JP7009836B2

JP7009836B2 - 部品吸着搬送機

Info

Publication number: JP7009836B2
Application number: JP2017161468A
Authority: JP
Inventors: 正義小林; 順佐藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2022-01-26
Anticipated expiration: 2037-08-24
Also published as: JP2019038653A

Description

本発明は、チップ部品等の電子部品を吸着して円周方向に搬送する部品吸着搬送機に関する。

チップ部品等の電子部品の検査工程やパッケージング等において、電子部品を吸着して円周方向へ搬送する部品吸着搬送機が用いられている。円周方向に搬送する部品吸着搬送機では、部品吸着装置の円周方向に沿って所定位置に複数の装置が配置され、搬送対象である電子部品は、円周方向に配置される各装置から、所定の処理を施される（特許文献１等参照）。

特開２０１２－１１６５２９号公報

しかし、従来の部品吸着搬送機では、装置に働く慣性力が大きいために、部品速度を上げて単位時間当たりの電子部品の処理数を向上させることが難しいという問題を有している。また、部品速度を上げて単位時間当たりの電子部品の処理数を向上させようとすると、回転のための動力であるモータの発熱の影響により装置に含まれる支持部材が変形し、電子部品の搬送位置精度が低下するという問題を有している。

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、慣性力及び熱変形を抑制することが可能であり、部品搬送速度を上げて単位時間当たりの電子部品の処理数を向上させることができる部品吸着搬送機を提供することを目的とする。

本発明に係る部品吸着搬送機は、
略円盤状の外形状を有しており、周方向に沿って設けられる複数のアーム取付部を有し、モータによって回転駆動されるローター部と、
前記アーム取付部に取り付けられて前記ローター部と共に回転可能なアーム支持部と、電子部品を吸着可能な吸着ヘッドを有しており前記アーム支持部に対して上下動可能に設けられる部品吸着部と、をそれぞれ有する複数のアーム部と、を有しており、
前記ローター部および前記アーム支持部の少なくとも一方は、炭素繊維プラスチックからなる。

本発明に係る部品吸着機は、ローター部およびアーム支持部の少なくとも一方は炭素繊維プラスチックで構成されている。炭素繊維プラスチックからなるローター部およびアーム支持部は、従来のアルミニウム等の金属または合金等で構成されるローター部又はアーム支持部に比べて軽量であり、このような部品吸着機は、回転時に生じる慣性力を抑制することができ、同じモータを採用したとしても、より高速で駆動させることが可能である。また、炭素繊維プラスチックは、熱変形量に関しても、従来のローター部およびアーム支持部を構成する材料に比べて熱膨張係数が小さく、また、剛性も高いため、モータ等の発熱の影響や間欠駆動時に生じる慣性負荷による変形を押さえることができる。

また、例えば、炭素繊維プラスチックはピッチ系であってもよい。

ローター部やアーム支持部を構成する炭素繊維プラスチックとしては特に限定されず、例えばＰＡＮ系やピッチ系の炭素繊維プラスチックを採用することができるが、ピッチ系の炭素繊維プラスチックを用いることが、好ましい。ピッチ系の炭素繊維プラスチックは特に高剛性であるため、ピッチ系炭素繊維プラスチックのローター部やアーム支持部を用いることにより、好適に変形を抑制することができる。

前記アーム支持部は炭素繊維プラスチックからなっていてもよく、
前記吸着ヘッドには、前記電子部品と前記アーム支持部とを絶縁する絶縁性材料で構成されるノズルが形成されていてもよい。

このような部品吸着搬送機は、吸着ヘッドに形成されたノズルが、電子部品とアーム支持部とを絶縁することにより、たとえば吸着搬送中に電子部品の電気的特性などを適切に検査することが可能である。

また、例えば、前記ローター部は炭素繊維プラスチックからなっていてもよく
前記ローター部には、周方向に関して複数の前記アーム取付部の１つと他の１つとの間に配置される貫通孔が、複数形成されていてもよい。

貫通孔が形成されているローター部は、特に軽量であるため、このようなローター部を有する部品吸着搬送機は、高速駆動に適している。また、このようなローター部は放熱特性も良好で剛性も高いため、このような部品吸着搬送機は、搬送時における電子部品の位置精度も良好である。

図１は、本発明の一実施形態に係る部品吸着搬送機の概略斜視図である。図２は、図１に示す部品吸着搬送機のアーム部を表す概略斜視図である。図３は、図２に示すアーム部が上昇位置にある状態を表す概念図である。図４は、図２に示すアーム部が下降位置にある状態を表す概念図である。

以下、本発明に係る部品吸着搬送機１０及び部品吸着搬送機１０の駆動方法について、実施形態を示して詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る部品吸着搬送機１０を示す概略斜視図である。部品吸着搬送機１０は、搬送の対象物である電子部品５０（図３及び図４参照）を吸着し、吸着した電子部品５０を円周方向に搬送する。部品吸着搬送機１０は、略円盤状の外形上を有するローター部２０と、ローター部２０に取り付けられた複数のアーム部３０とを有する。

部品吸着搬送機１０のローター部２０は、周方向に沿って設けられる複数のアーム取付部２２（図３参照）を有している。それぞれのアーム取付部２２には、図３に示すように、アーム部３０が取り付けられている。

図１に示すように、アーム取付部２２は、周方向に沿って所定の間隔で配置されている。図１に示す部品吸着搬送機１０では、ローター部２０の周方向に沿って２４か所にアーム取付部２２が設けられており、アーム取付部２２は周方向に沿って１５度ごとに設けられているが、ローター部２０に設けられるアーム取付部２２の数や間隔は、図１に示す例に限定されない。

１つのアーム取付部２２と他の１つのアーム取付部２２との間には、アーム間貫通孔２４が形成されている。円周方向に関して、隣接する２つのアーム取付部２２の間にアーム間貫通孔２４を形成することにより、ローター部２０を軽量化し、回転時に生じる慣性（イナーシャ）を抑制することができる。図１に示すローター部２０では、周方向に沿ってアーム間貫通孔２４とアーム取付部２２とが交互に配置されている。部品吸着搬送機１０では、複数（アーム取付部２２と同数）のアーム間貫通孔２４を形成することにより、ローター部２０の剛性確保と軽量化のバランスがとられている。ただし、アーム間貫通孔２４の数はこれに限定されず、アーム間貫通孔２４の数は、アーム取付部２２の数より多くてもよく、少なくてもよい。

ローター部２０において、アーム取付部２２の内径側には、モータの回転軸（不図示）にローター部２０を固定するための中央部貫通孔２６が形成してある。ローター部２０は、中央部貫通孔２６を介してモータの回転軸に固定され、モータによって回転駆動される。例えば、ローター部２０を駆動するモータは、ローター部２０におけるアーム取付部２２の設置間隔（１５度）と同じか、設置間隔の整数倍の角度で間欠的にローター部２０を回転させる。部品吸着搬送機１０は、モータによる回転駆動により、アーム取付部２２に吸着保持された電子部品５０を、円周方向に搬送する。

ローター部２０の外径側には、ローター部２０を取り囲むように、図示しない複数の装置が配置される。ローター部２０の周りに配置される装置としては、例えば、アーム部３０の部品吸着部３４（図２参照）に電子部品５０を供給する供給装置や、アーム部３０の部品吸着部３４に吸着された電子部品５０を排出する排出装置や、アーム部３０の部品吸着部３４に吸着された電子部品５０の電気的特性を検査する特性検査装置や、アーム部３０の部品吸着部３４に吸着された電子部品５０の外観を検査する外観検査装置等が挙げられる。ただし、ローター部２０の周辺に配置される装置は特に限定されない。

ローター部２０の周辺に配置された装置は、ローター部２０によって回転移動するアーム部３０又はアーム部３０によって吸着保持される電子部品５０に対して所定の動作を行うことにより、部品吸着搬送機１０に対する電子部品５０の供給および排出や、部品吸着搬送機１０によって搬送中の電子部品５０に対する検査等を行うことができる。

図２は、図１に示す部品吸着搬送機１０に含まれるアーム部３０の一つを拡大して表示した概略図である。部品吸着搬送機１０のアーム部３０は、図１に示すローター部２０に設けられるアーム取付部２２に取り付けられており、ローター部２０と共に、ローター部２０の円周方向へ回転する。部品吸着搬送機１０は合計２４のアーム部３０を有している。ただし、部品吸着搬送機１０に含まれるアーム部３０の数はこれに限定されず、また、一部のアーム取付部２２には、アーム部３０が取り付けられていなくてもよい。なお、図１では、アーム部３０に含まれるスプリング３８等は図示していない。

図２に示すように、アーム部３０は、アーム取付部２２に取り付けられてローター部２０と共に回転可能なアーム支持部３２と、アーム支持部３２に対して上下動可能に設けられる部品吸着部３４とを有している。また、アーム部３０は、部品吸着部３４を上方向へ付勢するスプリング３８を有しており、スプリング３８は、図３に示すようにプッシャー４０が部品吸着部３４の頭部３９から離間している間、部品吸着部３４を上方向へ押し上げる。

アーム支持部３２は略L字状の外形上を有しており、図３に示すように、水平方向に延びる第１部分３２ａが、ボルト４２を介してアーム取付部２２に固定されている。第１部分３２ａは、ローター部２０の径方向に延在するように配置される。

アーム支持部３２の第２部分３２ｂは、第１部分３２ａの外径方向端部から下方に延びている。第２部分３２ｂの内部には、第２部分３２ｂを上下方向に貫通する貫通孔が形成されており、第２部分３２ｂに形成された貫通孔には、部品吸着部３４の一部が、アーム支持部３２に対して上下方向に移動可能に設けられる。アーム支持部３２の第１部分３２ａと第２部分３２ｂとは、１つの部材で一体に形成されていてもよく、複数の部材を接合して形成されていてもよい。

部品吸着部３４は、電子部品５０を吸着する吸着ヘッド３６と、図３及び図４に示すプッシャー４０に接触して、プッシャー４０が部品吸着部３４を押し下げる力を受け止める頭部３９と、吸着ヘッド３６と頭部３９とを接続しておりアーム支持部３０の内部を挿通するスライド部３５とを有する。

図３に示すように、吸着ヘッド３６は、部品吸着部３４の下端部を構成しており、少なくとも一部がアーム支持部３２における第２部分３２ｂの下方へ露出している。吸着ヘッド３６の下端には、電子部品５０を吸着可能なノズルが形成されており、吸着ヘッド３６のノズルには、頭部３９の真空ホース連結部３９ａに接続される真空ホース（不図示）を介して負圧が伝達される。吸着ヘッド３６による電子部品５０の吸着、および負圧伝達停止または陽圧伝達による電子部品５０の離脱の切り替えは、図示しない制御部によって制御される。

図３及び図４に示す頭部３９は、部品吸着部３４の上端部を構成しており、アーム支持部３２の第２部分３２ｂより上方に位置する。ローター部２０が所定角度回転移動し、ローター部２０に取り付けられたアーム部３０が、ローター部２０の周辺に配置された装置の直上に移動して停止すると、図４に示すようにアーム部３０の上方からプッシャー４０が降下して頭部３９に接触する。プッシャー４０がさらに降下することにより、部品吸着部３４がスプリング３８を収縮させながら下降し、吸着ヘッド３６および吸着ヘッド３６に吸着された電子部品５０が、ローター部２０の周辺に配置された装置によって処理可能な所定位置まで、移動する。

部品吸着搬送機１０におけるローター部２０及びアーム部３０の回転移動および停止や、図３及び図４に示すプッシャー４０による部品吸着部３４の上下動は、図示しない制御部によって制御される。制御部は、例えばローター部２０を回転させるモータや、プッシャー４０を上下動するサーボモータ等の駆動を制御する。吸着ヘッド３６への負圧伝達を制御する制御部と、アーム部３０の回転移動およびプッシャー４０の上下動を制御する制御部とは、同一の制御部であってもよく、異なる制御部であってもよい。

ここで、部品吸着搬送機１０におけるローター部２０（図１参照）及びアーム支持部３２（図２参照）の少なくとも一方は、炭素繊維プラスチックからなる。このようなローター部２０およびアーム支持部３２は、従来のアルミニウム等の金属または合金等で構成されるローター部又はアーム支持部に比べて軽量であり、このような部品吸着機は、回転時に生じる慣性力を抑制することができ、同じモータを採用したとしても、より高速で駆動させることが可能である。

また、炭素繊維プラスチックは、熱変形量も従来のローター部およびアーム支持部を構成する材料に比べて小さく、剛性も高いため、モータ等の発熱の影響による変形を押さえることができる。特に、ローター部２０は、図４に示すプッシャー４０からの押圧力が、複数のプッシャー４０から同時に加えられる場合があるため、ローター部２０が炭素繊維プラスチックで構成されることにより、外力及び熱による変形を防止して、電子部品５０の搬送位置精度を高めることができる。

また、特に、部品吸着搬送機１０は多数のアーム部３０を有しており、アーム部３０はローター部２０の外径側に取り付けられており移動速度が速い。そのため、アーム支持部３２が炭素繊維プラスチックで構成されることにより、部品吸着搬送機１０に作用する慣性力（イナーシャ）を効果的に抑制し、電子部品５０の加減速を短時間で行うことができるようになるため、部品吸着搬送機１０は電子部品５０を高速搬送することができる。

また、アーム支持部３２が炭素繊維プラスチックからなる場合、図２に示す吸着ヘッド３６のノズルは、電子部品５０とアーム支持部３２とを絶縁する樹脂やセラミック等の絶縁性材料で構成されることが好ましい。このような部品吸着搬送機１０は、吸着ヘッド３６が電子部品５０とアーム支持部３２とを絶縁することにより、たとえば吸着搬送中に電子部品５０の電気的特性などを適切に検査することが可能である。なお、吸着ヘッド３６全体が絶縁性材料で構成されていてもよく、吸着ヘッド２６の一部のみ、たとえば電子部品５０を吸着するノズルのみが絶縁性材料で構成されていてもよい。

ローター部２０及びアーム支持部３２の少なくとも一方が炭素繊維プラスチックであればよいが、部品吸着搬送機１０による高速かつ高精度な電子部品５０の搬送を実現するためには、ローター部２０及びアーム支持部３２の両方が炭素繊維プラスチック（例えば、ＣＦＲＰ等とも称される）で構成されることが好ましい。

また、ローター部２０及びアーム支持部３２を構成する炭素繊維プラスチックとしては特に限定されないが、例えば、ＰＡＮ系やピッチ系の炭素繊維プラスチックを採用することができ、高弾性率であるピッチ系が好ましい。また、炭素繊維プラスチックに含まれる樹脂としては、特に限定されないが、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、フェノール等が挙げられ、エポキシ樹脂が好ましい。また、炭素繊維プラスチックとしては、炭素性繊維の方向が揃えられた一方向積層の炭素繊維プラスチックであってもよく、炭素繊維の方向を変えて積層した疑似等法積層の炭素繊維プラスチックであってもよい。

以上、本発明を実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、ローター部２０及びアーム支持部３２が炭素繊維プラスチックからなる様々な部品搬送機の実施形態が、本発明の技術範囲に含まれることは言うまでもない。たとえば、部品吸着搬送機１０の用途も特に限定されず、部品吸着搬送機１０は、電子部品５０のパッケージング工程で用いられるほかに、電子部品５０の検査工程や、電子部品５０の実装工程等で用いられる場合もある。

以下、本発明に係る部品吸着搬送機１０について、実施例を挙げてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されない。

実施例では、図１に示す形状を有しており、ローター部２０及びアーム支持部３２が炭素繊維プラスチックで構成される部品吸着搬送機１０について、アーム部３０の外径端部に生じる垂直変位量を構造解析により算出した。実施例の条件は、以下の通りである。
ローター部２０の直径：Φ２７０mm
アーム部３０の径方向長さ：L=60mm
アーム部３０のローター部２０からの径方向突出量：35mm
ローター部２０を駆動するモータの発熱温度：４３℃
プッシャー４０からの垂直荷重：５Ｎ

比較例では、図１に示す形状を有しているが、ローター部及びアーム支持部がアルミ合金で構成されていることを除き、実施例と同様である部品吸着搬送機について、同様の条件でアーム部３０の外径端部に生じる垂直変位量を構造解析により算出した。表１に、実施例及び比較例で用いた炭素繊維プラスチック及びアルミ合金の物性値と、垂直変位量を示す。

表１に示すように、実施例では、比較例の３７．５％程度まで垂直変位量が抑制されており、このような違いは、ローター部及びアーム支持部を構成する材料の熱膨張率、熱伝導率及びヤング率の差異に起因すると考えられる。また、実施例の炭素繊維プラスチックは、比較例のアルミ合金に比べて比重が６０．７％程度であり、部品吸着搬送装置ではイナーシャを抑制できることが理解できる。

１０…部品吸着搬送機
２０…ローター部
２２…アーム取付部
２４…アーム間貫通孔
２６…中央部貫通孔
３０…アーム部
３２…アーム支持部
３２ａ…第１部分
３２ｂ…第２部分
３４…部品吸着部
３５…スライド部
３６…吸着ヘッド
３８…スプリング
３９…頭部
３９ａ…真空ホース連結部
４０…プッシャー
４２…ボルト
５０…電子部品

Claims

略円盤状の外形状を有しており、周方向に沿って設けられる複数のアーム取付部を有し、モータによって回転駆動されるローター部と、
前記アーム取付部に取り付けられて前記ローター部と共に回転可能なアーム支持部と、電子部品を吸着可能な吸着ヘッドを有しており前記アーム支持部に対して上下動可能に設けられる部品吸着部と、をそれぞれ有する複数のアーム部と、を有しており、
前記部品吸着部は、上方から降下するプッシャーが接触し、前記プッシャーが前記部品吸着部を押し下げる力を受け止める頭部と、前記吸着ヘッドと前記頭部とを接続しており前記アーム支持部の内部を挿通するスライド部と、をさらに有し、
前記頭部は、前記部品吸着部の上端部を構成しており、前記頭部の側部には、真空ホース連結部が形成されており、
前記吸着ヘッドは、前記部品吸着部の下端部を構成しており、前記吸着ヘッドの下端にはノズルが形成されており、
前記ノズルには、前記頭部の真空ホース連結部に接続される真空ホースおよび前記スライド部を介して負圧が伝達され、
前記ローター部および前記アーム支持部の少なくとも一方は、炭素繊維プラスチックからなる部品吸着搬送機。
前記炭素繊維プラスチックは、ピッチ系である請求項１に記載の部品吸着搬送機。
前記アーム支持部は炭素繊維プラスチックからなり、
前記吸着ヘッドには、前記電子部品と前記アーム支持部とを絶縁する絶縁性材料で構成されるノズルが形成されている請求項１又は請求項２に記載の部品吸着搬送機。
前記ローター部は炭素繊維プラスチックからなり、
前記ローター部には、周方向に関して複数の前記アーム取付部の１つと他の１つとの間に配置される貫通孔が、複数形成されている請求項１から請求項３までのいずれかに記載の部品吸着搬送機。