JP4385406B2 - リニアヘッドモジュール - Google Patents

Description

本発明は、チップマウンタなどの表面実装装置などに適用されるリニアヘッドモジュールに関するものである。

複数の直動動作を行うヘッドを備えた表面実装装置などのリニアヘッドモジュールにおいては、駆動源にリニアモータを用いるものが知られている（例えば、特許文献１）。
従来のリニアヘッドモジュールの一例を、図を用いて説明する。
図１４および図１５は、従来のリニアヘッドモジュールの構成を示す図で、図１４は平面図、図１５は図１４におけるＥ−Ｅ線による側断面図である。

図１４および図１５において、Ｌはリニアヘッドモジュール、１はハウジング、２は出力軸、３はモータ、３ａはマグネット、３ｂはコイル、４、５はガイド部、４ａ、５ａは直動ガイド、４ｂ、５ｂはガイドホルダ、６、７は固定用タップ穴である。

従来のリニアヘッドモジュールＬは、複数のリニアモータを組み合わせて構成している。リニアモータは、ハウジング１と、出力軸２と、出力軸２に取り付けたマグネット３ａとハウジング１に取り付けたコイル３ｂからなるモータ３と、出力軸２のスラスト方向を支持し、ガイドホルダ４ｂ、５ｂに直動ガイド４ａ、５ａを固定してハウジング１へ取り付けたガイド部４、５で構成されている。なお、リニアモータは出力軸２が直動ガイド４ａ、５ａにより支持された状態で、モータ３によって直接駆動される。また、リニアモータには、装置への取り付け用として、固定用タップ穴６、７が備えられている。
特開２００１−１０５２７０号公報

しかしながら、このような従来のリニアヘッドモジュールにおいては、次のような問題があった。
（１）複数のリニアモータを組み合わせて構成しているため、各リニアモータごとに位置決め、固定が必要になり、装置への設置が複雑で、組立作業に長時間かかる。
（２）フレーム下面に対して、リニアモータを並べた列の段数を増やす場合、装置への設置がさらに複雑で長時間になり、部品数も多くなる。
（３）リニアモータの温度上昇を抑えるためにファンなどで空冷を行う場合、内側に囲まれたリニアモータにはファンの風が当たらないため、空冷を行うことができず、各リニアモータに温度差が生じる。同様に、各リニアモータが互いに接触していないため、各リニアモータの動作時の温度が異なる。つまり、各出力軸の熱変形量が異なるため、１つのリニアヘッドモジュール内で軸毎に温度変化に対する位置補正を行わなければならず、作業性が悪い。
（４）軸数を増やす場合、単純にリニアモータの数を増やすため、部品の一体化によるコストダウンや質量低減ができない。
（５）さらに、直動ガイドとして樹脂製スリーブを使用する場合、熱変形や弾性変形を起こすため、寿命が短く、制御性も悪く、さらに、リニアモータの外部に別に出力軸の回転止め機構を設けなければならない。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、装置への設置を容易に短時間で行うことができ、各出力軸の温度を均一にすることにより、温度変化に対する位置補正も容易に行うことができ、さらに、温度上昇を抑制するためにファンなどで空冷を行う場合にも、全てのリニアモータにファンの風を当てることができ、また、軸数を増やした場合のコストダウンや質量低減もでき、長寿命で、制御性も良好で、出力軸の回転止め機構を有し、加えて、組立も容易で、がたを抑制したリニアヘッドモジュールを提供することを目的とするものである。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載のリニアヘッドモジュールの発明は、複数の直動動作を行うヘッドを備えた表面実装装置などのリニアヘッドモジュールにおいて、前記各ヘッドをリニアモータで構成し、前記リニアモータが、フレームとカバーで挟んで一体化した複数のパイプと、前記複数のパイプの内面に固定したコイルと、前記パイプ内を軸方向に摺動可能に配置された出力軸に、前記コイルと径方向の空隙を介して対向するように取付られたマグネットと、前記出力軸のスラスト方向を支持する直動ガイドと、前記フレームまたはカバーに取り付けられるとともに、前記直動ガイドを出力側と反出力側に固定するガイドホルダと、を有することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記複数のパイプを並列させて下段列とするとともに、その上面に中間座を置き、さらにその上に複数のパイプを同様に並列させて上段列とし、前記下段列と上段列をフレームとカバーで挟んで一体化したことを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記フレームと前記カバーと前記中間座を、アルミなどの熱伝導性の良好な材料で構成したことを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記パイプを磁性材料で構成したことを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、前記中間座を出力側と反出力側に２分割し、前記２つの中間座の間に空間を設け、前記空間に通じる抜き部を前記フレームの両側面に設けたことを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、前記直動ガイドの一方をボールスプラインで構成し、他方をリニアブシュで構成したことを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、前記フレームの出力側と反出力側に配置した前記ガイドホルダの少なくとも一方のガイドホルダどおしを一体化したことを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、前記複数のパイプを、前記フレームまたは前記カバーに直接固定し、フレームとカバーを締結することにより一体化したことを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明は、前記複数のパイプを、前記フレームまたは前記カバーに直接固定することにより生じるパイプとカバーまたはフレームとの隙間に熱伝導性グリースを塗布したことを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明は、前記複数のパイプを、前記フレームに並列させて直接固定して下段列とし、同様に複数のパイプを、前記カバーに並列させて直接固定して上段列とし、フレームとカバーを締結することにより一体化したことを特徴とするものである。
請求項１１に記載の発明は、前記複数のパイプの下段列と上段列の間に、前記フレームに固定した中間座を設置し、中間座とパイプとの隙間に熱伝導性グリースを塗布したことを特徴とするものである。

本発明によれば、次のような効果がある。
請求項１、２、４、７に記載の発明によると、リニアヘッドモジュールの装置への取り付けは、フレームの位置決め、固定を行うのみのため、容易に短時間で行うことができる。また、主な熱源であるコイルを固定したパイプが共通のフレーム、カバーおよび中間座を介して取り付けられているため、各出力軸の温度はほぼ均一になる。そのため、各軸に対する位置補正は容易に行うことができる。さらに、軸数を増やした場合、フレーム、カバーおよび中間座の軸が増えた部分のみを増やせばよいため、従来に比べてコストも抑えられ、質量低減もできる。
請求項３に記載の発明によると、フレーム、カバーおよび中間座が熱伝導性の良好な材料で製作するため、各出力軸の温度を均一にする効果を大きくすることができる。
請求項５に記載の発明によると、ファンなどでフレーム側面から風を送ると、抜き部を通って、全てのパイプに風を当てることができる。主な熱源であるコイルを固定したパイプを直接空冷できるため、全てのリニアモータの均一な温度低減が可能である。
請求項６に記載の発明によると、直動ガイドは２つとも金属製の球による支持のため、長寿命で制御性も良好となる。さらに、ボールスプラインを使用するため、出力軸の回転止めができるため、リニアモータ外部に別に回転止め機構を設ける必要もなくなる。
請求項８、１０に記載の発明によると、リニアヘッドモジュールの装置への取り付けは、フレームの位置決め、固定を行うのみのため、容易に短時間で行うことができる。また、主な熱源であるコイルを固定したパイプが共通のフレームまたはカバーを介して取り付けられているため、各出力軸の温度はほぼ均一になる。そのため、各軸に対する位置補正は容易に行うことができる。さらに、各パイプが個々直接にフレームまたはカバーに固定されているため、がたを抑制することができる。ここで、請求項１、２に記載の発明の場合、フレームとカバーの締結部に隙間があるため、締結用ボルトを締めすぎてパイプを潰さないように精密なトルク管理が必要であることに対し、請求項８、１０に記載の発明の場合、フレームとカバーの締結部が接触しているため、通常のトルク管理でよく、組立が容易になる。
請求項９、１１に記載の発明によると、各パイプが熱伝導性グリースにより共通部品を介して接触するため、各出力軸の温度を均一にする効果を大きくすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１ないし図３は、本発明の第１の実施例における表面実装装置に備えられたリニアヘッドモジュールの構成を示す図であり、図１は平面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線による正断面図、図３は図１におけるＢ−Ｂ線による側断面図である。
図において、Ｓは表面実装装置、Ｌはリニアヘッドモジュール、２は出力軸、３はモータ、３ａはマグネット、３ｂはコイル、４、５はガイド部、４ａ、５ａは直動ガイド、４ｂ、５ｂはガイドホルダ、８はフレーム、９、１０はカバー、１１はパイプである。
本発明の第１の実施例によるリニアヘッドモジュールＬの構成が従来のリニアヘッドモジュールと異なる点は、コイル３ｂをパイプ１１の内面に固定し、各パイプ１１をフレーム８とカバー９、１０で挟んで一体化したことである。

次に、本発明の第１の実施例によるリニアヘッドモジュールＬの構成を説明する。モールドや接着などでパイプ１１の内面に固定されたコイル３ａと、接着などで出力軸２に固定されたマグネット３ｂとでモータ３を構成している。この時、パイプ１１はマグネット３ｂによる磁路となるため、鉄などの磁性材料で製作する。また、直動ガイド４ａ、５ａをガイドホルダ４ｂ、５ｂにトメネジや接着などで固定してガイド部４、５を構成しているが、ガイドホルダ４ｂ、５ｂは、軸の数だけ１個ずつ製作するのではなく、一体化して１つの部品としても良い。この時、直動ガイド４ａ、５ａの一方をボールスプラインとし、もう一方をリニアブシュとすることが望ましい。フレーム８とカバー９、１０はパイプ１１を挟み込むため、パイプ１１との接触面はパイプ１１の外周に沿った円周形状とし、フレーム８には装置への取り付け用にボルト用穴が備えられている。この時、フレーム８とカバー９、１０は、アルミなど熱伝導性の良好な材料で製作する。

本発明の第１の実施例によるリニアヘッドモジュールＬの組立手順を説明する。フレーム８にコイル３ａを固定したパイプ１１を並べ、パイプ１１の上面にカバー９、１０を置き、ボルトなどでフレーム８とカバー９、１０を締結することにより、パイプ１１を挟み込んで固定する。次に、マグネット３ｂを固定した出力軸２をパイプ１１の中に挿入し、最後に、出力側および反出力側のガイド部４、５を取り付ける。

このように、第１の実施例で示したリニアヘッドモジュールＬでは、装置へ取り付けは、フレーム８の位置決め、固定を行うのみのため、容易に短時間で行うことができる。また、主な熱源であるコイル３ａを固定したパイプ１１が共通のフレーム８およびカバー９、１０を介して取り付けられているため、各出力軸２の温度は均一になる。そのため、各軸に対する位置補正は容易に行うことができる。さらに、軸数を増やした場合、フレーム８およびカバー９、１０の軸が増えた部分のみを増やせばよいため、従来に比べてコストも抑えられ、質量低減もできる。また、直動ガイド４ａ、５ａの一方をボールスプラインとし、もう一方をリニアブシュとした場合、直動ガイド４ａ、５ａとも金属製の球による支持のため、長寿命で制御性も良好となる。さらに、ボールスプラインを使用するため、出力軸２の回転止めができるため、リニアモータ外部に別に回転止め機構を設ける必要もなくなる。

図４ないし図７は、本発明の第２の実施例における表面実装装置に備えられたリニアヘッドモジュールの構成を示す図であり、図４は平面図、図５は側面図、図６は図４におけるＣ−Ｃ線による正断面図、図７は図４におけるＤ−Ｄ線による側断面図である。なお、第２の実施例の構成要素で第１の実施例と同じものについてはその説明を省略し、異なる点について説明する。
図において、８ａは抜き部、１２、１３は中間座である。
本発明の第２の実施例が第１の実施例と異なる点は、フレーム８に並べたパイプ１１の上面に中間座１２、１３を置き、その上にもう１列パイプ１１を並べ、カバー９、１０で挟んで固定し、さらに、出力側と反出力側に２分割した中間座１２、１３の間に空間を設け、フレーム８の両側面に中間座１２、１３の間の空間に通じる抜き部８ａを設けたことである。なお、図５の反対面の対称位置にも抜き部があるが、省略している。

次に、本発明の第２の実施例によるリニアヘッドモジュールＬの構成で第１の実施例と異なる点を説明する。中間座１２、１３は２段に並べられたパイプ１１の間に挟まれるため、パイプ１１との接触面はパイプ１１の外周に沿った円周形状とする。この時、中間座１２、１３は、アルミなど熱伝導性の良好な材料で製作する。また、中間座１２、１３とパイプ１１の積み重ねの段数を増やすことにより、フレーム８下面に対してのパイプ１１すなわち軸の段数を増やすことが可能である。なお、ファンなどによる空冷を行わない場合は、中間座１２、１３を１部品としても良い。

本発明の第２の実施例によるリニアヘッドモジュールＬの組立手順を説明する。フレーム８にコイル３ａを固定したパイプ１１を並べ、パイプ１１の上面に中間座１２、１３を置き、その上にもう１列パイプ１１を並べ、カバー９、１０を置き、ボルトなどでフレーム８とカバー９、１０を締結することにより、２列のパイプ１１と中間座１２、１３を挟み込んで固定する。以降の組立手順は、第１の実施例と同じである。

このように、第２の実施例で示したリニアヘッドモジュールＬでは第１の実施例で示した効果に加えて、ファンなどでフレーム８側面から風を送ると、抜き部８ａを通って、全てのパイプ１１に風を当てることができる。つまり、主な熱源であるコイル３ａを固定したパイプ１１を直接空冷できるため、全てのリニアモータの均一な温度低減が可能である。

図８ないし図１０は、本発明の第３の実施例における表面実装装置に備えられたリニアヘッドモジュールの構成を示す図であり、図８は平面図、図９は図８におけるＥ−Ｅ線による正断面図、図１０は図８におけるＦ−Ｆ線による側断面図である。なお、第３の実施例の構成要素で第１の実施例と同じものについてはその説明を省略し、異なる点について説明する。
図において、１４は固定ねじ、１５はナット、１６は熱伝導性グリースである。
本発明の第３の実施例が第１の実施例と異なる点は、パイプ１１を固定ネジ１４とナット１５でカバー９、１０に個々直接固定し、フレーム８とカバー９、１０を締結したことである。さらに、パイプ１１とフレーム８との隙間に、熱伝導性グリース１６を塗布したことである。なお、パイプ１１をフレーム８に直接固定し、パイプ１１とカバー９、１０との隙間に熱伝導性グリース１６を塗布しても良い。

次に、本発明の第３の実施例によるリニアヘッドモジュールＬの構成で第１の実施例と異なる点を説明する。固定ねじ１４の頭部は、パイプ１１の内側から固定ねじ１４用穴を通した際に穴に引っ掛かり、かつ出力軸に接触しないような形状とする。さらに、フレーム８のパイプ１１との隙間になる面はパイプ１１の外周より若干大きくなるような円周形状とし、熱伝導性グリース１６を塗布でき、かつ極力隙間が狭くなることが望ましい。なお、熱伝導性グリース１６を熱伝導性シートなど熱伝導性が良好な材料としても良い。また、第１の実施例の場合は、パイプ１１とフレーム８およびカバー９、１０が接触し、フレーム８とカバー９、１０の締結部に隙間ができるが、第３の実施例の場合は、フレーム８とカバー９、１０の締結部が接触し、パイプ１１とフレーム８の間に隙間ができる。

本発明の第３の実施例によるリニアヘッドモジュールＬの組立手順を説明する。カバー９、１０にコイル３ａを固定したパイプ１１を並べ、パイプ１１の内側から固定ねじ１４を通してナット１５で固定する。次に、フレーム８のパイプ１１との隙間になる面に熱伝導性グリース１６を塗布し、ボルトなどでフレーム８とカバー９、１０を締結する。以降の組立手順は、第１の実施例と同じである。

このように、第３の実施例で示したリニアヘッドモジュールＬでは第１の実施例で示した効果に加えて、各パイプ１１が個々直接にカバー９、１０に固定されているため、がたを抑制することができる。また、第１の実施例の場合、フレーム８とカバー９、１０の締結部に隙間があるため、締結用ボルトを締めすぎてパイプ１１を潰さないように精密なトルク管理が必要であることに対し、第３の実施例の場合、フレーム８とカバー９、１０の締結部が接触しているため、通常のトルク管理でよく、組立が容易になる。

図１１ないし図１３は、本発明の第４の実施例における表面実装装置に備えられたリニアヘッドモジュールの構成を示す図であり、図１１は平面図、図１２は図１１におけるＧ−Ｇ線による正断面図、図１３は図１１におけるＨ−Ｈ線による側断面図である。なお、第４の実施例の構成要素で第２、第３の実施例と同じものについてはその説明を省略し、異なる点について説明する。
図１２において、１７はボルトである。
本発明の第４の実施例が第２、第３の実施例と異なる点は、パイプ１１を固定ネジ１４とナット１５でフレーム８およびカバー９、１０に直接固定し、フレーム８に固定したパイプ１１の上側にボルト１７で固定した中間座１２、１３を配置し、中間座１２、１３の上側にカバー９、１０に固定したパイプ１１を配置して、フレーム８とカバー９、１０を締結したことである。さらに、パイプ１１とフレーム８およびカバー９、１０との隙間に、熱伝導性グリース１６を塗布したことである。

次に、本発明の第４の実施例によるリニアヘッドモジュールＬの構成で第２、第３の実施例と異なる点を説明する。中間座１２、１３は２段に並べられたパイプ１１の間に固定されるため、パイプ１１との隙間になる面はパイプ１１の外周より若干大きくなるような円周形状とし、熱伝導性グリース１６を塗布でき、かつ極力隙間が狭くなることが望ましい。なお、熱伝導性グリース１６を熱伝導性シートなど熱伝導性が良好な材料としても良い。また、第２の実施例の場合は、パイプ１１とフレーム８およびカバー９、１０が接触し、フレーム８とカバー９、１０の締結部に隙間ができるが、第４の実施例の場合は、フレーム８とカバー９、１０の締結部が接触し、パイプ１１とフレーム８の間に隙間ができる。

本発明の第４の実施例によるリニアヘッドモジュールＬの組立手順を説明する。フレーム８およびカバー９、１０にコイル３ａを固定したパイプ１１を並べ、パイプ１１の内側から固定ねじ１４を通してナット１５で固定する。次に、フレーム８およびカバー９、１０のパイプ１１との隙間になる面に熱伝導性グリース１６を塗布し、フレーム８に固定したパイプ１１の上側に中間座１２、１３をボルト１７でフレーム８に固定し、その上にカバー９、１０に固定したパイプ１１を置き、ボルトなどでフレーム８とカバー９、１０を締結する。以降の組立手順は、第１の実施例と同じである。

このように、第４の実施例で示したリニアヘッドモジュールＬでは第２、第３の実施例で示した効果と同様の効果がある。

なお、第３の実施例および第４の実施例では、固定ネジ１４とナット１５を用いてパイプ１１をフレーム８やカバー９，１０に固定しているが、接着剤を用いて固定するようにしてもよい

本発明の第１の実施例における表面実装装置に備えられたリニアヘッドモジュールを示す平面図である。 図１におけるリニアヘッドモジュールの正断面図である。 図１におけるリニアヘッドモジュールの側断面図である。 本発明の第２の実施例における表面実装装置に備えられたリニアヘッドモジュールを示す平面図である。 図４におけるリニアヘッドモジュールの側面図である。 図４におけるリニアヘッドモジュールの正断面図である。 図４におけるリニアヘッドモジュールの側断面図である。 本発明の第３の実施例における表面実装装置に備えられたリニアヘッドモジュールを示す平面図である。 図８におけるリニアヘッドモジュールの正断面図である。 図８におけるリニアヘッドモジュールの側断面図である。 本発明の第４の実施例における表面実装装置に備えられたリニアヘッドモジュールを示す平面図である。 図１１におけるリニアヘッドモジュールの正断面図である。 図１１におけるリニアヘッドモジュールの側断面図である。 従来技術におけるリニアヘッドモジュールを示す平面図である。 図１４におけるリニアヘッドモジュールの側断面図である。

符号の説明

Ｓ 表面実装装置
Ｌ リニアヘッドモジュール
１ ハウジング
２ 出力軸
３ モータ
３ａ マグネット
３ｂ コイル
４、５ ガイド部
４ａ、５ａ 直動ガイド
４ｂ、５ｂ ガイドホルダ
６、７ 固定用タップ穴
８ フレーム
８ａ 抜き部
９、１０ カバー
１１ パイプ
１２、１３ 中間座
１４ 固定ねじ
１５ ナット
１６ 熱伝導性グリース
１７ ボルト

Claims (11)

1. 複数の直動動作を行うヘッドを備えた表面実装装置などのリニアヘッドモジュールにおいて、
   前記各ヘッドをリニアモータで構成し、
   前記リニアモータが、
   フレームとカバーで挟んで一体化した複数のパイプと、
   前記複数のパイプの内面に固定したコイルと、
   前記パイプ内を軸方向に摺動可能に配置された出力軸に、前記コイルと径方向の空隙を介して対向するように取り付けられたマグネットと、
   前記出力軸のスラスト方向を支持する直動ガイドと、
   前記フレームまたはカバーに取り付けられるとともに、前記直動ガイドを出力側と反出力側に固定するガイドホルダと、
   を有することを特徴とするリニアヘッドモジュール。
2. 前記複数のパイプを並列させて下段列とするとともに、その上面に中間座を置き、さらにその上に複数のパイプを同様に並列させて上段列とし、前記下段列と上段列をフレームとカバーで挟んで一体化したことを特徴とする請求項１に記載のリニアヘッドモジュール。
3. 前記フレームと前記カバーと前記中間座を、アルミなどの熱伝導性の良好な材料で構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のリニアヘッドモジュール。
4. 前記パイプを磁性材料で構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のリニアヘッドモジュール。
5. 前記中間座を出力側と反出力側に２分割し、前記２つの中間座の間に空間を設け、前記空間に通じる抜き部を前記フレームの両側面に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のリニアヘッドモジュール。
6. 前記直動ガイドの一方をボールスプラインで構成し、他方をリニアブシュで構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のリニアヘッドモジュール。
7. 前記フレームの出力側と反出力側に配置した前記ガイドホルダの少なくとも一方のガイドホルダどおしを一体化したことを特徴とする請求項１または２に記載のリニアヘッドモジュール。
8. 前記複数のパイプを、前記フレームまたは前記カバーに直接固定し、フレームとカバーを締結することにより一体化したことを特徴とする請求項１に記載のリニアヘッドモジュール。
9. 前記複数のパイプを、前記フレームまたは前記カバーに直接固定することにより生じるパイプとカバーまたはフレームとの隙間に熱伝導性グリースを塗布したことを特徴とする請求項８に記載のリニアヘッドモジュール。
10. 前記複数のパイプを、前記フレームに並列させて直接固定して下段列とし、同様に複数のパイプを、前記カバーに並列させて直接固定して上段列とし、フレームとカバーを締結することにより一体化したことを特徴とする請求項８に記載のリニアヘッドモジュール。
11. 前記複数のパイプの下段列と上段列の間に、前記フレームに固定した中間座を設置し、中間座とパイプとの隙間に熱伝導性グリースを塗布したことを特徴とする請求項１０に記載のリニアヘッドモジュール。

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