JP7231715B2 - リニア駆動装置及び部品実装用ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、リニアモータを駆動源とするリニア駆動装置及びこのリニア駆動装置を備えた部品実装用ヘッドに関するものである。

従来から、部品供給部において供給される部品を実装用ヘッド（部品実装用ヘッド）によりピックアップしてプリント基板等の基板上に搬送して搭載する部品実装装置が知られている。実装用ヘッドには、部品吸着用のノズルを各々先端（下端）に備えた複数のノズルシャフトが昇降可能に保持されており、ノズルシャフトの昇降により、部品供給部からの部品の取り出し及び基板への部品の実装（搭載）が行われる（例えば、特許文献１）。

ノズルシャフトが昇降する際のストロークは、部品サイズによって異なり、通常、小型部品の場合の必要ストロークは大きく、大型部品の場合の必要ストロークは小さくなる。実装作業の高速化を図るには、部品サイズに対してノズルシャフトの昇降ストロークを必要最小限に設定するのが望ましいが、一般的な部品実装装置では、ノズルシャフトは、部品サイズに拘わらずフルストロークで駆動される。

そこで、実装効率のさらなる向上を図るために、近年では、ノズルシャフトを備えるヘッド本体の部分を、実装用ヘッドのベース部分に対して昇降可能に設け、ヘッド本体と共に全ノズルシャフトを一体に昇降させることが考えられている。つまり、部品サイズに応じた位置（高さ）までヘッド本体を予め移動させておき、その位置でノズルシャフトを昇降させることで、ノズルシャフト自体の昇降ストロークを部品サイズに応じて小さく抑え、これにより実装作業の高速化を図るのである。

このような構成の場合には、小型軽量化及び高速移動の観点から、リニアモータを駆動源とするリニア駆動装置を用いてヘッド本体を駆動するのが好適である。しかし、この場合には、リニアモータを構成するコイルユニットの磁気吸引力によりリニア駆動装置に変形（歪み）が生じ、最悪の場合には、部品の吸着動作や部品の実装精度にマイナスの影響を与えることが考えられる。従って、この点を考慮する必要がある。

ＷＯ２０１７／０５６２９２号国際公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、リニアモータを駆動源とするリニア駆動装置において、磁気吸引力による変形（歪み）の発生を抑制し得る技術を適用すること、また、リニア駆動装置を用いてヘッド本体を昇降駆動する部品実装用ヘッドに関して、部品の吸着動作や部品の実装精度を長期的にかつ安定的に保つことを目的としている。

そして、本発明は、互いに対向する第１、第２プレート部材と、これら第１、第２プレート部材の間に配置されて当該第１、第２プレート部材を相対的に直線状の第１方向に移動させるリニアモータと、を備えたリニア駆動装置であって、前記第１プレート部材に固定されて互いに平行に第１方向に延在する一対のレールと、前記一対のレールに沿ってスライド自在に設けられかつ前記第２プレート部材に取り付けられた少なくとも一対のスライダと、を含み、前記リニアモータは、前記第１方向に並ぶ複数の永久磁石からなる磁石列と、この磁石列に対して第１、第２プレート部材の対向方向である第２方向に対向配置されて、前記第１方向に配列された複数の磁励コイルからなるコイルユニットと、を含みかつ前記一対のレールの間に配置され、前記コイルユニットは、前記第１方向における当該コイルユニットの少なくとも一部が、第１、第２プレート部材の相対的な可動範囲内において、常に前記一対のスライダの間に位置するように配置されているものである。

また、他の局面に係る本発明は、部品実装装置に搭載されて部品の実装作業を実行する部品実装用ヘッドであって、ベース部材と、先端に部品吸着用のノズルを各々備えた複数のノズルシャフトが昇降可能に保持されたヘッド本体と、このヘッド本体を前記ベース部材に対して昇降可能に支持しかつ駆動する、上記リニア駆動装置と、を含み、前記リニア駆動装置が、前記第１方向が上下方向となる状態で前記ベース部材と前記ヘッド本体との間に介設されているものである。

本発明の実施形態に係る部品実装用ヘッドの斜視図である。 上記実装用ヘッドに適用されるリニア駆動装置の斜視図である。 上記リニア駆動装置の側面図である。 上記リニア駆動装置の展開図である。 上記リニア駆動装置の要部平面図（可動プレート下降時）である。 上記リニア駆動装置の要部平面図（可動プレート上昇時）である。 比較例に係るリニア駆動装置の要部平面図（可動プレート下降時）である。 比較例に係るリニア駆動装置の要部平面図（可動プレート上昇時）である。 変形解析の結果を示す実施例モデル（可動プレート下降時）の側面図である。 変形解析の結果を示す実施例モデル（可動プレート上昇時）の側面図である。 変形解析の結果を示す比較例モデル（可動プレート下降時）の側面図である。 変形解析の結果を示す比較例モデル（可動プレート上昇時）の側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［部品実装用ヘッドの概略構成］
図１は、本発明の実施形態に係る部品実装用ヘッドの斜視図である。図１及びその他の図面には、方向関係の明確化のためにＸＹＺ直角座標軸が示されている。なお、Ｘ方向は水平面と平行な方向であり、Ｙ方向は水平面上でＸ方向と直交する方向であり、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向にそれぞれ直交する方向である。当例では、「Ｚ方向」が本発明の「第１方向」に相当し、「Ｙ方向」が本発明の「第２方向」に相当する。

［１．部品実装用ヘッドの概略構成］
図１は、本発明の実施形態に係る部品実装用ヘッドの斜視図である。図１及びその他の図面には、方向関係の明確化のためにＸＹＺ直角座標軸が示されている。なお、Ｘ方向は水平面と平行な方向であり、Ｙ方向は水平面上でＸ方向と直交する方向であり、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向にそれぞれ直交する方向である。当例では、「Ｚ方向」が本発明の「第１方向」に相当し、「Ｙ方向」が本発明の「第２方向」に相当する。

実装用ヘッド１は、ヘッドベース部２（本発明の「ベース部材」に相当する）と、ヘッド本体４と、ヘッドベース部２に対してヘッド本体４をＺ方向（上下方向）に移動可能に連結しかつ駆動するリニア駆動装置６とを備えており、前記ヘッドベース部２を介して前記ヘッド移動機構に支持されている。なお、以下の説明では、「Ｚ方向への移動」を、「昇降」という場合がある。

ヘッド本体４は、先端（下端）に複数のノズルを備えたＺ方向に延在する複数のノズルシャフト８と、これらノズルシャフト８をＺ方向に移動可能に保持する回転体９とを備えている。回転体９は、垂直な中心軸をもつ円柱形状であり、この回転体９の中心軸回りに前記複数のノズルシャフト８が等間隔で一列に配列されている。

各ノズルシャフト８のノズルには、負圧及び正圧が選択的に供給可能となっており、弁の切り替えにより、部品の吸着（ピックアップ）時にはノズル先端に負圧が供給され、部品の実装時にはノズル先端に正圧が供給される。

回転体９は、ヘッド本体４に搭載されたＲ軸駆動機構１０（本発明の「回転駆動機構」に相当する）に連結されており、このＲ軸駆動機構１０により前記中心軸回りに回転駆動され、これにより、前記複数のノズルシャフト８が一体に周方向に移動する。Ｒ軸駆動機構１０は、回転モータからなるＲ軸モータ１１と、例えば、その回転駆動力を回転体９に伝達する回転軸及びギア等から構成されている。

ヘッド本体４には、さらに、ノズルシャフト８を個別にＺ方向に移動させるためのＺ軸駆動機構１２が搭載されている。Ｚ軸駆動機構１２は、リニアモータからなるＺ軸モータ１３と、その駆動力によりＺ方向に移動する図外の可動ピン等から構成されており、特定位置に配置されたノズルシャフト８を可動ピンの下降に伴い押し下げるように構成されている。なお、ノズルシャフト８毎にリターンスプリングが設けられており、前記可動ピンが上昇すると、これに伴いノズルシャフト８が元の位置（高さ）にリセットされる。

このように、当実施形態のヘッド本体４は、複数のノズルシャフト８のうち、部品のピックアップ又は部品の実装（搭載）を行うべきノズルシャフト８をＲ軸駆動機構１０の作動により前記特定位置に配置し、さらに当該ノズルシャフト８をＺ軸駆動機構１２の作動により昇降させる構成となっている。すなわち、この実装用ヘッド１は、いわゆるロータリーヘッドと称されるタイプの実装用ヘッドである。

図１中の符号１４は、ヘッド本体４に搭載された部品認識用のカメラである。このカメラ１４は、ノズルシャフト８のノズル先端に吸着された部品の吸着状態を画像認識するために、ノズル先端を側方から撮像するものである。

なお、この実装用ヘッド１のヘッド本体４は、前記リニア駆動装置６の駆動により、ヘッドベース部２に対してＺ方向に移動することが可能となっている。以下、このリニア駆動装置６の構成について詳述する。

［２．リニア駆動装置６の構成］
図２は、リニア駆動装置６の斜視図であり、図３は、リニア駆動装置６の側面図であり、図４は、リニア駆動装置６の展開図である。

図２～図４に示すように、リニア駆動装置６は、ベースプレート２２と、可動プレート２４と、これらプレート２２、２４を相対的に直線状にＺ方向に移動させるリニアモータ３５と、を含む。当例では、ベースプレート２２が本発明の「第１プレート部材」に相当し、可動プレート２４が本発明の「第２プレート部材」に相当する。

各プレート２２、２４は、共にＺ方向に細長い概略長方形状の金属製のプレート部材である。ベースプレート２２は、可動プレート２４に比べてやや板厚が大きくかつ面積も広く、可動プレート２４に比べて高い剛性を有している。

ベースプレート２２と可動プレート２４とはＹ方向に面対向しており、ベースプレート２２は、可動プレート２４に対向する対向面２２ａを、可動プレート２４はベースプレート２２に対向する対向面２４ａを各々有している。なお、図４は、ベースプレート２２及び可動プレート２４を、それらの対向面２２ａ、２４ａが正面に向くように見開き状態に展開させて示したものである。

ベースプレート２２の対向面２２ａの内側の領域には、当該対向面２２ａの輪郭に沿って反可動プレート２４側（－Ｙ側）に凹んだ凹部３０が形成されている。凹部３０の内底面３０ａは平坦な面である。この内底面３０ａのうち上端部分に一対のレール３２ａ（上部レール３２ａという）が固定され、下端部分にも同じく一対のレール３２ｂ（下部レール３２ｂという）が固定されている。当例では、この一対の下部レール３２ｂが「本発明の一対のレール」に相当する。

一対の上部レール３２ａは、Ｘ方向に離間した位置で互いに平行にＺ方向に延在している。同様に、一対の下部レール３２ｂも、Ｘ方向に離間した位置で互いに平行にＺ方向に延在している。一対の上部レール３２ａの間隔と一対の下部レール３２ｂの間隔とは同等であり、また、一対の上部レール３２ａ各々のＸ方向の位置と一対の下部レール３２ｂ各々のＸ方向の位置も同等である。

一対の上部レール３２ａには各々、当該上部レール３２ａに沿ってスライド自在にスライダ３４ａ（上部スライダ３４ａという）が装着されている。同様に、一対の下部レール３２ｂにも各々、当該下部レール３２ｂに沿ってスライド自在にスライダ３４ｂ（下部スライダ３４ｂという）が装着されている。これら一対の上部スライダ３４ａ及び一対の下部スライダ３４ｂは、可動プレート２４の対向面２４ａに固定されている。この構成により、ベースプレート２２に対して可動プレート２４がＺ方向にスライド自在に支持されている。

なお、上部レール３２ａ及び上部スライダ３４ａは、上部スライダ３４ａに内蔵されたボールが転動しながら上部レール３２ａに沿って上部スライダ３４ａを案内する、いわゆるリニアガイドと称させる直線案内ユニット（直線案内機構）からなる。下部レール３２ｂ及び下部スライダ３４ｂも同様の直線案内ユニットからなる。

上記リニアモータ３５は、いわゆるフラット型コア付きリニアモータであり、両プレート２２、２４の間であってかつ前記一対の下部レール３２ｂの間の位置に配置されている。

リニアモータ３５は、Ｚ方向に並ぶ複数の永久磁石４４及びこれらの背面に配置されたヨーク４５からなる磁石列３７と、この磁石列３７に対向配置（Ｙ方向に対向配置）され、Ｚ方向に並ぶ複数の磁励コイル３９を備えたコイルユニット３６とで構成されている。コイルユニット３６は、さらに、Ｚ方向に一定間隔で歯部を有する櫛形形状の珪素鋼板が積層されて構成されたコア３８を有しており、前記磁励コイル３９は、このコア３８の各歯部の部分に電線が巻回されることにより形成されている。

リニアモータ３５の前記磁石列３７は、可動プレート２４の前記対向面２４ａに固定されており、コイルユニット３６は、ベースプレート２２の前記対向面２２ａに固定されている。そして、図外のコントローラから各磁励コイル３９に所定の順番で通電が行われると、磁石列３７の永久磁石４４の磁極と磁励コイル３９の磁極との相互作用により磁石列３７にＺ方向の推力が生じ、これによりベースプレート２２に対して可動プレート２４がＺ方向に移動する。つまり、このリニアモータ３５は、ムービングマグネット型のリニアモータであり、磁石列３７（永久磁石４４及びヨーク４５）が可動子であり、コア３８及び磁励コイル３９が固定子である。

なお、前記コイルユニット３６は、可動プレート２４の可動範囲内との関係において、可動プレート２４の特定の位置に固定されており、これにより、磁石列３７（可動子）と磁励コイル３９（固定子）との間に生じる磁気吸引力に起因するリニア駆動装置６の変形（歪む）が抑制されるようになっている。この点については後に詳述する。

一対の上部レール３２ａと一対の下部レール３２ｂとの間には、可動プレート２４に対して上向き（＋Ｚ方向）の付勢力を付与する付勢部材が設けられている。具体的には、Ｚ方向に延在する一対の引張りコイルバネ４６が付勢部材として設けられている。これら引張りコイルバネ４６は、Ｘ方向に所定の間隔を隔てて配設されており、各々、Ｚ方向に引っ張られた状態で、ベースプレート２２に設けられた上部フック４８ａと可動プレート２４に設けられた下部フック４８ｂとに亘って掛け止められている。このように可動プレート２４に対して上向きの付勢力が付与されることで、可動プレート上昇時（＋Ｚ方向への移動時）のリニアモータ３５の駆動力が引張りコイルバネ４６によってサポートされる。なお、付勢部材として圧縮コイルバネを用いることも可能である。

ベースプレート２２の前記対向面２２ａであって、コイルユニット３６の上側には、規制ピン５２が突設されている。この規制ピン５２は、可動プレート２４に形成された、Ｚ方向に延びる規制孔５４に挿入されている。これら規制ピン５２及び規制孔５４は、可動プレート２４のＺ方向の可動範囲を規定するものである。つまり、規制ピン５２が規制孔５４の下端内壁に当接する位置が可動プレート２４の上昇端位置であり、規制孔５４の上端内壁に規制ピン５２が当接する位置が可動プレート２４の下降端位置である。

また、一対の上部レール３２ａの間には、可動プレート２４の位置（Ｚ方向の位置）検出のためのリニアスケール５５が配設されている。リニアスケール５５は、ベースプレート２２の対向面２２ａ（内底面３０ａ）に固定された磁気スケール５６ｂと、この磁気スケール５６ｂに対向するように、可動プレート２４の対向面２４ａに固定されたセンサ基板５６ａとを備えている。センサ基板５６ａには、磁気スケール５６ｂを検出可能なホール素子、又ＭＲ素子からなる一乃至複数個の磁気センサが設けられており、センサ基板５６ａは、当該磁気センサの読み取り結果に応じた位置情報をコントローラに出力するようになっている。

また、可動プレート２４の中央部には、当該可動プレート２４を板厚方向に貫通する略円形の開口部５１（図２参照）が形成され、対向面２４ａのうち当該開口部５１に対応する位置には、リニアモータ冷却用のファン５０が固定されている。ファン５０は、ベースプレート２２と可動プレート２４との間の空気を、前記開口部５１を通じて外部に排気するものであり、これにより、リニアモータ３５の周辺に新気を引き込み、当該リニアモータ３５を冷却する。

なお、図４中の符号５８は、可動プレート２４の対向面２４ａに固定された一対の補強部材である。これら一対の補強部材５８は、リニアモータ３５の磁石列３７（可動子）と磁励コイル３９（固定子）との間に生じる磁気吸引力により、可動プレート２４が変形することを抑制するためのものである。これら補強部材５８は、当例では、Ｚ方向に延在する断面矩形の金属製の棒材からなり、Ｘ方向に間隔を隔てて互いに平行に配置されている。より具体的には、これら補強部材５８は、前記一対の下部レール３２ｂに略連続するように、当該一対の下部レール３２ｂの上端面（＋Ｚ方向の端面）に当該補強部材５８の下端面（－Ｚ方向の端面）が近接対向する状態で配置されている。これら補強部材５８は、下部レール３２ｂの上端からＺ方向における可動プレート２４の中央部分に亘って延在している。

［３．コイルユニット３６の配置］
図５は、可動プレート２４が下降端位置にある状態を示すリニア駆動装置６の要部平面図であり、図６は、可動プレート２４が上昇端位置にある状態を示すリニア駆動装置６の要部平面図である。

上記のリニア駆動装置６において、リニアモータ３５のコイルユニット３６は、Ｚ方向における当該コイルユニット３６の少なくとも一部が、可動プレート２４の可動範囲内において、常に前記一対の下部スライダ３４ｂの間に位置するように配置されている。

当実施形態では、図５に示すように、コイルユニット３６のＺ方向の寸法Ｌｃが、可動プレート２４の可動範囲の寸法Ｌａよりも短く、かつ、コイルユニット３６のＺ方向の末端から磁気発生の中心位置Ｃ３６、すなわちコイルユニット３６の中央までの寸法（Ｌｃ×１／２）が、下部スライダ３４ｂのＺ方向の寸法Ｌｂよりも短く設定されている。

このような寸法設定の下、コイルユニット３６は、磁気発生の中心位置Ｃ３６が、Ｚ方向において可動プレート２４の可動範囲の中心（Ｌａ×１／２）と略等しくなる位置に配置されている。これにより、図５及び図６に示すように、コイルユニット３６は、Ｚ方向における当該コイルユニット３６の少なくとも一部が、可動プレート２４の可動範囲内において、常に前記一対の下部スライダ３４ｂの間に位置するように配置されている。特に、当実施形態では、コイルユニット３６の磁気発生の中心位置Ｃ３６が、可動プレート２４の可動範囲内において、常に前記一対の下部スライダ３４ｂの間に位置するようにコイルユニット３６が配置されている。

このような構成により、上記リニア駆動装置６では、リニアモータ３５の磁石列３７（可動子）と磁励コイル３９（固定子）との間に生じる磁気吸引力によりリニア駆動装置６に変形が生じることが効果的に抑制されている。

つまり、上記のように、コイルユニット３６の少なくとも一部が、可動プレート２４の可動範囲内において、常に一対の下部スライダ３４ｂの間に位置する構成によると、磁気吸引力による引き寄せ荷重が常に一対の下部スライダ３４ｂで受けられる。換言すれば、引き寄せ荷重が働く領域の少なくとも一部の領域において、常に一対の下部スライダ３４ｂが両プレート２２、２４の間に介在することとなる。そのため、磁気吸引力が働いても、ベースプレート２２と可動プレート２４とが互いに接近することが規制され、これにより当該プレート２２、２４が変形し難くなる。特に、上記実施形態では、ベースプレート２２に比べて可動プレート２４の剛性が低いため、当該可動プレート２４が変形することが懸念されるが、そのような変形が効果的に抑制される。

ここで、リニア駆動装置６の変形（歪み）について行ったコンピュータ解析結果を示す。図９及び図１０は、上記実施形態のリニア駆動装置６とほぼ同一構造の実施例モデル６Ａを用い、可動プレート２４に部品認識カメラ１４のみを搭載して、可動プレート２４の下降時（図９）及び上昇時（図１０）における当該実施例モデル６Ａの変形をコンピュータ解析した結果を示している。解析結果は、磁気吸引力が例えば２８０Ｎのリニアモータ３５を用いた場合を想定し、実施例モデル６Ａの変形状況を、例えば３０００倍に拡大して側面から見た状態で示している。

一方、図１１及び図１２は、上記実施形態のリニア駆動装置６においてコイルユニット３６の位置のみを上下にずらしたモデル、すなわち、コイルユニット３６の少なくとも一部が、可動プレート２４の可動範囲内において、常に一対の下部スライダ３４ｂの間に位置する、という条件を満足していない比較例モデル６Ｂを用い、可動プレート２４に部品認識カメラ１４のみを搭載して、可動プレート２４の下降時（図１１）及び上昇時（図１２）における当該比較例モデル６Ｂの変形をコンピュータ解析した結果を示している。解析結果は、実施例モデル６Ａと同様に、磁気吸引力が２８０Ｎのリニアモータ３５を用いた場合を想定し、比較例モデル６Ｂの変形状況を、３０００倍程度に拡大して側面から見た状態で示している。なお、図１１は、図７に示すように、一対の下部スライダ３４ｂよりも上側にコイルユニット３６が配置された場合、図１２は、図８に示すように、一対の下部スライダ３４ｂよりも下側にコイルユニット３６が配置された場合の比較例モデル６Ｂの解析結果である。

これらの図９～図１２に示す通り、コイルユニット３６の少なくとも一部が、可動プレート２４の可動範囲内において、常に一対の下部スライダ３４ｂの間に位置するようにコイルユニット３６が配置される、という条件を満たす実施例モデル６Ａの構成によると（図９、図１０）、当該条件を満たしていない比較例モデル６Ｂの構成（図１１、図１２）に比べて、明らかにリニア駆動装置６の変形が抑制されている。

従って、上述した実施形態の構成によると、リニアモータ３５における磁気吸引力によるリニア駆動装置６の変形を効果的に抑制できることが考察できる。なお、このンピュータ解析に使用した各モデル６Ａ、６Ｂには、上記補強部材５８は備えられていない。

［４．作用効果］
以上説明した上記実装用ヘッド１によると、ヘッド本体４がリニア駆動装置６を介してヘッドベース部２に昇降可能に設けられているため、部品サイズに応じた位置（高さ）までヘッド本体４を予め移動させておき、その位置で各ノズルシャフト８を昇降させることができる。従って、ノズルシャフト８自体の昇降ストロークを部品サイズに応じてより小さく抑えることができ、効率的に部品の実装作業を進めることができる。

その場合、リニア駆動装置６は、フラット型のリニアモータ３５を駆動源とする全体として偏平（Ｙ方向に偏平）な構成なので（図２、図３参照）、ヘッドベース部２とヘッド本体４との間にコンパクトに配置することができる。従って、実装用ヘッド１を悪戯に大型化することなく、ヘッドベース部２に対してヘッド本体４を昇降可能に組み付けることができる。

しかも、上記リニア駆動装置６によれば、上述した通り、コイルユニット３６の磁気吸引力による変形（歪み）、特にヘッド本体４が組み付けられた可動プレート２４に変形が生じ難い。そのため、ヘッド本体４を長期的かつ安定的に昇降させること、ひいては、部品の高い吸着精度や高い実装精度を長期的かつ安定的に保つことが可能となる。

また、上記リニア駆動装置６では、可動プレート２４に一対の補強部材５８が設けられて補強が施されているので、この点でも、コイルユニット３６による磁気吸引力による可動プレート２４の変形が抑制される。

［５．変形例等］
以上説明した実施形態の実装用ヘッド１及びリニア駆動装置６は、本発明に係る実装用ヘッド及びリニア駆動装置の好ましい実施形態の例示であって、実装用ヘッド１及びリニア駆動装置６の具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、リニアモータ３５の磁石列３７が可動プレート２４に、コイルユニット３６がベースプレート２２に各々固定されているが、すなわち、リニアモータ３５はムービングマグネット型のリニアモータであるが、本発明はこれに限定されない。リニアモータ３５は、例えば磁石列３７がベースプレート２２に、コイルユニット３６が可動プレート２４に固定されたムービングコイル型であってもよい。この場合には、可動プレート２４の対向面２４ａにおいて、一対の下部スライダ３４ｂの間の位置にコイルユニット３６が位置して可動プレート２４に固定されていればよい。この構成によれば、コイルユニット３６の少なくとも一部が、可動プレート２４の可動範囲内において、常に一対の下部スライダ３４ｂの間に位置する、という構成が達成される。

また、上記実施形態では、実装用ヘッド１として、いわゆるロータリーヘッド型の実装用ヘッド１に本発明を適用した例について説明したが、本発明はいわゆるインライン型の実装用ヘッド、つまりヘッド本体において複数のノズルシャフトが直線状に配列されるタイプの実装用ヘッドについても適用可能である。

また、上記実施形態では、本発明に係るリニア駆動装置６が実装用ヘッド１に適用された例、詳しくはヘッド本体４の昇降機構に適用された例について説明した。しかし、本発明のリニア駆動装置６は、これら以外の用途にも適用可能であり、各種機械装置において対象物を直線移動させる機構（スライド機構）として適用可能である。

以上説明した本発明についてまとめると以下の通りである。

本発明の一局面に係るリニア駆動装置は、互いに対向する第１、第２プレート部材と、これら第１、第２プレート部材の間に配置されて当該第１、第２プレート部材を相対的に直線状の第１方向に移動させるリニアモータと、を備えたリニア駆動装置であって、前記第１プレート部材に固定されて互いに平行に第１方向に延在する一対のレールと、前記一対のレールに沿ってスライド自在に設けられかつ前記第２プレート部材に取り付けられた少なくとも一対のスライダと、を含み、前記リニアモータは、前記第１方向に並ぶ複数の永久磁石からなる磁石列と、この磁石列に対して第１、第２プレート部材の対向方向である第２方向に対向配置されて、前記第１方向に配列された複数の磁励コイルからなるコイルユニットと、を含みかつ前記一対のレールの間に配置され、前記コイルユニットは、前記第１方向における少なくとも一部が、第１、第２プレート部材の相対的な可動範囲内において、常に前記一対のスライダの間に位置するように配置されているものである。

この構成によれば、第１方向におけるコイルユニットの少なくとも一部が、第１、第２プレート部材の相対的な可動範囲内において、常に前記一対のスライダの間に位置するように構成されているので、磁気吸引力による引き寄せ荷重を一対のスライダで受けることができる。そのため、磁気吸引力によって第１、第２プレート部材が互いに接近する方向に変形し難くなり、リニア駆動装置に変形（歪み）が生じることが抑制される。

このリニア駆動装置においては、前記コイルユニットの前記第１方向における磁気発生の中心位置が、前記可動範囲内において、常に前記一対のスライダの間に位置するように配置されているのがより好ましい。

この構成によれば、磁気吸引力によりリニア駆動装置に変形が生じることがより高度に抑制される。

上記各態様のリニア駆動装置において、前記一対のスライダは、前記第１方向における同じ位置で前記第２プレート部材に取り付けられているのが好適である。

この構成によれば、コイルユニットを挟んで第１方向における互いに対称な位置で一対のスライダによって前記引き寄せ荷重を安定的に受けることができるので、磁気吸引力によって第１、第２プレート部材が接近方向に変形することをより確実に抑制できる。

なお、前記リニアモータが、コアに前記磁励コイルが巻回されたコア付きリニアモータである場合には、コアレスのリニアモータに比べて前記磁気吸引力による引き寄せ荷重がより大きくなり、変形が生じ易くなる傾向がある。

従って、上記各態様の構成は、前記リニアモータが、上記のようなコア付きリニアモータである場合に特に有用となる。

上記各態様のリニア駆動装置において、前記磁石列は第１プレート部材に固定され、前記コイルユニットは第２プレート部材に固定されている。

このような構成によれば、コイルユニットとレールとが共通のプレート部材（第２プレート部材）に固定され、この第２プレート部材に対して第１プレート部材が第１方向に移動する、いわゆるムービングマグネット型のリニア駆動装置として、上記の通り、磁気吸引力による変形が生じ難いものを提供することが可能となる。

一方、本発明の他の一局面に係る部品実装用のヘッドは、部品実装装置に搭載されて部品の実装作業を実行する部品実装用ヘッドであって、ベース部材と、先端に部品吸着用のノズルを各々備えた複数のノズルシャフトが昇降可能に保持されたヘッド本体と、このヘッド本体を前記ベース部材に対して昇降可能に連結しかつ駆動する、請求項１～５の何れか一項に記載のリニア駆動装置と、を含み、前記リニア駆動装置は、前記第１方向が上下方向となる状態で前記ベース部材と前記ヘッド本体との間に介設されているものである。

このヘッドの構成によれば、コンパクトな構成で、複数のノズルシャフトが保持されたヘッド本体をベース部材に昇降可能に連結しかつ高速で駆動させることが可能となる。しかも、リニア駆動装置は、上述した通り、磁気吸引力による変形が生じ難い構造であるため、当該ヘッドによれば、ヘッド本体を長期的かつ安定的に昇降させること、ひいては、部品の高い吸着精度や実装精度をより長期的かつ安定的に保つことが可能となる。

なお、前記ヘッド本体が、垂直軸回りに回転可能に設けられかつ当該垂直軸回りに前記複数のノズルシャフトが配列された回転体と、この回転体を駆動する回転駆動機構とを備える、いわゆるロータリーヘッドと称されるタイプのヘッド構造の場合、ノズルシャフトとは別に、部品の実装作業をより効率的に行うために、ヘッド本体をベース部材に対して昇降させる構成についてのニーズが高い。

従って、上記のようなリニア駆動装置を備える部品実装用ヘッドの構成は、上記のようにロータリーヘッドと称されるタイプの部品実装用ヘッドに特に有用と言える。この構成によれば、垂直軸回りにノズルシャフトが配列された回転体を備えるヘッド本体を長期的に安定的に昇降させることが可能となり、ロータリーヘッドと称されるタイプの部品実装用ヘッドにおいて、部品の高い吸着精度や実装精度を良好に維持することが可能となる。

Claims (7)

1. 互いに対向する第１、第２プレート部材と、これら第１、第２プレート部材の間に配置されて当該第１、第２プレート部材を相対的に直線状の第１方向に移動させるリニアモータと、を備えたリニア駆動装置であって、
   前記第１プレート部材に固定されて互いに平行に第１方向に延在する一対の第１レールと、
   前記一対の第１レールに対して前記第１方向に離間する位置において前記第１プレート部材に固定され、互いに平行に前記第１方向に延在する一対の第２レールと、
   前記一対の第１レールに沿ってスライド自在に設けられかつ前記第２プレート部材に取り付けられた少なくとも一対の第１スライダと、
   前記一対の第２レールに沿ってスライド自在に設けられかつ前記第２プレート部材に取り付けられた少なくとも一対の第２スライダと、
   前記第１方向における前記一対の第１レールと前記一対の第２レールとの間に配置され、前記第２プレートに固定された補強部材と、を含み、
   前記リニアモータは、前記第１方向に並ぶ複数の永久磁石からなる磁石列と、この磁石列に対して第１、第２プレート部材の対向方向である第２方向に対向配置されて、前記第１方向に配列された複数の磁励コイルからなるコイルユニットと、を含み、かつ前記一対の第１レールの間に配置され、
   前記コイルユニットは、前記第１方向における当該コイルユニットの少なくとも一部が、第１、第２プレート部材の相対的な可動範囲内において、常に前記一対の第１スライダの間に位置するように配置されている、ことを特徴とするリニア駆動装置。
2. 請求項１に記載のリニア駆動装置において、
   前記コイルユニットの前記第１方向における磁気発生の中心位置が、前記可動範囲内において、常に前記一対の第１スライダの間に位置するように配置されている、ことを特徴とするリニア駆動装置。
3. 請求項１又は２に記載のリニア駆動装置において、
   前記一対の第１スライダは、前記第１方向における同じ位置で前記第２プレート部材に取り付けられている、ことを特徴とするリニア駆動装置。
4. 請求項１～３の何れか一項に記載のリニア駆動装置において、
   前記リニアモータは、前記磁励コイルがコアに巻回されたコア付きリニアモータである、ことを特徴とするリニア駆動装置。
5. 請求項１～４の何れか一項に記載のリニア駆動装置において、
   前記コイルユニットは第１プレート部材に固定され、前記磁石列は第２プレート部材に固定されている、ことを特徴とするリニア駆動装置。
6. 部品実装装置に搭載されて部品の実装作業を実行する部品実装用ヘッドであって、
   ベース部材と、先端に部品吸着用のノズルを各々備えた複数のノズルシャフトが昇降可能に保持されたヘッド本体と、このヘッド本体を前記ベース部材に対して昇降可能に連結しかつ駆動する、請求項１～５の何れか一項に記載のリニア駆動装置と、を含み、
   前記リニア駆動装置は、前記第１方向が上下方向となる状態で前記ベース部材と前記ヘッド本体との間に介設されている、ことを特徴とする部品実装用ヘッド。
7. 請求項６に記載の部品実装用ヘッドにおいて、
   前記ヘッド本体は、垂直軸回りに回転可能に設けられかつ当該垂直軸回りに前記複数のノズルシャフトが配列された回転体と、この回転体を駆動する回転駆動機構と、を備えている、ことを特徴とする部品実装用ヘッド。

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