JP5969188B2

JP5969188B2 - 装着ヘッド

Info

Publication number: JP5969188B2
Application number: JP2011220276A
Authority: JP
Inventors: 健人岡田; 哲生林
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2011-10-04
Filing date: 2011-10-04
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2031-10-04
Also published as: CN103037678A; CN103037678B; JP2013078829A

Description

本発明は、回路基板に電子部品を装着するために電子部品を吸着保持する装着ヘッドに関するものである。

装着ヘッドの多くは、負圧源に接続された吸引通路と、下端面に開口し、その吸引通路に接続された吸引口とを有し、その吸引口において、負圧を利用して電子部品を吸着保持する構造とされている。このような構造の装着ヘッドには、吸引通路にフィルタが設けられているものがあり、電子部品を吸着する際に塵埃が装着ヘッド内部に吸引されることを防止している。しかしながら、吸引通路の径は比較的小さいさいため、フィルタが吸引通路の端面を覆うように配置されると、フィルタを通過するエアの流路面積が小さくなる。このため、エアの吸引量が少なくなり、吸引力が低下する虞がある。そこで、下記特許文献に記載された装着ヘッドでは、吸引通路に設けられるフィルタの形状を筒状とし、フィルタを通過するエアの流路面積を大きくすることで、吸引力の低下を防止している。

特開２００３−１７０３７９号公報特許第３６６０４５９号公報

上記特許文献に記載の装着ヘッドでは、フィルタを通過するエアの流路面積を大きくし、吸引力の低下を防止することが可能となっている。一方で、フィルタは、塵埃を装着ヘッド内への吸引前に自身に付着させて取り除くものであり、付着した塵埃によって目詰まりが生じるため、定期的にフィルタの汚れ等をチェックする必要がある。しかしながら、上記特許文献に記載の装着ヘッドでは、装着ヘッドの内部に形成された吸引通路に筒状のフィルタが配設されることから、フィルタも装着ヘッドの内部に収容されることになる。このため、フィルタの汚れ等をチェックするためには、装着ヘッドの作動を停止させ、フィルタを装着ヘッド内部から取り出す必要があり、非常に不便である。このように、吸引通路の外周面にフィルタが配設された装着ヘッドは、種々の問題を抱え、実用性を改善する余地が多分に残されたものとなっている。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い装着ヘッドを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本願の請求項１に記載の装着ヘッドは、回路基板に電子部品を装着するために電子部品を吸着保持する装着ヘッドであって、負圧源に接続され、当該装着ヘッドの内部に形成される吸引通路と、その吸引通路の外周面に配設されたフィルタと、当該装着ヘッドの下端面に開口し、電子部品を吸着保持するための吸引口と、その吸引口と前記吸引通路とを、前記フィルタを介して連通する連通路と、その連通路の少なくとも一部が当該装着ヘッドの外周面に開口する開口部と、前記開口部に配置された透明部材とを備え、当該装着ヘッドが、さらに、(a)ヘッド本体と、(b)下端面に前記吸引口が形成されるとともに、前記ヘッド本体に着脱可能に装着される吸着ノズルとを備え、前記吸引通路が、前記ヘッド本体に形成された本体側吸引通路と、前記吸着ノズルに形成されたノズル側吸引通路とに区分けされ、前記フィルタが、前記ノズル側吸引通路の外周面に配設されるとともに、前記開口部から前記透明部材を介して、前記フィルタを視認可能に構成される。

また、請求項２に記載の装着ヘッドは、請求項１に記載の装着ヘッドにおいて、前記連通路が、前記吸引口から連続し、径方向に延びる第１連通部と、その第１連通部から連続し、前記吸引通路の径方向の外側に位置し、その吸引通路の外周面に、前記フィルタを介して連続する第２連通部とに区分けされ、前記開口部が、前記第２連通部の少なくとも一部が当該装着ヘッドの外周面に開口するように構成される。

また、請求項３に記載の装着ヘッドは、請求項１または請求項２に記載の装着ヘッドにおいて、前記吸着ノズルが、(A)ノズル本体と、(B)そのノズル本体の先端部に着脱可能に取り付けられ、前記吸引口が形成されたノズル先端部とを有するように構成される。

また、請求項４に記載の装着ヘッドは、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の装着ヘッドにおいて、前記フィルタが、筒状とされるように構成される。

また、請求項５に記載の装着ヘッドは、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の装着ヘッドにおいて、前記開口部が、当該装着ヘッドの外周面の全周に渡って開口するように構成される。

請求項１に記載の装着ヘッドでは、フィルタが、吸引通路の外周面に配設されており、電子部品を吸着保持するための吸引口と吸引通路とが、フィルタを介して連通されている。これにより、吸引口から吸引された塵埃は、フィルタの外周面に付着する。そして、請求項１に記載の装着ヘッドでは、塵埃が付着したフィルタの外周面を、開口部に配置された透明部材を介して、装着ヘッドの外部から視認することが可能となっている。したがって、請求項１に記載の装着ヘッドによれば、フィルタを装着ヘッド内部から取り出すことなく、フィルタの汚れ等をチェックすることが可能となり、実用性を向上させることが可能となる。さらに、請求項１に記載の装着ヘッドは、ヘッド本体と、そのヘッド本体に着脱可能に装着される吸着ノズルとから構成されており、その吸着ノズルにフィルタが設けられている。これにより、フィルタを交換する必要が生じた場合には、吸着ノズルを交換すればよく、フィルタの交換作業に要する時間を短くすることが可能となる。

また、請求項２に記載の装着ヘッドでは、吸引口から吸引通路へ吸引されるエアが、吸引口から装着ヘッドの外周面に向かって流れ、さらに、吸引通路と装着ヘッドの外周面との間に向かって流れる。そして、吸引通路の外周面に配設されたフィルタを介して、吸引通路に流れる。このように、吸引されたエアを流すことで、エアと共に吸引された塵埃を、フィルタの外周面に付着させることが可能となる。

また、請求項３に記載の装着ヘッドでは、吸着ノズルが、ノズル本体と、吸引口が形成されたノズル先端部とから構成されており、ノズル先端部はノズル本体に着脱可能とされている。これにより、ノズル先端部を交換することが可能となり、吸引口の径、形状等を変更することが可能となる。

また、請求項４に記載の装着ヘッドでは、フィルタが筒状とされている。これにより、フィルタを通過するエアの流路面積を大きくすることが可能となり、吸引力の低下を好適に防止することが可能となる。

また、請求項５に記載の装着ヘッドでは、開口部が装着ヘッドの外周面に円環状に開口している。これにより、フィルタをいずれの方向からもチェックすることが可能となり、利便性が向上する。

本発明の実施例である装着ヘッドが装着された対基板作業装置を示す斜視図である。図１に示す対基板作業装置の備える装着ヘッドを、上部カバーを取り外した状態で示す斜視図である。図２に示す装着ヘッドの有する吸着ノズルを示す断面図である。図３に示すＡＡ線における断面図である。図３に示すＢＢ線における断面図である。

以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。

図１に、電子部品装着装置（以下、「装着装置」と略す場合がある）１０を示す。その図は、装着装置１０の外装部品の一部を取り除いた斜視図である。装着装置１０は、１つのシステムベース１２と、そのシステムベース１２の上に互いに隣接されて並んで配列された２つの電子部品装着機（以下、「装着機」と略す場合がある）１６とを含んで構成されており、回路基板に電子部品を装着する作業を行うものとされている。なお、以下の説明において、装着機１６の並ぶ方向をＸ軸方向とし、その方向に直角な水平の方向をＹ軸方向と称する。

装着装置１０の備える装着機１６の各々は、主に、フレーム部２０とそのフレーム部２０に上架されたビーム部２２とを含んで構成された装着機本体２４と、回路基板をＸ軸方向に搬送するとともに設定された位置に固定する搬送装置２６と、その搬送装置２６によって固定された回路基板に回路部品を装着する装着ヘッド２８と、ビーム部２２に配設されて装着ヘッド２８をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる移動装置３０と、フレーム部２０の前方に配設され装着ヘッド２８に電子部品を供給する供給装置３２とを備えている。

搬送装置２６は、２つのコンベア装置４０，４２を備えており、それら２つのコンベア装置４０，４２は、互いに平行、かつ、Ｘ軸方向に延びるようにフレーム部２０のＹ軸方向での中央部に配設されている。２つのコンベア装置４０，４２の各々は、電磁モータ（図示省略）によって各コンベア装置４０，４２に支持される回路基板をＸ軸方向に搬送するとともに、所定の位置において回路基板を固定的に保持する構造とされている。

移動装置３０は、ＸＹロボット型の移動装置であり、装着ヘッド２８を保持するスライダ４６をＸ方向にスライドさせる電磁モータ（図示省略）と、Ｙ方向にスライドさせる電磁モータ（図示省略）とを備えており、それら２つの電磁モータの作動によって、装着ヘッド２８を任意の位置に移動させることが可能となっている。

供給装置３２は、フレーム部２０の前方側の端部に配設されており、フィーダ型の供給装置とされている。フィーダ型の供給装置３２は、回路部品がテーピング化されたテープ化部品から電子部品を装着ヘッド２８への供給位置に順次供給する構造とされており、テープ化部品が巻回された複数のテープフィーダ４８と、それら複数のテープフィーダ４８の各々を送り出す複数の送り装置（図示省略）とを有している。

装着ヘッド２８は、搬送装置２６によって保持された回路基板に対して電子部品を装着するものであり、図２に示すように、電子部品を吸着する吸着ノズル５０を先端部に保持する装着ユニット５２を複数備えている。各装着ユニット５２は、概して軸状をなし、ユニット保持体５６の外周部に、等角度ピッチで、軸方向が垂直となる状態に保持されている。その装着ユニット５２の先端部に保持される吸着ノズル５０は、ユニット保持体５６の下面から下方に向かって延び出しており、エアの吸引、つまり、負圧により電子部品を吸着保持し、僅かな正圧が供給されることで保持した電子部品を離脱する構造とされている。

詳しく言えば、図３に示すように、装着ユニット５２の内部には、正負圧供給装置（図示省略）に接続されたユニット側エア通路５８が形成されており、吸着ノズル５０には、ノズル側エア通路６０が形成されている。それらユニット側エア通路５８とノズル側エア通路６０とは、吸着ノズル５０が装着ユニット５２の先端部に保持された状態で、連通しており、エアの吸引通路６２を形成している。ノズル側エア通路６０の外周面には、円筒形状のフィルタ６４が配設されており、そのフィルタ６４の外周面を覆うように、円環形状の円環エア通路６６が形成されている。また、吸着ノズル５０の下端面には、吸引口６８が形成されており、その吸引口６８の上端部から径方向に延びるように複数の径方向エア通路（図では、２個示されている）７０が形成されている。そして、その径方向エア通路７０の径方向外側の端部から、円環エア通路６６に向かって、軸線方向に延びるように複数の貫通孔（図では、２個示されている）７２が形成されており、それら複数の貫通孔７２によって、円環エア通路６６と径方向エア通路７０とが接続されている。このような構造により、吸着ノズル５０の吸引口６８から、エアを吸引することが可能となり、吸着ノズル５０は、吸引口６８において電子部品を吸着保持することが可能とされている。

ここで、吸着ノズル５０の具体的な構造、特に、エアを吸引するための通路に関して、詳しく説明する。吸着ノズル５０は、装着ユニット５２の下端部に着脱可能に装着される上部ノズルハウジング７６と、その上部ノズルハウジング７６の下端部に固定的に嵌入される下部ノズルハウジング７８と、その下部ノズルハウジング７８の先端部に着脱可能に装着されるノズル先端部８０とから構成されている。

上部ノズルハウジング７６は、円筒部８２とその円筒部８２の外周面に形成されたフランジ部８４とからなるアウタハウジング８６と、そのアウタハウジング８６の円筒部８２内に固定的に嵌入される円筒形状のインナハウジング８８とを有している。アウタハウジング８６のフランジ部８４は、円筒部８２の軸線方向での略中央部に形成されており、円筒部８２のフランジ部８４より上方の部分が、装着ユニット５２の下端面に形成された取付穴９０に嵌入されている。その取付穴９０は、ユニット側エア通路５８に連続しており、円筒部８２が取付穴９０に嵌入されることで、インナハウジング８８の内周面によって区画されるノズル側エア通路６０がユニット側エア通路５８に接続される。そして、円筒部８２が取付穴９０に嵌入された状態で、フランジ部８４の上面が装着ユニット５２の下端面に取り付けられることで、上部ノズルハウジング７６が、装着ユニット５２の下端面に装着される。なお、上部ノズルハウジング７６は、ワンタッチで着脱可能な機構を介して、装着ユニット５２に装着されるが、この機構は公知であることから、図示及び説明を省略する。

また、下部ノズルハウジング７８は、概して円筒形状とされており、外周面が段付形状とされている。下部ノズルハウジング７８は、上端部に位置する第１外径部９２と、その第１外径部９２に連続し、第１外径部９２の外径より大きな外径の第２外径部９４と、その第２外径部９４に連続し、第２外径部９４の外径より小さな外径の第３外径部９６とに区分けされ、第１外径部９２が、上部ノズルハウジング７６のインナハウジング８８内に固定的に嵌入されている。また、第３外径部９６には、図３のＡＡ線における断面図である図４に示すように、径方向に貫通する４個の貫通孔９８が等ピッチで形成されており、その第３外径部９６の外周面を覆うように上記フィルタ６４が配設されている。

また、ノズル先端部８０は、図３に示すように、下部ノズルハウジング７８の第３外径部９６の内周面に締結されるボルト部１００と、上記吸引口６８が形成されたノズル部１０２とを有している。ボルト部１００は、外周面に雄ネジが形成されたネジ部１０４と、そのネジ部１０４の端部に形成された頭部１０６と、その頭部１０６の外周縁からネジ部１０４とは反対側に延び出す立設部１０８とから構成されており、ネジ部１０４の雄ネジが、第３外径部９６の内周面に形成された雌ネジに螺合されている。これにより、ボルト部１００、つまり、ノズル先端部８０は、下部ノズルハウジング７８に着脱可能とされている。

ボルト部１００の頭部１０６の端面には、図３のＢＢ線における断面図である図５に示すように、中央部に円形状の有底穴１１０が形成されており、その有底穴１１０の中央部に六角穴１１２が形成されている。さらに、有底穴１１０の外周縁から放射状に延びるように８本の溝１１４が等ピッチで形成されており、それら各溝１１４の径方向外側の端部に頭部１０６を軸方向に貫通する上記貫通孔７２が形成されている。

また、ノズル部１０２は、図３に示すように、円環状とされており、それの内周部が吸引口６８とされている。ノズル部１０２の外径は、ボルト部１００の立設部１０８の内径と同程度とされており、ノズル部１０２が立設部１０８に固定的に嵌合されている。ノズル部１０２が立設部１０８に嵌合された状態で、ノズル部１０２の上端面は、ボルト部１００の頭部１０６の端面に接触しており、頭部１０６に形成された溝１１４とノズル部１０２の上端面とによって、上記径方向エア通路７０が区画されている。

また、下部ノズルハウジング７８の第２外径部９４の外径と、ボルト部１００の頭部１０６の外径とは同じとされており、それら第２外径部９４および頭部１０６の外周面に円筒形状のアクリルカバー１１８が取り付けられている。つまり、円環エア通路６６を覆うように円筒形状のアクリルカバー１１８が配設されており、そのアクリルカバー１１８とフィルタ６４とによって、円環エア通路６６が区画されている。

上述したような構造により、装着ヘッド２８では、負圧源としての正負圧供給装置に接続されたユニット側エア通路５８内が負圧とされ、ノズル部１０２に形成された吸引口６８からエアが吸引されると、その吸引されたエアが、径方向エア通路７０および貫通孔７２を介して、円環エア通路６６に流入する。そして、円環エア通路６６から、フィルタ６４を介して、ノズル側エア通路６０に流れ、ユニット側エア通路５８に流入する。なお、ノズル側エア通路６０は、下部ノズルハウジング７８の第３外径部９６の外周面とフィルタ６４の内周面との間の空間と、４個の貫通孔９８と、下部ノズルハウジング７８の内部空間と、上部ノズルハウジング７６のインナハウジング８８の内部空間とによって構成されている。

本装着機１６では、上述した構成によって、搬送装置２６に保持された回路基板に対して、装着ヘッド２８によって電子部品の装着作業を行うことが可能とされている。具体的に説明すれば、まず、搬送装置２６によって、回路基板を装着作業位置まで搬送するとともに、その位置において回路基板を固定的に保持する。次に、装着すべき電子部品を、供給装置３２のテープフィーダ４８によって供給し、その電子部品の供給位置に、装着ヘッド２８を移動装置３０によって移動させる。続いて、装着ヘッド２８の吸着ノズル５０の先端部に形成された吸引口６８からエアを吸引することで、その吸引口６８に電子部品が吸着保持される。電子部品を保持した状態の装着ヘッド２８を、移動装置３０によって回路基板上の装着位置に移動させ、装着ヘッド２８の吸着ノズル５０による吸着保持を解除することで、回路基板上に電子部品が装着される。

上述したように、本装着機１６は、供給装置３２によって供給された電子部品を、吸着ノズル５０の吸引口６８からエアを吸引することで、その吸引口６８において電子部品を吸着保持し、その吸着保持された電子部品を回路基板上に装着するように構成されている。このように構成された装着機において、吸引口６８からエアが吸引される際に、塵埃が装着ヘッド２８内に吸引される虞がある。このため、本装着機１６では、ノズル側エア通路６０の外周面にフィルタ６４が配設されている。このフィルタ６４は、円筒形状とされており、フィルタ６４を通過するエアの流路面積は比較的大きく、エアの吸引量も多い。このため、フィルタ６４として、比較的細かいメッシュサイズのものを採用することが可能となり、細かい塵埃を取り除くことが可能となっている。

また、円筒形状のフィルタ６４を囲う円環エア通路６６は、吸着ノズル５０の外周面に開口しており、その開口に円筒形状のアクリルカバー１１８が嵌め込まれている。このため、そのアクリルカバー１１８を介して、吸着ノズル５０の外部から、さらに言えば、吸着ノズル５０が装着された装着ヘッド２８の外部から、フィルタ６４を視認することが可能とされている。これにより、フィルタ６４の汚れ等を容易にチェックすることが可能となっている。

また、フィルタ６４は、装着ヘッド２８に着脱可能とされた吸着ノズル５０内に収容されている。このため、フィルタ６４を交換する必要が生じた場合には、吸着ノズル５０を交換すればよく、フィルタ６４の交換作業に要する時間を短くすることが可能となる。さらに、下部ノズルハウジング７８に着脱可能とされたボルト部１００のネジ部１０４は、フィルタ６４の内側に位置する下部ノズルハウジング７８の第３外径部９６の内周面に着脱可能に取り付けられる。これにより、エアの流通を阻害することなく、ボルト部１００、つまり、ノズル先端部８０を下部ノズルハウジング７８に取り付けることが可能となる。また、ノズル先端部８０とは異なるノズル先端部、例えば、吸引口の径，形状，ノズル部１０２の素材等の異なるノズル先端部を、下部ノズルハウジング７８に取り付けることが可能となる。

ちなみに、上記実施例において、装着ヘッド２８は、装着ヘッドの一例であり、装着ヘッド２８を構成する装着ユニット５２，吸着ノズル５０は、ヘッド本体，吸着ノズルの一例である。その吸着ノズル５０の上部ノズルハウジング７６と下部ノズルハウジング７８とによって構成されるものは、ノズル本体の一例であり、ノズル先端部８０は、ノズル先端部の一例である。また、ユニット側エア通路５８，ノズル側エア通路６０は、本体側吸引通路，ノズル側吸引通路の一例であり、ユニット側エア通路５８とノズル側エア通路６０とによって構成される吸引通路６２は、吸引通路の一例である。また、径方向エア通路７０は、第１連通部の一例であり、円環エア通路６６と貫通孔７２とによって構成される通路は、第２連通部の一例である。そして、それら径方向エア通路７０と円環エア通路６６と貫通孔７２とによって構成される通路は、連通路の一例である。さらに、フィルタ６４，吸引口６８は、フィルタ，吸引口の一例であり、アクリルカバー１１８は、透過板の一例である。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。具体的には、例えば、上記実施例では、円筒形状のフィルタ６４を囲う円環エア通路６６は、吸着ノズル５０の外周面の全周に渡って開口しているが、円環エア通路６６としての連通路が吸着ノズル５０の外周面の一部に開口するように構成してもよい。また、上記実施例では、吸引通路６２の外周面に配設されるフィルタ６４は円筒形状とされているが、吸引通路６２の外周面の一部を覆う形状のフィルタを採用してもよい。ただし、フィルタによって覆われていない吸引通路６２の外周面は、当然、下部ノズルハウジング７８の内周面に覆われる必要がある。

また、上記実施例では、透過板としてアクリルカバー１１８が採用されていたが、レンズ状の透明な部材を採用することも可能である。このようなレンズ状の部材を採用すれば、細かなフィルタの汚れもチェックすることが可能となる。

さらに言えば、上記実施例では、目視にてフィルタの汚れをチェックするように構成されていたが、撮像装置を利用して、フィルタの汚れをチェックし、フィルタの交換時期を判定するように構成してもよい。詳しく言えば、装着機１６に、アクリルカバー１１８を介してフィルタ６４を撮像可能な撮像装置と、その撮像装置によって撮像された画像データを処理可能な画像処理装置とを設け、画像処理装置によって処理された画像データに基づいて、フィルタ６４の交換時期を判定するように構成してもよい。

２８：装着ヘッド５０：吸着ノズル５２：装着ユニット（ヘッド本体）５８：ユニット側エア通路（本体側吸引通路）６０：ノズル側エア通路（ノズル側吸引通路）６２：吸引通路６４：フィルタ６６：円環エア通路（連通路）（第２連通部）６８：吸引口７０：径方向エア通路（連通路）（第１連通部）７２：貫通孔（連通路）（第２連通部）７６：上部ノズルハウジング（ノズル本体）７８：下部ノズルハウジング（ノズル本体）８０：ノズル先端部１１８：アクリルカバー（透過板）

Claims

回路基板に電子部品を装着するために電子部品を吸着保持する装着ヘッドにおいて、
負圧源に接続され、当該装着ヘッドの内部に形成される吸引通路と、
その吸引通路の外周面に配設されたフィルタと、
当該装着ヘッドの下端面に開口し、電子部品を吸着保持するための吸引口と、
その吸引口と前記吸引通路とを、前記フィルタを介して連通する連通路と、
その連通路の少なくとも一部が当該装着ヘッドの外周面に開口する開口部と、
前記開口部に配置された透明部材と
を備え、
当該装着ヘッドが、さらに、
(a)ヘッド本体と、(b)下端面に前記吸引口が形成されるとともに、前記ヘッド本体に着脱可能に装着される吸着ノズルとを備え、
前記吸引通路が、
前記ヘッド本体に形成された本体側吸引通路と、前記吸着ノズルに形成されたノズル側吸引通路とに区分けされ、
前記フィルタが、前記ノズル側吸引通路の外周面に配設されるとともに、
前記開口部から前記透明部材を介して、前記フィルタを視認可能な装着ヘッド。
前記連通路が、
前記吸引口から連続し、径方向に延びる第１連通部と、
その第１連通部から連続し、前記吸引通路の径方向の外側に位置し、その吸引通路の外周面に、前記フィルタを介して連続する第２連通部とに区分けされ、
前記開口部が、
前記第２連通部の少なくとも一部が当該装着ヘッドの外周面に開口したものである請求項１に記載の装着ヘッド。
前記吸着ノズルが、
(A)ノズル本体と、(B)そのノズル本体の先端部に着脱可能に取り付けられ、前記吸引口が形成されたノズル先端部とを有する請求項１または請求項２に記載の装着ヘッド。
前記フィルタが、筒状とされた請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の装着ヘッド。
前記開口部が、当該装着ヘッドの外周面の全周に渡って開口する請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の装着ヘッド