JP6816282B2 - 部品装着機 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品等の部品を、配線基板等の基材に装着するための部品装着機に関する。

一般的な部品装着機は、基材保持装置によって保持された基材に、部品供給装置から供給された部品を、基材保持装置によって保持された基材に装着するものであり、部品を保持する部品保持デバイスを有する装着ヘッドを、部品供給装置と基材保持装置とに跨って移動させることによって、部品の装着作業を行う。装着ヘッドの移動は、ヘッド移動装置によって行われ、例えば、ＸＹロボット型のヘッド移動装置では、一方向に装着ヘッドを移動させる移動装置と、その方向とは交差する別の一方向に装着ヘッドを移動させるもう１つの移動装置とを含んで構成される。昨今では、例えば、下記特許文献に記載されているように、移動装置にリニアモータ駆動の装置を採用することも検討されている。

特開２００８−１０８９５１

発明の解決しようとする課題

可動子にコイルを有するリニアモータを採用する場合、可動子が移動する状態におけるコイルへの通電を可能とするため、例えば上記特許文献に記載されている部品装着機は、可動子が取り付けられるスライドにブラケットを立設し、そのブラケットに配線の一部分を保持するように構成されている。配線を引き摺る状態でスライドが移動する場合、その配線による抵抗荷重が生じる。その抵抗荷重は、スライドに回転モーメントを与えることになり、その回転モーメントは、スライドの適正な移動に対する障害となる可能性がある。つまり、配線の抵抗荷重に起因してスライドに付与される回転モーメントに配慮することによって、部品装着機の実用性を向上させることが可能となるのである。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い部品装着機を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の部品装着機は、
基材を保持する基材保持装置と、
部品を供給する部品供給装置と、
その部品供給装置から供給される部品を保持して、その部品を前記基材保持装置に保持された基材に装着するための装着ヘッドと、
その装着ヘッドを移動させる移動装置と
を備えた部品装着機であって、
前記移動装置が、リニアモータによって前記装着ヘッドを一方向に移動させる一方向移動装置を含み、
その一方向移動装置が、
基体と、
前記一方向に平行に延びるようにして前記基体に敷設された１対のガイドレールと、
それら１対のガイドレールに案内されて前記一方向に移動可能に設けられ、前記装着ヘッドを保持するスライドと、
前記リニアモータを構成し、複数の磁石が前記一方向に並ぶようにして前記基体に保持された固定子と、
コイルを有して前記リニアモータを構成し、前記１対のガイドレールの間において前記スライドに配置された可動子と、
その可動子に固定され、前記リニアモータへの給電のための配線の一部分を保持するためのブラケットと
を備えたことを特徴とする。
なお、ここで言う「ブラケット」とは、いわゆる腕金，腕木を意味し、例えば、物体Ａに物体Ｂを支持させる場合に用いられ、一端部が物体Ａに取り付けられるとともに、他端部において物体Ｂを保持する支持具を意味する。

本発明の部品装着機では、上記配線の一部分を保持するブラケットが可動子に取り付けられている。つまり、可動子に比較的近い箇所において、ブラケットによる配線の支持がなされており、そのため、本発明の部品装着機によれば、可動子が配置されたスライドに付与される回転モーメントを小さくすることが可能であり、スライドの適正な移動を担保することが可能となるのである。

実施例の部品装着機の全体構成を示す斜視図である。 実施例の部品装着機における装着ヘッドおよびその装着ヘッドを移動させる移動装置を示す斜視図である。 実施例の部品装着機において移動装置を構成するＸ方向移動装置の要部を示す斜視図である。 実施例の部品装着機において移動装置を構成するＸ方向移動装置の正面一部断面図である。 従来のＸ方向移動装置を示す正面一部断面図である。

以下、本発明の部品装着機の実施形態を、実施例の部品装着機として、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明の部品装着機は、下記実施例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。

実施例の部品装着機は、基材としての回路基板（以下、「基板」と略す場合がある）に、部品としての電子回路部品（以下、「部品」と略す場合がある）を装着するものであり、図１に全体を示す。図は、２つの部品装着機１０が、システムベース１２上に配置されたシステムを示している。ちなみに、２つの部品装着機１０のうちの一方は、外装カバーが取り外された状態とされている。また、図示するように、以後の説明において、前後方向をＸ方向と，左右方向をＹ方向と，上下方向をＺ方向と呼ぶ場合があることとする。

部品装着機１０は、メインフレーム１４を有しており、そのメインフレーム１４は、ベース１６と、ベース１６の前後において立設された前支柱１８および後支柱２０と、それら前支柱１８，後支柱２０に上架されて当該部品装着機１０の上部に配置されたアッパフレーム２２とを含んで構成されている。ベース１６には、基材保持装置として機能して基板Ｓを保持する基板保持装置２４と、それぞれが部品供給装置として機能してテープ化された部品をそれぞれが順次供給する複数のパーツフィーダ２６とが、配設されている。なお、基板保持装置２４は、コンベヤを主体とするものであり、２レーンにおいてＹ方向に基板Ｓを搬送する機能をも有している。

パーツフィーダ２６から供給された部品を、基板保持装置２４によって保持された基板Ｓに装着するのであるが、その装着の作業は、部品保持デバイスである吸着ノズル２８と、その吸着ノズル２８をＺ方向に移動させるノズル昇降装置３０とを有する装着ヘッド３２によって行われる（図２参照）。部品装着機１０は、装着ヘッド３２を水平面（ＸＹ平面）に沿って移動させるためのヘッド移動装置３４を有している。

ヘッド移動装置３４は、装着ヘッド３２をＸ方向に移動させる一方向移動装置であるＸ方向移動装置３６と、装着ヘッド３２をＹ方向に移動させるもう１つの一方向移動装置であるＹ方向移動装置３８とを含んで構成されている。Ｘ方向移動装置３６は、Ｘスライド４０をＸ方向に移動させるものであり、Ｙ方向移動装置３８は、そのＸスライド４０に保持されている。ちなみに、Ｙ方向移動装置３８は、簡単に説明すれば、基体となるベースプレートがＸスライド４０に固定され、駆動モータ，ボールねじ機構，リニアガイド等を含む移動機構によって、装着ヘッド３２を保持するＹスライドがＸスライド４０に対してＹ方向に移動するように構成されている。

Ｘ方向移動装置３６は、リニアモータ駆動の移動装置であり、要部を示す図３，図４をも参照しつつ説明すれば、上述のアッパフレーム２２が、当該Ｘ方向移動装置３６の基体として機能するものとされている。ちなみに、図３では、アッパフレーム２２は、２点鎖線で示されており、中央部に、Ｘ方向に延びる開口４２を有した概して枠状のものとされている。アッパフレーム２２の下面には、互いに平行な１対のガイドレール４４が、Ｘ方向に延びる姿勢で敷設されている。Ｘスライド４０には、それら１対のガイドレール４４のそれぞれにベアリングボールを介して係合するスライダユニット４６が固定されており、Ｘスライド４０は、それら１対のガイドレール４４によって案内されて、アッパフレーム２２の下方において、Ｘ方向に移動可能とされている。ちなみに、ガイドレール４４とスライダユニット４６とによって、いわゆる直動ガイドが構成されている。

Ｘ方向移動装置３６の駆動源となるリニアモータ４８は、いわゆるシャフトモータであり、複数の磁石５０がＸ方向に並ぶシャフト型の固定子５２と、三相のコイル５４を有し固定子５２をそのコイル５４に挿通させるようにして配置された可動子５６とを含んで構成されている。固定子５２は、複数の磁石５０がそれらのうちの隣合うものが互いに同じ極が対向するようにして一体化されており、両端部の各々において、アッパフレーム２２の上面に固定された保持筒５８を介して、アッパフレーム２２に保持されている。

可動子５６は、上部が開口する薄い金属製のハウジング６０内にコイル５４を内在させたものとなっており、本Ｘ方向移動装置３６では、固定子５２が、可動子５６を、それの移動方向であるＸ方向に貫くように構成されている。ハウジング６０内には、樹脂６２が、それぞれが金属製のバーである３本の支持バー６４とともにコイル５４を埋め込むようにして、充填されている。可動子５６は、１対のガイドレール４４の間において、Ｘスライド４０の上部に固定配置されている。なお、Ｘスライド４０と可動子５６との間には、詳しくは、Ｘスライド４０に固定される可動子５６の１つの外面である下面との間には、断熱材である断熱シート６６が介在させられており、可動子５６の発熱の装着ヘッド３２側への影響が緩和されている。また、図示は省略されているが、可動子５６のＸスライド４０への固定は、下部に存在する２本の支持バー６４に設けられたタップ穴を利用して、ボルト締めによって行われている。

本Ｘ方向移動装置３６では、リニアモータ４８への給電のための、すなわち、可動子５６のコイル５４への給電のための配線の一部分を固定するためのブラケット６８が、可動子５６に、詳しくは、可動子５６の右側面に、直接固定されている。ちなみに、ブラケット６８は、概してアングル形状、すなわち、Ｌ字形状をなしており、１つの辺となる部分において可動子５６に取り付けられ、他の辺となる部分において、配線の一部が固定されている。詳しく言えば、ブラケット６８は、１対のガイドレール４４の間から、アッパフレーム２２の開口４２を通って、上方に向かってアッパフレーム２２から突出するようにして可動子５６に取り付けられているのである。

さらに詳しく説明すれば、図４に示すように、配線Ｃは、リニアモータ４８への給電のための配線の他に、装着ヘッド３２への給電のための配線等をも含んでおり、それら配線Ｃは、可動子５６のＸ方向の移動に伴って屈曲部７０がＸ方向に変位する配線保持具としての配線保護具（いわゆるケーブルベア（登録商標）と呼ばれるものである）７２によってカバーされている。その配線保護具７２の一端部がブラケット６８に固定されることで、その一端部を介して、配線Ｃの一部分、詳しくは、可動子５６若しくは装着ヘッド３２から延びだすリード線に繋がる側の端部が、ブラケット６８に保持されている。配線保護具７２の他端部は、メインフレーム２２の上面に固定され、その他端部に繋がる部分は、メインフレーム２２の上面にＸ方向に延在させられている。なお、図３，図４では、可動子５６若しくは装着ヘッド３２と配線Ｃとの接続については、省略されている。また、図示は省略されているが、ブラケット６８の可動子５６への固定は、右側部に存在する２本の支持バー６４に設けられたタップ穴を利用して、ボルト締めによって行われている。

また、可動子５６の上面には、フィンを含んで構成されて可動子５６を冷却するための冷却器７４が、付設されている。言い換えれば、可動子５６は、概して直方体をなすことで、移動方向であるＸ方向に平行な自身の軸線周りに４つの外面を有し、Ｘスライド４０に固定される外面およびブラケット６８が固定された外面とは別の１つの外面において、冷却器７４が付設されており、それらブラケット６８，冷却器７４は、効率よく配置されているのである。なお、ブラケット６８は、熱伝導性のよい材質のもの、詳しくは、アルミニウム合金製のものであり、ブラケット６８自体も、可動子５６の冷却に寄与している。

本Ｘ方向移動装置３６では、リニアモータ４８によってＸスライド４０をＸ方向に移動させる際に、一部分が固定された配線Ｃを引き摺るようにしてＸスライド４０が移動させられる。その引摺り、詳しくは、引摺りに伴う配線Ｃの変形抵抗は、Ｘスライド４０の移動に対する抵抗となる。本Ｘ方向移動装置３６では、配線Ｃは配線保護具７２によってカバーされており、その配線保護具の変形抵抗も加わることで、Ｘスライド４０の移動に対して、大きな抵抗が発生する。

図５は、従来から検討されているＸ方向移動装置９０であるが、このＸ方向移動装置９０では、ブラケット９２は、１対のガイドレール４４の外側においてＸスライド４０に立設させられている。言い換えれば、Ｘ方向移動装置９０では、可動子５６の中心、つまり、軸線から右側に距離Ｌ’離れた位置においてＸスライド４０に立設されているのである。このように比較的大きな距離Ｌ’だけ離れて立設されたブラケット９２に、配線Ｃの一部、すなわち、配線保護具７２が保持されている場合に、Ｘスライド４０を移動させたときに、上述の抵抗に起因して、Ｘスライド４０に、比較的大きな水平面内における回転モーメント、具体的には、ヨーモーメント（図３において白抜き矢印で示すモーメント）が作用することになる。この大きな回転モーメントは、例えば、装着ヘッド３２による装着作業の精度等にも影響を与えるため、できるだけ少なくすることが望ましいのである。

本部品装着機１０におけるＸ方向移動装置３６では、図４に示すように、ブラケット６８が、Ｘスライド４０を介さずに可動子５６に直接固定されている。つまり、軸線から水平方向に比較的小さな距離Ｌしか離れていない位置に、ブラケット６８が位置させられている。したがって、Ｘスライド４０に作用する上記回転モーメントが小さく、Ｘスライドの適正な移動が担保されるのである。なお、可動子５６からブラケット６８に熱が伝達されるのが好ましくない場合には、断熱材を介して可動子５６にブラケット６８を固定してもよい。

１０：部品装着機 ２２：アッパフレーム〔基体〕 ２４：基板保持装置〔基材保持装置〕 ２６：パーツフィーダ〔部品供給装置〕 ３２：装着ヘッド ３４：ヘッド移動装置 ３６：Ｘ方向移動装置〔一方向移動装置〕 ４０：Ｘスライド ４４：ガイドレール ４８：リニアモータ ５０：磁石 ５２：固定子 ５４：コイル ５６：可動子 ６６：断熱シート〔断熱材〕 ６８：ブラケット ７０：屈曲部 ７２：配線保護具 ７４：冷却器 ９０：Ｘ方向移動装置 ９２：ブラケット Ｓ：基板〔基材〕 Ｃ：配線

Claims (9)

1. 基材を保持する基材保持装置と、
   部品を供給する部品供給装置と、
   その部品供給装置から供給される部品を保持して、その部品を前記基材保持装置に保持された基材に装着するための装着ヘッドと、
   その装着ヘッドを移動させる移動装置と
   を備えた部品装着機であって、
   前記移動装置が、リニアモータによって前記装着ヘッドを一方向に移動させる一方向移動装置を含み、
   その一方向移動装置が、
   基体と、
   前記一方向に平行に延びるようにして前記基体に敷設された１対のガイドレールと、
   それら１対のガイドレールに案内されて前記一方向に移動可能に設けられ、前記装着ヘッドを保持するスライドと、
   前記リニアモータを構成し、複数の磁石が前記一方向に並ぶようにして前記基体に保持された固定子と、
   コイルを有して前記リニアモータを構成し、前記１対のガイドレールの間において前記スライドに配置された可動子と、
   その可動子に固定され、前記リニアモータへの給電のための配線の一部分を保持するためのブラケットと
   を備えた部品装着機。
2. 前記一方向移動装置が、概して枠状をなす前記基体が当該部品装着機の上部に配置され、かつ、前記装着ヘッドを水平な方向に移動させるものであり、
   前記スライドが、上部において前記可動子が固定されたものであり、かつ、前記基体の下方において前記一方向に移動可能とされ、
   前記ブラケットが、前記１対のガイドレールの間から上方に向かって前記基体から突出するようにして前記可動子に固定された請求項１に記載の部品装着機。
3. 前記配線が、当該配線をカバーするとともに前記可動子の移動に伴って屈曲部が前記一方向に変位する配線保持具に保持されており、その配線保持具の一端部が前記ブラケットに固定されるとともに他端部が前記基体に固定された請求項１または請求項２に記載の部品装着機。
4. 前記リニアモータが、前記固定子が前記可動子を前記移動方向に貫くように構成された請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の部品装着機。
5. 前記可動子が、前記移動方向に平行な自身の軸線周りに複数の外面を有し、それら複数の外面のうちの１つにおいて前記スライドに固定され、他の１つにおいて前記ブラケットが固定された請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の部品装着機。
6. 前記スライドと、そのスライドに固定される前記複数の外面のうちの前記１つとの間に、断熱材が介在させられている請求項５に記載の部品装着機。
7. 前記可動子が、前記複数の外面として、３つ以上の外面を有し、それら３つ以上の外面のうちの前記スライドに固定される外面および前記ブラケットが固定された外面とは別の１つの外面に、当該可動子を冷却するための冷却器が付設されている請求項５または請求項６に記載の部品装着機。
8. 前記ブラケットが、アルミニウム合金製である請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の部品装着機。
9. 前記ブラケットが、前記装着ヘッドへの給電のための配線の一部分をも保持するように構成された請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の部品装着機。

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