JP2017034817A - 直動装置および電子部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ビームとスライダを軽量化、小型化できる直動装置および電子部品実装装置を提供することを目的とする。
【解決手段】第１の直動機構８（直動装置）は、作業面に平行な一方向（Ｘ方向）に延伸されたビーム１３と、ビーム１３にＸ方向に延伸して設けられたレール１４と、レール１４にＸ方向に移動可能に設けられたスライダ１５と、スライダ１５に設けられた可動子２２と、ビーム１３にＸ方向に延伸して設けられ、可動子２２に上下面が挟みこまれるように配置される固定子２１を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ビームの延伸方向にスライダを移動可能にした直動装置、およびこの直動装置を備えた電子部品実装装置に関するものである。

電子部品実装分野において、直動装置によって水平方向に移動可能な実装ヘッドを用いて基板に部品を実装する電子部品実装装置が知られている。直動装置としては、水平な一方向に延伸した金属製（例えば鉄やアルミニウム）のビームを備え、リニアモータや送りねじ機構などの移動機構を駆動することによって実装ヘッドをビームに沿って移動させる構成のものが用いられている(例えば、特許文献１参照)。

特許文献１に示される先行技術例では、ビームに一方向に延伸した２本のレール（ガイド）が設置されている。各レールにはレールに沿って移動可能なスライドブロック（ガイドブロック）が設けられ、この２つのスライドブロックに実装ヘッドが装着されるスライダが結合されている。またビームには一方向に延伸した平板状の固定子が備えられ、スライダには固定子に対向する面に直方体の可動子が備えられており、この固定子と可動子でリニアモータが形成されている。リニアモータにおいて、可動子に内蔵されたコイルに電流を流して磁束を発生させると、固定子に配設された永久磁石との間に作用する吸引力・反発力によって可動子に推進力が発生してスライダが移動する。

特開２００８−１０８９５０号公報

しかしながら特許文献１では、固定子と可動子の間に作用する吸引力・反発力に起因して次の問題点があった。すなわち固定子と可動子の間には、スライダをレールに沿って移動させる推進力に加えて、スライダをレールの方向に引く力とレールと反対の方向に押す力も発生する。この力によってレールとスライドブロックとの間に摩擦力が発生し、スライダが移動する際にレールとスライドブロックが接する部分が摩耗する。このため製品寿命を考慮した大型のレールとスライドユニットが必要となり、ビームとスライダの軽量化、小型化が制限されてしまうという課題があった。

そこで本発明は、ビームとスライダを軽量化、小型化できる直動装置および電子部品実装装置を提供することを目的とする。

本発明の直動装置は、作業面に平行な一方向に延伸されたビームと、前記ビームに前記一方向に延伸して設けられたレールと、前記レールに前記一方向に移動可能に設けられたスライダと、前記スライダに設けられた可動子と、前記ビームに前記一方向に延伸して設けられ、前記可動子に上下面が挟みこまれるように配置される固定子を備える。

本発明の電子部品実装装置は、作業面に平行な一方向に延伸されたビームと、前記ビームに前記一方向に延伸して設けられたレールと、前記レールに前記一方向に移動可能に設けられたスライダと、前記スライダに設けられた可動子と、前記ビームに前記一方向に延伸して設けられ、前記可動子に上下面が挟みこまれるように配置される固定子を有する直動装置を備えた部品実装装置であって、前記スライダに電子部品を保持して基板に搭載する実装ヘッドが設けられ、前記作業面において基板に電子部品の実装を行う。

本発明によれば、ビームとスライダを軽量化、小型化することができる。

本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の斜視図 本発明の一実施の形態における電子部品実装装置に備えられた直動機構の構造説明図 本発明の一実施の形態における電子部品実装装置に備えられた直動機構を構成するビームとスライダの部分拡大斜視図 本発明の一実施の形態における電子部品実装装置に備えられた直動機構を構成するスライダの構造説明図

まず図１、図２を参照して、本発明の実施の形態における電子部品実装装置１について説明する。電子部品実装装置１は、基板２に電子部品３（図２参照）を実装する機能を有する。以下、基板２の搬送方向をＸ方向、Ｘ方向と水平面内において直交する方向をＹ方向、水平面に直交する方向をＺ方向と定義する。

基台４の中央部には、Ｘ方向に延びた一対の搬送コンベアを備えた基板搬送機構５が設けられている。基板搬送機構５は、基板２を搬送して所定の実装作業位置に位置決めする。基板搬送機構５の両側には、部品供給部６がそれぞれ配置されている。部品供給部６は、基台４の両側に配置された台車７ａと台車７ａに装着された複数のテープフィーダ７ｂより構成される。テープフィーダ７ｂは、電子部品３を保持したキャリアテープ（図示省略）をピッチ送りすることによって、後述する実装ヘッド１１による部品取出位置まで電子部品３を供給する。

基台４の上方には、第１の直動機構８（直動装置）が設けられている。第１の直動機構８は、基台４のＸ方向における両側部に設けられたＹ軸移動テーブル９にジョイントブラケット１０を介して支持されている。Ｙ軸移動テーブル９はリニア駆動機構を備えており、また、Ｙ方向に延伸したガイド部材９ａを有している。このガイド部材９ａに、ジョイントブラケット１０が備えるスライドブロックがＹ方向に移動自在に装着されている。Ｙ軸移動テーブル９は、第１の直動機構８を一方向（Ｘ方向）に直交する水平な方向（Ｙ方向）に移動させる第２の直動機構となっている。

第１の直動機構８には実装ヘッド１１がＸ方向に移動自在に装着されている。第１の直動機構８と第２の直動機構は、実装ヘッド１１を作業面のＸ方向とＹ方向に移動させるＸＹ移動機構を構成する。実装ヘッド１１は吸着ノズル１２を備えている（図２参照）。実装ヘッド１１は部品取出位置まで供給された電子部品３を吸着ノズル１２によって吸着して取り出す。ＸＹ移動機構は電子部品３を保持した実装ヘッド１１を基板２に対して位置決めする。その後、実装ヘッド１１は電子部品３を基板２に搭載する。このように、電子部品実装装置１は、電子部品３を保持した実装ヘッド１１をＸＹ移動機構によって基板２に位置決めし、位置決めされた実装ヘッド１１によって電子部品３を基板に搭載する。

次に図２、図３を参照して、第１の直動機構８の構造について説明する。図３は、第１の直動機構８に実装ヘッド１１が装着されていない状態を示している。第１の直動機構８（直動装置）は、Ｘ方向（作業面に平行な一方向）に延伸されたビーム１３と、ビーム１３に設けられたＸ方向に延伸する２本のレール１４を備えている。また第１の直動機構８は、レール１４設けられたＸ方向に移動可能なスライダ１５と、スライダ１５を移動させるリニアモータ１６を備えている。電子部品実装装置１は第１の直動機構８を備えており、スライダ１５に電子部品３を保持して基板２に搭載する実装ヘッド１１が設けられ、作業面において基板２に電子部品３の実装を行う。

ビーム１３は、鉄やアルミニウムなどの金属で形成されてＸ方向に延伸する筒状をしており、Ｘ方向に貫通する複数（図２，３の例では４つ）の空洞部１７が軽量化を目的として設けられている。ビーム１３の断面形状は、縦長の胴部１３ｂと胴部の上下から水平方向に延出した２つの腕部１３ａ，１３ｃから成る略Ｕ字形状をしている。腕部１３ａ，１３ｃの前部には、それぞれ金属製のレール１４がＸ方向（ビーム１３の長手方向）に延伸して設けられている。

２本のレール１４には、それぞれスライドブロック１８が当該レール１４に沿ってＸ方向に移動自在に設けられている。２つのスライドブロック１８は、平板状のスライダ１５の片面の上下２箇所に固定されている。スライドブロック１８が固定されたスライダ１５の反対側の面には、係止部１９が設けられている。係止部１９には、実装ヘッド１１が係合して装着される。実装ヘッド１１が装着された状態で、実装ヘッド１１とスライダ１５の間には、係止部１９をスペーサとする隙間２０が形成される。

次に、実装ヘッド１１をＸ方向に移動させるリニアモータ１６について説明する。リニアモータ１６は、ビーム１３側に設けられたＸ方向に延伸する固定子２１と実装ヘッド１１側に設けられた可動子２２を含んで構成される。固定子２１は、ビーム１３の胴部１３ｂの略中央で、２つの腕部１３ａ，１３ｃに挟まれた位置に配置されている。固定子２１は、レール１４と平行な平板状の鉄板部材と、鉄板部材の表面に配置されたマグネット部材を含んで構成されている。

可動子２２は、スライダ１５のスライドブロック１８が固定された側の面に、スペーサ２３を介して離間して配設されている。可動子２２とスライダ１５の間には、スペーサ２３によって隙間２４が形成されている。可動子２２は断面形状が略Ｕ字状であって、僅かな隙間を空けて固定子２１を包囲している。このように第１の直動機構８は、スライダ１５に設けられた可動子２２と、ビーム１３にＸ方向（作業面に平行な一方向）に延伸して設けられ、可動子２２に上下面が挟みこまれるように配置される固定子２１を備えている。

可動子２２に内蔵されたコイルに電流を流して磁束を発生させると、固定子２１のマグネット部材と可動子２２との間に作用する吸引力および反発力により、可動子２２にＸ方向の推進力（図３の矢印ａ，ｂ）が発生する。この推進力を利用して、実装ヘッド１１はレール１４に沿って移動する。

本実施の形態のリニアモータ１６は、固定子２１の上下面を可動子２２によって挟みこむ構造をしている。この構造により、固定子２１と可動子２２の間に発生する吸引力と反発力の大部分が推進力としてＸ方向に作用し、スライダ１５をビーム１３に引き付ける方向（図２の矢印ｃ）、押し返す方向（図２の矢印ｄ）にはほとんど作用しない。そのため、リニアモータ１６に推進力が発生している状態でも、スライドブロック１８がレール１４に押し付けられて生じる摩擦力が小さく、摩耗が少ないことから製品寿命を考慮して決まるレール１４とスライドブロック１８のサイズを小さくすることができる。

またスライダ１５をビーム１３に引き付ける力（図２の矢印ｃ）が加わると、ビーム１３は上下の腕部１３ａ，１３ｃが支柱となって胴部１３ｂにスライダ１５の方向に引っ張られる力（図２の矢印ｅ）が発生するため、ビーム１３が変形する。この力に対抗してビーム１３の変形を防止するには、ビーム１３本体の強度を大きくする必要があり、ビーム１３が大型化、重厚化する。しかしながら、本実施の形態のリニアモータ１６では矢印ｅの方向に作用する力が小さいため、ビーム１３の構造体を薄く（空洞部１７の比率を大きく）して、ビーム１３を小型化、軽量化することができる。このように、レール１４とスライドブロック１８、ビーム１３の小型化、軽量化によって、第１の直動機構８（直動装置）を軽量化することができる。

次に図２〜４を参照して、スライダ１５に設けられた可動子２２を冷却する冷却ファン２５について説明する。図４は、スライダ１５をスライドブロック１８と可動子２２が設けられた側から見た正面を示している。可動子２２のコイルに電流が流れると、コイルの損失により可動子２２に熱が発生する。発生した熱の一部は、空気の自然対流や可動子２２が移動する際に生じる空気の流れによって放熱される。しかし可動子２２の微小移動を連続実行する場合は、可動子２２の移動で生じる空気の流れによる放熱の効果が得られず、発生した熱によって可動子２２とその周囲の温度が上昇する。

可動子２２の発熱による温度上昇が許容値を超えると、スライダ１５やビーム１３の変形、可動子２２のコイルの焼失などの不具合が発生するおそれがある。そこで、可動子２２を冷却する冷却ファン２５が、スライダ１５の可動子２２に対向する面に設けられている。冷却ファン２５は、スライダ１５を貫通する開口部２６に配置されている。

冷却ファン２５は、実装ヘッド１１側の隙間２０から吸引した空気を可動子２２に吹き付けて、可動子２２側の隙間２４より排出させる。冷却ファン２５によって空気の流を発生させて強制冷却することで、可動子２２の温度上昇を許容値に収めることができる。この際、スライダ１５の前後面に設けられた隙間２０、隙間２４により空気の流れが円滑になり、冷却ファン２５は効率良く可動子２２を冷却することができる。

このように、第１の直動機構８（直動装置）において、スライダ１５は可動子２２に対向する面に開口部２６を有し、冷却ファン２５は開口部２６に設けられている。なお、冷却ファン２５および開口部２６の位置、形状は本実施例に限定されることはない。すなわち、冷却ファン２５はスライダ１５に設けられてスライダ１５と一体に移動し、発生させた空気の流れによって可動子２２を強制冷却できるものであればよい。スライダ１５に冷却ファン２５を設けることで、微小移動の連続動作などの発熱しやすい動作モードであっても、リニアモータ１６の発熱による不具合を防止することができる。

上記説明したように本実施の形態における第１の直動機構８（直動装置）は、作業面に平行な一方向（Ｘ方向）に延伸されたビーム１３と、ビーム１３にＸ方向に延伸して設けられたレール１４と、レール１４にＸ方向に移動可能に設けられたスライダ１５と、スライダ１５に設けられた可動子２２と、ビーム１３にＸ方向に延伸して設けられ、可動子２２に上下面が挟みこまれるように配置される固定子２１を備えている。これによって、固定子２１と可動子２２の間にＹ方向に作用する吸引力、反発力が発生することが抑制でき、Ｙ方向に作用する力に起因する不具合対策が不要となるため、ビーム１３、レール１４、スライダ１５、スライドブロック１８を小型化、軽量化することができる。

本発明の直動装置および電子部品実装装置は、ビームとスライダを軽量化、小型化することができるという効果を有し、部品を基板に実装する部品実装分野において有用である。

１ 電子部品実装装置
２ 基板
３ 電子部品
８ 第１の直動機構（直動装置）
１１ 実装ヘッド
１３ ビーム
１４ レール
１５ スライダ
２１ 固定子
２２ 可動子
２３ スペーサ
２５ 冷却ファン
２６ 開口部

Claims (8)

1. 作業面に平行な一方向に延伸されたビームと、
   前記ビームに前記一方向に延伸して設けられたレールと、
   前記レールに前記一方向に移動可能に設けられたスライダと、
   前記スライダに設けられた可動子と、
   前記ビームに前記一方向に延伸して設けられ、前記可動子に上下面が挟みこまれるように配置される固定子を備える直動装置。
2. 前記可動子は、前記スライダにスペーサを介して離間して配設される請求項１に記載の直動装置。
3. 前記スライダに、前記可動子を冷却する冷却ファンが設けられた請求項１または２に記載の直動装置。
4. 前記スライダは、前記可動子に対向する面に開口部を有し、
   前記冷却ファンは、前記開口部に設けられた請求項３に記載の直動装置。
5. 作業面に平行な一方向に延伸されたビームと、前記ビームに前記一方向に延伸して設けられたレールと、前記レールに前記一方向に移動可能に設けられたスライダと、前記スライダに設けられた可動子と、前記ビームに前記一方向に延伸して設けられ、前記可動子に上下面が挟みこまれるように配置される固定子を有する直動装置を備えた部品実装装置であって、
   前記スライダに電子部品を保持して基板に搭載する実装ヘッドが設けられ、前記作業面において基板に電子部品の実装を行う電子部品実装装置。
6. 前記可動子は、前記スライダにスペーサを介して離間して配設される請求項５に記載の電子部品実装装置。
7. 前記スライダに、前記可動子を冷却する冷却ファンが設けられた請求項５または６に記載の電子部品実装装置。
8. 前記スライダは、前記可動子に対向する面に開口部を有し、
   前記冷却ファンは、前記開口部に設けられた請求項７に記載の電子部品実装装置。

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