(57)【要約】【課題】  実装される部品サイズが小型であってもこれを吸着するノズルの部品吸着面を相応に小型化する必要がなく、確実な部品吸着を可能とする部品吸着方法を提供する。【解決手段】  部品収納部２３の開口部の少なくとも一方向において前記開口部の幅よりも長い寸法を有する部品吸着面６を備えた部品吸着ノズル１を使用する。部品吸着時にはこの部品吸着面６を、部品収納部２３の領域内に至るまで押し込む。この際、部品吸着面６は部品収納部２３の周囲を押圧し、これを変形させつつ部品１０に当接し、又は当接寸前まで接近する。この状態で部品吸着ノズル１に負圧が作用すると、前記変形した部品収納部２３の周囲から大気エアが導入され、また部品１に接近した位置での部品吸着面６による吸引効果と相俟って部品１を確実に吸着することが可能となる。部品収納部２３の上方に拡大部２４を設けてこの拡大部２４をベーステープ２１に開口させてもよい。【選択図】図１
2006120890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品供給テープのベーステープに開口する部品収納部から回路基板に実装される部品を負圧の作用により部品吸着ノズルの部品吸着面に吸着して取り出す部品吸着方法であって、
前記部品収納部の開口部の少なくとも一方向において前記開口部の幅よりも長い寸法を有する部品吸着面を備えた部品吸着ノズルを使用し、
前記部品を取り出す際、前記ベーステープの上端面を越えてさらに前記部品収納部の内部に至るまで前記部品吸着面を下降させ、前記部品吸着面に部品を吸着して前記部品収納部から取り出すことを特徴とする部品吸着方法。
【請求項２】
前記部品を取り出す際、前記部品吸着面で前記部品収納部の開口部周囲全体又はその一部を押圧して変形させ、前記部品吸着面を前記部品収納部の変形前の領域内に押し込むことを特徴とする、請求項１に記載の部品吸着方法。
【請求項３】
部品が部品収納部に収納された状態で前記ベーステープの上端面と前記部品の上端面との高さの差をｄ、前記ベーステープ上端面から前記部品収納部の変形前の領域内への前記部品吸着面の下降量をｅとしたとき、ｅ≧ｄの関係があることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の部品吸着方法。
【請求項４】
部品供給テープのベーステープに形成された部品収納部から回路基板に実装される部品を負圧の作用により部品吸着ノズルの部品吸着面に吸着して取り出す部品吸着方法であって、
前記部品収納部の上方に当該部品収納部の側壁が部品収納部の外側に広がる拡大部を設けて前記ベーステープに開口させ、
前記拡大部の開口部の少なくとも一方向において前記部品収納部の非拡大部の幅よりも長く、前記拡大部の開口部の幅よりも短い寸法を有する部品吸着面を備えた部品吸着ノズルを使用し、
前記部品を取り出す際、前記ベーステープの上端面を越えてさらに前記拡大部の内部に至るまで前記部品吸着面を下降させ、部品を吸着して前記部品収納部から取り出すことを特徴とする部品吸着方法。
【請求項５】
部品が部品収納部に収納された状態で前記ベーステープの上端面と前記部品の上端面との高さの差をｄ、前記ベーステープ上端面からの前記部品収納部の拡大部内への前記部品吸着面の下降量をｅ、前記ベーステープの上端面からの前記拡大部の深さをｆとしたとき、ｆ≧ｅ≧ｄの関係があることを特徴とする、請求項４に記載の部品吸着方法。
【請求項６】
前記ベーステープの上端面から前記部品収納部の領域内への前記部品吸着面の下降量が約0.2ｍｍであることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一に記載の部品吸着方法。
【請求項７】
前記部品収納部が、前記ベーステープを打ち抜き加工して得られる打ち抜き部、又は前記ベーステープをエンボス加工して得られるエンボス部のいずれかにより形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか一に記載の部品吸着方法。
【請求項８】
前記部品は、一辺がそれぞれ約２ｍｍ以下の略矩形表面を有するチップ部品であることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか一に記載の部品吸着方法。
【請求項９】
前記部品吸着面上の任意の一方向における前記吸着孔の開口幅が同一方向における前記部品吸着面の長さの約５０％以下であることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか一に記載の部品吸着方法。
【請求項１０】
部品供給部に供給される部品を負圧の作用で部品吸着ノズルにより吸着して取り出し、前記部品を搬送して規制保持された回路基板の実装位置に実装する部品実装方法において、前記部品供給部で部品を取り出す際、請求項１から請求項９のいずれか一に記載の部品吸着方法を利用することを特徴とする部品実装方法。
【請求項１１】
部品供給テープの部品収納部に収納された部品を連続的に供給する部品供給部と、前記部品供給部から部品を取り出して回路基板に実装する実装ヘッドと、前記実装ヘッドを搬送するロボットと、回路基板を搬入して保持する基板保持部と、全体の動作を制御する制御部とから構成され、前記実装ヘッドに装着された部品吸着ノズルを利用してエアの吸引作用により前記部品供給部から部品を取り出し、エアの吹出し作用により前記部品を回路基板の実装位置に実装する部品実装装置において、
前記部品吸着ノズルが、前記部品収納部の開口部の少なくとも一方向において前記開口部の幅よりも長い寸法を有する部品吸着面を備えていることを特徴とする部品実装装置。
【請求項１２】
複数の部品収納部が長手方向に沿って均等間隔で連続して形成された長尺のベーステープと、前記ベーステープに貼り付けられ、前記部品収納部を覆って内部に収納された部品を保持する長尺のカバーテープとから構成され、前記部品収納部に収納された部品を順次部品実装装置へ供給する部品供給テープにおいて、
前記部品収納部が、当該部品収納部の側壁が部品収納部の外側に広がって前記ベーステープに開口する拡大部を前記部品収納部の上方に備えていることを特徴とする部品供給テープ。
【請求項１３】
前記拡大部が、前記部品収納部の前記ベーステープ上端面近傍位置に形成された段差部、前記部品収納部から前記ベーステープ上端面に向けて拡開する拡開部、前記部品収納部と前記ベーステープのつなぎ部分に設けられた面取り部のいずれかにより形成されていることを特徴とする、請求項１２に記載の部品供給テープ。
【請求項１４】
前記部品収納部が、前記ベーステープを打ち抜き加工して得られる打ち抜き部、又は前記ベーステープをエンボス加工して得られるエンボス部のいずれかにより形成されていることを特徴とする、請求項１２又は請求項１３に記載の部品供給テープ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品供給部に供給される部品を取り出し、当該部品を回路基板の実装位置に実装する部品実装装置、及び部品実装方法に関する。より具体的には、本発明は、部品供給テープによって供給された部品を部品吸着ノズルの負圧の作用により吸着して取り出す部品吸着方法と、当該部品吸着方法を利用する部品実装装置、及び部品実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
部品実装装置の１例を図５に示している。図において部品実装装置５０は、実装すべき部品を供給する部品供給部５１と、部品供給部５１から部品を取り出して回路基板５２に実装する実装ヘッド５３と、実装ヘッド５３を所定位置に搬送するロボット５４と、回路基板５２を搬入して保持する基板保持部５６と、全体の動作を制御する制御部５７とを備える。部品供給部５１には、部品１０を順次供給可能な部品供給装置３０が取り付けられる。
【０００３】
部品実装の技術分野では、前記供給された部品１０を取り出して回路基板５２に実装するため、負圧を利用して部品を吸着・保持する部品吸着ノズル（以下、「ノズル」という。）１が広く使用される。図５に示す例では、実装ヘッド５３に４つのノズル１が装着されており、各ノズル１はそれぞれ部品１０の取り出しから実装までを行う。
【０００４】
図６（ａ）〜（ｃ）はノズル１の１例を示している。図において、ノズル１は、長手方向上方に位置する実装ヘッド５３に連結するための連結部２と、同下方に部品を吸着するための吸着部３とを有している。上方の連結部２と下方の吸着部３の間には、ノズル１を実装ヘッド５３へ着脱する際に着脱工具（図示せず）が差し込まれる２つのフランジ４が設けられている。吸着すべき部品１０の形状、大きさ等に応じ、実装ヘッド５３に装着されるノズル１は前記着脱工具を使って取替えが可能である。吸着部３の下端部にはノズル１の長手軸（中心軸）５に直交する部品吸着面６が形成され、吸着時にはこの部品吸着面６を部品１０の上端面に当接させる。
【０００５】
ノズル１の部品吸着面６には吸着孔７（図６（ｃ）参照）が開口し、吸着孔７と連結部２の上端面８に形成された上部開口９（図６（ａ）参照）との間は、ノズル１の内部に形成されたエア通路１５（一部を破線で示す）を介して相互に流体的に連結されている。部品吸着時には実装ヘッド５３から供給される負圧を利用して部品吸着面６に実装部品１０を吸着し、部品実装時には同じく実装ヘッド５３から供給される正圧を利用して部品１０をノズル１から切り離して実装する。
【０００６】
図６（ｂ）は吸着部３の拡大図を示す。図示のように吸着部３では、上部円筒部１２から下部円筒部１３が延び、下部円筒部１３からはさらに下方に向けて逆角錐台部１４が延びて先端にある矩形状の部品吸着面６につながっている。図示のノズル１の例では、図６（ｃ）の底面図に示すように吸着孔７が略Ｘ字形状に開口しているが、この吸着孔７の形状は部品１０の形状等に応じて円形（単数又は複数）、長円形、星形、王字状形状など各種のものが考えられている。一般に負圧が同一であれば吸着孔７の開口面積を大きくするほど強い吸引力が得られる。しかしながら部品１０に対して吸着孔７を大きくすると部品１０が吸着孔７内に吸い込まれたり片落ちしたりして実装不良を起こす原因となり得る。これを回避するため、開口面積をできるだけ大きくしながら部品１０が吸い込まれ難くする各種開口部形状が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
次に、図７は、部品実装装置５０に部品を連続的に供給する部品供給テープ２０の１例を示す。図において部品供給テープ２０は、部品１０を収納するベーステープ２１と、ベーステープ２１を覆うカバーテープ２２とから構成される。ベーステープ２１には長手方向等間隔にエンボス加工によって形成される凹状のエンボス部からなる部品収納部２３が設けられている。部品１０はこの部品収納部２３内に収納され、ベーステープ２１に貼り付けられたカバーテープ２２に覆われて保護される。カバーテープ２２は、後にベーステープ２１から剥ぎ取られるまでの間、部品１０が部品収納部２３から脱落したり部品収納部２３内で位置ずれしたりすることを防止している。このように構成された部品供給テープ２０は、リール２５に巻き取られて後に説明する部品供給装置に装填される。
【０００８】
部品１０のサイズが微小である場合、ベーステープ２１にはエンボス加工により形成されたエンボス部による部品収納部２３を設けるまでもなく、紙製のベーステープ２１を単に打ち抜いただけの空洞の打ち抜き部内に部品１０を収納し、表裏からカバーテープ２２でこれを保護する打ち抜き形式の部品供給テープ２０もある。
【０００９】
図８は、上述したリール２５を取り付けて部品実装装置５０に順次部品を供給する部品供給装置３０の１例を示している。図において、部品供給装置３０は、部品実装装置５０の部品供給部５１（図５参照）に取り付け可能に形成された本体部３１と、部品供給テープ２０を巻回したリール２５を取り付けるリール取付け部３２と、リール２５から部品供給テープ２０を引き出して搬送するテープ搬送駆動部３３と、カバーテープ２２を回収するカバーテープ回収部３４とを含んでいる。リール取付け部３２には、リール２５を回転可能に保持する支持ピン３５が固定されている。
【００１０】
以上のように構成された部品供給装置３０は以下のように動作する。図８において、部品供給テープ２０は、支持ピン３５に回転自在に取付けられたリール２５から引き出され、テープ搬送駆動部３３にある駆動ホイール３６の間欠回転駆動によって図の左前方に位置する図示しない部品実装装置５０に向けて搬送される。テープ搬送駆動部３３の直前には部品１０を保護するシャッタ３７が設けられ、シャッタ３７の開放時に同期して上方から部品実装装置のノズル１（図示せず）が下降して部品供給テープ２０から部品１０を吸着して取り出す。それまで部品１０を保護していたカバーテープ２２はシャッタ３７の直前で剥ぎ取られ、間欠回転駆動するカバーテープ回収部３４に巻き取られて回収される。
【００１１】
図９（ａ）〜（ｃ）は、部品供給テープ２０のベーステープ２１に形成された部品収納部２３からノズル１が部品１０を吸着して取り出す際の動作を示している。部品取り出し位置直前でカバーテープ２２が剥ぎ取られて上方が開放された部品１０に対し、ノズル１が下降して（図９（ａ））下端部にある部品吸着面６を部品１０の上端面に当接させる（図９（ｂ））。この時、ノズル１のエア通路１５に破線矢印１６で示す負圧が作用して部品吸着面６に部品１０を吸着する。部品吸着面６は、この時点でベーステープ２１の上端面Ａ−Ａを越えて下降し、部品収納部２３の内部に距離ｄだけ侵入して部品１０に当接している。部品１０を吸着したノズル１は、その後、負圧の作用により部品１０を吸着保持したまま上昇し、所定の部品実装位置へと移動する（図９（ｃ））。
【００１２】
図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、ノズル１の先端にある部品吸着面６は、部品１０の吸着に際してベーステープ２１の部品収納部２３内部に至るまで押し込まれる必要があることから、部品収納部２３の開口部との干渉を回避するよう設計される。すなわち、部品吸着面６の幅ａと部品収納部２３の幅ｂとの間には、ｂ＞ａの関係がある。図には示されていないが、図面に垂直な方向の幅に対しても同様な関係が保たれている。部品収納部２３および部品吸着面６が円形状である場合も同様である。部品吸着面６をこのような寸法に維持するため、図６（ｂ）に示したようにノズル１の吸着部３は下部円筒部１３から延びる逆角錐台部１４を介して部品吸着面６に向かって寸法が縮小し、部品吸着面６が部品収納部２３内まで下降可能な形状に形成されている。
【００１３】
図９（ａ）〜（ｃ）ではベーステープ２１にエンボス加工された部品収納部２３を有する形式の部品供給テープ２０の例で示しているが、エンボス加工の代わりに紙製のベーステープ２１を打ち抜き加工して空洞の打ち抜き部を部品収納部とする打ち抜き形式の部品供給テープに対しても、部品吸着面６には全く同様な寸法的制約が課せられる。なお、打ち抜き形式の部品供給テープ２０は、一辺が約２ｍｍ以下の矩形表面などの小物チップ部品供給用に主に使用され、エンボス形式の部品供給テープ２０はそれ以外の相対的に大きな部品供給用に主に使用される。
【００１４】
ところで、昨今の市場における電子機器の多機能化、小型軽量化要請に伴い、電子機器に実装される部品自身も更なる小型化が要請されている。例えば、一辺が0.5ｍｍを下回る矩形形状の部品も既に使用されるようになってきている。部品１０が小型化すれば、これらの部品１０を吸着すべきノズル１も相応に小型化される必要があるが、ノズル１の部品吸着面６及び吸着孔７を加工する際に要求される加工精度、外力による部品吸着面６の損傷に対する必要な強度確保を考慮すると、ノズル１の更なる小型化にはそれなりの限界がある。
【００１５】
このような状況に対応し、ノズル先端部のさらなる小型化を回避するには以下の方策が考えられる。
１．部品１０を収納した部品収納部２３の開口面積を広くし、部品１０対して相対的に大きな部品吸着面６であっても部品収納部２３内への押し込みを可能にする。
２．ベーステープ２１の上端面Ａ−Ａの高さで部品吸着面６による部品吸着を可能とし、部品収納部２３内への部品吸着面６の押し込みを不要とする。
【００１６】
この内、１の対応では、部品１０が小さくなる一方で部品収納部２３の面積を広げることとなり、部品供給テープ２０の搬送過程で部品収納部２３内に収納された部品１０が内部で移動し、吸着時の位置決め精度を低下させることとなる。このため、現状のままでは実施化が困難である。
【００１７】
次に２の対応策に関し、これまで各種の施策が検討されてきている。図１０（ａ）、（ｂ）はその一例を示しており、図１０（ａ）において、ノズル１の部品吸着面６の幅ａは、ベーステープ２１の部品収納部２３の開口幅ｂよりも広く形成されている（ａ＞ｂ）。ノズル１は、動作時に図１０（ｂ）に示すようにベーステープ２１の上端面Ａ−Ａに接するまで下降し、エア通路１５を介して破線矢印１６で示す負圧を作用させる。しかしながらこのままでは図１０（ｂ）に示すように、部品収納部２３の周囲がノズルの部品吸着面６の周囲によってシールされ、部品収納部２３内部全体が同じ負圧圧力となるために部品１０に対する吸引力が働かない。
【００１８】
この状況を打破する従来技術による１つの解決策は、部品吸着面６の表面に破線で示すような溝１７を設け、この溝１７を通して外気を部品収納部２３内に導き、ノズル１の負圧効果を部品１０に及ぼす方策が考えられている。また、他の解決策では、例えば部品収納部２３の底面又は側面に図１０（ｂ）に示すような通気孔１８を開け、この通気孔１８から外気を部品収納部２３内に導いて負圧による吸引を機能させる方策が考えられている（例えば、特許文献２、３参照。）
【特許文献１】特開２００２−２９２５８７号公報
【特許文献２】特開平５−２１９８９号公報
【特許文献３】特開２０００−１５１１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上述した従来の課題解決策には問題があった。まず、部品吸着面６に溝１７を設ける方策では、この溝１７を介して常時エアが流入可能となる。このため、例えば部品１０を吸着した後においても負圧の洩れが継続し、これによって部品１０を吸着保持する力が低下する。あるいは、吸着保持力を確実にしようとすればより強い負圧圧力が必要とされる。また、ノズル１は一般に複数種類の部品の吸着に対しても使用され得るが、この溝１７が無くとも吸着可能である部品１０の吸着時においても負圧洩れの発生を避けることができない。
【００２０】
また、部品収納部２３の底面又は側面に通気孔１８を設ける方策では、この通気孔１８を介して埃などが部品収納部２３内部に侵入し、あるいは大気中の水分が侵入して内部で凝結するなどにより、部品１０に不測の不具合を発生させ、あるいは部品１０が部品収納部２３の底面に密着して吸着不良を起こす虞があった。
【００２１】
以上より、本発明は上述した従来技術にある不具合を解消し、小型の部品１０に対してもノズル１を相応に小型化する必要がなく、かつ確実な部品１０の吸着を可能とする部品吸着方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、部品供給テープに設けられる部品収納部の開口部の少なくとも一方向において前記開口部の幅よりも長い寸法を有する部品吸着面を備えたノズルを使用し、前記部品吸着面で部品収納部の周囲の一部又は全体を押圧して変形させ、前記部品吸着面を部品収納部の変形前の領域内に押し込むことにより、又は、部品収納部の上方の一部に部品収納部の側壁が部品収納部の外側に広がる拡大部を設けて部品吸着面の押し込みを可能にすることにより、部品吸着面を部品に当接又は近接させて部品吸着を可能とし、上述の課題を解消するもので、具体的には以下の内容を含んでいる。
【００２３】
すなわち、本発明にかかる１つの態様は、部品供給テープのベーステープに開口する部品収納部から回路基板に実装される部品を負圧の作用により部品吸着ノズルの部品吸着面に吸着して取り出す部品吸着方法であって、前記部品収納部の開口部の少なくとも一方向において前記開口部の幅よりも長い寸法を有する部品吸着面を備えた部品吸着ノズルを使用し、前記部品を取り出す際、前記ベーステープの上端面を越えてさらに前記部品収納部の内部に至るまで前記部品吸着面を下降させ、前記部品吸着面に部品を吸着して前記部品収納部から取り出すことを特徴とする部品吸着方法に関する。
【００２４】
前記部品を取り出す際、前記部品吸着面で前記部品収納部の開口部全周を押圧して変形させ、前記部品吸着面を前記部品収納部の変形前の領域内に押し込むことができる。また、部品が部品収納部に収納された状態で前記ベーステープの上端面と前記部品の上端面との高さの差をｄ、前記ベーステープ上端面から前記部品収納部の変形前の領域内への前記部品吸着面の下降量をｅとしたとき、ｅ≧ｄの関係とすることができる。
【００２５】
本発明にかかる他の態様は、部品供給テープのベーステープに形成された部品収納部から回路基板に実装される部品を負圧の作用により部品吸着ノズルの部品吸着面に吸着して取り出す部品吸着方法であって、前記部品収納部の上方に当該部品収納部の側壁が部品収納部の外側に広がる拡大部を前記ベーステープに開口させ、前記拡大部の開口部の少なくとも一方向において前記部品収納部の非拡大部の幅よりも長く、前記拡大部の開口部の幅よりも短い寸法を有する部品吸着面を備えた部品吸着ノズルを使用し、前記部品を取り出す際、前記ベーステープの上端面を越えてさらに前記拡大部の内部に至るまで前記部品吸着面を下降させ、部品を吸着して前記部品収納部から取り出すことを特徴とする部品吸着方法に関する。
【００２６】
上述の部品吸着方法において、部品が部品収納部に収納された状態で前記ベーステープの上端面と前記部品の上端面との高さの差をｄ、前記ベーステープ上端面からの前記部品収納部の拡大部内への前記部品吸着面の下降量をｅ、前記ベーステープの上端面からの前記拡大部の深さをｆとしたとき、ｆ≧ｅ≧ｄの関係とすることができる。
【００２７】
以上述べた各部品吸着方法において、前記ベーステープの上端面からの前記部品収納部領域内への前記部品吸着面の下降量を、約0.2ｍｍとすることができる。また、前記部品は、一辺がそれぞれ約２ｍｍ以下の略矩形表面を有するチップ部品とすることができる。さらに、前記部品吸着面上の任意の一方向における前記吸着孔の開口幅は、同一方向における前記部品吸着面の長さの約５０％以下とすることができる。
【００２８】
本発明にかかる更に他の態様は、部品供給部に供給される部品を負圧の作用で部品吸着ノズルにより吸着して取り出し、前記部品を搬送して規制保持された回路基板の実装位置に実装する部品実装方法であって、前記部品供給部で部品を取り出す際、以上に述べたいずれか一に記載の部品吸着方法を利用することを特徴とする部品実装方法に関する。
【００２９】
本発明にかかる更に他の態様は、部品供給テープの部品収納部に収納された部品を連続的に供給する部品供給部と、前記部品供給部から部品を取り出して回路基板に実装する実装ヘッドと、前記実装ヘッドを搬送するロボットと、回路基板を搬入して保持する基板保持部と、全体の動作を制御する制御部とから構成され、前記実装ヘッドに装着された部品吸着ノズルを利用してエアの吸引作用により前記部品供給部から部品を取り出し、エアの吹出し作用により前記部品を回路基板の実装位置に実装する部品実装装置であって、前記部品吸着ノズルが、前記部品収納部の開口部の少なくとも一方向において前記開口部の幅よりも長い寸法を有する部品吸着面を備えていることを特徴とする部品実装装置に関する。
【００３０】
本発明にかかる更に他の態様は、複数の部品収納部が長手方向に沿って均等間隔で連続して形成された長尺のベーステープと、前記ベーステープに貼り付けられ、前記部品収納部を覆って内部に収納された部品を保持する長尺のカバーテープとから構成され、前記部品収納部に収納された部品を順次部品実装装置へ供給する部品供給テープであって、前記部品収納部が、当該部品収納部の側壁が部品収納部の外側に広がって前記ベーステープに開口する拡大部を前記部品収納部の上方に備えていることを特徴とする部品供給テープに関する。
【００３１】
前記拡大部は、前記部品収納部の前記ベーステープ上端面近傍位置に形成された段差部、前記部品収納部から前記ベーステープ上端面に向けて拡開する拡開部、前記部品収納部と前記ベーステープのつなぎ部分に設けられた面取り部のいずれかにより形成することができる。前記部品収納部は、前記ベーステープを打ち抜き加工して得られる打ち抜き部、又は前記ベーステープをエンボス加工して得られるエンボス部のいずれかにより形成することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の実施により、小型の部品に対してもこれを吸着するためのノズルの部品吸着面を相応に小型化する必要がなくなり、加工が容易で強度的にも優れた部品吸着ノズルを使用して小型部品の部品実装を行うことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の第１の実施の形態にかかる部品吸着方法につき、図面を参照して説明する。図１（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態にかかる部品吸着方法の概要を示している。各図において、部品１０に対向して上方から下降するノズル１は、幅ａの部品吸着面６を有する。これに対し、下方に位置するベーステープ２１の部品収納部２３の対応する開口部の幅はｂ、部品１０の対応する幅はｃであるとする。また、ベーステープ２１の上端面Ａ−Ａと部品１０の上端面との高さの差はｄであるとする。図示の時点では、部品供給テープ２０のカバーテープ２２が既にベーステープ２１から剥ぎ取られている。
【００３４】
本実施の形態にかかる部品吸着方法では、上述した各幅ａ、ｂ、ｃの間に、ａ＞ｂ＞ｃの関係がある。図面に垂直な方向の幅についてもこれと同等な関係があるものとする。このため、各面積に関しても同様に、部品吸着面６は面積は部品収納部２３の開口面積よりも広く、当該開口面積は部品１０の表面積よりも広い。すなわち、部品収納部２３とノズル１とが正常な位置関係にあれば、部品収納部２３の開口縁部の外側に部品吸着面６の外周縁部が位置する。
【００３５】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に対してノズル１が下降し、部品吸着面６がベーステープ２１の上端面Ａ−Ａに接した状態を示す。従来技術では部品吸着面６がこのように上端面Ａ−Ａに接した高さがノズル１の下死点となり、この位置でいかにして部品１０を吸着するかが検討されてきたのは上述の通りである。
【００３６】
これに対して本実施の形態では、ノズル１の部品吸着面６がベーステープ２１の上端面Ａ−Ａを越えて更に部品収納部２３の下方に向けて押し込まれ、図１（ｃ）に示すように部品吸着面６が部品１０に当接、又は当接寸前の距離に至るまで下降してノズル１の下死点に達する。これにより、図１（ｂ）から図１（ｃ）に至る間において、図１（ｃ）に示すように部品収納部２３の開口部を形成しているテープ部分の周囲（以下、「開口部周囲」という。）が部品吸着面６によって押圧され、変形する。この変形は不定形なもので、部品収納部２３の周囲が押しつぶされ、凹み、あるいは波打ち変形する。
【００３７】
ベーステープ２１の材質は一般にポリスチレンなどの軟質樹脂が使用されており、部品吸着面６による押しつぶし作用によっても十分に変形可能な柔軟性を備えている。また、部品吸着面６を形成するノズル１の先端部分は、例えば工業用ダイアモンドなどの硬質材料で作られているため、部品収納部２３を押しつぶすことによってこの先端部分が損傷する虞はない。部品収納部２３が押しつぶされた状態で周囲の不規則な変形部分から大気エアが進入可能となるため、エア通路１５を介して破線矢印１６に示す負圧が作用すると、部品１０に当接または近接した位置にある部品吸着面６の吸引作用で部品１０を容易に吸着できるようになる。その後、図１（ｄ）に示すように負圧の作用で部品１０を吸着保持したままノズル１は上昇し、部品実装位置に向けて搬送される。
【００３８】
これまでの説明では、ベーステープ２１の上端面Ａ−Ａから部品収納部２３の変形前の領域内への部品吸着面６の押し込み量（侵入量）をｅとした場合、前記上端面Ａ−Ａと部品１０の上端面との高さの差ｄとの関係はｄ≧ｅであった。本実施の形態の他の態様では、ノズル１を更に下降させてｅ≧ｄとすることも可能である。この際、ノズル１は部品１０に当接した後、更にこれを押し付けることができ、部品吸着をより確実に行うことができる。従来の部品吸着面の狭いノズルでこのように部品を押し付けた場合には部品が傾くなどの不安定な要因となり得たが、本実施の形態にかかるノズル１では部品吸着面６が従来に比べて拡大していることから、このような部品への更なる押し付けをする場合にも安定して実施することができる。ｅ≧ｄとした場合には部品吸着面６による押し付けによって部品収納部２３の底面がある程度変形して押し下げられるが、ベーステープ２１を支持する部品供給装置３０（図８参照）にはこの変形を許容するクリアランスが設けられている。なお、ｄ＞ｅの状態、すなわち部品吸着面６が部品１０の上端面に当接せず、接近することによっても部品１０の吸着は可能である。
【００３９】
図２（ａ）、（ｂ）は、同じく部品収納部２３の開口面積よりも大きな面積を有する部品吸着面６を備えたノズル１を使用し、エンボス部ではなく打ち抜き式の部品収納部２３を有するベーステープ２１に対して同様な押し込み動作を行った状況を示す。図において、ベーステープ２１の板厚は0.6ｍｍ、ベーステープ２１の上端面Ａ−Ａに対する部品１０の上端面の高さの差ｄは0.15ｍｍ、この時の部品吸着面６による押し込み量ｅは約0.15ｍｍであった。紙製である打ち抜き形式のベーステープ２１では、押し込みによってプラスチックのエンボス部２３のように複雑な変形をすることはない。代わりにベーステープ２１の部品収納部２３の周囲が、図示のように部品吸着面６の押圧作用によって圧縮変形する。素材である紙は元来密度が低いため、この程度の圧縮は容易である。また、紙自身が備えた通気性によって押し付け状態にあっても外気が部品収納部２３内に導入され得る。この際、従来技術とは違って部品吸着面６が部品１０に当接又は近接しているため、負圧による部品１０の吸着効果がより強力に作用して吸着を可能にしている。本態様においても、ｅ≧ｄの関係とすることにより部品吸着面６を部品１０に押し付けて部品吸着をより確実なものとすることができる。
【００４０】
本願発明者が行った実験によれば、エンボス式、打ち抜き式のいずれの部品収納部２３を備えたベーステープ２１においても、部品収納部２３の変形による部品吸着動作への弊害は全く見られず、また、ノズル１による部品１０への押し付け効果も得られることから、図９に示す従来技術による部品取り出し方法と比較しても部品取り出し時における不良率を同等以下とすることができた。
【００４１】
なお、先に説明したようにノズル１の押し込み量ｅが部品１０とベーステープ２１との高さの差ｄ（図１ａ参照）との間でｅ≧ｄの関係にある場合、部品１０の上端面にノズルの部品吸着面６が当接した瞬間に部品１０には衝撃荷重が加わる。しかしながら、一般に部品１０の耐久荷重はこの衝撃荷重の倍ほどにもなるため、前記衝撃荷重が加わったとしてもこれによって部品１０が破壊に至ることはない。また、ノズル１上部の連結部２（図６（ａ）参照）は実装ヘッド５３内にある図示しないスプリングを介して支持されているため、たとえノズル１の下死点が部品１０の上端面より低い高さに設定されたとしても、ノズル１が部品１０に当接した後には前記スプリングが圧縮されるだけとなり、これによっても部品１０が破壊に至ることはない。
【００４２】
また、これに関連して本実施の形態では、部品吸着のために下降するノズル１の下降速度を大きくできるというメリットが得られる。すなわちノズル１が下降すると、部品吸着面６はベーステープ２１の上端面Ａ−Ａに当接した後、部品収納部２３を押しつぶす。この押しつぶしがノズル１の下降エネルギを吸収し、緩衝作用を果たすことから、ノズル１の下降速度を高めても部品１０に当接した際の衝撃が緩和されるという効果が得られる。ノズル１の下降速度の増大は、加工サイクルを短縮させるメリットにつながり得る。
【００４３】
図１、図２では矩形形状の部品１０を矩形形状のノズル１で吸着する例を示しているが、部品１０、ノズル１とも、例えば円形、楕円形、多角形などの他の形状であっても同様な対応ができる。例えば、部品１０が円形であればベーステープ２１の部品収納部２３も円形となり、その際、部品収納部２３の径よりも大きな径の部品吸着面６を有するノズル１を使用することで部品収納部２３の開口部周囲を押し付け、部品吸着面６が部品収納部２３の変形前の領域内に侵入して部品を吸着することができる。
【００４４】
また、これまでの説明では部品吸着面６の幅（ａ）と部品収納部２３の開口幅（ｂ）に関し、各図に表示された正面に加えて図面に垂直な方向に関しても同様な関係にあるとしてきた。この場合、部品吸着面６の周囲が部品収納部２３の開口部の周囲全周にわたって外部にはみ出す状態となるが、本実施の形態の適用はこれに限定はされない。すなわち、いずれか一方の対辺では部品吸着面６が部品収納部２３の外部にはみ出し（ａ＞ｂ）、いずれか他方の対辺では部品吸着面６が部品収納部２３よりも短い場合（ａ＜ｂ）であっても本実施の形態の適用は可能である。より一般的に、部品収納部２３の開口部の少なくとも一方向において前記開口部の幅よりも長い寸法を有する部品吸着面６を使用することが可能である。この場合、部品吸着面６による部品収納部２３周囲の押し付け作用は、前記少なくとも一方向において発生する。
【００４５】
なお、本実施の形態は、以上に説明した部品吸着方法のほかに当該部品吸着方法を利用する部品実装装置、部品実装方法をも包含している。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施の形態にかかる部品吸着方法について図面を参照して説明する。本実施の形態は、部品収納部２３の一部に、部品吸着面６を受け入れ可能とする相対的に大きな面積の拡大部を設けて部品吸着を行う部品吸着方法に関する。
【００４７】
図３（ａ）において、ベーステープ２１に形成される部品収納部２３には、その上方の一部に側壁が部品収納部の外側に広がった段差部で構成される拡大部２４が設けられ、拡大部２４がベーステープ２１に開口している。この拡大部２４は部品収納部２３の一部を形成する。ベーステープ２１の上端面Ａ−Ａに対する拡大部２４の深さｆは、前記上端面Ａ−Ａと部品１０の上端面との差ｄに対して、ｆ≧ｄの関係がある。また、段差部２４の開口幅ｇは、部品吸着面６の対応する幅ａに対して、ｇ＞ａの関係がある。図示はしていないが、図面に垂直な方向についても同様な関係があるものとする。あるいは部品収納部、拡大部が円形である場合も同様な関係があるものとする。
【００４８】
図３（ａ）に示す例では、部品収納部２３がプラスチック製のベーステープ２１をエンボス加工して形成してあるため、エンボス加工用の型を換えることで拡大部２４の形成は容易である。また、紙製のベーステープ２１を打ち抜いて部品収納部２３を形成する打ち抜き式のベーステープ２１においても、打ち抜きと同時に、もしくは別工程において拡大部２４を型で押圧して塑性変形させることで拡大部２４の形成は容易である。
【００４９】
上述したｆ≧ｄ、ｇ＞ａの関係が成立する拡大部２４を部品収納部２３の上方に設けることにより、図３（ａ）に見られるように、ノズル１の先端にある部品吸着面６は、ベーステープ２１、及び部品収納部２３、拡大部２４のいずれにも接触することなく拡大部２４内に下降して部品１０に当接が可能であり、負圧の作用で部品を吸着して取り出すことができる。部品収納部２３内部では、従来の部品収納部２３と全く同様に部品１０が位置決め保持されたままの状態で保たれるため、拡大部２４が設けられることによっても部品１０が移動したりせず、部品１０の吸着、取り出しを行うことができる。
【００５０】
なお、ベーステープ２１の上端面Ａ−Ａから部品吸着面６が下死点位置まで下降する間の距離ｅ（図３（ａ）参照）は、前記上端面Ａ−Ａと部品上端面との差ｄとの間に、第１の実施の形態で示したようにｅ≧ｄの関係とすることもできる。上述した拡大部２４の深さｆとの関係をも含めると、ｆ≧ｅ≧ｄの関係とすることができる。この内、ｄ＝ｅであるときに部品吸着面６は部品１０の上端面に当接し、ｅ＞ｄのときには部品吸着面６で部品１０を更に押し付けて吸着をより確実なものとすることができる。ただし、
ｄ＞ｅの状態、すなわち部品吸着面６が必ずしも部品１０の上端面に当接しなくとも、接近することによっても部品１０の吸着は可能である。
【００５１】
図３（ｂ）、（ｃ）は拡大部２４の代替となる態様を示しており、図３（ｂ）は部品収納部２３の一部に上方に向けて朝顔状に広がる拡開部によって構成された拡大部２４ａを設けたもの、また図３（ｃ）は、部品収納部２３とベーステープ２１とのつなぎ部分の面取り部によって構成された拡大部２４ｂをそれぞれ設けたものを示している。いずれも部品収納部２３のほとんどの部位は従来通り部品１０を位置決め保持する機能を果たし、部品吸着面６が押し込まれる上方の一部に部品吸着面６を受け入れ可能とする拡大部分を設けている。前記各拡大部２４ａ、２４ｂは、部品収納部２３内に下降してくる部品吸着面６との接触を回避するに十分な寸法採りがされていることが好ましい。
【００５２】
なお、図３（ｃ）では拡大部２４ｂが直線状の面取りにより形成されているが、これは曲線状の面取りであってもよい。また図３（ａ）において部品吸着面６、ベーステープ２１、拡大部２４の各寸法の間でｆ≧ｄ、ｇ＞ａの関係が成立すること、又は図３（ｂ）、（ｃ）において部品吸着面６がベーステープ２１及び拡大部２４ａ、２４ｂに接触しない寸法採りとすることが好ましいが、この他に第１の実施の形態との折衷となる中間的な寸法取りを採用することも可能である。すなわち、ベーステープ２１や部品吸着面６の寸法制約などの要求に応じ、僅かな量だけ拡大した拡大部分を部品収納部２３の上方に設け、この拡大部分で部品吸着面６による一定量の押し込みを受け入れた後、残りの押し込み時に部品吸着面６が前記拡大部分に接触し、これを押し広げて部品収納部２３の変形前の領域内に侵入して部品吸着を行うような構成とすることもできる。部品吸着面６による部品収納部２３周囲の押しつぶしを全く排除し、又は一定量排除すれば、押しつぶし動作の際に発生する騒音、振動を軽減することができる。
【００５３】
なお、以上の説明では拡大部２４、２４ａ，２４ｂが部品収納部２３の全周にわたって設けられるものとしているが、本実施の形態の適用はこれに限定されず、例えば部品収納部２３のいずれか一方に拡大部分が設けられ、その他の部分は部品吸着面６で部品収納部２３を押圧するようにする形式であってもよい。
【００５４】
本実施の形態は、以上述べた拡大部２４、２４ａ、２４ｂを有する部品収納部２３を備えた部品供給テープを用いる部品吸着方法のほか、当該部品吸着方法を使用する部品実装方法、及び図３（ａ）〜（ｃ）に示すような拡大部２４、２４ａ、２４ｂを有する部品収納部２３を備えた部品供給テープ２０をも包含している。
【００５５】
次に、本発明の第３の実施の形態にかかる部品実装方法について図面を参照して説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態に示す部品収納部の開口部よりも大きな寸法を有するノズル、もしくは第２の実施の形態に示す部品収納部の拡大部に侵入可能なノズルを使用して実装を行う部品実装方法に関する。図４（ａ）は、本実施の形態にかかる部品実装方法で使用するノズル１ａの部品吸着面６ａ（底面図）を示しており、図４（ｂ）は、これに対応する従来技術で使用されているノズル１ｂの部品吸着面６ｂを示している。
【００５６】
図４（ａ）において、ノズル１ａの部品吸着面６ａは外形寸法がＸ＝1.7ｍｍ、Ｙ＝1.2ｍｍであり、その中に略Ｈ字状の吸着孔７ｂが開口している。吸着孔７ｂの開口寸法は、ｘ＝0.80ｍｍ、ｙ＝0.55ｍｍである。これによれば、ノズル１ａの横方向における部品吸着面６ａの長さと吸着孔７ｂの開口部の長さの比ｘ／Ｘは0.47、同じく縦方向における両者の長さの比ｙ／Ｙは0.46となる。
【００５７】
これに対して図４（ｂ）に示す従来使用されていたノズル１ｂでは、同じ寸法形状の吸着孔７ｂを開口させている部品吸着面６ｂの外形寸法はＸ＝1.00ｍｍ、Ｙ＝0.80ｍｍである。これによれば部品吸着面６ｂに対する吸着孔７ｂの横方向の長さの比ｘ／Ｘは0.80、同じく縦方向の比ｙ／Ｙは0.69となっている。
【００５８】
すなわち、従来では、部品吸着面の任意の一方向の長さに対する同一方向の吸着孔の開口長さの比が約0.70〜0.80あったのに対し、本実施の形態ではこの比が約0.50以下にまで大幅に低減させることができる。従来技術によるノズル１ｂでは、部品収納穴２３に干渉しないよう部品吸着面６ｂの寸法をできるだけ小さくし、かつ、その中で部品吸着力を確保するために吸着孔７ｂをできるだけ大きくすることが基本であった。これに対して本実施の形態によれば、部品吸着面６ａによる部品収納穴２３への干渉の制約がなくなり、部品吸着面６ａの面積を大きくとることが可能になるため、上述のように吸着孔７ｂに対する寸法比率を大幅に低減可能となったものである。
【００５９】
この結果、図４（ｂ）に示す従来のノズル１ｂでは吸着孔７ｂから部品吸着面６ｂの縁までの距離をＸ方向で0.1ｍｍ、Ｙ方向で0.125ｍｍしか取れなかったものを、図４（ａ）に示す本実施の形態のノズル１ａではこれらをそれぞれ0.25ｍｍ、0.325ｍｍまで倍以上に増大させることができる。この吸着孔７ｂから部品吸着面６ａの縁までの距離の増大は、部品吸着面６ａの異物噛み込み時などにおけるノズル１ａの強度を高めることのほか、部品１０を吸着したときに部品１０と部品吸着面６ａとの間の形成される負圧シールのシール幅（部品１０が部品吸着面６ａに重なり合う幅）を増大させる効果を生む。本願発明者らが行った実験によれば、本実施の形態にかかるノズル１ａの負圧シール幅の増大による効果も加わり、図４（ｂ）に示す従来技術のノズル１ｂと比較して部品保持力が約４倍に増え、逆に当該保持力のばらつきが約１／３に減少するという結果を得た。
【００６０】
なお、図４（ａ）に示すノズル１ａは単なる例示であり、他の形状寸法のノズルにおいても部品吸着面の任意の一方向の長さに対する同一方向の吸着孔の開口長さの比を約0.50以下に低減させることにより（すなわち、吸着孔に対して部品吸着面を相対的に大きくすることにより）、同様な効果を得ることができる。吸着孔７ｂの開口部形状は、Ｈ字状のほかにも、Ｘ字状、王字状、円形、長円形などの各種が考えられている。また、部品吸着面を相対的に大きく形成した場合においても、第１及び第２の実施の形態で示した部品吸着方法を適用することにより、部品吸着時における部品吸着の障害を生ずることがない。
【００６１】
以上、本発明にかかる各実施の形態の部品吸着方法、部品実装方法について述べてきたが、本発明の適用は、これまで述べてきた各実施の形態に限定されるものではない。例えば図５に示す部品実装装置は、実装ヘッドをＸＹ方向へ移動させるロボットを備えた形式のものとしているが、多数のノズルをインデックスの周囲に円周状に配置してこれを間欠回転させながら順次部品の取り出しから実装までを行うロータリ式の部品実装装置に対しても本発明は同様に適用することができる。また、図６に示すノズルは、吸着する部品に応じて取替え可能な形式となっているが、例えば複数のノズルを放射状に配置し、吸着する部品に応じて回転により適切なノズルを選択して使用する形式のものに対しても適用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明にかかる部品実装装置、部品吸着方法、部品実装方法は、部品実装の産業分野において広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明にかかる実施の形態の部品吸着方法の概要を示す説明図である。
【図２】図１に示す部品吸着方法の異なる態様を示す説明図である。
【図３】本発明にかかる他の実施の形態の部品吸着方法の概要を示す説明図である。
【図４】図１及び図３に示す本発明にかかる実施の形態で使用可能なノズル（ａ）と従来技術によるノズル（ｂ）の各部品吸着面を示す下面図である。
【図５】部品実装装置の概要を示す斜視図である。
【図６】部品吸着ノズルの概要を示す側面図（ａ）、斜視図（ｂ）、底面図（ｃ）である。
【図７】部品供給テープの構成を示す斜視図である。
【図８】部品供給装置の概要を示す斜視図である。
【図９】従来技術における部品吸着方法の概要を示す説明図である。
【図１０】従来技術における他の部品吸着方法の概要を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
１．部品吸着ノズル、  ２．連結部、  ３．吸着部、  ４．フランジ、  ５．中心軸、  ６．部品吸着面、  ７．吸着孔、  ８．上端面、  ９．上部開口、  １０．部品、  １２．上部円筒部、  １３．下部円筒部、  １４．逆角錐台部、  １５．エア通路、  １７．溝、  １８．通気孔、  ２０．部品供給テープ、  ２１．ベーステープ、  ２２．カバーテープ、  ２３．部品収納部（エンボス部）、  ２５．リール、  ３０．部品供給装置、  ５０．部品実装装置、  ５１．部品供給部、  ５２．回路基板、  ５３．実装ヘッド、  Ａ−Ａ．ベーステープ上端面。
【図１】
2006120890.tif 000003
【図２】
2006120890.tif 000004
【図３】
2006120890.tif 000005
【図４】
2006120890.tif 000006
【図５】
2006120890.tif 000007
【図６】
2006120890.tif 000008
【図７】
2006120890.tif 000009
【図８】
2006120890.tif 000010
【図９】
2006120890.tif 000011
【図１０】
2006120890.tif 000012