WO2023162138A1 - スライド部材およびロボット - Google Patents

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WO2023162138A1
WO2023162138A1 PCT/JP2022/007884 JP2022007884W WO2023162138A1 WO 2023162138 A1 WO2023162138 A1 WO 2023162138A1 JP 2022007884 W JP2022007884 W JP 2022007884W WO 2023162138 A1 WO2023162138 A1 WO 2023162138A1
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WO
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slide member
carbon fiber
axis
fibers
laminate
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PCT/JP2022/007884
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English (en)
French (fr)
Inventor
裕之 篭嶋
晶 鵜野澤
Original Assignee
株式会社Fuji
ミズノ テクニクス株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components

Definitions

  • This specification discloses a slide member and a robot.
  • a beam extending in one direction, a guide provided on the beam extending in one direction, a slider provided on the guide so as to be movable in one direction, and a mover provided on the slider and provided on the beam. and a linear motor having a fixed stator (see, for example, Patent Document 1).
  • the beam is formed by vertically stacking carbon fiber reinforced resin (CFRP) tubular bodies having a rectangular cross section. and two second cylindrical bodies.
  • a stator is provided on the surface of the first cylindrical body facing the slider.
  • a pair of guides are provided on the surfaces of the two second cylindrical bodies facing the slider.
  • the beam (slide member) described in Patent Document 1 is constructed by laminating three carbon fiber reinforced resin cylindrical bodies, so the number of parts increases and the cost increases.
  • the main purpose of the present disclosure is to reduce the manufacturing cost while ensuring rigidity in a slide member that supports a movable part and is capable of sliding in a predetermined direction.
  • the slide member of the present disclosure includes: A slide member that supports a movable portion and is slidable in a predetermined direction, A cylindrical body made of carbon fiber reinforced resin, formed by a laminate in which carbon fiber sheets impregnated with resin are laminated in the thickness direction, This is the gist of it.
  • the slide member of the present disclosure is a tubular body made of carbon fiber reinforced resin and formed of a laminate obtained by laminating carbon fiber sheets impregnated with resin in the thickness direction.
  • a laminate of carbon fiber sheets can reduce weight while ensuring rigidity. As a result, it is possible to speed up the movement of the movable portion. In addition, since the simple shape facilitates processing, the manufacturing cost can be reduced.
  • the robot of the present disclosure includes the slide member of the present disclosure, the same effects as the slide member of the present disclosure can be achieved.
  • FIG. 1 is a top view of a component mounter of this embodiment
  • FIG. FIG. 4 is a perspective view of a head and a slide member; It is a perspective view of a slide member and an X-axis linear guide.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a laminated structure of a slide member main body;
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing orientation angles and types of fibers of a plurality of layers of carbon fiber sheets that constitute a slide member main body; It is a sectional view of a slide member and an X-axis linear guide. It is explanatory drawing which shows a mode that an X-axis linear guide is attached to a slide member.
  • FIG. 1 is a top view of the component mounter 10 of this embodiment.
  • FIG. 2 is an external perspective view of the head 15 and the slide member 20.
  • FIG. 3 is an external perspective view of the slide member 20 and the X-axis linear guide 31.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing the laminated structure of the slide member main body 21.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing orientation angles and types of fibers of the multiple layers of carbon fiber sheets that constitute the slide member main body 21 .
  • 6 is a cross-sectional view of the slide member 20 and the X-axis linear guide 31.
  • FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram showing how the X-axis linear guide 31 is attached to the slide member 20.
  • the horizontal direction is the X-axis direction
  • the front-rear direction is the Y-axis direction
  • the vertical direction (perpendicular to the paper surface of FIG. 1) is the Z-axis direction.
  • the component mounter 10 of this embodiment picks up components supplied from a feeder F and mounts them on a board S, as shown in FIG.
  • This component mounter 10 includes a board transfer device (not shown), first and second heads 15a and 15b, first and second slide members 20a and 20b, first and second X-axis movement devices 30a, 30b, and first and second Y-axis movement devices 50a, 50b.
  • Belt-shaped support bases 11 extending in the front-rear direction are provided on left and right side wall portions of the mounter 10 .
  • the first head 15a and the second head 15b may be simply referred to as the head 15 in some cases.
  • the first slide member 20a and the second slide member 20b may be simply referred to as the slide member 20 in some cases.
  • the first X-axis moving device 30 a and the second X-axis moving device 30 b may be simply referred to as the X-axis moving device 30 .
  • the first Y-axis moving device 50 a and the second Y-axis moving device 50 b may be simply referred to as the Y-axis moving device 50 .
  • the substrate transport device is a belt conveyor device that transports the substrate S on the conveyor belt from left to right by driving the conveyor belt with a motor.
  • the first and second heads 15a, 15b have nozzles for picking up components.
  • the first head 15a is supported by a first slide member 20a so as to be movable left and right (X axis).
  • the second head 15b is supported by the second slide member 20b so as to be movable left and right (X-axis).
  • the first and second slide members 20a and 20b are long members extending left and right (X-axis), and are arranged parallel to each other and shared with each other. It is bridged over guides 51 (guide rails) and moves back and forth (Y-axis) along the pair of Y-axis linear guides 51 .
  • the first and second slide members 20a and 20b have a slide member main body 21 made of carbon fiber reinforced resin (CFRP) and formed in a cylindrical shape.
  • CFRP carbon fiber reinforced resin
  • the first and second slide members 20a and 20b are formed in a square tubular shape with a substantially rectangular cross section so that the opposing surfaces are substantially parallel.
  • the slide member main body 21 By forming the slide member main body 21 from CFRP, the weight of the slide member 20 can be reduced, and the slide member 20 can be moved at high speed. Further, by forming the slide member main body 21 into a simple rectangular tubular shape, it is possible to facilitate processing using CFRP and reduce the manufacturing cost.
  • the slide member main body 21 is formed by stacking a plurality of resin-impregnated carbon fiber sheets in a cylindrical shape, and heating and curing them.
  • the carbon fiber sheet 21o arranged in the outermost layer (the outer surface side of the slide member main body 21) of the laminate constituting the slide member main body 21 has a carbon fiber sheet 21o that is equal to or greater than iron, copper, or the like. It is made of carbon fiber having thermal conductivity (for example, super-elastic pitch-based carbon fiber).
  • the carbon fiber sheet 21i arranged in the innermost layer (inner surface side) of the laminate constituting the slide member main body 21 is formed of a cloth material in which fibers are woven.
  • the plurality of intermediate carbon fiber sheets 21m arranged between the outermost carbon fiber sheet 21o and the innermost carbon fiber sheet 21i are arranged in a symmetrical center plane (the outermost carbon fiber sheet 21o and the innermost carbon fiber sheet 21i). Fiber orientation angles (0°, ⁇ 45°, 90°, etc.) inside and outside the plate thickness direction with respect to the middle carbon fiber sheet 21m of the plurality of carbon fiber sheets 21m excluding the carbon fiber sheet 21i
  • the type of fiber and the mixing ratio of fiber and resin are symmetrical (mirror-image symmetrical). Thereby, residual internal stress when molding the slide member main body 21 can be suppressed, and deformation can be prevented.
  • the symmetric center plane carbon fiber sheet 21m may have an orientation angle of, for example, 0°, 90°, or no orientation.
  • the center plane of symmetry is desirably arranged at the physical thickness center of the slide member main body 21, but due to the difference in thickness between the outermost carbon fiber sheet 21o and the innermost carbon fiber sheet 21i, It may deviate from the thickness center.
  • the ratio of the thickness of the outermost carbon fiber sheet 21o and the innermost carbon fiber sheet 21i to the physical plate thickness of the slide member main body 21 is very small, the symmetry center plane and the physical thickness of the slide member main body It is considered that there is almost no effect due to the deviation from the plate thickness center.
  • the plurality of intermediate carbon fiber sheets 21m may be made of pitch-based carbon fiber or bread-based carbon fiber, like the outermost carbon fiber sheet 21o. Further, a part of the plurality of carbon fiber sheets 21m of the intermediate layer may be made of pitch-based carbon fiber and the other part may be made of bread-based carbon fiber. When some of the plurality of carbon fiber sheets 21m are formed of different types of fibers, it is preferable that the types of fibers are symmetrical with respect to the center plane of symmetry.
  • the slide member main body 21 is formed in a rectangular tubular shape with a rectangular cross section, as shown in FIG. It is constructed line-symmetrically. Furthermore, as described above, the plurality of carbon fiber sheets 21m of the intermediate layer are symmetrical (mirror image As a result, the orientation angles of the fibers, the types of the fibers, and the mixing ratio of the fibers and the resin are symmetrical (mirror symmetrical) with respect to the center line. Thereby, deformation of the slide member main body 21 can be further suppressed. In addition, the simpler shape can further reduce manufacturing costs.
  • a pair of upper and lower iron X-axis linear guides 31 (guide rails) extending horizontally and parallel to each other are joined to the side faces of the slide member bodies 21 of the first and second slide members 20a and 20b facing each other.
  • the first and second heads 15a and 15b are supported by first and second slide members 20a and 20b so as to be movable left and right along an X-axis linear guide 31. As shown in FIG.
  • the X-axis linear guide 31 is joined to the slide member main body 21, as shown in FIGS.
  • the plate 22 and the back plate 23 are fixed, and the X-axis linear guide 31 is fastened to the seat plate 22 with bolts 26 .
  • the seat plate 22 and the back plate 23 are each made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the seat plate 22 and the back plate 23 are formed with tapped female screw holes for screwing the bolts 26 respectively.
  • through holes 211 for inserting the bolts 26 are formed in the slide member main body 21 so as to penetrate from the outer surface to the inner surface of the slide member main body 21 by drilling.
  • the innermost carbon fiber sheet 21i of the slide member main body 21 is formed of a cloth material in which fibers are woven. It is possible to suppress the occurrence of fraying of fibers on the inner surface side of the main body 21, and it is possible to suppress deterioration of the positioning accuracy of the back plate 23 arranged there.
  • the first X-axis moving device 30a moves the first head 15a left and right (X-axis).
  • the second X-axis moving device 30b moves the second head 15b left and right (X-axis).
  • the first and second X-axis moving devices 30a and 30b include a pair of upper and lower X-axis linear guides 31, an X-axis linear motor 32, and a plurality of (four) and an X-axis guide nut 36 of .
  • the X-axis linear motor 32 is arranged so as to face the X-axis stator 33 attached to the side surface of the slide member 20 with a predetermined gap in the front-rear direction. It is configured as a flat linear motor having an X-axis mover 34 .
  • the X-axis stator 33 is arranged between a pair of upper and lower X-axis linear guides 31 on the side surface of the slide member 20 so that the polarities of the N pole and S pole are alternately different along the X-axis linear guide 31. It has multiple permanent magnets.
  • the X-axis mover 34 has a plurality of cores formed by stacking electromagnetic steel sheets, and phase coils wound around the corresponding cores.
  • the X-axis mover 34 is supported by X-axis guide nuts 36 respectively mounted on a pair of upper and lower X-axis linear guides 31, and is moved left and right (X-axis) by applying a three-phase AC current to each phase coil.
  • two X-axis guide nuts 36 are arranged on each pair of upper and lower X-axis linear guides 31 , and the X-axis mover 34 is supported by a total of four X-axis guide nuts 36 .
  • the head 15 is supported by an X-axis mover 34 and moves left and right (X-axis) together with the X-axis mover 34 as the X-axis mover 34 moves left and right (X-axis).
  • the head 15 moves left and right (X-axis) as the X-axis guide nut 36 slides on the X-axis linear guide 31 . Therefore, the X-axis linear guide 31 and the X-axis guide nut 36 generate a relatively large amount of heat due to the movement (sliding) of the X-axis guide nut 36 .
  • the outermost carbon fiber sheet 21o of the slide member main body 21 is made of ultra-high-modulus pitch-based carbon fiber, and has a thermal conductivity equal to or higher than that of iron, copper, or the like.
  • Heat generated by the X-axis guide nut 36 can be transferred to the slide member main body 21 through the seat plate 22 made of aluminum or an aluminum alloy, and the heat can be dissipated in the slide member main body 21 .
  • overheating of the X-axis linear guide 31 can be prevented, and deformation of the X-axis linear guide 31 due to heat can be suppressed.
  • block members 40 made of aluminum or an aluminum alloy are fixed to both ends of the slide member main body 21, respectively, as shown in FIG.
  • the slide member 20 moves forward and backward by moving the respective block members 40 on the corresponding Y-axis linear guides 51 by means of the Y-axis moving devices 50 (the first Y-axis moving device 50a and the second Y-axis moving device 50b) at both ends of the slide member 20. (Y-axis).
  • the block member 40 is joined to the slide member main body 21 by fitting the fitting portion of the block member 40 to the inner surface side of the end portion of the slide member main body 21 and fastening the two together with bolts.
  • the fitting portion of the block member 40 is tapped to form a female screw hole into which a bolt is screwed.
  • through holes for inserting bolts are formed in the slide member main body 21 so as to penetrate from the outer surface to the inner surface of the slide member main body 21 by boring.
  • the innermost carbon fiber sheet 21i of the slide member main body 21 is formed of a cloth material in which fibers are woven. It is possible to suppress fraying of the fibers on the inner surface side of the main body 21, and it is possible to suppress deterioration of the positioning accuracy of the block member 40 arranged there.
  • the first Y-axis moving device 50a moves the first slide member 20a back and forth (Y-axis).
  • the second Y-axis moving device 50b moves the second slide member 20b back and forth (Y-axis).
  • the first and second Y-axis moving devices 50a and 50b include a pair of left and right Y-axis linear guides 51, Y-axis linear motors 52 provided on each side, A plurality of Y-axis guide nuts 56 are slidably attached to the pair of left and right Y-axis linear guides 51 and support the block member 40 .
  • the pair of left and right Y-axis linear guides 51 are arranged on the upper surfaces of the left and right support bases 11 so as to extend forward and backward.
  • the Y-axis linear motor 52 is opposed to a Y-axis stator 53 fixed to the support base 11 so as to extend in the front-rear direction with a predetermined space therebetween. and a Y-axis mover 54 fixed to the block member 40 so as to be a flat linear motor.
  • the Y-axis stator 53 has a plurality of permanent magnets arranged horizontally along the Y-axis linear guide 51 on the same plane as the Y-axis linear guide 51 so that the polarities of N poles and S poles are alternately different.
  • the Y-axis mover 54 has a plurality of cores formed by stacking electromagnetic steel sheets, and phase coils wound around the corresponding cores. The Y-axis mover 54 moves back and forth (Y-axis) by applying a three-phase AC current to each phase coil.
  • the head 15 moves the slide member 20 back and forth (Y-axis) by the Y-axis moving device 50, and moves the X-axis mover 34 left and right (X-axis) with respect to the slide member 20 by the X-axis moving device 30. ), it can be moved forward, backward, left and right (XY axes).
  • the slide member 20 has the slide member main body 21 made of CFRP and formed in a square tube shape, so that the weight of the slide member 20 can be reduced, and the head 15 can be moved at a higher speed. is.
  • the manufacturing cost can be reduced due to the simple shape.
  • the outermost carbon fiber sheet 21o is made of carbon fiber having high thermal conductivity (for example, super-elastic pitch-based carbon fiber).
  • the heat generated in the X-axis linear guide 31 accompanying the movement of the head 15 can be dissipated by the slide member main body 21, and deformation of the X-axis linear guide 31 due to heat can be suppressed.
  • the innermost carbon fiber sheet 21i is made of a woven cloth material, even if a through hole is formed in the slide member main body 21 so as to penetrate from the outer surface to the inner surface by punching, the processed surface does not.
  • a plurality of intermediate carbon fiber sheets 21m arranged between the outermost carbon fiber sheet 21o and the innermost carbon fiber sheet 21i are arranged inside and outside the thickness direction with respect to the center plane of symmetry. Since the orientation angles and the like are formed to be symmetrical, it is possible to suppress deformation when molding the slide member main body 21 .
  • the innermost carbon fiber sheet 21i constituting the slide member main body 21 is formed of a cloth material made of woven fibers. , may not necessarily be formed of a cloth material.
  • the carbon fiber sheet 21m of the intermediate layer of the slide member main body 21 is formed so that the fiber type and the blending ratio of the fiber and the resin are symmetrical with respect to the center plane of symmetry.
  • at least one of the orientation angle, the fibroma, and the blending ratio of the fiber and the resin of the carbon fiber sheet 21m of the intermediate layer should be symmetrical with respect to the central plane of symmetry.
  • the component mounter 10 is provided with two heads 15 (first and second heads 15a, 15b), but may be provided with a single head.
  • the component mounter 10 may include one set each of the slide member 20 , the X-axis moving device 30 and the Y-axis moving device 50 .
  • the robot of the present disclosure is applied to the component mounter 10, but if it has a movable part supported by a slide member made of carbon fiber reinforced resin, for example, a printer or a die bonder , machine tools, or any other robot.
  • the slide member of the present disclosure is a tubular body made of carbon fiber reinforced resin, which is formed by laminating carbon fiber sheets impregnated with resin in the thickness direction.
  • a laminate of carbon fiber sheets can reduce weight while ensuring rigidity. As a result, it is possible to speed up the movement of the movable portion. In addition, since the simple shape facilitates processing, the manufacturing cost can be reduced.
  • At least the carbon fiber sheet arranged in the outermost layer of the laminate may have a higher thermal conductivity than the carbon fiber sheets arranged in other layers.
  • at least the carbon fiber sheet arranged as the outermost layer of the laminate may be made of pitch-based carbon fiber.
  • the cylindrical body extends in an orthogonal direction orthogonal to the predetermined direction, and the outer surface of the cylindrical body extends in the orthogonal direction and moves the movable portion in the orthogonal direction. Supporting metal rails may be attached. In this way, heat generated by sliding of the rail can be dissipated by the entire slide member, and deformation of the rail due to heat can be suppressed.
  • the carbon fiber sheet arranged at least in the innermost layer of the laminate may be formed of a woven cloth material.
  • a through hole penetrating in the thickness direction may be formed by punching.
  • At least one of the orientation angle of the fibers, the type of the fibers, and the blending ratio of the fibers and the resin in the plurality of continuous carbon fiber sheets of the laminate has a thickness with respect to the center plane of symmetry. It may be formed so as to be symmetrical inside and outside the direction. In this way, concentration of stress during molding can be suppressed, and deformation of the slide member can be prevented.
  • the slide member may be an elongated member in the shape of a square cylinder extending in a direction perpendicular to the predetermined direction, and the movable portion may be supported on one side surface in the predetermined direction.
  • the simpler shape can further reduce manufacturing costs.
  • the cross section is formed in a substantially rectangular rectangular tube shape so that the surfaces facing each other are substantially parallel to each other, and the center line passing through the centers of the surfaces facing each other in a cross-sectional view
  • At least one of the orientation angle of the fibers, the type of the fibers, and the blending ratio of the fibers and the resin of the plurality of carbon fiber sheets constituting the laminate may be symmetrical. In this way, manufacturing costs can be further reduced due to the simpler shape.
  • the present disclosure is in the form of a slide member, it may be in the form of a robot including such a slide member and a movable part supported by the slide member.
  • the present disclosure can be used in the manufacturing industry of slide members and robots.
  • 10 component mounter 11 support base, 15 head, 15a first head, 15b second head, 20 slide member, 20a first slide member, 20b second slide member, 21 slide member body, 21i, 21m, 21o carbon fiber Seat, 22 Seat plate, 23 Back plate, 26 Bolt, 30 X-axis movement device, 30a 1st X-axis movement device, 30b 2nd X-axis movement device, 31 X-axis linear guide, 32 X-axis linear motor, 33 X-axis stator , 34 X-axis mover, 36 X-axis guide nut, 40 Block member, 50 Y-axis movement device, 50a First Y-axis movement device, 50b Second Y-axis movement device, 51 Y-axis linear guide, 52 Y-axis linear motor, 53 Y axis stator, 54 Y axis mover, 56 Y axis guide nut, 211 through hole, F feeder, S substrate.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)

Abstract

スライド部材は、可動部を支持して所定方向にスライド移動可能に構成される。このスライド部材は、樹脂が含浸された炭素繊維シートを厚み方向に積層した積層体により形成された炭素繊維強化樹脂製の筒状体である。

Description

スライド部材およびロボット
　本明細書は、スライド部材およびロボットについて開示する。
　従来、一方向に延伸されたビームと、一方向に延伸してビームに設けられたガイドと、一方向に移動可能にガイドに設けられたスライダと、スライダに設けられた可動子とビームに設けられた固定子とを有するリニアモータと、を備える直動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。ビームは、断面矩形状の炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）製の筒状体が上下に積層されたものであり、第１の筒状体と、第１の筒状体の上下両側に配置された２つの第２の筒状体と、を有する。第１の筒状体のスライダと相対する面には、固定子が設けられている。また、２つの第２の筒状体のスライダと相対する面には、一対のガイドが設けられている。
特開２００８－１０８９４９号公報
　特許文献１記載のビーム（スライド部材）は、３つの炭素繊維強化樹脂製の筒状体を積層して構成されるため、部品点数が増加すると共に、コスト増を招く。
　本開示は、可動部を支持して所定方向にスライド移動可能なスライド部材において、剛性を確保しつつ軽量化すると共に製造コストの低減を図ることを主目的とする。
　本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
　本開示のスライド部材は、
　可動部を支持して所定方向にスライド移動可能なスライド部材であって、
　樹脂が含浸された炭素繊維シートを厚み方向に積層した積層体により形成された炭素繊維強化樹脂製の筒状体である、
　ことを要旨とする。
　この本開示のスライド部材は、樹脂が含浸された炭素繊維シートを厚み方向に積層した積層体により形成された炭素繊維強化樹脂製の筒状体である。炭素繊維シートの積層体により、剛性を確保しつつ軽量化を図ることができる。この結果、可動部の移動をより高速化することが可能である。また、シンプルな形状により加工がし易いため、製造コストを低減することができる。
　本開示のロボットは、本開示のスライド部材を備えるため、本開示のスライド部材と同様の効果を奏することができる。
本実施形態の部品実装機の上面図である。 ヘッドおよびスライド部材の斜視図である。 スライド部材とＸ軸リニアガイドの斜視図である。 スライド部材本体の積層構造を示す説明図である。 スライド部材本体を構成する複数層の炭素繊維シートの配向角と繊維の種類とを示す説明図である。 スライド部材とＸ軸リニアガイドの断面図である。 スライド部材にＸ軸リニアガイドを取り付ける様子を示す説明図である。
　次に、本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
　図１は、本実施形態の部品実装機１０の上面図である。図２は、ヘッド１５およびスライド部材２０の外観斜視図である。図３は、スライド部材２０とＸ軸リニアガイド３１の外観斜視図である。図４は、スライド部材本体２１の積層構造を示す説明図である。図５は、スライド部材本体２１を構成する複数層の炭素繊維シートの配向角と繊維の種類とを示す説明図である。図６は、スライド部材２０とＸ軸リニアガイド３１の断面図である。図７は、スライド部材２０にＸ軸リニアガイド３１を取り付ける様子を示す説明図である。図１中、左右方向がＸ軸方向であり、前後方向がＹ軸方向であり、上下方向（図１の紙面における垂直方向）がＺ軸方向である。
　本実施形態の部品実装機１０は、図１に示すように、フィーダＦから供給される部品を採取して基板Ｓ上に実装するものである。この部品実装機１０は、基板搬送装置（図示せず）と、第１および第２ヘッド１５ａ，１５ｂと、第１および第２スライド部材２０ａ、２０ｂと、第１および第２Ｘ軸移動装置３０ａ，３０ｂと、第１および第２Ｙ軸移動装置５０ａ，５０ｂと、を備える。部品実装機１０における左右両側の側壁部には、前後に延在する帯状の支持台１１が設けられている。なお、第１ヘッド１５ａと第２ヘッド１５ｂとは、単にヘッド１５と呼ぶ場合がある。第１スライド部材２０ａと第２スライド部材２０ｂは、単にスライド部材２０と呼ぶ場合がある。第１Ｘ軸移動装置３０ａと第２Ｘ軸移動装置３０ｂは、単にＸ軸移動装置３０と呼ぶ場合がある。第１Ｙ軸移動装置５０ａと第２Ｙ軸移動装置５０ｂは、単にＹ軸移動装置５０と呼ぶ場合がある。
　基板搬送装置は、モータによりコンベアベルトを駆動することで、コンベアベルト上の基板Ｓを左から右へと搬送するベルトコンベア装置である。
　第１および第２ヘッド１５ａ，１５ｂ（ヘッド１５）は、部品を吸着するノズルを有する。図１に示すように、第１ヘッド１５ａは、左右（Ｘ軸）に移動可能に第１スライド部材２０ａに支持される。第２ヘッド１５ｂは、左右（Ｘ軸）に移動可能に第２スライド部材２０ｂに支持される。
　第１および第２スライド部材２０ａ，２０ｂ（スライド部材２０）は、左右（Ｘ軸）に延在する長尺部材であり、互いに平行に配置されると共に互いに共用する左右一対の鉄製のＹ軸リニアガイド５１（ガイドレール）に架け渡されて当該一対のＹ軸リニアガイド５１に沿って前後（Ｙ軸）に移動する。第１および第２スライド部材２０ａ，２０ｂは、図２および図３に示すように、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）により筒状に形成されたスライド部材本体２１を有する。本実施形態では、第１および第２スライド部材２０ａ，２０ｂは、図４に示すように、相対する面が略平行になるように断面が略長方形状の四角筒状に形成されている。スライド部材本体２１をＣＦＲＰにより形成することで、スライド部材２０を軽量化することができ、スライド部材２０を高速移動させることが可能である。また、スライド部材本体２１をシンプルな四角筒状に形成することで、ＣＦＲＰによる加工を容易とし、製造コストを低減することができる。
　スライド部材本体２１は、樹脂が含浸された複数枚の炭素繊維シートを筒状に積層し、加熱・硬化することにより成形される。図４および図５に示すように、スライド部材本体２１を構成する積層体の最外層（スライド部材本体２１の外面側）に配置される炭素繊維シート２１ｏには、鉄や銅等と同等以上の熱伝導率を有する炭素繊維（例えば、超高弾性ピッチ系炭素繊維）により形成される。また、スライド部材本体２１を構成する積層体の最内層（内面側）に配置される炭素繊維シート２１ｉは、繊維を織布状にしたクロス材により形成される。
　さらに、最外層の炭素繊維シート２１ｏと最内層の炭素繊維シート２１ｉとの間に配置される中間層の複数枚の炭素繊維シート２１ｍは、対称中心面（最外層の炭素繊維シート２１ｏと最内層の炭素繊維シート２１ｉとを除く複数枚の炭素繊維シート２１ｍのうち真ん中の炭素繊維シート２１ｍ）に対して板厚方向の内外で繊維の配向角（０°や±４５°、９０°など）、繊維の種類および繊維と樹脂との配合割合が対称（鏡像対称）となるように形成される。これにより、スライド部材本体２１を成形する際の残留内部応力を抑制して、変形を防止することができる。なお、対称中心面の炭素繊維シート２１ｍは、配向角が例えば０°や、９０°、配向なしのものを用いることができる。ここで、対称中心面は、スライド部材本体２１の物理的な板厚中心に配置されることが望ましいが、最外層の炭素繊維シート２１ｏと最内層の炭素繊維シート２１ｉとの厚みの相違により、板厚中心に対してずれる場合がある。しかし、スライド部材本体２１の物理的な板厚に対する最外層の炭素繊維シート２１ｏおよび最内層の炭素繊維シート２１ｉの厚みの割合は非常に小さいことから、対称中心面とスライド部材本体の物理的な板厚中心とのずれによる影響は殆どないと考えられる。なお、中間層の複数の炭素繊維シート２１ｍは、最外層の炭素繊維シート２１ｏと同様に、ピッチ系炭素繊維により形成されてもよいし、パン系炭素繊維により形成されてもよい。また、中間層の複数の炭素繊維シート２１ｍのうち一部がピッチ系炭素繊維により形成され、他の一部がパン系炭素繊維により形成されてもよい。複数の炭素繊維シート２１ｍのうちの一部が異なる種類の繊維で形成される場合、対称中心面に対して繊維の種類が対称となるように形成されるとよい。
　また、スライド部材本体２１は、断面が長方形状の四角筒状に形成されているため、図４に示すように、断面視において、相対する面は、当該相対する面の中央を通る中央線に対して線対称に構成される。さらに、中間層の複数の炭素繊維シート２１ｍは、上述したように、対称中心面に対して板厚方向の内外で繊維の配向角、繊維の種類および繊維と樹脂との配合割合が対称（鏡像対称）となるように形成される結果、上記中央線に対しても、繊維の配向角、繊維の種類および繊維と樹脂との配合割合が対称（鏡像対称）となる。これにより、スライド部材本体２１の変形を更に抑制することができる。また、よりシンプルな形状により製造コストを更に低減することができる。
　第１および第２スライド部材２０ａ，２０ｂの各スライド部材本体２１の互いに向かい合う側面には、それぞれ左右に互いに平行に延在する上下一対の鉄製のＸ軸リニアガイド３１（ガイドレール）が接合されている。第１および第２ヘッド１５ａ，１５ｂは、Ｘ軸リニアガイド３１に沿って左右に移動可能に第１および第２スライド部材２０ａ，２０ｂに支持される。
　スライド部材本体２１へのＸ軸リニアガイド３１の接合は、図６および図７に示すように、スライド部材本体２１の外面と内面とにそれぞれＸ軸リニアガイド３１と略同じ長さの帯状の座板２２と裏板２３とを固定し、座板２２に対してＸ軸リニアガイド３１をボルト２６により締結することにより行なわれる。座板２２および裏板２３は、それぞれアルミニウムまたはアルミニウム合金により形成される。座板２２および裏板２３には、それぞれボルト２６を螺合するための雌ねじ穴がタップ加工により形成されている。また、スライド部材本体２１には、ボルト２６を挿通させるための貫通穴２１１が、穴開け加工によりスライド部材本体２１の外面から内面まで貫通するように形成されている。上述したように、スライド部材本体２１の最内層の炭素繊維シート２１ｉは、繊維を織布状にしたクロス材により形成されているから、穴開け加工に伴って加工面とは反対側（スライド部材本体２１の内面側）に繊維のほつれが発生するのを抑制することができ、そこに配置される裏板２３の位置決め精度が悪化するのを抑制することができる。
　第１Ｘ軸移動装置３０ａは、第１ヘッド１５ａを左右（Ｘ軸）に移動させるものである。第２Ｘ軸移動装置３０ｂは、第２ヘッド１５ｂを左右（Ｘ軸）に移動させるものである。第１および第２Ｘ軸移動装置３０ａ，３０ｂ（Ｘ軸移動装置３０）は、図２に示すように、上下一対のＸ軸リニアガイド３１と、Ｘ軸リニアモータ３２と、複数個（４個）のＸ軸ガイドナット３６と、を有する。
　Ｘ軸リニアモータ３２は、本実施形態では、スライド部材２０の側面に貼り付けられたＸ軸固定子３３と、Ｘ軸固定子３３と前後に所定の間隔をおいて対向するように配置されるＸ軸可動子３４とを有するフラット形リニアモータとして構成される。Ｘ軸固定子３３は、スライド部材２０の側面における上下一対のＸ軸リニアガイド３１の間に、当該Ｘ軸リニアガイド３１に沿ってＮ極、Ｓ極の極性が交互に異なるように配列された複数の永久磁石を有する。Ｘ軸可動子３４は、それぞれ電磁鋼板を積層してなる複数のコアと、対応するコアにそれぞれ巻回された各相コイルと、を有する。Ｘ軸可動子３４は、上下一対のＸ軸リニアガイド３１にそれぞれ装着されたＸ軸ガイドナット３６により支持されており、各相コイルに三相交流電流を印加することにより左右（Ｘ軸）に移動する。Ｘ軸ガイドナット３６は、本実施形態では、上下一対のＸ軸リニアガイド３１に２個ずつ配置され、Ｘ軸可動子３４は、計４個のＸ軸ガイドナット３６に支持される。ヘッド１５は、Ｘ軸可動子３４に支持され、Ｘ軸可動子３４が左右（Ｘ軸）に移動することで、Ｘ軸可動子３４と共に左右（Ｘ軸）に移動する。
　ヘッド１５は、Ｘ軸ガイドナット３６がＸ軸リニアガイド３１を摺動することにより左右（Ｘ軸）に移動する。このため、Ｘ軸リニアガイド３１やＸ軸ガイドナット３６は、Ｘ軸ガイドナット３６の移動（摺動）によって比較的大きな熱が発生する。本実施形態では、スライド部材本体２１の最外層の炭素繊維シート２１ｏは超高弾性ピッチ系炭素繊維により形成され、鉄や銅等と同等以上の熱伝導率を有するため、Ｘ軸リニアガイド３１やＸ軸ガイドナット３６で発生した熱を、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の座板２２を介してスライド部材本体２１に伝えてスライド部材本体２１にて放熱することができる。これにより、Ｘ軸リニアガイド３１の過熱を防止して、Ｘ軸リニアガイド３１の熱による変形等を抑制することができる。
　また、スライド部材本体２１の両端部には、図１に示すように、それぞれアルミニウムまたはアルミニウム合金製のブロック部材４０が固定される。スライド部材２０は、両端部においてＹ軸移動装置５０（第１Ｙ軸移動装置５０ａ，第２Ｙ軸移動装置５０ｂ）により各ブロック部材４０がそれぞれ対応するＹ軸リニアガイド５１上を移動することにより、前後（Ｙ軸）に移動する。
　スライド部材本体２１へのブロック部材４０の接合は、ブロック部材４０の嵌合部をスライド部材本体２１の端部における内面側に嵌合すると共に、両者をボルト締結することにより行なわれる。ブロック部材４０の嵌合部には、ボルトを螺合するための雌ねじ穴がタップ加工により形成されている。また、スライド部材本体２１には、ボルトを挿通させるための貫通穴が、穴開け加工によりスライド部材本体２１の外面から内面まで貫通するように形成されている。上述したように、スライド部材本体２１の最内層の炭素繊維シート２１ｉは、繊維を織布状にしたクロス材により形成されているから、穴開け加工に伴って加工面とは反対側（スライド部材本体２１の内面側）に繊維のほつれが発生するのを抑制することができ、そこに配置されるブロック部材４０の位置決め精度が悪化するのを抑制することができる。
　第１Ｙ軸移動装置５０ａは、第１スライド部材２０ａを前後（Ｙ軸）に移動させるものである。第２Ｙ軸移動装置５０ｂは、第２スライド部材２０ｂを前後（Ｙ軸）に移動させるものである。第１および第２Ｙ軸移動装置５０ａ，５０ｂ（Ｙ軸移動装置５０）は、図１に示すように、左右一対のＹ軸リニアガイド５１と、左右にそれぞれ設けられたＹ軸リニアモータ５２と、左右一対のＹ軸リニアガイド５１にそれぞれ複数個ずつ摺動可能に装着されると共にブロック部材４０を支持するＹ軸ガイドナット５６と、を有する。左右一対のＹ軸リニアガイド５１は、図１に示すように、左右の支持台１１の上面に前後に延在するように配置されている。
　Ｙ軸リニアモータ５２は、図１に示すように、前後に延在するように支持台１１に固定されるＹ軸固定子５３と、Ｙ軸固定子５３と上下に所定の間隔をおいて対向するようにブロック部材４０に固定されるＹ軸可動子５４と、を有するフラット形リニアモータとして構成される。Ｙ軸固定子５３は、Ｙ軸リニアガイド５１と同一平面上に当該Ｙ軸リニアガイド５１に沿ってＮ極、Ｓ極の極性が交互に異なるように平置き配置された複数の永久磁石を有する。Ｙ軸可動子５４は、それぞれ電磁鋼板を積層してなる複数のコアと、対応するコアにそれぞれ巻回された各相コイルと、を有する。Ｙ軸可動子５４は、各相コイルに三相交流電流を印加することにより前後（Ｙ軸）に移動する。
　このように、ヘッド１５は、Ｙ軸移動装置５０によりスライド部材２０を前後（Ｙ軸）に移動させると共に、Ｘ軸移動装置３０によりＸ軸可動子３４をスライド部材２０に対して左右（Ｘ軸）に移動させることにより、前後左右（ＸＹ軸）に移動することができる。スライド部材２０は、上述したように、四角筒状に形成されたＣＦＲＰ製のスライド部材本体２１を有するため、スライド部材２０を軽量化することができ、ヘッド１５をより高速に移動させることが可能である。しかも、スライド部材本体２１を四角筒状とすることにより、シンプルな形状により製造コストを低減することができる。
　また、樹脂が含浸された複数枚の炭素繊維シートを積層してスライド部材本体２１を成形すると共に最外層の炭素繊維シート２１ｏを高い熱伝導率を有する炭素繊維（例えば超高弾性ピッチ系炭素繊維）により形成したから、ヘッド１５の移動に伴ってＸ軸リニアガイド３１で発生する熱をスライド部材本体２１で放熱することができ、Ｘ軸リニアガイド３１の熱による変形等を抑制することができる。さらに、最内層の炭素繊維シート２１ｉを織布状にしたクロス材により形成したから、穴開け加工によりスライド部材本体２１に外面から内面まで貫通するように貫通穴を形成しても、加工面とは反対側に繊維のほつれが生じるのを抑制することができる。また、最外層の炭素繊維シート２１ｏと最内層の炭素繊維シート２１ｉとの間に配置される中間層の複数枚の炭素繊維シート２１ｍを、対称中心面に対して板厚方向の内外で繊維の配向角等が対称となるように形成したから、スライド部材本体２１を成形する際に変形が生じるのを抑制することができる。
　なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示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、スライド部材本体２１を構成する最内層の炭素繊維シート２１ｉは、繊維を織布状にしたクロス材により形成されるものとしたが、穴開け加工を行なわない場合等、必ずしもクロス材により形成されていなくてもよい。
　また、上述した実施形態では、スライド部材本体２１の中間層の炭素繊維シート２１ｍは、対称中心面に対して繊維種および繊維と樹脂との配合割合が対称となるように形成されるものとした。しかし、中間層の炭素繊維シート２１ｍは、配向角、線維腫および繊維と樹脂との配合割合のうち少なくとも一つが対称中心面に対して対称であればよい。
　また、上述した実施形態では、部品実装機１０は、２つのヘッド１５（第１および第２ヘッド１５ａ，１５ｂ）を備えるものとしたが、単一のヘッドを備えるものとしてもよい。この場合、部品実装機１０は、スライド部材２０、Ｘ軸移動装置３０およびＹ軸移動装置５０をそれぞれ１組ずつ備えればよい。
　上述した実施形態では、本開示のロボットを部品実装機１０に適用して説明したが、炭素繊維強化樹脂製のスライド部材によって支持される可動部を備えるものであれば、例えば、印刷機やダイボンダー、工作機械などの他の如何なるロボットに適用されてもよい。
　以上説明したように、本開示のスライド部材は、樹脂が含浸された炭素繊維シートを厚み方向に積層した積層体により形成された炭素繊維強化樹脂製の筒状体である。炭素繊維シートの積層体により、剛性を確保しつつ軽量化を図ることができる。この結果、可動部の移動をより高速化することが可能である。また、シンプルな形状により加工がし易いため、製造コストを低減することができる。
　こうした本開示のスライド部材において、前記積層体のうち少なくとも最外層に配置される炭素繊維シートは、他の層に配置される炭素繊維シートよりも高い熱伝導率を有してもよい。この場合、前記積層体のうち少なくとも最外層に配置される炭素繊維シートは、ピッチ系炭素繊維により形成されてもよい。さらにこれらの場合、前記筒状体は、前記所定方向と直交する直交方向に延在し、前記筒状体の外面には、前記直交方向に延在すると共に前記可動部を前記直交方向に移動可能に支持する金属製のレールが取り付けられてもよい。こうすれば、レールの摺動によって生じた熱をスライド部材全体で放熱することができ、熱によるレールの変形等を抑制することができる。
　また、本開示のスライド部材において、前記積層体のうち少なくとも最内層に配置される炭素繊維シートは、織布状にしたクロス材により形成されてもよい。この場合、穴開け加工により厚み方向に貫通する貫通穴が形成されてもよい。こうすれば、スライド部材の外面を加工面として穴開け加工した際に、加工面とは反対側に繊維のほつれが生じるのを抑制することができる。
　さらに、本開示のスライド部材において、前記積層体の連続する複数の炭素繊維シートは、繊維の配向角、繊維の種類および繊維と樹脂との配合比率の少なくとも一つが、対称中心面に対して厚み方向の内外で対称となるように形成されてもよい。こうすれば、成形時の応力の集中を抑制し、スライド部材の変形等を防止することができる。
　また、本開示のスライド部材において、前記所定方向と直交する直交方向に延在する四角筒状の長尺部材であり、前記所定方向における一方の側面で前記可動部を支持してもよい。こうすれば、スライド部材を高剛性の部材として、一方の側面で可動部を良好に支持することが可能となる。また、よりシンプルな形状により、製造コストを更に低減することができる。
　また、本開示のスライド部材において、相対向する面同士が略平行になるように断面が略長方形状の四角筒状に形成され、且つ、断面視において対向する面の中央を通る中央線に対して、前記積層体を構成する複数の炭素繊維シートの繊維の配向角、繊維の種類および繊維と樹脂との配合比率の少なくとも一つが対称となるように形成されてもよい。こうすれば、よりシンプルな形状により、製造コストを更に低減することができる。
　本開示は、スライド部材の形態としたが、こうしたスライド部材と、当該スライド部材に支持される可動部とを備えるロボットの形態としてもよい。
　本開示は、スライド部材やロボットの製造産業などに利用可能である。
１０　部品実装機、１１　支持台、１５　ヘッド、１５ａ　第１ヘッド、１５ｂ　第２ヘッド、２０　スライド部材、２０ａ　第１スライド部材、２０ｂ　第２スライド部材、２１　スライド部材本体、２１ｉ，２１ｍ，２１ｏ　炭素繊維シート、２２　座板、２３　裏板、２６　ボルト、３０　Ｘ軸移動装置、３０ａ　第１Ｘ軸移動装置、３０ｂ　第２Ｘ軸移動装置、３１　Ｘ軸リニアガイド、３２　Ｘ軸リニアモータ、３３　Ｘ軸固定子、３４　Ｘ軸可動子、３６　Ｘ軸ガイドナット、４０　ブロック部材、５０　Ｙ軸移動装置、５０ａ　第１Ｙ軸移動装置、５０ｂ　第２Ｙ軸移動装置、５１　Ｙ軸リニアガイド、５２　Ｙ軸リニアモータ、５３　Ｙ軸固定子、５４　Ｙ軸可動子、５６　Ｙ軸ガイドナット、２１１　貫通穴、Ｆ　フィーダ、Ｓ　基板。

Claims (10)

  1. 　可動部を支持して所定方向にスライド移動可能なスライド部材であって、
    　樹脂が含浸された炭素繊維シートを厚み方向に積層した積層体により形成された炭素繊維強化樹脂製の筒状体である、
    　スライド部材。
  2. 　請求項１に記載のスライド部材であって、
    　前記積層体のうち少なくとも最外層に配置される炭素繊維シートは、他の層に配置される炭素繊維シートよりも高い熱伝導率を有する、
    　スライド部材。
  3. 　請求項２に記載のスライド部材であって、
    　前記積層体のうち少なくとも最外層に配置される炭素繊維シートは、ピッチ系炭素繊維により形成されている、
    　スライド部材。
  4. 　請求項２または３に記載のスライド部材であって、
    　前記筒状体は、前記所定方向と直交する直交方向に延在し、
    　前記筒状体の外面には、前記直交方向に延在すると共に前記可動部を前記直交方向に移動可能に支持する金属製のレールが取り付けられている、
    　スライド部材。
  5. 　請求項１ないし４いずれか１項に記載のスライド部材であって、
    　前記積層体のうち少なくとも最内層に配置される炭素繊維シートは、織布状にしたクロス材により形成されている、
    　スライド部材。
  6. 　請求項５に記載のスライド部材であって、
    　穴開け加工により厚み方向に貫通する貫通穴が形成されている、
    　スライド部材。
  7. 　請求項１ないし６いずれか１項に記載のスライド部材であって、
    　前記積層体の連続する複数の炭素繊維シートは、繊維の配向角、繊維の種類および繊維と樹脂との配合比率の少なくとも一つが、対称中心面に対して厚み方向の内外で対称となるように形成されている、
    　スライド部材。
  8. 　請求項１ないし７いずれか１項に記載のスライド部材であって、
    　前記所定方向と直交する直交方向に延在する四角筒状の長尺部材であり、前記所定方向における一方の側面で前記可動部を支持する、
    　スライド部材。
  9. 　請求項１ないし８いずれか１項に記載のスライド部材であって、
    　相対向する面同士が略平行になるように断面が略長方形状の四角筒状に形成され、且つ、断面視において対向する面の中央を通る中央線に対して、前記積層体を構成する複数の炭素繊維シートの繊維の配向角、繊維の種類および繊維と樹脂との配合比率の少なくとも一つが対称となるように形成されている、
    　スライド部材。
  10. 　可動部と、
    　樹脂が含浸された炭素繊維シートを厚み方向に積層した積層体により形成された炭素繊維強化樹脂製の筒状体であって、前記可動部を支持して所定方向にスライド移動可能なスライド部材と、
    　を備えるロボット。
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