JP2014150092A - 下受けピンの配置決定支援装置および配置決定支援方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】既実装面のみならず実装対象面における部品配置をも考慮に入れた適正な下受けピン配置が可能な下受けピンの配置決定支援装置および配置決定支援方法を提供することを目的とする。
【解決手段】基板3の既実装面を下面側から下受けする下受けピンの配置の決定に際し、既実装面を示す第1の基板画像および実装対象面を示す第2の基板画像を含む画像を表示させ、表示された画像上に下受けピンモジュール22の配置位置SP1〜SP6が入力されたピン配置画像を第1の基板画像または第2の基板画像に重ねた合成画像を表示させるピン画像表示処理において、第1の基板画像に基づく合成画像と第2の基板画像に基づく合成画像とを切り替えて表示させる。これにより、実装装対象面に存在する下受け要部品の部品配置をも考慮に入れた適正な下受けピン配置が可能となる。
【選択図】図10
【解決手段】基板3の既実装面を下面側から下受けする下受けピンの配置の決定に際し、既実装面を示す第1の基板画像および実装対象面を示す第2の基板画像を含む画像を表示させ、表示された画像上に下受けピンモジュール22の配置位置SP1〜SP6が入力されたピン配置画像を第1の基板画像または第2の基板画像に重ねた合成画像を表示させるピン画像表示処理において、第1の基板画像に基づく合成画像と第2の基板画像に基づく合成画像とを切り替えて表示させる。これにより、実装装対象面に存在する下受け要部品の部品配置をも考慮に入れた適正な下受けピン配置が可能となる。
【選択図】図10
Description
本発明は、電子部品実装装置において基板を下受けする下受けピンの配置の決定を支援する下受けピンの配置決定支援装置および配置決定支援方法に関するものである。
基板に電子部品を実装する部品実装工程において、基板を下面側から支持する基板の下受け方式として、複数の下受けピンを基板の下面に当接させて支持する下受けピン方式が広く用いられる。この下受けピン方式において、基板の下面側に前工程にて実装された既実装部品がある場合には、これらの既実装部品との位置的な干渉を生じないよう、下受け可能な部位を選定して下受けピンの配置を決定する必要がある。この下受けピン配置の決定は生産現場にてオペレータが既実装面における電子部品の配置を観察して下受け可能部位を見出すことによって行われ、このピン配置作業を容易にするために各種の支援装置が用いられるようになっている(例えば特許文献1参照)。この特許文献例に示す先行技術では、既実装面の画像と下受けピンが配置されるピン穴の配置を示す画像とを重ね合わせて表示するようにしており、下受けピンと既実装部品との干渉発生状態を目視により観察できるようになっている。
下受けピンの配置決定に際しては、既実装部品との干渉の有無のみならず、実装対象面における電子部品の実装位置をも考慮することが望ましい。すなわち、コネクタ部品など大型で搭載動作時に大きな実装荷重が作用する電子部品の実装位置には、下受けピンを配置して下面側から実装荷重を受けるようにする必要がある。また金属バンプを介して接続される半導体デバイスなど、高い実装位置精度が求められる電子部品では、基板の撓みに起因する僅かな位置ずれでも実装品質に悪影響を及ぼすことから、下面側に下受けピンを配置することが望ましい。しかしながら、上述の特許文献例を含め、従来技術では既実装部品との干渉に加えて実装対象面における実装部品の特性をも考慮した適正な下受けピン配置を実現することが困難であった。このため、不適正な下受け状態に起因する実装不良が発生する場合があった。
そこで本発明は、既実装面のみならず実装対象面における部品配置をも考慮に入れた適正な下受けピン配置が可能な下受けピンの配置決定支援装置および配置決定支援方法を提供することを目的とする。
本発明の下受けピンの配置決定支援装置は、電子部品実装装置の基板保持部において基板の既実装面を下面側から下受けする下受けピンの配置の決定を支援する下受けピンの配置決定支援装置であって、前記既実装面における既実装部品の形状・配置を示す第1の基板画像および実装対象面における実装部品の形状・配置を示す第2の基板画像を含むピン配置決定支援用の画像を表示する表示手段と、前記表示された画像上に前記下受けピンの配置位置を入力する位置入力部と、前記配置位置が入力されたピン配置画像を前記第1の基板画像または第2の基板画像に重ねた合成画像を前記表示手段に表示させるピン画像表示処理部とを備え、前記ピン画像表示処理部は、前記第1の基板画像に基づく合成画像と第2の基板画像に基づく合成画像とを切り替えて表示可能である。
本発明の下受けピンの配置決定支援方法は、電子部品実装装置の基板保持部において基板の既実装面を下面側から下受けする下受けピンの配置の決定を支援する下受けピンの配置決定支援方法であって、前記既実装面における既実装部品の形状・配置を示す第1の基板画像および実装対象面における実装部品の形状・配置を示す第2の基板画像を含むピン配置決定支援用の画像を表示する表示工程と、前記表示された画像上に前記下受けピンの配置位置を入力する位置入力工程と、前記配置位置が入力されたピン配置画像を前記第1の基板画像または第2の基板画像に重ねた合成画像を表示させるピン画像表示処理工程とを含み、前記ピン画像表示処理工程において、前記第1の基板画像に基づく合成画像と第2の基板画像に基づく合成画像とを切り替えて表示する。
本発明によれば、基板保持部において基板の既実装面を下面側から下受けする下受けピンの配置の決定に際し、既実装面を示す第1の基板画像および実装対象面を示す第2の基板画像を含む画像を表示させ、表示された画像上に下受けピンの配置位置が入力されたピン配置画像を第1の基板画像または第2の基板画像に重ねた合成画像を表示させるピン画像表示処理において、第1の基板画像に基づく合成画像と第2の基板画像に基づく合成画像とを切り替えて表示させることにより、実装対象面に存在する下受け要部品の部品配置をも考慮に入れた適正な下受けピン配置が可能となる。
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図1を参照して、電子部品実装装置1の全体構成を説明する。電子部品実装装置1は実装ヘッドに装着された吸着ノズルによって電子部品を保持して基板に実装する機能を有するものであり、通信ネットワーク16を介して接続される他装置や上位システム15とともに電子部品実装システムを構成する。
図1において、基台1aの中央部には、X方向(基板搬送方向)に基板搬送機構2が配設されている。基板搬送機構2は上流側から搬入された基板3を搬送し、以下に説明する部品実装機構による実装作業位置に位置決めする機能を備えるものであり、並行に配設された2条の搬送レール2aを有している。基板搬送機構2の中央部には、搬入された基板3を下受けするための基板下受け機構2cおよび基板下受け機構2cによって持ち上げられた基板3の相対向する2辺の側端部を上方から押さえてクランプする押さえ部材2bを備えている。
基板搬送機構2の両側には、実装対象の電子部品を供給する部品供給部4が配置されている。部品供給部4には複数のテープフィーダ5が並列に配置されており、テープフィーダ5はキャリアテープに保持された部品を以下に説明する部品実装機構による取出位置までピッチ送りする機能を有している。基台1a上面のX方向の1端部上にはY軸移動テーブル6が配設されており、Y軸移動テーブル6には2台のX軸移動テーブル7がY方向にスライド自在に結合されている。X軸移動テーブル7には、それぞれ実装ヘッド8がX方向にスライド自在に装着されている。
実装ヘッド8は複数の単位保持ヘッド9より成る多連型ヘッドであり、単位保持ヘッド9の下端部に設けられたノズルホルダ9aに装着された部品吸着用の吸着ノズル14A(図7参照)によってテープフィーダ5から実装対象の電子部品Pを真空吸着によって保持する。Y軸移動テーブル6およびX軸移動テーブル7は実装ヘッド8を移動させるヘッド移動機構を構成する。
ヘッド移動機構を駆動することにより、実装ヘッド8は部品供給部4と基板搬送機構2に位置決めされた基板3との間で移動し、基板3において実装ヘッド8が昇降することにより,保持した電子部品P(図7参照)を基板3に実装する。実装ヘッド8および実装ヘッド8を移動させるヘッド移動機構は、部品供給部4から部品を取り出して基板3に実装する部品実装機構17(図8参照)を構成する。
X軸移動テーブル7の下面には、それぞれ実装ヘッド8と一体的に移動する基板認識カメラ10が装着されている。ヘッド移動機構を駆動して基板認識カメラ10を基板搬送機構2に保持された基板3の上方へ移動させることにより、基板認識カメラ10は基板3に形成された認識マークを撮像する。部品供給部4と基板搬送機構2との間の実装ヘッド8の移動経路には、部品認識カメラ11,第1のノズル収納部12,第2のノズル収納部13が配設されている。
部品供給部4から部品を取り出した実装ヘッド8が部品認識カメラ11の上方を所定方向に通過する走査動作を行うことにより、部品認識カメラ11は実装ヘッド8に保持された状態の部品を撮像する。第1のノズル収納部12には,単位保持ヘッド9のノズルホルダ9aに装着される吸着ノズル14Aが部品種に対応して複数収納保持されており、第2のノズル収納部13には、図6に示す下受けピンモジュール22の移動時に、単位保持ヘッド9のノズルホルダ9aに装着されて用いられる吸着ノズル14B(図7参照)が収納保持されている。実装ヘッド8が第1のノズル収納部12,第2のノズル収納部13にアクセスしてノズル交換動作を行うことにより、単位保持ヘッド9に装着される吸着ノズルを目的および対象とする部品種に応じて交換することができる。
次に図2、図3を参照して、電子部品実装装置1の基板搬送機構2における実装作業位置、すなわち基板3を対象として前述の部品実装機構による部品実装作業が行われる実装ステージの構成について説明する。図2(a)において、基板搬送機構2は2条の搬送レール2aに沿ってX方向に配設されたコンベア機構2dを備えている。図2(b)に示すように、コンベア機構2dはモータ19によって水平往復動する搬送ベルトによって基板3をX方向に搬送する。
基板搬送機構2には実装ヘッド8の移動可能な範囲、すなわち部品実装機構17による部品実装が可能な作業範囲に対応して、X方向の長さ寸法がLoの実装ステージ[S]が設定されている。実装ステージ[S]には基板3を保持するための基板保持部が設けられており、基板下受け機構2cによって基板3を下面側から下受けする。基板下受け機構2cは、水平な板状の下受けベース部21を昇降機構20によって昇降(矢印a)させる構成となっており、下受けベース部21の上面には、基板3を下面側から支持する下受けピンモジュール22(下受けピン)が立設されている。
搬送レール2aには、実装ステージ[S]の前端部に対応して第1位置決めセンサ18Aが配設されており、さらに実装ステージ[S]の後端部に対応して第1位置決めセンサ18Aから上流側に長さLoだけ隔てた位置に第2位置決めセンサ18Bが配設されている。第1位置決めセンサ18A、第2位置決めセンサ18Bはいずれも透過型の光学センサであり、コンベア機構2dによって搬送された基板3の先端部3c(図3参照)が第1位置決めセンサ18A、基板3の後端部3d(図3参照)が第2位置決めセンサ18Bの検出光軸を遮光することにより、基板3の先端部3cが第1位置決めセンサ18A、基板3の後端部3dが第2位置決めセンサ18Bの位置に到達したことを検出する。
第1位置決めセンサ18A、第2位置決めセンサ18Bによる検出信号は制御部40(図8)伝達され、制御部40がこの検出信号に基づいてモータ19、昇降機構20を制御することにより、基板搬送機構2において基板3を所定の位置に位置決めし、さらに位置決めされた基板3の作業範囲を下方から下受けして保持することができる。第1位置決めセンサ18A、第2位置決めセンサ18Bおよび基板下受け機構2cは、基板3を以下に説明する第1の実装作業位置,第2の実装作業位置に位置決めして保持する基板位置決め機構を構成する。
次に図3を参照して、実装ステージ[S]の長さLoを超えるサイズの基板3A(図12参照)を実装作業の対象とする場合の基板位置決めについて説明する。長さ寸法Loよりも大きい長さ寸法を有する基板3Aを対象とする場合には、まず図3(a)に示すように、第1位置決めセンサ18Aの検出光軸位置に先端部3cが到達した位置(第1の実装作業位置)に基板3を位置決めする。この状態では基板3のうち、はみ出し長さL*のはみ出し部3*が実装ステージ[S]から上流側にはみ出しており、はみ出し部3*については部品実装機構17によって部品実装作業を行うことができない。
このため、図3(b)に示すように、コンベア機構2dにより基板3Aを下流側に移動させ(矢印b)、第2位置決めセンサ18Bの検出光軸位置に後端部3dが到達した位置(第2の実装作業位置)に基板3Aを位置決めする。このため基板3Aが第2の実装作業位置に位置決めされた状態では、はみ出し部3*が実装ステージ[S]の範囲内に含まれ、部品実装機構17による部品実装作業が可能となる。すなわち、本実施の形態においては、部品実装機構17による部品実装作業が可能な作業範囲より長さ寸法が大きい基板3Aを対象とする場合に、少なくとも第1の実装作業位置、第2の実装作業位置を含む複数の実装作業位置に順次位置決めされる基板3Aを対象として、複数回の部品実装作業を実行するようにしている。
次に図4を参照して、基板搬送機構2に設けられた基板下受け機構2cの構成および機能について説明する。図2に示すように、基板搬送機構2を構成する2条の搬送レール2aの内側には、コンベア機構2dが搬送方向に沿って設けられている。基板3の両側端部をコンベア機構2dの上面に当接させた状態でコンベア機構2dを駆動することにより、基板3は基板搬送方向に搬送される。さらに、コンベア機構2dの内側には、押さえ部材2bにより基板の側端部を上方から押さえてクランプする際、基板の側端部を下方から支持するクランプ部2eが下受けベース部21に当接することにより昇降自在に配設されている。
基板搬送機構2の中央部に実装ステージ[S]に対応して設けられた基板下受け機構2cは、水平な板状の下受けベース部21を昇降機構20によって昇降(矢印c)させる構成となっており、下受けベース部21の上面には、基板3を下面側から支持する下受けピンモジュール22が立設されている。本実施の形態では下受け対象の基板3として、当該基板の表裏をなす第1面3a、第2面3bのいずれの面にも電子部品が実装される両面実装基板が含まれている。
図5はこのような両面実装基板の例を示している。この例では、図5(a)に示す第1面3aに、複数種類の電子部品P(BGA型部品Pa、DIP型部品Pb、チップ型部品Pcなど)が実装される。また図5(b)に示す第2面3bには、コネクタ部品Pdを含む複数種類の電子部品Pが実装される。そして第1面3aが実装対象面となる場合には、第2面3bが下受け面となり、第2面3bが実装対象面となる場合には、第1面3aが下受け面となる。
ここで、下受け面が前工程において既に電子部品が実装された既実装面である場合には、既実装面における既実装部品の位置を考慮して、下受けピンモジュール22のとの干渉を生じない下受けピン配置を選択する必要がある。このため本実施の形態では、下受けピンモジュール22を下受けベース部21上の任意位置に配置可能な構成としている。すなわち下受けベース部21は、アルミニウムなどの非磁性体より成る板部材21bの上面に鋼板などの磁性体21aを被覆した構成となっており、磁性体21a上の任意の位置に下受けピンモジュール22が下受け対象となる基板3の下受け位置に応じて配置される。
この下受け配置状態において、下受けピンモジュール22の基部23に内蔵されたマグネット部材27(図6(b)参照)によって磁性体21aとの間に引磁力が作用し、この引磁力により下受けピンモジュール22は下受けベース部21に固定される。なお下受けベース部21全体を磁性材料によって製作しても差し支えなく、下受けベース部21としては少なくとも上面が磁性体で設けられていればよい。この状態で、図4(b)に示すように、昇降機構20を駆動して下受けベース部21を上昇させる(矢印d)ことにより、下受けピンモジュール22の上端部及びクランプ部2eの上端部が基板3の下面に当接し、基板3は基板下受け機構2cによって下受け支持されるとともに、基板3の両端部が押さえ部材2bの下面に押し付けられて位置固定される。
次に図6を参照して、下受けピンモジュール22の構成および機能を説明する。下受けピンモジュール22は、図6(a)に示すように、下受けベース部21に当接する基部23から上方に、中空の軸部24を延出させた構成となっている。軸部24の上端部に装着された頂部25は、上方に突出した細径ピン形状の当接部25aおよび横方向に延出した吸着用鍔部25bを有しており、当接部25aは下受け時において上端部が基板3の下面に当接して支持する。軸部24には吸引孔24aが貫通して設けられており、吸引孔24aは当接部25aを上下に貫通して設けられた吸引孔25cと連通する。
図6(b)において、基部23は内部に円筒状の昇降室23cが設けられた基部本体23aに、軸部24が固定された蓋部材23bを結合した構成となっている。昇降室23cの内部には、マグネット部材27が装着されたピストン26が上下に摺動自在に嵌合している。通常状態においては、ピストン26は昇降室23c内において底部に位置し、マグネット部材27の引磁力によって基部23は磁性体21aに固定される。
軸部24の吸引孔24aから真空吸引することにより、ピストン26は昇降室23c内で上昇し、マグネット部材27の下面と磁性体21aの上面との間の距離が拡大する。これによりマグネット部材27と磁性体21aとの間に作用する引磁力が大幅に減少し、基部23の下受けベース部21への固定が解除される。すなわち下受けピンモジュール22において基板保持部に設けられた下受けベース部21に当接する基部23には下受けピンモジュール22を固定するマグネットが内蔵されており、下受けピンモジュール22は、下受けベース部21上の任意位置に配置自在となっている。
図7(a)は、基板下受け機構2cによって下受け保持された基板3に、吸着ノズル14Aがノズルホルダ9aに装着された実装ヘッド8によって電子部品Pを実装している状態を示している。この状態では、下受けピンモジュール22の当接部25aの上端部は下面側から基板3を下受けする。このとき、基板3の下受け面が既実装面であって電子部品Pが存在する場合にあっても、下受けベース部21における下受けピンモジュール22の配置を適切に設定することにより、これら既実装の電子部品Pと吸着用鍔部25bや当接部25aとの干渉が防止されるようになっている。
また図7(b)は、下受けベース部21に配置された下受けピンモジュール22を移動させる動作を示している。この場合には、ノズルホルダ9aに吸着ノズル14Bを装着した実装ヘッド8を下受けピンモジュール22の上方に移動させ、吸着ノズル14Bを頂部25にかぶせた状態で真空吸引する。これにより、図6に示す構成の基部23と磁性体21aとの間に作用するマグネット部材27の引磁力が減少するとともに、吸着ノズル14Bが吸着用鍔部25bを吸着保持する。そしてこの状態で実装ヘッド8を移動させることにより、下受けピンモジュール22の移動が行われる。
次に図8〜図11を参照して、電子部品実装装置1を含んで構成される電子部品実装システムの制御系の構成および電子部品実装システムが有する下受けピンの配置決定支援機能について説明する。この機能は、基板下受け機構2cを備えた基板保持部において、基板3の既実装面を下面側から下受けする下受けピンモジュール22の配置の決定を支援するものである。
図8において、上位システム15は全体制御部30,記憶部31、ピン画像表示処理部32、干渉判定部33、警告処理部34、表示装置35、操作・入力部36、通信部37を備えている。全体制御部30は処理演算装置であり、記憶部31に記憶された各種のプログラムやデータに基づいて、電子部品実装装置1における下受けピンの配置決定支援処理作業を統括する。
この処理作業では、図10(a)に示すように、液晶パネルなどの表示装置35(表示手段)の表示画面35aに、基板3における電子部品Pの形状・配置を示す画像を表示させ、この画像上においてオペレータがマウスなどのポインティングデバイスを備えた操作・入力部36(位置入力部)を介して、下受けピンモジュール22を配置すべき配置位置を入力する。
ここで表示画面35aに表示される画像には、基板3の既実装面における既実装部品の形状・配置を示す基板画像(第1の基板画像)および実装対象面における実装部品の形状・配置を示す基板画像(第2の基板画像)が含まれている。第2の基板画像を表示対象に含めているのは、後述するように、実装部品の種類によっては実装動作時に当該部品の近傍を下面側から下受けするために下受けピンモジュール22を配置する必要が生じることによる。ここで、基板画像としては、CADデータなど設計段階で出力される画像データに基づく画像のほか、実物の基板を撮像して取得されたカメラ画像を用いることもできる。
決定された下受けピンモジュール22の配置位置を示す下受け配置データは、通信部37によって通信ネットワーク16を介して電子部品実装装置1に伝達される。電子部品実装装置1ではこの下受け配置データに基づいて実装ヘッド8を動作させることにより、下受けピンモジュール22は下受けベース部21上で自動的に移動し、対象となる基板3の下受け面に応じた適正な下受けピン配置が実現される。
記憶部31には、実装データ31a、部品データ31b、下受けピンデータ31c、基板位置データ31dが記憶されている。実装データ31aは基板3に実装される電子部品の種類や実装位置座標など、実装ヘッド8による部品実装動作に必要なデータである。部品データ31bは、基板3に実装される電子部品の3次元形状(図9(a)参照)や部品特性に関するデータであり、部品特性には当該部品の実装対象面への実装に際して下面側を下受けする必要があるか否かを規定する下受け要否特性が含まれる。下受けピンデータ31cは下受けピンモジュール22に装着される頂部25の3次元形状に関するデータである。
基板位置データ31dは、実装作業対象が図3に示す基板3Aである場合のように、実装ステージ[S]において基板3Aを複数の実装作業位置(ここでは第1の実装作業位置および第2の実装作業位置)のそれぞれに位置決めするために用いられる位置決め制御用のデータである。基板位置データ31dを参照することにより、基板3Aが複数の実装作業位置のそれぞれに位置決めされた状態における基板画像を表示させることが可能となっている。
ピン画像表示処理部32は、下受けベース部21における下受けピンモジュール22の配置位置をオペレータが入力する際に参照する画像を、表示装置35に表示させるための処理を行う。ピン画像表示処理部32は、画像合成部32a、表示切替部32bの処理機能部を備えており、画像合成部32aは、オペレータがピン配置位置を操作・入力部36を介して入力したピン配置画像を、基板画像に重ねて合成画像を生成する処理を行う。
ここで基板画像としては、既実装面における既実装部品の形状・配置を示す第1の基板画像、実装対象面における実装部品の形状・配置を示す第2の基板画像のいずれか(図5参照)を選択することが可能となっている。例えば、図5(a)に示す第1面3aが既実装面の場合には第1面3aが第1の基板画像であり、図5(b)に示す第2面3bが実装対象面を示す第2の基板画像となる。すなわちピン画像表示処理部32は、配置位置が入力されたピン配置画像を第1の基板画像または第2の基板画像に重ねた合成画像を表示装置35に表示させる。
図10(b)は、第1の基板画像に対応する第1面3aにピン配置画像を重ねた合成画像の例を示している。ここでは、オペレータは第1の基板画像を観察して、基板3をバランスよく支持することができかつ既実装部品との干渉が発生しないようなピン配置を、操作・入力部36のポインティング機能によって入力する。ここでは、配置位置SP1〜SP5の5点が入力されており、これにより各配置位置SPiの基板面における位置座標(xpi、ypi)が取り込まれる。この例では、中央に位置する配置位置SP5は2つの既実装部品の間に近接して挟まれた位置にあり、下受けピンモジュール22とこれらの既実装部品との干渉の有無が問題となる。本実施の形態においては、このような干渉の有無を予め記憶された形状データや位置データおよび入力された配置位置SPのデータを用いて自動的に判定するようにしている。
ここで上述のピン配置画像における下受けピンモジュール22の平面画像について、図9(a)を参照して説明する。図9(a)における平面図は、下受けピンモジュール22によって基板3の既実装面を下受けした状態の平面画像を示している。この平面画像には、基板保持部に立設された軸部24の頂部25の画像と、頂部25の先端に吸着用鍔部25bよりも小さい断面形状であって基板3の下面に当接して下受けする当接部25aの画像が含まれている。そしてこの下受けピンモジュール22の平面画像における頂部25の輪郭部Aおよび中央部Bは、それぞれ頂部25の吸着用鍔部25b(外周部)および当接部25aに相当する。
表示切替部32bは、合成画像の表示に際し第1の基板画像に基づく合成画像(図10(b)参照)と第2の基板画像に基づく合成画像(図10(c))とを切り替えて表示させる処理を行う。第1の基板画像と第2の基板画像とは同一基板の表裏の画像であることから、この切り替えに際しては第1の基板画像と第2の基板画像との位置関係がそれぞれ鏡像関係となるように画像データを反転処理して表示させる。これにより、オペレータは実際に実装ステージ[S]に位置決めされた基板3を平面視した状態における基板画像を参照することが可能となっている。
ここで、図5(b)に示す第2面3bが実装対象面である場合には、コネクタ部品Pdが実装部品に含まれていることから、コネクタ部品Pdの位置を考慮して下受けピン配置を行う必要がある。すなわち、嵌合部品であるコネクタ部品Pdの基板3への実装に際しては、通常の面実装部品と比較して大きな実装荷重でコネクタ部品Pdを基板3に対して押圧する必要があることから、基板3の撓み変形を防止するために、コネクタ部品Pdの近傍において下面側を下受けすることが望ましい。
本実施の形態では、このように実装に際して反対面側を下受けする必要がある電子部品を予め特定し、部品特性の一項目として部品データ31bに規定するようにしている。そしてこのような下受けを要する電子部品が実装対象面に存在する場合には、ピン画像表示処理部32は実装対象面における実装部品の形状・配置を示す第2の基板画像を表示させるようにしている。すなわちピン画像表示処理部32は、部品データ31bに含まれる部品特性に関するデータに規定された下受け要否に基づいて、第2の基板画像に基づく合成画像を表示装置35に表示させる。
図10(c)は、表示画面35aにおいて第1の基板画像に替えて第2の基板画像である第2面3bを表示させた例を示している。この例では第2面3bには部品データ31bに規定する下受け要部品であるコネクタ部品Pdが存在することから、オペレータは第2の基板画像を観察して、コネクタ部品Pdの近傍において基板3を下受けするのに適切な位置、すなわち第1面3aにおいて既実装部品と干渉の生じない位置を選択する。ここでは、コネクタ部品Pdの近傍で第1面3aにおいても既実装部品の存在しない部位を選んで、配置位置SP6が入力される。
この作業では、第1面3aと第2面3bとの双方を観察対象としなければならないことから、場合によっては表裏反転を複数回反復して行う必要が生じる。このような場合には、表示画面35aに設けられた表裏反転ボタン35bを操作することにより、表示切替部32bの機能によって所望のタイミングで第1の基板画像と第2の基板画像とを切り替えることができる。
干渉判定部33は、配置位置が入力された下受けピンモジュール22のいずれかが下受け面に既に存在する既実装部品と干渉するか否かを、部品データ31bに含まれる電子部品の3次元形状データおよび下受けピンデータ31cに含まれる下受けピンモジュール22の当接部、すなわち基板3の下受け面と当接する頂部25の3次元形状データに基づいて判定する。
図9(a)は、電子部品および頂部25の3次元形状データの例を示している。すなわち、部品データ31bには、基板3に実装される電子部品P1,P2・・のXYZ方向のサイズを示す(a1,b1,c1)、(a2,b2,c21)・・が記憶されている。そして下受けピンデータ31cには、下受けピンモジュール22に装着された頂部25のサイズ、すなわち吸着用鍔部25bの径、当接部25aの径および長さをそれぞれ示す(d1,d2,d3)が記憶されている。
ここで既実装面における既実装の電子部品P1,P2・・の位置は、実装データ31aに記憶された実装座標(x1,y1)、(x2,y2)によって与えられている。また下受けピンモジュール22を配置する配置位置SP(xp、yp)は、表示画面35aに表示された画像上において操作・入力部36によって操作を行うことにより入力される。そして干渉判定部33は、これらの3次元形状データ、位置データに基づいて、電子部品P1,P2・・と頂部25との位置的な干渉の有無を判定する。
例えば図9(b)に示すように、電子部品P1と頂部25との関係で見れば、c1がd3よりも大きいことから、配置位置SP(xp、yp)および吸着用鍔部25bの径寸法d1によって規定される第1干渉領域R1に電子部品P1の外面が侵入していない限り、干渉なしと判定される。また図9(c)に示すように、電子部品P2と頂部25との関係で見れば、c3がd3よりも小さいことから、配置位置SP(xp、yp)および吸着用鍔部25bの径寸法d1によって規定される第1干渉領域R1に電子部品P2の外面が侵入していても、吸着用鍔部25bの径寸法d1によって規定される第2干渉領域R2に電子部品P2の外面が侵入していない限り、干渉なしと判定される。すなわち干渉判定部33は、輪郭部Aと中央部Bとの間の領域において、電子部品P1、P2などの既実装部品と当接部25aとの3次元的な位置干渉を判断する。
警告処理部34は、干渉判定部33により干渉有りと判定されたならば、表示装置35にその旨を報知する警告画面を表示する処理を行う。そしてオペレータは、この警告画面を承けて、配置位置SP(xp、yp)を変更する処理を行う。これにより、電子部品が高密度で実装された既実装面が下受け面である場合においても、より精緻な干渉発生の有無判断が可能となり、より高精度の下受けピン配置が実現される。警告処理部34、表示装置35は、干渉有りと判定されたならば、表示装置35にその旨を報知する警告手段を構成する。
なお、実装対象の基板が図3に示す基板3Aのように、実装ステージ[S]において複数の実装作業位置(ここでは第1の実装作業位置、第2の実装作業位置)に位置決めされる種類の基板である場合には、ピン画像表示処理部32は以下のような処理を実行する。すなわちこの場合には、下受けベース部21に予め配置された複数の下受けピンモジュール22によって同一の基板3Aの異なる部位を下受けする形態となることから、基板3Aが第1の実装作業位置、第2の実装作業位置のいずれに位置決めされた状態においても、これらの下受けピンモジュール22によって基板3Aを適切に下受け可能なように、配置位置を決定する必要がある。このためピン画像表示処理部32は、第1の実装作業位置、第2の実装作業位置のそれぞれに基板3Aが位置決めされた状態を想定したピン配置画像を基板画像と重ねて表示させ、オペレータはこれらのいずれの状態においても既実装部品との干渉が生じないように、ピン配置位置の調整を行う。
ここに示す例では、図11(a)に示すように、表示装置35の表示画面35aに基板3Aの基板画像を表示させる。次いで、まず第1の実装作業位置に基板3Aが位置決めされた状態で、実装ステージ[S]に位置する実装領域(はみ出し長さL*のはみ出し部3*以外の領域)を下受けするための下受けピンモジュール22の配置位置SP(ここでは配置位置SP1〜SP5の5点)を選定し、操作・入力部36によって入力する。そして入力された第1のピン配置画像を基板画像と重ねて、図11(b)に示す合成画像を生成し、表示画面35aに表示させる。
ここで配置位置SP3は、第1の実装作業位置に対応した第1のピン配置画像においては既実装部品との干渉の可能性はないものの、以下に説明する第2のピン配置画像では既実装の電子部品Pとの干渉が生じる恐れがある。このため、オペレータは配置位置SP3の入力に際し、第2のピン配置画像における既実装の電子部品Pとの干渉を考慮して適切な位置を選定する。
次に第2の実装作業位置に基板3Aが位置決めされた状態を想定した第2のピン配置画像を基板画像と重ねた合成画像を生成して表示画面35aに表示させる。すなわち図11(c)に示すように、第1の実装作業位置において実装領域から除外されたはみ出し部3*が実装ステージ[S]に完全に含まれるように、基板位置データ31dに基づいて第2の実装作業位置に基板3Aを移動させた状態の基板画像と、入力済みの第1のピン配置画像とを重ねて第2のピン配置画像を生成する。
換言すれば、予め基板位置データ31dに記憶された第1の実装作業位置および第2の実装作業位置のそれぞれにおける基板3Aの位置決め位置および既に配置位置が入力された第1のピン配置画像に基づいて第2のピン配置画像を生成し、第1のピン配置画像と第2のピン配置画像とを併せて基板画像に重ねた合成画像を表示する。このようにして生成された合成画像をオペレータが観察することにより、基板3Aを第2の実装作業位置に移動させた状態においても、下受けベース部21に配置された下受けピンモジュール22と既実装部品との干渉を生じることなく、適正な基板下受け状態が実現されることが確認される。
なお、上述の合成画像の表示において、配置位置SPを示す下受けピンの平面画像を、第1のピン配置画像と第2のピン配置画像とで異なる色彩・図形などを用いて、いずれのピン配置に属する下受けピンであるかを識別可能なように表示することが望ましい。図11に示す例では、図11(a)に示す第1のピン配置画像に対応する配置位置SP1〜SP5は中央部B(図9参照)を黒丸で表示し、図11(b)に示す第2のピン配置画像に対応する配置位置SP1〜SP5は中央部Bを白丸で表示して識別容易にしている。これにより、配置位置SPの選定に際し、どの実装作業位置に対応したピン配置であるかを取り違えるミスを防止することができる。すなわち本実施の形態では、第1のピン配置画像における下受けピンの平面画像と第2のピン配置画像における下受けピンの平面画像とを異なる表示形態で表示するようにしている。
すなわち本実施の形態では、前述形態の基板3Aを作業対象とする場合には、ピン画像表示処理部32は、基板3Aが第1の実装作業位置に位置決めされた状態として配置位置が入力された第1のピン配置画像と、基板3Aが第2の実装作業位置に位置決めされた状態を想定して第1のピン配置画像に基づいて生成された第2のピン配置画像とを、それぞれの実装作業位置における実装領域に対応した基板画像に重ねた合成画像(図11(b)(c)参照)を表示装置35に表示させる処理を行う。
また電子部品実装装置1は、制御部40、記憶部41、認識処理部42、表示部43、操作・入力部44、通信部45を備えている。制御部40は処理演算装置であり、記憶部41に記憶された動作プログラムや実装データに基づいて、基板搬送機構2や部品供給部4、部品実装機構17の作業動作を制御する。認識処理部42は基板認識カメラ10、部品認識カメラ11による撮像結果を認識処理する。表示部43は液晶などの表示パネルであり、操作・入力部44による操作時の案内画面や各種の報知画面を表示する。そして通信部45は、通信ネットワーク16を介して上位システム15や他装置との間で信号の授受を行う。
上記構成において、全体制御部30、記憶部31、ピン画像表示処理部32、干渉判定部33、警告処理部34、表示装置35、操作・入力部36は、電子部品実装装置1の基板保持部において基板3、3Aの既実装面を下面側から下受けする下受けピンの配置の決定を支援する下受けピンの配置決定支援装置を構成する。なお、本実施の形態では下受けピンの配置決定支援機能を基板3に設けた構成例を示したが、この機能を電子部品実装装置1が有する制御処理機能によって実行させるようにしてもよい。
ここで、上述構成の下受けピンの配置決定支援装置を用いて下受けピンの配置の決定を支援する下受けピンの配置決定支援方法について、図12のフローに則して各図を参照しながら説明する。図12において、まず基板画像を含むピン配置決定用の画像を表示画面35aに表示させる(表示工程)(ST1)。すなわち、通常サイズの基板3を対象とする場合には図10(a)に示す第1面3aの基板画像を、また少なくとも第1の実装作業位置および第2の実装作業位置を含む複数の実装作業位置に順次位置決めされて複数回の実装作業対象となる基板3Aを対象とする場合には、図11(a)に示す基板画像を表示画面35aに表示させる。
次いで操作・入力部36のポインティング機能により、表示された画像上に下受けピンモジュール22の配置位置SPを入力する(位置入力工程)(ST2)。すなわち、図10(b)、図11(b)に示すように、下受けの対象となる既実装面の既実装部品の形状・配置を観察しながら、下受けに適当な配置位置SP1〜SP5を選定して入力する。ここでは、下受けピンモジュール22は下受けベース部21上の任意位置に配置可能となっている。
そして配置位置SPを示すピン配置画像を基板画像に重ねた合成画像を生成し(ST3)、生成された合成画像を表示画面35aに表示させる(ピン画像表示処理工程)(ST4)。この合成画像における下受けピンモジュール22の平面画像には、図9に示す頂部25の吸着用鍔部25b、当接部25aの画像が含まれており、合成画像上で頂部25と既実装部品との干渉の有無を判定できるようになっている。
また基板3Aを対象とする場合には、図11(b)、(c)に示すように、基板3Aが第1の実装作業位置に位置決めされた状態として配置位置が入力された第1のピン配置画像と、基板3Aが第2の実装作業位置に位置決めされた状態を想定して、予め基板位置データ31dに記憶された第1の実装作業位置および第2の実装作業位置のそれぞれにおける基板3Aの位置決め位置および第1のピン配置画像に基づいて第2のピン配置画像を生成し、第1のピン配置画像と第2のピン配置画像とを併せて基板画像に重ねた合成画像を表示する。
ここで基板位置データ31dを参照することにより、基板位置データ31dに含まれる部品特性に関するデータに規定された下受け要否に基づいて、実装対象面の実装部品に実装動作時に下受けを必要とする下受け要部品があるか否かを判定する(ST5)。そして図10に示す基板3のように、実装動作時の押圧荷重を受けるための下受けを要するコネクタ部品Pdが実装対象面に存在する場合には、既実装面および実装対象面の2面を切り替えて表示させる(ST6)。これにより図10(b)に示す既実装面を対象とする表示から、図10(c)に示す実装対象面を対象とする表示に切り替わり、オペレータはコネクタ部品Pdを対象とする配置位置を追加して入力する。
(ST5)において下受け要部品が存在しない場合、または(ST6)の処理を終了した後には、下受けピンと既実装部品との干渉の有無を判定する(干渉判定工程)(ST7)。すなわち、干渉判定部33が部品データ31b、下受けピンデータ31cを参照することにより、配置位置が入力された下受けピンモジュール22のいずれかが既実装部品と干渉するか否かを、予め記憶された部品データ31bに示される電子部品の3次元形状データおよび下受けピンデータ31cに示される下受けピンモジュール22の当接部25aの3次元形状データに基づいて判定する(図9参照)。
(ST7)にて干渉有りと判定されたならば、表示装置35による表示などの報知手段によってその旨報知し(警告工程)(ST8)、(ST2)に戻って干渉を排除するための配置位置の修正入力を行う。そして(ST7)にて干渉なしと判定されることにより、下受けピン配置が決定され(ST9)、これにより下受けピンの配置決定支援処理が終了する。
上記説明したように、本実施の形態に示す下受けピンの配置決定支援では、基板保持部において基板3の既実装面を下面側から下受けする下受けピンモジュール22の配置の決定に際し、既実装面における既実装部品の形状・配置を示す基板画像を含む画像を表示させ、表示された画像上に下受けピンモジュール22の配置位置を入力し、配置位置が入力されたピン配置画像を基板画像に重ねた合成画像を表示させ、さらにピン配置画像における下受けピンモジュール22の平面画像に頂部25の画像と基板3の下面に当接して下受けする当接部25aの画像とを含ませるようにしている。これにより、高実装密度の基板3を対象とする下受けピンの配置決定作業において、下受けピンと既実装部品との干渉発生の有無をより精緻に判断することができる。
また既実装面を示す第1の基板画像および実装対象面を示す第2の基板画像を含む画像を表示させ、表示された画像上に下受けピンモジュール22の配置位置が入力されたピン配置画像を第1の基板画像または第2の基板画像に重ねた合成画像を表示させるピン画像表示処理において、第1の基板画像に基づく合成画像と第2の基板画像に基づく合成画像とを切り替えて表示させるようにしている。これにより、実装対象面に存在する下受け要部品の部品配置をも考慮に入れた適正な下受けピン配置が可能となる。
さらに複数の実装作業位置に順次位置決めされて複数回の実装作業対象となる基板3Aを対象とする場合において、基板3Aが第1の実装作業位置に位置決めされた状態として配置位置が入力された第1のピン配置画像と、基板が第2の実装作業位置に位置決めされた状態を想定して第1のピン配置画像に基づいて生成された第2のピン配置画像とを併せて基板画像に重ねた合成画像を表示するようにしている。これにより、複数の実装作業位置について共通に用いられる下受けピン配置の決定作業を簡略化することができる。
本発明の下受けピンの配置決定支援装置および配置決定支援方法は、既実装面のみならず実装対象面における部品配置をも考慮に入れた適正な下受けピン配置が可能なであるという効果を有し、下受けピンで下受けされた基板を対象として電子部品を実装する電子部品実装分野において有用である。
1 電子部品実装装置
2 基板搬送機構
2c 基板下受け機構
3,3A 基板
8 実装ヘッド
21 下受けベース部
22 下受けピンモジュール
23 基部
24 軸部
25 頂部
25a 当接部
27 マグネット部材
2 基板搬送機構
2c 基板下受け機構
3,3A 基板
8 実装ヘッド
21 下受けベース部
22 下受けピンモジュール
23 基部
24 軸部
25 頂部
25a 当接部
27 マグネット部材
Claims (4)
- 電子部品実装装置の基板保持部において基板の既実装面を下面側から下受けする下受けピンの配置の決定を支援する下受けピンの配置決定支援装置であって、
前記既実装面における既実装部品の形状・配置を示す第1の基板画像および実装対象面における実装部品の形状・配置を示す第2の基板画像を含むピン配置決定支援用の画像を表示する表示手段と、
前記表示された画像上に前記下受けピンの配置位置を入力する位置入力部と、
前記配置位置が入力されたピン配置画像を前記第1の基板画像または第2の基板画像に重ねた合成画像を前記表示手段に表示させるピン画像表示処理部とを備え、
前記ピン画像表示処理部は、前記第1の基板画像に基づく合成画像と第2の基板画像に基づく合成画像とを切り替えて表示可能であることを特徴とする下受けピンの配置決定支援装置。 - 少なくとも前記実装対象面における実装部品の部品特性に関するデータを記憶する記憶部を備え、
前記ピン画像表示処理部は、前記部品特性に関するデータに規定された下受け要否に基づいて、前記第2の基板画像に基づく合成画像を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項1記載の下受けピンの配置決定支援装置。 - 電子部品実装装置の基板保持部において基板の既実装面を下面側から下受けする下受けピンの配置の決定を支援する下受けピンの配置決定支援方法であって、
前記既実装面における既実装部品の形状・配置を示す第1の基板画像および実装対象面における実装部品の形状・配置を示す第2の基板画像を含むピン配置決定支援用の画像を表示する表示工程と、
前記表示された画像上に前記下受けピンの配置位置を入力する位置入力工程と、
前記配置位置が入力されたピン配置画像を前記第1の基板画像または第2の基板画像に重ねた合成画像を表示させるピン画像表示処理工程とを含み、
前記ピン画像表示処理工程において、前記第1の基板画像に基づく合成画像と第2の基板画像に基づく合成画像とを切り替えて表示することを特徴とする下受けピンの配置決定支援方法。 - 前記ピン画像表示処理工程において、予め記憶された少なくとも前記実装対象面における前記実装部品の部品特性に関するデータに規定された下受け要否に基づいて、前記第2の基板画像に基づく合成画像を表示させることを特徴とする請求項3記載の下受けピンの配置決定支援方法。
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