JP3877994B2 - 型締装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は型締装置、特に半導体素子を樹脂封止する際に用いられる型締装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子を樹脂封止するのに用いられる型締装置は、上金型と下金型の一方を上下動させることにより、上金型と下金型を接触させ、その後上金型と下金型の間に所定の型締力が得られた状態で一定時間停止するように構成されている。
【０００３】
金型の上下動は、一般にリンク機構を用いて行われる。一例として、上金型が配設された移動ユニット、及び下金型が配設された固定ユニットにはそれぞれ連結軸が設けられ、リンク機構の一対のリンクの一端は、上記連結軸に回動自在に支持される。一対のリンクの他端は、駆動機構により左右方向に移動できるように該駆動機構に駆動連結した中間連結軸に回動自在に支持される。駆動機構として例えばボールねじ機構が用いられる。そして、駆動機構により中間連結軸を左右方向に移動することで、移動ユニットは固定ユニットに相対的に上下動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなリンク機構を用いた型締装置では、比較的大きな型締力を支えるために、例えばリンクと連結軸との間に設けるベアリングとして、耐荷重の優れたラジアルニードルベアリングを用いるのが好ましい。しかしながら、実際には、ラジアルニードルころが外輪と内輪との間でスキューしてスラスト力が発生し、ベアリング、リンク、ボールねじなどの部品が破損する場合があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上述のような部品の破損を防止し、高信頼性の型締装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明は、破損を効果的に防止する機能を有するラジアルニードルベアリングを提供することを別の目的とする。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る型締装置の第１の態様は、
上下相対向するように設けられた上側プラテン及び下側プラテンと、
上側及び下側プラテンを互いに固定するために上下方向に伸びたタイバーと、上側及び下側プラテンの間に前記タイバーに上下動可能に支持された中間プラテンと、
上側プラテンに配設された上金型と、
中間プラテンに配設された下金型と、
下側プラテンと前記中間プラテンとを互いに連結するリンク機構と、
前記リンク機構を変形して下側プラテンを中間プラテンに相対的に上下動させることにより、タイバーを介して前記上側プラテンに配設された上金型を、中間プラテンに配設された下金型に相対的に上下動させる駆動機構（例えばボールねじ機構）とを有する型締装置において、
リンク機構は、中間連結軸を介して回動自在に連結された上側リンク及び下側リンクを有し、
上側リンクは、中間プラテンに固定された第１の軸に回動自在に支持され、
下側リンクは、下側プラテンに固定された第２の軸に回動自在に支持され、
中間連結軸は、リンク機構が開閉するように前記駆動機構に駆動連結され、
中間連結軸、第１の軸、及び第２の軸の少なくとも一つに対して、ラジアルニードルベアリング及びスラストベアリングが配置されていることを特徴とするものである。
【０００７】
本態様に係る型締装置によれば、ラジアルニードルベアリングのスキューによりスラスト力が発生しても、これをスラストベアリングで受けることによりリンク機構の部品が破損するのを防止できる。
【０００８】
本発明に係る型締装置の第２の態様は、
上下相対向するように設けられた上側プラテン及び下側プラテンと、
上側及び下側プラテンを互いに固定するために上下方向に伸びたタイバーと、上側及び下側プラテンの間に前記タイバーに上下動可能に支持された中間プラテンと、
上側プラテンに配設された上金型と、
中間プラテンに配設された下金型と、
下側プラテンと前記中間プラテンとを互いに連結する第１及び第２のリンク機構と、
これらリンク機構を変形して下側プラテンを中間プラテンに相対的に上下動させることにより、タイバーを介して前記上側プラテンに配設された上金型を、中間プラテンに配設された下金型に相対的に上下動させる駆動機構とを有する型締装置において、
各リンク機構は、中間連結軸を介して回動自在に連結された上側リンク及び下側リンクを有し、
各リンク機構の上側リンクは、中間プラテンに固定された第１の軸に回動自在に支持され、
各リンク機構の下側リンクは、下側プラテンに固定された第２の軸に回動自在に支持され、
各リンク機構において、中間連結軸、第１の軸、及び第２の軸の少なくとも一つに対して、ラジアルニードルベアリング及びスラストベアリングが配置されており、
第１のリンク機構の上側リンクと第２のリンク機構の上側リンク、及び／又は第２のリンク機構の上側リンクと第２のリンク機構の下側リンクとが、連結部により連結されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本態様によれば、リンクを連結しているために剛性が向上する。また、一方のリンク機構のラジアルニードルベアリングでスラスト力が発生しても、このスラスト力は、該リンク機構のスラストベアリングで受けるだけでなく、他方のリンク機構のスラストベアリングで受けることができるので、さらに高信頼性の型締装置を提供することができる。
【００１０】
ラジアルニードルベアリングのニードルころは、該ころ軸方向端面に対向して配置された環状の押さえ部材により軸方向が規制され、押さえ部材は、ベアリング外輪部を構成するリンク及び内輪部を構成する軸とは分離されて配置されるようにしてもよい。したがって、ラジアルニードルころのスキューによるスラスト力が押さえ部材に作用しても、リンク及び軸と押さえ部材との接触部に応力が集中することがなく、したがって部品の破損を防止することができる。さらに、このニードルころは、押さえ部材と接触する軸方向端面が球面状に形成されるようにしてもよい。この場合、スキューによってニードルころが傾いても押さえ部材に対して常に球面で接触するようになっており、端面が円筒状あるいは平坦状のニードルころを使用した場合に、スキューによりニードルころの角部が押さえ部材に接触する際に生じるような接触応力の集中がないので、押さえ部材の疲労寿命を向上させることができる。
【００１１】
本発明に係るラジアルニードルベアリングは、軸方向端面が球面状に形成されたニードルころと、該ころを軸方向に規制するためにころ軸方向に対向して配置され、内外輪と分離されている押さえ部材とを備えることを特徴とするものである。このラジアルニードルベアリングは、上述のように押さえ部材の疲労寿命、したがってベアリングの耐久性を向上させる利点を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態を説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る型締装置を示す概略側面図である。図２は図１の型締装置に用いられるリンク機構の概略部分断面図である。
【００１４】
型締装置２は、図示しない支持台を有し、この支持台には中間プラテン４が固定されている。中間プラテン４上面には下金型６が取付けてある。中間プラテン４には、図中左右前後４本（図では２本のみ示されている。）のタイバー８が摺動自在に貫通されている。各タイバー６の上端には、固定ナット１０を介して上側プラテン１２が固定されている。上側プラテン１２下面には上金型１４が取付けてある。タイバー８の下端には、固定ナット１６を介して下側プラテン１８が固定されている。
【００１５】
下側プラテン１８は、リンク機構２０を介して中間プラテン４に連結されており、以下に示すように、リンク機構２０が変形することにより下側プラテン１８が中間プラテン４に相対的に上下動し、これとともにタイバー８を介して下側プラテン１８に連結した上側プラテン１２が上下動するようになっている。
【００１６】
本実施形態では、リンク機構２０は左右前後４つのリンク機構からなる（図では２つのみ示されている。）。これら４つのリンク機構２０は同一構造を有する。以下、図２も参照してリンク機構２０を詳しく説明する。
【００１７】
リンク機構２０は、上側リンク２２と下側リンク２４を有する。上側リンク２２の上端は、ラジアルニードルベアリング２６ａを介して、中間プラテン４下面に設けた支持部材４ａの図１前後方向に伸びたシャフト２８に回転自在に支持されている。下側リンク２４の下端は、ラジアルニードルベアリング２６ｂを介して、下側プラテン１８上面に設けた支持部材１８ａの図１前後方向に伸びたシャフト３０に回転自在に支持されている。上側リンク２２の下端と下側リンク２４の上端はそれぞれ、ラジアルニードルベアリング２６ｃ、２６ｄを介して、図１前後方向に伸びたシャフト３２に回転自在に支持されている。なお、図の例では、ラジアルニードルベアリング３２ａ〜３２ｄとして、外輪に２本のつばがついたものが用いられているが、ラジアルニードルベアリングの構造は本発明を限定するものではない。また、符号３３は、リンクにラジアルニードルベアリングを固定するためのベアリング押さえ部材を表わす。さらに、スキューの発生は、保持器付きのニードルベアリングよりも保持器のない総ころのニードルベアリングにみられる。本件も総ころのラジアルニードルベアリングを用いている。
【００１８】
図１左側の前後の２つのリンク機構２０に対応する２つのシャフト３２の一端は、トラベリングナット３４に連結されている。同様に、図１右側の前後の２つのリンク機構２０に対応する２つのシャフト３２の一端は、別のトラベリングナット３４に連結されている。２つのトラベリングナット３４はそれぞれ左右ネジタイプボールねじ３６に螺合しており、左右ネジタイプボールねじ３６の回転に伴って同時に内側あるいは外側に向かって移動するようにしてある。したがって、リンク機構２０は、左右ネジタイプボールねじ３６の回転に伴って変形し、下側プラテン１８を上方ないし下方に移動させることができる。
【００１９】
シャフト２８、３０、３２の他端にはねじが切られており、ロックナット３８ａ，３８ｂ，３８ｃがそれぞれ螺合されている。中間プラテン４の支持部材４ａと上側リンク２２との間、上側リンク２２とロックナット３８ａとの間、トラベリングナット３４と上側リンク２２との間、上側リンク２２と下側リンク２４との間、下側リンク２４とロックナット３８ｂとの間、下側プラテン１８の支持部材１８ａと下側リンク２４との間、及び下側リンク２４とロックナット３８ｃとの間には、それぞれスラストベアリング４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆ，４０ｇが配置されている。図の例では、スラストベアリングとしてニードルベアリングが用いられているが、代わりにボールベアリングやスライドベアリングを用いてもよい。なお、図に示すスラストニードルベアリング４０は、ニードルころが保持器で保持されるとともに軌道輪なしで両側の部品間に配置された構成を有する。
【００２０】
図１前後に配置された２つのリンク機構２０の上側リンク２２同士は、図２に示すように連結スペーサ４１ａで連結されている。同様に、図１前後に配置された２つのリンク機構２０の下側リンク２４同士は、図２に示すように連結スペーサ４１ｂで連結されている。
【００２１】
左右ネジタイプボールネジ３６は、その一端に従動プーリ４２が固定され、モータ４４に固定された駆動プーリ４６、及びこれらプーリ４２、４６に懸架されたベルト４８を介してモータ４４により回転駆動されるようにしてある。
【００２２】
次に型締装置２の動作について説明する。まず、モータ４４を所定の方向に回転させ、駆動プーリ４６、ベルト４８、従動プーリ４２を介して、左右ネジタイプボールネジ３６を回転させる。この結果、図１左右に設けたトラベリングナット３４及びリンク機構２０のシャフト３２は、内側に向かって移動し、リンク２２、２４を介して下側プラテン１８を下方に移動させる。タイバー８は中間プラテン４を摺動して下方に移動し、タイバー８に固定された上側プラテン１２及び上金型１４は下降して、中間プラテン４上の下金型６に接触する。上金型１４はさらに下降し所定の型締力が得られると停止する。なお、型締力の測定は、例えばタイバー８の移動量を測定することにより行なうことができる。
【００２３】
金型６、１４が型締された後、半導体素子の樹脂封止が行われる。続いて、モータ４４を上記所定の方向とは逆方向に回転させる。この結果、図１左右に設けたトラベリングナット３４及びリンク機構２０のシャフト３２は、外側に向かって移動し、リンク２２、２４を介して下側プラテン１８を上方に移動させ、タイバー８を介して上側プラテン１２及び上金型１４を上昇させる。
【００２４】
本実施形態の型締装置２の動作中、ラジアルニードルベアリング２６にスキューが発生しても、スラスト力はスラストベアリング４０が受けるので、上側及び下側リンク２２、２４を曲げようとする力は、スラストベアリング４０がない場合に比べて非常に小さい。また、スキューが発生した場合、リンク２２、２４とシャフト２８、３０、３２とには反対方向の同荷重のスラスト力が発生する。リンク２２、２４に作用したスラスト力はスラストベアリング４０を介して、部品４、１８、３８、３６に作用する。これらの部品はシャフト２８、３０、３２に固定されているため、シャフト２８、３０、３２に作用したスラスト力とリンク２２、２４に作用したスラスト力がシャフト２８、３０、３２で釣り合うことになる。したがって、これらシャフト２８、３０、３２以外の部品、例えば（スラスト方向に直交する方向に伸びた）ボールねじ３６などの部品にはスラスト力がほとんど作用せず、スラスト力による破損の可能性が極めて少ない。加えて、図１前後に設けた２つのリンク機構２０のリンク２２又は２４同士をそれぞれ連結スペーサ４１ａ，４１ｂで連結することにより、一方のリンク機構２０のラジアルニードルベアリング２６でスラスト力が発生しても、このスラスト力は、該リンク機構２０のスラストベアリング４０で受けるだけでなく、他方のリンク機構２０のスラストベアリング４０で受けることができるので、さらに高信頼性のリンク機構２０を提供することができる。さらにまた、ロックナット３８ａ，３８ｂ，３８ｃを締め付けて、リンク２２、２４、シャフト２８、３０、３２、及びスラストベアリング４０に与圧をかけることにより、スキューによるスラスト力が発生しても、各部品に負荷する荷重の変化量を抑えることができる。これは、各部品の変位量や応力振幅を小さくし、したがって型締精度を向上させたり部品の破損を防止するという効果を有する。
【００２５】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る型締装置において使用されるリンク機構を示す概略概略図である。このリンク機構は図２のリンク機構に類似しており、したがって、ここでは異なる点のみ説明する。
【００２６】
上側リンク２２とシャフト２８との間、上側リンク２２とシャフト３２との間、下側リンク２４とシャフト３２との間、及び下側リンク２４とシャフト３０には、それぞれラジアルニードルころ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄが配置されている。
【００２７】
ラジアルニードルころ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを軸方向に規制するために、中間プラテン４の支持部材４ａとラジアルニードルころ５０ａとの間、ラジアルニードルころ５０ａとロックナット３８ａとの間、トラベリングナット３４とラジアルニードルころ５０ｂとの間、ラジアルニードルころ５０ｂとラジアルニードルころ５０ｃとの間、ラジアルニードルころ５０ｃとロックナット３８ｂとの間、下側プラテン１８の支持部材１８ａとラジアルニードルころ５０ｄとの間、及びラジアルニードルころ５０ｄとロックナット３８ｃとの間には、それぞれ環状スペーサ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇが配置されている。ラジアルニードルころ５０がスペーサ５２に沿って回転できるように、ラジアルニードルころ５０端面と該ころ５０に隣接するスペーサ５２端面との間にはあそびが設けてある。
【００２８】
スペーサ５２は、その材料として例えば軸受鋼などが用いられる。環状スペーサ５２は、その内径がシャフト２８、３０、３２の外径より僅かに大きく設定され、対応するシャフト２８、３０、３２には固定されていない。したがって、ラジアルニードルころ５０のスキューによるスラスト力がスペーサ５２に作用しても、スペーサ５２とシャフト２８、３０、３２との接触部には応力が集中することなく、したがって部品の破損を防止することができる。
【００２９】
なお、図の例では、環状スペーサ５２は、その外径がベアリング外輪を構成するリンク２２、２４の軸孔の径より小さく設定されているが、環状スペーサ５２が上記軸孔に接触する構成であっても互いに固定されていなければ、環状スペーサ５２の外径の大きさは任意である。
【００３０】
実施の形態３．
図４は、図３のリンク機構の変形例を示す概略断面図である。図４には、シャフト３２の近傍のみ拡大して示されている。このリンク機構のニードルころ１５０は、その端面が球面状に形成されており、スキューによってニードルころ１５０が図５（ａ）に示すように傾いてもスペーサ５２に対して常に球面１５０ａで接触するようになっている。このような構成は、図５（ｂ）に示す端面が円筒状あるいは平坦状のニードルころ２５０を使用した場合に、スキューによりニードルころ２５０の角部２５０ａがスペーサ５２に接触する際に生じるような接触応力の集中がないので、スペーサ５２の疲労寿命が向上する利点を有する。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、リンク機構のラジアルニードルベアリングのスキューによりスラスト力が発生した場合にリンク機構の部品の破損を防止でき、したがって、高信頼性の型締装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係る型締装置を示す概略側面図。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿ったリンク機構の概略断面図。
【図３】 本発明の実施の形態２に係る型締装置において使用されるリンク機構を示す、図２に類似した概略断面図。
【図４】 本発明の実施の形態３に係る型締装置において使用されるリンク機構を示す概略的な拡大部分断面図。
【図５】 （ａ）図４の球状端面を有するニードルころを示す図。（ｂ）端面が円筒状又は平坦状のニードルころを示す図。
【符号の説明】
２：型締装置、４：中間プラテン、６：下金型、８：タイバー、１２：上側プラテン、１４：上金型、１８：下側プラテン、２０：リンク機構、２２：上側リンク、２４：下側リンク、２６：ラジアルニードルベアリング、２８：シャフト（第１の軸）、３０：シャフト（第２の軸）、３２：シャフト（中間連結軸）、３６：ボールねじ、４０：スラストベアリング、５２：スペーサ（押さえ部材）。

Claims (4)

1. 上下相対向するように設けられた上側プラテン及び下側プラテンと、
   前記上側及び下側プラテンを互いに固定するために上下方向に伸びたタイバーと、
   前記上側及び下側プラテンの間に前記タイバーに上下動可能に支持された中間プラテンと、
   前記上側プラテンに配設された上金型と、
   前記中間プラテンに配設された下金型と、
   前記下側プラテンと前記中間プラテンとを互いに連結するリンク機構と、
   前記リンク機構を変形して下側プラテンを中間プラテンに相対的に上下動させることにより、タイバーを介して前記上側プラテンに配設された上金型を、中間プラテンに配設された下金型に相対的に上下動させる駆動機構とを有する型締装置において、
   前記リンク機構は、中間連結軸を介して回動自在に連結された上側リンク及び下側リンクを有し、
   上側リンクは、前記中間プラテンに固定された第１の軸に回動自在に支持され、
   下側リンクは、前記下側プラテンに固定された第２の軸に回動自在に支持され、
   前記中間連結軸は、リンク機構が開閉するように前記駆動機構に駆動連結され、
   前記中間連結軸、第１の軸、及び第２の軸の少なくとも一つに対して、ラジアルニードルベアリング及び前記ラジアルニードルベアリングの両側に設置された２つのスラストベアリングが配置されており、前記２つのスラストベアリングは、前記ラジアルニードルベアリングと連結する上側リンクもしくは下側リンクを両側から挟むように設置されていることを特徴とする型締装置。
2. 上下相対向するように設けられた上側プラテン及び下側プラテンと、
   前記上側及び下側プラテンを互いに固定するために上下方向に伸びたタイバーと、
   前記上側及び下側プラテンの間に前記タイバーに上下動可能に支持された中間プラテンと、
   前記上側プラテンに配設された上金型と、
   前記中間プラテンに配設された下金型と、
   前記下側プラテンと前記中間プラテンとを互いに連結する第１及び第２のリンク機構と、
   これらリンク機構を変形して下側プラテンを中間プラテンに相対的に上下動させることにより、タイバーを介して前記上側プラテンに配設された上金型を、中間プラテンに配設された下金型に相対的に上下動させる駆動機構とを有する型締装置において、
   前記各リンク機構は、中間連結軸を介して回動自在に連結された上側リンク及び下側リンクを有し、
   各リンク機構の上側リンクは、前記中間プラテンに固定された第１の軸に回動自在に支持され、
   各リンク機構の下側リンクは、前記下側プラテンに固定された第２の軸に回動自在に支持され、
   各リンク機構の前記中間連結軸は、リンク機構が開閉するように前記駆動機構に駆動連結され、
   各リンク機構において、前記中間連結軸、第１の軸、及び第２の軸の少なくとも一つに対して、ラジアルニードルベアリング及び前記ラジアルニードルベアリングの両側に設置された２つのスラストベアリングが配置されており、前記２つのスラストベアリングは、前記ラジアルニードルベアリングと連結する上側リンクもしくは下側リンクを両側から挟むように設置されており、
   第１のリンク機構の上側リンクと第２のリンク機構の上側リンク、及び／又は第２のリンク機構の上側リンクと第２のリンク機構の下側リンクとが、連結部により連結されていることを特徴とする型締装置。
3. 前記ラジアルニードルベアリングのニードルころは、該ころ軸方向端面に対向して配置された環状の押さえ部材により軸方向が規制され、前記押さえ部材は、ベアリング外輪部を構成するリンク及び内輪部を構成する軸とは分離して配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の型締装置。
4. 前記ニードルころは、前記押さえ部材と接触する軸方向端面が球面状に形成されることを特徴とする請求項３記載の型締装置。

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