JP6322391B2

JP6322391B2 - 作業機械

Info

Publication number: JP6322391B2
Application number: JP2013240032A
Authority: JP
Inventors: 緒方　雄二; 雄二緒方
Original assignee: Hanwha Techwin Co Ltd
Current assignee: Hanwha Vision Co Ltd
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2033-11-20
Also published as: KR101915203B1; KR20150057923A; JP2015099880A

Description

本発明は、作業ヘッドが直線状のガイドビームに沿って移動する作業機械に関する。

かかる作業機械の一例として、ＩＣチップ等の電子部品をプリント基板上に実装する電子部品実装装置が挙げられる。

電子部品実装装置は、図５に示すように、作業ヘッドとして、ノズルを備えた実装ヘッド１００を有する。実装ヘッド１００はガイドビームとしてのＸ方向ビーム２００に沿ってＸ方向に移動可能に取り付けられている。また、Ｘ方向ビーム２００は、これと直交しＸ方向に所定の間隔をおいて配置された一対（２本）のＹ方向ビーム３００間に架け渡されるとともに、Ｙ方向ビーム３００にＹ方向に沿って移動可能に取り付けられている。このように、Ｘ方向ビーム２００とＹ方向ビーム３００の組合せにより、実装ヘッド１００は、水平面内でＸ方向及びＹ方向に自在に移動可能である。そして、実装ヘッド１００は、Ｘ方向及びＹ方向の移動の組合せにより、部品供給部（図示省略）に移動してそのノズルによって電子部品を吸着し、更に実装位置に搬送されてきたプリント基板（図示省略）上の所定位置に移動してそのプリント基板上の所定位置に電子部品を実装する。

このような電子部品実装装置を駆動させるには、実装ヘッド１００等に電力を供給する必要がある。従来、実装ヘッド１００への電力の供給は、外部電源からケーブルを介して行っており、このとき、実装ヘッド１００のＸ方向の可動範囲をケーブルやスリップリング等の直接給電手段が移動可能なようにケーブルベア（登録商標）２１０が設置される（例えば特許文献１）。

しかし、これらの電力供給方法では摩耗や断線を完全になくすことはできず、実装ヘッド毎にケーブルベア（登録商標）を設置する場合は、実装ヘッドのＸ−Ｙ方向への可動範囲を制限する要因となっていた。したがって、実装効率を向上させるために、１本のＸ方向ビームに複数の実装ヘッドを搭載しようとしても、各実装ヘッドの可動範囲を十分に確保することができず、現実的には１本のＸ方向ビームに複数の実装ヘッドを搭載することは困難であった。

このような電力供給上の問題は、電子部品実装装置に限定されず、作業ヘッドがガイドビームに沿って移動する作業機械に共通の問題である。

これらのことから、近年、上述のような作業機械に非接触給電機構を適用する試みがなされており、特許文献２にはそのための非接触給電装置が開示されている。

この特許文献２の非接触給電装置は、その段落００２６及び図５に示されているように、複数枚の円板状の送電電極と、この送電電極と略同径に形成された１枚の受電電極とを備えている。このように特許文献２の非接触給電装置において送電電極は、作業ヘッドである部品採取ヘッドの移動方向に連続しておらず、間隔をおいて設けられている。しかし、送電電極が作業ヘッドの移動方向に連続していないことから、作業ヘッドが移動する際に送電電極が設けられていない領域では電力伝送の効率が低下し、安定した電力伝送を行うことができない。

特開２００８−２４３８３９号公報特開２０１３−６２９２４号公報

本発明が解決しようとする課題は、作業ヘッドが直線状のガイドビームに沿って移動する作業機械において、作業ヘッドへの電力伝送を非接触で安定的に行うことができるようにすることにある。

本発明の一観点によれば次の作業機械が提供される。
作業ヘッドが直線状のガイドビームに沿って移動する作業機械において、
前記ガイドビーム側に当該ガイドビームに沿って連続して送電電極を設けるとともに、前記作業ヘッド側に前記送電電極と対向する受電電極を設けており、
前記作業ヘッドは、当該作業ヘッドに一体的に設けたリニアガイドを介して前記ガイドビームに、その長手方向に沿って移動可能に取り付けられており、
前記送電電極は、前記ガイドビームの前記リニアガイドとの対向面側に当該ガイドビームと一体的に設けられ、
前記受電電極は、前記送電電極と相互に入れ子状に対向するように、前記リニアガイドに一体的に設けられ、
前記送電電極から前記受電電極に、電界結合方式により電力を伝送することを特徴とする作業機械。

本発明では、ガードビームに沿って連続して送電電極から、作業ヘッド側に設けた受電電極に電界結合方式により電力を伝送する。すなわち、作業ヘッドがガイドビームに沿って移動したとしても常に送電電極と受電電極が対向するので、作業ヘッドへの電力伝送を非接触で安定的に行うことができる。

また、送電電極及び受電電極を相互に入れ子状に対向するように配置すると、電界結合方式で有効に作用する電極面積を大きくすることができるので、コンパクトな形状で大容量の電力を伝送することができる。

更に、送電電極をガイドビームに一体的に設けると、独立して送電電極を設ける場合に比べ、装置の小型化が可能となる。また、一般的に作業ヘッドをガイドするガイドビームは、作業ヘッド側との位置関係において高精度に組み立てられている。したがって、ガイドビームに送電電極を一体的に設けると、送電電極と受電電極との電極間距離（ギャップ）を高精度に維持することができる。そうすると、電極間距離を小さくすることが容易となり、電界結合方式による電力伝送効率を向上させることができる。

本発明を適用した電子部品実装装置の基本構成を示す概念図である。本発明において作業ヘッドに電力を伝送するための構成の一例を概念的に示す説明図である。図２の電力伝送系の等価回路を示す。本発明において送電電極をガイドビームに一体的に設けた例を概念的に示す断面図である。従来の電子部品実装装置の基本構成を示す概念図である。

以下、本発明を電子部品実装装置に適用した実施例に基づき、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、電子部品実装装置の基本構成を示す概念図である。電子部品実装装置は、電子部品を吸着しプリント基板上に実装するために実装ヘッド１０を有する。実装ヘッド１０には、１本又は複数本のノズル１１がＸ方向及びＹ方向に直交するＺ方向に移動可能、すなわち上下移動可能に組み込まれている。

図１の電子部品実装装置は、直線状のガイドビームとしての１本のＸ方向ビーム２０に３個の実装ヘッド１０を、それぞれＸ方向ビーム２０に沿ってＸ方向に移動可能に搭載している。これらの３個の実装ヘッドの種類としては、複数本のノズルを備えたロータリー式又はリニア式、あるいは１本のノズルを備えたものなど、公知のものとすることができ、３個の実装ヘッド１０は、複数種類の組合せ、又は全て同一種類とすることができる。これらの実装ヘッド１０は、Ｘ方向ビーム２０に沿って、隣り合う実装ヘッドとの衝突及び干渉を避けながら、公知の最適化されたプログラムにより自在に移動する。

Ｘ方向ビーム２０は、これと直交しＸ方向に所定の間隔をおいて配置された一対（２本）のＹ方向ビーム３０間に架け渡されるとともに、Ｙ方向ビーム３０にＹ方向に沿って移動可能に取り付けられている。このように、Ｘ方向ビーム２０とＹ方向ビーム３０の組合せにより、実装ヘッド１０は、水平面内でＸ方向及びＹ方向に自在に移動可能である。そして、実装ヘッド１０は、Ｘ方向及びＹ方向の移動の組合せにより、部品供給部（図示省略）に移動してそのノズル１１によって電子部品を吸着し、更に実装位置に搬送されてきたプリント基板（図示省略）上の所定位置に移動してそのプリント基板上の所定位置に電子部品を実装する。

なお、図１では、Ｘ方向ビームを１本のみ示すが、図５に示したように一対（２本）のＸ方向ビーム２０をＹ方向ビーム３０間に架け渡し、各Ｘ方向ビーム２０に一又は複数個の実装ヘッド１０を搭載することもできる。また、図１では、１本のＸ方向ビーム２０に３個の実装ヘッド１０を搭載した例を示したが、これには限定されず、本発明では直線状のガイドビームとしての１本のＸ方向ビーム２０に一又は複数個の実装ヘッド１０を、Ｘ方向ビーム２０に沿ってＸ方向に移動可能に搭載することができる。更に、Ｙ方向ビーム３０も一対（２本）には限定されず、１本とすることもできる。この場合、補助のため片方にガイドレールによる支えを設けるなど、様々な形態とすることができる。

図２は、本発明において実装ヘッド１０に電力を伝送するための構成の一例を概念的に示す説明図である。図２に示すように、Ｘ方向ビーム２０側に一対の送電電極２１がＸ方向ビーム２０に沿って連続して設けられ、実装ヘッド１０側に送電電極２１と対向する一対の受電電極１２が設けられている。そして、送電電極２１から受電電極１２に電界結合方式により電力が伝送される。この図２の電力伝送系は図３に示す等価回路で表すことができる。すなわち、送電電極２１と受電電極１２との電界結合により、電力が送電電極２１から受電電極１２に伝送され、その電力により、実装ヘッド１０が駆動する。

この図２の例において送電電極２１及び受電電極１２は、相互に入れ子状に対向している。具体的には送電電極２１及び受電電極１２はそれぞれ櫛歯状に形成され、これらが相互に噛み合うように組み合わされている。このように送電電極２１及び受電電極１２を櫛歯状に形成するほか、鋸歯状や波状に形成して相互に噛み合うように組み合わせることもできる。要するに送電電極２１及び受電電極１２を相互に入れ子状に対向させればよい。このような構成にすることで、電界結合方式で有効に作用する電極面積を大きくすることができるので、コンパクトな形状で大容量の電力を伝送することができる。

また、図２の例では、櫛歯状（入れ子状）の送電電極２１及び受電電極１２を水平方向に配置したが、鉛直方向に配置してもよい。ただし、鉛直方向に配置すると、対向する送電電極２１と受電電極１２との間に異物が落下して挟まりやすくなるので、図２の例のように水平方向に配置することが好ましい。

以上の例では、送電電極２１をＸ方向ビーム２０と独立して設けたが、送電電極２１はＸ方向ビーム２０に一体的に設けることができる。

図４は、その一例を概念的に示す断面図である。この図４の例では、実装ヘッド１０は円筒状の軸受け１３ａを有するリニアガイド１３を介して、Ｘ方向ビーム２０に、その長手方向（Ｘ方向）に沿って移動可能に取り付けられている。すなわち、実装ヘッド１０は、Ｘ方向ビーム２０と常に一定の間隔を保ちながらＸ方向に自在に移動する。なお、リニアガイドの構成は図４の例には限定されず、様々な形態とすることができる。

このような構成において、Ｘ方向ビーム２０のリニアガイド１３との対向面側に、Ｘ方向ビーム２０と一体的に送電電極２１が設けられ、実装ヘッド１０と一体的に設けられているリニアガイド１３に、送電電極２１と対向する受電電極１２が設けられている。

このように、送電電極２１をＸ方向ビーム２０に一体的に設けると、図２のように独立して送電電極２１を設ける場合に比べ、装置の小型化が可能となる。また、もともとリニアガイド１３は、Ｘ方向ビーム２０に対して数十μｍ以下の誤差で組み立てられているので、送電電極２１をＸ方向ビーム２０に一体的に設け、受電電極１２をリニアガイド１３に一体的に設けることで、送電電極２１と受電電極１２との電極間距離（ギャップ）を高精度に維持することができる。そうすると、電極間距離を小さくすることが容易となり、電界結合方式による電力伝送効率を向上させることができる。

本発明は、電子部品実装装置のみならず、溶接ヘッドがガイドビームに沿って移動する溶接装置など、作業ヘッドがガイドビームに沿って移動する作業機械に適用可能である。

１０実装ヘッド（作業ヘッド）
１１ノズル
１２受電電極
１３リニアガイド
１３ａ軸受け
２０Ｘ方向ビーム（ガイドビーム）
２１送電電極
３０Ｙ方向ビーム

Claims

作業ヘッドが直線状のガイドビームに沿って移動する作業機械において、
前記ガイドビーム側に当該ガイドビームに沿って連続して送電電極を設けるとともに、前記作業ヘッド側に前記送電電極と対向する受電電極を設けており、
前記作業ヘッドは、当該作業ヘッドに一体的に設けたリニアガイドを介して前記ガイドビームに、その長手方向に沿って移動可能に取り付けられており、
前記送電電極は、前記ガイドビームの前記リニアガイドとの対向面側に当該ガイドビームと一体的に設けられ、
前記受電電極は、前記送電電極と相互に入れ子状に対向するように、前記リニアガイドに一体的に設けられ、
前記送電電極から前記受電電極に、電界結合方式により電力を伝送することを特徴とする作業機械。