JP2010010436A - 電子部品装着装置及び電子部品装着方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】2つの基板搬送ラインを並列に設けたデュアル搬送ラインを有する電子部品装着装置において、より生産性の向上を図ること。
【解決手段】4つのシュートでの2つの基板搬送ラインを構成する電子部品装着装置において、前記基板搬送ラインの一つを構成し、前記4つのシュートの一端を構成する移動できない固定シュートを有し、固定シュートを有しない前記4つのシュートのうち移動可能な2つの可動シュートで構成される固定シュートを有しない他の基板搬送ラインを、当該前記搬送ラインに搬送される基板に部品を供給する部品供給エリアに近い位置に設定する手段を有する。
【選択図】図4

Description

本発明は、装着ヘッドによりプリント基板上に電子部品を装着する電子部品装着装置及び電子部品装着方法に関する。
昨今、生産性の向上の観点から、1台の電子部品装着装置において、2つの基板搬送ラインA,Bを並列に設け、それぞれがプリント基板の搬送し電子部品を装着するデュアル搬送が提案され、それに対するライン構成及び制御方法が提案されている。
特開2008−85254号公報
図8に従来のデュアル搬送装置を示す。プリント基板は、一対のシュートとよばれるレールに挟まれて搬送される。図においては、2枚のプリント基板A,Bのうち基板Aは固定シュートAと可動シュート1によって部品供給エリアまで搬送され、装着ヘッドAが電子部品等の格納されている部品吸着エリアAから電子部品(以下、単に部品という。)を吸着し、基板Aの装着位置まで移動して部品を装着する。同様に基板Bは固定シュートBと可動シュート2によって搬送され、装着ヘッドBによって部品吸着エリアBの部品を吸着し、基板Bに装着する。
従来は、規格によって、(1)固定シュートA,B間の距離が決まっている、(2)固定シュートAと可動シュートB間の距離は216mm幅の基板を並列に流せる距離である、などの制約ある。また、部品を基板に安定して装着するために、基板を多数のピンで支持している。一般的に、(3)そのピン配置は基板毎に異なり、また同時に流す基板がサイズの同異かによって検討し、事前にその配置を決める必要がある。
しかしながら、従来の装置では、(1)の制約によって、(3)などの段取りを比較的容易くできるが、(1)(2)の制約により、基板Aが部品吸着エリアAから離れた位置に位置決めされるので、装着ヘッドAの移動時間が長いため基板Aのスループットが悪くなり、生産性が悪い。強いては、2つの基板搬送ラインA,Bの同期をとるとするとライン全体としての生産性も悪くなる。
そこで、本発明の第一の目的は、各プリント基板の搬送を行う2つの基板搬送ラインを備えた電子部品装着装置において、より生産性の向上が図れる電子部品装着装置を提供することにある。
本発明の第二の目的は、各プリント基板の搬送を行う2つの基板搬送ラインを備え、前記基板に電子部品を装着する電子部品装着装置方法において、より生産性の向上が図れる電子部品装着装置方法を提供することにある。
本発明の第一の目的を達成するために、2つの基板搬送ラインを並列に設けたデュアル搬送ラインを有する電子部品装着装置において、前記デュアル搬送を構成する4つのシュートのうち一端のシュートを移動できない固定シュートし、他の3つのシュートを移動できる可動シュートとすることを特徴とする。
また、本発明の第一の目的を達成するために、2つの基板搬送ラインを並列に有する電子部品装着装置において、前記2つの搬送ラインを構成する4つのシュートのうち両端のシュートを基準に中央の2つのシュートの位置を設定する手段を有することを特徴とする。
さらに、本発明の第一の目的を達成するために、4つのシュートでの2つの基板搬送ラインを構成する電子部品装着装置において、前記基板搬送ラインの一つを構成し、前記4つのシュートの一端を構成する移動できない固定シュートを有し、固定シュートを有しない前記4つのシュートのうち移動可能な2つの可動シュートで構成される固定シュートを有しない他の基板搬送ラインを、当該前記搬送ラインに搬送される基板に部品を供給する部品供給エリアの接近位置に設定する手段を有することを特徴とする。
また、本発明の第二の目的を達成するために、2つの基板搬送ラインを並列に設けたデュアル搬送ラインで搬送される基板に電子部品を装着する電子部品装着方法において、前記デュアル搬送を構成する4つのシュートのうち一端のシュートを移動できない固定シュートと他の3つのシュートを移動できる可動シュートのそれぞれの位置を設定し、その後電子部品を基板に装着することを特徴とする。
さらに、本発明の第二の目的を達成するために、基板を搬送する2つの基板搬送ラインを並列に有し、前記基板に電子部品を装着する電子部品装着方法において、前記2つの搬送ラインを構成する4つのシュートのうち、両端のシュートを基準に中央の2つのシュートの位置を設定し、その後電子部品を基板に装着することを特徴とする。
また、本発明の第二の目的を達成するために、4つのシュートでの2つの基板搬送ラインで搬送される基板に電子部品を装着する電子部品装着方法において、前記一つの基板搬送ラインを構成し且つ前記4つのシュートの一端を構成する移動できない固定シュートともに前記4つのシュートの他端を構成し且つ他の前記基板搬送ラインを構成する可動シュートの位置を、当該前記搬送ラインに搬送される基板に部品を供給する部品供給エリアに接近する位置に設定した後に、電子部品を基板に装着することを特徴とする。
さらに、本発明の第二の目的を達成するために、2つのシュート構成される基板搬送ラインを2ライン有し、それぞれの搬送ラインで搬送される基板に電子部品を装着する電子部品装着方法において、前記計4つのシュートのうち少なくとも3つシュート位置を前記2つの基板サイズ、装着作業のうち少なくとも一方の異同に基づき設定し、その後電子部品を基板に装着することを特徴とする。
本発明によれば、各プリント基板の搬送を並列に行う2つの基板搬送ラインを備えた電子部品装着装置において、より生産性の向上が図れる電子部品装着装置を提供することが
できる。
また、本発明によれば、各プリント基板の搬送を並列に行う2つの基板搬送ラインを備え、前記基板に電子部品を装着する電子部品装着装置方法において、より生産性の向上が図れる電子部品装着方法を提供することができる。
以下、図面に基づき、電子部品装着装置の実施形態を説明する。図1は電子部品装着装置1の平面図である。本電子部品装着装置1は、左側の上下に2ブロックLU,LD、右側の上下2ブロックRU,RDの計4ブロック(符号は基本的にLUブロックのみ記す。)に分かれている。それぞれのブロックには公知のテープ・フィーダが多数設けられている部品供給エリア3、装着ヘッド16、装着ヘッドが固定され、リニアモータで構成する左右移動用レール8上を移動する装着ヘッド体11、及び基板への装着時に前記各装着ヘッド16の吸着ノズルの位置補正をするために、前記吸着ノズルの部品の吸着保持状態を撮像する部品認識カメラ19が設けられている。左右ブロックには、それぞれ上下ブロックに共通の装着ヘッド体11が上下に移動するリニアモータで構成する上下移動用レール9が設けられている。また中央には、基板Pを搬送する4つのシュート5があり、上側2本のシュート5c,5dが上側ブロック用の基板搬送ラインUを、下側2本のシュート5a,5bが下側ブロック用の基板搬送ラインDを構成する。基板Pは、受渡部7により振分けられ基板搬送ラインU又はDに搬入される。
図2は、図1に示す4本のシュート5の構成を模式的に示したもので、図2(a)は上面図、図2(b)は各図シュートの側面図、図2(c)は、図2(a)において可動シュート5c、
5d間の後述する基板位置決め部5pを矢印Aの方向から見たときの簡略図ある。
各シュート5は、基板Pが搬入する基板供給部5s(以下、添字sは基板供給部に関するものを示す。)、基板位置決め部5p(以下、添字pは基板位置決め部に関するものを示す。)及び基板搬出部5e(以下、添字eは基板搬出部に関するものを示す。)からなる。各部は、各シュートに取り付けられた搬送モータ5ms(以下、添字mはモータを示す。)、5mp、5meによって各搬送ベルト5vs(以下、添字vは搬送ベルトを示す。)、5vp、5veを移動させて基板Pを搬入口から搬出口へと搬送する。
基板位置決め部5pには、基板への部品装着時に基板Pを支える基板バックアップ部20がある。基板バックアップ20は、バックアップベース21、バックアップピン22、シリンダ23、Zクランプ24及びZクランプ緩衝部24からなる。装着ヘッド16による部品30の装着時には、図示しないモータ及びボールネジスプラインから構成されるベース昇降機構23によりバックアップベース22が上昇する。また、シリンダ25が動作しZクランプ24が上昇し、そのZクランプ24がそのご基板Pを押し上げていく。基板Pは搬送ベルト5vpから離れ、Zクランプ緩衝部24により基板Pへの衝撃を緩和しながらシュート5c、5dに固定される。このとき、基板Pとバックアップピン22の間にはわずかな隙間があり、部品の装着時に基板の撓みを防止する。バックアップピン21により基板を支持する。バックアップピン21の代わりにブロックをバックアップベース22上に設置して基板を支持してもよい。基板バックアップ部20は、各基板搬送ラインで一度に最大2枚処理できるように2組設けてある。
本実施形態では、図2(a)に示すように4つのシュートうち一番下側のシュート5aは基準シュートであるので固定シュートとし、従来固定シュートであったシュート5cを含め残りの3つのシュート5b、5c、5dは、図2(a)の矢印⇔に示す方向に移動可能な可動シュートする。この可動シュート5b、5c、5dは、図2(a)に示すように各シュートに取り付けられた各モータ5mb、5mc、5mdによって独立して駆動され、可動シュート移動レール25上を移動する。
このような実施形態において、デュアル搬送には大別して次の2つの形態がある。
(1)両搬送ラインで搬送する基板の装着する部品配置が同一又は実質的に同一、即ち、
基板同一サイズ、同一装着のケース
(2)両搬送ラインで搬送する基板の装着する部品配置が異なる。即ち、基板異種サイ
ズ又は同一サイズ、異種作業の他のケース(以下、(1)以外のケースという。)
いずれの形態にしても、可動シュート5bの位置は、搬送ラインDに搬送される基板幅PWで決まる。即ち、可動可動シュート5bの位置は、固定シュート5aからPW離れた位置となる。以下に、可動シュート5c、5dの位置決定方法を説明する。
基板同一サイズ、同一装着の場合
図3に本ケースの例を説明する。図においてバックアップベース21に示す丸印は、バックアップピン22を挿入可能なバックアップピン孔27であり、バックアップベース21上にマトリックス状に規則正しく設けられている。
バックアップピン22の配置は、部品30を基板Pに装着位置に基づいて決められる。昨今は、この部品30が図3に示すように基板Pの両面に装着する。この場合ただ単に基板表面の部品配置だけでなく、基板裏面の部品、例えば部品30aとバックアップピン22aが干渉しないようにバックアップピン22の設置位置を決定しなければならない。従って、搬送ラインD及びUに搬送される基板Pに対するそれぞれのバックアップピン22の配置が同一にすることで、バックアップピン22の配置決定を効率よくできる。
そこで、可動シュート5c、5dからなる搬送ラインUを構成するには、以下の基準を満足する必要がある。
(a)バックアップピン22の配置を同一にするために、図3に示す可動シュート5c
の端面から搬送ラインUにおけるバックアップピンの第一列目までの距離Xudを、
固定シュート5aの端面から搬送ラインUにおけるバックアップピンの第一列目
(バックアップベース21における第一列目)まで距離Xddと同じくする。即ち、
Xud=Xddとする。この結果、両バックアップベース21u、21dにおける、そ
れぞれのバックアップピン22の配置は、それぞれの搬送ラインU、Dで搬送され
る基板Pu、Pdに対して同じにすることができる。
(b)Uブロックでの部品装着の時間を短縮し生産性を向上させる、可動シュート5d
の部品供給エリア3Luからの位置を可能な限り近くになるように、可動シュート
5dの端面からバックアップピンの列までの距離Xudを決める。
まず、(a)の条件を満足した場合の搬送ラインUの諸因子を得るために搬送ラインDの諸因子を求める。搬送ラインDにおける諸因子の関係を以下に示す。
LD(=PW) = Xdd+ΔX*(Nd-1)+Xdu ・・・・・・ (1)
ここで ΔX:バックアップピンの列間隔
Nd:バックアップベース21dにバックアップピンを配置可能
なその列数(整数)
Xdu:可動シュート5bの端面からそのシュートに最も近くに立
てることができるバックアップピンの列までの距離
Xdu = PW-(Xdd+ΔX*(Nd-1)) ・・・・・・ (2)
となる。また、可動シュート5bは、図2(c)に示すように、基板が可動シュートと重なっていること、バックアップピンが半径(DP)の大きさを持っていることにより、バックアップピンには、ある一定以上近接することができず、それらで決まるXdu(min)以上の間隔をもっていなければならない。即ち、
Xdu ≧ Xdu(min) ・・・・・・ (3)
となる。
これらの一例として、Xdd=10mm、ΔX=10mm、Xdu(min)=6mmと、基板PWを200〜209mmの範囲でXduを求めると図4となる。
次に、搬送ラインUにおける諸因子を求める。搬送ラインUの諸因子の関係は、搬送ラインDと同様に以下となる。
LU(=PW) = Xud+ΔX*(Nu-1)+Xuu ・・・・・・ (4)
ここで ΔX:バックアップピンの列間隔
Nu :バックアップベース21uにバックアップピンを配置可能
なその列数(整数)
Xuu:可動シュート5dの端面からそのシュートに近いバックア
ップピンの列までの距離
ここで、搬送ラインUにおける諸因子は、条件(a)のXud=Xdd以外も搬送ラインDと同じでと考えれば、
Nu = Nd 、 Xud =Xdd ・・・・・・ (5)
となる。
しかしながら、(b)を満足させるには、可動シュート5dの最上段位置からバックアップベース21uの最上段列への可動距離XDによって条件(5)が成立せず、Nu、Xudは変わる。そのときの、搬送ラインUを部品供給エリア3uに可能な限り近かずかせるとし、同最上段位置からの可動シュート5dへの距離をL5ddとし、同最上段位置からの可動シュート5cの距離をL5dcとする。
図5は、図4の条件でXD=7、17、27mmとした時のNuの使用範囲[Nu]、L5dd、L5dc結果を示したものである。Xuu及びNuの値は変わらない。また、Nuの使用範囲とは、例えば1〜19はバックアップピン22を設置する列が上から1列目から19列目であることを示し、-1〜18は、バックアップピン22が設置できない列を最上段列の上に1列が架空上に存在すること示し、実施にバックアップピン22を設置できる列が最上段列から下に18列あることを示す。
ここで、バックアップピン22を設置できない列が複数列になると部品装着時の基板Pの撓みを吸収できない場合もあるので、XD=27の場合は、バックアップピン22を設置できない列を1列減らし図6のように選択することも可能である。
このようにして、搬送ラインUの場合は、可動シュート5dの可動範囲、装着する部品の位置などを考慮して、可動シュート5dの位置を部品供給エリア3uからのできる限り近い位置となるようにする。そして、可動シュート5cの位置は、更に基板Puの幅PWuだけ離れた位置に移動させる。
(2)(1)以外のケース
本ケースでは、また次の二つのケースに分かれる。搬送ラインUを部品供給エリア3uに可能な限り近かずかせる
(a)(1)と同様にXud=Xddとするケース
(b)Xud≠Xddとし自由に設計するケース
従来は、シュート5cが固定シュートであったので、一つの設計思想としてXud=Xddとした方が設計し易いので(a)のケースが多い。その場合は、ケース(1)と同じ手法で設計すればよい。
しかしながら、本発明の一つの思想である生産性を向上させるために、搬送ラインUを部品供給エリア3uに可能な限り近かづかせるためには、ケース(b)が重要である。勿論、各搬送ラインの下流の装置とのXud、Xddのそれぞれの値は、バックアップピン22配置同一にできるので同一にしなければならない。
そこで(b)ケースの場合を以下に図7を用いて説明する。図7において搬送ラインDはケース(1)と同様である。この場合前述の式(4)において、XudをXddとは関係なく、搬送ラインUを部品供給エリア3uに可能な限り近かずかせるという思想で、即ち可動シュート5dの最上段位置から位置決めされる可動シュート5dへの距離L5ddが最小となるように設計する。
この場合基本的には、可動シュート5dをあたかもその最上段位置において固定シュートとしてケース(1)の固定シュート5aととして、また可動シュート5cを同ケースの可動シュート5bとして見做して設計すればよい。
また、可動シュート5dの最上段位置からバックアップベース21uの最上段列への可動距離XDによって、バックアップピン22を設置できない列ができるのでその場合もケース(1)と同様に考えればよい。
以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
本発明の実施形態を示す電子部品装着装置の平面図である。 図1に示す4本のシュート5の構成を模式的に示したもの図である。 デュアル搬送ラインで搬送する基板の装着する部品配置が同一又は実質的に 同一のケースにおける本発明の実施形態を示す図である。 搬送ラインDの諸因子の関係を示す1例である。 図5の条件の基、搬送ラインUの諸因子の関係を示す1例である 搬送ラインDとは無関係とした場合の搬送ラインUを諸因子の関係を示す1 例である。 デュアル搬送ラインで搬送する基板の装着する部品配置が異なるケースにお ける本発明の実施形態を示す図である。 従来の電子部品装着装置の搬送ラインの構成示す図である。
符号の説明
1:電子部品装着装置 3: 部品供給エリア
5a:固定シュート 5b、5c、5d:可動シュート
5e: 基板搬出部5e 5p:基板位置決め部 5s:基盤供給部
5ms、5mp、5me:搬送モータ 5vs、5vp、5ve:搬送ベルト
7:受渡部 8:可動シュート左右移動用レール
11:装着ヘッド体 16:装着ヘッド
19:部品認識カメラ 20:基板バックアップ部
21:バックアップベース 22:バックアップピン
23:ベース昇降機構 24:Zクランプ
25:Zクランプ緩衝部 26:可動シュート移動レール
27:バックアップピン孔 30:電子部品(部品)
LU,LD,RU,RD:ブロック名
P:基板 PW:基板幅
U、D:基板搬送ライン DP:バックアップピンの半径
LD:搬送ラインDの幅 LU:搬送ラインUの幅
Nd:バックアップベース21dにバックアップピンを配置可能なその列数(整数)
Nu :バックアップベース21uにバックアップピンを配置可能なその列数(整数)
Xdd:固定シュート5aの端面から搬送ラインUにおけるバックアップピンの第一列目
(バックアップベース21における第一列目)まで距離
Xdu:可動シュート5bの端面からそのシュートに近いバックアップピンの列までの距

Xdu(min);可動シュートがバックアップピンに近づける最小値
Xud:可動シュート5cの端面から搬送ラインUにおけるバックアップピンの第一列目
までの距離、Xddと同じ
Xuu:可動シュート5dの端面からそのシュートに近いバックアップピンの列までの距

ΔX:ΔX:バックアップピンの列間隔。

Claims (14)

  1. 2つの基板搬送ラインを並列に設けたデュアル搬送ラインを有する電子部品装着装置において、前記デュアル搬送を構成する4つのシュートのうち一端のシュートを移動できない固定シュートし、他の3つのシュートを移動できる可動シュートとすることを特徴とする電子部品装着装置。
  2. 2つの基板搬送ラインを並列に有する電子部品装着装置において、前記2つの搬送ラインを構成する4つのシュートのうち両端のシュートを基準に中央の2つのシュートの位置を設定する手段を有することを特徴とする電子部品装着装置。
  3. 4つのシュートでの2つの基板搬送ラインを構成する電子部品装着装置において、前記基板搬送ラインの一つを構成し、前記4つのシュートの一端を構成する移動できない固定シュートを有し、固定シュートを有しない前記4つのシュートのうち移動可能な2つの可動シュートで構成される固定シュートを有しない他の基板搬送ラインを、当該前記搬送ラインに搬送される基板に部品を供給する部品供給エリアの接近位置に設定する手段を有することを特徴とする電子部品装着装置。
  4. 前記設定する手段は、前記固定シュートを有しない他の基板搬送ラインの構成する2つの可動シュートのうち前記固定設定シュート側の可動シュートを前記固定シュートの設定と同一となるように設定することを特徴とする請求項3に記載の電子部品装着装置。
  5. 前記設定する手段は、前記部品を前記基板に搭載する位置、前記基板の裏面に既に搭載されている部品位置の少なくとも一方に基づいて前記接近位置を定める手段を有することを特徴とする請求項3に記載の電子部品装着装置。
  6. 前記2つの基板搬送ラインに搬送される二つの基板サイズが同一で、前記基板への装着作業が実質的に同一の場合、前記固定シュートに基づき前記固定シュートと搬送ライン構成する可動シュート位置を決定し、前記固定シュートと前記可動シュートとの位置関係に基づき他の基板搬送ラインを構成する残りの2つの可動シュートの位置を決定する手段を有することを特徴とする請求項1又は3に記載の電子部品装着装置。
  7. 前記2つの基板搬送ラインに搬送される二つの基板サイズでのそれぞれの装着作業が実質的に異なる場合、前記4つのシュートの位置を、前記2つの基板搬送ライン毎に独立に決定しことを特徴とする請求項1から3に記載の電子部品装着装置。
  8. 2つの基板搬送ラインを並列に設けたデュアル搬送ラインで搬送される基板に電子部品を装着する電子部品装着方法において、前記デュアル搬送を構成する4つのシュートのうち一端のシュートを移動できない固定シュートと他の3つのシュートを移動できる可動シュートのそれぞれの位置を設定し、その後電子部品を基板に装着することを特徴とする電子部品装着方法。
  9. 前記2つの基板搬送ラインのうち固定シュートを有しない搬送ライン構成する2つの可動シュートのうち前記固定設定シュート側の可動シュートを前記固定シュートの設定と同一となるように設定することを特徴とする請求項8に記載の電子部品装着方法。
  10. 基板を搬送する2つの基板搬送ラインを並列に有し、前記基板に電子部品を装着する電子部品装着方法において、前記2つの搬送ラインを構成する4つのシュートのうち、両端のシュートを基準に中央の2つのシュートの位置を設定し、その後電子部品を基板に装着することを特徴とする電子部品装着方法。
  11. 4つのシュートでの2つの基板搬送ラインで搬送される基板に電子部品を装着する電子部品装着方法において、前記一つの基板搬送ラインを構成し且つ前記4つのシュートの一端を構成する移動できない固定シュートともに前記4つのシュートの他端を構成し且つ他の前記基板搬送ラインを構成する可動シュートの位置を、当該前記搬送ラインに搬送される基板に部品を供給する部品供給エリアに接近する位置に設定した後に、電子部品を基板に装着することを特徴とする電子部品装着方法。
  12. 2つのシュート構成される基板搬送ラインを2ライン有し、それぞれの搬送ラインで搬送される基板に電子部品を装着する電子部品装着方法において、前記計4つのシュートのうち少なくとも3つシュート位置を前記2つの基板サイズ、装着作業のうち少なくとも一方の異同に基づき設定し、その後電子部品を基板に装着することを特徴とする電子部品装着方法。
  13. 前記2つの基板サイズが同一で、前記2つの基板への装着作業が実質的に同一の場合、前記固定シュートと、前記固定シュートに基づき前記固定シュートと搬送ライン構成する可動シュート位置を決定し、その後前記固定シュートと前記可動シュートとの位置関係に基づき他の基板搬送ラインを構成する残りの2つの可動シュートの位置を決定することを特徴とする請求項12に記載の電子部品装着方法。
  14. 前記2つの基板搬送ラインに搬送される二つの基板サイズでのそれぞれの装着作業が実質的に異なる場合、前記4つのシュートの位置を、前記2つの基板搬送ライン毎に独立に決定しことを特徴とする請求項12に記載の電子部品装着方法。
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