JP5008579B2 - 電子部品の実装方法、装置及びライン - Google Patents

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本発明は、複数のレーンを有する実装装置において、トレイにより供給される電子部品をコンベヤで搬送する方法、装置及びラインに関する。
実装ラインにおいて、複数列の実装レーンを備えることにより、基板の供給と電子部品の供給とを円滑に行い実装作業を待ち時間なく効率よく行うようにしている。例えば、特許文献1は、複数列のコンベヤ(基板搬送手段)を備えたモジュール(単位実装装置)を連結した実装ラインにおいて、複数列のコンベヤ(基板搬送手段)のそれぞれを実装ステージとして使用する複数列実装形態と、後続基板が先行基板を追い越して搬送することを許容するためのバイパス搬送経路として複数列のコンベヤ(基板搬送手段)のうち1つを使用するバイパス実装形態とを切り替えることによって、バイパス専用の基板搬送機構を設けることなく、多様な実施形態に対応することができるというものである。
特開2003−204191号公報
上記特許文献1では、複数列のコンベヤにおいて、経路の切り替え等によりあくまで基板を効率よく搬送することが開示されている。しかし、従来、基板に実装される電子部品は、比較的小型のテープフィーダ供給部品を一般的に多く使用し、大型のトレイ供給部品は、使用量が少ないか全く使用されない基板も存在している。そのため、電子部品が実装される現場によっては、トレイ供給部品のない実装基板を一般的に生産し、極たまに1品種のみトレイ供給部品を実装するという場合がある。このような場合にも、トレイユニットを常設したり、1品種だけのトレイユニットを余分に準備しておく必要があるが、ラインバランスが悪くなったり、必要な基板が搬送されるまでトレイユニットが遊んでしまうという問題があった。このようにトレイ供給部品を通常は実装しない実装ラインの場合に、めったに使用されないトレイ供給部品のための設備コストを生じさせずに、複数列のコンベヤを有する実装レーンにおいて、実装レーンの有効利用を図ることができないかが要望された。
本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、トレイ供給部品専用の設備を設けることなく、簡単かつ低コストでトレイ供給部品を供給する電子部品の実装方法、装置及びラインを提供するものである。
上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、隣接して互いに平行に設けられ基板をベルトコンベヤによって搬送方向に搬送してそれぞれ実装位置に搬入出する複数列の基板搬送レーンと、前記基板搬送レーンに並設され前記基板に実装されるテープフィーダ供給部品を供給するカセット式テープフィーダと、前記カセット式テープフィーダから前記テープフィーダ供給部品を吸着して前記実装位置に位置決めされた前記基板上に前記テープフィーダ供給部品を実装する実装ヘッドを有する部品移載装置と、を備えた複数台の部品実装装置を、基板が搬送される上流側から下流側に配置した実装ラインにおいて、トレイ供給部品を収容した部品トレイを、前記ベルトコンベヤにより搬送可能なトレイパレット上に載置して前記複数列の基板搬送レーンのいずれか少なくとも一つに前記上流側から下流側に搬送させるトレイ供給部品搬送工程と、前記複数列の基板搬送レーンのうち前記部品トレイが搬送されていない他の基板搬送レーンで搬送され前記実装位置に位置決めされた基板に、前記トレイ供給部品搬送工程により搬送されたトレイ供給部品および前記カセット式テープフィーダにより供給されたテープフィーダ供給部品のいずれかを選択して前記実装ヘッドにより実装するトレイ供給部品実装工程と、を備えていることである。
請求項に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、前記トレイパレットは、前記基板搬送レーンで搬送されるいずれかの基板と同様な寸法で形成され、前記基板搬送レーンの前記ベルトコンベヤにより搬送されることである。
請求項に係る発明の構成上の特徴は、隣接して互いに平行に設けられ基板をベルトコンベヤによって搬送方向に搬送してそれぞれ実装位置に搬入出する複数列の基板搬送レーンと、前記基板搬送レーンに並設され前記基板に実装されるテープフィーダ供給部品を供給するカセット式テープフィーダと、前記カセット式テープフィーダから前記テープフィーダ供給部品を吸着して前記実装位置に位置決めされた前記基板上に前記部品を実装する実装ヘッドを有する部品移載装置と、を備えた複数台の部品実装装置を、基板が搬送される上流側から下流側に配置した実装ラインにおいて、前記複数列の基板搬送レーンのいずれか少なくとも一つは、前記トレイ供給部品を収容した部品トレイを、前記ベルトコンベヤにより搬送可能なトレイパレット上に載置して前記上流側から下流側に搬送させるものであり、前記複数列の基板搬送レーンのうち前記部品トレイが搬送されていない他の基板搬送レーンで搬送されて前記実装位置で位置決めされた基板に、前記基板搬送レーンで搬送されたトレイ供給部品および前記カセット式テープフィーダにより供給されたテープフィーダ供給部品のいずれかを選択して前記実装ヘッドにより実装することである。
請求項に係る発明の構成上の特徴は、基板を搬送する複数列の基板搬送レーンと、該基板搬送レーンの上流側に設けられた基板供給装置と、テープフィーダ供給部品及びトレイ供給部品を吸着して基板に実装する実装ヘッドと、前記基板搬送レーンの下流側に設けられた基板収納装置と、を備えた電子部品の実装ラインにおいて、前記基板供給装置は、トレイ供給部品が収容された部品トレイを供給可能とし、前記基板収納装置は、トレイ供給部品が前記実装ヘッドに吸着されることにより取り出されて空となった部品トレイを収納可能することである。
請求項1に係る発明によると、トレイ供給部品は複数列の基板搬送レーンの一つに搬送された部品トレイにより供給でき、設備コストがかかるトレイ供給部品専用の部品供給装置を新たに設けることが必要ないので、大きな設備コスト削減を図ることが可能であり、実装の用に供されることが少ないトレイ供給部品を、必要なときに必要なだけ効率的に供給することができる。
また、トレイパレットの上に載置可能な部品トレイであれば、既存の部品トレイを使用することができるので、コストのかかる特別な道具や設備装置を必要としないで、基板搬送レーンにトレイ供給部品を搬送して確実に供給することができる。
請求項に係る発明によると、搬送される基板と同様な寸法のトレイパレットの上に部品トレイを載せるので、コストのかかる特別な装置(例えばトレイ供給部品供給装置、トレイ供給部品搬送装置及びトレイ収納装置)を必要としないで、基板搬送レーンにトレイ供給部品を確実に供給することができる。
請求項に係る発明によると、トレイ供給部品は複数列の基板搬送レーンの一つに搬送された部品トレイにより供給でき、設備コストがかかるトレイ供給部品専用の部品供給装置を新たに設けることが必要ないので、大きな設備コスト削減を図ることが可能であり、実装の用に供されることが少ないトレイ供給部品を、必要なときに必要なだけ効率的に供給することができる電子部品実装装置を提供することができる。
また、トレイパレットの上に載置可能な部品トレイであれば、既存の部品トレイを使用することができるので、コストのかかる特別な道具や設備装置を必要としないで、基板搬送レーンにトレイ供給部品を搬送して確実に供給することができる。
請求項に係る発明によると、トレイ供給部品は、上流側にある基板供給装置から供給され、下流側にある基板収納装置により収納されて、新たな専用設備を設ける必要がないので、初期設備コストの削減を図ることができる。また、迅速に部品トレイを基板搬送レーンに搬送して、確実にトレイ供給部品を供給することができるとともに、空となった部品トレイを実装ラインから除去して効率的な生産を図ることができる。

本発明に係る実装方法を実施した実装ラインの形態を図面に基づいて以下に説明する。図1は実装ラインの平面図であり、図2は実装装置の概略を示す図である。本実施形態の実装ライン2は、図1に示すように、2列の搬送ラインが形成され、基板Sが搬送される上流側から、基板供給装置4と、印刷機3と、第1の電子部品実装装置8と、第2の電子部品実装装置10と、リフロー装置12と、基板収納装置14とを備えている。
実装ライン2において、基板供給装置4は、第1の基板供給装置4aと第2の基板供給装置4bとが並設され、第1の基板供給装置4a(図1において下方)には、実装前の基板Sが種類毎にまとめられて積み重ねられた状態でストックされ、第1の基板供給装置4aから必要な基板Sがスクリーン印刷を行う印刷機3に供給されるようになっている。
また、第2の基板供給装置4b(図1において上方)には、例えばBGA(BALL GRID ARRAY)等の主に大型の電子部品で構成されるトレイ供給部品20(図2及び図3参照)が、トレイパレット22に固定された部品トレイ24に収容され、第2の基板供給装置4b内に重ねられた状態でストックされる。部品トレイ24は、図3に示すように、升目状の複数の区分けがなされ、升目の1つ1つにトレイ供給部品20が収容されている。部品トレイ24は、図略のマグネットにより、図4に示すように、板状で基板Sと同様な寸法のトレイパレット22の上に固定される。部品トレイ24に収容されたトレイ供給部品20は、必要に応じて第2の基板供給装置4bから、トレイパレット22に載せられた状態で後述する基板搬送レーン26に搬送されるようになっている。
前記印刷機3は、第1の印刷機3a(図1において下方側),第2の印刷機3b(図1において上方側)が並設され、夫々図略のクランパにより基板Sを保持する位置決め部を備え、該位置決め部の上方にはスクリーンマスク(図略)が配設されている。スクリーンマスクはホルダ(図略)にマスクプレートを装着して構成されている。スクリーンマスク上には夫々スキージユニット(図略)が水平方向往復自在に配設されている。基板Sが、前記スクリーンマスクの下面に当接した状態で、マスクプレート上にペースト状のクリーム半田を供給し、前記スキージユニットを構成するスキージをマスクプレート上で摺動させることにより、スクリーンマスクに設けられたパターン孔を介して基板Sにクリーム半田が印刷される。
印刷機3のすぐ下流側にある第1の電子部品実装装置8は、図2に示すように、基板Sを搬入位置に搬入して所定の位置に位置決めする2列の基板搬送レーン26,27と、基台28に対してX方向(搬送方向)及びY方向(X方向に直角な方向)に移動可能に支持された移動台30に設けられた部品実装ヘッド32を有する部品移載装置34と、該移動台30に設けられた基板認識用カメラ(CCDカメラ)36と、制御する制御装置(図略)と、を備えている。
各基板搬送レーン26,27はX方向(搬送方向)に延在するガイドレールに沿って並設されて基板Sを位置決めされた位置まで搬入するコンベヤベルト(図略)と、搬入された基板Sを支持する支持フレーム(図略)と、支持された基板Sを実装される位置(所定の位置)まで上昇させる昇降装置(図略)と、実装される位置において基板Sをクランプするクランプ装置(図略)とを備えている。
基板搬送レーン26,27の上方にはY方向に延在するY方向ビーム44が、設けられ、Y方向ビーム44は図略のX方向レールに載置されてX方向に移動可能になっている。Y方向ビーム44には移動台30がY方向に移動可能に設けられている。移動台30には部品実装ヘッド32を備えた部品移載装置34とCCDカメラ36とが保持され、部品移載装置34とCCDカメラ36とはY方向ビーム44がX方向に移動することによりX方向に移動可能に構成されている。Y方向ビーム44のX方向への移動は、X方向リニアガイド(図略)と、ボールねじ(図略)を介したX軸サーボモータ(図略)とにより駆動される。移動台30のY方向の移動は、Y方向リニアガイド(図略)と、ボールねじ(図略)を介したY軸サーボモータ(図略)とにより駆動される。これらのサーボモータは前記制御装置によって制御される。
部品移載装置34は前記移動台30に取付けられる支持ベース(図略)と、支持ベースによりX方向及びY方向と直角なZ方向に昇降可能に案内支持されるとともにサーボモータ(図略)により昇降が駆動される部品実装ヘッド32と、この部品実装ヘッド32から下方へ突設された吸着ノズル(図略)とから構成されている。吸着ノズルは円筒状に形成され、下端において電子部品を吸着保持するようになっている。この部品移載装置34の実装動作は前記制御装置によって制御される。
第1の電子部品実装装置8の片側(図2において下方側)には、第1及び第2の基板搬送レーン26,27に並んで部品供給装置52が配置され、これらの部品供給装置52は、主に小型の電子部品で構成されるテープフィーダ供給部品を供給するもので、着脱可能な多数のカセット式フィーダ54が並設されて構成される。カセット式フィーダ54には電子部品が所定ピッチで封入された細長いテープが巻回された供給リール(図略)が保持されている。この供給リールより該テープが所定ピッチで引き出され、電子部品が封入状態を解除されて部品取出し部(図略)に順次送り込まれるようになっている。
基板搬送レーン26,27と部品供給装置52の間には、図略の部品認識用カメラが設けられ、この部品認識用カメラによって吸着ノズルに吸着された電子部品(テープフィーダ供給部品及びトレイ供給部品)が撮像されて、吸着状態の良・不良、部品自体の良・不良が判定される。
なお、第1の電子部品実装装置8のすぐ下流側にある第2の電子部品実装装置10の構成については、第1の電子部品実装装置8と同様であるので、同じ符号を付与して説明を省略する。
前記リフロー炉12は、図1に示すように、基板Sを保持して所定の搬送経路に沿って搬送する基板搬送機構62と、基板Sに加熱処理を行う複数の加熱ユニット64と、加熱ユニット64により加熱された基板Sを冷却する冷却ユニット66とを備えている。基板搬送機構62は搬送方向に延在する2組の図略のガイドレールを備え、該ガイドレール内に設けられたベルト(図略)により基板Sを搬送する。基板搬送機構62のベルトの上下には加熱ユニット64を構成する複数の吹出しノズル70が各1列配設されている。加熱ユニット64の下流側には上下に2個ずつの吹出しノズル72を有する冷却ユニット66が設けられている。これらの加熱ユニット64及び冷却ユニット66を通過する間に、基板Sは所定の温度プロファイルを形成しながら加熱され、基板搬送機構62の出口側にある冷却ユニット66で冷却される。冷却された基板Sは、基板収納装置14に水平に対向して設けられた複数の各支持棚の中に重ねられた状態で収納される。基板収納装置14は第1の基板収納装置14a(図1において下方),第2の基板収納装置14b(図1において上方)が並設され、搬送されるのが空の部品トレイの場合には、加熱されることなくリフロー炉12を基板搬送機構62によって搬送され、第2の基板収納装置14bに収納される。
上記のように構成された実施形態の作用について図に基づいて以下に説明する。まず、第1の基板供給装置4aより供給された基板Sが、第1の印刷機3aによってスクリーン印刷され、基板搬送レーン26に搬送される。基板搬送レーン26では、図略の前記支持フレームに支持された基板Sが前記昇降装置によって上昇され、上昇端の実装位置で前記クランプ装置により保持される。スクリーン印刷された基板Sにトレイ供給部品20が実装される場合には、第2の基板供給装置4bよりトレイパレット22に載せられた部品トレイ24に収納されたトレイ供給部品20が、第2の印刷機3bに搬送され、第2の印刷機3bにおいて部品トレイ24は印刷工程を経ることなく、そのまま搬送される。そして、部品トレイ24は第1の電子部品実装装置8の基板搬送レーン27に運ばれ、所定位置に停止されてトレイ供給部品20の供給の準備がなされる。トレイ供給部品20として、例えば3種類のBGAが挙げられる。そして、前記制御装置に予め組み込まれたプログラムにより、前記X軸サーボモータ及び前記Y軸サーボモータが駆動されて部品実装ヘッド32によりトレイ供給部品20が吸着されて、前記実装位置に保持された基板Sに装着される。この際、部品トレイ24の所定位置(例えば対角線上の位置)にはマークが記載され、マークの位置から必要なトレイ供給部品20が、選択されて吸着される。なお、基板搬送レーン27(図1において上方側)が部品トレイ24を搬送させる基板搬送レーンであり、基板搬送レーン26(図1において下方側)は部品トレイ24が搬送されていない他の基板搬送レーンに対応する。また、テープフィーダ供給部品(図略)は部品供給装置52において供給され、部品実装ヘッド32により吸着されて前記実装位置に保持された基板Sに装着される。続いて、第2の電子部品実装装置10においてトレイ供給部品20が装着される場合にも、基板搬送レーン27にトレイパレット22に載せた部品トレイ24によってトレイ供給部品20を搬送し、装着の準備をする。そして、制御装置に予め組み込まれたプログラムにより部品実装ヘッド32を作動させ、テープフィーダ供給部品及びトレイ供給部品20のいずれかが選択されて同様に基板Sに装着される。
続いて電子部品20が装着された基板Sはリフロー炉12において温度プロファイルに基づいて過熱され、半田が溶融された後、冷却されて電子部品20が基板Sに実装される。そして実装が完了した基板Sは第1の基板収納装置14aに収納される。一方、収容されていたトレイ供給部品20が使用されて空となった部品トレイ24の場合は、リフロー炉12で加熱されること無く搬送されて第2の基板収納装置14bに収納される。
このように上記の実装ライン2においては、トレイ供給部品20は複数列の基板搬送レーン26,27の一つの搬送レーン26に既存設備である第2の基板供給装置4bより搬送された部品トレイ24により供給され、基板Sは部品トレイ24が搬送されていない他の基板搬送レーン27により搬送されるので、トレイ供給部品専用の部品供給装置を新たに設けることなく、トレイ供給部品20を基板Sに実装することができる。そのため、トレイ供給部品20が実装されることがまれな実装ラインにおいて、新たな設備コストを必要とせずに、トレイ供給部品20を必要なときに必要なだけ柔軟に供給することができる。
また、基板Sと同様な寸法のトレイパレット22の上に部品トレイを載せるので、コストのかかる特別な装置(例えばトレイ供給部品供給装置、トレイ供給部品搬送装置及びトレイ収納装置等)を必要としないで、基板搬送レーン26にトレイ供給部品20を載せて確実に供給することができる。
また、トレイ供給部品20は、上記のように上流側にある第2の基板供給装置4bから供給され、空となった部品トレイ24は下流側にある既存設備である第2の基板収納装置14aにより収納される。したがって、上記と同様に新たな設備コストを必要とすることなく、迅速に部品トレイ24を基板搬送レーン26に搬送して、確実にトレイ供給部品20を供給することができるとともに、不要となった空部品トレイ24を実装ライン2から除去して効率的な生産を図ることができる。
なお、実装ライン102には、図5に示すように、第1のシャトルコンベヤ80及び第2のシャトルコンベヤ82を設けてもよい。これらのシャトルコンベヤ80,82はY方向の搬送レール80a,82aを備え、X方向の運搬レール80b,82bを備えた台車80c,82cから構成され、該台車80c,82cは基板搬送レーン26,27のいずれかに整列する。そして、この実装ライン102において印刷機3は1台であり、リフロー炉12の基板搬送機構62は1レーンである。 印刷機3により印刷された基板Sを基板搬送レーン26,27のどちらに搬送するかは、第1のシャトルコンベヤ80によって選択できるようになっており、トレイ供給部品を収容した部品トレイ24は、印刷機3を通さずに第2の基板供給装置4bから第1のシャトルコンベヤ80を経て基板搬送レーン27に搬送可能に構成されている。また、基板搬送レーン27で搬送されたものが、電子部品を装着した基板Sの場合には、第2のシャトルコンベヤ82によってリフロー炉12へ移動され、空となった部品トレイ24の場合には、第2のシャトルコンベヤ82を経て第2の基板収納装置14bに収納される。
また、上記実施形態において、基板搬送レーンは、2列のものとしたが、これに限定されず、例えば、3列以上の基板搬送レーンを備えたものでもよい。
また、トレイ供給部品を収容した部品トレイは、トレイパレットに載せて搬送するものとしたが、これに限定されず、例えば部品トレイ自体の寸法(X方向及びY方向の寸法)を基板搬送レーン26,27に搬送される基板Sと同じ寸法で形成してもよい。これによって、基板供給装置等の既存の設備を使用して、トレイ供給部品を供給することができる。
また、レーザーセンサをヘッドに装備し、吸着した部品の位置と角度を認識するいわゆるオンザフライ認識装置を装備した部品実装ヘッドを使用した場合、部品認識用カメラの位置に立ち寄る必要がなく、トレイ供給部品が搬送されている基板搬送レールと基板が搬送されている基板搬送レールとの間の短い距離を移動するだけで、迅速に装着作業をすることができるので、生産時間を短縮して生産性を向上させることができる。
また、上記実施形態においては、基板認識用カメラをCCDカメラとしたが、これに限定されず、例えばCMOSセンサやラインセンサカメラなどを使用しても良い。
本発明に係る実装ラインの平面図。 実装装置の構成を示す概略図。 部品トレイを示す斜視図。 トレイパレットを示す斜視図。 他の実施形態の実装ラインを示す概略図。
符号の説明
2…実装ライン、4…基板供給装置、8…電子部品実装装置(第1の電子部品実装装置)、10…電子部品実装装置(第2の電子部品実装装置)、14…基板収納装置、20…トレイ供給部品、22…トレイパレット、24…部品トレイ、26…基板搬送レーン(第1の基板搬送レーン)、27…基板搬送レーン(第2の基板搬送レーン)、32…実装ヘッド(部品実装ヘッド)、S…基板。

Claims (4)

  1. 隣接して互いに平行に設けられ基板をベルトコンベヤによって搬送方向に搬送してそれぞれ実装位置に搬入出する複数列の基板搬送レーンと、前記基板搬送レーンに並設され前記基板に実装されるテープフィーダ供給部品を供給するカセット式テープフィーダと、前記カセット式テープフィーダから前記テープフィーダ供給部品を吸着して前記実装位置に位置決めされた前記基板上に前記テープフィーダ供給部品を実装する実装ヘッドを有する部品移載装置と、を備えた複数台の部品実装装置を、基板が搬送される上流側から下流側に配置した実装ラインにおいて、
    トレイ供給部品を収容した部品トレイを、前記ベルトコンベヤにより搬送可能なトレイパレット上に載置して前記複数列の基板搬送レーンのいずれか少なくとも一つに前記上流側から下流側に搬送させるトレイ供給部品搬送工程と、
    前記複数列の基板搬送レーンのうち前記部品トレイが搬送されていない他の基板搬送レーンで搬送され前記実装位置に位置決めされた基板に、前記トレイ供給部品搬送工程により搬送されたトレイ供給部品および前記カセット式テープフィーダにより供給されたテープフィーダ供給部品のいずれかを選択して前記実装ヘッドにより実装するトレイ供給部品実装工程と、
    を備えていることを特徴とする電子部品の実装方法。
  2. 請求項1において、前記トレイパレットは、前記基板搬送レーンで搬送されるいずれかの基板と同様な寸法で形成され、前記基板搬送レーンの前記ベルトコンベヤにより搬送されることを特徴とする電子部品の実装方法。
  3. 隣接して互いに平行に設けられ基板をベルトコンベヤによって搬送方向に搬送してそれぞれ実装位置に搬入出する複数列の基板搬送レーンと、前記基板搬送レーンに並設され前記基板に実装されるテープフィーダ供給部品を供給するカセット式テープフィーダと、前記カセット式テープフィーダから前記テープフィーダ供給部品を吸着して前記実装位置に位置決めされた前記基板上に前記部品を実装する実装ヘッドを有する部品移載装置と、を備えた複数台の部品実装装置を、基板が搬送される上流側から下流側に配置した実装ラインにおいて、
    前記複数列の基板搬送レーンのいずれか少なくとも一つは、前記トレイ供給部品を収容した部品トレイを、前記ベルトコンベヤにより搬送可能なトレイパレット上に載置して前記上流側から下流側に搬送させるものであり、
    前記複数列の基板搬送レーンのうち前記部品トレイが搬送されていない他の基板搬送レーンで搬送され前記実装位置で位置決めされた基板に、前記基板搬送レーンで搬送されたトレイ供給部品および前記カセット式テープフィーダにより供給されたテープフィーダ供給部品のいずれかを選択して前記実装ヘッドにより実装することを特徴とする電子部品実装装置。
  4. 基板を搬送する複数列の基板搬送レーンと、該基板搬送レーンの上流側に設けられた基板供給装置と、テープフィーダ供給部品及びトレイ供給部品を吸着して基板に実装する実装ヘッドと、前記基板搬送レーンの下流側に設けられた基板収納装置と、を備えた電子部品の実装ラインにおいて、
    前記基板供給装置は、トレイ供給部品が収容された部品トレイを供給可能とし、
    前記基板収納装置は、トレイ供給部品が前記実装ヘッドに吸着されることにより取り出されて空となった部品トレイを収納可能することを特徴とする実装ライン。
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