JP3259365B2 - 電子部品装着機 - Google Patents

電子部品装着機

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JP3259365B2
JP3259365B2 JP28387492A JP28387492A JP3259365B2 JP 3259365 B2 JP3259365 B2 JP 3259365B2 JP 28387492 A JP28387492 A JP 28387492A JP 28387492 A JP28387492 A JP 28387492A JP 3259365 B2 JP3259365 B2 JP 3259365B2
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勝彦 大野
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はプリント板の所定位置に
電子部品を装着する電子部品装着機に関するものであ
り、特に、吸収ノズル等に把持された電子部品の吸着状
態を正確に撮像し検証する電子部品装着機に関する。
【0002】
【従来の技術】プリント板の自動組立において、ICデ
バイス、微小なコンデンサ、抵抗器等の電子部品をプリ
ント板の所定の位置に装着(載置)するために電子部品
装着機が用いられている。電子部品装着機は、たとえ
ば、電子部品置場に置かれた電子部品を吸着し、その電
子部品を装着すべきプリント板の所定位置まで移動し、
その所定位置に電子部品を置くように構成されている。
プリント板の所定位置に電子部品を正確に装着するには
プリント板の正確な位置を識別し、電子部品を方向をも
含めて正確に所定位置に装着するには電子部品の吸着状
態を識別しなければならない。後者については、たとえ
ば、ICデバイスについて例示すると、吸着位置ずれま
たは角度ずれがあるとプリント板の穴にICデバイスの
ピンが正しく挿入されないから、カメラ等を用いて吸着
状態を撮像し、この撮像結果を用いて吸着位置または角
度調整を行ってからプリント板に装着するようにしてい
る。
【0003】図9(A)に従来の従来の電子部品識別の
概略図、図9(B)にカメラが撮像した画像の図を示
す。図9(A)に示すように従来の電子部品装着機で
は、吸着状態の識別を行うために、たとえば、吸着ノズ
ル50に吸着された電子部品52に光源54a,54b
からの光を照射し、光源54a,54bと反対方向から
見たICデバイスの像を、ミラー54を介してカメラ5
6で撮像し、吸着ノズル50に吸着された電子部品52
の吸着位置ずれまたは角度ずれを検出していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の電子部
品装着機では、図9(A)に示すように吸着ノズル52
に吸着された電子部品52の側面等に光源54a,54
bからのミラー54に反射した反射照射541または
ノイズ光が照射される。そのため、これらの電子部品5
2の側面等における反射光がカメラ56に入力し、カメ
ラ56の電子部品52の像58の画像は図9(B)に示
すように、本来、影となるべき位置に側面等における反
射光が映し出されたものになった。そのため、電子部品
52の像58を精度よく撮像することができず、吸着ノ
ズルに吸着されたICデバイス等の吸着位置ずれまたは
角度ずれを精度よく検出できなかった。
【0005】本発明は、上述した問題を解決し、吸着ノ
ズルに吸着された電子部品の吸着状態の検出を精度よく
行うことができる電子部品装着機を提供することを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電子部品装着機は、電子部品を把持する電
子部品把持手段と、前記電子部品把持手段により把持さ
れた電子部品を一方の側から撮像する撮像手段と、前記
把持された電子部品を前記撮像手段と対向する側から前
記撮像手段の光軸に沿って平行光を照射する光照射手段
とを有する電子部品装着機であって、前記光照射手段
は、発光手段と、前記発光手段から射出された光を前記
電子部品把持手段に向けて収束させる光収束手段とを有
し、前記光収束手段は、大きさが大きな受光開口部と大
きさが小さな光射出部とこれらを結び外光を遮光する側
面部とを有する構造をなし、前記受光開口部に入射した
光を前記光射出部から射出するように形成されている光
ガイド手段を有する。
【0007】また、本発明の電子部品装着機は、電子部
品を把持する電子部品把持手段と、前記電子部品把持手
段に把持された電子部品に一方から光を照射する光照射
手段と、前記把持された電子部品の他方の側に位置する
光反射手段と、前記光反射手段で反射された前記把持さ
れた電子部品の背景像を撮像する撮像手段とを有する電
子部品装着機であって、前記光照射手段から射出され前
記光反射手段で反射して前記把持された電子部品を照射
する反射照射光を遮光する遮光部を有し、前記光照射手
段は、発光手段と、前記発光手段から射出された光を前
記電子部品把持手段に向けて収束させる光収束手段とを
有し、前記光収束手段は、大きさが大きな受光開口部と
大きさが小さな光射出部とこれらを結び外光を遮光する
側面部とを有する構造をなし、前記受光開口部に入射し
た光を前記光射出部から射出するように形成されている
光ガイド手段を有する。
【0008】
【作用】本発明の電子部品装着機では、電子部品把持手
段によって電子部品が把持される。そして、撮像手段と
対向する側から前記撮像手段の光軸に沿って、発光手段
から平行光を射出する。該発光手段から射出された平行
光は、光収束手段の受光開口部に入射し、その一部が光
射出部から前記把持された電子部品に向けて射出され、
残りが側面部によって遮光される。そして、撮像手段に
よって、前記電子部品が把持された方向と対向する方向
から、光射出部からの光による前記電子部品の背景像が
撮像される。このとき、光収束手段の光射出部は、受光
開口部に比べて大きさが小さいため、発光手段から射出
された光のうち電子部品の側面等に指向された光は側面
部によって遮光され、撮像手段によって撮像される電子
部品の像に、電子部品の側面等で反射された光の影響が
生じることを抑制できる。そのため、把持された電子部
品の背景像を撮像手段で正確に撮像することができる。
また、本発明の電子部品装着機では、電子部品把持手段
によって電子部品が把持される。そして、光照射手段か
ら、前記把持された電子部品の一方から、前記電子部品
に向けて光が照射される。当該光照射手段からの光は、
遮光部に入射し、その一部が遮光部で反射して前記把持
された電子部品に照射され、残りが遮光される。当該電
子部品装着機によれば、遮光部を設けたことで、光照射
手段からの光のうち電子部品の背景像に悪影響を及ぼす
光を遮光部で遮光して撮像手段に入射することを抑制で
き、撮像手段で撮像される電子部品の背景像を高品質に
することができる。
【0009】
【実施例】図1に本発明の実施例の電子部品装着機の全
体の射視図を示し、図2に図1の部分拡大図を示し、図
3(A)に図2の部分拡大断面図、図3(B)にカメラ
が撮像した電子部品の画像を示す。図1において、本実
施例の電子部品装着機は、X軸移動機構24とY軸移動
機構20、22からなる。X軸移動機構24には電子部
品装着機構1が装着されており、X軸移動機構24のX
軸方向に移動される。X軸移動機構24はまた、Y軸移
動機構20、22に沿ってY軸方向に移動される。
【0010】図2において、電子部品装着機構1には、
固定ミラー2,可動ミラー3,ハーフミラーブロック
8,回転昇降吸着機構7,撮像手段としてのカメラ1
4,15および16,可動ミラー3を水平方向Hに移動
させる可動ミラー移動機構9が搭載されている。ハーフ
ミラーブロック8には図5(a)に示すように、ハーフ
ミラー30〜32が配設されている。これらのハーフミ
ラー30〜32はその上部のカメラ14〜16に固定ミ
ラー2からの映像を透過させる。カメラ14〜16は倍
率が異なり、それぞれ吸着ノズル5に吸着された電子部
品の大きさに応じて吸着状態を画像認識するのに適切な
倍率に設定されている。
【0011】図3において、回転昇降吸着機構7には、
その下部に回転部11が取り付けられていて、回転昇降
吸着機構7によりこの回転部11が回転および昇降す
る。回転昇降吸着機構7の下部には、カメラ14の光軸
に対して対向する位置に発光ボックス10が固定して設
けられ、この回転部11がこの発光ボックス10を貫通
している。回転部11には、発光ボックス10の下方に
位置する部分に光収束手段としての光ガイド6が、また
光ガイド6の下方に位置する先端に電子部品を把持する
手段としての吸着ノズル5がそれぞれ固定して取り付け
られている。
【0012】発光ボックス10は、発光手段としての光
源10a,10bが内設された容器である。光源10
a,10bとしては、たとえば、発光ダイオードが用い
られる。発光ボックス10の底面10dは遮光性の部材
で構成され、この底面10dに形成された、たとえば、
円形状の開口部10cから光源10a,10bの光が電
子部品4を含む領域にカメラ14と対向する側からカメ
ラ14の光軸に沿って平行に射出される。
【0013】光ガイド6は、たとえば、図4(A)に示
すような大きさが大きな受光開口部6cと大きさが小さ
な光射出部6bとこれらを結ぶ側面部6aとを有する部
分的な円錐状の筒形状をしている。
【0014】側面部6aは、たとえば、透光性のアクリ
ル樹脂で構成され、図4(B)に示すように側面部6a
の外側に、遮光用の塗装6eが施されている。この塗装
色としては、たとえば、灰色等が用いられる。この側面
部6aに入射した光は、側面部6aの内面で反射され
る。また、側面部6aの内側を鏡面等で構成してもよ
い。
【0015】光射出部6bは、透光性の、たとえば、デ
ルリン(商品名 アメリカ E.I duPont de Nemours & C
o.Inc)(ポリアセタール)等の乳白色樹脂で構成さ
れ、回転部11が貫通する開口6dが形成されている。
光射出部6bは、図4(D)に示すように所定の臨界角
度αを有し、臨界角度αより小さな入射角度θ1で入射
した光を透光し、臨界角度αより大きな入射角度θ2で
入射した光を反射する。この光射出部6bは、可動ミラ
ー3、固定ミラー2、ハーフミラー30を介してカメラ
14で電子部品4の像をカメラ14で撮像したときに、
図4(C)に示すように、電子部品4aの像が光射出部
6bからの光による背景像の内側に映し出され、また、
光射出部6bを透過した光の電子部品4の側面等におけ
る反射光が吸着状態撮像時にカメラ14,15,16に
入力しないような形状をしている。この光ガイド6の光
射出部6bは、電子部品4の像を可動ミラー3、固定ミ
ラー2およびハーフミラー30を介してカメラ14等で
撮像する際に、光源10a,10bからの光を、光射出
部6bを介して電子部品4を吸着した吸着ノズル5の先
端と対向する位置から電子部品4に均一に照射させるこ
とで、電子部品4の像の背景の明るさを高め、さらに、
カメラ14の撮像に電子部品4aの背景に存する物の像
が映し出されるのを防止するために用いられる。
【0016】以下、図1,図2,図5(A)〜(C)を
参照して、本実施例の電子部品装着機の動作を述べる。
図5(A)〜(C)は大型の電子部品4aをプリント基
板28に装着する例を示している。吸着ノズル5が大型
の電子部品4aを装着する場合、まず、X軸移動機構2
4がY軸移動機構20,22によってY軸方向に位置決
めされ、次いで、電子部品装着機構1がX軸移動機構2
4によってX方向に位置決めされる。これにより、電子
部品装着機構1に搭載された吸着ノズル5が装着すべき
電子部品が置かれている電子部品置場26のX,Y方向
に位置決めされる。X,Y方向に位置決めがされると、
図5(A)に示すように、回転昇降吸着機構7によって
回転部11が下降し、回転部11の先端に取り付けられ
た吸着ノズル5が電子部品置場26の部品位置まで下降
され、大型の電子部品4aを真空吸着する。吸着ノズル
5が大型の電子部品4aを吸着すると、吸着ノズル5が
電子部品装着機構1のX方向の移動、X軸移動機構24
のY方向の移動によってプリント基板28の装着位置ま
で移動される。
【0017】大型の電子部品4aが吸着ノズル5に真空
吸着されると、上記電子部品搬送の過程において、図5
(B)に示すように、回転昇降吸着機構7によって吸着
ノズル5が高さH1だけ上昇されつつ、可動ミラー移動
機構9によって可動ミラー3が図示右方向に移動され
る。可動ミラー3の移動は吸着された大型の電子部品4
aに衝突しないように行われる。この吸着ノズル5の上
昇は、図6に示すように吸着された大型の電子部品4a
をハーフミラー30、カメラ14を介して大型の電子部
品4aを認識することにより判断する。すなわち、大型
の電子部品4aを吸着した吸着ノズル5の上昇はカメラ
14で認識されない状態から、認識される状態まで回転
昇降吸着機構7によってその上昇動作が行われる。この
上昇位置において、大型の電子部品4aの横方向の吸着
状態の識別、すなわち、水平方向から見た大型の電子部
品4aの吸着状態をカメラ14からの画像データを基に
図示しない画像処理部によって識別が行われる。
【0018】さらに大型の電子部品4aの水平方向から
の吸着状態が充分認識可能な位置まで上昇されると、そ
の上昇が停止される。吸着ノズル5の上昇が停止する
と、ハーフミラー30、カメラ14によって大型の電子
部品4aの正確な吸着状態がカメラ14によって識別さ
れる。この場合の部品吸着状態の識別は、可動ミラー
3、固定ミラー2、ハーフミラー30、カメラ14の光
学系によって行われる。
【0019】光学系による識別は、図3(A)および図
5(B)に示すように、発光ボックス10に内設された
光源10a,10bからの光が発光ボックス10の底面
10dに形成された開口部10cから射出され、光ガイ
ド6の受光開口部6cに入力する。このとき、受光開口
部6cの大きさは、開口部10cの大きさより大きいた
め光源10a,10bから射出された光は、ほとんど漏
れることなく光ガイド6の受光開口部6cに入射する。
受光開口部6cから光ガイド6に入力した光は、光ガイ
ド6の側面部6aおよび光射出部6bに照射されるが、
遮光性の塗装6eが施されている側面部6aは光を透過
せず、例えば、光源10aからの光101が、図9
(A)の場合のように可動ミラー3に反射した後に電子
部品4に照射することはない。光源10a,10bから
の光および側面部6aの内側面にて反射された光のうち
臨界角度α以下の入射角度で光射出部6bに入射された
光のみが透光性の光射出部6bを透過して射出される。
【0020】光ガイド6の光射出部6bから射出された
光は、カメラ14が大型の電子部品4aを撮像する側の
対向する側からカメラ14の光軸に沿って平行に大型の
電子部品4aに照射される。そして、可動ミラー3およ
び固定ミラー2を介して大型の電子部品4aの像をカメ
ラ14で撮像し、このカメラ14からの画像データを基
に図示しない画像処理部によって識別を行うことで、大
型の電子部品4aの横方向の吸着状態の認識、すなわ
ち、水平方向から見た大型の電子部品4aの吸着状態の
識別が行われる。
【0021】図3(B)にカメラ14で撮像した大型の
電子部品4aの像を示す。上述のように、光源10a,
10bからの光は、光ガイド6を介して大型の電子部品
4aの光射出部6bと対面する部分に光が照射され、大
型の電子部品4aの側面等にて反射された光はカメラ1
4に入射しない。また、光ガイド6は、茶碗型形状をし
ているため、大型の電子部品4aの光射出部6bと対面
する部分にて反射された光が、光ガイド6にてさらに反
射されカメラ14に入射することもほとんどない。その
ため、図3(B)に示すように、カメラ14は、光源1
0a,10bおよびノイズ光の大型の電子部品4aの側
面等における反射光の影響を受けることなく、大型の電
子部品4aの正確な像12を撮像することができる。部
品吸着状態の識別が終了すると、可動ミラー3は可動ミ
ラー移動機構9によって再び破線で示す元の位置まで後
退させられる。
【0022】このように、吸着ノズル5の上昇、可動ミ
ラー3の移動、大型の電子部品4aの吸着状態の識別
は、大型の電子部品4aを吸着した吸着ノズル5が電子
部品装着機構1のX方向の移動、X軸移動機構24のY
方向の移動によってプリント基板28の装着位置まで移
動される間に行われる。
【0023】大型の電子部品4aを吸着した吸着ノズル
5がプリント基板28の装着位置の上部まで下降させら
れると、図5(C)に示すように、大型の電子部品4a
がプリント基板28の装着位置に載置される。すなわ
ち、吸着ノズル5が回転昇降吸着機構7によって、大型
の電子部品4aがプリント基板28の装着位置に当接す
るまで下降させられ、大型の電子部品4aの吸着を解
く。これにより、大型の電子部品4aがプリント基板2
8の所定位置に置かれる。大型の電子部品4aがプリン
ト基板28に置かれると、吸着ノズル5が回転昇降吸着
機構7によって上昇させられ、再び、電子部品装着機構
1、X軸移動機構24を駆動して吸着ノズル5を電子部
品置場26まで移動させる。
【0024】中型の電子部品4b、小型の電子部品4c
の装着も前記大型の電子部品4aの装着と同様に行われ
る。しかしながらこの場合、部品の大きさによって部品
吸着状態の識別のための上昇の位置が異なる。すなわ
ち、中型の電子部品4bを装着するときは、図7に示す
ように大型の電子部品4aを上昇させた高さH1より低
い、高さH2だけ上昇させられる、小型の電子部品4c
を装着するときには、図8に示すようにさらに低い高さ
H3だけ上昇させられる。これらの上昇位置検出は、図
7においては、ハーフミラー31、カメラ15および図
示しない画像処理部によって判断される。また、図8に
おいては、ハーフミラー32、カメラ16および画像処
理部によって行われる。つまり、中型の電子部品4bの
部品吸着状態の識別はカメラ15によって、小型の電子
部品4cの部品吸着状態の識別はカメラ16によって行
われる。なお、図7および図8は、図5(B)に対応し
ている。
【0025】以上のように、部品の大きさによって、吸
着された電子部品と可動ミラー3の衝突する位置が異な
るので、可動ミラー3に衝突しない最小限の高さ位置ま
で吸着ノズル5を上昇させる。前記動作を制御し部品吸
着状態の識別を行う画像処理部は、たとえば、マイクロ
コンピュータで実現される。すなわち、X軸移動機構2
4の位置制御、Y軸移動機構20,22の位置制御、回
転昇降吸着機構7の回転、昇降、吸着制御、可動ミラー
移動機構9の移動制御、部品上昇位置検出、電子部品吸
着状態の識別、そして、必要に応じて行われる電子部品
の回転位置調整はマイクロコンピュータによって行われ
る。
【0026】このように本発明の電子部品装着機では、
光源10a,10bからの光を光ガイド6を介して電子
部品4を含む領域にに照射する。そのため、カメラ14
に電子部品4の側面等にて反射された光が入射するのを
防止し電子部品4の像を正確に撮像することができ、電
子部品4の吸着状態の検出を正確に行い、正確吸着位置
または角度調整を行うことができる。
【0027】以上、電子部品4が真空吸着される場合に
ついて例示したが、磁気吸着または機械的に把持するよ
うな場合についても同様である。したがって、本発明に
おいては、吸着は真空吸着および磁気吸着はもとより、
把持等も含む。また、光ガイド6の形状は、上記した形
状に限定されず、部分的に角錐状の筒形状であってもよ
い。さらに、光ガイド6の側面部6aの内側は光を反射
する部材であれば特に限定されず、光射出部6bも透光
性の部材であれば特に限定されない。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子部品
装着機によれば、電子部品の側面等にて反射された光が
カメラに入射しないように、光を電子部品に照射するこ
とができる。そのため、カメラは、電子部品の吸着状態
を正確に撮像することができ、この撮像結果を用いて正
確な吸着位置または角度調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電子部品装着機の実施例の全体構成射
視図である。
【図2】図1の電子部品装着機構の拡大射視図である。
【図3】図2の電子部品装着機構の部分拡大断面図であ
る。
【図4】図4(A)は光ガイドの全体射視図、図4
(B)は光ガイドの断面図、図4(C)はカメラと撮像
した画像、図4(D)は光ガイドの底面の断面図であ
る。
【図5】本発明の電子部品装着機の動作形態を示す図で
ある。
【図6】図5(B)に対応する本発明の実施例の電子部
品装着機の動作形態を示す図である。
【図7】図5(B)に対応する本発明の実施例の他の電
子部品装着機の動作形態を示す図である。
【図8】図5(B)に対応する本発明の実施例のさらに
他の電子部品装着機の動作形態を示す図である。
【図9】従来の吸着ノズルの部品吸着状態の識別を説明
するための図である。
【符号の説明】
1・・電子部品装着機構 2・・固定ミラー 3・・可動ミラー 4,52・・電子部品 4a・・大型の電子部品 4b・・中型の電子部品 4c・・小型の電子部品 5,50・・吸着ノズル 6・・光ガイド 6a・・側面部 6b・・光射出部 10c・・受光開口部 7・・回転昇降吸着機構 8・・ハーフミラーブロック 9・・可動ミラー移動機構 10・・発光ボックス 10a,10b,54a,54b・・光源 11・・回転部 14,15,16,56・・カメラ 20,22・・Y軸移動機構 24・・X軸移動機構 26・・電子部品置場 28・・プリント基板 30,31,32・・ミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−298573(JP,A) 特開 平1−297534(JP,A) 特開 平3−208400(JP,A) 特開 昭58−131797(JP,A) 特開 平2−58400(JP,A) 特開 昭63−122182(JP,A) 特開 平3−80600(JP,A) 特開 昭62−230100(JP,A) 実開 昭56−19100(JP,U) 実開 昭61−177500(JP,U) 実開 平2−32005(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 13/04 H05K 13/08

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子部品を把持する電子部品把持手段と、 前記電子部品把持手段により把持された電子部品を一方
    の側から撮像する撮像手段と、 前記把持された電子部品を前記撮像手段と対向する側か
    ら前記撮像手段の光軸に沿って平行光を照射する光照射
    手段とを有する電子部品装着機において、 前記光照射手段は、発光手段と、前記発光手段から射出
    された光を前記電子部品把持手段に向けて収束させる光
    収束手段とを有し、 前記光収束手段は、 大きさが大きな受光開口部と大きさが小さな光射出部と
    これらを結び外光を遮光する側面部とを有する構造をな
    し、前記受光開口部に入射した光を前記光射出部から射
    出するように形成されている光ガイド手段を有する電子
    部品装着機。
  2. 【請求項2】電子部品を把持する電子部品把持手段と、 前記電子部品把持手段に把持された電子部品に一方から
    光を照射する光照射手段と、 前記把持された電子部品の他方の側に位置する光反射手
    段と、 前記光反射手段で反射された前記把持された電子部品の
    背景像を撮像する撮像手段とを有する電子部品装着機に
    おいて、 前記光照射手段から射出され前記光反射手段で反射して
    前記把持された電子部品を照射する反射照射光を遮光す
    る遮光部を有し、 前記光照射手段は、 発光手段と、 前記発光手段から射出された光を前記電子部品把持手段
    に向けて収束させる光収束手段とを有し、 前記光収束手段は、 大きさが大きな受光開口部と大きさが小さな光射出部と
    これらを結び外光を遮光する側面部とを有する構造をな
    し、前記受光開口部に入射した光を前記光射出部から射
    出するように形成されている光ガイド手段を有する電子
    部品装着機。
  3. 【請求項3】前記遮光部は、前記光収束手段の前記側面
    部に設けられている請求項に記載の電子部品装着機。
  4. 【請求項4】前記側面部の内側は、前記受光開口部に入
    射した光を反射する部材で構成されている請求項に記
    載の電子部品装着機。
  5. 【請求項5】前記光射出部は、透光性部材で形成されて
    いる請求項に記載の電子部品装着機。
  6. 【請求項6】前記受光開口部、前記遮光部および前記光
    射出部は容器を形成し、前記容器の周囲は遮光性を有す
    るように形成されている請求項に記載の電子部品装着
    機。
  7. 【請求項7】前記発光手段は、光軸に対して対向する位
    置に配設され、前記受光開口部に指向された光を射出す
    る少なくとも2つの発光素子を有する請求項に記載の
    電子部品装着機。
  8. 【請求項8】前記発光素子は、発光ダイオードである請
    求項に記載の電子部品装着機。
  9. 【請求項9】前記電子部品把持手段は、真空吸着方式で
    前記電子部品を把持する請求項2〜いずれか記載の電
    子部品装着機。
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