以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態(以下、実施形態という)により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
以下に、本発明にかかるリニアアクチュエータおよび電子部品実装装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。図1は、電子部品実装装置の概略構成を示す模式図である。図2は、電子部品実装装置の概略構成を示す斜視図である。図3は、電子部品実装装置の部品供給ユニットの概略構成を示す模式図である。
図1および図2に示す電子部品実装装置10は、基板8の上に電子部品を搭載する装置である。電子部品実装装置10は、基板搬送部12と、部品供給ユニット14f、14rと、ヘッド15f、15rと、XY移動機構16と、を有する。XY移動機構16は、X軸駆動部22f、22rと、Y軸駆動部24と、を備える。ここで、本実施形態の電子部品実装措置10は、図1に示すように、部品供給ユニット14f、14rと、ヘッド15f、15rと、X軸駆動部22f、22rと、を備える。このように、電子部品実装装置10は、一部の構成を2つずつ備えるが、図2では、各部の構成をわかりやすく示すため、部品供給ユニット14r、ヘッド15rと、X軸駆動部22rと、の図示を省略する。電子部品実装装置10は、部品供給ユニット14f、ヘッド15fと、X軸駆動部22fと、が電子部品実装装置10のフロント側に配置される1つのモジュールとなり、部品供給ユニット14r、ヘッド15rと、X軸駆動部22rと、が電子部品実装装置10のリア側に配置される1つのモジュールとなる。また、以下では、2つの部品供給ユニット14f、14rを特に区別しない場合、部品供給ユニット14とし、2つのヘッド15f、15rを特に区別しない場合、ヘッド15とし、2つのX軸駆動部22f、22rを特に区別しない場合、X軸駆動部22とする。
基板8は、電子部品を搭載する部材であればよく、その構成は特に限定されない。本実施形態の基板8は、板状部材であり、表面に配線パターンが設けられている。基板8に設けられた配線パターンの表面には、リフローによって板状部材の配線パターンと電子部品とを接合する接合部材であるはんだが付着している。また、基板8には、電子部品が挿入されるスルーホールも形成されている。
基板搬送部12は、基板8を図中X軸方向に搬送する搬送機構である。基板搬送部12は、X軸方向に延在するレールと、基板8を支持し、基板8をレールに沿って移動させる搬送機構とを有する。基板搬送部12は、基板8の搭載対象面がヘッド15と対面する向きで、基板8を搬送機構によりレールに沿って移動させることで基板8をX軸方向に搬送する。基板搬送部12は、基板8を電子部品実装装置10に供給する機器から供給された基板8を、レール上の所定位置まで搬送する。ヘッド15は、前記所定位置で、電子部品を基板8の表面に搭載する。基板搬送部12は、前記所定位置まで搬送した基板8上に電子部品が搭載されたら、基板8を、次の工程を行う装置に搬送する。なお、基板搬送部12の搬送機構としては、種々の構成を用いることができる。例えば、基板8の搬送方向に沿って配置されたレールと前記レールに沿って回転するエンドレスベルトとを組合せ、前記エンドレスベルトに基板8を搭載した状態で搬送する、搬送機構を一体としたベルト方式の搬送機構を用いることができる。
部品供給ユニット14は、基板8上に搭載する電子部品を多数保持し、図3に示すように、ヘッド15に供給可能、つまり、ヘッド15で吸着可能な状態とする複数の電子部品供給装置(以下単に「部品供給装置」という。)90、90aと、複数の部品供給装置90、90aを保持する支持台92とを有する。支持台92は、複数の部品供給装置90を搭載したり、部品供給装置90、90aの他の装置(例えば、計測装置やカメラ等)を搭載したりすることができる。部品供給ユニット14は、支持台92に保持されている複数の部品供給装置90、90aが、搭載する電子部品の種類、電子部品を保持する機構または供給機構が異なる複数種類の部品供給装置90で構成される。また、部品供給ユニット14は、同一種類の部品供給装置90、90aを複数備えていてもよい。また、部品供給ユニット14は、装置本体に対して着脱可能な構成とすることが好ましい。
また、部品供給装置90は、テープにラジアルリード形電子部品のリードを貼り付けて構成される電子部品保持テープを使用してヘッド15にラジアルリード形電子部品を供給する。部品供給装置90aは、電子部品保持テープを保持し、保持している電子部品保持テープを送り、保持しているラジアルリード形電子部品をヘッド15のノズルにより電子部品が吸着できる吸着領域(吸着位置)まで移動するテープフィーダである。部品供給装置90は、吸着領域まで移動させたラジアルリード形電子部品のリードを切断して分離することで、当該テープでリードが固定されたラジアルリード形電子部品を所定位置に吸着可能な状態とすることができ、当該ラジアルリード形電子部品をヘッド15のノズルにより吸着することができる。
部品供給装置90aは、テープに電子部品を貼り付けて構成される電子部品収容テープを使用してヘッド15に電子部品を供給する。なお、電子部品収容テープは、テープに複数の格納室が形成されており、当該格納室に電子部品が格納されている。部品供給装置90aは、電子部品収容テープを保持し、保持している電子部品保持テープを送り、格納室をヘッド15のノズルにより電子部品が吸着できる吸着領域まで移動させるテープフィーダである。なお、格納室を吸着領域に移動させることで、当該格納室に収容されている電子部品を所定位置に露出した状態とすることができ、当該電子部品をヘッド15のノズルにより吸着することができる。
ここで、本実施形態の部品供給ユニット14は、ラジアルリード形電子部品を供給する部品供給装置90と、テープに貼り付けられた電子部品を供給する部品供給装置90aとの両方を有するが、これに限定されない。部品供給ユニットは、部品供給装置90または部品供給装置90aのいずれか一方のみを有するようにしてもよい。また、部品供給ユニットは、ボウルフィーダを有していてもよい。
ヘッド15は、部品供給ユニット14に保持された電子部品(部品供給装置90に保持されたラジアルリード形電子部品または部品供給装置90aに保持され電子部品)を吸着し、吸着した電子部品を基板搬送部12によって所定位置に移動された基板8上に搭載する機構である。なお、ヘッド15の構成については、後述する。
XY移動機構16は、ヘッド15f、15rを図2中X軸方向およびY軸方向、つまり、基板8の表面と平行な面上で移動させる移動機構でありX軸駆動部22f、22rとY軸駆動部24とを有する。X軸駆動部22fは、ヘッド15fと連結しており、ヘッド15fをX軸方向に移動させる。X軸駆動部22rは、ヘッド15rと連結しており、ヘッド15rをX軸方向に移動させる。Y軸駆動部24は、X軸駆動部22を介してヘッド15と連結しており、X軸駆動部22fをY軸方向に移動させることで、ヘッド15fをY軸方向に移動させ、X軸駆動部22rをY軸方向に移動させることで、ヘッド15rをY軸方向に移動させる。XY移動機構16は、ヘッド15fをXY軸方向に移動させることで、ヘッド15fを基板8と対面する位置、または、部品供給ユニット14fと対面する位置に移動させることができる。XY移動機構16は、ヘッド15rをXY軸方向に移動させることで、ヘッド15rを基板8と対面する位置、または、部品供給ユニット14rと対面する位置に移動させることができる。また、XY移動機構16は、ヘッド15を移動させることで、ヘッド15と基板8との相対位置を調整する。これにより、ヘッド15が保持した電子部品を基板8の表面の任意の位置に移動させることができ、電子部品を基板8の表面の任意の位置に搭載することが可能となる。なお、X軸駆動部22としては、ヘッド15を所定の方向に移動させる種々の機構を用いることができる。Y軸駆動部24としては、X軸駆動部22を所定の方向に移動させる種々の機構を用いることができる。対象物を所定の方向に移動させる機構としては、例えば、リニアモータ、ラックアンドピニオン、ボールねじを用いた搬送機構、ベルトを利用した搬送機構等を用いることができる。
電子部品実装装置10は、2つのヘッド15f、15rを備えることで、1つの基板8に対して、交互に電子部品を搭載することができる。このように、2つのヘッド15で交互に電子部品80を搭載することで、一方のヘッドが電子部品を基板8に搭載している間に、他方のヘッドは、部品供給装置にある電子部品を吸着することができる。これにより、基板8に電子部品80が搭載されない時間をより短くすることができ、効率よく電子部品80を搭載することができる。
次に、図4および図5を用いて、ヘッド15の構成について説明する。図4は、電子部品実装装置のヘッドの概略構成を示す模式図である。図5は、電子部品実装装置のヘッドの概略構成を示す斜視図である。なお、図4には、電子部品実装装置10を制御する各種制御部と部品供給ユニット14の1つの部品供給装置90もあわせて示す。ヘッド15は、図4および図5に示すように、ヘッド本体30と、レーザ認識装置38と、を有する。電子部品実装装置10は、図4に示すように、制御部60と、ヘッド制御部62と、部品供給制御部64と、を有する。また、電子部品実装装置10は、電源と接続されており電源から供給される電力を制御部60、ヘッド制御部62、部品供給制御部64および各種回路を用いて、各部に供給する。制御部60と、ヘッド制御部62と、部品供給制御部64とについては後述する。
部品供給装置90は、電子部品保持テープに保持された電子部品80が露出している。部品供給装置90は、電子部品保持テープを引き出し、移動させることで、電子部品保持テープに保持された電子部品80に移動させる。本実施形態では、部品供給装置90のY軸方向の先端近傍が、ヘッド15のノズルが電子部品保持テープに保持された電子部品80を吸着する吸着領域となる。また、部品供給装置90aの場合も同様に、所定の位置が、ヘッド15のノズルが電子部品収容テープに保持された電子部品80を吸着する吸着領域となる。
ヘッド本体30は、各部を支持するヘッド支持体31と、複数のノズル32と、ノズル駆動部34と、を有する。本実施形態のヘッド本体30には、図5に示すように、6本のノズル32が一列に配置されている。6本のノズル32は、X軸に平行な方向に並んでいる。
ヘッド支持体31は、X軸駆動部22と連結している支持部材であり、ノズル32およびノズル駆動部34を支持する。なお、ヘッド支持体31は、レーザ認識装置38も支持している。
ノズル32は、電子部品80を吸着し、保持する吸着機構である。ノズル32は、先端に開口33を有し、この開口33から空気を吸引することで、先端に電子部品80を吸着し、保持する。なお、ノズル32は、開口33が形成され電子部品80を吸着する先端部に連結されたシャフト32aを有する。シャフト32aは、先端部を支持する棒状の部材であり、Z軸方向に延在して配置されている。シャフト32aは、内部に開口33とノズル駆動部34の吸引機構とを接続する空気管(配管)が配置されている。
ノズル駆動部34は、ノズル32をZ軸方向に移動させ、ノズル32の開口33で電子部品80を吸着させる。ここで、Z軸は、XY平面に対して直交する軸である。なお、Z軸は、基板の表面に対して直交する方向となる。また、ノズル駆動部34は、電子部品80の実装時等にノズル32をθ方向に回転させる。θ方向とは、すなわち、Z軸駆動部がノズル32を移動させる方向と平行な軸であるZ軸を中心とした円の円周方向と平行な方向である。なお、θ方向は、ノズル32の回動方向となる。
ノズル駆動部34は、Z軸方向が駆動方向となるリニアアクチュエータ(直動リニアモータ)を有する機構を有し、リニアアクチュエータでノズル32のシャフト32aをZ軸方向に移動させることで、ノズル32の先端部の開口33をZ軸方向に移動させる。リニアアクチュエータについては後述する。また、ノズル駆動部34は、ノズル32をθ方向に回転させる機構として、例えばモータとシャフト32aに連結された伝達要素とで構成された機構がある。ノズル駆動部34は、モータから出力された駆動力を伝達要素でシャフト32aに伝達し、シャフト32aをθ方向に回転させることで、ノズル32の先端部もθ方向に回転させる。
ノズル駆動部34は、ノズル32の開口33で電子部品80を吸着させる機構、つまり吸引機構としては、例えば、ノズル32の開口33と連結された空気管と、当該空気管と接続されたポンプと、空気管の管路の開閉を切り替える電磁弁と、を有する機構がある。ノズル駆動部34は、ポンプで空気管の空気を吸引し、電磁弁の開閉を切り換えることで開口33から空気を吸引するか否かを切り換える。ノズル駆動部34は、電磁弁を開き開口33から空気を吸引することで開口33に電子部品80を吸着させ、電磁弁を閉じ開口33から空気を吸引しないことで開口33に吸着していた電子部品80を開放する、つまり開口33で電子部品80を吸着しない状態とする。
また、ヘッド本体30は、ヘッド支持体31とともに移動し、自身と対向する位置に配置された部材である基板8との距離を検出する距離センサをさらに備えていてもよい。ヘッド本体30は、距離センサで距離を検出することで、ヘッド支持体31と基板8との相対位置や、ヘッド支持体31と部品供給装置90、90aとの相対位置を検出することができる。なお、本実施形態では、距離センサと基板8等の距離に基づいて、ヘッド支持体31と基板8等の距離を算出する演算を、ヘッド制御部62で行う。
レーザ認識装置38は、光源38aと、受光素子38bと、有する、レーザ認識装置38は、ブラケット50に内蔵されている。ブラケット50は、図4に示すように、ヘッド支持体31の下側、基板8および部品供給装置90側に連結されている。レーザ認識装置38は、ヘッド本体30のノズル32で吸着した電子部品80に対して、レーザ光を照射することで、電子部品80の状態を検出する装置である。ここで、電子部品80の状態とは、電子部品80の形状、ノズル32で電子部品80を正しい姿勢で吸着しているか、ノズル32で吸着する対象の電子部品80がフィーダ部28の所定位置に配置されているか、ノズル32で吸着した電子部品80が基板8上の所定位置に搭載されたか、等である。光源38aは、レーザ光を出力する発光素子である。受光素子38bは、Z軸方向における位置、つまり高さが同じ位置であり、光源38aに対向する位置に配置されている。
次に、図4に戻り、電子部品実装装置10の装置構成の制御機能について説明する。電子部品実装装置10は、図4に示すように、制御機能として、制御部60と、ヘッド制御部62と、部品供給制御部64と、を有する。各種制御部は、それぞれ、CPU、ROMやRAM等の演算処理機能と記憶機能とを備える部材で構成される。また、本実施形態では、説明の都合で複数の制御部としたが、1つの制御部としてもよい。また、電子部品実装装置10の制御機能を1つの制御部とした場合、1つの演算装置で実現しても複数の演算装置で実現してもよい。
制御部60は、電子部品実装装置10の各部と接続されており、入力された操作信号や、電子部品実装装置10の各部で検出された情報に基づいて、記憶されているプログラムを実行し、各部の動作を制御する。制御部60は、例えば、基板8の搬送動作、XY移動機構16によるヘッド15の駆動動作、レーザ認識装置38による形状の検出動作等を制御する。また、制御部60は、上述したようにヘッド制御部62に各種指示を送り、ヘッド制御部62による制御動作も制御する。制御部60は、ヘッド制御部62や部品供給制御部64による制御動作も制御する。
ヘッド制御部62は、ノズル駆動部34、ヘッド支持体31に配置された各種センサおよび制御部60に接続されており、ノズル駆動部34を制御し、ノズル32の動作を制御する。ヘッド制御部62は、制御部60から供給される操作指示および各種センサ(例えば、距離センサ)の検出結果に基づいて、ノズル32の電子部品の吸着/開放動作、各ノズル32の回動動作、Z軸方向の移動動作を制御する。
部品供給制御部64は、部品供給ユニット14による電子部品80の供給動作を制御する。部品供給制御部64は、部品実装装置90、90a毎に設けても、1つですべての部品供給装置90、90aを制御してもよい。例えば、部品供給制御部64は、部品供給装置90による電子部品保持テープの引き出し動作(移動動作)、リードの切断動作および電子部品の保持動作を制御する。また、部品供給制御部64は、部品供給装置90aによる電子部品収容テープの引き出し動作(移動動作)等を制御する。部品供給制御部64は、制御部60による指示に基づいて各種動作を実行する。部品供給制御部64は、電子部品保持テープまたは電子部品収容テープの引き出し動作をすることで、電子部品保持テープまたは電子部品収容テープの移動を制御する。電子部品実装装置10は、以上のような構成である。
次に、図6から図9を用いてノズル駆動装置34のリニアアクチュエータ100について説明する。ここで、図6は、ノズル駆動部のリニアアクチュエータの一例の概略構成を示す模式図である。図7は、図6に示すリニアアクチュエータの固定子の一例の概略構成を示す模式図である。図8は、図6に示すリニアアクチュエータの可動子の一例の概略構成を示す模式図である。図9は、リニアアクチュエータの動作を説明する説明図である。
図6に示すように、ノズル駆動装置34は、シャフト32aにリニアアクチュエータ100と、θ方向回転機構102と、を有する。また、ノズル駆動部34は、上述したように吸引機構も備える。θ方向回転機構102は、上述したようにシャフト32aをθ方向に回転させる。なお、θ方向回転機構102は、Z軸方向に移動自在のスライダ機構を介してシャフト32aと連結している。これにより、θ方向回転機構102は、シャフト32aをZ軸方向に移動可能な状態で支持し、かつ、シャフト32aをθ方向に回転させることができる。
リニアアクチュエータ100は、固定子110と可動子112とを有する。固定子110は、支持機構であるヘッド本体31に固定されている。可動子112は、固定子110に対してZ軸方向に相対移動する。固定子110は、図6および図7に示すように、外筒120と、中空コイルユニット122と、ガイド軸124、125と、相対位置検出機構140の検出器142と、を有する。可動子112は、図6および図8に示すように、モータ軸126と、連結部材130、132と、4つの軸受138と、相対位置検出機構140のスケール144と、を有する。以下、図6から図8を用いて、各部について説明する。
外筒120は、ヘッド支持部31に固定されている支持部であり、本体150と、サイドウォール152と、を有する。本体150は、Z軸方向が長手歩行となる中空の直方体の箱形状の面積が最も大きい面を開放させ、さらに長手方向の面の一部を外側に突出させた形状である。サイドウォール152は、板状の部材であり、本体150の最も大きい面と連結している。なお、サイドウォール152は、2つ設けられており、本体150の最も大きい2つ面とそれぞれ連結している。外筒120は、本体150の一面がサイドウォール152で塞がれることで、Z軸方向が長手方向となる中空の直方体であり、面積が最も大きい面にサイドウォール152が配置された箱形状となる。また、外筒120の本体150は、短辺となる面、つまりZ軸に直交する面に出力軸32aが挿入される穴154が形成されている。
中空コイルユニット122は、図6に示すように複数の中空コイル123がZ軸方向に隣接して配置されている。中空コイルユニット122の中空コイル123は、サイドウォール152と対面する面がサイドウォール152に固定されている。つまり、中空コイル123は、サイドウォール152に支持されている。中空コイル123は、Z軸周りに回転する向きで巻かれたコイルである。また、中空コイルユニット122の複数の中空コイル123は、それぞれ配線170と接続されている。中空コイル123は、配線170から供給される電力により電磁力を発生させる。
ガイド軸124、125は、Z軸方向に伸びた軸である。ガイド軸124とガイド軸125は、中空コイルユニット122を挟んで対向する位置に平行に配置されている。ガイド軸124、125は、軸の両端が外筒120の本体150に固定されている。固定子110は、中空コイルユニット122の中空部分の軸と、ガイド軸124、125とが、Z軸方向に平行に配置されている。これにより、中空コイルユニット122とガイド軸124、125は、平行に配置されている。
次に、モータ軸126は、中空コイルユニット122に挿入されている。モータ軸126は、複数のマグネット128が、Z軸方向に積層されている。本実施形態のマグネット128は、図6中左側がS極となり、図6中右側がN極となる向きで配置されている。これにより、マグネット128は、S極が隣接するマグネット128のN極と対面する。また、モータ軸126は、Z軸方向において、複数のマグネット128が積層されている範囲が中空コイルユニット122よりも長い。また、モータ軸126は、固定子110と可動子112とが相対的にいずれの位置に移動した場合も、中空コイルユニット122の全域が複数のマグネット128と対面する状態となる。マグネット128は、中空コイル124と同様の配置間隔でZ軸方向に配置されている。
連結部材130、132は、モータ軸126のZ軸方向の端部にそれぞれ連結されている。連結部材130は、Z軸方向において、モータ軸126よりも本体150の穴154が形成されている面側に配置されている。連結部材132は、Z軸方向において、モータ軸126よりも本体150の穴154が形成されていない面側に配置されている。また、連結部材130は、ガイド軸124が挿入される穴と、ガイド軸125が挿入される穴とが、形成されている。連結部材130は、本実施形態の出力軸となるシャフト32aが連結されている。なお、連結部材130は、ベアリング等を介してシャフト32aと連結されており、シャフト32aをθ方向に回転自在の状態で支持している。連結部材132も、ガイド軸124が挿入される穴と、ガイド軸125が挿入される穴とが、形成されている。
軸受138は、連結部材130のガイド軸124が挿入される穴、連結部材130のガイド軸125が挿入される穴、連結部材132のガイド軸124が挿入される穴および連結部材132のガイド軸1245挿入される穴の4箇所に配置されている。4つの軸受138は、連結部材130、132に固定されており、ガイド軸124、126と連結部材130、132とがZ軸方向に相対移動可能な状態で連結させている。
次に、相対位置検出機構140は、固定子110と可動子112との相対位置を検出する機構であり、上述したように検出器142と、スケール144と、を有する。検出器142は、外筒120の本体150およびサイドウォール152に固定されている。スケール144は、Z軸方向に延在する板状の部材であり、連結部材132に固定されている。また、相対位置検出機構140は、検出器142とスケール144とが対面する位置に配置されており、検出器142が、検出位置にスケール144のどの位置があるかを検出することで、固定子110と可動子112との相対位置を検出する。
リニアアクチュエータ100は、以上のような構成であり、ヘッド制御部62がリニアアクチュエータ100の制御部となり、固定子110と可動子112とをZ軸方向に相対移動させる。本実施形態は、固定子110はヘッド支持部31に固定されている。これにより、リニアアクチュエータ100は、固定子110と可動子112とをZ軸方向に相対移動させることで、ヘッド支持部31に対してシャフト32aをZ軸方向に移動させることができる。これにより、シャフト32aに連結されたノズル32をZ軸方向に移動させることができる。
リニアアクチュエータ100は、ヘッド制御部62により、配線170を介して中空コイルユニット122の中空コイル124に電流を流し励磁する。リニアアクチュエータ100は、中空コイル124に電流を流すことで、フレミングの法則によって中空コイル124と当該中空コイル124と対面する位置にあるマグネット128との間で作用力が発生する。ここで、中空コイル124とマグネット128とは、同様の配置間隔でZ軸方向に配置されている。これにより、対面している中空コイル124とマグネット128とは、いずれも同じ方向に作用力が発生する。これにより、中空コイルユニット122とモータ軸126との間に同一の方向の作用力が生じ、中空コイルユニット122に対してモータ軸126が図6中矢印方向のいずれかの方向、つまりZ軸方向に移動する。また、中空コイルユニット122に対してモータ軸126が移動することで、モータ軸126に連結されている可動子110の連結部材130、132と軸受138とシャフト32aも、中空コイルユニット122が固定されている固定子110に対してZ軸方向に移動する。なお、このとき、可動子110の連結部材130、132は、ガイド軸124、125に沿ってZ軸方向に移動する。
また、ヘッド制御部62は、位置検出機構140により固定子110と可動子112との相対位置を検出し、検出した結果に基づいて、中空コイル124に流す電流を調整することによって、中空コイル124とマグネット128との間に生じる力の方向を制御することで、所定の方向に移動させることができ、固定子110と可動子112との相対位置を所定の位置とすることができる。これにより、ヘッド制御部62は、可動子112の位置を所定の位置とすることができ、可動子112の連結部材130に連結されているシャフト32aのZ軸方向の位置を諸知恵の位置とすることができ、ノズル32の先端の位置を所定の位置とすることができる。
次に、図9は、本実施形態のリニアアクチュエータ100を図中下段に示し、比較対象のリニアアクチュエータ200を図中上段と中段に示す。リアアクチュエータ200は、と固定子202と可動子204を有する。固定子202は、中空コイルユニット212と連結しており、可動子204は、複数のマグネットを連結したモータ軸210と連結している。リニアアクチュエータ200は、リニアアクチュエータ100と同様の原理でZ軸方向に相対移動する。リニアアクチュエータ200は、モータ軸210とガイド軸214が連結されており、固定子202にガイド軸214の軸受216が固定されている。なお、図中上段に示すリアアクチュエータ200は、可動子204のモータ軸210が移動範囲の右端に移動している状態であり、図中中段に示すリアアクチュエータ200は、可動子204のモータ軸210が移動範囲の左端に移動している状態である。
リニアアクチュエータ200は、モータ軸210のマグネットが連結している部分の長さ(磁石の長さ)が中空コイルユニット212よりも短い形状である。このため、リニアアクチュエータ200の長さは、ストローク+磁石の長さ+中空コイルの可動スペース(磁石と重なっていないスペース)+ストロークとなる。なお、ストロークとは、リニアアクチュエータ200の移動範囲である。ここで、コイルの可動スペースはストロークと等しいのでリニアアクチュエータ200の長さは、磁石の長さ+3×ストロークとなる。
これに対して、リニアアクチュエータ100は、図9に示すように、モータ軸の複数のマグネットが中空コイルユニットよりも短い。リニアアクチュエータ100の長さは、ストローク+コイル+ストローク、つまりコイルの長さ+2×ストロークとなる。
ここで、リニアアクチュエータ100、200は、マグネットと中空コイルとが重なっている領域が推力の発生する部分となる。このため、リニアアクチュエータ100は、中空コイルの長さが推力の発生する部分の長さとなり、リニアアクチュエータ200は、磁石の長さが推力の発生する部分の長さとなる。
従って、リニアアクチュエータ100とリニアアクチュエータ200とは、リニアアクチュエータ100の中空コイルの長さとリニアアクチュエータ200の磁石の長さが同じ場合、推力が同じとなる。したがって、リニアアクチュエータ100とリニアアクチュエータ200とは、同じ推力を発生させる場合、リニアアクチュエータ100は、リニアアクチュエータ200の中空コイルの可動スペース分(1ストローク分)、つまり中空コイルとマグネットが重なっていない長さ分、長さを短くすることができる。リニアアクチュエータ100とリニアアクチュエータ200とは、全体の長さを同じとする場合、2ストローク+推力発生部分と3ストローク+推力発生部分とを同じ長さにする必要があるため、リニアアクチュエータ100の方がリニアアクチュエータ200よりも1ストローク分の長さで駆動部が発生させる力が大きくなることがわかる。
以上より、リニアアクチュエータ100は、リニアアクチュエーア200よりも推力を維持しつつ、装置を小型化することができる。また、リニアアクチュエータ100は、リニアアクチュエーア200と同じ大きさとした場合、推力をより大きくすることができる。これにより、リニアアクチュエータ100を用いる電子部品実装装置10は、ノズル駆動部34をより小型化することができるため、装置全体を小型化することができる。また、電子部品実装装置10は、ノズル駆動部34を軽量化できるため、XY移動機構で移動させる対象の重量を軽量化することができる。これにより、ヘッド本体の移動に必要なエネルギを小さくすることができ、消費エネルギを小さくすることができる。
また、リニアアクチュエータ100は、中空コイルユニット122と連結している部材である外筒120にガイド軸124、125を固定し、モータ軸126と連結している部材にガイド軸124、125が挿入される連結部材130、132を設けることで、モータ軸126とモータ軸126を支持する連結部材130、132とを隣接させることができる。これにより、中空コイルに挿入されるモータ軸の撓みにくくすることができ、可動子の剛性をより向上させることができる。これにより、モータ軸と中空コイルユニットとの間で生じる作用力をより大きくすることができる。
図10および図11を用いてリニアアクチュエータの他の例を説明する。図10は、リニアアクチュエータの他の例の概略構成を示す模式図である。図11は、図10に示すリニアアクチュエータの可動子の一例の概略構成を示す模式図である。図10および図11に示すリニアアクチュエータ250は、基本的な構成がリニアアクチュエータ100と同様である。以下、リニアアクチュエータ250のうちリニアアクチュエータ100と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略し、リニアアクチュエータ250に特有の点について説明する。
リニアアクチュエータ250は、固定子と、可動子と、を有する。固定子の構成は、固定子110と同様の構成である。可動子は、図10および図11に示すように、モータ軸126と、連結部材130、132と、4つの軸受138と、相対位置検出機構140のスケール144と、第1サポート部材262、264と、第2サポート部材266と、を有する。
第1サポート部材262は、連結部材130のガイド軸125が挿入される穴と、連結部材132のガイド軸125が挿入される穴と繋ぐ管状の部材である。第1サポート部材262は、内部にガイド軸125が挿入される。第1サポート部材264は、連結部材130のガイド軸124が挿入される穴と、連結部材132のガイド軸124が挿入される穴と繋ぐ管状の部材である。第1サポート部材264は、内部にガイド軸124が挿入される。
第1サポート部材262、264は、ガイド軸124を案内するガイドとなる。また、第1サポート部材262、264は、連結部材130と連結部材132とを連結させ、連結部材130と連結部材132との間のガイド軸125、124を支持することで、可動子の全体の剛性を向上させることができ、モータ軸126をより強固に支持することができる。
第2サポート部材266は、第1サポート部材264に固定されており、スケール144の連結部材132に固定されていない端部を支持している。これにより、スケール144のZ軸方向の両端を支持することができ、スケール144に位置ずれが生じることを抑制でき、固定子と可動子の相対位置の検出にずれが生じにくくすることができる。
また、リニアアクチュエータ250は、連結部材130、132と、第1サポート部材262、264と、第2サポート部材266と、を一体の部材とすることが好ましい。これにより、可動子の剛性を高くすることができ、可動子の内部で位置ずれ等が生じることを抑制することができ、モータ軸126をより好適に支持しつつ、固定子に対してZ軸方向に移動することができる。
図12から図14を用いてリニアアクチュエータの他の例を説明する。図12は、リニアアクチュエータの他の例の概略構成を示す模式図である。図13は、図12に示すリニアアクチュエータの固定子の一例の概略構成を示す模式図である。図14は、図12に示すリニアアクチュエータの可動子の一例の概略構成を示す模式図である。図15は、図12に示すリニアアクチュエータの一部を拡大して示す模式図である。図12から図15に示すリニアアクチュエータ300は、基本的な構成がリニアアクチュエータ100と同様である。以下、リニアアクチュエータ300のうちリニアアクチュエータ100と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略し、リニアアクチュエータ300に特有の点について説明する。リニアアクチュエータ300は、固定子310と可動子312とを有する。固定子310は、図12および図13に示すように、外筒320と、中空コイルユニット122と、ガイド軸324と、相対位置検出機構140の検出器142と、を有する。可動子312は、図12および図14に示すように、モータ軸126と、連結部材330、332と、2つの軸受338と、相対位置検出機構140のスケール144と、2つの支持突起360と、4つのベアリング362と、を有する。また、中空コイル122は、配線370から供給される電力により電磁力を発生させる。
外筒320は、ヘッド支持部31に固定されている支持部であり、本体350と、サイドウォール352と、を有する。本体350とサイドウォール352とは、基本的に本体150とサイドウォール152と同様の構成である。ここで、サイドウォール352は、穴154と同様の位置に穴354が形成されている。また、サイドウォール352は、凸部356、358が設けられている。凸部356、358は、Z軸方向に延在する線上の突起であり、中空コイルユニット122側に突出する。
ガイド軸324は、Z軸方向に伸びた軸である。ガイド軸324は、ガイド軸324は、軸の両端が外筒320の本体350に固定されている。固定子310は、中空コイルユニット122の中空部分の軸と、ガイド軸324と、が、Z軸方向に平行に配置されている。これにより、中空コイルユニット122とガイド軸324とは、平行に配置されている。
次に、連結部材330、332は、モータ軸126のZ軸方向の端部にそれぞれ連結されている。連結部材330は、Z軸方向において、モータ軸126よりも本体350の穴354が形成されている面側に配置されている。連結部材332は、Z軸方向において、モータ軸126よりも本体350の穴354が形成されていない面側に配置されている。また、連結部材330は、ガイド軸324が挿入される穴が形成されている。連結部材330は、本実施形態の出力軸となるシャフト32aが連結されている。連結部材332も、ガイド軸324が挿入される穴が形成されている。このように、リニアアクチュエータ300は、ガイド軸324が1本のみ設けられている。
軸受338は、連結部材330のガイド軸324が挿入される穴、連結部材332のガイド軸124が挿入される穴の2箇所に配置されている。2つの軸受338は、連結部材330、332に固定されており、ガイド軸324と連結部材330、332とがZ軸方向に相対移動可能な状態で連結させている。
図15に示すように、2つの支持突起360は、モータ軸126のZ軸方向の両端に配置されている。1つの突起部360には、2つのベアリング362が連結されている。ベアリング362は、それぞれ、凸部356または凸部358と対面する位置に配置されている。ベアリング346は、内径部材と外径の部材とが回転可能な機構であり、外径の部材がZ軸方向に回転する向きで内径の部材が支持突起360に固定されている。
リニアアクチュエータ300は、固定子310と可動子312とが相対移動すると、ベアリング362が、凸部356または凸部358と接触した状態で回転する。これにより、ベアリング362と凸部356または凸部358とが、固定子310と可動子312との相対移動時のガイド機構となる。これにより、可動子312をZ軸方向により安定して移動させることができる。また、本実施形態のようにベアリング362と凸部356または凸部358とを用いたガイド機構を設けることで、ガイド軸324を一本とした構成でも、好適に固定子310と可動子312との相対移動させることができる。これにより、リニアアクチュエータ300は、装置をより小型化することができる。
ここで、凸部356、358の形状は、特に限定されないが、ベアリング362をサイドウォール352の表面において、Z軸に直交する方向に移動しないように支持できる形状が好ましい。凸部356、358の形状は、V字溝としてもよい。また、ベアリング362は回転する機構とすることが好ましいが、凸部356、358に対応する凹部を有し、Z軸に直交する断面において、凹凸形状が反転した形状としてもよい。つまり、ベアリング362は、表面が凸部356、358をくわえ込む形状としてもよい。なお、サイドウォールとベアリングとの形状は、凹凸の相対関係が反対となってもよい。つまりサイドウォールに凹部を形成してもよい。
図16および図17を用いてリニアアクチュエータの他の例を説明する。図16は、リニアアクチュエータの他の例の概略構成を示す模式図である。図17は、図16に示すリニアアクチュエータの固定子の一例の概略構成を示す模式図である。図16および図17に示すリニアアクチュエータ400は、基本的な構成がリニアアクチュエータ100と同様である。以下、リニアアクチュエータ400のうちリニアアクチュエータ100と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略し、リニアアクチュエータ400に特有の点について説明する。リニアアクチュエータ400は、固定子410と可動子412とを有する。固定子410は、図16および図17に示すように、外筒480と、中空コイルユニット122と、ガイド軸124と、相対位置検出機構140の検出器142と、を有する。また、中空コイルユニット122は、配線470から供給される電力により電磁力を発生させる。可動子412は、可動子112と同様の構成である。
外筒480は、本体420と、サイドウォール424とを有する。本体420は、中空コイルユニット122の外周を覆う箱状の部材であり、ガイド軸124、125の中央近傍を支持している。つまり、本体420は、連結部材130と連結部材130の間に配置されている。サイドウォール424は、板状の部材であり、本体420の最も大きい面と連結している。なお、サイドウォール424は、2つ設けられており、本体420の最も大きい2つ面とそれぞれ連結している。
リニアアクチュエータ400は、固定子410の本体420が連結部材130と連結部材130の間に配置され、ガイド軸124、125の中央近傍のみを支持している。これにより、リニアアクチュエータ400は、ガイド軸124、125の両端部よりも外側に部材を配置しない構成とすることができ、リニアアクチュエータ400のZ軸方向の長さをより短くすることができる。また、リニアアクチュエータ400は、ガイド軸124、125の中央の近傍を1つの箱形状の本体420で支持することができる。これにより、2本のガイド軸をより高い精度で固定することができる。また、本体420は、1つの箱型の部材であるため、ガイド軸124、125を挿入する穴を高い加工精度で製造することができる。これにより、ガイド軸124、125と可動子412との移動時の摩擦をより低減することができる。また、リニアアクチュエータ400は、中空コイルユニット122の全周を本体420で固定し、固定する本体420をサイドウォール424に固定する構成とすることで、中空コイルユニット122をより強固に固定することができ、固定子410の全体の剛性を向上させることができる。
ここで、上記実施形態では、中空コイルが連結されている部材を固定子とし、モータ軸が連結されている部材を可動子としたが、固定子と可動子とを逆にしてもよい。例えば、上記実施形態では、サイドウォールにシャフトを連結し、連結部材とヘッド支持部とを連結してもよい。
また、上記実施形態は、ノズルをZ軸方向に移動させる機構にリニアアクチュエータを用いたが、リニアアクチュエータは他の種々の機構に用いることができる。例えば、XY移動機構に用いてもよい。また、電子部品実装装置以外の装置の駆動機構として用いてもよい。
また、上記実施形態では、2つのヘッド15を有する構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、電子部品実装装置10は、1つのヘッド15を有しても、3つのヘッドを有してもよい。