CN105392355B - 直线运动装置及电子元件安装装置 - Google Patents

Abstract

提供一种直线运动装置及电子元件安装装置，所述直线运动装置具备使用碳纤维强化树脂且能够容易地进行用于形成螺纹孔等的加工的梁。第一直线运动机构(8)(直线运动装置)具有在水平的一方向上细长的梁(13)、向一方向延伸而设于梁(13)的引导构件(17)、设置成沿着引导构件(17)移动自如的移动构件(18)、使移动构件(18)移动的直线电动机(19)(移动单元)。梁(13)具备：形成有沿一方向贯通的开口部(15a、15b、15c、15d)的金属制的筒状体(14)；以紧贴于筒状体(14)的内表面的状态形成的碳纤维强化树脂制的筒状加强部(16)。

Description

直线运动装置及电子元件安装装置

技术领域

本发明涉及能够在梁的延伸方向上使滑动件移动的直线运动装置、及具备该直线运动装置的电子元件安装装置。

背景技术

在电子元件安装领域中，使用通过直线运动装置能够沿水平方向移动的安装头向基板安装元件的电子元件安装装置广为周知。作为直线运动装置，使用如下的结构：具备向水平的一方向延伸的金属制(例如铁或铝)的梁，通过对直线电动机、滚珠丝杠机构等移动机构进行驱动来使安装头沿着梁移动。

近年来，在提高生产率和安装品质的目的下要求安装头的移动的高速化和定位精度的高精度化，为了满足该要求，梁的刚性强化和轻量化不断发展。作为其一例，提出了由成形为筒状的CFRP(Carbon Fiber Reinforce Plastic(碳纤维强化树脂))构成的梁(例如参照专利文献1、2)。CFRP是在碳纤维中浸渍了环氧树脂等高分子材料之后，使其固化而成形的复合材料。该CFRP在强度上优异，且与铁或铝等金属相比比重格外小，因此适合作为以上述问题的解决为目的的梁的材料。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本国特开2008-108949号公报

【专利文献2】日本国特开2013-206934号公报

发明内容

【发明要解决的课题】

然而，CFRP成本高，因此梁整体由该材料成形的情况并不现实。而且，需要将作为直线运动装置的构成元件的金属制的引导构件通过螺钉等固定于梁，但是CFRP难以进行开孔或用于形成螺纹孔的攻螺纹加工，而且也需要用于加工的特殊的工具，因此成为进一步的成本上涨的要因。

因此，本发明目的在于提供一种具备使用碳纤维强化树脂且能够容易地进行用于形成螺纹孔等的加工的梁的直线运动装置、及具备该直线运动装置的电子元件安装装置。

【用于解决课题的方案】

本发明的直线运动装置具备直线运动机构，该直线运动机构具有在水平的一方向上细长的梁、向所述一方向延伸而设于所述梁的引导构件、设置成沿着所述引导构件移动自如的移动构件、及使所述移动构件移动的移动单元，所述梁具备：金属制的筒状体，形成有沿所述一方向贯通的开口部；及碳纤维强化树脂制的筒状加强部，以紧贴于所述筒状体的内表面的状态形成。

本发明的电子元件安装装置具备XY移动机构和安装头，所述XY移动机构包括：第一直线运动机构，具有在水平的一方向上细长的梁、向所述一方向延伸而设于所述梁的引导构件、设置成沿着所述引导构件移动自如的移动构件、及使所述移动构件移动的移动单元；及第二直线运动机构，使所述第一直线运动机构沿着与所述一方向正交的水平的方向移动；所述安装头装配于所述移动构件，通过所述XY移动机构将保持有电子元件的所述安装头定位于基板，通过定位了的所述安装头将所述电子元件搭载于所述基板，所述电子元件安装装置中，所述梁具备：金属制的筒状体，形成有沿所述一方向贯通的开口部；及碳纤维强化树脂制的筒状加强部，以紧贴于所述筒状体的内表面的状态形成。

【发明效果】

根据本发明，能够实现使用碳纤维强化树脂并能够容易地进行用于形成螺纹孔等的加工的梁。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的电子元件安装装置的立体图。

图2是本发明的实施方式1的电子元件安装装置具备的第一直线运动机构的结构说明图。

图3(a)(b)是将构成本发明的实施方式1的电子元件安装装置具备的第一直线运动机构的引导构件和梁固定的结构说明图。

图4(a)(b)是将构成本发明的实施方式1的电子元件安装装置具备的第一直线运动机构的固定件和梁固定的结构的说明图。

图5是本发明的实施方式2的电子元件安装装置具备的第一直线运动机构的结构说明图。

图6是将构成本发明的实施方式2的电子元件安装装置具备的第一直线运动机构的固定件和梁固定的结构的说明图。

【标号说明】

1 电子元件安装装置

2 基板

3 电子元件

8 第一直线运动机构(直线运动装置)

9Y 轴移动台(第二直线运动机构)

11 安装头

13、13A 梁

14、14A 筒状体

14a、14Aa 内表面

14b(14b1、14b2、14b3、14b4、14b5、14b6、14b7、14b8、14b9)、14Ab1、14Ab2 厚壁部

15a、15b、15c、15d、15Aa、15Ab、15Ac、15Ad 开口部

16、16A 筒状加强部

17 引导构件

18 移动构件

19、19A 直线电动机

24、26、28、29 螺纹孔

25 第一螺钉构件

27 第二螺钉构件

31 第四螺钉构件

具体实施方式

(实施方式1)

首先，参照图1、图2，说明本发明的实施方式1的电子元件安装装置1。电子元件安装装置1具有向基板2安装电子元件3(图2)的功能。以下，将基板2的搬运方向定义为X方向，将与X方向在水平面内正交的方向定义为Y方向。

在基台4的中央部设有具备沿X方向延伸的一对搬运输送机的基板搬运机构5。基板搬运机构5对基板2进行搬运并定位在规定的安装作业位置。在基板搬运机构5的两侧分别配置元件供给部6。元件供给部6由配置在基台4的两侧的台车7a和装配于台车7a上的多个带式供料器7b构成。带式供料器7b对保持有电子元件3的载带(图示省略)进行间距输送，由此将电子元件3供给至基于后述的安装头11的元件取出位置。

在基台4的上方设有第一直线运动机构8(直线运动装置)。第一直线运动机构8经由接头托架10而支承于在基台4的X方向上的两侧部设置的Y轴移动台9。Y轴移动台9具备直线驱动机构，而且，具有沿Y方向延伸的引导构件9a。接头托架10具备的滑动件沿Y方向移动自如地装配于该引导构件9a。Y轴移动台9成为使第一直线运动机构8沿着与一方向(X方向)正交的水平的方向(Y方向)移动的第二直线运动机构。

安装头11沿X方向移动自如地装配于第一直线运动机构8。第一直线运动机构8和第二直线运动机构构成使安装头11沿X方向和Y方向移动的XY移动机构。安装头11具备吸嘴12(图2)。安装头11通过吸嘴12将被供给到元件取出位置的电子元件3吸附并取出。XY移动机构将保持有电子元件3的安装头11相对于基板2进行定位。然后，安装头11将电子元件3搭载于基板2。这样，电子元件安装装置1通过XY移动机构将保持有电子元件3的安装头11定位于基板2，并通过定位的安装头11将电子元件3向基板搭载。

接下来，参照图2，说明第一直线运动机构8的结构。第一直线运动机构8具备：向水平的一方向(在图1、图2中为X方向)延伸的细长的梁13；装配于梁13的引导构件17；设置成沿着引导构件17移动自如的移动构件18；使移动构件18移动的直线电动机19。梁13由金属制的筒状体14和对筒状体14进行加强的筒状加强部16构成。筒状体14为沿X方向细长的筒状，具备沿X方向贯通的第一开口部15a、第二开口部15b、第三开口部15c、第四开口部15d。筒状体14的截面形状为大致U字状。筒状体14为金属制，例如由铁或铝构成。

开口部15a～15d以梁13的轻量化为目的而形成。在本实施方式1中，第一开口部15a和第二开口部15b形成在沿上下方向排列的位置。而且，第三开口部15c和第四开口部15d在大致U字状的筒状体14上分别形成在沿水平方向延伸出的上部和下部的位置。而且，第一开口部15a与第二开口部15b、第三开口部15c与第四开口部15d的开口面积设定得大致相同。而且，第一开口部15a和第二开口部15b设定得比第三开口部15c和第四开口部15d的开口面积大。需要说明的是，本实施方式1的筒状体14具备4个开口部，但是开口部的个数没有限定于此，可以为例如1个。

接下来，对筒状加强部16进行说明。筒状加强部16以与筒状体14的内表面14a紧贴的状态形成。筒状加强部16由碳纤维强化树脂形成。碳纤维强化树脂(CFRP)作为强度优异且与铁或铝等金属相比比重格外小的材料而周知。通过将筒状加强部16设为碳纤维强化树脂，能够将筒状加强部16引起的重量增加抑制得较低。而且，对于筒状体14进行加强，相应地减薄壁厚而减少比重大的金属，能够实现大幅地超过筒状加强部16产生的重量增加量的轻量化。结果是，在梁13整体中，能够实现与以往的金属制的梁同等以上的刚性并实现大幅的轻量化。

筒状加强部16通过内压成形方法而形成。内压成形方法是将碳纤维强化树脂片卷缠于芯材的外周的状态下沿着筒状体14的内表面14a配置，通过加热处理使芯材热膨胀而对碳纤维强化树脂片向内表面14a加压，并使碳纤维强化树脂片热固化而形成为筒状的方法。由此能够简单地形成与内表面14a紧贴的筒状加强部16。筒状加强部16与内表面14a的整体紧贴的情况是理想情况，但是即使出于制造的理由而残留有未紧贴的部分，只要内表面14a的大半部分紧贴就不会使所期望的刚性受损。

需要说明的是，在本实施方式1中，说明了将筒状加强部16形成在与全部的开口部15a～15d对应的内表面14a的例子，但也可以仅形成于必要的开口部的内表面14a。碳纤维强化树脂造价高，因此通过仅在规定的开口部形成筒状加强部16而能够抑制制造成本。例如，第三开口部15c、第四开口部15d的面积小，因此认为即便在此处设置筒状加强部16，对于梁13的刚性改善的帮助度也低。因此，可以仅在开口面积比较大的第一开口部15a、第二开口部15b所对应的内表面14a形成筒状加强部16来兼顾刚性强化和经济性。

再次返回筒状体14。筒状体14为了轻量化而将厚度(壁厚)整体减薄，但是出于组装或机械加工的理由而设置局部地增加了厚度的厚壁部14b。即，筒状体14具有薄壁部和厚壁部14b。需要说明的是，在图2中，仅利用虚线表示厚壁部14b。本实施方式1的筒状体14在安装头11的装配侧且在大致U字状的沿水平方向延伸出的上部和下部的前端的位置分别具有第一厚壁部14b1、第二厚壁部14b2。而且，筒状体14在安装头11的装配侧且在大致中间的位置(第一开口部15a与第二开口部15b之间的位置)具有第三厚壁部14b3。此外，筒状体14在所希望的位置还具有第四厚壁部14b4、第五厚壁部14b5、第六厚壁部14b6、第七厚壁部14b7、第八厚壁部14b8、第九厚壁部14b9。用于将以下说明的各种构件安装于梁13的螺纹孔经由开孔或攻螺纹加工等工序而形成于厚壁部14b1～14b9。

在筒状体14中，金属制的引导构件17与一方向(梁13的长度方向)平行地装配在与第一厚壁部14b1和第二厚壁部14b2对应的位置。滑动件18a沿着该引导构件17在X方向上移动自如地设于该引导构件17。平板状的板构件18b固定于滑动件18a。滑动件18a和板构件18b构成移动构件18，在该移动构件18上装配有安装头11。

接下来，说明使安装头11沿X方向移动的直线驱动机构(移动单元)。直线驱动机构包括设于梁13侧的固定件20和设于安装头11侧的可动件21。固定件20装配在筒状体14的与第三厚壁部14b3对应的位置。固定件20包括与引导构件17平行的平板状的铁板构件22和配置在铁板构件22的表面上的磁铁构件23。另一方面，可动件21装配于板构件18b。可动件21其截面形状为大致U字状，隔开微小的间隙而将固定件20包围。当内置于可动件21的线圈中流过电流而产生磁通时，通过与磁铁构件23之间作用的吸引排斥力而在可动件21上产生推进力。利用该推进力，安装头11沿着引导构件17移动。固定件20和可动件21构成直线电动机19，成为使移动构件18沿X方向移动的移动单元。需要说明的是，作为移动单元，除了直线电动机以外，也可以使用例如滚珠丝杠或传送带。这样，第一直线运动机构8具有梁13、引导构件17、移动构件18及移动单元。

接下来，参照图2、图3，说明将引导构件17固定于梁13的结构。需要说明的是，图3仅示出第一厚壁部14b1，但是关于第二厚壁部14b2也同样。在图3(a)中，在第一厚壁部14b1上，经由开孔或攻螺纹加工等工序而形成具有螺纹槽的螺纹孔24。筒状体14为金属制，因此能够容易地进行攻螺纹加工等。在图3(a)中，螺纹孔24的底部A未到达(贯通)相邻的第三开口部15c的筒状加强部16。即，螺纹孔24有底。在第二厚壁部14b2侧的螺纹孔24与第四开口部15d的筒状加强部16之间也同样。

在图3(b)中，在引导构件17上形成用于供第一螺钉构件25插入的插入孔17a。经由插入孔17a使第一螺钉构件25与螺纹孔24螺合，由此引导构件17固定于筒状体14。

接下来，参照图4，说明将固定件20固定于梁13的结构。在第三厚壁部14b3上形成具有螺纹槽的螺纹孔26。在图4(a)中，螺纹孔26的底部B设定在避开第一开口部15a、第二开口部15b的位置。即，螺纹孔26也有底，未到达任一筒状加强部16。而且，在筒状体14的表面且在与第三厚壁部14b3对应的位置形成具有与铁板构件22的厚度t(图4(b))对应的宽度的凹部14c。

在图4(b)中，在铁板构件22的内部形成有用于供第二螺钉构件27插入的插入孔22a。将铁板构件22的前端部嵌入凹部14c，在此状态下经由插入孔22a使第二螺钉构件27与螺纹孔26螺合，由此固定件20固定于筒状体14。

接下来，参照图2，说明将第一直线运动机构8固定于接头托架10的结构。在筒状体14中，在与第四厚壁部14b4～第九厚壁部14b9对应的位置分别形成螺纹孔28。而且，在接头托架10中，在与第四厚壁部14b4～第九厚壁部14b9对应的位置形成有用于供未图示的第三螺钉构件插入的插入孔。经由接头托架10的插入孔使第三螺钉构件与螺纹孔28螺合，由此第一直线运动机构8固定于接头托架10。

这样，在本实施方式1的梁13中，在金属制的筒状体14的内表面14a上紧贴形成碳纤维强化树脂制的筒状加强部16。由此，能够实现使用筒状加强部16且容易进行用于形成螺纹孔的加工的梁13。需要说明的是，对筒状体14也可以实施攻螺纹加工以外的各种加工。

(实施方式2)

接下来，参照图5，说明本发明的实施方式2的第一直线运动机构8A。关于与本实施方式1的第一直线运动机构8共用的构件，标注相同标号(或者向相同标号追加了“A”的标号)，并省略说明。本实施方式2的移动单元的结构与本实施方式1不同。

在图5中，梁13A具备：具备沿X方向贯通的开口部15Aa～15Ad的截面形状为大致U字状的筒状体14A；以与筒状体14A的内表面14Aa紧贴的状态形成的碳纤维强化树脂制的筒状加强部16A。在筒状体14A中，在安装头11的装配侧且在沿水平方向延伸出的上部与下部之间的位置装配有构成直线电动机19A的固定件20A。而且，在板构件18b的与固定件20A相对的位置装配有同样构成直线电动机19A的可动件21A。使移动构件18沿X方向移动的原理正如本实施方式1中说明那样。

筒状体14A在安装头11的装配侧且在沿上下方向夹持固定件20A的各自的位置具有第一厚壁部14Ab1和第二厚壁部14Ab2。

接下来，参照图6，说明将固定件20A固定于梁13A的结构。需要说明的是，图6仅示出第一厚壁部14Ab1，但关于第二厚壁部14Ab2也同样。在第一厚壁部14Ab1形成具有螺纹槽的螺纹孔29。螺纹孔29的底部C未到达相邻的第一开口部15Aa的筒状加强部16A。即，螺纹孔29有底。在第二厚壁部14Ab2侧的螺纹孔29与第二开口部15Ab的筒状加强部16A之间也同样。

固定件20A经由沿着筒状体14A的长度方向延伸的板构件30而固定于梁13A。在板构件30的与第一厚壁部14Ab1对应的位置形成用于供第四螺钉构件31插入的插入孔30a。经由插入孔30a使第四螺钉构件31与螺纹孔29螺合，由此固定件20A经由板构件30而固定于梁13A。关于第二厚壁部14Ab2侧也同样。在本实施方式2中，也能够容易地进行使用碳纤维强化树脂制的筒状加强部16A并用于形成螺纹孔等的加工。

本发明的直线运动装置及电子元件安装装置没有限定为本实施方式1、2中说明的情况，在不脱离发明的主旨的范围内能够变更。需要说明的是，螺纹孔只要至少为了将引导构件固定于筒状体而形成即可。

【产业上的可利用】

根据本发明，能够实现使用碳纤维强化树脂且容易进行用于形成螺纹孔等的加工的梁，在电子元件安装领域中有用。

Claims (2)

1.一种直线运动装置，其特征在于，

具备直线运动机构，该直线运动机构具有在一方向上细长的梁、向所述一方向延伸而设于所述梁的引导构件、设置成沿着所述引导构件移动自如的移动构件、及使所述移动构件移动的移动单元，

所述梁具备：金属制的筒状体，形成有沿所述一方向贯通的多个开口部，所述多个开口部包括多个第一开口部和面积比所述多个第一开口部的每一个的面积小的多个第二开口部；及碳纤维强化树脂制的多个筒状加强部，以仅紧贴于所述多个第一开口部的各自的内表面的状态形成，

在所述梁的与所述一方向正交的截面上，所述多个第二开口部设置于所述梁的端部，所述多个第一开口部相比所述多个第二开口部靠近所述梁的铅垂方向的中央而设置，

所述多个筒状加强部对于所述多个第一开口部的每一个仅形成一个，

所述多个筒状加强部分别在内部具有单一的空间，

所述多个筒状加强部通过所述金属制的筒状体的一部分而相互隔离，

所述筒状体具有向所述一方向延伸而形成的厚壁部和薄壁部，

在所述厚壁部形成有用于至少通过螺钉构件将所述引导构件固定于所述筒状体的螺纹孔，

在所述截面上，所述多个第一开口部中的至少一个具有基于所述厚壁部向内侧突出的凸形状，

所述多个筒状加强部分别通过内压成形方法而形成，所述多个筒状加强部的各自的碳纤维强化树脂片与所述多个第一开口部的各自的所述内表面紧贴。

2.一种电子元件安装装置，具备XY移动机构和安装头，所述XY移动机构包括：第一直线运动机构，具有在一方向上细长的梁、向所述一方向延伸而设于所述梁的引导构件、设置成沿着所述引导构件移动自如的移动构件、及使所述移动构件移动的移动单元；及第二直线运动机构，使所述第一直线运动机构沿着与所述一方向正交的方向移动；所述安装头装配于所述移动构件，

通过所述XY移动机构将保持有电子元件的所述安装头定位于基板，通过定位了的所述安装头将所述电子元件搭载于所述基板，所述电子元件安装装置的特征在于，

所述梁具备：金属制的筒状体，形成有沿所述一方向贯通的多个开口部，所述多个开口部包括多个第一开口部和面积比所述多个第一开口部的每一个的面积小的多个第二开口部；及碳纤维强化树脂制的多个筒状加强部，以仅紧贴于所述多个第一开口部的各自的内表面的状态形成，

在所述梁的与所述一方向正交的截面上，所述多个第二开口部设置于所述梁的端部，所述多个第一开口部相比所述多个第二开口部靠近所述梁的铅垂方向的中央而设置，

所述多个筒状加强部对于所述多个第一开口部的每一个仅形成一个，

所述多个筒状加强部分别在内部具有单一的空间，

所述多个筒状加强部通过所述金属制的筒状体的一部分而相互隔离，

所述筒状体具有向所述一方向延伸而形成的厚壁部和薄壁部，

在所述厚壁部形成有用于至少通过螺钉构件将所述引导构件固定于所述筒状体的螺纹孔，

在所述截面上，所述多个第一开口部中的至少一个具有基于所述厚壁部向内侧突出的凸形状，

所述多个筒状加强部分别通过内压成形方法而形成，所述多个筒状加强部的各自的碳纤维强化树脂片与所述多个第一开口部的各自的所述内表面紧贴。

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