WO2017026006A1 - 部品実装装置 - Google Patents

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slider
axis slider
component
robot
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Inventor
伊藤 秀俊
瑞穂 山本
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富士機械製造株式会社
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Priority to EP15900961.2A priority patent/EP3334266B1/en
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    • HELECTRICITY
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    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04Mounting of components, e.g. of leadless components
    • H05K13/0404Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws
    • H05K13/0406Drive mechanisms for pick-and-place heads, e.g. details relating to power transmission, motors or vibration damping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0096Programme-controlled manipulators co-operating with a working support, e.g. work-table
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02GINSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K13/04Mounting of components, e.g. of leadless components
    • H05K13/0404Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02Sensing devices

Definitions

  • the present invention relates to a component mounting apparatus.
  • Patent Document 1 discloses, as this type of component mounting apparatus, a Y-axis slider, an X-axis slider attached to the front surface of the Y-axis slider, a rotary head mounted on the X-axis slider, and a rotary An apparatus including a plurality of nozzles attached to a head so as to be movable in the Z-axis direction is disclosed.
  • a component mounting apparatus if the stroke of the nozzle in the Z-axis direction is long, it becomes a factor that the throughput deteriorates.
  • a Z-axis slider is attached to the X-axis slider, a rotary head is mounted on the Z-axis slider, and the nozzle is moved in the Z-axis direction with the rotary head positioned below the normal position. It is conceivable to make the stroke in the direction shorter than usual.
  • the present invention has been made in view of such problems, and in a component mounting apparatus in which a head is mounted on a Z-axis slider that is attached to one slider of an XY robot so as to be movable in the Z-axis direction.
  • the main purpose is to improve the system and save wiring piping.
  • the component mounting apparatus of the present invention is An XY robot, a Z-axis slider attached to one slider of the XY robot so as to be movable in the Z-axis direction, a head mounted on the Z-axis slider, and a Z-axis slider mounted on the head
  • a component mounting device comprising a nozzle attached so as to be movable, and sucking the component supplied from the component supply device to the nozzle and carrying it to a predetermined position on the substrate,
  • a second wiring pipe connected to the device mounted on the Z-axis slider and following the operation of the Z-axis slider; At least a part of the first wiring pipe and at least a part of the second wiring pipe are grouped together and can be expanded and contracted in the moving direction of one slider of the XY robot and the moving direction of the Z-axis slider.
  • a flexure It is equipped with.
  • a Z-axis slider is attached to one slider of an XY robot, and a head is mounted on the Z-axis slider. Therefore, the head can be positioned below the normal.
  • the stroke of the nozzle in the Z-axis direction is shortened by the amount the head is lowered.
  • the throughput is improved.
  • at least a part of the first wiring pipe (wiring pipe of one slider of the XY robot) and at least a part of the second wiring (wiring pipe of the Z-axis slider) are collectively made into a flexible part. . Therefore, it is possible to save the space for the wiring piping as compared with the case where the first and second wiring piping are routed completely separately.
  • the flexible portion has a U-shaped (C-shaped if viewed from the other side) or S-shape in a state where the other end is located directly below one end of the flexible portion. It may be in the shape. Since such a flexible part can be expanded and contracted by deforming the U-shaped or S-shaped intermediate part, it can follow the movement of one slider or Z-axis slider of the XY robot while having a relatively simple structure. be able to.
  • the Z-axis slider passes through a space below the other slider of the XY robot from a lower portion of the Z-axis slider and is a space opposite to the side on which the Z-axis slider is attached.
  • the flexible part may be provided in a section from the case to the upper part of the other slider in the space on the opposite side. In this way, the flexible part is arranged in the space on the opposite side of the other slider of the XY robot from the side on which the Z-axis slider or head is attached. For example, the head attached to the Z-axis slider is replaced. The flexible part does not get in the way.
  • the flexible portion may be configured to bend without protruding from a predetermined region of the space on the opposite side. In this way, the space required for the component mounting apparatus to operate can be made compact. At least a part of the predetermined area may overlap with a space surrounded by the other slider of the XY robot.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an outline of a component mounting apparatus 10.
  • FIG. 3 is a side view of a main part of the component mounting apparatus 10.
  • FIG. 3 is a side view of a main part of the component mounting apparatus 10. The perspective view which looked at the principal part of the component mounting apparatus 10 from back.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an outline of the component mounting apparatus 10
  • FIG. 2 is a perspective view of a head 30, and
  • FIG. 3 is a side view of a main part of the component mounting apparatus 10.
  • 1 is the X-axis direction
  • the front-rear direction is the Y-axis direction
  • the vertical direction is the Z-axis direction.
  • the component mounting apparatus 10 includes a board transfer unit 12, an XY robot 20, a head 30, a parts camera 66, a component supply unit 70, and a controller 76.
  • the substrate transport unit 12 transports the substrate S from the left to the right by the conveyor units 14 provided on the front and rear sides. Further, the substrate transport unit 12 lifts and supports the substrate S from the conveyor unit 14 by pushing up the support pins 16 from below the transported substrate S, and lowers the support pins 16 supporting the substrate S. To return the substrate S to the conveyor unit 14.
  • the XY robot 20 includes a Y-axis slider 22 and an X-axis slider 26.
  • the Y-axis slider 22 extends along the Y-axis guide rail 24 in a state of being laid over a pair of left and right Y-axis guide rails 24 provided along the front-rear direction (Y-axis direction) on the upper portion of the main body frame 11. It is movable.
  • the X-axis slider 26 is attached to an X-axis guide rail 28 provided along the left-right direction (X-axis direction) on the front surface of the Y-axis slider 22, and is movable along the X-axis guide rail 28.
  • the X-axis guide rail 28 has substantially the same length as the left-right width of the Y-axis slider 22.
  • the XY robot 20 is controlled by the controller 76 and can move the head 30 to an arbitrary position on the XY plane.
  • the head 30 is detachably mounted on a Z-axis slider 29 attached to the front surface of the X-axis slider 26 so as to be movable in the Z-axis direction.
  • the head 30 includes a frame 38.
  • the frame 38 includes an auto tool 33, an R-axis motor 34, a ⁇ -axis motor 35, a Z-axis motor 36, and the like.
  • the auto tool 33 has a cylindrical shape and includes a plurality of nozzle holders 32 to which the nozzles 31 can be attached and detached along the circumferential direction.
  • the R-axis motor 34 rotates the auto tool 33 around its axis (R axis) to turn the nozzles 31 attached to the nozzle holders 32 in the circumferential direction of the auto tool 33.
  • the ⁇ -axis motor 35 rotates (spins) each nozzle holder 32 mounted on the auto tool 33 around its axis ( ⁇ -axis).
  • the Z-axis motor 36 is a member constituting the nozzle lifting mechanism 37 and lowers the nozzle holder 32 together with the nozzle 31 at a predetermined position on the turning trajectory of the nozzle 31.
  • the nozzle 31 attached to the nozzle holder 32 sucks (holds) the component by applying a negative pressure to the suction port through the air pipe, or releases the suction of the component by applying a positive pressure to the suction port (holding the component). Can be canceled).
  • the auto tool 33 is detachably attached to the head 30 and can be replaced with an auto tool having a different number of nozzles 31.
  • the Y-axis slider 22 attached to the Y-axis guide rail 24 via the guide 23 so as to be slidable in the Y-axis direction includes a Y-axis frame 22a in which a side surface made of an inverted right triangle is provided on a frame body extending in the left-right direction; Reinforcing ribs 22b made of inverted right-angled triangles are formed at several locations behind the Y-axis frame 22a.
  • the X-axis slider 26 is attached to a pair of upper and lower X-axis guide rails 28 extending in the left-right direction on the front surface of the Y-axis frame 22a via a guide 25 so as to be slidable in the X-axis direction.
  • the X-axis slider 26 includes an X-direction drive source (X-axis drive source) on the front surface of the Y-axis frame 22a.
  • the X-axis drive source may be a combination of a motor and a ball screw, or may be a linear motor.
  • the Z-axis slider 29 is attached to a pair of left and right Z-axis guide rails 50 extending in the vertical direction on the front surface of the X-axis slider 26 via a guide 52 so as to be slidable in the Z-axis direction.
  • the Z-axis slider 29 can be moved in the Z-axis direction by a Z-axis ball screw mechanism (not shown).
  • the Z-axis slider 29 passes from the lower part of the Z-axis slider 29 through the space below the Y-axis slider 22 to the rear space of the Y-axis slider 22 (the side opposite to the side on which the Z-axis slider 29 holding the head 30 is provided).
  • the case 54 is provided to reach the space.
  • a part or all of the wiring piping (X-axis wiring piping) connected to the equipment mounted on the X-axis slider 26 and the wiring piping connected to the equipment mounted on the Z-axis slider 29 (Z A part or all of the (axis wiring piping) is brought together and led to the space behind the Y-axis slider 22.
  • Examples of devices mounted on the X-axis slider 26 include a backup pin cylinder (not shown), a Z-axis ball screw mechanism, and an X-axis drive source.
  • Examples of the device mounted on the Z-axis slider 29 include air pipes that supply negative pressure and positive pressure to the motors 34, 35, 36 and the nozzle 31.
  • the wiring pipe led to the rear space of the Y-axis slider 22 reaches the upper rear portion of the Y-axis slider 22 through the flexible portion 56 formed from the lower side to the upper side, and extends in the Y-axis direction of the main body frame 11.
  • the Y-axis frame 11a passes through the Y-axis direction in a state that can be expanded and contracted, and is finally connected to a controller 76, a vacuum pump (not shown), a power source, and the like.
  • the flexible portion 56 is formed by arranging at least a part of the flexible X-axis wiring pipe and at least a part of the flexible Z-axis slider wiring pipe in a flat shape (one step) and solidifying with resin. It is designed to have flexibility.
  • the holding portion 29a of the Z-axis slider 29 has an engaging portion 29b that detachably fixes the engaged portion 30a provided on the rear surface of the head 30 from above and below.
  • the parts camera 66 is installed between the component supply unit 70 and the substrate transport unit 12 so that the imaging direction is upward at the approximate center of the length in the left-right direction.
  • the parts camera 66 images the part adsorbed by the nozzle 31 passing above, and outputs an image obtained by the imaging to the controller 76.
  • the component supply unit 70 includes a reel 72 and a feeder 74.
  • the reel 72 is wound with a tape formed so that the concave portions containing the components are arranged along the longitudinal direction.
  • the feeder 74 sends out the tape component wound around the reel 72 to a predetermined component supply position.
  • the tape wound around the reel 72 has a film covering the component, but the film is peeled off when reaching the component supply position. For this reason, the component arranged at the component supply position can be sucked by the nozzle 31 of the auto tool 33 mounted on the head 30.
  • the controller 76 is configured as a well-known microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM, an HDD, a RAM, and the like in addition to the CPU.
  • the controller 76 detects the position signal from the X-axis position sensor that detects the position of the X-axis slider 26, the position signal from the Y-axis position sensor that detects the position of the Y-axis slider 22, and the position of the Z-axis slider 29.
  • the position signal from the Z-axis position sensor, the position signal from the nozzle sensor for detecting the height of the nozzle 31, the image signal from the parts camera 66 capable of imaging the component adsorbed on the nozzle 31, and the like are input.
  • a drive signal to the motor, a drive signal to the Z-axis motor 36, a drive signal to the motor of the Z-axis ball screw mechanism, a drive signal to the head 30, and the like are output.
  • the operation of the component mounting apparatus 10 particularly the operation of adsorbing the component supplied by the component supply unit 70 to the nozzle and mounting it at a predetermined position on the substrate S will be described.
  • the controller 76 moves the first nozzle 31 to a position where the nozzle lifting mechanism 37 is provided by controlling the R-axis motor 34 to rotate the auto tool 33.
  • the controller 76 controls the XY robot 20 to move the head 30 so that the first nozzle 31 is located above the component supply position.
  • the controller 76 controls a Z-axis ball screw mechanism (not shown) to move the Z-axis slider 29 from the normal position to a predetermined lower position.
  • the height from the reference surface to the lower surface of the head 30 is H1, as shown in FIG.
  • the controller 76 controls the Z-axis motor 36 to lower the first nozzle 31 and controls the pressure adjustment valve of the air piping so that negative pressure is supplied to the nozzle 31. As a result, the component is adsorbed by the first nozzle.
  • the controller 76 similarly sucks components for the second and subsequent nozzles 31 and finally sucks the components to all the nozzles 31 of the auto tool 33. Thereafter, the controller 76 controls the XY robot 20 to move the head 30 above the parts camera 66, and then controls the R-axis motor 34 and the parts camera 66 to attract all the nozzles 31 to the parts camera 66. The captured parts are sequentially imaged. The controller 76 grasps the posture of the component by analyzing the captured image. Next, the controller 76 controls the XY robot 20 to move the head 30 onto the substrate S, and sequentially mounts the components adsorbed on the first nozzle 31 onto the substrate S.
  • the mounting procedure is almost the reverse of the suction procedure, but the pressure adjustment valve of the air piping is controlled so that a negative pressure is supplied to the nozzle 31 during suction, whereas a positive pressure is supplied to the nozzle 31 during mounting.
  • the controller 76 appropriately controls the ⁇ -axis motor 35 to rotate the nozzle 31 when picking up the component to the nozzle 31 or mounting the component picked up by the nozzle 31 at a predetermined position on the substrate S. Adjust the posture.
  • FIG. 5 is a perspective view of the main part of the component mounting apparatus 10 as seen from the rear.
  • the X-axis slider 26, the Z-axis slider 29, and the head 30 are omitted for convenience.
  • the case 54 is integrated with a Z-axis slider 29 attached to the X-axis slider 26 so as to be movable in the Z-axis direction (see FIG. 3).
  • this case 54 is movable in the XZ axis direction.
  • the case 54 When the case 54 is positioned at the uppermost position on the left side (right side in FIG. 5) (see the solid line in FIG. 5), the lower end is disposed almost directly below the upper end of the flexible portion 56, and The outer shape of the intermediate portion is C-shaped. From this state, when the case 54 moves to the right side (left side in FIG. 5), the case 54 moves to the right side while maintaining its height, and the C-shaped portion of the flexible portion 56 extends sideways to form a Z-shape. (Refer to the one-dot chain line in FIG. 5). On the other hand, when the case 54 moves downward from the uppermost position on the left side (see the solid line in FIG.
  • the case 54 moves downward while maintaining the position of the XY coordinates, and the flexible portion 56.
  • the C-shaped part of this becomes the shape extended vertically.
  • the flexible part 56 can expand and contract in the X-axis direction and the Z-axis direction, it can follow the operation of the X-axis slider 26 and the Z-axis slider 29.
  • the X-axis slider 26 of this embodiment corresponds to one slider of the XY robot of the present invention
  • the Y-axis slider 22 corresponds to the other slider.
  • the X-axis wiring pipe that follows the operation of the X-axis slider 26 corresponds to the first wiring pipe
  • the Z-axis wiring pipe that follows the operation of the Z-axis slider corresponds to the second wiring pipe.
  • the stroke of the nozzle 31 in the Z-axis direction is the same as the head 30 is lowered. Shorter. As a result, the throughput is improved.
  • the X-axis wiring pipe and the Z-axis wiring pipe are integrated into the flexible portion 56, the space for the wiring pipe can be saved as compared with the case where the X-axis wiring pipe and the Z-axis wiring pipe are routed completely separately. Can be achieved.
  • the flexible portion 56 has a C-shaped (U-shaped) intermediate portion when the other end is located almost directly below one end of the flexible portion 56, and the intermediate portion is deformed. Since it can expand and contract in the X-axis direction and the Z-axis direction, the movement of the X-axis slider 26 and the Z-axis slider 29 can be satisfactorily followed while having a relatively simple structure.
  • the flexible portion 56 is disposed in the space on the opposite side of the Y-axis slider 22 to the side on which the Z-axis slider 29 is attached, it is possible to replace the head 30 attached to the Z-axis slider 29.
  • the bending portion 56 does not get in the way.
  • the flexible portion 56 does not protrude from a predetermined region in the space on the opposite side (region where a virtual vertical plane including a line connecting points on the upper rear side of the left and right reinforcing ribs 22b is a rear limit). It is comprised so that it may bend. Therefore, the space required for the component mounting apparatus 10 to operate can be made compact. Further, since the predetermined area overlaps the space surrounded by the reinforcing ribs 22b on both the left and right sides, which are constituent members of the Y-axis slider 22, the space in which the flexible portion 56 moves can be made more compact.
  • the Z-axis slider 29 is attached to the X-axis slider 26 in the Z-axis direction.
  • the Z-axis slider may be attached to the Y-axis slider so as to be movable in the Z-axis direction.
  • At least a part of the Y-axis wiring pipe and at least a part of the Z-axis wiring pipe may be combined into a flexible part, and the flexible part is moved in the moving direction of the Y-axis slider and the moving direction of the Z-axis slider. It should be possible to extend and contract.
  • At least a part of the X-axis wiring pipe and at least a part of the Z-axis wiring pipe are grouped into the flexible portion 56, but at least a part of the Y-axis wiring pipe is also connected to the flexible portion 56. You may make it collect.
  • the flexible X-axis wiring pipe and at least a part of the flexible Z-axis slider wiring pipe are arranged in a flat shape (one stage) and hardened with resin.
  • the flexible part 56 it is not limited to this in particular.
  • a structure in which these wiring pipes are stacked in a plurality of stages (for example, two stages) and hardened with resin may be used as the flexible section 56, or a structure in which these wiring pipes are inserted into a flexible tube may be used as the flexible section 56.
  • the flexible piping 56 may be a combination of the wiring pipes clamped with a band at an appropriate interval.
  • the space in which the flexible portion 56 moves following the movements of the X-axis slider 26 and the Z-axis slider 29 is defined as a space (triangular prism-like shape) surrounded by the reinforcing ribs 22b on the left and right sides of the Y-axis slider 22.
  • the reinforcing ribs may be rectangular instead of inverted right-angled triangles, and may be accommodated in a space (rectangular space) surrounded by the rectangular reinforcing ribs.
  • the intermediate portion of the flexible portion 56 is C-shaped (U-shaped) so that it can expand and contract in the X-axis direction and the Z-axis direction.
  • the shape is not particularly limited as long as it is a simple shape.
  • an intermediate portion of the flexible portion 56 may be S-shaped.
  • the other parts may have any shape.
  • the auto tool 33 includes the plurality of nozzles 31 along the circumferential direction of the cylindrical body, but may include one nozzle.
  • the present invention can be used for a component mounting apparatus or a component mounting system incorporating the component mounting apparatus.

Abstract

部品実装装置は、XYロボット20と、XYロボット20のX軸スライダ26にZ軸方向への移動が可能なように取り付けられたZ軸スライダ29と、Z軸スライダ29に搭載されたヘッド30と、ヘッド30にZ軸方向への移動が可能なように取り付けられたノズルとを備えている。この部品実装装置10は、部品供給ユニット70から供給される部品をノズルに吸着して基板Sの所定位置へ運んで実装する。Y軸スライダ22の後方には、外観形状がU字状でX軸方向及びZ軸方向に伸縮可能な可撓部56が配置されている。可撓部56には、X軸配線配管の少なくとも一部とZ軸配線配管の少なくとも一部はひとまとめにされている。

Description

部品実装装置
 本発明は、部品実装装置に関する。
 従来より、部品供給装置から供給される部品をノズルに吸着して基板の所定位置へ運んで実装する部品実装装置が知られている。例えば、特許文献1には、この種の部品実装装置として、Y軸スライダと、そのY軸スライダの前面に取り付けられたX軸スライダと、そのX軸スライダに搭載されたロータリーヘッドと、そのロータリーヘッドにZ軸方向へ移動可能に取り付けられた複数のノズルとを備えたものが開示されている。こうした部品実装装置において、ノズルのZ軸方向のストロークが長いと、スループットが悪化する要因となる。そのため、X軸スライダにZ軸スライダを取り付け、そのZ軸スライダにロータリーヘッドを搭載し、ロータリーヘッドを通常よりも下方に位置決めした状態でノズルをZ軸方向に移動させることにより、ノズルのZ軸方向へのストロークを通常より短くすることが考えられる。
国際公開第2015/045033号パンフレット
 しかしながら、X軸スライダにZ軸スライダを取り付けた場合、Z軸スライダに接続されたZ軸配線を新たに引き回す必要があり、部品実装装置の構造をコンパクトに収められなくなったり、操作性が悪化したりすることが懸念される。この点は、配線だけでなく配管についても同様である。
 本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、XYロボットの一方のスライダにZ軸方向への移動が可能なように取り付けられたZ軸スライダにヘッドを搭載した部品実装装置において、スループットの向上と配線配管の省スペース化を実現することを主目的とする。
 本発明の部品実装装置は、
 XYロボットと、該XYロボットの一方のスライダにZ軸方向への移動が可能なように取り付けられたZ軸スライダと、前記Z軸スライダに搭載されたヘッドと、前記ヘッドにZ軸方向への移動が可能なように取り付けられたノズルと、を備え、部品供給装置から供給される部品を前記ノズルに吸着して基板の所定位置へ運んで実装する部品実装装置であって、
 前記XYロボットの一方のスライダに搭載された機器に接続され該スライダの動作に追従する第1の配線配管と、
 前記Z軸スライダに搭載された機器に接続され該Z軸スライダの動作に追従する第2の配線配管と、
 前記第1の配線配管の少なくとも一部と前記第2の配線配管の少なくとも一部とがひとまとめにされ、前記XYロボットの一方のスライダの移動方向及び前記Z軸スライダの移動方向に伸縮可能な可撓部と、
 を備えたものである。
 この部品実装装置では、XYロボットの一方のスライダにZ軸スライダを取り付け、そのZ軸スライダにヘッドを搭載している。そのため、ヘッドを通常よりも下方に位置決めすることができる。この状態でノズルによる部品の吸着・実装を行うと、ノズルのZ軸方向へのストロークはヘッドを下げた分だけ短くなる。その結果、スループットが向上する。また、第1の配線配管(XYロボットの一方のスライダの配線配管)の少なくとも一部と第2の配線(Z軸スライダの配線配管)の少なくとも一部とをひとまとめにして可撓部にしている。そのため、第1及び第2の配線配管を全く別々に引き回す場合に比べて、配線配管の省スペース化を図ることができる。
 本発明の部品実装装置において、前記可撓部は、その可撓部の一端の真下に他端が位置している状態では中間部分がU字状(見方を変えればC字状)又はS字状になっていてもよい。こうした可撓部は、U字状又はS字状の中間部分が変形して伸縮可能なため、比較的シンプルな構造でありながらXYロボットの一方のスライダやZ軸スライダの移動に良好に追従することができる。
 本発明の部品実装装置において、前記Z軸スライダは、該Z軸スライダの下部から前記XYロボットの他方のスライダの下方空間を通過して前記Z軸スライダが取り付けられた側とは反対側の空間へ達するケースを備え、前記可撓部は、前記反対側の空間において前記ケースから前記他方のスライダの上部までの区間に設けられていてもよい。こうすれば、可撓部はXYロボットの他方のスライダのうちZ軸スライダやヘッドが取り付けられた側とは反対側の空間に配置されるため、例えばZ軸スライダに取り付けられたヘッドを交換する際に可撓部が邪魔になることがない。
 この場合、前記可撓部は、前記反対側の空間の所定領域からはみ出すことなく撓むように構成されていてもよい。こうすれば、部品実装装置が作動するのに必要な空間をコンパクトにすることができる。前記所定領域の少なくとも一部は、前記XYロボットの他方のスライダによって囲まれた空間と重複するようにしてもよい。
部品実装装置10の概略を示す斜視図。 ヘッド30の斜視図。 部品実装装置10の主要部分の側面図。 部品実装装置10の主要部分の側面図。 部品実装装置10の主要部分を後方からみた斜視図。
 本発明を実施するための形態を図面を用いて以下に説明する。図1は部品実装装置10の概略を示す斜視図、図2はヘッド30の斜視図、図3は部品実装装置10の主要部分の側面図である。なお、図1の左右方向がX軸方向であり、前後方向がY軸方向であり、上下方向がZ軸方向である。
 部品実装装置10は、図1に示すように、基板搬送ユニット12と、XYロボット20と、ヘッド30と、パーツカメラ66と、部品供給ユニット70と、コントローラ76とを備えている。
 基板搬送ユニット12は、前後それぞれに設けられたコンベアユニット14により基板Sを左から右へと搬送する。また、基板搬送ユニット12は、搬送されてきた基板Sの下方から支持ピン16を突き上げることによりコンベアユニット14から基板Sを持ち上げて支持し、基板Sを支持している支持ピン16を下降させることにより基板Sをコンベアユニット14に戻す。
 XYロボット20は、Y軸スライダ22と、X軸スライダ26とを備えている。Y軸スライダ22は、本体枠11の上段部に前後方向(Y軸方向)に沿って設けられた左右一対のY軸ガイドレール24に架け渡された状態で、Y軸ガイドレール24に沿って移動可能となっている。X軸スライダ26は、Y軸スライダ22の前面に左右方向(X軸方向)に沿って設けられたX軸ガイドレール28に取り付けられ、X軸ガイドレール28に沿って移動可能となっている。X軸ガイドレール28は、Y軸スライダ22の左右幅とほぼ同じ長さである。このXYロボット20は、コントローラ76によって制御され、XY平面上の任意の位置にヘッド30を移動させることができる。
 ヘッド30は、X軸スライダ26の前面にZ軸方向への移動が可能なように取り付けられたZ軸スライダ29に着脱可能に搭載されている。このヘッド30は、図2に示すように、フレーム38を備え、そのフレーム38にオートツール33やR軸モータ34、θ軸モータ35、Z軸モータ36などを備える。オートツール33は、円筒形状であり、ノズル31が着脱可能なノズルホルダ32を円周方向に沿って複数本備えている。R軸モータ34は、オートツール33をその軸心線(R軸)周りで回転させることで各ノズルホルダ32に装着されたノズル31をオートツール33の円周方向に旋回させる。θ軸モータ35は、オートツール33に装着された各ノズルホルダ32をその軸心線(θ軸)周りで回転(自転)させる。Z軸モータ36は、ノズル昇降機構37を構成する部材であり、ノズル31の旋回軌道上の所定位置でノズルホルダ32をノズル31と共に下降させる。ノズルホルダ32に装着されたノズル31は、エア配管を通じてその吸引口に負圧を作用させて部品を吸着(保持)したり、吸引口に正圧を作用させて部品の吸着を解除(保持を解除)したりすることができる。なお、オートツール33は、ヘッド30に着脱可能に取り付けられており、ノズル31の数の異なるオートツールに交換することも可能である。
 ここで、ヘッド30の周辺装置について、図3に基づいて説明する。Y軸ガイドレール24にガイド23を介してY軸方向にスライド可能に取り付けられたY軸スライダ22は、左右方向に延びるフレーム本体に逆直角三角形からなる側面が設けられたY軸フレーム22aと、そのY軸フレーム22aの後方の数カ所に形成された逆直角三角形からなる補強リブ22bとを備えている。X軸スライダ26は、Y軸フレーム22aの前面に左右方向に延びる上下一対のX軸ガイドレール28に、ガイド25を介してX軸方向にスライド可能に取り付けられている。このX軸スライダ26は、Y軸フレーム22aの前面にX方向の駆動源(X軸駆動源)を備えている。このX軸駆動源は、モータとボールネジとの組合せでもよいし、リニアモータでもよい。Z軸スライダ29は、X軸スライダ26の前面に上下方向に延びる左右一対のZ軸ガイドレール50に、ガイド52を介してZ軸方向にスライド可能に取り付けられている。このZ軸スライダ29は、図示しないZ軸ボールネジ機構によってZ軸方向へ移動可能となっている。Z軸スライダ29は、Z軸スライダ29の下部からY軸スライダ22の下方空間を通過してY軸スライダ22の後方空間(ヘッド30を保持したZ軸スライダ29が設けられた側とは反対側の空間)へ達するケース54を備えている。このケース54には、X軸スライダ26に搭載された機器に接続された配線配管(X軸配線配管)の一部又は全部とZ軸スライダ29に搭載された機器に接続された配線配管(Z軸配線配管)の一部又は全部とがひとまとめにされてY軸スライダ22の後方空間へ導かれている。X軸スライダ26に搭載された機器としては、例えばバックアップピン用シリンダ(図示しない)やZ軸ボールネジ機構、X軸駆動源などが挙げられる。Z軸スライダ29に搭載された機器としては、例えば各モータ34,35,36やノズル31へ負圧・正圧を供給するエア配管などが挙げられる。Y軸スライダ22の後方空間へ導かれた配線配管は、下方から上方に向かって形成された可撓部56を経てY軸スライダ22の後方上部に至り、本体枠11のうちY軸方向に延びるY軸枠11aの中をY軸方向に伸縮可能な状態で通され、最終的にコントローラ76や図示しない真空ポンプ、電源などに接続される。可撓部56は、可撓性を有するX軸配線配管の少なくとも一部と可撓性を有するZ軸スライダの配線配管の少なくとも一部とを平型(一段)に並べて樹脂で固めて全体が可撓性を持つようにしたものである。この可撓部56は、可撓部56の上端の真下に下端が位置する状態では、中間部分がC字状(U字状)に屈曲している(図5参照)。また、Z軸スライダ29の保持部29aは、ヘッド30の後面に設けられた被係合部30aを上下から挟み込んで着脱可能に固定する係合部29bを有している。
 パーツカメラ66は、部品供給ユニット70と基板搬送ユニット12との間であって左右方向の長さの略中央にて、撮像方向が上向きとなるように設置されている。このパーツカメラ66は、その上方を通過するノズル31に吸着された部品を撮像し、撮像により得られた画像をコントローラ76へ出力する。
 部品供給ユニット70は、リール72と、フィーダ74とを備えている。リール72には、部品を収容した凹部が長手方向に沿って並ぶように形成されたテープが巻かれている。フィーダ74は、リール72に巻かれたテープの部品を所定の部品供給位置へ送り出す。リール72に巻かれたテープは部品を覆うフィルムを有しているが、部品供給位置に至るとフィルムが剥がされるようになっている。そのため、部品供給位置に配置された部品はヘッド30に搭載されたオートツール33のノズル31によって吸着可能な状態となる。
 コントローラ76は、CPUを中心とした周知のマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、ROM、HDD、RAMなどを備える。コントローラ76には、X軸スライダ26の位置を検知するX軸位置センサからの位置信号や、Y軸スライダ22の位置を検知するY軸位置センサからの位置信号、Z軸スライダ29の位置を検知するZ軸位置センサからの位置信号、ノズル31の高さを検知するノズルセンサからの位置信号、ノズル31に吸着された部品を撮像可能なパーツカメラ66からの画像信号などが入力される。一方、コントローラ76からは、部品供給ユニット70への制御信号や、基板搬送ユニット12への制御信号、X軸スライダ26を移動させるX軸モータへの駆動信号、Y軸スライダ22を移動させるY軸モータへの駆動信号、Z軸モータ36への駆動信号、Z軸ボールネジ機構のモータへの駆動信号、ヘッド30への駆動信号などが出力される。
 次に、部品実装装置10の動作、特に部品供給ユニット70によって供給される部品をノズルに吸着して基板Sの所定位置に実装する動作について説明する。
 まず、コントローラ76は、R軸モータ34を制御してオートツール33を自転させることにより、ノズル昇降機構37が設けられている位置へ1番目のノズル31を移動させる。次に、コントローラ76は、XYロボット20を制御して1番目のノズル31が部品供給位置の上方に来るようにヘッド30を移動させる。次に、コントローラ76は、図示しないZ軸ボールネジ機構を制御してZ軸スライダ29を通常位置から所定の下方位置へ移動させる。Z軸スライダ29が通常位置にあるとき、図3に示すように、基準面からヘッド30の下面までの高さはH1となる。一方、保持部29aが一体化されたZ軸スライダ29やヘッド30、ケース54がX軸スライダ26に対して下降して所定の下方位置に至ると、図4に示すように、基準面からヘッド30の下面までの高さがH2(<H1)となる。この状態でノズル31による部品の吸着・実装を行うと、ノズル31のZ軸方向へのストロークはヘッド30を下げた分(=H1-H2)だけ通常より短くなる。次に、コントローラ76は、Z軸モータ36を制御して1番目のノズル31を下降させ、ノズル31に負圧が供給されるようにエア配管の圧力調整弁を制御する。これにより、部品は1番目のノズルに吸着される。コントローラ76は、2番目以降のノズル31についても、同様にして部品を吸着させ、最終的にオートツール33のすべてのノズル31に部品を吸着させる。その後、コントローラ76は、XYロボット20を制御してヘッド30をパーツカメラ66の上方へ移動させた後、R軸モータ34及びパーツカメラ66を制御して、パーツカメラ66にすべてのノズル31に吸着された部品を順次撮像させる。コントローラ76は、この撮像画像を解析することにより部品の姿勢を把握する。次に、コントローラ76は、XYロボット20を制御してヘッド30を基板S上へ移動させ、1番目のノズル31に吸着された部品から順に基板Sへ実装していく。実装手順は、吸着手順のほぼ逆の手順であるが、吸着時にはノズル31に負圧が供給されるようにエア配管の圧力調整弁を制御したのに対して実装時にはノズル31に正圧が供給されるようにする。なお、コントローラ76は、ノズル31に部品を吸着する際やノズル31に吸着された部品を基板Sの所定位置へ実装する際、適宜、θ軸モータ35を制御してノズル31を回転させて部品の姿勢を調整する。
 このようにコントローラ76が基板Sへの部品の実装を行っている間、X軸スライダ26がX軸方向へ移動したりZ軸スライダ29がZ軸方向へ移動したりするのに伴い、配線・配管の可撓部56がそれらと同じ方向に伸縮する。このときの様子を図5に示す。図5は部品実装装置10の主要部分を後方からみた斜視図である。図5では、便宜上、X軸スライダ26やZ軸スライダ29、ヘッド30を省略した。ケース54は、X軸スライダ26にZ軸方向へ移動できるように取り付けられたZ軸スライダ29に一体化されている(図3参照)。そのため、このケース54は、XZ軸方向へ移動可能である。このケース54が左側(図5で右側)の最上位に位置しているときには(図5の実線参照)、可撓部56の上端のほぼ真下に下端が配置されており、可撓部56の中間部分の外観形状はC字状となっている。その状態から、ケース54が右側(図5で左側)へ移動すると、ケース54はその高さを保ったまま右側へ移動し、可撓部56のC字状の部分が横に伸びてZ字状になる(図5の1点鎖線参照)。一方、ケース54が左側の最上位に位置している状態(図5の実線参照)から下側へ移動すると、ケース54はXY座標の位置を保ったまま下側へ移動し、可撓部56のC字状の部分が縦に伸びた形状となる。このように、可撓部56は、X軸方向やZ軸方向に伸縮可能なためX軸スライダ26やZ軸スライダ29の動作に追従することができる。
 ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のX軸スライダ26が、本発明のXYロボットの一方のスライダに相当し、Y軸スライダ22が他方のスライダに相当する。また、X軸スライダ26の動作に追従するX軸配線配管が第1の配線配管に相当し、Z軸スライダの動作に追従するZ軸配線配管が第2の配線配管に相当する。
 以上詳述した部品実装装置10では、ヘッド30を通常よりも下方に位置決めした状態でノズルによる部品の吸着・実装を行うと、ノズル31のZ軸方向のストロークはヘッド30を下げた分だけ通常より短くなる。その結果、スループットが向上する。また、X軸配線配管とZ軸配線配管とをひとまとめにして可撓部56にしているため、X軸配線配管とZ軸配線配管とを全く別々に引き回す場合に比べて、配線配管の省スペース化を図ることができる。
 また、可撓部56は、その可撓部56の一端のほぼ真下に他端が位置している状態では中間部分がC字状(U字状)になっていてこの中間部分が変形してX軸方向やZ軸方向に伸縮可能なため、比較的シンプルな構造でありながらX軸スライダ26やZ軸スライダ29の移動に良好に追従することができる。
 更に、可撓部56はY軸スライダ22のうちZ軸スライダ29が取り付けられた側とは反対側の空間に配置されるため、Z軸スライダ29に取り付けられたヘッド30を交換する際に可撓部56が邪魔になることがない。このとき、可撓部56はその反対側の空間の所定領域(左右両側の補強リブ22bの上辺後側の点同士を結んだ線を含む仮想垂直面を後方限界とする領域)からはみ出すことなく撓むように構成されている。そのため、部品実装装置10が作動するのに必要な空間をコンパクトにすることができる。また、所定領域はY軸スライダ22の構成部材である左右両側の補強リブ22bによって囲まれた空間と重複しているため、可撓部56が動く空間をよりコンパクトにすることができる。
 なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
 上述した実施形態では、Y軸スライダ22にX軸スライダ26をX軸方向への移動が可能なように取り付けた部品実装装置10において、X軸スライダ26にZ軸スライダ29をZ軸方向への移動が可能なように取り付けたが、特にこれに限定されない。例えば、X軸スライダをY軸スライダにY軸方向への移動が可能なように取り付けた部品実装装置において、Y軸スライダにZ軸スライダをZ軸方向ヘの移動が可能なように取り付けてもよい。その場合、Y軸配線配管の少なくとも一部とZ軸配線配管の少なくとも一部とを可撓部にひとまとめにすればよく、可撓部をY軸スライダの移動方向及びZ軸スライダの移動方向に伸縮できるようにすればよい。
 上述した実施形態では、X軸配線配管の少なくとも一部とZ軸配線配管の少なくとも一部とを可撓部56にひとまとめにしたが、更に可撓部56にY軸配線配管の少なくとも一部もまとめるようにしてもよい。
 上述した実施形態では、可撓性のあるX軸配線配管の少なくとも一部と可撓性のあるZ軸スライダの配線配管の少なくとも一部とを平型(一段)に並べて樹脂で固めたものを可撓部56としたが、特にこれに限定されない。例えば、これらの配線配管を複数段(例えば二段)に積んで樹脂で固めたものを可撓部56としてもよいし、これらの配線配管をフレキシブルチューブに挿入したものを可撓部56としてもよいし、配線配管をひとまとめにして適当な間隔をあけてバンドでクランプしたものを可撓部56としてもよい。
 上述した実施形態では、可撓部56がX軸スライダ26とZ軸スライダ29の動きに追従して動く空間を、Y軸スライダ22の左右両側の補強リブ22bによって囲まれた空間(三角柱状の空間)に重複するようにしたが、例えば補強リブを逆直角三角形ではなく長方形とし、その長方形の補強リブによって囲まれた空間(直方体の空間)に収まるようにしてもよい。
 上述した実施形態では、可撓部56の中間部分をC字状(U字状)とすることでX軸方向及びZ軸方向に伸縮可能としたが、X軸方向及びZ軸方向へ伸縮可能な形状であれば特にこの形状に限定されない。例えば、可撓部56の中間部分をS字状としてもよい。また、可撓部56の中間部分がC字状(U字状)又はS字状であればその他の部分はどのような形状であってもよい。
 上述した実施形態では、オートツール33は円筒体の円周方向に沿って複数のノズル31を備えたものとしたが、1本のノズルを備えたものであっても構わない。
 本発明は、部品実装装置や部品実装装置を組み込んだ部品実装システムなどに利用可能である。
10 部品実装装置、11 本体枠、11a Y軸枠、12 基板搬送ユニット、14 コンベアユニット、16 支持ピン、20 XYロボット、22 Y軸スライダ、22a Y軸フレーム、22b 補強リブ、23 ガイド、24 Y軸ガイドレール、25 ガイド、26 X軸スライダ、28 X軸ガイドレール、29 Z軸スライダ、29a 保持部、29b 係合部、30 ヘッド、30a 被係合部、31 ノズル、32 ノズルホルダ、33 オートツール、34 R軸モータ、35 θ軸モータ、36 Z軸モータ、37 ノズル昇降機構、38 フレーム、50 Z軸ガイドレール、52 ガイド、54 ケース、56 可撓部、66 パーツカメラ、70 部品供給ユニット、72 リール、74 フィーダ、76 コントローラ。

Claims (5)

  1.  XYロボットと、該XYロボットの一方のスライダにZ軸方向への移動が可能なように取り付けられたZ軸スライダと、前記Z軸スライダに搭載されたヘッドと、前記ヘッドにZ軸方向への移動が可能なように取り付けられたノズルと、を備え、部品供給装置から供給される部品を前記ノズルに吸着して基板の所定位置へ運んで実装する部品実装装置であって、
     前記XYロボットの一方のスライダに搭載された機器に接続され該スライダの動作に追従する第1の配線配管と、
     前記Z軸スライダに搭載された機器に接続され該Z軸スライダの動作に追従する第2の配線配管と、
     前記第1の配線配管の少なくとも一部と前記第2の配線配管の少なくとも一部とがひとまとめにされ、前記XYロボットの一方のスライダの移動方向及び前記Z軸スライダの移動方向に伸縮可能な可撓部と、
     を備えた部品実装装置。
  2.  前記可撓部は、該可撓部の一端の真下に他端が位置している状態では中間部分がU字状又はS字状になっている、
     請求項1に記載の部品実装装置。
  3.  前記Z軸スライダは、該Z軸スライダの下部から前記XYロボットの他方のスライダの下方空間を通過して前記Z軸スライダが取り付けられた側とは反対側の空間へ達するケースを備え、
     前記可撓部は、前記反対側の空間において前記ケースから前記他方のスライダの上部までの区間に設けられている、
     請求項1又は2に記載の部品実装装置。
  4.  前記可撓部は、前記反対側の空間の所定領域からはみ出すことなく撓むように構成されている、
     請求項3に記載の部品実装装置。
  5.  前記所定領域は、前記XYロボットの他方のスライダの構成部材によって囲まれた空間と重複する、
     請求項4に記載の部品実装装置。
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