WO2006011341A1

WO2006011341A1 - シャフト型リニアモータ、該リニアモータを備える実装ヘッド及び部品実装装置、並びに該リニアモータ駆動用シャフトの位置検出方法

Info

Publication number: WO2006011341A1
Application number: PCT/JP2005/012491
Authority: WO
Inventors: Kazunori Kanai; Hidehiro Saho; Noboru Yamasaki; Chikara Takata; Seiichi Matsuo; Yoshikazu Higuchi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2005-07-06
Publication date: 2006-02-02
Also published as: JP4813056B2; JP2006067771A; US20080309260A1

Abstract

　シャフト型リニアモータ（４０）は、中央の貫通穴を直線状に配列して軸挿入穴を形成するよう複数の中空円筒状コイル（４８）を配設した固定子（４７）と、永久磁石（４５ａ）のＮ極、Ｓ極同士を当接させて軸方向に配置し、固定子（４７）内に移動可能に挿入された駆動用シャフト（４５）と、固定子（４７）の軸方向に所定間隔をおいて配設され、前記永久磁石（４５ａ）の磁界の強さを検出して磁界強度信号を出力する複数の磁極検出センサ（４９１－４９４）を備えるセンサユニット（４９ａ、４９ｂ）と、磁極検出センサ（４９１－４９４）からそれぞれ出力された磁界強度信号を受信し、当該複数の磁界強さ信号に基づいて駆動用シャフト（４５）の位置を検出する検出部（１００）とから構成される。

Description

シャフト型リニアモータ、該リニアモータを備える実装ヘッド及び部品実装装置、並びに該リニアモータ駆動用シャフトの位置検出方法

技術分野

[0001] 本発明は、駆動用シャフトが直線運動をするシャフト型リニアモータ、そのシャフト型リニアモータを用いた実装ヘッド、その実装ヘッドを用いた部品実装装置、さらにシャフト型リニアモータの駆動用シャフトの移動位置を検出する検出方法に関する。背景技術

[0002] 例えば、特開平 10— 313566号公報に開示されているように、固定子と駆動用シャフトとを備えたシャフト型リニアモータが従来力も知られて、る。このようなリニアモータは、複数の永久磁石を互いに同じ磁極同士が対向するように直列に組み合わせてなる可動部と、この可動部の外側にこれを囲むように配置され、可動部を軸方向にスライド可能なコイルを含むステータ部とを有して、る。永久磁石で発生する磁界の磁力線と交差するようにコイルに電流を流すことにより、この電流と磁界との相互作用に基づいてコイル部に軸方向に向けた駆動力が発生し、その結果、可動部が移動する。

[0003] これらのリニアモータを FA機器などの精密機器に用いる場合、可動部の位置決め精度が問題となる。リニアモータの位置決め精度を向上させるための位置検出方法としては、特開 2000— 262034号公報に開示されているように、光学的に位置を検出するリニアスケールを用いた構成のものや、特開 2003— 32995号公報に開示されて、るように、リニアレゾルバを用いたものが開示されて、る。

[0004] しかし、光学的な位置検出器を用いたリニアスケールは価格が高ぐシャフト型リニァモータの価格を低減することへの障害になっている。また、リニアスケールと読み取りヘッドとの高度のクリアランス管理が要求されている。一方、リニアレゾルバを用いたリニアモータは、レゾルバ用のシャフトを別に設けるため構造が複雑ィ匕大型化し、力つモータのストロークがレゾルバのシャフト長に依存するため、レゾルバのシャフト長を超えたストロークを実現できな、と、う問題がある。

[0005] また、特開平 7— 107706号公報には、可動部に駆動用着磁部分と位置検出用着磁部分、ステータ部に駆動用コイルと位置検出用磁気センサを設けたリニアモータが開示されている。これは、駆動用の着磁部分とは別に、より精細に配置された位置検出用の着磁部分を備えることで、可動部の位置検出の精度を向上させようとするものである。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] し力しながら、特開平 7— 107706号公報に開示の技術では、可動部に駆動用着磁部分と位置検出用着磁部分、固定子に駆動用コイルと位置検出用磁気センサをそれぞれ個別に設けなければならないという問題がある。より具体的に、一つの可動軸に 10mmピッチの駆動用着磁部分と 10 μ mピッチの位置検出用着磁部分との 2 つを設けなければならないという難しさがある。さらに可動部の位置精度を向上させるためには、さらに極小ピッチで位置検出用着磁部分を設けなければならず、構成を複雑にするものである。

[0007] また、可動部に駆動用着磁部分と位置検出用着磁部分が設けられており、それぞれの着磁部分は固定子の駆動用コイル、位置検出用磁気センサに対向するような位置に存在させる必要があるので、可動軸が固定子に対して回転可能な構成を有するシャフト型リニアモータに用いることは困難であるという問題があった。

[0008] したがって、本発明が解決しょうとする技術的課題は、シャフトを回転させることができ、小型かつ簡単な構成で高精度に位置検出をすることができるシャフト型リニアモータ、そのシャフト型リニアモータを用いた実装ヘッド、その実装ヘッドを用いた部品実装装置、さらにはシャフト型リニアモータの可動部の移動位置を検出するための検出方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成のシャフト型リニアモータを提供する。

[0010] 本発明の第 1態様によれば、リング状の複数のコイルを同心で直線状に配設した中空の固定子と、

軸方向に沿ってほぼ等間隔に N極と S極の各磁極が交互に設けられ、前記固定子の中空部に挿入されて前記複数のコイルと前記磁極との相互作用で軸方向に移動する駆動用シャフトと、

前記駆動用シャフトの外周面に対向して前記軸方向に所定間隔をお!、て配設される少なくとも一対の磁気検出センサを含み、それぞれの磁気検出センサが検出する駆動用シャフトに設けられた前記磁極の磁界の強さを磁界強度信号として出力するセンサユニットと、

前記出力された複数の磁界強度信号を受信し、当該磁界強度信号に基づいて前記固定子に対する前記駆動用シャフトの移動位置を検出する検出部と、から構成されることを特徴とするシャフト型リニアモータを提供する。

[0011] 前記駆動用シャフトに設けられた磁極は、当該駆動用シャフト自身に着磁された磁極とすることができる。又は、当該駆動用シャフトを棒状芯材と当該棒状芯材に外装された永久磁石とから構成し、前記駆動用シャフトに設けられた磁極を、前記外装された永久磁石の磁極とすることができる。さらには、前記駆動用シャフトを、 N極又は S極同士を突き合わせて前記軸方向に積み重ねて固定された連続する複数の永久磁石から構成し、前記駆動用シャフトに設けられた磁極を、前記複数の永久磁石の磁極とすることちでさる。

[0012] 本発明の第 2態様によれば、前記駆動用シャフトの軸に交差する方向の前記駆動用シャフトのずれ、または前記軸に対する前記駆動用シャフトの傾斜を抑制するための軸受部を前記固定子が備えている第 1態様のシャフト型リニアモータを提供する。

[0013] 本発明の第 3態様によれば、前記センサユニットの少なくとも 2つの磁極検出センサは、一方の磁極検出センサが略最大又は最小の磁界強さを検出するときに他方の磁極検出センサが略 0の磁界強さを検出するような前記軸方向の間隔を設けて配置されている、第 1態様のシャフト型リニアモータを提供する。

[0014] 本発明の第 4態様によれば、前記センサユニットが前記固定子の中空部の中心軸を中心に放射状に配設された複数のセンサユニットから構成され、前記検出部が、前記複数のセンサユニットからそれぞれ出力される複数の磁界強度信号に基づいて前記駆動用シャフトの軸に直交する方向の前記駆動用シャフトのずれ、または前記軸に対する前記駆動用シャフトの傾斜に伴う磁界強さの変動を補正して前記駆動用シャフトの移動位置を検出する第 1態様のシャフト型リニアモータを提供する。

[0015] 本発明の第 5態様によれば、前記検出部は、前記前記駆動用シャフトに設けられた磁極間の長さに応じた駆動用シャフトの移動量を記憶し、前記駆動用シャフトの位置検出時において前記駆動用シャフトの位置補正を行う第 1態様のシャフト型リニアモータを提供する。

[0016] 本発明の第 6態様によれば、第 1態様力第 5態様のいずれか一のシャフト型リニアモータを軸平行に複数配置して構成されたことを特徴とする多軸式シャフト型リニアモータを提供する。当該多軸式シャフト型リニアモータは、前記複数配置されたシャフト型リニアモータの内、隣接するシャフト型リニアモータ相互間での磁力障害を排除する磁力遮蔽部材をさらに備えることができる。前記磁力遮蔽部材は、 1つのシャフト型リニアモータの磁石が発生する各磁力線が隣接するシャフト型リニアモータの磁石が発生する磁力線と相互作用しないよう、隣接するシャフト型リニアモータ同士の間に配設される強磁性体材料とすることができる。前記シャフト型リニアモータが他のシャフト型リニアモータと一方の側でのみ隣接し、前記一方の側と軸対称となる他方の側には他のシャフト型リニアモータが存在していない場合、前記他方の側にも磁力遮蔽部材をさらに備えて、ることが望ま U、。

[0017] 本発明の第 7態様によれば、第 1から第 5態様のいずれか 1つのシャフト型リニアモータと、当該シャフト型リニアモータの前記駆動用シャフトに連結されたスプラインシャフトと、前記スプラインシャフトに連結されかつ吸引により部品を保持可能なノズル部と、前記スプラインシャフトに嵌合し前記スプラインシャフトを摺動かつ回動自在でかつ回転駆動源に連なるボールスプラインナットとを有し、シャフト型リニアモータの検出部により、前記ノズル部の高さ位置を検出可能に構成されている実装ヘッドを提供する。

[0018] 本発明の第 8態様によれば、前記シャフト型リニアモータのセンサユニットが、前記コイルとボールスプラインナットとの間に配置されている第 7態様の実装ヘッドを提供する。

[0019] 本発明の第 9態様によれば、前記駆動用シャフトとスプラインシャフトは中空で構成されかつ一体的に連結されており、前記駆動用シャフトの上部力前記ノズル部に連通するエア吸引路が形成される第 6態様の実装ヘッドを提供する。

[0020] 本発明の第 10態様によれば、部品を連続的に供給する部品供給部と、前記部品供給部から部品を取り出して回路基板に実装する実装ヘッドと、前記実装ヘッドを搬送するロボットと、回路基板を搬入して保持する基板搬送保持装置と、全体の動作を制御する実装制御装置とから構成され、前記実装ヘッドに装着されたノズル部を利用して吸引作用により前記部品供給部力部品を取り出し、吹出し作用により前記部品を回路基板の実装位置に実装する部品実装装置であって、前記実装ヘッドが、第 7態様の実装ヘッドを搭載した部品実装装置を提供する。

[0021] 本発明の第 11態様によれば、軸方向に所定間隔を設けて N極と S極の各磁極を交互に着磁させた駆動用シャフトを複数のコイル力なる中空状の固定子内に挿入し、前記複数のコイルと前期駆動用シャフトに設けられた磁極との相互作用によって前記駆動用シャフトを前記軸方向に移動させるシャフト型リニアモータの前記駆動用シャフトの移動位置を検出する検出方法であって、前記軸方向に所定間隔を設けて前記固定子側に配置された少なくとも一対の磁極検出センサにより前記駆動用シャフトに設けられた磁極の磁界の強さを検出し、それぞれの検出結果を基に前記駆動用シャフトの移動位置を検出することを特徴とする検出方法を提供する。前記少なくとも一対の磁極検出センサは、、ずれか一方の磁極検出センサが略最大又は略最小の磁界強さを検出するときにいずれ力他方の磁極検出センサが略 0の磁界強さを検出するような相互間隔を設けて配置することができる。

発明の効果

[0022] 本発明の第 1態様及び第 11態様によれば、例としてリング状のコイルのように、中央に好ましくは円形の貫通穴を有する複数のコイルを配列し、当該貫通穴に円柱形状の駆動用シャフトを挿入するように構成している。よって、駆動用シャフトとその周囲に位置するコイルとの間隔を略一定に保つことができる。また、駆動用シャフトには、周方向に延在して、好ましくは全周にわたって永久磁石の同極が配置される。駆動用シャフトに設けられる磁極は、例えば、均一長さの円柱形状の磁石を複数用いて棒状芯材に組み込むように構成されて、てもよ、し、シート状の永久磁石を棒状芯材の周りに外装してもよい。また、駆動用シャフトを直接着磁するように構成してもよい。

[0023] 駆動用シャフトは、磁極の同極が対向するように駆動用シャフトの軸方向に並んで設けられている。よって、永久磁石の磁界に基づいて、駆動用シャフトに沿って略正弦波状の強度分布を有する磁界が駆動用シャフトの周囲に形成される。したがって、コイルに対して駆動用シャフトが軸中心に回転した場合であっても、駆動用シャフトとコイルの間隔が変わることがなぐリニアモータとしての駆動推力に影響を及ぼすことがない。なお駆動用シャフトに配置される永久磁石の大きさは、リニアモータの用途やサイズに応じて適宜設計すればよぐまた、その数は、少なくとも 2つ配置されていれば一方の極を両端とする磁界周期が形成されるため、リニアモータとして実現することができる。

[0024] また、上記態様においては、駆動用の永久磁石の磁界を軸方向に異なる位置に設けられた複数の磁極検出センサを有するセンサユニットで検出し、当該 2つのセンサユニット出力に基づいて、位置を検出することとしているため、前記磁界周期中の位置検出を行うことで位置検出用の着磁部分を別途設ける必要がなぐ簡単な構成で駆動用シャフトの位置を検出することができる。

[0025] 本発明の第 2態様において、軸受部は、例えば、複数のコイルの両端に設けることが望ましぐまた、センサユニットは、軸受部の直近に設けることが好ましい。本態様によれば、軸受部により駆動用シャフトが軸に交差する方向にずれたり、あるいは駆動用シャフトが前記軸に対して傾斜したりすることがないようにガイドされているため、コイルと駆動用シャフトとの間隔の変化が極力抑えられ、センサユニットの出力に与える影響を少なくして位置検出の精度を向上させることができる。

[0026] 本発明の第 3態様によれば、 2つの磁極検出センサを磁界検出強さが一定の位相差を有する位置に設け磁界周期中の位置検出において、演算処理を行うことができる。特に好ましくは、一方の磁極検出センサが駆動用シャフトに設けられた磁極による略最大又は略最小の磁界強さを検出するときに、他方の磁極検出センサが略 0の磁界強さを検出するような位置に配置すれば、駆動用シャフトの磁界周期に対して π Ζ2だけ位相がずれて配置されることとなるため、磁界周期中の位置検出において、直交座標を用いた円内角度として演算処理を行うことができる。したがって、磁界周期内の位置検出を簡単かつ高精度にすることができる。

[0027] 本発明の第 4態様によれば、センサユニットが、固定子の軸挿入穴の中心軸上に中心を有し、かつ当該中心軸に直交する平面上に存在する略同一円周上に複数設けられているため、駆動用シャフトが軸挿入穴力もずれた場合や駆動用シャフトの回転方向位置で磁極の大きさに差がある場合であっても、それぞれのセンサユニットと駆動用シャフトとの間隔距離の合計距離としてはあまり変化がない。すなわち、一方のセンサユニットに近づくように駆動用シャフトがずれた場合には、他方のセンサュ- ットからは遠ざ力ることとなるため、双方のセンサユニットの出力の合計は相殺されることとなる。よって、複数のセンサユニットの出力に基づいて、当該出力を補正することで、駆動用シャフトのずれによる位置検出に及ぼす影響を少なくすることができる。出力の補正としては、具体的には、例えば、それぞれのセンサユニットからの各磁極検出センサの出力値を加算平均した値に基づいて、駆動用シャフトの位置検出を行うことができる。

[0028] なお、略同一円周上に設けられたセンサユニットは 3つを均等間隔に配置することで駆動用シャフトが、ずれの方向にずれを生じた場合であっても、それぞれのセンサユニットの出力を相殺することで好適に位置を検出することができる。また、略同一円周上に複数設けられたセンサユニットが均等間隔に配置されない場合は位置に応じた補正をすることで位置を検出することができる。

[0029] 本発明の第 5態様によれば、検出部で駆動用シャフトの N極と S極の磁極変化が繰り返されるごとに磁界の周期長を記憶することにより、駆動用シャフトの位置検出の精度を向上させることができる。すなわち、本実施の形態に力かるリニアモータでは、磁界周期における位置力も駆動用シャフトの位置を検出するため、磁界周期長の情報を格納することにより、より精度の高い駆動用シャフトの位置検出を行うことができる。特に、連続する N極と S極間の間隔がわずかに異なり、その結果磁界周期の長さにばらつきがあるような場合に、当該ばらつきが位置精度に与える影響を少なくすることができる。

[0030] 本発明の第 6態様によれば、複数の上述したシャフト型リニアモータを配置した多軸式シャフト型リニアモータを利用し、各シャフト型リニアモータをそれぞれ個別に制御することで複数の動作を同時に行うことを可能にする。当該多軸式シャフト型リニアモータに、隣接するシャフト型リニアモータ相互間での磁力障害を排除する磁力遮蔽部材を設けることにより、各シャフト型リニアモータの動作制御への支障を回避することができ、シャフト型リニアモータを接近して配置することが可能となってァクチユエ一タ全体をコンパクトに形成することができる。

[0031] 本発明の第 7態様によれば、第 1から第 6態様のリニアモータは、シャフトの軸に対して回転した場合であっても位置検出に与える影響が少ないため、部品実装において、実装方向の回転のために駆動用シャフトを回転させる必要がある実装ヘッドに好適に用いることができる。また、ノズル部の高さ位置検出のための機構として駆動用シャフトの駆動用永久磁石の磁界を用いた小型のリニアモータを用いることにより、実装ヘッドも小型化することができる。実装ヘッドは、その先端に設けられたノズル部が駆動用シャフト方向に上下移動する必要があるため、駆動用シャフトの軸を中心に回転可能でかつ軸方向に移動可能に保持するためにスプラインシャフトとボールスブラインナットを用いることが好ま、。

[0032] 本発明の第 8態様によれば、上力もシャフト型リニアモータ、センサユニット、スプラインシャフト、ノズル部の順に設けることにより、実装ヘッドを最もコンパクトに構成することができる。

[0033] 本発明の第 9態様によれば、駆動用シャフトとスプラインシャフトとを中空で構成してシャフトの上部力ノズル吸引を行うことで、ノズル部にはエア回転ジョイントと電磁弁が不要になり、より一層にコンパクトな実装ヘッドを実現することができる。

[0034] 本発明の第 10態様によれば、前記コンパクトに構成された実装ヘッドを利用することで、部品実装装置自身を軽量コンパクトに構成することができ、駆動エネルギの減少、搬送速度の向上に貢献することができる。

図面の簡単な説明

[0035] 本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、

[図 1]図 1は、本発明の実施の形態にカゝかる部品実装装置の全体概略斜視図である [図 2]図 2は、図 1に示す部品実装装置の XYロボットの概略構成を示す斜視図である

[図 3A]図 3Aは、図 2に示す XYロボットの ΠΙ-ΠΙ断面図である。

[図 3B]図 3Bは、図 3Aに示す XYロボットの X軸部の側面図である。

[図 4]図 4は、図 1に示す部品実装装置の第 1実装ヘッドの外観構成を示す斜視図である。

[図 5]図 5は、図 4に示す第 1実装ヘッドの吸着ノズル組立体の Θ回転機構である。

[図 6]図 6は、図 4に示す第 1実装ヘッドの Y方向断面図である。

[図 7A]図 7Aは、図 4に示す第 1実装ヘッドのァクチユエータの部分拡大断面図である。

[図 7B]図 7Bは、図 7Aに示すァクチユエータの VII-VII断面図である。

[図 8]図 8は、図 4に示す第 1実装ヘッドの部分拡大斜視図である。

[図 9A]図 9Aは、模式的に示した図 1の部品実装装置に用いられるシャフト型リニアモータを駆動制御するための制御回路のブロック図である。

[図 9B]図 9Bは、図 9Aに示す制御回路において、駆動用シャフト位置の原点を検出するための電流値の軌跡を示すグラフである。

[図 9C]図 9Cは、図 9Aに示す制御回路において、駆動用シャフトの原点検出の処理の例を説明するための図である。

[図 9D]図 9Dは、図 9Aに示す制御回路において駆動用シャフトの原点検出の他の処理の例を説明するための図である。

圆 10A]図 10Aは、駆動用シャフトの位置検出機構の説明図である。

[図 10B]図 10Bは、図 10Aに示す各磁極検出センサの出力信号の例である。

[図 10C]図 10Cは、各周期の分解能テーブルの構成例である。

[図 10D]図 10Dは、駆動用シャフトの位置検出に用いられる円内角度の説明図である。

[図 11A]図 11Aは、駆動用シャフトの軸心がコイルの中心軸と一致する場合の位置検出の機構の説明図である。

[図 11B]図 11Bは、図 11 Aに示す磁極検出センサの出力信号の例である。 [図 12A]図 12Aは、駆動用シャフトの軸心がコイルの中心軸に対して平行に移動した場合の位置検出の機構の説明図である。

[図 12B]図 12Bは、図 12Aに示す磁極検出センサの出力信号の例である。

[図 13A]図 13 Aは、駆動用シャフトの軸心がコイルの中心軸に対して交差する方向に移動した場合の位置検出の機構の説明図である。

[図 13B]図 13Bは、図 13Aに示す磁極検出センサの出力信号の例である。

[図 14A]図 14Aは、本発明の実施の形態の他の態様に力かる実装ヘッドを示す正面図である。

[図 14B]図 14Bは、図 14Aに示す実装ヘッドの側面図である。

[図 14C]図 14Cは、図 14Aに示す実装ヘッドの平面図である。

[図 14D]図 14Dは、図 14Aに示す実装ヘッドに使用される磁力遮蔽材の斜視図である。

発明を実施するための最良の形態

[0036] 本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。

[0037] 以下、本発明に力かるシャフト型リニアモータ、及び当該シャフト型リニアモータの駆動軸の移動位置検出方法の実施の形態につき、部品実装装置を例にして図面を参照しながら説明する。

[0038] 本発明の実施の形態に力かる部品実装装置 101の全体概略斜視図を図 1に示す。部品実装装置 101は、回路基板 2を部品実装装置 101に搬入するローダー 1と、部品が実装された回路基板 2を部品実装装置 101より搬出可能なアンローダー 11と、部品が回路基板 2上に実装される間、ローダー 1から搬入される回路基板 2を搬送保持する一対のサポートレール部を備える第 1基板搬送保持装置 3とを備えている。図 1にお、ては、ローダー 1に積載された回路基板 2— 0を部品実装装置 101に搬入している状態、第 1基板搬送保持装置 3に積載された回路基板 2—1に部品が実装される状態、第 2基板搬送保持装置 13に積載された回路基板 2— 2に部品が実装される状態、及び、部品が実装された回路基板 2— 3を部品実装装置 101からアンローダ一 11により搬出している状態を同時に示している。なお、以降の説明においては、位置に関係なく一般に回路基板を示す場合には「回路基板 2」というように示し、また、特定の位置に位置されている回路基板を示す場合には「回路基板 2— 0、 2—1、 2 —2、又は 2— 3」のように示すものとする。

[0039] 部品実装装置 101はさらに、部品実装作業領域における図示 Y軸方向手前側の端部にそれぞれ配置され、かつ、回路基板 2に実装すべき複数の部品を部品取出し位置に連続的に順次供給する複数の部品供給カセット 80を有する部品供給部 8A、 8Bと、部品供給部 8Bの近傍に配置され、かつ、回路基板 2に実装すべき部品をトレ一上に収納する部品供給部 8Cを備える。なお、部品供給部 8A及び 8Bにおける夫々の部品供給カセット 80から供給される部品は、例えば、主に微細なチップ部品であり、一方、部品供給部 8C力供給される部品には、例えば、主に ICチップに代表されるような IC部品やコネクタ等の異形部品等である。

[0040] また、部品実装装置 101は、部品を供給する部品供給部 8A、 8Bが取り付けられる取り付け部と、部品供給部 8A、 8B、 8C力供給される部品を吸着して回路基板 2上に実装する第 1実装ヘッド 4と、部品供給部 8Aの近傍の部品実装作業領域中央に近い側に配置され、かつ、第 1実装ヘッド 4における夫々の吸着ノズル組立体 10の先端に設けられたノズル部 39が吸着保持した部品の吸着姿勢を撮像する撮像装置の一例である認識カメラ 9と、実装制御装置 100とを備えている。

[0041] 第 1実装ヘッド 4は、部品実装装置 101における装置上面である部品実装作業領域内の直行する 2方向である X軸方向及び Y軸方向の所定位置に位置決めする XY ロボット 5により移動可能に構成されている。第 1実装ヘッド 4には、部品を解除可能に吸着保持するノズル部 39が交換可能に複数本、例えば 12本装備されている。第 1 実装ヘッド 4は、 XYロボット 5により、部品実装作業領域を 2次元的に移動することができる。例えば、第 1実装ヘッド 4は、部品供給部 8A、 8B、 8Cからそれぞれ供給される部品を吸着保持するために部品供給部 8A、 8B、 8Cの部品取出し位置へ、第 1基板搬送保持装置 3に保持される回路基板 2—1に部品を実装するために第 1基板搬送保持装置 3に対向する位置へ、必要に応じて実装ヘッド 4に装備されたノズル部 3 9を交換するためにノズルステーション 7に対向する位置へ、それぞれ移動することができる。なお、ノズルステーション 7は、部品実装作業領域において部品供給部 8Aの近傍に配置されかつ複数の種類の部品に適した複数の種類のノズル部 39を収納するものである。

[0042] さら〖こ、図 1に示す部品実装装置 101は、第 1基板搬送保持装置 3から搬送される回路基板 2—1を受け取るとともに搬送保持する一対のサポートレール部を備える第 2基板搬送保持装置 13、部品を解除可能に吸着保持する部品保持部材の一例である吸着ノズル組立体 10を着脱可能に複数本、例えば 12本装備する第 2実装ヘッド 1 4、第 2ヘッド 14を X軸方向及び Y軸方向の所定位置に位置決めする XYロボット 15 、部品供給部 18Aの近傍に配置され、かつ、複数の種類の部品に適した複数の種類のノズル部 39を収納して必要に応じて実装ヘッド 14に装備されたノズル部 39と交換するノズルステーション 17、部品実装作業領域の作業者に対する奥側である図示 Y軸方向奥側の端部に夫々配置され、かつ上記回路基板 2— 1に実装すべき部品を部品取出し位置に 1つずつ連続的に供給する複数の部品供給カセッ卜を有する部品供給部 18A、 18B、部品供給部 18Bの近傍に配置され、かつ上記回路基板 2に実装すべき部品をトレー状に収納保持されたトレー部品を収納する部品供給部 18C 、部品供給部 18Aの近傍の部品実装作業領域中央に近い側に配置され、かつ第 2 実装ヘッド 14のノズル部 39が吸着した部品の吸着姿勢を撮像する認識カメラ 19をそれぞれ備える。また、第 1実装ヘッド 4及び第 2実装ヘッド 14のノズル部 39が当接されたときの加重を計測し、ノズル部 39の高さを調整するためのロードセル 12が部品実装作業領域内に 2力所に設けられている。

[0043] このように、部品実装装置 101においては、実装装置基台 16の上面に配置された 2つの部品実装作業領域を有しており、第 1基板搬送保持装置 3及び第 2基板搬送保持装置 13の夫々に保持された夫々の回路基板 2に対して、第 1実装ヘッド 4及び第 2実装ヘッド 14を利用して同時的かつ個別的に部品実装動作を施すことが可能となっている。

[0044] 図 2は、図 1に示す部品実装装置に用いられる XYロボット 5及び 15の概略斜視図を示している。 XYロボット 5及び 15は、図 2に示すように、第 1実装ヘッド 4 (図示略）を図の X軸方向に移動可能に支持し、かつ第 1実装ヘッド 4の X軸方向の移動を駆動する第 IX軸部 6bと、第 2実装ヘッド 14を図示 X軸方向に移動可能に支持し、かつ第 2実装ヘッド 14の X軸方向の移動を駆動する第 2X軸部 6cと、実装装置基台 16 ( 図 1参照）上における X軸方向の夫々の端部近傍に設置され、かつ夫々の X軸部 6b 及び 6cを夫々の端部で支持し、かつ夫々の X軸方向駆動部 6b及び 6cの図示 Y軸方向への移動を駆動する Y軸部 6aと備えて、る。

[0045] Y軸部 6aは、 2つの X軸部 6b、 6cを、夫々の Y軸方向へ互いに独立させて駆動することが可能である。すなわち、 X軸部 6b及び Y軸部 6aにより、第 1実装ヘッド 4は図示手前側における部品実装領域の上方を、第 2実装ヘッド 14とは独立して X軸方向又は Y軸方向に移動可能となっている。一方、 X軸部 6c及び Y軸部 6aにより、第 2実装ヘッド 14は図示奥側における部品実装領域の上方を第 1実装ヘッド 4とは独立して X軸方向又は Y軸方向に移動可能となっている。さらに、両 X軸部 6b及び 6cは、夫々の Y軸方向への移動範囲が制限されており、夫々の移動による互いの衝突の発生が未然に防止されている。

[0046] XYロボット 5及び 15は、リニアモータを駆動源として第 1実装ヘッド 4及び第 2実装ヘッド 14を XY方向に移動可能に構成されている。この構成については後に説明する。

[0047] 力！]えて、部品実装装置 101には、図 1に示すように上記基板搬入 '搬出、部品保持、部品認識、及び部品装着動作等を互いの動作を関連付けながら統括的な制御を行うことが可能な実装制御装置 100が備えられている。実装制御装置 100は、夫々の部品供給部 8Aと 8B、及び 18Aと 18B、部品供給カセット 80、第 1実装ヘッド 4及び第 2実装ヘッド 14、認識カメラ 9と 19、第 1基板搬送保持装置 3、第 2基板搬送保持装置 13、 XYロボット 5と 15、ローダー 1、並びに、アンローダー 11等が接続されている。また、実装制御装置 100には、後に説明かつ図示するようなデータベース部及びメモリ部が備えられている。このデータベース部には、部品の種類に応じた形状や高さ等に関する部品情報のライブラリー、回路基板の種類に応じた形状等に関する基板情報、部品の種類に対応された夫々の種類のノズル部 39の形状やノズル位置情報等が予め取り出し可能に記憶されている。またメモリ部には、どの部品をどの位置にどの順番で実装するか等の実装プログラムである NCデータ、どの部品をどの部品供給部材に配列する力などの配列プログラム又は当該配列された配列情報、後述する部品保持可能範囲に関する情報、及び夫々の基板搬送保持装置における基板搬送位置の情報等が取り出し可能に記憶されている。なお、実装制御装置 100において、上述した夫々の情報をデータベース部に記憶させるの力メモリ部に記憶させるのかは、その部品実装の実情に応じて様々な形態を取り得る。

[0048] 次に、 XYロボット 5及び 15の構成について図 3A及び図 3Bを用いて説明する。上述したように XYロボット 5、 15は、リニアモータにより第 1実装ヘッド 4及び第 2実装へッド 14を XY方向に移動させるものである。図 3Aは、図 2の ΠΙ-ΠΙにおける断面図を示している。図 3Bは、図 3Aに示す X軸部 6cの側面図である。図 3Aに示すように、 Y軸部 6a (図 2参照）は、それぞれ Y軸方向に延在する Y軸リニアモータシャフト 20と Y軸ガイドビーム 21とが平行に配置された構成である。 Y軸ガイドビーム 21の上面には、 Y軸方向に延在する Y軸リニアガイド 22、第 1リニアスケール 25、第 2リニアスケール 23が設けられている。

[0049] Y軸リニアモータシャフト 20と Y軸ガイドビーム 21とは、上述のように実装装置基台 16上における X軸方向の夫々の端部近傍に設置される。それぞれの Y軸ガイドビーム 21には、第 IX軸部 6bの位置検出に用いられる第 1リニアスケール 25と、第 2X軸部 6cの位置検出に用いられる第 2リニアスケール 23が設けられている。第 1リニアスケール 25は、 Y軸ガイドビーム 21の図 2の図示手前側端部から中央方向に延在するように設けられ、一方、第 2リニアスケール 23は、 Y軸ガイドビーム 21の図 2の図示奥側端部から中央方向に延在するように設けられる。第 IX軸部 6bには、図 2の図示左側の第 1リニアスケール 25に対向するように配置された第 1Y軸位置センサ 26 (図面略）が設けられ、第 2X軸部 6cには、図 2の図示右側の第 2リニアスケール 23に対向するように配置された第 2Y軸位置センサ 24が設けられる。これらの第 1及び第 2リニァスケール 25、 23と第 1及び第 2の Y軸位置センサ 26、 24〖こより、第 1及び第 2X軸部 6b、 6cの位置を高精度に検出することができる。

[0050] Y軸部 6aの Y軸リニアモータシャフト 20には、それぞれ S極 ·Ν極同士が対向する方向に繰り返し配置されるように円柱状の永久磁石が設けられて、る。双方の Υ軸リユアモータシャフト 20は、第 IX軸部 6b及び第 2Χ軸部 6cの両端にそれぞれ設けられた Y軸可動部 30に挿入され、第 IX軸部 6b及び第 2X軸部 6cを Y軸方向に移動可能に保持する。第 IX軸部 6b及び第 2X軸部 6cの両端にそれぞれ設けられた Y軸可動部 30には、コイルによる電磁石が配置される。当該コイルに駆動電流を流すことにより、電磁石が磁性を持ちリニアモータとして機能する。

[0051] 第 IX軸部 6bの X軸方向両端のそれぞれの Y軸可動部 30に配置されたコイルには、上述の実装制御装置 100から同時に駆動電流が供給され、また、第 2X軸部 6cの X軸方向両端のそれぞれの Y軸可動部 30に配置されたコイルには、上述の実装制御装置 100から同時に駆動電流が供給される。したがって、第 IX軸部 6b及び第 2X 軸部 6cは、両端に設けられた Y軸可動部が完全に同期して磁性を有するため、独立して Y軸部 6aを移動可能である。

[0052] このように、第 IX軸部 6b及び第 2X軸部 6cの駆動にリニアモータを用いまた、駆動源であるコイルを両端に配置させた構成により、第 IX軸部 6b及び第 2X軸部 6cの加振により実装ヘッドのぶれを少なくして部品実装の影響を少なくすることができるとともに、 2つの X軸部 6b、 6cの両端に 1つの制御ドライバから同時に駆動電流を供給することができるので、 2つの X軸部 6b、 6cの両端の駆動機構の動作を完全に同期させることができ、第 IX軸部 6b及び第 2X軸部 6cをほぼ完全に X軸に平行な状態に維持したままで移動させることができる。

[0053] 第 IX軸部 6b及び第 2X軸部 6cは、実装ヘッドを取り付ける実装ヘッド可動部 31が互いに対向する方向に配置されている以外は、大略同じ構成である。以下、図 3A、図 3Bを参照し、第 2X軸部 6cを例にとって説明する。第 2X軸部 6cは、図 3Bに示すように、断面の外形が略 Y字形の X軸フレーム 36に X軸リニアモータシャフト 32と、その上下 2力所に X軸リニアガイド 33が設けられて!/、る。 X軸リニアモータシャフト 32は、実装ヘッド可動部 31の X軸可動部 34に挿入されて両者を係合する。実装ヘッド可動部 31は、 2つの X軸リニアガイド 33に沿って X軸方向に移動可能に構成されてヽる。 X軸フレーム 36には、 X軸リニアスケール 38が設けられており、実装ヘッド可動部 3 1に設けられた X軸位置センサ 37により実装ヘッド可動部 31の位置を検出することができるように構成されている。

[0054] X軸リニアモータシャフト 32には、それぞれ S極 ·Ν極同士が対向する方向に繰り返して配置されるように配置された円柱状の永久磁石が設けられている。 X軸可動部 3 4には、コイルによる電磁石が配置される。当該コイルに駆動電流を流すことにより、電磁石が磁性を持ちリニアモータとして機能する。

[0055] X軸可動部 34に配置されたコイルには、上述の実装制御装置 100から駆動電流が供給される。したがって、実装ヘッド可動部 31は、 X軸可動部 34に発生された磁性によって X軸リニアモータシャフト 32に沿って移動する。

[0056] 実装ヘッド可動部 31は第 1実装ヘッド 4又は第 2実装ヘッド 14を固定する取り付け面 35を備える。

[0057] 次に、実装ヘッド 4、 14の構造について図面を参照して詳細に説明する。なお、第 1実装ヘッド 4と第 2実装ヘッド 14とは同様な構造を有しているため、以下の説明においては代表して第 1実装ヘッド 4の構造につき説明するものとする。図 4には実装ヘッド 4の全体像を、図 5〜図 8にはその部分詳細を示す。

[0058] 図 4において、第 1実装ヘッド 4は、複数本、例えば 12本の吸着ノズル組立体 10a 〜： L01が、図示 X軸方向に沿って 6列が一定の間隔ピッチ Pxで、図示 Y軸方向に沿つて 2列が一定の間隔ピッチ Pyでもって配列された状態で備える、 V、わゆる多軸式実装ヘッドとして構成されている。このような第 1実装ヘッド 4が備える夫々の吸着ノズル組立体 10を、 Y軸方向図示手前側かつ X軸方向図示左側から右側へ順に、第 1 吸着ノズル組立体 10a、第 2吸着ノズル組立体 10b、第 3吸着ノズル組立体 10c、第 4 吸着ノズル組立体 10d、第 5吸着ノズル組立体 10e、第 6吸着ノズル組立体 10fとし、 Y軸方向図示奥側かつ X軸方向図示左側から右側へ順に、第 7吸着ノズル組立体 1 Og (以下、図面上での符号表示略。）、第 8吸着ノズル組立体 10h、第 9吸着ノズル組立体 10i、第 10吸着ノズル組立体 10j、第 11吸着ノズル組立体 10k、第 12吸着ノズル組立体 101とする。また、部品供給部 8A (あるいは 8B。図 1参照）には複数の部品供給カセット 80が、一定の間隔ピッチ Lでもって図示 X軸方向に沿って配列されている。また、夫々の吸着ノズル組立体 10の配列における一定の間隔ピッチ Pxは、夫々の部品供給カセット 80の配列における一定の間隔ピッチ Lの整数倍の寸法 (Px= L X n)であればよぐ本実施の形態においては、間隔ピッチ Pxと間隔ピッチ Lは同一寸法 (n= l)となっている。

[0059] 第 1吸着ノズル組立体 10a〜第 12吸着ノズル組立体 101は、互いに略同一構造を有しており、第 1実装ヘッド 4の上方に設けられたノヽウジング 46及びボールスプラインナット 53aを備える外筒 53 (図 6参照）によって、図示の Z軸方向に移動可能であり、また軸を中心に回動可能に保持される。吸着ノズル組立体 10は、後述するようにノ、ウジング 46内に設けられたァクチユエータ 40によってその軸方向（Z軸方向）に上下移動可能に構成されるとともに、その軸を中心とした回転である Θ回転ができるようにスプラインシャフト 44を備える。

[0060] 図 6にお、て、各吸着ノズル組立体 10 (図 6では最も手前側にある第 1吸着ノズル組立体 10aと第 7ノズル組立体 lOgのみを表示。他はこれらの背後に現れる。 )は、スプラインシャフト 44と、スプラインシャフト 44の下側先端に設けられたノズル部 39と、スプラインシャフト 44と同軸に一体構成された駆動用シャフト 45と、吸着ノズル組立体 10を Θ回転させるためのタイミングプーリ 41とを備える。

[0061] 駆動用シャフト 45は、吸着ノズル組立体 10を上下動作させるためのァクチユエータ 40の駆動軸として機能する。上述したように、本実施の形態では、駆動用シャフト 45 は軸方向両端に磁石の極が形成された円筒形の永久磁石を同極同士が対向するように同軸に複数配置して固定され、シャフト状に形成されている（図 7A参照)。タイミングプーリ 41はスプラインシャフト 44に連結されており、両者は Z軸方向には相対移動可能であり、 Z軸を中心とした回転方向への相対移動は制限されている。図 5は、吸着ノズル組立体 10とタイミングプーリ 41、及びタイミングベルト 43との関係を上から見た状態で示して!/、る。第 1から第 6の吸着ノズル組立体 10a〜10fの各タイミングプーリ 41には 1つのタイミングベルト 43が係合している。タイミングベルト 43は、 6つの吸着ノズル組立体 10a〜10fのプーリ 41に完全に係合させるために、それぞれ 5つのテンションプーリ 43a、 43bを介して係合する。当該タイミングベルト 43の係合により Θ回転用モータ 42aの正逆回転駆動がタイミングベルト 43を介して伝達されて、第 1 力も第 6の吸着ノズル組立体 10a〜10fを同時的に Θ回転（吸着ノズル組立体 10の軸芯周り回転)させることが可能となっている。

[0062] 同様に、第 7から第 12の吸着ノズル組立体 10g〜101の各タイミングプーリ 41には別のタイミングベルト 43が係合されており、これにより別の Θ回転用モータ 42bの正逆回転駆動力がタイミングベルト 43を介して伝達されて、第 7から第 12の吸着ノズル組立体 lOg〜： L01を同時的に Θ回転させることが可能となっている。

[0063] 図 6に戻って、ァクチユエータ 40はシャフト型のリニアモータ（以下、これを符号 40 で示す。 )により構成され、当該シャフト型リニアモータ 40によって対応する吸着ノズル 39を上下動させ、選択的に部品吸着保持又は部品実装動作を行うことが可能となつている。シャフト型リニアモータ 40の具体的構成については後述する。なお、本実施の形態では、 1つの Θ回転用モータ 42aの動力がタイミングベルト 43を介して伝達されて第 1から第 6の吸着ノズル組立体 10a〜10fを夫々 Θ回転させ、別の Θ回転用モータ 42bの動力がタイミングベルト 43を介して伝達されて第 7から第 12の吸着ノズル組立体 10g〜： L01を夫々 Θ回転させるように構成されている力このような構成は一例であって、夫々の吸着ノズル糸且立体 10の上下動と Θ回転が夫々 1つのァクチュエータ 40、 1つの 0回転用モータ 42のみで行うことを可能として、複数の吸着ノズル組立体 10を選択的に駆動させるような構成でもあっても構わない。

[0064] また、夫々の部品供給カセット 80は、取り出し可能に複数の部品を収容するとともに、当該部品を取り出し可能に配置する部品取出し位置を備えている。また、夫々の部品取出し位置は、上述のように、図示 X軸方向に一定の間隔ピッチ Lでもって一列に配列されている。このように、夫々の部品取出し位置が配置されていることにより、例えば、第 1部品供給カセット 80における部品取出し位置の上方に第 1吸着ノズル組立体 10aを、第 2部品供給カセット 80における部品取出し位置の上方に第 2吸着ノズル組立体 10bを同時に配置させるなどのように、 X軸方向に配列された部品供給力セット 80のそれぞれ上方に、 X軸方向に配列するノズル部 39を配置させることができ、夫々の吸着ノズル組立体 10による夫々の部品取出し位置からの部品の吸着保持取出しを同時に行うことが可能となっている。

[0065] 次に実装ヘッド 4、 14のァクチユエータとしてのシャフト型リニアモータ 40について図面を参照して説明する。図 6において、シャフト型リニアモータ 40は、吸着ノズル組立体 10のスプラインシャフト 44と同軸に構成された駆動用シャフト 45と、実装ヘッド 4 のハウジング 46内に設けられ、コイル 48と位置検出用磁極センサ 49とを備えた固定子 47とを備える。駆動用シャフト 45は、複数の円筒形の磁石を、その S極同士 ·Ν極同士が軸方向に対向するように当接して固定され (図 7Α参照）、中空部分に空気の吸引穴が形成されている。なお、後述するように、本実施の形態の第 7から第 12の吸引ノズル組立体 10g〜101の各駆動用シャフト 45については、両端までの中空に構成されていない。し力しながら、同極同士を軸方向にして複数の磁石を固定する構成に関しては同様である。

[0066] ハウジング 46は、図 8に示すように、機械的強度に十分な肉厚を有する中空の直方体の形状を有し、非磁性材料、例えばプラスチック材、あるいはアルミニウムやセラミック材などで作られている。ノ、ウジング 46は、駆動用シャフト 45を移動可能に受け入れるよう、駆動用シャフト 45の直径より僅かに大きい貫通孔 56をその上面に有している。当該貫通孔 56は、後述するように、ハウジング 46に配置される固定子 47のコィルに設けられた中空穴と連通するように位置合わせされる。ハウジング 46の側面には、実装ヘッド可動部 31の取り付け面 35 (図 3B参照）にネジ止めするための雌ネジ 57が設けられている。

[0067] 第 1から第 6の吸着ノズル組立体 10a〜10f (図 6に示す 2個の吸着ノズル組立体の内、右側の列）に固定されている駆動用シャフト 45は、上述したように中空に構成されており、その上端に設けられた吸引接続口 45bからエアを吸引することで中空穴 4 5eを介して駆動用シャフト 45の先端に設けられたノズル部 39まで吸引エアを通すことができるように構成されている。また、第 7から第 12の吸着ノズル組立体 10g〜101( 図 6に示す 2個の吸着ノズル^ a立体の内、左側の列）に固定されている駆動用シャフト 45は中実に構成されており、スプラインシャフト 44に空気吸引用の吸引口 45cが設けられている。吸引口 45cは、外筒 53に設けられた吸引接続ノズル 45dと接続され、スプラインシャフト 44中の空気を吸引することにより、スプラインシャフト 44の先端に設けられたノズル部 39まで吸引エアを通すことができるように構成されている。

[0068] 次に、図 7Aにおいて、駆動用シャフト 45を構成する複数の駆動用永久磁石 45aは、いずれも長さがほぼ等しい中空の円筒形の永久磁石であり、その軸方向両端が S 極、 N極に着磁している。駆動用シャフト 45には、 S極および N極同士がそれぞれ軸方向に対向するように当該駆動用永久磁石 45aが軸方向に同心に積み重ねられて固定されている。なお、駆動用シャフト 45に設けられる磁極は、例えば、均一長さの円柱形状の磁石を複数用いて棒状芯材に組み込むように構成されて、てもよ、し、シート状の永久磁石を棒状芯材の外周面上に外装して配置してもよい。また、駆動用シャフトを直接着磁するように構成してもよ、。

[0069] 固定子 47は、中央に駆動用シャフト 45を挿入可能な中空の円形穴が設けられたリング状の複数のコイル 48を、当該穴が同心で Z軸方向に重なるように積層配置され、各コイル 48の穴が駆動用シャフト 45の挿入穴として形成される。コイル 48は、駆動用シャフト 45をこの挿入穴に受け入れたとき、駆動用シャフト 45の永久磁石 45aに対向するように固定子 47内に位置決めされている。具体的には、駆動用永久磁石 45a の外周面に沿うようにこれを囲み、かつコイルを巻くためのコア部分を備える部材にコィルをループ状に巻き、コイルが駆動用永久磁石 45aに対向するように固定子 47内に取付けられている。コイル 48と駆動用永久磁石 45aとの接触を回避するため、コィル 48外面にはポリ四フッ化工チレン'フィルム等の保護フィルムが貼られている。このようにコイル 48は、磁力線のロスを最小化するために駆動用永久磁石 45aの湾曲した外周面に沿うように配置されて、ることが好ま U、。

[0070] 積層されたコイル 48の上下には、軸受 50a、 50b (図 6参照）が設けられており、駆動用シャフト 45が積層されたコイル 48の軸中心カゝらずれないようにガイドするとともに、駆動用シャフト 45の軸方向の移動が可能な状態に保持している。図示の下側にある軸受 50bのさらに下方に、位置検出用磁極センサ 49が配置されている。この位置検出用磁極センサ 49には、図 7A、 7Bに示すように、軸方向に並べて配置された各 2つの磁極検出センサ 491、 492、及び 493、 494力もそれぞれ構成される 2つのセンサユニット 49a、 49bが設けられている。両図において、 2つのセンサユニット 49a、 49bに用いられる磁極検出センサ 491 494は、駆動用シャフト 45の位置によって、駆動用永久磁石 45aの磁界の強さを検出する。本実施例では、駆動用永久磁石 45 aはパーマロイ合金力もなり、磁界が加わると磁気抵抗効果によってその電気抵抗が変化する MRセンサ（Magnetoresistance Sensor)が用いられており、これには一定の電流が流されている。従って、 MRセンサに電流を流し、その電圧の変化を測定することによって、磁界の変化を検出して、固定子 47に対する駆動用シャフト 45の位置を検出することができる。

[0071] 各センサユニット 49a、 49bは、図 7Bの平面図に示すように、駆動用シャフト 45を軸心とした略同一円周上で軸対称に配設されている。また、各センサユニット 49a、 49b を構成するそれぞれ 2つの磁極検出センサ 491、 492、及び 493、 494は、図 7Aに示すように駆動用シャフト 45に組み込まれる 1つの永久磁石 45aの軸方向寸法の略半分の間隔をおいて配置されている。その結果、図 7Aの状態では、磁極検出センサ 492又は磁極検出センサ 494のいずれか一方が略最大の磁界強さを検出するときに（すなわち、 1つの駆動用永久磁石 45aの軸方向先端部に対向する位置にあるときに）、他方の磁極検出センサ 491又は磁極検出センサ 493が略 0の磁界強さ（すなわち、 1つの駆動用永久磁石 45aの軸方向の中央位置）を検出することができる。センサユニット 49a、 49bにより駆動用シャフト 45の位置検出及びその検出方法については、後述する。

[0072] 再度図 6に戻って、各吸着ノズル組立体 10は、シャフト型リニアモータ 40により Z軸方向に上下移動することができるように構成される一方、重力により吸着ノズル組立体 10が下がらないように、パネ 52により図示上方向に付勢された状態で保持されている。すなわち、各吸着ノズル組立体 10のスプラインシャフト 44を受けるボールスプラインナット 53aを有する外筒 53側に設けられたパネ座 54と、各スプラインシャフト 44 と一体的に構成されている駆動用シャフト 45に固定されたパネ座 55との間に、両バネ座 54、 55間の距離よりも長い自然長のパネ 52を駆動用シャフト 45と同軸に配置することにより、駆動用シャフト 45が図示上側に付勢され、重力により吸着ノズル組立体 10が落下しないように構成されている。なお、パネ座 55は、駆動用シャフトが原点位置にある時、固定子 47の下端と接触し、これ以上駆動用シャフトが上昇しないようにするストツバとしても機能する。これによる駆動用シャフトの原点検出の方法については後述する。

[0073] 次に、シャフト型リニアモータ 40の駆動により移動する駆動用シャフト 45の移動位置を検出、制御する手段について図 9〜図 13を参照して説明する。図 9Aは、シャフト型リニアモータ 40の駆動制御及び位置検出するための制御回路のブロック図を示す。図において、シャフト型リニアモータ 40を駆動制御するサーボコントローラサーボアンプ 110は、実装制御装置 100の一部を構成するものであり、アンプ部 112と、コントローラ部 111とから構成される。アンプ部 112は、例えば実装制御装置 100中の上位コントローラ 100aから入力される動作指令信号を受け、動力線を介して固定子 47のコィノレ 48に給電する。サーボコントローラサーボアンプ 110のアンプ部 112から出力された駆動電流によってコイル 48に電流が流れ、コイル 48と駆動用永久磁石 4 5aの N極或、は S極との間に斥力が働き、駆動用シャフト 45が固定子 47に沿って所定の Z軸方向に移動する。

[0074] サーボコントローラサーボアンプ 110のコントローラ部 111は、周期カウンタ 113、各周期の分解能テーブル 114、パルス信号受信部 115、演算部 116を備えている。周期カウンタ 113は、駆動周期のどの位置に駆動用シャフト 45が存在するかを検出するために、後述する磁界周期を複数のパルス (本実施の形態では、説明の便宜上 10 00で説明する。但し、実際はコンピュータ処理をするため、 2の乗数倍である例えば 1024となる）に分割して、各周期カウンタの駆動パルスをカウントする。各周期の分解能テーブル 114は、駆動用シャフト 45に設けられた磁界周期ごとの長さを格納するためのデータであり、後述するように、駆動用周期に設けられた磁界周期が完全に同じでないことに基づく位置検出の補正に用いられるものである。

[0075] 駆動用シャフト 45が、固定子 47に沿って移動するのに伴い、駆動用シャフト 45に設けられた駆動用永久磁石 45aは、固定子 47に設けられたセンサユニット 49a、 49b の磁極検出センサ 491 494に対向する位置を通過する（図 7A参照)。上述したように、駆動用永久磁石 45aは、例えばその Z軸方向の長さが 4mmであるとすると、 4 mmごとに N極および S極が形成されているため、磁界周期は磁石 2つ分の 8mmとなる。駆動用シャフト 45の移動に伴って、磁極検出センサ 491— 494と各永久磁石 45 aとの相対位置が変化するに伴い、磁極検出センサ 491—494の抵抗値が変化する

[0076] 今、一方のセンサユニット 49a (図 7A参照）の方に注目する（他方のセンサユニット 49bも同様である。 ) oセンサユニット 49aを構成する磁極検出センサ 491、 492には一定の電流が流されているから、駆動用永久磁石 45aが移動すると、磁界周期の磁界強さに応じて磁極検出センサ 491、 492からそれぞれ磁界強度信号が出力され、 A/D変換回路 118に入力される。各磁極検出センサ 491、 492から出力される磁界強度信号は、磁界周期の磁界強さと同様、略サイン波の軌跡をとることとなる。 AZ D変換回路 118は、この磁界強度信号を AZD変換して増幅し、コントローラ部 111 のパルス信号受信部 115に入力する。パルス信号受信部 115は、連続的に入力されるデジタル信号を波形整形することによって、所定のデジタル信号を生成し、演算部 116に出力する。演算部 116は、入力された波形整形されたデジタル信号の値に基づいて、下記のように、駆動用シャフト 45の原点検出及び位置算出を行う。

[0077] まず、原点位置検出の方法を説明する。本実施の形態においては、駆動用シャフト 45が上側に移動してパネ座 55が固定子 47の下端と接触したときにコイル 48に印加する電流値が変化することを利用し、その電流値を検出することによって原点検出を行う。すなわち、図 9Bに示すように、駆動用シャフト 45が上側に移動し、図中の点 A において、パネ座 55が固定子 47の下端と接触し、これ以上上向きに移動できなくなる。このとき、図 9Bに示すように、コイル 48に印加される電流の値は、駆動用シャフト 45が移動できないにもかかわらずこれを移動させようとするため、点 Aを境に急上昇する。

[0078] サーボコントローラサーボアンプ 110は、この電流値が上昇を開始し、しきい値を超えた時に存在する駆動用シャフト 45の位置に基づいて原点位置検出を行い、以下に示すように当該位置を基準として駆動用シャフト 45の位置検出を行う。なお、この際、駆動用シャフト 45は停止しているため、それぞれの磁極検出センサから出力される出力値は一定の値を示すので、この要件を原点位置検出の条件に加えることでより安定した検出が可能となる。

[0079] 本実施の形態では、図 9Cに示すように、上述した駆動用シャフト 45が上向きに移動し、パネ座 55が固定子 47の下端と接触したことによって、電流値がしきい値を超えかつ 2つの磁極検出センサ 491、 492の出力が変化しないことが検出されると、当該位置力も駆動用シャフト 45を下降させるように制御する。そして、磁極検出センサ 49 1、 492のいずれか一方（図中においては、 2つのセンサを区別する必要がないため、第 1又は第 2の磁極検出センサとして表記している。）の出力が最初に 0となった位置を原点と定める。

[0080] また、原点位置決定の代替の方法としては、図 9Dに示すように、駆動用シャフト 45 が上向きに移動し、パネ座 55が固定子 47の下端と接触した位置、すなわちコイル 4 8に印加される電流の値が上昇してしきい値を越えたときに駆動用シャフト 45が存在する位置をそのまま原点とする。この場合の原点位置においては、磁極検出センサ 4 91、 492が出力する磁界強さの正弦曲線力磁界強さ 0などの特定位置には必ずしも当てはまらず、それ以外の任意の曲線位置に原点が定まることとなる。

[0081] 次に、駆動用シャフト 45の位置検出の具体的な検出算出例を、図 10Aを参照して説明する。図 10Aにおいて、駆動用シャフト 45を構成する駆動用永久磁石 45aの Z 軸方向長さが 4mmであるとすると、 N極間の距離 Hは 8mmとなる。図 10Aにおいて、駆動用シャフト 45が矢印で示す Z軸方向下方へ移動した場合を想定すると、 2つの磁極検出センサ 491、 492は、それぞれ磁界の強さを電圧 (本実施の形態では、 - 5 V〜 + 5Vの間の出力範囲とする。）として出力し、その出力信号は、図 10Bに示すような略サイン波の磁界強度信号となる。本実施の形態では、 2つの磁極検出センサ 4 91、 492は、 1つの駆動用永久磁石 45aの Z軸方向の長さの略半分の間隔、すなわち 2mmの間隔を置いて配置されているため、出力された磁界強度信号のサイン波の位相は相互に π Ζ2ずれたものとなる。

[0082] ここで、 2つの磁極検出センサ 491、 492から出力された磁界強度信号をデジタル値に変換する AZD変換回路 118の電圧値（図 10Bにおいて縦軸方向）の測定分解能を ± 500、磁界周期方向（図 10Bにお、て横軸方向）を 1000とすると、検出精度の分解能は、 8mmZl000 = 8 mとなる。

[0083] ここで、図 10Bを参照して 2つの磁極検出センサ 491、 492から出力される磁界強度信号について説明する。駆動用シャフト 45の位置を検出するためには、原点からの移動距離を基準として駆動用シャフト 45の位置を検出することとなる。すなわち、上述のように、コイル 48に印加される電流値を検出することにより検出された原点に駆動用シャフト 45を移動させ、次に Z軸下側方向に移動させる。このとき、磁極検出センサ 491、 492の原点位置における出力値と同じ出力値を取る点（図 10Bでは、センサ 491の出力が 0を、センサ 492の出力が極大値をとる位置）をそれぞれ検出点として認識し、原点に近い順に第 1検出点、第 2検出点 · · 'とする。原点及び各検出点の間を 1つの磁界周期とする。

[0084] 各周期の分解能テーブル 114には、図 10Cに示すような各周期の周期方向パルス数ごとにおける分解能の情報が格納されている。上述したように本実施の形態においては、磁界周期方向の分解能は 1000に設定しているので、 1つの周期、すなわち 2つの磁石の合計長さ寸法を 1000で割った値が 1つのパルスの分解能となる。また、駆動用シャフト 45に組み込まれる駆動用永久磁石 45aは、ほぼ同一の Z軸方向長さに構成されてはいる力加工時における長さのばらつきなどが生じる場合があり、これが磁界周期のばらつきとなる。このばらつきは、原点から遠ざかるほど累積的に加算されるため、原点力遠い位置における位置検出の精度が劣化する。よってこの周期長のばらつきを補正するために、磁界の周期ごとに各周期の長さの情報を分解能テーブル 114に記憶させておく。これは、軸方向に積み重ねられる各駆動用永久磁石 45aの長さを予め測定しておくことによって求められる。図 10Cの例では、第 1周期が周期長 8. 1mmで 1つのパルスの分解能が 8. 1 mとなり、第 2周期が周期長 8 . 2mmで 1つのパルスの分解能が 8. 2 mとなる場合について図示している。

[0085] ここで、磁極検出センサ 491、 492のそれぞれの出力値が図 10Bにおける点 Bのような出力（例えば、磁極検出センサ 491の出力が 2V、磁極検出センサ 492の出力が + 2V)であった場合を考察する。点 Bは、原点力もみて第 1検出点を通過しているので、点 Bは第 2周期に位置する点であることが判明する。さらに点 Bは、図 10Dに示すように円内角度 ATTNは、 (2/- 2) X (180Ζ π ) =— 45度であり、磁極検出センサ 491の出力が負であったので 180— 45 = 135度となる。したがって、上記磁極検出センサの波形より、 Z1のポイントは 270度（点 Αから見て— 90度）の位置であり、そのポイントから反時計回りに回転するので、検出位置は、第 2周期の周期長 8. 2m m X (225度 Z360度） = 5. 125mmとなり、第 2周期の開始位置すなわち第 1検出点を基準として 5. 125mm移動したこととなる。前記 225度は、前記の 135度 + 90度により得られる。

[0086] また、駆動用シャフト 45が 1つ周期を超えて移動しているので、第 1検出点を基準とした距離に第 1周期長 (すなわち、駆動用永久磁石 2つ分の長さ)の 8. 1mmを加算する。よって、原点からの移動距離は、 13. 225mmとして出力される。

[0087] なお、移動距離演算時にカ卩えられる磁界の周期長は、上述のようにテーブルデータとして予め記憶する代わりに、一律に駆動用永久磁石 2つ分の長さとして算出してちょい。

[0088] 上述のように、実装ヘッド 4、 14は、コイル 48の上下に設けられた軸受 50a、 50bにより駆動用シャフト 45をその軸がコイル 48の中心軸と一致するようにガイドしているため、駆動用シャフト 45が固定子 47の中で X軸方向及び Y軸方向にずれな、ように構成されている。したがって、 Θ回転用モータ 42aにより吸着ノズル組立体 10をその軸中心に回転した場合であっても、上述のようにセンサユニット 49aと駆動用シャフト 45 に組み込まれる駆動用永久磁石 45aとの隙間は、略一定になるように構成されている。このような条件下であれば、上述のように 2つの磁極検出センサ 491、 492を有するセンサユニット 49aを 1つ用いることで駆動用シャフト 45の距離を検出することは可能である。

[0089] ただし、長期にわたる使用などにおいて、軸受 50a、 50bのへたりやその他機械構成要素のガタなどの要因により、駆動用シャフト 45の軸心がコイル 48の中心軸からずれ、あるいは軸に対する傾きが生じることも考えられる。このような場合であっても、上述した 2つのセンサユニット 49a、 49bを利用することで駆動用シャフト 45の位置を高精度に検出することができる。

[0090] この状況につき、図 11〜図 13を参照して説明する。図 11Aにおいては、駆動用シャフト 45の軸心が固定子 47のコイル 48中心軸と一致している。このような場合、 2つのセンサユニット 49a、 49b〖こある 4つの磁極検出センサ 491 494と、駆動用永久磁石 45aとの隙間はいずれも等しぐそれぞれのセンサユニット 49a、 49bに含まれる上側 2つの磁極検出センサ 491、 493、と下側 2つの磁極検出センサ 492、 494の各出力は、図 11Bに示すように同じになる。

[0091] しかし、図 12Aに示すように駆動用シャフト 45が矢印 120に示す Z軸と直交する方向にずれたような場合、センサユニット 49b側に駆動用永久磁石 45aが近づき、センサユニット 49a側力も駆動用永久磁石 45aが遠ざ力ることとなる。この際、センサュ- ット 49a、 49bの各磁極検出センサ 491— 494からの出力は、それぞれ図 12Bに示すようになる。すなわち、センサユニット 49aの上側磁極検出センサ 491は、センサュニット 49bの上側磁極検出センサ 493と比較して、駆動用永久磁石 45aからの距離が遠くなつて出力ゲインが弱まる。また、センサユニット 49aの下側磁極検出センサ 4 92は、センサユニット 49bの下側磁極検出センサ 494と比較して、駆動用永久磁石 4 5aからの距離が遠くなつて出力ゲインが弱まる。

[0092] 次に、図 13Aに示すように駆動用シャフト 45の上部が矢印 121に示すように図示左側方向に移動し、下部が矢印 122に示すように図示右側方向に移動して傾！、た場合、駆動用シャフト 45の Z軸方向の移動に伴ってセンサユニット 49a、 49bと駆動用永久磁石 45aとの間隔が変化する。すなわち、駆動用シャフト 45は、 Z軸方向下側の駆動用永久磁石 451の位置ではセンサユニット 49a側に近接しており、 Z軸方向上側の駆動用永久磁石 452の位置ではセンサユニット 49b側に近接する。したがって、駆動用シャフト 45が Z1から Z2間で下方に移動した時の各センサユニット 49a、 49b の磁極検出センサ 491— 494の出力は図 13Bのようになる。すなわち、センサュ-ット 49aの上側の磁極検出センサ 491では移動に伴って出力が小さくなるのに対し、センサユニット 49bの上側の磁極検出センサ 493の出力は移動に伴って大きくなる。また、各センサユニット 49a、 49bの下側の磁極検出センサでは、磁極検出センサ 492 の出力が移動に伴って小さくなるのに対し、磁極検出センサ 494の出力が移動に伴つて大きくなる。

[0093] このように、図 12A、図 13Aに示すように駆動用シャフト 45の軸心が固定子 47の軸挿入穴の中心軸力もずれているような場合、あるいは傾斜している場合、センサュ- ット 49a、 49bのいずれか一方のみでの位置検出は困難である。本実施の形態では、 2つのセンサユニット 49a、 49bの出力を用いることにより、駆動用シャフト 45がずれた場合、傾斜した場合の位置検出を可能とした。

[0094] すなわち、本実施の形態においては、位置検出用磁極センサ 49に含む 2つのセンサユニット 49a、 49bにある上側の磁極検出センサ 491、 493、下側の磁極検出センサ 492、 494、の双方の出力値の平均値を算出し、その値に基づいて駆動用シャフト 45の位置を検出するものとしている。 2つのセンサユニット 49a、 49bは、固定子の軸挿入穴の中心を軸心として略同一円周上に放射状 (軸対称）に設けられているため、駆動用シャフト 45が固定子の中心軸力もいずれかの方向にずれ、あるいは傾き、 1 つの磁極検出センサの出力が小さくなつたとしても、他の磁極検出センサの出力が大きくなるため、 2つのセンサユニット 49a、 49bまでの距離の合計は略一定に保たれる。すなわち、 2つのセンサユニット 49a、 49bの出力の平均をとることにより、駆動用シャフト 45の軸心が固定子 47の中心軸力もずれた場合の誤差を吸収することができる。

[0095] なお、図示の例では 2つの磁極検出センサ 491、 493を駆動用シャフト 45の軸心に対して同一平面で対称となる位置に配した場合を示して、るが、例えばこの 2つが配置された位置を結ぶ線と直交する方向へ駆動用シャフト 45がずれ、又は傾いた場合などの各種異なる方向への位置ずれ、傾斜に対しても精度の高い位置検出を行うには、より多くの数のセンサユニット 49を配置することが好ましい。この場合、各センサユニット 46は、駆動用シャフト 45の軸心を中心として、当該軸心に直交する同一平面内に均等間隔を設けて放射状に配置することが好ましい。

[0096] また、これまでの説明では、複数の永久磁石 45aを積み重ねて構成された駆動用シャフト 45を例に用いている力駆動用シャフト 45自身に磁極が着磁されて!/、る場合、あるいは駆動用シャフト 45を棒状芯材とこれに外装される永久磁石とから構成した場合にあっても、各駆動用シャフト 45に設けられた磁極の磁界強さを検出する手順に関しては全く同様である。

[0097] 以上説明したように、本実施の形態に力かる部品実装装置 101によれば、吸着ノズル組立体 10の一部を構成する駆動用シャフト 45をシャフト型リニアモータであるァクチユエータ 40の構成部品とすることができるので、実装ヘッド 4、 14を小型化することができる。また、駆動用シャフト 45は、軸受 50a、 50bにより X軸方向及び Y軸方向への移動が抑制されるように配置されて、るため、部品実装動作にぉ、てノズル部 39 のぶれを防止することができる。

[0098] さらに、駆動用シャフト 45の位置検出に駆動用永久磁石 45aの磁界を検出する複数の磁極検出センサ 491— 494を有するセンサユニット 49a、 49bを用いることとしたため、駆動用シャフト 45が Θ回転できる構成をとることができ、また、 Θ回転した場合であっても、位置検出の精度を高く維持することができる。

[0099] さらに、センサユニット 49は、 2つの磁極検出センサ 491、 492力 1つの駆動用永久磁石 45aの Z軸方向寸法の略半分の距離を隔てて設けられているため、一方の磁極検出センサが略最大又は最小の磁界強さを検出するときに、他方の磁極検出センサが略 0の磁界強さを検出することとなり、両磁極検出センサの出力に基づいて円内角度を基準に検出することにより、直接的に位置の検出を行うことができる。すなわち、予め基準値として磁極検出センサの出力を保存し、当該基準値との比較により位置を検出する場合と比べ、駆動用シャフトとコイルの状態変化による影響を少なくして位置検出を行うことができる。

[0100] 特にセンサユニット 49a、 49bを複数設けた場合は、それぞれのセンサユニット 49a 、 49bの Z軸方向に同じ位置に配置された対応する磁極検出センサ 491〜491の出力の加算平均をとることにより、駆動用シャフト 45と固定子 47との間隔が変化した場合であっても、高精度に位置検出を行うことができる。

[0101] また、各センサユニット 49a、 49bから出力されたアナログ信号は AZD変換されてデジタル値とされるため、変換されたデジタル値の測定分解能を多くすることにより検出精度の分解能を高くすることができる。すなわち、駆動用永久磁石 45aの長さにより決定される磁界周期長と測定分解能とによって検出精度を決定することができ、ソフト的に処理可能な測定分解能を多くすることで比較的容易に検出精度を向上させることがでさる。

[0102] なお、駆動用シャフト 45に設けられた複数の磁石 45aの内、軸方向の末端部にある磁石 45aの磁界の強さと、両側の磁石 45aの中間にある磁石 45aの磁界の強さとは磁界の強さが異なることがある。したがって、末端部の磁石 45aでの磁界の検出を回避できるような位置に磁極検出センサ 491—494を設けることが好ましぐあるいは検出しても駆動用シャフト 45の位置を検出する位置情報として採用しない、又は当該出力値を補正して利用するなどの対応を採ることが好ましい。

[0103] また、駆動用シャフト 45の軸方向に間隔を設けて配置される一対の磁気検出センサ 491、 492間の間隔は、必ずしも駆動用シャフト 45の磁界周期長の 1Z4とする必要はなぐ両者が検知した磁界強度信号に基づいて駆動用シャフト 45の移動位置が検出可能な位置に配置されていればよい。また、 π Ζ2の位相ずれを検出する場合であっても、両者の間隔を必ずしも磁界周期長の 1Z4とする必要はなぐ磁界周期長に対して (ηサイクル + 1/4)の間隔を設けて両磁気検出センサを配置することでちょい。 [0104] 次に、本実施の形態に力かる他の態様について図面を参照して説明する。これまで述べてきたように、実装ヘッド 4、 14は、複数のノズル部 39を装着可能とする多軸式シャフト型リニアモータで構成されたヘッドとしている。この場合、各軸はそれぞれシャフト型リニアモータ 40が隣接して配列されており、通常、各シャフト型リニアモータ 40は、実装制御装置 101によって個別に動作するよう制御される。この際、シャフト型リニアモータ 40の配列間隔が離れている場合には問題ないが、間隔が狭く相互に接近している場合、各軸には複数の永久磁石 45a、複数のコイル 48などの磁石が多数含まれているため、これらの磁石の磁力線が相互に影響を及ぼし合い、シャフト型リニアモータ 40の制御に支障が生ずる場合がある。

[0105] 上述したように、実装ヘッド 4、 14に配置されるシャフト型リニアモータ 40の軸間ピッチ Pxは、部品供給カセット 80の配列間隔ピッチ Lの整数倍とすることが望まれ、また 1つの実装ヘッド 4、 14にはできるだけ多くのノズル部 39を配置することが実装能率を高める上で好ましい。同時に、 XYロボット 5で搬送される実装ヘッド 4、 14の駆動時における慣性モーメントを低くして制御を容易にするには、実装ヘッド 4、 14自身をできるだけ軽ぐコンパクトに形成することが好ましい。したがって、部品実装装置 101の仕様要求からは、シャフト型リニアモータ 40の配列ピッチをできるだけ小さくし、相互に接近させて配置することが要求されて、る。

[0106] どれだけ接近した場合に制御上の障害が生ずるかは、各リニアモータ 40に使用される永久磁石 45aやコイル (電磁石) 48の磁力の強さによって異なり、一概には設定できない。障害の程度は、特に磁石の最大エネルギ積 (BHmax)、すなわち残留磁束密度 (Br)と保磁力 (HC)の積の最大値に影響される。極端な場合、 1つのシャフト型リニアモータ 40を動かすためにコイル 48に駆動電流を通電しても、隣接するシャフト型リニアモータ 40の永久磁石 45aなどからの影響を受け、駆動用シャフト 45を動かすことができな!/、場合もある。

[0107] このため従来では、制御上の障害が生じないよう各シャフト型リニアモータ 40の間隔を十分に設けて配置する必要があり、いきおい 1つの実装ヘッド 4、 14に装備するノズル部 39の数を制限し、あるいは実装ヘッド 4、 14を必要以上に大きくするなどの弊害を生じさせる原因となっていた。本態様では、このような障害を排除し、コンパクトな実装ヘッド 4、 14の実現を可能にしている。

[0108] 図 14Aは、本態様に力かる実装ヘッド 4aのハウジング 46部分を示した正面図であり、ハウジング 46内の正面に 6本の吸着ノズル組立体 10a〜10fが配列されている（2 列目の吸着ノズル組立体 10g〜101はこれらの背後に現れる。 ) o中央に設けられたハウジング 46の窓部には各吸着ノズル組立体 10a〜10fのシャフト型リニアモータ 4 0が整列して配置された状況が見られる。本態様に力かる実装ヘッド 4aでは、隣接するシャフト型リニアモータ 40の中間、及び両端にあるシャフト型リニアモータ 40の各外側に、ハウジング 46の上下方向を貫通し、かつ図面に垂直な方向に配置された磁力遮蔽材 60が（図示の例では合計 7つ)設けられている。換言すれば、配置された全てのシャフト型リニアモータ 40は、図の X軸方向両側に磁力遮蔽材 60を備えているものとなる。磁力遮蔽材 60は、上端の L字上に曲げられた取り付け部 61でノ、ゥジング 46に固定され、下端はシャフト型リニアモータ 40の図示しない駆動用シャフト 45が最も下方へ移動したときの位置まで延びている。図の右側には、後述する吸着ノズル組立体 10を冷却するためのファン 65が 2つ取り付けられている。

[0109] なお、隣接するリニアモータ 40からの磁力線による相互作用を遮蔽する目的のみでいえば、隣接するリニアモータ 40同士の中間位置である 5つの磁力遮蔽材 60を設けることで十分となり得る。し力しながらこのような磁力遮蔽材 60の配置にすると、両端に位置するリニアモータ 40の磁石、電磁石で発生する磁力線が安定せず、したがつて当該リニアモータ 40の制御が困難となることから、磁力障害とは関係なぐ両端にあるリニアモータ 40の外側にも磁力遮蔽材 60を同様に配置していることが好ましい。

[0110] 図 14Bは、図 14Aに示す実装ヘッド 4aを側面断面で見た状態を示している。図において、実装ヘッド 4aは、実装ヘッド可動部 31の取り付け面 35に固定されており、図示の状態で 1列目と 2列目の手前側にある 2つの吸着ノズル組立体 10a、 10gを示している（他の吸着ノズル組立体はこれらの背後に現れる。；)。中央部に見られるシャフト型リニアモータ 40の左右両側には、図示しない内部にあるコイル 48からの発熱を冷却するためのフィン 40aが多数設けられている。特に最も発熱し易い両吸着ノズル組立体 10aと 10bの中央には、図面に垂直な方向に向けて上述したファン 65 (図 14 A参照）を利用してエアを流入してハウジング 46内を通過させ、冷却効果を高めている。

[0111] 図 14Bの側面図において、磁力遮蔽材 60は、図 14Aが厚さ方向であつたのに対して幅方向として表されている。図示のように、本態様における磁力遮蔽材 60は 1列目と 2列目の各吸着ノズル組立体 10を同時にカバーできるよう一体式の板材で形成されていることが分かる。

[0112] 図 14Cは、同じく本態様に力かる実装ヘッド 4aを上力も見た状態で示している。図からも明らかなように、合計 7枚の磁力遮蔽材 60は、上端部分を折り曲げて形成された取り付け部 61がハウジング 46の上部で固定され（図面ではボルトなどの締結具は省略している。 )、 1列目と 2列目の双方の吸着ノズル組立体 10をカバーして図の Y 軸方向に延びている。また、本実施の形態では、 Y軸方向の 1列目と 2列目の吸着ノズル組立体 10の間の間隔ピッチ Pyは、同じく X軸方向の配列における間隔ピッチ P Xよりも広く（Py>Px)設定されており、したがって図の Y軸方向の吸着ノズル組立体 10の間には磁力遮蔽材 60を設けなくとも各シャフト型リニアモータ 40の制御に支障が生ずることがないようにしている。し力しながら、 Y軸方向に対しても必要であれば、同様な磁力遮蔽材 60を配設することが可能である。なお、図の下側には、上述した吸着ノズル組立体 10aと 10bの間にエアを強制的に流通させて冷却するための冷却用ファン 65が見られる。

[0113] 図 14Dは、本態様で使用される磁力遮蔽材 60の具体例を示している。図において、磁力遮蔽材 60は、例えば鉄板などの強磁性体材料で形成することが好ましいが、これに限らず、磁力線を遮断するものであれば他の材料でもよい。図示の例では鋼板の打ち抜き、及び曲げ加工によって簡便に作られている。上部には L字状に折り曲げて形成された取り付け部 61が設けられ、取り付け部 61に設けられた締結穴 63 に固定用のビス 64が差し込まれ、実装ヘッド 4aのハウジング 46の上端に固定される

[0114] 磁力遮蔽材 60の中央部に設けられた長穴 62は、上述した実装ヘッド 4aの X軸方向を通過させてシャフト型リニアモータ 40の発熱を冷却する冷却用エアを吹き込む際にエアが通過する穴である。リニアモータ 40が Y軸方向に 2列配列されない場合には長穴 62は不要である。

[0115] このような磁力遮蔽材 60を設けた場合、少なくとも一方側にあるシャフト型リニアモータ 40の磁石力発生する磁力線が、隣接する他のシャフト型リニアモータ 40の磁石の発生する磁力線と相互作用することがさえぎられる結果、自身のモータの磁石とつながる閉ループの磁力線が形成される。このため、シャフト型リニアモータ 40同士が相互に相手方の磁石による弊害を受けることが回避され、シャフト型リニアモータ 4 0の制御に支障が生ずることがなくなる。

[0116] 本願発明者らが行った実験によれば、コイル 48に駆動電流を印加しても全く動作しな力つたシャフト型リニアモータ 40が、単に鉄板一枚を差し込んだだけでほとんどの場合に支障なく動作させることができた。鉄板の板厚は各磁石の磁界強さなどの仕様によって異なる力例えば 1ミリメートル以下 (例えば、 0. 1〜0. 5mm程度)であつても十分な効果がみられる。具体的には、 0. 1〜数 mm程度であることが好ましい

[0117] なお、本実施の形態では、駆動用シャフト 45に設けられた永久磁石 45aを利用して駆動用シャフト 45の移動位置を検出する位置検出用磁力センサ 49と共に磁力遮蔽材 60を用いるものとしており、このような組み合わせは双方の利点を共有できることで好ましくはあるが、本態様に力かる磁力遮蔽材 60は、リニアスケール、光学センサなど他の位置検出機構を備えたシャフト型リニアモータに対しても同様に適用が可能である。

[0118] 以上、本発明に力かるシャフト型リニアモータ、及び当該リニアモータの駆動用シャフトの移動位置検出方法について述べてきたが、本発明はこれまで述べた実施の形態への適用に限定されるものではない。例えば、実施の形態で説明した部品実装装置の実装ヘッドへの適用は単なる例示であって、その他の用途に使用される多軸式シャフト型リニアモータに対しても同様に適用可能である。また、部品実装装置にお V、ても、実施の形態では独立して動作する 2つの実装ヘッドを備えた形式のものを例としている力実装ヘッドが 1つのもの、あるいは独立して動作する 3つ以上の実装へッドを備えた形式のものでもよい。さらには、 XYロボット形式のものに限定されず、複数の吸着ノズル組立体を円周状に配して間欠回転運動するインデックスを利用して部品実装を行うロータリ形式の部品実装装置に対しても適用可能である。本明細書では、このインデックスをも搬送用のロボットの概念に含めるものとする。

[0119] なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより

、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

[0120] 本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとつては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

Claims

請求の範囲

[1] リング状の複数のコイル (48)を同心で直線状に配設した中空の固定子 (47)と、軸方向に沿ってほぼ等間隔に N極と S極の各磁極が交互に設けられ、前記固定子

(47)の中空部に挿入されて前記複数のコイルと前記磁極との相互作用で軸方向に移動する駆動用シャフト (45)と、

前記駆動用シャフト (45)の外周面に対向して前記軸方向に所定間隔をおいて配設される少なくとも一対の磁気検出センサ (491 494)を含み、それぞれの磁気検出センサが検出する駆動用シャフト (45)に設けられた前記磁極の磁界の強さを磁界強度信号として出力するセンサユニット (49a、 49b)と、

前記出力された複数の磁界強度信号を受信し、当該磁界強度信号に基づいて前記固定子に対する前記駆動用シャフト (45)の移動位置を検出する検出部（100)と、力構成される、シャフト型リニアモータ。

[2] 前記駆動用シャフト (45)に設けられた磁極が、当該駆動用シャフト自身に着磁された磁極である、請求項 1に記載のシャフト型リニアモータ。

[3] 当該駆動用シャフト (45)が棒状芯材と当該棒状芯材に外装された永久磁石 (45a

)とから構成され、前記駆動用シャフトに設けられた磁極は、前記外装された永久磁石 (45a)の磁極である、請求項 1に記載のシャフト型リニアモータ。

[4] 前記駆動用シャフト (45)が、 N極又は S極同士を突き合わせて前記軸方向に積み重ねて固定された連続する複数の永久磁石 (45a)から構成され、前記駆動用シャフト (45)に設けられた磁極は、前記複数の永久磁石 (45a)の磁極である、請求項 1に記載のシャフト型リニアモータ。

[5] 前記駆動用シャフト (45)の軸に交差する方向の前記駆動用シャフトのずれ、または前記軸に対する前記駆動用シャフトの傾斜を抑制する軸受部（50a、 50b)を前記固定子 (47)が備える、請求項 1に記載のシャフト型リニアモータ。

[6] 前記センサユニットの少なくとも一対の磁極検出センサ (491— 494)は、いずれか一方の磁極検出センサが略最大又は略最小の磁界強さを検出するときにいずれか他方の磁極検出センサが略 0の磁界強さを検出する相互間隔を設けて配置されている、請求項 1に記載のシャフト型リニアモータ。 [7] 前記センサユニット（49a、 49b)が、前記固定子 (47)の中空部の中心軸を中心に放射状に配設された複数のセンサユニットから構成され、

前記検出部（100)が、前記複数のセンサユニット (49a、 49b)からそれぞれ出力される複数の磁界強度信号に基づいて前記駆動用シャフト (45)の軸に直交する方向の前記駆動用シャフトのずれ、または前記軸に対する前記駆動用シャフトの傾斜に伴う磁界強さの変動を補正して前記駆動用シャフト (45)の移動位置を検出する、請求項 1に記載のシャフト型リニアモータ。

[8] 前記検出部（100)が、前記駆動用シャフト (45)に設けられた磁極間の長さに基づ

V、て前記駆動用シャフト (45)の移動量を記憶し、前記駆動用シャフトの移動位置検出時に前記記憶された移動量を基に前記駆動用シャフトの位置補正を行う、請求項

1に記載のシャフト型リニアモータ。

[9] 請求項 1から請求項 8のいずれか一に記載のシャフト型リニアモータを軸平行に複数配置して構成された、多軸式シャフト型リニアモータ。

[10] 前記複数配置されたシャフト型リニアモータの内、隣接するシャフト型リニアモータ相互間での磁力障害を排除する磁力遮蔽部材 (60)をさらに備えている、請求項 9に記載の多軸式シャフト型リニアモータ。

[11] 前記磁力遮蔽部材 (60)は、 1つのシャフト型リニアモータの磁石が発生する各磁力線が隣接するシャフト型リニアモータの磁石が発生する磁力線と相互作用しないよう、隣接するシャフト型リニアモータ同士の間に配設される強磁性体材料である、請求項 10に記載の多軸式シャフト型リニアモータ。

[12] 前記シャフト型リニアモータ力他のシャフト型リニアモータと一方の側でのみ隣接し、前記一方の側と軸対称となる他方の側には他のシャフト型リニアモータが存在していない場合、前記他方の側にも磁力遮蔽部材 (60)をさらに備えている、請求項 1

1に記載の多軸式シャフト型リニアモータ。

[13] 部品供給部に供給された部品を取り出して回路基板の実装位置に実装する部品実装用の実装ヘッド (4, 14)であって、

請求項 1から請求項 12のいずれか一に記載のシャフト型リニアモータと、前記シャフト型リニアモータの前記駆動用シャフトに連結されたスプラインシャフト（ 44)と、

前記スプラインシャフト (44)に連結され、かつ吸引により部品を保持可能なノズル部（39)と、

前記スプラインシャフトに嵌合して当該スプラインシャフトの軸方向に摺動可能であり、前記スプラインシャフトと共に回動自在となるよう回転駆動源に連なったボールスプラインナット（53a)とを備え、

前記シャフト型リニアモータの駆動で前記スプラインシャフト (44)の軸方向へ移動するノズル部の高さ位置を前記シャフト型リニアモータの検出部（100)により検出する、実装ヘッド。

[14] 前記センサユニットが、前記コィノレ (48)と前記ボーノレスプラインナット（53a)との間に配置されている、請求項 13に記載の実装ヘッド。

[15] 前記駆動用シャフト (45)と前記スプラインシャフト (44)とがそれぞれ中空で構成され、かつ一体となるよう連結され、前記駆動用シャフトの上端力前記ノズル部に至るまで連通するエア吸引路 (45e)が形成されている、請求項 13実装ヘッド。

[16] 部品を連続的に供給する部品供給部（8A, 8B, 18A, 18B)と、前記部品供給部から部品を取り出して回路基板に実装する実装ヘッド (4, 14)と、前記実装ヘッドを搬送するロボット（5, 15)と、回路基板を搬入して保持する基板搬送保持装置（16) と、全体の動作を制御する実装制御装置（100)とから構成され、前記実装ヘッド (4, 14)に装着されたノズル部（39)を利用して吸引作用により前記部品供給部力部品を取り出し、吹出し作用により当該部品を回路基板の実装位置に実装する部品実装装置（101)において、

前記実装ヘッドが、請求項 13に記載の実装ヘッド (4, 14)である、部品実装装置。

[17] 軸方向に所定間隔を設けて N極と S極の各磁極を交互に設けた駆動用シャフト (45 )を、複数のコイル (48)力なる中空状の固定子 (47)内に挿入し、前記複数のコィル (48)と前記磁極との相互作用によって前記駆動用シャフト (45)を前記軸方向に移動させるシャフト型リニアモータの前記駆動用シャフトの移動位置を検出する検出方法において、

前記軸方向に所定間隔を設けて前記固定子側に配置された少なくとも一対の磁極検出センサ (491— 494)により駆動用シャフトに設けられた前記磁極の磁界の強さを検出し、それぞれの検出結果を基に前記駆動用シャフト (45)の移動位置を検出する、検出方法。

前記少なくとも一対の磁極検出センサ (491—494)を、いずれか一方の磁極検出センサが略最大又は略最小の磁界強さを検出するときにいずれか他方の磁極検出センサが略 0の磁界強さを検出するような相互間隔を設けて配置する、請求項 17に記載の検出方法。