JP2005311157A - 電子部品実装用装置の直動機構 - Google Patents

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Abstract

【課題】リニアモータを用いた直動機構において、搭載位置精度を確保するとともに部品寿命を延長することができる電子部品実装用装置の直動機構を提供することを目的とする。
【解決手段】電子部品を基板に実装する実装作業を行う電子部品実装用装置に配設されリニアモータによって移動ビーム８をＹ方向に直線駆動する直動機構において、移動ビーム８をＹ方向に駆動するリニアモータの推力発生位置Ｐを、移動ビーム８、搭載ヘッド９，移動プレート１２などの可動部分よりなる被駆動体の慣性抵抗中心位置Ｄ１に略一致するように、被駆動体およびリニアモータを配置する。これにより、加減速時において慣性力による移動ビーム８へのねじりモーメントの負荷をなくし、搭載位置精度を確保するとともに部品寿命を延長することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子部品搭載装置などの電子部品実装用装置に配設され、リニアモータによって搭載ヘッドなどの被駆動体を直線駆動する直動機構に関するものである。
電子部品搭載装置などの電子部品実装用装置においては、搭載ヘッドなどの作業ヘッドを移動させるヘッド移動機構として直動機構が多用される。この直動機構として、従来より用いられていたモータの回転運動をボールねじによって直線運動に変換するボールねじ駆動タイプの直動機構に替えて、近年リニアモータによって直線動作を行わせる方式の直動機構が用いられるようになっている（例えば特許文献１参照）。
この直動機構においては、搭載ヘッドが装着された移動ビームの端部に、リニアモータの推力を作用させるようにしている。そして上述例では、リニアモータはボールねじ駆動タイプの従来装置におけるボールねじの配列位置と同様に、ガイドレール近傍に並列して配置されていた。
特開２００２−２９９８９２号公報
ところで、リニアモータを用いた直動機構は高速動作・高位置精度が特徴であり、リニアモータによって駆動される移動ビームは高加速度での発停を高頻度で行う。このため上述構成の直動機構では、リニアモータの配列位置がガイドレールの近傍であることに起因して、次のような不具合が生じていた。
リニアモータによって移動ビームを駆動する際には、移動ビームの重心位置が加減速時の慣性抵抗の作用位置となる。ところが上述の構成においては、リニアモータによる推力発生位置は移動ビームの慣性抵抗中心から大きく離れており、加減速時にはこの慣性力により移動ビームにねじりモーメントが作用する。このため、移動ビームはねじりによる変形を生じて搭載ヘッドによる搭載精度に影響を及ぼすとともに、ねじりモーメントがガイド機構に高頻度で負荷されることによってガイド機構部品の寿命低下を招いていた。
そこで本発明は、リニアモータを用いた直動機構において、搭載位置精度を確保するとともに部品寿命を延長することができる電子部品実装用装置の直動機構を提供することを目的とする。
本発明の電子部品実装用装置の直動機構は、電子部品を基板に実装する実装作業を行う電子部品実装用装置に配設されリニアモータによって被駆動体を第１方向に直線駆動する直動機構であって、前記被駆動体を第１方向にガイドするガイド部と、前記被駆動体を第１方向に駆動するリニアモータとを備え、前記リニアモータの推力発生位置が、前記被駆動体の慣性抵抗中心位置に略一致するように、前記被駆動体およびリニアモータを配置した。
また本発明の電子部品実装用装置の直動機構は、電子部品を基板に実装する実装作業を行う電子部品実装用装置に配設されリニアモータによって被駆動体を第１方向に直線駆動する直動機構であって、前記被駆動体を第１方向にガイドするガイド部と、前記被駆動体を第１方向に駆動するリニアモータとを備え、前記リニアモータの推力発生位置が、前記
被駆動体の慣性抵抗中心位置と前記ガイド部の摺動抵抗中心位置との間に位置するように、前記被駆動体、リニアモータおよびガイド部を配置した。
本発明によれば、リニアモータの推力発生位置が、被駆動体の慣性抵抗中心位置に略一致するように、もしくは慣性抵抗中心位置とガイド部の摺動抵抗中心位置との間に位置するように機構各部を配置することにより、加減速時において慣性力による被駆動体へのねじりモーメントの負荷をなくし、搭載位置精度を確保するとともに部品寿命を延長することができる。
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の平面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の断面図、図３、図４は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置のＹ直動機構の構造説明図、図５，図６は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の断面図である。
まず図１，図２を参照して電子部品搭載装置の構造を説明する。この電子部品搭載装置は、電子部品を基板に実装する実装作業を行う電子部品実装用装置となっている。図１において、電子部品搭載装置の基台１上には、Ｘ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は電子部品が実装される基板３を搬送し、搬送路２上に設定された実装位置に基板３を位置決めする。搬送路２は、基板３を搬送し位置決めする基板位置決め部となっている。搬送路２の両側には複数のパーツフィーダ５を並設した部品供給部４と、これらの部品供給部４から電子部品を取り出して基板３に搭載する搭載機構が配設されている。
搭載機構について説明する。基台１の右端部および左端部には、それぞれＹ直動機構６およびガイドレール７がＹ方向に配設されている。図２に示すように、Ｙ直動機構６、ガイドレール７は、それぞれ基台１上面にＹ方向に配設されたフレーム１６，２２上に設けられている。Ｙ直動機構６は後述するようにリニアモータによって駆動される直動機構であり、この直動機構によってガイドレール７に左端部をガイドされた移動ビーム８をＹ方向（第１方向）に移動させる。すなわちＹ直動機構６は、リニアモータによって被駆動体である移動ビーム８を第１方向に直線駆動する。移動ビーム８は同様にリニアモータによって駆動されるＸ直動機構を内蔵しており、Ｘ直動機構によって搭載ヘッド９をＸ方向に移動させる。
図２に示すように、搭載ヘッド９は複数の単位搭載ヘッド９ａを備えたマルチタイプの搭載ヘッドであり、各単位搭載ヘッド９ａに備えられた吸着ノズル９ｂによって電子部品を吸着保持する。また搭載ヘッド９には一体的に移動する基板認識カメラ９ｃが設けられており、基板認識カメラ９ｃは搭載ヘッド９とともに基板３上に移動してその位置を認識する。
Ｙ直動機構６のリニアモータの構成について、図３を参照して説明する。図３に示すように、フレーム１６の上面には３つのフレーム部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃが、コ字形状を形成してＹ方向に配設されている。フレーム１５ｂの下面側およびフレーム１５ｃの上面には、それぞれリニアモータの固定子を構成する２列のマグネット部材１４が、水平姿勢で対向して上下２列にＹ方向に沿って配列されている。
移動ビーム８の右端部には駆動伝達部としての垂直な移動プレート１２が結合されており、移動プレート１２の外側の側面には、可動子１３、スライダ１７およびリニアヘッド１９が固着されている。またベースフレーム１６の内側面には、ガイドレール１８およびリニアスケール２０がそれぞれＹ方向に配設されている。そして可動子１３は対向した２
列のマグネット部材１４の間に配置されており、可動子１３は移動プレート１２を介してＹ方向の駆動力を移動ビーム８に伝達する。
スライダ１７はガイドレール１８にＹ方向にスライド自在に嵌合している。ガイドレール１８、スライダ１７および移動プレート１２は、被駆動体である移動ビーム８を第１方向にガイドするガイド部となっている。またリニアヘッド１９はリニアスケール２０と所定間隔で対向した位置にあり、移動ビーム８の移動時にはリニアヘッド１９がリニアスケール２０に沿って移動することにより、Ｙ方向の位置信号を出力する。
次に、リニアモータの推力発生位置と被駆動体の抵抗中心位置との関係について説明する。ここで被駆動体には、移動ビーム８に加えて移動ビーム８とともに移動する移動プレート１２および搭載ヘッド９を含ませている。図３において、可動子１３の中央部に示す点Ｐはリニアモータの推力発生位置（２列のマグネット部材１４と可動子１３との間に作用する磁力の作用中心点）を示している。
またＤ１は、被駆動体（移動ビーム８、移動プレート１２および搭載ヘッド９）の高さ方向の重心位置、すなわち加減速時における慣性抵抗中心位置を示しており、ここに示す例では、移動ビーム８の中心軸に慣性抵抗中心位置Ｄ１が略一致するように各部の配置・重量配分が設定されている。
そして図３に示す例では、推力発生位置Ｐが慣性抵抗中心位置Ｄ１に略一致するように、被駆動体およびリニアモータを配置している。すなわち可動子１３の高さ方向の中心位置と移動ビーム８の中心軸の高さ位置が略一致するように、移動プレート１２における可動子１３の高さ方向位置を設定している。これにより、リニアモータの加減速時において、被駆動体の慣性抵抗中心位置にリニアモータの推力を作用させることができる。
したがって、従来装置において生じていた不具合、すなわちリニアモータによる推力発生位置が移動ビームの慣性抵抗中心位置から大きく離れていることによるねじりモーメントの発生を防止することができる。これにより、移動ビームが変形することによる搭載ヘッドの振れを防止して搭載位置精度を確保することができるとともに、ガイド部への過大負荷を防止して部品寿命を延長することができる。
なお移動ビーム８を移動させる際には、加減速時の慣性抵抗のみならず、スライダ１７がガイドレール１８に沿って摺動することによる摺動抵抗が発生する。そしてこの摺動抵抗の大きさが慣性抵抗の大きさと比較して無視できない場合には、前述の推力発生位置Ｐを、慣性抵抗中心位置に加えて摺動抵抗が作用する位置および摺動抵抗の大きさを考慮して設定する。
すなわち図４に示すように、推力発生位置Ｐが、被駆動体の慣性抵抗中心位置Ｄ１と、ガイド部（スライダ１７およびガイドレール１８）の摺動によって生じる摺動抵抗中心位置Ｄ２との間の合力抵抗中心位置に略一致するように、被駆動体、リニアモータおよびガイド部を配置する。摺動抵抗の大きさは実測によって概略値を求めることが可能であり、この摺動抵抗値と被駆動体の質量と加速度から計算可能な慣性抵抗値とを組み合わせることにより、合力抵抗中心位置を推測することができる。推力発生位置Ｐをこのようにして設定することにより、高速での加減速時においてより安定した動作を実現することができる。
図５、図６は、このような推力発生位置の設定を、上記実施例と異なる構成の移動ビームに対して適用した例を示している。すなわち図５に示す例は、図２において移動ビーム８の片側のみにＹ直動機構６を配設していたのに替えて、移動ビーム８の両側にＹ直動機
構６を配設した例を示している。
また図６は、移動ビーム８へリニアモータの推力を伝達する駆動伝達部として、図２に示す垂直の移動プレート１２に替えてブロック状の移動ブロック１２Ａを用いた例を示している。この例においては、移動ブロック１２Ａの下面に固着したスライダ１７Ａと水平面に配設されたガイドレール１８Ａとで、被駆動体をＹ方向にガイドするガイド部を構成している。
なお本実施の形態では、電子部品実装用装置として電子部品を基板に搭載する電子部品搭載装置の例を示したが、スクリーン印刷装置など電子部品実装ラインを構成する実装用装置にも本発明を適用することができる。
本発明の電子部品搭載装置における直動機構は、加減速時において慣性力による被駆動体へのねじりモーメントの負荷をなくし、搭載位置精度を確保することができるとともに、部品寿命を延長することができるという効果を有し、電子部品搭載装置などの電子部品実装用装置に配設され搭載ヘッドなどの被駆動体を直線駆動する直動機構に有用である。
本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の断面図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置のＹ直動機構の構造説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置のＹ直動機構の構造説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の断面図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の断面図
符号の説明
１ 電子部品搭載装置
２ 搬送路
３ 基板
４ 部品供給部
６ Ｙ直動機構
７、１８ ガイドレール
９ 搭載ヘッド
１３ 可動子
１４ マグネット部材

Claims (3)

  1. 電子部品を基板に実装する実装作業を行う電子部品実装用装置に配設されリニアモータによって被駆動体を第１方向に直線駆動する直動機構であって、前記被駆動体を第１方向にガイドするガイド部と、前記被駆動体を第１方向に駆動するリニアモータとを備え、前記リニアモータの推力発生位置が、前記被駆動体の慣性抵抗中心位置に略一致するように、前記被駆動体およびリニアモータを配置したことを特徴とする電子部品実装用装置の直動機構。
  2. 電子部品を基板に実装する実装作業を行う電子部品実装用装置に配設されリニアモータによって被駆動体を第１方向に直線駆動する直動機構であって、前記被駆動体を第１方向にガイドするガイド部と、前記被駆動体を第１方向に駆動するリニアモータとを備え、前記リニアモータの推力発生位置が、前記被駆動体の慣性抵抗中心位置と前記ガイド部の摺動抵抗中心位置との間に位置するように、前記被駆動体、リニアモータおよびガイド部を配置したことを特徴とする電子部品実装用装置の直動機構。
  3. 前記リニアモータは、前記第１方向に沿って水平姿勢で対向して上下２列に配列された固定子と、前記２列の固定子の間に配置された可動子とを備え、前記可動子は前記被駆動体の側端面に設けられた駆動伝達部を介して第１方向の駆動力を被駆動体に伝達することを特徴とする請求項１または２記載の電子部品実装用装置の直動機構。
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