JP4089084B2

JP4089084B2 - 部品吸着装置

Info

Publication number: JP4089084B2
Application number: JP12064999A
Authority: JP
Inventors: 裕稔丸山
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2019-04-27
Also published as: JP2000308987A

Description

【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１０６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と、該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とを有し、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、
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１０４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１１１より供給され、基板搬送部１１０において、部品１０２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。更に、本発明に係る部品吸着装置においては、反射部材が、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、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、各溝部が、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により、この溝部は、吸着ノズルの基端側に向けて貫通していないので、この溝部の底面部分の反射により反射部材全体の反射効率を上げることができる。
【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

管状中空の吸着ノズルと、該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とを有し、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、
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部品吸着装置。
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。
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。
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３記載の部品吸着装置。
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３記載の部品吸着装置。