(57)【要約】【課題】吸着ノズルによる部品の保持力を向上させる。【解決手段】  本発明に記載の装着機１６は、基板を保持する保持装置と、負圧供給源により供給される負圧に依拠して部品を吸着保持する吸着ノズルを有する装着ヘッドと、装着ヘッドを移動させる移動装置と、保持装置と装着ヘッドと移動装置とを覆うカバーハウジング３４と、カバーハウジング内の圧力を増圧する増圧装置９０とを備えている。そして、吸着ノズルは、負圧供給源により吸着ノズルに供給される負圧と、増圧装置により増圧されるカバーハウジング内の圧力との差圧を利用して、部品を吸着保持する。これにより、吸着ノズルによる部品の保持力を向上させることが可能となる。【選択図】図３
2018064014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負圧を供給する負圧供給源を備え、被吸着物を吸着保持する吸着ノズルであって、
前記吸着ノズルは、
前記吸着ノズルを覆うハウジングと、
前記ハウジング内の圧力を増圧する増圧装置と
を備え、
前記負圧供給源により前記吸着ノズルに供給される負圧と、前記増圧装置により増圧される前記ハウジング内の圧力との差圧を利用して、被吸着物を吸着保持する吸着ノズル。
【請求項２】
前記増圧装置が、
前記ハウジング内の圧力が前記ハウジング外の圧力より１０ｋＰａ以上、高くなるように、前記ハウジング内の圧力を増圧する請求項１に記載の吸着ノズル。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の吸着ノズルと、
前記吸着ノズルによる作業位置まで基板を搬入するとともに、前記作業位置から基板を搬出する搬送装置と、
前記搬送装置により基板を搬入・搬出するために前記ハウジングに形成された開口に配設されたシャッタと、
前記シャッタの作動を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置が、
前記吸着ノズルによる作業時に前記開口を閉じ、前記搬送装置による基板の搬入・搬出時に前記開口を開放するように、前記シャッタの作動を制御する作業機。
【請求項４】
１列に配列された複数の作業機を備え、前記複数の作業機の上流側に配置されたものから下流側に配置されたものにわたって搬送される基板に対して作業を行う対基板作業システムであって、
前記作業機のうちの少なくとも一台の作業機が、
基板を保持する保持装置と、
前記保持装置による基板の保持位置まで基板を搬入するとともに、前記保持位置から基板を搬出する搬送装置と、
吸着ノズルと、前記吸着ノズルに負圧を供給する負圧供給源とを有し、前記吸着ノズルに吸着保持された部品を前記保持装置に保持された基板に装着する装着ヘッドと、
前記保持装置と前記装着ヘッドとの少なくとも一方を移動させる移動装置と、
前記保持装置と前記搬送装置と前記装着ヘッドと前記移動装置とを覆うハウジングと、
前記ハウジング内の圧力を増圧する増圧装置と、
前記搬送装置により基板を搬入・搬出するために前記ハウジングに形成された開口に配設されたシャッタと、
前記シャッタの作動を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置が、
前記装着ヘッドによる装着作業時に前記開口を閉じ、前記搬送装置による基板の搬入・搬出時に前記開口を開放するように、前記シャッタの作動を制御する対基板作業システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被吸着物を吸着保持する吸着ノズル、その吸着ノズルを備える作業機、および、複数の作業機を備える対基板作業システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
部品を基板に装着するための作業機では、負圧に依拠して部品を保持する吸着ノズルにより装着作業が実行される。下記特許文献には、そのような作業機の一例が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７７２１２号公報
【特許文献２】国際公開第２０１５／０６１２７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献では、装着作業が実行される作業機内部からの塵芥などの異物の除去に関する検討が行われている。しかしながら、作業機では、作業機内部からの塵芥などの異物の除去だけでなく、吸着ノズルによる部品の保持力の向上など、種々の要望がある。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、吸着ノズルによる部品の保持力の向上を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本願に記載の吸着ノズルは、負圧を供給する負圧供給源を備え、被吸着物を吸着保持する吸着ノズルであって、前記吸着ノズルは、前記吸着ノズルを覆うハウジングと、前記ハウジング内の圧力を増圧する増圧装置とを備え、前記負圧供給源により前記吸着ノズルに供給される負圧と、前記増圧装置により増圧される前記ハウジング内の圧力との差圧を利用して、被吸着物を吸着保持することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、吸着ノズルによる部品の保持力の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】対基板作業システムを示す斜視図である。
【図２】装着装置を示す斜視図である。
【図３】装着機示す側面図である。
【図４】制御装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。
【０００９】
＜対基板作業システムの構成＞
図１に、対基板作業システム１０を示す。図１に示すシステム１０は、回路基板に電子部品を実装するためのシステムである。対基板作業システム１０は、４台の電子部品装着装置（以下、「装着装置」と略す場合がある）１２から構成されている。４台の装着装置１２は、隣接した状態で１列に配設されている。なお、以下の説明では、装着装置１２の並ぶ方向をＸ軸方向と称し、その方向に直角な水平の方向をＹ軸方向と称する。
【００１０】
４台の装着装置１２は、互いに略同じ構成である。このため、４台の装着装置１２のうちの１台を代表して説明する。装着装置１２は、図２に示すように、１つのシステムベース１４と、そのシステムベース１４の上に隣接された２つの装着機１６とを有している。各装着機１６は、主に、装着機本体２０、搬送装置２２、装着ヘッド移動装置（以下、「移動装置」と略す場合がある）２４、装着ヘッド２６、供給装置２８を備えている。
【００１１】
装着機本体２０は、フレーム部３０と、フレーム部３０に上架されたビーム部３２と、フレーム部３０の上面およびビーム部３２を覆うカバーハウジング（図３参照）３４とによって構成されている。なお、図２では、カバーハウジング３４が省略されている。
【００１２】
搬送装置２２は、２つのコンベア装置４０，４２を備えている。それら２つのコンベア装置４０，４２は、互いに平行、かつ、Ｘ軸方向に延びるようにフレーム部３０に配設されている。２つのコンベア装置４０，４２の各々は、電磁モータ（図４参照）４４によって各コンベア装置４０，４２に支持される回路基板をＸ軸方向に搬送する。そして、各コンベア装置４０，４２により搬送された回路基板は、所定の位置において、基板保持装置（図４参照）４６によって保持される。
【００１３】
また、図３に示すように、カバーハウジング３４の両側面には、各コンベア装置４０，４２により装着機１６に回路基板を搬入、若しくは、装着機１６から回路基板を搬出するための開口４７が形成されている。なお、図３では、カバーハウジング３４の両側面のうちの一方の側面に形成された開口４７のみが図示されている。また、カバーハウジング３４の両側面に形成された各開口４７には、シャッタ４８が配設されている。シャッタ４８は、カバーハウジング３４にスライド可能に保持されており、開口４７を閉じた状態（実線）と、開口４７を開放した状態（一点鎖線）との間でスライドする。
【００１４】
移動装置２４は、ＸＹロボット型の移動装置である。移動装置２４は、スライダ５０をＸ軸方向にスライドさせる電磁モータ（図４参照）５２と、Ｙ軸方向にスライドさせる電磁モータ（図４参照）５４とを備えている。スライダ５０には、装着ヘッド２６が取り付けられており、その装着ヘッド２６は、２つの電磁モータ５２，５４の作動によって、フレーム部３０上の任意の位置に移動する。
【００１５】
装着ヘッド２６は、回路基板に対して電子部品を装着するものである。装着ヘッド２６は、下端面に設けられた吸着ノズル６０を有している。吸着ノズル６０は、負圧エア，正圧エア通路を介して、正負圧供給装置（図４参照）６６に通じている。吸着ノズル６０は、負圧によって電子部品を吸着保持し、保持した電子部品を正圧によって離脱する。また、装着ヘッド２６は、吸着ノズル６０を昇降させるノズル昇降装置（図４参照）６８を有している。そのノズル昇降装置６８によって、装着ヘッド２６は、保持する電子部品の上下方向の位置を変更する。なお、吸着ノズル６０は、装着ヘッド２６に着脱可能であり、電子部品のサイズ等に応じて交換することが可能である。
【００１６】
供給装置２８は、フィーダ型の供給装置であり、フレーム部３０の端部に配設されている。供給装置２８は、テープフィーダ７０を有している。テープフィーダ７０は、テープ化部品を巻回させた状態で収容している。テープ化部品は、キャリアテープに電子部品がテーピング化されたものである。そして、テープフィーダ７０は、送出装置（図４参照）７６によって、テープ化部品を送り出す。これにより、フィーダ型の供給装置２８は、テープ化部品の送り出しによって、電子部品を供給位置において供給する。なお、テープフィーダ７０は、フレーム部３０に着脱可能であり、電子部品の交換等に対応することが可能である。
【００１７】
また、装着機１６には、図３に示すように、テープフィーダ７０から排出されるキャリアテープを廃棄するための廃棄ボックス８０が配設されている。廃棄ボックス８０は、上面が開口する箱状をなし、システムベース１４の内部に収納されている。そのシステムベース１４の上面には、システムベース１４に収納された状態の廃棄ボックス８０の上方に位置するように、貫通孔８２が形成されている。そして、その貫通孔８２の上方には、筒状のダクト８６が上下方向に延びるように配設されている。ダクト８６の上端は、テープフィーダ７０の前方に延び出しており、そのダクト８６の上端に、テープフィーダ７０から排出されるキャリアテープが挿入される。これにより、テープフィーダ７０から排出されるキャリアテープが、ダクト８６と貫通孔８２とを介して、廃棄ボックス８０の内部に廃棄される。また、廃棄ボックス８０は、スライド可能とされており、システムベース１４の外部に向かってスライドさせることで、システムベース１４の内部から引き出される。これにより、作業者は、廃棄ボックス８０に廃棄されたキャリアテープを回収することが可能となる。なお、廃棄ボックス８０とシステムベース１４との摺接部には、パッキン（図示省略）が配設されており、システムベース１４内部の機密性が担保されている。
【００１８】
また、装着機１６には、テープフィーダ７０を覆う開閉カバー８８が配設されている。詳しくは、テープフィーダ７０は、上述したように、装着機１６のフレーム部３０に着脱可能とされており、装着機１６のカバーハウジング３４には、テープフィーダ７０をフレーム部３０に着脱するための開口８９が形成されている。そして、その開口８９および、フレーム部３０に装着されたテープフィーダ７０を覆うように、開閉カバー８８が配設されている。開閉カバー８８は、上端において、カバーハウジング３４に揺動可能に軸支されており、開閉カバー８８を上方に向かって揺動させることで、開口８９が露出し、テープフィーダ７０を着脱することが可能となる。一方、開閉カバー８８を下方に向かって揺動させることで、開閉カバー８８の下端がフレーム部３０に接触し、開口８９が閉じられた状態となる。なお、開口８９が開閉カバー８８により閉じられた状態において、フレーム部３０に装着されたテープフィーダ７０は、開閉カバー８８の内部に収納され、その開閉カバー８８の内部は、密閉された状態となる。
【００１９】
さらに、装着機１６には、カバーハウジング３４の内部の圧力を増圧するための増圧装置９０が配設されている。増圧装置９０は、フィルタ９２とレギュレータ９４と工場圧力源９６とを含む。フィルタ９２は、カバーハウジング３４の上面に形成された貫通孔９８を塞ぐように配設されており、レギュレータ９４を介して、工場圧力源９６に接続されている。工場圧力源９６は、０．５ＭＰａ以上の圧縮エアを供給可能とされており、レギュレータ９４は、２０ｋＰａの圧縮エアを供給するように調整されている。これにより、カバーハウジング３４の内部に、フィルタ９２を介して、２０ｋＰａの圧縮エアが供給される。なお、フィルタ９２として、粒子捕集率の高いＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air Filter）フィルタ等が採用されている。ちなみに、工場圧力源は大流量ファンでもよい。
【００２０】
また、対基板作業システム１０は、図４に示すように、制御装置１００を備えている。制御装置１００は、コントローラ１０２および複数の駆動回路１０６を備えている。複数の駆動回路１０６は、上記電磁モータ４４，５２，５４、基板保持装置４６、シャッタ４８、正負圧供給装置６６、ノズル昇降装置６８、送出装置７６に接続されている。コントローラ１０２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備え、コンピュータを主体とするものであり、複数の駆動回路１０６に接続されている。これにより、搬送装置２２、移動装置２４等の作動が、コントローラ１０２によって制御される。
【００２１】
＜対基板作業システムによる装着作業＞
上述した構成によって、対基板作業システム１０では、回路基板が、８台の装着機１６の内部を搬送装置２２によって搬送され、各装着機１６によって、回路基板に電子部品が装着される。
【００２２】
具体的には、まず、８台の装着機１６のうちの最上流に配置された装着機１６内に回路基板が搬入される。そして、その装着機１６では、コントローラ１０２の指令により、回路基板が作業位置まで搬送され、その位置において、基板保持装置４６によって保持される。また、テープフィーダ７０は、コントローラ１０２の指令により、テープ化部品を送り出し、電子部品を供給位置において供給する。そして、装着ヘッド２６が、コントローラ１０２の指令により、電子部品の供給位置の上方に移動し、吸着ノズル６０によって電子部品を吸着保持する。続いて、装着ヘッド２６は、回路基板の上方に移動し、保持している電子部品を回路基板上に装着する。回路基板への電子部品の装着作業が終了すると、回路基板が、下流に向かって搬送され、下流側に配置された装着機１６内に搬入される。そして、上記装着作業が、各装着機１６で順次実行されることで、電子部品が装着された回路基板が生産される。
【００２３】
＜吸着ノズルによる電子部品の保持＞
対基板作業システム１０では、上述したように、各装着機１６において、電子部品が供給位置において吸着ノズル６０により吸着保持された後に、装着ヘッド２６が移動され、回路基板上の任意の位置に装着される。この際、タクトタイムの短縮を図るべく、装着ヘッド２６の移動速度、加速度は非常に高速とされている。特に、装着ヘッド２６を移動させる移動装置２４のモータの技術進歩により、装着ヘッド２６の移動速度、加速度の更なる高速化が図られている。一方、吸着ノズル６０による保持力は、正負圧供給装置６６により供給される負圧に依拠しているが、負圧を供給するための真空ポンプでは、絶対真空（−１０１．３３ｋＰａ）が限界である。実施例は、この限界を超えることを一つの目的としている。そして、真空ポンプにより、−１００〜−９０ｋＰａの負圧が供給されたとしても、正負圧供給装置６６から吸着ノズル６０までの管路による圧力損失を考慮すると、吸着ノズル６０に供給される負圧は、−９５〜−８５ｋＰａが一般的である。このような状況下では、装着ヘッド２６の移動速度の高速化に、吸着ノズル６０による保持力が追い付かず、吸着ノズル６０による電子部品の適切な保持を担保できない虞がある。
【００２４】
このようなことに鑑みて、装着機１６には、増圧装置９０が設けられており、装着作業が実行されるカバーハウジング３４の内部に、２０ｋＰａの圧縮エアが供給されている。これにより、カバーハウジング３４内の圧力は、カバーハウジング３４の外部の圧力より２０ｋＰａ高くなり、吸着ノズル６０による保持力が増加する。詳しくは、従来の装着機では、カバーハウジング３４の内部の圧力は、カバーハウジング３４の外部の圧力と略同じであるため、吸着ノズル６０による保持力は、正負圧供給装置６６の真空ポンプにより供給される負圧（−９５〜−８５ｋＰａ）にのみ依拠した保持力となっていた。一方、本実施例の装着機１６では、カバーハウジング３４の内部の圧力は、カバーハウジング３４の外部の圧力より２０ｋＰａ高いため、吸着ノズル６０による保持力は、正負圧供給装置６６の真空ポンプにより供給される負圧（−９５〜−８５ｋＰａ）と、増圧装置９０により供給される正圧（＋２０ｋＰａ）との差圧（（−９５〜−８５ｋＰａ）−（＋２０ｋＰａ）＝（−１１５〜−１０５ｋＰａ））に依拠した保持力となる。つまり、本実施例の装着機１６では、吸着ノズル６０による保持力を、従来の装着機１６における吸着ノズル６０の保持力の約１．２倍（＝（−１１５〜−１０５ｋＰａ）／（−９５〜−８５ｋＰａ））にされている。これにより、正負圧供給装置６６の真空ポンプの技術向上に頼ることなく、吸着ノズル６０による部品の保持力を高くすることが可能となる。
【００２５】
なお、装着機１６では、増圧装置９０から供給される圧縮エアによりカバーハウジング３４の内部の圧力を好適に高めるべく、カバーハウジング３４内の機密性が担保されている。具体的には、テープフィーダ７０のフレーム部３０への着脱を行うためのカバーハウジング３４の開口８９に、開閉カバー８８が設けられており、装着作業時には、開閉カバー８８が閉じられ、カバーハウジング３４内の機密性が担保されている。なお、テープフィーダ７０の着脱時には、開閉カバー８８が開けられる。
【００２６】
また、装着機１６内への回路基板の搬入、装着機１６からの回路基板の搬出を行うためのカバーハウジング３４の開口４７に、シャッタ４８が設けられており、装着作業時には、シャッタ４８が閉じられ、カバーハウジング３４内の機密性が担保されている。なお、回路基板の搬入・搬出時には、シャッタ４８が開けられる。
【００２７】
さらに言えば、システムベース１４の上面には、テープフィーダ７０のキャリアテープを廃棄するべく、貫通孔８２が形成されており、その貫通孔８２を介して、カバーハウジング３４の内部とシステムベース１４の内部とが連通している。そして、そのシステムベース１４の内部に、キャリアテープを廃棄するための廃棄ボックス８０がスライド可能に配設されている。このため、廃棄ボックス８０とシステムベース１４との摺接部には、パッキンが配設されており、システムベース１４内部の機密性が担保されている。これにより、システムベース１４の内部と連通するカバーハウジング３４の内部の機密性も担保される。このように、カバーハウジング３４の内部の機密性を担保することで、カバーハウジング３４の内部の圧力を好適に高め、吸着ノズル６０の保持力を効果的に増加させることが可能となる。
【００２８】
また、増圧装置９０から供給される圧縮エアは、フィルタ９２を介して、カバーハウジング３４の内部に供給される。これにより、装着作業が実行されるカバーハウジング３４の内部への塵芥の侵入を防止することが可能となる。さらに言えば、上述したように、装着作業時において、シャッタ４８が閉じられ、カバーハウジング３４内の機密性が担保されているが、回路基板の搬入・搬出時には、シャッタ４８が開けられる。この際、カバーハウジング３４内の空気が、開口４７を介して、カバーハウジング３４の外部に流れる。これにより、カバーハウジング３４の内部に塵芥が侵入していた場合であっても、その塵芥をカバーハウジング３４の外部に排出することが可能となる。また、シャッタ４８の開放時において、カバーハウジング３４の内部から外部に向かって空気が流れることで、カバーハウジング３４の外部から内部への塵芥の侵入が防止される。
【００２９】
なお、対基板作業システム１０は、対基板作業システムの一例である。装着機１６は、作業機の一例である。移動装置２４は、移動装置の一例である。装着ヘッド２６は、装着ヘッドの一例である。カバーハウジング３４は、ハウジングの一例である。コンベア装置４０，４２は、搬送装置の一例である。基板保持装置４６は、保持装置の一例である。シャッタ４８は、シャッタの一例である。吸着ノズル６０は、吸着ノズルの一例である。正負圧供給装置６６は、負圧供給源の一例である。増圧装置９０は、増圧装置の一例である。制御装置１００は、制御装置の一例である。
【００３０】
また、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。具体的には、例えば、上記実施例では、対基板作業システム１０を構成する全ての作業機が、装着作業を実行する装着機１６であったが、少なくとも一台の装着機１６と、検査作業，塗布作業等の他の作業を実行する作業機とによって対基板作業システム１０が構成されていてもよい。
【００３１】
また、上記実施例では、カバーハウジング３４内の圧力が、カバーハウジング３４の外部の圧力より２０ｋＰａ高くなるように、増圧装置９０によって圧縮エアが供給されているが、カバーハウジング３４内の圧力と、カバーハウジング３４の外部の圧力との圧力差は、２０ｋＰａに限定されず、任意の圧力差とすることが可能である。ただし、吸着ノズル６０による保持力の増加の程度を考慮すると、カバーハウジング３４内の圧力と、カバーハウジング３４の外部の圧力との圧力差は１０ｋＰａ以上であることが好ましい。
【００３２】
また、上記実施例では、吸着ノズル６０及び増圧装置９０が装着機１６に設けられているが、種々の作業を実行する作業機に吸着ノズル６０及び増圧装置９０を設け、種々の作業機において、正負圧供給装置６６の真空ポンプにより供給される負圧と、増圧装置９０により供給される正圧との差圧に依拠した保持力で、部品を吸着ノズル６０により保持することが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０：対基板作業システム    １６：装着機（作業機）    ２４：移動装置    ２６：装着ヘッド    ３４：カバーハウジング（ハウジング）    ４０：コンベア装置（搬送装置）    ４２：コンベア装置（搬送装置）    ４６：基板保持装置（保持装置）    ４８：シャッタ    ６０：吸着ノズル    ６６：正負圧供給装置（負圧供給源）    ９０：増圧装置    １００：制御装置
【図１】
2018064014.tif 000003
【図２】
2018064014.tif 000004
【図３】
2018064014.tif 000005
【図４】
2018064014.tif 000006