JP3462625B2 - 実装機のノズル駆動機構 - Google Patents

実装機のノズル駆動機構

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JP3462625B2
JP3462625B2 JP13510295A JP13510295A JP3462625B2 JP 3462625 B2 JP3462625 B2 JP 3462625B2 JP 13510295 A JP13510295 A JP 13510295A JP 13510295 A JP13510295 A JP 13510295A JP 3462625 B2 JP3462625 B2 JP 3462625B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、ヘッドユニットに部品
吸着用のノズル部材が複数本設けられている実装機にお
いて各ノズル部材を駆動させる実装機のノズル駆動機構
に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来から、部品吸着用のノズル部材を備
えたヘッドユニットにより、IC等の小片状のチップ部
品を部品供給部から吸着して位置決めされているプリン
ト基板上に移送し、プリント基板の所定位置に装着する
ようにした実装機が知られている。このような実装機に
おいて、上記ノズル部材は、ヘッドユニットのフレーム
に対して上下方向の移動及びノズル中心軸回りの回転が
可能となっており、例えば、エアシリンダを駆動源とす
る昇降機構及びモータを駆動源とする回転機構に連結さ
れて作動するようになっている。 【0003】最近では、部品の吸装着の作業能率の向上
を図るべく、ヘッドユニットに多数のノズル部材を装備
して一度に多数の部品を部品供給側から吸着してプリン
ト基板に装着するようにした実装機も提案されている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に多数のノズル部材をヘッドユニットに設ける場合、ノ
ズル部材毎に昇降や回転のための駆動源を設けると、こ
れによりヘッドユニットの大型化や重量増大を招き構造
上不利である。そのため、例えば、モータと、このモー
タと各ノズル部材とに亘って装着される伝動ベルトとか
ら上記回転機構を構成し、単一のモータで各ノズル部材
を同時に同一方向に回転させるようにすることで上述の
ような構造上の不都合を回避することが考えられる。 【0005】ところが、このような回転機構は、ヘッド
ユニットの構造面において有利であるが、各ノズル部材
が同時に同一方向に回転させられるため、実装効率の面
で不利になる場合がある。 【0006】すなわち、部品装着時には、部品を装着位
置に移動させるとともに、その移動の間にノズル部材を
回転させて装着角度を調整してから部品を装着するとい
う動作が、各ノズル部材に吸着された部品について順次
行われるが、プリント基板への装着位置が接近し、かつ
各部品の回転方向の装着角度の差が大きいような2つの
部品を隣合うノズル部材によって連続して装着するよう
な場合には、最初の部品を装着した後、次の部品を装着
するに際し、ヘッドユニットの移動時間よりも次の部品
の回転方向の位置決めに時間がかかり、これにより次の
部品の実装が遅らされる場合が生じる。そのため、各ノ
ズル部材を各々回転させる構造と比較するとこのような
場合に効率面で不利となる。 【0007】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、多数のノズル部材を備えた実装機にお
いて、ヘッドユニットの省スペース化を図りつつ実装効
率の低下を回避することができる実装機のノズル駆動機
構を提供することを目的としている。 【0008】 【課題を解決するための手段】請求項1記載の実装機の
ノズル駆動機構は、部品供給側と装着側とにわたって移
動可能なヘッドユニットのフレームにノズル部材が複数
本並列に、かつ回転自在に保持され、各ノズル部材がベ
ルト伝達手段を介してモータにより駆動される構造であ
って、前記ベルト伝達手段は、各々モータにより回転駆
動される上下一対の伝動ベルトと、各ノズル部材のシャ
フトにそれぞれ装着され、かつ隣合うノズル部材で上下
逆に配置される伝動プーリ及びアイドルプーリとを備
え、上下各伝動ベルトにより各々1つおきの半数ずつの
ノズル部材に回転力が伝達されるように上記伝動ベルト
が上記各プーリに対して掛け渡されているものである。 【0009】 【0010】 【作用】上記請求項1記載の実装機のノズル駆動機構に
よれば、上下各伝動ベルトの作動に応じて各々1つおき
の半数ずつからなる2つのグループの各ノズル部材に回
転力が伝達され、これによりグループ別々に独立して、
それぞれ1つおきの半数ずつのノズル部材が同時に回転
させられる。そのため、一方のグループ内のノズル部材
による部品の装着中に、他方のグループのノズル部材を
回転させて、そのグループ内のノズル部材に吸着されて
いる部品の回転方向の位置決めを行うことが可能とな
る。特に、各ノズル部材のシャフトにそれぞれ伝動プー
リ及びアイドルプーリが装着され、かつ各プーリが隣合
うノズル部材で上下逆に配置され、これらプーリに対し
て伝動ベルトが掛け渡されているので、上下一対の伝動
ベルトによって各々1つおきの半数ずつからなる2つの
グループの各ノズル部材に回転力を伝達する機構を簡
単、かつコンパクトな構成で達成することが可能とな
る。 【0011】 【0012】 【実施例】本発明の実施例について図面に基づいて説明
する。 【0013】図1は本発明の実施例に係る実装機の全体
を概略的に示している。この図において、基台1上に
は、搬送ラインを構成するコンベア2が配置され、プリ
ント基板3が上記コンベア2上を搬送され、所定の装着
作業用位置で停止されるようになっている。 【0014】上記コンベア2の側方には、部品供給部4
が配置されている。この部品供給部4は、多数列のテー
プフィーダ4aを備えており、各テープフィーダ4aは
それぞれ、IC、トランジスタ、コンデンサ等の小片状
のチップ部品を所定間隔おきに収納、保持したテープが
リールから導出されるようにするとともに、テープ繰り
出し端にはラチェット式の送り機構を具備し、後述のヘ
ッドユニット5により部品がピックアップされるにつれ
てテープが間欠的に繰り出されるようになっている。 【0015】上記基台1の上方には、部品装着用のヘッ
ドユニット5が装備され、このヘッドユニット5がX軸
方向(コンベア2の方向)およびY軸方向(水平面上で
X軸と直交する方向)に移動することができるようにな
っている。 【0016】すなわち、上記基台1上には、Y軸方向に
延びる一対の固定レール7と、Y軸サーボモータ9によ
り回転駆動されるボールねじ軸8とが配設され、上記固
定レール7上にヘッドユニット支持部材11が配置され
て、この支持部材11に設けられたナット部分12が上
記ボールねじ軸8に螺合している。また、上記支持部材
11には、X軸方向に延びるガイド部材13と、X軸サ
ーボモータ15により駆動されるボールねじ軸14とが
配設され、上記ガイド部材13にヘッドユニット5が移
動可能に保持され、このヘッドユニット5に設けられた
ナット部分16(図3に示す)が上記ボールねじ軸14
に螺合している。そして、Y軸サーボモータ9の作動に
よりボールねじ軸8が回転して上記支持部材11がY軸
方向に移動するとともに、X軸サーボモータ15の作動
によりボールねじ軸14が回転して、ヘッドユニット5
が支持部材11に対してX軸方向に移動するようになっ
ている。 【0017】なお、17は上記基台1上の所定個所に設
置された部品認識用カメラ17であり、このカメラ17
により、ヘッドユニット5の後記ノズル部材20により
吸着された部品を撮像し、それに基づく部品認識処理に
より部品吸着状態の判別等を行うようになっている。 【0018】図2〜図5は、上記ヘッドユニット5の構
造を示している。これらの図において、上記ヘッドユニ
ット5には、部品を吸着するためのノズル部材20が具
備され、当実施例では8本のノズル部材20がX軸方向
に整列する状態に配設されている。さらにヘッドユニッ
ト5には、上記各ノズル部材20を昇降させる昇降駆動
機構と、各ノズル部材を回転させる回転駆動機構と、各
ノズル部材20に部品吸着用の負圧を供給する負圧供給
系統等が具備されている。 【0019】上記昇降駆動機構は、各ノズル部材20を
同時に上下動させる1個の全体上下動用サーボモータ2
1と、各ノズル部材20を個別に一定ストロークだけ昇
降させる所定数(8個)のエアシリンダ25とを有し、
上記サーボモータ21とエアシリンダ25とを併用する
ことにより各ノズル部材20を所定の上昇位置と下降位
置とにわたって昇降させるように構成されている。ま
た、回転駆動機構は、2個の回転用サーボモータ40
a,40bを有し、これらのサーボモータ40a,40
bによりベルト伝達手段を介して各ノズル部材20を回
転させるように構成されている。 【0020】上記ヘッドユニット5の構造をより具体的
に説明すると、ヘッドユニット本体5aには、上記ノズ
ル部材20及びエアシリンダ25等を保持するハウジン
グ22が上下動可能に取付けられているとともに、その
上方に上下動用サーボモータ21が取付けられ、このサ
ーボモータ21によりボールねじ23を介してハウジン
グ22が上下動させられるようになっている。 【0021】また、上記各ノズル部材20は、中空のノ
ズルシャフト20aと、その下端に着脱自在に取付けら
れたノズル20bとからなり、各ノズル部材20がノズ
ルガイド24を介して上記ハウジング22に上下動及び
回転可能に取付けられている。つまり、ハウジング22
にノズルガイド24が回転可能に取付けられ、このノズ
ルガイド24に上記ノズルシャフト20aが上下動可能
に嵌合されている。 【0022】上記ノズルシャフト20aには、その略中
間部分にベアリング33が固定されるとともに、その下
方部分にスプリング32が装着されており、このスプリ
ング32によりベアリング33を介してノズルシャフト
20aを上方に付勢している。 【0023】また、各ノズル部材20のノズルシャフト
20aに対向する位置には、下降端センサ34がそれぞ
れ設けられていて、ノズルシャフト20aの下降に伴
い、このセンサ34が上記ベアリング33を検知するこ
とによってノズルシャフト20aが下降端位置に到達し
たことを検知するようになっている。 【0024】上記ハウジング22の前面側におけるノズ
ル部材配設個所の上方には、上記各エアシリンダ25
と、各エアシリンダ25に対するエア給排系統が設けら
れており、上記各ノズル部材20のノズルシャフト上端
がそれぞれ対応するエアシリンダ25の内部に突入し、
エアシリンダ25内のピストン26に連結されている。 【0025】各エアシリンダ25は、その内部にピスト
ン26を備えるとともに、このピストン26の上方及び
下方に圧力室27,28を有し、これらの圧力室27,
28が、ポート29,30を介してエア給排系統の通路
に接続されている。そして、上側圧力室28にエアが供
給されつつ下側圧力室27からエアが排出されるときに
は上記ピストン26が下降し、逆に下側圧力室27にエ
アが供給されつつ上側圧力室28からエアが排出される
ときにはピストン26が上昇するようになっている。ま
た、圧力室27内の下部にはスプリング31が装着され
ており、ピストン下降時には、このスプリング31がピ
ストン26と圧力室27の底面構成部分との間で圧縮さ
れることによるクッション作用でもって下降端付近での
ピストン26の下降速度を減速し、衝撃を緩和すること
ができるようになっている。 【0026】なお、各エアシリンダ25のエア給排系統
についての詳しい説明は省略するが、上記ハウジング2
2の前方(図3で左側)にエアシリンダ駆動用のソレノ
イドバルブ35が設けられ、このソレノイドバルブ35
が図外のエア供給源に接続されるとともに、エア給排速
度を調整する速度制御弁等が設けられることによってエ
アシリンダ25の昇降速度を変更可能とするように上記
エア給排系統が構成されている。 【0027】上記ハウジング22には、さらに、上記回
転用サーボモータ40a,40bと、各モータにぞれぞ
れ一体に取付けられた減速機構を介して上記サーボモー
タ40a,40bに連動する駆動軸44a,44bとが
設けられるとともに、これらの駆動軸44a,44bと
各ノズル部材20との間にベルト伝達手段が設けられて
いる。 【0028】ベルト伝達手段は、上記駆動軸44a,4
4bに装着されるプーリ45a,45b、各ノズル部材
20にそれぞれ装着される伝動プーリ47及びアイドル
プーリ48と、これらの各プーリ47,48を介して各
ノズル部材20に亘って装着される上下2段の回転伝達
用ベルト46a,46bとから構成され、上記所定数の
ノズル部材20のうちで1つおきの半数(第1グルー
プ)のノズル部材20には、駆動軸44aの回転が上段
の回転伝達用ベルト46aを介して伝達され、残りの半
数(第2グループ)のノズル部材20には、駆動軸44
bの回転が下段の回転伝達用ベルト46bを介して伝達
されるようになっている。 【0029】より詳しくは、上記ノズルガイド24の先
端部分に伝動プーリ47とアイドルプーリ48が上下に
重ねて装着されている。これらの各プーリ47,48
は、図2に示すように、隣合うノズル部材20同士では
それぞれ上下逆転するように装着されている。また、各
回転伝達用ベルト46a,46bはタイミングベルト
(歯付きベルト)からなり各ノズルガイド24の上段及
び下段の各プーリ47,48に対してそれぞれ図5及び
図6(a),(b)に示すように上下相反転した千鳥掛
け状に掛けられている。つまり、上段の回転伝達用ベル
ト46aは上記第1グループのノズル部材20の伝動プ
ーリ47に噛合するとともに第2グループのノズル部材
20のアイドルプーリ48に背面側が当接する状態に掛
け渡され、また、下段の回転伝達用ベルト46bは上記
第2グループのノズル部材20の伝動プーリ47に噛合
するとともに第1グループのノズル部材20のアイドル
プーリ48に背面側が当接する状態に掛け渡されてい
る。 【0030】こうして、回転伝達用ベルト46a,46
bと伝動プーリ47とが確実に噛み合うように回転伝達
用ベルト46a,46bが掛け渡されており、回転伝達
用ベルト46a,46bの張設状態が図外のテンション
プーリによって維持されている。そして、回転用サーボ
モータ40aの駆動により各駆動軸44aが回転したと
き、回転伝達用ベルト46aを介して伝動プーリ47に
回転が伝達されることによって上記第1グループの各ノ
ズル部材20が同時に一方向に回転されるとともに、回
転用サーボモータ40bの駆動により各駆動軸44bが
回転したときに上記第2グループの各ノズル部材20が
同時に一方向に回転されるようになっている。これによ
り、上記ヘッドユニット5においては、グループ別に独
立して1つおきの半数ずつのノズル部材20が同時に回
転させられるようになっている。 【0031】なお、上記各プーリ45a,45bの側方
部には、それぞれ原点センサー41a,41bが配設さ
れており、これらのセンサー41a,41bによってプ
ーリ45a,45bの回転量を検知することにより、各
ノズル部材20の回転位置検出を行うようになってい
る。 【0032】上記ヘッドユニット5には、さらに、上記
各ノズル部材20に対してそれぞれ負圧を供給するため
の真空発生器50が設けられ、これが上記ヘッドユニッ
ト本体5aの上方部に配置されている。そして、上記エ
アシリンダ25上端の負圧導入部が、図外の可撓製パイ
プ及びバルブ等を介して上記真空発生器50に連結され
ることにより、エアシリンダ25のピストン26内部を
介してノズル部材20に負圧が供給されるように負圧給
排系統が構成されている。 【0033】また、ヘッドユニット本体5aの一側部に
は、プリント基板3に設けられたフィデューシャルマー
クを確認するためのカメラ51が設けられている。 【0034】次に、このように構成された実装機の実装
動作の一例について図7のタイミングチャートに基づい
て説明する。なお、ここでは必要に応じて各ノズル部材
20を、図5の左側から順に第1ノズル20A,第2ノ
ズル20B……第8ノズル20Hと呼ぶことにする。 【0035】実装動作が開始されると、先ず、ヘッドユ
ニット5が部品供給部4の上方に配置され、部品の吸着
を行なうべきノズル部材20に対応するエアシリンダ2
5において上側圧力室28にエアが供給されつつ下側圧
力室27からエアが排出されるとともに、真空発生器5
0で生成された負圧が所定のタイミングでノズル部材2
0に供給される。これによりピストン26とノズルシャ
フト20aが一体に下降端位置まで変位させられて部品
の吸着が行われる。また、このようなエアシリンダ25
の作動に加え、上下動用サーボモータ21が作動させら
れることにより、下降端位置が調整される。 【0036】その後、上記エアシリンダ25へのエアの
給排が切換えられて下側圧力室27にエアが供給されつ
つ上側圧力室28からエアが排出されることによりピス
トン26が上昇させられるとともに、上記スプリング3
2の付勢力によりノズルシャフト20aがピストン26
に追従して上昇端位置まで上昇させられる。これにより
部品供給部4からの部品の取出しが完了する。そして、
各ノズル部材20毎に上述のような部品吸着動作が行わ
れることによって、順次第1ノズル20A〜第8ノズル
20Hによって部品の吸着が行われ、可能な場合は、複
数のノズル部材20によって同時に部品の吸着が行われ
る(t0時点〜t1時点)。 【0037】部品供給部からの部品の取出しが完了する
と、ヘッドユニット5が部品認識用カメラ17(画像処
理部)の上方に移動して各ノズル部材20に吸着された
部品の認識(画像処理)が行われ、この部品認識に基づ
いて、部品の良否判定や、ヘッドユニット5及びノズル
部材20の作動補正値等の演算が行われる(t1時点〜
3時点)。 【0038】こうして部品の吸着及び認識が行われる
と、次に、ヘッドユニット5がプリント基板3の上方に
移動させられ、第1ノズル20A〜第8ノズル20Hに
よる部品の装着がこの順番で順次行われる。 【0039】具体的に説明すると、先ず、第1ノズル2
0Aによる部品の装着を行うべくヘッドユニット5が移
動させられるとともに(X、Y位置決め)、この移動期
間中に回転用サーボモータ40aが駆動されて第1ノズ
ル20Aに吸着された部品の装着角度に応じた第1ノズ
ル20Aの回転方向の位置決め(R位置決め)が行われ
る。そして、第1ノズル20Aがプリント基板3の所定
の装着位置上方に配置された後、部品吸着時と同様に、
上下動用サーボモータ21及びエアシリンダ25の作動
により第1ノズル20Aが昇降させられるとともに、第
1ノズル20Aが下降端に達するタイミングで負圧の供
給が遮断され、これにより第1ノズル20Aに吸着され
た部品がプリント基板3に搭載される(t3時点〜t4
点)。 【0040】また、このような第1ノズル20Aの実装
動作(X、Y、R位置決め及び搭載)が行われる間に、
これと並行して第2ノズル20Bに吸着された部品の装
着角度に応じた第2ノズル20Bの回転方向の位置決め
が行われる。 【0041】第1ノズル20Aによる部品の装着が完了
すると、次に、第2ノズル20Bによる部品の装着を行
うべくヘッドユニット5が移動させられ、ヘッドユニッ
ト5の移動が完了した後、第2ノズル20Bの昇降及び
負圧の遮断が行われることによって第2ノズル20Bに
吸着された部品の装着が行われる。また、このような第
2ノズル20Bによる実装動作の最中に回転用サーボモ
ータ40bが駆動されて第3ノズル20に吸着された部
品の回転方向の位置決めが行われる(t4時点〜t5
点)。 【0042】以後、同様に上述の動作が繰り返し行われ
ることにより、第3ノズル20C〜第8ノズル20Hに
吸着された部品の装着が連続して行われる(t5時点〜
11時点)。 【0043】このように上記実装機では、ヘッドユニッ
ト5に搭載された回転用サーボモータ40a,40bの
回転力を上下2段の回転伝達用ベルト46a,46bを
介して各ノズル部材20に伝達して各ノズル部材20を
回転させ、これにより複数のノズル部材20を共通の駆
動源を用いて回転させるようにしているので、多数のノ
ズル部材20をヘッドユニット5に搭載しながらもヘッ
ドユニット5の大型化化を効果的に抑えることができ
る。 【0044】しかも、1つおきの半数ずつからなる2つ
のグループのノズル部材20をグループ別に独立して回
転させる構造なので、隣合うノズル部材20同士では、
上述のように一方のノズル部材20による部品の装着動
作中に、他方のノズル部材20を回転させて当該部品の
回転方向の位置決めを行うことができる。 【0045】そのため、プリント基板3への装着位置が
接近し、かつ部品の回転方向の装着角度の差が相互に大
きい部品を隣合うノズル部材20によって連続して装着
する場合であっても、次に装着する部品の回転方向の位
置決め時間が当該部品を装着するためのヘッドユニット
5の移動時間に比べて長くなり、これによって次の部品
の実装が遅らされるといった実態を避けることができ
る。従って、上記実施例によれば、各ノズル部材20を
個別の駆動源により回転させる構造と等しい実装効率で
もって部品の実装を行うことができる。 【0046】なお、上記実施例の実装機は、本発明に係
るノズル駆動機構が適用される実装機の一例であって、
その具体的な構成は本発明の要旨を逸脱しない範囲で適
宜変更可能である。例えば、実施例においてノズル部材
20は8本設けられているが、その数は8本以上あるい
はそれ以下であってもよい。 【0047】 【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、モータによりそれぞれ個別に回転駆動される上下一
対の伝動ベルトと、各ノズル部材に設けたプーリとを設
けるとともに、各伝動ベルトにより各々1つおきの半数
ずつからなる2つのグループのノズル部材に回転力が伝
達されるように上記伝動ベルト及びプーリを配設したの
で、ヘッドユニットに多数のノズル部材を搭載しながら
もヘッドユニットの大型化、あるいは重量の増大を効果
的に抑えることができる。しかも、隣合うノズル部材同
士では、一方のノズル部材による部品の装着中に、他方
のノズル部材を回転させて部品の回転方向の位置決めを
行うことができるため、各ノズル部材を個別に回転させ
る場合と同じ実装効率でもって部品の実装を行うことが
できる。 【0048】また、上記プーリとして、伝動プーリ及び
アイドルプーリをノズル部材のシャフトに装着し、かつ
各プーリを隣合うノズル部材で上下逆に配置すること
で、上下一対の伝動ベルトによって各々1つおきの半数
ずつのノズル部材に回転力を伝達する機構を簡単、かつ
コンパクトな構成で達成することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のノズル駆動機構が適用された実装機の
一例を示す概略平面図である。 【図2】上記実装機におけるヘッドユニットの正面図で
ある。 【図3】上記ヘッドユニットの側面図である。 【図4】上記ヘッドユニットの主要部を示す断面図であ
る。 【図5】上記ヘッドユニットの主要部を示す図2におけ
るA矢視図である。 【図6】(a)(b)は各ノズル部材を回転させる機構
における上下2段のベルトの巻き掛け状態を示す説明図
である。 【図7】実装動作の一例を示すタイミングチャートであ
る。 【符号の説明】 5 ヘッドユニット 5a ヘッドユニット本体 20 ノズル部材 20a ノズルシャフト 20b ノズル 22 ハウジング 40a,40b 回転用サーボモータ 41a,41b 原点センサー 44a,44b 駆動軸 45a,45b プーリ 46a,46b 回転伝達用ベルト 47 伝動プーリ 48 アイドルプーリ

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 部品供給側と装着側とにわたって移動可
    能なヘッドユニットのフレームにノズル部材が複数本並
    列に、かつ回転自在に保持され、各ノズル部材がベルト
    伝達手段を介してモータにより駆動される構造であっ
    て、前記ベルト伝達手段は、各々モータにより回転駆動
    される上下一対の伝動ベルトと、各ノズル部材のシャフ
    トにそれぞれ装着され、かつ隣合うノズル部材で上下逆
    に配置される伝動プーリ及びアイドルプーリとを備え、
    上下各伝動ベルトにより各々1つおきの半数ずつのノズ
    ル部材に回転力が伝達されるように上記伝動ベルトが上
    記各プーリに対して掛け渡されていることを特徴とする
    実装機のノズル駆動機構。
JP13510295A 1995-06-01 1995-06-01 実装機のノズル駆動機構 Expired - Lifetime JP3462625B2 (ja)

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