JP2916379B2 - チップマウンタ - Google Patents

チップマウンタ

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JP2916379B2
JP2916379B2 JP6186143A JP18614394A JP2916379B2 JP 2916379 B2 JP2916379 B2 JP 2916379B2 JP 6186143 A JP6186143 A JP 6186143A JP 18614394 A JP18614394 A JP 18614394A JP 2916379 B2 JP2916379 B2 JP 2916379B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、チップマウンタに関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、抵抗、コンデンサ、LSI等の
電子部品を回路基板に実装するための装置として、テー
プ、スティック、バルク、トレイなどのパッケージ上に
等間隔に並べられて送られてくる電子部品を順次吸着保
持して回路基板上に移載するチップマウンタが知られて
いる。
【0003】チップマウンタは、水平方向(以下、「x
−y方向」という。)に移動可能なヘッドと、このヘッ
ドに上下方向(以下、「z方向」という。)に移動可能
に設けられた吸着ノズルとを備えており、図5に示すよ
うに、パッケージP上の電子部品Cを吸着ノズル2で吸
着保持した後、吸着ノズル2を上昇させて電子部品Cを
持ち上げ、その後、図示しないヘッドをx−y方向に動
かして回路基板の上方の所定の位置に電子部品Cを移動
させ、その位置で吸着ノズル2を下げて電子部品Cを回
路基板Bの所定の位置に載せる。
【0004】チップマウンタの上記動作を制御する制御
装置は、パッケージP上の電子部品Cを吸着する際の吸
着ノズル2の高さ(以下、「吸着高さ」という。)のデ
ータと、回路基板B上に電子部品Cを載せる際の吸着ノ
ズル2の高さ(以下、「移載高さ」という。)のデータ
とを設計値に基づき予め記憶している。
【0005】しかしながら、吸着高さ及び移載高さのデ
ータに設計値をそのまま使用すると、実際のシステムで
は機械の部品精度、組立精度、パッケージの精度などが
累積しているため、実際に電子部品Cを吸着及び移載す
るのに適した吸着ノズル2の高さと上記データとして制
御装置に記憶されている吸着高さ及び移載高さとの間に
誤差が生じる。この誤差が大きくなると、例えば吸着時
に吸着ノズル2が適正な高さまで下がりきらなくなった
り、反対に下がりすぎたりすることになる。
【0006】吸着ノズル2が下がりきらない場合図6
(a)に示すように電子部品Cを吸着することできず、
また吸着ノズル2が下がり過ぎれば図6(b)に示すよ
うに電子部品Cにダメージを与えてしまう。
【0007】このような場合、従来は目視によるマニュ
アル操作で吸着ノズル2をz方向に微少送りし、吸着高
さを新たなデータとしてメモリに憶え込ませるいわゆる
ティーチングによる方法がとられていた。
【0008】また、移載高さについては、設計値よりも
吸着ノズル2を余分に下げるように設定し、吸着ノズル
2の下げ過ぎ分を吸着ノズル2の先端部ヘッド1に設け
たダンパ機構4で吸収する方法が取られていた。
【0009】この種のダンパ機構としては、図7に示す
構造のものが知られている。同図に示すダンパ機構4
は、吸着ノズル2の先端部をノズル本体に対して上下に
移動可能なダンパ部材14で構成し、これをノズル本体
内に設けたスプリング15で下方に付勢してなる。この
ダンパ機構は、電子部品Cを回路基板Bの所定の位置に
載せた後さらに余分に吸着ノズル2が下降しても、その
分だけダンパ部材14がノズル本体内に移動することに
より、電子部品Cに過大な力が加わるのを防止する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のチップマウンタには以下の問題点がある。
【0011】(a) 吸着高さや移載高さなどのデータ
をティーチングによって作成する場合、最終的に目視に
頼らざるを得ないため、精度が悪い上、調節を行う作業
者によって精度に大きなばらつきがでてしまう。
【0012】(b) ティーチングの際、吸着ノズル2
の位置などを確認するために、作業者が機械をのぞき込
むことになり危険である。
【0013】(c) ティーチングの際、マニュアル操
作によって吸着ノズル2をz方向に微少送りするため、
データ作成に時間がかかる。
【0014】(d) ティーチングの際、吸着ノズル2
の先端を電子部品Cに接触させるため、電子部品Cにダ
メージを与えたり、電子部品Cをはじいて紛失する危険
性がある。
【0015】(e) 電子部品移載時の吸着ノズル2の
下げ過ぎ分をダンパ機構4で吸収するようにした場合、
スプリング15の力が強過ぎると電子部品Cが滑り、回
路基板Cの部品搭載精度に悪影響が及ぼされる。
【0016】本発明は、上記従来技術の問題点を解消す
べく創案されたものであり、その目的は、吸着高さ及び
移載高さを目視に頼ることなく非接触で測定し、その測
定結果に基づいて吸着高さデータ及び移載高さデータを
自動更新できる機能を備えたチップマウンタを提供する
ことにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のチップマウンタは、パッケージ上に等間隔に
並べられて送られてくる電子部品を吸着ノズルで順次吸
着して持ち上げ、当該吸着ノズルを備えた移動ユニット
を移動させ、かつ、吸着ノズルを下降させて回路基板上
の所定の位置に電子部品を移載するチップマウンタにお
いて、前記パッケージ上の電子部品を吸着する際の前記
吸着ノズルの高さを吸着高さデータとして記憶している
メモリと、検出部を下方に向けて前記移動ユニットに設
けられた非接触式の距離センサと、前記移動ユニットを
制御して前記距離センサを前記パッケージ上の電子部品
の上方に移動させ、そのときの前記距離センサの測定値
に基づいて前記メモリの吸着高さデータを更新し、更新
されたデータに基づいて前記吸着ノズルを制御し、上記
データの更新動作は、各パッケージの1番目に配置され
ている電子部品に対してのみ行い、2番目以降の電子部
品に対しては、1番目の電子部品で更新されたデータの
使用を可能にする制御回路とを備え、 前記メモリは、前
記吸着高さデータに加えて前記パッケージ上の電子部品
を吸着する際の前記吸着ノズルの水平方向の位置データ
を記憶し、前記制御回路は、前記移動ユニットを制御し
て前記パッケージ上の電子部品を縦及び横に横切るよう
に前記距離センサを移動させ、その間に前記距離センサ
によって連続的に検出される検出値に基づいて当該電子
部品の水平方向における中心点の座標を計算し、得られ
た座標に基づいて前記メモリの前記位置データを更新す
ると共に、その座標における前記距離センサの測定値に
基づいて前記メモリの吸着高さデータを更新し、更新さ
れたデータに基づいて前記吸着ノズル及び前記移動ユニ
ットを制御する機能を備えてなる(請求項1)。
【0018】
【0019】また、本発明のチップマウンタにおいて、
上記電子部品がパッケージ上に所定数一列に並べられ、
パッケージと共に列方向に所定のピッチで送られてくる
場合、上記データの更新動作は、各パッケージの1番目
(パッケージ送り方向の先頭)に配置されている電子部
品に対してのみ行い、2番目以降の電子部品に対して
は、1番目の電子部品で更新されたデータを使用するこ
とが望ましい。
【0020】
【作用】上記のように構成される本発明のチップマウン
タによれば、前記制御回路が前記移動ユニットを制御し
て前記距離センサを前記パッケージ上の電子部品の上方
に移動させることにより、前記移動ユニットと前記パッ
ケージ上の電子部品との実際の距離が前記距離センサに
よって測定される。
【0021】また、前記制御回路が前記移動ユニットを
制御して前記距離センサを前記回路基板上に移載されて
いる電子部品の上方に移動させることにより、前記移動
ユニットと前記回路基板上に移載されている電子部品と
の実際の距離が前記距離センサによって測定される。
【0022】距離センサを使用することで、正確かつ個
人差のない測定が可能である。また、非接触の測定によ
り、電子部品にダメージを与えることなく測定を行うこ
とができる。
【0023】これらの測定値によれば、例えば前記移動
ユニットの高さなどを基準にして、実際に電子部品を吸
着及び移載するのに適した吸着ノズルの高さデータを得
ることができる。この場合従来のようにマニュアル操作
で吸着ノズルをz方向に微少送りする必要がないので短
時間でデータが得られる。またデータを自動収得できる
ので安全なデータ作成が可能である。
【0024】そして、前記メモリに記憶されている吸着
高さデータ及び移載高さデータを上記測定によって得ら
れたデータ内容に更新することで、実際に電子部品を吸
着及び移載するのに適した吸着ノズルの高さと、前記メ
モリにデータとして記憶されている吸着高さ及び移載高
さとの誤差が解消される。更新後のデータに基づいて前
記吸着ノズルの動きを制御することにより、吸着時にお
いても移載時においても吸着ノズルが適正な高さに制御
される。
【0025】したがって、吸着ノズルによるパッケージ
上の電子部品の吸着ミスを防止するとともに、回路基板
の部品搭載精度を高めることができる。
【0026】また、本発明のチップマウンタにおいて、
前記電子部品上を例えばx方向に横切るように前記距離
センサを移動させることにより、その間に前記距離セン
サによって連続的に測定される測定値の波形から、電子
部品の両端のx座標を知ることができる。ここで得られ
る両端のx座標の平均をとることにより、その電子部品
の中心点のx座標が得られる。
【0027】y方向についても同様に、前記距離センサ
によって連続的に測定される測定値の波形から、電子部
品の両端のy座標を知ることができ、その両端のy座標
の平均を採ることにより、その電子部品の中心点のy座
標が得られる。
【0028】したがって、前記パッケージ上の電子部品
を縦横(x方向及びy方向)に横切るように前記距離セ
ンサを移動させ、その間に前記距離センサによって連続
的に検出される検出値に基づいて、当該電子部品の中心
点のx−y座標を計算することができる。
【0029】そして、前記メモリに記憶されている吸着
時の位置データを測定によって得られた中心点のx−y
座標に基づいて更新するとともに、その座標における前
記距離センサの測定値に基づいて前記メモリの吸着高さ
データを更新することにより、実際に電子部品を吸着す
るのに適した吸着ノズルの高さ及び水平方向の位置と、
前記メモリにデータとして記憶されている吸着高さ及び
水平位置との誤差が解消される。更新後のデータに基づ
いて前記移動ユニット及び前記吸着ノズルを制御するこ
とにより、吸着時における吸着ノズルの位置が上記の場
合よりもさらに適正に制御される。
【0030】これにより、吸着ノズルによるパッケージ
上の電子部品の吸着ミスを前記の場合よりもさらに確実
に防止できるとともに、回路基板の部品搭載精度を前記
の場合よりもさらに高めることができる。
【0031】また、電子部品がパッケージ上に所定数一
列に並べられ、パッケージと共に列方向に所定のピッチ
で送られてくる場合においては、上記データの更新動作
を全ての電子部品に対して行うことなく、各パッケージ
の1番目の電子部品に対してのみ行い、2番目以降の電
子部品に対しては1番目の電子部品で更新されたデータ
を使用することにより、データ収得のための総所用時間
を短縮し、チップマウンタの稼働効率を向上できる。
【0032】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。
【0033】図1は本発明のチップマウンタの要部斜視
図である。同図において1はヘッドと呼ばれる移動ユニ
ットであり、移動ユニット1は、x方向移動用のモータ
(以下、「xモータ」という。)とy方向移動用のモー
タ(以下、「yモータ」という。)とを駆動源とする図
示しないヘッド駆動機構によってx−y方向にのみ移動
できるよう構成されている。
【0034】移動ユニット1の下部には、吸着ノズル2
がノズル先端を真下に向けて設けられている。また、移
動ユニット1の側部には、距離センサ3がその検出部を
下方に向けて設けられている。
【0035】吸着ノズル2は、z方向移動用のモータ
(以下、「zモータ」という。)を駆動源とする図示し
ないノズル駆動機構によってz方向にのみ移動できるよ
う構成されている。この吸着ノズル2は、図示しない空
気吸引装置を駆動させることにより、ノズル先端の吸引
口より空気を吸引し、その吸引力でノズル先端に電子部
品Cを吸着保持できるようになっている。また、吸着ノ
ズル2の先端部には、図7と同様のダンパ機構4が設け
られている。
【0036】距離センサ3は、発光部であるLED(発
光ダイオード)5と受光部であるPD(フォトダイオー
ド)6とを備え、LED5から出射され測定対象物で反
射されて戻ってくる光をPD6で検出することにより、
測定対象物までの距離を検出できるようになっている。
【0037】図2には、このチップマウンタの制御系の
ブロック図が示されている。同図に示すように、このチ
ップマウンタの制御系は、I/O装置8、CPU9、メ
モリ10、xモータドライバ11、yモータドライバ1
2、及びzモータドライバ13からなる。
【0038】上記距離センサ3の出力部は信号線7を通
してI/O装置8に接続されている。そして距離センサ
3の信号がI/O装置8を経て制御回路であるCPU9
に入力されるようになっている。
【0039】I/O装置8の別の入力部には、移動ヘッ
ド1の位置を検出すべくヘッド駆動機構に設けられたエ
ンコーダからのx−y位置信号、及び吸着ノズル2の高
さを検出すべくノズル駆動機構に設けられたエンコーダ
からのz位置信号が入力され、これらのx−y位置信号
及びz位置信号がI/O装置8を経てCPU9に入力さ
れるようになっている。
【0040】CPU9は、上記x−y位置信号及びz位
置信号によって移動ユニット1の位置及び吸着ノズル2
の高さを確認しつつ、メモリ10に予め記憶されている
吸着データ(水平方向の位置データ+吸着高さデータ)
と移載データ(水平方向の位置データ+移載高さデー
タ)とに基づいて、xモータドライバ11、yモータド
ライバ12、及びzモータドライバ13にそれぞれ駆動
信号を与える。
【0041】各モータドライバ11、12、13は、C
PU9からの駆動信号に基づいてヘッド駆動機構のxモ
ータ、yモータ、及びノズル駆動機構のzモータをそれ
ぞれ駆動する。
【0042】これによって、移動ユニット1と吸着ノズ
ル2とが個々に駆動され、図5に示すように、パッケー
ジP上の電子部品Cを吸着ノズル2で吸着保持した後、
吸着ノズル2を上昇させて電子部品Cを持ち上げ、その
後、移動ユニット1をx−y方向に動かして回路基板B
の上方の所定の位置に電子部品Cを移動させ、その位置
で吸着ノズル2を下げて電子部品Cを回路基板Bの所定
の位置に載せる一連の動作が実行される。
【0043】しかし、上記吸着高さデータ及び移載高さ
データは、パッケージP及び回路基板Bに対するチップ
マウンタの設置位置を基準にした設計値であるため、機
械の部品精度、組立精度、パッケージの精度などのばら
つきによる誤差が無視できない場合、これを補正し、実
際に電子部品Cを吸着及び移載するのに適した値に補正
しなければならない。
【0044】そこで、CPU9には、吸着高さデータ及
び移載高さデータを補正するためのプログラムが格納さ
れている。
【0045】吸着高さデータを補正する場合、CPU9
は先ず移動ユニット1を制御して、距離センサ3をパッ
ケージP上の電子部品Cの上方に移動させ、図3に示す
ように電子部品Cまでの距離(a+b+c)を測定す
る。
【0046】図3において、距離センサ3はz方向の基
準面から所定の距離aの位置に固定されているが、実際
には誤差を含むため、あらかじめ予測される誤差分bで
補正されている。また、この場合測定対象である電子部
品Cの高さは、基準面からの設計値cが予め得られてい
るので、距離センサ3で測定した値dからa+b+cの
値を差し引いた値e、すなわちd−(a+b+c)が補
正値となる。CPU9は、この補正値eに基づいて吸着
高さデータを更新する。
【0047】移載高さデータについても上記と同様にし
て補正値を得ることができ、CPU9は、得られた補正
値に基づいて移載高さデータを更新する。
【0048】このように、メモリ10に予め記憶されて
いる吸着高さデータ及び移載高さデータを測定によって
得られたデータ内容に更新することで、実際に電子部品
Cを吸着及び移載するのに適した吸着ノズル2の高さ
と、メモリ10にデータとして記憶されている吸着高さ
及び移載高さとの誤差が解消される。
【0049】そして更新後のデータに基づいてCPU9
が吸着ノズル2の動きを制御することにより、吸着時に
おいても移載時においても吸着ノズル2が適正な高さに
制御され、吸着ノズル2によるパッケージP上の電子部
品Cの吸着ミスが防止されるとともに、回路基板Bの部
品搭載精度が高められる。
【0050】以上、吸着ノズル2の高さデータについて
補正を行う場合について説明した。
【0051】しかし、メモリ10に記憶されているデー
タには、吸着ノズル2の水平方向の位置データについて
も誤差が含まれている。
【0052】そこで、上記CPU9は吸着ノズル2の水
平方向の位置データについても自動的にデータを収得す
る。図4はその説明図である。
【0053】自動収得モードにおいて、CPU9は移動
ユニット1を制御して、先ずパッケージP上の電子部品
C上に距離センサ3の測定点(x1 、y1 )を移動させ
る。その後、CPU9は、距離センサ3を作動させなが
ら、移動ユニット1を制御して、距離センサ3を左右
(x方向)に移動させる。
【0054】これにより図4に示す連続的な高さデータ
が得られる。この場合2つの最低点は、電子部品Cとパ
ッケージPの溝(収容部)の内壁との隙間の中心にあた
る。したがって、2つの最低点の中心がこの電子部品C
の中心の真のx座標x2 となる。
【0055】CPU9は、このようにして電子部品Cの
中心の真のx座標x2 を得た後、y方向に対しても同様
の測定を行って、て電子部品Cの中心の真のy座標y2
を得る。
【0056】そしてCPU9は、得られた真のx−y座
標(x2 、y2 )に基づいてメモリ10の位置データを
更新するとともに、真のx−y座標(x2 、y2 )での
吸着高さの測定を行い、その測定値に基づいてメモリ1
0の吸着高さデータを更新する。
【0057】これにより、実際に電子部品Cを吸着する
のに適した吸着ノズル2の高さ及び水平方向の位置と、
メモリ10にデータとして記憶されている吸着高さ及び
水平位置との誤差が解消される。
【0058】そして更新後のデータに基づいて移動ユニ
ット1及び吸着ノズル2を制御することにより、吸着時
における吸着ノズル2の位置が前記の場合よりもさらに
適正に制御される。
【0059】したがって、吸着ノズル2によるパッケー
ジP上の電子部品Cの吸着ミスを前記の場合よりもさら
に確実に防止できるとともに、回路基板Bの部品搭載精
度を前記の場合よりもさらに高めることができる。
【0060】上記電子部品CがパッケージP上に所定数
一列に並べられ、パッケージCと共に列方向に所定のピ
ッチで送られてくる場合においては、上記データの更新
動作を全ての電子部品Cに対して行うことなく、各パッ
ケージPの1番目の電子部品に対してのみ行い、2番目
以降の電子部品Cに対しては1番目の電子部品Cで更新
されたデータを使用することにより、データ収得のため
の総所用時間を短縮し、チップマウンタの稼働効率を向
上できる。
【0061】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。
【0062】例えば、上記実施例では距離センサ3の発
光部にLED5を用いているが、LD(レーザダイオー
ド)を使用することで、さらに測定精度を高め、さらに
正確な高さデータ及び位置データを収得することができ
る。
【0063】
【発明の効果】以上要するに、本発明に係るチップマウ
ンタは以下のような優れた効果を発揮する。
【0064】(1) 請求項1記載のチップマウンタに
よれば、吸着高さを目視に頼ることなく非接触で測定
し、その測定結果に基づいて吸着高さデータを自動更新
できるので、実際に電子部品を吸着するのに適した吸着
ノズルの高さと、メモリにデータとして記憶されている
吸着高さとの誤差が解消される。そして更新後のデータ
に基づいて吸着ノズルを制御することにより、吸着時に
おいて吸着ノズルが適正な高さに制御され、吸着ノズル
によるパッケージ上の電子部品の吸着ミスを防止するこ
とができる。さらに、上記データの更新動作を全ての電
子部品に対して行うことなく、各パッケージの1番目の
電子部品に対してのみ行い、2番目以降の電子部品に対
しては1番目の電子部品で更新されたデータを使用する
ことにより、データ収得のための総所用時間を短縮し、
チップマウンタの稼働効率を向上できる。
【0065】(2) また、電子部品の水平方向におけ
る中心点の座標を計算し、得られた座標に基づいて前記
メモリの前記位置データを更新すると共に、その座標に
おける距離センサの測定値に基づいてメモリの吸着高さ
データを更新することにより、実際に電子部品を吸着す
るのに適した吸着ノズルの高さ及び水平方向の位置と、
メモリにデータとして記憶されている吸着高さ及び水平
位置との誤差が解消される。したがって、吸着ノズルに
よるパッケージ上の電子部品の吸着ミスをさらに確実に
防止できるとともに、回路基板の部品搭載精度をさらに
高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のチップマウンタの要部斜視図である。
【図2】図1に示すチップマウンタの制御系のブロック
図である。
【図3】非接触式の距離センサによる高さデータの収得
方法を示す説明図である。
【図4】非接触式の距離センサによる位置データの収得
方法を示す説明図である。
【図5】チップマウンタによる電子部品の移載動作を示
す概念図である。
【図6】吸着時における吸着ノズルの高さが適正でない
場合を示す概念図である。
【図7】吸着ノズルに設けられたダンパ機構を示す部分
断面図である。
【符号の説明】
1 移動ユニット 2 吸着ノズル 3 距離センサ 9 制御回路 10 メモリ B 回路基板 C 電子部品 P パッケージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05K 13/04 H05K 13/08 B23P 21/00 305 B25J 15/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パッケージ上に等間隔に並べられて送られ
    てくる電子部品を吸着ノズルで順次吸着して持ち上げ、
    当該吸着ノズルを備えた移動ユニットを移動させ、か
    つ、吸着ノズルを下降させて回路基板上の所定の位置に
    電子部品を移載するチップマウンタにおいて、 前記パッケージ上の電子部品を吸着する際の前記吸着ノ
    ズルの高さを吸着高さデータとして記憶しているメモリ
    と、 検出部を下方に向けて前記移動ユニットに設けられた非
    接触式の距離センサと、 前記移動ユニットを制御して前記距離センサを前記パッ
    ケージ上の電子部品の上方に移動させ、そのときの前記
    距離センサの測定値に基づいて前記メモリの吸着高さデ
    ータを更新し、更新されたデータに基づいて前記吸着ノ
    ズルを制御し、上記データの更新動作は、各パッケージ
    の1番目に配置されている電子部品に対してのみ行い、
    2番目以降の電子部品に対しては、1番目の電子部品で
    更新されたデータの使用を可能にする制御回路とを備
    え、 前記メモリは、前記吸着高さデータに加えて前記パッケ
    ージ上の電子部品を吸着する際の前記吸着ノズルの水平
    方向の位置データを記憶し、 前記制御回路は、前記移動ユニットを制御して前記パッ
    ケージ上の電子部品を縦及び横に横切るように前記距離
    センサを移動させ、その間に前記距離センサによって連
    続的に検出される検出値に基づいて当該電子部品の水平
    方向における中心点の座標を計算し、得られた座標に基
    づいて前記メモリの前記位置データを更新すると共に、
    その座標における前記距離センサの測定値に基づいて前
    記メモリの吸着高さデータを更新し、更新されたデータ
    に基づいて前記吸着ノズル及び前記移動ユニットを制御
    する機能を備えていること を特徴とするチップマウン
    タ。
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