JP4064968B2 - 部品実装装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子部品等の各種部品を基板に実装する部品実装装置に関し、特に多数のパーツカセットが並列して搭載された部品供給テーブルを複数設けて、定められた場所で、部品供給テーブルのカセット搭載部を搬送用カートにより着脱作業することができるようにした部品実装装置に関するものである。
この種電子部品実装装置においては、多数の部品を保持したパーツカセットを部品供給テーブルに並列して搭載し、部品実装時に部品供給テーブルを移動させて実装する部品を備えたパーツカセットを順次取出し位置に位置決めし、実装ヘッドにて前記パーツカセットから部品を取り出し、その部品を基板に実装するように構成されている。
以下に従来の部品実装装置について、図5を参照しながら説明する。
図5において、41は部品実装装置の本体であり、その前部には部品を実装する基板2を位置決めする基板位置決め部42と、基板2を供給する基板供給手段43と、基板2を排出する基板排出手段44が配設され、後部には部品供給部45が配設されている。基板位置決め部42と部品供給部45の間には、図5に示すように、部品供給部45の所定の部品取り出し位置で部品を取り出し、基板位置決め部42で位置決めされた基板2に部品を実装するロータリー方式の実装ヘッド部品46が配設されている。
部品供給部45には、ガイドレール50上を各々独立して左右方向に移動可能なそれぞれ多数のパーツカセット49が並列搭載された2台の部品供給テーブル47、48がパーツカセット49の並列方向に移動可能に配設されている。そして、一方の部品供給テーブル47が部品供給をしている間に、他方の部品供給テーブル48は退避位置にあって、パーツカセット49の交換や部品補充を行い、部品実装装置を休みなく稼働できるようにされている。
しかしながら、上記部品実装装置の部品供給部45の構成では、生産する基板2が多品種で少数の場合、部品供給テーブル48の段取り替え時間中に部品供給テーブル47による実装が終わってしまって部品実装装置の稼働率が低下するという問題があった。
また、生産する基板2に実装する部品の種類が多く、部品供給テーブル47、48の両方に搭載された部品を供給する必要がある場合にも、実装中に次機種の段取りができず、同様に稼働率が低下することになる。
これに対して部品供給テーブル47、48に対するパーツカセット49の搭載数を増加することも考えられるが、その場合には部品供給テーブル47、48の重量が大きくなり、動作速度の高速化ができず、また部品供給テーブル47、48上にパーツカセット49を搭載するのに時間がかかり、稼働率を下げるという問題がある。
本発明は、上記従来の問題を解決するため、多品種少量生産の場合や1枚の基板に対して実装する部品の種類が多い場合にも稼働率を低下すること無く実装できる部品実装装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本願発明は、多数のパーツカセットを搭載した複数の部品供給テーブルと、部品供給領域及び退避領域を備えた部品供給部において各部品供給テーブルを移動させるテーブル駆動手段と、部品供給部の部品取出し位置に位置決めされた部品供給テーブルのパーツカセットから部品を取り出し基板に部品を実装する実装ヘッドとを備え、前記部品供給テーブルを、パーツカセットを搭載するカセットテーブルと、部品供給部を移動し部品供給領域の部品取出し位置及び退避領域のテーブル交換位置に位置決めされるようにして前記テーブル駆動手段によって駆動される移動テーブルとから構成し、前記カセットテーブルと移動テーブルとを所定位置で着脱可能に固定するクランプ手段を、移動テーブルの上面側に設けて、カセットテーブルを移動テーブルに対し着脱可能に組付けうるように構成する一方、部品供給部の退避領域に、カセットテーブルを移動テーブルに対し着脱してこれを搬送する搬送用カートを所定位置にセットするためのガイド手段を設けた部品実装装置において、前記クランプ手段は、その側周面の下方が縮径するテーパ面となっている左右一対の偏心カムと、前記偏心カムを所定角回転させるためのシリンダとを備え、前記カセットテーブルの下面側には、テーブル移動方向に対して傾斜し且つ下方に拡開する傾斜面となっている係合面を有して前記偏心カムに係合する左右一対のクランプ側ブロックを備え、前記カセットテーブルを前記移動テーブル上に載置し、前記クランプ側ブロックを前記偏心カムに対向する位置に配し、前記シリンダを作動させて前記偏心カムを所定角回動させることによって前記偏心カムは前記クランプ側ブロックの係合面を押し、前記移動テーブルに設けた左右位置規正部と前面位置決め部と支持杆とにカセットテーブルを当接固定すると共に、前記偏心カムが回動することによりこれがクランプ側ブロックに係合してカセットテーブルを上下動不可に移動テーブルに固定するように構成されていることを特徴とする。
本発明によると、パーツカセットの交換が必要な部品供給テーブルは、部品供給部の退避領域に移動し、そのテーブル交換位置に位置決めされた後、搬送用カートによってカセットテーブルが移動テーブルから分離される。分離されたカセットテーブルは搬送用カートによってパーツカセット交換箇所に搬送されて、そこでパーツカセットの交換が行なわれる。これと相前後して所望のパーツカセットが搭載されたカセットテーブルが搬送用カートによって搬入され、移動テーブルに組込まれる。このようにパーツカセットの交換がカセットテーブルごと一括して行なわれるので、パーツカセット交換時間を大幅に短縮できる。
そしてカセットテーブルと移動テーブルとの着脱は、クランプ手段を用いて行われ、又搬送用カートはガイド手段によって案内されて所定位置にセットされるので、パーツカセットの一括交換作業を円滑に進めることができる。
本発明によれば、パーツカセットの交換をカセットテーブルごと一括して行えるので、パーツカセット交換時間を大幅に短縮でき、多品種少量生産の場合や1枚の基板に対して実装する部品の種類が多い場合でも稼働率を低下することなく部品実装を行うことができる。
以下本発明の部品実装装置における一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
図1において、1は部品実装装置の本体であり、その前部には部品を実装する基板2を所定の実装位置Bに位置決めする基板位置決め部(具体的にはXYテーブルで構成されている。)82と、基板2を供給する基板供給手段3と、部品実装後の基板2を排出する基板排出手段4とが配設されている。本体1の後部には、部品供給部5が配設されている。基板位置決め部82と部品供給部5の間には、部品供給部5の所定の部品取り出し位置Aで部品を取出し、実装位置Bで部品を基板に実装するロータリヘッド(実装ヘッド)6が配設されている。
部品供給部5には、多数のパーツカセット9が並列して搭載された2台の部品供給テーブル7a、7bが配設され、これら部品供給テーブル7a、7bが前後1対のガイドレール10、10に案内されて左右に移動しうるように構成されている。そのため、ガイドレール10、10に沿ってボールねじ軸11が配設されると共に、このボールねじ軸11に螺合して自走しうる駆動手段(図示省略)が各部品供給テーブル7a、7bに設けられている。
各部品供給テーブル7a、7bは、カセットテーブル13と移動テーブル12とを脱着可能に組合せて構成されている。
カセットテーブル13には多数のパーツカセット9が搭載される。移動テーブル12は前記駆動手段を備え、ボールねじ軸11及びガイドレール10、10に案内支持されて左右方向に移動すると共に、前記部品取出し位置A及び後記テーブル交換位置Pに位置決めされるように構成されている。
移動テーブル12は、図2に示すように、その上面の左右端に支持杆314、314を備えている。各支持杆314の先端にはV字状切欠き319が形成され、基端には前面位置決めローラ312が設けられると共に、各支持杆314の外側面には左右位置規正プレート313が設けられている。又各支持杆314の内側面には、エア吹き出し口317、317が設けられている。
移動テーブル12の上面の両支持杆314、314では挾まれる部分には、カセットテーブル13をクランプするためのクランプ機構(クランプ手段)8が設けられている。このクランプ機構8は、左右1対の偏心カム(回転クランプ)311、311、これら偏心カム311、311を所定角回転させるためのエアシリンダ25、25等からなる。偏心カム311の側周面320は図3に示すように、下方が縮径するテーパ面となっている。
カセットテーブル13は、多数のパーツカセット9を搭載するテーブル板32の下面に、前記支持杆314、314上に載置される左右1対の位置規正バー315、315を備えると共に、前記偏心カム311、311に係合する左右1対の係合ブロック321、321を備えている。各係合ブロック321はクランプ側ブロック321aと解放側ブロック321bとから構成され、これらブロック321a、321bの間には余裕をもって前記偏心カム311を収容しうる間隙部322が形成されている。これら間隙部322、322は、図2、図3に示すように、テーブル移動方向に対し45°の角度をもつ方向に互いに平行に形成され、これに伴い両クランプ側ブロック321a、321aの係合面333、333及び両解放側ブロック321b、321bの当接面334、334も同方向に設けられている。そして前記係合面333、333は図3に示すように、下方に拡開する傾斜面となっている。他方前記当接面334は鉛直面となっている。カセットテーブル13のテーブル板32の左右端部335、335は、前記位置規正バー315、315より外方に張り出し、この張り出し部が後述の搬送用カート16のフォーク30によって下方から支持される部分となる。
部品供給部5の部品供給テーブル7a、7bが移動する範囲は、中央の部品供給領域と、左右の退避領域の3つの領域に区分される。左右の退避領域のいずれかに退避した部品供給テーブル7a、7bは、搬送用カート16によってカセットテーブル13が移動テーブル12から取外され、新たなカセットテーブル13が移動テーブル12に組付けられることによって、パーツカセット9の一括変換が行なわれる。前記搬送用カート16は、図4の(a)に示すように前方に突出する左右1対の脚部21、21及び両脚部21、21を結合する連結杆361を備えた基台362を備え、この基台362の前部に1対の固定輪363、363、後部に1対の自由輪364、364を夫々設けると共に、後部側に支柱365を立設している。支柱365の上端部には左右突出部366a、366aを有する固定枠366が前方に突出するように設けられ、その下方に支柱365によって案内支持されるフォーク30が前方に向け上下動可能に配設されている。フォーク30は左右の前方に突出する突出部30a、30aを有し、又操作部29によって操作される油圧シリンダ367によって昇降駆動される。左右の脚部21、21の先端部外側辺は斜めに切欠かれてガイド面21a、21aを有するように形成され、又連結杆361の中央には上方に向け係合ローラ(前進位置決め用係合突起)24が形成されている。更にフォーク30の左右の前方に突出する突出部30a、30aの基部内方には夫々位置決めピン318、318(図2参照)が取り付けられている。なお、図4の(a)において、28はロック解除スイッチである。
前記部品供給部5の両退避領域の夫々の下方には、図4に示すように、搬送用カート16の前後左右の位置決めをするための位置規正手段22が設けられている。位置規正用支持部材22cの左右の夫々には、前後1対の位置規正ローラ22a、22bが設けられ、又位置規正用支持部材22cの中央には前記係合ローラ24に着脱可能に係合するフック23が設けられている。フック23は、図4の(b)に示すように、軸23bを中心として回動し、通常は押圧ばね26によって基準位置にあるが、前記係合ローラ24が進入したとき反時計方向に一旦回動した後復帰動することにより、この係合ローラ24に係合するように構成されている。又解除シリンダ25によって、前記係合が解除されて係合ローラ24を手前に移動させることができるように構成されている。なお、27は前記ロック解除スイッチ28に当接してスイッチONさせるためのブロックであって、前記スイッチONのときのみ前記油圧シリンダ367のロックを解除して、フォーク30の昇降動を可能とする。
次に部品切れが生じてパーツカセット9の一括変換を要する部品供給テーブル7b(図1参照)の、カセットテーブル13の交換動作について説明する。
部品供給テーブル7bは部品供給部5の退避領域のテーブル交換位置Pに位置決めされ、先ず空の搬送用カート16を用いてカセットテーブル13が移動テーブル12から取外される。
前記搬送用カート16は、部品供給部5の退避領域にその後方から進入され、位置決めされる。すなわち搬送用カート16を進入させると、図4に示すように、その左右脚部21、21のガイド面21a、21aが、位置規正手段22の位置規正ローラ22a、22bに当接し、左右方向の位置を規正されつつ搬送用カート16は進入する。この進入過程において搬送用カート16に設けた左右の位置決めピン318、318が、移動テーブル12の左右の支持杆314、314に設けたV字状切欠き319に導入され、左右方向の位置が規正される(図2参照)。搬送用カート16の進入が最終段階に至ると、搬送用カート16に設けた係合ローラ24が、位置規正手段22のフック23に係合して、搬送用カート16の前後の位置決めがなされると共に、後退動が拘束される。同時に搬送用カート16のロック解除スイッチ28が前記ブロック27に当接してスイッチONの状態となり、フォーク30の昇降動を可能な状態とする。
空の搬送用カート16においては、フォーク30は下位置にセットされている。上記のように搬送用カート16が位置決めされると、次いで移動テーブル12に対するカセットテーブル13のクランプが解除される。このクランプ解除は前記エアシリンダ25、25を作動させ、偏心カム311、311を所定角回動させて、偏心カム311、311と前記係合ブロック321、321の間隙部322、322との間に遊び空間が生ずるようにして行なう。なお、前記偏心カム311、311の回動によって、これらに解放側ブロック321b、321bの当接面334、334が当接し、図2、図3のQで示す方向にカセットテーブル13が若干移動する。その後、前記操作部29を操作し、油圧シリンダ367を作動させることにより、フォーク30を上昇させ、フォーク30の左右突出部30a、30a上にカセットテーブル13の左右端部335、335を載置し、これを上昇せしめることにより、カセットテーブル13を移動テーブル12から離脱させる。
更にフォーク30が上昇することにより、カセットテーブル13はその左右端部335、335においてフォーク30と前記固定枠366との間に安定確実に挾持される。
次いで前記解除シリンダ25を作動させ、フック23を係合解除位置に回動させて、搬送用カート16の係合ローラ24との係合を解き、搬送用カート16を後退させる。部品供給部5の退避領域から引き出された搬送用カート16は、パーツカセット9の取替え箇所に運ばれて、部品切れが生じたパーツカセット9(場合によっては、残存部品数が所定数以下のものも含まれる。)の交換が行なわれる。
カセットテーブル13が取外された移動テーブル12には、予め段取りされて所定の条件を満足するパーツカセット9が搭載されたカセットテーブル13が組付けられるが、以下その動作を説明する。
先ず前記カセットテーブル13がフォーク30と固定枠366との間に挾持された搬送用カート16を部品供給部5の退避領域に進入させる。その際搬送用カート16は位置決めされるが、その動作はすでに述べたので省略する。
搬送用カート16によって、カセットテーブル13が移動テーブル12の上方位置に搬送されると、次いで操作部29を操作し、油圧シリンダ367を作動させることにより、フォーク30を下降させる。するとカセットテーブル13の左右の位置規正バー315、315が移動テーブル12の支持杆314、314上に載置されると共に、前記左右の係合ブロック321、321の間隙部322、322に前記偏心カム311、311が収容される。フォーク30は更に下降して、カセットテーブル13に対しフリーの状態となる。このような状態になった後、前記解除シリンダ25を作動させて、前記フック23と前記係合ローラ24との係合を解き、空の搬送用カート16を後退させて前記退避領域から搬出する。
前記搬送用カート16の搬出動作と相前後して、前記エアシリンダ25、25を作動させ、偏心カム311、311を図2、図3の反時計方向に所定角回動させる。この回動によって偏心カム311、311はクランプ側ブロック321a、321aの係合面333、333を図2、図3のSで示す方向に押動する。この押動によってカセットテーブル13は前記S方向に移動し(カセットテーブル13は移動テーブル12に対しすでに粗位置決めがされているので、移動量は僅かである。)、図2に示すように、カセットテーブル13の右側の位置規正バー315の右側面が、右側の支持杆314に設けた左右位置規正プレート313に当接することによって左右方向の位置決めがなされ、同時にカセットテーブル13の左右の位置規正バー315、315の先端が前記前面位置決めローラ312、312に当接することによって前後方向の位置決めがなされる。又前記押動によって、偏心カム311のテーパ面(側周面)320が、前記クランプ側ブロック321aの傾斜面(係合面)333を下方に押し付け、前記位置規正バー315を前記支持杆314に圧着するので、カセットテーブル13は移動テーブル12に強固にクランプされる。このようにして、カセットテーブル13は、前後左右の正しい位置において移動テーブル12に結合され、部品供給テーブル7bの組立てが完了する。
なお、移動テーブル12にカセットテーブル13を組付ける前に、前記エア吹き出し口317、317からエアを吹き出し、移動テーブル12の左右の支持杆314、314の上面などのゴミ、ホコリなどを吹き飛ばし、移動テーブル12の正確な位置にカセットテーブル13が組付けられるようにしている。このエア吹き出し口317、317のエアの吹き出しを、カセットテーブル13が下降し始めたときに開始し、前記位置規正バー315、315が前記支持杆314、314に当接するまで継続すると、前記支持杆314の上面のみならず、前記位置規正バー315の下面のゴミ、ホコリなども吹き飛ばすことができて、一層好適である。
退避領域から搬出された空の搬送用カート16は、次の一括交換時にカセットテーブル13を移動テーブル12から取外すために用いられる。
本発明は、電子部品等の各種部品を基板に実装する部品実装装置に適用することができ、特に多数のパーツカセットが並列して搭載された部品供給テーブルを複数設けて、定められた場所で、部品供給テーブルのカセット搭載部を搬送用カートにより着脱作業することができるようにした部品実装装置に適用することができる。
本発明の一実施形態の構成を示す平面図。 同実施形態の部品供給テーブルを分離状態で示す斜視図。 その要部の斜視図。 同実施形態における搬送用カートの位置決め方法を示し、(a)はその斜視図 、(b)はその前後方向位置決め手段の平面図。 従来例の部品実装装置の概略を示す平面図。
符号の説明
2 基板
5 部品供給部
6 実装ヘッド
7a、7b 部品供給テーブル
8 クランプ手段
9 パーツカセット
12 移動テーブル
13 カセットテーブル
16 搬送用カート
21 脚部
22 ガイド手段
22a、22b 位置規正ローラ
23 フック
24 前進位置決め用係合突起
30 フォーク
311 回転クランプ
312 前後方向の位置規正部
313 左右方向の位置規正部
317 エア吹き出し口
318 位置決めピン
319 位置決め用V字状切欠き
321 係合ブロック
366 固定枠
A 部品取出し位置
P テーブル交換位置

Claims (6)

  1. 多数のパーツカセットを搭載した複数の部品供給テーブルと、部品供給領域及び退避領域を備えた部品供給部において各部品供給テーブルを移動させるテーブル駆動手段と、部品供給部の部品取出し位置に位置決めされた部品供給テーブルのパーツカセットから部品を取り出し基板に部品を実装する実装ヘッドとを備え、
    前記部品供給テーブルを、パーツカセットを搭載するカセットテーブルと、部品供給部を移動し部品供給領域の部品取出し位置及び退避領域のテーブル交換位置に位置決めされるようにして前記テーブル駆動手段によって駆動される移動テーブルとから構成し、前記カセットテーブルと移動テーブルとを所定位置で着脱可能に固定するクランプ手段を、移動テーブルの上面側に設けて、カセットテーブルを移動テーブルに対し着脱可能に組付けうるように構成する一方、部品供給部の退避領域に、カセットテーブルを移動テーブルに対し着脱してこれを搬送する搬送用カートを所定位置にセットするためのガイド手段を設けた部品実装装置において、
    前記クランプ手段は、その側周面の下方が縮径するテーパ面となっている左右一対の偏心カムと、前記偏心カムを所定角回転させるためのシリンダとを備え、
    前記カセットテーブルの下面側には、テーブル移動方向に対して傾斜し且つ下方に拡開する傾斜面となっている係合面を有して前記偏心カムに係合する左右一対のクランプ側ブロックを備え、
    前記カセットテーブルを前記移動テーブル上に載置し、前記クランプ側ブロックを前記偏心カムに対向する位置に配し、前記シリンダを作動させて前記偏心カムを所定角回動させることによって、前記偏心カムは前記クランプ側ブロックの係合面を押し、前記移動テーブルに設けた左右位置規正部と前面位置決め部と支持杆とにカセットテーブルを当接固定すると共に、前記偏心カムが回動することによりこれがクランプ側ブロックに係合してカセットテーブルを上下動不可に移動テーブルに固定するように構成されていることを特徴とする部品実装装置。
  2. 搬送用カートは、上部に固定枠を、その下方に昇降可能なフォークをそれぞれ備え、カセットテーブルをその両端部においてフォークで支持して昇降させ、かつカセットテーブルを固定枠とフォークとの間に挟持して保持搬送できるように構成されると共に、前記フォークに左右1対の位置決めピンを設ける一方、移動テーブルに左右1対の位置決め用V字状切欠きを設け、搬送用カートを移動テーブルに向け進入させるとき前記位置決めピンが前記位置決め用V字状切欠きに導入されて位置決めが行なわれるように構成された請求項1記載の部品実装装置。
  3. 搬送用カートはその下部に、前方に突出する左右1対の脚部と、前進位置決め用係合突起を有し、部品供給部の退避領域下方に設けた位置規正手段は、前記各脚部をガイドしつつ左右方向の位置決めを行う位置規正ローラと、前記前進位置決め用係合突起に離脱可能に係合して前後方向の位置決めとロックを行うフックを有する請求項1又は2記載の部品実装装置。
  4. 偏心カムの回動によりクランプ側ブロックが斜め前方に押動され、カセットテーブルが左右位置規正部と前面位置決め部とに当接して左右前後の方向の位置決めがなされるように構成されている請求項1、2又は3記載の部品実装装置。
  5. 移動テーブルの上面両側に、カセットテーブル載置面にエアを吹き出すエア吹き出し口を設けた請求項1、2、3又は4記載の部品実装装置。
  6. 前記カセットテーブルは、前記クランプ側ブロックの係合面と同方向に形成され且つ鉛直面となっている当接面を有して偏心カムに係合する左右一対の解放側ブロックを備え、偏心カムは所定角戻って当接面に作用して、移動テーブルに設けた左右位置規正部と前面位置決め部と支持杆とに当接固定しているカセットテーブルを解放する請求項1、2、3、4又は5記載の部品実装装置。
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