ボール供給装置及びボール供給方法
【課題】本発明は、自重落下方式を採用することにより、ボールの飛散がなく、且つ開閉部によるボール潰れの危険をなくし、さらには、ボール供給量の変更にも柔軟に対応できるボール供給装置を提供するものである。
【解決手段】本発明は、課題を解決するため、ボール供給装置に次の手段を採用した。第１に、ボール貯留部の内部下方を狭く形成してボール供給口を設ける。第２に、ボール供給口に開放閉鎖可能な開閉部を設ける。第３に、ボール貯留部に負圧源を接続する。
【解決手段】本発明は、課題を解決するため、ボール供給装置に次の手段を採用した。第１に、ボール貯留部の内部下方を狭く形成してボール供給口を設ける。第２に、ボール供給口に開放閉鎖可能な開閉部を設ける。第３に、ボール貯留部に負圧源を接続する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボール供給装置及びその方法に関するものであって、主としてＢＧＡ（ボールグリッドアレー）へ半田ボールを搭載する半田ボールマウント装置で微小な半田ボールに損傷を与えることなく安定した供給を行うことのできるボール供給装置及びその方法を主眼に開発されたものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半田ボールマウント装置におけるボール溜まりへのボール供給は、升で量った半田ボールを自重で落下させるか、半田ボールを圧縮空気で押して送るかのいずれかであった。
【０００３】しかし、自重落下方式の場合は、供給停止のための開閉部が必要となり開閉部でボールが挟まり潰れてしまうことがある。他方、圧送送り出し方式の場合は、半田ボールが圧縮空気を受けてボール溜まりを飛びだしてしまうという問題点がある。
【０００４】自重落下方式の問題点を解決するため、特開平９−３０６９１９号公開特許公報に示されるように、供給容器の構造を工夫したり、特開平１１−１６３０５０号公開特許公報に示されるように、供給チューブを工夫する等の解決案が提案されてきた。しかし、前者は供給量の変更に供給容器の変更を必要とするなど変更作業が繁雑であり、後者は供給チューブ内に半田ボールが残りメンテナンスがしにくいと言った難点を有していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、自重落下方式を採用することにより、ボールの飛散がなく、且つ開閉部によるボール潰れの危険のないボール供給装置及びその方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解決するため、ボール供給装置に次の手段を採用した。第１に、ボール貯留部の内部下方を狭く形成してボール供給口を設ける。第２に、ボール供給口に開放閉鎖可能な開閉部を設ける。第３に、ボール貯留部に負圧源を接続する。
【０００７】又、方法の発明として、ボール貯留部の内部下方を狭く形成してボール供給口を設け、ボール供給口に開放閉鎖可能な開閉部を設けると共にボール貯留部に負圧源を接続し、開閉部の動作と関連させて負圧源を動作させることを特徴とするボール貯留部からのボール供給方法を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。図１はボール供給装置の一実施例を示す平面説明図で、図２は同左側面説明図で、図３は同部分断面正面説明図である。ボール供給装置には、ボール貯留部となるボールホッパ１（図１では図示が省略されており、図２左方に示されている）と、半田ボールのマウントヘッドへの受け渡し部となるボールトレイ２と、先端にボール受け８を有し、ボールトレイ２とボールホッパ１の間を往復運動する搬送アーム３が設けられている。
【０００９】搬送アーム３は、先端のボール受け８の反対側（図２中右方端付近）で基台４に回動自在に装着されている。搬送アーム３は、搬送シリンダ５によりボールトレイ２とボールホッパ１の間を往復運動する。搬送シリンダ５はエアシリンダを用いている。該搬送シリンダ５のロッド５１が縮んだ状態で搬送アーム３は、ボールホッパ１側に位置し（図１で実線で示される）、搬送シリンダ５のロッド５１が伸びることにより搬送アーム３はボールトレイ２側に移動する（図１で点線で示される）。
【００１０】搬送アーム３にはツイストシリンダ６が仕込まれており、ツイストシリンダ６のロッド６１の進退により搬送アーム３の先端が９０度回転する。すなわち、ツイストシリンダ６のロッド６１が縮んだ状態で搬送アーム３先端のボール受け８は上向きにされているが、ロッド６１が伸びることによりボール受け８は９０度回転し、横向きになる。ボール受け８は上向きの状態で搬送シリンダ５によりボールホッパ１の下方からボールトレイ２の上方に移動し、その後、ツイストシリンダ６によりボールトレイ２の中央に進みながら横向きにされるのである。
【００１１】搬送アーム３の先端にはボール受け８が取り付けられている。正確には、図２の丸囲みに示されるように先端部に筒状体のホルダ７が取り付けられており、筒状体のホルダ７にボール受け８が摺動自在に取り付けている。ボール受け８の上部には筒状体のホルダ７上部内径より広いフランジ９が形成されており、このフランジ９でボール受け８はホルダ７内に保持されている。
【００１２】ボール受け８の内側の収納空部８１は図３に示されているように一方に傾いて形成されており、ボールトレイ２上で回転したときにボール受け８内の半田ボールがボールトレイ２に落ちやすいように傾斜している。
【００１３】ボールホッパ１は、本発明におけるボール貯留部に相応し、内部にボール収納スペース１９を形成し、密閉可能とされている。ボールホッパ１の内部ボール収納スペース１９の下方部には中央に絞られたロート状の絞り部１７が形成されており、一番絞った部分の下に通路１０が構成されている。
【００１４】通路１０の出口は供給口１１とされており、供給口１１には開閉部材１２が取り付けられている。この開閉部材１２はエアシリンダ１３により作動する。すなわち、図４（イ）に示すようにエアシリンダ１３のロッド３１が伸びている状態では開閉部材１２は、供給口１１を閉鎖しており、図４（ロ）に示すようにロッド３１が縮んだ状態で開閉部材１２は、供給口１１を開放する。尚、エアシリンダ１３は図５に示されるように圧縮エアー源２０と接続されており、圧縮エアー源２０により作動する。
【００１５】ボールホッパ１の上部は図５に示されるようにボールホッパ１内に負圧を導入する負圧発生源が接続されている。負圧発生源は圧縮エアー源１４とエジェクタ２２とで構成されている。図２乃至図４中１８は吸引連結パイプである。従って、負圧発生源により必要に応じてボールホッパ１内の圧力を低下できる。実施例では１００ｍｍＨｇの負圧をかけている。尚、図中２１は酸化防止のための窒素ガス導入源である。
【００１６】ボールホッパ１の下には重量計１５が上下動自在に配置されており、ボール受け８が重量計１５の上部に配置された状態で上昇し、ボール受け８を筒状体のホルダ７から持ち上げ、ボール受け８の重量を測定できるようになっている。
【００１７】実施例のボール供給装置の作動手順は次の通りである。第１に、図２に示すようにボール受け８はボールホッパ１の下で待機している。図示しないセンサによりボール供給の信号が入ったら、重量計１５が上昇を開始する（図６の重量計上昇グラフがＯＦＦよりＯＮに変化する）。同時に負圧発生源が動作し、ボールホッパ１内に負圧導入を開始する（図６の真空吸引グラフがＯＦＦよりＯＮに変化する）。
【００１８】重量計１５が上昇してボール受け８を支持し、ボール受け８がホルダ７から持ち上げられたところでボール受け８の空重量を測定し、負圧導入が完了した後、エアシリンダ１３により開閉部材１２が回動して、図３に示されるように供給口１１が開放される。
【００１９】供給口１１の開放後、負圧は徐々に解除され、これに伴い半田ボールは自重により落下を始め、ボール受け８内部に投入される。半田ボールが投入されるとボール受け８の重量は徐々に増加し、所定重量になった時点（図６の重量計出力グラフが設定値に達した時点）でボール供給を停止する。
【００２０】具体的には半田ボールの供給スピード（重量上昇スピード）と負圧を導入した時から半田ボール供給が停止するまでの時定数から所定の重量で停止するときに負圧を導入するタイミングを算出し、実際に所定重量を測定する前に負圧導入する。すなわち、図６のボール供給グラフのタイマー値Ａを加味して真空吸引グラフのタイマー値Ｂを設定するのである。
【００２１】半田ボールの供給が停止してから開閉部材１２でボール供給口１１を閉鎖し、同時に重量計１５は下降し、ボール受け８は、搬送アーム３によりボールトレイ２上に搬送される。搬送後ボール受け８内のボールはボールトレイ２内に投入される。
【００２２】尚、絞り部１７より下部の通路１０は開閉装置の構造上必要なもので、絞り部１７直下に開閉装置を設置し、下部の通路１０をなくしてもよい。又、重量計１５が昇降せず、ボール受け８のホルダ７が昇降してもよい。
【００２３】
【発明の効果】本発明は、ボール貯留部の内部下方を狭く形成してボール供給口を設け、ボール供給口に開放閉鎖可能な開閉部を設けると共にボール貯留部に負圧源を接続したことを特徴とするボール供給装置であるため、負圧源をコントロールすることにより、開閉部付近のボールを吸い上げ、ボールの存在しない状態で開閉部の動作を行うことが可能であるので、開閉部によるボール潰れの危険をなくすことができるボール供給装置となった。
【００２４】請求項３記載の発明の効果ではあるが、開閉部の閉鎖に合わせて負圧源を動作させることにより、開閉部の閉鎖動作によるボール潰れの危険のないボール貯留部からのボール供給方法となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボール供給装置の一実施例を示す平面説明図
【図２】同左側面説明図
【図３】同部分断面正面説明図
【図４】ボールホッパの拡大断面説明図で、（イ）は開閉部材が閉の状態を示す図で、（ロ）は開閉部材が開の状態を示す図である。
【図５】ボールホッパの接続回路図
【図６】動作タイミングを示すグラフ
【符号の説明】
１．．．．．ボールホッパ
２．．．．．ボールトレイ
３．．．．．搬送アーム
４．．．．．基台
５．．．．．搬送シリンダ
６．．．．．ツイストシリンダ
７．．．．．ホルダ
８．．．．．ボール受け
９．．．．．フランジ
１０．．．．通路
１１．．．．供給口
１２．．．．開閉部材
１３．．．．エアシリンダ
１４．．．．圧縮エアー源
１５．．．．重量計
１７．．．．絞り部
１８．．．．吸引連結パイプ
１９．．．．収納スペース
２０．．．．圧縮エアー源
２１．．．．窒素ガス導入源
２２．．．．負圧発生源
３１，５１，６１．ロッド
８１．．．．収納空部
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボール供給装置及びその方法に関するものであって、主としてＢＧＡ（ボールグリッドアレー）へ半田ボールを搭載する半田ボールマウント装置で微小な半田ボールに損傷を与えることなく安定した供給を行うことのできるボール供給装置及びその方法を主眼に開発されたものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半田ボールマウント装置におけるボール溜まりへのボール供給は、升で量った半田ボールを自重で落下させるか、半田ボールを圧縮空気で押して送るかのいずれかであった。
【０００３】しかし、自重落下方式の場合は、供給停止のための開閉部が必要となり開閉部でボールが挟まり潰れてしまうことがある。他方、圧送送り出し方式の場合は、半田ボールが圧縮空気を受けてボール溜まりを飛びだしてしまうという問題点がある。
【０００４】自重落下方式の問題点を解決するため、特開平９−３０６９１９号公開特許公報に示されるように、供給容器の構造を工夫したり、特開平１１−１６３０５０号公開特許公報に示されるように、供給チューブを工夫する等の解決案が提案されてきた。しかし、前者は供給量の変更に供給容器の変更を必要とするなど変更作業が繁雑であり、後者は供給チューブ内に半田ボールが残りメンテナンスがしにくいと言った難点を有していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、自重落下方式を採用することにより、ボールの飛散がなく、且つ開閉部によるボール潰れの危険のないボール供給装置及びその方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解決するため、ボール供給装置に次の手段を採用した。第１に、ボール貯留部の内部下方を狭く形成してボール供給口を設ける。第２に、ボール供給口に開放閉鎖可能な開閉部を設ける。第３に、ボール貯留部に負圧源を接続する。
【０００７】又、方法の発明として、ボール貯留部の内部下方を狭く形成してボール供給口を設け、ボール供給口に開放閉鎖可能な開閉部を設けると共にボール貯留部に負圧源を接続し、開閉部の動作と関連させて負圧源を動作させることを特徴とするボール貯留部からのボール供給方法を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。図１はボール供給装置の一実施例を示す平面説明図で、図２は同左側面説明図で、図３は同部分断面正面説明図である。ボール供給装置には、ボール貯留部となるボールホッパ１（図１では図示が省略されており、図２左方に示されている）と、半田ボールのマウントヘッドへの受け渡し部となるボールトレイ２と、先端にボール受け８を有し、ボールトレイ２とボールホッパ１の間を往復運動する搬送アーム３が設けられている。
【０００９】搬送アーム３は、先端のボール受け８の反対側（図２中右方端付近）で基台４に回動自在に装着されている。搬送アーム３は、搬送シリンダ５によりボールトレイ２とボールホッパ１の間を往復運動する。搬送シリンダ５はエアシリンダを用いている。該搬送シリンダ５のロッド５１が縮んだ状態で搬送アーム３は、ボールホッパ１側に位置し（図１で実線で示される）、搬送シリンダ５のロッド５１が伸びることにより搬送アーム３はボールトレイ２側に移動する（図１で点線で示される）。
【００１０】搬送アーム３にはツイストシリンダ６が仕込まれており、ツイストシリンダ６のロッド６１の進退により搬送アーム３の先端が９０度回転する。すなわち、ツイストシリンダ６のロッド６１が縮んだ状態で搬送アーム３先端のボール受け８は上向きにされているが、ロッド６１が伸びることによりボール受け８は９０度回転し、横向きになる。ボール受け８は上向きの状態で搬送シリンダ５によりボールホッパ１の下方からボールトレイ２の上方に移動し、その後、ツイストシリンダ６によりボールトレイ２の中央に進みながら横向きにされるのである。
【００１１】搬送アーム３の先端にはボール受け８が取り付けられている。正確には、図２の丸囲みに示されるように先端部に筒状体のホルダ７が取り付けられており、筒状体のホルダ７にボール受け８が摺動自在に取り付けている。ボール受け８の上部には筒状体のホルダ７上部内径より広いフランジ９が形成されており、このフランジ９でボール受け８はホルダ７内に保持されている。
【００１２】ボール受け８の内側の収納空部８１は図３に示されているように一方に傾いて形成されており、ボールトレイ２上で回転したときにボール受け８内の半田ボールがボールトレイ２に落ちやすいように傾斜している。
【００１３】ボールホッパ１は、本発明におけるボール貯留部に相応し、内部にボール収納スペース１９を形成し、密閉可能とされている。ボールホッパ１の内部ボール収納スペース１９の下方部には中央に絞られたロート状の絞り部１７が形成されており、一番絞った部分の下に通路１０が構成されている。
【００１４】通路１０の出口は供給口１１とされており、供給口１１には開閉部材１２が取り付けられている。この開閉部材１２はエアシリンダ１３により作動する。すなわち、図４（イ）に示すようにエアシリンダ１３のロッド３１が伸びている状態では開閉部材１２は、供給口１１を閉鎖しており、図４（ロ）に示すようにロッド３１が縮んだ状態で開閉部材１２は、供給口１１を開放する。尚、エアシリンダ１３は図５に示されるように圧縮エアー源２０と接続されており、圧縮エアー源２０により作動する。
【００１５】ボールホッパ１の上部は図５に示されるようにボールホッパ１内に負圧を導入する負圧発生源が接続されている。負圧発生源は圧縮エアー源１４とエジェクタ２２とで構成されている。図２乃至図４中１８は吸引連結パイプである。従って、負圧発生源により必要に応じてボールホッパ１内の圧力を低下できる。実施例では１００ｍｍＨｇの負圧をかけている。尚、図中２１は酸化防止のための窒素ガス導入源である。
【００１６】ボールホッパ１の下には重量計１５が上下動自在に配置されており、ボール受け８が重量計１５の上部に配置された状態で上昇し、ボール受け８を筒状体のホルダ７から持ち上げ、ボール受け８の重量を測定できるようになっている。
【００１７】実施例のボール供給装置の作動手順は次の通りである。第１に、図２に示すようにボール受け８はボールホッパ１の下で待機している。図示しないセンサによりボール供給の信号が入ったら、重量計１５が上昇を開始する（図６の重量計上昇グラフがＯＦＦよりＯＮに変化する）。同時に負圧発生源が動作し、ボールホッパ１内に負圧導入を開始する（図６の真空吸引グラフがＯＦＦよりＯＮに変化する）。
【００１８】重量計１５が上昇してボール受け８を支持し、ボール受け８がホルダ７から持ち上げられたところでボール受け８の空重量を測定し、負圧導入が完了した後、エアシリンダ１３により開閉部材１２が回動して、図３に示されるように供給口１１が開放される。
【００１９】供給口１１の開放後、負圧は徐々に解除され、これに伴い半田ボールは自重により落下を始め、ボール受け８内部に投入される。半田ボールが投入されるとボール受け８の重量は徐々に増加し、所定重量になった時点（図６の重量計出力グラフが設定値に達した時点）でボール供給を停止する。
【００２０】具体的には半田ボールの供給スピード（重量上昇スピード）と負圧を導入した時から半田ボール供給が停止するまでの時定数から所定の重量で停止するときに負圧を導入するタイミングを算出し、実際に所定重量を測定する前に負圧導入する。すなわち、図６のボール供給グラフのタイマー値Ａを加味して真空吸引グラフのタイマー値Ｂを設定するのである。
【００２１】半田ボールの供給が停止してから開閉部材１２でボール供給口１１を閉鎖し、同時に重量計１５は下降し、ボール受け８は、搬送アーム３によりボールトレイ２上に搬送される。搬送後ボール受け８内のボールはボールトレイ２内に投入される。
【００２２】尚、絞り部１７より下部の通路１０は開閉装置の構造上必要なもので、絞り部１７直下に開閉装置を設置し、下部の通路１０をなくしてもよい。又、重量計１５が昇降せず、ボール受け８のホルダ７が昇降してもよい。
【００２３】
【発明の効果】本発明は、ボール貯留部の内部下方を狭く形成してボール供給口を設け、ボール供給口に開放閉鎖可能な開閉部を設けると共にボール貯留部に負圧源を接続したことを特徴とするボール供給装置であるため、負圧源をコントロールすることにより、開閉部付近のボールを吸い上げ、ボールの存在しない状態で開閉部の動作を行うことが可能であるので、開閉部によるボール潰れの危険をなくすことができるボール供給装置となった。
【００２４】請求項３記載の発明の効果ではあるが、開閉部の閉鎖に合わせて負圧源を動作させることにより、開閉部の閉鎖動作によるボール潰れの危険のないボール貯留部からのボール供給方法となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボール供給装置の一実施例を示す平面説明図
【図２】同左側面説明図
【図３】同部分断面正面説明図
【図４】ボールホッパの拡大断面説明図で、（イ）は開閉部材が閉の状態を示す図で、（ロ）は開閉部材が開の状態を示す図である。
【図５】ボールホッパの接続回路図
【図６】動作タイミングを示すグラフ
【符号の説明】
１．．．．．ボールホッパ
２．．．．．ボールトレイ
３．．．．．搬送アーム
４．．．．．基台
５．．．．．搬送シリンダ
６．．．．．ツイストシリンダ
７．．．．．ホルダ
８．．．．．ボール受け
９．．．．．フランジ
１０．．．．通路
１１．．．．供給口
１２．．．．開閉部材
１３．．．．エアシリンダ
１４．．．．圧縮エアー源
１５．．．．重量計
１７．．．．絞り部
１８．．．．吸引連結パイプ
１９．．．．収納スペース
２０．．．．圧縮エアー源
２１．．．．窒素ガス導入源
２２．．．．負圧発生源
３１，５１，６１．ロッド
８１．．．．収納空部
【特許請求の範囲】
【請求項１】ボール貯留部の内部下方を狭く形成してボール供給口を設け、ボール供給口に開放閉鎖可能な開閉部を設けると共にボール貯留部に負圧源を接続したことを特徴とするボール供給装置。
【請求項２】ボール貯留部の内部下方を狭く形成してボール供給口を設け、ボール供給口に開放閉鎖可能な開閉部を設けると共にボール貯留部に負圧源を接続し、開閉部の動作と関連させて負圧源を動作させることを特徴とするボール貯留部からのボール供給方法。
【請求項３】開閉部の閉鎖に合わせて負圧源を動作させることを特徴とする請求項２記載のボール貯留部からのボール供給方法。
【請求項１】ボール貯留部の内部下方を狭く形成してボール供給口を設け、ボール供給口に開放閉鎖可能な開閉部を設けると共にボール貯留部に負圧源を接続したことを特徴とするボール供給装置。
【請求項２】ボール貯留部の内部下方を狭く形成してボール供給口を設け、ボール供給口に開放閉鎖可能な開閉部を設けると共にボール貯留部に負圧源を接続し、開閉部の動作と関連させて負圧源を動作させることを特徴とするボール貯留部からのボール供給方法。
【請求項３】開閉部の閉鎖に合わせて負圧源を動作させることを特徴とする請求項２記載のボール貯留部からのボール供給方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００２−４３３４９（Ｐ２００２−４３３４９Ａ）
【公開日】平成１４年２月８日（２００２．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０００−２２２１８５（Ｐ２０００−２２２１８５）
【出願日】平成１２年７月２４日（２０００．７．２４）
【出願人】（０００２５３０１９）澁谷工業株式会社 (503)
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１４年２月８日（２００２．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１２年７月２４日（２０００．７．２４）
【出願人】（０００２５３０１９）澁谷工業株式会社 (503)
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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