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発明の名称 実装機の部品吸着ノズル
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−316696
公開日 平成8年(1996)11月29日
出願番号 特願平7−121513
出願日 平成7年(1995)5月19日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 悦司 (外3名)
発明者 山田 剛
要約 目的
小型部品の吸着をより確実に、かつ適切に行う。

構成
ヘッドユニットに連結されるノズルシャフト23と、これに装着されるノズル保持部材24と、ノズル保持部材24に着脱自在に装着されるノズル27とからノズル部材21(22)を構成した。また、ノズル27の内部に、ノズル保持部材24及びノズルシャフト23を介して負圧供給手段に通じる負圧通路28を設けるとともに、ノズル先端29に吸着孔30を形成し、この吸着孔30を介して負圧通路28と外部を連通するようにした。吸着孔30は、ノズル中心軸上に形成される孔部30bと、この孔部30bを中心として横一列に等間隔で形成される孔部30a及び30cの合計3つの円形孔から構成し、実装時には、負圧通路28を介してノズル先端29に導かれた負圧がこれらの各孔部30a〜30bを介して部品41に作用するようにした。
特許請求の範囲
【請求項1】 部品供給側と部品装着側とにわたって移動可能なヘッドユニットに具備されて、矩形の部品を吸着する実装機の部品吸着ノズルであって、内部に負圧供給源に通じる通路が形成された軸体の先端部に上記通路に連通する略円形の3つの吸着孔が一列に並べて穿設されてなることを特徴とする実装機の部品吸着ノズル。
【請求項2】 上記各吸着孔の径は、上記部品における短片寸法の略5分の3の寸法に形成されてなることを特徴とする実装機の部品吸着ノズル。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、移動可能なヘッドユニットに搭載された部品吸着ノズルにより部品供給部から部品を吸着してプリント基板に装着するように構成された実装機において、特に、小型の部品を実装するための実装機の部品吸着ノズルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、移動可能なヘッドユニットに部品吸着用のノズル部材を昇降、かつ回転可能に設け、このノズル部材により部品供給部から部品を吸着して位置決めされているプリント基板上に装着するようにした実装機が知られている。
【0003】このような実装機では、例えば、ノズル部材が、中空状のノズルシャフトと、その下端部に着脱自在に装着されるノズル(部品吸着ノズル)とから構成されており、部品吸着用の負圧が負圧供給源からノズルシャフト内に導かれてノズル先端に作用することによって部品を吸着するようになっている。
【0004】ノズルの吸着孔は単一孔であって、その形状は一般に円形に形成されており、コンデンサや抵抗器等のいわゆるチップ部品の多くが、このような円形吸着孔を有したノズルを用いて実装されるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のように吸着孔が円形のノズルでは、吸着すべき部品が小型化するに伴い、エアーリークによる吸着不良を防止すべく吸着孔を小さくする必要があるため、部品に対して充分に負圧を作用させることが難しくなる。
【0006】そこで、例えば、所定の大きさ以下の矩形の部品に対しては、負圧が部品表面の広い範囲に作用するように吸着孔を部品表面よりも適度に小さい長方形状としたノズルを採用して部品を実装することが行われている。
【0007】ところが、吸着孔を長方形状とした上記ノズルでは、ノズルの吸着孔の長辺が比較的大きいため、部品供給位置において部品がノズル位置に対してずれていたりすると、エアーリークが発生したり、あるいは立ち吸い現象、すなわち部品の角部に負圧が作用して部品角部が吸着孔に嵌まり込んだ状態で吸着されるといった現象を招き、部品吸着が適切に行われないことがある。
【0008】そのため、小型部品の実装に際し、このような吸着不良の発生を防止しつつ、充分な吸着力でもって部品を吸着し得るノズル構造が望まれている。特に、近年では、電子部品の小型化が進み、例えば1mm×0.5mmの矩形の極小チップ部品を実装することが要求されており、上述のような小型部品に対する吸着不良の改善が望まれる。
【0009】本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、小型チップ部品の吸着をより確実に、かつ適切に行うことができる実装機の部品吸着ノズルを提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る実装機の部品吸着ノズルは、部品供給側と部品装着側とにわたって移動可能なヘッドユニットに具備されて、矩形の部品を吸着する実装機の部品吸着ノズルであって、内部に負圧供給源に通じる通路が形成された軸体の先端部に上記通路に連通する略円形の3つの吸着孔が一列に並べて穿設されてなるものである。
【0011】請求項2に係る実装機の部品吸着ノズルは、請求項1記載の部品吸着ノズルにおいて、上記各吸着孔の径が、上記部品における短片寸法の略5分の3の寸法に形成されてなるものである。
【0012】
【作用】本発明の部品吸着ノズルを備えた実装機において部品の吸着が行われるときは、ノズル先端に形成された吸着孔のうち真中の吸着孔が部品中心に略一致し、かつ吸着孔の配列方向と部品の長手方向とが略一致するようにノズルが部品に対して配置され、この状態で、各吸着孔を介して部品に負圧が作用することによりノズル部材による部品の吸着が行われる。
【0013】そして、この部品吸着ノズル構造によると、部品の吸着力を高めるべく吸着孔全体としての開口面積を充分に確保しても、各吸着孔単位での開口面積が部品に対して比較的小さいため、立ち吸いといった部品吸着不良を招くことなく適切に部品吸着を行うことが可能となる。しかも、部品にノズル軸回りの吸着ずれが発生した場合には、両端の吸着孔を介して部品の長手方向両端部位に負圧が作用することにより当該吸着ずれが是正される。
【0014】特に、ノズルの各吸着孔の径を部品の短片寸法の略5分の3の寸法にすれば、部品に対して充分な吸着力を確保することが可能となる。
【0015】
【実施例】本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【0016】図1及び図2は、本発明が適用される実装機の全体を概略的に示している。同図に示すように、実装機の基台1上には、プリント基板搬送用のコンベア2が配置され、プリント基板3がこのコンベア2上を搬送されて所定の装着作業位置で停止されるようになっている。
【0017】上記基台1の上方には、部品装着用のヘッドユニット5が装備されている。このヘッドユニット5は、部品供給部4とプリント基板3が位置する部品装着部とにわたって移動可能とされ、当実施例ではX軸方向(コンベア2の方向)およびY軸方向(水平面上でX軸と直交する方向)に移動することができるようになっている。
【0018】すなわち、上記基台1上には、Y軸方向の固定レール7と、Y軸サーボモータ9により回転駆動されるボールねじ軸8とが配設され、上記固定レール7上にヘッドユニット支持部材11が配置されて、この支持部材11に設けられたナット部分12が上記ボールねじ軸8に螺合している。また、上記支持部材11には、X軸方向のガイド部材13と、X軸サーボモータ15により駆動されるボールねじ軸14とが配設され、上記ガイド部材13にヘッドユニット(部品装着用ヘッド)5が移動可能に保持され、このヘッドユニット5に設けられたナット部分(図示せず)が上記ボールねじ軸14に螺合している。そして、Y軸サーボモータ9の作動により上記支持部材11がY軸方向に移動するとともに、X軸サーボモータ15の作動によりヘッドユニット5が支持部材11に対してX軸方向に移動するようになっている。
【0019】上記ヘッドユニット5には、部品を吸着するノズル部材が設けられ、図示の例では2本のノズル部材21,22が設けられている。
【0020】各ノズル部材21,22は、基本構造が同一とされ、例えば、図3に示すようにノズルシャフト23と、これに装着されるノズル保持部材24と、このノズル保持部材24に着脱自在に装着されるノズル27とから構成されている。
【0021】各ノズル部材21,22のノズルシャフト23は、上記ヘッドユニット5のフレームに対してZ軸方向(上下方向)の移動及びR軸(ノズル中心軸)回りの回転が可能に取付けられており、昇降機構及び回転機構に連結されてZ軸サーボモータ17,18及びR軸サーボモータ19,20により作動させられるようになっている。また、各ノズル部材21,22のノズルシャフト23はバルブ等を介して負圧供給手段に接続されている。
【0022】上記ノズル保持部材24は、上記ノズルシャフト23に螺着されることによってノズルシャフト23の下端部に一体に取付けられている。ノズル保持部材24の下端部にはノズル27に対する嵌合部25と、この嵌合部25を挟んで左右両側に配される略平坦な一対の板ばね26とが設けられており、ノズル上端が上記嵌合部25に嵌め合わされて各板ばね26により両側から保持されることにより、ノズル27がノズル保持部材24の下端部に装着されている。
【0023】実施例においてノズル27は、主に矩形の小型部品を実装する場合に用いられるものであり、そのためノズル先端は小型部品の吸着に適した細軸構造となっている。
【0024】上記ノズル27を構成する軸体の内部には、上記ノズルシャフト23及びノズル保持部材24を介して負圧供給手段に通じる負圧通路28が形成されており、この負圧通路28がノズル先端29に形成された吸着孔30を介して外部と連通している。
【0025】吸着孔30は、図4に示すように、ノズル中心に形成される孔部30bと、この孔部30bを中心として横一列に等間隔で形成される孔部30a及び30cの合計3つの円形孔から構成されており、実装時には、上記負圧通路28を介してノズル先端29に導かれた負圧がこれらの各孔部30a〜30bを介して部品に作用するようになっている。
【0026】一方、上記コンベア2の側方には、部品供給部35が配置されている。この部品供給部35は部品供給用のテープフィーダー36を多数列備えており、各テープフィーダー36によりICやコンデンサ等の部品がそれぞれ供給されるようになっている。
【0027】各テープフィーダー36は、図5に示すように、その前端部(図5では左側端部)が、位置決めピン37及び取付け金具38によって基台1に立設されたフィーダ取付け台1aに取付けられている。
【0028】テープフィーダー36には、その後方側に多数の部品を収納したテープ40を巻き付けたリール39が回転自在に取付けられており、このリール39からテープ40が導出されてフィーダ前端の部品取り出し部45に導かれるとともに、テープ繰り出し機構46により繰り出されるようになっている。
【0029】上記リール39から導出されるテープ40は、図6〜図8に示すように、テープ本体40aとカバーテープ40bとで構成されている。上記テープ本体40aには、上部に開口した部品収納部40cが一定間隔おきに多数配設されて、各部品収納部40cに部品41が収納されており、さらに、テープ本体40aの側部には多数の係合孔40dが一定間隔おきに配設されている。上記カバーテープ40bは、テープ本体40aの各部品収納部40cを上方から閉鎖するようにテープ本体40aの上面に接着されている。そして、上記部品取出し部45においてカバーテープ40bがテープ本体40aから剥がされて部品41の取出しが可能な状態とされ、上記ノズル部材21,22により部品41が吸着されて取り出されるとともに、部品取出し動作に伴って上記テープ繰り出し機構46によりテープ40が一定量ずつ間歇的に繰り出されるようになっている。
【0030】上記テープ繰り出し機構46は、部品取出し部45の下方に位置するスプロケット47と、このスプロケット47に連結されたラチェット48とを備え、上記スプロケット47は部品取出し部45に導かれたテープ40の係合孔40dに係合している。そして、部品取出し時におけるノズル部材21,22の下降、上昇に伴い、フィーダー前方に取付けられたレバー49が揺動させられるに応じてラチェット48が一定方向にのみ間歇的に回転させられてテープ48を一定量ずつ繰り出すようになっている。
【0031】なお、上記部品取出し部45においてテープ本体40aから分離されるカバーテープ48bは、図示を省略しているがフィーダー下方部に設けられるカバーテープ引取り機構に導かれて引き取られるとともに、このカバーテープ引取り機構による引っ張り力で、テープ本体40aからカバーテープ40bが引き剥がされるようになっている。
【0032】図6乃至図9は、上記部品取出し部45の構造を示している。
【0033】これらの図において、部品取出し部45は、フィーダ前方の上端部に形成されるベース部分50と、その上方に設けられるテープ保護部材53、シャッター部材60及びカバー部材65とを備えており、上記ベース部分50の上面に沿ってテープ40が移動するようになっている。
【0034】上記テープ保護部材53は、上記ベース部50のテープ通過部分の上方に位置し、ベース部分50に対向しており、このテープ保護部材53の側辺部に連設された取付部分54がフィーダ前端部分に固着されている。このテープ保護部材53には、その一端側に、カバーテープ40bの引き剥がし開始位置を決める係合部55が形成されるとともに、中間部の所定位置に、部品取出し用の開放部56が設けられている。そして、上記係合部55の位置でカバーテープ40bが剥がされてから、テープ本体40aの部品収納部40cが上記開放部56の位置まで達すると、部品収納部40cが上方に開放されて、ノズル部材21,22による上方からの部品41の取出しが可能となる。さらに、このテープ保護部材53には、上記開放部56に連なる所定幅の細長いシャッター部材ガイド用の切欠き部57が形成されている。
【0035】上記シャッター部材60は、テープ保護部材53の上面側に配置され、前後にスライド可能とされるとともに、上記レバー49の揺動及びテープ繰り出し機構46の作動に連動して作動することにより、部品取出し時以外は上記開放部56の少なくとも一部を閉塞する閉塞位置(図7の実線位置)とされ、部品取出し時には上記開放部56を全開する非閉塞位置(図7の二点鎖線位置)にスライドするようになっている。このシャッター部材60の一側部には、下向きに屈曲した縁部61が設けられ、この縁部61が上記切欠き部57に係合している。さらに、シャッター部材60には、後記固定ピン66を挿通するための長孔62が形成されるとともに、カバー部材65の後記長孔に挿通される凸部63が設けられている。
【0036】上記カバー部材65は、シャッター部材60の上面側に配置され、固定ピン66により上記テープ保護部材43に連結、固定されており、また、上記凸部63を挿入してこれを前後方向に案内する長孔67が設けられている。このカバー部材65は、例えば、金属製の薄板からなり、その一端側(図6,7右側)にはシャッター部材60のスライド方向に所定の間隔で一対の突出部68が形成され、この突出部68がシャッター部材60の表面に当接するようになっている。
【0037】上記突出部68は、プレス加工等により下向き突状に屈曲した形状とされ、例えば、図6に示すように底部が平坦にされた断面略台形に形成されており、このような形状とされることで、カバー部材65がシャッター部材60に弾性的に当接するようになっている。
【0038】次に、以上のように構成された実装機の作用効果について説明する。
【0039】上記実装機においては、ヘッドユニット5が部品供給部35へと移動させられた後、ノズル部材21(又はノズル部材22)がテープフィーダー36の部品取出し部50に対して昇降させられるとともに、ノズル部材21に対する負圧の供給が行われることにより、テープ40内の部品41がノズル部材21に吸着された状態で取出される。そして、ノズル部材21による部品41の取出しが完了すると、ヘッドユニット5が位置決めされているプリント基板3の上方に移動させられてノズル部材21が下降させられ、所定のタイミングでノズル部材21への負圧の供給が遮断されることによってプリント基板3への部品41の装着が行われる。
【0040】ところで、このような実装動作におけるノズル部材21による部品の吸着では、例えば、図10に示すように、ノズル部材21の吸着孔30を構成する孔部30a〜30cのうち、真中の孔部30bが部品41の中心に位置し、かつ各孔部30a〜30cが部品41の長手方向に並ぶようにノズル部材21が配置され、各孔部30a〜30cを介してノズル先端29に供給される負圧が部品41に作用することによってノズル部材21による部品41の吸着が行われるようになっている。
【0041】このように吸着孔30を孔部30a〜30cによって構成した上記実施例のノズル構造では、部品41に対する所定の吸着力を得るべく吸着孔30全体としての開口面積を充分に確保しても、各孔部30a〜30c単位での開口面積が部品41に対して比較的小さいため、部品41の角部に負圧が作用して部品角部が吸着孔に嵌まり込んだ状態で吸着されるといったいわゆる立ち吸い現象を招くことなく適切に部品吸着を行うことが可能である。そのため、上記実施例の実装機によれば、吸着孔が単一孔のノズル構造を採用した従来のこの種の実装機に比べて、より確実、かつ適切に矩形の小型部品を吸着することが可能であり、従って、吸着率をより高めることができる。
【0042】しかも、上記実施例のノズル構造によれば、例えば図11に示すように、部品41にノズル軸回りの吸着ずれが発生したような場合(図11の実線に示す)には、両端の孔部30a,30cを介して部品41の長手方向両端部位に負圧が作用し、これによって当該吸着ずれが是正される(図11の二点鎖線に示す)といった吸着ずれに対する補正機能が発揮される。そのため、この点においても実装精度を高めることが可能である。なお、このような補正機能は、必ずしも完全に吸着ずれを是正し得るとは限らないが、補正機能が発揮されて、ある程度部品の吸着ずれが是正されることで、例えば、部品認識カメラによる吸着部品の認識を行って補正量を演算するような場合には、演算値に含まれる誤差を小さくすることができ、その結果、実装精度の向上に貢献し得ることになる。
【0043】一方、上述のように実装動作が行われる最中、上記各テープフィーダー36においては、リール39から導出されたテープ40が部品取出し部45に導かれ、この部品取出し部45の始端側でカバーテープ40bが剥がされてから、テープ本体40aがテープ保護部材53の下方において前方へ導かれ、テープ繰り出し機構46により間歇的に繰り出されつつ、上記開放部56の位置で、テープ本体40aの部品収納部40cに収納されていた部品41がノズル部材21,22により取り出される。そして、この取出し動作が行われるまでは、閉塞位置にある上記シャッター部材60により、部品41が開放部56から飛び出さないように保護され、また、部品取出し時にはシャッター部材60が非閉塞位置へスライドし、部品41の取出しが許容される。なお、本実施例においては、図9に示すように、シャッター部材60が閉塞位置にある状態で、シャッター部材60の上記縁部61がテープ40の部品収納部40cの直上方に配置されて部品41の飛び出しを阻止するようになっている。
【0044】ところで、この種のテープフィーダーにおいては、シャッター部材がテープ保護部材から浮き上ることによりテープの部品収納部とシャッター部材との間の空間が広がって部品が部品収納部内で起立状態とり、これによって部品吸着の適正を阻害することが懸念される。
【0045】しかしながら、上記テープフィーダー1においては、上述のように、シャッター部材60の上面側に設けられたテープ保護部材53の突出部68によってシャッター部材60がテープ保護部材53側に押え付けられ、これによってシャッター部材60の浮き上りが阻止されるので、部品収納部40c内で部品41が起立状態となる等することが未然に防止される。しかも、上記カバー部材65の突出部68が断面略台形に形成され、これによってカバー部材65がシャッター部材60に弾性的に当接するようになっているので、部品の寸法公差等が有効に吸収されてシャッター部材60の浮き上がりが確実に阻止されるようになっている。
【0046】このように、上記実施例の実装機によれば、孔部30a〜30cからなる吸着孔30を備えたノズル構造が採用されることによって部品吸着側の性能が高められ、また、テープフィーダー36においてシャッター部材60の浮き上りが阻止される構造が採用されることによって部品供給側の性能が高められているので、これら相互の性能向上により、より適切に小型部品の実装を行うことができる。
【0047】なお、上記実施例の実装機は、本発明に係る部品吸着ノズルが適用される実装機の一実施例であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記実施例のノズル27では、吸着孔30が円形の孔部30a〜30cにより構成されているが、各孔部30a〜30cの形状は厳密に円形である必要はなく、また、各孔部30a〜30cの径(大きさ)や、配置間隔等は、部品の大きさ等に応じて適宜選定するようにすればよい。なお、各孔部30a〜30cの径については、部品41における短片の寸法の5分の3程度の寸法に形成するのが望ましい。すなわち、これより径が大きい場合には、部品吸着の際に部品41に対してノズル部材21,22がわずかにずれただけでエアーリークが発生するため実用的ではなく、また、これより径が小さい場合には、部品41の大きさとの関係で充分な吸着力でもって部品吸着を行うことが難しくなるためである。
【0048】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、部品吸着ノズルの構造において、内部に負圧供給源に通じる通路を形成した軸体の先端部に上記通路と連通する略円形の3つの吸着孔を一列に並べて穿設し、部品吸着の際には、各吸着孔を介して部品に負圧が作用することによって部品の吸着を行うようにしたので、部品の吸着力を高めるべく吸着孔全体としての開口面積を充分に確保しても、吸着孔単位での開口面積を部品に対して比較的小さくでき、そのため、いわゆる立ち吸いといった部品吸着不良を未然に防止するすることができ、より確実、かつ適切に部品の吸着を行うことができる。しかも、部品にノズル軸回りの吸着ずれが発生したような場合には、両端の吸着孔を介して部品の長手方向両端に負圧が作用することにより当該吸着ずれが是正されるため、部品吸着をより適切に行うことができる。
【0049】特に、ノズルの各吸着孔の径を部品の短片寸法の略5分の3の寸法にすることで、部品に対して充分な吸着力でもって部品を吸着することができる。




 

 


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