WO2020208732A1 - リニア駆動装置及び部品実装用ヘッド - Google Patents

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WO2020208732A1
WO2020208732A1 PCT/JP2019/015573 JP2019015573W WO2020208732A1 WO 2020208732 A1 WO2020208732 A1 WO 2020208732A1 JP 2019015573 W JP2019015573 W JP 2019015573W WO 2020208732 A1 WO2020208732 A1 WO 2020208732A1
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drive device
linear drive
pair
coil unit
head
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PCT/JP2019/015573
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English (en)
French (fr)
Inventor
健士 釣
Original Assignee
ヤマハ発動機株式会社
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors

Definitions

  • the present invention relates to a linear drive device using a linear motor as a drive source and a component mounting head provided with the linear drive device.
  • a component mounting device that picks up components supplied by a component supply unit by a mounting head (component mounting head), transports the components onto a substrate such as a printed circuit board, and mounts the components.
  • a plurality of nozzle shafts each having a nozzle for sucking parts at the tip (lower end) are held in the mounting head so as to be able to move up and down. Parts are mounted (mounted) (for example, Patent Document 1).
  • the stroke when the nozzle shaft goes up and down differs depending on the part size, and usually the required stroke for small parts is small and the required stroke for large parts is large.
  • a head body portion provided with a nozzle shaft is provided so as to be able to move up and down with respect to the base portion of the mounting head, and all nozzle shafts are integrally raised and lowered together with the head body. Is being considered. That is, by moving the head body to a position (height) corresponding to the component size in advance and raising and lowering the nozzle shaft at that position, the lifting stroke of the nozzle shaft itself can be suppressed to a small size according to the component size. The speed of the mounting work is increased.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and applies a technique capable of suppressing the occurrence of deformation (distortion) due to magnetic attraction in a linear drive device using a linear motor as a drive source.
  • the purpose of the component mounting head which drives the head body up and down using a linear drive device, is to maintain the component suction operation and component mounting accuracy in a long-term and stable manner.
  • the first and second plate members facing each other and the first and second plate members arranged between the first and second plate members are arranged in a relatively linear first direction.
  • a linear drive device including a linear motor that moves to, a pair of rails that are fixed to the first plate member and extend in the first direction in parallel with each other, and slidable along the pair of rails.
  • the linear motor includes a magnet array composed of a plurality of permanent magnets arranged in the first direction, and a first with respect to the magnet array.
  • a coil unit composed of a plurality of excitation coils arranged in the first direction and opposed to each other in the second direction, which is the opposite direction of the second plate member, and arranged between the pair of rails.
  • the coil unit is arranged so that at least a part of the coil unit in the first direction is always located between the pair of sliders within the relative movable range of the first and second plate members. It is what has been done.
  • the present invention is a component mounting head that is mounted on a component mounting device to execute component mounting work, and is provided with a base member and a plurality of nozzles for sucking components at the tip.
  • the linear drive device includes the head body in which the nozzle shaft is held so as to be able to move up and down, and the linear drive device that supports and drives the head body so as to be able to move up and down with respect to the base member. It is interposed between the base member and the head body in a state where the direction is the vertical direction.
  • FIG. 1 is a perspective view of a component mounting head according to an embodiment of the present invention.
  • XYZ right-angled coordinate axes are shown in FIG. 1 and other drawings for clarification of directional relationships.
  • the X direction is a direction parallel to the horizontal plane
  • the Y direction is a direction orthogonal to the X direction on the horizontal plane
  • the Z direction is a direction orthogonal to the X direction and the Y direction, respectively.
  • the "Z direction” corresponds to the "first direction” of the present invention
  • the "Y direction” corresponds to the "second direction” of the present invention.
  • the component mounting head 1 (hereinafter abbreviated as mounting head 1) is attached to a head moving mechanism (not shown) such as a Cartesian coordinate type robot (XY table) mounted on the component mounting device.
  • the mounting head 1 moves horizontally along the XY plane by the operation of this head moving mechanism, picks up electronic components such as ICs, transistors, and capacitors (hereinafter, simply referred to as components) from the component mounting device, and at the same time,
  • the component is transported and mounted (mounted) on a substrate such as a printed wiring board.
  • the mounting head 1 can move the head body 4 in the Z direction (vertical direction) with respect to the head base 2 (corresponding to the "base member” of the present invention), the head body 4, and the head base 2. It includes a linear drive device 6 that is connected and driven, and is supported by the head moving mechanism via the head base portion 2.
  • “movement in the Z direction” may be referred to as "elevation”.
  • the head body 4 includes a plurality of nozzle shafts 8 having a plurality of nozzles at the tip (lower end) and extending in the Z direction, and a rotating body 9 for holding the nozzle shafts 8 so as to be movable in the Z direction. ..
  • the rotating body 9 has a cylindrical shape having a vertical central axis, and the plurality of nozzle shafts 8 are arranged in a row at equal intervals around the central axis of the rotating body 9.
  • Negative pressure and positive pressure can be selectively supplied to the nozzle of each nozzle shaft 8, and by switching the valve, negative pressure is supplied to the tip of the nozzle when the component is sucked (picked up), and when the component is mounted. Positive pressure is supplied to the tip of the nozzle.
  • the rotating body 9 is connected to an R-axis drive mechanism 10 (corresponding to the "rotational drive mechanism" of the present invention) mounted on the head body 4, and is rotationally driven around the central axis by the R-axis drive mechanism 10.
  • the R-axis drive mechanism 10 is composed of an R-axis motor 11 including a rotary motor, and, for example, a rotary shaft and gears that transmit the rotary drive force to the rotating body 9.
  • the head body 4 is further equipped with a Z-axis drive mechanism 12 for individually moving the nozzle shaft 8 in the Z direction.
  • the Z-axis drive mechanism 12 is composed of a Z-axis motor 13 composed of a linear motor, a movable pin (not shown) that moves in the Z direction by the driving force thereof, and the like, and a nozzle shaft 8 arranged at a specific position is a movable pin. It is configured to push down as it descends.
  • a return spring is provided for each nozzle shaft 8, and when the movable pin rises, the nozzle shaft 8 is reset to its original position (height).
  • the nozzle shaft 8 for which the parts should be picked up or the parts should be mounted (mounted) is placed at the specific position by the operation of the R-axis drive mechanism 10.
  • the nozzle shaft 8 is arranged and further moved up and down by the operation of the Z-axis drive mechanism 12. That is, the mounting head 1 is a type of mounting head called a so-called rotary head.
  • Reference numeral 14 in FIG. 1 is a camera for component recognition mounted on the head body 4.
  • the camera 14 images the nozzle tip from the side in order to recognize an image of the suction state of the component sucked on the nozzle tip of the nozzle shaft 8.
  • the head body 4 of the mounting head 1 can be moved in the Z direction with respect to the head base portion 2 by driving the linear drive device 6.
  • the configuration of the linear drive device 6 will be described in detail.
  • FIG. 2 is a perspective view of the linear drive device 6
  • FIG. 3 is a side view of the linear drive device 6
  • FIG. 4 is a developed view of the linear drive device 6.
  • the linear drive device 6 includes a base plate 22, a movable plate 24, and a linear motor 35 that moves these plates 22 and 24 in a relatively linear Z direction.
  • the base plate 22 corresponds to the "first plate member” of the present invention
  • the movable plate 24 corresponds to the "second plate member” of the present invention.
  • Each of the plates 22 and 24 is a metal plate member having a substantially rectangular shape elongated in the Z direction.
  • the base plate 22 is slightly thicker and has a larger area than the movable plate 24, and has higher rigidity than the movable plate 24.
  • the base plate 22 and the movable plate 24 face each other in the Y direction.
  • the base plate 22 has a facing surface 22a facing the movable plate 24, and the movable plate 24 has a facing surface 24a facing the base plate 22. .. Note that FIG. 4 shows the base plate 22 and the movable plate 24 developed in a spread state so that their facing surfaces 22a and 24a face the front.
  • a recess 30 recessed on the anti-movable plate 24 side is formed along the contour of the facing surface 22a.
  • the inner bottom surface 30a of the recess 30 is a flat surface.
  • a pair of rails 32a (referred to as an upper rail 32a) is fixed to the upper end portion of the inner bottom surface 30a, and a pair of rails 32b (referred to as a lower rail 32b) are also fixed to the lower end portion.
  • the pair of lower rails 32b corresponds to the "pair of rails of the present invention".
  • the pair of upper rails 32a extend in the Z direction in parallel with each other at positions separated in the X direction.
  • the pair of lower rails 32b also extend in the Z direction in parallel with each other at positions separated in the X direction.
  • the distance between the pair of upper rails 32a and the distance between the pair of lower rails 32b are the same, and the positions of the pair of upper rails 32a in the X direction and the positions of the pair of lower rails 32b in the X direction are also the same. ..
  • a slider 34a (referred to as an upper slider 34a) is mounted on each of the pair of upper rails 32a so as to be slidable along the upper rail 32a.
  • each of the pair of lower rails 32b is also slidably mounted with a slider 34b (referred to as a lower slider 34b) along the lower rail 32b.
  • the pair of upper sliders 34a and the pair of lower sliders 34b are fixed to the facing surfaces 24a of the movable plate 24. With this configuration, the movable plate 24 is slidably supported in the Z direction with respect to the base plate 22.
  • the upper rail 32a and the upper slider 34a are linear guide units (straight line guide mechanisms) that guide the upper slider 34a along the upper rail 32a while the ball built in the upper slider 34a rolls. ) Consists of.
  • the lower rail 32b and the lower slider 34b also consist of a similar linear guide unit.
  • the linear motor 35 is a so-called linear motor with a flat core, and is arranged between the plates 22 and 24 and between the pair of lower rails 32b.
  • the linear motor 35 is arranged in a magnet row 37 composed of a plurality of permanent magnets 44 arranged in the Z direction and a yoke 45 arranged on the back surface thereof, and is arranged to face the magnet row 37 (opposed in the Y direction) and in the Z direction. It is composed of a coil unit 36 having a plurality of magnetic excitation coils 39 arranged side by side.
  • the coil unit 36 further has a core 38 formed by laminating comb-shaped silicon steel plates having teeth at regular intervals in the Z direction, and the excitation coil 39 has each tooth of the core 38. It is formed by winding an electric wire around the portion.
  • the magnet row 37 of the linear motor 35 is fixed to the facing surface 24a of the movable plate 24, and the coil unit 36 is fixed to the facing surface 22a of the base plate 22. Then, when the magnetic excitation coils 39 are energized in a predetermined order from a controller (not shown), the magnetic poles of the permanent magnets 44 of the magnet row 37 and the magnetic poles of the magnetic excitation coil 39 interact with each other in the Z direction in the magnet row 37. Is generated, which causes the movable plate 24 to move in the Z direction with respect to the base plate 22. That is, the linear motor 35 is a moving magnet type linear motor, the magnet row 37 (permanent magnet 44 and yoke 45) is a mover, and the core 38 and the excitation coil 39 are stators.
  • the coil unit 36 is fixed at a specific position of the movable plate 24 in relation to the movable range of the movable plate 24, whereby the magnet row 37 (movable element) and the magnetic excitation coil 39 (fixed) are fixed. Deformation (distortion) of the linear drive device 6 due to the magnetic attraction force generated between the child and the child) is suppressed. This point will be described in detail later.
  • an urging member that applies an upward (+ Z direction) urging force to the movable plate 24 is provided.
  • a pair of tension coil springs 46 extending in the Z direction are provided as urging members. These tension coil springs 46 are arranged at predetermined intervals in the X direction, and in a state of being pulled in the Z direction, the upper hook 48a provided on the base plate 22 and the lower portion provided on the movable plate 24, respectively. It is hooked over the hook 48b.
  • a compression coil spring as the urging member.
  • a regulation pin 52 is provided so as to project from the facing surface 22a of the base plate 22 and above the coil unit 36.
  • the regulation pin 52 is inserted into a regulation hole 54 extending in the Z direction formed in the movable plate 24.
  • the regulation pin 52 and the regulation hole 54 define the movable range of the movable plate 24 in the Z direction. That is, the position where the regulation pin 52 abuts on the upper end inner wall of the regulation hole 54 is the rising end position of the movable plate 24, and the position where the regulation pin 52 abuts on the lower end inner wall of the regulation hole 54 is the lower end position of the movable plate 24. is there.
  • a linear scale 55 for detecting the position (position in the Z direction) of the movable plate 24 is arranged between the pair of upper rails 32a.
  • the linear scale 55 includes a magnetic scale 56b fixed to the facing surface 22a (inner bottom surface 30a) of the base plate 22 and a sensor substrate 56a fixed to the facing surface 24a of the movable plate 24 so as to face the magnetic scale 56b. It has.
  • the sensor substrate 56a is provided with one or a plurality of magnetic sensors including a Hall element capable of detecting the magnetic scale 56b and an MR element, and the sensor substrate 56a has position information according to the reading result of the magnetic sensor. Is output to the controller.
  • a substantially circular opening 51 penetrating the movable plate 24 in the plate thickness direction is formed in the central portion of the movable plate 24, and a position of the facing surface 24a corresponding to the opening 51 is formed.
  • a fan 50 for cooling the linear motor is fixed to the. The fan 50 exhausts the air between the base plate 22 and the movable plate 24 to the outside through the opening 51, thereby drawing fresh air around the linear motor 35 and cooling the linear motor 35. To do.
  • Reference numeral 58 in FIG. 4 is a pair of reinforcing members fixed to the facing surface 24a of the movable plate 24. These pair of reinforcing members 58 are for suppressing deformation of the movable plate 24 due to the magnetic attraction generated between the magnet row 37 (movable element) of the linear motor 35 and the magnetic excitation coil 39 (stator). It is a thing.
  • these reinforcing members 58 are made of a metal rod having a rectangular cross section extending in the Z direction, and are arranged in parallel with each other at intervals in the X direction.
  • these reinforcing members 58 are placed on the upper end surface (end surface in the + Z direction) of the pair of lower rails 32b so as to be substantially continuous with the pair of lower rails 32b, and the lower end surface (-) of the reinforcing member 58.
  • the end faces in the Z direction) are arranged so as to face each other in close proximity to each other.
  • These reinforcing members 58 extend from the upper end of the lower rail 32b to the central portion of the movable plate 24 in the Z direction.
  • FIG. 5 is a plan view of a main part of the linear drive device 6 showing a state in which the movable plate 24 is in the descending end position
  • FIG. 6 is a main part of the linear drive device 6 showing a state in which the movable plate 24 is in the rising end position. It is a part plan view.
  • At least a part of the coil unit 36 in the Z direction of the coil unit 36 of the linear motor 35 is always located between the pair of lower sliders 34b within the movable range of the movable plate 24. It is arranged to do.
  • the Z-direction dimension Lc of the coil unit 36 is shorter than the Z-direction dimension La of the movable plate 24, and magnetism is generated from the Z-direction end of the coil unit 36.
  • the center position C36 that is, the dimension (Lc ⁇ 1/2) to the center of the coil unit 36 is set shorter than the dimension Lb in the Z direction of the lower slider 34b.
  • the coil unit 36 is arranged at a position where the center position C36 of magnetism generation is substantially equal to the center (La ⁇ 1/2) of the movable range of the movable plate 24 in the Z direction.
  • the coil unit 36 in the coil unit 36, at least a part of the coil unit 36 in the Z direction is always between the pair of lower sliders 34b within the movable range of the movable plate 24. It is arranged so that it is located.
  • the coil unit 36 is arranged so that the central position C36 of the magnetic generation of the coil unit 36 is always located between the pair of lower sliders 34b within the movable range of the movable plate 24. ..
  • the linear drive device 6 is deformed by the magnetic attraction generated between the magnet train 37 (movable element) of the linear motor 35 and the magnetic excitation coil 39 (stator). Is effectively suppressed.
  • the attractive load due to the magnetic attraction is always paired. It can be received by the lower slider 34b.
  • a pair of lower sliders 34b are always interposed between the plates 22 and 24 in at least a part of the region where the attractive load acts. Therefore, even if the magnetic attraction force acts, the base plate 22 and the movable plate 24 are restricted from approaching each other, which makes it difficult for the plates 22 and 24 to be deformed.
  • the rigidity of the movable plate 24 is lower than that of the base plate 22, there is a concern that the movable plate 24 may be deformed, but such deformation is effectively suppressed.
  • FIG. 9 and 10 show an embodiment model 6A having substantially the same structure as the linear drive device 6 of the above embodiment, in which only the component recognition camera 14 is mounted on the movable plate 24 and the movable plate 24 is lowered (FIG. 9). ) And when ascending (FIG. 10), the results of computer analysis of the deformation of the Example model 6A are shown.
  • the analysis result assumes a case where a linear motor 35 having a magnetic attraction force of, for example, 280 N is used, and shows the deformation state of the model 6A in the state of being viewed from the side, for example, magnified 3000 times.
  • FIGS. 11 and 12 show a model in which only the position of the coil unit 36 is shifted up and down in the linear drive device 6 of the above embodiment, that is, at least a part of the coil unit 36 is within the movable range of the movable plate 24.
  • the comparative example model 6B which does not satisfy the condition that it is always located between the pair of lower sliders 34b, only the component recognition camera 14 is mounted on the movable plate 24, and the movable plate 24 is lowered (FIG. 11).
  • FIG. 12 shows the results of computer analysis of the deformation of the comparative example model 6B.
  • the analysis result assumes a case where a linear motor 35 having a magnetic attraction force of 280 N is used, and the deformation state of the comparative example model 6B is magnified about 3000 times and viewed from the side. It is shown by. Note that, as shown in FIG. 7, when the coil unit 36 is arranged above the pair of lower sliders 34b as shown in FIG. 7, FIG. 12 is below the pair of upper sliders 34a as shown in FIG. It is an analysis result of the comparative example model 6B when the coil unit 36 is arranged on the side.
  • the coil unit 36 is arranged so that at least a part of the coil unit 36 is always located between the pair of lower sliders 34b within the movable range of the movable plate 24.
  • the linear drive device 6 is clearly compared with the configuration of the comparative example model 6B (FIGS. 11 and 12) which does not satisfy the condition. Deformation is suppressed.
  • the deformation of the linear drive device 6 due to the magnetic attraction force in the linear motor 35 can be effectively suppressed.
  • the reinforcing members 58 are not provided in the models 6A and 6B used in the computer analysis.
  • the head main body 4 since the head main body 4 is provided so as to be able to move up and down to the head base portion 2 via the linear drive device 6, the head main body 4 reaches a position (height) according to the component size. Can be moved in advance, and each nozzle shaft 8 can be raised and lowered at that position. Therefore, the elevating stroke of the nozzle shaft 8 itself can be suppressed to be smaller according to the component size, and the component mounting work can be efficiently advanced.
  • the linear drive device 6 since the linear drive device 6 has an overall flat (flat in the Y direction) configuration using a flat linear motor 35 as a drive source (see FIGS. 2 and 3), the head base portion 2 and the head body 4 It can be placed compactly between. Therefore, the head body 4 can be assembled to the head base portion 2 so as to be able to move up and down without making the mounting head 1 unreasonably large.
  • the movable plate 24 is provided with a pair of reinforcing members 58 to be reinforced, the deformation of the movable plate 24 due to the magnetic attraction force of the coil unit 36 is suppressed also in this respect.
  • the mounting head 1 and the linear drive device 6 of the above-described embodiment are examples of preferable embodiments of the mounting head and the linear drive device according to the present invention, and are specific of the mounting head 1 and the linear drive device 6.
  • the configuration can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
  • the magnet row 37 of the linear motor 35 is fixed to the movable plate 24 and the coil unit 36 is fixed to the base plate 22, that is, the linear motor 35 is a moving magnet type linear motor.
  • the linear motor 35 may be, for example, a moving coil type in which the magnet train 37 is fixed to the base plate 22 and the coil unit 36 movable plate 24.
  • the coil unit 36 may be positioned and fixed to the base plate 22 at a position between the pair of lower sliders 34b on the facing surface 24a of the movable plate 24. According to this configuration, at least a part of the coil unit 36 is always located between the pair of lower sliders 34b within the movable range of the movable plate 24.
  • the present invention has a plurality of so-called in-line type mounting heads, that is, head bodies. It is also applicable to the type of mounting head in which the nozzle shafts of the above are arranged in a straight line.
  • linear drive device 6 according to the present invention is applied to the mounting head 1, and in detail, an example in which the linear drive device 6 is applied to the elevating mechanism of the head body 4 has been described.
  • the linear drive device 6 of the present invention can be applied to applications other than these, and can be applied as a mechanism (slide mechanism) for linearly moving an object in various mechanical devices.
  • the linear drive device is arranged between the first and second plate members facing each other and the first and second plate members, and the first and second plate members are relatively arranged.
  • a linear drive device including a linear motor that moves in a linear first direction, a pair of rails that are fixed to the first plate member and extend in the first direction in parallel with each other, and a pair of rails.
  • the linear motor includes a row of magnets composed of a plurality of permanent magnets arranged in the first direction, including at least a pair of sliders slidably provided along a rail and attached to the second plate member.
  • the pair includes and includes a coil unit composed of a plurality of exciting coils arranged in the first direction, which are arranged to face the first and second plate members in the second direction, which is the opposite direction to the magnet row.
  • the coil unit is arranged between the rails so that at least a part of the coil unit in the first direction is always located between the pair of sliders within the relative movable range of the first and second plate members. It is located in.
  • At least a part of the coil unit in the first direction is configured to always be located between the pair of sliders within the relative movable range of the first and second plate members. Therefore, the attractive load due to the magnetic attraction can be received by the pair of sliders. Therefore, it becomes difficult for the first and second plate members to be deformed in the direction of approaching each other due to the magnetic attraction force, and the deformation (distortion) of the linear drive device is suppressed.
  • the center position of the magnetic generation of the coil unit in the first direction is always located between the pair of sliders within the movable range.
  • the pair of sliders are attached to the second plate member at the same position in the first direction.
  • the attractive load can be stably received by the pair of sliders at positions symmetrical with each other in the first direction with the coil unit sandwiched between them, so that the first and second plate members approach each other by the magnetic attraction force. Deformation in the direction can be suppressed more reliably.
  • the linear motor is a linear motor with a core in which the magnetic excitation coil is wound around the core
  • the attractive load due to the magnetic attraction is larger than that of the coreless linear motor, and deformation occurs. It tends to be easier.
  • each of the above embodiments is particularly useful when the linear motor is a linear motor with a core as described above.
  • the magnet row is fixed to the first plate member, and the coil unit is fixed to the second plate member.
  • the coil unit and the rail are fixed to a common plate member (second plate member), and the first plate member moves in the first direction with respect to the second plate member, so-called moving.
  • second plate member a common plate member
  • moving it is possible to provide a magnet type linear drive device that is unlikely to be deformed by a magnetic attraction force.
  • the component mounting head is a component mounting head that is mounted on a component mounting device to execute component mounting work, and is used for attracting components to a base member and a tip.
  • the linear drive device includes the above-described linear drive device, and the linear drive device is interposed between the base member and the head body in a state where the first direction is in the vertical direction.
  • the linear drive device has a structure in which deformation due to magnetic attraction is unlikely to occur. Therefore, according to the head, the head body can be raised and lowered stably over a long period of time, and by extension, high suction accuracy of parts. And mounting accuracy can be maintained for a longer period of time and more stably.
  • a so-called rotary in which the head body is provided so as to be rotatable around a vertical axis and the plurality of nozzle shafts are arranged around the vertical axis, and a rotary drive mechanism for driving the rotating body.
  • a head structure of a type called a head there is a high need for a configuration in which the head body is raised and lowered with respect to the base member in order to more efficiently mount the parts separately from the nozzle shaft.
  • the configuration of the component mounting head provided with the linear drive device as described above is particularly useful for the component mounting head of the type called the rotary head as described above. According to this configuration, it is possible to stably raise and lower the head body having a rotating body in which nozzle shafts are arranged around a vertical axis for a long period of time, and in a type of component mounting head called a rotary head, It is possible to maintain high suction accuracy and mounting accuracy of parts.

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Abstract

リニア駆動装置は、第1、第2プレート部材と、これらの間に配置されて第1、第2プレート部材を相対的に第1方向に移動させるリニアモータと、第1プレート部材に固定されて互いに平行に延在する一対のレールと、前記一対のレールに沿ってスライド自在に設けられかつ第2プレート部材に取り付けられた一対のスライダとを含む。リニアモータは、複数の永久磁石からなる磁石列と、この磁石列に対向配置された複数の磁励コイルからなるコイルユニットと、を含みかつ一対のレールの間に配置される。コイルユニットは、第1方向における当該コイルユニットの少なくとも一部が、第1、第2プレート部材の相対的な可動範囲内において、常に一対のスライダの間に位置するように配置されている。

Description

リニア駆動装置及び部品実装用ヘッド
 本発明は、リニアモータを駆動源とするリニア駆動装置及びこのリニア駆動装置を備えた部品実装用ヘッドに関するものである。
 従来から、部品供給部において供給される部品を実装用ヘッド(部品実装用ヘッド)によりピックアップしてプリント基板等の基板上に搬送して搭載する部品実装装置が知られている。実装用ヘッドには、部品吸着用のノズルを各々先端(下端)に備えた複数のノズルシャフトが昇降可能に保持されており、ノズルシャフトの昇降により、部品供給部からの部品の取り出し及び基板への部品の実装(搭載)が行われる(例えば、特許文献1)。
 ノズルシャフトが昇降する際のストロークは、部品サイズによって異なり、通常、小型部品の場合の必要ストロークは小さく、大型部品の場合の必要ストロークは大きくなる。実装作業の高速化を図るには、部品サイズに対してノズルシャフトの昇降ストロークを必要最小限に設定するのが望ましいが、一般的な部品実装装置では、ノズルシャフトは、部品サイズに拘わらずフルストロークで駆動される。
 そこで、実装効率のさらなる向上を図るために、近年では、ノズルシャフトを備えるヘッド本体の部分を、実装用ヘッドのベース部分に対して昇降可能に設け、ヘッド本体と共に全ノズルシャフトを一体に昇降させることが考えられている。つまり、部品サイズに応じた位置(高さ)までヘッド本体を予め移動させておき、その位置でノズルシャフトを昇降させることで、ノズルシャフト自体の昇降ストロークを部品サイズに応じて小さく抑え、これにより実装作業の高速化を図るのである。
 このような構成の場合には、小型軽量化及び高速移動の観点から、リニアモータを駆動源とするリニア駆動装置を用いてヘッド本体を駆動するのが好適である。しかし、この場合には、リニアモータを構成するコイルユニットの磁気吸引力によりリニア駆動装置に変形(歪み)が生じ、最悪の場合には、部品の吸着動作や部品の実装精度にマイナスの影響を与えることが考えられる。従って、この点を考慮する必要がある。
WO2017/056292号国際公報
 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、リニアモータを駆動源とするリニア駆動装置において、磁気吸引力による変形(歪み)の発生を抑制し得る技術を適用すること、また、リニア駆動装置を用いてヘッド本体を昇降駆動する部品実装用ヘッドに関して、部品の吸着動作や部品の実装精度を長期的にかつ安定的に保つことを目的としている。
 そして、本発明は、互いに対向する第1、第2プレート部材と、これら第1、第2プレート部材の間に配置されて当該第1、第2プレート部材を相対的に直線状の第1方向に移動させるリニアモータと、を備えたリニア駆動装置であって、前記第1プレート部材に固定されて互いに平行に第1方向に延在する一対のレールと、前記一対のレールに沿ってスライド自在に設けられかつ前記第2プレート部材に取り付けられた少なくとも一対のスライダと、を含み、前記リニアモータは、前記第1方向に並ぶ複数の永久磁石からなる磁石列と、この磁石列に対して第1、第2プレート部材の対向方向である第2方向に対向配置されて、前記第1方向に配列された複数の磁励コイルからなるコイルユニットと、を含みかつ前記一対のレールの間に配置され、前記コイルユニットは、前記第1方向における当該コイルユニットの少なくとも一部が、第1、第2プレート部材の相対的な可動範囲内において、常に前記一対のスライダの間に位置するように配置されているものである。
 また、他の局面に係る本発明は、部品実装装置に搭載されて部品の実装作業を実行する部品実装用ヘッドであって、ベース部材と、先端に部品吸着用のノズルを各々備えた複数のノズルシャフトが昇降可能に保持されたヘッド本体と、このヘッド本体を前記ベース部材に対して昇降可能に支持しかつ駆動する、上記リニア駆動装置と、を含み、前記リニア駆動装置が、前記第1方向が上下方向となる状態で前記ベース部材と前記ヘッド本体との間に介設されているものである。
本発明の実施形態に係る部品実装用ヘッドの斜視図である。 上記実装用ヘッドに適用されるリニア駆動装置の斜視図である。 上記リニア駆動装置の側面図である。 上記リニア駆動装置の展開図である。 上記リニア駆動装置の要部平面図(可動プレート下降時)である。 上記リニア駆動装置の要部平面図(可動プレート上昇時)である。 比較例に係るリニア駆動装置の要部平面図(可動プレート下降時)である。 比較例に係るリニア駆動装置の要部平面図(可動プレート上昇時)である。 変形解析の結果を示す実施例モデル(可動プレート下降時)の側面図である。 変形解析の結果を示す実施例モデル(可動プレート上昇時)の側面図である。 変形解析の結果を示す比較例モデル(可動プレート下降時)の側面図である。 変形解析の結果を示す比較例モデル(可動プレート上昇時)の側面図である。
 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
 [部品実装用ヘッドの概略構成]
 図1は、本発明の実施形態に係る部品実装用ヘッドの斜視図である。図1及びその他の図面には、方向関係の明確化のためにXYZ直角座標軸が示されている。なお、X方向は水平面と平行な方向であり、Y方向は水平面上でX方向と直交する方向であり、Z方向はX方向及びY方向にそれぞれ直交する方向である。当例では、「Z方向」が本発明の「第1方向」に相当し、「Y方向」が本発明の「第2方向」に相当する。
 部品実装用ヘッド1(以下、実装用ヘッド1と略す)は、部品実装装置に搭載された直交座標型ロボット(XYテーブル)等の図外のヘッド移動機構に取り付けられている。実装用ヘッド1は、このヘッド移動機構の作動によりXY平面に沿って水平方向に移動し、部品実装装置からIC、トランジスタ、コンデンサ等の電子部品(以下、単に部品と称す)をピックアップするとともに、当該部品をプリント配線板等の基板上に搬送して実装(搭載)するものである。
 実装用ヘッド1は、ヘッドベース部2(本発明の「ベース部材」に相当する)と、ヘッド本体4と、ヘッドベース部2に対してヘッド本体4をZ方向(上下方向)に移動可能に連結しかつ駆動するリニア駆動装置6とを備えており、前記ヘッドベース部2を介して前記ヘッド移動機構に支持されている。なお、以下の説明では、「Z方向への移動」を、「昇降」という場合がある。
 ヘッド本体4は、先端(下端)に複数のノズルを備えたZ方向に延在する複数のノズルシャフト8と、これらノズルシャフト8をZ方向に移動可能に保持する回転体9とを備えている。回転体9は、垂直な中心軸をもつ円柱形状であり、この回転体9の中心軸回りに前記複数のノズルシャフト8が等間隔で一列に配列されている。
 各ノズルシャフト8のノズルには、負圧及び正圧が選択的に供給可能となっており、弁の切り替えにより、部品の吸着(ピックアップ)時にはノズル先端に負圧が供給され、部品の実装時にはノズル先端に正圧が供給される。
 回転体9は、ヘッド本体4に搭載されたR軸駆動機構10(本発明の「回転駆動機構」に相当する)に連結されており、このR軸駆動機構10により前記中心軸回りに回転駆動され、これにより、前記複数のノズルシャフト8が一体に周方向に移動する。R軸駆動機構10は、回転モータからなるR軸モータ11と、例えば、その回転駆動力を回転体9に伝達する回転軸及びギア等から構成されている。
 ヘッド本体4には、さらに、ノズルシャフト8を個別にZ方向に移動させるためのZ軸駆動機構12が搭載されている。Z軸駆動機構12は、リニアモータからなるZ軸モータ13と、その駆動力によりZ方向に移動する図外の可動ピン等から構成されており、特定位置に配置されたノズルシャフト8を可動ピンの下降に伴い押し下げるように構成されている。なお、ノズルシャフト8毎にリターンスプリングが設けられており、前記可動ピンが上昇すると、これに伴いノズルシャフト8が元の位置(高さ)にリセットされる。
 このように、当実施形態のヘッド本体4は、複数のノズルシャフト8のうち、部品のピックアップ又は部品の実装(搭載)を行うべきノズルシャフト8をR軸駆動機構10の作動により前記特定位置に配置し、さらに当該ノズルシャフト8をZ軸駆動機構12の作動により昇降させる構成となっている。すなわち、この実装用ヘッド1は、いわゆるロータリーヘッドと称されるタイプの実装用ヘッドである。
 図1中の符号14は、ヘッド本体4に搭載された部品認識用のカメラである。このカメラ14は、ノズルシャフト8のノズル先端に吸着された部品の吸着状態を画像認識するために、ノズル先端を側方から撮像するものである。
 なお、この実装用ヘッド1のヘッド本体4は、前記リニア駆動装置6の駆動により、ヘッドベース部2に対してZ方向に移動することが可能となっている。以下、このリニア駆動装置6の構成について詳述する。
 [2.リニア駆動装置6の構成]
 図2は、リニア駆動装置6の斜視図であり、図3は、リニア駆動装置6の側面図であり、図4は、リニア駆動装置6の展開図である。
 図2~図4に示すように、リニア駆動装置6は、ベースプレート22と、可動プレート24と、これらプレート22、24を相対的に直線状にZ方向に移動させるリニアモータ35と、を含む。当例では、ベースプレート22が本発明の「第1プレート部材」に相当し、可動プレート24が本発明の「第2プレート部材」に相当する。
 各プレート22、24は、共にZ方向に細長い概略長方形状の金属製のプレート部材である。ベースプレート22は、可動プレート24に比べてやや板厚が大きくかつ面積も広く、可動プレート24に比べて高い剛性を有している。
 ベースプレート22と可動プレート24とはY方向に面対向しており、ベースプレート22は、可動プレート24に対向する対向面22aを、可動プレート24はベースプレート22に対向する対向面24aを各々有している。なお、図4は、ベースプレート22及び可動プレート24を、それらの対向面22a、24aが正面に向くように見開き状態に展開させて示したものである。
 ベースプレート22の対向面22aの内側の領域には、当該対向面22aの輪郭に沿って反可動プレート24側(-Y側)に凹んだ凹部30が形成されている。凹部30の内底面30aは平坦な面である。この内底面30aのうち上端部分に一対のレール32a(上部レール32aという)が固定され、下端部分にも同じく一対のレール32b(下部レール32bという)が固定されている。当例では、この一対の下部レール32bが「本発明の一対のレール」に相当する。
 一対の上部レール32aは、X方向に離間した位置で互いに平行にZ方向に延在している。同様に、一対の下部レール32bも、X方向に離間した位置で互いに平行にZ方向に延在している。一対の上部レール32aの間隔と一対の下部レール32bの間隔とは同等であり、また、一対の上部レール32a各々のX方向の位置と一対の下部レール32b各々のX方向の位置も同等である。
 一対の上部レール32aには各々、当該上部レール32aに沿ってスライド自在にスライダ34a(上部スライダ34aという)が装着されている。同様に、一対の下部レール32bにも各々、当該下部レール32bに沿ってスライド自在にスライダ34b(下部スライダ34bという)が装着されている。これら一対の上部スライダ34a及び一対の下部スライダ34bは、可動プレート24の対向面24aに固定されている。この構成により、ベースプレート22に対して可動プレート24がZ方向にスライド自在に支持されている。
 なお、上部レール32a及び上部スライダ34aは、上部スライダ34aに内蔵されたボールが転動しながら上部レール32aに沿って上部スライダ34aを案内する、いわゆるリニアガイドと称させる直線案内ユニット(直線案内機構)からなる。下部レール32b及び下部スライダ34bも同様の直線案内ユニットからなる。
 上記リニアモータ35は、いわゆるフラット型コア付きリニアモータであり、両プレート22、24の間であってかつ前記一対の下部レール32bの間の位置に配置されている。
 リニアモータ35は、Z方向に並ぶ複数の永久磁石44及びこれらの背面に配置されたヨーク45からなる磁石列37と、この磁石列37に対向配置(Y方向に対向配置)され、Z方向に並ぶ複数の磁励コイル39を備えたコイルユニット36とで構成されている。コイルユニット36は、さらに、Z方向に一定間隔で歯部を有する櫛形形状の珪素鋼板が積層されて構成されたコア38を有しており、前記磁励コイル39は、このコア38の各歯部の部分に電線が巻回されることにより形成されている。
 リニアモータ35の前記磁石列37は、可動プレート24の前記対向面24aに固定されており、コイルユニット36は、ベースプレート22の前記対向面22aに固定されている。そして、図外のコントローラから各磁励コイル39に所定の順番で通電が行われると、磁石列37の永久磁石44の磁極と磁励コイル39の磁極との相互作用により磁石列37にZ方向の推力が生じ、これによりベースプレート22に対して可動プレート24がZ方向に移動する。つまり、このリニアモータ35は、ムービングマグネット型のリニアモータであり、磁石列37(永久磁石44及びヨーク45)が可動子であり、コア38及び磁励コイル39が固定子である。
 なお、前記コイルユニット36は、可動プレート24の可動範囲内との関係において、可動プレート24の特定の位置に固定されており、これにより、磁石列37(可動子)と磁励コイル39(固定子)との間に生じる磁気吸引力に起因するリニア駆動装置6の変形(歪む)が抑制されるようになっている。この点については後に詳述する。
 一対の上部レール32aと一対の下部レール32bとの間には、可動プレート24に対して上向き(+Z方向)の付勢力を付与する付勢部材が設けられている。具体的には、Z方向に延在する一対の引張りコイルバネ46が付勢部材として設けられている。これら引張りコイルバネ46は、X方向に所定の間隔を隔てて配設されており、各々、Z方向に引っ張られた状態で、ベースプレート22に設けられた上部フック48aと可動プレート24に設けられた下部フック48bとに亘って掛け止められている。このように可動プレート24に対して上向きの付勢力が付与されることで、可動プレート上昇時(+Z方向への移動時)のリニアモータ35の駆動力が引張りコイルバネ46によってサポートされる。なお、付勢部材として圧縮コイルバネを用いることも可能である。
 ベースプレート22の前記対向面22aであって、コイルユニット36の上側には、規制ピン52が突設されている。この規制ピン52は、可動プレート24に形成された、Z方向に延びる規制孔54に挿入されている。これら規制ピン52及び規制孔54は、可動プレート24のZ方向の可動範囲を規定するものである。つまり、規制ピン52が規制孔54の上端内壁に当接する位置が可動プレート24の上昇端位置であり、規制孔54の下端内壁に規制ピン52が当接する位置が可動プレート24の下降端位置である。
 また、一対の上部レール32aの間には、可動プレート24の位置(Z方向の位置)検出のためのリニアスケール55が配設されている。リニアスケール55は、ベースプレート22の対向面22a(内底面30a)に固定された磁気スケール56bと、この磁気スケール56bに対向するように、可動プレート24の対向面24aに固定されたセンサ基板56aとを備えている。センサ基板56aには、磁気スケール56bを検出可能なホール素子、又MR素子からなる一乃至複数個の磁気センサが設けられており、センサ基板56aは、当該磁気センサの読み取り結果に応じた位置情報をコントローラに出力するようになっている。
 また、可動プレート24の中央部には、当該可動プレート24を板厚方向に貫通する略円形の開口部51(図2参照)が形成され、対向面24aのうち当該開口部51に対応する位置には、リニアモータ冷却用のファン50が固定されている。ファン50は、ベースプレート22と可動プレート24との間の空気を、前記開口部51を通じて外部に排気するものであり、これにより、リニアモータ35の周辺に新気を引き込み、当該リニアモータ35を冷却する。
 なお、図4中の符号58は、可動プレート24の対向面24aに固定された一対の補強部材である。これら一対の補強部材58は、リニアモータ35の磁石列37(可動子)と磁励コイル39(固定子)との間に生じる磁気吸引力により、可動プレート24が変形することを抑制するためのものである。これら補強部材58は、当例では、Z方向に延在する断面矩形の金属製の棒材からなり、X方向に間隔を隔てて互いに平行に配置されている。より具体的には、これら補強部材58は、前記一対の下部レール32bに略連続するように、当該一対の下部レール32bの上端面(+Z方向の端面)に当該補強部材58の下端面(-Z方向の端面)が近接対向する状態で配置されている。これら補強部材58は、下部レール32bの上端からZ方向における可動プレート24の中央部分に亘って延在している。
[3.コイルユニット36の配置]
 図5は、可動プレート24が下降端位置にある状態を示すリニア駆動装置6の要部平面図であり、図6は、可動プレート24が上昇端位置にある状態を示すリニア駆動装置6の要部平面図である。
 上記のリニア駆動装置6において、リニアモータ35のコイルユニット36は、Z方向における当該コイルユニット36の少なくとも一部が、可動プレート24の可動範囲内において、常に前記一対の下部スライダ34bの間に位置するように配置されている。
 当実施形態では、図5に示すように、コイルユニット36のZ方向の寸法Lcが、可動プレート24の可動範囲の寸法Laよりも短く、かつ、コイルユニット36のZ方向の末端から磁気発生の中心位置C36、すなわちコイルユニット36の中央までの寸法(Lc×1/2)が、下部スライダ34bのZ方向の寸法Lbよりも短く設定されている。
 このような寸法設定の下、コイルユニット36は、磁気発生の中心位置C36が、Z方向において可動プレート24の可動範囲の中心(La×1/2)と略等しくなる位置に配置されている。これにより、図5及び図6に示すように、コイルユニット36は、Z方向における当該コイルユニット36の少なくとも一部が、可動プレート24の可動範囲内において、常に前記一対の下部スライダ34bの間に位置するように配置されている。特に、当実施形態では、コイルユニット36の磁気発生の中心位置C36が、可動プレート24の可動範囲内において、常に前記一対の下部スライダ34bの間に位置するようにコイルユニット36が配置されている。
 このような構成により、上記リニア駆動装置6では、リニアモータ35の磁石列37(可動子)と磁励コイル39(固定子)との間に生じる磁気吸引力によりリニア駆動装置6に変形が生じることが効果的に抑制されている。
 つまり、上記のように、コイルユニット36の少なくとも一部が、可動プレート24の可動範囲内において、常に一対の下部スライダ34bの間に位置する構成によると、磁気吸引力による引き寄せ荷重が常に一対の下部スライダ34bで受けられる。換言すれば、引き寄せ荷重が働く領域の少なくとも一部の領域において、常に一対の下部スライダ34bが両プレート22、24の間に介在することとなる。そのため、磁気吸引力が働いても、ベースプレート22と可動プレート24とが互いに接近することが規制され、これにより当該プレート22、24が変形し難くなる。特に、上記実施形態では、ベースプレート22に比べて可動プレート24の剛性が低いため、当該可動プレート24が変形することが懸念されるが、そのような変形が効果的に抑制される。
 ここで、リニア駆動装置6の変形(歪み)について行ったコンピュータ解析結果を示す。図9及び図10は、上記実施形態のリニア駆動装置6とほぼ同一構造の実施例モデル6Aを用い、可動プレート24に部品認識カメラ14のみを搭載して、可動プレート24の下降時(図9)及び上昇時(図10)における当該実施例モデル6Aの変形をコンピュータ解析した結果を示している。解析結果は、磁気吸引力が例えば280Nのリニアモータ35を用いた場合を想定し、実施例モデル6Aの変形状況を、例えば3000倍に拡大して側面から見た状態で示している。
 一方、図11及び図12は、上記実施形態のリニア駆動装置6においてコイルユニット36の位置のみを上下にずらしたモデル、すなわち、コイルユニット36の少なくとも一部が、可動プレート24の可動範囲内において、常に一対の下部スライダ34bの間に位置する、という条件を満足していない比較例モデル6Bを用い、可動プレート24に部品認識カメラ14のみを搭載して、可動プレート24の下降時(図11)及び上昇時(図12)における当該比較例モデル6Bの変形をコンピュータ解析した結果を示している。解析結果は、実施例モデル6Aと同様に、磁気吸引力が280Nのリニアモータ35を用いた場合を想定し、比較例モデル6Bの変形状況を、3000倍程度に拡大して側面から見た状態で示している。なお、図11は、図7に示すように、一対の下部スライダ34bよりも上側にコイルユニット36が配置された場合、図12は、図8に示すように、一対の上部スライダ34aよりも下側にコイルユニット36が配置された場合の比較例モデル6Bの解析結果である。
 これらの図9~図12に示す通り、コイルユニット36の少なくとも一部が、可動プレート24の可動範囲内において、常に一対の下部スライダ34bの間に位置するようにコイルユニット36が配置される、という条件を満たす実施例モデル6Aの構成によると(図9、図10)、当該条件を満たしていない比較例モデル6Bの構成(図11、図12)に比べて、明らかにリニア駆動装置6の変形が抑制されている。
 従って、上述した実施形態の構成によると、リニアモータ35における磁気吸引力によるリニア駆動装置6の変形を効果的に抑制できることが考察できる。なお、このンピュータ解析に使用した各モデル6A、6Bには、上記補強部材58は備えられていない。
 [4.作用効果]
 以上説明した上記実装用ヘッド1によると、ヘッド本体4がリニア駆動装置6を介してヘッドベース部2に昇降可能に設けられているため、部品サイズに応じた位置(高さ)までヘッド本体4を予め移動させておき、その位置で各ノズルシャフト8を昇降させることができる。従って、ノズルシャフト8自体の昇降ストロークを部品サイズに応じてより小さく抑えることができ、効率的に部品の実装作業を進めることができる。
 その場合、リニア駆動装置6は、フラット型のリニアモータ35を駆動源とする全体として偏平(Y方向に偏平)な構成なので(図2、図3参照)、ヘッドベース部2とヘッド本体4との間にコンパクトに配置することができる。従って、実装用ヘッド1を悪戯に大型化することなく、ヘッドベース部2に対してヘッド本体4を昇降可能に組み付けることができる。
 しかも、上記リニア駆動装置6によれば、上述した通り、コイルユニット36の磁気吸引力による変形(歪み)、特にヘッド本体4が組み付けられた可動プレート24に変形が生じ難い。そのため、ヘッド本体4を長期的かつ安定的に昇降させること、ひいては、部品の高い吸着精度や高い実装精度を長期的かつ安定的に保つことが可能となる。
 また、上記リニア駆動装置6では、可動プレート24に一対の補強部材58が設けられて補強が施されているので、この点でも、コイルユニット36による磁気吸引力による可動プレート24の変形が抑制される。
 [5.変形例等]
 以上説明した実施形態の実装用ヘッド1及びリニア駆動装置6は、本発明に係る実装用ヘッド及びリニア駆動装置の好ましい実施形態の例示であって、実装用ヘッド1及びリニア駆動装置6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、リニアモータ35の磁石列37が可動プレート24に、コイルユニット36がベースプレート22に各々固定されているが、すなわち、リニアモータ35はムービングマグネット型のリニアモータであるが、本発明はこれに限定されない。リニアモータ35は、例えば磁石列37がベースプレート22に、コイルユニット36可動プレート24に固定されたムービングコイル型であってもよい。この場合には、可動プレート24の対向面24aにおいて、一対の下部スライダ34bの間の位置にコイルユニット36が位置してベースプレート22に固定されていればよい。この構成によれば、コイルユニット36の少なくとも一部が、可動プレート24の可動範囲内において、常に一対の下部スライダ34bの間に位置する、という構成が達成される。
 また、上記実施形態では、実装用ヘッド1として、いわゆるロータリーヘッド型の実装用ヘッド1に本発明を適用した例について説明したが、本発明はいわゆるインライン型の実装用ヘッド、つまりヘッド本体において複数のノズルシャフトが直線状に配列されるタイプの実装用ヘッドについても適用可能である。
 また、上記実施形態では、本発明に係るリニア駆動装置6が実装用ヘッド1に適用された例、詳しくはヘッド本体4の昇降機構に適用された例について説明した。しかし、本発明のリニア駆動装置6は、これら以外の用途にも適用可能であり、各種機械装置において対象物を直線移動させる機構(スライド機構)として適用可能である。
 以上説明した本発明についてまとめると以下の通りである。
 本発明の一局面に係るリニア駆動装置は、互いに対向する第1、第2プレート部材と、これら第1、第2プレート部材の間に配置されて当該第1、第2プレート部材を相対的に直線状の第1方向に移動させるリニアモータと、を備えたリニア駆動装置であって、前記第1プレート部材に固定されて互いに平行に第1方向に延在する一対のレールと、前記一対のレールに沿ってスライド自在に設けられかつ前記第2プレート部材に取り付けられた少なくとも一対のスライダと、を含み、前記リニアモータは、前記第1方向に並ぶ複数の永久磁石からなる磁石列と、この磁石列に対して第1、第2プレート部材の対向方向である第2方向に対向配置されて、前記第1方向に配列された複数の磁励コイルからなるコイルユニットと、を含みかつ前記一対のレールの間に配置され、前記コイルユニットは、前記第1方向における少なくとも一部が、第1、第2プレート部材の相対的な可動範囲内において、常に前記一対のスライダの間に位置するように配置されているものである。
 この構成によれば、第1方向におけるコイルユニットの少なくとも一部が、第1、第2プレート部材の相対的な可動範囲内において、常に前記一対のスライダの間に位置するように構成されているので、磁気吸引力による引き寄せ荷重を一対のスライダで受けることができる。そのため、磁気吸引力によって第1、第2プレート部材が互いに接近する方向に変形し難くなり、リニア駆動装置に変形(歪み)が生じることが抑制される。
 このリニア駆動装置においては、前記コイルユニットの前記第1方向における磁気発生の中心位置が、前記可動範囲内において、常に前記一対のスライダの間に位置するように配置されているのがより好ましい。
 この構成によれば、磁気吸引力によりリニア駆動装置に変形が生じることがより高度に抑制される。
 上記各態様のリニア駆動装置において、前記一対のスライダは、前記第1方向における同じ位置で前記第2プレート部材に取り付けられているのが好適である。
 この構成によれば、コイルユニットを挟んで第1方向における互いに対称な位置で一対のスライダによって前記引き寄せ荷重を安定的に受けることができるので、磁気吸引力によって第1、第2プレート部材が接近方向に変形することをより確実に抑制できる。
 なお、前記リニアモータが、コアに前記磁励コイルが巻回されたコア付きリニアモータである場合には、コアレスのリニアモータに比べて前記磁気吸引力による引き寄せ荷重がより大きくなり、変形が生じ易くなる傾向がある。
 従って、上記各態様の構成は、前記リニアモータが、上記のようなコア付きリニアモータである場合に特に有用となる。
 上記各態様のリニア駆動装置において、前記磁石列は第1プレート部材に固定され、前記コイルユニットは第2プレート部材に固定されている。
 このような構成によれば、コイルユニットとレールとが共通のプレート部材(第2プレート部材)に固定され、この第2プレート部材に対して第1プレート部材が第1方向に移動する、いわゆるムービングマグネット型のリニア駆動装置として、上記の通り、磁気吸引力による変形が生じ難いものを提供することが可能となる。
 一方、本発明の他の一局面に係る部品実装用のヘッドは、部品実装装置に搭載されて部品の実装作業を実行する部品実装用ヘッドであって、ベース部材と、先端に部品吸着用のノズルを各々備えた複数のノズルシャフトが昇降可能に保持されたヘッド本体と、このヘッド本体を前記ベース部材に対して昇降可能に連結しかつ駆動する、請求項1~5の何れか一項に記載のリニア駆動装置と、を含み、前記リニア駆動装置は、前記第1方向が上下方向となる状態で前記ベース部材と前記ヘッド本体との間に介設されているものである。
 このヘッドの構成によれば、コンパクトな構成で、複数のノズルシャフトが保持されたヘッド本体をベース部材に昇降可能に連結しかつ高速で駆動させることが可能となる。しかも、リニア駆動装置は、上述した通り、磁気吸引力による変形が生じ難い構造であるため、当該ヘッドによれば、ヘッド本体を長期的かつ安定的に昇降させること、ひいては、部品の高い吸着精度や実装精度をより長期的かつ安定的に保つことが可能となる。
 なお、前記ヘッド本体が、垂直軸回りに回転可能に設けられかつ当該垂直軸回りに前記複数のノズルシャフトが配列された回転体と、この回転体を駆動する回転駆動機構とを備える、いわゆるロータリーヘッドと称されるタイプのヘッド構造の場合、ノズルシャフトとは別に、部品の実装作業をより効率的に行うために、ヘッド本体をベース部材に対して昇降させる構成についてのニーズが高い。
 従って、上記のようなリニア駆動装置を備える部品実装用ヘッドの構成は、上記のようにロータリーヘッドと称されるタイプの部品実装用ヘッドに特に有用と言える。この構成によれば、垂直軸回りにノズルシャフトが配列された回転体を備えるヘッド本体を長期的に安定的に昇降させることが可能となり、ロータリーヘッドと称されるタイプの部品実装用ヘッドにおいて、部品の高い吸着精度や実装精度を良好に維持することが可能となる。

Claims (7)

  1.  互いに対向する第1、第2プレート部材と、これら第1、第2プレート部材の間に配置されて当該第1、第2プレート部材を相対的に直線状の第1方向に移動させるリニアモータと、を備えたリニア駆動装置であって、
     前記第1プレート部材に固定されて互いに平行に第1方向に延在する一対のレールと、
     前記一対のレールに沿ってスライド自在に設けられかつ前記第2プレート部材に取り付けられた少なくとも一対のスライダと、を含み、
     前記リニアモータは、前記第1方向に並ぶ複数の永久磁石からなる磁石列と、この磁石列に対して第1、第2プレート部材の対向方向である第2方向に対向配置されて、前記第1方向に配列された複数の磁励コイルからなるコイルユニットと、を含み、かつ前記一対のレールの間に配置され、
     前記コイルユニットは、前記第1方向における当該コイルユニットの少なくとも一部が、第1、第2プレート部材の相対的な可動範囲内において、常に前記一対のスライダの間に位置するように配置されている、ことを特徴とするリニア駆動装置。
  2.  請求項1に記載のリニア駆動装置において、
     前記コイルユニットの前記第1方向における磁気発生の中心位置が、前記可動範囲内において、常に前記一対のスライダの間に位置するように配置されている、ことを特徴とするリニア駆動装置。
  3.  請求項1又は2に記載のリニア駆動装置において、
     前記一対のスライダは、前記第1方向における同じ位置で前記第2プレート部材に取り付けられている、ことを特徴とするリニア駆動装置。
  4.  請求項1~3の何れか一項に記載のリニア駆動装置において、
     前記リニアモータは、前記磁励コイルがコアに巻回されたコア付きリニアモータである、ことを特徴とするリニア駆動装置。
  5.  請求項1~4の何れか一項に記載のリニア駆動装置において、
     前記コイルユニットは第1プレート部材に固定され、前記磁石列は第2プレート部材に固定されている、ことを特徴とするリニア駆動装置。
  6.  部品実装装置に搭載されて部品の実装作業を実行する部品実装用ヘッドであって、
     ベース部材と、先端に部品吸着用のノズルを各々備えた複数のノズルシャフトが昇降可能に保持されたヘッド本体と、このヘッド本体を前記ベース部材に対して昇降可能に連結しかつ駆動する、請求項1~5の何れか一項に記載のリニア駆動装置と、を含み、
     前記リニア駆動装置は、前記第1方向が上下方向となる状態で前記ベース部材と前記ヘッド本体との間に介設されている、ことを特徴とする部品実装用ヘッド。
  7.  請求項6に記載の部品実装用ヘッドにおいて、
     前記ヘッド本体は、垂直軸回りに回転可能に設けられかつ当該垂直軸回りに前記複数のノズルシャフトが配列された回転体と、この回転体を駆動する回転駆動機構と、
    を備えている、ことを特徴とする部品実装用ヘッド。
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