WO2015162749A1 - 電子回路組立装置 - Google Patents

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Abstract

 パッケージトレイに予め収容されている部品の凹部内における位置を修正して、基板に対する部品の位置精度を向上させる。 パッケージトレイ18の凹部Qの各々に予め収容されている部品sの各々を個別にチャック80の爪82を利用してx方向、y方向へ移動させ、基準位置へ移動させる{(a)、(b)}。そして、その基準位置において、チャック80によりピックアップされ{(c)}、基板Pの予め定められた位置へ載置させられる。このように、複数の部品sの各々の凹部Qの各々における位置を精度よく決めることができるため、チャック80によって、部品sを正確にピックアップすることが可能となり、部品sの基板Pに対する位置精度を高めることができる。

Description

電子回路組立装置
 本発明は、電子部品を回路基板に組み付けて電子回路の組立を行う電子回路組立装置に関するものである。
 特許文献1,2には、受取位置においてテープフィーダから供給された電子部品を受け取り、装着位置において電子部品を基板上の所定の位置に装着するロータリヘッドを備えた電子回路組立装置が記載されている。この電子回路組立装置においては、ロータリヘッドの受取位置と装着位置との間に修正位置が設けられ、吸着ノズルに対する電子部品の相対位置が専用の位置修正装置によって修正される。その結果、電子部品を回路基板の予め定められた位置に正確に装着することができる。
特開2000-133998号公報 特開昭62-60299号公報
 本発明の課題は、トレイに収容された電子部品をピックアップして電子回路を組み立てる電子回路組立装置において、回路基板に対する電子部品の位置精度の向上を図ることである。
課題を解決するための手段および効果
 本発明に係る電子回路組立装置においては、トレイに収容された電子部品が、そのトレイの内部において位置決めされる。
 例えば、トレイがパッケージトレイの場合には、電子部品が予め定められた設定間隔毎に位置するとは限らない。そのため、トレイに収容された電子部品を正確な位置でピックアップできなかったり、電子部品をピックアップできなかったりする場合等がある。一方、パッケージトレイに収容された電子部品を専用トレイに移すことも可能であるが、その場合には、作業工数が増え、望ましくない。
 そこで、本発明に係る電子回路組立装置においてはパッケージトレイの内部において電子部品の位置決めが行われる。その結果、部品保持ヘッドにより電子部品が正確に、確実にピックアップされるようにすることができ、回路基板に対する電子部品の位置精度を向上させることができる。
本発明の実施例1に係る電子回路組立装置を示す斜視図である。 上記電子回路組立装置の部品供給装置を示す平面図(概略図)である。 (a)上記電子回路組立装置の部品装着装置を示す斜視図である。(b)上記部品装着装置の要部を示す正面図である。 上記部品供給装置に含まれるトレイの平面図である。(a)部品の位置修正前の状態、(b)部品の位置修正後の状態 上記電子回路組立装置の制御装置を概念的に示すブロック図である。 上記制御装置の記憶部に記憶された作業ヘッド制御プログラムの一部を示すフローチャートである。 (a)~(c)上記作業ヘッド制御プログラムの実行による作業ヘッドのチャックの作動図である。 本発明の実施例2に係る電子回路組立装置に含まれる部品装着装置の作業ヘッドの吸着ノズルを示す正面図であり、吸着ノズルの作動図である{(a)~(c)}。
本発明を実施するための形態
 以下、本発明の一実施形態としての電子回路組立装置について図面に基づいて説明する。
 図1に示すように、実施例1に係る電子回路組立装置は、(i)組立装置本体10,(ii)基板搬送保持装置12,(iii)部品供給装置14,(iv)部品装着装置16等を含む。
 基板搬送保持装置12は、回路基板P(以後、基板Pと略称する)を水平な姿勢で搬送して保持するものである。図1において、xは基板搬送保持装置12による基板Pの搬送方向であり、yは基板Pの幅方向であり、zは基板Pの厚み方向、すなわち、電子回路組立装置の上下方向である。これら、x方向、y方向、z方向は互いに直交する。
 部品供給装置14は、基板Pに装着される電子部品(以下、部品と略称する)を供給するトレイ型部品供給装置を含む。トレイ型部品供給装置は、図2に示すように、複数の部品s(図3,4等参照)が収容されたパッケージトレイ(部品が収容された状態で梱包されたトレイをいう。以下、同様とする)18を複数収容するトレイ収容装置20、トレイ移動装置22等を含み、パッケージトレイ18を用いて部品の供給が行われる。トレイ収容装置20は、パッケージトレイ18を上下方向に複数段収容可能なストッカ24、ストッカ昇降装置26等を含む。ストッカ24には、上下方向に所定の間隔を隔てて、複数のトレイ収容部28が設けられ、トレイ収容部28の各々にy方向に延びた一対の内部ベルトコンベア30a,bがそれぞれ設けられる。トレイ収容部28の各々に設けられた一対の内部ベルトコンベア30a,bには、それぞれ、パッケージトレイ18が直接、または、パレット32を介して支持される。パッケージトレイ18のサイズが規格から外れている場合にはパレット32を介して支持されるのであり、パッケージトレイ18はパレット32の予め定められた位置に図示しない固定装置によって固定される。ストッカ昇降装置26は、ストッカ24を昇降させるものであり、タイミングベルトとベルト駆動用モータとを含み、タイミングベルトにストッカ24が一体的に昇降可能に係合させられる。
 トレイ移動装置22は、パッケージトレイ18をトレイ収容装置20の外部の予め定められた部品供給位置へ移動させるものである。トレイ移動装置22は、トレイ収容装置20の外部において、y方向に延びた一対の外部ベルトコンベア34a,bを含む。一対の外部ベルトコンベア34a,bと、一対の内部ベルトコンベア30a,bとでは、x方向の間隔がほぼ同じである。トレイ移動装置22は供給位置センサ36を含み、パッケージトレイ18またはパレット32が供給位置センサ36によって検出されると外部ベルトコンベア34a,bが停止させられる。
 部品供給装置14において、生産プログラム等に基づいて決まる部品sが収容されたパッケージトレイ18が選択され、ストッカ昇降装置26の制御により、選択されたパッケージトレイ18がトレイ移動装置22と対向する高さへ昇降させられ、停止させられる。一対の内部コンベアベルト30a,bと一対の外部コンベアベルト34a,bとの駆動により、パッケージトレイ18またはパレット32がy方向へ移動させられるのであり、トレイ収容装置20から外部へ出され、予め定められた位置まで移動させられて、停止させられる。その供給位置において、パッケージトレイ18に収容された部品sは部品装着装置16によってピックアップされる。
 パッケージトレイ18は、図4(a),(b)等に示すように、規則的に連続して形成された複数の凹部Qを備え、それら凹部Qの各々に、部品sが1つずつ収容されたものである。しかし、専用トレイではないため、図4(a)に示すように、凹部Qの各々に予め収容された部品sの各々は互いに同じ相対位置にあるとは限らず、凹部Qの各々における部品sの各々の位置精度は低い。
 部品装着装置16は、部品供給装置14によって供給された部品sをピックアップして、基板搬送保持装置12に保持された基板Pの予め定められた位置に載置するものである。部品装着装置16は、図3(a)に示すように、2つの作業ヘッド41,42および作業ヘッド移動装置43を含む。作業ヘッド移動装置43は、図1,3(a)に示すように、x軸移動装置44,y軸移動装置45およびz軸移動装置46,47を含む。y軸移動装置45は、(a)駆動源としてのリニアモータ50、(b)y方向に延びた一対のy軸ガイド52a,b、(c)一対のy軸ガイド52a,bに係合させられたy軸スライダ54等を含む。x軸移動装置44は、y軸スライダ54に設けられたものであり、(a)駆動源としてのx軸モータ56、(b)x方向に延びた一対のx軸ガイド58a,b、(c)一対のx軸ガイド58a,bに係合させられたx軸スライダ60、(d)x軸モータ56の回転を直線運動に変換してx軸スライダ60に伝達する駆動力伝達部としてのボールねじ機構62等を含む。z軸移動装置46,47は、x軸スライダ60に設けられ、それぞれ、(a)駆動源としてのz軸モータ62,63(図5参照)、(b)図示を省略するz方向に延びた一対ずつのz軸ガイド、(c)一対ずつのz軸ガイドにそれぞれ係合させられたz軸スライダ64,65、(d)z軸モータ62,63の回転を直線移動に変換してz軸スライダ64,65に伝達する図示しない駆動力伝達部等を含む。
 作業ヘッド41,42は、それぞれ、z軸スライダ64,65に一体的に移動可能に保持されるのであり、x、y方向には一体的に、z方向にはそれぞれ個別に移動可能とされている。
 また、作業ヘッド41,42は、それぞれ、例えば、図3(b)に示すチャック80を備えたものとすることができる。チャック80は、部品を把持して保持する部品保持ツールであり、互いに接近・離間可能な一対の爪82a,bを含む。一対の爪82a,bは、エアシリンダ等の駆動源により開閉可能とされている。このように、チャック80を備えた作業ヘッド41,42を部品保持ヘッドと称することができる。なお、作業ヘッド41,42は、それぞれ、同じ作業を行うヘッドであっても異なる作業を行うヘッドであってもよい。例えば、作業ヘッド41,42のうちの一方を部品保持ヘッドとして、他方を接着剤を塗布するディスペンサを備えた塗布ヘッドとすることもできる。また、符号84はカメラであり、作業ヘッド41と一体的にx、y、z方向に移動可能とされる。
 図5に示すように、本電子回路組立装置はコンピュータを主体とするメイン制御装置90、基板搬送制御部92、部品供給制御部94、部品装着制御部96等を含む。メイン制御装置90には、基板搬送制御部92、部品供給制御部94、部品装着制御部96が互いに通信可能な状態で接続されるとともに入力装置98が接続される。基板搬送装置12、部品供給装置14、部品装着装置16等は、それぞれ、メイン制御装置90、基板搬送制御部92、部品供給制御部94、部品装着制御部96等の指令に基づいて制御される。
 以上のように構成された電子回路組立装置において、供給位置にあるパッケージトレイ18の複数の凹部Qの各々に収容された複数の部品sの各々が、それぞれ、作業ヘッド41,42のチャック80によりピックアップされ、基板Pの予め定められた位置まで移動させられて載置される。この場合において、パッケージトレイ18に収容された複数の部品sの各々の位置、換言すれば、チャック80による複数の部品sの各々のピックアップ位置に関する情報は、予め入力装置98を介して入力される。部品sの位置は、そのパッケージトレイ18に形成された凹部Qの位置で決まるため、凹部Qの位置に関する情報(例えば、凹部Qの大きさ等の形状、x、y方向の間隔等の凹部Qの形成規則等)に基づいて部品sの位置に関する情報を取得することができる。
 しかし、凹部Qの位置に関する情報に基づいて取得された部品sの位置に関する情報に基づいても、凹部Qの各々における部品sの各々の位置精度が低いため、チャック80により部品sの予め定められた部分を正確に把持できない場合があった。また、チャック80の一対の爪82a、bの開き幅を超えて部品sの位置がずれ、チャック80によって部品sを把持できない場合もあった。さらに、部品保持ツールが吸着ノズルである場合には開口の少なくとも一部が部品sから外れてエアが漏れ、ピックアップできない場合があった。一方、部品sについて専用のトレイを製造して、部品sをパッケージトレイ18から専用トレイに移すことができるが、専用のトレイの製造には長時間を要し、かつ、費用が掛かる。また、専用のトレイに移すために作業工数が増える。パッケージトレイ18の凹部Qの各々における部品sをカメラで撮像し、その画像データに基づいてチャック30によるピックアップ位置を補正することも可能であるが、画像データの処理等に長時間を要する。
 そこで、本実施例においては、パッケージトレイ18の複数の凹部Qの各々において、予め収容されている部品sの各々が図4(b)に示す基準位置Aへ移動させられる。複数の凹部Qの各々における部品sの各々の相対位置が互いに同じであれば、凹部Qの位置に関する情報に基づいて部品sの位置に関する情報を正確に取得することができる。
 基準位置は、凹部Qの内部であればいずれの位置であってもよいが、部品sの位置を凹部Qの構成要素(例えば、側面)等を利用して精度よく決まる位置とすることが望ましい。また、基準位置は、凹部Qの形状と部品sの形状とで決めることができる。例えば、凹部Qが、底面Bと4つの側面h1~4とから構成され、平面視における開口が概して四角形状を成すものであり、部品sが概して直方体状を成したものである場合には、部品sが凹部Qの互いに隣接する2つの側面h1,2に当接する位置を基準位置Aとすることができる。このように、凹部Qの互いに隣接する2つの側面に部品sが接する位置を基準位置とすれば、部品sがR形状を成すものであっても、円筒形状を成すものであっても、部品sの凹部Q内の位置を精度よく決めることができる。本実施例において、凹部Qの各々において部品sの位置を基準位置とすること、すなわち、部品sを基準位置に達するように移動させることを、部品sの位置を修正すると称する。
 なお、基準位置は、凹部QのコーナQcを用いて決まる位置としたり、コーナQcとそのコーナQcを構成する少なくとも1つの側面h1とに基づいて決まる位置としたりすること等ができる。
 また、本実施例においては、凹部Qの各々における部品sの位置が、個別に、部品保持ツールとしてのチャック80を用いて修正される。部品供給装置14には、パッケージトレイ18に形成された複数の凹部Qの各々において部品sの位置を修正可能な装置が設けられていないのが普通である。そのため、部品装着装置16の構成要素であるチャック80を利用することは妥当なことである。
 部品sの位置修正およびピックアップは、図6のフローチャートで表される作業ヘッド制御プログラムの実行により行われる。
 ステップ1(以下、S1と略称する。他のステップについても同様とする)において、部品sの凹部Q内における位置の修正が行われる。図4(a),(b)、図7(a),(b)に示すように、チャック80が側面h4から側面h2に向かってx方向へ移動させられた後に、側面h3から側面h1に向かってy方向へ移動させられる。それにより、チャック80の爪82aにより部品sが押され、凹部Qの内部においてx方向、y方向へ移動させられ、基準位置Aに達する。S2において、チャック80により部品sのピックアップが行われる。図7(c)に示すように、チャック80が部品sの位置に関する情報に基づいて移動させられ、部品sがピックアップされ、基板Pの予め定められた位置へ移動させられ、載置される。S3において、予め定められた設定数個の部品sの装着が終了したか否かが判定され、終了していない場合には、S1に戻され、次の凹部Qへ移動させられ、以下、S1~3が繰り返し実行される。そして、設定数個の部品sの装着が終了すると、S3の判定がYESとなり、本パッケージトレイ18に収容された部品sの装着が終了させられる。
 このように、本実施形態においては、パッケージトレイ18の凹部Qの各々において予め収容されている部品sの各々が個別に基準位置へ移動させられる。それにより、凹部Qの各々における部品sの各々の相対位置を互いに同じにすることができ、部品s各々の位置を、凹部Qの位置に関する情報で決まる位置に修正することができる。その結果、チャック80が部品sの位置に関する情報(凹部Qの位置に関する情報に基づいて取得された情報)に基づいて移動させられることにより、部品sを、確実に、かつ、正確にピックアップすることができ、基板Pの部品sの位置精度を向上させることができる。
 また、チャック80によって、部品sの装着のみならず位置の修正も行われるため、特許文献1,2に記載のように、部品sの位置修正のための専用の位置修正装置等を設ける必要がなく、その分、部品点数の増加を回避し、コストアップを回避することができる。
 さらに、チャック80によって、複数の部品sの各々について、個別に、位置修正と装着のためのピックアップとが連続して行われるため、複数の部品sについて位置修正が行われた後に、複数のすべての部品sについて順番にピックアップがされる場合に比較して、位置修正に要する時間を短くすることができ、作業時間を短くすることができる。
 また、パッケージトレイ18をそのまま用いることができるため、専用のトレイを製造して、部品sを専用トレイに移す必要がなくなる。その結果、専用トレイの製造時間が不要となり、製造コストが不要となる。また、作業工程の増加を回避し、電子回路の組立に要する時間を短くすることができる。
 本実施例においては、チャック80を備えた作業ヘッド41,42、部品装着制御部96の図6のフローチャートで表される作業ヘッド制御プログラムのS1を記憶する部分、実行する部分、作業ヘッド移動装置43としての部品保持ヘッド移動装置等により位置修正装置、位置決め装置が構成される。そのうちの、作業ヘッド移動装置43等により個別凹部内部品移動部が構成され、部品装着制御部96のS1を記憶する部分、実行する部分等によりヘッド制御部、ヘッド移動制御部が構成される。
 なお、作業ヘッド制御プログラムはメイン制御装置90に記憶され、実行されるようにすることもできる。また、図6のフローチャートのS1とS2とはそれぞれ別のプログラムにより実行されるようにすることができ、S1を含むプログラムは、部品供給制御部94において記憶され、実行されるようにすることもできる。
 本実施例においては、図8(a)に示すように、パッケージトレイ110には、複数の凹部Qaが規則的に連続して形成され、凹部Qaの各々に部品saがそれぞれ収容されている。パッケージトレイ110においては、凹部Qaが部品saに対して深い。そのため、チャックによって部品saをピックアップすることは困難である。
 それに対して、実施例2においては、作業ヘッド41,42に吸引により部品をピックアップする吸着ノズル120が取り付けられている。本実施例においては、図8(a)に示すように、吸着ノズル120によって、部品saが、位置修正のためにピックアップされ(上昇させられ)、凹部Qaの内部においてx方向、y方向へ基準位置まで移動させられ、図8(b)に示すように、凹部Qaの底面に置かれる(下降させられる)。次に、図8(c)に示すように、吸着ノズル120が部品saの位置に関する情報に基づいて移動させられ、部品saが装着のためにピックアップされる。
 このように、部品saが基準位置に移動させられた後にピックアップされるため、吸着ノズル120によって部品saの基板Pに対する位置精度を向上させることができる。なお、部品saの位置を修正する場合には、部品saを持ち上げることなく、凹部Q内をx方向、y方向へ摺動させることもできる。
 なお、実施例1においては、チャック80の爪82a、bによって部品sの位置が修正されるようにされていたが、同様に、吸着ノズル120の側部によって部品sを移動させて、位置を修正することもできる。
 また、実施例1,2においては、パッケージトレイの1つの凹部に1つの部品が収容されている場合について説明したが、1つの凹部に複数の部品が収容されている場合であっても、吸着ノズル等によって、順番に基準位置へ移動させつつ、ピックアップすることが可能である。
 さらに、上記実施例においては、部品1つずつに対して、換言すれば、凹部1つずつに対して、部品の位置修正、ピックアップが連続して行われるようにされていたが、1つのトレイに収容された部品すべてについて位置修正が行われた後に、1つずつピックアップされるようにすることもできる。この場合において、部品の位置修正は、部品供給装置14に設けられた治具を用いて行われるようにすることもできる。
 また、パッケージトレイ18において凹部Qの各々における部品sを撮像し、画像データに基づき部品sの基準位置Aからのずれを取得し、ずれが大きい場合に位置の修正を行い、ずれが小さい場合には位置の修正を行わないようにすることもできる。
 さらに、上記各実施例においては、部品sの位置がチャックや吸着ノズル等の部品保持ツールを用いて修正される場合について説明したが、それに限定されない。例えば、作業ヘッド、または、作業ヘッドと一体的に移動可能なz軸移動装置の構成要素等に、z方向に延びたロッド状部材を取り付け、そのロッド状部材を用いて部品sの位置を修正することができる。ロッド状部材が作業ヘッドに取り付けられる場合において、作業ヘッドは、部品保持ツールを備えた部品保持ヘッドであっても、部品保持ツールを備えていないもの(例えば、ディスペンサを備えた作業ヘッド)であってもよい。これらの場合には、ロッド状部材を備えた作業ヘッド、作業ヘッド移動装置等により位置修正装置が構成される。それに対して、z方向に延びたロッド状部材がz軸移動装置に取り付けられた場合には、ロッド状部材、ロッド状部材移動装置としての作業ヘッド移動装置等により位置修正装置が構成される。なお、ロッド状部材は、部品保持ツール、ディスペンサ等との干渉を避けるため、伸縮可能に設けることもできる。
 また、パッケージトレイに収容された電子部品はリード線と部品本体とから構成されるリード部品であっても、リード線を備えていない部品であっても適用することができる。
 その他、上記記載の実施形態の他、本発明は種々の態様で改良、変形を施した態様で実施することができる。
 14:部品供給装置  16:部品装着装置  18:パッケージトレイ  41,42:作業ヘッド  80:チャック  82:爪  120:吸着ノズル

Claims (6)

  1.  トレイに形成された1つ以上の凹部に収容された複数の部品をピックアップして、回路基板に装着することにより電子回路を組み立てる電子回路組立装置であって、
     前記複数の部品のうちの少なくとも1つの修正対象部品を、各々が収容された凹部内の予め定められた基準位置へ移動させることにより、前記修正対象部品の位置を修正する位置修正装置を含むことを特徴とする電子回路組立装置。
  2.  前記凹部が、前記複数の部品の各々に1対1に対応して形成され、
     前記位置修正装置が、前記修正対象部品を、各々に対応する凹部である個別凹部の内部において前記基準位置へ移動させる個別凹部内部品移動部を含む請求項1に記載の電子回路組立装置。
  3.  当該電子部品組立装置が、前記複数の部品の各々をピックアップ可能な部品保持ヘッドと、その部品保持ヘッドを移動させる保持ヘッド移動装置とを備えた部品装着装置を含み、
     前記位置修正装置が、前記部品装着装置を制御することにより、前記部品保持ヘッドに、前記修正対象部品の各々を前記基準位置へ移動させるヘッド制御部を含む請求項1または2に記載の電子回路組立装置。
  4.  前記部品保持ヘッドが、前記複数の部品の各々を把持または吸着する部品保持ツールを備え、前記ヘッド制御部が、前記保持ヘッド移動装置を制御することにより、前記部品保持ツールを、前記修正対象部品に当接した状態で少なくとも水平方向へ移動させるヘッド移動制御部を含む請求項3に記載の電子回路組立装置。
  5.  トレイに収容された複数の部品をピックアップして、回路基板に装着して電子回路を組み立てる電子回路組立装置であって、
     前記複数の部品の各々をピックアップ可能な部品保持ヘッドと、その部品保持ヘッドを移動させる保持ヘッド移動装置とを備えた部品装着装置と、
     その部品装着装置を制御することにより、前記部品保持ヘッドに、前記トレイに収容された前記複数の部品のうちの少なくとも1つである修正対象部品の前記トレイ内における位置決めを行わせる位置決め装置を含むことを特徴とする電子回路組立装置。
  6.  前記トレイが、パッケージトレイである請求項1ないし5のいずれか1つに記載の電子回路組立装置。
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