JP3787228B2

JP3787228B2 - 位置決め装置

Info

Publication number: JP3787228B2
Application number: JP30602897A
Authority: JP
Inventors: 尚之北村; 義廣吉田; 朗壁下; 修奥田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2017-11-07
Also published as: JPH11143545A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は位置決め装置、詳しくは、移動体を案内する案内部を有した支持体に、前記移動体の移動位置情報を持ったリニアスケール目盛体を貼り付け、移動体に設けたリニアセンサがリニアスケール目盛体との位置関係によって移動体の位置情報を読み取り、位置制御するようにした位置決め装置に関するもので、例えば、電子部品を回路基板に装着して電子回路基板を製造する場合の、移動体と支持体との位置決めを行うのに用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品を回路基板に装着（実装、および後のリフロー半田付けなどの後処理が要る装着を含む）する部品装着装置では、例えば、電子部品を取り扱う吸着ノズルやチャックなどの部品取り扱いツールを持った装着ヘッドと、各種の電子部品を供給する部品供給部との相対移動によって、装着ヘッドが、供給される種々の電子部品のうちの選択されたものを必要の都度部品取り扱いツールでピックアップし、その後、装着ヘッドと装着対象物である回路基板との相対移動によって、ピックアップした電子部品を回路基板の所定位置に装着する。
【０００３】
これら、各部での相対移動には、電子部品の取り扱いミスや、装着ミスを防止するため、部品供給部、装着ヘッド、および回路基板の支持体のどれが移動体となる場合でも、精度よい位置決め機能が要求される。
【０００４】
従来、これを満足するのに、図４の（ａ）（ｂ）を参照して、移動体ａをその支持体ｂの上で直進移動させるねじ軸ｃを駆動する駆動モータｄにエンコーダｅを設け、このエンコーダｅによってモータｄのその時々の回転量を検出し、移動体ａの移動位置を判定し、必要な位置に位置決めできるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近時では、チップ部品の微小化や、集積回路の進歩、コネクタの開発などによって、電子部品の一層の多様化、大型化も進んでいる。このため、部品装着装置も種々な種類、形態、形状、大きさの電子部品を取り扱うことが必要になっている一方、電子部品の微小化や電子部品装着の高密度化のために、移動体の位置決め精度のさらなる向上が望まれている。
【０００６】
これに応えるのに、図４の（ａ）（ｂ）に示すように移動体ａが支持体ｂ上をねじ軸ｃにより直進移動される場合、および、図５の（ａ）（ｂ）に示すように移動体ａが支持体ｂ上をマグネットｆ１とコイルｆ２からなるリニアモータｆによって直進移動される場合のいずれも、支持体ｂの側面にリニアスケールテープｇを貼り付け、これが持っている位置情報を移動体ａに設けたリニアセンサｈにより読み取って、移動体ａを高精度に位置決めできるようにすることが考えられる。
【０００７】
これにつき、本発明者等は種々に実験をし、検討を重ねた結果、リニアスケールによっても位置決め精度の向上に限界があった。これは、支持体ｂの移動体ａを案内する案内部ｉが、移動体ａが移動するときの摩擦によって昇温し、そのときの熱ｊが図６に示すように支持体ｂからリニアスケールテープｇに及んでそれがある量δｘ熱膨張し、リニアスケールテープｇの絶対位置に狂いを生じさせることが原因している。駆動部が図６の（ａ）（ｂ）に示すニリアモータｆである場合、コイルｆ２での発熱が大きく、これもリニアスケールテープｇに熱影響するので特に問題である。
【０００８】
本発明の目的は、そのような新たな知見に基づき、昇温する支持体からニリアスケール目盛体への熱影響を抑えて、高精度な位置決めができる位置決め装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、移動体を直進移動するように案内する案内部を有した支持体と、前記移動体の移動位置情報を持ったテープ状のリニアスケール目盛体と、前記移動体に設けられ、前記テープ状のリニアスケール目盛体の位置情報をその時々の位置関係から読み取り可能なリニアセンサと、前記支持体に全体が貼り付けられ、かつ表面にテープ状のリニアスケール目盛体をその全体で貼り付け、前記支持体やテープ状のリニアスケール目盛体よりも熱伝導性の高いシート状の熱伝導層と、このシート状の熱伝導層のリニアスケール目盛体よりも張り出した張り出し部に通風による放熱部を設け、前記位置情報を基に駆動部が移動体を所定位置に移動させるようにしたことを１つの特徴としている。
【００１０】
このような構成では、移動体が駆動部により駆動されて案内部に沿って直進移動するときの摩擦によって案内部が昇温し、その時の熱が移動体の支持体に及んでも、支持体とこれに全面で貼り付けたテープ状のリニアスケール目盛体と支持体との間にそれらとの全面貼り付け状態で位置するそれらよりは熱伝導性の高いシート状の熱伝導層が、支持体からの熱を受けるといち早くシート状の熱伝導層全域に伝導させるとともに、シート状の熱伝導層のテープ状のリニアスケール目盛体よりも張り出した部分に設けられた放熱部にて通風を伴い速やかに放熱されるようにするので、シート状の熱伝導層に受ける熱の大半が前記放熱部から放熱されてリニアスケール目盛体に支持体からの熱が及ぶのを抑制することができ、リニアスケール目盛体の絶対位置をよく確保してリニアセンサにより読み取られる位置情報にて高精度な位置決めができる。
【００１１】
本発明は、さらに、放熱部が熱伝導層側への取付け部にフィン付きの吹き出し口または吸込み口を持ったファンであることも特徴としている。
これによれば、ファンは熱伝導層側にあるフィン付きの吹き出し口または吸込み口に熱伝導層からの熱の伝導を受けて各フィン部に拡散させて放熱されやすくしながら、この吹き出し口または吸込み口に通風させて各フィン部を強制冷却させるので、熱伝導層のニリアスケール目盛体から張り出した部分での放熱性を高めて、支持体からリニアスケール目盛体への熱影響をさらに抑え、位置決め精度をさらに向上することができる。
【００１２】
本発明は、また、各場合において、放熱部がリニアスケール目盛体の長手方向両端部から張り出した部分に設けられていることも特徴としている。
【００１３】
これにより、熱伝導層は、リニアスケール目盛体の全長に対応する部分の熱をその両端部から素早く放熱させるので、リニアスケール目盛体が長くても、その中央部分への熱影響も十分に抑制することができ、高精度な位置決めができる。
【００１４】
本発明は、また、各場合において、熱伝導層がカーボングラファイトであると、その高熱伝導性によって、熱伝導層の支持体からの熱の放熱部からの放熱度をさらに高めて、支持体からリニアスケール目盛体への熱影響をさらに抑え、位置決め精度をさらに向上することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、その実施例とともに図を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
本実施の形態は説明の簡単のために、図１に示す第１の実施例、および図２に示す第２の実施例の各場合とも、支持体１の上で移動体２を駆動部１０により一軸方向に直進移動するようにした単純な構成での位置決め構造を示すが、本発明は二軸方向に直進移動される場合を含むし、移動体２の移動によって昇温する案内部３を持つ支持体１を有した各種構成での位置決め装置一般に適用して有効である。
【００１７】
図１の第１の実施例、図２の第２の実施例とも、チャンネル形の支持体１の両側壁１ａの上にレール状の案内部３を設け、この案内部３に移動体２のスライダ部２ａが嵌まり合って直進移動されるようにしている。支持体１の例えば一方の側壁１ａの外面にニリアスケール目盛体の一例であるリニアスケールテープ７が貼り付けられ、このリニアスケールテープ７が持っている位置情報、例えば、移動体２の移動方向に対応する長手方向の光または磁気などによる位置目盛を、移動体２に取り付けた読取りヘッド８に有した前記位置情報の種類に応じた光学的な、あるいは磁気的なリニアセンサ８ａにより読み取ることで、移動体２のその時々の位置を検出することができ、これに基づき駆動部１０を制御して移動体２をどの位置にも移動させて停止し、位置決めすることができる。リニアスケール目盛体はテープ状、シート状など適当な形態のものを、必要に応じて選択して用いればよい。
【００１８】
本実施の形態の移動体２は、図１、図２に示す第１、第２の各実施例では、いずれもテーブルタイプのものとしてあり、供給される各種の電子部品をピックアップし、ピックアップした電子部品を回路基板に装着するなど各種の作業を行う部品取り扱いツールを持った作業ヘッドを設置して、その時々に必要な位置に位置決めし、所定の作業が行われるようにしたり、逆に電子部品を装着される回路基板などの作業を受ける作業対象物を載置して、その時々に必要な位置に移動させて部品の装着などの作業を受けるようにしたりすることができる。作業ヘッドの場合は移動体２に載置されたり、取り付けられたりしなくても、それ自体が移動体２であることができる。
【００１９】
駆動部１０は、図１に示す第１の実施例では、支持体１の溝１ｂ内に移動体２を回転により移動させるボールねじ４を縦通して、これを支持体１の両端に設けた軸受部材５により軸受し、一方の軸受部材５に取り付けたモータ６によりボールねじ４を正逆両方向に回転駆動することにより、移動体２を支持体１上で往復直進移動させるようにしている。
【００２０】
駆動部１０は、図２に示す第２の実施例では、支持体１の溝１ｂの底部にマグネット１１ａを移動体２の移動方向に配列する一方、移動体２の下部にマグネット１１ａと対向するコイル１１ｂを設けて、双方でリニアモータ１１を構成し、コイル１１ｂへの通電制御により移動体２を支持体１上で往復直進移動させるようにしている。
【００２１】
ところで、移動体２が駆動部１０によって移動されるとき、その具体的構成にかかわりなく、移動体２を案内する案内部３が双方の摩擦によって昇温し、その時の熱は支持体１全体に及び、その表面に貼り付けたリニアスケールテープ７にも熱影響して熱膨張させるので、リニアスケールテープ７の絶対位置が確保できず、前記位置決めに誤差が生じ、電子部品の装着と言った各種作業を高い位置精度で行えない。第２の実施例のように駆動部１０がリニアモータ１１である場合は、コイル１１ｂの発熱が大きくこれも支持体１に及んでリニアスケールテープ７に熱影響するので特に問題である。
【００２２】
本実施の形態ではこのような問題を解消するのに、第１、第２の各実施例の双方において、リニアスケールテープ７と支持体１との間にそれらよりも熱伝導性の高いシート状の熱伝導層２１を支持体１に全体が貼り付けられ表面にリニアスケールテープ７の全体を貼り付けて設け、このシート状の熱伝導層２１のリニアスケールテープ７よりも張り出した張出部２１ａに通風による放熱部２２を取り付けている。これにより、移動体２が駆動部１０により駆動されて案内部３に沿って直進移動するときの摩擦や、リニアモータ１１のコイル１１ｂの発熱によって案内部３や支持体１が昇温し、その時の熱が移動体２の支持体１に及んでも、支持体１とこれに貼り付けたリニアスケールテープ７との間に位置するそれらよりは熱伝導性のよい熱伝導層２１が、図３に示すように支持体１からの熱Ａを受けるといち早く熱伝導層２１の全域に矢印のように伝導し、拡散させるとともに、熱伝導層２１のリニアスケールテープ７よりも張り出した部分２１ａに設けられた放熱部２２にて通風を伴い速やかに矢印で示すように放熱されるようにするので、熱伝導層２１に受ける熱Ａの大半が前記放熱部２２から放熱されてリニアスケールテープ７に支持体１からの熱Ａが及ぶのを抑制することができ、駆動部１０がコイル１１ｂで発熱するリニアモータ１１である場合を含め、リニアスケールテープ７の絶対位置をよく確保してリニアセンサ８ａにより読み取られる位置情報にて高精度な位置決めができる。
【００２３】
第１、第２の実施例では、放熱部２２は、熱伝導層２１側への取付け部にフィン２３ａ付きの吹き出し口または吸込み口２３を持ったファン２４としている。
【００２４】
このようにすると、ファン２４は熱伝導層２１側にあるフィン２３ａ付きの吹き出し口または吸込み口２３に熱伝導層２１からの熱Ａの伝導を受けて各フィン２３ａ部に拡散させてさらに放熱されやすくしながら、この吹き出し口または吸込み口２３に破線矢印で示すように、あるいは逆向きに通風させて各フィン２３ａ部を強制冷却させるので、熱伝導層２１のリニアスケールテープ７から張り出した部分２１ａでの放熱性を高めて、支持体１からリニアスケールテープ７への熱影響をさらに抑え、位置決め精度をさらに向上することができ、リニアモータ１１を用いる場合に特に有効である。
【００２５】
しかも、放熱部２２が熱伝導層２１のリニアスケールテープ７の長手方向両端部から張り出した部分２１ａに設けられているので、熱伝導層２１は、リニアスケールテープ７の全長に対応する部分の熱Ａをその両端部から素早く放熱させるので、リニアスケールテープ７が長くても、その中央部分への熱影響も十分に抑制することができ、高精度な位置決めができる。もっとも、必要に応じて、熱伝導層２１はリニアスケールテープ７の長手方向途中の側方へも張出部２１ａを設けて、そこにも放熱部２２を設け、熱伝導層２１の長手方向の途中にても前記のような放熱を図れるようにすることもできる。結局、放熱部２２は、必要に応じてどの位置に設けてもよいし、それを設ける数も自由に設定できる。
【００２６】
また、熱伝導層２１は、カーボングラファイトであるのが好適であり、その高熱伝導性によって、熱伝導層２１の支持体１からの熱の放熱部２２からの放熱度をさらに高めて、支持体１からリニアスケールテープ７への熱影響をさらに抑え、位置決め精度をさらに向上することができる。しかし、目的が達成される範囲で、別の既に知られる、あるいは新しく提供される種々な材料のもので代替することもできる。
【００２７】
なお、熱伝導層２１はどのようにして設けてもよいが、シート状に成形したものを貼り付けるようにすると、作業性、耐久性ともによく好適である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の１つの特徴によれば、テープ状のリニアスケール目盛体に支持体からの熱が及ぶのを抑制してリニアスケール目盛体の絶対位置をよく確保し、ニリアスケール目盛体からリニアセンサにより読み取られる位置情報にて高精度な位置決めができる。
【００２９】
本発明のさらなる特徴により、シート状の熱伝導層のテープ状のニリアスケール目盛体から張り出した部分での放熱性をフィンと通風とを用いた強制冷却により高めて、支持体からリニアスケール目盛体への熱影響をさらに抑え、位置決め精度をさらに向上することができる。
【００３０】
本発明の、さらなる別の特徴では、リニアスケール目盛体が長くても、その中央部分への熱影響も十分に抑制することができ、高精度な位置決めができる。
【００３１】
本発明の、さらに別の特徴では、熱伝導層の高熱伝導性によって、熱伝導層の支持体からの熱の放熱部からの放熱度をさらに高めて、支持体からリニアスケール目盛体への熱影響をさらに抑え、位置決め精度をさらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１の実施例を示し、その（ａ）は全体の斜視図、その（ｂ）は一部の平面図である。
【図２】本発明の実施の形態の第２の実施例を示す全体の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態における支持体とリニアスケールテープとの間での放熱機構を平面視して示す説明図である。
【図４】本発明に先立って考えられた第１の先行例を示し、その（ａ）は全体の斜視図、その（ｂ）は一部の平面図である。
【図５】本発明に先立って考えられた第２の先行例を示し、その（ａ）は全体の斜視図、その（ｂ）は一部平面図である。
【図６】第１、第２各先行例での支持体からリニアスケールテープへの熱の移動機構を平面視して示す説明図である。
【符号の説明】
１支持体
２移動体
３案内部
７リニアスケールテープ
８ａリニアセンサ
１０駆動部
２１熱伝導層
２１ａ張出部
２２放熱部
２３吹き出し口または吸込み口
２３ａフィン
２４ファン
Ａ熱

Claims

移動体を直進移動するように案内する案内部を有した支持体と、前記移動体の移動位置情報を持ったテープ状のリニアスケール目盛体と、前記移動体に設けられ、前記テープ状のリニアスケール目盛体の位置情報をその時々の位置関係から読み取り可能なリニアセンサと、前記支持体に全体が貼り付けられ、かつ表面にテープ状のリニアスケール目盛体をその全体で貼り付け、前記支持体やテープ状のリニアスケール目盛体よりも熱伝導性の高いシート状の熱伝導層と、このシート状の熱伝導層のリニアスケール目盛体よりも張り出した張り出し部に通風による放熱部を設け、前記位置情報を基に駆動部が移動体を所定位置に移動させるようにしたことを特徴とする位置決め装置。
放熱部は熱伝導層側への取付け部にフィン付きの吹き出し口または吸込み口を持ったファンである請求項１に記載の位置決め装置。
放熱部は、熱伝導層のリニアスケール目盛体の長手方向両端部から張り出した部分に設けられている請求項１、２のいずれか一項に記載の位置決め装置。
熱伝導層はカーボングラファイトである請求項１、２のいずれか一項に記載の位置決め装置。