(57)【要約】【課題】ヘッド本体にロータリーヘッドが垂直軸周りに回転可能に取り付けられた表面実装機の部品保持ヘッドにおいて、ロータリーヘッドの回転位置にかかわらず、ヘッド本体からロータリーヘッドに非接触式で安定した電力を連続的、効率的に伝送することができるようにする。【解決手段】ヘッド本体１０にロータリーヘッド３０が垂直軸２０周りに回転可能に取り付けられ、ヘッド本体１０とロータリーヘッド３０との間に非接触伝送装置４０が配置された表面実装機の部品保持ヘッドである。非接触伝送装置４０は、ヘッド本体側の垂直軸周りに配置された環状の第１コア４１と、ロータリーヘッド側の垂直軸周りに第１コア４１と対向配置された環状の第２コア４２と、第１コアに垂直軸周りに巻回された第１コイル４３と、第２コアに垂直軸周りに巻回され第１コイルと対向配置された第２コイル４４とを備え、第１コイルに印加された電力を電磁誘導により第２コイルに伝送する。【選択図】図２
2015053380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド本体にロータリーヘッドが垂直軸周りに回転可能に取り付けられ、前記ロータリーヘッドに部品を保持する保持具が複数装着され、前記ヘッド本体と前記ロータリーヘッドとの間に非接触伝送装置が配置された表面実装機の部品保持ヘッドであって、
前記非接触伝送装置は、前記ヘッド本体側の前記垂直軸周りに配置された環状の第１コアと、前記ロータリーヘッド側の前記垂直軸周りに前記第１コアと対向配置された環状の第２コアと、前記第１コアに前記垂直軸周りに巻回された第１コイルと、前記第２コアに前記垂直軸周りに巻回され前記第１コイルと対向配置された第２コイルとを備え、前記第１コイルに印加された電力を電磁誘導により前記第２コイルに伝送する、表面実装機の部品保持ヘッド。
【請求項２】
前記第１コア及び前記第２コアはそれぞれ中心部に貫通孔を有し、前記垂直軸が前記各貫通孔を貫通して嵌め合せられるように装着されている請求項１に記載の表面実装機の部品保持ヘッド。
【請求項３】
前記非接触伝送装置は、前記第１コアに前記垂直軸周りに巻回された第３コイルと、前記第２コアに前記垂直軸周りに巻回され前記第３コイルと対向配置された第４コイルとを更に備え、前記第３コイル及び前記第４コイルのいずれか一方に印加された信号を電磁誘導により前記第３コイル及び前記第４コイルのいずれか他方に伝送する請求項１又は２に記載の表面実装機の部品保持ヘッド。
【請求項４】
前記第３コイル及び前記第４コイルは、前記第１コイル及び第２コイルの内周側に配置されている請求項３に記載の表面実装機の部品保持ヘッド。
【請求項５】
前記第１コア及び前記第２コアはそれぞれ中心部に貫通孔を有し、前記第３コイル及び前記第４コイルは前記各貫通孔の周縁部分に配置されている請求項４に記載の表面実装機の部品保持ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣチップ等の部品を基板上に実装する表面実装機において、実装する部品を保持する部品保持ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
表面実装機は、ノズル等の保持具を有する部品保持ヘッドにより、部品を部品供給部からピックアップし保持してプリント基板上に移送し、プリント基板上の所定位置に実装するように構成されている。
【０００３】
かかる部品保持ヘッドとしては、そのヘッド本体に、複数の保持具を有するロータリーヘッドが垂直軸周りに回転可能に取り付けられた、ロータリー式の部品保持ヘッドが知られている（例えば特許文献１）。
【０００４】
ロータリー式の部品保持ヘッドにおいては、ロータリーヘッドに搭載されたセンサや保持具のアクチュエータ等を駆動させるために、ヘッド本体からロータリーヘッドに電力を供給する必要がある。その電力供給機構としては、上記特許文献１にも見られるように、一般的にスリップリング機構が用いられている。しかし、スリップリング機構では、スリップリングとブラシとの回転接触を伴うため、耐久性やユニット小型化等に問題があった。
【０００５】
これに対して特許文献２では、非接触式のエネルギ・データ伝達手段を備えたロータリー式の部品保持ヘッドが提案されている（段落００３４〜段落００３６及び図１参照）。
【０００６】
図６は、特許文献２のエネルギ・データ伝達手段の要部を再現したものである。このエネルギ・データ伝達手段は、エネルギ（電力）伝達のために環状の第１コア１００及び第２コア２００を備え、データ（信号）伝達のためにプレート状の第１アンテナ３００及び第２アンテナ４００を備える。
【０００７】
第１コア１００は逆Ｕ字状の断面を有し、第２コア２００は第１コア１００の開口端を閉じるように配置されている。第１アンテナ３００及び第２アンテナ４００は、第１コア１００の逆Ｕ字状の断面によって生じた中空室内に対向配置されている。そして、第１コア１００及び第１アンテナ３００はヘッド本体５００側に配置され、第２コア２００及び第２アンテナ４００は、ヘッド本体５００に対し回転軸６００周りに回転するロータリーヘッド７００側に配置されている。すなわち、ロータリーヘッド７００側の第２コア２００及び第２アンテナ４００は、ヘッド本体５００側の第１コア１００及び第１アンテナ３００に対し回転軸６００周りに回転する。特許文献２によれば、このような構成により、ヘッド本体５００に対するロータリーヘッド７００の回転と無関係に、第１コア１００及び第２コア２００を介してエネルギ（電力）をヘッド本体５００からロータリーヘッド７００に伝達できるとともに、第１アンテナ３００及び第２アンテナ４００を介してデータ（信号）をヘッド本体５００とロータリーヘッド７００との間で双方向に交換できるとされている。
【０００８】
ここで、特許文献２には、エネルギ伝達のために使用される磁界の方向は、データ伝達のために使用される電界の方向に対してほぼ垂直であると記載されている（請求項１２及び段落００１８）。これを図６で説明すると、データ伝達のために使用される電界の方向は、第１アンテナ３００及び第２アンテナ４００の配置からして図６において上下方向であることは明らかである。したがって、エネルギ伝達のために使用される磁界の方向は、図６に示す矢印方向となる。そして第１コア１００及び第２コア２００に巻回するコイルは特許文献２では図示が省略されているが、上記の磁界の方向を得るには図７に示すように巻回する必要がある。すなわち、コイル１１０，２１０は、環状の第１コア１００及び第２コア２００の周方向に巻回する必要があるため、上記の磁界の方向を得るには、図７に示すような単位体を周方向に並べて全体として環状とするか、環状の第１コア１００及び第２コア２００にコイル１１０，２１０を巻回するための貫通孔を周方向に沿って複数形成する必要がある。
【０００９】
いずれの場合も、第１コア１００及び第２コア２００は周方向に不連続となることから、ロータリーヘッド７００（第２コア２００）が回転するときにエネルギを効率的に伝達できる回転位置（エネルギ伝達可能位置）が限られ、第１コア１００及び第２コア２００がエネルギ伝達可能位置にないときにはエネルギの伝達効率が劣化するという問題が生じる。これを図示すると図８のようになり、第２コア２００が実線で示すエネルギ伝達可能位置にあるときはエネルギを効率的に伝達できるが、その途中の破線で示す位置にあるときは、エネルギの伝達効率が劣化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−２８４８８９号公報
【特許文献２】特表２００６−５１５７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、ヘッド本体にロータリーヘッドが垂直軸周りに回転可能に取り付けられた表面実装機の部品保持ヘッドにおいて、ロータリーヘッドの回転位置にかかわらず、ヘッド本体からロータリーヘッドに非接触式で安定した電力を連続的、効率的に伝送することができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一観点によれば、ヘッド本体にロータリーヘッドが垂直軸周りに回転可能に取り付けられ、前記ロータリーヘッドに部品を保持する保持具が複数装着され、前記ヘッド本体と前記ロータリーヘッドとの間に非接触伝送装置が配置された表面実装機の部品保持ヘッドであって、前記非接触伝送装置は、前記ヘッド本体側の前記垂直軸周りに配置された環状の第１コアと、前記ロータリーヘッド側の前記垂直軸周りに前記第１コアと対向配置された環状の第２コアと、前記第１コアに前記垂直軸周りに巻回された第１コイルと、前記第２コアに前記垂直軸周りに巻回され前記第１コイルと対向配置された第２コイルとを備え、前記第１コイルに印加された電力を電磁誘導により前記第２コイルに伝送する、表面実装機の部品保持ヘッドが提供される。
【００１３】
このように、第１コア及び第２コアを垂直軸周りに環状に配置するとともに、第１コイル及び第２コイルを垂直軸周りに巻回して対向配置することで、磁界が垂直軸周りの第１・第２コイル間に均一に発生するので（後述する図２参照）、ロータリーヘッドの回転位置にかかわらず、ヘッド本体からロータリーヘッドへ電磁誘導による非接触式で安定した電力を連続的、効率的に伝送することができる。
【００１４】
本発明において、前記垂直軸は、前記第１コア及び前記第２コアの中心部にそれぞれ設けた貫通孔に嵌め合せられるように貫通させて装着することができる。これにより、第１コア及び第２コアは垂直軸に隣接して配置されるので、これらを小型化でき磁路長も短くできるので、電力の伝送効率を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明において前記非接触伝送装置は、前記第１コアに前記垂直軸周りに巻回された第３コイルと、前記第２コアに前記垂直軸周りに巻回され前記第３コイルと対向配置された第４コイルとを更に備えたものとし、前記第３コイル及び前記第４コイルのいずれか一方に印加された信号を電磁誘導により前記第３コイル及び前記第４コイルのいずれか他方に伝送するようにすることができる。これにより、ヘッド本体側からの制御信号、ロータリーヘッド側からのセンサ信号等の各種信号を非接触で相互に伝送することができる。なお、本明細書でいう「信号」とは、信号の形式に変換されたデータを含む概念である。
【００１６】
この場合、信号の伝送を担う前記第３コイル及び前記第４コイルは、電力の伝送を担う前記第１コイル及び第２コイルの内周側に配置することが好ましい。更に好ましくは、信号の伝送を担う前記第３コイル及び前記第４コイルは、前記第１コア及び前記第２コアの中心部にそれぞれ設けた貫通孔の周縁部分に配置する。これにより、信号を伝送するための磁界の磁路長を短くでき、電力を伝送するための磁界との相互干渉（クロストーク）の発生を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ヘッド本体にロータリーヘッドが垂直軸周りに回転可能に取り付けられた表面実装機の部品保持ヘッドにおいて、ロータリーヘッドの回転位置にかかわらず、ヘッド本体からロータリーヘッドに非接触式で安定した電力を連続的、効率的に伝送することができる。
【００１８】
また、信号伝送用のコイルを設ければ、電力とともに信号も非接触式で伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例に係る部品保持ヘッドの構成を概念的に示す構成図である。
【図２】図１の実施例における非接触伝送装置で発生する磁界の様子を概念的に示す断面図である。
【図３】第１コア及び第２コアの形状を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図４】図１の実施例の変形例を示す要部の構成図である。
【図５】図１の実施例における非接触伝送装置によって電力及び信号を伝送するための具体的なシステム構成を示すブロック図である。
【図６】特許文献２のエネルギ・データ伝達手段の要部を再現した説明図である。
【図７】特許文献２のエネルギ・データ伝達手段におけるコイルの巻回方向を示す説明図である。
【図８】特許文献２のエネルギ・データ伝達手段の要部を再現した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づき説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施例に係る部品保持ヘッドの構成を概念的に示す構成図である。同図に示す部品保持ヘッドは、表面実装機に適用され、その表面実装機において部品供給部から電子部品をピックアップし保持してプリント基板上に移送し、プリント基板上の所定位置に実装する。
【００２２】
この部品保持ヘッドは、固定配置されたヘッド本体１０と、このヘッド本体１０に対して垂直軸２０周りに回転可能に取り付けられたロータリーヘッド３０と、ヘッド本体１０とロータリーヘッド３０との間に配置された非接触伝送装置４０とを備える。
【００２３】
ヘッド本体１０は、ロータリーヘッド３０を回転させるサーボモータ１１及びロータリーヘッド３０に配置されているノズル３１の昇降を制御するサーボモータ１２を内蔵している。また、図１では省略しているが、ヘッド本体１０は、サーボモータ１１、１２やロータリーヘッド３０の回転動作を制御するメインコントローラも内蔵している。
【００２４】
ロータリーヘッド３０は外形が略円柱状のバレル形状を有し、その中心を垂直軸２０が貫通している。サーボモータ１１の回転によりロータリーヘッド３０は、ヘッド本体１０に対して垂直軸２０周りのＲ方向に回転する。また、ロータリーヘッド３０には、電子部品を保持する保持具としてのノズル３１が、周方向に沿って複数配置されている。各ノズル３１は、ロータリーヘッド３０に内蔵されたサーボモータ等からなるアクチュエータ（図示省略）により、それぞれ軸線周りのＴ方向に回転可能であり、サーボモータ１２により軸線方向に沿ったＺ方向に移動可能に装着されている。
【００２５】
非接触伝送装置４０は、第１コア４１及び第２コア４２と、電力伝送のためのコイルとして第１コイル４３及び第２コイル４４と、信号伝送のためのコイルとして第３コイル４５及び第４コイル４６とを備えている。
【００２６】
第１コア４１はヘッド本体１０側に一体的に配置され、第２コア４２はロータリーヘッド３０側に一体的に配置されている。第１コア４１及び第２コア４２は図３に示すように同一の形状を有し、上下対称となるように一定のギャップＧを持って対向配置されている。
【００２７】
図３を参照すると、第１コア４１及び第２コア４２は環状（リング状）に形成され、その中心部に貫通孔４１ａ（４２ａ）を有する。また、貫通孔４１ａ（４２ａ）と同心円状に環状溝４１ｂ（４２ｂ）を有し、貫通孔４１ａ（４２ａ）の周縁部分に環状の切欠き４１ｃ（４２ｃ）を有する。そして図１に示すように、垂直軸２０が、第１コア４１及び第２コア４２の貫通孔４１ａ，４２ａを貫通して嵌め合せられるように装着される。なお、垂直軸２０はヘッド本体１０側に一体的に配置されており回転しないため、第２コア４２の貫通孔４２ａ内では回転できるように若干の余裕をもって装着される。一方、第１コア４１は垂直軸２０（ロータリーヘッド３０）とともにヘッド本体１０に固定されているので、垂直軸２０は第１コア４１の貫通孔４１ａには固定的に装着される。
【００２８】
第１コイル４３は第１コア４１の環状溝４１ｂに沿って巻回され、第２コイル４４は第２コア４２の環状溝４２ｂに沿って巻回されている。すなわち、第１コイル４３及び第２コイル４４は垂直軸２０周りに巻回され、これらは電力伝送のために一定のギャップＧを持って対向配置されている。
【００２９】
また、第３コイル４５は第１コア４１の切欠き４１ｃに沿って巻回され、第４コイル４６は第２コア４２の切欠き４２ｃに沿って巻回されている。すなわち、第３コイル４５及び第４コイル４６は垂直軸２０周りに巻回され、これらは信号伝送のために一定のギャップＧを持って対向配置されている。
【００３０】
以上の構成において、電力伝送のための磁界Ｍ１は図２に示すように、垂直軸２０周りの第１・第２コイル４３，４４間に均一に発生するので、ロータリーヘッド３０の回転位置にかかわらず、ヘッド本体１０からロータリーヘッド３０に電磁誘導により非接触式で安定した電力を連続的、効率的に伝送することができる。
【００３１】
また、信号伝送のための磁界Ｍ２も図２に示すように、垂直軸２０周りの第３・第４コイル４５，４６間に均一に発生するので、ロータリーヘッド３０の回転位置にかかわらず、ヘッド本体１０とロータリーヘッド３０との間で電磁誘導により非接触式で信号を伝送することができる。特に本実施例の場合、信号伝送のための第３コイル４５及び第４コイル４６は電力伝送のための第１コイル４３及び第２コイル４４の内周側、より具体的には貫通孔４１ａ，４２ａの周縁部分に配置されているので、図１に示すように、信号伝送のための磁界Ｍ２の磁路長を短くでき、電力伝送のための磁界Ｍ１との相互干渉（クロストーク）の発生を抑えることができる。
【００３２】
なお、図４に示すように、信号伝送のための第３コイル４５及び第４コイル４６を、電力伝送のための第１コイル４３及び第２コイル４４の外周側に配置することもできるが、この場合、信号伝送のための磁界Ｍ２の磁路長が長くなり、磁束密度が低くなることから、電力伝送のための磁界Ｍ１との相互干渉（クロストーク）の発生が懸念される。また、磁界Ｍ２の磁束密度を高くするには、第３コイル４５又は第４コイル４６に流す電流を上げるか、その巻き数を増やす必要があり、装置の大型化及び高コスト化を招くという問題が生じる。したがって、信号伝送のための第３コイル４５及び第４コイル４６は、図２に示すように電力伝送のための第１コイル４３及び第２コイル４４の内周側に配置することが好ましい。
【００３３】
次に、上述した非接触伝送装置４０によって電力及び信号を伝送するための具体的なシステム構成を説明する。図５は、そのシステム構成を示すブロック図である。
【００３４】
非接触伝送装置４０は、電力及び信号を伝送するために、送信ユニット４７と受信ユニット４８を備える。そして、送信ユニット４７に図１に示した第１コア４１、第１コイル４３及び第３コイル４５が接続され、受信ユニット４８に第２コア４２、第２コイル４４及び第４コイル４６が接続される。すなわち、送信ユニット４７はヘッド１０側に配置され、受信ユニット４８はロータリーヘッド３０側に配置される。
【００３５】
まず、電力伝送のためのシステム構成を説明すると、送信ユニット４７に外部からＤＣ４８Ｖの直流電流が供給され、これが高周波送電回路によって１００ｋＨｚの交流電流に変換され第１コイル４３に印加される。電磁誘導により第２コイル４４に誘導電流が生じ、これが受信ユニット４８の整流回路によって直流電流に変換され、更に２個のＤＣ−ＤＣコンバータ（DC-DC CONV.）によって、２４Ｖと５Ｖの直流電力に変換される。このうち、２４Ｖの直流電力は、ロータリーヘッド３０において上述したノズル等を駆動するアクチュエータや各種センサを作動させるために使用され、５Ｖの直流電力は、図５に示す受信ユニット４８の制御回路等を作動させるために使用される。
【００３６】
信号伝送のためのシステム構成は図５に示すとおりで、公知の方法により、ヘッド本体１０からロータリーヘッド３０へ信号を伝送することができる。なお、図５に示す信号伝送のためのシステム構成は、送信ユニット４７及び受信ユニット４８にそれぞれ信号送受信回路を備えているので、ヘッド本体１０とロータリーヘッド３０との間で相互に信号（データ）を伝送することができる。例えば、ヘッド本体１０側からの制御信号、ロータリーヘッド３０側からのセンサ信号等の各種信号を非接触で相互に伝送することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  ヘッド本体
１１，１２  サイドモータ
２０  垂直軸
３０  ロータリーヘッド
３１  ノズル（保持具）
４０  非接触伝送装置
４１  第１コア
４１ａ  貫通孔
４１ｂ  環状溝
４１ｃ  切欠き
４２  第２コア
４２ａ  貫通孔
４２ｂ  環状溝
４２ｃ  切欠き
４３  第１コイル
４４  第２コイル
４５  第３コイル
４６  第４コイル
４７  送信ユニット
４８  受信ユニット
【図１】
2015053380.tif 000003
【図２】
2015053380.tif 000004
【図３】
2015053380.tif 000005
【図４】
2015053380.tif 000006
【図６】
2015053380.tif 000007
【図７】
2015053380.tif 000008
【図８】
2015053380.tif 000009
【図５】
2015053380.tif 000010