WO2013105175A1

WO2013105175A1 - 部品実装装置

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Publication number: WO2013105175A1
Application number: PCT/JP2012/007891
Authority: WO
Inventors: 智仁内海
Original assignee: ヤマハ発動機株式会社
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2013-07-18
Also published as: CN104041207B; EP2804458A4; US20150041557A1; JP2013143494A; CN104041207A; EP2804458A1; EP2804458B1; KR101557718B1; US9370793B2; KR20140101880A; JP5873338B2

Abstract

部品実装装置は、第１方向に並ぶ複数のノズル部材を含む第１ノズル列と、第１方向に並ぶ複数のノズル部材を含みかつ第１ノズル列に対して前記第１方向と直交する第２方向に並ぶ第２ノズル列と、第１ノズル列のノズル部材を昇降駆動する第１リニアモータと、第２ノズル列のノズル部材を昇降駆動する第２リニアモータと、を有するヘッドユニットを備える。各リニアモータは、リニアモータ本体とフレーム部材とを含む。リニアモータ本体は、固定子と、この固定子に対して第２方向に対向しかつ上下方向に移動可能な可動子とを含む。固定子は電機子であり、可動子は界磁子であり、ノズル部材は可動子に連結されている。第１リニアモータと第２リニアモータとは、第２方向において可動子同士が互いに近接し、当該可動子の外側にそれぞれ固定子が位置するように配置される。

Description

部品実装装置

　本発明は、部品供給部から部品を取り出して基板上の搭載位置に実装する部品実装装置に関するものである。

　従来から、部品実装用のノズルを有する昇降可能なシャフト部材（以下、ノズル部材という）を備えたヘッドにより部品供給部から部品を取り出して基板上の搭載位置に実装する部品実装装置が知られている。近年の部品実装装置は、実装動作の効率化を図るために、ヘッドユニットに多数のノズル部材が搭載される傾向がある。例えば特許文献１には、複数のノズル部材が前後２列に配列された状態でヘッドユニットに搭載された部品実装装置が記載されている。この特許文献１に記載される部品実装装置では、各ノズル部材は、それぞれシャフト型リニアモータの可動子に連結されており、当該シャフト型リニアモータにより各ノズル部材が昇降駆動される。このようにシャフト型リニアモータによりノズル部材を昇降駆動する構成によれば、回転モータを駆動源とするねじ送り機構等によりノズル部材を昇降駆動する構成に比べて、ノズル部材を昇降させるための駆動機構の占有スペースを小さく抑えることができ、ノズル部材の配列の狭ピッチ化やヘッドユニットの小型化を図る上で有利となる。

　しかし、シャフト型リニアモータは、電機子がコアを備えていない、いわゆるコアレスリニアモータであるため、発生する駆動力（ノズル部材の推進力）が比較的小さい。そのため、例えば実装効率を高めるためにノズル部材をより高速で駆動させようとすると、電機子（コイル）の大型化、つまりシャフト型リニアモータの大型化が必要となり、ノズル部材の配列の狭ピッチ化やヘッドユニットの小型化が阻害される。

特許第４２０８１５５号公報

　本発明は、部品実装装置において、ノズル部材をより高速で昇降駆動することを可能としがら、ノズル部材の配列の狭ピッチ化やヘッドユニットの小型化に寄与する技術を提供することを目的とする。

　そして、本発明の一の局面にかかる部品実装装置は、部品実装装置であって、第１方向に一列に並ぶ複数のノズル部材を含む第１ノズル列と、前記第１方向に一列に並ぶ複数のノズル部材を含みかつ前記第１ノズル列に対して前記第１方向と直交する第２方向に並ぶ第２ノズル列と、前記第１ノズル列のノズル部材を昇降駆動する第１リニアモータと、前記第１ノズル列のノズル部材を昇降駆動する第２リニアモータとを有するヘッドユニットを備え、前記第１リニアモータおよび前記第２リニアモータはそれぞれ、リニアモータ本体と、このリニアモータ本体を支持するフレーム部材とを含み、前記リニアモータ本体は、前記フレーム部材に固定される固定子と、この固定子に対して前記第２方向に対向しかつ当該固定子に対して上下方向に移動可能な可動子とを含み、前記固定子は、上下方向に並びかつそれぞれ前記第２方向に延びる複数のティースを有するコアと、当該コアの各ティースにそれぞれ装着されるコイルとを備える電機子であり、前記可動子は、前記固定子に対向する側の表面極性が交互に異なるように上下方向に配列される複数の永久磁石を有する界磁子であり、前記ノズル部材は、前記可動子に連結されており、前記第１リニアモータと前記第２リニアモータとは、前記第２方向において可動子同士が互いに近接し、当該可動子の外側にそれぞれ固定子が位置するように前記ヘッドユニットに搭載されているものである。

本発明にかかる部品実装装置を示す平面図である。ヘッドユニットを示す断面図（図１のＩＩ－ＩＩ線断面図）である。ヘッドユニットを示す下面図である。ヘッドユニットを示す縦断面図（図３のＩＶ－ＩＶ線断面図）である。ヘッドユニットに搭載される前列ヘッド及び後列ヘッドの構成を示す図４の要部拡大図である。前列ヘッドの外観を示す斜視図である。前列ヘッドの構成を示す分解斜視図である。

　以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。

　図１は、本発明に係る部品実装装置を平面図で概略的に示している。なお、図１及び後に説明する図面には、方向関係を明確にするためにＸＹＺ直角座標軸が示されている。

　部品実装装置は、基台１と、この基台１上に配置されてプリント配線板（ＰＷＢ；Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｗｉｒｉｎｇ　Ｂｏａｒｄ）等の基板３をＸ方向に搬送する基板搬送機構２と、部品供給部４、５と、部品実装用のヘッドユニット６と、このヘッドユニット６を駆動するヘッドユニット駆動機構と、部品認識のための撮像ユニット７等とを備える。

　前記基板搬送機構２は、基台１上において基板３を搬送する一対のコンベア２ａ、２ａを含む。これらコンベア２ａ、２ａは、同図の右側から基板３を受け入れて所定の実装作業位置（同図に示す位置）に搬送し、図略の保持装置により当該基板３を保持する。そして、前記コンベア２ａ、２ａは、実装作業後、当該基板３の保持を解除し、この基板３を同図の左側に搬出する。

　前記部品供給部４、５は、前記基板搬送機構２の両側（Ｙ方向両側）に配置されている。これら部品供給部４、５のうち一方側の部品供給部４には、基板搬送機構２に沿ってＸ方向に並ぶ複数のテープフィーダ４ａが配置されている。これらテープフィーダ４ａは、ＩＣ、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ部品を収納、保持したテープが巻回されたリールを備え、このリールから間欠的にテープを繰り出しながら基板搬送機構２近傍の所定の部品供給位置に部品を供給する。一方、他方側の部品供給部５には、Ｘ方向に所定の間隔を隔ててトレイ５ａ、５ｂがセットされている。各トレイ５ａ、５ｂには、後述するヘッドユニット６による取出しが可能となるように、各々、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ　Ｆｌａｔ　Ｐａｃｋａｇｅ）やＢＧＡ（Ｂａｌｌ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）等のパッケージ型の部品が整列して載置されている。

　前記ヘッドユニット６は、部品供給部４、５から部品を取り出して基板３上に実装するものであり、基板搬送機構２および部品供給部４，５等の上方に配置されている。

　前記ヘッドユニット６は、前記ヘッドユニット駆動機構により一定の領域内でＸ方向およびＹ方向に移動可能とされている。このヘッドユニット駆動機構は、基台１上に設けられる一対の高架フレーム１ａ、１ａにそれぞれ固定され、Ｙ方向に互いに平行に延びる一対の固定レール９と、これら固定レール９に支持されてＸ方向に延びるユニット支持部材１２と、このユニット支持部材１２に螺合挿入されてＹ軸サーボモータ１１より駆動されるボールねじ軸１０とを含む。また、ヘッドユニット駆動機構は、ユニット支持部材１１に固定され、ヘッドユニット６をＸ方向に移動可能に支持する固定レール１３と、ヘッドユニット６に螺合挿入されてＸ軸サーボモータ１５を駆動源として駆動されるボールねじ軸１４とを含む。つまり、ヘッドユニット駆動機構は、Ｘ軸サーボモータ１５の駆動によりボールねじ軸１４を介してヘッドユニット６をＸ方向に移動させる共に、Ｙ軸サーボモータ１１の駆動によりボールねじ軸１０を介してユニット支持部材１２をＹ方向に移動させ、その結果、ヘッドユニット駆動機構は、ヘッドユニット６を一定の領域内でＸ方向およびＹ方向に移動させる。

　前記ヘッドユニット６は、図２及び図３に示すように、Ｘ方向に沿って並ぶ二つの前列ヘッド１６ａ、１６ｂと、この前列ヘッド１６ａ、１６ｂの背後において同様にＸ方向に沿って並ぶ二つの後列ヘッド１７ａ、１７ｂとを備えている。前列ヘッド１６ａ、１６ｂ及び後列ヘッド１７ａ、１７ｂは、後に詳述するが、何れも多軸リニアモータを備えたユニットである。前列ヘッド１６ａ、１６ｂは、それぞれＸ方向（本発明の第１方向に相当する）に一列に並びかつＺ方向に延びる三本の駆動シャフト１８を備えており、後列ヘッド１７ａ、１７ｂは、それぞれＸ方向に一列に並びかつＺ方向に延びる二本の駆動シャフト１８を有している。これにより、ヘッドユニット６には、合計１０本の駆動シャフト１８が前後方向（Ｙ方向；本発明の第２方向に相当する）に二列に振り分けられた状態で、具体的には前列６本、後列４本に振り分けられた状態で設けられている。当例では、前列ヘッド１６ａ、１６ｂの各ノズル１９（駆動シャフト１８）により形成されるノズル列が本発明の第１ノズル列に相当し、後列ヘッド１７ａ、１７ｂの各ノズル１９（駆動シャフト１８）により形成されるノズル列が本発明の第２ノズル列に相当する。なお、前列ヘッド１６ａ、１６ｂの各駆動シャフト１８と後列ヘッド１７ａ、１７ｂの各駆動シャフト１８とは互いにＸ方向にオフセットされており、これにより１０個のノズル１９（駆動シャフト１８）が全体として千鳥状に配列されている。

　各駆動シャフト１８の先端（下端）には部品吸着用のノズル１９が取付けられている。各ノズル１９は、それぞれ電動切替弁を介して負圧発生装置、正圧発生装置および大気の何れかに連通可能とされている。これにより、前記ノズル１９は、その先端に負圧が供給されることで部品の吸着保持が可能となり、その後、正圧が供給されることで当該部品の吸着状態を解除する。当例では、この駆動シャフト１８及びノズル１９が本発明のノズル部材に相当する。

　各ノズル１９（駆動シャフト１８）は、ヘッドユニット６に対して昇降（Ｚ方向の移動）および中心軸回り（Ｒ方向）の回転が可能とされ、昇降駆動機構および回転駆動機構によりそれぞれ駆動される。これらの駆動機構のうち昇降駆動機構は各ヘッド１６ａ～１７ｂに各々組み込まれている。なお、昇降駆動機構を含む各ヘッド１６ａ～１７ｂの構成、及びノズル１９の回転駆動機構の構成については、後に説明する。

　前記撮像ユニット７は、各ノズル１９による部品の保持状態を画像認識するために、部品供給部４、５から取り出された部品を実装に先立ち撮像するものである。この部品撮像ユニット７は、前記基台１上であって前記トレイ５ａ、５ｂの間の位置に配置されている。この撮像ユニット７は、基台１上に固定的に配置されており、各ノズル１９に保持された部品をその下側から撮像するカメラ（イメージセンサ）と、部品に対して撮像用の照明を与える照明装置とを備えており、部品供給部４、５からの部品吸着後、前記ヘッドユニット６が当該撮像ユニット７の上方を移動する際に、各ノズル１９の保持部品を撮像してその画像データを図外の制御装置に出力する。

　次に、ヘッドユニット６および各ヘッド１６ａ～１７ｂの具体的構成について説明する。

　ヘッドユニット６は、上記の通り、前列ヘッド１６ａ、１６ｂ及び後列ヘッド１７ａ、１７ｂの合計４つのヘッド１６ａ～１７ｂを備えている。図３及び図４に示すように、これらヘッド１６ａ～１７ｂのうち、右側（－Ｘ方向側）に位置するヘッド１６ａ、１７ａ同士は前後方向（Ｙ方向）に互いに隣接しており、同様に、左側に位置するヘッド１６ｂ、１７ｂ同士は前後方向に隣接している。そして、この状態で、各ヘッド１６ａ～１７ｂがヘッドユニット６のヘッドフレーム６１に固定されている。

　以下、主に図５～図７を参照しながら、前列ヘッド１６ａを例に、当該ヘッド１６ａ～１７ｂの構成について説明する。

　前列ヘッド１６ａは、概略的には、３軸構成の多軸リニアモータと、この多軸リニアモータ（以下、単にリニアモータと略す）によって上下に個別に駆動される３本の前記駆動シャフト１８と、各駆動シャフト１８の下端部に取り付けられる前記ノズル１９と、リターンスプリング２０と、リニアエンコーダ３２とを備えている。

　リニアモータは、リニアモータ本体２２と、当該リニアモータ本体２２が組み込まれるフレーム部材３０とから構成されている。リニアモータ本体２２は、固定子２４と、可動子２６と、当該可動子２６を移動可能に保持する支持部材２８とを含む。当例のリニアモータ（前列ヘッド１６ａのリニアモータ）は、３個のリニアモータ本体２２と、各リニアモータ本体２２にそれぞれ対応する３つのリニアエンコーダ３２と、各リニアモータ本体２２にそれぞれ対応する３つのリターンスプリング２０とを含み、これらが共通（一つ）の前記フレーム部材３０に組み込まれた構成を有する。各リニアモータ本体２２の可動子２６には、それぞれ前記駆動シャフト１８が連結されている。この構成により、各ノズル１９（駆動シャフト１８）が、リニアモータ本体２２によりそれぞれＺ方向に昇降駆動されると共に、リニアモータ本体２２の停止時には、リターンスプリング２０の付勢力でそれぞれ所定の上昇端位置に保持されるように構成されている。

　詳細に説明すると、前記フレーム部材３０は、Ｙ方向を法線方向とするエンドブロック３１０と、エンドフレーム３１０のＸ方向両側に配置される一対のサイドプレート３１２と、エンドフレーム３１０と協働して両サイドプレート３１２をＹ方向に挟み込むフロントブロック３１４とを備えた、Ｚ方向に貫通する箱形の形状を有する。これらブロック３１０、３１４及びプレート３１２は、何れもアルミ合金等の非磁性材料から形成されている。

　各リニアモータ本体２２は、上記の通り固定子２４、可動子２６及び支持部材２８を含む。固定子２４は、Ｚ方向に延びるヨークおよびこのヨークの側部から後側（－Ｙ方向側）に向って直角に延びかつＺ方向に並ぶ複数のティースを一体に有する櫛型のコア２４１と当該コア２４１の各ティースに装着されるコイル２４２とを備えた電機子である。各リニアモータ本体２２の固定子２４は、Ｘ方向に並列に並べられた状態で、それぞれ前記フロントブロック３１４に固定されている。すなわち、フレーム部材３０は、各固定子２４を支持している。なお、図６、図７中の符号２４４は、各固定子２４（コイル２４２）に対してそれぞれ駆動用の電流を供給するための配線である。

　一方、可動子２６は、前記固定子２４に対してＹ方向に横並びに設けられている。可動子２６は、前記固定子２４に対向する対向面を有し、Ｚ方向に延びる断面矩形の軸状部材２６１と、この軸状部材２６１の前記対向面に固定される界磁子としての複数の永久磁石２６２と、前記駆動シャフト１８が取り付けられる取付ブロック２６３とを備えている。

　前記複数の永久磁石２６２は、表面側（すなわち固定子２４側）の極性が交互に異なるように、軸状部材２６１の上端（＋Ｚ方向側端）から一定の範囲にＺ方向に沿って固定されている。軸状部材２６１のうち前記永久磁石２６２が固定される領域よりも下側（－Ｚ方向側端）には、前記取付ブロック２６３が取り付けられている。この取付ブロック２６３は、矩形断面のスリーブ部２６３ａと、スリーブ部２６３ａの下端部分に連設されるシャフト取付部２６３ｂとを一体に有する構造体である。そして、このシャフト取付部２６３ｂに対して前記駆動シャフト１８の上端部が固定されている（図４参照）。また、シャフト取付部２６３ｂの上端前面には、Ｙ方向に沿って前方に突出するスタッドピン２６４が立設されており、前記リターンスプリング２０の一端部がこのスタッドピン２６４に取り付けられている。リターンスプリング２０は、スリーブ部２６３ａの内部を通って、他端部をスリーブ２６３ａの上方に臨ませている。

　各リニアモータ本体２２の可動子２６は、Ｘ方向に並列に並べられ、それぞれ前記電機子（固定子２４）に対して界磁子（永久磁石２６２）がＹ方向に対向するように、詳しくは、固定子２４と可動子２６との間（より正確には櫛形のコア２４１の可動子側端部と永久磁石２６２の固定子側表面との間）に所定のギャップが形成されるように配置されている。各可動子２６は、長手方向（軸状部材２６１の長手方向；Ｚ方向）にスライド可能となるように、前記エンドブロック３１０に固定された複数の前記支持部材２８に装着されている。すなわち、各支持部材２８は、リニアモータ本体２２毎にフレーム部材に取り付けられ、各可動子２６を上下方向にそれぞれ独立に移動可能に支持する。なお、図７中では、支持部材２８は、最も手前側（－Ｘ方向側）に位置する可動子２６を保持するもののみ図示されており、他は省略されている。そして、前記リターンスプリング２０の他端部が、図略のボルトでフロントブロック３１４に取り付けられている。これにより、図外の制御装置から各リニアモータ本体２２の固定子２４（電機子）に所定の駆動電流が与えられると、詳しくは、各コイル２４２に位相の異なる三相電流が与えられると、各コイル２４２に磁界が生成されて、前記固定子２４と可動子２６との間に当該可動子２６をＺ方向に移動させる推進力が発生し、この推進力により可動子２（駆動シャフト１８）がフレーム部材３０に対してＺ方向に移動する。そして、各コイル２４２に対して電流供給が遮断されると、前記リターンスプリング２０の弾発力により、前記軸状部材２６１がＺ軸に沿って上方に付勢され、その結果、各リニアモータ本体２２の可動子２６（駆動シャフト１８）がその可動領域の上端位置に保持される。

　前列ヘッド１６ａは、図２に概略的に示すように（図７では省略している）、前記フレーム部材３０（エンドブロック３１０）に固定される遮蔽部材２９をさらに備えている。遮蔽部材２９は、隣接するリニアモータ本体２２間の相互作用、例えば可動子２６が連れ動きする等の悪影響を防止するためのものであり、隣接する可動子２６の間にそれぞれ介在する遮蔽壁を備えた断面コ字型の部材であり、全体が磁性体から形成されている。

　なお、軸状部材２６１および支持部材２８は、レール部材とこのレール部材に移動自在に装着されるスライダとを備えた所謂リニアガイドと称されるガイド装置により構成されている。つまり、このガイド装置のレール部材により前記可動子２６の軸状部材２６１が構成され、スライダにより前記支持部材２８が構成されている。この構成により、各リニアモータ本体２２は、可動子２６（駆動シャフト１８）を安定的にかつ円滑にＺ方向に移動させることが可能に構成されている。また、前記軸状部材２６１（レール部材）は、磁性材料から構成されており、これにより、上記リニアモータでは、軸状部材２６１が界磁子（永久磁石２６２）のバックヨークを兼ねた構成となっている。また、各リニアモータ本体２２の支持部材２８は、図２に示すように、隣設されるリニアモータ本体２２の支持部材２８同士が上下にずれた千鳥状の配置とされており、これにより隣接するリニアモータ本体２２の固定子２４及び可動子２６がＸ方向により接近して配置されている。

　リニアエンコーダ３２は、リニアモータ本体２２の可動子２６のＺ方向の位置を検出するためのものである。リニアエンコーダ３２は、ＭＲセンサやホールセンサ等の磁気センサを備えたセンサ基板３２１と、前記磁気センサにより読み取り可能な磁気的な目盛りが記録されたプレート状の磁気スケール３２２とを含む。リニアエンコーダ３２は、各リニアモータ本体２２に対応して設けられている。具体的には、図７に示すように、各固定子２４の下側（－Ｚ方向側）にそれぞれ位置するように３個のセンサ基板３２１が並列に並べられた状態で前記フロントブロック３１４に固定されている。そして、各可動子２６の前記取付ブロック２６３（スリーブ部２６３ａ）の前側に平坦な取付面がそれぞれ形成され、各取付面に前記磁気スケール３２２がそれぞれ固定されている。これにより、リニアモータの駆動時には、各センサ基板３２１の磁気センサが対応する磁気スケール３２２をそれぞれ読み取ることによって、図外の制御装置により各可動子２６の位置が制御される。

　以上は、ヘッドユニット６の右側に位置する前列ヘッド１６ａの構成について説明したが、左側に位置する前列ヘッド１６ｂも同等の構成を有する。また、後列ヘッド１７ａ、１７ｂも、リニアモータ本体２２の数が２つである点を除き、前記前列ヘッド１６ａと同等の構成を有する。なお、当実施形態では、前列ヘッド１６ａ、１６ｂの各リニアモータのフレーム部材３０が本発明の第１フレーム部材に相当し、後列ヘッド１７ａ、１７ｂの各リニアモータのフレーム部材が本発明の第２フレーム部材に相当する。

　前列ヘッド１６ａ、１６ｂと後列ヘッド１７ａ、１７ｂとは、図５に示すように、フレーム部材３０のエンドブロック３１０同士が当接するように背中合わせに配置された状態でヘッドユニット６のヘッドフレーム６１に固定されている。すなわち、前列ヘッド１６ａ、１６ｂと後列ヘッド１７ａ、１７ｂとは、リニアモータ本体２２の可動子２６同士が近接し、当該可動子２６の外側に固定子２４が位置する状態で前記ヘッドフレーム６１に固定されている。なお、当例では、前記ヘッド１６ａ、１６ｂのリニアモータが本発明の第１リニアモータに相当し、前記ヘッド１７ａ、１７ｂのリニアモータが本発明の第２リニアモータに相当する。

　前列ヘッド１６ａ、１６ｂ及び後列ヘッド１７ａ、１７ｂは、ヘッドユニット６を正面から見た状態で（＋Ｙ方向側から見た状態で）前後のノズル１９（駆動シャフト１８）が交互に並ぶように、前列ヘッド１６ａ、１７ａの各リニアモータ本体２２と後列ヘッド１７ａ、１７ｂの各リニアモータ本体２２とがＸ方向にオフセットされた構成を有している。これにより、各リニアモータ本体２２に連結された、合計１０個のノズル１９（駆動シャフト１８）が、上記の通り、全体として千鳥状に配列されている。

　前記回転駆動機構は次のように構成されている。すなわち、各ヘッド１６ａ～１７ｂの駆動シャフト１８は、図４に示すように、当該駆動シャフト１８をその中心軸回り（Ｒ方向）に回転可能に保持するシャフト保持部材１８１を介して前記可動子２６の取付ブロック２６３に組み付けられている。また、各ヘッド１６ａ～１７ｂの駆動シャフト１８は、Ｚ方向の移動及び中心軸回り（Ｒ方向）に回転がそれぞれ可能となる状態で、長手方向の途中部分がヘッドフレーム６１の図外の保持部に保持されている。そして、前記ヘッドフレーム６１に固定される図外の２つのＲ軸サーボモータ４２ａ、４２ｂ（図３に示す）に装着される駆動プーリと各駆動シャフト１８にスプライン結合で装着される図外の従動プーリとにわたって所定の順序で駆動ベルトが掛け渡されている。これにより、各ヘッド１６ａ～１７ｂのノズル１９（駆動シャフト１８）が特定のグループ毎に一体に回転駆動される。

　上記の部品実装装置では、次のようにして部品の実装が行われる。

　まず、ヘッドユニット６が部品供給部４、５に移動して各ノズル１９による部品の吸着が行われる。具体的には、所定のノズル１９が例えばテープフィーダ４ａの上方に配置された後、リニアモータにより駆動シャフト１８が昇降駆動され、これによりノズル１９が下降してテープ内の部品が吸着された状態で取り出される。この際、可能な場合には、複数のノズル１９により同時に部品の吸着が行われる。部品の吸着が完了すると、所定の経路に沿ってヘッドユニット６が部品撮像ユニット７の上方を経由してから基板３上に移動する。この移動中に、各ノズル１９による部品の吸着状態が画像認識されて実装時の補正量が図外の制御装置により演算されるとともに、吸着された部品の方向を所定角度にすべく、駆動シャフト１８がＲ軸サーボモータ４２ａ、４２ｂにより回動される。そして、ヘッドユニット６が基板３の最初の実装位置（前記補正量を織り込んだ実装位置）に到達すると、リニアモータにより駆動シャフト１８が昇降駆動されて基板３に部品が実装され、以降、ヘッドユニット６が順次実装位置に移動することにより、基板３上に残りの吸着部品が実装される。

　上述した部品実装装置によれば、各ノズル１９（駆動シャフト１８）を昇降駆動するリニアモータ（リニアモータ本体２２）は、コア２４１とこれに装着されるコイル２４２とから電機子（固定子２４）が構成されるいわゆるコア付リニアモータである。そのため、比較的小型の電機子（固定子）を備えたコンパクトな構成でも大きい推進力、すなわちノズル１９の昇降駆動力を得ることができる。しかも、リニアモータ（リニアモータ本体２２）は、固定子２４と可動子２６とがＹ方向に並ぶ構成であるため、Ｘ方向の占有スペースを抑えることが可能であり、よって、各ヘッド１６ａ～１７ｂにおいて、各ノズル１９（駆動シャフト１８）をＸ方向に狭ピッチで配列することができる。さらに、前列ヘッド１６ａ、１６ｂと後列ヘッド１７ａ、１７ｂとが、リニアモータ本体２２の可動子２６同士が近接し、当該可動子２６の外側に固定子２４が位置するように配置されているので、前列のノズル１９と後列のノズル１９とをＹ方向に狭ピッチで配列することができる。特に、リニアモータ（リニアモータ本体２２）の可動子２６は、軸状部材２６１に永久磁石２６２が積層された構成であって支持部材２８により直接フレーム部材３０に移動可能に支持されているので、可動子２６の表面（固定子に対向する面）から支持部材２８の底面（エンドブロック３１０に対する固定面）までの寸法が非常に小さく、この点でも、前列のノズル１９と後列のノズル１９とをＹ方向に狭ピッチで配列することができる。

　従って、この部品実装装置によれば、従来のこの種の部品実装装置（特許文献１に記載のもの）と比べると、ノズル１９（駆動シャフト１８）をより高速で昇降駆動することができ、また、ノズル部材の配列の狭ピッチ化やヘッドユニットの小型化を効果的に達成することができる。

　また、このリニアモータでは、上記の通り、軸状部材２６１が磁性材料から構成されることで、軸状部材２６１が界磁子（永久磁石２６２）のバックヨークを兼ねた構成となっている。このリニアモータの構成によれば、別途、専用のバックヨークを設ける構成に比べて、可動子２６の表面（固定子に対向する面）から支持部材２８の底面（エンドブロック３１０に対する固定面）までの寸法が縮小される。従って、この点でも、前列ヘッド１６ａ、１６ｂのノズル１９と後列ヘッド１７ａ、１７ｂの各ノズル１９とをＹ方向に狭ピッチで配列することができる。

　また、上記リニアモータは、多軸リニアモータであって、それぞれ固定子２４、可動子２６及び支持部材２８から構成される、３つ（又は２つ）のリニアモータ本体２２が中空箱型の共通の（一つの）フレーム部材３０の内部に並列に並べられた状態で一体的に組み込まれた構成である。すなわち、各リニアモータ本体２２の固定子２４及び支持部材２８がそれぞれ共通のフレーム部材３０に固定支持されている。このような構成によれば、互いに独立した構造のリニアモータを複数個並設する構成、つまり、リニアモータ本体２２同士を完全にフレーム等で仕切る構成にくらべると、フレーム部材３０の占有スペースを抑制することができ、これによりリニアモータ全体がリニアモータ本体２２の並び方向にコンパクト化される。従って、このようにリニアモータがコンパクト化される分、ヘッドユニット６の小型化を図ることができる。

　また、上記の部品実装装置によれば、前列ヘッド１６ａ、１６ｂおよび後列ヘッド１７ａ、１７ｂは、リニアモータ本体２２の可動子２６同士が近接し、当該可動子２６の外側に固定子２４が位置するように配置されている、つまり、銅損による発熱が生じる固定子２４（電機子）同士が離間するように前後のリニアモータが配置されているので、ヘッドフレーム６１の特定部分が熱変形することが効果的に防止される。従って、この部品実装装置によれば、前記熱変形に起因するノズル１９（駆動シャフト１８）の駆動誤差の発生を未然に防止して部品実装を精度良く行うことが可能になるという利点もある。

　なお、以上説明した部品実装装置は、本発明にかかる部品実装装置の好ましい実施形態の例示であって、その具体的な構成は、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、上記実施形態は、ヘッドユニット６は、３軸（２軸）構成の多軸リニアモータ、すなわち、３つ（２つ）のリニアモータ本体２２が共通の（一つの）フレーム部材３０に組み込まれたリニアモータによりノズル１９（駆動シャフト１８）を駆動する構成であるが、勿論、単軸リニアモータ、すなわち、１つのリニアモータ本体２２が一つのフレーム部材に組み込まれたリニアモータによりによりノズル１９（駆動シャフト１８）を駆動する構成であってもよい。

　また、上記実施形態は、前列ヘッド１６ａ、１６ｂの各ノズル１９（駆動シャフト１８）と後列ヘッド１７ａ、１７ｂのノズル１９（駆動シャフト１８）とがＸ方向にオフセットされているが、勿論、前後のノズル１９がＸ方向の同位置でＹ方向に並ぶ構成であってもよい。但し、実施形態のように前列のノズル１９と後列のノズル１９とがＸ方向にオフセットされる構成、つまり、上記のように前列のリニアモータ本体２２と後列のリニアモータ本体２２とがＸ方向にオフセットされる構成によれば、前後のリニアモータ本体２２がＸ方向の同位置でＹ方向に並ぶ構成に比べて、前後のリニアモータの固定子２４（電機子）同士を離間させることができる。従って、ヘッドフレーム６１の熱変形を防止する観点では、上記実施形態のように前列のノズル１９と後列のノズル１９とがＸ方向にオフセットされる構成が有利である。

　また、上記実施形態のリニアモータでは、軸状部材２６１が磁性材料から構成されることにより、軸状部材２６１が界磁子（永久磁石２６２）のバックヨークを兼ねた構成となっているが、勿論、軸状部材２６１と永久磁石２６２との間に専用のバックヨークを介装するようにしてもよい。

　また、上記実施形態のリニアモータでは、各固定子２４と、スライダにより構成される各支持部材２８とを直接フレーム部材３０に固定支持するようにしているが、中間物を介してフレーム部材３０に固定支持するようにしてもよい。

　以上説明した本発明をまとめると以下の通りである。

　本発明の一の局面に係る部品実装装置は、第１方向に一列に並ぶ複数のノズル部材を含む第１ノズル列と、前記第１方向に一列に並ぶ複数のノズル部材を含みかつ前記第１ノズル列に対して前記第１方向と直交する第２方向に並ぶ第２ノズル列と、前記第１ノズル列のノズル部材を昇降駆動する第１リニアモータと、前記第１ノズル列のノズル部材を昇降駆動する第２リニアモータとを有するヘッドユニットを備え、前記第１リニアモータおよび前記第２リニアモータはそれぞれ、リニアモータ本体と、このリニアモータ本体を支持するフレーム部材とを含み、前記リニアモータ本体は、前記フレーム部材に固定される固定子と、この固定子に対して前記第２方向に対向しかつ当該固定子に対して上下方向に移動可能な可動子とを含み、前記固定子は、上下方向に並びかつそれぞれ前記第２方向に延びる複数のティースを有するコアと、当該コアの各ティースにそれぞれ装着されるコイルとを備える電機子であり、前記可動子は、前記固定子に対向する側の表面極性が交互に異なるように上下方向に配列される複数の永久磁石を有する界磁子であり、前記ノズル部材は、前記可動子に連結されており、前記第１リニアモータと前記第２リニアモータとは、前記第２方向において可動子同士が互いに近接し、当該可動子の外側にそれぞれ固定子が位置するように前記ヘッドユニットに搭載されているものである。

　この部品実装装置によれば、ノズル部材を駆動する第１リニアモータおよび第２リニアモータは、コアとコイルから電機子（固定子）が構成されるいわゆるコア付リニアモータであるため、小型の電機子（固定子）を備えたコンパクトな構成でも比較的大きい推進力、すなわちノズル部材の駆動力を得ることが可能となる。しかも、第１リニアモータおよび第２リニアモータは、可動子と固定子とが第２方向に並ぶ構成であるため、第１方向の占有スペースを抑えることが可能である。よって、各ノズル列におけるノズル部材同士を第１方向に狭ピッチで配列することが可能となる。また、第１リニアモータおよび第２リニアモータは、ノズル部材が連結される可動子同士が第２方向に近接するように配置されるため、ノズル列間（つまり、第２方向）についてもノズル部材同士を狭ピッチで配列することが可能となる。

　この部品実装装置において、前記リニアモータ本体は、前記フレーム部材に取り付けられて前記可動子を上下方向に移動可能に支持する支持部材を含み、前記可動子は、上下方向に延びて前記固定子に対向する対向面を有しかつ前記支持部材に移動可能に支持される軸状部材を含み、この軸状部材の前記対向面に前記複数の永久磁石が固定されたものである。

　この構成によれば、第１リニアモータおよび第２リニアモータに関して、可動子の表面（固定子に対向する面）から支持部材の底面（フレーム部材に対する固定面）までの寸法をより小さくできるため、ノズル列間のノズル部材同士を第２方向により狭ピッチで配列することが可能となる。

　なお、上記の部品実装装置において、前記第１リニアモータは、前記第１方向に並列に配置される複数の前記リニアモータ本体と、これら複数のリニアモータ本体を一体に支持する、前記フレーム部材である一つの第１フレーム部材とを有し、前記第２リニアモータは、前記第１方向に並列に配置される複数の前記リニアモータ本体と、これら複数のリニアモータ本体を一体に支持する、前記フレーム部材である一つの第２フレーム部材とを有するのが好適である。

　この構成は要するに、各ノズル列について、複数のノズル部材をそれぞれ駆動する複数のリニアモータのフレーム部材が共通化されたものである。この構成によれば、フレーム部材の占有スペースを抑制して、ヘッドユニットの小型化を図ることが可能となる。

　また、上記の部品実装装置において、前記第１リニアモータのリニアモータ本体と前記第２リニアモータのリニアモータ本体とは前記第１方向に互いにオフセットされているのが好適である。

　この構成によれば、前記第１リニアモータのリニアモータ本体と前記第２リニアモータのリニアモータ本体とが第２方向に並ぶ構成に比べて、固定子（電機子）同士を離間させることができ、フレーム部材の熱変形を抑制する上で有利となる。

　以上のように、本発明は、部品実装装置に関し、ノズル部材をより高速で昇降駆動することを可能としながら、ノズル部材の配列の狭ピッチ化やヘッドユニットの小型化に寄与するものであり、従って、複数列のノズル部材がヘッドユニットに搭載される部品実装装置の製造分野などにおいて有用なものである。

Claims

　部品実装装置であって、
　第１方向に一列に並ぶ複数のノズル部材を含む第１ノズル列と、前記第１方向に一列に並ぶ複数のノズル部材を含みかつ前記第１ノズル列に対して前記第１方向と直交する第２方向に並ぶ第２ノズル列と、前記第１ノズル列のノズル部材を昇降駆動する第１リニアモータと、前記第１ノズル列のノズル部材を昇降駆動する第２リニアモータとを有するヘッドユニットを備え、
　前記第１リニアモータおよび前記第２リニアモータはそれぞれ、リニアモータ本体と、このリニアモータ本体を支持するフレーム部材とを含み、
　前記リニアモータ本体は、前記フレーム部材に固定される固定子と、この固定子に対して前記第２方向に対向しかつ当該固定子に対して上下方向に移動可能な可動子とを含み、
　前記固定子は、上下方向に並びかつそれぞれ前記第２方向に延びる複数のティースを有するコアと、当該コアの各ティースにそれぞれ装着されるコイルとを備える電機子であり、
　前記可動子は、前記固定子に対向する側の表面極性が交互に異なるように上下方向に配列される複数の永久磁石を有する界磁子であり、
　前記ノズル部材は、前記可動子に連結されており、
　前記第１リニアモータと前記第２リニアモータとは、前記第２方向において可動子同士が互いに近接し、当該可動子の外側にそれぞれ固定子が位置するように前記ヘッドユニットに搭載されていることを特徴とする部品実装装置。
　請求項１に記載の部品実装装置において、
　前記リニアモータ本体は、前記フレーム部材に取り付けられて前記可動子を上下方向に移動可能に支持する支持部材を含み、
　前記可動子は、上下方向に延びて前記固定子に対向する対向面を有しかつ前記支持部材に移動可能に支持される軸状部材を含み、この軸状部材の前記対向面に前記複数の永久磁石が固定されたものであることを特徴とする部品実装装置。
　請求項１又は２に記載の部品実装装置において、
　前記第１リニアモータは、前記第１方向に並列に配置される複数の前記リニアモータ本体と、これら複数のリニアモータ本体を一体に支持する、前記フレーム部材である一つの第１フレーム部材とを有し、
　前記第２リニアモータは、前記第１方向に並列に配置される複数の前記リニアモータ本体と、これら複数のリニアモータ本体を一体に支持する、前記フレーム部材である一つの第２フレーム部材とを有することを特徴とする部品実装装置。
　請求項１乃至３の何れか一項に記載の部品実装装置において、
　前記第１リニアモータのリニアモータ本体と前記第２リニアモータのリニアモータ本体とが前記第１方向に互いにオフセットされている、ことを特徴とする部品実装装置。