WO2016117009A1 - 部品実装装置用ヘッドユニット - Google Patents

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WO2016117009A1
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nozzle
head unit
linear motor
heat
outer cover
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Inventor
浩二 河口
成田 純一
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富士機械製造株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04Mounting of components, e.g. of leadless components
    • H05K13/0404Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws
    • H05K13/0406Drive mechanisms for pick-and-place heads, e.g. details relating to power transmission, motors or vibration damping
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
    • H02K41/033Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type with armature and magnets on one member, the other member being a flux distributor
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0201Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203Cooling of mounted components
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/0233Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with air flow channels
    • F28D1/024Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with air flow channels with an air driving element
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes

Definitions

  • the present invention relates to a head unit used in a component mounting apparatus.
  • the head unit includes a head main body, a nozzle provided on the head main body, a motor that transmits power to the nozzle to move the nozzle in the up and down direction, a side camera that images the parts adsorbed by the nozzle from the side, and the like.
  • a linear motor is used as a motor that moves the nozzle in the vertical direction.
  • a large cover may be covered to protect the motor, the side camera, and the like.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and a main object of the present invention is to efficiently dissipate heat inside the cover of the component mounting apparatus head unit.
  • the head unit for a component mounting apparatus of the present invention is The head body, A nozzle provided in the head body and capable of adsorbing components; A drive source that transmits power to at least one of the head body and the nozzle; A cover covering the drive source; A heat transfer member that connects between the cover and the drive source or a frame of the drive source, and releases heat generated from the drive source to the cover; It is equipped with.
  • the heat generated from the drive source is released to the cover having a relatively large surface area through the heat transfer member. Thereby, the inside heat
  • the drive source may be a linear motor that transmits power to the nozzle to move the nozzle in the vertical direction. Since the linear motor generates a relatively large amount of heat, it is highly meaningful to apply the present invention.
  • the cover may have a plurality of openings. By so doing, air flows between the inside and outside covered by the cover via the opening when the head unit moves, so that the heat inside the cover can be released more efficiently.
  • the cover may have a groove instead of or in addition to the plurality of openings. In this case, the groove is preferably formed along the direction in which the head unit moves.
  • the heat transfer member may be a plurality of metal columnar members or a plurality of heat pipes. If it carries out like this, since the heat conductivity of a heat-transfer member becomes high, the inside heat
  • the metal of the metal columnar member include gold, silver, copper, and aluminum. Aluminum is preferable in consideration of cost and specific gravity.
  • a heat pipe is a pipe in which a small amount of liquid is vacuum-sealed in a pipe and a capillary structure called a wick is provided on the inner wall.
  • the component mounting apparatus head unit of the present invention includes a camera that photographs the component adsorbed by the nozzle at a location covered by the cover, and the heat transfer member is a surface of the cover that faces the camera. You may make it connect between other surfaces and the said drive source or the flame
  • FIG. 4 is a perspective view of a head unit 34.
  • FIG. 4 is a perspective view of the head unit 34 with the outer cover 40 removed.
  • FIG. 4 is a right side view of the head unit with the outer cover 40 removed.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state where a rotary head 42 is attached to a main frame 36.
  • FIG. 1 is a perspective view of the component mounting apparatus 10
  • FIG. 2 is a perspective view of the head unit 34
  • FIG. 3 is a perspective view of the head unit 34 with the outer cover 40 removed
  • FIG. 1 the left-right direction (X-axis), the front-rear direction (Y-axis), and the up-down direction (Z-axis) are as shown in FIG.
  • the handle 35 is pulled out when pulled.
  • the component mounting apparatus 10 includes a mounting apparatus main body 14, a reel unit 96, and a controller 100, as shown in FIG.
  • the mounting apparatus body 14 includes a substrate transport device 18 that transports the substrate 16 and a head unit 34 that can move on the XY plane.
  • the substrate transfer device 18 is provided with support plates 20 and 20 extending in the left-right direction with a space between the front and rear in FIG. 1 and conveyor belts 22 and 22 provided on opposite surfaces of the support plates 20 and 20 (see FIG. 1). 1 shows only one of them).
  • the conveyor belts 22 and 22 are stretched over the drive wheels and the driven wheels provided on the left and right sides of the support plates 20 and 20 so as to be endless.
  • substrate 16 is mounted on the upper surface of a pair of conveyor belts 22 and 22, and is conveyed from the left to the right.
  • the substrate 16 is supported by a large number of support pins 23 erected on the back side.
  • the head unit 34 is detachably attached to the front surface of the X-axis slider 26.
  • the head unit 34 has a handle 35 on the front surface to be gripped by an operator during replacement work.
  • the X-axis slider 26 is slidably attached to a pair of upper and lower guide rails 28, 28 provided in front of the Y-axis slider 30 and extending in the left-right direction.
  • the Y-axis slider 30 is slidably attached to a pair of left and right guide rails 32, 32 extending in the front-rear direction.
  • the head unit 34 moves in the left-right direction as the X-axis slider 26 moves in the left-right direction, and moves in the front-rear direction as the Y-axis slider 30 moves in the front-rear direction.
  • Each slider 26, 30 is driven by a drive motor (not shown).
  • the reel unit 96 includes a plurality of reels 97 and is detachably attached to the front side of the mounting apparatus body 14.
  • a tape is wound around each reel 97, and parts are held along the longitudinal direction on the surface of the tape. These parts are protected by a film covering the surface of the tape.
  • Such a tape is unwound from the reel toward the rear, and is fed to a suction position where the tape is sucked by the suction nozzle 48 in a state where the film is peeled off at the feeder portion 98 and the components are exposed.
  • the controller 100 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM that stores processing programs, a RAM that is used as a work area, an HDD that stores various data, and the like.
  • the controller 100 outputs drive signals to the substrate transport device 18, the drive motor for the X-axis slider 26, the drive motor for the Y-axis slider 30, various motors provided in the head unit 34, and the like.
  • An image signal from the side camera 80 is input.
  • the controller 100 is connected to the reel unit 96 so as to be capable of bidirectional communication.
  • FIGS. 2 is a perspective view of the head unit 34 with the handle 35 removed
  • FIGS. 3 and 4 are a perspective view and a right side view of the head unit 34 with the outer cover 40 removed
  • FIG. 5 shows the rotary head 42 as a main frame. It is a perspective view which shows a mode that it attaches to 36.
  • the head unit 34 includes a main frame 36, a sub frame 38, an outer cover 40, a rotary head 42, a linear motor actuator 62, and a side camera 80.
  • the main frame 36 is a frame that is detachably attached to the X-axis slider 26 (see FIG. 1), and includes an R-axis motor 58 and a ⁇ -axis motor 60 in addition to the rotary head 42.
  • the subframe 38 is a frame fixed to the front of the main frame 36 as shown in FIGS. 3 and 4, and includes a linear motor actuator 62, a side camera 80, a stepping motor 61, and the like.
  • the subframe 38 is disposed so as to sandwich the linear motor actuator 62 shown in FIG. Therefore, the sub frame 38 can also be viewed as a frame of the linear motor actuator 62.
  • the outer cover 40 is a cover that covers the front surface, both side surfaces, and the upper surface of the main frame 36 and the sub frame 38, and has a large number of openings 40a on each surface.
  • the main frame 36, the sub frame 38, and the outer cover 40 are made of a comparatively lightweight material with good heat conductivity, such as aluminum or aluminum alloy.
  • the rotary head 42 is a cylindrical part and includes a nozzle holder 46, a suction nozzle 48, and a valve lever 50, as shown in FIGS.
  • the rotary head 42 is engaged in a state in which it is inserted into an R shaft 52 that extends in the vertical direction in a columnar shape that is attached to the main frame 36 so as to be axially rotatable, or is engaged with the R shaft 52. Can be removed and removed.
  • the R-axis 52 is connected to the R-axis motor 58 by a gear mechanism (not shown) so as to rotate as the R-axis motor 58 rotates.
  • a plurality of nozzle holders 46 (here, 12) are mounted so as to be slidable in the vertical direction along the outer periphery of the rotary head 42.
  • the nozzle holder 46 has a nozzle operation lever 54 in the vicinity of the upper end, and is biased upward by a spring 56 and positioned at a predetermined fixed position (upper position).
  • a small gear 57 is provided on the upper outer periphery of the nozzle holder 46. Each small gear 57 is connected to the ⁇ -axis motor 60 by a gear mechanism (not shown) so as to rotate as the ⁇ -axis motor 60 rotates.
  • the suction nozzle 48 is detachably attached to the lower end of the nozzle holder 46.
  • FIG. 3 and 4 show a state in which the suction nozzle 48 is attached to only one nozzle holder 46 for convenience, but in reality, the suction nozzles 48 are attached to all the nozzle holders 46 as shown in FIG. Is done.
  • the suction nozzle 48 is appropriately replaced according to the type and size of the parts. Further, the suction nozzle 48 rotates together with the nozzle holder 46 having the small gear 57 as the ⁇ -axis motor 60 rotates.
  • the valve lever 50 is provided for each suction nozzle 48.
  • the valve lever 50 is a lever that switches between supplying a negative pressure to the nozzle tip and supplying an atmospheric pressure.
  • the valve lever 50 is operated by a stepping motor 61.
  • the linear motor actuator 62 includes a slider 64 and a linear guide 68 as shown in FIG.
  • the slider 64 incorporates a coil serving as an electromagnet and has a lever engaging portion 66.
  • the lever engaging portion 66 has a C-shaped cross section, and engages with the nozzle operating lever 54 so as to sandwich the nozzle operating lever 54 from above and below.
  • the plurality of nozzle operation levers 54 are arranged at positions that can be sequentially engaged with the lever engaging portion 66 every time the rotary head 42 rotates about a predetermined angle (here, 30 °).
  • the linear guide 68 guides the slider 64 in the linear direction, and a large number of N poles and S poles are alternately arranged in the linear direction.
  • the subframe 38 surrounding the linear motor actuator 62 is connected to the outer cover 40 via a plurality of heat pipes 70.
  • the heat pipe 70 is a known member having a small amount of liquid sealed in a vacuum and a capillary structure called a wick on the inner wall.
  • the heat pipe 70 includes a surface other than the surface facing the side camera 80 of the outer cover 40 (a surface facing the linear motor actuator 62 in the present embodiment), and a portion of the linear motor actuator 62 that generates the most heat. Are connected.
  • the side camera 80 includes an optical system module 82 and a camera body 86 as shown in FIGS. 3 and 4.
  • the optical system module 82 is configured to guide light incident from an incident port 84 disposed in front of the component sucked by the suction nozzle 48 to a camera body 86 disposed above via a prism or mirror (not shown).
  • a light emitter (not shown) is arranged on both sides of the entrance 84.
  • the light emitter is a light source that irradiates ultraviolet rays toward a cylindrical reflector 88 provided in the center of the lower surface of the rotary head 42.
  • the reflector 88 emits fluorescence when irradiated with ultraviolet rays.
  • the camera body 86 has a lens (not shown), an image sensor, and an image processing unit.
  • the lens sends out the light guided by the optical system module 82 to the image sensor.
  • the image sensor generates an electric charge when it receives light through the lens.
  • the image processing unit receives charges generated by the image sensor and generates image data (image signals) based on the charges.
  • the controller 100 controls the X-axis slider 26 and the Y-axis slider 30 to move the head unit 34 so that the suction nozzle 48 comes above the parts exposed when the film is peeled off in the feeder unit 98.
  • the controller 100 controls the linear motor actuator 62 to move the suction nozzle 48 downward so that it comes to a position immediately before contacting the component.
  • the controller 100 moves the slider 64 downward by a predetermined amount while the lever engaging portion 66 of the linear motor actuator 62 is engaged with the nozzle operation lever 54. Thereby, the suction nozzle 48 is also moved downward by a predetermined amount together with the nozzle operation lever 54.
  • the controller 100 controls the stepping motor 61 to operate the valve lever 50 so that a negative pressure is supplied to the tip of the suction nozzle 48. As a result, the component is sucked to the tip of the suction nozzle 48.
  • the controller 100 controls the linear motor actuator 62 to move the suction nozzle 48 to the upper fixed position together with the sucked parts.
  • the controller 100 inputs the image data of the component sucked by the suction nozzle 48 from the side camera 80, and after confirming that the component is sucked by pattern recognition or the like, controls the R-axis motor 58. Then, the rotary head 42 is rotated about a central axis by a predetermined angle (here, 30 °).
  • the lever engaging portion 66 of the linear motor actuator 62 is engaged with the nozzle operation lever 54 adjacent to the nozzle operation lever 54 described above.
  • the controller 100 sucks the component to the suction nozzle 48 of the nozzle holder 46 in which the nozzle operating lever 54 is engaged with the lever engaging portion 66 in the same procedure as described above.
  • the controller 100 repeats this procedure, and sucks parts to all (here, twelve) suction nozzles 48.
  • the controller 100 controls the ⁇ -axis motor 60 to rotate the nozzle holder 46 to normalize the component direction. Adjust so that
  • the controller 100 controls the X-axis slider 26 and the Y-axis slider 30 to move the head unit 34 so that the first sucked component is above a predetermined position of the substrate 16.
  • the controller 100 controls the linear motor actuator 62 so that the component sucked at the tip of the suction nozzle 48 comes to a position immediately before the predetermined position of the substrate 16.
  • the controller 100 controls the stepping motor 61 to operate the valve lever 50 so that positive pressure is supplied to the tip of the suction nozzle 48.
  • the component is separated from the tip of the suction nozzle 48 and mounted at a predetermined position on the substrate 16.
  • the controller 100 controls the linear motor actuator 62 to move the suction nozzle 48 to an upper fixed position.
  • the controller 100 inputs the image data of the suction nozzle 48 from the side camera 80 and confirms that there is no part from the suction nozzle 48 by pattern recognition or the like, and then controls the R-axis motor 58 to perform the rotary operation.
  • the head 42 is rotated about a central axis by a predetermined angle (here, 30 °).
  • a predetermined angle here, 30 °.
  • the lever engaging portion 66 of the linear motor actuator 62 is engaged with the nozzle operation lever 54 adjacent to the nozzle operation lever 54 described above.
  • the controller 100 mounts the component sucked by the suction nozzle 48 of the nozzle holder 46 in which the nozzle operating lever 54 is engaged with the lever engaging portion 66 on the substrate 16 in the same procedure as before.
  • the controller 100 repeats this procedure and mounts all the components that have been sucked by the suction nozzle 48 on the substrate 16.
  • the linear motor actuator 62 While the component mounting apparatus 10 is operating in this way, the linear motor actuator 62 generates heat, but the heat is released to the outer cover 40 via the heat pipe 70.
  • the outer cover 40 is air-cooled when the head unit 34 moves in the XY direction.
  • the outer cover 40 since the outer cover 40 has a plurality of openings 40a on the front surface, both side surfaces, and the upper surface, when the head unit 34 moves, air efficiently passes between the inside and the outside of the outer cover 40 through these openings 40a. Circulate well.
  • the head unit 34 of this embodiment corresponds to the component mounting apparatus head unit of the present invention
  • the rotary head 42 corresponds to the head body
  • the suction nozzle 48 corresponds to the nozzle
  • the linear motor actuator 62 corresponds to the drive source.
  • the heat pipe 70 corresponds to a heat transfer member.
  • the heat generated from the linear motor actuator 62 is released to the outer cover 40 having a relatively large surface area via the heat pipe 70.
  • fever covered with the outer cover 40 can be discharge
  • the outer cover 40 has a plurality of openings 40a, when the head unit 34 moves in the XY direction, the air efficiently flows between the inner side and the outer side covered by the outer cover 40 through these openings 40a. To do. As a result, the inner heat covered with the outer cover 40 can be released more efficiently.
  • the heat pipe 70 having high thermal conductivity is adopted as the heat transfer member, the heat inside the outer cover 40 can be released more efficiently.
  • the heat pipe 70 is provided so as to connect a surface other than the surface facing the side camera 80 of the outer cover 40 and the sub frame 38 surrounding the linear motor actuator 62, the heat pipe 70 of the outer cover 40. Of these, the surface facing the side camera 80 is unlikely to become hot. Therefore, the side camera 80 that is relatively susceptible to heat can be protected from heat.
  • the plurality of openings 40a are provided on the four surfaces of the front surface, the both side surfaces, and the upper surface of the outer cover 40.
  • these openings 40a may be provided on only one of the four surfaces. And it may be provided only on two surfaces or only on three surfaces. Alternatively, the opening 40a may not be provided on any of the four surfaces.
  • the shape of the opening 40a is not limited to a round hole, and may be any shape, for example, a square hole or an elongated slit-shaped hole.
  • grooves (dents) and fins may be provided instead of or in addition to the plurality of openings 40a provided in the outer cover 40. Since the heat radiation area is increased by providing the grooves and fins, the outer cover 40 can be efficiently cooled.
  • the grooves and fins may be formed along the direction in which the head unit 34 moves, for example.
  • the heat pipe 70 is employed as the heat transfer member, but a metal columnar member may be employed instead of the heat pipe 70.
  • the metal of the metal columnar member include gold, silver, copper, and aluminum.
  • Aluminum is preferable in consideration of cost and weight (specific gravity).
  • the linear motor actuator 62 and the outer cover 40 are connected by the heat pipe 70 extending horizontally, but the linear motor actuator 62 and the outer cover 40 may be connected by a bent or curved heat pipe 70. By so doing, heat can be released to a position away from the linear motor actuator 62 in the outer cover 40.
  • a synchronous linear motor is exemplified, but an induction linear motor that uses Lorentz force generated when a current is passed through a conductor placed in a magnetic field may be employed.
  • the linear motor actuator 62 is illustrated as a drive source that generates heat.
  • the R-axis motor 58 that transmits power to the rotary head 42 and the ⁇ -axis motor 60 that transmits power to the suction nozzle 48 are used.
  • the drive source may be connected to the outer cover 40 via a heat pipe (heat transfer member).
  • the linear motor actuator 62 may have a motor cover that surrounds the slider 64 and the linear guide 68.
  • the heat pipe 70 passes through the subframe 38 and connects the motor cover and the outer cover 40. It may be.
  • the rotary head 42 that holds the 12 nozzles 48 is illustrated as the head body. However, a head that holds only one nozzle may be used, or a head that holds four nozzles may be used. Also good.
  • the outer cover 40 and the frame (subframe 38) of the linear motor actuator 62 are connected by the heat pipe 70.
  • the linear motor actuator 62 has a low thermal conductivity lower than that of metal such as resin.
  • the linear motor actuator 62 and the heat pipe 70 may be in direct contact with each other by being fixed to the subframe 38 via a member. In this way, the outer cover 40 and the linear motor actuator 62 itself are connected by the heat pipe 70.
  • the present invention can be used for a component mounting apparatus for mounting components on a substrate.

Abstract

 ヘッドユニット34は、ロータリーヘッド42と、吸着ノズル48と、リニアモータアクチュエータ62と、アウタカバー40と、ヒートパイプ70とを備えている。吸着ノズル48は、上下方向に摺動可能なノズルホルダ46の先端に取り付けられている。リニアモータアクチュエータ62は、ノズルホルダ46のノズル操作レバー54をスライダ64に取り付けたノズル係合部66で係合して押下したり押下を解除したりする。アウタカバー40は、リニアモータアクチュエータ62を覆っている。ヒートパイプ70は、アウタカバー40とリニアモータアクチュエータ62を囲うサブフレーム38との間を連結し、リニアモータアクチュエータ62から発生した熱をアウタカバー40へ逃がす。これにより、アウタカバー40で覆われた内側の熱を効率よく放出することができる。

Description

部品実装装置用ヘッドユニット
 本発明は、部品実装装置に用いられるヘッドユニットに関する。
 従来より、ヘッドユニットを備えた部品実装装置が知られている。ヘッドユニットは、ヘッド本体や、ヘッド本体に設けられたノズル、ノズルに動力を伝えてノズルを上下方向に動かすモータ、ノズルに吸着された部品を側方から撮像する側方カメラ等を備えている。例えば、特許文献1に開示された部品実装装置では、ノズルを上下方向に動かすモータとして、リニアモータを使用している。
特開2009-171665号公報
 ところで、こうした部品実装装置において、モータや側方カメラ等を保護するために大きなカバーで覆うことがある。
 しかしながら、モータは駆動に伴って発熱するため、カバーで覆われた内部に熱がこもるという問題が生じる。特にリニアモータは発熱量が大きいため、こうした問題が顕著になる。
 本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、部品実装装置用ヘッドユニットにおいて、カバーで覆われた内側の熱を効率よく放出することを主目的とする。
 本発明の部品実装装置用ヘッドユニットは、
 ヘッド本体と、
 前記ヘッド本体に設けられ、部品を吸着可能なノズルと、
 前記ヘッド本体及び前記ノズルの少なくとも一方に動力を伝えて動かす駆動源と、
 前記駆動源を覆うカバーと、
 前記カバーと前記駆動源又は該駆動源のフレームとの間を連結し、前記駆動源から発生した熱を前記カバーへ逃がす伝熱部材と、
 を備えたものである。
 この部品実装装置用ヘッドユニットでは、伝熱部材を介して、駆動源から発生した熱を比較的表面積の大きなカバーへ逃がす。これにより、カバーで覆われた内側の熱を効率よく放出することができる。
 本発明の部品実装装置用ヘッドユニットにおいて、前記駆動源は、前記ノズルに動力を伝えて該ノズルを上下方向に動かすリニアモータとしてもよい。リニアモータは発熱量が比較的大きいため、本発明を適用する意義が高い。
 本発明の部品実装装置用ヘッドユニットにおいて、前記カバーは、複数の開口を有していてもよい。こうすれば、ヘッドユニットが移動する際に開口を介してカバーに覆われた内側と外側とを空気が流通するため、カバーの内側の熱をより効率よく放出することができる。なお、カバーは、複数の開口に代えて又は加えて、溝を有していてもよい。この場合、溝はヘッドユニットの移動する方向に沿って形成されていることが好ましい。
 本発明の部品実装装置用ヘッドユニットにおいて、前記伝熱部材は、複数の金属柱状部材又は複数のヒートパイプとしてもよい。こうすれば、伝熱部材の熱伝導率が高くなるため、カバーに覆われた内側の熱をより効率よく放出することができる。金属柱状部材の金属としては、例えば金、銀、銅、アルミなどが挙げられるが、コストや比重を考慮するとアルミが好ましい。ヒートパイプとは、パイプ内に少量の液体を真空密封し、内壁にウイックと呼ばれる毛細管構造を備えたものをいう。
 本発明の部品実装装置用ヘッドユニットは、前記カバーに覆われた箇所に、前記ノズルに吸着された部品を撮影するカメラを備え、前記伝熱部材は、前記カバーのうち前記カメラに対向する面以外の面と前記駆動源又は該駆動源のフレームとの間を連結するようにしてもよい。こうすれば、カバーのうちカメラに対向する面は高温になりにくいため、比較的熱の影響を受けやすいカメラを熱から保護することができる。
部品実装装置10の斜視図。 ヘッドユニット34の斜視図。 アウタカバー40を外した状態のヘッドユニット34の斜視図。 アウタカバー40を外した状態のヘッドユニット34の右側面図。 ロータリーヘッド42をメインフレーム36に取り付ける様子を示す斜視図。
 本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図1は部品実装装置10の斜視図、図2はヘッドユニット34の斜視図、図3はアウタカバー40を外した状態のヘッドユニット34の斜視図、図4は同じく右側面図である。なお、本実施形態において、左右方向(X軸)、前後方向(Y軸)及び上下方向(Z軸)は、図1に示した通りとする。また、図2では、取っ手35は引っ張ると引き出されるようになっている。
 部品実装装置10は、図1に示すように、実装装置本体14と、リールユニット96と、コントローラ100とを備えている。
 実装装置本体14は、基板16を搬送する基板搬送装置18と、XY平面を移動可能なヘッドユニット34とを備えている。
 基板搬送装置18は、図1の前後に間隔を開けて設けられ左右方向に延びる支持板20,20と、両支持板20,20の互いに対向する面に設けられたコンベアベルト22,22(図1では片方のみ図示)とを備えている。コンベアベルト22,22は、支持板20,20の左右に設けられた駆動輪及び従動輪に無端状となるように架け渡されている。基板16は、一対のコンベアベルト22,22の上面に乗せられて左から右へと搬送される。この基板16は、裏面側に多数立設された支持ピン23によって支持される。
 ヘッドユニット34は、X軸スライダ26の前面に着脱可能に取り付けられている。このヘッドユニット34は、交換作業時に作業者が掴むための取っ手35を前面に有している。X軸スライダ26は、Y軸スライダ30の前面に設けられた左右方向に延びる上下一対のガイドレール28,28にスライド可能に取り付けられている。Y軸スライダ30は、前後方向に延びる左右一対のガイドレール32,32にスライド可能に取り付けられている。ヘッドユニット34は、X軸スライダ26が左右方向に移動するのに伴って左右方向に移動し、Y軸スライダ30が前後方向に移動するのに伴って前後方向に移動する。なお、各スライダ26,30は、それぞれ駆動モータ(図示せず)により駆動される。
 リールユニット96は、複数のリール97を備え、実装装置本体14の前側に着脱可能に取り付けられている。各リール97には、テープが巻き付けられ、テープの表面には、部品が長手方向に沿って保持されている。これらの部品は、テープの表面を覆うフィルムによって保護されている。こうしたテープは、リールから後方に向かって巻きほどかれ、フィーダ部98においてフィルムが剥がされて部品が露出した状態で、吸着ノズル48により吸着される吸着位置に送り出される。
 コントローラ100は、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶するROM、作業領域として用いられるRAM、各種データを記憶するHDDなどを備えている。このコントローラ100は、基板搬送装置18、X軸スライダ26の駆動モータ、Y軸スライダ30の駆動モータ、ヘッドユニット34に設けられた各種モータなどへ駆動信号を出力し、ヘッドユニット34に設けられた側方カメラ80からの画像信号を入力する。また、コントローラ100は、リールユニット96と双方向通信可能に接続されている。
 次に、ヘッドユニット34の詳細について、図2~図5を参照しながら以下に説明する。図2は取っ手35を外した状態のヘッドユニット34の斜視図、図3及び図4はアウタカバー40を外した状態のヘッドユニット34の斜視図及び右側面図、図5はロータリーヘッド42をメインフレーム36に取り付ける様子を示す斜視図である。
 ヘッドユニット34は、メインフレーム36と、サブフレーム38と、アウタカバー40と、ロータリーヘッド42と、リニアモータアクチュエータ62と、側方カメラ80とを備えている。
 メインフレーム36は、X軸スライダ26(図1参照)に着脱自在に取り付けられるフレームであり、ロータリーヘッド42のほかR軸モータ58やθ軸モータ60などを備えている。
 サブフレーム38は、図3及び図4に示すようにメインフレーム36の前方に固着されたフレームであり、リニアモータアクチュエータ62や側方カメラ80、ステッピングモータ61などを備えている。なお、サブフレーム38は、図4に示すリニアモータアクチュエータ62を左右両側から挟み込むように配置されている。そのため、サブフレーム38は、リニアモータアクチュエータ62のフレームと見ることもできる。
 アウタカバー40は、図2に示すようにメインフレーム36やサブフレーム38の前面、両側面及び上面を覆うように被せられたカバーであり、各面に多数の開口40aを有している。メインフレーム36、サブフレーム38及びアウタカバー40は、比較的軽量で熱伝導のよい材料、例えばアルミニウムやアルミニウム合金などで作製されている。
 ロータリーヘッド42は、円筒形状の部品であり、図3~図5に示すように、ノズルホルダ46と、吸着ノズル48と、バルブレバー50とを備えている。ロータリーヘッド42は、図5に示すように、メインフレーム36に軸回転可能に取り付けられた円柱形状で上下に延びるR軸52に差し込まれた状態で係合されたり、R軸52との係合を解除して抜去されたりすることが可能となっている。R軸52は、R軸モータ58の回転に伴って回転するようにR軸モータ58と図示しないギア機構により連結されている。ロータリーヘッド42は、R軸52に係合された状態ではR軸モータ58の回転に伴ってR軸52と一体となって軸回転する。ノズルホルダ46は、ロータリーヘッド42の外周に沿って上下方向に摺動可能に複数本(ここでは12本)装着されている。このノズルホルダ46は、上端付近にノズル操作レバー54を有し、スプリング56によって上方へ付勢されて所定の定位置(上方位置)に位置決めされている。ノズル操作レバー54が押下されると、スプリング56の弾性力に抗してノズルホルダ46及び吸着ノズル48が下降し、ノズル操作レバー54の押下が解除されると、ノズルホルダ46及び吸着ノズル48はスプリング56の弾性力によって定位置に戻る。ノズルホルダ46の上部外周には、小ギア57が設けられている。各小ギア57は、θ軸モータ60の回転に伴って回転するようにθ軸モータ60と図示しないギア機構により連結されている。吸着ノズル48は、ノズルホルダ46の下端に着脱可能に取り付けられている。図3及び図4には、便宜上、1本のノズルホルダ46のみに吸着ノズル48を装着した様子を示したが、実際には図5に示すようにすべてのノズルホルダ46に吸着ノズル48が装着される。この吸着ノズル48は、部品の種類や大きさなどに応じて適宜交換される。また、吸着ノズル48は、θ軸モータ60の回転に伴って小ギア57を備えたノズルホルダ46と一体となって軸回転する。バルブレバー50は、吸着ノズル48ごとに設けられている。このバルブレバー50は、ノズル先端に負圧を供給するか大気圧を供給するかを切り替えるレバーである。バルブレバー50は、ステッピングモータ61により操作される。
 リニアモータアクチュエータ62は、図4に示すように、スライダ64と、リニアガイド68とを備えている。スライダ64は、電磁石となるコイルを内蔵しており、レバー係合部66を有している。レバー係合部66は、断面がC字状となっており、ノズル操作レバー54を上下から挟むようにしてノズル操作レバー54と係合する。複数のノズル操作レバー54は、ロータリーヘッド42が所定角度(ここでは30°)軸回転するごとに順次レバー係合部66と係合可能な位置に配置される。リニアガイド68は、スライダ64を直線方向にガイドするものであり、直線方向にN極とS極とが交互に多数配置されている。スライダ64のレバー係合部66がノズル操作レバー54を上下から挟み込んだ状態でスライダ64に内蔵されたコイルに電流を流すと、コイルに発生する磁束とリニアガイド68の磁石との吸引・反発作用によりスライダ64がリニアガイド68に沿って上下に移動する。すると、ノズル操作レバー54もノズルホルダ46及び吸着ノズル48と共に上下に移動する。リニアモータアクチュエータ62を囲うサブフレーム38は、複数のヒートパイプ70を介してアウタカバー40に接続されている。ヒートパイプ70は、パイプ内に少量の液体を真空密封し、内壁にウイックと呼ばれる毛細管構造を備えた公知の部材である。ここでは、ヒートパイプ70は、アウタカバー40のうち側方カメラ80に対向する面以外の面(本実施形態ではリニアモータアクチュエータ62に対向する面)と、リニアモータアクチュエータ62のうち最も発熱する箇所との間を連結している。
 側方カメラ80は、図3及び図4に示すように、光学系モジュール82と、カメラ本体86とを備えている。光学系モジュール82は、吸着ノズル48に吸着された部品の前方に配置された入射口84から入射された光を図示しないプリズムやミラーを介して上方に配置されたカメラ本体86へ導くように構成されている。入射口84の両側には、図示しない発光体が配置されている。発光体は、ロータリーヘッド42の下面中央に設けられた円筒形状の反射体88に向かって紫外線を照射する光源である。反射体88は、紫外線が照射されると蛍光発光する。そのため、吸着ノズル48に吸着された部品はその蛍光発光によって後方から照らし出される。カメラ本体86は、図示しないレンズと、撮像素子と、画像処理部とを有している。レンズは、光学系モジュール82によって導かれた光を撮像素子へ送り出す。撮像素子は、レンズを通じて受光すると電荷を発生する。画像処理部は、撮像素子で発生した電荷を入力して、この電荷に基づく画像データ(画像信号)を生成する。
 次に、部品実装装置10の動作について説明する。以下には、コントローラ100が、生産ジョブデータに基づいてヘッドユニット34を利用して基板16へ部品を実装する動作について説明する。
 まず、コントローラ100は、X軸スライダ26及びY軸スライダ30を制御して、フィーダ部98においてフィルムが剥がされて露出した部品の上方に吸着ノズル48が来るようにヘッドユニット34を移動する。次に、コントローラ100は、リニアモータアクチュエータ62を制御して、吸着ノズル48を下方へ移動させて部品と接触する直前の位置に来るようにする。具体的には、コントローラ100は、リニアモータアクチュエータ62のレバー係合部66をノズル操作レバー54に係合させた状態でスライダ64を下方へ所定量移動させる。これにより、ノズル操作レバー54と共に吸着ノズル48も下方へ所定量移動する。その状態で、コントローラ100は、ステッピングモータ61を制御して、吸着ノズル48の先端に負圧が供給されるようにバルブレバー50を操作する。これにより、吸着ノズル48の先端に部品が吸着される。次に、コントローラ100は、リニアモータアクチュエータ62を制御して、吸着された部品と共に吸着ノズル48を上方の定位置へ移動させる。次に、コントローラ100は、吸着ノズル48に吸着された部品の画像データを側方カメラ80から入力し、部品が吸着されていることをパターン認識などにより確認した後、R軸モータ58を制御してロータリーヘッド42を中心軸周りに所定角度(ここでは30°)軸回転させる。これにより、リニアモータアクチュエータ62のレバー係合部66は、先ほどのノズル操作レバー54の隣のノズル操作レバー54に係合する。その後、コントローラ100は、先ほどと同様の手順で、ノズル操作レバー54がレバー係合部66と係合したノズルホルダ46の吸着ノズル48に部品を吸着する。コントローラ100は、この手順を繰り返し行い、すべての(ここでは12個の)吸着ノズル48に部品を吸着させる。なお、コントローラ100は、吸着ノズル48に吸着された部品の向きが正規の向きからずれていた場合には、θ軸モータ60を制御してノズルホルダ46を軸回転させることにより部品の向きを正規の向きになるように調整する。
 続いて、コントローラ100は、X軸スライダ26及びY軸スライダ30を制御して、最初に吸着された部品が基板16の所定位置の上方に来るようにヘッドユニット34を移動する。次に、コントローラ100は、リニアモータアクチュエータ62を制御して、吸着ノズル48の先端に吸着された部品が基板16の所定位置の直前の位置に来るようにする。その状態で、コントローラ100は、ステッピングモータ61を制御して、吸着ノズル48の先端に正圧が供給されるようにバルブレバー50を操作する。これにより、吸着ノズル48の先端から部品が離れて基板16の所定位置に実装される。次に、コントローラ100は、リニアモータアクチュエータ62を制御して、吸着ノズル48を上方の定位置へ移動させる。次に、コントローラ100は、吸着ノズル48の画像データを側方カメラ80から入力し、吸着ノズル48から部品がなくなっていることをパターン認識などにより確認した後、R軸モータ58を制御してロータリーヘッド42を中心軸周りに所定角度(ここでは30°)軸回転させる。これにより、リニアモータアクチュエータ62のレバー係合部66は、先ほどのノズル操作レバー54の隣のノズル操作レバー54に係合する。その後、コントローラ100は、先ほどと同様の手順で、ノズル操作レバー54がレバー係合部66と係合したノズルホルダ46の吸着ノズル48に吸着されている部品を基板16に実装する。コントローラ100は、この手順を繰り返し行い、吸着ノズル48に吸着されていた部品をすべて基板16に実装する。
 このように部品実装装置10が動作している間、リニアモータアクチュエータ62は発熱するが、その熱はヒートパイプ70を介してアウタカバー40へ逃がされる。また、アウタカバー40は、ヘッドユニット34がXY方向へ移動する際に空冷される。特に、アウタカバー40は、前面、両側面及び上面に複数の開口40aを有しているため、ヘッドユニット34が移動する際にこれらの開口40aを介してアウタカバー40の内側と外側とを空気が効率よく流通する。
 ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のヘッドユニット34が本発明の部品実装装置用ヘッドユニットに相当し、ロータリーヘッド42がヘッド本体に相当し、吸着ノズル48がノズルに相当し、リニアモータアクチュエータ62が駆動源に相当し、ヒートパイプ70が伝熱部材に相当する。
 以上説明した本実施形態のヘッドユニット34によれば、ヒートパイプ70を介して、リニアモータアクチュエータ62から発生した熱を比較的表面積の大きなアウタカバー40へ逃がす。これにより、アウタカバー40で覆われた内側の熱を効率よく放出することができる。
 また、アウタカバー40は複数の開口40aを有しているため、ヘッドユニット34がXY方向に移動する際にこれらの開口40aを介してアウタカバー40に覆われた内側と外側とを空気が効率よく流通する。その結果、アウタカバー40で覆われた内側の熱をより効率よく放出することができる。
 更に、伝熱部材として熱伝導率が高いヒートパイプ70を採用したため、アウタカバー40に覆われた内側の熱をより効率よく放出することができる。
 更にまた、ヒートパイプ70は、アウタカバー40のうち側方カメラ80に対向する面以外の面とリニアモータアクチュエータ62を囲うサブフレーム38との間を連結するように設けられているため、アウタカバー40のうち側方カメラ80に対向する面は高温になりにくい。したがって、比較的熱の影響を受けやすい側方カメラ80を熱から保護することができる。
 なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
 例えば、上述した実施形態では、アウタカバー40の前面、両側面及び上面の4つの面に複数の開口40aを設けたが、これらの開口40aを4つの面のうちの1面だけに設けてもよいし、2面だけに設けてもよいし、3面だけに設けてもよい。あるいは、4つの面のいずれにも開口40aを設けなくてもよい。但し、開口40aを設けた方が、アウタカバー40の内側と外側とを空気が流通しやすくなり冷却効率が上がるため好ましい。開口40aの形状は丸穴に限らずどのような形状でもよく、例えば角穴でもよいし、細長いスリット状の穴でもよい。アウタカバー40に設けた複数の開口40aに代えて又は加えて溝(窪み)やフィンを設けてもよい。溝やフィンを設けることで放熱面積が増加するためアウタカバー40を効率よく冷やすことができる。溝やフィンは例えばヘッドユニット34の移動する方向に沿って形成してもよい。
 上述した実施形態では、伝熱部材としてヒートパイプ70を採用したが、ヒートパイプ70の代わりに金属柱状部材を採用してもよい。金属柱状部材の金属としては、例えば金、銀、銅、アルミなどが挙げられるが、コストや重量(比重)を考慮するとアルミが好ましい。
 上述した実施形態では、リニアモータアクチュエータ62とアウタカバー40とを水平に延びるヒートパイプ70で連結したが、リニアモータアクチュエータ62とアウタカバー40とを屈曲あるいは湾曲したヒートパイプ70で連結してもよい。こうすれば、アウタカバー40のうちリニアモータアクチュエータ62から離れた位置へ熱を逃がすことができる。
 上述した実施形態では、同期型のリニアモータを例示したが、磁界中に置かれた導体に電流を流したときに生じるローレンツ力を利用する誘導型のリニアモータを採用してもよい。
 上述した実施形態では、熱を発生する駆動源としてリニアモータアクチュエータ62を例示したが、例えばロータリーヘッド42に動力を伝えるR軸モータ58や吸着ノズル48に動力を伝えるθ軸モータ60などの他の駆動源をヒートパイプ(伝熱部材)を介してアウタカバー40に連結してもよい。リニアモータアクチュエータ62は、スライダ64とリニアガイド68とを囲うモータカバーを有していてもよく、その場合、ヒートパイプ70は、サブフレーム38を貫通してモータカバーとアウタカバー40とを連結するようにしてもよい。
 上述した実施形態では、ヘッド本体として12本のノズル48を保持するロータリーヘッド42を例示したが、一つのノズルのみを保持するヘッドを用いてもよいし、4つのノズルを保持するヘッドを用いてもよい。
 上述した実施形態では、アウタカバー40とリニアモータアクチュエータ62のフレーム(サブフレーム38)との間をヒートパイプ70で連結したが、リニアモータアクチュエータ62が樹脂等の金属よりも熱伝導率の低い低熱伝導部材を介してサブフレーム38に固定され、リニアモータアクチュエータ62とヒートパイプ70(伝熱部材)とが直接接触するようにしてもよい。こうすれば、アウタカバー40とリニアモータアクチュエータ62そのものとがヒートパイプ70で連結された構造となる。
 本発明は、基板に部品を実装する部品実装装置に利用可能である。
10 部品実装装置、14 実装装置本体、16 基板、18 基板搬送装置、20 支持板、22 コンベアベルト、23 支持ピン、26 X軸スライダ、28 ガイドレール、30 Y軸スライダ、32 ガイドレール、34 ヘッドユニット、35 取っ手、36 メインフレーム、38 サブフレーム、40 アウタカバー、40a 開口、42 ロータリーヘッド、46 ノズルホルダ、48 吸着ノズル、50 バルブレバー、52 R軸、54 ノズル操作レバー、56 スプリング、57 小ギア、58 R軸モータ、60 θ軸モータ、61 ステッピングモータ、62 リニアモータアクチュエータ、64 スライダ、66 レバー係合部、68 リニアガイド、70 ヒートパイプ、80 側方カメラ、82 光学系モジュール、84 入射口、86 カメラ本体、88 反射体、96 リールユニット、97 リール、98 フィーダ部、100 コントローラ。

Claims (5)

  1.  ヘッド本体と、
     前記ヘッド本体に設けられ、部品を吸着可能なノズルと、
     前記ヘッド本体及び前記ノズルの少なくとも一方に動力を伝えて動かす駆動源と、
     前記駆動源を覆うカバーと、
     前記カバーと前記駆動源又は該駆動源のフレームとの間を連結し、前記駆動源から発生した熱を前記カバーへ逃がす伝熱部材と、
     を備えた部品実装装置用ヘッドユニット。
  2.  前記駆動源は、前記ノズルに動力を伝えて該ノズルを上下方向に動かすリニアモータである、
     請求項1に記載の部品実装装置用ヘッドユニット。
  3.  前記カバーは、複数の開口を有している、
     請求項1又は2に記載の部品実装装置用ヘッドユニット。
  4.  前記伝熱部材は、複数の金属柱状部材又は複数のヒートパイプである、
     請求項1~3のいずれか1項に記載の部品実装装置用ヘッドユニット。
  5.  請求項1~4のいずれか1項に記載の部品実装装置用ヘッドユニットであって、
     前記カバーに覆われた箇所に、前記ノズルに吸着された部品を撮影するカメラを備え、
     前記伝熱部材は、前記カバーのうち前記カメラに対向する面以外の面と前記駆動源又は該駆動源のフレームとの間を連結している、
     部品実装装置用ヘッドユニット。
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