(57)【要約】【課題】ヘッドの重量増加を抑制しつつ効率よくＺ駆動源を冷却する。【解決手段】部品実装機１００のヘッド１０１は、ノズル１１１の上方に配置され、ノズル１１１を上下方向に駆動するＺ駆動源１１２と、Ｚ駆動源１１２の周囲をＺ駆動源と離間して囲むフード１３１と、フード１３１の内方の気体を上方に排気する送風手段１１３と、ノズル１１１群の周囲をノズル１１１群と離間して囲み、ノズル１１１と共に移動することによりＺ駆動源１１２とフード１３１との間に向かう気体流を発生させるスカート１３２とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を真空吸着により保持する複数のノズルで構成されるノズル群を備えるヘッドを移動させて部品を基板に実装する部品実装機であって、
前記ヘッドは、
前記ノズル群の上方に配置され、前記ノズル群が備える各ノズルを上下方向に駆動するＺ駆動源と、
前記Ｚ駆動源の周囲を前記Ｚ駆動源と離間して囲むフードと、
前記フードの内方の気体を上方に排気する送風手段と、
前記ノズル群の周囲を前記ノズル群と離間して囲み、前記ノズル群と共に移動することにより前記Ｚ駆動源と前記フードとの間に向かう気体流を発生させるスカートとを備える
部品実装機。
【請求項２】
前記スカートは、前記ノズル群の下端部よりも下方に至るまで囲い、
前記ヘッドはさらに、
前記スカートを上下に駆動するスカート駆動手段を備える
請求項１に記載の部品実装機。
【請求項３】
前記スカートは、
前記ノズル群の方向に窪み、気体流を案内する溝を備える
請求項１に記載の部品実装機。
【請求項４】
前記ヘッドはさらに、
前記スカートの内方に配置される発熱源と、
前記スカートの内方に気体流を導入し前記発熱源に気体流を当てる導入手段と
を備える請求項１に記載の部品実装機。
【請求項５】
前記スカートは、厚さ方向に貫通する多数の貫通孔を備える
請求項１に記載の部品実装機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、基板に部品が実装された実装基板を生産するための設備である部品実装機に関し、特に複数のノズルで構成されるノズル群を備えるヘッドを高速で移動させて実装基板を生産する部品実装機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固定されている基板に対し、部品供給部から部品を保持し、基板上方まで部品を搬送し、部品を降下させて基板に取り付ける部品実装機がある。当該部品実装機は、実装基板の生産性を向上させるため、部品を真空吸着により保持する複数のノズルからなるノズル群を複数個ヘッドに設け、複数の部品を各ノズルでそれぞれ吸着保持したままヘッドをＸＹ方向に高速に移動させ、部品供給部から基板上方に至るまで高速に部品を搬送することが行われている。
【０００３】
前記ヘッドには、ノズル群の他、ノズル群の上方に各ノズルを独立して上下方向（Ｚ軸方向）に駆動させるＺ駆動源が設けられている。また、前記ヘッドをＸビームに沿ってＸ軸方向に駆動するＸ駆動源や、前記ヘッドを前記Ｘビームと共にＹ軸方向に駆動するＹ駆動源も部品実装機は備えている。
【０００４】
上記の駆動源は、各部材を高速で駆動させているため、熱が発生する。当該熱は、駆動源の性能に悪影響を与え、部品実装機の各部材の伸びや歪みに影響するため、できる限り駆動源を冷却する必要がある。
【０００５】
例えば駆動源を冷却する方法として、特許文献１には、Ｘビームに沿ってヘッドを移動させるＸ駆動源やヘッドをＸビームと共にＹビームに沿って移動させるＹ駆動源の一つであるリニアモータの放熱部にフィンを設ける発明が記載されており、また、当該フィンに強制的に風を送って冷却効率を高める技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１１２５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、ヘッドに設けられているＺ駆動源を冷却するためにヘッドには冷却用の送風手段が設けられている。ところが、昨今では、生産性を高めるため、ノズルの上下方向の駆動も高速化が図られた部品実装機が登場している。このような部品実装機においては、ノズルを上下方向に駆動するＺ駆動源の発熱量も増加する。さらに、一つのヘッドに設けられるノズルの数を増加させることで部品実装機の生産性の向上が図られているため、ヘッド自体から発生する発熱量もノズルの数に対応して増加する傾向にある。このような場合、前記送風手段でＺ駆動源を十分に冷却しようとするには、複数の送風手段を設けたり、高い能力の駆動源を備えた送風手段を設けたりすることが考えられる。しかしこの場合、ヘッド全体の重量が重くなるため、ヘッドを高速で移動させるためのＸ駆動源に大きな負荷がかかる。このため、Ｘ駆動源の発熱量が多くなるなど悪循環に陥り、部品実装機の生産性能に悪影響を及ぼすこととなる。
【０００８】
本願発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ヘッド全体の重量増加を抑制しつつ効率的にＺ駆動源を冷却することができる部品実装機の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本願発明にかかる部品実装機は、部品を真空吸着により保持する複数のノズルで構成されるノズル群を備えるヘッドを移動させて部品を基板に実装する部品実装機であって、前記ヘッドは、前記ノズル群の上方に配置され、前記ノズル群が備える各ノズルを上下方向に駆動するＺ駆動源と、前記Ｚ駆動源の周囲を前記Ｚ駆動源と離間して囲むフードと、前記フードの内方の気体を上方に排気する送風手段と、前記ノズル群の周囲を前記ノズル群と離間して囲み、前記ノズルと共に移動することにより前記Ｚ駆動源と前記フードとの間に向かう気体流を発生させるスカートとを備えることを特徴としている。
【００１０】
これによれば、部品を搬送する際や、部品を供給部に保持しに行く際に高速でＸＹ方向に移動するノズルに伴いスカートも高速で移動することにより、フード内方に流れ込む気体流を強制的に発生させることが可能となる。フード内方に流れ込む気体流は、フード内方の圧力を高めＺ駆動源を効率よく冷却する。また、フード外よりも高い圧力状態となっている気体は、送風手段により効率よくフード外に送られる。
【００１１】
以上のようにヘッドにフードとスカートとを備えることにより、単に送風手段を備えるよりも効率的にＺ駆動源を冷却することができるため、ヘッドに備える送風手段の数を増やしたり高い能力の送風手段をヘッドに備えたりする必要が無く、ヘッド全体の重量の増加を抑制することが可能となる。従って、部品実装機の生産性能を高い状態で維持することが可能となる。
【００１２】
また、前記スカートは、前記ノズル群の下端部よりも下方に至るまで囲い、前記ヘッドはさらに、前記スカートを上下に駆動するスカート駆動手段を備えてもよい。
【００１３】
これによれば、スカートは、Ｚ駆動源を冷却するための気体流を発生させるばかりでなく、ヘッドの高速移動の際にノズルに保持される部品に当たる気体流を抑制することが可能となる。従って、ノズルに保持される部品がずれる可能性や、落下する可能性を低下させることができ、部品実装機の信頼性を向上させることが可能となる。
【００１４】
また、スカートがノズル群の下端部を超えて配置されるために起こる不具合、例えば、すでに基板に装着されている背の高い部品とスカートとが干渉する不具合をスカートを相対的に上下させることにより、回避することが可能となる。
【００１５】
また、前記スカートは、前記ノズルの方向に窪み、気体流を案内する溝を備えてもよい。
【００１６】
これにより、気体流が溝によって案内されフードの内方に導入されるため、スカートから逸れる気体の量を低下させ、効率よく気体をフードの内方に導入することが可能となる。従って、Ｚ駆動源の冷却効率を高めることが可能となる。
【００１７】
また、前記ヘッドはさらに、前記スカートの内方に配置される発熱源と、前記スカートの内方に気体流を導入し前記発熱源に気体流を当てる導入手段とを備えてもよい。
【００１８】
スカートの内方に配置される発熱源、例えば、基板の状態を確認するためのカメラユニットや、ノズルをθ方向に回転させるθ駆動源は、スカートの存在により気体流が遮られるため、冷却が困難になることが懸念される。
【００１９】
しかし、これによれば、スカート内方の発熱源に対しても、気体流が案内されるため、発熱源を冷却することが可能となる。
【００２０】
また、前記スカートは、厚さ方向に貫通する多数の貫通孔を備えてもよい。
これによれば、ヘッドにスカートを設けたことにより増加する空気抵抗を、貫通孔の大きさや数によって調整することが可能となる。従って、Ｚ駆動源の冷却に十分な気体流を確保しつつ、空気抵抗を低下させることで効率よくヘッドを移動させることが可能となる。また、スカートの内方にこもる熱を排出することも可能となる。
【００２１】
さらに、スカートを細かな貫通孔が多数存在するメッシュなどにより形成すれば、上記効果の他、スカートの内方に配置されるノズルなどをスカートの外方から視認することが可能となり、部品実装機の操業中に作業状態を確認したりすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本願発明によれば、ヘッド全体の重量増加を抑制しつつ効率的にＺ駆動源を冷却することができ、高い生産性を確保して省エネルギーにも寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】部品実装機を模式的に示す斜示図である。
【図２】ヘッドの外観を示す斜示図である。
【図３】フードとスカートとを一部切り欠いた状態でヘッドを示す斜示図である。
【図４】フードとスカートとを切り欠いてヘッドを背面側（Ｙ軸方向）から示す平面図である。
【図５】別態様のヘッドをフードとスカートとを切り欠いて背面側（Ｙ軸方向）から示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本願発明にかかる部品実装機について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、部品実装機を模式的に示す斜示図である。
【００２５】
部品実装機１００は、ヘッド１０１のＹ軸方向背面側に位置するカセットフィーダなどの部品供給部（図示せず）より部品３００を真空吸着により保持するノズル１１１（図３参照）を備えるヘッド１０１を移動させて部品３００を基板２００に実装する装置であり、ヘッド１０１と、Ｘビーム１０３と、Ｙビーム１０４と、基礎体１０６とを備えている。
【００２６】
Ｙビーム１０４は、Ｘビーム１０３をＹ軸方向に摺動自在に案内する部材である。本実施の形態の場合、２本のＹビーム１０４が平行に配置されており、各Ｙビーム１０４は、基礎体１０６にＹ軸方向に延びた状態で固定されている。
【００２７】
なお、Ｙビーム１０４は、基礎体１０６と一体に形成されるものでもよい。
Ｘビーム１０３は、Ｘ軸方向のヘッド１０１の往復動を案内するレール１０２（図２参照）をＸ軸方向に沿って保持する部材であり、Ｘ軸方向に延びて配置される部材である。また、Ｘビーム１０３は、レール１０２やヘッド１０１と共に、Ｙビーム１０４に沿って直線的に往復動する部材である。
【００２８】
図２は、ヘッドの外観を示す斜示図である。
図３は、フードとスカートとを一部切り欠いた状態でヘッドを示す斜示図である。
【００２９】
これらの図に示すように、ヘッド１０１は、Ｘビーム１０３やＹビーム１０４等によりＸＹ平面を自在に移動することができる装置であり、ノズル１１１と、Ｚ駆動源１１２と、フード１３１と、送風手段１１３と、スカート１３２とを備えている。
【００３０】
Ｚ駆動源１１２は、ノズル１１１の上方に配置され、ノズル１１１を上下方向（Ｚ軸方向）に駆動する装置である。本実施の形態の場合、ヘッド１０１は、ノズル１１１を８本備えており、これに対応してＺ駆動源１１２も８個備えている。これは、各ノズル１１１を独立してＺ軸方向に駆動させるためである。また、Ｚ駆動源は、高速にノズル１１１をＺ軸方向に往復動させることができるものであり、供給部（図示せず）から部品３００をノズル１１１に保持させる際や基板２００に部品３００を装着する際には、各Ｚ駆動源１１２が短時間に順に駆動するため、かなりの熱量が発生する。
【００３１】
なお、Ｚ駆動源１１２は、ノズルに対してそれぞれ設けられているとしたが、カム機構などを用いて１つの駆動源で複数のノズルを順にＺ軸方向に上下動させるものでもよい。
【００３２】
送風手段１１３は、フード１３１の内方の気体をフード１３１の上方に排気する装置である。本実施の形態の場合、送風手段１１３は、軸流ファンがＸ軸方向に一列に並べられた装置が採用されている。なお、送風手段１１３は、軸流ファンなどの強制排気手段以外にもフード１３１の内方の気体をフード１３１の上方あるいは外方に排気可能な排気口を設けた自然排気形態も含まれる。
【００３３】
フード１３１は、Ｚ駆動源１１２と離間して囲み、詳細には所定の距離（例えば７〜３０ｍｍ）を空けてＺ駆動源１１２の周囲を囲む薄い板状の部材である。本実施の形態の場合、Ｚ駆動源１１２は、Ｘビーム１０３の長手方向に沿ってに配置されているため、フード１３１は、Ｚ駆動源１１２のＸ軸方向の二側面とＹ軸方向のＸビーム１０３と反対側の面との三方、あるいは、ＸＹ方向の外周（Ｘビーム１０３側を除く）を囲むように配置されている。フード１３１の形状は特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、下方の開口部が広く、上方の開口部が狭くなるような形状となっており、上方の開口部の内方には送風手段１１３が配置されるものとなっている。
【００３４】
フード１３１を構成する材料は、金属やプラスチックなど特に限定されるものではない。また、フード１３１の材料として厚さ方向に貫通する多数の貫通孔を備える部材、例えば、メッシュやパンチングメタルを採用してもかまわない。特に、フード１３１内方に流入する気体流の量が多く、排気手段としての送風手段１１３のみではフード１３１の外方に排気しきれない場合は、フード１３１に排気手段として貫通孔を設けることが好ましい。
【００３５】
スカート１３２は、ノズル１１１群の周囲をノズル１１１と離間して囲み、詳細には所定の距離（例えば５〜２０ｍｍ）を空けて囲み、ノズル１１１と共に移動することによりＺ駆動源１１２とフード１３１との間に向かう気体流を発生させる部材である。
【００３６】
スカート１３２の形状は特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、スカート１３２はノズル１１１群の外側全周を囲む形状であり、また、下方の開口部が広く、上方の開口部は、フード１３１の下方開口部よりも狭くなるような形状となっている。また、スカート１３２の外側面は、内方に向かって膨出した形状となっており（図４参照）、ヘッド１０１がＸＹ方向に移動することにより、スカート１３２の外側面に沿って空気が上方に向かって流れる形状となっている。
【００３７】
また、本実施の形態の場合、スカート１３２は、ノズル１１１の方向に窪み、気体流を案内する溝１３３を備えている。溝１３３は、スカート１３２から逸れる気体流の量を抑制し、効率よくフード１３１内方に気体流を案内する機能を備えている。また、ヘッド１０１が水平面（ＸＹ平面）の斜め方向に移動していた場合でも溝１３３によって気体流が発生し、フード１３１の内方に気体流を導入することが可能となる。さらに、溝１３３の幅が、下方から上方に向かって徐々に狭くなるものとすれば、溝１３３内方に発生した気体流を圧縮しつつフード１３１に気体流を案内することができるため、さらにＺ駆動源１１２の冷却効率を高めることが可能となる。
【００３８】
スカート１３２を構成する材料は、金属やプラスチックなど特に限定されるものではない。また、スカート１３２の材料として厚さ方向に貫通する多数の貫通孔を備える部材、例えば、メッシュやパンチングメタルを採用してもかまわない。貫通孔を多数備えたスカート１３２にすることにより、ヘッド１０１にスカート１３２を設けたことにより増加する空気抵抗を、貫通孔の大きさや数によって調整することが可能となる。従って、Ｚ駆動源１１２の冷却に十分な気体流を確保しつつ、空気抵抗を低下させることで効率よく高速でヘッド１０１をＸＹ方向に移動させることが可能となる。また、スカート１３２の内方にこもる熱を排出することも可能となる。また、スカート１３２の内方に配置されるノズル１１１などをスカート１３２の外方から視認することが可能となり、部品実装機１００の操業中に作業状態を確認したりすることが可能となる。
【００３９】
図４は、フードとスカートとを切り欠いてヘッドを背面側（Ｙ軸方向）から示す平面図である。
【００４０】
同図に示すように、スカート１３２は、ノズル１１１群の下端部よりも下方に至るまで囲う形状となっている。また、ヘッド１０１には、スカート１３２を上下に駆動するスカート駆動手段１３５が備えられている。
【００４１】
スカート駆動手段１３５は、特に限定されないが、エアーシリンダを用いれば、軽量で応答速度も速く制御も容易であるため好ましい。
【００４２】
このようにノズル１１１が保持する部品３００に至る位置までスカート１３２で囲うことにより、ヘッド１０１の高速移動の際にノズル１１１に保持される部品３００に当たる気体流を抑制することが可能となる。従って、ノズル１１１に保持される部品３００がずれたり、落下したりすることを可及的に防止することが可能となる。これにより、ヘッド１０１の移動速度を早く設定しても正確に部品３００を基板２００に装着することができ、部品実装機の生産性と信頼性とを向上させることが可能となる。
【００４３】
また、スカート１３２の下端部と他の部材、例えば、すでに基板に装着されている背の高い部品等とが接触する場合、スカート駆動手段１３５により、スカート１３２を上下方向に相対的に移動させることで、前記接触を回避することが可能となる。
【００４４】
なお、気体流によりずれが発生しやすいノズル１１１に吸着保持されている部品は小型の部品が多いため、スカート１３２の下端部は、ノズル１１１の下端部よりわずか下に位置するだけで、上記効果を得ることが可能となる。
【００４５】
なお、フード１３１やスカート１３２の形状は、ノズル１１１に真空吸着保持されている部品の保持に悪影響をおよぼさないものであれば、本実施の形態に記載の形状に限定されるものではない。本実施の形態では、スカート１３２は、ＸＹ断面では略矩形の筒形状であり、上部に向かうほど断面積が徐々に狭くなる形状としたが、スカート１３２の形状は、円筒でも環状でもかまわない。スカート１３２の１面に設けられる溝１３３の数は、複数であってもかまわない。スカート１３２の下端は、ノズル１１１の下端よりも上方に位置していてもかまわない。
【００４６】
また、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、特許請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。
【００４７】
次に、上記構成のヘッド１０１を備えた部品実装機１００による気体流の発生状況を図４を用いて説明する。
【００４８】
同図に示すように、矢印Ａの方向（水平方向）にヘッド１０１が動くと、スカート１３２により気体流Ｂが発生する。気体流Ｂは、スカート１３２の外面に沿って上昇し、フード１３１の内方に流れ込む。フード１３１の内方に流れ込む気体流によりフード１３１の内方の圧力が高まると共に、送風手段１１３によって矢印Ｃ方向にＺ駆動源１１２によって暖められた気体が流出するため、フード１３１内方に配置されるＺ駆動源１１２が効率よく冷却される。
【００４９】
以上により、送風手段１１３の能力があまり高くなくとも、フード１３１内方に多量に気体を導入し排出することができるため、Ｚ駆動源１１２の周りに存在する高圧力の気体の流れにより暖められた気体を効率よく排気することが可能となる。
【００５０】
次に、ヘッド１０１の他の態様を説明する。
図５は、別態様のヘッドをフードとスカートとを切り欠いて背面側（Ｙ軸方向）から示す平面図である。
【００５１】
同図に示すヘッド１０１は、上記ヘッド１０１に加えて、発熱源であるθ駆動源１３７と発熱源であるカメラ１３８とをスカート１３２の内方に備えている。また、スカート１３２の内方にはスカート１３２の内方に気体流を導入してθ駆動源１３７やカメラ１３８に気体流を当てる導入手段１３９とを備えている。
【００５２】
θ駆動源１３７は、ノズル１１１をθ方向に回転させる駆動力を発生させるモータである。
【００５３】
カメラ１３８は、基板２００の上面を撮像するカメラである。カメラ１３８によって撮影された像は、基板２００の位置に対するヘッド１０１の位置のずれを監視するためなどに用いられる。
【００５４】
以上のθ駆動源１３７は、部品３００を基板２００に装着する際に、ノズル１１１がそれぞれ保持している部品の角度を順に調整するモータであり、Ｚ駆動源１１２と同様に発熱源となる。また、カメラ１３８は、基板２００を照明する光源を備えており、当該光源などが発熱源となる場合がある。
【００５５】
導入手段１３９は、スカート１３２の下部の一部に設けられた切欠１４０を通過する気体流をθ駆動源１３７やカメラ１３８の方向に案内する板状の部材である。
【００５６】
以上の様に、スカート１３２の内方に配置せざるを得ないカメラ１３８や、レイアウトの関係上スカート１３２の内方に配置することとなるθ駆動源１３７に対しても、気体流を流すことで効果的に発熱源を冷却することが可能となる。
【００５７】
なお、Ｚ駆動源１１２やノズル１１１等が取り付けられている基台１４１に厚さ方向に貫通する孔を設けておくことが好ましい。これにより、スカート１３２内方の発熱源に対して導入された気体流をフード１３１に導入し、さらに、送風手段１１３により外方に排気することが可能となる。
【００５８】
また、スカート１３２に設けられるのは切欠１４０ばかりでなく、貫通孔でもよい。さらに、スカート１３２に切欠１４０や貫通孔を設けなくても、導入手段１３９の下端をスカート１３２の下端よりも下に配置することで、気体流を発熱源１３７、１３８に案内するものでもかまわない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本願発明は、基板に部品が装着された実装基板を製造する部品実装機に利用可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１００  部品実装機
１０１  ヘッド
１０２  レール
１０３  Ｘビーム
１０４  Ｙビーム
１０６  基礎体
１１１  ノズル
１１２  Ｚ駆動源
１１３  送風手段
１３１  フード
１３２  スカート
１３３  溝
１３５  スカート駆動手段
１３７  θ駆動源
１３８  カメラ
１３９  導入手段
１４０  切欠
１４１  基台
２００  基板
３００  部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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