JP2011023763A - Component mounting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は部品実装装置および部品実装方法に係り、とくに保持手段によって部品を保持し、実装角度となるように保持手段を回転させてワーク上の所定の位置に前記部品を実装する部品実装方法に関する。 The present invention relates to a component mounting apparatus and a component mounting method, and more particularly, to a component mounting method for holding a component by a holding unit and mounting the component at a predetermined position on a workpiece by rotating the holding unit so that a mounting angle is obtained. .
電子回路は絶縁材料から成る回路基板上に形成される。すなわち絶縁材料の回路基板上に接合された銅箔を選択的にエッチングして所定の配線パターンを形成するとともに、その上に部品を実装し、部品の電極を配線パターンの接続ランドに半田付けし、これによって電子部品が互いに接続されて所定の電子回路が形成される。 The electronic circuit is formed on a circuit board made of an insulating material. In other words, the copper foil bonded on the circuit board of the insulating material is selectively etched to form a predetermined wiring pattern, and a component is mounted thereon, and the electrode of the component is soldered to the connection land of the wiring pattern. As a result, the electronic components are connected to each other to form a predetermined electronic circuit.
このような回路基板上における部品の実装のために、電子部品実装装置が用いられる。実装装置はマウントヘッドを備え、このマウントヘッドの先端部に取付けられている吸着ノズルによって部品をパーツカセットから取出し、X軸方向、Y軸方向、およびZ軸方向の運動の組合わせによって回路基板上の所定の位置にマウントするものである。 An electronic component mounting apparatus is used for mounting components on such a circuit board. The mounting apparatus includes a mount head, and a component is taken out from the parts cassette by a suction nozzle attached to the tip of the mount head, and is mounted on the circuit board by a combination of movements in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. Is mounted at a predetermined position.
ここで回路基板上の所定の位置に正しく電子部品を実装するために、マウントヘッドにワーク認識カメラを取付けておき、このワーク認識カメラによって回路基板上の基準マークを画像認識し、この画像認識に基いて回路基板の位置の補正を行なうようにしている。そしてこのような位置補正に応じてマウントヘッドによる部品の実装に補正を加え、回路基板上の所定の位置へ正しく電子部品を実装している。 Here, in order to correctly mount electronic components at a predetermined position on the circuit board, a work recognition camera is attached to the mount head, and the reference mark on the circuit board is image-recognized by this work recognition camera. Based on this, the position of the circuit board is corrected. In accordance with such position correction, the mounting of the component by the mount head is corrected, and the electronic component is correctly mounted at a predetermined position on the circuit board.
従来の部品実装装置においては、マウントヘッドの吸着ノズルによって部品を吸着した後に実装角度となるように回転させ、さらにCCDカメラやレーザ光等によって部品の吸着ノズルに対するずれ量を計測し、このずれ量を補正して装着を行なうようにしていた。従って吸着ノズルによって吸着してから部品を装着する実装角度に回転させると、その回転振れによって部品を保持している回転機構部の基準位置がずれる。このためにその後に補正をかけたとしても、基準位置がずれているために誤った補正量とになり、その結果装着された部品のワークに対する装着精度が悪くなる問題があった。 In a conventional component mounting apparatus, the component is picked up by the suction nozzle of the mount head and then rotated so that the mounting angle is obtained, and further, the amount of shift of the component with respect to the suction nozzle is measured by a CCD camera, laser light, etc. It was made to correct and correct. Accordingly, when the component is picked up by the suction nozzle and then rotated to the mounting angle at which the component is mounted, the reference position of the rotation mechanism holding the component is shifted due to the rotational shake. For this reason, even if correction is performed after that, the reference position is shifted, resulting in an incorrect correction amount, and as a result, there is a problem that the mounting accuracy of the mounted component on the workpiece is deteriorated.
図10に示すように吸着ノズル1を回転させて実装角度となるように部品を回転させる必要があることから、吸着ノズル1を軸受け3、4によって回転可能に支持しており、吸着ノズル1の先端部で部品5を吸着する。このときに吸着ノズル1がその仮想の軸線に一致するように回転する場合には、図10に示すように吸着ノズル1の部品5を保持する先端部の中心は仮想中心Oに一致する。
As shown in FIG. 10, since it is necessary to rotate the
ところが実際には、吸着ノズル1の軸線の湾曲した軸曲りや、軸受け3、4の芯違い等の理由から、図11に示すように、吸着ノズル1の軸線、とくにその先端部であって部品5を吸着する部分がずれ、図11に示すように回転振れを生ずる。
Actually, however, the axis of the
このような回転振れに伴う吸着ノズル1の回転機構部の基準位置がずれると、回転角度と回転振れの関係を前もって計測して近似するキャリブレーションを行なっても、この回転振れ軌跡が図11に示すように円や楕円にはならず、異形の中心軌跡6を描く。すなわち軸受け3、4の芯違いや吸着ノズル1の軸曲りの組合わせによって、吸着ノズル1の軸に負荷がかかり、現実的にはひずんだ複雑な楕円形状の近似し難い中心軌跡6となっているために、キャリブレーション自体に誤差を生ずる。従ってとくに吸着ノズル1で吸着した後に回転を行なうと、上記の回転振れによって部品5の実装位置に位置ずれを起し、装着精度を向上させるのに対して限界となっていた。
If the reference position of the rotation mechanism portion of the
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、吸着ノズル等の保持手段の回転振れによる部品の装着精度の劣化を解消することのできる部品実装方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a component mounting method that can eliminate deterioration in mounting accuracy of components due to rotational shake of a holding means such as a suction nozzle. To do.
上記目的を達成するため、本発明の部品実装方法は、回転可能に設けられるとともに、回転する際に芯ぶれが発生するノズルにより部品を基板に実装する部品実装方法において、前記ノズルには予め規定された基準角度が設定されており、前記基準角度から部品回転角度だけ回転させた位置で前記部品を保持する工程と、前記ノズルを前記基準角度に戻した後に前記部品を基板に実装する工程と、を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the component mounting method of the present invention is provided in a rotatable manner, and in the component mounting method of mounting a component on a substrate by a nozzle that causes runout during rotation, the nozzle is preliminarily defined. A step of holding the component at a position rotated by a component rotation angle from the reference angle, and a step of mounting the component on a substrate after returning the nozzle to the reference angle. , Including.
基準角度は、芯ぶれの量が既知の角度または芯ぶれを起こさない角度である。 The reference angle is an angle at which the amount of runout is known or does not cause runout.
本発明の部品実装方法によれば、保持手段の芯ぶれ量の影響を受けることなくワーク上に高精度に部品を実装することが可能になる。 According to the component mounting method of the present invention, it is possible to mount a component with high accuracy on a workpiece without being affected by the amount of runout of the holding means.
以下本発明を図示の形態によって説明する。まず装着角度となるように回転させたときの芯ぶれが防止される部品実装装置の全体の構成を図1〜図3によって説明する。 The present invention will be described below with reference to the drawings. First, the entire configuration of the component mounting apparatus that prevents the runout when rotated to the mounting angle will be described with reference to FIGS.
図1に示すように部品実装装置はベース10を備えるとともに、このベース10上にはフレーム11が架装されている。そしてその一方の側面にはパーツカセット装着台12が設けられており、この装着台12上にパーツカセット13を配列して搭載するようにしている。図1においては単一のパーツカセット13のみしか図示されていないが、実際にはそれぞれ異なる種類の部品を保持したテープをリールによって保持した多数のパーツカセット13が一列に配されるようになる。そして上記パーツカセット13の配置位置の前方には横方向に延びる搬送コンベア14が設けられており、この搬送コンベア14によって回路基板15が供給される。
As shown in FIG. 1, the component mounting apparatus includes a
これに対してフレーム11の下部にはX軸ユニット17が取付けられるとともに、このX軸ユニット17によってX軸方向に移動可能なY軸ユニット18が設けられており、Y軸ユニット18によってY軸方向に移動自在にマウントヘッド19が取付けられている。マウントヘッド19はその先端側に図2に示すように吸着ノズル20を備えており、この吸着ノズル20によって部品を吸着保持し、上記回路基板15上の所定の位置にマウントする。
On the other hand, an
次にマウントヘッド19の構成について図2および図3により説明する。マウントヘッド19はフレーム23を備えるとともに、このフレーム23にボールナット24が回転自在に支持されている。そしてボールナット24は垂直に配されるボールねじ25と螺合されている。しかもボールナット24にはプーリ26が取付けられている。そしてフレーム23上のモータ28の出力軸29にプーリ30が取付けられている。ボールナット24のプーリ26とモータ28の出力軸29のプーリ30との間にはタイミングベルト31が掛渡されている。
Next, the configuration of the
先端部に吸着ノズル20を備えるボールねじ25はさらにスプラインナット34と係合されている。スプラインナット34は上記ボールナット24の下側に位置し、しかもその外周部にプーリ35を備えている。これに対して図3に示すモータ36にはその出力軸にプーリ37が固着されている。そしてスプラインナット34のプーリ35とモータ36のプーリ37との間にタイミングベルト38が掛渡されている。
The
またフレーム23にはブラケット41を介してワーク認識カメラ42が支持されている。ワーク認識カメラ42は搬送コンベア14によって送られてきた回路基板15(図1参照)を上方から認識するためのものである。
A
また上記フレーム23にはブラケット45が固着されるとともに、このブラケット45の先端側に横方向に延びるようにリニアガイド46が取付けられている。そしてリニアガイド46と平行にボールねじ47もブラケット45に支持されている。そしてアーム48が上記ボールねじ47と螺合するボールナット49に固着されている。そしてアーム48の先端側の部分にはミラー50が取付けられている。またボールねじ47にはプーリ52が固着されている。また水平方向に配されたモータ54の出力軸55にはプーリ56が固着されている。そしてボールナット49のプーリ52とモータ54のプーリ56との間にタイミングベルト57が掛渡されている。またブラケット45の側部にはさらに別のブラケット60を介してミラー61が支持されるとともに、このミラー61の上部に部品認識カメラ62が取付けられている。部品認識カメラ62は吸着ノズル20によって吸着された部品の下面の画像をミラー50、61によって反射させて取込み、画像認識を行なうためのものである。
A
上記ワーク認識カメラ42および部品認識カメラ62は図6に示すようにコントローラ63に接続されている。コントローラ63は上記のカメラ42、62によって取込まれた画像処理を行なうとともに、演算をするためのコンピュータを備えている。またコントローラ63はX軸ユニット17、Y軸ユニット18、モータ28、36、54、および搬送コンベア14をそれぞれ制御する。
The
このように本実施の形態の電子部品実装装置は、図1に示すように電子部品をテープによって巻装した状態で供給するパーツカセット13と、回路基板15を搬送する搬送コンベア14と、電子部品をパーツカセット13から取出して回路基板15上の所定の位置に実装するためのマウントヘッド19と、マウントヘッド19を回路基板15の所定の位置へ移動するためのX軸ユニット17およびY軸ユニット18とから構成されている。
As described above, the electronic component mounting apparatus according to the present embodiment includes a
そして上記マウントヘッド19は図2および図3に示すように、電子部品を吸着するための吸着ノズル20と、この吸着ノズル20を上下方向に移動および回転させるためのスプライン付きボールねじ25と、スプライン付きボールねじ25のボールナット24をタイミングベルト31を介して回転させるためのモータ28と、スプライン付きボールねじ25のスプラインナット34をタイミングベルト38を介して回転させるためのモータ36と、吸着ノズル20に吸着された電子部品の位置を検出する第1のミラー50、第2のミラー61、および部品認識カメラ62と、吸着ノズル20が上下動するときにミラー50を退避させるためのリニアガイド46、ボールねじ47、タイミングベルト57を介してボールねじ47を回転させるためのモータ54、および電子部品を装着する回路基板1
5の位置を検出する基板認識カメラ42から構成される。
2 and 3, the
The
ここでモータ36を駆動することなくスプラインナット34を停止させた状態でモータ28によってボールナット24を回転させると、ボールねじ25は回転することなく上下動する。従って吸着ノズル20のZ軸方向の運動が可能になる。これに対してモータ36によってスプラインナット34を回転させるとともに、モータ28によって同じ角度でボールナット24を回転させると、ボールねじ25は上下動することなく回転運動のみを行なう。従ってこれにより吸着ノズル20の回転動作、すなわちθ軸の動作が行なわれる。
If the
次にこのような実装装置による電子部品の実装動作の概要を説明する。回路基板15は搬送コンベア14によって搬送され、所定の位置で位置決めされる。するとこの実装装置はマウントヘッド19をX軸ユニット17およびY軸ユニット18によってX軸方向およびY軸方向に移動させ、回路基板15上のフィデューシャルマークをマウントヘッド19に設けられているワーク認識カメラ42によって撮像してその位置を検出し、これによって回路基板15の正確な位置を促らえる。このような動作によってワーク認識カメラ42を何処に移動させれば電子部品を実装すべき位置の上に来るかが分る。
Next, an outline of an electronic component mounting operation by such a mounting apparatus will be described. The
その後にマウントヘッド19は電子部品を供給するパーツカセット13の部品取出し位置まで移動し、吸着ノズル20を下降させて電子部品を真空吸着する。このときにミラー50の位置は図4および図5に示すように吸着ノズル20の上下動作エリアから退避した位置にある。そして吸着ノズル20が電子部品を吸着した後にボールナット24の回転によって所定の高さまで上昇し、その後にミラー50が図3に示すように吸着ノズル20の下まで移動する。すると吸着ノズル20に吸着された電子部品の下面の映像がミラー50、61によって反射され、部品認識カメラ62によって撮像される。
After that, the
部品認識カメラ62によって撮像された電子部品の位置に関する情報を用いて吸着時の電子部品のカメラ画像基準位置(通常は吸着ノズル20の回転中心位置)からの位置ずれ量を検出する。マウントヘッド19は予めプログラムされた回路基板15上の所定の位置に吸着時の位置ずれ量を補正した位置に移動する。この後にミラー50を図4に示すように退避させて図5に示すように吸着ノズル20を下降させ、電子部品を回路基板15上の所定の位置に装着する。
Using the information regarding the position of the electronic component imaged by the
ここで吸着ノズル20の回転振れによる装着位置に生ずる誤差を排除するために、本実施の形態においては、予め機械的精度の保証をとったノズルの角度を基準角度、例えば0°としておき、また部品の装着角度をβ°とする。ここで基準角度、あるいは0°においては、吸着ノズル20が芯ぶれを起さないか、芯ぶれの量が既知の状態であることを要する。図8に示すようにノズル20が回転する場合には、基準角度あるいは角度0においてノズル20の中心が仮想中心Oを通り、これによって基準角度において芯ぶれが0になる場合である。
In this embodiment, in order to eliminate an error that occurs in the mounting position due to the rotational deflection of the
図7に示すように部品70を吸着する前に吸着ノズル20を回転方向0°にリセットする。そしてこの後に吸着ノズル20を装着する角度と等しい角度βだけ反対方向に回転させる。そしてノズル20を下降させて部品70を吸着する。そして吸着した後所定の高さまで吸着ノズル20を上昇させ、吸着ノズル20をβ°だけ回転させ電子部品70を装着角度に合わせることによって、吸着ノズル20は基準角度、すなわち0°に一致した状態になる。そしてこの角度は、図8に示す場合には、その芯ぶれ量が0になる。
As shown in FIG. 7, the
この後にミラー50が図2および図3に示すように吸着ノズル20の下まで移動する。吸着ノズル20に吸着された部品70の像はミラー50およびミラー61によって反射され、部品認識カメラ62で撮像される。吸着ノズル20は機械的精度が保証された基準角度になっているので、部品認識カメラ62で撮像された電子部品70の位置から軸振れの大小に関係なく吸着時の電子部品の微少位置ずれ量を正確に検出することが可能になる。
Thereafter, the
マウントヘッド19は予めプログラムされた回路基板15上の所定の位置に検出した正確な吸着時の微少位置ずれ量を補正した位置に移動し、ミラー50を再度図4および図5のように退避させ、図5に示すように吸着ノズル20を下降させて機械的精度の保証をとった吸着ノズル20の角度0の付近で電子部品70を回路基板15上の所定の位置に装着する。
The
従って補正量を正確に反映させた状態での装着が可能になり、装着精度が向上する。このときに機械的精度の保証をとった吸着ノズル20の基準角度、すなわち0°からの補正分だけずれた角度で装着することになるが、角度成分の補正量は微少な角度であるために、ノズルの芯ぶれの影響はほとんど受けない。従ってこのことから、芯ぶれの影響を実質的に受けない正確な部品70の実装が可能になる。
Accordingly, it is possible to mount in a state where the correction amount is accurately reflected, and the mounting accuracy is improved. At this time, the
上述のような角度成分の補正量が微少な場合には問題ないが、補正量が微少な場合には補正による角度によって芯ぶれの影響を受ける可能性がある。そこで実際に使用頻度のある補正領域で、任意の点数で吸着ノズル20の機械的精度を合わせ込んだ基準角度0°からのずれ量を予め測定して補間させ、それを反映させることによって装着精度の向上が可能になる。
Although there is no problem when the correction amount of the angle component as described above is very small, there is a possibility that the center deviation may be affected by the angle due to the correction when the correction amount is small. Therefore, in the correction area that is actually used frequently, the amount of deviation from the reference angle of 0 °, which combines the mechanical accuracy of the
図9はこのような補間された角度を利用するマウント動作を示している。ここではノズル20のそのときの角度を検出し、補間によって求められた基準角度の内の最も近い基準角度を検出する。そして吸着ノズル20を検出された基準角度にリセットする。この後に吸着ノズル20を実装角度に等しい角度だけ逆方向に回転させる。そして逆方向に回転された後に吸着ノズル20で部品70を吸着し、吸着ノズル20を実装角度に等しい角度で正方向へ回転させる。そして部品70の画像認識を部品認識カメラ62によって行なうとともに、補正角度吸着ノズル20を回転させる。そしてこの後に吸着ノズル20によって部品70の実装を行なう。
FIG. 9 shows a mount operation using such an interpolated angle. Here, the angle of the
このように本実施の形態の部品実装装置および実装方法は、吸着ノズル20が機械的精度を保証された角度で、補正量を認識し、補正を反映し、保証された付近で装着を行なうようにしたものである。従って電子部品70の装着精度が向上されるようになり、とくに吸着ノズル20の回転に伴う芯ぶれの影響を回避することが可能になる。
As described above, in the component mounting apparatus and the mounting method of the present embodiment, the
10‥‥ベース、11‥‥フレーム、12‥‥パーツカセット装着台、13‥
‥パーツカセット、14‥‥搬送コンベア、15‥‥回路基板、17‥‥X軸ユ
ニット、18‥‥Y軸ユニット、19‥‥マウントヘッド、20‥‥吸着ノズル
、23‥‥フレーム、24‥‥ボールナット、25‥‥ボールねじ、26‥‥プ
ーリ、28‥‥モータ、29‥‥出力軸、30‥‥プーリ、31‥‥タイミング
ベルト、34‥‥スプラインナット、35‥‥プーリ、36‥‥モータ、37‥
‥プーリ、38‥‥タイミングベルト、41‥‥ブラケット、42‥‥ワーク認
識カメラ、45‥‥ブラケット、46‥‥リニアガイド、47‥‥ボールねじ、
48‥‥アーム、49‥‥ボールナット、50‥‥ミラー、52‥‥プーリ、5
4‥‥モータ、55‥‥出力軸、56‥‥プーリ、57‥‥タイミングベルト、
60‥‥ブラケット、61‥‥ミラー、62‥‥部品認識カメラ、63‥‥コン
トローラ、65、66‥‥軸受け、67‥‥軌跡、70‥‥部品
10 ... Base, 11 ... Frame, 12 ... Parts cassette mounting base, 13 ...
Parts cassette, 14 ... Conveyor, 15 ... Circuit board, 17 ... X-axis unit, 18 ... Y-axis unit, 19 ... Mount head, 20 ... Suction nozzle, 23 ... Frame, 24 ... Ball nut, 25 ... Ball screw, 26 ... Pulley, 28 ... Motor, 29 ... Output shaft, 30 ... Pulley, 31 ... Timing belt, 34 ... Spline nut, 35 ... Pulley, 36 ... Motor, 37 ...
Pulley, 38 timing belt, 41 bracket, 42 work recognition camera, 45 bracket, 46 linear guide, 47 ball screw,
48 ... Arm, 49 ... Ball nut, 50 ... Mirror, 52 ... Pulley, 5
4 ... motor, 55 ... output shaft, 56 ... pulley, 57 ... timing belt,
60 ... Bracket, 61 ... Mirror, 62 ... Parts recognition camera, 63 ... Controller, 65, 66 ... Bearing, 67 ... Trajectory, 70 ... Parts
Claims (3)
前記ノズルには予め規定された基準角度が設定されており、前記基準角度から部品回転角度だけ回転させた位置で前記部品を保持する工程と、
前記ノズルを前記基準角度に戻した後に前記部品を基板に実装する工程と、を含むことを特徴とする部品実装方法。 In a component mounting method in which a component is mounted on a board by a nozzle that is provided so as to be rotatable and a runout occurs when rotating,
A predetermined reference angle is set for the nozzle, and the component is held at a position rotated from the reference angle by a component rotation angle;
Mounting the component on a substrate after returning the nozzle to the reference angle.
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A521 | Written amendment |
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A02 | Decision of refusal |
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