JP2594192B2 - ノズル回転位置決め装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、認識装置による取出ノ
ズルに保持されたチップ状電子部品の回転姿勢の認識結
果を基に前記ノズルを回転させ前記部品の回転姿勢を変
更するノズル回転位置決め装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術として、特開平２−２８８３９
９号公報に開示された技術がある。これは、取出ノズル
の上部に設けた被嵌合溝に下降して来る嵌合部を嵌合さ
せて所定量回転させることにより、部品の回転姿勢を変
更するものである。

【０００３】しかし、嵌合部と被嵌合溝の心合わせを非
常に精度良く行なう必要があり、面倒であった。

【０００４】また、リニアガイドの作用により嵌合部と
被嵌合溝の嵌合時に嵌合部が被嵌合溝内に摺動されなが
ら入り込むようにして偏心を解消していた。

【０００５】しかし、リニアガイドでは嵌合部の軸心位
置への復元作用がないため、次回にそのままの状態で嵌
合部が下降して来て他の取出ノズルの被嵌合溝に嵌合す
る際、嵌合部が被嵌合溝のどの位置に当接するかわから
ず、当接時のスピードを制御出来ず、取出ノズルに衝撃
が加わる。そのため、該ノズルに保持された部品が位置
ズレを起こしたり、ノズルから外れてしまうことがあっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、嵌合部に復元
作用を持たせることにより、予想外の当接を解消し、衝
撃を緩和することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は認識装
置による取出ノズルに保持されたチップ状電子部品の回
転姿勢の認識結果を基に前記ノズルを回転させ前記部品
の回転姿勢を変更するノズル回転位置決め装置に於い
て、前記取出ノズルは上部に被嵌合溝が形成され、該取
出ノズル上方に設置される上下動並びに回動可能なノズ
ル回転手段と、該ノズル回転手段の下端にその対角線上
の任意の二隅が螺子止めされる第１の板バネと、前記被
嵌合溝に嵌合する嵌合部と、該嵌合部の上端に前記第１
の板バネと同様に螺子止めされる第２の板バネと、前記
第１の板バネと該第２の板バネとを連結する連結手段と
を設けたものである。

【０００８】

【作用】以上の構成から、ノズル回転手段の下動により
嵌合部が取出ノズルの被嵌合溝に当接される。このと
き、ノズル回転手段の下端に取付けられた第１の板バネ
と、該第１の板バネと連結手段を介して連結される前記
嵌合部の上端に取付けられた第２の板バネにより嵌合部
は被嵌合溝に合わせて摺動される。

【０００９】また、部品の回転姿勢変更後、ノズル回転
手段の上動時に該両板バネの復元作用により嵌合部は初
期位置に戻る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき詳述
する。

【００１１】（１）はＸ軸サーボモータ（２）及びＹ軸
サーボモータ（３）の駆動によりＸ方向及びＹ方向に移
動されるＸＹテーブルで、チップ状電子部品（４）（以
下チップ部品（４）という。）が装着されるプリント基
板（５）が載置される。

【００１２】（６）は部品供給装置（７）が多数並設さ
れる部品供給台で、部品供給部サーボモータ（８）の駆
動によるボールネジ（８Ａ）の回動により、ガイド
（９）に案内されてＸ方向（図２左右方向）に移動され
る。

【００１３】（１０）は下面に前記チップ部品（４）を
前記部品供給装置（７）より取出し搬送する取出ノズル
としての吸着ノズル（１１）が複数個設けられた取出ヘ
ッド部としての吸着ヘッド部（１２）が多数設置される
回転盤で、回転盤サーボモータ（１３）の回動により間
欠回転される。

【００１４】また、前記吸着ノズル（１１）の上部には
後述するノズル回転用嵌合部（３０）が嵌合される被嵌
合溝（１１Ａ）が設けられると共に後述する当接棒（５
２）が当接される被当接部（１１Ｂ）が設けられてい
る。

【００１５】（）はチップ部品（４）を部品供給装置
（７）より取出す吸着ステーションである。

【００１６】（）は吸着ノズル（１１）に吸着されて
いるチップ部品（４）の姿勢を認識装置（１４）で認識
する認識ステーションである。

【００１７】（）は前述の認識結果を基にチップ部品
（４）の回転補正を行なうノズル回転補正ステーション
である。

【００１８】（）は前記ノズル回転補正ステーション
（）での回転補正終了後のチップ部品（４）をプリン
ト基板（５）上へ装着する装着ステーションである。

【００１９】（）は前記認識ステーション（）での
認識結果から、例えばチップ部品（４）が立って吸着さ
れているとか、吸着されているチップ部品（４）が違う
等の装着してはいけないチップ部品（４）を排出する排
出ステーションである。

【００２０】（）は前記吸着ステーション（）で吸
着するチップ部品（４）に対応する吸着ノズル（１１）
を選択するノズル選択ステーションで、吸着ヘッド部
（１２）外径部に設けられているギア（図示せず）に図
示しない駆動系により移動されて来て前記ギアに噛合し
た後回動される駆動ギアサーボモータ（１５）の回動に
よるノズル選択手段としての駆動ギア（１６）の回動に
より所望の吸着ノズル（１１）が選択される。

【００２１】（）は前記吸着ステーション（）での
吸着ノズル（１１）によるチップ部品（４）の取出し時
に、待機位置でのチップ部品（４）の向きに合わせて前
記吸着ノズル（１１）の回転方向の原点位置を調整する
ノズル原点位置合わせステーションである。

【００２２】以下、前記認識装置（１４）について図３
に基づき説明する。

【００２３】（１７）はチップ部品（４）が吸着ノズル
（１１）に吸着された状態を認識するＣＣＤカメラで、
認識装置（１４）上方まで搬送されて来るチップ部品
（４）の下方に待機されたボックス（１８）内に取付け
られた２枚の鏡（１９）（２０）の反射を利用して得ら
れた像がレンズ（２１）を通して認識される。

【００２４】次に、ノズル回転補正ステーション（）
の第１のノズル回転位置決め装置（２２）について詳述
する。

【００２５】（２２Ａ）は吸着ノズル（１１）をθ回転
させる駆動源としての第１のノズル回転用モータで、出
力シャフト（２５）にカップリング（２６）を介してベ
アリング体（２７）に嵌め込まれたノズル回転体（２
８）と後述するノズル回転棒（２９）から成る上下動手
段（４５）が取付けられている。

【００２６】前記（２９）は前記ノズル回転体（２８）
に嵌め込まれ下端部に後述するマイクロカップリング
（６０）により連結されるノズル回転用嵌合部（３０）
を有したノズル回転棒で、ノズル回転体（２８）に設け
られた縦長穴（３１）より外方に突設するピン（３２）
が設けられている。尚、前記ノズル回転用嵌合部（３
０）は前記被嵌合溝（１１Ａ）と嵌合するように下端に
向かって両側から斜めに切欠かれている。また、ノズル
回転体（２８）底面との間でクッション手段としてのス
プリング（３３）を係止する係止部（３４）が設けら
れ、該係止部（３４）には図示しない駆動源としてのカ
ムにより上下動される上下動レバー（３５）にロッドエ
ンド（３６）を介して取付けられた揺動レバー（３７）
が係止されており、上下動レバー（３５）の上下動に従
って揺動レバー（３７）が上下に揺動されることにより
ノズル回転棒（２９）がスプリング（３３）に付勢され
ながら上下動される。

【００２７】また、前記上下動手段（４５）としてボー
ルスプラインを用いても良い。

【００２８】前記マイクロカップリング（６０）につい
て図１、図５及び図６を基に説明する。

【００２９】（６１）は図６に示すように四角形状をし
たねじり剛性が高く、曲げ剛性の小さい第１の板バネ
で、その対角線上の任意の二隅が前記ノズル回転棒（２
９）の下端に設けられた取付け部（６２）にさら座金
（６３），（６４）及び（６５），（６６）に挟まれて
ボルト（６７）及び（６８）とナット（６９）及び（７
０）を介して固定される。

【００３０】（７１）は前記板バネ（６１）と同形状で
前記嵌合部（３０）の上端に設けられた取付け部（７
２）に同様にさら座金（７３），（７４）及び（７
５），（７６）に挟まれてボルト（７７）及び（７８）
とナット（７９）及び（８０）を介して固定される第２
の板バネである。

【００３１】（８１）と（８２）は前記第１の板バネ
（６１）と第２の板バネ（７１）とを連結するボルト
で、該板バネ（６１）と板バネ（７１）を夫々挟むさら
座金（８３），（８４）及び（８５），（８６）と（８
７），（８８）及び（８９），（９０）と該さら座金
（８４）と（８５）及び（８８）と（８９）との間に隙
間なく配置されるスペーサ（９１）とを介してナット
（９２）及び（９３）止めされる。これにより、ノズル
回転体（２９）と嵌合部（３０）とが連結される。

【００３２】また、板バネ（６１），（７１）はその固
定に於いて当接面をさら座金（６３），（６４），（６
５），（６６），（７３），（７４），（７５），（７
６），（８３），（８４），（８５），（８６），（８
７），（８８），（８９），（９０）により、なるべく
接触面を少なくしたため、板バネ（６１），（７１）の
曲げ作用への支障が極力抑えられている。

【００３３】次に、ノズル原点位置合わせステーション
（）の第２のノズル回転位置決め装置（２３）につい
て図７及び図８を基に説明する。尚、前述の第１のノズ
ル回転位置決め装置（２２）と同様なる構造については
同等の図番が付してあり、説明は省略する。

【００３４】ノズル回転棒（２９）に設けられたノズル
回転用嵌合部（３０Ａ）の内側は図８に示すように第１
の空洞（５０）、それに連なる第１の空洞（５０）より
径の小さい第２の空洞（５１）が設けられている。

【００３５】（５２）は前記第１の空洞（５０）と第２
の空洞（５１）との段部（５３）にその係止部（５４）
によりスプリング（５５）の付勢力と共に嵌合部（３０
Ａ）の回転とはフリーの状態で係止されるブレーキ手段
としての当接棒で、前記嵌合部（３０Ａ）の下端より下
方に延出している該当接棒（５２）の先端部が被嵌合溝
（１１Ａ）に当接して嵌合前の吸着ノズル（１１）の回
転を規制する。尚、嵌合部（３０Ａ）の回転時に当接棒
（５２）は、その回転に追従しないで空回りするように
なっているが、これを補助するため第１の空洞（５０）
の上面、即ちノズル回転棒（２９）のスプリング（５
５）受け側にスラストベアリング（５６）をスプリング
（５５）の受けとして設けておき、ノズル回転棒（２
９）の回転によるスプリング（５５）のねじれにより該
回転力が当接棒（５２）に伝わらないようにしている。

【００３６】図９の（３８）はインターフェースで、前
記ＸＹテーブル（１）、部品供給台（６）、回転盤（１
０）、駆動ギア（１６）及び第１，第２のノズル回転位
置決め装置（２２），（２３）が接続されている一方、
これらの各々の制御要素は制御装置としてのＣＰＵ（３
９）でプログラム制御されるようになっている。

【００３７】（４０）は記憶装置としてのＲＡＭで、前
記各吸着ノズル（１１）の回転センター位置データ、前
記認識装置（１４）によるチップ部品（４）の認識位置
データ及び各チップ部品（４）のプリント基板（５）上
の装着位置データ（Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向）等を各所
定エリアに記憶する。

【００３８】尚、前記吸着ノズル（１１）の回転センタ
ーの設定位置が温度変化、経時変化等によりズレる可能
性があるため、ある設定温度を越えたら、またはある時
間経過したらチップ部品（４）を吸着しない状態の各吸
着ノズル（１１）を認識装置（１４）で認識して吸着ノ
ズル（１１）の回転センターのズレ量を算出してそのズ
レ量をＲＡＭ（４０）に記憶し直しても良いし、そのズ
レ量分を前記吸着ノズル（１１）の回転センター位置デ
ータに加味しても良い。

【００３９】また、前記ＣＰＵ（３９）には駆動回路
（４１）が接続され、該駆動回路（４１）には前記Ｘ軸
サーボモータ（２）、Ｙ軸サーボモータ（３）、部品供
給部サーボモータ（８）、回転盤サーボモータ（１
３）、駆動ギアサーボモータ（１５）、及び第１，第２
のノズル回転用モータ（２２Ａ），（２３Ａ）が接続さ
れている。

【００４０】以下、動作について図面に基づき詳述す
る。

【００４１】先ず、装着動作を行なう前に認識装置（１
４）で各吸着ノズル（１１）の回転センター位置（前記
ＣＣＤカメラ（１７）の画像センター等の基準点を基準
とする）を認識し、その回転センター位置データをＲＡ
Ｍ（４０）に記憶しておく。

【００４２】尚、前記吸着ノズル（１１）のセンター位
置認識作業は吸着ノズル（１１）に治具を吸着させ、こ
の治具を吸着ノズル（１１）の回転に伴って回転させ、
この回転中の治具に設けられた穴を前記吸着ノズル（１
１）の回転角度位置にて認識装置（１４）で認識し、そ
の認識結果より図示しない計算装置で吸着ノズル（１
１）の回転センターを求めても良い。

【００４３】更に、実際にチップ部品（４）の試し打ち
を装着角度を変えながら行なって、装着位置と各吸着ノ
ズル（１１）の回転センターとのズレ量を測定し、その
値を入力装置によりＲＡＭ（４０）に入力しても良い。

【００４４】吸着ステーション（）に部品供給部サー
ボモータ（８）の駆動により部品供給台（６）が移動さ
れ、部品取出し位置に所望の部品供給装置（７）が待機
される。そして、吸着ノズル（１１）は待機中の前記部
品供給装置（７）に収納されたチップ部品（４）上方に
移動されて来て、吸着ノズル（１１）はチップ部品
（４）を吸着する。

【００４５】次に、認識ステーション（）で吸着ノズ
ル（１１）に吸着されたチップ部品（４）の姿勢が認識
される。即ち、認識装置（１４）で吸着ノズル（１１）
に吸着された状態のＣＣＤカメラ（１７）の画像センタ
ーからのチップ部品（４）の位置を認識し、その認識デ
ータ（Ｘ₁，Ｙ₁，θ₁）をＲＡＭ（４０）に記憶する。
尚、認識角度データ（θ₁）は例えば前記画像センター
の一辺とチップ部品（４）のある基準とした端面とを延
長してできる交線のなす角である。

【００４６】次に、ノズル回転補正ステーション（）
でのチップ部品（４）のθ方向の回転補正動作について
説明する。

【００４７】前記ＲＡＭ（４０）に記憶されている装着
位置データの装着角度データ（θ方向）と前記認識角度
データ（θ₁）とを図示しない比較装置で比較し、ズレ
量があった場合には計算装置で該ズレ量（Δθ）を計算
してＲＡＭ（４０）に記憶すると共に第１のノズル回転
位置決め装置（２２）により吸着ノズル（１１）を回転
させることにより補正してチップ部品（４）の位置合わ
せを行なう。つまり、前記カムの駆動により上下動レバ
ー（３５）が下降され、揺動レバー（３７）が下方に揺
動され、ノズル回転用嵌合部（３０）がスプリング（３
３）に付勢されながら吸着ノズル（１１）の上部に設け
られた被嵌合溝（１１Ａ）のテーパ部に当接した後第１
のノズル回転用モータ（２２Ａ）がズレ量（Δθ）だけ
回転されることにより、吸着ノズル（１１）が回転され
てチップ部品（４）の位置合わせが行なわれる。このと
き、嵌合部（３０）と被嵌合溝（１１Ａ）とが偏心して
いても、マイクロカップリング（６０）の作用により、
嵌合部（３０）は被嵌合溝（１１Ａ）に正しく嵌合す
る。即ち、下降して来た嵌合部（３０）が被嵌合溝（１
１Ａ）のテーパ部のある一部に当接した後、更なる下降
時に板バネ（６１），（７１）の曲がりにより嵌合部
（３０）が揺動されながら被嵌合溝（１１Ａ）内に入り
込む。尚、回転補正終了後嵌合部（３０）が上昇される
と、該嵌合部（３０）は板バネ（６１），（７１）の復
元作用により元の状態に戻る。

【００４８】そして、装着ステーション（）にてＸＹ
テーブル（１）によりプリント基板（５）がＸＹ移動さ
れて、チップ部品（４）は所定位置に装着される。

【００４９】また、前記認識装置（１４）で装着しては
いけないと判断されたチップ部品（４）は回転盤（１
０）の回転が続けられ排出ステーション（）まで移動
されたら、ここで排出される。

【００５０】次のノズル選択ステーション（）で次に
使用される吸着ノズル（１１）が、前記駆動ギア（１
６）が吸着ヘッド部（１２）に設けられたギア（図示せ
ず）に噛合した後回動されるに伴って前記吸着ヘッド部
（１２）を回動させることにより選択される。

【００５１】次のノズル原点位置合わせステーション
（）で、前記選択された吸着ノズル（１１）の原点位
置合わせを行なう。即ち、前記ノズル回転補正ステーシ
ョン（）で吸着ノズル（１１）をズレ量に合わせて回
転補正させたため、チップ部品（４）を吸着する際の基
準となる吸着ノズル（１１）の回転方向の原点が区々に
なってしまい、吸着する前に原点位置を一致させなけれ
ばならない。

【００５２】そこで、第２のノズル回転用モータ（２３
Ａ）の回転停止位置を設定しておき、第２のノズル回転
位置決め装置（２３）を駆動させて吸着ノズル（１１）
の回転方向の原点位置を揃える。即ち、例えば前記嵌合
部（３０Ａ）と被嵌合溝（１１Ａ）とが交差していて
も、先ず前記嵌合部（３０Ａ）が回転されながら下降さ
れて来てスプリング（５５）により下方に付勢された前
記当接棒（５２）が被当接部（１１Ｂ）に当接する（図
１０参照）。そして、該被当接部（１１Ｂ）を下方に押
し付けることにより当接棒（５２）は前記嵌合部（３０
Ａ）による回転が解除され、即ち嵌合部（３０Ａ）は当
接棒（５２）に対し空回りした状態となり、当接棒（５
２）により嵌合部（３０Ａ）と被嵌合溝（１１Ａ）とが
嵌合するまで吸着ノズル（１１）が嵌合部（３０Ａ）の
回転と一緒に回転されないように嵌合部（３０Ａ）の回
転、即ちノズル回転棒（２９）の回転力はスラストベア
リング（５６）の上部（５６Ａ）には伝えられるが、ボ
ール（５６Ｂ）の転がり作用により下部（５６Ｃ）には
伝えられないようにしており、前記嵌合部（３０Ａ）が
最大１８０〔度〕回転し停止するまでの間に該嵌合部
（３０Ａ）と被嵌合溝（１１Ａ）との方向が一致する。
従って、嵌合部（３０Ａ）と被嵌合溝（１１Ａ）とがス
プリング（５５）により圧接されながら嵌合されて、嵌
合部（３０Ａ）の回転により吸着ノズル（１１）は回転
され、回転停止位置では嵌合部（３０Ａ）と被嵌合溝
（１１Ａ）とを同一方向に揃えて停止させる（図１１参
照）ことができ、回転停止後の吸着ノズル（１１）は常
に原点位置に準備される。

【００５３】また、ＲＡＭ（４０）に前述の回転補正時
に回転させた値を記憶させておき、その値だけ第２のノ
ズル回転用モータ（２３Ａ）を回動させて嵌合部（３０
Ａ）を被嵌合溝（１１Ａ）の溝方向に合わせた後、嵌合
部（３０Ａ）を下降させるようにしても良い。この場
合、第２のノズル回転位置決め装置（２３）にもマイク
ロカップリング（６０）を搭載することにより、衝撃が
緩和される。

【００５４】尚、前述の実施例ではクッション手段とし
てのスプリング（３３）を嵌合部（３０）側へ設けた
が、被嵌合溝（１１Ａ）側つまり吸着ノズル（１１）側
に設けても良い。この場合、例えば該スプリングを被嵌
合溝（１１Ａ）が形成された吸着ノズル（１１）上部の
下面と吸着ヘッド部（１２）の上面との間に設ければ良
い。

【００５５】また、前述のブレーキ手段を吸着ヘッド部
（１２）側に設けて、吸着ノズル（１１）上部に当接さ
せて吸着ノズル（１１）の回転を規制するようにしても
良い。

【００５６】

【発明の効果】以上、本発明によれば嵌合部に復元作用
を持たせたため、嵌合部と被嵌合溝との嵌合時に予想外
の当接が解消され、当接時の衝撃が緩和される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１ノズル回転位置決め装置の要部拡
大図である。

【図２】本発明が適用された電子部品自動装着装置の平
面図である。

【図３】認識装置の側面図である。

【図４】第１のノズル回転位置決め装置の側面図であ
る。

【図５】第１のノズル回転位置決め装置の要部拡大図で
ある。

【図６】第１のノズル回転位置決め装置の下面図であ
る。

【図７】第２のノズル回転位置決め装置の斜視図であ
る。

【図８】図７の一部拡大図である。

【図９】電子部品自動装着装置の構成回路図である。

【図１０】嵌合部と被嵌合溝との嵌合を表す図である。

【図１１】嵌合部と被嵌合溝との嵌合を表す図である。

【符号の説明】

（１１） 吸着ノズル（取出ノズル） （１１Ａ） 被嵌合溝 （２２） 第１のノズル回転位置決め装置 （２９） ノズル回転棒（ノズル回転手段） （３０） ノズル回転用嵌合部 （６０） マイクロカップリング （６１） 第１の板バネ （７１） 第２の板バネ （８１） ボルト（連結手段） （８２） ボルト（連結手段） （９２） ナット（連結手段） （９３） ナット（連結手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 認識装置による取出ノズルに保持された
   チップ状電子部品の回転姿勢の認識結果を基に前記ノズ
   ルを回転させ前記部品の回転姿勢を変更するノズル回転
   位置決め装置に於いて、前記取出ノズルは上部に被嵌合
   溝が形成され、該取出ノズル上方に設置される上下動並
   びに回動可能なノズル回転手段と、該ノズル回転手段の
   下端にその対角線上の任意の二隅が螺子止めされる第１
   の板バネと、前記被嵌合溝に嵌合する嵌合部と、該嵌合
   部の上端に前記第１の板バネと同様に螺子止めされる第
   ２の板バネと、前記第１の板バネと該第２の板バネとを
   連結する連結手段とを設けたことを特徴とするノズル回
   転位置決め装置。