(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長辺（１１０）と短辺（１１１）とからなる長方形状の被吸着面を有する部品（５５）がその短軸方向に向けて並列配置されて部品供給部（２）から順送りに供給され、前記部品が供給される方向に対して吸着ノズル（２０）の吸着面（６０）の長手方向軸（Ｏ）が傾いた状態で、前記部品を吸着保持して基板上に装着する吸着ノズルであって、
前記部品の被吸着面に当接する前記吸着ノズルの吸着面が、前記部品の被吸着面の面積より大きな面積で、かつ吸着する前記部品の長辺に平行な対向辺を有し、その対向辺が吸着面の長手方向軸に対して傾斜し、その対向辺間の幅（Ｇ１）が、吸着する前記部品の長辺に平行な方向における幅（Ｇ２）より小さい任意形状に形成されてなり、前記吸着面を前記被吸着面に当接させて前記部品を吸着する吸着ノズル。
【請求項２】
吸着面（６０）の中央部に被吸着面の形状に対応するノズル開口部（６５）が形成されてなる請求項１記載の吸着ノズル。
【請求項３】
吸着面（６０）の形状が、吸着時に部品（５５）の長手方向に平行な対向辺を含む多角形に形成されてなる請求項１記載の吸着ノズル。
【請求項４】
吸着面（６０）の形状が、吸着時に部品（５５）の長手方向に平行な対向辺を含む亀甲状の六角形に形成されてなる請求項１記載の吸着ノズル。
【請求項５】
吸着面（６０）の形状が、楕円形もしくは長円形に形成されてなる請求項１記載の吸着ノズル。
【請求項６】
ノズル開口部（６５）に部品（５５）の被吸着面の短辺（１１１）より開口径を狭くした狭窄部（６４）が形成されてなる請求項２記載の吸着ノズル。
【請求項７】
吸着ノズル（２０）を有する装着ヘッド（１２）を複数個外周に配設し、一方向に間欠回転する回転テーブル（１１）から成り、前記装着ヘッドを順次部品供給位置に停止させる一方、前記回転テーブルの回転円（Ｍ）に接する方向に移動する部品供給テーブル（９）に並列状態に搭載された多数の部品供給手段（３）のうち吸着されるべき部品（５５）を供給する部品供給手段を順次所定位置に停止させ、長辺（１１０）と短辺（１１１）からなる長方形状の被吸着面を有する複数の部品をその短軸方向に向けて並列配置して部品供給手段から順送りに供給し、前記部品供給位置において、装着ヘッドの吸着ノズルを、回転テーブルの回転円と部品供給テーブルの移動方向線（Ｗ）とが接する基準点（Ｃ）から回転テーブルの回転方向（Ｓ）の上流側に偏位した第１の吸着動作位置（Ｋ）と、前記基準点から回転テーブルの回転方向の下流側に偏位した第２の吸着動作位置（Ｌ）との何れかを選択して位置させ、前記吸着ノズルにより所定位置に停止した部品供給手段から部品を吸着保持し、回転テーブルの間欠回転により装着ヘッドが部品装着位置に移動したとき、吸着ノズルにより基板上に前記部品を装着する部品装着装置において用いられる吸着ノズルであって、
吸着ノズルの、前記部品の被吸着面に当接する吸着面（６０）が、前記部品の被吸着面の面積より大きな面積で、かつ前記第１の吸着動作位置及び第２の吸着動作位置における吸着する前記部品の長辺に平行であって前記吸着面の長手方向軸（Ｏ）に対して傾斜した対向辺間の幅（Ｇ１）が、吸着する部品の長辺に平行な方向における幅（Ｇ２）より小さい任意形状に形成され、この吸着面の中央部に前記被吸着面の形状に対応するノズル開口部（６５）が形成されてなることを特徴とする吸着ノズル。
【請求項８】
吸着面（６０）の形状が、吸着時に部品（５５）の長手方向に平行な対向辺を含む多角形に形成されてなる請求項７記載の吸着ノズル。
【請求項９】
吸着面（６０）の形状が、吸着時に部品（５５）の長手方向に平行な対向辺を含む亀甲状の六角形に形成されてなる請求項７記載の吸着ノズル。
【請求項１０】
吸着面（６０）の形状が、楕円形もしくは長円形に形成されてなる請求項７記載の吸着ノズル。
【請求項１１】
ノズル開口部（６５）に部品の被吸着面の短辺（１１１）より開口径を狭くした狭窄部（６４）が形成されてなる請求項７記載の吸着ノズル。
【請求項１２】
長辺（１１０）と短辺（１１１）とからなる長方形状の被吸着面を有する複数の部品（５５）をその短軸方向に向けて並列配置して部品供給部（２）から所定位置に順送りに供給し、前記部品が供給される方向に対して吸着ノズル（２０）の吸着面（６０）の長手方向軸（Ｏ）が傾いた状態で、前記部品を吸着ノズルで吸着保持して基板上に装着する部品装着方法であって、
前記部品の被吸着面に当接して部品を吸着する吸着ノズルの吸着面が、前記部品の被吸着面の面積より大きな面積で、かつ吸着する部品の長辺に平行であって吸着ノズルの吸着面の長手方向軸に対して傾斜した対向辺間の幅（Ｇ１）が、吸着する前記部品の長辺に平行な方向における幅（Ｇ２）より小さい任意形状に形成された吸着ノズルにより前記所定位置から部品を吸着し、吸着した部品を基板上に装着する部品装着方法。
【請求項１３】
一方向に間欠回転する回転テーブル（１１）の周囲に配設され、吸着ノズル（２０）を設けた複数の装着ヘッド（１２）を順次部品供給位置に停止させる一方、回転テーブルの回転円（Ｍ）に接する方向に移動する部品供給テーブル（９）に並列状態に搭載された多数の部品供給手段（３）のうち吸着されるべき部品（５５）を供給する部品供給手段を順次所定位置に停止させ、長辺（１１０）と短辺（１１１）とからなる長方形状の被吸着面を有する複数の部品をその短軸方向に向けて並列配置して前記部品供給手段から順送りに供給し、前記部品供給位置において、回転テーブルの回転円と部品供給テーブルの移動方向線（Ｗ）とが接する基準点（Ｃ）から回転テーブルの回転方向（Ｓ）の上流側に偏位した第１の吸着動作位置（Ｋ）と、前記基準点から回転テーブルの回転方向の下流側に偏位した第２の吸着動作位置（Ｌ）との何れかを選択して所定位置に停止した部品供給手段から、前記部品の被吸着面に当接して前記部品を吸着する吸着面（６０）が、前記部品の被吸着面の面積より大きな面積で、かつ前記第１の吸着動作位置及び第２の吸着動作位置における吸着する前記部品の長辺に平行であって前記吸着ノズルの吸着面の長手方向軸（Ｏ）に対して傾斜した対向辺間の幅（Ｇ１）が、吸着する前記部品の長辺に平行な方向における幅（Ｇ２）より小さい任意形状に形成された吸着ノズルにより前記部品を吸着保持し、回転テーブルの間欠回転により装着ヘッドが部品装着位置に移動したとき、前記吸着ノズルに吸着された部品を基板上に装着する部品装着方法。
【請求項１４】
長辺（１１０）と短辺（１１１）とからなる長方形状の被吸着面を有する複数の部品（５５）をその短軸方向に向けて並列配置して供給位置に順送りに供給する部品供給部（２）と、前記部品の被吸着面に当接して前記部品を吸着する吸着面（６０）が、前記部品の被吸着面の面積より大きな面積で、かつ吸着する前記部品の長辺に平行であって前記吸着面の長手方向軸（Ｏ）に対して傾斜した対向辺間の幅（Ｇ１）が、吸着する前記部品の長辺に平行な方向における幅（Ｇ２）より小さい任意形状に形成された吸着ノズル（２０）と、前記吸着ノズルにより前記供給位置から部品を吸着し、この吸着ノズルを移動させて、吸着した部品を基板上に装着する部品装着手段とを備えてなる部品装着装置。
【請求項１５】
一方向に間欠回転する回転テーブル（１１）の周囲に吸着ノズル（２０）を設けた装着ヘッド（１２）を複数個配設し、この装着ヘッドを順次部品供給位置に停止させる一方、回転テーブルの回転円（Ｍ）に接する方向に移動する部品供給テーブル（９）に並列状態に搭載された多数の部品供給手段（３）のうち吸着されるべき部品（５５）を供給する部品供給手段を順次所定位置に停止させ、長辺（１１０）と短辺（１１１）とからなる長方形状の被吸着面を有する複数の部品をその短軸方向に向けて並列配置して前記部品供給手段から順送りに供給し、前記部品供給位置において、回転テーブルの回転円と部品供給テーブルの移動方向線（Ｗ）とが接する基準点（Ｃ）から回転テーブルの回転方向（Ｓ）の上流側に偏位した第１の吸着動作位置（Ｋ）と、前記基準点から回転テーブルの回転方向の下流側に偏位した第２の吸着動作位置（Ｌ）との何れかを選択して所定位置に停止した部品供給手段から、前記部品の被吸着面に当接して前記部品を吸着する吸着面（６０）が、前記部品の被吸着面の面積より大きな面積で、かつ前記第１の吸着動作位置及び第２の吸着動作位置における吸着する前記部品の長辺に平行であって前記吸着ノズルの吸着面の長手方向軸（Ｏ）に対して傾斜した対向辺間の幅（Ｇ１）が、吸着する前記部品の長辺に平行な方向における幅（Ｇ２）より小さい任意形状に形成された吸着ノズルにより部品を吸着保持し、回転テーブルの間欠回転により装着ヘッドが部品装着位置に移動したとき、前記吸着ノズルに吸着された部品を基板上に装着する部品装着装置。
【請求項１６】
吸着する部品（５５）の長辺（１１０）に平行であって、吸着ノズル（２０）の吸着面（６０）の長手方向軸（Ｏ）に対して傾斜した吸着面の対向辺は、前記部品の長辺から外側に超える距離が強度を保持できる範囲で短く形成されてなる請求項１に記載の吸着ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板に装着する部品装着方法及び装置に関し、詳しくはこの部品装着装置に用いられる吸着ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回路基板に電子部品を装着する電子部品装着装置の一例としてロータリーヘッド方式のものが知られている。このタイプの装置は装着速度が速く、電子回路基板製造のメイン設備として多用されている。図１３は従来の電子部品装着設備を示し、図１４は、ロータリーヘッド方式の電子部品装着装置の要部構成を示し、装着部１は部品供給部２の任意の部品供給手段３から部品を取り出し、ＸＹテーブル４上にセットされた基板５に部品を装着するように構成されている。
【０００３】
部品供給部２では、部品供給テーブル９上に多数の部品供給手段３が搭載されている。部品供給手段３にはそれぞれ部品リール８がセットされており、各リールにはそれぞれ所定の種類の多数の部品を保持したテープが巻回されている。部品供給手段３を搭載した部品供給テーブル９はガイドレール９ａに沿って移動され、任意の部品供給手段３が所定の部品供給位置１０に位置決めされる。装着部１は、間欠回転する回転テーブル１１から成り、回転テーブルの外周部には複数の装着ヘッド１２が設けられている。個々の装着ヘッド１２は単数又は複数の吸着ノズルを有し、部品供給位置１０に到達した装着ヘッドが吸着ノズルにより部品供給手段３から部品を取り出し、回転テーブル１１の回転によりこの装着ヘッド１２が部品装着位置に停止したとき、吸着保持していた部品をＸＹテーブル４によって位置決めされた基板５上に装着する。これらの動作の繰り返しにより、部品供給部２から供給される部品を順次基板５に装着して回路基板が生産される。
【０００４】
基板５に装着する部品の種類は様々であり、様々な形状サイズの部品に対応できるように、前記装着ヘッド１２には複数種類の吸着ノズルが設けられており、これらは吸着保持する部品の種類に応じて選択切り換えできるように構成されている。
【０００５】
近年、部品装着速度の高速化が求められ、各移動部材の移動時間を短くすることが要求されている。しかし、装着部１における回転テーブル１１の回転速度を上げて装着ヘッド１２の移動時間を短くすることは比較的容易である一方、部品供給テーブル９やＸＹテーブル４の移動に使用できる時間は装着ヘッド１２の移動時間よりも制限されているため、これらの移動時間を短縮することが困難であった。この課題を解決すべく本願発明者らは、部品供給テーブル９やＸＹテーブル４の移動距離を短くして装着速度の向上を図る部品装着方法及び装置を創案し、特願平１０−３０３５６２号として提案した。
【０００６】
図１２（ａ）〜（ｅ）は、本願発明者らによる上記の部品装着装置において、装着部１の回転テーブル１１が間欠回転して、回転テーブル１１の外周部に設けた各装着ヘッド１２が順次部品供給手段３から部品を吸着する動作を示している。図１２（ａ）では、各装着ヘッド１２の中の１つの装着ヘッド１２ａが部品を吸着し、図１２（ｂ）では、回転テーブル１１が１ピッチの間欠回転をした状態で装着ヘッド１２ｂにて部品を吸着する。以後、図１２（ｃ）では装着ヘッド１２ｃ、図１２（ｄ）では装着ヘッド１２ｄ、図１２（ｅ）では装着ヘッド１２ｅが順次部品を吸着する。
【０００７】
図１２（ａ）〜図１２（ｅ）に示すように、装着ヘッド１２ａ〜１２ｅが矢印で示される部品供給位置Ｆに停止した状態において、吸着ノズル２０は、回転テーブル１１の回転円Ｍと部品供給手段３の移動方向線Ｗとが接する基準点Ｃより回転テーブル１１の回転方向Ｓの上流側に偏位した第１の吸着動作位置Ｋと、前記基準点Ｃより回転テーブル１１の回転方向Ｓの下流側に偏位した第２の吸着動作位置Ｌとの、２つの位置のいずれかに選択的に位置することができる。この方法によれば、部品供給手段３の移動量が半減されるので、部品装着タクトの大幅な短縮を図ることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように基準点Ｃから回転テーブル１１の回転方向Ｓの上流側に偏位した第１の吸着動作位置Ｋあるいは下流側に偏位した第２の吸着動作位置Ｌにおいて部品を吸着するとき、部品供給手段３から供給される部品の所定位置・姿勢に対して吸着ノズル２０の位置ずれが生じやすくなる。この位置ずれは微小な誤差であるが、微小な部品では様々な問題が生じる。例えばチップ部品には、長辺が０．６ｍｍ、短辺が０．３ｍｍといった微小なサイズのものがある。これに対応して、部品供給時にテープ送りするピッチや、基板上に装着する際の隣の部品との間隔も極小化している。このため、図１５に示すように、上記のようないわゆる０６０３チップ部品１００を、先端が円形の従来の吸着ノズル２０で吸着するためには、隣の部品に吸着ノズルが干渉しないようにするために、ノズル先端直径Ｒが、部品の短辺Ｐより大きいが長辺Ｑよりは小さい０．５ｍｍ程度の微小なサイズでなければならず、耐久性が低下して寿命が短かくなる。また、先端が微小な吸着ノズル２０が当接時に与える衝撃から部品の破損をまねくことにもなる。さらに、微小な部品に微小な吸着ノズル２０を位置決めすることになるため、僅かな位置ずれも吸着エラーとなり、吸着率の低下を招くという問題もある。
【０００９】
本発明が目的とするところは、取り扱う部品が微小であっても、寿命が長く吸着率のよい構造を持つ吸着ノズルと、この吸着ノズルを用いた部品装着方法及び装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の特徴は、部品供給部から供給される部品を部品が供給される方向に対して吸着面の長手方向軸が傾いた状態で吸着保持し、この部品を基板上に装着する部品装着装置の吸着ノズルであって、前記部品の被吸着面に当接して部品を吸着する吸着面が、前記被吸着面の面積より大きな面積で、吸着する部品の長軸方向の幅が前記部品の短軸方向の幅より小さい任意形状に形成されてなる吸着ノズルを提供することである。ノズルの吸着面の面積が吸着する部品の被吸着面の面積より大きく形成され、微小な部品を扱う吸着ノズルでありながら、その吸着面は部品より大きな径に形成されるため、ノズルの耐久性を向上できる。また、ノズル先端は細長い形状であるので、短軸方向、すなわち長辺が平行となるように多数個整列された部品に対して、吸着時に隣の部品に干渉することがなく、基板への装着時にも先に装着された部品に干渉することがない。部品に対して吸着ノズルの吸着面の軸がある角度に回転された状態で部品を吸着するときには、部品が微小なサイズの場合に吸着ノズルが部品からずれてしまい、吸着エラーが生じやすい。しかし本発明の吸着ノズルでは、吸着面が大きく形成され、ノズル開口部の開口面積が大きく、またそれに伴って吸引力も強いため、ノズルと部品間の位置ずれに対する許容量が大きくなり、微小な部品でも吸着率の低下を防止することができる。
【００１１】
上記構成において、吸着面の中央部には被吸着面の形状に対応するノズル開口部が形成される。部品の被吸着面より大きな面積の吸着面にノズル開口部を形成することができるので、大きな開口面積を得ることができ、吸引力が増加するため、小さい吸着ノズルでも吸着率のよい吸着保持がなされる。
【００１２】
また、部品供給部において部品がその長辺が平行となるように並列配置され、順送りに所定位置に供給されるとき、吸着面の部品の長辺に平行な方向の幅が小さく形成されているので、長辺が平行となるように並列されている部品を吸着するときに、隣接する他の部品に干渉することがない。
【００１３】
また、本発明の第２の特徴は、一方向に間欠回転する回転テーブルの周囲に吸着ノズルを設けた装着ヘッドを複数に配設し、この装着ヘッドを順次部品供給位置に停止させる一方、回転テーブルの回転円に接する方向に移動する部品供給テーブルに並列状態に搭載された多数の部品供給手段のうち吸着されるべき部品を供給する部品供給手段を順次所定位置に停止させ、部品供給手段から並列配置した多数の部品を順送りに供給し、前記部品供給位置において、回転テーブルの回転円と部品供給テーブルの移動方向線とが接する基準点から回転テーブルの回転方向の上流側に偏位した第１の吸着動作位置と、前記基準点から回転テーブルの回転方向の下流側に偏位した第２の吸着動作位置との何れかを選択して所定位置に停止した部品供給手段から部品を吸着保持し、間欠回転により装着ヘッドが部品装着位置に移動したとき、基板上に部品を装着する部品装着装置の吸着ノズルであって、前記部品の被吸着面に当接して部品を吸着する吸着面が、前記被吸着面の面積より大きな面積で、前記第１の吸着動作位置及び第２の吸着動作位置における部品の長軸方向の幅が前記部品の短軸方向の幅より小さい任意形状に形成され、この吸着面の中央部に被吸着面の形状に対応するノズル開口部が形成されてなる吸着ノズルを提供することである。
【００１４】
この構成によれば、部品の供給方向に対して基準点から偏位した第１及び第２の吸着動作位置から吸着ノズルにより部品を吸着するとき、吸着ノズルは部品供給手段から供給される部品をその並列方向に対して傾斜した状態で吸着保持することになる。その結果、部品の供給位置に吸着ノズルを位置させるときに微小な位置ずれが生じやすく、部品が微小なサイズであるとき吸着エラーが発生する恐れがあるが、吸着ノズルの吸着面の面積は部品の被吸着面の面積より大きく形成されるのでノズルと部品の間の位置ずれに対する許容量が大きくなり、微小なサイズの部品でも吸着エラーの発生を防止することができる。
【００１５】
上記各構成において、吸着面の形状は、部品の長手方向に平行な対向辺を含む多角形に形成することにより、部品を吸着するときに並列配置された他の部品に吸着ノズルが干渉する恐れがなく、基板に部品を装着するときにも先に装着された部品に干渉することがなく、実装密度の高い基板にも対応させることができる。また、吸着面の形状は、部品の長手方向に平行な対向辺を含む亀甲状の六角形に形成することもできる。また、吸着面の形状は、楕円形もしくは長円形に形成しても同様の効果を得ることができる。
【００１６】
また、ノズル開口部に部品の被吸着面の短辺の寸法より開口径を狭くした狭窄部を形成することにより、ノズル開口部に部品が吸い込まれたり、立ったり斜めになった状態で吸着されたりすることを防止できる。
【００１７】
本発明の第３の特徴は、部品供給部から長辺が平行となるように並列配置された部品を順送りに所定位置に供給し、部品の被吸着面に当接して部品を吸着する吸着面が、前記被吸着面の面積より大きな面積で、吸着する部品の長軸方向の幅が前記部品の短軸方向の幅より小さい任意形状に形成された吸着ノズルにより前記所定位置から部品を吸着し、吸着した部品を基板上に装着する部品装着方法を提供することである。長辺が平行となるように並列配置された部品を、吸着面が部品の長辺に平行な方向の幅を小さくした形状の吸着ノズルにより吸着するので、吸着時に並列配置された他の部品に干渉することがなく、基板への装着時にも先に装着されている部品に干渉することを避けられる。
【００１８】
本発明の第４の特徴は、一方向に間欠回転する回転テーブルの周囲に配設され、吸着ノズルを設けた複数の装着ヘッドを順次部品供給位置に停止させる一方、回転テーブルの回転円に接する方向に移動する部品供給テーブルに並列状態に搭載された多数の部品供給手段のうち吸着されるべき部品を供給する部品供給手段を順次所定位置に停止させ、部品供給手段から並列配置した多数の部品を順送りに供給し、前記部品供給位置において、回転テーブルの回転円と部品供給テーブルの移動方向線とが接する基準点から回転テーブルの回転方向の上流側に偏位した第１の吸着動作位置と、前記基準点から回転テーブルの回転方向の下流側に偏位した第２の吸着動作位置との何れかを選択して所定位置に停止した部品供給手段から、部品の被吸着面に当接して部品を吸着する吸着面が、前記被吸着面の面積より大きな面積で、前記第１の吸着動作位置及び第２の吸着動作位置における部品の長軸方向の幅が前記部品の短軸方向の幅より小さい任意形状に形成された吸着ノズルにより部品を吸着保持し、間欠回転により装着ヘッドが部品装着位置に移動したとき、前記吸着ノズルに吸着された部品を基板上に装着する部品装着方法を提供することである。基準点から上流側及び下流側に偏位した位置から部品を吸着する場合に、部品と吸着ノズルとの間に位置ずれが生じやすいが、吸着面の面積が部品の被吸着面の面積より大きく形成されているので、ノズルと部品の間の位置ずれに対する許容量が大きくなり、確実に吸着することができる。
【００１９】
本発明の第５の特徴は、長辺が平行となるように並列配置された部品を順送りに所定位置に供給する部品供給部と、部品の被吸着面に当接して部品を吸着する吸着面が、前記被吸着面の面積より大きな面積で、吸着する部品の長軸方向の幅が前記部品の短軸方向の幅より小さい任意形状に形成された吸着ノズルを備え、この吸着ノズルにより前記所定位置から部品を吸着し、吸着ノズルを基板上に移動させて吸着した部品を基板上に装着する部品装着手段とを備えてなる部品装着装置を提供することである。長辺が平行となるように並列配置された部品を、吸着面が部品の長辺に平行な方向の幅を小さくした形状の吸着ノズルにより吸着するので、吸着時に並列配置された他の部品に干渉することがなく、基板への装着時にも先に装着されている部品との干渉を回避することができるので、吸着エラーが少なく高密度実装にも対応する部品装着装置を提供することができる。
【００２０】
本発明の第６の特徴は、一方向に間欠回転する回転テーブルの周囲に吸着ノズルを設けた装着ヘッドを複数に配設し、この装着ヘッドを順次部品供給位置に停止させる一方、回転テーブルの回転円に接する方向に移動する部品供給テーブルに並列状態に搭載された多数の部品供給手段のうち吸着されるべき部品を供給する部品供給手段を順次所定位置に停止させ、部品供給手段から並列配置した多数の部品を順送りに供給し、前記部品供給位置において、回転テーブルの回転円と部品供給テーブルの移動方向線とが接する基準点から回転テーブルの回転方向の上流側に偏位した第１の吸着動作位置と、前記基準点から回転テーブルの回転方向の下流側に偏位した第２の吸着動作位置との何れかを選択して所定位置に停止した部品供給手段から、部品の被吸着面に当接して部品を吸着する吸着面が、前記被吸着面の面積より大きな面積で、前記第１の吸着動作位置及び第２の吸着動作位置における部品の長軸方向の幅が前記部品の短軸方向の幅より小さい任意形状に形成された吸着ノズルにより部品を吸着保持し、間欠回転により装着ヘッドが部品装着位置に移動したとき、前記吸着ノズルに吸着された部品を基板上に装着する部品装着方法を提供することである。基準点から回転テーブルの回転方向の上流側及び下流側に偏位した位置から部品を吸着する場合に、部品と吸着ノズルとの間に位置ずれが生じやすいが、吸着面の面積が部品の被吸着面の面積より大きく形成されていることにより、ノズルと部品の間の位置ずれに対する許容量が大きくなって確実に吸着することができ、吸着エラーが少なく高密度実装にも対応できる部品装着装置を提供することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明はこれに限定されることなくクレームする発明の精神及び範囲から離れずに種々の変更及び改造を施すことができる。
【００２２】
まず、本実施形態に係る吸着ノズルを適用する部品装着装置の構成とその動作について説明する。この部品装着装置の構成及びその動作は、本願発明者が特願平１０−３０３５６２号として提案したものである。部品装着装置の全体構成は、図１３、図１４に示すように構成されたものであって、従来技術において説明したように、装着部１にて部品供給部２の任意の部品供給手段３から部品を取り出し、ＸＹテーブル４にセットされた基板５に部品を装着するように構成されている。
【００２３】
部品供給部２に搭載された各部品供給手段３は、延長方向に等間隔に部品を保持したテープをリールに巻回したテーピング部品を装着したパーツカセットとして構成されており、その端部から１個ずつ部品を供給することができる。各部品供給手段３は所定の種類の部品をそれぞれ収容して部品供給テーブル９上に多数搭載されている。部品供給テーブル９をガイドレール９ａに沿って移動させ、任意の部品供給手段３を１か所に設定された部品供給位置１０に位置決めすることにより、任意の部品が部品供給位置１０に供給される。
【００２４】
装着部１は間欠回転する回転テーブル１１から成り、回転テーブルの外周部に複数の装着ヘッド１２が配設されている。回転テーブル１１の間欠回転により前記部品供給位置１０に到達した装着ヘッド１２が吸着ノズルにより部品供給手段３から部品を吸着し、回転テーブルのさらなる間欠回転により部品装着位置に停止したとき、ＸＹテーブル４によって位置決めされた基板５の所定位置に部品を装着する。装着ヘッド１２には複数の吸着ノズルが設けられており、吸着保持する部品の種類に適したものが選択される。
【００２５】
図１０は装着ヘッド１２の構成例を示す。回転テーブル１１の周囲に複数に設けられた装着ヘッド１２にはそれぞれ、回転軸１５の下端に固定された回転体１８の外周部にその回転軸芯と並行に複数種類の吸着ノズル２０が配設されている。各吸着ノズル２０は回転体１８の外周部に上下動自在に支持された可動軸３１の下端に装着されている。可動軸３１の上部には下降位置と上昇位置で係止されるための位置決め段部３２ａ、３２ｂが設けられるとともに可動軸３１の上端と回転体１８との間に下方に向けて付勢するバネ３３が介装されている。回転体１８の外周には各可動軸３１に対応して位置決め段部３２ａに対して係合する位置と係合解除位置との間で揺動可能な係止爪３４が配設され、その周囲に係合位置に向けて付勢するリングバネ３５が外側から嵌合されている。係止爪３４はその下端に位置決め段部３２ａ、３２ｂに対する係合部３４ａ、中間に支点突部３４ｂ、上端部に揺動操作部３４ｃが設けられている。図１０において右側に示す吸着ノズル２０ａは上昇位置にあるが、係止爪３４の係合部３４ａは位置決め段部３２ｂに係合しており、稼動軸３１はバネ３３の付勢力に抗して上昇位置に保持されている。この状態で、揺動操作部３４ｃを押圧することにより係止爪３４が係合解除位置に移動し、可動軸３１が下降位置に移動し、係止爪３４の係合部３４ａは位置決め段部３２ａと係合することにより、図１０の左側のように吸着ノズル２０ｂは下降位置に保持される。
【００２６】
可動軸３１の下部には吸着ノズル２０に連通するエア通路３６が形成され、回転軸１５内部にはエア通路２３が形成されている。エア通路２３の下部には放射溝３７ａと外周の環状溝３７ｂとからなるエア通路３７が形成され、可動軸３１のエア通路３６は回転軸１５側に向いた連通路３６ａを有している。これにより任意の可動軸３１が下降位置で係止されたとき、可動軸３１のエア通路３６と回転軸１５のエア通路３７、２３が環状溝３７ｂと連通路３６ａとにより互いに連通される。かくして、係止爪３４の揺動操作部３４ｃを押圧して可動軸３１を下降位置に位置させることによってその吸着ノズル２０にて部品を吸着することができる。従って、部品の種類に応じてこれに適した吸着ノズルに対応する係止爪３４を操作することによってその吸着ノズル２０が下降して作動状態となり、その状態で回転体１８を回転させることによって吸着ノズル２０の動作位置を選択することができ、部品の吸着及び装着の動作を行うことができる。
【００２７】
上記構成になる部品装着装置による部品装着の動作を図１１、図１２（ａ）〜図１２（ｅ）を参照して説明する。図１１は、部品装着装置の各部の平面的な配置を示すものである。
【００２８】
図１１において、複数の装着ヘッド１２が配設されて一方向Ｓに間欠回転する回転テーブル１１を順次部品供給位置Ｆに停止させる一方、回転テーブル１１の回転円Ｍに接する接線Ｗ方向に移動する部品供給テーブル９に並列状態に搭載された多数の部品供給手段３のうち吸着されるべき部品を供給する部品供給手段３を順次所定位置に停止させる。部品供給位置Ｆに位置している装着ヘッド１２が吸着ノズル２０にて部品供給手段３から部品を吸着し、その装着ヘッド１２が回転テーブル１１の間欠回転によって部品認識位置Ｇに達したとき、吸着した部品を部品認識カメラ５１で認識し、更に部品装着位置Ｈに達したときに吸着した部品を基板５に装着する。
【００２９】
装着ヘッド１２は、図１０に示すように、その回転軸１５の回転軸芯と吸着ノズル２０の軸芯とがＤだけ偏位している構成となっており、部品供給位置Ｆに停止した状態において、下降位置にある吸着ノズル２０が、回転テーブル１１の回転円Ｍと部品供給手段３の移動方向線Ｗとが接する基準点Ｃより回転テーブル１１の回転方向Ｓの上流側に偏位した第１の吸着動作位置Ｋと、前記基準点Ｃより回転テーブル１１の回転方向Ｓの下流側に偏位した第２の吸着動作位置Ｌとの２つの位置のいずれかに選択的に位置することができる（図１１参照）。
【００３０】
部品供給テーブル９上には、間隔ｐで部品供給手段３が並設され、部品供給テーブル９は図１１に矢印で示すＷ方向にｐ／２のピッチで間欠移動している。また、前記第１の吸着動作位置Ｋ及び第２の吸着動作位置Ｌの基準点Ｃからの偏位は、それぞれｐ／４である。以下、図１２（ａ）〜図１２（ｅ）を参照しながら部品吸着時の詳細な動作を説明する。
【００３１】
図１２（ａ）に示す第１サイクルにおいて、部品供給位置Ｆに位置する吸着ヘッド１２ａは、吸着ノズル２０の位置として第１の吸着動作位置Ｋを選択し、これに対応する位置に位置決めされた部品供給手段３ａから部品Ｚａを吸着する。図１２（ｂ）に示す第２サイクルでは、部品供給位置Ｆに達した次の装着ヘッド１２ｂは、吸着ノズル２０の位置として第２の吸着動作位置Ｌを選択し、これに対応する位置までｐ／２ピッチ移動されて位置決めされた次の部品供給手段３ｂから部品Ｚｂ１を吸着する。図１２（ｃ）に示す第３サイクルでは、部品供給位置Ｆに達した第３の装着ヘッド１２ｃは、吸着ノズル２０の位置として第１の吸着動作位置Ｋを選択し、これに対応する位置までｐ／２ピッチ移動されて位置決めされた第２サイクルで用いた同じ部品供給手段３ｂから引き続き部品Ｚｂ２を吸着する。図１２（ｄ）に示す第４サイクルでは、部品供給位置Ｆに達した第４の装着ヘッド１２ｄは、吸着ノズル２０の位置として第２の吸着動作位置Ｌを選択し、これに対応する位置までｐ／２ピッチ移動されて位置決めされた第３の部品供給手段３ｃから部品Ｚｃ１を吸着する。次に部品供給位置Ｆに達する装着ヘッド１２ｅは、図１２（ｅ）に示すように、第３の部品供給手段３ｃから第１サイクルと同様にして部品Ｚｃ２を吸着する。以下これらの工程を繰り返すことによって部品吸着を行う。
【００３２】
尚、上記第１サイクル〜第４サイクルのいずれかにおける部品吸着動作を、部品供給テーブル９をピッチ移動させずに停止させた状態で繰り返すときは、次に部品供給位置Ｆに来る装着ヘッド１２を１つ前の装着ヘッド１２と同一の吸着動作位置に選択して、同一の部品供給手段３から供給される部品を吸着するようにすればよい。例えば、図１２（ａ）に示す状態で再度部品供給手段３ａから部品を吸着する場合は、次の装着ヘッド１２ｂを第１の吸着動作位置Ｋに選択して部品吸着を行えばよい。
【００３３】
上記動作により、部品供給テーブル９を順次Ｗ方向に移動させながら部品を取り出すようにし、同一の部品供給手段３から連続して取り出すときの最初の装着ヘッド１２では吸着動作位置Ｋとし、最後の装着ヘッド１２では吸着動作位置Ｌとすると、１サイクル毎における部品供給手段３の移動量を部品供給手段３間のピッチｐの半分（ｐ／２）にすることができる。部品供給テーブル９上には通常の生産では多数の部品供給手段３が搭載されており、いかに部品供給テーブル９の１サイクル毎の移動量を少なくするかが部品装着タクトを短縮する上でのキーポイントであったが、この動作により部品装着タクトの大幅な短縮を図ることができる。
【００３４】
しかしながら、上記のように第１の吸着動作位置Ｋ及び第２の吸着動作位置Ｌにおいて部品を吸着するとき、回転テーブル１１の回転円Ｍの円弧軌跡上を基準点Ｃから上流・下流側に吸着ノズル２０を偏位させるため、部品供給手段３から供給される部品の所定位置・姿勢に対して吸着ノズル２０が位置ずれがしやすい。この位置ずれは微小な誤差であるが、微小な部品では前述したように様々な問題が生じる。すなわち、前述の０６０３部品のように微小なものでは僅かな位置ずれでも吸着エラーとなり吸着率が低下してしまう。これを防ぐために部品に対応させてノズル先端を微小なものとすると、耐久性が低くなり寿命が短縮する。また、微小な先端形状のノズルを用いると、当接時に与える衝撃から部品の破損を招きかねない。
【００３５】
本実施形態に係る吸着ノズル２０は、微小な部品を吸着するときに生じる上記の課題を解決することができるように構成されたもので、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、吸着ノズル２０の先端の吸着面６０が微小な部品に適合する形状に形成されている。この吸着面６０を形成した先端軸６１は、これを支持する本体軸６２に向けて徐々にその直径が大きくなる形状に形成されているので、その強度を保つことができる。
【００３６】
前記吸着面６０の形状は、図２に拡大図示するように、亀甲状の六角形に形成され、その中央部にノズル開口部６５が開口している。このノズル開口部６５は先端軸６１を貫通するエア通路６３から本体軸６２内の空洞部６６に連通している。この吸着ノズル２０は、図１０に示したような装着ヘッド１２に取り付けられたとき、本体軸６２の空洞部６６が放射溝３７ａを経て装着ヘッド１２のエア通路２３に接続されるので、エア吸引力が吸着ノズル２０のノズル開口部６５におよび、吸着面６０に部品を吸着することができる。
【００３７】
この吸着ノズル２０は、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、長方形の被吸着面を有する部品５５の被吸着面を吸着するように構成されており、ノズル開口部６５は長方形の被吸着面に対応させて長穴に形成されている。また、図２に示すように、ノズル開口部６５の中央部には、両側から突出する狭窄部６４、６４が形成され、狭窄部６４の対向間の距離ｇを部品５５の短辺１１１のサイズより小さく形成しておくことによって、部品５５がノズル開口部６５内に吸い込まれたり、立ったり斜めになった状態で吸着されたりすることを防止している。
【００３８】
図３（ａ）に示す部品５５の吸着状態は、先に図１２（ａ）〜図１２（ｅ）を参照して説明した第１の吸着動作位置Ｋに吸着ノズル２０が位置した状態を示している。平面視した状態を図４に示すように、部品５５の被吸着面のほぼ中心に吸着ノズル２０の吸着面６０の中心が位置し、部品供給手段３ａの部品供給方向Ｊに対して吸着面６０の長手方向軸Ｏが傾いた状態に位置する。この長手方向軸Ｏが傾いた状態で、吸着面６０はその対向する辺６０ａ、６０ｂがそれぞれ部品５５の長辺１１０に平行になるように形成されている。
【００３９】
また、図３（ｂ）に示す部品５５の吸着状態は、先に図１２（ａ）〜図１２（ｅ）を参照して説明した第２の吸着動作位置Ｌに吸着ノズル２０が位置した状態を示しており、図５に示すように、部品供給手段３ｂの部品供給方向Ｊに対して吸着面６０の長手方向軸Ｏが傾いた状態に位置する。第２の吸着動作位置Ｌに吸着ノズル２０が位置した状態では、この長手方向軸Ｏが傾いた状態で、吸着面６０の対向する辺６０ｃ、６０ｄがそれぞれ部品５５の長辺１１０に平行になるように形成されている。この部品５５の長辺１１０と平行になる各辺６０ａ〜６０ｄは、部品５５の長辺１１０から外側に越える距離（図３（ａ）、図３（ｂ）においてＥで示す距離）が吸着ノズル２０としての強度を保持できる範囲でできるだけ短くなるように形成される。
【００４０】
即ち、吸着面６０は、吸着する部品５５の長軸方向の幅、すなわち部品５５の長辺１１０に平行な対向辺の幅Ｇ１が、部品５５の短軸方向の幅、すなわち部品５５の短辺１１１に平行な方向の幅Ｇ２に比べて小さくなるように形成されている。
【００４１】
上記のように吸着面６０を構成すると、図４、図５で示すように第１及び第２の各吸着動作位置Ｋ、Ｌにおいて部品５５を吸着するとき、並列された部品５５のうち吸着すべきものだけに当接して、他の部品５５に干渉することがない。また、図８に示すように吸着した部品５５を基板上に装着するとき、狭い間隔で部品５５が並列される実装密度の高い基板でも問題なく装着することができる。本発明の吸着ノズルは微小な部品５５を扱う吸着ノズルでありながら、吸着面６０の面積は部品５５の被吸着面の面積より大きく形成されるため、耐久性が低下することはない。また、吸着面６０の面積に従ってノズル開口部６５も大きく開口することができ、吸着力を大きくして吸着率の低下を抑制することができる。
【００４２】
尚、吸着面６０の外形形状は、図６に示す楕円形の吸着面６０ａ、図７に示す長円形の吸着面６０ｂとして構成しても、上記亀甲形状のものと同様の効果が得られる。また、部品５５の吸着は、第１及び第２の吸着動作位置Ｋ、Ｌからだけでなく、図９に示すように基準点Ｃから部品５５を吸着する従来通りの用に供することもできる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明の吸着ノズルによれば、部品の被吸着面の面積より大きな面積の吸着面でありながら、部品を吸着するときに並列された部品のうちの吸着すべきものだけに当接して他の部品に接触することがなく、部品の並列状態を乱すことがない。同じく、狭い間隔で部品が並列される実装密度の高い基板にも問題なく装着することができる。吸着面の面積を部品の被吸着面の面積より大きくすることで、吸着ノズルの構成が微小とならず、耐久性の低下を防止できる。吸着面の面積と同様にノズル開口部も大きく開口することができ、吸着力を大きくして吸着率の低下を抑制することができる。従って本発明の吸着ノズルは部品のサイズが微小な場合でも、精度の高い実装及び吸着率のよさと、ノズルの寿命や耐久性の向上を両立する上で有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る吸着ノズルの構成を示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は先端側の平面図である。
【図２】  吸着ノズルの吸着面の構成を示す平面図である。
【図３】  吸着ノズルによる部品の吸着角度を説明する図であって、（ａ）は第１の吸着動作位置でのノズル姿勢を示し、（ｂ）は第２の吸着動作位置でのノズル姿勢を示す。
【図４】  第１の吸着動作位置での部品吸着を説明する図である。
【図５】  第２の吸着動作位置での部品吸着を説明する図である。
【図６】  吸着ノズルの吸着面の形状の別態様を示す平面図である。
【図７】  吸着ノズルの吸着面の形状のさらに別の態様を示す平面図である。
【図８】  吸着ノズルで吸着した部品を基板上に装着する際の状態を示す平面図である。
【図９】基準点での部品吸着を説明する図である。
【図１０】装着ヘッドの構成例を示す断面図である。
【図１１】  部品装着装置の平面的な配置関係を示す概略図である。
【図１２】  部品装着方法を順を追って示す説明図である。
【図１３】  部品装着装置の全体構成を示す斜視図である。
【図１４】  部品装着装置の要部構成を示す斜視図である。
【図１５】  従来の吸着ノズルで部品を吸着した状態を示す説明図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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