JP2019197925A - 部品実装装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ワークの姿勢調整をする際に複数のワークを一括して取扱うことができ、生産性を向上させることができる部品実装装置を提供することを目的とする。【解決手段】部品Pが装着される複数のワーク2を並べて保持するワーク保持体3を載置したキャリア4を搬送コンベア21によって搬送し、搬送コンベア21により所定位置に搬送されたキャリア4上のワーク保持体3を、分離手段としての姿勢調整機構15によって、キャリア4から分離する。姿勢調整機構15によってワーク保持体3が分離されたら、その分離されたワーク保持体3を、回動機構RSによって、ワーク保持体3に保持された複数のワーク2の並び方向に延びる軸線回りに回動させる。これによりワーク保持体3に保持された複数のワーク2の姿勢が調整されたら、装着ヘッド31によって、複数のワーク2それぞれに部品Pを装着する。【選択図】図13
Description
本発明は、ワークに部品を装着する部品実装装置に関するものである。
従来、立体基板等と称される立体形状の基板が知られており、このような立体形状の基板をワークとしてそのワークに部品を装着する部品実装装置が知られている(例えば、下記の特許文献1)。このような部品実装装置では、姿勢調整機構によってワークの姿勢を自在に変化させてワークに設定された部品装着部位の表面を上方に向け、そのうえで装着ヘッドにより部品装着部位に部品を装着するようになっている。
しかしながら、上記従来の部品実装装置では、1つの姿勢調整機構によって1つのワークの姿勢を調整して部品の装着を行うという生産様式であったため、生産性がよくないという問題点があった。
そこで本発明は、ワークの姿勢調整をする際に複数のワークを一括して取扱うことができ、生産性を向上させることができる部品実装装置を提供することを目的とする。
本発明の部品実装装置は、部品が装着される複数のワークを並べて保持するワーク保持体を載置したキャリアを搬送する搬送コンベアと、前記搬送コンベアにより所定位置に搬送された前記キャリア上の前記ワーク保持体を前記キャリアから分離する分離手段と、前記分離手段によって分離された前記ワーク保持体を前記ワーク保持体に保持された前記複数のワークの並び方向に延びる軸線回りに回動させて前記ワーク保持体に保持された前記複数のワークの姿勢を調整する回動機構と、前記回動機構により姿勢が調整された前記複数のワークそれぞれに前記部品を装着する装着ヘッドとを備えた。
本発明によれば、ワークの姿勢調整をする際に複数のワークを一括して取扱うことができ、生産性を向上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は本発明の一実施の形態における部品実装装置1を示している。部品実装装置1は、立体基板等と称される立体形状の基板をワーク2としてそのワーク2に部品Pを装着する装置である。ここでは説明の便宜上、作業者OPから見た部品実装装置1の左右方向をX軸方向とし、前後方向をY軸方向とする。また、上下方向をZ軸方向とする。
先ず、ワーク2を保持するワーク保持体3及びワーク保持体3が載置されるキャリア4について説明する。図2(a),(b)及び図3(a),(b)において、ワーク保持体3は左右方向(X軸方向)に延びた板状の部材から成り、左右方向に並んで設けられた複数(ここでは3つ)のワーク保持孔3Hを有している。各ワーク保持孔3Hにはワーク2が上方から挿通された後、各ワーク2は複数の螺子Nによってワーク保持体3に固定される。すなわち本実施の形態における部品実装装置1では、ワーク保持体3は複数のワーク2を一列に並べて保持するようになっている。図2(a),(b)及び図3(a),(b)に示すように、各ワーク保持体3のY軸方向に対向する一対の長辺部それぞれの左端部側にはくり抜き部3Kが設けられている。
図3(a),(b)において、キャリア4はX軸方向に平行に延びた3つの横辺部4xとY軸方向に平行に延びた2つの縦辺部4yを有して矩形の枠体形状に形成されており、X軸方向に延びてY軸方向に並んだ2つの開口4Kを内部に有している。各開口4Kを挟んでY軸方向に対向する3の横辺部4xのそれぞれには、開口4Kの内方に張り出した張出片4aが設けられている。
ワーク保持体3は、ワーク保持体3が有する一対のくり抜き部3Kが設けられた側の短辺部(左方短辺部3a)をキャリア4が有する一対の張出片4a上に位置させるとともに、ワーク保持体3の右方短辺部3bをキャリア4の右側の縦辺部4y上に位置させることで、キャリア4に載置された状態となる(図4(a))。一方、このような状態からワーク保持体3をX軸方向にずらし、ワーク保持体3が有する一対のくり抜き部3Kとキャリア4が有する一対の張出片4aとが上下に一致するようにすれば、ワーク保持体3は水平姿勢で開口4Kを上下方向に通過する(図4(b))。
図1において、部品実装装置1は、基台11上に搬送部12、複数のパーツフィーダ13、部品カメラ14、姿勢調整機構15及び部品装着機構16が設けられている。搬送部12はX軸方向を搬送方向としており、搬送方向に3つの搬送コンベア21を備えている。これら3つの搬送コンベア21を搬送方向の上流側(左側)から搬入コンベア21A、作業コンベア21B、搬出コンベア21Cとなっている。
各搬送コンベア21はキャリア4のY軸方向に対向する一対の端部を下方から支持し、X軸方向に搬送する。各パーツフィーダ13は例えばテープフィーダから成り、基台11に着脱自在に取り付けられている。各パーツフィーダ13は、搬送部12に近い側に設けられた部品供給口13Kに部品Pを供給する。部品カメラ14は搬送部12とパーツフィーダ13の間の基台11上に撮像視野を上方に向けた状態で設けられている。
姿勢調整機構15は作業コンベア21Bの下方に設けられている。姿勢調整機構15は後述するように、作業コンベア21Bによって作業位置に搬送されたキャリア4からワーク保持体3を分離したうえで、ワーク保持体3に保持された複数のワーク2の姿勢を一括して調整する。このように、本実施の形態において、姿勢調整機構15は、搬送コンベア21(作業コンベア21B)により所定位置に搬送されたキャリア4上のワーク保持体3をキャリア4から分離する分離手段となっている。
図1において、部品装着機構16は装着ヘッド31とヘッド移動機構32を有し手構成されている。装着ヘッド31は下方に延びた複数の吸着ノズル31aを備えている。装着ヘッド31は各吸着ノズル31aをZ軸方向に移動(昇降)させるとともにZ軸回りに回転させ、図示しない真空源から供給される真空圧を導いて、各吸着ノズル31aの下端に真空吸着力を発生させる。
ヘッド移動機構32はY軸方向に延びた固定ビーム32aとX軸方向に延びた可動ビーム32bを備えている。装着ヘッド31は可動ビーム32bに沿ってX軸方向に移動され、可動ビーム32bは固定ビーム32aに沿ってY軸方向に移動される。このため装着ヘッド31はヘッド移動機構32によって水平面内での移動が可能である。
図5及び図6において、姿勢調整機構15は、固定ベース41、昇降シリンダ42、昇降ベース43、複数のガイドロッド44、2つのチャック部45、回動モータ46及びベルト伝動機構47を備えている。固定ベース41は水平面内を延びた平板状の部材から成り、作業コンベア21Bの下方に基台11に対して固定して設けられている。昇降シリンダ42は固定ベース41の中央部の下面側に取り付けられている。昇降シリンダ42のピストンロッド42Rは固定ベース41を下方から貫いて上方に延びている。昇降ベース43は昇降シリンダ42のピストンロッド42Rの上端に取り付けられている。
図5及び図6において、昇降ベース43は水平面内を延びた水平部43aと、水平部43aの左右の端部から垂直上方に延びて設けられた左右の垂直部43bを有している。複数のガイドロッド44は昇降ベース43の水平部43aの下面の四隅から下方に延びており、固定ベース41を下方に貫いて延びている。各ガイドロッド44は固定ベース41に対してZ軸方向に摺動自在である。
図5及び図6において、各チャック部45は底部45aと左右の壁部45bを有している。底部45aはX軸方向に延びた形状を有しており、左右の壁部45bはそれぞれ、底部45aの左右の端部から上方に延びている。
左側の壁部45bの左面及び右側の壁部45bの右面のそれぞれには回動軸45JがX軸方向に延びて設けられている。これら左右の回動軸45Jは同一の軸線(X軸)上を延びており、それぞれ左右の垂直部43bをX軸方向に貫通して延びている。このため各チャック部45は左右一対の回動軸45Jの軸線の回りに回動自在である。各チャック部45が備える左右の回動軸45Jのうち、左側の回動軸45Jは昇降ベース43の左側の壁部45bを左方に貫通して延びている。
チャック部45の底部45aの左右方向の中間部には複数(ここでは2つ)の保持体支持部45cが上方に延びて設けられている。各保持体支持部45cの上面には複数の吸着開口45hが設けられている。これら複数の吸着開口45hにはチャック制御機構48(図5)を通じて真空吸着力を発生させることができ、これにより複数のワーク2を保持したワーク保持体3を下方からチャック(吸着保持)することができる。
図1及び図5に示すように、2つのチャック部45はY軸方向に並んで設けられており、各チャック部45は、複数のワーク2をX軸方向に一列に並べて保持した2つのワーク保持体3をチャックするようになっている。すなわち本実施の形態において、チャック部45は、チャック部45がチャックするワーク保持体3に保持された複数のワーク2の並び方向(X軸方向)と直交する水平方向(Y軸方向)に2つ(すなわち複数)並んで昇降ベース43に設けられた構成となっている。
図5及び図6において、回動モータ46は昇降ベース43の水平部43aの下面側に、駆動軸46Sを左方に向けて取り付けられている。駆動軸46Sは昇降ベース43の左側の垂直部43bの左側に突出して延びている。
図6において、ベルト伝動機構47は駆動プーリ51、2つの従動プーリ52、テンションローラ53及び伝動ベルト54を備えている。駆動プーリ51は回動モータ46の駆動軸46Sに取り付けられている。2つの従動プーリ52はそれぞれ昇降ベース43の左側の垂直部43bから左方に突出して延びた2つの回動軸45Jに取り付けられている。テンションローラ53は昇降ベース43の左側の垂直部43bの左面側から左方に突出して延びて設けられている。伝動ベルト54は駆動プーリ51、2つの従動プーリ52及びテンションローラ53に掛け渡されている。伝動ベルト54にはテンションローラ53によって適度なテンションが与えられている。
回動モータ46が作動して駆動軸46Sにより駆動プーリ51が回転駆動されると、駆動プーリ51の回転動力は伝動ベルト54により2つの従動プーリ52に伝達される。これにより2つの従動プーリ52に連結された2つの回動軸45Jを通じて前後の2つのチャック部45がそれぞれ回動軸45Jの軸線(X軸)の回りに回動する。すなわち本実施の形態において、回動モータ46、ベルト伝動機構47等は、2つのチャック部45を、ワーク保持体3に保持された複数のワーク2の並び方向(X軸方向)延びる軸線の回りに回動させる回動機構RSを構成している(図5)。
昇降シリンダ42によりピストンロッド42Rが駆動されるとピストンロッド42Rに取り付けられた昇降ベース43が固定ベース41に対し、複数のガイドロッド44にガイドされた状態で昇降する。すなわち昇降シリンダ42、昇降ベース43等は、前後の2つのチャック部45を回動機構RSとともに昇降させる昇降機構LSを構成している(図5)。
図7において、部品実装装置1が備える制御装置60は、搬送コンベア21(搬入コンベア21A、作業コンベア21B及び搬出コンベア21C)によるキャリア4の搬送、各パーツフィーダ13による部品Pの供給、装着ヘッド31による各吸着ノズル31aの昇降及び回転と各吸着ノズル31aによる吸着、ヘッド移動機構32による装着ヘッド31の移動、部品カメラ14による撮像の各制御を行う。また制御装置60は、昇降シリンダ42による昇降ベース43の昇降、回動モータ46による2つのチャック部45の回動及びチャック制御機構48による各チャック部45のチャックの各動作の制御を行う。
次に、部品実装装置1により、複数のワーク2の姿勢を調整して各ワーク2に部品Pを装着する部品装着作業の実行手順を説明する。部品装着作業では、先ず、複数(ここでは3つ)のワーク2を保持したワーク保持体3を2つ載置させたキャリア4が搬送部12の搬入コンベア21Aに供給される(図8(a))。この状態では姿勢調整機構15の上方にはキャリア4は位置していない(図8(b))。
搬入コンベア21Aにキャリア4が供給されたら、制御装置60は搬入コンベア21Aを作動させて、作業コンベア21Bにキャリア4を受け渡す。そして、作業コンベア21Bを作動させ、キャリア4を所定の作業位置に位置させる(図9(a))。キャリア4が作業位置に位置すると、キャリア4に載置された2つのワーク保持体3が2つのチャック部45の上方に位置した状態となる(図9(b))。
キャリア4が作業位置に位置し、キャリア4に載置された2つのワーク保持体3が2つのチャック部45の上方に位置した状態となったら、制御装置60は昇降シリンダ42により昇降ベース43を上昇させ、各チャック部45が備える複数の保持体支持部45cそれぞれの上面をその上方に位置するワーク保持体3に下方から当接させる。複数の保持体支持部45cの上面がワーク保持体3に当接してこれを支持するようになったら、制御装置60はチャック制御機構48を制御して各保持体支持部45cに設けられた吸着開口45hに真空吸着力を発生させ、チャック部45にワーク保持体3をチャックさせる(図10(a),(b))。
2つのチャック部45が2つのワーク保持体3をチャックしたら、制御装置60は昇降シリンダ42により昇降ベース43を上昇させ、2つのチャック部45により2つのワーク保持体3を持ち上げて、2つのワーク保持体3をキャリア4から離間させる(図11(a),(b))。2つのワーク保持体3がキャリア4から離間したら、制御装置60は作業コンベア21Bを作動させて、キャリア4をわずかにX軸方向に移動させる(図12(a),(b))。このとき作業コンベア21Bによりキャリア4を移動させる方向は、各ワーク保持体3がキャリア4の開口4Kを下方に通過することが可能となる方向(図4(a)→図4(b)となる方向)とする。
作業コンベア21Bによりキャリア4をX軸方向に移動させたら、制御装置60は昇降シリンダ42により昇降ベース43を下降させ、2つのチャック部45によりチャックした2つのワーク保持体3がキャリア4の開口4Kを下方に通過するようにする。そして、2つのワーク保持体3に保持された複数のワーク2を全てキャリア4の下方に位置させる(図13(a),(b))。これにより2つのワーク保持体3はキャリア4から分離された状態となる。
上記のワーク保持体3とキャリア4の分離動作において、昇降機構LSは、ワーク保持体3をチャックしたチャック部45をキャリア4に対して昇降させる動作を搬送コンベア21(詳細には作業コンベア21B)によりキャリア4を搬送方向(X軸方向)に移動させる動作と連動して行うことにより、キャリア4からワーク保持体3を分離させるものとなっている。
このように本実施の形態における部品実装装置1では、キャリア4は内部に開口4Kを有する枠状に構成されており、ワーク保持体3はキャリア4の開口4Kから落下しない位置でキャリア4に載置された状態で搬送コンベア21によって所定の作業位置に搬送された後、昇降機構LSによるチャック部45の昇降と搬送コンベア21によるキャリア4の搬送方向(X軸方向)への移動の連動動作によって開口4Kを下方に通過させられることでキャリア4から分離されるようになっている。
2つのワーク保持体3がキャリア4から分離されたら、制御装置60は作業コンベア21Bを作動させて、搬出コンベア21Cにキャリア4を受け渡す。搬出コンベア21Cにキャリア4を受け渡したら、そのキャリア4は搬出コンベア21C上に待機させておく(図14(a),(b))。なお、ここではワーク保持体3と分離されたキャリア4が作業コンベア21Bから搬出コンベア21Cに受け渡されるようにしているが、作業コンベア21Bから搬入コンベア21Aに受け渡されるようにしてもよい。
キャリア4が搬出コンベア21Cに受け渡されたら、制御装置60は昇降シリンダ42により昇降ベース43を上昇させる(図15(a),(b))。そして、回動モータ46を作動させて駆動軸46Sにより駆動プーリ51を回転駆動し、ベルト伝動機構47を通じて2つのチャック部45を同時かつ同一方向に同角度で回動軸45Jの軸線回りに回動させることにより、2つのワーク保持体3により保持した複数のワーク2の姿勢を一括して調整する(図16(a),(b))。ここでは、部品装着部位2Rの表面が上方を向く(水平姿勢になる)ようにチャック部45を回動させるようにしている。なお、このようにチャック部45の回動動作によって部品装着部位2Rの表面が上方を向くように、各ワーク2をワーク保持体3に取り付けておくようにする。
上述のように本実施の形態における部品実装装置1では、1つのモータ(回動モータ46)が出力する回転動力を伝動ベルト54により伝達して複数のチャック部45を同一方向に同角度で回動させるようになっている。そして、回動モータ46を含む回動機構RSは、ワーク保持体3をチャックしたチャック部45をワーク保持体3に保持された複数のワーク2の並び方向に延びる軸線(X軸)の回りに回動させて、キャリア4から分離されたワーク保持体3に保持された複数のワーク2の姿勢を一括して調整するようになっている。
このように本実施の形態における部品実装装置1では、(1)複数のワーク2をX軸方向に一列に並べて保持したワーク保持体3をキャリア4に載置させて搬送コンベア21により所定位置(作業位置)に搬送し、(2)キャリア4上のワーク保持体3をチャック部45によってチャックしたうえで、(3)昇降機構LSによってチャック部45をキャリア4に対して昇降させるとともに、搬送コンベア21によってキャリア4を搬送方向(X軸方向)に移動させることによって、キャリア4からワーク保持体3を分離させる。そして、(4)ワーク保持体3をチャックしたチャック部45を回動機構RSによって複数のワーク2の並び方向に延びる軸線(X軸)の回りに回動させることにより、複数のワーク2の姿勢を一括して調整するようになっている。
制御装置60は、複数のワーク2の姿勢を一括して調整したら、昇降シリンダ42により昇降ベース43を昇降させ、複数のワーク2それぞれの部品装着部位2Rが吸着ノズル31aにより部品Pが装着される装着高さと一致するようにする(図17(a),(b))。このように本実施の形態では、昇降機構LSによる昇降ベース43の昇降(すなわちチャック部45の昇降)動作によって、姿勢が調整された複数のワーク2を一括して所定の高さ(装着高さ)に位置させることができる。
本実施の形態における部品実装装置1が備える姿勢調整機構15では、ワーク2において姿勢調整ができる部位は制限されるが、姿勢調整機構15は、部品Pを装着する対象となる部品装着部位2Rの表面が所望の方向(例えば上方)を向くようになりさえすればよいことから、部品装着部位2Rがひとつのワーク2につき1箇所であるような場合には、姿勢調整機構15の構成が簡単な分だけ、製造コスト的に有利である。
ワーク保持体3に保持された複数のワーク2の姿勢を一括して調整したら、制御装置60はパーツフィーダ13が作動させて部品Pを部品供給口13Kに供給するとともに、ヘッド移動機構32により装着ヘッド31をパーツフィーダ13の上方に移動させる。そして、装着ヘッド31が備える複数の吸着ノズル31aのそれぞれに部品Pを吸着させる。
複数の吸着ノズル31aのそれぞれに部品Pを吸着させたら、制御装置60は、ヘッド移動機構32により装着ヘッド31を移動させ、吸着ノズル31aに吸着させた複数の部品Pが部品カメラ14の上方を順次通過するようにする。部品カメラ14が上方を通過した各部品Pについて認識を行ったら、制御装置60はヘッド移動機構32により装着ヘッド31を作業コンベア21Bの上方に移動させ、姿勢調整機構15によって姿勢調整したワーク2の部品装着部位2Rの上方に部品Pを位置させる(図18(a),(b))。
部品Pが部品装着部位2Rの上方に位置したら、制御装置60は吸着ノズル31aを下降させ、部品Pを部品装着部位2Rに装着する。本実施の形態では、ワーク保持体3に保持された複数のワーク2の姿勢が一括して調整されるので、ワーク保持体3において保持する複数のワーク2の間隔が複数の吸着ノズル31aの間隔と一致するようにしておくことにより、ワーク保持体3に保持された複数のワーク2に対して一括して(或いは順次)部品Pを装着することも可能である。
制御装置60は、装着ヘッド31を作業コンベア21Bの上方位置とパーツフィーダ13との間を往復させて、姿勢調整機構15によって姿勢調整した全てのワーク2に部品Pを装着させる。全てのワーク2に部品Pを装着させたら、制御装置60は姿勢調整機構15と搬送コンベア21を前述の手順とは逆の手順で作動させ、2つのワーク保持体3を作業位置に位置させたキャリア4に載置させる。2つのワーク保持体3をキャリア4に載置させたら、制御装置60は作業コンベア21Bを作動させてキャリア4を搬出コンベア21Cに受け渡し、次いで搬出コンベア21Cを作動させて、キャリア4を部品実装装置1の外部に搬出する。これによりキャリア4の1つ分(ワーク保持体3の2つ分)の複数のワーク2に対する部品装着作業が終了する。
以上説明したように、本実施の形態における部品実装装置1では、複数のワーク2をワーク保持体3によって一列に並べて保持し、その複数のワーク2を保持したワーク保持体3をキャリア4に載置させて搬送コンベア21により作業位置まで搬送した後、ワーク保持体3をチャック部45によってチャックし、昇降機構LSによりチャック部45を昇降させる動作と搬送コンベア21によりキャリア4を搬送する動作とを連動させることによってキャリア4からワーク保持体3を分離するようにしている。そして、キャリア4から分離させたワーク保持体3をチャックしたチャック部45を回動機構RSにより回動させて、複数のワーク2の姿勢調整を同時に行うようにしている。このためワーク2の姿勢調整をする際に複数のワーク2を一括して取扱うことができ、生産性を向上させることができる。
これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に示したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、チャック部45は1つの軸線(ワーク保持体3に保持された複数のワーク2の並び方向に延びる軸線であり、X軸)の回りにのみ回動される構成であったが、この軸線と水平面内で直交する軸線(Y軸)の回りにも回動される構成であってもよい。
また、キャリア4及びワーク保持体3の形状及びキャリア4からワーク保持体3を分離させる手順は上述の実施の形態に示したものに限られるわけではなく、ワーク保持体3をチャックしたチャック部45をキャリア4に対して昇降させる動作を搬送コンベア21によりキャリア4を搬送方向に移動させる動作と連動して行うことによりキャリア4からワーク保持体3を分離させるようになっていればよい。
ワークの姿勢調整をする際に複数のワークを一括して取扱うことができ、生産性を向上させることができる部品実装装置を提供する。
1 部品実装装置
2 ワーク
3 ワーク保持体
4 キャリア
4K 開口
15 姿勢調整機構(分離手段)
21 搬送コンベア
31 装着ヘッド
45 チャック部
LS 昇降機構
RS 回動機構
P 部品
2 ワーク
3 ワーク保持体
4 キャリア
4K 開口
15 姿勢調整機構(分離手段)
21 搬送コンベア
31 装着ヘッド
45 チャック部
LS 昇降機構
RS 回動機構
P 部品
Claims (4)
- 部品が装着される複数のワークを並べて保持するワーク保持体を載置したキャリアを搬送する搬送コンベアと、
前記搬送コンベアにより所定位置に搬送された前記キャリア上の前記ワーク保持体を前記キャリアから分離する分離手段と、
前記分離手段によって分離された前記ワーク保持体を前記ワーク保持体に保持された前記複数のワークの並び方向に延びる軸線回りに回動させて前記ワーク保持体に保持された前記複数のワークの姿勢を調整する回動機構と、
前記回動機構により姿勢が調整された前記複数のワークそれぞれに前記部品を装着する装着ヘッドとを備えた部品実装装置。 - 前記分離手段は、前記所定位置において前記キャリア上の前記ワーク保持体をチャックするチャック部と、前記チャック部を昇降させる昇降機構とを含む請求項1に記載の部品実装装置。
- 前記チャック部は、前記ワーク保持体を下から持ち上げて保持する請求項2に記載の部品実装装置。
- 前記回動機構は、前記チャック部を回動させる請求項2に記載の部品実装装置。
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