）付近とした場合には、小型部品の底面の一方の側縁を支点として粘着面が回転するので、爪部と小型部品との間にすべりを発生させずに、隙間を発生させることができる。そのため、チャック手段を水平移動させた時に小型部品を粘着面から簡単に引き離すことができる。

好ましい実施の形態によれば、保持治具を細長い板状とし、その長手方向に沿った軸を中心として傾ける場合、小型部品を保持治具の長手方向に沿って一列に配列しておくのがよい。この場合には、保持治具の上方に長手方向に沿って複数のチャック手段を配列することで、複数の小型部品を同時に取り出すことができる。また、チャック手段の爪部の開閉方向および移動方向を保持治具の長手方向と直交方向とすることで、隣合う小型部品と干渉せずに、小型部品を個別に取り出すことができる。

好ましい実施の形態によれば、チャック手段は、金属材料により一体形成されたピンセットを備え、ピンセット自身のばね弾性により小型部品を挟持するものがよい。
チャック手段が爪部をアクチュエータにより機械的に開閉作動させる構造としてもよいが、構造が複雑になるだけでなく、アクチュエータの動作による振動が発生する可能性がある。これに対し、チャック手段をピンセットで構成すれば、構造が簡単で、不要な振動も発生しない。

好ましい実施の形態によれば、ピンセットは、根元部と、根元部から二股状に別れた操作部と、操作部の先端側に位置し、互いに交差する交差部と、交差部の先端側に位置し、小型部品を挟持する爪部とを有し、操作部を対向方向に操作することで、前記爪部が開くように構成されているのがよい。
つまり、ピンセットを逆作用ピンセットとすることで、操作部をアクチュエータで閉じることで、爪部を開くことができ、挟持力はピンセット自身のばね弾性により設定できる。

本発明にかかる小型部品取出装置を、高温負荷試験装置に適用することができる。この高温負荷試験装置は、小型部品取出装置により取り出された小型部品をチャック手段で挟持したまま高温液体槽に浸漬し、浸漬時に発生する小型部品からの振動をチャック手段を介してＡＥセンサで検出することで、小型部品の異常を検出するものである。高温液体槽としては、例えば溶融はんだ槽などがある。小型部品を高温液体槽に浸漬したとき、熱ストレスによって小型部品にクラックが発生すると、このクラックは極めて微細な超音波振動としてＡＥセンサに伝わる。クラックの振動がＡＥセンサに伝わりやすくするため、チャック手段はピンセットのような金属一体品で構成されているものがよく、さらにチャック手段の爪部の小型部品との接触部はゴム等の弾性体で覆われていないことが望ましい。

以上のように、本発明によれば、保持治具に粘着保持された小型部品の二側面をチャック手段の爪部で挟持した後、保持治具の粘着面がチャック手段の移動方向を向くように、保持治具を水平軸を中心として傾け、この状態でチャック手段を爪部の開閉方向と平行に移動させるようにしたので、小型部品の底面と粘着面とが簡単に引き離され、小型部品を無理なく取り出すことができる。また、小型部品の底面と粘着面との間に隙間を発生させた上で、小型部品を水平方向に取り出すので、チャック手段の挟持力は、保持治具の粘着力に打ち勝って垂直に持ち上げることができる程度の大きな挟持力は必要でない。そのため、小型部品に無理な負荷がかからないという利点がある。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、実施例を参照して説明する。

図１，図２は、本発明にかかる小型部品取出装置の概略図を示す。
この実施例で用いられる小型部品Ｃとは、チップ型のセラミックコンデンサやチップ抵抗、チップインダクタなどのチップ部品である。

本取出装置は、一軸ガイド１の上にＹ軸方向に走行自在に配置されたスライドテーブル２を備えており、スライドテーブル２には長手方向と平行な支軸３ａの回りに傾動可能な細長いチルトテーブル３が取り付けられている。チルトテーブル３はスライドテーブル２の一端部に取り付けられた傾動用アクチュエータ（例えばロータリーアクチュエータ）４によって所定角度だけ傾動することができる。傾斜角度は１０°〜４５°程度がよい。チルトテーブル３の上面には、シリコーンゴム等の弾性体よりなる長方形状の保持治具５が配置されており、この保持治具５の上面の粘着面５ａに複数の小型部品Ｃの底面が粘着保持されている。小型部品Ｃは保持治具５の長手方向に一列に保持されている。支軸３ａおよび傾動用アクチュエータ４の回転軸４ａの軸心Ｐは、保持治具５の上面５ａに粘着されている小型部品Ｃの底面の一方の側縁（後述する図５の点Ｐ参照）付近に設定されている。

一軸ガイド１の両側には、一対の光電センサ６，７が配置されており、これらセンサ６，７によって保持治具５上に一列に整列保持された小型部品Ｃの端面を検出し、スライドテーブル２を所定位置で停止させることができる。一軸ガイド１の片側近傍には、溶融はんだ９を貯留したはんだ槽８が設置されている。

保持治具５の上方には、チャック装置１０が二軸ガイド１１によってＸＺ方向、つまり水平方向と垂直方向とに移動可能に配置されている。二軸ガイド１１の水平方向（Ｘ方向）の移動は、スライドテーブル２の移動方向と直交している。チャック装置１０には、図３に示すように、小型部品Ｃの対向する二側面を挟持する一対の爪部１２ｄを持つピンセット１２と、ピンセット１２を操作して爪部１２ｄを開かせる一対の開閉チャック１３とが装備されている。

ピンセット１２は、金属材料により一体的に形成された逆作用タイプのピンセットである。すなわち、根元部１２ａと、根元部から二股状に別れた操作部１２ｂと、操作部の先端側に位置し、互いに交差する交差部１２ｃと、交差部の先端側に位置し、小型部品Ｃを挟持する一対の爪部１２ｄとを有している。開閉チャック１３は操作部１２ｂの両側に位置しており、操作部１２ｂを対向方向に押すことで、爪部１２ｄを開くことができる。開閉チャック１３は、例えばモータやソレノイドなど、電気信号によって作動させることができるアクチュエータである。チャック装置１０により小型部品Ｃを挟持する場合には、図４に示すように、開閉チャック１３を閉じ方向に作動させ、爪部１２ｄを開いた状態で小型部品Ｃの両側に挿通する。その後、開閉チャック１３を開き方向に作動させることで、爪部１２ｄを閉じ、小型部品Ｃの対向する二側面を挟持する。ピンセット１２による小型部品Ｃの挟持力は、ピンセット１２自身のばね弾性によって与えられる。ピンセット１２の根元部１２ａには、超音波振動を検出できるＡＥセンサ１４が取り付けられている。すなわち、爪部１２ｄによって挟持された小型部品Ｃを溶融はんだ９の中に浸漬し、その熱ストレスによって小型部品Ｃにクラックが発生すると、そのクラックによる超音波振動をＡＥセンサ１４で検出することできるようになっている。このようにして、小型部品Ｃの高温負荷試験を実施できる。

前記一軸ガイド１、傾動用アクチュエータ４、光電センサ６，７、二軸ガイド１１、チャック装置１０およびＡＥセンサ１４は、図示しない制御装置に接続され、所定の順序で作動される。

ここで、本取出装置を用いて高温負荷試験を実施する方法について、図５を参照して説明する。
まず、図５の（ａ）のように、保持治具５の上面（粘着面）５ａに小型部品Ｃの底面を粘着保持しておく。このとき、チルトテーブル３の傾動軸心Ｐが、小型部品Ｃの底面の一方の側縁と一致するように保持しておく。次に、保持治具５上に爪部１２ｄを開いた状態で降下させ、爪部１２ｄを小型部品Ｃの両側に位置させる（図５の（ｂ）参照）。次に、爪部１２ｄを閉じ、爪部１２ｄで小型部品Ｃの二側面を挟持する（図５の（ｃ）参照）。

次に、チルトテーブル３を、保持治具５の粘着面５ａが右側を向くように、傾動させる。この時、チルトテーブル３の傾動軸心Ｐは小型部品Ｃの底面の左側縁付近にあるので、小型部品Ｃの底面の左側縁を支点として粘着面５ａが傾き、小型部品Ｃの底面と粘着面５ａとの間に隙間が発生する（図５の（ｄ）参照）。その後、チャック装置１０（ピンセット１２）を右方向に水平移動させると、小型部品Ｃは粘着面５ａに対してエッジ部で接触しているに過ぎないので、小型部品Ｃを粘着面５ａから容易に引き離すことができる。その結果、小型部品Ｃに無理な負荷を与えずに、取り出すことができる。

保持治具５から取り出された小型部品Ｃは、爪部１２ｄで挟持されたまま、はんだ槽８の上方へ二軸ガイド１１によって搬送され、図６に示すように溶融はんだ９の中に浸漬される。溶融はんだ９による熱ストレスによって、小型部品Ｃにクラックが発生すると、その微細な超音波振動はピンセット１２を伝ってＡＥセンサ１４で検出される。この検出信号に基づいて、小型部品Ｃの良否を判定することができる。

図１，図２には、１台のチャック装置１０で１個の小型部品Ｃだけを挟持し、保持治具５から取り出す例を示したが、これに限るものではない。図１に示すように複数の小型部品Ｃを保持治具５の長手方向に一列に配列し、長手方向と平行な軸心を中心として保持治具５を傾けるようにすれば、複数台のチャック装置１０でそれぞれ個別の小型部品Ｃを挟持して保持治具５から取り出すこともできるし、１台のチャック装置１０で複数の小型部品Ｃを同時に挟持して保持治具５から取り出すこともできる。この場合には、取出効率が向上する。

本取出装置は、上述のような高温負荷試験に用いられる例に限らず、他の用途にも使用できることは勿論である。但し、溶融はんだに浸漬して高温負荷試験を実施する場合には、小型部品Ｃの電極面にはんだ皮膜を同時に形成することが可能になるので、望ましい。
また、チャック装置は、実施例のようなピンセットを用いた例に限らず、小型部品の対向する二側面を挟持する一対の爪部を有するものであれば、いかなる構造のチャック装置を用いてもよい。

前記実施例では、チャック装置１０に用いられるピンセット１２が逆作用タイプのものを示したが、特許文献１の第２図に示されたような順作用タイプのものでもよい。
前記実施例では、保持治具５全体がシリコーンゴム等の弾性体で形成された例を示したが、硬質基板の上面にだけ弾性体が設けられた保持治具であってもよい。この保持治具５を何らかの方法でチルトテーブル３の上面に固定すればよい。
前記実施例では、保持治具を静止させた状態でチャック手段をその爪部の開閉方向と平行に移動させる例を示したが、保持治具が傾動した後にチャック手段に対して水平移動してもよい。要するに、チャック手段と保持治具とが相対的に水平移動できるものであればよい。

本発明にかかる小型部品取出装置の全体斜視図である。図１に示す小型部品取出装置の側面図である。チャック装置の内部構造を示す概略図である。チャック装置による小型部品の挟持動作を示す図である。本発明にかかる小型部品取出装置の取出動作を説明する動作図である。本発明にかかる小型部品取出装置を用いて高温負荷試験を実施する様子を示す図である。

符号の説明

１一軸ガイド
２スライドテーブル
３チルトテーブル
４傾動用アクチュエータ
５保持治具
５ａ粘着面
８はんだ層
９溶融はんだ
１０チャック装置
１１二軸ガイド
１２ピンセット（チャック手段）
１２ａ根元部
１２ｂ操作部
１２ｃ交差部
１２ｄ爪部
１３開閉チャック
１４ＡＥセンサ
Ｃ小型部品

Claims

上面に粘着面を有し、前記粘着面に小型部品の底面を粘着保持する保持治具と、
前記保持治具に保持された前記小型部品の対向する二側面を挟持する一対の爪部を有するチャック手段と、
前記チャック手段を前記爪部の開閉方向と平行に移動させるチャック移動手段と、
前記粘着面が前記チャック手段の移動方向を向くように、前記保持治具を水平軸を中心として傾ける保持治具傾動手段と、
前記爪部が前記小型部品を挟持した後、前記チャック手段を移動させる前または移動と同時に、前記保持治具を傾けるよう前記保持治具傾動手段を作動させる制御手段と、を備える小型部品取出装置。
前記保持治具傾動手段は、前記小型部品の底面であってチャック手段の移動方向と逆側の縁部付近を軸心として、前記保持治具を傾けることを特徴とする請求項１に記載の小型部品取出装置。
前記保持治具は細長い板状であり、前記保持治具傾動手段は保持治具の長手方向に沿った軸を中心として傾けるものであり、前記小型部品は前記保持治具の長手方向に沿って一列に配列されていることを特徴とする請求項１または２に記載の小型部品取出装置。
前記チャック手段は、金属材料により一体形成されたピンセットを備え、前記ピンセット自身のばね弾性により前記小型部品を挟持することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の小型部品取出装置。
前記ピンセットは、根元部と、根元部から二股状に別れた操作部と、操作部の先端側に位置し、互いに交差する交差部と、交差部の先端側に位置し、小型部品を挟持する爪部とを有し、前記操作部を対向方向に操作することで、前記爪部が開くように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の小型部品取出装置。
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の小型部品取出装置により取り出された前記小型部品が、前記チャック手段で挟持されたまま浸漬される高温液体槽と、浸漬時に発生する小型部品からの振動を、前記チャック手段を介して検出するアコースティックエミッションセンサと、をさらに備えたことを特徴とする高温負荷試験装置。