JP4062210B2 - 電子部品実装用装置の直動機構 - Google Patents

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Description

本発明は、電子部品搭載装置などの電子部品実装用装置に配設されリニアモータによって搭載ヘッドなどの被駆動体を直線駆動する直動機構に関するものである。
電子部品搭載装置などの電子部品実装用装置には、搭載ヘッドなどの作業ヘッドを移動させるヘッド移動機構にを構成する要素機構として直動機構が多用される。この直動機構として、従来より用いられていたモータの回転運動をボールねじによって直線運動に変換するタイプの直動機構に替えて、近年リニアモータによって直接直線動作を行わせる方式の直動機構が用いられるようになっている（例えば特許文献１参照）。この方式を採用することにより、高速動作が可能で高位置精度の直動機構が実現される。
特開２００２−２９９８９６号公報
ところで、リニアモータは駆動方向に配設された固定子と、固定子と対向して配置された可動子との間に磁力を作用させることにより駆動力を得る方式であることから、可動子は駆動電流によって常に発熱状態にある。このため、被駆動体と可動子とを連結する駆動伝達部には可動子から熱が伝達され、さらに被駆動体に伝達されて昇温する。そしてこの昇温によって被駆動体が熱伸縮すると、被駆動体に装着された作業ヘッドの位置決め精度の低下など、温度上昇に起因する各種の不具合を招くという問題点があった。
そこで本発明は、リニアモータを用いた直動機構において、発熱による熱伸縮に起因する不具合を防止することができる電子部品実装用装置の直動機構を提供することを目的とする。
本発明の電子部品実装用装置の直動機構は、電子部品を基板に実装する実装作業に使用される電子部品実装用装置に配設されリニアモータによって被駆動体を第１方向に直線駆動する直動機構であって、前記被駆動体を第１方向にガイドするため架台上に配設されたガイドレールと、前記被駆動体に結合され、前記ガイドレールにスライド自在に嵌合したスライダを有する連結部材と、固定子と可動子の対向方向を被駆動体側に向けた姿勢で第１方向に配設されたリニアモータと、前記固定子を第１方向に固定保持する固定子保持部と、前記可動子の背面に結合された移動プレートとを備え、前記移動プレートと前記可動子との間に第１の空隙部を形成して結合するとともに、前記移動プレートの背面側に設けられたフランジ部に備えられた凸部と前記連結部材に設けられた溝部とを嵌合させつつ、かつ前記移動プレートの背面と前記連結部材との間に第２の空隙部を形成した。
本発明によれば、可動部と駆動伝達部との間およびまたは駆動伝達部と被駆動体との間に、熱伝達を遮断する空隙部を形成することにより、リニアモータの発熱による熱伸縮に起因する不具合の発生を防止することができる
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の平面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の断面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の移動ビームの駆動伝達部の構造説明図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の移動ビームの駆動伝達部の部分断面図である。
まず図１，図２を参照して電子部品搭載装置の構造を説明する。図１において、電子部品搭載装置の架台１上には、Ｘ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は電子部品が実装される基板３を搬送し、搬送路２上に設定された２つの実装ステージＳ１，Ｓ２において基板３を位置決めする。実装ステージＳ１，Ｓ２は、それぞれ両側に複数のパーツフィーダ５を並設した部品供給部４と、部品供給部４から電子部品を取り出して基板３に搭載する搭載機構とを備えている。
搭載機構について説明する。実装ステージＳ１，Ｓ２の中間には、２基のＹ直動機構６がＹ方向に配設されている。Ｙ直動機構６は後述するようにリニアモータによって駆動される直動機構であり、この直動機構によって、２つのガイドレール７によって両端部をガイドされたＸ直動機構８をＹ方向に移動させる。Ｘ直動機構８は同様にリニアモータによって駆動される直動機構であり、この直動機構によって搭載ヘッド９をＸ方向に移動させる。
図２に示すように、搭載ヘッド９は複数の単位搭載ヘッド９ａを備えたマルチタイプの搭載ヘッドであり、各単位搭載ヘッド９ａに備えられた吸着ノズル１２によって電子部品を吸着保持する。また搭載ヘッド９には一体的に移動する基板認識カメラ１３が設けられており、基板認識カメラ１３は搭載ヘッド９とともに基板３上に移動してその位置を認識する。
Ｙ直動機構６、Ｘ直動機構８を駆動することにより、搭載ヘッド９はＸＹ方向に移動し、これにより部品供給部４のパーツフィーダ５から電子部品をピックアップし、基板３に移送搭載する。部品供給部４と搬送路２との間には、ラインカメラ１０およびノズルストッカ１１が配設されている。部品供給部４から電子部品を取り出した搭載ヘッド９がラインカメラ１０の上方を通過することにより、搭載ヘッド９に保持された電子部品が認識される。ノズルストッカ１１には、各単位搭載ヘッド９ａに装着される吸着ノズル１２を電子部品の種類毎に収納しており、搭載ヘッド９がノズルストッカ１１にアクセスすることにより、吸着ノズル１２の交換が自動的に行われる。
次に図３を参照して、Ｙ直動機構６について説明する。Ｙ直動機構６は、電子部品を基板に実装する実装作業に使用される電子部品実装用装置に配設され、リニアモータによって被駆動体であるＸ直動機構８をＹ方向（第１方向）に直線駆動する機能を有し、Ｘ直動機構８へリニアモータの駆動を伝達する駆動伝達部を備えている。
図３において、架台１上にはＸ直動機構８をＹ方向にガイドするためのガイドレール７が配設されており、ガイドレール７にスライド自在に嵌合したスライダ２６は、Ｘ直動機構８に結合された連結部材２５の下面に固着されている。ガイドレール７、スライダ２６および連結部材２５は、被駆動体を第１方向にガイドするガイド部となっている。
１５はＹ直動機構６を構成する縦通ブラケットであり、架台１上に垂直姿勢でＹ方向（第１方向）に配設されている。縦通ブラケット１５の側面には、固定子１６、可動子１７を対向させて構成されたリニアモータの固定子１６が固定されている。すなわち縦通ブラケット１５は、固定子１６をＹ方向に固定保持する固定子保持部となっており、固定子１６、可動子１７より成るリニアモータは、固定子１６と可動子１７の対向方向を被駆動体側（Ｘ直動機構８側）に向けた姿勢でＹ方向に配設されている。
可動子１７の背面（固定子１６との対向面の反対側の面）には、移動プレート１８がスペーサ部材１８ａを介して結合されており、可動子１７と移動プレート１８との間には、スペーサ部材１８ａの厚みに等しい第１の空隙部Ｇ１が形成されている。移動プレート１８は連結部材２５との間に第２の空隙部２を形成した形態で配設されており、移動プレー
ト１８の背面側に設けられたフランジ部１９は、連結部材２５の上面に接触する位置にある。フランジ部１９の下面には凸部１９ａが設けられており、凸部１９ａは連結部材２５の上面に設けられた溝部２５ａに嵌合している。
ここで、凸部１９ａの溝部２５ａへの嵌合において、Ｘ方向にはフランジ部１９と連結部材２５とを拘束する力が作用せず、Ｙ方向のみに拘束力が作用するような嵌合形態となっている。これにより、可動子１７の駆動力はＹ方向に作用するものの、後述するように可動子１７からフランジ部１９に対してＸ方向に作用する力は、連結部材２５へ伝達されないようになっている。
フランジ部１９および連結部材２５は、可動子１７に結合され可動子１７のＹ方向の駆動力を、Ｘ直動機構８に伝達する駆動伝達部となっている。そして、この駆動伝達部は、可動子１７とＸ直動機構８との間に介在して、Ｙ方向の力のみを伝達する構成となっている。なお、駆動伝達部の構成としては、上記例に限定されず、Ｘ方向の拘束力が作用せず且つＹ方向のみに拘束力が作用するような機構であればよく、凸部１９ａと溝部２５ａとの組み合わせ例以外にも各種の機構を採用することが可能である。
移動プレート１８の上端部および下端部には軸方向を上下に向けた姿勢で複数のガイドローラ２１が装着されている。ガイドローラ２１は、縦通ブラケット１５の側面にＹ方向に配設されたガイドレール２０に当接している。移動プレート１８が可動子１７によって駆動されるときには、ガイドローラ２１はガイドレール２０に沿って転動する。
また移動プレート１８の上端に固着されたプレート部材２２には、軸方向を水平に向けた姿勢で複数のガイドローラ２３が装着されている。縦通ブラケット１５の上端部にはガイドローラ２３が嵌合するガイド溝２４がＹ方向に形成されており、移動プレート１８が可動子１７とともに移動する際には、ガイドローラ２３がガイド溝２４内を転動する。これにより、移動プレート１８のＺ方向の位置が保持される。
図４は、リニアモータ稼働時に、可動子１７と固定子１６との間に磁力による吸引力Ｆが作用した状態を示している。この吸引力Ｆは、ガイドローラ２１がガイドレール２０に当接して押圧することによる反力Ｒによって支持される。すなわち、ガイドレール２０およびガイドローラ２１は、駆動伝達部に設けられ固定子１６と可動子１７との間に対向方向に作用する吸引力を支持する吸引力支持部となっている。これにより吸引力Ｆは、ガイドレール７とスライダ２６との摺動部に作用せず、Ｘ直動機構８が高速度でＹ方向に移動する場合においても、この摺動部が重負荷状態で動作することがなく、部品寿命を確保することができる。
リニアモータ稼働時には、可動子１７は駆動電流によって常に発熱状態にある。このため、移動プレート１８や連結部２５には可動子１７から熱が伝達され、さらにＸ直動機構８に伝達されて昇温する。この昇温によってＸ直動機構８の構造部材が熱膨張し、また冷却されることによって収縮する熱伸縮を繰り返す。そしてこの熱伸縮によってＸ直動機構８に装着された搭載ヘッド９の位置決め精度の低下など、熱伸縮に起因する各種の不具合を招く。
本実施の形態においては、可動子１７と移動プレート１８との間には第１の空隙部Ｇ１が形成されており、可動子１７から移動プレート１８への熱伝達はスペーサ部材１８ａを介して行われるのみであることから、可動子１７が直接移動プレート１８に接触している構成と比較して熱伝達は抑制される。そして同様に移動プレート１８と連結部材２５との間には第２の空隙部Ｇ２が形成されていることから、移動プレートから連結部材２５への熱伝達も抑制される。
これにより、リニアモータ稼働時に可動子１７によって発生した熱がＸ直動機構８へ伝達されることを防止することができるとともに、移動プレート１８が可動子１７とともに移動する移動動作において、第１の空隙部Ｇ１、第２の空隙部Ｇ２内を空気が流通することによる空冷効果によって、可動子１７，移動プレート１８や連結部材２５を冷却することができ、リニアモータを用いた直動機構において、発熱による熱伸縮に起因する不具合を防止することができる。
上記例では、Ｙ直動機構６について説明したが、搭載ヘッド９を移動させるＸ直動機構８についても、同様の構成が適用される。すなわち、Ｘ直動機構８への適用例では、Ｘ方向が第１方向であり、搭載ヘッド９が被駆動体となる。なお本実施の形態では、電子部品実装用装置として電子部品を基板に搭載する電子部品搭載装置の例を示したが、スクリーン印刷装置など電子部品実装ラインを構成する実装用装置にも本発明を適用することができる。
本発明の電子部品搭載装置における直動機構は、リニアモータの発熱による熱伸縮に起因する不具合の発生を防止することができるという効果を有し、電子部品搭載装置などの電子部品実装用装置に配設され搭載ヘッドなどの被駆動体を直線駆動する直動機構に有用である。
本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の断面図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の移動ビームの駆動伝達部の構造説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の移動ビームの駆動伝達部の部分断面図
符号の説明
１ 電子部品搭載装置
２ 搬送路
３ 基板
４ 部品供給部
６ Ｙ直動機構
７ ガイドレール
８ Ｘ直動機構
９ 搭載ヘッド
１５ 縦通ブラケット
１６ 固定子
１７ 可動子
１８ 移動プレート
１９ フランジ部
２０ ガイドレール
２１ ガイドローラ
２５ 連結部材
Ｇ１ 第１の空隙部
Ｇ２ 第２の空隙部

Claims (1)

  1. 電子部品を基板に実装する実装作業に使用される電子部品実装用装置に配設されリニアモータによって被駆動体を第１方向に直線駆動する直動機構であって、
    前記被駆動体を第１方向にガイドするため架台上に配設されたガイドレールと、前記被駆動体に結合され、前記ガイドレールにスライド自在に嵌合したスライダを有する連結部材と、
    固定子と可動子の対向方向を被駆動体側に向けた姿勢で第１方向に配設されたリニアモータと、前記固定子を第１方向に固定保持する固定子保持部と、前記可動子の背面に結合された移動プレートとを備え、
    前記移動プレートと前記可動子との間に第１の空隙部を形成して結合するとともに、前記移動プレートの背面側に設けられたフランジ部に備えられた凸部と前記連結部材に設けられた溝部とを嵌合させつつ、かつ前記移動プレートの背面と前記連結部材との間に第２の空隙部を形成したことを特徴とする電子部品実装用装置の直動機構。
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