JP2008142880A - 部品移載装置及び表面実装機 - Google Patents

Abstract

【課題】移載精度を高めた表面実装機を提供する。
【解決手段】本発明の部品移載装置である表面実装機１０は吸着ノズル７０の嵌合軸部７１とノズルホルダ８０の嵌合孔８１とが嵌合可能に設けられ、嵌合軸部７１に設けた受け溝７５の上側となる受け面７６と、ノズルホルダ８０に設けた切欠部８６の下側となるストッパ面８８と、受け面７６及びストッパ面８８に当接するホルダーピン１００と、ホルダーピン１００をノズルホルダ８０の外側から内側方向に向けて押圧してホルダーピン１００を受け面７６及びストッパ面８８に押し当てることにより嵌合軸部７１の突当面７７が規制部８３Ａに当接する方向に付勢する保持バネ１１０とを備えている。これにより、吸着ノズル７０の固定位置精度を高めガタ付きを無くすことで、移載精度を高めることができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、部品を吸着ノズルにより吸着し運搬した後、所定位置に載置する部品移載装置及び表面実装機に関する。

この種の部品移載装置では、吸着ノズルをノズルホルダに着脱可能に取り付けるようにしており、その具体的構成としては、例えば下記特許文献１に記載のように、板バネとボールを用いたボールディテント構造によりノズルホルダに挿入された吸着ノズルを保持する構成が知られている。詳細には、吸着ノズルにはノズルホルダへの挿入方向に突出する嵌合軸部が設けられ、嵌合軸部の側面には受け溝が形成されている。一方、ノズルホルダには嵌合軸部が挿入される嵌合孔が設けられ、ノズルホルダの外面には嵌合孔内に貫通するようにしてボール収容孔が形成されている。このボール収容孔にはボールが収容されており、このボールは保持バネによりノズルホルダの外側から内側方向に向けて押圧され、ボールの一部が嵌合孔内に突出した状態に保持されている。嵌合軸部が嵌合孔内に挿入されると、嵌合孔内に突出したボールが受け溝に嵌まり込むことで嵌合軸部が嵌合孔に対して正規深さの嵌合位置に固定される。
特開平９−２５４０７０号公報

しかしながら、この構造では、受け溝及びボール収容孔の加工精度が吸着ノズルの固定位置精度に直結する構成であり、例えば受け溝の上下方向の開口寸法が正規寸法よりも大きめに形成されると、吸着ノズルのガタを発生させて上下方向の位置精度が低下する。このようなガタは、ボール収容孔の開口径が正規寸法よりも小さめに形成された場合でも、嵌合孔内に突出するボールの突出量が正規よりも小さくなるために、同様に発生する。また、このような位置精度の低下は、吸着ノズルの径方向及び周方向においても同様に起こり得る。そして、このように部品を吸着するための吸着ノズルの固定位置精度が低いことは、表面実装機にあっては部品の移載あるいは装着位置の精度が低く、周方向のガタを発生させると、部品吸着のため吸着ノズルが部品に接触する時、或いは部品載置のため、部品が被載置部に接触する時、吸着ノズルがノズルホルダに対して周方向に回動することが発生するので、部品を所定位置まで運搬しても吸着ノズルにより部品を周方向の所定位置に正しく載置できないことになる。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、吸着ノズルの固定位置精度を高めガタ付きを無くすことで、移載精度を高めることを目的とする。

本発明は、横移動可能に設けられた移載ヘッドに上下動する主軸を設け、その主軸に部品を吸着するための吸着ノズルが着脱可能とされる部品移載装置において、主軸の下端部を構成し、下向きに開口する円筒状の嵌合孔を有する筒状のノズルホルダが、下端部側面に、嵌合孔の軸心方向に対して交差する第２の方向の切欠部と、この切欠部と嵌合孔との相貫部に形成される開口部と、切欠部に嵌合し、全長が開口部の第２の方向の長さより長いホルダーピンと、このホルダーピンを切欠部へ付勢する保持バネとを備え、円筒状の軸部と、その軸部の側部に軸部の軸心方向に対して交差する第２の方向の溝部とを有する吸着ノズルが、ノズルホルダに装着された状態で、ホルダーピンが保持バネの付勢力で溝部に当接するようにされた構成としたところに特徴を有する。

この構成によると、ホルダーピンが保持バネの付勢力で第２の方向の溝部に当接する。これにより、吸着ノズルの周方向の位置が定まり、吸着ノズルのノズルホルダに対する周方向のガタ付きを無くすことができる。この結果、吸着ノズルにより部品を周方向の所定位置に正しく載置することができる。
嵌合孔の上部には嵌合装着される吸着ノズルの軸部が当接する規制部が設けられ、軸部が規制部に当接した吸着ノズルの嵌合装着状態において、ホルダーピンが保持バネの付勢力で溝部の上側となる受け面に当接する一方、ホルダーピンが切欠部の下側となるストッパ面にも当接するようにされた構成としたところに特徴を有する。
この構成によると、ホルダーピンが保持バネの付勢力で受け面とストッパ面とに当接する。これにより、吸着ノズルの上下方向の位置が定まり、吸着ノズルのノズルホルダに対する上下方向のガタ付きを無くすことができる。また、部品を吸着する場合、或いは装着する場合の下降ストロークを一定にすれば、下端部における吸着ノズルの先端の部品に対する位置を常に一定にすることができるので、吸着不良や載置不良、或いは吸着や載置時における部品への衝撃荷重が作用することを防止することができる。

本発明の実施態様として、次の構成が好ましい。
ストッパ面は、径方向外側ほど下方に変位する傾斜面をなす構成としてもよい。
この構成によると、吸着ノズルが周方向に回動しようとしても、保持バネが有する捩り弾性力によって回動が規制される。吸着ノズルに対して保持バネの捩り弾性力を超える回動力が加えられると、保持バネが捩られると共に吸着ノズルの受け面が回動する。受け面が回動すると、ホルダーピンの一端側が嵌合軸部の軸線と直交する面に沿って持ち上がってストッパ面から離間する一方、その他端側がストッパ面に点接触した状態になる。保持バネが捩られてその捩り弾性力が吸着ノズルの回動力を超えると、ホルダーピンの一端側は、保持バネの捩り弾性力により押し下げられ、受け面を押し下げつつ吸着ノズルを復帰方向に回動させ、吸着ノズルを嵌合位置に復帰させる。仮にストッパ面が嵌合軸部の軸線と直交する面に対して平行をなす場合には、吸着ノズルの回動に伴ってホルダーピンの一端側が持ち上がってもホルダーピンの外周面がストッパ面に線接触しているから、点接触している場合よりも大きな接触抵抗が発生し、この接触抵抗が吸着ノズルを復帰方向に回動させる際の妨げとなる。したがって、ホルダーピンの一端側を押し下げる際に発生するホルダーピンとストッパ面との間の接触抵抗を小さし、吸着ノズルが復帰方向へ回動する動作を高速化することができる。

保持バネは、ホルダーピンの外周面にホルダーピンの軸方向に沿って線接触する板バネにより構成としてもよい。
この構成によると、吸着ノズルが周方向に回動し、この回動に伴ってホルダーピンの一端側が回動したときに、保持バネがホルダーピンによって捩られる構成となり、ホルダーピンの捩り弾性を利用して吸着ノズルの回り止めを行うことができる。

保持バネには、ホルダーピンの両端部を挟む位置決め片が設けられている構成としてもよい。
この構成によると、ホルダーピンが軸方向に移動しても、ホルダーピンの両端部が位置決め片に接触するから、ホルダーピンが抜け落ちないように受け溝内に収容することができる。

保持バネは、複数のバネ板材を基端側ほど積層数が多くなるように積層して構成してもよい。
この構成によると、保持バネの基端側ほど弾性力を強くすることができると共に、バネ板材の積層数を変えることで簡易に弾性力を調整することができる。

移載ヘッドの可動範囲内に配設され吸着ノズルを収容し保持するノズル保持部材を備え、吸着ノズルは、ノズル保持部材に設けられた位置決め部と係合しノズル保持部材に対し溝部を周方向の所定位置に位置決めする位置合わせ部を有し、ノズルホルダは、主軸に対し切欠部を周方向所定位置に位置決めして主軸に連結するための連結部を有し、主軸は移載ヘッドに対し周方向に回転可能とされ、ノズルホルダに取り付けられた吸着ノズルをノズル保持部材へ収容する時、及びノズル保持部材に収容された吸着ノズルをノズルホルダへ取り付ける時に、主軸を周方向所定位置に位置決めして昇降させるようにした構成としてもよい。
このような構成によると、吸着ノズルの位置合わせ部とノズル保持部材の位置決め部とが係合するように主軸を周方向所定位置に位置決めして昇降させることにより、ノズルホルダに取り付けられた吸着ノズルをノズル保持部材に対して周方向の所定位置に位置決めして収容することができると共に、ノズル保持部材に収容された吸着ノズルをノズルホルダに対して周方向の所定位置に位置決めして取り付けることができる。したがって、ホルダーピンが吸着ノズルの溝部に対して当接可能となる周方向所定位置に吸着ノズル及びノズルホルダを位置決めすることができる。

本発明の部品移載装置は、部品供給部と基板搬送手段を備え、基板搬送手段上の基板に部品を実装する表面実装機としてもよい。
これにより、部品の装着位置精度が高い表面実装機を提供することができる。

本発明の吸着ノズルは、横移動可能に設けられた移載ヘッドに上下動する主軸と、その主軸の下端部を構成し、下向きに開口する円筒状の嵌合孔を有する筒状のノズルホルダと、このノズルホルダの下端部側面において嵌合孔の軸心方向に対して交差する第２の方向に形成された切欠部と、この切欠部と嵌合孔との相貫部に形成される開口部と、切欠部に嵌合し、全長が開口部の第２の方向の長さより長いホルダーピンと、このホルダーピンを切欠部へ付勢する保持バネとを備えた吸着ノズル装着部に着脱可能に取り付けられる吸着ノズルであって、ノズルホルダの嵌合孔と嵌合する円筒状の軸部と、その軸部の側部に軸部の軸心方向に対して交差する第２の方向に延びて形成され、ホルダーピンが保持バネの付勢力で当接する溝部とを備える構成としてもよい。

また、本発明の吸着ノズルは、嵌合孔の上部には嵌合装着される吸着ノズルの軸部が当接する規制部が設けられ、軸部が規制部に当接した吸着ノズルの嵌合装着状態において、ホルダーピンが保持バネの付勢力で溝部の上側となる受け面に当接する一方、ホルダーピンが切欠部の下側となるストッパ面にも当接する構成としてもよい。

本発明のノズルホルダは、下向きに開口する円筒状の嵌合孔を有する筒状に形成され、嵌合孔と嵌合する円筒状の軸部と、その軸部の側部に軸部の軸心方向に対して交差する第２の方向の溝部とを有する部品吸着用の吸着ノズルが着脱可能とされると共に、横移動可能に設けられた移載ヘッドにおいて上下動する主軸の下端部に取り付けられるノズルホルダであって、下端部側面に、嵌合孔の軸心方向に対して交差する第２の方向の切欠部と、この切欠部と嵌合孔との相貫部に形成される開口部と、切欠部に嵌合し、全長が開口部の第２の方向の長さより長いホルダーピンと、このホルダーピンを切欠部へ付勢する保持バネとを備え、軸部が嵌合孔に嵌合した状態で、ホルダーピンが保持バネの付勢力で溝部に当接するようにされた構成としてもよい。

本発明によると、吸着ノズルの固定位置精度を高めることで、移載精度を高めることができる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１２によって説明する。
本発明の一実施形態にかかる表面実装機１０は、図１及び図２に示すように、基台１１上に配置されてプリント基板（以下、略して基板という）Ｂを搬送する一対のコンベア（本発明の「基板搬送手段」に相当する。）２０と、両コンベア２０の両側に配置された部品供給部３０と、基台１１の上方に設けられた電子部品実装用の移載ヘッド４０とを備えている。なお、基台１１上における移載ヘッド４０の可動範囲内（図２における基台１１上の右寄り）には、部品の種類に応じてあるいはメンテナンス等の際に吸着ノズル７０を適宜交換可能なノズル交換ステーション（本発明の「ノズル保持部材」に相当する。）３４が配設されている。

部品供給部３０は、コンベア２０を挟んだ両側においてそれぞれ上流部と下流部の合計４箇所に設けられている。各部品供給部３０には、テープフィーダ等の複数の部品供給装置５０を並列配置可能な部品供給装置取付部６０が設けられている。

移載ヘッド４０は、部品供給部３０から電子部品をピックアップして基板Ｂ上に装着し得るように、部品供給部３０と基板Ｂ上の実装位置とに亘る領域を移動可能となっている。具体的には、移載ヘッド４０は、Ｘ軸方向（コンベア２０の基板搬送方向）に延びる移載ヘッド支持部材４２に移動可能に支持され、この移載ヘッド支持部材４２はその両端部においてＹ軸方向（水平面内でＸ軸と直交する方向）に延びるガイドレール４３に移動可能に支持されている。そして、移載ヘッド４０は、Ｘ軸モータ４４によりボールねじ軸４５を介してＸ軸方向の駆動が行われ、移載ヘッド支持部材４２は、Ｙ軸モータ４６によりボールねじ軸４７を介してＹ軸方向の駆動が行われるようになっている。

また、移載ヘッド４０には、複数の主軸４１がＸ軸方向に並んで搭載されている。各主軸４１はＺ軸モータ（図示せず）を駆動源とする昇降機構により上下方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向）に駆動されるとともに、Ｒ軸モータ（図示せず）を駆動源とする回転駆動機構により回転方向に駆動されるようになっている。なお図２において、符号１２は撮像装置であって、移載ヘッド４０で吸着された電子部品の状態を撮像して、電子部品の主軸４１に対する位置ずれ（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、或いはＲ軸方向）を検出できるようにしている。撮像装置１２には主軸４１の下端部を側方から撮像する不図示のサイドビューカメラも配備されている。

主軸４１は円筒状をなし、主軸４１の内部は図外の空気圧供給手段によって、部品吸着から部品運搬中及び主軸４１の下降中に負圧が、部品を装着する瞬間には正圧が、それぞれ供給されるようになっている。主軸４１の下端には、後述するノズルホルダ８０を装着するための装着軸部４９が下方に突出して形成されている。装着軸部４９の内周面における下端側は拡径されており、この拡径部４８の上端部には段差が形成され、この段差部が拡径部４８に収容された圧縮コイルスプリングＳの上端側に対するバネ受け部とされている。

ノズルホルダ８０は円筒状をなし、主軸４１に対して軸方向移動可能に連結されている。ノズルホルダ８０の上端側には主軸４１の装着軸部４９と嵌合する装着凹部８２が形成され、ノズルホルダ８０の下端側には実装段取り中或いは実装中適宜交換される、後述する吸着ノズル７０の嵌合軸部（本発明の「軸部」に相当する。）７１と嵌合する嵌合孔８１が下向きに開口して形成されている。ノズルホルダ８０において嵌合孔８１と装着凹部８２との間には中間壁８３が設けられ、中間壁８３の中心付近には嵌合孔８１の内部と装着凹部８２の内部とを連通する連通孔８４が貫通して形成されている。連通孔８４は、圧縮コイルスプリングＳの径寸法よりも小さめに形成され、連通孔８４の上端側開口縁部と主軸４１の拡径部４８の上端側段差部との間に圧縮コイルスプリングＳが組み込まれ、これによりノズルホルダ８０を常時下方に付勢している。なお、嵌合孔８１の開口縁部には、嵌合孔８１の内部から軸方向外側に向けて間口が広くなる傾斜面を設けることにより、吸着ノズル７０の嵌合軸部７１を嵌合孔８１内に挿入するときの案内を行う誘い込み面８１Ａが形成されている。

中間壁８３の下面（本発明の「規制部」に相当し、以下、規制部という。）８３Ａは、フライス加工等により嵌合孔８１の軸方向と直交するように平面出しがなされ、ノズルホルダ８０の下端から嵌合孔８１の奥端までの長さＬ１が設定長さに対して許容誤差範囲内に入るように寸法出しがなされている。

主軸４１の装着軸部４９のうち拡径部４８より上方部分には、固定孔９１が径方向に貫通して形成されている。固定孔９１には、固定ピン９０がタイトフィットで嵌合して固定されており、固定ピン９０の一端側が固定孔９１から突出した状態となっている。ノズルホルダ８０は通常主軸４１に取り付けられたまま工場出荷されるので、主軸４１の一部を構成すると考えることができる。ノズルホルダ８０は、メンテナンス時に必要に応じ、固定ピン９０を外すことで交換可能とされる。
一方、ノズルホルダ８０の装着凹部８２には、長孔８５が径方向に貫通して形成されている。長孔８５は図５に示すように上下方向に長い形態をなし、拡径部４８内に圧縮コイルスプリングＳが装着されることで、ノズルホルダ８０が装着軸部４９に対して下方に付勢され、長孔８５の上端が固定ピン９０に当接することで、上下方向の位置決めがなされる。後述する吸着ノズル７０の先端に上方への衝撃力が作用する時には、圧縮コイルスプリングＳが撓むことで衝撃を吸収する（バフィング機能）ことができると共に、圧縮コイルスプリングＳの弾発力によってノズルホルダ８０を元の位置に復帰させることができる。
なお、長孔８５及び固定ピン９０は、本発明の「連結部」に相当し、次述するノズルホルダ８０の切欠部８６を主軸４１に対し周方向所定位置に位置決めしてノズルホルダ８０が主軸４１に連結される。

ノズルホルダ８０には、嵌合孔８１の軸心方向に対して直交する方向（本発明の「第２の方向」に相当する。）に切り欠かれた切欠部８６を設け、これにより嵌合孔８１との相貫部に開口部８９が形成されている。この開口部８９は切欠部８６の中央部において嵌合孔８１の内部と外部とを連通する。この開口部８９を挟む両側に配されて後述するホルダーピン１００の両端部を支承する一対の支承面８７が形成されている。また切欠部８６を構成する壁面のうち下側となる壁面には、上向きのストッパ面８８が形成されている。

ノズルホルダ８０における切欠部８６より上方には、図３に示すように、切欠部８６に連なる装着面１１１が形成されている。装着面１１１のうち切欠部８６とは反対側の端部には、ノズルホルダ８０の中間壁８３を貫通して連通孔８４に達する一対のネジ孔１１２が形成されており、一対のネジ１１３を保持バネ１１０の基端側に設けた一対の貫通孔に挿通させて両ネジ孔１１２に螺合することにより、保持バネ１１０の基端部が装着面１１１に固定されている。

所謂片持ちバネとなる保持バネ１１０は長さの異なる３枚のバネ板材から構成され、３枚のバネ板材のうち装着面１１１側のバネ板材が最も長く、基端側からの長さが徐々に短くなるようにして積層されている。すなわち、保持バネ１１０は、複数のバネ板材を基端側ほど積層数が多くなるように積層することにより、その基端側ほど弾性変形しにくくなるように構成されている。

ホルダーピン１００は円柱状をなし、図３及び図４に示すように、保持バネ１１０によってノズルホルダ８０の外側から内側方向に向けて押圧された状態で、切欠部８６内に配置されている。ホルダーピン１００の外周面は保持バネ１１０の先端側と線接触している。またホルダーピン１００は、ノズルホルダ８０の開口部８９の第２の方向の長さより長く形成され、保持バネ１１０の付勢力によりホルダーピン１００の両端部は両支承面８７に当接した状態で、図６に示すように、切欠部８６内に保持される。このとき、ホルダーピン１００の外周面の一部は、切欠部８６の開口部８９を通して嵌合孔８１内に突出する。

なお、保持バネ１１０の構成板材のうち最も長いバネ板材の先端側における両側縁には、一対の位置決め片１１４が互いに対向するようにして折り曲げ形成されている。両位置決め片１１４は、切欠部８６に配置されたホルダーピン１００の両端部を挟むことにより、ホルダーピン１００が軸方向に抜け落ちることを防ぐ。

吸着ノズル７０は円筒状をなす軸部を有し、この軸部の軸方向中央付近には、径方向に突出するフランジ部７２が形成されている。吸着ノズル７０のうちフランジ部７２の上方には、ノズルホルダ８０の嵌合孔８１内に挿入される嵌合軸部７１が設けられている。嵌合軸部７１の先端面（以下、突当面という。）７７は、嵌合軸部７１が嵌合孔８１に対して正規深さの嵌合位置に至ると、規制部８３Ａに当接することで、嵌合軸部７１の嵌合孔８１の奥側への移動を規制する。

突当面７７は、フライス加工等により嵌合軸部７１の軸方向と直交する方向に平面出しがなされ、規制部８３Ａと面接触するように形成されている。さらに吸着ノズル７０の下端から突当面７７までの長さＬ２は、設定長さに対して許容誤差範囲内に入るように寸法出しがなされている。

一方、吸着ノズル７０の軸部のうちフランジ部７２の下方には、部品を吸着する部品吸着部７８が設けられている。部品吸着部３８の下端部には、大型の電子部品を吸着する場合に用いられる吸着パッド（図示せず）が装着可能とされている。吸着ノズル７０は、小型のチップ部品に対しては吸着パッドがない状態で、大型の電子部品には吸着パッドが装着された状態で、部品吸着時に図外の空気圧供給手段から主軸４１、ノズルホルダ８０、及び吸着ノズル７０を通して負圧が供給され、その負圧による吸引力で電子部品を吸着してピックアップできるようになっている。

吸着ノズル７０の嵌合軸部７１の先端縁部には、先端側に向かうにつれて径寸法が小さくなる傾斜面を設けることにより、嵌合軸部７１を嵌合孔８１内に挿入する際の案内を行う案内面７３が周設されている。また、吸着ノズル７０の嵌合軸部７１の先端縁部には、嵌合孔８１内に入り込んだホルダーピン１００の外周面に接触し、ホルダーピン１００がノズルボルダ８０の内側から外側方向に変位しつつ嵌合軸部７１の外周面に乗り上げて嵌合を行う際の操作力を軽減させる乗り上げ面７４が形成されている。

吸着ノズル７０の嵌合軸部７１のうち、乗り上げ面７４と軸方向に対応するフランジ部７２寄りの位置には、本発明の溝部となる受け溝７５が形成されている。受け溝７５は、嵌合位置に至った嵌合軸部７１のうち切欠部８６と対応する部分を、嵌合軸部７１の軸心方向に対して直交する方向（本発明の「第２の方向」に相当し、本実施形態では嵌合孔８１の軸心方向に対して直交する方向と同じ方向である。）に切り欠くことにより形成されている。受け溝７５を構成する壁面のうち上側（嵌合軸部７１の先端側）となる壁面は、受け面７６とされている。

吸着ノズル７０の嵌合軸部７１をノズルホルダ８０の嵌合孔８１に挿入すると、ホルダーピン１００が嵌合軸部７１により切欠部８６内でストッパ面８８に当接しながら押し上げられる。嵌合軸部７１をさらに嵌合孔８１に押し込むと、受け溝７５の受け面７６が軸方向において、ホルダーピン１００の位置に一致するようになり、ホルダーピン１００が保持バネ１１０の付勢力によりストッパ面８８に当接しながら受け面７６に当接する位置まで押し戻される。図７ないし図９はこの状態を示している。なお、図８は図５に示す平面図のIII−III線断面図であって、図面の簡略化のために保持バネ１１０を省略してある。また、図１０は図８に示す断面図のI−I線断面図を示し、図１１は図８に示す断面図のII−II線断面図を示している。このようにホルダーピン１００は、嵌合軸部７１が嵌合孔８１に対して嵌合位置にあるときに保持バネ１１０とストッパ面８８と受け面７６との３面のみにより線接触した状態で拘束される。

さらに受け面７６は、嵌合軸部７１の軸心を中心として径方向外側ほど上方（嵌合軸部７１の先端側）に変位する傾斜面をなしている。したがって、保持バネ１１０は、ホルダーピン１００をノズルホルダ８０の外側から内側方向に押圧し、ホルダーピン１００がストッパ面８８から抗力を受けると共に嵌合孔８１の奥側へ向かう方向の力を受け面７６に付与することで、突当面７７が規制部８３Ａに当接する方向（上方）に吸着ノズル７０を付勢することができる。当然のことながら、保持バネ１１０は、嵌合軸部７１の外周面が嵌合孔８１の内周面（図７のＣ部）に当接する径方向に対しても付勢することができる。

本実施形態は以上のような構造であって、続いてその作用を説明する。
まず、吸着ノズル７０をノズルホルダ８０に取り付ける動作について説明する。吸着ノズル７０の嵌合軸部７１をノズルホルダ８０の嵌合孔８１内に挿入する際には、誘い込み面８１Ａ及び案内面７３の案内機能により嵌合軸部７１の先端を嵌合孔８１に対して円滑に挿入することができる。吸着ノズル７０の挿入途上では、乗り上げ面７４がホルダーピン１００の外周面に接触し、保持バネ１１０を外方に撓み変形させつつホルダーピン１００をノズルホルダ８０の内側から外側方向に変位させて、ホルダーピン１００が嵌合軸部７１の外周面に乗り上げる。そのまま吸着ノズル７０を嵌合孔８１内に挿入すると、図７に示すように、ホルダーピン１００が受け溝７５内に嵌まり込んで、ホルダーピン１００の外周面が受け溝７５の受け面７６と線接触し、突当面７７が規制部８３Ａに当接することで、吸着ノズル７０が嵌合位置に到達する。このときホルダーピン１００は、保持バネ１１０からノズルホルダ８０の外側から内側方向に押圧されることにより、ストッパ面８８から抗力を受けると同時に、受け面７６は、ホルダーピン１００から嵌合孔８１の奥側に向かう方向に力を受ける。したがって、保持バネ１１０はホルダーピン１００を介して突当面７７が規制面８８に当接する方向に付勢し、嵌合軸部７１が嵌合孔８１に対して嵌合位置に保持される。

続いて、主軸４１を下降して吸着ノズル７０で電子部品を吸着しようとする時、吸着ノズル７０の先端が電子部品に接触し吸着ノズル７０にＲ軸方向の回転外力が作用する場合や、吸着時の部品の方向と装着時の部品の方向とが違う場合に、主軸４１がＲ軸モータにより回動されるが、この回動停止時の慣性力で吸着ノズル７０にＲ軸方向の回転外力が作用する場合の動作について説明する。図９は図８における吸着ノズル７０が回動した状態を示した図である。また、図１２は図９に示す断面図のIV−IV線断面図を示し、図９におけるＡ部とは、図１２におけるホルダーピン１００と受け面７６とが接触した部分における断面のうち二点破線Ａで示した位置における断面を示し、図９におけるＢ部とは、同二点破線Ｂで示した位置における断面を示している。

吸着ノズル７０が周方向に回動しようとすると、保持バネ１１０の捩り弾性力により吸着ノズル７０の回動が規制される。吸着ノズル７０の回動力が保持バネ１１０の捩り弾性力を超えると、保持バネ１１０がホルダーピン１００と共に半時計回りに捩られると共に受け面７６が図１１に示す状態から図１２に示す状態へ半時計回りに回動する。このときホルダーピン１００は、図９に示すように、ホルダーピン１００のＡ部（図示奥側部分）が持ち上がる。保持バネ１１０の捩り変位量が増加するにしたがって保持バネ１１０の捩り弾性力が増加し、保持バネ１１０の捩り弾性力が吸着ノズル７０の回動力を超えると、ホルダーピン１００のＡ部が押し下げつつ、保持バネ１１０が捩り弾性によって時計回り方向に復帰する。そして、受け面７６が時計回り方向に回動し、吸着ノズル７０が嵌合位置に復帰する。したがって、保持バネ１１０の捩り弾性を利用して吸着ノズル７０の周方向における回り止めを行うことができる。

吸着ノズル７０は基板の種類に応じて段取り替えにおいて交換が行われ、さらに本実施形態のようにノズル交換ステーション３４のある実装機においては、一つの基板への実装中においても吸着ノズル７０の交換が行われることがある。このように、吸着ノズル７０をノズルホルダ８０に対して繰り返し脱着すると、ホルダーピン１００の外周面と受け溝７５の受け面７６及びストッパ面８８との接触部分が摩耗してくるおそれがある。しかし、これらが摩耗しても、突当面７７と規制面８８については互いに面接触しているから、ほとんど摩耗することはない。したがって、ホルダーピン１００の外周面と受け溝７５の受け面７６及びストッパ面８８との接触部分が摩耗しても、吸着ノズル７０を上方に押し込むことができる程度の摩耗であれば、突当面７７と規制面８８とが面接触して吸着ノズル７０の固定位置に変化を生じさせず、吸着ノズル７０が所定の嵌合位置に固定される。

以上のように本実施形態では、次に示す効果を奏することができる。
１．吸着ノズル７０の軸方向、径方向、及び周方向のいずれの方向に対してもガタ付きを無くして嵌合位置に保持することができる。
２．ホルダーピン１００とストッパ面８８及び受け面７６との接触部分が摩耗した場合でも吸着ノズル７０を所定の嵌合位置に固定することができる。
３．ホルダーピン１００の外周面とストッパ面８８及び受け面７６とが線接触しているから、ボールを用いて点接触させる場合よりも摩耗しにくく、吸着ノズル７０の耐久性を高めることができる。

４．保持バネ１１０の捩り弾性を利用しているから、吸着ノズル７０が周方向におけるいずれの方向に回動した場合でも、一つの保持バネ１１０で回り止めを行うことができる。
５．バネ板材の積層枚数や長さ寸法等を調整することにより保持バネ１１０の弾性力や撓み形状等を容易に調整可能である。
６．吸着ノズル７０のガタ付きが低減することで、電子部品を基板に実装する際の装着精度をより高めることができる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図１３及び図１４によって説明する。実施形態２は実施形態１におけるノズルホルダ８０のストッパ面８８の傾斜角度を変更したものであって、その他の重複する構造、作用、及び効果についてはそれらの説明を省略する。なお、図１３及び図１４においては図面の簡略化のため、保持バネ１１０を省略してある。また、図１４は図１３における吸着ノズル７０を回動させた状態を示した図であって、図１４におけるＡ部とは、実施形態２において図１２の二点破線Ａに相当する断面を示し、図１４におけるＢ部とは、同二点破線Ｂに相当する断面を示している。

本実施形態におけるノズルホルダ１２０のストッパ面１２１は、嵌合孔８１の軸心を基準として径方向外側ほど下方に変位する傾斜面をなしている。ホルダーピン１００は、嵌合軸部７１が嵌合位置にあるときにはストッパ面１２１と線接触した状態となっている。ここで、吸着ノズル７０に対して保持バネ１１０の捩り弾性力を超える回動力が周方向に作用すると、吸着ノズル７０の嵌合軸部７１の受け面７６が周方向に回動すると共に、受け面７６の回動に伴ってホルダーピン１００が回動し、保持バネ１１０が捩られる。このときホルダーピン１００のＡ部（図示奥側部分）が持ち上がってストッパ面１２１から離間することにより、ホルダーピン１００のＢ部（図示手前側部分）がストッパ面１２１と点接触した状態となる。そして、保持バネ１１０の捩り弾性力が吸着ノズル７０の回動力を超えると、保持バネ１１０の捩り弾性によりホルダーピン１００のＡ部が押し下げられ、ホルダーピン１００が回動すると共に、受け面７６が復帰方向に回動し、ホルダーピン１００のＡ部がストッパ面１２１と接触して、吸着ノズル７０が所定の嵌合位置に復帰する。仮にホルダーピン１００がストッパ面１２１と線接触した状態のままだとすると、ホルダーピン１００が復帰方向に回動しようとしても、点接触の場合よりも接触抵抗が大きくなるため、吸着ノズル７０を嵌合位置に復帰させる動作速度が低下してしまう。したがって、本実施形態によると、吸着ノズル７０を周方向に回動させた位置から嵌合位置に復帰させるまでの復帰動作を高速化することができるという効果を有している。

＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３を図１５ないし図１７によって説明する。実施形態３の表面実装機１０は、実施形態１の表面実装機１０と同様の構造であって、重複する構造説明については省略し、本実施形態に関連する構造についてのみ説明する。すなわち本実施形態では、ノズルホルダ８０に取り付けられた吸着ノズル７０を基台１１上に設けられたノズル交換ステーション３４に対して周方向の所定位置に位置決めして収容可能とすると共に、ノズル交換ステーション３４に収容された吸着ノズル７０をノズルホルダ８０に対して周方向所定位置に装着可能とすることにより、自動で吸着ノズル７０のノズル交換を行った場合においてもホルダーピン１００が受け溝７５と当接可能となるようにしたものである。

まず、ノズルホルダ８０側の構造について説明する。ノズルホルダ８０の切欠部８６と主軸４１の固定孔９１の周方向位相差は０度±２度となるように設定されている。主軸４１の固定孔９１に圧入された固定ピン９０の突出方向がＹ軸方向手前側となるようにＲ軸モータを調整し、この位置をＲ軸方向原点として制御装置に認識させる。そして、主軸４１をＲ軸方向原点位置にし、ノズルホルダ８０を主軸４１に装着すれば、ノズルホルダ８０の切欠部８６は、Ｙ軸方向手前側となる。

次に、吸着ノズル７０側の構造について説明する。吸着ノズル７０のフランジ部７２には、切欠き（本発明の「位置合わせ部」に相当する。）７２ａが形成されている。この切欠き７２ａと受け溝７５の周方向位相差は０度±２度となるように設定されている。そして、主軸４１がＲ軸方向原点位置にあるときにノズルホルダ８０に吸着ノズル７０を装着すると、ホルダーピン１００が受け溝７５に当接し、切欠き７２ａがＹ軸方向手前側となる。

続いて、ノズル交換ステーション３４側の構造について説明する。ノズル交換ステーション３４には、図１５ないし図１７に示すように、吸着ノズル７０のフランジ部７２が収容される大径の第１凹部３８ａと部品吸着部７８が収容される小径の第２凹部３８ｂとからなる複数のノズル保持部３８が設けられている。このノズル保持部３８には、吸着ノズル７０の嵌合軸部７１が上方に突出した状態で各種の吸着ノズル７０が収容されるようになっている。

また、ノズル交換ステーション３４には、フランジ部７２の上面の両側辺部を係止することにより、各吸着ノズル７０をノズル保持部３８に保持させるシャッター部材３５がスライド自在に設置されると共に、吸着ノズル７０の切欠き７２ａに係合される位置決めピン（本発明の「位置決め部」に相当する。）３６が第１凹部３８ａの一側辺部におけるＹ軸方向手前側に突設されている。この結果、吸着ノズル７０をノズル保持部３８内に収容させると、位置決めピン３６が吸着ノズル７０の切欠き７２ａと係合した状態となり、吸着ノズル７０の受け溝７５がノズル保持部３８に対して周方向の所定位置に定まる。

シャッター部材３５は、吸着ノズル７０のフランジ部７２よりもやや大きい径を有する複数の円弧状切欠き３５ａが所定の間隔で形成されたプレート材からなり、ノズル交換ステーション３４の上面に沿ってスライド操作可能である。そして、シャッター部材３５は、図１６に示すように、対向する円弧状切欠き３５ａの間にノズル保持部３８が位置して両円弧状切欠き３５ａの間を通してノズル保持部３８内に吸着ノズル７０が進入可能となる開放位置と、図１７に示すように、各円弧状切欠き３５ａが相隣接するノズル保持部３８の間に位置してノズル保持部３８に収容された吸着ノズル７０を突出部３５ｂで保持可能とする係止位置とに変位するように構成されている。

本実施形態は以上のような構造であって、続いてその作用を説明する。
まず、吸着ノズル７０を交換する時には、シャッター部材３５を図１６に示す開放位置に変位させることにより空きノズル保持部３８内に吸着ノズル７０を受入れ可能にすると共に、主軸４１をＲ軸方向原点位置とした上で降下させることにより、ノズルホルダ８０に装着された吸着ノズル７０を空きノズル保持部３８内に収容させる。そして、シャッター部材３５を図１７に示す係止位置にスライドさせ、吸着ノズル７０のフランジ部７２をシャッター部材３５に係止させた後に、主軸４１を上昇させて吸着ノズル７０をノズルホルダ８０から離脱させる。

次に、移載ヘッド４０を別の吸着ノズル７０が収容されているノズル保持部３８の中心部上方に移動させる。そして、シャッター部材３５を開放位置に変位させ、吸着ノズル７０の保持状態を解除すると共に、主軸４１をＲ軸方向原点位置とした上で降下させることにより、吸着ノズル７０をノズルホルダ８０に装着させて吸着ノズル７０の交換が完了する。このとき、ノズルホルダ８０のホルダーピン１００が受け溝７５に当接し、吸着ノズル７０が所定の固定位置に定まる。この後、主軸４１を上昇させる。

なお、吸着ノズル７０の非交換時には、ノズル交換ステーション３４のノズル保持部３８内に吸着ノズル７０が収容された状態で、シャッター部材３５が係止位置にセットされることにより、吸着ノズル７０のフランジ部７２がシャッター部材３５に係止して吸着ノズル７０がノズル保持部３８内に保持される。このとき、位置決めピン３６が吸着ノズル７０の切欠き７２ａに係合することにより、吸着ノズルの受け溝７５がノズル保持部３８に対して周方向の所定位置に位置決めされる。

以上のように、本実施形態では、自動でノズル交換を行った場合であっても、吸着ノズル７０が周方向所定位置に位置決めされた状態でノズル保持部３８内に収容することができ、吸着ノズル７０の受け溝７５とノズルホルダ８０のホルダーピン１００とを当接させることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）本実施形態ではホルダーピン１００及び保持バネ１１０を吸着ノズル７０に対して１箇所設けたものを例示しているが、本発明によると、複数箇所設けたものでもよく、例えば吸着ノズル７０に対して径方向に対向する位置に２箇所設けるようにしてもよい。
（２）本実施形態ではノズルホルダ８０が円筒状のものを例示しているが、本発明によると、ノズルホルダ８０は円孔の嵌合孔８１を有していれば外形は他の形態であってもよく、例えばノズルホルダ８０の外形は角形としてもよい。

（３）本実施形態では突当面７７が規制部８３Ａに当接して吸着ノズル７０の嵌合位置が決定されるものを例示したが、本発明によると、例えばフランジ部７２が嵌合孔８１の開口縁部に当接して吸着ノズル７０の嵌合位置が決定されるようにしてもよい。すなわち、フランジ部７２が本発明の「突当面」に相当し、嵌合孔８１の開口縁部が本発明の「規制面」に相当するものであってもよい。
（４）本実施形態では複数のバネ板材からなる保持バネ１１０を例示しているが、本発明によると、保持バネはコイルバネであってもよい。

（５）本実施形態では複数のバネ板材を積層してなる保持バネ１１０を例示しているが、本発明によると、１枚のバネ板材からなる保持バネであってもよい。
（６）本実施形態では本発明における部品移載装置を表面実装機１０に適用したものを例示しているが、本発明によると、ＩＣ部品を検査するために部品を検査ソケットに順次運搬載置する、所謂ＩＣハンドラーと呼ばれる部品検査装置に適用したものであってもよい。
（７）本実施形態では切欠部８６として嵌合孔８１の軸心方向に対して直交する方向に形成したものを例示したが、本発明によると、切欠部８６は嵌合孔８１の軸心方向と交差する第２の方向に形成したものでもよい。この場合、受け溝７５は嵌合軸部７１の軸心方向と交差する前記第２の方向に形成したものとすればよい。要するに、切欠部８６と受け溝７５の切り欠き方向が共に同じ方向（第２の方向）であれば、切欠部８６の切り欠き方向は嵌合孔８１の軸心方向に対して直交する方向でなくてもよく、受け溝７５の切り欠き方向は嵌合軸部７１の軸心方向に対して直交する方向でなくてもよい。

実施形態１における表面実装機を示す正面図 その平面図 その吸着ノズル及びノズルホルダが分解された状態を示す分解斜視図 その吸着ノズル及びノズルホルダが組み立てられた状態を示す斜視図 その吸着ノズル及びノズルホルダが組み立てられた状態を示す平面図 その吸着ノズルがノズルホルダから離脱した状態を示す断面図 その吸着ノズルがノズルホルダに取り付けられた状態を示す断面図（図５におけるIII−III線断面図） その嵌合位置にあるホルダーピンが受け面及びストッパ面に接触している状態を示す断面図 その図８における吸着ノズルが回動した状態を示す断面図 その嵌合位置にあるホルダーピンの両端部が両支承面から浮いた位置にある状態を示す断面図（図８におけるI−I線断面図） その嵌合位置にあるホルダーピンの外周面と受け面とが線接触した状態を示す断面図（図８におけるII−II線断面図） その図１１における吸着ノズルが回動した状態を示す断面図（図９におけるIV−IV線断面図） 実施形態２において嵌合位置にあるホルダーピンが受け面及びストッパ面に接触している状態を示す断面図 その図１３における吸着ノズルが回動した状態を示す断面図 実施形態３においてノズル保持部に吸着ノズルを収容した状態を示す断面図 そのノズル保持部に吸着ノズルを収容した状態を示す断面図 その吸着ノズルの保持状態を示す平面図

符号の説明

１０…表面実装機
３４…ノズル交換ステーション（ノズル保持部材）
３６…位置決めピン（位置決め部）
４０…移載ヘッド
４１…主軸
７０…吸着ノズル
７１…嵌合軸部（軸部）
７２ａ…切欠き（位置合わせ部）
７５…受け溝（溝部）
７６…受け面
７７…突当面
８０，１２０…ノズルホルダ
８１…嵌合孔
８３Ａ…規制部
８５…長孔（連結部）
８６…切欠部
８８，１２１…ストッパ面
８９…開口部
１００…ホルダーピン
Ｂ…プリント基板

Claims (11)

1. 横移動可能に設けられた移載ヘッドに上下動する主軸を設け、その主軸に部品を吸着するための吸着ノズルが着脱可能とされる部品移載装置において、
   前記主軸の下端部を構成し、下向きに開口する円筒状の嵌合孔を有する筒状のノズルホルダが、
   下端部側面に、前記嵌合孔の軸心方向に対して交差する第２の方向の切欠部と、
   この切欠部と前記嵌合孔との相貫部に形成される開口部と、
   前記切欠部に嵌合し、全長が前記開口部の前記第２の方向の長さより長いホルダーピンと、
   このホルダーピンを前記切欠部へ付勢する保持バネとを備え、
   円筒状の軸部と、その軸部の側部に前記軸部の軸心方向に対して交差する前記第２の方向の溝部とを有する前記吸着ノズルが、前記ノズルホルダに装着された状態で、前記ホルダーピンが前記保持バネの付勢力で前記溝部に当接するようにされたことを特徴とする部品移載装置。
2. 前記嵌合孔の上部には嵌合装着される前記吸着ノズルの前記軸部が当接する規制部が設けられ、前記軸部が前記規制部に当接した前記吸着ノズルの嵌合装着状態において、
   前記ホルダーピンが前記保持バネの付勢力で前記溝部の上側となる受け面に当接する一方、前記ホルダーピンが前記切欠部の下側となるストッパ面にも当接するようにされたことを特徴とする請求項１に記載の部品移載装置。
3. 前記ストッパ面は、径方向外側ほど下方に変位する傾斜面をなしている請求項２に記載の部品移載装置。
4. 前記保持バネは、前記ホルダーピンの外周面に前記ホルダーピンの軸方向に沿って線接触する板バネにより構成されている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の部品移載装置。
5. 前記保持バネには、前記ホルダーピンの両端部を挟む位置決め片が設けられている請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の部品移載装置。
6. 前記保持バネは、複数のバネ板材を基端側ほど積層数が多くなるように積層して構成されている請求項４または請求項５に記載の部品移載装置。
7. 前記移載ヘッドの可動範囲内に配設され前記吸着ノズルを収容し保持するノズル保持部材を備え、
   前記吸着ノズルは、前記ノズル保持部材に設けられた位置決め部と係合し前記ノズル保持部材に対し前記溝部を周方向の所定位置に位置決めする位置合わせ部を有し、
   前記ノズルホルダは、前記主軸に対し前記切欠部を周方向所定位置に位置決めして前記主軸に連結するための連結部を有し、
   前記主軸は前記移載ヘッドに対し周方向に回転可能とされ、前記ノズルホルダに取り付けられた前記吸着ノズルを前記ノズル保持部材へ収容する時、及び前記ノズル保持部材に収容された前記吸着ノズルを前記ノズルホルダへ取り付ける時に、前記主軸を周方向所定位置に位置決めして昇降させるようにしたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の部品移載装置。
8. 部品供給部と基板搬送手段を備え、基板搬送手段上の基板に部品を実装する請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の部品移載装置である表面実装機。
9. 横移動可能に設けられた移載ヘッドに上下動する主軸と、その主軸の下端部を構成し、下向きに開口する円筒状の嵌合孔を有する筒状のノズルホルダと、このノズルホルダの下端部側面において前記嵌合孔の軸心方向に対して交差する第２の方向に形成された切欠部と、この切欠部と前記嵌合孔との相貫部に形成される開口部と、前記切欠部に嵌合し、全長が前記開口部の前記第２の方向の長さより長いホルダーピンと、このホルダーピンを前記切欠部へ付勢する保持バネとを備えた吸着ノズル装着部に着脱可能に取り付けられる吸着ノズルであって、
   前記ノズルホルダの前記嵌合孔と嵌合する円筒状の軸部と、その軸部の側部に前記軸部の軸心方向に対して交差する前記第２の方向に延びて形成され、前記ホルダーピンが前記保持バネの付勢力で当接する溝部とを備えることを特徴とする吸着ノズル。
10. 前記嵌合孔の上部には嵌合装着される前記吸着ノズルの前記軸部が当接する規制部が設けられ、前記軸部が前記規制部に当接した前記吸着ノズルの嵌合装着状態において、
    前記ホルダーピンが前記保持バネの付勢力で前記溝部の上側となる受け面に当接する一方、前記ホルダーピンが前記切欠部の下側となるストッパ面にも当接するようにされたことを特徴とする請求項９に記載の吸着ノズル。
11. 下向きに開口する円筒状の嵌合孔を有する筒状に形成され、前記嵌合孔と嵌合する円筒状の軸部と、その軸部の側部に前記軸部の軸心方向に対して交差する第２の方向の溝部とを有する部品吸着用の吸着ノズルが着脱可能とされると共に、横移動可能に設けられた移載ヘッドにおいて上下動する主軸の下端部に取り付けられるノズルホルダであって、
    下端部側面に、前記嵌合孔の軸心方向に対して交差する前記第２の方向の切欠部と、この切欠部と前記嵌合孔との相貫部に形成される開口部と、
    前記切欠部に嵌合し、全長が前記開口部の前記第２の方向の長さより長いホルダーピンと、
    このホルダーピンを前記切欠部へ付勢する保持バネとを備え、
    前記軸部が前記嵌合孔に嵌合した状態で、前記ホルダーピンが前記保持バネの付勢力で前記溝部に当接するようにされたことを特徴とするノズルホルダ。

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