JP4227385B2 - 電子部品装着装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品供給装置から供給される電子部品を装着ヘッドに設けられた複数の吸着ノズルのうちの所定の吸着ノズルより取出してプリント基板上に装着する電子部品装着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の電子部品装着装置にあっては、各部品の熱膨張などの経時変化により電子部品の装着精度が悪化することがあるため、生産運転途中において指定された装着ヘッド、吸着ノズル下端の高さレベル、装着ヘッドの原点、吸着ノズルの回転中心、照明等に関して教示を実施している。その教示の1つとして、例えば、オフセット教示して光軸の傾きを考慮して電子部品の装着位置の補正をするものがある(例えば、特許文献参照)。
【0003】
そして、前述した全ての教示項目を実施すると、5分以上の時間を要する。また、最近の微小チップ部品を扱うため熱膨張による装着の位置ずれを防止するために、こまめに自動教示を実施している。
【0004】
【特許文献】
特開2002−100897号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、教示機能は「装着ヘッド」、「吸着ノズル」毎にしか選択できない。
【0006】
そこで、生産機種で使用している吸着ノズルのみを教示対象とすることとし、生産性の向上を図ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
このため第1の発明は、電子部品供給装置から供給される電子部品を装着ヘッドに設けられた複数の吸着ノズルのうちの所定の吸着ノズルより取出してプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、電子部品を装着する生産機種のプリント基板について少なくともプリント基板上の装着位置から成る装着データを格納すると共に、前記装着データのプリント基板への装着動作に使用する前記吸着ノズルの種類を格納する記憶装置と、該記憶装置に格納された前記吸着ノズルについてのみの教示を行うように制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。
【0008】
第2の発明は、電子部品供給装置から供給される電子部品を装着ヘッドに設けられた複数の吸着ノズルのうちの所定の吸着ノズルより取出してプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、電子部品を装着する生産機種のプリント基板について少なくともプリント基板上の装着位置から成る装着データを格納すると共に、前記装着データのプリント基板への装着動作に使用する前記吸着ノズルの種類を格納する記憶装置と、装着運転を開始した時に設定装置により設定された時間を前記タイマが計時している場合には前記記憶装置に格納された前記吸着ノズルについてのみの教示を行うように制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。
【0009】
第3の発明は、電子部品供給装置から供給される電子部品を装着ヘッドに設けられた複数の吸着ノズルのうちの所定の吸着ノズルより取出してプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、電子部品を装着する生産機種のプリント基板上の位置及び電子部品の種類に関するデータを格納する第1の記憶装置と、該第1の記憶装置に格納された電子部品の種類に関するデータに対応してどの吸着ノズルを使用するかのデータを格納する第2の記憶装置と、該第2の記憶装置に格納されたデータに基づいてプリント基板への装着動作に使用する前記吸着ノズルについてのみの教示を行うように制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。
【0010】
弟4の発明は、第3の発明において、前記吸着ノズルについての異なる教示毎に装着運転開始してからその教示を行う時間間隔を設定する設定装置を設けたことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図に基づき詳述する。図1及び図2に於いて、1はY軸モータ2の駆動によりY方向に移動するYテーブルであり、3はX軸モータ4の駆動によりYテーブル1上でX方向に移動することにより結果的にXY方向に移動するXYテーブルであり、チップ状電子部品5(以下、電子部品あるいは部品という。)が装着されるプリント基板6が図示しない固定手段に固定されて載置される。
【0012】
7は部品供給台であり、電子部品5を供給する部品供給装置8が多数台配設されている。9は供給台駆動モータであり、ボールネジ10を回動させることにより、該ボールネジ10が嵌合し供給台7に固定されたナット11を介して、供給台7がリニアガイド12に案内されてX方向に移動する。13は間欠回動するロータリテーブルであり、該テーブル13の外縁部には取出ノズルとしての吸着ノズル14を複数本有する装着ヘッド15が間欠ピッチに合わせて等間隔に配設されている。
【0013】
吸着ノズル14が供給装置8より部品5を吸着し取出す装着ヘッド15のロータリテーブル13の間欠回転の停止による停止位置(図1中上方の黒丸の付された位置)が吸着ステーションIであり、該吸着ステーションIにて装着ヘッド15が下降することにより吸着ノズル14が部品5を吸着する。
【0014】
IIは部品5を吸着した装着ヘッド15がロータリテーブル13の間欠回転により停止する認識ステーションであり、部品認識カメラ16により部品5の画像が撮像され吸着ノズル14に対する部品5の位置ずれが認識される。
【0015】
IIIは吸着ノズル14が吸着保持している部品5をプリント基板6に装着するために装着ヘッド15が停止する装着ステーション(図1中下方の黒丸の付された位置)であり、装着ヘッド15の下降によりXYテーブル3の移動により所定の位置に停止したプリント基板6に部品5は装着される。
【0016】
18は電流駆動負荷としてのパルスモータ31を駆動するためのロータリテーブル13内に格納された駆動回路からの電流を伝達するための動力線、電流駆動負荷である真空バルブに電流を伝達するための動力線及び他の電流駆動負荷に電流を伝達して流す電線等をも含むケーブルであり、各装着ヘッド15に接続されている。
【0017】
また該ケーブル18には、後述する原点検出素子43への通信線を中央部に配し、その周囲に前記動力線18A、18B、その他の電線を配する。19は吸着ノズル14より電子部品5を吸着するため図示しない真空源に連通する真空チューブである。
【0018】
装着ヘッド15はヘッドブロック21を介してリニアガイド22に取り付けられ、ロータリテーブル13に対して上下動可能になされている。
【0019】
以下に図3に基づき装着ヘッド15について説明する。装着ヘッド15内にはパルスモータ31が組み込まれ形成されている。
【0020】
32は該モータ31の回転体としてのロータであり、ハンジング部となっているステータ30内でθ方向に回転可能になされている。θ方向とは上下に伸びる軸(鉛直軸)の回りに回転する方向である。33はロータ32の周囲に全周にわたり埋設された永久磁石であり、その上下には該磁石33に磁化される鉄芯34が周方向に凹凸を繰り返して設けられている。35はステータ30の内壁に全周にわたり取り付けられた鉄芯であり、該鉄芯35のステータ30の周方向の複数個所は突部となっており、該突部の周りにはコイル36が巻かれている。
【0021】
該コイル36に前記ケーブル18よりのパルス状の電流が流され永久磁石33に磁化された鉄芯34の突部との反発力によりロータ32はパルス数に応じて所定角度量回転する。38はロータ32をステータ30に対して回転可能に支持するベアリングである。
【0022】
前記吸着ノズル14は夫々ロータ32を上下方向に貫通して上下動可能に設けられており、該ノズル14の先端から真空吸引孔40が穿設されている。該真空吸引孔40はノズル14の側面の中間でロータ32側に開口しており、ロータ32に穿設された連通孔37を介して該ロータ32の軸方向に伸びる真空室39に連通する。ノズル14の上部には係合体42が形成されており、押圧バネ50により下方に付勢されている。前記ロータ32の上部には各吸着ノズル14の係合体42に係合して該バネ50に抗して吸着ノズル14を上昇した状態に保持するためのレバー46がロータ32の軸方向に揺動するようバネ47に付勢されて取り付けられている。図示しないレバー回動装置によりレバー46がバネ47に抗してその下端が開くように揺動されると、該レバー46により図3の左側のように保持されていた吸着ノズル14は下方に右側のように突出して部品5を吸着する使用状態になされる。ノズル14が使用されずに係合体42がレバー46に保持され収納された図3の左側の状態ではノズル14の胴部の開口は連通孔には連通せず、連通孔37はノズル14の側面で封止され真空が漏れないようになされている。
【0023】
前記真空室39はロータ32の上部にて回転可能なロータリジョイント49を介して真空チューブ19に連通している。ロータリジョイント49は図示しない中空部を有する回転端51及び該回転端51に図示しないボールベアリングにより相対的に回転可能に設けられた図示しない中空部を有する固定端52とより構成されている。
【0024】
図2において、26は部品供給装置8の揺動レバー27を揺動させるために上下動する昇降レバーであり、該レバー27を揺動させテープ供給リール28内に巻回された図示しないテープを送り該テープ内に収納された電子部品5を該ノズル14の吸着位置に供給させる。
【0025】
前記ロータリテーブル13は基台29に回転可能に取り付けられているものであり、前記供給台7及びXYテ−ブル3も該基台29に対して移動するものである。
【0026】
ロータ32の下端部48は円盤形状を呈するが、この下端部48の円周上の1箇所にはマグネット41が埋設されている。またステータ30には原点検出のための電流駆動負荷としての原点検出素子43(ホールIC)が設けられており、ロータ32の回転によりマグネット41が該原点検出素子に対向した時に原点検出信号が出力され、この信号電流が前記ケーブル18内の通信線を流れてCPU60に該信号が入力されるようになされている。
【0027】
また、前記ヘッドブロック21には電流駆動負荷としての真空バルブ44が搭載されており、真空チューブ19を介してヘッド15の真空室39内に負圧を供給するためにロータリテーブル13内の真空通路45を介して図示しない真空源に連通させるように切り替えるか、前記真空室39を大気開放状態に切り替える機能を有している。該真空バルブ44は電磁弁であり、前記ケーブル18中の動力線を流れる電流によりCPU60からの制御により駆動される。
【0028】
図3に示すように、ケーブル18は装着ヘッド15にヘッド側接続部材としてのコネクタ54で着脱自在に接続されている。ケーブル18に固定されている駆動側コネクタ55とヘッド15に固定されている従動側コネクタ56でコネクタ54は構成されており、駆動側コネクタ55が従動側コネクタ56に着脱されるものである。従動側コネクタ56の各端子にパルスモータ31の駆動用電流を流す動力線、原点検出素子43からの信号電流を流す通信線及び真空バルブ44を駆動する電流を流す動力線等が半田付け等で固定されているものである。
【0029】
次に、図4に基づき、電子部品装着装置の制御ブロック図について説明する。60は電子部品装着装置の電子部品の取出し及び装着に係る動作を統括制御する制御装置としてのCPU、61は記憶装置としてのRAM(ランダム・アクセス・メモリ)、62はROM(リ−ド・オンリー・メモリ)である。そして、CPU60は前記RAM61に記憶されたデータに基づき、前記ROM62に格納されたプログラムに従い、電子部品装着装置の電子部品の取出し及び装着に係る動作についてインターフェース64及び駆動回路65を介して各駆動源を統括制御する。
【0030】
前記RAM61は、図5に示すようなステップ番号(装着順序)毎にX座標、Y座標、装着角度、前記部品供給台7における部品配置番号などから成る装着データや、図6に示すような電子部品毎のXサイズ、Yサイズ、使用吸着ノズル14の番号などから成る部品データ、図7に示すような吸着ノズル14毎にこのノズル毎に外径、内径などから成るノズルタイプデータや、図8に示すようなどの装着ヘッド15(H1、H2、・・・)の何番目(N1、N2、・・・)にどの吸着ノズル14(NP01、NP02・・・)が配置されているかに関するノズル配置データなどが格納されている。
【0031】
65は操作部で、数字をキーインするテンキー66、カーソルキー67、モードの設定等をするSETキー68、電子部品装着装置を教示モードにするための教示キー69、同装置を自動運転モードにするための自動キー70、同装置を手動運転モードにするための手動キー71、始動キー72、作動キー73及び停止キー74とを備えている。
【0032】
75はインターフェース64を介して前記CPU60に接続される認識処理装置で、前記部品認識カメラ16により撮像して取込まれた画像の認識処理が該認識処理装置75にて行われ、CPU60に処理結果が送出される。即ち、CPU60は、部品認識カメラ16に撮像された画像を認識処理(位置ずれ量の算出など)するように指示を認識処理装置75に出力すると共に、認識処理結果を認識処理装置75から受取るものである。
【0033】
即ち、前記認識処理装置75の認識処理により位置ずれ量が把握されると、その結果がCPU60に送られ、CPU60はY軸モータ2及びX軸モータ4の駆動によりXY方向にプリント基板6を移動させることにより、またパルスモータ31によりθ回転させ、X,Y方向及び鉛直軸線回りへの回転角度位置の補正がなされるものである。
【0034】
尚、前記部品認識カメラ16により撮像された画像を認識処理装置75が取り込むが、その取り込まれた画像をCRT76が表示する。そして、前記CRT76には種々のタッチパネルスイッチ77が設けられ、作業者がタッチパネルスイッチ77を操作することにより、教示指定のための設定を含む種々の設定を行うことができる。
【0035】
前記タッチパネルスイッチ77はガラス基板の表面全体に透明導電膜がコーティングされ、四辺に電極が印刷されている。そのため、タッチパネルスイッチ77の表面に極微小電流を流し、作業者がタッチすると四辺の電極に電流変化を起こし、電極と接続した回路基板によりタッチした座標値が計算される。従って、その座標値がある作業を行わせるスイッチ部として予め後述するRAM61に記憶された座標値群の中の座標値と一致すれば、当該作業が行なわれることとなる。
【0036】
次に、図9に基づき、教示指定のための設定について説明する。先ず、前記タッチパネルスイッチ77をタッチ操作することにより、図9に示す画面をCRT76上に表示する。そして、「自動運転教示機能」について「使用する」スイッチ部80Aにタッチし、装着運転を停止してからの時間に係る「時間間隔設定」について「指定」スイッチ部81Bをタッチしてその時間間隔を数字キースイッチ部を用いて、例えば「60分」と設定する。
【0037】
次に、教示実行モードとして、「ヘッド原点」について「教示する」スイッチ82Aをタッチして始動キー72操作による装着運転開始してからの時間間隔を数字キースイッチ部を用いて、例えば「60分」と設定し、「ヘッド位置」について「教示する」スイッチ83Aをタッチして同じくその時間間隔を数字キースイッチ部を用いて、例えば「30分」と設定し、「部品認識照明」について「教示する」スイッチ84Aをタッチして同じくその時間間隔を数字キースイッチ部を用いて、例えば「120分」と設定し、「ノズルレベル」について「教示する」スイッチ85Aをタッチして同じくその時間間隔を数字キースイッチ部を用いて、例えば「60分」と設定し、「ノズル回転中心・ノズル回転半径」について「教示する」スイッチ86Aをタッチして同じくその時間間隔を数字キースイッチ部を用いて、例えば「60分」と設定する。
【0038】
そして、「指定パラメータ」として、「ヘッド」を「全ヘッド」スイッチ部87Aをタッチし、「ノズル」について「生産機種」スイッチ部88Aをタッチし、最後に「設定」スイッチ部90をタッチすると、この画面で設定された内容はRAM61に格納される。このため、教示実行モードについて設定した内容につき、全ての装着ヘッド15の生産機種で用いる吸着ノズル16について行うようにCPU60が制御する。
【0039】
即ち、全ての装着ヘッド15の生産機種で用いる吸着ノズル16について、装着ヘッド15の原点の教示、吸着ノズル16の位置の教示、認識に係る照明の教示、吸着ノズル16の下端レベルの教示、装着ヘッド15の回転中心及び吸着ノズル16の回転半径の教示を各設定間隔で行うように、CPU60が制御するものである。
【0040】
以下、自動教示処理のフローチャートを示す図10に基づき説明する。先ず、始動キー72が操作されると、自動運転が開始し(ステップS1)、「自動運転教示機能」の使用モードか否かがCPU60により判定される(ステップS2)。そして、「使用する」モードであるので、教示自動判定の指定変更が発生したか否かが判定され、(ステップS3)、指定が変更されていなければ、装着運転の停止から自動運転教示モードの指定時間(設定時間である60分間)に到達したか(指定時間経過したか)否かが判定される(ステップS4)。
【0041】
このとき、前述したステップ3において、教示自動判定の指定変更が発生した場合には教示実行処理テーブルを自動・最適化にセットし(ステップS9)、あるいはステップS4で自動運転を開始した際に装着運転を停止してから指定時間に到達したと(経過しているものと)判定されると自動教示処理を実行することとなる(ステップS10)。即ち、先ずCPU60はRAM61に格納された図5に示す装着データ内の部品配置番号に対応する部品データから使用する吸着ノズル14を探して、図8に示すノズル配置データから各装着ヘッド15の対応する位置(配設位置)にある使用する吸着ノズル14についてのみ各教示を自動的に実行する。そして、この教示した結果(オフセットデータ)を前記RAM61に格納し、以後の電子部品の装着動作を行う場合にはこの結果に基づいて行うように、CPU60は制御する。
【0042】
また、自動運転教示機能を「使用しない」に設定したか、或いは「使用する」に設定して教示自動判定の指定変更がされず自動運転教示モードの指定時間(設定時間である60分間)に到達しないか、自動教示処理を実行(ステップS10)を完了すると、1基板のプリント基板6への生産(装着運転)が開始し(ステップS5)、1基板のプリント基板6の生産の仕上がりがあると(ステップS6)、教示実行モードの各実行指定時間に到達したか否かが判定される(ステップS7)。このとき、各実行指定時間が経過していない場合には、ステップ5に戻り、ステップ6、7及び5と繰り返す。
【0043】
やがて、装着運転を開始して各実行指定時間が経過すると、それぞれの自動教示処理を実行する(ステップS8)。即ち、「ヘッド原点」については「60分」を、「ヘッド位置」については「30分」を、「部品認識照明」については「120分」を、「ノズルレベル」については「60分」を、「ノズル回転中心・ノズル回転半径」については「60分」を経過するたびにそれぞれの自動教示処理を実行する(ステップS8)。
【0044】
この場合、CPU60はRAM61に格納された図5に示す装着データ内の部品配置番号に対応する部品データから使用する吸着ノズル14を探して、図8に示すノズル配置データから各装着ヘッド15の対応する位置(配設位置)にある使用する吸着ノズル14についてのみ前記各教示を自動的に実行する。そして、この教示した結果(オフセットデータ)を前記RAM61に格納し、この結果に基づいて以後の電子部品の装着動作を行うように、CPU60は制御する。
【0045】
尚、図5乃至図8に示すデータに変更が発生した場合には、CPU60は自動教示実行の教示実行処理テーブルの再構成(最適化)を行い(ステップ9)、条件に合った吸着ノズルのみについて教示を実行する。
【0046】
次に、基板の生産について説明する。先ず、本装着装置に電源が投入されたときには、各装着ヘッド15の吸着ノズル14の回転位置(即ちロータ32の回転位置)の原点位置の検出が行われる。即ち、ロータ32を低速で回転させ、原点検出素子43がマグネット41に対向する位置で検出信号が出力され、該信号電流がケーブル18を介して伝達されCPU60に検出され、原点位置が記憶される。
【0047】
次に、自動運転が開始されると、装着ヘッド15がロータリテーブル13の図示しないインデックス機構を介する間欠回転により吸着ステ−ションIに停止した際に、供給台駆動モータ9の駆動により供給台7が移動され、供給すべき電子部品5を収納する部品供給装置8は吸着ステ−ションIの装着ヘッド15の吸着ノズル14の吸着位置に停止されて該ノズル14の下降により電子部品5が取り出される。
【0048】
次に、ロータリテーブル13が図示しないインデックス機構を介して間欠回転を行い、電子部品5を保持したヘッド15は次のステ−ションに移動して停止し、さらに回転して行き認識ステ−ションIIに移動する。
【0049】
次に、部品認識カメラ16により吸着ノズル14に吸着された電子部品5の撮像が行われ、その画像が認識処理装置75で認識処理され、部品5の吸着ノズル14に対する位置ずれが認識される。
【0050】
次に、認識が終了したならばCPU60は該認識結果により補正すべき量を装着データのX1、Y1、θ1に加えて算出する。このときの角度はパルスモータ31により、平面方向はY軸モータ2及びX軸モータ4により、装着データで示す位置にこの補正量を加味してCPU60は駆動させることとなる。
【0051】
そして、ロータリテーブル13は間欠回転を行って装着ステ−ションIIIに達し、前記補正量を加味した角度位置決めが終了した電子部品5をXYテーブル3の移動により平面方向の位置決めが終了したプリント基板6に装着する。
【0052】
次に、装着ヘッド15が装着ステ−ションIIIを通過すると、CPU60は原点検出動作を指令して、原点検出素子43が原点を検出して検出信号を出力する動作がなされ、次の部品吸着動作の準備が行われる。
【0053】
尚、前述した各設定時間を経過したかの計時は、図示しないタイマで行うが、マイクロコンピュータを構成するCPU60やRAM61などでこのタイマを構成してもよい。
【0054】
以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
【0055】
【発明の効果】
以上のように本発明は、生産機種で使用している吸着ノズルのみを教示対象とすることとし、生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電子部品装着装置の平面図である。
【図2】電子部品装着装置の側面図である。
【図3】装着ヘッドの一部破断せる側面図である。
【図4】電子部品装着装置の制御ブロック図である。
【図5】装着データを示す図である。
【図6】部品データを示す図である。
【図7】ノズルタイプデータを示す図である。
【図8】ノズル配置データを示す図である。
【図9】教示の設定画面を示す。
【図10】自動教示処理のフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
14 吸着ノズル
15 装着ヘッド
60 CPU
61 RAM
76 CRT
77 タッチパネルスイッチ
Claims (4)
- 電子部品供給装置から供給される電子部品を装着ヘッドに設けられた複数の吸着ノズルのうちの所定の吸着ノズルより取出してプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、電子部品を装着する生産機種のプリント基板について少なくともプリント基板上の装着位置から成る装着データを格納すると共に、前記装着データのプリント基板への装着動作に使用する前記吸着ノズルの種類を格納する記憶装置と、該記憶装置に格納された前記吸着ノズルについてのみの教示を行うように制御する制御装置とを設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
- 電子部品供給装置から供給される電子部品を装着ヘッドに設けられた複数の吸着ノズルのうちの所定の吸着ノズルより取出してプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、装着運転を停止してからの時間を計時するタイマと、電子部品を装着する生産機種のプリント基板について少なくともプリント基板上の装着位置から成る装着データを格納すると共に、前記装着データのプリント基板への装着動作に使用する前記吸着ノズルの種類を格納する記憶装置と、装着運転を開始した時に設定装置により設定された時間を前記タイマが計時している場合には前記記憶装置に格納された前記吸着ノズルについてのみの教示を行うように制御する制御装置とを設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
- 電子部品供給装置から供給される電子部品を装着ヘッドに設けられた複数の吸着ノズルのうちの所定の吸着ノズルより取出してプリント基板上に装着する電子部品装着装置において、電子部品を装着する生産機種のプリント基板上の位置及び電子部品の種類に関するデータを格納する第1の記憶装置と、該第1の記憶装置に格納された電子部品の種類に関するデータに対応してどの吸着ノズルを使用するかのデータを格納する第2の記憶装置と、該第2の記憶装置に格納されたデータに基づいてプリント基板への装着動作に使用する前記吸着ノズルについてのみの教示を行うように制御する制御装置とを設けたことを特徴とする電子部品装着装置。
- 前記吸着ノズルについての異なる教示毎に装着運転開始してからその教示を行う時間間隔を設定する設定装置を設けたことを特徴とする請求項3に記載の電子部品装着装置。
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