(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を真空引きにより吸着して基板上に装着するための部品吸着ヘッドであって、保持孔を有するヘッド本体と、保持孔内に上下動可能に備えられた電子部品の吸着面を有する吸着ノズルと、吸着ノズルを下方に付勢するねじりコイルスプリングと、ヘッド本体に取り付けられたガイドピンと、吸着ノズルの側面に上下方向に形成されたガイド溝とを備え、ガイドピンとガイド溝とが係合関係にあって吸着ノズルの上下動を案内するように構成された部品吸着ヘッドにおいて、
前記ねじりコイルスプリングの一端を吸着ノズルに他端をヘッド本体にそれぞれ係止してガイドピンがガイド溝の一側面に常に当接するように構成すると共に  、その当接位置の軸線回り角度位置がガイド溝の上下方向すべてにおいて同一であるようにガイド溝形状を形成し、そのガイド溝形状の上端部と側面が交わる各コーナー及び下端部と側面が交わる各コーナーにガイドピンの径より小に形成されたＲ部を設けたことを特徴とする部品吸着ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品実装機における電子部品を吸着してプリント配線基板上に装着するための部品吸着ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記の電子部品実装機は、例えば図４に示すように、実装機本体１の側方から搬送レ−ル２を介して供給されるプリント配線基板３が所定の実装箇所に位置決めされる一方、実装機本体１の前方側に配置された部品供給部４に供給された電子部品が、複数の部品吸着ヘッドからなる吸着ヘッド群８により吸着保持されてプリント配線基板３上に移送され、且つプリント配線基板３の所定位置に装着されるようになっている。
【０００３】
従来の部品吸着ヘッドの要部縦断面図を図５に示す。この部品吸着ヘッドは、真空発生装置（図示せず）側に接続された中空シャフト４１に取付けられるとともに、中心部に小径保持孔５０および大径保持孔４３が形成された中空軸状のヘッド本体４２と、このヘッド本体４２の大径保持孔４３に上下動可能に配置された吸着ノズル４４と、この吸着ノズル４４内の貫通孔４７に上下動可能かつ下方に付勢した状態で保持された突き出しピン５８と、吸着ノズル４４の上端にねじ結合されると共に前記突き出しピン５８の上方に位置してヘッド本体４２の大径保持孔４３に摺動自在に保持された保持部材４９と、保持部材４９とヘッド本体４２との間に介設されて吸着ノズル４４を下方に付勢するねじりコイルスプリング６７とを備えている。吸着ノズル４４は、そのノズル本体４４ａの下方先端に嵌着されたパッド部５２を有している。このパッド部５２は外周側に下方にラッパ状に突出するスカート部７０と、ノズル本体４４ａの先端面に開口する吸気口８０の周囲において下方に突出する吸着保持部５５とを有し、軟弾性体からなる。
【０００４】
前記吸着ノズル４４は、下方先端面に電子部品９（図７参照）を吸着する吸着面が形成されている。この吸着面は前記吸着保持部５５とこの吸着保持部５５より僅かに下方にラッパ状に突出するスカート部７０からなっている。電子部品９の吸着保持時の吸着面は、前記スカート部７０が電子部品９の表面に押し広げられる一方、前記吸着保持部５５は、電子部品９の表面と当接した状態となる。
【０００５】
また、前記吸着保持部５５の内側には、吸着用凹空間５４が形成されており、吸着用凹空間５４の中央には、貫通孔４７の下端に開口する吸気口８０が位置している。
【０００６】
前記突き出しピン５８は、その軸芯に軸方向に貫通する吸気孔４８が形成されており、その下端部に傾斜状に形成された空気吸込口５９を備えると共にその側周部に係止部６０が突出している。この係止部６０は、図５に示すように、前記保持部材４９と、この突き出しピン５８との間に介設されたコイルスプリングからなるばね体５１によって下方に付勢する状態で、前記貫通孔４７内に設けられた係止段部６１に押し付けられている。この状態により突き出しピン５８の先端部が吸気口８０より所定長さだけ突出している。
【０００７】
前記保持部材４９は、軸方向に貫通する連通口６２が形成されている。従って、前記突き出しピン５８の吸気孔４８、前記吸着ノズル４４の貫通孔４７、この連通口６２、前記大径保持孔４３、前記小径保持孔５０及び中空シャフト４１を通じて真空発生装置に連通する真空吸気経路が形成されている。
【０００８】
なお、この部品吸着ヘッドは、電子部品９の厚みの相違を吸収できるように構成されている。すなわち、ヘッド本体４２に上下動可能かつ下方に付勢した状態で保持させた吸着ノズル４４の一側面に、軸方向に延びるガイド溝６３を形成し、ヘッド本体４２に貫通して取り付けられたガイドピン６４の先端部がガイド溝６３に摺動自在に係合した構成となっている。通常時には、前記ねじりコイルスプリング６７により、吸着ノズル４４は、ガイドピン６４がガイド溝６３の上端部６３ａ（図６参照）に当接する下限位置に保持されている。また、ねじりコイルスプリング６７はねじりコイルバネ体となっており、ねじり復元力によって吸着ノズル４４は一方向（ねじりコイルスプリング６７の軸線回り方向）に回転するように力が加わっている。従ってガイドピン６４はガイド溝６３の一側面６３ｃ（図６参照）方向に常時押圧されており、このねじり復元力による吸着ノズル４４の回転動は、ガイド溝６３の側面６３ｃにより規制されている。また吸着ノズル４４は、ガイドピン６４とガイド溝６３とにより上下動範囲を規制されており、前記下限位置からガイドピン６４がガイド溝６３の下端部６３ｂに当接する上限位置までヘッド本体４２内に入り込めるようになっている。
【０００９】
このガイド溝６３とガイドピン６４の構成を図６に示す。なお図６（ａ）は、部品吸着ヘッドが電子部品９に接触していない時（通常時）あるいは部品吸着ヘッドが電子部品９を吸着して吊持している時（待機時）におけるガイド溝６３に対するガイドピン６４の位置を示し、図６（ｂ）は、部品吸着ヘッドが電子部品９を押し当てた時（押圧時）におけるガイド溝６３に対するガイドピン６４の位置を示したものである。
【００１０】
前記ガイド溝６３は、吸着ノズル４４の一側面に軸方向に延びる溝状に形成されたものであって、その上端部６３ａと下端部６３ｂは半円形に形成されている。
【００１１】
前記ガイドピン６４は、円柱状の軸部６４ａと頭部６４ｂからなり、軸部６４ａがヘッド本体４２を貫通してその先端部がガイド溝６３に係合している。
【００１２】
なお、ガイド溝６３の幅は、ガイドピン６４の軸部６４ａの直径より若干広く図に示すような隙間ｘ１、ｘ２ができるように形成されている。またガイド溝６３の上端部６３ａ及び下端部６３ｂに形成された半円形部もガイドピン６４の軸部６４ａの直径より大となるように形成されている。
【００１３】
つぎに、前記部品吸着ヘッドの動作を図７（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【００１４】
部品吸着ヘッドは、図７（ａ）に示すように、電子部品９に接触していない通常時には、パッド部５２の吸着面は自体の弾性により通常状態、すなわち、スカート部７０が吸着保持部５５より僅かに下方に突出した状態を保持している。また突き出しピン５８はばね体５１の付勢力により吸気口８０から所定長さだけ突出した状態を保持し、且つ吸着ノズル４４が下限位置に保持されている。この状態から、部品吸着ヘッドが部品供給部４内の電子部品９の表面に向かい（図７（ａ）に示す矢印方向）下降して、吸着面が電子部品９の表面に押し付けられた際、図７（ｂ）に示すように、部品供給部４内の電子部品９が傾斜している状態であってもスカート部７０が電子部品９の傾斜に追従して押し広げられて外側に開くことで、吸着面と電子部品９の表面との密封度を高めることができる。
【００１５】
その際、突き出しピン５８は、先端部が電子部品９に当接するとともに、ばね体５１の付勢力に抗し先端部が吸着保持部５５と面一となる位置まで吸着ノズル４４内に押し込められる。またこのときの吸着ノズル４４は、電子部品９により押圧されてねじりコイルスプリング６７を圧縮させながらヘッド本体４２内に入り込み、電子部品９の厚みの相違を吸収する。
【００１６】
この状態において、真空発生装置を作動させることによって、前記真空吸引経路を通じて吸気用凹空間５４内の真空状態が増し、その吸引力により電子部品９が吸着保持部５５に保持される。なお突き出しピン５８は吸着ノズル４４内に押し込まれることにより圧縮されたばね体５１に復元力が発生しており、この復元力に相当する付勢力が電子部品９に対し加わっている。
【００１７】
上記のように電子部品９を吸着した部品吸着ヘッドは、図７（ｃ）に示すように、プリント配線基板３の所定の装着位置上に位置決めされたのちに下降して、電子部品９をプリント配線基板３上に装着する。ここで、真空発生装置の作動を停止した後に吸着ノズル４４が上昇するときに、突き出しピン５８は、ばね体５１の復元力により吸着面より下方に所定長さだけ突き出して、真空吸引力が解除された電子部品９の表面を押し出しする。このような電子部品９に対し突き出しピン５８により強制的に離間させる力が加わることにより、電子部品９は吸着ノズル４４の吸着面から極めて容易に離れ易くなってスム−ズに離間することができる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の部品吸着ヘッドの構成、特にガイド溝の形状では、図６（ａ）に示すような通常時あるいは待機時には、ガイドピンはガイド溝の上端部に形成された半円形部に当接している。この時ガイドピンの径に対しガイド溝の幅が僅かに大きいため、隙間ｘ１、ｘ２が形成されている。他方、図６（ｂ）に示すような押圧時には、ガイドピンは下方に摺動すると共に、ねじりコイルスプリングのねじり復元力によってガイド溝の一側面に当接し、他側面には隙間ｘ１＋ｘ２が形成される。
【００１９】
このように、通常時あるいは待機時と押圧時において、吸着ノズルが隙間ｘ１分、軸線回り方向（図６に示すθ方向）へ回転してしまう。このため、従来の部品吸着ヘッドでは、電子部品とプリント配線基板との間に回転方向の位置ずれが発生するといった装着精度の劣化問題を有していた。
【００２０】
そこで本発明は、電子部品を確実に吸着保持できるとともに、プリント配線基板上に回転方向の位置ずれなく精度の高い装着をすることのできる部品吸着ヘッドを提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、電子部品を真空引きにより吸着して基板上に装着するための部品吸着ヘッドであって、保持孔を有するヘッド本体と、保持孔内に上下動可能に備えられた電子部品の吸着面を有する吸着ノズルと、吸着ノズルを下方に付勢するねじりコイルスプリングと、ヘッド本体に取り付けられたガイドピンと、吸着ノズルの側面に上下方向に形成されたガイド溝とを備え、ガイドピンとガイド溝とが係合関係にあって吸着ノズルの上下動を案内するように構成された部品吸着ヘッドにおいて、前記ねじりコイルスプリングの一端を吸着ノズルに他端をヘッド本体にそれぞれ係止してガイドピンがガイド溝の一側面に常に当接するように構成すると共に、その当接位置の軸線回り角度位置がガイド溝の上下方向すべてにおいて同一であるようにガイド溝形状を形成し、そのガイド溝形状の上端部と側面が交わる各コーナー及び下端部と側面が交わる各コーナーにガイドピンの径より小に形成されたＲ部を設けたものとなっている。
【００２２】
本発明によれば、ガイド溝の形状をガイドピンがガイド溝の一側面に常に当接するように形成しているため、吸着ノズルはヘッド本体に対し、常に同一角度を保持することができるため、従来例のような装着精度の劣化を防止することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図に基づいて説明する。
【００２４】
図１は図４に示した電子部品実装機に取り付けられる本発明の一実施形態の部品吸着ヘッドを示す要部縦断面図である。この部品吸着ヘッドは、真空発生装置（図示せず）側に接続された中空シャフト１１に取付けられるとともに、中心部に小径保持孔２０および大径保持孔１３が形成された中空軸状のヘッド本体１２と、このヘッド本体１２の大径保持孔１３に上下動可能に配置された吸着ノズル１４と、この吸着ノズル１４内の貫通孔１７に上下動可能かつ下方に付勢した状態で保持された突き出しピン２８と、吸着ノズル１４の上端にねじ結合されると共に前記突き出しピン２８の上方に位置してヘッド本体１２の大径保持孔１３に摺動自在に保持された保持部材１９と、保持部材１９とヘッド本体１２との間に介設されて吸着ノズル１４を下方に付勢するねじりコイルスプリング３７とを備えている。吸着ノズル１４は、そのノズル本体１４ａの下方先端に嵌着されたパッド部２２を有している。このパッド部２２は外周側に下方にラッパ状に突出するスカート部７１有し、軟弾性体からなる。
【００２５】
前記吸着ノズル１４は、下方先端面に電子部品９（図３参照）を吸着する吸着面が形成されている。この吸着面は、ノズル本体１４ａの先端面に開口する吸気口８１の周囲に下方において突出するようにノズル本体１４ａに一体となるように剛体により形成された吸着保持部２５と、この吸着保持部２５より僅かに下方にラッパ状に突出するスカート部７１からなっている。また、この吸着保持部２５の表面には約１５μｍのダイヤモンド粒子が電着されている。電子部品９の吸着保持時の吸着面は、前記スカート部７１が電子部品９の表面に押し広げられる一方、前記吸着保持部２５は、電子部品９の表面と当接した状態となる。
【００２６】
また、前記吸着保持部２５の内側には、吸着用凹空間２４が形成されており、吸着用凹空間２４の中央には、貫通孔１７の下端に開口する吸気口８１が位置している。
【００２７】
前記突き出しピン２８は、その軸芯に軸方向に貫通する吸気孔１８が形成されており、その下端部に傾斜状に形成された空気吸込口２９を備えると共にその側周部に係止部３０が突出している。この係止部３０は、図１に示すように、前記保持部材１９と、この突き出しピン２８との間に介設されたコイルスプリングからなるばね体２１によって下方に付勢する状態で、前記貫通孔１７内に設けられた係止段部３１に押し付けられている。この状態により突き出しピン２８の先端部が吸気口８１より所定長さだけ突出している。
【００２８】
前記保持部材１９は、軸方向に貫通する連通口３２が形成されている。従って、前記突き出しピン２８の吸気孔１８、前記吸着ノズル１４の貫通孔１７、この連通口３２、前記大径保持孔１３、前記小径保持孔２０及び中空シャフト１１を通じて真空発生装置に連通する真空吸気経路が形成されている。
【００２９】
なお、この部品吸着ヘッドは、電子部品９の厚みの相違を吸収できるように構成されている。すなわち、ヘッド本体１２に上下動可能かつ下方に付勢した状態で保持させた吸着ノズル１４の一側面に、軸方向に延びるガイド溝３３を形成し、ヘッド本体１２に貫通して取り付けられたガイドピン３４の先端部がガイド溝３３に摺動自在に係合した構成となっている。通常時には、前記ねじりコイルスプリング３７により、吸着ノズル１４は、ガイドピン３４がガイド溝３３の上端部３３ａ（図２参照）に当接する下限位置に保持されている。また、ねじりコイルスプリング３７はねじりコイルバネ体となっており、ねじりコイルスプリング３７の一端３７１を保持部材１９の係止溝を介して吸着ノズル１４に、他端３７２をヘッド本体１２の引掛部１２２にそれぞれ係止して、ねじり復元力によって吸着ノズル１４は一方向（ねじりコイルスプリング３７の軸線回り方向）に回転するように力が加わっている。従って、ガイドピン３４はガイド溝３３の一側面３３ｃ（図２参照）に常時押圧されており、このねじり復元力による吸着ノズル１４の回転動は、ガイド溝３３の側面３３ｃにより規制されている。また吸着ノズル１４は、ガイドピン３４とガイド溝３３とにより上下動範囲を規制されており、前記下限位置からガイドピン３４がガイド溝３３の下端部３３ｂに当接する上限位置までヘッド本体１２内に入り込めるようになっている。
【００３０】
このガイド溝３３とガイドピン３４の構成を図２に示す。なお図２（ａ）は、部品吸着ヘッドが電子部品９に接触していない時（通常時）あるいは部品吸着ヘッドが電子部品９を吸着して吊持している時（待機時）におけるガイド溝３３に対するガイドピン３４の位置を示し、図２（ｂ）は、部品吸着ヘッドが電子部品９を押し当てた時（押圧時）におけるガイド溝３３に対するガイドピン３４の位置を示したものである。
【００３１】
前記ガイド溝３３は、吸着ノズル１４の一側面に軸方向に延びる溝状に形成されたものであって、その上端部３３ａと下端部３３ｂにはそれぞれ側面３３ｃと垂直に交わるように矩形状に形成されている。
【００３２】
前記ガイドピン３４は、円柱状の軸部３４ａと頭部３４ｂからなり（図１参照）、軸部３４ａがヘッド本体１２を貫通してその先端部がガイド溝３３に係合している。
【００３３】
なお、ガイド溝３３の幅は、ガイドピン３４の軸部３４ａの直径より若干広く図に示すような隙間ｙができる程度に形成されている。
【００３４】
従って、図２（ａ）に示すような通常時あるいは待機時には、ガイドピン３４はガイド溝３３の上端部３３ａに当接すると共に一側面３３ｃにも当接している。この時ガイドピン３４の径に対しガイド溝３３の幅が僅かに大きいため、隙間ｙが形成されている。他方、図２（ｂ）に示すような押圧時には、ガイドピン３３は下方に摺動すると共に、ねじりコイルスプリング３７のねじり復元力によってガイド溝３３の一側面３３ｃに当接し、他側面３３ｃには隙間ｙが形成される。
【００３５】
このように、通常時あるいは待機時と押圧時において、ガイドピン３４がガイド溝３３の一側面３３ｃに常に当接し、常時同一幅の隙間ｙが維持されるので、従来例のような吸着ノズル４４（図６参照）の回転を防止することができる。
【００３６】
つぎに、前記部品吸着ヘッドの動作を図３（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【００３７】
部品吸着ヘッドは、図３（ａ）に示すように、電子部品９に接触していない通常時には、パッド部２２の吸着面は自体の弾性により通常状態、すなわち、スカート部７１が吸着保持部２５より僅かに下方に突出した状態を保持している。また突き出しピン２８はばね体２１の付勢力により吸気口８１から所定長さだけ突出した状態を保持し、且つ吸着ノズル１４が下限位置に保持されている。この状態から、部品吸着ヘッドが部品供給部４内の電子部品９の表面に向かい（図３（ａ）に示す矢印方向）下降して、吸着面が電子部品９の表面に押し付けられた際、図３（ｂ）に示すように、部品供給部４内の電子部品９が傾斜している状態であってもスカート部７１が電子部品９の傾斜に追従して押し広げられて外側に開くことで、吸着面と電子部品９の表面との密封度を高めることができる。
【００３８】
その際、突き出しピン２８は、先端部が電子部品９に当接するとともに、ばね体２１の付勢力に抗し先端部が吸着保持部２５と面一となる位置まで吸着ノズル１４内に押し込められる。またこのときの吸着ノズル１４は、電子部品９により押圧されてねじりコイルスプリング３７を圧縮させながらヘッド本体１２内に入り込み、電子部品９の厚みの相違を吸収する。
【００３９】
この状態において、真空発生装置を作動させることによって、前記真空吸引経路を通じて吸気用凹空間２４内の真空状態が増し、その吸引力により電子部品９が吸着保持部２５に保持される。なお突き出しピン２８は吸着ノズル１４に押し込まれることにより圧縮されたばね体２１に復元力が発生しており、この復元力に相当する付勢力が電子部品９に対し加わっている。
【００４０】
上記のように電子部品９を吸着した部品吸着ヘッドは、図３（ｃ）に示すように、プリント配線基板３の所定の装着位置上に位置決めされたのちに下降して、電子部品９をプリント配線基板３上に装着する。ここで、真空発生装置の作動を停止した後に吸着ノズル１４が上昇するときに、突き出しピン２８は、ばね体２１の復元力により吸着面より下方に所定長さだけ突き出して、真空吸引力が解除された電子部品９の表面を押し出しする。このような電子部品９に対し突き出しピン２８により強制的に離間させる力が加わることにより、電子部品９は吸着ノズル１４の吸着面から極めて容易に離れ易くなってスム−ズに離間することができる。
【００４１】
本実施形態の部品吸着ヘッドのガイド溝の形状は、種々の形状に構成することができる。
【００４２】
例えば、図８に示すように、ガイド溝９０の上端部９０ａ及び下端部９０ｂと側面９０ｃと交わる各コーナーにエンドミル加工により小径（くり抜き部）９１を形成することで、ガイドピン３４（軸部３４ａ）がガイド溝９０の上端部９０ａに当接した際に、同時にガイド溝９０の一側面９０ｃにも当接する。これによりガイドピン３４がガイド溝９０の一側面９０ｃに常に当接することができ、従来例のような吸着ノズル４４（図６参照）の回転を防止することができる。
【００４３】
また、図９に示すように、ガイド溝９２の上端部９２ａ及び下端部９２ｂと側面９２ｃと交わる各コーナーをガイドピン３４（軸部３４ａ）の径より小に形成されたＲ部を構成してもよい。この場合も上記実施形態と同様に、従来例のような吸着ノズル４４（図６参照）の回転を防止することができる。
【００４４】
なお、上記実施形態では、ガイドピン３４をヘッド本体１２に取り付け、ガイド溝３３（９０、９２）を吸着ノズル１４に形成したが、ガイドピン３４を吸着ノズル１４に取り付け、ガイド溝３３（９０、９２）をヘッド本体１２に形成してもよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品を確実に吸着保持できるとともに、プリント配線基板上に回転方向の位置ずれなく精度の高い装着をすることのできる部品吸着ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる部品吸着ヘッドの縦断面図。
【図２】図１の部品吸着ヘッドのガイド溝とガイドピンを示し、（ａ）はその通常時および待機時であり、（ｂ）はその押圧時である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は図１の部品吸着ヘッドによる電子部品の吸着および装着の工程を順に示す縦断面図。
【図４】部品吸着ヘッドが取り付けられた電子部品実装機の斜視図。
【図５】従来の部品吸着ヘッドの縦断面図。
【図６】従来の部品吸着ヘッドのガイド溝とガイドピンを示し、（ａ）はその通常時および待機時であり、（ｂ）はその押圧時である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は図５の部品吸着ヘッドによる電子部品の吸着および装着の工程を順に示す縦断面図。
【図８】他の実施形態の部品吸着ヘッドのガイド溝とガイドピンを示し、（ａ）はその通常時および待機時であり、（ｂ）はその押圧時である。
【図９】他の実施形態の部品吸着ヘッドのガイド溝とガイドピンを示し、（ａ）はその通常時および待機時であり、（ｂ）はその押圧時である。
【符号の説明】
９  電子部品
１２  ヘッド本体
１３  大径保持孔（保持孔）
１４  吸着ノズル
２５  吸着保持部
３３  ガイド溝
３３ａ  上端部
３３ｃ  側面
３４  ガイドピン
３７  ねじりコイルスプリング
７１  スカート部
３７１  一端（ねじりコイルスプリング）
３７２  他端（ねじりコイルスプリング）
【図１】
0004439757.tif 000002
【図２】
0004439757.tif 000003
【図３】
0004439757.tif 000004
【図４】
0004439757.tif 000005
【図５】
0004439757.tif 000006
【図６】
0004439757.tif 000007
【図７】
0004439757.tif 000008
【図８】
0004439757.tif 000009
【図９】
0004439757.tif 000010