JP2014192509A

JP2014192509A - 部品実装機

Info

Publication number: JP2014192509A
Application number: JP2013069654A
Authority: JP
Inventors: Naohito Koketsu; 尚人纐纈
Original assignee: Samsung Techwin Co Ltd
Current assignee: Hanwha Vision Co Ltd
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2014-10-06
Also published as: KR20140118651A

Abstract

【課題】部品保持ヘッドをＸＹガントリに搭載する部品実装機において、ＸＹガントリを構成するビームにＣＦＲＰを低コストで適用できる構造を提供し、もって高剛性かつ軽量のＸＹガントリを備えた部品実装機を低コストで提供可能とすること。
【解決手段】Ｙ方向ビームと、Ｘ方向ビーム２０と、Ｘ方向ビーム２０に支持されてＸ方向に移動する部品保持ヘッド３０とを有する部品実装機において、Ｘ方向ビーム２０を、Ｘ方向に伸びるビーム本体２１と、部品保持ヘッドを支持するための支持部材２２とから構成した。ビーム本体２１は、長手方向において同一の断面形状を有する芯材の表面に、ＣＦＲＰシートを巻き付けた後に当該芯材を引き抜くことにより得られたＣＦＲＰ製の円筒体又は角筒体からなり、支持部材２２は、金属製であり、ビーム本体２１に接着又は機械的締結により接合した。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＩＣチップ等の部品を基板上に実装する部品実装機に関し、特に、実装のために部品を保持する部品保持ヘッドをＸＹガントリに搭載した部品実装機に関する。

部品実装機に使用されるＸＹガントリは直交するＸ方向ビームとＹ方向ビームとを備え、例えば、一対のＹ方向ビームを定盤上に固定し、この一対のＹ方向ビームに架け渡すようにＸ方向ビームを配置し、Ｘ方向ビームをＹ方向ビームに沿って移動している。この場合、部品保持ヘッドはＸ方向ビームにＸ方向に移動可能に搭載される。これによりＸＹガントリは、部品保持ヘッドを水平面内でＸＹ方向に自在に移動させ、特定のＸＹ位置で停止させて位置決めする。

このＸＹガントリには、部品保持ヘッドの位置決め精度及び生産性を高めるために、高い整定性能が要求される。高い整定性能を実現するためにはＸＹガントリには高い剛性が必要である。そこで、従来のＸＹガントリでは、高い剛性を得るためにビーム断面を複雑な形状とし、その複雑な断面形状をアルミニウムサッシ材などの軽量金属材で製作していた。

一方で、近年、更なる軽量化等の要求から単位重量当たりの剛性を増加させるため、ビームの素材として、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ(Carbon-Reinforced-Plastic)、以下「ＣＦＲＰ」という。）を採用する試みもある（例えば特許文献１，２）。

しかしながら、ＣＦＲＰにて従来の複雑な断面形状のビームを製作しようとすると、オートクレーブ成形法など複雑な成形法を用いる必要があり、成形工数が大となる。また、ＣＦＲＰで製作したビームを所定のビーム形状に加工する場合、刃物摩耗が激しく高精度加工が困難であるため、加工工数が大となる。更に、ＣＦＲＰはねじ加工などが不可能なため、多数のＣＦＲＰ材を接合してビームを形成する場合、その接合の箇所ごとにインサートナットやポップリベットなどが必要となり、製品仕上げにかかる工数が大となる。

このように、従来のビーム形状を単純にＣＦＲＰで製作しようとすると、製作上さまざまな困難さがあり、製作コストが大となる。

特開２０００−２６３３５６号公報特開２００６−４９３８４号公報

本発明が解決しようとする課題は、部品保持ヘッドをＸＹガントリに搭載する部品実装機において、ＸＹガントリを構成するビームにＣＦＲＰを低コストで適用できる構造を提供し、もって高剛性かつ軽量のＸＹガントリを備えた部品実装機を低コストで提供可能とすることにある。

本発明の一観点によれば、水平面内においてＹ方向に伸びるＹ方向ビームと、水平面内においてＹ方向と直交するＸ方向に伸び、前記Ｙ方向ビームに沿ってＹ方向に移動するＸ方向ビームと、部品を保持する部品保持具を備え、前記Ｘ方向ビームに支持されてＸ方向に移動する部品保持ヘッドとを有する部品実装機において、前記Ｘ方向ビームは、Ｘ方向に伸びるビーム本体と、前記部品保持ヘッドをＸ方向に移動可能に支持するための支持部材とを備え、前記ビーム本体は、長手方向において同一の断面形状を有する芯材の表面に、炭素繊維強化プラスチックシートを巻き付けた後に当該芯材を引き抜くことにより得られた炭素繊維強化プラスチック製の円筒体又は角筒体からなり、前記支持部材は、金属製であり、前記ビーム本体に接着又は機械的締結により接合されていることを特徴とする部品実装機が提供される。

本発明では、部品実装機のＸＹガントリにおいて部品保持ヘッドを移動可能に支持するＸ方向ビームの主構造材であるビーム本体をＣＦＲＰで形成し、その形状は単純な円筒体又は角筒体とする。すなわち本発明では、Ｘ方向ビームのビーム本体として、長手方向において同一の断面形状を有する芯材の表面に、ＣＦＲＰシートを巻き付けた後に当該芯材を引き抜くことにより製作したものを使用することで、ＣＦＲＰ製のビーム本体を容易にかつ低コストで製作可能としている。一方、部品保持ヘッドを支持するために複雑な形状とせざるを得ない支持部材は金属製とし、この支持部材はＣＦＲＰ製のビーム本体に接着又は機械的締結により接合する。これにより、主構造材であるビーム本体をＣＦＲＰで形成したＸ方向ビームを容易にかつ低コストで実現できる。

このように本発明によれば、部品実装機のＸＹガントリを構成するビームにＣＦＲＰを低コストで適用でき、これにより、高剛性かつ軽量のＸＹガントリを備えた部品実装機を低コストで実現できる。

更に、本発明において部品保持ヘッドを支持するＸ方向ビームはＣＦＲＰと金属の複合構造となるため、金属単体で製作されたビームの温度上昇による変形に比較して、変形量を小さくすることができ、部品実装精度の向上に寄与できる。

本発明の一実施例による部品実装機の要部を示す斜視図である。図１におけるＸ方向ビーム部分の断面図で、（ａ）は部品保持ヘッドを下降させた状態、（ｂ）は部品保持ヘッドを上昇させた状態を示す。Ｘ方向ビーム単体の断面図である。

以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の一実施例による部品実装機の要部を示す斜視図である。同図を参照すると、水平面内においてＹ方向に伸びる一対のＹ方向ビーム１０が図示しない定盤上に固定され、水平面内においてＹ方向と直交するＸ方向に伸びるＸ方向ビーム２０が一対のＹ方向ビーム１０間に架け渡されており、Ｘ方向ビーム２０はリニアガイド１１に沿ってＹ方向に移動可能である。また、Ｘ方向ビーム２０には部品保持ヘッド３０がＸ方向に移動可能に支持されており、部品保持ヘッド３０はＸ方向ビーム２０に支持されつつＸ方向に移動する。このようにＸ方向ビーム２０及びＹ方向ビーム１０によりＸＹガントリが構成され、このＸＹガントリが部品保持ヘッド３０を水平面内でＸＹ方向に自在に移動させ、特定のＸＹ位置で停止させて位置決めする。

図２は、図１におけるＸ方向ビーム部分の断面図で、（ａ）は部品保持ヘッドを下降させた状態、（ｂ）は部品保持ヘッドを上昇させた状態を示す。また、図３はＸ方向ビーム単体の断面図である。

図２及び図３に示すように、Ｘ方向ビーム２０は、Ｘ方向に伸びる主構造材としてのビーム本体２１と、部品保持ヘッド３０をＸ方向に移動可能に支持するための支持部材２２とを備えてなる。本実施例においてビーム本体２１は、ＣＦＲＰ製の円筒体からなる。このビーム本体２１は、長手方向において同一の断面形状（同一径の円形）を有する芯材の表面に、ＣＦＲＰシートを巻き付けた後に当該芯材を引き抜くことにより得られたものである。このとき、ＣＦＲＰシートは複数枚使用し、そのＣＦＲＰシートを向きを変えて芯材の表面に巻き付けることで、ビーム本体２１において複数の方向に炭素繊維を配向させることが好ましい。具体的にはビーム本体２１に作用する応力の向きや大きさを考慮して、炭素繊維の配向を決定する。

支持部材２２は金属製であり、鋳込み法や引き抜き法により製作される。素材となる金属としてはアルミニウム、マグネシウム、チタン、これらの合金等の軽量金属を使用することが好ましい。なかでもコストパフォーマンスの点から、高力アルミニウム合金が最も好ましい。支持部材２２は接着によりビーム本体２１に接合され、これによりＸ方向ビーム２０が形成されている。

図２に示すように、支持部材２２には、リニアガイド３１及びベースプレート３２を介して部品保持ヘッド３０が支持されている。具体的にはベースプレート３２はリニアガイド３１を介して支持部材２２に対してＸ方向に移動可能に取り付けられている。ベースプレート３２をＸ方向に移動させる機構としてはリニアモータを使用しており、そのコイル３３ａがベースプレート３２に、マグネット３３ｂが支持部材２２に設けられている。

部品保持ヘッド３０は、部品Ｐを保持する部品保持具３０ａを上下方向（Ｚ方向）に移動可能な機構を備え、ベースプレート３２に対して上下方向（Ｚ方向）に移動可能な機構を介して取り付けられている。部品保持ヘッド３０ａとしては、典型的には真空を利用して部品Ｐを吸着保持する吸着ノズルを使用することができる。

以上のとおり、本発明では、部品保持ヘッド３０を移動可能に支持するＸ方向ビーム２０の主構造材であるビーム本体２１をＣＦＲＰで形成する。このため、Ｘ方向ビーム２０の高剛性化及び軽量化が図られ、ひいては部品実装機（ＸＹガントリ）の高剛性化及び軽量化が図られる。また、ＣＦＲＰ製のビーム本体２１は単純な円筒体であり、上述のとおり芯材の表面にＣＦＲＰシートを巻き付けた後に当該芯材を引き抜くという簡単な製法により低コストで製作できる。

また、本実施例の部品実装機の運転において、部品保持ヘッド３０は図２（ａ）に示すようにＺ方向に移動するので、この部品保持ヘッド３０を支持するＸ方向ビーム２０には、例えば同図の矢印方向の捩りモーメントが作用する。この点、本実施例のＸ方向ビーム２０は主構造材であるビーム本体２１がＣＦＲＰ製の円筒体であることから、上述の捩りモーメントに対して強い構造となっている。また、部品保持ヘッド３０は図２（ｂ）に示すようにＹ方向にも移動するので、部品保持ヘッド３０にはＹ方向の応力が作用する。本実施例においてこのＹ方向の応力に対しては、支持部材２２のＹ方向の肉厚を大きくすることで対応している。このように、特定方向の応力に対しては、支持部材２２の肉厚（形状）を適切に設定することで対応できる。支持部材２２は金属製であるので、複雑な形状であっても低コストで製作できる。

なお、本実施例では、ビーム本体２１を円筒体としたが、角筒体とすることもできる。ただし、ビーム本体２１の製作の容易さ、つまり製作コストの点からは円筒体とすることが好ましく、また、上述の捩りモーメントに対する強度を重視する場合も円筒体とすることが好ましい。ビーム本体２１を角筒体とする場合は、その製作の容易さ（製作コスト）の点から、断面が正多角形の正角筒体とすることが好ましい。

また、本実施例では、ビーム本体２１と支持部材２２とを接着により接合したが、機械的締結により接合することもできる。機械的締結としては周知の方式を適用することができ、例えばボルトナット方式、嵌め込み方式などが挙げられる。接着による接合及び機械的締結による接合のいずれにするかは、接合の個別的条件により適宜決定することができ、組み合わせることもできる。

更に、本実施例では、Ｘ方向ビーム２０を一対のＹ方向ビーム１０間に架け渡すように配置したが、Ｙ方向ビームを１本とし、片持ち式でＸ方向ビームを支持するようにすることもできるし、Ｙ方向ビームに対して複数本のＸ方向ビームを支持するようにすることもできる。

１０Ｙ方向ビーム
１１リニアガイド
２０Ｘ方向ビーム
２１ビーム本体
２２支持部材
３０部品保持ヘッド
３０ａ部品保持具
３１リニアガイド
３２ベースプレート
３３ａコイル
３３ｂマグネット

Claims

水平面内においてＹ方向に伸びるＹ方向ビームと、水平面内においてＹ方向と直交するＸ方向に伸び、前記Ｙ方向ビームに沿ってＹ方向に移動するＸ方向ビームと、部品を保持する部品保持具を備え、前記Ｘ方向ビームに支持されてＸ方向に移動する部品保持ヘッドとを有する部品実装機において、
前記Ｘ方向ビームは、Ｘ方向に伸びるビーム本体と、前記部品保持ヘッドをＸ方向に移動可能に支持するための支持部材とを備え、
前記ビーム本体は、長手方向において同一の断面形状を有する芯材の表面に、炭素繊維強化プラスチックシートを巻き付けた後に当該芯材を引き抜くことにより得られた炭素繊維強化プラスチック製の円筒体又は角筒体からなり、
前記支持部材は、金属製であり、前記ビーム本体に接着又は機械的締結により接合されていることを特徴とする部品実装機。
前記ビーム本体の素材として複数枚の炭素繊維強化プラスチックシートを用い、当該ビーム本体において複数の方向に炭素繊維を配向させた、請求項１に記載の部品実装機。
前記支持部材は、アルミニウム、マグネシウム、チタン又はこれらの合金からなる請求項１又は２に記載の部品実装機。
前記支持部材は、高力アルミニウム合金からなる請求項１又は２に記載の部品実装機。