JP5872036B2 - 部品実装機 - Google Patents

Description

本発明は、リニアモータを備えた部品実装機に関する。

この種の部品実装機として、例えば、下記特許文献１に記載のものが知られている。この部品実装機は、部品の供給を行う部品供給部から基板上へ部品を搬送するヘッドユニットを備えている。このヘッドユニットは、Ｘ方向フレームによって支持されており、このＸ方向フレームは、一対のＹ方向フレームによって２点で支持されている。Ｘ方向フレームは、リニアモータによってＹ方向に移動可能とされている。リニアモータは、永久磁石を備えた固定子と、コイルを備えた可動子とからなり、コイルに通電して可動子を固定子に対して相対移動させることにより、Ｘ方向フレームをＹ方向フレームに対して移動させることができる。

一対のＹ方向フレームにおいて互いに対向する対向部には、内側に開口する略門形の収容部が設けられている。この収容部内の上下の各面には、固定子がそれぞれ固定されている。一般にコイルに通電を行うと、コイルが発熱し、この熱が固定子を介してＹ方向フレームに伝えられ、Ｙ方向フレーム全体が加熱によって熱膨張してしまう。そこで、Ｙ方向フレームを冷却すべく上側の固定子の上面と収容部内の上面との間に上側のエア通路を設けるとともに、下側の固定子の下面と収容部内の下面との間に下側のエア通路を設け、これらのエア通路内でエアを流通させるようにしている。

特開２０１１−１０３３１６号公報

（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上記の部品実装機では、可動子の側壁が収容部内の側壁に接近して配されており、可動子の側壁から収容部内の側壁に伝わる熱を直接冷却することができないため、Ｙ方向フレームの冷却効率が低いものとなっている。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、Ｙ方向フレームの冷却効率を高めることを目的とする。
（課題を解決するための手段）

本発明は、ヘッドユニットをＸ方向およびＹ方向に移動可能に設けてなる部品実装機であって、Ｘ方向に延びて設けられ、前記ヘッドユニットをＸ方向に移動可能に支持するＸ方向フレームと、固定子および可動子を有して構成され、前記Ｘ方向フレームをＹ方向に移動させるリニアモータと、Ｙ方向に延びて設けられ、冷却媒体を流通させる冷却空間が内部に形成された中空構造とされ、前記固定子が取り付け固定される固定子取付面が前記冷却空間を囲む外面に配され、前記Ｘ方向フレームを移動可能に支持するＹ方向フレームと、前記冷却空間内に前記冷却媒体を供給することで同冷却媒体を前記冷却空間内で流通させる冷却媒体供給部と、前記Ｙ方向フレームの上面においてＹ方向に延びる形態で設け られた上側のＹ方向レールと、前記Ｙ方向フレームの内側面における下端部に配され、Ｙ 方向に延びる形態で設けられた下側のＹ方向レールと、を備え、前記固定子取付面は前記 Ｙ方向フレームの内側面における前記下側のＹ方向レールよりも上側の部分とされている構成としたところに特徴を有する。
また、前記Ｙ方向フレームの両端部に、一対の前記冷却媒体供給部が設けられており、 一方の前記冷却媒体供給部から前記冷却空間内に前記冷却媒体を送り込み、この冷却媒体 を他方の前記冷却媒体供給部によって外部に排出する構成としてもよい。
また、前記Ｘ方向フレームにおいて前記Ｙ方向フレームの上面と対向する位置には、前 記上側のＹ方向レールに対して上方から嵌合する上側のＹ方向スライダが取り付けられ、 前記Ｘ方向フレームにおいて前記Ｙ方向フレームの内側面と対向する位置には、前記下側 のＹ方向レールに対して側方から嵌合する下側のＹ方向スライダが取り付けられている構 成としてもよい。

このような構成によると、可動子のコイルが発熱してその熱が固定子を介してＹ方向フレームに伝わった場合に、ファン等の冷却媒体供給部を用いて常温空気や冷却ガス等の冷却媒体を冷却空間内に流通させることにより、Ｙ方向フレームを冷却することができる。すなわち、Ｙ方向フレームは中空構造とされ、冷却空間を囲む外面に固定子取付面を配したから、冷却空間内に冷却媒体を流通させることで、固定子から伝わる熱を直接冷却することができる。したがって、Ｙ方向フレームの冷却効率を高めることができ、Ｙ方向フレームが熱膨張により変形することを抑制できる。

本発明の実施の態様として、以下の構成が好ましい。
Ｙ方向フレームにおいて固定子取付面が配された壁部には、冷却媒体が流通可能となる冷却凹部が冷却空間に連通して設けられている構成としてもよい。
このような構成によると、冷却空間内を流通する冷却媒体が冷却凹部内にも流通することにより、Ｙ方向フレームにおいて固定子取付面が配された壁部を効率良く冷却することができる。

Ｙ方向フレームにおいて冷却空間を構成する内面には、冷却空間内に突出する形態をなす突起が設けられている構成としてもよい。
このような構成によると、冷却空間において冷却媒体が接触する面積を増やすことでＹ方向フレームを効率良く冷却することができる。

一対のＹ方向フレームが平行に配設されたものにおいて、一対のＹ方向フレームにおいて互いに対向する対向部に固定子が配設されている構成としてもよい。
このような構成によると、可動子の両側に固定子を配設しなくてもよく、可動子の片側のみに固定子を配設することができる。仮に、可動子およびその左右両側に配された固定子を収容する上面開口の凹部をＹ方向フレームに設けた場合、一対の固定子が取り付けられた一対の取付面を冷却媒体によって冷却できるように、冷却空間の構造を複雑にする必要がある。その点、可動子の片側のみに固定子を配設した場合には、固定子取付面が１つだけで済むため、冷却空間の構造（Ｙ方向フレームの構造）を簡素化できる。

（発明の効果）
本発明によれば、Ｙ方向フレームの冷却効率を高めることができる。

図１は、実施形態における実装機本体の斜視図である。 図２は、実装機本体の正面図である。 図３は、Ｙ方向フレームの内部構造を正面から見た断面図である。 図４は、Ｙ方向フレームの内部構造を上方から見た断面図である。 図５は、図４のＹ方向フレームを拡大して示した要部拡大断面図である。 図６は、実装機本体の内部側から見たＹ方向フレームの側面図である。 図７は、Ｙ方向フレームの内部構造を側方から見た断面図である。

＜実施形態＞
本発明の実施形態を図１ないし図７の図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態における部品実装機の主要部を構成する実装機本体１０を示した斜視図である。部品実装機は詳細には、基台（図示せず）、この基台上に取り付け固定された実装機本体１０、この実装機本体１０を覆うケース（図示せず）、実装機本体１０に着脱可能に取り付けられる一括交換台車（図示せず）などを備えて構成されている。

実装機本体１０は、図１および図２に示すように、基台の上面に固定される基台部２０、この基台部２０から上方に立ち上がる一対のＹ方向フレーム３０Ｌ，３０Ｒ、一対のＹ方向フレーム３０Ｌ，３０Ｒ間に架け渡された一対のＸ方向フレーム５０Ｆ，５０Ｒ、一対のＸ方向フレーム５０Ｆ，５０Ｒに設けられた一対のヘッドユニット６０Ｆ，６０Ｒなどを備えて構成されている。Ｘ方向フレーム５０Ｆ，５０Ｒは、基台部２０上において左右方向（Ｘ方向）に延びて設けられ、前側のＸ方向フレームを５０Ｆとし、後側のＸ方向フレームを５０Ｒとする。一方、Ｙ方向フレーム３０Ｌ，３０Ｒは、基台部２０上において前後方向（Ｙ方向）に延びて設けられ、左側のＹ方向フレームを３０Ｌとし、右側のＹ方向フレームを３０Ｒとする。

図６に示すように、右側のＹ方向フレーム３０Ｒは、前後一対の支持壁部分３１Ｒ，３１Ｒと、両支持壁部分３１Ｒ，３１Ｒ間に架け渡されたフレーム部分３２Ｒとを備えて構成され、同様に、左側のＹ方向フレーム３０Ｌは、前後一対の支持壁部分３１Ｌ，３１Ｌと、両支持壁部分３１Ｌ，３１Ｌ間に架け渡されたフレーム部分３２Ｌとを備えて構成されている。左右一対のＹ方向フレーム３０Ｌ，３０Ｒは、いずれも同様な構成であるため、以下においては右側のＹ方向フレーム３０Ｒを代表としてその構成を説明するものとし、「右側のＹ方向フレーム３０Ｒ」を略して単に「Ｙ方向フレーム３０Ｒ」という。

図３に示すように、Ｙ方向フレーム３０Ｒのフレーム部分３２Ｒは、断面略長方形の角筒状をなし、内部に冷却空間３３Ｒが形成された中空構造とされている。また、フレーム部分３２Ｒの断面は、左右方向よりも上下方向のほうが長い縦長形状とされている。フレーム部分３２Ｒには、上下一対のＹ方向レール３４Ｕ，３４Ｌが敷設されている。上側のＹ方向レール３４Ｕは、フレーム部分３２Ｒの上面においてその前端から後端に亘って前後方向に延びる形態で設けられており、下側のＹ方向レール３４Ｌは、フレーム部分３２Ｒの内側面における下端部に配され、その前端から後端に亘って前後方向に延びる形態で設けられている。

図５に示すように、フレーム部分３２Ｒの内側面における下側のＹ方向レール３４Ｌよりも上側の部分は固定子取付面４３Ｒとされている。この固定子取付面４３Ｒには、熱伝導性の良好な鉄製の支持プレート３７Ｒが取り付け固定され、この支持プレート３７Ｒに、複数の固定子３６Ｒが前後方向に並んで取り付け固定されている。

固定子３６Ｒは永久磁石からなり、フレーム部分３２Ｒの前端から後端に亘って等ピッチで複数配設されている。これらの固定子３６Ｒは支持プレート３７Ｒに一括して取り付けられ、この支持プレート３７Ｒをフレーム部分３２Ｒの固定子取付面４３Ｒに取り付けることでＹ方向フレーム３０Ｒに固定されている。

一対のフレーム部分３２Ｌ，３２Ｒは平行に並んで配設されている。一対のフレーム部分３２Ｌ，３２Ｒにおいて一対の固定子取付面４３Ｌ，４３Ｒが配された一対の壁部４２Ｌ，４２Ｒは、互いに対向する配置とされている。壁部４２Ｒには、冷却孔３８Ｒが板厚方向に貫通して形成されている。この冷却孔３８Ｒは冷却空間３３Ｒに連通しているため、冷却空間３３Ｒ内を流通する常温空気が冷却孔３８Ｒにも流通可能とされている。

また、フレーム部分３２Ｒにおいて冷却空間３３Ｒを構成する内面には、冷却空間３３Ｒ内に突出する形態をなす冷却フィン３９Ｒが設けられている。この冷却フィン３９Ｒは、フレーム部分３２Ｒにおいて固定子取付面４３Ｒが形成された壁部とこれに対向して配された壁部との間に亘って左右方向に延びて柱状に形成されている。

フレーム部分３２Ｒの前後両端部には、冷却空間３３Ｒを外部に臨ませる前後一対の開口部４０Ｆ，４０Ｒが設けられている。これらの開口部４０Ｆ，４０Ｒには、前後一対のファン４１Ｆ，４１Ｒが設けられている。前側のファン４１Ｆは、開口部４０Ｆから冷却空間３３Ｒの内部へ常温空気を送り込み、後側のファン４１Ｒは、冷却空間３３Ｒ内で暖められた空気を開口部４０Ｒから冷却空間３３Ｒの外部へ排出するものである。

Ｘ方向フレーム５０Ｆには、図６に示すように、上下一対のＸ方向レール５１Ｕ，５１Ｌが敷設されている。ヘッドユニット６０Ｆは、上下一対のＸ方向レール５１Ｕ，５１Ｌによって左右方向に移動可能とされている。このヘッドユニット６０Ｆは、複数の吸着ノズルを備えており、詳細には、説明しないものの、各吸着ノズルは、リニアモータによる駆動方式によって上下動可能とされ、部品を吸着して基板に載置可能とされている。

Ｘ方向フレーム５０Ｆの端部には、図３に示すように、フレーム部分３２Ｒの固定子３６Ｒと左右方向に対向する配置で可動子４５Ｒが固定されている。この可動子４５Ｒの内部には、複数のコイルが配設されており、これらのコイルに通電可能とされている。可動子４５Ｒと各固定子３６Ｒとによってリニアモータが構成されている。また、Ｘ方向フレーム５０Ｆにおいて両Ｙ方向レール３４Ｕ，３４Ｌと対向する位置には、上下一対のＹ方向スライダ５２Ｕ，５２Ｌが取り付けられている。このＹ方向スライダ５２Ｕ，５２ＬとＹ方向レール３４Ｕ，３４Ｌによってリニアガイドが構成されている。各Ｙ方向スライダ５２Ｕ，５２Ｌが各Ｙ方向レール３４Ｕ，３４Ｌに嵌合することで、Ｘ方向フレーム５０Ｆが前後方向に移動自在に案内される。

Ｘ方向フレーム５０Ｆの端部におけるＹ方向フレーム３０Ｒの上方には、サーボモータ５３が取り付け固定されている。このサーボモータ５３は、Ｘ方向フレーム５０Ｆに取り付けられたボールねじに対してベルトを介して連結されており、ボールねじを回動させることによってヘッドユニット６０Ｆを左右方向に移動させることができるようになっている。したがって、サーボモータ５３とリニアモータとによってヘッドユニット６０Ｆを前後方向および左右方向の所望の位置に移動させることができる。

本実施形態は以上のような構成であって、続いてその作用および効果を説明する。可動子４５Ｒを構成するコイルに通電を行うことにより、可動子４５Ｒを固定子３６Ｒに対して相対移動させ、Ｘ方向フレーム５０Ｆを一対のＹ方向フレーム３０Ｌ，３０Ｒに対してＹ方向に移動させる。ここで、コイルは通電を受けると発熱することになるものの、冷却空間３３Ｒ内に冷却媒体としての常温空気を流通させることにより、冷却を行う。常温空気は、前側のファン４１Ｆによって冷却空間３３Ｒ内に送り込まれ、冷却孔３８Ｒを通って支持プレート３７Ｒに接触したり、冷却フィン３９Ｒに接触したりすることで熱交換が行われ、フレーム部分３２Ｒを冷却する。これに伴って暖められた空気は、後側のファン４１Ｒによって冷却空間３３Ｒの外部へと排出される。このようにして、可動子４５Ｒから固定子３６Ｒを介してＹ方向フレーム３０Ｒに伝わる熱は、冷却空間３３Ｒ内を流通する空気によって直接冷却され、Ｙ方向フレーム３０Ｒが熱膨張して変形することを抑制できる。

また、固定子３６Ｌ，３６Ｒが取り付け固定される固定子取付面４３Ｌ，４３Ｒは、左右方向に対向して配設されているため、各可動子４５Ｌ，４５Ｒの片側だけに固定子取付面４３Ｌ，４３Ｒを設ければよく、フレーム部分３２Ｌ，３２Ｒの断面形状を簡素化できる。さらに、各固定子３６Ｌ，３６Ｒと各可動子４５Ｌ，４５Ｒの間で発生する磁気吸引力が相殺されるため、Ｙ方向フレーム３０Ｌ，３０Ｒに求められる剛性を低くすることができる。よって、Ｙ方向フレーム３０Ｌ，３０Ｒを小型化し、実装機本体１０を小型化できる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では冷却空間３３Ｌ，３３Ｒ内に常温空気を流通させているものの、本発明によると、冷却ガスを流通させてもよい。例えば、冷却空間３３Ｌ，３３Ｒ内に冷却ガスを供給する配管を設置し、この配管から冷却孔３８Ｌ，３８Ｒに向けて冷却ガスを吹き付けるようにし、暖められた空気を前後一対のファンによって冷却空間３３Ｌ，３３Ｒの外部に排出してもよい。

（２）上記実施形態では各フレーム部分３２Ｌ，３２Ｒにおいて互いに対向する対向部である固定子取付面４３Ｌ，４３Ｒに固定子３６Ｌ，３６Ｒを取り付け固定しているものの、本発明によると、各フレーム部分の上面に固定子を取り付け固定してもよい。

（３）本発明によると、冷却凹部の数や形状は問わないし、突起の数や形状も問わない。

（４）本発明によると、支持プレート３７Ｌ，３７Ｒを介在させることなく、各固定子３６Ｌ，３６Ｒを各固定子取付面４３Ｌ，４３Ｒに直接取り付け固定したものとしてもよい。

１０…実装機本体（部品実装機）
３０Ｌ，３０Ｒ…Ｙ方向フレーム
３３Ｌ，３３Ｒ…冷却空間
３６Ｌ，３６Ｒ…固定子
３８Ｌ，３８Ｒ…冷却孔（冷却凹部）
３９Ｌ，３９Ｒ…冷却フィン（突起）
４１Ｆ，４１Ｒ…ファン（冷却媒体供給部）
４３Ｌ，４３Ｒ…固定子取付面
４５Ｌ，４５Ｒ…可動子
５０Ｆ，５０Ｒ…Ｘ方向フレーム
６０Ｆ，６０Ｒ…ヘッドユニット

Claims (6)

1. ヘッドユニットをＸ方向およびＹ方向に移動可能に設けてなる部品実装機であって、
   Ｘ方向に延びて設けられ、前記ヘッドユニットをＸ方向に移動可能に支持するＸ方向フレームと、
   固定子および可動子を有して構成され、前記Ｘ方向フレームをＹ方向に移動させるリニアモータと、
   Ｙ方向に延びて設けられ、冷却媒体を流通させる冷却空間が内部に形成された中空構造とされ、前記固定子が取り付け固定される固定子取付面が前記冷却空間を囲む外面に配され、前記Ｘ方向フレームを移動可能に支持するＹ方向フレームと、
   前記冷却空間内に前記冷却媒体を供給することで同冷却媒体を前記冷却空間内で流通させる冷却媒体供給部と、
   前記Ｙ方向フレームの上面においてＹ方向に延びる形態で設けられた上側のＹ方向レールと、
   前記Ｙ方向フレームの内側面における下端部に配され、Ｙ方向に延びる形態で設けられた下側のＹ方向レールと、
   を備え、
   前記固定子取付面は前記Ｙ方向フレームの内側面における前記下側のＹ方向レールよりも上側の部分とされていることを特徴とする部品実装機。
2. 前記Ｙ方向フレームの両端部に、一対の前記冷却媒体供給部が設けられており、一方の 前記冷却媒体供給部から前記冷却空間内に前記冷却媒体を送り込み、この冷却媒体を他方 の前記冷却媒体供給部によって外部に排出することを特徴とする請求項１に記載の部品実 装機。
3. 前記Ｘ方向フレームにおいて前記Ｙ方向フレームの上面と対向する位置には、前記上側 のＹ方向レールに対して上方から嵌合する上側のＹ方向スライダが取り付けられ、
   前記Ｘ方向フレームにおいて前記Ｙ方向フレームの内側面と対向する位置には、前記下 側のＹ方向レールに対して側方から嵌合する下側のＹ方向スライダが取り付けられている ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の部品実装機。
4. 前記Ｙ方向フレームにおいて前記固定子取付面が配された壁部には、前記冷却媒体が流通可能となる冷却凹部が前記冷却空間に連通して設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の部品実装機。
5. 前記Ｙ方向フレームにおいて前記冷却空間を構成する内面には、前記冷却空間内に突出する形態をなす突起が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか 一項に記載の部品実装機。
6. 一対の前記Ｙ方向フレームが平行に配設されたものにおいて、一対の前記Ｙ方向フレームにおいて互いに対向する対向部に前記固定子が配設されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の部品実装機。

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