JP2000308987A

JP2000308987A - 部品吸着装置

Info

Publication number: JP2000308987A
Application number: JP11120649A
Authority: JP
Inventors: Hirotoshi Maruyama; 裕稔丸山
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2000-11-07
Anticipated expiration: 2019-04-27
Also published as: JP4089084B2

Abstract

(57)【要約】【課題】管状中空の吸着ノズルを有しこの吸着ノズル
内を負圧にして該吸着ノズルの先端部に部品を吸着させ
る部品吸着装置において、吸着ノズルを細くすることに
よる吸着効率の悪化や清掃作業のための稼働ロスや破損
を防止し、吸着ノズルの先端部に吸着された部品の位置
をＣＣＤカメラを用いて正確に検出することができるよ
うにする。【解決手段】吸着ノズル１の管内形状を、基端側より
先端側に亘って、先端側が縮径された連続したテーパ形
状とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸着ノズルを有し
この吸着ノズル内を負圧にして該吸着ノズルの先端部に
いわゆるチップ部品の如き部品を吸着保持して搬送する
部品吸着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図７に示すように、管状の吸着ノ
ズル１０１を有し、この吸着ノズル１０１内を負圧にし
て、該吸着ノズル１０１の先端部に、いわゆるチップ部
品の如き部品を吸着保持して搬送する部品吸着装置が提
案されている。このような部品吸着装置は、電子装置の
組立工程等において、チップ部品を電子基板上の所定の
取付け位置に搬送して位置決めする場合などに使用され
る。

【０００３】吸着ノズル１０１の先端側には、反射部材
１０７が、外嵌装されて該吸着ノズル１０１に対して螺
合して取付けられている。この反射部材１０７は、吸着
ノズル１０１の先端側より入射する光を該先端側に向け
て反射するものである。

【０００４】そして、この部品吸着装置においては、図
８に示すように、吸着ノズル１０１の先端部にチップ部
品１０２を吸着させた状態で、該吸着ノズル１０１の先
端側よりＣＣＤ（固体撮像素子）カメラ１０３等により
撮影しこのＣＣＤカメラ１０３よりの出力信号を画像処
理することにより、該チップ部品１０２の位置を検出す
ることが行われる。

【０００５】このようなチップ部品１０２の位置検出に
基づいて、該チップ部品１０２の正確な位置決めを行う
ことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な部品吸着装置においては、吸着ノズル１０１の先端側
部分１０５の先端側より見た投影面積をこの吸着ノズル
１０１の先端部に吸着される部品１０２の投影面積より
も大きくすることが不可能だった。これは、透過２値画
像認識において、図９に示すように、吸着ノズル１０１
の側面部であって部品１０２よりはみ出して見える部分
が影となって認識され、該部品１０２の一部として誤っ
て認識処理されてしまうためである。

【０００７】そのため、吸着ノズル１０１は、基端側よ
り先端側に至るまで、吸着する部品１０２よりもはみ出
して見えないように外径が制限される。その結果、小さ
な部品を吸着するための吸着ノズルにおいては、内外径
ともに細くせざるを得ず、吸着効率の悪い形状になって
いた。

【０００８】また、吸着ノズルの内径が細いと、管内の
エアー経路も細くなり、埃等によるつまりが発生し易
く、吸着品質や吸着率が悪化する。このため、吸着ノズ
ルの内径が細い場合には、定期的な清掃が必要となり、
設備の稼働ロスが発生する。この清掃においては、吸着
ノズルが細いため、慎重な作業が必要であり、場合によ
っては、吸着ノズルを曲げてしまう虞れがある。

【０００９】さらに、反射部材１０７は、この反射部材
１０７を吸着ノズル１０１に対して回転させるための冶
具が嵌合する該吸着ノズル１０１の軸に平行な溝部１０
６を有している。各溝部１０６は、吸着ノズル１０１の
先端側より基端側に向けて開放された貫通した溝となっ
ている。この溝部１０６は、吸着ノズル１０１の基端側
に向けて貫通しているので、図９に示すように、反射部
材１０７全体の反射効率を下げることとなる。

【００１０】そして、従来の部品吸着装置においては、
図８に示すように、ＣＣＤカメラ１０３等により撮影す
るときの光源であるハロゲンランプ１０４の照射位置
が、反射板透過（反射部材１０７を透過した光により照
明する方式）であるため、光量が不足し、汚れ等により
誤認識が生ずる虞れがあった。

【００１１】そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提
案されるものであって、吸着ノズルを細くすることによ
る吸着効率の悪化や清掃作業のための稼働ロスや破損が
防止されるとともに、該吸着ノズルの先端部に吸着され
た部品の位置をＣＣＤカメラを用いて正確に検出するこ
とができるようになされた部品吸着装置を提供しようと
するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明は、管状中空の吸着ノズルを有しこの吸着ノ
ズル内を負圧にして該吸着ノズルの先端部に部品を吸着
させる部品吸着装置において、吸着ノズルは、管内形状
が、基端側より先端側に亘り、先端側が縮径された連続
したテーパ形状となされていることを特徴とするもので
ある。

【００１３】また、吸着ノズルは、外形が、先端側が縮
径されたテーパ形状となされ、外周面部が鏡面処理され
ていることを特徴とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。

【００１５】本発明に係る部品吸着装置は、図１に示す
ように、管状に形成された着脱可能な吸着ノズル１を有
し、この吸着ノズル１内を負圧にすることにより、該吸
着ノズル１の先端部にいわゆるチップ部品等の部品を吸
着保持して搬送する装置であり、いわゆる高速チップ実
装機として構成されるものである。

【００１６】この部品吸着装置の吸着ノズル１は、この
部品吸着装置の本体部のノズルブロック２にセットされ
る。吸着ノズル１は、図２に示すように、それぞれ管状
の軸部３と先端側部分４とが同軸状につなげられて構成
されているが、管内形状が、基端側より先端側に亘っ
て、先端側が縮径された連続したテーパ形状となされて
いる。また、吸着ノズル１の管内内面部は、基端側より
先端側に亘って、段差の無い連続した面により形成され
ている。

【００１７】このように、吸着ノズル１の管内の内面部
が段差の無い形状に加工されており、また、エアの流れ
方向に対して一定の方向性を持ったテーパ形状であるこ
とにより、効率的なエアの流れが実現されている。すな
わち、この吸着ノズル１を使用した場合においては、図
３において実線で示すように、一点鎖線で示す従来の部
品吸着装置の吸着ノズルを使用した場合に比較して、例
えば５msec乃至１０msec程度短い時間で管内を所定の負
圧にすることができる。さらに、基端側においてもテー
パ形状となされていることにより、ノズルブロック２と
の継ぎ目部分の空気抵抗を抑える形状となっている。

【００１８】そして、吸着ノズル１は、図２に示すよう
に、先端側部分４の外形が、先端側が縮径されたテーパ
形状となされ、外周面部が鏡面処理されている。この吸
着ノズル１の先端側部分４の外形のなすテーパ形状の開
き角は、１８°乃至２０°となされている。また、先端
側部分４の外周面の鏡面処理は、表面粗さを０．２Ｓ以
下とする処理である。

【００１９】そして、吸着ノズル１の先端側には、反射
部材５が、外嵌装されて該吸着ノズル１に対して螺合し
て取付けられている。この反射部材５は、吸着ノズル１
の先端側より入射する光を該先端側に向けて反射するも
のである。この反射部材５は、この反射部材５を吸着ノ
ズル１に対して回転させるための冶具が嵌合する該吸着
ノズル１の軸に平行な溝部６を有している。各溝部６
は、吸着ノズル１の先端側に向けて開放されているとと
もに、該吸着ノズル１の基端側が閉塞されている。この
溝部６は、吸着ノズル１の基端側に向けて貫通していな
いので、この溝部６の底面部分の反射により反射部材５
全体の反射効率を上げることができる。

【００２０】この部品吸着装置においては、図４に示す
ように、部品（チップ部品）１０２を吸着ノズル１の先
端部にて吸着する。このとき、ノズル内部は、メカニカ
ルバルブの作用で、大気圧から負圧に切替えられおり、
部品１０２を吸着している。

【００２１】この吸着ノズル１では、図３に示すよう
に、負圧の立ち上がりが、管内抵抗が減っている効果に
より早くなり、吸着ノズル１の先端側部分４では、高い
吸着圧を確保した状態で部品を吸着することができる。
例えば、吸着時間が０．１５sec程度の高速動作を行う
実装機においても、負圧が立ち上がる前に部品を吸着す
る動作をしてしまうことがなく、部品を取り損ねたり吸
着後に部品が動いてしまうことがなく、安定な吸着姿勢
を実現できる。

【００２２】部品１０２の吸着後、図４に示すように、
ＣＣＤカメラ１０３にて部品１０２の外形を認識して、
寸法、センタ、傾きなどを求める。このとき、図５に示
すように、部品１０２より吸着ノズル１の先端側部分４
のテーパ径が大きいにも拘わらず、ハロゲンランプ１０
４の光が吸収されることがないので、この先端側部分４
の外周面部が影になることがなく、良好な認識ができ
る。

【００２３】すなわち、この吸着ノズル１においては、
先端側部分４の外周面部が鏡面処理されていることによ
り、ノズル外径が太くなって該外周面部が吸着ノズル１
の先端部に吸着される部品よりはみ出して見える状態と
なっても、影として認識されることがなく、良好な認識
処理が行える。したがって、この吸着ノズル１は、図１
に示すように、部品の形状や大きさに対応させた様々な
形状に作成することが可能となっている。また、この吸
着ノズル１においては、外形及び内周面部のなすテーパ
形状の開き角を拡大することが可能であり、理想的なエ
ア経路を持つ管内形状とすることができる。

【００２４】さらに、この部品吸着装置においては、ハ
ロゲンランプ１０４の光を従来の反射板透過方式から反
射板反射方式（反射部材５により反射された光により照
明する方式）に変更している。吸着ノズル１自身の影の
影響を最小限に抑え、部品と背景との輝度差を大きく
し、認識の安定性を図ることができる。すなわち、部品
画像の認識において、照明光の照射位置を変更したこと
により、汚れ、埃等の誤認識要因による誤認識を低減さ
せることができる。

【００２５】この部品吸着装置は、図６に示すように、
ロータリーヘッド１０９に支持され、図６中のＡ位置に
おいて、部品供給部１０８より、テーピングされた部品
１０２を供給されてこれを吸着する。そして、ロータリ
ーヘッド１０９の回転により、装着方向選択位置、吸着
検査位置を経て、部品認識位置（Ｂ位置）及び回転補正
位置にて、部品１０２のＸ軸、Ｙ軸、Ｏ軸方向の位置を
認識したデータを元に補正される。そして、部品装着位
置（Ｃ位置）で、吸着していた部品を基板表面に装着さ
せる。このとき、吸着ノズル１の内部では、負圧から大
気圧に切替わり、部品１０２を吸着ノズル１から離す
が、この場合も、管内抵抗が少なくなったことにより、
早く大気開放することができ、高速実装対応に適したタ
イミングが得られる。基板は、ローディングユニット１
１１より供給され、基板搬送部１１０において、部品１
０２を装着され、アンローディングユニット１１２に搬
送される。部品１０２を開放した部品吸着装置は、ロー
タリーヘッド１０９の回転により、不良品排出位置、ノ
ズルセレクト位置、ノズル原点戻し位置、ノズルチェッ
ク位置を経て、図６中のＡ位置に戻る。

【００２６】なお、吸着ノズルの取扱いにおいては、従
来６００ｇｆ乃至９００ｇｆの衝撃荷重にてその偏芯
（曲がり）が５／１００ｍｍ以上発生していたが、本発
明においては、拡大されたテーパ形状の吸着ノズルにし
たことにより、２０００ｇｆ以上の耐衝撃性を持つこと
が可能になった。また、吸着率において、０．２乃至
０．３５ポイント向上させることができる。これによ
り、仕損低減や生産効率の向上を図ることができる。

【００２７】さらに、吸着ノズルの内径が拡大したこと
により、汚れ等による詰まりの発生が少なくなり、定期
清掃周期を従来に比較して３倍以上長くすることが可能
となり、生産性を向上させることができる。

【００２８】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る部品吸着装
置においては、吸着ノズルを流動するエアの管内抵抗が
少なくなり、効率の良いエアの流れが確保され、安定し
た部品吸着を行うことができる。また、吸着ノズルの内
穴がテーパ形状を有することにより、ノズル基端側のは
め込み部で、インナーホルダとの段差が軽減され、エア
ー流動効率を向上させることができる。そのため、部品
の吸着姿勢を安定させることができ、装着時の精度向
上、品質不良の削減が可能である。

【００２９】また、ＣＣＤカメラ等による撮影をすると
きの光源となるハロゲンランプ光の反射の妨げが無くな
り、反射率が均等となり、影の発生を防止することがで
きる。

【００３０】すなわち、本発明は、吸着ノズルを細くす
ることによる吸着効率の悪化や清掃作業のための稼働ロ
スや破損が防止されるとともに、該吸着ノズルの先端部
に吸着された部品の位置をＣＣＤカメラを用いて正確に
検出することができるようになされた部品吸着装置を提
供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る部品吸着装置の要部の構成を示す
斜視図である。

【図２】上記部品吸着装置の吸着ノズルの構成を示す縦
断面図である。

【図３】上記部品吸着装置及び従来の部品吸着装置にお
ける吸着ノズル内の圧力の変化を示すグラフである。

【図４】上記部品吸着装置において部品を吸着した状態
を示す側面図である。

【図５】上記部品吸着装置において部品を吸着した状態
を示す底面図である。

【図６】上記部品吸着装置を用いて部品を実装す装置を
示す平面図である。

【図７】従来の部品吸着装置の吸着ノズルの構成を示す
縦断面図である。

【図８】上記従来の部品吸着装置において部品を吸着し
た状態を示す側面図である。

【図９】上記従来の部品吸着装置において部品を吸着し
た状態を示す底面図である。

【符号の説明】

１吸着ノズル、２ノズルブロック、３軸部、４
先端側部分、５反射部材、６溝部、１０２部品、
１０３ＣＣＤカメラ、１０４ハロゲンランプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管状中空の吸着ノズルを有し、この吸着
ノズル内を負圧にして、該吸着ノズルの先端部に部品を
吸着させる部品吸着装置であって、上記吸着ノズルは、管内形状が、基端側より先端側に亘
り、先端側が縮径された連続したテーパ形状となされて
いることを特徴とする部品吸着装置。
【請求項２】吸着ノズルの管内内面部は、基端側より
先端側に亘り、連続した面により形成されていることを
特徴とする請求項１記載の部品吸着装置。
【請求項３】吸着ノズルの先端側に外嵌装されて該吸
着ノズルに対して螺合して取付けられ、該吸着ノズルの
先端側より入射する光を該先端側に向けて反射する反射
部材を備え、上記反射部材は、この反射部材を上記吸着ノズルに対し
て回転させるための冶具が嵌合する該吸着ノズルの軸に
平行な溝部を有し、上記各溝部は、上記吸着ノズルの先端側に向けて開放さ
れているとともに、該吸着ノズルの基端側が閉塞されて
いることを特徴とする請求項１記載の部品吸着装置。
【請求項４】吸着ノズルは、外形が、先端側が縮径さ
れたテーパ形状となされ、外周面部が鏡面処理されてい
ることを特徴とする請求項１記載の部品吸着装置。
【請求項５】吸着ノズルの外形のなすテーパ形状の開
き角は、１８°乃至２０°となされていることを特徴と
する請求項４記載の部品吸着装置。
【請求項６】吸着ノズルの外周面の鏡面処理は、表面
粗さを０．２Ｓ以下とする処理であることを特徴とする
請求項４記載の部品吸着装置。