JP5773839B2 - 微小部品配置ユニット - Google Patents

Description

本発明は、電子部品をプリント配線板の表面に実装する電子部品実装装置に組み込んで特に有利に用いることができる微小部品配置ユニットに関する。

従来より、電子部品をプリント配線板の表面に実装するため電子部品実装装置が用いられている。電子部品実装装置には通常、下端に電子部品（微小部品）の吸着ノズルを備える軸体と、この軸体の昇降駆動装置とを備える微小部品配置ユニットが組み込まれている。

電子部品実装装置の作動に際しては、先ず上記微小部品配置ユニットを、電子部品が収容されたトレイの上方に移動させる。微小部品配置ユニットは、軸体を下降させ、その下端に備えられた吸着ノズルにより電子部品を吸着したのち軸体を上昇させる。次いで電子部品実装装置は、微小部品配置ユニットを、プリント配線板の上方に移動させる。そして微小部品配置ユニットは、軸体を下降させ、その吸着ノズルに吸着している電子部品をプリント配線板の表面に配置（実装）したのち軸体を上昇させる。このような操作を繰り返すことにより、プリント配線板の表面に多数の電子部品が実装される。

プリント配線板の表面に多数の電子部品を効率良く（短時間で）実装するため、微小部品配置ユニットは、通常、各々下端に吸着ノズルを持つ軸体を複数本備える構成とされ、この微小部品配置ユニットの高速での移動が繰り返して行なわれる。

特許文献１には、各々下端に吸着ノズルを持つ複数本（例、１０本）の軸体（駆動シャフト）を備える微小部品配置ユニット（ヘッドユニット）が開示されている。複数本の軸体のそれぞれを独立に昇降可能とするため、各軸体毎に昇降駆動装置（リニアモータ）が備えられている。

特許文献２には、各々下端に吸着ノズルを持つ複数本（例、８本）の軸体（スピンドル）を備える微小部品配置ユニット（部品移載装置）が開示されている。複数本の軸体は、円盤状のロータリヘッドの周縁部に装着されている。ロータリヘッドには回転駆動装置（サーボモータ４３）が接続されている。この回転駆動装置を作動させることにより、ロータリヘッドが回転（自転）する。これにより、複数本の軸体もまた回転（ロータリヘッドの回転軸を中心として公転）する。微小部品配置ユニットには、昇降駆動装置（サーボモータ４５、送りねじ４６及び下降レバー４７）が備えられている。この昇降駆動装置を作動させることにより、上記ロータリヘッドの回転によって昇降駆動装置の下降レバーの下に配置された軸体が下降する。

特開２００９−１７０５２５号公報（第２図及び図３） 特開２００９−１３５５５３号公報（第７図）

微小部品配置ユニットは、高速での移動が繰り返されるため、簡単な構成を有していて、かつ軽量であることが望ましい。微小部品配置ユニットの質量が大きいと、微小部品配置ユニットの高速での移動を開始あるいは停止する際に生じる慣性により、その移動の精度（位置決めの精度）が低下することがあり、また移動のために必要とされる消費電力も大きくなる。

特許文献１の微小部品配置ユニットは、各軸体毎に昇降駆動装置（合計で１０台のリニアモータ）を備える複雑な構成を有しているため、これを軽量化することは容易ではない。

特許文献２の微小部品配置ユニットは、ロータリヘッドにより複数本の軸体を回転（公転）させる複雑な構成を有しているため、これを軽量化することは容易ではない。また、各軸体が回転（公転）により水平方向に移動するため、ロータリヘッドを回転させて高精度にて位置決めしないと、軸体の吸着ノズルに吸着させた電子部品の位置が変動する。ロータリヘッドを高精度の回転駆動装置を用いて回転させることもできるが、このような回転駆動装置は複雑な構成を有していて、微小部品配置ユニットの質量を増加させる傾向にある。

本発明の課題は、構成が簡単で軽量化も容易な微小部品配置ユニットを提供することにある。

本発明は、減圧機構に接続する微小部品吸着ノズルを下端に備えた軸体および軸体の周囲に備えられた軸体の昇降を案内する軸受からなる微小部品の昇降手段が複数個、それぞれの軸体の頂部および吸着ノズルの下端部を、それぞれが同一の高さにあるような位置関係にて軸体の幅方向に整列配置してなる微小部品の昇降機構、昇降機構を支持固定している枠体、各昇降手段の軸体と軸受あるいは枠体とに係合して軸体をその頂部の高さが全て所定の高さになるように支持する弾性体、各軸体の頂部の上方に間隔を介して配置された押圧装置、任意の軸体の頂部と押圧装置の底面との間の間隔に挿入することが可能にされている押圧補助部材、そして押圧補助部材に接続し、この押圧補助部材を駆動して水平方向の移動かつ位置決めを行なう押圧補助部材駆動機構を含む微小部品配置ユニットであって、上記昇降手段の軸受は軸体を回転可能に保持しており、前記軸体は内部を中空とした管体から形成され、そして上記減圧機構は、前記中空軸体の頂部に装着された、減圧源に接続される管路を有する減圧部材を含むことを特徴とする微小部品配置ユニットにある。

本発明の微小部品配置ユニットの好ましい態様は、次の通りである。
（１）押圧補助部材が、円盤状部材と円盤状部材を回転可能に保持する移動部材とからなり、そして押圧補助部材駆動機構が環状ベルトと環状ベルトの循環移動を実現する駆動装置とからなる。
（２）上記減圧部材が、中空軸体の頂部に装着される柱状回転部材と柱状回転部材を回転可能に軸支する回転軸受とから構成され、上記の管路が、柱状回転部材の底面から内部上方に垂直に延びる垂直管路部及び垂直管路部の側面に設けられた開口部から垂直管路部に交差する方向に延びる側管部を含み、そして前記の側管部が、柱状回転部材の周面と回転軸受の内周面との間に形成され、外気の侵入が封止部材により阻止されている環状空間部に気体の流通が可能なように接続されている。
（３）柱状回転部材の側管部が垂直管路部に垂直な平面上に延びている。
（４）柱状回転部材の頭部が回転軸受の上方に突き出ている。

本発明はまた、減圧源に接続される管路を有する減圧部材であって、前記減圧部材が、中空軸体の頂部に装着される柱状回転部材と柱状回転部材を回転可能に軸支する回転軸受とから構成され、上記の管路が、柱状回転部材の底面から内部上方に垂直に延びる垂直管路部及び垂直管路部の側面に設けられた開口部から垂直管路部に交差する方向に延びる側管部を含み、そして前記の側管部が、柱状回転部材の周面と回転軸受の内周面との間に形成され、外気の侵入が封止部材により阻止されている環状空間部に気体の流通が可能なように接続されていることを特徴とする減圧部材にもある。

本発明の減圧部材の好ましい態様は、次の通りである。
（１）柱状回転部材の側管部が垂直管路部に垂直な平面上に延びている。
（２）柱状回転部材の頭部が回転軸受の上方に突き出ている。

本発明の微小部品配置ユニットは、各軸体毎に昇降駆動装置を設ける必要がないため、その構成が簡単で軽量化も容易である。本発明の微小部品配置ユニットは、各軸体の周壁に透孔を形成し、各軸体の周囲に配設する複雑な構成の減圧機構を用いることなく、中空軸体の頂部に装着される減圧部材を有する減圧機構を用いているため、その構成が更に簡単になる。

本発明の微小部品配置ユニットの構成例を示す正面図である。但し、電子部品９１ａ〜９１ｆ、トレイ９２、そして枠体１６は、それぞれ断面として記入してある。 図１の微小部品配置ユニット１０の左側面図である。 図１の微小部品配置ユニット１０の押圧装置５１、押圧補助部材６１、そして押圧補助部材駆動機構７１の構成を示す図である。 図３に示す押圧装置５１、押圧補助部材６１、そして押圧補助部材駆動機構７１を、押圧補助部材６１を水平方向に移動して位置決めした状態にて示す図である。 図４に示す押圧装置５１、押圧補助部材６１、そして押圧補助部材駆動機構７１を、押圧補助部材６１を下降させた状態にて示す図である。 図１の微小部品配置ユニット１０の軸体１３ａとその頂部に装着した減圧部材３０の拡大図である。 図６に記入した切断線VII−VII線に沿って切断した軸体１３ａ及び減圧部材３０の断面図である。 減圧部材の別の構成例を示す断面図である。 図１の微小部品配置ユニット１０を、一個目の電子部品９１ａの吸着のため、軸体１３ａを微小部品吸着ノズル１２ａと共に下降させた状態にて示す図である。 図１の微小部品配置ユニット１０を、軸体１３ａを一個目の電子部品９１ａを吸着した微小部品吸着ノズル１２ａと共に上昇させた状態にて示す図である。 図１の微小部品配置ユニット１０を、二個目の電子部品９１ｂの吸着のため、押圧補助部材６１を水平方向に移動して位置決めした状態にて示す図である。 図１の微小部品配置ユニット１０を、二個目の電子部品９１ｂの吸着のため、軸体１３ｂを微小部品吸着ノズル１２ｂと共に下降させた状態にて示す図である。 図１の微小部品配置ユニット１０を、全ての微小部品吸着ノズル１２ａ〜１２ｆに、それぞれ電子部品９１ａ〜９１ｆを吸着させた状態にて示す図である。 図１の微小部品配置ユニット１０を、一個目の電子部品９１ｆをプリント配線板９３の表面に配置するため、軸体１３ｆを微小部品吸着ノズル１２ｆと共に下降させた状態にて示す図である。 図１の微小部品配置ユニット１０を、全ての電子部品９１ａ〜９１ｆを同時に吸着するため、軸体１３ａ〜１３ｆを微小部品吸着ノズル１２ａ〜１２ｆと共に下降させた状態にて示す図である。

本発明の微小部品配置ユニットを、添付の図面を用いて説明する。図１は、本発明の微小部品配置ユニット１０の構成例を示す正面図である。そして図２は、図１の微小部品配置ユニット１０の左側面図である。なお、上記の図１において、電子部品９１ａ〜９１ｆ、電子部品を収容するトレイ９２、そして昇降機構１５を支持固定している枠体１６は、それぞれ断面として記入してある。

図１及び図２に示す微小部品配置ユニット１０は、減圧機構に接続する微小部品吸着ノズル（例、吸着ノズル１２ａ）を下端に備えた軸体（例、軸体１３ａ）および軸体の周囲に備えられた軸体の昇降を案内する軸受８１からなる微小部品の昇降手段（例、昇降手段１５ａ）が複数個、それぞれの軸体の頂部および吸着ノズルの下端部を、それぞれが同一の高さにあるような位置関係にて軸体の幅方向に整列配置してなる微小部品の昇降機構１５、昇降機構１５を支持固定している枠体１６、各昇降手段の軸体と枠体１６とに係合して軸体をその頂部の高さが全て所定の高さになるように支持する弾性体１７、各軸体の頂部の上方に間隔を介して配置された押圧装置５１、任意の軸体の頂部と押圧装置５１の底面との間の間隔に挿入することが可能にされている押圧補助部材６１、そして押圧補助部材６１に接続し、押圧補助部材６１を駆動して水平方向の移動かつ位置決めを行なう押圧補助部材駆動機構７１から構成されている。
このような構成を有する微小部品配置ユニットは、本特許出願の出願人により既に特許出願（出願番号：特願２０１０−９９１０４）されている。

図１及び図２に示す本発明の微小部品配置ユニット１０は、上記特許出願に記載した微小部品配置ユニットの発明の改良発明であって、上記昇降手段（例、昇降手段１５ａ）の軸受８１が軸体（例、軸体１３ａ）を回転可能に保持しており、前記軸体が内部を中空とした管体から形成され、そして上記減圧機構が、前記中空軸体（例、軸体１３ａ）の頂部に装着された、減圧源に接続される管路を有する減圧部材３０を含むことに特徴がある。

微小部品配置ユニット１０は、例えば、その支持板１９が電子部品実装装置が備える駆動装置に接続固定された状態にて電子部品実装装置に組み込まれる。この駆動装置の作動により、例えば、複数個の電子部品を収容しているトレイ９２とプリント配線板（図１４：９３）との間での微小部品配置ユニット１０の高速での移動が繰り返して行なわれる。

微小部品配置ユニット１０には、例えば、昇降手段１５ａ〜１５ｆの六個が備えられている。昇降手段の個数（すなわち微小部品吸着ノズルを備える軸体の本数に相当する）は、通常は２〜３０個、好ましくは３〜２０個の範囲内、更に好ましくは４〜１０個の範囲内に設定される。

昇降手段１５ａは、減圧機構に接続する微小部品吸着ノズル１２ａ、軸体１３ａ、および軸受８１から構成されている。軸受８１は、軸体１３ａを回転可能に保持している。軸体１３ａは、内部を中空とした管体から形成されている。そして上記減圧機構は、前記中空軸体（例、軸体１３ａ）の頂部に装着された、減圧源に接続される管路（図７：３０ａ）を有する減圧部材３０を備えている。昇降手段１５ｂ〜１５ｆの各々の構成は、昇降手段１５ａと同様である。

以下では、昇降手段１５ａ〜１５ｆの構成や動作を、昇降手段１５ａを代表例として説明する。

図１及び図２に示す微小部品配置ユニット１０の場合、昇降手段１５ａの減圧機構は、減圧源（図示していない）と、前記減圧源に接続される管路（図７：３０ａ）を有する減圧部材３０から構成されている。

減圧機構は、軸体１３ａの内部空間２２を介して微小部品吸着ノズル１２ａに接続される。

減圧源としては、例えば、エゼクタ真空ポンプに代表される公知のポンプ（図示していない）を用いることができる。

減圧機構の減圧源を作動させ、減圧部材３０の管路（図７：３０ａ）を介して軸体１３ａの内部空間２２を減圧することにより、微小部品吸着ノズル１２ａの下端に電子部品を吸着させることができる。一方、減圧源の作動を停止して軸体１３ａの内部空間を外気圧と等しくする（あるいは外気圧よりも高い圧力にする）ことにより、微小部品吸着ノズル１２ａの下端から電子部品を離脱させることができる。

軸体１３ａの周囲には、軸体１３ａの昇降を案内する軸受８１が備えられている。軸受８１は、軸体１３ａを回転可能に保持している。軸体１３ａの外周面には、それぞれ軸体１３ａの長さ方向に沿って延びる、軸体１３ａの周方向に沿って互いに間隔をあけて配置された複数本（例えば、４本）の直線溝１４ａが形成されている。軸受８１としては、軸体１３ａの各直線溝１４ａに配置される複数個の転動体（図示していない）を備え、各転動体の各直線溝１４ａに沿った転動により軸体１３ａの昇降を案内し、そして各転動体と各直線溝１４ａとの係合により軸体１３ａを回転可能に保持する公知の直動軸受（例、ボールスプライン軸受）が用いられている。

昇降手段１５ａ〜１５ｆは、それぞれの軸体の頂部および吸着ノズルの下端部を、それぞれが同一の高さにあるような位置関係にて軸体の幅方向に整列配置されていて、微小部品の昇降機構１５を構成している。昇降機構１５は（各昇降手段の軸受８１と軸受８１の周囲の装着した回転軸受８２を介して）枠体１６に支持固定されている。枠体１６は（接続部材２４と回転駆動装置８３とを介して）支持板１９に固定されている。

微小部品配置ユニット１０には、各昇降手段の軸体と枠体１６とに係合して軸体をその頂部の高さが全て所定の高さになるように支持する弾性体１７が備えられている。図２に示すように、弾性体１７は、筒体２５ａと減圧部材３０とを介して軸体（例えば、軸体１３ａ）に、そして筒体２５ｂを介して枠体１６に係合している。

弾性体１７としては、コイルばねが用いられている。コイルばねに代えて、例えば、ゴム製の筒体などを用いることもできる。なお、上記の「所定の高さ」とは、軸体を下降させた際に微小部品吸着ノズルの下端が電子部品（微小部品）に到達可能な高さを意味し、微小部品配置ユニットが組み込まれる装置に応じて適切な高さに設定される。

例えば、軸体１３ａの頂部に装着した減圧部材３０の頂部を押圧して下降させると、軸体１３ａと枠体１６とに係合している弾性体１７が短縮する。従って、上記の減圧部材３０の押圧を停止すると、弾性体１７が伸長して軸体１３ａが上昇する。

上記弾性体は、軸体と軸受（例、軸受８１）とに係合していてもよい。上記弾性体と軸体との係合、そして軸体と枠体（あるいは軸受）との係合については、後に詳しく説明する。

複数本の軸体１３ａ〜１３ｆを昇降させるため、各軸体の頂部の上方に間隔（間隙）を介して押圧装置５１が配置される。なお、前記のように各軸体の頂部には減圧部材３０が装着されているため、上記「間隔」は、各減圧部材３０の頂部の上方の間隔を意味する。すなわち、押圧装置５１は、各減圧部材３０の頂部の上方に間隔を介して配置される。

押圧装置５１は、各減圧部材３０の上端面に対向する底面を有する可動ブロック５２、可動ブロック５２の上方に配設されていて、可動ブロック５２の底面に対して平行に配置された回転軸５３ａを持つ回転駆動装置５３、および回転駆動装置５３の回転軸５３ａの中心とは異なる位置に一方の端部が接続され、他方の端部が可動ブロック５２の前面（あるいは頂面）に接続されている、上記各端部を中心とする傾斜移動が可能なロッド５４から構成されている。

可動ブロック５２と回転駆動装置５３に備えられたプレート５５とは、直動案内装置（リニアガイド）５６、５６を介して互いに接続されている。各直動案内装置５６は、上下方向に伸びるレール５６ａとレール５６ａに滑動可能に装着されたスライダ５６ｂとから構成されている。可動ブロック５２は、各直動案内装置５６のスライダ５６ｂと共にレール５６ａに沿って移動（昇降）可能とされている。

回転駆動装置５３の回転軸５３ａを図１に記入した矢印５９ａが示す方向（時計回り方向）に回転させると、ロッド５４が可動ブロック５２を押し下げ、これにより可動ブロック５２が直動案内装置５６のスライダ５６ｂと共に下降する。一方、回転駆動装置５３の回転軸５３ａを上記とは逆向き（反時計回り方向）に回転させると、ロッド５４が可動ブロック５２を引き上げ、これにより可動ブロック５２は直動案内装置５６のスライダ５６ｂと共に上昇する。

押圧装置５１は、部品点数が少ないため、構成が簡単で軽量化が容易であるという利点を有している。なお、押圧装置５１の回転駆動装置５３及びロッド５４は、可動ブロック５２を上下方向に移動（昇降）させる直動駆動装置として機能している。この回転駆動装置５３及びロッド５４に代えて、公知の直動駆動装置を用いることができる。直動駆動装置の例としては、リニアモータ、あるいは回転駆動装置と送りねじとを組み合わせた直動駆動装置が挙げられる。

微小部品配置ユニット１０には、軸体１３ａ〜１３ｆのうちの任意の軸体の頂部と押圧装置５１の底面（すなわち可動ブロック５２の底面）との間の間隔（間隙）、すなわち各減圧部材３０の頂部と押圧装置５１の底面との間の間隔に挿入することが可能にされている押圧補助部材６１と、押圧補助部材６１に接続し、押圧補助部材６１を駆動して水平方向の移動かつ位置決めを行なう押圧補助部材駆動機構７１とが備えられている。

図１及び図２において、押圧補助部材６１は、例えば、軸体１３ａの頂部と押圧装置５１の底面との間の間隔（間隙）、すなわち軸体１３ａの頂部に装着した減圧部材３０と押圧装置５１の底面との間の間隔に挿入された状態にて示されている。

押圧補助部材６１を支持しているプレート６２ａは、直動案内装置６３に固定されている。直動案内装置６３は、上下方向に伸びるレール６３ａとレール６３ａに滑動可能に装着されたスライダ６３ｂとから構成されている。レール６３ａはプレート６２ｂに固定されていて、そしてスライダ６３ｂはプレート６２ａに固定されている。プレート６２ａの下端面にはプレート６２ｃが固定されている。プレート６２ｂ、６２ｃは、弾性体６４、６４を介して互いに接続されている。弾性体６４としては、例えば、コイルばねが用いられている。

従って、押圧装置５１の可動ブロック５２を下降させることにより、押圧補助部材６１は、可動ブロック５２に押されて（押圧されて）、プレート６２ａ、６２ｃ、およびスライダ６３ｂと共にレール６３ａに沿って下方に移動（下降）する。この際、プレート６２ｂとプレート６２ｃとを接続している弾性体６４が伸長する。このため、可動ブロック５２を上昇させると、弾性体６４が短縮して、押圧補助部材６１は、プレート６２ａ、６２ｃ、およびスライダ６３ｂと共にレール６３ａに沿って上方に移動（上昇）する。このような機構により、押圧補助部材６１の昇降が可能とされている。

一方、上記の直動案内装置６３を支持しているプレート６２ｂは、別の直動案内装置６５に固定されている。直動案内装置６５は、水平方向に（軸体１３ａ〜１３ｆの整列方向に沿って）伸びるレール６５ａとレール６５ａに滑動可能に装着されたスライダ６５ｂとから構成されている。レール６５ａは、支持板１９から水平方向に伸びる棚板２１の端面に固定されている。

従って、押圧補助部材６１は、プレート６２ａ、６２ｃ、直動案内装置６３、プレート６２ｂ、および直動案内装置６５のスライダ６５ｂと共にレール６５ａに沿って水平方向に（軸体１３ａ〜１３ｆの整列方向に沿って）移動することが可能とされている。

押圧補助部材駆動機構７１は、環状ベルト７２と環状ベルト７２の循環移動を実現する駆動装置７３とから構成されている。

駆動装置７３は、回転軸７４ａを持つ回転駆動装置（例、モータ）７４、回転軸７４ａに接続するプーリ７５ａ、そして別の四個のプーリ７５ｂ〜７５ｅから構成されている。

環状ベルト７２としては、タイミングベルトが用いられていて、環状ベルト７２の内面を支持しているプーリ７５ａ〜７５ｃとしては、タイミングプーリが用いられている。

環状ベルト７２は、例えば、Ｌ字型の接続部材７６を介して、上記押圧補助部材６１を支持しているプレート６２ｂに接続されている。従って、回転駆動装置７４の回転軸７４ａを回転（あるいは逆回転）させ、環状ベルト７２を循環移動させることにより、環状ベルト７２に接続部材を介して接続している押圧補助部材６１を、水平方向に移動して位置決めすることができる。

環状ベルトを利用した押圧補助部材駆動機構７１は、構成が簡単で軽量化が容易であるという利点を有している。なお、押圧補助部材駆動機構７１は、押圧補助部材６１を水平方向に移動させる直動駆動装置として機能している。この押圧補助部材駆動機構７１に代えて、公知の直動駆動装置を用いることができる。直動駆動装置の例としては、リニアモータ、あるいは回転駆動装置と送りねじとを組み合わせた直動駆動装置が挙げられる。

次に、押圧補助部材６１の動作の一例について、添付の図３〜図５を参照しながら説明する。図３〜図５の各々には、図１及び図２に示す微小部品配置ユニット１０の押圧装置５１、押圧補助部材６１、そして押圧補助部材駆動機構７１が記入してある。

図３に示すように、押圧補助部材駆動機構７１の回転駆動装置（図２：７４）を作動させ、その回転軸に接続されたプーリ７５ａを、例えば、矢印７９ａが示す向きに回転させることにより、環状ベルト７２を、矢印７９ｂが示す方向に循環移動させる。これにより、押圧補助部材６１が、矢印６９ａが示す方向（図にて右方向）に移動する。そして押圧補助部材６１が任意の軸体の頂部の上方に移動したのち、上記回転駆動装置の作動を停止することにより、押圧補助部材６１の水平方向の位置決めを行なうことができる。

図４は、上記の位置決めの操作により、押圧補助部材６１が、例えば、図１に示す軸体１３ｂの頂部の上方に位置決めされた状態を示している。

そして図４に示すように、押圧装置５１の回転駆動装置（図２：５３）を作動させ、その回転軸５３ａを矢印５９ａが示す方向に回転させることにより、可動ブロック５２を下降させる。この可動ブロック５２に押圧されて、押圧補助部材６１が矢印６９ｂが示す方向に移動（下降）する。

図５は、押圧補助部材６１が下降した状態を示している。押圧補助部材６１は、前記のように図１に示す軸体１３ｂの頂部の上方に位置決めされている。従って、前記のように押圧補助部材６１を下降させることにより、押圧補助部材６１が図１に示す軸体１３ｂの頂部に装着した減圧部材３０を押圧する。これにより、軸体１３ｂが微小部品吸着ノズル１２ｂと共に下降する。この際に、軸体１３ｂと枠体１６とに係合している弾性体１７が短縮する。そして押圧補助部材６１を上昇させることにより、軸体１３ｂを支持している弾性体１７が伸長する。これにより、減圧部材３０を頂部に備える軸体１３ｂが、微小部品吸着ノズル１２ｂと共に上昇する。

従って、図１及び図２に示す微小部品配置ユニット１０は、押圧補助部材駆動機構７１を用いて押圧補助部材６１を任意の軸体の頂部の上方に移動させて位置決めを行ない、次いで押圧装置５１を用いて押圧補助部材６１を昇降させることにより、この軸体をその下端に備えられた微小部品吸着ノズルと共に選択的に昇降させることができるため、すなわち各軸体毎に昇降駆動装置を設ける必要がないため、その構成が簡単で軽量化も容易である。

また、微小部品配置ユニット１０は、各軸体の周壁に透孔を形成し、各軸体の周囲に配設する複雑な構成の減圧機構を用いることなく、中空軸体の頂部に装着する減圧部材３０を有する減圧機構を用いるため、その構成が更に簡単になる。

そして、複数本の軸体１３ａ〜１３ｆはそれぞれ枠体１６に支持固定されていて、各軸体が水平方向に移動することがないため、軸体を水平方向に移動させて高精度にて位置決めする駆動装置を用いる必要もない。

図６は、図１の微小部品配置ユニット１０の軸体１３ａとその頂部に装着された減圧部材３０の拡大図である。そして図７は、図６に記入した切断線VII−VII線に沿って切断した軸体１３ａ及び減圧部材３０の断面図である。

減圧部材（本発明の減圧部材）３０は、前記のように減圧源に接続される管路３０ａを有している。

減圧部材３０は、中空軸体１３ａの頂部に装着される柱状回転部材３１と柱状回転部材３１を回転可能に軸支する回転軸受３２とから構成されている。

そして管路３０ａは、柱状回転部材３１の底面から内部上方に垂直に延びる垂直管路部３１ａ及び垂直管路部３１ａの側面に設けられた開口部３１ｂから垂直管路部３１ａに交差する方向に延びる側管部３１ｃを含んでいる。側管部３１ｃは、柱状回転部材３１の周面と回転軸受３２の内周面との間に形成され、外気の侵入が封止部材３３により阻止されている環状空間部３４に気体の流通が可能なように接続されている。

本発明の減圧部材、例えば、上記減圧部材３０を備える減圧機構を用いる場合、柱状回転部材３１は、回転軸受３２に対して回転移動するものの、前記回転軸受３２に対して昇降することはない。これに対して、各軸体の周壁に透孔を形成し、各軸体の周囲を囲む枠体を用いた減圧機構を用いる場合、軸体はその周囲を囲む枠体に対して回転移動し、かつ上下方向にも昇降する。従って、本発明の減圧部材、例えば、上記減圧部材３０では、柱状回転部材３１と回転軸受３２との間に配置される封止部材３３により、環状空間部３４への外気の流入が確実に阻止される。このため、中空軸体の内部空間が十分に減圧され、軸体の下端部に備えられた吸着ノズルによる微小部品の確実な吸着が可能になる。

柱状回転部材３１の底面の垂直管路部３１ａの下方の部位には、軸体１３ａの頂部が嵌め合わされ、柱状回転部材３１の側壁に備えられたねじ３１ｅで固定されている。

軸体１３ａの頂部の外径と、軸体１３ａの頂部の外周側の垂直管路部３１ａの内径とは、概ね等しい寸法にされている。これにより、柱状回転部材３１の垂直管路部３１ａへの外気の侵入が阻止されている。

柱状回転部材の垂直管路部への外気の侵入を阻止するため、上記のような軸体の頂部とその外周側の垂直管路部の寸法の調節に代えて、あるいは前記の寸法の調節に加えて、軸体の頂部の周面とその外周側の垂直管路部の内周面との間に環状の封止部材（例、Ｏリング）を配置してもよく、あるいは軸体の頂面と、この頂面と対向する柱状回転部材の表面との間に環状の封止部材（例、Ｏリング）を配置してもよい。なお、上記の環状の封止部材が接触する表面には、この封止部材を部分的に収容可能な環状の溝を形成することもできる。

柱状回転部材３１の頂部に備えられているボルト３１ｄは、硬度の高い材料（例えば、焼き入れ処理された鋼）から形成されている。これにより柱状回転部材３１の頂面（すなわち上記ボルト３１ｄの頂面）に、押圧補助部材（図２：６１）が繰り返し衝突した場合であっても、柱状回転部材の傷つきや組成変形の発生を抑制することができる。このため、柱状回転部材３１（従って減圧部材３０）が優れた耐久性を示すようになる。

回転軸受３２は、柱状回転部材３１の周面に装着される回転軸受本体３２ａと、回転軸受本体３２ａを内周面に備える筒体３２ｂから構成されている。筒体３２ｂには上記環状空間部３４に接続する透孔３２ｃが形成されている。筒体３２ｂの透孔３２ｃには、例えば、減圧源に接続する管状体３６の接続具３５がねじ込み固定されている。

環状空間部３４は、柱状回転部材３１の周囲に形成されている。従って、柱状回転部材３１の垂直管路部３１ａの側面に、環状空間部３４に接続する一つ又は二つ以上の側管を更に設けることもできる。

環状空間部３４への外気の侵入を阻止する封止部材３３としては、公知の環状パッキンを用いることができる。環状パッキンとしては、例えば、径方向に切断した断面が略Ｙ字形の環状パッキン（Ｙパッキンとも呼ばれている）、断面が略Ｖ字形の環状パッキン（Ｖパッキンとも呼ばれている）、あるいは断面が略円形の環状パッキン（Ｏリングとも呼ばれている）を用いることができる。回転する柱状回転部材３１と回転軸受３２との間に形成される環状空間部３４への外気の侵入を効果的に阻止するため、断面が略Ｙ字形あるいは略Ｖ字形の環状パッキンを用いることが好ましい。

減圧部材３０の場合、管路３０ａは、柱状回転部材３１の垂直管路部３１ａ、側管部３１ｃ、環状空間部３４、回転軸受３２の透孔３２ｃ、接続具３５の内部空間３５ａ、そして管状体３６の内部空間３６ａから構成されている。

図７に示すように、柱状回転部材３１の側管部３１ｃは垂直管路部３１ａに垂直な平面上に延びていることが好ましい。これにより、柱状回転部材３１に側管部３１ｃを形成する際の機械加工が容易になる。

柱状回転部材３１の頭部は、回転軸受３２の上方に突き出ていることが好ましい。これにより、押圧補助部材（図２：６１）により軸体１３ａを柱状回転部材３１を介して押圧することが可能になる。

押圧補助部材（図２：６１）により軸体１３ａを柱状回転部材３１を介して押圧すると、押圧補助部材が付与する大部分の力（衝撃）は、回転軸受３２の回転軸受本体３２ａに加わることなく、柱状回転部材３１を介して軸体１３ａに付与される。このため、各回転軸受本体３２ａ（従って減圧部材３０）が優れた耐久性を示すようになる。

但し、減圧部材３０を備える軸体を下降させるためには、軸体と共に回転する柱状回転部材３１の頂部を押圧する必要がある。従って、直動駆動装置を用いて軸体を昇降させる場合、直動駆動装置（本発明の微小部品配置ユニットの場合には、押圧装置、押圧補助部材、および押圧補助部材駆動機構に相当する）を、軸体の回転を阻害することのないよう、減圧部材３０の上方に間隔をあけて配置する必要がある。従って、減圧部材３０は、軸体を昇降させる直動駆動装置を軸体の頂部の上方に間隔をあけて配置した構成の微小部品配置ユニットに組み込んで好ましく用いることができ、上記本発明の微小部品配置ユニットの減圧部材として特に好ましく用いることができる。

図８は、減圧部材の別の構成例を示す断面図である。図８の減圧部材４０の構成は、回転軸受３２の頭部（回転軸受３２の蓋体３２ｄの上部）が柱状回転部材３１の上方に突き出ていること以外は、図７の減圧部材３０の構成と同様である。

回転軸受３２は、筒体３２ｂの頂部に柱状回転部材３１と非接触に配置された蓋体３２ｄを備えている。

減圧部材４０を備える軸体を下降させるため、減圧部材４０の頂部（すなわち蓋体３２ｄの頂部）が押圧される。減圧部材４０の頂部は、回転軸受３２に固定された蓋体３２ｄから構成されているため、軸体１３ａと共に回転することはない。従って、減圧部材４０は、軸体を昇降させる直動駆動装置を軸体の頂部の上方に間隔をあけて配置した構成の微小部品配置ユニットに組み込んで用いることもできるし、あるいは軸体を昇降させる直動駆動装置を軸体の頂部に固定した構成の微小部品配置ユニット（例えば、前記特許文献１に記載の微小部品配置ユニット）に組み込んで用いることもできる。

以下では、微小部品配置ユニット１０の使用方法、例えば、トレイ９２に収容された電子部品９１ａ〜９１ｆをプリント配線板の表面に配置（実装）する方法について説明する。

先ず、図１に示すように、押圧補助部材駆動機構７１により押圧補助部材６１を水平方向に移動して、軸体１３ａの頂部の上方に位置決めする。これにより、押圧補助部材６１は、押圧装置５１の底面（すなわち可動ブロック５２の底面）と軸体１３ａの頂部との間の間隔（間隙）、すなわち押圧装置５１の底面と軸体１３ａの頂部に装着した減圧部材３０の頂部との間の間隔に挿入される。

次に、押圧装置５１の可動ブロック５２を押圧補助部材６１と共に下降させることにより、図９に示すように軸体１３ａを微小部品吸着ノズル１２ａと共に下降させる。微小部品吸着ノズル１２ａの下端が電子部品９１ａに到達したのち減圧機構の減圧源を作動させることにより、減圧源に減圧部材３０の管路（図７：３０ａ）を介して接続している軸体１３ａの内部空間（図２：２２）を減圧し、これにより吸着ノズル１２ａの下端に電子部品９１ａを吸着させる。次いで、押圧装置５１の可動ブロック５２を上昇させることにより、押圧補助部材６１が上昇し、そして図１０に示すように、軸体１３ａが電子部品９１ａを吸着した微小部品吸着ノズル１２ａと共に上昇する。このようにして、一個目の電子部品９１ａの吸着が行なわれる。

続いて、押圧補助部材駆動機構７１により押圧補助部材６１を水平方向に移動して、図１１に示すように軸体１３ｂの頂部の上方に位置決めする。そして前記と同様にして押圧装置５１の可動ブロック５２を押圧補助部材６１と共に下降させることにより、図１２に示すように軸体１３ｂを微小部品吸着ノズル１２ｂと共に下降させる。微小部品吸着ノズル１２ｂの下端が電子部品９１ｂに到達したのち減圧機構の減圧源を作動させることにより、吸着ノズル１２ｂの下端に電子部品９１ｂを吸着させる。次いで、押圧装置５１の可動ブロック５２を上昇させることにより、押圧補助部材６１が上昇し、軸体１３ｂが電子部品９１ｂを吸着した微小部品吸着ノズル１２ｂと共に上昇する。このようにして、二個目の電子部品９１ｂの吸着が行なわれる。

同様の操作を繰り返すことにより、図１３に示すように微小部品吸着ノズル１２ａ〜１２ｆに、それぞれ電子部品９１ａ〜９１ｆを吸着させる。

そして、図１４に示すように微小部品配置ユニット１０をプリント配線板９３の上方に移動したのち、例えば、軸体１３ｆを微小部品吸着ノズル１２ｆと共に下降させることにより、プリント配線板９３の表面に電子部品９１ｆを配置（実装）することができる。同様にして、残りの電子部品をプリント配線板９３の表面に配置する。

図２に示すように、押圧補助部材６１は、円盤状部材６１ａと円盤状部材６１ａを回転可能に保持する移動部材６１ｂとから構成されていることが好ましい。このような押圧補助部材６１としては、例えば、軸付きローラ、軸の周囲に回転軸受を装着した部品、あるいはカム機構に利用されるカムフォロアを用いることができる。

押圧補助部材６１が円盤状部材６１ａと移動部材６１ｂとから構成されていると、押圧補助部材６１が水平方向に移動する際に、円盤状部材６１ａが押圧装置５１の底面（すなわち可動ブロック５２の底面）に接触しながら転動する。これにより、押圧補助部材６１と押圧装置５１との摩擦が極めて小さくなるため、押圧補助部材６１の耐久性が良好となる。

なお、押圧装置を押圧補助部材の上方に間隔を介して配置して、押圧補助部材を押圧装置と接触させることなく水平方向に移動させて位置決めすることもできる。このような場合には、押圧補助部材を、例えば、金属製の部材から構成することもできる。

また、本発明の微小部品配置ユニットにおいては、微小部品吸着ノズルに吸着した微小部品（例、電子部品）を所定の向きに配置するため、各昇降手段の軸受が軸体を回転可能に保持している。

微小部品配置ユニット１０の場合、例えば、昇降手段１５ａの軸受８１は、軸体１３ａの昇降を案内し、かつ軸体１３ａを回転可能に保持している。

上記の軸受８１の周囲には回転軸受８２が装着されていて、軸受８１を軸体１３ａと共に回転することが可能とされている。軸体１３ａ〜１３ｆには、それぞれ軸受８１を介してプーリ８４ａ〜８４ｆが備えられている。

一方、微小部品配置ユニット１０には、回転駆動装置８３が備えられている。回転駆動装置８３の回転軸８３ａにはプーリ８５ａが備えられている。

プーリ８５ａは、環状ベルト８６ａを介してプーリ８５ｂに接続されている。プーリ８５ｂは、その回転軸８７を介してプーリ８５ｃに接続されている。プーリ８５ｃは、環状ベルト８６ｂを介してプーリ８４ａ、８４ｂに、そして環状ベルト８６ｃを介してプーリ８４ｂ、８４ｃに、それぞれ接続されている。

プーリ８５ａは、同様にして環状ベルト８６ｄを介してプーリ８５ｄに接続されている。プーリ８５ｄにその回転軸を介して接続されたプーリ（図示していない）は、環状ベルト８６ｅを介してプーリ８４ｄ、８４ｅに、そして環状ベルト８６ｆを介してプーリ８４ｅ、８４ｆに、それぞれ接続されている。

従って、回転駆動装置８３を駆動して、その回転軸８３ａを回転させ、これによりプーリ８４ａ〜８４ｆを回転させることにより、軸体１３ａ〜１３ｆをそれぞれ軸受８１に支持された状態にて同時に回転させることができる。

回転駆動装置８３に代えて、二個の回転駆動装置を設け、一方の回転駆動装置の回転軸にプーリ及びベルトを介してプーリ８４ａ、８４ｃ、８４ｅを接続し、そして他方の回転駆動装置の回転軸にプーリ及びベルトを介してプーリ８４ｂ、８４ｄ、８４ｆを接続することもできる。すなわち、一方の回転駆動装置により、軸体１３ａ、１３ｃ、１３ｅを同時に回転駆動し、そして他方の回転駆動装置により、軸体１３ｂ、１３ｄ、１３ｆを同時に回転駆動することもできる。

これにより、例えば、図１４に示すように軸体１３ｆが備える微小部品吸着ノズル１２ｆを用いて電子部品９１ｆをプリント配線板９３の表面に実装している間に、軸体１３ｅを微小部品吸着ノズル１２ｅと共に回転させることにより、この吸着ノズル１２ｅに吸着した電子部品９１ｅを所定の向きに回転させることができる。従って、複数個の電子部品を効率良く（短時間で）プリント配線板の表面に実装することができる。軸体の回転駆動方法は公知であるため、これ以上の説明は行なわない。

また、上記のように各軸体を回転駆動する場合には、各軸体を支持する弾性体と、軸体そして枠体（あるいは軸受）との係合を、この軸体の回転を妨げることのない状態にて行なう必要がある。

例えば、図２に示す弾性体１７は、その上端部にて筒体２５ａを支持していて、この筒体２５ａと減圧部材３０を介して軸体１３ａに係合している。弾性体１７はまた、その下端部が別の筒体２５ｂに支持されていて、この筒体２５ｂを介して枠体１６に係合している。従って、軸体１３ａは、減圧部材３０の回転軸受３２に軸支された柱状回転部材３１と共に回転可能とされていて、そして減圧部材３０及び筒体２５ａと共に下降可能とされている。

なお、弾性体１７を、その下端部を直接的にあるいは別の部品を介して軸受で支持することにより、この軸受（例、軸受８１）に係合させることもできる。

図１５は、図１の微小部品配置ユニット１０を、全ての電子部品９１ａ〜９１ｆを同時に吸着するため、軸体１３ａ〜１３ｆを微小部品吸着ノズル１２ａ〜１２ｆと共に下降させた状態にて示す図である。

図１２に示すように、押圧補助部材６１は、押圧装置５１の底面（すなわち可動ブロック５２の底面）の下方の領域の外側に移動可能とされていることが好ましい。

このような構成を採用すると、押圧補助部材駆動機構７１により押圧補助部材６１を押圧装置５１の底面の下方の領域の外側に移動して、次いで押圧装置５１の可動ブロック５２を下降させることにより、図１２に示すように軸体１３ａ〜１３ｆを同時に下降させ、複数個の微小部品吸着ノズル１２ａ〜１２ｆのそれぞれに同時に電子部品９１ａ〜９１ｆを吸着させることができる。このような操作により、微小部品吸着ノズル１２ａ〜１２ｆに短時間で電子部品を吸着させることができるため、複数個の電子部品を極めて効率良くプリント配線板の表面に実装することができる。

本発明の微小部品配置ユニットは、微小な電子部品や機械部品に代表される各種微小部品を実装あるいは移動する装置に組み込んで有利に用いることができる。電子部品の例としては、チップコンデンサやチップ抵抗に代表されるチップ型電子部品が挙げられる。機械部品の例としては、携帯電話に搭載されるカメラに用いられる小サイズの光学レンズや光学フィルタが挙げられる。

本発明の部品配置ユニットは、例えば、上記のような小サイズの光学レンズや光学フィルタを携帯電話内部の所定位置に装着する装置、あるいはトレイに収容された微小部品を移動して、顧客の注文に応じて別のトレイに収容配置する装置に組み込んで用いることもできる。

１０ 微小部品配置ユニット
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ 微小部品吸着ノズル
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ 軸体
１４ａ 直線溝
１５ 昇降機構
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆ 昇降手段
１６ 枠体
１７ 弾性体
１９ 支持板
２１ 棚板
２２ 軸体の内部空間
２４ 接続部材
２５ａ、２５ｂ 筒体
３０ 減圧部材
３０ａ 管路
３１ 柱状回転部材
３１ａ 垂直管路部
３１ｂ 開口部
３１ｃ 側管部
３１ｄ ボルト
３１ｅ ねじ
３２ 回転軸受
３２ａ 回転軸受本体
３２ｂ 筒体
３２ｃ 透孔
３２ｄ 蓋体
３３ 封止部材
３４ 環状空間部
３５ 接続具
３５ａ 接続具の内部空間
３６ 管状体
３６ａ 管状体の内部空間
４０ 減圧部材
５１ 押圧装置
５２ 可動ブロック
５３ 回転駆動装置
５３ａ 回転軸
５４ ロッド
５５ プレート
５６ 直動案内装置
５６ａ レール
５６ｂ スライダ
５９ａ 回転駆動装置５３の回転軸５３ａの回転方向を示す矢印
６１ 押圧補助部材
６１ａ 円盤状部材
６１ｂ 移動部材
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ プレート
６３ 直動案内装置
６３ａ レール
６３ｂ スライダ
６４ 弾性体
６５ 直動案内装置
６５ａ レール
６５ｂ スライダ
６９ａ、６９ｂ 押圧補助部材６１の移動方向を示す矢印
７１ 押圧補助部材駆動機構
７２ 環状ベルト
７３ 駆動装置
７４ 回転駆動装置
７４ａ 回転軸
７５ａ、７５ｂ、７５ｃ、７５ｄ、７５ｅ プーリ
７６ 接続部材
７９ａ プーリ７５ａの回転方向を示す矢印
７９ｂ 環状ベルト７２の循環移動の方向を示す矢印
８１ 軸受
８２ 回転軸受
８３ 回転駆動装置
８３ａ 回転軸
８４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｄ、８４ｅ、８４ｆ プーリ
８５ａ、８５ｂ、８５ｃ、８５ｄ プーリ
８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、８６ｅ、８６ｆ 環状ベルト
８７ 回転軸
９１ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄ、９１ｅ、９１ｆ 電子部品
９２ トレイ
９３ プリント配線板

Claims (3)

1. 減圧機構に接続する微小部品吸着ノズルを下端に備えた軸体および軸体の周囲に備えられた軸体の昇降を案内する軸受からなる微小部品の昇降手段が複数個、それぞれの軸体の頂部および吸着ノズルの下端部を、それぞれが同一の高さにあるような位置関係にて軸体の幅方向に整列配置してなる微小部品の昇降機構、該昇降機構を支持固定している枠体、各昇降手段の軸体と軸受あるいは枠体とに係合して軸体をその頂部の高さが全て所定の高さになるように支持する弾性体、各軸体の頂部の上方に間隔を介して配置された押圧装置、任意の軸体の頂部と押圧装置の底面との間の間隔に挿入することが可能にされている押圧補助部材、そして押圧補助部材に接続し、該押圧補助部材を駆動して水平方向の移動かつ位置決めを行なう押圧補助部材駆動機構を含む微小部品配置ユニットであって、
   上記昇降手段の軸受は軸体を回転可能に保持しており、該軸体は内部を中空とした管体から形成され、そして上記減圧機構は、該中空軸体の頂部に装着された、減圧源に接続される管路を有する減圧部材を含むことを特徴とする微小部品配置ユニット。
2. 上記減圧部材は、中空軸体の頂部に装着される柱状回転部材と該柱状回転部材を回転可能に軸支する回転軸受とから構成され、上記の管路は、該柱状回転部材の底面から内部上方に垂直に延びる垂直管路部及び該垂直管路部の側面に設けられた開口部から該垂直管路部に交差する方向に延びる側管部を含み、そして該側管部は、柱状回転部材の周面と回転軸受の内周面との間に形成され、外気の侵入が封止部材により阻止されている環状空間部に気体の流通が可能なように接続されている請求項１に記載の微小部品配置ユニット。
3. 柱状回転部材の側管部が垂直管路部に垂直な平面上に延びている請求項２に記載の微小部品配置ユニット。

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