WO2013105180A1

WO2013105180A1 - リニアモータ及び部品実装装置

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Publication number: WO2013105180A1
Application number: PCT/JP2012/008041
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: 2012-12-17
Publication date: 2013-07-18
Also published as: US20150004029A1; JP5859856B2; EP2804300B1; KR20140110054A; CN104081636A; US10267298B2; KR101613142B1; JP2013143852A; CN104081636B; EP2804300A1; EP2804300A4

Abstract

　リニアモータは、第１方向に並ぶ複数のコアとこれらコアにそれぞれ装着されるコイルを含む電機子とを備える固定子と、前記電機子に対向する対向面を有する軸状部材と前記軸状部材に沿って配列されて前記対向面にそれぞれ固定される複数の永久磁石からなる界磁子とを含む可動子と、前記固定子を支持するフレーム部材と、このフレーム部材に取り付けられ、前記固定子に対して前記可動子が前記第１方向に移動可能となるように前記軸状部材をその長手方向に移動自在に保持する保持部材とを備える。

Description

リニアモータ及び部品実装装置

　本発明は、リニアモータ、およびこのリニアモータにより部品保持部材が駆動される部品実装装置等に関するものである。

　従来から、界磁子とこの界磁子に対向して配置される電機子とを備え、界磁子及び電機子のうち一方を固定子、他方を可動子として、当該可動子を固定子に対して相対的に移動させるリニアモータが知られている。詳しくは、前記界磁子は、電機子側の磁極が交互に異なる複数の永久磁石が一列に配列された構成であり、前記電機子は、コアにコイルが巻装された構成である。つまり、前記リニアモータは、前記コイルが通電制御を受けることで、電機子と可動子とを相対的に、前記永久磁石の配列方向に直線的に移動させる。

　例えば特許文献１には、前記界磁子（永久磁石）が固定された軌道レールと、この軌道レールに移動可能に支持されかつ前記電機子が搭載された可動体とを備えたリニアモータが開示されている。前記軌道レールは、底壁と、その幅方向両側から立ち上がる一対の側壁とを有する断面Ｕ字型をなし、その底壁に前記界磁子（永久磁石）が固定されている。また、可動体は、前記軌道レールの長手方向に並ぶ一対のスライダと、これらスライダを連結する結合天板とを含む。各スライダは、前記軌道レールの両側壁の間に配置され、それぞれ当該両側壁に移動可能に支持されている。そして、前記電機子が、前記界磁子に対向するように両スライダの間に介設されて、前記結合天板に固定されている。

　リニアモータは、種々の産業機械に適用されており、電子部品を基板上に搬送して実装する部品実装装置にも適用されている。例えば、特許文献２には、部品吸着用のノズルをリニアモータで昇降駆動する部品実装装置が記載されている。この部品実装装置に適用されているリニアモータは、フレーム部材の同一面上に、電機子とリニアガイド（ガイド装置）とが横並びに備えられている。リニアガイドのスライダにはスライドベースが固定されており、このスライドベースの側面に界磁子（永久磁石）が固定されている。つまり、前記部品実装装置は、リニアモータの駆動により前記スライドベースを移動（上下動）させることで、このスライドベースに連結されたノズルを上下動させる。

　特許文献１に開示されるリニアモータは、一対のスライダの間に電機子が配置される構造である。そのため、このリニアモータは、電機子の全長が長くなると、電機子の荷重により両スライダに作用するモーメントが大きくなり、その結果、可動体の円滑な移動が妨げられる恐れがある。また、このリニアモータは、軌道レールの一対の側壁の間に可動体が介在するため、前記側壁の分だけ幅方向（電機子と界磁子とが対向する方向、および可動体の移動方向の双方に直交する方向）に余分な寸法が必要であり、従って、全体を当該幅方向にコンパクト化する上で不利である。

　一方、特許文献２に開示されるリニアモータによれば、上記の通り、固定子が電機子からなるため、特許文献１のリニアモータのように、電機子の全長の拡大によって可動体（スライドベース）の円滑な移動が妨げられるおそれがない。しかも、特許文献２に開示されるリニアモータは、フレーム部材の同一面上に電機子とリニアガイドとが横並びに備えられた上で、リニアガイドのスライダにスライドベースが固定され、このスライドベースの側面に界磁子（永久磁石）が固定されているため、全体を幅方向（電機子と界磁子とが対向する方向、およびスライドベースの移動方向の双方に直交する方向）にコンパクト化する上で特許文献１のリニアモータに比べて有利である。しかし、特許文献２のリニアモータは、フレーム部材の同一面上に電機子とリニアガイドとが横並びに備えられるため、当該横並び方向の占有スペースが比較的大きく、当該横並び方向、つまり電機子と界磁子とが対向する方向にリニアモータ全体をコンパクト化することが難しい。従って、この点を改善することが求められる。なお、この場合、リニアモータを構成する部品点数を減らすことができれば、製造コストの低減、および組立性の向上の観点からも都合がよい。

特開２００４－３１２９８３号公報特開２００９－１７１６８１号公報

　本発明は、このような事情に鑑みて成されたものであり、可動子を円滑に移動させながら、よりコンパクト化の要請に寄与し得るリニアモータを提供すること、およびこのリニアモータが搭載された部品実装装置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リニアモータは、第１方向に並ぶ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を含む電機子とを備える固定子と、前記第１方向に延びかつ前記電機子に対向する対向面を有する軸状部材と、前記電機子側の磁極が交互に異なるように前記軸状部材に沿って配列され、前記対向面にそれぞれ固定される複数の永久磁石からなる界磁子とを含む可動子と、前記固定子を支持するフレーム部材と、このフレーム部材に取り付けられ、前記固定子に対して前記可動子が前記第１方向に移動可能となるように、前記軸状部材をその長手方向に移動自在に保持する保持部材と、を備えるものである。

　そして、本発明の一の局面にかかる部品実装装置は、部品供給部と、前記部品供給部が供給する部品を取出して基板上へ実装する部品保持部材と、前記部品保持部材を昇降駆動するための、上記に記載のリニアモータと、を備え、前記部品保持部材は、前記リニアモータの前記可動子の軸状部材に連結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。ヘッドユニットの上面部分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、およ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（本発明に係るリニアモータが適用される部品実装装置）を平面図で概略的に示している。なお、図１および後に説明する図面には、各図の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方向に移動させる。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。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は、その先端（下端）に部品吸着用のノズル１９を備えている。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が本発明の部品保持部材に相当する。

　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４～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保持部材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および保持部材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）に向かって直角に突出しかつＺ方向に並ぶ（本発明の第１方向に相当する）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保持部材２８に装着されている。すなわち、各保持部材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、保持部材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に対する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では省略されている）、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および保持部材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保持部材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の保持部材２８は、図２に示すように、隣設されるリニアモータ本体２２の保持部材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。但し、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（＋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、すなわち、リニアモータ本体２２の可動子２６同士が近接し、固定子２４同士が離間する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。なお、当例では、前記ヘッド１６ａ～１７ｂのうちＸ方向、又はＹ方向に互いに隣設する一組のヘッドのリニアモータが本発明の第１リニアモータ及び第２リニアモータに相当する。

　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上の最初の実装位置（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。

　以上説明したように、この部品実装装置では、リニアモータ（リニアモータ本体２２）により各ノズル１９（駆動シャフト１８）が昇降駆動されるが、この部品実装装置に適用されるリニアモータ（リニアモータ本体２２）は、上記のような構成を備えているため、コンパクトな構成でノズル１９（可動子２６）を円滑に移動させることができる。すなわち、前列ヘッド１６ａに組み込まれる上記リニアモータ（リニアモータ本体２２）は、上記の通り、電機子を固定子２４とするムービングマグネット型の構造であるため、電機子の全長（Ｚ方向の長さ）が比較的長くなる場合でも、従来（引用文献１）のように、その自重や当該自重によるモーメントなどの影響によって可動子２６の円滑な移動が妨げられるといったおそれがない。また、界磁子（永久磁石２６２）が固定される軸状部材２６１が保持部材２８によって直接フレーム部材３０に移動可能に支持されることで、固定子２４（電機子）、可動子２６（永久磁石２６２、軸状部材２６１）および保持部材２８が、固定子２４と可動子２６との対向方向（Ｙ方向に）に単純に一列に配列された構造となる。そのため、固定子２４と可動子２６との対向方向（Ｙ方向）および幅方向（Ｘ方向；固定子２４と可動子２６との対向方向および可動子２６の移動方向の双方に直交する方向）の双方についてリニアモータ（リニアモータ本体２２）全体がコンパクトなものとなる。特に、上記リニアモータ（リニアモータ本体２２）は、界磁子（永久磁石２６２）が固定される軸状部材２６１が保持部材２８によって直接フレーム部材３０に移動可能に支持されているため、可動子２６の表面（固定子に対向する面）から保持部材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い。そのため、リニアモータ全体が固定子２４と可動子２６との対向方向（Ｙ方向）に効果的にコンパクト化される。従って、この部品実装装置によれば、コンパクトなリニアモータ（リニアモータ本体２２）の構成でノズル１９（可動子２６）を円滑に移動させることができる。

　また、上記リニアモータは、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）から保持部材２８の底面（エンドブロック３１０に対する固定面）までの寸法がより縮小される。従って、合理的な構成で、リニアモータ（リニアモータ本体２２）がＹ方向にコンパクト化されるという利点もある。

　また、この部品実装装置に適用されるリニアモータは、上記の通り多軸リニアモータであって、それぞれ固定子２４、可動子２６及び保持部材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。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という利点もある。また、また、部品実装装置の製造時には、予め別工程で組み立てた多軸リニアモータをヘッドフレーム６１に組み込むことで、容易に前列ヘッド１６ａ～１７ｂを構成することができる。従って、部品実装装置の組み立て性が向上するという利点もある。

　なお、上述した部品実装装置は、本発明にかかる部品実装装置（本発明にかかるリニアモータが適用される部品実装装置）の好ましい実施形態の例示であって、部品実装装置やリニアモータの具体的な構成は、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、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。

　また、上記実施形態のリニアモータは、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保持部材２８とが直接フレーム部材３０に固定支持されているが、中間物を介してフレーム部材３０に固定支持されていてもよい。

　以上説明した本発明をまとめると以下の通りである。

　すなわち、本発明の一の局面に係るリニアモータは、第１方向に並ぶ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を含む電機子とを備える固定子と、前記第１方向に延びかつ前記電機子に対向する対向面を有する軸状部材と、前記電機子側の磁極が交互に異なるように前記軸状部材に沿って配列され、前記対向面にそれぞれ固定される複数の永久磁石からなる界磁子とを含む可動子と、前記固定子を支持するフレーム部材と、このフレーム部材に取り付けられ、前記固定子に対して前記可動子が前記第１方向に移動可能となるように前記軸状部材をその長手方向に移動自在に保持する保持部材と、を備えるものである。

　このリニアモータによれば、電機子が固定子であるため、電機子のサイズ（全長）に拘わらず可動子を円滑に移動させることができる。しかも、電機子が固定される軸状部材が保持部材によって直接移動可能に保持され、固定子（電機子）、可動子（界磁子、軸状部材）及び保持部材が、固定子（電機子）と可動子（界磁子）との対向方向に一列に並んだ構造となる。そのため、固定子と可動子との対向方向および幅方向（電機子と界磁子とが対向する方向および可動子の移動方向の双方に直交する方向）の双方についてリニアモータ全体をコンパクト化することが可能となる。

　このリニアモータにおいて、前記軸状部材は、磁性材料から形成されているのが好適である。

　この構成によれば、軸状部材が前記界磁子のバックヨークとして機能するため、別途界磁子用のヨークを設けることなく、界磁子（永久磁石）の磁力漏れを防ぐことが可能となる。従って、専用のヨークが不要な分、リニアモータ全体を固定子と可動子との対向方向によりコンパクト化することが可能となる。

　なお、前記軸状部材および前記保持部材は、レールとこのレールに沿って相対的に移動自在に支持されるスライダとを備えるガイド装置により構成されており、前記レールが前記軸状部材であり、前記スライダが前記保持部材であるのが好適である。

　この構成によれば、いわゆるリニアガイド等の周知のガイド装置を用いて、可動子を円滑に移動させることが可能なリニアモータを安価に生産することが可能となる。

　また、上記のようなリニアモータは、前記固定子、前記可動子および前記保持部材を一つのリニアモータ本体として、複数のリニアモータ本体が前記第１方向と直交する第２方向に並列に配列され、かつこれら複数のリニアモータ本体が一つの前記フレーム部材に組み込まれているものであってもよい。

　この構成によれば、実質的に複数個のリニアモータ（リニアモータ本体）を並設しながらも、互いに独立した構造のリニアモータを複数個並設する場合に比べてフレーム部材の占有スペースを軽減することができる。従って、この構成によれば、互いに独立した構造のリニアモータを複数個並設する場合に比べて、全体をコンパクトに構成することが可能となる。

　一方、本発明の一の局面に係る部品実装装置は、部品供給部と、前記部品供給部が供給する部品を取出して基板上へ実装する部品保持部材と、前記部品保持部材を昇降駆動するための上記の何れかのリニアモータとを備え、前記部品保持部材は、前記リニアモータの前記可動子の軸状部材に連結されているものである。

　この部品実装装置によれば、上記のようなリニアモータが部品保持部材の駆動源となるので、部品保持部材の駆動機構をコンパクト化することが可能となる。そのため、装置の大型化を抑制する上で有利となる。

　この部品実装装置において、前記リニアモータは、複数の前記リニアモータ本体を備えかつこれらリニアモータ本体が一つの前記フレーム部材に組み込まれているものであり、各リニアモータ本体の前記可動子の軸状部材にそれぞれ前記部品保持部材が連結されているものであってもよい。

　この場合、複数の前記リニアモータ本体をそれぞれ備える、第１リニアモータおよび第２リニアモータを含み、前記第１リニアモータおよび前記第２リニアモータは、各リニアモータのリニアモータ本体が全体として一列に並ぶ状態、又は各リニアモータのリニアモータ本体が全体として二列に並ぶ状態の何れかの状態で配置されているのが好適である。

　これらの構成によれば、リニアモータを駆動源として昇降駆動される複数の部品保持部材を備えながら、これらの駆動機構をコンパクトに構成することが可能となる。また、部品実装装置の製造時には、複数のリニアモータ本体を一体的に含むリニアモータを装置に組み込むことで、組み立て性が向上する。

　以上のように、本発明は、リニアモータに関して、可動子を円滑に移動させながら、よりコンパクト化の要請に寄与し得るものであり、従って、リニアモータを駆動源として作動する産業用機械、例えば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

　リニアモータであって、
　第１方向に並ぶ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を含む電機子とを備える固定子と、
　前記第１方向に延びかつ前記電機子に対向する対向面を有する軸状部材と、前記電機子側の磁極が交互に異なるように前記軸状部材に沿って配列され、前記対向面にそれぞれ固定される複数の永久磁石からなる界磁子とを含む可動子と、
　前記固定子を支持するフレーム部材と、
　このフレーム部材に取り付けられ、前記固定子に対して前記可動子が前記第１方向に移動可能となるように、前記軸状部材をその長手方向に移動自在に保持する保持部材と、を備えることを特徴とするリニアモータ。
　請求項１に記載のリニアモータにおいて、
　前記軸状部材は、磁性材料から形成されていることを特徴とするリニアモータ。
　請求項１又は２に記載のリニアモータにおいて、
　前記軸状部材および前記保持部材は、レールとこのレールに沿って相対的に移動自在に支持されるスライダとを備えるガイド装置により構成されており、前記レールが前記軸状部材であり、前記スライダが前記保持部材であることを特徴とするリニアモータ。
　請求項１乃至３の何れか一項に記載のリニアモータにおいて、
　前記固定子、前記可動子および前記保持部材を一つのリニアモータ本体として、複数のリニアモータ本体が前記第１方向と直交する第２方向に並列に配列され、かつこれら複数のリニアモータ本体が一つの前記フレーム部材に組み込まれていることを特徴とするリニアモータ。
　部品実装装置であって、
　部品供給部と、
　前記部品供給部が供給する部品を取出して基板上へ実装する部品保持部材と、
　前記部品保持部材を昇降駆動するための請求項１乃至４の何れか一項に記載のリニアモータと、を備え、
　前記部品保持部材は、前記リニアモータの前記可動子の軸状部材に連結されていることを特徴とする部品実装装置。
　請求項５に記載の部品実装装置において、
　前記リニアモータは、複数の前記リニアモータ本体を備えかつこれらリニアモータ本体が一つの前記フレーム部材に組み込まれているものであり、
　各リニアモータ本体の前記可動子の軸状部材にそれぞれ前記部品保持部材が連結されていることを特徴とする部品実装装置。
　請求項６に記載の部品実装装置において、
　複数の前記リニアモータ本体をそれぞれ備える、第１リニアモータおよび第２リニアモータを含み、
　前記第１リニアモータおよび前記第２リニアモータは、各リニアモータのリニアモータ本体が全体として一列に並ぶ状態、又は各リニアモータのリニアモータ本体が全体として二列に並ぶ状態の何れかの状態で配置されていることを特徴とする部品実装装置。