JPH0794900A - 部品実装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 上面が平面でない部品の吸着が可能であっ
て、配線基板上に容易かつ精度良く実装できる部品実装
装置を提供する。 【構成】 部品掴みヘッド１０は、エアバキュームによ
って電子部品２を引上方向の側面から吸着する吸着ノズ
ル２０と、この吸着ノズル２０と協同して電子部品２を
挟持する正面爪２１及び側面爪２２とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品等の部品を掴
んで配線基板上に実装する部品実装装置に関し、特に、
上面に所定以上の広さの平面がない部品を掴んで配線基
板上に実装するための部品実装装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に、集積回路や抵抗器、コネ
クタ等の電子部品の実装には、エアバキュームによって
部品を吸着して行う部品実装装置が知られている。この
部品実装装置は、吸引口を下方に開口して設けた吸着ノ
ズルと、この吸着ノズルに接続されたエア供給源と、吸
着ノズルを介して電子部品を吸着位置から実装位置まで
搬送する搬送手段等を備えている。実装時、この吸着ノ
ズルは電子部品の上方に引き上げられ、次いで、横方向
に搬送されて所定の実装位置で実装される。

【０００３】このような部品実装装置によって実装され
ている電子部品としては、例えば、図７に示すような抵
抗器１がある。この抵抗器１は全体が直方体をなすよう
に形成されていて、長手方向の両端に端子部１ａが設定
されている。この抵抗器１は上面が凹凸のない平面をな
しているため、上述したような従来の吸着ノズルであれ
ば、この上面を吸引して上方に引き上げることができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の吸着ノズルを有する部品実装装置におい
て、図６に示すような形状の電子部品に関しては、これ
を吸引して引き上げることができなかった。この図６に
示す電子部品は雌型コネクタであり、この雌型コネクタ
２の上面には組をなす雄型コネクタが嵌合される凹陥部
３が開口されていて、これを吸着するための平面がほと
んどなかった。しかも、一般に、エアバキュームで電子
部品を吸着するためには、その自重にほぼ比例した吸着
面積が必要とされる。従って、コネクタ２の上面には吸
着ノズルで吸引するための所定以上の広さの平面がない
ことから、従来の吸着ノズルでは上面を吸着してコネク
タ２を引き上げることができなかった。

【０００５】そのため、このコネクタ２のような電子部
品の実装に関しては、上述したような吸着ノズルを有す
るエアバキューム式部品実装装置を用いることができな
かった。従って、このようなコネクタ２については、従
来では人が手作業で実装するか、或いは、このような電
子部品のために造られた専用のロボット機械を使用して
実装する他なく、作業者の負担が過大であったり、設備
費が高くなるという課題があった。

【０００６】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであり、上面が平面でない部品の吸着が可
能であって、配線基板上に容易かつ精度良く実装できる
部品実装装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述したよう
な課題等を解決し、上記目的を達成するために、例えば
図１〜図５に示すように、掴み位置に供給される部品２
を掴むと共にこの部品２を所定位置にて配線基板４０上
に実装する部品掴み手段と、この部品掴み手段を掴み位
置から所定位置まで搬送する部品搬送手段と、を備えた
部品実装装置において、部品掴み手段は、エアバキュー
ムによって部品２を引上方向の側面から吸着する吸着ノ
ズル２０と、この吸着ノズル２０と協同して部品２を挟
持する位置規制爪２１，２２とを有することを特徴とし
ている。

【０００８】そして、本発明の部品実装装置に係わる位
置規制爪２１，２２は、例えば、図１〜図３に示すよう
に、部品２に対して吸着ノズル２０以外の３方向から位
置規制を行い、吸着ノズル２０を含む４方向から部品２
を掴む構成にするとよい。

【０００９】また、本発明の部品実装装置に係わる部品
２は、例えば、図８〜図１０に示すように、搬送テープ
３０に貼着されて所定位置に連続的に供給される構成に
できる。

【００１０】更に、本発明の部品実装装置に係わる吸着
ノズル２０は、例えば、図４及び図５に示すように、高
硬度鋼により熱処理して形成するとよい。

【００１１】

【作用】本発明は、上述の如く構成したことにより、吸
着ノズル２０で側面から吸着した部品２を、これと協同
して動作する位置規制爪２１，２２で挟持するようにし
たため、上面に所定以上の広さの平面がない部品２であ
っても、これを確実に吸着して正確に実装することがで
きる。

【００１２】そして、位置規制爪２１，２２が吸着ノズ
ル２０以外の３方向から部品２の位置規制を行い、吸着
ノズル２０を含む４方向から部品２を掴むようにしたた
め、その部品２を精度良く掴むことができる。

【００１３】また、部品２が搬送テープ３０に貼着され
て所定位置に連続的に供給されるため、この種の部品２
の実装を自動化して、連続して実装することができる。

【００１４】更に、吸着ノズル２０が高硬度鋼を熱処理
することによって形成されている場合には、その耐摩耗
性を大幅に向上させることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１〜図３は本発明の一実施例の部品実装装置を
示し、図４及び図５は本実施例に係わる吸着ノズルを示
し、図６は実装される部品としての電子部品の一例を示
す。また、図８〜図１２は、図１等に示すチャックユニ
ットの作動を説明する図である。

【００１６】図２に本実施例の部品実装装置の全体を示
すように、この部品実装装置は四角形の箱型をなすフレ
ーム５と、このフレーム５内に収容された装置本体６と
から構成されている。フレーム５の前面には作業用の開
口窓７が設けられていると共に、フレーム５の側面には
装置本体６を駆動制御するための操作盤８が配設されて
いて、作業者が開口窓７から中を見て装置本体６の作動
を見ながら操作盤８の操作ができるように構成されてい
る。

【００１７】装置本体６は、掴み位置で部品としての電
子部品２を掴むと共に掴んだ電子部品２を所定位置で配
線基板上に実装する部品掴み手段の一具体例を示す部品
掴みヘッド１０と、この部品掴みヘッド１０を掴み位置
から所定位置まで搬送する部品搬送手段の一具体例を示
す移動ロボット１１とを具えている。この移動ロボット
１１は、フレーム５の左右方向Ｘに移動するためのＸ軸
ガイドや駆動モータ等を有するＸ軸移動機構１２と、フ
レーム５の前後方向Ｙに移動するためのＹ軸ガイドや駆
動モータ等を有するＹ軸移動機構１３とを有している。
これにより、部品掴みヘッド１０は、移動ロボット１１
のＸ軸移動機構１２及びＹ軸移動機構１３の移動許容範
囲内で任意の位置に移動することができる。

【００１８】また、部品掴みヘッド１０は、図２及び図
８等に示すように、Ｘ軸移動機構１２に摺動自在に保持
されたヘッドボックス１５と、このヘッドボックス１５
の下部に取り付けられたチャックユニット１６とを具え
ている。このチャックユニット１６は、ヘッドボックス
１５の下面に固定された押え部材１７と、この押え部材
１７に対して上下方向へ移動可能に構成された一対の摺
動部材１８ａ，１８ｂと、これらの摺動部材１８ａ，１
８ｂに対して上下方向へ移動可能に構成された取付部材
１９と、この取付部材１９及び一対の摺動部材１８ａ，
１８ｂを個別に上下動させるためにヘッドボックス１５
に内蔵された部材動作機構等を有している。そして、取
付部材１９の下端部に吸着ノズル２０が取り付けられて
いて、この吸着ノズル２０に対応させて位置規制爪の一
具体例を示す正面爪２１と、同じく位置規制爪である一
対の側面爪２２，２２とが設けられている。

【００１９】押え部材１７は、円筒状をなす部材本体１
７ａと、この部材本体１７ａの軸方向の上端に設けられ
た取付フランジ１７ｂと、部材本体１７ａの軸方向の下
端に設けられた３枚の押え板１７ｃ，１７ｄ，１７ｄと
を有している。そして、１枚の押え板１７ｃに対して残
り２枚の押え板１７ｄ，１７ｄが、それぞれ９０度回転
変位した位置に設定されている。即ち、２枚の押え板１
７ｄ，１７ｄは互いに逆方向を向くよう外向きに突出形
成されていて、これと直交する方向の一方に押え板１７
ｃが外向きに突出形成されている。この押え部材１７
に、相対的に移動可能に構成された一対の摺動部材１８
ａ，１８ｂの上部が摺動自在に差し込まれている。

【００２０】一対の摺動部材１８ａ，１８ｂは、両者で
１個の円筒体を形成するように構成されている。そし
て、一方の摺動部材１８ａは、外周面に設けられた２枚
で一対の１組の軸受片２８ａを有し、この軸受片２８ａ
は１枚の押え板１７ｃと対向するように配設されてい
る。また、他方の摺動部材１８ｂは、外周面に設けられ
た２枚一対の２組の軸受片２８ｂを有し、これらの軸受
片２８ｂは２枚の押え板１７ｄ，１７ｄと対向するよう
に配設されている。即ち、１組の軸受片２８ａの両側の
９０度回転変位した位置に２組の軸受片２８ｂ，２８ｂ
が配置されている。そして、これら３組の軸受片２８
ａ，２８ｂ，２８ｂには、揺動アーム２３ａ，２３ｂ，
２３ｂがそれぞれ回動軸２４によって個別に前後方向へ
揺動自在に軸支されている。

【００２１】各揺動アーム２３ａ，２３ｂはくの字形状
をなしており、その折曲部に回動軸２４が貫通されてい
る。これら揺動アーム２３ａ，２３ｂの上端には、作動
ローラ２５がローラ軸２６によって回動自在に軸支され
ている。更に、揺動アーム２３ａの下端には正面爪２１
が取付ねじ２７によって固定されていると共に、この揺
動アーム２３ａと直交する方向に対向設置された各揺動
アーム２３ｂ，２３ｂの下端には、側面爪２２が取付ね
じ２７によってそれぞれ固定されている。そして、これ
ら揺動アーム２３ａ，２３ｂの回動軸２４の下方と各揺
動部材１８ａ，１８ｂとの間には、弾性部材の一具体例
を示すコイルばね２９が縮められた状態で取り付けられ
ている。このコイルばね２８のバネ力により、正面爪２
１及び側面爪２２には常に外側へ向かう力が付与されて
いる一方、この反力として各作動ローラ２５が押え板１
７ｃ，１７ｄの下面に押し付けられる。

【００２２】上記正面爪２１は、図１及び図８等に示す
ように、取付ねじ２７の軸部が挿通される固定部２１ａ
と、この固定部２１ａからＬ字状に連続して形成された
爪部２１ｂとを有している。そして、正面爪２１の爪部
２１ｂの先端は挟持力が集中できるように先細に形成さ
れている。また、対をなす側面爪２２は、取付ねじ２７
の軸部が挿通される固定部２２ａと、この固定部２２ａ
から連続して形成された爪部２２ｂとを有している。そ
して、各爪部２２ｂの下端も挟持力が集中できるように
先細に形成されていると共に、これらの先端は物が掴め
るように同じ高さに設定されている。

【００２３】また、取付部材１９は、一対の摺動部材１
８ａ，１８ｂを組み合わせることによって形成される孔
に挿通される小径部１９ａと、この小径部１９ａの下端
に連続する大径部１９ｂとを有し、全体が筒状に形成さ
れている。そして、小径部１９ａの外周面には、軸方向
に延びるガイド穴１９ｃが形成されていて、このガイド
穴１９ｃには、摺動部材１８ａに螺合されたガイドピン
１４が係合され、これにより取付部材１９の回動を防止
して昇降動作の直進性を確保している。この取付部材１
９の小径部１９ａの上端側には、図示しないエアー供給
源が接続され、そのエアー供給源のエアバキュームが吸
着ノズル２０に作用される。

【００２４】吸着ノズル２０は、図４及び図５に示すよ
うに、縦断面形状がＬ字状の吸着部２０ａと、この吸着
部２０ａに下端が連結された筒軸部２０ｂと、この筒軸
部２０ｂの上端に連結された小径筒部２０ｃとを有して
いる。そして、吸着部２０ａの内部には、筒軸部２０ｂ
の孔に連通する縦断面形状がＬ字状の空隙２０ｄが設け
られていて、この吸着部２０ａの内面には側面に開口す
る吸込口２０ｅが形成されている。この吸着ノズル２０
の材質としては、鋼板、ステンレス鋼等の各種の材質を
適用できるが、高硬度鋼で形成して真空焼入れ、焼戻し
等の熱処理を施すことが好ましく、これにより、耐摩耗
性を大幅に向上させることができる。

【００２５】このような構成を有する吸着ノズル２０と
正面爪２１等によって電子部品２を掴んだ状態を、図３
に示す。吸着ノズル２０の吸込口２０ｅには正面爪２１
の爪部２１ｂが対向し、これらと直交する方向から一対
の側面爪２２，２２が対向している。

【００２６】このように、電子部品２は、吸着ノズル２
０によって側面から吸着され、次に閉じられる正面爪２
１により吸着ノズル２０との間で掴まれる。この後、吸
着ノズル２０と正面爪２１とで挟持された電子部品２
が、この吸着方向と直交する方向から一対の側面爪２
２，２２により挟持される。これにより、電子部品２が
正面爪２１と一対の側面爪２２，２２とで３方向から位
置規制されると共に、これらに吸着ノズル２０を加えた
４方向から掴まれて、所定の実装位置まで搬送される。

【００２７】尚、電子部品２であるコネクタは、図６に
示すように、上面に開口する四角形の凹陥部３を設けた
枠体２ａからなり、この枠体２ａの幅方向両側には多数
のリード端子２ｂが外方へ突出するように設けられてい
る。そして、この枠体２ａの凹陥部３内には、所定のリ
ード端子２ｂに接続された配線パターン２ｃが設けられ
ている。

【００２８】この電子部品２は、例えば、図８に示すよ
うな搬送テープ３０により搬送されて、装置本体６の所
定の掴み位置に供給される。この搬送テープ３０は、電
子部品２の全体が入りきる大きさの凹みからなる収容部
３１を有し、この収容部３１は所定間隔あけて多数形成
されていて、各収容部３１ごとに電子部品２が１個づつ
収容される。

【００２９】上述したような構成を有する部品実装装置
による電子部品２の実装作業は、例えば、図８〜図１２
に示すような手順を経て行われる。

【００３０】図８は、チャックユニット１６の非作動状
態を示すものであり、この状態ではヘッドボックス１５
に内蔵された部材動作機構の作動により、一対の摺動部
材１８ａ，１８ｂと取付部材１９とが共に上昇した位置
にある。この状態では、各揺動アーム２３ａ，２３ｂの
上端に取り付けられた作動ローラ２５は対応する押え板
１７ｃ，１７ｄにそれぞれ押圧されている。従って、吸
着ノズル２０の吸着部２０ａに対向する正面爪２１と、
これらと直交する方向に対向する一対の側面爪２２，２
２とは、コイルばね２８のばね力に抗して共に閉じられ
た状態にある。

【００３１】このようなチャックユニット１６の下方
に、搬送テープ３０によって電子部品２が搬送されてく
ることにより、この電子部品２の実装作業が開始され
る。まず、部材動作機構の作動により、図９に示すよう
に、取付部材１９を介して吸着ノズル２０が下端まで下
降し、吸着部２０ａが電子部品２に近づく。これによ
り、吸着部２０ａが搬送テープ３０の収容部３１内に入
り込み、この吸着部２０ａの側面に開口された吸込口２
０ｅが電子部品２の側面に対向される。

【００３２】これと連動するように、部材動作機構の作
動により、一対の摺動部材１８ａ，１８ｂが共に若干下
降する。これにより、各揺動アーム２３ａ，２３ｂを回
動自在に支持している回動軸２４が同じく下降するた
め、この回動軸２４の下方に設置されたコイルばね２８
のばね力により、各揺動アーム２３ａ，２３ｂがそれぞ
れ外側に回動する。これが、図９に示す状態である。

【００３３】次に、エアー供給源の作動を介して、吸着
ノズル２０に負圧を作用させ、吸着部２０ａで電子部品
２を側方から吸引する。この場合、電子部品２の側面は
広くて平らな平面であるため、当該電子部品２に十分な
大きさの負圧を作用させることができ、電子部品２を確
実に吸着することができる。この電子部品２を吸着する
状態を、図９に二点鎖線で示している。

【００３４】次いで、部材動作機構の作動により、取付
部材１９を介して吸着ノズル２０を上端まで引き上げ
る。この場合、電子部品２は吸着ノズル２０の吸引力に
よって吸着部２０ａに吸着されており、その自重にも係
わらず吸着ノズル２０の吸引力のみであっても位置ずれ
することなく引き上げられる。

【００３５】この吸着ノズル２０の上昇動作に連動する
ように、まず、一方の摺動部材１８ａが引き上げられ、
この摺動部材１８ａに保持された揺動アーム２３ａの作
動ローラ２５が対向する押え板１７ｃに押し付けられ
る。この結果、図１０に示すように、揺動アーム２３ａ
が回動軸２４を中心に反時計方向に回動され、正面爪２
１が閉じて、吸着ノズル２０との間で電子部品２を挟持
する。これにより、チャックユニット１６による電子部
品２の吸着方向のセンタリングが行われる。

【００３６】次に、他方の摺動部材１８ｂが引き上げら
れ、この摺動部材１８ｂに保持された２本の揺動アーム
２３ｂの各作動ローラ２５が対向する押え板１７ｄに押
し付けられる。この結果、各揺動アーム２３ｂが回動軸
２４を中心に、図１０において時計方向に回動され、対
向する一対の側面爪２２が閉じて電子部品２を、上記吸
着方向と直交する方向から挟持する。これにより、チャ
ックユニット１６による電子部品２の４方向からのセン
タリングが完了する。

【００３７】次いで、移動ロボット１１の作動により、
部品掴みヘッド１０を掴み位置から実装位置に移動さ
せ、電子部品２を所定の実装位置に搬送する。

【００３８】部品掴みヘッド１０が実装位置まで移動す
ると、図１１に示すように、一対の摺動部材１８ａ，１
８ｂを若干下降させて一対の側面爪２２と正面爪２１を
共に開き、その後、吸着ノズル２０を下端まで下降さ
せ、配線基板４０上の所定位置に電子部品２を実装す
る。これにより、電子部品２を所定の実装位置に精度良
く実装することができる。この際、吸着ノズル２０が下
降する間は、電子部品２には吸着部２０ａからの吸引力
が側面から作用しているため、一対の側面爪２２と正面
爪２１が共に開かれた状態であっても電子部品２が自重
で落下するおそれはない。

【００３９】この後、吸着ノズル２０に付与されていた
負圧の供給を停止し、電子部品２の吸引力を解放する。
そして、図１２に示すように、取付部材１９を介して吸
着ノズル２０を上昇させると共に、一対の摺動部材１８
ａ，１８ｂを上昇させて一対の側面爪２２と正面爪２１
を共に閉じる。これにより、電子部品２の所定位置への
実装作業が完了する。

【００４０】このような実装作業を繰り返すことによ
り、電子部品２が搬送テープ３０によって掴み位置に連
続的に供給されるため、このような電子部品２を所定の
実装位置に連続して実装することができ、この種の部品
実装作業の自動化を図ることができる。

【００４１】以上説明したが、本発明は上記実施例に限
定されるものではなく、例えば、コイルばね２９に代え
てゴム状の弾性体を用いることができ、また、回動軸２
４の下側に設けた圧縮ばねに代えて、当該回動軸２４の
上側に引張ばねを設ける構成としてもよい。更に、正面
爪２１及び側面爪２２の開閉機構についても、上記実施
例に限定されるものではなく、この種の爪開閉に用いら
れる周知の機構を適用することができることは勿論であ
り、このように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々
変更できるものである。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エアバキュームによって部品を引上方向の側面から吸着
する吸着ノズルと、この吸着ノズルと協同して部品を挟
持する位置規制爪とを設ける構成としたため、上面に所
定以上の広さの平面がない部品であっても、この部品を
確実に吸着して引き上げることができると共に、当該部
品を所定の実装位置に正確に実装することができるとい
う効果が得られる。

【００４３】そして、位置規制爪で吸着ノズル以外の３
方向から部品の位置規制を行い、吸着ノズルを含む４方
向から部品を掴むことにより、その部品を精度良く掴む
ことができる。

【００４４】また、部品を搬送テープに貼着して所定位
置に連続的に供給することにより、この種の部品の実装
を自動化して、連続して実装することができる。

【００４５】更に、吸着ノズルを、熱処理された高硬度
鋼で形成することにより、その耐摩耗性を大幅に向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるチャックユニットの一実施例を
示す下からの斜視図である。

【図２】本発明の第１実施例を示す装置全体の外観斜視
図である。

【図３】本発明に係わる吸着ノズルと正面爪と側面爪と
で部品を掴んだ状態を示す断面図である。

【図４】本発明に係わる吸着ノズルの一実施例を示す斜
視図である。

【図５】図４の縦断面図である。

【図６】部品の一例を示す斜視図である。

【図７】部品の他の例を示す斜視図である。

【図８】チャックユニットの動作を説明するもので、作
動前の状態を示す説明図である。

【図９】同、部品の吸着前の状態を示す説明図である。

【図１０】同、部品を掴んで引き上げた状態を示す説明
図である。

【図１１】同、部品を実装した状態を示す説明図であ
る。

【図１２】同、作動前に復帰した状態を示す説明図であ
る。

【符号の説明】 ２ コネクタ（電子部品） ６ 装置本体 １０ 部品掴みヘッド（部品掴み手段） １１ 移動ロボット（部品搬送手段） １６ チャックユニット １７ 押え部材 １７ｃ，１７ｄ 押え板 １８ａ，１８ｂ 摺動部材 １９ 取付部材 ２０ 吸着ノズル ２０ａ 吸着部 ２０ｅ 吸込口 ２１ 正面爪（位置規制爪） ２２ 側面爪（位置規制爪） ２３ａ，２３ｂ 揺動アーム ２５ 作動ローラ ２９ コイルばね ３０ 搬送テープ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掴み位置に供給される部品を掴むと共に
   当該部品を所定位置にて配線基板上に実装する部品掴み
   手段と、この部品掴み手段を上記掴み位置から上記所定
   位置まで搬送する部品搬送手段と、を備えた部品実装装
   置において、 上記部品掴み手段は、エアバキュームによって上記部品
   を引上方向の側面から吸着する吸着ノズルと、この吸着
   ノズルと協同して上記部品を挟持する位置規制爪とを有
   することを特徴とする部品実装装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の部品実装装置において、
   上記位置規制爪は、上記部品に対して上記吸着ノズル以
   外の３方向から位置規制を行い、吸着ノズルを含む４方
   向から部品を掴むことを特徴とする部品実装装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の部品実装装置において、
   上記部品は、搬送テープに貼着されて上記掴み位置に連
   続的に供給されることを特徴とする部品実装装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の部品実装装置において、
   上記吸着ノズルは、高硬度鋼により熱処理して形成され
   ることを特徴とする部品実装装置。