JPH07283590A - 電子部品の吸着ノズル及び電子部品自動装着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸着ノズルの外径をなるべく小さくして多種
類の部品に応じたノズルを使用できるようにする。 【構成】 吸着先端具３４より延出されて形成された２
対の係合板４１が一対毎にノズル軸部３５内の係合ピン
に弾性的に係合して先端具３４はノズル軸部３５に連結
され、着脱可能とされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸引孔よりの真空吸引
により電子部品を吸着する吸着部材と該吸着部材を保持
し前記吸引孔に連通すると共に真空源に連通する中空部
が形成された本体部とよりなる電子部品の吸着ノズル及
び吸着ノズルにより電子部品を吸着してプリント基板に
装着する電子部品の自動装着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種電子部品の吸着ノズル及び電子部
品自動装着装置が特開平２−１１３６００号公報に開示
されており、電子部品を吸着する吸着ノズルは本体部で
ある吸着軸と該吸着軸に着脱可能に吸着部材である吸引
具が取り付けられ電子部品を吸着可能になされている。
この吸引具を吸着軸に装着する構造は吸引具を両側から
挟む１対の弾性係止具がその上端がネジで吸着軸の外側
に固定され下端の自由端により吸引具を挟み連結する構
造となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年の部品実装分野に
おいては、プリント基板に装着する電子部品の種類もサ
イズや形状等種類が増えこのような多種類の部品を吸着
するための吸着ノズルも多種類のものを用意しておかな
くてはならず、部品に応じてノズルを短時間で交換可能
にすることが装置の稼働率を上げる上で重要になってき
ている。このため種々の吸着ノズルの交換方法が提案さ
れており、前記従来技術もその一つである。

【０００４】しかし、前記従来技術では本体部外側に弾
性係止具が設けられているため該ノズルに吸着された電
子部品の認識を行おうとすると、このような部品の認識
はノズルの下方よりカメラを用いて部品の像を撮像する
ためノズルの外側に突出した部分があるとこの像も写っ
てしまい特に小さな部品の場合には正確な部品の位置認
識ができなくなってしまうという欠点がある。

【０００５】そこで本発明は、吸着ノズルの外径をなる
べく小さくして多種類の部品に応じたノズルを使用でき
るようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、吸引
孔よりの真空吸引により電子部品を吸着する吸着部材と
該吸着部材を保持し前記吸引孔に連通すると共に真空源
に連通する中空部が形成された本体部とよりなる電子部
品の吸着ノズルにおいて、前記吸着部材と本体部との連
結を着脱可能に弾性的に行う連結部材を前記吸引孔内ま
たは中空部内に形成したものである。

【０００７】また本発明は、吸引孔よりの真空吸引によ
り電子部品を吸着する吸着部材と該吸着部材を保持し前
記吸引孔に連通すると共に真空源に連通する中空部が形
成された本体部とよりなる電子部品の吸着ノズルにおい
て、前記本体部より前記中空部内に突設された係合ピン
と、前記吸着部材に設けられ前記中空部内に挿入され弾
性的に前記係合ピンに係合して前記吸着部材を前記本体
部に着脱可能に連結させる挿入部材とを有するものであ
る。

【０００８】また本発明は、吸引孔よりの真空吸引によ
り電子部品を吸着する先端部材と該先端部材を保持し前
記吸引孔に連通すると共に真空源に連通する中空部が形
成された本体部とよりなる吸着ノズルにより電子部品を
保持してプリント基板に装着する電子部品自動装着装置
において、前記先端部材と本体部との連結を着脱可能に
弾性的に行う連結部材を前記吸引孔内または中空部内に
形成した吸着ノズルを有するものである。

【０００９】

【作用】請求項１の構成によれば、吸着部材は本体部に
対して連結部材により吸着部内部の吸引孔内または本体
部内部の中空部内で弾性的に着脱可能に連結される。請
求項２の構成によれば、吸着部材は該吸着部材に設けら
れた挿入部材が本体部の中空部内に挿入され本体部より
中空部内に突設された係合ピンに弾性的に係合して本体
部に着脱可能に連結される。

【００１０】請求項３の構成によれば、吸着部材が本体
部に対して連結部材により吸着部内部の吸引孔内または
本体部内部の中空部内で弾性的に着脱可能に連結されて
なる吸着ノズルにより電子部品が吸着されプリント基板
に装着され、電子部品の種類が変わり、ノズルを変更す
る必要のある場合には吸着部材が交換される。

【００１１】

【実施例】以下本発明の一実施例を図に基づき詳述す
る。図２及び図３に於て、１はＹ軸モータ２の回動によ
りＹ方向に移動するＹテーブルであり、３はＸ軸モータ
４の回動によりＹテーブル１上でＸ方向に移動すること
により結果的にＸＹ方向に移動するＸＹテーブルであ
り、チップ状電子部品５（以下、チップ部品あるいは部
品という。）が装着されるプリント基板６が図示しない
固定手段に固定されて載置される。

【００１２】７は供給台であり、チップ部品５を供給す
る部品供給装置８が多数台配設されている。９は供給台
駆動モータであり、ボールネジ１０を回動させることに
より、該ボールネジ１０が嵌合し供給台７に固定された
ナット１１を介して、供給台７がリニアガイド１２に案
内されてＸ方向に移動する。１３は間欠回動するロータ
リテーブルであり、該テーブル１３の外縁部には取り出
しノズルとしての吸着ノズル１４を複数本有する装着ヘ
ッド１５が間欠ピッチに合わせて等間隔に配設されてい
る。

【００１３】Ｉはロータリテーブル１３の間欠回転によ
り吸着ノズル１４が供給装置８より部品５を吸着し取出
す装着ヘッド１５の停止位置である吸着ステーションで
あり、該吸着ステーションＩにて吸着ノズル１４が部品
５を吸着する。１６は吸着ノズル１４が吸着する部品５
の位置ずれを部品５の下面をカメラにて所定の視野範囲
で撮像しその撮像画面を認識処理して認識する部品認識
装置であり、認識ステ−ションＩＩに設けられている。

【００１４】認識ステーションＩＩの次の装着ヘッド１
５の停止する位置が角度補正ステーションＩＩＩであ
り、認識装置１６の認識結果によるチップ部品５の角度
位置ずれを補正する角度量を予め決められた図示しない
装着データに示される角度量に加味した角度量だけヘッ
ド回動装置１７が装着ヘッド１５をθ方向に回動させ
る。θ方向とはノズル１４の軸の回りに回転する方向で
ある。

【００１５】角度補正ステーションＩＩＩの次の次の停
止位置が、装着ステーションＩＶであり、前記基板６に
該ステーションＩＶの吸着ノズル１４の吸着する部品５
が装着ヘッド１５の下降により装着される。２０は上下
動する昇降棒であり、部品供給装置８の揺動レバー２１
に係合して揺動させチップ部品５を所定間隔に封入した
図示しない部品収納テープを該間隔に合わせて間欠送り
させ吸着ノズル１４の部品吸着位置にチップ部品５を供
給する。２２は該図示しない部品収納テープを巻回する
テープリールである。

【００１６】次に装着ヘッド１５の構造について図４に
基づき説明する。２４は装着ヘッド１５をθ方向に回転
可能に保持する保持体であり、ロータリテーブル１３を
上下動可能に貫通するガイドシャフト２５の下端に取り
付けられており、図示しない上下動機構により装着ステ
ーションＩＶ及び吸着ステーションＩなどでガイドシャ
フト２５の上下動により昇降する。２６は真空吸引のた
めの真空チューブでありロータリテーブル１３内を通る
真空通路２７を介して図示しない真空源に連通してい
る。装着ヘッド１５にはその内部を複数の吸着ノズル１
４が貫通して上下動可能に取り付けられている。また、
該ノズル１４はその上端に係合体２８が設けられてお
り、支軸２９を中心にヘッド１５の軸心方向に揺動する
レバー３０が該係合体２８の下端に係合して図４のよう
に上昇した収納位置に収納されている。この位置ではノ
ズル１４は真空チューブ２６とは遮断されて真空が漏れ
ないようになされている。

【００１７】該レバー３０が図示しない解除部材により
その上端を押されて外側に揺動することにより圧縮バネ
３１の係合体２８への付勢により下降してヘッド１５の
下方に突出される。装着ヘッド１５がヘッド回動装置１
７により回動されることにより選択され所定の回動位置
にあるノズル１４がこのようにして下降した使用位置に
なされ該ノズル１４により部品供給装置８より部品５が
前記真空チューブ２６を介して真空吸引されて取り出さ
れるものである。ノズル１４が下降した位置ではノズル
１４は真空チューブ２６に連通して真空吸引がなされ
る。

【００１８】前記バネ３１は装着ステーションＩＶにて
装着ヘッド１５の下降により吸着ノズル１４に吸着され
た部品５がプリント基板６に装着される場合に部品５に
ある程度の圧力が与えられるように部品５が基板６に接
触した後もヘッド１５がさらに下降するが、そのときに
圧縮され余分な下降ストローク分を吸収すると共に部品
５に圧力を与えるものである。部品５には該バネ３１の
圧力と共に吸着ノズル１４の重さ自体が押圧力として掛
かっている。従って小さな部品５の場合には部品５に対
する押圧力を強くしすぎないようにするためには、バネ
圧のみならず、吸着ノズル１４全体の重量も軽いほうが
よい。

【００１９】装着ヘッド１５の下面には拡散板３２が取
り付けられており、認識ステーションＩＩにて図示しな
い光源より光が斜め下方より照射されると光を拡散して
吸着ノズル１４に吸着された部品５に当てその透過光が
認識装置１６のカメラに撮像されるもので部品５及び吸
着ノズル１４の透過像が撮像されることになる。ノズル
１４が該拡散板３２を貫通するため該拡散板３２にはノ
ズル１４が上下動しても当らない範囲の開口３６（図５
参照）が空いている。

【００２０】次に、吸着ノズル１４のさらに詳しい構造
について図１及び図５に基づいて説明する。吸着ノズル
１４は図１及び図５に示すように部品５を直接吸引して
吸着する吸着部材としての吸着先端具３４及び該先端具
３４が連結される本体部としてのノズル軸部３５よりな
っている。図３及び図４には該ノズル１４について、分
かり易くするため分離した構造になっていることは省略
して描いてある。吸着先端具３４には部品５を吸着する
ための吸引孔３７が貫通しており、図５のように連結し
た状態でノズル軸部３５内部に軸方向に向かって空いた
中空部３８に連通するようになされ、該中空部３８はチ
ューブ２６より保持体２４中を延びる図示しない真空通
路に連通可能になされている。

【００２１】ノズル軸部３５の内壁３９からは中空部３
８を横切って略水平に円筒形状の連結部材としての係合
ピン４０が突出され掛け渡されており、また、前記吸着
先端具３４には、吸引孔３７の部品吸着側と反対側の開
口部分の周りを取り囲む位置より軸方向に２対の連結部
材及び挿入部材としての係合板４１が延出されて形成さ
れており、夫々の１対の対向する係合板４１は弾性的に
その対向する方向に開閉するようにバネ性を有してい
る。該係合板４１はノズル軸部３５の中空部３８に挿入
可能な径方向の寸法を有し、挿入されてから該係合板４
１の上方に形成されたテーパ面４５がピン４０に当るこ
とにより押し広げられ、さらに挿入されノズル軸部３５
の下端面４２が吸着先端具３４の規制面４３に当接する
図５の位置にて係合板４１の凹部４４を形成する上方の
面がピン４０の上方の面に係合した状態で閉じて、吸着
先端具３４を落下しないように保持し連結する。対向す
る１対の係合板４１の根本部は係合板４１がピン４０に
より押し広げられた変形時の根本部への応力集中を緩和
するために円形切り込みがされている。該２対の係合板
４１の加工は吸引孔３７の周りに該吸着先端具３４の軸
心に対して同心円上に円筒部を形成してから該円筒部を
放電加工により切り込んで作られるが２対とするために
切り込み４６が両側に入れられている。該円筒部即ち係
合板４１の板厚は０．２ｍｍ程度と非常に薄くまた、直
径も３ｍｍ前後と小さいため切削加工をするのは非常に
困難である。該切り込み４５を入れて２対の係合板４１
としているのは、係合板４１の変形方向の自由度を増や
すため及び、ノズル１４の管内部の空気管路の有効断面
積を増やすためである。従って、切り込み４５を入れず
に１対の係合板としてもピン４０への係合により弾性変
形して着脱可能に吸着先端具３４とノズル軸部３５を連
結することは可能である。また、ピン４０の２箇所で係
合板４１が係合していることにより吸着先端具３４のノ
ズル軸部３５へのθ方向への回転が規制される。

【００２２】吸着先端具３４及びノズル軸部３５の材質
は鉄系材料を焼き入れ焼き戻ししたものであり、ノズル
軸部３５へは耐摩耗性を持たせ、吸着先端具３４へは耐
摩耗性及び係合板４１のバネ性を確保するようにしてい
る。尚、ピン４０は１本のものを掛け渡さず、内壁３９
より係合板４１が係合できる長さだけ突出したものとし
てもよく、こうすることにより前述の空気管路の有効断
面積を増やすことができる。

【００２３】以上の構成により以下動作について説明す
る。図示しない操作板を作業者が操作することによりチ
ップ部品５の自動装着動作が行われる。即ち、吸着ステ
ーションＩにて所望の部品供給装置８より該装置８の供
給する部品種に合わせたノズル１４が装着ヘッド１５内
で使用位置に突出されて装着ヘッド１５の所定の回転角
度位置に位置決めされており、部品５を吸着する。

【００２４】この場合に、吸着先端具３４の吸引孔３７
はノズル軸部３５の中空部３８に連通してさらに真空チ
ューブ２６に連通して真空通路２７を介して図示しない
真空源に連通し、真空吸引がなされている。また、吸着
先端具３４はノズル軸部３５に係合板４１の凹部４４が
係合ピン４０に係合して連結されており、落下しないよ
うに保持されている。ヘッド１５内の複数の吸着ノズル
１４の吸着先端具３４は種々の部品５に合わせて種々の
ものが取り付けられている。

【００２５】部品５を保持しているヘッド１５はロータ
リテーブル１３の間欠的な回転により各ステーションで
停止して所定の作業が行われるが、認識ステーションＩ
Ｉにおいては、部品認識装置１６によりその部品５の透
過像が撮像され認識処理され、ノズル１４に対する位置
ずれ及び角度位置ずれが認識される。この場合にノズル
１４の外周には突出するものが無く、その外径も部品５
に比べて小さいため、部品５以外の余計なものの像が写
ることはなく、正確な認識処理が行われる。

【００２６】次に、角度補正ステーションＩＩＩにてヘ
ッド回動装置１７によりヘッド１５がθ方向に回動さ
れ、認識結果による補正が加えられ図示しない装着デー
タにより指定される角度位置となるように角度振りされ
る。次に、装着ステーションＩＶでは装着ヘッド１５の
下降により部品５がプリント基板６に当接し適度な押圧
力を得られるように当接後もヘッド１５が下降してから
上昇して部品５の装着が行われるが、このときノズル１
４の径がノズル１４の内側で係合ピン４０に係合板４１
が弾性的に係合するようにしているのでノズル１４の外
側に弾性的に係合する部材が設けられている場合よりも
ノズル１４全体が径が小さく軽量にできるので、部品５
か小さくても装着時に加わる衝撃を小さくでき、部品５
の破損を防止して装着することができる。また、装着時
の衝撃で吸着先端具３４がノズル軸部３５に対してθ方
向に回転する力が掛かってもピン４０の２箇所で夫々の
対の係合板４１が係合しているのでθ方向に回転しない
ように規制され、回転ずれが生じないようになされる。
ノズル軸部３５自体は装着ヘッド１５に対してθ方向へ
の回り止めが為されているものとする。

【００２７】このようにして夫々のヘッド１５にて部品
５のプリント基板６への装着がなされていくが、予定の
数量の基板６への部品装着が終了して、次に異なる種類
の基板６に部品装着を行うこととなったとする。電子部
品自動装着装置が自動運転を一端停止し、次の基板の装
着対象の部品５には現在のヘッド１５に取り付けられて
いる吸着ノズル１４では吸着できない部品５が含まれて
いる場合には、吸着先端具３４を交換する必要が生じ
る。

【００２８】そこで、作業者は各ヘッド１５につき必要
のない吸着先端具３４が取り付けられているノズル１４
について吸着先端具３４の交換作業を行う。即ち、作業
対象のノズル１４の吸着先端具３４を手で引っ張るが、
ピン４０が１対の対向する係合板４１の凹部４４を形成
する面に当り、該係合板４１を押し広げながら該係合板
４１即ち、吸着先端具３４はノズル軸部３５より離れる
方向に移動しピン４０が凹部４４の上方のテーパ面４５
に達すると該係合板４１は閉じ吸着先端具３４のノズル
軸部３５への連結が外れる。

【００２９】こうして吸着先端具３４は外され、次に、
新しい吸着先端具３４がノズル軸部３５に取り付けられ
る。この取り付け動作は単に係合板４１を中空部３８内
に挿入していくだけでよく、１対の係合板４１のテーパ
面４５が係合ピン４０に当接してさらに押し込まれるこ
とにより、係合板４１は押し広げられ、最大に押し広げ
られた後は、さらに押し込まれることによりバネ性によ
り戻り、凹部４４内にピン４０が嵌合して吸着先端具３
４はノズル軸部３５に連結され、手を離しても落ちない
ようになされる。

【００３０】このように段取り替えが終了したならば、
新しい基板６に対する部品５の装着が前述と同様にして
行われる。尚、本実施例では、ノズル１４はヘッド１５
に対してθ方向に自転しないようになされていたが、ヘ
ッド１５に対してノズル１４がθ方向に自転することに
より、部品５の角度位置の位置決めが行われる場合に
は、ノズル１４の外側に弾性的に吸着先端具３４に相当
する先端具を着脱自在に保持する保持機構を設けると以
下のような問題点がある。即ち、ノズル１４を収納位置
に上昇させるときに、どのθ方向を向いているのかわか
らない状態で上昇させるようにすると、開口３６は最大
突出している径よりも大きな径の開口としなければなら
ず該開口が認識時に像として写る可能性が高く小さな部
品５の認識に不利となり、どの方向かを向けて収納しな
ければならないとすると装着後にノズル１４を選択して
収納して異なるノズルを突出する場合に予めノズル１４
を所定の位置に回転する機構が必要となり、ノズル１４
をその突出する保持機構が出ている位置より上昇させな
いような構造とすると、ノズル１４をいたずらに長くす
る必要があり、スペースが取れず機械が大きくなってし
まったり、吸着力が小さくなってしまったりする欠点が
あり、本実施例のようにノズル１４の内側に吸着先端具
３４をノズル軸部３５に連結する構造とすることでこれ
らの問題点が無くすることができる。

【００３１】また、本実施例では部品５の認識は透過像
を認識する場合について説明したが、下から光を直接部
品５に当ててそのリード部の反射光により部品５の位置
認識を行う場合であっても、外部に吸着先端具３４を保
持する機構を設けると突出した該保持機構により反射さ
れた光がカメラに入り正確な認識ができなくなるため、
本実施例のようにノズル１４の内側に弾性的に保持する
機構を設けることがよい。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明は、吸着部材を部品
種に合わせて交換する場合には単純に吸着部材を引張る
ことで離脱でき、他の吸着部材は押し込むだけて連結が
でき作業が簡単であり、しかも吸着ノズルの内部で部品
を吸着する吸着部材と本体部の連結が行われるので、ノ
ズルの外部に余計な突起等ができずノズルの外径を小さ
くでき、部品認識時にも有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用せる吸着ノズルの吸着先端具及び
ノズル軸部を示す斜視図である。

【図２】本発明を適用せる電子部品自動装着装置の平面
図である。

【図３】本発明を適用せる電子部品自動装着装置の側面
図である。

【図４】装着ヘッドを示す側面図である。

【図５】吸着ノズルを示す側断面図である。

【符号の説明】

５ チップ状電子部品 ６ プリント基板 １４ 吸着ノズル ３４ 吸着先端具（吸着部材） ３５ ノズル軸部（本体部） ３７ 吸引孔 ３８ 中空部 ４０ 係合ピン（連結部材） ４１ 係合板（連結部材）（挿入部材）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸引孔よりの真空吸引により電子部品を
   吸着する吸着部材と該吸着部材を保持し前記吸引孔に連
   通すると共に真空源に連通する中空部が形成された本体
   部とよりなる電子部品の吸着ノズルにおいて、前記先端
   部材と本体部との連結を着脱可能に弾性的に行う連結部
   材を前記吸引孔内または中空部内に形成したことを特徴
   とする電子部品の吸着ノズル。
2. 【請求項２】 吸引孔よりの真空吸引により電子部品を
   吸着する吸着部材と該吸着部材を保持し前記吸引孔に連
   通すると共に真空源に連通する中空部が形成された本体
   部とよりなる電子部品の吸着ノズルにおいて、前記本体
   部より前記中空部内に突設された係合ピンと、前記吸着
   部材に設けられ前記中空部内に挿入され弾性的に前記係
   合ピンに係合して前記吸着部材を前記本体部に着脱可能
   に連結させる挿入部材とを有することを特徴とする電子
   部品の吸着ノズル。
3. 【請求項３】 吸引孔よりの真空吸引により電子部品を
   吸着する吸着部材と該吸着部材を保持し前記吸引孔に連
   通すると共に真空源に連通する中空部が形成された本体
   部とよりなる吸着ノズルにより電子部品を保持してプリ
   ント基板に装着する電子部品自動装着装置において、前
   記吸着部材と本体部との連結を着脱可能に弾性的に行う
   連結部材を前記吸引孔内または中空部内に形成した吸着
   ノズルを有することを特徴とする電子部品自動装着装
   置。