JP6613460B2

JP6613460B2 - 部品搭載装置

Info

Publication number: JP6613460B2
Application number: JP2017082831A
Authority: JP
Inventors: 宏則今野; 雅史檜作
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-04-19
Filing date: 2017-04-19
Publication date: 2019-12-04
Anticipated expiration: 2037-04-19
Also published as: CN108738294B; CN108738294A; JP2018182187A

Description

本発明は、部品を吸引して保持するノズルを備えた部品搭載装置に関するものである。

従来、基板に部品を搭載する部品搭載装置が知られている。部品搭載装置は、部品を吸引して保持するための吸引路が内部に形成されたノズルシャフトと、ノズルシャフトの下端に設けられたノズル装着部に着脱自在に装着されるノズルを備えている。ノズル装着部は一対のアームを備えており、この一対のアームによってノズルの被挟持部を挟持することで、ノズルシャフトの長手方向に対してノズルを位置決めするようになっている。また、ノズル装着部は、ノズルに設けられた断面Ｖ形の係合用凹部に係合させる断面山形の係合用凸部を備えており、この係合用凸部をノズルの係合用凹部とノズルシャフトの長手方向に係合させることで、ノズルシャフトの長手方向を軸とする回転方向（横方向）に対してノズルを位置決めするようになっている（例えば、下記の特許文献１）。

特開２０００−２５２６９５号公報

しかしながら、上記係合用凸部と係合用凹部との間には、ノズルをノズル装着部に対してスムーズに着脱させるための横方向のわずかな隙間が形成されており、この隙間においてノズルがノズル装着部に対してがたつき、ノズルシャフトに対する部品の姿勢が不安定になって、基板に対する部品の実装精度が低下するおそれがあるという問題点があった。

そこで本発明は、ノズル装着部に対するノズルのがたつきをなくして実装精度を向上させることができる部品搭載装置を提供することを目的とする。

本発明の部品搭載装置は、部品を吸引して保持するための吸引路が内部に形成されたノズルシャフトと、前記部品を吸引して保持するノズルを、前記ノズルシャフトに対して着脱自在に装着するノズル装着部とを有し、前記ノズル装着部は、前記ノズルの被係合部と係合するとともに、前記ノズルが前記ノズルシャフトの長手方向を軸とする回転方向へ動くことを規制する係合部と、前記回転方向にノズルを付勢する付勢部とを備えた。

本発明によれば、ノズル装着部に対するノズルのがたつきをなくして実装精度を向上させることができる。

本発明の第１実施形態における部品搭載装置の斜視図本発明の第１実施形態における部品搭載装置が備える部品搭載ヘッドの正面図本発明の第１実施形態における部品搭載装置が備える部品搭載ヘッドのノズルの近傍の正面図本発明の第１実施形態における部品搭載装置が備える部品搭載ヘッドのノズルの近傍の側面図本発明の第１実施形態における部品搭載装置が備える部品搭載ヘッドのノズルシャフト及びノズルの（ａ）横断面図（ｂ）横断面図におけるＶ１−Ｖ１縦断面図本発明の第１実施形態における部品搭載装置が備える部品搭載ヘッドのノズルシャフト及びノズルの（ａ）横断面図（ｂ）横断面図におけるＶ２−Ｖ２縦断面図本発明の第１実施形態における部品搭載装置が備える部品搭載ヘッドのノズルの近傍の斜視図本発明の第１実施形態における部品搭載装置が備える部品搭載ヘッドのノズルシャフトからノズルを取り外した状態の斜視図本発明の第１実施形態における部品搭載装置が備える部品搭載ヘッドのノズル装着部の断面斜視図本発明の第２実施形態における部品搭載装置が備える部品搭載ヘッドのノズルの近傍の斜視図本発明の第２実施形態における部品搭載装置が備える部品搭載ヘッドのノズルシャフトからノズルを取り外した状態の斜視図本発明の第２実施形態における部品搭載装置が備える部品搭載ヘッドのノズルの近傍の正面図本発明の第２実施形態における部品搭載装置が備える部品搭載ヘッドのノズルの近傍の側面図

（第１実施形態）
はじめに、本発明の第１実施形態について説明する。図１に示す部品搭載装置１は基板ＰＢに部品ＰＴを搭載する装置である。部品搭載装置１は基台１１、基板搬送部１２、複数の部品供給部１３、搭載ヘッド移動機構１４、部品搭載ヘッド１５、基板認識カメラ１６及び部品認識カメラ１７を備えている。

図１において、基板搬送部１２は基台１１上を作業者ＯＰから見た左右方向（Ｘ軸方向）に延びている。基板搬送部１２は部品搭載装置１に上流工程側（作業者ＯＰから見た左側）から送られてきた基板ＰＢを搬入して基台１１の中央の所定の作業位置に位置決めする。複数の部品供給部１３は基板搬送部１２の側方にＸ軸方向に並んで設けられている。各部品供給部１３は基板搬送部１２側の端部の部品供給口１３Ｋに部品ＰＴを供給する。

搭載ヘッド移動機構１４は基台１１の上方を作業者ＯＰから見た前後方向（Ｙ軸方向）に延びた固定ビーム１４ａ、Ｘ軸方向に延びた移動ビーム１４ｂ及び移動プレート１４ｃを備えている。固定ビーム１４ａは基台１１に固定されている。移動ビーム１４ｂは固定ビーム１４ａにガイドされてＹ軸方向に移動する。移動プレート１４ｃは移動ビーム１４ｂにガイドされてＸ軸方向に移動する。

部品搭載ヘッド１５は移動プレート１４ｃに取り付けられている。部品搭載ヘッド１５は、固定ビーム１４ａに対する移動ビーム１４ｂのＹ軸方向への移動と、移動プレート１４ｃの移動ビーム１４ｂに対するＸ軸方向への移動とによって、水平面内を移動する。

基板認識カメラ１６は部品搭載ヘッド１５に、撮像光軸を下方に向けた状態で取り付けられている。基板認識カメラ１６は部品搭載ヘッド１５の移動により水平面内を移動する。部品認識カメラ１７は基台１１上の基板搬送部１２と部品供給部１３の間に、撮像光軸を上方に向けた状態で取り付けられている。

図２、図３及び図４において、部品搭載ヘッド１５は下方に突出して延びた中空の複数のノズルシャフト２１を備えている。各ノズルシャフト２１の下端部にはノズル装着部２２が取り付けられている。ノズル装着部２２には部品吸着用の複数のノズル２３が着脱自在に装着されている。

図２において、部品搭載ヘッド１５は各ノズルシャフト２１に対応したノズルシャフト駆動部１５Ｋを備えている。各ノズルシャフト駆動部１５Ｋは対応するノズルシャフト２１を（すなわちノズル２３を）昇降させ、上下軸（Ｚ軸）回りに回転させる。

図３及び図４において、ノズル装着部２２は受け部３１、ピン３２、２つの規制爪３３、２つの付勢爪３４及びばね３５を備えている。図５（ａ），（ｂ）及び図６（ａ），（ｂ）に示すように、受け部３１は中空の部材から成り、ノズルシャフト２１の下端に外嵌されている。ピン３２は受け部３１を水平方向に貫通している。ピン３２の両端部は受け部３１の外周面の外側に突出している。２つの規制爪３３と２つの付勢爪３４は受け部３１の側面に取り付けられている。各規制爪３３と各付勢爪３４はそれぞれ、受け部３１の側面に沿ってノズルシャフト２１の長手方向（上下方向）に延びた形状を有している。なお、図５（ａ）及び図６（ａ）においては、ノズルシャフト２１、受け部３１及び規制爪３３等の構造を分かり易く描写するため、ばね３５等を一点鎖線で示している。

図７及び図８において、各付勢爪３４は各規制爪３３に並べて配置されており、それぞれ上端部を受け部３１の外周面に当接させている。各規制爪３３にはその一部を切り欠いて形成された凹部３３Ｋが設けられており、付勢爪３４はその凹部３３Ｋ内に収められるようにして配置されている。ここでは付勢爪３４は規制爪３３に設けられた凹部３３Ｋに配置されているとしているが、これは規制爪３３と付勢爪３４をコンパクトに受け部３１に配置するためであり、必須ではない。よって、付勢爪３４は、必ずしも規制爪３３の凹部３３Ｋに配置されていなくてもよく、単に、規制爪３３の側方に並べられて配置されているのであってもよい。

図３、図４、図７及び図８において、ばね３５は円環形状を有しており、受け部３１の外周面の外側に配置されている。ばね３５はその弾性力によって、２つの規制爪３３と２つの付勢爪３４それぞれの中間部を受け部３１の外周面側に付勢している。これにより２つの規制爪３３と２つの付勢爪３４はそれぞれ、受け部３１と当接させた上端を支点として上下面内で揺動自在であり、ばね３５による付勢力に抗して下端側を押し広げることができるようになっている。

ここで、２つの付勢爪３４それぞれが揺動する面（揺動面ＹＭ）は同一ではなく、ノズルシャフト２１の長手方向の軸ＪＸを挟んで互いにずれている（図５（ａ））。すなわち、２つの付勢爪３４は同一の面内を揺動するのではなく、ノズルシャフト２１の長手方向の軸ＪＸを挟んで互いに平行に位置する２つの揺動面ＹＭ内をそれぞれ揺動する。

図３において、ノズルシャフト２１の内部空間と受け部３１の内部空間は、部品ＰＴを吸引して保持するための吸引路３６（図５（ａ），（ｂ）及び図６（ａ），（ｂ）も参照）を形成している。すなわち第１実施形態において、ノズルシャフト２１は、部品ＰＴを吸引して保持するための吸引路３６が内部に形成されたものとなっている。

図５（ｂ）及び図６（ｂ）において、受け部３１の下端にはフィルタユニット３７が着脱自在に取り付けられている。フィルタユニット３７はエアーフィルタ３８を備えている。エアーフィルタ３８は、ノズル２３を介して吸引した空気中に含まれるごみや埃等が吸引路３６中に侵入することを防止する。

図７及び図８において、ノズル２３はノズル装着部２２の受け部３１に取り付けられる基部４１と、基部４１から下方に延びた管状の本体部４２を備えている。基部４１の下部には円盤状に広がった鍔部４３が形成されている。本体部４２の内部にはノズル２３の上下軸に沿って貫通して延びる吸引管路４４が設けられている。

図５（ｂ）、図６（ｂ）、図７及び図８において、基部４１の側面の、ノズル２３の上下軸を挟んで対向する一対の部分には、２つの傾斜面４５が設けられている。また、基部４１の側面であって、平面視において２つの傾斜面４５のそれぞれから９０度ずれた箇所には、上方に開口した形状（ここではＵ字形状）の溝部４１Ｍが設けられている（図３）。

図５（ｂ）、図６（ｂ）、図７及び図８において、基部４１の側面であって、２つの傾斜面４５及び２つの溝部４１Ｍよりも下方の位置には、円環状の凹状溝４６が設けられている。基部４１の内部には、上方に開口して吸引管路４４に連通する空洞部４７が形成されている（図５（ｂ）及び図６（ｂ））。空洞部４７の内径は、ノズル装着部２２の受け部３１の外径よりも若干大きい寸法を有している。

ノズル２３をノズル装着部２２に取り付ける場合には、ノズル２３の空洞部４７を受け部３１の下端に外嵌させる（図８中に示す矢印Ａ）。このときノズル２３に形成された２つの溝部４１Ｍ内にノズル装着部２２のピン３２の両端部を嵌入させる。溝部４１Ｍの横方向（ノズルシャフト２１の長手方向を軸ＪＸとする回転方向）の内径はピン３２の外径よりもわずかに大きくなっており、これにより溝部４１Ｍにピン３２がスムーズに嵌入し得るようになっている。

ノズル２３の空洞部４７がノズル装着部２２の受け部３１に外嵌されるとき、ノズル２３に形成された２つの傾斜面４５は、２つの規制爪３３の下端及び２つの付勢爪３４の下端のそれぞれに当接し、２つの規制爪３３と２つの付勢爪３４をそれぞればね３５の付勢力に抗して押し広げていく。そして、ピン３２の両端部が２つの溝部４１Ｍ内に嵌入し終えたところで各規制爪３３の下端部が傾斜面４５の下端に達し、２つの規制爪３３は下端側が閉じる方向に揺動して、それぞれの下端を凹状溝４６に係止させる。これによりノズル２３はノズル装着部２２に（すなわちノズルシャフト２１に）装着された状態となる（図７）。

ノズル２３がノズル装着部２２に装着された状態では、ノズル２３は２つの規制爪３３に挟持されてノズルシャフト２１の長手方向に対する位置決めがなされ、これによりノズル２３のノズルシャフト２１の長手方向に沿った動きが規制される。また、ノズル２３は、ピン３２の両端部が２つの溝部４１Ｍ内に嵌入（係合）することで、ノズル装着部２２に対する横方向の位置決めがなされる。また、吸引路３６はノズル２３の吸引管路４４と連通した状態となる。

このように第１実施形態において、ノズル装着部２２のピン３２は、ノズル２３の被係合部である溝部４１Ｍと係合するとともに、ノズル２３がノズルシャフト２１の長手方向を軸ＪＸとする回転方向へ動くことを規制する係合部となっている。

また、上記のようにノズル２３がノズル装着部２２に装着された状態では（図７）、２つの付勢爪３４はそれぞれ下端を傾斜面４５に当接させ、ばね３５の付勢力によって傾斜面４５を押圧する。２つの付勢爪３４は、前述したように、ノズルシャフト２１の長手方向の軸ＪＸを挟んで互いに平行に位置する２つの揺動面ＹＭ内をそれぞれ揺動するようになっているので、２つの付勢爪３４が２つの傾斜面４５を押圧する一対の力Ｐは（図９）、ノズルシャフト２１の長手方向の軸ＪＸ（ノズル２３の上下軸でもある）を中心とする偶力となる。この偶力は、ノズル２３をノズルシャフト２１の長手方向の軸ＪＸ回りに回転させる方向の付勢力となり、ノズル２３の溝部４１Ｍの内壁がピン３２に押し付けられるので、ノズル２３はノズル装着部２２にロックされる。

このように第１実施形態において、付勢爪３４は、ノズルシャフト２１の長手方向を軸ＪＸとする回転方向にノズル２３を付勢する付勢部となっている。また、ばね３５は、規制爪３３及び付勢爪３４に弾性力を作用させ、規制爪３３がノズル２３を規制する力及び付勢爪３４がノズル２３を回転方向へ付勢させる力を発生させる弾性体となっている。また、ノズル２３に設けられた傾斜面４５は、規制爪３３を押し広げる機能を有し、付勢爪３４は、傾斜面４５に当接してノズル２３を回転方向に付勢するようになっている。

上記構成の部品搭載装置１が部品搭載作業を行う場合には、先ず、基板搬送部１２が上流工程側の装置（例えば基板ＰＢに半田等のペーストを印刷する装置）から基板ＰＢを受け取って搬送し、作業位置に位置決めする。そして、部品搭載ヘッド１５が基板ＰＢの上方に移動し、基板認識カメラ１６は基板ＰＢに設けられた基板マーク（図示せず）を撮像する。基板認識カメラ１６が撮像した基板マークの画像データは部品搭載装置１が備える制御部（図示せず）に送られ、制御部はその画像データに基づいて基板ＰＢの位置を把握する。

制御部が基板ＰＢの位置を把握したら、各部品供給部１３が部品供給口１３Ｋに部品ＰＴを供給し、部品搭載ヘッド１５は部品供給部１３の上方に移動して各ノズル２３に部品ＰＴを吸着してピックアップする。部品搭載ヘッド１５は、各ノズル２３において部品ＰＴをピックアップしたら、各部品ＰＴが部品認識カメラ１７の上方を通過するように移動する。部品認識カメラ１７は各部品ＰＴを撮像する。部品認識カメラ１７が撮像した各部品ＰＴの画像データは制御部に送られ、制御部はその画像データに基づいて各部品ＰＴを認識する。

制御部が各部品ＰＴを認識したら、部品搭載ヘッド１５は基板ＰＢの上方に移動する。そして、制御部で得られた基板ＰＢの位置の情報と部品ＰＴの認識結果に基づいて、ノズル２３にピックアップさせた各部品ＰＴを基板ＰＢ上の定められた位置に搭載する。このような部品ＰＴのピックアップ動作から基板ＰＢへの搭載動作までの動作を部品搭載ヘッド１５が繰り返して予め定められた部品ＰＴを基板ＰＢに搭載したら、基板搬送部１２が基板ＰＢを下流工程側に搬出する。

上述のように、第１実施形態における部品搭載装置１では、各ノズルシャフト２１のノズル装着部２２にノズル２３が装着された状態において、ノズル装着部２２が備える２つの付勢爪３４が、ノズル２３に設けられた２つの傾斜面４５を押圧し、ノズル２３をノズルシャフト２１の長手方向を軸ＪＸとする回転方向へ付勢するようになっている。これによりノズル２３に設けられた溝部４１Ｍ（被係合部）はノズル装着部２２に設けられたピン３２（係合部）に押し付けられ、ノズル２３がノズル装着部２２にロックされるので、ノズル２３の溝部４１Ｍとノズル装着部２２のピン３２との間の隙間に起因するノズル装着部２２に対するノズル２３のがたつきがなくなる。このためノズルシャフト２１に対する部品ＰＴの姿勢が安定し、実装精度が向上する。なお、この第１実施形態では、２つの付勢爪３４がノズル２３を押圧する面は、ノズル２３が通常有している２つの傾斜面４５であるので、ノズル２３については従来品をそのまま用いることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を示す。第２実施形態における部品搭載装置は、前述の第１実施形態における部品搭載装置１と比較して、ノズル２３とノズル装着部２２の構成が異なるのみである。よって、第１実施形態と共通する構成部分についての説明は省略する。

第２実施形態における部品搭載装置のノズル装着部２２は、図１０、図１１、図１２及び図１３に示すように、２つの付勢爪３４が、２つの規制爪３３と並べて配置されるのではなく、ノズルシャフト２１の長手方向の軸ＪＸを中心に、平面視において、９０度ずつずれた位置に、２つの規制爪３３と交互に配置されている。また、ノズル２３の基部４１の側面には、ノズル２３の上下軸を挟んで対向する２つの第１の傾斜面４５Ａと、同じくノズル２３の上下軸を破産で対向する２つの第２の傾斜面４５Ｂが、平面視において、互いに９０度ずつずれた位置に設けられている。ピン３２の両端部は、２つの第１の傾斜面４５Ａから突出して延びている。

第２実施形態における部品搭載装置では、ノズル２３の空洞部４７がノズル装着部２２の受け部３１に外嵌されるとき（図１１中に示す矢印Ａ）、ノズル２３に形成された２つの第１の傾斜面４５Ａは２つの規制爪３３の下端に当接し、２つの規制爪３３をばね３５の付勢力に抗して押し広げていく。また、２つの第２の傾斜面４５Ｂは２つの付勢爪３４の下端に当接し、２つの付勢爪３４をばね３５の付勢力に抗して押し広げていく。そして、ピン３２の両端部が２つの溝部４１Ｍ内に嵌入し終えたところで各規制爪３３の下端部が傾斜面４５の下端に達し、２つの規制爪３３は下端側が閉じる方向に揺動して、それぞれの下端を凹状溝４６に係止させる。これによりノズル２３はノズル装着部２２に（すなわちノズルシャフト２１に）装着された状態となる（図１０、図１２及び図１３）。

ノズル２３がノズル装着部２２に装着された状態では、ノズル２３は２つの規制爪３３に挟持されてノズルシャフト２１の長手方向に対する位置決めがなされ、これによりノズル２３のノズルシャフト２１の長手方向に沿った動きが規制される。また、ノズル２３は、ピン３２の両端部が２つの溝部４１Ｍ内に嵌入（係合）することで、ノズル装着部２２に対する横方向の位置決めがなされ、吸引路３６はノズル２３の吸引管路４４と連通した状態となる。

このように第２実施形態において、ノズル装着部２２のピン３２は、ノズル２３の被係合部である溝部４１Ｍと係合するとともに、ノズル２３がノズルシャフト２１の長手方向を軸ＪＸとする回転方向へ動くことを規制する係合部となっている。

また、上記のようにノズル２３がノズル装着部２２に装着された状態では（図１０、図１２及び図１３）、２つの付勢爪３４はそれぞれ下端を傾斜面４５に当接させ、ばね３５の付勢力によって第２の傾斜面４５Ｂを押圧する。２つの付勢爪３４が２つの第２の傾斜面４５Ｂに与える偶力は、ノズル２３をノズルシャフト２１の長手方向の軸ＪＸ回りに回転させる方向の付勢力となり、ノズル２３の溝部４１Ｍの内壁はピン３２に押し付けられるので、ノズル２３はノズル装着部２２にロックされる。

このため第２実施形態では、前述の例の場合と同様、ノズル２３の溝部４１Ｍとノズル装着部２２のピン３２との間の隙間に起因するノズル装着部２２に対するノズル２３のがたつきがなくなり、ノズルシャフト２１に対する部品ＰＴの姿勢が安定するので、実装精度が向上する。第２実施形態では、２つの規制爪３３と２つの付勢爪３４が、ノズルシャフト２１の長手方向の軸ＪＸを中心に、平面視において、９０度ずつずれた位置に、交互に配置されている。このため、ノズル２３をより安定的にノズル装着部２２に装着することができる。

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、ノズル装着部２２側の係合部とノズル２３側の被係合部の組み合わせはピン３２と溝部４１Ｍとの組み合わせから成るものであったが、係合部と被係合部は、ノズル２３がノズルシャフト２１の長手方向を軸ＪＸとする回転方向へ動くことを規制するものであればよく、ピン３２と溝部４１Ｍとの組み合わせに限定されない。また、上述の実施の形態では、ノズルシャフト２１の長手方向を軸ＪＸとする回転方向にノズル２３を付勢する付勢部は付勢爪３４であったが、上記回転方向にノズル２３を付勢するものであれば、特に限定されない。

また、ばね３５は、規制爪３３及び付勢爪３４に弾性力を作用させ、規制爪３３がノズル２３を規制する力及び付勢爪３４がノズル２３を上記回転方向へ付勢させる力を発生させる弾性体であればよく、上述したものに限定されない。また、上述の実施の形態では、規制爪３３の数は２つであったが、その数は任意であり、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。同様に、付勢爪３４の数は、上述の実施の形態では２つであったが、その数は任意であり、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

ノズル装着部に対するノズルのがたつきをなくして実装精度を向上させることができる部品搭載装置を提供する。

１部品搭載装置
２１ノズルシャフト
２２ノズル装着部
２３ノズル
３２ピン（係合部）
３３規制爪
３３Ｋ凹部
３４付勢爪（付勢部）
３５ばね（弾性体）
３６吸引路
４１Ｍ溝部（被係合部）
４５傾斜面
４５Ａ第１の傾斜面
４５Ｂ第２の傾斜面
ＪＸ軸
ＰＴ部品

Claims

部品を吸引して保持するための吸引路が内部に形成されたノズルシャフトと、
前記部品を吸引して保持するノズルを、前記ノズルシャフトに対して着脱自在に装着するノズル装着部とを有し、
前記ノズル装着部は、前記ノズルの被係合部と係合するとともに、前記ノズルが前記ノズルシャフトの長手方向を軸とする回転方向へ動くことを規制する係合部と、
前記回転方向にノズルを付勢する付勢部とを備え、
前記ノズル装着部は、前記ノズルの動きを規制する規制爪を有し、前記付勢部は前記ノズルを付勢する付勢爪であり、
前記規制爪は凹部を有し、前記付勢爪は前記凹部に配置された部品搭載装置。
前記規制爪及び前記付勢爪に弾性力を作用させ、前記規制爪が前記ノズルを規制する力及び前記付勢爪が前記ノズルを前記回転方向へ付勢させる力を発生させる弾性体を有する請求項１に記載の部品搭載装置。
前記付勢爪は前記規制爪と並べて配置されており、前記ノズルは前記規制爪を押し広げる傾斜面を有しており、前記付勢爪は前記傾斜面に当接して前記ノズルを前記回転方向に付勢する請求項１または２に記載の部品搭載装置。
前記ノズルは前記規制爪を押し広げる第１の傾斜面と前記付勢爪を押し広げる第２の傾斜面を有しており、前記付勢爪は前記第２の傾斜面に当接して前記ノズルを前記回転方向へ付勢する請求項１または２に記載の部品搭載装置。