JP5391987B2 - 部品供給装置及び部品供給方法 - Google Patents

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Description

本発明は、部品供給装置及び部品供給方法に関する。
従来、例えば、携帯電話器を製造する工程のひとつに、プリント基板上にいわゆるテンキースイッチを形成する工程がある。ここで、テンキースイッチは、シート状の部品にドーム状の押し釦として形成されており、このような押し釦が形成されたシート状の部品は、剥離紙上に配置されている。このように剥離紙上に配置されたシート状の部品を剥離し、所定の位置にマウントする装置として、部品を吸着し剥離紙から剥離するものが知られている(特許文献1参照)。
特開2000−138497号公報
ところで、昨今、前記のような部品、すなわち、テンキースイッチとしてドーム状の押し釦が形成されたシート状の部品は、複雑な形状を有するようになっている。これは、プリント基板上に実装されるチップ等を避けるためにシート状の部品に切欠きや透孔が設けられることに起因している。部品に切欠きや透孔が設けられると、装置による吸着箇所を確保しづらくなり、剥離紙から部品を剥離することが困難となる。
さらに、携帯電話器等の最終製品が異なると、切欠きや透孔の位置も異なる。このため、最終製品に合わせた部品供給装置を準備しなければならない。
そこで、本発明は、効率よくシート状の部品を剥離紙から剥離することができる部品供給装置及び部品供給方法を提供することを課題とする。
本明細書開示の部品供給装置は、剥離紙上に配置されたシート状の部品を基板上へ供給する部品供給装置であって、前記部品を吸引する吸引手段と、前記吸引手段によって前記部品を吸着する吸着孔が設けられ、当該吸着孔によって前記部品を吸着しつつ回転し、前記部品を前記剥離紙から剥離する回転部材と、前記回転部材が回転する際に、前記剥離紙の縁部を押さえる押さえ手段と、を備え、前記吸着孔は、前記回転部材の回転方向と一致する方向を短尺とし、前記回転部材の回転方向と直交する方向を長尺とした形状を有することを特徴とする。
シート状の部品を吸引手段で吸着するためには、強力な吸着力を得ることが必要である。特に、剥離紙から剥離し始めるときは、部品を強力に吸引することが求められる。
ところが、吸着力が高まると、シート状の部品を破損してしまう等、安定的な部品の剥離が妨げられることがある。
また、剥離紙と、シート状の部品との接着面積が大きかったり、接着力が強力であったりすると、剥離が完了するまでの時間が長期化する懸念がある。
そこで、本明細書開示の部品供給装置は、回転部材によって部品を吸着しつつ剥離する際に、剥離紙の縁部を押さえ手段によって押さえる。これにより、シート状の部品の端部を予め剥離させることができ、剥離に要する総時間を短縮することができる。また、回転部材の吸着作用による剥離紙の引き込みを抑制することができるので、安定した剥離動作を実現することができる。
本明細書開示の部品供給装置によれば、効率よくシート状の部品を剥離紙から剥離することができる。
図1は、実施例の部品供給装置の側面図である。 図2は、実施例のハンド部の正面図である。 図3は、図2におけるA−A線断面図である。 図4は、実施例のハンド部の右側面図である。 図5は、図4におけるB−B線断面図である。 図6は、実施例の部品供給装置の概略構成を示すブロック図である。 図7は、シート状の部品が配置された剥離紙の説明図である。 図8は、実施例における吸着孔とドーム部との関係を示す説明図であり、図8(A)は側面図、図8(B)は図(A)におけるC−C線断面図である。 図9は、吸着孔の形状を示す説明図であり、図9(A)は図8(A)におけるD−D線断面図、図9(B)は図8(B)におけるE−E線断面図である。 図10(A)、図10(B)は、吸着孔の他の形状を示す説明図である。 図11は、実施例の部品供給装置が備えるハンドユニットの動作を示し、図11(A)はY軸ロボットの動き、図11(B)はX軸ロボットの動きの説明図である。 図12は、実施例の部品供給装置が備える回転部材の動作を示す説明図である。 図13は、比較例の部品供給装置が備える回転部材の動作を示す説明図である。 図14は、押さえ装置を側面からみた説明図である。 図15は、押さえ装置を剥離紙固定台の下面側からみた説明図である。 図16は、押さえ装置の動作の説明図であり、図16(A)は、押さえ板が動いている状態を示し、図16(B)は、押さえ板が剥離紙の縁部を押さえた状態を示す図である。 図17(A)、図17(B)は、他の実施例における吸着孔とドーム部との関係を示す説明図である。 図18は、さらに他の実施例における吸着孔とドームシートとの関係を示す説明図であり、図18(A)は側面図、図18(B)は図18(A)におけるF−F線断面図、図18(C)は図18(B)におけるG−G線断面図である。
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されている場合もある。
図1は、実施例1の部品供給装置1000の側面図である。部品供給装置1000は、筐体1001内に複数のハンドユニット100を備えている。また、部品供給装置1000は、筐体1001内に剥離紙ロール150が設置される。この剥離紙ロール150は、後に図7を参照しつつ詳述するように、シート状の部品の一例であるドームシート152が配置された剥離紙151がロール状に巻き取られたものである。また、部品供給装置1000は、筐体1001内に剥離紙固定台160を備えている。ドームシート152は、この剥離紙固定台160に順次供給され、ハンドユニット100によって剥離紙から剥離される。剥離されたドームシート152は、プリント基板上に搬送され、プリント基板上に供給される。ドームシート152は、携帯電話器やPersonal Digital Assistants(PDA)、ゲーム機等にテンキースイッチを形成する。部品供給装置1000は、さらに、押さえ装置170を備えている。
図2は、ハンドユニット100に含まれるハンド部120の正面図である。また、図3は、図2におけるA−A線断面図であり、図4は、ハンド部120の右側面図である。さらに、図5は、図4におけるB−B線断面図である。
ハンド部120は、回転軸部材101aによってフレーム部材101に回転自在に取り付けられた回転部材121を備えている。回転部材121には、所定の方向に回転した状態でその姿勢を保持する姿勢保持ばね102が取り付けられている。
回転部材121は、その先端部に円弧状部を有しており、そして、この円弧状部の表面にエラストマーパッドの一例であるゴムパッド121aが設けられている。回転部材121は、後に詳説するように回転しつつドームシート152を121aに密着させるように吸着し、そして、プリント基板で回転しつつドームシート152をプリント基板上に供給する。回転部材121は、プリント基板上で回転する際に、プリント基板とドームシート152との間から空気を押し出すことができる。すなわち、回転部材121は、プリント基板とドームシート152との間に気泡が生じることを抑制することができる。このような回転部材121の内側には、図3や図5に示すように吸引ノズル部123が設けられている。
ハンドユニット100の下側には、剥離紙151上に配置されたドームシート152が順次送られてくる剥離紙固定台160が設けられている。ハンドユニット100は、この剥離紙固定台160上で剥離紙151からドームシート152を剥離する動作を行う。
図6は、部品供給装置1000の概略構成を示すブロック図である。部品供給装置1000は、上述のようにハンドユニット100を備えるが、ハンドユニット100には、3軸ロボット110、ハンド部120が含まれる。3軸ロボット110には、X軸ロボット111、Y軸ロボット112、上下シリンダ113が含まれる。そして、X軸ロボット111、Y軸ロボット112には、ロボットコントローラ130が接続されており、ハンド部120をX軸方向、Y軸方向に移動させる。
ハンド部120には、上述した回転部材121を備える。また、吸引ノズル部123を通じてドームシート152を吸引する真空発生装置122を備えている。真空発生装置122と吸引ノズル部123とは、図8(A)や図8(B)に示すように吸引チューブ124を介して接続されている。真空発生装置122、吸引ノズル部123、吸引チューブ124は、実施形態における吸引手段に含まれる。
部品供給装置1000は、押さえ装置170を備えている。押さえ装置170には、エアシリンダ171が含まれる。
部品供給装置1000は、装置全体の統合制御を行う制御部140を備えている。この制御部140には、ロボットコントローラ130、上下シリンダ113、真空発生装置122、エアシンリンダ171が接続されており、各部は制御部140の指令に従った動作をする。
次に、ハンドユニット100によりプリント基板上に供給されるドームシート152について説明する。図7は、ドームシート152が配置された剥離紙151の一部を上面側から見た説明図である。剥離紙151は、図1に示すようにロール状に巻き取られて筐体1001内に配置され、ハンドユニット100による剥離動作が行われる剥離紙固定台160上に順次搬送される。ドームシート152は、図12(c)に現れているように、ドーム部152aの収容部151bが設けられた剥離紙151上に接着されている。
図7中、参照番号153を付して示した方向は、剥離紙151の移動方向、すなわち、ドームシート152の供給方向である。図7中、参照番号154を付して示した方向は、回転部材121の回転方向である。
ドームシート152は、可撓性金属のよりテンキースイッチを形成する押し釦としてのドーム部152aを備えている。ドーム部152aは、9つ設けられている。9つのドーム部152aは、3行×3列に配列されされている。
ドームシート152の周縁には、複数の切欠き部152bと、切欠き残部152cとが形成されている。図7に示された切欠き部152bや、切欠き残部152cの位置、大きさは、一例であり、ドームシート152が用いられる製品によって変更され得る。また、ドーム部152a間に透孔が設けられることもある。
このように、切欠き部152bや切欠き残部152cの位置や大きさが変更させ得るのに対し、ドーム部152aの配置はほぼ一定の範囲に収まる。そこで、回転部材121は、ドーム部152aの配列に対応させて設けられた吸着孔125を備えている。
次に、このような吸着孔125について説明する。吸着孔125は、回転部材121の表面に設けられたゴムパッド121aに設けられている。吸着孔125は、図7中、参照番号152dで示した領域内に位置する3つのドーム部152aに対応させて設けられている。ここで、参照番号152aで示した側が、回転部材121の回転開始時に当接する側となる。
吸着孔125をゴムパッド121aに設けることにより、回転部材121とドームシート152との密着性を向上させることができる。回転部材121とドームシート152との密着性が向上することにより、ドームシート152を剥離紙151から剥離しやすくすることができる。本実施例では、−80kPa程度の吸着力(吸引力)を得ることができる。
また、吸着孔125は、ほぼ一定の範囲内で配列されるドーム部152aの配列に対応させて設けられているため、ドームシート152が他の形状に変わった場合であってもそのまま使用できる。しかし、仮に、ドーム部152aの配列が変わった場合であっても、ゴムパッド121aを交換することによって対応可能である。
ここで、図8を参照しつつ、吸着孔125とドーム部152aとの位置関係をさらに詳細に説明する。図8は、吸着孔125とドーム部152aとの関係を示す説明図であり、図8(A)は側面図、図8(B)は図8(A)におけるC−C線断面図である。
吸着孔125は、ドーム部152aを覆うことができるように配置されている。
ここで、吸着孔125は、強力な吸着力を得るために、できるだけ大きい方が都合がよく、少なくとも、押し釦を形成するドーム部152aを覆う大きさを有することが望ましい。また、回転部材121が回転しつつドームシート152を剥離紙151から剥離することを考慮すると、図9(A)、図9(B)に示す吸着孔125aのような形状とすることができる。すなわち、吸着孔125aの形状は、回転部材121の回転方向154と一致する方向を短尺とし、回転部材121の回転方向と直交する方向を長尺とした形状である。例えば、長方形とすることもできる。図9(A)、図9(B)に示すように、回転部材121の回転方向と一致する方向を短軸とし、回転部材121の回転方向と直交する方向を長軸とした楕円形状であれば、強力な吸引力を得ることができる。ここで、図9(A)は、図8(A)におけるD−D線で断面とした状態を示し、図9(B)は、図8(B)におけるE−E線で断面とした状態を示している。
仮に、回転部材121の回転方向154と一致する方向の寸法が大きいと、回転部材121が回転するときにドームシート152が離れやすい回転の前後方向で空気が漏れてしまい、吸着力が低下するおそれがある。回転方向と一致する方向の寸法を短尺とすることで、吸着孔から空気が漏れることを抑制し、強力な吸着力を維持することができる。
吸着孔は、図10(A)、図10(B)に示すような形状とすることもできる。すなわち、回転部材121の回転方向と直交する方向に円形を複数連ねた形状とすることができる。図示した吸着孔125bの例では、円形を3つ連ねた形状となっている。このような形状は、円形のポンチを用い、孔が重なるようにゴムパッド121aを打ち抜けば容易に実現することができる。このような形状であっても吸着力を向上させることができる。
次に、ハンドユニット100の動作につき、図11を参照しつつ説明する。ハンドユニット100が備えるY軸ロボット112は、図11(A)に示すように、Y1の位置からY2の位置の間で回転部材121を移動させることができる。また、回転部材121は、図11(B)に示すようにX軸ロボット111によってX軸方向へ移動することができる。回転部材121のドームシート152上への移動、プリント基板上への移動は、X軸ロボット111によって行われる。回転部材121は、上下シリンダ113によって昇降可能となっている。回転部材121は、姿勢保持ばね102によって、所定の傾きが与えられている。回転部材121は、その所定の傾きを持った状態で位置Y1において上下シリンダ102によって剥離紙固定板160上に降下し、ドームシート152に押し付けられる。そして、Y軸ロボット112により位置Y1から位置Y2への移動に伴って、ドームシート152に押し付けられた状態の回転部材121は、回転軸部材101aの軸を中心として回転する。位置Y2まで移動した回転部材121は、姿勢保持ばね102によりその姿勢が保持される。回転部材121のこのような回転が実現されることにより、ドームシート152の剥離紙151からの剥離、及び、プリント基板上への設置が実現される。
以上のようなハンドユニット100が備える回転部材121によるドームシート152の剥離動作を比較例と共に図面を参照しつつ説明する。図12は、実施例の回転部材121の動作を示す説明図である。図13は、比較例の回転部材221の動作を示す説明図である。
回転部材121は、まず、図12(A)に示すように、ドームシート152上に降下する。すなわち、回転部材121は、図7に示す領域152d内のドーム部152aの位置に吸着孔125が合うように移動し、降下する。そして、真空発生装置122を稼動させて、吸着孔125にドーム部152aを吸着しつつ、図12(B)に示すように回転部材121が回転する。これにより、ドームシート152は、徐々に剥離紙151から剥離し始める。回転部材121がさらに回転し、図12(C)に示すような状態まで回転すると、回転開始当初にドームシート152に当接した端部と異なる端部が図7中、参照番号152eで示した領域に到達する。この参照番号152eで示した領域では、ドームシート152を保持することができる吸着力が得られていればよい。
これに対し、比較例の回転部材221は、図13(A)に示すように、ドームシート152上に降下する。すなわち、回転部材221は、図7に示す領域152fの領域に吸着孔125が合うように移動し、降下する。そして、真空発生装置122を稼動させて、ドームシート152を吸着しつつ、図13(B)に示すように回転部材221が回転する。これにより、ドームシート152は、徐々に剥離紙151から剥離し始める。そして、最終的に、図13(C)に示すように回転部材221が回転することによりドームシート152を剥離紙151から剥離することができる。
ところが、領域152fは、切欠き部152bと切欠き残部152cとが混在する箇所である。吸着孔125がドームシート152を吸着するためには、吸着孔125は、切欠き残部152c上に位置しなければならない。ここで、切欠き残部152cの位置は、最終製品に合わせて準備されるドームシート152によって異なる。このため、吸着孔125の位置をドームシート152の形状に合わせて取り替えなければならない。また、切欠き残部152cの幅が狭いと、吸着自体が困難となることも想定される。
比較例では、このような不都合が考えられるが、本実施例の回転部材121を用いれば、ドームシート152の形状が変更された場合であっても適切な吸着力を得ることができ、ドームシート152を剥離紙151から剥離することができる。
以上説明したように本実施例の部品供給装置1000によれば、効率よくドームシート152を剥離紙151から剥離することができる。
次に、押さえ手段の一例である押さえ装置170について説明する。押さえ装置170は、回転部材121が回転する際に、剥離紙151の縁部151aを押さえる。ここで、剥離紙151の縁部151aは、図7に示す部分である。すなわち、回転部材121が回転を開始する側の縁部を指す。押さえ装置170は、図14、図15に示すように、剥離紙固定台160の下側にエアシリンダ171を備える。エアシリンダ171には、制御部140の指令によって出没するプッシュロッド172が設けられている。押さえ装置170は、さらに、プッシュロッド172の動作に伴って稼動する第1リンク173a、第2リンク173bを備えたリンク機構173を有している。このリンク機構173には押さえ部材の一例である押さえ板174が取り付けられている。
押さえ板174は、図14や、図16(A)に示すように剥離紙固定台160の斜め上方から剥離紙151の縁部151aを折り曲げつつ移動する。そして、図15や、図16(B)に示すように、剥離紙151の縁部151aを剥離紙固定台160へ押し付ける。
押さえ装置170のこのような動作により、図16(B)に示すようにドームシート152の端部が剥離紙151から剥がれた状態とすることができる。その後、前記のように回転部材121を回転させてドームシート152を剥離させる。
これにより、ドームシート152を破損を抑制しつつ、かつ、迅速に剥離紙から剥離することができる。
本実施例の部品供給装置1000を用いた部品供給方法をまとめると、以下の如くである。
剥離紙固定台160の斜め上方から押さえ板174をこの押さえ板174によって剥離紙151の縁部151aを折り曲げつつ移動させる。そして、押さえ板174によって剥離紙151の縁部151aを剥離紙固定台160へ押し付ける。さらに、回転部材121に設けられ、真空発生装置122によってドームシート152を吸着する吸着孔125をドーム部152a上に押し当てて吸着しつつ回転部材121を回転させる。これによりドームシート152を剥離紙151から剥離する。そして、回転部材121にドームシート152を吸着させて保持した状態でプリント基板上へ移動し、プリント基板上へドームシート152を供給する。
次に、実施例2につき、図17を参照しつつ説明する。図17は、実施例1における図8に対応する図面である。実施例2が実施例1と異なる点は、実施例2が、吸着孔125内に吸引されるドームシート152の変形防止手段を備えている点である。より具体的には、実施例2の部品供給装置1000は、変形防止手段として、吸着孔125内に露出したストッパ部材126を備えている。
なお、他の構成は実施例1と異なるところがないため、共通する構成要素については図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
ドームシート152を剥離紙151から効率よく剥離するためには、強力な吸着力が得られることが望ましい。強力な吸着を得るためには、吸着孔125を大きくすることが効果的である。しかしながら、吸着孔125が大きくなると、ドームシート152が吸着孔125内に引き込まれるおそれが高まる。ドームシート152が吸着孔125内に引き込まれると、ドームシート152が皺になったり、破れたりする等、ドームシート152を破損させるおそれがある。
そこで、押さえ装置170を作動させると共に、ストッパ部材126の機能により、強力な吸着力を獲得しつつ、ドームシート152の破損を抑制することができる。
次に、実施例3について、図18を参照しつつ説明する。図18は、多孔質部材を備えた吸着孔とドームシートとの関係を示す説明図であり、図18(A)は側面図、図18(B)は図18(A)におけるF−F線断面図である。また、図18(C)は図18(B)におけるG−G線断面図である。
実施例3が実施例1、実施例2と異なる点は、図7において参照番号152eを付して示した領域を吸着する吸着孔の形態である。すなわち、回転部材121は、図18(A)に示すように回転開始時にドームシート152に当接させる端部と異なる端部に多孔質部材128を備えた吸着孔を有している。より具体的には、回転部材121に真空発生装置122に接続された真空チャンバ127を設け、その真空チャンバ127を多孔質部材128で塞いでいる。
なお、他の構成は実施例1と異なるところがないため、共通する構成要素については図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
図7において参照番号152eで示した領域は、ドームシート152を保持することができる吸着を得ることができればく、さほど強力な吸着力を発揮することは求められていない。その一方で、領域152eには、切欠き部152bが存在し、その形状もドームシート152によって様々である。
そこで、多孔質部材128を設けることにより、種々の形状に対応しつつ、適切な吸着力を得ることができる。
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
1000…部品供給装置
1001…筐体
100…ハンドユニット
101…フレーム部材
101a…回転軸部材
102…姿勢保持ばね
110…3軸ロボット
111…X軸ロボット
112…Y軸ロボット
113…上下シリンダ
120…ハンド部
121…回転部材
121a…ゴムパッド
122…真空発生装置
123…吸引ノズル部
124…吸引チューブ
125…吸着孔
126…ストッパ部材
127…真空チャンバ
128…多孔質部材
150…剥離紙ロール
152…ドームシート
152a…ドーム部
152b…切欠き部
152c…切欠き残部
160…剥離紙固定台
170…押さえ装置
171…エアシンリンダ
172…プッシュロッド
173…リンク機構
174…押さえ板

Claims (4)

  1. 剥離紙上に配置されたシート状の部品を基板上へ供給する部品供給装置であって、
    前記部品を吸引する吸引手段と、
    前記吸引手段によって前記部品を吸着する吸着孔が設けられ、当該吸着孔によって前記部品を吸着しつつ回転し、前記部品を前記剥離紙から剥離する回転部材と、
    前記回転部材が回転する際に、前記剥離紙の縁部を押さえる押さえ手段と、
    を備え、
    前記吸着孔は、前記回転部材の回転方向と一致する方向を短尺とし、前記回転部材の回転方向と直交する方向を長尺とした形状を有することを特徴とする部品供給装置。
  2. 前記吸着孔は、前記シート状の部品に配列させて設けられた押し釦の前記配列に対応させて設けられたことを特徴とする請求項1に記載の部品供給装置。
  3. 前記回転部材による前記部品の剥離が行われる剥離紙固定台を備え、
    前記押さえ手段は、前記剥離紙固定台の斜め上方から前記剥離紙の縁部を折り曲げつつ移動し、前記剥離紙固定台へ前記剥離紙の前記縁部を押し付ける押さえ部材を備えたことを特徴とした請求項1又は2記載の部品供給装置。
  4. 複数の押し釦が配列されて形成され、剥離紙上に配置されたシート状の部品を基板上へ供給する部品供給方法であって、
    剥離紙固定台の斜め上方から押さえ部材を当該押さえ部材によって前記剥離紙の縁部を折り曲げつつ移動させ、前記押さえ部材によって前記剥離紙の前記縁部を前記剥離紙固定台へ押し付けるとともに、
    回転部材に設けられるとともに、当該回転部材の回転方向と一致する方向を短尺とし、当該回転部材の回転方向と直交する方向を長尺とした形状を有し、吸引手段によって前記部品を吸着する吸着孔を前記押し釦上に押し当てて吸着しつつ当該回転部材を回転させ、前記部品を前記剥離紙から剥離し、
    前記回転部材に前記部品を吸着させて保持した状態で基板上へ移動し、当該基板上へ前記部品を供給することを特徴とする部品供給方法。
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