JP2015220419A - Component mounting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、部品供給部から部品を取り出して基板上に実装する部品実装装置に関するものである。 The present invention relates to a component mounting apparatus that takes out components from a component supply unit and mounts them on a substrate.
従来から、移動可能なヘッドユニットを備え、部品供給部から部品を吸着して取り出し、当該部品を実装作業位置の基板上に搬送して実装する部品実装装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a component mounting apparatus that includes a movable head unit, sucks and takes out a component from a component supply unit, and transports and mounts the component onto a substrate at a mounting work position.
部品供給部と実装作業位置のとの間にはラインセンサカメラが設置されており、部品の実装に先立ち、ラインセンサカメラに対してその撮像素子列と直交する方向にヘッドユニットを移動させて部品の吸着状態を撮像させ、その吸着状態に応じて実装位置の補正等が行われる。 A line sensor camera is installed between the component supply unit and the mounting work position. Prior to component mounting, the head unit is moved in a direction perpendicular to the image sensor array with respect to the line sensor camera. The suction state is imaged, and the mounting position is corrected according to the suction state.
なお、ヘッドユニットの形態としては、部品供給部と実装作業位置との配列方向(第1方向という)と直交する方向(第2方向という)に複数のヘッドが列状に配置される、いわゆるインライン型ユニットと、複数のヘッドが円周上に配置されかつ全ヘッドが一体的に周方向に移動する、いわゆるロータリ型ユニットとが知られている。 As a form of the head unit, a plurality of heads are arranged in a row in a direction (referred to as the second direction) orthogonal to the arrangement direction (referred to as the first direction) between the component supply unit and the mounting work position. A type unit and a so-called rotary type unit in which a plurality of heads are arranged on the circumference and all the heads move integrally in the circumferential direction are known.
そして、インライン型ユニットが設けられる場合には、ヘッドの配列方向と直交する方向、つまり第1方向に撮像素子が並ぶようにラインセンサカメラが設置される。これは比較的撮像素子の数が少ない安価なラインセンサカメラや小型の照明装置を用いて部品認識を行うためである。他方、ロータリ型ユニットが設けられる場合には、各ヘッドが配列される円周の直径が比較的小さい(インライン型ユニットのヘッドの配列長に比べて小さい)場合が多いことから、部品供給部と実装作業位置との並び方向と直交する方向、つまり第2方向に撮像素子が並ぶようにラインセンサカメラが設置される。これにより、部品供給部から実装作業位置に、ヘッドユニットをより真っ直ぐに移動させながら部品認識を効率的に行えるようになっている。 When the in-line unit is provided, the line sensor camera is installed so that the imaging elements are arranged in a direction orthogonal to the head arrangement direction, that is, in the first direction. This is because parts recognition is performed using an inexpensive line sensor camera or a small illumination device with a relatively small number of image sensors. On the other hand, when a rotary unit is provided, the diameter of the circumference in which the heads are arranged is often relatively small (small compared to the arrangement length of the heads of the inline unit). The line sensor camera is installed so that the imaging elements are arranged in a direction orthogonal to the arrangement direction with the mounting work position, that is, in the second direction. As a result, component recognition can be performed efficiently while moving the head unit more straightly from the component supply unit to the mounting work position.
従来、ヘッドユニットの形態は装置固有のものであり、単一の部品実装装置において、ヘッドユニットをユーザが自由に変更することはできなかった。しかし、基板の製造形態の多様化に伴い、近年、単一の部品実装装置において、インライン型ユニットとロータリ型ユニットとを基板の品種に応じて選択的に使用できるものが考えられている。 Conventionally, the form of the head unit is unique to the apparatus, and the user cannot freely change the head unit in a single component mounting apparatus. However, with the diversification of board manufacturing forms, in recent years, it has been considered that a single component mounting apparatus can selectively use an inline type unit and a rotary type unit according to the type of board.
この場合には、ラインセンサカメラとして上記何れの仕様を設けるかが問題となる。例えばインライン型ユニットのカメラ仕様を採用すれば、ロータリ型ユニットを使用する場合にも、ラインセンサカメラに対して常にヘッドユニットを第2方向に移動させる必要が生じ効率が悪い。他方、ロータリ型ユニットのカメラ仕様を採用すれば、インライン型ユニットのヘッド配列長に対応した撮像素子数の多いラインセンサや大型の照明装置が必要となり不経済である。そこで、例えば特許文献1に開示されるように、第1方向の撮像素子列と第2方向の撮像素子列とを十字状に備えたラインセンサカメラを適用し、ヘッドユニットのタイプに応じて、撮像素子列を使い分ける、つまり、ラインセンサカメラに対してヘッドユニットの移動方向を変更することが考えられる。
In this case, it becomes a problem which of the above specifications is provided for the line sensor camera. For example, if the camera specification of an inline type unit is adopted, even when a rotary type unit is used, it is necessary to always move the head unit in the second direction with respect to the line sensor camera, resulting in poor efficiency. On the other hand, if the camera specification of the rotary unit is adopted, a line sensor having a large number of image sensors corresponding to the head arrangement length of the inline unit and a large illumination device are required, which is uneconomical. Therefore, for example, as disclosed in
しかし、特許文献1のようなラインセンサカメラは、結局の所、インライン型ユニットおよびロータリ型ユニットの両方の仕様のラインセンサカメラを設けることに等しく、ラインセンサカメラ自体も専用品(一般に市場に流通している汎用品でないもの)となり、コスト的に不利なものとなる。
However, the line sensor camera as disclosed in
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、簡単かつ合理的な構成で、インライン型およびロータリ型のヘッドユニットが選択的に用いられるような場合であっても、部品認識を効率良く行えるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and recognizes parts even when inline and rotary head units are selectively used with a simple and rational configuration. The purpose is to be able to perform efficiently.
上記の課題を解決するために、本発明は、部品供給部と、実装作業部と、部品供給部から部品を保持して実装作業部に配置されている基板上に実装するヘッドユニットと、を備える部品実装装置において、前記ヘッドユニットに保持された部品を、基板への実装前に下方から撮像する撮像装置を備え、前記撮像装置は、ラインセンサと、このラインセンサを垂直軸回りに回転可能に支持する支持部材と、前記垂直軸回りの互いに異なる第1位置および第2位置においてラインセンサを固定する固定装置と、を備えるものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes a component supply unit, a mounting operation unit, and a head unit that holds components from the component supply unit and mounts them on a substrate disposed in the mounting operation unit. The component mounting apparatus includes an image pickup device that picks up an image of the component held by the head unit from below before mounting on the substrate, and the image pickup device can rotate the line sensor and the line sensor around a vertical axis. And a fixing device that fixes the line sensor at different first and second positions around the vertical axis.
より具体的には、前記ヘッドユニットは、各々部品を保持するための第1ユニット本体部及び第2ユニット本体部と、これら第1ユニット本体部及び第2ユニット本体部のうちから選択されるユニット本体部が着脱可能に装着されるユニット支持部と、を含むものであり、前記第1位置は、第1ユニット本体部に保持された部品を撮像するためのラインセンサの位置であり、前記第2位置は、第2ユニット本体部に保持された部品を撮像するためのラインセンサの位置である。 More specifically, the head unit is a unit selected from a first unit main body and a second unit main body for holding each component, and the first unit main body and the second unit main body. A unit support part to which the main body part is detachably mounted, and the first position is a position of a line sensor for imaging a component held by the first unit main body part, and The 2 position is a position of the line sensor for imaging the component held in the second unit main body.
これらの構成によれば、ヘッドユニットの構成、つまり、第1ユニット本体部および第2ユニット本体部のうち、何れがユニット支持部に装着されるかに応じて、ラインセンサを第1位置又は第2位置に固定する(撮像素子列の方向を変更する)ことで、共通のラインセンサを用いて部品の画像認識を効率良く行うことが可能となる。 According to these configurations, depending on the configuration of the head unit, that is, which of the first unit main body and the second unit main body is attached to the unit support, the line sensor is moved to the first position or the first position. By fixing at two positions (changing the direction of the image sensor array), it is possible to efficiently perform image recognition of components using a common line sensor.
この場合には、前記第1位置及び前記第2位置の何れにラインセンサが固定されているかを検知する検知装置と、前記第1ユニット本体部及び前記第2ユニット本体部のうち何れが前記ユニット支持部に装着されているかを判別する判別装置と、を含み、前記判別装置が、前記検知装置の検知結果に基づき、ラインセンサの固定位置とユニット支持部に装着されているユニット本体部との対応関係の良否を判定する、ものであるのが好適である。 In this case, a detection device that detects whether the line sensor is fixed at the first position or the second position, and any of the first unit main body and the second unit main body is the unit. A discriminating device that discriminates whether or not it is attached to the support portion, and the discriminating device has a fixed position of the line sensor and a unit main body portion attached to the unit support portion based on the detection result of the detection device. It is preferable to determine whether the correspondence is good or bad.
この構成によれば、ユニット支持部に支持されているユニット本体部(第1ユニット本体部又は第2ユニット本体部)とラインセンサの固定位置との対応関係が正しいか否かの判定を自動化することが可能となる。そのため、当該対応関係が誤ったままで実装作業が進められることを防止する上で有利となる。 According to this configuration, the determination as to whether or not the correspondence between the unit main body (the first unit main body or the second unit main body) supported by the unit support and the fixed position of the line sensor is correct is automated. It becomes possible. Therefore, it is advantageous in preventing the mounting operation from proceeding with the correspondence relationship being incorrect.
この場合には、前記ラインセンサの固定位置と前記ユニット支持部に装着されているユニット本体部との対応関係が正しくない場合に異常を報知する報知装置を備えているのが好適である。 In this case, it is preferable that a notification device for notifying abnormality is provided when the correspondence between the fixed position of the line sensor and the unit main body mounted on the unit support is not correct.
この構成によれば、オペレータの注意を喚起することができ、上記対応関係が誤ったままで実装作業が進められることをより高度に防止することが可能となる。 According to this configuration, the operator's attention can be alerted, and it is possible to prevent the mounting operation from proceeding while the correspondence relationship is incorrect.
なお、上記部品実装装置のより具体的な構成としては、前記ヘッドユニットの駆動を制御する制御装置を備え、前記部品供給部と前記実装作業部とは第1方向に並んでおり、前記第1ユニット本体部は、前記第1方向と直交する第2方向に配列される部品保持用の複数のヘッドを備え、前記第2ユニット本体部は、円周上に配列される部品吸着用の複数のヘッドを備え、前記第1位置は、前記ラインセンサの撮像素子列の方向が前記第1方向と平行になる位置であり、前記第2位置は、前記ラインセンサの撮像素子列の方向が前記第2方向と平行となる位置であり、前記制御装置は、前記ユニット支持部に前記第1ユニット本体部が装着されているときには、前記撮像装置に対して前記ヘッドユニットを前記第2方向に移動させる一方、前記ユニット支持部に前記第2ユニット本体部が装着されているときには、前記撮像装置に対して前記ヘッドユニットを前記第1方向に移動させることにより、それぞれ、前記ヘッドに保持された部品をラインセンサにより撮像させる。 As a more specific configuration of the component mounting apparatus, the component mounting apparatus includes a control device that controls driving of the head unit, and the component supply unit and the mounting work unit are arranged in a first direction, The unit main body includes a plurality of component holding heads arranged in a second direction orthogonal to the first direction, and the second unit main body includes a plurality of component suctioning arranged on a circumference. The first position is a position where the direction of the image sensor array of the line sensor is parallel to the first direction, and the second position is the direction of the image sensor array of the line sensor is the first position. The control device moves the head unit in the second direction relative to the imaging device when the first unit main body is mounted on the unit support portion. On the other hand, said When the second unit main body is mounted on the knit support, the head unit is moved in the first direction with respect to the imaging device, so that the components held by the head are respectively detected by line sensors. Let's take an image.
この構成によれば、ラインセンサの撮像素子数を比較的少なく抑えながら、第1ユニット本体部及び第2ユニット本体部の何れが使用される場合についても、部品の画像認識を効率良く行うことが可能となる。 According to this configuration, it is possible to efficiently perform image recognition of components regardless of which of the first unit main body and the second unit main body is used, while keeping the number of image sensors of the line sensor relatively small. It becomes possible.
以上説明したように、本発明の部品実装装置によれば、ヘッドユニットの構成に応じて、ラインセンサを第1位置又は第2位置に固定することで、つまり、撮像素子列の方向を変更することで、共通のラインセンサを用いながら部品の画像認識を行うことが可能となる。よって、簡単かつ合理的な構成で、インライン型およびロータリ型のヘッドユニットが選択的に用いられるような場合であっても、部品認識を効率良く行うことが可能となる。 As described above, according to the component mounting apparatus of the present invention, the line sensor is fixed at the first position or the second position according to the configuration of the head unit, that is, the direction of the imaging element array is changed. Thus, it is possible to perform image recognition of components while using a common line sensor. Therefore, even if an inline type and a rotary type head unit are selectively used with a simple and rational configuration, it is possible to perform component recognition efficiently.
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1及び図2は、本発明に係る部品実装装置Mを示しており、図1は平面図で、図2は正面図で、それぞれ部品実装装置Mを概略的に示している。 1 and 2 show a component mounting apparatus M according to the present invention. FIG. 1 is a plan view and FIG. 2 is a front view schematically showing the component mounting apparatus M.
図面中には、各図の方向関係を明確にするためにXYZ直角座標軸が示されている。X方向は水平面と平行な方向であり、Y方向は水平面上でX方向と直交する方向であり、Z方向はX方向およびY方向に直交する方向である。なお、以下の説明では、適宜、Y方向を前後と称し、その場合、Y2方向を前、Y1方向を後とする。また、当例では、Y方向が本発明の第1方向に相当し、X方向が本発明の第2方向に相当する。 In the drawings, XYZ rectangular coordinate axes are shown in order to clarify the directional relationship between the drawings. The X direction is a direction parallel to the horizontal plane, the Y direction is a direction orthogonal to the X direction on the horizontal plane, and the Z direction is a direction orthogonal to the X direction and the Y direction. In the following description, the Y direction is appropriately referred to as front and rear, and in this case, the Y2 direction is front and the Y1 direction is rear. In this example, the Y direction corresponds to the first direction of the present invention, and the X direction corresponds to the second direction of the present invention.
部品実装装置Mは、基台1と、この基台1上に配置されてプリント配線板(PWB;Printed Wiring Board)等の基板Pを搬送する基板搬送機構2と、部品供給部4、4と、部品実装用のヘッドユニット5と、このヘッドユニット5を駆動するヘッドユニット駆動機構と、部品認識ユニット6、6(本発明の撮像装置に相当する)とを備える。
The component mounting apparatus M includes a
前記基板搬送機構2は、基台1上において基板PをX方向に搬送する一対のコンベア2a、2aを含む。これらコンベア2a、2aは、図1及び図2の右側(X1方向側)から基板Pを受け入れて所定の実装作業位置(同図に示す位置/本発明の実装作業部に相当する)に搬送し、図略の基板保持装置により当該基板Pを保持する。そして、実装作業後は、この基板Pを図1及び図2の左側(X2方向側)に搬出する。
The
前記部品供給部4、4は、基板搬送機構2の前後両側に配置されている。各部品供給部4には、コンベア2aに沿って複数のテープフィーダ4aが配置されている。各テープフィーダ4aは、テープをキャリアとして、IC、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の電子部品(チップ部品)を供給するものである。
The
前記ヘッドユニット5は、各部品供給部4から部品を取り出して基板P上に実装するものであり、基板搬送機構2や部品供給部4などの上方に配置されている。
The
ヘッドユニット5は、前記ヘッドユニット駆動機構により一定の領域内でX方向およびY方向に移動可能とされている。ヘッドユニット駆動機構は、基台1上に設けられる一対の高架フレームにそれぞれ固定され、Y方向に互いに平行に延びる一対の固定レール8と、これら固定レール8に支持されてX方向に延びるユニット支持部材11と、このユニット支持部材11に螺合挿入されてY軸サーボモータ10により駆動されるボールねじ軸9とを含む。また、ヘッドユニット駆動機構は、ユニット支持部材11に固定され、ヘッドユニット5をX方向に移動可能に支持する固定レール13と、ヘッドユニット5に螺合挿入されてX軸サーボモータ15を駆動源として駆動されるボールねじ軸14とを含む。つまり、ヘッドユニット駆動機構は、X軸サーボモータ15の駆動によりボールねじ軸14を介してヘッドユニット5をX方向に移動させ、また、Y軸サーボモータ10の駆動によりボールねじ軸9を介してユニット支持部材11をY方向に移動させる。その結果、ヘッドユニット5を一定の領域内でX方向およびY方向に移動させる。
The
ヘッドユニット5は、上記ヘッドユニット駆動機構により駆動されるユニット支持部51と、このユニット支持部51に着脱可能に装着(支持)されるユニット本体部とを含む。ユニット本体部は、部品を吸着、保持するための複数のヘッド16を備えた交換可能なユニット部材である。当例では、ユニット本体部として、第1ユニット本体部52Aおよび第2ユニット本体部52Bの2種類のユニット本体部が準備されており、基板Pの種類に応じてその生産に適したものが任意に選択されてユニット支持部51に装着される。なお、図1及び図2は、ヘッドユニット5(ユニット支持部51)に第1ユニット本体部52Aが装着された状態を示している。
The
第1ユニット本体部52Aは、図1及び図2に示すように、軸状の複数本のヘッド16がX方向に配列された、いわゆるインライン型のユニット本体部である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first unit main body 52 </ b> A is a so-called inline unit main body in which a plurality of shaft-shaped
当例では、第1ユニット本体部52Aは、各々5本のヘッド16がX方向に配列された前後2列のヘッド列(合計10本のヘッド16)と、各ヘッド16を昇降(Z方向の移動)および中心軸回りに回転(図2中のR方向に回転)させるための、サーボモータ等を駆動源とするヘッド駆動機構とを備えている。
In this example, the first unit
一方、第2ユニット本体部52Bは、図3に概略的に示すように、垂直軸を中心とする円周上に複数本のヘッド16が配列された、いわゆるロータリ型のユニット本体部である。
On the other hand, the second unit
当例では、第2ユニット本体部52Bは、16本のヘッド16と、これらヘッド16が一体的に周方向に移動しながら当該周方向の特定位置で各ヘッド16が順次下降端位置に到達するように各ヘッド16を昇降させるとともに、各ヘッド16を個別にその中心軸回りに回転させるための、サーボモータ等を駆動源とするヘッド駆動機構を備えている。
In this example, the second unit
各ユニット本体部52A、52Bのヘッド16は、その先端に部品吸着用のノズルを備えている。ノズルは、それぞれ電動切替弁を介して負圧発生装置、正圧発生装置および大気の何れかに連通可能とされている。つまり、ヘッド内部の通路を通じてノズル前端に負圧が供給されることで、ノズルによる部品の吸着が行われ、その後、正圧が供給されることで、ノズルによる当該部品の吸着状態が解除される。
The
各ユニット本体部52A、52Bには、さらに基板認識ユニット18が搭載されている。基板認識ユニット18は、上記実装作業位置に配置される基板Pの位置を認識するために、当該基板Pの上面に記されるフィデューシャルマークを撮像するものである。基板認識ユニット18は、複数の撮像素子が二次元的に配列されたエリアセンサを有するCCDカメラ等のエリアセンサカメラと、複数のLEDを有する照明装置とを含む。基板認識ユニット18は、各ユニット本体部52A、52Bのフレーム部に下向きに固定されており、これによりヘッドユニット5と一体的に移動しながら、基板P上の上記マークを撮像可能となっている。
A
一方、上記部品認識ユニット6は基台1上に設置されている。部品認識ユニット6は、ヘッドユニット5により部品供給部4から取り出された部品の吸着状態を認識するために当該部品を撮像するものであり、各部品供給部4と基板搬送機構2との間の位置にそれぞれ設置されている。
On the other hand, the
図4及び図5に示すように、部品認識ユニット6は、複数の撮像素子が一次元的(列状)に配列されたラインセンサを有するCCDカメラ等のラインセンサカメラ22と、複数のLED24aを有する照明装置24と、ラインセンサカメラ22を垂直軸回りに回転可能に支持する支持部材と、ラインセンサカメラ22をその回転方向の特定位置で固定する固定機構(本発明の固定装置に相当する)とを含む。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
ラインセンサカメラ22は、ヘッド16の吸着部品をその真下から撮像するために上向きに設けられ、上記照明装置24がこのラインセンサカメラ22の上部に一体的に固定されている。ラインセンサカメラ22は、基台1上に設置される上記支持部材に支持されている。この支持部材は、基台1上に固定される支持基盤20とこの支持基盤20上に設置されるベアリング26とを備えており、ラインセンサカメラ22は、前記ベアリング26を介して支持基盤20に支持されている。これによりラインセンサカメラ22は、支持部材によって垂直軸回り(R方向)に回転可能に支持されている。詳しくは、ラインセンサカメラ22は、その光軸が垂直(Z方向と平行)となるように配置され、当該光軸を中心に回転可能となるように支持部材に支持されている。
The
上記固定機構は、ラインセンサカメラ22をその回転方向の互いに異なる位置、具体的には、図5に示すように、撮像素子の素子列23の方向がY方向と平行となる第1回転位置(本発明の第1位置に相当する)と、この第1回転位置から90°だけ回転(図5で反時計回りに回転)した第2回転位置、つまり、図6に示すように素子列23の方向がX方向と平行となる位置(本発明の第2位置に相当する)において、それぞれ上記ラインセンサカメラ22を固定するものである。
The fixing mechanism is configured so that the position of the
この固定機構は、ラインセンサカメラ22の下端部側面に設けられる固定用フランジ部28と、この固定用フランジ部28に各々当接することでラインセンサカメラ22を前記第1回転位置および第2回転位置に位置決めする一対の位置決めピン21a、21bと、支持基盤20に形成されるねじ孔20aと、ボルト29とを含む。つまり、この固定機構は、固定用フランジ部28を位置決めピン21a又は21bに当接させた状態で、当該固定用フランジ部28がボルト29によって支持基盤20に固定されることで、ラインセンサカメラ22を第1回転位置、又は第2回転位置に固定するように構成されている。
The fixing mechanism includes a fixing
なお、当実施形態では、第1ユニット本体部52Aに搭載される前後のヘッド列のピッチWi(図1参照)が、第2ユニット本体部52Bに搭載されるヘッド16の径方向ピッチWr(図3参照)、すなわち円周上に配列された複数のヘッド16のうち、互いに径方向に位置する2つのヘッド16のピッチよりも若干小さく設定されている。そして、上記ラインセンサカメラ22の受光幅(素子列23の長さ寸法)Wcが上記径方向ピッチWrよりも若干大きく設定されている。この構成により、ヘッドユニット5に第1ユニット本体部52Aが搭載される場合には、上記第1回転位置にラインセンサカメラ22を固定した上で、当該ラインセンサカメラ22に対してヘッドユニット5をX方向に一度移動させることで、各ヘッド16の吸着部品を撮像することができ、他方、ヘッドユニット5に第2ユニット本体部52Bが搭載される場合には、上記第2回転位置にラインセンサカメラ22を固定した上で、当該ラインセンサカメラ22に対してヘッドユニット5をY方向に一度移動させることで、各ヘッド16の吸着部品を撮像することが可能となっている。つまり、上記第1回転位置は、第1ユニット本体部52Aの吸着部品を撮像するためのラインセンサカメラ22の回転位置であり、上記第2回転位置は、第2ユニット本体部52Bの吸着部品を撮像するためのラインセンサカメラ22の回転位置である。
In this embodiment, the pitch Wi (see FIG. 1) of the head rows before and after being mounted on the first unit
上記支持基盤20上において、上記一対の位置決めピン21a、21bの近傍位置には、それぞれラインセンサカメラ22の位置を検知するための反射型フォトセンサ等の位置検知センサ32a、32b(適宜、第1位置検知センサ32a、第2位置検知センサ32bと称す)が設置されている。これら位置検知センサ32a、32bのうち、第1位置検知センサ32aは、ラインセンサカメラ22が第1回転位置に固定されているときに固定用フランジ部28を検知してその検知信号を後記制御装置40に出力し、第2位置検知センサ32bは、ラインセンサカメラ22が第2回転位置に固定されたときに固定用フランジ部28を検知してその検知信号を制御装置40に出力する。当例では、これら位置検知センサ32a、32bが本発明の検知装置に相当する。
On the
なお、図4〜図6中において符号25は、照明装置24の上面に記されたフィデューシャルマークである。このフィデューシャルマーク25(以下、マーク25と略す)は、部品認識ユニット6の位置を認識するためのものであり、実装作業に先立ち、このマーク25が上記基板認識ユニット18により撮像されることで、当該部品認識ユニット6の位置が認識されるようになっている。上記の通り、部品認識ユニット6は、第1回転位置と第2回転位置とにラインセンサカメラ22の位置を変更可能なため、当該変更後は、上記マーク25が認識されることで、正確な部品認識ユニット6の位置が認識される。
4 to 6,
上述した部品実装装置Mは、周知のマイクロコンピュータをベースとする制御装置40(図1に示す)を備えている。この制御装置40は、プログラムを実行する中央演算処理装置(CPU)と、例えばRAMやROMにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力を行う入出力(I/O)バスとを備えており、ヘッドユニット5および各ヘッド16の動作は、この制御装置40により統括的に制御される。
The component mounting apparatus M described above includes a control device 40 (shown in FIG. 1) based on a well-known microcomputer. The
次に、この制御装置40による部品の実装動作制御について、図7のフローチャートを参照しつつ説明する。
Next, component mounting operation control by the
まず、この実装動作制御の説明に入る前に、実装作業の準備について説明する。 First, preparation for mounting work will be described before the description of the mounting operation control.
上述した通り、この部品実装装置Mでは、第1ユニット本体部52Aと第2ユニット本体部52Bとを選択にヘッドユニット5に搭載することが可能であり、基板Pの種類に応じてその生産に適したものがユニット支持部51に装着される。例えば、多品種の部品を実装する必要がある基板Pの生産には、第1ユニット本体部52Aが選択される一方、同一品種の部品を多数実装する必要がある基板Pの生産には、第2ユニット本体部52Bが選択され、それぞれユニット支持部51に装着される。
As described above, in this component mounting apparatus M, the first unit
また、このようなユニット本体部52A、52Bの装着作業と共に、部品認識ユニット6におけるラインセンサカメラ22の位置変更が行われる。具体的には、ヘッドユニット5に第1ユニット本体部52Aが搭載された場合には、ラインセンサカメラ22が上記第1回転位置(図5参照)に固定され、ヘッドユニット5に第2ユニット本体部52Bが搭載された場合には、ラインセンサカメラ22が上記第2回転位置(図6参照)に固定される。
In addition, the position of the
さらに、部品供給部4に所定の配列でテープフィーダ4aが固定される。各テープフィーダ4aの固定は、実装作業が可及的に効率良く行われるように所定の最適化手法に従って求められた配列に従って固定される。この場合、特にヘッドユニット5に第1ユニット本体部52Aが備えられる場合には、対象部品のテープフィーダ4aが主に部品認識ユニット6に隣接する位置(図9の破線の位置参照)に固定される。
Further, the
ここまでの作業が実装作業の準備であり、当該準備作業は、テープフィーダ4aの配列の設定(最適化)を除いて、オペレータの手作業で行われる。
The operation so far is the preparation of the mounting operation, and the preparation operation is performed manually by the operator except for the setting (optimization) of the arrangement of the
実装作業の準備が完了し、オペレータが図外の入力装置を介して実装作業のスタート操作を行うと、図7に示す制御がスタートする。この制御がスタートすると、制御装置40は、まずヘッドユニット5に第1ユニット本体部52Aが搭載されているか否かを判定する(ステップS1)。ここでYESと判断すると、制御装置40は、各位置検知センサ32a、32bからの入力信号に基づき、各部品認識ユニット6のラインセンサカメラ22が第1回転位置に固定されているか否かを判定し(ステップS3)、ここでYESと判断すると、ステップS4に処理を移行する。なお、ステップS1の判定処理は、制御装置40と各ユニット本体部52A、52Bとの電気通信により行われる。
When the preparation for the mounting work is completed and the operator performs a starting operation for the mounting work via the input device (not shown), the control shown in FIG. 7 starts. When this control starts, the
一方、ステップS1でNOと判定した場合、すなわちヘッドユニット5に第2ユニット本体部52Bが搭載されていると判定した場合には、制御装置40は、各位置検知センサ32a、32bからの入力信号に基づき、各部品認識ユニット6のラインセンサカメラ22が第2回転位置に固定されているか否かを判定し(ステップS9)、ここでYESと判断すると、ステップS4に処理を移行する。
On the other hand, when it is determined NO in step S1, that is, when it is determined that the second unit
なお、ステップS3、S9でNOと判定した場合、つまり、ヘッドユニット5に搭載されているユニット本体部52A、52Bとラインセンサカメラ22の位置との対応関係が一致していないと判定した場合には、制御装置40は、異常をオペレータに報知すべく警告灯42(図1参照)を作動させる、または、制御装置40に付設されるディスプレイ装置に異常表示を行い(ステップS11)、本フローチャートを終了する。なお、当例では、制御装置40が本発明の判別装置として機能しており、警告灯42やディスプレイ装置が本発明の報知装置に相当する。
In addition, when it determines with NO by step S3, S9, ie, when it determines with the correspondence of unit main-
ステップS4の処理では、制御装置40は、ヘッドユニット5を部品認識ユニット6の上方に移動させて、部品認識ユニット6(照明装置24)に記された前記マーク25を基板認識ユニット18により撮像させることにより、当該部品認識ユニット6の位置認識処理を実行する。この場合、制御装置40は、ステップS1の判定結果に基づき、既知(設計)情報として予め記憶されている各回転位置におけるマーク25の位置データに基づきヘッドユニット5を制御する。
In the process of step S4, the
この認識処理が完了すると、制御装置40は、ヘッドユニット5を制御して部品実装処理を実行する(ステップS5)。
When this recognition process is completed, the
ここで、ヘッドユニット5に第1ユニット本体部52Aが搭載されている場合、すなわちステップS1、S3の処理でYESと判定した場合には、制御装置40は、次の通りヘッドユニット5を制御する。すなわち、制御装置40は、ヘッドユニット5を部品供給部4の上方に移動させ、ヘッド16の昇降により部品を吸着させることにより、当該部品供給部4から部品を取り出す。この際、可能な場合には、制御装置40は、X方向に配列された複数本のヘッド16によって複数のテープフィーダ4aから同時に部品を吸着させる。
Here, when the first unit
部品の吸着が終了すると、制御装置40は、ヘッドユニット5を移動させ、部品認識ユニット6の上方を通過させる。これにより各ヘッド16の吸着部品を撮像させ、当該画像データに基づき各部品の吸着状態を認識する。この際、ヘッドユニット5に第1ユニット本体部52Aが搭載されている場合には、ラインセンサカメラ22が第1回転位置に固定されている、つまり、素子列23の方向がY方向と平行になるようにラインセンサカメラ22が固定されているので、制御装置40は、図8に示すように、部品供給部4から部品認識ユニット6に対応する位置までY方向(同図ではY1方向)にヘッドユニット5を移動させ後、ヘッドユニット5をX方向(同図ではX2方向)に移動させることで部品認識ユニット6の上方を通過させる。上記の通り、ラインセンサカメラ22の受光幅(素子列23の長さ寸法)Wcは、第1ユニット本体部52Aに搭載される前後のヘッド列のピッチWi(図1参照)よりも大きく設けられているため、制御装置40は、部品認識ユニット6の上方をX方向に沿ってヘッドユニット5を一度通過させるだけで、全てのヘッド16の部品の吸着状態を認識することができる。なお、この部品認識処理では、制御装置40は、ステップS4の認識処理結果に基づきヘッドユニット5を制御することで、部品認識ユニット6に対してヘッドユニット5を正確に通過させることができる。
When the suction of the component is completed, the
そして、部品認識ユニット6の上方をヘッドユニット5が通過することにより、部品の認識処理が完了すると、制御装置40は、ヘッドユニット5を基板Pの上方に移動させ、ヘッド16を昇降させて部品を基板P上の所定位置に実装する。この際、必要な場合には、制御装置40は、上記認識結果に基づき、部品の実装位置や向き(R方向の向き)を補正する。
When the
一方、ヘッドユニット5に第2ユニット本体部52Bが搭載されている場合、すなわちステップS1の処理でNO、ステップS9の処理でYESと判定した場合には、制御装置40は、次の通りヘッドユニット5を制御する。すなわち、制御装置40は、ヘッドユニット5を部品供給部4の上方に移動させ、各ヘッド16を周方向に一体的に移動させながら特定のテープフィーダ4aの位置で各ヘッド16を順次昇降させて部品を吸着させる。これにより、各ヘッド16によって、主に同一のテープフィーダ4aから連続的に部品を取り出させる。
On the other hand, when the second unit
部品の吸着が終了すると、制御装置40は、ヘッドユニット5を移動させ、部品認識ユニット6の上方を通過させる。これにより各ヘッド16の吸着部品を撮像させ、当該画像データに基づき各部品の吸着状態を認識する。この際、ヘッドユニット5に第2ユニット本体部52Bが搭載されている場合には、ラインセンサカメラ22が第2回転位置に固定されている、つまり、素子列23の方向がX方向と平行になるようにラインセンサカメラ22が固定されている。しかも、対象部品のテープフィーダ4aが部品認識ユニット6に隣接する位置(Y方向に隣接する位置)に固定されているので、制御装置40は、部品の吸着が終了すると、図9に示すように、ヘッドユニット5を部品供給部4からY方向に移動させて部品認識ユニット6の上方を通過させる。この場合、上記の通り、ラインセンサカメラ22の受光幅(素子列23の長さ寸法)Wcは、円周上に並ぶように第2ユニット本体部52Bに搭載されたヘッド16の径方向ピッチWr(図3参照)よりも大きく設けられているため、制御装置40は、部品認識ユニット6の上方をY方向に沿ってヘッドユニット5を一度通過させるだけで、全てのヘッド16の部品の吸着状態を認識することができる。この認識処理についても、部品供給部4は、ステップS4の認識処理結果に基づきヘッドユニット5を制御することで、部品認識ユニット6に対してヘッドユニット5を正確に通過させることができる。
When the suction of the component is completed, the
こうして部品の認識処理が終了すると、制御装置40は、ヘッドユニット5を基板Pの上方に移動させ、各ヘッド16を周方向に一体的に移動させながら当該周方向の特定位置で各ヘッド16を順次昇降させるとともに、ヘッドユニット5を間欠的に移動させ、これにより部品を基板P上の所定位置に実装する。この際、必要な場合には、制御装置40は、上記認識結果に基づき部品の実装位置や向き(R方向の向き)を補正する。
When the component recognition processing is completed in this way, the
基板Pへの部品の実装が完了すると、制御装置40は、当該基板Pに全ての部品が実装されたか否かを判定し(ステップS7)、ここでNOと判断した場合には、処理をステップS5にリターンしてステップS5の処理を繰り返す。そして、最終的にステップS7の処理でYESと判定すると、当該フローチャートを終了する。
When the mounting of the components on the board P is completed, the
以上のような本発明に係る部品実装装置Mによれば、ヘッドユニット5の構成、つまりユニット支持部51に支持されるユニット本体部52A、52Bに応じて、ラインセンサカメラ22を第1回転位置又は第2回転位置に固定することで、共通のラインセンサカメラ22を用いて部品認識を行うことができる。そのため、インライン型の第1ユニット本体部52Aおよびロータリ型の第2ユニット本体部52Bを選択的に用いながらも、簡単かつ合理的な構成で部品認識を効率的に行うことができる。すなわち、この部品実装装置Mによれば、ヘッドユニット5にインライン型の第1ユニット本体部52Aが搭載される場合には、素子列23の方向がY方向と平行となる第1回転位置にラインセンサカメラ22を固定し、これによりヘッドユニット5をヘッド16の配列方向であるX方向に移動させて部品を撮像させるため、ラインセンサカメラ22の受光幅Wcの著しい拡大や照明装置24の極端な大型化を伴うことなく、第1ユニット本体部52Aの各ヘッド16に吸着された部品を認識することができる。他方、ヘッドユニット5にロータリ型の第2ユニット本体部52Bが搭載される場合には、素子列23の方向がX方向と平行となる第2回転位置にラインセンサカメラ22を固定した上で、ヘッドユニット5をY方向に移動させて部品を撮像させるため、従来のこの種のロータリ型のヘッドユニットを備える部品実装装置と同様、ヘッドユニット5を部品供給部4からX方向に沿って直線的に基板上に移動させながら部品を認識することができる。しかも、この部品認識ユニット6によれば、ラインセンサカメラ22として、一般的な(汎用性のある)CCDカメラを用いることができる。従って、上記の通り、この部品実装装置Mによれば、インライン型の第1ユニット本体部52Aおよびロータリ型の第2ユニット本体部52Bを選択的に用いながらも、簡単かつ合理的な構成で部品認識を効率的に行うことができる。
According to the component mounting apparatus M according to the present invention as described above, the
また、この部品実装装置Mによれば、ラインセンサカメラ22は各回転位置において位置決めピン21a、21bにより位置決めされた状態で固定され、さらに部品の実装処理に際しては、照明装置24のマーク25に基づき、事前にラインセンサカメラ22の位置が画像認識されるため、上記のようにラインセンサカメラ22の位置を変更でありながらも、ラインセンサカメラ22に対して適切な位置でヘッドユニット5を移動させて、吸着部品の認識を行うことができる。
Further, according to the component mounting apparatus M, the
さらに、上記部品実装装置Mによれば、第1回転位置及び第2回転位置の何れの位置にラインセンサカメラ22が固定されているかを検知する位置検知センサ32a、32bが備えられ、ユニット支持部51に支持されているユニット本体部52A、52Bとラインセンサカメラ22の回転位置との対応関係が正しくない場合には、警告灯42等を作動させてオペレータに異常を報知するため、ユニット支持部51に支持されているユニット本体部52A、52Bとラインセンサカメラ22の回転位置との対応関係が正しくないまま実装作業が進められるというトラブルの発生を未然に防止することができる、という利点もある。
Furthermore, according to the component mounting apparatus M, the
ところで、以上説明した部品実装装置Mは、本発明に係る部品実装装置の好ましい実施形態の例示であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 By the way, the component mounting apparatus M described above is an example of a preferred embodiment of the component mounting apparatus according to the present invention, and the specific configuration thereof can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
例えば、上記実施形態では、ヘッドユニット5に搭載される各ユニット本体部52A、52Bと制御装置40とが電気通信を行うことで、ヘッドユニット5に搭載されたユニット本体部の判別(図7のステップS1の処理)が行われるが、例えば各ユニット本体部52A、52Bの下面に識別マークを記しておき、この識別マークを、部品認識ユニット6を用いて認識させることで、上記判別を行うように構成してもよい。勿論、ヘッドユニット5に搭載されたユニット本体部52A(52B)を特定可能な情報をオペレータが上記入力装置を介して直接、制御装置40に入力するようにしてもよい。
For example, in the above-described embodiment, each unit
また、上記実施形態では、ヘッドユニット5に搭載されたユニット本体部52A、52Bとラインセンサカメラ22の回転位置との対応関係が正しくない場合には、部品の実装処理を実行することなく、制御装置40が警告灯42等を作動させてオペレータに報知するようにされているが、例えば警告灯42を作動させたまま(又は作動させることなく)、制御装置40が実装処理を実行するようにしてもよい。具体的には、ヘッドユニット5に第1ユニット本体部52Aが搭載され、かつラインセンサカメラ22が第2回転位置に固定されている場合には、制御装置40が、例えば部品認識ユニット6に対してヘッドユニット5をY方向に沿って往復移動させながら当該ヘッドユニット5の位置をX方向に変位させることで、各ヘッド16の吸着部品を撮像させ、他方、ヘッドユニット5に第2ユニット本体部52Bが搭載され、かつラインセンサカメラ22が第1回転位置に固定されている場合には、制御装置40が、部品認識ユニット6に対してヘッドユニット5をX方向に移動させることで、各ヘッド16の吸着部品を撮像させるようにする。このような構成によれば、本来の部品認識動作とは異なるため、部品の認識効率が多少低下することが予想されるが、ラインセンサカメラ22の回転位置を修正することなく、そのまま部品の実装作業を続行することが可能になるという利点がある。
Further, in the above embodiment, when the correspondence between the unit
また、上記実施形態では、ラインセンサカメラ22に設けられた固定用フランジ部28をボルト29により支持基盤20に締結することで、ラインセンサカメラ22を各回転位置に固定する構成であるが、例えば支持基盤20にトグルクランプを設けて固定用フランジ部28をワンタッチで固定できるように構成してもよい。この構成によれば、ラインセンサカメラ22の固定作業が容易になり、ラインセンサカメラ22の回転位置の変更をより速やかに行うことが可能となる。また、作業中にボルト29を紛失する等のトラブルの発生を未然に回避することもできる。
Moreover, in the said embodiment, although it is the structure which fixes the
また、上記実施形態では、素子列23の方向がY方向と平行になる第1回転位置、又は素子列23の方向がX方向と平行となる第2回転位置の2箇所の位置でラインセンサカメラ22を固定する構成であるが、必要な場合には、ラインセンサカメラ22の回転方向の互いに異なる3箇所以上の位置でラインセンサカメラ22を固定できるようにしてもよい。また、ラインセンサカメラ22の回転範囲は90°に限定されるものではく、90°未満、又は90°を超える範囲で回転可能であってもよい。
In the above embodiment, the line sensor camera has two positions, the first rotation position where the direction of the
また、上記実施形態では、ラインセンサカメラ22は、その光軸を中心として回転可能に設けられているが、それ以外の軸を中心として回転可能に設けられていてもよい。但し、実施形態の構成によれば、ラインセンサカメラ22の回転に要するスペースが少ないため、スペース効率が良いという利点がある。
In the above embodiment, the
また、実施形態では、オペレータが手作業でラインセンサカメラ22の回転位置の変更および固定を行う構成であるが、例えば部品認識ユニット6に、サーボモータやエアシリンダ等のアクチュエータを用いた回転駆動機構を設け、制御装置40の制御によりラインセンサカメラ22の回転位置の変更を自動化するようにしてもよい。
In the embodiment, the operator manually changes and fixes the rotational position of the
5 ヘッドユニット
6 部品認識ユニット
22 ラインセンサカメラ
24 照明装置
51 ユニット支持部
52A 第1ユニット本体部
52B 第2ユニット本体部
M 部品実装装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ヘッドユニットに保持された部品を、基板への実装前に下方から撮像する撮像装置を備え、
前記撮像装置は、ラインセンサと、このラインセンサを垂直軸回りに回転可能に支持する支持部材と、前記垂直軸回りの互いに異なる第1位置および第2位置においてラインセンサを固定する固定装置と、を備えることを特徴とする部品実装装置。 In a component mounting apparatus comprising a component supply unit, a mounting operation unit, and a head unit that holds components from the component supply unit and mounts them on a substrate disposed in the mounting operation unit.
An image pickup device for picking up an image of the component held by the head unit from below before mounting on the substrate;
The imaging device includes a line sensor, a support member that rotatably supports the line sensor around a vertical axis, and a fixing device that fixes the line sensor at different first and second positions around the vertical axis, A component mounting apparatus comprising:
前記ヘッドユニットは、各々部品を保持するための第1ユニット本体部及び第2ユニット本体部と、これら第1ユニット本体部及び第2ユニット本体部のうちから選択されるユニット本体部が着脱可能に装着されるユニット支持部と、を含むものであり、
前記第1位置は、第1ユニット本体部に保持された部品を撮像するためのラインセンサの位置であり、前記第2位置は、第2ユニット本体部に保持された部品を撮像するためのラインセンサの位置である、ことを特徴とする部品実装装置。 The component mounting apparatus according to claim 1,
The head unit is detachable from a first unit main body and a second unit main body for holding each component, and a unit main body selected from the first unit main body and the second unit main body. A unit support unit to be mounted, and
The first position is a position of a line sensor for imaging the component held in the first unit main body, and the second position is a line for imaging the component held in the second unit main body. A component mounting apparatus characterized by being a position of a sensor.
前記第1位置及び前記第2位置の何れにラインセンサが固定されているかを検知する検知装置と、
前記第1ユニット本体部及び前記第2ユニット本体部のうち何れが前記ユニット支持部に装着されているかを判別する判別装置と、を含み、
前記判別装置は、前記検知装置の検知結果に基づき、ラインセンサの固定位置とユニット支持部に装着されているユニット本体部との対応関係の良否を判定する、ことを特徴とする部品実装装置。 In the component mounting apparatus according to claim 2,
A detection device for detecting whether the line sensor is fixed at the first position or the second position;
A discriminating device for discriminating which one of the first unit main body and the second unit main body is mounted on the unit support,
The discriminating device determines whether the correspondence between the fixed position of the line sensor and the unit main body mounted on the unit support is good or bad based on the detection result of the detection device.
前記ラインセンサの固定位置と前記ユニット支持部に装着されているユニット本体部との対応関係が正しくない場合に異常を報知する報知装置を備えている、ことを特徴とする部品実装装置。 In the component mounting apparatus according to claim 3,
A component mounting apparatus, comprising: a notifying device for notifying an abnormality when a correspondence relationship between a fixed position of the line sensor and a unit main body mounted on the unit support is incorrect.
前記ヘッドユニットの駆動を制御する制御装置を備え、
前記部品供給部と前記実装作業部とは第1方向に並んでおり、
前記第1ユニット本体部は、前記第1方向と直交する第2方向に配列される部品保持用の複数のヘッドを備え、前記第2ユニット本体部は、円周上に配列される部品吸着用の複数のヘッドを備え、
前記第1位置は、前記ラインセンサの撮像素子列の方向が前記第1方向と平行になる位置であり、前記第2位置は、前記ラインセンサの撮像素子列の方向が前記第2方向と平行となる位置であり、
前記制御装置は、前記ユニット支持部に前記第1ユニット本体部が装着されているときには、前記撮像装置に対して前記ヘッドユニットを前記第2方向に移動させる一方、前記ユニット支持部に前記第2ユニット本体部が装着されているときには、前記撮像装置に対して前記ヘッドユニットを前記第1方向に移動させることにより、それぞれ、前記ヘッドに保持された部品を前記ラインセンサにより撮像させる、ことを特徴とする部品実装装置。 In the component mounting apparatus according to claim 2,
A control device for controlling the driving of the head unit;
The component supply unit and the mounting work unit are arranged in a first direction,
The first unit main body includes a plurality of component holding heads arranged in a second direction orthogonal to the first direction, and the second unit main body is used for adsorbing components arranged on a circumference. With multiple heads
The first position is a position where the direction of the image sensor array of the line sensor is parallel to the first direction, and the second position is a direction of the image sensor array of the line sensor parallel to the second direction. The position
The control device moves the head unit in the second direction relative to the imaging device when the first unit main body is attached to the unit support, while the unit support is configured to move the second unit to the unit support. When the unit main body is mounted, the head unit is moved in the first direction with respect to the imaging device, and the parts held by the head are respectively imaged by the line sensor. A component mounting device.
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