JP2014216433A - 電子部品装着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ビーム及びボールネジの温度が変化したとき、ボールネジの回転を維持できる電子部品装着装置を提供すること。
【解決手段】ビーム１Ａの長手方向に渡され装着ヘッド１４を水平方向に移動させるボールネジ３０の一方の端部は、ビーム１Ａの一方の端部に対して回転支持装置であるベアリングユニット３２を介してビーム１Ａの長手方向に移動可能であり、ビーム１Ａとボールネジとの間に熱膨張（収縮）の差が生じたとき、ボールネジ３０の一方の端部が側壁５Ａに対して移動する。
【選択図】図３

Description

本発明は、水平方向に移動可能なビームに、このビームに沿った方向に駆動源により移動可能な装着ヘッドを設け、この装着ヘッドによって電子部品を保持してプリント基板上に装着する電子部品装着装置に関する。

上述した従来の電子部品装着装置は、例えば特許文献１等に開示されている。そして、装着ヘッドはビームと同じ方向（Ｘ方向）に設けられ装着ヘッドの駆動源である例えばボールネジの回転によりビームに沿って移動可能である。

ボールネジは両端がベアリングを介してビームの側壁に回転自在に支持されている。

特開２０００−２７７９７９号公報

電子部品装着装置の運転に伴い、ビーム及びボールネジは夫々同じ方向に膨張する。このとき、ビームとボールネジとの材質が異なり、例えばビームが軽量化を図るためにアルミニウム製あり、ボールネジが鉄製であった場合には、同じように温度上昇したときでも、それぞれの膨張量が異なる。そして、ビームの膨張量がボールネジの膨張量より大きいと、ビームが膨張したときボールネジがベアリングを介してビームに引かれ、ベアリングにＸ方向に力が加わり、ベアリング及びボールネジがスムーズに回転しなくなる虞があり、この結果、装着ヘッドの移動時間が以前より長くなり、電子部品の装着速度が低下する虞があった。また、ベアリングの寿命が短くなる虞がある。

そこで本発明は、ビーム及びボールネジの温度が変化したときのボールネジの回転を維持し、電子部品の装着速度の低下を回避することができ、また、ベアリングの寿命が短くなることを回避することができる電子部品装着装置を提供することを目的とする。

このため第１の発明は、水平方向に移動可能なビームに、このビームに沿った方向に移動可能な装着ヘッドを設け、この装着ヘッドによって電子部品を保持して基板上に装着する電子部品装着装置において、前記ビームの長手方向の両端部の間に渡され前記装着ヘッドを水平方向に移動させるボールネジと、前記ビームの長手方向の両端部に設けられて前記ボールネジの端部を回転自在に支持する回転支持装置とを備え、前記ボールネジの一方の端部は、前記ビームの一方の端部に対して前記回転支持装置を介して前記ビームの長手方向に移動可能であることを特徴とする。

第２の発明は、水平方向に移動可能なビームに、このビームに沿った方向に移動可能な装着ヘッドを設け、この装着ヘッドによって電子部品を保持して基板上に装着する電子部品装着装置において、前記ビームの長手方向の両端部の間に渡され前記装着ヘッドを水平方向に移動させるボールネジと、前記ビームの長手方向の両端部に設けられて前記ボールネジの端部を回転自在に支持する回転支持装置とを備え、前記ビームの一方の端部に設けられた前記回転支持装置は、前記ビームの一方の端部に対して前記ビームの長手方向に移動可能であることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記回転支持装置は、回転軸と直交する断面がリング状であり前記ボールネジの一端部を支持し前記ボールネジの軸方向の移動を規制する内輪と、前記ビームの一端部に支持され回転軸と直交する断面がリング状の外輪と、この外輪と前記内輪との間に設けられた複数のボールとを備えたベアリングであり、前記外輪が前記ビームの一端部に対して前記ビームの長手方向に移動可能であることを特徴とする。

更に、第４の発明は、第３の発明において、前記外輪の外面には、前記ビームの一端部に対して前記ビームの長手方向に移動可能な摺動面が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ビーム及びボールネジの温度が変化したときのボールネジの回転を維持し、電子部品の装着速度の低下を回避する電子部品装着装置を提供することができる。

電子部品装着装置の概略構成を平面図である。 電子部品装着装置の要部の概略構成を示す断面図である。 ボールネジ支持部の一端部の構成を示す断面図である。 ベアリングの構成を示す断面図である。 ボールネジ支持部の他端部の構成を示す断面図である。

以下、図面に基づいて本願発明の実施形態につき説明する。図１は電子部品装着装置１の平面図で、図２は電子部品装着装置１の要部の概略構成を示す断面図で、図３はボールネジ支持部の構成を示す断面図である。

１Ａはビーム、２はビームのリニアガイド、３はビームの両端部を支持するビーム支柱、４は装置架台である。ビーム１Ａは、断面が例えば略コの字状でありアルミニウム製のビーム本体５Ａと、ビーム本体５Ａの左右両端にボルトにより固定されたアルミニウム製の側壁５Ｂ１、５Ｂ２とを備えている。６は装置側ケーブル受け、７はケーブル支柱３に取り付けられてケーブルの跳ね上がりを防止するケーブル押え、１４は装着ヘッド（以下、ヘッドという。）、１５はフィーダ、１６は部品認識カメラ、１７は基板である。

ビーム１Ａは、両端部を支持部材１ａ、１ｂにより支持され、図示しないリニアモータの駆動によりリニアガイド２に沿って基板１７や部品供給ユニットであるフィーダの部品取出し部（部品吸着位置）上方を個別にＸ方向に移動する。なお、リニアモータの代わりに、サーボモータ等を用いてネジ軸であるボールネジを回転させてビーム１Ａを移動させても良い。 また、２０はビーム本体５Ａに設けられたヘッド取付け体であり、ヘッド取付け体２０は、ビーム本体５Ａの上壁５ａに設けられたガイド１１及びビーム１Ａの側壁に設けられた図示しないガイドに沿ってビーム１Ａに沿いＹ方向に移動するヘッド１４は、ヘッド取付け体２０の前壁２１に取り付けられている。ヘッド１４には、複数本の吸着ノズル２２が環状に等間隔を存して設けられ、例えばサーボモータであるノズル選択モータにより複数本の吸着ノズル２２のうちの任意の吸着ノズル２２の吸着側端部が昇降するように選択される。

以下、ヘッド１４の駆動機構について説明する。

３０は、ビーム１Ａに取り付けられたサーボモータ等の駆動装置であるモータ３１により回転するボールネジであり、鉄により形成され、一端（図２での右側端部）は、回転支持装置であり、例えばアンギュラベアリングであるベアリングユニット３２等を介してビーム１Ａの一方側壁５Ｂ１に回転自在に支持されている。ボールネジ３０の他端は、（図２での左側端部）は、左側の側壁５Ｂ２に設けられ例えばアンギュラベアリング等であるベアリング（図５を参照）を備えた支持ユニット３３を介してビーム１Ａの他方側壁５Ｂ２に回転自在に支持されている。また、ボールネジ３０の他端は、カップリング装置３４を介してモータ３１に接続されている。更に、ボールネジ３０に設けられたナット３５がナットホルダ３６を介してヘッド取付け体２０の前壁２１に固定されている。

以下、図３及び図４に基づいてボールネジ３０の一端部（図２での右側端部）の支持機構について詳細に説明する。

ボールネジ３０の一端には、段差３０Ａが形成され、段差より外側の支持部３７は直径が内側より僅かに小さく形成されている。支持部３７は段差部側の部分と先端部側の部分とに略二等分され、段差部側には外周面が平滑面である平滑部４１が形成され、先端側の外周面はネジ切りされ螺合部４２が形成されている。そして、支持部３７は、ベアリングユニット３２に通され、更に、螺合部４２はナット３８に通されてビーム１Ａに固定されている。平滑部４１はベアリングユニット３２に内側に位置している。

ベアリングユニット３２は、内側及び外側の二重のアンギュラベアリングである鉄製のベアリング４３、４４を備え、それぞれのベアリングは、平滑部４１の外周に設けられた環状の内輪４５Ａ、４５Ｂと、これらの内輪４５Ａ、４５Ｂの外側に間隔を存して設けられた外輪４６Ａ、４６Ｂと、それぞれの外輪４６Ａ、４６Ｂと内輪４５Ａ、４５Ｂとの間の環状の空間であるベアリング部４７Ａ、４７Ｂに等間隔に設けられて支持された複数のボール４８Ａ、４８Ｂとを備えている。

内輪４５Ａ、４５Ｂの内周面の外側の部分（図３でのベアリングユニット３２の左右の部分）、即ち、各ベアリング４３、４４での後述する内側カバー５１側及び外側カバー５２側には、ベアリング部４７Ａ、４７Ｂに外輪４６Ａ、４６Ｂに向かい僅かに突出した内輪突部７１、７２が形成されている。そして、各内輪突部７１、７２の内側の面は、ボール４８Ａ、４８Ｂの曲面に対応して曲面に形成されている。

また、外輪４６Ａ、４６Ｂの内周面の互いに隣接したベアリングユニット３２の中央側の部分、即ち、各ベアリング４３、４４の境界側の部分には、ベアリング部４７Ａ、４７Ｂに内輪４５Ａ、４５Ｂに向かい僅かに突出した外輪突部７３、７４が形成されている。そして、各外輪突部７３、７４の内側の面は、ボール４８Ａ、４８Ｂの曲面に対応して曲面に形成されている。

段差３０Ａと内側のベアリング（以下、内側ベアリングという。）４３との間に環状の薄い板である内側カバー５１が設けられ、内側カバー５１の中心に形成された開口の周囲の部分が段差３０Ａと内輪４５Ａとの間に挟まれている。なお、内側カバー５１と内輪４５Ａとの間には図示しないリングである薄い間隔子が設けられている。また、外側のベアリング（以下、外側ベアリングという。）４４とナット３８との間に環状の薄い板である外側カバー５２が設けられ、外側カバー５２の中心に形成された開口側の部分がナット３８と内輪４５Ｂとの間に挟まれている。なお、外側カバー５２と内輪４５Ｂとの間には図示しないリングである薄い間隔子が設けられている。

そして、段差３０Ａとナット３８との間に内側カバー５１及び外側カバー５２を介して内輪４５Ａと内輪４５Ｂとが挟まれてボールネジ３０の一端部に固定され、ボール４８Ａ、４８Ｂが内輪突部７１、７２と外輪突部７３、７４との間に支持されている。

また、内側カバー５１及び外側カバー５２と外輪４６Ａ、４６Ｂとの間には、上述した間隔子により図示しない僅かな隙間が形成されている。この結果、ボールネジ３０、内輪４５Ａ、４５Ｂ、内側カバー５１及び外側カバー５２が一体に回転したときに、内側カバー５１及び外側カバー５２と外輪４６Ａ、４６Ｂとが擦れることは回避できる。

ベアリングユニット３２の外側には、断面がＬ字状であり、ベアリング４３、４４と同様に鉄製のベアリングホルダ５３が設けられている。ベアリングホルダ５３は、各外輪４６Ａ、４６Ｂの外側に設けられて各ベアリング４３、４４を支持する環状のベアリング支持部５４と、ベアリング支持部５４の外側の先端から外周方向に直角に折曲して延びた固定部５５とを備えている。そして、固定部５５が複数のボルト５６によってビーム１Ａの側壁５Ｂに固定されている。

また、ベアリング４３、４４の各外輪４６Ａ、４６Ｂの外周面とベアリング支持部５４の内周面との間には、例えば数ミクロンの極僅かな隙間が形成され、各外輪４６Ａ、４６Ｂの外周面はベアリング支持部５４に対して固定されていなく、外輪４６Ａ、４６Ｂの外周面はベアリングホルダ５３の内周面に対して摺動面として作用する。この結果、各外輪４６Ａ、４６Ｂはベアリングホルダ５３に対して相対的に軸方向に移動可能である。この結果、ボールネジ３０の一端は、ビーム１Ａの側壁５Ｂ１に対してナット３８及びベアリングユニット３２と共に矢印６０で示したように軸方向に相対的に移動可能である。

次に、 図３及び図５に基づいてボールネジ３０の他端部（図２での左側端部）の支持機構について詳細に説明する。なお、ボールネジ３０の右側端部である一端部の支持機構と同一の部分については、図５に同様の符号を付し、その詳細な説明は、省略する。

７６はベアリングホルダ、７７は押え蓋、７８はナットであり、ベアリングユニット３２のベアリング４３、４４が間隔子８０を介してナット７８とボールネジ３０の段差部３０Ａとの間に挟まれ、更に、押え蓋７７とベアリングホルダ７６の先端に形成された段差部８１との間に挟まれ、支持されている。

また、ベアリングホルダ７６及び押え蓋７７は複数の箇所でボルト８２により左側の側壁５Ｂ２に固定され、押え蓋７７は複数の箇所でビス８３によりベアリングホルダ７６に固定されている。この結果、ボールネジ３０の右側端部がベアリングホルダ７６及び左側の側壁５Ｂ２に対してボールネジ３０の軸方向、即ち、矢印８４の方向に移動することはない。

なお、８４、８５は、ベアリング４３、４４の外側に設けられた環状のカバーである。
そして、ボールネジ３０の回転時には、ボールネジ３０と共に、各ベアリング４３、４４の内輪、間隔子８０及びナット７８が回転する。

以下、電子部品装着装置１の運転、即ち、電子部品の基板への装着運転時の動作について、説明する。

図１の電子部品装着装置１において、まず、例えば左側のフィーダ１５から部品を供給し、その部品を左側のヘッド１４の吸着ノズル２２が、吸着して取り出し保持する。その後、リニアモータによってビーム１ＡがＸ方向右（矢印２１参照）に移動し、ヘッド１４も同様にＸ方向に移動し、部品認識カメラ１６の上を通過する。部品認識カメラ１６は、ヘッド１４が部品認識カメラ１６の上を通過する際に、ヘッド１４が保持した部品を撮影する。この時取得された映像によって部品装着装置１は、部品の保持状態を認識する。そしてヘッド１４が基板１７へ移動したのち、ヘッド１４が保持した部品を、部品認識カメラ１６が撮像して得た認識結果に基づいて、装着位置を補正し、部品を目標位置へ装着する。各吸着ノズル２２が吸着保持した電子部品を装着後、再びヘッド１４はフィーダ１５の位置まで、Ｘ方向左（矢印２１参照）に戻る。このサイクルを繰り返す。同様に、右側のヘッド１４も右側のフィーダ１５から電子部品を取出し、部品認識カメラ１６の上を通過し、基板１７へ移動して部品を目標位置へ装着する。そして、電子部品装着装置１の運転時、左右一対のビーム１ＡがＸ方向に往復移動し、電子部品を基板に装着する。

上述したように、電子部品装着装置１は運転するが、運転を開始してから時間が経過し、モータの発熱等によりビーム１Ａの温度が上昇すると、ビーム本体５Ａ及びボールネジ３０の温度も上昇し、それぞれが熱膨張する。このときビーム本体５Ａの材質がアルミニウムであり、ボールネジ３０の材質が鉄であると、それぞれの熱膨張率が異なり、ビーム本体５Ａの長手方向であるＸ方向の伸びがボールネジ３０の長手方向の伸びより大きい。そして、上述したように、ボールネジ３０の左側端部がベアリングホルダ７６及び左側の側壁５Ｂ２に対してボールネジ３０の軸方向、即ち、矢印８４の方向に移動することはないので、右側の側壁５Ｂ１からボールネジ３０に対して図２〜図４において、右方向に引く力が加わるが、この力がベアリングホルダ５３のベアリング支持部５４を介してベアリング４３、４４に加わったとき、上述したように、ベアリング支持部５４の内周面と外輪４６、４６の外周面とは、相対的に軸方向に移動可能なので、それぞれの間に滑りが発生する。この結果、ビーム１Ａの側壁５Ｂ１及びベアリングホルダ５３がベアリングユニット３２のベアリング４３、４４に対して図３に矢印６１で示したように、ビーム本体５Ａの長手方向である右方向に移動し、ベアリング４３、４４にボールネジ３０の軸方向に荷重が発生することを回避できる。

また、電子部品装着装置１が運転を停止して、ビーム本体５Ａ及びボールネジ３０の温度が低下すると、それぞれが収縮する。このとき、上述したように、ビーム本体５Ａの材質がアルミニウムであり、ボールネジ３０の材質は鉄であると、それぞれの収縮率が異なり、ビーム本体５Ａの長手方向であるＸ方向の収縮量がボールネジ３０の長手方向の収縮量より大きいので、右側の側壁５Ｂ１からボールネジ３０に対して図２〜図４において、左方向に力が加わるが、この力がベアリングホルダ５３のベアリング支持部５４を介してベアリングユニット３２に加わったとき、ベアリング支持部５４の内周面と外輪４６、４６の外周面との間に滑りが発生する。この結果、ビーム１Ａの側壁５Ｂ１及びベアリングホルダ５３がベアリング４３、４４に対して図３に矢印６２で示したように左方向に移動し、ベアリング４３、４４にボールネジ３０の軸方向に荷重が発生することを回避できる。 従って、ボールネジ３０の回転を維持し、電子部品の装着速度の低下を回避することができ、また、ベアリング４３、４４のボール４８、或いは内輪４５、外輪４６等に損傷が発生することを防止でき、寿命を長く維持することもできる。また、支持ユニット３３に設けられたベアリングが損傷することも回避することができる。

この結果、ビーム１Ａの故障を極力回避することができ、また、ビーム１Ａの保守、点検作業の間隔を長くすること、或いは、保守点検作業を簡略化することが可能になる。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

１ 電子部品装着装置
１Ａ ビーム
５Ａ ビーム本体
５Ｂ１ 側壁
５Ｂ２ 側壁
１４ ヘッド
３０ ボールネジ
３２ ベアリングユニット
４３、４４ ベアリング
４５ 内輪
４６ 外輪

Claims (4)

1. 水平方向に移動可能なビームに、このビームに沿った方向に移動可能な装着ヘッドを設け、この装着ヘッドによって電子部品を保持して基板上に装着する電子部品装着装置において、前記ビームの長手方向の両端部の間に渡され前記装着ヘッドを水平方向に移動させるボールネジと、前記ビームの長手方向の両端部に設けられて前記ボールネジの端部を回転自在に支持する回転支持装置とを備え、前記ボールネジの一方の端部は、前記ビームの一方の端部に対して前記回転支持装置を介して前記ビームの長手方向に移動可能であることを特徴とする電子部品装着装置。
2. 水平方向に移動可能なビームに、このビームに沿った方向に移動可能な装着ヘッドを設け、この装着ヘッドによって電子部品を保持して基板上に装着する電子部品装着装置において、前記ビームの長手方向の両端部の間に渡され前記装着ヘッドを水平方向に移動させるボールネジと、前記ビームの長手方向の両端部に設けられて前記ボールネジの端部を回転自在に支持する回転支持装置とを備え、前記ビームの一方の端部に設けられた前記回転支持装置は、前記ビームの一方の端部に対して前記ビームの長手方向に移動可能であることを特徴とする電子部品装着装置。
3. 前記回転支持装置は、回転軸と直交する断面がリング状であり前記ボールネジの一端部を支持し前記ボールネジの軸方向の移動を規制する内輪と、前記ビームの一端部に支持され回転軸と直交する断面がリング状の外輪と、この外輪と前記内輪との間に設けられた複数のボールとを備えたベアリングであり、前記外輪が前記ビームの一端部に対して前記ビームの長手方向に移動可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品装着装置。
4. 前記外輪の外面には、前記ビームの一端部に対して前記ビームの長手方向に移動可能な摺動面が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電子部品装着装置。

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