JP2013222771A - 把持ノズル及び電子部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リード部品を安定して基板に搭載することができる把持ノズル及び電子部品実装装置を提供すること。
【解決手段】把持ノズルは、空気が供給又は排出される筒状のシリンダと、前記シリンダ内に配置されて往復運動するピストンと、前記ピストンに連結されて、前記ピストンの往復運動に連動して前記リード部品の把持及び開放が可能な可動片と、前記可動片が前記リード部品を把持する方向の力を前記可動片に付与する把持用ばねと、前記可動片と当接して前記リード部品を把持する固定片と、前記固定片に設けられた押し込み用ばねと、前記リード部品と当接して、前記押し込み用ばねの押圧力で前記リード部品を基板へ押し込む押し込み部と、を含む。
【選択図】図８

Description

本発明は、リード部品を把持する把持ノズル及びこの把持ノズルを備える電子部品実装装置に関する。

電子部品を基板上に実装するチップマウンタ等の電子部品実装装置は、複数の種類の吸着ノズルを交換することで、様々な種類のチップ、ＩＣ等の電子部品を基板上へ実装している。負圧を利用することで電子部品の吸着を行う吸着ノズルが部品を吸着できない電子部品（例えば、リード部品）は、電子部品を機械的に把持する把持ノズルを用いて基板へ搭載される。電子部品を実装するにあたって電子部品を挟持するものとしては、例えば、特許文献１に記載されたような技術がある。

特開平１１−０６８３９０号公報

特許文献１に記載された技術は、アキシャル部品及びラジアル部品等のリード部品を搭載する際に、搭載精度を安定させるためにリードを把持すると、リードが一定以上挿入できない可能性がある。その結果、搭載したリード部品が不安定になったり、搭載ミスを招いたりして、基板の生産効率が低下する可能性があった。

本発明は、リード部品を安定して基板に搭載することができる把持ノズル及び電子部品実装装置を提供することを目的とする。

本発明は、リード部品を把持してリードを基板に挿入するものであり、空気が供給又は排出される筒状のシリンダと、前記シリンダ内に配置されて往復運動するピストンと、前記ピストンに連結されて、前記ピストンの往復運動に連動して前記リード部品のリードを把持及び開放が可能な可動片と、前記可動片が前記リードを把持する方向の力を前記可動片に付与する把持用ばねと、前記可動片と当接して前記リードを把持する固定片と、前記固定片に設けられた押し込み用ばねと、前記リード部品と当接して、前記押し込み用ばねの押圧力で前記リード部品を基板へ押し込む押し込み部と、を含むことを特徴とする把持ノズルである。

本発明において、前記押し込み部に結合され、前記押し込み部とともに前記ピストンが往復する方向と平行な方向に移動し、かつ前記固定片との係合部を有するガイドを有することが好ましい。

本発明において、
前記可動片の前記リード部品のリードを把持する箇所に設けられる第１溝と、前記固定片の前記リード部品のリードを把持する箇所に設けられる第２溝と、を有することが好ましい。

本発明は、電子部品を保持領域に供給する電子部品供給装置と、前記電子部品供給装置から前記保持領域に供給される電子部品を把持する、前記把持ノズルと、前記把持ノズルを上下駆動及び回転駆動させかつ前記把持ノズルに当該把持ノズルを駆動する空気圧を供給するノズル駆動部と、前記把持ノズル及び前記ノズル駆動部を支持するヘッド支持体とを有するヘッド本体と、前記ヘッド本体を移動させるヘッド移動機構と、を含むことを特徴とする電子部品実装装置である。

本発明は、リード部品を安定して基板に搭載することができる把持ノズル及び電子部品実装装置を提供することができる。

図１は、電子部品実装装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、電子部品実装装置の概略構成を示す斜視図である。 図３は、電子部品実装装置の概略構成を示す模式図である。 図４は、部品供給ユニットの説明図である。 図５は、電子部品実装装置のヘッドの概略構成を示す模式図である。 図６は、電子部品実装装置のヘッドの概略構成を示す模式図である。 図７は、本実施形態に係る把持ノズルを示す図である。 図８は、本実施形態に係る把持ノズルを示す図である。 図９は、本実施形態に係る把持ノズルの可動片と固定片とを示す図である。 図１０は、本実施形態に係る把持ノズルがリード部品を開放した状態を示す図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

以下に、本発明に係る電子部品実装装置、電子部品実装システム及び電子部品実装方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、電子部品実装装置の概略構成を示す模式図である。図１に示す電子部品実装装置１０は、基板８の上に電子部品を搭載する装置である。電子部品実装装置１０は、筐体１１と、基板搬送部１２と、部品供給ユニット１４ｆ、１４ｒと、ヘッド１５と、ＸＹ移動機構１６と、ＶＣＳユニット１７と、交換ノズル保持機構１８と、部品貯留部１９と、制御装置２０と、操作部４０と、表示部４２とを有する。なお、ＸＹ移動機構１６は、Ｘ軸駆動部２２と、Ｙ軸駆動部２４と、を備える。ここで、本実施形態の電子部品実装装置１０は、図１に示すように、基板搬送部１２を中心にしてフロント側とリア側に部品供給ユニット１４ｆ、１４ｒを備える。電子部品実装装置１０は、部品供給ユニット１４ｆが電子部品実装装置１０のフロント側に配置され、部品供給ユニット１４ｒが電子部品実装装置１０のリア側に配置される。また、以下では、２つの部品供給ユニット１４ｆ、１４ｒを特に区別しない場合、部品供給ユニット１４とする。

図２は、電子部品実装装置の筐体の概略構成を示す斜視図である。なお、図２は、筐体１１をわかりやすく示すために、部品供給ユニット１４ｆ、１４ｒの図示を省略している。筐体１１は、図２に示すように、本体１１ａとカバー１１ｂｆ、１１ｂｒと、を有する。本体１１ａは、電子部品実装装置１０を構成する各部を収納する箱である。本体１１ａは、フロント側に、カバー１１ｂｆとフロント側の部品供給ユニット１４ｆと操作部４０と表示部４２とが配置され、リア側に、カバー１１ｂｒが形成されている。本体１１ａは、２つの側面にそれぞれ基板８を装置内に搬入し、排出する２つの開口１１ｃが形成されている。本実施形態の操作部４０は、キーボード４０ａとマウス４０ｂとを有する。本実施形態の表示部４２は、タッチパネル４２ａとビジョンモニタ４２ｂとを有する。なお、タッチパネル４２ａは、操作部４０の一部ともなる。

カバー１１ｂｆは、本体１１ａのフロント側の一部に設けられた囲いであり、鉛直方向上側に配置されている。カバー１１ｂｒは、本体１１ａのリア側の一部に設けられた囲いであり、鉛直方向上側に配置されている。カバー１１ｂｆ、１１ｂｒは、本体１１ａの正面又は背面の一部と上面の一部を覆う形状であり断面がＬとなる。カバー１１ｂｆ、１１ｂｒは、本体１１ａに対して開閉することができる。カバー１１ｂｆ、１１ｂｒが開状態となることで、本体１１ａの内部に配置された各部に対する作業を行うことができる。カバー１１ｂｆ、１１ｂｒは、上面の先端が本体１１ａに連結されており、連結部分を支点にして回動する。

図３は、電子部品実装装置の概略構成を示す模式図である。以下、図１に加え、図３を用いて電子部品実装装置１０を説明する。基板８は、電子部品を搭載する部材であればよく、その構成は特に限定されない。本実施形態の基板８は、板状部材であり、表面に配線パターンが設けられている。基板８に設けられた配線パターンの表面には、リフローによって板状部材の配線パターンと電子部品とを接合する接合部材であるはんだが付着している。また、基板８には、電子部品が挿入されるスルーホール（挿入孔、基板孔）も形成されている。

基板搬送部１２は、基板８を図中Ｘ軸方向に搬送する搬送機構である。基板搬送部１２は、Ｘ軸方向に延在するレールと、基板８を支持し、基板８をレールに沿って移動させる搬送機構とを有する。基板搬送部１２は、基板８の搭載対象面がヘッド１５と対面する向きで、基板８を搬送機構によりレールに沿って移動させることで基板８をＸ軸方向に搬送する。基板搬送部１２は、電子部品実装装置１０に供給する機器から供給された基板８を、レール上の所定位置まで搬送する。ヘッド１５は、前記所定位置で、電子部品を基板８の表面に搭載する。基板搬送部１２は、前記所定位置まで搬送した基板８上に電子部品が搭載されたら、基板８を、次の工程を行う装置に搬送する。なお、基板搬送部１２の搬送機構としては、種々の構成を用いることができる。例えば、基板８の搬送方向に沿って配置されたレールと前記レールに沿って回転するエンドレスベルトとを組合せ、前記エンドレスベルトに基板８を搭載した状態で搬送する、搬送機構を一体としたベルト方式の搬送機構を用いることができる。

電子部品実装装置１０は、フロント側に部品供給ユニット１４ｆが配置され、リア側に部品供給ユニット１４ｒが配置されている。フロント側の部品供給ユニット１４ｆと、リア側の部品供給ユニット１４ｒは、それぞれ基板８上に搭載する電子部品を多数保持し、ヘッド１５に供給可能、つまり、ヘッド１５で保持（吸着又は把持）可能な状態で保持位置に供給する電子部品供給装置を備える。本実施形態の部品供給ユニット１４ｆ、１４は、同様の構成であり、複数の電子部品供給装置を備える。電子部品供給装置は、それぞれヘッド１５が電子部品を保持する保持位置に電子部品を供給する。以下、部品供給ユニット１４の構成として説明する。

図４は、部品供給ユニットの説明図である。部品供給ユニット１４は、図４に示すように、複数の電子部品供給装置（以下、単に「部品供給装置」ともいう。）７０と、複数の電子部品供給装置７０ａと、を有する。図５に示す複数の部品供給装置７０、７０ａは、支持台（バンク）７２に保持される。また、支持台７２は、部品供給装置７０、７０ａの他の装置（例えば、計測装置やカメラ等）を搭載することができる。

部品供給ユニット１４は、複数のラジアルリード型電子部品（ラジアルリード部品）をテープ本体に固定した電子部品保持テープ（ラジアル部品テープ）を装着し、当該電子部品保持テープで保持したリード型電子部品のリードを保持位置（第２保持位置）で切断し、当該保持位置にあるリード型電子部品をヘッドに備えた吸着ノズル又は把持ノズルで保持可能とする電子部品供給装置７０を複数装着する。また、部品供給ユニット１４ｒは、複数の搭載型電子部品をテープ本体に固定した電子部品保持テープ（チップ部品テープ）を装着し、当該電子部品保持テープで保持した搭載型電子部品の保持位置（第１保持位置）でテープ本体から剥がし、当該保持位置にある搭載型電子部品をヘッドに備えた吸着ノズル又は把持ノズルで保持可能とする電子部品供給装置７０ａを備えている。

電子部品供給装置７０は、ラジアルフィーダであり、保持位置（吸着位置、把持位置）に電子部品を供給する。各部品供給装置７０が保持位置に供給した電子部品は、ヘッド１５により基板８に実装される。部品供給装置７０は、テープに複数のラジアルリード型電子部品のリードを貼り付けて構成される電子部品保持テープを使用してヘッド１５にラジアルリード型電子部品を供給する。部品供給装置７０は、電子部品保持テープを保持し、保持している電子部品保持テープを送り、保持しているラジアルリード型電子部品をヘッド１５のノズルにより電子部品が保持できる保持領域（吸着位置、把持位置、保持位置）まで移動するテープフィーダである。部品供給装置７０は、保持領域まで移動させたラジアルリード型電子部品のリードを切断して分離することで、当該テープでリードが固定されたラジアルリード型電子部品を所定位置に保持可能な状態とすることができ、当該ラジアルリード型電子部品をヘッド１５のノズルにより保持（吸着、把持）することができる。リート型電子部品は、基板に形成された挿入孔にリードが挿入されて基板に実装される。複数の部品供給装置７０は、それぞれ異なる品種の電子部品を供給しても、別々の電子部品を供給してもよい。

電子部品供給装置７０ａは、テープに基板搭載するチップ型の電子部品を貼り付けて構成される電子部品保持テープを使用してヘッド１５に電子部品を供給する。なお、電子部品保持テープは、テープに複数の格納室が形成されており、当該格納室に電子部品が格納されている。電子部品供給装置７０ａは、電子部品保持テープを保持し、保持している電子部品保持テープを送り、格納室をヘッド１５のノズルにより電子部品が吸着できる保持領域まで移動させるテープフィーダである。なお、格納室を保持領域に移動させることで、当該格納室に収容されている電子部品を所定位置に露出した状態とすることができ、当該電子部品をヘッド１５のノズルにより吸着、把持することができる。電子部品供給装置７０ａは、テープフィーダに限定されず、チップ型電子部品を供給する種々のチップ部品フィーダとすることができる。チップ部品フィーダとしては、例えば、スティックフィーダ、バルクフィーダを用いることができる。なお、チップ電子部品（搭載型電子部品）とは、基板の形成された挿入孔（スルーホール）に挿入するリードを備えないリードなし電子部品である。搭載型電子部品としては、上述したようにＳＯＰ、ＱＦＰ等が例示される。チップ型電子部品は、リードを挿入孔に挿入せずに、基板に実装される。

部品供給ユニット１４は、支持台７２に保持されている複数の部品供給装置７０、７０ａが、搭載する電子部品の種類、電子部品を保持する機構又は供給機構が異なる複数種類の部品供給装置７０、７０ａで構成される。また、部品供給ユニット１４は、同一種類の部品供給装置７０、７０ａを複数備えていてもよい。また、部品供給ユニット１４は、装置本体に対して着脱可能な構成とすることが好ましい。部品供給ユニット１４は、電子部品を供給する種々の電子部品供給装置を用いることができる。例えば、部品供給ユニット１４は、電子部品供給装置７０ａとしてスティックフィーダやトレイフィーダを設置してもよい。また、部品供給ユニット１４は、部品供給装置としてボウルフィーダを設けてもよい。

ヘッド１５は、部品供給ユニット１４に保持された電子部品（電子部品供給装置７０に保持されたラジアルリード型電子部品（リード型電子部品、挿入型電子部品）や電子部品供給装置７０ａに保持された搭載型電子部品）、をノズルで保持（吸着又は把持）し、保持した電子部品を基板搬送部１２によって所定位置に移動された基板８上に実装する機構である。なお、ヘッド１５の構成については、後述する。

ＸＹ移動機構１６は、ヘッド１５を図１及び図３中、Ｘ軸方向及びＹ軸方向、つまり、基板８の表面と平行な面上で移動させる移動機構でありＸ軸駆動部２２とＹ軸駆動部２４とを有する。Ｘ軸駆動部２２は、ヘッド１５と連結しており、ヘッド１５をＸ軸方向に移動させる。Ｘ軸駆動部２２は、ボールねじ２２ａを有しており、ボールねじ２２ａを回転させることで、ヘッド１５を支持している支持部をＸ方向に移動させる。また、Ｘ軸駆動部２２は、ボールねじ２２が回転してもヘッド１５が回転しないようにＸ軸方向に移動可能な状態で支持するリニアガイドも備えている。Ｙ軸駆動部２４は、Ｘ軸駆動部２２を介してヘッド１５と連結しており、Ｘ軸駆動部２２をＹ軸方向に移動させることで、ヘッド１５をＹ軸方向に移動させる。Ｙ軸駆動部２４は、ボールねじ２４ａを有しており、ボールねじ２４ａを回転させることで、ヘッド１５を支持している支持部をＹ方向に移動させる。また、Ｙ軸駆動部２４は、ボールねじ２４が回転してもＸ軸駆動部２２が回転しないようにＹ軸方向に移動可能な状態で支持するリニアガイドも備えている。ＸＹ移動機構１６は、ヘッド１５をＸＹ軸方向に移動させることで、ヘッド１５を基板８と対面する位置、又は、部品供給ユニット１４ｆ、１４ｒと対面する位置に移動させることができる。また、ＸＹ移動機構１６は、ヘッド１５を移動させることで、ヘッド１５と基板８との相対位置を調整する。これにより、ヘッド１５が保持した電子部品を基板８の表面の任意の位置に移動させることができ、電子部品を基板８の表面の任意の位置に搭載することが可能となる。つまり、ＸＹ移動機構１６は、ヘッド１５を水平面（ＸＹ平面）上で移動させて、部品供給ユニット１４ｆ、１４ｒの電子部品供給装置にある電子部品を基板８の所定位置（搭載位置、実装位置）に移送する移送手段となる。なお、Ｘ軸駆動部２２としては、ヘッド１５を所定の方向に移動させる種々の機構を用いることができる。Ｙ軸駆動部２４としては、Ｘ軸駆動部２２を所定の方向に移動させる種々の機構を用いることができる。対象物を所定の方向に移動させる機構（Ｘ軸駆動部２２、Ｙ軸駆動部２４）としては、ボールねじとリニアガイドとを用いた搬送機構以外の機構も用いることができる。Ｘ軸駆動部２２、Ｙ軸駆動部２４の機構としては、例えば、リニアモータ、ラックアンドピニオン、ベルトを利用した搬送機構等を用いることができる。

ＶＣＳユニット１７と、交換ノズル保持機構１８と、部品貯留部１９とは、ＸＹ平面において、ヘッド１５の可動領域と重なる位置で、かつ、Ｚ方向における位置がヘッド１５よりも鉛直方向下側となる位置に配置されている。本実施形態では、ＶＣＳユニット１７と、交換ノズル保持機構１８と、部品貯留部１９とは、基板搬送部１２と部品供給ユニット１４ｒとの間に、隣接して配置される。

ＶＣＳユニット（部品状態検出部、状態検出部）１７は、画像認識装置であり、ヘッド１５のノズル近傍を撮影するカメラや、撮影領域を照明する照明ユニットを有する。ＶＣＳユニット１７は、ヘッド１５のノズルで吸着された電子部品の形状や、ノズルによる電子部品の保持状態を認識する。より具体的には、ＶＣＳユニット１７は、対面する位置にヘッド１５が移動されると、ヘッド１５のノズルを鉛直方向下側から撮影し、撮影した画像を解析することで、ノズルで吸着された電子部品の形状や、ノズルによる電子部品の保持状態を認識する。ＶＣＳユニット１７は、取得した情報を制御装置２０に送る。

交換ノズル保持機構１８は、複数種類のノズルを保持する機構である。交換ノズル保持機構１８は、複数種類のノズルをヘッド１５が着脱交換可能な状態で保持する。ここで、本実施形態の交換ノズル保持機構１８は、電子部品を吸引することで保持する吸引ノズルと、電子部品を把持することで保持する把持ノズルと、を保持している。ヘッド１５は、交換ノズル保持機構１８で装着するノズルを変更し、装着されたノズルに対して空気圧を供給して駆動することで、保持する電子部品を適切な条件（吸引又は把持）で保持することができる。

部品貯留部１９は、ヘッド１５がノズルで保持し、基板８に実装しない電子部品を貯留する箱である。つまり、電子部品実装装置１０では、基板８に実装しない電子部品を廃棄する廃棄ボックスとなる。電子部品実装装置１０は、ヘッド１５が保持している電子部品の中に基板８に実装しない電子部品がある場合、ヘッド１５を部品貯留部１９と対面する位置に移動させ、保持している電子部品を解放することで、電子部品を部品貯留部１９に投入する。

制御装置２０は、電子部品実装装置１０の各部を制御する。制御装置２０は、各種制御部の集合体である。操作部４０は、作業者が操作を入力する入力デバイスであり、キーボード４０ａ、マウス４０ｂと、タッチパネル４２ａと、を有する。操作部４０は検出した各種入力を制御装置２０に送る。表示部４２は、作業者に各種情報を表示する画面であり、タッチパネル４２ａとビジョンモニタ４２ｂとを有する。表示部４２は、制御装置２０から入力される画像信号に基づいて各種画像をタッチパネル４２ａとビジョンモニタ４２ｂとに表示させる。

なお、本実施形態の電子部品実装装置１０は、ヘッドを１つとしたが部品供給ユニット１４ｆ、１４ｒのそれぞれに対応して２つのヘッドを設けてもよい。この場合、Ｘ軸駆動部を２つ設け、２つのヘッドをそれぞれＸＹ方向に移動させることで、２つのヘッドを独立して移動させることができる。電子部品実装装置１０は、２つのヘッドを備えることで、１つの基板８に対して、交互に電子部品を搭載することができる。このように、２つのヘッドで交互に電子部品を搭載することで、一方のヘッドが電子部品を基板８に搭載している間に、他方のヘッドは、部品供給装置にある電子部品を保持することができる。これにより、基板８に電子部品が搭載されない時間をより短くすることができ、効率よく電子部品を搭載することができる。さらに、電子部品実装装置１０は、基板搬送部１２を平行に２つ配置することも好ましい。電子部品実装装置１０は、２つの基板搬送部１２で２つの基板を交互に電子部品搭載位置に移動させ、前記２つのヘッド１５で交互に部品搭載すれば、さらに効率よく基板に電子部品を搭載することができる。

図５は、電子部品実装装置のヘッドの概略構成を示す模式図である。図６は、電子部品実装装置のヘッドの概略構成を示す模式図である。なお、図５には、電子部品実装装置１０を制御する各種制御部と部品供給ユニット１４ｒの１つの部品供給装置７０も併せて示す。図５及び図６を用いて、ヘッド１５の構成について説明する。ヘッド１５は、図５及び図６に示すように、ヘッド本体３０と撮影装置（基板状態検出部）３６と高さセンサ（基板状態検出部）３７とレーザ認識装置（部品状態検出部、状態検出部）３８と、を有する。

電子部品実装装置１０は、図５に示すように、制御部６０と、ヘッド制御部６２と、部品供給制御部６４と、を有する。制御部６０と、ヘッド制御部６２と、部品供給制御部６４とは、上述した制御装置２０の一部である。また、電子部品実装装置１０は、電源と接続されており電源から供給される電力を制御部６０、ヘッド制御部６２、部品供給制御部６４及び各種回路を用いて、各部に供給する。制御部６０と、ヘッド制御部６２と、部品供給制御部６４とについては後述する。

電子部品供給装置７０は、電子部品保持テープに電子部品８０の本体が上方に露出している。電子部品供給装置７０は、電子部品保持テープを引き出し、移動させることで、電子部品保持テープに保持された電子部品８０を保持領域（吸着領域、把持領域）に移動させる。本実施形態では、電子部品実装装置１０のＹ軸方向の先端近傍が、電子部品保持テープに保持された電子部品８０をヘッド１５のノズルが保持する保持領域となる。電子部品供給装置７０の構成については後述する。また、電子部品供給装置７０ａの場合も同様に、所定の位置が、ヘッド１５のノズルが電子部品保持テープに保持された電子部品８０を保持する保持領域となる。

ヘッド本体３０は、各部を支持するヘッド支持体３１と、複数のノズル３２と、ノズル駆動部３４と、を有する。本実施形態のヘッド本体３０には、図６に示すように、６本のノズル３２が一列に配置されている。６本のノズル３２は、Ｘ軸に平行な方向に並んでいる。なお、図６に示すノズル３２は、いずれも電子部品を吸着して保持する吸着ノズルが配置されている。

ヘッド支持体３１は、Ｘ軸駆動部２２と連結している支持部材であり、ノズル３２及びノズル駆動部３４を支持する。なお、ヘッド支持体３１は、レーザ認識装置３８も支持している。

ノズル３２は、電子部品８０を吸着し、保持する吸着機構である。ノズル３２は、先端に開口３３を有し、この開口３３から空気を吸引することで、先端に電子部品８０を吸着し、保持する。なお、ノズル３２は、開口３３が形成され電子部品８０を吸着する先端部に連結されたシャフト３２ａを有する。シャフト３２ａは、先端部を支持する棒状の部材であり、Ｚ軸方向に延在して配置されている。シャフト３２ａは、内部に開口３３とノズル駆動部３４の吸引機構とを接続する空気管（配管）が配置されている。

ノズル駆動部３４は、ノズル３２をＺ軸方向に移動させ、ノズル３２の開口３３で電子部品８０を吸着させる。ここで、Ｚ軸は、ＸＹ平面に対して直交する軸である。なお、Ｚ軸は、基板の表面に対して直交する方向となる。また、ノズル駆動部３４は、電子部品の実装時等にノズル３２をθ方向に回転させる。θ方向とは、すなわち、Ｚ軸駆動部がノズル３２を移動させる方向と平行な軸であるＺ軸を中心とした円の円周方向と平行な方向である。なお、θ方向は、ノズル３２の回動方向となる。

ノズル駆動部３４は、ノズル３２をＺ軸方向に移動させる機構として、例えば、Ｚ軸方向が駆動方向となる直動リニアモータを有する機構がある。ノズル駆動部３４は、直動リニアモータでノズル３２のシャフト３２ａをＺ軸方向に移動させることで、ノズル３２の先端部の開口３３をＺ軸方向に移動させる。また、ノズル駆動部３４は、ノズル３２をθ方向に回転させる機構として、例えばモータとシャフト３２ａに連結された伝達要素とで構成された機構がある。ノズル駆動部３４は、モータから出力された駆動力を伝達要素でシャフト３２ａに伝達し、シャフト３２ａをθ方向に回転させることで、ノズル３２の先端部もθ方向に回転させる。

ノズル駆動部３４は、ノズル３２の開口３３で電子部品８０を吸着させる機構、つまり吸引機構としては、例えば、ノズル３２の開口３３と連結された空気管と、当該空気管と接続されたポンプと、空気管の管路の開閉を切り換える電磁弁と、を有する機構がある。ノズル駆動部３４は、ポンプで空気管の空気を吸引し、電磁弁の開閉を切り換えることで開口３３から空気を吸引するか否かを切り換える。ノズル駆動部３４は、電磁弁を開き開口３３から空気を吸引することで開口３３に電子部品８０を吸着（保持）させ、電磁弁を閉じ開口３３から空気を吸引しないことで開口３３に吸着していた電子部品８０を開放する、つまり開口３３で電子部品８０を吸着しない状態（保持しない状態）とする。

また、本実施形態のヘッド１５は、電子部品の本体を保持するときに本体上面がノズル（吸着ノズル）３２で吸着できない形状である場合には、後述する把持ノズルを用いる。把持ノズルは、吸着ノズルと同様に空気が供給又は排出されることで固定片に対して可動片が開閉することで電子部品の本体を上方から把持又は開放することができる。また、ヘッド１５は、ノズル駆動部３４でノズル３２を移動させ、交換動作を実行することで、ノズル駆動部３４が駆動させるノズルを換えることができる。

撮影装置３６は、ヘッド本体３０のヘッド支持体３１に固定されており、ヘッド１５と対面する領域、例えば、基板８や電子部品８０が搭載された基板８等を撮影する。撮影装置３６は、カメラと、照明装置と、を有し、照明装置で視野を照明しつつ、カメラで画像を取得する。これにより、ヘッド本体３０に対面する位置の画像、例えば、基板８や、部品供給ユニット１４の各種画像を撮影することができる。例えば、撮影装置３６は、基板８の表面に形成された基準マークとしてのＢＯＣマーク（以下単にＢＯＣともいう）やスルーホール（挿入孔）の画像を撮影する。ここで、ＢＯＣマーク以外の基準マークを用いる場合、当該基準マークの画像を撮影する。

高さセンサ３７は、ヘッド本体３０のヘッド支持体３１に固定されており、ヘッド１５と対面する領域、例えば、基板８や電子部品８０が搭載された基板８との距離を計測する。高さセンサ３７としては、レーザ光を照射する発光素子と、対面する位置で反射して戻ってくるレーザ光を受光する受光素子とを有し、レーザ光を発光してから受光するまでの時間で対面する部分との距離を計測するレーザセンサを用いることができる。また、高さセンサ３７は、測定時の自身の位置及び基板の位置を用いて、対面する部分との距離を処理することで、対面する部分、具体的には電子部品の高さを検出する。なお、電子部品との距離の測定結果に基づいて電子部品の高さを検出する処理は制御部６０で行ってもよい。

レーザ認識装置３８は、光源３８ａと、受光素子３８ｂと、を有する。レーザ認識装置３８は、ブラケット５０に内蔵されている。ブラケット５０は、図５に示すように、ヘッド支持体３１の下側、基板８及び部品供給装置７０側に連結されている。レーザ認識装置３８は、ヘッド本体３０のノズル３２で吸着した電子部品８０に対して、レーザ光を照射することで、電子部品８０の状態を検出する装置である。ここで、電子部品８０の状態とは、電子部品８０の形状、ノズル３２で電子部品８０を正しい姿勢で吸着しているか等である。光源３８ａは、レーザ光を出力する発光素子である。受光素子３８ｂは、Ｚ軸方向における位置、つまり高さが同じ位置であり、光源３８ａに対向する位置に配置されている。レーザ認識装置３８による形状の認識処理については後述する。

次に、電子部品実装装置１０の装置構成の制御機能について説明する。電子部品実装装置１０は、図５に示すように、制御装置２０として、制御部６０と、ヘッド制御部６２と、部品供給制御部６４と、を有する。各種制御部は、それぞれ、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等の演算処理機能と記憶機能とを備える部材で構成される。また、本実施形態では、説明の都合で複数の制御部としたが、１つの制御部としてもよい。また、電子部品実装装置１０の制御機能を１つの制御部とした場合、１つの演算装置で実現しても複数の演算装置で実現してもよい。

制御部６０は、電子部品実装装置１０の各部と接続されており、入力された操作信号や、電子部品実装装置１０の各部で検出された情報に基づいて、記憶されているプログラムを実行し、各部の動作を制御する。制御部６０は、例えば、基板８の搬送動作、ＸＹ移動機構１６によるヘッド１５の駆動動作、レーザ認識装置３８による形状の検出動作等を制御する。また、制御部６０は、上述したようにヘッド制御部６２に各種指示を送り、ヘッド制御部６２による制御動作も制御する。制御部６０は、ヘッド制御部６２や部品供給制御部６４による制御動作も制御する。

ヘッド制御部６２は、ノズル駆動部３４、ヘッド支持体３１に配置された各種センサ及び制御部６０に接続されており、ノズル駆動部３４を制御し、ノズル３２の動作を制御する。ヘッド制御部６２は、制御部６０から供給される操作指示及び各種センサ（例えば、距離センサ）の検出結果に基づいて、ノズル３２の電子部品の吸着（保持）／開放動作、各ノズル３２の回動動作、Ｚ軸方向の移動動作を制御する。

部品供給制御部６４は、部品供給ユニット１４ｆ、１４ｒによる電子部品８０の供給動作を制御する。部品供給制御部６４は、部品供給装置７０、７０ａ、１００毎に設けても、１つですべての部品供給装置７０、７０ａ、１００を制御してもよい。例えば、部品供給制御部６４は、電子部品供給装置７０によるトレイの交換動作、移動動作を制御する。また、部品供給制御部６４は、部品供給装置７０による電子部品保持テープの引き出し動作（移動動作）、リードの切断動作及びラジアルリード型電子部品の保持動作を制御する。また、部品供給装置７０ａによる電子部品保持テープの引き出し動作（移動動作）等を制御する。部品供給制御部６４は、制御部６０による指示に基づいて各種動作を実行する。部品供給制御部６４は、電子部品保持テープ又は電子部品保持テープの引き出し動作を制御することで、電子部品保持テープ又は電子部品保持テープの移動を制御する。次に、上述した把持ノズルについて説明する。

図７、図８は、本実施形態に係る把持ノズルを示す図である。図９は、本実施形態に係る把持ノズルの可動片と固定片とを示す図である。図１０は、本実施形態に係る把持ノズルがリード部品を開放した状態を示す図である。把持ノズル１００は、電子部品の一種であるリード部品１２０を把持してそのリード１２２を基板のスルーホールに挿入するものである。本実施形態において、把持ノズル１００は、シリンダ１０２と、ピストン１０３と、可動片１０４と、把持用ばね１０５と、固定片１０６と、押し込み用ばね１０８と、押し込み部１０９と、を含む。この他に、把持ノズル１００は、摺動ばね１０７と、ガイド１１０と、を有する。

把持ノズル１００は、筒状（本実施形態では略円筒形状）の本体部１０１を有している。本体部１０１は、シリンダ１０２へ空気を供給し、またシリンダ１０２から空気を排出する空気通路１０１Ｐを有している。シリンダ１０２は、空気通路１０１Ｐとつながっている。シリンダ１０２は、筒状（本実施形態では円筒形状）であり、空気通路１０１Ｐを介して空気が供給される。また、シリンダ１０２から排出された空気は、空気通路１０１Ｐを通って本体部１０１の外部へ排出される。本体部１０１の一端部側には、空気通路１０１Ｐが開口する。空気通路１０１Ｐの開口部１０１ＰＨは、図６に示すシャフト３２ａの内部に設けられている空気管（配管）と接続される。

ピストン１０３は、円筒形状の構造体であり、シリンダ１０２の内部に配置されて往復運動する。ピストン１０３の一端部は、空気通路１０１Ｐのシリンダ１０２側における開口部と対向する。ピストン１０３の他端部には、棒状（本実施形態では円筒形状）のシャフト１０３Ｓが取り付けられる。シャフト１０３Ｓは、一端部がピストン１０３に連結され、他端部側がピン１１４を介して可動片１０４と連結されている。このような構造により、可動片１０４は、シャフト１０３Ｓに対してピン１１４を中心として回動できるようになっている。

本体部１０１は、他端部側、すなわち、空気通路１０１Ｐの開口部１０１ＰＨとは反対側の端部側に、底部１１１が取り付けられる。底部１１１は、シャフト１０３Ｓが貫通する貫通孔１１１Ｈを有する。シャフト１０３Ｓは、貫通孔１１１Ｈを貫通して、可動片１０４と連結される。底部１１１は、シャフト１０３Ｓが本体部１０１から突出する側に、固定片支持体１１２と、可動片支持体１１３とを有している。固定片支持体１１２と、可動片支持体１１３とは、貫通孔１１１Ｈを挟んで対向して配置されている。

可動片１０４は、ピストン１０３に連結されて、ピストン１０３の往復運動に連動してリード部品１２０の把持及び開放が可能な部材である。可動片１０４は、側面視がＬ字形状の部材であり、上述したように、シャフト１０３Ｓ及びピン１１４を介してピストン１０３と連結されている。可動片１０４は、略直角に曲がった角部がピン１１５によって可動片支持体１１３に連結されている。このような構造により、可動片１０４は、ピン１１５を中心として可動片支持体１１３に対して回動できるように支持されている。固定片１０６は、可動片１０４と当接してリード部品１２０を把持する。固定片１０６は、固定片支持体１１２に取り付けられている。

ピストン１０３と底部１１１との間には、把持用ばね１０５が介在している。把持用ばね１０５は、例えば、圧縮されたコイルスプリングであり、ピストン１０３と底部１１１との距離を大きくする方向の力を両者に与える。ピストン１０３が底部１１１に向かうと、可動片１０４がピン１１５を中心として回動し、可動片１０４の一端部（ピン１１４側の端部）が固定片１０６へ向かって移動する。すると、可動片１０４の他端部（ピン１１４とは反対側の端部）が固定片１０６から離れる方向に移動する。ピストン１０３が底部１１１から離れると、可動片１０４がピン１１５を中心として回動し、可動片１０４の一端部（ピン１１４側の端部）が固定片１０６から離れる方向に移動する。すると、可動片１０４の他端部（ピン１１４とは反対側の端部）が固定片１０６へ向かって移動する。

押し込み用ばね１０８は、固定片１０６に設けられている。押し込み部１０９は、リード部品１２０と当接して、押し込み用ばね１０８の押圧力でリード部品１２０を基板へ押し込む。本実施形態において、押し込み用ばね１０８は、例えば、圧縮されたコイルスプリングであり、固定片１０６と押し込み部１０９との間に介在する。このような構造によって、押し込み用ばね１０８は、固定片１０６と押し込み部１０９とが遠ざかる方向の力を両者に与える。押し込み部１０９は、固定片１０６の開放端（底部１１１とは反対側の端部）側に配置され、押し込み用ばね１０８は、押し込み部１０９よりも底部１１１側に配置される。したがって、押し込み用ばね１０８は、押し込み部１０９を固定片１０６の開放端側に向かって押圧する。ガイド１１０は、押し込み部１０９に結合され、押し込み部１０９とともにピストン１０３が往復する方向と平行な方向に移動し、かつ固定片１０６との係合部１１６を有する。ガイド１１０の係合部１１６が固定片１０６と係合することにより、押し込み部１０９が把持ノズル１００から脱落することを回避する。

把持ノズル１００がリード部品１２０を保持する場合、可動片１０４の他端部と、固定片１０６の開放端とがリード部品１２０のリード１２２を挟持する。このとき、押し込み部１０９がリード部品１２０の本体１２１から押圧力を受けて、底部１１１に向かって移動し、押し込み用ばね１０８が縮む。このため、押し込み用ばね１０８が押し込み部１０９を押圧する力が増加する。

底部１１１は、外周部に溝１１１Ｓを有している。底部１１１が本体部１０１に取り付けられると、本体部１０１側から取り付けられたストッパ１１７が、底部１１１の溝１１１Ｓに入り込む。このような構造により、底部１１１は、本体部１０１に対してピストン１０３が往復運動する方向と平行な方向に移動することができる。摺動ばね１０７は、把持ノズル１００の底部１１１と本体部１０１との間に配置される。摺動ばね１０７は、例えば、圧縮されたコイルスプリングであり、底部１１１が本体部１０１から突出する方向の力を底部１１１に与える。

図９に示すように、可動片１０４のリード部品１２０のリード１２２を把持する箇所には、第１溝１１３Ｍが設けられる。固定片１０６のリード部品１２０のリード１２２を把持する箇所には、第２溝１１３Ｓが設けられる。第１溝１１３Ｍ及び第２溝１１３Ｓは、いずれも断面がＶ字形状をしている。第１溝１１３Ｍと第２溝１１３Ｓとで、リード部品１２０のリード１２２が挟持される。

把持ノズル１００は、可動片１０４と固定片１０６とがリード部品１２０のリード１２２を挟持すると、可動片１０４の把持力Ｆａと第１溝１１３Ｍの形状によって分力Ｆｓが発生し、リード部品１２０のリード１２２を変形させることが可能となっている。また、把持ノズル１００は、リード部品１２０がずれた位置で把持された場合についても、把持力Ｆａと第１溝１１３Ｍにより発生する分力Ｆｓによって、意図する位置でリード部品１２０を把持することが可能となっている。このように、把持ノズル１００は、リード部品１２０のリード１２２が、リード部品１２０の供給装置（部品供給ユニット１４）によって供給される段階で予め曲がっていた等のように意図しない形状となっていた場合でも、可動片１０４と固定片１０６とがそれぞれ有する第１溝１１３Ｍと１１３Ｓとの形状によってリード１２２を矯正させることができる。また、把持ノズル１００は、リード部品１２０を把持する位置が異なっていた場合でも、第１溝１１３Ｍと１１３Ｓとの形状によって意図する位置でリード部品１２０を把持できる。その結果、把持ノズル１００は、より安定したリード部品１２０の搭載が可能となる。次に、把持ノズル１００の動作を説明する。

空気通路１０１Ｐからシリンダ１０２へ空気が供給されて、空気圧によってピストン１０３の受ける力が把持用ばね１０５から受ける力よりも大きくなると、ピストン１０３は、底部１１１に向かってシリンダ１０２内を移動する。すると、シャフト１０３Ｓによってピストン１０３と連結された可動片１０４の一端部が固定片１０６に向かって移動し、可動片１０４の他端部は、固定片１０６から離れる方向に移動するので、可動片１０４の他端部と固定片１０６の開放端とが開く。この状態で、押し込み部１０９は、押し込み用ばね１０８によって、最も固定片１０６から離れた状態となり、押し込み用ばね１０８は最も長くなっている。

可動片１０４の他端部と固定片１０６の開放端とが開くと、把持ノズル１００は、リード部品１２０を把持することができる。可動片１０４の他端部と固定片１０６の開放端とが開いた状態で、リード部品１２０の本体１２１とリード１２２とを固定片１０６に接触させる。このとき、リード部品１２０のリード１２２は、固定片１０６の開放端と重なっている。この状態で、シリンダ１０２への空気の供給を停止すると、把持用ばね１０５の押圧力によってピストン１０３は、固定片１０６から離れる方向に移動する。このピストン１０３の動きに連動して、可動片１０４の一端部も固定片１０６から離れる方向に向かって移動し、可動片１０４の他端部は固定片１０６の開放端に向かって移動し、これに押し付けられる。このようにすることで、把持ノズル１００は、可動片１０４の他端部と固定片１０６の開放端とでリード部品１２０のリード１２２を挟持する。

把持ノズル１００がリード部品１２０を把持するとき、押し込み部１０９がリード部品１２０の本体１２１と当接する。そして、把持ノズル１００の下降動作とともに押し込み部１０９が底部１１１に向かって移動し、押し込み用ばね１０８が押し縮められる。押し込み部１０９が固定片１０６に接して底部１１１へ向かって移動できなくなった後、さらに把持ノズル１００が下降動作をすると、摺動ばね１０７が縮んで底部１１１が本体部１０１の内部に押し込まれるので、把持ノズル１００の下降動作が摺動ばね１０７によって吸収されて、リード部品１２０及び把持ノズル１００に無理な力が作用することが回避される。

把持ノズル１００がリード部品１２０を把持した状態では、可動片１０４と固定片１０６と押し込み部１０９とがリード部品１２０を保持している。把持ノズル１００が基板にリード部品１２０を搭載する位置に移動し、図１０に示すように、リード１２２と基板８のスルーホール９との位置が合わせられた状態で、空気通路１０１Ｐからシリンダ１０２へ空気を供給する。空気圧によってピストン１０３の受ける力が把持用ばね１０５から受ける力よりも大きくなると、ピストン１０３は、底部１１１に向かってシリンダ１０２内を移動し、その結果、可動片１０４の他端部と固定片１０６の開放端とが開く。

すると、押し込み用ばね１０８の押圧力によって押し込み部１０９が底部１１１から離れる方向（図１０の矢印Ｄで示す方向）、すなわち、基板８に向かって移動するので、リード部品１２０のリード１２２が基板８のスルーホール９に押し込まれる。このような、リード部品１２０の本体１２１全体を押し込む動作によって、把持ノズル１００は、リード部品１２０を基板８に搭載することができる。

このように、把持ノズル１００は、アキシャル部品やラジアル部品のようなリード部品１２０を電子部品実装装置で搭載する際に、把持ノズル１００に設けられた押し込み部１０９及び押し込み用ばね１０８によって、一定の押し込みを行うことができるので、確実にリード部品１２０のリード１２２を基板８のスルーホール９に挿入することができる。その結果、把持ノズル１００は、リード部品１２０の搭載ミスを低減し、安定してリード部品１２０を基板８に搭載することができる。また、把持ノズル１００の可動片１０４及び固定片１０６は、リード部品１２０のリード１２２をカットする際に発生したミス等によりリード１２２が予め曲がっていた場合又はリード部品１２０を把持する位置がずれていた場合等であっても、第１溝１１３Ｍ及び第２溝１１３Ｓによってリード１２２を矯正させることができる。その結果、把持ノズル１００は、より安定してリード部品１２０を基板８に搭載することができる。

本実施形態において、押し込み部１０９は押し込み用ばね１０８の押圧力によってリード部品１２０のリード１２２を基板８のスルーホール９に押し込むが、リード１２２の押し込みは押し込み用ばね１０８の押圧力以外を用いてもよい。例えば、把持ノズル１００の下降動作に連動して押し込み部１０９が動くようにしておき、把持ノズル１００の下降動作を利用して押し込み部１０９がリード１２２を基板８のスルーホール９に挿入するようにしてもよい。また、リード部品１２０のリード１２２、１２２の間隔が異なる場合、それぞれの間隔に対応した把持ノズル１００を用意しておくことにより、異なる前記間隔のリード部品１２０を基板８に搭載することができる。

以上、本実施形態について説明したが、上述した内容により本実施形態が限定されるものではない。上述した本実施形態の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。

８ 基板、１０ 電子部品実装装置、１１ 筐体、１１ａ 本体、１１ｂ、１１ｂｆ、１１ｂｒ カバー、１１ｃ 開口、１２ 基板搬送部、１４、１４ｆ、１４ｒ 部品供給ユニット、１５ ヘッド、１６ ＸＹ移動機構、１７ ＶＣＳユニット、１８ 交換ノズル保持機構、１９ 部品貯留部、２０ 制御装置、２２ Ｘ軸駆動部、２２ａ、２４ａ ボールネジ、２４ Ｙ軸駆動部、３０ ヘッド本体、３１ ヘッド支持体、３２ ノズル、３４ ノズル駆動部、３８ レーザ認識装置、４０ 操作部、４２ 表示部、４８ 基準マーク群、４９ 基準マーク、６０ 制御部、６２ ヘッド制御部、６４ 部品供給制御部、７０、７０ａ 電子部品供給装置、８０ 電子部品、１００ 把持ノズル、１０１ 本体部、１０１Ｐ 空気通路、１０２ シリンダ、１０３ ピストン、１０４ 可動片、１０６ 固定片、１０８ 押し込み用ばね、１０９ 押し込み部、１１０ ガイド、１１１ 底部、１１３Ｍ 第１溝、１１３Ｓ 第２溝、１２０ リード部品、１２１本体、１２２ リード

Claims (4)

1. リード部品を把持してリードを基板に挿入するものであり、
   空気が供給又は排出される筒状のシリンダと、
   前記シリンダ内に配置されて往復運動するピストンと、
   前記ピストンに連結されて、前記ピストンの往復運動に連動して前記リード部品のリードを把持及び開放が可能な可動片と、
   前記可動片が前記リードを把持する方向の力を前記可動片に付与する把持用ばねと、
   前記可動片と当接して前記リードを把持する固定片と、
   前記固定片に設けられた押し込み用ばねと、
   前記リード部品と当接して、前記押し込み用ばねの押圧力で前記リード部品を基板へ押し込む押し込み部と、
   を含むことを特徴とする把持ノズル。
2. 前記押し込み部に結合され、前記押し込み部とともに前記ピストンが往復する方向と平行な方向に移動し、かつ前記固定片との係合部を有するガイドを有する、請求項１に記載の把持ノズル。
3. 前記可動片の前記リード部品のリードを把持する箇所に設けられる第１溝と、
   前記固定片の前記リード部品のリードを把持する箇所に設けられる第２溝と、
   を有する、請求項１又は２に記載の把持ノズル。
4. 電子部品を保持領域に供給する電子部品供給装置と、
   前記電子部品供給装置から前記保持領域に供給される電子部品を把持する請求項１から３のいずれか１項に記載の把持ノズルと、
   前記把持ノズルを上下駆動及び回転駆動させかつ前記把持ノズルに当該把持ノズルを駆動する空気圧を供給するノズル駆動部と、前記把持ノズル及び前記ノズル駆動部を支持するヘッド支持体とを有するヘッド本体と、
   前記ヘッド本体を移動させるヘッド移動機構と、
   を含むことを特徴とする電子部品実装装置。