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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bauteilbestückungsmaschinen, die eine Ausrüstung zum Herstellen einer montierten Leiterplatte, auf der die Bauteile montiert sind, ist, und insbesondere auf eine Bauteilbestückungsmaschine, die einen Träger für die lineare Bewegung eines Kopfes enthält.
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Technischer Hintergrund
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Es gibt herkömmliche Bauteilbestückungsmaschinen, die ein Bauteil von einer Bauteilzufuhreinheit halten und über eine feste Leiterplatte befördern und das Bauteil senken, um das Bauteil auf der Leiterplatte zu montieren. Die Bestückungsmaschine ist erforderlich, um eine Position zu reproduzieren, in der das gehaltene Bauteil in den X-Y-Richtungen (einer horizontalen Ebene) angeordnet wird. Andererseits ist es auch erforderlich, das Bauteil von der Bauteilzufuhreinheit über die Leiterplatte zu befördern, das Bauteil in den X-Y-Richtungen zu positionieren und nach dem Anordnen des Bauteils so schnell wie möglich zu der Bauteilzufuhreinheit zurückzukehren, um die Produktivität der montierten Leiterplatte zu vergrößern.
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Die Bauteilbestückungsmaschine ist folglich mit Y-Trägern, die an einer Basis befestigt sind und entlang einer Y-Achse verlaufen, einem X-Träger, der an den Y-Trägern installiert ist, um längs des Y-Trägers verschiebbar zu sein, und einem Kopf, der an dem X-Träger installiert ist, um längs des X-Trägers verschiebbar zu sein, konstruiert.
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Hier ist der X-Träger mit Schienen versehen, die den Kopf linear führen, um es dem Kopf zu erlauben, direkt entlang den Schienen zu gleiten. Die Schienen, die Reibung mit dem Kopf besitzen, enthalten als ein Material ein Metall, das z. B. schwer und widerstandsfähig gegen die Reibung ist. Der X-Träger, der die Schienen und den Kopf stützt, besitzt eine hohe strukturelle Festigkeit und enthält ein Metall, das ein leichteres Gewicht als ein Material besitzt, so dass das Gewicht der Elemente, die sich entlang den Y-Trägern bewegen, eingespart ist.
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Da jedoch die Schienen, die entlang der X-Achse verlaufen, und der X-Träger aus verschiedenen Metallen hergestellt sind und miteinander verbunden sind, biegt sich der X-Träger aufgrund eines Bimetalleffekts, wenn es eine Temperaturänderung der Bauteilbestückungsmaschine gibt. Eine derartige Biegung des X-Trägers macht es schwierig, dass die Bauteilbestückungsmaschine die Bauteile genau auf einer Leiterplatte anordnet, und erfordert die Korrektur der Daten zum Bewegen des Kopfes in Anbetracht der Biegung und besitzt deshalb einen negativen Einfluss auf die Produktivität der Bauteilbestückungsmaschine.
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Die in PTL1, PTL2 und PTL3 offenbarten Techniken verhindern die Biegung eines X-Trägers durch stabförmige Verstärkungselemente, die aus dem gleichen Material wie die Schienen hergestellt sind und auf einer Seite des X-Trägers, die der Seite, auf der die Schienen angebracht sind, gegenüberliegt, vorgesehen sind. Die Biegungen der Schienen und des X-Trägers werden folglich durch die Biegungen der Verstärkungselemente des X-Trägers kompensiert, so dass die Geradheit der Schiene beibehalten wird.
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Liste der Entgegenhaltungen
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Patentliteratur
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- [PTL1] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. 2002-176294
- [PTL2] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. 2003-168898
- [PTL3] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. 2001-352200
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Die Verstärkungselemente müssen die gleichen Eigenschaften wie die Schienen, etwa einen linearen Ausdehnungskoeffizienten, besitzen, um die Biegung der Schienen und des X-Trägers zu kompensieren. Der X-Träger ist mit Verstärkungselementen versehen, die etwa die gleiche Form und das gleiche Gewicht wie die Schienen besitzen, so dass sich die thermischen Ausdehnungen in den Richtungen entlang der X-Achse und die thermischen Beanspruchungen ausgleichen, wobei deshalb das Gesamtgewicht der an dem X-Träger installierten Elemente zunimmt. Die Zunahme des Gerichts macht es schwierig, dass sich der X-Träger schnell bewegt, wobei sie deshalb eine Schwierigkeit beim Vergrößern der Produktivität der Bauteilbestückungsmaschine verursacht.
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Angesichts dessen führten die Erfinder der vorliegenden Erfindung Studien und Experimente intensiv aus, wobei sie im Ergebnis einen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFRP) als ein Material für ein Verstärkungselement auswählten, das einen X-Träger nicht durch das Kompensieren der Verwindung zwischen den Schienen und dem X-Träger mit der Verwindung zwischen dem Verstärkungselement und dem X-Träger geradehält, sondern durch das Wirken gegen die durch die Schienen verursachte Biegung des X-Trägers durch das Unterdrücken der thermischen Ausdehnung auf einer Seite des X-Trägers, die der Seite gegenüberliegt, auf der die Schienen installiert sind. Der kohlenstofffaserverstärkte Kunststoff besitzt ein höheres Festigkeits-Gewicht-Verhältnis und einen kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten als das Material für die Schienen. Ein aus dem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff hergestelltes Verstärkungselement ist deshalb leichter als das Verstärkungselement, das aus dem gleichen Material wie die Schienen hergestellt ist, und besitzt einen derartigen kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten auf Grund der Wärme, um gegen das Biegen des X-Trägers zu wirken.
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Dann wurden bei den weiteren intensiven Studien und Experimente der Erfinder Arten zum Installieren eines Elements, das kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff enthält, um die effektive Unterdrückung der Biegung des X-Trägers zu erreichen, gefunden.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf den Feststellungen und besitzt eine Aufgabe, eine Bauteilbestückungsmaschine zu schaffen, in der der kohlenstofffaserverstärkte Kunststoff auf eine derartige Art verwendet wird, um effektiv gegen das Biegen des X-Trägers zu wirken.
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Die Lösung für das Problem
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Um die obige Aufgabe zu lösen, enthält die Bauteilbestückungsmaschine gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, die eine Schiene, die entlang einer X-Achse verläuft und einen Kopf entlang der X-Achse verschiebbar führt; einen X-Träger, der eine Stabform besitzt, entlang der X-Achse verläuft und eine Seite besitzt, die sich in einer Richtung einer Y-Achse befindet und auf der die Schiene installiert ist; und einen Y-Träger, der entlang der Y-Achse verläuft und den X-Träger entlang der Y-Achse verschiebbar führt, enthält, ein Verstärkungselement, das gegen das Biegen des X-Trägers wirkt, aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff hergestellt ist und mit ersten Befestigungselementen an drei oder mehr Positionen, die entlang der X-Achse angeordnet sind, an einer anderen Seite des X-Trägers in der Richtung der Y-Achse befestigt ist, wobei die Biegung durch den Unterschied in der thermischen Ausdehnung zwischen der Schiene und dem X-Träger verursacht wird.
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Der X-Träger und das aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff hergestellte Verstärkungselement sind folglich ohne Klebstoff, der im Allgemeinen für das Verbinden eines aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff hergestellten Elementes verwendet wird, strukturell miteinander verbunden. Im Ergebnis ist das Gesamtgewicht der Elemente, die sich entlang der Y-Träger bewegen, verringert, während der X-Träger gegen das Biegen des X-Trägers geradegehalten wird. Außerdem wird das Verstärkungselement leichter als dann, wenn ein Klebstoff verwendet wird, an dem X-Träger befestigt, so dass die Montagekosten für die Bauteilbestückungsmaschine verringert werden können. Außerdem wird die Wiederverwertung der Komponenten erleichtert, da der X-Träger und das Verstärkungselement leicht getrennt werden.
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Es ist anzugeben, dass die obige Beschreibung nicht meint, dass die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Klebstoffs zum Verbinden des Verstärkungselements und des X-Trägers ausschließt. Die Verwendung eines Klebstoffes mit derartigen Befestigungselementen liegt immer noch im Umfang der vorliegenden Erfindung.
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Außerdem ist die Schiene vorzugsweise auf der einen Seite des X-Trägers in der Richtung der Y-Achse mit zweiten Befestigungselementen an drei oder mehr Positionen, die entlang der X-Achse angeordnet sind, befestigt, wobei die ersten Befestigungselemente, die das Verstärkungselement an dem X-Träger befestigen, vorzugsweise entlang der X-Achse mit einer Teilung angeordnet sind, die gleich der oder kürzer als eine Teilung ist, mit der die zweiten Befestigungselemente, die die Schiene an dem X-Träger befestigen, entlang der X-Achse angeordnet sind.
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Damit kann das Verstärkungselement effektiv gegen das Biegen des X-Trägers wirken. Eine derartige bevorzugte Konfiguration der Teilungen wird empirisch durch Experimente erhalten, die in dem Abschnitt der Ausführungsform im Folgenden beschrieben werden.
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Außerdem sind die ersten Befestigungselemente, die das Verstärkungselement an dem X-Träger befestigen, vorzugsweise entlang der X-Achse mit einer Teilung angeordnet, die ein n-tel der Teilung ist, mit der die zweiten Befestigungselemente, die die Schiene an dem X-Träger befestigen, entlang der X-Achse angeordnet sind, wobei n eine natürliche Zahl ist.
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Außerdem sind die Positionen der ersten Befestigungselemente auf der X-Achse vorzugsweise zu den Positionen der zweiten Befestigungselemente auf der X-Achse völlig gleich.
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Damit kann das Verstärkungselement effektiv gegen das Biegen des X-Trägers wirken.
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Es ist anzugeben, dass die Idee der Übereinstimmung der Teilungen experimentell und empirisch abgeleitet wurde, wobei es folglich schwierig ist, eine. ausführliche Erklärung dafür zu geben, wie sie funktioniert. Das Folgende ist eines der möglichen Prinzipien.
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Der Kräfte, die durch den Unterschied in der thermischen Ausdehnung zwischen den Schienen und dem X-Träger erzeugt werden und die bewirken, dass sich der X-Träger biegt, werden an den Positionen erzeugt, wo die zweiten Befestigungselemente installiert sind, um die Schienen an dem X-Träger zu befestigen. Deshalb werden die Beanspruchungen in dem X-Träger mit der gleichen Teilung wie die Teilung, mit der die zweiten Befestigungselemente installiert sind, erzeugt. Andererseits werden die Kräfte über die ersten Befestigungselemente auf den X-Träger ausgeübt. Die Kräfte unterdrücken die thermische Ausdehnung des X-Trägers in den Richtungen entlang der X-Achse und wirken gegen das Biegen des X-Trägers auf der anderen Seite des X-Trägers in der Richtung der Y-Achse. Die andere Seite in der Richtung der Y-Achse ist die Seite, die der Seite gegenüberliegt, auf der die Schienen installiert sind. Wenn die ersten Befestigungselemente mit einer Teilung angeordnet sind, die breiter als die Teilung ist, mit der die zweiten Befestigungselemente angeordnet sind, werden die Kräfte gegen das Biegen an Punkten ausgeübt, die weniger als die Punkte sind, an denen die Kräfte, die die Biegung verursachen, ausgeübt werden, wobei die Intervalle zwischen den Punkten länger sind. Im Ergebnis nimmt eine Kraft, die an einem Punkt gegen das Biegen wirkt, zu, so dass die Belastung auf das Verstärkungselement, das die Kräfte gegen das Biegen erzeugt, zunimmt.
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Der X-Träger wird am effektivsten geradegehalten, wenn die Positionen der ersten Befestigungselemente auf der X-Achse zu den Positionen der zweiten Befestigungselemente auf der X-Achse völlig gleich sind, weil die Kräfte, um den X-Träger zu biegen, und die Kräfte gegen das Biegen des X-Trägers auf eine entgegenwirkende Art in den Richtungen senkrecht zur X-Achse (d. h. entlang der Y-Achse) wirken.
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Außerdem können die ersten Befestigungselemente Schrauben enthalten, wobei das Verstärkungselement Einsetzlöcher besitzen kann, durch die die Schrauben eingesetzt sind.
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Es ist betrachtet worden, dass das Vorsehen der Einsetzlöcher in dem aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff hergestellten Verstärkungselement vermieden werden sollte, weil es die Festigkeit des Verstärkungselements verschlechtern kann. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch durch die intensiven Studien und Experimente herausgefunden, dass das Verstärkungselement ausreichend gegen das Biegen des X-Trägers wirkt, solange wie die Festigkeit des Verstärkungselements eine Anforderung zwischen benachbarten ersten Befestigungselementen selbst in dem Fall erfüllt, in dem die Festigkeit des Verstärkungselements nicht ausreicht, die Anforderung an den Befestigungspositionen zu erfüllen.
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Außerdem kann das Verstärkungselement leicht an dem X-Träger befestigt und leicht von dem X-Träger gelöst werden, wenn das Verstärkungselement derartige Einsetzlöcher besitzt. Dies erleichtert dadurch die Wartung, wie z. B. das Ersetzen der Verstärkungselemente. Außerdem kann die vorliegende Erfindung bei niedrigen Kosten implementiert werden, weil Schrauben, die typische und vielseitige Befestigungselemente sind, als die ersten Befestigungselemente verwendet werden können.
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Außerdem sind die ersten Befestigungselemente, die das Verstärkungselement an dem X-Träger befestigen, entlang der X-Achse mit einer Teilung von 70 mm oder kürzer angeordnet.
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Damit kann der X-Träger effektiv geradegehalten werden. Derartige Merkmale der Teilungen werden empirisch durch Experimente erhalten, die in dem Abschnitt der Ausführungsform im Folgenden beschrieben werden.
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Außerdem kann der X-Träger einen Y-Z-Querschnitt mit einer Form, die bezüglich der Y-Achse symmetrisch ist und eine Breite bezüglich der Z-Achse besitzt, die allmählich bis zur anderen Seite des X-Trägers in der Richtung der Y-Achse schmaler wird, besitzen.
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Damit ist das Gewicht des X-Trägers verringert, so dass das Gesamtgewicht der Elemente, die sich längs des Y-Trägers bewegen, verringert werden kann.
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Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Bauteilbestückungsmaschine, die einen X-Träger enthält, der leicht ist und schwer zu biegen ist und zu einer höheren Produktivität mit einer schnelleren Bauteilanordnung und einer vergrößerten Genauigkeit beim Positionieren beiträgt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Bauteilbestückungsmaschine schematisch veranschaulicht.
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2 zeigt einen Grundriss, der einen Querschnitt des X-Trägers veranschaulicht, und eine Seitenansicht des Kopfes.
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3 zeigt einen Grundriss, der eine. Rückansicht des X-Trägers und des Kopfs veranschaulicht.
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4 zeigt einen Grundriss, der eine Vorderseite des X-Trägers und des Kopfs veranschaulicht.
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5 zeigt einen Grundriss, der einen Querschnitt eines X-Trägers gemäß einer weiteren Ausführungsform veranschaulicht.
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6 zeigt einen Grundriss, der ein weiteres Beispiel der ersten Befestigungselemente veranschaulicht.
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7 zeigt eine Tabelle, die die Wirkungen der vorliegenden Erfindung repräsentiert.
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8 zeigt eine graphische Darstellung, die eine Biegung des X-Trägers für verschiedene Teilungen zwischen den ersten Befestigungselementen angibt.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Im Folgenden wird eine Bauteilbestückungsmaschine gemäß einer Ausführungsform der. vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Bauteilbestückungsmaschine schematisch veranschaulicht.
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Wie in 1 gezeigt ist, befördert eine Bauteilbestückungsmaschine 100 ein Bauteil 300 von einer (nicht gezeigten) Bauteilzufuhreinheit über eine Leiterplatte 200, wobei sie das Bauteil 300 auf der Leiterplatte 200 anordnet. Die Bauteilbestückungsmaschine 100 enthält einen Kopf 101, die Schienen 102, einen X-Träger 103, die Y-Träger 104 und ein Verstärkungselement 105.
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Der Kopf 101 enthält die Halteeinheiten 111 (siehe 2 usw.), die ein Bauteil 300 auf eine lösbare Art halten können, und ist an den Schienen 102 installiert, um sich entlang der X-Achse hin und her zu bewegen.
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In dieser Ausführungsform sind die Halteeinheiten 111 Düsen, die das Bauteil 300 mit Vakuum halten. Der Kopf 101 enthält acht der Halteeinheiten 111. Der Kopf 101 besitzt einen Mechanismus, um die Halteeinheiten 111 unabhängig voneinander entlang einer Z-Achse zu bewegen, und eine Funktion des Haltens des Bauteils 300, um das Bauteil 300 zu befördern und es auf der Leiterplatte 200 anzuordnen.
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Der Kopf 101 ist nicht auf eine Vorrichtung zum Montieren des Bauteils 300 auf die Leiterplatte 200 eingeschränkt und kann eine Vorrichtung zum Prüfen des Bauteils 300 oder eine Vorrichtung zum Auftragen eines Harzes, um das Bauteil 300 auf die Leiterplatte 200 zu kleben, sein.
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Die Y-Träger 104 sind Elemente, die den X-Träger 103 entlang der Y-Achse verschiebbar führen. In dieser Ausführungsform sind zwei der Y-Träger 104, die entlang der Y-Achse verlaufen, parallel zueinander angeordnet und an einer Basis 106 befestigt.
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Die Y-Träger 104 können mit der Basis 106 einteilig ausgebildet sein.
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2 zeigt einen Grundriss, der einen Querschnitt des X-Trägers veranschaulicht, und eine Seitenansicht des Kopfes.
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3 zeigt einen Grundriss, der eine Rückansicht des X-Trägers und des Kopfs veranschaulicht.
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Wie in 2 und 3 zeigt ist, sind die Schienen 102 stabförmige Elemente, die entlang der X-Achse verlaufen und den Kopf 101 entlang der X-Achse verschiebbar führen.
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In der Ausführungsform enthält die Bauteilbestückungsmaschine 100 zwei der Schienen 102, die in der Richtung der Z-Achse Seite an Seite parallel zueinander angeordnet sind.
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Weil die Schienen 102 längs des Kopfes 101 relativ gleiten, wobei eine Reibung dazwischen verursacht wird, werden Stähle, wie z. B. SCM 435, als ein Material für die Schienen 102 ausgewählt.
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Die Schienen 102 sind an einer der Seiten des X-Trägers 103 in der Richtung der Y-Achse befestigt, jede mit zweiten Befestigungselementen 122 an drei oder mehr Positionen, die entlang der X-Achse angeordnet sind. Spezifisch sind die zweiten Befestigungselemente 122 Zylinderschrauben mit Innensechskant. Die Schienen 102 werden an dem X-Träger 103 installiert, indem die zweiten Befestigungselemente 122 in Gewindelöchern in dem X-Träger 103 mittels Gewinde installiert werden. In dieser Ausführungsform sind die zweiten Befestigungselemente 122 mit einer konstanten Teilung von 60 mm entlang der X-Achse angeordnet.
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4 zeigt einen Grundriss, der eine Vorderseite des X-Trägers und des Kopfs veranschaulicht.
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Wie in 2 und 4 gezeigt ist, ist der X-Träger 103 ein stabförmiges Element, das entlang der X-Achse verläuft und das eine Seite besitzt, die sich in der Richtung der Y-Achse befindet und auf der die Schienen 102 installiert sind.
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In dieser Ausführungsform besitzt der Y-Z-Querschnitt des X-Trägers 103 eine Form, die bezüglich der Y-Achse symmetrisch ist und eine Breite bezüglich der Z-Achse besitzt, die allmählich bis zur anderen Seite des X-Trägers in der Richtung der Y-Achse schmaler wird (siehe 2).
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Der X-Träger 103, der den Querschnitt mit einer derartigen Form besitzt, ist leichter als der X-Träger, der einen quadratischen Querschnitt mit Seiten einer Länge, die zu dem Abstand zwischen den zwei Schienen 102 äquivalent ist, besitzt.
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Außerdem kann der X-Träger 103, der den Querschnitt mit einer derartigen Form besitzt, die Belastungen, die durch den Unterschied in der thermischen Ausdehnung zwischen den zwei Schienen 102 und dem X-Träger 103 verursacht werden und die verursachen, dass sich der X-Träger 103 biegt, in einen kleinen Abschnitt auf der anderen Seite des X-Trägers 103 entfernt von den Schienen 102, d. h. in einem Abschnitt auf einer Seite des X-Trägers 103, die der Seite gegenüberliegt, die in der Richtung der Y-Achse liegt und auf der die Schienen 102 installiert sind, fokussieren. Deshalb verhindert die Verwendung des kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffs, der gegen die fokussierten Belastungen wirken kann, als ein Material für das Verstärkungselement 105, das auf der anderen Seite des X-Trägers 103 installiert ist, die thermische Ausdehnung des X-Trägers 103 in den Richtungen entlang der X-Achse in der Seite, die der Seite gegenüberliegt, auf der die Schienen 102 installiert sind, so dass die Biegung des X-Trägers 103 aufgrund des Unterschieds in der thermischen Ausdehnung von den Schienen 102, die aus einem anderen Material hergestellt sind, unterdrückt wird und der X-Träger 103 geradegehalten wird. Außerdem kann das Gewicht der Elemente, die sich entlang der Y-Träger 104 bewegen, verringert werden, weil die Verhinderung der Biegung des ganzen X-Trägers 103 durch ein einziges Verstärkungselement 105 erreicht wird.
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Außerdem werden infolge der Form, die in der Richtung der Z-Achse symmetrisch bezüglich einer Y-Achse schmaler wird, die Belastungen gleichmäßig zu dem Verstärkungselement 105 übertragen, so dass eine Verdrehung in dem X-Träger 103 unterdrückt wird.
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Im Allgemeinen ist der X-Träger 103 ein Element, das entlang der X-Achse die Schienen 102 stützt, die eine Hin- und Herbewegung des Kopfes 101 entlang der X-Achse führen. Falls der X-Träger 103 den Kopf 101 veranlasst, bei einer derartigen Hin- und Herbewegung zu zittern, kann der Kopf 101 eine Funktionsstörung besitzen, wie z. B. das Fallenlassen des Bauteils 100. Außerdem sollte die Ablenkung im X-Träger 103 minimiert werden, so dass das Bauteil 300 an einen exakten Ort befördert wird. Deshalb ist es erforderlich, dass der X-Träger 103 eine ausreichende strukturelle Festigkeit besitzt. Andererseits ist der X-Träger 103 ein Element, das sich zusammen mit den Schienen 102 und dem Kopf 101 linear entlang der Y-Träger 104 hin und her bewegt. Deshalb kann, je leichter der X-Träger 103 ist, desto schneller der X-Träger 103 das Bauteil 300 befördern.
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Der X-Träger 103 ist ein gezogenes Material aus Aluminium oder einer Legierung auf Aluminiumbasis. Der X-Träger 103 besitzt eine hohle Struktur einschließlich einer Anzahl von Rippen, die die strukturelle Festigkeit des X-Trägers sichern.
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Alternativ kann der X-Träger 103 einen rechteckigen Querschnitt besitzen, wie in 5 gezeigt ist. Alternativ kann der X-Träger 103 mit mehreren Verstärkungselementen 105 versehen sein.
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Das Verstärkungselement 105 ist ein Element, das der Biegung des X-Trägers 103 aufgrund des Unterschieds in der thermischen Ausdehnung in den Richtungen entlang der X-Achse zwischen den Schienen 102 und dem Träger 103 widersteht, so dass der X-Träger 103 geradegehalten wird. Außerdem enthält das Material für das Verstärkungselement 105 einen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff. Das Verstärkungselement 105 ist auf der anderen Seite des X-Trägers 103 in der Richtung der Y-Achse mit ersten Befestigungselementen 151 befestigt, die in drei oder mehr Positionen vorgesehen sind, die entlang der X-Achse angeordnet sind.
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In dieser Ausführungsform sind die ersten Befestigungselemente 151 Sechskantschrauben. Das Verstärkungselement 105 wird am X-Träger 103 installiert, indem die ersten Befestigungselemente 151 durch Gewindelöcher im X-Träger 103 mittels Gewinde installiert werden. Außerdem besitzt das Verstärkungselement 105 (nicht gezeigte) Einsetzlöcher, durch die die Schrauben, d. h. die ersten Befestigungselemente 151, eingesetzt werden. Die Einsetzlöcher können gebildet werden, indem durch die Verstärkungselemente 105 gebohrt wird, die so ausgebildet sind, dass sie eine verlängerte Form besitzen. Alternativ können die Verstärkungselemente 105 gegossen werden, um die Einsetzlöcher zu besitzen.
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Das aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff hergestellte Verstärkungselement 105 besitzt vorzugsweise einen linearen Expansionskoeffizienten, der 3,5% des linearen Expansionskoeffizienten der Schienen 102 beträgt oder kleiner ist. Dies ist so, weil das Verstärkungselement 105 nicht widerstandsfähig genug gegen die Biegung des X-Trägers 103 sein kann, die durch die Schienen 102 verursacht wird, wenn die Änderung der Länge des Verstärkungselements 105 aufgrund der Änderung der Temperatur im Vergleich zur Änderung der Länge der Schienen 102 nicht klein genug ist.
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Das Verstärkungselement 105 besitzt in Anbetracht der Bearbeitbarkeit, um die Einsetzlöcher zu bilden, vorzugsweise eine Dicke von 6 mm oder kleiner. Das Verstärkungselement 105 mit einer Dicke von etwa 3 mm kann immer noch die Biegung ausreichend unterdrücken. Das Verstärkungselement 105 besitzt vorzugsweise eine Breite zwischen 10 mm und 100 mm. Das Verstärkungselement 105 besitzt vorzugsweise die gleiche Länge wie die Schienen 102.
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Die ersten Befestigungselemente 151 befestigen das Verstärkungselement 105 vorzugsweise in wenigstens drei Positionen, die die Mitte und die Endabschnitte des Verstärkungselements 105 in der Richtung der X-Achse enthalten. In dieser Ausführungsform sind die Positionen der ersten Befestigungselemente 151 auf der X-Achse zu den Positionen der zweiten Befestigungselemente 122 auf der X-Achse völlig gleich. Die ersten Befestigungselemente 151 und die zweiten Befestigungselemente 122 sind mit der gleichen Teilung, d. h. mit einer konstanten Teilung von 60 mm, entlang der X-Achse angeordnet.
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Es ist anzugeben, dass die ersten Befestigungselemente 151 nicht auf derartige Schrauben eingeschränkt sind. Das Verstärkungselement 105 kann z. B. unter Verwendung von Nieten als die ersten Befestigungselemente 151 am X-Träger 103 befestigt werden. Alternativ können die ersten Befestigungselemente 151 unter Verwendung von Presselementen 152 und Stellschrauben 153 auf eine Art an dem X-Träger 103 befestigt werden, so dass das Verstärkungselement 105 zwischen dem X-Träger 103 und den Presselementen 152 durch das Festziehen der Stellschrauben 153 befestigt wird, wie in 6 gezeigt ist. In diesem Fall besitzt das Verstärkungselement 105 kein Einsetzloch.
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Das Folgende beschreibt Beispiele der vorliegenden Erfindung.
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7 zeigt eine Tabelle, die die Wirkungen der vorliegenden Erfindung repräsentiert.
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(a) nach 7 zeigt ein Vergleichsbeispiel, in dem ein X-Träger mit einem rechteckigen Querschnitt, aus Stahl hergestellte Schienen und Verstärkungselemente verwendet werden. Die Verstärkungselemente sind aus dem gleichen Material wie die Schienen hergestellt. (b) nach 7 zeigt ein Beispiel der vorliegenden Erfindung, in dem ein X-Träger mit einem rechteckigen Querschnitt, aus Stahl hergestellte Schienen und zwei aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff hergestellte Verstärkungselemente verwendet werden. (c) nach 7 zeigt ein Beispiel der vorliegenden Erfindung, in dem ein X-Träger mit einem rechteckigen Querschnitt, zwei aus Stahl hergestellte Schienen und ein Verstärkungselement, das aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff hergestellt ist und in einer Position, die von den zwei Schienen äquidistant ist, angebracht ist, verwendet werden. (d) nach 7 zeigt ein Beispiel der vorliegenden Erfindung, in dem ein X-Träger mit einem Querschnitt, der zu einer Seite in der Richtung der Y-Achse allmählich schmaler wird, zwei aus Stahl hergestellte Schienen und ein Verstärkungselement, das aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff hergestellt ist und in einer von den zwei Schienen äquidistanten Position installiert ist, verwendet werden.
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In 7 erreicht für den Vergleich mit dem in (a) gezeigten Vergleichsbeispiel das Ändern des Materials für das Verstärkungselement zu einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff eine Verringerung des Gewichts zu etwa 55% des Gewichts im Vergleichsbeispiel. Ferner ist in dem Fall, in dem der X-Träger die Form besitzt, die zu einer Seite in der Richtung der Y-Achse schmaler wird, das Gewicht auf weniger als ein halb, etwa 47% des Gewichts im Vergleichsbeispiel, verringert.
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Im Pflichtenheft besitzt der X-Träger der Bauteilbestückungsmaschine für eine Temperaturzunahme von 20 Grad Celsius auf 35 Grad Celsius einen Betrag der Biegung von 50 μm oder kleiner. Im in (a) zeigten Vergleichsbeispiel besitzt der X-Träger einen Betrag der Biegung von 26 μm, der dem Pflichtenheft entspricht. Andererseits besitzt der in (b) gezeigte X-Träger, der die zwei aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff hergestellten Verstärkungselemente besitzt, einen Betrag der Biegung auf einem einstelligen Niveau, was zeigt, dass die zwei Verstärkungselemente den X-Träger gerader halten können. Der in (c) gezeigte X-Träger mit einem Verstärkungselement aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff besitzt einen größeren Betrag der Biegung als der in (a) gezeigte X-Träger, wobei aber der in (c) gezeigte X-Träger immer noch dem Pflichtenheft entspricht. Außerdem besitzt unter Bezugnahme auf (d) der X-Träger mit der Form, die zu einer Seite in der Richtung der Y-Achse schmaler wird, etwa den gleichen Betrag der Biegung wie in dem im Vergleichsbeispiel (a) gezeigten X-Träger.
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Der in (d) gezeigte Betrag der Biegung ist kleiner als der in (C) gezeigte Betrag der Biegung, weil der X-Träger mit einer derartigen Querschnittsform die durch die Seite an Seite in der Richtung der Z-Achse angeordneten Schienen verursachten Belastungen in den Abschnitt fokussiert, wo das Verstärkungselement installiert ist, während das aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff hergestellte Verstärkungselement, das aufgrund seiner Beschaffenheit etwas schrumpft, wenn die Temperatur zunimmt, Belastungen in derartigen Richtungen erzeugt, um die durch die Schienen verursachten Belastungen zu kompensieren, und gegen die durch die Schienen verursachten Belastungen wirkt, indem es seine eigene Form (die entlang der X-Achse verläuft) beibehält.
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Es ist anzugeben, dass die Schienen mit einer konstanten Teilung von 60 mm mit Schrauben, die die zweiten Befestigungselemente sind, an dem X-Träger befestigt sind, und dass das Verstärkungselement mit Schrauben, die die ersten Befestigungselemente sind, mit einer konstanten Teilung von 60 mm, damit sie sich in den Positionen auf der X-Achse befinden, die den Positionen auf der X-Achse der entsprechenden zweiten Befestigungselemente entsprechen, an dem X-Träger befestigt ist. Es ist außerdem anzugeben, dass der Betrag der Biegung der Betrag der Verschiebung von einem Ende in Längsrichtung des X-Trägers ist, wobei das andere Ende in Längsrichtung fest ist.
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8 zeigt eine graphische Darstellung, die die Biegung des X-Trägers für verschiedene Teilungen zwischen den ersten Befestigungselementen angibt.
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Die graphische Darstellung zeigt ein Ergebnis eines Experiments, bei dem ein Verstärkungselement mit ersten Befestigungselementen, die in verschiedenen Teilungen angeordnet sind, an einem X-Träger befestigt ist, der aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt ist und an dem Schienen, die aus Stahl, wie z. B. SCM 435, hergestellt sind, mit Schrauben, die die zweiten Befestigungselemente sind, die in einer Teilung von 60 mm angeordnet sind, befestigt sind.
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Wie in der graphischen Darstellung gezeigt ist, wird dem Pflichtenheft entsprochen, wenn die Teilung, mit der die ersten Befestigungselemente das Verstärkungselement an dem X-Träger befestigen, gleich der oder kürzer als die Teilung ist, mit der die zweiten Befestigungselemente die Schienen an dem X-Träger befestigen, wobei dem Pflichtenheft nicht entsprochen wird, wenn die Teilung zwischen den ersten Befestigungselementen länger als die Teilung zwischen den zweiten Befestigungselementen ist. Wenn außerdem die Teilung zwischen den zweiten Befestigungselementen länger als 70 mm ist, ist es schwierig, eine ausreichende Festigkeit der befestigten Schienen sicherzustellen. Es deshalb bevorzugt, dass die Teilung zwischen den ersten Befestigungselementen 70 mm beträgt oder kürzer ist. Es ist bevorzugter, dass die zweiten Befestigungselemente, um die Schienen an dem X-Träger zu befestigen, und die ersten Befestigungselemente, um das Verstärkungselement an dem X-Träger zu befestigen, mit der gleichen Teilung angeordnet sind. Beide Teilungen betragen z. B. vorzugsweise 60 mm.
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Der X-Träger und das aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff hergestellte Verstärkungselement sind folglich ohne Klebstoff, der im Allgemeinen für das Verbinden eines Elements, das aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff hergestellt ist, verwendet wird, strukturell miteinander verbunden. Im Ergebnis ist das Gesamtgewicht der Elemente, die sich entlang der Y-Träger bewegen, verringert, während der X-Träger gegen das Biegen des X-Trägers geradegehalten wird. Außerdem wird das Verstärkungselement leichter an dem X-Träger befestigt, als wenn Klebstoff verwendet wird, so dass die Montagekosten für die Bauteilbestückungsmaschine verringert werden können. Außerdem wird, da der X-Träger und das Verstärkungselement leicht getrennt werden, die Wiederverwertung der Komponenten erleichtert. Die Bauteilbestückungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt folglich einen Betrag der Biegung des X-Trägers 103, der verringert ist, um kleiner als im Pflichtenheft zu sein, und die Elemente, die sich entlang der Y-Träger 104 bewegen und ein verringertes Gewicht besitzen, und erreicht eine schnelle und genaue Anordnung des Bauteils 300 auf der Leiterplatte 200.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung ist auf eine Bauteilbestückungsmaschine, die einen Kopf in den X-Y-Richtungen schnell bewegt, wie z. B. eine Bauteilbestückungsmaschine, die die Bauteile auf einer Leiterplatte anordnet, und eine Prüfmaschine, die die auf eine Leiterplatte montierten Bauteile prüft, und eine Beschichtungsmaschine, die einen Klebstoff oder dergleichen auf eine Leiterplatte aufträgt, anwendbar.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Bauteilbestückungsmaschine
- 101
- Kopf
- 102
- Schiene
- 103
- X-Träger
- 104
- Y-Träger
- 105
- Verstärkungselement
- 106
- Basis
- 111
- Halteeinheit
- 122
- zweites Befestigungselement
- 151
- erstes Befestigungselement
- 152
- Presselement
- 153
- Stellschraube
- 200
- Leiterplatte
- 300
- Bauteil
