部品搬送装置、部品実装装置及び部品検査装置
【課題】ヘッドユニットに複数のヘッドをより狭ピッチで搭載できるようにする。
【解決手段】部品実装装置は、Ｘ軸方向に一列に並ぶ複数のヘッド１６を備えたヘッドユニット１５を有し、これにより基板Ｐ上に部品を搬送して実装する。各ヘッド１６は、レール３２１とこのレール３２１に装着されるスライダ３２２とを有するリニアガイド３２と、リニアガイド３２により上下方向に移動可能に設けられるノズル３５と、固定子４２と可動子４４との間に吸引力を発生させながら駆動シャフト３４を上下方向に駆動するリニアモータ４０と、ノズル３５に上向きの付勢力を与えるリターンスプリング４８と、を含み、リニアガイド３２、リニアモータ本体部分（スライドベース４４１以外の部分）及びリターンスプリング４８がＹ軸方向に沿って並ぶように配置され、平面視でこれらリニアモータ本体部分等の並ぶ軸線上にノズル３５が配設された構成とされる。
【解決手段】部品実装装置は、Ｘ軸方向に一列に並ぶ複数のヘッド１６を備えたヘッドユニット１５を有し、これにより基板Ｐ上に部品を搬送して実装する。各ヘッド１６は、レール３２１とこのレール３２１に装着されるスライダ３２２とを有するリニアガイド３２と、リニアガイド３２により上下方向に移動可能に設けられるノズル３５と、固定子４２と可動子４４との間に吸引力を発生させながら駆動シャフト３４を上下方向に駆動するリニアモータ４０と、ノズル３５に上向きの付勢力を与えるリターンスプリング４８と、を含み、リニアガイド３２、リニアモータ本体部分（スライドベース４４１以外の部分）及びリターンスプリング４８がＹ軸方向に沿って並ぶように配置され、平面視でこれらリニアモータ本体部分等の並ぶ軸線上にノズル３５が配設された構成とされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品を保持する複数のヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットを有する部品搬送装置、および同装置を有する部品実装装置等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
部品実装装置として、従来から、複数のヘッドを搭載したヘッドユニットを装備し、このヘッドユニットによりテープフィーダから部品を取出して複数同時に基板上に搬送して実装させるものがある。この種の部品実装装置では、部品保持の際、若しくは部品実装の際には各ヘッドに設けられる部品吸着用のノズル（部品保持部材）を個別に昇降させる必要があり、従来は、ヘッド毎にねじ軸を用いた直動機構を設けてノズル個別に昇降させていた。しかし、最近では、例えば特許文献１に開示されるように、リニアモータを用いた直動機構によりノズルを昇降させるものが提供されている。概略的に説明すると、ヘッドは、リング状の固定子にシャフト型の可動子が挿入されたシャフト型のリニアモータを駆動源として有し、可動子の先端に設けられたノズルにより部品を吸着保持すると共に、前記リニアモータの作動によりノズルを昇降駆動する構成となっている。
【特許文献１】特開２００６−１８０６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、部品実装基板はその搭載部品の高密化が進んでおり、他方、基板の生産はより一層の高速化が求められている。かかる要求に対応するには、部品実装時に、基板上におけるヘッドユニットの移動量を抑えつつ近接する実装位置に効率的に部品を実装できるようにすることが必要であり、これには、ヘッドの狭ピッチ化を図ることが必須となる。
【０００４】
ところが、シャフト型のリニアモータを適用した従来のヘッド構造では、ノズルを有するシャフト（可動子）の外周に一定のギャップを隔てて筒状の固定子が配設され、さらに、モータ停止時にシャフトを上昇位置にリセットするためのリターンスプリングがシャフトの外周に配置されるので、ヘッドを幅方向（径方向）に小型化することが難しく、複数ヘッドを狭ピッチで並設する上で不利であった。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、複数のヘッドをより狭ピッチでヘッドユニットに搭載できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、部品を保持する複数のヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットを有し、このヘッドユニットにより部品を搬送する部品搬送装置において、前記複数のヘッドが並列に配列された状態で前記ヘッドユニットに搭載され、前記各ヘッドは、前記ヘッドユニットに対して上下方向に延設されるレールとこのレールに移動自在に装着されるスライダとを有するガイド手段と、前記ガイド手段により前記ヘッドユニットに対して上下方向に移動可能に設けられる部品保持部材と、コイル部及び永久磁石により構成される固定子と可動子とを有し、これら固定子と可動子との間に吸引力を発生させながら前記部品保持部材を上下方向に進退駆動するリニアモータと、前記部品保持部材に対して上向きの付勢力を与えるリターンスプリングと、を含み、前記コイル部及び永久磁石からなるリニアモータ本体部分、前記ガイド手段及びリターンスプリングがヘッド配列方向と直交する方向に沿って並ぶように配置されると共に、平面視で、前記リニアモータ本体部分、ガイド手段及びリターンスプリングが並ぶ軸線上の所定位置に前記部品保持部材が配設されているものである。
【０００７】
このように構成された部品実装装置では、ヘッドを構成するリニアモータ本体部分、ガイド手段及びリターンスプリングがヘッド配列方向と直交する方向に並ぶように構成され、平面視でこれらリニアモータ本体部分、ガイド手段及びリターンスプリングが並ぶ軸線上の所定位置に前記駆動シャフトが配設されるので、ヘッド自体を、前記ヘッド配列方向にコンパクトな構成とすることができる。そのため、複数のヘッドをより狭ピッチで配置することが可能となる。
【０００８】
この構成において、前記部品保持部材は、ヘッド配列方向と直交する方向に沿ってガイド手段やリターンスプリングと共にこれらの配列方向に並べて配置してもよいが、前記リニアモータ本体部分、ガイド手段及びリターンスプリングに対してこれらの下方に配置する構成によれば、リニアモータ本体部分等の下方に部品保持部材が配置される分、ヘッドを、ヘッド配列方向と直交する方向にコンパクト化することが可能となる。
【０００９】
なお、ヘッド配列方向と直交する方向にリターンスプリング、リニアモータ本体部分及びガイド手段が並ぶ前記ヘッドの構成では、リニアモータによる推進力の作用位置とリターンスプリングの付勢力の作用位置とがガイド手段に対してそれらの並び方向（ヘッド配列方向と直交する方向）にオフセットされているため、これらの力のモーメントによりガイド手段に捩れが生じて部品保持部材の円滑な駆動（特に下降）が妨げられることが考えられる。しかし、このような不都合は、以下の構成により緩和される。
【００１０】
すなわち、前記ヘッドは、前記並び方向における一端側から順に、前記リターンスプリング、リニアモータ本体部分及びガイド手段が並んだ構成とされる。この構成によれば、ガイド手段に対してリターンスプリングとリニアモータ本体部分とが同じ側に位置するため、部品保持部材の下降時には、リニアモータの推進力によりガイド手段に作用するモーメントとリターンスプリングによりガイド手段に作用するモーメントの向きが逆となる。従って、ガイド手段に作用する総モーメントが低減され、これによって部品保持部材の下降時にガイド手段に捩れが生じることが緩和される。
【００１１】
また、この構成によれば、リターンスプリングが前記並び方向の一端に配置されているので、リターンスプリングへのアクセスが容易となり、経時劣化に伴うスプリング交換等のメンテナンス性が向上するという利点もある。なお、前記ヘッド配列方向と平行な方向に延びるヘッドユニット支持部材を有し、この支持部材の長手方向と直交する方向を前後方向としたときに、前記ヘッドユニットは、このヘッドユニット支持部材の前側に配置されると共にこのヘッドユニット支持部材に沿ってその長手方向に移動可能に支持されるものであり、前記リターンスプリング、リニアモータ本体部分及びガイド手段は、前記ヘッドユニットに対してその前側から順に並んでいるものであるのが好適である。
【００１２】
この構成によれば、ヘッドユニット支持部材に邪魔されることなく容易にリターンスプリングにアクセスすることが可能となるため、上記スプリング交換等のメンテナンス性がより一層向上する。
【００１３】
一方、本発明に係る部品実装装置は、部品を保持する複数のヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットを有する部品搬送装置により、部品供給部から部品を取出して基板上に実装する部品実装装置において、前記部品搬送装置として、上記のような部品搬送装置を有するものである。
【００１４】
また、本発明に係る部品検査装置は、部品を保持する複数のヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットを有する部品搬送装置により、部品供給部から部品を取出して所定の部品検査部に移載して部品検査を行う部品検査装置において、前記部品搬送装置として、上記のような部品搬送装置を有するものである。
【００１５】
これらの装置によれば、上記のような部品搬送装置を有しているので、狭ピッチでヘッドを搭載したヘッドユニットを用いて、基板上の密接した位置に効率的に部品を実装することが可能となり、また、密接した複数の部品検査部に効率的に部品を移載することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ヘッドを構成するガイド手段、リニアモータ本体部分及びリターンスプリングがヘッド配列方向と直交する方向に沿って並ぶように構成され、平面視でこれらガイド手段、リニアモータ本体部分及びリターンスプリングが並ぶ軸線上の所定位置に駆動シャフトが配設されているので、ヘッド自体を、前記ヘッド配列方向にコンパクトな構成とすることができる。従って、複数のヘッドを、ヘッド配列方向により狭ピッチで配置することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明に係る部品実装装置（本発明に係る部品搬送装置が適用される部品実装装置）の概略構成を平面図で示している。なお、この図を含め本説明で使用する図面には、各図の方向関係を明確にするためにＸＹＺ直角座標軸が示してある。
【００１８】
同図に示すように、部品実装装置の基台１０上には、基板搬送機構としてコンベア１２が配置されており、このコンベア１２によりプリント基板Ｐ（以下、単に基板Ｐという）が同図右側から左側に搬送されて所定の作業位置（同図に示す基板Ｐの位置）に搬入されるようになっている。作業位置の下方領域には、実装作業中に基板Ｐをバックアップピンにより支持する基板支持装置１１が配置されている。
【００１９】
前記コンベア１２の両側（図１では上下両側）にはそれぞれフィーダ設置領域１３が設けられており、これらフィーダ設置領域１３には、例えばテープフィーダ１４等の部品供給装置がコンベア１２に沿って並列に配置されている。各テープフィーダ１４は、集積回路（ＩＣ）、トランジスタ、抵抗、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔で収納、保持したテープが巻回されたリールを保持しており、このリールから前記テープを繰り出すことによりフィーダ先端の部品供給位置に部品を供給し、ヘッドユニット１５により部品をピックアップさせるように構成されている。
【００２０】
前記基台１０の上方には部品実装用の前記ヘッドユニット１５が設けられている。このヘッドユニット１５は、前記テープフィーダ１４から部品を吸着して基板Ｐ上に搬送すると共に、基板Ｐ上の所定位置に実装するもので、所定領域内でＸ軸方向（コンベア１２による基板Ｐの搬送方向）及び水平面上でこれと直交するＹ軸方向にそれぞれ移動可能とされている。すなわち、ヘッドユニット１５は、Ｘ軸方向に延びるヘッドユニット支持部材１８に移動可能に支持されている。また、このヘッドユニット支持部材１８は、両端部がＹ軸方向に延びる固定レール１７に支持され、この固定レール１７に沿ってＹ軸方向に移動可能となっている。そして、Ｘ軸サーボモータ２０によりボールねじ軸２１を介してヘッドユニット１５がＸ軸方向に駆動される一方、Ｙ軸サーボモータ２２によりボールねじ軸２３を介してヘッドユニット支持部材１８がＹ軸方向に駆動されるようになっている。なお、当実施形態では、ヘッドユニット１５と当該ヘッドユニット１５を移動させるための上記機構等が本発明に係る部品搬送装置に相当する。
【００２１】
ヘッドユニット１５には、図２に示すように、部品を保持して搬送するための複数のヘッド１６が搭載されており、当実施形態では、合計１０個のヘッド１６がＸ軸方向に列状に配置されている。各ヘッド１６は、Ｚ軸方向（上下方向）に延びる駆動シャフト３４を有しており、この駆動シャフト３４の先端（下端）には部品吸着用のノズル３５が取付けられている。ノズル３５は、駆動シャフト３４の内部通路及び図略の切換弁等を介して負圧発生装置に接続されており、部品吸着時には、吸着ノズル先端に前記負圧発生装置から負圧吸引力が与えられることにより部品の吸着、保持が可能となっている。この当実施形態では、この駆動シャフト３４及びノズル３５が本発明に係る部品保持部材に相当する。
【００２２】
ノズル３５（駆動シャフト３４）は、ヘッドユニット１５に対して昇降（Ｚ軸方向の移動）およびノズル中心軸（Ｒ軸）回り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ようになっている。これらの駆動機構のうち昇降駆動機構は各ヘッド１６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１６の構成、及び回転駆動機構の構成については、後に説明する。
【００２３】
ヘッドユニット１５には、基板撮像ユニット２４が搭載されている。この基板撮像ユニット２４は、ＣＣＤ等の撮像素子をもつエリアカメラおよび照明装置等からなり、ヘッドユニット１５に対して下向きの姿勢で固定され、作業位置に搬入される基板Ｐ上の各種マークを撮像可能となっている。
【００２４】
なお、前記基台１０上には、図１に示すように、ヘッドユニット１５の各ヘッド１６（ノズル３５）に吸着された部品を撮像するための部品撮像ユニット２５が設けられている。この部品撮像ユニット２５も、前記基板撮像ユニット２４と同様にエリアカメラおよび照明装置等から構成されており、基台１０上に上向きの姿勢で固定されている。これにより、部品吸着後、ヘッドユニット１５が部品撮像ユニット２５上方に配置された際、各ヘッド１６にて吸着された部品を部品撮像ユニット２５により撮像可能となっている。
【００２５】
次に、ヘッドユニット１５および各ヘッド１６の具体的な構成について説明する。
【００２６】
前記ヘッドユニット１５には上記の通り１０個のヘッド１６が搭載されている。各ヘッド１６は、Ｘ軸方向に扁平なユニット化された部材であり、図２に示すように、Ｘ軸方向に１０個並べた状態で一体にヘッドユニット１５に対して固定されている。
【００２７】
図３〜図５は、前記ヘッド１６の具体的な構成を示しており、図３は側面図（図２のIII−IIIに沿った矢視図）で、図４は正面図で、図５は分解斜視図でそれぞれヘッド１６を示している。なお、図５では、駆動シャフト３４等、一部の部品は便宜上省略されている。
【００２８】
前記ヘッド１６は、概略的には、前記ノズル３５を下端部に備える前記駆動シャフト３４と、この駆動シャフト３４とノズル３５等をＺ軸方向に駆動するリニアガイド３２（ガイド手段）及びリニアモータ４０と、ノズル３５等に対して上向きの付勢力を付与するリターンスプリング４８と、フレーム３０等とからなり、フレーム３０にリニアガイド３２等の構成要素が一体に組み付けられることによりユニット化されている。そして、リニアモータ４０によりノズル３５をＺ軸方向に駆動すると共に、リニアモータ４０の停止時には、リターンスプリング４８の付勢力によりノズル３５を上方位置に保持するように構成されている。
【００２９】
詳細に説明すると、前記フレーム３０は、ベースプレート３０１の周囲一部分に側壁部３０２を備えたＸ軸方向に扁平な皿形の部材で、表面処理を施したアルミ合金等により構成されている。このフレーム３０には、リニアモータ４０及びリニアガイド３２が組付けられている。
【００３０】
リニアモータ４０は、固定子４２と可動子４４と有している。固定子４２は、櫛型のコア４２１にコイル４２２（コイル部）が装着された固定子本体、及びこの固定子本体とは別体の一対のサブティース４２３，４２３により構成されている。固定子本体及びサブティース４２３，４２３は各々ベースプレート３０１にボルトで固定されており、図３に示すように、サブティース４２３，４２３は、固定子本体の前記コイル４２２の両端に並ぶようにベースプレート３０１に固定されている。これらサブティース４２３，４２３は、モータ駆動時に固定子両端の磁束形成を補うことにより所謂コギング力を低減するものである。なお、当実施形態では、サブティース４２３，４２３は、固定子本体とは別体に設けられているが、勿論、固定子本体（コア４２１）に一体的に設けられていてもよい。
【００３１】
可動子４４は、固定子４２に対してＹ軸方向に横並びに設けられている。可動子４４は、Ｚ軸方向に延びる断面コ字型のスライドベース４４１を有しており、このスライドベース４４１の側面（固定子４２との対向面）にヨーク４４３を介して複数の永久磁石４４２が配列された構成となっている。具体的には、固定子４２側がＮ極、可動子４４側がＳ極の永久磁石４４２と固定子４２側がＳ極、可動子４４側がＮ極の永久磁石４４２とがＺ軸方向に交互に配列されている。そして、この可動子４４がリニアガイド３２の後記スライダ３２２に固定されることにより、当該可動子４４がＺ軸方向に移動可能となっている。なお、この実施形態では、固定子４２、可動子４４の永久磁石４４２、バックヨーク４４３（すなわちスライドベース４４１以外の部分）が本発明に係るリニアモータ本体部分に相当する。
【００３２】
リニアガイド３２は、Ｚ軸方向に延びるレール３２１と、このレール３２１に対してＺ軸方向にスライド自在に装着される複数のスライダ３２２，３２２とから構成されており、前記レール３２１がベースプレート３０１にボルトで固定されることによりフレーム３０に組み込まれている。そして、このリニアガイド３２の各スライダ３２２，３２２に対してリニアモータ４０の前記可動子４４（スライドベース４４１）が固定されている。これにより図外のリニア駆動制御部から前記リニアモータ４０の固定子４２に所定の駆動信号が与えられると、その駆動信号に応じた方向及び速度で可動子４４がＺ軸方向に駆動される構成となっている。
【００３３】
なお、固定子４２と可動子４４は、これらの間（正確には櫛形のコア４２１の可動子側端部と永久磁石４４２の固定子側表面との間）に所定のギャップが形成された状態でフレーム３０に固定されている。
【００３４】
詳しく説明すると、前記ベースプレート３０１には、固定子位置決め用の基準面３０４を有する一対の突部３０３，３０３が一体形成されており、他方、固定子４２の前記コア４２１の両端にはティース並び方向に延設される延設部４２１ａ，４２１ａが一体に形成されている。そして、各突部３０３，３０３の基準面３０４に対し、コア４２１の各延設部４２１ａが前記可動子４４側とは反対側（図３では左側）から突き当てられ、この状態でコア４２１に形成される貫通孔を介してボルト４２５がベースプレート３０１のねじ孔３０１ａに螺合挿入されている。これにより前記固定子４２がＹ軸方向に位置決めされた状態でフレーム３０に組付けられている。
【００３５】
また、前記ベースプレート３０１には、可動子位置決め用の突条３０５が一体形成されており、この突条３０５に対し、前記レール３２１が前記固定子４２側とは反対側（図３では右側）から突き当てられ、この状態で、当該レール３２１に形成される貫通孔を介してボルト３２５がベースプレート３０１のねじ孔３０１ｂに螺合挿入されている。これによりリニアガイド３２を介して前記可動子４４がＹ軸方向に位置決めされた状態でフレーム３０に組付けられている。なお、レール３２１をベースプレート３０１に組付けた後に前記可動子４４をスライダ３２２の定められた位置に組付けてもよいし、予め前記可動子４４をスライダ３２２に組付けてからレール３２１をベースプレート３０１に組付けてもよい。
【００３６】
このように、前記固定子４２及び可動子４４がそれぞれＹ軸方向に位置決めされた状態でフレーム３０に組付けられることにより、固定子４２と可動子４４との間に所定寸法のギャップが形成されている。なお、図中符合３２３は、スライダ３２２のＺ軸方向の移動を規制するストッパであり、また符合３２４は、前記可動子４４（スライドベース４４１）のＺ軸方向の移動を規制するストッパであり、それぞれベースプレート３０１にボルトで固定されている。
【００３７】
上記のように構成されたリニアモータ４０の前記可動子４４に対して駆動シャフト３４が取付けられている。詳しくは、前記スライドベース４４１の下端部分に、前記固定子４２の下方に向かってＹ軸方向に延びる取付アーム３７が固定され、この取付アーム３７の下面にシャフト支持部材３６を介して駆動シャフト３４が取付けられている。
【００３８】
駆動シャフト３４は、中空軸からなり、シャフト支持部材３６に対してＲ軸回りに回転自在に支持されると共に、このシャフト支持部材３６に設けられる負圧導入用のポート３６１及び図外の負圧通路を介して前記負圧発生装置に接続されている。
【００３９】
駆動シャフト３４は、図示されないスプライン等機構により、軸方向に変位可能に、かつシャフト中心回り（Ｒ軸回り）に回転自在に、前記ヘッドユニット１５に保持されている。
【００４０】
そして、リニアモータ本体部分（リニアモータ４０のうちスライドベース４４１以外の部分）を挟んでリニアガイド３２とは反対側の位置にリターンスプリング４８が配設されている。このリターンスプリング４８は、前記フレーム３０の上端部分と前記取付アーム３７とに亘って装着されており、これにより取付アーム３７及びシャフト支持部材３６を介して前記駆動シャフト３４に上向きの付勢力が付与されている。
【００４１】
なお、ヘッド１６には、可動子４４及び駆動シャフト３４（ノズル３５）の位置を検出するための位置検出サンサとして磁気センサ４５が組込まれている。すなわち、図５に示すように、リニアモータ４０の前記可動子４４（スライドベース４４１）の側面のうち、前記永久磁石４４２の配設面とは反対側の面には、磁気的に目盛りを記録したプレート状の磁気スケール４６がスライドベース４４１に沿って固定されている。一方、フレーム３０には、前記ベースプレート３０１に設けられたセンサ支持部３０６に、ＭＲセンサやホールセンサ等の磁気センサ４５が取付けられており、この磁気センサ４５により磁気スケール４６を読み取ることにより、可動子４４及び駆動シャフト３４（ノズル３５）の位置が検出可能となっている。なお、図中符合４５１は、磁気センサ４５の制御基板等を被うカバー部材である。
【００４２】
このように構成された１０個のヘッド１６が互いにＸ軸方向に重装され、前記ヘッドユニット１５に対してその前面側（ヘッドユニット支持部材１８側とは反対側）にリターンスプリング４８が位置する状態で一体に固定されている。詳しくは、前記フレーム３０のうちリニアガイド３２等の組付け面側に一対の位置決めピン３１０，３１０が突設される一方、他面側にはこれに対応する図外の位置決め孔が穿設されており、これら位置決めピン３１０，３１０が隣接するヘッド１６の位置決め孔に挿入されることによって各ヘッド１６が互いに位置決めされた状態でＸ軸方向に重装されている。そして、この重装されたヘッド１６群に対してそのＸ軸方向外側から各々取付用フレーム１５ｂが重装され、各フレーム３０に形成される貫通孔３１２を通じて取付用フレーム１５ｂ及びヘッド１６群がボルト１５１，ナット１５２により一体に締結された上で、両取付用フレーム１５ｂがヘッドユニット１５の本体フレーム１５ａに対して位置決め固定されている。これによって１０個のヘッド１６が一体に前記ヘッドユニット１５に固定されている。
【００４３】
ヘッドユニット１５に固定された各ヘッド１６の駆動シャフト３４は、図２に示すように、本体フレーム１５ａに設けられる保持部１５ｃにより保持されている。さらに、駆動シャフト３４は前記保持部１５ｃに回転自在に支持され、図外の駆動ベルト等により、前記本体フレーム１５ａに固定された駆動モータ（回転型モータ）２６，２６の駆動プーリ（図示省略）に連結されており、これによって上記回転駆動機構が構成されている。
【００４４】
上記のように構成された部品実装装置では、次のようにして部品の実装が行われる。
【００４５】
まず、ヘッドユニット１５がフィーダ設置領域１３に移動して各ヘッド１９による部品の吸着が行われる。具体的には、所定のヘッド１６がテープフィーダ１５の上方に配置された後、リニアモータ４０により駆動シャフト３４が昇降駆動され、これによりノズル３５が下降してテープ内の部品を吸着して取出す。この際、可能な場合には、複数のヘッド１６により同時に部品の取出しが行われる。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１５が部品認識カメラ１７の上方を経由してから基板Ｐ上に移動する。この移動中に、各ヘッド１６（ノズル３５）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演算される。そして、ヘッドユニット１５が基板Ｐ上の最初の実装位置に到達すると、リニアモータ４０により駆動シャフト３４が昇降駆動され基板Ｐ上に部品が実装され、以降ヘッドユニット１５が順次実装位置に移動することにより基板Ｐ上に残りの吸着部品が実装されることとなる。
【００４６】
以上のような本発明に係る部品実装装置では、ヘッドユニット１５に複数（１０個）のヘッド１６が搭載され、これらのヘッド１６により部品を搬送しながら基板Ｐ上に実装するが、上記のように、各ヘッド１６は、リニアガイド３２、リニアモータ本体部分（リニアモータ４０のうちスライドベース４４１以外の部分）及びリターンスプリング４８がヘッド配列方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に一列に並び、これらリニアモータ４０等の下方位置にノズル３５（駆動シャフト３４）が配設された構成となっているので、図４等に示す通り、ヘッド１６がＸ軸方向にコンパクトな扁平構造となる。そして、このような扁平構造の複数のヘッド１６がＸ軸方向に互いに重装する状態で上記ヘッドユニット１５に搭載されているので、各ヘッド１６がＸ軸方向に狭ピッチで配置されることとなる。従って、この部品実装装置によれば、このように複数のヘッド１６がヘッドユニット１５に狭ピッチで搭載されている結果、高密度実装が要求される基板Ｐ、つまり実装位置が接近した基板Ｐへの部品の実装時には、ヘッドユニット１５の移動量を抑えつつ近接する実装位置に効率的にノズル３５を移動させて部品を実装することが可能となり、従って、部品の実装をより効率的に行うことができる。
【００４７】
また、各ヘッド１６は、リターンスプリング４８がヘッドユニット１５の前面側（ヘッドユニット支持部材１８側とは反対側）に位置する状態でヘッドユニット１５に固定されているため、例えば、スプリング交換等のメンテナンス時には、ヘッドユニット支持部材１８に邪魔されることなく容易に作業者がリターンスプリングにアクセスして作業を行うことができる。従って、上記リターンスプリング４８のメンテナンス性が良いという利点もある。
【００４８】
なお、上記のように、リターンスプリング４８、リニアモータ本体部分及びリニアガイド３２がＹ軸方向に並ぶ上記ヘッド１６の構成では、リニアモータ４０による推進力の作用位置とリターンスプリング４８による付勢力の作用位置とがオフセットされるため、特に、部品装着時や実装時には、これらの力のモーメントによりリニアガイド３２（スライダ３２２）に捩れが生じて、円滑なノズル３５（駆動シャフト３４）の下降動作が妨げられることが考えられる。しかし、上記のヘッド１６では、Ｙ軸方向の一端側から順にリターンスプリング４８、リニアモータ本体部分及びリニアガイド３２が並んでおり、リニアモータ４０の推進力Ｆ１（図３参照）によりリニアガイド３２に作用するモーメントと、リターンスプリング４８の付勢力Ｆ２（図３参照）によりリニアガイド３２に作用するモーメントが逆向きとなる。従って、リニアガイド３２に作用する総モーメントを効果的に低減させることができ、その結果、ノズル下降時のリニアガイド３２の捩れを緩和することができる。従って、リターンスプリング４８、リニアモータ本体部分及びリニアガイド３２をＹ軸方向に沿って並べて配置しながらも（つまりヘッド１６を扁平構造としながらも）、基板Ｐへの部品装着には、円滑にノズル３５を駆動させることができるという利点もある。
【００４９】
なお、ここでは、ノズル（駆動シャフト３４）下降時のリニアガイド３２の捩れのみを問題としているが、これは、ノズル上昇時のリニアガイド３２の捩れは、実装精度等への影響が少ないからである。つまり、部品吸着後（テープフィーダ１４からの部品取出し後）、ノズル上昇時にリニアガイド３２に捩れが生じて吸着部品がガタつき、その吸着位置が多少ずれたとしても、当該ずれは、その後の部品撮像ユニット２５による部品認識処理により補正が可能であり、実装精度への影響は殆どない。そして、部品実装後のノズル上昇時は部品を吸着しておらず、従って、上記ガタつきによる部品の吸着ずれが生じる余地がないためである。
【００５０】
ところで、以上説明した部品実装装置は、本発明に係る部品実装装置の好ましい実施形態の一例であって、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。
【００５１】
例えば、上記実施形態では、ヘッド１６は、Ｙ軸方向に沿って一端側から順にリターンスプリング４８、リニアモータ本体部分（リニアモータ４０のうちスライドベース４４１以外の部分）及びリニアガイド３２が略一列に並んだ構成となっているが、例えば一端側からリニアモータ本体部分、リニアガイド３２及びリターンスプリング４８の順で並ぶように構成されていてもよい。但し、ノズル下降時のリニアガイド３２に生じる捩れを緩和して駆動シャフト３４を円滑に駆動する上では、上記実施形態のような配列でリニアモータ本体部分等を配置するのが望ましい。
【００５２】
また、上記実施形態では、ヘッド１６（駆動シャフト３４）は、リターンスプリング４８、リニアモータ４０及びリニアガイド３２等に対してその下方位置に駆動シャフト３４を配置する構成となっているが、例えば、駆動シャフト３４を、リターンスプリング４８、リニアモータ本体部分及びリニアガイド３２と共にＹ軸方向に横並びに配置してもよい。要するに、ノズル３５（駆動シャフト３４）は、平面視で、リターンスプリング４８、リニアモータ本体部分及びリニアガイド３２が並ぶ軸線上の所定位置に配置されていればよい。但し、上記実施形態のようにリニアモータ４０等の下方位置にノズル３５（駆動シャフト３４）を配置する構成によると、ヘッドユニット１５をＹ軸方向にコンパクト化する上で有利となる。
【００５３】
また、上記実施形態では、部品実装装置を例に本発明の適用について説明したが、本発明の適用対象は部品実装機に限定されるものではなく、例えば、部品を保持する複数のヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットを有する部品搬送装置により、部品供給部から部品を取出して所定の部品検査部に移載して部品検査を行う部品検査装置についても本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る部品実装装置（本発明に係る部品搬送装置を有する部品実装装置）の概略構成を示す平面図である。
【図２】ヘッドユニットの具体的な構成を示す正面図である。
【図３】ヘッドユニットに搭載されるヘッドの構成を示す側面図（図２のIII−III線に沿った矢視図）である。
【図４】ヘッドの構成を示す正面図である。
【図５】ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図６】ヘッドユニットに対する各ヘッドの組付け方を説明する斜視図である。
【符号の説明】
【００５５】
１５ ヘッドユニット
１６ ヘッド
３０ フレーム
３２ リニアガイド
３２１ レール
３２２ スライダ
３４ 駆動シャフト
３５ ノズル
４０ リニアモータ
４２ 固定子
４４ 可動子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品を保持する複数のヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットを有する部品搬送装置、および同装置を有する部品実装装置等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
部品実装装置として、従来から、複数のヘッドを搭載したヘッドユニットを装備し、このヘッドユニットによりテープフィーダから部品を取出して複数同時に基板上に搬送して実装させるものがある。この種の部品実装装置では、部品保持の際、若しくは部品実装の際には各ヘッドに設けられる部品吸着用のノズル（部品保持部材）を個別に昇降させる必要があり、従来は、ヘッド毎にねじ軸を用いた直動機構を設けてノズル個別に昇降させていた。しかし、最近では、例えば特許文献１に開示されるように、リニアモータを用いた直動機構によりノズルを昇降させるものが提供されている。概略的に説明すると、ヘッドは、リング状の固定子にシャフト型の可動子が挿入されたシャフト型のリニアモータを駆動源として有し、可動子の先端に設けられたノズルにより部品を吸着保持すると共に、前記リニアモータの作動によりノズルを昇降駆動する構成となっている。
【特許文献１】特開２００６−１８０６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、部品実装基板はその搭載部品の高密化が進んでおり、他方、基板の生産はより一層の高速化が求められている。かかる要求に対応するには、部品実装時に、基板上におけるヘッドユニットの移動量を抑えつつ近接する実装位置に効率的に部品を実装できるようにすることが必要であり、これには、ヘッドの狭ピッチ化を図ることが必須となる。
【０００４】
ところが、シャフト型のリニアモータを適用した従来のヘッド構造では、ノズルを有するシャフト（可動子）の外周に一定のギャップを隔てて筒状の固定子が配設され、さらに、モータ停止時にシャフトを上昇位置にリセットするためのリターンスプリングがシャフトの外周に配置されるので、ヘッドを幅方向（径方向）に小型化することが難しく、複数ヘッドを狭ピッチで並設する上で不利であった。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、複数のヘッドをより狭ピッチでヘッドユニットに搭載できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、部品を保持する複数のヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットを有し、このヘッドユニットにより部品を搬送する部品搬送装置において、前記複数のヘッドが並列に配列された状態で前記ヘッドユニットに搭載され、前記各ヘッドは、前記ヘッドユニットに対して上下方向に延設されるレールとこのレールに移動自在に装着されるスライダとを有するガイド手段と、前記ガイド手段により前記ヘッドユニットに対して上下方向に移動可能に設けられる部品保持部材と、コイル部及び永久磁石により構成される固定子と可動子とを有し、これら固定子と可動子との間に吸引力を発生させながら前記部品保持部材を上下方向に進退駆動するリニアモータと、前記部品保持部材に対して上向きの付勢力を与えるリターンスプリングと、を含み、前記コイル部及び永久磁石からなるリニアモータ本体部分、前記ガイド手段及びリターンスプリングがヘッド配列方向と直交する方向に沿って並ぶように配置されると共に、平面視で、前記リニアモータ本体部分、ガイド手段及びリターンスプリングが並ぶ軸線上の所定位置に前記部品保持部材が配設されているものである。
【０００７】
このように構成された部品実装装置では、ヘッドを構成するリニアモータ本体部分、ガイド手段及びリターンスプリングがヘッド配列方向と直交する方向に並ぶように構成され、平面視でこれらリニアモータ本体部分、ガイド手段及びリターンスプリングが並ぶ軸線上の所定位置に前記駆動シャフトが配設されるので、ヘッド自体を、前記ヘッド配列方向にコンパクトな構成とすることができる。そのため、複数のヘッドをより狭ピッチで配置することが可能となる。
【０００８】
この構成において、前記部品保持部材は、ヘッド配列方向と直交する方向に沿ってガイド手段やリターンスプリングと共にこれらの配列方向に並べて配置してもよいが、前記リニアモータ本体部分、ガイド手段及びリターンスプリングに対してこれらの下方に配置する構成によれば、リニアモータ本体部分等の下方に部品保持部材が配置される分、ヘッドを、ヘッド配列方向と直交する方向にコンパクト化することが可能となる。
【０００９】
なお、ヘッド配列方向と直交する方向にリターンスプリング、リニアモータ本体部分及びガイド手段が並ぶ前記ヘッドの構成では、リニアモータによる推進力の作用位置とリターンスプリングの付勢力の作用位置とがガイド手段に対してそれらの並び方向（ヘッド配列方向と直交する方向）にオフセットされているため、これらの力のモーメントによりガイド手段に捩れが生じて部品保持部材の円滑な駆動（特に下降）が妨げられることが考えられる。しかし、このような不都合は、以下の構成により緩和される。
【００１０】
すなわち、前記ヘッドは、前記並び方向における一端側から順に、前記リターンスプリング、リニアモータ本体部分及びガイド手段が並んだ構成とされる。この構成によれば、ガイド手段に対してリターンスプリングとリニアモータ本体部分とが同じ側に位置するため、部品保持部材の下降時には、リニアモータの推進力によりガイド手段に作用するモーメントとリターンスプリングによりガイド手段に作用するモーメントの向きが逆となる。従って、ガイド手段に作用する総モーメントが低減され、これによって部品保持部材の下降時にガイド手段に捩れが生じることが緩和される。
【００１１】
また、この構成によれば、リターンスプリングが前記並び方向の一端に配置されているので、リターンスプリングへのアクセスが容易となり、経時劣化に伴うスプリング交換等のメンテナンス性が向上するという利点もある。なお、前記ヘッド配列方向と平行な方向に延びるヘッドユニット支持部材を有し、この支持部材の長手方向と直交する方向を前後方向としたときに、前記ヘッドユニットは、このヘッドユニット支持部材の前側に配置されると共にこのヘッドユニット支持部材に沿ってその長手方向に移動可能に支持されるものであり、前記リターンスプリング、リニアモータ本体部分及びガイド手段は、前記ヘッドユニットに対してその前側から順に並んでいるものであるのが好適である。
【００１２】
この構成によれば、ヘッドユニット支持部材に邪魔されることなく容易にリターンスプリングにアクセスすることが可能となるため、上記スプリング交換等のメンテナンス性がより一層向上する。
【００１３】
一方、本発明に係る部品実装装置は、部品を保持する複数のヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットを有する部品搬送装置により、部品供給部から部品を取出して基板上に実装する部品実装装置において、前記部品搬送装置として、上記のような部品搬送装置を有するものである。
【００１４】
また、本発明に係る部品検査装置は、部品を保持する複数のヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットを有する部品搬送装置により、部品供給部から部品を取出して所定の部品検査部に移載して部品検査を行う部品検査装置において、前記部品搬送装置として、上記のような部品搬送装置を有するものである。
【００１５】
これらの装置によれば、上記のような部品搬送装置を有しているので、狭ピッチでヘッドを搭載したヘッドユニットを用いて、基板上の密接した位置に効率的に部品を実装することが可能となり、また、密接した複数の部品検査部に効率的に部品を移載することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ヘッドを構成するガイド手段、リニアモータ本体部分及びリターンスプリングがヘッド配列方向と直交する方向に沿って並ぶように構成され、平面視でこれらガイド手段、リニアモータ本体部分及びリターンスプリングが並ぶ軸線上の所定位置に駆動シャフトが配設されているので、ヘッド自体を、前記ヘッド配列方向にコンパクトな構成とすることができる。従って、複数のヘッドを、ヘッド配列方向により狭ピッチで配置することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明に係る部品実装装置（本発明に係る部品搬送装置が適用される部品実装装置）の概略構成を平面図で示している。なお、この図を含め本説明で使用する図面には、各図の方向関係を明確にするためにＸＹＺ直角座標軸が示してある。
【００１８】
同図に示すように、部品実装装置の基台１０上には、基板搬送機構としてコンベア１２が配置されており、このコンベア１２によりプリント基板Ｐ（以下、単に基板Ｐという）が同図右側から左側に搬送されて所定の作業位置（同図に示す基板Ｐの位置）に搬入されるようになっている。作業位置の下方領域には、実装作業中に基板Ｐをバックアップピンにより支持する基板支持装置１１が配置されている。
【００１９】
前記コンベア１２の両側（図１では上下両側）にはそれぞれフィーダ設置領域１３が設けられており、これらフィーダ設置領域１３には、例えばテープフィーダ１４等の部品供給装置がコンベア１２に沿って並列に配置されている。各テープフィーダ１４は、集積回路（ＩＣ）、トランジスタ、抵抗、コンデンサ等の小片状のチップ部品を所定間隔で収納、保持したテープが巻回されたリールを保持しており、このリールから前記テープを繰り出すことによりフィーダ先端の部品供給位置に部品を供給し、ヘッドユニット１５により部品をピックアップさせるように構成されている。
【００２０】
前記基台１０の上方には部品実装用の前記ヘッドユニット１５が設けられている。このヘッドユニット１５は、前記テープフィーダ１４から部品を吸着して基板Ｐ上に搬送すると共に、基板Ｐ上の所定位置に実装するもので、所定領域内でＸ軸方向（コンベア１２による基板Ｐの搬送方向）及び水平面上でこれと直交するＹ軸方向にそれぞれ移動可能とされている。すなわち、ヘッドユニット１５は、Ｘ軸方向に延びるヘッドユニット支持部材１８に移動可能に支持されている。また、このヘッドユニット支持部材１８は、両端部がＹ軸方向に延びる固定レール１７に支持され、この固定レール１７に沿ってＹ軸方向に移動可能となっている。そして、Ｘ軸サーボモータ２０によりボールねじ軸２１を介してヘッドユニット１５がＸ軸方向に駆動される一方、Ｙ軸サーボモータ２２によりボールねじ軸２３を介してヘッドユニット支持部材１８がＹ軸方向に駆動されるようになっている。なお、当実施形態では、ヘッドユニット１５と当該ヘッドユニット１５を移動させるための上記機構等が本発明に係る部品搬送装置に相当する。
【００２１】
ヘッドユニット１５には、図２に示すように、部品を保持して搬送するための複数のヘッド１６が搭載されており、当実施形態では、合計１０個のヘッド１６がＸ軸方向に列状に配置されている。各ヘッド１６は、Ｚ軸方向（上下方向）に延びる駆動シャフト３４を有しており、この駆動シャフト３４の先端（下端）には部品吸着用のノズル３５が取付けられている。ノズル３５は、駆動シャフト３４の内部通路及び図略の切換弁等を介して負圧発生装置に接続されており、部品吸着時には、吸着ノズル先端に前記負圧発生装置から負圧吸引力が与えられることにより部品の吸着、保持が可能となっている。この当実施形態では、この駆動シャフト３４及びノズル３５が本発明に係る部品保持部材に相当する。
【００２２】
ノズル３５（駆動シャフト３４）は、ヘッドユニット１５に対して昇降（Ｚ軸方向の移動）およびノズル中心軸（Ｒ軸）回り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ようになっている。これらの駆動機構のうち昇降駆動機構は各ヘッド１６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１６の構成、及び回転駆動機構の構成については、後に説明する。
【００２３】
ヘッドユニット１５には、基板撮像ユニット２４が搭載されている。この基板撮像ユニット２４は、ＣＣＤ等の撮像素子をもつエリアカメラおよび照明装置等からなり、ヘッドユニット１５に対して下向きの姿勢で固定され、作業位置に搬入される基板Ｐ上の各種マークを撮像可能となっている。
【００２４】
なお、前記基台１０上には、図１に示すように、ヘッドユニット１５の各ヘッド１６（ノズル３５）に吸着された部品を撮像するための部品撮像ユニット２５が設けられている。この部品撮像ユニット２５も、前記基板撮像ユニット２４と同様にエリアカメラおよび照明装置等から構成されており、基台１０上に上向きの姿勢で固定されている。これにより、部品吸着後、ヘッドユニット１５が部品撮像ユニット２５上方に配置された際、各ヘッド１６にて吸着された部品を部品撮像ユニット２５により撮像可能となっている。
【００２５】
次に、ヘッドユニット１５および各ヘッド１６の具体的な構成について説明する。
【００２６】
前記ヘッドユニット１５には上記の通り１０個のヘッド１６が搭載されている。各ヘッド１６は、Ｘ軸方向に扁平なユニット化された部材であり、図２に示すように、Ｘ軸方向に１０個並べた状態で一体にヘッドユニット１５に対して固定されている。
【００２７】
図３〜図５は、前記ヘッド１６の具体的な構成を示しており、図３は側面図（図２のIII−IIIに沿った矢視図）で、図４は正面図で、図５は分解斜視図でそれぞれヘッド１６を示している。なお、図５では、駆動シャフト３４等、一部の部品は便宜上省略されている。
【００２８】
前記ヘッド１６は、概略的には、前記ノズル３５を下端部に備える前記駆動シャフト３４と、この駆動シャフト３４とノズル３５等をＺ軸方向に駆動するリニアガイド３２（ガイド手段）及びリニアモータ４０と、ノズル３５等に対して上向きの付勢力を付与するリターンスプリング４８と、フレーム３０等とからなり、フレーム３０にリニアガイド３２等の構成要素が一体に組み付けられることによりユニット化されている。そして、リニアモータ４０によりノズル３５をＺ軸方向に駆動すると共に、リニアモータ４０の停止時には、リターンスプリング４８の付勢力によりノズル３５を上方位置に保持するように構成されている。
【００２９】
詳細に説明すると、前記フレーム３０は、ベースプレート３０１の周囲一部分に側壁部３０２を備えたＸ軸方向に扁平な皿形の部材で、表面処理を施したアルミ合金等により構成されている。このフレーム３０には、リニアモータ４０及びリニアガイド３２が組付けられている。
【００３０】
リニアモータ４０は、固定子４２と可動子４４と有している。固定子４２は、櫛型のコア４２１にコイル４２２（コイル部）が装着された固定子本体、及びこの固定子本体とは別体の一対のサブティース４２３，４２３により構成されている。固定子本体及びサブティース４２３，４２３は各々ベースプレート３０１にボルトで固定されており、図３に示すように、サブティース４２３，４２３は、固定子本体の前記コイル４２２の両端に並ぶようにベースプレート３０１に固定されている。これらサブティース４２３，４２３は、モータ駆動時に固定子両端の磁束形成を補うことにより所謂コギング力を低減するものである。なお、当実施形態では、サブティース４２３，４２３は、固定子本体とは別体に設けられているが、勿論、固定子本体（コア４２１）に一体的に設けられていてもよい。
【００３１】
可動子４４は、固定子４２に対してＹ軸方向に横並びに設けられている。可動子４４は、Ｚ軸方向に延びる断面コ字型のスライドベース４４１を有しており、このスライドベース４４１の側面（固定子４２との対向面）にヨーク４４３を介して複数の永久磁石４４２が配列された構成となっている。具体的には、固定子４２側がＮ極、可動子４４側がＳ極の永久磁石４４２と固定子４２側がＳ極、可動子４４側がＮ極の永久磁石４４２とがＺ軸方向に交互に配列されている。そして、この可動子４４がリニアガイド３２の後記スライダ３２２に固定されることにより、当該可動子４４がＺ軸方向に移動可能となっている。なお、この実施形態では、固定子４２、可動子４４の永久磁石４４２、バックヨーク４４３（すなわちスライドベース４４１以外の部分）が本発明に係るリニアモータ本体部分に相当する。
【００３２】
リニアガイド３２は、Ｚ軸方向に延びるレール３２１と、このレール３２１に対してＺ軸方向にスライド自在に装着される複数のスライダ３２２，３２２とから構成されており、前記レール３２１がベースプレート３０１にボルトで固定されることによりフレーム３０に組み込まれている。そして、このリニアガイド３２の各スライダ３２２，３２２に対してリニアモータ４０の前記可動子４４（スライドベース４４１）が固定されている。これにより図外のリニア駆動制御部から前記リニアモータ４０の固定子４２に所定の駆動信号が与えられると、その駆動信号に応じた方向及び速度で可動子４４がＺ軸方向に駆動される構成となっている。
【００３３】
なお、固定子４２と可動子４４は、これらの間（正確には櫛形のコア４２１の可動子側端部と永久磁石４４２の固定子側表面との間）に所定のギャップが形成された状態でフレーム３０に固定されている。
【００３４】
詳しく説明すると、前記ベースプレート３０１には、固定子位置決め用の基準面３０４を有する一対の突部３０３，３０３が一体形成されており、他方、固定子４２の前記コア４２１の両端にはティース並び方向に延設される延設部４２１ａ，４２１ａが一体に形成されている。そして、各突部３０３，３０３の基準面３０４に対し、コア４２１の各延設部４２１ａが前記可動子４４側とは反対側（図３では左側）から突き当てられ、この状態でコア４２１に形成される貫通孔を介してボルト４２５がベースプレート３０１のねじ孔３０１ａに螺合挿入されている。これにより前記固定子４２がＹ軸方向に位置決めされた状態でフレーム３０に組付けられている。
【００３５】
また、前記ベースプレート３０１には、可動子位置決め用の突条３０５が一体形成されており、この突条３０５に対し、前記レール３２１が前記固定子４２側とは反対側（図３では右側）から突き当てられ、この状態で、当該レール３２１に形成される貫通孔を介してボルト３２５がベースプレート３０１のねじ孔３０１ｂに螺合挿入されている。これによりリニアガイド３２を介して前記可動子４４がＹ軸方向に位置決めされた状態でフレーム３０に組付けられている。なお、レール３２１をベースプレート３０１に組付けた後に前記可動子４４をスライダ３２２の定められた位置に組付けてもよいし、予め前記可動子４４をスライダ３２２に組付けてからレール３２１をベースプレート３０１に組付けてもよい。
【００３６】
このように、前記固定子４２及び可動子４４がそれぞれＹ軸方向に位置決めされた状態でフレーム３０に組付けられることにより、固定子４２と可動子４４との間に所定寸法のギャップが形成されている。なお、図中符合３２３は、スライダ３２２のＺ軸方向の移動を規制するストッパであり、また符合３２４は、前記可動子４４（スライドベース４４１）のＺ軸方向の移動を規制するストッパであり、それぞれベースプレート３０１にボルトで固定されている。
【００３７】
上記のように構成されたリニアモータ４０の前記可動子４４に対して駆動シャフト３４が取付けられている。詳しくは、前記スライドベース４４１の下端部分に、前記固定子４２の下方に向かってＹ軸方向に延びる取付アーム３７が固定され、この取付アーム３７の下面にシャフト支持部材３６を介して駆動シャフト３４が取付けられている。
【００３８】
駆動シャフト３４は、中空軸からなり、シャフト支持部材３６に対してＲ軸回りに回転自在に支持されると共に、このシャフト支持部材３６に設けられる負圧導入用のポート３６１及び図外の負圧通路を介して前記負圧発生装置に接続されている。
【００３９】
駆動シャフト３４は、図示されないスプライン等機構により、軸方向に変位可能に、かつシャフト中心回り（Ｒ軸回り）に回転自在に、前記ヘッドユニット１５に保持されている。
【００４０】
そして、リニアモータ本体部分（リニアモータ４０のうちスライドベース４４１以外の部分）を挟んでリニアガイド３２とは反対側の位置にリターンスプリング４８が配設されている。このリターンスプリング４８は、前記フレーム３０の上端部分と前記取付アーム３７とに亘って装着されており、これにより取付アーム３７及びシャフト支持部材３６を介して前記駆動シャフト３４に上向きの付勢力が付与されている。
【００４１】
なお、ヘッド１６には、可動子４４及び駆動シャフト３４（ノズル３５）の位置を検出するための位置検出サンサとして磁気センサ４５が組込まれている。すなわち、図５に示すように、リニアモータ４０の前記可動子４４（スライドベース４４１）の側面のうち、前記永久磁石４４２の配設面とは反対側の面には、磁気的に目盛りを記録したプレート状の磁気スケール４６がスライドベース４４１に沿って固定されている。一方、フレーム３０には、前記ベースプレート３０１に設けられたセンサ支持部３０６に、ＭＲセンサやホールセンサ等の磁気センサ４５が取付けられており、この磁気センサ４５により磁気スケール４６を読み取ることにより、可動子４４及び駆動シャフト３４（ノズル３５）の位置が検出可能となっている。なお、図中符合４５１は、磁気センサ４５の制御基板等を被うカバー部材である。
【００４２】
このように構成された１０個のヘッド１６が互いにＸ軸方向に重装され、前記ヘッドユニット１５に対してその前面側（ヘッドユニット支持部材１８側とは反対側）にリターンスプリング４８が位置する状態で一体に固定されている。詳しくは、前記フレーム３０のうちリニアガイド３２等の組付け面側に一対の位置決めピン３１０，３１０が突設される一方、他面側にはこれに対応する図外の位置決め孔が穿設されており、これら位置決めピン３１０，３１０が隣接するヘッド１６の位置決め孔に挿入されることによって各ヘッド１６が互いに位置決めされた状態でＸ軸方向に重装されている。そして、この重装されたヘッド１６群に対してそのＸ軸方向外側から各々取付用フレーム１５ｂが重装され、各フレーム３０に形成される貫通孔３１２を通じて取付用フレーム１５ｂ及びヘッド１６群がボルト１５１，ナット１５２により一体に締結された上で、両取付用フレーム１５ｂがヘッドユニット１５の本体フレーム１５ａに対して位置決め固定されている。これによって１０個のヘッド１６が一体に前記ヘッドユニット１５に固定されている。
【００４３】
ヘッドユニット１５に固定された各ヘッド１６の駆動シャフト３４は、図２に示すように、本体フレーム１５ａに設けられる保持部１５ｃにより保持されている。さらに、駆動シャフト３４は前記保持部１５ｃに回転自在に支持され、図外の駆動ベルト等により、前記本体フレーム１５ａに固定された駆動モータ（回転型モータ）２６，２６の駆動プーリ（図示省略）に連結されており、これによって上記回転駆動機構が構成されている。
【００４４】
上記のように構成された部品実装装置では、次のようにして部品の実装が行われる。
【００４５】
まず、ヘッドユニット１５がフィーダ設置領域１３に移動して各ヘッド１９による部品の吸着が行われる。具体的には、所定のヘッド１６がテープフィーダ１５の上方に配置された後、リニアモータ４０により駆動シャフト３４が昇降駆動され、これによりノズル３５が下降してテープ内の部品を吸着して取出す。この際、可能な場合には、複数のヘッド１６により同時に部品の取出しが行われる。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１５が部品認識カメラ１７の上方を経由してから基板Ｐ上に移動する。この移動中に、各ヘッド１６（ノズル３５）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演算される。そして、ヘッドユニット１５が基板Ｐ上の最初の実装位置に到達すると、リニアモータ４０により駆動シャフト３４が昇降駆動され基板Ｐ上に部品が実装され、以降ヘッドユニット１５が順次実装位置に移動することにより基板Ｐ上に残りの吸着部品が実装されることとなる。
【００４６】
以上のような本発明に係る部品実装装置では、ヘッドユニット１５に複数（１０個）のヘッド１６が搭載され、これらのヘッド１６により部品を搬送しながら基板Ｐ上に実装するが、上記のように、各ヘッド１６は、リニアガイド３２、リニアモータ本体部分（リニアモータ４０のうちスライドベース４４１以外の部分）及びリターンスプリング４８がヘッド配列方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に一列に並び、これらリニアモータ４０等の下方位置にノズル３５（駆動シャフト３４）が配設された構成となっているので、図４等に示す通り、ヘッド１６がＸ軸方向にコンパクトな扁平構造となる。そして、このような扁平構造の複数のヘッド１６がＸ軸方向に互いに重装する状態で上記ヘッドユニット１５に搭載されているので、各ヘッド１６がＸ軸方向に狭ピッチで配置されることとなる。従って、この部品実装装置によれば、このように複数のヘッド１６がヘッドユニット１５に狭ピッチで搭載されている結果、高密度実装が要求される基板Ｐ、つまり実装位置が接近した基板Ｐへの部品の実装時には、ヘッドユニット１５の移動量を抑えつつ近接する実装位置に効率的にノズル３５を移動させて部品を実装することが可能となり、従って、部品の実装をより効率的に行うことができる。
【００４７】
また、各ヘッド１６は、リターンスプリング４８がヘッドユニット１５の前面側（ヘッドユニット支持部材１８側とは反対側）に位置する状態でヘッドユニット１５に固定されているため、例えば、スプリング交換等のメンテナンス時には、ヘッドユニット支持部材１８に邪魔されることなく容易に作業者がリターンスプリングにアクセスして作業を行うことができる。従って、上記リターンスプリング４８のメンテナンス性が良いという利点もある。
【００４８】
なお、上記のように、リターンスプリング４８、リニアモータ本体部分及びリニアガイド３２がＹ軸方向に並ぶ上記ヘッド１６の構成では、リニアモータ４０による推進力の作用位置とリターンスプリング４８による付勢力の作用位置とがオフセットされるため、特に、部品装着時や実装時には、これらの力のモーメントによりリニアガイド３２（スライダ３２２）に捩れが生じて、円滑なノズル３５（駆動シャフト３４）の下降動作が妨げられることが考えられる。しかし、上記のヘッド１６では、Ｙ軸方向の一端側から順にリターンスプリング４８、リニアモータ本体部分及びリニアガイド３２が並んでおり、リニアモータ４０の推進力Ｆ１（図３参照）によりリニアガイド３２に作用するモーメントと、リターンスプリング４８の付勢力Ｆ２（図３参照）によりリニアガイド３２に作用するモーメントが逆向きとなる。従って、リニアガイド３２に作用する総モーメントを効果的に低減させることができ、その結果、ノズル下降時のリニアガイド３２の捩れを緩和することができる。従って、リターンスプリング４８、リニアモータ本体部分及びリニアガイド３２をＹ軸方向に沿って並べて配置しながらも（つまりヘッド１６を扁平構造としながらも）、基板Ｐへの部品装着には、円滑にノズル３５を駆動させることができるという利点もある。
【００４９】
なお、ここでは、ノズル（駆動シャフト３４）下降時のリニアガイド３２の捩れのみを問題としているが、これは、ノズル上昇時のリニアガイド３２の捩れは、実装精度等への影響が少ないからである。つまり、部品吸着後（テープフィーダ１４からの部品取出し後）、ノズル上昇時にリニアガイド３２に捩れが生じて吸着部品がガタつき、その吸着位置が多少ずれたとしても、当該ずれは、その後の部品撮像ユニット２５による部品認識処理により補正が可能であり、実装精度への影響は殆どない。そして、部品実装後のノズル上昇時は部品を吸着しておらず、従って、上記ガタつきによる部品の吸着ずれが生じる余地がないためである。
【００５０】
ところで、以上説明した部品実装装置は、本発明に係る部品実装装置の好ましい実施形態の一例であって、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。
【００５１】
例えば、上記実施形態では、ヘッド１６は、Ｙ軸方向に沿って一端側から順にリターンスプリング４８、リニアモータ本体部分（リニアモータ４０のうちスライドベース４４１以外の部分）及びリニアガイド３２が略一列に並んだ構成となっているが、例えば一端側からリニアモータ本体部分、リニアガイド３２及びリターンスプリング４８の順で並ぶように構成されていてもよい。但し、ノズル下降時のリニアガイド３２に生じる捩れを緩和して駆動シャフト３４を円滑に駆動する上では、上記実施形態のような配列でリニアモータ本体部分等を配置するのが望ましい。
【００５２】
また、上記実施形態では、ヘッド１６（駆動シャフト３４）は、リターンスプリング４８、リニアモータ４０及びリニアガイド３２等に対してその下方位置に駆動シャフト３４を配置する構成となっているが、例えば、駆動シャフト３４を、リターンスプリング４８、リニアモータ本体部分及びリニアガイド３２と共にＹ軸方向に横並びに配置してもよい。要するに、ノズル３５（駆動シャフト３４）は、平面視で、リターンスプリング４８、リニアモータ本体部分及びリニアガイド３２が並ぶ軸線上の所定位置に配置されていればよい。但し、上記実施形態のようにリニアモータ４０等の下方位置にノズル３５（駆動シャフト３４）を配置する構成によると、ヘッドユニット１５をＹ軸方向にコンパクト化する上で有利となる。
【００５３】
また、上記実施形態では、部品実装装置を例に本発明の適用について説明したが、本発明の適用対象は部品実装機に限定されるものではなく、例えば、部品を保持する複数のヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットを有する部品搬送装置により、部品供給部から部品を取出して所定の部品検査部に移載して部品検査を行う部品検査装置についても本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る部品実装装置（本発明に係る部品搬送装置を有する部品実装装置）の概略構成を示す平面図である。
【図２】ヘッドユニットの具体的な構成を示す正面図である。
【図３】ヘッドユニットに搭載されるヘッドの構成を示す側面図（図２のIII−III線に沿った矢視図）である。
【図４】ヘッドの構成を示す正面図である。
【図５】ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図６】ヘッドユニットに対する各ヘッドの組付け方を説明する斜視図である。
【符号の説明】
【００５５】
１５ ヘッドユニット
１６ ヘッド
３０ フレーム
３２ リニアガイド
３２１ レール
３２２ スライダ
３４ 駆動シャフト
３５ ノズル
４０ リニアモータ
４２ 固定子
４４ 可動子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を保持する複数のヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットを有し、このヘッドユニットにより部品を搬送する部品搬送装置において、
前記複数のヘッドが並列に配列された状態で前記ヘッドユニットに搭載され、
前記各ヘッドは、前記ヘッドユニットに対して上下方向に延設されるレールとこのレールに移動自在に装着されるスライダとを有するガイド手段と、
前記ガイド手段により前記ヘッドユニットに対して上下方向に移動可能に設けられる部品保持部材と、
コイル部及び永久磁石により構成される固定子と可動子とを有し、これら固定子と可動子との間に吸引力を発生させながら前記部品保持部材を上下方向に進退駆動するリニアモータと、
前記部品保持部材に対して上向きの付勢力を与えるリターンスプリングと、を含み、
前記コイル部及び永久磁石からなるリニアモータ本体部分、前記ガイド手段及びリターンスプリングがヘッド配列方向と直交する方向に沿って並ぶように配置されると共に、平面視で、前記リニアモータ本体部分、ガイド手段及びリターンスプリングが並ぶ軸線上の所定位置に前記部品保持部材が配設されている
ことを特徴とする部品搬送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の部品搬送装置において、
前記部品保持部材は、前記リニアモータ本体部分、ガイド手段及びリターンスプリングに対してこれらの下方に配置されていることを特徴とする部品搬送装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の部品搬送装置において、
前記並び方向における一端側から順に、前記リターンスプリング、リニアモータ本体部分及びガイド手段が並んでいることを特徴とする部品搬送装置。
【請求項４】
請求項３に記載の部品搬送装置において、
前記ヘッド配列方向と平行な方向に延びるヘッドユニット支持部材を有し、この支持部材の長手方向と直交する方向を前後方向としたときに、前記ヘッドユニットは、このヘッドユニット支持部材の前側に配置されると共にこのヘッドユニット支持部材に沿ってその長手方向に移動可能に支持されるものであり、前記リターンスプリング、リニアモータ本体部分及びガイド手段は、前記ヘッドユニットに対してその前側から順に並んでいることを特徴とする部品搬送装置。
【請求項５】
部品を保持する複数のヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットを有する部品搬送装置により、部品供給部から部品を取出して基板上に実装する部品実装装置において、
前記部品搬送装置として、請求項１乃至４の何れか一項に記載の部品搬送装置を有することを特徴とする部品実装装置。
【請求項６】
部品を保持する複数のヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットを有する部品搬送装置により、部品供給部から部品を取出して所定の部品検査部に移載して部品検査を行う部品検査装置において、
前記部品搬送装置として、請求項１乃至４の何れか一項に記載の部品搬送装置を有することを特徴とする部品検査装置。
【請求項１】
部品を保持する複数のヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットを有し、このヘッドユニットにより部品を搬送する部品搬送装置において、
前記複数のヘッドが並列に配列された状態で前記ヘッドユニットに搭載され、
前記各ヘッドは、前記ヘッドユニットに対して上下方向に延設されるレールとこのレールに移動自在に装着されるスライダとを有するガイド手段と、
前記ガイド手段により前記ヘッドユニットに対して上下方向に移動可能に設けられる部品保持部材と、
コイル部及び永久磁石により構成される固定子と可動子とを有し、これら固定子と可動子との間に吸引力を発生させながら前記部品保持部材を上下方向に進退駆動するリニアモータと、
前記部品保持部材に対して上向きの付勢力を与えるリターンスプリングと、を含み、
前記コイル部及び永久磁石からなるリニアモータ本体部分、前記ガイド手段及びリターンスプリングがヘッド配列方向と直交する方向に沿って並ぶように配置されると共に、平面視で、前記リニアモータ本体部分、ガイド手段及びリターンスプリングが並ぶ軸線上の所定位置に前記部品保持部材が配設されている
ことを特徴とする部品搬送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の部品搬送装置において、
前記部品保持部材は、前記リニアモータ本体部分、ガイド手段及びリターンスプリングに対してこれらの下方に配置されていることを特徴とする部品搬送装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の部品搬送装置において、
前記並び方向における一端側から順に、前記リターンスプリング、リニアモータ本体部分及びガイド手段が並んでいることを特徴とする部品搬送装置。
【請求項４】
請求項３に記載の部品搬送装置において、
前記ヘッド配列方向と平行な方向に延びるヘッドユニット支持部材を有し、この支持部材の長手方向と直交する方向を前後方向としたときに、前記ヘッドユニットは、このヘッドユニット支持部材の前側に配置されると共にこのヘッドユニット支持部材に沿ってその長手方向に移動可能に支持されるものであり、前記リターンスプリング、リニアモータ本体部分及びガイド手段は、前記ヘッドユニットに対してその前側から順に並んでいることを特徴とする部品搬送装置。
【請求項５】
部品を保持する複数のヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットを有する部品搬送装置により、部品供給部から部品を取出して基板上に実装する部品実装装置において、
前記部品搬送装置として、請求項１乃至４の何れか一項に記載の部品搬送装置を有することを特徴とする部品実装装置。
【請求項６】
部品を保持する複数のヘッドを備えた移動可能なヘッドユニットを有する部品搬送装置により、部品供給部から部品を取出して所定の部品検査部に移載して部品検査を行う部品検査装置において、
前記部品搬送装置として、請求項１乃至４の何れか一項に記載の部品搬送装置を有することを特徴とする部品検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１７０５２５（Ｐ２００９−１７０５２５Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４６４１（Ｐ２００８−４６４１）
【出願日】平成２０年１月１１日（２００８．１．１１）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１１日（２００８．１．１１）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【Ｆターム（参考）】
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