JP2007123667A - 電子部品装着装置 - Google Patents

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Manabu Okamoto
学 岡本
Ikuo Takemura
郁夫 竹村
Haruhiko Yamaguchi
山口  晴彦
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Abstract

【課題】真空バルブのオン/オフの切り替え制御を遅れることなく、またバラツクことなく行なえる電子部品装着装置を提供する。
【解決手段】装着ヘッド23がロータリテーブルの間欠回転により停止する吸着取出ステーション若しくはその直前位置や、装着ステーション若しくはその直前位置において、遮光板204が検出センサ201の空間内を通過することにより、その吸着ノズルが部品供給装置11から電子部品を真空吸着して取り出す当該装着ヘッド23の存在や電子部品を吸着保持してプリント基板上に装着する吸着ノズルを備えた当該装着ヘッド23の存在を検出センサ201が検出する。この検出信号を受けたローカルコントロール基板内のCPUは、この検出センサ201から当該装着ヘッド23の存在を検出した旨の検出信号を受けてから所定時間経過後に前記真空バルブのオン/オフを切り替えるように制御する。
【選択図】図2

Description

本発明は、インデックスユニットにより間欠回転するロータリテーブル周縁に所定間隔を存して複数の昇降可能な装着ヘッドを設け、真空バルブをオンさせて前記ロータリテーブルの間欠回転により吸着取出ステーションで停止した前記装着ヘッドに設けられた吸着ノズルより電子部品供給装置から電子部品を真空吸着して取り出し、前記真空バルブをオフさせて前記電子部品を吸着保持している前記吸着ノズルから空気を吹出して停止した装着ステーションでプリント基板上に装着するようにした電子部品自動装着装置に関する。
この種の電子部品装着装置は、例えば特許文献1などに開示されている。一般の電子部品装着装置は、ロータリテーブルが間欠回転させるインデックスユニットにより回転軸が所定角度回転すると、そのカムスイッチによる角度検出信号が制御装置に送られ、これを受けた制御装置は吸着ノズルを回転させる駆動モータの駆動制御回路に所定信号を送り、これを受けた駆動制御回路は真空バルブにオン/オフ信号を送って、吸着ノズルによる電子部品の真空吸着による取り出し、又は前記電子部品を吸着保持している前記吸着ノズルから空気を吹出してプリント基板上に装着するように制御している。
特開2004−112003号公報
しかし、前記カムスイッチから制御装置への角度検出信号の送出や、制御装置から駆動制御回路への所定信号の送出や、駆動制御回路から真空バルブへのオン/オフ信号の送出に際して、各信号到達の遅れや到達時間のバラツキがあるので、電子部品供給装置からの電子部品の取り出しやプリント基板上への電子部品の装着が良好にいかないという問題があった。
そこで本発明は、真空バルブのオン/オフの切り替え制御を遅れることなく、またバラツクことなく行なえる電子部品装着装置を提供することを目的とする。
このため第1の発明は、インデックスユニットにより間欠回転するロータリテーブル周縁に所定間隔を存して複数の昇降可能な装着ヘッドを設け、真空バルブをオンさせて前記ロータリテーブルの間欠回転により吸着取出ステーションで停止した前記装着ヘッドに設けられた吸着ノズルより電子部品供給装置から電子部品を真空吸着して取り出し、前記真空バルブをオフさせて前記電子部品を吸着保持している前記吸着ノズルから空気を吹出して停止した装着ステーションでプリント基板上に装着するようにした電子部品自動装着装置において、前記ロータリテーブルが間欠回転して停止する前記吸着取出ステーション若しくはその直前位置でその吸着ノズルが電子部品供給装置から電子部品を真空吸着して取り出す当該装着ヘッドの存在を検出する検出センサと、この検出センサが前記装着ヘッドの存在を検出した旨の検出信号を受けてから所定時間経過後に前記真空バルブをオフからオンに切り替えるように制御する制御装置を設けたことを特徴する。
また第2の発明は、インデックスユニットにより間欠回転するロータリテーブル周縁に所定間隔を存して複数の昇降可能な装着ヘッドを設け、真空バルブをオンさせて前記ロータリテーブルの間欠回転により吸着取出ステーションで停止した前記装着ヘッドに設けられた吸着ノズルより電子部品供給装置から電子部品を真空吸着して取り出し、前記真空バルブをオフさせて前記電子部品を吸着保持している前記吸着ノズルから空気を吹出して停止した装着ステーションでプリント基板上に装着するようにした電子部品自動装着装置において、前記ロータリテーブルが間欠回転して停止する前記装着ステーション若しくはその直前位置で電子部品を吸着保持してプリント基板上に装着する吸着ノズルを備えた当該装着ヘッドの存在を検出する検出センサと、この検出センサが前記装着ヘッドの存在を検出した旨の検出信号を受けてから所定時間経過後に前記真空バルブをオンからオフに切り替えるように制御する制御装置を設けたことを特徴する。
本発明は、真空バルブのオン/オフの切り替え制御を遅れることなく、またバラツクことなく行なえる電子部品装着装置を提供することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る電子部品装着装置について説明する。図1及び図3において、100はチップ状電子部品の自動装着装置を示している。この電子部品自動装着装置100は、電子部品供給セクション101と、取り出しセクション102と、装着セクション103とからなっている。
まず、電子部品供給セクション101について説明する。電子部品供給セクション101は部品供給台1を有し、この供給台1にはナット3を介してボールねじ5が螺合されている。このボールねじ5はカップリング6を介して送りモータ7につながれており、この送りモータ7によりボールねじ5が駆動されると、部品供給台1は一対のリニアガイド9,9に案内されてX方向に往復動するようになっている。この部品供給台1には複数の部品供給装置11が設けられ、この部品供給装置11にはレバー13(図1)が設けられている。
このレバー13は後述するインデックスユニット83の動作に伴って連動する昇降レバー15に係合し、この昇降レバー15が昇降すると、上記レバー13が揺動するようになっている。このレバー13が揺動すると、テープリール17に巻回されたテープが取り出しセクション102へ向けて繰り出され、カバーテープが剥離されたテープに収納されたチップ状部品が取り出しセクション102の部品吸着位置I(図3)に供給されるようになっている。
取り出しセクション102は、間欠的回転が可能なロータリテーブル21(図1)を備え、このロータリテーブル21の外周部には、等間隔ピッチで、複数の装着ヘッド23,23…23が取付けられている。
各装着ヘッド23はヘッド昇降テーブル26の下端に固定され、このヘッド昇降テーブル26は一対のレール28に固定されている。一対のレール28はロータリテーブル21の外周部に固定されたナット部材27によって昇降自在に支持されている。ヘッド昇降テーブル26の上端には取付板25が取付けられ、この取付板25は上方に延出して、その上端部25aには、ボルト29a及び29bの軸部に回動可能に支持された一対のカムフォロワー29が取付けられている。
一対のカムフォロワー29は、支持台30の外周に固定された円筒リブカム31を上下から挟持しており、上述したロータリテーブル21が回転すると、取付板25にヘッド昇降テーブル26を介して固定された装着ヘッド23は、カムフォロワー29を介して円筒リブカム31のプロフィールに従って昇降しながら、上述したロータリテーブル21と一体的に回転するようになっている。
前記円筒リブカム31は、図示は省略したが、2ケ所が切断され、その2か所のいずれかに一対のカムフォロワー29が乗り込むと、図示を省略したカムの駆動により、その切断ケ所を通じて昇降体32が昇降し、この昇降体32と一体に装着ヘッド23が昇降するようになっている。
上記の2ケ所は、図3を参照して、電子部品の部品吸着位置Iと装着ステーションIIIの2ケ所に相当し、吸着位置Iでは供給される電子部品を取出すため
に装着ヘッド23が昇降し、装着ステーションIIIでは、後述するように取り
出した電子部品をプリント基板79上に装着するために装着ヘッド23が昇降する。
前記装着ヘッド23は、図4に示すように、ステータ35と、そこにベアリング36を介して嵌め込んだロータ37とからなるパルスモータ39を備え、このパルスモータ39により装着ヘッド23はそれ自体が回動自在に形成されている。
前記ロータ37の外周には、全周に亘って永久磁石43が埋め込まれ、この永久磁石43の上下には、当該永久磁石43によって磁化される鉄心45が周方向に凹凸を繰り返して設けられている。また、ステータ35の内周には鉄心47が設けられ、この鉄心47には周方向に適当な間隔をあけて突部が形成されており、この突部の周りにはコイル49が巻かれている。
このコイル49には、詳細は後述するが、ロータリテーブル21の上方に配置された駆動ユニット200からのパルス電流が流され、このパルス電流が流されることにより、永久磁石43に磁化された鉄心45の凸部との間に反発力が生じ、これによって装着ヘッド23を構成するロータ37は、パルス電流のパルス数に応じて所定角度量回転するようになっている。
装着ヘッド23を構成するロータ37には、6本の吸着ノズル51が(2本だけを図示する)、周方向に等間隔に、しかも上下に貫通して、昇降可能に設けられている。夫々の吸着ノズル51には真空吸引孔53があけられ、この真空吸引孔53は途中で吸着ノズル51の横孔55に連通し、この横孔55は吸着ノズル51の上下方向の位置に応じて連通孔56を介してロータ37の中央の真空室57に連通するようになっている。
具体的には、図中の右側のノズル51の位置で、横孔55は連通孔56を介して真空室57に連通し、図中の左側のノズル51の位置で、横孔55は真空室57に連通しない。この真空室57はロータ37にあけられた孔58を通じて真空チューブ59(図1)につながり、この真空チューブ59は真空発生器(図示せず)につながれる。
前記吸着ノズル51の上端には係合体61が一体的に形成され、この係合体61はばね62を介して下方に付勢されている。係合体61の上端61aはレバー63の下端63aに係合可能になっており、このレバー63はロータ37から上方に一体的に延びる固定部37aにピン65を介して連結されている。レバー63の上端はばね67により外方に付勢され、この付勢力によって係合体61とレバー63との係合力が保持される。
次に、作用を説明する。吸着ノズル51(図中で右側のノズル)が、ロータリテーブル21の回転に伴って、取り出しセクション102の吸着位置Iに到達すると、ロータリテーブル21の回転が一旦停止され、上述のように装着ヘッド23が降下し、吸着ノズル51の先端にチップ状部品300が吸着される。このときには、吸着ノズル51の横孔55は連通孔56を介して真空室57に連通するので、真空吸引孔53には真空が発生する。チップ状部品300が吸着されると、装着ヘッド23が上昇して、ロータリテーブル21が再び回転される。
図3を参照して、チップ状部品300を吸着した装着ヘッド23が、ロータリテーブル21の回転に伴って、部品認識ステーションIIに到達すると、部品認
識装置69が作動し、吸着ノズル51に対するチップ状部品300の位置ずれが認識される。チップ状部品300の位置がずれていれば、装着ステーションIIIまでのいずれかのセクションで位置ずれが修正される。この修正のセクション
については図示とともに説明を省略する。
チップ状部品300を吸着した装着ヘッド23が、位置ずれを修正した後に、ロータリテーブル21の回転に伴って、装着ステーションIIIに到達すると、
ロータリテーブル21の回転が停止され、上述のように装着ヘッド23が降下し、吸着ノズル51先端のチップ状部品300が、後述する装着セクション103のプリント基板79上に装着される。
チップ状部品300がプリント基板上に装着されると、ロータリテーブル21が回転し、装着ステーションIIIのつぎのステーションに送られ、そのステ
ーションでは装着ヘッド23が下がり、図示を省略した当接台に吸着ノズル51の先端が当たり、その吸着ノズル51は押し上げられ、係合体61の下端がレバー63の下端63aに係合し、その吸着ノズル51は図4の図中左側の吸着ノズル51のようにホールドされる。
装着セクション103は、図3を参照し、Y軸モータ71によりY方向に移動するYテーブル72と、このYテーブル72上でX軸モータ75によりX方向に移動し、結果的にはXY方向に移動するXYテーブル77とを備えている。このXYテーブル77上には、隣接する供給部(図示せず)から接着剤が塗布されたプリント基板79が供給され、このプリント基板79上にチップ状電子部品300が装着される。
また、この実施例によれば、装着ヘッド23のパルスモータ39を駆動するための駆動ユニット200が、図5〜図7に示すようにロータリテーブル21の上方にまとめて配置され、しかも図8に示すように電気配線が一枚のマザーボード210を用いて配線される。
即ち、ロータリテーブル21の出力軸81は、図1に示すように、インデックスユニット83を貫通して上方に延出し、図5に示すように、出力軸81の端部81aには、ドライバーボックス固定ブロック85が固定されている。
この固定ブロック85には出力軸ブロック87が固定され、この出力軸ブロック87にはカップリング89を介してスリップリング91の回転軸93が対向配置される。カップリング89は出力軸81と回転軸93の各軸が一致しなくても、回転力を伝達できる。また、95はスリップリング固定板であり、これによれば、スリップリング91は固定である。
ドライバーボックス固定ブロック85には、ねじ86を介して、ドライバーボックスカバー187が取付けられ、このカバー187と固定ブロック85との間には、マザーボード取付板88が介装される。このマザーボード取付板88には、図6〜図7に示すように、ねじ96を介して基板取付板97が固定され、この基板取付板97には装着ヘッド23のパルスモータ39と同数のドライバー基板98及びローカルコントロール基板99が取付けられる。また、マザーボード取付板88には、図5に示すように、複数のカラー111を介して、一枚のマザーボード210がねじ止めされている。
このマザーボード210のコネクタ210aには、図5及び図8に示すように、ローカルコントロール基板99のコネクタ99aがつながれ、ローカルコントロール基板99とドライバー基板98とはコネクタコード113を介してつながれる。このドライバー基板98と上述した各パルスモータ39のコイル49(図4)とは、コネクタコード115を介してつながれる(図8参照)。
また、マザーボード210のコネクタ210bには駆動用及び通信用のコード116がつながれ、このコード116はスリップリング91を介して、電源供給部117及びCPU119につながれ、CPU119にはROM121、及びRAM123がつながれている。なお、図6において、125は減速機、127は入力軸である。
装着ヘッド23の取付け構造は、図9及び図10を参照して、ヘッド昇降機構151を備えている。このヘッド昇降機構151は、上述したように、一対のレール28と、一対のレール28間に摺動自在に設けられて一対のレール28の厚さより僅かに厚さの厚いナット部材27とを有する。
そして、このヘッド昇降機構151のナット部材27はロータリテーブル21に固定され、一対のレール28は、図11及び図12に示すように、ビス153を用いてアルミニウム製のヘッド昇降テーブル26に固定される。
一対のレール28とナット部材27との間には、図13に示すように、ボール157が介装されており、これによってナット部材27は一対のレール28間を摺動自在に支持される。ボール157は、一対のレール28とナット部材27との間の予圧調整のために、適宜の大きさのボール157が選定できるようになっている。ボール157の大きさは予め0.5μmの単位で準備される。
これによれば、レール28とナット部材27との間の予圧調整が簡単である。予圧調整を順に説明すると、まず、図11及び図12に示すように、一対のレール28にヘッド昇降テーブル26が固定され、ボール走行溝加工後、レール間スパンS(図13)が測定される。つぎに、ナット部材27にボール157が介装され、この状態で、ナット部材スパンS´(図示せず)が測定される。このスパンS,S´の差により、その差を補うように、必要な予圧となるようボール157の大きさが変更される。ボール157は上述のように0.5μmの単位で準備される。
そして、最後に、予圧調整済みのヘッド昇降機構151が、ロータリテーブル21の外周に取付けられる。要するに、この実施例によれば、ヘッド昇降機構151の組付け、調整は極めて簡単になる。また、一対のレール28もナット部材27も厚さは薄いので、ロータリテーブル21の径方向の大きさは小さくなり、省スペース化、軽量化を図ることができる。
アルミニウム製のヘッド昇降テーブル26の上部には、図14及び図15に示すように、真空バルブ161が設けられている。この真空バルブ161の上方には、該真空バルブ161に連通するマニホールドブロック163が一体に設けられ、このマニホールドブロック163には真空引き通路165とエアーブロー通路167とが形成されている。
真空引き通路165には真空引き管171がつながれる。この真空引き管171を通じて真空引きされる経路は、まず図14に点線で示すように、チューブ191(図16参照)から連通孔173に至り、ヘッド側通路175を経てから、図15に点線で示すように、真空引き用フィルタ176を通って、真空バルブ161に至り、この真空バルブ161内の通路(図示せず)を通って、図14に点線で示すように、真空引き通路165を経て、更に真空引き管171に至る経路になっている。
エアーブロー通路167には、非接触の状態でエアーブロー管177がつながれる。このエアーブロー管177を通じてエアーブローされる経路は、まず図15に実線で示すように、エアーブロー管177からエアーブロー通路167に至り、エアーブロー用フィルタ179を経てから真空バルブ161に至り、この真空バルブ161内の通路(図示せず)を通って、真空引き用フィルタ176に入り、そこから図14に実線で示すように、連通孔173を通ってチューブ191(図16参照)に至る経路になっている。なお、チューブは上述した装着ヘッド23の吸着ノズル51につながる。181はシールである。
即ち、真空バルブ161は、装着ヘッド23に連通するヘッド側通路175と、真空引き通路165又はエアーブロー通路167のいずれか一方の通路との連通を切り替えるためのバルブである。
図16を参照して、ヘッド昇降テーブル26の上端には取付板25を介してカムフォロワー29が取付けられ、カムフォロワー29は、円筒リブカム31を上下から挟持する。ヘッド昇降テーブル26の下端には装着ヘッド23が取付けられる。チューブ191は、図14を参照して、連通孔173と装着ヘッド23とを連通する。また、接続ターミナル193は、真空バルブ161のケーブル161aにつながり、接続のメンテナンスが容易になる。
そして、前記真空バルブ161がオンすると、前述の如く、装着ヘッド23に連通するヘッド側通路175と真空引き通路165とが連通して、真空源により吸着ノズル51より部品供給装置11から電子部品を真空吸着して取り出す。また、前記真空バルブ161がオフすると、前述の如く、装着ヘッド23に連通するヘッド側通路175とエアーブロー通路167とが連通し、エアー供給源により前記電子部品を吸着保持している前記吸着ノズル51から空気を吹出してプリント基板79上に電子部品を装着する。
そして、図2に示すように、電子部品の吸着取り出しの際又はプリント基板79への装着の際に当該装着ヘッド23の存在を検出する検出センサ201をヘッド昇降テーブル26の上端に取付けられた取付板25に装着ヘッド23に対応して設ける。即ち、8個の装着ヘッド23に対応して、検出センサ201を8個設ける。この検出センサ201は縦断平面形状がコ字形状を呈し、発光素子202及び受光素子203を空間を介して対向する如く配設する。
そして、前記取付板25、ヘッド昇降テーブル26及び装着ヘッド23が前記ロータリテーブルの間欠回転により停止する前記吸着取出ステーション若しくはその直前位置や、前記装着ステーション若しくはその直前位置において、不動の平板状の遮光板204が前記検出センサ201の空間内を通過することにより、その吸着ノズル51が部品供給装置11から電子部品を真空吸着して取り出す当該装着ヘッド23の存在や電子部品を吸着保持してプリント基板上に装着する吸着ノズル51を備えた当該装着ヘッド23の存在を検出センサ201が検出することとなる。
前記遮光板204は前記吸着取出ステーション若しくはその直前位置や、前記装着ステーション若しくはその直前位置の2ケ所に設けられ、これらのステーションで取付板25や装着ヘッド23が下降する際に前記ボルト29a及び29bその他の部材が当接しない位置に設けられる。そして、前記通過時の遮光板204による遮光を検出センサ201が検出したときの遮光信号(検出した旨の検出信号)を受けたローカルコントロール基板99内のCPUは、この検出センサ201から当該装着ヘッド23の存在を検出した旨の検出信号を受けてから所定時間経過後に前記真空バルブ161のオン/オフを切り替えるように制御する。
即ち、装着ヘッド23の下降による電子部品の装着の際にはオンからオフに切り替ることにより、真空吸着による電子部品の吸着保持状態を停止すると共にエアー供給源からの空気を吸着ノズル51下端から吹出してプリント基板79上に電子部品を装着する。また、装着ヘッド23の下降による電子部品の取り出しの際にはオフからオンに切り替ることにより、装着ヘッド23に連通するヘッド側通路175とエアーブロー通路167とが連通しているがエアー供給源からエアーが吹出されていない状態、即ち真空吸着及び空気吹出しでもない状態からヘッド側通路175と真空引き通路165とが連通して、真空源により吸着ノズル51が部品供給装置11から電子部品を真空吸着して取り出す。
以上のように、検出センサ201が前記装着ヘッド23の存在を検出してから、ローカルコントロール基板99内のCPUは所定時間経過後に前記真空バルブ161のオン/オフを切り替えるように制御するから、例えば装着する電子部品の重さ(大きさ)に応じて前記所定時間の長さを調整することにより、適切な切り替えタイミングを取ることができる。
なお、検出センサとして磁気を検出して動作するホールセンサ(近接スイッチ)を取付板25に設け、前記吸着取出ステーション若しくはその直前位置や、前記装着ステーション若しくはその直前位置の2ケ所に遮光板204の代わりに磁石を設けてもよく、これらのステーションで取付板25や装着ヘッド23が下降する際やロータリテーブル21の回転移動の際に前記磁石に前記ホールセンサ、このホールセンサを取付けるボルト、その他の部材が当接しない位置に設ける必要がある。
以上のように、本発明は真空バルブ161のオン/オフの切り替え制御を遅れることなく、またバラツクことなく行なうことができる。
以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
本発明による電子部品自動装着装置の一実施例を示す側面図である。 図1の一部拡大図である。 図1の平面図である。 装着ヘッドを示す一部破断側面図である。 駆動ユニットを示す側面図である。 図5の平面図である。 ドライバーボックスを示す半分平面図である。 制御ブロック図である。 一対のレールとナット部材とを示す平面図である。 図9の側面図である。 一対のレールにヘッド昇降テーブルを取付けた状態を示す平面図である。 図11の側面図である。 図9のA−A断面図である。 マニホールドブロックの正面図である。 図14の側面図である。 ヘッド昇降テーブルの組立て状態を示す図である。
符号の説明
21 ロータリテーブル
23 装着ヘッド
26 ヘッド昇降テーブル
28 レール
119 CPU
151 ヘッド昇降機構
161 真空バルブ
165 真空引き通路
167 エアーブロー通路
201 検出センサ
204 遮光板

Claims (2)

  1. インデックスユニットにより間欠回転するロータリテーブル周縁に所定間隔を存して複数の昇降可能な装着ヘッドを設け、真空バルブをオンさせて前記ロータリテーブルの間欠回転により吸着取出ステーションで停止した前記装着ヘッドに設けられた吸着ノズルより電子部品供給装置から電子部品を真空吸着して取り出し、前記真空バルブをオフさせて前記電子部品を吸着保持している前記吸着ノズルから空気を吹出して停止した装着ステーションでプリント基板上に装着するようにした電子部品自動装着装置において、前記ロータリテーブルが間欠回転して停止する前記吸着取出ステーション若しくはその直前位置でその吸着ノズルが電子部品供給装置から電子部品を真空吸着して取り出す当該装着ヘッドの存在を検出する検出センサと、この検出センサが前記装着ヘッドの存在を検出した旨の検出信号を受けてから所定時間経過後に前記真空バルブをオフからオンに切り替えるように制御する制御装置を設けたことを特徴する電子部品装着装置。
  2. インデックスユニットにより間欠回転するロータリテーブル周縁に所定間隔を存して複数の昇降可能な装着ヘッドを設け、真空バルブをオンさせて前記ロータリテーブルの間欠回転により吸着取出ステーションで停止した前記装着ヘッドに設けられた吸着ノズルより電子部品供給装置から電子部品を真空吸着して取り出し、前記真空バルブをオフさせて前記電子部品を吸着保持している前記吸着ノズルから空気を吹出して停止した装着ステーションでプリント基板上に装着するようにした電子部品自動装着装置において、前記ロータリテーブルが間欠回転して停止する前記装着ステーション若しくはその直前位置で電子部品を吸着保持してプリント基板上に装着する吸着ノズルを備えた当該装着ヘッドの存在を検出する検出センサと、この検出センサが前記装着ヘッドの存在を検出した旨の検出信号を受けてから所定時間経過後に前記真空バルブをオンからオフに切り替えるように制御する制御装置を設けたことを特徴する電子部品装着装置。

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