特許 5836700 基板用作業装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5836700

(24)【登録日】2015年11月13日

(45)【発行日】2015年12月24日

(54)【発明の名称】基板用作業装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20151203BHJP

【ＦＩ】

   H05K13/04 Z

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2011-180018(P2011-180018)

(22)【出願日】2011年8月20日

(65)【公開番号】特開2013-45777(P2013-45777A)

(43)【公開日】2013年3月4日

【審査請求日】2014年7月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】富士機械製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089082

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 脩

(72)【発明者】

【氏名】野村 壮志

(72)【発明者】

【氏名】石浦 直道

(72)【発明者】

【氏名】神藤 高広

【審査官】 遠藤 秀明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０８２７１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３２２５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３０７２８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ １３／００−１３／０８

Ｂ６０Ｌ ５／００

Ｂ６０Ｌ １３／０３−１３／１０

Ｈ０２Ｊ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヘッド駆動機構によって駆動された作業ヘッドが、位置決めされた基板に対して所定作業を行う基板用作業装置であって、
前記ヘッド駆動機構は、
移動方向に延在した軌道限定手段と、
前記軌道限定手段に沿って列設された複数の非接触給電用素子と、
前記複数の非接触給電用素子のそれぞれの通電および非通電を独立して切り替える複数の選択スイッチと、
前記作業ヘッドを保持するとともに、前記軌道限定手段に移動可能に装架された可動部と、
前記可動部を前記軌道限定手段に沿って移動させる駆動装置と、
前記可動部に設けられ前記複数の非接触給電用素子の一部に離隔対向して電力を受け取り、少なくとも前記作業ヘッドまたは前記駆動装置に給電する非接触受電用素子と、
前記可動部の前記軌道限定手段上の位置に基づいて前記非接触受電用素子が接近している一部の非接触給電用素子のみに通電するように前記複数の選択スイッチを制御する給電制御部とを有し、
前記給電制御部は、前記複数の非接触給電用素子のうち一の非接触給電用素子による前記非接触受電用素子への給電を開始したい位置に前記可動部が到達する以前に、当該一の非接触給電用素子に通電するように当該の選択スイッチを制御する基板用作業装置。

【請求項2】

請求項１において、前記給電制御部は、前記可動部の前記非接触受電用素子の現在位置と、前記非接触給電用素子の立ち上がり安定化時間が経過した後の前記非接触受電用素子の予想位置とに基づいて、制御する選択スイッチを決定する基板用作業装置。

【請求項3】

請求項１または２において、前記可動部は前記軌道限定手段上の現在位置を検出する位置検出部をもち、前記給電制御部は前記位置検出部から検出した現在位置の情報を受け取る基板用作業装置。

【請求項4】

ヘッド駆動機構によって駆動された作業ヘッドが、位置決めされた基板に対して所定作業を行う基板用作業装置であって、
前記ヘッド駆動機構は、
移動方向に延在した軌道限定手段と、
前記軌道限定手段に沿って列設された複数の非接触給電用素子と、
前記複数の非接触給電用素子のそれぞれの通電および非通電を独立して切り替える複数の選択スイッチと、
前記作業ヘッドを保持するとともに、前記軌道限定手段に移動可能に装架された可動部と、
前記可動部を前記軌道限定手段に沿って移動させる駆動装置と、
前記可動部に設けられ前記複数の非接触給電用素子の一部に離隔対向して電力を受け取り、少なくとも前記作業ヘッドまたは前記駆動装置に給電する非接触受電用素子と、
前記可動部の前記軌道限定手段上の位置に基づいて前記非接触受電用素子が接近している一部の非接触給電用素子のみに通電するように前記複数の選択スイッチを制御する給電制御部とを有し、
前記給電制御部は、前記可動部を前記軌道限定手段に沿って移動させる目標位置を示す位置指令値および前記目標位置に移動するときの速度を示す速度指令値の少なくとも一方を記憶して前記駆動装置に出力するとともに、前記位置指令値および前記速度指令値の少なくとも一方に基づいて前記可動部の前記軌道限定手段上の位置を推定する基板用作業装置。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか一項において、
前記駆動装置は、前記軌道限定手段に沿って列設された複数の固定子と、前記可動部に設けられて前記非接触受電用素子が受け取った電力の一部で駆動される可動子とを含んで構成されるリニアモータである基板用作業装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多数の部品が実装された基板を生産する所定作業を行う部品実装装置や基板検査装置などの基板用作業装置に関し、より詳細には、可動部に保持された作業ヘッドに非接触で給電する手段に関する。

【背景技術】

【0002】

多数の部品が実装された基板を生産する基板用作業装置として、はんだ印刷装置、部品実装装置、リフロー装置、基板検査装置などがあり、これらを基板搬送装置で連結して基板生産ラインを構築する場合が多い。このうち部品実装装置は、基板を搬入出する基板搬送装置と、部品を供給する部品供給装置と、部品を装着する装着ヘッドおよびヘッド駆動機構を有する部品移載装置とを備えるのが一般的である。ヘッド駆動機構は、水平面内で直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に装着ヘッドを駆動するために、例えば、各軸にサーボモータで駆動するボールねじ送り機構を有している。装着ヘッドは、負圧を利用して部品を吸着採取および装着する吸着ノズルを有し、さらに、吸着ノズルを垂直Ｚ軸方向に昇降駆動するＺ軸方向駆動機構や、Ｚ軸を中心として吸着ノズルを回転駆動するＲ軸回転駆動機構を有している。

【0003】

装着ヘッド上で負圧の発生および制御を行う各種電装品や、Ｚ軸およびＲ軸方向駆動機構の駆動モータなどに電力を供給するため、従来は固定側と可動部側の間を変形可能な給電用ケーブルで接続したり、移動しながらの給電が可能な摺動通電部を設けたりしていた。近年、可動部側の装着ヘッドに電力を供給する手段として、固定側の非接触給電用素子と可動部側の非接触受電用素子とを組み合わせた非接触給電技術が提案されている。非接触給電技術を採用することにより、従来技術で生じがちな給電用ケーブルの繰り返し変形による金属疲労や摺動通電部の摩耗などのおそれがなくなり、信頼性が向上する。また、非接触給電技術は基板検査装置においても有用であり、基板の上方を移動して部品実装外観を撮像する検査カメラに給電することができる。この種の非接触給電技術を基板用作業装置に組み込んだ例が、特許文献１および２に開示されている。

【0004】

特許文献１の電子部品実装装置は、電子部品供給装置と取付部の双方の対向面にコイルの電磁誘導を利用した非接触の電源供給部を備え、さらに双方に確認用信号の射出部および入射部を備えている。この構成で、確認用信号が伝達したか否かにより電子部品供給装置の取り付け不良を検出でき、非接触の電源供給を確実に行えるようになっている。特許文献１では、電子部品供給装置は取付部に対して着脱されるが位置関係は固定されており、従来必要とされていた給電用端子の接続作業および分離作業が不要になる。

【0005】

本願出願人が出願した特許文献２の電子部品供給装置は、電子部品供給カートリッジおよび移動体を含む部品供給ユニットを複数備え、移動体の各々に設けられた受電部と、共通の給電部とからなる無接触給電装置を含んでいる。さらに実施形態では、共通の給電部の具体的な構成として複数の移動体の全移動範囲に及ぶように配設する一次巻線を例示している。この構成により、一次巻線から移動する各部品供給ユニットに非接触で電力を供給できるようになっている。

【0006】

また、特許文献３には、移動体が軌道に沿って敷設された給電線から電力を受けて該軌道を走行するように構成された搬送装置が開示され、さらに、移動体に給電トランスが搭載された態様が開示されている。給電線は、移動体の全移動範囲に及ぶように敷設されており、給電トランスに非接触で電力を供給できるようになっている。

【0007】

特許文献２および３に例示される一次巻線や給電線などの単一の給電用素子は、移動体側の受電用素子と磁界結合して非接触給電を可能としている。しかしながら、給電用素子が移動体の全移動範囲に及ぶ長大なものとなるため、多くの漏洩磁束が生じて給電効率が大きく低下する。給電効率低下の問題点は、給電用素子および受電用素子がそれぞれ電極から成って電界結合する方式の非接触給電でも同様に生じる。

【0008】

そこで、多数の小形の給電用素子を固定側の移動経路に沿って列設し、移動体が接近している一部の給電用素子のみに通電する技術が提案されている。この技術では、移動体の位置を検出することが必要になり、例えば、各給電用素子の間にそれぞれ近接センサを配置する。さらに、位置情報に基づいて多数の給電用素子の通電を独立して制御することが必要になり、例えば、各給電用素子にそれぞれ選択スイッチを設けて制御部からオンオフ制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１０−２８３２５７号公報

【特許文献2】特開平９−２５２１９３号公報

【特許文献3】特開２００４−２１７４０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

ところで、特許文献２および３に例示される単一の長大な給電用素子を用いた非接触給電では、前述したように給電効率が大きく低下する。一方、多数の小形の給電用素子を用いた非接触給電では、多数の位置検出手段が必要になってその分のコストが増加する。また、固定側に多数の位置検出手段を配置するスペースが必要となるため、小形化および軽量化の妨げになっている。さらには、給電用素子は通電開始の直後に給電機能が安定しないので、移動体の接近に対して給電用素子への通電開始が遅れると給電機能が不安定に陥るおそれがある。したがって、給電用素子に或る程度の立ち上がり安定化時間を確保することが好ましい。

【0011】

本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、コスト低廉で装置の小形化および軽量化に寄与でき、従来と比較して高い給電効率を確保しつつ安定した給電機能を有する非接触給電部を備えた基板用作業装置を提供することを解決すべき課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決する請求項１に係る基板用作業装置の発明は、ヘッド駆動機構によって駆動された作業ヘッドが、位置決めされた基板に対して所定作業を行う基板用作業装置であって、前記ヘッド駆動機構は、移動方向に延在した軌道限定手段と、前記軌道限定手段に沿って列設された複数の非接触給電用素子と、前記複数の非接触給電用素子のそれぞれの通電および非通電を独立して切り替える複数の選択スイッチと、前記作業ヘッドを保持するとともに、前記軌道限定手段に移動可能に装架された可動部と、前記可動部を前記軌道限定手段に沿って移動させる駆動装置と、前記可動部に設けられ前記複数の非接触給電用素子の一部に離隔対向して電力を受け取り、少なくとも前記作業ヘッドまたは前記駆動装置に給電する非接触受電用素子と、前記可動部の前記軌道限定手段上の位置に基づいて前記非接触受電用素子が接近している一部の非接触給電用素子のみに通電するように前記複数の選択スイッチを制御する給電制御部とを有し、前記給電制御部は、前記複数の非接触給電用素子のうち一の非接触給電用素子による前記非接触受電用素子への給電を開始したい位置に前記可動部が到達する以前に、当該一の非接触給電用素子に通電するように当該の選択スイッチを制御する。

【0013】

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記給電制御部は、前記可動部の前記非接触受電用素子の現在位置と、前記非接触給電用素子の立ち上がり安定化時間が経過した後の前記非接触受電用素子の予想位置とに基づいて、制御する選択スイッチを決定する。

【0014】

請求項３に係る発明は、請求項１または２において、前記可動部は前記軌道限定手段上の現在位置を検出する位置検出部をもち、前記給電制御部は前記位置検出部から検出した現在位置の情報を受け取る。

【0015】

請求項４に係る発明は、ヘッド駆動機構によって駆動された作業ヘッドが、位置決めされた基板に対して所定作業を行う基板用作業装置であって、前記ヘッド駆動機構は、移動方向に延在した軌道限定手段と、前記軌道限定手段に沿って列設された複数の非接触給電用素子と、前記複数の非接触給電用素子のそれぞれの通電および非通電を独立して切り替える複数の選択スイッチと、前記作業ヘッドを保持するとともに、前記軌道限定手段に移動可能に装架された可動部と、前記可動部を前記軌道限定手段に沿って移動させる駆動装置と、前記可動部に設けられ前記複数の非接触給電用素子の一部に離隔対向して電力を受け取り、少なくとも前記作業ヘッドまたは前記駆動装置に給電する非接触受電用素子と、前記可動部の前記軌道限定手段上の位置に基づいて前記非接触受電用素子が接近している一部の非接触給電用素子のみに通電するように前記複数の選択スイッチを制御する給電制御部とを有し、前記給電制御部は、前記可動部を前記軌道限定手段に沿って移動させる目標位置を示す位置指令値および前記目標位置に移動するときの速度を示す速度指令値の少なくとも一方を記憶して前記駆動装置に出力するとともに、前記位置指令値および前記速度指令値の少なくとも一方に基づいて前記可動部の前記軌道限定手段上の位置を推定する。

【0016】

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記駆動装置は、前記軌道限定手段に沿って列設された複数の固定子と、前記可動部に設けられて前記非接触受電用素子が受け取った電力の一部で駆動される可動子とを含んで構成されるリニアモータである。

【発明の効果】

【0017】

請求項１に係る基板用作業装置の発明では、軌道限定手段に沿って列設された複数の非接触給電用素子の一部のみに通電して、可動部の非接触受電用素子に給電できる。このため、非接触給電用素子の残りの多数を非通電とすることができ、特許文献２および３に例示される単一の長大な給電用素子を用いた構成と比較して高い給電効率を確保できる。
さらに、一の非接触給電用素子による非接触受電用素子への給電を開始したい位置に可動部が到達する以前に、当該一の非接触給電用素子に通電する。これにより、一の非接触給電用素子は給電を開始する以前から通電されて立ち上がり安定化時間を確保でき、給電機能が安定する。

【0018】

請求項２に係る発明では、現在位置から予想位置までの範囲にある非接触給電用素子のみが通電される。したがって、予想位置付近の非接触給電用素子は、給電を開始する以前から通電されて立ち上がり安定化時間を確保でき、給電機能が安定する。

【0019】

請求項３に係る発明では、可動部は軌道限定手段上の現在位置を検出する位置検出部をもち、給電制御部は位置検出部から検出した現在位置の情報を受け取る。したがって、近接センサなどの多数の位置検出手段が不要になってその分のコストを低減できる。また、従来の近接センサと異なり固定側に大きな配置スペースは不要なため、基板用作業装置の小形化および軽量化の妨げにならない。

【0020】

請求項４に係る発明では、請求項１と同様に非接触給電用素子の多数を非通電とすることができ、高い給電効率を確保できる。加えて、給電制御部は、駆動装置を制御する駆動制御部を兼ね、駆動装置に出力する位置指令値および速度指令値の少なくとも一方に基づいて可動部の軌道限定手段上の位置を推定する。したがって、近接センサなどの多数の位置検出手段が不要になってその分のコストを低減できる。また、位置検出手段を不要としたので、基板用作業装置の小形化および軽量化に寄与できる。

【0021】

請求項５に係る発明では、駆動装置は、軌道限定手段に沿って列設された複数の固定子と、可動部に設けられて非接触受電用素子が受け取った電力の一部で駆動される可動子とを含んで構成されるリニアモータとされている。つまり、作業ヘッドへの給電に加えてリニアモータへの給電をも、同じ非接触給電用素子および非接触受電用素子で兼用して行うことができる。また、リニアモータの駆動制御に関する情報から可動部の位置を推定して、位置検出手段を無くすことができる。これらにより、部品点数を削減して基板用作業装置のコスト低減や小形化および軽量化に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】第１実施形態の部品実装装置（基板用作業装置）の全体構成を示す斜視図である。

【図2】Ｘ−Ｙ軸ヘッド駆動機構を詳細に説明する斜視図である。

【図3】第１実施形態の部品実装装置のＹ軸方向駆動機能および非接触給電機能を説明する図である。

【図4】サーボコントローラ（給電制御部）のスイッチ選択演算部が行う非接触給電制御の処理フローを説明するフローチャートの図である。

【図5】第２実施形態でスイッチ選択演算部が行う非接触給電制御の処理フローを説明するフローチャートの図である。

【図6】従来構成の部品実装装置の非接触給電機能を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の基板用作業装置に相当する第１実施形態の部品実装装置１について、図１〜図４を参考にして説明する。図１は、第１実施形態の部品実装装置１の全体構成を示す斜視図である。図示されるように、部品実装装置１は同じ装置が２セット隣接配置されて構成されており、以降では１セット分について説明する。部品実装装置１は、基板搬送装置１２、部品供給装置１３、部品移載装置１４、部品カメラ１５、および制御コンピュータ１６などが基台１１に組み付けられて構成されている。図１の右上のＸＹＺ座標軸に示されるように、部品実装機１の水平幅方向（図１の紙面左上から右下に向かう方向）をＸ軸方向、部品実装機１の水平長手方向（図１の紙面右上から左下に向かう方向）をＹ軸方向、鉛直高さ方向をＺ軸方向とする。

【0024】

基板搬送装置１２は、部品実装機１の長手方向の中間辺りに設けられている。基板搬送装置１２は、第１搬送装置１２１および第２搬送装置１２５が並設された、いわゆるダブルコンベアタイプの装置であり、２枚の基板Ｋを並行操作してＸ軸方向に搬入し位置決めし搬出する。第１搬送装置１２１は、基台１１上にＸ軸方向に平行に並設された一対のガイドレール１２２、１２３、およびガイドレール１２２、１２３にそれぞれ案内され基板Ｋを載置して搬送する一対のコンベアベルト（図示省略）などにより構成されている。また、第１搬送装置１２１には、部品実装位置まで搬送された基板Ｋを基台１１側から押し上げて位置決めするクランプ装置（図示省略）が設けられている。第２搬送装置１２５も、第１搬送装置１２１と同様に構成されている。

【0025】

部品供給装置１３は、フィーダ方式の装置であり、部品実装機１の長手方向の前部（図１の左前側）に設けられている。部品供給装置１３は、基台１１上に複数のカセット式フィーダ１３１が並設されて構成されている。各カセット式フィーダ１３１は、基台１１に離脱可能に取り付けられた本体１３２と、本体１３２の後部（部品実装装置１の前側）に回転可能かつ着脱可能に装着された供給リール１３３と、本体１３２の先端（部品実装装置１の中央寄り）に設けられた部品供給部１３４とを備えている。供給リール１３３は部品を供給する媒体であり、所定個数の部品を一定の間隔で保持したキャリアテープ（図示省略）が巻回されている。このキャリアテープの先端が部品供給部１３４まで引き出され、キャリアテープごとに異なる部品が供給される。

【0026】

部品移載装置１４は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動可能ないわゆるＸＹロボットタイプの装置であり、部品実装機１の長手方向の後部（図１の右奥側）から前部の部品供給装置１３の上方にかけて配設されている。部品移載装置１４は、Ｘ−Ｙ軸ヘッド駆動機構２（図１では大部分が隠れている）、装着ヘッド１７などにより構成されている。Ｘ−Ｙ軸ヘッド駆動機構２は、装着ヘッド１７をＸ軸方向およびＹ軸方向に駆動する。

【0027】

装着ヘッド１７は、Ｘ−Ｙ軸ヘッド駆動機構２によって駆動される本発明の作業ヘッドに相当し、負圧を利用して部品を吸着採取および装着する吸着ノズル１８を有している。装着ヘッド１７は、さらに、吸着ノズル１８を垂直Ｚ軸方向に昇降駆動するＺ軸方向駆動機構、およびＺ軸を中心として吸着ノズル１８を回転駆動するＲ軸回転駆動機構を有している。装着ヘッド１７は、負圧の発生および制御を行う各種電装品を有し、またＺ軸方向駆動機構およびＲ軸回転駆動機構にそれぞれ駆動モータを有している。また、装着ヘッド１７は、位置決めされた基板Ｋを撮像する基板カメラ（図示省略）を有している。各種電装品、駆動モータ、および基板カメラは直流電力で駆動されるようになっている。

【0028】

部品カメラ１５は、部品移載装置１４の吸着ノズル１８の部品吸着状態および部品の良否を判定する装置であり、部品供給装置１３の部品供給部１３４付近の基台１１上に配設されている。制御コンピュータ１６は、上部のカバー１９の前側上部に配設されている。制御コンピュータ１６は、基板搬送装置１２、部品供給装置１３、部品移載装置１４、および部品カメラ１５と情報伝送線によって連携されており、適宜情報を交換しつつ指令を発する。

【0029】

図２は、Ｘ−Ｙ軸ヘッド駆動機構２を詳細に説明する斜視図であり、図１のカバー１９を取り外して略９０°異なる方向から見た図である。Ｘ−Ｙ軸ヘッド駆動機構２のうちＹ軸方向の駆動機構が本発明のヘッド駆動機構に相当し、Ｘ軸方向の駆動機構には任意の方式の駆動機構を用いることができる。Ｘ−Ｙ軸ヘッド駆動機構２は、Ｙ軸ガイドレール３、可動部４、リニアモータ５、複数の非接触給電用素子６、図２では隠れており図３で付番された非接触受電用素子７、複数の選択スイッチ８１〜８３、およびサーボコントローラ９などにより構成されている。

【0030】

Ｙ軸ガイドレール３は本発明の軌道限定手段に相当し、基台１１の後方側上部から水平前方に向かって張設されている。Ｙ軸ガイドレール３は、移動方向となるＹ軸方向に延在しており、基板搬送装置１２の上方を通り部品供給装置１３の上方にまで配置されている。Ｙ軸ガイドレール３は、２つの側面部３１、３２と底部３３とが一体に形成されて、断面形状は上方に開くコ字形状となっている。図２で、一方の側面部３１は中間よりも後ろ側が省略されている。他方の側面部３２の側方に平行して、補助レール３４が配設されている。

【0031】

可動部４は、Ｙ軸ガイドレール３および補助レール３４の上側に、Ｙ軸方向の移動可能に装架されている。可動部４は底部から下方に突出する係合部４８を有し、係合部４８はＹ軸ガイドレール３の２つの側面部３１、３２の間に係入している。これにより、可動部４はＹ軸ガイドレール３から滑落せずに、Ｙ軸方向に案内されるようになっている。また、可動部４には、Ｙ軸ガイドレール３上の位置を検出するエンコーダ部４９（図３参照）が設けられている。エンコーダ部４９は本発明の位置検出部に相当し、Ｙ軸ガイドレール３上に配設されたリニアスケール（図示省略）を参照してＹ軸方向の位置（Ｙ座標値）を検出し、エンコーダ位置情報Ｙｅを出力するようになっている。

【0032】

また、可動部４は、Ｘ軸ガイドレール４１を介して装着ヘッド１７を保持している。Ｘ軸ガイドレール４１は、可動部４に組み付けられて一体的にＹ軸方向に移動する部材であり、Ｘ軸方向（図２では右方向）に延在している。Ｘ軸ガイドレール４１の上部および下部には、上下一組のヘッド移動レール４２、４３がＸ軸方向に平行に張設されている。上側のヘッド移動レール４２に隣接しかつ平行して給電レール４４が張設されている。さらに、Ｘ軸ガイドレール４１上には、その両端部で回転自在に軸承されたボールねじ４５と、ボールねじ４５の一方の端部を回転駆動するＸ軸サーボモータ４６とが設けられている。

【0033】

一方、装着ヘッド１７は、Ｘ軸方向の移動可能に移動レール４２、４３にそれぞれ係合する係合部１７１、１７２を有している。また、装着ヘッド１７には、ボールねじ４５に螺合するナット（図２では隠れている）が設けられている。ナットと、Ｘ軸ガイドレール４１側のボールねじ４５およびＸ軸サーボモータ４６とによりボールねじ送り機構が構成され、装着ヘッド１７がＸ軸方向に駆動されるようになっている。さらに、装着ヘッド１７は、給電レール４４に摺動して直流電力を受け取る摺動受電端子１７３を有している。なお、図２では、吸着ノズル１８は一時的に取り外されている。

【0034】

リニアモータ５は、本発明の駆動装置に相当し、固定側のＹ軸ガイドレール３に列設された複数の固定子５１と、可動部４に設けられて非接触受電用素子７が受け取った電力の一部で駆動される可動子５２とを含んで構成されている。固定子５１は、Ｙ軸ガイドレール３の２つの側面部３１、３２の向かい合う内側にそれぞれ、Ｎ極とＳ極とが交互に列設された永久磁石である。図２には１個の固定子５１だけが例示されており、実際には多数の固定子５１が等間隔で列設されている。

【0035】

一方、可動部４の底部の係合部４８の側面には、９対の可動子５２が固定子５１と対向するように列設されている。可動子５２は、電力により励磁されて磁界を発生する励磁コイルである。可動子５２が作る磁界は位置及び時間に依存して変化し、固定子が作る定常的な磁界との作用で、可動部４を移動させる推進力が発生する。固定子５１の大きさ、磁界強度や配設ピッチ、可動子５２の数量や電気的性能などは、リニアモータ５に要求される推進力に応じて適宜設計することができる。なお、可動部４に永久磁石を設け固定側に励磁コイルを列設する場合と比較して、本実施形態は、永久磁石よりも複雑な励磁コイルの数量を限定できるメリットや大きな推進力を得やすいメリットなどがある。

【0036】

複数の非接触給電用素子６は、Ｙ軸ガイドレール３の底部３３の上面に、Ｙ軸方向に沿って列設されている。一方、非接触受電用素子７（図３参照）は、可動部４の係合部４８の底面に下向きに設けられており、いずれかの非接触給電用素子６に離間対向するようになっている。非接触受電用素子７の数量や大きさは、特に限定されない。非接触給電用素子６と非接触受電用素子７とで非接触給電部が構成され、固定側から可動部４に給電できるようになっている。非接触給電部の結合方法は、磁界結合および電界結合のどちらでもよい。非接触給電用素子６および非接触受電用素子７は、磁界結合の場合にはそれぞれコイルとし、電界結合の場合にはそれぞれ電極とする。複数の非接触給電用素子６は、図２では省略されている給電切替器８９内の複数の選択スイッチ８１〜８３（図３参照）により、それぞれの通電および非通電を独立して切り替えられるように構成されている。

【0037】

図３は、第１実施形態の部品実装装置１のＹ軸方向駆動機能および非接触給電機能を説明する図である。図３には、Ｙ軸方向に列設されている複数の非接触給電用素子６のうちの一部の３個６１、６２、６３が例示され、電力の流れが実線の矢印で示され、情報および制御の流れが破線の矢印で示されている。

【0038】

まず、構成の詳細について説明する。図３に示されるように、給電切替器８９内には交流電源８８と複数の選択スイッチ８１、８２、８３が設けられている。交流電源８８は、非接触給電用素子６１、６２、６３から非接触受電用素子７への給電効率が良好となる所定周波数の交流電圧を出力する。選択スイッチ８１、８２、８３は、非接触給電用素子６１、６２、６３と同数設けられており、交流電源８８と各非接触給電用素子６１、６２、６３との間を独立してオンオフ制御するように接続されている。

【0039】

一方、可動部４には、ＡＣ−ＤＣ変換器４Ａが設けられ、その入力側に非接触受電用素子７が接続されている。ＡＣ−ＤＣ変換器４Ａは、非接触受電用素子７が受け取った交流電力を直流電力に変換する機能を有している。ＡＣ−ＤＣ変換器４Ａから出力される直流電力は、図示されるように４系統に分岐されて給電される。第１の系統で、直流電力は給電レール４４を介して装着ヘッド１７に給電され、装着ヘッド１７上の各種電装品、駆動モータ、および基板カメラが駆動される。第２の系統で、直流電力は可動部４上に配設された各種制御基板４Ｂに給電され、装着ヘッド１７のＸ軸方向の位置の検出および演算や、Ｘ軸サーボモータ４６の駆動などが行われる。

【0040】

第３の系統で、直流電力はリニア制御器４Ｄおよび電力増幅器４Ｅからなるリニア制御部４Ｃに給電される。リニア制御器４Ｄは、エンコーダ部４９からエンコーダ位置情報Ｙｅを受け取るとともに、サーボコントローラ９から速度指令値Ｖｒおよび位置指令値Ｙｒの少なくとも一方を受け取る。そして、リニア制御器４Ｄは、指令を満たすような制御信号を作成して電力増幅器４Ｅに送出する。制御信号に基づいて、電力増幅器４Ｅは、直流電力を可動子５２（励磁コイル）に供給する形態の電力に変換し、可動子５２に出力する。第４の系統で、直流電力はエンコーダ部４９に給電される。エンコーダ部４９は、エンコーダ位置情報Ｙｅをリニア制御器４Ｄおよびサーボコントローラ９に送出する。

【0041】

サーボコントローラ９は、本発明の給電制御部に相当し、マイコンを内蔵してソフトウェアで動作する電子制御装置により構成されている。サーボコントローラ９は、非接触給電制御機能を有し、可動部４のＹ軸ガイドレール３上の位置に基づいて非接触受電用素子７が接近している一部の非接触給電用素子のみに通電するように複数の選択スイッチ８１〜８３を制御する。また、サーボコントローラ９は、Ｙ軸方向の駆動制御部を兼ねており、リニアモータ５を制御して可動部４を駆動する。

【0042】

次に、サーボコントローラ９のＹ軸方向駆動制御機能について詳述する。サーボコントローラ９は、受け取ったエンコーダ位置情報Ｙｅと制御コンピュータ１６からの指令に基づいて、可動部４の移動速度または目標位置の少なくとも一方を演算する。そして、サーボコントローラ９は、速度指令値Ｖｒおよび位置指令値Ｙｒの少なくとも一方をリニア制御器４Ｄに指令する。

【0043】

ここで、エンコーダ位置情報Ｙｅ、速度指令値Ｖｒおよび位置指令値Ｙｒは、可動部４と固定側の間で受け渡す情報であり、本第１実施形態では図略の無線光通信機により遠隔伝送する。情報伝送手段はこれに限定されず、無線電波通信を用いてもよく、有線通信を用いてもよい。

【0044】

次に、サーボコントローラ９の非接触給電制御機能について詳述する。サーボコントローラ９は、スイッチ選択演算部９１を内蔵している。図４は、サーボコントローラ９のスイッチ選択演算部９１が行う非接触給電制御の処理フローを説明するフローチャートの図である。スイッチ選択演算部９１は、ステップＳ１で、予めメモリ内にデータとして保持している各非接触給電用素子６ｉの位置（Ｙ座標値）Ｙｉ（ｉ＝１〜ｎ）を読み込む。ここで、添字ｉは列設されている非接触給電用素子６ｉの順番を示す番号であり、ｎは総素子数を示している。次にステップＳ２で、エンコーダ位置情報Ｙｅを取得し、これに基づいて可動部４の非接触受電用素子７の現在位置Ｙｎｏｗを求める。エンコーダ位置情報Ｙｅは、元々は駆動制御用の情報であるが、非接触受電用素子７の現在位置Ｙｎｏｗを正確に示すものであれば、両者は等しくなる（Ｙｎｏｗ＝Ｙｅ）。また、正確に示していなくとも、エンコーダ位置情報Ｙｅに所定の補正を施すことで、非接触受電用素子７の現在位置Ｙｎｏｗを正確に求めることができる。

【0045】

次にステップＳ３で、現在位置Ｙｎｏｗと各非接触給電用素子６ｉの位置Ｙｉとの隔たりを所定距離Ｄと比較し、所定距離Ｄ以下となっている非接触給電用素子６ｉの番号ｉを求める。所定距離Ｄは、非接触給電用素子６ｉおよび非接触受電用素子７の大きさなどから適宜設定できる。例えば、隣接する非接触給電用素子６ｉの中心間距離Ｄ０として所定距離Ｄ＝（Ｄ０／２）とすると、概ね常時１つの非接触給電用素子６ｉを求めることができる。また、所定距離Ｄ＝Ｄ０とすれば、概ね常時２つの非接触給電用素子６ｉを求めることができる。さらには、所定距離Ｄを設定せずに、非接触受電用素子７に最も近い唯一の非接触給電用素子６ｉを求めるようにしてもよい。

【0046】

次にステップＳ４で、条件を満たすｉ番目に対応する選択スイッチ８ｉをオン制御する。また、その他の選択スイッチでオン状態になっているものがあればオフ制御する。これにより給電制御の１サイクルが終了し、ステップＳ２に戻って、新しい現在位置Ｙｎｏｗに基づいて繰り返し制御する。

【0047】

この非接触給電制御により、図３の例では１つの選択スイッチ８２のみがオン状態とされて対応する非接触給電用素子６２に交流電流が通電され、他の選択スイッチ８１、８３はオフ状態とされている。そして、非接触給電用素子６２にちょうど可動部４の非接触受電用素子７が離間対向し、図中の白抜き矢印Ｓで示されるように非接触給電が行われて、可動部４に給電できる。

【0048】

次に、第１実施形態の部品実装装置１の効果について、従来構成と比較して説明する。図６は、従来構成の部品実装装置の非接触給電機能を説明する図である。図示されるように、従来構成では、Ｙ軸ガイドレール３０上の複数の非接触給電用素子６０の間にそれぞれ近接センサ６Ｘ（便宜的に斜線を付して表示）を配置して可動部４０の接近を検出し、検出信号をスイッチ選択演算部９２に送出する。スイッチ選択演算部９２は、検出信号に基づいて複数の選択スイッチ８０をオンオフ制御する。なお、可動部４０をＹ軸方向に駆動する駆動装置は、非接触給電部とは別個に独立して設けられている。

【0049】

これに対し、第１実施形態の部品実装装置１は、可動部４にエンコーダ部４９をもち、給電制御部（サーボコントローラ９）はエンコーダ部４９からエンコーダ位置情報Ｙｅを受け取る。したがって、多数の近接センサ６Ｘが不要になってその分のコストを低減できる。また、Ｙ軸ガイドレール３０に配置する位置検出用のリニアスケールは簡易であり、従来の近接センサ６Ｘと異なり大きな配置スペースは不要でかつ軽量である。さらに、装着ヘッド１７への給電に加えてリニアモータ５の可動子５２への給電をも、同じ非接触給電用素子６１〜６３および非接触受電用素子７で兼用して行うことができる。また、リニアモータ５の駆動制御に関するエンコーダ位置情報Ｙｅから可動部４の位置を推定して、従来の近接センサ６Ｘを無くすことができる。これらにより、部品点数を削減して基板用作業装置１のコスト低減や小形化および軽量化に寄与できる。

【0050】

また、複数の非接触給電用素子６１〜６３の一部のみに通電して、残りの多数を非通電とすることができ、特許文献２および３に例示される単一の長大な給電用素子を用いた構成と比較して高い給電効率を確保できる。

【0051】

次に、非接触給電用素子の立ち上がり安定化時間を確保した第２実施形態について、第１実施形態と異なる点を主に説明する。第２実施形態で、部品実装装置１の構成は図１〜図３に示された第１実施形態と同一であり、スイッチ選択演算部９１の非接触給電制御に関する処理フローが異なる。第２実施形態では、一の非接触給電用素子による非接触受電用素子７への給電を開始したい位置に可動部４が到達する以前に、当該一の非接触給電用素子に通電するように当該の選択スイッチをオン制御する。つまり、非接触給電用素子の通電を、給電開始よりも立ち上がり安定化時間Ｔ１だけ先行して開始する。図５は、第２実施形態でスイッチ選択演算部９１が行う非接触給電制御の処理フローを説明するフローチャートの図である。

【0052】

スイッチ選択演算部９１は、ステップＳ１１で、予めメモリ内にデータとして保持している各非接触給電用素子６ｉの位置（Ｙ座標値）Ｙｉ（ｉ＝１〜ｎ）を読み込む。次にステップＳ１２で、エンコーダ位置情報Ｙｅを取得し、これに基づいて可動部４の非接触受電用素子７の現在位置Ｙｎｏｗを求める。さらにステップＳ１３で、可動部４の非接触受電用素子７の予想位置Ｙｎｅｘｔ、すなわち非接触給電用素子６１〜６３の立ち上がり安定化時間Ｔ１が経過した後の可動部４の予想位置Ｙｎｅｘｔを推定する。例えば、リニアモータ５の駆動制御で速度指令値Ｖｒが用いられる場合、予想位置Ｙｎｅｘｔは次式で求めることができる。
予想位置Ｙｎｅｘｔ＝Ｙｎｏｗ＋Ｖｒ×Ｔ１

【0053】

次にステップＳ１４で、現在位置Ｙｎｏｗと各非接触給電用素子６ｉの位置Ｙｉとの隔たりを所定距離Ｄと比較し、所定距離Ｄ以下となっている非接触給電用素子６ｉの番号ｉを求める。さらに、予想位置Ｙｎｅｘｔと各非接触給電用素子６ｉの位置Ｙｉとの隔たりを所定距離Ｅと比較し、所定距離Ｅ以下となっている非接触給電用素子６ｉの番号ｉを求める。所定距離Ｅは、立ち上がり安定化時間Ｔ１のばらつきに対するマージンなどを考慮して適宜設定できる。２つの条件で求めた番号ｉは一致しなくともよい。

【0054】

次にステップＳ１５で、条件を満たす番号ｉの最小値から最大値までの範囲に対応する選択スイッチ８ｉをオン制御する。また、その他の選択スイッチでオン状態になっているものがあればオフ制御する。オン制御される選択スイッチ８ｉの個数は、可動部４の移動速度に関係して増加し得る。例えば、可動部４が概ね停止しているときには、現在位置Ｙｎｏｗに近い非接触給電用素子６ｉに通電する１個の選択スイッチ８ｉがオン制御される。可動部４の移動速度が一定速度以上になると、現在位置Ｙｎｏｗの非接触給電用素子６ｉに加えて進行方向側の非接触給電用素子６（ｉ＋１）にも通電するように、２個の選択スイッチ８ｉ、８（ｉ＋１）がオン制御される。さらに、非接触給電用素子６ｉの立ち上がり安定化時間Ｔ１と可動部４の最大移動速度との関係によっては、３個以上の選択スイッチがオン制御されてもよい。ステップＳ１５により給電制御の１サイクルが終了し、ステップＳ１２に戻って、新しい現在位置Ｙｎｏｗおよび新しい予想位置Ｙｎｅｘｔに基づいて繰り返し制御する。

【0055】

この非接触給電制御により、端的に言えば、現在位置Ｙｎｏｗから予想位置Ｙｎｅｘｔまでの範囲にある非接触給電用素子６ｉのみが通電される。したがって、予想位置Ｙｎｅｘｔ付近の非接触給電用素子は、給電を開始する以前から通電されて立ち上がり安定化時間Ｔ１を確保でき、給電機能が安定する。

【0056】

なお、第１および第２実施形態のリニアモータ５やエンコーダ部４９は必須ではなく、他に置き換えることができる。例えば、可動部４を駆動する駆動装置として、ボールねじ送り機構を用いることができる。具体的には、Ｙ軸ガイドレール３に沿って回転可能にボールねじを配置し、ボールねじの一端をＹ軸サーボモータで回転駆動し、可動部４にはボールねじに噛合するナットを固設する。このとき、サーボコントローラ９は、位置指令値および速度指令値の代替として回転量指令値および回転速度指令値をＹ軸サーボモータに出力する。したがって、スイッチ選択演算部９１は、回転量指令値および回転速度指令値の少なくとも一方に基づいて可動部４のガイドレール３上の位置を推定することができ、エンコーダ部４９は必要でなくなる。

【0057】

また、第１および第２実施形態でＹ軸方向に本発明を実施しＸ軸方向に従来技術を用いた理由は、Ｙ軸方向の移動量、移動速度、および加速度が大きく、非接触給電の効果が顕著になることに拠っている。したがって、Ｘ軸方向にも本発明を実施し、二重の非接触給電部を経由して装着ヘッド１７に給電することも可能である。

【0058】

さらにまた、本発明は、部品実装装置１以外の基板用作業装置、例えば基板検査装置などで実施することもできる。本発明は、その他にも様々な応用や変形が可能である。

【符号の説明】

【0059】

１：部品実装装置（基板用作業装置）
１１：基台 １２：基板搬送装置 １３：部品供給装置
１４：部品移載装置 １５：部品カメラ １６：制御コンピュータ
１７：装着ヘッド（作業ヘッド） １８：吸着ノズル １９：カバー
２：Ｘ−Ｙ軸ヘッド駆動機構
３：Ｙ軸ガイドレール（軌道限定手段）
３１、３２：側面部 ３３：底部 ３４：補助レール
４、４０：可動部
４１：Ｘ軸ガイドレール ４２、４３：ヘッド移動レール
４４：給電レール ４５：ボールねじ ４６：Ｘ軸サーボモータ
４８：係合部 ４９：エンコーダ部（位置検出部）
４Ａ：ＡＣ−ＤＣ変換器 ４Ｂ：各種制御基板 ４Ｃ：リニア制御部
４Ｄ：リニア制御器 ４Ｅ：電力増幅器４Ｅ
５：リニアモータ ５１：固定子（永久磁石） ５２：可動子（励磁コイル）
６、６０、６１〜６３：非接触給電用素子 ６Ｘ：近接センサ
７：非接触受電用素子
８１〜８３：選択スイッチ ８８：交流電源 ８９：給電切替器
９：サーボコントローラ（給電制御部） ９１、９２スイッチ選択演算部
Ｙｅ：エンコーダ位置情報 Ｖｒ：速度指令値 Ｙｒ：位置指令値
Ｙｎｏｗ：可動部の現在位置 Ｙｎｅｘｔ：可動部の予想位置
Ｙｉ：非接触給電用素子の位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】