| 【発明の名称】 |
部品実装機 |
| 【発明者】 |
【氏名】上森 大嗣 【住所又は居所】大阪府門真市松葉町2番7号 パナソニック ファクトリーソリューションズ株式会社内
【氏名】五十嵐 恒人 【住所又は居所】大阪府門真市松葉町2番7号 パナソニック ファクトリーソリューションズ株式会社内
【氏名】中井 伸弘 【住所又は居所】大阪府門真市松葉町2番7号 パナソニック ファクトリーソリューションズ株式会社内
【氏名】飯塚 公雄 【住所又は居所】大阪府門真市松葉町2番7号 パナソニック ファクトリーソリューションズ株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】熱変形量の低減を図った部品実装機用のリニアモータを備えた部品実装機を提供する。
【解決手段】放熱板179を設けたことにより、リニアモータ175の発熱による本体枠171の温度上昇を抑えることができる。よって、ガイドレール172と本体枠との熱膨張率の相違に起因する本体枠の熱変形を低減することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 Y軸方向(191)に延在するY軸ロボット(160)と、上記Y軸ロボットに吊り下げられ上記Y軸ロボットにて上記Y軸方向に移動可能であり、かつ部品(1073)を回路基板(105)に実装する実装ヘッド(180)を吊り下げ上記Y軸方向に直交するX軸方向(190)に上記実装ヘッドを移動させるX軸ロボット(170)とを有する部品実装機において、 上記X軸ロボットは、 上記X軸方向に延在する本体枠(171)と、 該本体枠内に上記X軸方向に沿って設けられ上記実装ヘッドを吊り下げる可動部(174)を有し該可動部を上記X軸方向に駆動するリニアモータ(175)と、 上記実装ヘッドに対向して上記本体枠に上記X軸方向に沿って敷設され上記実装ヘッドの上記X軸方向への移動を案内するガイドレール(172)と、 上記本体枠において上記ガイドレールに対向しかつ上記Y軸ロボットに当該X軸ロボットを取り付けるためのY軸ロボット取付面(171a)に設けられ上記リニアモータにて生じた熱を上記本体枠から放熱して当該本体枠の熱変形を低減する放熱構造(179、1791)と、 を備えたことを特徴とする部品実装機。 【請求項2】 上記放熱構造は、上記Y軸ロボット取付面の全面に設けられ、上記ガイドレールと熱膨張率が等しい材料にてなる放熱板(179)である、請求項1記載の部品実装機。 【請求項3】 上記放熱構造は、上記Y軸ロボット取付面に設けられる放熱フィン(1791)である、請求項1記載の部品実装機。 【請求項4】 上記放熱構造は、上記ガイドレールに対応して上記X軸方向に沿って上記Y軸ロボット取付面に設けられ、上記本体枠の上記熱変形を抑制しかつ上記本体枠からの放熱を行う放熱補強部材(1793)と、上記X軸方向において上記本体枠の両端部分で上記Y軸ロボット取付面にて上記放熱補強部材に挟まれた領域(171c)に形成される放熱フィン(1791)とを有する、請求項1記載の部品実装機。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】 【0001】 本発明は、回路基板等の被実装体に部品を実装する部品実装機であって、上記部品を実装するための実装ヘッドが取り付けられ上記実装ヘッドを直線状に移動させる部品実装機用リニアモータを備えた部品実装機に関する。 【背景技術】 【0002】 従来、図14に示すように、部品の保持及び移送を行う実装ヘッド1をX方向及びY方向に独立して移動させるXYロボット方式による部品実装機20では、X方向において架台3の両側端には、Y方向に沿って延在するY軸ロボット5、5が互いに平行に配設される。さらに、これらのY軸ロボット5には、X方向に延在するX軸ロボット7が架設される。該X軸ロボット7には、上記実装ヘッド1が取り付けられている。Y軸ロボット5及びX軸ロボット7は、ともにボールネジ機構を有する。X軸ロボット7において、実装ヘッド1は、上記ボールネジ機構にてX方向に駆動され、X方向に沿ってX軸ロボット7に敷設されているガイドレール7bにて案内されながらX方向に移動する。このように、実装ヘッド1は、Y軸ロボット5及びX軸ロボット7にてX方向及びY方向に移動可能である。 【0003】 上記X軸ロボット7の本体部7aは、主にアルミニウムにて形成され、該本体部7aに敷設されているガイドレール7bは、鉄材にて形成されている。よって、実装ヘッド1がガイドレール7bにて案内されながらX方向に移動を繰り返すことで、摩擦熱によりガイドレール7bは発熱し、ガイドレール7bと、本体部7aとに温度差が生じる。上述のようにガイドレール7bと本体部7aとは材質が異なることから、X方向において、ガイドレール7bと本体部7aとの熱変形量に差が生じ、X軸ロボット7が湾曲するように変形してしまう。該変形を防止するため、本体部7aにおいてガイドレール7bの裏側で、ガイドレール7bに対応して鉄材にてなる補強材7cを2本、本体部7aに取り付ける構成が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 【特許文献1】特開2002−176294号公報 【発明の開示】 【発明が解決しようとする課題】 【0004】 一方、上述の機能を行うX軸ロボットについて、ボールネジ機構に代えてリニアモータにて実装ヘッドを駆動する構成が具体化されようとしている。上述のようにボールネジ機構の場合、発熱部分は、ガイドレール7bであり、発熱部分が比較的小容量である。一方、リニアモータを用いる場合、発熱部分は、該リニアモータを構成し、X方向に敷設されるコイル部分を有する駆動部であり、発熱容量は、ボールネジ機構の場合に比べて非常に大きくなる。よって、X軸ロボットの熱変形量も、ボールネジ機構の場合に比べて非常に大きくなると考えられる。 本発明は、熱変形量の低減を図った部品実装機用のリニアモータを備えた部品実装機を提供することを目的とする。 【課題を解決するための手段】 【0005】 本発明の実施態様である部品実装機は、Y軸方向に延在するY軸ロボットと、上記Y軸ロボットに吊り下げられ上記Y軸ロボットにて上記Y軸方向に移動可能であり、かつ部品を回路基板に実装する実装ヘッドを吊り下げ上記Y軸方向に直交するX軸方向に上記実装ヘッドを移動させるX軸ロボットとを有する部品実装機において、 上記X軸ロボットは、 上記X軸方向に延在する本体枠と、 該本体枠内に上記X軸方向に沿って設けられ上記実装ヘッドを吊り下げる可動部を有し該可動部を上記X軸方向に駆動するリニアモータと、 上記実装ヘッドに対向して上記本体枠に上記X軸方向に沿って敷設され上記実装ヘッドの上記X軸方向への移動を案内するガイドレールと、 上記本体枠において上記ガイドレールに対向しかつ上記Y軸ロボットに当該X軸ロボットを取り付けるためのY軸ロボット取付面に設けられ上記リニアモータにて生じた熱を上記本体枠から放熱して当該本体枠の熱変形を低減する放熱構造と、 を備えたことを特徴とする。 【0006】 又、上記放熱構造は、上記Y軸ロボット取付面の全面に設けられ、上記ガイドレールと熱膨張率が等しい材料にてなる放熱板であるように構成することもできる。 【0007】 又、上記放熱構造は、上記Y軸ロボット取付面に設けられる放熱フィンであるように構成することもできる。 【0008】 又、上記放熱構造は、上記ガイドレールに対応して上記X軸方向に沿って上記Y軸ロボット取付面に設けられ、上記本体枠の上記熱変形を抑制しかつ上記本体枠からの放熱を行う放熱補強部材と、上記X軸方向において上記本体枠の両端部分で上記Y軸ロボット取付面にて上記放熱補強部材に挟まれた領域に形成される放熱フィンとを有するように構成することもできる。 【発明の効果】 【0009】 本発明の態様である部品実装機によれば、放熱構造を設けたことにより、リニアモータの発熱による本体枠の温度上昇を抑えることができる。よって、ガイドレールと本体枠との熱膨張率の相違に起因する本体枠の熱変形を低減することが可能である。 又、上記放熱構造を放熱板とすることで、容易に施工することができる。又、上記放熱構造を放熱フィンとすることで、上記放熱板に比べてより放熱効率を向上させることができ、よって、本体枠の熱変形をさらに低減することができる。又、放熱補強部材及び放熱フィンを設けることで、本体枠の熱変形をさらに低減することができる。 【発明を実施するための最良の形態】 【0010】 本発明の一実施形態である部品実装機について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において同じ構成部分については同じ符号を付している。 上記部品実装機は、図1に示すように、Y軸方向に延在するY軸ロボット160a,160bと、Y軸ロボット160a,160bにそれぞれ吊り下げられY軸ロボット160a,160bにてY軸方向に移動可能であり、かつ部品を回路基板に実装する実装ヘッド180を吊り下げ上記Y軸方向に直交するX軸方向に実装ヘッド180を移動させるX軸ロボット170とを有する部品実装機である。 具体的に説明すると、図2に示すように、上記X軸方向に相当する基板搬送方向190に直交し上記Y軸方向に相当する直交方向191において基台102の略中央部には、部品を実装すべき基板(ワーク)105を基板搬送方向190に搬送し、かつ位置決めする基板搬送装置106が配設されている。又、基台102の操作側101aには、架台の分離部材113にて分割された各装填領域114a,114b(総称して「装填領域114」と記す場合もある。)に、部品供給装置107a、107b(総称して「部品供給装置107」と記す場合もある。)がそれぞれ設置される。本実施形態では、基台102に向かって左側の装填領域114aに、部品1073を収容したトレイ1071を有し該トレイ1071から部品1073の供給を行ういわゆるトレイ式の部品供給装置107aを設け、右側の装填領域114bには、部品を収納したテープを巻回したリールを有し上記テープを繰り出して部品供給を行うカセット1072を部品搬送方向190に沿って並設した、いわゆるカセット式の部品供給装置107bを設けている。尚、上記装填領域114と、設置される部品供給装置のタイプとに関係はなく、左右両側にトレイ式を設けても良いし、カセット式を設けても良い。 部品供給装置107の基板搬送装置106側の側部には、部品供給装置107から取り出された部品を認識する部品認識装置109が配設されている。 【0011】 さらに、図3に示すように、架台104に両端が支持され、直交方向191に延在するY軸ロボット160が架設される。Y軸ロボット160は、トレイ式の部品供給装置107aに対応して配置されるY軸ロボット160aと、カセット式の部品供給装置107bに対応して配置されるY軸ロボット160bとの2台を有する。このように配置されるY軸ロボット160a、160bは、連結部材140を中心にして、基板搬送方向190において所定間隔を有して互いに平行に配置される。 Y軸ロボット160は、図4及び図5に詳細に示すように、高さの低い略門形の断面形状を有する剛性の高い梁状本体163を備え、該梁状本体163の下端の両側部に配設されたガイドレール164にてリニアガイド部材165を介して可動部166が移動自在に支持される。さらに梁状本体163には、送りねじ機構168が設けられ、該送りねじ機構168のナット部に可動部166が取り付けられている。よって、Y軸ロボット160は、Y軸ロボット160の他端に設けた駆動モータ167にて送りねじ機構168を作動させることで、可動部166を直交方向191に移動及び位置決めするように構成されている。 【0012】 Y軸ロボット160の可動部166の下面には、基板搬送方向190に延在するX軸ロボット170の中央部分が装着固定されている。それに伴って一対のY軸ロボット160a、160bの配設間隔は、図3に示すように、基板搬送方向190におけるX軸ロボット170の長さより若干長い間隔に設定されている。 X軸ロボット170は、図6及び図7に示すように、断面形状が扁平な略門形で主としてアルミニウム材の鋳物にて形成される本体枠171を備え、該本体枠171の両側下端部に配設され基板搬送方向190に延在する鉄製のガイドレール172にてリニアガイド部材173を介して可動部174が基板搬送方向190に移動自在に支持される。該可動部174には、部品供給装置107から部品を保持して基板105に実装するノズル182を有する実装ヘッド(作業ヘッド)180が装着される。さらに、可動部174の移動経路の上方の本体枠171の内部空間には、基板搬送方向190に沿ってリニアモータ175を設けており、リニアモータ175にて可動部174を基板搬送方向190に移動及び位置決めするように構成されている。リニアモータ175は、本体枠171の上部171b、及び本体枠171の底板171dに取り付けられ、マグネットを有し、該マグネットに対向して可動部174の導体部174aを配置した構成にてなる。よって、上記マグネットを励磁することで、導体部174a、つまり可動部174が基板搬送方向190に移動する。可動部174の位置は、本体枠171の一側面に固定されたリニアスケール176を可動部174の一側に取付けられたリーダ177にて読み取って検出するように構成されている。又、本体枠171の両端近傍の両側に可動部174の移動端を規制するストッパ178が設けられている。 【0013】 又、リニアモータ175への通電によりリニアモータ175は発熱し、その熱は、アルミニウムを主体とした本体枠171に伝導する。又、上述のように、本体枠171には鉄材にてなるガイドレール172が本体枠171の延在方向と同方向に取り付けられている。アルミニウムと鉄とでは熱膨張率が異なり、又、本体枠171とガイドレール172とでは上昇温度も異なることから、本体枠171の温度上昇に伴い、図8に示すように、基板搬送方向190において本体枠171の両端部171eが下側に湾曲するように本体枠171は熱変形を起こす。従って、図9に示すように、実装ヘッド180に備わるノズル182について、実装ヘッド180がX軸ロボット170の端部に位置するときには、X方向つまり基板搬送方向190に「A」寸法で約40μm変位する。尚、図9及び図10に示す「端」、「センター」とは、図11に示すように、実装ヘッド180がX軸ロボット170の端部に位置するとき、つまりX軸ロボット170の中心170aから基板搬送方向190に150mm離れて実装ヘッド180が位置するときを「端」とし、実装ヘッド180がX軸ロボット170の中心170aに位置するときを「センター」とする。 【0014】 上記熱変形を低減するため、X軸ロボット170の本体枠171から放熱を行うための放熱構造をX軸ロボット170に設けるように構成した。本実施形態では、上記放熱構造として、X軸ロボット170のY軸ロボット取付面171aの全面に、ガイドレール172と熱膨張率が等しい材料、即ち鉄材にてなる放熱板179を取り付けている。上述のようにX軸ロボット170は、Y軸ロボット160の可動部166に上記Y軸ロボット取付面171aを接触させて取り付けられ、放熱板179の板厚の目安としては、可動部166の板厚のほぼ半分位が好ましい。尚、放熱板179の板厚は、5mm〜20mm、好ましくは6mm〜14mmである。本実施形態では、放熱板179の板厚は6mmである。 上述のように発熱部分であるリニアモータ175は本体枠171に沿って設けられていることから、本体枠171の温度上昇は、従来技術のボールネジ機構に比べて非常に大きい。よって、Y軸ロボット取付面171aにおいてガイドレール172に対向する箇所のみに放熱板を設けたとしても、本体枠171の熱変形を低減する程度の効果を得ることができない。よって、本実施形態では上述のようにY軸ロボット取付面171aの全面に放熱板179を設けている。 【0015】 放熱板179を取り付けることで、図10に示すように、実装ヘッド180がX軸ロボット170の端部に位置するとき、実装ヘッド180に備わるノズル182の変位量を、上記約40μmから約10μm以下に低減することができる。従って、ノズル182に保持される部品1073の回路基板105への実装精度を向上させることができ、誤差範囲内に上記実装精度を収めることができる。 又、上記放熱構造は、上述の放熱板179に限定されない。例えば、図12に示すように、本体枠171のY軸ロボット取付面171aの一部又は全面に、直交方向191つまりY軸ロボット160によるX軸ロボット170の移動方向に沿って形成した溝1791aを有する放熱フィン部1791を形成してもよい。直交方向191に沿って溝1791aを形成した理由は、Y軸ロボット160によりX軸ロボット170が直交方向191に移動するからであり、該移動により溝1791aに沿って空気が通過可能となる。よって、X軸ロボット170の本体枠171の放熱効率を向上させることができる。尚、放熱フィン部1791は、放熱板179に形成してもよい。 このように放熱フィン部1791を設けることで、本体枠171の温度上昇が抑えられ、本体枠171の熱変形量を低減させることができる。 【0016】 さらに又、上述の図7及び図12に示す構造をミックスした構造を採ることもできる。即ち、図13に示すように、ガイドレール172に対応して、本体枠171のY軸ロボット取付面171aに放熱板としての機能を有するとともに本体枠171の熱変形を抑制する補強板としての機能をも有する放熱補強部材1793を基板搬送方向190に沿って平行に2本設け、かつ基板搬送方向190において本体枠171の両端部分で、上記放熱補強部材1793に挟まれた領域171cに、上述の放熱フィン部1791を形成することもできる。 このように放熱補強部材1793及び放熱フィン部1791を有することで、本体枠171の温度上昇が抑えられ、本体枠171の熱変形量をさらに低減させることができる。 【0017】 又、本実施形態では、図7に示すように、本体枠171の下部に取り付けている底板171dと、可動部174との隙間1792について、従来の約2mmから本実施形態では約7mmまで広げている。この理由は、可動部174には実装ヘッド180が取り付けられ、実装ヘッド180の熱が可動部174を介してX軸ロボット170の本体枠171に伝わり、さらに本体枠171を加熱してしまうことを防止するためである。隙間1792を広くすることで、可動部174と、本体枠171の底板171dとの断熱効果を向上させることができ、本体枠171の熱変形の低減に寄与することができる。又、逆に、リニアモータ175から実装ヘッド180への熱伝達を低減することもできる。 【0018】 以上のように構成された部品実装機101における動作について、簡単に説明する。 2枚の基板105は、図2に示すように、基板搬送装置106にて基板搬送方向190に搬送され、Y軸ロボット160a及びY軸ロボット160bにそれぞれ対応した位置に位置決めされる。その後、Y軸ロボット160a、160b、並びに、該Y軸ロボット160a、160bに吊り下げられている各X軸ロボット170をそれぞれ独立して駆動させて、各X軸ロボット170に取り付けられている実装ヘッド180に備わるノズル182の位置決めを行いながら、各ノズル182にて、部品供給装置107a、107bから電子部品を保持し、それぞれの基板105に電子部品を実装していく。尚、各X軸ロボット170は、基板搬送方向190及び直交方向191において互いに物理的に干渉することはないサイズにて設計され、配置されていることから、Y軸ロボット160a、160b、及び、X軸ロボット170は、それぞれ独立して、部品保持から部品実装までの動作を行うことができる。又、部品保持後、部品実装前に、ノズル182に保持されている部品の保持姿勢が部品認識装置109にて認識され、該認識の結果に基づいて、ノズル182の軸芯周りへの回転、及びY軸ロボット160及びX軸ロボット170の位置補正が行われる。 各基板105に所定の全部品が実装された後、基板105は、当該部品実装機101から搬出され、又、新たな基板105が当該部品実装機101に搬入される。 【0019】 上述の実装動作において、実装ヘッド180は、X軸ロボット170にて基板搬送方向190に沿って往復移動する。よって、X軸ロボット170の本体枠171は、駆動源であるリニアモータ175の発熱により、その温度が上昇する。しかしながら、本体枠171には、放熱板179を設けていることより、上述したように本体枠171の熱変形は、低減され、実装精度を誤差範囲内に収めることができる。 【0020】 尚、上述したようにX軸ロボット170の熱変形により、図11に示すようにノズル182は、X軸ロボット170の中心側に傾く。上記熱変形を完全に是正した場合、X軸ロボット170は、熱により基板搬送方向190に沿って伸び、ノズル182が回路基板105の実装可能領域外へ位置してしまうことも考えられる。よって、上記放熱構造を工夫することで、実装精度の誤差範囲内において、意図的にX軸ロボット170を撓ませてノズル182をX軸ロボット170の中心側に傾け、上記実装可能領域内への部品実装を可能にすることも考えられる。上記放熱構造を設ける構成は、このように二次的な効果をも生じさせることができる。 【産業上の利用可能性】 【0021】 本発明は、回路基板等の被実装体に部品を実装する部品実装機であって、上記部品を実装するための実装ヘッドが取り付けられ上記実装ヘッドを直線状に移動させる部品実装機用リニアモータを備えた部品実装機に利用できる。 【図面の簡単な説明】 【0022】 【図1】図1は、本発明の一実施形態である部品実装機の斜視図である。 【図2】図2は、図1に示す部品実装機の天井部分を除いた状態における平面図である。 【図3】図3は、図1に示す部品実装機の平面図である。 【図4】図4は、図1に示す部品実装機に備わるY軸ロボットの斜視図である。 【図5】図5は、図4に示すY軸ロボットのA−A部にて破断した状態の図である。 【図6】図6は、図1に示す部品実装機に備わるX軸ロボットの斜視図である。 【図7】図7は、図6に示すX軸ロボットのB−B部にて破断した状態の図である。 【図8】図8は、従来のX軸ロボットにおける熱変形の状態を説明するための概念図である。 【図9】図9は、従来のX軸ロボットの熱変形によるノズルの変位量を示すグラフである。 【図10】図10は、図1に示す部品実装機に備わるX軸ロボットの熱変形によるノズルの変位量を示すグラフである。 【図11】図11は、図9及び図10に示す変位量の測定箇所を説明する図である。 【図12】図12は、図1に示す部品実装機に備わるX軸ロボットに備わる放熱構造の他の実施形態を示す斜視図である。 【図13】図13は、図1に示す部品実装機に備わるX軸ロボットに備わる放熱構造の別の実施形態を示す斜視図である。 【図14】図14は、従来の部品実装機の斜視図である。 【符号の説明】 【0023】 101…部品実装機、105…回路基板、160…Y軸ロボット、 170…X軸ロボット、171…本体枠、171a…Y軸ロボット取付面、 172…ガイドレール、175…リニアモータ、179…放熱板、 180…実装ヘッド、190…基板搬送方向、191…直交方向、 1073…部品、1791…放熱フィン。
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| 【出願人】 |
【識別番号】000005821 【氏名又は名称】松下電器産業株式会社 【住所又は居所】大阪府門真市大字門真1006番地
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| 【出願日】 |
平成15年9月3日(2003.9.3) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100086405 【弁理士】 【氏名又は名称】河宮 治
【識別番号】100091524 【弁理士】 【氏名又は名称】和田 充夫
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| 【公開番号】 |
特開2005−79496(P2005−79496A) |
| 【公開日】 |
平成17年3月24日(2005.3.24) |
| 【出願番号】 |
特願2003−311075(P2003−311075) |
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