(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空発生装置と、前記真空発生装置が空気を吸引して発生する真空圧によりピストンを移動させることで把持爪を開閉動させて部品を把持することが可能であり前記真空発生装置と接続可能な部品把持装置と、を有する部品実装装置において、
前記部品把持装置が、
前記真空圧の発生時に退入方向へ移動し、前記真空圧の発生していないときにはバネによって突出方向へ押されるピストンと、
閉じたときに前記部品を把持し開いたときに前記部品の把持を解除する把持爪へ、前記ピストンから駆動力を伝達するトグルリンク機構
を有し、
前記トグルリンク機構が、
前記ピストンに設けられたピストンピンを介して前記ピストンに一端が連結され他端に自由ピンを有する自由リンクと、
前記自由ピンを介して前記自由リンクに一端が連結され、前記部品把持装置本体に設けられた支点ピンを中心として回転する回転リンクと、
前記回転リンクの他端に設けられた前記把持爪と、
を備え、
前記支点ピンが、
前記把持爪の部品把持時に、前記自由ピンからちょうど前記ピストンの軸方向またはその外側
となるように配されて、
前記把持爪が、
前記真空圧が発生して前記ピストンが退入方向へ移動するときには閉じ、
前記真空圧が発生しておらず前記ピストンが突出方向へ押されているときには開くように動作する
ことを特徴とする部品実装装置。
【請求項２】
前記真空発生装置が空気を吸引して発生する真空圧により電子部品を吸着する部品吸着装置を、前記真空発生装置と接続可能とし、
前記部品把持装置と前記部品吸着装置とを交換可能とした
ことを特徴とする請求項１記載の部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品や光学部品等の部品を実装する部品実装設備における部品把持装置を有する部品実装装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
部品把持装置の従来の技術としては、例えば図７に示すような部品把持装置Ｕが知られている。この部品把持装置Ｕは、例えば図６に示すような部品実装設備に搭載されており、部品供給部Ｖより供給される部品を部品把持装置Ｕによって把持・移動させ、基板Ｗ上の目的とする位置に実装するものである。
【０００３】
以下、この部品把持装置Ｕの構成について説明する。
図７において、３１は電子部品３９を把持する把持爪、３２は把持爪３１に駆動力を伝達するリンク、３３はリンク３２を駆動するピストン、３４はピストン３３を突出方向Ｘに押しつけて把持爪３１を開状態にするためのバネ、３５はピストン３３を吸引してリンク３２を駆動するための真空圧を発生する真空発生装置、３６はピストン３３に付属しピストン３３の運動をリンク３２に伝えるピストンピン、３７はリンク３２の回転中心となる支点ピンである。
【０００４】
以上のように構成された部品把持装置Ｕについて、以下その動作について説明する。
図７は、バネ３４によってピストン３３が突出方向Ｘに押され、ピストンピン３６を介してリンク３２が支点ピン３７の周りに外側へと駆動され、以て把持爪３１が開いた状態である。
【０００５】
次に、電子部品３９を把持する場合は、図８に示すように、真空発生装置３５によって空気を吸引することにより、バネ３４の弾性力に抗して、ピストン３３とともにピストンピン３６が退入方向Ｙに移動する。これによって、リンク３２が支点ピン３７を中心にＺ方向に回転するため、図８の実線に示すように、把持爪３１が閉じて電子部品３９を把持（保持）する。なお図８の仮想線は、電子部品３９の把持を解除した状態、あるいは把持する前の状態を示している。
【０００６】
また、部品実装装置には、上記のような部品把持装置Ｕとともに、吸着ノズルを用いて真空圧により部品を吸着し実装するところの、部品吸着装置もある。
近年、多種多様な部品実装を効率良く行うために、部品吸着装置の吸着ノズルと、部品に吸着可能な面がなかったり、重い部品の場合に用いる上記のような部品把持装置Ｕとを交換することが主流となってきている。よって、吸着ノズルと部品把持装置Ｕの互換性が必須のものとなっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような部品把持装置Ｕの構成では、部品吸着装置の吸着ノズルと交換したとき、吸着ノズルで部品を吸着する際に用いる真空発生装置による真空圧では十分な把持力が得られない。なぜならば、部品吸着の対象物は、例えば図９の（ａ）に示すチップ部品３９ａのように非常に小さい（１０ｍｍ×５ｍｍ）ものであり、このようなチップ部品３９ａを破壊せず十分吸着するために、最大でも約５００ｍｍＨｇの真空圧が用いられている。これは圧縮空気の圧力と違い、真空発生装置の構造物制約を受けるため大きな力を発生できない。
【０００８】
それに対して、部品把持装置Ｕによって把持する対象物は、例えば図９の（ｂ）に示すコネクタ３９ｂや図９の（ｃ）に示すＱＦＰ３９ｃなどのような、大きくて重く（例えば５０ｍｍ角、６ｇ）、かつ異形のものである。
【０００９】
このために、吸着ノズルの真空圧を用いた現在の部品把持装置Ｕでは把持力が最大約５０ｇであり、部品を把持する把持爪３１の摩擦係数をμ＝０．１とすると、把持できる部品重量は最大約５ｇとなり、コネクタ３９ｂやＱＦＰ３９ｃなどは把持できない。しかも部品実装設備が稼働中には、さらに部品に慣性力が働くことから、３ｇ程度の部品を落下させる恐れもあった。
【００１０】
本発明は上記問題点を解決し、限られた低い真空圧を利用しながらも大きな把持力を持つ部品把持装置を有する部品実装装置を提供することを目的とする。さらに本発明は、部品吸着装置と、部品吸着装置用の限られた真空圧を利用した部品把持装置との互換性を備えた部品実装装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の部品把持装置は、真空圧により作動するピストンから把持爪への駆動力伝達経路中に、トグルリンク機構を介在した構成を有している。
【００１２】
この構成によって、限られた低い真空圧を利用しながらも大きな把持力を持つことができ、部品実装設備が稼働中であっても、部品を落下させることなく把持することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、真空発生装置と、前記真空発生装置が空気を吸引して発生する真空圧によりピストンを移動させることで把持爪を開閉動させて部品を把持することが可能であり前記真空発生装置と接続可能な部品把持装置と、を有する部品実装装置において、前記部品把持装置が、前記真空圧の発生時に退入方向へ移動し、前記真空圧の発生していないときにはバネによって突出方向へ押されるピストンと、閉じたときに前記部品を把持し開いたときに前記部品の把持を解除する把持爪へ、前記ピストンから駆動力を伝達するトグルリンク機構を有し、前記トグルリンク機構が、前記ピストンに設けられたピストンピンを介して前記ピストンに一端が連結され他端に自由ピンを有する自由リンクと、前記自由ピンを介して前記自由リンクに一端が連結され、前記部品把持装置本体に設けられた支点ピンを中心として回転する回転リンクと、前記回転リンクの他端に設けられた前記把持爪と、を備え、前記支点ピンが、前記把持爪の部品把持時に、前記自由ピンからちょうど前記ピストンの軸方向またはその外側となるように配されて、前記把持爪が、前記真空圧が発生して前記ピストンが退入方向へ移動するときには閉じ、前記真空圧が発生しておらず前記ピストンが突出方向へ押されているときには開くように動作することを特徴とする部品実装装置としたものであり、トグルリンク機構を採用することにより、従来のノズル吸着に利用していた部品吸着用の真空圧を利用しながらも大きな把持力が得られ、部品実装設備が稼働中でも、従来把持が困難であった１０ｇ前後の部品を十分に把持できるという作用を有する。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記真空発生装置が空気を吸引して発生する真空圧により電子部品を吸着する部品吸着装置を、前記真空発生装置と接続可能とし、前記部品把持装置と前記部品吸着装置とを交換可能としたことを特徴とする請求項１記載の部品実装装置としたものであり、部品吸着装置用の真空発生装置を部品把持装置に使用しながらも、この部品把持装置は大きな把持力を持つことになり、部品把持装置と部品吸着装置との互換性により、供給される多種多様な部品を移動し、基板上に実装できるという作用を有する。
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１〜図４を参照しながら説明する。図１、２は本発明の実施の形態１の部品把持装置Ａを示すものである。
【００１５】
図１において、１は電子部品（部品）１５を把持する把持爪、２は把持爪１と一体に回転して駆動力を伝達する回転リンク、３は回転リンク２に運動を伝える自由リンク、４は自由リンク３を駆動するピストン、５はピストン４を突出方向Ｂに押しつけて把持爪１を開状態にするためのバネ、６はピストン４を吸引して各リンク３，２を駆動するための真空圧を発生する真空発生装置、７はピストン４と自由リンク３とをつなぐピストンピン、８は自由リンク３と回転リンク２とつなぐ自由ピン、９は回転リンク２の回転中心となる支点ピンである。
【００１６】
上記ピストン４は一対のピストンピン７を有し、これらピストンピン７を介して一対の自由リンク３と連結している。また、両自由リンク３は他端にそれぞれ自由ピン８を有しており、これら自由ピン８を介して回転リンク２と連結している。さらに回転リンク２は、装置本体１４側のシリンダー本体１０に一体状とされた枠体１１に、支点ピン９を介して回転可能に設けられており、以て他端に設けた把持爪１とともに、支点ピン９を中心に回転する。
【００１７】
上記した回転リンク２、自由リンク３、ピストンピン７、自由ピン８、支点ピン９などにより、ピストン４から把持爪１への駆動力伝達経路中に介在されるトグルリンク機構１２の一例が構成される。なお、真空発生装置６からの配管（ホース）１３は、シリンダー本体１０に離脱可能に接続されている。
【００１８】
以下、本実施の形態１の動作を説明する。
図１は、バネ５によってピストン４が突出方向Ｂに押され、ピストンピン７の移動に伴って自由リンク３がＣ方向に回転し、これにより自由ピン８がピストン４に接近する方向へ移動することになって、回転リンク２が支点ピン９の周りでＤ方向に回転することになり、以て把持爪１は開いた状態になっている。
【００１９】
次に、図２に示すように電子部品１５を把持する場合は、真空発生装置６により、配管１３を介してシリンダー本体１０内の空気を吸引し、シリンダー本体１０内に真空圧Ｐを発生することにより、バネ５の弾性力に抗して、ピストン４が退入方向Ｅに移動する。すると、ピストンピン７の退入方向Ｅへの移動に伴って自由リンク３がＦ方向に回転する。これにより、自由ピン８がピストン４に対して離間する方向へ移動することになって、回転リンク２が支点ピン９を中心にＧ方向に回転することになり、以て把持爪１が閉じて電子部品１５を把持することになる。
【００２０】
この時、トグルリンク機構１２の特徴として、自由リンク３がピストン４に対してほぼ垂直となるため、理想的には回転リンク２から自由リンク３に対しては水平方向（自由リンク３の軸方向）の応力のみがかかり、以て自由リンク３は、水平方向力によって自由リンク３が破壊するまでＣ方向に回転することはない。つまり、電子部品１５を把持するときの電子部品１５からの反力によって回転リンク２がＤ方向（図１）に回転しようとしてもできないため、大きな把持力を持つことになる。
【００２１】
また把持時に、支点ピン９が自由ピン８に対して内側（ピストン４の軸側）に位置するように配した場合、自由リンク３には軸方向だけでなく、Ｈ方向の応力も加わるため、Ｃ方向の回転力が発生し、結果として把持力が低下する。逆に外側に位置するように配した場合、自由リンク３が水平よりもＦ方向に回転可能であれば把持時においてさらにＦ方向に回転するが、この例の場合、自由リンク３が水平よりもＦ方向に回転しない構造になっている。
【００２２】
よって、トグルリンク機構１２の特徴を得るために、把持時には支点ピン９は自由ピン８からちょうどピストン４の軸方向、あるいはその外側に配する。
例えば、把持力に関して図４のような部品把持装置Ａにおいて検討する。自由リンク３のピン７，８の間隔をＬ１、把持時のピン７，８のピストン軸方向の間隔をｄ、回転リンク２のピン８，９の間隔をＬ２、ピン９と把持爪１の作用点１ａの間隔をＬ３とする。また図３において、真空圧によるピストン４の吸引力をＰ、これにより自由リンク３の運動によって自由ピン８に発生する力をｆとすると、以下のように表わされる。
【００２３】
ｆ＝Ｐ×Ｌ１／２ｄ
これより作用点１ａに働く力Ｍは、以下のようになる。
0004079511.tif 000002
よって、従来例ではＭ＝Ｐとなっていたが、（Ｌ１・Ｌ２）／（２ｄ・Ｌ３）を変えることにより、吸引力と把持力の比率を変化させることができる。
【００２４】
実用例としては、Ｐ＝１００ｇｆ、Ｌ１＝５ｍｍ、Ｌ２＝４ｍｍ、Ｌ３＝１１ｍｍ、ｄ＝０．５ｍｍであり、片方の把持爪１に働く力Ｍは１８０ｇｆ、よって把持力は３６０ｇｆとなり、摩擦係数をμ＝０．１とすると、最大３６ｇの部品を把持することができる。
【００２５】
以上のような構成により、部品把持装置Ａによって、大型、異形、約１０ｇ前後の重い電子部品１５を把持して、部品実装設備の稼働中でも落とすことなく基板に実装することができる。
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図５を参照しながら説明する。図５は本発明の実施の形態２の部品吸着装置Ｉを示すものである。
【００２６】
図５は、装置本体１４から部品把持装置Ａを外し、そして装置本体１４に吸着ノズル１８を配置した部品吸着装置Ｉを示している。その際に吸着ノズル１８には、真空発生装置６からの配管１３が接続されている。
【００２７】
この部品吸着装置Ｉによると、真空圧Ｐによる吸着ノズル１８の吸引力によって、電子部品１５を吸着して実装することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、部品把持装置にトグルリンク機構を用いることにより、部品吸着に用いる真空圧を利用して大きな把持力を得ることができないため従来把持できなかった重い部品を、把持して実装することができる。さらに、部品把持装置と部品吸着装置とは互換性を有し、小型の部品把持装置により作業範囲を制限されることなく、多種多様な部品を把持または吸着して実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示し、部品把持装置の開状態での縦断面図
【図２】同部品把持装置の把持状態での縦断面図
【図３】同把持力検討図
【図４】同部品把持装置の実用例説明図
【図５】本発明の実施の形態２を示し、部品吸着装置の縦断面図
【図６】従来例（本発明の実施の形態も含む）を示し、部品実装設備の全体斜視図
【図７】従来例を示し、部品把持装置の開状態での縦断面図
【図８】同部品把持装置の把持状態での縦断面図
【図９】把持部品の例を示し、（ａ）はチップ部品の斜視図、（ｂ）はコネクタの斜視図、（ｃ）はＱＦＰの斜視図
【符号の説明】
１ 把持爪
１ａ 作用点
２ 回転リンク
３ 自由リンク
４ ピストン
５ バネ
６ 真空発生装置
７ ピストンピン
８ 自由ピン
９ 支点ピン
１２ トグルリンク機構
１３ 配管（ホース）
１４ 装置本体
１５ 電子部品（部品）
１８ 吸着ノズル
Ａ 部品把持装置
Ｉ 部品吸着装置
Ｐ 真空圧
【図１】
0004079511.tif 000003
【図２】
0004079511.tif 000004
【図３】
0004079511.tif 000005
【図４】
0004079511.tif 000006
【図５】
0004079511.tif 000007
【図６】
0004079511.tif 000008
【図７】
0004079511.tif 000009
【図８】
0004079511.tif 000010
【図９】
0004079511.tif 000011