JP5084189B2 - Linear motor and component mounting device - Google Patents
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Description
本発明は、リニアモータ及び部品搭載装置に係り、特に、部品搭載装置に用いるのに好適な、両面固定子を有するリニアモータ、及び、該リニアモータを備えた部品搭載装置に関する。 The present invention relates to a linear motor and a component mounting apparatus, and more particularly to a linear motor having a double-sided stator suitable for use in a component mounting apparatus, and a component mounting apparatus including the linear motor.
IC、抵抗、コンデンサ等の電子部品を、プリント基板やセラミック基板等に自動的に搭載する部品搭載装置が知られている。 2. Description of the Related Art Component mounting apparatuses that automatically mount electronic components such as ICs, resistors, and capacitors on a printed circuit board or a ceramic substrate are known.
この部品搭載装置として、特許文献1には、電子部品を吸着保持するための吸着ノズルを備える搭載ヘッドを、リニアモータによりX軸方向に沿って移動自在に構成されたものが提案されている。
As this component mounting apparatus,
ところで、リニアモータによる軸駆動システムの多くは、磁石が固定子、コイルが可動子となっている場合が多い。これは、一般に磁石の質量が大きく、可動子に向かないためである。 By the way, in many shaft drive systems using a linear motor, a magnet is often a stator and a coil is a mover. This is because the mass of the magnet is generally large and is not suitable for the mover.
前記部品搭載装置においても、可動側のコイルに搭載ヘッドが設けられている。この場合、軸に平行に更に1軸を追加しようとすると、更に固定子としての磁石を設置する必要があり、大変高価になる。 Also in the component mounting apparatus, a mounting head is provided on the movable coil. In this case, if one more axis is added parallel to the axis, it is necessary to install a magnet as a stator, which is very expensive.
なお、特許文献2には、コイルでなる固定子の両面に、磁石でなる可動子を設けることが記載されている。
又、特許文献3には、ヨークに永久磁石を埋め込むことが記載されている。この場合、図1に示すギャップ(磁石510から可動子520までの距離)Gは小さいことが好ましく、構造としては、図1に示す磁石510から固定子500の表面までの肉厚Cを極小(例えば1mm以下)にしたい。固定子500の片面のみを使用する場合は、図2に示す如く、使用しない側の肉厚Dを厚く(C<D)することで、剛性を保つことができる。
Patent Document 3 describes that a permanent magnet is embedded in a yoke. In this case, the gap (distance from the
しかしながら、高価な磁石510を固定子500の中央に埋め込んで両面に可動子520を設けたい場合には、肉厚Dも肉厚Cと同様極小(例えば1mm以下)にする必要がある。すると、磁石510そのものは軸の構成要素ではあるが剛性要素ではないため、軸の強度が低下し、図3に例示する如く、薄肉の部分で破断する恐れがあった。
However, when the
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、磁石の両面を使用する際に、両面固定子の軸の母材としての強度を保ちながら、磁石と可動子のギャップを小さくすることを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and when using both sides of the magnet, the gap between the magnet and the mover is reduced while maintaining the strength as the base material of the shaft of the double-sided stator. The task is to do.
本発明は、軸方向に沿って並設された永久磁石を含む固定子と、該固定子の両面に沿ってそれぞれ移動する複数の可動子とを有するリニアモータであって、前記固定子が、軸方向に伸びる軸強度部材と、該軸強度部材に埋設された永久磁石を含むと共に、前記軸強度部材がフランジを有し、前記永久磁石が、該軸強度部材にフランジ側から形成された、軸方向に列をなす孔に、該フランジ側の端面から挿入配置されるようにして、前記課題を解決したものである。 The present invention is a linear motor having a stator including permanent magnets arranged in parallel along the axial direction, and a plurality of movers that respectively move along both surfaces of the stator. An axial strength member extending in the axial direction and a permanent magnet embedded in the axial strength member, the axial strength member has a flange, and the permanent magnet is formed on the axial strength member from the flange side. The above-mentioned problems are solved by inserting and arranging the holes in the axial direction from the end face on the flange side .
又、前記永久磁石の側面を露出させることができる。 Further, the side surface of the permanent magnet can be exposed.
本発明は、又、前記のリニアモータにより、少なくとも部品搭載ヘッドが駆動するようにされた部品搭載装置を提供するものである。 The present invention also provides a component mounting apparatus in which at least a component mounting head is driven by the linear motor.
本発明によれば、磁石を両面使用する際に、両面固定子の軸の部材としての強度を保ちながら、ギャップを小さくすることができる。 According to the present invention, when the magnet is used on both sides, the gap can be reduced while maintaining the strength of the shaft member of the double-sided stator.
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図4は、本発明を適用した部品搭載装置100の実施形態を示す平面図であり、図5は、部品搭載装置100の制御系を示すブロック図である。
FIG. 4 is a plan view showing an embodiment of the
図4及び図5に示すように、本実施形態の部品搭載装置100は、基板Kに搭載される電子部品P(図7参照)を供給する複数の電子部品フィーダ11が並べて保持される部品供給部1と、基板Kに対する電子部品Pの搭載作業を行なう搭載作業部2と、電子部品Pを吸着保持する複数(図4には4つ図示)の吸着ノズル31をそれぞれ搭載する第1ヘッド部3A及び第2ヘッド部3Bと、第1ヘッド部3A及び第2ヘッド部3Bを所定範囲内の任意の位置に駆動させるX−Yガントリ4と、吸着ノズル31に保持された電子部品Pの撮像を行なう撮像装置5と、上記各部の動作制御を行なう制御部6等を備えている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
なお、以下の説明において、水平面に沿って互いに直交する一の方向をX軸方向とし、他の方向をY軸方向とし、垂直上下方向をZ軸方向と称することとする。 In the following description, one direction orthogonal to each other along the horizontal plane is referred to as an X-axis direction, the other direction is referred to as a Y-axis direction, and a vertical vertical direction is referred to as a Z-axis direction.
前記搭載作業部2は、装置外部から搬入される基板Kの搬送装置21の搬送経路の途中に設けられ、基板ステーション(図示略)に搭載された基板Kを挟持するクランプ部22等を備えている。
The
まず、搬送装置21は、例えば、その搬送経路(X軸方向)に沿って配設される搬送レール211と、この搬送レール211に沿って装置の一端部から搬入される基板Kを当該搭載作業部2に搬入したり、所定の電子部品Pが搭載済みの基板Kを搭載作業部2から装置外部に搬出するためのベルトコンベア(図示略)等を備えている。
First, for example, the
そして、搬送装置21により搭載作業部2に搬送される基板ステーションに搭載された基板Kは、クランプ部22に挟持されることにより保持されるようになっている。
And the board | substrate K mounted in the board | substrate station conveyed to the
なお、クランプ部22に保持された基板Kは、当該基板Kに対する電子部品Pの搭載の際に、図示しないX軸方向駆動部により所定のタイミングでX軸方向に駆動させるようにしてもよい。
The substrate K held by the
前記部品供給部1は、搬送装置21を挟むようにY軸方向両側に設けられ、フィーダバンク(図示省略)の所定位置にX軸方向に沿って並設されるように複数の電子部品フィーダ11が取付けられている。
The
前記X−Yガントリ4は、X軸方向に第1ヘッド部3A及び第2ヘッド部3Bを移動させるためのリニアモータ41と、該リニアモータ41と共に第1ヘッド3A及び第2ヘッド3BをY軸方向に案内する2本のY軸ガイドレール42と、前記リニアモータ41を介して第1ヘッド部3A及び第2ヘッド部3BをY軸方向に駆動するY軸モータ43とを備えている。又、X−Yガントリ4は、第1ヘッド部3A及び第2ヘッド部3Bを2本のY軸ガイドレール42の間となる領域の略全体に搬送可能に構成されている。
The
なお、部品供給部1からの電子部品Pの受け渡し部、搭載作業部2による基板Kに対する電子部品Pの搭載作業領域は、何れもX−Yガントリ4による第1ヘッド部3A及び第2ヘッド部3Bの搬送可能領域内に配置されている。
The electronic component P delivery section from the
次に、リニアモータ41について図6及び図7を参照して説明する。
Next, the
ここで、図6は、リニアモータ41を示す斜視図であり、図7は、図6のVII−VII線におけるリニアモータ41の断面図である。
Here, FIG. 6 is a perspective view showing the
図6及び図7に示すように、リニアモータ41は、X軸方向に長尺となるように配設された固定子411と、該固定子411のZ軸方向側の両端部に接続されて当該固定子411を支持する上側支持部412A及び下側支持部412Bと、上側支持部412A及び下側支持部412BのY軸方向側の両端面にX軸方向に沿って配設されたX軸ガイドレール413と、該X軸ガイドレール413により案内支持されながらX軸方向に移動自在に構成され、第1ヘッド部3Aを搭載する第1可動子414A及び第2ヘッド部3Bを搭載する第2可動子414Bとを備えて構成されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
比較例に係るリニアモータ41の前記固定子411は、図8(分解斜視図)及び図9(三面図)に詳細に示す如く、軸方向に列をなす窓411Bが形成された梯子上の軸強度部材411Aと、該軸強度部材411Aの窓411Bに、側方から挿入配置された、円柱の両側面を平面状に切断した形状の磁石411Cを含んで構成されている。各磁石411Cは、例えば止めねじ411D又はピンにより軸強度部材411Aに固定されている。
The
なお、図8及び図9の例では、止めねじ411D又はピンが軸強度部材411Aの一方側(図の上側)に1個設けられていたが、図9中に破線で示す如く、反対側(図の下側)にも設けたり、図10に示す変形例の如く、片側に2個以上設けることも可能である。
8 and 9, one
前記上側支持部412A及び下側支持部412B並びにX軸ガイドレール413は、第1可動子414A及び第2可動子414BをX軸方向(リニアモータ41の軸方向)に沿った移動を案内支持する案内支持部を構成している。
The
第1可動子414A及び第2可動子414Bは、固定子411をそれらのY軸方向側から挟むように、対向して配置されている。
The
具体的には、第1可動子414Aは、各X軸ガイドレール413に係止され、X軸方向に往復移動自在なスライダ415Aと、固定子411のY軸方向の図7における左側面に対向して配設され、通電により磁界を発生して固定子411の磁界との磁気的な相互作用によりX軸方向に移動するための第1可動コイル416Aと、第1ヘッド部3A並びにスライダ415A及び第1可動コイル416Aを搭載支持する支持板417Aとを備えて構成されている。
Specifically, the
一方、第2可動子414Bも、第1可動子414Aと同様に、スライダ415Bと、固定子411のY軸方向の図7における右側面に対向して配設された第2可動コイル416Bと、第2ヘッド部3B並びにスライダ415B及び第2可動コイル416bを搭載支持する支持板417bとを備えて構成されている。
On the other hand, similarly to the
前記第1可動コイル416A及び第2可動コイル416Bは、例えば、制御部6と電気的に接続されており、制御部6の制御下にて通電される電流値が変動されることにより、当該第1可動コイル416A及び第2可動コイル416Bに発生される磁界の大きさが変動するようになっている。
For example, the first
そして、第1可動子414Aは、固定子411のY軸方向の手前側面から発生される磁界と第1可動コイル416Aに対する通電により発生される磁界との磁気的な相互作用によりX軸方向に移動自在に構成されている。一方、第2可動子414Bは、固定子411のY軸方向の奥側面から発生される磁界と第2可動コイル416Bに対する通電により発生される磁界との磁気的な相互作用によりX軸方向に移動自在に構成されている。
The
前記第1ヘッド部3A及び第2ヘッド部3Bの各々は、その先端部で空気吸引により電子部品Pを保持する4つの吸着ノズル31と、これら吸着ノズル31の各々をZ軸方向(上下方向)に移動させるZ軸モータ32と、吸着ノズル31を介して保持された電子部品PをZ軸方向を中心として回転駆動させるθ軸モータ33とを備えている。
Each of the
又、第1ヘッド部3Aは、例えば、搬送装置21よりも図4の下側に配設された複数の分子部品フィーダ11から電子部品Pを吸着保持するためのものであり、第2ヘッド部3Bは、搬送装置21よりも図4の上側に配設された複数の電子部品フィーダ11から電子部品Pを吸着保持するためのものである。
Further, the
複数の吸着ノズル31は、X軸方向に並んで配設され、各吸着ノズル31は、開閉制御が行なわれる吸気バルブ(図示略)を介して真空発生器7と接続されており、所定のタイミングで吸気バルブが開かれることによりその先端部が吸引状態とされて、電子部品Pの吸着保持を行なうことができるようになっている。
The plurality of
前記撮像装置5は、例えば、X−Yガントリ4による第1ヘッド部3A及び第2ヘッド部3Bの搬送可能領域内に配置され、CMOSカメラやCCDカメラ等から構成され、電子部品Pの撮像に基づいて光電変換して画像データを生成し、当該画像データをCPU61に対して出力する。
For example, the
前記制御部6は、CPU(Central Processing Unit)61と、RAM(Random Access Memory)62と、ROM(Read Only Memory)63等を備えて構成されている。 The control unit 6 includes a CPU (Central Processing Unit) 61, a RAM (Random Access Memory) 62, a ROM (Read Only Memory) 63, and the like.
CPU61は、当該部品搭載装置100を構成する各部を統括して制御するものであり、ROM63に格納されている所定のプログラムを読み出してRAM62の作業領域に展開し、当該プログラムに従って各種処理を実行する。
The
又、CPU61は、撮像装置5から出力され入力された画像データに基づいて、所定の画像処理プログラムを実行して、吸着ノズル31に吸着された電子部品Pの姿勢等を認識するようになっている。
The
RAM62は、例えば、揮発性の半導体メモリであり、CPU61の制御下にてROM63から読み出されたプログラムやデータ等の格納領域や作業領域等を構成している。
The
ROM63は、制御、判断等各種処理用の各種プログラムが記憶され、CPU61の制御下にて実行される各種プログラム並びに各プログラムの処理に係るデータ等を記憶するものである。
The
次に、基板Kに対する電子部品Pの搭載動作について説明する。 Next, the mounting operation of the electronic component P on the substrate K will be described.
まず、吸着ノズル31による電子部品Pの吸着保持を行なう。具体的には、制御部6の制御下にて、X−Yガントリ4のリニアモータ41及びY軸モータ43が駆動して第1ヘッド部3A及び第2ヘッド部3Bを所定の電子部品フィーダ11上に移動させる。より具体的には、制御部6による第1可動コイル416Aに対する通電制御に基づいて、第1ヘッド部3Aを搬送装置21よりも図4の下側に配設された所定の電子部品フィーダ11上に移動させ、制御部6による第2可動コイル416Bに対する通電制御に基づいて、第2ヘッド部3Bを搬送装置21よりも図4の上側に配設された所定の電子部品フィーダ11上に移動させる。
First, the electronic component P is sucked and held by the
そして、制御部6が所定のZ軸モータ32の駆動を制御して、所定の吸着ノズル31を下方向(Z軸方向)に移動させて、真空発生器7の駆動により当該吸着ノズル31にて所定の電子部品Pを吸着保持する。
Then, the controller 6 controls the driving of the predetermined Z-
次に、吸着ノズル31に保持された電子部品Pを撮像装置5により撮像し、当該撮像により生成された画像データに基づいて、CPU61により所定の画像処理を行なって電子部品Pの姿勢等の認識を行なう。なお、認識の結果によっては、制御部6の制御下にてθ軸モータ33を駆動させて、吸着ノズル31に吸着された電子部品PをZ軸周りに所定方向に回転させて当該電子部品Pの中心合わせ(センタリング)を行なうようになっている。
Next, the electronic component P held by the
そして、制御部6の制御下にてリニアモータ駆動機構41及びY軸モータ43を駆動させて、電子部品Pを保持する吸着ノズル31を基板K上の所定の部品搭載位置に移動させて、当該基板Kに対する電子部品Pの搭載を行なう。
Then, the linear
一つの電子部品Pの搭載が完了すると、制御部6は、基板Kに対する電子部品Pの搭載動作を順次制御する。 When the mounting of one electronic component P is completed, the control unit 6 sequentially controls the mounting operation of the electronic component P on the substrate K.
比較例においては、軸強度部材411Aの窓411Bにより磁石411Cを保持しつつ、窓411B以外の部分により軌道面としての剛性を確保することができる。
In the comparative example , the rigidity as the raceway surface can be secured by a portion other than the window 411B while the
なお、図11(分解斜視図)及び図12(三面図)に示す本発明の第1実施形態の如く、軸強度部材411Aの断面を例えばH型としてフランジ411Fを設け、例えば円柱状の磁石411Cを、軸強度部材411Aにフランジ411Fから形成した孔411Gに該フランジ端面から挿入配置して、例えば接着により固定することも可能である。
Note that, as in the first embodiment of the present invention shown in FIG. 11 (decomposed perspective view) and FIG. 12 (three views), the
本実施形態によれば、磁石411Cの側面を露出させつつ、フランジ411Fにより十分な強度を確保することができる。又、磁石が円柱状であるため、可動子の通過に伴って磁石411Cが可動子方向に吸い寄せられても、十分な保持力を有する。なお、フランジ411Fは、いずれか一方のみでも良い。
According to the present embodiment, sufficient strength can be secured by the
又、磁石の形状も円柱状に限定されず、図13(斜視図)及び図14(断面図)に示す第2実施形態のように角柱状であってもよい。 Further, the shape of the magnet is not limited to a cylindrical shape, and may be a prismatic shape as in the second embodiment shown in FIG. 13 (perspective view) and FIG. 14 (cross-sectional view).
又、前記実施形態においては、いずれも磁石411Cの側面が露出するようにされていたため、高い磁界強度を得ることが可能であるが、図15(斜視図)及び図16(平面図)に示す第3実施形態のように、軸強度部材411Aの一部が薄く残っていても構わない。
In the above embodiment, since the side surface of the
又、軸強度部材411Aも一体物に限定されず、図17に示す第4実施形態(第1実施形態に対応)や図18に示す第5実施形態(第3実施形態に対応)のように、上下のフランジ411Fと中央部411Hに分割して、例えば止めねじ411Iで固定することもできる。
Further, the
このようにして吸着搭載に用いるヘッドと独立に動く必要のあるヘッドや、認識カメラ又は光学ユニット又はBOC(Board On Clip)カメラの全て又は一部を磁石の両面に設置することで、モータ用磁石の両面を使用することができる。これにより、磁石を2セット用意せずに同一の効果を得ることができ、コストを削減することができる。又、同一面にこれらの駆動系を設ける場合に比べ、X方向の占有長さが短くなり、マシンの小型化に繋がる。 By installing all or part of the head that needs to move independently of the head used for suction mounting, the recognition camera, the optical unit, or the BOC (Board On Clip) camera on both sides of the magnet in this way, the magnet for the motor Can be used on both sides. Thereby, the same effect can be acquired without preparing two sets of magnets, and the cost can be reduced. In addition, the occupation length in the X direction is shorter than when these drive systems are provided on the same surface, which leads to miniaturization of the machine.
100…部品搭載装置
41…リニアモータ
411…固定子
411A…軸強度部材
411B…窓
411C…磁石
411F…フランジ
411G…孔
414A、414B…可動子
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記固定子が、軸方向に伸びる軸強度部材と、該軸強度部材に埋設された永久磁石を含むと共に、
前記軸強度部材がフランジを有し、前記永久磁石が、該軸強度部材にフランジ側から形成された、軸方向に列をなす孔に、該フランジ側の端面から挿入配置されていることを特徴とするリニアモータ。 A linear motor having a stator including permanent magnets arranged side by side along an axial direction, and a plurality of movers respectively moving along both surfaces of the stator,
The stator includes an axial strength member extending in the axial direction, and a permanent magnet embedded in the axial strength member ,
The shaft strength member has a flange, and the permanent magnet is inserted and arranged from the end surface on the flange side in holes formed in the shaft strength member from the flange side and arranged in a row in the axial direction. A linear motor.
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