JP2022124742A - 部品載置ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】装置冷却用のファンを備えた部品載置ユニットにおいて、消費電力及び騒音を抑制する。【解決手段】表面実装機１は、所定位置から部品を移動させ、当該部品を基板に載置する。表面実装機１は、収容部１８を有するベース部１０と、ベース部１０に組付けられ、前記所定位置において部品を保持すると共に移動させ、前記基板に部品を載置する動作を行うヘッドユニット４を備えた実装ユニット４０と、収容部１８に収容され、ヘッドユニット４の動作を制御するコントローラ１４を含む発熱体ＨＲと、発熱体ＨＲと熱的に接続される吸熱板７２を有するペルチェ素子７と、ペルチェ素子７から供給される電力により駆動され、収容部１８内の熱をベース部１０の外部に放出する気流を発生するファン６と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、所定位置から部品を移動させ、当該部品を基板に載置する部品載置ユニットに関する。

例えば、電子部品を基板に実装する部品実装装置（部品載置ユニットの一例）は、部品の吸着ノズルを有する実装ヘッド等を含むヘッドユニットと、このヘッドユニットの動作を制御するコントローラと、商用電圧を装置動作用の電圧に変圧する電源トランスを含む電源ユニットとを備える。前記コントローラや前記電源ユニットは、動作時に発熱する。このため、部品実装装置には、機内の熱を機外へ放散するための複数の冷却ファンが備えられている（例えば、特許文献１）。

一般に、上記冷却ファンに対しては、機内温度に応じたＯＮ－ＯＦＦ制御や、回転速度制御は行われない。多くの部品実装装置では、装置電源がＯＮとされたことに連動して冷却ファンもＯＮとなり、常時回転する状態となる。

特開２０１４－１５０１０６号公報

装置電源がＯＮ状態のとき常時冷却ファンを動作させた場合、消費電力が大きくなる、騒音が大きくなるといった問題が生じる。近年の部品実装装置では、高性能化に伴って発熱要素が多くなり、冷却ファンの個数も増加傾向にある。一つの冷却ファンの消費電力が数Ｗ程度であるとしても、ファン個数が増えると消費電力が大きくなる。また、冷却ファンは不可避的に回転騒音を発生するため、ファン個数の増加に伴い騒音も大きくなる。この騒音は、作業者のストレス要因になり得る。さらに、冷却ファンは、装置内の具備された直流電源にて駆動される。多数の冷却ファンの突入電力を確保するには、前記直流電源の大容量化が必要となる問題も生じる。

本発明は、装置冷却用のファンを備えた部品載置ユニットにおいて、消費電力及び騒音を抑制することを目的とする。

本発明の一局面に係る部品載置ユニットは、所定位置から部品を移動させ、当該部品を基板に載置する部品載置ユニットであって、収容部を有する基台と、前記基台に組付けられ、前記所定位置において部品を保持すると共に移動させ、前記基板に部品を載置する動作を行うヘッドユニットと、前記収容部に収容され、前記ヘッドユニットの動作を制御する制御部を含む発熱体と、前記発熱体と熱的に接続される第１面を有するペルチェ素子と、前記ペルチェ素子から供給される電力により駆動され、前記収容部内の熱を前記基台の外部に放出する気流を発生するファンと、を備えることを特徴とする。

この部品載置ユニットによれば、自身のユニットに含まれる発熱体が発生する熱を利用してペルチェ素子が電力を生成し、その電力にてファンが駆動される。つまり、部品載置ユニットの排熱を回収し、その排熱エネルギーで電力を起こし、冷却用のファンを動作させる。従って、消費電力を低減させることができる。また、前記発熱体が相応に高温化しないと前記ペルチェ素子は十分な起電力を発生しないので、前記ファンも動作しない。すなわち、収容部内が低温であるときには前記ファンは通常の動作を行わないので、当該ファンの動作騒音を抑制することができる。さらに、部品載置ユニットの冷却に必要なファンの少なくとも一部を前記ペルチェ素子の起電力で駆動させることで、ファン駆動用の直流電源の容量を抑制することができる。このことは、部品載置ユニットの小型化や発熱量の低減に貢献する。

上記の部品載置ユニットにおいて、前記ペルチェ素子は、前記発熱体とは熱的に接続されない第２面を有することが望ましい。

この部品載置ユニットによれば、ペルチェ素子の第１面と第２面との温度差を大きくすることができる。従って、前記ペルチェ素子が発生する起電力を大きくすることが可能となり、前記ファンによる冷却効率を高めることができる。

上記の部品載置ユニットにおいて、前記第２面に取り付けられるヒートシンクをさらに備えることが望ましい。

この部品載置ユニットによれば、第２面の熱をヒートシンクにて積極的に放熱させることができる。従って、ペルチェ素子の第１面と第２面との温度差を大きし、発生する電力を大きくすることが可能となる。

上記の部品載置ユニットにおいて、前記ペルチェ素子は、前記発熱体よりも所定温度だけ低温の冷熱体と熱的に接続される第２面を有することが望ましい。この場合、前記冷熱体が保有する冷熱を前記第２面へ伝達する熱伝導部材をさらに備えることが望ましい。

これらの構成によっても、ペルチェ素子の第１面と第２面との温度差を大きくすることができる。なお、前記冷熱体は、部品載置ユニットが備える筐体やフレームでも良いし、部品載置ユニット以外の他の冷熱部材であっても良い。

上記の部品載置ユニットにおいて、前記発熱体は、熱を放散する発熱面を備え、前記ペルチェ素子は、前記第１面が前記発熱面に直接取り付けられるよう配置されていることが望ましい。

この部品載置ユニットによれば、発熱体の発熱面からペルチェ素子の第１面に熱が直接的に授受される。従って、発熱体の発生熱を前記第１面へ効率的に伝熱させ、前記ペルチェ素子の発電効率を高めることができる。

上記の部品載置ユニットにおいて、前記発熱体として、鉄心が露出したトランスを含み、前記発熱面が前記鉄心の表面であることが望ましい。

トランスの鉄心は高熱化し易い。このような鉄心に前記第１面を直接取り付けることにより、前記第１面を効率良く高温化させることができる。

上記の部品載置ユニットにおいて、前記発熱体が発生する熱を輸送する輸送手段をさらに備え、前記ペルチェ素子は、前記第１面が前記輸送手段によって輸送された熱を受熱する位置に配置されている構成とすることができる。

この部品載置ユニットによれば、輸送手段によって発熱体の発生熱をペルチェ素子の第１面に伝熱させることができる。このため、例えば前記発熱体から直接熱を取り出すことが困難な場合や、前記ペルチェ素子を前記発熱体の近傍に配置することが難しいような場合であっても、前記ペルチェ素子を動作させることができる。

上記の部品載置ユニットにおいて、前記制御部は、発熱部が実装された基板と、この基板を収納する収納ボックスとを含み、前記収容ボックスは、外方に向けて開口する開口部と、前記発熱部が発生する熱を含む前記収容ボックス内の空気を、前記開口部を通して排出する輸送気流を生成する気流発生装置と、を備え、前記ペルチェ素子は、前記第１面が前記開口部の近傍に位置するように配置されていることが望ましい。

この部品載置ユニットによれば、制御部がボックス構造を備える場合において、前記収容ボックス内の熱を気流で移送し、収容ボックスの開口部近傍に配置されたペルチェ素子の第１面へ供給することができる。

上記の部品載置ユニットにおいて、前記輸送手段は、前記発熱体が保有する熱を前記第１面へ伝達する熱伝導部材を含むことが望ましい。この構成によれば、熱伝導部材を通して前記第１面へ熱を効率良く供給することができる。

上記の部品載置ユニットにおいて、前記収容部は、前記制御部を収容する第１収容部と、トランスを収容する第２収容部とを含み、前記ファンは、前記第１収容部内の熱を外部に放出する気流を発生する第１ファンと、前記第２収容部内の熱を外部に放出する気流を発生する第２ファンとを含むことが望ましい。

この部品載置ユニットによれば、制御部が発熱して第１収容部内が高温化したときに第１ファンを動作させて当該第１収容部を冷却し、また、トランスが発熱して第２収容部内が高温化したときに第２ファンを動作させて当該第２収容部を冷却するという運用が可能となる。このため、前記制御部又は前記トランスの一方が発熱して第１又は第２収容部が高温化したとき、他方の収容部にその熱が伝わり難くすることができる。従って、実際に発熱している収容部のファンだけを動作させれば足りることとなり、騒音を抑制できる。

本発明によれば、装置冷却用のファンを備えた部品載置ユニットにおいて、消費電力及び騒音を抑制することができる。

図１は、本発明の部品載置ユニットの一例である表面実装機の外観を示す側面図である。 図２は、表面実装機の概略構成を示す上面図である。 図３は、表面実装機の概略構成を示す側面図である。 図４は、ペルチェ素子を組み込んだ第１実施形態に係る表面実装機の概略断面図である。 図５（Ａ）～（Ｃ）は、ペルチェ素子の発熱体への取り付け例を示す模式図である。 図６（Ａ）は、図６（Ｂ）のＶＩＡ－ＶＩＡ線断面図であって、ペルチェ素子を組み込んだ第２実施形態に係る表面実装機の模式図、図６（Ｂ）はベース部１０の側面図である。 図７（Ａ）及び（Ｂ）は、電源トランスへのペルチェ素子の取り付け例を示す模式図である。 図８（Ａ）～（Ｃ）は、制御ボックスへのペルチェ素子の取り付け例を示す模式図である。 図９は、ペルチェ素子を組み込んだ第３実施形態に係る表面実装機の模式図である。 図１０は、第４実施形態に係る表面実装機の模式図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、本発明に係る部品載置ユニットが、各種の電子部品を基板に実装する表面実装機に適用される例を示す。表面実装機に限らず、本発明の部品載置ユニットは、所定位置から部品を移動させ、当該部品を基板に載置する機構を備える各種装置に適用することができる。

［表面実装機の全体構造］
図１は、表面実装機１（部品載置ユニット）の外観を示す側面図、図２は、表面実装機１の概略構成を示す上面図、図３は、表面実装機１の実装ユニット４０部分の概略構成を示す側面図である。表面実装機１は、各種の電子部品を基板Ｐに実装してなる実装基板を生産する装置である。図１～図３おいて、ＸＹＺの方向表示が付されている。以下の説明において、Ｘ方向を基板Ｐの移動方向である左右方向、Ｙ方向を前後方向、Ｚ方向を上下方向という場合がある。

表面実装機１は、ベース部１０（基台）と、このベース部１０上に配置された実装ユニット４０とを含む。ベース部１０は、剛性を有するフレーム部材の組立体からなる。ベース部１０の上面には、基板搬送部２及び部品供給部３が組付けられている。実装ユニット４０は、複数本のヘッド４Ｈを有するヘッドユニット４と、ヘッドユニット４に固定された基板認識カメラ５とを含む。

図１に示すように、ベース部１０及び実装ユニット４０の周囲は、表面実装機１のケーシングであるエンクロージャ１Ａで覆われている。但し、エンクロージャ１Ａの左右の側部には、基板搬送部２による基板Ｐの搬入・搬出のための開口が設けられている。エンクロージャ１Ａの上部には、表面実装機１に関する各種の表示を行うモニタ１２と、表面実装機１の状態を示す表示灯１３が取り付けられている。

基板搬送部２は、電子部品が実装される基板Ｐを搬送する。基板搬送部２は、ベース部１０上において、基板Ｐを左右方向へ搬送する一対のコンベア２１、２２を有している。コンベア２１、２２は、基板Ｐを右側からエンクロージャ１Ａの内側に搬入し、所定の作業位置（図１に示す基板Ｐの位置）まで左方へ搬送して一旦停止させる。この作業位置において、電子部品が基板Ｐに実装される。実装作業後、コンベア２１、２２は基板Ｐを左側へ搬送し、エンクロージャ１Ａの外側へ搬出する。

部品供給部３は、基板Ｐへ実装される電子部品を供給する。部品供給部３は、基板搬送部２の前後方向に各々配置されている。各部品供給部３は、左右方向に配列された複数のテープフィーダ３１を備えている。各テープフィーダ３１は、各種の電子部品を所定間隔で収容するテープが巻回されたリールを保持している。テープフィーダ３１は、前記リールからテープを間欠的に繰り出し、フィーダ先端の部品供給位置に電子部品を供給する。

ヘッドユニット４は、所定位置において部品を保持する共に移動させ、基板Ｐに当該部品を載置する動作を行う。ヘッドユニット４は、ベース部１０の上方に位置し、前記部品供給位置においてテープフィーダ３１から電子部品を取り出すと共に、前記作業位置において前記電子部品を基板Ｐの所定位置に実装する。

図３に示すように、ベース部１０の上面には、Ｙ方向に延びる２つのＹ軸固定レール２５が架設されている。表面実装機１においては、これら２つのＹ軸固定レール２５にＸ方向に延びる支持ビーム２３が支持され、その支持ビーム２３にＸ軸固定レール２４が固定された構造をしている。ヘッドユニット４は、支持ビーム２３に固定されたＸ軸固定レール２４に支持されている。

Ｙ軸固定レール２５に対して、Ｙ軸サーボモータ２８及びボールねじ軸２９が取り付けられている。Ｘ軸固定レール２４が固定された支持ビーム２３は、Ｙ軸固定レール２５に沿ってＹ方向に移動可能である。Ｘ軸固定レール２４に対して、Ｘ軸サーボモータ２６及びボールねじ軸２７が取り付けられている。よって、ヘッドユニット４は、Ｘ軸サーボモータ２６によるボールねじ軸２７の回転駆動によってＸ方向に移動し、Ｙ軸サーボモータ２８によるボールねじ軸２９の回転駆動によってＹ方向に移動する。言い換えると、ヘッドユニット４は、Ｘ軸固定レール２４及びＹ軸固定レール２５を介して、ＸＹ方向に移動自在である。

ヘッドユニット４には、部品を保持して搬送するための複数の実装用ヘッド４Ｈが搭載されている。各ヘッド４Ｈは、Ｚ方向に延びるシャフト４１と、該シャフト４１の下端に装着された吸着ノズル４２とを含む。シャフト４１は、ヘッドユニット４に対して昇降及びノズル中心軸（Ｒ軸）回りの回転が可能とされている。吸着ノズル４２は、電子部品を吸着して保持し、これを基板Ｐの表面に搭載することが可能である。

ベース部１０にはマルチカメラ１１が組み込まれている。マルチカメラ１１は、ベース部１０の上方を撮像視野とするカメラである。マルチカメラ１１の主たる役目は、吸着ノズル４２による当該電子部品の吸着状態を画像認識するために、吸着ノズル４２に吸着された電子部品を下面側から撮像することにある。

基板認識カメラ５は、ヘッドユニット４の左側に固定されている。基板認識カメラ５は、コンベア２１、２２により前記作業位置に搬入された基板Ｐの表面に付設されている各種マークを撮像する。図２では、前記マークの一例として、矩形の基板Ｐの対角線上に付設された一対のフィデューシャルマークＦＭを示している。フィデューシャルマークＦＭは、搬入された基板Ｐの前記作業位置の原点座標に対する位置ズレ量を検知するためのマークである。

図３に示すように、ベース部１０には、コントローラ１４（制御部）、インターフェース基板１５、電源トランス１６及びＤＣ電源１７が内蔵されている。コントローラ１４は、制御用電子部品が搭載された基板を含む。コントローラ１４は、ヘッドユニット４の動作制御をはじめ、表面実装機１の各部の動作を制御するコントローラである。インターフェース基板１５は、表面実装機１と他の機械装置、パーソナルコンピュータ等の制御装置若しくは携帯端末とのデータ通信を可能とする制御基板である。電源トランス１６は、商用電圧を表面実装機１の動作電圧に変圧する機器である。ＤＣ電源１７は、表面実装機１に装備されている直流動作機器に直流電圧を供給する。

ベース部１０に内蔵される機器のうち、コントローラ１４、電源トランス１６及びＤＣ電源１７は動作時に大きな熱を発生する発熱性の機器である。また、コントローラ１４、インターフェース基板１５及びＤＣ電源１７は、耐熱性が比較的低い。このため、これらの機器は冷却を要する。前記冷却には、一般的に空冷用のファンが用いられる。本実施形態では、表面実装機１に、熱電素子として汎用されているペルチェ素子が組み込まれる。前記発熱性の機器が発する熱を利用して前記ペルチェ素子に起電力を発生させ、その発生電力にて前記空冷用のファンを駆動する。以下、ペルチェ素子を組み込んだ表面実装機１の具体例を示す。

［第１実施形態］
図４は、ペルチェ素子７、７０が組み込まれた第１実施形態に係る表面実装機１の概略断面図である。ベース部１０には、制御ユニットや電源ユニット等の電気機器を収容する収容部１８が備えられている。収容部１８は、塵埃などの侵入を防止するため、略密閉された空間である。図４では、収容部１８に発熱体ＨＲが収容されている状態を模式的に示している。この発熱体ＨＲは、例えば上述のコントローラ１４、電源トランス１６及びＤＣ電源１７の一部又は全部である。

収容部１８には、空冷用のファン６が取り付けられている。ファン６は、収容部１８内の熱をベース部１０の外部に放出する気流を発生する。図４では、ベース部１０のさらに外側の、エンクロージャ１Ａの外部に熱を放出するファン６を例示している。エンクロージャ１Ａには、実装ユニット４０の収容空間の熱を外部に放出する気流を発生するエンクロージャファン６０が取り付けられている。

発熱体ＨＲに対して、ヒートシンクＨＳが付設されたペルチェ素子７が熱的に接続されている。ペルチェ素子７は、ファン６を動作させる電力を発生する。すなわち、ファン６は、ペルチェ素子７から供給される電力により駆動される。エンクロージャ１Ａの内面にも、ヒートシンクＨＳが付設されたペルチェ素子７０が熱的に接続されている。ペルチェ素子７０は、エンクロージャファン６０を動作させる電力を発生する。

上述のペルチェ素子７、７０の取り付けの態様について、図５（Ａ）～（Ｃ）を参照して説明する。図５（Ａ）は、収容部１８内に配置されるペルチェ素子７の、発熱体ＨＲへの取り付けの態様を模式的に示す図である。ペルチェ素子７は、平板状の半導体ユニット７１と、当該半導体ユニット７１を挟み込むように配置される吸熱板７２及び放熱板７３とを含む。半導体ユニット７１は、Ｐ型半導体とＮ型半導体とを接合した単位素子が複数個直列に接続されてなり、ゼーベック効果に基づき起電力を発生するユニットである。吸熱板７２は半導体ユニット７１の高温側に、放熱板７３は半導体ユニット７１の低温側に各々取り付けられる、セラミックプレート等の絶縁体プレートである。

吸熱板７２の表面は、発熱体ＨＲと熱的に接続される高温側の面（第１面）である。一方、放熱板７３の表面は、発熱体ＨＲと熱的に接続されない低温側の面（第２面）である。発熱体ＨＲは、熱を外部に放散する発熱面を備える。図５（Ａ）の例では、発熱体ＨＲの上面が前記発熱面であるとする。ペルチェ素子７は、吸熱板７２が前記発熱面に直接取り付けられるように配置されている。吸熱板７２は、発熱体ＨＲの発熱面から吸熱する。放熱板７３には、ヒートシンクＨＳが取り付けられている。ヒートシンクＨＳは、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属からなり、熱放散を行う多数枚のフィンを備える。放熱板７３は、ヒートシンクＨＳを介して熱を放散する。

ここで、吸熱板７２が発熱体ＨＲと「熱的に接続される」とは、発熱体ＨＲ側から吸熱板７２へ熱の授受が可能な各種の態様を含む。端的な態様は、図５（Ａ）の例のように、吸熱板７２が直接的に発熱体ＨＲの発熱面に取り付けられる態様である。この他、発熱体ＨＲ側から吸熱板７２へ間接的に熱伝達が為される態様であっても良い。例えば、発熱体ＨＲの熱を、ファンや対流が生成する空気流、金属板やヒートパイプ等の熱伝達部材などを利用して、吸熱板７２へ熱輸送する態様を例示することができる。前記空気流を利用する場合、吸熱板７２へ当該空気流を直接吹き当てても良いし、吸熱板７２に付設されたヒートシンク等の吸熱部材に吹き当てるようにしても良い。

半導体ユニット７１は、吸熱板７２と放熱板７３とに温度差が生じたときに直流の起電力を発生する。もちろん、前記温度差が大きいほど、起電力は大きくなる。半導体ユニット７１からは、正極リード線７４Ｐ及び負極リード線７４Ｎが引き出され、ファン６を回転駆動するモータＭに電気的に接続されている。従って、半導体ユニット７１が起電力を発生すると、ファン６は回転駆動され、排気流を発生する。この排気流により、発熱体ＨＲの発熱によって高温化した収容部１８内の熱が、エンクロージャ１Ａの外部に逃がされる。

図５（Ａ）に示す態様によれば、ペルチェ素子７の吸熱板７２が発熱体ＨＲの発熱面に直接取り付けられるので、前記発熱面から吸熱板７２に熱が直接的に授受される。従って、発熱体ＨＲの発生熱を前記第１面へ効率的に伝熱させることができる。また、放熱板７３は、発熱体とは熱的に接続されていないだけでなく、ヒートシンクＨＳにて積極的に放熱させることができる構成である。従って、吸熱板７２と放熱板７３との温度差を大きくして発電効率を高め、ペルチェ素子７（半導体ユニット７１）が発生する電力を大きくすることができる。

図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示すペルチェ素子７の取り付け態様の変形例である。この変形例も、吸熱板７２が発熱体ＨＲと熱的に接続される面である一方、放熱板７３が発熱体ＨＲと熱的に接続されない面である。変形例が図５（Ａ）の態様と相違する点は、放熱板７３にヒートシンクＨＳが取り付けられていない点である。表面実装機１の動作時に、吸熱板７２と放熱板７３とに十分な温度差が生じると想定される場合は、この変形例のように、ヒートシンクＨＳを省くことができる。

図５（Ｃ）は、エンクロージャ１Ａに配置されるペルチェ素子７０の取り付けの態様を模式的に示す図である。ペルチェ素子７０の構造は、上述のペルチェ素子７と同様であって、半導体ユニット７１、吸熱板７２及び放熱板７３を含む。吸熱板７２と放熱板７３との温度差に基づき半導体ユニット７１が発生する直流電力は、正極リード線７４Ｐ及び負極リード線７４Ｎを通して、エンクロージャファン６０を回転駆動するモータＭに供給される。

ペルチェ素子７０の吸熱板７２及び放熱板７３に取り付けられる部材は、先のペルチェ素子７とは異なる。高温側の吸熱板７２には、ヒートシンクＨＳが取り付けられている。一方、放熱板７３はエンクロージャ１Ａ（冷熱体の一例）に直接取り付けられている。エンクロージャ１Ａの内部空間は、ベース部１０から輻射される熱や、実装ユニット４０の動作に伴う熱により高温化することがある。ヒートシンクＨＳは、エンクロージャ１Ａの内部空間と熱交換を行い、その熱を吸熱板７２に伝熱する。一方、エンクロージャ１Ａ自体は、その外側面が外気と接していることから、熱的には冷熱体と扱うことができる。放熱板７３は、このようなエンクロージャ１Ａと熱的に接続されている。

エンクロージャ１Ａの内部空間が高温化すると、ヒートシンクＨＳを介して吸熱板７２に伝熱される熱も高温化する。他方、放熱板７３は、エンクロージャ１Ａを通しての放熱により室温に近い状態を維持できる。従って、吸熱板７２と放熱板７３との温度差が大きくなり、ペルチェ素子７０はエンクロージャファン６０のモータＭを駆動させる直流電力を発生することができる。エンクロージャファン６０の回転駆動により排気流が発生され、エンクロージャ１Ａ内の熱気は外部に逃がされる。なお、放熱板７３は、エンクロージャ１Ａではなく、表面実装機１が備えるフレーム部材や板金部材等の他の冷熱体に熱的に接続しても良い。

［第２実施形態］
図６（Ａ）、（Ｂ）は、ペルチェ素子を組み込んだ第２実施形態に係る表面実装機１のベース部１０を示す図である。図６（Ｂ）はベース部１０の側面図、図６（Ａ）は図６（Ｂ）のＶＩＡ－ＶＩＡ線断面図である。ベース部１０は、パラレルに並ぶ第１収容部１８１及び第２収容部１８２（収容部）と、気流の流動方向における両収容部１８１、１８２の上流側に位置する上流通気室１８３と、下流側に位置する下流通気室１８４との４つに区画されている。

ベース部１０には、図３で例示した発熱性の機器が収容されている。具体的には、第１収容部１８１にはコントローラ１４が収容されている。第２収容部１８２には、インターフェース基板１５、電源トランス１６及びＤＣ電源１７が収容されている。これら発熱性の機器のうち、コントローラ１４に対して第１ペルチェ素子７Ａが熱的に接続され、電源トランス１６に対して第２ペルチェ素子７Ｂが熱的に接続されている。

第１収容部１８１を形成する壁には、当該第１収容部１８１内の熱を外部に放出する気流を発生する第１ファン６Ａが取り付けられている。第２収容部１８２を形成する壁には、当該第２収容部１８２内の熱を外部に放出する気流を発生する第２ファン６Ｂが取り付けられている。第１ファン６Ａは、第１ペルチェ素子７Ａが発生する直流電力を駆動電力とするファンである。第２ファン６Ｂは、第２ペルチェ素子７Ｂが発生する直流電力を駆動電力とするファンである。

第１収容部１８１を形成する他の壁であって、第１ファン６Ａが取り付けられる壁と対向する壁には、第３ファン６３が配置されている。第２収容部１８２を形成する他の壁であって、第２ファン６Ｂが取り付けられる壁と対向する壁には、第４ファン６４が配置されている。上流通気室１８３の吸気開口には、吸気ファン６１が配置されている。下流通気室１８４の排気開口には、排気ファン６２が配置されている。

上流通気室１８３は、第１ファン６Ａの取り付け開口を通して第１収容部１８１と連通し、第２ファン６Ｂの取り付け開口を通して第２収容部１８２と連通している。下流通気室１８４は、第３ファン６３の取り付け開口を通して第１収容部１８１と連通し、第４ファン６４の取り付け開口を通して第２収容部１８２と連通している。

吸気ファン６１、排気ファン６２、第３ファン６３及び第４ファン６４は、ＤＣ電源１７から供給される直流電力を駆動電力とするファンであり、表面実装機１が動作中には常時駆動されるファンである。これらファンの動作によって、図６で矢印にて示すように、上流通気室１８３から第１収容部１８１及び第２収容部１８２を通過し、下流通気室１８４から外部へ向かう排気流が、第１ファン６Ａ及び第２ファン６Ｂの動作の有無に拘わらず常時形成される。当該排気流により、第１収容部１８１及び第２収容部１８２は空冷される。

第１ファン６Ａは、コントローラ１４の高温化に伴い、第１ペルチェ素子７Ａが発電することによって駆動される。第２ファン６Ｂは、電源トランス１６の高温化に伴い、第２ペルチェ素子７Ｂが発電することによって駆動される。第１ファン６Ａ、第２ファン６Ｂの駆動により、第１収容部１８１、第２収容部１８２にはより積極的な排気流が各々形成され、第１収容部１８１及び第２収容部１８２の空冷が促進される。

つまり、表面実装機１が動作中は、最小限のファンで第１収容部１８１及び第２収容部１８２を空冷することを基本としながら、コントローラ１４及び／又は電源トランス１６が高温化したときには、第１ファン６Ａ及び／又は第２ファン６Ｂを追加駆動して空冷力をアップさせる。しかも、前記追加駆動の電源は、その熱を利用して第１ペルチェ素子７Ａ及び第２ペルチェ素子７Ｂが発生する起電力である。従って、表面実装機１が発するファンの動作騒音を抑制することができると共に、消費電力を抑制することができる。また、ＤＣ電源１７の電力供給先から第１ファン６Ａ及び第２ファン６Ｂを除外できるので、ＤＣ電源１７の容量を抑制し、小型化を図ることができる。

また、図６の実施形態では、ベース部１０において発熱性の機器を収容する収容部が、第１収容部１８１と第２収容部１８２とに区分されている。そして、コントローラ１４が発熱して第１収容部１８１内が高温化したときに第１ファン６Ａを動作させて当該第１収容部１８１を冷却し、また、電源トランス１６が発熱して第２収容部１８２内が高温化したときに第２ファン６Ｂを動作させて当該第２収容部１８２を冷却するというように、各収容部別に空冷が行われ得る。このため、コントローラ１４又は電源トランス１６の一方が発熱して第１収容部１８１又は第２収容部１８２が高温化したとき、その高温化した一方の収容部の空冷が、第１ファン６Ａ又は第２ファン６Ｂの駆動により促進される。これにより、高温化した一方の収容部の熱を他方の収容部に伝わり難くし、当該他方の収容部の高温化を抑制できる。結果として、実際に発熱している収容部１８１、１８２のファン６Ａ、６Ｂのいずれかだけが動作する状況も期待できる。このことは、ファン騒音の抑制にも繋がる。

続いて、第１ペルチェ素子７Ａ及び第２ペルチェ素子７Ｂの具体的な取り付け態様について説明する。図７（Ａ）及び（Ｂ）は、電源トランス１６の第２ペルチェ素子７Ｂへの取り付け例を示す模式図である。電源トランス１６は、Ｅコア１６２とＩコア１６３との組み合わせで形成されている鉄心１６１と、鉄心１６１に巻回された一次コイル１６４及び二次コイル１６５とを含む。Ｉコア１６３の上面（鉄心１６１の表面）は、第２収容部１８２内において露出した面であり、発熱面であるとする。

図７（Ａ）に示す第２ペルチェ素子７Ｂは、吸熱板７２が鉄心１６１の表面に直接取り付けられる態様で、電源トランス１６に対して配置されている。鉄心１６１の表面はフラットな面を含んでいる場合が多く、吸熱板７２の直接取り付けが比較的容易である。また、鉄心１６１は高熱化し易い。従って、吸熱板７２を効率良く高温化させることができる。放熱板７３にはヒートシンクＨＳが付設されている。電源トランス１６の変圧動作により鉄心１６１は高熱を帯び、吸熱板７２は加熱される。一方、放熱板７３は、ヒートシンクＨＳを介して常時放熱する。吸熱板７２と放熱板７３との温度差に基づき半導体ユニット７１は起電力を発生し、第２ファン６Ｂを駆動する。

図７（Ｂ）は、第２ペルチェ素子７Ｂの他の取り付け態様を示す図である。図７（Ａ）の例と相違する点は、放熱板７３に冷熱体ＣＲが保有する熱を積極的に与える構成とされている点である。冷熱体ＣＲは、動作中の電源トランス１６（発熱体）よりも所定温度だけ低温の部材である。冷熱体ＣＲとしては、例えばエンクロージャ１Ａ、表面実装機１が具備するフレーム部材、或いは表面実装機１が据え付けられる床面等を利用することができる。

放熱板７３と冷熱体ＣＲとは、熱伝導部材７５及び均熱板７６にて熱的に接続されている。熱伝導部材７５は、例えば、銅やアルミニウム等の良熱伝導性の伝熱板、或いは熱輸送を行うヒートパイプである。均熱板７６は、放熱板７３と略同サイズの良熱伝導性の金属板である。熱伝導部材７５は、冷熱体ＣＲが保有する冷熱を放熱板７３に向けて伝達する部材であって、均熱板７６に熱接続される一端７５１と、冷熱体ＣＲに熱接続される他端７５２とを有する。均熱板７６は、一端７５１に伝達された冷熱が、放熱板７３の全面に均等に伝熱させる部材である。

電源トランス１６の鉄心１６１が高熱化すると、吸熱板７２は加熱される。一方、放熱板７３は、熱伝導部材７５及び均熱板７６を介して冷熱体ＣＲの冷熱が常時供給される。このため、吸熱板７２と放熱板７３との温度差を大きくし易い。従って、半導体ユニット７１に大きな起電力を発生させ易くすることができる。

図８（Ａ）～（Ｃ）は、コントローラ１４への第１ペルチェ素子７Ａの取り付け例を示す模式図である。コントローラ１４は、基板１４１と、この基板１４１に実装された発熱部品１４２とを含む。発熱部品１４２は、例えばモータ制御用トランジスタ、サイリスタ等の電力用半導体素子である。

図８（Ａ）に示す第１ペルチェ素子７Ａは、吸熱板７２が基板１４１の片面に直接取り付けられる態様で、コントローラ１４に対して配置されている。発熱部品１４２が実装されている基板１４１の裏面は、発熱面となる。この発熱面に吸熱板７２が接触するように、第１ペルチェ素子７Ａがコントローラ１４に取り付けられている。コントローラ１４の動作により、基板１４１は高熱を帯び、吸熱板７２は加熱される。一方、放熱板７３は、前記発熱面とは熱的に接続されない面である。従って、吸熱板７２と放熱板７３とに温度差が生じ、半導体ユニット７１は起電力を発生する。この起電力により、第１ファン６Ａは駆動される。

コントローラ１４に第１ペルチェ素子７Ａを直付けすることが可能であれば、図８（Ａ）に示す第１ペルチェ素子７Ａの取り付け態様が採用できる。しかし、一般にコントローラ１４は、ボックス化され、メンテナンスの際にベース部１０から引き出されたり、基板１４１の交換が為されたりすることがある。また、コントローラ１４に第１ペルチェ素子７Ａを直付けできる箇所が乏しい場合もある。これらの理由で、コントローラ１４に第１ペルチェ素子７Ａを直付けすることが困難な場合が多い。そこで、コントローラ１４が発生する熱を輸送手段で輸送し、輸送された熱を受熱する位置に第１ペルチェ素子７Ａを配置する構成を、図８（Ｂ）及び（Ｃ）に例示する。

図８（Ｂ）は、第１ペルチェ素子７Ａの他の取り付け態様を示す図である。この例では、前記輸送手段として、送気ファン６５が用いられている。基板１４１の裏面には、第１ヒートシンクＨＳ１が取り付けられている。第１ペルチェ素子７Ａの吸熱板７２には、第２ヒートシンクＨＳ２が取り付けられている。第１ヒートシンクＨＳ１は、コントローラ１４は発生する熱の放散を促進する。第２ヒートシンクＨＳ２は、吸熱板７２の吸熱性を高める。

送気ファン６５は、コントローラ１４から第１ペルチェ素子７Ａへ向かう気流Ｆを発生し、コントローラ１４の発生熱を第１ペルチェ素子７Ａの吸熱板７２に伝熱させる。具体的には送気ファン６５は、第１ヒートシンクＨＳ１が放散する熱を含む空気を、第２ヒートシンクＨＳ２へ向かわせる気流Ｆを生成する。気流Ｆで移送された熱は、第２ヒートシンクＨＳ２を介して吸熱板７２に与えられる。これにより、吸熱板７２と放熱板７３とに温度差が生じ、半導体ユニット７１は起電力を発生する。この実施形態によれば、コントローラ１４から直接熱を取り出すことが困難な場合であっても、第１ペルチェ素子７Ａを動作させることができる。

図８（Ｃ）は、第１ペルチェ素子７Ａのさらに他の取り付け態様を示す図である。この例では、前記輸送手段として、熱伝導部材７５Ａが用いられている。熱伝導部材７５Ａとしては、例えば銅やアルミニウム等の良熱伝導性の伝熱板、ヒートパイプ等を用いることができる。

熱伝導部材７５Ａは、発生熱を第１ペルチェ素子７Ａの吸熱板７２に伝熱する部材であり、基板１４１の裏面に取り付けられる一端７５１と、吸熱板７２に取り付けられる他端７５２とを備える。熱伝導部材７５Ａで移送された熱は吸熱板７２に伝熱される。これにより、吸熱板７２と放熱板７３とに温度差が生じ、半導体ユニット７１は起電力を発生する。この実施形態によれば、熱伝導部材７５Ａを通して吸熱板７２へ熱を効率良く供給することができる。

［第３実施形態］
次に、コントローラ１４がボックス構造を備えている場合の適用例を示す。図９は、ペルチェ素子を組み込んだ第３実施形態に係る表面実装機１の収容部１８の模式図である。コントローラ１４は、基板１４１と、この基板１４１を収納する収納ボックス１４３とを含む。基板１４１は、放熱部１４Ｈ（発熱部）を含む。放熱部１４Ｈは、例えば上述の発熱部品１４２が発する熱を放熱するヒートシンクである。収納ボックス１４３は、基板１４１を収容する収容空間１４Ａと、収容空間１４Ａの下方に設けられた通気室１４４と、通気室１４４に設けられた入気開口１４５と、収容空間１４Ａの上端付近に設けられた排気開口１４６（開口部）と、送気ファン６６（気流発生装置）とを備えている。

送気ファン６６は、回転駆動されることにより、通気室１４４及び収容空間１４Ａを経由するよう入気開口１４５から排気開口１４６へ向かう、図中に矢印で示す輸送気流Ｆを発生させる。送気ファン６６は、表面実装機１の動作時に常に駆動状態となるファンである。排気開口１４６は、収納ボックス１４３の外方に向けて開口している。収納ボックス１４３の外部であって排気開口１４６に対向する位置に、ペルチェ素子７が配置されている。ペルチェ素子７は、ヒートシンクＨＳが付設された吸熱板７２が排気開口１４６の近傍に位置するように配置されている。

ペルチェ素子７の放熱板７３は、熱伝導部材７５Ｂに取り付けられている。熱伝導部材７５Ｂは、例えば銅やアルミニウム等の金属板又はヒートパイプ等である。熱伝導部材７５Ｂは、放熱板７３と熱的に接続される一端７５１と、ベース部１０の適所と熱的に接続される他端７５２とを備えている。

コントローラ１４の動作により放熱部１４Ｈが熱を発生すると、その熱を含む収容空間１４Ａ内の空気は、送気ファン６６が生成する輸送気流Ｆによって排気開口１４６へ向かう。ペルチェ素子７に付設されているヒートシンクＨＳには、気流Ｆが吹きつけられる。これにより、ヒートシンクＨＳは排気開口１４６から排出される熱を帯びた空気と熱交換し、吸熱板７２に熱を与える。一方、放熱板７３にはエンクロージャ１Ａの冷熱が与えられている。これにより、吸熱板７２と放熱板７３とに温度差が生じ、半導体ユニット７１は起電力を発生する。この起電力を利用して、適所に配置された図略のファンが駆動される。

［第４実施形態］
図１０は、コントローラ１４がボックス構造を備えている場合の他の実施形態を示す模式図である。この実施形態では、対流を利用する例を示す。コントローラ１４は、基板１４１及び収納ボックス１４３を備え、基板１４１は放熱部１４Ｈを含んでいる。収納ボックス１４３の天壁には、ダクト７７が取り付けられている。ダクト７７は、放熱部１４Ｈの真上に位置し、下方に開口している。収納ボックス１４３の側壁には、当該収納ボックス１４３内の熱を外部へ放出する気流を発生する送気ファン６７が装備されている。

ダクト７７の取り付け位置に、ヒートシンクＨＳを備えたペルチェ素子７が配置されている。ヒートシンクＨＳは、ペルチェ素子７の吸熱板７２に取り付けられ、ダクト７７にフィン部分が露呈している。ダクト７７は、下方に向かうに連れ、開口面積が大きくなるテーパ形状を有している。

コントローラ１４の動作により放熱部１４Ｈが熱を発生すると、収納ボックス１４３内では対流が生じる。放熱部１４Ｈで熱せられた熱気Ｈは上昇気流を形成し、ダクト７７内に進入する。ペルチェ素子７に付設されているヒートシンクＨＳは、熱気Ｈと熱交換し、吸熱板７２に熱を与える。一方、放熱板７３は収納ボックス１４３の外に配置されているため、熱気Ｈの影響を受けない。これにより、吸熱板７２と放熱板７３とに温度差が生じ、半導体ユニット７１は起電力を発生する。この起電力により送気ファン６７が駆動され、収納ボックス１４３内が空冷される。

上記の対流を利用する態様は、上掲の第２実施形態にも適用が可能である。例えば、図７（Ａ）に示した電源トランス１６と第２ペルチェ素子７Ｂとの熱的な接続の態様として、鉄心１６１の表面から離間した上方位置に、ダクト７７及びヒートシンクＨＳを備えたペルチェ素子７を配置する態様を採用しても良い。

以上説明した上記の各実施形態に係る表面実装機１によれば、自身が具備している発熱性の機器、上記実施形態ではコントローラ１４及び電源トランス１６、が発生する熱を利用してペルチェ素子７（７Ａ、７Ｂ）が電力を生成し、その電力にてファン６（６Ａ、６Ｂ）が駆動される。つまり、表面実装機１の排熱を回収し、その排熱エネルギーで電力を起こという動作をペルチェ素子７な担い、その電力で冷却用のファン６を動作させる。従って、消費電力を低減させることができる。

また、前記発熱性の機器が相応に高温化しないとペルチェ素子７は十分な起電力を発生しないので、ファン６も動作しない。すなわち、収容部１８内が低温であるときにはファン６は通常の気流発生動作を行わないので、当該ファン６の動作騒音を抑制することができる。

さらに、表面実装機１の冷却に必要なファンの少なくとも一部をペルチェ素子７が発生する電力で駆動させることで、ファン駆動用の直流電源（ＤＣ電源１７）が駆動するファンの数を減らすことができる。一般にファンは、回転開始時において通常回転時に必要な電力の数倍に当たる突入電力の供給を必要とする。当然、ファンの数が多くなると前記突入電力も大きくなり、その突入電力の確保のためのＤＣ電源１７の大容量化も必要となる。しかし、上記実施形態によれば、ＤＣ電源１７の駆動対象のファン数が減るので、ＤＣ電源１７の大容量化を抑制することができ、ひいては表面実装機１の小型化並びにコストダウンを図ることができる。

また、上記の各実施形態では、基板認識カメラ５がヘッドユニット４の側面に１つだけ固定されている例について説明した。しかしながら、表面実装機１は基板認識カメラ５を複数（例えば２つ）有していてもよい。表面実装機１が基板認識カメラ５を２つ有する場合、それらの基板認識カメラ５は、一方がヘッドユニット４の左側の側面に固定され、他方がヘッドユニット４の右側の側面に固定される。これにより、基板を撮像する際のヘッドユニット４の移動時間を短縮することができる。

更に、第２実施形態に係る表面実装機では、第３ファン６３及び第４ファン６４が、ＤＣ電源１７から供給される直流電力を駆動電力とするファンである例について説明した。しかしながら、本発明の表面実装機は、第３ファン６３と電気的に接続された第３ペルチェ素子が第１収容部１８１に設けられており、その第３ペルチェ素子から給電された電力により第３ファン６３が回転する構成をしていてもよい。この時、第３ファン６３は、第１収容部１８１の空気を外部に放出するように、平面透視において第１ファン６Ａの回転方向とは逆側に回転する。言うまでもないが、表面実装機は、第４ファン６４と電気的に接続された第４ペルチェ素子が第２収容部１８２にも設けられており、その第４ペルチェ素子から給電された電力により第４ファン６４が回転する構成をしていてもよい。第４ファン６４の回転方向の説明については、第３ファン６３の回転方向の説明を援用できる。また、第１ペルチェ素子７Ａの発生電力で第１ファン６Ａ及び第３ファン６３の双方を、第２ペルチェ素子７Ｂの発生電力で第２ファン６Ｂ及び第４ファン６４の双方を、それぞれ駆動させても良い。

１ 表面実装機（部品載置ユニット）
１Ａ エンクロージャ（冷熱体）
１０ ベース部（基台）
１４ コントローラ（制御部／発熱体）
１５ インターフェース基板（発熱体）
１６ 電源トランス（トランス／発熱体）
１６１ 鉄心
１７ ＤＣ電源（発熱体）
１８ 収容部
１８１ 第１収容部
１８２ 第２収容部
１８７ 排気開口（開口部）
４ ヘッドユニット
６ ファン
６Ａ 第１ファン
６Ｂ 第２ファン
６５ 送気ファン（輸送手段）
６６ 送気ファン（輸送手段／気流発生装置）
７、７０ ペルチェ素子
７Ａ 第１ペルチェ素子
７Ｂ 第２ペルチェ素子
７２ 吸熱板（第１面）
７３ 放熱板（第２面）
７５、７５Ａ、７５Ｂ 熱伝導部材
ＣＲ 冷熱体
Ｆ 気流
ＨＲ 発熱体
ＨＳ ヒートシンク

Claims (11)

1. 所定位置から部品を移動させ、当該部品を基板に載置する部品載置ユニットであって、
   収容部を有する基台と、
   前記基台に組付けられ、前記所定位置において部品を保持すると共に移動させ、前記基板に部品を載置する動作を行うヘッドユニットと、
   前記収容部に収容され、前記ヘッドユニットの動作を制御する制御部を含む発熱体と、
   前記発熱体と熱的に接続される第１面を有するペルチェ素子と、
   前記ペルチェ素子から供給される電力により駆動され、前記収容部内の熱を前記基台の外部に放出する気流を発生するファンと、
   を備える部品載置ユニット。
2. 請求項１に記載の部品載置ユニットにおいて、
   前記ペルチェ素子は、前記発熱体とは熱的に接続されない第２面を有する、部品載置ユニット。
3. 請求項２に記載の部品載置ユニットにおいて、
   前記第２面に取り付けられるヒートシンクをさらに備える、部品載置ユニット。
4. 請求項１に記載の部品載置ユニットにおいて、
   前記ペルチェ素子は、前記発熱体よりも所定温度だけ低温の冷熱体と熱的に接続される第２面を有する、部品載置ユニット。
5. 請求項４に記載の部品載置ユニットにおいて、
   前記冷熱体が保有する冷熱を前記第２面へ伝達する熱伝導部材をさらに備える、部品載置ユニット。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の部品載置ユニットにおいて、
   前記発熱体は、熱を放散する発熱面を備え、
   前記ペルチェ素子は、前記第１面が前記発熱面に直接取り付けられるよう配置されている、部品載置ユニット。
7. 請求項６に記載の部品載置ユニットにおいて、
   前記発熱体として、鉄心が露出したトランスを含み、
   前記発熱面が前記鉄心の表面である、部品載置ユニット。
8. 請求項１～５のいずれか１項に記載の部品載置ユニットにおいて、
   前記発熱体が発生する熱を輸送する輸送手段をさらに備え、
   前記ペルチェ素子は、前記第１面が前記輸送手段によって輸送された熱を受熱する位置に配置されている、部品載置ユニット。
9. 請求項１～５のいずれか１項に記載の部品載置ユニットにおいて、
   前記制御部は、発熱部が実装された基板と、この基板を収納する収納ボックスとを含み、
   前記収容ボックスは、外方に向けて開口する開口部と、前記発熱部が発生する熱を含む前記収容ボックス内の空気を、前記開口部を通して排出する輸送気流を生成する気流発生装置と、を備え、
   前記ペルチェ素子は、前記第１面が前記開口部の近傍に位置するように配置されている、部品載置ユニット。
10. 請求項８に記載の部品載置ユニットにおいて、
    前記輸送手段は、前記発熱体が保有する熱を前記第１面へ伝達する熱伝導部材を含む、部品載置ユニット。
11. 請求項１～１０のいずれか１項に記載の部品載置ユニットにおいて、
    前記収容部は、前記制御部を収容する第１収容部と、トランスを収容する第２収容部とを含み、
    前記ファンは、前記第１収容部内の熱を外部に放出する気流を発生する第１ファンと、前記第２収容部内の熱を外部に放出する気流を発生する第２ファンとを含む、部品載置ユニット。

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