JPH06216596A - 実装機におけるノズル交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実装機における部品吸着用のノズル部材の先
端のノズルを交換するときに、ノズルをヘッドユニット
から取り外してノズル収納孔に収容する作業を、簡単
に、かつ能率良く行うことができるようにする。 【構成】 ノズル部材２０のノズルシャフト２４に対し
てノズル２５を外力に応じて離脱可能とする一方、ノズ
ル交換ステーション３０のノズル保持部３１の上方に、
複数のノズル挿通孔３４を有するクランプ板３３をクラ
ンプ位置とクランプ解除位置とにわたって移動可能と
し、スプリング３８でクランプ板３３をクランプ位置に
付勢するとともに、ノズル挿通孔３０の周辺に傾斜面３
９を設けて、ノズル収納孔３２へのノズル挿入時にノズ
ルの被クランプ用の突出部２９がノズル挿通孔３４を通
過することを許容する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チップ部品吸着用のノ
ズル部材を備えたヘッドユニットによりＩＣ等のチップ
部品をプリント基板に実装する実装機において、ノズル
部材のノズルを交換するためのノズル交換装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、基台の上方に移動可能に装備した
ヘッドユニットに、チップ部品吸着用のノズル部材を昇
降可能に設け、上記ノズル部材により部品供給部からチ
ップ部品を吸着した後、ヘッドユニットをプリント基板
上へ移動させて、チップ部品を基板上に装着するように
した実装機は一般に知られている。この実装機におい
て、上記ノズル部材は、中空状に形成されたノズルシャ
フトの下端部にノズルを備え、負圧が負圧供給源からバ
ルブ等を介して上記ノズルシャフト内に導かれ、ノズル
に作用することにより、チップ部品を吸着することがで
きるようになっている。

【０００３】上記ノズル部材の下端部のノズルは、チッ
プ部品の種類などに応じて大きさや形状が異なるものと
交換することができるように、上記ノズルシャフトに対
して着脱可能に取り付けられている。

【０００４】また、このような実装機において、その基
台上の適当な箇所にノズル交換ステーションを設置し、
このノズル交換ステーションに複数のノズル収納孔を有
するノズル保持部を設け、ノズル交換時には、ノズル交
換ステーションの上方にヘッドユニットを位置させた状
態で、ヘッドユニットのノズル部材からノズルを離脱さ
せて、このノズルを上記ノズル保持部のノズル収納孔に
収納し、次に別の収納孔から取り出したノズルをヘッド
ユニットに装着するようにしたノズル交換装置がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のノズ
ル交換装置は、ノズル交換ステーションに、ノズル収納
孔内のノズルをクランプするクランプ手段と、このクラ
ンプ手段をクランプ状態とクランプ解除状態とに切換え
るためのアクチュエータとを設け、ノズルをヘッドユニ
ットから取り外してノズル収納孔に収容する際、および
ノズルをノズル交換ステーションのノズル収納孔から取
り出してヘッドユニットに取り付ける際のいずれにおい
ても、上記アクチュエータによるクランプ手段の作動を
行っていた。つまり、ノズルをヘッドユニットから取り
外す場合について説明すると、先ずアクチュエータによ
りクランプ手段をクランプ解除状態に作動した上で、ヘ
ッドユニットのノズル部材を下降させてノズルをノズル
収納孔に挿入した後、クランプ手段をクランプ状態に作
動し、それから上記ノズル部材のノズルシャフトを引き
上げてこれとノズルとを離脱させるようにしていた。

【０００６】しかし、このような装置では、上記クラン
プ解除状態への作動、ノズル部材の下降、クランプ状態
への作動、ノズル部材の上昇の各動作を順次行わせるた
めに、面倒な操作もしくは複雑な制御が必要となり、し
かも作業能率が悪いという問題があった。

【０００７】本発明はこのような事情に鑑み、ノズルを
ヘッドユニットから取り外してノズル収納孔に収容する
作業を、簡単に、かつ能率良く行うことができる実装機
におけるノズル交換装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、基台の上方に移動可能に装備したヘッド
ユニットに、中空状のシャフトの下端部にノズルを有す
るチップ部品吸着用のノズル部材を昇降可能に設け、該
ヘッドユニットによりチップ部品を部品供給側から部品
装着側へ運ぶように構成するとともに、上記基台上の所
定箇所にノズル交換ステーションを設置し、このノズル
交換ステーションに、複数のノズル収納孔を有するノズ
ル保持部を設けた実装機において、上記ノズルを上記シ
ャフトに対し、外力に応じて離脱可能となるように取り
付け、一方、上記ノズル交換ステーションのノズル保持
部の上方に、複数のノズル挿通孔を有するクランプ板を
設け、このクランプ板を、その各ノズル挿通孔が上記各
ノズル収納孔に対して一定量ずれたクランプ位置と、各
ノズル挿通孔が各ノズル収納孔に合致するクランプ解除
位置とにわたって移動可能とし、該クランプ板をクラン
プ位置に付勢する付勢手段をノズル交換ユニットに設け
るとともに、上記ノズルの中間部外周に被クランプ用の
突出部を設け、かつ、上記ノズル収納孔へのノズル挿入
時に上記突出部が上記クランプ板をクランプ解除位置へ
押し動かしつつノズル挿通孔を通過するように、上記ノ
ズル挿通孔の周辺部と上記突出部との少なくとも一方に
傾斜面を形成したものである。

【０００９】

【作用】上記の構成によると、ヘッドユニットのノズル
部材の先端のノズルを取り外してノズル交換ステーショ
ンのノズル保持部に保持させるときには、ヘッドユニッ
トをノズル交換ステーションの上方に位置させた状態
で、ノズル部材を下降させていくことにより、ノズルの
突出部がクランプ板をクランプ解除位置へ押し動かしつ
つノズル挿通孔を通過し、その通過後にクランプ板が上
記付勢手段の付勢力で自動的にクランプ位置となり、そ
れからノズル部材が上昇することにより、ノズルが上記
シャフトから分離し、ノズル収納孔に収納される。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１および図２は本発明の一実施例による実装機全体の
構造を示している。これらの図において、基台１上に
は、プリント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリ
ント基板３が上記コンベア２上を搬送され、所定の装着
作業用位置で停止されるようになっている。上記コンベ
ア２の両側には部品供給部４が配置されている。また、
基台１の上方には、ヘッドユニット５が装備されてい
る。さらに基台１上の所定箇所には、ノズル交換ステー
ション３０が設置されている。

【００１１】上記部品供給部４は多数列のテープフィー
ダー４ａを備え、各テープフィーダー４ａはそれぞれ、
リールから導出されるテープにＩＣ等の小片状のチップ
部品を所定間隔おきに収納、保持し、上記ヘッドユニッ
ト５によるピックアップにつれてチップ部品を順次供給
するようになっている。

【００１２】また、上記ヘッドユニット５はＸ軸方向
（コンベア２の方向）およびＹ軸方向（水平面上でＸ軸
と直交する方向）に移動することができるようになって
いる。すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向に延びる
一対の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転
駆動されるボールねじ軸８とが配設され、上記固定レー
ル７上にヘッドユニット支持部材１１が配置されて、こ
の支持部材１１に設けられたナット部分１２が上記ボー
ルねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１に
は、Ｘ軸方向に延びるガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモ
ータ１５により駆動されるボールねじ軸１４とが配設さ
れ、上記ガイド部材１３にヘッドユニット５が移動可能
に保持され、このヘッドユニット５に設けられたナット
部分（図示せず）が上記ボールねじ軸１４に螺合してい
る。そして、Ｙ軸サーボモータ９の作動によりボールね
じ軸８が回転して上記支持部材１１がＹ軸方向に移動す
るとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりボール
ねじ軸１４が回転して、ヘッドユニット５が支持部材１
１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。

【００１３】上記ヘッドユニット５にはチップ部品吸着
用のノズル部材２０が設けられ、図示の実施例では３つ
のノズル部材２０が設けられている。各ノズル部材２０
は、それぞれ、ヘッドユニット５のフレームに対して昇
降（Ｚ軸方向の移動）およびノズル中心軸（Ｒ軸）回り
の回転が可能とされ、Ｚ軸サーボモータ１７およびＲ軸
サーボモータ１８により作動されるようになっている。

【００１４】図３は上記ノズル部材２０の具体的構造を
示している。この図において、ノズル部材２０は、スプ
ラインシャフト２１と、その下部に圧入されたカラー２
２と、このカラー２２に挿入されたノズルシャフト２４
と、このノズルシャフト２４の先端に取り付けられたノ
ズル２５と有している。上記スプラインシャフト２１は
図外のハウジングおよび伝動手段を介し、上記Ｚ軸，Ｒ
軸サーボモータ１７，１８に連結されている。また、上
記ノズルシャフト２４に設けられた回り止めピン２４ａ
がカラー２２に形成された長孔２２ａに係合するととも
に、スプラインシャフト２１の内部にノズルシャフト２
４を下方に弾性的に押圧する圧縮バネ２６が装備される
ことにより、上記ノズルシャフト２４に対して適度のク
ッション性をもって結合されている。

【００１５】このスプラインシャフトおよびノズルシャ
フトは中空状に形成され、これらとノズルとにわたって
負圧を導く通路２７が形成され、この通路２７が図外の
負圧供給源にバルブ等を介して接続されるようになって
いる。

【００１６】上記ノズル２５は、ノズルシャフト２４に
嵌合されるとともに、ノズルシャフト２４に取り付けら
れた一対の板バネ２８で上端縁部２５ａが弾性的に保持
されることにより、この板バネ２８による保持力よりも
大きな外力がノズル引き抜き方向に作用したときに、ノ
ズルシャフト２４から分離するようになっている。

【００１７】上記ノズル２５の中間部外周面には、被ク
ランプ用の鍔状の突出部２９が設けられている。

【００１８】図４〜図６は、ノズル交換ステーション３
０を示している。これらの図において、ノズル交換ステ
ーション３０には、大きさや形状の異なる各種のノズル
２５を収納、保持しておくための複数のノズル収納孔３
２を有するノズル保持部３１が設けられるとともに、こ
のノズル保持部３１の上面側にクランプ板３３が設けら
れている。このクランプ板３３には、各ノズル収納孔３
２に対応する複数のノズル挿通孔３４が設けられてい
る。上記クランプ板３３は、その各ノズル挿通孔３４が
上記各ノズル収納孔３２に対して一定量ずれたクランプ
位置と、各ノズル挿通孔３４が各ノズル収納孔３２に合
致するクランプ解除位置とにわたって移動可能となるよ
うに、ガイド３５を介して結合されている。上記クラン
プ板３３の一端部には、下方に突出する壁板３６が連設
され、後記ロッド４１の大径部４２に連なる軸体３７が
壁板３６を貫通し、この軸体３７の先端と壁板３６との
間に付勢手段としてのスプリング３８が設けられてい
る。このスプリング３８によりクランプ板３３が上記ク
ランプ位置に付勢されている。そして、ノズル収納孔３
２にノズル２５が収納されるとともにクランプ板３３が
クランプ位置となっているときは、クランプ板３３にお
けるノズル挿通孔３４の周辺部分の一部が、ノズル２５
の突出部２９の上側に被さるようになっている（図９参
照）。

【００１９】また、上記ノズル収納孔３２へのノズル挿
入時に上記突出部２９が上記クランプ板３３をクランプ
解除位置へ押し動かしつつノズル挿通孔３４を通過する
ように、上記ノズル挿通孔３４の周辺部には、上側に広
がったテーパー状の傾斜面３９が形成されている。

【００２０】さらに、ノズル交換ステーション３０に
は、ノズル収納孔３２からノズル２５を取り出す際にク
ランプ板３３をクランプ解除位置に移動させるためのエ
アシリンダ４０が設けられ、このエアシリンダ４０で作
動されるロッド４１に設けられた大径部４２が、上記壁
板３６に当接している。

【００２１】以上のような当実施例のノズル交換装置に
よると、ノズル交換時等におけるノズル取外し作業（ノ
ズル２５をヘッドユニット５から取り外してノズル交換
ステーション３０のノズル保持部３１に保持させる作
業）は、図７〜図９のように簡単に行うことができる。

【００２２】すなわち、先ずノズル交換ステーション３
０の上方へヘッドユニット５を移動させてから、ノズル
部材２０を下降させることにより、その先端のノズル２
５をノズル保持部３１の所定のノズル収納孔３２に挿入
する。この場合に、挿入途中でノズル２５の突出部２９
がクランプ板３３のノズル挿通孔３４の周辺部の一部分
に当接するが、ノズル挿通孔３４の周辺部が傾斜面３９
となっていることにより、突出部２９が傾斜面３９に摺
接して、クランプ板３３をクランプ解除位置へ押し動か
しつつ、ノズル挿通孔３４を通過する。突出部２９がノ
ズル挿通孔３４の下方のノズル収納孔３２内に達する
と、スプリング３８の付勢力でクランプ板３３がクラン
プ位置に戻る。この状態になるまでノズル部材２０を下
降させてから逆にノズル部材２０を上昇させると、上記
クランプ板３３でノズル２５の抜出が阻止されているこ
とにより、ノズル２５がノズルシャフト２４から離脱し
てノズル収納孔３２内に残される。

【００２３】こうして、Ｚ軸サーボモータ１７によるノ
ズル部材２０の下降、上昇作業だけで、簡単かつ能率良
くノズル２５が取り外される。

【００２４】また、ノズル装着作業（ノズル２５をノズ
ル交換ステーション３０のノズル保持部３１から取り出
してヘッドユニット５に装着する作業）は、図１０のよ
うに行われる。すなわち、エアシリンダ４０でクランプ
板３３をクランプ解除位置に作動するとともに、ノズル
部材２０のノズル２５以外の部分を下降させることによ
り、ノズル２５の上部がノズルシャフト２４に結合され
る。それからノズル２５を含むノズル部材２０を上昇さ
せればよい。

【００２５】なお、当実施例では、ヘッドユニット５に
対するノズル部材２０の下降方向の可動量を、チップ部
品の吸着、装着に必要なストロークよりも大きくしてお
き、ノズル交換ステーション３０のノズル保持部３１は
上下動を行わないようにすることにより、その構造を簡
略化している。つまり、従来のこの種の装置では、ノズ
ル部材を、部品供給部からの部品の吸着およびプリント
基板上への部品の装着が可能な位置まで下降可能とする
一方、ノズル交換ステーションのノズル保持部を、通常
は部品実装作業の邪魔にならないように下降位置とし、
ノズル交換時に上昇させるようにしているが、その昇降
のための機構が必要であって構造が複雑になる。そこで
当実施例では、ノズル交換ステーション３０のノズル保
持部３１を、部品実装作業の邪魔にならないような比較
的低い位置に固定的に設けるとともに、ノズル交換時に
は、ノズル部材２０を部品吸，装着時よりも大きく下降
させることで、ノズル保持部３１に対するノズル２５の
収納、取り出しを可能にしている。

【００２６】ノズル交換装置の具体的構造は上記実施例
に限定されず、種々変更可能である。例えば、上記実施
例では、ノズル収納孔３２へのノズル挿入時に上記突出
部２９が上記クランプ板３３をクランプ解除位置へ押し
動かしつつノズル挿通孔３４を通過することが許容され
るようにするために、ノズル挿通孔３４の周辺部に傾斜
面３９を形成しているが、ノズル２５の突出部２９の下
面側を傾斜面としてもよい。

【００２７】また、以上に述べたような構造に加え、ノ
ズル交換時にノズルシャフト２４に対するノズル２５の
回転角がずれると板バネ２８によるノズルの保持などに
支障が生じる。また、ヘッドユニット５へのノズル装着
の際に、装着すべきノズル２５が収納されているはずの
ノズル収納孔３２に誤って別の種類のノズル２５が収納
されていると、ヘッドユニット５に対するノズル２５の
付け間違いが生じる。そこで、図１１および図１２に示
すように、ノズル交換ステーション３０のノズル保持部
３１でノズルの回転方向の位置決めを行う位置決め部を
設けるとともに、この位置決め部を利用して上記間違い
を確実に防止することが望ましい。すなわち、これらの
図において、ノズル保持部３１の各ノズル収納孔３２
Ａ，３２Ｂの周辺にそれぞれ一対の位置決めピン５１が
設けられるとともに、各ノズル収納孔３２Ａ，３２Ｂに
収納されるべき各ノズル２５Ａ，２５Ｂの突出部２９に
は、位置決めピン５１に対応する一対の切欠き５２が設
けられ、ノズル２５Ａ，２５Ｂがノズル収納孔３２Ａ，
３２Ｂに収納されたとき切欠き５２が位置決めピン５１
に係合するようになっている。また、一対の位置決めピ
ン５１（および一対の切欠き５２）の位置関係が各ノズ
ル収納孔３２Ａ，３２Ｂ（各ノズル２５Ａ，２５Ｂ）で
相違することにより、ノズル収納孔３２Ａ，３２Ｂに対
し、収納されるべきノズルと別種のノズルが収納されよ
うとするときは、位置決めピン５１と切欠き５２が対応
しないことにより収納が阻止されるようになっている。

【００２８】また、各ノズルの先端の吸着孔の形状は従
来から知られているような円形であっても良いが、とく
に図１３に示すように、ノズル２５の先端の吸着面６０
に複数列の細長い吸着孔６１を形成しておけば、円形の
吸着孔に比べて次のような利点がある。すなわち、円形
の吸着孔では、チップ部品を吸着したときにチップ部品
の角部が吸着孔に嵌まり込んで所謂部品立ちとなる不正
常な吸着状態を生じることがあるのに対し、吸着孔６１
を細くすれば上記部品立ちが防止される。また、円形の
吸着孔と比べて同じ面積でも中心から遠い位置まで吸着
力がおよんで吸着モーメント力が大きくなるため、チッ
プ部品の回転方向のずれ動きを防止することができる。
さらに、同一ノズルで吸着可能なチップ部品の種類が増
大し、ノズル交換の頻度を減少して作業能率向上に寄与
するものである。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明のノズル交換装置
は、ヘッドユニットに設けられたノズル部材の先端のノ
ズルを、外力に応じて離脱可能とする一方、ノズル交換
ステーションのノズル保持部の上方に、複数のノズル挿
通孔を有するクランプ板をクランプ位置とクランプ解除
位置とにわたって移動可能とし、該クランプ板をクラン
プ位置に付勢する付勢手段を設けるとともに、上記ノズ
ル収納孔へのノズル挿入時にノズルの被クランプ用の突
出部が上記クランプ板をクランプ解除位置へ押し動かし
つつノズル挿通孔を通過するように構成している。この
ため、ノズル交換時にノズルをヘッドユニットから取り
外してノズル収納孔に収容する作業を、ノズル部材の下
降、上昇を行わせるだけで簡単に、かつ能率良く行うこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるノズル交換装置を備え
た実装機の概略平面図である。

【図２】同実装機の概略平面図である。

【図３】ノズル部材の断面図である。

【図４】ノズル交換ステーションの平面図である。

【図５】ノズル交換ステーションの正面図である。

【図６】ノズル交換ステーションの一部断面側面図であ
る。

【図７】ヘッドユニットからのノズル取外し作業の第１
の段階を示す説明図である。

【図８】ノズル取外し作業の第２の段階を示す説明図で
ある。

【図９】ノズル取外し作業の第３の段階を示す説明図で
ある。

【図１０】ヘッドユニットへのノズル装着作業を示す説
明図である。

【図１１】部品収納孔に対するノズルの位置決め部を設
けた構造の一例を示す要部の拡大平面図である。

【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図で
ある。

【図１３】ノズル先端の吸着孔の形状の一例を示す拡大
図である。

【符号の説明】

１ 基台 ５ ヘッドユニット ２０ ノズル部材 ２４ ノズルシャフト ２５ ノズル ２９ 突出部 ３０ ノズル交換ステーション ３１ ノズル保持部 ３２ ノズル収納孔 ３３ クランプ板 ３４ ノズル挿通孔 ３８ スプリング（付勢手段） ３９ 傾斜面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台の上方に移動可能に装備したヘッド
   ユニットに、中空状のシャフトの下端部にノズルを有す
   るチップ部品吸着用のノズル部材を昇降可能に設け、該
   ヘッドユニットによりチップ部品を部品供給側から部品
   装着側へ運ぶように構成するとともに、上記基台上の所
   定箇所にノズル交換ステーションを設置し、このノズル
   交換ステーションに、複数のノズル収納孔を有するノズ
   ル保持部を設けた実装機において、上記ノズルを上記シ
   ャフトに対し、外力に応じて離脱可能となるように取り
   付け、一方、上記ノズル交換ステーションのノズル保持
   部の上方に、複数のノズル挿通孔を有するクランプ板を
   設け、このクランプ板を、その各ノズル挿通孔が上記各
   ノズル収納孔に対して一定量ずれたクランプ位置と、各
   ノズル挿通孔が各ノズル収納孔に合致するクランプ解除
   位置とにわたって移動可能とし、該クランプ板をクラン
   プ位置に付勢する付勢手段をノズル交換ユニットに設け
   るとともに、上記ノズルの中間部外周に被クランプ用の
   突出部を設け、かつ、上記ノズル収納孔へのノズル挿入
   時に上記突出部が上記クランプ板をクランプ解除位置へ
   押し動かしつつノズル挿通孔を通過するように、上記ノ
   ズル挿通孔の周辺部と上記突出部との少なくとも一方に
   傾斜面を形成したことを特徴とする実装機におけるノズ
   ル交換装置。