JP4501771B2 - 電子部品実装用装置における基板下受装置および基板下受方法 - Google Patents

電子部品実装用装置における基板下受装置および基板下受方法 Download PDF

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Description

本発明は、スクリーン印刷装置や電子部品実装装置など電子部品実装用装置において下受ピンによって基板を下受けする電子部品実装用装置における基板下受装置および基板下受方法に関するものである。
電子部品が実装される基板には、基板の片面のみならず両面に電子部品が実装されるいわゆる両面実装基板がある。この両面実装基板の実装工程では、まず第1面への実装が行われた後、基板を反転して第2面へ半田印刷、電子部品搭載およびリフローなどの実装作業が行われる。この第2面への実装の際には、電子部品が既に実装された既実装面が下向きとなるため、半田のスクリーン印刷や部品搭載など基板を位置決めして保持する必要がある装置においては、この既実装面が下方から支持される。
既実装面を下受けする際において、部品に直接支持部材を接触させて支持することが不都合な場合には、下受けが可能な下受可能点を予め選択し、これらの下受可能点に下受ピンを当接させる下受方法が採用される。このとき、基板品種に応じてその都度下受ピンを抜き差しする替わりに、予め多数の下受ピンを格子配列などの規則配列で昇降自在に装着した下受機構が知られている(例えば特許文献1参照)。
この特許文献に示す例では、複数のバックアップピン(下受ピン)を所定格子配列で基台に昇降自在に保持させ、バックアップピンをスプリングおよび作動流体によって昇降させるようにしている。これにより、バックアップピンを個別に抜き差しすることなくピン配置調整を行うことができ、多品種対応性に優れた基板下受装置が実現される。
特開2003−31996号公報
しかしながら上述の従来装置においては、ピン配置設定作業において現物の基板を使用することに起因して、次のような不都合が生じていた。ピン配置設定に際し現物の基板を必要とするから、基板そのものが未だ存在しない状態、すなわちワークが到着する前に予め段取り替えを実行したいような場合には、作業を行うことができないという問題があった。
そこで本発明は、多品種対応性に優れピン配置の設定を正確に行うことができる電子部品実装用装置における基板下受装置および基板下受方法を提供することを目的とする。
本発明の電子部品実装用装置における基板下受装置は、電子部品実装用装置において基板を複数の下受ピンによって下面側から下受けして支持する電子部品実装用装置における基板下受装置であって、前記下受ピンを上下方向に摺動自在に保持する保持体と、この保持体に保持された下受ピンを下方へ付勢する付勢手段と、前記下受ピンを前記付勢手段の付勢力に抗して空圧により上昇させるピン上昇手段とを有する下受ピンモジュールを複数個配列して構成された下受部と、この下受部を昇降させる下受昇降機構と、各前記下受ピンモジュール毎に設けられバルブ軸の押下げ・押下げ解除操作により前記ピン上昇手段への空圧の供給をオンオフ制御する単位バルブ機構を前記下受部における下受ピンモジュールの配列に対応させて複数配置した空圧制御部とを備え、前記空圧制御部は、前記単位バルブ機構が複数配列されたバルブマニホールドと、前記バルブマニホールドに対して開閉自在に設けられ開口部を有する枠形状の治具装着部とを有し、前記バルブ軸が挿通可能な開口が前記基板における下受対象点の配置に対応して設けられた下受操作治具を前記空圧制御部の前記治具装着部に装着し、前記バルブマニホールドに押しつけることによって、前記バルブ軸の押下げ・押下げ解除操作を行い、前記下受対象点に対応する単位バルブ機構以外の単位バルブ機構のバルブ軸を押下げる
本発明の電子部品実装用装置における基板下受方法は、下受ピンを上下方向に摺動自在に保持する保持体と、この保持体に保持された下受ピンを下方へ付勢する付勢手段と、前記下受ピンを前記付勢手段の付勢力に抗して空圧により上昇させるピン上昇手段とを有する下受ピンモジュールを複数個配列して構成された下受部と、この下受部を昇降させる下受昇降機構と、各前記下受ピンモジュール毎に設けられバルブ軸の押下げ・押下げ解除操作により前記ピン上昇手段への空圧の供給をオンオフ制御する単位バルブ機構を前記下受部における下受ピンモジュールの配列に対応させて複数配置した空圧制御部とを備えた基板下受装置によって、基板を前記下受ピンによって下面側から下受けして支持する電子部品実装用装置における基板下受方法であって、前記空圧制御部は、前記単位バルブ機構が複数配列されたバルブマニホールドと、前記バルブマニホールドに対して開閉自在に設けられ開口部を有する枠形状の治具装着部とを有し、前記バルブ軸が挿通可能な開口が前記基板における下受対象点の配置に対応して設けられた下受操作治具を準備する工程と、前記下受操作治具を前記空圧制御部の前記治具装着部に装着し、前記バルブマニホールドに押しつけることにより、前記下受対象点に対応する単位バルブ機構以外の単位バルブ機構のバルブ軸を押下げるバルブ軸押下げ操作を行う工程と、前記バルブ軸押下げ操作により前記下受対象点以外の下受ピンモジュールにおいて下受ピンを下降させる工程と、前記下受対象点の下受ピンモジュールにおいて下受ピンが上昇した状態となった前記下受部によって前記基板を下受けする工程とを含む。
本発明によれば、下受ピンを上昇させるピン上昇手段への空圧の供給をオンオフ制御する単位バルブ機構を下受ピンモジュールの配列に対応して複数配置した空圧制御部を備え、この空圧制御部は、単位バルブ機構が複数配列されたバルブマニホールドと、バルブマニホールドに対して開閉自在に設けられ開口部を有する枠形状の治具装着部とを有し、基板における下受対象点の配置に対応して開口が設けられた下受操作治具を空圧制御部の治具装着部に装着し、バルブマニホールドに押しつけて各単位バルブ機構の操作を一括して行う方式を用いることにより、多品種対応性に優れピン配置の設定を正確に行うことが可能な基板下受装置が実現される。
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図2,図3は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の断面図、図4は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における下受部の側面図、図5は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における下受部の下受ピンモジュールの側断面図、図6は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における下受部の下受ピンモジュールの動作説明図、図7は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における空圧制御部の構造説明図、図8は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における空圧制御部の断面図、図9は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における空圧制御部の動作説明図、図10は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における下受部と空圧制御部の機能説明図、図11は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における下受操作治具の平面図、図12,図13は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における基板下受方法の工程説明図である。
まず図1〜図3を参照して、搭載ヘッドによって電子部品を保持して基板に移送搭載する電子部品実装装置の構造を説明する。図2、図3は図1のA−A断面、B−B断面をそれぞれ示している。図1において基台1の上面にはX方向に搬送路2が配設されている。搬送路2は上流側(図1において左側)から搬入された基板を下流側に搬送する。搬送路2には、下受部4を備えた実装ステージ3A、3Bが設けられており、搬送路2によって搬送された基板13(図3)は実装ステージ3A、3Bにおいて位置決めされ、下受部4によって下面側から下受けされる。そして基板13には後述する部品搭載機構によって電子部品が搭載される。
基台1において、実装ステージ3A、3Bの手前側にはそれぞれ部品供給部5A、5Bが設けられており、部品供給部5A、5Bには複数のテープフィーダ6が配列されている
。テープフィーダ6はキャリアテープに保持された電子部品を以下に説明する搭載ヘッド7に対して供給する。搭載ヘッド7は複数の単位搭載ヘッド8およびこれらと一体的に移動する基板認識カメラ9を備えており、図2、図3に示すように、X軸テーブル11によってX方向に移動し、Y軸テーブル12によってY方向に移動する。
この搭載ヘッド7の移動により、単位搭載ヘッド8はテープフィーダ6から電子部品Pを吸着保持し、実装ステージ3A、3Bに位置決めされた基板13に移送搭載する。搭載ヘッド7、X軸テーブル11、Y軸テーブル12は、電子部品を搭載ヘッド7によって部品供給部5A,5Bから取り出して基板13に移送搭載する部品搭載機構を構成する。搭載ヘッド7が実装ステージ3A、3B上に位置した状態で、基板認識カメラ9によって基板13を撮像することにより、基板13の位置認識が行われる。
実装ステージ3Aと部品供給部5A、実装ステージ3Bと部品供給部5Bとの間の搭載ヘッド7の移動経路には、それぞれ部品認識カメラ10が配置されている。部品供給部5A、5Bから電子部品を取り出した搭載ヘッド7が実装ステージ3A、実装ステージ3Bへ移動する際に、吸着ノズル8aに保持された電子部品を部品認識カメラ10の上方でX方向に移動させることにより、部品認識カメラ10は吸着ノズル8aに保持された電子部品を撮像する。そして撮像結果を認識処理部(図示省略)によって認識処理することにより、吸着ノズル8aに保持された状態における電子部品の位置が認識されるとともに、電子部品の種類が識別される。
次に図4〜図6を参照して、下受部4の構造を説明する。下受部4は電子部品実装用装置において基板を複数の下受ピンによって下面側から下受けして支持する基板下受装置としての機能を有している。図4に示すように、下受部4は水平な下受ベース部20上に下受ピンモジュール21を格子配列で装着し、下受ベース部20を下受昇降機構14(図2、図3参照)によって昇降自在にした構成となっている。
図5は、図4(a)のC−C断面を示している。下受ピンモジュール21は、下受ベース部20に設けられた装着孔20aに螺合締結により装着されており、筒状のピンホルダ23の内部に下受ピン22を昇降自在に保持させた構成となっている。下受ピン22は、ピンホルダ23の下端部側に接続された管継手24を介して供給される空圧によって上昇し、ピンホルダ23の内部に嵌着された圧縮ばね25によって下降する。
図6に示すように下受ピン22は、ピンホルダ23から上方に突出するピン本体部22aの下部に、ピン本体部22aよりも径が大きい基部22bおよび摺接部22cを設けた構成となっている。下受ピン22をピンホルダ23内に装着した状態では、摺接部22cがピンホルダ23の内部に上下方向に設けられた摺動孔23aの内周面に昇降自在に摺接する。そして圧縮ばね25は、基部22bの外周面に嵌合した状態で、摺接部22cを下方に押下げる方向に付勢する。
すなわち、ピンホルダ23は、下受ピン22を上下方向に摺動自在に保持する保持体となっており、圧縮ばね25は保持体であるピンホルダ23に保持された下受ピン22を下方へ付勢する付勢手段となっている。そしてピン摺動孔23aの内周面に嵌合した摺接部22cおよびピン摺動孔23a内に空圧を供給する空圧供給手段は、下受ピン22を付勢手段の付勢力に抗して空圧により上昇させるピン上昇手段を構成する。そして下受部4は、下受ピンモジュール21を下受けベース部20の上面に格子配列で複数個配列した構成となっている。
次に図7、図8、図9を参照して、空圧制御部30について説明する。図7(a)に示すように、空圧制御部30は、複数の単位バルブ機構32が格子状に配列されたバルブマ
ニホールド31を主体としている。バルブマニホールド31の上面には、開口部33aが開口した枠形状の治具装着部33が、ヒンジ33cによってバルブマニホールド31の上面に対して開閉自在に設けられている。ここでバルブマニホールド31における単位バルブ機構32の配列は、下受部4における下受ピンモジュール21の配列に対応している。
バルブマニホールド31の内部には、それぞれの単位バルブ機構32に空圧を供給するための給気孔34a、34bが設けられている。給気孔34aはバルブマニホールド31における単位バルブ機構32の格子配列において、列方向(図7(a)において上下方向)の略中央位置に、行方向(図7(a)において左右方向)に1本のみ設けられている。給気孔34bは給気孔34aから列方向に分枝して、単位バルブ機構32の各列位置に設けられている。給気孔34aは、空圧配管を介して空圧供給源35と接続されており、空圧供給源35を作動させることにより、各単位バルブ機構32には給気孔34a、34bを介して空圧が供給される。
そしてこの状態で単位バルブ機構32を操作することにより、下受部4の各下受ピンモジュール21への空圧供給のオンオフ制御が行われる。このとき、治具装着部33に後述する下受操作治具40を装着してバルブマニホールド31の上面側に押し付けることにより、複数の単位バルブ機構32を一括して操作することができるようになっている。
単位バルブ機構32の構造を説明する。図8は、図7(a)におけるD−D断面を示している。バルブマニホールド31には、各単位バルブ機構32の位置において、上面側からスプール孔31aが、また下面側から圧縮ばね39の取付孔31bが、相互に上下連通して同心位置に設けられている。スプール孔31aにはバルブ軸36が嵌合しており、バルブ軸36の下端部には管継手37aを介してチューブ37が接続されている。
図9(a)に示すように、バルブ軸36の下端部と管継手37aとの間には、圧縮ばね39を受ける受座部材38が挟み込まれており、バルブ軸36は受座部材38を介して圧縮ばね39によって上方に付勢されている。これによりバルブ軸36は、操作外力が加えられない通常状態において、バルブマニホールド31の上面から突出した状態にある。
バルブ軸36には、前述の通常状態において給気孔34bと連通する位置に通気ポート36aが左右方向に貫通して設けられており、通気ポート36aは管継手37aを接続するための接続孔36bと連通している。したがって、図9(a)に示す通常状態においては、給気孔34bは通気孔36a、接続孔36b、管継手37aを介してチューブ37と連通する。すなわちこの状態において単位バルブ機構32は、空圧供給源35から供給される空圧をチューブ37に供給可能なオン状態となる。このとき、バルブ軸36の外周面に装着されたシール部材36cによって、バルブ軸36とスプール孔31aとの摺接面が密封され、エア洩れが防止される。
図9(b)は、バルブ軸36を圧縮ばね39の付勢力に抗して押下げた状態を示している。この状態では、バルブ軸36がスプール孔31aの内周面に沿って下方に摺動するとともに通気ポート36aは給気孔34bとの連通位置から下方に移動する。これにより、給気孔34bとチューブ37との連通状態が断たれ、この状態において単位バルブ機構32は、空圧供給源35から供給される空圧のチューブ37への供給を絶つオフ状態となる。なお給気孔34bには、各単位バルブ機構32の位置において、バルブ軸36を取り巻く円環状の通気溝34cが設けられている。これにより、バルブ軸36が下降した状態においても、通気孔34b内での通気経路が確保されるようになっている。
図10は、下受部4に空圧制御部30を接続した状態を部分的に示している。すなわち下受部4の使用時には、各下受ピンモジュール21の管継手24には、空圧制御部30の
各管継手37aに装着されたチューブ37が接続される。このとき、空圧制御部30における単位バルブ機構32の配列と、下受部4における下受ピンモジュール21の配列が対応するように、各チューブ37の接続位置を合わせる。そして空圧供給源35が作動した状態で、空圧制御部30を操作することにより、下受部4において下受ピンモジュール21のピン昇降動作を制御することができる。
すなわち、バルブ軸36が突出した状態(図9(a)に示す通常状態)の単位バルブ機構32と接続された下受ピンモジュール21では、チューブ37を介してピンホルダ23に空圧が供給され、下受ピンモジュール21は図6(b)に示す状態、すなわちピン本体部22aが上方に突出した状態となる。またバルブ軸36が外力によって押下げられた状態(図9(b)に示す押下げ状態)の単位バルブ機構32と接続された下受ピンモジュール21では、空圧の供給が断たれて下受けピン22が下降し、図6(a)に示す状態となる。
すなわち上述の構成において、単位バルブ機構32は各下受ピンモジュール21毎に設けられ、バルブ軸36の押下げ・押下げ解除操作により前述のピン上昇手段への空圧の供給をオンオフ制御する機能を有している。そして空圧制御部30は、単位バルブ機構32を下受部4における下受ピンモジュール21の配列に対応させて複数配置した構成となっている。
次に図11を参照して、下受操作治具40について説明する。下受操作治具40は、空圧制御部30において単位バルブ機構32を一括して操作するために用いられるものであり、下受け対象の基板種類ごとに準備され、使用時には図7(a)に示す治具装着部33に装着される。図11に示すように、下受操作治具40は板部材41を加工して製作され、対象となる基板13における下受対象点、すなわち下受部4において下受ピン22を上昇させてピン本体部22aを突出させるべき下受ピンモジュール21に対応する位置のみに、開口41aを設けた構成となっている。開口41aは、バルブマニホールド31へ板部材41を押し付けた状態で、バルブ軸36が挿通可能な形状・サイズで設けられる。
板部材41には、下受操作治具40を取り扱う際に把持するための把手部41bおよび対応する基板の種類を識別するための識別ラベル42が貼付されている。治具装着部33への脱着時には、把手部41bを保持してスライド溝33bに横方向から挿入する。空圧制御部30によって下受部4への空圧供給制御を行う際には、下受操作治具40をバルブマニホールド31に押し当てることにより、バルブ軸36の押下げ・押下げ解除操作を行う。これにより、複数の下受ピンモジュール21を対象とした空圧オンオフ制御のためのバルブ操作を、簡便な操作によって一括して行うことが可能となっている。
次に図12、図13を参照して、上述構成の基板下受装置を用いた基板下受け方法について説明する。まず、対象となる基板に対応した下受操作治具40、すなわち基板における下受対象点の配置に対応して開口41aが設けられた下受操作治具40を準備する。そして図12(a)に示すように、下受操作治具40を治具装着部33のスライド溝33bに横方向から挿入して装着する。
そして図12(b)に示すように、治具装着部33をヒンジ33c廻りに反転させる。そして図13(a)に示すように、板部材41をバルブマニホールド31の上面に押し付け、この状態で治具装着部33を止め具43によってクランプする。これにより、開口41aに対応する位置にある単位バルブ機構32では、バルブ軸36は開口41aを挿通して図9(a)に示す通常状態のままを保つ。これに対し、開口部41aが設けられていない位置に対応した位置にある単位バルブ機構32では、板部材41はバルブ軸36に上方から当接しこれを押下げる。これにより、バルブ軸36は図9(b)に示す押し下げ状態
となる。
すなわち、下受操作治具40を空圧制御部30に押しつけることにより、下受対象点に対応する単位バルブ機構32以外の単位バルブ機構32のバルブ軸36を押下げるバルブ軸押下げ操作を行うことができる。これにより、図13(b)に示すように、当初は下受部4の全ての下受ピンモジュール21においてピン本体部22aが突出した状態から、バルブ軸押し下げ操作の対象となった単位バルブ機構32に対応した下受ピンモジュール21ピン本体部22aがピンホルダ23内に没入した状態に変化する。これにより、下受部4によって当該基板を下受けする準備が完了し、下受対象点の下受ピンモジュール21において下受ピン22が上昇した状態となった下受部4によって基板を下受けする。
上述の基板下受方法においては、下受部4において下受けピンの位置替えを行うことなく、多品種の基板を下受け対象とすることができる。また下受対象点の位置が一定しない両面実装基板の既実装面を下受け対象とする場合にあっても、上述の下受操作治具を準備するのみで、品種切替に伴う下受部4の段取り替え作業を容易に行うことできる。このとき現物基板を未だ入手していない状態であっても、段取り替え作業を行うことができる。
本発明の基板下受装置は、多品種対応性に優れピン配置の設定を正確に行うことが可能であるという効果を有し、スクリーン印刷装置や電子部品実装装置など電子部品実装用装置において下受ピンによって基板を下受けする用途に利用可能である。
本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の断面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の断面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における下受部の側面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における下受部の下受ピンモジュールの即断面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における下受部の下受ピンモジュールの動作説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における空圧制御部の構造説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における空圧制御部の断面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における空圧制御部の動作説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における下受部と空圧制御部の機能説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における下受操作治具の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における基板下受方法の工程説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における基板下受方法の工程説明図
符号の説明
4 下受部
13 基板
14 下受昇降機構
21 下受ピンモジュール
22 下受ピン
23 ピンホルダ
25 圧縮ばね
30 空圧制御部
31 バルブマニホールド
32 単位バルブ機構
40 下受操作治具
41a 開口

Claims (2)

  1. 電子部品実装用装置において基板を複数の下受ピンによって下面側から下受けして支持する電子部品実装用装置における基板下受装置であって、
    前記下受ピンを上下方向に摺動自在に保持する保持体と、この保持体に保持された下受ピンを下方へ付勢する付勢手段と、前記下受ピンを前記付勢手段の付勢力に抗して空圧により上昇させるピン上昇手段とを有する下受ピンモジュールを複数個配列して構成された下受部と、この下受部を昇降させる下受昇降機構と、各前記下受ピンモジュール毎に設けられバルブ軸の押下げ・押下げ解除操作により前記ピン上昇手段への空圧の供給をオンオフ制御する単位バルブ機構を前記下受部における下受ピンモジュールの配列に対応させて複数配置した空圧制御部とを備え、
    前記空圧制御部は、前記単位バルブ機構が複数配列されたバルブマニホールドと、前記バルブマニホールドに対して開閉自在に設けられ開口部を有する枠形状の治具装着部とを有し、
    前記バルブ軸が挿通可能な開口が前記基板における下受対象点の配置に対応して設けられた下受操作治具を前記空圧制御部の前記治具装着部に装着し、前記バルブマニホールドに押しつけることによって、前記バルブ軸の押下げ・押下げ解除操作を行い、前記下受対象点に対応する単位バルブ機構以外の単位バルブ機構のバルブ軸を押下げることを特徴とする電子部品実装用装置における基板下受装置。
  2. 下受ピンを上下方向に摺動自在に保持する保持体と、この保持体に保持された下受ピンを下方へ付勢する付勢手段と、前記下受ピンを前記付勢手段の付勢力に抗して空圧により上昇させるピン上昇手段とを有する下受ピンモジュールを複数個配列して構成された下受部と、この下受部を昇降させる下受昇降機構と、各前記下受ピンモジュール毎に設けられバルブ軸の押下げ・押下げ解除操作により前記ピン上昇手段への空圧の供給をオンオフ制御する単位バルブ機構を前記下受部における下受ピンモジュールの配列に対応させて複数配置した空圧制御部とを備えた基板下受装置によって、基板を前記下受ピンによって下面側から下受けして支持する電子部品実装用装置における基板下受方法であって、
    前記空圧制御部は、前記単位バルブ機構が複数配列されたバルブマニホールドと、前記バルブマニホールドに対して開閉自在に設けられ開口部を有する枠形状の治具装着部とを有し、
    前記バルブ軸が挿通可能な開口が前記基板における下受対象点の配置に対応して設けられた下受操作治具を準備する工程と、前記下受操作治具を前記空圧制御部の前記治具装着部に装着し、前記バルブマニホールドに押しつけることにより、前記下受対象点に対応する単位バルブ機構以外の単位バルブ機構のバルブ軸を押下げるバルブ軸押下げ操作を行う工程と、前記バルブ軸押下げ操作により前記下受対象点以外の下受ピンモジュールにおいて下受ピンを下降させる工程と、前記下受対象点の下受ピンモジュールにおいて下受ピンが上昇した状態となった前記下受部によって前記基板を下受けする工程とを含むことを特徴とする電子部品実装用装置における基板下受方法。
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