JP6047239B2 - 部品吸着ノズルおよび部品実装装置 - Google Patents

Description

この発明は、部品吸着ノズルおよび部品実装装置に関する。

従来、部品吸着ノズルが知られている。このような部品吸着ノズルは、たとえば、特開２０１１−６８５号公報に開示されている。

上記特開２０１１−６８５号公報には、複合ハンドツールに水平方向を回動軸線として回動可能に取り付けられ、部品を吸着する吸着ノズル（部品吸着ノズル）を備えるビンピッキングシステムが開示されている。このビンピッキングシステムは、吸着ノズルで部品を吸着した後、吸着ノズルを水平方向を回動軸線として回動させて部品の姿勢を変更させてから仮置きし、吸着ノズルで再び部品を吸着して部品載置位置に部品を載置するように構成されている。

特開２０１１−６８５号公報

しかしながら、上記特開２０１１−６８５号公報の吸着ノズル（部品吸着ノズル）は、部品を吸着した後、水平方向を回動軸線として回動させて部品の姿勢を変更させてから仮置きし、再び部品を吸着して部品載置位置に部品を載置するため、部品を一旦仮置きする分、タクトタイムが長くなるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、部品を吸着して姿勢変更させてから部品を実装する場合のタクトタイムを短縮することが可能な部品吸着ノズルおよび部品実装装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における部品吸着ノズルは、実装ヘッドに取り付けられるノズル本体部と、ノズル本体部に略水平方向を回動軸線として回動可能に取り付けられ、部品を吸着する部品吸着部とを備え、部品吸着部は、部品を吸着する際に部品に当接する吸着面を有し、部品を吸着可能な第１回動位置と部品を実装することが可能な第２回動位置との間で回動するように構成されている。

この発明の第１の局面による部品吸着ノズルでは、上記のように、部品吸着部を、部品を吸着可能な第１回動位置と部品を実装することが可能な第２回動位置との間で回動するように構成することによって、部品を吸着して姿勢変更させてから部品を実装する場合に、部品を仮置きする必要がないので、その分、タクトタイムを短縮することができる。また、部品を仮置きするスペースを設ける必要がないので、部品を実装する装置が大型化するのを抑制することができる。

上記第１の局面による部品吸着ノズルにおいて、好ましくは、部品吸着部は、部品の実装面および部品の実装面の反対側の面以外の部品の面を吸着して、部品の実装面を実装対象物に向くように回動して部品を実装することが可能に構成されている。このように構成すれば、部品の実装面の反対側の面を吸着することができない場合でも、部品の実装面および部品の実装面の反対側の面以外の部品の面を吸着して容易に部品を実装することができる。

この場合、好ましくは、部品吸着部は、第１回動位置において吸着面を略水平方向にした状態で部品の実装面に対して略直交する面を吸着して、部品の実装面を実装対象物に向くよう第２回動位置において吸着面を実装対象物に対して略垂直となるように回動して、部品を実装することが可能に構成されている。このように構成すれば、部品の実装面の反対側の面を吸着することができない場合でも、吸着面を略水平にして部品の実装面に対して略直交する面を吸着した後、部品の実装面が下になるように吸着面を略鉛直にして部品を実装することができるので、実装面を下向きに置くことが困難である部品であっても容易に吸着して姿勢を変更して実装することができる。

上記第１の局面による部品吸着ノズルにおいて、好ましくは、部品吸着部は、吸着面から交差する方向に突出した突出部をさらに有し、突出部は、部品を実装する際に、部品の実装面の反対側の面に当接するように構成されている。このように構成すれば、部品の実装面の反対側の面以外の面を吸着して部品を実装する場合に、突出部により部品の実装面と反対側の面を実装面側に押圧することができるので、部品を実装対象物に確実に実装することができる。

上記第１の局面による部品吸着ノズルにおいて、好ましくは、部品吸着部の略水平方向の回動軸線上に沿った回動軸と、部品を吸着するための負圧を部品吸着部に連通させる吸着負圧通路とをさらに備え、部品吸着部は、回動軸を中心に回動する回動部を含み、吸着負圧通路は、回動軸の回動軸線に沿って設けられた第１吸着負圧通路と、部品吸着部の回動部に設けられた第２吸着負圧通路と、第１吸着負圧通路および第２吸着負圧通路を接続する負圧通路接続部とを含み、負圧通路接続部は、部品吸着部が第１回動位置および第２回動位置のいずれの位置においても、第１吸着負圧通路および第２吸着負圧通路を連通するように形成されている。このように構成すれば、部品吸着部が回動した場合でも、部品を吸着するための負圧を部品吸着部の吸着面に容易に供給することができるので、部品吸着部の回動位置に関わらず部品を確実に吸着することができる。

上記第１の局面による部品吸着ノズルにおいて、好ましくは、部品吸着部は、部品を吸着するための負圧とは別系統の空気圧により略水平方向を回動軸線として回動するように構成されている。このように構成すれば、部品を吸着するための負圧とは独立した空気圧を用いて容易に部品吸着部を回動させることができる。

この発明の第２の局面における部品実装装置は、部品吸着ノズルと、部品吸着ノズルを昇降させる昇降装置と、部品吸着ノズルを下降させた状態で基板に部品を実装する実装ヘッドとを備え、部品吸着ノズルは、実装ヘッドに取り付けられるノズル本体部と、ノズル本体部に略水平方向を回動軸線として回動可能に取り付けられ、部品を吸着する部品吸着部とを含み、部品吸着部は、部品を吸着する際に部品に当接する吸着面を有し、部品を吸着可能な第１回動位置と部品を実装することが可能な第２回動位置との間で回動するように構成されている。

この発明の第２の局面による部品実装装置では、上記のように、部品吸着部を、部品を吸着可能な第１回動位置と部品を実装することが可能な第２回動位置との間で回動するように構成することによって、部品を吸着して姿勢変更させてから部品を実装する場合に、部品を仮置きする必要がないので、その分、タクトタイムを短縮することが可能な部品実装装置を提供することができる。また、部品を仮置きするスペースを設ける必要がないので、部品実装装置が大型化するのを抑制することができる。

上記第２の局面による部品実装装置において、好ましくは、部品吸着部は、部品の実装面および部品の実装面の反対側の面以外の部品の面を吸着して、部品の実装面を基板に向くように回動して部品を実装するように構成されている。このように構成すれば、部品の実装面の反対側の面を吸着することができない場合でも、部品の実装面および部品の実装面の反対側の面以外の部品の面を吸着して容易に部品を実装することができる。

この場合、好ましくは、部品吸着部は、第１回動位置において吸着面を略水平方向にした状態で部品の実装面に対して略直交する面を吸着して、部品の実装面を基板に向くよう第２回動位置において吸着面を基板に対して略垂直となるように回動して部品を実装するように構成されている。このように構成すれば、部品の実装面の反対側の面を吸着することができない場合でも、部品の実装面に対して略直交する面を吸着して容易に部品を実装することができる。

上記第２の局面による部品実装装置において、好ましくは、部品吸着部は、吸着面から交差する方向に突出した突出部をさらに有し、突出部は、部品を実装する際に、部品の実装面の反対側の面に当接するように構成されている。このように構成すれば、部品の実装面の反対側の面以外の面を吸着して部品を実装する場合に、突出部により部品の実装面と反対側の面を実装面側に押圧することができるので、部品を実装対象物に確実に実装することができる。

本発明によれば、上記のように、部品を吸着して姿勢変更させてから部品を実装する場合のタクトタイムを短縮することができる。

本発明の第１実施形態による部品実装装置の概略を示した平面図である。 本発明の第１実施形態による部品実装装置の概略を示した側面図である。 本発明の第１実施形態による部品実装装置のヘッドのシャフトを示した断面図である。 本発明の第１実施形態による部品実装装置のノズルを示した斜視図である。 本発明の第１実施形態による部品実装装置のノズルの第１回動位置の状態を示した断面図（図４の２００−２００線に沿った断面図）である。 本発明の第１実施形態による部品実装装置のノズルの第２回動位置の状態を示した断面図（図４の２００−２００線に沿った断面図）である。 図５の２１０−２１０線に沿った断面図である。 図５の２２０−２２０線に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態による部品実装装置の実装される部品を示した図である。 本発明の第１実施形態による部品実装装置のコントローラによる部品実装処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態による部品実装装置の実装される部品を示した図である。 本発明の第２実施形態による部品実装装置のコントローラによる部品実装処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図９を参照して、本発明の第１実施形態による部品実装装置１００の構成について説明する。

部品実装装置１００は、図１および図２に示すように、一対のコンベア１１によりプリント基板２がＸ２方向側からＸ１方向側に搬送されて所定の作業位置において、プリント基板２に部品３ａおよび４ａを実装する装置である。なお、プリント基板２は、本発明の「実装対象物」および「基板」の一例である。

また、部品実装装置１００は、図１に示すように、基台１と、一対のコンベア１１と、ヘッドユニット１２と、支持部１３と、レール部１４と、カメラユニット１５と、コントローラ１６（図２参照）とを備えている。また、コンベア１１の両側（Ｙ１方向側、Ｙ２方向側）には、部品３ａを供給するためのトレイ３と、部品４ａを供給するための複数のテープフィーダ４とが配置されている。ヘッドユニット１２は、トレイ３から部品３ａを取得し、テープフィーダ４から部品４ａを取得するとともに、コンベア１１上のプリント基板２に部品３ａおよび４ａを実装する機能を有する。また、図２に示すように、ヘッドユニット１２には、部品３ａを吸着するノズル５と、部品４ａを吸着するノズル６とが取り付けられている。なお、ノズル５は、本発明の「部品吸着ノズル」の一例である。

トレイ３は、図１および図９に示すように、複数の部品３ａが水平方向に所定の間隔を隔てて整列されて載置されている。部品３ａは、リード３１ａと、実装面３２ａと、側面３３ａとを有する。リード３１ａは、実装面３２ａから突出するように複数設けられている。また、部品３ａは、実装面３２ａに対して略垂直な面である側面３３ａが上側（Ｚ２方向側）に向いてトレイ３に載置されている。

テープフィーダ４は、複数の部品４ａを所定の間隔を隔てて保持したテープが巻き回されたリール（図示せず）を保持している。テープフィーダ４は、リールを回転させて部品４ａを保持するテープを送出することにより、テープフィーダ４の先端から部品４ａを供給するように構成されている。ここで、部品４ａは、たとえば、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサおよび抵抗などの小型の電子部品である。

一対のコンベア１１は、プリント基板２を水平方向（Ｘ方向）に搬送する機能を有する。また、コンベア１１は、搬送中のプリント基板２を実装作業位置で停止させるように構成され、停止した基板２は不図示の基板保持装置で保持される。

ヘッドユニット１２は、図１および図２に示すように、ボールナット１２１と、６本のヘッド１２２と、カメラ１２３と、Ｚ軸駆動モータ１２４とを含んでいる。また、ヘッドユニット１２は、支持部１３に沿ってＸ方向に移動可能に構成されている。具体的には、支持部１３は、ボールネジ軸１３１とボールネジ軸１３１を回転させるＸ軸駆動モータ１３２とＸ方向に延びるガイドレール（図示せず）とを有している。これにより、ヘッドユニット１２は、ボールネジ軸１３１が螺合されるボールナット１２１とともにＸ方向に移動される。なお、ヘッド１２２は、本発明の「実装ヘッド」の一例であり、Ｚ軸駆動モータ１２４は本発明の「昇降装置」の一例である。

６本のヘッド１２２は、図２に示すように、ヘッドユニット１２の下面側（Ｚ１方向側）にＸ方向に沿って一列に配置されている。各々のヘッド１２２の先端（Ｚ１方向側の端）には、それぞれ、ノズル５またはノズル６が取付けられている。ノズル５および６は、負圧発生機（図示せず）によりノズル５および６の先端部に発生された負圧によって、それぞれ、トレイ３から供給される部品３ａおよびテープフィーダ４から供給される部品４ａを吸着して保持することが可能に構成されている。ノズル５およびノズル６は、それぞれ、ヘッド１２２に対して着脱可能に取り付けられている。つまり、ノズル５およびノズル６は、搭載する部品に応じて選択されてヘッド１２２に取り付けられるように構成されている。

また、各々のヘッド１２２は、ヘッドユニット１２に対して昇降（Ｚ軸方向の移動）可能に構成されている。具体的には、ヘッド１２２は、部品３ａおよび４ａの吸着または装着（実装）を行う時の下降位置と、部品３ａおよび４ａの搬送や撮影を行う時の上昇位置との間で昇降可能に構成されている。また、ヘッド１２２は、ヘッド１２２毎にヘッドユニット１２に設けられたＺ軸駆動モータ１２４により個別に昇降駆動するように構成されている。また、ヘッド１２２は、Ｒ軸駆動モータ（図示せず）によりノズル５および６の中心軸回り（Ｚ軸回り）の回転が可能に構成されている。

また、ヘッド１２２は、図３に示すように、シャフト１２２ａと、吸着負圧通路１２２ｂと、回動用空気圧通路１２２ｃとを有する。シャフト１２２ａは、鉛直方向（Ｚ方向）に延びるように形成されている。また、シャフト１２２ａの下端には部品３ａの実装時の衝撃緩和のため、シャフト１２２ａに対して上方に摺動可能とされる衝撃緩和シャフト１２２ｄが弾発部材を介して装着され、この衝撃緩和シャフト１２２ｄの下側（Ｚ１方向側）にノズル５または６が取り付けられるように構成されている。吸着負圧通路１２２ｂは、シャフト１２２ａ、衝撃緩和シャフト１２２ｄの各内部を通り、後述するノズル５の吸着負圧通路５１１に連通し、ノズル５（６）により部品３ａ（４ａ）を吸着するための負圧を供給するように構成されている。回動用空気圧通路１２２ｃは、シャフト１２２ａ、衝撃緩和シャフト１２２ｄ、連結パイプ５３の各内部を通り、後述するノズル５の回動用空気圧通路５１２に連通し、部品吸着部５２を回動させる空気圧（負圧）を供給するように構成されている。また、回動用空気圧通路１２２ｃは、部品３ａ（４ａ）を吸着するための負圧とは別系統の空気圧の通路である。つまり、吸着負圧通路１２２ｂおよび回動用空気圧通路１２２ｃには、独立して負圧が供給されるように構成されている。

図１および図２に示すように、カメラ１２３は、プリント基板２のフィデューシャルマーク（図示せず）を撮影するように構成されている。これにより、プリント基板２の位置および方向を正確に取得することが可能となり、実装時の部品の実装位置補正、実装方向補正が可能となる。また、カメラ１２３は、トレイ３上の部品３ａおよびテープフィーダ４の部品４ａを撮影可能に構成されている。これにより、吸着する部品３ａおよび４ａの位置および姿勢を取得することが可能である。

支持部１３は、基台１上に固定され一対のコンベア１１を跨ぐように配置されたレール部１４に沿ってＸ方向と直交するＹ方向に移動可能に構成されている。具体的には、レール部１４は、図１に示すように、支持部１３の両端部（Ｘ方向）をＹ方向に移動可能に支持するガイドレール１４１と、Ｙ方向に延びるボールネジ軸１４２と、ボールネジ軸１４２を回転させるＹ軸駆動モータ１４３とを含んでいる。また、支持部１３には、ボールネジ軸１４２が螺合されるボールナット１３３が設けられている。これにより、ヘッドユニット１２は、基台１上をＹ方向に沿って移動される。よって、ヘッドユニット１２は、基台１上をＸＹ平面に沿って任意の位置に移動することが可能である。

図１および図２に示すように、カメラユニット１５は、基台１の上面上に固定的に設置されている。また、カメラユニット１５は、部品３ａおよび４ａの実装に先立って部品３ａおよび４ａの吸着状態を認識するために、各ヘッド１２２のノズル５および６に吸着された部品３ａおよび４ａをその下側から撮影するように構成されている。

コントローラ１６は、図２に示すように、コンピュータを構成要素にして部品実装装置１００に搭載されている。また、コントローラ１６は、Ｘ軸駆動モータ１３２、Ｙ軸駆動モータ１４３、Ｚ軸駆動モータ１２４およびＲ軸駆動モータ（図示せず）を予め記憶されたプログラムに従って駆動制御して、プリント基板２に部品３ａおよび４ａの実装作業を行うように構成されている。具体的には、コントローラ１６は、ヘッドユニット１２をトレイ３およびテープフィーダ４の上方に移動させて各ヘッド１２２のノズル５および６により部品３ａおよび４ａを吸着させる。

そして、コントローラ１６は、ヘッドユニット１２をプリント基板２上へ移動させる。この移動途中、ヘッドユニット１２を部品認識用のカメラユニット１５の上方を経由させて各ヘッド１２２のノズル５および６に吸着された部品３ａおよび４ａがそれぞれカメラユニット１５により撮影される。撮影された画像に基づいて各ヘッド１２２（ノズル５および６）に吸着された部品３ａおよび４ａの実装位置補正、実装方向補正が行われる。そして、ヘッドユニット１２がプリント基板２上へ到達すると、各ヘッド１２２が下降駆動されると共に、所定のタイミングでノズル５および６への負圧の供給が停止されることによって吸着された部品３ａおよび４ａがプリント基板２上に実装され、その後各ヘッド１２２は上昇駆動される。

ここで、第１実施形態では、図４に示すように、ノズル５は、ノズル本体部５１と、部品吸着部５２と、回動部５３と、回動軸５４（図５参照）とを含む。ノズル本体部５１は、図５に示すように、吸着負圧通路５１１と、回動用空気圧通路５１２と、ピストン５１３と、バネ５１４と、リンク５１５とを有する。部品吸着部５２は、吸着面５２１と、突出部５２２と、吸着部５２３とを有する。回動部５３は、吸着負圧通路５３１を含む。回動軸５４は、吸着負圧通路５４１と、負圧通路接続部５４２とを含む。なお、吸着負圧通路５３１は、本発明の「第２吸着負圧通路」の一例であり、吸着負圧通路５４１は、本発明の「第１吸着負圧通路」の一例である。

ノズル本体部５１は、ヘッド１２２に取り付けられるように構成されている。部品吸着部５２は、ノズル本体部５１に略水平方向（Ａ方向）の回動軸線５４ａに対して回動可能に取り付けられ、部品３ａを吸着するように構成されている。また、部品吸着部５２は、部品３ａを吸着した第１回動位置（図５参照）から約９０度回動された第２回動位置（図６参照）において部品３ａを実装することが可能に構成されている。

具体的には、部品吸着部５２は、回動部５３の先端に設けられており、回動部５３が回動軸５４（回動軸線５４ａ）を中心に回動することにより、Ｃ方向に回動するように構成されている。また、部品吸着部５２は、図５に示すように、Ｃ１方向に回動された第１回動位置の状態で、部品３ａを吸着するとともに、図６に示すように、Ｃ２方向に回動された第２回動位置の状態で、部品３ａをプリント基板２に実装するように構成されている。

また、部品吸着部５２は、回動部５３およびリンク５１５を介して接続されているピストン５１３が上下（Ｚ方向に移動）することにより、Ｃ方向に回動するように構成されている。具体的には、図５に示すように、部品吸着部５２は、ピストン５１３がバネ５１４の付勢力により下降された場合に、Ｃ１方向に回動して、第１回動位置に回動するように構成されている。また、図６に示すように、部品吸着部５２は、回動用空気圧通路５１２を介して供給される負圧により、回動用空気圧通路５１２の端部のシリンダ状部分内でピストン５１３がバネ５１４の付勢力に抗して上昇された場合に、Ｃ２方向に回動して、第２回動位置に回動するように構成されている。回動用吸気圧通路５１２は、図３に示すように、ヘッド１２２の回動用空気圧通路１２２ｃに接続されている。また、部品吸着部５２の回動半径は、ノズル５の幅（Ｂ方向の長さ）の半分程度である。

また、図５および図６に示すように、部品吸着部５２は、部品３ａの実装面３２ａおよび部品３ａの実装面３２ａの反対側の面以外の部品３ａの面を吸着して、部品３ａの実装面３２ａをプリント基板２に向くように回動して部品３ａを実装することが可能に構成されている。具体的には、部品吸着部５２は、部品３ａの実装面３２ａに対して略直交する側面３３ａを吸着して、部品３ａの実装面３２ａをプリント基板２に向くように回動して部品３ａを実装することが可能に構成されている。つまり、部品吸着部５２は、第１回動位置において吸着面５２１を略水平（ＸＹ平面およびＡＢ平面に略平行）にして部品３ａを吸着するとともに、第２回動位置において吸着面５２１を略鉛直（Ｚ方向に略平行）にして部品３ａを実装するように構成されている。

なお、部品吸着部５２は、部品の実装面と反対側の面を吸着することができる場合は、第１回動位置において部品を吸着するとともに、回動せずに第１回動位置において部品を実装することが可能に構成されている。

また、第１実施形態では、図４〜図６に示すように、突出部５２２は、吸着面５２１から交差する方向に突出するように形成されている。具体的には、突出部５２２は、吸着面５２１の一辺の端部に沿って、吸着面５２１に対して垂直に突出するように形成されている。また、突出部５２２は、図６に示すように、部品３ａを実装する際に、部品３ａの実装面３２ａの反対側の面に当接するように構成されている。つまり、突出部５２２は、部品３ａを実装する際に部品吸着部５２が第２回動位置とされた状態でプリント基板２に向くようになり、部品３ａをプリント基板２側に押圧することが可能とされている。

吸着部５２３は、回動部５３の吸着負圧通路５３１に接続されており、負圧が供給されるように構成されている。また、吸着部５２３は、図８に示すように、平面視において（吸着面５２１（図５参照）に対して直交する方向から見て）、略矩形形状を有し、図５および図６に示すように、吸着面５２１に対して凹むように形成されている。

吸着負圧通路５３１は、回動部５３に設けられ、回動軸５４の負圧通路接続部５４２を介して、回動軸線５４ａに沿った吸着負圧通路５４１に接続されている。吸着負圧通路５４１は、ノズル本体部５１の吸着負圧通路５１１に接続されている。吸着負圧通路５１１は、衝撃緩和シャフト１２２ｄおよびシャフト１２２ａ内に形成されている吸着負圧通路１２２ｂに接続されている。これにより、吸着部５２３に負圧が供給される。

また、第１実施形態では、負圧通路接続部５４２は、部品吸着部５２が第１回動位置（図５参照）および第２回動位置（図６参照）のいずれの位置においても、回動軸５４の吸着負圧通路５４１と、回動部５３の吸着負圧通路５３１とを連通するように形成されている。具体的には、図７に示すように、回動軸５４の下側（Ｚ１方向側）の中央近傍（Ａ方向）に負圧通路接続部５４２として、連通穴が形成されている。これにより、図５および図６に示すように、回動部５３（部品吸着部５２）がＣ方向に回動した場合のどの回動位置においても、吸着負圧通路５４１および吸着負圧通路５３１が連通するように構成されている。

次に、図１０を参照して、部品実装装置１００のコントローラ１６が行う部品実装処理について説明する。なお、６つのヘッド１２２により、並行して部品の実装が行われるが、ここでは、ノズル５が取り付けられたヘッド１２２の実装処理について説明する。

ステップＳ１において、部品吸着部５２が第１回動位置（図５参照）に位置した状態で、ノズル５が吸着対象の部品３ａの上側（Ｘ、Ｙ、Ｒ方向において）に移動し、さらにその後Ｚ１方向に下降される。吸着面５２１が部品３ａに当接あるいは近接した状態で、バキュームがＯＮに（負圧が供給）されて部品３ａが吸着される。具体的には、吸着負圧供給通路１２２ｂを介して部品吸着部５２に負圧が供給される。

ステップＳ２において、部品３ａの吸着姿勢が変更される。具体的には、回動用空気通路１２２ｃを介して回動用空気通路５１２に負圧が供給されて、部品吸着部５２が第１回動位置（図５参照）から第２回動位置（図６参照）に回動される。また、部品吸着部５２の回動と並行して、ノズル５が上昇（Ｚ２方向に移動）されるとともに、ＸＹ方向に移動されて、部品３ａがカメラユニット１５の上側に移動される。

ステップＳ３において、カメラユニット１５により、ノズル５により吸着された部品３ａが撮影されて認識される。ステップＳ４において、ノズル５がＸＹ方向に移動され、必要に応じてＲ方向に回動されて、部品３ａがプリント基板２の実装位置の上方に移動される。

ステップＳ５において、ノズル５がＺ軸方向に下降して、部品３ａがプリント基板２上に載置される。その後、ステップＳ６において、バキュームがＯＦＦに（負圧の供給が停止）される。ステップＳ７において、ノズル５がＺ軸方向に上昇して、プリント基板２および載置された部品に対して退避される。これらのステップにより、部品３ａがプリント基板２に実装される。

ステップＳ８において、部品吸着部５２の姿勢が変更される。つまり、回動用空気通路１２２ｃを介した回動用空気通路５１２への負圧の供給が停止されて、バネ５１４の弾発力により部品吸着部５２が第２回動位置（図６参照）から第１回動位置（図５参照）に回動される。また、部品吸着部５２の回動と並行して、ヘッドユニット１２が退避位置へ水平方向（ＸＹ方向）に移動される。その後、部品実装処理が終了される。なお、所定数の部品３ａがプリント基板２に実装されるまでは、ステップＳ１〜ステップＳ８の処理が繰り返されるとともに、ステップＳ８においてヘッドユニット１２の退避位置への移動はされることなく、ステップＳ１へ進むようにされる。

第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、部品３ａを吸着する際に部品３ａに当接する吸着面５２１を有する部品吸着部５２を、部品３ａを吸着可能な第１回動位置（図５参照）と、部品３ａを実装することが可能な第２回動位置（図６参照）との間で回動するように構成することによって、部品３ａを吸着して姿勢変更させてから部品３ａを実装する場合に、部品３ａを仮置きする必要がないので、その分、タクトタイムを短縮することができる。また、部品３ａを仮置きするスペースを設ける必要がないので、部品実装装置１００が大型化するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、部品吸着部５２を、部品３ａの実装面３２ａおよび部品３ａの実装面３２ａの反対側の面以外の部品の面を吸着して、部品３ａの実装面３２ａをプリント基板２に向くように回動して部品３ａを実装することが可能に構成する。これにより、部品３ａの実装面３２ａの反対側の面を吸着することができない場合でも、部品３ａの実装面３２ａおよび部品３ａの実装面３２ａの反対側の面以外の部品３ａの面を吸着して容易に部品３ａを実装することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、部品吸着部５２は、第１回動位置において吸着面５２１を略水平方向とした状態で部品３ａの実装面３２ａに対して略直交する面３３ａを吸着して、部品の実装面３２ａをプリント基板２に向くよう第２回動位置において吸着面３２ａをプリント基板２に対して略垂直とするように回動して、部品３ａを実装することが可能に構成されている。これにより、部品３ａの実装面３２ａの反対側の面を吸着することができない場合でも、吸着面を略水平にして部品３ａの実装面３２ａに対して略直交する側面３３ａを吸着して容易に部品３ａを実装することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、部品吸着部５２の突出部５２２を、部品３ａを実装する際に、部品３ａの実装面３２ａの反対側の面に当接するように構成する。これにより、部品３ａの実装面３２ａの反対側の面以外の面を吸着して部品３ａを実装する場合に、突出部５２２により部品３ａの実装面３２ａと反対側の面を実装面３２ａ側に押圧することができるので、部品３ａをプリント基板２に確実に実装することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、回動軸５４の負圧通路接続部５４２を、部品吸着部５２が第１回動位置および第２回動位置のいずれの位置においても、吸着負圧通路５４１および吸着負圧通路５３１を連通するように形成する。これにより、部品吸着部５２が回動した場合でも、部品３ａを吸着するための負圧を部品吸着部５２の吸着面５２１に容易に供給することができるので、部品吸着部５２の回動位置に関わらず部品３ａを確実に吸着することができ、部品３ａの吸着から部品３ａのプリント基板２への載置まで、部品吸着部５２が部品３ａを吸着保持し続けることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、部品吸着部５２を、部品３ａを吸着するための負圧とは別系統の空気圧により略水平方向の回動軸線５４ａを中心に回動するように構成する。これにより、部品３ａを吸着するための負圧とは独立した空気圧を用いて容易に部品吸着部５２を回動させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、部品吸着部５２を、吸着面５２１を略水平にして部品３ａを吸着するとともに、吸着面５２１を略鉛直にして部品３ａを実装するように構成する。これにより、吸着面５２１を略水平にして部品３ａを吸着した後、部品３ａの実装面３２ａが下になるように吸着面５２１を略鉛直にして部品３ａを実装することができるので、実装面３２ａを下向きに置くことが困難である部品３ａであっても容易に吸着して姿勢を変更して実装することができる。

（第２実施形態）
次に、図１１および図１２を参照して、本発明の第２実施形態による部品実装装置１００について説明する。この第２実施形態では、トレイ３に部品３ａが整列されて載置されていた上記第１実施形態と異なり、トレイ３０に部品３ａがランダムに載置されている構成について説明する。

ここで、第２実施形態では、図１１に示すように、トレイ３０は、複数の部品３ａがランダムに載置されている。部品３ａは、リード３１ａと、実装面３２ａと、側面３３ａとを有する。リード３１ａは、実装面３２ａから突出するように複数設けられている。また、部品３ａは、実装面３２ａに対して略垂直な面である側面３３ａが上側（Ｚ２方向側）に向いてトレイ３に載置されている。

また、第２実施形態では、図１２に示すように、部品３ａを吸着する前に、ステップＳ１１において、ヘッドユニット１２のカメラ１２３によりトレイ３０上の部品３ａが撮影されて部品３ａの位置および姿勢が認識される。その後、ステップＳ１に進み、部品吸着部５２が第１回動位置（図５参照）に位置した状態で、認識結果に基づきノズル５が吸着対象の部品３ａの上側（Ｘ，Ｙ、Ｒ方向において）に移動し、さらにその後Ｚ１方向に下降される。吸着面５２１が部品３ａに当接あるいは近接した状態で、バキュームがＯＮに（負圧が供給）されて部品３ａが吸着される。その後、上記第１実施形態と同様のステップＳ２〜ステップＳ８の処理が実施される。なお、所定数の部品３ａがプリント基板２に実装されるまでは、ステップＳ１１、ステップＳ１〜ステップＳ８の処理が繰り返されるとともに、ステップＳ８においてヘッドユニット１２の退避位置への移動はされることなく、ステップＳ１１へ進むようにされる。

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態の構成においても、上記第１実施形態と同様に、部品吸着部５２を、部品３ａを吸着した第１回動位置（図５参照）から回動された第２回動位置（図６参照）において部品３ａを実装することが可能に構成することによって、部品３ａを吸着して姿勢変更させてから部品３ａを実装する場合に、部品３ａを仮置きする必要がないので、その分、タクトタイムを短縮することができる。また、部品３ａを仮置きするスペースを設ける必要がないので、部品実装装置１００が大型化するのを抑制することができる。

さらに、第２実施形態では、上記のように、トレイ３０にランダムに部品３ａが載置されている場合でも、カメラ１２３により部品３ａを撮影することにより、容易に部品３ａの位置および姿勢を認識することができるので、容易に部品３ａの側面３３ａをノズル５により吸着することができる。さらに、Ｒ軸方向の移動により突起部５２２を実装面３２ａの反対側の面に位置付けることができ、実装時に突起部５２２で実装面３２ａの反対側を押圧することができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、部品を基板に実装する部品実装装置に本発明を適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、部品を基板以外の実装対象物に実装する装置に本発明を適用してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、部品吸着部がノズル本体部に水平方向を回動軸線として回動可能に取り付けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、部品吸着部がノズル本体部に水平方向から少し傾斜した回動軸線回りに回動可能に取り付けられていてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、部品吸着部が部品の実装面に対して略直交する面を吸着する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、部品吸着部が部品の実装面に対して直交していない側面を吸着する構成であってもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、部品吸着部の吸着面から突出するように形成された突出部を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、部品吸着部の吸着面から突出する突出部を設けなくてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、部品吸着部の突出部が吸着面に対して直交する方向に突出するように形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、突出部は吸着面に対して直角でない方向に突出して形成されていてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、部品吸着部をノズル本体部に対して９０度回動可能に構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、部品を実装する姿勢の角度に応じて、部品吸着部をノズル本体部に対して９０度以外の回動角だけ回動させてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、空気圧により部品吸着部をノズル本体部に対して回動させる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、空気圧以外により部品吸着部をノズル本体部に対して回動させてもよい。たとえば、モータなどにより部品吸着部を回動させてもよいし、ノズル（部品吸着ノズル）の移動に連動させて機械的に部品吸着部を回動させてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、負圧の供給の有無により部品吸着部をノズル本体部に対して回動させる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、正圧の供給の有無により部品吸着部をノズル本体部に対して回動させてもよいし、正圧および負圧の両方により部品吸着部をノズル本体部に対して回動させてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、説明の便宜上、コントローラの処理動作を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、コントローラの処理動作を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、回動用空気圧通路１２２ｃは、シャフト１２２ａ、衝撃緩和シャフト１２２ｄ、連結パイプ５３の各内部を通り、ノズル５の回動用空気圧通路５１２に連通するようにしているが、シャフト１２２ａ、衝撃緩和シャフト１２２ｄ、連結パイプ５３の各内部を通る回動用空気圧通路１２２ｃを廃止し、図３における１２２ｂを回動用空気圧通路として用いるようにしてもよい。この場合、図５において５１１は、ピストン５１３とバネ５１４を収納する回動用空気圧通路５１２の端部と連通する一方、回動軸線５４ａに沿った吸着負圧通路５４１とは連通しないように区画する。ノズル本体部５１には、吸着負圧通路５４１に連通する吸着負圧入口開口を設け、この吸着負圧入口開口に可撓パイプを接続し、この可撓パイプをヘッドユニット１２に導くようにする。この構成により、部品吸着部５２が第１回動位置および第２回動位置のいずれの位置においても、ヘッドユニット１２から供給される吸着負圧は、可撓パイプ、吸着負圧通路５４１、回動軸５４の負圧通路接続部５４２、吸着負圧通路５３１を介して吸着部５２３に到達するようにできる。

２ プリント基板（実装対象物、基板）
３ａ 部品
５ ノズル（部品吸着ノズル）
３２ａ 実装面
５１ ノズル本体部
５２ 部品吸着部
５３ 回動部
５４ 回動軸
５４ａ 回動軸線
１００ 部品実装装置
１２２ ヘッド（実装ヘッド）
１２４ Ｚ軸駆動モータ（昇降装置）
５１１ 吸着負圧通路
５２１ 吸着面
５２２ 突出部
５３１ 吸着負圧通路（第２吸着負圧通路）
５４１ 吸着負圧通路（第１吸着負圧通路）
５４２ 負圧通路接続部

Claims (10)

1. 実装ヘッド（１２２）に取り付けられるノズル本体部（５１）と、
   前記ノズル本体部に略水平方向を回動軸線（５４ａ）として回動可能に取り付けられ、部品（３ａ）を吸着する部品吸着部（５２）とを備え、
   前記部品吸着部は、前記部品を吸着する際に前記部品に当接する吸着面（５２１）を有し、前記部品を吸着可能な第１回動位置と前記部品を実装することが可能な第２回動位置との間で回動するように構成されているとともに、前記第１回動位置において前記吸着面を略水平方向にした状態で前記部品の実装面に対して略直交する面（３３ａ）を吸着して、前記部品の実装面を実装対象物に向くよう前記第２回動位置において前記吸着面を前記実装対象物に対して略垂直となるように回動して、前記部品を実装することが可能に構成されている、部品吸着ノズル。
2. 前記部品吸着部は、前記部品の実装面（３２ａ）および前記部品の実装面の反対側の面以外の部品の面を吸着して、前記部品の実装面を実装対象物（２）に向くように回動して前記部品を実装することが可能に構成されている、請求項１に記載の部品吸着ノズル。
3. 前記部品を実装する際に、前記部品の実装面の反対側の面に当接する当接部（５２２）をさらに備える、請求項１に記載の部品吸着ノズル。
4. 実装ヘッド（１２２）に取り付けられるノズル本体部（５１）と、
   前記ノズル本体部に略水平方向を回動軸線（５４ａ）として回動可能に取り付けられ、部品（３ａ）を吸着する部品吸着部（５２）とを備え、
   前記部品吸着部は、前記部品を吸着する際に前記部品に当接する吸着面（５２１）を有し、前記部品を吸着可能な第１回動位置と前記部品を実装することが可能な第２回動位置との間で回動するように構成されており、
   前記部品吸着部は、前記吸着面から交差する方向に突出した突出部（５２２）をさらに有し、
   前記突出部は、前記部品を実装する際に、前記部品の実装面の反対側の面に当接するように構成されている、部品吸着ノズル。
5. 前記部品吸着部の略水平方向の回動軸線上に沿った回動軸（５４）と、
   前記部品を吸着するための負圧を前記部品吸着部に連通させる吸着負圧通路（５１１、５３１、５４１、５４２）とをさらに備え、
   前記部品吸着部は、前記回動軸を中心に回動する回動部（５３）の先端に設けられており、
   前記吸着負圧通路は、前記ノズル本体部に設けられ、前記ノズル本体部が前記実装ヘッドに取り付けられることで、前記実装ヘッドの吸気負圧通路（１２２ｂ）と連通する前記ノズル本体部の吸着負圧通路（５１１）と、前記回動軸の回動軸線に沿って設けられ、前記ノズル本体部の吸着負圧通路に接続された第１吸着負圧通路（５４１）と、前記回動部および前記部品吸着部に渡って設けられ、前記吸着面（５２１）に対して凹むように形成された吸着部（５２３）に接続された第２吸着負圧通路（５３１）と、前記第１吸着負圧通路および前記第２吸着負圧通路を接続する負圧通路接続部（５４２）とを含み、
   前記負圧通路接続部は、前記回動軸の下側に形成された連通穴で構成され、前記部品吸着部が前記第１回動位置および前記第２回動位置のいずれの位置においても、前記第１吸着負圧通路および前記第２吸着負圧通路を連通するように形成されている、請求項１または４に記載の部品吸着ノズル。
6. 前記ノズル本体部は、ピストン（５１３）とバネ（５１４）とを収納するとともに、前記ノズル本体部の吸着負圧通路とは別系統の回動用空気圧通路（５１２）が設けられ、
   前記ピストンは、リンク（５１５）を介して前記回動部に接続され、
   前記部品吸着部は、前記回動用空気圧通路を介して供給される負圧と、前記バネの付勢力とにより前記ピストンが上下することにより、略水平方向を回動軸線として回動するように構成されている、請求項５に記載の部品吸着ノズル。
7. 部品吸着ノズル（５）と、前記部品吸着ノズルを昇降させる昇降装置（１２４）と、前記部品吸着ノズルを下降させた状態で基板（２）に部品（３ａ）を実装する実装ヘッド（１２２）とを備え、
   前記部品吸着ノズルは、前記実装ヘッドに取り付けられるノズル本体部（５１）と、前記ノズル本体部に略水平方向を回動軸線（５４ａ）として回動可能に取り付けられ、前記部品を吸着する部品吸着部（５２）とを含み、
   前記部品吸着部は、前記部品を吸着する際に前記部品に当接する吸着面（５２１）を有し、前記部品を吸着可能な第１回動位置と前記部品を実装することが可能な第２回動位置との間で回動するように構成されているとともに、前記第１回動位置において前記吸着面を略水平方向にした状態で前記部品の実装面に対して略直交する面（３３ａ）を吸着して、前記部品の実装面を実装対象物に向くよう前記第２回動位置において前記吸着面を前記実装対象物に対して略垂直となるように回動して、前記部品を実装することが可能に構成されている、部品実装装置。
8. 前記部品吸着部は、前記部品の実装面（３２ａ）および前記部品の実装面の反対側の面以外の部品の面を吸着して、前記部品の実装面を前記基板に向くように回動して前記部品を実装するように構成されている、請求項７に記載の部品実装装置。
9. 前記部品を実装する際に、前記部品の実装面の反対側の面に当接する当接部（５２２）をさらに備える、請求項７に記載の部品実装装置。
10. 部品吸着ノズル（５）と、前記部品吸着ノズルを昇降させる昇降装置（１２４）と、前記部品吸着ノズルを下降させた状態で基板（２）に部品（３ａ）を実装する実装ヘッド（１２２）とを備え、
    前記部品吸着ノズルは、前記実装ヘッドに取り付けられるノズル本体部（５１）と、前記ノズル本体部に略水平方向を回動軸線（５４ａ）として回動可能に取り付けられ、前記部品を吸着する部品吸着部（５２）とを含み、
    前記部品吸着部は、前記部品を吸着する際に前記部品に当接する吸着面（５２１）を有し、前記部品を吸着可能な第１回動位置と前記部品を実装することが可能な第２回動位置との間で回動するように構成されており、
    前記部品吸着部は、前記吸着面から交差する方向に突出した突出部（５２２）をさらに有し、
    前記突出部は、前記部品を実装する際に、前記部品の実装面の反対側の面に当接するように構成されている、部品実装装置。

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