JPH057099A - チツプ部品装着装置の吸着ヘツド - Google Patents

チツプ部品装着装置の吸着ヘツド

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JPH057099A
JPH057099A JP3278937A JP27893791A JPH057099A JP H057099 A JPH057099 A JP H057099A JP 3278937 A JP3278937 A JP 3278937A JP 27893791 A JP27893791 A JP 27893791A JP H057099 A JPH057099 A JP H057099A
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shaft
inner shaft
outer shaft
suction
suction head
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JP3278937A
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Hiroshi Kato
藤 宏 加
Yoshihisa Iwatsuka
塚 佳 久 岩
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Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】チップ部品装着装置の吸着ヘッド駆動機構、修
正アーム駆動機構を単純化して軽量化すると共に、吸着
ヘッドの駆動と修正アームの駆動とを単一の駆動部によ
って駆動できるようにする。 【構成】駆動ピストン45によって外側シャフト32を
下降させて修正アーム63a、63b、64a、64b
を拡開させ、修正アームを拡開後外側シャフトによって
内側シャフト33を下降させてその先端の吸着ノズル4
1にチップ14を吸着させ、チップ吸着後上記ピストン
によって外側シャフトを内側シャフトと共に所定ストロ
ーク上昇させ、その後の外側シャフトの上昇によって修
正アームを閉じて、チップをノズル中心に対して芯合わ
せして把持させ、プリント基板上の所定位置に移動させ
る。この吸着ヘッドの先端に吸着したチップを解放する
場合は、再度上記と同様な作動を繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、部品供給部に配列され
たチップ電子部品を自動的にプリント基板に装着するチ
ップ部品装着装置の吸着ヘッドに関するもので、チップ
部品の外、これと同様に小さな部品を供給部から所定の
他の位置に移動させる搬送装置の吸着ヘッドに適用して
有効なものである。
【0002】
【従来の技術】プリント基板を間欠的に搬送するコンベ
ア上に、このコンベアと平行な水平面内をX軸、Y軸方
向に高速で移動するヘッド支持部を設け、部品供給部に
配列されたチップ部品を吸着してプリント基板上の所定
位置に、所定の方向に向けて移し換える吸着ヘッドを上
記ヘッド支持部に設けたチップ部品装着装置が知られて
いる。この吸着ヘッドは、チップ部品を吸着する吸着ノ
ズルと、この吸着ノズルに吸着されたチップ部品を挾み
込んで吸着ノズルに対するチップ部品の位置決めを行う
複数本の修正アームとを備え、さらに、修正アームを互
いに連動して開閉させるためのリンク式の開閉機構が付
加されている。また、吸着ノズルの昇降動作と修正アー
ムの開閉動作とは所定の手順に従ったシーケンス動作で
あるが、この従来技術においては吸着ノズルを昇降させ
る駆動部と修正アームを開閉させる駆動部とをそれぞれ
設け、これらをマイコンのプログラム制御によって制御
して、上記のシーケンス動作を行わせている。以上の従
来技術においては、上記開閉機構がリンク式であるた
め、リンク機構が吸着ヘッドの半径方向外方に張り出す
ので、吸着ヘッドを複数個並べるについては吸着ヘッド
相互の干渉を避けるために吸着ヘッドの間隔を大きくせ
ざるを得ず、その分ヘッド支持部が大型化し、軽量化が
困難である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ヘッド支持
部はガイドレールに沿って、X軸、Y軸方向に高速で移
動して吸着ヘッドをプリント基板上の所定の位置に移動
させるものであるが、その作動速度を速め、停止位置の
精度を向上させるためには、ヘッド支持部の慣性を小さ
くすること、即ち、ヘッド支持部の軽量化が必要であ
る。吸着ヘッドの軽量化を図ることによってヘッド支持
部が著しく軽量化されるので、上記の要請に応えるため
には、吸着ヘッド駆動機構、修正アーム駆動機構を単純
化して軽量化することが効果的である。さらに、吸着ヘ
ッド駆動部と修正アーム駆動部とのシーケンス制御をよ
り単純にすることが吸着ノズルの昇降動作と修正アーム
の開閉動作とのシーケンス動作の高速化、円滑化のた
め、および両駆動部制御装置のコスト低減のために必要
である。この要請に応えるためには、吸着ヘッドの駆動
と修正アームの駆動とを単一の駆動部によって駆動でき
るようにすることが効果的である。本発明は、上記の両
要請に応えるために、吸着ヘッド駆動機構、修正アーム
駆動機構を単純化して軽量化すると共に、吸着ヘッドの
駆動と修正アームの駆動とを単一の駆動部によって駆動
できるようにすることをその課題とするものである。
【0004】
【課題を解決するために講じた手段】上記課題を解決す
るために講じた手段は次の要素(イ)〜(ニ)によって
構成されるものである。(イ)下端に吸着ノズルを有す
る内側シャフトと修正アームを開閉操作するカム面を下
端に有する外側シャフトとを同心状にし、両シャフトを
互いに上下動自在かつ吸着ヘッド本体に対して上下動自
在に吸着ヘッド本体の支持孔に嵌合保持させたこと、
(ロ)外側シャフトに固定された駆動ピストンを吸着ヘ
ッド本体のシリンダに上下動自在に嵌合させたこと、
(ハ)外側シャフトの内側シャフトに対する下降動を規
制するストッパを内側シャフト下端に設け、内側シャフ
トの上下ストロークを規制するストッパを吸着ヘッド本
体と内側シャフト上端間に設けたこと、(ニ)内側シャ
フトを上方に付勢するリターンばねを外側シャフト上端
と内側シャフト上端間に設けたこと。
【0005】
【作 用】駆動ピストンによって外側シャフトが下降す
るとき、その初期動作によってその下端のカム面で修正
アームが拡開され、その後外側シャフトの下端面が内側
シャフト下端のストッパに当接して内側シャフトを降下
させる。この内側シャフトは、吸着ヘッド本体と内側シ
ャフト上端間に設けたストッパによる規制位置まで下降
するが、この降下によってその先端の吸着ノズルがチッ
プ部品に当接し、チップ部品が吸着ノズルに吸着され
る。チップ部品を吸着ノズルに吸着させて後、駆動ピス
トンが上昇され、外側シャフトが上昇を開始する。この
上昇動作の前半において、内側シャフトは上記リターン
ばねによって上方に付勢されているので、吸着ヘッド本
体と内側シャフト上端間に設けたストッパによる規制位
置まで外側シャフトと共に上昇する。その後は、外側シ
ャフトのみが上記リターンばねを圧縮しながら上昇し続
け、その下端のカム面が修正アームから外れる。これに
よって、修正アームが閉じて吸着ノズルに吸着されたチ
ップ部品をノズル中心に移動させ、その位置においてし
っかりと把持する。ヘッド支持部を所定の位置に移動さ
せてから、再び上記駆動ピストンを下降させる。この場
合に動作は前記の場合と同様である。即ち、外側シャフ
トの下降動作の初期において、外側シャフトのみが下降
して修正アームによるチップ部品に対する把持を解放
し、外側シャフトの先端によって内側シャフト下端のス
トッパを介して内側シャフトを下降させてその先端の吸
着ノズルに吸着されたチップ部品をプリント基板上に載
せ、その後ノズルからチップ部品を解放する。以上のと
おり、吸着ヘッド本体内に組み込まれた単一のピストン
によって、外側シャフトと内側シャフトとを機械的に連
動させて順次作動させることができるので、駆動ピスト
ンの運動を外側シャフト、内側シャフトに伝達するため
の伝達機構が一切不要であり、駆動ピストンも一つです
む。したがって、吸着ノズルを昇降させるための駆動機
構、修正アームを開閉させるための駆動機構が極めて単
純化、コンパクト化、軽量化され、上記の一連の動作を
制御する制御が一つのピストンの上下動を制御するだけ
の極めて単純なものであるので、その制御装置の製作コ
ストは著しく低減される。
【0006】
【実 施 例】以下本発明を、図面に示す一実施例にも
とづいて説明する。図11は装置の側面を示し、そのキ
ャビネット1の上面には、搬送路としてのコンベア2が
水平に設置されている。コンベア2上にはその一方側か
らプリント基板3が搬送され、このコンベア2の送りは
プリント基板3がチップ部品装着ポジションP1に至っ
た時点で一時的に停止される。コンベア2の上方にはフ
レーム4が配置されており、このフレーム4はコンベア
2と直交するガイドレール5、5に案内されて、コンベ
ア2と平行な水平面内をコンベア2と直交する方向、つ
まりY方向に往復動される。そして、このフレーム4の
一端部には、ガイドレール5、5と平行な親ねじ6が噛
み合っており、この親ねじ6をモータ7で回転させるこ
とにより、フレーム4にY方向への送りが与えられる。
また、フレーム4にはヘッド支持部8が支持されてお
り、このヘッド支持部8はコンベア2に沿うガイドレー
ル9に案内されて、コンベア2の送り方向に沿うX方向
に往復動される。このヘッド支持部8にはガイドレール
9と平行な親ねじ10が噛み合っており、この親ねじ1
0をモータ11で回転させることにより、ヘッド支持部
8にX方向への送りが与えられる。従って、ヘッド支持
部8は上記フレーム4のY方向への送りと相まって、コ
ンベア2と平行な水平面内を任意な位置に移動される。
一方、上記キャビネット1上には、コンベア2を挾んだ
両側に位置して、部品供給部12が設けられている。本
実施例の部品供給部12は、リールに巻回された粘着テ
ープ13に例えば直方体形状をなすチップ部品14・・
・を等間隔に配置したもので、この粘着テープ13の繰
り出し端には、図2に示すように粘着テープ13を間欠
的に送り出すラチェット式の送り機構16が組み込まれ
ている。送り機構16はつめ車17及びこのつめ車17
に引掛かるつめ18を有した入力車19を備え、上記つ
め車17は粘着テープ13の送り孔に噛み合う送り車
(図示せず)と一体に回転される。そして、入力車19
は押圧ロッド20が下方に押し込まれることによって矢
印A方向に一定角度回転されると共に、その後、ばね2
1によって引き戻され、この際、つめ18がつめ車17
を矢印B方向に一定角度回転させる。このつめ車17の
回転により、粘着テープ13が一定のピッチで繰り出さ
れ、その先端部のチップ部品14が吸着ポジションP2
に位置されるようになっている。ところで、上記ヘッド
支持部8には、3個の吸着ヘッド22・・が並設されて
いる。この吸着ヘッド22は上記吸着ポジションP2
位置されたチップ部品14を、チップ部品装着ポジショ
ンP1にあるプリント基板3の所定位置に移し換えるも
のであり、以下この吸着ヘッド22の詳細について、図
1ないし図6を参照しつつ説明する。即ち、図中符号2
3はヘッド本体であり、上記ヘッド支持部8に支持され
ている。ヘッド本体23内にはシリンダ24及びこのシ
リンダ24よりも大径な装着孔25が上下方向に沿って
同軸的に形成されており、ヘッド本体23の上面にはシ
リンダ24の上端開口部を閉塞する蓋部材26が被着さ
れていると共に、装着孔25内にはシリンダ24の下端
開口部を塞ぐ中間部材27が嵌合されている。装着孔2
5の内側にはスリーブ28及び軸受29を介して円筒状
のガイド30が同軸状に軸支されており、このガイド3
0の下端部は装着孔25の下方に導出されている。そし
て、シリンダ24及びガイド30内には中空のシャフト
部品31が同軸状に挿通されている。このシャフト部品
31は、外側シャフト32と内側シャフト33とを軸方
向に摺動可能に嵌合した二重構造をなし、内側シャフト
33の内部には軸方向に沿って真空通路34が形成され
ている。このシャフト部品31の上端部は端部材26を
貫通して上方に導出されていると共に、内側シャフト3
3の上端部は外側シャフト32よりも上方に突出されて
おり、この内側シャフト33の上端部には軸受35を介
して端部キャップ36が嵌合されている。そして、内側
シャフト33内の真空通路34は、端部キャップ36に
連なるホース37及びヘッド本体23内の連通路38を
介して真空ポンプ39に連なっている。また、内側シャ
フト33の下端部は、外側シャフト32よりも下方に導
出されており、この導出部分の外周には、外側シャフト
32の下端面から軸方向に距離L1隔てた位置に、外側
シャフト32の下端が当接するゴム製のダンパ(ストッ
パ)40が固定されている。内側シャフト33の下端面
に開口する真空通路34の下端開口部内には、チップ部
品14を吸着する吸着ノズル41が装着されており、こ
の吸着ノズル41はコイルばね42を介して軸方向に上
下動可能に嵌合されて、チップ部品14の大きさや形状
が変わった場合に、その高さ変化分を吸収し得るように
なっている。上記外側シャフト32の外周には、シリン
ダ24内を上部室43と下部室44とに区画するピスト
ン45が取付けられている。これら上部室43及び下部
室44は夫々エアー供給路47、47を介してエアーポ
ンプ46、46に連なっており、この上部室43又は下
部室44への空気の供給を切換えることにより、ピスト
ン45と共に外側シャフト32が昇降動される。また、
端部キャップ36に設けたブラケット50には、内側シ
ャフト33の昇降動をガイドする二本のガイドシャフト
51、51が連結されている。ガイドシャフト51、5
1はヘッド本体23を摺動自在に貫通してシャフト部品
31よりも下方に延びており、その一方の下端部は、吸
着ヘッド22が吸着ポジションP2に位置された際に、
送り機構16の押圧ロッド20と対抗される。なお、内
側シャフト33及びガイドシャフト51、51は、リタ
ーンばね52を介して上方に付勢されている。シャフト
部品31が貫通する端部材26には、ストローク調整用
の調整ねじ53がねじ込まれている。この調整ねじ53
の上部はブラケット50を上下方向に貫通しており、こ
の調整ねじ53にはブラケット50の上面及び下面に当
接して内側シャフト33とガイドシャフト51、51の
ストローク量を規制するストッパ54、55が取付けら
れている。ブラケット50の下面に当接するストッパ5
5は、この下面から距離L2隔てた位置に設けられてい
る。従って、内側シャフト33は、そのダンパ(ストッ
パ)40に外側シャフト32の下端部が当接すること
で、外側シャフト32と一体的に降下を開始し、この外
側シャフト32及びピストン45のストローク量Lは、
1+L2となる。また、外側シャフト32及び内側シャ
フト33の外周面は、ガイド30を貫通する部分におい
て、平坦に切欠かれており、これら両シャフト32、3
3の平坦面32a、33aは図6に示すように同一平坦
面となっている。そして、ガイド30には上記平坦面3
2a、33aに転接する回り止めピン57が軸支されて
おり、この回り止めピン57によって、ガイド30、外
側シャフト32及び内側シャフト33の三者が軸方向に
相対的に摺動自在でありながら、軸回り方向には一体的
に回動可能に連結されている。このガイド30の外周部
にはジョイント60を介してエアーシリンダ62のピス
トンロッド63が連結されており、このピストンロッド
63の突没より、ガイド30、外側シャフト32及び内
側シャフト33が軸回り方向に例えば90°の範囲内で
一体に回動される。ところで、上記ガイド30の下端部
には、吸着ノズル41に吸着されたチップ部品14の位
置決めを行う四本の修正アーム63a、63b及び64
a、64bが周方向に等間隔を存して配置されている。
これら修正アーム63a、63b及び64a、64bは
径方向に対向する二本を一組としたもので、その上端部
はガイド30の下端部に形成したスリット65・・・内
に入り込むと共に、枢軸66を介してガイド30の径方
向に回動可能に支持されている。そして、修正アーム6
3a、63b、64a、64bの下端部には、チップ部
品14の相対向する二面を挾み込む挟持片67が固定さ
れていると共に、上端部には上記ガイド30よりも径方
向外側に突出するレバー部68が一体に形成されてい
る。このような修正アーム63a、63b、64a、6
4bは、シャフト部品31の外側を囲んで位置されてお
り、そのシャフト部品31を挾んで対向し合う面には、
外側シャフト32が降下した際に、この外側シャフト3
2の下端部外周面に接するカム69が突設されている。
カム69は下方に進むにしたがって内側に張出してお
り、このカム69の形状に応じて修正アーム63a、6
3b、64a、64bの下端部が径方向外側に向かって
拡開される。また、上記ガイド30の下端部外周面に
は、修正アーム63a、63b、64a、64bを閉じ
方向に付勢するスリーブ70が軸方向に摺動可能に嵌合
されている。本実施例のスリーブ70は、一方の組の修
正アーム63a、63bを連動させる内側スリーブ71
と、他方の組の修正アーム64a、64bを連動させる
外側スリーブ72との二重構造をなし、各スリーブ7
1、72はリターンばね73によって下向きに付勢され
て、その下端部が上記レバー部68に当接されている。
この場合、内側スリーブ71の下端部には、他方の組の
修正アーム64a、64bのレバー部68との干渉を避
けるための凹部74が形成されていると共に、外側スリ
ーブ72の下端部には、一方の組の修正アーム63a、
63bのレバー部68との干渉を避けるための凹部75
が形成されており、このため、修正アーム63a、63
b及び64a、64bは、組毎に独立して閉じ方向に付
勢されている。なお、各修正アーム63a、63b、6
4a、64bには、これらが閉じる際に内側シャフト3
3の下端部外周に当接するダンパ80が付設されてい
る。このダンパ80はコイルばね81を介して修正アー
ム63a、63b、64a、64bの開閉方向にスライ
ド可能に装着されており、このダンパ80によって挟持
片67がチップ部品14を挾み込む際の衝撃が吸収緩和
される。このような構成において、ヘッド支持部8のX
Y方向への移動により、吸着ヘッド22が吸着ポジショ
ンP2で停止すると、エアーポンプ46を通じて上部室
43に空気が供給され、外側シャフト32及びガイドシ
ャフト51、51が降下を開始する。この降下により外
側シャフト32の外周面がカム69に接触し、図8に示
すように修正アーム63a、63b、64a、64bが
スリーブ71、72の付勢力に抗して開き始める。そし
て、外側シャフト32がダンパ(ストッパ)40に当接
すると、内側シャフト33も一体に降下を開始し、吸着
ノズル41が挟持片67間から下方に突出すると共に、
一方のガイドシャフト51が押圧ロッド20を押し込
み、ガイドシャフト51の上昇に伴ってチップ14を吸
着ポジションP2に送り出すように送り機構16を作動
する。内側シャフト33が最下位にまでストロークされ
て、吸着ノズル41がチップ部品14の上面を吸着する
と、上部室43内の排気が行われると同時に、下部室4
4内にエアーポンプ46から空気が供給される。このこ
とにより、外側シャフト32が上昇を開始すると共に、
内側シャフト33もリターンばね52により上昇し、粘
着テープ13からチップ部品14がピックアップされ
る。そして、この場合、修正アーム63a、63b、6
4a、64bはスリーブ71、72によって常時閉じ方
向の付勢力を受けて、そのカム69が外側シャフト32
に接しているから、外側シャフト32が上昇すると、修
正アーム63a、63b、64a、64bはカム69の
形状に応じて徐々に閉じ始める。挟持片67がチップ部
品14の側面を互いに直交する方向から挾み込んだ時点
で吸着ノズル41に対するチップ部品14の幅及び長手
方向の位置合わせ、つまり心出しがなされる。次に、上
記ヘッド支持部8が再びXY方向に移動し、チップ部品
14を吸着した吸着ヘッド22がチップ部品装着ポジシ
ョンP1にあるプリント基板3上の所定位置で停止され
ると、エアーシリンダ62によって吸着ノズル41と修
正アーム63a、63b、64a、64bが90°の範
囲内で一体に回動され、チップ部品14の装着方向の選
択がなされる。引き続いて下部室44内の排気と同時
に、上部室43に空気が供給され、シャフト部品31が
降下を開始すると、修正アーム63a、63b、64
a、64bが再び開き始め、図7に示すように吸着ノズ
ル41に吸着されたチップ部品14がプリント基板3の
所定位置に載置される。そして、この後、チップ部品1
4の吸着が解除され、プリント基板3上への装着が完了
する。なお、図7中符号Bはチップ部品14を固着する
接着剤を示す。
【0007】
【効 果】本発明の前記課題は新規である。したがっ
て、この課題を解決して、吸着ヘッド駆動機構、修正ア
ーム駆動機構を単純化して軽量化すると共に、吸着ヘッ
ドの駆動と修正アームの駆動とを単一の駆動部によって
駆動でき、これによって、ヘッド支持部の起動、停止動
作を迅速、円滑にすることができること、および停止位
置の精度を向上させることができ、さらに吸着ヘッド駆
動部と修正アーム駆動部とのシーケンス制御を、1つの
駆動ピストンの上昇下降制御というプログラム制御を要
しない簡単な制御によって行うことができるので、ヘッ
ド支持部の移動速度を速くしてその稼働能率を著しく向
上できることが、本発明の最大の特有の効果である。ま
た、ヘッド支持部が軽量化されることに伴って、ヘッド
支持部をX軸、Y軸方向に駆動する駆動機構、制動機構
を小形化することができ、さらに、吸着ヘッド駆動機
構、修正アーム駆動機構の駆動部を単一の駆動ピストン
とし、これを吸着ヘッド本体に組み込んだことによっ
て、これらの駆動機構が簡略化され、その製作コストが
著しく低減されるという、利点を有する。さらに、吸着
ヘッド駆動機構、修正アーム駆動機構がリンク等の機構
を介することなく、駆動ピストンによって直接駆動され
るものであるので、使用期間中に摩耗してガタを生じる
ことがない。したがって、これらの駆動機構の耐久性が
向上し、作動の正確性、信頼性が長期間保証される。
【図面の簡単な説明】
【図1】吸着ヘッドの断面図である。
【図2】吸着ヘッドの側面図である。
【図3】吸着ノズル及び修正アーム回りを拡大して示す
断面図である。
【図4】図3中U線方向から見た矢視図である。
【図5】修正アーム回りの斜視図である。
【図6】図2中V−V線に沿う断面図である。
【図7】吸着ノズルが最も降下した状態の断面図であ
る。
【図8】チップ部品の位置決め状態を示す断面図であ
る。
【図9】図8中W線方向から見た矢視図である
【図10】装置全体の平面図である。
【図11】装置全体の側面図である。
【符号の説明】
2・・・搬送路(コンベア) 3・・・基板(プリント基板) 8・・・ヘッド支持部 12・・・部品供給部 14・・・チップ部品 22・・・吸着ヘッド 30・・・ガイド 31・・・シャフト部品 41・・・吸着ノズル 63a、63b、64a、64b・・・修正アーム 68・・・レバー部 69・・・カム 70・・・スリーブ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】下端に吸着ノズルを有する内側シャフトと
    修正アームを開閉操作するカム面を下端に有する外側シ
    ャフトとを同心状にし、両シャフトを互いに上下動自在
    かつ吸着ヘッド本体に対して上下動自在に吸着ヘッド本
    体の支持孔に嵌合保持させ、外側シャフトに固定された
    駆動ピストンを吸着ヘッド本体のシリンダに上下動自在
    に嵌合させ、外側シャフトの内側シャフトに対する下降
    動を規制するストッパを内側シャフト下端に設け、内側
    シャフトの上下ストロークを規制するストッパを吸着ヘ
    ッド本体と内側シャフト上端間に設け、内側シャフトを
    上方に付勢するリターンばねを外側シャフト上端と内側
    シャフト上端間に設けて、上記ピストンによって外側シ
    ャフトを下降させて修正アームを拡開させ、修正アーム
    を拡開後外側シャフトによって内側シャフトを下降させ
    てその先端の吸着ノズルにチップを吸着させ、チップ吸
    着後上記ピストンによって外側シャフトを内側シャフト
    と共に所定ストローク上昇させ、その後の外側シャフト
    の上昇によって修正アームを閉じて、チップをノズル中
    心に対して芯合わせして把持させ、プリント基板上の所
    定位置に移動後、再度上記ピストンによって外側シャフ
    トを下降させて修正アームを拡開させ、修正アーム拡開
    後外側シャフトによって内側シャフトを下降させ、その
    先端の吸着ノズルに吸着させたチップを解放し、チップ
    解放後上記ピストンによって外側シャフトを内側シャフ
    トと共に所定ストローク上昇させ、その後の外側シャフ
    トの上昇によって修正アームを閉じさせる、チップ部品
    装着装置の吸着ヘッド。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60194399U (ja) * 1984-06-01 1985-12-24 富士機械製造株式会社 チツプ吸着・位置決め装置
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