JP4911096B2 - 吸着ノズル - Google Patents

Description

本発明は、部品実装装置が備える移載ヘッドに着脱自在に取り付けられて部品の吸着に使用される吸着ノズルに関するものである。

部品実装装置は移載ヘッドに取り付けられた吸着ノズルにより部品を真空吸着して基板上の所定位置に搭載する。吸着ノズルは移載ヘッドに設けられたノズルホルダに着脱自在に取り付けられ、搭載する部品の形状や大きさ等に応じて交換できるようになっている。吸着ノズルは消耗品であるため一定の使用限度に達すると新品と交換する必要があるが、実装工程中に半田ペーストが付着したりなどして汚れることがあるので、使用限度に達する前であっても定期的に超音波洗浄などのメンテナンス作業を行う必要がある。

また、このような吸着ノズルには、吸い込んだ異物（例えば紙テーピング部品のトップテープを剥がす際に生じる紙繊維）を除去するフィルタ部材が設置される。フィルタ部材は吸着ノズル側に取り付けられる場合と（特許文献１）、ノズルホルダ側に取り付けられる場合があるが（特許文献２）、吸着ノズルのメンテナンス時には吸着ノズルとともに取り外されて洗浄がなされ、目詰まりを起こしている場合には新品と交換される。
特開２００３−１７０３７９号公報 特開平１０−２４２６９４号公報 特開２００７−２８３４４５号公報

しかしながら、上記のようにフィルタ部材は極めて微小な部品であるため取り扱いが難しいうえ紛失するおそれもあるため、洗浄作業は勿論、交換作業に手間がかかり、作業性が悪いという問題点があった。

そこで本発明は、フィルタ部材の洗浄が不要であり、メンテナンス作業を行い易い吸着ノズルを提供することを目的とする。

請求項１に記載の吸着ノズルは、部品実装装置が備える移載ヘッドに着脱自在に取り付けられて部品の吸着に使用される吸着ノズルであって、基部と、基部から下方に延びて設けられた本体部とを有し、前記基部及び本体部の内部には、上下に貫通し、部品と接触する吸引口に繋がる吸引管路が設けられており、この吸引管路は前記本体部内に設けられた本体部側吸引管路と、前記基部内に設けられた基部側吸引管路が連通されて成り、かつ前記基部側吸引管路は前記本体部側吸引管路の上方にあってこの本体部側吸引管路よりも大径であり、前記基部側吸引管路の内壁に複数の連通路を有した仕切り部材を固着させた。

本発明の吸着ノズルでは、基部側吸引管路の内壁に複数の連通路を有した仕切り部材が固着されており、この複数の連通路を有した仕切り部材にフィルタとしての機能を持たせることができるので、従来吸着ノズルとは別部材として必要であったフィルタ部材が不要となる。仕切り部材は吸着ノズルの洗浄時に併せて洗浄することができるので、従来のようにフィルタ部材を吸着ノズルとは別個に洗浄する必要がなく、吸着ノズルのメンテナンス作業を行い易い。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における部品実装装置の平面図、図２は本発明の実施の形態１における部品実装装置の移載ヘッドの拡大正面図、図３は本発明の実施の形態１における部品実装装置の移載ヘッドに取り付けられた状態の吸着ノズルの一部断面正面図、図４（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１における吸着ノズルの断面図である。

図１において、部品実装装置１は基台２上に基板搬送コンベア３を備えており、この基板搬送コンベア３によって基板４が水平面内の一の方向（Ｘ軸方向）に搬送される。基板搬送コンベア３の上方にはＸ軸方向と水平に直交する方向（Ｙ軸方向）に延びたＹ軸テーブル５が設けられており、Ｙ軸テーブル５には２つのＹ軸スライダ６がＹ軸テーブル５に沿って（すなわちＹ軸方向に）移動自在に設けられている。各Ｙ軸スライダ６にはＸ軸方向に延びたＸ軸テーブル７の一端が取り付けられており、各Ｘ軸テーブル７にはＸ軸テーブル７に沿って（すなわちＸ軸方向に）移動自在な移動ステージ８が設けられている。

図１及び図２において、各移動ステージ８には移載ヘッド９が取り付けられており、各移載ヘッド９には複数のノズルシャフト１０が上下方向（Ｚ軸方向とする）の下方に延びて設けられている。各ノズルシャフト１０の下端部には内部に中空管路１１ａ（図３）を有して下方に開口した円筒状のノズルホルダ１１が設けられており、各ノズルホルダ１１には吸着ノズル１２が着脱自在に取り付けられている。

図１において、基板搬送コンベア３の側方領域には移載ヘッド９に部品Ｐ（図２）を供給する複数のテープフィーダ１３がＸ軸方向に並んで設けられている。各テープフィーダ１３は移載ヘッド９の基台２に対する移動可能領域Ｒ内に部品供給口１３ａを位置させている。また、移載ヘッド９には撮像面を下方に向けた基板カメラ１４が設けられており、基台２上には撮像面を上方に向けた部品カメラ１５が設けられている。

基板搬送コンベア３は基板４をＸ軸方向に搬送し、予め定められた所定の実装作業位置に位置決めする。移動ステージ８は、Ｙ軸スライダ６のＹ軸方向への移動と移動ステージ８自身のＸ軸方向への移動とによって所定の実装作業位置に位置決めされた基板４に対して相対移動し、基板４の上方に位置させた基板カメラ１４に基板４の位置決めマーク（図示せず）の画像認識（撮像）を行わせた後、移載ヘッド９が備える吸着ノズル１２にテープフィーダ１３が部品供給口１３ａに供給する部品Ｐ（図２）をピックアップさせる。そして、吸着ノズル１２に吸着された部品Ｐが部品カメラ１５の上方（部品カメラ１５の視野内）を通過するように水平方向に移動して部品カメラ１５に部品Ｐの下面の画像認識（撮像）を行わせ、次いで、吸着ノズル１２に吸着された部品Ｐに対して与えられている搭載位置データに基づいて吸着ノズル１２を移動させ、吸着ノズル１２に吸着された部品Ｐが基板４上の目標搭載位置に搭載されるようにする。このとき、基板カメラ１４の画像認識によって得られる基板４の位置ずれと、部品カメラ１５の画像認識によって得られる部品Ｐの吸着ノズル１２に対する位置ずれ（吸着ずれ）を修正し、部品Ｐが基板４上の目標搭載位置に正しく搭載されるようにする。

この部品実装装置１では部品Ｐの吸着に用いられる吸着ノズル１２に特徴があり、以下にその構成を説明する。

図３及び図４において、吸着ノズル１２は上方に狭まるテーパ面２１ａを備えた基部２
１、基部２１から下方に延びて設けられた本体部２２及び基部２１と本体部２２の間に設けられた円盤状の鍔部２３を有しており、基部２１の外周部には内側に窪んだ形状の被係止溝２４が形成されている。

吸着ノズル１２の基部２１及び本体部２２の内部には、基部２１から本体部２２にかけて上下に貫通し、部品Ｐと接触する吸引口２５に繋がる吸引管路２６が設けられている。この吸引管路２６は、本体部２２内に設けられた本体部側吸引管路２７と、基部２１内に設けられた基部側吸引管路２８が連通されて成る。図３及び図４に示すように、基部側吸引管路２８は本体部側吸引管路２７の上方にあってこれよりも大径である。

吸着ノズル１２はセラミックス製或いはスチール等の金属製であり、セラミックス製であれば金型焼結等によって、金属製であれば金型鋳造或いはインゴットからの削り出し等によって、基部２１、本体部２２及び鍔部２３が一体に成形される。

図３において、ノズルホルダ１１には一対の係止フック１６がノズルホルダ１１を挟んで対向する位置に設けられている。各係止フック１６の下端に設けられた係止突起１７はノズルホルダ１１の下方に延びており、各係止フック１６の中間部はノズルホルダ１１の外周に環装されたリング状のばね部材１８によって締め付け保持されている。

図３において、吸着ノズル１２をノズルホルダ１１に取り付けるときは、吸着ノズル１２の基部２１をノズルホルダ１１の中空管路１１ａ内に下方から押し込む。これにより、各係止フック１６の係止突起１７は吸着ノズル１２の基部２１のテーパ面２１ａによって外側に押し広げられた後、吸着ノズル１２の基部２１がノズルホルダ１１の中空管路１１ａ内に挿着されたところで（このとき、吸着ノズル１２の基部２１のテーパ面２１ａはノズルホルダ１１の中空管路１１ａの内面のテーパ面１１ｂと接触する）、ばね部材１８の付勢力によって付勢されて吸着ノズル１２の被係止溝２４に嵌入する。これにより一対の係止フック１６の係止突起１７は吸着ノズル１２の被係止溝２４に係止され、吸着ノズル１２はノズルホルダ１１にしっかりと固定された状態となる。吸着ノズル１２がノズルホルダ１１に取り付けられることにより、吸着ノズル１２の吸引管路２６（本体部側吸引管路２７及び基部側吸引管路２８）とノズルホルダ１１の中空管路１１ａが連通される。

図４（ａ）は吸着ノズル１２の断面正面図であり、図４（ｂ）はこの図４（ａ）の矢視ＩＶ−ＩＶから見た吸着ノズル１２の断面図である。図３及び図４において、吸着ノズル１２の吸引管路２６の内壁（ここでは本体部側吸引管路２７の内壁２７ａ）には、吸引管路２６に沿って延びる複数の連通路２９を有した仕切り部３０が吸引管路２６の内壁（本体部側吸引管路２７の内壁２７ａ）と一体に形成されている。このため、吸引口２５から吸い込まれた空気は複数の連通路２９を通ってその下流側（移載ヘッド９側。図４（ａ）では紙面上方）に流れ、複数の連通路２９を有した仕切り部３０は、吸引管路２６中に介在したフィルタとして機能するようになっている。

ここで、仕切り部３０は、吸着ノズル１２がセラミックス製であって金型焼結され、或いは金属製であって金型鋳造されるのであれば吸引管路２６の形成と同時に形成することができる。また、吸着ノズル１２が金属製であってインゴットから削り出されるのであれば吸引管路２６の切削時に形成することができる。また、複数の連通路２９は、吸着ノズル１２がセラミックス製であって金型焼結されるのであれば吸引管路２６及び仕切り部３０と同時に形成することができ、吸着ノズル１２が金属製であって金型鋳造され、或いはインゴットから切り出されるのであれば、金型鋳造或いは削り出しによって仕切り部３０が形成された後に、ドリル等によって仕切り部３０をその厚さ方向に（吸引管路２６に沿った方向に）穿設して形成することができる。

このように本発明の実施の形態１における吸着ノズル１２では、部品Ｐと接触する吸引
口２５に繋がる吸引管路２６の内壁（ここでは本体部吸引管路２７の内壁２７ａ）に複数の連通路２９を有した仕切り部３０が吸引管路２６の内壁と一体に形成されており、この複数の連通路２９を有した仕切り部３０にフィルタとしての機能を持たせることができるので、従来吸着ノズルとは別部材として必要であったフィルタ部材が不要となる。仕切り部３０は吸着ノズル１２の洗浄（例えば超音波洗浄）時に併せて洗浄することができるので、従来のようにフィルタ部材を吸着ノズルとは別個に洗浄する必要がなく、吸着ノズル１２のメンテナンス作業を行い易い。なお、仕切り部３０は吸引口２５（吸着ノズル１２の先端吸着面）よりも奥まった（図４（ａ）では紙面上方の）箇所に設置することによって吸着に必要な十分な有効開口面積を確保することができるので、部品Ｐの吸着力を低下させない。

（実施の形態２）
図５（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態２における吸着ノズルの断面図である。図５（ａ）は実施の形態２における吸着ノズル１２ａの断面正面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の矢視Ｖ−Ｖから見た吸着ノズル１２ａの断面図である。

この実施の形態２における吸着ノズル１２ａは、上述の実施の形態１における吸着ノズル１２とほぼ同じ構成であり、図５（ａ），（ｂ）において実施の形態１における吸着ノズル１２と同じ構成部分（或いは同じ機能を有する部分）は図４と同一の符号を付しているが、実施の形態１における吸着ノズル１２が複数の連通路２９を有した仕切り部３０が吸引管路２６の内壁と一体に形成されていたのに対し、この実施の形態２では、複数の連通路２９を有した仕切り部材３１を吸引管路２６の内壁に（ここでは基部側吸引管路２８の内壁２８ａに）固着させた構成となっている。

ここで固着とは、接着剤による接合や圧入によるもの等をいう。吸着ノズル１２ａがセラミックス製であれば接着剤による接合を行うことができ、金属製であれば接着剤による接合を行うことができるほか、圧入によることができる。この実施の形態２の場合のように、複数の連通路２９を有した仕切り部材３１を吸引管路２６の内壁に固着させるものでは、仕切り部材３１の材質は必ずしも吸着ノズル１２ａの材質と同一である必要はない。

このような構成であっても、上述の実施の形態１において示した吸着ノズル１２と同様の効果を得ることができるが、この実施の形態２における吸着ノズル１２ａでは、複数の連通路２９を有した仕切り部材３１を吸着ノズル１２ａの仕切り部材３１以外の部分とは別個に作成し、これを吸引管路２６中に後付けすることができるので、工作工程は実施の形態１における吸着ノズル１２よりも容易なものとなる。また、吸着ノズルの上部は下端部（吸引口側）に比べて形状自由度が高いので、仕切り部材の面積、すなわちフィルタ機能の有効面積を拡大することができる。

（実施の形態３）
図６（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態３における吸着ノズルの断面図である。図６（ａ）は実施の形態３における吸着ノズル１２ｂの断面正面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の矢視ＶＩ−ＶＩから見た吸着ノズル１２ｂの断面図である。

この実施の形態３における吸着ノズル１２ｂは実施の形態２における吸着ノズル１２ａとほぼ同じ構成であるが、複数の連通路２９を有した仕切り部材３１を吸引管路２６の端部の内壁（ここでは基部側吸引管路２８の端部の内壁２８ａ）に固着させた構成となっている。このような構成であっても、上述の実施の形態１における吸着ノズル１２及び実施
の形態２における吸着ノズル１２ａと同様の効果を得ることができる。

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に限定されない。例えば、本発明が適用される吸着ノズルは、部品実装装置が備える移載ヘッドに着脱自在に取り付けられて部品の吸着に使用されるものであればよく、その形状は上述の実施の形態に示したものに限定されない。

フィルタ部材の洗浄が不要であり、メンテナンス作業を行い易い吸着ノズルを提供する。

本発明の実施の形態１における部品実装装置の平面図 本発明の実施の形態１における部品実装装置の移載ヘッドの拡大正面図 本発明の実施の形態１における部品実装装置の移載ヘッドに取り付けられた状態の吸着ノズルの一部断面正面図 （ａ）（ｂ）本発明の実施の形態１における吸着ノズルの断面図 （ａ）（ｂ）本発明の実施の形態２における吸着ノズルの断面図 （ａ）（ｂ）本発明の実施の形態３における吸着ノズルの断面図

符号の説明

１ 部品実装装置
９ 移載ヘッド
１２，１２ａ，１２ｂ 吸着ノズル
２５ 吸引口
２６ 吸引管路
２７ａ 本体部側吸引管路の内壁（吸引管路の内壁）
２８ａ 基部側吸引管路の内壁（吸引管路の内壁）
２９ 連通路
３０ 仕切り部
３１ 仕切り部材
Ｐ 部品

Claims (1)

1. 部品実装装置が備える移載ヘッドに着脱自在に取り付けられて部品の吸着に使用される吸着ノズルであって、基部と、基部から下方に延びて設けられた本体部とを有し、前記基部及び本体部の内部には、上下に貫通し、部品と接触する吸引口に繋がる吸引管路が設けられており、この吸引管路は前記本体部内に設けられた本体部側吸引管路と、前記基部内に設けられた基部側吸引管路が連通されて成り、かつ前記基部側吸引管路は前記本体部側吸引管路の上方にあってこの本体部側吸引管路よりも大径であり、前記基部側吸引管路の内壁に複数の連通路を有した仕切り部材を固着させたことを特徴とする吸着ノズル。

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