JP5913731B2 - 吸着ノズルおよび表面実装機 - Google Patents

Description

本発明は、吸着ノズルおよび表面実装機に関し、特に、小型の電子部品の吸着に好適な吸着ノズルおよび表面実装機に関する。

電子部品をプリント基板に自動的に実装するために、表面実装機が使用される。表面実装機は、基板搬送ライン上に設定された基板停止位置にプリント基板を停止させるとともに、上記基板停止位置に停止しているプリント基板に電子部品を実装する。電子部品の実装のために、表面実装機は、ヘッドユニットを備えている。ヘッドユニットは、例えば、複数の吸着ノズルを備えている。各吸着ノズルは、ヘッドユニットによって、電子部品が供給される部品供給位置と上記基板停止位置との間を移動する。部品供給位置において、各吸着ノズルは、電子部品をピックアップし（吸着動作）、基板停止位置において、各吸着ノズルは、ピックアップした電子部品をプリント基板の上に実装する（実装動作）。

本件出願人は、たとえば特許文献１に記載されている装置を提案している。同公報に開示されている吸着ノズルは、部品吸着面と、この部品吸着面に開口する空気通路とを備えたノズル本体と、ノズル本体を昇降可能に保持するノズルホルダとを備えている。吸着動作時において、空気通路は負圧にされる。電子部品は、空気通路の負圧によって吸引され部品吸着面に吸着される。また、実装動作時において、空気通路には加圧空気が供給される。部品吸着面に吸着した電子部品は、加圧空気によって、プリント基板上に押し付けられる。この押し付け動作後に、吸着ノズルは、装着した電子部品から離れる（切り離し動作）。

特開２００８−３００５９８号公報

ところが、近年、プリント基板に対する電子部品の実装プロセスの多様化が進み、例えば、フラックス塗布面など比較的低粘着の面や、全く粘着性の無い面へ搭載する応用例もある（通常のはんだペーストは粘着性が高い）。そのような実装プロセスにおいて、電子部品を実装する場合には、切り離し動作の際、トラブルが生じやすい。例えば、プリント基板に押圧した電子部品が吸着ノズルの部品吸着面に付着したまま、切り離し動作が行われる場合がある（いわゆる「持ち帰り動作」）。この「持ち帰り動作」は、ノズルをすばやく上昇させる際に、吸着面と電子部品との間が一瞬負圧になったり、あるいは境界面への急激な空気の流入により部品をずらしてしまうことに起因する可能性があると考えられる。また、持ち帰り動作に至らないまでも、上記静電気や真空による吸着力によって、切り離し動作の際に、一旦実装した電子部品に位置ずれが生じたり、脱落が生じたりするおそれもある。また、上記不具合は、ノズルの切り離し動作を素早くするほど、顕著に生じやすくなる。

当然のことながら、上記持ち帰り動作や電子部品の位置ずれ等が生じると、不良品が発生し、生産効率が低下する。そのような不具合を解決するために、ノズルの切り離し動作をゆっくり行えば、瞬間的な負圧が部品吸着面と電子部品との間で生じにくくなるので、上記不具合は多少改善される。しかし、その場合は、確実な改善とはいいがたい上、タクトが長くなるという問題がある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、電子部品の切り離し動作を確実に実行することのできる吸着ノズルおよび表面実装を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、電子部品を負圧で吸引してピックアップする吸着動作と、加圧空気を供給することによりピックアップした電子部品をプリント基板に実装する実装動作と、前記実装動作後に、前記プリント基板に装着した電子部品から離れる切り離し動作とを実行する吸着ノズルにおいて、電子部品を吸着する部品吸着面、及び前記部品吸着面に開口する空気通路を備えたノズル本体と、前記ノズル本体の前記空気通路内に摺動可能に配置されたシリンダと、前記シリンダの端部に一体に形成され、前記吸着動作の際に前記空気通路が負圧にされているときには前記ノズル本体内に退避する一方、前記切り離し動作の際に前記ノズル本体が実装後の電子部品から離れたときには前記部品吸着面から突出する押圧子とを備え、前記シリンダは、前記空気通路を、前記加圧空気の供給方向でみて、上流側の第１チェンバと下流側の第２チェンバとに区画するものであり、前記シリンダには、前記第１チェンバと前記第２チェンバとを連通する連通路が形成されており、前記連通路は、前記吸着動作の際に空気通路が負圧にされているときには前記押圧子が前記ノズル本体内に退避する一方、前記切り離し動作の際に前記ノズル本体が実装後の電子部品から離れたときには前記押圧子が前記部品吸着面から突出するように、前記第１チェンバと前記第２チェンバとの間に差圧を生成する絞り（orifice）を有するものであることを特徴とする吸着ノズルである。この態様では、吸着動作においては、従来の吸着ノズルと同様に、部品吸着面に電子部品を吸着し、ピックアップすることができるとともに、実装動作においては、吸着した電子部品をプリント基板に実装することができる。そして、吸着ノズルが実装動作の後、切り離し動作を行う際に、押圧子は、ノズル本体の部品吸着面から突出する。これにより、プリント基板に実装された電子部品は、押圧子によって、プリント基板側に押圧される。この押圧動作を伴って、ノズル本体は電子部品から離れることができる。よって、実装された電子部品がノズル本体の動作に連れ動きすることがなくなる。

また、吸着動作の際に空気通路が負圧にされている場合、第１チェンバと第２チェンバの差圧により、シリンダは、押圧子がノズル本体内に退避する方向に移動する。また、実装動作の際に加圧空気を空気通路に供給した場合、第１チェンバと第２チェンバの差圧により、押圧子がノズル本体の部品吸着面から突出する方向に加圧される。この差圧は、シリンダの連通路に形成されている絞りによって生じているので、実装動作の後、加圧空気の供給が停止されても、押圧子がノズル本体の部品吸着面から突出する方向への圧力は、しばらくの間、維持される。そのため、加圧空気の供給を停止して切り離し動作を実行しても、押圧子はノズル本体と相対的に突出し、実装された電子部品をプリント基板へ押圧し続ける。従って、加圧空気の悪影響を回避しつつ、確実に切り離し動作を実行することができる。

好ましい態様の吸着ノズルにおいて、前記連通路は、前記絞りよりも前記第２チェンバ側で当該第２チェンバと大気とを連通するバイパスを形成しており、前記ノズル本体は、少なくとも前記第１チェンバに加圧空気が供給されている場合に、前記バイパスと連通するバイパス用通路を有している。この態様では、大気圧を利用して第１チェンバと第２チェンバの差圧を生成することができる。そのため、差圧の制御が容易になり、吸着ノズルの動作の信頼性が高くなる。特に、実装動作の際に加圧空気が第１チェンバに供給された場合、シリンダが降下しても第２チェンバの空気は、バイパスからバイパス用通路を経て大気へ放出されるので、第２チェンバは内圧の上昇が抑制される。そのため、第２チェンバの空気による、いわゆるエアダンパ効果を抑制できるので、シリンダを押し下げる力が第２チェンバの内圧によって、阻害されるのを防止することができる。

好ましい態様の吸着ノズルにおいて、前記シリンダと一体的に連結されるサイドシリンダをさらに備え、前記ノズル本体は、前記第１チェンバと大気とを連通するサイド連通路を形成するものであり、前記サイドシリンダは、前記サイド連通路内に摺動可能に装着されて、前記サイド連通路を前記第１チェンバ側と大気側とに区画するものである。この態様では、吸着動作の際に空気通路が負圧にされている場合、第１チェンバと第２チェンバとの間に差圧が生じるとともに、サイド連通路のチェンバ側も負圧になる。よって、サイドシリンダに浮力が生じる。また、サイドシリンダは、押圧子を一体的に有するシリンダと一体的に連結されている。よって、押圧子は、より確実にノズル本体内に退避する方向に力を受ける。一方、空気通路に加圧空気を供給した場合、第１チェンバと第２チェンバとの間に差圧が生じるとともに、サイド連通路のチェンバ側にも加圧空気が供給される。そのため、サイドシリンダは、シリンダとともに押圧子がノズル本体の部品吸着面から突出する方向に加圧される。よって、押圧子は、より確実にノズル本体から突出する方向に力を受けることができる。

好ましい態様の吸着ノズルにおいて、前記シリンダと前記サイドシリンダとを連結するピンをさらに備え、前記ノズル本体は、前記ピンのストロークを規定する凹部を前記空気通路の外側に有するものである。この態様では、ピンによって、シリンダとサイドシリンダとを連結し、所要の動作を実現することができる。しかも、ピンのストロークは、空気通路の外側でノズル本体に形成されているので、空気通路内に異物が混入したとしても、その異物がピンに付着するようなことがない。このため、シリンダないしサイドシリンダの動作の安定性、信頼性を高めることができ、空気通路を清掃する等、メンテナンス作業の頻度を低減することができる。

本発明の別の態様は、プリント基板に電子部品を実装する表面実装機において、前記吸着ノズルを備えていることを特徴とする表面実装機である。

以上説明したように、本発明によれば、吸着ノズルが実装動作の後、切り離し動作を行う際に、ノズル本体は、押圧子の押圧動作を伴って、電子部品から離れることができるので、実装された電子部品がノズル本体の動作に連れ動きすることがなくなる結果、電子部品の切り離し動作を確実に実行することができるという顕著な効果を奏する。

本発明の第１実施形態に係る表面実装機の概略構成を示す平面略図である。 図１の表面実装機に採用されている吸着ノズルの外観図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は底面図である。 図２の吸着ノズルの動作の態様を示す外観図であり、（Ａ）は切り離し時の斜視図、（Ｂ）は実装動作時の斜視図である。 図２の吸着ノズルの分解断面略図である。 図２の吸着ノズルの分解断面略図である。 図２の吸着ノズルの各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。 吸着動作時における吸着ノズルの断面略図である。 実装動作時における吸着ノズルの断面略図である。 切り離し動作時における吸着ノズルの断面略図である。 第２実施形態に係る吸着動作時における吸着ノズルの断面略図である。 第２実施形態に係る実装動作時における吸着ノズルの断面略図である。 第２実施形態に係る切り離し動作時における吸着ノズルの断面略図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、以下の説明では、各実施形態において、同等の部材には、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態について、説明する。第１実施形態に係る表面実装機は、平面視略矩形の基台１１を備えている。基台１１には、電子部品を実装するための作業エリアとしての実装エリアと、この実装エリアの上流側に設定される待機エリアと、実装エリアの下流側に設定される出口エリアとが直線状に直列に設定されている。以下の説明では、各エリアが配列されている水平方向を仮にＸ軸方向とし、このＸ軸方向と直交する水平方向をＹ軸方向とし、鉛直方向をＺ軸方向とする。本実施形態では、基台１１のＸ軸方向に沿って基板搬送装置２が配設され、プリント基板Ｗは上流側となる−Ｘ方向から下流側となる＋Ｘ方向に搬送される。

具体的には図示していないが、周知の通り、基板搬送装置２は、コンベアと、搬送モータと、エンコーダとを備えている。コンベアは、搬送モータによって駆動され、プリント基板Ｗを上流側から下流側に搬送する。また、エンコーダは、搬送モータの運転状態を検出し、制御ユニットに出力する。このエンコーダの出力に基づいて、制御ユニットが搬送モータを制御することにより、任意の位置でプリント基板Ｗを停止することができるようになっている。

実装エリアにおいて、基板搬送装置２の両側には、それぞれ部品供給部１３が設けられる。各部品供給部１３は、複数のテープフィーダ１４を備えている。各テープフィーダ１４は、それぞれが、所定の電子部品を供給する。

また、基台１１の上方には、ヘッドユニット１５が設けられる。ヘッドユニット１５は、ヘッド本体１６と、ヘッド本体１６に連設される複数のノズルユニット１７と、ヘッド本体１６に取り付けられた部品カメラ１８と、各ノズルユニット１７にひとつずつ設けられている吸着ノズル２０（図２以下参照）と、ノズルユニット１７ごとに空気圧を調整可能な図略の空気圧調整機とを備えている。ヘッドユニット１５は、公知の搬送機構により、Ｘ軸方向並びにＹ軸方向に移動することができるように構成されている。また、複数のノズルユニット１７はそれぞれＺ軸方向に昇降およびＺ軸周りに回動することができるように構成されている。

このような表面実装機１は、搬入動作、固定動作、吸着動作、実装動作、切り離し動作、並びに搬出動作を実行する。搬入動作は、プリント基板Ｗを外部のまたは連続して設けられた印刷装置等から入口エリアに搬入する動作である。固定動作は、入口エリアに搬入されたプリント基板Ｗを実装エリアに搬入した後、実装エリア内の実装位置に固定する動作である。吸着動作は、部品供給部１３の部品供給位置に供されている電子部品を対応するノズルユニット１７の吸着ノズル２０によって吸着する動作である。実装動作は、吸着した電子部品Ｃを実装位置に固定されているプリント基板Ｗの上方に搬送し、さらに、吸着ノズル２０を降下させて電子部品Ｃを当該プリント基板Ｗの所定位置に実装する動作である。切り離し動作は、好ましくは、加圧空気の供給を止め、その後、吸着ノズル２０を浮揚させて実装後の電子部品Ｃから引き離す動作である。搬出動作は、電子部品が装着されたプリント基板Ｗを出口エリアに搬送した後、外部のまたは連続して設けられた他の実装機、検査装置、またはリフロー炉等の下流側に搬出する動作である。

次に、図２〜図４を参照して、吸着ノズル２０は、ノズル本体２１を備えている。

ノズル本体２１は、係合凸部２２と、スリーブ部２３と、膨出部２４と、吸着部２５とを一体に有する金属部材である。また、詳しくは後述するように、ノズル本体２１には、これら係合凸部２２、スリーブ部２３、膨出部２４、並びに吸着部２５を連通する空気通路３０がノズル本体２１の軸芯に沿って形成されている。

係合凸部２２は、ノズル本体２１の一端側に設けられた取付用部位である。図示の例において、係合凸部２２は、互いに平行な長辺２２ａを有している。組付時において、ノズル本体２１は、係合凸部２２がノズルユニット１７に保持される。この組付時において、ノズル本体２１は、この係合凸部２２から順に、スリーブ部２３、膨出部２４、吸着部２５へと垂下する。以下の説明では、ノズル本体２１が鉛直方向に沿ってノズルユニット１７に装着されるときの姿勢を基準にして、ノズル本体２１の上下を説明する。また、上記長辺２２ａと平行な方向を仮に前後方向とする。

スリーブ部２３は、係合凸部２２の下面中央部分から下方に延びる円柱体である。

膨出部２４は、スリーブ部２３の下部に設けられ、スリーブ部２３よりも径方向外方に膨出する筒状部材である。膨出部２４は、概ね円形に形成されている。図示の例において、膨出部２４の周方向適所（図示の例では２箇所）には、位置決めと回り止めを兼ねる溝２４ａが形成されている。溝２４ａには、ノズルユニット１７の位置決め部材が係合する。

吸着部２５は、膨出部２４の中央から垂下する直方体の外観を呈している。

図２（Ｃ）を参照して、吸着部２５の底部２５ａには、前後三列、左右三列の溝２５ｂが形成されている。溝２５ｂは、底部２５ａに長方形の枠状部２５ｃを外縁に形成している。また、溝２５ｂは、枠状部２５ｃの内側の四隅に点在する突起部２５ｄを形成している。枠状部２５ｃと突起部２５ｄの底面は、電子部品と当接する部品吸着面を構成している。

吸着部２５の中央には、空気出入口２６が開口している。

一方、図４に示すように、ノズル本体２１の内部には、係合凸部２２、スリーブ部２３、並びに膨出部２４の中心を貫いて空気出入口２６と連通する空気通路３０が形成されている。すなわち、空気通路３０は、空気出入口２６を介して、部品吸着面に開口している。空気通路３０は、下部に段部３０ａを備えている。段部３０ａは、上端側と同心であって、上端側よりも小径に形成されている環状部位である。上記空気出入口２６は、段部３０ａの底部中央に開口している。

図５に示すように、この空気通路３０内には、シリンダ４０が摺動自在に設けられている。シリンダ４０は、空気通路３０の上流側の第１チェンバ３１と下流側の第２チェンバとに区画している。上流側の第１チェンバ３１は、上述した図略の空気圧調整機に接続されている。よって、上記空気圧調整機により、第１チェンバ３１は、内部が負圧になったり、あるいは、加圧空気が供給されたりする。また、第２チェンバ３２は、下端側の段部３０ａを含む部位である。上述したように、第２チェンバの一部である段部３０ａは、空気出入口２６と連通している。よって、第２チェンバ３２が負圧の場合、電子部品Ｃを吸引することができるので、この吸引力により、電子部品Ｃは、部品吸着面を構成する枠状部２５ｃと突起部２５ｄの底面と密着し、保持される。一方、第２チェンバ３２に加圧空気が供給された場合、部品吸着面を構成する枠状部２５ｃと突起部２５ｄの底面に保持されている電子部品Ｃは、枠状部２５ｃ及び突起部２５ｄと反対側に押圧される。

シリンダ４０は、図４に示すように、大径部４０ａと、小径部４０ｂと、ロッド５０とを、上からこの順で備えている。大径部４０ａは、空気通路３０に摺接する部位である。小径部４０ｂは、大径部４０ａの下部に一体且つ同心に形成されている円形断面の部位である。また、小径部４０ｂは、空気通路３０の段部３０ａよりもいくぶん小径に設定されている一方、空気出入口２６よりも大径に設定されている。

ロッド５０は、所定の長さを有する軸部材であり、小径部４０ｂと同心に形成されている。

シリンダ４０は、後述するように予め設定されたストロークＳＴ（図７〜図９参照）内で、上下に摺動する。上記ストロークＳＴの上死点において、シリンダ４０は、ロッド５０も含め、空気出入口２６の上方に浮揚し、空気出入口２６を第２チェンバ３２と連通する（図７参照）。

一方、上記ストロークＳＴの下死点において、シリンダ４０の小径部４０ｂは、空気通路３０の段部３０ａ上に着座する（図９参照）。この下死点において、空気通路３０の段部３０ａと大径部４０ａの下面との間に僅かな隙間が形成されるように各部の諸元が設定されている。よって、シリンダ４０が下死点に移動した場合であっても、第２チェンバ３２は、僅かな体積を維持していることになる。また、上記下死点において、ロッド５０は、空気出入口２６を貫通し、下面に突出するようになっている（図９参照）。従って、ロッド５０は、空気通路３０が負圧にされているときには、ノズル本体２１内に退避する一方、切り離し動作の際に、部品吸着面から突出する押圧子として機能する。このように、ロッド５０は、本発明の押圧子の一例である。

第１チェンバ３１と第２チェンバ３２とを連通するため、シリンダ４０には、連通路４１が形成されている。連通路４１は、絞り４２、バイパス４３、並びに縦路４４を備えている。絞り４２は、第１チェンバ３１に臨んで開口し、バイパス４３と第１チェンバ３１とを連通している。後述する吸引動作や実装動作において、第１チェンバ３１と第２チェンバ３２の差圧を充分に確保するため、絞り４２は、空気出入口２６に対して充分小さく、且つ吸着動作において、空気出入口２６が閉じたときに、第２チェンバ３２を負圧にするために充分大きく設定されている。

バイパス４３は、組付時において、シリンダ４０の左右に沿う直径方向に沿って貫通する孔である。バイパス４３は、加圧空気を空気通路３０に供給する際に、連通路４１と大気とを連通するためのものである。かかる連通を可能にするため、ノズル本体２１の膨出部２４には、図４に示すように、一対の通路２７が形成されている。各通路２７は、膨出部２４の左右に沿う直径上で、互いに対向し、膨出部２４のスリーブ部２３よりも外側で上下に延びて、上端が大気に連通している。また、各通路２７と空気通路３０とは、横路２８によって、連通している。横路２８は、シリンダ４０が下死点に移動しているときに、バイパス４３と左右に連通する位置に形成されている。また、シリンダ４０が上死点にあるときには、横路２８とバイパス４３とが連通することがないように、各部の諸元が設定されている。

縦路４４は、シリンダ４０の中心軸と平行に延びて、バイパス４３と第２チェンバ３２とを連通する。図示の例では、縦路４４は、２本形成されている。各縦路４４は、互いにバイパス４３の一直径方向に沿って対向している。

次に、図５を参照して、本実施形態においては、サイド連通路６０が膨出部２４に形成されている。サイド連通路６０は、膨出部２４の径方向において、吸着部２５よりも前方で空気通路３０と平行に延びている。サイド連通路６０の上端側は、第１チェンバ３１と連通している。また、サイド連通路６０の下端側は、吸着部２５の前方で大気と連通している。

サイド連通路６０には、サイドシリンダ７０が設けられている。サイドシリンダ７０は、サイド連通路６０を第１チェンバ３１側と大気側とに区画している。サイドシリンダ７０には、当該サイドシリンダ７０の直径方向に貫通する貫通孔７１が形成されている。貫通孔７１は、連結ピン７２を貫通させるためのものである。

連結ピン７２は、膨出部２４の前面に形成されたスリット７３を介してサイドシリンダ７０の貫通孔７１を貫通している。一方、シリンダ４０の前部には、有底の穴４５が形成されている。連結ピン７２の後端部は、穴４５内に嵌入し、シリンダ４０に止定される。また、連結ピン７２により、シリンダ４０とサイドシリンダ７０とは一体的に連結される。

スリット７３は、上下に延びる長孔である。スリット７３の上下端部は、それぞれ、シリンダ４０の上死点と下死点とを規定している。また、スリット７３の幅寸法は、連結ピン７２の側部が摺接するのに好適な長さに設定されている。図示の例において、スリット７３は、連結ピン７２のストロークＳＴを規定する凹部の一例である。なお、ノズル本体２１に通路２７、横路２８を形成する等、加工時に生じた加工孔は、栓２９によって適宜塞がれている。

次に、第１実施形態の動作について説明する。

まず、図１を参照して、実装対象となるプリント基板Ｗが外部から入口エリアを経て基板搬送装置２のコンベアによって搬送されてくると、プリント基板Ｗは、図略の基板固定機構により、実装エリア内の実装位置に固定される（固定動作）。次いで、ヘッドユニット１５は、実装対象となる電子部品Ｃを供給している部品供給部１３に向かって移動し、当該部品供給部１３の部品供給位置に供されている電子部品を対応するノズルユニット１７の吸着ノズル２０によって吸着する（吸着動作）。次いで、吸着した電子部品Ｃを実装位置に固定されているプリント基板Ｗの上方に搬送し、さらに、吸着ノズル２０を降下させて電子部品Ｃを当該プリント基板Ｗの所定位置に実装する（実装動作）。本実施形態の実装動作において、空気圧調整機は、電子部品Ｃのマウント後に加圧空気の供給を停止する。吸着ノズル２０は、その後浮揚され、電子部品Ｃを供給したノズルユニット１７の切り離し動作が実行される。

次に、図６並びに図７を参照して、上述した吸着動作のうち、本実施形態の骨子となるタイミングにおける吸着ノズル２０の動作について説明する。

まず、部品吸着動作のために、負圧の生成が開始されると（図６のタイミングｔ１参照）、第１チェンバ３１では空気が吸引され、内圧Ｐ１は、大気圧よりも低くなる。一方、第２チェンバ３２は、連通路４１を介して第１チェンバ３１と連通しているものの、連通路４１の絞り４２によって、空気の吸引が抑制されるので、内圧Ｐ２は、比較的大気圧に近い状態に維持されている。そのため、第１チェンバ３１の内圧Ｐ１が第２チェンバ３２の内圧Ｐ２よりも低くなり、シリンダ４０並びにサイドシリンダ７０は、差圧によって上方に浮揚される。この結果、シリンダ４０とサイドシリンダ７０とは、ともに、上死点に維持されるので、ロッド５０は、空気出入口２６から上方に退避し、空気出入口２６を開放する。よって、第２チェンバ３２は、空気出入口２６に連通して大気に近い状態に維持されるので、上記差圧についても、内圧Ｐ１＜内圧Ｐ２の状態が維持される。また、シリンダ４０のバイパス４３とノズル本体２１の横路２８とは、遮断している。

次に、吸着ノズル２０の部品吸着面（枠状部２５ｃと突起部２５ｄの底面）が電子部品Ｃに接触すると（図６のタイミングｔ２参照）、空気出入口２６が閉じるので、第２チェンバ３２は、次第に内圧Ｐ２が低下し、遂には、第１チェンバ３１の内圧Ｐ１と平衡する。これにより、空気出入口２６を介して電子部品Ｃに吸引力が作用し、電子部品Ｃは、吸着部２５に吸着される（図６のタイミングｔ３参照）。これにより、吸着動作が完了する。

次に、図６並びに図８を参照して、加圧空気の供給が開始された場合（図６のタイミングｔ４参照）、第１チェンバ３１では、内圧Ｐ１が上昇する。この圧力は、シリンダ４０の上面並びにサイドシリンダ７０の上面に作用し、これらシリンダ４０、７０を下方に押し下げようとする。一方、第２チェンバ３２は、連通路４１を介して第１チェンバ３１と連通しているものの、連通路４１の絞り４２によって、加圧空気の流入が抑制されるので、内圧Ｐ２は、比較的低い状態に維持されている。そのため、第１チェンバ３１の内圧Ｐ１が第２チェンバ３２の内圧Ｐ２よりも高くなり、シリンダ４０並びにサイドシリンダ７０は、差圧によって下方に押し下げられる。この結果、シリンダ４０、７０は、次第に降下し、遂には、ロッド５０が空気出入口２６内に入って、電子部品Ｃの上面に当接する（図６のタイミングｔ５参照）。このタイミング、すなわち、図６のｔ５で示すタイミングでは、連通路４１のバイパス４３とノズル本体２１の横路２８とが概ね連通する（図８参照）。そのため、シリンダ４０の降下に伴って、第２チェンバ３２も圧縮されるが、バイパス４３と横路２８とが概ね連通しているので、第２チェンバ３２の内圧は、大気圧に維持される。よって、シリンダ４０の降下が、第２チェンバ３２の内圧Ｐ２によって阻害されるのを抑制することが可能となっている。

次いで、切り離し動作のために、加圧空気の供給が停止されると、第１チェンバ３１の内圧Ｐ１は、漸次、低下するが、絞り４２が設けられていることにより、第１チェンバ３１の内圧Ｐ１は、大気圧よりも高くなっている。そのため、上記差圧についても、内圧Ｐ１＞内圧Ｐ２の状態が維持される。よって、吸着ノズル２０が上方に浮揚されると（図６のタイミングｔ６参照）、シリンダ４０、７０に作用する押下力が維持されるので、ノズル本体２１の上昇に伴って、ロッド５０が相対的に電子部品Ｃと接触したまま相対的な変位が生じることになる。この結果、電子部品Ｃと、吸着部２５とが確実に分離し（図６のタイミングｔ７参照）、所期の切り離し動作を実現することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。

図１０〜図１２を参照して、第２実施形態においては、サイド連通路６０、サイドシリンダ７０が省略されている点が第１実施形態と相違している。さらに、第２実施形態において形成されている横路２８は、常時、第２チェンバ３２と連通する構成になっている点も第１実施形態と相違している。第２実施形態における横路２８は、吸引動作時における負圧の上昇（吸引力の低下）を抑制可能な程度に開口幅が小さく設定されている。

次に、第２実施形態の動作について説明する。

図１０（Ａ）（Ｂ）を参照して、第２実施形態において部品吸着動作のために、負圧の生成が開始されると（図６のタイミングｔ１参照）、第１チェンバ３１では空気が吸引され、内圧Ｐ１は、大気圧よりも低くなる。一方、第２チェンバ３２は、連通路４１を介して第１チェンバ３１と連通しているものの、連通路４１の絞り４２によって、空気の吸引が抑制されるので、横路２８並びに通路２７を経由して第２チェンバ３２が大気に開放されていることと相俟って、内圧Ｐ２は、比較的大気圧に近い状態に維持されている。そのため、第１チェンバ３１の内圧Ｐ１が第２チェンバ３２の内圧Ｐ２よりも低くなり、シリンダ４０は、差圧によって上方に浮揚される。この結果、シリンダ４０は、上死点に維持されるので、ロッド５０は、空気出入口２６から上方に退避し、空気出入口２６を開放する。よって、第２チェンバ３２は、空気出入口２６に連通して大気に近い状態に維持されるので、上記差圧についても、内圧Ｐ１＜内圧Ｐ２の状態が維持される。

次に、吸着ノズル２０の部品吸着面が電子部品Ｃに接触すると（図６のタイミングｔ２参照）、空気出入口２６が閉じるので、第２実施形態における横路２８の開口幅が小さく設定されていることと相俟って、第２チェンバ３２は、次第に内圧Ｐ２が低下する。これにより、空気出入口２６を介して電子部品Ｃに吸引力が作用し、電子部品Ｃは、吸着部２５に吸着される（図６のタイミングｔ３参照）。これにより、吸着動作が完了する。

次に、図１１（Ａ）（Ｂ）を参照して、加圧空気の供給が開始された場合（図６のタイミングｔ４参照）、第１チェンバ３１では、内圧Ｐ１が上昇する。この圧力は、シリンダ４０の上面に作用し、シリンダ４０を下方に押し下げようとする。一方、第２チェンバ３２は、連通路４１を介して第１チェンバ３１と連通しているものの、連通路４１の絞り４２によって、加圧空気の流入が抑制されるので、横路２８並びに通路２７を経由して第２チェンバ３２が大気に開放されていることと相俟って、内圧Ｐ２は、比較的低い状態に維持されている。そのため、第１チェンバ３１の内圧Ｐ１が第２チェンバ３２の内圧Ｐ２よりも高くなり、シリンダ４０は、差圧によって下方に押し下げられる。この結果、シリンダ４０は、次第に降下し、遂には、ロッド５０が空気出入口２６内に入って、電子部品Ｃの上面に当接する（図６のタイミングｔ５参照）。また、第２チェンバ３２は、横路２８並びに通路２７によって、常時、大気に開放されている。そのため、シリンダ４０の降下に伴って、第２チェンバ３２も圧縮されても、第２チェンバ３２の内圧は、大気圧に維持される。よって、シリンダ４０の降下が、第２チェンバ３２の内圧Ｐ２によって阻害されるのを抑制することが可能となっている。

次いで、切り離し動作のために、加圧空気の供給が停止されると、第１チェンバ３１の内圧Ｐ１は、漸次、低下するが、絞り４２が設けられていることにより、第１チェンバ３１の内圧Ｐ１は、しばらくの間、大気圧よりも高くなっている。そのため、上記差圧についても、内圧Ｐ１＞内圧Ｐ２の状態が維持される。そのため、シリンダ４０に作用する押下力が維持されるので、図１２（Ａ）（Ｂ）に示すように、吸着ノズル２０が上方に浮揚されると（図６のタイミングｔ６参照）、ノズル本体２１の上昇に伴って、ロッド５０が相対的に電子部品Ｃと接触したまま相対的な変位が生じることになる。この結果、電子部品Ｃと、吸着部２５とが確実に分離し（図６のタイミングｔ７参照）、所期の切り離し動作を実現することが可能となる。

以上説明したように、本発明の各実施形態では、吸着動作時においては、従来の吸着ノズル２０と同様に、部品吸着面に電子部品Ｃを吸着し、ピックアップすることができるとともに、実装動作時においては、吸着した電子部品Ｃをプリント基板Ｗに実装することができる。そして、吸着ノズル２０が実装動作の後、切り離し動作を行う際に、ロッド５０は、ノズル本体２１の部品吸着面から突出する。これにより、プリント基板Ｗに実装された電子部品Ｃは、ロッド５０によって、プリント基板Ｗ側に押圧される。この押圧動作を伴って、ノズル本体２１は電子部品Ｃから離れることができる。よって、実装された電子部品Ｃがノズル本体２１の動作に連れ動きすることがなくなる。

また、上述した各実施形態では、空気通路３０内に摺動可能に配置され、空気通路３０を上流側の第１チェンバ３１と下流側の第２チェンバ３２とに区画するシリンダ４０をさらに備え、ロッド５０は、シリンダ４０の端部に一体形成されており、シリンダ４０には、第１チェンバ３１と第２チェンバ３２とを連通する連通路４１が形成されており、連通路４１は、空気通路３０が負圧にされているときにはロッド５０がノズル本体２１内に退避する一方、切り離し動作の際にロッド５０が部品吸着面から突出するように、第１チェンバ３１と第２チェンバ３２との間に差圧を生成する絞り４２を有するものである。このため本実施形態では、空気通路３０が負圧にされている場合、第１チェンバ３１と第２チェンバ３２の差圧により、シリンダ４０は、ロッド５０がノズル本体２１内に退避する方向、すなわち上方に移動する。また、空気通路３０に加圧空気を供給した場合、第１チェンバ３１と第２チェンバ３２の差圧により、ロッド５０がノズル本体２１の部品吸着面から突出する方向に加圧される。この差圧は、シリンダ４０の連通路４１に形成されている絞り４２によって生じているので、実装動作の後、加圧空気の供給が停止されても、ロッド５０を押し下げる力、すなわち、ロッド５０がノズル本体２１の部品吸着面から突出する方向への圧力は、しばらくの間、維持される。そのため、加圧空気の供給を停止して切り離し動作を実行しても、ロッド５０はノズル本体２１と相対的に突出し、実装された電子部品Ｃをプリント基板Ｗへ押圧し続ける。従って、加圧空気の悪影響を回避しつつ、確実に切り離し動作を実行することができる。

また、上述した各実施形態では、連通路４１は、絞り４２よりも第２チェンバ３２側で第２チェンバ３２と大気とを連通するバイパス４３を形成しており、ノズル本体２１は、少なくとも第１チェンバ３１に加圧空気が供給されている場合に、バイパス４３と連通するバイパス用通路（通路２７、横路２８）を有している。このため本実施形態では、大気圧を利用して第１チェンバ３１と第２チェンバ３２の差圧を生成することができる。そのため、差圧の制御が容易になり、吸着ノズル２０の動作の信頼性が高くなる。特に、実装動作の際に加圧空気が第１チェンバ３１に供給された場合、シリンダ４０が降下しても第２チェンバ３２の空気は、バイパス４３からバイパス用通路（通路２７、横路２８）を経て大気へ放出されるので、第２チェンバ３２は内圧の上昇が抑制される。そのため、第２チェンバ３２の空気によるエアダンパ効果を抑制できるので、シリンダ４０を押し下げる力が第２チェンバ３２の内圧によって、阻害されるのを防止することができる。

特に、第１実施形態では、バイパス用通路は、第１チェンバが負圧にされているときは、バイパス４３と遮断されている。そのため、電子部品Ｃの吸引時により大きな吸引力を発揮することができる。

また、第１実施形態では、シリンダ４０と一体的に連結されるサイドシリンダ７０をさらに備え、ノズル本体２１は、第１チェンバ３１と大気とを連通するサイド連通路６０を形成するものであり、サイドシリンダ７０は、サイド連通路６０内に摺動可能に装着されて、サイド連通路６０をチェンバ側と大気側とに区画するものである。このため本実施形態では、空気通路３０が負圧にされている場合、第１チェンバ３１と第２チェンバ３２との間に差圧が生じるとともに、サイド連通路６０のチェンバ側も負圧になる。よって、サイドシリンダ７０に浮力が生じる。また、サイドシリンダ７０は、ロッド５０を一体的に有するシリンダ４０と一体的に連結されている。よって、ロッド５０は、より確実にノズル本体２１内に退避する方向に力を受ける。一方、空気通路３０に加圧空気を供給した場合、第１チェンバ３１と第２チェンバ３２との間に差圧が生じるとともに、サイド連通路６０のチェンバ側にも加圧空気が供給される。そのため、サイドシリンダ７０は、シリンダ４０とともにロッド５０がノズル本体２１の部品吸着面から突出する方向に加圧される。よって、ロッド５０は、より確実にノズル本体２１から突出する方向に力を受けることができる。

また、第１実施形態では、シリンダ４０とサイドシリンダ７０とを連結するピンをさらに備え、ノズル本体２１は、ピンのストロークを規定する凹部としてのスリット７３を空気通路３０の外側に有するものである。このため本実施形態では、ピンによって、シリンダ４０とサイドシリンダ７０とを連結し、所要の動作を実現することができる。しかも、ピンのストロークＳＴは、空気通路３０の外側でノズル本体２１に形成されているので、空気通路３０内に異物が混入したとしても、その異物がピンに付着するようなことがない。このため、シリンダ４０ないしサイドシリンダ７０の動作の安定性、信頼性を高めることができ、空気通路３０を清掃する等、メンテナンス作業の頻度を低減することができる。なお、凹部は、スリット７３に限らず、有底の溝であってもよい。

このように、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。

例えば、各実施形態においては、実装動作後、切り離し動作を行う場合、加圧空気の供給を停止した後に、切り離し動作を行っている。そのため、各実施形態においては、電子部品から吸着ノズルが離れた際に、加圧空気が周囲に漏れて、加圧空気が周囲の電子部品やプリント基板の表面に悪影響を及ぼすことはない。しかし、本発明においては、加圧空気の供給を継続したまま、切り離し動作を実行してもよい。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはいうまでもない。

本発明は、電子部品をプリント基板に自動実装する設備に好適に適用することができる。とくに、フラックス塗布面など比較的低粘着の面や、全く粘着性の無い面へ電子部品を搭載する等、多様なプリント基板の製造プロセスに応用する場合に好適である。

Claims (5)

1. 電子部品を負圧で吸引してピックアップする吸着動作と、加圧空気を供給することによりピックアップした電子部品をプリント基板に実装する実装動作と、前記実装動作後に、前記プリント基板に装着した電子部品から離れる切り離し動作とを実行する吸着ノズルにおいて、
   電子部品を吸着する部品吸着面、及び前記部品吸着面に開口する空気通路を備えたノズル本体と、
   前記ノズル本体の前記空気通路内に摺動可能に配置されたシリンダと、
   前記シリンダの端部に一体に形成され、前記吸着動作の際に前記空気通路が負圧にされているときには前記ノズル本体内に退避する一方、前記切り離し動作の際に前記ノズル本体が実装後の電子部品から離れたときには前記部品吸着面から突出する押圧子と
   を備え、
   前記シリンダは、前記空気通路を、前記加圧空気の供給方向でみて、上流側の第１チェンバと下流側の第２チェンバとに区画するものであり、
   前記シリンダには、前記第１チェンバと前記第２チェンバとを連通する連通路が形成されており、
   前記連通路は、前記吸着動作の際に空気通路が負圧にされているときには前記押圧子が前記ノズル本体内に退避する一方、前記切り離し動作の際に前記ノズル本体が実装後の電子部品から離れたときには前記押圧子が前記部品吸着面から突出するように、前記第１チェンバと前記第２チェンバとの間に差圧を生成する絞りを有するものである
   ことを特徴とする吸着ノズル。
2. 請求項１記載の吸着ノズルにおいて、
   前記連通路は、前記絞りよりも前記第２チェンバ側で当該第２チェンバと大気とを連通するバイパスを形成しており、
   前記ノズル本体は、少なくとも前記第１チェンバに加圧空気が供給されている場合に、前記バイパスと連通するバイパス用通路を有している
   ことを特徴とする吸着ノズル。
3. 請求項１または２に記載の吸着ノズルにおいて、
   前記シリンダと一体的に連結されるサイドシリンダをさらに備え、
   前記ノズル本体は、前記第１チェンバと大気とを連通するサイド連通路を形成するものであり、
   前記サイドシリンダは、前記サイド連通路内に摺動可能に装着されて、前記サイド連通路を前記第１チェンバ側と大気側とに区画するものである
   ことを特徴とする吸着ノズル。
4. 請求項３記載の吸着ノズルにおいて、
   前記シリンダと前記サイドシリンダとを連結するピンをさらに備え、
   前記ノズル本体は、前記ピンのストロークを規定する凹部を前記空気通路の外側に有するものである
   ことを特徴とする吸着ノズル。
5. プリント基板に電子部品を実装する表面実装機において、
   請求項１から４の何れか１項に記載の吸着ノズルを備えている
   ことを特徴とする表面実装機。

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