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技術 部品保持装置、部品装着装置、及び部品装着方法

出願人 パナソニック株式会社
発明者 吉田義廣壁下朗奥田修北村尚之
出願日 1998年10月9日 (21年8ヶ月経過) 出願番号 1998-287668
公開日 1999年7月27日 (20年11ヶ月経過) 公開番号 1999-198079
状態 特許登録済
技術分野 マニプレータの把持部 マニプレータ・ロボット マニプレータ 電気部品の供給・取り付け
主要キーワード 上昇開始時刻 シャフト開口 通常部品 回転受け 装着品 ブロー動作 被装着体 動作終了時刻
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年7月27日)のものです。
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図面 (8)

課題

従来に比べて部品装着時間の短縮を図ることができる、部品保持装置、該部品保持装置を備えた部品装着装置を提供するを提供する。

解決手段

スプラインシャフト13の他端部13bにて空気通路27に接続され上記空気通路内大気圧状態復帰させる第1ブロー装置106と、上記スプラインシャフトの一端部13aの近傍にて上記空気通路に接続され上記空気通路内を大気圧状態に復帰させる第2ブロー装置107とを備えた。これにより上記空気通路内の真空圧大気圧に復帰させるために要する時間を従来よりも短縮することができる。

概要

背景

電子回路基板電子部品を自動的に装着する部品装着装置に備わる部品吸着ヘッド部は、上記電子部品を吸着し上記電子回路基板へ装着するためのノズルを備えている。近年では、上記電子部品の吸着及び装着の際の上記ノズルと上記電子部品との当接を精密に制御することが、生産される電子回路基板の品質を向上させる一つの要因になっている。以下に、図5を参照しながら、従来の電子部品装着装置の一例について説明する。図5は、従来の電子部品装着装置における、上記ノズルを含む上記部品吸着ヘッド部101と、上記電子部品を上記ノズルにて吸引するための吸引装置103と、ヘッド部101をX,Y方向に移動させるX,Yロボット102と、ヘッド部101、X,Yロボット102、及び吸引装置103の動作制御を行う制御装置104とを示す。ヘッド部101は、以下のような構造を有する。尚、図5にはヘッド部101の主要な構成部品のみを示し、例えばヘッド部101のボディー部等は図示を省略している。図5にて、符号135はスプラインシャフトであり、その一端部135aには、吸引動作にて電子部品138を吸着するノズル136が設けられ、その他端部135bには回転受け143が設けられている。

上記吸引動作を実行する吸引装置103は、スプラインシャフト135の他端部に吸引用管105を介して接続され、吸引装置103の吸引動作により空気は、ノズル136内及びスプラインシャフト135内を通り吸引装置103に導かれる。さらにスプラインシャフト135の他端部135bには、上記吸引用管105から分岐してブロー装置106が接続される。ブロー装置106は、ノズル136による電子部品138の吸着動作解除するため、スプラインシャフト135及びノズル136内の真空状態大気圧状態に戻すためのバルブを備えた装置である。

スプラインシャフト135には、当該スプラインシャフト135の軸方向に沿って2つのナット131,134が当該スプラインシャフト135を上記軸方向に滑動可能なようにして取り付けられている。さらに、このようなナット131,134は、それぞれベアリング132,133を介してヘッド部101の不図示のボディー部に保持される。よって、スプラインシャフト135は、上記ボディー部に対して、上記軸方向に移動可能であり、かつスプラインシャフト135の軸周り方向に回転可能である。

尚、スプラインシャフト135の上記軸周り方向への回転は、モータ142によってなされる。即ち、スプラインシャフト135には、スプラインシャフト135とともに回転するプーリー139が嵌合される。尚、スプラインシャフト135はプーリー139に対して軸方向に移動可能である。一方、モータ142の駆動軸にはプーリー141が取り付けられ、プーリー139とプーリー141とはベルト140にて連結される。よって、モータ142にてプーリー141が回転することでベルト140及びプーリー139を介してスプラインシャフト135はその軸周り方向に回転する。又、スプラインシャフト135の上記軸方向への移動は、モータ149にて行われる。即ち、モータ149の駆動軸にカップリング148を介して接続されたボールネジ145には、上記回転受け143に形成されている溝143aに係合するローラ144を先端に設けたレバー147が突設されたナット146が螺合している。よって、モータ149によりボールネジ145が回転することで、上記ローラ144が回転受け143に係合した状態で、レバー147が上記軸方向に移動し、それによりスプラインシャフト135は上記軸方向に移動する。

このような構成を備えた従来の部品装着装置の動作について図6を参照して説明する。ステップ(図内では「S」にて示す)101では、制御装置104の制御動作によりX,Yロボット102が動作して、ヘッド部101は電子部品の吸着場所である部品吸着位置に移動される。次のステップ102では、制御装置104の制御によりモータ149が駆動され、スプラインシャフト135、即ちノズル136が下降し、かつステップ103にて吸引装置103を駆動してステップ104にてノズル136に電子部品を吸着させる。次にステップ105にて、モータ149にてボールネジ145を逆回転してノズル136を上昇させる。次に、吸着した電子部品の装着方向を補正するため、制御装置104の制御によりモータ142を駆動してノズル136を適正位置まで回転させる。次にステップ106にて、再びX,Yロボットを駆動し、電子回路基板上の部品装着位置までヘッド部101を移動させた後、ステップ107にて再びモータ149を駆動してノズル136を下降させ、又、ステップ108にてブロー装置106を動作させながら電子部品138を電子回路基板上に装着する。装着後、電子部品138の吸着が解除された後、ステップ109にてスプラインシャフト135を介してノズル136を上昇させる。

概要

従来に比べて部品装着時間の短縮を図ることができる、部品保持装置、該部品保持装置を備えた部品装着装置を提供するを提供する。

スプラインシャフト13の他端部13bにて空気通路27に接続され上記空気通路内を大気圧状態に復帰させる第1ブロー装置106と、上記スプラインシャフトの一端部13aの近傍にて上記空気通路に接続され上記空気通路内を大気圧状態に復帰させる第2ブロー装置107とを備えた。これにより上記空気通路内の真空圧大気圧に復帰させるために要する時間を従来よりも短縮することができる。

目的

近年、電子部品138の装着動作高速化が望まれている。しかしながら上述した従来の部品装着装置では、電子部品138を吸着するノズル136が設けられるスプラインシャフト135の一端部135aとは反対側の他端部135bにブロー装置106が接続されている。よって、電子部品138の吸着を解除するためブロー装置106を動作させてからノズル136内が大気圧状態に復帰するまでの時間が長くなる。即ち、電子部品138を回路基板に装着した状態でノズル136が停止している時間(図7に示すIV部分)が長くなり、電子部品138の装着時間(図7に示すV部分)が長くなるという問題点がある。一方、上記装着時間を短縮するために、ノズル136の下降中におけるブロー装置106の動作開始タイミングを従来よりも早くすると、電子部品138が完全に回路基板に装着されない前にノズル136内が大気圧状態に復帰してしまい、電子部品138の吹き飛ばしが発生し装着が不安定となるという問題がある。本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、従来に比べて上記部品装着時間の短縮を図ることができる、部品保持装置、該部品保持装置を備えた部品装着装置、及び該部品装着装置にて実行される部品装着方法を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
5件

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請求項1

部品を保持するノズル(8)を一端部に備えてその軸方向に駆動されるシャフトを備えた部品保持装置であって、上記シャフトに設けられ上記ノズルに連通する空気通路(27)に上記シャフトの他端部にて接続され上記空気通路内吸引して上記空気通路を介して上記部品を上記ノズルに吸着保持させる吸引装置(103)と、上記部品の上記ノズルへの吸着解除するため、上記シャフトの上記他端部にて上記空気通路に接続され上記空気通路内を大気圧状態復帰させる第1ブロー装置(106)と、上記部品の上記ノズルへの吸着を解除するため、上記シャフトの上記一端部の近傍にて上記空気通路に接続され上記空気通路内を大気圧状態に復帰させる第2ブロー装置(107)と、を備えたことを特徴とする部品保持装置。

請求項2

上記シャフトに設けられ、上記シャフトの周面に磁石及びコイルのいずれか一方を固定するとともに、上記シャフトの周囲に上記コイル及び磁石のいずれか他方を配して、上記シャフトをその軸方向に駆動するボイスコイルモータ(21)をさらに備え、上記第2ブロー装置は上記ボイスコイルモータに接続され上記ボイスコイルモータ内において上記空気通路に開けられた開口を介して上記空気通路内を大気圧状態に復帰させる、請求項1記載の部品保持装置。

請求項3

請求項1又は2記載の部品保持装置を備えたことを特徴とする部品装着装置

請求項4

上記第1ブロー装置及び上記第2ブロー装置に接続され、上記部品を保持しているノズルが最下降点に到達した時点から上記ノズルが上昇を開始する時点までの間に上記空気通路を大気圧状態として部品保持を解除し上記部品を被装着体上に装着するように上記第1ブロー装置及び上記第2ブロー装置の空気供給開始タイミングを制御する制御装置をさらに備えた、請求項3記載の部品装着装置。

請求項5

上記供給開始タイミングは、上記ノズルに保持されている部品の重量に基づき制御される、請求項4記載の部品装着装置。

請求項6

上記ノズルに保持されている部品の重量がほぼ5gを超えるとき、上記供給開始タイミングは上記ノズルが上記最下降点に到達した時点である、請求項5記載の部品装着装置。

請求項7

電子部品を吸着しているノズルを上記電子部品の厚み方向に沿って最下降点まで下降させて回路基板上に上記電子部品を装着する部品装着方法であって、上記ノズルが上記最下降点に到達した時点から上記ノズルが上記厚み方向に沿って上昇を開始する時点までの間に上記ノズル内が大気圧状態となり上記吸着が解除され上記電子部品が上記回路基板上に装着されるように上記ノズル内への空気供給開始タイミングを設定することを特徴とする部品装着方法。

請求項8

上記ノズル内への空気供給終了は、上記ノズルが上記上昇を開始する時点に一致させている、請求項7記載の部品装着方法。

請求項9

上記供給開始タイミングは、上記ノズルに保持されている電子部品の重量に基づき制御される、請求項7又は8記載の部品装着方法。

請求項10

上記ノズルに保持されている電子部品の重量がほぼ5gを超えるとき、上記供給開始タイミングは上記ノズルが上記最下降点に到達した時点である、請求項9記載の部品装着方法。

技術分野

0001

本発明は、例えば電子部品電子回路基板上に装着するような部品保持装置、該部品保持装置を備えた部品装着装置、及び該部品装着装置にて実行される部品装着方法に関する。

背景技術

0002

電子回路基板へ電子部品を自動的に装着する部品装着装置に備わる部品吸着ヘッド部は、上記電子部品を吸着し上記電子回路基板へ装着するためのノズルを備えている。近年では、上記電子部品の吸着及び装着の際の上記ノズルと上記電子部品との当接を精密に制御することが、生産される電子回路基板の品質を向上させる一つの要因になっている。以下に、図5を参照しながら、従来の電子部品装着装置の一例について説明する。図5は、従来の電子部品装着装置における、上記ノズルを含む上記部品吸着ヘッド部101と、上記電子部品を上記ノズルにて吸引するための吸引装置103と、ヘッド部101をX,Y方向に移動させるX,Yロボット102と、ヘッド部101、X,Yロボット102、及び吸引装置103の動作制御を行う制御装置104とを示す。ヘッド部101は、以下のような構造を有する。尚、図5にはヘッド部101の主要な構成部品のみを示し、例えばヘッド部101のボディー部等は図示を省略している。図5にて、符号135はスプラインシャフトであり、その一端部135aには、吸引動作にて電子部品138を吸着するノズル136が設けられ、その他端部135bには回転受け143が設けられている。

0003

上記吸引動作を実行する吸引装置103は、スプラインシャフト135の他端部に吸引用管105を介して接続され、吸引装置103の吸引動作により空気は、ノズル136内及びスプラインシャフト135内を通り吸引装置103に導かれる。さらにスプラインシャフト135の他端部135bには、上記吸引用管105から分岐してブロー装置106が接続される。ブロー装置106は、ノズル136による電子部品138の吸着動作解除するため、スプラインシャフト135及びノズル136内の真空状態大気圧状態に戻すためのバルブを備えた装置である。

0004

スプラインシャフト135には、当該スプラインシャフト135の軸方向に沿って2つのナット131,134が当該スプラインシャフト135を上記軸方向に滑動可能なようにして取り付けられている。さらに、このようなナット131,134は、それぞれベアリング132,133を介してヘッド部101の不図示のボディー部に保持される。よって、スプラインシャフト135は、上記ボディー部に対して、上記軸方向に移動可能であり、かつスプラインシャフト135の軸周り方向に回転可能である。

0005

尚、スプラインシャフト135の上記軸周り方向への回転は、モータ142によってなされる。即ち、スプラインシャフト135には、スプラインシャフト135とともに回転するプーリー139が嵌合される。尚、スプラインシャフト135はプーリー139に対して軸方向に移動可能である。一方、モータ142の駆動軸にはプーリー141が取り付けられ、プーリー139とプーリー141とはベルト140にて連結される。よって、モータ142にてプーリー141が回転することでベルト140及びプーリー139を介してスプラインシャフト135はその軸周り方向に回転する。又、スプラインシャフト135の上記軸方向への移動は、モータ149にて行われる。即ち、モータ149の駆動軸にカップリング148を介して接続されたボールネジ145には、上記回転受け143に形成されている溝143aに係合するローラ144を先端に設けたレバー147が突設されたナット146が螺合している。よって、モータ149によりボールネジ145が回転することで、上記ローラ144が回転受け143に係合した状態で、レバー147が上記軸方向に移動し、それによりスプラインシャフト135は上記軸方向に移動する。

0006

このような構成を備えた従来の部品装着装置の動作について図6を参照して説明する。ステップ(図内では「S」にて示す)101では、制御装置104の制御動作によりX,Yロボット102が動作して、ヘッド部101は電子部品の吸着場所である部品吸着位置に移動される。次のステップ102では、制御装置104の制御によりモータ149が駆動され、スプラインシャフト135、即ちノズル136が下降し、かつステップ103にて吸引装置103を駆動してステップ104にてノズル136に電子部品を吸着させる。次にステップ105にて、モータ149にてボールネジ145を逆回転してノズル136を上昇させる。次に、吸着した電子部品の装着方向を補正するため、制御装置104の制御によりモータ142を駆動してノズル136を適正位置まで回転させる。次にステップ106にて、再びX,Yロボットを駆動し、電子回路基板上の部品装着位置までヘッド部101を移動させた後、ステップ107にて再びモータ149を駆動してノズル136を下降させ、又、ステップ108にてブロー装置106を動作させながら電子部品138を電子回路基板上に装着する。装着後、電子部品138の吸着が解除された後、ステップ109にてスプラインシャフト135を介してノズル136を上昇させる。

発明が解決しようとする課題

0007

近年、電子部品138の装着動作高速化が望まれている。しかしながら上述した従来の部品装着装置では、電子部品138を吸着するノズル136が設けられるスプラインシャフト135の一端部135aとは反対側の他端部135bにブロー装置106が接続されている。よって、電子部品138の吸着を解除するためブロー装置106を動作させてからノズル136内が大気圧状態に復帰するまでの時間が長くなる。即ち、電子部品138を回路基板に装着した状態でノズル136が停止している時間(図7に示すIV部分)が長くなり、電子部品138の装着時間(図7に示すV部分)が長くなるという問題点がある。一方、上記装着時間を短縮するために、ノズル136の下降中におけるブロー装置106の動作開始タイミングを従来よりも早くすると、電子部品138が完全に回路基板に装着されない前にノズル136内が大気圧状態に復帰してしまい、電子部品138の吹き飛ばしが発生し装着が不安定となるという問題がある。本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、従来に比べて上記部品装着時間の短縮を図ることができる、部品保持装置、該部品保持装置を備えた部品装着装置、及び該部品装着装置にて実行される部品装着方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明の第1態様である部品保持装置は、部品を保持するノズルを一端部に備えてその軸方向に駆動されるシャフトを備えた部品保持装置であって、上記シャフトに設けられ上記ノズルに連通する空気通路に上記シャフトの他端部にて接続され上記空気通路内を吸引して上記空気通路を介して上記部品を上記ノズルに吸着保持させる吸引装置と、上記部品の上記ノズルへの吸着を解除するため、上記シャフトの上記他端部にて上記空気通路に接続され上記空気通路内を大気圧状態に復帰させる第1ブロー装置と、上記部品の上記ノズルへの吸着を解除するため、上記シャフトの上記一端部の近傍にて上記空気通路に接続され上記空気通路内を大気圧状態に復帰させる第2ブロー装置と、を備えたことを特徴とする。

0009

又、本発明の第2態様である部品装着装置は、上記第1態様の部品保持装置を備えたことを特徴とする。

0010

又、本発明の第3態様である部品装着方法は、電子部品を吸着しているノズルを上記電子部品の厚み方向に沿って最下降点まで下降させて回路基板上に上記電子部品を装着する部品装着方法であって、上記ノズルが上記最下降点に到達した時点から上記ノズルが上記厚み方向に沿って上昇を開始する時点までの間に上記ノズル内が大気圧状態となり上記吸着が解除され上記電子部品が上記回路基板上に装着されるように上記ノズル内への空気供給開始タイミングを設定することを特徴とする。

発明を実施するための最良の形態

0011

本発明の一実施形態の部品保持装置、該部品保持装置を備えた部品装着装置、及び該部品装着装置にて実行される部品装着方法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、上述の説明にて使用した図5ないし図7も含めた各図において、同じ構成部分については同じ符号を付しその説明を省略する。又、上記「課題を解決するための手段」に記載する「部品保持装置」の機能を果たす部分は、本実施形態では以下に説明する、部品吸着ヘッド部6と、吸引装置103と、第1ブロー装置106と、第2ブロー装置107とを備えた部分に相当する。又、「部品」の一例として電子部品を例に採る。図4は、本実施形態の部品装着装置50の全体を示す概略図である。2は電子回路基板1を搬入搬出し、又、生産時には回路基板1を保持する搬送部である。3及び4はともに回路基板1に装着する電子部品を収納し、供給する電子部品供給部であり、電子部品供給部3は電子部品を仮固定したテープをリールに巻回しリール式の電子部品供給部であり、電子部品供給部4は電子部品をトレイに収めたトレイ式の電子部品供給部である。電子部品を吸着するノズル8を備え該ノズル8の昇降回転動作等を行う部品吸着ヘッド部6は、該ヘッド部6をX,Y方向に移動させるX,Yロボット5に装着されている。電子部品の吸着時には、X,Yロボット5にて部品吸着ヘッド部6、即ちノズル8を、電子部品供給部3又は4における電子部品保持位置へ移動させた後、部品吸着ヘッド部6はノズル8を下降して電子部品を吸着し、吸着後ノズル8を上昇させる。ノズル8に吸着されている電子部品の吸着状況は、部品認識カメラ7にて撮像され、該撮像情報に基づき電子回路基板1への装着前に電子部品の吸着角度の補正等の要否が判断される。ノズル8に吸着された電子部品は、X,Yロボット5によるヘッド部6の移動によりX,Y方向に移動されて電子回路基板1上の所定位置まで移動される。そしてヘッド部6の動作によりノズル8が下降し電子回路基板1上の所定の部品装着位置へ電子部品を装着し、電子部品の吸着を解除する。以上の動作を繰り返すことで、各電子部品が電子部品供給部3又は4から電子回路基板1上へ装着されていく。

0012

図1には、上述のノズル8を有する部品吸着ヘッド部6と、上述したX,Yロボット5と、上記電子部品をノズル8にて吸引するための吸引装置103と、第1ブロー装置106と、第2ブロー装置107と、及び部品吸着ヘッド部6、X,Yロボット5、吸引装置103、第1ブロー装置106、第2ブロー装置107の動作制御を行う制御装置11とを示す。ここで「部品保持装置」の機能を果たす部分は、上述のように、部品吸着ヘッド部6と、吸引装置103と、第1ブロー装置106と、第2ブロー装置107とを備えた部分に相当する。又、図1では、便宜上、X,Yロボット5が直接にノズル8を有するスプラインシャフト13を駆動するように図示しているが、上述のように、X,Yロボット5にて部品吸着ヘッド部6が移動されるものである。詳細は以下に説明するが、従来に比べ本実施形態では、ノズル8を先端部13aに設けたスプラインシャフト13をその軸方向に移動させるために当該スプラインシャフト13にボイスコイルモータを取り付け、さらにスプラインシャフト13の軸方向への移動量を検出するためにスプラインシャフト13に検出装置を設けた。尚、従来のヘッド部101における構成と同様の構成部分については略説する。

0013

スプラインシャフト13には、当該スプラインシャフト13の軸方向に沿って2つのナット131,134が当該スプラインシャフト135を上記軸方向に滑動可能なようにして取り付けられている。さらに、このようなナット131,134は、それぞれベアリング132,133を介して部品吸着ヘッド部6の不図示のボディー部に支持される。よって、スプラインシャフト13は、上記ボディー部に対して、上記軸方向に移動可能であり、かつスプラインシャフト13の軸周り方向に回転可能である。尚、スプラインシャフト13の軸周り方向への回転は、当該部品吸着ヘッド部6に備えたモータ142によってベルト140を介して行われる。尚、モータ142は制御装置11に接続され、スプラインシャフト13の軸周り方向への回転角度は、例えばモータ142に取り付けたエンコーダ送出する信号に基づき制御装置11にて演算され、該演算結果に基づきモータ142の動作をフィードバック制御することで制御される。又、スプラインシャフト13の先端部13aには、吸引時にゴミ侵入を防ぐため内部にフィルタ137を備え電子部品138を吸着するノズル8が設けられている。又、スプラインシャフト13の先端部13aから後述のボイスコイルモータ21の内部部分を通りスプラインシャフト13の他端部13bまで、スプラインシャフト13の内部にはその軸方向に沿って、フィルタ137を介して吸引される空気、及びブロー用空気の通路として空気通路27が形成されている。該空気通路27には、従来と同様にスプラインシャフト13の他端部13bにて、吸引装置103に連通する吸引用管105が接続される。吸引装置103は制御装置11に接続され制御装置11にて動作制御される。よって、吸引装置103の吸引動作により、空気通路27、及びフィルタ137を介してノズル8の先端から空気が吸引され、これによってノズル8の先端に電子部品138が吸着される。さらに、スプラインシャフト13の他端部13bには、上記吸引用管105から分岐して第1ブロー装置106が接続される。第1ブロー装置106も制御装置11に接続される。

0014

スプラインシャフト13において、部品吸着ヘッド部6のボディー部にスプラインシャフト13を回転可能に支持するベアリング132とベアリング133とに挟まれた部分には、スプラインシャフト13を駆動軸としてボイスコイルモータ21を設ける。即ち、スプラインシャフト13の周面には磁石23が固定される。又、ボイスコイルモータ21のケーシング21a内には、スプラインシャフト13の軸方向への移動範囲においてスプラインシャフト13の軸方向に沿って、かつ磁石23と非接触な状態で磁石23の周囲には、ボイスコイル22が設けられる。このようなボイスコイルモータ21は、当該部品装着装置に備わる制御装置11に接続され制御装置11にて動作制御される。即ち、ボイスコイル22に通電することでボイスコイルモータ21の磁石23は上昇位置12aと下降位置12bとの間で移動し、それによりスプラインシャフト13及びノズル8は軸方向に移動する。尚、ボイスコイルモータ21の構造として、スプラインシャフト13の周面にボイスコイルを固定し、スプラインシャフト13の移動範囲においてスプラインシャフト13の軸方向に沿って、かつ上記ボイスコイルと非接触な状態で上記ボイスコイルの周囲に磁石を設けてもよい。

0015

さらに、スプラインシャフト13の一端部13aの近傍部分には、上記空気通路27と第2ブロー装置107とをつなぐための開口が形成される。本実施形態では、上記ボイスコイルモータ21の内部24において、上記空気通路27にはスプラインシャフト13の直径方向に沿ってシャフト開口27aが開けられる。又、ボイスコイルモータ21のケーシング21aには穴26が設けられる。ケーシング21aの表面であって穴26が開口する部分には、エアージョイント25を設け、該エアージョイント25は当該部品吸着ヘッド部6若しくは当該部品装着装置に備わる第2ブロー装置107がホースを介して接続される。尚、上記シャフト開口27a及び上記穴26はともにボイスコイルモータ21の内部24に開口している。第1ブロー装置106及び第2ブロー装置107は、いずれも、吸引装置103にて発生した空気通路27内の真空圧を大気圧状態に復帰させるため、バルブ操作により圧縮空気を空気通路27へ供給する装置であり、第1ブロー装置106及び第2ブロー装置107とも制御装置11にて動作制御される。本実施形態において、第2ブロー装置107は第1ブロー装置106に比べて約8倍の空気供給量を有する。このように、第1ブロー装置106及び第2ブロー装置107によるブロー動作により空気通路27内の真空圧が大気圧に復帰されるが、本実施形態では、従来に比べてノズル8の近傍にて、さらに第2ブロー装置107を追加したことより、従来に比べてより短時間にて空気通路27内を大気圧に復帰させることができる。

0016

又、スプラインシャフト13の他端部13bには、スプラインシャフト13と同芯軸上で軸方向に沿って棒状の磁気スケール28が取り付けられている。尚、磁気スケール28は、被検出部材の機能を果たす一実施形態に相当するものである。該磁気スケール28は、その軸方向に沿ってS極とN極とが交互に一定間隔着磁されたものである。尚、磁気スケール28をスプラインシャフト13の同芯軸上に配置する理由は、スプラインシャフト13はモータ142にて軸周り方向に回転されるので、それに伴い磁気スケール28が円を描いて回転するのを防ぐことで後述の磁気センサ29による磁気検出を容易にするためである。

0017

磁気スケール28の磁気を検出するため、磁気スケール28とは非接触な状態で磁気センサ29が当該部品吸着ヘッド部6に固定される。よって、スプラインシャフト13が軸方向へ移動することに伴う磁気スケール28の上記軸方向への移動による磁気の変化を磁気センサ29で検出し、その検出情報は磁気センサ29から制御装置11に送出される。又、スプラインシャフト13の移動の原点を検出するため、磁気スケール28の先端部分には、磁気スケール28と非接触な状態で透過センサ30が当該部品吸着ヘッド部6に固定される。透過センサ30は、例えば発光受光素子を備え、磁気スケール28の先端による遮光の有無を検出し、その検出結果を制御装置11に送出する。尚、上述した磁気スケール28、磁気センサ29、及び透過センサ30が、検出装置の機能を果たす一実施形態に相当する。

0018

よって、制御装置11は、透過センサ30から供給される検出結果に基づき、例えば遮光無から遮光有に変化した時点を上記原点と判断し、さらに、磁気センサ29から供給される、磁気スケール28に着磁された磁極変化情報に基づき、スプラインシャフト13の移動量を演算し、該演算結果に基づきボイスコイルモータ21への通電を制御してボイスコイルモータ21の動作を制御する。

0019

尚、スプラインシャフト13の移動量を検出するための上記検出装置は、上述した磁気スケール28、磁気センサ29及び透過センサ30に限定されるものではなく、スプラインシャフト13の移動量を測定可能な公知の器具を使用することができる。

0020

このように構成される本実施形態の部品吸着ヘッド部6を含む上記部品保持装置を備えた部品装着装置の動作について図2を参照して以下に説明する。まず、制御装置11の制御により、搬送部2は電子回路基板1を前工程から搬入し装着位置にて支持する。一方、部品吸着ヘッド部6に備わる透過センサ30は、磁気スケール28の先端によって遮光がなされた時点でスプラインシャフト13の移動の原点を検出する。該原点検出情報は、透過センサ30から制御装置11へ送出される。次に、ステップ1にて、制御装置11の制御により、X,Yロボット5は、部品吸着ヘッド部6をリール式電子部品供給部3またはトレイ式電子部品供給部4における部品保持位置へ移動する。次に、ステップ2にて、制御装置11の制御により、ボイスコイルモータ21へ通電することでスプラインシャフト13を下降させるが、このとき、磁気スケール28の下降に伴う磁気センサ29の出力情報に基づき制御装置11はスプラインシャフト13の下降量を制御する。ボイスコイルモータ21の駆動によりスプラインシャフト13及びノズル8が下降すると、ステップ3では制御装置11の制御により、吸引装置103によって吸引動作が開始される。よって、空気通路27、及びフィルタ137を介してノズル8の先端から空気が吸引される。ステップ4にて、ノズル8の先端がリール式電子部品供給部3又はトレイ式電子部品供給部4に収納されている電子部品138に接近若しくは接触したとき、ノズル8の先端に電子部品138が吸着される。

0021

ステップ5では、制御装置11の制御により、電子部品138の吸着後、ボイスコイルモータ21を駆動することでボイスコイルモータ21の磁石23が上昇位置12aに到達するまでノズル8は上昇する。次に、制御装置11の制御により、X,Yロボット5は部品吸着ヘッド部6を部品認識カメラ7上に移動し、部品認識カメラ7はノズル8に吸着されている電子部品138の吸着姿勢を撮像し、この撮像情報を制御装置11へ送出する。制御装置11は、この撮像情報に基づき必要な場合には、モータ142を駆動しベルト140を介してスプラインシャフト13をその軸周り方向に回転させることで、上記吸着姿勢の位置補正を行う。次に、ステップ6にて制御装置11の制御により、X,Yロボット5は、部品吸着ヘッド部6を電子回路基板1上に移動する。そしてステップ7にて、制御装置11は、再びボイスコイルモータ21へ通電することで、スプラインシャフト13及びノズル8を下降させる。該下降動作を行いながら、制御装置11は、ステップ8にて第1ブロー装置106及び第2ブロー装置107を動作させ、空気通路27内へ空気を供給し空気通路27内の真空圧を大気圧へ復帰させる。

0022

尚、本実施形態では、第1ブロー装置106及び第2ブロー装置107が同時に動作を開始するが、上述のように第2ブロー装置107の方が第1ブロー装置106に比べ空気供給量が大きいので、第2ブロー装置107を先に動作開始させてもよい。又、図3では、ノズル8の上昇開始直前に空気通路27内が大気圧に戻るという、タイミングを示しているが、ボイスコイルモータ21の磁石23が上記下降位置12bに到達することでノズル8が最下降点に到達した時点からノズル8が上昇開始する時点までの時間(図示のXIVに相当)内に空気通路27内が大気圧に戻るように、第1及び第2のブロー装置106,107の動作開始タイミングを設定する。尚、本実施形態では、ノズル8が上記最下降点に到達する40msec前に設定している。又、本実施形態では第1及び第2のブロー装置106,107の動作時間図3のXIに相当)は約60msecである。尚、第1及び第2のブロー装置106,107の動作終了時刻と、ノズル8の上昇開始時刻とは一致する。

0023

又、第1及び第2のブロー装置106,107の動作時間は、ノズル8が保持する部品の例えば大きさ等に応じて予め制御装置11にタイマー設定されている。例えば、ノズル8にて保持している部品が40×40mm程度の大きさにてなるQFP(Quad Flat Gull Wing Leaded Package)や、コネクタ部品等の異形部品のように、上記QFPで約5gを超える部品、上記異形部品で上記約5gより若干軽い重さを超える部品であるときには、第1及び第2のブロー装置106,107の動作時間は上記約60msecに比べて短く、上記最下降点に到達した時点にて第1及び第2のブロー装置106,107の動作が開始され、ノズル8の上昇開始時刻にて動作が終了するような時間に設定している。これは、上記重量を有する大型部品通常部品に比べて重いので、上記最下降点にノズル8が到達する前に上記ブロー動作を開始すると吸着力低下により、保持している部品が回路基板1上に接地する前に落下してしまう可能性が生じるからである。尚、保持している部品が回路基板1上に接地したことは、上記磁気センサ29の送出情報に基づくスプラインシャフト13の移動量、及びボイスコイルモータ21に作用する荷重値の変化つまりボイスコイルモータ21へ供給する電流値の変化に基づき検出可能である。又、制御装置11には、回路基板1への部品の装着順情報、該装着順情報に従い装着すべき部品に関する情報、及び回路基板1における部品装着位置情報等が予め格納されている。上記部品情報には部品の寸法、重量等の情報が含まれることから、制御装置11は、ノズル8に現在保持している部品の重量を認識しており、上述のようにタイマー設定された第1及び第2のブロー装置106,107の動作時間の内から当該部品に対応した動作時間を選択する。

0024

空気通路27内が大気圧に復帰することで、吸着している電子部品138は回路基板1上の部品装着位置へ装着される。ステップ9では、上記装着後、ノズル8は上昇し、再び、次の部品の吸着の準備を行う。

0025

以上説明したように、本実施形態の部品保持装置、及び該部品保持装置を備えた部品装着装置によれば、第1ブロー装置106及び第2ブロー装置107の2つのブロー装置を設け、ノズル8の近傍からブロー動作を行うように第2ブロー装置107を設けた。よって、空気通路27内の真空圧が大気圧に復帰するために要する時間は、従来の場合に比べて短くなる。したがって、図3に示す部品装着時間XVを、従来の部品装着時間Vに比べて短くすることができる。尚、上記部品装着時間XVは、ヘッド部の移動に対応する時間であり、ノズル8の下降開始から、部品を装着し、ノズル8の上昇終了までの時間である。

0026

尚、本実施形態では、スプラインシャフト13の移動を、該スプラインシャフト13に設けたボイスコイルモータ21にて行うようにし、ボイスコイルモータ21への通電を制御装置11にて制御するようにしたことから、スプラインシャフト13の移動を正確に行うことができる。よって、ノズル8による電子部品138の吸着のとき、及び吸着している電子部品138を回路基板1に装着するときには、ボイスコイルモータ21への電力を制御することで、ノズル8が電子部品138に与える加圧力を制御することができる。さらに、スプラインシャフト13の移動を検出する磁気スケール28を剛体であるスプラインシャフトに直結しており、又、ノズル8も剛体であるスプラインシャフト13に直結されている。したがって、スプラインシャフト13の軸方向への移動に伴う磁気スケール28の移動量とノズル8の上記軸方向への移動量とは完全に一致する。このような構造を採用したことから、磁気スケール28の移動量を検出することで、スプラインシャフト13を下降させノズル8の先端を電子部品138に接触させるとき、及びノズル8に吸着した電子部品138を電子回路基板1上に装着するときのスプラインシャフト13の移動量を正確に検出することができる。したがって、本実施形態によれば、電子部品の装着品質の向上を図ることができる。

0027

尚、本実施形態では、ノズル8を備えたスプラインシャフト13は鉛直方向に移動するが、スプラインシャフト13の移動方向はこれに限るものではなく、部品供給部及び回路基板の向きに合わせて上記移動方向は設定可能である。

0028

又、本実施形態では、部品として電子部品を例に採ったがこれに限定されるものではない。又、本実施形態では、部品が装着される被装着体を電子回路基板としたが、これに限定されるものではない。

0029

上述の実施形態では、図1に示すように第1ブロー装置106はスプラインシャフト13の他端部13bに接続される吸引用管105に設けられているが、第2ブロー装置107のようにボイスコイルモータ21のケーシング21aに穴を設けエアージョイント及び配管を介して接続することもできる。但し、この場合、部品吸着ヘッドにおけるスペース上の問題から、第2ブロー装置107と上記ケーシング21aとの接続距離の約8倍の接続距離を介して第1ブロー装置106は上記ケーシング21aに接続される。よって、このような構成にあっても、上述の実施形態の場合と同様に第1ブロー装置106による空気通路27内の大気圧復帰は、第2ブロー装置107に比べて遅くなってしまう。

発明の効果

0030

以上詳述したように本発明の第1態様の部品保持装置、第2態様の部品装着装置によれば、シャフトの他端部にて上記空気通路に接続され上記空気通路内を大気圧状態に復帰させる第1ブロー装置と、上記シャフトの一端部の近傍にて上記空気通路に接続され上記空気通路内を大気圧状態に復帰させる第2ブロー装置とを備えたことより、空気通路内の真空圧を大気圧に復帰させるために要する時間を従来よりも短縮することができる。

0031

又、本発明の第3態様の部品装着方法によれば、ノズルが最下降点に到達した時点から上記ノズルが電子部品の厚み方向に沿って上昇を開始する時点までの間に上記ノズル内を大気圧状態とし部品吸着を解除して上記電子部品を上記回路基板上に装着するように上記ノズル内への空気供給開始タイミングを設定した。よって、空気通路内の真空圧を大気圧に復帰させるために要する時間を従来よりも短縮することができ、又、ノズルが吸着している電子部品の形状や重さに基づき上記空気供給開始タイミングを設定することができる。

図面の簡単な説明

0032

図1本発明の実施形態の部品保持装置の構成を示す図である。
図2図1に示す部品保持装置の動作を示すフローチャートである。
図3図1に示す部品保持装置に関する動作のタイミングチャートである。
図4図1の部品保持装置を備えた部品装着装置を示す斜視図である。
図5従来の部品保持装置の構造を示す図である。
図6図5に示す部品保持装置の動作を示すフローチャートである。
図7図5に示す部品保持装置に関する動作のタイミングチャートである。

--

0033

6…部品吸着装置部、8…ノズル、11…制御装置、13…スプラインシャフト、21…ボイスコイルモータ、103…吸引装置、106…第1ブロー装置、107…第2ブロー装置。

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