(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を搬送経路に沿って部品装着位置に搬入し位置決めし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脱着可能に取り付けられる部品供給装置と、前記部品供給装置から前記部品を吸着採取して位置決めされた基板に装着する装着ヘッド、および前記装着ヘッドを水平面内の直交２方向に移動させるヘッド駆動機構を有する部品移載装置と、を基台に備える部品装着装置であって、
前記装着ヘッドが動作する途中で一時的に停止する一時停止位置に設けられた非接触給電用素子、ならびに前記非接触給電用素子に高周波電力を給電する高周波電源部を前記基台側に有し、
前記一時停止位置で前記非接触給電用素子に対向して非接触で高周波電力を受け取る非接触受電用素子、前記非接触受電用素子が受け取った高周波電力を直流電力に変換する電力変換部、ならびに前記直流電力を蓄電して前記装着ヘッドに搭載された電気負荷への給電を可能とする二次電池を前記装着ヘッド側に有して構成された非接触給電機構をさらに備え、
前記部品供給装置は、所定のスロット幅を有するフィーダ式部品収容装置が複数個並んで取り付けられ、
前記一時停止位置は、前記装着ヘッドがそれぞれのフィーダ式部品収容装置から前記部品を吸着採取するときの複数箇所の吸着位置を含み、
前記非接触給電用素子は、前記スロット幅以下の大きさとされ、前記複数箇所の吸着位置に対応して前記スロット幅のピッチで複数個設けられ、
前記非接触受電用素子は、前記装着ヘッドがいずれかの吸着位置で一時的に停止したときに複数個の非接触給電用素子の一部にずれなく正対するように複数個設けられている部品装着装置。
【請求項２】
請求項１において、前記非接触給電用素子および前記非接触受電用素子はそれぞれコイルである部品装着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に部品を装着する部品装着装置に関し、より詳細には、装着ヘッドへの非接触給電を行う部品装着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の部品が実装された基板を生産する設備として、はんだ印刷装置、部品装着装置、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。このうち部品装着装置は、部品供給装置から部品を吸着採取して位置決めされた基板に装着する装着ヘッドを備え、装着ヘッドをボールねじ機構などで駆動するのが一般的になっている。したがって、装着ヘッドには、水平二次元方向への移動を行うためのサーボ駆動機構の一部および移動制御回路が搭載されている。また、装着ヘッドには、エアポンプで生成した負圧を利用して部品を吸着採取し基板上に装着する吸着ノズルが設けられ、加えて、吸着ノズルの上下動および回転を行う駆動機構、ならびに吸着ノズルの駆動および吸着動作を制御する回路も搭載されている。さらに、装着ヘッドには、基板上のコードやマークを確認したり、部品や吸着ノズルなどの状態を確認したりするために、カメラが搭載されている。
【０００３】
移動する装着ヘッドに搭載された上記の各種電気負荷に電力を供給するために、従来技術では変形可能な給電用ケーブルが用いられていた。しかも電気負荷の種類によって電圧が異なり、加えて通信ケーブルが並行して用いられる場合も多く、多数本のケーブルが錯綜しないように整形あるいは結束されて用いられていた。したがって、装着ヘッドの移動に際し、ヘッド自重にケーブルの張力が加わって荷搬重量が増加してしまい、移動速度の低下を招いていた。さらに、ケーブルによる給電では、繰り返し変形によって生じる金属疲労で断線するリスクもある。このため、近年では、給電用ケーブルを用いない非接触給電技術を部品装着装置に応用することが検討されており、その一例が特許文献１に開示されている。
【０００４】
特許文献１に開示された表面実装機（部品装着装置）は、実装機本体に給電部および実装機側光通信部を備え、フィーダー（部品供給装置）に受電部およびフィーダー側光通信部を備え、非接触給電および非接触通信を可能にしている。詳細には、給電部はフィーダー配列方向に延びる給電線を有し、受電部はピックアップコイルを有しており、電磁誘導方式の非接触給電を行う構成になっている。これにより、電磁誘導による非接触給電を行う場合であっても、電磁誘導ノイズの影響を受けることなく通信制御を行える、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１０９７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に開示された非接触給電技術は、交換されることは有っても移動することの無いフィーダー（部品供給装置）を対象としているため、移動する装着ヘッドに対しては適用することができない。装着ヘッドは、単に所定のレール上を一次元的に移動するのでなく水平面内を二次元的に移動し、かつ移動ルートは生産する基板の種類に依存して変化するので、これまで非接触給電技術の適用は難しいと考えられていた。
【０００７】
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、移動する装着ヘッド上の電気負荷に給電するためのケーブルを無くしあるいは減らすことでケーブル張力分の荷搬重量を軽減して移動のスピードアップを可能とし、加えて、金属疲労によるケーブル断線のリスクを低減した部品装着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】
【０００８】
上記課題を解決する請求項１に係る部品装着装置の発明は、基板を搬送経路に沿って部品装着位置に搬入し位置決めし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脱着可能に取り付けられる部品供給装置と、前記部品供給装置から前記部品を吸着採取して位置決めされた基板に装着する装着ヘッド、および前記装着ヘッドを水平面内の直交２方向に移動させるヘッド駆動機構を有する部品移載装置と、を基台に備える部品装着装置であって、前記装着ヘッドが動作する途中で一時的に停止する一時停止位置に設けられた非接触給電用素子、ならびに前記非接触給電用素子に高周波電力を給電する高周波電源部を前記基台側に有し、前記一時停止位置で前記非接触給電用素子に対向して非接触で高周波電力を受け取る非接触受電用素子、前記非接触受電用素子が受け取った高周波電力を直流電力に変換する電力変換部、ならびに前記直流電力を蓄電して前記装着ヘッドに搭載された電気負荷への給電を可能とする二次電池を前記装着ヘッド側に有して構成された非接触給電機構をさらに備え、前記部品供給装置は、所定のスロット幅を有するフィーダ式部品収容装置が複数個並んで取り付けられ、前記一時停止位置は、前記装着ヘッドがそれぞれのフィーダ式部品収容装置から前記部品を吸着採取するときの複数箇所の吸着位置を含み、前記非接触給電用素子は、前記スロット幅以下の大きさとされ、前記複数箇所の吸着位置に対応して前記スロット幅のピッチで複数個設けられ、前記非接触受電用素子は、前記装着ヘッドがいずれかの吸着位置で一時的に停止したときに複数個の非接触給電用素子の一部にずれなく正対するように複数個設けられている。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記非接触給電用素子および前記非接触受電用素子はそれぞれコイルである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る部品装着装置の発明では、装着ヘッドの一時停止位置で非接触給電用素子から非接触受電用素子への非接触給電を行うことができ、さらに給電された電力を二次電池に蓄電できる。したがって、間欠的に繰り返して非接触給電を行うことで、装着ヘッドに搭載された電気負荷に継続的に給電することができる。これにより、移動する装着ヘッド上の電気負荷に給電するためのケーブルを無くしあるいは減らしてケーブル張力分の荷搬重量を軽減でき、移動のスピードアップが可能になる。加えて、金属疲労によるケーブル断線のリスクが低減される。
【００１３】
さらに、装着ヘッドの一時停止位置として吸着位置を含む。吸着位置は、装着ヘッドが確実に一時停止するとともに一時停止時間も比較的長いので、確実に非接触給電を行うことができる。
【００１４】
さらに、複数個のフィーダ式部品収容装置が取り付けられた部品供給装置の吸着位置で、複数個の非接触受電用素子と複数個の非接触給電用素子とがずれなく正対する。したがって、効率よく非接触給電を行うことができる。
【００１５】
請求項２に係る発明では、非接触給電用素子および非接触受電用素子はそれぞれコイルとされている。これにより、狭隘な一時停止位置で電磁誘導方式により非接触給電を行うことができ、電界結合方式などの他の非接触給電方式と比較して格段に多くの電力を給電できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を実施できる部品装着装置の構成例を説明する斜視図である。
【図２】部品移載装置の装着ヘッドを横から見た側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の部品装着装置を模式的に説明する要部の側面図である。
【図４】第１実施形態の部品装着装置を模式的に説明する要部の平面図である。
【図５】非接触給電機構の基台側の電気的構成を模式的に示す回路図である。
【図６】非接触給電機構の装着ヘッド側の電気的構成を模式的に示す回路図である。
【図７】本発明の第２実施形態の部品装着装置を模式的に説明する要部の側面図である。
【図８】第２実施形態の非接触給電機構の装着ヘッド側の電気的構成を模式的に示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の第１実施形態の部品装着装置１について、図１〜図６を参考にして説明する。図１は、本発明を実施できる部品装着装置９の構成例を説明する斜視図である。図１には共通ベース９０上に並設された２台の部品装着装置９が示されており、各部品装着装置９は、基板搬送装置９１、部品供給装置９２、部品移載装置９３、部品カメラ９４、および図略の制御コンピュータなどが基台９９に組み付けられて構成されている（符号は右手前側の部品装着装置９のみに付してある）。
【００１８】
基板搬送装置９１は、部品装着装置９の長手方向（Ｙ軸方向）の中央付近に配設されている。基板搬送装置９１は、第１搬送装置９１１および第２搬送装置９１２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る。第１および第２搬送装置９１１、９１２はそれぞれ、基台９９上の幅方向（Ｘ軸方向）に平行に並設された一対のガイドレール、およびガイドレール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および第２搬送装置９１１、９１２にはそれぞれ、部品実装位置まで搬送された基板Ｋを基台９９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。
【００１９】
部品供給装置９２は、部品装着装置９の長手方向の前部（図２の左前側）に設けられている。部品供給装置９２は、所定のスロット幅を有する１０個のフィーダ式部品収容装置９２１が着脱可能に並んで取り付けられている。フィーダ数は１０個に限定されず、例えば２０個、４５個、６０個などの構成とすることもできる。各フィーダ式部品収容装置９２１は、フィーダ本体９２２と、フィーダ本体９２２の後部（部品装着装置９の前側）に回転可能かつ脱着可能に装着された供給リール９２３と、フィーダ本体９２２の先端（部品装着装置９の中央寄り）に設けられた部品供給部９２４とを備えている。供給リール９２３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９２４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。
【００２０】
部品移載装置９３は、幅方向（Ｘ軸方向）および長手方向（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、部品装着装置９の長手方向の後部（図２の右奥側）から前部の部品供給装置９２の上方にかけて配設されている。部品移載装置９３は、Ｙ軸移動機構９３１、Ｘ軸駆動機構９３２および装着ヘッド２などにより構成されている。Ｙ軸移動機構９３１およびＸ軸駆動機構９３２は、装着ヘッド２をＸ軸方向およびＹ軸方向に独立して駆動する。装着ヘッド２の詳細構造については後述する。
【００２１】
部品カメラ９４は、部品移載装置９３の装着ヘッド２の吸着ノズル２５１、２５２が部品を吸着採取した状態を撮像し、撮像データを制御コンピュータに伝送する装置である。部品カメラ９４は、部品供給装置９２の部品供給部９２４と第１搬送装置９１１との間の基台９９上に、上方を向くように配設されている。
【００２２】
図略の制御コンピュータは、基板搬送装置９１、部品供給装置９２、部品移載装置９３、および部品カメラ９４と通信ケーブルによって接続されており、必要な情報を入手して演算および判定を行い、適宜指令を発して各部の動作を制御する。オペレータが制御コンピュータからの情報を確認し、さらには必要な操作や設定を行うために、上部のカバー９５の前側上部に表示操作装置９６が配設されている。
【００２３】
次に、装着ヘッド２の詳細構造について説明する。図２は、部品移載装置９３の装着ヘッド２を横から見た側面図である。装着ヘッド２は、Ｘ軸スライダ２１、Ｒ軸モータ２２、インデックス軸体２３、ノズルホルダ２４、吸着ノズル２５１、２５２、θ軸モータ２６、図略のＺ軸モータや負圧発生機構、制御部などを有している。
【００２４】
Ｘ軸スライダ２１は上下一対のガイドブロック２８を有し、Ｘ軸方向（紙面表裏方向）に延在するＹ軸スライダ２の上下一対のガイドレール２７に移動可能に支持されている。また、Ｙ軸スライダ２９には図略のＸ軸サーボモータが固設されており、このＸ軸サーボモータの出力軸にはＸ軸方向に延びるボールねじ２Ａが取り付けられている。ボールねじ２Ａは、図略のボールを介して、Ｘ軸スライダ２１に固設されたボールナット２Ｂに螺合されている。これにより、Ｘ軸サーボモータが回転すると、ボールねじ２Ａが回転してボールナット２Ｂが螺進し、Ｘ軸スライダ２１とともに装着ヘッド２の全体がＸ軸方向に移動する。Ｘ軸スライダ２１、ガイドレール２７、ガイドブロック２８、Ｘ軸サーボモータ、ボールねじ２Ａ、およびボールナット２ＢによりＸ軸駆動機構９３２が構成されている。また、Ｙ軸スライダ２９は、Ｙ軸移動機構９３１の一部であり、Ｘ軸スライダ２１および装着ヘッド２をＹ軸方向（紙面左右方向）に移動させる。
【００２５】
Ｘ軸スライダ２１には、部品を吸着採取する吸着ノズル２５１、２５２と、吸着のための負圧発生機構（図略）および移動や回転のための駆動モータ類が搭載されている。詳述すると、Ｘ軸スライダ２１には、インデックス軸体２３が回転可能に軸承されている。インデックス軸体２３の上端はＲ軸モータ２２の出力軸に結合され、インデックス軸体２３の下側にはノズルホルダ２４が回転可能に保持されている。Ｒ軸モータ２２は、インデックス軸体２３およびノズルホルダ２４を垂直方向のＲ軸の周りに回転駆動する。ノズルホルダ２４から下向きに複数の吸着ノズル２５１、２５２が同心円上に所定間隔で配設され、上下動可能とされている。吸着ノズル２５１、２５２は、図中には２個が例示されているが、実際には８個などの多数とされる場合が多い。
【００２６】
θ軸モータ２６は、回転伝達機構２Ｃを介して各吸着ノズル２５１、２５２を回転駆動する。図略のＺ軸モータは、吸着ノズル２５１、２５２を上下方向（Ｚ軸方向）に駆動する。図略の負圧発生機構は、エアポンプや電磁弁、圧力スイッチなどで構成され、各吸着ノズル２５１、２５２の圧力を個別に制御する。装着ヘッド２内のＲ軸モータ２２、θ軸モータ２６、Ｚ軸モータ、および負圧発生機構は、図略の制御部によって制御される。なお、図２中の非接触受電用素子５１〜５５、受電用電源基板２Ｄ、および二次電池８は第１実施形態で搭載される部材であり、従来技術では搭載されていない。
【００２７】
制御コンピュータから制御部への指令により、部品移載装置９３は動作する。部品移載装置９３の装着ヘッド２は、まず部品供給装置９２の指令されたフィーダ式部品収容装置９２１に移動し、一時停止して部品を吸着採取する。装着ヘッド２は、次に部品カメラ９４に移動して一時停止し、部品カメラ９４によって部品吸着状態が撮像される。装着ヘッド２は、三番目に基板Ｋ上に移動して部品を装着し、最後に部品供給装置９２に戻る。この一連の動作が部品装着サイクルである。フィーダ式部品収容装置９２１における装着ヘッド２の一時停止位置が吸着位置であり、部品カメラ９４の付近における装着ヘッド２の一時停止位置が撮像位置である。また、装着ヘッド２は、動作しない時間帯には基台９９上の所定の待機位置で一時停止して待機する。
【００２８】
従来技術において、上述した駆動モータ類２２、２６、負圧発生機構、および制御部などの電気負荷に電力を供給するために、変形可能なフレキシビリティを有する給電用ケーブルが用いられていた。しかも、駆動モータ類、負圧発生機構、および制御部の３区分で電圧が異なる場合が多く、加えて、制御部と制御コンピュータとの間で制御信号を伝送する通信ケーブルを用いる場合も多く、多数本のケーブルが錯綜しないように整形あるいは結束されて用いられていた。
【００２９】
次に、このケーブルを無くしあるいは減らした第１実施形態の部品装着装置１について説明する。図３は本発明の第１実施形態の部品装着装置１を模式的に説明する要部の側面図であり、図４は第１実施形態の部品装着装置１を模式的に説明する要部の平面図である。部品装着装置１は、基板搬送装置９１、部品供給装置９２、部品移載装置９３、および部品カメラ９４を備えており、これらは図１で説明したものに概ね一致しているので同一の符号を付して説明は省略する。さらに、実施形態の部品装着装置１は、非接触給電機構を備えている。非接触給電機構は、基台９９側の非接触給電用素子３１および高周波電源部４と、装着ヘッド２側の非接触受電用素子５１〜５５、電力変換部６、充電制御部７、および二次電池８とで構成されている。
【００３０】
非接触給電用素子３１は、図略のコアに導体を巻回して形成されたコイルであり、装着ヘッド２の吸着位置に近い基台９９側に配設されている。詳述すると、図３および図４に示されるように、部品供給装置９２の両端のフィーダ式部品収容装置９２１の外側の位置にそれぞれ、基台９９から中空の給電用支柱３６が立設されている。そして、２本の給電用支柱３６の上端同士は、中空の給電用梁３７で連結されている。給電用梁３７は、部品供給装置９２の上方を幅方向（Ｘ軸方向）に横断している。
【００３１】
給電用梁３７の内部には、フィーダ数に等しい１０個の非接触給電用素子３１が後方に向けて設けられている。非接触給電用素子３１の外形は、フィーダ式部品収容装置９２１のスロット幅ｄよりもわずかに小さい。各非接触給電用素子３１は、各フィーダ式部品収容装置９２１の真上の位置に、スロット幅ｄのピッチで配設されている（図４参照）。１０個の非接触給電用素子３１は、給電用梁３７および給電用支柱３６の中空内部を通る配線ケーブル３１１により、基台９９内部に設けられた高周波電源部４に並列に接続されている。
【００３２】
一方、５個の非接触受電用素子５１〜５５もコイルであり、装着ヘッド２の前側に前方を向くように、かつ幅方向（Ｘ軸方向）にスロット幅ｄのピッチで列設されている（図４参照）。５個の非接触受電用素子５１〜５５は互いに並列接続され、一括して電力変換部６に入力されている。電力変換部６の出力側は充電制御部７に入力接続され、充電制御部７の出力側は二次電池８に接続されている。
【００３３】
さらに、装着ヘッド２側の構成について詳述する。図２において、５個の非接触受電用素子５１〜５５は、Ｘ軸スライダ２１の前側（図中の左側）の下方寄りに、前方を向けて配設されている。非接触受電用素子５１〜５５は、コア５７に導体５８を巻回して形成されたコイルであり、対向する非接触給電用素子３１と特性を揃えて給電効率を高めることが好ましい。Ｘ軸スライダ２１の前寄りの中間高さには、受電用電源基板２Ｄが配設されている。受電用電源基板２Ｄ上には、電力変換部６および充電制御部７の回路が構成されている。Ｘ軸スライダ２１の前側上方寄りには、二次電池８が配設されている。
【００３４】
図４において、装着ヘッド２は吸着位置から離れており、部品を吸着するときには図中の左方に移動する。すると、図３に示されるように、フィーダ式部品収容装置９２１の部品供給部９２４の真上の吸着位置に装着ヘッド２が移動して一時停止し、吸着ノズル２５１が下降して部品を吸着採取する。ここで、装着ヘッド２が吸着位置で一時停止するとき、非接触受電用素子５１〜５５は、非接触給電用素子３１の一部にずれなく正対して接近する。
【００３５】
例えば、図４の状態から装着ヘッド２が図中の左方に移動して、吸着ノズル２５１が図中の上から４番目のフィーダ式部品収容装置９２１から部品を吸着採取するとき、５個の非接触受電用素子５１〜５５は、上から２番目〜６番目の非接触給電用素子３１にずれなく正対して接近する。つまり、５組の非接触受電用素子５１〜５５および非接触給電用素子３１が正対して、電磁誘導方式の非接触給電が可能になる。
【００３６】
また、別の吸着ノズル２５２で同じ４番目のフィーダ式部品収容装置９２１から部品を吸着採取するときには、装着ヘッド２は移動せず、吸着ノズル２５１が上昇し、ノズルホルダ２４が回転し、吸着ノズル２５２が下降する。したがって、この間の非接触給電が可能になる。一方、別の吸着ノズル２５２で別のフィーダ式部品収容装置９２１から部品を吸着採取するときには、装着ヘッド２が移動し、移動先の別の吸着位置での非接触給電が可能になる。
【００３７】
なお、装着ヘッド２が両端のフィーダ式部品収容装置９２１から部品を吸着採取するときには、２つの非接触受電用素子（５１と５２、または５４と５５）が部品供給装置２の幅方向（Ｘ軸方向）に外れてしまう。したがって、正対する非接触受電用素子５１〜５５と非接触給電用素子３１の組数は３組に減少する。また、装着ヘッド２が両端から２番目のフィーダ式部品収容装置９２１から部品を吸着採取するときには、正対する非接触受電用素子５１〜５５および非接触給電用素子３１の組数は４組になる。このように、部品を吸着採取するフィーダ式部品収容装置９２１の位置に依存して非接触給電の給電量が減少するが、最少でも３組の非接触受電用素子５１〜５５および非接触給電用素子３１による非接触給電を確保できる。
【００３８】
図５は、非接触給電機構の基台９９側の電気的構成を模式的に示す回路図である。図示されるように、１０個の非接触給電用素子３１はそれぞれ、スイッチ３２を介して高周波電源部４に並列に接続されている。各スイッチ３２は、制御コンピュータからの指令により独立して開閉制御される。高周波電源部４は、非接触給電に好適なＭＨｚ帯以上の高い周波数の高周波電圧を出力する。高周波電源部４の出力のオン／オフも制御コンピュータからの指令により制御される。
【００３９】
図６は、非接触給電機構の装着ヘッド２側の電気的構成を模式的に示す回路図である。図示されるように、５個の非接触受電用素子５１〜５５は互いに並列接続され、一括して電力変換部６に入力されている。電力変換部６は、４個の整流ダイオード６１〜６４で構成された公知の全波整流回路であり、出力側の平滑用素子は図示省略されている。電力変換部６の出力側は充電制御部７に入力接続されている。充電制御部７は、出力側に接続されている二次電池８の充電状態などを参照して出力電圧および出力電流（充電電圧および充電電流）を制御し、充電動作を適正に保つ。二次電池８には装着ヘッド２に搭載された全てのあるいは一部の電気負荷Ｌが接続されている。
【００４０】
次に、第１実施形態の部品装着装置１の作用について説明する。制御コンピュータは、装着ヘッド２の制御部に指令を発し、部品装着サイクルを順次制御する。ここで、制御コンピュータは、装着ヘッド２が部品供給装置９２の特定のフィーダ式部品収容装置９２１の吸着位置で部品を吸着採取することをスケジュール化して制御する。したがって、制御コンピュータは、装着ヘッド２が吸着位置に到達する直前に、高周波電源部４の出力をオンに制御する。これと同時に、制御コンピュータは、特定のフィーダ式部品収容装置９２１およびその両側に対応する５個のスイッチ３２を閉じ、５個の非接触給電用素子３１を選択して高周波電圧を印加する。また、制御コンピュータは、装着ヘッド２が吸着位置から離れた直後に、高周波電源部４の出力をオフに制御する。
【００４１】
これにより、基台９９側の５個の非接触給電用素子３１から装着ヘッド２側の５個の非接触受電用素子５１〜５５へと、電磁誘導方式による非接触給電を行うことができる。非接触給電は、装着ヘッド２が吸着位置で一時停止している時間帯だけ継続する。５個の非接触受電用素子５１〜５５は、電磁誘導により高周波電力を受け取り、同位相の高周波電流を出力する。高周波電流は電力変換部６で直流電力に変換され、充電制御部７を介して二次電池８に蓄電される。したがって、装着ヘッド２が吸着位置で一時停止するたびに間欠的に繰り返して非接触給電を行い、装着ヘッド２に搭載された電気負荷Ｌに継続的に給電することができる。
【００４２】
第１実施形態の部品装着装置１によれば、非接触給電機構により吸着位置で一時停止の時間帯に非接触給電を行って、装着ヘッド２に搭載された電気負荷Ｌに継続的に給電することができる。ここで、装着ヘッド２に搭載された全ての電気負荷Ｌに非接触給電する構成では、給電ケーブルを無くすことができる。また、給電可能な電力量の制約や電気負荷Ｌの電圧の違いなどに起因して一部の電気負荷Ｌに非接触給電する構成では、給電ケーブルの本数を減らすことができる。さらに、通信ケーブルも無線通信手段などに置き換えることができる。これにより、装着ヘッド２に加わるケーブルの張力を無くしあるいは減らして荷搬重量を軽減でき、装着ヘッド２の移動のスピードアップが可能になる。加えて、金属疲労によるケーブル断線のリスクが低減される。
【００４３】
さらに、吸着位置で、複数個の非接触受電用素子５１〜５５と複数個の非接触給電用素子３とがずれなく正対して接近する。また、非接触給電用素子５１〜５５および非接触受電用素子３１はそれぞれコイルとされている。これらの総合的な作用により、狭隘な一時停止位置で電磁誘導方式の非接触給電を行うことができ、電界結合方式や磁界共鳴方式などと比較して格段に多くの電力を給電できる。
【００４４】
次に、吸着位置に加えて撮像位置で非接触給電を行う第２実施形態の部品装着装置１Ａについて、第１実施形態と異なる点を主に説明する。図７は本発明の第２実施形態の部品装着装置１Ａを模式的に説明する要部の側面図である。第２実施形態では、撮像位置で非接触給電を行うために、非接触給電用素子３３や非接触受電電用素子５６などが第１実施形態に追加されている。
【００４５】
非接触給電用素子３３は、図略のコアに導体を巻回して形成されたコイルであり、装着ヘッド２の撮像位置に近い基台９９側に配設されている。詳述すると、図７に示されるように、部品カメラ９４の近くの位置に、基台９９から中空の給電用支柱３８が立設されている。給電用支柱３８の上端の内部に、非接触給電用素子３３が上方を向くように設けられている。非接触給電用素子３３の高さは、部品カメラ９４の高さと同程度に設定されている。非接触給電用素子３３の構造および電気的特性は、吸着位置に設けた非接触給電用素子３１と同一でもよく、異なっていてもよい。非接触給電用素子３３は、給電用支柱３８の中空内部を通る配線ケーブル３３１により、図略のスイッチを介して高周波電源部４に並列に接続されている。
【００４６】
一方、非接触受電用素子５６も図略のコアに導体を巻回して形成されたコイルであり、装着ヘッド２の下側のＹ軸スライダ２９寄りに下方を向くように設けられている。非接触受電用素子５６の構造および電気的特性は、吸着位置用に設けた非接触受電用素子５１〜５５と同一でもよく、異なっていてもよいが、対向する非接触給電用素子３３と特性を揃えて給電効率を高めることが好ましい。非接触受電用素子５６は、電力変換部６Ａに接続されている。電力変換部６Ａの出力側は充電制御部７に入力接続され、充電制御部７の出力側は二次電池８に接続されている。
【００４７】
図７において、装着ヘッド２は部品カメラ９４の上方の撮像位置に到達しており、部品カメラ９４は吸着ノズル２５１、２５２の部品吸着状態を撮像する。ここで、装着ヘッド２が撮像位置で一時停止するとき、非接触受電用素子５６は、非接触給電用素子３３の真上からずれなく正対するように接近し、電磁誘導方式の非接触給電が可能になる。
【００４８】
図８は、非接触給電機構の装着ヘッド２側の電気的構成を模式的に示す回路図である。図示されるように、第１実施形態と比較して、電力変換部６Ａの全波整流回路の入力側に、入力切替スイッチ６５が付加されている。入力切替スイッチ６５は、制御部からの指令によって制御され、吸着位置用の５個の非接触受電用素子５１〜５５と撮像位置用の非接触受電用素子５６とを、選択的に切り替える。図８には、撮像位置用の非接触受電用素子５６に切り替えられた状態が例示されている。
【００４９】
また、二次電池８には、一部の電気負荷Ｌ１と電圧レギュレータ８１とが並列接続されている。一部の電気負荷Ｌ１には、二次電池８の出力電圧Ｖ１がそのまま給電される。電圧レギュレータ８１は、二次電池８の出力電圧Ｖ１を変換してレギュレータ電圧Ｖ２を発生し、電圧が異なる別の電気負荷Ｌ２に給電する。なお、複数の電圧レギュレータを設けて、電圧が異なる３区分以上の電気負荷に給電することもできる。あるいは、複数の電圧を出力するマルチ出力タイプの充電制御部、および各電圧に対応する複数の二次電池を設けて、電圧が異なる２区分以上の電気負荷に給電することもできる。
【００５０】
次に、第２実施形態の部品装着装置１Ａの作用について説明する。制御コンピュータは、装着ヘッド２の制御部に指令を発し、部品装着サイクルを順次制御する。ここで、制御コンピュータは、装着ヘッド２が吸着位置および撮像位置に移動することをスケジュール化して制御する。したがって、制御コンピュータは、装着ヘッド２が吸着位置に到達するときに、吸着位置の５個の非接触給電用素子３１を選択して高周波電圧を印加する。同時に、制御コンピュータは、装着ヘッド２上の制御部に指令を発し、電力変換部６Ａの入力切替スイッチ６５を吸着位置用の５個の非接触受電用素子５１〜５５側に切り替える。
【００５１】
同様に、制御コンピュータは、装着ヘッド２が撮像位置に到達するときに、撮像位置の非接触給電用素子３３を選択して高周波電圧を印加する。同時に、制御コンピュータは、装着ヘッド２上の制御部に指令を発し、電力変換部６Ａの入力切替スイッチ６５を撮像位置用の非接触受電用素子５６側に切り替える。
【００５２】
これにより、吸着位置および撮像位置の両方で、電磁誘導方式の非接触給電を行うことができる。第２実施形態の部品装着装置１Ａでは、撮像位置における非接触給電の分だけ、第１実施形態よりも給電量が大きくなる。さらに、電圧レギュレータ８１を用いることで、電圧Ｖ１、Ｖ２が異なる２区分の電気負荷Ｌ１、Ｌ２に継続的に給電することができ、適用範囲が拡がる。
【００５３】
なお、第１および第２実施形態において、高周波電源部４の出力のオン／オフ制御や、スイッチ３２による非接触給電用素子３１、３３の選択制御は必須ではない。すなわち、装着ヘッド２が動作している時間帯を通して高周波電源部４をオンとし、全ての非接触給電用素子３１、３３に高周波電圧を印加するようにしてもよい。この態様では、装着ヘッド２が接近した非接触給電用素子３１、３３で自動的に非接触給電が行われる。これにより、非接触給電用素子３１、３３の常時の励磁損失が多少増加するが、非接触給電の制御を大幅に簡易化できる。
【００５４】
また、装着ヘッド２が動作しない時間帯に待機する待機位置で非接触給電を行うこともできる。この態様では、非接触給電用素子を基台９９側の待機位置に新たに設けることが必要になるが、装着ヘッド２側では吸着位置用または撮像位置用の非接触受電用素子５１〜５５、５６を兼用することができる。さらに、第１および第２実施形態で非接触給電用素子３１、３３および非接触受電用素子５１〜５６に電磁誘導方式のコイルを用いたが、電界結合方式や磁界共鳴方式などを適用してもよい。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】
【００５５】
１、１Ａ：部品装着装置
２：リニアモータ装置
２１：Ｘ軸スライダ    ２２：Ｒ軸モータ    ２３：インデックス軸体
２４：ノズルホルダ    ２５１、２５２：吸着ノズル
２６：θ軸モータ    ２７：ガイドレール    ２８：ガイドブロック
２９：Ｙ軸スライダ    ２Ａ：ボールねじ    ２Ｂ：ボールナット
２Ｃ：回転伝達機構    ２Ｄ：受電用電源基板
３１：非接触給電用素子（吸着位置用）    ３２：スイッチ
３３：非接触給電用素子（撮像位置用）
３６：給電用支柱    ３７：給電用梁    ３８：給電用支柱
４：高周波電源部
５１〜５５：非接触受電用素子（吸着位置用）
５６：非接触受電用素子（撮像位置用）
６、６Ａ：電力変換部    ６１〜６４：整流ダイオード    ６５：入力切替スイッチ
７：充電制御部
８：二次電池    ８１：電圧レギュレータ
９：部品装着装置
９０：共通ベース    ９１：基板搬送装置
９２：部品供給装置    ９２１：フィーダ式部品収容装置
９３：部品移載装置    ９４：部品カメラ    ９５：カバー
９６：表示操作装置    ９９：基台
Ｋ：基板    ｄ：スロット幅    Ｌ、Ｌ１、Ｌ２：電気負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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