CN1819416B - 线性电动机装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种在使至少两个可动部件可移动的情况下，能够减少所需要的永久磁铁的数量，从而能够削减成本的线性电动机装置。线性电动机驱动机构具有：由沿X轴方向并列设置的多个永久磁铁构成的固定磁体部件；沿着X轴方向移动，并分别具有第一和第二可动线圈的第一和第二可动部；引导和支承第一及第二可动部以沿X轴方向的移动的X轴导轨。多个永久磁铁配置成使Y轴方向侧的两个端面的磁极交替地不同，第一及第二可动部配置成，以从Y轴方向侧的多个永久磁铁端面侧夹持多个永久磁铁的方式，使第一和第二可动线圈与各自的上述端面对置。支承装置上下支承固定磁体部件，位于并列设置方向上的导轨在支承装置上配置于与并列设置方向正交的两端部。

Description

线性电动机装置

技术领域

本发明涉及一种使部件承载装置的部件承载头等在一条直线上移动的线性电动机装置。

背景技术

以往，关于把例如IC、电阻、电容器等电子部件自动地承载在印刷电路基板或液晶显示器面板基板等上的部件承载装置，人们曾提出过具有如下结构的部件承载装置，即，借助于线性电动机，使具有用于吸附保持电子部件的吸附嘴的头部沿着X轴方向自由地移动(例如，参照专利文献1)。

【专利文献1】日本特开2001-309634号公报

然而，大多线性电动机，在定子中使用的是质量大的永久磁铁，并且配设有与该永久磁铁的一面对置的、具有线圈的可动元件。并且，在该情况下，如果进一步增加可动元件，则必须设置用于该可动元件的新的永久磁铁。换句话说，对应于各可动元件，必须分别设置作为定子的永久磁铁，从而导致该线性电动机的成本提高。

此外，也可以考虑在一个永久磁铁的一面并列设置多个可动元件，以使这些多个可动元件共用一个永久磁铁，然而在这种情况下，各可动元件沿X轴方向的移动范围就要缩小。从而，为了充分地确保这些可动元件的移动范围，需要加长定子在X轴方向上的长度，其结果，带来了承载该线性电动机的部件承载装置在X轴方向上的专有长度变长的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是，提供一种线性电动机装置，其在使至少两个可动部件可以移动的情况下，能够减少所需要的永久磁铁的数量，从而能够削减成本。

并且，本发明的另一目的是，提供一种在部件承载装置等中能正确地进行部件定位或摄像的线性电动机装置。

为了解决上述问题，本发明之一的线性电动机装置具有：固定磁体部件，具有并列设置成一列的多个永久磁铁，所述多个永久磁铁的不同磁极在沿着并列设置方向的两个面上分别在所述并列设置方向上交替地配置；分别具有可动线圈的至少两个可动部件；以及至少两个支承装置，把所述至少两个可动部件支承为分别沿着所述多个永久磁铁的并列设置方向能够移动，所述可动部件配置成以如下方式夹持着固定磁体部件，即，所述可动部件的至少一个与在所述固定磁体部件的一个面上形成的所述多个永久磁铁的磁极对置，所述可动部件的至少一个与在所述固定磁体部件的另一个面上形成的所述多个永久磁铁的磁极对置，所述至少两个支承装置上下支承所述固定磁体部件，位于所述并列设置方向上的导轨在所述至少两个支承装置上配置于与所述并列设置方向正交的两端部，该导轨分别引导和支承所述可动部件。

本发明的第一方面，具体地说，固定磁体部件的多个永久磁铁配置成，使与并列方向正交的方向上的两个正交面的磁极交替地不同，分别具有可动线圈的两个可动部件配置成，以从这些正交面一侧夹着多个永久磁铁的方式，使可动线圈与各个上述正交面对置。

本发明第二方面至第六方面，具有本发明第一方面的结构，并且具有使至少两个可动部件可以移动的结构，其中，在一个可动部件上组装有头部，而在另一可动部件上承载有部件摄像装置或引导到部件摄像装置的导光机构或基板摄像装置或粘结剂涂敷装置中的任一装置。

根据本发明的第一方面，至少两个可动部件可以共用一个固定磁体部件。换句话说，借助于配置在固定磁体部件上的永久磁铁的一方磁极所产生的磁场与由一方可动部件的可动线圈产生的磁场的相互作用，使该一方可动部件向上述并列方向移动。与此同时，借助于从上述永久磁铁的另一方磁极产生的磁场与由另一方可动部件的可动线圈产生的磁场的相互作用，使该另一方可动部件沿着上述并列方向移动。

从而，可减少具有使至少两个可动部件可以移动的结构的线性电动机装置所需的永久磁铁的数量，由此可削减该线性电动机装置的成本。

根据本发明第二方面至第六方面，能够削减该线性电动机驱动机构的成本，其结果，可削减部件承载装置等的成本，并且能够实现轻量化，因此在安装这些装置的托架移动时，通过减小惯性，能更正确地进行部件的定位和摄像。

附图说明

图1是表示使用了本发明实施方式1的部件承载装置的平面图。

图2是表示图1的部件承载装置的控制系统的方框图。

图3是表示图1部件承载装置所具有的线性电动机驱动机构的立体图。

图4是沿图3的IV-IV线的线性电动机驱动机构的剖面图。

图5是部件承载装置所具有的线性电动机驱动机构的变形例的剖面图。

图6是表示使用了本发明实施方式2的部件承载装置的平面图。

图7是表示图6的部件承载装置所具有的线性电动机驱动机构的剖面图。

标号说明

100、200：部件承载装置；

3A：第一头部；

3B：第二头部；

31：吸附嘴；

41、141、241：线性电动机驱动机构(线性电动机装置)；

411：固定磁体部件；

411a：永久磁铁；

412A：上侧支承部(支承装置)；

412B：下侧支承部(支承装置)；

413：X轴导轨(支承装置)；

414A：第一可动部件；

414B：第二可动部件；

416A：第一可动线圈；

416B：第二可动线圈；

105：摄像装置；

8：镜子单元(导光机构)；

81：第一镜子；

82：第二镜子；

205：部件基板摄像装置

具体实施方式

下面，基于附图说明本发明。

[实施方式1]

图1是表示使用本发明实施方式1的部件承载装置100的平面图，图2是表示部件承载装置100的控制系统的方框图。

如图1及图2所示，实施方式1的部件承载装置100包括：部件供给部1，并列地保持着用于供给承载到基板K上的电子部件P(参照图5)的多个电子部件供给器11；承载作业部2，进行将电子部件P承载在基板K上的作业；第一头部3A及第二头部3B，分别承载用于吸附保持电子部件P的多个(图1中示出了4个)吸附嘴31、……；X-Y台架(gantry)4，驱动第一头部3A与第二头部3B在预定范围内的任意位置上；摄像装置5(图中省略)，对保持在吸附嘴31上的电子部件P进行摄像；以及对上述各部分的动作进行控制的控制部6等。

此外，在以下说明中，将沿着水平面相互正交的一个方向作为X轴方向，将另一方向作为Y轴方向，将垂直上下方向称作Z轴方向。

承载作业部2设置在从装置外部搬入的基板K的搬运装置21的搬运路径途中，并且具有夹持到达基板工位(图中省略)的基板k的夹紧部22、22等。

首先，搬运装置21例如沿着搬运路径(X轴方向)配设的搬运导轨211将从装置的一端部搬入的基板K搬入该承载作业部2。还有，具备皮带传输机(图中省略)等，上述皮带传输机用于从承载作业部2向装置外部搬出承载有预定电子部件P的基板K。

并且，通过搬运装置21搬运到承载作业部2上并到达基板工位的基板K，被夹紧部22、22夹持，从而被保持。

此外，在把电子部件P承载在该基板K上时，也可以通过未图示的X轴方向驱动部在预定的定时向X轴方向驱动由夹紧部22、22保持的基板K。

部件供给部1以夹持搬运装置21的方式设置在Y轴方向的两侧，并且在供给器组(图中省略)的预定位置，沿X轴方向并列设置有多个电子部件供给器11、……。

X-Y台架4具有：用来沿X轴方向移动第一头部3A与第二头部3B的线性电动机驱动机构41；与线性电动机驱动机构41一起，沿Y轴方向引导第一头部3A与第二头部3B的两根Y轴导轨42、42；以及通过线性电动机驱动机构41沿Y轴方向驱动第一头部3A与第二头部3B的Y轴电动机43。另外，X-Y台架4构成为，能够在两根Y轴导轨42、42之间的大致整个区域搬运第一头部3A与第二头部3B。

此外，从部件供给部1交接电子部件P的交接部以及通过承载作业部2把电子部件P承载在基板K上的作业区域，都配置在通过X-Y台架4能够搬运第一头部3A与第二头部3B的区域内。

接着，参照图3及图4说明线性电动机驱动机构41。

这里，图3是表示线性电动机驱动机构41的立体图，图4是沿图3的IV-IV线的线性电动机驱动机构41的剖面图。

如图3及图4所示，线性电动机驱动机构41构成为具有：在X轴方向为长尺寸的、由多个永久磁铁411a构成的大致呈长方体形状的固定磁体部件411；上侧支承部412A与下侧支承部412B，连接在固定磁体部件411的Z轴方向侧的两端部上，并支承该固定磁体部件411；X轴导轨413、……，在上侧支承部412A与下侧支承部412B的Y轴方向侧的两端面上，沿X轴方向配设；承载第一头部3A的第一可动部件414A及承载第二头部3B的第二可动部件414B，构成为通过X轴导轨413被引导和支承的同时，能够沿X轴方向自由移动。

固定磁体部件411沿X轴方向并列设置着，并且使外形以大致呈长方体状形成的多个永久磁铁411a的在该Y轴方向上的端面(正交面)的磁极交替地不同。换句话说，相邻的永久磁铁411a彼此配置成，成为S极的端面与成为N极的端面沿X轴方向交替并列。

另外，在图3中，示出了各永久磁铁411a的在Y轴方向侧的端面中的、近前侧端面的磁极，各自的背面侧端面的磁极与近前侧端面的磁极相反(图中省略)。

上侧支承部412A与下侧支承部412B以及X轴导轨413构成支承装置，该支承装置引导和支承第一可动部件414A及第二可动部件414B沿X轴方向(永久磁铁411a的并列方向)的移动。

第一可动部件414A及第二可动部件414B，以从Y轴方向上的永久磁铁411a的端面侧夹持固定磁体部件411的永久磁铁411a的方式，面对永久磁铁411a的端面配置。

具体地说，第一可动部件414A配置成，使卡定在各X轴导轨413上的、在X轴方向上自由往复移动的滑块415A与固定磁体部件411的在Y轴方向上的图4中的左侧端面对置。而且，第一可动部件414A构成为具有：第一可动线圈416A，通过通电产生磁场，并借助于与固定磁体部件411磁场的磁性相互作用向X方向移动；以及承载和支承第一头部3A、滑块415A及第一可动线圈416A的支承板417A。

另一方面，第二可动部件414B，与第一可动部件414A一样，也具有：滑块415B；第二可动线圈416B，与固定磁体部件411的在Y轴方向上的图4中的右侧端面对置配设；以及承载和支承第二头部3B、滑块415B及第二可动线圈416B的支承板417B。

第一可动线圈416A及第二可动线圈416B与例如控制部6电连接，在控制部6的控制下，改变通电的电流值，从而使该第一可动线圈416A及第二可动线圈416B产生的磁场大小发生变化。

而且，第一可动部件414A构成为，借助于从固定磁体部件411的在Y轴方向近前侧端面侧产生的磁场与通过对第一可动线圈416A通电而产生的磁场的磁性的相互作用，可向X轴方向自由地移动。另一方面，第二可动部件414B构成为，借助于从固定磁体部件411的在Y轴方向背面侧端面产生的磁场与通过对第二可动线圈416B通电而产生的磁场的磁性的相互作用，可向X轴方向自由地移动。

第一头部3A及第二头部3B分别具有：用其前端部借助空气吸引保持电子部件P的4个吸附嘴31、……；使这些各个吸附嘴31、……沿Z轴方向(上下方向)移动的Z轴电动机32；以及驱动通过吸附嘴31而被保持的电子部件P以Z轴方向为中心旋转的θ轴电动机33。

另外，第一头部3A是，利用例如配设在搬运装置21的图1中的下侧的多个电子部件供给器11、……吸附保持电子部件P的部件，第二头部3B是，利用配设在搬运装置21的图1中的上侧的多个电子部件供给器11、……吸附保持电子部件P的部件。

多个吸附嘴31、……沿X轴方向并列配设着，各吸附嘴31通过进行开闭控制的吸气阀(图示略)与真空发生器7连接，通过吸气阀在预定的定时被打开，各吸附嘴31的前端部成为吸引状态，从而能够吸附保持电子部件P。

摄像装置5(图示省略)配置在例如通过X-Y台架4可搬运第一头部3A与第二头部3B的区域内，并且是由CMOS摄像机或CCD摄像机等构成的，根据电子部件P的摄像进行光电转换，生成图像数据，并将该图像数据输出给CPU61。

控制部6构成为具有：CPU(Central Processing Unit)61；RAM(RandomAccess Memory)62；以及ROM(Read Only Memory)63等。

CPU61对构成部件承载装置100的各部分进行集中控制，读取储存在ROM63中的预定程序，并在RAM62的作业区域展开，根据该程序进行各种处理。

另外，CPU61根据从摄像装置5输出、输入的图像数据，实施预定图像数据处理程序，确认吸附在吸附嘴31上的电子部件P的姿势等。

RAM62是例如易消性的半导体存储器，构成为在CPU61的控制下，从ROM63读取的程序或数据等的存储区域或作业区域等。

ROM63存储有控制、判断等各种处理用的各种程序，对于在CPU61的控制下实施的各种程序及各种程序处理有关的数据等进行存储。

接着，对把电子部件P承载在基板K上的动作进行说明。

首先，通过吸附嘴31吸附保持电子部件P。具体地说，在控制部6的控制下，驱动X-Y台架4的线性电动机驱动机构41及Y轴电动机43，使第一头部3A及第二头部3B在预定的电子部件供给器11上移动。更具体地说，根据控制部6对第一可动线圈416A的通电控制，能够使第一头部3A在配设于搬运装置21的图1中的下侧的预定电子部件供给器11、……上移动，根据控制部6对第二可动线圈416B的通电控制，能够使第二头部3B在配设于搬运装置21的图1中的上侧的预定电子部件供给器11、……上移动。

而且，控制部6控制预定的Z轴电动机32的驱动，使预定吸附嘴31向下方(Z轴方向)移动，通过该真空发生器7的驱动，利用吸附嘴31吸附保持预定的电子部件P。

接着，通过在各头部的可搬运区域内配置的摄像装置5(图示省略)，对保持在吸附嘴31上的电子部件P进行摄像，根据通过该摄像而生成的图像数据，由CPU61进行预定的图像处理，确认电子部件P的姿势等。此外，根据确认的结果，在控制部6的控制下，驱动θ轴电动机33，使吸附在吸附嘴31上的电子部件P围绕Z轴向预定方向旋转，对准该电子部件P的中心(定心)。

而且，在控制部6的控制下，驱动线性电动机驱动机构41及Y轴电动机43，使保持电子部件P的吸附嘴31移动到基板K上的预定部件承载位置，把电子部件P承载在该基板K上。

如果承载完一个电子部件P，控制部6就依次控制将电子部件P承载于基板K上的动作。

如上所述，根据实施方式1的部件承载装置100，借助于从固定磁体部件411的在Y轴方向上的图4中的左侧端面侧产生的磁场与第一可动部件414A的通过第一可动线圈416A产生的磁场的相互作用，能够使该第一可动部件414A向X轴方向移动。而且，与此同时，借助于从固定磁体部件411的在Y轴方向上的图4中的右侧端面侧产生的磁场与第二可动部件414B的通过第二可动线圈416B产生的磁场的相互作用，能够使该第二可动部件414B向X轴方向移动。

从而，与在每一个可动部件414A、414B上设置固定磁体部件411的结构相比，具有使组装有第一头部3A的第一可动部件414A与组装有第二头部3B的第二可动部件414B可移动的结构的线性电动机驱动机构41所需要的永久磁铁的数量少。即，从而可削减该线性电动机驱动机构41的成本，其结果是，可削减部件承载装置100的成本。

此外，在上述实施形式中，虽然在第一可动部件414A与第二可动部件414B的双方组装有头部3A、3B，但是，并不限于此种结构，也可以在第一可动部件414A与第二可动部件414B中的至少任一方上承载头部3A(3B)。

换句话说，例如，如图5所示，线性电动机驱动机构141，也可以在第一可动部件414A上组装有头部3A，而在第二可动部件414B上承载例如摄像装置105及镜子单元(导光机构)8。

这里，镜子单元8在通过摄像装置105对电子部件P进行摄像时构成导光机构，上述导光机构利用两个镜子81、82反射来自电子部件P的反射光，并使该反射光导引到摄像装置105。更具体地说，镜子单元8具有：配置在吸附嘴31的大致正下方的吸附嘴31侧的第一镜子(mirror)81；及配置在摄像装置105的大致正下方的第二镜子82。

此外，镜子单元8所具有的镜子数量并不限于两块。例如，在将镜子单元8的在Z轴方向上的厚度变薄的基础上，最好减小各镜子的安装角度，而且增加镜子的数量而增加光的反射次数。

从而，对保持在头部3A的多个吸附嘴31上的电子部件P进行摄像时，根据使第二可动部件414B向X轴方向移动，能够使摄像装置105及镜子单元8沿X轴方向移动，以使第一镜子81位于保持在预定吸附嘴31上的电子部件P的大致正下方。由此，能够简便地对保持在沿X轴方向并列设置的多个吸附嘴31上的电子部件P进行摄像，同时，例如在对该电子部件P不进行摄像时，可以移动到不妨碍通过多个吸附嘴31承载电子部件P的动作等的场所，因此能够提供更受欢迎的部件承载装置100。

换句话说，在将摄像装置105配设在部件承载装置100的载物台上的情况下，对安装在部件供给部1上的电子部件供给器11的数量有限制。另外，在通过吸附嘴31吸附保持电子部件P之后，必须移动到载物台上的摄像装置105的位置，因此也会有部件承载动作的效率下降的可能性。鉴于此，根据本实施方式的结构，对电子部件供给器11的配置数量不会产生制约，而且在通过吸附嘴31吸附电子部件P之后，在头部3A到该电子部件P的承载位置的移动过程中，通过摄像装置105能够对电子部件P进行摄像，对准中心等，因此可提高电子部件P的承载速度。

另外，代替摄像装置105，也可以把对基板K进行摄像的基板摄像装置(图示略)或在基板K上涂敷粘结剂的粘结剂涂敷装置(图示略)等承载在第二可动部件414B上。从而，可提供更受欢迎的部件承载装置100。

[实施方式2]

下面，参照图6及图7，说明使用本发明的实施方式2的部件承载装置200。

图6是表示实施方式2的部件承载装置200的平面图。图7是表示部件承载装置200所具有的线性电动机驱动机构241的剖面图。

如图6及图7所示，实施方式2的部件承载装置200，在第二可动部件414B上承载着用于对吸附在吸附嘴31上的电子部件P及基板K双方进行摄像的部件基板摄像装置205，在下侧支承部412B上，配设有将来自电子部件P的反射光引导到部件基板摄像装置205的镜子单元8。

镜子单元8例如通过预定的支承部件83被安装和固定在下侧支承部412B的在搬运方向下游侧的端部。

从而，在借助于部件基板摄像装置205对保持在吸附嘴31上的电子部件P进行摄像的情况下，根据对第一可动线圈416A的通电，使第一可动部件414A沿X轴方向移动，以使保持在头部3A的预定的吸附嘴31上的电子部件P位于镜子单元8的第一镜子81的大致正上方。与此同时，根据对第二可动线圈416B的通电，使第二可动部件414B移动，以使部件基板摄像装置205位于镜子单元8的第二镜子82的大致正上方。

另外，在通过部件基板摄像装置205对由承载作业部2的夹紧部22、22夹持的基板K进行摄像的情况下，根据控制部6对第二可动线圈416B的通电控制及Y轴电动机43的驱动控制，能够使第二可动部件414B移动，以使部件基板摄像装置205位于记在基板K的预定位置上的标记的大致正上方。

这样，根据实施方式2的部件承载装置200，可以减少线性电动机驱动机构241所需要的永久磁铁的数量，上述线性电动机驱动机构241具有使承载有第一头部3A的第一可动部件414A与承载有部件基板摄像装置205的第二可动部件414B可以移动的结构，从而可削减该线性电动机驱动机构241的成本，其结果，可削减部件承载装置200的成本。

另外，可通过一个部件基板摄像装置205对吸附在吸附嘴31上的电子部件P及基板K进行摄像，从而可使该部件承载装置200更具吸引力。

此外，本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内，可进行各种改进及设计的变更。

例如，例示了在部件承载装置100、200上，设置作为线性电动机驱动机构(线性电动机装置)41、141、241的情况，但并不限于此，只要能承载该线性电动机驱动机构41，则任何装置都可以使用。

另外，作为可动部件，设置了第一可动部件414A及第二可动部件414B这两个，但是通过在固定磁体部件411的在Y轴方向上的一个端面侧承载两个或多于两个的可动部件，整体上也可以设置三个或多于三个。

Claims (6)

1.一种线性电动机装置，其特征是，具有：固定磁体部件，具有并列设置成一列的多个永久磁铁，所述多个永久磁铁的不同磁极在沿着并列设置方向的两个面上分别在所述并列设置方向上交替地配置；分别具有可动线圈的至少两个可动部件；以及至少两个支承装置，把所述至少两个可动部件支承为分别沿着所述多个永久磁铁的并列设置方向能够移动，

所述可动部件配置成以如下方式夹持着固定磁体部件，即，所述可动部件的至少一个与在所述固定磁体部件的一个面上形成的所述多个永久磁铁的磁极对置，所述可动部件的至少一个与在所述固定磁体部件的另一个面上形成的所述多个永久磁铁的磁极对置，

所述至少两个支承装置上下支承所述固定磁体部件，

位于所述并列设置方向上的导轨在所述至少两个支承装置上配置于与所述并列设置方向正交的两端部，该导轨分别引导和支承所述可动部件。

2.根据权利要求1所述的线性电动机装置，其特征是，在所述至少两个可动部件中的任何一个可动部件上，承载有具有用于吸附电子部件的吸附嘴的头部，在另一可动部件上，承载有对吸附在所述吸附嘴上的所述电子部件进行摄像的部件摄像装置。

3.根据权利要求1所述的线性电动机装置，其特征是，在所述至少两个可动部件中的任何一个可动部件上，承载有具有用于吸附电子部件的吸附嘴的头部，在另一可动部件上，承载有导光机构，所述导光机构将来自所述电子部件的反射光通过预定数量的镜子反射并引导到部件摄像装置。

4.根据权利要求1所述的线性电动机装置，其特征是，在所述至少两个可动部件中的任何一个可动部件上，承载有头部，所述头部具有吸附电子部件并将其设置在基板上的吸附嘴，在另一可动部件上，承载有对所述基板进行摄像的基板摄像装置。

5.根据权利要求1所述的线性电动机装置，其特征是，在所述至少两个可动部件中的任何一个可动部件上，承载有头部，所述头部具有吸附电子部件并将其设置在基板上的吸附嘴，在另一可动部件上，承载有对基板涂敷粘结剂的粘结剂涂敷装置。

6.根据权利要求1所述的线性电动机装置，其特征是，在所述至少两个可动部件中的任何一方可动部件上，承载有头部，所述头部具有吸附电子部件并将其设置在基板上的吸附嘴，在另一方可动部件上，承载有对吸附在所述吸附嘴上的所述电子部件或所述基板进行摄像的摄像装置，

所述支承装置具有导光机构，所述导光机构把来自所述电子部件的反射光通过预定数量的镜子反射并将其引导到所述摄像装置。

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