(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面に複数の吸着孔が設けられた吸着ヘッドにより導電性ボールを真空吸着してピックアップし、ワークに移載する導電性ボールの移載装置であって、前記吸着ヘッド内を真空吸引する真空吸引手段と、前記吸着ヘッド内に空気を供給する空気供給手段と、この空気供給手段により供給される空気量を予め設定される所定空気量に切換える空気量切換手段とを備え、前記空気量切換手段は、前記吸着ヘッドに接続された複数系統の空気供給回路と、これらの空気供給回路をそれぞれ個別に断接する断接手段と、これらの断接手段を制御する制御部とから構成され、移載時には１系統の空気供給回路を介して第１の空気量を供給し、吸着ヘッドの下面に貼着する残存ボールの廃棄時には複数系統の空気回路を介して第２の空気量を供給することを特徴とする導電性ボールの移載装置。
【請求項２】
下面に複数の吸着孔が設けられた吸着ヘッドにより導電性ボールを真空吸着してピックアップし、ワークに移載する導電性ボールの移載方法であって、前記吸着ヘッドに吸着された導電性ボールを前記ワーク上で吸着孔から離脱させる搭載時に前記吸着ヘッド内に空気供給手段の１系統の空気供給回路により供給される第１の空気量と、吸着状態不良の導電性ボールを所定の廃棄位置にて脱落させる廃棄時に前記吸着ヘッド内に空気供給手段の複数系統の空気供給回路により供給される第２の空気量を予め設定しておき、前記搭載時および廃棄時には供給される空気量をそれぞれ設定された所定の空気量に切換えることを特徴とする導電性ボールの移載方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ボールをワークに移載する導電性ボールの移載装置および移載方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半田ボールなどの導電性ボールをワークに移載する方法として、吸着ヘッドを用いる方法が知られている。この方法は、吸着孔が設けられた吸着ヘッドにより導電性ボールをピックアップしてワークに移送し搭載するものである。吸着孔に保持された導電性ボールをワーク上に搭載する際には、吸着孔への真空空着を解除することにより導電性ボールを吸着孔から離脱させて搭載する。このとき、吸着ヘッド内の真空破壊のため吸着ヘッド内に空気を供給し、真空破壊を促進することが行われる。また、吸着ヘッドに吸着された導電性ボールの吸着状態の不良など、所定の場合には導電性ボールを強制的に吸着ヘッドから脱落させるボール廃棄が行われる。この場合にも同様に吸着ヘッド内に空気が供給される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の導電性ボール搭載時に供給される空気量と、ボール廃棄時に供給される空気量とは、目的の相違から当然所要量が異っている。ところが従来の導電性ボールの移載装置では、上記搭載時および廃棄時の吸着ヘッドへの空気供給は同一の供給回路を用い、空気量の切換えは空気供給時間を切換えることで行っていた。
【０００４】
しかしながら搭載時において導電性ボールを離脱させるための適正な空気量を供給する時間は０．０６秒程度の極めて短い時間であり、この時間は供給回路を制御する電磁弁の応答時間と同じオーダの時間に相当していた。このため空気供給時間を正確に再現性良く設定することが困難で、結果として供給される空気量が不安定となり本来目的とする空気供給の効果が達成されていなかった。このように従来の導電性ボールの移載装置には、導電性ボールの実装時および廃棄時に行われる空気供給の制御を安定して行うことができないという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、導電性ボールの搭載時および廃棄時の空気供給の制御を安定して行うことができる導電性ボールの移載装置および移載方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の導電性ボールの移載装置は、下面に複数の吸着孔が設けられた吸着ヘッドにより導電性ボールを真空吸着してピックアップし、ワークに移載する導電性ボールの移載装置であって、前記吸着ヘッド内を真空吸引する真空吸引手段と、前記吸着ヘッド内に空気を供給する空気供給手段と、この空気供給手段により供給される空気量を予め設定される所定空気量に切換える空気量切換手段とを備え、前記空気量切換手段は、前記吸着ヘッドに接続された複数系統の空気供給回路と、これらの空気供給回路をそれぞれ個別に
断接する断接手段と、これらの断接手段を制御する制御部とから構成され、移載時には１系統の空気供給回路を介して第１の空気量を供給し、吸着ヘッドの下面に貼着する残存ボールの廃棄時には複数系統の空気回路を介して第２の空気量を供給する。
【０００８】
請求項２記載の導電性ボールの移載方法は、下面に複数の吸着孔が設けられた吸着ヘッドにより導電性ボールを真空吸着してピックアップし、ワークに移載する導電性ボールの移載方法であって、前記吸着ヘッドに吸着された導電性ボールを前記ワーク上で吸着孔から離脱させる搭載時に前記吸着ヘッド内に空気供給手段の１系統の空気供給回路により供給される第１の空気量と、吸着状態不良の導電性ボールを所定の廃棄位置にて脱落させる廃棄時に前記吸着ヘッド内に空気供給手段の複数系統の空気供給回路により供給される第２の空気量を予め設定しておき、前記搭載時および廃棄時には供給される空気量をそれぞれ設定された所定の空気量に切換えるようにした。
【０００９】
各請求項記載の発明によれば、導電性ボールの搭載時および廃棄時に、吸着ヘッド内に供給される空気量を切換えることにより、搭載時の導電性ボールの離脱および吸着不良時の導電性ボールの廃棄を安定して行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の正面図、図２は同導電性ボールの移載装置の空圧・真空回路図、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）、図４（ａ），（ｂ）は同導電性ボールの移載装置の吸着ヘッドの部分断面図である。
【００１１】
まず図１を参照して導電性ボールの移載装置の構造を説明する。図１において、基台１上には位置決めテーブル２が設けられている。位置決めテーブル２はＹテーブル３、Ｘテーブル４から構成される。Ｘテーブル４上にはホルダ５が設けられており、ホルダ５はワーク６を保持する。位置決めテーブル２を駆動することにより、ワーク６は所定位置に位置決めされる。
【００１２】
基台１上の位置決めテーブル２の側方には、導電性ボールの供給部１０が配設されている。供給部１０は箱部材１１によって構成されており、箱部材１１の上部は導電性ボール７を貯溜するボール槽となっており、ボール槽の下方には２層のメッシュプレート１２が水平方向に展張されている。メッシュプレート１２は導電性ボール７が通過できない大きさの開孔を無数に設けたものである。箱部材１１の底部にはブロー手段であるノズル１４が配設されており、ノズル１４に図外のガス供給源からガスを供給することにより、ノズル１４から上方に吹き出されたガスはメッシュプレート１２の開孔を通過してボール槽１２の内部に下方から吹き込まれる。
【００１３】
次に導電性ボール７を移載する吸着ヘッド３１について説明する。図１において、吸着ヘッド３１の下面には複数の吸着孔３１ａが設けられており、図外の吸引手段により吸着ヘッド３１の内部を真空吸引することにより、吸着孔３１ａに導電性ボール７を真空吸着する。吸着ヘッド３１はブロック３０に保持されており、ブロック３０はブラケット２４の前面に設けられた垂直なガイドレール２５に上下動自在に装着されている。ブロック３０にはナット２８が一体的に設けられており、ナット２８は垂直の送りねじ２６が螺合している。したがってＺ軸モータ２７が正逆駆動することにより、吸着ヘッド３１はガイドレール２５にガイドされて上下動する。Ｚ軸モータ２７、送りねじ２６は吸着ヘッド３１を上下動させる上下動手段となっている。
【００１４】
移動テーブル２０の保持部材２１には送りねじ２２が水平方向に配設されており、送りねじ２２は、ブラケット２４の背面に設けられたナット（図外）に螺合している。Ｘ軸モータ２３によって送りねじ２２を回転駆動することにより、ブラケット２４に保持された吸着ヘッド３１は供給部１０と位置決めテーブル２の間を移動する。
【００１５】
次に図２を参照して吸着ヘッド３１内に空気を供給する空圧回路および吸着ヘッド３１内を真空吸引する真空回路について説明する。図２において吸着ヘッド３１には３系統の配管ａ，ｂ，ｃが接続されており、配管ａ，ｂ，ｃの他端は２位置３ポートの電磁弁ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３のそれぞれのＡポートに接続されている。電磁弁ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３のＲポートは真空吸引手段である真空発生源４０に接続されている。また電磁弁ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３のＰポートは３位置３ポートの電磁弁ＳＶ４，ＳＶ５，ＳＶ６のＡポートに接続されている。そして電磁弁ＳＶ４，ＳＶ５，ＳＶ６のＲポートにはサイレンサ４２が装着され、Ｐポートは空気供給源４１に接続されている。
【００１６】
電磁弁ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３を切換えることにより、吸着ヘッド３１を真空発生源４０に接続する３系統の真空回路（配管ａ，ｂ，ｃ）をそれぞれ個別に断接することができる。図２に示す状態では、吸着ヘッド３１は真空発生源４０と接続されており、真空回路が断状態（図２においてＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３のソレノイドを矢印方向に切換えた状態）のときには、吸着ヘッド３は電磁弁ＳＶ４，ＳＶ５，ＳＶ６のＡポートと連通する。
【００１７】
したがって、真空回路を断状態にして電磁弁ＳＶ４，ＳＶ５，ＳＶ６を矢印方向に切換えてＡポートをＰポートに連通させることにより、吸着ヘッド３１には空気供給源４１から空気が供給される。すなわち、空気供給源４１および配管ａ，ｂ，ｃは空気供給手段となっている。このとき、電磁弁ＳＶ４，ＳＶ５，ＳＶ６は個別に制御可能となっており、吸着ヘッド３１と空気供給源４１とを連通させる空気供給回路（配管ａ，ｂ，ｃ）の系統数および空気供給時間を変えることにより、吸着ヘッド３１に供給される空気量を変えることができる。
【００１８】
すなわち、電磁弁ＳＶ４，ＳＶ５，ＳＶ６は吸着ヘッド３１への空気供給回路を断接する断接手段となっており、制御部４３によって電磁弁ＳＶ４，ＳＶ５，ＳＶ６を制御して空気供給回路の系統数および空気供給時間、すなわち電磁弁の開放時間を予め設定される所定の条件に切り換えることにより、吸着ヘッド３１へ供給される空気の空気量を切換えることができる。したがって電磁弁ＳＶ４，ＳＶ５，ＳＶ６および制御部４３は空気量切換手段となっている。空気量を設定する際には、上述の系統数、空気供給時間と併せて空気供給源４１の圧力を調整しても良い。
【００１９】
この導電性ボールの移載装置は、上記のように構成されており、次に動作について説明する。まず図１において、吸着ヘッド３１をボール供給部１０の上方に移動させる。そこで吸着ヘッド３１を下降させ、吸着ヘッド３１の下面をボール槽内の導電性ボール７の層に幾分沈み込ませる。このときノズル１４より気体が上方に向って吹き出されており、ボール槽内の導電性ボール７は下方から吹き込まれる気体により流動化している。
【００２０】
このため導電性ボール７は上方に吹き上げられ、吸着ヘッド３１の下面に突き当り吸着孔３１ａの真空吸引力に捕捉されて真空吸着される。このようにして導電性ボール７をピックアップした吸着ヘッド３１は位置決めテーブル２まで移動し、ここで吸着ヘッド３１をワーク６上に下降させ、真空吸着を解除することにより、導電性ボール７はワーク６に搭載される。
【００２１】
このときの搭載動作について図３を参照して説明する。図３（ａ）に示すように吸着孔３１ａに導電性ボール７を真空吸着した吸着ヘッド３１はフラックスが塗布された電極６ａに導電性ボール７を位置合わせして下降する。そして図３（ｂ）に示すように、電極６ａ上に導電性ボール７が着地した後に真空吸引を解除して配管ａより吸着ヘッド３１内に空気を供給する。この動作は電磁弁ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３を切換えてＰポートをＡポートに連通させ、電磁弁ＳＶ４のＡポートを所定の空気供給時間だけＰポートと連通させることにより行われる。このとき、電磁弁ＳＶ５，ＳＶ６はセンターポジションに保持されており、配管ｂ，ｃは閉状態にある。
【００２２】
この空気供給により、吸着ヘッド３１内の真空破壊が促進され、吸着孔３１ａへの導電性ボール７の吸着が解除される。このとき供給される空気量は予め設定された第１の空気量であり、空気供給回路に１系統のみを介して供給される少ない空気量をベースとして設定されるため、空気供給時間を電磁弁の応答時間と比較して充分長く設定することができる。したがって、真空破壊時の空気供給量を安定して制御することができ、供給量不足による真空破壊の遅れに起因する移載ミスや、あるいは供給過剰による吸着孔３１ａからの空気吹出しによる搭載後の導電性ボール７の位置ずれなどの不具合を防止することができる。
【００２３】
この後図３（ｃ）に示すように吸着ヘッド３１が上昇し、導電性ボール７のワーク６への移載が完了する。上記の搭載動作において、図４（ａ）に示すように導電性ボール７が吸着孔３１ａから離脱しないまま吸着ヘッド３１が上昇する場合がある。これは導電性ボール７が吸着孔３１ａに喰い込んだ状態となったり、吸着ヘッド３１に付着したフラックスの粘着力により導電性ボール７が吸着ヘッド３１の下面に貼着されることなどにより生じる。この搭載ミスは図外の残存ボール検出手段により検出され、この後残存ボールの廃棄が行われる。
【００２４】
残存ボールの廃棄時には図４（ｂ）に示すように、吸着ヘッド３１を廃棄ボックス４４上に移動させ、配管ａ，ｂ，ｃの３系統を使用して吸着ヘッド３１内に空気を供給する。これにより吸着孔３１ａから空気が吹き出され、残存ボール７は吸着孔３１ａから離脱し、廃棄ボックス４４内に落下する。このとき供給される空気量は予め設定される第２の空気量であり、３系統の空気供給回路を用いて充分な空気量を供給することができるので、吸着孔３１ａから導電性ボール７を離脱させるのに必要な吹き出し量を確保することができる。
【００２５】
上記説明のように本発明は、吸着ヘッド３１内への空気供給において、空気供給の目的に応じた適正な空気量を供給するため、供給される空気量を切り換えるようにしたものである。これにより、本来の空気供給の目的を達成することができる。また、空気量の切り換えを空気供給回路の系統数を変えることをベースとして行う方法を採用することにより、電磁弁の応答時間のみの極めて短時間で空気量を切り換えることができ、操作時の安定時間を必要とする流量調整弁を使用する場合と比較して応答性を向上させることができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、導電性ボールの搭載時および廃棄時に、吸着ヘッド内に供給される空気量を切換えるようにしたので、搭載時の導電性ボールの離脱および吸着不良時の導電性ボールの廃棄を安定して行うことができる。また、空気量の切り換えを空気供給回路の系統数を変えることをベースとして行う方法を採用することにより、電磁弁の応答時間のみの極めて短時間で空気量を切り換えることができ、応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の正面図
【図２】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の空圧・真空回路図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の吸着ヘッドの部分断面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の吸着ヘッドの部分断面図
（ｃ）本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の吸着ヘッドの部分断面図
【図４】（ａ）本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の吸着ヘッドの部分断面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の吸着ヘッドの部分断面図
【符号の説明】
６  ワーク
７  導電性ボール
３１  吸着ヘッド
３１ａ  吸着孔
４０  真空発生源
４１  空気供給源
４３  制御部
ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３、ＳＶ４、ＳＶ５、ＳＶ６  電磁弁
【図１】
0003711768.tif 000002
【図２】
0003711768.tif 000003
【図３】
0003711768.tif 000004
【図４】
0003711768.tif 000005