JP4252134B2 - 実装機における部品認識基準の位置ずれ検出方法及び同検出装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ部品吸着用のノズルを備えたヘッドユニットによりIC等のチップ部品をプリント基板等からなる基板に実装する実装機において、部品認識用カメラによる部品認識基準位置と、ヘッドユニットの移動基準位置との間に生じた位置ずれを検出する部品認識基準の位置ずれ検出方法及び同検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、基台の上方に移動可能に装備したヘッドユニットに、チップ部品吸着用のノズルを昇降可能に設け、上記ノズル部材により部品供給部からチップ部品を吸着した後、ヘッドユニットを基板上へ移動させて、チップ部品を基板上に装着するようにした実装機は一般に知られている。最近では、この実装機において、実装機本体に部品認識用カメラを設置し、この部品認識用カメラにより、上記ノズル部材に吸着された部品を撮像することにより、ノズル部材に対する部品の吸着ずれを認識し、この吸着ずれを加味した部品の実装を行うような装置が提案されている。
【0003】
このような実装機においては、ヘッドユニットの移動基準や、部品認識用カメラと、ノズルとの位置関係等の部品認識基準に関係する各種のパラメータを精密に設定し、これらの初期調整(キャリプレーション)を適正に行うことが実装精度を高める上でも不可欠である。このため、従来から、実装機の操業前等に、試験的に基板に対して部品を実装して、その搭載状態を検査し、この検査結果に基づいて上記のような各種パラメータを調整することが行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の方法では、試験的に実際の基板に部品を搭載したときに、基板に対する適正な部品の搭載位置や、それに対する部品の位置ずれなどを目視で調べることが容易ではなく、搭載状態の検査に熟練を要する問題がある。また、上記の方法で初期調整を行った場合においても、その後の環境温度の変化または経時変化等により、部品認識用カメラからなる撮像手段による部品認識基準位置と、ヘッドユニットの移動基準位置との間に位置ずれが生じた場合に、これを容易に検出することができないという問題があった。
【0005】
本発明はこのような事情に鑑み、撮像手段による部品認識基準位置と、ヘッドユニットの移動基準位置との間に位置ずれが生じた場合に、これを容易に検出することができる実装機における部品認識基準の位置ずれ検出方法及び同検出装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る部品認識基準の位置ずれ検出方法は、部品吸着用のノズルが着脱自在に取り付けられるヘッドユニットと、このヘッドユニットに吸着された部品を撮像手段で撮像することによりノズルに対する部品の吸着ずれを認識し、この吸着ずれを加味した部品の実装を行うように構成された実装機において、認識用表示部を有するダミーノズルを上記ヘッドユニットに取り付た状態で、このヘッドユニットを上記撮像手段の撮像基準位置に移動させた後、この撮像手段によって上記認識用表示部を撮像し、この撮像データと、予め設定された部品認識基準位置のデータとに基づいて部品認識基準の位置ずれを検出するようにし、実装機の作動中に、この実装機内に実装を行なうべき基板が存在しているか否かを検出する基板センサの検出信号に応じ、上記実装機が待機状態にあるか否かを判別する待機状態判別手段によって上記実装機が待機状態にあることが確認された場合に、上記部品認識基準の位置ずれの検出が行われることを特徴としたものである(請求項1)。
【0007】
上記の構成によると、認識用表示部を有するダミーノズルが取り付けられたヘッドユニットが上記撮像手段による撮像基準位置に移動させられた後、この撮像手段によって上記認識用表示部が撮像されることにより得られた撮像データと、予め設定された部品認識基準位置データとが比較されることにより、部品認識基準の位置ずれが容易かつ適正に検出される。また、実装機の待機時間が有効に利用されて上記部品認識基準の位置ずれが容易かつ適正に検出されることになる。
【0010】
また、ダミーノズルが取り付けられたヘッドユニットを撮像手段の撮像基準位置に移動させた状態で、この撮像手段によってダミーノズルの認識用表示部を撮像した後、上記ダミーノズルを所定角度回転させて再度認識用表示部を撮像し、これらの撮像データに基づいて部品認識基準の位置ずれを検出するようにしてもよい(請求項2)。
【0011】
上記の構成によれば、ダミーノズルが傾斜状態で取り付けられること等に起因した検出誤差の発生が防止されることになる。
【0012】
また、本発明に係る部品認識基準の位置ずれ検出装置は、部品吸着用のノズルが着脱自在に取り付けられるヘッドユニットと、このヘッドユニットに吸着された部品を撮像手段で撮像することによりノズルに対する部品の吸着ずれを認識し、この吸着ずれを加味した部品の実装を行うように構成された実装機において、認識用表示部を有するダミーノズルと、このダミーノズルが取り付けられたヘッドユニットを上記撮像手段の撮像基準位置に移動させるように制御するヘッドユニット制御手段と、上記撮像基準位置に移動させられたダミーノズルの認識用表示部を撮像することにより得られた撮像データと予め設定された部品認識基準位置データとに基づいて部品認識基準の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、実装機の作動中に、この実装機内に実装を行なうべき基板が存在しているか否かを検出する基板センサと、該基板センサの検出信号に応じ、上記実装機が待機状態にあるか否かを判別する待機状態判別手段とを備え、上記待機状態判別手段によって上記実装機が待機状態にあることが確認された場合に、上記部品認識基準の位置ずれの検出が行なわれるものである(請求項3)。
【0013】
上記の構成によれば、認識用表示部を有するダミーノズルが取り付けられたヘッドユニットがヘッドユニット制御手段により上記撮像手段の撮像基準位置に移動させられた後、この撮像手段によって上記認識用表示部が撮像されることにより得られた撮像データと、予め設定された部品認識基準位置データとが位置ずれ検出手段において比較されることにより、部品認識基準の位置ずれが容易かつ適正に検出されることになる。また、実装機の待機時間が有効に利用されて上記部品認識基準の位置ずれが容易かつ適正に検出されることになる。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1および図2は本発明が適用される実装機の全体構造を示している。これらの図において、基台1上には、基板搬送用のコンベア2が配置され、基板3が上記コンベア2上を搬送され、所定の装着作業用位置で停止されるようになっている。上記コンベア2の両側には部品供給部4が配置されている。また、基台1の上方には、ヘッドユニット5が装備されている。さらに基台1上の所定個所には、ノズル交換ステーション30が設置されている。
【0015】
上記部品供給部4は多数列のテープフィーダー4aを備え、各テープフィーダー4aはそれぞれ、リールから導出されるテープにIC等の小片状のチップ部品を所定間隔置きに収納、保持し、上記ヘッドユニット5によるピックアップにつれてチップ部品を順次供給するようになっている。
【0016】
また、上記ヘッドユニット5はX軸方向(コンベア2の方向)およびY軸方向(水平面上でX軸と直交する方向)に移動することができるようになっている。すなわち、上記基台1上には、Y軸方向に延びる一対の固定レール7と、Y軸サーボモータ9により回転駆動されるボールねじ軸8とが配設され、上記固定レール7上にヘッドユニット支持部材11が配置されて、この支持部材11に設けられたナット部分12が上記ボールねじ軸8に螺合している。また、上記支持部材11には、X軸方向に延びるガイド部材13と、X軸サーボモータ15により駆動されるボールねじ軸14とが配設され、上記ガイド部材13にヘッドユニット5が移動可能に保持され、このヘッドユニット5に設けられたナット部分(図示せず)が上記ボールねじ軸14に螺合している。
【0017】
そして、Y軸サーボモータ9の作動によりボールねじ軸8が回転して上記支持部材11がY軸方向に移動するとともに、X軸サーボモータ15の作動によりボールねじ軸14が回転して、ヘッドユニット5が支持部材11に対してX軸方向に移動するようになっている。また、上記Y軸サーボモータ9及びX軸サーボモータ15には、それぞれロータリエンコーダが設けられ、これによって上記ヘッドユニット5の移動位置が検出されるようになっている。
【0018】
上記ヘッドユニット5にはチップ部品吸着用のノズル部材20が設けられ、図示の実施例では3つのノズル部材20が設けられている。各ノズル部材20は、それぞれ、ヘッドユニット5のフレームに対して昇降(Z軸方向の移動)およびノズル中心軸(R軸)回りの回転が可能とされ、Z軸サーボモータ17およびR軸サーボモータ18により作動されるようになっている。また、上記サーボモータ17,18には、それぞれロータリエンコーダが設けられ、これによって各ノズル部材20の作動位置が検出されるようになっている。
【0019】
さらに、上記基台1には、ヘッドユニット5により吸着された部品の吸着状態を認識するための部品認識用カメラ31からなる撮像手段が設けられ、ヘッドユニット5が部品を吸着した状態で、上記部品認識用カメラ31の上方の撮像基準位置に移動させられた後、この部品認識用カメラ31によって吸着部品が撮像されることにより、この吸着部品の撮像データが得られるようになっている。
【0020】
上記ノズル部材20の先端部には、図3に示すように、ノズル25の上端フランジ部26を着脱自在に保持する板ばね28を有するノズルシャフト24が設けられ、これによってノズル交換テーション30に収容された多数のノズル25が選択的に上記ノズルシャフト24に取り付けられるようになっている。
【0021】
上記ノズル交換ステーション30には、部品吸着用のノズル25の他に、図4及び図5に示すように構成されたダミーノズル32が収容されている。このダミーノズル32は、上記実装機における部品認識基準の位置ずれを検出するのに使用されるものであり、上記部品吸着用のノズル25と同様に同一の外形を有し、上端部には上記板ばね28により保持されるフランジ部26が形成されている。そして上記ダミーノズル32の先端面27には、図5に示すように、金属光沢を有する正方形の反射板が縦横に所定間隔で配列される等により構成された模様33からなる認識用表示部が設けられている。
【0022】
上記ダミーノズル32を使用した部品認識基準の位置ずれ検出装置の具体例を図6に示すブロック図に基づいて説明する。この位置ずれ検出装置は、実装機の作動中に、この実装機により実装を行うべき基板3が上記コンベア2上に存在しているか否かを検出する基板センサ34の検出信号に応じ、上記実装機が待機状態にあるか否かを判別する待機状態判別手段35と、この待機状態判別手段35において実装機が待機状態にあることが確認された場合に、上記ヘッドユニット5にダミーノズル32を取り付けた状態で上記部品認識用カメラ31の撮像基準位置にヘッドユニット5を移動させるように制御するヘッドユニット制御手段36と、部品認識基準位置のデータを記憶するデータ記憶手段37と、部品認識基準の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段38とを有している。
【0023】
上記データ記憶手段37は、実装機の操業前等に、ダミーノズル32が取り付けられたヘッドユニット5を上記部品認識用カメラ31の撮像基準位置に移動させた状態で、上記部品認識用カメラ31により上記ダミーノズル32の模様33からなる認識用表示部を撮像し、この撮像データに応じて上記認識用表示部の中心を部品認識用カメラ31の撮像中心に一致させるようにヘッドユニット5を移動させた場合におけるヘッドユニット5の座標データを上記部品認識基準位置として記憶するものである。
【0024】
また、上記位置ずれ検出手段38は、待機状態判別手段35において実装機が待機状態にあることが確認された場合に、ダミーノズル32が取り付けられたヘッドユニット5を上記撮像基準位置に移動させた状態で、上記部品認識用カメラ31により撮像された上記ダミーノズル32の模様33からなる認識用表示部の撮像データと、上記データ記憶手段37から出力された部品認識基準位置のデータとを比較することにより、部品認識用カメラ31による部品認識基準位置と、ヘッドユニット5を上記撮像基準位置に移動させた場合おける移動基準位置との間に、環境温度の変化等に起因して生じた位置ずれを検出するように構成されている。つまり上記ヘッドユニット5を上記撮像基準位置に移動させた場合における基準ヘッドの中心座標と、上記撮像手段の撮像中心座標との間にずれがある場合には、上記環境温度の変化等に起因して生じた位置ずれが生じたと判断され、上記中心座標のずれ量が部品認識基準の位置ずれとして検出されるようになっている。
【0025】
そして、上記位置ずれ検出手段38において、部品認識用カメラ31による部品認識基準位置と、ヘッドユニット5の移動基準位置との間に位置ずれがあることが確認された場合には、この位置ずれの検出データに基づき、必要に応じて実装機各部の組付け等を調整したり、実装精度に関係するパラメータの校正データを求め、上記位置ずれを修正するヘッドユニット制御手段36に制御信号を出力して、その後の実装時の制御に反映させたりするようになっている。
【0026】
上記位置ずれ検出装置により部品認識基準の位置ずれを検出する際の制御動作を、図7に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御動作がスタートすると、待機状態判別手段35において、上記実装機が待機状態にあるか否かを判定し(ステップS1)、NOと判定された場合には、上記実装機による部品の実装制御を実行した後(ステップS2)、ステップS1にリターンする。
【0027】
そして、上記ステップS1でYESと判定され、実装機が待機状態にあることが確認された場合には、ヘッドユニット5の基準ヘッド、例えばヘッドユニット5の中心部に位置するノズル部材20のノズルシャフト24に、部品吸着用のノズル25が取り付けられているか否かを判定し(ステップS3)、YESと判定された場合には、上記ノズル25を取外してノズル交換ステーション30の所定位置に格納する(ステップS4)。
【0028】
次いで、上記ノズル交換ステーション30に格納されたダミーノズル32を上記ヘッドユニット5の基準ヘッドに取り付けた後(ステップS5)、このヘッドユニット5を上記部品認識用カメラ31の撮像基準位置に移動させた状態で(ステップS6)、上記部品認識用カメラ31によりダミーノズル32の模様33を撮像してその撮像データを入力する(ステップS7)。そして、この撮像データと、上記データ記憶手段37に記憶された部品認識基準位置のデータとに基づき、上記位置ずれ検出手段38において部品認識基準の位置ずれを検出した後(ステップS8)、制御動作を終了する。
【0029】
このように部品吸着用のノズル25が着脱自在に取り付けられるヘッドユニット5と、このヘッドユニット5に吸着された部品を上記部品認識用カメラ31からなる撮像手段で撮像することによりノズル25に対する部品の吸着ずれを認識し、この吸着ずれを加味した部品の実装を行うように構成された実装機において、模様33からなる認識用表示部を有するダミーノズル32を上記ヘッドユニット5に取り付た状態で、このヘッドユニット5を上記撮像手段の撮像基準位置に移動させた後、この撮像手段によって上記ダミーノズル32の認識用表示部を撮像し、この撮像データと、予め設定された部品認識基準位置データとに基づいて部品認識基準の位置ずれを検出するように構成したため、熟練度を要することなく、上記認識基準位置の初期設定を容易かつ適正に行うことができるとともに、その後の環境温度の変化等に起因した上記部品認識基準の位置ずれを容易かつ適正に検出することができる。
【0030】
すなわち、実装機の操業前等に、試験的に実際の基板3に部品を搭載したときに、基板3に対する適正な部品の搭載位置や、それに対する部品の位置ずれなどを目視で調べる等の煩雑な作業を要することなく、上記ダミーノズル32が取り付けられたヘッドユニット5を上記部品認識用カメラ31の設置位置に移動させた状態で、上記部品認識用カメラ31により上記ダミーノズル32の模様33からなる認識用表示部を撮像し、この撮像データに応じて上記認識用表示部の中心を部品認識用カメラ31の撮像中心に一致させるようにヘッドユニット5を移動させた場合におけるヘッドユニット5の座標データを上記部品認識基準位置のデータとしてデータ記憶手段37に記憶させることにより、自動的に上記認識基準位置の初期設定を行うことができる。
【0031】
そして、上記初期設定を行った後、所定のタイミングで上記ダミーノズル32が取り付けられたヘッドユニット5を上記部品認識用カメラ31の撮像基準位置に移動させた状態で、上記部品認識用カメラ31によりダミーノズル32の模様33からなる認識用表示部を撮像し、この撮像データと、予め設定された部品認識基準位置データとを比較することにより、上記部品認識基準の位置ずれを自動的に検出することができる。したがって、その後の部品の実装作業時に、上記位置ずれを修正するように上記ヘッドユニット制御手段36に制御信号を出力することにより、環境変化または経時変化に起因した検出誤差を生じることなく、上記部品認識用カメラ31の撮像データに基づき、部品吸着用のノズル25に吸着された部品の吸着状態を適正に認識することができる。
【0032】
また、上記実施形態では、実装機の作動中に、この実装機が待機状態にあることが確認された場合に、上記部品認識基準の位置ずれの検出を行うように構成したため、作業機を停止させることなく、上記待機時間を有効に利用して部品認識基準の位置ずれを検出することができるという利点がある。
【0033】
なお、上記ヘッドユニット5の基準ヘッドに部品吸着用のノズル25が取り付けられていない場合には、上記実装機による部品の実装作業を行う際に、上記基準ヘッドにダミーノズル32を取り付けることにより、部品の実装作業と同時に、部品認識基準の位置ずれの検出を行うことが可能である。
【0034】
また、上記部品認識基準の位置ずれの検出を行う場合に、ダミーノズル32が取り付けられたヘッドユニット5を上記撮像手段の撮像基準位置に移動させた状態で、この撮像手段によって上記ダミーノズル32の認識用表示部を撮像した後、上記ダミーノズル31を所定角度回転させて再度認識用表示部を撮像し、これらの撮像データに基づいて部品認識基準の位置ずれを検出するように構成してもよい。このように構成した場合には、例えば上記ダミーノズル32がヘッドユニット5に傾斜状態で取り付けられている場合等においても、検出誤差を生じることなく、上記部品認識基準の位置ずれを適正に検出できるという利点がある。
【0035】
すなわち、上記ダミーノズル32がヘッドユニット5に傾斜状態で取り付けられている場合には、このダミーノズル32の傾斜に起因した位置ずれが上記撮像手段の撮像データに取り込まれることになるため、一回の撮像データに基づいて上記部品認識基準の位置ずれを検出するように構成した場合には、上記ヘッドユニット5が適正な撮像基準位置に移動しているにも拘らず、上記位置ずれ検出手段38において部品認識基準の位置ずれが生じていると誤検出されることが避けられない。
【0036】
これに対して上記のように撮像手段によってダミーノズル32の認識用表示部を撮像した後、このダミーノズル31を例えば180度°回転させて再度認識用表示部を撮像し、これらの撮像データに基づいて部品認識基準の位置ずれを検出するように構成した場合には、これらの検出データに基づいて上記ダミーノズル32の傾斜に起因した位置ずれがあることを正確に検出することができるため、上記誤検出の発生を防止することができる。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、部品吸着用のノズルが着脱自在に取り付けられるヘッドユニットと、このヘッドユニットに吸着された部品を撮像手段で撮像することによりノズルに対する部品の吸着ずれを認識し、この吸着ずれを加味した部品の実装を行うように構成された実装機において、認識用表示部を有するダミーノズルを上記ヘッドユニットに取り付た状態で、このヘッドユニットを上記撮像手段の撮像基準位置に移動させた後、この撮像手段によって上記認識用表示部を撮像し、この撮像データと、予め設定された部品認識基準位置データとに基づいて部品認識基準の位置ずれを検出するように構成したため、熟練度を要することなく、上記認識基準位置の初期設定を容易かつ適正に行うことができるとともに、その後の環境温度の変化等に起因した上記部品認識基準の位置ずれを容易かつ適正に検出できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される実装機を示す平面図である。
【図2】同実装機を示す正面図である。
【図3】部品吸着用のノズルの取付状態を示す断面図である。
【図4】ダミーノズルの構成を示す正面図である。
【図5】ダミーノズルの構成を示す底面図である。
【図6】本発明に係る位置ずれ検出装置の実施形態を示すブロック図である。
【図7】本発明に係る位置ずれ検出方法の実施形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
5 ヘッドユニット
31 部品認識用カメラ(撮像手段)
32 ダミーノズル
33 模様(認識用表示部)
36 ヘッドユニット制御手段
38 位置ずれ検出手段
Claims (3)
- 部品吸着用のノズルが着脱自在に取り付けられるヘッドユニットと、このヘッドユニットに吸着された部品を撮像手段で撮像することによりノズルに対する部品の吸着ずれを認識し、この吸着ずれを加味した部品の実装を行うように構成された実装機において、認識用表示部を有するダミーノズルを上記ヘッドユニットに取り付た状態で、このヘッドユニットを上記撮像手段の撮像基準位置に移動させた後、この撮像手段によって上記認識用表示部を撮像し、この撮像データと、予め設定された部品認識基準位置データとに基づいて部品認識基準の位置ずれを検出し、
実装機の作動中に、この実装機内に実装を行なうべき基板が存在しているか否かを検出する基板センサの検出信号に応じ、上記実装機が待機状態にあるか否かを判別する待機状態判別手段によって上記実装機が待機状態にあることが確認された場合に、上記部品認識基準の位置ずれの検出が行われることを特徴とする実装機における部品認識基準の位置ずれ検出方法。 - ダミーノズルが取り付けられたヘッドユニットを撮像手段の撮像基準位置に移動させた状態で、この撮像手段によってダミーノズルの認識用表示部を撮像した後、上記ダミーノズルを所定角度回転させて再度認識用表示部を撮像し、これらの撮像データに基づいて部品認識基準の位置ずれを検出することを特徴とする請求項1記載の実装機における部品認識基準の位置ずれ検出方法。
- 部品吸着用のノズルが着脱自在に取り付けられるヘッドユニットと、このヘッドユニットに吸着された部品を撮像手段で撮像することによりノズルに対する部品の吸着ずれを認識し、この吸着ずれを加味した部品の実装を行うように構成された実装機において、認識用表示部を有するダミーノズルと、このダミーノズルが取り付けられたヘッドユニットを上記撮像手段の撮像基準位置に移動させるように制御するヘッドユニット制御手段と、上記撮像基準位置に移動させられたダミーノズルの認識用表示部を撮像することにより得られた撮像データと予め設定された部品認識基準位置データとに基づいて部品認識基準の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、実装機の作動中に、この実装機内に実装を行なうべき基板が存在しているか否かを検出する基板センサと、該基板センサの検出信号に応じ、上記実装機が待機状態にあるか否かを判別する待機状態判別手段とを備え、上記待機状態判別手段によって上記実装機が待機状態にあることが確認された場合に、上記部品認識基準の位置ずれの検出が行なわれることを特徴とする実装機における部品認識基準の位置ずれ検出装置。
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