JP6118329B2 - 吸着ノズルおよび部品装着方法 - Google Patents

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Description

本発明は、部品を吸着して保持するための吸着ノズルに関し、その吸着ノズルを用いて部品を基板に装着する方法に関する。
回路基板には、多くの部品が装着される。それら回路基板に装着される部品には、大きさが異なる複数のものが存在し、それら大きさの異なる種々の部品を吸着して保持するために、それら部品の大きさごとに、複数の吸着ノズルが用意される。大きさが同じであっても種別の異なる部品が存在するため、種別の異なる部品の各々を安定して保持するために、例えば、下記の特許文献に記載された吸着ノズルが存在する。
特開平8−78885号公報 特許第4461660号公報
例えば、部品装着機においては、装着する部品の大きさごとに、複数の吸着ノズルを用意する必要があり、さらに、作業中にノズルを交換する工程が必要となるため、製造工程における1サイクル当たりの時間の増加に繋がるという問題がある。つまり、吸着ノズルは、改良の余地を残しており、何らかの改良を加えることで、その吸着ノズルの実用性が向上するものと思われる。本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い吸着ノズルを提供するとともに、その吸着ノズルを用いた実用的な部品装着方法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、本発明の吸着ノズルは、それぞれが長方形状の被吸着面を有してその被吸着面の大きさにおいて互いに異なる2種の部品を吸着して保持することが可能な吸着ノズルであって、(A)部品の被吸着面に当接する吸着面が、2種の部品のうちの大きなものの被吸着面の内側に収まる寸法形状に形成されるとともに、自身の内側に、2種の部品のうちの小さなものの被吸着面が収まる寸法形状に形成され、(B)吸気通路として機能する貫通孔の吸着面への開口が、2種の部品のうちの小さなものの被吸着面の内側に収まる寸法形状に形成され、(C)大径部と小径部とそれらを繋ぐテーパ部とを有し、(c-1) 大径部が、自身の断面形状の内側に、2種の部品のうちの大きなものが収まる寸法形状に形成され、(c-2)小径部が、先端が切り欠かれたような形状とされることによって、先端に、互いに平行な2つの辺を有する形状となる吸着面が形成され、自身の外縁が、軸線方向の視点において2種の部品のうちの大きなものの短辺と重ならない寸法形状に形成されたことを特徴とする。
また、本発明の部品装着方法は、上記の吸着ノズルを用いて部品を基板に装着する方法であって、(I)上記の吸着ノズルによって、2種の部品のうちの大きなものを吸着して保持し、基板に装着する大部品装着工程と、(II)上記の吸着ノズルによって、2種の部品のうちの小さなものを吸着して保持し、基板に装着する小部品装着工程とを含むことを特徴とする。
本発明の吸着ノズルによれば、1本の吸着ノズルで2種の大きさの部品に対応できるため、例えば、1つの基板を製造するために必要な吸着ノズルの本数を減らすことが可能である。また、本発明の吸着ノズルによれば、着保持した部品が撮像される場合に、2種のうちの大きな部品であっても、特に部品の位置決めに重要な部品の角部に対して、テーパ部が背景を形成するため、良好な画像を撮像することが可能である。さらに、本発明の部品装着方法によれば、2種の大きさの部品のうちの1つの部品を装着する工程と、もう1つの部品を装着する工程との間に、吸着ノズルを交換する工程が必要ないため、製造時のサイクルタイムの短縮を図ることが可能である。
発明の態様
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明(以下、「請求可能発明」という場合がある)の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載,実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、(1)項,(2)項,(5)項を合わせるとともに、ノズルの外径形状に関する限定を加えたものが請求項1に相当し、請求項1に(3)項に記載の技術的特徴を付加したものが請求項2に、請求項2に(4)項に記載の技術的特徴を付加したものが請求項3に、請求項1ないし請求項3のいずれか1つに(6)項に記載の技術的特徴を付加したものが請求項4に、それぞれ相当する。また、請求項1ないし請求項4のいずれか1つの吸着ノズルを用いた(7)項が、請求項5に相当する。
(1)それぞれが長方形状の被吸着面を有してその被吸着面の大きさにおいて互いに異なる2種の部品を吸着して保持することが可能な吸着ノズルであって、
(a)前記部品の被吸着面に当接する吸着面と、(b)軸線方向に貫通して前記吸着面に開口し、吸気通路として機能する貫通孔とを有し、
前記吸着面が、前記2種の部品のうちの大きなものの前記被吸着面の内側に収まる寸法形状に形成されるとともに、自身の内側に、前記2種の部品のうちの小さなものの前記被吸着面が収まる寸法形状に形成され、
前記貫通孔の開口が、前記2種の部品のうちの小さなものの前記被吸着面の内側に収まる寸法形状に形成された吸着ノズル。
本項に記載の吸着ノズルは、大きさが異なる2種の部品に対応できるように、吸着面および吸気口の寸法形状が、対応する2種の部品に応じて定められている。先にも述べたように、1つの基板に装着させる部品は、種々の大きさのものがあるため、1つの基板を製造するためには、それら種々の部品に対応して複数の吸着ノズルを用意しておく必要がある。つまり、本項の吸着ノズルを用いることで、その基板を製造するのに必要な吸着ノズルの本数を減らすことが可能である。
(2)前記吸着面が、一方向に延びた形状とされ、その吸着面の輪郭が、その吸着面の延びる方向である長手方向に直交する方向において対向するとともに互いに平行な2つの辺を有する形状とされ、
前記貫通孔の開口が、前記長手方向と同じ方向に延びる長穴形状とされた(1)項に記載の吸着ノズル。
本項に記載の吸着ノズルは、吸着面とその吸着面への貫通孔の開口とが、長方形状の被吸着面を有する部品と同じように、一方向に長い形状とされた態様であり、当該吸着ノズルは、その部品の長手方向と、自身の長手方向とを合わせた状態で吸着・保持するように用いられる。したがって、例えば、2種の部品のうちの小さいものを部品フィーダから離脱させる際に、その部品フィーダにおける部品の間隔をできる限り小さくすることが可能である。
(3)前記貫通孔の開口が、
前記長手方向の中間部に、その長手方向に直交する方向の寸法が、両端側の半分の寸法に形成された狭幅部を有する形状とされた(2)項に記載の吸着ノズル。
本項に記載の吸着ノズルによれば、2種の部品のうちの小さいものが貫通孔に吸い込まれること、あるいは、吸着面に対して部品が傾いて吸着してしまうことを防止することが可能である。
(4)前記貫通孔の開口が、
前記長手方向の両端側の各々に、円形状の円形部を有し、それら2つの円形部の各々が、前記狭幅部によって繋がれた形状とされた(3)項に記載の吸着ノズル。
本項に記載の吸着ノズルは、貫通孔の開口が円形部を有するため、部品の吸着面が丸みを帯びた形状のものであっても、円形部が部品の吸着面に隙間なく当接することができるため、そのような部品であっても、安定して吸着・保持することが可能である。
(5)当該吸着ノズルが、
小径部と、大径部と、それら小径部と大径部とを繋いでテーパ状に形成されたテーパ部とを含んで構成され、
前記小径部の先端が、円柱を切り欠いたような形状とされることによって、その小径部の先端に、前記互いに平行な2つの辺を有する形状となる前記吸着面が形成され、
前記大径部が、自身の断面形状の内側に、前記2種の部品のうちの大きなものが収まる寸法形状に形成された(2)項ないし(4)項のいずれか1つに記載の吸着ノズル。
本項に記載の吸着ノズルは、その外形形状が具体化されている。本項に記載の吸着ノズルは、先端に向かうほど、断面形状が小さくなるような形状とされている。したがって、本項に記載の吸着ノズルは、型抜きによる製造を容易に行うことが可能である。また、本項に記載の吸着ノズルは、吸着保持した部品が撮像される場合に、2種のうちの大きな部品であっても、テーパ部が背景を形成するため、良好な画像を撮像することが可能である。
(6)当該吸着ノズルが、
前記被吸着面の大きさにおいて長辺が1.6mmで短辺が0.8mmの部品と、長辺が1.0mmで短辺が0.5mmの部品とを吸着して保持するためのものである(1)項ないし(5)項のいずれか1つに記載の吸着ノズル。
本項に記載の吸着ノズルは、対応する2種の部品が特定されており、いわゆる1608部品と1005部品と呼ばれるものに対応するように形成された態様である。
(7)(1)項ないし(6)項のいずれか1つに記載の吸着ノズルを用いて部品を基板に装着する方法であって、
前記吸着ノズルによって、前記2種の部品のうちの大きなものを吸着して保持し、前記基板に装着する大部品装着工程と、
前記吸着ノズルによって、前記2種の部品のうちの小さなものを吸着して保持し、前記基板に装着する小部品装着工程と
を含む部品装着方法。
本項に記載の態様は、カテゴリを部品の装着方法とした態様である。本項に記載の部品装着方法によれば、2種の部品に対応可能な上記の吸着ノズルを用いて、それら2種の部品の各々が、それぞれ基板に装着される。2種の部品の各々に対応して2種の吸着ノズルを用意する場合には、2種の吸着ノズルの一方から他方に交換する行程が必要であったが、本項に記載の部品装着方法によれば、その行程が必要ないため、1つの基板を製造するためのサイクルタイムの短縮を図ることが可能である。
請求可能発明の実施例である吸着ノズルを含んで構成される部品装着機の斜視図である。 図1に示す装着ヘッドの1つを拡大して示す側面図である。 請求可能発明の実施例である吸着ノズルの斜視図である。 図3に示す吸着ノズルの平面図であり、その吸着ノズルの吸着面と部品の被吸着面との関係を示す図である。
以下、請求可能発明を実施するための形態としての実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、請求可能発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、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できる。また、〔発明の態様〕の各項の説明に記載されている技術的事項を利用して、下記の実施例の変形例を構成することも可能である。
図1には、請求可能発明の実施例である吸着ノズル10を含んで構成される部品装着機20の斜視図である。なお、その図1は、外装パネルを外した状態の部品装着機20を示している。その部品装着機20は、ベース22と、そのベース22に上架されたビーム24と、ベース22に配設された基板コンベア装置26と、当該部品装着機20の正面側においてベース22に交換可能に取付られた複数の部品フィーダ28と、基板コンベア装置26と複数の部品フィーダ28との間においてベース22に固定された部品カメラ30と、複数の部品フィーダ28のいずれかから供給される部品を保持してその部品を基板Sに装着するための装着ヘッド32と、ビーム24に配設されて装着ヘッド32を移動させるヘッド移動装置34とを備えている。
装着ヘッド32は、インデックス型のヘッドであり、後に詳しく説明する吸着ノズル10を8つ備えている。それら8つの吸着ノズル10の各々は、負圧の供給(大気圧より圧力を低くすること)によって、部品Pを吸着保持し、負圧の供給の停止により、吸着保持した部品Pを自身から離脱させる。なお、8つの吸着ノズル10の各々は、図2に示すように、装着ヘッド32が有するノズルホルダ40によって保持されており、特定の位置にある1つの吸着ノズル10に対応するノズルホルダ40を、装着ヘッド32が有するノズル昇降機構(図示省略)によって昇降させることで、吸着ノズル10を上下方向に移動させるように構成されている。
吸着ノズル10は、装着ヘッド32が備えるノズルホルダ40の下端に取り付けられ、着脱可能とされている。そのノズルホルダ40は、装着位置の調整のために装着ヘッド32が有するノズル回転機構(図示省略)によって軸線回りに回転させられるように構成されており、吸着ノズル10は、そのノズルホルダ40に対して相対回転不能に保持される。つまり、吸着ノズル10は、ノズルホルダ40と一体的に回転するように構成されている。なお、そのノズルホルダ40は、概して筒状に形成されたものであり、その内部が、負圧を供給するための通路、つまり、エアを吸引するための吸気通路42(図3参照)とされている。
次に、本実施例の吸着ノズル10について、図3および図4をも参照しつつ詳しく説明する。図3に、吸着ノズル10の先端側の斜視図を、図4に、吸着ノズル10と部品との関係を示す平面図を、それぞれ示す。図3に示すように、吸着ノズル10は、小径部44と、大径部46と、それら小径部44と大径部46とを繋いでテーパ状に形成されたテーパ部48とから構成されている。その小径部44は、先端が、軸線を挟んで対向する両端側の各々を、抉りとったような形状とされており、その小径部44の先端面が、部品の被吸着面に当接する吸着面50とされる。吸着面50は、図4に示すように、円形から、1本の中心線を挟んだ両端側の各々を、その中心線と平行に切り取ったような形状とされている。つまり、吸着面50は、一方向に延びた形状とされ、その吸着面50の輪郭が、その吸着面50の延びる方向と直交する方向において対向するとともに互いに平行な2つの辺である平行辺52を有する形状とされている。
上述したように、小径部44は、先端が、軸線を挟んで対向する両端側の各々を、抉りとったような形状とされている。そのため、小径部44は、テーパ部48に繋がる円柱部54と、吸着面50の形状と同じ断面形状で柱状のノズル先端部56と、ノズル先端部54における吸着面50の平行辺54から軸線方向に延びる2つの面と円柱部56とを傾斜面で繋ぐ傾斜面部58とから構成されている。
また、吸着ノズル10は、吸着面50に開口して上記の吸気通路42の一部として機能する貫通孔60を有している。その貫通孔60の開口、つまり、吸気口62は、上記の吸着面50の延びる方向と同じ方向に長い形状とされている。より詳しく言えば、その吸気口62は、自身が延びる方向の両端側の各々に形成された円形状の円形部64と、それら2つの円形部64の各々をその円形部64の外形の半分の幅で接続する狭幅部66とを含んだ形状とされている。
そして、本吸着ノズル10は、互いに大きさが異なる2種の部品P1,P2とを吸着して保持することが可能とされている。部品P1は、吸着ノズル10に吸着される被吸着面の寸法が長辺1.0mm,短辺0.5mmとされた部品、いわゆる1005部品である。また、部品P2は、吸着ノズル10に吸着される被吸着面の寸法が長辺1.6mm,短辺0.8mmとされた部品、いわゆる1608部品である。図4(a)には、吸着ノズル10の吸着面50と部品P1の被吸着面との関係を、図4(b)には、吸着ノズル10の吸着面50と部品P2の被吸着面との関係を示している。なお、吸着ノズル10は、それら部品P1,P2を吸着・保持する際には、装着ヘッド32により、自身の長手方向が、部品P1,P2の長手方向とが一致する状態に、調整されるようになっている。
その図4から分かるように、吸着面50は、2種の部品P1,P2のうちの大きなものであるP2の被吸着面の内側に収まる寸法形状に形成されるとともに、自身の内側に、2種の部品P1,P2のうちの小さなものであるP1の被吸着面が収まる寸法形状に形成されている。また、吸気口62は、2種の部品P1,P2のうちの小さなものであるP1の被吸着面の内側に収まる寸法形状に形成されている。
本実施例の吸着ノズル10は、吸着面50および吸気口62が上述のような形状とされているため、互いに大きさの異なる2種の部品P1,P2を、安定して吸着・保持することが可能とされてる。特に、2種の部品のうちの小さいものであるP1は、貫通孔52に吸い込まれてしまう虞や、吸着面50に対して部品が傾いて吸着してしまう虞があるが、本実施例の吸着ノズル10は、吸気口62が長手方向の中間部に狭幅部66を有する形状とされているため、その小さい方の部品P1をも安定して吸着・保持することが可能である。また、図4に示したように、吸着面50における上記の平行辺52の間隔が、2種の部品のうちの大きな部品P2の短辺より僅かに小さくされるとともに、小さな部品P1の短辺より僅かに大きくされている。それにより、本実施例の吸着ノズル10によれば、供給フィーダ28における部品間隔が、大きな部品P2においては、ほとんど必要なく、小さな部品P1においても、大きな間隔を空けずに済むようになっている。
なお、被吸着面が長方形状の部品は、概して直方体形状の角チップであり、その角チップには、抵抗とコンデンサとの2つの種類のものが存在する。それら角チップは、テープに貼り付けられた状態で部品フィーダ28にセットされているため、吸着ノズル10によって吸着して、そのテープから角チップを離脱させるのに充分な吸着力を有する。そして、上記の部品P1は、抵抗の角チップであり、抵抗の角チップは、コンデンサの角チップに比較して、直方体形状の8つの角が角張っている。つまり、抵抗の角チップは、コンデンサの角チップに比較して、テープから離脱させる際に角が引っ掛かりやすく、大きな吸着力が必要となる。さらに、抵抗の角チップの表面は、僅かに丸みを帯びた形状とされている。本実施例の吸着ノズル10は、吸気口62の両端部が、円形状に形成されているため、その円形部64が、丸みを帯びた抵抗の被吸着面に隙間なく当接することができる。したがって、本実施例の吸着ノズル10によれば、上記のような形状の部品であっても、安定して吸着・保持することが可能とされているのである。
さらに、吸着ノズル10は、図4(b)に示すように、大径部46の内側に、2種の部品のうちに大きなものであるP2が収まるような寸法形状とされている。したがって、本実施例の吸着ノズル10は、部品P2を吸着保持した状態で、その部品をP2が撮像される際に、小径部44の傾斜面部58とテーパ部48とがその部品P2の背景形成部材として機能するため、良好な画像を撮像することが可能である。
次に、上記の吸着ノズル10を含んで構成される部品装着機20の作業工程について、簡単に説明する。まず、2種の部品のうちに小さなものである部品P1を、部品装着機20において保持する際には、まず、装着ヘッド32が、ヘッド移動装置34により部品フィーダ28の上方に位置させられる。そして、8つの吸着ノズル10のうちの特定位置にある吸着ノズル10がノズル昇降機構によって下降させられ、その吸着ノズルに負圧が供給されて、その部品フィーダ28から供給される部品Pが吸着保持される。この吸着保持動作を、順次各吸着ノズル10について繰り返し行うことで、8つの吸着ノズル10の各々によって部品P1が吸着保持される。
次いで、部品P1を基板Sに装着する際には、装着ヘッド32が、ヘッド移動装置34により、基板コンベア装置26によって固定された基板Sにおける部品P1の装着位置の上方に位置させられる。そして、特定位置にある吸着ノズル10がノズル昇降機構によって下降させられ、その吸着ノズル10への負圧の供給が断たれて、その部品が装着位置に装着される。この装着動作を、順次各吸着ノズル10について繰り返し行うことで、8つの吸着ノズル10の各々によって吸着保持された部品P1が基板Sに装着される。
続いて、2種の部品のうちに大きなものである部品P2が、部品P1と同様に、8つの吸着ノズル10の各々によって吸着保持され、その吸着保持された部品P2が基板Sに装着される。つまり、吸着ノズル10を利用した本実施例の部品装着方法は、2種の部品のうちの小さなものであるP1を吸着保持して基板Sに装着する小部品装着工程と、2種の部品のうちの大きなものであるP2を吸着保持して基板Sに装着する大部品装着工程とを含むものとされている。つまり、本実施例の部品装着方法は、2種の部品の各々に対応して2種の吸着ノズルを用意する場合にに比較して、2種の吸着ノズルの一方から他方に交換する行程に掛かる時間分だけ、1つの基板を製造するためのサイクルタイムが短縮されているのである。ちなみに、装着ヘッド32が有する8つの吸着ノズル10は、自動的に交換可能となっており、基板コンベア装置26と複数の部品フィーダ28との間に配置されたノズルストッカ70に、上記2種の部品P1,P2と異なる大きさの2種の部品に対応可能な交換用の吸着ノズルが収容されている。
以上のことから、本実施例の吸着ノズルを利用することで、1つの基板を製造するのに必要な吸着ノズルの種類を減らすことができる。さらに言えば、本実施例の吸着ノズルを利用することで、1つの部品装着機20において基板Sに装着する部品の種類を増加させることが可能であるため、必要な部品装着機の数をも減らすことが可能である。
10:吸着ノズル 20:部品装着機 22:ベース 24:ビーム 26:基板コンベア装置 28:部品フィーダ 30:部品カメラ 32:装着ヘッド 34:ヘッド移動装置 40:ノズルホルダ 42:吸気通路 44:小径部 46:大径部 48:テーパ部 50:吸着面 52:平行辺 54:円柱部 56:ノズル先端部 58:傾斜面部 60:貫通孔 62:吸気口 64:円形部 66:狭幅部 70:ノズルストッカ P1:1005部品(抵抗) P2:1608部品 S:基板

Claims (5)

  1. それぞれが長方形状の被吸着面を有してその被吸着面の大きさにおいて互いに異なる2種の部品を吸着して保持することが可能な吸着ノズルであって、
    (a)前記部品の被吸着面に当接する吸着面と、(b)軸線方向に貫通して前記吸着面に開口し、吸気通路として機能する貫通孔とを有し、
    前記吸着面が、
    一方向に延びた形状とされ、その吸着面の輪郭が、その吸着面の延びる方向である長手方向に直交する方向において対向するとともに互いに平行な2つの辺を有し、前記2種の部品のうちの大きなものの前記被吸着面の内側に収まる寸法形状に形成されるとともに、自身の内側に、前記2種の部品のうちの小さなものの前記被吸着面が収まる寸法形状に形成され、
    前記貫通孔の開口が、前記長手方向と同じ方向に延びる長穴形状とされ、前記2種の部品のうちの小さなものの前記被吸着面の内側に収まる寸法形状に形成され
    当該吸着ノズルが、
    小径部と、大径部と、それら小径部と大径部とを繋いでテーパ状に形成されたテーパ部とを含んで構成され
    前記大径部が、自身の断面形状の内側に、前記2種の部品のうちの大きなものが収まる寸法形状に形成され、
    前記小径部が、
    先端が切り欠かれたような形状とされることによって、先端に、互いに平行な2つの辺を有する形状となる前記吸着面が形成され、自身の外縁が、前記軸線方向の視点において前記2種の部品のうちの大きなものの短辺と重ならない寸法形状に形成された吸着ノズル。
  2. 前記貫通孔の開口が、
    前記長手方向の中間部に、その長手方向に直交する方向の寸法が、両端側の半分の寸法に形成された狭幅部を有する形状とされた請求項1に記載の吸着ノズル。
  3. 前記貫通孔の開口が、
    前記長手方向の両端側の各々に、円形状の円形部を有し、それら2つの円形部の各々が、前記狭幅部によって繋がれた形状とされた請求項2に記載の吸着ノズル。
  4. 当該吸着ノズルが、
    前記被吸着面の大きさにおいて長辺が1.6mmで短辺が0.8mmの部品と、長辺が1.0mmで短辺が0.5mmの部品とを吸着して保持するためのものである請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の吸着ノズル。
  5. 請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載の吸着ノズルを用いて部品を基板に装着する方法であって、
    前記吸着ノズルによって、前記2種の部品のうちの大きなものを吸着して保持し、前記基板に装着する大部品装着工程と、
    前記吸着ノズルによって、前記2種の部品のうちの小さなものを吸着して保持し、前記基板に装着する小部品装着工程と
    を含む部品装着方法。
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