JP5975851B2 - リニアモータとその冷却装置 - Google Patents

Description

ここで開示する技術は、リニアモータとその冷却装置に関する。

特許文献１に、従来のリニアモータが開示されている。このリニアモータは、可動子と、可動子の移動方向に沿って配列された複数の磁石と、可動子に設けられた複数のコイルと、複数のコイルが発した熱を放熱する放熱器と、放熱器の一部を収容する冷却ダクトを備えている。冷却ダクトの一端は、吸気口となっており、冷却ダクト内に空気を導入する吸気ファンが設けられている。冷却ダクトの他端は、排気口となっており、冷却ダクト外に空気を排出する排気ファンが設けられている。

特許第４９６３９６６号公報

上記した冷却ダクトの構成では、一端に位置する吸気口から他端に位置する排気口に向けて、冷却風が一方向に流れる。このような構成によると、排気口に近い下流部において冷却風の温度が高くなるため、下流部に位置する放熱器を十分に冷却することができないおそれがある。

この問題に関して、特許文献１には、冷却ダクトの両端を共に排気口とし、冷却ダクトの中間部分に吸気口を設けたものが提案されている。また、冷却ダクトの両端を共に吸気口とし、冷却ダクトの中間部分に排気口を設けたものも提案されている。このような構成によると、冷却ダクト内に二つの冷却風の流れが形成されるので、冷却風の下流部における温度上昇が抑制され、冷却ダクト内の放熱器を均一に冷却することができる。

本明細書においても、冷却風の下流部における温度上昇を抑制して、冷却ダクト内の放熱器を均一に冷却することができる技術を提案する。

本明細書で開示する技術は、リニアモータに具現化される。このリニアモータは、可動子と、可動子の移動方向に沿って配列された複数の磁石と、可動子に設けられた少なくとも一つのコイルと、コイルが発した熱を放熱する放熱器と、放熱器の少なくとも一部を収容する冷却ダクトを備えている。冷却ダクトは、一端に位置する吸気口から、他端に位置する排気口まで、筒状に伸びている。冷却ダクトの吸気口には、冷却ダクト内に空気を導入する吸気ファンが設けられている。冷却ダクトの排気口には、冷却ダクト外に空気を排出する排気ファンが設けられている。さらに、冷却ダクトには、吸気口と排気口との間に位置する中間排気口と、中間排気口と排気口との間に位置する中間吸気口とが設けられている。

上記した構成によると、冷却ダクト内には、吸気口から中間排気口へと流れる第１の冷却風の流れと、中間吸気口から排気口へと流れる第２の冷却風の流れが形成される。冷却ダクト内に少なくとも二つの冷却風の流れが形成されることから、冷却風の下流部における温度上昇が抑制されて、冷却ダクト内の放熱器を均一に冷却することができる。さらに、吸気口において空気が吸い込まれる方向と、排気口において空気が吸い込まれる方向とが同じ方向となるので、可動子の位置にかかわらず、リニアモータの近傍には一定方向の空気の流れが形成される。

上記したリニアモータは、一例ではあるが、基板作業装置において好適に採用することができる。ここで、基板作業装置とは、回路基板に対して所定の作業を実施する装置であり、例えば回路基板に電子部品を実装する実装機や、電子部品が実装された回路基板を検査する検査機が含まれる。実装機や検査機は、回路基板に対して相対移動する実装ヘッド又は検査ヘッドを有し、これらのヘッドを移動させる移動装置に本技術に係るリニアモータを採用することができる。

実装機の全体を示す斜視図。 第２直動装置の構成を模式的に示す図。 可動ユニットのリニアモータブロックの内部構造を示す図。 冷却ダクトの構成を模式的に示す図。 冷却ダクトの変形例を模式的に示す図。

本技術の一実施形態において、冷却ダクトでは、中間排気口と中間吸気口との間に、隔壁が設けられていることが好ましい。このような構成によると、前述した第１の冷却風の流れと、第２の冷却風の流れとを分離して、冷却ダクト内に安定した冷却風の流れを形成することができる。なお、ここでいう隔壁は、冷却ダクト内の流路を完全に閉塞するものに限られず、部分的に閉塞するものであってもよい。

本技術の一実施形態において、冷却ダクトでは、中間排気口が開口する方向と、中間吸気口が開口する方向とが、互いに異なることが好ましい。このような構成によると、中間排気口から排出された冷却風が中間吸気口から吸引されることを防ぐことができる。

本技術の一実施形態において、冷却ダクトには、中間排気口から排出される空気を、前記冷却ダクトの長手方向に沿って排出するガイドダクトが設けられていることが好ましい。このような構成によると、吸気口で空気が吸引される方向と、排気口で空気が排出される方向と、中間排気口で空気が排出される方向とが一致するので、可動子の位置にかかわらず、リニアモータの近傍に安定した空気の流れが形成される。

図面を参照して実施例の実装機１０について説明する。実装機１０は、回路基板に電子部品を実装（装着）する装置である。実装機１０は、表面実装機又はチップマウンタとも称される。実装機１０は、他の実装機１０とともに左右に併設され、一連の実装ラインを構成する。

実装機１０は、複数の部品供給装置２０を備えている。複数の部品供給装置２０は、実装機１０の前部に取り付けられている。各々の部品供給装置２０は、複数の電子部品を収容しており、後述する可動ヘッド４０へ電子部品を順次供給する。本実施例の部品供給装置２０は、複数の電子部品をキャリアテープに収容するテープ式の部品供給装置である。なお、部品供給装置２０の構造については特に限定されない。例えば、部品供給装置２０は、複数の電子部品をトレイ上に収容するトレイ式の部品供給装置であってもよい。

実装機１０は、二つの基板搬送装置３０と、二つの基板支持装置３２を備えている。各々の基板搬送装置３０は、一対のコンベアベルトによって、回路基板を搬送する。各々の基板搬送装置３０は、隣接する他の実装機１０の基板搬送装置と一連に接続される。なお、基板搬送装置３０の構造については特に限定されない。基板搬送装置３０によって搬送された回路基板は、基板支持装置３２によって所定の高さで支持される。

実装機１０は、可動ヘッド４０と、可動ヘッド４０をＸ軸方向に直線移動させる第１直動装置５０と、可動ヘッド４０をＹ軸方向に直線移動させる第２直動装置５２を備えている。可動ヘッド４０には、電子部品を吸着するノズル４２が取り付けられている。可動ヘッド４０は、ノズル４２をＺ軸方向に移動させることができる。可動ヘッド４０は、部品供給装置２０によって供給される電子部品を、ノズル４２によって吸着保持し、基板支持装置３２によって支持された回路基板へ、搬送して実装する。なお、可動ヘッド４０の具体的な構成については特に限定されず、公知の構造を適宜採用することができる。

ここで、実装機１０の可動ヘッド４０には、ノズル４２に代えて、検査ユニットを取り付けることができる。検査ユニットは、少なくとも一つのカメラを有し、電子部品が実装された回路基板を撮影することによって、電子部品が正しく装着されているのか否かを検査することができる。このように、本実施例の実装機１０は、可動ヘッド４０に検査ユニットを取り付けると、実装機１０ではなく、回路基板の検査装置として機能する。

図２を参照し、第２直動装置５２の構成を説明する。第２直動装置５２は、実装機１０に固定された固定ユニット５４と、固定ユニット５４に対して移動可能な可動ユニット５６を備えている。固定ユニット５４は、一対のガイドレール５４ａと、リニアモータ軸５４ｂを備えている。各々のガイドレール５４ａ及びリニアモータ軸５４ｂは、互いに平行であって、Ｙ軸方向に沿って伸びている。

リニアモータ軸５４ｂには、複数の磁石６０が設けられている。各々の磁石６０はリング状の永久磁石である。複数の磁石６０は、リニアモータ軸５４ｂに沿って（即ち、Ｙ軸方向に沿って）配列されている。隣接する二つの磁石６０は、磁極の向きが互いに異なる。即ち、外周面がＮ極であって内周面がＳ極である磁石６０と、外周面がＳ極であって内周面がＮ極である磁石６０とが、交互に配置されている。

可動ユニット５６は、ベースプレート５６ａと、四つのスライドブロック５６ｂと、リニアモータブロック６２を備えている。四つのスライドブロック５６ｂ及びリニアモータブロック６２は、ベースプレート５６ａに固定されている。スライドブロック５６ｂは、ガイドレール５４ａとスライド可能に係合しており、ベースプレート５６ｂをガイドレール５４ａに沿って（即ち、Ｙ軸方向に沿って）移動可能に支持している。ベースプレート５６ｂには、第１直動装置５０を介して可動ヘッド４０が取り付けられている。リニアモータブロック６２は、概して筒状の形状を有しており、その内部をリニアモータ軸５４ｂが通過している。リニアモータブロック６２には、冷却装置７０が設けられている。

図３を参照して、リニアモータブロック６２の構成について説明する。リニアモータブロック６２は、複数の磁石６０が配設されたリニアモータ軸５４ｂと共に、第２直動装置５２のアクチュエータであるリニアモータを構成している。即ち、リニアモータブロック６２は、当該リニアモータの可動子に相当し、リニアモータ軸５４ｂは、当該リニアモータの固定子に相当する。図３に示すように、リニアモータブロック６２は、複数のコイル６４を備えている。複数のコイル６４は、リニアモータ軸５４ｂの長手方向に沿って（即ち、Ｙ軸方向に沿って）配列されている。各々のコイル６４は、リニアモータ軸５４ｂを取り囲んでいる。各々のコイル６４には、図示しないコントローラによって電流が流される。コイル６４に電流が流れると、磁石６０が形成する磁場によって、コイル６４（詳しくはコイル６４内の電子）はローレンツ力を受ける。このローレンツ力を推力として、第２直動装置５２は可動ユニット５６を移動させることができる。

リニアモータブロック６２はさらに、複数の伝熱パイプ７２と、複数の放熱板７４と、冷却ダクト７６を備えている。これらは、リニアモータブロック６２の冷却装置７０を構成している。伝熱パイプ７２は、金属製のパイプ材に、液体状の熱媒体を封入した構造を有している。伝熱パイプ７２は、コイル６４に沿って伸びる曲線部分７２ａと、曲線部分７２ａに連続して直線状に伸びる直線部分７２ｂを有している。コイル６４で発生した熱は、伝熱パイプ７２の曲線部分７２ａで吸熱され、伝熱パイプ７２の直線部分７２ｂへと伝達される。伝熱パイプ７２の直線部分７２ｂには、複数の放熱板７４が固定されている。放熱板７４は、金属製の板材であり、コイル６４から伝達された熱を空気中へ放熱する。なお、本実施例の伝熱パイプ７２及び放熱板７４は、コイル６４で発生した熱を放熱する放熱器の一例であり、伝熱パイプ７２及び放熱板７４に代えて、他の構造を有する放熱器を採用することもできる。

冷却ダクト７６は、直線状に伸びる筒状の部材であり、リニアモータ軸５４ｂと平行に（即ち、Ｙ軸方向に沿って）配置されている。冷却ダクト７６は、複数の放熱板７４を収容している。本実施例の冷却ダクト７６は、一例ではあるが、矩形断面を有している。

図４を参照して、冷却ダクト７６の構成について説明する。図４に示すように、冷却ダクト７６は、一端に位置する吸気口８２と、他端に位置する排気口８４を有している。吸気口８２には、冷却ダクト７６の内部に空気を導入する吸気ファン９２が設けられている。排気口８４には、冷却ダクト７６の外部に空気を排出する排気ファン９４が設けられている。冷却ダクト７６はさらに、中間排気口８６と中間吸気口８８と隔壁９８を有している。中間排気口８６は、吸気口８２と排気口８４の間に位置している。中間吸気口８８は、中間排気口８６と排気口８４の間に位置している。隔壁９８は、中間排気口８６と中間吸気口８８との間に位置しており、冷却ダクト７６の内部をその長手方向（即ち、Ｙ軸方向）において二分している。

上記した冷却ダクト７６の構成によると、冷却ダクト７６の内部には、吸気口８２から中間排気口８６へと流れる第１の冷却風の流れと、中間吸気口８８から排気口８４へと流れる第２の冷却風の流れが形成される。冷却ダクト７６の内部に二つの冷却風の流れが形成されることから、冷却風の下流部における温度上昇が抑制されて、冷却ダクト７６の内部に配置された複数の放熱板７４を均一に冷却することができる。

さらに、上記した冷却ダクト７６の構成によると、吸気口８２において空気が吸い込まれる方向と、排気口８４において空気が吸い込まれる方向とが、同じ方向となる。このような構成によると、可動ユニット５６の位置にかかわらず、リニアモータ軸５４ｂに沿って（即ち、Ｙ軸方向に沿って）、一定方向の空気の流れを形成することができる。実装機１０の内部において空気の流れが安定することから、実装機１０の内部環境（例えば、温度や空気清浄度）を管理しやすい。

図４に示すように、本実施例の冷却ダクト７６では、中間排気口８６が冷却ダクト７６の下面７６ｂに設けられ、中間吸気口８８が冷却ダクト７６の上面７６ａに設けられている。このような構成によると、中間排気口８６が開口する方向と、中間吸気口８８が開口する方向とが互いに異なるので、中間排気口８６から排出された冷却風が、中間吸気口８８から再び吸引されるようなことを防ぐことができる。なお、中間排気口８６と中間吸気口８８は、冷却ダクト７６の上面７６ａ又は下面７６ｂに代えて、冷却ダクト７６の左右の側面に設けてもよい。また、中間排気口８６と中間吸気口８８は、必ずしも異なる面に設ける必要はなく、同じ面に設けることもできる。

図４に示すように、本実施例の冷却ダクト７６には、ガイドダクト９６が設けられている。ガイドダクト９６は、中間排気口８６を覆うように、冷却ダクト７６の下面７６ｂに設けられている。ガイドダクト９６は、冷却ダクト７６と平行に伸びており、排気口８４側（図中右側）の端部は開口端９６ａとなっている。吸気口８２側（図中左側）の端部は、閉塞端となっている。このような構成により、ガイドダクト９６は、中間排気口８６から排出される空気を、冷却ダクト７６の長手方向に沿って排気口８４側へ排出する。中間排気口８８にガイドダクト９６を設けることで、中間排気口８６から空気が排出される方向は、吸気口８２で空気が吸引される方向及び排気口８４で空気が排出される方向と一致する。その結果、実装機１０の内部における空気の流れをより安定させることができる。

加えて、本実施例のガイドダクト９６は、その開口端９６ａが中間吸気口８８よりも排気口８４側に位置するように構成されている。このような構成によると、中間排気口８６から排出された冷却風が、中間吸気口８８から再び吸引されるようなことを、より効果的に防ぐことができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

例えば、図５に示すように、冷却ダクト７６の隔壁９８は必ずしも必要とされない。吸気ファン９２及び排気ファン９４の能力や、中間排気口８６及び中間吸気口８８の位置及び大きさを適宜設計することによって、隔壁９８が存在しなくても、冷却ダクト７６の内部に二つの冷却風の流れを形成することもできる。また、本実施例の隔壁９８は、冷却ダクト７６内の流路を完全に閉塞するものであるが、隔壁９８は冷却ダクト７６内の流路を部分的に閉塞するものであってもよい。

本明細書では、第２直動装置５２の構成について詳細に説明し、第１直動装置５０の構成についての説明を省略したが、第２直動装置５２に採用された構成は、第１直動装置５０にも同様に採用することができる。

本明細書で説明したリニアモータ及びその冷却装置７０の構成は、可動ユニット５６を直線的に移動させるものに限られず、可動部５６を曲線的に移動させるものであってもよい。即ち、リニアモータ軸５４ｂは、直線状のものに限られず、湾曲するものであってもよい。

本明細書で説明したリニアモータは、複数の磁石６０が配設されたリニアモータ軸５４ｂを、複数のコイル６４が取り囲むように配置された構成を有するが、このような構成に限定されるものではない。例えば、可動ユニット５６の移動方向に沿って配列された複数の磁石に対して、可動ユニット５６のコイル６０が対向するように配置されるものであってもよい。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０：実装機
２０：部品供給装置
３０：基板搬送装置
３２：基板支持装置
４０：可動ヘッド
４２：ノズル
５０：第１直動装置
５２：第２直動装置
５４：固定ユニット
５４ａ：ガイドレール
５４ｂ：リニアモータ軸
５６：可動ユニット
５６ａ：ベースプレート
５６ｂ：スライドブロック
６０：磁石
６２：リニアモータブロック
６４：コイル
７０：冷却装置
７２：伝熱パイプ
７２ａ：曲線部分
７２ｂ：直線部分
７４：放熱板
７６：冷却ダクト
８２：吸気口
８４：排気口
８６：中間排気口
８８：中間吸気口
９２：吸気ファン
９４：排気ファン
９６：ガイドダクト
９８：隔壁

Claims (6)

1. 可動子と、
   前記可動子の移動方向に沿って配列された複数の磁石と、
   前記可動子に設けられた少なくとも一つのコイルと、
   前記コイルが発した熱を放熱する放熱器と、
   一端に位置する吸気口から他端に位置する排気口まで筒状に伸びているとともに、前記放熱器の少なくとも一部を収容する冷却ダクトと、
   前記冷却ダクトの吸気口に設けられているとともに、冷却ダクト内に空気を導入する吸気ファンと、
   前記冷却ダクトの排気口に設けられているとともに、冷却ダクト外に空気を排出する排気ファンとを備え、
   前記冷却ダクトには、前記吸気口と前記排気口との間に位置する中間排気口と、前記中間排気口と前記排気口との間に位置する中間吸気口とが設けられていることを特徴とするリニアモータ。
2. 前記冷却ダクトには、前記中間排気口と前記中間吸気口との間に、隔壁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
3. 前記中間排気口が開口する方向と、前記中間吸気口が開口する方向とが、互いに異なることを特徴とする請求項１又は２に記載のリニアモータ。
4. 前記冷却ダクトには、前記中間排気口から排出される空気を、前記冷却ダクトの長手方向に沿って排出するガイドダクトが設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のリニアモータ。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のリニアモータを有する基板作業装置。
6. リニアモータのための冷却装置であって、
   リニアモータの少なくとも一つのコイルが発した熱を放熱する放熱器と、
   一端に位置する吸気口から他端に位置する排気口まで筒状に伸びているとともに、前記放熱器の少なくとも一部を収容している冷却ダクトと、
   前記冷却ダクトの吸気口に設けられているとともに、冷却ダクト内に空気を導入する吸気ファンと、
   前記冷却ダクトの排気口に設けられているとともに、冷却ダクト外に空気を排出する排気ファンとを備え、
   前記冷却ダクトには、前記吸気口と前記排気口との間に位置する中間排気口と、前記中間排気口と前記排気口との間に位置する中間吸気口とが設けられていることを特徴とする冷却装置。

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