WO2017081771A1

WO2017081771A1 - シャフト装置、実装ヘッド、表面実装機

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Publication number: WO2017081771A1
Application number: PCT/JP2015/081764
Authority: WO
Inventors: 智仁内海
Original assignee: ヤマハ発動機株式会社
Priority date: 2015-11-11
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2017-05-18
Also published as: US10925198B2; CN108350925A; DE112015007115T5; JPWO2017081771A1; JP6498312B2; CN108350925B; US20180317352A1

Abstract

　本発明は、軸孔を有するナット支持体（１６１）と、ナット支持体（１６１）の軸孔を貫通するスプラインシャフト（１２１）と、軸孔から突出したスプラインシャフト（１２１）の軸上に位置し、スプラインシャフト（１２１）とスプライン結合する筒型のスプラインナット（１５１）と、ナット支持体（１６１）に対してスプラインナット（１５１）を回転可能な状態で軸受けするスラスト型の軸受け部（２００）と、軸受け部（２００）を、スプラインシャフト（１２１）の軸方向に付勢する付勢部材（２３０）と、を含むシャフト装置に関する。

Description

シャフト装置、実装ヘッド、表面実装機

　本明細書で開示される技術は、スプラインナットの軸受け構造に関する。

　従来から、スプライン結合を利用して、シャフトに軸方向への直動運動と軸回りの回転運動を行わせる技術が知られている。こうした技術は例えば、電子部品をプリント基板上に実装する表面実装機の実装ヘッド等に利用されている。具体的には、吸着ノズルを昇降及び回転させるシャフトに利用されている。

　スプラインシャフトとスプライン結合するスプラインナットは、回転を円滑に行うため、軸受け部材を用いて軸受けすることが好ましく、下記特許文献１に開示される部品装着ヘッドでは、スプラインナットの外周に取り付けたカラーを、ラジアル型の軸受け部材を用いて、軸受けする構造となっている。

特許第４０４１７７８号

　スプラインナット、スプラインシャフト、軸受け部等を含む、シャフト装置を径方向で小型化するには、軸受け部の外径を小さくすることが好ましく、改良が求められていた。

　本明細書で開示される技術は、上記の課題に鑑みて創作されたものであって、径方向について、シャフト装置を小型化することを目的とする。

　本明細書で開示されるシャフト装置は、軸孔を有するナット支持体と、前記ナット支持体の前記軸孔を貫通するスプラインシャフトと、前記軸孔から突出した前記スプラインシャフトの軸上に位置し、前記スプラインシャフトとスプライン結合する筒型のスプラインナットと、前記ナット支持体に対して前記スプラインナットを回転可能な状態で軸受けするスラスト型の軸受け部と、前記軸受け部を、前記スプラインシャフトの軸方向に付勢する付勢部材と、を含む。尚、「スラスト型」とは、軸受け部が受ける荷重の方向が「軸方向」であることを意味している。

　本構成では、軸受け部をスラスト型にしているため、ラジアル型に比べて、軸受け部の外径を小さくすることが可能である。そのため、軸受け部を含む、シャフト装置の全体を径方向について小型化することが出来る。

　また、本明細書で開示されるシャフト装置の一実施態様として以下の構成が好ましい。

　前記ナット支持体は、前記スプラインナットの端部を収容するハウジング部を有し、前記軸受け部は、前記ハウジング部内にて、前記スプラインナットを回転可能な状態で軸受けする。この構成では、スプラインナットを、ハウジング部内にて、軸受けすることが出来る。

　前記軸受け部は、前記スプラインナットの先端が接触する軸側軌道板と、前記ハウジング部の底壁により構成されたハウジング側軌道板と、前記軸側軌道板と前記ハウジング側軌道板との間に位置する転動体と、を含む。この構成では、ハウジング側軌道板をハウジング部の底壁で構成しているので、部品点数を少なくすることが出来る。

　本明細書で開示される実装ヘッドは、上記シャフト装置と、前記スプラインシャフトの先端に位置し、電子部品を保持する部品保持部と、前記シャフト装置を支持するベースと、前記スプラインシャフトを前記軸方向に移動させる軸方向駆動装置と、前記スプラインナットにトルクを伝達することで前記スプラインシャフトを軸回りに回転させる回転駆動装置と、を含む。本構成では、実装ヘッドを小型化することが可能となる。また、実装ヘッドに複数本のシャフト装置を搭載する場合は、スプラインシャフトを狭ピッチで配置することが出来ることから、より多くのスプラインシャフトが搭載できる。

　また、本明細書で開示される実装ヘッドの一実施態様として以下の構成が好ましい。
　前記スプラインシャフトと前記スプラインナットとの間に圧縮された状態で配置され、前記軸方向駆動装置の作動により下方に変位した前記スプラインシャフトを上昇端位置に復帰させるリターンスプリングを備え、前記リターンスプリングは、前記スプラインナットを介して前記軸受け部を前記軸方向に付勢し、前記付勢部材を兼用する。本構成であれば、付勢部材を専用に設ける必要がないので、実装ヘッドの部品点数を少なくすることが可能となる。

　本明細書で開示される技術によれば、軸受け部を含む、シャフト装置の全体を径方向について小型化できる。

実施形態に適用された表面実装機の平面図実装ヘッドの斜視図実装ヘッドの一部を拡大した斜視図回転体の構造を示す斜視図図４のＡ部を拡大した図実装ヘッドの要部断面図図６の一部（下半分）を拡大した図シャフト装置の斜視図シャフト装置の分解斜視図シャフト装置の断面図シャフト装置の下半分の断面図（図１０の下半分を拡大した図）シャフト装置の上半分の断面図（図１０の上半分を拡大した図）図１０のＢ部を拡大した図図１０のＢ部を拡大した図（比較例を示す）シャフト装置の下半分の断面図（図１１に対してシャフトを下降した状態を示す）実装ヘッドの先端部（下端部）の一部を示す断面図であって、バルブスプールが正圧供給位置にある状態における断面図軸受け部の他の態様を示す断面図

　（表面実装機の全体構成）
　図面を参照して実施形態を説明する。本実施形態では、図１に示す表面実装機１について例示する。表面実装機１は、基台１０と、プリント基板（基板の一例）Ｂ１を搬送するための搬送コンベア２０と、プリント基板Ｂ１上に電子部品（部品の一例）Ｅ１を実装するための部品実装装置３０と、部品供給部４０等とを備えている。

　基台１０は、平面視長方形状をなすとともに上面が平坦とされる。また、基台１０における搬送コンベア２０の下方には、プリント基板Ｂ１上に電子部品Ｅ１を実装する際にそのプリント基板Ｂ１をバックアップするバックアップ装置が設けられている。以下の説明では、基台１０の長辺方向（図１の左右方向）及び搬送コンベア２０の搬送方向をＸ方向とし、基台１０の短辺方向（図１の上下方向）をＹ方向とし、基台１０の上下方向（図２の上下方向）をＺ方向とする。

　搬送コンベア２０は、Ｙ方向における基台１０の略中央位置に配置され、プリント基板Ｂ１を搬送方向（Ｘ方向）に沿って搬送する。搬送コンベア２０は、搬送方向に循環駆動する一対のコンベアベルト２２を備えている。プリント基板Ｂ１は、両コンベアベルト２２に架設する形でセットされる。プリント基板Ｂ１は、搬送方向の一方側（図１で示す右側）からコンベアベルト２２に沿って基台１０上の作業位置（図１の二点鎖線で囲まれる位置）に搬入され、作業位置で停止して電子部品Ｅ１の実装作業がされた後、コンベアベルト２２に沿って他方側（図１で示す左側）に搬出される。

　部品供給部４０は、搬送コンベア２０の両側（図１の上下両側）においてＸ方向に並んで２箇所ずつ、計４箇所に設けられている。これらの部品供給部４０には、部品供給装置である、複数のフィーダ４２が横並び状に整列して取り付けられている。各フィーダ４２は、複数の電子部品Ｅ１が収容された部品供給テープ（不図示）が巻回されたリール（不図示）、及びリールから部品供給テープを引き出す電動式の送出装置（不図示）等を備えており、搬送コンベア側に位置する端部に設けられた部品供給位置から電子部品Ｅ１が一つずつ供給されるようになっている。

　部品実装装置３０は、一対の支持フレーム３２と、ロータリー型の実装ヘッド５０と、実装ヘッド５０を駆動する実装ヘッド駆動機構とから構成される。一対の支持フレーム３２は、それぞれＸ方向における基台１０の両側に位置しており、Ｙ方向に延びている。

　Ｙ軸サーボ機構は、Ｙ軸ガイドレール３３Ｙと、図示しないボールナットが螺合されたＹ軸ボールねじ３４Ｙと、Ｙ軸サーボモータ３５Ｙとを有している。各Ｙ軸ガイドレール３３Ｙには、ボールナットに固定されたヘッド支持体３６が取り付けられている。Ｙ軸サーボモータ３５Ｙが通電制御されると、Ｙ軸ボールねじ３４Ｙに沿ってボールナットが進退し、その結果、ボールナットに固定されたヘッド支持体３６、及び後述する実装ヘッド５０がＹ軸ガイドレール３３Ｙに沿ってＹ方向に移動する。

　Ｘ軸サーボ機構は、Ｘ軸ガイドレール（不図示）と、図示しないボールナットが螺合されたＸ軸ボールねじ３４Ｘと、Ｘ軸サーボモータ３５Ｘとを有している。Ｘ軸ガイドレールには、その軸方向に沿って実装ヘッド５０が移動自在に取り付けられている。Ｘ軸サーボモータ３５Ｘが通電制御されると、Ｘ軸ボールねじ３４Ｘに沿ってボールナットが進退し、その結果、ボールナットに固定された実装ヘッド５０が、Ｘ軸ガイドレールに沿ってＸ方向に移動する。

　このように、Ｘ軸サーボ機構及びＹ軸サーボ機構によって、実装ヘッド５０は、一定の可動領域内でＸ方向及びＹ方向に移動可能とされている。

　（実装ヘッドの構成）
　続いて実装ヘッド５０の構成について詳しく説明する。実装ヘッド５０は、フィーダ４２によって供給される電子部品Ｅ１を吸着してプリント基板Ｂ１上に実装する機能を果たす。本実施形態の実装ヘッド５０は、図２～図４に示すように、ヘッド本体６０と、ヘッド本体６０を支持するヘッド支持部材５２と、カバー５３、５４とを有している。

　ヘッド本体６０は、ロータリー型であり、図４、図６に示すように、Ｚ方向に沿った軸状をなす軸部６２と、回転体（本発明の「ベース」に相当）６４と、１８本のシャフト装置１２０と、Ｎ軸駆動装置４５と、を含む。

　軸部６２は二重構造となっており、外側軸部６２Ｂと、外側軸部６２Ｂの内側に位置する内側軸部６２Ａと、を含む。内側軸部６２Ａは、ヘッド支持部材５２によって、当該軸部６２Ａの軸線周りに回転可能に支持されている。

　回転体６４は、軸部６２より大径な略円柱状をなす。回転体６４は、内側軸部６２Ａの下部に固定されている。また、回転体６４は、１８個の貫通孔６５を有している。１８個の貫通孔６５は周方向に等間隔で形成されており、シャフト装置１２０が取り付けられている。

　軸部６２の上部寄りの位置には、Ｎ軸被駆動ギヤ６２Ｎと、Ｒ軸被駆動ギヤ６２Ｒが上下に配置されている（図４参照）。Ｎ軸被駆動ギヤ６２Ｎは内側軸部６２Ａと結合し、Ｒ軸被駆動ギヤ６２Ｒは、外側軸部６２Ｂと結合している。

　Ｎ軸駆動装置４５は、Ｎ軸サーボモータ３５Ｎと、Ｎ軸サーボモータ３５Ｎの出力軸に設けられたＮ軸駆動ギヤ（不図示）と、を有している。Ｎ軸駆動ギヤはＮ軸被駆動ギヤ６２Ｎと噛み合わされている。そのため、Ｎ軸サーボモータ３５Ｎを通電制御すると、モータ３５Ｎの動力が、Ｎ軸駆動ギヤ及びＮ軸被駆動ギヤ６２Ｎを介して内側軸部６２Ａに伝わる。そのため、内側軸部６２Ａと共に回転体６４が回転し、回転体６４に支持された１８本のシャフト装置１２０が回転体６４と一体的に回転する構造になっている。

　また、外側軸部６２Ｂは、軸方向の両端部を、ベアリングを介して内側軸部６２Ａと回転体６４に対してそれぞれ軸受けしており、内側軸部６２Ａや回転体６４に対して相対的に回転可能となっている。

（シャフト装置の説明）
　シャフト装置１２０は図８～図１０に示すように、スプラインシャフト１２１と、ボールリテーナ１４１と、スプラインナット１５１と、第１軸筒（本発明の「ナット支持体」に相当）１６１と、第２軸筒１７１と、ボールケージ１８１と、コイルばね（本発明の「リターンスプリング」に相当）２３０と、軸受け部２００（図１３参照）と、を含む。

　第１軸筒１６１は、Ｚ方向（上下方向）に貫通する筒型である。第１軸筒１６１は、段付き形状であり、小径の軸本体１６２と、大径のハウジング部１６４を有している。

　第１軸筒１６１の軸本体１６２は、図７に示すように、回転体６４の貫通孔６５内の上部側に位置しており、第１軸筒１６１は、貫通孔６５に対して回転不能な状態で固定されている。また、第１軸筒１６１のハウジング部１６４は、貫通孔６５内に位置しておらず、回転体６４の上面に突出している。

　第２軸筒１７１は図７に示すように、回転体６４の貫通孔６５内の下部側に位置しており、貫通孔６５に対して回転不能な状態で取り付けられている。第２軸筒１７１の先端部（下端部）は、回転体６４の下面から突出している。

　スプラインシャフト１２１は、図８、図９に示すように、Ｚ方向（上下方向）に長い形状である。スプラインシャフト１２１は外周面にボール溝１２３を有している。ボール溝１２３は、Ｚ方向（上下方向）に延びている。

　スプラインシャフト１２１は、第１軸筒１６１の軸孔１６３、第２軸筒１７１の軸孔１７３を上から順に貫通しており、第１軸筒１６１と第２軸筒１７１の内側に位置する。

　スプラインシャフト１２１の下部は、回転体６４の下面から下方に突出し、上部は、回転体６４の上面から上方に突出している。

　ボールケージ１８１は、第２軸筒１７１の内側に位置する。ボールケージ１８１は、第２軸筒１７１に対してスプラインシャフト１２１を軸受けする機能を果たしている。すなわち、軸方向への直動動作と軸線を中心とする回転動作の双方が可能な状態で、スプランシャフト１２１を支持している。

　スプラインナット１５１は、図８、図９に示すように、Ｚ方向に貫通する筒型であり、内周面には上下方向に延びるボール溝（図略）が形成されている。また、スプラインナット１５１の外周には、ギヤ１５５が設けられている。

　スプラインナット１５１は、第１軸筒１６１から上方に突出したスプラインシャフト１２１の軸上に位置している。そして、スプラインナット１５１の下部１５７は、第１軸筒１６１のハウジング部１６４に対して嵌合しており、スプラインナット１５１は軸受け部２００を介して、第１軸筒１６１のハウジング部１６４に回転可能に支持されている。また、スプラインナット１５１は、ハウジング部１６４に対して、ピン１５９により抜け止めされている。

　ボールリテーナ１４１は、スプラインシャフト１２１と、スプラインナット１５１の間に位置している。ボールリテーナ１４１は、複数のボール１４３と、複数のボール１４３を所定の配列で転動可能に保持する筒型の保持体１４５とを有している。ボール１４３は、保持体１４５に対して、Ｚ方向（上下方向）に一列状に並んで配列されている。一列状に並んで配列された各ボール１４３は、スプラインシャフト１２１側のボール溝１２３とスプラインナット１５１側のボール溝（図略）に対して、それぞれ嵌合している。尚、図９では、ボール１４３を１列だけ示しているが、図面では隠れた裏側にもボール１４３が配置されており、実際は２列の構成となっている。従って、スプラインシャフト１２１の外周面とスプラインナット１５１の内周面にも、ボール溝がそれぞれ２つ設けられている。

　スプラインシャフト１２１とスプラインナット１５１は、ボールリテーナ１４１によってボールスプライン結合しており、スプラインナット１５１を介して回転方向のトルクをスプラインシャフト１２１に伝達することが出来、更に、スプラインナット１５１に対してスプラインシャフト１２１をＺ方向に滑らせる（移動させる）ことができる構造になっている。

　図１３に示すように、軸受け部２００は、転動体であるボールを利用したころがり軸受けであり、第１軸筒１６１のハウジング部１６４内にて、スプラインナット１５１を回転可能に軸受けする機能（支持する機能）を果たしている。

　軸受け部２００は、スプラインシャフト１２１の軸方向であるＺ方向に、荷重を加えて使用するスラスト型の軸受け部であり、図１３に示すように、軸側軌道板２１５を有する軸側軌道部材２１０と、転動体であるボール２２０と、ハウジング部１６４のハウジング側軌道板１６５より構成されている。

　軸側軌道部材２１０は、上下に貫通する筒状をした内嵌筒２１３と、軸側軌道板２１５と、を有している。内嵌筒２１３は、スプラインナット１５１の下部１５７の内面側に位置する。軸側軌道板２１５は、内嵌筒２１３の下端に設けられており、内嵌筒２１３の下端から外方に突出している。

　軸側軌道板２１５は円環状であり、その上面には、スプラインナット１５１の下部１５７の先端（下端）が突き当たる。軸側軌道板２１５の外径は、ハウジング部１６４の内径より小さく、ハウジング部１６４の内周面との間に隙間を設けている。軸側軌道板２１５の下面は、転動体であるボール２２０と接触する軌道面である。

　ハウジング側軌道板１６５は、ハウジング部１６４の底面壁により構成されている。ハウジング側軌道板１６５の上面は、転動体であるボール２２０と接触してボール２２０を支持する軌道面である。

　図１３に示すように、軸側軌道部材２１０の軸側軌道板２１５と、ハウジング部１６４のハウジング側軌道板１６５は、軸方向（上下方向）に向かい合っており、両間に、転動体であるボール２２０が位置している。転動体であるボール２２０は、軸側軌道板２１５とハウジング側軌道板１６５との間において、周方向に複数個設けられている。

　図１３に示すように、軸側軌道板２１５の軌道面（下面）には、ボール２２０の形状に倣った弧状の軌道溝２１７が周方向に形成されている。一方、ハウジング部１６４のハウジング側軌道板１６５の軌道面は、水平な平滑面となっており、Ｚ方向に対して直交する関係になっている。

　上記のように構成された軸受け部２００は、軸側軌道板２１５とハウジング側軌道板１６５との間に位置するボール２２０が、上下の軌道面に接触することで、軸方向（上下方向）の荷重を受けつつ、ボール２２０が軌道溝２１７に沿って周方向に転動することで、スプラインナット１５１が回転する際の抵抗を下げ、回転を円滑にさせるように機能する。

　そして、軸受け部２００はスラスト型であることから、ラジアル型の軸受け部３００と比べて、外径を小さくすることが出来る。

　すなわち、ラジアル型の軸受け部３００は、図１４に示すように、内輪３１０、ボール３２０、外輪３３０から構成される。これに対し、スラスト型であれば、少なくとも、ボール２２０の外側に外輪３３０を設ける必要がない。従って、外輪３３０を設ける必要がない分だけ、ラジアル型に比べて、軸受け部２００の外径Ｆｓを小さくすることが出来る（Ｆｓ＜Ｆｒ）。

　しかも、ラジアル型の軸受け部３００は、径方向の荷重を受けるため、図１４に示すように、ボールスプラインナット１５１の下部１５７よりも径方向で外側の位置に、ボール３２０が位置する構成となる。

　これに対し、スラスト型の軸受け部２００は、軸方向（Ｚ方向）の荷重を受ける構造であれば、必ずしも、ボールスプラインナット１５１の下部１５７の外周面とハウジング部１６４の内周面との間に配置する必要はない。本例では、軸受け部２００のボール２２０を、スプラインナット１５１の下部１５７の下方に配置しており、図１３に示すように、ボール２２０はスプラインナット１５１の外形線Ｌｏよりも径方向で内側に位置している。すなわち、図１３に示すＦ３の範囲内に位置している。

　このように、スラスト型の軸受け部２００は、ラジアル型の軸受け部３００と比べて、ボール２２０を径方向で中心に近い内側に配置することが出来る。そのため、ラジアル型に比べて、軸受け部２００の外径Ｆｓをより小さくすることが出来る（Ｆｓ＜Ｆｒ）。

　特に、本例では、軸受け部２００の全体を、ボールスプラインナット１５１の外形線Ｌｏの内側に収めており、軸受け部２００の外径Ｆｓを、より小さくすることが出来る。

　このように、軸受け部２００をスラスト型とすることで、ラジアル型と比較して、軸受け部２００の外径Ｆｓを小さくすることが出来る。そのため、シャフト装置１２０を径方向について小型化することが出来る。

　尚、図１３、図１４に示すように、スプラインナット１５１の下部１５７の内周面とスプラインシャフト１２１の外周面との間には、隙間ｄが設けられているが、この隙間は、上述したボールリテーナ１４１を配置するために設けられているスペースである。

　次に、スプラインシャフト１２１の軸方向であるＺ方向（より具体的には、スプラインナット１５１がハウジング部１６４に対して接近する図１２の下方向）に、軸受け部２００を付勢するコイルばね２３０について説明を行う。

　コイルばね２３０は、図８、図９に示すように、スプラインシャフト１２１の上部側に取り付けられている。このコイルばね２３０は、図１２に示すように、スプラインシャフト１２１の上端に取り付けられたばね止めナット２３５と、スプラインナット１５１の上部内周に設けられた円盤状のばね止め板１５８と、の間に配置されている。

　ばね止め板１５８からばね止めナット２３５までのＺ方向の距離は、スプラインシャフト１２１が図６に示す上昇端位置に移動した時に最大となる。コイルばね２３０は、その場合でも、圧縮された状態を維持しており、スプラインシャフト１２１を常に上方向に付勢する（図１２に示す矢印Ｆ１）。そして、スプラインシャフト１２１を上向きに付勢する力の反力が、スプラインナット１５１に対して下向きに加わり、その力がスプラインナット１５１を介して軸受け部２００に加わる（図１２に示す矢印Ｆ２）。以上のことから、軸受け部２００に対して、軸方向であるＺ方向の荷重を加えることが出来る。

　また、各スプラインシャフト１２１のうち回転体６４から下方に突出する下端部には、図７及び図１１に示すように、ノズルホルダ２４０を介して、電子部品Ｅ１を吸着する吸着ノズル（本発明の「部品保持部」に相当）２５０がそれぞれ設けられている。

　図１１に示すように、各スプラインシャフト１２１の中心には、軸方向に沿って供給通路１２５が形成されており、各吸着ノズル２５０には、供給通路１２５を通じて、負圧又は正圧が供給されるようになっている。各吸着ノズル２５０は、負圧によってその先端部に電子部品Ｅ１を吸着して保持するとともに、正圧によってその先端部に保持した電子部品Ｅ１を解放する。

　ノズルホルダ２４０の外側には、ストッパ２４５が取り付けられている。スプラインシャフト１２１を、図６に示す上昇端位置まで移動させると、図１１に示すように、ストッパ２４５が、第２軸筒１７１の下端に取り付けられたカバー部材１７５に対して突き当たって当接することで、スプラインシャフト１２１の位置が規制される構造になっている。尚、図１５は吸着ノズルを下降させた状態を図示している。

（Ｒ軸駆動装置、Ｚ軸駆動装置の説明）
　実装ヘッド５０は、図２に示すように、Ｒ軸駆動装置７０と、２つのＺ軸駆動装置８０を備えている。Ｒ軸駆動装置（本発明の「回転駆動装置」に相当）７０は、各スプラインシャフト１２１を、その軸線周りにおいて、同方向に一斉に同時回転させる装置である。

　Ｒ軸駆動装置７０は、Ｒ軸サーボモータ３５Ｒ（図２参照）と、Ｒ軸サーボモータ３５Ｒの出力軸に設けられ、Ｒ軸被駆動ギヤ６２Ｒと噛み合わされたＲ軸駆動ギヤ７２Ｒ（図３参照）と、共通ギヤ５５を有している。

　共通ギヤ５５は、外側軸部６２Ｂの下部に設けられている。共通ギヤ５５は、図５に示すように、各スプラインナット１５１のギヤ１５５と噛み合わされている。Ｒ軸サーボモータ３５Ｒを通電制御すると、モータ３５Ｒの動力が、Ｒ軸駆動ギヤ７２Ｒ及びＲ軸被駆動ギヤ６２Ｒを介して、外側軸部６２Ｂ、共通ギヤ５５に伝わり、外側軸部６２Ｂと共通ギヤ５５が回転する。

　共通ギヤ５５が回転すると、ギヤ１５５との噛み合いにより、各スプラインナット１５１が回転する。そして、各スプラインナット１５１と各スプラインシャフト１２１は、ボールスプライン結合していることから、共通ギヤ５５の回転に伴って、１８本のスプラインシャフト１２１がその軸線周りにおいて、同方向及び同角度に一斉に回転する。

　Ｚ軸駆動装置（本発明の「軸方向駆動装置」に相当）８０は、１８本のスプラインシャフト１２１のうち特定の位置にあるスプラインシャフト１２１を、Ｚ方向に昇降させる装置である。

　Ｚ軸駆動装置８０は、スプラインシャフト１２１の上方において、軸部６２を挟んでヘッド本体６０の左右両側に対称配置されている（図６参照）。

　Ｚ軸駆動装置８０は、図２、図４、図６に示すように、箱状をなす本体部８２と、Ｚ方向（上下方向）に移動するＺ軸可動部８４と、を有している。本体部８２の内部には、Ｚ軸可動部８４をリニアモータ駆動するためのＺ軸リニアモータ（図略）が設けられている。

　そして、Ｚ軸可動部８４の下端部には、図４、図６に示すように、Ｚ軸カムフォロア８６が回転可能に取り付けられている。

　Ｚ軸可動部８４を図６に示す初期位置から下降させると、Ｚ軸カムフォロア８６が特定の位置にあるスプラインシャフト１２１の上端部に当接し、当該スプラインシャフト１２１がコイルばね２３０の弾性力に抗って下降する。

　これにより、吸着ノズル２５０が下降し、吸着ノズル２５０の先端部がフィーダ４２の部品供給位置や作業位置にあるプリント基板Ｂ１に近接する。この状態からＺ軸可動部８４が上昇されると、コイルばね２３０の弾性力復帰力によってスプラインシャフト１２１及び吸着ノズル２５０が上昇する。

　尚、図６に示す初期位置において、Ｚ軸カムフォロア８６は、スプラインシャフト１２１の上端部から離間した配置となる。そのため、Ｚ軸可動部８４が図６に示す初期位置にある状態では、Ｚ軸カムフォロア８６と干渉することなく、１８本のスプラインシャフト１２１を含む回転体の全体を、軸部６２を中心として回転させることが出来る。

（切替装置、Ｖ軸駆動装置の説明）
　また、実装ヘッド５０は、図４、図６に示すように、各吸着ノズル２５０に供給される圧力を負圧と正圧との間で切り替える切替装置９０と、切替装置９０を作動するためのＶ軸駆動装置１００を備えている。

　回転体６４には、シャフト装置用の貫通孔６５と隣り合うようにして、取付孔が周方向に等間隔で１８個形成されている。切替装置９０は各取付孔に取り付けられており、回転体６４に対して各スプラインシャフト１２１に対応する形で、計１８個搭載されている。

　各切替装置９０は、図１６に示すように、バルブスプール９２と、筒状のスリーブ９４と、を有している。

　各スリーブ９４には、図１６に示すように、負圧入力ポート９４Ａと、正圧入力ポート９４Ｂと、出力ポート９４Ｃとが設けられている。出力ポート９４Ｃは、対応するスプラインシャフト１２１の軸心部に形成された供給通路１２５と連通している。

　バルブスプール９２は、図１６に示すように、その上側部分に、横向きの略Ｕ字状をなす当接部９３を有している。

　バルブスプール９２は、スリーブ９４内にて流路を切り換えることで、出力ポート９４Ｃに対する接続先を切り換える機能を果たす。本例では、バルブスプール９２を、上昇端位置（以下、「負圧供給位置」と称する）に位置させると、スリーブ９４の内部で負圧入力ポート９４Ａと出力ポート９４Ｃが繋がった状態となる。

　一方、バルブスプール９２を、下降端位置（以下、「正圧供給位置」と称する）に位置させると、正圧入力ポート９４Ｂと出力ポート９４Ｃが繋がった状態となる。以上のことから、バルブスプール９２の位置を切り換えることで、スプラインシャフト１２１の供給通路１２５を介して吸着ノズル２５０に供給する圧力を負圧／正圧に切り換えることが出来る。

　次に、Ｖ軸駆動装置１００について説明する。Ｖ軸駆動装置１００は、バルブスプール９２をＺ方向（上下方向）に沿って負圧供給位置と正圧供給位置との間で移動させる機能を果たす。Ｖ軸駆動装置１００は、Ｚ軸駆動装置８０と同様に、ヘッド本体６０の軸部６２を挟んで実装ヘッド５０の左右両側に対称配置されている。

　２つのＶ軸駆動装置１００は、２つのＺ軸駆動装置８０とＺ方向において対応する位置にそれぞれ設けられており（図６参照）、上記特定の位置にある吸着ノズル２５０と対応する切替装置９０のバルブスプール９２を、負圧供給位置と正圧供給位置との間で移動させる。

　Ｖ軸駆動装置１００は、図３、図４、図６に示すように、箱状をなす本体部１０２と、Ｚ方向（上下方向）に移動するＶ軸可動部１０４と、を有している。本体部１０２の内部には、Ｖ軸リニアモータ（図略）が設けられている。

　また、Ｖ軸可動部１０４には、図４、図６に示すように、カムフォロア支持部１０５を介して、カムフォロア１０６（以下、「Ｖ軸カムフォロア１０６」と称する）が回転可能に取り付けられている。

　そして、Ｖ軸駆動装置１００を作動させて、Ｖ軸カムフォロア１０６を、中間位置から上方に移動させると、Ｖ軸カムフォロア１０６が当接部を押し上げ、バルブスプール９２は負圧供給位置に移動する。一方、Ｖ軸カムフォロア１０６を中間位置から下方に移動させると、Ｖ軸カムフォロア１０６が当接部を押し下げ、バルブスプール９２は正圧供給位置に移動する。

　（実施形態の効果）
　本実施形態のシャフト装置１２０によれば、軸受け部２００をスラスト型にしているため、ラジアル型に比べて、軸受け部２００の外径を小さくすることが可能である。

　そのため、軸受け部２００を含む、シャフト装置１２０の全体を径方向について小型化することが出来る。また、シャフト装置１２０を径方向で小型化することで、シャフト装置１２０の配置ピッチを狭くすることが可能であり、実装ヘッド５０の回転体６４に対して、シャフト装置１２０の搭載本数を増やすことが可能となる。

　また、本実施形態のシャフト装置１２０によれば、ハウジング部１６４の内部に軸受け部２００を配しており、スプラインナット１５１を、ハウジング部１６４内にて、軸受けすることが出来る。そのため、軸受け構造を強固なものとすることが出来る。

　また、本実施形態のシャフト装置１２０によれば、ハウジング側軌道板１６５は、ハウジング部１６４の底面壁であり、第１軸筒１６１と一体化されている。そのため、ハウジング側軌道板１６５を、第１軸筒１６１と別部品とした構造に比べて、部品点数を少なくすることが出来る。

　また、本実施形態のシャフト装置１２０によれば、コイルばね２３０は、スプラインシャフト１２１を上昇端位置に自動復帰させるリターンスプリングとしての機能と、軸受け部２００に対して軸方向（Ｚ方向）への荷重を加える機能を兼用している。

　そのため、スプラインシャフト１２１を上昇端位置に自動復帰させるリターンスプリングと、軸受け部２００に対して軸方向（Ｚ方向）への荷重を付加するスプリングをそれぞれ別に設ける場合に比べて、部品点数を少なくすることが出来る。

　＜他の実施形態＞
　本明細書で開示される技術は上記既述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も技術的範囲に含まれる。
（１）上記の実施形態では、ハウジング側軌道板１６５を、第１軸筒１６１と一体化した構成を例示したが、別部品としてもよい。また、上記の実施形態では、ハウジング側軌道板１６５の軌道面（上面）を水平面としたが、図１７に示すように、ハウジング側軌道板２６０の軌道面２７０を傾斜面としてもよい。すなわち、ボール２２０の中心と軌道面２７０の接触点を結ぶ直線が軸方向に対して所定の角度（接触角θ）を持つ構造（アンギュラタイプ）としてもよい。

（２）上記の実施形態では、スプラインシャフト１２１とスプラインナット１５１をボールススプライン結合した例を示したが、例えばキーとキー溝を利用してスプライン結合してもよい。

（３）上記の実施形態では、１つのコイルばね２３０で、スプラインシャフト１２１を上昇端位置に自動復帰させるリターンスプリングとしての機能と、軸受け部２００に対して軸方向への荷重を加える機能を兼用した例を示した。軸受け部２００に対して軸方向への荷重を加える付勢部材は、必ずしも、シャフト１２１のリターンスプリングと兼用する必要はなく、別に設ける構造にしてもよい。

（４）上記の実施形態では、実装ヘッドの一例として、シャフト装置１２０を周方向に複数本搭載したロータリー式の実装ヘッドを例示したが、例えば、シャフト装置１２０を一軸方向に直線状に配置したインライン式の実装ヘッドに適用してもよい。また、シャフト装置１２０は、必ずしも、複数本である必要はなく、１本だけ搭載するようにしてもよい。

（５）上記の実施形態では、部品保持部の一例として吸着ノズル２５０を例示したが、チャック式の部品保持部であってもよい。

　１...表面実装機
　２０...搬送コンベア（搬送装置）
　３０...部品実装装置
　４２...フィーダ
　５０...実装ヘッド
　６０...ヘッド本体
　６２...軸部
　６４...回転体（ベース）
　７０...Ｒ軸駆動装置（回転駆動装置）
　８０...Ｚ軸駆動装置（軸方向駆動装置）
　１２０...シャフト装置
　１２１...スプラインシャフト
　１５１...スプラインナット
　１６１...第１軸筒（ナット支持体）
　１６５...ハウジング側軌道板
　１７１...第２軸筒
　１８１...ボールケージ
　２００...軸受け部
　２１０...軸側軌道部材
　２１５...軸側軌道板
　２２０...ボール（転動体）
　２３０...コイルばね（リターンスプリング）
　２５０...吸着ノズル（部品保持部）

Claims

　軸孔を有するナット支持体と、
　前記ナット支持体の前記軸孔を貫通するスプラインシャフトと、
　前記軸孔から突出した前記スプラインシャフトの軸上に位置し、前記スプラインシャフトとスプライン結合する筒型のスプラインナットと、
　前記ナット支持体に対して前記スプラインナットを回転可能な状態で軸受けするスラスト型の軸受け部と、
　前記軸受け部を、前記スプラインシャフトの軸方向に付勢する付勢部材と、を含むシャフト装置。
　請求項１に記載のシャフト装置であって、
　前記ナット支持体は、
　前記スプラインナットの端部を収容するハウジング部を有し、
　前記軸受け部は、前記ハウジング部内にて、前記スプラインナットを回転可能な状態で軸受けする、シャフト装置。
　請求項２に記載のシャフト装置であって、
　前記軸受け部は、
　前記スプラインナットの先端が接触する軸側軌道板と、
　前記ハウジング部の底壁により構成されたハウジング側軌道板と、
　前記軸側軌道板と前記ハウジング側軌道板との間に位置する転動体と、を含む、シャフト装置。
　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載されたシャフト装置と、
　前記スプラインシャフトの先端に位置し、電子部品を保持する部品保持部と、
　前記シャフト装置を支持するベースと、
　前記スプラインシャフトを前記軸方向に移動させる軸方向駆動装置と、
　前記スプラインナットにトルクを伝達することで前記スプラインシャフトを軸回りに回転させる回転駆動装置と、を含む実装ヘッド。
　請求項４に記載の実装ヘッドであって、
　前記スプラインシャフトと前記スプラインナットとの間に圧縮された状態で配置され、前記軸方向駆動装置の作動により下方に変位した前記スプラインシャフトを上昇端位置に復帰させるリターンスプリングを備え、
　前記リターンスプリングは、前記スプラインナットを介して前記軸受け部を前記軸方向に付勢し、前記付勢部材を兼用する、実装ヘッド。
　請求項５に記載の実装ヘッドを備え、前記実装ヘッドの前記部品保持部に保持した電子部品を基板上に実装する、表面実装機。