JP2024013059A - 部品実装装置および部品実装方法 - Google Patents

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Yosuke Nagasawa
聡 松岡
Satoshi Matsuoka
眞一郎 遠藤
Shinichiro Endo
和男 長江
Kazuo Nagae
茂樹 今福
Shigeki Imafuku
啓之 鈴木
Hiroyuki Suzuki
ソン ダニー ウン,ユー
Song Danny Ng Yew
リャン,ジャンノン
Jiannong Liang
シー,ユェン
Yuan Shi
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Abstract

【課題】部品を基板に精度良く実装することができる部品実装装置および部品実装方法を提供すること。【解決手段】部品実装装置(1)は、部品(3)を基板(2)に実装する実装ヘッド(17)と、実装ヘッド(17)を移動させるヘッド移動装置(14)と、ヘッド移動装置(14)の駆動を制御する制御装置(C1)と、を備え、部品(3)は、平面部(50)と、平面部(50)とは異なる位置で下方に突出した突出部(56)とを有する第1部品(3A)を含み、実装ヘッド(17)は、第1部品(3A)の平面部(50)を保持する保持部(71)と、第1部品(3A)の突出部(56)を下方に押し込んで基板(2)の挿入孔(2B)に挿入する押込み部(72)とを有する。【選択図】図5

Description

本開示は、部品実装装置および部品実装方法に関する。
従来より、ラジアル部品やアキシャル部品等の電子部品を実装ヘッドで保持して基板に実装する部品実装装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2019-50340号公報
しかしながら、ラジアル部品やアキシャル部品に限らず、その他の特殊な形状の部品が実装対象となる場合があり、そのような部品であっても基板に精度良く実装できるようにすることが求められる。
従って、本開示の目的は、上記従来の課題を解決することにあって、部品を基板に精度良く実装することができる部品実装装置および部品実装方法を提供することにある。
前記目的を達成するために、本開示の部品実装装置は、部品を基板に実装する実装ヘッドと、前記実装ヘッドを移動させるヘッド移動装置と、前記ヘッド移動装置の駆動を制御する制御装置と、を備え、前記部品は、平面部と、前記平面部とは異なる位置で下方に突出した突出部とを有する第1部品を含み、前記実装ヘッドは、前記第1部品の前記平面部を保持する保持部と、前記第1部品の前記突出部を下方に押し込んで前記基板の挿入孔に挿入する押込み部とを有する。
また、本開示の部品実装方法は、実装ヘッドの保持部により、第1部品の平面部を保持するステップと、前記実装ヘッドの押込み部により、前記第1部品の前記平面部とは異なる位置で下方に突出する突出部を下向きに押し込んで、前記基板の挿入孔に挿入するステップと、を含む。
本開示によれば、部品を基板に精度良く実装することができる。
実施形態にかかる部品実装装置の概略平面図 実施形態にかかる部品実装装置の概略正面図 実施形態にかかる第1部品の斜視図 実施形態にかかる第1部品の概略側面図(接触前の状態) 実施形態にかかる第1部品の概略側面図(接触後の状態) 実施形態にかかる実装ヘッドの斜視図 実施形態にかかる実装ヘッドの斜視図 実施形態にかかる実装ヘッドの斜視図 実施形態にかかる実装ヘッドの一部を拡大して示す斜視図 実施形態にかかる実装ヘッドの縦断面を示す斜視図 実施形態にかかる実装ヘッドの縦断面を示す斜視図 実施形態にかかる部品実装装置を用いて第1部品を基板に実装する方法の一例を示すフローチャート 図10に示すフローチャートの動作を説明するための概略正面図 図10に示すフローチャートの動作を説明するための概略正面図 図10に示すフローチャートの動作を説明するための概略正面図 図10に示すフローチャートの動作を説明するための概略正面図 図10に示すフローチャートの動作を説明するための概略正面図 図10に示すフローチャートの動作を説明するための概略正面図 図10に示すフローチャートの動作を説明するための概略正面図 図10に示すフローチャートの動作を説明するための概略正面図 実施形態にかかる押込み部が第1部品に接触する際の動作を説明するための斜視図(接触前の状態) 実施形態にかかる押込み部が第1部品に接触する際の動作を説明するための斜視図(接触後の状態) 実施形態にかかる部品実装装置を用いて第2部品を基板に実装する動作を説明するための概略正面図(接触前の状態) 実施形態にかかる部品実装装置を用いて第2部品を基板に実装する動作を説明するための概略正面図(接触後の状態)
本開示の第1態様によれば、部品を基板に実装する実装ヘッドと、前記実装ヘッドを移動させるヘッド移動装置と、前記ヘッド移動装置の駆動を制御する制御装置と、を備え、前記部品は、平面部と、前記平面部とは異なる位置で下方に突出した突出部とを有する第1部品を含み、前記実装ヘッドは、前記第1部品の前記平面部を保持する保持部と、前記第1部品の前記突出部を下方に押し込んで前記基板の挿入孔に挿入する押込み部とを有する、部品実装装置を提供する。
本開示の第2態様によれば、前記制御装置は、前記実装ヘッドの前記保持部で前記第1部品を保持した状態で、前記実装ヘッドを実装位置に向けて移動させる第1動作と、前記第1動作の後、前記保持部が保持する前記第1部品を前記基板に押し付けた状態で、前記押込み部により前記第1部品の前記突出部を下方に押し込んで、前記基板の前記挿入孔に挿入する第2動作とを実行する、第1態様に記載の部品実装装置を提供する。
本開示の第3態様によれば、前記保持部は、前記押込み部に対して相対的に上下動可能である、第1態様又は第2態様に記載の部品実装装置を提供する。
本開示の第4態様によれば、前記実装ヘッドは、前記保持部が前記第1部品を保持して前記押込み部は前記第1部品から離間した第1の高さ位置と、前記第1の高さ位置よりも低い第2の高さ位置との間を移動可能であり、前記第2の高さ位置では、前記保持部が保持する前記第1部品が前記基板に接触した状態で、前記保持部が前記押込み部に対して相対的に上昇し、前記押込み部が前記第1部品に接触する、第3態様に記載の部品実装装置を提供する。
本開示の第5態様によれば、前記制御装置は、所定位置に配置された前記第1部品に向けて前記実装ヘッドを下降させて、前記実装ヘッドの前記保持部を前記第1部品に接触させる第3動作と、前記実装ヘッドをさらに下降させて、前記保持部が前記押込み部に対して相対的に上昇して、前記押込み部を前記第1部品に接触させる第4動作とを実行する、第4態様に記載の部品実装装置を提供する。
本開示の第6態様によれば、前記第1部品は、前記突出部の裏側で上方に突出した凸部をさらに有し、前記押込み部の下端には、前記凸部を内側に案内するガイド溝が設けられる、第1態様から第5態様のいずれか1つに記載の部品実装装置を提供する。
本開示の第7態様によれば、前記実装ヘッドは、前記保持部を上下動可能に取り付けるヘッド本体部をさらに有する、第2態様に記載の部品実装装置を提供する。
本開示の第8態様によれば、前記押込み部は、前記ヘッド本体部と一体に構成される、第7態様に記載の部品実装装置を提供する。
本開示の第9態様によれば、前記押込み部は、前記ヘッド本体部に対して着脱可能である、第7態様に記載の部品実装装置を提供する。
本開示の第10態様によれば、前記実装ヘッドは、前記保持部を下方に付勢する付勢部材をさらに有する、第2態様に記載の部品実装装置を提供する。
本開示の第11態様によれば、前記保持部の下端には、前記第1部品の前記平面部を吸着するための吸着孔が設けられており、前記実装ヘッドは、前記吸着孔に連通する負圧流路を内蔵し、前記付勢部材は、前記負圧流路に設けられる、第10態様に記載の部品実装装置を提供する。
本開示の第12態様によれば、前記部品は、前記第1部品とは異なる第2部品を含み、前記制御装置は、前記第1部品の実装時には前記押込み部の押込み動作を有効にし、前記第2部品の実装時には前記押込み部の押込み動作を無効にする、第1態様から第11態様のいずれか1つに記載の部品実装装置を提供する。
本開示の第13態様によれば、前記第2部品は、ラジアル部品である、第12態様に記載の部品実装装置を提供する。
本開示の第14態様によれば、前記保持部は、前記実装ヘッドの上下方向に延びる中心軸に対して第1方向にずれた位置に設けられ、前記押込み部は、前記中心軸に対して前記第1方向とは逆向きの第2方向にずれた位置に設けられる、第1態様から第13態様のいずれか1つに記載の部品実装装置を提供する。
本開示の第15態様によれば、前記第1部品は、温度の上昇に応じて溶断する温度ヒューズであり、前記平面部と前記突出部の間に溶断部を有する、第1態様から第14態様のいずれか1つに記載の部品実装装置を提供する。
本開示の第16態様によれば、実装ヘッドの保持部により、第1部品の平面部を保持するステップと、前記実装ヘッドの押込み部により、前記第1部品の前記平面部とは異なる位置で下方に突出する突出部を下向きに押し込んで、基板の挿入孔に挿入するステップと、を含む、部品実装方法を提供する。
以下、本開示に係る部品実装装置および部品実装方法の例示的な実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態の具体的な構成に限定されるものではなく、同様の技術的思想に基づく構成が本発明に含まれる。
(実施形態)
まず図1および図2を参照して、実施形態における部品実装装置1の全体構成について説明する。部品実装装置1は、基板2に部品3を実装する機能を有する。図1は、部品実装装置1の平面図であり、図2は、部品実装装置1の正面図である。以下、基板2の水平な搬送方向をX方向、X方向と水平面内において直交する方向をY方向、XY平面に対して垂直な方向をZ方向と定義する。
図1、図2に示すように、部品実装装置1は、基板搬送機構5と、部品供給部6と、実装ヘッド17と、クリンチユニット20と、制御装置C1とを備える。
基板搬送機構5は、基板2を搬送して所定の作業位置に位置決めする機構である。基板搬送機構5は、例えば、X方向に延びた一対の搬送コンベアである。基板搬送機構5は、基台4の上面に設けられている。
部品供給部6は、基板2に実装する部品3を供給するユニットである。部品供給部6は、例えば、基板搬送機構5のY方向における両側の位置にそれぞれ設けられている。
前方側(紙面下側)の部品供給部6には、例えば、複数のテープフィーダ7がX方向に並列した状態で配置されている。図2において、テープフィーダ7は、台車8の上方にセットされている。テープフィーダ7は、複数の部品3を保持したキャリアテープ9を間欠送りすることで、部品3を所定の部品供給位置に供給する。テープフィーダ7が供給する部品3としては、例えばラジアル部品やチップ部品が挙げられる。
図1において、後方側(紙面上側)の部品供給部6には、複数のテープフィーダ7およびトレイフィーダ10がX方向に並列した状態で配置されている。図2において、トレイフィーダ10は、トレイ収納部12と、トレイ保持部13とを備えている。トレイ収納部12は、パレット(図示省略)に保持された複数のトレイ11を収納する。トレイ保持部13は、トレイ11を保持して、水平方向と上下方向に移動自在に設けられる。
トレイ11には、複数の部品3が格納されている。トレイフィーダ10は、トレイ収納部12からトレイ保持部13によってトレイ11を引き出して、後述する実装ヘッド17による部品3の取り出し位置まで供給する機能を有している。トレイフィーダ10が供給する部品3としては、後述する温度ヒューズとしての第1部品3A(図3、図4A、図4B)が挙げられる。
実装ヘッド17は、部品供給部6から供給される部品3を取り出して基板2に実装するヘッドである。実装ヘッド17は、制御装置C1によるヘッド移動装置14の駆動によって基板2の上方で水平移動可能に構成されている。実装ヘッド17は、例えば、ラジアル部品等のリードを有する部品3の実装において、基板2に形成された挿入孔にリードを挿入する。
ヘッド移動装置14は、Y軸ビーム14aおよびX軸ビーム14bを有する。図1に示すように、Y軸ビーム14aは、基台4のX方向における端部に設けられている。Y軸ビーム14aには、複数のX軸ビーム14bがY方向に移動自在に設けられている。それぞれのX軸ビーム14bには、板状のプレート部材16がX方向にスライド自在に装着されている。プレート部材16には、実装ヘッド17が取り付けられている。Y軸ビーム14aおよびX軸ビーム14bを駆動させることによって、実装ヘッド17は、XY方向に移動することができる。実装ヘッド17はさらに、プレート部材16に対して上下動可能に構成されており、制御装置C1によるヘッド上下動装置(図示せず)の駆動によって上下動可能である。
プレート部材16には、撮像視野を下方に向けた第1の認識カメラ18が設けられている。第1の認識カメラ18は、作業位置に位置決めされた基板2に形成された基板マーク(図示省略)等を撮像する。基台4において、基板搬送機構5と部品供給部6との間には、撮像視野を上方に向けた第2の認識カメラ19が設けられている。第2の認識カメラ19は、その上方を移動する実装ヘッド17に保持された部品3を下方から撮像する。
クリンチユニット20は、リードを有する部品3の実装の際、実装ヘッド17によって挿入孔に挿入されて基板2の下方に突き出たリードをクリンチするユニットである。部品実装装置1は、クリンチユニット20を有しない場合であってもよい。
次に、図3、図4A、図4Bを参照して、トレイフィーダ10が供給する第1部品3Aの構成について説明する。図3は、第1部品3Aの斜視図であり、図4A、図4Bはそれぞれ、第1部品3Aの概略側面図である。図4A、図4Bはともに、実装ヘッド17のノズル70が第1部品3Aを保持した状態を示し、図4Aは、第1部品3Aが基板2に接触する前の状態を示し、図4Bは、接触後の状態を示す。
図3に示す第1部品3Aは、所定温度以上に到達すると溶断するように機能する温度ヒューズである。第1部品3Aは、導電性を有する材料(例えば金属)で構成されており、基板2に実装して使用される。
第1部品3Aは例えば、1枚の板状の金属に対して折り曲げ加工と打ち抜き加工を施して作成される。第1部品3Aは、平面部50と、溶断部52と、凸部54と、突出部56と、支持部58とを備える。
平面部50は、平坦な形状を有する部分である。平面部50は、実装ヘッド17のノズル70によって保持され、図4A、図4Bに示す基板2の実装面2Aに実装される。平面部50は、上面50Aと、下面50B(図4A、図4B)とを有する。上面50Aは、実装ヘッド17のノズル70によって吸着保持される被保持面である(図3の矢印A1参照)。下面50Bは、基板2の実装面2Aに対して半田付け等で実装される被実装面である(図4Aの矢印A2参照)。
溶断部52は、第1部品3Aの温度上昇に応じて溶断する部分である。溶断部52は、平面部50の端部から円弧状に湾曲した形状を有する。図3に示すように、溶断部52の途中部分から貫通孔60が形成されており、貫通孔60は支持部58まで続いて形成される。貫通孔60には、凸部54から下方に延びる突出部56が収容される。
凸部54は、支持部58から上方に延びて下方に折り返す箇所に形成される凸状の部分である。凸部54の先端側には突出部56が接続される。突出部56は、凸部54から下方に突出する部分である。図4Aに示すように、突出部56は、平面部50の下面50B(図4Aの点線A3参照)よりも下側に延びて終端しており、基板2の挿入孔2Bに挿入される(矢印A4参照)。図4Bに示すように、突出部56は、基板2の挿入孔2Bに挿入された状態で半田付け等で基板2に実装される。
支持部58は、凸部54と突出部56を支持する部分である。支持部58は、平面部50とは対向する位置に設けられており、平面部50と支持部58は水平方向に間隔を空けて配置される(図3に示す矢印A5参照)。平面部50と支持部58の間に溶断部52が配置される。
図4Bに示す接触状態において、平面部50と突出部56はともに基板2に実装され、第1部品3Aに電気が流れる構成となる。第1部品3Aに電気が流れると第1部品3Aの温度が上昇し、第1部品3Aの温度が所定温度以上に到達した場合、溶断部52が溶断して電流が遮断される。
ここで、第1部品3Aを基板2に精度良く実装するためには、第1部品3Aの突出部56を基板2の挿入孔2Bに精度良く挿入する必要がある。一方で、突出部56は、実装ヘッド17のノズル70が保持する平面部50とは横方向(水平方向)に離れた位置にあり、ノズル70が平面部50を基板2に押し付けるだけでは、突出部56を下方に強く押し込むことができない。このため、突出部56が基板2の挿入孔2Bに正常に挿入されず、第1部品3Aの実装に失敗する可能性がある。
そこで、本実施形態の実装ヘッド17は、図4A、図4Bに示すように、第1部品3Aの平面部50を保持する保持部71とは別に、第1部品3Aの突出部56を下方に押し込むための押込み部72を設けている。押込み部72を用いて突出部56を下方に強く押し込むことで(図4Bの矢印A6参照)、突出部56を基板2の挿入孔2Bに精度良く挿入することができ、部品実装精度を向上させることができる。
次に、図5~図8を参照して、本実施形態の実装ヘッド17の詳細な構成について説明する。図5~図7はそれぞれ、実装ヘッド17を異なる角度から見た斜視図であり、図8は、実装ヘッド17の一部を拡大して示す斜視図である。図5、図6では、実装ヘッド17が第1部品3Aを保持した状態を示し、図7、図8では、第1部品3Aを保持していない状態を示す。
図5~図8に示すように、実装ヘッド17は、保持部71を有するノズル70と、押込み部72を有するヘッド本体部74と、ノズル保持プレート76と、ヘッド取付部78とを備える。
保持部71は、第1部品3Aを保持する機能を有する部分であり、ノズル70の下端部に設けられる。図7、図8に示すように、保持部71は下端部に吸着孔73を有し、吸着孔73に供給される負圧を通じて第1部品3Aを吸着保持する。
押込み部72は、第1部品3Aの突出部56を下方に押し込む機能を有する部分であり、ノズル70と同様に下方に突出した形状を有する。保持部71と押込み部72は水平方向に離れた位置に設けられており、第1部品3Aの異なる箇所に対してそれぞれが独立して係合する。
図7、図8に示すように、本実施形態の押込み部72は、下方に突出した一対の爪部75を有する。一対の爪部75は互いに間隔を空けて設けられており、爪部75同士の間には、上方に凹んだガイド溝77と押圧面79(図8)が設けられる。
ガイド溝77は、第1部品3Aの凸部54を内側にガイドするための溝部(凹部)である。ガイド溝77が第1部品3Aの凸部54を内側にガイドすることで、押込み部72を有する実装ヘッド17と、凸部54を有する第1部品3Aとの相対的な回転位置を一定に近付けることができる。ガイド溝77のガイド機能を向上させるために、一対の爪部75の内側の側壁は上方に向かって内側に傾斜したテーパ形状となっている。ガイド溝77に収容された凸部54は、押圧面79に接触する。
押圧面79は、第1部品3Aの凸部54に対して上から接触して凸部54と突出部56を下方に押圧可能な面である。押圧面79はガイド溝77を構成するとともに、爪部75の下端部よりも上方に凹んだ位置に設けられる。
ヘッド本体部74は、ノズル70および押込み部72を支持するブロック状の部材である。本実施形態のヘッド本体部74は、ノズル70を上下動可能な状態で保持する。図5~図8では、ノズル70が下方に突出した状態(デフォルト状態)を図示する。本実施形態では、ヘッド本体部74と押込み部72は一体的に構成されており、押込み部72はヘッド本体部74に対して相対的に移動する機能を有しない。
ノズル保持プレート76は、ノズル70を上下動可能な状態でヘッド本体部74に取り付けて保持するためのプレート状の部材である。ノズル保持プレート76の中央部にはノズル70が上下動可能な状態で挿通される。図6、図7に示すように、ノズル保持プレート76には2つのネジ80が挿通され、ネジ80がヘッド本体部74に螺合することで、ノズル保持プレート76がヘッド本体部74に固定される。
ヘッド取付部78は、実装ヘッド17を別のブロック(図示せず)に取り付けるための部分である。別のブロックは、図1、図2等に示すプレート部材16に取り付けられ、実装ヘッド17とともに一体的な実装ヘッドとして機能する。
ヘッド取付部78は、フランジ部82と、上方突出部84と、負圧接続部材86とを有する。
フランジ部82は、水平方向に突出した形状を有する部分である。フランジ部82は、図1に示した第2の認識カメラ19を用いて部品認識する際の背景として機能する。
上方突出部84は、フランジ部82の中央位置から上方に突出した大略円筒状の部分であり、前述した別のブロックに取り付けられる。図5、図6に示すように、上方突出部84には負圧接続部材86が上から挿入されている。負圧接続部材86は、ノズル70の吸着孔73に負圧を供給するための接続部材であり、負圧接続部材86の上端には接続開口88が設けられる。ヘッド取付部78が別のブロックに取り付けられると、接続開口88が図示しない吸引源に接続され、保持部71の吸着孔73に対して負圧を供給可能となる。制御装置C1が図示しないバルブの開閉を制御することで、吸着孔73に対する負圧の供給/供給停止を切り替える。
図9A、図9Bは、実装ヘッド17の縦断面を示す斜視図である。図9Aは、ノズル70が下方に突出した突出状態(デフォルト状態)を示し、図9Bは、ノズル70が上方に退避した退避状態(動作状態)を示す。
図9A、図9Bに示すように、実装ヘッド17の内部には、吸着孔73に対して負圧を供給するための負圧流路90が設けられる。負圧流路90は、接続開口88から吸着孔73まで連続的に延びる流路であり、上流側から順に、負圧接続部材86、ヘッド本体部74、ノズル70の内部を延びている。図9Aでは、負圧流路90に作用する負圧の向きを矢印で表している。
ノズル70は、下方側の端部である保持部71に加えて、上方側の端部として拡径部92を有する。拡径部92は、保持部71と同様にノズル70における水平方向に相対的に突出した部分であり、ヘッド本体部74の内部に脱落防止状態で配置されている。拡径部92は、負圧流路90の一部を構成する配置スペース94に配置されている。
配置スペース94にはさらに、付勢部材96が配置される。付勢部材96は、ノズル70の拡径部92に上から接触してノズル70を下方に付勢する部材である。本実施形態の付勢部材96はバネである。付勢部材96は、ノズル70に対して下方に向かう付勢力F1を作用させる。ノズル70に付勢力F1が作用することで、ノズル70はヘッド本体部74に対して下方に突出した突出位置(図9A参照)がデフォルト位置となる。
図9Bに示すように、ノズル70に対して、付勢力F1に反する上方への押圧力F2が作用すると、付勢部材96が縮むとともにノズル70は上方に退避した退避位置に移動可能となる。
図9A、図9Bに示す構成によれば、ノズル70がヘッド本体部74に対して相対的に上下動可能であることで、実装ヘッド17を一体的に上下動させることで、各種動作を実行することができる。具体的には、実装ヘッド17を下降させることで、保持部71を第1部品3Aに接触させて第1部品3Aを保持する動作と、保持部71に保持した第1部品3Aを基板2に押し付ける動作と、押込み部72を第1部品3Aの突出部56に接触させて下方に押し込む動作をそれぞれ実行することができる。
図9Bに示すように、ノズル70と押込み部72は、実装ヘッド17の上下方向に延びる中心軸Axに対して対称な位置に設けられている。具体的には、ノズル70は、中心軸Axに対して水平方向沿いの第1方向D1にずれた位置に配置されるのに対して、押込み部72は、中心軸Axに対して水平方向沿いの第1方向D1とは逆向きの第2方向D2にずれた位置に配置される。これにより、ノズル70と押込み部72を異なる位置にそれぞれ設けながらも、実装ヘッド17の水平方向の寸法が中心軸Axを中心として一方向に偏った形状にならないようにバランス良く配置することができ、実装ヘッド17の小型化に寄与する。
上述した構成を有する実装ヘッド17を用いて第1部品3Aを基板2に実装する動作の一例について、図10、図11A~図11Hおよび図12A、図12Bを参照しながら説明する。図10は、実装ヘッド17の動作の一例に関するフローチャートであり、図11A~図11Hはそれぞれ、図10に示すフローチャートの動作を説明するための概略正面図である。図12A、図12Bはそれぞれ、実装ヘッド17の押込み部72が第1部品3Aに接触する際の動作を説明するための斜視図である。
図10に示すフローチャートの各処理は、例えば、制御装置C1によって実行される。
まず、制御装置C1は、実装ヘッド17をトレイ11の上方に移動させる(S1)。具体的には、図11Aに示すように、実装ヘッド17を水平方向に移動させて(矢印B1参照)、トレイ11の上方に配置する。トレイ11には複数の第1部品3Aが載置されており、図11A~図11Hでは、実装対象である1つの第1部品3Aを例示する。トレイ11は概略的に図示しており、複数の第1部品3Aは図示しないスロット等に配置され、位置や向きがある程度制御されている。
部品実装装置1の記憶部には、トレイ11に置かれた複数の第1部品3Aのそれぞれの位置情報が予め記憶されている。制御装置C1は、記憶部に記憶された位置情報に基づいて、実装対象である第1部品3Aを吸着保持可能な位置まで実装ヘッド17を水平方向に移動させる。
図11Aに示すように、実装ヘッド17の保持部71は第1部品3Aの平面部50の直上に位置し、実装ヘッド17の押込み部72は第1部品3Aの凸部54および突出部56の直上に位置するように、実装ヘッド17を水平方向に移動させる。
制御装置C1は、実装ヘッド17を下降させて、保持部71を第1部品3Aに接触させる(S2)。具体的には、図11Bに示すように、実装ヘッド17を一体的に下降させて(矢印B2)、実装ヘッド17の保持部71の下端部を第1部品3Aの平面部50に接触させる。この時点では保持部71の吸着孔73には負圧を供給せず、保持部71は第1部品3Aを吸着保持しない。
図11Bに示すように、保持部71が平面部50と接触を開始する際に、押込み部72は凸部54の上方に位置して第1部品3Aにはまだ係合しない。このように、押込み部72よりも保持部71が先に第1部品3Aに接触するように、デフォルト位置における保持部71と押込み部72のそれぞれの下端位置が予め設定されている。
制御装置C1は、実装ヘッド17をさらに下降させ、押込み部72を第1部品3Aに接触させる(S3)。具体的には、図11Bに示す状態から実装ヘッド17を一体的に下降させて、図11Cに示すように、実装ヘッド17の押込み部72を第1部品3Aの凸部54に接触させる(矢印B3参照)。第1部品3Aはトレイ11に押し付けられた状態であるため、実装ヘッド17を一体的に下降させると、第1部品3Aに接触する保持部71は押込み部72やヘッド本体部74に対して相対的に上昇する(矢印C1参照)。このようにして、第1部品3Aを下方に押し付けた状態を維持しながら、押込み部72を第1部品3Aに接触させることができる。
図12A、図12Bを用いて、押込み部72が第1部品3Aに接触する際の動作を説明する。図12Aは、押込み部72が第1部品3Aに接触する前の状態を示し、図12Bは接触後の状態を示す。
図12Aに示すように、第1部品3Aの凸部54の直上にガイド溝77が位置するように、実装ヘッド17の水平位置が設定されている。図12Aに示す状態から実装ヘッド17を一体的に下降させると、図12Bに示すように、実装ヘッド17に設けられた押込み部72が実装ヘッド17とともに下降して、部品3の凸部54に接触する(矢印D参照)。このとき、凸部54がガイド溝77の内側にガイドされることで、実装ヘッド17と第1部品3Aの相対的な回転位置が調整される。実装ヘッド17と第1部品3Aの相対的な位置ずれが生じている場合であっても、その位置ずれを解消するようにアライメントすることができ、その後、押込み部72が突出部56を下方に押圧する際に突出部56を精度良く押圧することが可能となる。
制御装置C1は、保持部71による吸引をON状態とする(S4)。具体的には、保持部71の吸着孔73に負圧を供給することで、保持部71に第1部品3Aの平面部50を吸着保持させる。ステップS3で実装ヘッド17と第1部品3Aの相対的な姿勢を矯正しているため、ステップS4では第1部品3Aを所望の向きで保持することができる。
制御装置C1は、実装ヘッド17を上昇させる(S5)。具体的には、図11Dに示すように、保持部71が第1部品3Aを吸着保持した状態のまま、実装ヘッド17を一体的に上昇させる(矢印B4)。これにより、第1部品3Aがトレイ11の外部に持ち出される。前述した付勢部材96の付勢力F1(図9A、図9B参照)が作用するため、ノズル70はヘッド本体部74に対して下方に突出した突出位置に戻る(矢印C2)。
ノズル70が保持する第1部品3Aも相対的に下降するため、第1部品3Aの凸部54は実装ヘッド17の押込み部72から離れて接触が解除される。保持部71が第1部品3Aを吸着保持しているため、平面視したときの実装ヘッド17と第1部品3Aの相対的な位置関係は変化しない。
制御装置C1は、実装ヘッド17を基板2の上方に移動させる(S6)。具体的には、図11Eに示すように、実装ヘッド17を水平方向に移動させて(矢印B5参照)、基板2の上方(実装位置)に配置する。第1部品3Aの突出部56および実装ヘッド17の押込み部72が基板2の挿入孔2Bの直上に位置するように、実装ヘッド17を水平方向に移動させる。
制御装置C1は、実装ヘッド17を下降させて、第1部品3Aを基板2に接触させる(S7)。具体的には、図11Fに示すように、実装ヘッド17を一体的に下降させて(矢印B6)、実装ヘッド17の保持部71が保持している第1部品3Aの平面部50を基板2の実装面2Aに接触させる。このとき、第1部品3Aの突出部56が基板2の挿入孔2Bに挿入され始める。
制御装置C1は、実装ヘッド17をさらに下降させて、押込み部72で第1部品3Aを押し込む(S8)。具体的には、図11Fに示す状態から実装ヘッド17をさらに一体的に下降させて、図11Gに示すように、実装ヘッド17の押込み部72を第1部品3Aの凸部54に接触させる(矢印B7)。具体的な動作は、図12A、図12Bに示した動作と同様であり、図12Bに示すように、押込み部72の押圧面79を凸部54の上端部に接触させることで、凸部54と突出部56を一体的に下方に押し込むことができる。また一対の爪部75が支持部58に接触する場合は、凸部54と突出部56を支持する支持部58も下方に押し込むことができる。これにより、図11Gに示すように、押込み部72が突出部56を下方に押し込んで(矢印B8参照)、基板2の挿入孔2Bに精度良く挿入することができる。これにより、突出部56が挿入孔2Bに挿入された状態を維持しやすくなり、実装ミスを減らすことができる。
制御装置C1は、保持部71による吸引をOFF状態とする(S9)。具体的には、保持部71の吸着孔73における負圧の供給を停止することで、保持部71による第1部品3Aの吸着保持を解除する。
制御装置C1は、実装ヘッド17を上昇させる(S10)。具体的には、図11Hに示すように、第1部品3Aの吸着保持を解除した実装ヘッド17を一体的に上昇させる(矢印B9)。実装ヘッド17は、第1部品3Aおよび基板2から離れて、次の実装対象である第1部品3Aのピックアップ・実装に移行することができる。ノズル70は、ヘッド本体部74に対して下方に突出した突出位置に戻る(矢印C4)。
上記動作によれば、ノズル70の保持部71とは異なる位置に設けた押込み部72を用いて第1部品3Aの突出部56を下方に押し込むことで、基板2の挿入孔2Bに精度良く挿入することができる。これにより、平面部50と突出部56が離れた位置にあるような特殊な形状の第1部品3Aであっても基板2に精度良く実装することができ、部品実装精度を向上させることができる。
また、保持部71を有するノズル70を上下動可能な状態でヘッド本体部74に取り付けることで、実装ヘッド17を下降させれば、保持部71に保持した第1部品3Aを基板2の実装面2Aに接触させる動作と、第1部品3Aを基板2に押し付けた状態で、押込み部72を第1部品3Aに接触させて押し込む動作を連続的に実行することが可能となる。
また、押込み部72は第1部品3Aを押し込む機能だけでなく、一対の爪部75同士の間にガイド溝77を設けて、第1部品3Aの凸部54を内側にガイドする機能を有する。これにより、実装ヘッド17が第1部品3Aを保持する際に、実装ヘッド17と第1部品3Aの相対的な回転位置を調整することができ、その後、押込み部72が第1部品3Aを押し込む際に第1部品3Aに接触する位置が安定し、押込み動作を安定化させることができる。
上記構成を有する実装ヘッド17は、平面部50と突出部56を有する第1部品3Aだけでなく、異なる種類の部品3の実装にも使用することができる。具体的な例について、図13A、図13Bを用いて説明する。
図13A、図13Bはそれぞれ、部品3の一種として図1に示したテープフィーダ7が供給するラジアル部品としての第2部品3Bを基板2に実装する動作を説明するための概略正面図である。図13A、図13Bはともに、実装ヘッド17の保持部71が第2部品3Bを保持した状態を示し、図13Aは第2部品3Bが基板2に接触する前の状態を示し、図13Bは接触後の状態を示す。
図13Aに示すように、ラジアル部品としての第2部品3Bは、部品ボディ100と2本のリード102とを有し、部品ボディ100の上面が実装ヘッド17の保持部71によって吸着保持される。
図13Aに示す状態から実装ヘッド17を一体的に下降させると、図13Bに示すように、第2部品3Bのリード102が基板2の挿入孔2Cに挿入される(矢印E1参照)。実装ヘッド17をさらに押し込むと、第2部品3Bの部品ボディ100が基板2の実装面2Aに押し付けられるとともに、ノズル70が相対的に上昇する(矢印F1)。図9A、図9Bに示した付勢部材96が縮むことで、第2部品3Bの部品ボディ100を基板2に押し付ける際の衝撃が吸収される。
その後、保持部71による吸着保持を解除して、実装ヘッド17を上昇させて退避させれることで、第2部品3Bの装着・実装が完了する。
実装ヘッド17が第2部品3Bを保持する際には、保持対象である部品ボディ100と挿入対象であるリード102が平面視で重なる位置(XY座標が同じ位置)にある。このため、実装ヘッド17を下降させてノズル70を下降させるだけで、押込み部72の押込み動作を利用することなく、第2部品3Bのリード102を基板2の挿入孔2Cに押し込むことができる。
図13A、図13Bに示した実装動作によれば、第1部品3Aを実装可能な実装ヘッド17を用いて、異なる種類の第2部品3B(例えばラジアル部品)を基板2に実装することができる。実装ヘッド17の押込み部72は第2部品3Bに係合せず、第2部品3Bの押込み機能やアライメント機能は発揮しない。すなわち、押込み部72の機能は無効化される。部品実装装置1に供給される部品3が複数種類存在する場合にも、1種類の実装ヘッド17で対応することができる。
上述したように、本実施形態の部品実装装置1は、部品3を基板2に実装する実装ヘッド17と、実装ヘッド17を移動させるヘッド移動装置14と、ヘッド移動装置14の駆動を制御する制御装置C1と、を備え、部品3は、平面部50と、平面部50とは異なる位置で下方に突出した突出部56とを有する第1部品3Aを含み、実装ヘッド17は、第1部品3Aの平面部50を保持する保持部71と、第1部品3Aの突出部56を下方に押し込んで基板2の挿入孔2Bに挿入する押込み部72とを有する。
このような構成によれば、実装対象が特殊な形状の部品3であっても、保持部71と押込み部72を組み合わせた実装ヘッド17を用いることで、基板2に対して精度良く挿入して実装することができる。
また、本実施形態の部品実装装置1では、制御装置C1は、実装ヘッド17の保持部71で第1部品3Aを保持した状態で、実装ヘッド17を実装位置に向けて移動させる第1動作(S6)と、第1動作の後、保持部71が保持する第1部品3Aを基板2に押し付けた状態で、押込み部72により第1部品3Aの突出部56を下方に押し込んで、基板2の挿入孔2Bに挿入する第2動作(S8)とを実行する。このような構成によれば、第1部品3Aの突出部56を基板2の挿入孔2Bに挿入させる動作を迅速かつ簡単に実行することができる。
また、本実施形態の部品実装装置1では、保持部71は、押込み部72に対して相対的に上下動可能である。このような構成によれば、保持部71で保持した第1部品3Aを基板2に押し付けた状態で実装ヘッド17を上下動させることで、第1部品3Aに対する押込み部72の相対的な位置を変更することができる。
また、本実施形態の部品実装装置1では、実装ヘッド17は、保持部71が第1部品3Aを保持して押込み部72は第1部品3Aから離間した第1の高さ位置(図11D、図11E等)と、第1の高さ位置よりも低い第2の高さ位置(図11G等)との間を移動可能である。第2の高さ位置では、保持部71が保持する第1部品3Aが基板2に接触した状態で、保持部71が押込み部72に対して相対的に上昇し、押込み部72が第1部品3Aに接触する。このような構成によれば、実装ヘッド17を下降させるだけで、第1部品3Aを基板2に押し付けて、第1部品3Aの突出部56を基板2の挿入孔2Bに挿入する動作を実行することができる。
また、本実施形態の部品実装装置1では、制御装置C1は、トレイ11(所定位置)に配置された第1部品3Aに向けて実装ヘッド17を下降させて、実装ヘッド17の保持部71を第1部品3Aに接触させる第3動作(S2)と、実装ヘッド17をさらに下降させて、保持部71が押込み部72に対して相対的に上昇して、押込み部72を第1部品3Aに接触させる第4動作(S3)とを実行する。このような構成によれば、第1部品3Aを保持する際に押込み部72を第1部品3Aに接触させることで、実装ヘッド17と第1部品3Aの相対的な位置合わせを行うことが可能となる。
また、本実施形態の部品実装装置1では、第1部品3Aは、突出部56の裏側で上方に突出した凸部54をさらに有し、押込み部72の下端には、凸部54を内側に案内するガイド溝77が設けられる。このような構成によれば、押込み部72が第1部品3Aの凸部54に接触する際に凸部54をガイド溝77の内側に案内することができ、実装ヘッド17と第1部品3Aの相対的な位置合わせを精度良く行うことができる。
また、本実施形態の部品実装装置1では、実装ヘッド17は、保持部71を上下動可能に取り付けるヘッド本体部74をさらに有する。このような構成によれば、保持部71を安定的に保持できる。
また、本実施形態の部品実装装置1では、押込み部72は、ヘッド本体部74と一体に構成される。このような構成によれば、実装ヘッド17の構造を単純化することができる。
また、本実施形態の部品実装装置1では、実装ヘッド17は、保持部71を下方に付勢する付勢部材96をさらに有する。このような構成によれば、保持部71を第1部品3Aに接触させるときや第1部品3Aを基板2に接触させて実装するときの衝撃を和らげることができる。
また、本実施形態の部品実装装置1では、保持部71の下端には、第1部品3Aの平面部50を吸着するための吸着孔73が設けられており、実装ヘッド17は、吸着孔73に連通する負圧流路90を内蔵し、付勢部材96は、負圧流路90に設けられる。このような構成によれば、実装ヘッド17における内部スペースを有効活用して付勢部材96を配置することができ、実装ヘッド17の小型化に寄与する。
また、本実施形態の部品実装装置1では、部品3は、第1部品3Aとは異なる第2部品3Bを含み、制御装置C1は、第1部品3Aの実装時には押込み部72の押込み動作を有効にし、第2部品3Bの実装時には押込み部72の押込み動作を無効にする。このような構成によれば、第1部品3Aを実装可能な実装ヘッド17を、押込み部72による押込み動作が不要な第2部品3Bの実装にも使用することができる。
また、本実施形態の部品実装装置1では、第2部品3Bは、ラジアル部品を含む。このような構成によれば、実装ヘッド17をラジアル部品の実装にも適用することができる。
また、本実施形態の部品実装装置1では、保持部71は、実装ヘッド17の上下方向に延びる中心軸Axに対して第1方向D1にずれた位置に設けられ、押込み部72は、中心軸Axに対して第1方向D1とは逆向きの第2方向D2にずれた位置に設けられる。このような構成によれば、保持部71と押込み部72をバランス良く配置して、実装ヘッド17の水平方向の寸法の偏りを小さくすることができる。
また、本実施形態の部品実装装置1では、第1部品3Aは、温度の上昇に応じて溶断する温度ヒューズであり、平面部50と突出部56の間に溶断部52を有する。このような構成によれば、温度ヒューズのような特殊な部品3の実装にも適用することができる。
また、本実施形態の部品実装方法は、実装ヘッド17の保持部71により、第1部品3Aの平面部50を保持するステップ(S2~S4)と、実装ヘッド17の押込み部72により、第1部品3Aの平面部50とは異なる位置で下方に突出する突出部56を下向きに押し込んで、基板2の挿入孔2Bに挿入するステップ(S7、S8)と、を含む。
このような方法によれば、実装対象が特殊な形状の部品3であっても、保持部71と押込み部72を組み合わせた実装ヘッド17を用いることで、基板2に対して精度良く挿入して実装することができる。
以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば実施形態では、実装ヘッド17の実装対象である第1部品3Aが温度ヒューズである場合について説明したが、このような場合に限らない。第1部品としては、実装ヘッド17のノズル70によって保持される「平面部」と、実装ヘッド17の押込み部72によって下方に押し込まれる「突出部」を有するものであれば、その他の種類の部品であってもよい。また「平面部」は、全体が平坦である必要はなく、少なくとも保持部71が保持可能な平面を有していればよい。
また実施形態では、押込み部72がヘッド本体部74と一体的に構成される場合について説明したが、このような場合に限らない。例えば、押込み部がヘッド本体部74に対して着脱可能に取り付けられてもよく、押込み部自体が動作可能であってもよい。このような構成によれば、第1部品3Aが異なる仕様や形状の部品に変更される場合でも、同じ実装ヘッド17で対応することができる。
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した特許請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。また、実施形態における要素の組み合わせや順序の変化は、本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。
本開示の部品実装装置および部品実装方法は、部品を基板に実装するものであれば適用可能である。
1 部品実装装置
2 基板
2B 挿入孔
3 部品
3A 第1部品
3B 第2部品
14 ヘッド移動装置
17 実装ヘッド
50 平面部
56 突出部
71 保持部
72 押込み部
C1 制御装置

Claims (16)

  1. 部品を基板に実装する実装ヘッドと、
    前記実装ヘッドを移動させるヘッド移動装置と、
    前記ヘッド移動装置の駆動を制御する制御装置と、を備え、
    前記部品は、平面部と、前記平面部とは異なる位置で下方に突出した突出部とを有する第1部品を含み、
    前記実装ヘッドは、前記第1部品の前記平面部を保持する保持部と、前記第1部品の前記突出部を下方に押し込んで前記基板の挿入孔に挿入する押込み部とを有する、部品実装装置。
  2. 前記制御装置は、
    前記実装ヘッドの前記保持部で前記第1部品を保持した状態で、前記実装ヘッドを実装位置に向けて移動させる第1動作と、
    前記第1動作の後、前記保持部が保持する前記第1部品を前記基板に押し付けた状態で、前記押込み部により前記第1部品の前記突出部を下方に押し込んで、前記基板の前記挿入孔に挿入する第2動作とを実行する、請求項1に記載の部品実装装置。
  3. 前記保持部は、前記押込み部に対して相対的に上下動可能である、請求項1に記載の部品実装装置。
  4. 前記実装ヘッドは、前記保持部が前記第1部品を保持して前記押込み部は前記第1部品から離間した第1の高さ位置と、前記第1の高さ位置よりも低い第2の高さ位置との間を移動可能であり、前記第2の高さ位置では、前記保持部が保持する前記第1部品が前記基板に接触した状態で、前記保持部が前記押込み部に対して相対的に上昇し、前記押込み部が前記第1部品に接触する、請求項3に記載の部品実装装置。
  5. 前記制御装置は、
    所定位置に配置された前記第1部品に向けて前記実装ヘッドを下降させて、前記実装ヘッドの前記保持部を前記第1部品に接触させる第3動作と、
    前記実装ヘッドをさらに下降させて、前記保持部が前記押込み部に対して相対的に上昇して、前記押込み部を前記第1部品に接触させる第4動作とを実行する、請求項4に記載の部品実装装置。
  6. 前記第1部品は、前記突出部の裏側で上方に突出した凸部をさらに有し、
    前記押込み部の下端には、前記凸部を内側に案内するガイド溝が設けられる、請求項1に記載の部品実装装置。
  7. 前記実装ヘッドは、前記保持部を上下動可能に取り付けるヘッド本体部をさらに有する、請求項2に記載の部品実装装置。
  8. 前記押込み部は、前記ヘッド本体部と一体に構成される、請求項7に記載の部品実装装置。
  9. 前記押込み部は、前記ヘッド本体部に対して着脱可能である、請求項7に記載の部品実装装置。
  10. 前記実装ヘッドは、前記保持部を下方に付勢する付勢部材をさらに有する、請求項2に記載の部品実装装置。
  11. 前記保持部の下端には、前記第1部品の前記平面部を吸着するための吸着孔が設けられており、
    前記実装ヘッドは、前記吸着孔に連通する負圧流路を内蔵し、前記付勢部材は、前記負圧流路に設けられる、請求項10に記載の部品実装装置。
  12. 前記部品は、前記第1部品とは異なる第2部品を含み、
    前記制御装置は、前記第1部品の実装時には前記押込み部の押込み動作を有効にし、前記第2部品の実装時には前記押込み部の押込み動作を無効にする、請求項1に記載の部品実装装置。
  13. 前記第2部品は、ラジアル部品である、請求項12に記載の部品実装装置。
  14. 前記保持部は、前記実装ヘッドの上下方向に延びる中心軸に対して第1方向にずれた位置に設けられ、
    前記押込み部は、前記中心軸に対して前記第1方向とは逆向きの第2方向にずれた位置に設けられる、請求項1に記載の部品実装装置。
  15. 前記第1部品は、温度の上昇に応じて溶断する温度ヒューズであり、前記平面部と前記突出部の間に溶断部を有する、請求項1に記載の部品実装装置。
  16. 実装ヘッドの保持部により、第1部品の平面部を保持するステップと、
    前記実装ヘッドの押込み部により、前記第1部品の前記平面部とは異なる位置で下方に突出する突出部を下向きに押し込んで、基板の挿入孔に挿入するステップと、
    を含む、部品実装方法。
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