JPH07202492A - 実装機の吸着ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸着ヘッドの駆動系統の低コスト化等に有利
なようにエアシリンダによって吸着ノズルおよび修正ア
ームを駆動するようにしながら、上記修正アームがチッ
プ部品を挾み付けるときの衝撃を緩和する。 【構成】 吸着ヘッド２０における吸着ノズル２１の上
昇および修正アーム２２Ａ，２２Ｂの開閉がエアシリン
ダ４０によって行なわれるようにするとともに、エアシ
リンダ４０の上部エア室４３に、ピストン４２が上昇端
に近づいたときにエアクッション空間５１を形成するエ
アクッション構成部材５２を設けることにより、ピスト
ン４２の上昇に応じて修正アーム２２Ａ，２２Ｂが閉じ
られるときに、その動作を緩やかに行なわせる。

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（チップ状
の電子部品）をプリント基板に装着するための実装機の
吸着ヘッドに関し、とくにチップ部品を吸着する吸着ノ
ズルと位置決め用の修正アームとを備えた吸着ヘッドに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に実装機は、吸着ヘッドとこれを保
持するヘッド保持部などからなるヘッドユニットを、基
台の上方に移動可能に装備し、上記吸着ヘッドにより部
品供給部からチップ部品を吸着し、それからヘッドユニ
ットをプリント基板上へ移動させてチップ部品をプリン
ト基板上に装着するようになっている。上記吸着ヘッド
は、駆動機構により昇降される吸着ノズルを有し、チッ
プ部品の吸着を行なうときには、上記吸着ノズルが部品
供給部のチップ部品に当接する位置まで下降し、吸着ノ
ズルに供給される負圧によりチップ部品を吸着してか
ら、吸着ノズルが上昇するようになっている。

【０００３】このような実装機において、上記吸着ノズ
ルにより吸着されたチップ部品の位置ずれを修正するた
め、上記吸着ノズルの四方外方に開閉可能な修正アーム
を設け、この修正アームを駆動機構による吸着ノズルの
昇降に連動させ、上記吸着ノズルが下降したときは修正
アームが開き、吸着ノズルが部品吸着後に上昇したとき
は修正アームが閉じてチップ部品を挾み付けることによ
り位置決めを行なうようにしたものが知られている。

【０００４】このように修正アームを設ける場合、上記
チップ部品を挾み付けるための修正アームの閉作動が急
激に行なわれると、チップ部品を損傷するおそれがあ
る。

【０００５】このため、例えば特公平３−４５９１５号
公報に示されるように、サーボモータによって上記吸着
ノズルの昇降およびこれに連動した修正アームの開閉を
行なわせるように駆動機構を構成するとともに、吸着ノ
ズルの上昇に連動して上記修正アームが閉じるときに、
少なくともチップ部品を挾み付ける直前では、上記サー
ボモータの駆動速度を落すことにより修正アームの閉作
動を緩やかに行なわせるように、サーボモータを制御す
る制御手段を設けたものが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の特公平３−４５
９１５号公報によると、修正アームがチップ部品を挾み
付けるときの衝撃を軽減することができるが、そのため
の制御が複雑になるとともに、吸着ノズルおよび修正ア
ームを駆動する手段として速度制御可能なサーボモータ
を用いる必要があり、コスト等の面で不利となる。

【０００７】また、吸着ノズルおよび修正アームを有す
る吸着ヘッドにおいて、駆動系統の低コスト化等のた
め、上記吸着ノズルの昇降およびこれに連動した修正ア
ームの開閉をエアシリンダによって行なわせるようにし
たものもあるが、とくにこのようにエアシリンダを用い
る場合、その駆動速度を電気的な制御手段によって制御
することは困難であるため、上記公報に示されたものと
同様の手法で上記衝撃の軽減を図ることはできない。

【０００８】本発明は、上記の事情に鑑み、駆動系統の
低コスト化等に有利なようにエアシリンダによって吸着
ノズルおよび修正アームを駆動するようにし、しかも、
上記修正アームがチップ部品を挾み付けるときの衝撃の
緩和を確実に達成することができる実装機の吸着ヘッド
を提供することを目的とする。

【０００９】

【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、チップ部品を吸着する吸着ノズルと、こ
の吸着ノズルに吸着されたチップ部品を挾み込んで位置
決めを行なう少なくとも一組の修正アームとを備え、上
記吸着ノズルを昇降可能とし、この吸着ノズルの下降、
上昇に連動して上記修正アームが開閉するようにした実
装機の吸着ヘッドにおいて、エアシリンダによって上記
吸着ノズルの昇降および上記修正アームの開閉を行なわ
せる駆動機構を設け、上記エアシリンダのピストンの両
側に位置するエア室にそれぞれエア給排通路を接続する
とともに、上記修正アームを閉じるときのピストン移動
方向側に位置するエア室に、ピストンが移動終端に近づ
いたときに上記エア給排通路から隔絶されたエアクッシ
ョン空間を形成するエアクッション構成部材を設けたも
のである。

【００１０】この発明において、上記エアシリンダのシ
リンダ壁に、上記エアクッション空間に通じるリーク孔
を有するプラグを着脱可能に取付けることが好ましい。

【００１１】

【作用】上記構成によると、上記エアシリンダのピスト
ンが移動終端に近づいてそれに伴い上記修正アームが閉
じられるとき、上記エアクッション空間内の空気が圧縮
されてピストンの移動に対する抵抗となることにより、
ピストンの移動が減速される。これによって上記修正ア
ームの閉作動を緩やかにする作用が得られる。

【００１２】さらに、上記エアクッション空間に通じる
リーク孔を有するプラグを着脱可能に取付けると、上記
プラグの取替えにより上記エアクッション空間からのリ
ーク量を調整して、上記ピストンの減速度の調整を行な
うことができる。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図４および図５は本発明の一実施例による吸着ヘッドを
備えた実装機全体を概略的に示している。これらの図に
示すように、実装機本体１の基台上には、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がこの
コンベア２上を搬送され、所定の装着作業位置で停止さ
れるようになっている。

【００１４】上記コンベア２の両側方には、部品供給部
４が配置されている。この部品供給部４は、多数列のテ
ープフィーダー４ａを備えている。各テープフィーダー
４ａは、詳細は図示しないが、ＩＣ、トランジスタ等の
チップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリ
ールから導出されるようにするとともに、先端部にラチ
ェット式の繰り出し機構を具備し、後述の吸着ヘッドに
よりチップ部品がピックアップされるにつれてテープが
所定量ずつ繰り出されるようになっている。

【００１５】また、実装機本体１の上方部には、部品装
着用のヘッドユニット５が装備されている。このヘッド
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）に移動可能と
なっている。

【００１６】すなわち、上記実装機本体１の基台上に
は、一対のＹ軸方向の固定レール６と、Ｙ軸サーボモー
タ８により回転駆動されるＹ軸方向のボールねじ軸７と
が配設され、上記固定レール６上にヘッドユニット支持
部材１０が配置されるとともに、この支持部材１０に設
けられたナット部分１１が上記ボールねじ軸７に螺合し
ている。また、上記支持部材１０には、Ｘ軸方向のガイ
ドレール１２と、Ｘ軸サーボモータ１４により回転駆動
されるＸ軸方向のボールねじ軸１３とが設けられ、上記
ガイドレール１２にヘッドユニット５が移動可能に保持
されるとともに、ヘッドユニット５に設けられたナット
部分１５が上記ボールねじ軸１３に螺合している。

【００１７】そして、上記Ｙ軸サーボモータ８でボール
ねじ軸７が回転駆動されることにより上記支持部材１０
がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１４
でボールねじ軸１３が回転駆動されることにより上記ヘ
ッドユニット５が支持部材１０に対してＸ軸方向に移動
するようになっている。

【００１８】上記ヘッドユニット５は、ヘッド保持部１
９と、これに保持された吸着ヘッド２０とを備え、図４
および図５に示した例では３つの吸着ヘッド２０が具備
されている。そして、実装作業時には、先ずヘッドユニ
ット５が部品供給部４上へ移動し、上記吸着ヘッド２０
により部品供給部４のテープフィーダー４ａからチップ
部品１６をピックアップした後、ヘッドユニット５がプ
リント基板３上に移動して、所定装着位置へチップ部品
１６を装着するようになっている。

【００１９】上記吸着ヘッド２０は、昇降および回転が
可能な吸着ノズル２１と、この吸着ノズル２１に吸着さ
れたチップ部品１６の位置決めを行なう少なくとも１組
の修正アーム２２Ａ，２２Ｂとを備えている。この吸着
ヘッド２０の具体的構造を、図１乃至図３によって次に
説明する。

【００２０】上記吸着ヘッド２０のヘッド本体２３はヘ
ッド保持部１９に対して固定されており、このヘッド本
体２３の中央部に、円筒状のガイド２４が、上下動は阻
止された状態で、ベアリング２５を介して回転可能に取
り付けられている。上記ガイド２４の内側には中空のア
ウタシャフト２６が挿通され、さらにこのアウタシャフ
ト２６の内側に中空のインナシャフト２７が挿通されて
おり、このインナシャフト２７内に負圧通路２８が形成
されている。この負圧通路２８は、図外のバキュームポ
ンプにホースおよびバルブ等を介して接続され、負圧の
導入、排出が可能となっている。

【００２１】上記アウタシャフト２６およびインナシャ
フト２７は上下方向に摺動可能とされ、かつ、図外の回
り止め手段により上記ガイド２４に対して回り止めされ
ている。そして、上記ガイド２４は図外の回転駆動手段
に連結され、プリント基板３への部品装着時にチップ部
品１６の角度を調節する場合等に、上記回転駆動手段に
より上記ガイド２４および両シャフト２６，２７が回転
されるようになっている。

【００２２】上記両シャフト２６，２７の上部はガイド
２４の上端よりも上方に突出しており、アウタシャフト
２６の上端部には、後記ロッド４１に連結するための連
結プレート２９が結合されている。

【００２３】また、上記アウタシャフト２６の下部はガ
イド２４の下端よりも下方に突出しさらにこれより下方
にインナシャフト２７の下部が突出している。上記イン
ナシャフト２７の下部外周には鍔状部分３１が設けら
れ、アウタシャフト２６が下降したときにその下端が上
記鍔状部分３１に当接してインナシャフト２７が押し下
げられるようになっている（図２参照）。なお、アウタ
シャフト２６が下降位置から上昇するときには、インナ
シャフト２７は図外のリターンスプリングで所定上昇端
位置まで押し上げられるようになっている。

【００２４】上記インナシャフト２７の下端部に、上記
吸着ノズル２１が嵌合されている。この吸着ノズル２１
は、吸着するチップ部品の大きさや形状が変わった場合
にさの高さ変化分を吸収することができるように、イン
ナシャフト２７に対して上下動可能に嵌合され、かつ、
図２に示すようにスプリング３０により下方に付勢され
るとともに図外の抜け止め手段で抜け止めされている。

【００２５】図１，図２において上記吸着ノズル２１の
左右両側には相対応する一組の修正アーム２２Ａ，２２
Ｂが配置され、また、図１，図２の紙面の表裏に相当す
る両側にも他の一組の修正アーム（図示せず）が設けら
れている。

【００２６】上記修正アーム２２Ａ，２２Ｂは、上記ガ
イド２４の下部の周囲に設けられた外枠部材３２に、軸
３３を介して上端部が軸支されることにより、上記軸３
３を中心に開閉可能となっている。上記修正アーム２２
Ａ，２２Ｂの内側部には内方に向けて突出する山形のカ
ム３４が設けられている。そして、上記アウタシャフト
２６が下降したときには、その下端部に上記カム３４が
当接して、アウタシャフト２６により修正アーム２２
Ａ，２２Ｂが押し開かれるようになっている。

【００２７】また、上記外枠部材３２の周囲には、上下
動可能で、かつ、スプリング３５，３６により下方に付
勢された内外二重のスリーブ３７，３８が設けられ、内
側のスリーブ３７の下端が上記修正アーム２２Ａ，２２
Ｂの上面に当接している。そして、上記アウタシャフト
２６が上昇したときに、修正アーム２２Ａ，２２Ｂがス
リーブ３７に押されて閉じるようになっている。なお、
外側のスリーブ３８は上記他の一組の修正アームの上面
に当接するようになっており、上記他の一組の修正アー
ムも図示の一組の修正アーム２２Ａ，２２Ｂと同様にし
て開閉作動される。

【００２８】上記吸着ノズル２１の昇降および修正アー
ム２２Ａ，２２Ｂの開閉を行なわせる駆動機構は、エア
シリンダ４０を備え、図示の実施例では、ヘッド本体２
３の両側にそれぞれエアシリンダ４０が設けられてい
る。

【００２９】上記エアシリンダ４０には、その中心部を
上下に貫通するロッド４１と、このロッド４１に結合さ
れたピストン４２とが上下動可能に装備され、上記ピス
トン４２によりエアシリンダ４０内が上部エア室４３と
下部エア室４４とに仕切られている。上記各エア室４
３，４４にはそれぞれ、シリンダ壁を貫通するエア給排
通路４５，４６が開口しており、この各エア給排通路４
５，４６はエアポンプ４７，４８に切換バルブ４９，５
０を介して接続されている。

【００３０】上記ロッド４１の上端は、上記連結プレー
ト２９に連結されている。従って。上記ピストン４２と
上記アウタシャフト２６とがロッド４１および連結プレ
ート２９を介して連結され、ピストン４２の上下動に連
動してアウタシャフト２６が上下動するようになってい
る。

【００３１】また、上記修正アーム２２Ａ，２２Ｂを閉
じるときのピストン移動方向側に位置するエア室である
上記上部エア室４３には、ピストン４２が移動終端（上
昇端）に近づいたときに上記エア給排通路４５から隔絶
されるエアクッション空間５１を形成するように、エア
クッション構成部材５２が設けられている。

【００３２】具体的に説明すると、図１および図３に示
すように、上記エアクッション構成部材５２は、適度の
弾性を有するゴムまたはプラスチック等により、斜め下
内方へ突出した突壁部分５２ａを有する一定断面形状の
環状に形成され、上部エア給排通路４５よりも下側の位
置でシリンダ壁に取付けられている。一方、上記ロッド
４１の周囲にはピストン４２から所定量だけ上方へ突出
する突出部分５３が設けられており、この突出部分５３
の上端はテーパー状に形成されている。

【００３３】そして、上記ピストン４２が上昇端に近づ
いたときに、上記突壁部分５２ａが上記突出部分５３に
摺接することにより、上記エアクッション空間５１が形
成されるようになっている。

【００３４】上記エアクッション空間５１に臨む位置の
シリンダ壁には取付孔５５が形成され、この取付孔５５
に小径のリーク孔５７を有するプラグ５６が着脱可能に
取付けられている。

【００３５】なお、上記ロッド４１は、その下部がエア
シリンダ４０の下方に延び、上記テープフィーダー４ａ
の繰り出し機構を作動する押し棒に兼用されている。す
なわち、テープフィーダー４ａからの部品ピックアップ
の際に、上記ロッド４１が下降したとき、テープフィー
ダー４ａの繰り出し機構に連結された被押動部（図示せ
ず）が上記ロッド４１の下端によって押し下げられるよ
うになっている。

【００３６】また、図１において、５８，５９は上記連
結プレート２９の上昇端位置および下降端位置を規制す
るストッパーであって、連結プレート２９を貫通する杆
体６０に位置調節可能に取付けられている。

【００３７】以上のような当実施例の吸着ヘッド２０に
よると、部品吸着時には、先ず上記エアシリンダ４０の
ピストン４２が上昇端位置にある状態から、上部エア室
４３に空気が供給されるとともに下部エア室４４から空
気が排出されることにより、ピストン４２が下降し、こ
れに伴って上記アウタシャフト２６が下降する。そし
て、ある程度までアウタシャフト２６が下降すると、そ
の下端が上記カム３４に当接することにより、上記修正
アーム２２Ａ，２２Ｂが開かれ、さらにアウタシャフト
２６が下降すると、その下端が上記鍔状部分３１に当接
することにより、インナシャフト２７および吸着ノズル
２１が下降する。

【００３８】上記吸着ノズル２１がテープフィーダー４
ａのチップ部品１６に当接してこれを吸着した後は、上
記エアシリンダ４０の下部エア室４４にエアが供給され
るとともに上部エア室４３からエアが排出されることに
より、ピストン４２が上昇する。これに伴って上記アウ
タシャフト２６が上昇するとともに、インナシャフト２
７がリターンスプリングで押し上げられて上昇する。さ
らに、上記アウタシャフト２６の下端が上記カム３４を
通り過ぎると、上記修正アーム２２Ａ，２２Ｂが閉じ、
吸着ノズル２１に吸着されたチップ部品１６を挾み付け
て位置決めする。

【００３９】この場合、ピストン４２が図３に二点鎖線
で示す下降位置からある程度上昇するまでは、上記エア
クッション構成部材５２の突壁部分５２ａがロッド４１
およびピストン４２から離間しているが、ピストン４２
が上昇端に近づくと、図３に実線で示すように、上記突
壁部分５２ａがピストン４２の突出部分５３に摺接す
る。これにより、上部エア室４３におけるエアクッショ
ン構成部材５２の下方にエアクッション空間５１が形成
され、この空間内の空気が圧縮されてピストン４２の上
昇に対する抵抗となるため、ピストン４２が減速され
る。

【００４０】従って、上記アウタシャフト２６の下端が
上記カム３４を通り過ぎるときの上昇速度が低下し、上
記位置修正アーム２２Ａ，２２Ｂの閉作動が緩やかにな
る。

【００４１】こうして、チップ部品に対する衝撃を緩和
する作用が得られる。

【００４２】また、前記のようにリーク孔５７を有する
プラグ５６をシリンダ周壁に取付けておけば、上記エア
クッション空間５１内の空気が上記リーク孔５７から少
しずつリークすることにより、ピストン４２の上昇後は
エアクッション空間５１内の圧力が低減される。また、
上記プラグ５６をリーク孔５７の径が異なるものと取り
替えると、リーク量が変化することにより、上記ピスト
ン４２の上昇に対する抵抗が変化する。従って、吸着す
るチップ部品の種類等に応じ、上記修正アーム２２Ａ，
２２Ｂが閉じる速度を調整することが可能となる。

【００４３】なお、上記リーク孔５７は必ずしも必要と
するものではなく、また、その他の各部の構造も、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更して差し支えな
い。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明は、吸着ヘッドにお
ける吸着ノズルの上昇および修正アームの開閉がエアシ
リンダによって行なわれるようにするとともに、エアシ
リンダのピストンの所定方向の移動に応じて修正アーム
が閉じられるときに、そのピストン移動方向側のエア室
にエアクッション空間が形成されてピストンに抵抗が与
えられるようにしている。このため、上記修正アームが
吸着ノズルに吸着されたチップ部品を挾み込むときの閉
作動を緩やかにし、チップ部品に与える衝撃を緩和する
ことができる。しかも、前記のようにサーボモータを用
いてその駆動速度を制御することで修正アーム閉作動時
の衝撃を緩和するようにした従来のものと比べ、駆動系
を低コスト化することができるとともに、複雑な制御を
不要にすることができる。

【００４５】さらに、上記エアクッション空間に通じる
リーク孔を有するプラグを着脱可能に取付けると、上記
プラグの取替えにより上記エアクッション空間からのリ
ーク量を調整して、上記ピストンの減速度の調整を行な
うことができるため、チップ部品の種類等に応じ、上記
修正アームによる衝撃の緩和を適度に行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による吸着ヘッドの断面図で
ある。

【図２】吸着ノズルおよび修正アームが設けられている
部分の拡大断面図である。

【図３】吸着ノズルおよび修正アームを駆動するエアシ
リンダの拡大断面図である。

【図４】実装機全体の概略平面図である。

【図５】実装機全体の概略正面図である。

【符号の説明】

１ 実装機本体 ５ ヘッドユニット １６ チップ部品 ２０ 吸着ヘッド ２１ 吸着ノズル ２２Ａ，２２Ｂ 修正アーム ４０ エアシリンダ ４２ ピストン ４３ 上部エア室 ４４ 下部エア室 ４５，４６ エア給排通路 ５１ エアクッション空間 ５２ エアクッション構成部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チップ部品を吸着する吸着ノズルと、こ
   の吸着ノズルに吸着されたチップ部品を挾み込んで位置
   決めを行なう少なくとも一組の修正アームとを備え、上
   記吸着ノズルを昇降可能とし、この吸着ノズルの下降、
   上昇に連動して上記修正アームが開閉するようにした実
   装機の吸着ヘッドにおいて、エアシリンダによって上記
   吸着ノズルの昇降および上記修正アームの開閉を行なわ
   せる駆動機構を設け、上記エアシリンダのピストンの両
   側に位置するエア室にそれぞれエア給排通路を接続する
   とともに、上記修正アームを閉じるときのピストン移動
   方向側に位置するエア室に、ピストンが移動終端に近づ
   いたときに上記エア給排通路から隔絶されたエアクッシ
   ョン空間を形成するエアクッション構成部材を設けたこ
   とを特徴する実装機の吸着ヘッド。
2. 【請求項２】 上記エアシリンダのシリンダ壁に、上記
   エアクッション空間に通じるリーク孔を有するプラグを
   着脱可能に取付けたことを特徴とする請求項１記載の実
   装機の吸着ヘッド。