(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル孔から吸引されるエアーの流れを電子部品の全域に作用させることで、当該電子部品をノズル形成面に吸着するようにした電子部品の吸着ノズルにおいて、
前記エアーの流れの流速分布が、前記ノズル形成面の中心から径方向外方に向かって徐々に遅くなり、且つ前記流速分布における等速線が、電子部品の平面形状と略相似形になるように、前記ノズル孔を複数の吸引孔で構成し配設したことを特徴とする電子部品の吸着ノズル。
【請求項２】
前記複数の吸引孔は、前記ノズル形成面の中心に形成した太径の吸引孔と、当該太径の吸引孔の周囲に形成した複数の細径の吸引孔とから成ることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の吸着ノズル。
【請求項３】
前記電子部品は長方形の平面形状を有しており、前記複数の細径の吸引孔は同一径に形成された４個の吸引孔で構成され、当該４個の吸引孔は前記太径の吸引孔を中心として左右に2個ずつ、相互に縦横線対称に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の電子部品の吸着ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば吸着した電子部品を基板などに装着する電子部品装着装置の、装着ヘッドに搭載される電子部品の吸着ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電子部品の吸着ノズルとして、特開平７−１９００５０号公報に記載のものが知られている。この電子部品装着装置では、装着装置本体を挟んで、装着装置本体に電子部品を供給する供給系と、装着装置本体から電子部品の装着を受ける装着系とが配設され、装着装置本体には、その回転テーブルの外周部に複数本の吸着ノズルを保持した装着ヘッドが設けられている。回転テーブルは間欠回転しながら、装着ヘッドを供給系と装着系との間で回転送りし、その際、装着ヘッドは、吸着ノズルで供給系から電子部品を吸着し、位置補正した後これを装着系の基板に装着する。
【０００３】
各吸着ノズルの先端は、円形でかつ平坦なノズル形成面となっており、このノズル形成面の中心に、真空吸引装置に連なる円形のノズル孔が形成されている。すなわち、ノズル孔から吸引されるエアーの流れを利用して、電子部品を吸着すると共に保持するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の吸着ノズルでは、供給系において電子部品が微妙に位置ずれして供給されることが多く、これをそのまま吸着してしまうため、吸着位置から装着位置に至る回転送りの途中で、θ（回転）方向などの位置補正をほとんど毎回行う必要があった。また、この回転送りは、移動および停止を繰り返す間欠送りとなるため、装着装置本体が高速になると、移動および停止の際の慣性により、位置補正後や位置認識後の電子部品が再度、位置ずれしてしまう不具合があった。
【０００５】
本発明は、吸着の際に電子部品の位置補正を行うことができると共に、移動の際に吸着した電子部品の位置ずれを有効に防止することができる電子部品の吸着ノズルを提供することをその目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品の吸着ノズルは、ノズル孔から吸引されるエアーの流れを電子部品の全域に作用させることで、電子部品をノズル形成面に吸着するようにした電子部品の吸着ノズルにおいて、エアーの流れの流速分布が、ノズル形成面の中心から径方向外方に向かって徐々に遅くなり、且つ流速分布における等速線が、電子部品の平面形状と略相似形になるように、ノズル孔を複数の吸引孔で構成し配設したことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、ノズル孔から吸引されるエアーの流れが電子部品の全域に作用する。すなわち、粘性流体であるエアーの流れにより、電子部品を吸着せんとする吸引力が発生し、この吸引力が電子部品の全域に作用する。この場合、電子部品が、例えば長方形の平面形状を有し、長辺方向に位置ずれした状態で吸着されるとすると、ノズル形成面の中心から近い位置にある一方の短辺側から電子部品の表面に沿ってノズル孔に至るエアーは、流路が短い分、粘性抵抗が小さく、流速の低下は小さくなる。逆に、遠い位置にある他方の短辺側から電子部品の表面に沿ってノズル孔に至るエアーは、流路が長い分、粘性抵抗が大きく、流速の低下は大きくなる。
【０００８】
すなわち、一方の短辺側からノズル孔に至るエアーの流れは、他方の短辺側からノズル孔に至るエアーの流れより高速となる。このため、ベルヌーイの定理により、高速側が低速側より圧力が低くなり（電子部品が短辺方向に位置ずれしていても、同様）、電子部品にノズル孔の中心位置に横移動させようとする力が働く。また、エアーの流れの流速分布が、ノズル形成面の中心から径方向外方に向かって徐々に遅くなるように構成されているため、上記の高速側と低速側との流速差がより大きくなり、電子部品を横移動させようとする力は、より強くなる。
【０００９】
この流速差は、電子部品が吸着される過程で電子部品の表面をエアーが十分に流れることで生ずるため、従来の単一ノズル孔のように、エアーの強い流れに乗って電子部品が瞬時に吸着され、電子部品の表面をエアーが十分に流れないものでは、生じ難い。すなわち、従来のものでは、上記の流速差が小さく、電子部品を横移動させようとする力は小さい。また、電子部品を吸着した後にあっては、ノズル孔を複数の吸引孔で構成しているため、従来の単一ノズル孔に比して、吸着した電子部品により閉塞される断面積が小さく、その分、エアーの流速が保持され吸引力が大きくなる。すなわち、電子部品の吸着保持力が大きくなる。
【００１１】
更に、流速分布における等速線が、電子部品の平面形状と略相似形になるように、複数の吸引孔を配設したので、電子部品の平面形状にエアーの流速分布を合致させることができるため、電子部品を横移動させる力および電子部品の吸着保持力を、より効率よく発揮させることができる。
【００１２】
これらの場合、複数の吸引孔は、ノズル形成面の中心に形成した太径の吸引孔と、太径の吸引孔の周囲に形成した複数の細径の吸引孔とから成ることが、好ましい。
【００１３】
小さい電子部品を吸着する場合には、これに合わせてノズル形成面および各吸引孔の径を小さくする必要があり、各吸引孔の形成が難しくなる。複数の吸引孔を、中心位置の太径の吸引孔と、その周囲の複数の細径の吸引孔とで構成するようにすれば、エアーの所望の流速分布を作り出すための各吸引孔の形成を、吸引孔の数をできる限り少なく且つ比較的簡単に行うことができる。
【００１４】
この場合、電子部品は長方形の平面形状を有しており、複数の細径の吸引孔は同一径に形成された４個の吸引孔で構成され、４個の吸引孔は太径の吸引孔を中心として左右に２個ずつ、相互に縦横線対称に配設されていることが、好ましい。
【００１５】
この構成によれば、長方形の平面形状を有する電子部品に合わせて、ノズル孔を最も少なく且つ簡単に形成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係る電子部品の吸着ノズルを搭載した電子部品装着装置について説明する。図１は電子部品装着装置の側面図であり、図２はその平面図である。両図に示すように、この電子部品装着装置１は、装着装置本体２を挟んで相互に平行に、電子部品Ａを供給する供給系３と、電子部品Ａを基板Ｂに装着する装着系４とを配して構成されている。装着装置本体２には、駆動系の主体を為すインデックスユニット１１と、これに連結された回転テーブル１２と、回転テーブル１２の外周部に搭載した複数個（１２個）の装着ヘッド１３とが設けられており、回転テーブル１２は、インデックスユニット１１により、装着ヘッド１３の個数に対応する間欠ピッチで間欠回転される。回転テーブル１２が間欠回転すると、各装着ヘッド１３に搭載した吸着ノズル１４が供給系３および装着系４に適宜臨み、供給系３から供給された電子部品Ａを吸着した後、装着系４に回転搬送し、装着系４に導入した基板Ｂにこれを装着する。
【００１７】
供給系３は、基板Ｂに装着する電子部品Ａの種類に応じた数のテープカセット２１を有し、テープカセット２１は、一対のガイドレール２２，２２にスライド自在に案内された供給台２３に、横並びに着脱自在に取り付けられている。供給台２３には、そのスライド方向にボールねじ２４が螺合しており、供給台２３は、ボールねじ２４の一方の端に連結した送りモータ２５の正逆回転により進退され、装着ヘッド１３の吸着位置に所望のテープカセット２１を選択的に臨ませる。各テープカセット２１には、所定のピッチで電子部品Ａが装填されたキャリアテープＣが、テープリール２６に巻き出された状態で搭載されており、電子部品Ａは、テープリール２６から巻き出されたキャリアテープＣから随時、吸着ノズル１４により吸着されてゆく。
【００１８】
装着系４は、載置した基板ＢをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるＸＹテーブル３１と、ＸＹテーブル３１の前後に配設した搬入搬送路３２および搬出搬送路３３と、搬入搬送路３２上の基板ＢをＸＹテーブル３１に、同時にＸＹテーブル３１上の基板Ｂを搬出搬送路３３に移送する基板移送装置３４とで、構成されている。搬入搬送路３２の下流端まで送られてきた基板Ｂは、基板移送装置３４により、ＸＹテーブル３１上に移送され、同時に電子部品Ａの装着が完了したＸＹテーブル３１上の基板Ｂは、この基板移送装置３４により、搬出搬送路３３に移送される。ＸＹテーブル３１上に導入された基板Ｂは、ＸＹテーブル３１により適宜移動され、各装着ヘッド１３により次々と送られてくる電子部品Ａに対応して、その部品装着部位を装着位置に臨ませ、各吸着ノズル１４から電子部品Ａの装着を受ける。
【００１９】
装着装置本体２は、支持台１５上に駆動系の主体を為すインデックスユニット１１を有しており、インデックスユニット１１は、回転テーブル１２を間欠回転させると共に、回転テーブル１２の間欠周期に同期（連動）させ、装着装置本体２の各種の装置を作動させる。
【００２０】
回転テーブル１２は、インデックスユニット１１から垂下した鉛直軸４１に固定され、平面視時計廻りに間欠回転する。回転テーブル１２の外周部には、ブラケット４２を介して、周方向に等間隔に１２個の装着ヘッド１３が、上下動自在に取り付けられている。この場合、回転テーブル１２の間欠回転は、装着ヘッド１３の数に合わせて一回転に対して１２間欠周期となっており、この間欠回転により公転する各装着ヘッド１３は、吸着位置および装着位置を含む１２箇所の停止位置にそれぞれ停止する。
【００２１】
各装着ヘッド１３には、周方向に等間隔に配設した複数本（５本程度）の吸着ノズル１４が、それぞれ出没自在に、かつ全体として公転可能に取り付けられている。吸着ノズル１４は、複数本のうちから電子部品Ａの大きさなどに対応して、適切な一の吸着ノズル１４を選択できるようになっている。そして、この選択は、選択した一の吸着ノズル１４を、装着ヘッド１３のノズルセット位置に公転移動させかつ突出させることにより、行われる。また、各吸着ノズル１４は、装着ヘッド１３に対し着脱自在に構成されており、適宜交換できるようになっている。
【００２２】
一方、回転テーブル１２の間欠回転に伴う吸着位置および装着位置を含む１２箇所の停止位置には、吸着ノズル１４にアクセスする各種の装置が、支持台１５に取り付けられるようにして、組み込まれている。
【００２３】
吸着位置には、装着ヘッド１３を電子部品Ａの吸着のために下降させる装着ヘッド昇降装置５１が、上記のブラケット４２に連結されるようにして設けられている。同様に装着位置にも、装着ヘッド１３を電子部品Ａの装着のために下降させる装着ヘッド昇降装置５２が、設けられている。
【００２４】
また、図２に示すように、時計廻りに装着位置の次の次の停止位置には、吸着ノズル１４を公転させ、選択した一の吸着ノズル１４を外側に位置するノズルセット位置に移動させるノズル選択装置５３が、その次の停止位置には、装着ヘッド１３を下降させ突当て台に突き当てて不要な吸着ノズル１４を没入させると共に、装着ヘッド１３を上昇させながら選択した吸着ノズル１４を突出させるノズル出没装置５４が、更にその次の停止位置には、突出した吸着ノズル１４の突出長を調整するノズル長さ調整装置５５が、それぞれ組み込まれている。
【００２５】
同様に、続く吸着位置の一つ手前の停止位置には、吸着ノズル１４を公転させ、吸着位置に臨む吸着ノズル１４の左右方向（供給台の進退方向に直交する方向）の位置を補正するノズル位置補正装置５６が設けられている。また、吸着位置の次の停止位置には、吸着ノズル１４を公転させ、吸着ノズル１４を元のノズルセット位置に復帰させるノズル復帰装置５７が、その次の次の停止位置には、吸着した電子部品Ａの姿勢（水平面内における姿勢）を画像認識する部品認識装置５８が、その次の停止位置には、部品認識装置５８の認識結果に基づいて、吸着ノズル１４を公転させ、吸着した電子部品Ａを装着時の姿勢になるように補正する部品角度補正装置５９が、それぞれ組み込まれている。
【００２６】
さらに、装着位置の次の停止位置には、上記の部品認識装置５８により、補正不能と認識され装着をキャンセルした電子部品Ａを、吸着ノズル１４から取り去る部品排出装置６０が設けられている。
【００２７】
ここで、任意の一の装着ヘッド１３の動作を例に、装着装置本体２の一連の動作を簡単に説明する。装着位置において基板Ｂに電子部品Ａを装着した装着ヘッド１３は、間欠回転する回転テーブル１２により吸着位置に向かって公転送りされてゆき、制御指令に基づく、吸着ノズル１４の選択、吸着ノズル１４の突出・没入、突出長さ調整、および位置補正が順次行われながら、吸着位置に達する。一方、吸着系３では、装着ヘッド１３が吸着位置の一つ手前の停止位置から吸着位置に移動してくる間に、制御指令に基づき、供給台２３を進退させ、該当する電子部品用のテープカセット２１を吸着位置に臨ませる。
【００２８】
ここで電子部品Ａを吸着した装着ヘッド１３は、今度は装着位置に向かって公転送りされてゆき、制御指令に基づく、吸着ノズル１４のノズルセット位置への復帰、吸着した電子部品Ａの認識、およびこれに基ずく電子部品Ａの角度補正（θ）が順次行われながら、装着位置に達する。一方、装着系４では、装着ヘッド１３が装着位置の一つ手前の停止位置から装着位置に移動してくる間に、制御指令に基づき、ＸＹテーブル３１を作動させて、基板Ｂの部品装着部位を装着位置に臨ませる。そして、装着ヘッド昇降装置５２により装着ヘッド１３が下降され、基板Ｂに電子部品Ａが装着される。
【００２９】
次に、図３および図４を参照して、装着ヘッド１３およびこれに装着された吸着ノズル１４について、詳細に説明する。図３に示すように、装着ヘッド１３の下半部は、装着した複数の吸着ノズル１４を公転可能とすべく、上記のブラケット４２の下端部に回転自在に取り付けられている。また、複数個の吸着ノズル１４のうち、突出している吸着ノズル１４を残して他の吸着ノズル１４は、爪部材１６に掛け止めされて引き上げた状態で保持されている。各吸着ノズル１４の軸心には吸引通路１７が形成されており、突出した吸着ノズル１４の吸引通路１７は、図外の真空吸引装置に連なる主通路１８に連通するようになっている。
【００３０】
図４に示すように、吸着ノズル１４の先端部は、吸引通路１７を形成したノズル本体７１に、ノズル孔７３を形成したノズルチップ７２を装着して、構成されている。吸引通路１７の下端部は拡副形成したチャンバ部１７ａとなっており、ノズルチップ７２はそのノズル孔７３がこのチャンバ部１７ａに臨むように装着されている。ノズルチップ７２の下面は略方形で且つ平坦に形成したノズル形成面７４となっており、ノズル形成面７４には、その中心に位置する太径の主吸引孔７３ａと、その周囲に位置する細径の４個の副吸引孔７３ｂ，７３ｂ，７３ｂ，７３ｂとから成るノズル孔７３が、貫通形成されている。なお、主吸引孔７３ａの径は０．４ｍｍ程度であり、副吸引孔７３ｂは全て同径でありその径は０．２ｍｍ程度である。
【００３１】
この吸着ノズル１４は、主として、平面形状が長方形となるコンデンサなどの電子部品Ａを吸着するものであり、電子部品Ａの形状に合わせて、ノズル形成面７４が面取りされた長方形となっている。また、４個の副吸引孔７３ｂ，７３ｂ，７３ｂ，７３ｂも電子部品Ａの形状に合わせて、長方形を為すように相互に縦横線対称に配設されている。したがって、平面方向におけるエアーの流速分布は、図５に示すように、ノズル形成面７４の中心位置、すなわち主吸引孔７３ａの中心から径方向外方に向かって徐々に遅くなり（同図（ｂ））、かつその等速線は略長方形（同図（ａ））となる。
【００３２】
したがって、図６に示すように、電子部品Ａがノズル形成面に対し長辺方向に位置ずれして供給された場合を考えると、電子部品Ａの図示左側の短辺部分のエアーは電子部品Ａの表面に沿って短い距離でノズル孔７３に達し、図示右側の短辺部分のエアーは、電子部品Ａの表面に沿って長い距離でノズル孔７３に達する。このため、図示右側のエアーは図示左側のエアーより、電子部品Ａによる粘性抵抗が大きくなり流速が遅くなる。すなわち、図示左側のエアーの流れは図示右側のエアーの流れより高速となり、ベルヌーイの定理により、高速側が低速側より圧力が低くなって、電子部品Ａに左側に横移動させようとする力が働く。これは、電子部品Ａがノズル形成面７４に対し短辺方向に位置ずれして供給された場合も同様である。
【００３３】
したがって、電子部品Ａは、吸着の際のエアーの流れにより、ノズル形成面７４の中心に向かって横移動するようにして吸着される。特に実施形態のようなエアーの流速分布では、電子部品Ａの表面に沿って流れるエアーの流速が全体として速いため、粘性抵抗による減速が顕著なものとなり、位置ずれに基づく左右の流速差が大きくなる。このため、吸着する電子部品Ａの全域に吸引エアーが作用するようにノズル孔７３を配設することにより、吸着の際に電子部品Ａを自動的に位置補正することができる。
【００３４】
また、ノズル孔７３を主副複数の吸引孔７３ａ，７３ｂで形成し、ノズル形成面７４に分散して配設するようにしているため、吸着した電子部品Ａにより閉塞される面積が小さくなる。すなわち、電子部品Ａを吸着保持した状態では、ノズル孔７３の総開口面積が従来のノズル孔７３より広くなる。したがって、吸着した電子部品Ａの周囲におけるエアーの流れが、速い状態を維持し、すなわち電子部品Ａを吸着保持するための負圧が従来のものより大きく、かつ電子部品Ａの全域に作用することになり、電子部品Ａは比較的強い力で吸着保持される。
【００３５】
したがって、装着ヘッド１３が間欠移動する際に生ずる衝撃（移動停止を繰り返す際の慣性力）に対し、電子部品Ａがノズル形成面７４から位置ずれし難くなる。特に、装置の高速化に伴い上記の慣性力は大きくなるため、電子部品Ａの位置補正後の位置ずれ、および位置認識後の位置ずれが有効に防止でき、装置の信頼性を向上させることができる。また、吸着力が強くなる分、１の吸着ノズル１４により吸着可能な電子部品Ａの種類が多くなるため、装着ヘッド１３に搭載する吸着ノズル１４の数を減らすことができる。
【００３６】
次に、図７を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。この実施形態では、主吸引口７３ａの周囲に６個の副吸引口７３ｂが同心円上に配設されている。そして、６個の副吸引口７３ｂのうち、左右の２個の副吸引口７３ｂが比較的太径に形成され、残りの４個の副吸引口７３ｂは短辺方向の外側に向かうほど細径に形成されている。このような構成においても、その吸引エアーの流速分布は、ノズル形成面７４の中心から径方向外方に向かって徐々に遅くなり、かつその等速線は略長方形となる。
【００３７】
次に、図８を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。この実施形態では、第１実施形態と同様に、ノズル孔７３が５個の吸引孔７３ｃで構成されているが、これらの吸引孔７３ｃは全て同一の径で形成されている。そして、ノズル形成面７４が下側に湾曲する球面となっている。この場合の流速分布も、ノズル形成面７４の中心から径方向外方に向かって徐々に遅くなり、かつその等速線は略長方形となる。
【００３８】
なお、吸引エアーの流速分布を、ノズル形成面の中心から径方向外方に向かって徐々に遅くなるようにするためには、上記の実施形態のように、中心部分に太径の吸引孔を配置したり、ノズル形成面を球面にするものの他、吸引孔を中心部分に集約的に配置するようにしてもよい。また、本実施形態では、長方形の平面形状を有する電子部品を対象として吸着ノズルについて説明したが、吸引孔の配設位置などにより正方形などの他の平面形状を有する電子部品などにも、適用可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明の本発明の電子部品の吸着ノズルによれば、電子部品を吸着する際に、電子部品が自動的に位置補正され、かつ強い力で吸着保持されるので、吸着した電子部品の位置補正の頻度を少なくすることができると共に、移動の際に吸着した電子部品の位置ずれを有効に防止することができ、更に、流速分布における等速線が、電子部品の平面形状と略相似形になるように、複数の吸引孔を配設したので、電子部品の平面形状にエアーの流速分布を合致させることができるため、電子部品を横移動させる力および電子部品の吸着保持力を、より効率よく発揮させることができる。したがって、電子部品の装着ミスを少なくすることができ、装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る吸着ノズルを搭載した電子部品装着装置の側面図である。
【図２】実施形態に係る吸着ノズルを搭載した電子部品装着装置の平面図である。
【図３】実施形態の吸着ノズルを装着した装着ヘッド廻りの部分裁断側面図である。
【図４】実施形態の吸着ノズルの先端部を示す構造図である。
【図５】実施形態の吸着ノズルにおける吸引エアーの速度分布を示す説明図である。
【図６】実施形態の吸着ノズルによる電子部品の吸着動作を示す説明図である。
【図７】第２実施形態の吸着ノズルの先端部を示す構造図である。
【図８】第３実施形態の吸着ノズルの先端部を示す構造図である。
【符号の説明】
１  電子部品装着装置
２  装着本体
１３  装着ヘッド
１４  吸着ノズル
１７  吸引通路
７３  ノズル孔
７３ａ  主吸引孔
７３ｂ  副吸引孔
７４  ノズル形成面
Ａ  電子部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003607445.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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