JP2013229477A - 部品装着方法及び部品装着装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】吸着ノズルを備えた装着ヘッドを大型化させることなく、高い押圧力を必要とする部品を基板に圧入させることができるようにした部品装着方法及び部品装着方法を提供することを目的とする。
【解決手段】装着ヘッド15が備える複数の吸着ノズル17のひとつである第1の吸着ノズル17aに部品3を吸着させてその部品3の複数の挿入ピン3aを基板2に設けられた複数のピン挿入孔2aの上方に位置させた後、第1の吸着ノズル17a及び複数の吸着ノズル17のうち第1の吸着ノズル17aとは異なる第2の吸着ノズル17bが協働して部品3を基板2に押圧するようにこれら第1の吸着ノズル17a及び第2の吸着ノズル17bを下降させて部品3が備える複数の挿入ピン3aを基板2に設けられた複数のピン挿入孔2aに圧入させる。
【選択図】図6
【解決手段】装着ヘッド15が備える複数の吸着ノズル17のひとつである第1の吸着ノズル17aに部品3を吸着させてその部品3の複数の挿入ピン3aを基板2に設けられた複数のピン挿入孔2aの上方に位置させた後、第1の吸着ノズル17a及び複数の吸着ノズル17のうち第1の吸着ノズル17aとは異なる第2の吸着ノズル17bが協働して部品3を基板2に押圧するようにこれら第1の吸着ノズル17a及び第2の吸着ノズル17bを下降させて部品3が備える複数の挿入ピン3aを基板2に設けられた複数のピン挿入孔2aに圧入させる。
【選択図】図6
Description
本発明は、下方に延びた複数の挿入ピンを備えた部品を基板に設けられた複数のピン挿入孔に圧入させて部品の基板への装着を行う部品装着方法及び部品装着装置に関するものである。
従来、下方に延びた複数の挿入ピンを備えた部品を基板に設けられた複数のピン挿入孔に圧入させて部品の基板への装着を行う部品装着装置として、部品をチャックにより挟み、挿入ピンとピン挿入孔との位置合わせをしたうえで部品を基板側へ押圧するようにしたタイプのものが知られている(例えば、特許文献1)。このようなタイプの部品装着装置では、部品をチャックにより挟んでしっかりと固定した状態で基板への挿入ができることから、部品を一度基板側へ押し付けただけで確実に部品を基板に装着することができる。
一方、近年、部品装着装置の汎用化等の観点から、装着ヘッドに備えられた吸着ノズルによって部品を吸着し、その吸着した部品の端子部を基板上に設けられた電極に載せるようにして部品の装着を行う部品装着装置(いわゆる表面実装タイプの部品装着装置)を用いて上記ピン挿入型の部品の基板への装着を行うようになってきている。
しかしながら、上記従来の表面実装タイプの部品装着装置を用いてピン挿入型の部品を基板へ圧入(装着)する場合、部品を吸着した吸着ノズルを下降させて部品側の挿入ピンを基板側のピン挿入孔に圧入する必要があるため、吸着ノズルには所要の押圧力(部品を基板に押し付ける力)が求められる。特に、近年は部品の大型化が進み、従来は圧入対象でなかった高い押圧力を必要とする部品を基板へ圧入することが増加してきている。このため、吸着ノズルには従来以上の押圧力が求められるが、単純に吸着ノズルの押圧力を増大させようとすると、吸着ノズルを備えた装着ヘッドが大型化してしまうという問題点があった。
そこで本発明は、吸着ノズルを備えた装着ヘッドを大型化させることなく、高い押圧力を必要とする部品を基板に圧入させることができるようにした部品装着方法及び部品装着方法を提供することを目的とする。
請求項1に記載の部品装着方法は、下方に延びた複数の挿入ピンを備えた部品を基板に設けられた複数のピン挿入孔に圧入させて前記部品の前記基板への装着を行う部品装着方法であって、装着ヘッドが備える複数の吸着ノズルのひとつである第1の吸着ノズルに前記部品を吸着させてその部品の前記複数の挿入ピンを前記基板に設けられた複数のピン挿入孔の上方に位置させる位置合わせ工程と、前記第1の吸着ノズル及び前記複数の吸着ノズルのうち前記第1の吸着ノズルとは異なる第2の吸着ノズルが協働して前記部品を前記基板に押圧するようにこれら第1の吸着ノズル及び第2の吸着ノズルを下降させて前記部品が備える複数の挿入ピンを前記基板に設けられた複数のピン挿入孔に圧入させる圧入工程とを含む。
請求項2に記載の部品装着方法は、請求項1に記載の部品装着方法であって、前記第2の吸着ノズルは前記第1の吸着ノズルを挟む位置に隣接する吸着ノズルである。
請求項3に記載の部品装着方法は、請求項1又は2に記載の部品装着方法であって、前記圧入工程では、前記複数の挿入ピンを前記複数のピン挿入孔の上方に位置させた状態から、前記各挿入ピンの下端が対応する前記ピン挿入孔に接触するまで前記第1の吸着ノズルを下降させた後、前記第2の吸着ノズルの下端が前記部品に接触するまで前記第2の吸着ノズルを下降させ、次いで前記第1の吸着ノズル及び前記第2の吸着ノズルを同時に下降させて前記部品を前記基板に押圧する。
請求項4に記載の部品装着装置は、基板の位置決めを行う基板位置決め部と、前記基板位置決め部により位置決めされた基板に対して移動自在に設けられた装着ヘッドと、前記装着ヘッドの作動制御を行うことにより、下方に延びた複数の挿入ピンを備えた部品を前記基板に設けられた複数のピン挿入孔に圧入させて前記部品の前記基板への装着を行う制御手段とを備えた部品装着装置であって、前記制御手段は、前記装着ヘッドが備える複数の吸着ノズルのひとつである第1の吸着ノズルに前記部品を吸着させてその部品の前記複数の挿入ピンを前記基板に設けられた複数のピン挿入孔の上方に位置させた後、前記第1の吸着ノズル及び前記複数の吸着ノズルのうち前記第1の吸着ノズルとは異なる第2の吸着ノズルが協働して前記部品を前記基板に押圧するようにこれら第1の吸着ノズル及び第2の吸着ノズルを下降させて前記部品が備える複数の挿入ピンを前記基板に設けられた複数のピン挿入孔に圧入させる。
請求項5に記載の部品装着装置は、請求項4に記載の部品装着装置であって、前記第2の吸着ノズルは前記第1の吸着ノズルを挟む位置に隣接する吸着ノズルである。
請求項6に記載の部品装着装置は、請求項4又は5に記載の部品装着装置であって、前記制御手段は、前記複数の挿入ピンを前記複数のピン挿入孔の上方に位置させた状態から、前記各挿入ピンの下端が対応する前記ピン挿入孔に接触するまで前記第1の吸着ノズルを下降させた後、前記第2の吸着ノズルの下端が前記部品に接触するまで前記第2の吸着ノズルを下降させ、次いで前記第1の吸着ノズル及び前記第2の吸着ノズルを同時に下降させて前記部品を前記基板に押圧する。
請求項7に記載の部品装着装置は、請求項4乃至6の何れかに記載の部品装着装置であって、前記第2の吸着ノズルの下端に前記第2の吸着ノズルの昇降方向と直交する方向に延びたパッド部材を設けた。
本発明では、部品側の挿入ピンを基板側のピン挿入孔の上方に位置させた後、部品を吸着した第1の吸着ノズル及び第1の吸着ノズルとは異なる第2の吸着ノズルが協働して部品を基板に押圧するようにしており、第1の吸着ノズルによる部品の押圧を第2の吸着ノズルでアシストしているので、第1の吸着ノズルだけでは挿入ピンをピン挿入孔に十分に入り込ませることができないようなケースにおいても挿入ピンをピン挿入孔に十分に入り込ませることができ、吸着ノズルを備えた装着ヘッドを大型化させることなく(吸着ノズルの押圧力を増大させることなく)、高い押圧力を必要とする部品を基板に圧入(装着)させることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1に示す部品装着装置1は、図示しない上流工程側の装置(例えば半田印刷機や他の部品装着装置)から送られてきた基板2の搬入及び位置決め動作、位置決めした基板2への部品(電子部品)3の装着動作及び部品3を装着した基板2の下流工程側の装置(例えば他の部品装着装置や検査機、リフロー炉等)への搬出動作から成る一連の部品実装工程を繰り返し実行する表面実装タイプの部品装着装置である。以下、説明の便宜上、基板2の搬送方向をX軸方向(オペレータOPから見た左右方向)とし、X軸方向と直交する水平面内方向をY軸方向(オペレータOPから見た前後方向)とする。また、上下方向をZ軸方向とする。
図1において、部品装着装置1は、基台11の中央部にX軸方向に延びて設けられた基板搬送コンベア12を有している。この基板搬送コンベア12は上流工程側の装置から送られてきた基板2を受け取ってX軸方向に搬送し(図1中に示す矢印A)、所定の作業位置に位置決めする基板位置決め部となっている。
基台11のY軸方向の端部には複数の部品3を収納した部品供給トレイ13が設けられている。この部品供給トレイ13は部品3の供給を行う部品供給部となっている。
基台11上にはヘッド移動機構14が設けられている。ヘッド移動機構14は、Y軸方向に延びたY軸テーブル14a、X軸方向に延びた状態でY軸テーブル14aに沿って(すなわちY軸方向に)移動自在なX軸テーブル14b及びX軸テーブル14b上に沿って(すなわちX軸方向に)移動自在な移動ステージ14cから成る。移動ステージ14cには装着ヘッド15が取り付けられており、ヘッド移動機構14は、Y軸テーブル14aに対するX軸テーブル14bのY軸方向への移動動作とX軸テーブル14bに対する移動ステージ14cのX軸方向への移動動作を組み合わせた動作を行うことで、装着ヘッド15を水平面内で移動させる。すなわち装着ヘッド15は、基板搬送コンベア12により位置決めされた基板2に対して移動自在に設けられた構成となっている。
図2にも示すように、装着ヘッド15には複数(ここでは3本)のシャフト部材16が下方に延びて設けられており、各シャフト部材16の下端には部品3を吸着するための吸着ノズル17が着脱自在に取り付けられている。各シャフト部材16は装着ヘッド15に設けられたシャフト駆動機構18に駆動されて装着ヘッド15に対する上下動と上下中心軸(Z軸)回りの回転動作を行う。
図1において、装着ヘッド15には撮像視野を下方に向けた基板カメラ20が取り付けられており(図2も参照)、基台11上の基板搬送コンベア12と部品供給トレイ13との間の領域には撮像視野を上方に向けた部品カメラ21が設けられている。
図3において、部品3は下面から下方に延びた複数の挿入ピン3aを有したピン挿入型の部品から成り、基板2には各部品3に対応してその部品3が備える挿入ピン3aが挿入される複数のピン挿入孔2aが設けられている。部品3は、各挿入ピン3aを対応する基板2のピン挿入孔2aの上方に位置させた状態から基板2に対して押し付けられると、各挿入ピン3aが対応するピン挿入孔2aに圧入されて基板2に装着された状態となる。
図4において、基板搬送コンベア12による基板2の搬送及び位置決め動作、ヘッド移動機構14による装着ヘッド15の移動動作、シャフト駆動機構18による各シャフト部材16の上下動及び上下中心軸(Z軸)回りの回転動の各動作の制御は部品装着装置1が備える制御装置30によってなされる。また、各シャフト部材16による吸着ノズル17を介した吸着動作は、制御装置30が装着ヘッド15内に設けられた図示しないアクチュエータ等から成る吸着機構31の作動制御を行うことによってなされる。
また、図4において、基板カメラ20による撮像動作制御及び部品カメラ21による撮像動作制御は部品装着装置1が備える制御装置30によってなされ、基板カメラ20による撮像動作によって得られた画像データ及び部品カメラ21の撮像動作によって得られた画像データは制御装置30に送信されて制御装置30の画像認識部30aにおいて画像認識がなされる。
次に、図5のフローチャートを用いて制御装置30が実行する部品装着作業(部品装着方法)の実行手順を説明する。
制御装置30は先ず、基板搬送コンベア12を作動させ、部品装着装置1の上流工程側の装置から送られてきた基板2を受け取って搬入し、基台11の上方領域の作業位置に位置決めする(ステップST1)。
制御装置30は基板2の作業位置への位置決めを行ったら、基板カメラ20(装着ヘッド15)を基板2の上方に移動させ、基板カメラ20に基板2上の一対の基板マーク2m(図1)の撮像を行わせて画像認識部30aに画像認識を行わせる。そして、得られた一対の基板マーク2mの位置を予め設定された基準の位置と比較することによって、基板2の基準の位置からの位置ずれを算出する(ステップST2)。
制御装置30は、基板2の基準の位置からの位置ずれを算出したら、装着ヘッド15を部品供給トレイ13の上方に位置させたうえで、部品供給トレイ13に収納されている部品3の上面の中央部を、3本の吸着ノズル17のうち中央に位置する吸着ノズル17(第1の吸着ノズル17aと称する)に吸着させる(ステップST3。図2)。
制御装置30は第1の吸着ノズル17aに部品3を吸着させたら、その吸着させた部品3が部品カメラ21の上方を通過するように装着ヘッド15を移動させて部品カメラ21により下方から部品3を撮像させ、得られた画像に基づいて、部品3が備える各挿入ピン3aの位置を検出する(ステップST4)。
制御装置30は、部品3が備える各挿入ピン3aの位置を検出したら、基板搬送コンベア12により位置決めした基板2の上方に装着ヘッド15を移動させる。そして、基板カメラ20により、これから部品3の装着を行おうとしている基板2上の領域を上方から撮像し、得られた画像に基づいて、部品3の挿入ピン3aが挿入される各ピン挿入孔2aの位置を検出する(ステップST5)。
制御装置30は、基板2の各ピン挿入孔2aの位置を検出したら、ステップST4で検出した挿入ピン3aの位置とステップST5で検出したピン挿入孔2aの位置とに基づいて、各挿入ピン3aが対応するピン挿入孔2aの上方に位置するように装着ヘッド15を移動させ、基板2に対して部品3を位置合わせする(ステップST6。図2)。
制御装置30は、各挿入ピン3aを対応するピン挿入孔2aの上方に位置させたら、その状態から第1の吸着ノズル17aを下降させ、各挿入ピン3aの下端が対応するピン挿入孔2aに接触する位置で停止させる(ステップST7。図6(b))。
制御装置30は、第1の吸着ノズル17aを下降させて各挿入ピン3aの下端を対応するピン挿入孔2aに接触させたら、次いで2つの第2の吸着ノズル17bを下降させ、各第2の吸着ノズル17bの下端が部品3の上面に接触する位置で停止させる(ステップST8。図6(c))。
制御装置30は、2つの第2の吸着ノズル17bを下降させて各第2の吸着ノズル17bの下端を部品3の上面に接触させたら、第1の吸着ノズル17aと2つの第2の吸着ノズル17bを同時に下降させ、第1の吸着ノズル17a及び第2の吸着ノズル17bが協働して部品3を基板2に押圧するようにする。そして、部品3が備える複数の挿入ピン3aを基板2に設けられた複数のピン挿入孔2aに圧入させ、圧入が完了したところで停止させる(ステップST9。図6(d))。これにより部品3が基板2に装着された状態となる。
制御装置30は、上記のようにして基板2に部品3を装着したら、基板2に装着すべき全ての部品3の装着が終了したか否かの判断を行う(ステップST10)。そして、基板2に装着すべき全ての部品3の装着が終了していなかったときにはステップST3に戻り、基板2に装着すべき全ての部品3の装着が終了していたときには、基板搬送コンベア12を作動させて基板2を部品装着装置1から搬出する(ステップST11)。
以上説明したように、本実施の形態における部品装着装置1は、装着ヘッド15の作動制御を行うことにより、下方に延びた複数の挿入ピン3aを備えた部品3を基板2に設けられた複数のピン挿入孔2aに圧入させて部品3の基板2への装着を行う制御手段としての制御装置30が、装着ヘッド15が備える複数の吸着ノズル17のひとつである第1の吸着ノズル17aに部品3を吸着させてその部品3の複数の挿入ピン3aを基板2に設けられた複数のピン挿入孔2aの上方に位置させた後、第1の吸着ノズル17a及び複数の吸着ノズル17のうち第1の吸着ノズル17aとは異なる第2の吸着ノズル17bが協働して部品3を基板2に押圧するようにこれら第1の吸着ノズル17a及び第2の吸着ノズル17bを下降させて部品3が備える複数の挿入ピン3aを基板2に設けられた複数のピン挿入孔2aに圧入させるようになっている。
また、その部品装着装置1による部品装着方法は、下方に延びた複数の挿入ピン3aを備えた部品3を基板2に設けられた複数のピン挿入孔2aに圧入させて部品3の基板2への装着を行う部品装着方法であり、装着ヘッド15が備える複数の吸着ノズル17のひとつである第1の吸着ノズル17aに部品3を吸着させてその部品3の複数の挿入ピン3aを基板2に設けられた複数のピン挿入孔2aの上方に位置させる位置合わせ工程(ステップST6)、第1の吸着ノズル17a及び複数の吸着ノズル17のうち第1の吸着ノズル17aとは異なる第2の吸着ノズル17bが協働して部品3を基板2に押圧するようにこれら第1の吸着ノズル17a及び第2の吸着ノズル17bを下降させて部品3が備える複数の挿入ピン3aを基板2に設けられた複数のピン挿入孔2aに圧入させる圧入工程(ステップST7〜ステップST9)を含むものとなっている。
そして、上記圧入工程は、詳細には、複数の挿入ピン3aを複数のピン挿入孔2aの上方に位置させた状態から、各挿入ピン3aの下端が対応するピン挿入孔2aに接触するまで第1の吸着ノズル17aを下降させた後、第2の吸着ノズル17bの下端が部品3に接触するまで第2の吸着ノズル17bを下降させ、次いで第1の吸着ノズル17a及び第2の吸着ノズル17bを同時に下降させて部品3を基板2に押圧するようになっている(ステップST9)。
このように本実施の形態における部品装着装置1(部品装着方法)では、第1の吸着ノズル17aによる部品3の押圧を第2の吸着ノズル17bでアシストしているので、第1の吸着ノズル17aだけでは挿入ピン3aをピン挿入孔2aに十分に入り込ませることができないようなケースにおいても挿入ピン3aをピン挿入孔2aに十分に入り込ませることができ、吸着ノズル17を備えた装着ヘッド15を大型化させることなく(吸着ノズル17の押圧力を増大させることなく)、高い押圧力を必要とする部品3を基板2に圧入(装着)させることができる。
なお、上述の実施の形態の変形例として、図7(a),(b)に示すように、第2の吸着ノズル17bの下端に、第2の吸着ノズル17bの昇降方向(上下方向)と直交する方向(すなわち水平面内方向)に延びたパッド部材Pdを設けてもよい。これにより部品3を安定的に下方に押圧することができるほか(図7(a))、部品3の横方向寸法(吸着ノズル17の並び方向の寸法)が吸着ノズル17同士の間隔に対して相対的に小さい場合であっても、第2の吸着ノズル17bによって部品3を押圧することが可能となる。
なお、上述の実施の形態では、装着ヘッド15が備える吸着ノズル17は3つのであったが、吸着ノズル17は部品3を吸着するひとつの第1の吸着ノズル17aと、第1の吸着ノズル17aによる部品3の押圧をアシストする少なくともひとつの第2の吸着ノズル17bが備えられていればよい。吸着ノズル17が3つ以上であれば、上述の実施の形態に示したように、第2の吸着ノズル17bを、第1の吸着ノズル17aを挟む位置に隣接する吸着ノズル17とすることでバランスよく部品3を基板2に押圧することができるので、特に好ましい。また、第2の吸着ノズル17bは3つ以上であってもよく、これにより大型のサイズの部品3を安定的に基板2に装着することができるようになる。
吸着ノズルを備えた装着ヘッドを大型化させることなく、高い押圧力を必要とする部品を基板に圧入させることができるようにした部品装着方法及び部品装着方法を提供する。
1 部品装着装置
2 基板
2a ピン挿入孔
3 部品
3a 挿入ピン
12 基板搬送コンベア(基板位置決め部)
15 装着ヘッド
17 吸着ノズル
17a 第1の吸着ノズル
17b 第2の吸着ノズル
30 制御装置(制御手段)
Pd パッド部材
2 基板
2a ピン挿入孔
3 部品
3a 挿入ピン
12 基板搬送コンベア(基板位置決め部)
15 装着ヘッド
17 吸着ノズル
17a 第1の吸着ノズル
17b 第2の吸着ノズル
30 制御装置(制御手段)
Pd パッド部材
Claims (7)
- 下方に延びた複数の挿入ピンを備えた部品を基板に設けられた複数のピン挿入孔に圧入させて前記部品の前記基板への装着を行う部品装着方法であって、
装着ヘッドが備える複数の吸着ノズルのひとつである第1の吸着ノズルに前記部品を吸着させてその部品の前記複数の挿入ピンを前記基板に設けられた複数のピン挿入孔の上方に位置させる位置合わせ工程と、
前記第1の吸着ノズル及び前記複数の吸着ノズルのうち前記第1の吸着ノズルとは異なる第2の吸着ノズルが協働して前記部品を前記基板に押圧するようにこれら第1の吸着ノズル及び第2の吸着ノズルを下降させて前記部品が備える複数の挿入ピンを前記基板に設けられた複数のピン挿入孔に圧入させる圧入工程とを含むことを特徴とする部品装着方法。 - 前記第2の吸着ノズルは前記第1の吸着ノズルを挟む位置に隣接する吸着ノズルであることを特徴とする請求項1に記載の部品装着方法。
- 前記圧入工程では、前記複数の挿入ピンを前記複数のピン挿入孔の上方に位置させた状態から、前記各挿入ピンの下端が対応する前記ピン挿入孔に接触するまで前記第1の吸着ノズルを下降させた後、前記第2の吸着ノズルの下端が前記部品に接触するまで前記第2の吸着ノズルを下降させ、次いで前記第1の吸着ノズル及び前記第2の吸着ノズルを同時に下降させて前記部品を前記基板に押圧することを特徴とする請求項1又は2に記載の部品装着方法。
- 基板の位置決めを行う基板位置決め部と、前記基板位置決め部により位置決めされた基板に対して移動自在に設けられた装着ヘッドと、前記装着ヘッドの作動制御を行うことにより、下方に延びた複数の挿入ピンを備えた部品を前記基板に設けられた複数のピン挿入孔に圧入させて前記部品の前記基板への装着を行う制御手段とを備えた部品装着装置であって、
前記制御手段は、前記装着ヘッドが備える複数の吸着ノズルのひとつである第1の吸着ノズルに前記部品を吸着させてその部品の前記複数の挿入ピンを前記基板に設けられた複数のピン挿入孔の上方に位置させた後、前記第1の吸着ノズル及び前記複数の吸着ノズルのうち前記第1の吸着ノズルとは異なる第2の吸着ノズルが協働して前記部品を前記基板に押圧するようにこれら第1の吸着ノズル及び第2の吸着ノズルを下降させて前記部品が備える複数の挿入ピンを前記基板に設けられた複数のピン挿入孔に圧入させることを特徴とする部品装着装置。 - 前記第2の吸着ノズルは前記第1の吸着ノズルを挟む位置に隣接する吸着ノズルであることを特徴とする請求項4に記載の部品装着装置。
- 前記制御手段は、前記複数の挿入ピンを前記複数のピン挿入孔の上方に位置させた状態から、前記各挿入ピンの下端が対応する前記ピン挿入孔に接触するまで前記第1の吸着ノズルを下降させた後、前記第2の吸着ノズルの下端が前記部品に接触するまで前記第2の吸着ノズルを下降させ、次いで前記第1の吸着ノズル及び前記第2の吸着ノズルを同時に下降させて前記部品を前記基板に押圧することを特徴とする請求項4又は5に記載の部品装着装置。
- 前記第2の吸着ノズルの下端に前記第2の吸着ノズルの昇降方向と直交する方向に延びたパッド部材を設けたことを特徴とする請求項4乃至6の何れかに記載の部品装着装置。
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