KR101483478B1 - 리니어 모터, 부품 실장 장치 및 부품 검사 장치 - Google Patents

리니어 모터, 부품 실장 장치 및 부품 검사 장치 Download PDF

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야마하하쓰도키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 계자자와 전기자를 구비하고, 상기 전기자로의 급전시에 상기 전기자와 상기 계자자 사이에서 발생되는 자속의 상호 작용에 의해 소정의 일축 방향을 따라 상기 계자자와 상기 전기자가 상대적으로 변위되는 힘을 생성시키는 리니어 모터에 관한 것이다. 본 발명의 전형적인 형태는 상기 계자자와 상기 전기자 중 어느 한쪽에 의해 구성되는 고정자와, 상기 계자자와 상기 전기자 중 어느 다른 쪽에 의해 구성되는 가동자와, 상기 일축 방향을 규정하는 프레임 부재와, 상기 가동자를 직선 방향으로만 왕복 이동 가능하게 안내하는 레일과, 상기 프레임 부재에 형성되고, 상기 프레임 부재에 대한 상기 고정자의 고정 위치를 위치 결정하는 제 1 위치 결정부와, 상기 프레임 부재에 형성되고, 상기 제 1 위치 결정부에 위치 결정된 상기 고정자에 대하여 상기 가동자가 소정 치수의 간극을 형성하여 상기 일축 방향을 따라 왕복 이동하도록 상기 프레임 부재에 대한 상기 레일의 고정 위치를 위치 결정하는 제 2 위치 결정부를 구비하고 있다.

Description

리니어 모터, 부품 실장 장치 및 부품 검사 장치{LINEAR MOTOR, PART MOUNTING APPARATUS, AND PART INSPECTING APPARATUS}
본 발명은 리니어 모터, 부품 실장 장치 및 부품 검사 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 부품 흡착용 노즐을 승강 구동시키기 위한 구동 기구에 바람직한 리니어 모터 및 이 모터를 이용하여 부품 유지 부재를 구동시키는 부품 실장 장치 및 부품 검사 장치에 관한 것이다.
리니어 모터는 각종 산업 기계에 적용되어 있고, 전자 부품을 기판 상으로 반송하여 실장하는 부품 실장 장치에서도 사용되고 있다. 예를 들면, 이 부품 실장 장치에서는 부품 흡착용 노즐을 승강 구동시키기 위한 구동 기구에 리니어 모터가 적용되어 있다.
이러한 리니어 모터는 예를 들면, 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이, 표면측의 자극이 교대로 다른 영구 자석을 일방향으로 배열해서 이루어지는 계자자(界磁子)와, 이 계자자에 대향해서 배치되고, 코일을 감아 장착한 코어를 구비한 전기자를 구비하고, 상기 코일에 대한 통전 제어에 따라 계자자 및 전기자 중 일측을 고정자, 타측을 가동자로 해서 상기 가동자를 고정자에 대하여 상대적으로 영구 자석의 배열 방향으로 직선적으로 이동시키도록 구성되어 있다.
일본 특허공개 2005-253259호 공보
리니어 모터가 적정한 추진력을 발생시킴에 있어서 고정자와 가동자 사이에 소정 치수의 갭을 형성하는 것이 중요하게 된다.
이러한 갭을 형성하기 위해서 종래에는 고정자와 가동자 사이에 심 등을 끼워 넣고, 양자 사이의 갭 조정을 행한 후에 고정자와 가동자를 고정시키는 것이 행해지고 있었다. 그러나, 고정자 또는 가동자를 구성하는 전기자의 코어와 계자자의 영구 자석 사이의 자기 흡인력이 강한 경우에는 심이 변형되어 원하는 갭이 얻어지지 않거나 코어와 영구 자석 사이에 심이 강고하게 끼워 넣어져 맞붙임 후에 심의 추출이 불가능해진다는 등, 갭을 정밀도 좋게 확보하면서 고정자와 가동자를 맞붙이는 것이 곤란했다.
본 발명은 이러한 갭을 정밀하게 갖는 리니어 모터의 조립성을 향상시키는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은 리니어 모터가 적용되는 부품 실장 장치나 부품 검사 장치에 있어서 그 조립성을 향상시키는 것을 보다 나은 목적으로 하고 있다.
이렇게 해서 본 발명은 계자자와 전기자를 구비하고, 상기 전기자로의 급전시에 상기 전기자와 상기 계자자 사이에서 발생되는 자속의 상호 작용에 의해 소정의 일축 방향을 따라 상기 계자자와 상기 전기자가 상대적으로 변위되는 힘을 생성시키는 리니어 모터로서, 상기 계자자와 상기 전기자 중 어느 한쪽에 의해 구성되는 고정자와, 상기 계자자와 상기 전기자 중 어느 다른 쪽에 의해 구성되는 가동자와, 상기 일축 방향을 규정하는 프레임 부재와, 상기 가동자를 직선 방향으로만 왕복 이동 가능하게 안내하는 레일과, 상기 프레임 부재에 형성되고, 상기 프레임 부재에 대한 상기 고정자의 고정 위치를 위치 결정하는 제 1 위치 결정부와, 상기 프레임 부재에 형성되고, 상기 제 1 위치 결정부에 위치 결정된 상기 고정자에 대하여 상기 가동자가 소정 치수의 간극을 형성하여 상기 일축 방향을 따라 왕복 이동하도록 상기 프레임 부재에 대한 상기 레일의 고정 위치를 위치 결정하는 제 2 위치 결정부를 구비하고 있는 리니어 모터이다.
이 리니어 모터의 구성에 의하면 고정자는 제 1 위치 결정부에 의해 위치 결정된 상태에서 프레임 부재에 고정된다. 또한, 가동자를 맞붙인 레일은 제 2 위치 결정부에 의해 위치 결정된 상태에서 프레임 부재에 고정된다. 이것에 의해 고정자가 프레임 부재에 일축 방향을 따라 고정됨과 아울러, 가동자가 이 고정자에 대하여 소정 치수의 간극을 형성하면서 일축 방향을 따라 왕복 이동할 수 있게 맞붙여진다. 그 때문에 고정자와 가동자의 맞붙임에 있어서 종래와 같은 심을 사용한 간극 조정을 행하지 않아 모터의 조립을 간단하고, 또한 조속히 행하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 다른 형태는 리니어 모터에 의해 부품 유지 부재가 승강 구동되는 부품 실장 장치이다.
또한, 본 발명의 또 다른 형태는 리니어 모터에 의해 부품 유지 부재가 승강 구동되는 부품 검사 장치이다.
본 발명의 리니어 모터에 의하면 고정자와 가동자의 맞붙임에 있어서 종래와 같은 심을 사용한 간극 조정을 행할 필요가 없어져 모터의 조립을 간단하고, 또한 조속히 행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 이러한 리니어 모터를 탑재한 본 발명에 따른 부품 실장 장치 및 부품 검사 장치에 의하면 상기 효과를 향수할 수 있기 때문에 리니어 모터의 조립 공정을 포함하는 장치 전체의 조립성이 향상되게 된다.
본 발명의 보다 나은 구성, 작용 효과는 이하의 참조 도면과 함께 설명되는 실시형태에 의해 한층 더 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 리니어 모터가 적용되는 부품 실장 장치(본 발명에 따른 부품 실장 장치)의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2는 헤드 유닛의 구체적인 구성을 나타내는 정면도이다.
도 3은 헤드 유닛에 탑재되는 헤드의 구성을 나타내는 측면도(도 2의 III-III선에 걸친 화살표에서 본 도면)이다.
도 4는 헤드의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 5는 헤드의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 6은 헤드 유닛에 대한 각 헤드의 맞붙임법을 설명하는 사시도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 리니어 모터가 적용되는 부품 실장 장치(본 발명에 따른 부품 실장 장치)의 개략 구성을 평면도로 나타내고 있다. 또한, 이 도면을 포함해서 본 설명에서 사용하는 도면에는 각 도면의 방향 관계를 명확하게 하기 위해서 XYZ 직각 좌표축이 나타내어져 있다.
동 도면에 나타내는 바와 같이, 부품 실장 장치의 기대(10) 상에는 기판 반송 기구로서 컨베이어(12)가 배치되어 있고, 이 컨베이어(12)에 의해 프린트 기판(P){이하, 간단히 기판(P)이라고 함}이 동 도면 우측으로부터 좌측으로 반송되어 소정의 작업 위치{동 도면의 가상선으로 나타내는 기판(P)의 위치}로 반입되도록 되어 있다. 작업 위치의 하방 영역에는 실장 작업 중에 기판(P)을 백업핀에 의해 지지하는 기판 지지 장치(11)가 배치되어 있다.
상기 컨베이어(12)의 폭 방향 양측(도 1에서는 상하 양측)에는 각각 피더 설치 영역(13)이 형성되어 있고, 이들 피더 설치 영역(13)에는 예를 들면, 테이프 피더(14) 등의 부품 공급 장치가 컨베이어(12)를 따라 병렬로 배치되어 있다. 각 테이프 피더(14)는 집적 회로(IC), 트랜지스터, 저항, 콘덴서 등의 소편상의 칩 부품을 소정 간격으로 수납, 유지한 테이프가 권취된 릴을 유지하고 있고, 이 릴로부터 상기 테이프를 품으로써 피더 선단의 부품 공급 위치에 부품을 공급하고, 헤드 유닛(15)에 의해 부품을 픽업시키도록 구성되어 있다.
상기 기대(10)의 상방에는 부품 실장용 상기 헤드 유닛(15)이 설치되어 있다. 이 헤드 유닛(15)은 상기 테이프 피더(14)로부터 부품을 흡착하여 기판(P) 상으로 반송함과 아울러 기판(P) 상의 소정 위치에 실장하는 것이며, 소정의 수평면 영역 상에서 X축 방향{컨베이어(12)에 의한 기판(P)의 반송 방향} 및 이것과 직교하는 Y축 방향으로 각각 이동 가능하게 되어 있다. 즉, 헤드 유닛(15)은 X축 방향으로 연장되는 헤드 유닛 지지 부재(18)에 이동 가능하게 지지되어 있다. 또한, 이 헤드 유닛 지지 부재(18)는 그 양단부가 Y축 방향으로 연장되는 고정 레일(17)에 지지되고, 이 고정 레일(17)을 따라 Y축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 그리고, X축 서보모터(20)에 의해 볼 나사축(21)을 통해 헤드 유닛(15)이 X축 방향으로 구동되는 한편, Y축 서보모터(22)에 의해 볼 나사축(23)을 통해 헤드 유닛 지지 부재(18)가 Y축 방향으로 구동되도록 되어 있다.
헤드 유닛(15)에는 도 2에 나타내는 바와 같이, 부품을 유지하여 반송하기 위한 복수개의 헤드(16)가 탑재되어 있고, 본 실시형태에서는 합계 10개의 헤드(16)가 X축 방향으로 열상으로 배치되어 있다. 각 헤드(16)는 Z축 방향(상하 방향)으로 연장되는 구동 샤프트(34)를 갖고 있고, 이 구동 샤프트(34)의 선단(하단)에는 부품 흡착용 노즐(35)이 부착되어 있다. 노즐(35)은 구동 샤프트(34)의 내부통로 및 도시 생략의 스위칭 밸브 등을 통해 부압 발생 장치에 접속되어 있고, 부품 흡착시에는 흡착 노즐 선단에 상기 부압 발생 장치로부터 부압 흡인력이 부여됨으로써 부품의 흡착, 유지가 가능하게 되어 있다. 본 실시형태에서는 이 구동 샤프트(34) 및 노즐(35)이 본 발명에 따른 부품 유지 부재에 상당한다.
노즐(35){구동 샤프트(34)}은 헤드 유닛(15)에 대하여 승강(Z축 방향의 이동) 및 노즐 중심축(R축) 둘레의 회전이 가능하게 되고, 승강 구동 기구 및 회전 구동 기구에 의해 각각 구동되도록 되어 있다. 이들 구동 기구 중 승강 구동 기구는 각 헤드(16)에 각각 장착되어 있다. 또한, 승강 구동 기구를 포함하는 각 헤드(16)의 구성 및 노즐(35)의 회전 구동 기구의 구성에 대해서는 나중에 설명한다.
헤드 유닛(15)에는 기판 촬상 유닛(24)이 탑재되어 있다. 이 기판 촬상 유닛(24)은 CCD 등의 촬상 소자를 갖는 영역 카메라 및 조명 장치 등으로 이루어지고, 헤드 유닛(15)에 대하여 하향의 자세로 고정되어 작업 위치로 반입되는 기판(P) 상의 각종 마크를 촬상할 수 있도록 되어 있다.
또한, 상기 기대(10) 상에는 도 1에 나타내는 바와 같이, 헤드 유닛(15)의 각 헤드(16){노즐(35)}에 흡착된 부품을 촬상하기 위한 부품 촬상 유닛(25)이 설치되어 있다. 이 부품 촬상 유닛(25)도 상기 기판 촬상 유닛(24)과 마찬가지로 영역 카메라 및 조명 장치 등으로 구성되어 있고, 기대(10) 상에 상향의 자세로 고정되어 있다. 이것에 의해 부품 흡착 후, 헤드 유닛(15)이 부품 촬상 유닛(25) 상방에 배치되었을 때에 각 헤드(16)에 의해 흡착된 부품을 부품 촬상 유닛(25)에 의해 촬상할 수 있도록 되어 있다.
이어서, 헤드 유닛(15) 및 각 헤드(16)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
상기 헤드 유닛(15)에는 상기한 바와 같이 10개의 헤드(16)가 탑재되어 있다. 각 헤드(16)는 X축 방향에서 봐서 편평한 유닛화된 부재이며, 도 2에 나타내는 바와 같이, X축 방향으로 10개 나란히 배치된 상태에서 헤드 유닛(15)에 대하여 일체적으로 고정되어 있다.
도 3~도 5는 상기 헤드(16)의 구체적인 구성을 나타내고 있고, 도 3은 측면도(도 2의 III-III에 걸친 화살표에서 본 도면)이며, 도 4는 정면도이고, 도 5는 분해 사시도이며, 각각 헤드(16)를 나타내고 있다. 또한, 도 5에서는 구동 샤프트(34) 등 일부 부품은 편의상 생략되어 있다.
상기 헤드(16)는 개략적으로는 상기 노즐(35)을 하단부에 구비하는 상기 구동 샤프트(34)와, 이 구동 샤프트(34)와 노즐(35) 등을 Z축 방향으로 구동하는 리니어 모터와, 노즐(35) 등에 대하여 상향의 바이어싱 포오스(biasing force)를 부여하는 리턴 스프링(48)으로 구성되어 있다.
리니어 모터는 프레임(30)(본 발명에 따른 프레임 부재에 상당함)과, 프레임(30)에 맞붙여지는 리니어 가이드(32)와, 프레임(30)에 설치되는 고정자(42) 및 리니어 가이드(32)에 설치되고 구동 샤프트(34)를 일체적으로 Z 방향으로 구동시키는 가동자(44)를 갖는 리니어 모터 본체(40)를 구비하고 있고, 이 리니어 모터에 상기 구동 샤프트(34)나 리턴 스프링(48)이 장착됨으로써 헤드(16)가 유닛화되어 있다. 그리고, 리니어 모터에 의해 노즐(35){구동 샤프트(34)}을 Z축 방향으로 구동함과 아울러, 리니어 모터의 정지시에는 리턴 스프링(48)의 바이어싱 포오스에 의해 노즐(35)을 상방 위치에 유지하도록 구성되어 있다.
상기 프레임(30)은 베이스 플레이트(301)의 주위 일부분에 측벽부(302)를 구비한 X축 방향에서 봐서 편평한 접시형의 부재이며, 표면 처리를 실시한 알루미늄 합금 등에 의해 구성되어 있다.
리니어 가이드(32)는 Z축 방향으로 연장되는 레일(321)과, 이 레일(321)에 대하여 Z축 방향으로 슬라이드 가능하게, 또한 Z축 방향과 직교하는 방향으로의 이동이 불가능하게 장착되는 복수개의 슬라이더(322, 322)를 구비하고 있다. 상기 레일(321)은 베이스 플레이트(301)에 볼트에 의해 고정됨으로써 프레임(30)에 장착되어 있다. 그리고, 상세하게는 후술하는 리니어 모터 본체(40)의 가동자(44)를 통해 상기 구동 샤프트(34)를 Z축 방향으로 안내하도록 구성되어 있다.
리니어 모터 본체(40)의 고정자(42)는 전기자에 의해 구성된 것이며, Z축 방향{가동자(44)의 이동 방향}으로 간격을 두고 병설되는 복수개의 티스(teeth)를 갖는 빗형의 코어(421)와, 코어(421)의 각 티스에 장착된 복수개의 코일(422)과, 코어(421)와는 별체인 한쌍의 서브티스(sub-teeth)(423, 423)를 포함하고 있다. 코어(421) 및 서브티스(423, 423)는 각각 베이스 플레이트(301)에 볼트에 의해 고정되어 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 서브티스(423, 423)는 Z축 방향에 있어서 코일(422)군의 양단에 배열되도록 베이스 플레이트(301)에 고정되어 있다. 이들 서브티스(423, 423)는 모터 구동시에 코어(421)의 양단의 자속 형성을 보충함으로써 소위 코깅력(cogging force)을 저감시키는 것이다. 또한, 본 실시형태에서는 서브티스(423, 423)는 코어(421)와는 별체로 설치되어 있지만, 물론 코어(421)에 일체적으로 설치되어 있어도 좋다.
리니어 모터 본체(40)의 가동자(44)는 계자자에 의해 구성된 것이며, 고정자(42)에 대하여 Y축 방향으로 횡배열로 설치되어 있다. 가동자(44)는 Z축 방향으로 연장되는 단면 コ자형의 슬라이드 베이스(441)와, 이 슬라이드 베이스(441)의 측면{고정자(42)와의 대향면}에 고정되는 요크(443)와, 이 요크(443)를 통해 슬라이드 베이스(441)에 배열되는 복수개의 영구 자석(442)을 구비하고 있다. 구체적으로는 Y축 방향에 있어서 고정자(42)측이 N극, 가동자(44)측이 S극인 영구 자석(442)과, 고정자(42)측이 S극, 가동자(44)측이 N극인 영구 자석(442)이 Z축 방향으로 교대로 배열되어 있다. 그리고, 이 가동자(44){의 슬라이드 베이스(441)}가 리니어 가이드(32)의 슬라이더(322)에 고정됨으로써 가동자(44)는 Z축 방향으로만 왕복 이동 가능하게 프레임(30)에 맞붙여지고, 도면 밖의 리니어 구동 제어부로부터 상기 리니어 모터 본체(40)의 고정자(42)로 소정의 구동 신호가 부여되면 그 구동 신호에 따른 방향 및 속도로 Z축 방향으로 구동되는 구성으로 되어 있다.
고정자(42)와 가동자(44)는 이들 사이{정확하게는 빗형의 코어(421)의 가동자 측단부와 영구 자석(442)의 고정자측 표면 사이}에 소정의 갭이 형성된 상태에서 프레임(30)에 고정되어 있다.
본 실시형태는 매우 간결한 방법으로 정밀하게 이 갭을 형성할 수 있다.
상세하게 설명하면 상기 베이스 플레이트(301)에는 고정자 위치 결정용 기준면(304)을 갖는 한쌍의 돌출부(303, 303)(본 발명의 제 1 위치 결정부에 상당함)가 일체 형성되어 있는 한편, 고정자(42)의 상기 코어(421)의 양단에는 각 돌출부(303, 303)에 대응해서 Z축 방향(티스 배열 방향)으로 연장되는 한쌍의 연장부(421a, 421a)가 일체로 형성되어 있다. 그리고, 코어(421)의 각 연장부(421a)의 상기 가동자(44)측의 면이 대응하는 각 돌출부(303, 303)의 기준면(304)에 대하여 부딪히고, 이 상태에서 코어(421)에 형성되는 관통 구멍을 통해 삽입된 볼트(425)가 베이스 플레이트(301)의 나사 구멍(301a)에 나사 결합되어 있다. 이것에 의해 상기 고정자(42)는 베이스 플레이트(301)에 설정되는 소정의 고정 위치에 정밀하게 위치 결정된 상태에서 프레임(30)에 맞붙여져 있다.
또한, 상기 프레임(30)의 베이스 플레이트(301)에는 가동자 위치 결정용 돌출조(305)(본 발명의 제 2 위치 결정부에 상당함)가 일체 형성되어 있고, 이 돌출조(305)의 고정자(42)와 반대측(도 3에서는 우측)에 대하여 상기 레일(321)의 상기 고정자(42)측이 부딪히고, 이 상태에서 상기 레일(321)에 형성되는 관통 구멍을 통해 삽입된 볼트(325)가 베이스 플레이트(301)의 나사 구멍(301b)에 나사 결합되어 있다. 이것에 의해 리니어 가이드(32)를 통해 상기 가동자(44)가 Y축 방향으로 위치 결정된 상태에서 프레임(30)에 맞붙여져 있다. 또한, 레일(321)을 베이스 플레이트(301)에 맞붙인 후에 상기 가동자(44)를 슬라이더(322)의 결정된 위치에 맞붙여도 좋고, 미리 상기 가동자(44)를 슬라이더(322)에 맞붙이고 나서 레일(321)을 베이스 플레이트(301)에 맞붙여도 좋다.
이와 같이, 상기 고정자(42) 및 가동자(44)가 각각 위치 결정된 상태에서 프레임(30)에 맞붙여짐으로써 고정자(42)와 가동자(44) 사이에 소정 치수의 갭이 Y축 방향으로 형성되어 있다. 또한, 도면 중 부호 323은 슬라이더(322)의 Z축 방향의 이동을 규제하는 스토퍼이며, 또한 부호 324는 상기 가동자(44){의 슬라이드 베이스(441)}의 Z축 방향의 이동을 규제하는 스토퍼이고, 각각 베이스 플레이트(301)에 볼트에 의해 고정되어 있다.
상기한 바와 같이 구성된 리니어 모터의 상기 가동자(44)에 대하여 구동 샤프트(34)가 부착되어 있다. 상세하게는 상기 슬라이드 베이스(441)의 하단 부분에 상기 고정자(42)의 하방 위치를 향해 Y축 방향으로 연장되는 부착암(37)이 고정되고, 이 부착암(37)의 하면에 샤프트 지지 부재(36)를 통해 구동 샤프트(34)가 부착되어 있다.
구동 샤프트(34)는 중공축으로 이루어지고, 도시되지 않은 스플라인 기구 등에 의해 축 방향으로 변위 가능하게, 또한 샤프트 지지 부재(36)에 대하여 샤프트 중심 둘레(R축 둘레)에서 회전 가능하게 지지되어 있다. 샤프트 지지 부재(36)에는 부압 도입용 포트(361) 및 도면 밖의 부압 통로가 형성되어 있고, 이들 포트(361) 등을 통해 구동 샤프트(34)는 상기 부압 발생 장치에 접속되어 있다.
리턴 스프링(48)은 Y축 방향에 있어서 리니어 모터 본체(40)의 상기 고정자(42)를 사이에 두고 리니어 가이드(32)와는 반대측의 위치에 배치되어 있다. 이 리턴 스프링(48)은 Z축 방향에 있어서 상기 프레임(30)의 상단 부분과 상기 부착암(37)에 걸쳐 장착되어 있고, 부착암(37) 및 샤프트 지지 부재(36)를 통해 상기 구동 샤프트(34)에 상향의 바이어싱 포오스를 부여하고 있다.
헤드(16)에는 가동자(44) 및 구동 샤프트(34){노즐(35)}의 위치를 검출하기 위한 위치 검출 센서로서 자기 센서(45)가 장착되어 있다. 즉, 도 5에 나타내는 바와 같이, 리니어 모터 본체(40)의 상기 가동자(44)에는 자기적으로 눈금을 기록한 플레이트상의 자기 스케일(46)이 슬라이드 베이스(441)를 따라 고정되어 있다. 한편, 프레임(30)에는 상기 베이스 플레이트(301)에 설치된 센서 지지부(306)에 MR 센서나 홀 센서 등의 자기 센서(45)가 부착되어 있고, 이 자기 센서(45)에 의해 자기 스케일(46)을 판독함으로써 가동자(44) 및 구동 샤프트(34){노즐(35)}의 위치가 검출 가능하게 되어 있다. 또한, 도면 중 부호 451은 자기 센서(45)의 제어 기판 등을 덮는 커버 부재이다.
이와 같이 구성된 10개의 헤드(16)는 리턴 스프링(48)이 헤드 유닛(15)의 전방면측(X축 방향에 있어서 고정자(42)의 헤드 유닛 지지 부재(18)측과는 반대측)에 위치하는 상태에서 서로 X축 방향으로 적층되어 일체로 고정되어 있다. 보다 상세하게는 상기 돌출부(303) 중 리니어 가이드(32) 등의 맞붙임면측에 한쌍의 위치 결정핀(310, 310)이 돌출 설치되는 한편, 타면측에는 프레임(30)의 적층되는 방향(X축 방향)에 있어서 각 위치 결정핀(310)과 동심으로 대응되는 도면 밖의 위치 결정 구멍이 형성되어 있고, 적층 방향 하층측{X축 방향에 있어서 리니어 가이드(32) 등의 맞붙임면이 덮이는 측}의 헤드(16)에 설치된 이들 위치 결정핀(310, 310)이 이 적층 방향 하층측의 헤드(16)에 대하여 상층측{X축 방향에 있어서 리니어 가이드(32) 등의 맞붙임면을 덮는 측)에 인접하는 헤드(16)의 위치 결정 구멍에 삽입 됨으로써 각 헤드(16)가 서로 위치 결정된 상태에서 X축 방향으로 적층되어 있다. 그리고, 이 적층된 헤드(16)군은 한쌍의 부착용 프레임(15b)에 의해 X축 방향 양측으로부터 협지되고, 각 프레임(30)에 형성되는 관통 구멍(312)을 통해 부착용 프레임(15b) 및 헤드(16)군이 볼트(151), 너트(152)에 의해 일체로 체결된 후에 양 부착용 프레임(15b)이 헤드 유닛(15)의 본체 프레임(15a)에 대하여 위치 결정 고정되어 있다. 이것에 의해 10개의 헤드(16)가 일체로 상기 헤드 유닛(15)에 고정되어 있다.
헤드 유닛(15)에 고정된 각 헤드(16)의 구동 샤프트(34)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 본체 프레임(15a)에 설치되는 유지부(15c)에 의해 유지되어 있다.
구동 샤프트(34)의 회전 구동 기구는 구동 샤프트(34)를 Z축 둘레에서 회전 가능하게 지지하는 상기 유지부(15c)와, 상기 본체 프레임(15a)에 고정된 구동 모터(회전형 모터)(26, 26)를 구비하고 있다. 그리고, 구동 모터(26, 26)의 구동 풀리(도시 생략)로부터 도면 밖의 구동 벨트 등에 의해 구동 샤프트(34) 각각에 회전 구동력이 전달되도록 되어 있다.
상기한 바와 같이 구성된 부품 실장 장치에서는 다음과 같이 해서 부품의 실장이 행해진다.
도 1을 참조하여 우선, 헤드 유닛(15)이 피더 설치 영역(13)으로 이동하여 각 헤드(19)에 의한 부품의 흡착이 행해진다. 구체적으로는 소정의 헤드(16)가 테이프 피더(14)의 상방에 배치된 후, 리니어 모터에 의해 구동 샤프트(34)가 승강 구동되고, 이것에 의해 노즐(35)이 하강되어 테이프 내의 부품을 흡착해서 인출한다. 이 때, 가능한 경우에는 복수개의 헤드(16)에 의해 동시에 부품의 인출이 행해진다. 부품의 흡착이 완료되면 소정 경로를 따라 헤드 유닛(15)이 부품 촬상 유닛(25)의 상방을 경유하고 나서 기판(P) 상으로 이동한다. 이 이동 중에 각 헤드(16){노즐(35)}에 의한 부품의 흡착 상태가 화상 인식되어 실장시의 보정량이 연산된다. 그리고, 헤드 유닛(15)이 기판(P) 상의 처음의 실장 위치에 도달하면 리니어 모터에 의해 구동 샤프트(34)가 승강 구동되어 기판(P) 상에 부품이 실장되고, 이후, 헤드 유닛(15)이 순차적으로 실장 위치로 이동함으로써 기판(P) 상에 나머지 흡착 부품이 실장되게 된다.
이상과 같은 본 발명에 따른 부품 실장에서는 리니어 모터식 구동 기구에 의해 노즐(35){구동 샤프트(34)}을 승강 구동하도록 헤드(16)가 구성되어 있지만 각 헤드(16)를 구성하는 상기 리니어 모터는 상기한 바와 같이, 고정자(42){의 코어(421)에 형성된 연장부(421a, 421a)의 고정자측면}를 돌출부(303, 303)에 접촉시키는 한편, 예를 들면, 미리 가동자(44)를 맞붙인 리니어 가이드(32){레일(321)의 가동자측면}를 돌출조(305)에 접촉시킨 상태에서 프레임(30)에 고정시키면 고정자(42)와 가동자(44) 사이에 저절로 소정 치수의 갭이 형성되는 구성으로 되어 있다. 이 맞붙임 과정에서는 연장부(421a, 421a)가 돌출부(303, 303)에 의해 가동자(44)측으로 근접하는 방향으로의 변위가 규제되고, 또한 레일(321)이 돌출조(305)에 의해 고정자(42)측으로 근접하는 방향으로의 변위가 규제된 상태에서 코어(421)와 영구 자석(442)의 자기 흡인력을 이용해서 서로 끌어당기게 할 수 있으므로 이들 고정자(42) 및 가동자(44) 사이에 형성되는 갭도 저절로 정밀도가 높아진다. 또한, 프레임(30)에 형성되는 돌출부(303, 303)나 돌출조(305)를 이용하여 고정자(42)나 가동자(44)의 위치 결정을 꾀하고 있으므로 프레임(30)에 대한 고정자(42) 및 가동자(44)의 맞붙임 작업에 있어서 종래와 같은 심에 의한 간극 조정을 행하지 않고 소정 치수의 상기 갭을 적절하게 확보할 수 있고, 따라서 리니어 모터의 조립, 즉, 상기 실시형태에 있어서는 헤드(16)의 조립을 간단하게, 또한 조속히 행할 수 있다.
또한, 상기 리니어 모터는 Y축 방향에 있어서 연장부(421a, 421a)의 가동자(44)측을 돌출부(303, 303)에 접촉시켜서 상기 고정자(42)를 위치 결정하고, 한편, 레일(321)의 고정자(42)측을 돌출조(305)에 접촉시켜서 가동자(44)를 위치 결정하는 구성으로 되어 있으므로 서로 접근하는 방향으로의 고정자(42) 및 가동자(44)의 변위를 규제하면서 코어(421)와 영구 자석(442)의 자기 흡인력을 이용하여 서로 끌어당기게 할 수 있다. 따라서, 조립 중에 코어(421)와 영구 자석(442)의 자기 흡인력에 의해 고정자(42)와 가동자(44)가 불수의로 흡착되어 버리는 것을 방지하면서 보다 맞붙임 정밀도를 높일 수 있다.
그리고, 이 부품 실장 장치에서는 상기한 바와 같이, 헤드 유닛(15)에는 10개의 헤드(16)가 탑재되어 있기 때문에 상기한 바와 같이, 헤드(16)(리니어 모터)의 조립성이 양호한 만큼, 리니어 모터의 조립 공정을 포함하는 장치 전체의 조립성도 좋은 것으로 된다. 또한, 각 헤드(16) 사이의 상기 갭의 편차를 억제할 수도 있으므로 각 헤드(16) 사이에서 보다 동일한 노즐 승강 동작을 행하게 하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 각 헤드(16)의 동작의 편차에 기인한 문제, 예를 들면 공통의 제어 프로그램에 따라 각 헤드(16)를 구동 제어하면서도 일부의 헤드(16)의 노즐 승강 동작에 어긋남이 발생되어 부품의 흡착 불량이나 실장 불량이 발생되기 쉬워진다는 문제를 미연에 회피할 수 있다는 이점도 있다.
또한, 이상 설명한 부품 실장 장치는 본 발명에 따른 리니어 모터가 적용되는 부품 실장 장치(본 발명에 따른 부품 실장 장치)의 바람직한 실시형태의 일례이며, 그 구체적인 구성은 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 적당히 변경할 수 있다.
예를 들면, 상기 실시형태의 리니어 모터에서는 코어(421)의 티스 배열 방향 양단에 연장부(421a)를 일체 형성하고, 양 연장부(421a)를 베이스 플레이트(301)에 형성된 한쌍의 돌출부(303, 303)에 각각 접촉시킴으로써 고정자(42)를 프레임(30)에 대하여 위치 결정하고 있지만 예를 들면, 베이스 플레이트(301)에 위치 결정용 오목부를 형성하는 한편, 코어(421) 중 상기 베이스 플레이트(301)에의 겹쳐진 면에 볼록부를 형성하고, 상기 볼록부를 상기 오목부에 감합시킴으로써 고정자(42)를 위치 결정하도록 구성해도 좋다. 단, 상기 실시형태와 같은 위치 결정 구조에 의하면 코일(422)의 외측 부분에서 고정자(42)를 위치 결정할 수 있으므로 고정자(42)와 가동자(44) 사이의 자속 형성에 영향을 부여하지 않고 고정자(42)를 적절하게 위치 결정할 수 있고, 또한 비교적 강성을 갖는 코어(421)가 피위치 결정 부분이 되기 때문에 변형 등을 수반하기 어렵고, 위치 결정의 신뢰성도 높은 것으로 된다는 이점이 있다.
또한, 상기 실시형태의 리니어 모터에서는 고정자(42)를 돌출부(303)에 대하여 가동자(44)측과는 반대측으로부터 접촉시키고, 또한 레일(321)을 돌출조(305)에 대하여 고정자(42)측과는 반대측으로부터 접촉시킴으로써 고정자(42) 및 가동자(44)를 위치 결정하는 구성으로 되어 있지만 물론, 이들 제 1 및 제 2 위치 결정부로서의 돌출부(303, 303)나 돌출조(305)에 대하여 고정자(42) 및 레일(321){리니어 가이드(32)}이 접촉되는 방향은 고정자(42) 및 가동자(44)를 적절하게 위치 결정할 수 있으면 특별히 한정되는 것은 아니다.
또한, 실시형태의 설명 중에서는 언급하고 있지 않지만 고정자(42)의 코어(421)는 본 실시형태에서는 플레이트상의 복수개의 단위 구성 부재가 상기 티스 배열 방향과 직교하는 방향(X축 방향)으로 적층된 구조를 갖고 있다. 그 때문에 코어 전체의 일체성을 유지하면서 안정적으로, 또한 강고하게 고정자(42)를 프레임(30)에 대하여 고정시키는 관점에서 코어(421)에 상기 적층 방향(X축 방향)으로 관통되는 관통 구멍이 형성되고, 상기 관통 구멍을 통해 삽입되는 볼트(425)가 베이스 플레이트(301)의 나사 구멍(301a)에 나사 결합됨으로써 프레임(30)에 상기 고정자(42)가 고정되어 있다. 따라서, 코어(421)가 일체 형성된 블록상인 것과 같은 경우에는 예를 들면, 코어(421)의 연장부(421a)에 Y축 방향으로 관통되는 관통 구멍을 형성하고, 이 관통 구멍을 통해 삽입된 볼트를 상기 돌출부(303)에 나사 결합함으로써 프레임(30)에 대하여 상기 고정자(42)를 고정하도록 해도 좋다.
또한, 상기 실시형태의 리니어 모터에서는 제 1 및 제 2 위치 결정부로서 프레임(30)에 돌출부(303) 및 돌출조(305)가 일체 형성되어 있지만 예를 들면, 돌출부(303) 및 돌출조(305)는 프레임(30)과는 별체로 형성된 것이며, 볼트 등의 고정 수단에 의해 프레임(30)에 고정되는 것이어도 좋다. 단, 위치 결정의 신뢰성의 관점에서 실시형태와 같이 프레임(30)에 일체 형성되어 있는 편이 바람직하다.
또한, 상기 실시형태에서는 부품 실장 장치를 예로 본 발명의 적용에 대하여 설명했지만 본 발명의 적용 대상은 부품 실장기에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 부품을 유지할 수 있는 부품 유지 부재가 탑재된 이동 가능한 헤드 유닛을 구비하고, 리니어 모터를 갖는 구동 기구에 의해 부품 유지 부재를 헤드 유닛에 대하여 승강 구동시킴으로써 부품 공급부로부터의 부품의 인출 및 소정의 검사부로의 부품의 출입을 행하도록 구성된 부품 검사 장치에 대해서도 본 발명은 적용 가능하다.
이렇게 해서 본 발명은 계자자와 전기자를 구비하고, 상기 전기자로의 급전시에 상기 전기자와 상기 계자자 사이에서 발생되는 자속의 상호 작용에 의해 소정의 일축 방향을 따라 상기 계자자와 상기 전기자가 상대적으로 변위되는 힘을 생성시키는 리니어 모터로서, 상기 계자자와 상기 전기자 중 어느 한쪽에 의해 구성되는 고정자와, 상기 계자자와 상기 전기자 중 어느 다른 쪽에 의해 구성되는 가동자와, 상기 일축 방향을 규정하는 프레임 부재와, 상기 가동자를 직선 방향으로만 왕복 이동 가능하게 안내하는 레일과, 상기 프레임 부재에 형성되고, 상기 프레임 부재에 대한 상기 고정자의 고정 위치를 위치 결정하는 제 1 위치 결정부와, 상기 프레임 부재에 형성되고, 상기 제 1 위치 결정부에 위치 결정된 상기 고정자에 대하여 상기 가동자가 소정 치수의 간극을 형성하여 상기 일축 방향을 따라 왕복 이동하도록 상기 프레임 부재에 대한 상기 레일의 고정 위치를 위치 결정하는 제 2 위치 결정부를 구비하고 있는 리니어 모터이다.
이 리니어 모터의 구성에 의하면 고정자는 제 1 위치 결정부에 의해 위치 결정된 상태에서 프레임 부재에 고정된다. 또한, 가동자를 맞붙인 레일은 제 2 위치 결정부에 의해 위치 결정된 상태에서 프레임 부재에 고정된다. 이것에 의해 프레임 부재에 고정자가 일축 방향을 따라 고정됨과 아울러, 가동자가 이 고정자에 대하여 소정 치수의 간극을 형성하면서 일축 방향을 따라 왕복 이동 가능하게 맞붙여진다. 이렇게, 프레임 부재에 형성되는 제 1 및 제 2 위치 결정부를 이용하여 고정자와 가동자의 고정 위치를 위치 결정하고 있기 때문에 고정자와 가동자의 맞붙임에 있어서 종래와 같은 심을 사용한 간극 조정을 행하지 않아 모터의 조립을 간단하고, 또한 조속히 행하는 것이 가능하게 된다.
바람직한 형태에 있어서 상기 제 1 위치 결정부는 상기 고정자에 있어서의 가동자측의 면을 접촉시킴으로써 상기 고정자를 상기 프레임 부재에 대하여 위치 결정하는 것이며, 상기 제 2 위치 결정부는 상기 레일에 있어서의 고정자측의 면을 접촉시킴으로써 상기 가동자를 상기 프레임 부재에 대하여 위치 결정하는 것이다.
이 구성에 의하면 제 1 및 제 2 위치 결정 부재는 고정자 및 가동자가 서로 접근하는 방향으로의 변위를 규제하면서 고정자 또는 가동자를 구성하는 계자자와 상기 전기자의 자기 흡인력을 이용해서 서로 끌어당기게 할 수 있다. 따라서, 조립 중에 자기 흡인력에 의해 고정자와 가동자가 불수의로 흡착되는 것이 방지된다. 이 때문에 매우 조립이 쉬운 것으로 된다. 또한, 자기 흡인력에 의해 고정자 및 가동자가 서로 끌어당김으로써 각 위치 결정부에 고정자 및 가동자가 확실하게 접촉되는 결과, 형성되는 갭의 치수 정밀도도 저절로 높아진다.
바람직한 형태에 있어서 상기 가동자는 상기 고정자에 대향하는 측의 표면 극성이 교대로 다르도록 상기 일축 방향으로 복수개의 자석이 배열되는 상기 계자자로 이루어지고, 상기 고정자는 상기 일축 방향으로 복수개의 티스가 배열되는 코어를 갖고, 상기 코어의 상기 티스에 코일이 장착된 상기 전기자로 이루어지는 것이며, 상기 코어의 티스 배열 방향 양단에는 상기 일축 방향 양단에 형성되어 쌍을 이루고, 상기 일축 방향을 따라 연장되는 한쌍의 연장부가 형성되고, 상기 제 1 위치 결정부는 상기 일축 방향으로 소정 간격을 두고 형성되고, 맞붙임시에 상기 한쌍의 연장부의 가동자측의 면을 각각 접촉시킴으로써 상기 고정자를 상기 프레임 부재에 대하여 위치 결정하는 한쌍의 돌출부이다.
이와 같이, 코어의 양단에 한쌍의 연장부를 형성하고, 이들 연장부의 가동자측의 면을 제 1 위치 결정부로서의 한쌍의 돌출부에 접촉시키는 구성 에 의하면 코일 부분을 양 돌출부 사이의 간극에 개재시켜 코일 부분의 외측에서 고정자를 위치 결정할 수 있으므로 고정자와 가동자 사이의 자속 형성에 영향을 부여하지 않고 고정자를 적절하게 위치 결정할 수 있다. 또한, 비교적 강성을 갖는 코어가 피위치 결정 부분이 되기 때문에 변형 등을 수반하기 어렵고, 위치 결정의 신뢰성도 높은 것이 된다.
바람직한 형태에 있어서 상기 코어는 플레이트상의 복수개의 구성 부재가 상기 일축 방향 및 상기 티스의 길이 방향과 직교하는 적층 방향으로 적층됨으로써 구성되는 것이며, 상기 코어에는 상기 구성 부재의 적층 방향으로 관통되는 관통 구멍이 형성되고, 상기 관통 구멍을 통해서 상기 프레임 부재에 나사 결합되는 볼트가 삽입됨으로써 상기 고정자가 상기 프레임 부재에 고정되어 있다.
고정자를 프레임 부재에 고정시키는 구체적인 방법으로서는 여러가지의 고정 방법을 적용할 수 있지만 플레이트상의 복수개의 구성 부재가 일축 방향 및 상기 티스의 길이 방향과 직교하는 적층 방향으로 적층되는 것인 경우에는 상기와 같은 고정 구조를 사용함으로써 코어 전체의 일체성을 유지하면서 안정적으로, 또한 강고하게 고정자를 프레임 부재에 대하여 고정시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 각 위치 결정 부재는 상기 프레임 부재와는 별체로 형성된 것이며, 상기 프레임 부재에 볼트 등에 의해 고정된 것이어도 좋지만 위치 결정의 신뢰성을 높이는 것에 있어서는 상기 제 1 및 제 2 위치 결정부는 상기 프레임 부재에 일체 형성되어 있다.
본 발명의 다른 형태는 부품 유지 부재와, 상기 부품 유지 부재를 승강 구동시키는 구동 기구를 구비하고, 상기 부품 유지 부재의 승강 동작에 따라 부품 공급 위치로부터의 부품의 인출 및 기판 상으로의 부품의 실장을 행하는 부품 실장 장치에 있어서 상기 구동 기구는 상술한 어느 하나의 형태에 따른 리니어 모터를 갖는다.
본 발명의 다른 형태는 부품 유지 부재와, 상기 부품 유지 부재를 승강 구동시키는 구동 기구를 구비하고, 상기 부품 유지 부재의 승강 동작에 따라 부품 공급 위치로부터의 부품의 인출 및 소정 검사부로의 부품의 출입을 행하는 부품 검사 장치에 있어서 상기 구동 기구는 상술한 어느 하나의 형태에 따른 리니어 모터를 갖는다.

Claims (7)

  1. 계자자와 전기자를 구비하고, 상기 전기자로의 급전시에 상기 전기자와 상기 계자자 사이에서 발생되는 자속의 상호 작용에 의해 소정의 일축 방향을 따라 상기 계자자와 상기 전기자가 상대적으로 변위되는 힘을 생성시키는 리니어 모터로서,
    상기 계자자와 상기 전기자 중 어느 한쪽에 의해 구성되는 고정자와,
    상기 계자자와 상기 전기자 중 어느 다른 쪽에 의해 구성되는 가동자와,
    상기 일축 방향을 규정하는 프레임 부재와,
    상기 가동자를 직선 방향으로만 왕복 이동 가능하게 안내하는 레일과,
    상기 프레임 부재에 형성되고, 상기 프레임 부재에 대한 상기 고정자의 고정 위치를 위치 결정하는 제 1 위치 결정부와,
    상기 프레임 부재에 형성되고, 상기 제 1 위치 결정부에 위치 결정된 상기 고정자에 대하여 상기 가동자가 소정 치수의 간극을 형성하여 상기 일축 방향을 따라 왕복 이동하도록 상기 프레임 부재에 대한 상기 레일의 고정 위치를 위치 결정하는 제 2 위치 결정부를 구비하고,
    상기 제 1 위치 결정부는 상기 고정자에 있어서의 가동자측의 면을 접촉시킴으로써 상기 고정자를 상기 프레임 부재에 대하여 위치 결정하는 것이며, 상기 제 2 위치 결정부는 상기 레일에 있어서의 고정자측의 면을 접촉시킴으로써 상기 가동자를 상기 프레임 부재에 대하여 위치 결정하는 것임을 특징으로 하는 리니어 모터.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가동자는 상기 고정자에 대향하는 측의 표면 극성이 교대로 다르도록 상기 일축 방향으로 복수개의 자석이 배열되는 상기 계자자로 이루어지고, 상기 고정자는 상기 일축 방향으로 복수개의 티스가 배열되는 코어를 갖고, 상기 코어의 상기 티스에 코일이 장착된 상기 전기자로 이루어지는 것이며,
    상기 코어의 티스 배열 방향 양단에는 상기 일축 방향 양단에 형성되어 쌍을 이루고, 상기 일축 방향을 따라 연장되는 한쌍의 연장부가 형성되고,
    상기 제 1 위치 결정부는 상기 일축 방향으로 소정 간격을 두고 형성되고, 맞붙임시에 상기 한쌍의 연장부의 가동자측의 면을 각각 접촉시킴으로써 상기 고정자를 상기 프레임 부재에 대하여 위치 결정하는 한쌍의 돌출부인 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 코어는 플레이트상의 복수개의 구성 부재가 상기 일축 방향 및 상기 티스의 길이 방향과 직교하는 적층 방향으로 적층됨으로써 구성되는 것이며, 상기 코어에는 상기 구성 부재의 적층 방향으로 관통되는 관통 구멍이 형성되고, 상기 관통 구멍을 통해 상기 프레임 부재에 나사 결합되는 볼트가 삽입됨으로써 상기 고정자가 상기 프레임 부재에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 위치 결정부 및 제 2 위치 결정부는 상기 프레임 부재에 일체 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 모터.
  6. 부품 유지 부재와,
    상기 부품 유지 부재를 승강 구동시키는 구동 기구를 구비하고, 상기 부품 유지 부재의 승강 동작에 따라 부품 공급 위치로부터의 부품의 인출 및 기판 상으로의 부품의 실장을 행하는 부품 실장 장치에 있어서,
    상기 구동 기구는 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 리니어 모터를 갖는 것을 특징으로 하는 부품 실장 장치.
  7. 부품 유지 부재와,
    상기 부품 유지 부재를 승강 구동시키는 구동 기구를 구비하고, 상기 부품 유지 부재의 승강 동작에 따라 부품 공급 위치로부터의 부품의 인출 및 소정 검사부로의 부품의 출입을 행하는 부품 검사 장치에 있어서,
    상기 구동 기구는 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 리니어 모터를 갖는 것을 특징으로 하는 부품 검사 장치.
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