JP3660459B2

JP3660459B2 - 電子部品の装着ヘッドおよびこれを備えた電子部品装着装置

Info

Publication number: JP3660459B2
Application number: JP06195297A
Authority: JP
Inventors: 一弘日根野; 勝幸瀬戸; 正之茂原
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: JPH10242694A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を吸着すると共に、吸着した電子部品を基板などに装着する電子部品の装着ヘッドおよびこれを備えた電子部品装着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電子部品装着装置として、特開平７−３０２９９９号公報に記載のものが知られている。この電子部品装着装置では、装着装置本体を挟んで、装着装置本体に電子部品を供給する供給部と、装着装置本体から電子部品の装着を受ける装着部とが配設され、装着装置本体には、その回転テーブルの外周部に複数本の吸着ノズルを装着した装着ヘッドが設けられている。回転テーブルは間欠回転しながら、装着ヘッドを供給部と装着部との間で回転送りし、その際、装着ヘッドは、吸着ノズルで供給系から電子部品を吸着し、これを装着系の基板に装着する。各吸着ノズルにはその軸芯にノズル孔が形成され、ノズル孔は装着ヘッドの本体に形成した各ノズル共用の吸引通路に連通している。また、吸引通路は、真空管路を介して真空吸引装置に接続されている。
【０００３】
ところで、この種の電子部品装着装置では、吸着ノズルにより電子部品を吸着する場合、同時に塵埃を吸引してしまい、吸引系の切換バルブなどに悪影響を及ぼす可能性がある。そこで、上記の真空管路には、回転テーブルの外周面に取り付けるようにしてフィルターユニットが介設されている。フィルターユニットは、周方向に複数個のフィルタを取り付けたフィルタホルダを備えており、複数個のフィルタのうちの１のフィルタが真空管路に臨んでいる。また、フィルタの下流側に位置して真空管路には切換バルブが組み込まれている。真空管路に臨んでいるフィルタが目詰まりした場合（実際には定期的に）には、回転テーブルの回転を利用してフィルタホルダをワンピッチ回転させて、次の新しいフィルタを真空管路に臨ませるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の電子部品装着装置では、フィルタを装着ヘッドと真空吸引装置とを接続する真空管路に介設するようにしているため、吸着ノズルからフィルタユニットに至る経路では、塵埃の吸引を許容することになる。かかる場合、吸着ノズルは着脱可能であるため、そのノズル孔に塵埃が付着したり詰まったりしても、比較的簡単に取り除くことはできるが、装着ヘッド本体の吸引通路やフィルタユニットに至る真空管路では、これらを装置から取り外すなどしないと、塵埃を取り除くことは不可能である。もっとも、フィルタを吸着ノズルに装着すれば係る不具合は解消される。しかし、吸着ノズルは、使用個数が多く且つ電子部品に対応して度々交換されるため、フィルタの吸着ノズルへの装着や交換時期の管理が極めて煩雑になると共に、フィルタの内側に塵埃が付着しないように吸着ノズルを保管する必要があり、この点でも管理が煩雑になることが想定される。
【０００５】
本発明は、フィルタの管理が容易で、且つ可能な限り吸引経路の上流側で塵埃を除去することができる電子部品の装着ヘッドおよびこれを備えた電子部品装着装置を提供することをその目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品の装着ヘッドは、内部に吸引通路を形成したヘッド本体と、ヘッド本体の下端部に着脱自在に装着され軸芯に吸引通路に連通するノズル孔を形成した吸着ノズルとを備えた電子部品の装着ヘッドにおいて、吸引通路の上流端部の外周面にエアーフィルタを着脱自在に設けたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、ヘッド本体の吸引通路の上流端部の外周面にエアーフィルタを設けるようにしているため、吸着ノズルを除く吸引経路の最上流端で塵埃を除去することがてきる。また、エアーフィルタを、吸引通路の上流端部に着脱自在に設けるようにしているため、吸着ノズルと同様な形態でエアーフィルタを交換することができる。さらに、エアーフィルタを、吸着ノズルではなく、これに対峙する吸引通路の上流端部の外周面に設けるようにしているため、吸着ノズルの交換と関係なくエアーフィルタを交換することができ、また、エアーフィルタの有無を直接視認することができ、交換時期などの管理が適切でかつ容易なものになる。
【０００８】
この場合、ヘッド本体の下端部は、吸引通路の上流側部を形成した内筒部と、吸着ノズルの基部が装着される外筒部とを有し、エアーフィルタはその内周面が内筒部に装着されていることが、が好ましい。
【０００９】
この構成によれば、吸着ノズルの着脱や気密性保持に対し、エアーフィルタが邪魔になることがなく、吸着ノズルを離脱させた状態で、エアーフィルタの有無を直接視認することができる。
【００１０】
また、本発明の電子部品の装着ヘッドは、内部に吸引通路を形成したヘッド本体と、当該ヘッド本体の下端部に着脱自在に装着され軸芯に前記吸引通路に連通するノズル孔を形成した吸着ノズルとを備えた電子部品の装着ヘッドにおいて、前記ヘッド本体の下端部は、前記吸引通路の上流端部を形成した内筒部と、前記吸着ノズルの基部が装着される外筒部とを有し、エアーフィルタは、筒状に形成されたフィルタ本体と、内周面で内筒部に気密に装着され、外周面にフィルタ本体が装着される有底のフィルタホルダとを有し、フィルタホルダには、一端が外周面に開口し他端が吸引通路に連通する複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、ヘッド本体の下端部において、その内筒部の外周面にフィルタ本体が位置するため、フィルタの有効面積は吸引通路の断面積ではなく、複数の貫通孔の総断面積となり、有効面積を大きくとることができる。このため、吸引性能の低下を抑制することがてきると共に、フィルタの寿命を延ばすことができる。
【００１２】
この場合、フィルタホルダの外周面には、複数の貫通孔に連なる環状溝が形成されていることが、好ましい。
【００１３】
この構成によれば、フィルタの有効面積が、複数の貫通孔を含む環状溝の表面積となり、より一層有効面積を大きくすることができる。言い替えれば、フィルタのほぼ表面全域を防塵のために有効に活用することができ、より一層フィルタの寿命を延ばすことができる。
【００１４】
また、本発明の電子部品装着装置は、請求項１ないし４のいずれかに記載の電子部品の装着ヘッドを備えた電子部品装着装置であって、装着ヘッドを移動させるヘッド移動機構と、エアーフィルタを保持可能に構成されると共に、吸着ノズルを離脱させた装着ヘッドに相対的に接近し装着ヘッドに対しエアーフィルタを着脱させるフィルタ着脱機構とを有することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、フィルタ着脱機構にエアーフィルタを保持させておいて、これに吸着ノズルを離脱させた装着ヘッドに相対的に接近させることで、エアーフィルタを自動で装着（交換）することができる。もちろん、フィルタ着脱機構のエアーフィルタを保持可能部分を複数設ければ、エアーフィルタの自動交換も可能になる。すなわち、装置の稼働を停止させることなく、エアーフィルタの交換が可能になる。
【００１６】
【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係る電子部品の吸着ノズルを搭載した電子部品装着装置について説明する。この電子部品装着装置は、いわゆる多機能チップマウンタであり、チップコンデンサやチップ抵抗などの表面実装部品、およびフラットパックＩＣなどの多リード部品などの各種の電子部品を実装可能に構成されている。図１は電子部品装着装置の平面図であり、同図に示すように、この電子部品装着装置１は、供給された電子部品を基板に装着する装着装置本体２と、装着装置本体２に表面実装部品などの小さな電子部品を供給する第１部品供給装置３と、装着装置本体２に多リード部品などの大きな電子部品を供給する第２部品供給装置４とを備えている。
【００１７】
装着装置本体２は、機台５と、機台５の中央部にセットテーブル７を有する基板搬送機構６と、１個または２個の装着ヘッド９を搭載したＸＹステージ８とを備えている。ＸＹステージ８の作動により、装着ヘッド９が第１部品供給装置３または第２部品供給装置４に臨んで電子部品をピックアップし、この電子部品を更にセットテーブル７上にセットされた基板に装着する。この動作を繰り返して基板への電子部品の装着が完了すると、基板は基板搬送機構６により、その搬送路１０上を先方に送り出され、これに代わって新たな基板がセットテーブル７に導入される。
【００１８】
第１部品供給装置３は、カセット形式のテープフィーダ１１を多数、横並びに配設したものであり、部品供給側の先端部が搬送路１０に平行な機台５の一の辺に臨むように、すなわち装着ヘッド９のピックアップ領域に臨むように配設されている。各テープフィーダ１１には、キャリアテープ（図示では省略）に装填された状態で電子部品が収容され、電子部品はテープフィーダ１１の先端から１つずつ供給される。
【００１９】
第２部品供給装置４は、第１部品供給装置３が臨む機台５の１の辺に直角に交わる他の１の辺に配設されている。第２部品供給装置４では、多数個の電子部品をトレイの上に整列配置し、更にこのトレイを１個または複数個、パレットＰに搭載し、このパレットＰを第１部品供給装置３とセットテーブル７との間のピックアップ位置に臨ませることで、電子部品を装着装置本体２に供給する。
【００２０】
一方、装着ヘッド９の下端部には、電子部品を吸着する吸着ノズル１２が着脱自在に装着されており、吸着ノズル１２は、電子部品の平面形状や重量などに対応して交換できるようになっている。この場合、交換のための吸着ノズル１２は、機台５の上面に配設したノズルストッカ１３に収容されており、ノズルストッカ１３には装着姿勢に保持された複数種の吸着ノズル１２が横並びにセットされている。また、ノズルストッカ１３に隣接して、後述するエアーフィルタ１６をストックするフィルタストッカ１４が配設されいる。
【００２１】
次に、図２を参照して、上記のエアーフィルタ１６を搭載した装着ヘッド９について、詳細に説明する。同図に示すように、装着ヘッド９は、軸芯に吸引通路３１を形成したヘッド本体１５と、軸芯にノズル孔３２を形成した吸着ノズル１２と、吸着ノズル１２の基部３３により隠ぺいされるようにしてヘッド本体１５の下端部に装着されたエアーフィルタ１６とで、構成されている。吸着ノズル１２は装着ヘッド９に気密に装着されており、この状態で吸着ノズル１２のノズル孔３２とヘッド本体１５の吸引通路３１とは、エアーフィルタ１６を介して連通している。また、吸引通路３１の下流端は、真空管路を介して真空吸引装置に連通している（いずれも図示省略）。
【００２２】
ヘッド本体１５は、軸芯に上記の吸引通路３１を形成した段付きの管状部材３４と、管状部材３４の下部外面に取り付けた把持機構３５とから成り、把持機構３５は、管状部材３４に固定した支持ブロック３６と、支持ブロック３６に回動自在に支持された左右一対の把持アーム３７，３７とで構成されている。支持ブロック３６の下半部は円錐台形状にくり貫かれており、このくり貫かれた部分の周壁（外周部）３８の内周面が、吸着ノズル１２が気密に嵌合する部位となっている。また、このくり貫かれた部分の中央には、薄肉に形成した管状部材３４の下端部が突出しており、この突出部位（内周部）３９の内部が吸引通路３１の下流端部となると共に、外周面がエアーフィルタ１６の装着部位となっている。すなわち、上記の周壁３８とこの突出部位３９との間に構成される空間に、吸着ノズル１２の基部３３とエアーフィルタ１６とが収容されるように、構成されている。
【００２３】
各把持アーム３７は、その上下の中間部でピン４０を介して支持ブロック３６に回動自在に支持されており、上部で支持ブロック３６との間に介設した圧縮ばね４１により付勢されることで、下部が吸着ノズル１２側に回動するようになっている。各把持アーム３７の下部には、吸着ノズル１２に当接するローラ４２が取り付けられており、圧縮ばね４１に付勢された両把持アーム３７，３７のローラ４２，４２が、支持ブロック３６に装着した吸着ノズル１２を把持するようになっている。この場合、両ローラ４２，４２は、吸着ノズル１２のネック部４３の上斜面部に当接し、吸着ノズル１２を上側に引きつけるようにしてこれを把持している。
【００２４】
吸着ノズル１２は、ノズル孔３２を拡開形成した基部３３と、基部に下側に連なるネック部４３と、ネック部４３の下側に設けた鍔部４４と、ネック部４３から鍔部４４を貫通して下方に延びるストレート部４５とで構成されている。ストレート部４５の下端は電子部品を吸着する部位であり、鍔部４４は吸着ノズル１２を上記のノズルストッカ１３に着座させる部位である。また、ネック部４３は上記のように、吸着ノズル１２が把持機構３５によって把持される部位である。
【００２５】
一方、基部３３には、その内側にエアーフィルタ１６を収容すると共に、エアーフィルタ１６を介してヘッド本体１５の吸引通路３１に連なるチャンバ部４６が形成され、外周面に支持ブロック３６の周壁３８の内周面に密着するテーパ部が形成されている。すなわち、円錐台形状にくり貫いて形成した周壁３８の内周面と、このテーパ部とは相補形状に形成されており、把持機構３５で上側に引きつけるように吸着ノズル１２を把持すると、この内周面とテーパ部とが密着して、吸着ノズル１２がヘッド本体１５に気密に装着される。
【００２６】
エアーフィルタ１６は、円筒状に形成したフィルタ本体５１と、外周面にフィルタ本体５１を装着したフィルタホルダ５２とで構成されている。フィルタホルダ５２は有底のキャップ状に形成され、その内周面で上記の管状部材３４の突出部位３９に装着され、外周面にフィルタ本体５１が装着されている。また、フィルタホルダ５２の上部内周面にはＯリング５３が組み込まれており、フィルタホルダ５２は突出部位３９に気密に装着されている。なお、Ｏリング５３は突出部位３９に形成した溝に係合することで、エアーフィルタ１６の係止部材を兼ねている。
【００２７】
さらに、フィルタホルダ５２の上下中間部には複数個の貫通孔５４が形成され、この複数個の貫通孔５４は、突出部位３９に形成した複数個の小孔３９ａに連通している。この場合、複数個の貫通孔５４および複数個の小孔３９ａは、それぞれ周方向に等間隔に配設されている。また、フィルタホルダ５２の外周面には、複数個の貫通孔５４を結ぶ環状溝５５が形成されている。この構成では、チャンバ部４６の吸引エアーは、フィルタ本体５１を通過すると共に、環状溝５５、貫通孔５４および小孔３９ａを通って吸引通路３１に流れる。なお、図中の符号５６は、フィルタホルダ５２の下端に形成した掛止め突起である（詳細は後述する）。
【００２８】
次に、図３、図４および図５を参照して、エアーフィルタ１６の交換（装着）手順について説明する。装着ヘッド９は、上記のＸＹステージ８に搭載したヘッド昇降機構（ヘッド移動機構）２１に支持されており、ヘッド昇降機構２１により昇降される。一方、エアーフィルタ１６は、上記のフィルタストッカ１４に設けたフィルタ着脱機構２２にセットされている。これらの図では、交換用のエアーフィルタ１６ａをセットしたものと、使用済みエアーフィルタ１６ｂを装着ヘッド９から受け取るものとの、２つのフィルタ着脱機構２２，２２が設けられている。
【００２９】
各フィルタ着脱機構２２は、エアーフィルタ１６をセットするセット台２３と、エアーフィルタ１６の掛止め突起５６に係止してこれを挟持する挟持爪２４と、挟持爪２５を係止および係止解除動作させる駆動部２５とで構成されている。また、ヘッド昇降機構２１およびフィルタ着脱機構２２はコントローラ２６に接続されており、コントローラ２６は、両機構２１，２２の駆動を制御してエアーフィルタ１２を自動で交換する（詳細は後述する）。
【００３０】
図３は、使用済みのエアーフィルタ１６ｂを離脱させる動作を表している。この場合吸着ヘッド９は、既にその吸着ノズル１２をノズルストッカ１３上に解放している。図示右側のフィルタ着脱機構２２にはエアーフィルタ１６ａがセットされているが、左側のフィルタ着脱機構２２にはエアーフィルタ１６がセットされていない。また、右側のフィルタ着脱機構２２の挟持爪２４が係止状態にあり、左側のフィルタ着脱機構２２の挟持爪２４が係止解除状態にある。
【００３１】
この状態から装着ヘッド９が左側のフィルタ着脱機構２２に上側から接近し、エアーフィルタ１６ｂがセット台２３に突き当たる（実際には直前で停止）と、装着ヘッド９の下降が停止する同時に挟持爪２４が掛止め突起５６を挟持するようにして係止動作する。次に、装着ヘッド９が上昇して、エアーフィルタ１６ｂをセット台２３上に置き去る。続いて、図４に示すように、装着ヘッド９が右側のフィルタ着脱機構２２の直上部まで移動した後、再度下降する。この下降により、装着ヘッド９の突出部位３９がエアーフィルタ１６ａに深く挿入されると、装着ヘッド９が停止すると同時に挟持爪２４が係止解除動作する。このようにして、装着ヘッド９にエアーフィルタ１６ａが装着されると、図５に示すように、装着ヘッド９が、再度上昇し続いて吸着ノズル１２を取りに行く。
【００３２】
このように、エアーフィルタ１６を吸着ノズル１２と同様に自動で交換することができるので、電子部品装着装置１の稼働を停止しなくても、エアーフィルタ１６の交換を行うことができる。このため、部品装着の一連の動作の中にエアーフィルタ１６の交換動作を組み入れることができ、この交換動作が部品装着におけるタクトタイムに大きな影響を及ぼすことがなくなる。また、自動交換の為の構造を単純化することができる。
【００３３】
また、エアーフィルタ１６を吸着ノズル１２の装着部であるヘッド本体１５の下端部に設けるようにしているため、その着脱を簡単に行うことができると共に、吸着ノズル１２に設ける場合のようにエアーフィルタ１６や吸着ノズル１２の管理が複雑になることがない。また、ヘッド本体１５の吸引通路３１や真空吸引装置に至る真空管路などに、塵埃か付着したり詰まったりすることがなく、吸引性能の低下も防止することができる。一方、エアーフィルタ１６のフィルタ本体５１を、突出部位３９の外周面に配設するようにしているため、フィルタ本体５１の有効面積を広くとることができる。
【００３４】
なお、エアーフィルタを、自動ではなく手動で着脱（交換）させるようにしてもよい。また、エアーフィルタの交換は、時間、日数、週数、月数などを基準にして定期的に行うようにしてもよいし、例えば真空吸引装置側に設けた真空度検出センサの検出値に基づいて、行うようにしてもよい。さらに、本発明は、従来技術に記載の高速チップマウンタの装着ヘッドにも適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明の装着ヘッドによれば、吸着ノズルの交換と関係なくエアーフィルタを交換することができ、また、エアーフィルタの有無を直接視認することができ、エアーフィルタ自体の管理が容易になると共にこれを簡単に交換することができる。また、エアーフィルタを除塵の効果が最もよく発揮される位置に設けることができ、塵埃を効率良く除去することができる。
【００３６】
また、本発明の電子部品装着装置によれば、エアーフィルタを自動で交換できるので、交換の手間および交換の為の時間的なロスを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る装着ヘッドを搭載した電子部品装着装置の平面図である。
【図２】実施形態に係る装着ヘッドの断面図である。
【図３】自動によるエアーフィルタの交換手順（１）を表した断面図である。
【図４】自動によるエアーフィルタの交換手順（２）を表した断面図である。
【図５】自動によるエアーフィルタの交換手順（３）を表した断面図である。
【符号の説明】
１電子部品装着装置
２装着本体
９装着ヘッド
１２吸着ノズル
１４フィルタストッカ
１５ヘッド本体
１６エアーフィルタ
２１ヘッド昇降装置
２２フィルタ着脱装置
３１吸引通路
３２ノズル孔
３３基部
３８周壁
３９突出部位
５１フィルタ本体
５２フィルタホルダ
５４貫通孔
５５環状溝

Claims

内部に吸引通路を形成したヘッド本体と、当該ヘッド本体の下端部に着脱自在に装着され軸芯に前記吸引通路に連通するノズル孔を形成した吸着ノズルとを備えた電子部品の装着ヘッドにおいて、
前記吸引通路の上流端部の外周面にエアーフィルタを着脱自在に設けたことを特徴とする電子部品の装着ヘッド。
前記ヘッド本体の下端部は、前記吸引通路の上流端部を形成した内筒部と、前記吸着ノズルの基部が装着される外筒部とを有し、
前記エアーフィルタはその内周面が前記内筒部に装着されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の装着ヘッド。
内部に吸引通路を形成したヘッド本体と、当該ヘッド本体の下端部に着脱自在に装着され軸芯に前記吸引通路に連通するノズル孔を形成した吸着ノズルとを備えた電子部品の装着ヘッドにおいて、
前記ヘッド本体の下端部は、前記吸引通路の上流端部を形成した内筒部と、前記吸着ノズルの基部が装着される外筒部とを有し、
前記エアーフィルタは、筒状に形成されたフィルタ本体と、内周面で前記内筒部に気密に装着され、外周面にフィルタ本体が装着される有底のフィルタホルダとを有し、
前記フィルタホルダには、一端が前記外周面に開口し他端が前記吸引通路に連通する複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする電子部品の装着ヘッド。
前記フィルタホルダの外周面には、前記複数の貫通孔に連なる環状溝が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電子部品の装着ヘッド。
請求項１ないし４のいずれかに記載の電子部品の装着ヘッドを備えた電子部品装着装置であって、
前記装着ヘッドを移動させるヘッド移動機構と、
前記エアーフィルタを保持可能に構成されると共に、前記吸着ノズルを離脱させた前記装着ヘッドに相対的に接近し当該装着ヘッドに対し前記エアーフィルタを着脱させるフィルタ着脱機構とを有することを特徴とする電子部品装着装置。