JP6482908B2

JP6482908B2 - 物品供給装置

Info

Publication number: JP6482908B2
Application number: JP2015045299A
Authority: JP
Inventors: 英昭樋川; 大介中島
Original assignee: Kurashiki Spinning Co Ltd
Current assignee: Kurashiki Spinning Co Ltd
Priority date: 2015-03-06
Filing date: 2015-03-06
Publication date: 2019-03-13
Anticipated expiration: 2035-03-06
Also published as: JP2016164094A

Description

本発明は、電子部品等の微小な物品を搬送して供給する装置に関する。

プリント基板に実装される電子部品の供給に、テープリール式フィーダーが利用されている。これは、合成樹脂や紙製のテープに１〜２ｍｍ間隔で窪みを形成し、電子部品をその窪みに収容して、実装機（マウンター）に供給する装置である。しかし、テープリール式フィーダーには、テープが嵩張るため装置が大きくなることや、使用後にテープが廃棄物になるという問題があった。

この問題に対して、テープを用いないバルクフィーダーが開発された。これは、電子部品をホッパーに投入し、ホッパー下部からトンネル状の搬送路に導き、１列に整列させて、気流によってマウンターへ搬送、供給するものである。搬送路末端に設けられた取出口に到達した電子部品は、マウンターのピックアップノズルに吸着されて順次取り出される。例えば、特許文献１には、カセットにランダムに収納された角形のチップをトンネル内に送り込み、トンネルの先端部側（下流側）を真空吸引することによりチップを搬送するバルクフィーダーが記載されている。

特開平１０−２９４５９７号公報

しかしながら、本発明者らの研究によって、従来のバルクフィーダーには供給速度の向上に課題があることが明らかになった。マウンターのピックアップノズルによる取り出しの時間間隔（ピッチ）を短くすると、電子部品の取り出しに失敗する確率が高くなったのである。この原因は、搬送自体の速度が遅いことではなく、搬送路の下流端から取り出そうとする電子部品が後続の電子部品と干渉することであった。すなわち、搬送路を整列して搬送されてきた電子部品が、次々と下流端に到達して隙間なく列を成しており、先頭の１個を取り出す際に、次の電子部品が引っ掛って取り出しの邪魔をすることが分かった。

本発明は、上記を考慮してなされたものであり、微小な物品を搬送し、高速で１個ずつ供給可能な供給装置を提供することを目的とする。

上記目的のために、本発明の供給装置は、搬送路の下流端で、先頭の搬送物だけを分離して、側方に設けられた取出口に移動させる。

本発明の物品供給装置は、一次元方向に延在する搬送路と、前記搬送路の上流側から下流側に向けて搬送物を搬送する搬送機構と、前記搬送路の下流端に連通する受入位置で、前記搬送物の１個を収容可能な収容部を有する可動ブロックと、前記受入位置の側方に設けられた前記搬送物の取出口とを有する。そして、前記収容部が前記受入位置と前記取出口との間を移動するように、前記可動ブロックが往復運動可能である。

好ましくは、前記搬送機構は、前記搬送路の上流に設けられた送気部および／または前記搬送路の下流に設けられた吸気部である。

好ましくは、前記物品供給装置は前記可動ブロックの可動領域の両端に加減圧部をさらに有し、前記可動ブロックが前記加減圧部によって生じる気圧差によって往復運動可能である。

好ましくは、前記可動ブロックは位置決め機構をさらに有し、前記位置決め機構は、前記収容部に収容した前記搬送物を該収容部の側壁面に位置決め可能である。

さらに好ましくは、前記位置決め機構は、前記収容部の前記取出口側の側壁面に設けられ、前記加減圧部のうち前記取出口側にある加減圧部と連通している固定用通気部である。

また、好ましくは、前記収容部の前記搬送路方向の長さ（Ｄ）と、前記収容部と前記搬送路下流端との間隙（Ｇ）との和（Ｄ＋Ｇ）が、搬送物の前記搬送路方向の標準長さ（Ｌ_Ｓ）より長い。

また、好ましくは、搬送物が電子回路基板に実装される電子部品である。

本発明の物品供給装置によれば、搬送路の下流端に到達した搬送物の列から、可動ブロックにより、先頭の１個だけを分離して取出口に移動させることができる。その結果、取り出しのピッチを速くしても、後続の搬送物との干渉がない状態で、分離した搬送物を取り出すことができる。

本発明の一実施形態である物品供給装置の使用状態を示す側面図である。本発明の一実施形態である物品供給装置の使用状態を示す平面図である。本発明の一実施形態である物品供給装置の搬送路に沿った垂直断面図である。図３のＡＡ断面を示す図である。図３のＢＢ断面を示す図である。図５のＣＣ断面を示す図である。本発明の一実施形態である物品供給装置の可動ブロックの収容部を示す拡大図である。本発明の一実施形態である物品供給装置の可動ブロックの動作を説明するための図である。

本発明の一実施形態である物品供給装置を図に基づいて説明する。なお、各図は、説明を容易にするために、縮尺が正確ではなく、部材間の隙間等が誇張して描かれている。

図１および図２において、本実施形態の物品供給装置１０は、ホッパー７０と組み合わされて、マウンターに電子部品６０を搬送、供給する。搬送物である電子部品は、ホッパーに投入される。電子部品は、ホッパー下部から供給装置１０の搬送路２０に導かれる。電子部品は、その長手方向を搬送路の方向に向けて、一列に整列して、搬送路内を気流によって下流へと搬送される。電子部品は、搬送路の下流端に設けられた可動ブロック３０によって、搬送路下流端の側方に設けられた取出口５０に移動し、マウンターのピックアップノズル８０に吸着されて取り出される。

本実施形態の電子部品６０は、略直方体形状を有する。電子部品の大きさは特に限定されない。しかし、電子部品が大きい場合は、電子部品同士の干渉の影響が相対的に小さくなり、本実施形態の供給装置を利用する意義が小さくなる。このことから、電子部品の大きさは略直方体形状の長辺が２０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましく、２ｍｍ以下であることが特に好ましい。さらに、本実施形態の供給装置は、規格サイズである３２１６サイズ（３．２ｍｍ×１．６ｍｍ×１．６ｍｍ）、２０１２サイズ（２．０ｍｍ×１．２ｍｍ×１．２ｍｍ）、１６０８サイズ（１．６ｍｍ×０．８ｍｍ×０．８ｍｍ）、１００５サイズ（１．０ｍｍ×０．５ｍｍ×０．５ｍｍ）、０６０３サイズ（０．６ｍｍ×０．３ｍｍ×０．３ｍｍ）、０４０２サイズ（０．４ｍｍ×０．２ｍｍ×０．２ｍｍ）、０２０１サイズ（０．２５ｍｍ×０．１２５ｍｍ×０．１２５ｍｍ）などの積層セラミックコンデンサ（ＭＬＣＣ）に対して好適に用いることができる。一方、電子部品が小さすぎると装置の加工や製作が難しくなるので、電子部品の大きさは、長辺が０．０５ｍｍ以上、短辺が０．０１ｍｍ以上であることが好ましい。

図３および図４において、搬送路２０は、ベース部材２３に形成された溝と、その溝の上面を覆うカバー部材２２によって、トンネル状に形成されている。トンネルの断面は電子部品６０よりわずかに大きい。微小な物品を高速に搬送するためには、このように側面および上下面が規制された閉鎖系の搬送路を構成することが好ましい。

搬送路２０の上流には送気部（図６の２７）が、下流には吸気部２８が設けられている。送気部は搬送路内に空気を送り込む。吸気部は搬送路内から空気を吸引する。本実施形態の吸気部２８は搬送路の下流端２６から搬送路内の空気を吸引する。送気部および吸気部によって搬送路内を上流から下流に向かう気流を発生させることができる。なお、気流を発生させるためには、搬送路上流の送気部および搬送路下流の吸気部のうち、少なくとも一方が設けられていればよく、その場合他方に通気部を設ければよい。また、搬送路が長い場合は、搬送路の途中に吸気部と送気部を適宜追加して設けてもよい。

図５および図６において、搬送路２０の下流端２６には、可動ブロック３０が配置されている。可動ブロックは、水平面内で搬送路と直角に交差する方向（図５の左右方向、図６の上下方向）に移動可能であり、搬送路下流端と搬送路下流端の側方に設けられた取出口５０の間を往復運動可能である。取出口上部のカバー部材２２には開口があり、開口には開閉可能なシャッター５１が設けられている。可動ブロック３０の可動領域３４は、ベース部材２３と底部部材２４によって形成された空洞によって規定される。可動領域３４の両端には、加減圧部３５、３６が設けられている。なお、シャッター５１は必須ではなく、取出口は常時開放としてもよい。

可動ブロック３０は上面に、電子部品１個を収容可能な溝状の収容部３１を有する。収容部３１は両側面および上下面が規制された閉鎖系の収容部であるため、収容部３１に電子部品６０を収容した状態で可動ブロックを高速に駆動させたとしても、収容部内の電子部品が収容部外へ飛び出すことなく安定して電子部品を移動可能である。可動ブロックが往復運動の一方の端（図５の右側、図６の上側）にあるときは、収容部が搬送路２０の延長となって、搬送路下流端２６に到達した電子部品の１個を受け入れることができる。以下この状態を、可動ブロックまたは収容部が受入位置にある、という。

可動ブロック３０が往復運動の他方の端（図５の左側、図６の下側）にあるときは、収容部３１に収容された電子部品が取出口５０に位置し、上部のシャッター５１を開けて、マウンターのピックアップノズルにより電子部品を取り出すことができる。以下この状態を、可動ブロックまたは収容部が取出位置にある、という。

可動ブロック３０は、上面の収容部３１に対して取出口５０と反対側に、搬送用通気部３２が形成されている。搬送用通気部は、可動ブロックが取出位置にあるときに、搬送路下流端２６と吸気部２８を連通するとともに、搬送路下流端２６に到達した電子部品を堰き止めることができる形状であればよい。

また、可動ブロック３０は、電子部品の位置決め機構として、収容部３１の取出口側の壁面に固定用通気部３３を有する。固定用通気部は、取出口側の加減圧部３５と連通している。

図７に、可動ブロック３０の収容部３１付近を拡大して示す。図７Ａにおいて、可動ブロックが受入位置にあるとき、収容部３１は搬送路２０と連通して搬送路の延長となり、電子部品の１個を受け入れ可能である。収容部の搬送路方向の長さＤと電子部品の搬送路方向の標準長さＬ_Ｓとの関係は通常Ｄ≦Ｌ_Ｓである。なお、収容部の搬送路方向の長さＤが電子部品の搬送路方向の標準長さＬ_Ｓと等しいと、これより短い電子部品が混入していた場合に、後続の電子部品の先端が収容部内に進入し、可動ブロックを取出位置に移動させる際に干渉する。したがって、収容部の長さＤは、電子部品の搬送路方向の標準長さＬ_Ｓより短いことが好ましい。これにより、図７Ｂを参照して、収容部に収容された電子部品６１の長さＬが標準長さＬ_Ｓより短い場合でも、後続の電子部品６２の先端が収容部内に入り込むことがなく、可動ブロックの移動を妨げない。具体的には、収容部の長さＤは、Ｌ_Ｓ×０．９９以下であることが好ましく、Ｌ_Ｓ×０．９５以下であることがさらに好ましい。一方、収容部が短すぎると、収容した電子部品が安定しないので、収容部の長さＤは、Ｌ_Ｓ×０．６以上であることが好ましく、０．７以上であることがさらに好ましい。

また、収容部３１と搬送路下流端２６の間には間隙Ｇが設けられている。収容部の長さＤと間隙Ｇの和Ｄ＋Ｇは、電子部品の標準長さＬ_Ｓより長いことが好ましい。これにより、図７Ｃを参照して、収容部に収容された電子部品６１の長さＬが標準長さＬ_Ｓより長い場合でも、可動ブロックを取出位置に移動させる際に、当該電子部品６１が搬送路下流端に引っ掛ることがない。具体的には、収容部の長さＤと間隙Ｇの和Ｄ＋Ｇは、Ｌ_Ｓ×１．０１以上であることが好ましく、Ｌ_Ｓ×１．０５以上であることがさらに好ましい。一方、間隙Ｇが大きすぎると、電子部品が搬送路から収容部に移動する際に間隙にひっかかることがあるので、間隙ＧはＬ_Ｓ×０．３以下であることが好ましく、Ｌ_Ｓ×０．２以下であることがさらに好ましい。例えば、Ｇ≦Ｌ_Ｓ×０．３のとき、Ｄ＝Ｌ_Ｓ×０．８であればＤ＋Ｇ≦Ｌ_Ｓ×１．１となり、Ｄ＝Ｌ_Ｓ×０．９であればＤ＋Ｇ≦Ｌ_Ｓ×１．２となる。これは実際の寸法でいうと、例えば標準長さＬ_Ｓ＝１．０ｍｍのとき、Ｄ＝０．９ｍｍ、Ｇ＝０．３ｍｍとなり、Ｄ＋Ｇ＝１．２ｍｍとなる。

次に本実施形態の可動ブロックの動作を説明する。

図８Ａにおいて、可動ブロック３０は、受入位置にある。電子部品は、気流によって搬送されて下流端に到達し、先頭の電子部品６１が可動ブロックの収容部３１に受け入れられる。

次いで、図８Ｂにおいて、取出口側の加減圧部（図５および図６の３５）から可動領域（図５の３４）内の空気を吸引し、搬送路側の加減圧部（図５および図６の３６）から可動領域内に送気することによって、可動ブロック３０が受入位置から取出位置に向けて移動する。このとき、収容部内の電子部品６１は、側壁面に設けられた固定用通気部３３が加減圧部３５と連通しているので、固定用通気部に吸い付けられて側壁面に固定（位置決め）される。

次いで、図８Ｃにおいて、可動ブロック３０は、取出位置に達する。電子部品６１は固定用通気部３３に吸いつけられている。取出口５０上部のシャッター（図５の４１）が開いて、電子部品６１がマウンターのピックアップノズルによって取り出される。一方、搬送路２０は搬送用通気部３２を介して吸気部２８と連通しているので、搬送路上の電子部品は下流に向かって移動を続け、後続の電子部品６２は可動ブロックに堰き止められて列をなす。

次いで、図８Ｂと逆に、搬送路側の加減圧部（図５および図６の３６）から可動領域内の空気を吸引し、取出口側の加減圧部（図５および図６の３５）から可動領域内に送気することによって、可動ブロック３０は取出位置から受入位置へと戻る（図８Ａ）。

上記の動作を繰り返し行い、搬送路の下流端に到達した搬送物の列から先頭の１個だけを次々に分離（１個切り）して取出口に移動させることで、ピックアップノズルに電子部品を１個ずつ供給することができる。

本実施形態の供給装置の効果を以下に説明する。

先に述べたように、従来のバルクフィーダーでは、搬送路下流端の取出口に到達した電子部品が隙間なく列をなした状態で先頭の１個を取り出すため、後続の電子部品との干渉によって、取り出しに失敗することがあった。これに対して、本実施形態の供給装置では、図８に示したように、搬送路下流端で列をなした電子部品のうち、先頭の１個の電子部品６１を可動ブロックによって分離して取出口に移動させるため、取り出しに際して後続の電子部品６２との干渉がない。その結果、取り出しのピッチを短くしても失敗が起こりにくく、単位時間あたりの電子部品の供給数を多くすることができる。本発明者らの実験では、１００５サイズのＭＬＣＣを２０ｍｓ／個程度の速度でマウンターに供給することができた。

また、固定用通気部３３の作用により可動ブロックの収容部内で電子部品を固定するので、取出口における電子部品の位置精度を向上させることができる。収容部３１の幅（図８において上下方向の長さ）は電子部品の大きさに対して僅かにクリアランスを設けてあるが、固定用通気部によって電子部品を取出口側の壁面に位置決めすることで、収容部内の電子部品の位置変動を低減し、ピックアップの成功率を高める効果がある。このことは、電子部品のサイズが小さい場合に特に有益である。本発明者らの実験では、１００５サイズの電子部品を位置精度±３０μｍ以内でマウンターに供給することができた。

また、可動ブロックの移動と、固定用通気部への電子部品の固定の両方が、加減圧部の作動によって実現されるので、両者の同期制御が不要となり、取り出しのピッチが短くなっても一連の動作を安定して行うことができる。

本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。

例えば、搬送物は電子部品には限られない。また、搬送物の形状は略直方体には限られず、搬送物に合わせて搬送路の断面形状を設計することにより気流で搬送可能な形状であればよい。

また、例えば、搬送機構は、搬送物を磁石や振動で搬送するものであってもよい。また、可動ブロックの収容部に収容した搬送物を、収容部の側壁面に位置決めする位置決め機構は、磁石で搬送物を側壁面に吸着するものであってもよい。

１０物品供給装置
２０搬送路
２２カバー部材
２３ベース部材
２４底部部材
２６搬送路下流端
２７送気部
２８吸気部
３０可動ブロック
３１収容部
３２搬送用通気部
３３固定用通気部
３４可動領域
３５取出口側の加減圧部
３６搬送路側の加減圧部
５０取出口
５１シャッター
６０、６１、６２電子部品（搬送物）
７０ホッパー
８０マウンターのピックアップノズル

Claims

一次元方向に延在する搬送路と、
前記搬送路の上流側から下流側に向けて搬送物を搬送する搬送機構と、
前記搬送路の下流端に連通する受入位置で、前記搬送物の１個を収容可能な収容部が設けられ、前記収容部に収容した前記搬送物を該収容部の側壁面に位置決め可能である位置決め機構を備えた可動ブロックと、
前記受入位置の側方に設けられた前記搬送物の取出口とを有し、
前記収容部が前記受入位置と前記取出口との間を移動するように、前記可動ブロックが往復運動可能である、
物品供給装置。
前記搬送機構は、前記搬送路の上流に設けられた送気部および／または前記搬送路の下流に設けられた吸気部である、
請求項１に記載の物品供給装置。
前記可動ブロックの可動領域の両端に加減圧部をさらに有し、
前記可動ブロックが前記加減圧部によって生じる気圧差によって往復運動可能である、
請求項１または２に記載の物品供給装置。
前記位置決め機構は、前記収容部の前記取出口側の側壁面に設けられ、前記加減圧部のうち前記取出口側にある加減圧部と連通している固定用通気部である、
請求項３に記載の物品供給装置。
前記収容部の前記搬送路方向の長さ（Ｄ）と、前記収容部と前記搬送路下流端との間隙（Ｇ）との和（Ｄ＋Ｇ）が、前記搬送物の前記搬送路方向の標準長さ（ＬＳ）より長い、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の物品供給装置。
前記搬送物が電子回路基板に実装される電子部品である、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の物品供給装置。