(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を基板に実装する実装装置に用いられる吸着ノズルであって、
エア配管と、
前記エア配管に連通する流路を有すると共に、部品との間に空間部を有して該部品に当接し、前記エア配管の先端に該エア配管よりも大きく形成された吸着パッド部と、を備え、
正圧を加えたときに抵抗となりエアの流速を低下させる抵抗空間が前記流路と前記空間部との間に形成されており、
前記抵抗空間は、前記流路の大きさよりも小さい幅で且つ該流路の大きさよりも長い長さを有するスリット形状の空間である、吸着ノズル。
【請求項２】
部品を基板に実装する実装装置に用いられる吸着ノズルであって、
エア配管と、
前記エア配管に連通する流路を有すると共に、部品との間に空間部を有して該部品に当接し、前記エア配管の先端に該エア配管よりも大きく形成された吸着パッド部と、を備え、
正圧を加えたときに抵抗となりエアの流速を低下させる抵抗空間が前記流路と前記空間部との間に形成されており、
前記抵抗空間は、前記流路の大きさよりも小さい幅で且つ該流路の大きさよりも長い長さを有するスリット形状の第１空間と、前記空間部側に形成され前記第１空間の断面積よりも大きい断面積を有するスリット形状の第２空間とを有する空間である、吸着ノズル。
【請求項３】
前記吸着パッド部は、矩形状の吸着面を有し、平板状の前記空間部が形成されている、請求項１又は２に記載の吸着ノズル。
【請求項４】
前記抵抗空間は、前記流路のエアの流通方向に直交する方向に壁部を有する空間であり、該壁部に１以上の前記空間部が連通している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸着ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、吸着ノズルに関し、より詳しくは、部品を基板に実装する実装装置に用いられる吸着ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、吸着ノズルを装着する実装装置としては、例えば、横軸回転可能に支持され、複数のノズルを装着可能なノズルホルダを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この実装装置に装着される吸着ノズルとしては、、配管よりも先端部が大きく形成された矩形状の吸着面を有する吸着パッド部を備え、比較的大きなサイズの部品を吸着するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２６１１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  ところで、吸着パッド部を備えた吸着ノズルでは、負圧により部品を吸着したあと、正圧を与えて部品を吸着解除させるが、正圧を与えてもうまく部品が吸着解除されず、基板上に部品を配置したあとに、部品が吸着ノズルから離れず、移動してしまう持ち帰り現象が起きることがあった。【０００５】  本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、部品の吸着解除をより確実に行うことができる吸着ノズルを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。【０００７】  本発明の吸着ノズルは、  部品を基板に実装する実装装置に用いられる吸着ノズルであって、  エア配管と、  前記エア配管に連通する流路を有すると共に、部品との間に空間部を有して該部品に当接し、前記エア配管の先端に該エア配管よりも大きく形成された吸着パッド部と、を備え、  正圧を加えたときに抵抗となりエアの流速を低下させる抵抗空間が前記流路と前記空間部との間に形成されているものである。【０００８】  この吸着ノズルは、エア配管の先端に、このエア配管よりも大きく形成された吸着パッド部を備え、正圧を加えたときに抵抗となりエアの流速を低下させる抵抗空間が、エア配管に連通する流路と吸着パッド部に形成された空間部との間に形成されている。一般的に、吸着パッド部を有する吸着ノズルは、抵抗空間が形成されていない場合、エア配管からの流路の断面積に応じた面積のエアが部品に到達する。吸着解除される部品の表面では、エアが当たって部品を押圧する気流と、押圧した気流が部品上で巻き上がる気流とが発生し、この巻き上がる気流によって部品を基板から剥離する力が生じることがある。本発明の吸着ノズルでは、抵抗空間が形成されているため、流速が抑えられたエアにより正圧が与えられて、部品が吸着解除される。このため、本発明の吸着ノズルでは、部品を基板から剥離する力が生じにくく、部品の吸着解除をより確実に行うことができる。【０００９】  本発明の吸着ノズルにおいて、前記抵抗空間は、前記流路の大きさよりも小さい幅で且つ該流路の大きさよりも長い長さを有するスリット形状の空間であるものとしてもよい。この吸着ノズルでは、スリット形状の抵抗空間を利用して、部品の吸着解除をより確実に行うことができる。また、スリット形状は、加工が容易であるため、本発明を実現しやすい。【００１０】  本発明の吸着ノズルにおいて、前記抵抗空間は、前記流路の大きさよりも小さい幅で且つ該流路の大きさよりも長い長さを有するスリット形状の第１空間と、前記空間部側に形成され前記第１空間の断面積よりも大きい断面積を有するスリット形状の第２空間とを有する空間であるものとしてもよい。この吸着ノズルでは、第１空間と第２空間との複数段による抵抗空間を用いるため、部品の吸着解除を更に確実に行うことができる。また、スリット形状は、加工が容易であるため、本発明を実現しやすく好ましい。【００１１】  本発明の吸着ノズルにおいて、前記抵抗空間は、前記流路の断面積に対して８０％以上１２０％以下の範囲の断面積を有するものとしてもよい。即ち、この吸着ノズルは、流路の断面積とほぼ同等の断面積を有する抵抗空間が形成されているものとしてもよい。この吸着ノズルでは、吸着する際の効率がよく、且つ、吸着解除を行いやすい。流路の断面積に対する抵抗空間の断面積の割合（断面積割合とも称する）は、８０％以上では、部品の吸着解除を行う際に、正圧を付与しやすく好ましい。一方、断面積割合が１２０％以下では、部品の吸着を行う際の負圧の付与がしやすく、部品吸着の効率がよい。この断面積割合は、９０％以上１１０％以下の範囲がより好ましく、９５％以上１０５％以下の範囲が更に好���しい。【００１２】  本発明の吸着ノズルにおいて、前記吸着パッド部は、矩形状の吸着面を有し、平板状の前記空間部が形成されているものとしてもよい。この吸着ノズルでは、矩形状の上面を有する比較的大きな部品を吸着しやすい。【００１３】  本発明の吸着ノズルにおいて、前記抵抗空間は、前記流路のエアの流通方向に直交する方向に壁部を有する空間であり、該壁部に１以上の前記空間部が連通しているものとしてもよい。この吸着ノズルでは、正圧を加えたときに抵抗となりエアの流速を低下させる抵抗空間を壁部を利用して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実装システム１０の一例を表す概略説明図。
【図２】実装装置１１の構成を表すブロック図。
【図３】吸着パッド部３３を有する吸着ノズル３０の説明図。
【図４】吸着ノズル３０に正圧を付与し部品Ｐを吸着解除する際の説明図。
【図５】吸着ノズル１３０に正圧を付与し部品Ｐを吸着解除する際の説明図。
【図６】別の吸着パッド部３３Ｂを有する吸着ノズル３０Ｂの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】  本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、実装システム１０の一例を表す概略説明図である。図２は、実装装置１１の構成を表すブロック図である。図３は、吸着パッド部３３を有する吸着ノズル３０の説明図であり図３（ａ）が断面図、図３（ｂ）が断面の斜視図である。実装システム１０は、部品Ｐを基板Ｓに実装する処理に関する実装処理を実行するシステムである。この実装システム１０は、実装装置１１と、管理コンピュータ５０とを備えている。実装システム１０は、部品Ｐを基板Ｓに実装する実装処理を実施する複数の実装装置１１が上流から下流に配置されている。図１では、説明の便宜のため実装装置１１を１台のみ示している。なお、本実施形態において、左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）は、図１に示した通りとする。
【００１６】  実装装置１１は、図１、２に示すように、基板搬送ユニット１２と、実装ユニット１３と、部品供給ユニット１４と、圧力付与ユニット１５と、制御装置４０とを備えている。基板搬送ユニット１２は、基板Ｓの搬入、搬送、実装位置での固定、搬出を行うユニットである。基板搬送ユニット１２は、図１の前後に間隔を開けて設けられ左右方向に架け渡された１対のコンベアベルトを有している。基板Ｓはこのコンベアベルトにより搬送される。
【００１７】  実装ユニット１３は、部品Ｐを部品供給ユニット１４から採取し、基板搬送ユニット１２に固定された基板Ｓへ配置するものである。実装ユニット１３は、ヘッド移動部２０と、実装ヘッド２２と、吸着ノズル３０とを備えている。ヘッド移動部２０は、ガイドレールに導かれてＸＹ方向へ移動するスライダと、スライダを駆動するモータとを備えている。実装ヘッド２２は、スライダに取り外し可能に装着されており、ヘッド移動部２０によりＸＹ方向へ移動する。実装ヘッド２２の下面には、１以上の吸着ノズル３０が取り外し可能に装着されている。実装ヘッド２２は、Ｚ軸モータ２３を内蔵しており、このＺ軸モータ２３によってＺ軸に沿って吸着ノズル３０の高さを調整する。また、実装ヘッド２２は、図示しない駆動モータによって吸着ノズル３０を回転（自転）させる回転装置を備え、吸着ノズル３０に吸着された部品Ｐの角度を調整可能となっている。
【００１８】  部品供給ユニット１４は、複数のリールを備え、実装装置１１の前側に着脱可能に取り付けられている。各リールには、テープが巻き付けられ、テープの表面には、複数の部品Ｐがテープの長手方向に沿って保持されている。このテープは、リールから後方に向かって巻きほどかれ、部品Ｐが露出した状態で、吸着ノズル３０で吸着される採取位置にフィーダ部により送り出される。
【００１９】  圧力付与ユニット１５は、実装ヘッド２２に負圧や正圧を与えるユニットである。圧力付与ユニット１５は、負圧供給部２４と、正圧供給部２５と、電磁弁２６とを備えている。負圧供給部２４は、真空ポンプなどを備えており、実装ヘッド２２に負圧を供給する。正圧供給部２５は、常圧の配管や加圧ポンプなどを備えており、実装ヘッド２２に正圧を供給する。電磁弁２６は、実装ヘッド２２へ負圧や正圧を供給する経路の切り替えを行う。実装ヘッド２２は、負圧供給部２４から電磁弁２６を介して供給された負圧により部品Ｐを吸着ノズル３０へ吸着する。また、実装ヘッド２２は、正圧供給部２５から電磁弁２６を介して供給された正圧により部品Ｐを吸着ノズル３０から吸着解除する。
【００２０】  吸着ノズル３０は、圧力を利用して部品Ｐを採取するものであり、実装ヘッド２２に取り外し可能に装着されるものである。吸着ノズル３０は、図３に示すように、比較的大きな部品Ｐを吸着保持するよう構成されている。部品Ｐは、底面と略平行に形成された平坦な上面である当接面を有する。この吸着ノズル３０は、エア配管３１と、吸着パッド部３３とを備えている。エア配管３１は、エアが流通する円筒型の空間がその内側に形成されている。このエア配管３１は、実装ヘッド２２の配管に接続されており、圧力付与ユニット１５から負圧及び正圧が供給される。
【００２１】  吸着パッド部３３は、エア配管３１よりも大きな形状で、エア配管３１の先端に形成され、部品Ｐに当接する部分である。この吸着パッド部３３は、直方体（又は立方体）の外形を有し、吸着対象である部品Ｐの当接面より小さな面積で形成された矩形状の吸着面を有している。吸着パッド部３３は、その吸着面（下面）側に、部品Ｐとの間に形成される空間である空間部３５を有している。空間部３５は、楕円形の底面及び上面を有する平板状の空間に形成されている。この吸着パッド部３３では、部品Ｐと空間部３５との接触面積が比較的大きいため、吸着時には部品Ｐに負圧を作用させやすく、吸着解除時には部品Ｐに正圧を作用させやすい。また、吸着パッド部３３には、正圧を加えたときに抵抗となりエアの流速を低下させる抵抗空間３８が流路３２と空間部３５との間に形成されている。この抵抗空間３８は、流路３２の大きさ（直径Ｄ）よりも小さい幅Ｗで、且つこの流路３２の大きさ（直径Ｄ）よりも長い長さＬを有するスリット形状の空間として形成されている（図３（ｂ）の吹出図を参照）。より詳しくは、抵抗空間３８は、流路３２の直径Ｄよりも小さい幅Ｗで且つこの流路３２の直径よりも長い長さＬを有するスリット形状の第１空間３６と、空間部３５側に形成され第１空間３６の断面積Ａ２よりも大きい断面積Ａ３を有するスリット形状の第２空間３７とを有する空間として形成されている。この抵抗空間３８は、流路３２の断面積Ａ１（図３参照）に対して８０％以上１２０％以下の範囲の第１空間３６の断面積Ａ２を有するものとしてもよい。即ち、この吸着ノズル３０は、流路３２の断面積とほぼ同等の断面積Ａ２を有する第１空間３６が形成されている。この吸着ノズル３０では、吸着する際の効率がよく、且つ、吸着解除を行いやすい。流路３２の断面積Ａ１に対する第１空間３６の断面積Ａ２の割合（Ａ２／Ａ１×１００，断面積割合とも称する）が、８０％以上では、部品Ｐの吸着解除を行う際に、正圧を付与しやすく好ましい。一方、断面積割合が１２０％以下では、部品Ｐの吸着を行う際の負圧の付与がしやすく、部品吸着の効率がよい。この断面積割合は、９０％以上１１０％以下の範囲がより好ましく、９５％以上１０５％以下の範囲が更に好ましい。
【００２２】  制御装置４０は、図２に示すように、ＣＰＵ４１を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶するＲＯＭ４２、各種データを記憶するＨＤＤ４３、作業領域として用いられるＲＡＭ４４、外部装置と電気信号のやり取りを行うための入出力インタフェース４５などを備えており、これらはバス４６を介して接続されている。この制御装置４０は、基板搬送ユニット１２、実装ユニット１３、部品供給ユニット１４及び圧力付与ユニット１５へ制御信号を出力し、実装ユニット１３や部品供給ユニット１４からの信号を入力する。
【００２３】  管理コンピュータ５０は、実装システム１０の各装置の情報を管理するコンピュータである。管理コンピュータ５０は、作業者が各種指令を入力するキーボード及びマウス等の入力装置５２と、各種情報を表示するディスプレイ５４とを備えている。
【００２４】  次に、こうして構成された本実施形態の実装システム１０の動作、まず、実装装置１１の実装処理について説明する。ここでは、吸着ノズル３０を用い、部品Ｐを実装する場合を具体例として説明する。実装処理を開始すると、制御装置４０のＣＰＵ４１は、例えば、採取する部品Ｐに応じた吸着ノズル３０を実装ヘッド２２に装着させ、部品供給ユニット１４から部品Ｐを採取するよう吸着ノズル３０に負圧を供給するよう圧力付与ユニット１５及び実装ユニット１３を制御する。次に、ＣＰＵ４１は、基板Ｓ上の配置位置へ実装ヘッド２２を移動させ、部品Ｐを基板Ｓに載せた状態で、吸着ノズル３０に正圧を供給するよう圧力付与ユニット１５及び実装ユニット１３を制御する。正圧が供給された吸着ノズル３０は、部品Ｐを吸着解除する。ＣＰＵ４１は、このような処理を、基板Ｓへの部品Ｐの配置がすべて終了するまで繰り返し行う。
【００２５】  ここで、吸着ノズル３０が部品Ｐを吸着解除する場合についてより詳しく説明する。図４は、吸着ノズル３０に正圧を付与し部品Ｐを吸着解除する際の説明図であり、図４（ａ）が側方からの断面図、図４（ｂ）が透過斜視図である。図５は、抵抗空間３８が形成されていない吸着ノズル１３０に正圧を付与し部品Ｐを吸着解除する際の説明図であり、図５（ａ）が側方からの断面図、図５（ｂ）が透過斜視図である。図４、５には、吸着ノズル３０、１３０へ正圧を供給した際の流路３２から空間部３５までの内部圧力を示している。一般的に、部品Ｐの実装において、制御装置４０は、吸着した部品Ｐを基板Ｓへ配置するために、正圧エアを供給し、吸着ノズルの内圧を大気圧あるいは正圧にする操作を行う。このとき、吸着ノズルの形状によっては、この正圧供給に伴い、配置した部品Ｐを基板Ｓから剥離する力が生じることがある。特に、正圧供給と共に吸着ノズルを上昇させると、部品Ｐに上向きの力が加わることがある。例えば、従来の吸着ノズル１３０では、図５に示すように、流路１３２からほぼ直接、空間部１３５に連通する吸着パッド部１３３を備えている。この吸着ノズル１３０では、流路１３２の断面積に応じた面積のエアがピンポイント的に部品Ｐに到達する（図５）。吸着解除される部品Ｐの表面では、エアが当たって部品Ｐを押圧する気流と、押圧した気流が部品Ｐ上で巻き上がる気流とが発生し、この巻き上がる気流で負圧が生じることにより、部品Ｐを基板Ｓから剥離する力が生じる。これに対して、吸着ノズル３０では、流路３２と空間部３５との間に、正圧を加えたときに抵抗となりエアの流速を低下させる抵抗空間３８が形成されている。この吸着ノズル３０では、抵抗空間３８でエアの流れが分散され（図３（ａ）の実線矢印参照）、流速が抑えられたエアにより、広い領域に正圧が与えられて、部品Ｐが吸着解除される（図４）。このため、吸着ノズル３０では、正圧を付与したときに、エアの流動による部品Ｐの表面での負圧発生を低減させることができる。
【００２６】  ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のエア配管３１が本発明のエア配管に相当し、吸着パッド部３３が吸着パッド部に相当し、第１空間３６、第２空間３７及び抵抗空間３８が抵抗空間に相当する。
【００２７】  以上説明した実施形態の吸着ノズル３０によれば、エア配管３１の先端に、このエア配管３１よりも大きく形成された吸着パッド部３３を備え、正圧を加えたときに抵抗となりエアの流速を低下させる抵抗空間３８が、流路３２と空間部３５との間に形成されている。この吸着ノズル３０では、抵抗空間３８が形成されているため、流速が抑えられたエアにより正圧が与えられて、部品Ｐが吸着解除される。このため、吸着ノズル３０では、部品Ｐを基板Ｓから剥離する力が生じにくく、部品Ｐの吸着解除をより確実に行うことができる。
【００２８】  また、抵抗空間３８は、流路３２の直径よりも小さい幅で且つ流路３２の直径よりも長い長さを有するスリット形状の第１空間３６と、空間部３５側に形成され第１空間３６の断面積よりも大きい断面積を有するスリット形状の第２空間３７とを有する。このように、吸着ノズル３０は、第１空間３６と第２空間３７との複数段による抵抗空間３８を用いるため、部品Ｐの吸着解除を更に確実に行うことができる。また、スリット形状は、加工が容易であるため、本発明を実現しやすく好ましい。更に、抵抗空間３８の第１空間３６は、流路３２の断面積に対して８０％以上１２０％以下の範囲の断面積を有する、即ち、流路３２の断面積とほぼ同等の断面積を有する抵抗空間３８が形成されている。この吸着ノズルでは、吸着する際の効率がよく、且つ、吸着解除を行いやすい。更にまた、吸着パッド部３３は、矩形状の吸着面を有し、平板状の空間部３５が形成されているため、矩形状の上面を有する比較的大きな部品を吸着しやすい。
【００２９】  なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００３０】  例えば、上述した実施形態では、抵抗空間３８は、第１空間３６と第２空間３７の複数段で構成されているものとして説明したが、特にこれに限定されず、第１空間３６のみ形成された、１段の抵抗空間としてもよいし、他の空間が形成された３段以上の抵抗空間としてもよい。このような吸着ノズルでも、部品Ｐを基板Ｓから剥離する力が生じにくく、部品Ｐの吸着解除をより確実に行うことができる。
【００３１】  上述した実施形態では、抵抗空間３８は、スリット形状の空間としたが、正圧を加えたときに抵抗となりエアの流速を低下させる空間とすれば、特にスリット形状に限られない。また、上述した実施形態では、空間部３５は、板状の空間としたが、特にこれに限定されない。図６は、別の吸着パッド部３３Ｂを有する吸着ノズル３０Ｂの説明図であり、図６（ａ）が断面図、図６（ｂ）が断面斜視図である。吸着ノズル３０Ｂは、流路３２のエアの流通方向に直交する方向に壁部３７Ｂを有し、この壁部３７Ｂにより形成された抵抗空間３８Ｂを有している。また、吸着ノズル３０Ｂは、壁部３７Ｂに、１以上の空間部３５Ｂが連通している。空間部３５Ｂは、円筒状の空間として形成されている。吸着ノズル３０Ｂにおいても、部品Ｐを基板Ｓから剥離する力が生じにくく、部品Ｐの吸着解除をより確実に行うことができる。また、この吸着ノズル３０Ｂでは、正圧を加えたときに抵抗となりエアの流速を低下させる抵抗空間３８Ｂを壁部３７Ｂを利用して形成することができる。
【００３２】  上述した実施形態では、吸着パッド部３３は、矩形状の吸着面を有するものとしたが、特にこれに限定されず、楕円状の吸着面としたり、多角形の吸着面としたり、部品Ｐの形状に合わせて、種々の形状とすることができる。上述した実施形態では、吸着パッド部３３は、直方体（又は立方体）の外形を有するものとしたが、特にこれに限定されず、例えば、多角形の柱状体としたり、円錐形、円柱形、底面を楕円としたり種々の形状とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】  本発明は、部品を基板上に配置する実装装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００３４】１０  実装システム、１１  実装装置、１２  基板搬送ユニット、１３  実装ユニット、１４  部品供給ユニット、１５  圧力付与ユニット、２０  ヘッド移動部、２２  実装ヘッド、２３  Ｚ軸モータ、２４  負圧供給部、２５  正圧供給部、２６  電磁弁、３０，３０Ｂ，１３０  吸着ノズル、３１  エア配管、３２  流路、３３，３３Ｂ，１３３  吸着パッド部、３５，３５Ｂ  空間部、３６  第１空間、３７  第２空間、３７Ｂ  壁部、３８，３８Ｂ  抵抗空間、４０  制御装置、４１  ＣＰＵ、４２  ＲＯＭ、４３  ＨＤＤ、４４  ＲＡＭ、４５  入出力インタフェース、４６  バス、５０  管理コンピュータ、５２  入力装置、５４  ディスプレイ、Ｐ  部品、Ｓ  基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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