JP7312961B2 - 部品装着装置 - Google Patents

Description

本発明は、部品保持用吸着ノズルに部品を保持して基板に装着する部品装着装置に関する。

基板に部品を装着して実装基板を生産する部品装着装置では、装着ヘッドに備えられた部品保持用吸着ノズル（以下、単に「ノズル」と略記。）によって電子部品を負圧により吸着して保持する。この種の部品装着装置では、装着ヘッドが備えたノズルホルダにノズルを交換自在に装着できるように構成されており、これにより作業対象となる部品の形状やサイズに応じたノズルの種類の変更や、メンテナンスなどのためにノズルを脱着することが可能になっている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に示す先行技術においては、１対のクランプ部材によってノズルを挟み込んで把持してノズルユニットを形成する構成において、クランプ部材の外周に細長形状のコイルバネを円環状に周回させる構造を採用している。これにより、クランプ部材を外周側からノズルに押し付けて位置固定することができ、簡便な構成でノズルを着脱自在に保持することが可能となっている。

特開２０１０－１７７４８８号公報

しかしながら上述の特許文献例に示す先行技術には、ノズルの固定方式に起因して、以下のような課題があった。すなわち上述構成では、コイルバネをクランプ部材の外周に周回させてクランプ部材をノズルに押し付ける構成であることから、単体のノズルユニットの外径サイズはクランプ部材を周回する円環状のコイルバネの外周によって規定される。このため、ノズルユニットの外径サイズの小型化には限界があり、この結果装着ヘッドにおけるノズルピッチの縮小の要請に応えることが困難であった。

そこで本発明は、部品保持用吸着ノズルをノズルユニットに着脱自在に保持させる装着ヘッドを備えた構成において、ノズルユニットの外径サイズを小型化して、装着ヘッドにおけるノズルピッチの縮小を実現することができる部品装着装置を提供することを目的とする。

本発明の部品装着装置は、縦方向に細長く延び、負圧発生源に通じる吸引経路の終端部であって下方に開いた収納孔が内部に形成されたシャフトと、前記収納孔に挿入可能な頭部と内部に形成された吸引路とを有する部品保持用吸着ノズルと、前記シャフトの外周面に位置する支点を中心に前記シャフトの軸線に沿った縦回転方向に揺動自在であり、前記収納孔に挿入された前記頭部に係合可能な凸部と、前記支点を挟んで前記凸部とは反対側に延出して設けられた操作部と、を有し、前記操作部を前記シャフト側に押圧すると前記凸部が前記シャフトから離れる方向に揺動する少なくとも一つのクランプレバーと、前記シャフトの外周であって前記支点と前記凸部に挟まれた位置に形成された環状溝と、前記クランプレバーが前記環状溝と重なる位置で前記クランプレバーの外面に当接し、前記クランプレバーからはみ出した両端部が前記環状溝側に屈曲した背当て部材と、前記背当て部材の両端部に連結された状態で前記環状溝内に配置され、前記背当て部材を前記クランプレバーの外面に押し当てることにより前記凸部を前記頭部へ押付ける少なくとも一つの弾性部材と、を備えた。

本発明によれば、部品保持用吸着ノズルをノズルユニットに着脱自在に保持させる装着ヘッドを備えた構成において、ノズルユニットの外径サイズを小型化して、装着ヘッドにおけるノズルピッチの縮小を実現することができる。

本発明の一実施の形態の部品装着装置の構成を示す斜視図 本発明の一実施の形態の部品装着装置に使用されるノズルユニットの正面図 本発明の一実施の形態の部品装着装置に使用されるノズルユニットの右側面図 本発明の一実施の形態の部品装着装置に使用されるノズルユニットの左側面図 本発明の一実施の形態の部品装着装置に使用されるノズルユニットの縦断面図 本発明の一実施の形態の部品装着装置に使用されるノズルユニットの縦断面図 本発明の一実施の形態の部品装着装置に使用されるノズルユニットの横断面図 本発明の一実施の形態の部品装着装置に使用されるノズルユニットを構成するシャフトの形状説明図 本発明の一実施の形態の部品装着装置に使用されるノズルユニットを構成するシャフトの形状説明図 本発明の一実施の形態の部品装着装置に使用されるノズルユニットに用いられる部品保持用吸着ノズルの構成説明図 本発明の一実施の形態の部品装着装置に使用されるノズルユニットに用いられる部品保持用吸着ノズルの断面図 本発明の一実施の形態の部品装着装置に使用されるノズルユニットに用いられる部品保持用吸着ノズルの断面図 本発明の一実施の形態の部品装着装置に使用されるノズルユニットの部品保持用吸着ノズルに用いられる結合部材および拘束部材の斜視図 本発明の一実施の形態の部品装着装置に使用されるノズルユニットの機能説明図 本発明の一実施の形態の部品装着装置に使用されるノズルユニットの機能説明図 本発明の一実施の形態の部品装着装置用のカートリッジの構成説明図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、本実施の形態における部品装着装置１の全体構造を説明する。部品装着装置１は、部品保持用吸着ノズルによって部品を真空吸着により保持して基板に装着する機能を有する。図１において、基台１ａの中央部には、Ｘ方向（基板搬送方向）に延びた一対の搬送コンベアを備えた基板搬送機構２が配設されている。基板搬送機構２は部品装着対象の基板３を上流側装置から受け取って搬送し、以下に説明する部品搭載機構による装着作業位置に位置決め保持する。

基板搬送機構２の両側方には、部品供給部４が配設されている。部品供給部４は、フィーダテーブル４ａ上に複数のテープフィーダ５を並設して構成されている。テープフィーダ５は、基板３に装着される部品を収納したキャリアテープをピッチ送りすることにより、装着対象の部品を部品搭載機構の装着ヘッド８による部品取出位置に供給する。

次に、部品搭載機構について説明する。基台１ａのＸ方向の端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸ビーム６が配設されており、Ｙ軸ビーム６にはリニア駆動機構を備えたＸ軸ビーム７がＹ方向に移動自在に装着されている。Ｘ軸ビーム７にはプレート部材９がＸ方向に移動自在に装着されており、プレート部材９には装着ヘッド８が保持フレーム１０を介して装着されている。

装着ヘッド８には、以下に説明するノズルユニット１１が下端部に設けられた複数のノズルシャフトが配置されている。装着ヘッド８は、Ｙ軸ビーム６、Ｘ軸ビーム７を駆動することによりＸ方向、Ｙ方向へ水平移動する。装着ヘッド８を部品供給部４に移動させ、ここでノズルユニット１１をテープフィーダ５の部品取出位置に対して昇降させることにより、装着ヘッド８はノズルユニット１１によって部品を吸着保持する。そして装着ヘッド８を基板搬送機構２に位置決め保持された基板３に移動させて、装着ヘッド８に部品装着動作を行わせることにより、部品を基板３に装着する。

図２、図３、図４を参照して、本実施の形態における第１実施例のノズルユニット１１の外形および概略構成について説明する。図２はノズルユニット１１の正面図を示しており、図３、図４は図１におけるＡ矢視、Ｂ矢視をそれぞれ示している。図２、図３、図４の各図に示すように、ノズルユニット１１は縦方向に細長く延びた外形を有している。ノズルユニット１１は装着ヘッド８に組み込まれたノズル機構を構成する複数のノズルシャフトにおいて、負圧発生源２２に通じる吸引経路２１（図５参照）の終端部を構成する。

ノズルユニット１１は、下方に開いた収納孔２０が内部に形成された構造となっている。収納孔２０は、負圧発生源２２に通じる吸引経路２１の一端を形成するシャフト１２に設けられており、収納孔２０には部品を吸着保持するための機能部分が収納される。これらの機能部分には、シャフト１２の入り口部分からノズル部を突出させた形態で収納孔２０内に着脱自在に収納される部品保持用吸着ノズル１３および収納孔２０の入口部分よりも奥に収納されるカートリッジ４０（図５参照）が含まれている。

本実施の形態に示す部品装着装置１においては、部品保持用吸着ノズル１３およびカートリッジ４０の径寸法を極力コンパクトにするとともに、部品保持用吸着ノズル１３およびカートリッジ４０の収納孔２０内における係合および係合解除を、１対のクランプレバー１６の操作によって行うようにしている。

すなわち図３，図４に示すように、シャフト１２の外側面に縦方向に設けられた１対のクランプレバー収納溝１２ｃには、それぞれクランプレバー１６が配置されている。シャフト１２の外周面を周回して形成された環状溝１２ｂには、クランプレバー１６に外面側から当接する背当て部材１４および背当て部材１４を部品保持用吸着ノズル１３、カートリッジ４０に係合する方向に付勢する弾性部材１５が配置されている。ここでは弾性部材１５として引張りバネが用いられている。

さらにクランプレバー１６は支点凸部１６ｂ（図５）を支点として縦回転方向に揺動自在となっている。クランプレバー１６の操作部１６ａをシャフト１２の側面において面カットした面取り部１２ａに押し当てる方向に押圧することにより、部品保持用吸着ノズル１３、カートリッジ４０の係合を解除することができるようになっている。

以下、このような機能を実現するためにノズルユニット１１が備えた詳細構成について、各図を参照して説明する。まずノズルユニット１１の内部構造について、図５～図９を参照して説明する。図５、図６、図７は、図４におけるＥ－Ｅ断面、図２におけるＣ－Ｃ団面および図２におけるＤ－Ｄ断面をそれぞれ示している。また図８（ａ）、（ｂ）は、図２における正面およびその縦断面を示し、さらに図９は（ａ）、（ｂ）は、図３における正面およびその縦断面をそれぞれ示している。

図５、図６に示すように、シャフト１２に設けられた収納孔２０の入口部分には、部品保持用吸着ノズル１３が装着されている。部品保持用吸着ノズル１３は、ノズル本体３０、スリーブ３３およびノズル本体付勢手段３４より構成される。ここでは、ノズル本体付勢手段３４として圧縮バネを用いている。ノズル本体３０は、内部に吸引路３２ａが形成された筒状の挿入部３２の下端部に、部品に当接して吸着するノズル先端部材３１を装着した構成となっている。ノズル先端部材３１および挿入部３２の内部には、双方を挿通する吸引路３２ａが形成されている。

スリーブ３３の頂部には、収納孔２０の入口部分に挿入される頭部３３ａが設けられている。頭部３３ａの外面には、図６に示すように、位置係止用の係合溝３３ｃが設けられている。スリーブ３３の内部には挿入孔３３ｂが形成されている。挿入孔３３ｂには、吸引路３２ａの延びる方向に沿って挿入部３２が挿入される。ノズル本体３０およびスリーブ３３の間には、ノズル本体付勢手段３４が介設されており、ノズル本体付勢手段３４はノズル本体３０を下方に付勢する。

ここで図８，図９を参照して、シャフト１２の外周面に形成された横穴、凹部などの加工部について説明する。図８，図９に示すように、シャフト１２の頂部には、収納孔２０を吸引経路２１に接続するための開口部２０ａが設けられている。シャフト１２の上部には略半分の高さ範囲に亘ってシャフト１２の外側面を幅カットした面取り部１２ａが設けられている。このようにシャフト１２の側面を幅カットすることにより、クランプレバー１６の操作部１６ａを外側から挟み込んでシャフト１２の外径よりも内側に押しつける操作が可能となっている。

図８（ａ）、図９（ａ）、に示すように、シャフト１２の外周において支点凹部１２ｆとクランプレバー１６の第１の凸部１６ｄに挟まれた高さ位置には、シャフト１２の全周に亘って環状溝１２ｂが形成されている。図７に示すように、環状溝１２ｂは、背当て部材１４および弾性部材１５よりなるクランプレバー付勢手段２４を収納する機能を有している。ここでは、クランプレバー付勢手段２４がシャフト１２の外表面から極力突出しないように、環状溝１２ｂの深さ寸法が設定されている。

図９（ｂ）に示すように、シャフト１２の外側面には、一端が面取り部１２ａと連通し環状溝１２ｂを横切って下方まで延びるクランプレバー収納溝１２ｃが形成されている。クランプレバー収納溝１２ｃは、図３，図４に示すように、クランプレバー１６を収納する機能を有している。そしてクランプレバー収納溝１２ｃ内のシャフト１２の側面には、図８（ｂ）に示すように、面取り部１２ａの下方に位置して、クランプレバー１６の支点凸部１６ｂが嵌入する支点凹部１２ｆが形成されている。

またクランプレバー収納溝１２ｃ内には、支点凹部１２ｆの下方に位置して、第２の横穴１２ｇ、第１の横穴１２ｈがシャフト１２の側面を貫通して設けられている。さらにシャフト１２の下端部において相対向する外周面には、図４に示すガイドピン１７が嵌合するガイド溝１２ｅおよび図５に示す結合部材１８を着脱するための操作溝１２ｄが形成されている。

次に、クランプレバー１６の詳細を説明する。シャフト１２の外周面には、クランプレバー収納溝１２ｃ内に位置して、１対のクランプレバー１６が配置されている。なお、１対のクランプレバー１６を備えることは必須ではなく、少なくとも１つのクランプレバー１６を備えていればよい。クランプレバー１６は、操作部１６ａの下方に内側に突出して設けられた支点凸部１６ｂを、支点凹部１２ｆに嵌合させて装着される。すなわち、それぞれのクランプレバー１６は、シャフト１２の外周面に位置する支点である支点凹部１２ｆ（図８（ｂ）参照）を中心に、シャフト１２の軸線ＡＸ（図８（ｂ）参照）に沿った縦回転方向に揺動自在に設けられている。

クランプレバー１６は、収納孔２０に挿入された頭部３３ａに設けられた係合溝３３ｃに係合可能な凸部である第１の凸部１６ｄを有する。第１の凸部１６ｄは、第１の横穴１２ｈを介して収納孔２０の内側に嵌入し、係合溝３３ｃに係合する。すなわちシャフト１２の外周面には、クランプレバー１６を収納する少なくとも一つのクランプレバー収納溝１２ｃと、第１の凸部１６ｄに対応する位置に設けた第１の横穴１２ｈとが形成されている。そしてクランプレバー収納溝１２ｃに配置されたクランプレバー１６の第１の凸部１６ｄは、第１の横穴１２ｈを挿通して頭部３３ａに係合可能となっている。

上述のように、部品保持用吸着ノズル１３をシャフト１２に着脱自在に保持させるクランプレバー１６をクランプレバー収納溝１２ｃ内に収納し、さらにクランプレバー１６を内側へ押さえ込むクランプレバー付勢手段２４をシャフト１２の外表面に形成された環状溝１２ｂ内に収納する構成とすることにより、以下のような効果を得る。すなわち従来技術においては、シャフトから張り出した形態で配置されたクランプレバーを外側から円環状のコイルバネ部材によって押さえ込む構成が一般的であった。このため、ノズルユニットの全体形状における外径サイズの増大が避けられなかった。

これに対し、本実施の形態においては、クランプレバー１６およびクランプレバー付勢手段２４がシャフト１２の外表面からの張り出し寸法を極力小さくする構成となっており、ノズルユニット１１の外径サイズの小型化が可能となっている。これにより、複数のノズルユニットが配置された装着ヘッドにおいてノズルピッチを縮小することができ、装着ヘッドのコンパクト化を図ることができる。

ここで、図１０～図１３を参照して、部品保持用吸着ノズル１３の詳細構成および機能を説明する。図１０は、部品保持用吸着ノズル１３の外形を示している。図１０（ａ）、図１１（ａ）に示すように、部品保持用吸着ノズル１３は、装着対象の部品（図示省略）に当接して保持するノズル先端部材３１が固定装着された挿入部３２をスリーブ３３によって上下にスライド可能に保持し、挿入部３２をノズル本体付勢手段３４によって下方に付勢する構成となっている。

すなわち図１１（ａ）において、ノズル先端部材３１が装着された筒状の挿入部３２の内部には、ノズル先端部材３１の下端部に開口する吸引路３２ａが形成されている。ノズル先端部材３１および吸引路３２ａが形成された挿入部３２は、部品保持用吸着ノズル１３のノズル本体３０を構成する。挿入部３２は、スリーブ３３に吸引路３２ａの延びる方向に沿って形成された挿入孔３３ｂに挿入される。

スリーブ３３はフランジ部３３ｆが延出した円筒体の頂部に頭部３３ａを設けた形状となっている。スリーブ３３とノズル本体３０を構成するノズル先端部材３１との間には、圧縮バネよりなるノズル本体付勢手段３４が装着されている。ノズル本体付勢手段３４は、ノズル本体３０を挿入孔３３ｂから抜ける方向へ付勢し、ノズルユニット１１を下降させてノズル先端部材３１を部品に当接させる際の衝撃を緩衝する機能を有する。ここでは、ノズル本体付勢手段３４を部品保持用吸着ノズル１３に設けた構成例を示している。

図１１（ａ）に示すように、挿入孔３３ｂに挿入された挿入部３２の外周面には、吸引路３２ａの延びる方向に縦長の溝である溝部３２ｂが形成されている。 溝部３２ｂには、図１１（ｂ）に示すように、スリーブ３３の側面から挿入孔３３ｂの中心に向かって貫通する結合部材挿入孔３３ｅを通じて、ピン形状の結合部材１８が挿入されている。すなわち結合部材１８は、結合部材挿入孔３３ｅに埋設される形態となっている。

この構成において、結合部材１８が溝部３２ｂ内にて縦方向に移動することにより、挿入部３２のスリーブ３３に対する相対移動が許容される。すなわちノズル本体３０は、溝部３２ｂが形成された範囲において、スリーブ３３に対して吸引路３２ａの延びる方向に移動可能となっている。

結合部材１８は、溝部３２ｂから抜けないように拘束部材１９によって拘束されている。拘束部材１９は金属細線を略半円形状に曲げ加工して設けられたＣ字形状のクリップであり、弾性変形することによりスリーブ３３に着脱可能となっている。すなわち図１２、図１３に示すように、拘束部材１９の一方端は内周側にＶ字状に屈曲して設けられた屈曲部１９ａであり、他方端は内周側にＬ字状に折り曲げられた折曲部１９ｂとなっている。

スリーブ３３の外周には、拘束部材１９における屈曲部１９ａ、折曲部１９ｂの位置に対応して、係合凹部３３ｇ、３３ｈが設けられている。さらに結合部材挿入孔３３ｅを通じて溝部３２ｂに挿入される結合部材１８の外面には、拘束部材１９が嵌合する嵌合溝１８ｂが設けられている。

スリーブ３３に挿入部３２を結合する際には、図１２に示すように、結合部材挿入孔３３ｅに溝部３２ｂを位置合わせした状態で、結合部材１８を結合部材挿入孔３３ｅを貫通させて溝部３２ｂに挿入する。結合部材１８には操作用の貫通部１８ａが形成されており、溝部３２ｂへの挿入操作は、貫通部１８ａ内に作業ツールを挿入して結合部材１８を操作する。結合部材１８を溝部３２ｂへ挿入した状態では、結合部材１８の外面に形成された嵌合溝１８ｂがスリーブ３３の外周面に位置する。

そしてこの状態で、拘束部材１９を弾性変形させてスリーブ３３に装着して、結合部材１８が溝部３２ｂから抜け落ちないようにする。すなわち、図１１（ｂ）に示すように、拘束部材１９の屈曲部１９ａ、折曲部１９ｂをそれぞれ係合凹部３３ｇ、３３ｈに係合させるとともに、拘束部材１９の中間部分を結合部材１８の外面の嵌合溝１８ｂに嵌合させる。

また挿入部３２をスリーブ３３から分離させるために結合部材１８を抜き取る際には、単に拘束部材１９を弾性変形させてスリーブ３３の外周から取り外すのみでよい。そしてこの状態で、結合部材１８の貫通部１８ａに作業ツールを挿入して、結合部材１８の抜き取り操作を行う。すなわち本実施の形態においては、結合部材１８の抜け落ちを防止する拘束部材１９として、両端部がスリーブ３３の外周に形成された係合凹部３３ｇ、３３ｈに係合し、中間部が結合部材１８の外面に形成された嵌合溝１８ｂにはまり込むＣ字形状のクリップを用いている。

ノズル本体３０のスリーブ３３に対する相対回転位置をガイドしながら、スリーブ３３に対して上下スライド自在にノズル本体３０を装着する機構を上述のように構成することにより、従来技術と比較して以下のような効果を得る。すなわち従来装置においては、ノズル軸と直交する方向から挿入されたガイドピンによってノズル軸をガイドするガイドピン方式が一般に用いられていた。

このガイドピン方式においてノズル本体３０を脱着する際には、ガイドピン自体の脱着が行われる。この作業にはガイドピンの圧入および抜去のための専用工具が必要とされるため、生産ラインの作業現場において行うことが難しく、一旦ノズルユニット１１を取り外して専用のメンテナンスエリアに持ち込む必要があった。

これに対し、本実施の形態に示すノズルユニット１１のように、結合部材１８の抜け落ちを拘束部材１９によって防止する構成では、専用工具を用いることなく、拘束部材１９を弾性変形させる単純な操作で結合部材１８を抜き取ることが可能となっている。したがってノズル本体３０の脱着作業を作業現場において簡便な作業で容易に実行することができる。

さらにノズル軸と直交する方向からガイドピンを挿入する構成においては、挿入されたガイドピンが吸引路を横切って挿通することとなるため、吸引路の有効断面積が減じられる。この結果、部品を真空吸着により保持する保持力の低下が避けられず、部品保持ノズルとしての性能が低下することとなっていた。これに対し、本実施の形態に示すノズルユニット１１では、吸引路３２ａを遮る構成要素が存在せず、高い部品保持能力を確保することができる。

図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、スリーブ３３において環状面３３ｄとフランジ部３３ｆのフランジ部との間には、結合部材１８と相反する位置にガイドピン１７が植設されている。ガイドピン１７は図４に示すガイド溝１２ｅに嵌合する位置にあり、部品保持用吸着ノズル１３のシャフト１２に対する軸周りの位置を規定する回り止めとしての機能を有している。

頭部３３ａには、第１の凸部１６ｄが係合する係合溝３３ｃと、係合溝３３ｃよりも下方であって第１の横穴１２ｈよりも下方の収納孔２０の内面に当接する環状面３３ｄ（図１１（ａ）参照）とが形成されている。この構成により、クランプレバー１６によって部品保持用吸着ノズル１３を係止した状態において、部品保持用吸着ノズル１３は係合溝３３ｃおよび環状面３３ｄの２位置において保持された状態となり、安定した保持状態が実現される。

クランプレバー１６が環状溝１２ｂと重なる位置には、クランプレバー１６の外面に当接する形で背当て部材１４が配置されている。図７に示すように、背当て部材１４は、クランプレバー１６からはみ出した両端部が環状溝１２ｂ側に屈曲した形態となっている。背当て部材１４の両端部には、環状溝１２ｂ内を周回する形で配置された弾性部材１５が連結されている。弾性部材１５は引張りバネであり、背当て部材１４に張力を作用させることにより背当て部材１４をクランプレバー１６の外面に押し当てる。これにより、クランプレバー１６の第１の凸部１６ｄは、スリーブ３３の頭部３３ａに設けられた係合溝３３ｃに押し当てられ、クランプレバー１６によるスリーブ３３の係止が行われる。

すなわち弾性部材１５は、背当て部材１４をクランプレバー１６の外面に押し当てることにより第１の凸部１６ｄを頭部３３ａへ押付ける機能を有している。なお、ここでは背当て部材１４の両側に弾性部材１５を接続しているが、背当て部材１４の片側のみに、すなわち背当て部材１４に少なくとも一つの弾性部材１５を接続して、背当て部材１４に張力を作用させる構成であってもよい。

図５に示すように、クランプレバー１６の外面において環状溝１２ｂと重なる位置（図２、図３参照）には、背当て部材１４を収容することが可能な幅と深さの溝１６ｅが形成されている。環状溝１２ｂに配置された状態において、背当て部材１４は溝１６ｅに当接する。この状態において、背当て部材１４はクランプレバー１６の外面よりも突出することなくクランプレバー１６を内側に押圧する。

上記構成において、背当て部材１４および弾性部材１５は、第１の凸部１６ｄと第２の凸部１６ｃをカートリッジ４０側に付勢するクランプレバー付勢手段となっている。そして背当て部材１４および弾性部材１５よりなるクランプレバー付勢手段２４とクランプレバー１６とは、頭部３３ａを収納孔２０の入口部分に収納した状態で、部品保持用吸着ノズル１３をシャフト１２に装着するノズルホルダであるノズル保持部２５を構成する。本実施の形態においては、前述のようにクランプレバー付勢手段２４とクランプレバー１６とをシャフト１２の外面から極力張り出さないようにしており、ノズルホルダの小型化が実現されている。

次に図５、図６、図１４、図１５、図１６を参照して、部品装着装置１のノズルユニット１１において収納孔２０の入り口部分よりも奥の部品保持用吸着ノズル１３の上側に収納されるカートリッジ４０の構成、ノズルユニット１１におけるカートリッジ４０の係合および係合解除について説明する。図５において、収納孔２０の天上面に装着されたストッパ２３には、カートリッジ４０を構成する円筒体４１およびエアフィルタ４２の上端部が当接している。カートリッジ４０は、部品装着装置１において装着ヘッド８に装着されたノズルユニット１１の部品保持用吸着ノズル１３から吸引されたエアに含まれる異物を除去するエアフィルタが装着された部品装着装置用のカートリッジである。

図５、図１６に示すように、カートリッジ４０は、円筒体４１、通気穴４１ａ、エアフィルタ４２、カートリッジ内エア流路４３、ガイド体４４、ジョイント４５、およびパッド４６より構成される。カートリッジ４０は、収納孔２０の内壁に接触するガイド部を有するガイド体４４によって収納孔２０内に保持される。これにより、カートリッジ４０をがたつきや振動の発生を防止して安定して保持することができる。

円筒体４１はガイド体４４に装着され、円筒形状で半径方向に通気性を有する中空部材である。本実施の形態では、複数の通気穴４１ａを設けることにより通気性を確保するようにしている。収納孔２０の内部空間は、円筒体４１により外側空間２０ｂと内側空間２０ｃとに分けられる。なお、円筒体４１をガイド体４４と一体成形するようにしてもよい。

円筒体４１の外周面には、多孔質素材や不織布よりなるエアフィルタ４２が装着されている。このように、エアフィルタ４２を円筒体４１の外周面に配置する構成とすることにより、以下に述べるような効果を得る。まず、エアフィルタ４２は脆弱な素材より成り破損しやすいという特性を有しているが、円筒体４１の外周面に装着して保持することにより安定して保持して破損を防止することができる。またエアフィルタ４２は円筒体４１の外周面に装着されることから、装着や取り外し作業を容易に行うことができ、高頻度で行われるフィルタ交換作業を効率化することができる。

さらに、カートリッジ４０は収納孔２０内においてノズルホルダ部分よりも奥に配置されることから、クランプレバー１６に由来する径寸法の制約が無い。これにより、エアフィルタ４２および円筒体４１の径サイズを極力大きく設定することが可能となっている。またエアフィルタ４２を円筒体４１において径サイズが大きく表面積の大きい外周面に装着する構成であるため、エアフィルタ４２の濾過面積を極力大きく設定することができる。

したがってエアフィルタ４２の異物捕集能力を増大させて、エアフィルタ４２の交換寿命を極力長くする長寿命化が可能となり、メンテナンスコストやランニングコストの低減化を促進することができる。なおこの観点から、エアフィルタ４２を円筒体４１およびエアフィルタ４２の長さサイズを極力大きく設定することが望ましい。

ガイド体４４の内部には、吸引路３２ａから吸引されたエアを外側空間２０ｂへ導くカートリッジ内エア流路４３が形成されている。カートリッジ内エア流路４３は、ガイド体４４を横方向に貫く第１流路４３ａと第１流路４３ａから下方に延びた第２流路４３ｂよりなる。第２流路４３ｂは、ガイド体４４から下方に延出して設けられたジョイント４５に連通している。

ジョイント４５の下端部、すなわちガイド体４４の部品保持用吸着ノズル１３側には、カートリッジ内エア流路４３と吸引路３２ａとを接続するパッド４６が装着されている。パッド４６は、シリコンゴムなどの弾力性を有する樹脂をパッド形状に成形した樹脂部材である。部品保持用吸着ノズル１３を装着した状態では、スリーブ３３の頭部３３ａがパッド４６に押し付けられ、これにより吸引路３２ａとパッド４６とは連通状態となる。

吸引路３２ａから吸引されたエアは、パッド４６、ジョイント４５、カートリッジ内エア流路４３を介して外側空間２０ｂに流入し、さらにエアフィルタ４２および通気穴４１ａを通過して内側空間２０ｃに流入する。このエアの流動過程においてエアに含有された異物はエアフィルタ４２に捕捉され、これにより吸引経路２１に吸引されるエアから異物が除去される。

図５において、クランプレバー１６には、頭部３３ａに係合可能な第１の凸部１６ｄと、カートリッジ４０に係合可能な第２の凸部１６ｃとが、支点凸部１６ｂよりも下方に設けられている。クランプレバー付勢手段２４によって、第１の凸部１６ｄと第２の凸部１６ｃとを、頭部３３ａとカートリッジ４０側に付勢した状態では、第１の凸部１６ｄは第１の横穴１２ｈを挿通して頭部３３ａに係合する。これとともに、第２の凸部１６ｃは、第２の横穴１２ｇを挿通してカートリッジ４０のガイド体４４のガイド端部４４ａに係合する。すなわちクランプレバー１６は、第２の凸部１６ｃがガイド体４４に係合可能となるように構成されている。

上述のクランプレバー１６による部品保持用吸着ノズル１３およびカートリッジ４０の係合解除について、図１４、図１５を参照して説明する。本実施の形態に示すノズルユニット１１では、クランプレバー１６には支点凸部１６ｂから上方に延出した操作部１６ａが設けられている。そして操作部１６ａをシャフト１２側に押圧することにより、第１の凸部１６ｄと第２の凸部１６ｃとは、それぞれ頭部３３ａとカートリッジ４０との係合を解除する方向へ移動するようになっている。

図１４は、収納孔２０内にカートリッジ４０および部品保持用吸着ノズル１３を収納して、クランプレバー１６をこれらに係合させた状態から、部品保持用吸着ノズル１３のみについて係合を解除した状態を示している。すなわちクランプレバー１６において、まず操作部１６ａをシャフト１２側へ所定量だけ押圧すると（矢印ａ）、クランプレバー１６はクランプレバー付勢手段２４に抗して揺動し、クランプレバー１６の下端部の第１の凸部１６ｄは第１の横穴１２ｈから離脱する方向（矢印ｂ）へ移動する。

この第１の凸部１６ｄの移動により、第１の凸部１６ｄによる頭部３３ａの係合が解除され、部品保持用吸着ノズル１３の収納孔２０の入口部分からの取り出し（矢印ｃ）が可能となる。このとき、第１の凸部１６ｄから頭部３３ａが外れる際に、クランプレバー１６が前述のクランプレバー付勢手段２４に抗して揺動した場合においても、第２の凸部１６ｃはカートリッジ４０のガイド体４４のガイド端部４４ａに係合した状態を維持するようになっている。したがって、収納孔２０にいずれも着脱自在に装着されるカートリッジ４０および部品保持用吸着ノズル１３を対象とするメンテナンスや交換作業において、カートリッジ４０を落下させること無く、部品保持用吸着ノズル１３のみを選択的に取り出すことが可能となっている。

部品保持用吸着ノズル１３の自動交換の際も、収納孔２０から強制的に引き抜かれる頭部３３ａによって第１の凸部１６ｄが矢印ｂ方向に押されてクランプレバー１６が揺動するが、この場合も第２の凸部１６ｃはカートリッジ４０のガイド体４４のガイド端部４４ａに係合した状態を維持する。従って部品保持用吸着ノズル１３を自動交換する際もカートリッジ４０は収納孔２０から外れて落下することがない。

図１５は、カートリッジ４０を収納孔２０から取り外す際のクランプレバー１６の操作状態を示している。クランプレバー１６の操作部１６ａをシャフト１２側へ押圧して面取り部１２ａに当接させると（矢印ｄ）、クランプレバー１６はクランプレバー付勢手段２４に抗してさらに揺動し、クランプレバー１６の中間部の第２の凸部１６ｃは第２の横穴１２ｇから離脱する方向（矢印ｅ）へ移動する。これにより、第２の凸部１６ｃによるガイド端部４４ａの係合が解除され、収納孔２０の奥側に収納されたカートリッジ４０の取出し（矢印ｆ）が可能となる。

上述の部品保持用吸着ノズル１３およびカートリッジ４０の取り出し作業においては、特に専用工具は必要とされず、単にクランプレバー１６の操作部１６ａを押圧操作することのみによって、これらを取り出すことができる。したがって高頻度で行う必要があるエアフィルタ４２の交換などのメンテナンス作業を、低コストで効率よく実行することができる。

上記説明したように、本実施の形態に示す部品装着装置では、装着ヘッド８に配置されるノズルユニット１１において、シャフト１２の外周面に対向して形成された１対のクランプレバー収納溝１２ｃにそれぞれクランプレバー１６を配置し、シャフト１２を周回して形成された環状溝１２ｂ内に配置された背当て部材１４、弾性部材１５より成るクランプレバー付勢手段２４によってクランプレバー１６を内側に押し付けることにより、クランプレバー１６に設けられた凸部を部品保持用吸着ノズル１３に設けられた係合部に係合させ、部品保持用吸着ノズル１３をシャフト１２に設けられた収納孔に保持させる構成としている。これにより、部品保持用吸着ノズル１３をノズルユニット１１に着脱自在に保持させる装着ヘッド８を備えた構成において、ノズルユニット１１の外径サイズを小型化して、装着ヘッド８におけるノズルピッチの縮小を実現することができる。

また本実施の形態に示す部品装着装置では、装着ヘッド８に配置されるノズルユニット１１において、背当て部材１４、弾性部材１５より成るクランプレバー付勢手段２４によって内側に押し付けられてノズルホルダとして機能し、シャフト１２の外周面に位置する支点凸部１６ｂを中心に縦回転方向に揺動自在なクランプレバー１６に、収納孔２０に挿入された部品保持用吸着ノズル１３の頭部３３ａに係合可能な第１の凸部１６ｄとエアフィルタ４２を備えたカートリッジ４０に係合可能な第２の凸部１６ｃとを設け、クランプレバー１６によって部品保持用吸着ノズル１３とカートリッジ４０とを保持するようにしている。これにより、部品保持用吸着ノズル１３から吸い込んだ空気を濾過するエアフィルタ４２を備えた構成において、ノズルホルダの小型化とともにエアフィルタ４２の長寿命化を達成し、さらにはエアフィルタ４２の交換作業を容易にすることができる。

また本実施の形態に示す部品装着装置では、装着ヘッド８に配置されるノズルユニット１１において、シャフト１２の収納孔２０の入口部分に頭部３３ａを収納した状態で部品保持用吸着ノズル１３をノズルホルダとしてのノズル保持部２５によって保持し、収納孔２０の入口部分よりも奥にカートリッジ４０を収納し、カートリッジ４０は、収納孔２０の内部空間を外側空間２０ｂと内側空間２０ｃとに分ける円筒体４１と、円筒体４１の外周面に装着されたエアフィルタ４２と、吸引されたエアを外側空間２０ｂへ導くカートリッジ内エア流路４３と、収納孔２０の内壁に接触するガイド部を有するガイド体４４とを有する構成とする。これにより、部品保持用吸着ノズル１３から吸い込んだ空気を濾過するエアフィルタ４２を備えた構成において、ノズルホルダの小型化とともにエアフィルタ４２の長寿命化を達成し、さらにはエアフィルタの交換作業を容易にすることができる。

また本実施の形態に示す部品装着装置用のカートリッジでは、頭部３３ａと吸引路３２ａとを有する部品保持用吸着ノズル１３と、頭部３３ａを収納孔２０の入口部分に収納した状態で部品保持用吸着ノズル１３をシャフト１２に装着するノズルホルダとしてのノズル保持部２５とを備えた部品装着装置において、収納孔２０の奥に収納される部品装着装置用のカートリッジ４０を、収納孔２０の内部空間を外側空間２０ｂと内側空間２０ｃとに分ける円筒体４１と、円筒体４１の外周面に装着されたエアフィルタ４２と、吸引されたエアを外側空間２０ｂへ導くカートリッジ内エア流路４３と、収納孔２０の内壁に接触するガイド部を有するガイド体４４とを有する構成とする。これにより、部品保持用吸着ノズルから吸い込んだ空気を濾過するエアフィルタを備えたカートリッジにおいて、ノズルホルダの小型化とともにエアフィルタの長寿命化を達成し、さらにはエアフィルタの交換作業を容易にすることができる。

また本実施の形態に示す部品保持用吸着ノズルでは、装着ヘッド８に配置されるノズルユニット１１において、シャフト１２の収納孔２０の入口部分に頭部３３ａを収納した状態で装着される部品保持用吸着ノズル１３を、内部に吸引路３２ａが形成された筒状の挿入部３２を有するノズル本体３０と、吸引路３２ａの延びる方向に沿って挿入部３２が挿入される挿入孔３３ｂを有するスリーブ３３と、挿入孔３３ｂに挿入された挿入部３２の外周面に形成されている溝部３２ｂに、スリーブ３３の側面から挿入孔３３ｂの中心に向かって貫通する結合部材挿入孔３３ｅを通じて挿入される結合部材１８と、結合部材１８を溝部３２ｂから抜けないように拘束する拘束部材１９とを備えた構成としている。これにより、分解および組立てが容易で部品を保持する能力の高い部品保持用吸着ノズルを提供することができる。

本発明の部品装着装置は、部品保持用吸着ノズルをノズルユニットに着脱自在に保持させる装着ヘッドを備えた構成において、ノズルユニットの外径サイズを小型化して、装着ヘッドにおけるノズルピッチの縮小を実現することができるという効果を有し、部品を吸着保持して基板に装着する分野において有用である。

１ 部品装着装置
８ 装着ヘッド
１１ ノズルユニット
１２ シャフト
１２ｂ 環状溝
１２ｃ クランプレバー収納溝
１２ｆ 支点凹部
１２ｇ 第２の横穴
１２ｈ 第１の横穴
１３ 部品保持用吸着ノズル
１４ 背当て部材
１５ 弾性部材
１６ クランプレバー
１６ａ 操作部
１６ｂ 支点凸部
１６ｃ 第２の凸部
１６ｄ 第１の凸部
１６ｅ 溝
１８ 結合部材
１８ａ 貫通部
１８ｂ 嵌合溝
１９ 拘束部材
２０ 収納孔
２０ｂ 外側空間
２０ｃ 内側空間
２４ クランプレバー付勢手段
２５ ノズル保持部
３０ ノズル本体
３１ ノズル先端部材
３２ 挿入部
３２ａ 吸引路
３２ｂ 溝部
３３ スリーブ
３３ａ 頭部
３３ｂ 挿入孔
３３ｃ 係合溝
３３ｅ 結合部材挿入孔
３４ ノズル本体付勢手段
４０ カートリッジ
４１ 円筒体
４１ａ 通気穴
４２ エアフィルタ
４３ カートリッジ内エア流路
４４ ガイド体
４５ ジョイント
４６ パッド

Claims (4)

1. 縦方向に細長く延び、負圧発生源に通じる吸引経路の終端部であって下方に開いた収納孔が内部に形成されたシャフトと、
   前記収納孔に挿入可能な頭部と内部に形成された吸引路とを有する部品保持用吸着ノズルと、
   前記シャフトの外周面に位置する支点を中心に前記シャフトの軸線に沿った縦回転方向に揺動自在であり、前記収納孔に挿入された前記頭部に係合可能な凸部と、前記支点を挟んで前記凸部とは反対側に延出して設けられた操作部と、を有し、前記操作部を前記シャフト側に押圧すると前記凸部が前記シャフトから離れる方向に揺動する少なくとも一つのクランプレバーと、
   前記シャフトの外周であって前記支点と前記凸部に挟まれた位置に形成された環状溝と、
   前記クランプレバーが前記環状溝と重なる位置で前記クランプレバーの外面に当接し、前記クランプレバーからはみ出した両端部が前記環状溝側に屈曲した背当て部材と、
   前記背当て部材の両端部に連結された状態で前記環状溝内に配置され、前記背当て部材を前記クランプレバーの外面に押し当てることにより前記凸部を前記頭部へ押付ける少なくとも一つの弾性部材と、を備えた、部品装着装置。
2. 前記クランプレバーの外面において前記環状溝と重なる位置には溝が形成されており、前記背当て部材は前記溝に当接する、請求項１に記載の部品装着装置。
3. 前記シャフトの外周面には、前記クランプレバーを収納する少なくとも一つのクランプレバー収納溝と前記凸部に対応する位置に設けた横穴とが形成され、
   前記クランプレバー収納溝に配置された前記クランプレバーの前記凸部は、前記横穴を挿通して前記頭部に係合可能である、請求項１もしくは２のいずれかに記載の部品装着装置。
4. 前記頭部には、前記凸部が係合する係合溝と前記係合溝よりも下方であって前記横穴よりも下方の前記収納孔の内面に当接する環状面とが形成されている、請求項３に記載の部品装着装置。

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