JP4429538B2 - 部品を吸着保持するための吸着ノズル - Google Patents

部品を吸着保持するための吸着ノズル Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着ノズルに関する。詳しくは、本発明は、回路基板等の回路形成体へ電子部品等の部品を実装する部品実装装置において、部品を吸着保持するための吸着ノズルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図13は、電子部品実装装置において電子部品Bの吸着保持に使用される従来の吸着ノズル1を示している。
【0003】
この吸着ノズル1は、第1の吸引流路2aを有する外側ノズル部材2と、外側ノズル部材2に変位可能に設けられ、第1の吸引流路2aと連通する第2の吸引流路3aを有するノズル本体3と、外側ノズル部材2及びノズル本体3間に設けられ、ノズル本体3を変位方向(図13において上下方向)に沿う所定の側(図13において下側)に弾性的に付勢するばね4とを備えている。上記第2の吸引流路3aは、ノズル本体3の変位方向に沿って設けられている。また、第2の吸引流路3aは、一端部(図13において下端部)を、ノズル本体3の変位方向前端面3b(図13中下端面)で開口すると共に、他端部(図13において上端部)を、ノズル本体3の変位方向後端面(図13において上端面)3cで開口して、第1の吸引流路2aに連通させている。
【0004】
上記吸着ノズル1は、電子部品実装装置の実装ヘッド部5のノズル軸6に対して、ノズルホルダ7により取り外し可能に取り付けられている。詳しくは、ノズルホルダ7は、その内側にボール7aを支持したインナスリーブ7bと、このインナスリーブ7bが押し込まれるアウタスリーブ7cとを備え、ボール7aが外側ノズル部材2に設けられた係合凹部2bに入り込むことにより、吸着ノズル1がノズル軸6に固定される。
【0005】
上記ノズル軸6に形成された吸引流路6aは真空吸引ポンプ8に接続されている。ノズル軸6の吸引流路6a、外側ノズル部材2の第1の吸引流路2a、及びノズル本体3の第2の吸引流路3aを介して作用する真空吸引ポンプ8の吸引力により、電子部品Bがノズル本体3の変位方向前端面3bに吸着保持される。また、ノズル軸6は昇降機構9及び回転駆動機構10に機械的に接続されている。そのため、吸着ノズル1は昇降機構9によりノズル軸6と共に昇降し、回転駆動機構10によりノズル軸6と共にそれ自体の軸線回りに回転する。
【0006】
電子部品実装装置の部品供給部(図示せず)から電子部品Bを吸着保持する際には、吸着ノズル1は所定の高さ位置(吸着高さ位置)まで降下し、吸着ノズル1のノズル本体3の変位方向前端面3bが、電子部品Bに当接する。続いて、真空吸引ポンプ8の吸引力により、電子部品Bがノズル本体3の変位方向前端面3bに吸着保持される。電子部品Bを吸着保持した吸着ノズル1は、元の高さ位置まで上昇する。
【0007】
また、回路基板(図示せず)に電子部品を装着する際には、吸着ノズル1は所定の高さ位置(装着高さ位置)まで降下し、変位方向前端面3bに吸着保持した電子部品Bを、回路基板に当接させる。続いて、吸着ノズル1がさらに降下し、すでに回路基板に当接している電子部品Bに荷重を作用させる。この荷重により電子部品Bは回路基板に装着される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記ばね4は、部品吸着時及び部品装着時において部品に作用する衝撃を緩和するためのものである。すなわち、ばね4は、部品吸着時にノズル本体3と電子部品Bが当接する際に、電子部品Bに作用する衝撃を緩和する。また、ばね4は、部品装着時に電子部品Bが回路基板と当接する際に、電子部品Bに作用する衝撃を緩和する。この衝撃緩和作用のみを考慮すれば、ばね4の付勢力は小さいことが好ましい。
【0009】
しかし、吸着ノズル1による電子部品Bの吸着の際、ノズル本体3の変位方向後端面(図13において上面)3cにも真空吸引ポンプ8の吸引力が作用し、この吸引力は、ばね4を圧縮する方向にノズル本体3を付勢する。そして、この吸引力によってノズル本体3が移動し、ノズル本体3の変位方向前端面3bの高さ位置が変動すると、電子部品Bの吸着エラー及び装着エラーが起こる。従って、この吸引力による外側ノズル部材2に対するノズル本体3の変位を回避する必要から、ばね4の付勢力はノズル本体3に作用する吸引力に抗し得るように比較的大きい値(例えば3.92〜5.88N(400〜600gf))に設定されている。
【0010】
しかし、ばね4の付勢力を大きくしたことにより、上記衝撃緩和作用の低下を避けることができない。すなわち、ばね4の付勢力を大きくした結果、部品吸着時に吸着ノズル1が当接した際に電子部品Bに比較的高い荷重が作用する。同様に、ばね4の付勢力を大きくした結果、部品装着時に電子部品Bが回路基板に当接した際に、電子部品Bに比較的高い荷重が作用する。
【0011】
最近の電子部品Bの中には、裏面に半田ボール(装着時の荷重によって適当な直径まで潰される)を有するものがあり、このような小型の電子部品Bは低荷重で装着する必要がある。仮に上述のように装着時に高加重が作用すると、半田ボールが潰れ過ぎてしまう。従って、上述した従来の吸着ノズル1は、裏面に半田ボールを有するような小型の電子部品Bの実装に適さない。
【0012】
そこで、本発明は、吸引によるノズル本体の変位を防止しつつ、部品吸着時及び部品装着時に部品に作用する衝撃を十分に緩和することができる吸着ノズルを提供することを課題としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
従って、第1の本発明は、部品を吸着保持するための吸着ノズルであって、一端が吸引源に接続された第1の吸引流路と、ノズル本体収容孔とが形成された外側ノズル部材と、その基端側が上記ノズル本体収容孔にそれ自体の軸線方向に摺動自在に収容され、その先端側が上記外側ノズル部材から突出し、上記軸線方向に延びて先端側端面において開口すると共に上記第1の吸引流路と連通する第2の吸引流路が形成され、先端側端面に上記部品を吸着保持するノズル本体と、少なくとも上記ノズル本体収容孔の壁面と上記ノズル本体の基端側端面により構成され、上記第1及び第2の吸引流路から遮断された弾性付勢部材収容室に収容され、上記ノズル本体を上記外側ノズル部材から離反する方向に弾性的に付勢する弾性付勢部材とを備え、上記ノズル本体収容孔の底壁面と隣接する上記ノズル本体収容孔の側周壁面に、上記ノズル本体収容孔を拡径する環状溝が設けられている吸着ノズルを提供する。
【0014】
本発明の吸着ノズルは、第1及び第2の流路から遮断される弾性付勢部材収容室をノズル本体の基端側に備え、この弾性付勢部材収容室内に弾性付勢部材が収容されている。そのため、ノズル本体に対して作用する弾性付勢部材を圧縮する方向の吸引源からの吸引力を低減することができ、それによって吸引時のノズル本体の変位を生じさせることなく、弾性付勢部材の付勢力を小さく設定することができる。そして、弾性付勢部材の付勢力を小さく設定することにより、部品吸着時や部品装着時に部品に作用する衝撃を十分に緩和することができる
【0017】
上記弾性付勢部材はばねであり、このばねの付勢力は例えば0.196N以上0.980N以下に設定することができる。
【0018】
状溝により、ノズル本体収容孔内をノズル本体が移動する際の摺動抵抗が低減される
【0019】
上記底壁面に上記弾性付勢部材を固定するための座ぐりを設けてもよい。この座ぐりにより、弾性付勢部材が大気室内に安定して保持され、弾性付勢部材が外側ノズル部材とノズル本体とに噛み込まれるのを防止することができる。
【0021】
第2の発明は、部品を吸着保持するための吸着ノズルであって、一端が吸引源に接続された第1の吸引流路と、ノズル本体収容孔とが形成された外側ノズル部材と、その基端側が上記ノズル本体収容孔にそれ自体の軸線方向に摺動自在に収容され、その先端側が上記外側ノズル部材から突出し、上記軸線方向に延びて先端側端面において開口すると共に上記第1の吸引流路と連通する第2の吸引流路が形成され、先端側端面に上記部品を吸着保持するノズル本体と、少なくとも上記ノズル本体収容孔の壁面と上記ノズル本体の基端側端面により構成され、上記第1及び第2の吸引流路から遮断された弾性付勢部材収容室に収容され、上記ノズル本体を上記外側ノズル部材から離反する方向に弾性的に付勢する弾性付勢部材とを備え、上記ノズル本体には、上記ノズル本体の軸線に対して交差する方向に延び、一端が上記第2の吸引流路に接続された横流路が2個設けられ、これらの横流路は上記ノズル本体の軸線に対して互いに対称に配置され、かつこれらの横流路の他端は上記外側ノズル部材の第1の吸引流路の他端と連通する吸着ノズルを提供する。ノズル本体の外側周壁面に対して吸引源からの吸引力均一に作用する。
【0022】
第3の発明は、部品を吸着保持するための吸着ノズルであって、一端が吸引源に接続された第1の吸引流路と、ノズル本体収容孔とが形成された外側ノズル部材と、その基端側が上記ノズル本体収容孔にそれ自体の軸線方向に摺動自在に収容され、その先端側が上記外側ノズル部材から突出し、上記軸線方向に延びて先端側端面において開口すると共に上記第1の吸引流路と連通する第2の吸引流路が形成され、先端側端面に上記部品を吸着保持するノズル本体と、少なくとも上記ノズル本体収容孔の壁面と上記ノズル本体の基端側端面により構成され、上記第1及び第2の吸引流路から遮断された弾性付勢部材収容室に収容され、上記ノズル本体を上記外側ノズル部材から離反する方向に弾性的に付勢する弾性付勢部材とを備え、上記ノズル本体には、上記ノズル本体の軸線に対して交差する方向に延び、一端が上記第2の吸引流路に接続された横流路が少なくとも1個設けられ、この横流路の他端が上記外側ノズル部材の第1の吸引流路の他端と連通し、上記ノズル本体の外周壁面に第2の環状溝が設けられ、この第2の環状溝を介して上記横流路が上記第1の吸引流路の他端と連通する吸着ノズルを提供する。上記ノズル本体の外側周壁面に対してより均一に吸引力作用
【0023】
第4の発明は、部品を吸着保持するための吸着ノズルであって、一端が吸引源に接続された第1の吸引流路と、ノズル本体収容孔とが形成された外側ノズル部材と、その基端側が上記ノズル本体収容孔にそれ自体の軸線方向に摺動自在に収容され、その先端側が上記外側ノズル部材から突出し、上記軸線方向に延びて先端側端面において開口すると共に上記第1の吸引流路と連通する第2の吸引流路が形成され、先端側端面に上記部品を吸着保持するノズル本体と、少なくとも上記ノズル本体収容孔の壁面と上記ノズル本体の基端側端面により構成され、上記第1及び第2の吸引流路から遮断された弾性付勢部材収容室に収容され、上記ノズル本体を上記外側ノズル部材から離反する方向に弾性的に付勢する弾性付勢部材とを備え、上記ノズル本体は、基端側端面から軸線方向に延びる筒状部を備え、この筒状部は上記弾性付勢部材収容室を貫通して外側ノズル部材の第1の吸引流路内へ延び、この筒状部に形成された第3の吸引流路により上記第2の吸引流路が上記第1の吸引流路に連通されている吸着ノズルを提供する。この構造により、弾性付勢部材収容室と第1及び第2の吸引流路とをより確実に遮断することができる。
【0024】
第5の発明は、部品を吸着保持するための吸着ノズルであって、一端が吸引源に接続された第1の吸引流路と、ノズル本体収容孔とが形成された外側ノズル部材と、その基端側が上記ノズル本体収容孔にそれ自体の軸線方向に摺動自在に収容され、その先端側が上記外側ノズル部材から突出し、上記軸線方向に延びて先端側端面において開口すると共に上記第1の吸引流路と連通する第2の吸引流路が形成され、先端側端面に上記部品を吸着保持するノズル本体と、少なくとも上記ノズル本体収容孔の壁面と上記ノズル本体の基端側端面により構成され、上記第1及び第2の吸引流路から遮断された弾性付勢部材収容室に収容され、上記ノズル本体を上記外側ノズル部材から離反する方向に弾性的に付勢する弾性付勢部材とを備え、上記外側ノズル部材には、一端が大気に連通した第1の真空破壊流路が形成され、かつ、上記ノズル本体には、一端が上記第2の吸引流路に連通した第2の真空破壊流路がさらに形成され、上記部品を吸引保持する際には、上記第1の真空破壊流路の他端と第2の真空破壊流路の他端が互いに遮断され、上記部品を上記回路基板に装着する際には、上記第1の真空破壊流路の他端と第2の真空破壊流路の他端が互いに遮断される吸着ノズルを提供する
【0025】
第6の発明は、部品を吸着保持するための吸着ノズルであって、一端が吸引源に接続された第1の吸引流路と、ノズル本体収容孔とが形成された外側ノズル部材と、その基端側が上記ノズル本体収容孔にそれ自体の軸線方向に摺動自在に収容され、その先端側が上記外側ノズル部材から突出し、上記軸線方向に延びて先端側端面において開口すると共に上記第1の吸引流路と連通する第2の吸引流路が形成され、先端側端面に上記部品を吸着保持するノズル本体と、少なくとも上記ノズル本体収容孔の壁面と上記ノズル本体の基端側端面により構成され、上記第1及び第2の吸引流路から遮断されて大気に連通される弾性付勢部材収容室に収容され、上記ノズル本体を上記外側ノズル部材から離反する方向に弾性的に付勢する弾性付勢部材とを備え、上記ノズル本体は、基端側端面から突出する筒状部を備え、上記ノズル本体は、上記筒状部の先端側端面が上記ノズル本体収容孔の底壁面に対して離隔している第1の位置から、上記第1の筒状部の先端側端面が上記ノズル本体収容孔の底壁面に当接する第2の位置へ、上記弾性付勢部材の付勢力に抗して移動可能であり、上記外側ノズル部材には、一端が大気に連通した第1の真空破壊流路が形成され、かつ、上記ノズル本体には、一端が上記第2の吸引流路に連通した第2の真空破壊流路がさらに形成され、上記ノズル本体が上記第1の位置にあると上記第1の真空破壊流路の他端と第2の真空破壊流路の他端が互いに遮断され、上記ノズル本体が上記第2の位置にあると上記第1の真空破壊流路の他端と第2の真空破壊流路の他端が互いに連通され、上記第2の吸引流路が大気に開放される吸着ノズルを提供する。上記ノズル本体が外側ノズル部材と当接すると、吸引源による吸引を停止することなく部品の吸着動作を円滑かつ確実に解除することができる。例えば、ノズル本体に吸着した部品を被装着体に押し付けることによりノズル本体が第2の位置に移動すると、上記第1及び第2の真空破壊流路の連通により吸着が解除される。
【0026】
の発明は、部品を回路形成体に装着する部品実装装置であって、上記部品を供給する部品供給部と、上記回路形成体を部品装着位置に搬送する回路形成体搬送部と、上記した吸着ノズルを有し、上記部品供給部から部品装着位置に移動する実装ヘッド部とを備え、上記実装ヘッド部が上記部品供給部と対応する位置に移動すると、上記吸着ノズルが上記部品供給部から供給される部品を上記ノズル本体の先端に吸着保持し、かつ上記実装ヘッド部が上記部品装着位置に移動すると、上記吸着ノズルが上記回路形成体に向けて移動し、上記ノズル本体の先端に吸着保持した部品を回路形成体に装着する部品実装装置を提供する。
【0028】
【発明の実施の形態】
次に、図面に示す本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0029】
(第1実施形態)
図1は本発明に係る吸着ノズルを備える電子部品実装装置100を示し、図2から図5は第1実施形態に係る吸着ノズル21を示している。
【0030】
図1を参照すると、電子部品実装装置100は、回路基板Aを搬入搬出する基板搬送部101、複数の部品供給ユニットを有する部品供給部102、吸着ノズル21を装着可能な実装ヘッド部103、回路基板Aを認識する基板認識カメラ104、実装ヘッド部103及び基板認識カメラ104を図1において矢印X方向及びY方向に沿って移動可能なXYロボット105、吸着ノズル21に吸着保持された電子部品Bの姿勢を撮像する部品撮像装置106、姿勢に異常が検出された電子部品Bを廃棄する部品廃棄部107、及びそれらを制御する制御ユニット108を備えている。
【0031】
図2に示すように、上記吸着ノズル21は、実装ヘッド部103のノズル軸22に対して、ノズルホルダ23により取り外し可能に取り付けられている。詳しくは、ノズルホルダ23は、その内側にボール23aを支持したインナスリーブ23bと、このインナスリーブ23bが押し込まれるアウタスリーブ23cとを備え、ボール23aが後述する外側ノズル部材30に設けられた係合凹部38に入り込むことにより、吸着ノズル21がノズル軸22に固定される。
【0032】
上記ノズル軸22に形成された吸引流路22aは真空吸引ポンプ24に接続されている。また、ノズル軸22は昇降機構26及び回転駆動機構27に機械的に接続されている。そのため、吸着ノズル21は昇降機構26によりノズル軸22と共に昇降し、回転駆動機構27によりノズル軸22と共にそれ自体の軸線回りに回転する。
【0033】
吸着ノズル21は、外側ノズル部材30、ノズル本体40及びばね50を備えている。
【0034】
上記外側ノズル部材30には、第1の吸引流路31とノズル本体収容孔32とが形成されている。第1の吸引流路31は、ノズル軸22の吸引流路22aと連通する比較的大径の第1部分31a、この第1部分31aに一端が接続されノズル本体40の軸線Lの方向に延びる第2部分31b、この第2部分31bの他端から第2部分31bと直交する方向に延びる第3部分31cとを備えている。この第3部分31cは上記ノズル本体収容孔32の側周壁面32aで開口している。
【0035】
上記ノズル本体40の基端側は、上記外側ノズル部材30のノズル本体収容孔32にそれ自体の軸線Lの方向に摺動自在に収容されている。ノズル本体収容孔32の側周壁面32aとノズル本体40の外側周壁面40aとは互いに密接している。一方、ノズル本体40の先端側は、外側ノズル部材30から図において下向きに突出している。
【0036】
ノズル本体40には、軸線Lの方向に延びて先端側端面40bにおいて開口する第2の吸引流路41が形成されている。また、ノズル本体40には、軸線Lと直交する方向に延びる横流路42が形成されている。この横流路42は一端が上記第2の吸引流路41に連通し、他端がノズル本体40の外側周壁面40aで開口している。
【0037】
図2及び図4(A)に示すように、ノズル本体40の外側周壁面40aの上記横流路42の開口と対応する位置に環状溝43が設けられている。この環状溝43と、上記横流路42とを介して、ノズル本体40の第2の吸引流路41が、上記第1の吸引流路31の第3部分31cに連通している。また、図2及び図4(B)に示すように、ノズル本体40の基端側端面40cから第1の筒状部44が軸線Lの方向に突出している。図5(A),(B)に示すように、この第1の筒状部44の先端には、製造時にノズル本体収容孔32へのノズル本体40の挿入を容易にするための面取り加工44aが施されている。
【0038】
ノズル本体40の基端側端面40c、この基端側端面40cと対向するノズル本体収容孔32の底壁面32b、ノズル本体収容孔32の側周壁面32a、及び上記第1の筒状部44により、上記第1及び第2の吸引流路31,41から遮断された空間、すなわちばね収容室60が構成されている。図2及び図4(B)に示すように、このばね収容室60は、第1の筒状部44に設けられた楕円孔44bと、外側ノズル部材30の楕円孔44bに対応する位置に設けられた断面円形の流路33を介して大気と連通している。従って、このばね収容室60内の圧力は、ノズル本体40の外側ノズル部材30に対する位置や真空吸引ポンプ24からの吸引力の有無に関わらず、大気圧に維持される。言い換えるならば、ノズル本体40の基端側端面40cには真空吸引ポンプ24の吸引力は作用しない。
【0039】
ばね収容室60には、つる巻きばねであるばね50が圧縮状態で収容されている。このばね50はノズル本体40を外側ノズル部材から離反する方向に弾性的に付勢している。上記のようにノズル本体40の基端側端面40cには真空吸引ポンプ24の吸引力が作用しないため、ばね50の付勢力をこの吸引力に抗することができるように大きく設定する必要がない。従って、ばね50の付勢力は比較的小さい値に設定することができる。具体的には、このばね50の付勢力は0.196N以上0.98N以下に設定される。
【0040】
ばね50のばね収容室60内への収容構造について詳細に説明する。まず、ばね50は上記第1の筒状部44の内側に配置されている。また、上記ばね収容室60を構成するノズル本体40の基端側端面40cと、ノズル本体収容孔32の底壁面32bには、それぞれ座ぐり71A,71Bがそれぞれ設けられている。そして、これらの座ぐり71A,71Bにばね50の端部が差し込まれている。従って、ばね50は、ばね収容室60内に安定して保持されており、外側ノズル部材30とノズル本体40との間へのばね50の噛み込みが防止されている。
【0041】
図2、図4(C)及び図5(A),(B)に示すように、ノズル本体収容孔32の側周壁面32aには底壁面32bと隣接して環状溝34が設けられている。この環状溝34の部分でのノズル本体収容孔32の直径は他の部分での直径よりも大きい。そのため、図5(A),(B)に示すように、ノズル本体40の第1の筒状部44は、この環状溝34の部分ではノズル本体収容孔32の側周壁面32aに接触しておらず、それによってノズル本体収容孔32内を移動する際にノズル本体に作用する摺動抵抗が低減されている。また、この環状溝34により第1の筒状部44の先端がノズル本体収容孔32の側周壁面32aに噛み込まれるのを防止している。
【0042】
ノズル本体40の外側周壁面40aには軸線Lの方向に延びる係止溝45が形成されている。この係止溝45には外側ノズル部材30に固定されたストッパ72の先端が遊挿されている。図2に示すように係止溝45の一端がストッパ72に係止されることにより、ばね50の付勢力によるノズル本体収容孔32からのノズル本体40の脱落が防止されている。
【0043】
真空吸引ポンプ24の吸引力は、ノズル軸22の吸引流路22a、外側ノズル部材30の第1の吸引流路31、ノズル本体40の環状溝43、ノズル本体40の横流路42、及びノズル本体40の第2の吸引流路41を介してノズル本体40の先端側端面40bの電子部品Bに作用する。ノズル本体40には上記のように環状溝43を設けているため、外側ノズル部材30の第1の吸引流路31と、ノズル本体40の横流路42との接合部分において、真空吸引ポンプ24の吸引力がノズル本体40の外側周壁面40aに直接作用しない。そのため、真空吸引ポンプ8の吸引力により上記接合部分においてノズル本体40が外側ノズル部材30に吸着されるのを防止することができ、ノズル本体40が外側ノズル部材30に対して変位する際の摺動抵抗が確実に低減される。
【0044】
先端側端面40bに軸線方向上向きの力が作用していないときには、ノズル本体40は図2に示すようにストッパ72で係止された第1位置にある。この第1位置では、図5(A)に示すように、ノズル本体40の第1の筒状部44の端面44cはノズル本体収容孔32の底壁面32bに対して離隔している。一方、先端側端面40bに軸線Lの方向上向の力が作用すると、ノズル本体40はばね50の付勢力に抗して図3に示す第2位置に移動する。この第2位置では、図5(B)に示すように、ノズル本体40の第1の筒状部44の端面44cはノズル本体収容孔32の底壁面32bに当接する。
【0045】
次に、上記吸着ノズル21を備える電子部品実装装置100の実装動作について説明する。
最初に、基板搬送部101が、回路基板Aを部品装着位置に搬入する。この際、基板認識カメラ104は、XYロボット105によって回路基板Aの上方に移動され、回路基板A上における電子部品Bを装着すべき位置を認識する。
【0046】
次に、実装ヘッド部103が、XYロボット105によって部品供給部102に移動され、吸着ノズル21が部品供給部102から供給される電子部品Bを吸着保持する。
【0047】
まず、吸着ノズル21は昇降機構26により所定の高さ位置(吸着高さ位置)まで降下し、ノズル本体40の先端側端面40bを部品供給部102から供給される電子部品Bに当接させる。この際、上記のようにばね50の付勢力が比較的小さいため、電子部品Bに作用する衝撃を十分に緩和することができる。
【0048】
次に、ノズル軸22の吸引流路22a、外側ノズル部材30の第1の吸引流路31、ノズル本体40の横流路42、及びノズル本体40の第2の吸引流路41を介して作用する真空吸引ポンプ24の吸引力により、電子部品Bがノズル本体40の先端側端面40bに吸着保持される。この際、上記のようにノズル本体40の基端側にばね収容室60を設けることによりノズル本体40に対して軸線L方向(ばね50を圧縮する向き)に作用する真空吸引ポンプ24の吸引力を低減しているため、真空吸引ポンプ24の吸引力によりノズル本体40が外側ノズル部材30に対して変位しない。よって、電子部品Bが吸着保持されたノズル本体40の先端側端面40bの高さ位置は同一位置に維持される。その後、電子部品Bを吸着保持した吸着ノズル21は、昇降機構26により元の高さ位置まで上昇する。
【0049】
次に、実装ヘッド部103は、吸着ノズル21に吸着保持された電子部品Bが部品撮像装置106の上方を通過するように、XYロボット105によって移動される。これにより部品撮像装置106が、吸着ノズル21による電子部品Bの保持姿勢を撮像すると共に、部品撮像装置106による撮像結果に基づいて、制御ユニット108が電子部品Bの保持姿勢の良否を判定する。判定の結果、電子部品Bの保持姿勢が適正であれば、得られた画像情報に基づいて電子部品Bの位置補正がなされる。具体的には、上記回転駆動機構27により吸着ノズル21が軸線L回りに回転することにより、電子部品Bの位置が補正される。
【0050】
次に、実装ヘッド部103は、XYロボット105により部品装着位置に移動され、吸着ノズル21に吸着保持した電子部品Bを、回路基板A上に装着する。まず、昇降機構26により吸着ノズル21が所定の高さ位置(装着高さ位置)まで降下し、先端側端面40bに吸着保持した電子部品Bを回路基板Aに当接させる。この際、上記のようにばね50の付勢力が比較的小さいため、電子部品Bに作用する衝撃を十分に緩和することができる。
【0051】
次に、吸着ノズル21は上記装着高さ位置からさらに降下する。その結果、ノズル本体40に対して軸線Lの方向で上向の力が作用し、ノズル本体40はばね50の付勢力に抗して外側ノズル部材30へ向けて第2位置(図2参照)まで移動する。この際、上記のようにばね50の付勢力が比較的小さいため、電子部品Bにはわずかな負荷しか作用しない。
【0052】
第2位置では上記のようにノズル本体40の第1の筒状部44の端面44cが、外側ノズル部材30のノズル本体収容孔32の底壁面32bに当接している。従って、吸着ノズル21がさらに降下すると、ノズル本体40は外側ノズル部材30に対して相対変位することなく、外側ノズル部材30と共に降下する。その結果、すでに回路基板Aに当接している電子部品Bに対してノズル本体40から荷重が作用し、この荷重により電子部品Bが回路基板Aに装着される。装着完了後、真空吸引ポンプ24による吸引が停止され、吸着ノズル21は元の高さ位置まで上昇する。
【0053】
一方、上記部品撮像装置106による撮像結果に基づいた判定により、電子部品Bの保持姿勢が適正でない場合には、実装ヘッド部103は、XYロボット105により部品廃棄部107に移動される。部品廃棄部107では、真空吸引ポンプ24による吸引が解除され、吸着ノズル21に吸着保持された電子部品Bが廃棄される。
【0054】
(第2実施形態)
図6及び図7は、本発明の第2実施形態に係る吸着ノズル21を示している。この第2実施形態では、ノズル本体40には2個の横流路42,42が設けられ、これらの横流路42,42はノズル本体40の軸線Lに対して対称に、すなわち軸線Lに対して180度間隔で配置されている。また、これらの横流路42,42と対応して、外側ノズル部材30の第1の吸引流路31は、2個の第2部分31b,31bと2個の第3部分31c,31cとを備えている。これらの第2部分31b,31bと第3部分31c,31cもノズル本体40の軸線Lに対して180°間隔で配置されている。
【0055】
第2実施形態では、真空吸引ポンプ24からの吸引力は、2つの横流路42,42を介してノズル本体40の第2の吸引流路41に作用する。従って、ノズル本体40の外周壁面40aに作用する吸引力がより均一となり、真空吸引ポンプ24の吸引力によるノズル本体40の外側ノズル部材30への吸着がより確実に防止される。これによりノズル本体40が外側ノズル部材30に対して変位する際の摺動抵抗はより確実に低減される。
【0056】
第2実施形態のその他の構成及び作用は、上記第1実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【0057】
(第3実施形態)
図8から図10は、本発明の本発明の第3実施形態を示している。この第3実施形態では、外側ノズル部材30に第1の真空破壊流路36が形成され、ノズル本体40に第2の真空破壊流路46が形成されている。第1の真空破壊流路36は一端が大気に連通し、他端がノズル本体収容孔32の側周壁面32aで開口している。一方、第2の真空破壊流路46は一端が第2の吸引流路41に連通し、他端がノズル本体40の外周壁面40aで開口している。
【0058】
図8及び図10(A)に示すように、ノズル本体40が第1位置にあるときには、第1の真空破壊流路36の他端と第2の真空破壊流路46の他端とは互いに遮断されている。また、ノズル本体40が第1位置にあるときには、第1の吸引流路31と第2の吸引流路41は互いに連通している。従って、ノズル本体40が第1位置にあるときには、第1及び第2の吸引流路31,41を介して作用する真空吸引ポンプ24の吸引力によりノズル本体40に先端側端面40bに電子部品Bが吸着保持される。
【0059】
一方、図9及び図10(B)に示すように、ノズル本体40が第2位置にあるときには、第1の真空破壊流路36の他端と第2の真空破壊流路46の他端とが互いに連通する。また、ノズル本体40が第2位置にあるときには、環状溝43と第1の吸引流路31の第3部分31cとの位置がずれ、第1の吸引流路31と第2の吸引流路41は互いに遮断される。従って、ノズル本体40が第2位置に移動することにより、電子部品Bを解放するためのブロー動作を行うことなく、真空吸引ポンプ24による吸引を停止するだけで、ノズル本体40の先端側端面40bの電子部品Bに対する吸着動作が円滑かつ確実に解除される。
【0060】
例えば、ノズル本体40に電子部品Bを吸着保持した吸着ノズル21が、上記装着高さ位置からさらに降下し、ノズル本体40が第2位置まで移動すると共に、真空吸引ポンプ24による吸引が停止すると、電子部品Bの吸着が解除される。そして、回路基板Aへの装着荷重を電子部品Bに作用させるために吸着ノズル21が装着高さ位置からさらに降下する際には、電子部品Bに対して吸着力は作用しない。
【0061】
第3実施形態のその他の構成及び作用は、上記第1実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【0062】
(第4実施形態)
図11及び図12は、本発明の第4実施形態を示している。この第4実施形態では、ノズル本体40の基端側端面40cから第2の筒状部47が上記第1の筒状部44と同軸に軸線Lの方向に突出している。この第2の筒状部47に形成された第3の吸引流路47aは、一端が第2の吸引流路41と連通し、他端が第2の筒状部47の先端側端面で開口している。
【0063】
外側ノズル部材30には、ノズル本体収容孔32の底壁面32bから第1の吸引流路31に貫通する貫通孔37が設けられている。第2の筒状部47はばね収容室60を貫通し、貫通孔37を介して第1の吸引流路31内に延びている。
【0064】
ばね収容室60は、ノズル本体収容孔32の側周壁面32a、底壁面32b、第1の筒状部44、及び第2の筒状部47の外周壁面により構成されている。また、第1実施形態と同様に、ばね収容室60は第1の筒状部44に設けられた楕円孔44aと、外側ノズル部材30に設けられた流路33を介して大気と連通している。
【0065】
この第4実施形態では、上記第2の筒状部47の第3の吸引流路47aにより第1の吸引流路31と第2の吸引流路41とを連通させているため、ばね収容室60と第1及び第2の吸引流路31,41とがより確実に遮断される。
【0066】
第4実施形態のその他の構成及び作用は、上記第1実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。第3実施形態の第1及び第2の真空破壊流路を、この第4実施形態の吸着ノズルに設けても良い。
【0067】
上記第1実施形態から第4実施形態では、ばね収容室60は大気に連通されているが、ばね収容室60を第1及び第2の吸引流路31,41及び大気から遮断された密閉室としても、ノズル本体40に作用する真空吸引ポンプ24の吸引力を低減することができる。
【0068】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の吸着ノズルは、第1及び第2の流路から遮断される弾性付勢部材収容室をノズル本体の基端側に備え、この大気圧室内に弾性付勢部材が収容されている。よって、ノズル本体に対して作用する弾性付勢部材を圧縮する方向の吸引源からの吸引力を低減することができ、それによって吸引時のノズル本体の変位を生じさせることなく、弾性付勢部材の付勢力を小さく設定することができる。そして、弾性付勢部材の付勢力を小さく設定することにより、部品吸着時や部品装着時に部品に作用する衝撃を十分に緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の吸着ノズルを備える電子部品実装装置を示す斜視図である。
【図2】 第1実施形態の吸着ノズルを示す縦断面図である。
【図3】 第1実施形態の吸着ノズルを示す縦断面図である。
【図4】 (A)は図2のIV-IV線での断面図、(B)は図2のIV'-IV'線での断面図、(C)は図2のIV''-IV''線での断面図である。
【図5】 (A)は図2の部分Vの部分拡大図、(B)は図3の部分V'の部分拡大図である。
【図6】 本発明の第2実施形態に係る吸着ノズルを示す縦断面図である。
【図7】 図6のVII-VII線での断面図である。
【図8】 本発明の第3実施形態に係る吸着ノズルを示す縦断面図である。
【図9】 本発明の第3実施形態に係る吸着ノズルを示す縦断面図である。
【図10】 (A)は図8のX-X線での断面図、(B)は図9のX'-X'線での断面図である。
【図11】 本発明の第4実施形態に係る吸着ノズルを示す樹断面図である。
【図12】 図11のXII-XII線での断面図である。
【図13】 従来の吸着ノズルを示す縦断面図である。
【符号の説明】
21 吸着ノズル
22 ノズル軸
22a 吸引流路
23 ノズルホルダ
23a ボール
23b インナスリーブ
23c アウタスリーブ
24 真空吸引ポンプ
26 昇降機構
27 回転駆動機構
30 外側ノズル部材
31 第1の吸引流路
31a 第1部分
31b 第2部分
31c 第3部分
32 ノズル本体収容孔
32a 側周壁面
32b 底壁面
33 流路
34 環状溝
36 第1の真空破壊流路
37 貫通孔
38 係合凹部
40 ノズル本体
40a 外周壁面
40b 先端側端面
40c 基端側端面
41 第2の吸引流路
42 横流路
43 環状溝
44 第1の筒状部
44a 面取り加工
44b 楕円孔
44c 端面
45 係止溝
46 第2の真空破壊流路
47 第2の筒状部
47a 第3の吸引流路
50 ばね
60 ばね収容室
71A,71B 座ぐり
72 ストッパ
100 電子部品実装装置
101 基板搬送部
102 部品供給部
103 実装ヘッド部
104 基板認識カメラ
105 XYロボット
106 部品撮像装置
107 部品廃棄部
108 制御ユニット
A 回路基板
B 電子部品

Claims (7)

  1. 部品を吸着保持するための吸着ノズルであって、
    一端が吸引源に接続された第1の吸引流路と、ノズル本体収容孔とが形成された外側ノズル部材と、
    その基端側が上記ノズル本体収容孔にそれ自体の軸線方向に摺動自在に収容され、その先端側が上記外側ノズル部材から突出し、上記軸線方向に延びて先端側端面において開口すると共に上記第1の吸引流路と連通する第2の吸引流路が形成され、先端側端面に上記部品を吸着保持するノズル本体と、
    少なくとも上記ノズル本体収容孔の壁面と上記ノズル本体の基端側端面により構成され、上記第1及び第2の吸引流路から遮断された弾性付勢部材収容室に収容され、上記ノズル本体を上記外側ノズル部材から離反する方向に弾性的に付勢する弾性付勢部材と
    を備え
    上記ノズル本体収容孔の底壁面と隣接する上記ノズル本体収容孔の側周壁面に、上記ノズル本体収容孔を拡径する環状溝が設けられている吸着ノズル。
  2. 部品を吸着保持するための吸着ノズルであって、
    一端が吸引源に接続された第1の吸引流路と、ノズル本体収容孔とが形成された外側ノズル部材と、
    その基端側が上記ノズル本体収容孔にそれ自体の軸線方向に摺動自在に収容され、その先端側が上記外側ノズル部材から突出し、上記軸線方向に延びて先端側端面において開口すると共に上記第1の吸引流路と連通する第2の吸引流路が形成され、先端側端面に上記部品を吸着保持するノズル本体と、
    少なくとも上記ノズル本体収容孔の壁面と上記ノズル本体の基端側端面により構成され、上記第1及び第2の吸引流路から遮断された弾性付勢部材収容室に収容され、上記ノズル本体を上記外側ノズル部材から離反する方向に弾性的に付勢する弾性付勢部材と
    を備え、
    上記ノズル本体には、上記ノズル本体の軸線に対して交差する方向に延び、一端が上記第2の吸引流路に接続された横流路が2個設けられ、これらの横流路は上記ノズル本体の軸線に対して互いに対称に配置され、かつこれらの横流路の他端は上記外側ノズル部材の第1の吸引流路の他端と連通する吸着ノズル。
  3. 部品を吸着保持するための吸着ノズルであって、
    一端が吸引源に接続された第1の吸引流路と、ノズル本体収容孔とが形成された外側ノズル部材と、
    その基端側が上記ノズル本体収容孔にそれ自体の軸線方向に摺動自在に収容され、その先端側が上記外側ノズル部材から突出し、上記軸線方向に延びて先端側端面において開口すると共に上記第1の吸引流路と連通する第2の吸引流路が形成され、先端側端面に上記部品を吸着保持するノズル本体と、
    少なくとも上記ノズル本体収容孔の壁面と上記ノズル本体の基端側端面により構成され、上記第1及び第2の吸引流路から遮断された弾性付勢部材収容室に収容され、上記ノズル本体を上記外側ノズル部材から離反する方向に弾性的に付勢する弾性付勢部材と
    を備え、
    上記ノズル本体には、上記ノズル本体の軸線に対して交差する方向に延び、一端が上記第2の吸引流路に接続された横流路が少なくとも1個設けられ、この横流路の他端が上記外側ノズル部材の第1の吸引流路の他端と連通し、
    上記ノズル本体の外周壁面に第2の環状溝が設けられ、この第2の環状溝を介して上記横流路が上記第1の吸引流路の他端と連通する吸着ノズル。
  4. 部品を吸着保持するための吸着ノズルであって、
    一端が吸引源に接続された第1の吸引流路と、ノズル本体収容孔とが形成された外側ノズル部材と、
    その基端側が上記ノズル本体収容孔にそれ自体の軸線方向に摺動自在に収容され、その先端側が上記外側ノズル部材から突出し、上記軸線方向に延びて先端側端面において開口すると共に上記第1の吸引流路と連通する第2の吸引流路が形成され、先端側端面に上記部品を吸着保持するノズル本体と、
    少なくとも上記ノズル本体収容孔の壁面と上記ノズル本体の基端側端面により構成され、上記第1及び第2の吸引流路から遮断された弾性付勢部材収容室に収容され、上記ノズル本体を上記外側ノズル部材から離反する方向に弾性的に付勢する弾性付勢部材と
    を備え、
    上記ノズル本体は、基端側端面から軸線方向に延びる筒状部を備え、この筒状部は上記弾性付勢部材収容室を貫通して外側ノズル部材の第1の吸引流路内へ延び、この筒状部に形成された第3の吸引流路により上記第2の吸引流路が上記第1の吸引流路に連通されている吸着ノズル。
  5. 部品を吸着保持するための吸着ノズルであって、
    一端が吸引源に接続された第1の吸引流路と、ノズル本体収容孔とが形成された外側ノズル部材と、
    その基端側が上記ノズル本体収容孔にそれ自体の軸線方向に摺動自在に収容され、その先端側が上記外側ノズル部材から突出し、上記軸線方向に延びて先端側端面において開口すると共に上記第1の吸引流路と連通する第2の吸引流路が形成され、先端側端面に上記部品を吸着保持するノズル本体と、
    少なくとも上記ノズル本体収容孔の壁面と上記ノズル本体の基端側端面により構成され、上記第1及び第2の吸引流路から遮断された弾性付勢部材収容室に収容され、上記ノズル本体を上記外側ノズル部材から離反する方向に弾性的に付勢する弾性付勢部材と
    を備え
    上記外側ノズル部材には、一端が大気に連通した第1の真空破壊流路が形成され、かつ、
    上記ノズル本体には、一端が上記第2の吸引流路に連通した第2の真空破壊流路がさらに形成され、
    上記部品を吸引保持する際には、上記第1の真空破壊流路の他端と第2の真空破壊流路の他端が互いに遮断され、
    上記部品を上記回路基板に装着する際には、上記第1の真空破壊流路の他端と第2の真空破壊流路の他端が互いに遮断される吸着ノズル。
  6. 部品を吸着保持するための吸着ノズルであって、
    一端が吸引源に接続された第1の吸引流路と、ノズル本体収容孔とが形成された外側ノズル部材と、
    その基端側が上記ノズル本体収容孔にそれ自体の軸線方向に摺動自在に収容され、その先端側が上記外側ノズル部材から突出し、上記軸線方向に延びて先端側端面において開口すると共に上記第1の吸引流路と連通する第2の吸引流路が形成され、先端側端面に上記部品を吸着保持するノズル本体と、
    少なくとも上記ノズル本体収容孔の壁面と上記ノズル本体の基端側端面により構成され、上記第1及び第2の吸引流路から遮断されて大気に連通される弾性付勢部材収容室に収容され、上記ノズル本体を上記外側ノズル部材から離反する方向に弾性的に付勢する弾性付勢部材と
    を備え、
    上記ノズル本体は、基端側端面から突出する筒状部を備え、
    上記ノズル本体は、上記筒状部の先端側端面が上記ノズル本体収容孔の底壁面に対して離隔している第1の位置から、上記第1の筒状部の先端側端面が上記ノズル本体収容孔の底壁面に当接する第2の位置へ、上記弾性付勢部材の付勢力に抗して移動可能であり、
    上記外側ノズル部材には、一端が大気に連通した第1の真空破壊流路が形成され、かつ、
    上記ノズル本体には、一端が上記第2の吸引流路に連通した第2の真空破壊流路がさらに形成され、
    上記ノズル本体が上記第1の位置にあると上記第1の真空破壊流路の他端と第2の真空破壊流路の他端が互いに遮断され、
    上記ノズル本体が上記第2の位置にあると上記第1の真空破壊流路の他端と第2の真空破壊流路の他端が互いに連通され、上記第2の吸引流路が大気に開放される吸着ノズル。
  7. 部品を回路形成体に装着する部品実装装置であって、
    上記部品を供給する部品供給部と、
    上記回路形成体を部品装着位置に搬送する回路形成体搬送部と、
    請求項1から請求項のいずれか1項に記載の吸着ノズルを有し、上記部品供給部から部品装着位置に移動する実装ヘッド部とを備え、
    上記実装ヘッド部が上記部品供給部と対応する位置に移動すると、上記吸着ノズルが上記部品供給部から供給される部品を上記ノズル本体の先端に吸着保持し、かつ
    上記実装ヘッド部が上記部品装着位置に移動すると、上記吸着ノズルが上記回路形成体に向けて移動し、上記ノズル本体の先端に吸着保持した部品を回路形成体に装着する、部品実装装置。
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