JP2950650B2 - 電子部品装着装置及び電子部品装着方法 - Google Patents

電子部品装着装置及び電子部品装着方法

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JP2950650B2
JP2950650B2 JP15071491A JP15071491A JP2950650B2 JP 2950650 B2 JP2950650 B2 JP 2950650B2 JP 15071491 A JP15071491 A JP 15071491A JP 15071491 A JP15071491 A JP 15071491A JP 2950650 B2 JP2950650 B2 JP 2950650B2
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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、例えば、チップ状の電
子部品を装着ヘッドに保持して搬送するとともに、保持
された電子部品の位置認識を画像処理により行う電子部
品装着装置及び電子部品装着方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、図8に示すような電子部品装着
装置(以下、装着装置と称する)1が知られている。こ
の装着装置1は、電子部品としてのチップ部品2…をテ
−プ3上に並べてコンベア式に供給する部品供給部とし
てのテ−プフィ−ダ4と、所定位置に供給されたチップ
部品2aを吸着ノズル5の先端に吸着する装着ヘッド6
とを備えている。
【0003】さらに、配線パタ−ンを形成されたプリン
ト基板7が所定位置に配置されている。そして、テ−プ
フィ−ダ4のチップ部品2…が装着ヘッド6により取出
されて吸着されたままプリント基板7へ搬送され、取出
されたチップ部品2aがプリント基板7の所定位置に装
着される。ここで、図中の矢印A…は、チップ部品2a
の搬送経路を示している。また、チップ部品2…がテ−
プフィ−ダ4からプリント基板7へ搬送される間に、チ
ップ部品2aの位置認識が行われ、チップ部品2aが位
置補正される。
【0004】つまり、装着装置1にはCCDカメラ8が
設けられており、このCCDカメラ8は一定の位置に固
定されるとともに上向きに設置されている。また、装着
ヘッド6には照明9が設けられており、この照明9は吸
着ノズル5に吸着されたチップ部品2aを上方から照ら
している。
【0005】そして、装着ヘッド6が、チップ部品2a
を吸着したのち、CCDカメラ8へ向って移動し、CC
Dカメラ8の上方で停止する。そして、CCDカメラ8
が、照明9により照らされたチップ部品2aを撮像し、
チップ部品2aの画像がCCDカメラ8に取込まれる。
さらに、CCDカメラ8の出力を基にして、チップ部品
2aの、理論的な中心に対するX−Y−θ方向の位置ず
れ量が計算され、装着時の補正値が求められる。
【0006】上述のような技術は、例えば特開昭60−
132399号公報に記載されている。また同公報に
は、図9に示すように、吸着ノズル5に吸着されたチッ
プ部品2aを斜め上方から照明し、チップ部品2aの画
像をCCDカメラ8に取込む技術が記載されている。
【0007】また、実開昭61−117299号公報に
は、図10に示すように、チップ状電子部品10に接す
る先端吸着部11を吸着ピン本体12に対し着脱自在に
設けたチップ状電子部品吸着ピンが記載されている。
【0008】さらに、特開昭62−145899号公報
には、図11に示すように移載ヘッド13にノズル14
を係合保持する板ばね15、15を設けたノズル交換装
置が記載されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図8に示す
ような従来の装着装置1においては、チップ部品2aの
位置認識を行うために、装着ヘッド6をCCDカメラ8
の上で停止させたり、或いは、装着ヘッド6の移動速度
を低下させたりする必要があった。そして、チップ部品
2aの搬送に費やす時間に加えて、位置認識のための時
間が必要だった。このため、電子部品装着のサイクルタ
イムが長かった。
【0010】また、CCDカメラ8が上向きに設置され
ていたため、CCDラメラ8のレンズにごみが付き易
く、CCDカメラ8のメンテナンスが面倒だった。さら
に、照明光とは別の外乱光がCCDカメラ8に入込み易
かった。そして、これらのことから、画像処理の信頼性
が低かった。本発明の目的とするところは、電子部品を
プリント基板に高速で装着でき、画像処理の信頼性の高
い部品実装装置及び電子部品装着方法を提供することに
ある。
【0011】上記目的を達成するために本発明は、電子
部品を供給する部品供給部と、プリント基板を搬送して
所定位置に供給する基板搬送部と、上記部品供給部と所
定位置に供給された上記プリント基板との間に位置する
照明部と、吸着ノズルと透明体とを有すると共に上記電
子部品を上記吸着ノズルの先端に吸着して保持し上記電
子部品を上記部品供給部から上記プリント基板へ上記照
明部の上を通過させながら搬送して上記プリント基板
に装着する装着ヘッドと、上記装着ヘッドと一体に移動
しながら上記吸着ノズルに吸着された電子部品を上記透
明体を通して撮像する撮像装置とを具備した。また、部
品供給部から電子部品を装着ヘッドに設けられた吸着ヘ
ッドで吸着し、上記部品供給部と所定位置に供給された
プリント基板との間に位置する照明部上方を経て搬送
し、プリント基板に装着する電子部品装着方法におい
て、上記照明部上方を通過する際、上記吸着ヘッドに吸
着された状態の電子部品を上記装着ヘッドに一体に設け
られた撮像装置によって撮像し、この撮像結果に基づい
て装着ヘッドに吸着された電子部品をプリント基板の所
定位置に装着するようにした。
【0012】そして、本発明は、装着ヘッドを停止させ
たり減速させたりすることなく電子部品を位置認識で
き、電子部品を高速で装着できるとともに、撮像装置へ
のごみの付着や外乱光の入射を防止し、画像処理の信頼
性を向上できるようにしたことにある。
【0013】
【実施例】以下、本発明の各実施例を図1〜図5に基づ
いて説明する。なお、従来の技術の項で説明したものと
重複するものについては同一番号を付し、その説明は省
略する。
【0014】図1〜図4は本発明の第1の実施例を示し
ており、図1中の符号21は電子部品装着装置(以下、
装着装置と称する)である。この装着装置21は架台2
2上に、部品供給部としてのテ−プフィ−ダ23、基板
搬送部としてのコンベア24、および、XYロボット2
5を有している。
【0015】これらのうち、テ−プフィ−ダ23には、
複数の部品装着テ−プ26…(2つのみ図示)が保持さ
れている。各テ−プ26…は供給リ−ル27…の回転に
伴って走行し、巻取リ−ル28…によって巻取られる。
【0016】上記コンベア24は、ガイド24a、24
aにより案内しながら、プリント基板(以下、基板と称
する)7を架台22の外側から中央部に搬送する。そし
て、コンベア24は基板7を架台23の上面の中央部で
保持する。上記XYロボット25は装着ヘッド29を保
持しており、この装着ヘッド29をテ−プフィ−ダ23
とコンベア24との間で、XY方向に任意に移動させ
る。
【0017】テ−プフィ−ダ23とコンベア24との間
には、照明部30が設けられている。この照明部30
は、直管状の発光体31と矩形板状の拡散板32とによ
り構成されている。さらに、照明部30は拡散板32を
発光体31の上方に位置させており、発光体31を拡散
板32によって覆い隠している。また、発光体31はそ
の軸方向をコンベア24の搬送方向に沿わせており、拡
散板32はその長手方向を発光体31の軸方向に略一致
させている。図2中に示すように、テ−プフィ−ダ2
3、コンベア24、および、照明部30は略同程度の高
さに配置されている。前記装着ヘッド29の構成が図2
に示されている。
【0018】装着ヘッド29は、軸心を上下に向けた円
形の鏡筒33と、この鏡筒33の上方に配置されその光
軸を鏡筒33の光軸に略一致させた撮像装置としてのC
CDカメラ34、および、鏡筒33の下端部に設けられ
て下向きに突出した中空な吸着ノズル35を有してい
る。そして、鏡筒33とCCDカメラ34とは、XYロ
ボット25に固定されたヘッドボデ−36によって保持
されている。
【0019】つまり、ヘッドボデ−36にはZモ−タ3
7と、このZモ−タ37に連結されたボ−ルねじ38と
が取付けられている。さらに、ボ−ルねじ38はスライ
ドブロック39を連結されており、このスライドブロッ
ク39は鏡筒33を保持している。そして、Zモ−タ3
7の駆動力がボ−ルねじ38を介してスライドブロック
39および鏡筒33に伝達され、鏡筒33がスライドブ
ロック39と一体に上下方向、即ちZ方向に位置決めさ
れる。
【0020】また、CCDカメラ34はステ−40を介
してヘッドボデ−36に固定されている。そして、CC
Dカメラ34は装着ヘッド29と一体にXY方向へ移動
する。さらに、CCDカメラ34と鏡筒33との距離
は、鏡筒33のZ方向への変位に伴って変化する。ここ
で、CCDカメラ34を変位可能に取付けて鏡筒33の
変位に追従させてもよい。
【0021】上記スライドブロック39にはθモ−タ4
1が取付けられており、このθモ−タ41の回転力は駆
動側ギヤ42から、鏡筒33に同軸的に外装された従動
側ギヤ43へ伝達される。そして、鏡筒33が従動側ギ
ヤ43と一体に回動変位し、θ方向に位置決めされる。
また、鏡筒33とスライドブロック39との間には環状
のブッシュ44、44が介在しており、鏡筒33はスラ
イドブロック39に対して回動変位する。
【0022】鏡筒33の上端部及び下端部には板状の透
明体としての透明ガラス45、46が同軸的に取付けら
れており、この透明ガラス45、46の周囲は気密的に
シ−ルされている。また、鏡筒33の内部空間は図示し
ないバキュ−ムホ−スを介して、図中に矢印Bで示すよ
うに真空吸引されている。両透明ガラス41、42の間
に、透明ガラス41、42以外の光学素子等を配置して
もよい。
【0023】前記吸着ノズル35が、鏡筒33の下端部
に位置する透明ガラス46に垂設されている。吸着ノズ
ル35は、上端及び下端を開口しており、透明ガラス4
6に同軸的に差込まれている。そして、吸着ノズル35
は、透明ガラス46に固定されており、その内部空間を
鏡筒33の内部空間と連通させている。つぎに、上述の
装着装置21の作用を説明する。
【0024】XYロボット25が駆動され、装着ヘッド
29がテ−プフィ−ダ23に達し、図2に示すように、
所定の部品装着テ−プ26から電子部品としてのチップ
部品2aが、吸着ノズル35の先端に吸着される。そし
て、吸着ノズル35が負圧を利用してチップ部品2aを
保持したまま、装着ヘッド29が移動する。
【0025】装着ヘッド29は部品装着テ−プ26の側
から基板7の側に向って移動する。そして、装着ヘッド
29は、基板7に向う途中で、照明部30の上方を通過
する。照明部30においては、発光体30から発せられ
た光が拡散板32で拡散し、拡散板32の上方に均一な
照明光が形成される。
【0026】装着ヘッド29が照明部30の上方を通過
する際、CCDカメラ34がチップ部品2aを撮像し、
チップ部品2aの画像がCCDカメラ34に取込まれ
る。CCDカメラ34は、鏡筒33に取付けられた透明
ガラス45、46を通して、吸着ノズル35とチップ部
品2aとを撮像する。
【0027】CCDカメラ34に取込まれた画像は、図
3に示すように画像処理部47へ送られる。そして、チ
ップ部品2aの画像がモニタ48に表示される。また、
画像処理部47においてはチップ部品2aの位置認識が
行われる。
【0028】位置認識が行われている間において、装着
ヘッド29は連続して移動し、停止或いは減速を行うこ
となく基板7の側に達する。装着ヘッド29が目的の基
板座標位置に達する前に、補正量の演算及びチップ部品
2aの位置補正が完了している。そして、装着ヘッド2
9が目的の基板座標位置で停止して下降し、チップ部品
2aが基板7の所定位置に装着される。ここで、画像処
理を利用した位置補正方法として従来の種々の方法を利
用することが可能である。また、吸着ノズル35とCC
Dカメラ34との間には、チップ部品2aの像を遮るこ
とのないよう、透明な部材が配設されている。また、図
2において、チップ部品2aの搬送経路が矢印C…によ
って表されている。
【0029】すなわち、上述のような装着装置21にお
いては、CCDカメラ34が装着ヘッド26と一体に且
つ下向きに設けられており、照明部30が装着ヘッド2
9の下側に位置している。さらに、照明部30はテ−プ
フィ−ダ23とコンベア24との間に配置されており、
装着ヘッド29は部品装着テ−プ26から基板7へ向う
途中で照明部30の上方を通過する。
【0030】したがって、装着ヘッド29を停止或いは
減速させることなくチップ部品2aの位置認識を行うこ
とができる。そして、部品装着のサイクルタイムが短く
なり、生産能率が向上する。
【0031】また、CCDカメラ34が下向きに配設さ
れているので、CCDカメラ34のレンズ等にごみが付
着しにくい。このため、装着装置21のメンテナンスが
簡単になる。さらに、外乱光がCCDカメラ34に入射
することを防止でき、画像処理の信頼性が向上する。
【0032】なお、装着ヘッド29の移動経路を一定と
し、テ−プフィ−ダ23の位置を目的の基板座標位置に
合せて変化させる装置が在るが、本実施例の装着装置2
1においては可動部分が小さく軽量であるため、チップ
部品2aの搬送および位置決めを素速く行うことができ
る。
【0033】また、図4中の矢印D、Dで示すように装
着ヘッド29を各部品装着テ−プ26…から目的の基板
座標位置へ直接移動させてもよく、また、矢印Eで示す
ように装着ヘッド29の移動方向を例えば照明部30の
上で変化させてもよい。
【0034】なお、本実施例においては、部品供給部と
してテ−プフィ−ダ23が採用されており、チップ部品
2…は部品装着テ−プ26…から供給されているが、本
発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図6に
示すようなトレイ49aや、図7に示すスティック49
b等から電子部品50…を供給してもよい。つぎに、本
発明の第2の実施例を図5に基づいて説明する。なお、
第1の実施例と同様の部分については説明を省略する。
【0035】図5は本発明の第2の実施例の要部を示し
ており、図中の符号51は装着ヘッド29(図示しな
い)に取付けられた中空な鏡筒である。この鏡筒51
は、上端部に透明ガラス52を取付けられており、透明
ガラス52によって上端部を気密的に塞がれている。
【0036】鏡筒51の上方にはCCDカメラ34が同
軸的に配置されている。このCCDカメラ34は下方を
向いており、透明ガラス52を通して鏡筒51の下方に
光学系の焦点を合せる。さらに、CCDカメラ34は画
像処理部53に接続されており、CCDカメラ34によ
り取込まれた画像は、画像処理部53を介してモニタ4
8に表示される。
【0037】図中に符号54で示すのはノズルユニット
であり、符号55で示すのはこのノズルユニット54を
鏡筒51に保持するノズルユニット保持機構部(以下、
保持機構部と称する)である。
【0038】ノズルユニット54は鏡筒51に対して別
体に形成されたもので、鏡筒51と同様な形状の筒体か
らなる本体56、レンズとしての凸レンズ57、およ
び、筒状の吸着ノズル58により構成されている。本体
56は外周部に凹陥部59を形成されるとともに、上端
部を鏡筒51の下端に形成された段差部60に係合させ
ている。
【0039】また、凸レンズ57は本体56の内側に収
納されるとともに、その外周部を本体56の内周部に形
成された凹陥部に気密的に係止させている。そして、凸
レンズ57は鏡筒51の上端部に位置する透明ガラス5
2と同軸的に並んでいる。
【0040】さらに、吸着ノズル58は、凸レンズ57
の中央部に差込まれており、凸レンズ57から下方に略
垂直に突出している。また、吸着ノズル58は、基端側
にフランジ部61を形成されており、このフランジ部6
1を凸レンズ57に係止させている。さらに、吸着ノズ
ル58は、先端部を先端側へいくほど細くなるテ−パ状
に成形されており、先端側の外径寸法を基端側の外径寸
法より小としている。そして、吸着ノズル58、ノズル
ユニット54の本体56、および、鏡筒51のそれぞれ
の内部空間は互いに連通している。
【0041】前記保持機構55は、鏡筒51の下端部に
配置されており、複数の鋼球62、62を有している。
さらに、鋼球62、62は、鏡筒51の下端部に外装さ
れた鋼球ホルダ63によって緩かに保持されている。ま
た、保持機構55には板ばね64、64が設けられてお
り、この板ばね64、64は、鋼球ホルダ63を鏡筒5
1に固定する固定ねじ65、65を介して、その上端部
を鋼球ホルダ63に固定されている。
【0042】そして、保持機構55は、板ばね64、6
4の先端部を鋼球62、62に外側から圧接させてお
り、鋼球62、62をノズルユニット54の本体56に
形成された凹陥部59に係合させている。そして、保持
機構55はノズルユニット54を、板ばね64、64に
より鋼球62、62を付勢しながら、保持している。鏡
筒51の外周部には段差が形成されており、保持機構5
5が設けられた部分の肉厚は、例えば上端側の部分の肉
厚よりも小さく設定されている。前記ノズルユニット5
4は、図中に符号66で示すノズルチェンジャから選択
されて鏡筒51に取付けられる。
【0043】つまり、ノズルチェンジャ66には、第1
〜第3の3つのノズルユニット67、68、54が用意
されている(以下では前記ノズルユニット54を第3の
ノズルユニット54と称する)。
【0044】上記第3のノズルユニット54が凸レンズ
57を備えているのに対し、第1のノズルユニット67
は、平レンズ(平ガラス)69を備えており、第2のノ
ズルユニット68は凹レンズ70を備えている。そし
て、第1及び第2のノズルユニット67、68は、第3
のノズルユニット54と同様に、保持機構55によって
鏡筒51に保持される。
【0045】さらに、第1〜第3のノズルユニット6
7、68、54は、装着の対象となるチップ部品2aの
大きさや形状に応じて選択される。そして、各ノズルユ
ニットの選択指示は、画像処理部53と接続されたメイ
ンコントロ−ラ71からノズルチェンジャ66へ出力さ
れ、選択されたノズルユニットの搬送および取付けは例
えば自動的に行われる。つぎに、本実施例の装着装置の
作用を説明する。
【0046】メインコントロ−ラ71が対象となるチッ
プ部品の大きさや形状を基にして、チップ部品の画像認
識に適したレンズを備えたノズルユニットを決定し、ノ
ズル選択指示をノズルチェンジャ66へ出力する。
【0047】この一方で、メインコントロ−ラ71は部
品情報、即ち対象となるチップ部品の形状や大きさ等の
情報と、レンズ情報、即ち対象となるチップ部品の撮像
に適した倍率等の情報とを画像処理部53に送る。
【0048】ノズルチャンジャ66が、メインコントロ
−ラ71の選択指示に基づき、ストックされた各ノズル
ユニット67、68、54のうちから例えば第3のノズ
ルユニット54を取出す。そして、第3のノズルユニッ
ト54が図中に矢印Fで示すように搬送され、鏡筒51
に取付けられる。
【0049】ここで、対象となるチップ部品が小型であ
る場合には、凸レンズ57を備えた第3のノズルユニッ
ト54が画像認識に適しており、大型である場合には凹
レンズ70を備えた第2のノズルユニット67が適して
いる。また、対象となるチップ部品が中型である場合に
は、平レンズ(平ガラス)69を備えた第1のノズルユ
ニット67が画像認識に適している。
【0050】吸着ノズル57の先端に対象となる小型な
チップ部品2aが吸着され、鏡筒51が基板へ向って移
動し、チップ部品2aが搬送される。チップ部品2aの
搬送の途中でチップ部品2aが照明部30の上を通過
し、この際に、凸レンズ57によって拡大されたチップ
部品2aの像がCCDカメラ34に取込まれる。ここ
で、第2のノズルユニット68が選択された場合には、
チップ部品の像は縮小される。CCDカメラ34に取込
まれた画像は画像処理部53へ送られ、チップ部品2a
の画像がモニタ48に表示される。
【0051】また、画像処理部53においてはチップ部
品2aの位置認識が行われる。この際、画像処理部53
は、メインコントロ−ラ71から送られた部品情報とレ
ンズ情報とに基づいて演算を行う。さらに、画像処理部
53はx−y−θ方向についての位置補正デ−タをメイ
ンコントロ−ラ71へ送り、メインコントロ−ラ71が
XYロボットや装着ヘッドへ位置補正指示を出力する。
そして、この位置補正指示に従ってチップ部品2aが位
置補正され、チップ部品2aの実装が行われる。
【0052】すなわち、本実施例のような装着装置にお
いては、対象となるチップ部品の大きさや形状に応じて
ノズルユニット67、68、54が選択される。そし
て、チップ部品の像が、ノズルユニット67、68、5
4に備えられたレンズ68、70、57により適当な大
きさに調整されてCCDカメラ34に取込まれる。そし
て、調整された像が画像処理部53により処理される。
【0053】したがって、チップ部品が吸着ノズル58
の基端部の外形に比べて小さい場合であっても、吸着ノ
ズル58により遮られることなく、チップ部品の像をC
CDカメラ34に取込むことができる。また、チップ部
品が吸着ノズル58の基端部の外形に比べてはるかに大
きい場合あっても、チップ部品の全体像をCCDカメラ
34に取込むことができる。そして、1台のCCDカメ
ラ34によって様々な大きさのチップ部品を撮像するこ
とができる。
【0054】さらに、画像処理部53に、選択されたノ
ズルユニットのレンズの倍率を画像処理に先立って知ら
せることが可能であり、CCDカメラ34に取込まれた
像を基にしてチップ部品の実寸を計算することができ
る。このため、x−y−θの各方向についての補正量計
算、および、補正後の装着を高精度に行うことができ
る。なお、本発明は、要旨を逸脱しない範囲で種々に変
形することが可能である。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、装着ヘ
ッドを停止させたり減速させたりすることなく電子部品
を位置認識でき、電子部品を高速で装着できるととも
に、撮像装置へのごみの付着や外乱光の入射を防止し、
画像処理の信頼性を向上できるという効果がある。
【0056】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の電子部品装着装置を概
略的に示す斜視図。
【図2】本発明の第1の実施例の要部を示す側断面図。
【図3】画像処理に用いられる機器の構成を概略的に示
す説明図。
【図4】装着ヘッドの移動経路を示す説明図。
【図5】本発明の第2の実施例の電子部品装着装置の要
部を示す概略構成図。
【図6】部品供給部についての変形例を示す説明図。
【図7】部品供給部についての変形例を示す説明図。
【図8】従来例を示す説明図。
【図9】従来例を示す説明図。
【図10】他の従来例を示す断面図。
【図11】他の従来例を示す断面図。
【符号の説明】
2…チップ部品(電子部品)、21…電子部品装着装
置、23…テ−プフィ−ダ(部品供給部)、24…コン
ベア(基板搬送部)、29…装着ヘッド、30…照明
部、34…CCDカメラ(撮像装置)、35、58…吸
着ノズル、45、46…透明ガラス(透明体)、54、
67、68…ノズルユニット、57、69、70…レン
ズ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子部品を供給する部品供給部と、プリ
    ント基板を搬送して所定位置に供給する基板搬送部と、
    上記部品供給部と所定位置に供給された上記プリント基
    板との間に位置する照明部と、吸着ノズルと透明体とを
    すると共に上記電子部品を上記吸着ノズルの先端に吸
    着して保持し上記電子部品を上記部品供給部から上記プ
    リント基板へ上記照明部の上を通過させながら搬送し
    て上記プリント基板に装着する装着ヘッドと、上記装着
    ヘッドと一体に移動しながら上記吸着ノズルに吸着され
    電子部品を上記透明体を通して撮像する撮像装置とを
    具備したことを特徴とする電子部品装着装置。
  2. 【請求項2】 部品供給部から電子部品を装着ヘッドに
    設けられた吸着ヘッドで吸着し、上記部品供給部と所定
    位置に供給されたプリント基板との間に位置する照明部
    上方を経て搬送し、プリント基板に装着する電子部品装
    着方法において、上記照明部上方を通過する際、上記吸
    着ヘッドに吸着された状態の電子部品を上記装着ヘッド
    に一体に設けられた撮像装置によって撮像し、この撮像
    結果に基づいて装着ヘッドに吸着された電子部品をプリ
    ント基板の所定位置に装着することを特徴とする電子部
    品装着方法。
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