(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布液を貯留するシリンジと、塗布液を目標位置に向かって導出するためのノズル部材とを有し、シリンジ内の塗布液をノズル部材の先端に押し出しながら塗布するように構成されたディスペンサにおいて、
上記ノズル部材は、上記目標位置に対して一定の高さに保持されるノズルホルダーに取付けられ、このノズルホルダー内にノズル部材内部に連通する液通路が形成され、この液通路が、上記シリンジの下部から延出した導出管に接続されるとともに、上記導出管が延出されたシリンジ下部よりも上方でシリンジを支持するフレームが上記ノズルホルダーに設けられ、
上記ノズル部材に覆着されて上記ノズル部材との間にエア通路を形成するノズルキャップと、このノズルキャップの先端に形成されて上記エア通路と外部とを連通する吐出孔と、上記エア通路にエアを供給するエア供給手段とが備えられているとともに、
上記ノズル部材のノズル孔を開閉する開閉手段として、ノズル軸方向に上下動可能に支持され、下降端位置において先端が上記ノズル孔の周縁部に密着して上記ノズル孔を閉止する軸体と、これを上下動させるためのエアシリンダとが設けられ、
上記エアシリンダは、上記軸体の基端部に結合されたピストンを内部に備え、このピストンによりエアシリンダ内の空間が２室に区画され、その各室に対し選択的にエア供給源からのエアの供給、排出が行われることによりピストン及び軸体が上下動して上記ノズル孔が開閉されるようになっていることを特徴とする部品実装システムにおけるディスペンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板に部品装着のための接着剤やクリームハンダ等の塗布液を塗布する部品実装システムにおけるディスペンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、コンベアに沿ってプリント基板を搬送し、接着剤等の塗布液をプリント基板に塗布しながらＩＣ等の小片状の部品を順次プリント基板に装着するようにした部品実装システムが知られている。
【０００３】
この種のシステムでは、例えば、コンベアによるプリント基板の搬送経路上にＸ−Ｙ方向に移動可能なディスペンサヘッドを配設し、このディスペンサヘッドによりプリント基板上の任意の位置に塗布液を塗布することが行われている。
【０００４】
ディスペンサヘッドには、例えば、先端に塗布液吐出用のノズルを備えたシリンジと、このシリンジを一体に上下動させるための昇降駆動機構とが装備され、切換バルブを介してシリンジ内にエアを供給してシリンジ内に貯留されている塗布液をノズル先端に押し出しながらプリント基板に塗布するようになっている。
【０００５】
詳しくは、ディスペンサヘッドをプリント基板上方に移動させつつ、その最中に、図５（ａ）に示すようにエア圧によって塗布液Ｓをノズル８０の先端に押し出しておき、ノズル８０が目標位置上方に到達すると、シリンジを下降させてノズル先端に押し出された塗布液Ｓをプリント基板８１の表面に押し付ける（図５（ｂ））。そして、その後、シリンジを上昇させることによって塗布液をノズル先端から切り離して、所定量の塗布液をプリント基板上に塗布するようになっている（図５（ｃ），（ｄ））。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ノズル先端に押し出した塗布液Ｓをシリンジを昇降させながらプリント基板上に塗布する上記従来のディスペンサでは、塗布液Ｓをプリント基板８１の表面に押し付けた後、塗布液Ｓの粘度、あるいは塗布量に応じた適切な速度でシリンジを上昇させなければ塗布液Ｓを適切に塗布することが難しいという問題がある。
【０００７】
例えば、比較的粘度の高い塗布液を塗布する場合、その粘度等に適した比較的遅い速度でシリンジを上昇させると、図６（ａ）に示すようにプリント基板表面に塗布液が略半球状に塗布されるものの、その速度よりも速い速度でシリンジを上昇させると、塗布液の糸引き現象により、塗布液が周辺に広がったり（図６（ｂ））、切り離れる（図６（ｃ））等する場合がある。そして、このような場合には、塗布位置に近接する他の部品装着位置等に塗布液が付着して導通不良を招く原因になることがある。
【０００８】
そのため、通常は、塗布液の粘度等に応じた昇降速度よりもある程度遅い速度でシリンジを昇降させて上記のような事態の発生を確実に回避することが行われており、これがディスペンサによる塗布効率向上の妨げとなっている。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、効率良く、かつ適切に接着剤等の塗布液をプリント基板に塗布することができる部品実装システムにおけるディスペンサを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、塗布液を貯留するシリンジと、塗布液を目標位置に向かって導出するためのノズル部材とを有し、シリンジ内の塗布液をノズル部材の先端に押し出しながら塗布するように構成されたディスペンサにおいて、上記ノズル部材は、上記目標位置に対して一定の高さに保持されるノズルホルダーに取付けられ、このノズルホルダー内にノズル部材内部に連通する液通路が形成され、この液通路が、上記シリンジの下部から延出した導出管に接続されるとともに、上記導出管が延出されたシリンジ下部よりも上方でシリンジを支持するフレームが上記ノズルホルダーに設けられ、上記ノズル部材に覆着されて上記ノズル部材との間にエア通路を形成するノズルキャップと、このノズルキャップの先端に形成されて上記エア通路と外部とを連通する吐出孔と、上記エア通路にエアを供給するエア供給手段とが備えられているとともに、上記ノズル部材のノズル孔を開閉する開閉手段として、ノズル軸方向に上下動可能に支持され、下降端位置において先端が上記ノズル孔の周縁部に密着して上記ノズル孔を閉止する軸体と、これを上下動させるためのエアシリンダとが設けられ、上記エアシリンダは、上記軸体の基端部に結合されたピストンを内部に備え、このピストンによりエアシリンダ内の空間が２室に区画され、その各室に対し選択的にエア供給源からのエアの供給、排出が行われることによりピストン及び軸体が上下動して上記ノズル孔が開閉されるようになっていることを特徴とする部品実装システムにおけるディスペンサである。
【００１１】
このディスペンサによれば、ノズル部材が、目標位置に対して一定の高さに保持されるノズルホルダーに取付けられ、このノズル部材の先端にシリンジ内の塗布液が押し出されると、ノズルキャップとノズル部材との間のエア通路を流れる気流の圧力によって塗布液がノズル先端から切り離されるのでノズル部材を例えばプリント基板などの目標位置の上方の一定の高さに保持するとともにこのままの状態で目標位置に塗布液を塗布することができる。その結果、従来のこの種のディスペンサのような塗布動作における塗布液の糸引き現象の発生がなくなり、また、従来のこの種のディスペンサに比べると、ノズル部材を上下動させない分、サイクルタイムを短縮することが可能であり、これによって実装効率を効果的に高めることができる。
【００１５】
上記のような本発明のディスペンサにおいては、ノズル部材がノズルホルダーに取付けられ、このノズルホルダー内にノズル部材内部に連通する液通路が形成され、この液通路が、上記シリンジの下部から延出した導出管に接続されるとともに、上記導出管が延出されたシリンジ下部よりも上方でシリンジを支持するフレームが上記ノズルホルダーに設けられていることが好ましい。そのようにすると、ノズル部材とシリンジの位置関係を自由に設定できて設計自由度が高められるとともに、メンテナンス等に有利なレイアウトを選択することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１８】
図１及び図２は、本発明に係るディスペンサを概略的に示している。同図に示すように、ディスペンサの基台１上には、プリント基板搬送用のコンベア２が配置され、プリント基板３がこのコンベア２上を搬送されて所定の作業位置（同図に示す位置）に位置決めされるようになっている。
【００１９】
上記コンベア２の上方には、プリント基板３に部品装着用の塗布液を塗布するためのディスペンサヘッド４が装備され、このディスペンサヘッド４が、Ｘ軸方向（コンベア２の方向）及びＹ軸方向（水平面上でＸ軸と直交する方向）に移動可能に支持されている。
【００２０】
すなわち、上記基台１上には、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レール５と、Ｙ軸サーボモータ７により回転駆動されるボールねじ軸６とが配設され、上記固定レール５上にヘッドユニット支持部材８が配置されて、この支持部材８に設けられたナット部分９が上記ボールねじ軸６に螺合している。また、上記支持部材８には、Ｘ軸方向に延びるガイド部材１０と、Ｘ軸サーボモータ１２により駆動されるボールねじ軸１１とが配設され、上記ガイド部材１０にディスペンサヘッド４が移動可能に保持され、このディスペンサヘッド４に設けられたナット部分１３が上記ボールねじ軸１１に螺合している。そして、Ｙ軸サーボモータ７の作動によりボールねじ軸６が回転して上記支持部材８がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１２の作動によりボールねじ軸１１が回転して、ディスペンサヘッド４が支持部材８に対してＸ軸方向に移動するようになっている。
【００２１】
上記ディスペンサヘッド４には、異なる種類の塗布液をプリント基板３に塗布するための複数のディスペンサ本体１５が搭載されており、図示の例では２つのディスペンサ本体１５が搭載されている。
【００２２】
図３は、上記ディスペンサ本体１５の具体的な構成を示している。この図に示すように、ディスペンサ本体１５は塗布液を貯留するシリンジ２０と、シリンジ２０内の塗布液を目標位置に向けて導出するためのノズル（ノズル部材）２１と、ノズル２１の先端から塗布液を吐出させるための各種手段とを備えている。
【００２３】
上記シリンジ２０は、上端に液導入口を有した先細りの円筒状の容器で、上記ディスペンサヘッド４のフレーム１６に着脱可能に取付けられている。シリンジ２０内には、部品を装着するための接着剤やクリームハンダ等の上記塗布液が収容されており、シリンジ上端にシリンジキャップ２３が装着されて上記液導入口が閉塞されることにより外気から遮断された状態で貯留されている。
【００２４】
また、上記シリンジ２０内には、貯留された塗布液の上部にピストン２２が上下動可能に挿入されているとともに、上記シリンジキャップ２３に装着されたエア導入管２４を介して一定圧のエアが常時ピストン２２の上方に供給されている。このように、一定圧のエアを供給してシリンジ２０内の塗布液をピストン２２で下方に押圧することにより、シリンジ２０先端（図３では下端）に接続された導出管２５を介して上記ノズル２１に向けて塗布液を押し出すようになっている。
【００２５】
上記ノズル２１は、先端（図３では下端）に流出孔（ノズル孔）２１ａを具備するとともに、先端部の内外が先細りに形成された円筒状のノズルで、フレーム１６に固定されたノズルホルダー２６の下端部に後述のノズルキャップ３０と一体に装着されている。ノズルホルダー２６は同図に示すように中空状に形成されており、上記ノズル２１が装着された状態で、この中空部分がノズル２１内部に連通して上下方向に延びる液通路２８を形成しているとともに、この液通路２８がノズルホルダー２６に形成されたポート２７を介して上記導出管２５に接続されている。
【００２６】
上記ノズルキャップ３０は、先端（図３では下端）に吐出孔３０ａを具備するとともに、先端部の内外が先細り形成された円筒状の部材で、吐出孔３０ａが上記流出孔２１ａと同軸上に位置するように上記ノズル２１に被せられた状態でノズルホルダー２６に取付けられている。
【００２７】
ノズルキャップ３０とノズル２１との間には円筒状のスペーサー３１が配設されており、これによりノズルキャップ３０とノズル２１との間に上下方向に延びて先端が先細りとなる通路３２が形成されているとともに、この通路３２がノズルキャップ３０の側部に形成されたポート３０ｂを介してエア供給管３３に接続されている。このエア供給管３３は、例えば、減圧バルブ等の圧力調整手段及び流量調整バルブ等を介してエア供給源に接続されており、ディスペンサ本体１５の作動時には、エア供給管３３を介して通路３２内にエアが供給されることにより、上記ノズル２１の周囲に沿って下方に流れつつノズル２１先端に収束して吐出孔３０ａから流出するエアによる層流（図３中に矢印で示す）が形成されるようになっている。
【００２８】
一方、上記ノズルホルダー２６の上方には、ノズル２１の流出孔２１ａを開閉するための開閉手段として、ニードル（軸体）４３とこれを上下動させるためのエアシリンダ３５が設けられている。
【００２９】
上記ニードル４３は、外径がノズル２１の内径よりも小さく、かつ流出孔２１ａよりも大きく形成されるとともに、先端にノズル２１の内部先端形状に対応する先細り部分を有した円柱状の部材で、上記液通路２８内に突入して流出孔２１ａと同軸上に配置されている。
【００３０】
エアシリンダ３５は、内部にピストン３６を備えるとともに、このピストン３６の上方及び下方に圧力室３７，３８を有し、これらの圧力室３７，３８がポート３９，４０を介してエア給排系統の通路４１，４２に接続された構成となっており、上側の圧力室３７にエアが供給されつつ下側の圧力室３２からエアが排出されるときにピストン３６が下降し、逆に下側の圧力室３２にエアが供給されつつ上側の圧力室３１からエアが排出されるときにピストン３６が上昇するようになっている。
【００３１】
そして、上記ニードル４３の基端部がエアシリンダ３５のピストン３６に螺合装着され、上述のようにピストン３６が下降した状態では、上記ニードル４３の先端がノズル２１の内部先端に密着して流出孔２１ａを閉止する一方、ピストン３６が上昇した状態では流出孔２１ａを開放するようになっている。
【００３２】
次に、以上のように構成されたディスペンサによる塗布液の塗布動作について図４を用いて説明する。
【００３３】
上記ディスペンサにおいて塗布液の塗布動作が開始されると、先ず、コンベア２に沿ってプリント基板３が所定の作業位置まで搬送される。
【００３４】
この際、ディスペンサヘッド４は所定の待機位置にセットされており、また、各ディスペンサ本体１５においては、ニードル４３が下降端位置に保持されてノズル２１の流出孔２１ａが閉止されるとともに、ノズルキャップ３０とノズル２１との間の通路３２にエアが供給されてエアによる上記層流が形成されている。また、ピストン２２を介してシリンジ２０内に圧力がかけられることにより、シリンジ２０内の塗布液が導出管２５及び液通路２８を通じてノズル先端まで充填されている（図４（ａ））。
【００３５】
プリント基板３が作業位置にセットされると、プリント基板３上の最初の塗布位置（目標位置Ｐ）に塗布液を塗布すべく、ディスペンサヘッド４が移動させられ、ディスペンサヘッド４が目標位置Ｐに接近すると、ニードル４３の上下動によりノズル２１の流出孔２１ａが一時的に開放される。これによって液通路２８内の塗布液が流出孔２１ａを介してノズル先端に押し出される（図４（ｂ））。
【００３６】
つまり、塗布液はノズル先端に向かって常に加圧されているため、上述のように流出孔２１ａが一時的に開放されることによりノズル先端に塗布液が押し出され、さらに、ニードル４３の閉動作によっても塗布液が押し出される。この際、塗布液の粘度や加圧値等によっても異なるが、エアシリンダ３５におけるエア給排の切り替え時間が制御されることによってノズル先端に押し出される塗布液の量が制御される。
【００３７】
こうして塗布液がノズル先端に押し出されると、上述のようにノズルキャップ３０とノズル２１の間の通路３２に形成された気流の圧力によって、塗布液がノズル先端から粒状に切り離され、この粒状の塗布液が気流によって吐出孔３０ａから外部に吐出させられてプリント基板３上の目標位置Ｐに塗布されることになる（図４（ｃ），（ｄ））。この際、気流は上述のようにノズル２１の周囲に沿って下方に流れつつノズル２１先端中心に収束してノズルキャップ３０の吐出孔３０ａから流出する層流とされているため、ノズル先端に押し出された塗布液に対してはその周囲から均等な圧力が作用することになる。そのため、ノズル先端から切り離された塗布液は略球形となって適切に吐出孔３０ａから吐出されることとなり、これによって図４（ｄ）に示すように目標位置Ｐに塗布液が略半球状に塗布されることになる。
【００３８】
そして、以後、ディスペンサヘッド４が移動させられつつ上記同様の動作が繰り返えされることにより、プリント基板３上の所定の位置に順次塗布液が塗布される。この際、可能な場合には、双方のディスペンサ本体１５が作動させられて２個所同時に塗布液が塗布される。
【００３９】
なお、ノズル２１の流出孔２１ａの開閉タイミングについては詳しくして説明していないが、このタイミングは、ディスペンサヘッド４の移動中に吐出させられた塗布液が適切に目標位置Ｐに塗布されるように、ディスペンサヘッド４の移動速度、ノズル２１とプリント基板３との距離等の諸条件を考慮して設定されている。
【００４０】
以上説明したように、上記実施形態のディスペンサでは、塗布液をプリント基板３上の目標位置Ｐに向かって吐出させて塗布するので、ノズル２１をプリント基板上方の一定の高さに保持したままでもプリント基板３に塗布液を塗布することができる。そのため、従来のこの種のディスペンに比べると、ノズル部材を上下動させる必要がない分、サイクルタイムを短縮することが可能であり、これによって実装効率を効果的に高めることができる。
【００４１】
しかも、上記ディスペンサでは、ノズル先端に押し出した塗布液を気流の圧力で粒状に切り離して吐出させるため、従来のように塗布液の糸引き（糸引き現象の発生）がない。そのため、糸引き現象に起因した塗布不良の発生を確実に回避することができ、この点、従来のディスペンサに比べると、より適切にプリント基板３に塗布液を塗布することができる。
【００４２】
その上、糸引き現象が発生しないため、塗布液の種類等に応じてノズル昇降速度を変える必要がない、換言すれば、塗布動作に要する時間が塗布液の種類等によって左右されることがなく、従って、塗布液の種類に拘らず高効率でプリント基板３に塗布液を塗布することができるという特徴もある。
【００４３】
なお、上記ディスペンサにおいても塗布液の粘度等の違いによって、ノズル先端に塗布液を押し出すのに要する時間や、ノズル先端に押し出した塗布液を切り離して吐出させるのに要する時間に多少の時間差は生じるが、上記ディスペンサの構成では、シリンジ２０に供給するエア圧、流出孔２１ａの開閉タイミング、あるいは気流のエア圧等を塗布液の粘度等に応じて設定することによって上記のような時間差を無くすことは充分に可能であり、塗布効率になんら影響を与えることはない。
【００４４】
また、上記ディスペンサによれば、上述のようにノズル部材を上下動させる必要がないため、ノズル昇降のための各種駆動機構が不要とある。そのため、従来のこの種のディスペンサと比較すると、そのような駆動機構が不要となる分、ディスペンサヘッドの構成を簡略化することができるという利点もある。
【００４５】
なお、上記ディスペンサ本体１５は、本発明に係るディスペンサの一例であって、その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００４６】
例えば、上記実施形態のディスペンサでは、シリンジ２０とノズル２１とを離して配置し、シリンジ２０内の塗布液を導出管２５を介してノズル２１に導きながら吐出させるようにしているが、シリンジ２０の先端部分にノズル２１を一体に設けるように構成してもよい。なお、この場合には、ニードル４３をシリンジ２０の内部に配置して上下動させるように構成する。このようにすれば、シリンジ２０にディスペンサ構成部材が一体化されるため、ディスペンサをコンパクトな構成とすることができるという利点がある。一方、上記実施形態のように構成すれば、ノズルホルダー２６とシリンジ２０との位置関係を自由に設定でき、設計自由度の面で有利である。
【００４７】
また、上記ディスペンサ本体１５では、流出孔２１ａを開閉する手段として、ノズル２１内部にニードル４３を設け、これをエアシリンダ３５により上下動させるようにしているが、これ以外の構成、例えば、カメラのシャッタ状に流出孔２１ａを開閉するような構成を採用するようにしてもよい。但し、上記ディスペンサ本体１５のような構成によれば、ノズルキャップ３０とノズル２１の間に形成される通路３２の形状の自由度を高めて塗布液を吐出させるのに最適な気流を形成することができるという利点がある。すなわち、流出孔２１ａ開閉のための機構部がノズル２１の外部に配設されるような構成の場合には、通路３２の形状に制限が課せられて、塗布液の吐出に適した気流を形成するのが難しくなる場合がある。しかし、上記ディスペンサ本体１５の構成によれば、流出孔２１ａ開閉のための機構部がノズル内に配置されるため、通路３２の形状に制限が課せられることが少なく、そのため、最適な気流を形成して塗布液を適切に吐出させることができる。
【００４８】
さらに、上記ディスペンサ本体１５では、気流として層流を形成するようにしているが、気流は必ずしも層流である必要はなく、乱流であっても構わない。但し、乱流の場合には、塗布液を吐出させる際の方向制御が難しくなるため、層流を形成して塗布液を吐出させるようにする方が塗布精度を高める上で好ましい。
【００４９】
また、上記ディスペンサでは、ディスペンサヘッド４の移動中に塗布液を吐出させてプリント基板３上に塗布するようにしているが、勿論、ディスペンサヘッド４が目標位置に到達した後に塗布液を吐出させるようにしてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のディスペンサは、ノズル部材が、目標位置に対して一定の高さに保持されるノズルホルダーに取付けられ、このノズル部材の先端に塗布液を押し出し、この塗布液をノズルキャップとノズル部材の間のエア通路に形成された気流によってノズル先端から切り離してノズルキャップの吐出孔を介してプリント基板等の目標位置に向かって吐出、塗布するようにしたので、ノズル部材を一定の高さ位置に保持するとともにこのままの状態で塗布液をプリント基板に塗布することができる。そのため、従来のこの種のディスペンサに比べると、ノズル部材を上下動させない分、サイクルタイムを短縮することが可能であり、これにより実装効率を効果的に高めることができる。
【００５１】
しかも、ノズル先端に押し出した塗布液を気流の圧力で切り離して吐出させるため、従来のように塗布液の糸引きがなく、糸引き現象に起因した塗布不良の発生を確実に回避することができる。従って、この点、従来のディスペンサに比べると、より適切に塗布液を塗布することができる。
【００５５】
また、上記のような本発明のディスペンサにおいては、  ノズル部材がノズルホルダーに取付けられ、このノズルホルダー内にノズル部材内部に連通する液通路が形成され、この液通路が、上記シリンジの下部から延出した導出管に接続されるとともに、上記導出管が延出されたシリンジ下部よりも上方でシリンジを支持するフレームが上記ノズルホルダーに設けられているのが好ましい。このようにすれば、ノズル部材とシリンジの位置関係を自由に設定できて設計自由度を高めることができ、メンテナンス等に有利なレイアウトを選択することができる。なお、ノズル部材をシリンジに一体に設けてもよく、このようにすれば、ディスペンサをコンパクトな構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るディスペンサの概略平面図である。
【図２】同正面図である。
【図３】ディスペンサヘッドに搭載されるディスペンサ本体を示す要部断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、ディスペンサによる塗布液の塗布動作を説明するディスペンサ本体の要部断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、従来のディスペンサによる塗布液の塗布動作を説明するノズル先端部の断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、塗布液の塗布状態の例を示す図である。
【符号の説明】
４  ディスペンサヘッド
１５  ディスペンサ本体
２０  シリンジ
２１  ノズル
２１ａ  流出孔
２２  ピストン
２５  導出管
３０  ノズルキャップ
３０ａ  吐出孔
３２ａ  通路
３３  エア供給管
３５  エアシリンダ
４３  ニードル
【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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