(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定フレームと、この固定フレームに移動可能に支持される移動フレームと、この移動フレームに移動可能に搭載されるヘッドユニットと、前記固定フレームに取付けられて前記移動フレームを駆動する第１駆動機構と、前記移動フレームに取付けられてヘッドユニットを駆動する第２駆動機構とを有し、前記各駆動機構により前記ヘッドユニットを平面的に移動させながら部品供給部から電子部品を取出して基板上に実装する表面実装機において、
前記固定フレームに、放熱用のフィンを具備した蓋体により閉塞される中空部が設けられ、この中空部に冷却水が貯溜されている
ことを特徴とする表面実装機。
【請求項２】
前記第１駆動機構は、前記固定フレームに取付けられたモータと前記移動フレームに螺着されて前記モータにより回転駆動されるねじ軸とを有し、前記モータによる前記ねじ軸の回転駆動に伴い移動フレームを前記ねじ軸の方向に移動させるものであって、
前記モータの取付部分と、前記ねじ軸の軸受け部分のうちモータへの連結部分とは反対側の軸受け部分とに対応してそれぞれ前記中空部が設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の表面実装機。
【請求項３】
前記モータの取付部分に対応する中空部及び前記軸受け部分に対応する中空部を相互に連通接続する２つの通路が設けられ、前記各中空部及び各通路により前記冷却水のループ状の流路を形成している
ことを特徴とする請求項２記載の表面実装機。
【請求項４】
前記各通路のうち少なくとも一つの通路は、固定フレームに形成される前記中空部からなる
ことを特徴とする請求項３記載の表面実装機。
【請求項５】
前記通路である中空部は、前記ねじ軸に沿って細長に形成されるものであって、この中空部を閉塞する前記蓋体は、前記ねじ軸に沿って細長に形成され、かつ放熱用の前記フィンとして蓋体の長手方向に延びる互いに平行な複数のフィンを備えている
ことを特徴とする請求項４記載の表面実装機。
【請求項６】
固定フレームを貫通して前記ねじ軸と直交する方向に基板を搬送する搬送機構を有するものであって、前記ループ状の流路は、前記搬送機構による基板の搬送経路を取り巻くように設けられている
ことを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の表面実装機。
【請求項７】
前記ヘッドユニットの可動領域を含む空間を前記固定フレームの外側から覆うカバー部材が設けられるとともに、このカバー部材に、前記第１駆動機構にエアを吹き付けて冷却する冷却ファンが設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の表面実装機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動可能なヘッドユニットにより部品供給部から部品を吸着して、所定の作業位置に位置決めされている基板上に装着する表面実装機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、部品供給部と所定の部品装着部に位置決めされたプリント基板とにわたって移動可能なヘッドユニットに部品吸着用の吸着ヘッドを昇降かつ回転可能に装備し、上記吸着ヘッドの下端に取付けられたノズルにより電子部品を吸着してプリント基板上の所定位置に部品を装着するようにした表面実装機（以下、実装機と略す）は一般に知られている。
【０００３】
この種の実装機において、上記ヘッドユニットは、一般にＸ−Ｙテーブルに連結され、このＸ−Ｙテーブルの駆動により部品供給部とプリント基板とにわたって平面的に移動できるように構成されている。
【０００４】
より具体的に説明すると、実装機の基台上には、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レールと、同方向に延びるモータ駆動のボールねじ軸（Ｙ）とが配設され、上記固定レールにＸ軸方向に延びる支持部材が配置されて、この支持部材に上記ボールねじ軸（Ｙ）が螺合している。また、上記支持部材に、Ｘ軸方向に延びるガイド部材と、同方向に延びるモータ駆動のボールねじ軸（Ｘ）とが配設され、上記ガイド部材にヘッドユニットが移動可能に保持され、このヘッドユニットに上記ボールねじ軸（Ｘ）が螺合している。そして、上記ボールねじ軸（Ｙ）の回転駆動により支持部材がＹ軸方向に移動するとともに、ボールねじ軸（Ｘ）の回転駆動によりヘッドユニットが支持部材に対してＸ軸方向に移動するように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような実装機においては、近年、タクトタイムを短縮すべくヘッドユニットを高速移動させることが要求されており、そのためＸ−Ｙテーブル駆動用の各モータも連続的な高速運転を余儀なくされている。
【０００６】
しかし、長時間、連続的にモータを高速運転すると、モータの運転熱やボールねじ軸の軸受け部分の発熱により、例えばボールねじ軸が熱膨張してヘッドユニットの移動量に誤差を生じさせる等、実装精度に影響するトラブルを招くことが考えられる。
【０００７】
従って、高速型の実装機においては、このようなモータの運転熱等に起因した実装精度への影響を極力排除することが要求される。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ヘッドユニットを駆動するため機構部分での発熱による各部の変形を効果的に防止することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、固定フレームと、この固定フレームに移動可能に支持される移動フレームと、この移動フレームに移動可能に搭載されるヘッドユニットと、固定フレームに取付けられて移動フレームを駆動する第１駆動機構と、移動フレームに取付けられてヘッドユニットを駆動する第２駆動機構とを有し、各駆動機構によりヘッドユニットを平面的に移動させながら部品供給部から電子部品を取出して基板上に実装する表面実装機において、前記固定フレームに、放熱用のフィンを具備した蓋体により閉塞される中空部が設けられ、この中空部に冷却水が貯溜されているものである（請求項１）。
【００１０】
この構成によれば、駆動機構とフレーム内の冷却水との間で熱交換が行われることにより駆動機構が冷却され、この冷却作用により駆動機構各部の熱膨張による変形が抑制される。また、中空部を構成する蓋体に放熱用のフィンが形成されて放熱効果が高められていることにより冷却水の温度上昇が効果的に抑えられ、これにより前記の冷却作用が良好に持続することとなる。
【００１１】
この構成において、第１駆動機構が固定フレームに取付けられるモータと移動フレームに螺着されて前記モータにより回転駆動されるねじ軸とを有し、モータによるねじ軸の回転駆動に伴い移動フレームを前記ねじ軸の方向に移動させるものである場合には、モータの取付部分と、ねじ軸の軸受け部分のうちモータへの連結部分とは反対側の軸受け部分とに対応してそれぞれ前記中空部を設けるのが好ましい（請求項２）。
【００１２】
この構成によれば、発熱源であるモータ及びねじ軸の軸受け部分を効果的に冷却することができるため、駆動機構各部の熱膨張による変形を効果的に防止することができる。
【００１３】
この場合、モータの取付部分に対応する中空部及び軸受け部分に対応する中空部を相互に連通接続する２つの通路を設け、前記各中空部及び各通路により冷却水のループ状の流路を形成するのがより好ましい（請求項３）。
【００１４】
この構成によれば、熱交換による冷却水の温度上昇に伴う対流を利用して冷却水を循環させることができる。そのため、冷却水を循環させない場合に比べて冷却水の温度上昇をより効果的に抑えることができ、これにより前記の冷却作用をより長期に亘って持続させることが可能となる。
【００１５】
この場合、前記通路のうち少なくとも一つの通路は、固定フレームに形成される前記中空部から構成されているのが好ましい（請求項４）。
【００１６】
このようにすれば、前記の冷却作用がより良好に発揮されることとなる。また、通路がフレーム内に収められるので外観構成がシンプルになる。この場合、前記通路である中空部が前記ボールねじ軸に沿って細長に形成される場合には、この中空部を塞ぐ蓋体は、ボールねじ軸に沿って細長に形成され、かつ放熱用のフィンとして蓋体の長手方向に延びる互いに平行な複数のフィンを備えているものであるのが好ましい（請求項５）。この蓋体によれば、フレームをその長手方向の押し出し成形（引き抜き成形）により製作することが可能なので、前記フィンを備えた蓋体を容易に製作することが可能となる。
【００１７】
なお、固定フレームを貫通して前記ねじ軸と直交する方向に基板を搬送する搬送機構を有する表面実装機では、前記ループ状の流路は、搬送機構による基板の搬送経路を取り巻くように設けられるのが好ましい（請求項６）。
【００１８】
このようにすれば、固定フレームにおいて冷却水を循環させながらも、基板の搬送経路を良好に確保することが可能となる。
【００１９】
また、上記の表面実装機において、ヘッドユニットの可動領域を含む空間を前記固定フレームの外側から覆うカバー部材が設けられる場合には、このカバー部材に、前記第１駆動機構にエアを吹き付けて冷却する冷却ファンを設けるのがより好ましい（請求項７）。
【００２０】
この構成によれば、駆動機構をより効果的に冷却することができ、駆動機構各部の熱膨張による変形をより確実に防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２２】
図１及び図２は、本発明に係る表面実装機（以下、実装機と略す）の全体を概略的に示している。なお、同図には、方向関係を明確にするために、Ｘ−Ｙ座標軸を示している。
【００２３】
この図において、基台１上には、Ｙ軸方向に延びる一対の支持ブロック２（固定フレーム）がＸ軸方向に所定の間隔で配置されるとともに、プリント基板ＢａをＸ軸方向に搬送するコンベア３（搬送機構）が支持ブロック２に形成された開口部２ａを貫通するようにして配置されている。そして、プリント基板Ｂａがコンベア３上を搬送されて上記両支持ブロック２間に設定された所定の作業位置に位置決めされるようになっている。
【００２４】
上記コンベア３の側方には、部品供給部４が配置されている。この部品供給部４は、例えば、多数列のテープフィーダー４ａを備えており、各テープフィーダー４ａは、それぞれＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の電子部品を所定間隔おきに収納、保持したテープがリールから導出されるように構成されるとともに、テープ送り出し端には送り機構が具備され、後述のヘッドユニット５により部品がピックアップされるにつれてテープが間欠的に送り出されるようになっている。
【００２５】
また、上記基台１の上方には、部品吸装着用のヘッドユニット５が装備されている。このヘッドユニット５は、部品供給部４とプリント基板Ｂａの所定の作業位置とにわたって移動可能とされ、当実施の形態ではＸ軸方向およびＹ軸方向に移動することができるようになっている。
【００２６】
すなわち、上記各支持ブロック２上には、Ｙ軸方向に延びる一対の固定レール７と、Ｙ軸サーボモータ９により回転駆動されるボールねじ軸８とがそれぞれ配設され、上記各固定レール７上にヘッドユニット支持部材１１（移動フレーム）が配置されて、この支持部材１１の両端部に設けられたナット部分１２がそれぞれ上記ボールねじ軸８に螺合している。また、上記支持部材１１には、Ｘ軸方向に延びるガイド部材１３と、Ｘ軸サーボモータ１５により駆動されるボールねじ軸１４（図５参照）とが配設され、上記ガイド部材１３にヘッドユニット５が移動可能に保持され、このヘッドユニット５に設けられたナット部分１６（図５参照）が上記ボールねじ軸１４に螺合している。そして、各Ｙ軸サーボモータ９の作動により各ボールねじ軸８が同期回転して上記支持部材１１がＹ軸方向に移動するとともに、Ｘ軸サーボモータ１５の作動によりボールねじ軸１４が回転してヘッドユニット５が支持部材１１に対してＸ軸方向に移動するようになっている。
【００２７】
なお、上記Ｙ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１５は、それぞれブラケット２０（取付け部分）に取付けられ、このブラケット２０を介してそれぞれ上記支持ブロック２及び支持部材１１に固定されている。また、同図中、符号２１は、上記ボールねじ軸８及び１４のうち上記モータ９，１５への連結側と反対側の端部を支持するブラケットであり、ボールねじ軸８及び１４の該端部（軸受け部分）はそれぞれ各ブラケット２１を介して上記支持ブロック２及び支持部材１１に固定されている。
【００２８】
ここで、当実装機の特徴として、各支持ブロック２にはウォータージャケットが形成されここに冷却水が貯溜されている。
【００２９】
詳しく説明すると、図２及び図３に示すように、各支持ブロック２の長手方向（Ｙ軸方向）両端部には、ブロック側面側に開口する凹部２５ａ，２５ｂが形成され、これら凹部２５ａ，２５ｂが蓋体２６ａ，２６ｂにより閉塞されることにより上記ブラケット２０，２１の取付け位置近傍、つまりＹ軸サーボモータ９およびボールねじ軸８の軸受け部分に対応して中空部２７ａ，２７ｂが支持ブロック２内に形成されている。また、上記各凹部２５ａ，２５ｂの間であって前記開口部２ａの上側に、ブロック側面側に開口し、かつ連通孔２５ｄを介して上記各凹部２５ａ，２５ｂに連通するＹ軸方向に細長の凹部２５ｃが形成され、この凹部２５ｃが蓋体２６ｃにより閉塞されることにより、支持ブロック上面に沿って（ボールねじ軸８の方向に）延びて各中空部２７ａ，２７ｂを連通接続する細長の中空部２７ｃが形成されている。そして、これら中空部２７ａ，２７ｂ，２７ｃ内に冷却水が貯溜されている。
【００３０】
なお、支持ブロック両体の中空部２７ａ，２７ｂを構成する蓋体２６ａ，２６ｂには、これらに亘って図２に示すように連絡管２９が装着されており、この連絡管２９を介して両中空部２７ａ，２７ｂが相互に連通接続されている。また、この連絡管２９から分岐管２９ａが導出され、この分岐管２９ａが支持ブロック中央の中空部２７ｃを構成する蓋体２６ａに接続されている。すなわち、このように上記中空部２７ａ，２７ｂ，２７ｃ及び連絡管２９等が接続されることにより冷却水の循環を可能とするループ状の流路を構成している。なお、連絡管２９は、支持ブロック２における開口部２ａの下側の壁面に沿って配設されており、コンベア３がこのループ状の流路の内側に配設されることにより、プリント基板Ｂａの搬送経路が良好に確保されている。
【００３１】
また、上記蓋体２６ａ，２６ｂ，２６ｃには、図２及び図４に示すようにその表面に複数のフィン２８が形成されている。各蓋体２６ａ，２６ｂ，２６ｃのフィン２８は、例えば図２に示すようにＹ軸方向に延び、かつ上下に一定の間隔で平行に形成されており、このように蓋体２６ａ，２６ｂ，２６ｃにフィン２８が設けられていることにより熱放出が促進されるようになっている。
【００３２】
なお、詳しく図示していないが、この表面実装機には、ヘッドユニット５の可動領域を支持ブロック２の外側から覆うカバー３０（図２参照：カバー部材）が設けられている。このカバー３０のうち各Ｙ軸サーボモータ９に対応する箇所には、モータ冷却用のファン３１が設けられており、このファン３１によりカバー外部の空気をＹ軸サーボモータ９に吹き付けるように構成されている。
【００３３】
次に、上記実装機の作用効果について説明する。
【００３４】
以上のように構成された実装機において実装動作が開始されると、プリント基板Ｂａがコンベア３に沿って作業位置に搬入されて位置決めされ、この状態で上記ヘッドユニット５がプリント基板Ｂａと部品供給部４との間を往復移動しながら、ヘッドユニット５に搭載された図外の部品吸着用ヘッドにより部品供給部４から部品を取出してプリント基板Ｂａ上に順次実装することとなる。
【００３５】
このような実装動作が連続して行われると、上記Ｙ軸サーボモータ９の駆動により運転熱が発生することとなるが、上記実装機では、ファン３１により各Ｙ軸サーボモータ９にエアを吹き付けて冷却するようにしているため、この冷却作用によりＹ軸サーボモータ９から他の部分への運転熱の伝導が緩和される。
【００３６】
また、各支持ブロック２のＹ軸サーボモータ９に対応する位置にウォータージャケット（中空部２７ａ）が設けられてここに冷却水が貯溜されているため、この冷却水との熱交換によりＹ軸サーボモータ９が冷却されることとなる。また、ボールねじ軸８の端部（モーターへの連結部と反対側の端部）においてもその回転による摩擦熱が発生するが、ボールねじ軸８の端部近傍にも同様にウォータージャケット（中空部２７ｂ）が設けられているため、この部分も冷却される。
【００３７】
従って、ボールねじ軸８等、周辺への運転熱等の伝導が効果的に抑えられ、これよりボールねじ軸８等の熱膨張による変形が良好に防止されることとなる。
【００３８】
なお、実装機が長時間連続的に稼動されたり、あるいは発生する運転熱量が多い場合には熱交換により冷却水の温度が上昇して冷却機能が低下することが考えられるが、上記実装機においては、冷却水が自ずと循環することにより冷却水温度の上昇が抑えられ、これにより冷却機能が持続することとなる。
【００３９】
すなわち、実装動作が開始されてＹ軸サーボモータ９が作動すると、先ずＹ軸サーボモータ９に対応する部分、すなわち中空部２７ａの上部で冷却水温度が上昇し始める。このように冷却水温度が上がると中空部２７ａ内で冷却水に対流が生じて中空部２７ａ内で上昇流が形成され、これにより冷却水が徐々に中空部２７ａ→中空部２７ｃ→中空部２７ｂ（又は分岐管２９ａ）→連絡管２９→中空部２７ａと移動して循環し始める（図２中白抜き矢印で示す）。そして、このように冷却水が循環することによって冷却水の温度上昇が抑制されることとなる。特に、ウォータージャケット（中空部２７ａ，２７ｂ，２７ｃ）を構成する蓋体２６ａ，２６ｂ，２６ｃには複数のフィン２８が形成されて熱放出が促進されるようになっているので、これにより冷却水の温度上昇が良好に抑えられることとなる。
【００４０】
従って、実装機が長時間連続的に稼動される場合等でも、冷却作用が良好に持続され、ボールねじ軸８等への運転熱の伝導が効果的に阻止される。従って、ボールねじ軸８等の熱膨張による変形が確実に防止されることとなる。
【００４１】
ところで、以上説明した表面実装機は、本発明の一の実施の形態であってその具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００４２】
▲１▼ 上記実施形態では、Ｙ軸サーボモータ９を固定した支持ブロック２にのみウォータージャケットを設けているが、Ｘ軸サーボモータ１５を固定する支持部材１１にも同様のウォータージャケットを設けて冷却水を貯溜し、これによってＸ軸サーボモータ１５等を冷却するようにしてもよい。このようにすれば、ボールねじ軸１４等への運転熱等の伝導が効果的に阻止され、これよりボールねじ軸１４等についても同様に熱膨張による変形を防止することができる。
【００４３】
但し、支持部材１１は実装動作中に駆動されるものであるため、上述のように支持部材１１に冷却水を貯溜する所謂水冷式の構成では、支持部材１１の重量が増して移動時の応答性等に影響が出ることも考えられる。従って、支持部材１１については、このような水冷式の構成は採らず、図５に概略的に示すように、支持部材１１を中空構造とすることによりその長手方向（Ｘ軸方向）に貫通する通気孔を設け、この通気孔内に放熱と補強とを兼ねる仕切壁１１ａや放熱用の多数のフィン１１ｂを設けるようにすればよい。そして、図１に示すように支持部材１１の一端側にファン３３（図中括弧書き）を取付け、このファン３３の作動により外気を通気孔内に導入しつつ支持部材１１内を通気するようにする。
【００４４】
この構成によれば、支持部材１１内の通気により支持部材１１から大気中への放熱作用が促進されるため、ボールねじ軸１４等への運転熱等の伝導が効果的に阻止される。また、水冷式のように冷却水を貯溜する必要がないため、支持部材１１の重量の増大を伴うことがなく、従って支持部材駆動時の応答性等へ影響を与えることなく、支持部材１１に支持されたボールねじ軸１４等の熱膨張による変形を防止することができる。しかも、このように中空の構造とすると支持部材１１が更に軽量化されるため、熱膨張による変形を防止する一方で、支持部材１１の高速移動に適した合理的な構成が達成されるという利点もある。
【００４５】
▲２▼ 実施形態では、ウォータージャケットとして支持ブロック２に中空部２７ａ，２７ｂ，２７ｃを形成しているが、例えば、支持ブロック２には、その両端の中空部２７ａ，２７ｂ、すなわちＹ軸サーボモータ９およびブラケット２１に対応する部分の中空部２７ａ，２７ｂのみを設けておき、これら中空部２７ａ，２７ｂを連絡管で連通接続するように構成してもよい。これによれば支持ブロック２の構造を簡略化することができる。一方、連絡管２９を設ける代わりに、支持ブロック２における開口部２ａの下側の部分にも、支持ブロック両端の中空部２７ａ，２７ｂを連通する中空部を設け、これにより上記ウォータージャケットが「ロ」字型（図１のＡ矢視で「ロ」字型）となるように形成してもよい。
【００４６】
▲３▼ 実施形態では詳しく説明していないが、中空部２７ａ，２７ｂ，２７ｃを構成する各蓋体２６ａ，２６ｂ，２６ｃの具体的な材料や形状、あるいはフィン２８の形状等は、放熱作用が良好に発揮されるように適宜選定すればよい。例えば、材料としては、伝熱性の良いアルミニウム等の軽金属を用いるのが好ましい。また、フィン２８については、図２に示すように、細長の蓋体２６ｃの場合（ウォータージャケットを構成する中空部２７ａ，２７ｂ，２７ｃのうち、真中（図２で真中）に位置する細長の中空部２７ｃを構成する蓋体２６ｃ）には、同図に示しているように長手方向に延びる互いに平行な複数のフィン２８を形成するのが好ましい。このようにすれば、蓋体２６ｃをその長手方向への押し出し成形（引き抜き成形）により製作することができるため、熱放出性に優れた蓋体２６ｃを容易に製作することができるという利点がある。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、駆動機構によりヘッドユニットを平面的に移動させながら部品供給部から電子部品を取出して基板上に実装する表面実装機において、駆動機構を固定するフレーム内に中空部を形成し、ここに冷却水を貯溜することにより駆動機構を冷却する、つまり駆動機構で発生する熱をフレームに設けた中空部内の冷却水に吸収させるようにしているので、駆動機構各部の熱膨張による変形を効果的に防止することができる。しかも、中空部を構成する蓋体には、放熱用のフィンを形成して冷却水の熱放出を促進させるようにしているので、冷却水の温度上昇が抑制され、駆動機構に対する冷却作用を良好に持続させるこができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表面実装機の一例を示す平面図である。
【図２】本発明に係る表面実装機を示す図１のＡ矢視図である。
【図３】支持ブロック（蓋体等を取外した状態）を示す図２に対応する図である。
【図４】蓋体の構造を示す縦断面図である。
【図５】ヘッドユニット支持部材の構成を示す図１のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１  基台
２  支持ブロック（固定フレーム）
３  コンベア
５  ヘッドユニット
７  固定レール
８  ボールねじ軸
９  Ｙ軸サーボモータ（第１駆動機構）
１１  ヘッドユニット支持部材（移動フレーム）
１４  ボールねじ軸
１５  Ｘ軸サーボモータ（第２駆動機構）
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ  凹部
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ  蓋体
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ  中空部
２８  フィン
２９  連絡管
３１ モータ冷却用ファン
Ｂａ  プリント基板
【図１】
0004437604.tif 000002
【図２】
0004437604.tif 000003
【図３】
0004437604.tif 000004
【図４】
0004437604.tif 000005
【図５】
0004437604.tif 000006