送りねじ駆動装置及びこれを用いる部品実装機
【課題】 送りねじの熱膨張による影響を回避すると共に、駆動装置の静音化を可能とする送りねじ駆動装置を提供する。
【解決手段】 本発明の送りねじ駆動装置は、送りねじと、送りねじの両端部にそれぞれ設けられた一対の歯車機構と、一対の歯車機構を介して送りねじをそれぞれ駆動する一対のモータと、送りねじの両端部をそれぞれ支持する一対の支持部と、を備え、一対の支持部の一方は、送りねじを軸線方向に移動不能に支持する固定支持部であり、一対の支持部の他方は、送りねじを軸線方向に移動可能に支持する可動支持部であり、固定支持部側に設けられた歯車機構は、送りねじの固定支持部側端部および固定支持部側モータの出力軸にそれぞれ固定されたはすば歯車を備え、可動支持部側に設けられた歯車機構は、送りねじの可動支持部側端部および可動支持部側モータの出力軸にそれぞれ固定された平歯車を備える。
【解決手段】 本発明の送りねじ駆動装置は、送りねじと、送りねじの両端部にそれぞれ設けられた一対の歯車機構と、一対の歯車機構を介して送りねじをそれぞれ駆動する一対のモータと、送りねじの両端部をそれぞれ支持する一対の支持部と、を備え、一対の支持部の一方は、送りねじを軸線方向に移動不能に支持する固定支持部であり、一対の支持部の他方は、送りねじを軸線方向に移動可能に支持する可動支持部であり、固定支持部側に設けられた歯車機構は、送りねじの固定支持部側端部および固定支持部側モータの出力軸にそれぞれ固定されたはすば歯車を備え、可動支持部側に設けられた歯車機構は、送りねじの可動支持部側端部および可動支持部側モータの出力軸にそれぞれ固定された平歯車を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータによって駆動される送りねじ駆動装置及びこれを用いる部品実装機に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータによって駆動される送りねじ駆動装置の一例として、例えば、特許文献１に挙げられる発明が知られている。特許文献１に記載の発明は、ボールねじの両端部にそれぞれ連結された一対のモータを駆動することにより、被駆動部を直線方向に移動させることができる。特許文献１に記載の発明では、一対のモータによってボールねじを駆動することにより、１個のモータによってボールねじを駆動する場合と比べて、モータ１個当りの出力を小さくして、モータの小型化を図っている。また、特許文献１に記載の発明では、一対のモータによってボールねじを駆動することにより共振周波数を高くして、振動騒音の低減を狙っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−０６９７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、ボールねじの熱膨張について考慮されていない。ボールねじが熱膨張によって延伸すると、ボールねじの軸方向剛性及びねじり剛性が変化して、ボールねじ駆動機構の固有振動数が変化する。そのため、制御系の安定性や位置決め時の残留振動に影響を与える。また、ボールねじ駆動機構の固有振動数が変化するため、必ずしも振動騒音の低減が図られるとは限らない。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、送りねじの熱膨張による影響を回避すると共に、駆動装置の静音化を可能とする送りねじ駆動装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る送りねじ駆動装置は、送りねじと、送りねじの両端部にそれぞれ設けられた一対の歯車機構と、一対の歯車機構を介して送りねじをそれぞれ駆動する一対のモータと、送りねじの両端部をそれぞれ支持する一対の支持部と、を備える送りねじ駆動装置であって、一対の支持部の一方は、送りねじを軸線方向に移動不能に支持する固定支持部であり、一対の支持部の他方は、送りねじを軸線方向に移動可能に支持する可動支持部であり、固定支持部側に設けられた歯車機構は、送りねじの固定支持部側端部および一対のモータのうち固定支持部側に設けられた固定支持部側モータの出力軸にそれぞれ固定されたはすば歯車を備え、可動支持部側に設けられた歯車機構は、送りねじの可動支持部側端部および一対のモータのうち可動支持部側に設けられた可動支持部側モータの出力軸にそれぞれ固定された平歯車を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る送りねじ駆動装置は、請求項１において、固定支持部側モータと同期回転する回転検出装置で検出された回転位相情報に基づいて、固定支持部側モータおよび可動支持部側モータを同期制御するモータ制御部を備える。
【０００８】
請求項３に係る部品実装機は、基板を搬送経路に沿って部品実装位置に搬入し位置決めして搬出する基板搬送装置と、複数の部品を収容する部品収容装置が複数個着脱可能に取り付けられる部品供給装置と、部品収容装置から部品を採取して位置決めされた基板に装着する部品移載装置と、を備える部品実装機であって、部品移載装置を部品供給装置と位置決めされた基板との間で移動させる移載装置駆動機構が、請求項１又は２に記載の送りねじ駆動装置で構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る送りねじ駆動装置によれば、一対のモータによって送りねじを駆動することができるので、１個のモータによって送りねじを駆動する場合と比べて、モータ１個当りの出力を小さくして、固定支持部側モータ及び可動支持部側モータを小型化することができる。また、可動支持部側に設けられた歯車機構に平歯車を備えるので、送りねじが熱膨張によって軸線方向に延伸しても、送りねじの軸方向剛性及びねじり剛性の変化を小さくすることができ、送りねじ駆動装置の固有振動数の変化を小さくすることができる。そのため、熱膨張による送りねじの劣化を抑制することができ、制御系の安定性が向上し、位置決め時の残留振動に対する影響を少なくすることができる。さらに、固定支持部側に設けられた歯車機構にはすば歯車を備えるので、一対の歯車機構の両方に平歯車を備える場合と比べて、送りねじ駆動装置の静音性の向上を図ることができる。
【００１０】
請求項２に係る送りねじ駆動装置によれば、はすば歯車に連結される固定支持部側モータの回転検出装置で検出された回転位相情報に基づいて、固定支持部側モータおよび可動支持部側モータを同期制御して送りねじを駆動することができる。はすば歯車は、平歯車と比べて歯車のかみ合い率を大きくすることができ、トルク変動を小さくすることができるので、平歯車に連結される可動支持部側モータの回転位相情報に基づいて送りねじを駆動する場合と比べて、固定支持部側モータおよび可動支持部側モータの制御性を向上させることができる。そのため、請求項２に係る送りねじ駆動装置は、送りねじ駆動装置の送り精度や位置決め精度を向上させることができる。
【００１１】
請求項３に係る部品実装機によれば、部品移載装置を部品供給装置と位置決めされた基板との間で移動させる移載装置駆動機構が、請求項１又は２に記載の送りねじ駆動装置で構成されているので、送りねじの熱膨張対策が可能であり、移載装置駆動機構のコンパクト化及び静音性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】送りねじ駆動装置の構成を示す構成図である。
【図２】モータ制御部の構成の一例を示す構成図である。
【図３】モータ制御部の制御ブロックの一例を示すブロック図である。
【図４】部品実装機の一例を示す斜視図である。
【図５】移載装置駆動機構の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図は概念図であり、細部構造の寸法まで規定するものではない。
【００１４】
（１）送りねじ駆動装置
図１は、送りねじ駆動装置の構成を示す構成図である。本実施形態に係る送りねじ駆動装置は、送りねじ１と、送りねじ１の両端部にそれぞれ設けられた一対の歯車機構２と、一対の歯車機構２を介して送りねじ１をそれぞれ駆動する一対のモータ３と、送りねじ１の両端部をそれぞれ支持する一対の支持部４と、一対のモータ３を同期制御するモータ制御部５と、を備えている。
【００１５】
送りねじ１は、送りねじ軸１１が軸受１２、１２を介して一対の支持部４によって軸支されている。送りねじ軸１１及び軸受１２は、ナット１８で一対の支持部４に保持されており、送りねじ軸１１の紙面左方向一端側は、さらに押え部１９で保持されている。送りねじ軸１１には、ボールナット１３が螺合されており、ボールナット１３には、被駆動部１４が接続されている。被駆動部１４は、同図に示す軸線方向Ｘに移動可能にガイド１５、１５に載架されている。送りねじ１は、例えば、公知の位置決め機構や送り機構で用いられるボールねじ駆動機構を用いることができる。送りねじ軸１１が回転すると、送りねじ軸１１とボールナット１３間で図示しないボールが転動して、送りねじ軸１１の回転運動が直線運動に変換される。これにより、被駆動部１４を軸線方向Ｘに直動案内することができる。
【００１６】
一対の支持部４の一方は、送りねじ１を軸線方向Ｘに移動不能に支持する固定支持部４１であり、一対の支持部４の他方は、送りねじ１を軸線方向Ｘに移動可能に支持する可動支持部４２である。固定支持部４１及び可動支持部４２は、基台と一体に形成されている。固定支持部４１は、軸受１２と嵌合可能な凹部４１１を有し、送りねじ１を軸支する一方の軸受１２が凹部４１１に嵌合されている。これにより、固定支持部４１は、送りねじ１を軸線方向Ｘに移動不能に支持している。可動支持部４２は、軸線方向Ｘに延在する当接部４２１を有し、送りねじ１を軸支する他方の軸受１２が当接部４２１に対して摺動可能に当接している。これにより、可動支持部４２は、送りねじ１を軸線方向Ｘに移動可能に支持している。
【００１７】
固定支持部４１側に設けられた歯車機構２は、はすば歯車２１を備えている。はすば歯車２１は、第１はすば歯車２１１及び第２はすば歯車２１２が歯合されている。第１はすば歯車２１１は、送りねじ１の固定支持部側端部１６に連結されており、第２はすば歯車２１２は、一対のモータ３のうち固定支持部４１側に設けられた固定支持部側モータ３１の出力軸３１１に図示しないカップリングを介して連結されている。第１はすば歯車２１１及び第２はすば歯車２１２は、歯すじが回転軸に対して傾斜しており、歯当りが分散されるので、静音性に優れトルク変動を少なくすることができる。第１はすば歯車２１１及び第２はすば歯車２１２は、歯車同士がスラスト荷重を打ち消しあうように、回転軸に対する歯すじの傾斜角が設定されており、スラスト荷重を受ける図示しない軸受で軸支されている。
【００１８】
可動支持部４２側に設けられた歯車機構２は、平歯車２２を備えている。平歯車２２は、第１平歯車２２１及び第２平歯車２２２が歯合されている。第１平歯車２２１は、送りねじ１の可動支持部側端部１７に連結されており、第２平歯車２２２は、一対のモータ３のうち可動支持部４２側に設けられた可動支持部側モータ３２の出力軸３２１に図示しないカップリングを介して連結されている。第１平歯車２２１及び第２平歯車２２２は、歯すじが回転軸と平行であり、送りねじ１が熱膨張により軸線方向Ｘに延伸した場合においても歯合可能に歯幅が設定されている。
【００１９】
本実施形態では、可動支持部４２側に設けられた歯車機構２に平歯車２２を備えるので、送りねじ１が熱膨張によって軸線方向Ｘに延伸しても、送りねじ１の軸方向剛性及びねじり剛性の変化を小さくすることができ、送りねじ駆動装置の固有振動数の変化を小さくすることができる。そのため、熱膨張による送りねじ１の劣化を抑制することができ、制御系の安定性が向上し、位置決め時の残留振動に対する影響を少なくすることができる。さらに、固定支持部４１側に設けられた歯車機構２にはすば歯車２１を備えるので、一対の歯車機構２の両方に平歯車２２を備える場合と比べて、送りねじ駆動装置の静音性を向上させることができる。
【００２０】
第１はすば歯車２１１及び第２はすば歯車２１２の歯数をＺ１１、Ｚ１２とし、回転数をＷ１１、Ｗ１２とすると、回転数Ｗ１１は、下記数１で表すことができる。また、第１平歯車２２１及び第２平歯車２２２の歯数をＺ２１、Ｚ２２とし、回転数をＷ２１、Ｗ２２とすると、回転数Ｗ２１は、下記数２で表すことができる。
（数１）
Ｗ１１＝Ｚ１２／Ｚ１１×Ｗ１２
（数２）
Ｗ２１＝Ｚ２２／Ｚ２１×Ｗ２２
【００２１】
第１はすば歯車２１１及び第１平歯車２２１は、送りねじ１の両端部に連結されているので、回転数Ｗ１１及び回転数Ｗ２１は等しくなる。また、後述するように、可動支持部側モータ３２のモータ電流は、固定支持部側モータ３１のモータ電流と電流値が同じで電流方向が逆方向に制御されるので、回転数Ｗ１２及び回転数Ｗ２２は等しくなる。以上より、歯数Ｚ１１、Ｚ１２、Ｚ２１、Ｚ２２の関係は、下記数３で表すことができる。なお、これらの関係は、歯数とトルクの関係から同様に求めることもできる。また、一対の歯車機構２のはすば歯車２１及び平歯車２２は、それぞれ３つ以上の歯車を備えることもできる。
（数３）
Ｚ１２／Ｚ１１＝Ｚ２２／Ｚ２１
【００２２】
一対のモータ３は、固定支持部４１側に固定支持部側モータ３１が設けられ、可動支持部４２側には可動支持部側モータ３２が設けられている。本実施形態では、一対のモータ３によって送りねじ１を駆動することができるので、１個のモータによって送りねじ１を駆動する場合と比べて、モータ１個当りの出力を小さくして、固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２を小型化することができる。
【００２３】
固定支持部側モータ３１には、固定支持部側モータ３１の回転位相情報を検出する回転検出装置３３が設けられている。回転検出装置３３は、固定支持部側モータ３１の回転に同期して固定支持部側モータ３１の回転位相情報を出力することができる。固定支持部側モータ３１、可動支持部側モータ３２及び回転検出装置３３は、数値制御機において採用される公知のサーボモータ及び位置検出器を用いることができる。例えば、ＡＣサーボモータやエンコーダ等が挙げられる。インクリメンタルエンコーダを用いる場合は、回転位相情報は、固定支持部側モータ３１の回転変位量に応じたパルス列をカウントした計数値である。アブソリュートエンコーダを用いる場合は、回転位相情報は、固定支持部側モータ３１の回転変位量に応じた出力コードである。回転位相情報は、固定支持部側モータ３１のエラー情報などの種々のデータを含めることができ、所定の周期毎に情報伝送路５４を介してサーボアンプ５１に送信される。
【００２４】
（２）モータ制御部の構成
図２は、モータ制御部の構成の一例を示す構成図である。モータ制御部５は、一対のモータ３を駆動するサーボアンプ５１、５１と、２つのサーボアンプ５１、５１を同期制御するサーボコントローラ５２と、サーボコントローラ５２に制御対象の移動指令を付与する上位コントローラ５３と、を備えている。
【００２５】
サーボアンプ５１は、ＣＰＵ５１０、メモリ５１１、入出力インターフェース５１２及び通信インターフェース５１３を有しており、各種データ及び制御信号を送受信可能にバス５１５で接続されている。回転検出装置３３から送信された回転位相情報は、入出力インターフェース５１２、バス５１５を介してメモリ５１１に送信される。ＣＰＵ５１０は、バス５１５、通信インターフェース５１３を介して、固定支持部側モータ３１の回転位相情報をサーボコントローラ５２に送信することができる。
【００２６】
サーボコントローラ５２は、ＣＰＵ５２０、メモリ５２１及び通信インターフェース５２２〜５２４を有しており、各種データ及び制御信号を送受信可能にバス５２５で接続されている。サーボアンプ５１から送信された固定支持部側モータ３１の回転位相情報は、通信インターフェース５２２、バス５２５を介してメモリ５２１に送信される。ＣＰＵ５２０は、バス５２５、通信インターフェース５２４を介して、固定支持部側モータ３１の回転位相情報を上位コントローラ５３に送信することができる。
【００２７】
上位コントローラ５３は、ＣＰＵ５３０、メモリ５３１及び通信インターフェース５３２を有しており、各種データ及び制御信号を送受信可能にバス５３３で接続されている。ＣＰＵ５３０で演算された制御対象の移動指令は、バス５３３、通信インターフェース５３２、５２４、バス５２５を介してサーボコントローラ５２のメモリ５２１に送信される。サーボコントローラ５２及びサーボアンプ５１、５１では、ＣＰＵ５１０、５２０及びメモリ５１１、５２１によって、後述するサーボ制御の各種演算を行うことができる。インバータ等の電力変換器５１４は、各種演算結果に基づくモータ電流を電力伝送路５５を介して固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２に供給することにより、固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２を駆動することができる。
【００２８】
通信インターフェース５３２、５２４の間、通信インターフェース５２２、５１３の間及び通信インターフェース５２３、５１３の間は、各種データ及び制御信号を送受信可能に情報伝送路５４でそれぞれ接続されてネットワークが構成されている。各種データには、固定支持部側モータ３１の回転位相情報及び上記の各種演算結果が含まれる。情報伝送路５４における通信手段、プロトコル等は特に限定されない。ネットワークは、例えば、サーボネットワークを用いることができる。なお、ネットワークを構成しないで、例えば、公知のシリアル通信（ＲＳ−２３２Ｃ）等によって各種データ及び制御信号を個別に送受信することもできる。
【００２９】
なお、固定支持部側モータ３１の回転位相情報などの入出力データは、ダイレクト・メモリ・アクセス（ＤＭＡ）によって送信することもできる。ＤＭＡは、ＣＰＵ５１０、５２０、５３０を介さないで、入出力装置とメモリ５１１、５２１、５３１との間で種々のデータを送受信することができる。例えば、回転検出装置３３とメモリ５１１、５２１、５３１との間で固定支持部側モータ３１の回転位相情報を直接送信することができる。
【００３０】
（３）モータ制御部による制御
図３は、モータ制御部の制御ブロックの一例を示すブロック図である。モータ制御部５は、サーボ制御の制御ブロックとして捉えると、固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２を制御するサーボ制御部６を有している。サーボ制御部６は、固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２の指令を生成するプロファイル生成部６１と、固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２の位置を制御する位置制御部６２と、固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２の速度を制御する速度制御部６３と、固定支持部側モータ３１のモータ電流を制御する電流制御部６４１と、可動支持部側モータ３２のモータ電流を制御する電流制御部６４２と、を有している。なお、プロファイル生成部６１、位置制御部６２及び速度制御部６３は、サーボコントローラ５２に配されており、電流制御部６４１、６４２はサーボアンプ５１、５１に配されている。
【００３１】
プロファイル生成部６１は、上位コントローラ５３からの移動指令に基づいて固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２の位置指令を演算する。位置制御部６２は、プロファイル生成部６１からの位置指令と回転検出装置３３からの回転位相情報との偏差から速度指令を生成する。速度制御部６３は、位置制御部６２からの速度指令と固定支持部側モータ３１の速度情報との偏差から電流指令（トルク指令）を生成する。固定支持部側モータ３１の速度情報は、回転位相情報の周波数から算出することができる。また、固定支持部側モータ３１の速度情報は、固定支持部側モータ３１の速度を検出する速度検出器の検出結果を用いることもできる。位置制御及び速度制御の方法は特に限定されない。例えば、ＰＩＤ制御などの公知のフィードバック制御を用いることができる。
【００３２】
電流制御部６４１は、速度制御部６３からの電流指令（トルク指令）と固定支持部側モータ３１のモータ電流との偏差から固定支持部側モータ３１を駆動させる電力変換器５１４の駆動信号を生成する。固定支持部側モータ３１のモータ電流は、サーボアンプ５１に内蔵される図示しない電流検出器の検出結果を用いることができる。回転検出装置３３からの回転位相情報は、力率を調整するために用いることができる。電流制御部６４２は、固定支持部側モータ３１を駆動させる電力変換器５１４の駆動信号を反転（モータ電流の正負を反転）して、可動支持部側モータ３２を駆動させる電力変換器５１４の駆動信号を生成する。これにより、可動支持部側モータ３２のモータ電流指令値は、固定支持部側モータ３１のモータ電流指令値と電流値が同じで電流方向が逆方向になる。
【００３３】
電力変換器５１４の駆動信号は、例えば、ＰＷＭ制御におけるパルスのＯＮ幅とＯＦＦ幅の比であるデューティ比で表すことができる。ＰＷＭ制御においては、スイッチング素子がＯＮのときに対応する相にモータ電流が流れ、スイッチング素子がＯＮしている時間（ＯＮ幅）に応じてモータ電流が変化する。つまり、ＯＮ幅が長くなるとモータ電流は大きくなり、ＯＮ幅が短くなるとモータ電流は小さくなる。電力変換器５１４は、電流制御部６４１、６４２が生成する駆動信号に基づくモータ電流を電力伝送路５５を介して固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２に供給することにより、固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２を駆動することができる。
【００３４】
モータ制御部５は、固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２をそれぞれ逆方向に回転させて、一対の歯車機構２をそれぞれ回転させる。一対の歯車機構２の回転によって送りねじ１の送りねじ軸１１が回転して、被駆動部１４が軸線方向Ｘに直動案内される。本実施形態では、はすば歯車２１に連結される固定支持部側モータ３１の回転検出装置３３で検出された回転位相情報に基づいて、固定支持部側モータ３１および可動支持部側モータ３２を同期制御して送りねじ１を駆動することができる。はすば歯車２１は、平歯車２２と比べて歯車のかみ合い率を大きくすることができ、トルク変動を小さくすることができるので、平歯車２２に連結される可動支持部側モータ３２の回転位相情報に基づいて送りねじ１を駆動する場合と比べて、固定支持部側モータ３１および可動支持部側モータ３２の制御性を向上させることができる。そのため、本実施形態に係る送りねじ駆動装置は、送りねじ駆動装置の送り精度や位置決め精度を向上させることができる。
【００３５】
（４）部品実装機
本実施形態の送りねじ駆動装置を適用した一例として、部品実装機７について説明する。部品実装機７は、基板を搬送経路に沿って部品実装位置に搬入し位置決めして搬出する基板搬送装置７１と、複数の部品を収容する部品収容装置７２１が複数個着脱可能に取り付けられる部品供給装置７２と、部品収容装置７２１から部品を採取して位置決めされた基板に装着する部品移載装置７３と、を備える。部品移載装置７３を部品供給装置７２と位置決めされた基板との間で移動させる移載装置駆動機構７３１が、（１）〜（３）で既述の送りねじ駆動装置で構成されている。
【００３６】
図４は、部品実装機の一例を示す斜視図である。図５は、移載装置駆動機構の一例を示す斜視図である。図４に示すように、部品実装機７は、部品供給装置７２、基板搬送装置７１及び部品移載装置７３を備えている。部品供給装置７２は、基枠７９０上に複数のカセット式フィーダ７７１を並設して構成されている。部品収容装置７２１に相当するカセット式フィーダ７７１は、基枠７９０に着脱可能に取付けられる本体７７２と、本体７７２の後部に設けられる供給リール７７３と、本体７７２の先端部に設けられる部品取出部７７４と、を備えている。供給リール７７３には、電子部品が所定ピッチで封入された細長いテープが巻回保持されており、テープが図示しないスプロケットにより所定ピッチで引き出されて、電子部品の封入状態を解除して部品取出部７７４に順次送り出すことができる。
【００３７】
部品供給装置７２と基板搬送装置７１の間には、電子部品の保持位置を検出する部品カメラ７７５が設けられている。部品カメラ７７５は、部品装着ヘッド７１０の図示しない吸着ノズルに吸着された電子部品の吸着ノズルに対する位置ずれ及び角度ずれを検出することができる。位置ずれ及び角度ずれの検出結果は、電子部品の装着位置を補正するときに使用することができる。
【００３８】
基板搬送装置７１は、プリント基板を図４に示すＸ軸方向に搬送するもので、第１搬送装置７６１及び第２搬送装置７６２を２列並設したいわゆるダブルコンベアタイプのものである。第１搬送装置７６１及び第２搬送装置７６２は、基台７６３上にそれぞれ一対のガイドレール７６４ａ、７６４ｂ、７６５ａ、７６５ｂを互いに平行に対向させてそれぞれ水平に並設されている。第１搬送装置７６１及び第２搬送装置７６２は、ガイドレール７６４ａ、７６４ｂ、７６５ａ、７６５ｂによりそれぞれ案内されるプリント基板を支持して搬送する一対の図示しないコンベアベルトを有し、一対のコンベアベルトは、互いに対向して並設されている。また、基板搬送装置７１には所定位置まで搬送されたプリント基板を押し上げてクランプする図示しないクランプ装置が設けられており、クランプ装置によってプリント基板を装着位置で位置決め固定することができる。
【００３９】
部品移載装置７３はＸＹロボットタイプのものであり、基枠７９０上に装架されて基板搬送装置７１及び部品供給装置７２の上方に配設されている。部品移載装置７３は、Ｙ軸サーボモータ７１１によりＹ軸方向に移動されるＹ軸スライダ７１２を備えている。Ｙ軸スライダ７１２には、図５に示すＸ軸スライダ７１３がＹ軸方向と直交するＸ軸方向に移動可能に案内されている。Ｘ軸スライダ７１３は、移載装置駆動機構７３１に相当する。
【００４０】
Ｘ軸スライダ７１３は、Ｙ軸スライダ７１２に固定されたＸ軸方向に延びる一対のガイドレール１５、１５と、Ｘ軸スライダ７１３に固定された一対の図示しないガイドブロックを介して、Ｙ軸スライダ７１２に移動可能に保持されている。Ｘ軸スライダ７１３は、（１）〜（３）で既述の送りねじ駆動装置を備えている。なお、図５に示す部品装着ヘッド７１０は、図１に示す被駆動部１４に相当する。モータ制御部５は、固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２をそれぞれ逆方向に回転させて、一対の歯車機構２をそれぞれ回転させる。一対の歯車機構２の回転によって送りねじ１の送りねじ軸１１が回転して、部品装着ヘッド７１０が軸線方向Ｘに直動案内される。なお、Ｙ軸スライダ７１２は、Ｘ軸スライダ７１３と同様に、（１）〜（３）で既述の送りねじ駆動装置を備えることもできる。
【００４１】
次に、電子部品をプリント基板に装着する動作について説明する。まず、図示しない制御装置からの指令に基づいて、基板搬送装置７１のコンベアベルトが駆動され、プリント基板がガイドレール７６４ａ、７６４ｂ（７６５ａ、７６５ｂ）に案内されて所定の位置まで搬送される。そして、クランプ装置により、プリント基板が押し上げられてクランプされ、所定位置に位置決め固定される。続いて、Ｙ軸サーボモータ７１１並びに固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２が駆動されることにより、Ｙ軸スライダ７１２及びＸ軸スライダ７１３が移動されて、部品装着ヘッド７１０が部品供給装置７２の部品取出部７７４まで移動される。そして、部品装着ヘッド７１０の吸着ノズルに電子部品が吸着保持された後、Ｙ軸サーボモータ７１１並びに固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２が駆動されることにより、Ｙ軸スライダ７１２及びＸ軸スライダ７１３が移動され、部品装着ヘッド７１０がプリント基板の装着位置上方まで移動される。そして、吸着ノズルに吸着保持された電子部品がプリント基板に装着される。
【００４２】
本実施形態では、部品移載装置７３を部品供給装置７２と位置決めされた基板との間で移動させる移載装置駆動機構７３１が、（１）〜（３）で既述の送りねじ駆動装置で構成されているので、送りねじ１の熱膨張対策が可能であり、移載装置駆動機構７３１のコンパクト化及び静音性の向上を図ることができる。
【００４３】
（５）その他
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１：送りねじ １６：固定支持部側端部 １７：可動支持部側端部
２：一対の歯車機構 ２１：はすば歯車 ２２：平歯車
３：一対のモータ
３１：固定支持部側モータ ３２：可動支持部側モータ ３３：回転検出装置
４：一対の支持部 ４１：固定支持部 ４２：可動支持部
５：モータ制御部
７：部品実装機
７１：基板搬送装置 ７２：部品供給装置 ７２１：部品収容装置
７３：部品移載装置 ７３１：移載装置駆動機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータによって駆動される送りねじ駆動装置及びこれを用いる部品実装機に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータによって駆動される送りねじ駆動装置の一例として、例えば、特許文献１に挙げられる発明が知られている。特許文献１に記載の発明は、ボールねじの両端部にそれぞれ連結された一対のモータを駆動することにより、被駆動部を直線方向に移動させることができる。特許文献１に記載の発明では、一対のモータによってボールねじを駆動することにより、１個のモータによってボールねじを駆動する場合と比べて、モータ１個当りの出力を小さくして、モータの小型化を図っている。また、特許文献１に記載の発明では、一対のモータによってボールねじを駆動することにより共振周波数を高くして、振動騒音の低減を狙っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−０６９７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、ボールねじの熱膨張について考慮されていない。ボールねじが熱膨張によって延伸すると、ボールねじの軸方向剛性及びねじり剛性が変化して、ボールねじ駆動機構の固有振動数が変化する。そのため、制御系の安定性や位置決め時の残留振動に影響を与える。また、ボールねじ駆動機構の固有振動数が変化するため、必ずしも振動騒音の低減が図られるとは限らない。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、送りねじの熱膨張による影響を回避すると共に、駆動装置の静音化を可能とする送りねじ駆動装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る送りねじ駆動装置は、送りねじと、送りねじの両端部にそれぞれ設けられた一対の歯車機構と、一対の歯車機構を介して送りねじをそれぞれ駆動する一対のモータと、送りねじの両端部をそれぞれ支持する一対の支持部と、を備える送りねじ駆動装置であって、一対の支持部の一方は、送りねじを軸線方向に移動不能に支持する固定支持部であり、一対の支持部の他方は、送りねじを軸線方向に移動可能に支持する可動支持部であり、固定支持部側に設けられた歯車機構は、送りねじの固定支持部側端部および一対のモータのうち固定支持部側に設けられた固定支持部側モータの出力軸にそれぞれ固定されたはすば歯車を備え、可動支持部側に設けられた歯車機構は、送りねじの可動支持部側端部および一対のモータのうち可動支持部側に設けられた可動支持部側モータの出力軸にそれぞれ固定された平歯車を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る送りねじ駆動装置は、請求項１において、固定支持部側モータと同期回転する回転検出装置で検出された回転位相情報に基づいて、固定支持部側モータおよび可動支持部側モータを同期制御するモータ制御部を備える。
【０００８】
請求項３に係る部品実装機は、基板を搬送経路に沿って部品実装位置に搬入し位置決めして搬出する基板搬送装置と、複数の部品を収容する部品収容装置が複数個着脱可能に取り付けられる部品供給装置と、部品収容装置から部品を採取して位置決めされた基板に装着する部品移載装置と、を備える部品実装機であって、部品移載装置を部品供給装置と位置決めされた基板との間で移動させる移載装置駆動機構が、請求項１又は２に記載の送りねじ駆動装置で構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る送りねじ駆動装置によれば、一対のモータによって送りねじを駆動することができるので、１個のモータによって送りねじを駆動する場合と比べて、モータ１個当りの出力を小さくして、固定支持部側モータ及び可動支持部側モータを小型化することができる。また、可動支持部側に設けられた歯車機構に平歯車を備えるので、送りねじが熱膨張によって軸線方向に延伸しても、送りねじの軸方向剛性及びねじり剛性の変化を小さくすることができ、送りねじ駆動装置の固有振動数の変化を小さくすることができる。そのため、熱膨張による送りねじの劣化を抑制することができ、制御系の安定性が向上し、位置決め時の残留振動に対する影響を少なくすることができる。さらに、固定支持部側に設けられた歯車機構にはすば歯車を備えるので、一対の歯車機構の両方に平歯車を備える場合と比べて、送りねじ駆動装置の静音性の向上を図ることができる。
【００１０】
請求項２に係る送りねじ駆動装置によれば、はすば歯車に連結される固定支持部側モータの回転検出装置で検出された回転位相情報に基づいて、固定支持部側モータおよび可動支持部側モータを同期制御して送りねじを駆動することができる。はすば歯車は、平歯車と比べて歯車のかみ合い率を大きくすることができ、トルク変動を小さくすることができるので、平歯車に連結される可動支持部側モータの回転位相情報に基づいて送りねじを駆動する場合と比べて、固定支持部側モータおよび可動支持部側モータの制御性を向上させることができる。そのため、請求項２に係る送りねじ駆動装置は、送りねじ駆動装置の送り精度や位置決め精度を向上させることができる。
【００１１】
請求項３に係る部品実装機によれば、部品移載装置を部品供給装置と位置決めされた基板との間で移動させる移載装置駆動機構が、請求項１又は２に記載の送りねじ駆動装置で構成されているので、送りねじの熱膨張対策が可能であり、移載装置駆動機構のコンパクト化及び静音性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】送りねじ駆動装置の構成を示す構成図である。
【図２】モータ制御部の構成の一例を示す構成図である。
【図３】モータ制御部の制御ブロックの一例を示すブロック図である。
【図４】部品実装機の一例を示す斜視図である。
【図５】移載装置駆動機構の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図は概念図であり、細部構造の寸法まで規定するものではない。
【００１４】
（１）送りねじ駆動装置
図１は、送りねじ駆動装置の構成を示す構成図である。本実施形態に係る送りねじ駆動装置は、送りねじ１と、送りねじ１の両端部にそれぞれ設けられた一対の歯車機構２と、一対の歯車機構２を介して送りねじ１をそれぞれ駆動する一対のモータ３と、送りねじ１の両端部をそれぞれ支持する一対の支持部４と、一対のモータ３を同期制御するモータ制御部５と、を備えている。
【００１５】
送りねじ１は、送りねじ軸１１が軸受１２、１２を介して一対の支持部４によって軸支されている。送りねじ軸１１及び軸受１２は、ナット１８で一対の支持部４に保持されており、送りねじ軸１１の紙面左方向一端側は、さらに押え部１９で保持されている。送りねじ軸１１には、ボールナット１３が螺合されており、ボールナット１３には、被駆動部１４が接続されている。被駆動部１４は、同図に示す軸線方向Ｘに移動可能にガイド１５、１５に載架されている。送りねじ１は、例えば、公知の位置決め機構や送り機構で用いられるボールねじ駆動機構を用いることができる。送りねじ軸１１が回転すると、送りねじ軸１１とボールナット１３間で図示しないボールが転動して、送りねじ軸１１の回転運動が直線運動に変換される。これにより、被駆動部１４を軸線方向Ｘに直動案内することができる。
【００１６】
一対の支持部４の一方は、送りねじ１を軸線方向Ｘに移動不能に支持する固定支持部４１であり、一対の支持部４の他方は、送りねじ１を軸線方向Ｘに移動可能に支持する可動支持部４２である。固定支持部４１及び可動支持部４２は、基台と一体に形成されている。固定支持部４１は、軸受１２と嵌合可能な凹部４１１を有し、送りねじ１を軸支する一方の軸受１２が凹部４１１に嵌合されている。これにより、固定支持部４１は、送りねじ１を軸線方向Ｘに移動不能に支持している。可動支持部４２は、軸線方向Ｘに延在する当接部４２１を有し、送りねじ１を軸支する他方の軸受１２が当接部４２１に対して摺動可能に当接している。これにより、可動支持部４２は、送りねじ１を軸線方向Ｘに移動可能に支持している。
【００１７】
固定支持部４１側に設けられた歯車機構２は、はすば歯車２１を備えている。はすば歯車２１は、第１はすば歯車２１１及び第２はすば歯車２１２が歯合されている。第１はすば歯車２１１は、送りねじ１の固定支持部側端部１６に連結されており、第２はすば歯車２１２は、一対のモータ３のうち固定支持部４１側に設けられた固定支持部側モータ３１の出力軸３１１に図示しないカップリングを介して連結されている。第１はすば歯車２１１及び第２はすば歯車２１２は、歯すじが回転軸に対して傾斜しており、歯当りが分散されるので、静音性に優れトルク変動を少なくすることができる。第１はすば歯車２１１及び第２はすば歯車２１２は、歯車同士がスラスト荷重を打ち消しあうように、回転軸に対する歯すじの傾斜角が設定されており、スラスト荷重を受ける図示しない軸受で軸支されている。
【００１８】
可動支持部４２側に設けられた歯車機構２は、平歯車２２を備えている。平歯車２２は、第１平歯車２２１及び第２平歯車２２２が歯合されている。第１平歯車２２１は、送りねじ１の可動支持部側端部１７に連結されており、第２平歯車２２２は、一対のモータ３のうち可動支持部４２側に設けられた可動支持部側モータ３２の出力軸３２１に図示しないカップリングを介して連結されている。第１平歯車２２１及び第２平歯車２２２は、歯すじが回転軸と平行であり、送りねじ１が熱膨張により軸線方向Ｘに延伸した場合においても歯合可能に歯幅が設定されている。
【００１９】
本実施形態では、可動支持部４２側に設けられた歯車機構２に平歯車２２を備えるので、送りねじ１が熱膨張によって軸線方向Ｘに延伸しても、送りねじ１の軸方向剛性及びねじり剛性の変化を小さくすることができ、送りねじ駆動装置の固有振動数の変化を小さくすることができる。そのため、熱膨張による送りねじ１の劣化を抑制することができ、制御系の安定性が向上し、位置決め時の残留振動に対する影響を少なくすることができる。さらに、固定支持部４１側に設けられた歯車機構２にはすば歯車２１を備えるので、一対の歯車機構２の両方に平歯車２２を備える場合と比べて、送りねじ駆動装置の静音性を向上させることができる。
【００２０】
第１はすば歯車２１１及び第２はすば歯車２１２の歯数をＺ１１、Ｚ１２とし、回転数をＷ１１、Ｗ１２とすると、回転数Ｗ１１は、下記数１で表すことができる。また、第１平歯車２２１及び第２平歯車２２２の歯数をＺ２１、Ｚ２２とし、回転数をＷ２１、Ｗ２２とすると、回転数Ｗ２１は、下記数２で表すことができる。
（数１）
Ｗ１１＝Ｚ１２／Ｚ１１×Ｗ１２
（数２）
Ｗ２１＝Ｚ２２／Ｚ２１×Ｗ２２
【００２１】
第１はすば歯車２１１及び第１平歯車２２１は、送りねじ１の両端部に連結されているので、回転数Ｗ１１及び回転数Ｗ２１は等しくなる。また、後述するように、可動支持部側モータ３２のモータ電流は、固定支持部側モータ３１のモータ電流と電流値が同じで電流方向が逆方向に制御されるので、回転数Ｗ１２及び回転数Ｗ２２は等しくなる。以上より、歯数Ｚ１１、Ｚ１２、Ｚ２１、Ｚ２２の関係は、下記数３で表すことができる。なお、これらの関係は、歯数とトルクの関係から同様に求めることもできる。また、一対の歯車機構２のはすば歯車２１及び平歯車２２は、それぞれ３つ以上の歯車を備えることもできる。
（数３）
Ｚ１２／Ｚ１１＝Ｚ２２／Ｚ２１
【００２２】
一対のモータ３は、固定支持部４１側に固定支持部側モータ３１が設けられ、可動支持部４２側には可動支持部側モータ３２が設けられている。本実施形態では、一対のモータ３によって送りねじ１を駆動することができるので、１個のモータによって送りねじ１を駆動する場合と比べて、モータ１個当りの出力を小さくして、固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２を小型化することができる。
【００２３】
固定支持部側モータ３１には、固定支持部側モータ３１の回転位相情報を検出する回転検出装置３３が設けられている。回転検出装置３３は、固定支持部側モータ３１の回転に同期して固定支持部側モータ３１の回転位相情報を出力することができる。固定支持部側モータ３１、可動支持部側モータ３２及び回転検出装置３３は、数値制御機において採用される公知のサーボモータ及び位置検出器を用いることができる。例えば、ＡＣサーボモータやエンコーダ等が挙げられる。インクリメンタルエンコーダを用いる場合は、回転位相情報は、固定支持部側モータ３１の回転変位量に応じたパルス列をカウントした計数値である。アブソリュートエンコーダを用いる場合は、回転位相情報は、固定支持部側モータ３１の回転変位量に応じた出力コードである。回転位相情報は、固定支持部側モータ３１のエラー情報などの種々のデータを含めることができ、所定の周期毎に情報伝送路５４を介してサーボアンプ５１に送信される。
【００２４】
（２）モータ制御部の構成
図２は、モータ制御部の構成の一例を示す構成図である。モータ制御部５は、一対のモータ３を駆動するサーボアンプ５１、５１と、２つのサーボアンプ５１、５１を同期制御するサーボコントローラ５２と、サーボコントローラ５２に制御対象の移動指令を付与する上位コントローラ５３と、を備えている。
【００２５】
サーボアンプ５１は、ＣＰＵ５１０、メモリ５１１、入出力インターフェース５１２及び通信インターフェース５１３を有しており、各種データ及び制御信号を送受信可能にバス５１５で接続されている。回転検出装置３３から送信された回転位相情報は、入出力インターフェース５１２、バス５１５を介してメモリ５１１に送信される。ＣＰＵ５１０は、バス５１５、通信インターフェース５１３を介して、固定支持部側モータ３１の回転位相情報をサーボコントローラ５２に送信することができる。
【００２６】
サーボコントローラ５２は、ＣＰＵ５２０、メモリ５２１及び通信インターフェース５２２〜５２４を有しており、各種データ及び制御信号を送受信可能にバス５２５で接続されている。サーボアンプ５１から送信された固定支持部側モータ３１の回転位相情報は、通信インターフェース５２２、バス５２５を介してメモリ５２１に送信される。ＣＰＵ５２０は、バス５２５、通信インターフェース５２４を介して、固定支持部側モータ３１の回転位相情報を上位コントローラ５３に送信することができる。
【００２７】
上位コントローラ５３は、ＣＰＵ５３０、メモリ５３１及び通信インターフェース５３２を有しており、各種データ及び制御信号を送受信可能にバス５３３で接続されている。ＣＰＵ５３０で演算された制御対象の移動指令は、バス５３３、通信インターフェース５３２、５２４、バス５２５を介してサーボコントローラ５２のメモリ５２１に送信される。サーボコントローラ５２及びサーボアンプ５１、５１では、ＣＰＵ５１０、５２０及びメモリ５１１、５２１によって、後述するサーボ制御の各種演算を行うことができる。インバータ等の電力変換器５１４は、各種演算結果に基づくモータ電流を電力伝送路５５を介して固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２に供給することにより、固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２を駆動することができる。
【００２８】
通信インターフェース５３２、５２４の間、通信インターフェース５２２、５１３の間及び通信インターフェース５２３、５１３の間は、各種データ及び制御信号を送受信可能に情報伝送路５４でそれぞれ接続されてネットワークが構成されている。各種データには、固定支持部側モータ３１の回転位相情報及び上記の各種演算結果が含まれる。情報伝送路５４における通信手段、プロトコル等は特に限定されない。ネットワークは、例えば、サーボネットワークを用いることができる。なお、ネットワークを構成しないで、例えば、公知のシリアル通信（ＲＳ−２３２Ｃ）等によって各種データ及び制御信号を個別に送受信することもできる。
【００２９】
なお、固定支持部側モータ３１の回転位相情報などの入出力データは、ダイレクト・メモリ・アクセス（ＤＭＡ）によって送信することもできる。ＤＭＡは、ＣＰＵ５１０、５２０、５３０を介さないで、入出力装置とメモリ５１１、５２１、５３１との間で種々のデータを送受信することができる。例えば、回転検出装置３３とメモリ５１１、５２１、５３１との間で固定支持部側モータ３１の回転位相情報を直接送信することができる。
【００３０】
（３）モータ制御部による制御
図３は、モータ制御部の制御ブロックの一例を示すブロック図である。モータ制御部５は、サーボ制御の制御ブロックとして捉えると、固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２を制御するサーボ制御部６を有している。サーボ制御部６は、固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２の指令を生成するプロファイル生成部６１と、固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２の位置を制御する位置制御部６２と、固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２の速度を制御する速度制御部６３と、固定支持部側モータ３１のモータ電流を制御する電流制御部６４１と、可動支持部側モータ３２のモータ電流を制御する電流制御部６４２と、を有している。なお、プロファイル生成部６１、位置制御部６２及び速度制御部６３は、サーボコントローラ５２に配されており、電流制御部６４１、６４２はサーボアンプ５１、５１に配されている。
【００３１】
プロファイル生成部６１は、上位コントローラ５３からの移動指令に基づいて固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２の位置指令を演算する。位置制御部６２は、プロファイル生成部６１からの位置指令と回転検出装置３３からの回転位相情報との偏差から速度指令を生成する。速度制御部６３は、位置制御部６２からの速度指令と固定支持部側モータ３１の速度情報との偏差から電流指令（トルク指令）を生成する。固定支持部側モータ３１の速度情報は、回転位相情報の周波数から算出することができる。また、固定支持部側モータ３１の速度情報は、固定支持部側モータ３１の速度を検出する速度検出器の検出結果を用いることもできる。位置制御及び速度制御の方法は特に限定されない。例えば、ＰＩＤ制御などの公知のフィードバック制御を用いることができる。
【００３２】
電流制御部６４１は、速度制御部６３からの電流指令（トルク指令）と固定支持部側モータ３１のモータ電流との偏差から固定支持部側モータ３１を駆動させる電力変換器５１４の駆動信号を生成する。固定支持部側モータ３１のモータ電流は、サーボアンプ５１に内蔵される図示しない電流検出器の検出結果を用いることができる。回転検出装置３３からの回転位相情報は、力率を調整するために用いることができる。電流制御部６４２は、固定支持部側モータ３１を駆動させる電力変換器５１４の駆動信号を反転（モータ電流の正負を反転）して、可動支持部側モータ３２を駆動させる電力変換器５１４の駆動信号を生成する。これにより、可動支持部側モータ３２のモータ電流指令値は、固定支持部側モータ３１のモータ電流指令値と電流値が同じで電流方向が逆方向になる。
【００３３】
電力変換器５１４の駆動信号は、例えば、ＰＷＭ制御におけるパルスのＯＮ幅とＯＦＦ幅の比であるデューティ比で表すことができる。ＰＷＭ制御においては、スイッチング素子がＯＮのときに対応する相にモータ電流が流れ、スイッチング素子がＯＮしている時間（ＯＮ幅）に応じてモータ電流が変化する。つまり、ＯＮ幅が長くなるとモータ電流は大きくなり、ＯＮ幅が短くなるとモータ電流は小さくなる。電力変換器５１４は、電流制御部６４１、６４２が生成する駆動信号に基づくモータ電流を電力伝送路５５を介して固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２に供給することにより、固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２を駆動することができる。
【００３４】
モータ制御部５は、固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２をそれぞれ逆方向に回転させて、一対の歯車機構２をそれぞれ回転させる。一対の歯車機構２の回転によって送りねじ１の送りねじ軸１１が回転して、被駆動部１４が軸線方向Ｘに直動案内される。本実施形態では、はすば歯車２１に連結される固定支持部側モータ３１の回転検出装置３３で検出された回転位相情報に基づいて、固定支持部側モータ３１および可動支持部側モータ３２を同期制御して送りねじ１を駆動することができる。はすば歯車２１は、平歯車２２と比べて歯車のかみ合い率を大きくすることができ、トルク変動を小さくすることができるので、平歯車２２に連結される可動支持部側モータ３２の回転位相情報に基づいて送りねじ１を駆動する場合と比べて、固定支持部側モータ３１および可動支持部側モータ３２の制御性を向上させることができる。そのため、本実施形態に係る送りねじ駆動装置は、送りねじ駆動装置の送り精度や位置決め精度を向上させることができる。
【００３５】
（４）部品実装機
本実施形態の送りねじ駆動装置を適用した一例として、部品実装機７について説明する。部品実装機７は、基板を搬送経路に沿って部品実装位置に搬入し位置決めして搬出する基板搬送装置７１と、複数の部品を収容する部品収容装置７２１が複数個着脱可能に取り付けられる部品供給装置７２と、部品収容装置７２１から部品を採取して位置決めされた基板に装着する部品移載装置７３と、を備える。部品移載装置７３を部品供給装置７２と位置決めされた基板との間で移動させる移載装置駆動機構７３１が、（１）〜（３）で既述の送りねじ駆動装置で構成されている。
【００３６】
図４は、部品実装機の一例を示す斜視図である。図５は、移載装置駆動機構の一例を示す斜視図である。図４に示すように、部品実装機７は、部品供給装置７２、基板搬送装置７１及び部品移載装置７３を備えている。部品供給装置７２は、基枠７９０上に複数のカセット式フィーダ７７１を並設して構成されている。部品収容装置７２１に相当するカセット式フィーダ７７１は、基枠７９０に着脱可能に取付けられる本体７７２と、本体７７２の後部に設けられる供給リール７７３と、本体７７２の先端部に設けられる部品取出部７７４と、を備えている。供給リール７７３には、電子部品が所定ピッチで封入された細長いテープが巻回保持されており、テープが図示しないスプロケットにより所定ピッチで引き出されて、電子部品の封入状態を解除して部品取出部７７４に順次送り出すことができる。
【００３７】
部品供給装置７２と基板搬送装置７１の間には、電子部品の保持位置を検出する部品カメラ７７５が設けられている。部品カメラ７７５は、部品装着ヘッド７１０の図示しない吸着ノズルに吸着された電子部品の吸着ノズルに対する位置ずれ及び角度ずれを検出することができる。位置ずれ及び角度ずれの検出結果は、電子部品の装着位置を補正するときに使用することができる。
【００３８】
基板搬送装置７１は、プリント基板を図４に示すＸ軸方向に搬送するもので、第１搬送装置７６１及び第２搬送装置７６２を２列並設したいわゆるダブルコンベアタイプのものである。第１搬送装置７６１及び第２搬送装置７６２は、基台７６３上にそれぞれ一対のガイドレール７６４ａ、７６４ｂ、７６５ａ、７６５ｂを互いに平行に対向させてそれぞれ水平に並設されている。第１搬送装置７６１及び第２搬送装置７６２は、ガイドレール７６４ａ、７６４ｂ、７６５ａ、７６５ｂによりそれぞれ案内されるプリント基板を支持して搬送する一対の図示しないコンベアベルトを有し、一対のコンベアベルトは、互いに対向して並設されている。また、基板搬送装置７１には所定位置まで搬送されたプリント基板を押し上げてクランプする図示しないクランプ装置が設けられており、クランプ装置によってプリント基板を装着位置で位置決め固定することができる。
【００３９】
部品移載装置７３はＸＹロボットタイプのものであり、基枠７９０上に装架されて基板搬送装置７１及び部品供給装置７２の上方に配設されている。部品移載装置７３は、Ｙ軸サーボモータ７１１によりＹ軸方向に移動されるＹ軸スライダ７１２を備えている。Ｙ軸スライダ７１２には、図５に示すＸ軸スライダ７１３がＹ軸方向と直交するＸ軸方向に移動可能に案内されている。Ｘ軸スライダ７１３は、移載装置駆動機構７３１に相当する。
【００４０】
Ｘ軸スライダ７１３は、Ｙ軸スライダ７１２に固定されたＸ軸方向に延びる一対のガイドレール１５、１５と、Ｘ軸スライダ７１３に固定された一対の図示しないガイドブロックを介して、Ｙ軸スライダ７１２に移動可能に保持されている。Ｘ軸スライダ７１３は、（１）〜（３）で既述の送りねじ駆動装置を備えている。なお、図５に示す部品装着ヘッド７１０は、図１に示す被駆動部１４に相当する。モータ制御部５は、固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２をそれぞれ逆方向に回転させて、一対の歯車機構２をそれぞれ回転させる。一対の歯車機構２の回転によって送りねじ１の送りねじ軸１１が回転して、部品装着ヘッド７１０が軸線方向Ｘに直動案内される。なお、Ｙ軸スライダ７１２は、Ｘ軸スライダ７１３と同様に、（１）〜（３）で既述の送りねじ駆動装置を備えることもできる。
【００４１】
次に、電子部品をプリント基板に装着する動作について説明する。まず、図示しない制御装置からの指令に基づいて、基板搬送装置７１のコンベアベルトが駆動され、プリント基板がガイドレール７６４ａ、７６４ｂ（７６５ａ、７６５ｂ）に案内されて所定の位置まで搬送される。そして、クランプ装置により、プリント基板が押し上げられてクランプされ、所定位置に位置決め固定される。続いて、Ｙ軸サーボモータ７１１並びに固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２が駆動されることにより、Ｙ軸スライダ７１２及びＸ軸スライダ７１３が移動されて、部品装着ヘッド７１０が部品供給装置７２の部品取出部７７４まで移動される。そして、部品装着ヘッド７１０の吸着ノズルに電子部品が吸着保持された後、Ｙ軸サーボモータ７１１並びに固定支持部側モータ３１及び可動支持部側モータ３２が駆動されることにより、Ｙ軸スライダ７１２及びＸ軸スライダ７１３が移動され、部品装着ヘッド７１０がプリント基板の装着位置上方まで移動される。そして、吸着ノズルに吸着保持された電子部品がプリント基板に装着される。
【００４２】
本実施形態では、部品移載装置７３を部品供給装置７２と位置決めされた基板との間で移動させる移載装置駆動機構７３１が、（１）〜（３）で既述の送りねじ駆動装置で構成されているので、送りねじ１の熱膨張対策が可能であり、移載装置駆動機構７３１のコンパクト化及び静音性の向上を図ることができる。
【００４３】
（５）その他
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１：送りねじ １６：固定支持部側端部 １７：可動支持部側端部
２：一対の歯車機構 ２１：はすば歯車 ２２：平歯車
３：一対のモータ
３１：固定支持部側モータ ３２：可動支持部側モータ ３３：回転検出装置
４：一対の支持部 ４１：固定支持部 ４２：可動支持部
５：モータ制御部
７：部品実装機
７１：基板搬送装置 ７２：部品供給装置 ７２１：部品収容装置
７３：部品移載装置 ７３１：移載装置駆動機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送りねじと、前記送りねじの両端部にそれぞれ設けられた一対の歯車機構と、前記一対の歯車機構を介して前記送りねじをそれぞれ駆動する一対のモータと、前記送りねじの前記両端部をそれぞれ支持する一対の支持部と、を備える送りねじ駆動装置であって、
前記一対の支持部の一方は、前記送りねじを軸線方向に移動不能に支持する固定支持部であり、前記一対の支持部の他方は、前記送りねじを前記軸線方向に移動可能に支持する可動支持部であり、
前記固定支持部側に設けられた前記歯車機構は、前記送りねじの固定支持部側端部および前記一対のモータのうち前記固定支持部側に設けられた固定支持部側モータの出力軸にそれぞれ固定されたはすば歯車を備え、
前記可動支持部側に設けられた前記歯車機構は、前記送りねじの可動支持部側端部および前記一対のモータのうち前記可動支持部側に設けられた可動支持部側モータの出力軸にそれぞれ固定された平歯車を備えることを特徴とする送りねじ駆動装置。
【請求項２】
前記固定支持部側モータと同期回転する回転検出装置で検出された回転位相情報に基づいて、前記固定支持部側モータおよび前記可動支持部側モータを同期制御するモータ制御部を備える請求項１に記載の送りねじ駆動装置。
【請求項３】
基板を搬送経路に沿って部品実装位置に搬入し位置決めして搬出する基板搬送装置と、複数の部品を収容する部品収容装置が複数個着脱可能に取り付けられる部品供給装置と、前記部品収容装置から前記部品を採取して前記位置決めされた前記基板に装着する部品移載装置と、を備える部品実装機であって、
前記部品移載装置を前記部品供給装置と前記位置決めされた前記基板との間で移動させる移載装置駆動機構が、請求項１又は２に記載の送りねじ駆動装置で構成されている部品実装機。
【請求項１】
送りねじと、前記送りねじの両端部にそれぞれ設けられた一対の歯車機構と、前記一対の歯車機構を介して前記送りねじをそれぞれ駆動する一対のモータと、前記送りねじの前記両端部をそれぞれ支持する一対の支持部と、を備える送りねじ駆動装置であって、
前記一対の支持部の一方は、前記送りねじを軸線方向に移動不能に支持する固定支持部であり、前記一対の支持部の他方は、前記送りねじを前記軸線方向に移動可能に支持する可動支持部であり、
前記固定支持部側に設けられた前記歯車機構は、前記送りねじの固定支持部側端部および前記一対のモータのうち前記固定支持部側に設けられた固定支持部側モータの出力軸にそれぞれ固定されたはすば歯車を備え、
前記可動支持部側に設けられた前記歯車機構は、前記送りねじの可動支持部側端部および前記一対のモータのうち前記可動支持部側に設けられた可動支持部側モータの出力軸にそれぞれ固定された平歯車を備えることを特徴とする送りねじ駆動装置。
【請求項２】
前記固定支持部側モータと同期回転する回転検出装置で検出された回転位相情報に基づいて、前記固定支持部側モータおよび前記可動支持部側モータを同期制御するモータ制御部を備える請求項１に記載の送りねじ駆動装置。
【請求項３】
基板を搬送経路に沿って部品実装位置に搬入し位置決めして搬出する基板搬送装置と、複数の部品を収容する部品収容装置が複数個着脱可能に取り付けられる部品供給装置と、前記部品収容装置から前記部品を採取して前記位置決めされた前記基板に装着する部品移載装置と、を備える部品実装機であって、
前記部品移載装置を前記部品供給装置と前記位置決めされた前記基板との間で移動させる移載装置駆動機構が、請求項１又は２に記載の送りねじ駆動装置で構成されている部品実装機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１０４４７０（Ｐ２０１３−１０４４７０Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４７８７３（Ｐ２０１１−２４７８７３）
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（０００２３７２７１）富士機械製造株式会社 (775)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（０００２３７２７１）富士機械製造株式会社 (775)
【Ｆターム（参考）】
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