JP4610125B2

JP4610125B2 - 電子部品装着装置

Info

Publication number: JP4610125B2
Application number: JP2001179737A
Authority: JP
Inventors: 毅森山; 哲村西; 修小久保; 郁馬成吉; 助広赤間; 明彦中村; 一郎岡本; 直幸八幡; 洋安西
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2001-06-14
Filing date: 2001-06-14
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2021-06-14
Also published as: JP2002374096A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位相駆動リニアモータを用いた電子部品装着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年プリント基板実装工程での省力化が強く求められている。この要請に応えるべく表面実装に関する技術開発が強力に推進されている。プリント基板の表面実装には、電子部品装着装置（通称チップマウンタ）が用いられる。この電子部品装着装置の小型化、高速化を図るために、ヘッド駆動装置には位相駆動リニアモータが採用されている。かかる従来の電子部品装着装置に採用される位相駆動リニアモータについて図を用いて説明する。
【０００３】
図８は、従来の電子部品装着装置用リニアモータの構成図である。
図８より、従来の電子部品装着装置用リニアモータ１０１は、上サイドヨーク１０２と下サイドヨーク１０３から成るコの字型ヨーク１０４、移動体取り付け部１０８の両面に補強板１０５と共に固着されている中空移動コイル１０６、上記上サイドヨーク１０２と下サイドヨーク１０３の中空移動コイル側の面に並べて配置され界磁磁束を形成する永久磁石１０７とを備える。
【０００４】
コの字型ヨーク１０４は、中空移動コイル１０６の移動（図上矢印Ａの方向）をガイドする部分である。この上サイドヨーク１０２と下サイドヨーク１０３の中空移動コイル側の面には、中空移動コイル１０６の移動方向に整列して永久磁石１０７が配置されている。その極性は、上記矢印方向Ａに見て、対応する位置にある上記上サイドヨーク１０２側の永久磁石１０７と下サイドヨーク１０３側の永久磁石１０７とが、それぞれに同じ方向に磁極が向けられている。
【０００５】
更に、上記矢印方向Ａに見て隣接する全ての永久磁石１０７は、それぞれ反対方向に磁極が向けられている。この永久磁石１０７によってリニアモータの界磁磁束が生成される。
中空移動コイル１０６は、駆動電流が印加された時に上記界磁磁束によって上記矢印方向Ａに駆動されるリニアモータの移動子である。この中空移動コイル１０６の構成について図を用いて詳細に説明する。
【０００６】
図９は、従来の電子部品装着装置用リニアモータの断面図である。
図９に示すように中空移動コイル１０６は、扁平型のコイルであって補強板１０５と共に移動体取り付け部１０８の両面に固着されている。この中空移動コイル１０６では、駆動電流によって励磁される磁束が、永久磁石１０７によって生成される界磁磁束の方向と一致している。次に中空移動コイル１０６の構造について詳細に説明する。
【０００７】
図１０は、中空移動コイルの説明図である。
図１０に示すように中空移動コイル１０６は、補強板１０５を挟んで矢印方向Ａにそれぞれ所定の間隔Ｋ１離れて配置される。この中空移動コイル１０６は、ウエット巻きで作成されている。ウエット巻きとは、巻き線を巻き込んで所定のコイルの形状を形作った巻き線間に、エポキシ樹脂などを浸透させてコイル形状を維持したままで固着させる巻き線方法である。
【０００８】
上記中空移動コイル１０６は、扁平形状なので鉛直方向への強度を補強するために補強板１０５が用いられている。又中空移動コイル１０６の位置決めのために凸部１１０が設けられている。更に、補強板１０５に中空移動コイル１０６を挿入したときに全体として整列した中空移動コイル１０６の水平面に凹凸が出来ないようにコイルの厚さＤ１と等しい深さＤ２の窪みが設けられている。
【０００９】
以上説明したように、従来の電子部品装着装置用リニアモータに用いられる中空移動コイル１０６は、扁平型のコイルである。更に、駆動電流によって励磁される磁束は、永久磁石１０７によって生成される界磁磁束の方向に一致している。この状態で、上記矢印方向Ａに整列して配置されている。かかる構成のリニアモータを採用する従来の電子部品装着装置には、どのような解決課題があるのかについて以下に説明する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
課題１
図１０に示すように中空移動コイル１０６では、Ｌ１部分（通常約８ｍｍ）がリニアモータの推力発生に寄与していないので巻き線の利用効率が悪くなる。その結果所望の推力を得るためにはコイルの容積が大きくなってしまい、結果として電子部品装着装置が大型化してしまう。
【００１１】
課題２
上記のように中空移動コイル１０６が扁平形状なので鉛直方向への強度を補強するために補強板１０５が必要に成ってくる。この補強板１０５は非磁性体なので磁気抵抗が大きく界磁磁束が弱められるため効率が低下する。その結果所望の推力を得るためにはコイルの容積が大きくなってしまい、結果として電子部品装着装置が大型化してしまう。
【００１２】
課題３
中空移動コイル１０６に印加される駆動電流によって発生する磁束の方向が界磁磁束の方向と一致しているので界磁磁束が乱される。即ち回転機器における電機子反作用と同様の現象が発生し、電流対推力のリニアリティが悪くなり制御性が悪化して、ときには振動が発生する場合もある。結果として電子部品装着装置の制御性が悪くなってしまう。
【００１３】
課題４
中空移動コイル１０６に起因する漏洩磁束が大きいため、コの字型ヨーク１０４（図８）内で渦電流が発生して装置の温度上昇を促す。その結果永久磁石１０７（図１）の起磁力が弱まり界磁磁束が小さくなり電子部品装着装置の推力を低下させる。
【００１４】
以上説明した４つの課題が解決されていなかったため、従来の電子部品装着装置は、大型で小推力、かつ、制御性が悪くならざるを得なかった。本発明は、上記課題を解決して、電子部品装着装置の小型化、大推力化、高制御性化を図ることを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の点を解決するため次の構成を採用する。
〈構成１〉
電子部品を吸着して基板に装着する部品吸着ヘッドと、上記部品吸着ヘッドを固定したＸ方向移動体と、上記Ｘ方向移動体をＸ方向に移動自在に支持し駆動するＸ方向リニアモータと、上記Ｘ方向リニアモータを固定したＹ方向移動体と、上記Ｙ方向移動体をＹ方向に移動自在に支持し駆動する一対のＹ方向移動手段と、を備えた電子部品装着装置であって、上記Ｘ方向リニアモータは、それぞれ内側に複数個の永久磁石を配置した上サイドヨーク及び下サイドヨークと、上記上サイドヨーク及び下サイドヨークとの間に介在したセンターヨークと、上記センターヨークに移動可能に巻回すると共にセンターヨークの長手方向に複数個並べて配列され、上記Ｘ方向移動体を固定した中空状のコイル部材を備え、上記永久磁石は、その磁極をそれぞれ対向する上サイドヨーク側の永久磁石と下サイドヨーク側の永久磁石とでは、それぞれ反対方向に向けて配置すると共に、センターヨークの長手方向に沿って隣接する永久磁石同士においては、磁極を相互に反対方向に向けて配置したリニアモータであることを特徴とする電子部品装着装置。
【００１６】
〈構成２〉
構成１において、上記Ｙ方向移動手段は、それぞれ内側に複数個の永久磁石を配置した上サイドヨーク及び下サイドヨークと、上記上サイドヨーク及び下サイドヨークとの間に介在したセンターヨークと、上記センターヨークに移動可能に巻回すると共にセンターヨークの長手方向に複数個並べて配列され、上記Ｙ方向移動体を固定した中空状のコイル部材を備え、上記永久磁石は、その磁極をそれぞれ対向する上サイドヨーク側の永久磁石と下サイドヨーク側の永久磁石とでは、それぞれ反対方向に向けて配置すると共に、センターヨークの長手方向に沿って隣接する永久磁石同士においては、磁極を相互に反対方向に向けて配置したリニアモータであることを特徴とする電子部品装着装置。
【００１７】
〈構成３〉
構成１〜２記載の何れかの電子部品装着装置において、上記リニアモータのコイル部材の移動方向に沿って並ぶ永久磁石４Ｎ（Ｎは整数）個を一組として上記移動方向への位置角が４πに設定されたときに、上記コイル部材は複数個一組とした上記移動方向への長さが上記位置角４πに等しく設定されていることを特徴とする電子部品装着装置。
【００１８】
〈構成４〉
構成１〜３記載の何れかの電子部品装着装置において、上記リニアモータは、４個一組で上記位置角４πに設定された永久磁石と、６個一組で上記位置角４πに等しい長さに設定されたコイル部材とを備え、上記６個一組のコイル部材には、上記コイル部材移動方向に向かって順番に、三相交流のＵ相、―Ｕ相、Ｗ相、―Ｗ相、Ｖ相、―Ｖ相がそれぞれ印加されることを特徴とする電子部品装着装置。
【００１９】
〈構成５〉構成１〜４記載の何れかの電子部品装着装置において、上記リニアモータのコイル部材の移動方向に見て隣接する全ての永久磁石の間に、磁極が上記移動方向に、かつ、相互に反対方向に向けられている永久磁石である補助マグネットが配置されていることを特徴とする電子部品装着装置。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体例を用いて説明する。
〈具体例の構成〉
図１は、本発明に用いられるリニアモータの構成図である。
図１より、本発明に用いられるリニアモータ１は、中空移動コイル（コイル部材）２、上サイドヨーク３、下サイドヨーク４、センターヨーク５、永久磁石６、ヨーク８、移動体取り付け部９とを備える。
【００２１】
上記本発明に用いられるリニアモータ１の詳細説明に入る前に、このリニアモータ１が用いられる本発明の電子部品装着装置について説明する。
図２は、本発明の電子部品装着装置の説明図である。
本発明による電子部品装着装置１１は、図示していない装着部品を真空吸着してプリント基板に装着する部品吸着ヘッド７と、この部品吸着ヘッド７のＹ方向の位置決めを行うＹ方向リニアモータ１２と、このＹ方向リニアモータ１２を支持する２本の支持梁１３と、上記部品吸着ヘッド７のＸ方向の位置決めを行うＸ方向リニアモータ１４と上記部品吸着ヘッド７を固定するＸ方向移動体１７とＸ方向リニアモータ１４を固定するＹ方向移動体１８によって構成される。
【００２２】
さらに、Ｙ方向リニアモータは、その代替え手段として、周知のサーボモータとベルトとの組み合わせ、ないしは、サーボモータとボールネジの組み合わせ、に対してリニアガイドを付加した機構としてもよい。
【００２３】
かかる電子部品装着装置用ヘッド駆動装置１１がベース１５の上に搭載されて電子部品装着装置が構成されている。
尚、図示してないが、電子部品装着装置には、部品吸着ヘッド７を回転自在、かつ上下動自在に支持する吸着ノズルが備えられ装着部品の吸着、及び基板への装着が行われる。又、複数種類の装着部品を蓄える装着部品供給部とプリント基板を搬送するためのコンベア等が備えられている。
【００２４】
図示してないコンベアにより、図示してないプリント基板がベース１５上面の所定の位置まで搬送されてくる。本発明による電子部品装着装置は、Ｘ方向リニアモータ１４とＹ方向リニアモータ１２を駆動して、図示してない装着部品供給部から部品吸着ヘッド７が装着部品を真空吸着する。更に、Ｘ方向リニアモータ１４とＹ方向リニアモータ１２を駆動してプリント基板上の所定の位置に移動して装着部品を装着する。
【００２５】
上記支持梁１３は、ベース１５の上面の両端に図示してないコンベアの搬送方向（Ｘ方向）に対して垂直に、コンベアを跨ぐように設けられる。２個の支持梁１３の上面は水平に、かつ、各支持梁１３の上面同士が同一平面内に収まるように調整されている。支持梁１３の上面には、この支持梁１３上面の長さ方向に、Ｙ方向リニアモータ１２が取り付けられている。Ｙ方向リニアモータ１２には、部品吸着ヘッド７を搭載したＸ方向リニアモータ１４がＹ方向移動体１８に積載され支持されている。
【００２６】
即ち、部品吸着ヘッド７は、Ｙ方向リニアモータ１２によってＹ方向に位置決めされ、更に、Ｘ方向リニアモータ１４によってＸ方向に位置決めされる。結果として部品吸着ヘッド７は、図示してないプリント基板上の所望の位置に位置決めされる。以上で本発明の電子部品装着装置について説明を終了したので再度図１に戻って本発明に用いられるリニアモータ１の構成の詳細について説明する。
【００２７】
中空移動コイル２は、図示していない外部回路によって駆動電流が印加される部分である。駆動電流と、後に説明する永久磁石６が生成する界磁磁束との鎖交よってフレミング左手の法則に基づく推力を発生する部分である。図を用いて詳細に説明する。
【００２８】
図３は、中空移動コイルの説明図である。
図３に示すように、駆動電流によって励磁される磁束の方向Ｘに絶縁スペーサ２２を介して３の整数倍（３×Ｎ）個のコイル部材（３Ａ１、３Ａ２、３Ｂ１、３Ｂ２、３Ｃ１、３Ｃ２）が積層状態に固着されて構成される。このコイル部材（３Ａ１、３Ａ２、３Ｂ１、３Ｂ２、３Ｃ１、３Ｃ２）は、エナメル線等の巻き線を中空部２３を設けた状態に多層巻きして構成される。所定のコイルの形状を形作った後、巻き線間にエポキシ樹脂などが浸透され、コイル形状を維持したままで固着させる。通称ウエット巻きといわれる。尚、駆動電流の相配列については、後に永久磁石６の磁極配列と共に図を用いて説明する。
【００２９】
ここで留意すべき点は以下の通りである。
図９より、従来技術の中空移動コイル１０６は、扁平型のコイルであって補強板１０５と共に移動体取り付け部１０８の両面に固着されている。また、この中空移動コイル１０６では駆動電流によって励磁される磁束は、永久磁石１０７によって生成される界磁磁束の方向と一致している。これに対して本発明に用いられる中空移動コイル２は、駆動電流によって励磁される磁束の方向を後に説明する自己の移動方向（Ｘ方向）に一致させ、かつ、この移動方向に積層状態に並べて配列されている。
【００３０】
上サイドヨーク３及び下サイドヨーク４は、上記中空移動コイル２を挟んで配置され、上記移動方向（Ｘ方向）に延びている部分である。後に説明するセンターヨーク５と共に上記中空移動コイル２を支持する部分である。上サイドヨーク３及び下サイドヨーク４の内側（中空移動コイル２側の面）には、中空移動コイル２の移動方向（Ｘ方向）に並べて後に説明する永久磁石６が並べて配列されている。上サイドヨーク３及び下サイドヨーク４は、通常、断面形状コの字型のヨーク８に一体化されている。このヨーク８が本発明の電子部品装着装置１１（図２）では、Ｙ方向リニアモータ１２（図２）、又は、Ｘ方向リニアモータ１４（図２）として表現されている部分である。
【００３１】
センターヨーク５は、上記中空移動コイル２の中空部２３（図３）に挿通され、上記、上サイドヨーク３及び下サイドヨーク４と共に上記中空移動コイル２の動きを支持して上記移動方向Ｘに延びる部分である。
【００３２】
永久磁石６は、界磁磁束を発生させる永久磁石である。この永久磁石６の極性配列について図を用いて説明する。
図４は、磁極配列説明図である。
図４が示す通り、永久磁石６は、上記移動方向Ｘに見て対応する位置にある、上サイドヨーク側３の永久磁石６と下サイドヨーク側の永久磁石６とが、それぞれ磁極が反対方向に向けられている。
【００３３】
即ち、磁極の極性が反転させて配置されている。更に上記移動方向Ｘにみて隣接する全ての永久磁石６は、それぞれ反対方向に磁極が向けられている。本発明に用いられるリニアモータでは、４個の永久磁石６と６個の中空移動コイル２が１組として構成されている。この理由については後に動作の説明の項で詳細に説明する。
【００３４】
更に、中空移動コイル２は、三相交流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順にプラス方向に（２／３）πずつ位相が進むものと定義する）で同期駆動できるように構成されている。三相交流の相順は、通常の相順と異なり、ここではＵ相、Ｗ相、Ｖ相とさだめている。この理由は、後に動作の項で詳細に説明するが、各相の位相差を（４／３）πに定めたことによる。図４に示すようにコイル部材３Ａ１に＋Ｕ相、コイル部材３Ａ２に−Ｕ相、コイル部材３Ｂ１に＋Ｗ相、コイル部材３Ｂ２に−Ｗ相、コイル部材３Ｃ１に＋Ｖ相、コイル部材３Ｃ２に−Ｖ相、が、それぞれ供給される。
【００３５】
センターヨーク５は、上記中空移動コイル２の中空部２３（図３）に挿通され、上記、上サイドヨーク３及び下サイドヨーク４と共に上記中空移動コイル２の動きを支持し上記移動方向Ｘに延びる部分である。移動体取り付け部９は、部品吸着ヘッド７を取り付ける部分である。以上で本発明に用いられるリニアモータ１の構成の説明を終了したので、次に動作について説明する。
【００３６】
〈具体例の動作〉
図５は、リニアモータの動作原理説明図（その１）である。図４で説明したように、本発明に用いられるリニアモータは、４個の永久磁石６と６個のコイル部材を動作単位として構成されている。ここでは基本原理を説明するために図５に示すように永久磁石６を６−２〜６−５の４個（又は６−８〜６−１１の４個）と、一体となって移動する３個のコイル部材（３Ａ１、３Ｂ１、３Ｃ１）を一組の動作単位としている。
【００３７】
図に示す通り、永久磁石６−３から出力された磁束はセンターヨーク５を経由して、永久磁石６−２、あるいは、永久磁石６−２乃至永久磁石６−４に入力される。又永久磁石６−９から出力された磁束はセンターヨーク５を経由して、永久磁石６−８、あるいは、永久磁石６−８、乃至永久磁石６−１０に入力される。同様にして永久磁石６−５から出力された磁束はセンターヨーク５を経由して、永久磁石６−４、あるいは、永久磁石６−４乃至永久磁石６−６に入力される。又永久磁石６−１１から出力された磁束はセンターヨーク５を経由して、永久磁石６−１０、あるいは、永久磁石６−１０乃至永久磁石６−１２に入力される。
【００３８】
永久磁石６−２及び永久磁石６−８の左側を起点として位置角（磁場の位相角）を設定する。位置角は、磁極方向に隣接する永久磁石１個毎にπ進むものと定める。又永久磁石６−２及び永久磁石６−８の左側を起点として右方向（Ｘ軸方向）へ一体となって移動する３個のコイル部材（３Ａ１、３Ｂ１、３Ｃ１）の移動する距離をｘと定める。
【００３９】
コイル部材（３Ａ１）が距離ｘだけＸ軸方向へ移動したときに鎖交する磁束数を
Ｂａ＝Ｂｍ・ＳＩＮ（ｘ）・・・・・・・・・・・（１式）
コイル部材（３Ｂ１）が距離ｘだけＸ軸方向へ移動したときに鎖交する磁束数を
Ｂｂ＝Ｂｍ・ＳＩＮ（ｘ＋４π／３）・・・・・・（２式）
コイル部材（３Ｃ１）が距離ｘだけＸ軸方向へ移動したときに鎖交する磁束数を
Ｂｃ＝Ｂｍ・ＳＩＮ（ｘ＋８π／３）・・・・・・（３式）
とおく。ここでＢｍは、永久磁石の最大磁束密度とし、各コイル部材毎の位置ズレを上記位置角（４π／３、８π／３）で表している。
【００４０】
上記図４に示すようにコイル部材（３Ａ１、３Ｂ１、３Ｃ１）に以下に記す駆動電流がそれぞれ供給される。
コイル部材（３Ａ１）には、
Ｉａ＝Ｉｍ・ＳＩＮ（ωＴ）・・・・・・・・・・（４式）
コイル部材（３Ｂ１）には、
Ｉｂ＝Ｉｍ・ＳＩＮ（ωＴ＋４π／３）・・・・・（５式）
コイル部材（３Ｃ１）には、
Ｉｃ＝Ｉｍ・ＳＩＮ（ωＴ＋８π／３）・・・・・（６式）
で表す駆動電流が供給される。
ここで留意すべき点は以下の通りである。
（４式）は、上記定義した三相交流のＵ相であり、（５式）は、Ｗ相となる。
又（６式）より
Ｉｃ＝Ｉｍ・ＳＩＮ（ωＴ＋８π／３）＝Ｉｍ・ＳＩＮ（ωＴ＋２π／３）となり、この式は、Ｖ相となる。即ち、上記三相交流各相の接続順をＵ相、Ｗ相、Ｖ相の順に接続したのと等価である。
【００４１】
以上求めた（１式）〜（６式）から永久磁石６−１〜６−６の界磁磁束とコイル部材に流れる電流が鎖交することによって３個のコイル部材（３Ａ１、３Ｂ１、３Ｃ１）に働く推力Ｆは次式で表される。
Ｆ＝Ｂｍ・ＳＩＮ（ｘ）×Ｉｍ・ＳＩＮ（ωＴ）＋Ｂｍ・ＳＩＮ（ｘ＋４π／３）×Ｉｍ・ＳＩＮ（ωＴ＋４π／３）＋Ｂｍ・ＳＩＮ（ｘ＋８π／３）×Ｉｍ・ＳＩＮ（ωＴ＋８π／３）
＝（１／２）Ｂｍ・Ｉｍ[ＣＯＳ（ωＴ−ｘ）−ＣＯＳ（ωＴ＋ｘ）＋ＣＯＳ（ωＴ−ｘ）−ＣＯＳ（ωＴ＋ｘ＋８π／３）＋ＣＯＳ（ωＴ−ｘ）−ＣＯＳ（ωＴ＋ｘ＋１６ π／３）]
ここで（２／３）πの整数倍づつ位相を異にする３つの交流信号の和は０になることから、上式カッコ内のＣＯＳ（ωＴ＋ｘ）＋ＣＯＳ（ωＴ＋ｘ＋８π／３）＋ＣＯＳ（ωＴ＋ｘ＋１６π／３）＝０・・・・・・・・・（７式）
よって、
Ｆ＝（３Ｂｍ・Ｉｍ／２）×ＣＯＳ（ωＴ−ｘ）・・・・（８式）
【００４２】
（８式）より（ωＴ−ｘ）＝２Ｎπ・・・・・・・・・・（９式）
の時、最大値３・Ｂｍ・Ｉｍ／２になる。ここでＮ＝０、１，２、３・・整数である。
（９式）を時間Ｔで微分すると
ω−ｄｘ／ｄＴ＝０
ゆえにＸ軸上での位相速度ｄｘ／ｄＴは、
ｄｘ／ｄＴ＝ω・・・・・・・・・・・・（１０式）となる。
（１０式）は、移動可能な３個のコイル部材（３Ａ１、３Ｂ１、３Ｃ１）が位置角で表された位相速度ωでＸ軸方向への移動するかぎり、コイル部材（３Ａ１、３Ｂ１、３Ｃ１）が界磁磁束から受ける推力は常に一定となることを意味している。
ここで留意すべき点は、上記（７式）、（８式）が成立するためには３個のコイル部材（３Ａ１、３Ｂ１、３Ｃ１）の位置角の変化量（ここでは（４／３）π）、及び３個のコイル部材（３Ａ１、３Ｂ１、３Ｃ１）に印加される駆動電流の位相差（ここでは（４／３）π）がそれぞれ（２／３）πの整数倍であることが求められる。或いは、同期モータなのでωＴ＝ｘが前提条件となる。
【００４３】
即ち、３個の一組のコイル部材（３Ａ１、３Ｂ１、３Ｃ１）をそれぞれ位置角にして（４／３）π離して、かつ、それぞに（４／３）πづつ位相の異なる駆動電流を印加すると、その駆動電流角周波数ωで表される位相速度で３個のコイル部材（３Ａ１、３Ｂ１、３Ｃ１）が移動することを意味する。
以上、永久磁石６−１〜６−６の界磁磁束と３個のコイル部材（３Ａ１、３Ｂ１、３Ｃ１）に流れる電流が鎖交することによって３個のコイル部材（３Ａ１、３Ｂ１、３Ｃ１）に働く推力Ｆについて説明した。
尚、３個のコイル部材（３Ａ１、３Ｂ１、３Ｃ１）には、永久磁石６−７〜６−１１の界磁磁束との鎖交によっても推力Ｆが同一方向に働くが、同様の理論なので説明を割愛する。
【００４４】
このように、４個の永久磁石６−２〜６−５に対して３個のコイル部材（３Ａ１、３Ｂ１、３Ｃ１）が一組となって動作している。これ以外の組み合わせでは、上記（７式）、（８式）を満足しない。
以上で本発明に用いられるリニアモータの基本原理の説明を終了して、実施例の動作原理について説明する。
【００４５】
図６は、リニアモータの動作原理説明図（その２）である。
上記基本動作原理では位置角にして２π／３の長さを持つ３個のコイル部材（３Ａ１、３Ｂ１、３Ｃ１）がそれぞれお互いに位置角４π／３の間隔をおいて配置されていた。実施例では、その間隔の中に位置角にして２π／３の長さを持つ、３個のコイル部材（３Ａ２、３Ｂ２、３Ｃ２）が配置される。
【００４６】
更に、既に図４を用いて説明したようにコイル部材３Ａ１に＋Ｕ相、コイル部材３Ａ２に−Ｕ相、コイル部材３Ｂ１に＋Ｗ相、コイル部材３Ｂ２に−Ｗ相、コイル部材３Ｃ１に＋Ｖ相、コイル部材３Ｃ２に−Ｖ相が、それぞれ接続されている。ここで−Ｕ相、−Ｗ相、−Ｖ相は、上記三相交流の＋Ｕ相、＋Ｗ相、＋Ｖ相をそれぞれ逆接続したものである。
【００４７】
かかる接続を採用することによってコイル部材（３Ａ２、３Ｂ２、３Ｃ２）に印加される駆動電流の位相は、各相毎に４π／３づつ遅れる。
一方コイル部材（３Ａ２、３Ｂ２、３Ｃ２）は、コイル部材（３Ａ１、３Ｂ１、３Ｃ１）の後に接続されるので各コイル部材の位置角も相互に４π／３づれる。従って上記（７式）（８式）を満足する。その結果コイル部材（３Ａ１、３Ｂ１、３Ｃ１）に働く推力と同様の推力がコイル部材（３Ａ２、３Ｂ２、３Ｃ２）にも働くことになる。
【００４８】
即ち、実施例のリニアモータは、上記基本動作原理で説明した３個のコイル部材（３Ａ１、３Ｂ１、３Ｃ１）からなるリニアモータの容積を増加させることなく２個直列に接続したのと等価になる。
かかる構成を採用する目的は、上記課題４で説明した中空移動コイル１０６（図８）に起因する漏洩磁束を小さくして、コの字型ヨーク１０４（図８）内で渦電流の発生を最低限度に食い止めることにある。
【００４９】
図６に示す通り、コイル部材３Ａ１の駆動電流Ｉ・ＳＩＮ（ωＴ）、によって励起される磁束をＨＡ１とすると、コイル部材３Ａ２の駆動電流−Ｉ・ＳＩＮ（ωＴ）によって励起される磁束はＨＡ２となり磁束の向きが反転して打ち消しあうことになる。同様にコイル部材３Ｂ１とコイル部材３Ｂ２に励起される磁束、及びコイル部材３Ｃ１とコイル部材３Ｃ２に励起される磁束も同様の結果になる。
【００５０】
以上の結果、上記課題４で説明した中空移動コイル１０６（図８）に起因する漏洩磁束の方向が相互に逆方向になってうち消され、コの字型ヨーク１０４（図８）内での渦電流の発生を最低限度に食い止めることが可能になる。また、中空移動コイル１０６の磁束によりヨーク１０４が磁気飽和することも防止でき、推力のリニアリティ並びに大きな推力を維持することも出来る。以上の説明では４個の永久磁石６−２〜６−５に対して６個のコイル部材（３Ａ１、３Ａ２、３Ｂ１、３Ｂ２、３Ｃ１３Ｃ２）が一組となっている場合について説明した。しかし本発明は、この例に限定されるものではない。
【００５１】
上記（７式）及び（８式）を満足するのは、４個の永久磁石に対して６個のコイル部材が一組になる場合には限られない。両式を満足するためには、隣接するコイル部材に印加される駆動電流の位相角変化量と、そのコイル部材の位置角変
化量が等しければ良い。
【００５２】
但し、この時複数個のコイル部材のそれぞれに印加される駆動電流の総和は、上記（７式）に示すように０にならなければならない。この場合においても、複数個のコイル部材の数量を適宜設定することによって上記のように漏洩磁束を低減させることも可能になる。
尚、これまでの説明では、６個のコイル部材の全ての巻き線方向は同一方向とされ、かつ駆動電流は＋Ｕ相、−Ｕ相、＋Ｗ相、−Ｗ相、＋Ｖ相、−Ｖ相の順番で供給されていた。しかし、隣接するコイル部材の巻き線方向が相互に反転されることによって駆動電流を＋Ｕ相、＋Ｕ相、＋Ｗ相、＋Ｗ相、＋Ｖ相、＋Ｖ相の順番で供給してもよい。
【００５３】
次に上記実施例の拡張例について説明する。
図７は、拡張例の説明図である。
上記実施例との差異のみについて説明する。図７に示すように隣接する永久磁石の間（６−１と６−２の間、６−２と６−３の間、６−３と６−４の間・・・・・）に極性をＸ軸方向に一致させた補助マグネット２０が配置されている。更に補助マグネット２０の極性は配列順に交互に反転されている。
【００５４】
上記構成を採用することによって永久磁石の間（６−１と６−２の間、６−２と６−３の間、６−３と６−４の間・・・・・）での磁束密度分布を補強することが可能になる。補助マグネット２０を配置していない場合の磁束密度分布が、図上の補助マグネット無しの磁束密度分布２１で表されるとするならば、補助マグネット２０を配置した場合の磁束密度は、補助マグネット有りの磁束密度分布２２で表される。
【００５５】
即ち、補助マグネット有りの磁束密度分布２２は、補助マグネット無しの磁束密度分布２１に比して特性曲線上の両肩部が補強されることになる。その結果リニアモータの推力は増加させる。
【００５６】
以上の説明では、本発明の電子部品装着装置（図２）におけるＸ方向リニアモータ１４（図２）に終始したが、Ｙ方向リニアモータ１２（図２）についても全く同様の説明になることは言うまでもない。又、上記説明では、説明を割愛したが、リニアモータの３相駆動電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）は、図示してない駆動電流供給装置によって駆動されている。この駆動電流供給装置を制御することによって本発明の電子部品装着装置（図２）は制御されることになる。
【００５７】
【発明の効果】
駆動電流によって励磁される磁束の方向を移動方向に一致させ、かつ、この移動方向に並べて配列される複数個の中空移動コイルと、上サイドヨーク及び下サイドヨークの中空移動コイル側の面に、上記移動方向に並べて配列され界磁磁束を形成する複数個の永久磁石とを備えるリニアモータによって構成される本発明の電子部品装着装置は以下の効果を有する。
１．リニアモータの巻き線の利用効率が良くなるので所望の推力を得るため電子部品装着装置用の容積が小さくなる。
２．中空移動コイルを補強するための非磁性体の補強板が必要無くなるので磁気抵抗が小さくなりリニアモータの効率が良くなるので所望の推力を得るための電子部品装着装置の容積が小さくなる。
３．中空移動コイルに印加される駆動電流によって発生する磁束の方向が界磁磁束の方向と一致しないので界磁磁束が乱されることがなくなる。即ち回転機器における電機子反作用と同様の現象が発生しにくくなる。その結果、電流対推力のリニアリティが良くなり電子部品装着装置の制御性が向上する。
４．中空移動コイルに起因する漏洩磁束が小さくなるため、コの字型ヨーク内での渦電流が発生が少なくなる。その結果界磁磁束の減少を防止出来るので電子部品装着装置の推力低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いられるリニアモータの構成図である。
【図２】本発明の電子部品装着装置の説明図である。
【図３】中空移動コイルの説明図である。
【図４】磁極配列説明図である。
【図５】リニアモータの動作原理説明図（その１）である。
【図６】リニアモータの動作原理説明図（その２）である。
【図７】拡張例の説明図である。
【図８】従来の電子部品装着装置用リニアモータの構成図である。
【図９】従来の電子部品装着装置用リニアモータの断面図である。
【図１０】中空移動コイルの説明図である。
【符号の説明】
１リニアモータ
２中空移動コイル
３上サイドヨーク
４下サイドヨーク
５センターヨーク
６永久磁石
７部品吸着ヘッド
８ヨーク
９移動体取り付け部

Claims

電子部品を吸着して基板に装着する部品吸着ヘッドと、
前記部品吸着ヘッドを固定したＸ方向移動体と、
前記Ｘ方向移動体をＸ方向に移動自在に支持し駆動するＸ方向リニアモータと、
前記Ｘ方向リニアモータを固定したＹ方向移動体と、
前記Ｙ方向移動体をＹ方向に移動自在に支持し駆動する一対のＹ方向移動手段と、を備えた電子部品装着装置であって、
前記Ｘ方向リニアモータは、
それぞれ内側に複数個の永久磁石を配置した上サイドヨーク及び下サイドヨークと、
前記上サイドヨーク及び下サイドヨークとの間に介在したセンターヨークと、
前記センターヨークに移動可能に巻回すると共にセンターヨークの長手方向に複数個並べて配列され、前記Ｘ方向移動体を固定した中空状のコイル部材を備え、
前記永久磁石は、その磁極をそれぞれ対向する上サイドヨーク側の永久磁石と下サイドヨーク側の永久磁石とでは、それぞれ反対方向に向けて配置すると共に、センターヨークの長手方向に沿って隣接する永久磁石同士においては、磁極を相互に反対方向に向けて配置したリニアモータであることを特徴とする電子部品装着装置。
請求項１において、前記Ｙ方向移動手段は、
それぞれ内側に複数個の永久磁石を配置した上サイドヨーク及び下サイドヨークと、前記上サイドヨーク及び下サイドヨークとの間に介在したセンターヨークと、
前記センターヨークに移動可能に巻回すると共にセンターヨークの長手方向に複数個並べて配列され、前記Ｙ方向移動体を固定した中空状のコイル部材を備え、
前記永久磁石は、
その磁極をそれぞれ対向する上サイドヨーク側の永久磁石と下サイドヨーク側の永久磁石とでは、それぞれ反対方向に向けて配置すると共に、センターヨークの長手方向に沿って隣接する永久磁石同士においては、磁極を相互に反対方向に向けて配置したリニアモータであることを特徴とする電子部品装着装置。
請求項１〜２記載の何れかの電子部品装着装置において、
前記リニアモータのコイル部材の移動方向に沿って並ぶ永久磁石４Ｎ（Ｎは整数）個を一組として前記移動方向への位置角が４πに設定されたときに、前記コイル部材は複数個一組とした前記移動方向への長さが前記位置角４πに等しく設定されていることを特徴とする電子部品装着装置。
請求項１〜３記載の何れかの電子部品装着装置において、
前記リニアモータは、４個一組で前記位置角４πに設定された永久磁石と、６個一組で前記位置角４πに等しい長さに設定されたコイル部材とを備え、
前記６個一組のコイル部材には、前記コイル部材移動方向に向かって順番に、三相交流のＵ相、―Ｕ相、Ｗ相、―Ｗ相、Ｖ相、―Ｖ相がそれぞれ印加されることを特徴とする電子部品装着装置。
請求項１〜４記載の何れかの電子部品装着装置において、前記リニアモータのコイル部材の移動方向に見て隣接する全ての永久磁石の間に、磁極が前記移動方向に、かつ、相互に反対方向に向けられている永久磁石である補助マグネットが配置されていることを特徴とする電子部品装着装置。