JP2011210895A - Component mounting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、基板に部品が実装された実装基板を生産するための設備である部品実装装置に関し、特にヘッドを直線的に移動させるビームを備える部品実装装置に関する。 The present invention relates to a component mounting apparatus that is a facility for producing a mounting board having components mounted on a board, and more particularly to a component mounting apparatus including a beam that moves a head linearly.
従来、部品実装装置の一つとして、固定されている基板に対し、部品供給部から部品を保持し、基板上方まで部品を搬送し、部品を降下させて基板に取り付ける部品実装機がある。当該実装機は、保持した部品のXY方向(水平面内)の位置を正確に再現する必要がある。一方、実装基板の生産性を向上させるため、部品供給部から基板上方まで部品を搬送し、XY方向の位置決めをするまでの速度や、部品を実装した後に部品供給部まで戻るまでの速度などをできる限り早める必要もある。 2. Description of the Related Art Conventionally, as one of component mounting apparatuses, there is a component mounting machine that holds a component from a component supply unit with respect to a fixed substrate, conveys the component above the substrate, and lowers the component to attach it to the substrate. The mounting machine needs to accurately reproduce the position of the held component in the XY direction (in the horizontal plane). On the other hand, in order to improve the productivity of the mounting board, the speed until the parts are transported from the component supply unit to the upper part of the board and positioned in the XY direction, the speed until the parts are returned to the component supply part after mounting the components, etc. It is also necessary to advance as soon as possible.
そこで、部品実装機は、基台にY軸方向に延びて固定されるYビームと、前記Yビームに対してスライド可能に取り付けられるX軸方向に延びて配置されるXビームと、前記Xビームに対してスライド可能に取り付けられるヘッドを備える構造となっている。これにより、正確かつ高速に部品を搬送することができるものとなっている。 Accordingly, the component mounter includes a Y beam extending and fixed to the base in the Y axis direction, an X beam extending in the X axis direction slidably attached to the Y beam, and the X beam. It has the structure provided with the head attached so that a slide is possible. Thereby, components can be conveyed accurately and at high speed.
ここで、Xビームは、直接ヘッドと摺動してヘッドを直線的に案内するレールが取り付けられている。これは、ヘッドと摩擦が生じるレールは、摩擦などに強いが重い金属を材料として採用し、レールとヘッドとを支えるXビームは、構造的強度を備え軽量な金属を材料として採用することで、Yビームに沿って運動する部材の軽量化を図るためである。 Here, the X beam is attached with a rail that slides directly on the head and linearly guides the head. This is because the rail that generates friction with the head employs a metal that is strong against friction but heavy, and the X beam that supports the rail and the head employs a lightweight metal with structural strength as a material. This is to reduce the weight of the member that moves along the Y beam.
しかしながら、異なる金属からなり、X軸方向に長いレールとXビームとが接合されるため、部品実装機の温度が変化するとバイメタル効果によりXビームに反りが発生する。このようにXビームに反りが発生すると、基板に部品を正確に取り付けることが困難となり、また、反りを加味した補正をヘッドを移動させるためのデータに加えなければならず、部品実装機の生産性に悪影響を及ぼすこととなる。 However, since the rail and the X beam, which are made of different metals and are long in the X-axis direction, are joined, if the temperature of the component mounter changes, the X beam warps due to the bimetal effect. When warping occurs in the X-beam in this way, it becomes difficult to accurately attach components to the board, and corrections that take warpage into account must be added to the data for moving the head, producing component mounters. It will adversely affect sex.
そこで、特許文献1や特許文献2、特許文献3に記載の発明は、Xビームのレールが取り付けられている側と反対側に、レールと同じ材質の棒状の補強部材を取り付けてXビームの曲がりを防止している。これによりレールとXビームとによって発生する反りを補強部材とXビームとによって発生する反りによって相殺し、レールを真っ直ぐに維持することができるものとなっている。 Therefore, in the inventions described in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3, a bar-shaped reinforcing member made of the same material as the rail is attached to the side opposite to the side on which the X-beam rail is attached to bend the X-beam. Is preventing. As a result, the warp generated by the rail and the X beam is canceled by the warp generated by the reinforcing member and the X beam, and the rail can be maintained straight.
ところが、Xビームとレールとの間で発生する反りを相殺するためには、補強部材は、線膨張係数などレールと同じ特性を備える必要がある。従って、Xビームにはレールとほぼ同じ形状で同じ重量の補強部材が取り付けられることとなり、Xビームに取り付けられる部材の全重量は増加する。つまり、Xビームを高速に運動させることが困難となって部品実装機の生産性を向上させることが困難となる。 However, in order to cancel the warp generated between the X beam and the rail, the reinforcing member needs to have the same characteristics as the rail, such as a linear expansion coefficient. Accordingly, a reinforcing member having the same shape and weight as the rail is attached to the X beam, and the total weight of the members attached to the X beam increases. That is, it is difficult to move the X beam at high speed, and it becomes difficult to improve the productivity of the component mounting machine.
本願発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、Xビームの反りの問題を解決しつつ、さらに、Xビームの重量と補強部材の重量とを同時に低減することのできる部品実装装置の提供を目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a component mounting apparatus that can simultaneously reduce the weight of the X beam and the weight of the reinforcing member while solving the problem of warping of the X beam. It is aimed.
上記目的を達成するために、本願発明にかかる部品実装装置は、ヘッドをX軸方向に摺動自在に案内する、X軸方向に延びて配置されZ軸方向に平行に並んで配置される2本のレールと、2本の前記レールがY軸方向の一端部に取り付けられるX軸方向に延びて配置される棒形状のXビームと、前記XビームをY軸方向に摺動自在に案内するY軸方向に延びて配置されるYビームとを備える部品実装装置であって、前記XビームのYZ断面の形状は、Y軸方向の他端部に至るまで徐々にZ軸方向の間隔がY軸対称で狭くなる形状を有し、前記レールの熱膨張と前記Xビームの熱膨張との差によって発生する前記Xビームの反りに抗する補強部材であって、炭素繊維強化樹脂からなり、2本の前記レールと等距離となるように前記XビームのY軸方向の他端部に取り付けられる補強部材とを備える。 In order to achieve the above object, a component mounting apparatus according to the present invention guides a head to be slidable in the X-axis direction and is arranged extending in the X-axis direction and arranged in parallel with the Z-axis direction. Two rails, two rails attached to one end in the Y-axis direction, a rod-shaped X-beam extending in the X-axis direction, and the X beam slidably guided in the Y-axis direction A component mounting apparatus including a Y beam extending in the Y axis direction, wherein the X beam has a YZ cross-sectional shape in which the interval in the Z axis direction gradually increases to the other end in the Y axis direction. A reinforcing member that has an axially symmetric and narrow shape and resists warpage of the X beam caused by the difference between the thermal expansion of the rail and the thermal expansion of the X beam, and is made of carbon fiber reinforced resin. Y of the X beam so that it is equidistant from the rail of the book And a reinforcing member attached to the other end of the direction.
これにより、2本のレールが配置される間隔相当の長さを一辺とする正方形をXビームの断面形状とした場合に比べてXビームを軽量化することが可能となる。また、Xビームの当該断面形状により、2本のレールとXビームとの間で発生する、Xビームを反らせる方向の応力を補強部材が取り付けられる他端部の狭い範囲に集中させることができる。従って、補強部材を構成する材料として、集中した前記応力に抗することのできる炭素繊維強化樹脂を採用することで、Xビームの反りを抑制して真っ直ぐに維持することが可能となり、また、補強部材の重量を低減することが可能となる。また、Y軸対称でZ軸方向の幅が狭くなっているため、前記応力が均等に補強部材に伝わり、Xビームがねじれることを抑制できる。 This makes it possible to reduce the weight of the X beam as compared to a case where a square having a side corresponding to the interval at which the two rails are arranged has a cross-sectional shape of the X beam. Further, the cross-sectional shape of the X beam makes it possible to concentrate the stress generated between the two rails and the X beam in the direction of warping the X beam in a narrow range at the other end where the reinforcing member is attached. Therefore, by adopting a carbon fiber reinforced resin that can resist the concentrated stress as a material constituting the reinforcing member, it becomes possible to suppress the X beam warp and maintain it straight. The weight of the member can be reduced. Moreover, since the width in the Z-axis direction is narrow with Y-axis symmetry, it is possible to suppress the stress from being uniformly transmitted to the reinforcing member and twisting the X beam.
本願発明によれば、Xビームの反りの問題を解決しつつ、さらに、Xビームの重量と補強部材の重量とを同時に低減することができ、部品実装装置の生産性を向上させることが可能となる。 According to the present invention, while solving the problem of X-beam warpage, the weight of the X-beam and the weight of the reinforcing member can be reduced at the same time, and the productivity of the component mounting apparatus can be improved. Become.
次に、本願発明にかかる部品実装装置の実施の形態である部品実装機について、図面を参照しつつ説明する。 Next, a component mounter as an embodiment of a component mounting apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、部品実装装置を模式的に示す斜示図である。
同図に示すように、部品実装装置100は、部品供給部(図示せず)から部品300を基板200の上方にまで搬送し、搬送した部品300を基板200に取り付ける(実装する)装置であり、ヘッド101と、レール102と、Xビーム103と、Yビーム104と、補強部材105とを備えている。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a component mounting apparatus.
As shown in the figure, the
ヘッド101は、部品300を着脱自在に保持する保持手段111(図2など参照)を有する装置であり、X軸方向に往復動自在にレール102に取り付けられている。
The
本実施の形態の場合、保持手段111は、真空吸着により部品300を保持するノズルであり、ヘッド101は、保持手段111を8本備えている。また、ヘッド101は、保持手段111をそれぞれ独立にZ軸方向に出没させる機構を備えており、部品300を保持して搬送し、基板200に部品300を取り付ける機能を備えている。
In the case of the present embodiment, the
なお、ヘッド101は、部品300を基板200に実装する装置ばかりでなく、部品300を検査するためのヘッド101や、部品300を接着するための樹脂を塗布するためのヘッド101等でもよい。
The
Yビーム104は、Xビーム103をY軸方向に摺動自在に案内する部材である。本実施の形態の場合、2本のYビーム104が平行に配置されており、各Yビーム104は、基台106にY軸方向に延びた状態で固定されている。
The
なお、Yビーム104は、基台106と一体に形成されるものでもよい。
図2は、Xビームの断面とヘッドとを側方から示す平面図である。
The
FIG. 2 is a plan view showing a cross section of the X beam and the head from the side.
図3は、Xビームとヘッドとを背方から示す平面図である。
これらの図に示すように、レール102は、ヘッド101をX軸方向に摺動自在に案内する棒状の部材であって、X軸方向に延びて配置されている。
FIG. 3 is a plan view showing the X beam and the head from the back.
As shown in these drawings, the
本実施の形態の場合、部品実装機100は、2本のレール102を備えており、2本のレール102は、Z軸方向に平行に並んで配置されている。レール102は、ヘッド101と相対的に摺動し摩擦が発生するため、SCM435などの鋼が材料として選定されている。
In the case of this embodiment, the
レール102は、Xビーム103に対し第二締結具122によりX軸方向に並ぶ3箇所以上でXビーム103のY軸方向の一端部に締結されている。具体的には、第二締結具122は六角穴付きボルトであり、Xビームに設けられたねじ穴に第二締結具122を螺着することでレール102がXビーム103に取り付けられる。本実施の形態の場合、第二締結具122は、60mmのピッチでX軸方向に並べて等間隔に配置されている。
The
図4は、Xビームとヘッドとを正面から示す平面図である。
図2〜図4に示すように、Xビーム103は、レール102がY軸方向の一端部に取り付けられる棒形状の部材であって、X軸方向に延びて配置される部材である。Xビーム103のYZ断面の形状(図2参照)は、Y軸方向の他端部に至るまで徐々にZ軸方向の間隔がY軸対称で狭くなる形状を有している。Xビーム103の当該断面形状により、2本のレール102が配置される間隔相当の長さを一辺とする正方形をXビーム103の断面形状とした場合に比べてXビーム103を軽量化することが可能となる。
FIG. 4 is a plan view showing the X beam and the head from the front.
As shown in FIGS. 2 to 4, the
また、Xビーム103の当該断面形状により、2本のレール102とXビーム103との間で発生するX軸方向の熱膨張差によるXビーム103を反らせる方向の応力をXビーム103のY軸方向におけるレール102の取り付け側とは反対側に位置し、レール102とは離れたXビーム103の他端部の狭い範囲に集中させることができる。従って、Xビーム103の他端部に取り付けられる補強部材105を構成する材料として、集中した前記応力に抗することのできる炭素繊維強化樹脂を採用することで、レール102が取り付けられる側とは反対側のXビーム103のX軸方向の熱膨張を抑え、材質の異なるレール102との熱膨張差によるXビーム103の反りを抑制して真っ直ぐに維持することが可能となり、また、1本の補強部材105を配置するだけで、Xビーム103全体の反りを抑制することが可能となるためYビーム104に沿って運動する部材の重量をさらに軽減することが可能となる。また、Y軸対称でZ軸方向の幅が狭くなっているため、前記応力が均等に補強部材105に伝わり、Xビーム103がねじれることを抑制している。
Further, due to the cross-sectional shape of the
一般に、Xビーム103は、ヘッド101のX軸方向の往復動を案内するレール102をX軸方向に沿って保持する部材であり、往復動するヘッド101が振動すると保持している部品300を落とすなどの不具合が発生し、また、正確な位置に部品300を運ぶためには撓みなどを極力抑える必要がある。従って、Xビーム103は、構造的な強度を十分に備えている必要がある。一方、Xビーム103は、レール102やヘッド101と共に、Yビーム104に沿って直線的に往復動する部材であり、軽量であるほど高速で部品300を搬送することが可能となる。
In general, the
本実施の形態の場合、Xビーム103は、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金の引き抜き材で構成されている。また、Xビーム103は中空形状となっており、構造的な強度を確保するため多数のリブが設けられている。
In the case of the present embodiment, the
図4に示すように、補強部材105は、レール102のX軸方向の熱膨張とXビーム103のX軸方向の熱膨張との差によって発生するXビーム103のY軸方向の反りに抗してXビーム103を真っ直ぐに維持する部材である。また、補強部材105の材料は、炭素繊維強化樹脂が採用されている。
As shown in FIG. 4, the reinforcing
本実施の形態の場合、補強部材105は、Xビーム103に対し接着剤により貼り付けられている。また、補強部材105は、図2に示すように、2本のレール102と等距離となるようにXビーム103のY軸方向の他端部に取り付けられている。補強部材と炭素繊維強化樹脂からなる補強部材105の線膨張係数は、レール102の線膨張係数の3.5%以下であることが好ましい。温度変化に対する補強部材105の長さの変化がレール102に対して十分に少なくなければ、レール102によって発生するXビーム103の反りに補強部材105が十分に対抗できないためである。
In the case of this embodiment, the reinforcing
また、補強部材105の厚みは、挿通孔の加工性等の観点から6mm以下が好ましい。補強部材105の厚みが3mm程度であっても十分に反りを抑制できる。補強部材105の幅は、10mm以上、100mm以下が好ましい。補強部材105の長さは、レール102と同じ長さであることが好ましい。
The thickness of the reinforcing
なお、補強部材105のXビーム103への取り付けは、接着剤に限定されるものではない。図5に示すように、ボルトなどの第一締結具151で補強部材105をXビーム103に取り付けるものでもかまわない。また、接着剤と第一締結具151とを併用することにより補強部材105をXビーム103に取り付けるものでもよい。
Note that the attachment of the reinforcing
例えば、第一締結具151として六角ボルトを用いた場合、Xビームに設けられたねじ穴に第一締結具151を螺着することで補強部材105をXビーム103に取り付けることができる。また、補強部材105は、第一締結具151であるボルトを挿通する挿通孔(図示せず)が設けられる。なお、挿通孔は、細長い板状の補強部材105を形成後、ドリルなどによって穿設してもよく、また、挿通孔を有する形状で補強部材105を成型してもかまわない。
For example, when a hexagon bolt is used as the
第一締結具151は、補強部材105のX軸方向の両端部とこれらの中間部の少なくとも3箇所で補強部材105を締結することが望ましい。本実施の形態の場合、第一締結具151のX軸方向の位置は、第二締結具122のX軸方向の位置と一致している。第一締結具151の配置ピッチは、第二締結具122の配置ピッチと同じであり、第一締結具151は、60mmのピッチでX軸方向に並べて等間隔に配置されている。
As for the
なお、第一締結具151は、ボルトに限定されるものではない。例えば、第一締結具151としてリベットなど採用し、補強部材105をXビーム103に締結してもかまわない。
The
次に、本願発明の実施例を説明する。
図6は、本願発明の効果を示す図である。
Next, examples of the present invention will be described.
FIG. 6 is a diagram showing the effect of the present invention.
同図中(a)は、比較例を示す図であり、断面矩形のXビーム、鋼製のレール、レールと同じ材質の補強部材の場合を示している。(b)は、本願発明の実施例を示す図であり、Y軸方向に徐々に狭くなる断面矩形のXビーム、鋼製のレール、炭素繊維強化樹脂製の1本の補強部材を2本のレールから等距離の位置に取り付けた場合を示している。 (A) in the same figure is a figure which shows a comparative example, and has shown the case of the reinforcing member of the same material as X-beam of a cross-sectional rectangle, steel rails, and a rail. (B) is a figure which shows the Example of this invention, The cross-sectional rectangle X beam which becomes narrow gradually in a Y-axis direction, steel rails, one reinforcing member made of carbon fiber reinforced resin, and two The case where it equips with the position of equidistance from the rail is shown.
同図に示すように比較例である(a)に比べて、Xビームの断面形状をY軸方向に徐々に狭くなる形状とすれば、重量は、比較例の重量の半分を切り、47%程度まで軽量化することが可能であることが解る。 As shown in the figure, compared with the comparative example (a), if the cross-sectional shape of the X beam is gradually narrowed in the Y-axis direction, the weight cuts half of the weight of the comparative example, 47% It can be seen that the weight can be reduced to a certain extent.
また、温度を20度から35度に上昇させた際のXビームの反り量は、50μm以下であることが部品実装機として要求される仕様である。比較例である(a)の場合も反り量は26μmであり、要求される仕様を満たしている。一方、(b)は、Xビームの断面形状をY軸方向に徐々に狭くしてXビームの重量を低減しているにもかかわらず、炭素繊維強化樹脂製の補強部材を用いることで、比較例である(a)と同程度の反り量であることが解る。 Further, it is a specification required as a component mounter that the amount of warp of the X beam when the temperature is raised from 20 degrees to 35 degrees is 50 μm or less. In the case of the comparative example (a), the warpage amount is 26 μm, which satisfies the required specifications. On the other hand, (b) shows a comparison by using a reinforcing member made of carbon fiber reinforced resin, although the cross-sectional shape of the X beam is gradually narrowed in the Y-axis direction to reduce the weight of the X beam. It can be seen that the amount of warpage is the same as that in the example (a).
これは、Z軸方向に並んで配置されるレールによってそれぞれ発生する応力が、補強部材の位置に集中し、炭素繊維強化樹脂製の補強部材が温度上昇によりわずかに縮む性質により前記応力を相殺する方向に応力を発生させることや、補強部材がその形状(X軸方向の長さ)を維持して前記応力に抗するためであると考えられる。 This is because the stress generated by the rails arranged side by side in the Z-axis direction is concentrated at the position of the reinforcing member, and the stress is offset by the property that the reinforcing member made of carbon fiber reinforced resin slightly shrinks due to temperature rise. It is thought that this is because stress is generated in the direction and the reinforcing member maintains its shape (length in the X-axis direction) and resists the stress.
なお、Xビームに対するレールの取り付けは、すべて60mmピッチに配置される第二締結具であるボルトによって締結されている。また、反り量は、Xビームの長手方向の一端部を固定した際の他端部の振れ幅である。 In addition, the attachment of the rail with respect to X beam is fastened by the volt | bolt which is a 2nd fastener arrange | positioned all at 60 mm pitch. Further, the amount of warpage is the deflection width of the other end when one end of the X beam in the longitudinal direction is fixed.
以上のような部品実装機100を用いれば、2本のレールが配置される間隔相当の長さを一辺とする正方形をXビームの断面形状とした場合に比べてXビームを軽量化することが可能となる。また、本願発明にかかるXビームの断面形状により、2本のレールとXビームとの間で発生する、X軸方向の熱膨張差によるXビームを反らせる方向の応力を二本のレールが取り付けられている側と反対側のXビームの補強部材が取り付けられる他端部の狭い範囲に集中させることができる。従って、補強部材を構成する材料として、集中した前記応力に抗することのできる炭素繊維強化樹脂を採用することで、Xビームの反りを抑制して真っ直ぐに維持することが可能となり、また、補強部材の重量を低減することが可能となる。また、Y軸対称でZ軸方向の幅が狭くなっているため、前記応力が均等に補強部材に伝わり、Xビームがねじれることを抑制できる。従って、Xビーム103の反りを要求仕様以下に抑えつつ、Yビーム104に沿って移動する部材の重量を軽減でき、部品300を基板200に高速かつ正確に実装することが可能となる。
If the
本願発明は、ヘッドをXY方向に自在に高速で移動させる部品実装装置に利用でき、例えば部品を基板に実装する部品実装機ばかりでなく、基板に取り付けられた部品を検査する検査機や、接着剤などを基板に塗布する塗布機などにも利用可能である。 The present invention can be used in a component mounting apparatus that freely moves the head in the X and Y directions at high speed. For example, not only a component mounter that mounts components on a substrate, but also an inspection machine that inspects components mounted on the substrate, and an adhesive The present invention can also be used for a coating machine that coats an agent on a substrate.
100 部品実装装置
101 ヘッド
102 レール
103 Xビーム
104 Yビーム
105 補強部材
106 基台
111 保持手段
122 第二締結具
151 第一締結具
200 基板
300 部品
DESCRIPTION OF
Claims (3)
2本の前記レールがY軸方向の一端部に取り付けられ、X軸方向に延びて配置される棒形状のXビームと、
前記XビームをY軸方向に摺動自在に案内する、Y軸方向に延びて配置されるYビームと
を備える部品実装装置であって、
前記XビームのYZ断面の形状は、Y軸方向の他端部に至るまで徐々にZ軸方向の間隔がY軸対称で狭くなる形状を有し、
前記レールの熱膨張と前記Xビームの熱膨張との差によって発生する前記Xビームの反りに抗する補強部材であって、炭素繊維強化樹脂からなり、2本の前記レールと等距離となるように前記XビームのY軸方向の他端部に取り付けられる補強部材と
を備える部品実装装置。 Two rails that are slidably guided in the X-axis direction and that extend in the X-axis direction and are arranged in parallel in the Z-axis direction;
A rod-shaped X-beam, in which the two rails are attached to one end portion in the Y-axis direction, and extend in the X-axis direction;
A component mounting apparatus comprising: a Y beam extending in the Y-axis direction that guides the X beam slidably in the Y-axis direction;
The shape of the Y-Z cross section of the X beam has a shape in which the interval in the Z-axis direction gradually narrows in symmetry with the Y-axis until reaching the other end in the Y-axis direction,
A reinforcing member that resists the warp of the X beam caused by the difference between the thermal expansion of the rail and the X beam, and is made of carbon fiber reinforced resin so as to be equidistant from the two rails. And a reinforcing member attached to the other end of the X beam in the Y-axis direction.
請求項1に記載の部品実装装置。 The component mounting apparatus according to claim 1, wherein the reinforcing member is bonded to the X beam via an adhesive.
請求項1、または、請求項2に記載の部品実装装置。 3. The component mounting apparatus according to claim 1, wherein the reinforcing member is fastened to the X beam at three or more locations arranged in the X-axis direction by a first fastener.
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