JPH0435099A - 部品装着装置 - Google Patents

部品装着装置

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JPH0435099A
JPH0435099A JP2142307A JP14230790A JPH0435099A JP H0435099 A JPH0435099 A JP H0435099A JP 2142307 A JP2142307 A JP 2142307A JP 14230790 A JP14230790 A JP 14230790A JP H0435099 A JPH0435099 A JP H0435099A
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真浩 杉田
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、表面実装部品を回路基板に装着する装置に関
する。
(ロ)従来の技術 表面実装部品を回路基板に装着するには、通常、真空吸
着型ピックアンドプレース装置を用いる。特開昭62−
111496号公報記載のものがその一例である。
(ハ)発明が解決しようとする課題 本発明は、上述の如き部品装着装置において、停電時に
ヘッド部が落下しないようにしたものである。
に)課題を解決するための手段 本発明では、部品装着装置に次の構成を備えさせる。
(a)  垂直に配置され、内部には真空吸引路を有す
るスピンドル (b)  前記スピンドルの下端に装着され、装着時点
で前記真空吸引路に連通ずるノズル(c)スピンドルに
、部品のピックアンドプレスのための上下動を与える動
力手段 (e)  前記動力手段の回転系の一環をなすブレーキ
ホイール (fl  ばねにより、前記ブレーキホイールに接触す
る方向の附勢力を与えられたブレーキシュー(g)  
装置への通電時、前記ブレーキシューをブレーキホイー
ルから引き離すソレノイド。
(ホ) 作用 通電時にはブレーキシューはブレーキホイールから離れ
ているが、停電してソレノイドの電流が断たれると同時
番こブレーキシューがブレーキホイールに接触し、動力
手段の動きを止める。従ってスピンドルは落下しない。
(へ)実施例 以下、一実施例を図に基いて説明する。
全体的構成 第1図に部品装着装置10の概略構成を示す。
部品装着装置10は箱形のベース11を有し、その上に
、xYステージ20、ヘッド部30、ノズル交換部14
0、コンベア部150、基板支持部160、第1部品供
給部170といった構成要素が配置されている。180
はベース11の傍らに置かれた第2部品供給部である。
ヘッド部には第1撮像部191と第2撮像部192が取
り付けられ、コンベア部150の傍らには第3撮像部1
93が配置されている。次に、各構成要素について詳細
な説明を行う。
XYステージ XYステージ20は、ベース11の四隅から立ち上がる
支柱21により、ベース11の上方筒(支持されている
。22はXYステージ20の一環をなすブリッジ部で、
2本の支柱21の上端同士を、ベース11の短辺の方向
に連結している。23は同じくXYステージ20の一環
をなす直線スライドガイドで、2本の支柱21の上端同
士を、ベース11の長辺方向に連結している。2本の直
線スライドガイド23はX動ブロツク24を支持する。
X動ブロツク24は、2本のブリッジ部22の間に掛は
渡されたボールスクリュー25と、これを回転させるモ
ータ26により、直線スライドガイド23に沿って移動
する。X動ブロツク24は、ヘッド部30を支持した上
でこれを直線スライドガイド23と直角の方向に移動さ
せる、Y動ユニットを内蔵している。Y動ユニットの移
動の仕組も、X動ブロツク24と同じく、ボールスクリ
ューとモータによるものである。
ヘッド部 ヘッド部30は、xYステージ20に吊り下げ状態で支
持されており、カバ一部の中に、第3図以下に示す機構
を備えている。すなわち第3図において、31は垂直に
配置されたスピンドルであり、これは中空軸32の中心
に、スライド軸受33により、軸方向スライド自在、す
なわち昇降自在に支持されている。中空軸32の方は、
フレーム構造体34の中に、軸受35を介して、回転自
在に支持されている。すなわちスピンドル31は上下動
と回転が可能であり、上下動をもって部品のピックアン
ドプレース作業を行い、回転をもって部品を所定の方向
に方向づけするものである。
」二下動と回転のメカニズムについては後述する。
スピンドル31は上下2本のパイプを継ぎ合わせて構成
されており、中心部は真空吸引路36となっている。ス
ピンドル31の上端部には、フランジ37と継手ホルダ
38が、この順序に積み重ねた形で固定される。継手ホ
ルダには回転型継手39が装着され、そこから水平に真
空ホース40が延び出す。真空ホース40の方向を一定
に保つため、言い換えればスピンドル31が回転しても
真空ホース40は回転しないようにするため、次のよう
な工夫が施しである。すなわち継手ホルダ38の外側に
リング41を配置する。リング41と継手ホルダ38の
間には軸受42が介在し、リング41は継手ホルダ38
に対し回転自在である。
匁 リング41の上面には第を図に示すステー43を固定し
、このステー43を継手39が貫通し、これによりリン
グ41と継手39は互に回転しないよう連結される。4
4はリング41の側面に固定した板状のブラケットで、
下縁から垂直な溝45を形設し、この溝45の両側に、
水平軸まわりに回転するローラ46を取り付けている。
このローラ46が、フランジ37を持ち上げるレバー(
後述)を挾みつけてリング41の回転を止め、ひいでは
継手39の回転を止める。なお第4図に見られるように
、リング41とフレーム構造体34との間には引張コイ
ルばね47が張り渡され、スピンドル31に下向きの力
を与えている。
スピンドル31の下端はテーパ状tこ細くなっており、
ここにノズル50が着脱可能に嵌合する。
これと共に真空吸引路36はノズル50に連通する。5
1はスピンドル31の外面に枢支された1対のレバーで
、先端のローラ52をノズル50の外面の溝53に係合
させて(第13図)、ノズル50の脱落を防止するもの
である。レバー51の対の間には引張コイルばね54が
張り渡され、これによりレバー51には、ローラ52を
ノズル50に弾接させる力が生じている。ノズル50は
、ノズル交換部140に用意した他の種類のものと交換
可能である。
中空軸32の下端には、第8図に示すような角ばったマ
ウントベース60が形設されており、ここをこ、2対の
部品位置決めジョー61a、61b、62a、62bが
、それぞれ垂直面内で揺動できるように枢支されている
。部品位置決めジョー61a、61b、62a、62b
の空間内配置状況は第4図、第5図と第9図に示す通り
である。すなわち部品位置決めジョー51a 、 6 
lbの対と62a、62bの対はマウントベース60の
直角2側面にそれぞれ枢支され、その結果、部品位置決
めジョー61a、61bのジョーチップ63と部品位置
決めジョー62a、62bのジョーチップ64が、互に
直交する方向から部品を挾みつけることになる。
部品位置決めジョー61a、61b、62a162bの
開閉メカニズムは次のようになっている。
なお部品位置決めジョー61a、61bも62a162
bも、開閉メカニズムは同一なので、ここでは部品位置
決めジョー61a、61bについてのみ説明する。第1
0図に見られるように、部品位置決めジョー611.6
1bの揺動中心より上の位置には引張コイルばね65が
張り渡されており、このためジョーチップ63.63は
、互に離れる方向に附勢されている。部品位置決めジョ
ー61a、61bの向かい合う側面には、やはり揺動中
心より上に位置して、突片66a、66bが形設される
。突片66a 、 66bは第10図において紙面の奥
行き方向に重なり合い、その重なり部分を、スライダ6
7のローラ68がすくい上げている。スライダ67が中
空軸32の外面に沿って上方にスライドすると、第11
図しこ示すようにジョーチップ63.63は接近し、逆
にスライダ67が下降すればジョーチップ63.63は
互に離れることになる。スライダ67をスライドさせる
のは中空軸32の外側に嵌合したフランジ筒69である
。フランジ筒69とスライダ67とは引張コイルばね7
0で連結されており、フランジ筒69を引き上げるとス
ライダ67も上昇する。第13図に示すようGこ、スラ
イダ67はフランジ筒69の外面に延び出す一部方延長
部71を有し、ここに形設した縦方向の長穴72の中に
、上下に間隔を置いて2個のローラ73が枢支されてい
る。74はねじ75によってフランジ筒69に固定され
たカバーで、」ニガ延長部71の窪みの中にはまり込み
、スライダ67を中空軸32の外面に維持する働きをす
る。カバー74はねじ75を通す脚部76を有し、この
脚部76は長穴72を貫通する。
カバー74の上端はフランジ筒69に係合し、これによ
りカバー74がねじ75を中心として回動するのを防い
でいる。またカバー74の裏面の突部77がフランジ筒
69との間にローラ73を挾み込み、スライダ67のス
ムーズな移動を保証しめA61a161b、62a、6
2bを抜は止め保持するホルダである。
部品位置決めジョー61a、61b、62a。
62bには、揺動端の位置を微調整するため、調整機構
が設けられている。部品位置決めジョー61a、61b
を例にとり、第14図、第15図に基づき説明する。部
品位置決めジョー613.61bの支軸を構成するのは
偏心軸80である。偏心軸80は、マウントベース60
にいんろう嵌合する軸心部81と、マウントベース60
の外側に位置する第1偏心部82、第2偏心部83を有
している。第1偏心部82の外側には軸受84が嵌合し
、この軸受84を介して部品位置決めジョー61a、6
1bを支持する。第2偏心部83は第1偏心部82より
も径大で、軸受84の抜は止めの役割を果たすと共に、
両側に平坦部85を有し、ここをスパナで挾んで回すこ
とができるようになっている。この平坦部85はホルダ
78に明けた窓86から外部に突出する。なお第1偏心
部82と第2偏心部83の偏心の位相は同じで、外から
第2偏心部83を見れば、第1偏心部82の向きが判る
ようになっている。偏心軸80は、軸心部81を貫通す
るボルト87&こよりマウントベース60に固定され、
ポルト87をゆるめることにより回転可能となる。偏心
軸80の回転のもたらす効果を第14図により説明する
。部品位置決めジョー61aの偏心軸80は偏心部が水
平方向を向いた形で描かれているが、この形で配置され
た偏心軸80は、その回転により、部品位置決めジョー
61Hに主として上下方向の変位を生じさせる。
部品位置決めジョー61bの偏心軸80は偏心部が垂直
方向を向いた形で描かれているが、この形で配置された
偏心軸80は、その回転により、部品位置決めジョー6
1bに主として横方向の変位を生じさせる。なおこのよ
うに部品位置決めジョーの対の双方に調整機構を設けな
くても、対の一方に設けるだけで実用上の目的は達成さ
れる。
スピンドル31とフランジ筒69に」ユ下動を与えるの
は、第16図乃至第23図に示すカム装置90である。
91はカム装置90のフレームで、これにはカム軸92
が水平に枢支される。カム軸92はフレーム9]に固定
したパルスモータ93に連結されると共に、外側に2枚
のカム94.95を固定している。96は、カム軸92
より上方に位置して、支軸97により垂直面内で揺動で
きるよう支持されたレバーで、中間部番こはカム94に
接触するカムフォロワローラ98を有し、自由端には、
スピンドル31のフランジ37を支えるローラ99が装
着されている。なおレバー96は、上から見ると2枚の
板を平行に置いた形になっており、その内1枚の先端が
ブラケット44のローラ46の間に入り込み、リング4
1の回転を止めている。カム軸92の下方には上下2段
のレバ100.101が配置される。レバー100は支
軸102により垂直面内で揺動できるよう支持され、中
間部にはカム95に接触するカムフォロワローラ103
を有する。レバー101は支軸104により垂直面内で
揺動できるよう支持され、フランジ筒69に係合するロ
ーラ105を自由端に有する。レバー100の自由端と
レバー101の中間部とは、ターンバックル式のリンク
106により連結される。107はレバー101に連結
してこれを引き上げる引張コイルはねて、これによりレ
バー100にも、カムフォロワローラ103をカム95
に圧接させる力が生じている。
第20図の110はフレーム91に固定したACサーボ
モータで、これは中空軸32に固定されたタイミングプ
ーリ111にタイミングベルト112を介して回転を伝
える役割をする。中空軸32の回転は第6図乃至第8図
に示すメカニズムによりスピンドル3会に伝えられる。
すなわちスピンドル31には伝達片113が固定されて
おり、この伝達片113はマウントベース60の角に形
設したスリッ)114を通って外に延び出す。中空軸3
2の外に出た伝達片113は、マウントベス60に枢支
された1対のローラ115に挾みつけられる。中空軸3
2からの回転伝達をスピンドル31の」二下にかかわら
ず維持するため、伝達片113の、マウントベース60
の外側に位置する部分は十分な長さを]二下方向に有す
る。なお中空軸32とスピンドル31の回転方向のバッ
クラッシュをなくすため、一方のローラ115には、位
置決めジョーの場合と同様、偏心軸による調整機構が使
用され、横方向に微動させられるようになっている。
第23図の120はカム軸92に対して設けられるブレ
ーキ機構である。ブレーキ機構120は、カム軸92に
固定されたブレーキホイール121と、フレーム91に
揺動可能に装着されたブレーキシュー122と、ブレー
キシュー122をブレキホイール121に接触させるば
ね123と、ばね123の附勢力に反する方向にブレー
キシュ−122を引(ソレノイド124とを主な構成要
素とする。ブレーキホイール121とブレーキシュー1
22はピニオンとラックにより構成される。
ソレノイド124には、部品装着装置10に通電すると
同時に電流が流れ、第24図に示すように、ブレーキシ
ュー122をブレーキホイール121から引き離す。部
品装着装置10への通電を断つと、第25図に示すよう
に、ブレーキシュー122がブレーキホイール121に
接触し、カム軸92の回転を止める。
フレーム構造体34の下端には、平面形状矩形の枠体1
30を固定する。枠体130の対向2辺には、各々枠体
130の中心方向を照らすように、1本づつの照明体1
31を装着する。照明体131は冷陰極線管からなる。
ノズル交換部 ノズル交換部140は、常時複数種のノズルを保持し、
部品の種類に応じてスピンドル31の下端のノズルをつ
け替えるものであるが、その機構は本発明の本旨ではな
いので説明を略し、前述特開昭59−69992号公報
、特開昭63−16700号公報、特開平1−1211
38号公報等に記載された如き機構を採用する、と述べ
るにとどめる。このノズルには、大別して、第10図乃
至第13図に示すような通常型のノズル50と、第19
図に示すイメージ認識用ノズル141と、2つの種類が
ある。イメージ認識用ノズル141はフラットパックI
Cのようにイメージ認識により位置を決定する部品を)
・ンドリングするためのものであり、部品吸着部より上
方に、水平な背景板142を有する。背景板142は平
面形状矩形の透明なプラスチックからなり、上面に特殊
な反射層143が設けられ、エツジ部分から入射した光
をその反射層143との界面で散乱・反射させて、下面
から出すものである。
コンベア部 コンベア部150は固定レール部151と可動レール部
152を有する。可動レール部152の「可動」とは、
固定レール部151との間の距離を調整できる、という
意味である。固定レール部151、可動レール部152
とも、内面にベルト153を有し、これにより回路基板
1を搬送する。
コンベア部150の中はどには回路基板1を一定位置で
停止させるための位置決め手段が設けられるが、これは
図示しない。
基板支持部 基板支持部160は、コンベア部150に位置決めされ
た回路基板1を下から支え、スピンドル31が圧力を加
えても回路基板lがたわまないようにするものである。
特開昭59−29492号公報に記載されたのと同様の
機構を採用できる。
第1部品供給部 第1部品供給部170は、1列に並んだ複数個の部品供
給モジュール171により構成される。
個々の部品供給モジュール171は、第10図乃至第1
2図に示す通常の表面実装部品2(チップコンデンサ、
チップ抵抗等)を供給するためのもので、部品2を封入
したテープをリール172から繰り出して1個づつ供給
する。部品供給モジュール171としては、特公昭62
−52960号公報に記載されたようなものを採用でき
る。
第2部品供給部 第2部品供給部180は、ベース11の傍らに据えるキ
ャビネット181を主部とするが、ノズル交換部140
と並んでベース11上に設置される位置決め部182も
構成要素の一部となるものである。キャビネット181
には直角座標型ロボット183が装備されており、これ
がキャビネット181内の図示しないトレイからフラッ
トパックICのような多リード部品3(第19図)をピ
ックアップし、位置決め部182!こ置く。位置決め部
182では複数個のジョーがリードを曲げないように多
リード部品3を押し、大体の位置決めをする。それから
ヘッド部30が位置決め部182に接近し、多リード部
品3をピックアップする。
撮像部 第1撮像部191、第2撮像部192、第3撮像部19
3はいずれも工業用テレビカメラを主体に構成される。
第1撮像部191と第2撮像部192はヘッド部30に
取り付ける。第1撮像部191は回路基板1に印刷され
た基準マーク(fid+x:ial rmrk)  を
認識すルノニ用い、第2撮像部192は同じく回路基板
1に印刷されたフットパターン(多リード部品3のリー
ドをハンダ付するランドパターン)を認識するのlと用
いる。第3撮像部193は位置決め部182の傍らに上
の方を見る形で設置されており、イメージ認識用ノズル
141に吸着された多リード部品3の認識に用いられる
制御部 部品装着装置10の自動制御システムは第2図に示すよ
うになっている。200は本体制御部で、その中枢をな
すのは中央処理部201であり、これにメモリ202、
CRT203、キーボード204が付属している。中央
処理部201は、パスライン205を介し、照明コント
ローラ206、XYステージ207、ヘッド部コントロ
ーラ208、ノズル交換部コントローラ209、コンベ
ア部コントローラ210、基板支持部コントローラ21
1、部品供給部コントローラ212を制御する。照明コ
ントローラ206は照明部213を制御するが、この照
明部213は、第1撮像部191、第2撮像部192、
第3撮像部193にそれぞれ組み合わせられる照明部の
集合呼称であり、照明体131もこれに含まれる。
本体制御部200とは別に認識部220がある。
これは中央処理部221と付属のメモリ222、CRT
223、また中央処理部221にパスライン224を介
して接続されたA/D変換部225、画像処理部226
により構成される。A/D変換部225は第1撮像部1
91、第2撮像部192、第3撮像部193に接続され
る。また中央処理部221は本体制御部200の中央処
理部201と通信ライン230で結ばれている。中央処
理部201には外部機器との通信ライン231も接続さ
れている。
動作 部品装着装置10の始動前、スピンドル31は上昇位置
にあり、ブレーキシュー122はブレーキホイール12
1に接触している。運転のため通電すると、ソレノイド
124が動作してブレーキシュー122をブレーキホイ
ール121から引き離し、カム軸92は回転可能Gこな
る。以下部品のピックアンドプレース作業に入るのであ
るが、ここではまず、スピンドル31に通常型のノズル
50が装着されているものとして説明を進める。動作開
始と共に、XYステージ20はヘッド部30を第1部品
供給部170の任意の部品供給モジュール171の上に
移動させる。ここでパルスモタ93がカム軸92を、第
18図の角度位置から第16図の角度位置へと、図にお
いて時計方向に回転させると、レバー96の自由端が下
がり、スピンドル31が下降し、ノズル50が部品2を
吸着する。またレバー100.101の自由端も下がり
、フランジ筒69が下降する結果、部品位置決めジB−
618,61b、62a、62bは外側に開(。部品2
を吸着した後、カム軸92を反時計方向に回転させると
、スピンドル31は部品2と共に上昇する。カム94.
95のカム曲線の関係で、ノズル50が第17図の高さ
に達するまで、フランジ筒69には動きはない。ノズル
50が第17図の高さに達すると、カム軸92の回転に
もかかわらず、スピンドル31の上昇は止まり、入れ替
わりにフランジ筒69が上昇し始める。そして部品位置
決めジEl  61a、61b、62a。
62bが閉じ、部品2をノズル50の中心に寄せる。部
品2を挾んでしまうと部品位置決めジョーはそれ以上閉
じなくなるが、それ以後のフランジ筒69の過剰なスト
ロークは、引張コイルばね70の伸張により吸収される
(第12図う。部品2のセンタリングに続いて、あるい
はこれと同時に、ACサーボモータ110が中空軸32
を回転させ、部品2を所定の方向に向ける。これらの動
作が行われる一方で、XYステージ20はヘッド部30
を回路基板1の上の所定の座標位置に移動させる。
回路基板1は、前工程で部品装着位置に接着剤を塗布さ
れ(スクリーン印刷またはデイスペンサによる)、コン
ベア部150に位置決めされている。
また回路基板1の回路パターンの位置ずれは第1撮像部
191が基準マークを認識することによりチエツクされ
、XYステージ20の動きの中で補正されている。スピ
ンドル31を降ろし、部品2を回路基板lに移すとピッ
クアンドプレース作業の1サイクルは終了する。部品位
置決めジョー61a、61b、62a、62bによる位
置決め精度が、ジョーチップ63.64の摩耗等により
低下した場合には、偏心軸80を回転させて精度を回復
する。
イメージ認識用ノズル141を用いて多リード部品3を
装着する際は、スピンドル31の上昇をストローク上限
の手前で止める。すなわち第19図の状態であり、イメ
ージ認識用ノズル141は部品位置決めジEl−618
,61b、62a、62bの動作領域の外にある。この
時背景板142は照明体131と同じ高さにあり、照明
体131を点灯すると、そこからの光は背景板142の
エツジ部分から入り、反射層143により下方に方向転
換し、多リード部品3のシルエットを浮かび上がらせる
。この状態のヘッド部30を第3撮像部193の上に置
き、イメージ認識用ノズル141(こ対する多リード部
品3のずれをチエツクする。
その後ヘツド部30を回路基板1の上へ移動させ、第2
撮像部192によりチエツクしたフットパタンに、ずれ
を補正して重ね合わせる。
なおピックアンドプレース作業の途中で停電事故があっ
たとしても、ブレーキ機構120によりカム軸92の回
転が止められるため、スピンドル31は落下せず、回路
基板1が破損したり、ノズルの方が傷ついたりすること
はない。
(ト)発明の効果 本発明番こよれば、停電時、ノズルが予期しない位置へ
降下するのを防止でき、装置の保全対策として有効なも
のである。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例を示し、第1図は部品装着装置の
部分切除斜視図、第2図は制御系統を示すブロック線図
、第3図はヘッド部要部の断面図、第4図は第3図の部
分の側面図、第5図は第3図の部分を第4図と直角の方
向から見た側面図である。第6図はヘッド部の一部を第
3図と異る平面で断面した部分断面図、第7図は第6図
の部分の正面図である。第8図はヘッド部の下面図で、
部品位置決めジョーを切除し、且つ一部破断して示した
もの、第9図は部品位置決めジョーのみの下面図である
。第10図乃至第12図は部品位置決めジョーの開閉メ
カニズムとその動きを示す部分正面図、第13図は同じ
目的で提示する部分断面図である。第14図と第15図
は、部品位置決めジョーの微調整メカニズムを説明する
部分正面図と部分断面図である。第16図乃至第19図
はカムの機能の説明図、第20図乃至第22図はカム装
置とこれに関連するレバーの構造を示す水平断面図であ
る。第23図はブレーキ機構部を示す断面図、第24図
と第25図はブレーキ機構の構造と動作を示す部分正面
図である。 1・・・部品装着装置、31・・・スピンドル、36真
空吸引路、50・・・ノズル、141・・・イメージ認
識用ノズル、90.93・・・動力手段を構成するカム
装置とパルスモータ、121・・・ブレーキ機構・し、
122・・・ブレーキシュー 123・・・ハネ、12
4・・・ソレノイド。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)次の構成を備えた部品装着装置。 (a)垂直に配置され、内部には真空吸引路を有するス
    ピンドル (b)前記スピンドルの下端に装着され、装着時点で前
    記真空吸引路に連通するノズル (c)スピンドルに、部品のピックアンドプレースのた
    めの上下動を与える動力手段 (e)前記動力手段の回転系の一環をなすブレーキホイ
    ール (f)ばねにより、前記ブレーキホイールに接触する方
    向の附勢力を与えられたブレーキシュー(g)装置への
    通電時、前記ブレーキシューをブレーキホイールから引
    き離すソレノイド。
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