特許 7351645 部品実装機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-19

(45)【発行日】2023-09-27

(54)【発明の名称】部品実装機

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/00 20060101AFI20230920BHJP

   H05K 13/04 20060101ALI20230920BHJP

   H02K 41/03 20060101ALI20230920BHJP

   H02K 9/04 20060101ALI20230920BHJP

【ＦＩ】

H05K13/00 Z

H05K13/04 A

H02K41/03 A

H02K9/04 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019106643

(22)【出願日】2019-06-07

(65)【公開番号】P2020202221

(43)【公開日】2020-12-17

【審査請求日】2021-11-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000010076

【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001036

【氏名又は名称】弁理士法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中野 雅之

(72)【発明者】

【氏名】伊原 學

【審査官】大塚 多佳子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２６８６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第３４４８００５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】国際公開第２０１３／１９０６１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００２－２９９８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１６４３９２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ １３／００

Ｈ０５Ｋ １３／０４

Ｈ０２Ｋ ４１／０３

Ｈ０２Ｋ ９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

部品を基板に実装する部品実装機であって、
前記部品をＸ方向およびＹ方向に搬送して前記基板上に搭載するヘッドユニットと、
前記Ｘ方向に延びて設けられ、前記ヘッドユニットを前記Ｘ方向に移動可能に支持するＸ方向フレームと、
複数の固定子が前記Ｙ方向に並んで配設されてなる固定子群が前記Ｘ方向に対向して配置された一対の固定子群と前記一対の固定子群の間に配されて前記Ｙ方向に移動可能な可動子とを有するリニアモータと、
前記Ｙ方向に延びて設けられ、前記可動子に一体に取り付けられた前記Ｘ方向フレームを移動可能に支持するＹ方向フレームと、を備え、
前記Ｙ方向フレームは、前記Ｙ方向フレームの両端部に配された一対の支持壁部分と、前記一対の固定子群の下方に配されたベース面を有し、前記一対の支持壁部分に支持されたフレーム部分と、を備えて構成され、
前記フレーム部分における前記ベース面より下方には、前記可動子に冷却媒体を接触させる冷却経路が設けられており、
前記フレーム部分における前記Ｙ方向の端部に装着され、前記冷却媒体を前記一対の固定子群の間へ前記Ｙ方向に送り込んで前記可動子の側部のうち前記Ｙ方向端部に接触させた後、下方に向きを変えて前記冷却経路に進入させることで、前記冷却媒体を前記冷却経路に供給する冷却媒体供給部を備える、部品実装機。

【請求項2】

前記基板を搬送する搬送装置をさらに備え、
前記フレーム部分は、前記搬送装置によって前記基板を搬送するための搬送用開口と前記ベース面との間に位置する低剛性部と、前記低剛性部よりも剛性が高い高剛性部と、を備えて構成され、
前記冷却経路は前記高剛性部に設けられている、請求項１に記載の部品実装機。

【請求項3】

前記Ｙ方向フレームは、前記冷却経路の両端部のうち前記搬送用開口側の端部から前記ベース面とは異なる面に至る排出経路を有する、請求項２に記載の部品実装機。

【請求項4】

前記冷却経路における前記搬送用開口側の端部はテーパ状とされている、請求項２または請求項３に記載の部品実装機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、部品実装機に関する。

【背景技術】

【0002】

リニアモータを備えた部品実装機として、特開２００８－１０８９５０号公報（下記特許文献１）に記載の電子部品実装装置が知られている。この電子部品実装装置は、作業面に平行な一方向に延伸されたビームと、ビームの延伸方向に移動可能なスライダと、スライダを移動させるリニアモータと、を備えている。リニアモータは、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、を備えている。スライダと可動子の間に空隙部が形成され、ファンによって空隙部に空気を送り込んで可動子を冷却できるようになっている。

【0003】

このリニアモータとは異なり、一般に相殺型と呼ばれるリニアモータが知られている。相殺型のリニアモータは互いに平行に延伸している一対の固定子の間に可動子を配置したものであり、一方の固定子が可動子を吸引する磁気吸引力と他方の固定子が可動子を吸引する磁気吸引力とが相殺されるようにしたものである。このため、相殺型のリニアモータはそうでないものと比較して、リニアモータの取付部の剛性を高くする必要がない等の利点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－１０８９５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

可動子に電流を流すと、固定子の永久磁石との間で磁気吸引力が発生する。これにより可動子に対して推力が発生すると共に可動子は発熱する。このときに発生した熱は可動子からＸビームに伝わる。Ｘビームに熱が伝わると、各部品の熱膨張によりＸビーム全体が変形し、Ｘビームを支えているリニアガイドに負荷がかかり、寿命を低下させることになる。また、Ｘビームの変形により部品搭載ヘッドの姿勢に影響を及ぼす。したがって、リニアモータの発熱は可能な限り低いことが好ましい。

【0006】

可動子の冷却のみを考慮すると、一対の固定子と可動子とがＸ方向に並んで配置された相殺型のリニアモータにおいて固定子と可動子の間の空隙部を広げることも考えられるが、モータのスペックが変わってしまうためこの方法を採用することはできない。この方法とは別に、リニアモータとその上側に配置されたテーブルとの間の隙間を広げる方法も考えられるが、部品実装機に高さ制限がある場合にはその方法も採用し得ない。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の部品実装機は、部品を基板に実装する部品実装機であって、前記部品をＸ方向およびＹ方向に搬送して前記基板上に搭載するヘッドユニットと、前記Ｘ方向に延びて設けられ、前記ヘッドユニットを前記Ｘ方向に移動可能に支持するＸ方向フレームと、複数の固定子が前記Ｙ方向に並んで配設されてなる固定子群が前記Ｘ方向に対向して配置された一対の固定子群と前記一対の固定子群の間に配されて前記Ｙ方向に移動可能な可動子とを有するリニアモータと、前記一対の固定子群の下方に配されたベース面を有し、前記可動子に一体に取り付けられた前記Ｘ方向フレームを移動可能に支持するＹ方向フレームと、を備え、前記Ｙ方向フレームにおける前記ベース面より下方には、前記可動子に冷却媒体を接触させる冷却経路が設けられている、部品実装機である。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、部品実装機を大型化することなく可動子を冷却する冷却経路を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は実施形態１の部品実装機の斜視図である。

【図2】図２は部品実装機の正面図である。

【図3】図３は図２のリニアモータを拡大して示した正面図である。

【図4】図４は図２のＡ－Ａ断面図である。

【図5】図５は図４の可動子を拡大して示した断面図である。

【図6】図６は図４のＢ－Ｂ断面図である。

【図7】図７は図６のリニアモータを拡大して示した断面図である。

【図8】図８は実施形態２の部品実装機の斜視図である。

【図9】図９は冷却経路の内部構造を示した断面図であって、図４と同じ切断位置で切断した断面図である。

【図10】図１０は冷却経路の内部構造を示した断面図であって、図６と同じ切断位置で切断した断面図である。

【図11】図１１は実施形態３の冷却経路を示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示の部品実装機は、部品を基板に実装する部品実装機であって、前記部品をＸ方向およびＹ方向に搬送して前記基板上に搭載するヘッドユニットと、前記Ｘ方向に延びて設けられ、前記ヘッドユニットを前記Ｘ方向に移動可能に支持するＸ方向フレームと、複数の固定子が前記Ｙ方向に並んで配設されてなる固定子群が前記Ｘ方向に対向して配置された一対の固定子群と前記一対の固定子群の間に配されて前記Ｙ方向に移動可能な可動子とを有するリニアモータと、前記一対の固定子群の下方に配されたベース面を有し、前記可動子に一体に取り付けられた前記Ｘ方向フレームを移動可能に支持するＹ方向フレームと、を備え、前記Ｙ方向フレームにおける前記ベース面より下方には、前記可動子に冷却媒体を接触させる冷却経路が設けられている、部品実装機である。

【0011】

本開示の部品実装機は、一対の固定子群がＸ方向に対向して配置され、一対の固定子群の間に可動子が配された、いわゆる相殺型のリニアモータを備えている。固定子と可動子の間の空隙部を広げて冷却経路を確保することもできるが、これでは部品実装機がＸ方向に大型化する。そこで、本開示の部品実装機では一対の固定子群の下方に配されたベース面より下方に冷却経路を設けたから、部品実装機の大型化を回避しつつ、可動子に冷却媒体を接触させて冷却することができる。

【0012】

（２）前記基板を搬送する搬送装置をさらに備え、前記Ｙ方向フレームは、前記搬送装置によって前記基板を搬送するための搬送用開口と前記ベース面との間に位置する低剛性部と、前記低剛性部よりも剛性が高い高剛性部と、を備えて構成され、前記冷却経路は前記高剛性部に設けられていることが好ましい。
低剛性部に冷却経路を設けると、低剛性部の剛性がさらに低下するため好ましくない。そこで、低剛性部ではなく高剛性部に冷却経路を設けることで低剛性部の剛性低下を防ぎつつ冷却効果を高めることができる。

【0013】

（３）前記Ｙ方向フレームは、前記冷却経路の両端部のうち前記搬送用開口側の端部から前記ベース面とは異なる面に至る排出経路を有することが好ましい。
冷却媒体は冷却経路から排出経路を通ってベース面とは異なる面に至るようになっているため、Ｙ方向フレームの外部に冷却媒体を排出できる。

【0014】

（４）前記冷却経路における前記搬送用開口側の端部はテーパ状とされていることが好ましい。
冷却媒体を冷却経路の内部から外部に排出しやすくなる。

【0015】

（５）前記Ｙ方向フレームの端部に装着され、前記冷却媒体を前記可動子の側部に接触させるとともに前記冷却経路に供給する冷却媒体供給部を備えることが好ましい。
冷却媒体供給部によって冷却媒体を可動子の側部に接触させつつ冷却経路に冷却媒体を強制的に送り込むことができるため、冷却効率を上げることができる。

【0016】

［本開示の実施形態１の詳細］
本開示の部品実装機１０の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0017】

＜部品実装機＞
部品実装機１０は、図１および図２に示すように、基台１１、基台１１から上方に立ち上がる一対のＹ方向フレーム３０、一対のＹ方向フレーム３０間に掛け渡された一対のＸ方向フレーム５０、一対のＸ方向フレーム５０に設けられた一対のヘッドユニット６０などを備えて構成されている。基台１１上には搬送装置１２が設けられている。搬送装置１２は一対の搬送レール１３を有し、一対の搬送レール１３によって基板Ｂが搬送される。

【0018】

＜Ｘ方向フレーム＞
一対のＸ方向フレーム５０は、基台１１上において左右方向（Ｘ方向）に延びて設けられている。一対のＸ方向フレーム５０には、図１に示すように、上下一対のＸ方向レール５１が設けられている。ヘッドユニット６０は、上下一対のＸ方向レール５１によって左右方向に移動可能とされている。

【0019】

Ｘ方向フレーム５０の端部におけるＹ方向フレーム３０の上方には、サーボモータ５２が取り付け固定されている。このサーボモータ５２は、Ｘ方向フレーム５０に取り付けられたボールねじに対してカップリングを介して連結されており、ボールねじを回動させることによってベッドユニット６０を左右方向に移動させることができるようになっている。

【0020】

＜ヘッドユニット＞
ヘッドユニット６０は、図６に示すように、複数の吸着ノズル６１を備えており、詳細には説明しないものの、各吸着ノズル６１は、リニアモータによる駆動方式によって上下動可能とされ、部品Ｅを吸着して基板Ｂに載置可能とされている。

【0021】

＜Ｙ方向フレーム＞
Ｙ方向フレーム３０は、基台１１上において前後方向（Ｙ方向）に延びて設けられている。図１に示すように、Ｙ方向フレーム３０は、前後一対の支持壁部分３１と、両支持壁部分３１間に架け渡されたフレーム部分３２と、を備えて構成されている。

【0022】

左右一対のフレーム部分３２は平行に並んで配設され、左右一対のＹ方向フレーム３０の全長にわたって設けられている。左右一対のフレーム部分３２の前後両端部は左右一対の各支持壁部分３１によって支持されている。

【0023】

Ｙ方向フレーム３０は、搬送装置１２によって基板Ｂを搬送するための搬送用開口３３を有している。基板Ｂは、例えば左側の搬送用開口３３から機内に搬入され、右側の搬送用開口３３から機外に搬出される。

【0024】

＜リニアモータ＞
図６および図７に示すように、Ｙ方向フレーム３０の上端部にはリニアモータ４０が設置されている。リニアモータ４０は、左右方向に対向して配置された一対の固定子群４１と、一対の固定子群４１の間に配されてＹ方向に移動可能な可動子４２と、を備えて構成されている。固定子群４１は、複数の固定子がＹ方向に並んで配されたものである。固定子は永久磁石からなり、Ｙ方向フレーム３０の前端から後端にわたって等ピッチで複数配設され、これらの固定子が支持プレートに一括して取り付け固定されることで固定子群４１が構成されている。

【0025】

Ｙ方向フレーム３０において一対の固定子群４１の下方に配された面はベース面３４とされている。Ｙ方向フレーム３０の上端部にはベース面３４から上方に立ち上がるガイド壁部３５が設けられている。ガイド壁部３５は、ベース面３４の機内側に位置している。

【0026】

Ｘ方向フレーム５０は、テーブル４３を介して可動子４２に一体に取り付けられている。テーブル４３は、Ｙ方向フレーム３０の上方から機内側に張り出す態様で可動子４２の上部に取り付けられている。

【0027】

テーブル４３は、リニアガイド４４を介してガイド壁部３５の上部に載置されている。可動子４２の内部には複数のコイルが配設されており、これらのコイルに通電が行われて可動子４２が一対の固定子群４１間でＹ方向に駆動されると、リニアガイド４４によってテーブル４３がＹ方向に案内され、これに伴ってＸ方向フレーム５０がＹ方向に移動可能とされている。したがって、サーボモータ５２とリニアモータ４０とによってヘッドユニット６０を前後方向および左右方向の所望の位置に移動させることができる。

【0028】

＜ファン＞
フレーム部分３２の前後両端部には、図１および図３に示すように、前後一対のファン３６が設けられている。前側のファン３６は、フレーム部分３２の前方から一対の固定子群４１の間へ常温空気を後方に送り込み、後側のファン３６は、フレーム部分３２の後方から一対の固定子群４１の間へ常温空気を前方に送り込む。前側のファン３６から送り込まれた常温空気は前側の可動子４２の前側の側部に吹き付けられ、後側のファン３６から送り込まれた常温空気は後側の可動子４２の後側の側部に吹き付けられる。

【0029】

＜冷却経路＞
図４および図５に示すように、Ｙ方向フレーム３０には可動子４２を冷却する冷却経路３７が設けられている。冷却経路３７は、Ｙ方向フレーム３０のフレーム部分３２のベース面３４より下方に設けられている。詳細には、フレーム部分３２は、低剛性部３８と、低剛性部３８の前後両側に配された一対の高剛性部３９と、を備えて構成され、冷却経路３７は、前側の高剛性部３９と後側の高剛性部３９とに一つずつ設けられている。

【0030】

低剛性部３８は、搬送用開口３３とベース面３４の間の部分であり、高剛性部３９は、支持壁部分３１より上方の部分である。このため低剛性部３８は、上方から力を受けた場合に、搬送用開口３３側に撓み変形しやすく、剛性が低いものとされている。一方、高剛性部３９は、上方から力を受けた場合に、支持壁部分３１によって撓み変形が防止されるため、低剛性部３８より剛性が高いものとされている。

【0031】

仮に低剛性部３８に冷却経路を設けてしまうと、低剛性部３８の剛性がさらに低下するため、フレーム部分３２の低剛性部３８が変形したり、振動しやすくなったりするおそれがある。一方、高剛性部３９に冷却経路３７を設けると、支持壁部分３１によって下方から支持されており高剛性部３９の剛性が低下することはないため、高剛性部３９が変形し、振動しやすくなる等のおそれはない。

【0032】

前側のファン３６によって一対の固定子群４１の間に空気が送り込まれると、空気が前側の可動子４２の前側の側部に突き当たることで可動子４２の冷却が行われる。その後、空気が前側の冷却経路３７に送り込まれて可動子４２の下部に接触することで可動子４２の冷却がさらに行われ、前側の冷却経路３７の後端部からベース面３４側に排出される。

【0033】

同様に、後側のファン３６によって一対の固定子群４１の間に空気が送り込まれると、空気が後側の可動子４２の後側の側部に突き当たることで可動子４２の冷却が行われる。その後、空気が後側の冷却経路３７に送り込まれて可動子４２の下部に接触することで可動子４２の冷却がさらに行われ、後側の冷却経路３７の前端部からベース面３４側に排出される。

【0034】

［本開示の実施形態２の詳細］
次に、実施形態２を図８から図１０を参照しながら説明する。実施形態２の部品実装機１１０は、実施形態１の部品実装機１０の冷却経路３７に排出経路７０を追加したものであり、その他の構成については実施形態１の部品実装機１０と同じである。実施形態１の部品実装機１０と同じ構成については実施形態１と同一の符号を用いるものとする。

【0035】

排出経路７０は、図９に示すように、冷却経路３７の両端部のうち搬送用開口３３側の端部から下方に延びる第１排出経路７１と、第１排出経路７１の下端部から搬送用開口３３とは反対側に延びる第２排出経路７２と、を有している。第１排出経路７１は、フレーム部分３２から支持壁部分３１にわたって設けられている。第２排出経路７２は、図１０に示すように、支持壁部分３１の内部に設けられている。図８および図９に示すように、前側の第２排出経路７２は支持壁部分３１の前面に開口する排出口７３を有し、後側の第２排出経路７２は支持壁部分３１の後面に開口する排出口７３を有している。

【0036】

ファン３６によって冷却経路３７に送り込まれた空気は、冷却経路３７の両端部のうち搬送用開口３３側の端部から第１排出経路７１に送り込まれ、第１排出経路７１の下端部から第２排出経路７２に送り込まれ、排出口７３から部品実装機１１０の外部に排出される。このようにすれば、冷却経路３７を流れる空気の速度が速くなるため、可動子４２を冷却する能力が速くなり、実施形態１の部品実装機１０より強力に可動子４２を冷却できる。

【0037】

［本開示の実施形態３の詳細］
次に、実施形態３を図１１を参照しながら説明する。実施形態３の部品実装機２１０は、実施形態１の部品実装機１０の冷却経路３７における搬送用開口３３側の端部をテーパ状としたものであり、その他の構成については実施形態１の部品実装機１０と同じである。実施形態１の部品実装機１０と同じ構成については実施形態１と同一の符号を用いるものとする。

【0038】

本実施形態の冷却経路２３７はテーパ部２３７Ａを有している。テーパ部２３７Ａは、冷却経路２３７の両端部のうち搬送用開口３３側の端部に設けられており、高剛性部３９に配設されている。テーパ部２３７Ａは、搬送用開口３３に近づくほどベース面３４に近づくテーパ面を有している。このためファン３６によって冷却経路２３７に送り込まれた空気は、テーパ部２３７Ａに案内されてベース面３４側に円滑に排出される。

【0039】

＜他の実施形態＞
（１）上記実施形態１から３では冷却経路の全体が高剛性部３９に配されているものの、冷却経路の一部が低剛性部３８に配されているものとしてもよい。

【0040】

（２）上記実施形態１から３では冷却経路に常温空気を供給しているものの、冷却経路に冷却ガスを供給してもよい。

【0041】

（３）上記実施形態１から３ではＹ方向フレーム３０の端部にファン３６を装着しているものの、ファン３６を装着しなくてもよい。

【0042】

（４）上記実施形態２では排出経路７０の排出口７３が支持壁部分３１の前面もしくは後面に開口しているものの、排出口が支持壁部分３１の側面に開口しているものでもよい。

【0043】

（５）上記実施形態３ではテーパ部２３７Ａがテーパ面を有しているものの、テーパ部が弧状に湾曲した面を有しているものとしてもよい。

【0044】

（６）上記実施形態１から３では冷却経路がベース面３４に沿うように水平方向に延びて設けられているものの、冷却経路はベース面３４に直交する配置で垂直方向に延びて設けられているものとしてもよい。例えば、実施形態の図９にてファン３６を設置せずに開口させ、代わりに排出口７３の位置に実装機内に送風するファンを設けてもよい。さらにその変形例として図９にてファン３６が設置されている面が開口せずに壁等で覆われていても図９の冷却経路３７と同様な冷却経路を設けておけば可動子を冷却する効果はある。さらに図９の冷却経路と同様な冷却経路を設けずに第１排出経路７１と同様な経路が支持壁部分３１に対応するベース面３４に開口していればその部分で可動子を冷却することはできる。

【符号の説明】

【0045】

１０、１１０、２１０…部品実装機
１１…基台
１２…搬送装置
１３…搬送レール
３０…Ｙ方向フレーム
３１…支持壁部分
３２…フレーム部分
３３…搬送用開口
３４…ベース面
３５…ガイド壁部
３６…ファン
３７、２３７…冷却経路
２３７Ａ…テーパ部
３８…低剛性部
３９…高剛性部
４０…リニアモータ
４１…固定子群
４２…可動子
４３…テーブル
４４…リニアガイド
５０…Ｘ方向フレーム
５１…Ｘ方向レール
５２…サーボモータ
６０…ヘッドユニット
６１…吸着ノズル
７０…排出経路
７１…第１排出経路
７２…第２排出経路
７３…排出口
Ｂ…基板
Ｅ…部品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】