CN107530846A - 制造作业机 - Google Patents

Abstract

制造作业机(1)具有：梁部件(30)，沿XY平面上的X轴方向配置，且两端部(31、32)以能够沿Y轴方向移动的方式被支承；Y轴驱动装置，设置在梁部件(30)的一方的驱动侧端部(31)，使梁部件(30)沿Y轴方向移动；及X轴驱动装置，使安装于梁部件(30)的作业头(11)沿X轴方向移动，梁部件(30)是具有沿X轴方向连通的内部空间(37)的筒型形状，以Y轴方向的梁宽度恒定且高度方向的尺寸从驱动侧端部(31)向另一方的端部(32)侧减小的方式形成。

Description

制造作业机

技术领域

本发明涉及具备能够确保刚性的形状的梁部件的制造作业机。

背景技术

制造作业机包括进行电路的组装作业的组装作业机等，下述专利文献1公开其一例。该制造作业机搭载有能够使执行元件的组装的作业头在XY平面上移动的XY驱动装置。XY驱动装置中的Y轴驱动装置在平行地配置的Y轴方向的2个轨道上架设有沿X轴方向配置的梁部件，该梁部件通过在一方的驱动侧端部设置的线性电动机而能够沿轨道移动。而且，X轴驱动装置构成为，滑动件以能够滑动的方式安装于梁部件，通过滚珠丝杠机构将伺服电动机的旋转输出转换成直线运动，滑动件能够沿着在X轴方向上配置的梁部件移动。并且，在该滑动件搭载有具备吸嘴的作业头。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-253869号公报

专利文献2：日本专利第4210656号公报

发明内容

发明要解决的课题

在前述的以往的制造作业机中，通过在XY平面上移动的作业头从元件供给装置取出元件，而且将该元件向由搬运装置搬运的基板组装。因此，如果作业头的移动范围变宽，则相应地作业区域扩展，会带来制造作业机的性能提高。因此，需要扩宽作业头的X轴方向的移动范围，要求尺寸比以往的梁部件长的梁部件。

然而，在以往的梁部件的构造中，在增加了尺寸的情况下无法得到充分的刚性。另一方面，在要伴随着长度尺寸的扩展而使梁部件的宽度尺寸也增大来确保刚性的话，预先设定的梁部件的移动范围内的移动距离缩短，相应地作业头的作业范围变窄。而且，由于为了提高梁部件的刚性进行加强等而使重量增加的情况、由于梁部件使用的材料而成本上升的情况等是应避免的课题。

因此，本发明为了解决上述课题，目的在于提供一种具备能够确保刚性的形状的梁部件的制造作业机。

用于解决课题的方案

本发明的一形态的制造作业机具有：梁部件，沿XY平面上的X轴方向配置，且两端部以能够沿Y轴方向移动的方式被支承；Y轴驱动装置，设置在所述梁部件的一方的驱动侧端部，使所述梁部件沿Y轴方向移动；及X轴驱动装置，使安装于所述梁部件的作业头沿X轴方向移动，所述梁部件是具有沿X轴方向连通的内部空间的筒型形状，以Y轴方向的梁宽度恒定且高度方向的尺寸从所述驱动侧端部向另一方的端部侧减小的方式形成。

发明效果

根据本发明，关于具有沿X轴方向连通的内部空间的筒型形状的梁部件，以Y轴方向的梁宽度恒定且高度方向的尺寸从驱动侧端部向另一方的端部侧减小的方式构成，因此即使在宽度受到限制的情况下通过驱动侧端部的高度也能够确保刚性。由此，能够抑制宽度方向的尺寸并延长梁部件的长度尺寸，梁部件的Y轴方向的移动范围及在梁部件上移动的作业头的移动范围变宽，其结果是，作业头的作业区域能够扩展。

附图说明

图1是表示制造作业机的一实施方式的外观立体图。

图2是关于制造作业机的一实施方式而表示拆卸了外包装板的框架构造的立体图。

图3是表示制造作业机的梁部件的立体图。

图4是表示沿XY平面剖切的状态的梁部件的剖视立体图。

图5是沿ZX平面剖切的状态的梁部件的剖视立体图。

图6是以图3的A-A向视表示的梁部件的局部剖视立体图。

具体实施方式

接下来，关于本发明的制造作业机的一实施方式，参照附图，以下进行说明。图1是表示本实施方式的制造作业机的外观立体图。而且，图2是关于本实施方式的制造作业机而表示拆卸了外包装板的框架构造的立体图。与所述现有例同样，该制造作业机1是进行元件的组装作业作为制造作业的组装作业机，例如从准备的多个供给元件中选择预定的元件向搬运的基板组装。因此，制造作业机1由用于搬运基板的搬运装置、用于供给元件的元件供给装置以及直接安装元件的作业头、驱动装置等构成。

制造作业机1由包括上部罩2和侧面罩3的外包装板覆盖。在上部罩2，在机体前后分别设有监视器5、操作面板6，信号灯7也前后配置。在侧面罩3的左右两侧开设有基板搬运开口部301，与相邻的作业机之间进行基板的交接。而且，在前后方向也开设有元件供给开口部302，在此设置搭载有多个供给元件的元件供给装置。需要说明的是，在本实施方式中，制造作业机1的前后方向为Y轴方向，搬运基板的左右的宽度方向为X轴方向，并且高度方向为Z轴方向。

在制造作业机1中，如图2所示，单点划线表示的基板80位于机体中央，在此进行元件的组装作业。虽然详情未图示，但是搬运该基板80的搬运装置构成为，支承基板80的端部的一对传送带通过搬运电动机而绕圈。因此，通过搬运装置使基板80沿左右的宽度方向移动，通过左右的基板搬运开口部301进行搬入及搬出，在机体内部如图示那样停止并定位于作业位置。另一方面，元件供给装置是例如带有脚轮的能够移动的托盘单元，相对于图2所示的制造作业机1的装置设置部303进行配置。并且，在组装作业中，成为将多个元件托盘中的1个元件托盘从装置内送出并能够通过作业头11取出元件的状态。

作业头11用于将从元件供给装置供给的元件向搬运装置上的基板80组装。该作业头11设有向下方突出的元件吸嘴，具有通过空气的负压和正压而能够吸附保持及释放元件的结构。并且，在制造作业机1设有用于使这样的作业头11在XY平面上移动的驱动装置。需要说明的是，关于Z轴方向的移动，在作业头11自身设有使元件吸嘴上下移动的Z轴驱动机构。

驱动装置组装于框架10的上部，构成有使作业头11沿机体前后方向(Y轴方向)直线性地移动的Y轴驱动装置和使作业头11沿左右的宽度方向(X轴方向)直线性地移动的X轴驱动装置。由此，通过控制两驱动装置，能够使作业头11移动到XY平面上的任意的位置。制造作业机1在构成主体的框架10的上部铺设有沿Y轴方向延伸的一对Y轴轨道12。并且，在一对Y轴轨道12以跨框架10的上部的方式架设有沿X轴方向延伸的梁部件30。

梁部件30在两端部固定有Y轴滑动件13、14，经由该Y轴滑动件13、14以能够滑动的方式搭载在一对Y轴轨道12上。即，梁部件30以仍保持沿X轴方向配置的姿势而能够沿Y轴方向移动的状态组装。并且，在2个Y轴轨道12中的一方的外侧平行地配置有线性引导件13。线性引导件15是以向上方开口的方式配置的槽型形状的部件，在其内侧设有成为定子的磁铁。而且，搭载有作为动子的电磁线圈的线性滑动件16设于线性引导件15。Y轴驱动装置是这样的由线性引导件15和线性滑动件16构成的线性电动机，梁部件30的一端部经由Y轴滑动件13而与线性滑动件15连结。

接下来，作业头11以通过X轴驱动装置能够沿X轴方向滑动的方式搭载于梁部件30。在梁部件30的一侧面的上下两端部形成有轨道固定部341(参照图6)，固定有沿X轴配置的一对X轴轨道18。并且，搭载有作业头11的X轴滑动件19以能够滑动的方式安装于X轴轨道18。此外，在梁部件30搭载有伺服电动机，与该伺服电动机连结的螺纹轴21设置在上下一对X轴轨道18之间。该螺纹轴21与X轴轨道18平行地配置，并经由轴承以能够旋转的方式支承于梁部件30的长度方向端部。并且，螺纹轴21将固定于Y轴滑动件19的螺母贯通并螺合。这样，X轴驱动装置由将伺服电动机的旋转转换成直行运动的滚珠丝杠机构构成。

在制造作业机1中，通过以上那样的驱动装置进行元件向基板80的组装作业。即，作业头11通过X轴方向上的直线移动和Y轴方向上的直线移动而被定位在XY平面上的任意的位置。关于X方向的移动，通过设于梁部件30的伺服电动机的驱动而使螺纹轴21旋转，经由与该螺纹轴21螺合的螺母使作业头11沿X轴轨道18在X轴方向上移动。另一方面，在Y轴方向的移动中，通过驱动电流的供给而在电磁线圈产生移动磁场，通过与磁铁的励磁磁通的相互作用而产生轴向的移动推力。因此，动子在与定子的轴线平行的方向上移动，线性滑动件16由线性引导件15引导而移动。并且，与线性滑动件16成为一体而保持有作业头11的梁部件30沿Y轴方向移动。

另外，梁部件30是对作业头11的X轴方向移动进行引导的引导部件，也是使搭载的作业头11沿Y轴方向移动的移动台。并且，该梁部件30的一端部成为与线性滑动件16连结而被限制的固定端，但是另一端部侧在Y轴方向上成为自由端。因此，梁部件30在Y轴方向的移动上处于悬臂支承的状态，在移动和停止时，由自重产生的惯性力起作用，以线性滑动件15侧的驱动侧端部为起点而产生振动(偏摆模式)。制造作业机1的性能根据搭载作业头11的梁部件30的振动特性来决定，因此为了性能提高也需要尽可能地抑制振动。

尤其是本实施方式的制造作业机1为了使作业头11的作业区域扩展而将梁部件30的长度尺寸设计得比以往的梁部件长50％。因此，与梁部件30的变长对应，从悬臂支承的固定侧端部至自由端的距离变长，固定侧端部处的弯曲力矩变大。其结果是，如果梁部件30的刚性低，则与Y轴方向的移动相伴的振动变大。由此，为了使梁部件50的尺寸变长而需要提高对于弯曲的刚性。而且，由于作业头11滑动，因此在梁部件30的一侧也作用有扭转。因此，梁部件30也需要强化对于扭转的刚性。

以往的梁部件是在由金属板构成的梁主体上焊接有用于增加强度的加强肋的金属板组装构造。关于通过加强肋提高刚性的构造，在上述专利文献2中也有公开。然而，追加了加强肋的梁部件的重量增加，使Y轴驱动装置大型化，或者移动及停止时的惯性力增大而对振动也会造成不良影响。因此，在本实施方式中采用的新的梁部件30中，抑制重量并强化对于弯曲、扭转的刚性，因此从以往的金属板组装构造施加了变更。具体而言，是截面为大致矩形的筒型形状，通过铸造而形成。

用于制造梁部件30的材料要求轻量且具有刚性优异的特性的材料。因此，首先，选定了金属与陶瓷的复合材料即MMC(金属基复合材料)。然而，金属基复合材料不仅其自身为高价，而且机械加工使用的切削工具也需要高价的工具。这是因为，金属基复合材料的铸造品在表面分散有硬质的粒子、强化纤维，因此镗削、磨削及珩磨等的加工性非常差，因此这些机械加工使用的切削工具成为特殊的工具。而且，由于不是单一的材料，因此切削速度的选择等困难，也存在工具的寿命短等问题。这样的话，梁部件30成为高价的结构，制造作业机1的制造成本上升。

因此，在本实施方式中，使用了价格便宜且加工性也优异的铸造用铝合金。铸造用铝合金可以使用以JIS标准登记的铝合金，例如，可以采用Al-Si系合金、Al-Cu系合金及Al-Mg系合金。在本实施方式的梁部件30中，使用日轻MC铝业株式会社制造的DX80(Al-16Si-5Ni-4Cu-Fe-Mn-Cr-Ti)。而且，通过使用这样的铸造用铝合金而能够进行金属模具铸造，与沙模铸件相比，缺陷、不良少且形成精度也良好，能够使壁厚变薄。

另外，铸造用铝合金如前述那样低价格且加工性也优异。然而，虽然取决于合金的种类，但也是杨氏模量比与金属基复合材料低的材料。由此，为了避免使梁部件30的振动特性下降而对于弯曲、扭转的刚性的确保成为课题。关于这一点，在本实施方式中，对于筒型形状的梁部件30，致力于在形状上提高刚性。图3是表示本实施方式的梁部件30的立体图。而且，图4是沿XY平面剖切的梁部件30的剖视立体图，图5是沿ZX平面剖切的梁部件30的剖视立体图。而且，图6是以图3的A-A向视表示的梁部件的局部剖视立体图。

梁部件30在作为X轴方向的长度方向的两端部形成有固定部31、32。固定部31、32固定于在一对Y轴轨道12上滑动的Y轴滑动件13、14，固定部32是固定侧端部，固定部32成为自由侧端部。即，固定有固定部31的Y轴滑动件13与相邻的Y轴驱动装置的线性滑动件16一体连结，在梁部件30中，如图3的空心箭头所示，来自Y轴驱动装置的驱动力向固定部31传递。另一方面，固定部32侧如前所述在Y轴方向上为自由端，因此，由于移动、停止而由自重产生的惯性力F作用于梁部件30。因此，为了使该惯性力F减小而固定部32形成得小，而弯曲力矩的值变大的固定部31的面积形成得大。

梁部件30在固定部31、32之间构成有筒型形状的梁主体部33、将作业头11安装成能够滑动的侧壁部34、与该侧壁部34正交的肋部35。由这样的梁主体部33、侧壁部34及肋部35形成的梁部件30的宽度尺寸形成为恒定。尤其是作业头11的安装位置的相反侧的梁主体部33的宽度尺寸也恒定。不过，本来的话，关于Y轴方向的动作，悬臂的梁部件30对于作用的弯曲力矩而优选增大作为固定侧端部的固定部31侧的宽度。

然而，当梁部件30的宽度尺寸变大时，相应地制造作业机1内的预先设定的Y轴方向的移动范围变窄，从而缩窄作业头11的作业区域。即，尽管为了增宽X轴方向的移动范围而延长梁部件30，但是梁部件30的Y轴方向的移动范围缩窄的话效果也会相抵。因此，在本实施方式中，为了即使梁部件30的宽度尺寸恒定也能提高刚性，而对于梁主体部33及肋部35实施如下的结构。

关于Z轴方向的高度尺寸，梁主体部33以使固定部31侧升高且固定部32侧降低的方式形成。尤其是以高度从固定部31侧至中间位置331逐渐降低的方式倾斜形成，且高度从该中间位置331至固定部32侧恒定地形成。即，为了提高对于弯曲的刚性而优选增大截面二次矩的值，但是如前所述无法增大宽度尺寸，相应地采取增大高度尺寸的结构。但是，在距固定部31远的位置，必须抑制梁部件30的重量以使惯性力F减小。

因此，梁主体部33构成为，确保所需的部位的刚性，并使整体的重量尤其是距固定部31远的固定部32侧的重量减小。具体而言，不仅是如前所述倾斜至中间位置331，而且与侧壁部34相反的侧壁332如图4所示壁厚从固定部31侧至中间位置331逐渐变薄，从中间位置331至固定部32侧的壁厚以保持薄壁的状态形成为恒定。另一方面，肋部35正交的侧壁部34的壁厚以保持薄壁的状态恒定。这样，梁主体部33整体为薄壁的筒型形状且内部空间37较大地形成。

但是，在与梁主体部33连续的固定端部36中，如图4及图5所示，为了得到更高的刚性而减小内部空间37并形成为厚壁。由此，内部空间37从固定端部36至梁主体部33急剧增大，X轴方向的截面积变化增大。在这样形状急剧变化的部位应力容易集中。因此，为了抑制应力集中，而形成为对应部位的上下左右的内壁面371成为倾斜面且与在X轴方向上相邻的内壁面所成的角度成为钝角。并且，倾斜的内壁面371和与之相邻的内壁面通过曲面而相连。而且，这样的点在固定端部36与梁主体部33连续的外侧面也同样，两者通过曲面而相连。

梁部件30在安装作业头11的侧壁部34侧形成有肋部35，能提高对于弯曲、扭转的刚性。该肋部35与侧壁部34正交而沿水平方向伸出，遍及梁部件30的整个长度方向地形成。因此，虽然为了提高梁部件30的刚性也需要一定程度的壁厚，但是加强用的肋部35会使梁部件30的重量增加，会产生其他的影响。因此，在本实施方式中，为了确保所需的刚性并实现轻量化，而使肋部35的壁厚带有变化。

肋部35中，长度方向两侧的端部分351、352形成为厚壁，作为其中间的中央部分353形成为薄壁。端部分351、352向中央部分353倾斜地形成，在此也成为应力不会集中的形状。而且，弯曲力矩较大地作用于固定部31侧，因此端部分351的范围取得较宽。另一方面，固定部32侧的端部分352是与扭转和弯曲对应的部分，但是由于作用的弯曲力矩的值小，因此范围变窄。并且，中央部分353受到弯曲的影响小，反而是与扭转对应的部分，因此以能够应对该应力的厚壁形成。

由此，根据以上那样的制造作业机1，抑制了宽度方向的尺寸并延长了梁部件30的长度方向的尺寸，因此梁部件30的Y轴方向的移动范围及在梁部件30上移动的作业头11的移动范围变宽，其结果是，作业头11的作业区域能够扩展。尤其是根据本实施方式，由于使用比金属基复合材料廉价的铸造用铝合金，从而能够抑制成本并实现上述效果。

另一方面，杨氏模量比金属基复合材料低的铸造用铝合金在宽度尺寸受到限制的梁部件30中振动成为课题。关于这一点，在本实施方式的梁部件30中，虽然宽度方向受到尺寸限制，但是通过使梁主体部33为筒型形状并提高梁主体部33的固定部51侧端部及固定端部36的高度尺寸，能够确保抑制振动的刚性。而且，梁部件30具有筒型形状的梁主体部33、立起的侧壁部34、沿水平方向突出的肋部35，因此能得到对于弯曲、扭转的刚性。此外，梁部件30在弯曲力矩的值变大的固定部31侧，固定端部36是减小了内部空间37的厚壁的块体，梁主体部33也是侧壁332形成为厚壁来提高刚性。

对于梁部件30的振动的原因是由于与Y轴方向的移动相伴的自重而作用的惯性力。因此，在本实施方式中，查明需要提高刚性的部位，通过使各部的壁厚变化来抑制梁部件30的重量。具体而言，侧壁332的固定部31侧部分的壁厚以减薄至固定部32侧的方式形成，肋部35以在端部分351、352和中央部分353而壁厚变化的方式形成。

以上，说明了本发明的一实施方式，但是本发明没有限定于此，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。

例如，梁部件30的细微部的具体的形状可以是所述实施方式以外的形状。

另外，梁部件30使用的材料可以是日轻MC铝业株式会社制造的DX80以外的铸造用铝合金。

附图标记说明

1…制造作业机11…作业头12…Y轴轨道13、14…Y轴滑动件15…线性引导件16…线性滑动件18…X轴轨道21…螺纹轴30…梁部件31、32…固定部33…梁主体部34…侧壁部35…肋部36…固定端部37…内部空间。

Claims (5)

1.一种制造作业机，具有：梁部件，沿XY平面上的X轴方向配置，且两端部以能够沿Y轴方向移动的方式被支承；Y轴驱动装置，设置在所述梁部件的一方的驱动侧端部，使所述梁部件沿Y轴方向移动；及X轴驱动装置，使安装于所述梁部件的作业头沿X轴方向移动，所述制造作业机的特征在于，

所述梁部件是具有沿X轴方向连通的内部空间的筒型形状，以Y轴方向的梁宽度恒定且高度方向的尺寸从所述驱动侧端部向另一方的端部侧减小的方式形成。

2.根据权利要求1所述的制造作业机，其特征在于，

所述梁部件以高度方向的尺寸从所述驱动侧端部减小至X轴方向的中间部的方式连续变化，从所述中间部至所述另一方的端部的高度方向的尺寸大致恒定。

3.根据权利要求1或2所述的制造作业机，其特征在于，

所述梁部件在沿Y轴方向以立起姿势存在的一对侧面中的一侧安装所述作业头，另一侧的侧面的壁厚形成得比所述一侧的侧面的壁厚厚。

4.根据权利要求3所述的制造作业机，其特征在于，

所述梁部件的所述另一侧的侧面的壁厚在X轴方向上的各个部位处不同。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的制造作业机，其特征在于，

所述梁部件由铸造用铝合金形成。