JP4399124B2 - 電子部品実装機の装着ヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を吸着、装着する吸着ノズルを備えた電子部品実装機の装着ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装機は、半導体チップ等の電子部品を真空吸着する吸着ノズルと、この吸着ノズルを回転自在かつ上下動自在に支持する装着ヘッドとを備え、吸着ノズルを上下動及び回動させ、また、前記装着ヘッドを前後左右方向に移動させることにより、回路基板上の所定位置に電子部品を位置決めし、装着する装置である。
電子部品実装機においては、回路基板への電子部品の正確かつ素早い装着や、電子部品実装機自体の小型化や消費電力の縮小が要望されている。
前記吸着ノズルの上下動及び回動は、例えば、装着ヘッドが備えるリニアモータ（リニア３相コイルモータやボイスコイルモータ等）の可動子側にこの吸着ノズルを取り付け、可動子の動作を制御することで行われる。
一般的に、リニアモータの駆動により、リニアモータには熱が発生するが、この熱の影響を受けて装着ヘッド自体に若干量の変形が生じ、吸着ノズルの位置決め精度が悪化する場合がある。
従って、駆動時の熱の発生を抑えたリニアモータが要求されている。
【０００３】
また、上述のリニアモータから生じる熱を冷却するための冷却装置を備えた装着ヘッドが提案されている。
例えば、図７に示すように、特開平１１−３０７９９３号公報に開示された装着ヘッド１００は、複数のボイスコイルモータ１０１が連接され、各ボイスコイルモータ１０１の側面部分が、銅板等の熱伝導性の良い伝熱板１０２で覆われた構造を備えている。また、伝熱板１０２の一部は、側方に延出しており、この側方に延出した部分（延長部１０２ａ）に複数の通気孔１０２ｃが形成されると共に、ファンモータ１０３が取り付けられている。
従って、ファンモータ１０３を駆動させることにより、伝熱板１０２を介してボイスコイルモータ１０１の放熱を行うことができる。また、ファンモータ１０３により送られる空気が通気孔１０２ｃを通過する際に、延長部１０２ａを良好に冷却し、ボイスコイルモータ１０１をさらに効果的に冷却することができる。
なお、装着ヘッド１００は、２つの回転型モータ１０４を備えており、この回転型モータ１０４を駆動させることにより、駆動プーリ１０５、タイミングベルト１０６、従動プーリ１０７を介して、装着ノズル１０８を回転させる構造となっている。また、装着ヘッド１０８は、Ｘ軸ブロック１０９を介して、電子部品実装機が備えるＸＹ駆動装置により、ＸＹ方向の任意の位置に移動可能に支持されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような構造を備える装着ヘッド１００では、ファンモータ１０３を装着ヘッド１００側に取り付ける必要がある。従って、装着ヘッド１００全体の重量が増加し、装着ヘッド１００がＸＹ駆動装置に及ぼす慣性負荷が増大し、ＸＹ駆動加速度が遅くなり、生産性が低下するという問題や、ＸＹ駆動装置の位置決め精度が悪化するという問題があった。
また、ファンモータ１０３を取り付けるためのスペースを確保する必要があり、装着ヘッド１００の小型化、ひいては電子部品実装機の小型化が困難になるという問題があった。
また、ファンによる冷却は、装着ヘッド１００周辺の空気を送風するのみであるため、十分な冷却効果が得られないという問題や、ファンモータ１０３の駆動用電力を必要とするという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上述の事情を考慮したものであり、電子部品実装作業中におけるリニアモータからの熱の発生を抑えると共に、発生した熱を効率的に冷却することで、電子部品装着精度を維持し、電子部品実装作業のコストを抑えることができる電子部品実装機の装着ヘッドを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１記載の電子部品実装機の装着ヘッド（１０）は、電子部品（Ｄ）を負圧空気で真空吸着し、回路基板上の所定位置に装着する吸着ノズル（２０）と、該吸着ノズルを、吸着ノズルの軸方向に移動させる円筒型リニアモータ（４０）とを備え、前記円筒型リニアモータが、前記軸方向に沿って筒状に配設される固定子としてのコイル（４２）と、前記コイルの内部を前記軸方向に移動する可動子としてのマグネット（４１）と、前記マグネットに挿通されると共に下端部において前記吸着ノズルと接合する中空シャフト（Ｓ）とを備える電子部品実装機の装着ヘッドであって、前記マグネットの移動範囲のうちの前記マグネットの移動開始区間及び移動停止区間となる加減速領域（Ａ）に対応する部分に配設されるコイル（４２ａ）の巻き数に対して、前記マグネットの移動範囲のうちの前記マグネットの移動開始区間と移動停止区間との間のほぼ定速で移動する定速領域（Ｂ）に対応する部分に配設されるコイル（４２ｂ）の巻き数が少なくなっていることを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、円筒型リニアモータのコイルのうち、定速領域に対応する部分に配設されるコイルの巻数が、加減速領域に対応する部分に配設されるコイルの巻き数に対して少なくなっている。従って、マグネットの加減速領域でのモータ推力を維持できる一方で、定速領域でのモータ推力を抑え、定速領域における電気的発熱量を最小限に抑制でき、電子部品実装機の装着ヘッドの省電力化と高精度化を実現できる。
【０００８】
請求項２記載の電子部品実装機の装着ヘッドは、請求項１記載の電子部品実装機の装着ヘッドであって、前記マグネットの定速領域に対応する部分に配設される前記コイルの線径が、前記マグネットの加速領域に対応する部分に配設される前記コイルの線径に対して大きくなっていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、請求項１と同様の効果が得られると共に、定速領域におけるコイルの線径を、加減速領域におけるコイルの線径に対して大きくしているので、定速領域のコイル抵抗値が加減速領域に比べて小さくなっているので、発熱量を抑制できる。
【００１０】
請求項３記載の電子部品実装機の装着ヘッドは、電子部品を真空吸着し、回路基板上の所定位置に装着する吸着ノズルと、該吸着ノズルを、吸着ノズルの軸方向に移動させる円筒型リニア３相コイルモータとを備え、前記円筒型リニア３相コイルモータが、前記軸方向に沿って筒状に配設される固定子としてのコイルと、前記コイルの内部を吸着ノズルの軸方向に移動する可動子としてのマグネットと、前記マグネットに挿通されると共に下端部において前記吸着ノズルと接合する中空シャフトとを備える電子部品実装機の装着ヘッドであって、前記マグネットの移動範囲に該マグネットの移動開始区間及び移動停止区間となる加減速領域と、前記マグネットの移動開始区間と移動停止区間との間のほぼ定速で移動する定速領域とが有り、前記マグネットの移動範囲に沿ってコイルが並んで配置されるとともに、前記定速領域に、前記加減速領域に並んで配置されたコイル同士の間隔と同じ距離かつ可動子磁石の長さの間隔でコイルの配置されていない空隙部（４２ｃ）が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、マグネットの加減速領域でのモータ推力を維持できる一方で、定速領域でのモータ推力を抑え、定速領域における電気的発熱量を最小限に抑制でき、電子部品実装機の装着ヘッドの省電力化と高精度化を実現できる。
また、加減速領域及び定速領域のコイルの巻数や、線径を変える必要が無いので、加減速領域に配置されるコイルと、定速領域に配置されるコイルを同じ物を使用可能なことと、コイルを接続する必要が無いため装着ヘッド製造の作業性が向上する。
【００１２】
請求項４記載の電子部品実装機の装着ヘッドは、電子部品を真空吸着し、回路基板上の所定位置に装着する吸着ノズルと、該吸着ノズルを、吸着ノズルの軸方向に移動させる円筒型ボイスコイルモータとを備え、前記円筒型ボイスコイルモータが、前記軸方向に沿って筒状に配設される固定子としてのコイルと、前記コイルの内部を吸着ノズルの軸方向に移動する可動子としてのマグネットと、前記マグネットに挿通されると共に下端部において前記吸着ノズルと接合する中空シャフトとを備える電子部品実装機の装着ヘッドであって、前記マグネットの移動範囲に該マグネットの移動開始区間及び移動停止区間となる加減速領域と、前記マグネットの移動開始区間と移動停止区間との間のほぼ定速で移動する定速領域とが有り、前記マグネットの移動範囲に沿ってコイルが並んで配置されるとともに、前記定速領域に、前記加減速領域に並んで配置された可動子磁石の長さより短い距離かつ可動子磁石の長さの間隔でコイルの配置されていない空隙部が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、マグネットの加減速領域でのモータ推力を維持できる一方で、定速領域でのモータ推力を抑え、定速領域における電気的発熱量を最小限に抑制でき、電子部品実装機の装着ヘッドの省電力化と高精度化を実現できる。
また、加減速領域及び定速領域のコイルの巻数や、線径を変える必要が無いので、加減速領域に配置されるコイルと、定速領域に配置されるコイルを同じ物を使用可能なことと、コイルを接続する必要が無いため装着ヘッド製造の作業性が向上する。
【００１４】
請求項５記載の電子部品実装機の装着ヘッドは、請求項１〜４のいずれか一つに記載の電子部品実装機の装着ヘッドであって、前記吸着ノズルを前記軸回りに回転させるための回転型モータ（５０）を備え、前記回転型モータの回転軸を、前記軸上に配設することを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、請求項１〜４のいずれかひとつと同様の効果が得られると共に、前記吸着ノズルを前記軸回りに回転させるための回転型モータの回転軸を前記軸上に配設するので、吸着ノズルの回転又は上下動を駆動するための動力の伝達系を、少数の伝達要素により構成することができ、かつタイミングベルトやボールねじが不要となるので、吸着ノズルの位置決め精度を向上させることができる。
【００１６】
請求項６記載の電子部品実装機の装着ヘッドは、請求項１〜５のいずれか一つに記載の電子部品実装機の装着ヘッドであって、前記吸着ノズルに負圧空気を発生させる真空発生装置（６０）を備え、前記真空発生装置が、前記装着ヘッドに対向して配設される空気吐出口（６３）を備え、負圧空気を発生させる際に生じる圧縮空気を前記空気吐出口から装着ヘッドに対して噴射することを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の電子部品実装機の装着ヘッドは、請求項１〜５のいずれか一つと同様の効果を得られると共に、吸着ノズルに負圧空気を発生させるための圧縮空気を利用して、吸着ノズルを駆動させる装着ヘッドを冷却するので、従来のように、例えば、ファンモータや伝熱板等の装置を別途設ける必要が無くなる。また、装着ヘッドを軽量な構造にでき、装着ヘッド自体を移動させるための装置に及ぼす慣性負荷が減少し、移動スピードが向上する。また、ファンモータ等を駆動するための電力が必要無くなり、省電力化を図ることができる。
また、圧縮空気が大気中に解放される際には、断熱降下により温度が低下するため、通常のファンによる冷却に比べて冷却効果が高い。
また、装着ヘッドの小型化、ひいては電子部品装着装置の小型化が可能となり、装着ヘッドの移動範囲を大きくすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
[第一の実施の形態]
以下、本発明にかかる電子部品実装機の装着ヘッド１０（以下、単に「装着ヘッド１０」という。）を図面に基づいて説明する。
なお、電子部品実装機とは、コンベヤ等の基板搬送装置により所定位置まで搬送された回路基板に対して、装着ヘッド１０が備える吸着ノズル２０が電子部品供給部から電子部品Ｄを真空吸着した後、ＸＹ駆動装置を作動させることにより基板上の所定位置に移動し、回路基板に電子部品Ｄを装着する装置である。
なお、符号ＥはＸＹ駆動装置のＸ軸ブロックを示し、このＸ軸ブロックＥと装着ヘッド１０は、連結プレートＰを介して接合されている。また、図面は発明が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、従って発明を図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、上下方向とは、後述する円筒型リニアモータ４０の駆動による吸着ノズル２０の移動方向（図２を参照）をさす。
【００１９】
装着ヘッド１０は、図１及び図２に示すように、吸着ノズル２０、リニアロータリモータ３０（円筒型リニアモータ４０と回転型モータ５０が一体に形成されたもの）、真空発生装置６０、電磁弁７０、圧縮空気供給源８０（図３を参照）及びこれら各装置同士を連結するための配管９０等から概略構成される。
そして、円筒型リニアモータ４０の可動軸としての機能と回転型モータ５０の回転軸としての機能を備えた中空シャフトＳと、吸着ノズル２０とが、それぞれの内部において気密を維持した状態で同軸上に配設される。
そして、これら円筒型リニアモータ４０及び回転型モータ５０の駆動を制御することにより、吸着ノズル２０の上下動及び回動を制御する構造となっている。
【００２０】
円筒型リニアモータ４０は、マグネット可動型リニアサーボモータであり、可動子としてのマグネット４１、固定子としてのコイル４２、中空シャフトＳ、スケール４３、ガイド機構４４等を備える。
円筒型リニアモータ４０の中空シャフトＳは、上述のように、その下端部分において、吸着ノズル２０と接合している。また、中空シャフトＳにはマグネット４１が配設されている。そして、中空シャフトＳは、ガイド機構４４により回転及び上下動自在に支持されている。
円筒型リニアモータ４０の筐体となるケース３１の内周側には、図４に示すように、Ｕ、Ｖ、Ｗ相からなるいわゆる３相コイル４２が軸方向に沿って連接されている。
【００２１】
ここで、円筒型リニアモータ４０の内部におけるマグネット４１の上下方向への移動範囲のうち、マグネット４１の移動開始区間及び移動停止区間をマグネット４１の加減速領域Ａとし、マグネット４１の上下方向への移動範囲のうち、前記移動開始区間と移動停止区間との間の領域、つまり、マグネット４１がほぼ定速で移動する領域を定速領域Ｂとする。なお、一般的に加減速領域Ａにおいては、マグネット４１、ひいては吸着ノズル２０を加速及び停止させるために、大きなモータ推力が必要となるが、定速領域Ｂにおいては、加減速領域Ａで必要となるモータ推力と比較して小さなモータ推力で足りる。
そして、前記コイル４２のうち、定速領域Ｂに対応する部分に配設されるコイル４２ｂの巻き数が、加減速領域Ａに対応する部分に配設されるコイル４２ａの巻き数に対して少なくなっている。
【００２２】
なお、図４においては理解を容易にするために、コイル４２ａ及び４２ｂの一部のみを図示している。
円筒型リニアモータ４０の外枠を構成するケース３１は、回転型モータ５０のケース３１と一体に形成されている。なお、回転型モータ５０と円筒型リニアモータ４０それぞれのケースを別体として形成しても良い。
吸着ノズル２０の上下方向の位置を検出するため、吸着ノズル２０と一体に上下動可能なスケール４３が配設されている。そして、円筒型リニアモータ４０の駆動制御は、制御装置（図示せず）が、このスケール４３から送信される出力信号に基づいて行なう。
【００２３】
回転型モータ５０は、永久磁石同期形サーボモータであり、可動子としてのマグネット５１、固定子としてのコイル５２、中空シャフトＳ、スケール５３等から概略構成される。
マグネット４１は中空シャフトＳに固定されており、中空シャフトＳは軸受５４により回転及び上下動自在に支持されている。
中空シャフトＳの上端部分には、回転継手９１が回動可能に接続されている。
吸着ノズル２０の軸回りの位置を検出するため、吸着ノズル２０と一体に回転可能なスケール５３が配設されている。そして、回転型モータ５０の駆動制御は、制御装置（図示せず）が、このスケール５３から送信される出力信号に基づいて行なう。
装着ヘッド１０が以上のような構造を備えることにより、回転型モータ５０の駆動により中空シャフトＳが軸回りに回転すると、吸着ノズル２０がこの中空シャフトＳと一体に回転する。一方、円筒型リニアモータ４０の駆動によって、中空シャフトＳが軸回りに回転しているといないとにかかわらず、中空シャフトＳは上下動し、吸着ノズル２０がこの中空シャフトＳと一体に上下動する。
【００２４】
真空発生装置６０は負圧空気を発生させ、この負圧空気を利用して前記吸着ノズル２０に電子部品Ｄを真空吸着させると共に、装着ヘッド１０を冷却するための装置である。
真空発生装置６０は、三股状に形成される空気供給口６１、負圧供給口６２、空気吐出口６３を備え、その内部にオリフィス弁（図示せず）を備える。
空気供給口６１は、配管９０を介して電磁弁７０、さらにはコンプレッサー等の圧縮空気供給源８０と接続している。
電磁弁７０は、予め設定された部品吸着に関するプログラムにより所定のタイミングで通電され、圧縮空気供給源８０からの圧縮空気の供給をＯＮ−ＯＦＦ制御可能となっている。
【００２５】
負圧供給口６２は、可撓性を備えた配管９０を介して回転継手９１と接合しており、回転継手９１は中空シャフトＳと接続している。なお、上述のように、回転継手９１は中空シャフトＳに対して回転自在となる構造を備えており、また、配管９０は可撓性を備えているので、中空シャフトＳは、これら回転継手９１及び配管９０により、その回転及び上下動が規制されることは無い。
空気吐出口６３は、リニアロータリモータ３０のケース３１の外周面に対向する位置に配設される。
【００２６】
つぎに、本実施の形態で示した電子部品実装機の装着ヘッド１０の動作について説明する。
まず、ＸＹ駆動装置の駆動により、装着ヘッド１０が電子部品供給部まで移動する。そして、円筒型リニアモータ４０に駆動命令が出され、吸着ノズル２０を停止状態から下方への加速を伴いつつ移動させていく。この時点では、円筒型リニアモータ４０のマグネット４１は、加減速領域Ａ内に位置している。
次に、吸着ノズル２０は一定の速度を維持した状態となる。この時点では、マグネット４１は定速領域Ｂ内に位置している。
そして、円筒型リニアモータ４０に停止命令が出され、吸着ノズル２０を減速させていく。この時点では、円筒型リニアモータ４０のマグネット４１は加減速領域Ａに位置している。
【００２７】
そして、吸着ノズル２０が停止した状態で、吸着ノズル２０に電子部品Ｄを吸着させる。
この際には、まず、所定のプログラムに従って、電磁弁７０の通電を制御し、圧縮空気供給源８０から圧縮空気を供給させる。
供給された圧縮空気は、電磁弁７０を通過し、真空発生装置６０の内部に至る。ここで、真空発生装置６０の内部にはオリフィス弁が配設されているため、負圧供給口６２において負圧による吸入動作が起こり、負圧供給口６２に接続されている配管９０及び中空シャフトＳを介して、吸着ノズル２０内部が負圧状態となる。そして、吸着ノズル２０内部の負圧を利用して電子部品Ｄを真空吸着する。
この時に、圧縮空気は真空発生装置６０の空気吐出口６３から外部に排出され、リニアロータリモータ３０の外周側に設けられた冷却フィン３２を通じてリニアロータリモータ３０全体が冷却される。
その後、装着ヘッド１０を上方に移動させ、装着ヘッド１０を回路基板上の所定位置に移動した後、再び吸着ノズル２０を下降させ、吸着ノズル２０の真空吸着を解除することで、回路基板の所定位置に電子部品Ｄが装着されることになる。なお、この動作については周知であるため説明を省略する。また、必要に応じて、回転型モータ５０の駆動を制御することで、吸着ノズル２０の軸回りの位置決めを行なうものとする。
【００２８】
本実施の形態で示した電子部品実装機の装着ヘッド１０によれば、リニアロータリモータ３０を構成する円筒型リニアモータ４０のコイル４２のうち、定速領域Ｂに対応する部分に配設されるコイル４２ｂの巻数が、加減速領域Ａに対応する部分に配設されるコイル４２ａの巻き数に対して少なくなっている。従って、マグネット４１の加減速領域Ａでのモータ推力を維持できる一方で、定速領域Ｂでのモータ推力を抑え、定速領域Ｂにおける電気的発熱量を最小限に抑制でき、電子部品実装機の装着ヘッド１０の省電力化と高精度化を実現できる。
また、吸着ノズル２０内部を負圧状態にするための圧縮空気を利用して、吸着ノズル２０を駆動させる装着ヘッド１０を冷却するので、従来のように、例えば、ファンモータや伝熱板等の装置を別途設ける必要が無くなる。従って、装着ヘッド１０を軽量な構造にでき、装着ヘッド１０がＸＹ駆動装置に及ぼす慣性負荷が減少し、ＸＹ駆動加速度が早くなり、生産性を向上できる。また、ＸＹ駆動装置の位置決め精度を向上できる。また、ファンモータ駆動用電力が必要無くなり、省電力化を図ることができる。
【００２９】
また、圧縮空気が大気中に解放される際には、断熱降下により温度が低下するため、通常のファンによる冷却に比べて冷却効果が高い。
また、装着ヘッド１０の小型化、ひいては電子部品実装機の小型化が可能となり、装着ヘッド１０の移動範囲を大きくすることができる。
また、部品吸着動作と、リニアロータリモータ３０の上下動のタイミングがほぼ一致するので、圧縮空気吐出時とモータ駆動時、即ち、発熱のタイミングとが一致することになり、高い冷却効率を得ることができる。
また、通常の吸着プログラムを利用して吐出動作を制御すれば良く、装着ヘッド１０を冷却するためのプログラムを新たに作成する必要がない。
【００３０】
なお、図４に示すように、定速領域Ｂに対応する部分に配設されるコイル４２ｂの巻数を、加減速領域Ａに対応する部分に配設されるコイル４２ａの巻き数に対して少なくした状態で、さらに、図５に示すように、定速領域Ｂにおけるコイル４２ｂの線径を、加減速領域Ａにおけるコイル４２ａの線径に対して大きいものとすることで、定速領域Ｂのコイル抵抗値が加減速領域Ａに比べて小さくなることにより、発熱量をさらに抑制できる。
また、本実施の形態においては、リニアロータリモータ３０が、円筒型リニアモータ４０と、回転型モータ５０を一つのケース３１内に格納した構造を備えるものとしたが、これに限らず、例えば、吸着ノズル２０の軸回りの回転を、円筒型リニアモータ４０の外部に配設したモータで行うものとしても良い。
また、円筒型リニアモータ４０が３相コイル４２から構成されるものとしたが、これに限らず、例えば、二相のコイルや、四相以上のから構成されるものとしても良い。
【００３１】
[第二の実施の形態]
次に、第二の実施の形態について、図６を用いて説明する。
なお、以下の説明において、上記第一の実施の形態と同様の構成となる部分については同一の符号を用いるものとする。
第一の実施の形態と異なるのは、定速領域Ｂに、コイル４２ｂが配置されていない空隙部４２ｃが設けられている点である。なお、本実施の形態においてコイル４２ｂが配置されていない空隙部４２ｃは、リニア３相コイルモータの場合、前記定速領域Ｂに並んで配置されたコイル同士の間隔と同じ距離かつ可動子磁石の長さの間隔で、ボイスコイルモータの場合、前記定速領域Ｂに並んで配置された可動子磁石の長さより短い距離かつ可動子磁石の長さの間隔で配置される。
【００３２】
本実施の形態に示した装着ヘッド１０によれば、マグネット４１の加減速領域Ａでのモータ推力を維持できる一方で、定速領域Ｂでのモータ推力を抑え、定速領域Ｂにおける電気的発熱量を抑制でき、電子部品実装機の装着ヘッド１０の省電力化と高精度化を実現できる。
また、加減速領域Ａ及び定速領域Ｂのコイル４２ａ及び４２ｂの巻数や、線径を変える必要が無いので、加減速領域Ａに配置されるコイル４２ａと、定速領域Ｂに配置されるコイル４２ｂを同じ物を使用可能なことと、コイルを接続する必要が無いため装着ヘッド１０製造の作業性が向上する。
なお、定速領域Ｂに対応する部分に配設されるコイル４２ｂの巻数を、加減速領域Ａに対応する部分に配設されるコイル４２ａの巻き数に対して少なくしても良く、また、定速領域Ｂにおけるコイル４２ｂの線径を、加減速領域Ａにおけるコイル４２ａの線径に対して大きいものとしても良い。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、円筒型リニアモータのコイルのうち、定速領域に対応する部分に配設されるコイルの巻数が、加減速領域に対応する部分に配設されるコイルの巻き数に対して少なくなっている。従って、マグネットの加減速領域でのモータ推力を維持できる一方で、定速領域でのモータ推力を抑え、定速領域における電気的発熱量を最小限に抑制でき、電子部品実装機の装着ヘッドの省電力化と高精度化を実現できる。
【００３４】
請求項２記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、請求項１と同様の効果が得られると共に、定速領域におけるコイルの線径を、加減速領域におけるコイルの線径に対して大きくしているので、定速領域のコイル抵抗値が加減速領域に比べて小さくなることにより、発熱量を抑制できる。
【００３５】
請求項３記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、マグネットの加減速領域でのモータ推力を維持できる一方で、定速領域でのモータ推力を抑え、定速領域における電気的発熱量を最小限に抑制でき、電子部品実装機の装着ヘッドの省電力化と高精度化を実現できる。
また、加減速領域及び定速領域のコイルの巻数や、線径を変える必要が無いので、加減速領域に配置されるコイルと、定速領域に配置されるコイルを同じ物を使用可能なことと、コイルを接続する必要が無いため装着ヘッド製造の作業性が向上する。
【００３６】
請求項４記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、マグネットの加減速領域でのモータ推力を維持できる一方で、定速領域でのモータ推力を抑え、定速領域における電気的発熱量を最小限に抑制でき、電子部品実装機の装着ヘッドの省電力化と高精度化を実現できる。
また、加減速領域及び定速領域のコイルの巻数や、線径を変える必要が無いので、加減速領域に配置されるコイルと、定速領域に配置されるコイルを同じ物を使用可能なことと、コイルを接続する必要が無いため装着ヘッド製造の作業性が向上する。
【００３７】
請求項５記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、請求項１〜４のいずれかひとつと同様の効果が得られると共に、前記吸着ノズルを前記軸回りに回転させるための回転型モータの回転軸を前記軸上に配設するので、吸着ノズルの回転又は上下動を駆動するための動力の伝達系を、少数の伝達要素により構成することができ、かつタイミングベルトやボールねじが不要となるので、吸着ノズルの位置決め精度を向上させることができる。
【００３８】
請求項６記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、請求項１〜５のいずれか一つと同様の効果を得られると共に、吸着ノズルに負圧空気を発生させるための圧縮空気を利用して、吸着ノズルを駆動させる装着ヘッドを冷却するので、従来のように、例えば、ファンモータや伝熱板等の装置を別途設ける必要が無くなる。また、装着ヘッドを軽量な構造にでき、装着ヘッド自体を移動させるための装置に及ぼす慣性負荷が減少し、移動スピードが向上する。また、ファンモータ等を駆動するための電力が必要無くなり、省電力化を図ることができる。
また、圧縮空気が大気中に解放される際には、断熱降下により温度が低下するため、通常のファンによる冷却に比べて冷却効果が高い。
また、装着ヘッドの小型化、ひいては電子部品装着装置の小型化が可能となり、装着ヘッドの移動範囲を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施の形態にかかる電子部品実装機の装着ヘッドを示す要部斜視図である。
【図２】装着ヘッドの構造を示す断面図である。
【図３】装着ヘッドによる真空発生方法及び圧縮空気吐出方法を示す図面である。
【図４】円筒型リニアモータの構造を示す要部縦断面図である。
【図５】円筒型リニアモータの構造を示す要部縦断面図である。
【図６】第二の実施の形態にかかる円筒型リニアモータの構造を示す要部縦断面図である。
【図７】従来の電子部品実装機の装着ヘッドを示す要部斜視図である。
【符号の説明】
Ａ 加減速領域
Ｂ 定速領域
Ｄ 電子部品
Ｓ 中空シャフト
１０ 装着ヘッド
２０ 吸着ノズル
４０ 円筒型リニアモータ
４１ マグネット
４２ コイル
４２ａ コイル
４２ｂ コイル
４２ｃ 空隙部
５０ 回転型モータ
６０ 真空発生装置
６３ 空気吐出口
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を吸着、装着する吸着ノズルを備えた電子部品実装機の装着ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装機は、半導体チップ等の電子部品を真空吸着する吸着ノズルと、この吸着ノズルを回転自在かつ上下動自在に支持する装着ヘッドとを備え、吸着ノズルを上下動及び回動させ、また、前記装着ヘッドを前後左右方向に移動させることにより、回路基板上の所定位置に電子部品を位置決めし、装着する装置である。
電子部品実装機においては、回路基板への電子部品の正確かつ素早い装着や、電子部品実装機自体の小型化や消費電力の縮小が要望されている。
前記吸着ノズルの上下動及び回動は、例えば、装着ヘッドが備えるリニアモータ（リニア３相コイルモータやボイスコイルモータ等）の可動子側にこの吸着ノズルを取り付け、可動子の動作を制御することで行われる。
一般的に、リニアモータの駆動により、リニアモータには熱が発生するが、この熱の影響を受けて装着ヘッド自体に若干量の変形が生じ、吸着ノズルの位置決め精度が悪化する場合がある。
従って、駆動時の熱の発生を抑えたリニアモータが要求されている。
【０００３】
また、上述のリニアモータから生じる熱を冷却するための冷却装置を備えた装着ヘッドが提案されている。
例えば、図７に示すように、特開平１１−３０７９９３号公報に開示された装着ヘッド１００は、複数のボイスコイルモータ１０１が連接され、各ボイスコイルモータ１０１の側面部分が、銅板等の熱伝導性の良い伝熱板１０２で覆われた構造を備えている。また、伝熱板１０２の一部は、側方に延出しており、この側方に延出した部分（延長部１０２ａ）に複数の通気孔１０２ｃが形成されると共に、ファンモータ１０３が取り付けられている。
従って、ファンモータ１０３を駆動させることにより、伝熱板１０２を介してボイスコイルモータ１０１の放熱を行うことができる。また、ファンモータ１０３により送られる空気が通気孔１０２ｃを通過する際に、延長部１０２ａを良好に冷却し、ボイスコイルモータ１０１をさらに効果的に冷却することができる。
なお、装着ヘッド１００は、２つの回転型モータ１０４を備えており、この回転型モータ１０４を駆動させることにより、駆動プーリ１０５、タイミングベルト１０６、従動プーリ１０７を介して、装着ノズル１０８を回転させる構造となっている。また、装着ヘッド１０８は、Ｘ軸ブロック１０９を介して、電子部品実装機が備えるＸＹ駆動装置により、ＸＹ方向の任意の位置に移動可能に支持されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような構造を備える装着ヘッド１００では、ファンモータ１０３を装着ヘッド１００側に取り付ける必要がある。従って、装着ヘッド１００全体の重量が増加し、装着ヘッド１００がＸＹ駆動装置に及ぼす慣性負荷が増大し、ＸＹ駆動加速度が遅くなり、生産性が低下するという問題や、ＸＹ駆動装置の位置決め精度が悪化するという問題があった。
また、ファンモータ１０３を取り付けるためのスペースを確保する必要があり、装着ヘッド１００の小型化、ひいては電子部品実装機の小型化が困難になるという問題があった。
また、ファンによる冷却は、装着ヘッド１００周辺の空気を送風するのみであるため、十分な冷却効果が得られないという問題や、ファンモータ１０３の駆動用電力を必要とするという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上述の事情を考慮したものであり、電子部品実装作業中におけるリニアモータからの熱の発生を抑えると共に、発生した熱を効率的に冷却することで、電子部品装着精度を維持し、電子部品実装作業のコストを抑えることができる電子部品実装機の装着ヘッドを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１記載の電子部品実装機の装着ヘッド（１０）は、電子部品（Ｄ）を負圧空気で真空吸着し、回路基板上の所定位置に装着する吸着ノズル（２０）と、該吸着ノズルを、吸着ノズルの軸方向に移動させる円筒型リニアモータ（４０）とを備え、前記円筒型リニアモータが、前記軸方向に沿って筒状に配設される固定子としてのコイル（４２）と、前記コイルの内部を前記軸方向に移動する可動子としてのマグネット（４１）と、前記マグネットに挿通されると共に下端部において前記吸着ノズルと接合する中空シャフト（Ｓ）とを備える電子部品実装機の装着ヘッドであって、前記マグネットの移動範囲のうちの前記マグネットの移動開始区間及び移動停止区間となる加減速領域（Ａ）に対応する部分に配設されるコイル（４２ａ）の巻き数に対して、前記マグネットの移動範囲のうちの前記マグネットの移動開始区間と移動停止区間との間のほぼ定速で移動する定速領域（Ｂ）に対応する部分に配設されるコイル（４２ｂ）の巻き数が少なくなっていることを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、円筒型リニアモータのコイルのうち、定速領域に対応する部分に配設されるコイルの巻数が、加減速領域に対応する部分に配設されるコイルの巻き数に対して少なくなっている。従って、マグネットの加減速領域でのモータ推力を維持できる一方で、定速領域でのモータ推力を抑え、定速領域における電気的発熱量を最小限に抑制でき、電子部品実装機の装着ヘッドの省電力化と高精度化を実現できる。
【０００８】
請求項２記載の電子部品実装機の装着ヘッドは、請求項１記載の電子部品実装機の装着ヘッドであって、前記マグネットの定速領域に対応する部分に配設される前記コイルの線径が、前記マグネットの加速領域に対応する部分に配設される前記コイルの線径に対して大きくなっていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、請求項１と同様の効果が得られると共に、定速領域におけるコイルの線径を、加減速領域におけるコイルの線径に対して大きくしているので、定速領域のコイル抵抗値が加減速領域に比べて小さくなっているので、発熱量を抑制できる。
【００１０】
請求項３記載の電子部品実装機の装着ヘッドは、電子部品を真空吸着し、回路基板上の所定位置に装着する吸着ノズルと、該吸着ノズルを、吸着ノズルの軸方向に移動させる円筒型リニア３相コイルモータとを備え、前記円筒型リニア３相コイルモータが、前記軸方向に沿って筒状に配設される固定子としてのコイルと、前記コイルの内部を吸着ノズルの軸方向に移動する可動子としてのマグネットと、前記マグネットに挿通されると共に下端部において前記吸着ノズルと接合する中空シャフトとを備える電子部品実装機の装着ヘッドであって、前記マグネットの移動範囲に該マグネットの移動開始区間及び移動停止区間となる加減速領域と、前記マグネットの移動開始区間と移動停止区間との間のほぼ定速で移動する定速領域とが有り、前記マグネットの移動範囲に沿ってコイルが並んで配置されるとともに、前記定速領域に、前記加減速領域に並んで配置されたコイル同士の間隔と同じ距離かつ可動子磁石の長さの間隔でコイルの配置されていない空隙部（４２ｃ）が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、マグネットの加減速領域でのモータ推力を維持できる一方で、定速領域でのモータ推力を抑え、定速領域における電気的発熱量を最小限に抑制でき、電子部品実装機の装着ヘッドの省電力化と高精度化を実現できる。
また、加減速領域及び定速領域のコイルの巻数や、線径を変える必要が無いので、加減速領域に配置されるコイルと、定速領域に配置されるコイルを同じ物を使用可能なことと、コイルを接続する必要が無いため装着ヘッド製造の作業性が向上する。
【００１２】
請求項４記載の電子部品実装機の装着ヘッドは、電子部品を真空吸着し、回路基板上の所定位置に装着する吸着ノズルと、該吸着ノズルを、吸着ノズルの軸方向に移動させる円筒型ボイスコイルモータとを備え、前記円筒型ボイスコイルモータが、前記軸方向に沿って筒状に配設される固定子としてのコイルと、前記コイルの内部を吸着ノズルの軸方向に移動する可動子としてのマグネットと、前記マグネットに挿通されると共に下端部において前記吸着ノズルと接合する中空シャフトとを備える電子部品実装機の装着ヘッドであって、前記マグネットの移動範囲に該マグネットの移動開始区間及び移動停止区間となる加減速領域と、前記マグネットの移動開始区間と移動停止区間との間のほぼ定速で移動する定速領域とが有り、前記マグネットの移動範囲に沿ってコイルが並んで配置されるとともに、前記定速領域に、前記加減速領域に並んで配置された可動子磁石の長さより短い距離かつ可動子磁石の長さの間隔でコイルの配置されていない空隙部が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、マグネットの加減速領域でのモータ推力を維持できる一方で、定速領域でのモータ推力を抑え、定速領域における電気的発熱量を最小限に抑制でき、電子部品実装機の装着ヘッドの省電力化と高精度化を実現できる。
また、加減速領域及び定速領域のコイルの巻数や、線径を変える必要が無いので、加減速領域に配置されるコイルと、定速領域に配置されるコイルを同じ物を使用可能なことと、コイルを接続する必要が無いため装着ヘッド製造の作業性が向上する。
【００１４】
請求項５記載の電子部品実装機の装着ヘッドは、請求項１〜４のいずれか一つに記載の電子部品実装機の装着ヘッドであって、前記吸着ノズルを前記軸回りに回転させるための回転型モータ（５０）を備え、前記回転型モータの回転軸を、前記軸上に配設することを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、請求項１〜４のいずれかひとつと同様の効果が得られると共に、前記吸着ノズルを前記軸回りに回転させるための回転型モータの回転軸を前記軸上に配設するので、吸着ノズルの回転又は上下動を駆動するための動力の伝達系を、少数の伝達要素により構成することができ、かつタイミングベルトやボールねじが不要となるので、吸着ノズルの位置決め精度を向上させることができる。
【００１６】
請求項６記載の電子部品実装機の装着ヘッドは、請求項１〜５のいずれか一つに記載の電子部品実装機の装着ヘッドであって、前記吸着ノズルに負圧空気を発生させる真空発生装置（６０）を備え、前記真空発生装置が、前記装着ヘッドに対向して配設される空気吐出口（６３）を備え、負圧空気を発生させる際に生じる圧縮空気を前記空気吐出口から装着ヘッドに対して噴射することを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の電子部品実装機の装着ヘッドは、請求項１〜５のいずれか一つと同様の効果を得られると共に、吸着ノズルに負圧空気を発生させるための圧縮空気を利用して、吸着ノズルを駆動させる装着ヘッドを冷却するので、従来のように、例えば、ファンモータや伝熱板等の装置を別途設ける必要が無くなる。また、装着ヘッドを軽量な構造にでき、装着ヘッド自体を移動させるための装置に及ぼす慣性負荷が減少し、移動スピードが向上する。また、ファンモータ等を駆動するための電力が必要無くなり、省電力化を図ることができる。
また、圧縮空気が大気中に解放される際には、断熱降下により温度が低下するため、通常のファンによる冷却に比べて冷却効果が高い。
また、装着ヘッドの小型化、ひいては電子部品装着装置の小型化が可能となり、装着ヘッドの移動範囲を大きくすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
[第一の実施の形態]
以下、本発明にかかる電子部品実装機の装着ヘッド１０（以下、単に「装着ヘッド１０」という。）を図面に基づいて説明する。
なお、電子部品実装機とは、コンベヤ等の基板搬送装置により所定位置まで搬送された回路基板に対して、装着ヘッド１０が備える吸着ノズル２０が電子部品供給部から電子部品Ｄを真空吸着した後、ＸＹ駆動装置を作動させることにより基板上の所定位置に移動し、回路基板に電子部品Ｄを装着する装置である。
なお、符号ＥはＸＹ駆動装置のＸ軸ブロックを示し、このＸ軸ブロックＥと装着ヘッド１０は、連結プレートＰを介して接合されている。また、図面は発明が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、従って発明を図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、上下方向とは、後述する円筒型リニアモータ４０の駆動による吸着ノズル２０の移動方向（図２を参照）をさす。
【００１９】
装着ヘッド１０は、図１及び図２に示すように、吸着ノズル２０、リニアロータリモータ３０（円筒型リニアモータ４０と回転型モータ５０が一体に形成されたもの）、真空発生装置６０、電磁弁７０、圧縮空気供給源８０（図３を参照）及びこれら各装置同士を連結するための配管９０等から概略構成される。
そして、円筒型リニアモータ４０の可動軸としての機能と回転型モータ５０の回転軸としての機能を備えた中空シャフトＳと、吸着ノズル２０とが、それぞれの内部において気密を維持した状態で同軸上に配設される。
そして、これら円筒型リニアモータ４０及び回転型モータ５０の駆動を制御することにより、吸着ノズル２０の上下動及び回動を制御する構造となっている。
【００２０】
円筒型リニアモータ４０は、マグネット可動型リニアサーボモータであり、可動子としてのマグネット４１、固定子としてのコイル４２、中空シャフトＳ、スケール４３、ガイド機構４４等を備える。
円筒型リニアモータ４０の中空シャフトＳは、上述のように、その下端部分において、吸着ノズル２０と接合している。また、中空シャフトＳにはマグネット４１が配設されている。そして、中空シャフトＳは、ガイド機構４４により回転及び上下動自在に支持されている。
円筒型リニアモータ４０の筐体となるケース３１の内周側には、図４に示すように、Ｕ、Ｖ、Ｗ相からなるいわゆる３相コイル４２が軸方向に沿って連接されている。
【００２１】
ここで、円筒型リニアモータ４０の内部におけるマグネット４１の上下方向への移動範囲のうち、マグネット４１の移動開始区間及び移動停止区間をマグネット４１の加減速領域Ａとし、マグネット４１の上下方向への移動範囲のうち、前記移動開始区間と移動停止区間との間の領域、つまり、マグネット４１がほぼ定速で移動する領域を定速領域Ｂとする。なお、一般的に加減速領域Ａにおいては、マグネット４１、ひいては吸着ノズル２０を加速及び停止させるために、大きなモータ推力が必要となるが、定速領域Ｂにおいては、加減速領域Ａで必要となるモータ推力と比較して小さなモータ推力で足りる。
そして、前記コイル４２のうち、定速領域Ｂに対応する部分に配設されるコイル４２ｂの巻き数が、加減速領域Ａに対応する部分に配設されるコイル４２ａの巻き数に対して少なくなっている。
【００２２】
なお、図４においては理解を容易にするために、コイル４２ａ及び４２ｂの一部のみを図示している。
円筒型リニアモータ４０の外枠を構成するケース３１は、回転型モータ５０のケース３１と一体に形成されている。なお、回転型モータ５０と円筒型リニアモータ４０それぞれのケースを別体として形成しても良い。
吸着ノズル２０の上下方向の位置を検出するため、吸着ノズル２０と一体に上下動可能なスケール４３が配設されている。そして、円筒型リニアモータ４０の駆動制御は、制御装置（図示せず）が、このスケール４３から送信される出力信号に基づいて行なう。
【００２３】
回転型モータ５０は、永久磁石同期形サーボモータであり、可動子としてのマグネット５１、固定子としてのコイル５２、中空シャフトＳ、スケール５３等から概略構成される。
マグネット４１は中空シャフトＳに固定されており、中空シャフトＳは軸受５４により回転及び上下動自在に支持されている。
中空シャフトＳの上端部分には、回転継手９１が回動可能に接続されている。
吸着ノズル２０の軸回りの位置を検出するため、吸着ノズル２０と一体に回転可能なスケール５３が配設されている。そして、回転型モータ５０の駆動制御は、制御装置（図示せず）が、このスケール５３から送信される出力信号に基づいて行なう。
装着ヘッド１０が以上のような構造を備えることにより、回転型モータ５０の駆動により中空シャフトＳが軸回りに回転すると、吸着ノズル２０がこの中空シャフトＳと一体に回転する。一方、円筒型リニアモータ４０の駆動によって、中空シャフトＳが軸回りに回転しているといないとにかかわらず、中空シャフトＳは上下動し、吸着ノズル２０がこの中空シャフトＳと一体に上下動する。
【００２４】
真空発生装置６０は負圧空気を発生させ、この負圧空気を利用して前記吸着ノズル２０に電子部品Ｄを真空吸着させると共に、装着ヘッド１０を冷却するための装置である。
真空発生装置６０は、三股状に形成される空気供給口６１、負圧供給口６２、空気吐出口６３を備え、その内部にオリフィス弁（図示せず）を備える。
空気供給口６１は、配管９０を介して電磁弁７０、さらにはコンプレッサー等の圧縮空気供給源８０と接続している。
電磁弁７０は、予め設定された部品吸着に関するプログラムにより所定のタイミングで通電され、圧縮空気供給源８０からの圧縮空気の供給をＯＮ−ＯＦＦ制御可能となっている。
【００２５】
負圧供給口６２は、可撓性を備えた配管９０を介して回転継手９１と接合しており、回転継手９１は中空シャフトＳと接続している。なお、上述のように、回転継手９１は中空シャフトＳに対して回転自在となる構造を備えており、また、配管９０は可撓性を備えているので、中空シャフトＳは、これら回転継手９１及び配管９０により、その回転及び上下動が規制されることは無い。
空気吐出口６３は、リニアロータリモータ３０のケース３１の外周面に対向する位置に配設される。
【００２６】
つぎに、本実施の形態で示した電子部品実装機の装着ヘッド１０の動作について説明する。
まず、ＸＹ駆動装置の駆動により、装着ヘッド１０が電子部品供給部まで移動する。そして、円筒型リニアモータ４０に駆動命令が出され、吸着ノズル２０を停止状態から下方への加速を伴いつつ移動させていく。この時点では、円筒型リニアモータ４０のマグネット４１は、加減速領域Ａ内に位置している。
次に、吸着ノズル２０は一定の速度を維持した状態となる。この時点では、マグネット４１は定速領域Ｂ内に位置している。
そして、円筒型リニアモータ４０に停止命令が出され、吸着ノズル２０を減速させていく。この時点では、円筒型リニアモータ４０のマグネット４１は加減速領域Ａに位置している。
【００２７】
そして、吸着ノズル２０が停止した状態で、吸着ノズル２０に電子部品Ｄを吸着させる。
この際には、まず、所定のプログラムに従って、電磁弁７０の通電を制御し、圧縮空気供給源８０から圧縮空気を供給させる。
供給された圧縮空気は、電磁弁７０を通過し、真空発生装置６０の内部に至る。ここで、真空発生装置６０の内部にはオリフィス弁が配設されているため、負圧供給口６２において負圧による吸入動作が起こり、負圧供給口６２に接続されている配管９０及び中空シャフトＳを介して、吸着ノズル２０内部が負圧状態となる。そして、吸着ノズル２０内部の負圧を利用して電子部品Ｄを真空吸着する。
この時に、圧縮空気は真空発生装置６０の空気吐出口６３から外部に排出され、リニアロータリモータ３０の外周側に設けられた冷却フィン３２を通じてリニアロータリモータ３０全体が冷却される。
その後、装着ヘッド１０を上方に移動させ、装着ヘッド１０を回路基板上の所定位置に移動した後、再び吸着ノズル２０を下降させ、吸着ノズル２０の真空吸着を解除することで、回路基板の所定位置に電子部品Ｄが装着されることになる。なお、この動作については周知であるため説明を省略する。また、必要に応じて、回転型モータ５０の駆動を制御することで、吸着ノズル２０の軸回りの位置決めを行なうものとする。
【００２８】
本実施の形態で示した電子部品実装機の装着ヘッド１０によれば、リニアロータリモータ３０を構成する円筒型リニアモータ４０のコイル４２のうち、定速領域Ｂに対応する部分に配設されるコイル４２ｂの巻数が、加減速領域Ａに対応する部分に配設されるコイル４２ａの巻き数に対して少なくなっている。従って、マグネット４１の加減速領域Ａでのモータ推力を維持できる一方で、定速領域Ｂでのモータ推力を抑え、定速領域Ｂにおける電気的発熱量を最小限に抑制でき、電子部品実装機の装着ヘッド１０の省電力化と高精度化を実現できる。
また、吸着ノズル２０内部を負圧状態にするための圧縮空気を利用して、吸着ノズル２０を駆動させる装着ヘッド１０を冷却するので、従来のように、例えば、ファンモータや伝熱板等の装置を別途設ける必要が無くなる。従って、装着ヘッド１０を軽量な構造にでき、装着ヘッド１０がＸＹ駆動装置に及ぼす慣性負荷が減少し、ＸＹ駆動加速度が早くなり、生産性を向上できる。また、ＸＹ駆動装置の位置決め精度を向上できる。また、ファンモータ駆動用電力が必要無くなり、省電力化を図ることができる。
【００２９】
また、圧縮空気が大気中に解放される際には、断熱降下により温度が低下するため、通常のファンによる冷却に比べて冷却効果が高い。
また、装着ヘッド１０の小型化、ひいては電子部品実装機の小型化が可能となり、装着ヘッド１０の移動範囲を大きくすることができる。
また、部品吸着動作と、リニアロータリモータ３０の上下動のタイミングがほぼ一致するので、圧縮空気吐出時とモータ駆動時、即ち、発熱のタイミングとが一致することになり、高い冷却効率を得ることができる。
また、通常の吸着プログラムを利用して吐出動作を制御すれば良く、装着ヘッド１０を冷却するためのプログラムを新たに作成する必要がない。
【００３０】
なお、図４に示すように、定速領域Ｂに対応する部分に配設されるコイル４２ｂの巻数を、加減速領域Ａに対応する部分に配設されるコイル４２ａの巻き数に対して少なくした状態で、さらに、図５に示すように、定速領域Ｂにおけるコイル４２ｂの線径を、加減速領域Ａにおけるコイル４２ａの線径に対して大きいものとすることで、定速領域Ｂのコイル抵抗値が加減速領域Ａに比べて小さくなることにより、発熱量をさらに抑制できる。
また、本実施の形態においては、リニアロータリモータ３０が、円筒型リニアモータ４０と、回転型モータ５０を一つのケース３１内に格納した構造を備えるものとしたが、これに限らず、例えば、吸着ノズル２０の軸回りの回転を、円筒型リニアモータ４０の外部に配設したモータで行うものとしても良い。
また、円筒型リニアモータ４０が３相コイル４２から構成されるものとしたが、これに限らず、例えば、二相のコイルや、四相以上のから構成されるものとしても良い。
【００３１】
[第二の実施の形態]
次に、第二の実施の形態について、図６を用いて説明する。
なお、以下の説明において、上記第一の実施の形態と同様の構成となる部分については同一の符号を用いるものとする。
第一の実施の形態と異なるのは、定速領域Ｂに、コイル４２ｂが配置されていない空隙部４２ｃが設けられている点である。なお、本実施の形態においてコイル４２ｂが配置されていない空隙部４２ｃは、リニア３相コイルモータの場合、前記定速領域Ｂに並んで配置されたコイル同士の間隔と同じ距離かつ可動子磁石の長さの間隔で、ボイスコイルモータの場合、前記定速領域Ｂに並んで配置された可動子磁石の長さより短い距離かつ可動子磁石の長さの間隔で配置される。
【００３２】
本実施の形態に示した装着ヘッド１０によれば、マグネット４１の加減速領域Ａでのモータ推力を維持できる一方で、定速領域Ｂでのモータ推力を抑え、定速領域Ｂにおける電気的発熱量を抑制でき、電子部品実装機の装着ヘッド１０の省電力化と高精度化を実現できる。
また、加減速領域Ａ及び定速領域Ｂのコイル４２ａ及び４２ｂの巻数や、線径を変える必要が無いので、加減速領域Ａに配置されるコイル４２ａと、定速領域Ｂに配置されるコイル４２ｂを同じ物を使用可能なことと、コイルを接続する必要が無いため装着ヘッド１０製造の作業性が向上する。
なお、定速領域Ｂに対応する部分に配設されるコイル４２ｂの巻数を、加減速領域Ａに対応する部分に配設されるコイル４２ａの巻き数に対して少なくしても良く、また、定速領域Ｂにおけるコイル４２ｂの線径を、加減速領域Ａにおけるコイル４２ａの線径に対して大きいものとしても良い。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、円筒型リニアモータのコイルのうち、定速領域に対応する部分に配設されるコイルの巻数が、加減速領域に対応する部分に配設されるコイルの巻き数に対して少なくなっている。従って、マグネットの加減速領域でのモータ推力を維持できる一方で、定速領域でのモータ推力を抑え、定速領域における電気的発熱量を最小限に抑制でき、電子部品実装機の装着ヘッドの省電力化と高精度化を実現できる。
【００３４】
請求項２記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、請求項１と同様の効果が得られると共に、定速領域におけるコイルの線径を、加減速領域におけるコイルの線径に対して大きくしているので、定速領域のコイル抵抗値が加減速領域に比べて小さくなることにより、発熱量を抑制できる。
【００３５】
請求項３記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、マグネットの加減速領域でのモータ推力を維持できる一方で、定速領域でのモータ推力を抑え、定速領域における電気的発熱量を最小限に抑制でき、電子部品実装機の装着ヘッドの省電力化と高精度化を実現できる。
また、加減速領域及び定速領域のコイルの巻数や、線径を変える必要が無いので、加減速領域に配置されるコイルと、定速領域に配置されるコイルを同じ物を使用可能なことと、コイルを接続する必要が無いため装着ヘッド製造の作業性が向上する。
【００３６】
請求項４記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、マグネットの加減速領域でのモータ推力を維持できる一方で、定速領域でのモータ推力を抑え、定速領域における電気的発熱量を最小限に抑制でき、電子部品実装機の装着ヘッドの省電力化と高精度化を実現できる。
また、加減速領域及び定速領域のコイルの巻数や、線径を変える必要が無いので、加減速領域に配置されるコイルと、定速領域に配置されるコイルを同じ物を使用可能なことと、コイルを接続する必要が無いため装着ヘッド製造の作業性が向上する。
【００３７】
請求項５記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、請求項１〜４のいずれかひとつと同様の効果が得られると共に、前記吸着ノズルを前記軸回りに回転させるための回転型モータの回転軸を前記軸上に配設するので、吸着ノズルの回転又は上下動を駆動するための動力の伝達系を、少数の伝達要素により構成することができ、かつタイミングベルトやボールねじが不要となるので、吸着ノズルの位置決め精度を向上させることができる。
【００３８】
請求項６記載の電子部品実装機の装着ヘッドによれば、請求項１〜５のいずれか一つと同様の効果を得られると共に、吸着ノズルに負圧空気を発生させるための圧縮空気を利用して、吸着ノズルを駆動させる装着ヘッドを冷却するので、従来のように、例えば、ファンモータや伝熱板等の装置を別途設ける必要が無くなる。また、装着ヘッドを軽量な構造にでき、装着ヘッド自体を移動させるための装置に及ぼす慣性負荷が減少し、移動スピードが向上する。また、ファンモータ等を駆動するための電力が必要無くなり、省電力化を図ることができる。
また、圧縮空気が大気中に解放される際には、断熱降下により温度が低下するため、通常のファンによる冷却に比べて冷却効果が高い。
また、装着ヘッドの小型化、ひいては電子部品装着装置の小型化が可能となり、装着ヘッドの移動範囲を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施の形態にかかる電子部品実装機の装着ヘッドを示す要部斜視図である。
【図２】装着ヘッドの構造を示す断面図である。
【図３】装着ヘッドによる真空発生方法及び圧縮空気吐出方法を示す図面である。
【図４】円筒型リニアモータの構造を示す要部縦断面図である。
【図５】円筒型リニアモータの構造を示す要部縦断面図である。
【図６】第二の実施の形態にかかる円筒型リニアモータの構造を示す要部縦断面図である。
【図７】従来の電子部品実装機の装着ヘッドを示す要部斜視図である。
【符号の説明】
Ａ 加減速領域
Ｂ 定速領域
Ｄ 電子部品
Ｓ 中空シャフト
１０ 装着ヘッド
２０ 吸着ノズル
４０ 円筒型リニアモータ
４１ マグネット
４２ コイル
４２ａ コイル
４２ｂ コイル
４２ｃ 空隙部
５０ 回転型モータ
６０ 真空発生装置
６３ 空気吐出口
Claims (6)
- 電子部品を負圧空気で真空吸着し、回路基板上の所定位置に装着する吸着ノズルと、該吸着ノズルを、吸着ノズルの軸方向に移動させる円筒型リニアモータとを備え、前記円筒型リニアモータが、前記軸方向に沿って筒状に配設される固定子としてのコイルと、前記コイルの内部を前記軸方向に移動する可動子としてのマグネットと、前記マグネットに挿通されると共に下端部において前記吸着ノズルと接合する中空シャフトとを備える電子部品実装機の装着ヘッドであって、
前記マグネットの移動範囲のうちの前記マグネットの移動開始区間及び移動停止区間となる加減速領域に対応する部分に配設されるコイルの巻き数に対して、前記マグネットの移動範囲のうちの前記マグネットの移動開始区間と移動停止区間との間のほぼ定速で移動する定速領域に対応する部分に配設されるコイルの巻き数が少なくなっていることを特徴とする電子部品実装機の装着ヘッド。 - 請求項１記載の電子部品実装機の装着ヘッドであって、
前記マグネットの定速領域に対応する部分に配設される前記コイルの線径が、前記マグネットの加減速領域に対応する部分に配設される前記コイルの線径に対して大きくなっていることを特徴とする電子部品実装機の装着ヘッド。 - 電子部品を真空吸着し、回路基板上の所定位置に装着する吸着ノズルと、該吸着ノズルを、吸着ノズルの軸方向に移動させる円筒型リニア３相コイルモータとを備え、前記円筒型リニア３相コイルモータが、前記軸方向に沿って筒状に配設される固定子としてのコイルと、前記コイルの内部を吸着ノズルの軸方向に移動する可動子としてのマグネットと、前記マグネットに挿通されると共に下端部において前記吸着ノズルと接合する中空シャフトとを備える電子部品実装機の装着ヘッドであって、
前記マグネットの移動範囲に該マグネットの移動開始区間及び移動停止区間となる加減速領域と、前記マグネットの移動開始区間と移動停止区間との間のほぼ定速で移動する定速領域とが有り、前記マグネットの移動範囲に沿ってコイルが並んで配置されるとともに、前記定速領域に、前記加減速領域に並んで配置されたコイル同士の間隔と同じ距離かつ可動子磁石の長さの間隔でコイルの配置されていない空隙部が設けられていることを特徴とする電子部品実装機の装着ヘッド。 - 電子部品を真空吸着し、回路基板上の所定位置に装着する吸着ノズルと、該吸着ノズルを、吸着ノズルの軸方向に移動させる円筒型ボイスコイルモータとを備え、前記円筒型ボイスコイルモータが、前記軸方向に沿って筒状に配設される固定子としてのコイルと、前記コイルの内部を吸着ノズルの軸方向に移動する可動子としてのマグネットと、前記マグネットに挿通されると共に下端部において前記吸着ノズルと接合する中空シャフトとを備える電子部品実装機の装着ヘッドであって、
前記マグネットの移動範囲に該マグネットの移動開始区間及び移動停止区間となる加減速領域と、前記マグネットの移動開始区間と移動停止区間との間のほぼ定速で移動する定速領域とが有り、前記マグネットの移動範囲に沿ってコイルが並んで配置されるとともに、前記定速領域に、前記加減速領域に並んで配置された可動子磁石の長さより短い距離かつ可動子磁石の長さの間隔でコイルの配置されていない空隙部が設けられていることを特徴とする電子部品実装機の装着ヘッド。 - 請求項１〜４のいずれか一つに記載の電子部品実装機の装着ヘッドであって、
前記吸着ノズルを前記軸回りに回転させるための回転型モータを備え、
前記回転型モータの回転軸を、前記軸上に配設することを特徴とする電子部品実装機の装着ヘッド。 - 請求項１〜５のいずれか一つに記載の電子部品実装機の装着ヘッドであって、
前記吸着ノズルに負圧空気を発生させる真空発生装置を備え、
前記真空発生装置が、前記装着ヘッドに対向して配設される空気吐出口を備え、負圧空気を発生させる際に生じる圧縮空気を前記空気吐出口から装着ヘッドに対して噴射することを特徴とする電子部品実装機の装着ヘッド。
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