(57)【要約】【課題】  小型化及び小径化を図ることによって高密度での配設を可能とし、しかも十分な吸着力を発揮することが可能な部品吸着ヘッドを提供する。【解決手段】  先端に吸着ノズルを有すると共に当該吸着ノズルに連通する吸気通路を有する搬送シャフトと、この搬送シャフトが貫通すると共に当該搬送シャフトを周方向へは回転不能に且つ軸方向へは移動自在に保持すると共に、前記搬送シャフトの吸気通路に連通する吸引孔が設けられた円筒状ハウジングとを備え、前記ハウジングは吸着ノズル側の軸方向端部に回転軸受の装着部となる回転軸部を有し、この回転軸部の吸着ノズル側の先端にはキャップ部材が装着され、このキャップ部材には前記搬送シャフトの外周面に摺接するシール部材が内蔵されている。【選択図】    図１
2011098413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に吸着ノズルを有すると共に当該吸着ノズルに連通する吸気通路を有する搬送シャフトと、この搬送シャフトが貫通すると共に当該搬送シャフトを周方向へは回転不能に且つ軸方向へは移動自在に保持すると共に、前記搬送シャフトの吸気通路に連通する吸引孔が設けられた円筒状ハウジングとを備え、
前記ハウジングは吸着ノズル側の軸方向端部に回転軸受の装着部となる回転軸部を有し、この回転軸部の吸着ノズル側の先端にはキャップ部材が装着され、このキャップ部材には前記搬送シャフトの外周面に摺接するシール部材が内蔵されていることを特徴とする部品吸着ヘッド。
【請求項２】
前記キャップ部材には前記搬送シャフトの軸方向移動を案内する軸受リングが内蔵されていることを特徴とする請求項１記載の部品吸着ヘッド。
【請求項３】
前記ハウジングは、前記回転軸部の外径よりも大きな外径で形成されると共に当該回転軸部と一体に形成されたシャフト保持部を有し、このシャフト保持部は前記搬送シャフトとボールスプライン装置を構成していることを特徴とする請求項１又は２記載の部品吸着ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電子回路基板に対して電子部品を実装するチップマウンタ等の各種部品装着装置に使用され、部品を保持してこれを所定の位置に配置する際に使用される部品吸着ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体デバイスや電子部品をプリント基板に実装するチップマウンタでは、テープフィーダー等の供給装置から供給された部品を部品吸着ヘッドが保持し、センサーで部品の保持状態の確認を行いながら、かかる部品を基板の目的の場所へ配置していくように構成されている。
【０００３】
前記部品吸着ヘッドは昇降するシャフトの先端に吸着ノズルを備える一方、この吸着ノズルを二次元平面内で任意に位置決めするＸＹステージに搭載されており、このＸＹステージによる移動と前記シャフトの昇降を組み合わせて、前記供給装置から部品を取り上げ、プリント基板上の所定の位置に当該部品を配置することができるようになっている。また、前記シャフトはその軸周りに回転を与えられるように構成されており、供給装置から取り上げた部品の姿勢をプリント基板への配置前に変更できるようになっている。
【０００４】
前記部品吸着ヘッドの具体例は特許文献１に開示されている。この部品吸着ヘッドは、回転軸受によって回転自在に保持されたスプラインナットと、このスプラインナットによって案内されると共にソレノイド等のアクチュエータによって昇降駆動されるシャフトと、このシャフトの先端に備えられた吸着ノズルと、前記シャフトの周囲に設けられると共に吸引装置に接続されたハウジングとを備えている。前記シャフトは一端が吸着ノズルに連通する吸気通路を有しており、この吸気通路の他端は前記ハウジング内に開放されている。このため、吸引装置を動作させてハウジング内の雰囲気を負圧に設定すると、かかる負圧がシャフトの吸気通路を介して吸着ノズルに作用し、吸着ノズルに部品を吸着することが可能となっている。
【０００５】
また、前記シャフトは外周面に溝を有するスプラインシャフトとして構成されて前記スプラインナットに対してタイミングベルト等の伝達手段を用いて回転を与えることで、部品を吸着したシャフトをその軸周りに回転させることができるようになっている。
【０００６】
そして、この部品吸着ヘッドは前記ＸＹステージに対して複数本がまとめて搭載されており、プリント基板に対して一度に複数の部品を配置することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１６３５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
プリント基板に対する部品の実装の高密度化が進行すると、部品装着装置では所定の大きさのＸＹステージに対して複数の部品吸着ヘッドをより高密度に配置することが必要となってくる。そのためには、ＸＹステージ上における部品吸着ヘッドの配設ピッチを小さくすることが必要であり、特に、前記スプラインナットの回転を支承している回転軸受の外径や、前記シャフトの周囲に設けられたハウジングの外径を小径化することが重要となる。
【０００９】
また、部品吸着ヘッドを小型化しつつも、その吸着ノズルに十分な吸着力を発揮させるためには、かかる吸着ノズルに対して十分な負圧を作用させる必要があり、シャフトとケーシングとの間の密閉性を高めることが重要となる。
【００１０】
しかし、ハウジングの外径を小さくすると、前記シャフトの外径とハウジングの外径との差が小さくなり、これらシャフトとハウジングとの隙間を密閉するシール部材をハウジングに対して直接内蔵させることが困難となってしまう。特に、部品吸着ヘッドの小型化を意図した場合、前記ハウジングの外側に前記回転軸受を重ねて設けることが考慮されるが、前述の如く回転軸受の外径サイズに制限が発生すると、その回転軸受の内径サイズに合致させるべく前記ハウジングも小径化させる必要が生じ、前記シール部材のハウジングへの内蔵が益々困難なものとなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、小型化及び小径化を図ることによって高密度での配設を可能とし、しかも十分な吸着力を発揮することが可能な部品吸着ヘッドを提供することにある。
【００１２】
すなわち、本発明の部品吸着ヘッドは、先端に吸着ノズルを有すると共に当該吸着ノズルに連通する吸気通路を有する搬送シャフトと、この搬送シャフトが貫通すると共に当該搬送シャフトを周方向へは回転不能に且つ軸方向へは移動自在に保持すると共に、前記搬送シャフトの吸気通路に連通する吸引孔が設けられた円筒状ハウジングとを備えている。そして、前記ハウジングは吸着ノズル側の軸方向端部に回転軸受の装着部となる回転軸部を有し、この回転軸部の吸着ノズル側の先端にはキャップ部材が装着され、このキャップ部材には前記搬送シャフトの外周面に摺接するシール部材が内蔵されている。
【発明の効果】
【００１３】
このように構成された本発明によれば、前記ハウジングは先端に吸着ノズルを備えたシャフトを軸方向へ移動自在に保持すると共に、当該シャフトの回転を担う回転軸受が装着される回転軸部を備え、この回転軸部の先端に対してシール部材を内蔵したキャップ部材が装着されるので、前記ハウジングの回転軸部は前記シャフトの周囲を覆う円筒状のものであれば、シール部材の外径とは無関係に小径化することができ、また、かかる回転軸部に装着される回転軸受に関してもその外径を小径化することが可能となる。これにより、部品吸着ヘッドの小型化及び小径化が促進され、複数の部品吸着ヘッドを高密度で配設することが可能となる。しかも、ハウジングとシャフトとの間をシール部材で密閉することにより、吸着ノズルに対して十分な負圧を作用させ、吸着力の安定化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用した部品吸着ヘッドの一実施形態を示す半断面側面図である。
【図２】図１に示した部品吸着ヘッドのハウジングの下端に装着されたキャップ部材を示す拡大半断面図である。
【図３】部品吸着ヘッドのハウジングの下端に装着されたキャップ部材の第二の実施形態を示す拡大半断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本発明の部品吸着ヘッドを詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明を適用した部品吸着ヘッドの一実施形態を示すものである。この部品吸着ヘッド１は、軸方向に昇降自在な搬送シャフト２と、この搬送シャフト２の先端に装着されたノズルヘッド３と、前記搬送シャフト２を軸方向へ進退自在に案内すると共に当該搬送シャフト２を周方向へ回転不能に保持するハウジング４とを備えており、前記ハウジング４は回転軸受５を介して部品装着装置のＸＹステージＳに対して支承されている。
【００１７】
前記ノズルヘッド３には吸着ノズル３０が形成されると共に、この吸着ノズル３０は搬送シャフト２に形成された吸気通路２０に接続されており、前記ＸＹステージＳに設けられた吸引装置の作用によって、電子部品などの搬送対象物を当該ノズルヘッド３の先端に吸い付けることができるようになっている。尚、図１はハウジング４に対して前記搬送シャフト２を下降させた状態、すなわちノズルヘッド３がテープフィーダー等の部品供給装置に対して部品を取り出しに行っている状態を示している。
【００１８】
前記搬送シャフト２はボールスプライン装置のスプライン軸の先端に前記ノズルヘッド３の装着部２１を設けたものであり、軸方向に沿ってボール７の転走溝２２が形成されている。また、前記搬送シャフト２の中心には前記吸気通路２０が設けられている。この吸気通路２０は装着部２１側の端部に開放される一方、他端は前記搬送シャフト２の長手方向の中央付近にまで達している。前記装着部２１の先端には前記ノズルヘッド３の装着孔３１が形成されており、前記吸気通路２０はこの装着孔３１の中心に開口している。従って、かかる装着孔３１に対してノズルヘッド３を装着することで、かかるノズルヘッド３の吸着ノズル３０が搬送シャフト２の吸気通路２０と接続される。
【００１９】
更に、前記搬送シャフト２にはこの吸気通路２０に連通する複数の通気孔２３が軸方向と垂直に設けられている。これら通気孔２３は搬送シャフト２の軸方向に等間隔で配列されており、図１に示す実施形態では３つの通気孔２３が搬送シャフト２に形成されている。
【００２０】
一方、前記ハウジング４は回転軸受５を介してＸＹステージＳに保持される回転軸部４０と、この回転軸部４０に連続して設けられると共に多数のボールを介して前記搬送シャフト２に組つけられたシャフト保持部４１とから構成されている。これら回転軸部４０とシャフト保持部４１は共に円筒状に形成されているが、前者の回転軸部４０の直径は後者のシャフト保持部４１の直径よりも小径に形成されている。すなわち、前記ハウジング４は直径の異なる二つの円筒部が連続した形状に形成されている。
【００２１】
前記回転軸部４０の内径は前記搬送シャフト２の外径よりも僅かに大きく設定されており、前記搬送シャフト２は回転軸部４０の内部を軸方向へ自在に移動することが可能となっている。また、この回転軸部４０の外周面には一対の回転軸受５が間隔をおいて嵌合しており、前記ハウジング４はこれら回転軸受５を介してＸＹステージＳに保持されている。従って、ハウジング４はＸＹステージＳに対して回転自在に保持されている。
【００２２】
前記回転軸部４０はＸＹステージＳに保持されることによって前記吸着ノズル３０に通じる減圧室６を形成する。この減圧室６には図示外の吸引装置が接続されており、図１に白抜き矢線で示すように、減圧室６の内部雰囲気を前記吸引装置で吸引し、かかる減圧室６を適宜負圧に保てるようになっている。また、前記回転軸部４０にはその軸方向に沿って長孔状の吸引口４２が形成されており、前記搬送シャフト２に設けられた通気孔２３がこの吸引孔４２を介して前記減圧室６に露呈するように構成されている。この吸引孔４２は、搬送シャフト２がハウジング４に対する昇降の下限位置又は上限位置のいずれに設定された場合であっても、搬送シャフト２に設けられた３つの連通孔２３の少なくともいずれか一つが減圧室６に開放されるように、その長さが設定されている。
【００２３】
一方、前記シャフト保持部４１の内径は前記回転軸部４０の内径よりも大径となっており、当該シャフト保持部４１の内周面には前記搬送シャフト２と相まってボールスプライン装置を構成する円筒状のナット部材４３が嵌合している。このナット部材４３の内周面には前記搬送シャフト２の転走溝２２と対向する転走溝が形成されており、多数のボール７が搬送シャフト２の転走溝とナット部材４３の転走溝との間に配列されている。また、前記搬送シャフト２とナット部材４３との隙間にはボールケージ４４が配置されており、前記ボール７はこのボールケージ４４に配列されている。前記ボールケージ４４の軸方向長さはナット部材４３の軸方向長さよりも短く形成されており、前記搬送シャフト２をハウジング４に対して昇降させると、ボールケージ４４はボール７と共にナット部材４３の内周面を軸方向へ移動可能である。これにより、前記搬送シャフト２はナット部材４３に対するボールケージ４４の移動可能距離の２倍の距離だけハウジング４に対して昇降することが可能である。
【００２４】
また、前記ボール７は搬送シャフト２の転走溝２２とナット部材４３の転走溝との間に配列されているので、前記搬送シャフト２は軸周りの回転がナット部材４３によって拘束された状態にある。すなわち、前記搬送シャフト２はハウジング４に対しては回転不能であり、ハウジング４がＸＹステージＳに対して回転すると、かかるハウジング４と一緒にＸＹステージＳに対して回転することになる。そして、前記シャフト保持部４１の外周面にはプーリ４５が固定されており、このプーリ４５にはタイミングベルト４６によって図示外のサーボモータの回転が伝達されるようになっている。従って、かかるサーボモータを制御することにより、ハウジング４及びこれに保持された搬送シャフト２を任意の回転角度で回転させることが可能である。
【００２５】
更に、前記ハウジング４の上端と搬送シャフト２の上端との間には予圧スプリング４７が設けられており、前記搬送シャフト２にはこの予圧スプリング４７によって常に上限位置に向かう付勢力が作用している。従って、前記搬送シャフト２に対してソレノイド等の図示外のアクチュエータを作用させ、前記予圧スプリング４７の付勢力に抗した下向きの力を加えると、かかる搬送シャフト２がハウジング４内を前記ナット部材４３に案内されて下降することになる。また、前記アクュエータの発生する下向きの力を取り除いてやると、前記搬送シャフト２は予圧スプリング４７の付勢力によって上限位置に上昇することになる。
【００２６】
図２は前記ハウジング４の下端、すなわち前記搬送シャフト２の装着部２１に近接した回転軸部４０の端部の構造の詳細を示すものである。尚、この図２は前記搬送シャフト２が上限位置にまで上昇した状態を示している。
【００２７】
前記ハウジング４の回転軸部４０の下端にはキャップ部材８が装着されている。このキャップ部材８には円筒状のシール部材９が保持されており、かかるシール部材９は前記搬送シャフト２の外周面に隙間なく摺接している。円筒状に形成された前記シール部材９の内周面には搬送シャフト２の転走溝に対応した突部が設けられており、前記キャップ部材８と搬送シャフト２との隙間を密封できるようになっている。
【００２８】
このキャップ部材８はハウジング４の回転軸部４０の先端に形成された雄ねじ部４８に螺合しており、かかるキャップ部材８を螺合させることにより、当該キャップ部材８とハウジング４との間は密閉されている。このため、前記シール部材９はハウジング４の回転軸部４０と前記搬送シャフト２との間を密閉していることになる。
【００２９】
以上のように構成された部品吸着ヘッド１はその複数本が前記ＸＹステージＳに対して所定の間隔をおいて配列され、かかるＸＹステージＳを二次元平面内で動作させることにより、搬送シャフト２の先端に装着されたノズルヘッド３を部品供給装置やプリント基板上の所定の位置に送り込むことが可能となっている。そして、前記搬送シャフト２の下降及び上昇、図示外の吸引装置の動作、図示外のサーボモータによるハウジング４の回転を組み合わせることで、搬送対象の電子部品等を吸着ノズル３０が開口したノズルヘッド３の先端に保持し、所定の位置に搬送した後にこれをノズルヘッド３から放すことが可能となっている。
【００３０】
この部品吸着ヘッド１ではＸＹステージＳと相まって前記減圧室を構成しているハウジング４の回転軸部４０に長孔４２が形成されており、減圧室６の負圧が吸着ノズル３０だけではなく、前記吸引孔４２を介して搬送シャフト２と回転軸部４０との隙間に対しても作用することになる。このため、吸着ノズル３０に対して前記減圧室６内の負圧を安定的に作用させるためには、ハウジング４の回転軸部４０の内周面と搬送シャフト２の外周面との間をシール部材によって密封する必要がある。
【００３１】
しかし、部品吸着ヘッド１そのものの小径化を図るために前記回転軸受５の外径には一定の制約があり、前記回転軸受５が嵌合しているハウジング４の回転軸部４０の外径もある程度小さく設定することが必要とされる。このため、前記搬送シャフト２を覆う前記回転軸部４０の肉厚は薄くならざるを得ず、回転軸部４０に対してシール部材を直接内蔵させることは困難である。
【００３２】
このことから、本発明の部品吸着ヘッド１ではハウジング４の回転軸部４０の先端にキャップ部材８を固定し、このキャップ部材８に前記シール部材９を内蔵させている。これにより、ハウジング４の回転軸部４０の小径化を図りつつも、かかる回転軸部４０と搬送シャフト２との隙間を確実に密閉することが可能となり、吸着ノズル３０による吸着力の安定化を図りつつ、前記ハウジング４をＸＹステージＳに対して支承する回転軸受５の小径化、ひいては部品吸着ヘッド１そのものの小径化を達成することができた。
【００３３】
また、本発明の部品吸着ヘッド１では、ＸＹステージＳと相まって減圧室６を構成すると共に当該ＸＹステージＳに対して回転自在に支承された回転軸部４０と、吸着ノズル３０が設けられた搬送シャフト２を昇降自在に案内するシャフト保持部４１とが互いに隣接し、これら回転軸部４０及びシャフト保持部４１が一つのハウジング４として一体に形成されているので、部品吸着ヘッド１そのものの軸方向長さを短く抑えることが可能となり、この点においても当該部品吸着ヘッド１の小型化を図ることが可能となっている。
【００３４】
次に、図３は前記キャップ部材の他の実施形態を示すものである。
【００３５】
図３に示されたキャップ部材８Ａには、前記シール部材９が内蔵されると共に、前記ハウジング４の回転軸部４０に対する搬送シャフト２の昇降を案内する軸受リング１０が内蔵されている。前記軸受リング１０は自己潤滑性を備えた円筒状部材であり、前記搬送シャフト２の外周面に対して隙間なく摺接し、前記搬送シャフト２がハウジング４の回転軸部４０内でラジアル方向に変位するのを防止している。
【００３６】
特に、図１に示した部品吸着ヘッド１では、前記搬送シャフト２の昇降を案内しているシャフト保持部４１が当該搬送シャフト２の後端近傍に位置しており、ハウジング４の最下端であるところの回転軸部４０の先端とボールスプライン装置が内蔵されたシャフト保持部４１との距離が大きく、搬送シャフト２の先端に装着されたノズルヘッド３に対して何らかのラジアル荷重が作用した場合に、搬送シャフト２のラジアル方向への変位が懸念される。
【００３７】
図３に示したキャップ部材８Ａには搬送シャフト２の外周面に摺接する軸受リング１０が内蔵されているので、ノズルヘッド３にラジアル荷重が作用した場合であっても、ハウジング４の最下端、すなわちノズルヘッド３に一番近い位置で前記ラジアル荷重を負荷することが可能となり、搬送シャフト２のラジアル方向への変位を抑えることが可能となる。すなわち、図３に示すキャップ部材８Ａを回転軸部４０の先端に装着すれば、部品吸着ヘッド１による部品の搬送をより正確に行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００３８】
１…部品吸着ヘッド、２…搬送シャフト、３…ノズルヘッド、４…ハウジング、５…回転軸受、８…キャップ部材、９…シール部材、２０…吸気通路、４０…回転軸部、４１…シャフト保持部
【図１】
2011098413.tif 000003
【図２】
2011098413.tif 000004
【図３】
2011098413.tif 000005