JP4728399B2 - 基板に電気素子を実装するための実装システム及び機械本体 - Google Patents

Description

本発明は、基板に電気素子を実装するための実装システム及び機械本体であって、前記実装システムがこのような形式の機械本体を有している形式のものに関する。

機械工学の分野では、機械台を製造するために、コンクリート特に無機質コンクリート（Mineralbeton）を使用することが公知である。無機質コンクリートは特に、その負荷能力、離型法における良好な成形可能性、及び安価な製造費用、及び良好な緩衝特性のために、機械工学において多く使用するために適した材料として証明されている。しかしながらコンクリート若しくは無機質コンクリートは鋼に対して、繰り返し曲げ負荷に対する強度（Biegewechselfestigkeit）が著しく弱く、若しくはＥモジュールが小さいという欠点がある。

このような欠点を解消するために、コンクリートより成る機械本体若しくは機械台の、強い負荷のかかる領域の壁厚を相応に厚く構成する必要がある。しかしながら壁厚の寸法は、特に実装技術の分野において、機械台内に必要な最小構造スペースのために非常に狭い範囲に限定され、それと同時に設置面も限定される。壁厚を大きくすると、必然的に機械の接地面が大きくなるか、若しくは機械内の構造スペースの著しく制限することになる。機械の面積効率は重要な購買基準であるので、コンクリート若しくは無機質コンクリートを使用すると、この使用条件を満たすことができない。

そこで本発明の課題は、コンクリートを使用したのにも拘わらず、高い面積効率を有するような、基板の電気素子を実装するための実装システム及び機械本体を提供することである。

この課題は、独立請求項に記載した機械本体及び実装システムによって解決された。有利な実施態様は、従属請求項に記載されている。

請求項１に記載した機械本体は、金属材料より成るフレームと、互いに間隔を保って配置された、コンクリート製の側面体とを有している。２つの側面体は、フレームによって互いに結合されている。このように構成された機械本体によって、互いに間隔を保って配置された側面体によって側方が制限されている機能室若しくは作業室が得られる。これによって、側面体は機械本体の側方の制限壁を形成する。この側方の制限壁若しくは側面体は、実装技術において構造スペース技術的に問題がないので、この制限壁若しくは側面体は、本発明に従ってコンクリートより製造することができる。従って、精度に関連して高い要求が課せられる、実装システムの機能部分（例えば実装ヘッドのための位置決めシステム）は、機械本体の側面体に取り付けるか若しくは支承することができる。この機能部分に関連してコンクリートの前記利点が完全に利用される。構造スペース技術的にむしろ問題がある、側面体間に位置する機械本体の中央領域若しくは作業室は、金属製のフレームによって実現される。フレームは、例えば鋼鋳造又は鋼溶接構造として、コンクリート製のものよりも、著しく堅固にかつスリムに構成することができる。これによって、同じ設置面において、機械本体の中央領域に著しく大きい構造スペースが提供される。このように構成された機械本体においては、高い面積効率を維持しつつ、コンクリートの利点を完全に利用することができる。本発明による機械本体はさらに、高いフレキシブル性（可撓性）及び安価な製造コストを特徴としている。フレームを相応の寸法設計することによって、機械本体の大きさを種々異なる要求に適合させることができる。このために側面体の鋳造型を返る必要はないので、同一の鋳造型を機械本体の任意の大きさのために使用することができる。

請求項２によれば、側面体が無機質コンクリートより製造されている。無機質コンクリートは、高い負荷能力及び耐久性（ひび割れ形成なし）を特徴としているので、実装技術の分野で特に有利に使用されている。

請求項３に記載した機械本体の実施態様によれば、フレームと側面体とは互いに注型されている。このために、フレーム構造部は、側面体のための相応の型に挿入され、コンクリートが流し込まれる。これによって、コンクリートの硬化後に、フレーム構造と側面体とが堅固に固定される。コンクリート注型は冷間法であることによってフレームを側面体と共に鋳込む際に熱的な応力が発生しない。従って、注型後に機械本体の後加工は必要ない。さらにまた、側面体をフレームと共に注型することによって機械本体の高い反復製造可能性が保証され、しかも、これは、フレームを側面体にねじ結合又は接着する必要のない簡単な製造形式で可能である。

請求項１に記載した機械本体の実施例によれば、各側面体はガイドを有しており、このガイド面に、実装システムの操作装置のための位置決め装置が摺動可能に支承されている。操作装置は、例えば電気素子のための実装ヘッドである。位置決め装置のためのガイド面は、注型法によって高い精度で側面体に成形することができる。従って、ガイド面は予め型内で研削された面として構成されているので、コンクリートの硬化後に側面体におけるガイド面は後加工することなしに最大の品質要求を満たす。コンクリート法は冷間法であることによって、側面体の収縮又は熱的な歪みが生じることはないので、機械本体の後加工は必要ない。位置決め装置のためのガイド面は側面体に配置されているので、ガイド面が高品質であるという利点の他に、コンクリートの良好な減衰特性も利用することができる。これによって、位置決め装置に作用する妨害振動は著しく低減される。高品質のガイド面及びコンクリートの良好な減衰特性は、実装システム全体の改善に著しく寄与する。

請求項４によれば、機械本体は、各側面体が、基板を搬送するための搬送装置のための第１の受容部を有しているようにも構成することができる。請求項１に関連した構成と類似の構成で、搬送装置のための第１の受容部は、型の相応の形状によって、高品質及び高精度の側面体を有して構成することができる。この場合も、受容部を後加工する必要はない。搬送装置のための第１の受容部と、位置決め装置のためのガイド面とは、側面体に設けられているので、この第１の受容部とガイド面とは、互いに規定された不変な相対位置を占める。これによって、ガイド面に支承された位置決め装置を、第１の受容部に配置された搬送装置に関連して調整する場合に、利点が提供される。搬送装置がコンクリートより成る側面体に取付け可能であることによって、コンクリートの良好な緩衝特性が効果を発揮する。これによって、実装システムの実装精度及びプロセス確実性を高めることができる。

請求項５に記載した機械本体は、少なくとも１つの側面体が、電気素子を供給するための供給装置のための第２の受容部を有している。第２の受容部がコンクリート製の側面体に設けられていることによって得られる利点については、請求項１及び４に関連して記載した利点が参照される。この利点は、請求項５による機械本体の実施態様にも適用される。

請求項６に記載した機械本体の実施態様によれば、少なくとも１つの側面体が、ベース体を実装システムの枠台に解除可能に連結するための手段を有している。この手段は、機械本体が枠台に連結されている状態で、フレームが枠台に接触しないように、構成されている。これは、このような前提条件においてのみ、コンクリートの良好な緩衝特性が完全に有効となるので、必要である。例えば実装システムの設置面から枠台を介して機械本体に伝達される振動が、コンクリートによって緩衝されるので、振動が実装精度に不都合な影響を及ぼすことはほとんどない。しかしながら枠台が金属フレームに接続されている場合は、このような振動は事実上緩衝されずに実装システムの機能部分、例えば位置決めシステム、基板のための搬送装置及び供給装置に伝達されることになる。

請求項７によれば、解除可能に連結するための前記手段が金属スリーブであって、該金属スリーブが各側面体内に流し込まれている。この実施態様は、簡単な製造形式によって証明される。何故ならば、金属スリーブは機械本体の流し込み過程中に簡単に、型内に共に挿入することができ、コンクリートによって包まれるからである。コンクリート注型は冷間法であることによって、熱的な応力が発生することはないので、金属スリーブは高精度で側面体と結合される。

請求項８に記載した機械本体の実施態様によれば、電気エネルギ及び圧縮空気のためのインターフェースが設けられており、該インターフェースは、機械本体が枠台に連結されている状態で、エネルギ供給部及び圧縮空気供給部に接続されており、エネルギ及び圧縮空気のための前記インターフェースは、エネルギ供給部及び圧縮空気供給部に接続されている。このような構成によって、製造ラインで機械本体を迅速に交換する可能性が得られる。機械本体は、枠台から取り外す際にエネルギ供給部及び圧縮空気供給部から自動的に分離されるか、若しくは製造ラインにおいて枠台上に載せる際に自動的にエネルギ供給部及び圧縮空気供給部に接続される。これによって、エネルギ供給部と圧縮空気供給部との時間のかかる接続作業は必要なくなる。

請求項９は、請求項４に記載した機械本体を有する、基板に電気素子を実装するための実装システムに関する。基板を搬送するための搬送装置のための第１の受容部がそれぞれの側面体に形成されている。これによって、搬送装置は側面体を貫通して搬送装置に設けることができる。この場合、搬送装置は確実に側面体の受容部上に載り、この受容部に確実に固定されている。さらにまた実装システムは実装ヘッドのための位置決め装置を有しており、該位置決め装置は、ガイド面に沿って摺動可能に機械本体に取り付けられている。側面体間には室（スペース）が形成されており、この室内において搬送装置によって搬送された基板が実装可能となっている。本発明の実装システムにおいては、機能部分、例えば位置決め装置及び搬送装置等が側面体に支承若しくは固定されている。前記請求項に関連して説明したように、ガイド面若しくは第１の受容部は、注型法によって高精度で側面体に形成することができる。これによって、第１の受容部に固定された搬送装置に対する、ガイド面に支承された位置決め装置の相対位置が、正確かつ不変に前もって与えられる。これによって、実装過程の非常に高い反復製造可能性及び、調整時における利点が得られる。実装システムの機械本体はさらに、ベース体をフレーム体に解除可能に連結するための手段を有している。これによって、全機械本体は、迅速かつ簡単に枠台から分離され、製造ラインから遠ざけることができる。これによって、全機械本体を、この機械本体に支承され若しくは固定された機能部分（つまり位置決め装置及び搬送装置）と共に、１つの機能ユニットとして、迅速に交換することができる。これによって、機械本体を位置決め装置及び搬送装置と共に製造ラインの外で１つの機能ユニットとして完全に予備調整することができる。機械本体を交換するために、製造ラインの外で予備調整された機械本体が、位置決め装置及び搬送装置と共に、製造ラインにおいて枠台上に設置される。従って実装プロセスは、非常に短い停止状態後に再び実行される。何故ならば、製造ライン内で位置決め装置及び搬送装置の調整はもはや必要ないからである。非常に短い停止時間に撚って、製造プロセス全体は、より効果的に始動される。

請求項１０に記載した実装システムによれば、少なくとも１つの側面体が第２の受容部を有しており、該第２の受容部に、電気素子のための少なくとも１つの供給装置が、実装ヘッドによって供給装置から電気素子を引き取ることができるように、取り付けられている。この実施態様によれば、供給装置は側面体に直接取り付けてもよい。これによって、製造ラインの外における前記予備調整は、供給装置に関連して実施することもできる。この予備調整においては、位置決め装置、搬送装置及び供給装置は、互いに相対的に調整される。これによって、請求項１０に関連して述べた利点と類似の利点が得られる。

請求項１１及び１２に記載した実装システムの実施態様によれば、機械本体にメモリー装置が割り当てられており、このメモリー装置に調整データが記憶されるようになっている。このメモリー装置は例えば、機械本体自体に取り付けられている。機械本体はデータインターフェースを有しており、このデータインターフェースは、機械本体が枠台に連結されている状態で、メモリー装置がデータインターフェースを介して、実装システムに対応配置された制御装置によって読みとり可能であるように、配置されている。機械本体が、位置決め装置、搬送装置及び付加的に供給装置と共に、機能ユニットとして製造ラインの外で予備調整されると、この調整データは前記メモリー装置内に記憶される。機械本体が枠台上に設置された後で、前記データはデータインターフェースを介して制御装置によって読み取られ、活用される。これによって、機能ユニットを有する機械本体の交換過程は、著しく簡略化され、かつ短縮される。

以下に図面を用いて本発明を具体的に説明する。

図１は、本発明による機械本体の実施例の概略的な斜視図、
図２は、位置決め装置と搬送装置と供給装置とを備えた本発明による機械本体の概略図、
図３は、図１に示した機械本体の下側を示す図、
図４は、本発明による実装装置の概略図である。

図１には、基板に電気素子を実装するための実装装置のための本発明による機械本体１の実施例が概略的に示されている。機械本体１はフレーム２を有しており、このフレーム２は例えば、鋼鋳造構造又は鋼溶接構造として構成されていてよい。機械本体１は、さらに、互いに間隔を保って配置された２つの側面体３を有しており、これらの側面体は、コンクリートから形成されていて、フレーム２によって結合されている。実装技術に用いるために、特に無機質コンクリートが適している。何故ならば、無機質コンクリートは、安価な価格、良好な緩衝特性、形状維持特性、耐久性（ひび割れ形成なし）及び良好な負荷能力を特徴としているからである。しかしながら要求に応じて、別の種類のコンクリート、例えばポリマーコンクリート、繊維補強コンクリートその他を使用してもよい。図示の実施例では、フレーム２が側面体３と共に注型される。このために、機械本体は、フレーム２が、側面体３のための型内に入れられ、無機質コンクリートが流し込まれる。無機質コンクリートの硬化によって、フレーム２と側面体３との間の堅固な結合が形成される。コンクリート注型品は、冷間法で製造されているので、金属製のフレーム２内で熱的な遅れが発生することはない。従って、注型時に、及び硬化時においても、機械本体１の形状が変化することはない。しかしながら、側面体３と共にフレームを注型する以外に、選択的に、フレーム２をねじ結合又は接着結合によって側面体３４と結合してもよい。

機械本体１の各側面体３は、操作装置特に実装ヘッド８のための位置決め装置７（図２参照）が摺動可能に支承されるガイド面４と、実装しようとする基板１１を搬送するための搬送装置９（図２参照）とを有している。付加的に、２つの側面体３はそれぞれ、電気素子を供給する単数又は複数の供給装置１０を固定するための第２の受容部６を有している。

図２には、実装ヘッド８を備えた位置決め装置７と、搬送装置９と、供給装置１０とが、どのようにして機械本体１に配置されるかが示されている。この実施例では、第１の受容部５は、側面体３に形成された、貫通する方形の切欠であって、搬送装置９が、金属製のフレーム２と接触することなしに、第１の受容部５に固定されるように構成されている。これは、振動が無機質コンクリートによって非常に良好に減衰され、それによって搬送装置９に殆ど伝達されないので、重要である。これによって、実装過程の精確さのために多大な利点をもたらす。さらに、搬送装置９を２つの受容部間においてフレーム２で支える必要がある場合、この支持点は最小に制限され、場合によっては減衰エレメントによって補助される。搬送装置９によって、基板１１（破線で示されている）は搬送方向（矢印Ａで示されている）で、側面体３間に形成されたスペースを通って搬送される。

図２に示されているように、側面体３のガイド面４は、搬送装置９の搬送方向に対して横方向に向けられている。ガイド面４に、対応するガイドエレメント２０固定するための（図４参照）又は位置決めシステムのための駆動装置２１（図４参照）を固定するための組み付け補助手段１２例えば孔が設けられている。位置決め装置７の支持アーム１３は、両端部で以てガイド面４に支えられていて、この場合、基板１１の搬送方向に対して平行な方向に延在している。実装ヘッド８は、基板１１の搬送方向に対して平行な方向で摺動可能に支持アーム１３に取り付けられている。機械本体のこのような構成によって、搬送装置９によってもたらされた基板１１に、２つの側面体３間に形成されたスペース内で実装ヘッド８によって電気素子が実装される。

実装のために必要な電気素子は、側面体３の第２の受容部６に固定された供給装置１０によって準備される。第２の受容部６は、供給装置１０がもっぱら側面体１０の第２の受容部６に固定されていて、フレーム２と接触しないように、配置されている。この場合も、振動がフレーム２から供給装置１０に伝達されないようになっている。

図３は、図１に示した機械本体１の下側を示している。側面体３は下側に金属スリーブ１４を有しており、この金属スリーブ１４は、側面体３の流し込み時に既に無機質コンクリートで鋳包まれている。金属スリーブ１４は、図４に示されているように、機械本体１を実装システムの枠台１５に解除可能に連結するための手段として用いられる。図３に示されているように金属スリーブ１４はもっぱら側面体３にだけ設けられていて、機械本体１が枠台１５上に載せられている状態において枠台１５がフレーム２とも、また機能部分（搬送装装置９又は供給装置１０）とも接触しないようになっている。これによって、振動は、無機質コンクリートより成る側面体３によって大部分が減衰され、枠台１５を介してフレーム２に又は機能部分に伝達されることはない。機械本体１にはさらに、電気エネルギ及び圧縮空気のためのインターフェース１６，１７若しくは接続部が設けられていて、このインタース若しくは接続部によって、機械本体１が金属スリーブ１４を介して枠台１５に連結され、エネルギ供給部又は圧縮空気供給部（図示せず）に接続されている。電気エネルギ及び圧縮空気のための接続部を介して、相応の消費機（例えば実装ヘッド８又は供給装置１０）にライン（図示せず）を介して供給が行われる。

機械本体１にはさらにメモリー装置１８が設けられており、このメモリー装置１８に、位置決め装置７、搬送装置９及び供給装置１０に関する調整データがメモリーされる。メモリー装置１８はデータインターフェース１９に接続されており、このデータインターフェース１９は、機械本体１が枠台１５（図４参照）に連結されていて、メモリー装置１８がデータインターフェース１９を介して、実装システムに対応配置された制御装置２３（図４参照）によって読み取られる状態にあるように、機械本体１に配置されている。

図４には、本発明による実装システム２２の実施例が示されている。実装システム２２は、枠台１５と、上記機械本体１と、側面体３のガイド面４に支承された実装ヘッド８を備えた位置決め装置７と、側面体３の第１の受容部５に固定された搬送装置９と、側面体３の第２の受容部６に配置された複数の供給装置１０とを有している。側面体３のガイド面４上に、ガイドエレメント２０と、駆動装置２１（例えば位置決め装置７のためのリニアモータの定置の部分）とが設けられている。さらにまた、例えば直線定規等の測定装置がガイド面４に配置される。

機械本体１に、実装システム２２の重要な機能部分、例えば実装ヘッド８を備えた位置決め装置７、基板１１のための搬送装置９、並びに供給装置１０が固定されていることによって、機械本体１は、これらの機能部分と共に１つの機能ユニットとして枠台１５から取り出される。これによって、相前後して配置された本発明による複数の実装システムより成る製造ライン（図示せず）において、個別の機能ユニットの迅速な交換が可能である。機能ユニットは枠台から簡単に取り出され、別の機能ユニットに置き換えられる。また、本発明による実装システム２２によって、製造ラインの外で機能ユニットを前もって完全に調整することができる。得られた調整データは、機能ユニットに対応配置された、機械本体１におけるメモリー装置１８内にメモリーされる。次いで枠台１５上に載せる際に、機能ユニットは同時に圧縮空気供給部及び電気式のエネルギ供給部に接続される。メモリー装置１８内にメモリーされた調整データは、データインターフェース１９を介して制御装置２３によって読み取られる。製造ライン内での時間のかかる調整は、もはや必要ない。それによって、実装システム２２を交換する際の時間的な利点が得られる。

本発明による機械本体の実施例の概略的な斜視図である。 位置決め装置と搬送装置と供給装置とを備えた本発明による機械本体の概略図である。 図１に示した機械本体の下側を示す図である。 本発明による実装装置の概略図である。

符号の説明

１ 機械本体、 ２ フレーム、 ３ 側面体、 ４ ガイド面、 ５ 第１の受容部、 ６ 第２の受容部、 ７ 位置決め装置、 ８ 実装ヘッド、 ９ 搬送装置、 １０ 供給装置、 １１ 基板、 １２ 組み付け補助手段、 １３ 支持体アーム、 １４ 金属スリーブ、 １５ 枠台、 １６，１７ 電気エネルギのためのインターフェース、 １８ メモリー装置、 １９ データインターフェース、 ２０ ガイドエレメント、 ２１ 駆動装置、 ２２ 実装システム、 ２３ 制御装置

Claims (12)

1. 基板（１１）に電気素子を実装する実装システム（２２）のための機械本体（１）であって、
   金属を備えたフレーム（２）と、互いに間隔を保っている２つの側面体（３）とを有しており、これらの側面体（３）がコンクリートを有し、かつ前記フレーム（２）によって接続されており、前記各側面体（３）がそれぞれ１つのガイド面（４）を有しており、該ガイド面（４）で、操作装置（８）のための位置決め装置（７）が摺動可能に支承されていることを特徴とする、基板に電気素子を実装する実装システムのための機械本体。
2. 側面体（３）が無機質コンクリートより成っている、請求項１記載の機械本体。
3. 前記フレーム（２）が、側面体（３）のための型内に入れられ、コンクリートが流し込まれ、次いでコンクリートが硬化することによって、前記側面体（３）と堅固に固定されている、請求項１又は２記載の機械本体。
4. 各側面体（３）が、基板（１１）を搬送するための搬送装置（９）のための第１の受容部（５）を有している、請求項１記載の機械本体。
5. 少なくとも１つの側面体（３）が、電気素子を供給するための供給装置（１０）のための第２の受容部（６）を有している、請求項４記載の機械本体。
6. 少なくとも１つの側面体（３）が、機械本体（１）を実装システム（２２）の枠台（１５）に解除可能に連結するための手段（１４）を有しており、該手段（１４）は、機械本体（１）が枠台（１５）に連結されている状態で、フレーム（２）が枠台（１５）に接触しないように、構成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の機械本体。
7. 解除可能に連結するための前記手段（１４）が金属スリーブ（１４）であって、該金属スリーブ（１４）は、前記側面体（３）のためのコンクリートを流し込む時に該コンクリートによって鋳包まれることによって各側面体（３）内に固定されている、請求項６記載の機械本体。
8. 電気エネルギ及び圧縮空気のためのインターフェース（１６，１７）が設けられており、該インターフェースは、機械本体（１）が枠台（１５）に連結されている状態で、電気エネルギ供給部及び圧縮空気供給部に接続されている、請求項６又は７記載の機械本体。
9. 基板に電気素子を実装するための実装システム（２２）であって、
   枠台（１５）が設けられており、
   請求項４記載の機械本体（１）が設けられており、該機械本体（１）が前記枠台（１５）に解除可能に連結され、第１の受容部（５）が側面体（３）の切欠として構成されており、少なくとも１つの側面体（３）が、機械本体（１）を枠台（１５）に解除可能に連結するための手段（１４）を有しており、
   実装ヘッド（８）としての操作装置（８）のための位置決め装置（７）が設けられていて、該位置決め装置（７）は、ガイド面（４）に沿って摺動可能であるように、機械本体（１）に取り付けられており、
   基板（１１）を搬送するための搬送装置（９）が設けられていて、該搬送装置（９）が側面体（３）の第１の受容部を通って延在しており、
   側面体（３）間に室が形成されていて、前記搬送装置（９）によって搬送される基板（１１）が前記室内で実装ヘッド（８）によって実装可能である、
   ことを特徴とする、基板に電気素子を実装するための実装システム（２２）。
10. 少なくとも１つの側面体（３）が第２の受容部（６）を有しており、該第２の受容部に、電気素子のための少なくとも１つの供給装置（１０）が、前記実装ヘッド（８）によって該供給装置（１０）から電気素子を引き取ることができるように、取り付けられている、請求項９記載の実装システム（２２）。
11. 機械本体（１）にメモリー装置（１８）が割り当てられており、該メモリー装置（１８）内に、位置決め装置（７）、搬送装置（９）及び／又は供給装置（１０）に関する調整データをメモリーすることができる、請求項９又は１０記載の実装システム（２２）。
12. 機械本体（１）がデータインターフェース（１９）を有しており、該データインターフェース（１９）は、機械本体（１）が枠台（１５）に連結されている状態で、メモリー装置（１８）がデータインターフェース（１９）を介して、実装システム（２２）に対応配置された制御装置によって読みとり可能であるように、配置されている、請求項１１記載の実装システム（２２）。

Images