JP3733244B2 - Component mounting apparatus and method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品、光学部品、機械部品などの部品を回路基板などの部品を搭載すべき部材に搭載する部品搭載装置及び方法に関し、詳しくは、部品搭載装置又は方法で使用する画像認識光学系の光軸のずれに基づく部品と回路基板との位置のキャリブレーションの改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
以下、従来の電子部品搭載装置の一例について図12、図13を参照しながら説明する。図12において、921は電子部品で、トレイ922に収納されている。923はヘッドで、電子部品921の吸着搬送を行う。924は回路基板で、ボンディングステージ925に吸着保持されている。ボンディングステージ925及びトレイ922はスライドベース926上に固定されている。927は画像認識光学系であり、回路基板924及び電子部品921の位置認識を行う。また、ヘッド923はX方向、スライドベース926はY方向、画像認識光学系927はX、Y両方向に移動可能な構成になっている。
【0003】
図13において、928は画像認識光学系927のCCDカメラであり、拡大レンズ929が結合されている。930はプリズム枠でプリズム931が固定されており、拡大レンズ929はこのプリズム枠930に結合されている。ヘッド923に吸着保持された電子部品921もしくはボンディングステージ925に吸着保持された回路基板924の像は、プリズム931及び拡大レンズ929を介してCCDカメラ928にて撮像される。そして、画像認識光学系927では視野切替えにより電子部品921、回路基板924の何れかを撮像する。
【0004】
以上のように構成された電子部品搭載装置について、以下その動作を説明する。始めに、ヘッド923及びスライドベース926が所定の位置まで移動した後にヘッド923が下降し、トレイ922上の電子部品921をピックアップする。次に、再度ヘッド923及びスライドベース926が移動し、電子部品921を回路基板924に搭載するための粗位置決めを行う。次に、画像認識光学系927が回路基板924の位置認識のため、回路基板924上の特徴点を視野内におさめる位置まで移動し、特徴点の画像認識を行う。次に、画像認識光学系927が電子部品921の位置認識のため、電子部品921上の特徴点を視野内におさめる位置まで移動し、特徴点の画像認識を行う。そして、回路基板924及び電子部品921の画像認識結果、及び予め計測され固定値として入力されている画像認識光学系927の電子部品画像認識側の視野eと回路基板画像認識側の視野f間のオフセット量(光軸のずれ量)に基づき、回路基板924及び電子部品21の間の位置補正を行った後にヘッド923が下降し電子部品921を回路基板924上に搭載する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成では、ヘッドによるハンドリング時の誤差により電子部品921及び回路基板924の撮像位置が変化した場合や、室温の変化もしくは装置内部の発熱により画像認識光学系927の保持部に歪みが生じ、光軸の傾きが変化したために電子部品921及び回路基板924の撮像位置が変化した場合でも、単に電子部品921もしくは回路基板924の位置が変化したと判断して位置補正を行うために、結果として光軸の傾きの変化の影響を受け、電子部品921の搭載位置がずれるという問題が生じていた。
【0006】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、たとえ、室温の変化もしくは装置内部の発熱やハンドリングの誤差などによって電子部品画像認識側と回路基板画像認識側の視野間のオフセット量が変化しても、電子部品の搭載位置がずれない電子部品搭載方法及び装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下のように構成している。
本発明の第1態様によれば、部品を保持・搬送して回路基板に搭載する部品吸着搬送装置と、
上記回路基板を保持する回路基板保持装置と、
上記部品と上記回路基板のそれぞれの位置認識を別々の視野で行う画像認識光学系と、
上記画像認識光学系で認識された、光を透過可能で同一の印を上下それぞれの視野で認識可能な1つの治具を上記部品吸着搬送装置に保持した状態の位置と上記回路基板保持装置とともに移動可能なキャリブレーションステージ上に載置された上記治具を保持した状態の位置との間での2つの視野での光軸のずれ量を上記治具を用いて複数回求め、求めた結果に基づきキャリブレーション用光軸ずれ量を求める制御部とを備えて、
上記制御部で求められた上記キャリブレーション用光軸ずれ量を元に上記画像認識光学系のキャリブレーションを行い、上記部品を上記回路基板に搭載するようにした部品搭載装置を提供する。
【0008】
本発明の第2態様によれば、上記制御部は、上記画像認識光学系の上記2つの視野間の上記光軸のずれ量を3回以上求め、求められたずれ量のうちから上限のずれ量および下限のずれ量を除いた残りのずれ量が複数ある場合にはそれらの平均値を求めて上記キャリブレーション用光軸ずれ量とする一方、上記上限のずれ量および上記下限のずれ量を除いた残りのずれ量が1個しか残らなかった場合にはそのずれ量を上記キャリブレーション用光軸ずれ量とし、求められた上記キャリブレーション用光軸ずれ量を元に上記画像認識光学系の上記キャリブレーションを行うようにした第1態様に記載の部品搭載装置を提供する。
本発明の第3態様によれば、上記制御部は、上記画像認識光学系の上記2つの視野間の上記光軸のずれ量を3回以上求め、あるずれ量が他のいずれのずれ量との差をとってもある閾値を超えている場合、そのずれ量を除いた残りのずれ量の平均値を求めて上記キャリブレーション用光軸ずれ量とし、求められた上記キャリブレーション用光軸ずれ量を元に上記画像認識光学系の上記キャリブレーションを行うようにした第1態様に記載の部品搭載装置を提供する。
本発明の第4態様によれば、上記制御部は、上記光軸のずれ量を求めるとき、上記画像認識光学系で撮像中の各視野での映像を複数回画像認識し、複数回の認識結果の中から各視野での上記画像認識光学系で認識された上記部品の位置と上記回路基板の位置との間での上記光軸のずれ量を求め、これを複数回繰り返して求めた結果に基づきキャリブレーション用光軸ずれ量を求め、求められた上記キャリブレーション用光軸ずれ量を元に上記画像認識光学系の上記キャリブレーションを行うようにした第1態様に記載の部品搭載装置を提供する。
【0009】
本発明の第5態様によれば、部品を保持し搬送して回路基板に搭載する部品保持搬送装置と、
上記回路基板を保持する回路基板保持装置と、
光を透過可能で同一の印を上下それぞれの視野で認識可能な1つの治具を上記部品吸着搬送装置に保持した状態で、上記治具の印の位置をある1つの視野により複数回認識するとともに、上記回路基板保持装置とともに移動可能なキャリブレーションステージ上に上記治具を保持した状態で、上記治具の上記印の位置を上記視野とは別の視野で複数回認識する画像認識光学系と、
上記画像認識光学系の上記2つの視野間で複数回行った認識結果に基づく上記治具の上記印の位置間の光軸のずれ量をそれぞれ求め、求められた光軸のずれ量の平均値を算出し、算出された平均値を上記画像認識光学系の上記2つの視野のキャリブレーション用光軸ずれ量とする制御部を備えて、
上記制御部で求められた上記キャリブレーション用光軸ずれ量に基づき上記画像認識光学系のキャリブレーションを行ったのち、上記部品を上記回路基板に搭載するようにした部品搭載装置を提供する。
【0010】
本発明の第6態様によれば、上記画像認識光学系は、上記2つの状態での上記治具の上記印の位置をそれぞれ複数回認識するとき、上記部品保持搬送装置に保持された状態での上記治具の上記印の位置及び上記キャリブレーションステージに保持された状態での上記治具の上記印の位置を1回ずつ上記画像認識光学系で認識したのち、同様にそれぞれの状態での上記治具の上記印の位置を認識することを繰り返すようにした第5態様に記載の部品搭載装置を提供する。
本発明の第7態様によれば、上記画像認識光学系は、上記2つの状態での治具の上記印の位置をそれぞれ複数回認識するとき、上記部品保持搬送装置に保持された状態での上記治具の上記印の位置を上記画像認識光学系で複数回認識するとともに、上記キャリブレーションステージに保持された状態での上記治具の上記印の位置を上記画像認識光学系で複数回認識するようにした第5態様に記載の部品搭載装置を提供する。
本発明の第8態様によれば、上記画像認識光学系は、上記部品保持搬送装置に保持された状態での上記治具と上記キャリブレーションステージに保持された状態での上記治具とのそれぞれの上記印の位置を3回以上認識し、上記制御部は、認識された結果に基づき求められた3個以上の上記2つの視野の光軸のずれ量のうち、上限のずれ量および下限のずれ量を除いた残りのずれ量が複数ある場合にはそれらの平均値を求めて上記キャリブレーション用光軸ずれ量とする一方、上記上限のずれ量および上記下限のずれ量を除いた残りのずれ量が1個しか残らなかった場合には上記平均値を求める代わりにそのずれ量を上記キャリブレーション用光軸ずれ量とするようにした第5〜7態様のいずれかに記載の部品搭載装置を提供する。
【0011】
本発明の第9態様によれば、上記画像認識光学系は、上記部品保持搬送装置に保持された状態での上記治具と上記キャリブレーションステージに保持された状態での上記治具のそれぞれの上記印の位置を3回以上求め、上記制御部は、あるずれ量が他のいずれのずれ量との差をとってもある閾値を超えている場合、そのずれ量を除いた残りのずれ量の平均値を求めて上記キャリブレーション用光軸ずれ量とするようにした第5〜7態様のいずれかに記載の部品搭載装置を提供する。
本発明の第10態様によれば、部品を保持搬送して回路基板に搭載する部品保持搬送装置に光を透過可能で同一の印を上下それぞれの視野で認識可能な1つの治具を保持した状態で、上記治具の印の位置を画像認識光学系で複数回認識し、
上記回路基板を保持する回路基板保持装置とともに移動可能なキャリブレーションステージに上記治具を保持した状態で、上記治具の上記印の位置を画像認識光学系で複数回認識し、
上記画像認識光学系で認識された、光を透過可能で同一の印を上下それぞれの視野で認識可能な1つの治具を上記部品吸着搬送装置に保持した状態の位置と上記回路基板保持装置とともに移動可能なキャリブレーションステージ上に載置された上記治具を保持した状態の位置との間の2つの視野間での上記治具の上記印の位置間のずれ量を求め、
求められた光軸のずれ量の平均値を算出して上記画像認識光学系の2つの視野の光軸のずれ量とし、この光軸のずれ量に基づきキャリブレーションを行ったのち、上記部品を上記回路基板に搭載するようにした部品搭載方法を提供する。
【0012】
本発明の第11態様によれば、上記2つの状態での上記治具の上記印の位置を上記画像認識光学系でそれぞれ複数回認識するとき、上記部品保持搬送装置に保持された状態での上記治具の上記印の位置及び上記キャリブレーションステージに保持された状態での上記治具の上記印の位置を1回ずつ上記画像認識光学系で認識したのち、同様にそれぞれの状態での上記治具の上記印の位置を認識することを繰り返すようにした第10態様に記載の部品搭載方法を提供する。
本発明の第12態様によれば、上記2つの状態での上記治具の上記印の位置を上記画像認識光学系でそれぞれ複数回認識するとき、上記部品保持搬送装置に保持された状態での上記治具の上記印の位置を上記画像認識光学系で複数回認識するとともに、上記キャリブレーションステージに保持された状態での上記治具の上記印の位置を上記画像認識光学系で複数回認識するようにした第10態様に記載の部品搭載方法を提供する。
【0013】
本発明の第13態様によれば、上記部品保持搬送装置に保持された状態での上記治具と上記キャリブレーションステージに保持された状態での上記治具のそれぞれの上記印の位置を3回以上認識し、認識された結果に基づき求められた3個以上の上記2つの視野の光軸のずれ量のうち、上限のずれ量および下限のずれ量を除いた残りのずれ量が複数ある場合にはそれらの平均値を求めて上記キャリブレーション用光軸ずれ量とする一方、上記上限のずれ量および上記下限のずれ量を除いた残りのずれ量が1個しか残らなかった場合には上記平均値を求める代わりにそのずれ量を上記キャリブレーション用光軸ずれ量とし、求められた上記キャリブレーション用光軸ずれ量に基づき上記キャリブレーションを行うようにした第10〜12態様のいずれかに記載の部品搭載方法を提供する。
本発明の第14態様によれば、上記部品保持搬送装置に保持された状態での上記治具と上記キャリブレーションステージに保持された状態での上記治具のそれぞれの上記印の位置を3回以上求め、あるずれ量が他のいずれのずれ量との差をとってもある閾値を超えている場合、そのずれ量を除いた残りのずれ量の平均値を求めて上記キャリブレーション用光軸ずれ量とし、求められた上記キャリブレーション用光軸ずれ量に基づき上記キャリブレーションを行うようにした第10〜12態様のいずれかに記載の部品搭載方法を提供する。
【0014】
本発明の第15態様によれば、上記制御部は、上記記画像認識光学系で所定時間間隔をあけて複数回認識された上記部品の位置と上記回路基板の位置との間での上記2つの視野での光軸のずれ量を求め、求めた結果に基づきキャリブレーション用光軸ずれ量を求めるようにした第1態様に記載の部品搭載装置を提供する。
本発明の第16態様によれば、上記画像認識光学系で複数回認識を行うとき、所定時間間隔をあけて複数回認識を行うようにした第10態様に記載の部品搭載方法を提供する。
本発明の第17態様によれば、部品を保持し搬送して回路基板に搭載する部品保持搬送装置と、
上記回路基板を保持する回路基板保持装置と、
光を透過可能で同一の印を上下それぞれの視野で認識可能な1つの治具を上記部品吸着搬送装置に保持した状態で、上記治具の印の位置をある1つの視野により認識するとともに、上記回路基板保持装置とともに移動可能なキャリブレーションステージ上に上記治具を保持した状態で、上記治具の上記印の位置を上記視野とは別の視野で認識する画像認識光学系と、
上記画像認識光学系で認識された、上記治具を上記部品吸着搬送装置に保持した状態の位置と上記回路基板保持装置とともに移動可能なキャリブレーションステージ上に載置された上記治具を保持した状態の位置との間での視野間の認識結果に基づく上記治具の上記印の位置間の光軸のずれ量をそれぞれ上記画像認識光学系の上記2つの視野のキャリブレーション用光軸ずれ量とする制御部を備えて、
上記制御部で求められた上記キャリブレーション用光軸ずれ量に基づき上記画像認識光学系のキャリブレーションを行ったのち、上記部品を上記回路基板に搭載するようにした部品搭載装置を提供する。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態の部品搭載装置及び方法の一例としての電子部品搭載装置及び方法について図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の一実施形態において電子部品搭載方法を実施する電子部品搭載装置の斜視図であり、図2は画像認識光学系のキャリブレーション用ステージの斜視図である。
図1において、13は搭載すべき部品の一例としての電子部品であり、14のトレイに収納されている。15は電子部品保持搬送装置の一例としてのボンディングヘッドであり、X方向に移動する機能及びX方向及びY方向と直交するZ方向に昇降する機能を有しており、上記電子部品13をノズル15aで真空吸着しハンドリングする。16は電子部品13が搭載される部材の一例としての回路基板であり、17の回路基板保持装置の一例としてのボンディングステージに吸着保持されている。そして、上記ボンディングステージ17及びトレイ14は、Y方向に移動する機能を有したスライドベース18上に固定されている。19は画像認識光学系であり、上下の視野切り替えにより、画像認識光学系19の下方に位置する回路基板16及び画像認識光学系19の上方にボンディングヘッド15により吸着された電子部品13の位置認識が可能である。また、画像認識光学系19はX,Y両方向に移動可能な構成になっている。20はキャリブレーションステージであり、スライドベース18上に固定されている。
【0016】
図2において、キャリブレーションステージ20の上面には光学系のキャリブレーション用のガラス製の治具(ジグ)21が一対の位置規制爪20a,20aにより位置決めされつつ、吸着保持されており、また治具21の中央部には画像認識用の印22が記されている。
図6に画像認識光学系19の詳細を示す。19aはCCDカメラであり、拡大レンズ19bが結合されている。19cはプリズム枠でプリズム19dが固定されており、拡大レンズ19bはこのプリズム枠19cに結合されている。ヘッド15に吸着保持された電子部品13若しくはボンディングステージ17に吸着保持された回路基板16の像は、プリズム19d及び拡大レンズ19bを介してCCDカメラ19aにて撮像される。そして、画像認識光学系19では視野切替えにより電子部品13、回路基板16のいずれかを撮像する。
図6において、419はシャッター駆動部105により駆動される上下の視野切り替え用の上下のシャッターであり、上側の視野に切り替えるときには、下側のシャッター419を図中420の位置まで移動させて下側の視野を覆い隠し、上側の視野のみ画像認識光学系19で認識できるようにする一方、下側の視野に切り替えるときには、上側のシャッター419を図中420の位置まで移動させて上側の視野を覆い隠し、下側の視野のみ画像認識光学系19で認識できるようにする。これらの2つのシャッター419の駆動は上記メインコントローラ101で駆動制御される。 以上のように構成された上記電子部品搭載装置について、以下にその動作について説明する。
【0017】
電子部品13を回路基板16に搭載するにあたり、まず、光学系のキャリブレーション動作を行う。以降その動作について記す。なお、本実施形態では、2種類のキャリブレーション動作を説明するものであって、図4は上記画像認識光学系19の高精度なキャリブレーション動作のフローチャートであり、図8は図4よりも単純な上記画像認識光学系19のキャリブレーション動作のフローチャートである。
キャリブレーション動作においては、まず、画像認識光学系19によりスライドベース18に固定されたキャリブレーションステージ20上の治具21の印22が認識可能となるように、画像認識光学系19がX方向又はY方向に移動する。次に、画像認識光学系19の視野が上方側から下方側に切り替わり、キャリブレーションステージ20に搭載された治具21の印22の位置認識を行う(図4のステップS1、図8のステップS21)。
【0018】
次に、画像認識光学系19がスライドベース18に対して後方すなわち図1のY方向斜め右上側に待避した後、ボンディングヘッド15が下降してキャリブレーションステージ20上の治具21のピックアップを行う(図4のステップS2、図8のステップS22)。
次に、画像認識光学系19の視野が上方側に切り替わり、画像認識光学系19が手前側すなわち図1のY方向斜め左下側に移動し、再度、治具21の印22の位置認識を行う(図4のステップS3、図8のステップS23)。治具21はガラス製で光を透過可能であるので、同一の印22を上下それぞれの視野で認識可能である。
次に、画像認識光学系19が後方に待避した後、ボンディングヘッド15が下降して治具21をキャリブレーションステージ20に搭載する(図4のステップS4、図8のステップS24)。そして、上記それぞれの認識結果をもとに、画像認識光学系19の上下視野間の光軸のずれ量(オフセット量)を求める(図4のステップS5、図8のステップS25)が、図3を用いてその詳細説明を行う。
【0019】
図3は画像認識光学系19に撮像された治具21上の印22の位置を表すものであるが、23は初めに下方側の視野で印22を画像認識したときの印の位置であり、24は画像認識光学系19の上方側の視野で印22を画像認識したときの印の位置である。このときの印23と印24間の距離、X1及びY1が画像認識光学系19の下方側の視野と上方側の視野の光軸のずれ量を表している。この視野の光軸のずれ量は、電子部品搭載装置の周囲の環境の温度変化の影響による画像認識光学系19等のひずみの発生により微妙に変化し、電子部品搭載装置に記憶された視野の光軸のずれ量を補正しなければ、温度変化分の搭載位置ずれが発生する。そこで、搭載位置ずれを防ぐために、図8の上記単純なキャリブレーション動作では、図8のステップS25で求めた光軸のずれ量を基に、電子部品搭載装置に記憶されている視野の光軸のずれ量を更新する(図8のステップS26)。
しかしながら、図8の上記単純なキャリブレーション動作では、画像認識光学系19の下方側の視野と上方側の視野の光軸のずれ量を治具21の1回のハンドリングにより測定しているため、ハンドリング精度の影響を大きく受け、高い精度で光軸のずれ量が求められない場合もありえる。
そこで、図4の高精度なキャリブレーション動作では、治具21のハンドリング精度の影響を受ける度合いを抑え、高い精度で画像認識光学系19の下方側の視野と上方側の視野の光軸のずれ量を求め、部品の搭載位置ずれを抑えるため、上記視野の光軸のずれ量測定を複数回実施し(図4のステップS6)、視野の光軸のずれ量の平均値を求める(図4のステップS7)。そして、搭載位置ずれを防ぐために、電子部品搭載装置に記憶された視野の光軸ずれ量を更新するとき、上記平均値として求められたキャリブレーション用光軸ずれ量にて更新する(図4のステップS8)。
ここで、更にキャリブレーションの精度を上げて測定する方法としては、以下の▲1▼〜▲3▼の方法が存在する。
【0020】
▲1▼ 治具21のハンドリング精度の影響を抑えるために図4のステップS6で光軸のずれ量測定を3回以上実施し、図4のステップS7で、上限の測定値および下限の測定値を除いて平均値を求め、その平均値を図4のステップS8でキャリブレーション結果すなわちキャリブレーション用光軸ずれ量として用いる。ただし、上限の測定値および下限の測定値を除いた残りの測定値が1個しか残らなかった場合には、その測定値をキャリブレーション用光軸ずれ量として用いる。
▲2▼ 治具21のハンドリング精度の影響を抑えるために図4のステップS6で光軸のずれ量測定を3回以上実施し、図4のステップS7で、もしある測定値が他のいずれの測定値との差をとってもある閾値を超えている場合、その測定値を除いて、図4のステップS7で平均値を求め、その平均値を図4のステップS8でキャリブレーション結果すなわちキャリブレーション用光軸ずれ量として用いる。
▲3▼ 認識精度を高めるために上下の各視野において撮像中の治具21の印22の位置を測定する際に、印22を複数回画像認識し(図4のステップS1とS3での一点鎖線のフロー参照)、図4のステップS5で上記複数の認識結果をもとに印22の位置を求める。
特に▲1▼、▲2▼の方法を採用することによりごく希に発生する治具21のハンドリングの際の治具21の突発的な大きなずれの影響を受けなくすることができる。
ここで、画像認識光学系19のキャリブレーション動作に関わる部分の制御部200の構成とその流れについて図4,5,8を用いてさらに詳細に説明する。
【0021】
まず初めに、上記電子部品搭載装置に備えられた制御部200の構成から説明する。
図5において、101は電子部品搭載装置全体の制御を行う制御部200のメインコントローラであり、一連の制御シーケンスに基づき動作指令、演算指令を出し、またメモリからデータを出し入れする。102、103、104はモータ用のドライバであり、それぞれ画像認識光学系19のX方向移動用のモータ、画像認識光学系19のY方向移動用のモータ、ボンディングヘッド15のZ(鉛直)方向移動用のモータに対応している。他のモータに対応したドライバは本図では省略する。105はシャッター駆動部であり、画像認識光学系19の上下の視野切り替えを行うシャッターを駆動する。106はノズル吸着駆動部であり、ボンディングヘッド15の吸着ノズル15aの吸着のオン及びオフの切り替えを行う。107は画像認識部であり、キャリブレーション用の治具21の印22を画像認識光学系19により画像データとして取り込みを行う。そして、その取り込まれた画像データはメモリ108に記憶される。109は画像処理部であり、メモリ108に記憶された画像データから対象物すなわち印22の位置を求める。そして、その印22の位置データは、メモリ110に記憶される。111は演算部であり、メモリ110に記憶された治具21の印22の位置からの光軸のずれ量(オフセット量)を算出する。そして、その光軸のずれ量はメモリ110に記憶される。また、メモリ112には各モータ駆動軸が移動する際の目標座標のデータが記憶されている。また、メモリ113には、電子部品13を搭載した回路基板16を生産する生産条件が記憶されている。
【0022】
次に、制御の流れについて説明する。まず初めに、メモリ112に記憶されたキャリブレーションステージ20上の治具21の印22を画像認識するために画像認識光学系19が移動すべきX,Y座標を、メインコントローラ101がメモリ112から読み出し、ドライバ102、103に対してそのX,Y座標まで画像認識光学系19が移動するよう指令を出し、そのX,Y座標まで画像認識光学系19が移動する。次に、メインコントローラ101はシャッター駆動部105に対して画像認識光学系19の視野を下方に切り替えるよう指令を出し、シャッターを下方側に切り替える。次に、メインコントローラ101は画像認識部107に対して画像取り込みの指令を出し、画像認識光学系19によりキャリブレーションステージ20上の治具21の印22の画像を取り込み、取り込まれた画像データをメモリ108に記憶する。次に、メインコントローラ101は画像処理部109に対して画像処理の指令を出し、画像処理部109ではメモリ110に記憶された上記画像データより治具21の印22の位置22−1を算出し、メモリ110に記憶する。ここまでが図4のステップS1又は図8のステップS21の動作である。
【0023】
次に、メモリ112に記憶された後方のX,Y座標まで画像認識光学系19が待避するために、画像認識光学系19が後方に移動すべきX、Y座標をメインコントローラ101がメモリ112から読み出し、ドライバ102、103に対してそのX,Y座標まで後方に移動するよう指令を出し、画像認識光学系19がそのX,Y座標まで後方に移動する。
次に、メモリ112に記憶されたZ座標であって、キャリブレーションステージ20上の治具21をピックアップするためにボンディングヘッド15が下降すべきZ座標をメインコントローラ101がメモリ112から読み出し、ドライバ104に対してそのZ座標までボンディングヘッド15が移動するよう指令を出し、ボンディングヘッド15が下降する。次に、メインコントローラ101はノズル吸着駆動部106にノズル15aによる治具21の吸着をオンするよう指令を出し、ボンディングヘッド15のノズル15aで治具21を吸着する。次に、メインコントローラ101はドライバ104に対して座標原点まで移動するよう指令を出し、ボンディングヘッド15のノズル15aが上昇する。ここまでが、図4のステップS2又は図8のステップS22の動作である。
【0024】
次に、メインコントローラ101はシャッター駆動部105に対して画像認識光学系19の視野を上方に切り替えるよう指令を出し、シャッターを下方側から上方側に切り替える。次に、メインコントローラ101は画像認識部107に対して画像取り込みの指令を出し、画像認識光学系19によりボンディングヘッド15のノズル15aに吸着された治具21の印22の画像を取り込み、画像データをメモリ108に記憶する。次に、メインコントローラ101は画像処理部109に対して画像処理の指令を出し、画像処理部109ではメモリ108に記憶された上記画像データより治具21の印22の位置22−2を算出し、メモリ110に記憶する。ここまでが図4のステップS3又は図8のステップS23の動作である。
次に、メインコントローラ101は演算部111に対して画像認識光学系19の上下2つの視野の光軸のずれ量すなわちオフセット量を求めるよう指令を出し、演算部111ではメモリ110に記憶された治具21の印22の位置22−1及び治具21の印22の位置22−2より演算を行って光軸ずれ量を算出し、その光軸のずれ量をメモリ110に記憶する。この動作はステップS5又は図8のステップS25の光軸のずれ量算出動作である。このステップS5又はステップS25の動作は、図4又は図8に示すように、ステップS4又はステップS24の治具21をキャリブレーションステージ20に戻す動作を行ったのち、行うようにしてもよいが、ここで説明したように、ステップS4又はステップS24の動作前に行ってもよい。又は、ステップS4とS5又はステップS24とS25とを同時的に行うようにしてもよい。
【0025】
次に、メモリ112に記憶された後方に待避するために画像認識光学系19が移動すべきX、Y座標をメインコントローラ101が読み出し、ドライバ102、103に対してその座標まで移動するよう指令を出し、画像認識光学系19がその座標まで移動する。
次に、メモリ112に記憶されたキャリブレーションステージ20上で治具21をリリースするためにボンディングヘッド15のノズル15aが下降すべきZ座標をメインコントローラ101がメモリ112から読み出し、ドライバ110に対してそのZ座標までボンディングヘッド15のノズル15aを移動させるよう指令を出し、そのZ座標までボンディングヘッド15のノズル15aが下降する。次に、メインコントローラ101はノズル吸着駆動部106にノズル15aによる治具21の吸着をオフするよう指令を出し、ボンディングヘッド15のノズル15aでの治具21を吸着を停止し、治具21をキャリブレーションステージ20上に戻す。次に、メインコントローラ101はドライバ104に対してボンディングヘッド15のノズル15aが座標原点まで上昇するよう指令を出し、ボンディングヘッド15のノズル15aがその座標原点まで上昇する。ここまでが、図4のステップS4又は図8のステップS24の動作である。
【0026】
そして、メインコントローラ101は、上記した単純なキャリブレーション動作の場合には、上記算出された光軸のずれ量をキャリブレーション用光軸ずれ量としてメモリ110に記憶する(図8のステップS26)。一方、より精度の高いキャリブレーション動作の場合には、メインコントローラ101は、メモリ113に記憶された光軸のずれ量の測定回数に到達するまで、図4の上記ステップS1からS5までの光軸のずれ量の測定を繰り返す(図4のステップS6)。
そして、測定されてメモリ108に記憶された光軸のずれ量に基づき、図4のステップS7に示すように、キャリブレーション用に使用する光軸のずれ量の平均値を以下のようにして演算部111で求める。
もし、3回以上光軸のずれ量を測定しかつメモリ113に上下限の測定値を除くという設定がされていれば、上限の測定値および下限の測定値を無効として除いて、残った測定値により光軸のずれ量の平均値を求め、その平均値をキャリブレーション結果すなわちキャリブレーション用光軸ずれ量としてメモリ110に記憶する。なお、3回測定の場合において上限の測定値と下限の測定値とを除くと1個の測定値しか残らない場合には、その測定値をキャリブレーション用光軸ずれ量としてキャリブレーションに使用する。
もしくは、メモリ113に光軸のずれ量のバラツキの閾値が設定されているときには、測定値間の差を求め、ある測定値が他のいずれの測定値との差をとってもその閾値を超えている場合、その測定値を除いて平均値を求め、その平均値をキャリブレーション用光軸ずれ量としてメモリ110に記憶する。
【0027】
また、上下限の測定値を除くという設定がなく、また閾値も設定されていなければ、全ての光軸のずれ量の測定値より光軸のずれ量の平均値を求め、その平均値をキャリブレーション用光軸ずれ量としてメモリ110に記憶する。
また、メモリ113に認識回数が設定されているときには、治具21の印22の画像取り込みの際、図4のステップS1及びS3に一点鎖線で示すように設定回数連続して画像取り込みを行い、複数の画像データより求められる複数の治具21の印22の位置の平均値をそれぞれ求め、その平均値を治具21の印22の位置22−1,22−2としてメモリ110に記憶して、視野間での光軸のずれ量をそれぞれ演算するときに使用する。
このようにしてキャリブレーション動作が終了すると、次に、電子部品13の回路基板16へのボンディング動作を行う。以降その動作について記す。
【0028】
まず、画像認識光学系19によりスライドベース18に搭載されたボンディングステージ17上の回路基板16の位置確認が可能となるように、スライドベース18及び画像認識光学系19がメインコントローラ101の制御の下に移動する。ここで、回路基板16には位置確認用の特徴点が記してある。
次に、メインコントローラ101の制御により、画像認識光学系19の視野が上方側から下方側に切り替わり、ボンディングステージ17に搭載された回路基板16の位置認識を行う。
次に、スライドベース18および画像認識光学系19が所定の位置まで移動した後に、画像認識光学系19によりトレイ14上の電子部品13の位置認識を行う。
次に、上記認識結果に基づきボンディングヘッド15及びスライドベース18が移動した後、ボンディングヘッド15が下降し、トレイ14上の電子部品13を吸着しピックアップする。
次に、ボンディングヘッド15及び画像認識光学系19が所定の位置まで移動し、画像認識光学系19の視野が上方側に切り替わり、ボンディングヘッド15に吸着された電子部品13の位置認識を行う。そして、回路基板16及び電子部品13の画像認識結果、及び画像認識光学系19のキャリブレーション結果すなわちキャリブレーション用光軸ずれ量を考慮して、回路基板16及び電子部品13間の位置補正を行った後に、ボンディングヘッド15が下降し電子部品13を回路基板16上に搭載する。
【0029】
以上のように本実施形態によれば、図8の単純なキャリブレーション動作では、治具21を使用してキャリブレーション動作中に画像認識光学系19の視野間の光軸のずれ量(オフセット量)を少なくとも一回測定し、測定された測定値をキャリブレーション用光軸ずれ量として用いるようにしたので、より良い精度で画像認識光学系19の下方側の視野と上方側の視野の光軸のずれ量を求めることができ、電子部品13の回路基板16に対する搭載位置ずれを抑えることができる。
また、図4の高精度なキャリブレーション動作では、キャリブレーション動作中に画像認識光学系19の視野間の光軸のずれ量(オフセット量)を複数回測定し、その複数回測定された測定値の中から選択された測定値又はそれらの測定値の平均値をキャリブレーション用光軸ずれ量として用いることにより、治具21のハンドリング精度の影響を受ける度合いを抑え、高い精度で画像認識光学系19の下方側の視野と上方側の視野の光軸のずれ量を求め、電子部品13の回路基板16に対する搭載位置ずれを抑えることができる。
なお、上記実施形態では、図4のステップS1又は図8のステップS21によるキャリブレーションステージ20上の治具21の印22の位置認識動作を行ったのち、図4のステップS2,S3又は図8のステップS22,S23でのボンディングヘッド15のノズル15aで吸着された治具21の印22の位置認識動作を行うようにしているが、逆に、図4のステップS2,S3の動作を行ったのちステップS1の動作を行うか、又は、図8のステップS22,S23の動作を行ったのちステップS21の動作を行うようにしてもよい。
【0030】
さらに、上記実施形態において、上記少なくとも一回又は複数回の光軸のずれ量の測定を、例えば、実装動作開始前に1度行うだけでは、実装動作中の室温の変化又は装置内部の発熱による画像認識光学系の保持部などに歪が生じて、光軸の傾きが変化してしまい、部品の搭載位置がずれてしまうといった不具合が生じることがある。よって、これを防止するため、光軸のずれ量を一度測定したのち、所定時間後、例えば2時間後に再度同様に測定して、その測定結果に基づいて光軸のずれ量のオフセット分の更新を行うのが好ましい。
具体的には、電子部品13を搭載する動作について説明する。まず、ヘッド15及びスライドベース18が所定の位置まで移動した後にヘッド15が下降し、トレイ14上の電子部品13をピックアップする。次に、再度、ヘッド15及びスライドベース18が移動し、電子部品13を回路基板16に搭載するための粗位置決めを行う。次に、画像認識光学系19が回路基板16の位置確認のため、回路基板16上の特徴点、例えば、認識マーク、を視野内に収める位置まで移動し、画像認識部107により特徴点の画像認識を少なくとも一回又は複数回行う。次に、画像認識光学系19が電子部品13の位置確認のため、電子部品13上の特徴点、例えば、認識マーク、を視野内に収める位置まで移動し、画像認識部107により特徴点の画像認識を少なくとも一回又は複数回行う。そして、メモリ113内に記憶された回路基板16及び電子部品13の認識結果、及び画像認識光学系19の最新キャリブレーション結果に基づき、回路基板16及び電子部品13の間の位置補正を行った後にヘッド15が下降し、電子部品13を回路基板4上に搭載する。
【0031】
以上のように本実施形態によれば、電子部品搭載時の位置補正において、一定時間間隔毎に、例えば2時間間隔毎に、測定され、メモリ113内で更新された、電子部品画像認識側と回路基板画像認識側の視野間のオフセット量分を補正することにより、室温の変化もしくは装置内部の発熱により画像認識光学系の保持部に歪が生じて、光軸の傾きが変化しても、電子部品の搭載位置がずれることはない。この場合、各測定時に、上記したように複数回測定すれば、ハンドリング誤差も防止することができる。
このような構成によれば、一定時間毎に画像認識光学系の視野間のオフセット量を測定し、その測定結果を電子部品及び回路基板の画像認識結果に対して補正を行うことにより、画像認識光学系の保持部の歪の影響を受けない電子部品搭載時の位置補正が可能となり、室温の変化もしくは装置内部の発熱があっても、高精度に電子部品を搭載することができる。
【0032】
【発明の効果】
以上のように本発明は、治具を使用してキャリブレーション動作中に画像認識光学系の視野間の光軸のずれ量(オフセット量)を少なくとも一回測定し、測定された測定値をキャリブレーション用光軸ずれ量として用いるようにしたので、より良い精度で画像認識光学系の下方側の視野と上方側の視野の光軸のずれ量を求めることができ、部品の回路基板に対する搭載位置ずれを抑えることができる。
また、以上のように本発明は、画像認識光学系の視野間の光軸のずれ量(オフセット量)を複数回求め、その複数回求められた光軸のずれ量を元にそれらの平均値をとるなどしてキャリブレーション用光軸ずれ量を求めることにより、キャリブレーション用光軸ずれ量を求めるための治具のハンドリング精度の影響を受ける度合いを抑え、高い精度で画像認識光学系の下方側の視野と上方側の視野のオフセット量(光軸のずれ量)を求め、部品を搭載すべき部材に対する部品の搭載位置ずれを抑えることができる。
また、画像認識光学系の視野間の光軸のずれ量(オフセット量)を複数回の測定をするとき一定時間毎に画像認識光学系の視野間のオフセット量を少なくとも一回測定するようにし、かつ、その測定結果を電子部品及び回路基板の画像認識結果に対して補正を行うことにより、画像認識光学系の保持部の歪の影響を受けない電子部品搭載時の位置補正が可能となり、室温の変化もしくは装置内部の発熱があっても、高精度に電子部品を搭載することができる。この場合、各測定時に、上記したように複数回測定すれば、ハンドリング誤差も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態の電子部品搭載装置の全体構成を示す斜視図である。
【図2】 図1の電子部品搭載装置において治具が載置された状態のキャリブレーションステージの斜視図である。
【図3】 図1の電子部品搭載装置の画像認識光学系の上下の視野でそれぞれ撮像された治具の画像の位置を表す図である。
【図4】 図1の電子部品搭載装置のキャリブレーション動作のフローチャートである。
【図5】 図1の電子部品搭載装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図6】 上記実施形態における画像認識光学系の縦断面側面図である。
【図7】 上記実施形態におけるキャリブレーション動作を示す斜視図である。
【図8】 図1の電子部品搭載装置のキャリブレーション動作のフローチャートである。
【図9】 従来例の電子部品搭載装置の全体構成を示す斜視図である。
【図10】 従来例における画像認識光学系の縦断面側面図である。
【符号の説明】
13…電子部品
14…回路基板
15…ボンディングヘッド
15a…ノズル
16…回路基板
17…ボンディングステージ
18…スライドベース
19…画像認識光学系
20…キャリブレーションステージ
21…治具
22…印
22−1,22−2,23,24…治具の印の位置
101…メインコントローラ
102…画像認識光学系のX座標移動用ドライバ
103…画像認識光学系のY座標移動用ドライバ
104…ボンディングヘッド移動用ドライバ
105…シャッター駆動部
106…ノズル吸着駆動部
107…画像認識部
108…画像データ記憶用のメモリ
109…画像処理部
110…治具の印の位置(光軸ずれ量)記憶用のメモリ
111…演算部
112…座標データ記憶用のメモリ
113…生産条件記憶用のメモリ
200…制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a component mounting apparatus and method for mounting a component such as an electronic component, an optical component, or a mechanical component on a member on which a component such as a circuit board is to be mounted, and more specifically, image recognition optics used in the component mounting device or method. The present invention relates to an improvement in the calibration of the position of a component and a circuit board based on the deviation of the optical axis of the system.
[0002]
[Prior art]
Hereinafter, an example of a conventional electronic component mounting apparatus will be described with reference to FIGS. In FIG. 12,
[0003]
In FIG. 13,
[0004]
The operation of the electronic component mounting apparatus configured as described above will be described below. First, after the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the configuration as described above, when the imaging positions of the
[0006]
In the present invention, in view of the above-described conventional problems, even if the amount of offset between the visual field on the electronic component image recognition side and the circuit board image recognition side changes due to a change in room temperature or an internal heat generation or handling error, etc. An object of the present invention is to provide an electronic component mounting method and apparatus in which the mounting position of the electronic component is not shifted.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
According to the first aspect of the present invention, a component suction transport device that holds and transports components and mounts them on a circuit board;
A circuit board holding device for holding the circuit board;
An image recognition optical system for recognizing positions of the component and the circuit board in different fields of view;
Recognized by the above image recognition optical system Mounted on a calibration stage that can move with the circuit board holding device and a position where one jig that can transmit light and recognize the same mark in the upper and lower field of view is held by the component suction transfer device In the state of holding the above jig Between position Of 2 The amount of optical axis deviation in one field of view Using the above jig A controller that obtains a plurality of times and obtains an optical axis deviation amount for calibration based on the obtained results,
Provided is a component mounting apparatus in which the image recognition optical system is calibrated based on the calibration optical axis deviation obtained by the control unit, and the component is mounted on the circuit board.
[0008]
According to the second aspect of the present invention, the control unit obtains the amount of deviation of the optical axis between the two fields of view of the image recognition optical system at least three times, and determines the upper limit deviation from the obtained amount of deviation. When there are a plurality of remaining deviation amounts excluding the amount and the lower limit deviation amount, an average value of them is obtained as the calibration optical axis deviation amount, while the upper limit deviation amount and the lower limit deviation amount are determined. If only one remaining shift amount remains, the shift amount is set as the calibration optical axis shift amount, and the calibration of the image recognition optical system is performed based on the calculated calibration optical axis shift amount. Provided is a component mounting apparatus according to a first aspect in which the calibration is performed.
According to the third aspect of the present invention, the control unit obtains the deviation amount of the optical axis between the two fields of view of the image recognition optical system three times or more, and a certain deviation amount is different from any other deviation amount. If the difference exceeds a certain threshold, an average value of the remaining deviation amounts excluding the deviation amount is obtained as the calibration optical axis deviation amount, and the obtained calibration optical axis deviation amount is calculated. A component mounting apparatus according to a first aspect is provided which originally performs the calibration of the image recognition optical system.
According to the fourth aspect of the present invention, when the control unit obtains the deviation amount of the optical axis, the controller recognizes the image in each field of view being imaged by the image recognition optical system a plurality of times, and recognizes the plurality of times. The result obtained by calculating the amount of deviation of the optical axis between the position of the component recognized by the image recognition optical system in each field of view and the position of the circuit board from the results, and repeating this multiple times The component mounting apparatus according to the first aspect, wherein the calibration optical axis deviation amount is obtained based on the calibration, and the calibration of the image recognition optical system is performed based on the obtained calibration optical axis deviation amount. provide.
[0009]
According to the fifth aspect of the present invention, a component holding and conveying device for holding and conveying a component and mounting it on a circuit board;
A circuit board holding device for holding the circuit board;
One that can transmit light and recognize the same mark in the upper and lower fields of view Jig In the above component adsorption transfer device While being held, the position of the mark of the jig is recognized a plurality of times from a single visual field, and the circuit board holding device is Movable with An image recognition optical system that recognizes the position of the mark of the jig a plurality of times in a field of view different from the field of view while holding the jig on the calibration stage;
The optical axis deviation amount between the mark positions of the jig is determined based on the recognition result performed a plurality of times between the two fields of view of the image recognition optical system, and the average value of the obtained optical axis deviation amounts is obtained. And a control unit that sets the calculated average value as the optical axis deviation amount for calibration of the two visual fields of the image recognition optical system,
A component mounting apparatus is provided in which the component is mounted on the circuit board after the image recognition optical system is calibrated based on the calibration optical axis deviation obtained by the control unit.
[0010]
According to the sixth aspect of the present invention, when the image recognition optical system recognizes the position of the mark of the jig in the two states a plurality of times, the image recognition optical system is held in the component holding and conveying device. After the position of the mark of the jig and the position of the mark of the jig held on the calibration stage are recognized once by the image recognition optical system, similarly, A component mounting apparatus according to a fifth aspect is provided in which the recognition of the position of the mark of the jig is repeated.
According to the seventh aspect of the present invention, when the image recognition optical system recognizes the position of the mark of the jig in the two states a plurality of times, the image recognition optical system is in a state of being held by the component holding and conveying device. The image recognition optical system recognizes the position of the mark on the jig multiple times, and the image recognition optical system recognizes the position of the mark on the jig while being held on the calibration stage multiple times. A component mounting apparatus according to the fifth aspect is provided.
According to the eighth aspect of the present invention, the image recognition optical system includes each of the jig held by the component holding and conveying apparatus and the jig held by the calibration stage. The control unit recognizes the position of the mark three times or more, and the control unit determines an upper limit deviation amount and a lower limit among the deviation amounts of the optical axes of the two or more two visual fields obtained based on the recognized result. When there are a plurality of remaining shift amounts excluding the shift amount, the average value of them is obtained and used as the calibration optical axis shift amount, while the remaining upper limit shift amount and the lower limit shift amount are excluded. The component mounting apparatus according to any one of the fifth to seventh aspects, in which when only one deviation amount remains, the deviation amount is set as the calibration optical axis deviation amount instead of obtaining the average value. I will provide a.
[0011]
According to the ninth aspect of the present invention, the image recognition optical system includes the jig held by the component holding and conveying apparatus and the jig held by the calibration stage. The position of the mark is obtained three times or more, and the control unit, when a certain deviation amount exceeds a certain threshold even if it takes a difference from any other deviation amount, averages the remaining deviation amounts excluding the deviation amount. The component mounting apparatus according to any one of the fifth to seventh aspects, in which a value is obtained and used as the calibration optical axis deviation amount.
According to the tenth aspect of the present invention, in the component holding and conveying apparatus for holding and conveying the component and mounting it on the circuit board. One that can transmit light and recognize the same mark in the upper and lower fields of view While holding the jig, the position of the mark on the jig is recognized multiple times by the image recognition optical system,
Circuit board holding device for holding the circuit board Movable with With the jig held on the calibration stage, the position of the mark on the jig is recognized multiple times by the image recognition optical system,
Image recognition optical system Calibration that can be moved together with the circuit board holding device and the position of one jig held in the component suction and transfer device that can transmit light and recognize the same mark in the upper and lower fields of view. Between the position where the jig placed on the stage is held Find the amount of deviation between the positions of the marks on the jig between the two fields of view,
The average value of the obtained optical axis deviation amounts is calculated as the optical axis deviation amounts of the two fields of view of the image recognition optical system. After performing calibration based on the optical axis deviation amounts, the above components are Provided is a component mounting method for mounting on the circuit board.
[0012]
According to the eleventh aspect of the present invention, when the position of the mark of the jig in the two states is recognized a plurality of times by the image recognition optical system, the jig is held by the component holding and conveying device. After the position of the mark of the jig and the position of the mark of the jig held on the calibration stage are recognized once by the image recognition optical system, similarly, the position of the jig in the respective state The component mounting method according to the tenth aspect is provided in which the recognition of the position of the mark on the jig is repeated.
According to the twelfth aspect of the present invention, when the position of the mark of the jig in the two states is recognized a plurality of times by the image recognition optical system, the jig is held by the component holding and conveying device. The image recognition optical system recognizes the position of the mark on the jig multiple times, and the image recognition optical system recognizes the position of the mark on the jig while being held on the calibration stage multiple times. The component mounting method according to the tenth aspect is provided.
[0013]
According to the thirteenth aspect of the present invention, the positions of the marks of the jig held by the component holding and conveying apparatus and the jig held by the calibration stage are set three times. When there are a plurality of remaining shift amounts excluding the upper limit shift amount and the lower limit shift amount among the three or more optical field shift amounts of the two visual fields obtained based on the recognized results. In the case where the average value thereof is obtained and used as the calibration optical axis deviation amount, while only one remaining deviation amount excluding the upper limit deviation amount and the lower limit deviation amount is left. In the tenth to twelfth aspects, the deviation amount is used as the calibration optical axis deviation amount instead of obtaining the average value, and the calibration is performed based on the obtained calibration optical axis deviation amount. Provides a component mounting method according to any misalignment.
According to the fourteenth aspect of the present invention, the positions of the marks of the jig held by the component holding and conveying apparatus and the jig held by the calibration stage are set three times. When a certain amount of deviation exceeds a certain threshold even if a difference from any other amount of deviation is obtained as described above, an average value of the remaining deviation amounts excluding the amount of deviation is obtained to obtain the calibration optical axis deviation amount. And providing the component mounting method according to any one of the tenth to twelfth aspects, wherein the calibration is performed based on the obtained optical axis deviation amount for calibration.
[0014]
According to a fifteenth aspect of the present invention, the control unit is configured to perform the two operations between the position of the component recognized by the image recognition optical system a plurality of times at predetermined time intervals and the position of the circuit board. The component mounting apparatus according to the first aspect, in which the optical axis deviation amount in one field of view is obtained and the calibration optical axis deviation amount is obtained based on the obtained result.
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided the component mounting method according to the tenth aspect, wherein when the image recognition optical system performs the recognition a plurality of times, the recognition is performed a plurality of times with a predetermined time interval.
According to the seventeenth aspect of the present invention, a component holding and conveying device for holding and conveying a component and mounting it on a circuit board;
A circuit board holding device for holding the circuit board;
One that can transmit light and recognize the same mark in the upper and lower fields of view Jig In the above component adsorption transfer device While being held, the position of the mark of the jig is recognized from a certain visual field, and the circuit board holding device Movable with An image recognition optical system for recognizing the position of the mark of the jig in a field of view different from the field of view while holding the jig on the calibration stage;
Image recognition optical system The position in the state where the jig is held in the component suction conveyance device and the position in the state where the jig placed on the calibration stage movable together with the circuit board holding device is recognized. Between Between fields of view of A controller that sets the amount of optical axis deviation between the mark positions of the jig based on the recognition result as the amount of optical axis deviation for calibration of the two visual fields of the image recognition optical system;
A component mounting apparatus is provided in which the component is mounted on the circuit board after the image recognition optical system is calibrated based on the calibration optical axis deviation obtained by the control unit.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an electronic component mounting apparatus and method as an example of a component mounting apparatus and method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of an electronic component mounting apparatus that performs an electronic component mounting method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a calibration stage of an image recognition optical system.
In FIG. 1,
[0016]
In FIG. 2, a glass jig (jig) 21 for optical system calibration is adsorbed and held on the upper surface of the
FIG. 6 shows details of the image recognition
In FIG. 6,
[0017]
In mounting the
In the calibration operation, first, the image recognition
[0018]
Next, after the image recognition
Next, the field of view of the image recognition
Next, after the image recognition
[0019]
FIG. 3 shows the position of the
However, in the simple calibration operation of FIG. 8, the amount of deviation of the optical axis between the lower visual field and the upper visual field of the image recognition
Therefore, in the highly accurate calibration operation of FIG. 4, the degree of influence of the handling accuracy of the
Here, the following methods (1) to (3) exist as methods for measuring with higher calibration accuracy.
[0020]
(1) In order to suppress the influence of the handling accuracy of the
(2) In order to suppress the influence of the handling accuracy of the
(3) When measuring the position of the
In particular, by adopting the methods {circle around (1)} and {circle around (2)}, it is possible to eliminate the influence of a sudden large deviation of the
Here, the configuration and flow of the
[0021]
First, the configuration of the
In FIG. 5, reference numeral 101 denotes a main controller of the
[0022]
Next, the flow of control will be described. First, the X and Y coordinates that the image recognition
[0023]
Next, in order for the image recognition
Next, the main controller 101 reads out the Z coordinate stored in the
[0024]
Next, the main controller 101 instructs the
Next, the main controller 101 issues a command to the
[0025]
Next, the main controller 101 reads out the X and Y coordinates to be moved by the image recognition
Next, the main controller 101 reads from the
[0026]
In the case of the simple calibration operation described above, the main controller 101 stores the calculated optical axis deviation amount in the memory 110 as the calibration optical axis deviation amount (step S26 in FIG. 8). On the other hand, in the case of a calibration operation with higher accuracy, the main controller 101 determines the optical axis from step S1 to step S5 in FIG. 4 until the number of measurements of the optical axis deviation stored in the memory 113 is reached. The measurement of the deviation amount is repeated (step S6 in FIG. 4).
Then, based on the measured optical axis deviation amount stored in the
If the optical axis deviation is measured three times or more and the memory 113 is set to exclude the upper and lower measurement values, the upper measurement value and the lower measurement value are invalidated and the remaining measurement is performed. The average value of the optical axis deviation amount is obtained from the value, and the average value is stored in the memory 110 as the calibration result, that is, the calibration optical axis deviation amount. In the case of three measurements, if only one measurement value remains except for the upper limit measurement value and the lower limit measurement value, the measurement value is used for calibration as an optical axis deviation amount for calibration. .
Alternatively, when a threshold value for variation in optical axis deviation is set in the memory 113, a difference between measured values is obtained, and a certain measured value exceeds the threshold value even if it takes a difference from any other measured value. In this case, the average value is obtained by removing the measured value, and the average value is stored in the memory 110 as the calibration optical axis deviation amount.
[0027]
If there is no setting to exclude the upper and lower measured values, and no threshold is set, the average value of the optical axis deviation is obtained from the measured values of all optical axis deviations, and the average value is calibrated. Stored in the memory 110 as an optical axis deviation amount for the operation.
Further, when the number of times of recognition is set in the memory 113, when the image of the
When the calibration operation is thus completed, the bonding operation of the
[0028]
First, the
Next, under the control of the main controller 101, the field of view of the image recognition
Next, after the
Next, after the
Next, the
[0029]
As described above, according to the present embodiment, in the simple calibration operation of FIG. 8, the optical axis shift amount (offset amount) between the fields of view of the image recognition
Further, in the highly accurate calibration operation of FIG. 4, during the calibration operation, the optical axis shift amount (offset amount) between the fields of view of the image recognition
In the above embodiment, after performing the position recognition operation of the
[0030]
Furthermore, in the above-described embodiment, the measurement of the amount of deviation of the optical axis at least once or a plurality of times, for example, is performed only once before starting the mounting operation, due to a change in room temperature during the mounting operation or heat generation in the apparatus. In some cases, distortion occurs in the holding unit of the image recognition optical system and the like, and the inclination of the optical axis changes, so that the mounting position of the component shifts. Therefore, in order to prevent this, after measuring the amount of deviation of the optical axis once, measure again in a similar manner after a predetermined time, for example, two hours later, and update the offset of the amount of deviation of the optical axis based on the measurement result Is preferably performed.
Specifically, an operation for mounting the
[0031]
As described above, according to the present embodiment, in the position correction at the time of electronic component mounting, the electronic component image recognition side that is measured and updated in the memory 113 at regular time intervals, for example, every two hour intervals. By correcting the amount of offset between the visual fields on the circuit board image recognition side, distortion occurs in the holding part of the image recognition optical system due to a change in room temperature or heat generation inside the apparatus, and even if the inclination of the optical axis changes, The electronic component mounting position does not shift. In this case, if each measurement is performed a plurality of times as described above, handling errors can be prevented.
According to such a configuration, the amount of offset between the visual field of the image recognition optical system is measured at regular intervals, and the measurement result is corrected with respect to the image recognition result of the electronic component and the circuit board. Position correction when mounting an electronic component that is not affected by the distortion of the holding part of the optical system is possible, and the electronic component can be mounted with high accuracy even when the room temperature changes or heat is generated inside the apparatus.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, the present invention measures the optical axis deviation amount (offset amount) between the fields of view of the image recognition optical system at least once during the calibration operation using the jig, and calibrates the measured values. The amount of optical axis deviation between the lower field of view and the upper field of view of the image recognition optical system can be determined with better accuracy, and the mounting position of the component on the circuit board Deviation can be suppressed.
Further, as described above, the present invention obtains the optical axis deviation amount (offset amount) between the fields of view of the image recognition optical system a plurality of times, and averages them based on the optical axis deviation amount obtained a plurality of times. To obtain the calibration optical axis misalignment amount, etc. to reduce the degree of influence of the jig handling accuracy for obtaining the calibration optical axis misalignment amount. It is possible to obtain an offset amount (shift amount of the optical axis) between the side field of view and the upper side field of view, and to suppress a component mounting position shift with respect to a member on which the component is to be mounted.
Further, when measuring the amount of offset (offset amount) of the optical axis between the visual fields of the image recognition optical system a plurality of times, the offset amount between the visual fields of the image recognition optical system is measured at least once every fixed time, In addition, by correcting the measurement result for the image recognition result of the electronic component and the circuit board, it becomes possible to correct the position when mounting the electronic component without being affected by the distortion of the holding part of the image recognition optical system. Even if there is a change in temperature or heat generation inside the apparatus, electronic components can be mounted with high accuracy. In this case, if each measurement is performed a plurality of times as described above, handling errors can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a calibration stage in a state where a jig is placed in the electronic component mounting apparatus of FIG. 1. FIG.
3 is a diagram showing the positions of images of jigs imaged in the upper and lower fields of view of the image recognition optical system of the electronic component mounting apparatus of FIG. 1;
4 is a flowchart of a calibration operation of the electronic component mounting apparatus of FIG.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a control unit of the electronic component mounting apparatus of FIG. 1;
FIG. 6 is a longitudinal sectional side view of the image recognition optical system in the embodiment.
FIG. 7 is a perspective view showing a calibration operation in the embodiment.
8 is a flowchart of a calibration operation of the electronic component mounting apparatus of FIG.
FIG. 9 is a perspective view showing an overall configuration of a conventional electronic component mounting apparatus.
FIG. 10 is a longitudinal sectional side view of an image recognition optical system in a conventional example.
[Explanation of symbols]
13. Electronic parts
14 ... Circuit board
15 ... Bonding head
15a ... Nozzle
16 ... Circuit board
17 ... Bonding stage
18 ... Slide base
19. Image recognition optical system
20 ... Calibration stage
21 ... Jig
22 ... mark
22-1, 22-2, 23, 24 ... Position of the mark on the jig
101 ... Main controller
102. X-coordinate moving driver of image recognition optical system
103 ... Driver for Y-coordinate movement of image recognition optical system
104: Bonding head moving driver
105. Shutter drive unit
106: Nozzle suction drive unit
107: Image recognition unit
108: Memory for storing image data
109: Image processing unit
110... Memory for storing the mark position (optical axis deviation amount) of the jig
111 ... Calculation unit
112 ... Memory for storing coordinate data
113 ... Memory for storing production conditions
200 ... control unit
Claims (22)
上記回路基板を保持する回路基板保持装置(17)と、
上記部品と上記回路基板のそれぞれの位置認識を別々の視野で行う画像認識光学系(19)と、
上記画像認識光学系で認識された、光を透過可能で同一の印を上下それぞれの視野で認識可能な1つの治具(21)を上記部品吸着搬送装置に保持した状態の位置と上記回路基板保持装置(17)とともに移動可能なキャリブレーションステージ上に載置された上記治具を保持した状態の位置との間での2つの視野での光軸のずれ量を上記治具を用いて複数回求め、求めた結果に基づきキャリブレーション用光軸ずれ量を求める制御部(200)とを備えて、
上記制御部で求められた上記キャリブレーション用光軸ずれ量を元に上記画像認識光学系のキャリブレーションを行い、上記部品を上記回路基板に搭載するようにした部品搭載装置。A component suction and transfer device (15) for holding and transporting the component (13) and mounting it on the circuit board (16);
A circuit board holding device (17) for holding the circuit board;
An image recognition optical system (19) for recognizing the positions of the component and the circuit board in different fields of view;
The position in the state where one jig (21) recognized by the image recognition optical system and capable of transmitting light and capable of recognizing the same mark in the upper and lower fields of view is held in the component suction conveyance device and the circuit board A plurality of optical axis deviation amounts in two fields of view with respect to a position where the jig placed on a calibration stage movable with the holding device (17) is held can be obtained using the jig. A control unit (200) for obtaining a calibration optical axis deviation amount based on the obtained result,
A component mounting apparatus that calibrates the image recognition optical system based on the calibration optical axis deviation obtained by the control unit and mounts the component on the circuit board.
上記回路基板を保持する回路基板保持装置(17)と、
光を透過可能で同一の印を上下それぞれの視野で認識可能な1つの治具(21)を上記部品吸着搬送装置に保持した状態で、上記治具の印(22)の位置をある1つの視野により複数回認識するとともに、上記回路基板保持装置(17)とともに移動可能なキャリブレーションステージ(20)上に上記治具を保持した状態で、上記治具の上記印(22)の位置を上記視野とは別の視野で複数回認識する画像認識光学系(19)と、
上記画像認識光学系の上記2つの視野間で複数回行った認識結果に基づく上記治具の上記印の位置間の光軸のずれ量をそれぞれ求め、求められた光軸のずれ量の平均値を算出し、算出された平均値を上記画像認識光学系の上記2つの視野のキャリブレーション用光軸ずれ量とする制御部(200)を備えて、
上記制御部で求められた上記キャリブレーション用光軸ずれ量に基づき上記画像認識光学系のキャリブレーションを行ったのち、上記部品を上記回路基板に搭載するようにした部品搭載装置。A component holding and conveying device (15) for holding, conveying and mounting the component (13) on the circuit board (16);
A circuit board holding device (17) for holding the circuit board;
With one jig (21) capable of transmitting light and recognizing the same mark in the upper and lower fields of view being held in the component suction / conveying device, the position of the jig mark (22) is set to a certain one. The position of the mark (22) of the jig is determined in a state where the jig is held on a calibration stage (20) movable with the circuit board holding device (17) while recognizing a plurality of times by the visual field. An image recognition optical system (19) for recognizing a plurality of times in a field of view different from the field of view;
The optical axis deviation amount between the mark positions of the jig is determined based on the recognition result performed a plurality of times between the two fields of view of the image recognition optical system, and the average value of the obtained optical axis deviation amounts is obtained. And a control unit (200) that sets the calculated average value as the optical axis deviation amount for calibration of the two fields of view of the image recognition optical system,
A component mounting apparatus configured to mount the component on the circuit board after calibrating the image recognition optical system based on the calibration optical axis deviation amount obtained by the control unit.
上記回路基板を保持する回路基板保持装置(17)とともに移動可能なキャリブレーションステージ(20)に上記治具を保持した状態で、上記治具の上記印(22)の位置を画像認識光学系(19)で複数回認識し、
上記画像認識光学系で認識された、光を透過可能で同一の印を上下それぞれの視野で認識可能な1つの治具(21)を上記部品吸着搬送装置に保持した状態の位置と上記回路基板保持装置(17)とともに移動可能なキャリブレーションステージ上に載置された上記治具を保持した状態の位置との間の2つの視野間での上記治具の上記印の位置間のずれ量を求め、
求められた光軸のずれ量の平均値を算出して上記画像認識光学系の2つの視野の光軸のずれ量とし、この光軸のずれ量に基づきキャリブレーションを行ったのち、上記部品を上記回路基板に搭載するようにした部品搭載方法。One jig (21) that can transmit light to the component holding and conveying device (15) that holds and conveys the component (13) and mounts it on the circuit board (16) and recognizes the same mark in the upper and lower visual fields. In the held state, the position of the mark (22) of the jig is recognized a plurality of times by the image recognition optical system (19),
With the jig held on a calibration stage (20) movable together with the circuit board holding device (17) for holding the circuit board, the position of the mark (22) on the jig is determined by an image recognition optical system ( 19)
The position in the state where one jig (21) recognized by the image recognition optical system and capable of transmitting light and capable of recognizing the same mark in the upper and lower fields of view is held in the component suction conveyance device and the circuit board The amount of deviation between the positions of the marks of the jig between the two fields of view between the holding position of the jig mounted on the calibration stage movable with the holding device (17). Seeking
The average value of the obtained optical axis deviation amounts is calculated as the optical axis deviation amounts of the two fields of view of the image recognition optical system. After performing calibration based on the optical axis deviation amounts, the above components are A component mounting method for mounting on the circuit board.
上記回路基板を保持する回路基板保持装置(17)と、
光を透過可能で同一の印を上下それぞれの視野で認識可能な1つの治具(21)を上記部品吸着搬送装置に保持した状態で、上記治具の印(22)の位置をある1つの視野により認識するとともに、上記回路基板保持装置(17)とともに移動可能なキャリブレーションステージ(20)上に上記治具を保持した状態で、上記治具の上記印(22)の位置を上記視野とは別の視野で認識する画像認識光学系(19)と、
上記画像認識光学系で認識された、上記治具(21)を上記部品吸着搬送装置に保持した状態の位置と上記回路基板保持装置(17)とともに移動可能なキャリブレーションステージ上に載置された上記治具を保持した状態の位置との間での視野間での認識結果に基づく上記治具の上記印の位置間の光軸のずれ量をそれぞれ上記画像認識光学系の上記2つの視野のキャリブレーション用光軸ずれ量とする制御部(200)を備えて、
上記制御部で求められた上記キャリブレーション用光軸ずれ量に基づき上記画像認識光学系のキャリブレーションを行ったのち、上記部品を上記回路基板に搭載するようにした部品搭載装置。A component holding and conveying device (15) for holding, conveying and mounting the component (13) on the circuit board (16);
A circuit board holding device (17) for holding the circuit board;
With one jig (21) capable of transmitting light and recognizing the same mark in the upper and lower fields of view being held in the component suction / conveying device, the position of the jig mark (22) is set to a certain one. While recognizing from the visual field and holding the jig on the calibration stage (20) movable with the circuit board holding device (17), the position of the mark (22) of the jig is defined as the visual field. Is an image recognition optical system (19) that recognizes in a different field of view,
The jig (21) recognized by the image recognition optical system is placed on a calibration stage that is movable together with the position of the component suction conveyance device and the circuit board holding device (17). The amount of deviation of the optical axis between the positions of the marks on the jig based on the recognition result between the fields of view with the position where the jig is held is determined for each of the two fields of view of the image recognition optical system. A control unit (200) for setting the optical axis deviation for calibration is provided.
A component mounting apparatus configured to mount the component on the circuit board after calibrating the image recognition optical system based on the calibration optical axis deviation amount obtained by the control unit.
上記回路基板(16)を保持する回路基板保持装置(17)と、
上記部品吸着搬送装置(15)に保持した部品(13)を下側より認識可能で、かつ前記回路基板保持装置(17)に保持された上記回路基板(16)を上側より認識可能に、それぞれの位置認識を別々の視野で行う画像認識光学系(19)と、
光を透過可能で同一の印を上下それぞれの視野で認識可能な1つの治具(21)を認識する為に載置するキャリブレーションステージ(20)と、
上記治具(21)を用い上記画像認識光学系で、上記部品吸着搬送装置(15)に保持された上記治具(21)の上記印(22)を下から認識し、かつ上記キャリブレーションステージ(20)に載置された上記治具の上記同一の印を上から認識することにより画像認識光学系(19)の下方側の視野と上方側の視野の光軸ずれ量をそれぞれ求め、
求めた結果に基づき上記画像認識光学系(19)の上記2つの視野のキャリブレーション用光軸ずれ量とする制御部(200)とを備えて、
上記制御部で求められた上記キャリブレーション用光軸ずれ量を元に上記画像認識光学系のキャリブレーションを行い、上記部品を上記回路基板に搭載するようにした部品搭載装置。A component suction and transfer device (15) for holding and transporting the component (13) and mounting it on the circuit board (16);
A circuit board holding device (17) for holding the circuit board (16) ;
The component suction conveying device (15) and parts (13) held recognizable from the lower side, and the circuit the circuit board held (16) appreciably from the upper substrate holding device (17), respectively An image recognition optical system (19) for recognizing the position of the image in different fields of view ,
A calibration stage (20) that is placed to recognize one jig (21) that can transmit light and can recognize the same mark in the upper and lower fields of view ;
Using the jig (21), the image recognition optical system recognizes the mark (22) of the jig (21) held by the component suction conveyance device (15) from below, and the calibration stage. By recognizing the same mark of the jig placed on (20) from above, the optical axis deviation amounts of the lower visual field and the upper visual field of the image recognition optical system (19) are obtained,
A control unit (200) for setting the optical axis deviation for calibration of the two visual fields of the image recognition optical system (19) based on the obtained result,
A component mounting apparatus that calibrates the image recognition optical system based on the calibration optical axis deviation obtained by the control unit and mounts the component on the circuit board.
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