JP6797927B2 - バルク部品フィーダ - Google Patents

Description

本発明は、バルク状態となっている部品を、１個ずつ、順次、部品供給位置において供給するバルク部品フィーダに関する。

部品を供給する部品フィーダとして、例えば、下記特許文献に記載されているようなバルク部品フィーダが存在する。そのバルク部品フィーダは、バルク状態で部品収容器に収容された部品を、その部品収容器の一側壁に形成された案内溝に沿って、部品供給位置まで延びる部品の移動通路に導くように構成されている。

特開２０１４−６３８５３号公報

発明の解決しようとする課題

上記特許文献に記載のバルク部品フィーダでは、上記移動通路に所定の姿勢の部品だけを導入させるため、その移動通路への入口、つまり、部品収容器の出口穴は、所定の姿勢の部品の通過を許容するようにされている。そのため、所定の姿勢ではない姿勢で案内溝によって案内された部品が、その出口穴において、引っ掛かることが稀に生じ得る。そのような部品の引っ掛かりが発生した場合、当該バルク部品フィーダによる部品の供給が停止させられることになる。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、部品収容器の出口穴における部品の引っ掛かりが少ないバルク部品フィーダを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明のバルク部品フィーダは、
バルク状態となっている部品を、１個ずつ、順次、部品供給位置において供給するバルク部品フィーダであって、
部品をバルク状態で収容するとともに、所定姿勢となる部品の通過を許容する出口穴を有する部品収容器と、
その部品収容器の前記出口穴から前記部品供給位置まで延びて、部品を移動させるための移動通路と、
前記部品収容器の一側壁の内部側に設けられ、収容されている部品を前記出口穴まで案内する案内溝と、
前記一側壁の外部側に設けられて部品をその一側壁に向かって吸引する磁石と、
その磁石を、前記案内溝に沿って移動させる磁石移動装置と、
前記磁石の移動によって前記案内溝に案内されつつ前記出口穴に向かって運ばれる部品の姿勢が、少なくとも前記出口穴の手前の位置において、前記所定姿勢となり易くするために、前記磁石による磁界の方向を好適化する磁界方向好適化手段と
を備え、
前記部品収容器が、非磁性材料を主体として形成されるとともに、前記一側壁の前記出口穴の近傍に、強磁性材料からなる部分が設けられており、
その強磁性材料からなる部分が、前記磁界方向好適化手段を構成することを特徴とする。

本発明のバルク部品フィーダでは、上記磁界方向好適化手段によって、案内溝を運ばれて出口穴を通過する部品は、所定姿勢となるものが多くなるため、所定姿勢ではない姿勢の部品が出口穴において引っ掛かる可能性が低くなる。

本発明のバルク部品フィーダが搭載される部品装着ヘッドを備えた部品装着機を示す斜視図である。 図１における部品装着ヘッドを、外装パネルを外した状態で示す斜視図である。 図２の部品装着ヘッドを、反対側からの視点で示す斜視図である。 バルク部品フィーダを示す正面図である。 図４のバルク部品フィーダの部品収容器内に設けられた案内溝について説明するための斜視図である。 バルク部品フィーダにおいて案内溝を運ばれる部品の姿勢と、その部品を運ぶために用いる磁石による磁界の方向との関係を模式的に示す図である。 第１実施例のバルク部品フィーダの発明に関係した部分を示す図である。 第２実施例のバルク部品フィーダの発明に関係した部分を示す図である。

以下、本発明の代表的な実施形態を、実施例として、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、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。

≪部品装着機の構成≫
実施例のバルク部品フィーダが搭載される部品装着ヘッドを採用する部品装着機１０は、図１に示すように、大まかには、(a) 回路基板（以下、単に「基板」という場合がある）Ｓを保持する基板保持装置１２と、(b) それぞれが電子部品（以下、単に「部品」という場合がある）を供給する複数の部品供給装置１４と、(c) 各部品供給装置１４から供給された部品を保持するとともに、その部品を、基板保持装置１２に保持された基板Ｓに装着するための部品装着ヘッド１６と、(d) 部品装着ヘッド１６を、基板保持装置１２と部品供給装置１４とに渡って移動させる装着ヘッド移動装置１８とを含んで構成されている。ちなみに、図１では、２つの部品装着機１０がベース２０上に並んで配置されている状態（手前側の部品装着機１０は、外装パネルが取り外されている）が示されており、また、図１に示す各部品供給装置１４は、テープ化電子部品、つまり、テープに配列して保持された部品を１つずつ順次供給するテープフィーダとされている。

≪部品装着ヘッドの構成≫
外装パネルを外した状態の部品装着ヘッド１６を示す図２および図３から解るように部品装着ヘッド１６は、バルク状態の部品を１個ずつ、部品供給位置ＰＳにおいて順次供給するバルク部品フィーダ（以下、単に「バルクフィーダ」という場合がある）３０を搭載している。つまり、バルクフィーダ搭載型部品装着ヘッド（部品フィーダ搭載型部品装着ヘッドの一種）である。ちなみに、バルク状態とは、ばらばらの部品が集合した状態を意味する。

部品装着ヘッド１６は、下端部に吸着ノズル３２が取り付けられた複数（詳しくは、１２である）の装着ユニット３４を有しており、それら装着ユニット３４は、各々が軸状をなすとともに、一円周上に配置されている。装着ユニット３４は、装着ユニット移動装置３６によって、一斉に間欠回転させられるとともに、バルクフィーダ３０から供給される部品を受け取るための部品受取位置に位置するもの、および、その受け取った部品を基板に装着するための部品装着位置に位置するものが、昇降させられるようになっている。

吸着ノズル３２に負圧（大気圧より低い圧力）が供給されることで、装着ユニット３４は部品を保持し、部品の基板への装着に際し、吸着ノズル３２には、正圧（大気圧より高い圧力）が供給されるようにされている。ちなみに、部品装着ヘッド１６が、上述の部品供給装置１４から供給される部品を装着する場合には、上記部品装着位置に位置する装着ユニット３４によって、部品供給装置１４から供給される部品が受け取られる。

≪バルク部品フィーダの基本的な構造および動作≫
本実施例のバルク部品フィーダは、従来から存在するバルク部品フィーダと基本的な構造および動作において等しいため、以下の説明では、まず、その基本的な構造および動作について、バルクフィーダ３０が従来のバルク部品フィーダであるとして説明し、その後に、本実施例のバルク部品フィーダの特徴的構造について説明する。

バルクフィーダ３０は、部品をバルク状態で収容する部品収容器として機能するケース７０を有しており、部品装着ヘッド１６に対して着脱可能とされている。ケース７０は、部品を収容するケース本体部７２と、そのケース本体部７２の下部において横に延び出した延出部７４とを有している。部品供給位置ＰＳは、その延出部７４に設けられており、ケース本体部７２と延出部７４とに跨って、部品を所定姿勢のままで移動させるための移動通路７６が、部品供給位置ＰＳにまで延びるように形成されている。部品は、移送機構により、ケース本体部７２の部品収容空間から移動通路７６に導かれた後、その移動通路７６を移動させられて、部品供給位置ＰＳにおいて、１つずつ供給される。ちなみに、移動通路７６はトンネル状の通路であり、部品供給位置ＰＳにおいて上方に向かって開口している。また、ケース本体部７２の上部には、当該ケース本体部７２に部品を投入するための投入口７７が設けられており、その投入口７７は、通常は、スライドする蓋７８によって塞がれている。

ケース本体部７２は、樹脂製の２つの板材８０，８２が重ね合わされて形成されている。つまり、ケース７０は、非磁性材料を主体として形成されている。図４に示すように、手前側の板材８０には、奥側の板材８２に面する側面に、部品収容凹所８４が形成されており、この部品収容凹所８４によって、ケース本体部７２の内部には、部品Ｐが収容される空間である部品収容空間８６が形成されている。この部品収容空間８６の上部の開口が、上述の投入口７７として機能する。蓋７８は、板材８０の上部にスライド可能に支持され、スプリング８８によって投入口７７が閉まる方向に付勢されている。

一方で、板材８２には、板材８０に面する側面（内部側の側面）に、円周の一部、詳しくは、円周の約３／４を構成するように延びる部分と、その部分から延び出すように延びる部分とからなる形状を有する溝が形成されている。この溝は、板材８０に向かって開口しており、部品収容空間８６に開口する約１／２円周の部分は、後に詳しく説明する案内溝９０とされ、残りの部分は、板材８０によって塞がれて、トンネル状の通路とされている。この通路が、上述の移動通路７６の一部を構成している。

また、板材８２の反対側の側面、つまり、ケース本体部７２の外部側の側面には、下部が半円状の凹所９２が設けられている。この凹所９２には、ギヤ付きの円盤９４が配設され、その円盤９４のケース本体部７２側の面には、複数の磁石９６、詳しくは、８個の磁石９６が、一円周上に等角度ピッチで保持されている。それら磁石９６の各々は、比較的厚みがある。板材８２は、ケース本体部７２の一側壁、つまり、ケース７０の一側壁となっており、各磁石９６は、その一側壁の外側に設けられて部品収容空間８６の部品Ｐを、その一側壁の内側の面に向かって吸引する。各磁石９６の配設円の一部は、案内溝９０と対応する位置に位置している。

円盤９４は、図２，図３に示すように、モータ９８の回転によってギヤ１００を介して回転させられ、それによって、複数の磁石９６が、一円周に沿って回転させられる。詳しく言えば、各磁石９６が、図４に示す反時計まわりの回転方向に回転させられることで、つまり、正回転させられることで、部品収容空間８６において、各磁石９６によって吸引されたいくつかの部品Ｐが、案内溝９０に沿って、部品Ｐの溜まりから持ち上げられるようにして移動通路７６に向かって移動させられる。すなわち、モータ９８，ギヤ１００，円盤９４等を含んで、磁石９６を案内溝９０に沿って移動させる磁石移動装置１０２が構成されているのである。そして、その磁石移動装置１０２，磁石９６，案内溝９０等を含んで、部品Ｐをケース本体部７２の部品収容空間８６から移動通路７６に導く上述の移送機構が構成されているのである。

案内溝９０の一部を斜めからの視点で示す図５（ａ），案内溝９０の断面を示す図５（ｂ）を参照しつつ、さらに説明すれば、案内溝９０は、部品Ｐが挟まる幅で対向する１対の側面１０４と、それら１対の側面１０４の間を繋ぐ底面１０６とを有する形状とされている。部品Ｐは、幅寸法ｗ，長手寸法ｌ（ｌ＞ｗ）の柱形状をなしており、案内溝９０の幅Ｗ，深さＤは、部品Ｐの幅寸法ｗより僅かに大きくされている。したがって、１つの磁石９６によって移動させられるいくつかの部品Ｐのうちの一部は、案内溝９０に嵌り込んで、１対の側面１０４によって幅方向に挟まれるようにして移動させられる。また、案内溝９０と移動通路７６との境目、つまり、移動通路７６の入り口は、部品収容空間８６からの出口穴１１０として機能する。この出口穴１１０は、正規の姿勢（所定姿勢）で案内溝９０に嵌り込んで移動させられた部品Ｐだけの通過を許容するものとされており、他の姿勢のものは、板材８０の出口穴１１０の周囲の部分によって、部品Ｐの溜まりに落下させられる。言い換えれば、出口穴１１０は、部品Ｐの長手方向の通過だけを許容するのであり、上記部品Ｐの正規の姿勢は、部品Ｐが案内溝９０内に寝た姿勢なのである。出口穴１１０を通過した部品Ｐは、この正規の姿勢のまま、前述の部品供給位置ＰＳまで移動通路７６を移動する。なお、上述の磁石移動装置１０２は、磁石９６の各々が部品Ｐを案内溝９０に沿って出口穴１１０にまで運ぶだけでなく、移動通路７６の出口穴１１０から続く一部においても部品Ｐを運ぶようにされている。そのことで、安定した部品Ｐの移動通路７６内の移動が担保されている。

上記正規の姿勢ではなく、図５（ａ）において、Ｐ’で示すような姿勢（以下、「立ち姿勢」と言う場合がある）で、部品Ｐが案内溝９０を移動させられることもあり得る。通常、そのような姿勢の部品Ｐ（以下、「立ち姿勢部品Ｐ’」と言う場合がある）は、出口穴１１０の箇所において、部品Ｐの溜まりに落下させられる。しかしながら、例えば、正規の姿勢の部品Ｐが直後に移動させられているような場合には、稀ではあるが、落下させられることなく、出口穴１１０の箇所において係止されることも予想される。そのようにして係止された立ち姿勢部品Ｐ’が存在する場合、後続の部品Ｐの移動通路７６への進入が阻害され、当該バルクフィーダ３０による部品Ｐの供給が停止させられることにもなりかねないのである。

≪磁石による磁界の方向と部品の姿勢との関係≫
上記バルクフィーダ３０の円盤９４に設けられている磁石９６の各々は、図６（ａ）に示すように円盤９４の厚さ方向、つまり、磁石９６の厚さ方向に磁気的に分極させられている。具体的には、ケース７０の板材８２に近い側がＮ極とされ、遠い側がＳ極とされている。このように磁化されている磁石９６による磁界の方向（「磁力線の方向」と呼ぶこともできる）は、図６に示すようになる。言い換えれば、Ｎ極からＳ極に向かう磁力線は、図に示すようになる。

上記のような方向を有する磁界が形成された場合、案内溝９０に嵌り入る部品Ｐは、部品の長手方向が磁力線の向きに沿った姿勢をとり易くなるため、上述した立ち姿勢となり易くなる。特に、磁石９６の中央部に位置する部品Ｐは、立ち姿勢部品Ｐ’となり易くなる（図では、その部品Ｐを、Ｐ’として表している）。したがって、磁石９６による磁界の方向を好適化することにより、部品Ｐが上述した正規の姿勢となり易くすることができると考えられる。言い換えれば、部品Ｐを容易に案内溝９０内に寝させることができると考えられる。

例えば、図６（ｂ）のように、磁石９６の傍らに、強磁性材料からなる物体１２０を置くことで、磁石９６による磁界の方向は変化する。詳しく言えば、Ｎ極から出てその物体１２０を通ってＳ極に向かうような磁力線を有するような磁界が形成される。このような磁界であれば、案内溝９０内の部品Ｐは、正規の姿勢をとり易くなるのである。

また、例えば、図６（ｃ）のように、案内溝９０の延びる方向において磁気的に分極さた磁石９６’を用いれば、図に示すような磁力線を有する磁界が形成されるため、同様に、案内溝９０内の部品Ｐは、正規の姿勢をとり易くなるのである。

つまり、磁石９６（磁石９６’）の移動によって案内溝９０に案内されつつ出口穴１１０に向かって運ばれる部品の姿勢が、所定姿勢、つまり、上記正規の姿勢となり易くするために、磁石９６による磁界の方向を好適化することが望ましいのである。言い換えれば、バルクフィーダ３０においては、磁界方向好適化手段を設けることが望ましいのである。

≪第１実施例のバルク部品フィーダ≫
上述したような磁石９６による磁界の方向の好適化に鑑み、図７に示すように、第１実施例のバルク部品フィーダであるバルクフィーダ３０では、以下に説明する磁界方向好適化手段が設けられている。なお、図７（ａ）は、板材８０を取り除いたケース７０を正面から見た図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。ちなみに、図７において、上記出口穴１１０は、Ａ−Ａ断面の位置（案内溝９０と移動通路７６とが繋がるそれらの最上部）に位置しており、図７（ｂ）は、磁石９６の中心がＡ−Ａ断面に位置するときの断面図である。

詳しく説明すれば、ケース７０を構成する上述の一側壁、つまり、板材８２には、ケース７０の外側となる面に凹所１３０が形成されており、その凹所１３０に、強磁性材料からなる物体としての鉄片１３２がはめ込まれている。つまり、その鉄片１３２は、一側壁に設けられた強磁性材料からなる部分として機能する。さらに言えば、鉄片１３２は、出口穴１１０の近傍に設けられている。ちなみに、各磁石９６は、図６（ｂ）に示すように、磁石９６の厚さ方向、すなわち、一側壁となる板材８２の厚さ方向において磁気的に分極されている。

例えば、円盤９４が回転して、図７（ａ）のＢで示す位置に１つの磁石９６が位置したときを考える。つまり、その１つの磁石９６が、それの回転方向における出口穴１１０の手前の位置に位置したときを考える。その位置においては、図６（ｂ）に示すように、強磁性材料からなる物体である鉄片１３２と、その磁石９６との位置関係から、その磁石９６による磁界は、図６（ｂ）に示すような方向のものとなる。言い換えれば、図７（ａ）から解るように、案内溝９０の周方向からは少し傾くものの、磁力線は、部品を案内溝９０内において、寝させようとする方向となる。つまり、そのときの磁界の方向は、部品が案内溝９０内において立ち姿勢をとることを抑制する方向となる。

以上のことから、上記鉄片１３２は、上述の磁界方向好適化手段を構成するものとなり、その磁界方向好適化手段は、磁石９６の移動によって案内溝９０に案内されつつ出口穴１１０に向かって運ばれる部品の姿勢が、出口穴１１０の手前の位置において、正規の姿勢となり易くするための手段として機能するのである。

なお、先に説明したように、本バルクフィーダ３０では、磁石９６が移動通路７６の出口穴１１０に近い部分においても部品を運ぶようにされている。そのことに鑑み、本バルクフィーダ３０では、鉄片１３２は、案内溝９０および移動通路７６の円弧部分の外側にシフトして配設され、かつ、各磁石９６の中心が内側に位置するように、それら磁石９６の配設円の径が、図４に示すバルクフィーダ３０における配設円の径より、若干小さくされている。そのことによって、移動によって磁石９６がいずれの位置にあったとしても、板材８２の厚さ方向から見て、磁石９６と鉄片１３２とが重ならないようにされているのである。したがって、磁石９６の鉄片１３２との重なりによって磁石９６による部品の吸引力が弱まる事態が回避されることになる。なお、吸引力の弱まりが部品の移動に影響しない場合等では、磁石９６と鉄片１３２が重なってもよい。つまり、出口穴１１０の手前において磁石９６による磁界の方向が好適化される限り、鉄片１３２と磁石９６との位置関係は、特に制限されるものではない。

≪第２実施例のバルク部品フィーダ≫
第２実施例のバルク部品フィーダは、先に説明した従来のバルクフィーダにおいて、各磁石９６の磁気的な分極の向きを変更しただけであるため、簡単に説明を行う。

図８に示すように、各磁石９６は、案内溝９０の延びる方向において磁気的に分極されている。つまり、Ｎ極とＳ極とが案内溝９０の周方向に並ぶように磁気的に分極されているのである。そのような磁石９６を採用することにより、図６（ｃ）に示すように、案内溝９０を運ばれる部品が、案内溝９０内において立ち姿勢をとることを抑制している。つまり、そのような磁石９６の分極によって、上述した磁界方向好適化手段が構成されているのである。なお、その磁界方向好適化手段は、第１実施例のバルク部品フィーダと異なり、案内溝９０の出口穴１１０の手前の位置だけでなく、案内溝９０の全域において、その案内溝９０内を運ばれる部品の姿勢が正規の姿勢となり易くされている。

１０：部品装着機 １６：部品装着ヘッド ３０：バルク部品フィーダ ７０：ケース〔部品収容器〕 ７６：移動通路 ８０：板材 ８２：板材 ８６：部品収容空間 ９０：案内溝 ９４：円盤 ９６：磁石 １３２：鉄片〔強磁性材料からなる部分〕 Ｐ：部品 Ｐ’：立ち姿勢部品

Claims (5)

1. バルク状態となっている部品を、１個ずつ、順次、部品供給位置において供給するバルク部品フィーダであって、
   部品をバルク状態で収容するとともに、所定姿勢となる部品の通過を許容する出口穴を有する部品収容器と、
   その部品収容器の前記出口穴から前記部品供給位置まで延びて、部品を移動させるための移動通路と、
   前記部品収容器の一側壁の内部側に設けられ、収容されている部品を前記出口穴まで案内する案内溝と、
   前記一側壁の外部側に設けられて部品をその一側壁に向かって吸引する磁石と、
   その磁石を、前記案内溝に沿って移動させる磁石移動装置と、
   前記磁石の移動によって前記案内溝に案内されつつ前記出口穴に向かって運ばれる部品の姿勢が、少なくとも前記出口穴の手前の位置において、前記所定姿勢となり易くするために、前記磁石による磁界の方向を好適化する磁界方向好適化手段と
   を備え、
   前記部品収容器が、非磁性材料を主体として形成されるとともに、前記一側壁の前記出口穴の近傍に、強磁性材料からなる部分が設けられており、
   その強磁性材料からなる部分が、前記磁界方向好適化手段を構成することを特徴とするバルク部品フィーダ。
2. 前記部品が、幅寸法よりも長い長手寸法を有する柱形状を有するものであり、
   前記出口穴が、部品の長手方向の通過だけを許容するようにされているとともに、前記案内溝が、１対の側面によって部品を幅方向に挟むようにされている請求項１に記載のバルク部品フィーダ。
3. 前記磁石移動装置が、前記出口穴を通過した部品を前記移動通路内において運ぶために、前記移動通路の少なくとも前記出口穴から延びる部分に沿っても前記磁石を移動させるように構成された請求項１または請求項２に記載のバルク部品フィーダ。
4. 前記磁石の移動によってその磁石がいずれの位置にあったとしても、前記一側壁の厚さ方向から見た場合にその磁石と重ならない位置に、前記強磁性材料からなる部分が設けられている請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のバルク部品フィーダ。
5. 前記磁石が、前記一側壁の厚さ方向において磁気的に分極されている請求項１ないし請求項４のいずれか1つに記載のバルク部品フィーダ。

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