JP4741067B2

JP4741067B2 - パーツガイドロータ

Info

Publication number: JP4741067B2
Application number: JP2000361752A
Authority: JP
Inventors: 治古川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2020-11-28
Also published as: JP2002167033A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップコンデンサーやチップ抵抗などの小型電子部品の製造工程中、検査や梱包時に用いる回転式のパーツガイドロータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型の電子部品は、近年セラミックス化に伴い、３ｍｍ角以下に小型化され、大量に生産されている。例えば、セラミックスチップコンデンサーやセラミックスチップ抵抗などがその代表例である。小型形状、大量生産のために、検査や梱包の機械化、自動化、高速化は必須技術となっている。
従来より、これらの小型電子部品を検査、梱包するために、整列して供給する手段として、パーツガイドロータが使用されている。
【０００３】
例えば、図４にセラミックスチップ抵抗用のパーツガイドロータを示すように、このロータ１はガラスエポキシ材からなる円盤状体であり、周囲に電子部品２を収納し供給するために凹部１１を多数形成し、中央部に位置決め用孔１２を備えたものである。そして、このロータ１を回転させながら、供給部３より、凹部１１に電子部品２を供給し、２ヶ所の検査部４、４で各電子部品２の抵抗値などを２回検査し、不良品は排出部５、５より排出するとともに、良品はマガジン６に供給されるようになっている。
【０００４】
なお、図５に示すように検査部４では、２つの端子４ａで各電子部品２の抵抗値などを検出し、所定範囲内であるかどうか検査するようになっている。
【０００５】
通常の電子部品２を構成する材料は、アルミナ、チタン酸バリウムなどである。さらに、ロータ１による供給の途中で抵抗値などの検査部４があるため、ロータ１自体の厚みは、電子部品２よりも薄くしなければならない。
【０００６】
そのため、このような薄い形状としても割れや欠けをなくすためには、ロータ１を破壊靭性値を５．０ＭＰａ√ｍ以上のセラミックスで形成し、ロータ１自体が摩耗してしまわないようアルミナやチタン酸バリウムと同等の硬度を持つことすなわち、ビッカース硬度６００〜１６００ｋｇ／ｍｍ²とすることを本件出願人は提案し、次第に広く使用されつつある（実用新案登録第２５４２７８２号公報参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来のロータ１では、電子部品２を検査・選別する際のＣＲ装置でロータ１と電子部品２の色彩がどちらも白色系で類似しているため、検出器（不図示）が電子部品２を判別する性能が落ち誤作動を起こすことがあった。
【０００８】
このような問題が起こると検出機能を高めるために、従来よりも電流負荷を多く加えるなどの処理が必要で、故障の原因ともなっていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のパーツガイドロータは、これらに鑑みてなされたもので、ＺｒＯ _２を主成分とし、ＴｉＯ _２、Ｃｒ _２Ｏ _３、Ｆｅ _２Ｏ _３を含み、破壊靭性値が８．０ＭＰａ√ｍ以上であり、色差計のＬ値が４０以下の黒色系ジルコニアセラミックスからなり、円盤状体の周辺部に電子部品が収納される凹部を多数備えたことを特徴とする。
【００１２】
これにより、従来のジルコニアと比較して判別機能を大幅に高めることができ、誤作動がなく、電子部品の検査・梱包工程を高速で効率良くすることが可能となるとともに、薄肉のパーツガイドロータのおいても、従来以上にカケ難く、その使用に適するものとすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以上、本発明の実施の形態を図によって説明する。
【００１４】
図１は、本発明のパーツガイドロータで、このロータ１は黒色系ジルコニアセラミックスからなり、円盤状体の周辺部１３に電子部品２が収納される多数の凹部１１を有し、中央部には位置決め用孔１２を備えている。
【００１５】
そして、図４に示すように、このロータ１を回転させながら、供給部３より供給された電子部品２が凹部１１に収納され、２ヶ所の検査部４、４で各電子部品２の抵抗値などを２回検査し、不良品は排出部５、５より排出されるとともに、良品はマガジン６に供給されるようになっている。
【００１６】
なお、図５に示すように検査部４では、２つの端子４ａで各電子部品２の抵抗値などを検出し、所定範囲内であるかどうか検査するようになっている。
【００１７】
本発明のロータ１における凹部１１近傍の断面図を図２（Ａ）に示すように、これらの凹部１１を形成した周辺部１３は中央部に比べて肉薄となっている。
【００１８】
つまり、このロータ１を使用する場合は、凹部１１に電子部品２を収納された状態で抵抗値などの検査工程があるため、この凹部１１を形成した周辺部１３の厚みｔは、電子部品２の厚みよりも薄くしなければならない。通常この厚みｔは０．４ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００１９】
ところが、ロータ１全体をこの厚みとすると強度が低くなって、割れやカケが生じやすくなってしまうため、ロータ１全体の厚みＴは１ｍｍ以上とし、周辺部１３のみを厚みｔが０．４ｍｍ以下の薄肉部としてある。
【００２０】
また、この薄肉とした周辺部１３の幅ｄは、凹部１１の長さＬよりも大きくする必要があり、通常５ｍｍ以上とする。ただし、この幅ｄが大きすぎると周辺部１３に反りが生じやすくなってしまうことから、諸実験の結果、幅ｄが１０ｍｍ以下であれば反り量を０．０５ｍｍ以下に抑えることができ、十分に使用に耐えることがわかった。すなわち、上記周辺部１３の幅ｄは５〜１０ｍｍ、好ましくは５〜７ｍｍのものが良い。
【００２１】
さらにはこの周辺部１３は上部のみを段落としたものであり、周辺部１３の下面は中央部と同一面となっていることから、電子部品２を安定して供給することができる。また、周辺部１３の上面は平坦度０．０５ｍｍ以下の平坦な面としてある。
【００２２】
なお、図２（Ａ）では、周辺部１３と中央部との境界１６を段形状としたが、図２（Ｂ）のようにこの境界１６を滑らかな曲面形状とすればエッジからのクラック発生を防止することができる。
【００２３】
さらに、図３に凹部１１の拡大図を示すように、この凹部１１の入り口エッジ部１４には、角度αが５〜３０度の面取りを形成して、チッピングを防止している。また、凹部１１のコーナー部１５は、曲率半径Ｒが０．２ｍｍ以下の曲面状とすることによって、クラックなどの発生を防止している。
【００２４】
また本発明によるロータ１は、黒色度が色差計のＬ値で４０以下の黒色系ジルコニアセラミックスからなっている。そのため電子部品２との境界がはっきりして、検出での誤動作を防止できる。
【００２５】
本発明のパーツガイドロータを成す黒色系ジルコニアセラミックスは、主成分をなすジルコニアに着色剤としてＴｉＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３を添加することでこれらの金属成分が結晶粒界の副成分となり、ヤング率は若干低くなるもののたわみ性が向上し、機械的特性を低下させずに靱性についてはむしろ向上させながら材料そのものの黒色化を達成している。
【００２６】
この黒色系ジルコニアセラミックスは、安定化剤としてＹ_２Ｏ_３を２〜４．５モル％含み、正方晶の結晶構造をもつジルコニアセラミックスが８０質量％以上であり、平均結晶粒子径が１μｍ以下の黒色系ジルコニアセラミックスであって、着色剤としてＴｉＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３を含み、着色剤の含有量が２〜６質量％であることが好ましい。
【００２７】
なお、ジルコニアセラミックスの黒色化には還元雰囲気でカーボンを使用した焼結を行う方法もあるが、この方法により黒色化したジルコニアセラミックス（茶色系ジルコニアセラミックス）では、黒色度が不十分なため、Ｌ値が４０を越えていた。
【００２８】
このようなＬ値が４０を越える茶系或いは白色系のジルコニアセラミックスからなるロータ１では、一般的な白色系の電子部品２の完全な判別が出来ず誤作動を起こしてしまいやすかった。ただし、これらについては黒色系の電子部品２の検出用として使用することはできる。
【００２９】
本発明では、ジルコニアセラミックスの黒色度を評価するために、一般的に使用される色差計を使ってその色の違いについて数値化し、この数値からその色彩Ｋ（黒）、Ｗ（白）の明暗を表すＬ値を用いた。
【００３０】
又、色彩とともにロータ１に使用する材料に求められる特性として、曲げ強度・破壊靭性・硬度等が重要であるが、本発明では特に破壊靭性値が８．０ＭＰａ√ｍ以上の黒色系ジルコニアセラミックスからなることを特徴とする。
【００３１】
これは電子部品の小型化、及び高速での処理の必要性から、破壊靱性値の向上が必要となってきたものであり、破壊靱性値が８．０ＭＰａ√ｍ未満になるとカケ、割れ等が発生し易くなるためである。
【００３２】
上記組成の黒色系ジルコニアセラミックスであれば、上述したように金属成分が結晶粒界の副成分となってたわみ性が向上し、破壊靭性値は１０ＭＰａ√ｍと高い値を示す。そのため、この黒色系ジルコニアセラミックスを薄肉のロ−タ１としても、従来以上にカケ難く、その使用に適している。なお、本発明における破壊靭性値の測定はＩＦ法によるものとした。
【００３３】
このように本発明のパーツガイドロータを成す黒色系ジルコニアセラミックスでは、８．０ＭＰａ√ｍ以上の高い破壊靱性値を備えており、高い耐摩耗性や耐チッピング性を備えているものである。
【００３４】
更にその硬度についてはビッカース硬度６００〜１６００ｋｇ／ｍｍ²で電子部品２を構成するセラミックス材と近似するため、セラミックス製の電子部品２にキズをつけることもない。
【００３５】
このように、本発明の黒色系ジルコニアセラミックスからなるロータ１は、耐摩耗性に優れており、かつその硬度が電子部品２を構成するセラミックス材と近似するため、セラミックス製の電子部品２にキズをつけることがない。又、これまでの還元焼成下での黒色系材料に比べより黒色化が進み、白色系の電子部品２の検出の際に、ＣＲ装置での判別機能の向上が可能となり判別時の誤動作も発生せず、結果として電子部品２の検査・梱包工程を高速で効率良くすることが可能となった。
【００３６】
また、従来の還元焼成による工程に比べて、焼成装置の安価なことや工程タクトの削減効果も加わり、ロータ価格の低コスト化も実現可能となった。
【００３７】
【実施例】
（実験例１）
ここで、本発明及び従来のジルコニアセラミックスを用いて実際にパーツガイドロータを作製し、その黒色度を比較した。
【００３８】
従来のジルコニアセラミックスは、ＺｒＯ₂を主成分として、安定化剤としてのＹ₂Ｏ₃を３モル％含んだ原料を用い、混練し、成形圧力１ｔｏｎ／ｃｍ²でプレス成形後、約１４００℃で焼成した。その後、還元雰囲気でのカーボンを使用した焼結により黒色化（茶色系ジルコニアセラミックス）し、研削加工により仕上げた。
【００３９】
本発明のジルコニアセラミックスは、ＺｒＯ_２を主成分として、安定化剤としてのＹ_２Ｏ_３を３モル％含み、ＴｉＯ_２を２質量％、Ｃｒ_２Ｏ_３を２質量％、Ｆｅ_２Ｏ_３を１質量％含む原料を同様に混練、成形し、焼成温度約１４００℃、酸化雰囲気で焼成後研削加工することにより、図１のロータ１を作製した。
【００４０】
その後、これらの研削面に対し、黒色度を数値比較するために一般的に使用される色差計を使って黒色度を測定した。その色の違いについて数値化したものを表１に示す。
【００４１】
この色差計での色彩測定方法は、現在あらゆる分野で最も一般的に使用されているＬ、ａ、ｂ表色系（ＪＩＳＺ８７２９）を使用している。
【００４２】
測定したい試料の上部に垂直に測定ヘッドを当てて、測定スイッチを押すと光源照明がつき、ヘッド内のセンサが光の波長成分の反射率から分析を行う。
【００４３】
このときの明暗をＬ値として表し、色度をａ、ｂで表す。この数値より、試料の色相（色合い）、明度（明るさ）、彩度（鮮やかさ）を知ることや比較することができる。
【００４４】
表１は実際のロータ１を上記方法により、その色の違いについてＬ値を数値化したものである。
【００４５】
表１より、この数値は、その色彩Ｋ（黒）、Ｗ（白）の明暗を表すＬ値が確認できるが、数値が小さいと黒に近く、大きいと明るい（白に近い）ことになる。
【００４６】
極限値としては、１００（白）〜０（黒）までが、表示できるようになっているが、本発明のパーツガイドロータを成す黒色系ジルコニアセラミックスはこれまでの還元焼成下での茶色系材料に比べＬ値が小さく、より黒色化が進んでいることがわかる。
【００４７】
また、実際のパーツガイドロータとして、表１に示すように、茶色系ジルコニアセラミックスと黒色系ジルコニアセラミックスで形成した場合、それぞれの誤動作回数から性能を評価した結果を表２に示す。
【００４８】
表２より、茶色系ジルコニアセラミックスを使用したロータでは１０万個の電子部品２の投入に対し、１２８回の誤動作回数であったが、黒色系ジルコニアセラミックスでは２０万個の投入に対し誤動作回数０回と大きな効果の出ていることがわかる。
【００４９】
【表１】

【００５０】
【表２】

【００５１】
（実験例２）又、実験例１と同様に従来の白色系ジルコニアセラミックスと本発明のパーツガイドロータを成す黒色系ジルコニアセラミックスを用いて、３×４×４０ｍｍの曲げ強度用テストピースを作製した。これは成形圧力１ｔｏｎ／ｃｍ^２でプレス成形後、約１４００℃で焼成、研削加工により仕上げた。
【００５２】
その後、３点曲げ強度、圧痕法によるビッカース硬度及び破壊靱性値を測定した。その特性比較を表３に示す。
【００５３】
表３より、本発明のパーツガイドロータを成す黒色系ジルコニアセラミックスは、曲げ強度・ビッカース硬度においては、従来のジルコニアセラミックスと同等の特性を持ち得ており、破壊靭性値は１０ＭＰａ√ｍと高い値を示している。
【００５４】
又、高い破壊靱性値を持つことから結果として高い耐摩耗性や耐チッピング性を備えている。このことは、薄肉のロータ１においては、従来以上にカケ難く、その使用に適していることとなる。
【００５５】
【表３】

【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明のパーツガイドロータによれば、ＺｒＯ _２を主成分とし、ＴｉＯ _２、Ｃｒ _２Ｏ _３、Ｆｅ _２Ｏ _３を含み、破壊靭性値が８．０ＭＰａ√ｍ以上であり、色差計のＬ値で４０以下の黒色系ジルコニアセラミックスからなり、円盤状体の周辺部に電子部品が収納される凹部を多数備えたことによって、ＣＲ装置での電子部品の判別機能が高まり、誤作動を起こすことがないので、電子部品の検査・梱包工程を高速で効率良くすることが可能となった。
【００５７】
また、従来の還元焼成による工程に比べて、焼成装置が安価になり、工程タクトの削減効果も加わり、ロータ価格の低コスト化も実現可能となった。
【００５８】
又、破壊靭性値が８．０ＭＰａ√ｍ以上の黒色系ジルコニアセラミックスを用いることで、カケ難く、寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパーツガイドロータを示す平面図である。
【図２】（Ａ）は図１中のＸ−Ｘ線断面図、（Ｂ）は他の実施形態を示す断面図である。
【図３】図１中の凹部の拡大図である。
【図４】一般的なパーツガイドロータの使用方法を説明するための図である。
【図５】図４中のＹ−Ｙ線断面図である。
【符号の説明】
１：ロータ
２：電子部品
３：供給部
４：検査部
４ａ：端子
５：排出部
６：マガジン
１１：凹部
１２：位置決め用孔
１３：周辺部
ｄ：幅
ｔ、Ｔ：厚み
１４：入り口エッジ部
１５：コーナー部
１６：境界

Claims

ＺｒＯ _２を主成分とし、ＴｉＯ _２、Ｃｒ _２Ｏ _３、Ｆｅ _２Ｏ _３を含み、破壊靭性値が８．０ＭＰａ√ｍ以上であり、色差計のＬ値が４０以下の黒色系ジルコニアセラミックスからなり、円盤状体の周辺部に電子部品が収納される凹部を多数備えたことを特徴とするパーツガイドロータ。