JP3908360B2 - ワーク整列装置 - Google Patents
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Description
【技術分野】
本願発明は、半導体チップなどの所望の多数のワークを所望の配列状態に整列させるのに用いられるワーク整列装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のワーク整列装置の一例を図10に示す。同図に示すワーク整列装置は、上面部に複数のワーク収容用凹部90を有する整列トレー9を具備しており、この整列トレー9はブラケット91を介して軸92に支持され、この軸92を中心として予め定められた一定角度θだけ上下方向に一定の周期で揺動可能に設けられている。また、上記ワーク収容用凹部90の底部には、真空ポンプ(図示略)に接続されたエア吸引孔93が設けられており、上記ワーク収容用凹部90の底部には一定の吸引負圧が生じるように構成されている。
【0003】
上記構成のワーク整列装置では、整列トレー9を上下方向に揺動させることによって、その上面部に予め投入された多数のワークWを上記整列トレー9上において移動させることができる。そして、このような動作により、上記多数のワークWのそれぞれをワーク収容用凹部90内に所定の姿勢で嵌入させ、エア吸引孔93の吸引負圧によって吸着保持させることができる。このようにすれば、多数のワークWを整列トレー9上において所定の配列状態に整列させることができる。したがって、その後所定の機械装置を用いて上記各ワークWを整列トレー9から取り出して所望の箇所へ供給するような作業を行うのに便利となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のワーク整列装置では、次のような不具合を生じていた。
【0005】
すなわち、従来のワーク整列装置は、整列トレー9を揺動させるときには、その揺動角度や揺動速度(揺動周期)常に一定となっており、整列作業開始時からその作業終了に至るまでの間は、同一態様の動作が繰り返して行われていたに過ぎなかった。また、エア吸引孔93に作用する吸引負圧力の値も常に一定となっていた。このため、従来では、整列トレー9上に投入された多数のワークWは、基本的には、整列トレー9の動作と同様に整列トレー9上を一定の規則性をもって移動することとなり、ワークWの移動動作に意外性あるいは大きな不規則性をもたせることが難しくなっていた。したがって、従来では、多数のワークWを整列トレー9の上面部の各所にまんべんなく行き渡らせるように種々の方向に大きくばらけさせることが難しく、たとえば特定のワークWについては整列トレー9上の同一箇所を単に往復動するだけとなってワーク収容用凹部90内には嵌入しないままになるような場合があった。その結果、従来では、多数のワークをワーク収容用凹部90のそれぞれの内部に短時間で収容させることが難しく、ワークの整列作業効率が悪くなっていた。また、いわゆるワークの整列率も悪くなるため、整列トレー9上において整列されたワークを次工程において整列トレー9から取り出して利用するような場合には、その次工程の作業に支障をきたす場合もあった。
【0006】
なお、従来では、整列トレー9の揺動角度θを変更できるようにしたワーク整列装置もある。しかしながら、この従来のワーク整列装置は、装置の運転停止時において作業者が上記整列トレー9の揺動角度を任意に調整できるように構成されたものに過ぎず、装置の運転中においては整列トレー9の揺動角度が一定となっていた。したがって、このような構成では、先の図10において説明したワーク整列装置と同様に、結局は、ワークを整列トレー上の各所にまんべんなく行き渡らせるように効率良く移動させことが難しく、ワークの整列作業効率を高める上で一定の限界があった。
【0007】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、整列トレーを機械的に動作させて所望の多数のワークを整列させる場合に、その整列作業の作業効率を簡易な手段によって従来よりも高めることができるようにすることをその課題としている。
【0008】
【発明の開示】
上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【0009】
すなわち、本願発明により提供されるワーク整列装置は、上面部に複数のワーク収容用凹部が設けられている整列トレーと、この整列トレー上に投入された複数のワークをこの整列トレー上において移動させることによって上記ワーク収容用凹部内に個々に収容させるようにこの整列トレーに機械的な動作を生じさせる機構部と、を具備し、上記機構部は、上記整列トレーをこの整列トレーの上面部の面方向に沿って公転させるための公転動作機構と、上記トレーを上下方向に揺動させる揺動動作機構と、を含んでいる一方、上記整列トレーのワーク収容用凹部内に収容されたワークを吸着保持させるように上記ワーク収容用凹部の内部に吸引負圧を生じさせる吸引手段をさらに備えているワーク整列装置であって、上記揺動動作機構を、上記整列トレーの揺動振幅が初期段階に対して時間の経過とともに小さくなる傾向に制御し、上記公転動作機構を、上記整列トレーの公転速度が複数段階に変化するように制御し、上記吸引手段を、上記吸引負圧が初期段階に対して時間の経過とともに徐々に大きくなる傾向に制御する制御手段を有していることを特徴とする。
【0010】
本願発明では、整列トレー上に複数のワークを投入してから機構部を駆動させて上記整列トレーに所定の機械的な動作を生じさせているときに、上記整列トレーの機械的な動作の内容が時間の経過とともに変化することとなる。すなわち、本願発明では、たとえば整列トレーに上下方向の揺動動作を行わせる場合には、この整列トレーは常に同一態様の揺動動作を繰り返して行うのではなく、上記整列トレーの揺動角度や公転速度が初期段階に対して時間の経過とともに変化するようにする。したがって、本願発明では、整列トレー上に投入された複数のワークを不規則な状態に移動させて、整列トレーの各所にまんべんなく行き渡らせる作業が効率良く行えることとなり、上記複数のワークが複数のワーク収容用凹部のそれぞれの内部に早期に収容される可能性が高まる。その結果、本願発明では、従来のものよりもワークの整列作業効率を高めることができ、作業時間の短縮や、ワークの整列率の向上が図れるという効果が得られる。また、ワークの整列率が高まれば、整列トレー上に整列された複数のワークを次工程で処理する場合に、それら複数のワークの取扱いが良好に行えることとなり、次工程作業を能率良く行うのにも役立つ。
【0013】
本願発明においてはまた、上記整列トレーのワーク収容用凹部内に収容されたワークを吸着保持させるように上記ワーク収容用凹部の内部に吸引負圧を生じさせる吸引手段を具備しており、かつこの吸引手段は、上記機構部を駆動させているときにその吸引負圧力を初期段階から時間の経過とともに次第に大きくする傾向に制御される。
【0014】
このような構成によれば、整列トレーのワーク収容用凹部内にワークが収容されたときには、上記ワーク収容用凹部内に作用する吸引負圧によって上記ワークをワーク収容用凹部内に適切に吸着保持させておくことができ、上記ワークがワーク収容用凹部の外部へ不当に飛び出すことが防止できる。また、ワーク整列作業の開始初期段階においてはその吸引負圧力を比較的小さくしておくことにより、整列トレー上におけるワークの移動自由度を大きくする一方、ワーク整列作業の終了段階においては上記吸引負圧力を高めることによって、各ワーク収容用凹部内に収容されたワークが外部へ飛び出さないようにでき、ワークの整列作業の作業効率を一層高めることが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【0016】
図1は、本願発明に係るワーク整列装置の一例を示す説明図である。図2は、図1の一部断面側面図である。図3は、図1および図2に示すワーク整列装置の整列トレーを示す断面図である。図4は、整列トレーの公転動作状態を示す平面説明図である。
【0017】
図1において、このワーク整列装置Aは、左右一対のフレーム3,3a、これら一対のフレーム3,3aのそれぞれに支持された一対の軸体4,4a、これらの軸体4,4aに支持されたトレー支持部2、このトレー支持部2の上部に設けられた整列トレー1、上記軸体4に連結された第1のモータM1、上記トレー支持部2の底面部に設けられた第2のモータM2、コントローラ7、制御バルブ60、真空ポンプ61、および後述する各部を具備して構成されている。
【0018】
図3によく表れているように、上記整列トレー1は、ベース部材15の上面部にトレー本体10と枠部19とを装着して構成されている。上記トレー本体10は、たとえば平面視矩形状のステンレス製などの金属板によって形成されたものであり、その上面部1aには、上面部が開口した多数のワーク収容用凹部11が縦横に適当な間隔を隔てて所定の配列状態に設けられている。これら複数のワーク収容用凹部11のそれぞれは、平面視円形状の凹部であり、その底部には2つのエア吸引孔12,12がこのワーク収容用凹部11の中心位置を避けるように一定間隔を隔てて設けられている。上記枠部19は、整列トレー1の上面部1a上に後述する複数のワーク8を投入したときにこれらのワーク8が外部にこぼれ落ちるのを防止するための部分であり、上記トレー本体10の上面部1aよりも適当な高さだけ上方に突出した状態に形成され、またトレー本体10の外周縁の全周にわたって設けられている。
【0019】
上記ベース部材15には、略水平状に延びて上記複数のエア吸引孔12に連通する第1通気用孔13と、このベース部材15の厚み方向に延びて上記第1通気用孔13の端部に連通する第2通気用孔14とが設けられている。上記第2通気用孔14には、チャッキバルブ機構5が設けられている。このチャッキバルブ機構5は、上記第2通気用孔14の上下両端部に取付けられたコネクタ52a,52b、上記第2通気用14内に挿入された上下2つのボール51a,51b、およびバネ50を具備して構成されている。上記バネ50は、上記一対のボール51a,51bのそれぞれをコネクタ52a,52bのテーパ状の内壁面に圧接させるように弾発力を発揮するものであり、上記ボール51a,51bによって上記第2通気用孔14の上下両端開口部53a,53bを閉塞できるようになっている。ただし、上記第2通気用孔14の下部には、コネクタ52b,62を介してエア配管6の一端部が接続されており、上記第2通気用孔14の下端開口部53bは開口している。すなわち、上記エア配管6のコネクタ62にはピン63が取付けられており、このピン63が下側のボール51bをバネ50の弾発力に抗して上方へ持ち上げている。
【0020】
図1に示すように、上記エア配管6の他端部は、制御バルブ60を介して真空ポンプ61と接続されている。したがって、この真空ポンプ61の駆動により、上記第2通気用孔14および第1通気用孔13を介して上記各エア吸引孔12に所定の吸引負圧力を生じさせることが可能となっている。ただし、その吸引圧は常時一定ではなく、後述するように、コントローラ7が制御バルブ60を制御することによって所定の状態に変更されるようになっている。
【0021】
図2によく表れているように、上記トレー支持部2は、第1プレート21上にXYテーブル機構23を介して第2プレート22を設けたものであり、上記整列トレー1は上記第2プレート22上に着脱可能に取付けられている。上記XYテーブル機構23は、図2の左右方向(X方向)にのみ互いに相対移動可能な第1ベッド23aと第1テーブル23bとを組み合わせたXテーブル機構と、同図の紙面に垂直な方向(Y方向)にのみ互いに相対移動可能な第2ベッド23cと第2テーブル23dとを組み合わせたYテーブル機構とを組み合わせたものである。このXYテーブル機構23が第1プレート21と第2プレート22との間に介在して設けられていることにより、第2プレート22および整列トレー1は、上記第1プレート21に相対してX方向とY方向とのいずれの方向にも移動可能である。すなわち、上記整列トレー1は、その上面部1aが広がる方向の種々の方向に移動可能であり、後述する公転動作が可能となっている。
【0022】
上記第2のモータM2は、上記第1プレート21の下面部などの適当な位置に設けられており、本実施形態では、この第2のモータM2を利用して上記整列トレー1に公転動作を生じさせるための公転動作機構が構成されている。すなわち、上記第1プレート21には、上記第2のモータM2の出力軸71のベベルギヤ72に噛み合うベベルギヤ73を有する回転軸74が取付けられており、この回転軸74の上端部には、その回転軸74の回転中心から適当な寸法Lだけ偏心した位置に偏心ピン75を設けた回転板76が取付けられている。上記偏心ピン75は、第2プレート22に穿設された孔部22aに挿入するなどして、上記第2プレート22に係合している。このような公転動作機構の構成によれば、上記第2のモータM2を駆動させると、偏心ピン75を寸法Lの公転半径で公転させることができ、これに伴わせて第1プレート21や整列トレー1を同一公転半径で公転させることができることとなる。すなわち、図4において、偏心ピン75が矢印N1〜N4のように公転すると、これに伴って整列トレー1も矢印N1’〜N4’のように公転することとなる。
【0023】
図2において、上記軸体4は、たとえば第1プレート21の側部に設けられたブラケット部21aに連結されている。これにより、上記トレー支持部2や整列トレー1の各部は、上記軸体4が回転するとそれに伴ってこの軸体4を中心として上下方向に傾くようになっている。上記第1のモータM1は、上記軸体4を正逆両方向に回転させるように駆動するものであり、その結果上記トレー支持部2および整列トレー1はそれらの左右両端部が上下方向に変移するように揺動することとなる。
【0024】
上記コントローラ7は、たとえばCPUなどを具備して構成されたものである。このコントローラ7は、整列トレー1の揺動角度、公転速度、およびエア吸引孔12における吸引圧の値のそれぞれが、作業時間の経過に伴ってたとえば図8(a)〜(c)に示すような波形に変化するように、上記第1のモータM1、第2のモータM2、および制御バルブ60のそれぞれを制御するように構成されている。なお、図8(a)の波形は整列トレー1の揺動角度の変化を示しているが、この波形の傾きはその揺動速度を示すこととなる。
【0025】
次に、上記ワーク整列装置Aの使用例ならびに作用について説明する。
【0026】
まず、上記整列トレー1上に整列対象となる多数のワークを投入する。これらのワークとしては、たとえば図5に示すようなペレット8が適用される。このペレット8は、いわゆるガラスシールドタイプのLED発光ランプの構成部品となる半導体チップであり、直方体部分81の一側面に球面状の突起部80が突設された形態を有している。上記直方体部分81の縦横の幅はそれぞれ0.3mmであり、またその厚みはたとえば0.1〜0.2mm程度である。
【0027】
上記複数のペレット8を整列トレー1上に投入した後には、上記ワーク整列装置Aを起動させる。すると、上記整列トレー1は、軸体4の回動動作に伴って上下方向に揺動するともに、偏心ピン75の公転動作に伴ってその上面部1aの面方向に沿って所定の半径で公転動作を行うこととなる。したがって、上記整列トレー1上の複数のペレット8は、たとえば図6に示すように、整列トレー1上を種々の方向に転動し、ワーク収容用凹部11内に順次嵌入していく。また、図8(a),(b)に示したように、上記整列トレー1が機械的な動作を行うときには、その揺動角度や公転速度は常に一定ではなく、種々に変化する。したがって、上記複数のペレット8は整列トレー1上においてより不規則に移動して整列トレー1上において種々の方向に広がることとなり、多数のワーク収容用凹部11のそれぞれの内部に収容される可能性が高められることなる。
【0028】
本願発明ではまた、ワーク整列作業の初期段階においては、整列トレー1の揺動動作の振幅を比較的大きくするとともに、整列作業が進行するに連れて、上記振幅が小さく、また上記公転速度が複数段階に変化するようにしている。このため、作業初期においては山積み状態に投入されたペレット8を整列トレー1上において大きく移動させて広い領域に分散させた後に、徐々にそれらペレット8の移動量を少なくしていくことが可能となり、ワーク収容用凹部11内にペレット8を嵌入させる作業をより効率良く行うことが可能となる。
【0029】
一方、エア吸引孔12には、吸引負圧を生じさせているために、ワーク収容用凹部11内にペレット8が嵌入したときにはそのペレット8をワーク収容用凹部11内に吸着保持することができる。したがって、ワーク収容用凹部11の外部へペレット8が不用意に脱出しないようにすることができる。ただし、上記吸引負圧力も常時一定ではなく、本願発明では、図8(c)に示すように、作業初期においては大きな吸引圧を生じさせていない一方、作業時間が経過するに伴って上記吸引圧を徐々に大きく(低圧)していく傾向にしている。このため、作業初期においては整列トレー1上におけるペレット8の移動自由度を大きくすることができ、複数のペレット8を広い範囲に散らばらせて複数のワーク収容用凹部11のそれぞれの内部に効率良く収容させるのに有利となる。また、作業の終了間際には各ワーク収容用凹部11内に嵌入したペレット8のそれぞれを確実に吸着保持させておくことができ、ペレット8の整列状態を的確に維持することが可能となる。
【0030】
とくに、本実施形態では、図7によく表れているように、ワーク収容用凹部11の中心から離れた位置に2つのエア吸引孔12,12を設けているために、ペレット8が上下逆さまの状態でワーク収容用凹部11内に入っても、このペレット8がエア吸引孔12,12によって強固に吸着保持されることが回避される。このため、ペレット8をその突起部80が上方を向く適正な姿勢に整列させるのに有利となる。
【0031】
このように、上記ワーク整列装置Aでは、整列トレー1を動作させてペレット8の整列作業を行っているときに、上記整列トレー1の揺動動作、公転動作、およびエア吸引孔12に生じさせる吸引負圧力のそれぞれに変化を与えることによって、各ペレット8がワーク収容用凹部11内に早期に収容されるようにすることができる。本願発明者の試験によれば、上記ワーク整列装置Aを3分間稼働させて多数のペレット8の整列作業を行った場合に、その整列率が99.5%となることを確認した。これに対し、整列トレーの揺動角度が常に一定角度であった従来のワーク整列装置の場合には、その整列率が95%程度であった。したがって、本願発明に係るワーク整列装置を用いれば、整列トレー1上に並べられたペレット8を次工程で利用する場合に、そのペレット8の整列トレー1からの取り出し作業などを的確に行えることとなり、その作業ロスを著しく少なくすることができる。
【0032】
ワーク整列作業の終了後には、上記整列トレー1を次工程位置に運搬しなければならない場合があるが、その際には、たとえば図9に示すようにして、整列トレー1を運搬することができる。すなわち、同図に示す構成では、第2通気用孔14の下部からはエア配管6を離脱させており、その代わりに上記第2通気用孔14の上部に他のエア配管6Aを接続している。このエア配管6Aの接続に際してはピン63Aによってチャッキバルブ機構5の上側のボール51aを押し下げ、これによって第2通気用孔14の上端開口部53aを開口させている。その一方、下方のボール51bは、バネ50の弾発力によって第2通気用孔14の下端開口部53bを閉塞している。このようにすれば、エア配管6Aを利用して各エア吸引孔12に吸引負圧力を生じさせることができ、整列トレー1に多少の揺れなどが生じても、これに起因して各ペレット8がワーク収容用凹部11から安易に脱出するといった虞れを無くすことができる。したがって、複数のペレット8を整列トレー1上に整列させたまま、これらを所望位置へ運搬するのに便利となる。
【0033】
なお、本願発明に係るワーク整列装置の各部の具体的な構成は、上記実施形態に限定されず、種々に設計変更自在である。
【0034】
たとえば、上記実施形態では、整列トレーの揺動角度と公転速度とを変化させているが、本願発明はこれに限定されず、たとえば上記揺動角度や公転速度に加え、あるいはこれらに代えて、整列トレーの揺動速度や公転半径などを変化させるようにしてもかまわない。揺動速度を変化させるには、たとえば上記実施形態のワーク整列装置を一例として説明すれば、第1モータM1の駆動軸の回転速度を変化させればよい。公転半径を変化させるには、たとえば偏心ピン75の偏心寸法Lを変更可能とし、この寸法Lを適宜変更させればよい。
【0036】
その他、本願発明では、整列対象となるワークの具体的な種類も限定されない。本願発明では、上記ペレット8以外の電子部品や電気部品など、種々の物品類の整列作業用途に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明に係るワーク整列装置の一例を示す説明図である。
【図2】図1の一部断面側面図である。
【図3】図1および図2に示すワーク整列装置の整列トレーを示す断面図である。
【図4】整列トレーの公転動作状態を示す平面説明図である。
【図5】ワークの一例としてのペレットを示す斜視図である。
【図6】図1および図2に示すワーク整列装置の動作状態の一例を示す要部断面図である。
【図7】ワーク収容用凹部内にワークが上下逆さまの状態に嵌入した状態を示す要部断面図である。
【図8】(a)は、整列トレーの揺動角度と時間との関係を示す図であり、(b)は、整列トレーの公転速度と時間との関係を示す図であり、(c)は、エア吸引孔に作用する吸引圧と時間との関係を示す図である。
【図9】図1および図2に示すワーク整列装置の整列トレーを運搬する際の状態を示す要部断面図である。
【図10】従来のワーク整列装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
A ワーク整列装置
1 整列トレー
1a 上面部
2 トレー支持部
4 軸体
7 コントローラ(制御手段)
11 ワーク収容用凹部
12 エア吸引孔
13 第1通気孔
14 第2通気孔
60 制御バルブ
61 真空ポンプ
M1 第1のモータ
M2 第2のモータ
Claims (1)
- 上面部に複数のワーク収容用凹部が設けられている整列トレーと、この整列トレー上に投入された複数のワークをこの整列トレー上において移動させることによって上記ワーク収容用凹部内に個々に収容させるようにこの整列トレーに機械的な動作を生じさせる機構部と、を具備し、上記機構部は、上記整列トレーをこの整列トレーの上面部の面方向に沿って公転させるための公転動作機構と、上記トレーを上下方向に揺動させる揺動動作機構と、を含んでいる一方、上記整列トレーのワーク収容用凹部内に収容されたワークを吸着保持させるように上記ワーク収容用凹部の内部に吸引負圧を生じさせる吸引手段をさらに備えているワーク整列装置であって、
上記揺動動作機構を、上記整列トレーの揺動振幅が初期段階に対して時間の経過とともに小さくなる傾向に制御し、
上記公転動作機構を、上記整列トレーの公転速度が複数段階に変化するように制御し、
上記吸引手段を、上記吸引負圧が初期段階に対して時間の経過とともに徐々に大きくなる傾向に制御する制御手段を有していることを特徴とする、ワーク整列装置。
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