JP4544796B2 - 部品実装方法及び部品実装装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はプリント基板用の部品実装機の部品実装方法及び部品実装装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、電化製品の小型化に伴い、プリント基板への部品の実装は、一枚のプリント基板を複数に区分けし、区分けした各部分に個別に部品の実装を行う、いわゆる多面取り基板への部品の実装がますます多くなってきている。さらに、プリント基板に実装する部品の小型化やリード・ボールの狭ピッチ化などが進み、より精度の高い部品実装技術が要求されている。実装業界の主流は携帯電話、携帯端末などのモバイル機器であり、このような製品は需要が多く、この需要に応じて製品を市場に供給するためには、生産リードタイムの短縮が必須となり、部品実装機に対しては高生産性が要求されている。
【0003】
以下に従来のプリント基板への部品実装方法を示す。
図13に示すように、XYステージ1があり、XYステージ1上には実装対象となるプリント基板2が、位置決め状態で保持されている。ローダ部3は、XYステージ1へ未実装状態のプリント基板2を搬入可能とされている。プリント基板2が位置決め状態で保持されているXYステージ1の上方には、プリント基板2を撮像可能な基板カメラ4が設置されている。
【0004】
図13及び図14に示すように、プリント基板2の表面には、プリント基板2の位置情報を示す基板マーク5と、プリント基板2に部品を実装する部品実装位置6の情報を示す部品の個別マーク7とが設けられている。
【0005】
上記のような構成において、部品の実装を行うためには、ローダ部3において待機させられている未実装状態のプリント基板2をローダ部3を作動させてXYステージ1に搬入する。
【0006】
図13に示すように、XYステージ1に搬送されたプリント基板2は、制御装置(図示は省略)にあらかじめ教示又はデータ入力されているプリント基板2の基板マーク5の示す位置に、XYステージ1によって保持される。
【0007】
その後、XYステージ1の上方に設けられている基板カメラ4によって、XYステージ1上の未実装状態のプリント基板2に設けられている基板マーク5と個別マーク7または実装ランド(図示は省略)を同時に撮像し、それぞれの位置情報を読み取る。
【0008】
基板カメラ4が撮像した基板マーク5の位置によって、プリント基板2の位置情報を認識し、このようにして得たプリント基板2の位置情報と、あらかじめ制御装置に教示又はデータ入力されているプリント基板2の位置情報とを比較する。これにより、プリント基板2の全体の傾き、ズレ、及び収縮などを算出し、XYステージ1が、これらの値を補正した位置にプリント基板2を保持することができる。
【0009】
さらに、基板カメラ4が撮像した個別マーク7または実装ランドの位置によって、プリント基板2に部品を実装する部品実装位置6の位置情報を認識し、このようにして得た部品を実装する部品実装位置6の位置情報と、あらかじめ制御装置に教示又はデータ入力されている部品を実装する部品実装位置6の位置情報とを比較する。これにより、部品を実装する部品実装位置6のズレなどを算出し、これらの値を補正したうえでプリント基板2に部品の実装を行うので、より精度の高い部品の実装が可能である。
【0010】
通常、基板マーク5の読み取り作業は、2〜3個の基板マーク5に対して繰り返し実施される。これにより、プリント基板2の傾き、ズレ、収縮などをより精密に補正することができる。また、部品実装位置の近傍に設けられている個別マーク7を用いることにより、多面取り基板の切り欠きによって生じる誤差やCADデータと実際のプリント基板2との誤差などが補正され、より精度の高い部品の実装が可能となる。
【0011】
このようにして、基板カメラ4によって基板マーク5及び個別マーク7を撮像し、上述したように、基板マーク5及び個別マーク7を認識することによって、プリント基板2の全体の傾きや、部品を実装する部品実装位置6のズレなどを算出し、これらの値を補正したうえで部品の実装の作業を開始する。
【0012】
プリント基板2への部品の実装が終了すると、この既実装状態のプリント基板2はXYステージ1の外部へ搬出され、同時にローダ部3において待機中であった次の未実装状態のプリント基板2がXYステージ1に搬入される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような部品実装方法では、既実装状態のプリント基板2がXYステージ1から外部へ搬出されてから、ローダ部3からXYステージ1に搬入された未実装状態のプリント基板2へ部品の実装が開始されるまでに、基板カメラ4及びXYステージ1によって、基板マーク5及び個別マーク7の撮像とその位置情報の認識処理の結果によるプリント基板2の位置補正といった、未実装状態のプリント基板2の前処理の作業が何度も繰り返される。このため、基板マーク5及び個別マーク7の数が多い場合には、上記のような前処理段階に費やす時間が長くなり、必然的に部品の実装にかかるトータル時間が長くなってしまうという問題点を有していた。
【0014】
また、多面取り基板の場合には多くの場合、別工程での不具合によって不良個所が発生してしまった場合に、部品の実装をしない部分に設けられた不良を示す印(以下バッドマークと記す)を認識するために、基板カメラ4及びXYステージ1によって、基板マーク5と個別マーク7の撮像及びその撮像結果によるプリント基板2の位置補正も繰り返し行われる。このため、部品実装前のプリント基板2の前処理段階に費やす時間が余計にかかってしまうという問題点も有していた。
【0015】
さらに、モバイル機器などはその製品のデザインが頻繁に変更されることが多いので、部品の実装パターンが類似している同寸法の基板どうしでの生産の切替が多い。そのため、それに起因するミスがまれに発生する場合があるという問題点も有していた。
【0016】
そこで本発明はこのような問題を解決し、部品実装前のプリント基板の前処理段階に費やす時間を最小限に短縮することができる部品実装方法及び部品実装装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、基板供給部から部品実装台にプリント基板が搬送され、前記部品実装台においてプリント基板に部品の実装を行うプリント基板の部品実装機において、前記部品実装台においてプリント基板に部品が実装されている間に、次に実装されるプリント基板を前記基板供給部に搬入し、前記基板供給部に対応して設けられている撮像装置により、前記基板供給部におけるプリント基板を撮像し、プリント基板に設けられている基板マークと個別マーク又はランドとの相対位置を検出し、前記基板供給部における基板マークの認識時に複数の基板マーク間の距離を求め、前記部品実装台において実装が終了したプリント基板を搬出した後、前記基板供給部において相対位置の検出が終了している未実装状態のプリント基板を前記部品実装台に搬送し、前記部品実装台に対応して設けられている基板用撮像装置により、プリント基板に設けられている基板マークを認識して、前記部品実装台における基板マークの認識時に前記複数の基板マーク間の距離を求めて、前記基板供給部における基板マークの認識時に求めた前記複数の基板マーク間の距離と、前記部品実装台における基板マークの認識時に求めた前記複数の基板マーク間の距離とを比較し、比較した基板マーク間の距離が異なる場合、この距離が合うように倍率の補正をし、倍率の補正後の基板マークの位置と前記基板供給部において検出されている相対位置の情報とを用いてプリント基板における部品実装位置を求めるものである。
【0018】
上記のような部品実装方法によれば、プリント基板が基板供給部において待機中である間に、プリント基板に設けられている基板マークと個別マークまたはランドとの相対位置を検出することができ、部品実装台においてはプリント基板の基板マークのみを認識するだけで、前記相対位置の情報より個別マークの位置を割り出し、部品実装位置を補正することができる。したがって、部品実装時に部品実装台において行われるプリント基板の前処理段階に費やす時間を最小限に短縮することが可能である。さらに、基板供給部において事前に求められた基板マークと個別マークまたはランドとの相対位置データに対して、実装動作時に影響する基板用撮像装置と部品実装台との相間関係を加味したうえでの倍率の補正をすることができるので、部品実装位置の補正精度を向上することが可能である。
【0033】
上記のような部品実装方法によれば、基板供給部における基板マークの認識時に求めた複数の基板マーク間の距離と、部品実装台における基板マークの認識時に求めた前記複数の基板マーク間の距離とを比較することができる。これにより、基板供給部において事前に検出された基板マークと個別マークまたはランドとの相対位置データに対して、実装動作時に影響する基板用撮像装置と部品実装台との相関関係を加味したうえでの倍率の補正をすることができるので、部品実装位置の補正精度を向上することが可能である。
【0037】
請求項2記載の発明は、プリント基板に部品の実装を行う部品実装台と、前記部品実装台にプリント基板を搬送する基板供給部と、前記基板供給部に対応して設けられ、かつ前記部品実装台においてプリント基板に部品が実装されている間に、前記基板供給部に搬入された未実装のプリント基板を撮像可能な撮像装置と、前記部品実装台に対応して設けられ、かつ前記部品実装台のプリント基板を撮像可能な基板用撮像装置と、前記撮像装置によって撮像されたプリント基板に設けられている基板マークと個別マーク又はランドとの相対位置を検出する相対位置検出手段と、前記基板供給部におけるマークの認識処理時に基板マーク間の距離を計測可能な第1の距離計測手段と、前記部品実装台におけるマークの認識処理時に基板マーク間の距離を計測可能な第2の距離計測手段と、これら第1及び第2の距離計測手段によって計測された基板マーク間の距離どうしを比較可能であるデータ比較手段と、前記データ比較手段により比較した結果に基いて、比較した基板マーク間の距離が異なる場合、この距離が合うように倍率の補正をする倍率補正手段と、前記相対位置検出手段によって検出された相対位置の情報及び前記倍率補正手段による倍率の補正後の基板マークの位置をもとに、前記部品実装台においてプリント基板に部品を実装する位置を決定する部品実装位置決定手段とを有するものである。
【0050】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施の形態を説明する。
(実施の形態1)
図1には本発明の実施の形態1である部品実装方法を実現する構成を示す。
【0051】
図1において、部品実装台としてのXYステージ1があり、XYステージ1上には実装対象となるプリント基板2が、位置決め状態で保持されている。基板供給部としてのローダ部3は、XYステージ1へ未実装状態のプリント基板2を搬入可能とされている。プリント基板2が位置決め状態で保持されているXYステージ1の上方には、プリント基板2を撮像可能な基板用撮像装置としての基板カメラ4が設置されている(ここまでの構成は先に説明した従来技術と同様である)。また、ローダ部3の上方には、ローダ部3において待機中である未実装状態のプリント基板2の全体を撮像可能である撮像装置8が設けられている。撮像装置8が撮像可能な範囲を図1の仮想線に示す。プリント基板2は、図13に示したものと同様のものを用いる。
【0052】
上記のような構成において、XYステージ1上において位置決め状態で保持されているプリント基板2に、部品の実装が開始される。XYステージ1上においてプリント基板2に部品が実装されている間に、ローダ部3には、次に実装される未実装状態のプリント基板2が搬入される。
【0053】
図1に示すように、未実装状態のプリント基板2がローダ部3における定位置に搬入されると、撮像装置8を作動させ、プリント基板2上の2点の基板マーク5と2点の個別マーク7またはランド(図示は省略)とを撮像し、その位置情報を読み取る。
【0054】
それぞれの基板マーク5に対してそれぞれの個別マーク7またはランドがどの位置にあるのかを算出するために、図2の破線に示すように、プリント基板2においてX軸が一方の基板マーク5を通り、Y軸が他方の基板マーク5を通るように仮想的なX−Y座標を設ける。
【0055】
図2に示すように、基板マーク5によって構成されるX−Y座標において、それぞれの基板マーク5に対してそれぞれの個別マーク7またはランドがどのような位置にあるのかを算出し、そのときのそれぞれの個別マーク7またはランドの位置を(X1,Y1)及び(X2,Y2)として座標形式で表示し、制御装置の内部メモリに記憶させる。
【0056】
XYステージ1上のプリント基板2への部品の実装が終了すると、部品の実装が終了したプリント基板2はXYステージ1の外部へ搬出され、ローダ部3での待機中に基板マーク5及び個別マーク7の位置の読み取りが終了している未実装状態のプリント基板2がXYステージ1へと搬入される。
【0057】
XYステージ1に搬入されたプリント基板2に部品の実装が開始される前に、XYステージ1を移動させて基板カメラ4により基板マーク5の位置のみが読み取られる。このとき、それぞれの個別マーク7またはランドの位置の値は、プリント基板2がローダ部3にて待機している間に事前に読み取られた個別マーク7またはランドの座標位置(X1,Y1)及び(X2,Y2)の値を用いる。したがって、それぞれの個別マーク7またはランドの位置情報を改めて読み取る必要がない。
【0058】
このように、XYステージ1においては、基板マーク5の位置情報の読み取り及び基板マーク5の位置情報の認識作業のみを行い、ローダ部3において読み取った基板マーク5の位置情報及び個別マーク7またはランドの位置情報から、XYステージ1における個別マーク7の位置を割り出し、その結果からプリント基板2へ部品を実装する部品実装位置6の補正を行う。この補正作業の終了後にXYステージ1上のプリント基板2への部品の実装が開始される。
【0059】
上記のような部品実装方法を用いることで、プリント基板2がローダ部3にて待機している間に、部品の個別マーク7の位置情報と基板マーク5の位置情報とを読み取り、プリント基板2がローダ部3からXYステージ1に搬入される前に、基板マーク5と個別マーク7との位置関係を制御装置に認識させることができる。したがって、部品実装時のプリント基板2の前処理段階に費やす時間を大幅に短縮することが可能となる。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2を以下で説明する。なお、実施の形態2において用いるプリント基板は実施の形態1において用いたプリント基板と同様である。
【0060】
図1に示したような、本発明の実施の形態1における撮像装置8に代えて、駆動手段が付加されている一次元ラインセンサを用いたものを図3に示す。
図3に示すように、一方向についてのみ読み取り可能である一次元ラインセンサ9が、プリント基板2がローダ部3に搬入される方向に垂直な方向について読み取り可能なように設られている。図3における仮想線は一次元ラインセンサ9が読み取り可能な範囲を示している。この一次元ラインセンサ9には、駆動手段としてのアクチュエータ、例えば空圧シリンダ10が設けられている。一次元ラインセンサ9は、空圧シリンダ10を作動させることによって、読み取り可能な方向に対して垂直な方向に移動可能である。一次元ラインセンサ9及び空圧シリンダ10以外の部分の構成は、図1に示したような、本発明の実施の形態1と同様である。
【0061】
上記のような構成において、XYステージ1上において位置決め状態で保持されているプリント基板2に、部品の実装が開始される。XYステージ1上においてプリント基板2に部品が実装されている間に、ローダ部3には、次に実装される未実装状態のプリント基板2が搬入される。
【0062】
プリント基板2がローダ部3の定位置に搬入されると、空圧シリンダ10を作動させ、一次元ラインセンサ9を移動させながら画像入力させる。これにより、プリント基板2を二次元で撮像する。
【0063】
制御装置には、あらかじめプリント基板2における基板マーク5及び個別マーク7またはランドの位置情報が教示又はデータ入力されており、制御装置に事前に入力されている基板マーク5及び個別マーク7またはランドの位置情報から、一次元ラインセンサ9によって基板マーク5及び個別マーク7またはランドの位置情報を認識処理する範囲を限定する。限定した範囲内において、基板マーク5及び個別マーク7またはランドの位置情報を認識する。
【0064】
その後は、図1を用いて述べた本発明の実施の形態1と同様にして、プリント基板2への部品の実装を開始する。
上記のような部品実装方法を用いることで、プリント基板2がローダ部3にて待機している間に、部品の個別マーク7またはランドの位置情報と基板マーク5の位置情報とを読み取り、プリント基板2がローダ部3からXYステージ1に搬入される前に、基板マーク5と個別マーク7またはランドとの位置関係を制御装置に認識させることができる。また、基板マーク5及び個別マーク7またはランドの位置情報の認識処理時に、基板マーク5及び個別マーク7またはランドの位置を認識処理する範囲をあらかじめ限定しておくので、認識処理に費やす時間を短縮することが可能となる。
【0065】
なお、以上に説明した本発明の実施の形態2では、アクチュエータとしては空圧シリンダを用いたが、他にもサーボモータ、パルスモータ、インダクションモータなどの駆動源を用いるものでも良い。また、上記アクチュエータには、リニアスケールやロータリーエンコーダ等が設けられ、正確に位置情報の認識を行うことができる。
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3を以下で説明する。なお、実施の形態3において用いるプリント基板は実施の形態1において用いたプリント基板と同様である。
【0066】
図1に示したような、本発明の実施の形態1における撮像装置8に代えて、二次元移動可能な駆動手段が付加されている二次元カメラを用いたものを図4に示す。
【0067】
図4に示すように、二次元カメラ11がプリント基板2を撮像可能なように設られている。図4における仮想線は二次元カメラ11が撮像可能な範囲を示している。この二次元カメラ11には、二次元移動可能な駆動手段としてXYロボット12が設けられている。二次元カメラ11は、XYロボット12を作動させることによって、二次元移動が可能である。二次元カメラ11及びXYロボット12以外の部分の構成は、図1に示したような、本発明の実施の形態1と同様である。
【0068】
上記のような構成において、XYステージ1上において位置決め状態で保持されているプリント基板2に、部品の実装が開始される。XYステージ1上においてプリント基板2に部品が実装されている間に、ローダ部3には、次に実装される未実装状態のプリント基板2が搬入される。
【0069】
プリント基板2がローダ部3の定位置に搬入されると、制御装置に事前に入力された基板マーク5及び個別マーク7またはランドの位置情報によってXYロボット12を作動させ、二次元カメラ11を位置決めし、基板マーク5及び個別マーク7またはランドの位置の撮像を行う。XYロボット12の位置データと基板マーク5及び個別マーク7またはランドの認識結果とから、プリント基板2上の2点の基板マーク5及び2点の個別マーク7またはランドの位置を読み取る。
【0070】
その後は、図1を用いて述べた本発明の実施の形態1と同様にして、プリント基板2への部品の実装を開始する。
上記のような部品実装方法を用いることで、プリント基板2がローダ部3にて待機している間に、部品の個別マーク7またはランドの位置情報と基板マーク5の位置情報とを読み取り、プリント基板2がXYステージ1に搬入される前に、基板マーク5及び個別マーク7またはランドの相対的な位置関係を制御装置に認識させることができる。また、基板マーク5及び個別マーク7またはランドの位置を部分的に撮像するだけで基板マーク5及び個別マーク7またはランドの相対位置を検出できる。このように、部分的にプリント基板2を撮像するだけで、容易に基板マーク5及び個別マーク7またはランドの位置検出ができるので、画像の取り込み時間及び画像の処理時間の短縮が可能である。
【0071】
なお、以上に説明した本発明の実施の形態3では、XYロボット12の駆動源としては、サーボモータ、空圧シリンダ、パルスモータ、インダクションモータなど、座標の位置決めが可能なものであれば良い。また、上記駆動源には、リニアスケールやロータリーエンコーダ等が設けられ、正確に位置情報の認識を行うことができる。
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4を以下で説明する。なお、実施の形態4において用いるプリント基板は実施の形態1において用いたプリント基板と同様である。
【0072】
図1に示したような、本発明の実施の形態1における撮像装置8に代えて、一次元ラインセンサ9を用いたものを図5に示す。
図5に示すように、一方向について読み取り可能である一次元ラインセンサ9が、プリント基板2がローダ部3に搬入される方向に垂直な方向について読み取り可能な位置に、かつローダ部3に搬入されている最中のプリント基板2の読み取りが可能な位置に固定された状態で設けられている。図5における仮想線は一次元ラインセンサ9が読み取り可能な範囲を示している。ローダ部3には、ローダ部3のベルト13の送り量を制御するためのサーボモータ14が設けられている。一次元ラインセンサ9及びサーボモータ14以外の部分の構成は、図1に示したような、本発明の実施の形態1と同様である。
【0073】
上記のような構成において、XYステージ1上において位置決め状態で保持されているプリント基板2に、部品の実装が開始される。XYステージ1上においてプリント基板2に部品が実装されている間に、次に実装される未実装状態のプリント基板2がローダ部3に搬入される。このとき、サーボモータ14によってベルト13の送り量が一定に制御されるので、ローダ部3に搬入されるプリント基板2の送り量も一定に制御される。また、上記の、送り量を制御するためのものには、リニアスケールやロータリーエンコーダ等が設けられ、正確に位置情報の認識を行うことができる。
【0074】
サーボモータ14を作動させ、ローダ部3へのプリント基板2の搬入が開始される。一次元ラインセンサ9によって搬入中のプリント基板2を撮像することで、プリント基板2を二次元で撮像する。これにより、プリント基板2の二次元走査画像を制御装置に取り込み、事前に制御装置に入力された基板マーク5及び個別マーク7またはランドの位置情報などから、基板マーク5及び個別マーク7またはランドの位置の認識処理エリアを限定し、プリント基板2上の基板マーク5及び個別マーク7またはランドの位置を読み取る。
【0075】
その後は、図1を用いて述べた本発明の実施の形態1と同様にして、プリント基板2への部品の実装を開始する。
上記のような部品実装方法を用いることで、プリント基板2がローダ部3に搬入されている間に、部品の個別マーク7またはランドの位置情報と基板マーク5の位置情報とを読み取り、プリント基板2がXYステージ1に搬入される前に、基板マーク5及び個別マーク7またはランドの相対的な位置関係を制御装置に認識させることができる。また、基板マーク5及び個別マーク7またはランドの位置の認識処理する範囲をあらかじめ限定したうえで、基板マーク5及び個別マーク7またはランドの位置の認識を行うので、基板マーク5及び個別マーク7またはランドの位置の認識処理時間の短縮が可能である。さらに、上記のような実施の形態であれば、新たに空圧シリンダなどのアクチュエータを追加する必要はなく、既設のアクチュエータを用いることができるので、安価なシステムを供給することができ、かつプリント基板2がローダ部3の待機位置に停止するまでに画像取り込みを完了するので、画像取り込み時間の短縮が可能となり、結果的には生産リードタイムの短縮が可能となる。
【0076】
なお、以上に説明した本発明の実施の形態4では、ローダ部3の送り機構をベルト13としたが、アームなどの軸送りなどでも良い。また、ベルト13の送り量制御をするものとしてサーボモータ14を用いたが、空圧シリンダやパルスモータやインダクションモータなどでもベルト13の送り量制御が可能なものであれば良い。
(実施の形態5)
本発明の実施の形態5を以下で説明する。
【0077】
図7には本発明の実施の形態5である部品実装方法のフローチャートを示す。
図7に示すフローチャートにしたがって部品を実装する装置の構成は、図1に示したような、本発明の実施の形態1と同様であるとする。また、図6には、実施の形態5に用いるプリント基板2の構成例を示す。
【0078】
図6に示すようなプリント基板2の場合、部品の実装が行われる部分は大きく分けて4つの部分に分けられている。このように分けられている各部分をパターンと呼び、各パターンの右下の位置15には、それぞれのパターンの番号である1〜4の数字が印されている。さらに、このプリント基板2の下部中央付近には、部品の実装をしないパターンを示す印であるバッドマーク16が設けられている。図6に示すプリント基板2の場合、別工程での不具合によってパターン3が不良個所となっている。なお、図6に示すように、このプリント基板2においても基板マーク5及び個別マーク7が設けられている。
【0079】
本発明を適用して、このようなプリント基板2に対して部品の実装を行う方法を以下で説明する。
図1に示すように、XYステージ1上のプリント基板2が実装されている間に、ローダ部3には次に実装されるプリント基板2が事前に搬入される。プリント基板2がローダ部3の定位置に搬入されると、図7に示すように、フローチャートのステップ#1の段階として、撮像装置8によりプリント基板2上の2点の基板マーク5及びバッドマーク16が読み取られる。このとき、あらかじめ入力されているデータから総パターン数であるmax、このプリント基板2の場合、総パターンの数は4であるからmax=4を決定する。その後、ステップ#2の段階として、カウンタ(図示は省略)の初期設定を行う。nはパターンの番号を示すものとする。
【0080】
次に、ステップ#3の段階として、今回の工程に該当するパターンnについてバッドマーク16が印されているかを、ステップ#1におけるバッドマーク16の読み取り結果と照合する。
【0081】
ステップ#3において、バッドマーク16が印されていないパターンn、すなわち実装対象となるパターンnに対しては、ステップ#4の段階として、個別マーク7またはランドの位置情報が読み取られる。
【0082】
ステップ#4において個別マーク7またはランドの位置の読み取りが行われると、次のステップ#5へと進む。ステップ#5の段階として、パターンnが不等式:n<maxを満たす場合、ステップ#6に進み、満たさない場合、すなわちn=maxとなった場合、ローダ部3におけるプリント基板2の事前マーク認識処理の作業は終了する。
【0083】
ステップ#6の段階として、パターンの番号であるnをn=n+1とし、事前マーク認識処理の作業が終了するまで、ステップ#3以降の作業を繰り返し行う。
【0084】
また、ステップ#3において、パターンnについてバッドマーク16が印されているパターンn、すなわち実装対象とならないパターンnは、ステップ#4をジャンプしてステップ#5へ進み、上記したようなステップ#5以降の作業を行う。
【0085】
その後は、図1を用いて述べた本発明の実施の形態1と同様にして、プリント基板2への部品の実装を開始する。
上記のような部品実装方法によれば、プリント基板2の各パターンにおける実装不要な部分に対して、個別マーク7またはランドなどの認識の作業、すなわち個別マーク7またはランドの撮像、位置情報の認識及び位置情報の認識結果による補正量の算出などの作業を行わないので、画像の取り込み時間及び画像の処理時間の短縮が可能である。また、ローダ部3において事前にバッドマーク16の読み取り作業を行うので、実装時におけるバッドマーク16の処理時間を省略することができる。
(実施の形態6)
本発明の実施の形態6を以下で説明する。
【0086】
図9には本発明の実施の形態6である部品実装方法のフローチャートを示す。
図9に示すフローチャートにしたがって部品を実装する装置の構成は、図1に示したような、本発明の実施の形態1と同様であるとする。また、図8には、実施の形態6に用いるプリント基板2の構成例を示す。
【0087】
図8に示すように、プリント基板2の表裏両面の上下2ヶ所(裏面の図示は省略)には、プリント基板2の上下を示す印である方向マーク17が印されている。この方向マーク17は、プリント基板2が表面上下方向正規の状態であればAの位置にマークされ、表面で上下が逆の状態であればBの位置にマークされている。また、裏面上下方向正規の状態であればCの位置にマークされ、裏面で上下逆の状態であればDの位置にマークされているものとする。
【0088】
本発明を適用して、このようなプリント基板2に対して部品の実装を行う方法を以下で説明する。
図1に示すように、XYステージ1上のプリント基板2が実装されている間に、ローダ部3には次に実装されるプリント基板2が事前に搬入される。プリント基板2がローダ部3の定位置に搬入されると、図9に示すように、フローチャートのステップ#1の段階として、撮像装置8によりプリント基板2上の2点の基板マーク5及び方向マーク17が読み取られる。読み取りが行われる位置は、図8ではプリント基板2の下部右側の部分である。
【0089】
その後、ステップ#2の段階として、ステップ#1において読み取った方向マーク17によって判断を行う。ステップ#2において、方向マーク17の位置がCまたはDの位置に印されている場合、ステップ#3の段階として、プリント基板2が裏面であることを表示機(図示は省略)に表示し、ステップ#4の段階として、作業者に対して反転作業を促す。その後、作業者によってプリント基板2が表面上下方向正規の状態に直されると、ステップ#5の段階として、個別マーク7またはランドの位置情報の読み取り作業を行う。
【0090】
また、ステップ#2において方向マーク17の位置がBの位置に印されている場合は、プリント基板2は表面で上下が逆の状態であるが、ステップ#6の段階として、個別マーク7またはランドまたはランドの位置情報が読み取られる。
【0091】
その後、プリント基板2の正規の状態は、現在の状態を180°回転させた状態であることから、ステップ#7の段階として、ステップ#6の段階で読み取った個別マーク7またはランドの位置データの座標を180°回転させる反転処理を行う。
【0092】
次に、ステップ#8の段階として、プリント基板2が上下逆の状態であることを表示機に表示し、ステップ9の段階として、作業者に対して反転作業を促す。
さらに、ステップ#2において方向マーク17の位置がAの位置に印されている場合は、プリント基板2の状態は、表面上下方向正規の状態であるので、ステップ#10の段階として、個別マーク7またはランドの位置情報の読み取り作業のみ行う。
【0093】
その後は、図1を用いて述べた本発明の実施の形態1と同様にして、プリント基板2への部品の実装を開始する。
上記のような部品実装方法によれば、プリント基板2の表裏及び上下の状態を判断し、作業者に対して事前にプリント基板2の状態の異常を知らせることが可能である。これにより、表裏及び上下が類似する他の基板に対して、誤実装や基板破損を未然に防ぐことが可能である。
【0094】
なお、以上に説明した本発明の実施の形態6では、方向マーク17を4bitのマークとしたが、表裏及び上下を判別できるものであれば、2bit以上のマークの他、ランドパターンなどの基板上の特徴点を用いても良い。
(実施の形態7)
本発明の実施の形態7を以下で説明する。
【0095】
図10(a)〜図10(c)は本発明の実施の形態7である部品実装方法の工程を示したものである。部品を実装する装置の構成は、図1に示したような、本発明の実施の形態1と同様であるとする。
【0096】
実施の形態1と同様に、XYステージ1上のプリント基板2が実装されている間に、ローダ部3には、図10(a)に示すような、次に実装されるプリント基板2が事前に搬入される。ローダ部3の定位置に搬入されたプリント基板2は、撮像装置8によりプリント基板2上の2点の基板マーク5及び2点の個別マーク7またはランドの位置データが読み取られる。
【0097】
次に、図10(a)に示すように、2点の基板マーク5によって構成される座標系における個別マーク7またはランドの位置(P1,Q1)と(P2,Q2)とを算出して制御装置の内部メモリに記憶する。
【0098】
XYステージ1上のプリント基板2に部品の実装が終了すると、既実装状態のプリント基板2が搬出され、ローダ部3にあった未実装状態のプリント基板2がXYステージ1へと搬入される。
【0099】
XYステージ1に搬入されたプリント基板2に部品の実装を開始する前に、XYステージ1を移動させて、基板カメラ4により、図10(b)に示すように、2点の基板マーク5の位置データが読み取られる。
【0100】
次に、先にローダ部3において読み取られた2つの基板マーク5間の距離d1と、XYステージ1において読み取られた2つの基板マーク5間の距離d2とを比較し、その倍率の補正を行う。図10(c)には、倍率補正が終了した、ローダ部3において読み取られた位置データ18及びXYステージ1において読み取られた位置データ19を示す。なお、位置データ18は基板マーク5の位置データ18a及び個別マーク7またはランドの位置データ18bを含み、位置データ19は基板マーク5の位置データ19aを含む。
【0101】
次に、図10(c)に示すように、倍率補正が終了した、ローダ部3において読み取られた位置データ18における一方の基板マーク5の位置データ18aと、XYステージ1において読み取られた位置データ19における一方の基板マーク5の位置データ19aとを重ねあわせる。
【0102】
次に、この2つの位置データ18a及び19aを合わせた位置を回転の中心として、位置データ18における他方の基板マーク5の位置データ18aを回転補正し、位置データ19における他方の基板マーク5の位置データ19aに重ねあわせる。
【0103】
このとき、ローダ部3において読み取られた位置データ18における2つの個別マーク7またはランドについては、ローダ部3にて事前に読み取られた位置データ18bつまり(P1,Q1)、(P2,Q2)の値に、上記の回転補正が施される。これによって得られた値を用いて部品実装位置の補正を行う。
【0104】
上記のような部品実装方法によれば、事前に計測された基板マーク5の位置と個別マーク7またはランドの位置との相対位置データについて、実装動作時に影響する基板カメラ4とXYステージ1との相関関係を加味した補正が行えるので、部品実装位置の補正精度を向上することが可能である。
【0105】
なお、以上に説明した本発明の実施の形態7では、例として認識画像の倍率の補正と座標の回転補正とに補正順序を分けたが、事前マーク認識の位置を実装時の基板マーク認識結果にあわせることができれば、ベクトル演算により同時に行っても良い。
(実施の形態8)
図11には本発明の実施の形態8である部品実装方法のフローチャートを示す。図11に示すフローチャートにしたがって部品を実装する装置の構成は、図1に示したような、本発明の実施の形態1と同様であるとする。
【0106】
図11に示すように、あらかじめ設定条件として、ステップ#1の段階として、「タクト優先」か「精度優先」かを内部メモリに設定しておく。そのモード設定に従って、次のステップ#2において動作モードを切り替える。タクト優先の場合はステップ#3に示したように事前マーク認識として以下の動作を行う。
【0107】
図1に示すように、XYステージ1上のプリント基板2に部品の実装がされている間に、ローダ部3には次に実装されるプリント基板2が事前に搬入される。
プリント基板2がローダ部3における定位置に搬入されると、撮像装置8によりプリント基板2上の2点の基板マーク5と個別マーク7またはランドが読み取られる。
【0108】
次に、図2を用いて述べたようにして、それぞれの基板マーク5に対してそれぞれの個別マーク7またはランドがどのような位置にあるのかを算出し、そのときのそれぞれの個別マーク7またはランドの位置を(X1,Y1)及び(X2,Y2)として座標形式で表示し、制御装置の内部メモリに記憶させる。
【0109】
図11に示すように、精度優先のモードの場合は、上記のステップ#3の段階である事前マーク認識の動作をジャンプする。
その後、ステップ#4の段階として、XYステージ1上のプリント基板2の実装が終了すると、既実装状態のプリント基板2が搬出され、ローダ部3にあった未実装状態のプリント基板2がXYステージ1に搬入される。
【0110】
ここでステップ#5の段階として、再度モードによる分岐が行われ、タクト優先の場合はステップ#6の段階として、部品の実装を開始する前に、XYステージ1を移動させて基板カメラ4により複数の基板マーク5が読み取られる。個別マーク7またはランドの位置はローダ部3にて事前に読み取られた(X1,Y1)、(X2,Y2)の値を用い部品実装位置の補正を行う。
【0111】
また、精度優先の場合はステップ#7の段階として、従来の生産方法で実施するように実装前に基板マーク5及び個別マーク7またはランドの認識を行い、この認識結果により部品の実装位置補正を行う。
【0112】
上記のような部品実装方法によれば、基板マーク5の読み込みを事前に行うか否かを切り替えることができるので、プリント基板2への実装部品の性質に合わせて、タクト重視か精度重視かを切り替えることができる。
【0113】
なお、以上に説明した本発明の実施の形態8では、モードの切替は内部メモリ上の設定値としたが、ハードウェアのスイッチを用いても良い。また、以上の説明ではステップ#2とステップ#5の工程において、動作モードの判断を2回しているがステップ#2の段階において、動作モードを完全に2系統に分けてしまっても良い。
(実施の形態9)
図12には本発明の実施の形態9である部品実装方法のフローチャートを示す。図12に示すフローチャートにしたがって部品を実装する装置の構成は、図1に示したような、本発明の実施の形態1と同様であるとする。
【0114】
図12に示すように、あらかじめの事前処理として、ステップ#1の段階に示すように、「事前基板マーク認識処理時間:T1」「事前個別マーク認識処理時間:T2」「実装時基板マーク認識処理時間:t1」「実装時個別マーク認識処理時間:t2」を内部演算して内部メモリ上に設定しておく。XYステージ1上のプリント基板2に部品が実装されている間に、ローダ部3には次に実装されるプリント基板2が事前に搬入される。
【0115】
プリント基板2がローダ部3における定位置に搬入さた時点で、ステップ#2の段階として、現在部品を実装中のプリント基板2に部品の実装が完了するまでの最短予測時間である「実装残り時間:T3」を算出する。
【0116】
次に、ステップ#3の段階として、ステップ#4の段階で事前マーク認識を行う場合と、従来のようにXYステージ1へプリント基板2を搬入後に基板マーク5及び個別マーク7またはランドの位置情報を認識処理する場合とを比較し、どちらがタクト的に有利であるかを、
条件式:T3+t1+t2>T1+T2
により判断する。
【0117】
上記条件式を満たす場合は、ステップ#4の段階において事前マーク認識を行うことが有利であると判断でき、ステップ#4の段階で事前マーク認識を実施する。すなわち、図1に示すように、撮像装置8によりプリント基板2上の2点の基板マーク5と個別マーク7またはランドとが読み取られる。
【0118】
次に、図2を用いて述べたようにして、それぞれの基板マーク5に対してそれぞれの個別マーク7またはランドがどのような位置にあるのかを算出し、そのときのそれぞれの個別マーク7またはランドの位置を(X1,Y1)及び(X2,Y2)として座標形式で表示し、制御装置の内部メモリに記憶させる。
【0119】
上記条件式を満たさない場合は、ステップ#4の段階をジャンプする。図1において、XYステージ1上のプリント基板2への部品の実装が終了すると、既実装状態のプリント基板2は搬出され、未実装状態のプリント基板2がXYステージ1に搬入される(ステップ#5)。
【0120】
次に、ステップ#6の段階として、事前マーク認識を実施したか否かにより分岐し、事前マーク認識が実施された場合は、ステップ#7の段階として、部品実装を開始する前に、XYステージ1を移動させて基板カメラ4により複数の基板マーク5が読み取られる。個別マーク7またはランドの位置はローダ部3にて事前に読み取られた(X1,Y1)、(X2,Y2)の値を用い部品実装位置の補正を行う。
【0121】
また、事前マーク認識を実施していない場合は、ステップ#8の段階として、従来の生産方法で実施するように実装前に基板マーク5及び個別マーク7またはランドの認識を行い、この認識結果により部品の実装位置補正を行う。
【0122】
上記のような部品実装方法によれば、部品実装残り時間をリアルタイムで算出することにより、基板マーク5及び個別マーク7またはランドの事前認識をするか否かの判断をおこなうので、実装工程ラインのその時々の状態に合った最適の方法に切り替えられ、ラインタクトを最短にすることが可能である。
【0123】
なお、以上に説明した本発明の実施の形態9では、事前処理のT1、T2及びt1、t2の値を演算にて求めているが、事前の設定データとして与えても良い。また、以上の説明ではステップ#3とステップ#6において、2回判断をしているがステップ#3において、動作モードを完全に事前マーク認識処理有無の2系統に分けてしまってもよい。
【0124】
また、以上に説明した本発明の実施の形態1〜実施の形態9では、基板マーク5及び個別マーク7を2点としたが、3点以上の複数点でもかまわない。さらに、基板マーク5によって構成される座標系を用いたが、単純に基板マーク5からの相対位置を用いても良い。さらに、以上に説明した本発明の実施の形態5〜実施の形態9において用いた撮像装置8は、図3〜5に示すようなラインセンサやカメラやアクチュエータなどの組み合わせでも良い。
【0125】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、プリント基板が基板供給部において待機中である間に、プリント基板に設けられている基板マークと個別マークまたはランドとの相対位置を検出することができ、部品実装台においてはプリント基板の基板マークのみを認識するだけで、前記相対位置の情報より個別マークの位置を割り出し、部品実装位置を補正することができる。したがって、部品実装時に部品実装台において行われるプリント基板の前処理段階に費やす時間を最小限に短縮することが可能である。
【0126】
また、プリント基板が基板供給部にて待機している間に、1軸の直動アクチュエータを作動させることにより、簡単にプリント基板の全体を撮像することができる。また、制御装置によって、基板マークと個別マークまたはランドとの位置を認識処理する範囲をあらかじめ限定しておくので、基板マークと個別マークまたはランドとの位置情報の認識処理時には、この限定された範囲についてのみ認識処理を行えば良い。これにより、効率良くプリント基板における基板マークと個別マークまたはランドとの相対位置を検出することができる。したがって、これに伴う複雑な位置決め制御が不要となり、認識処理に費やす時間を短縮することが可能である。
【0127】
また、プリント基板が基板供給部にて待機している間に、2軸の直交アクチュエータにより、プリント基板に設けられている基板マークが存在する位置及び個別マーク又はランドが存在する位置まで撮像装置を移動させることができる。したがって、基板マークと個別マークまたはランドとの位置を部分的に認識するだけで基板マークと個別マークまたはランドとの相対位置を検出できるので、プリント基板の撮像時間及び撮像した画像の処理時間の短縮が可能である。
【0128】
また、基板供給部に設けられているアクチュエータを作動させて、基板供給部にプリント基板を取り込みながら、プリント基板が基板供給部におけるプリント基板の待機位置に到達するまでにプリント基板の撮像をすることができる。したがって、あらためてプリント基板を撮像する必要がないので、プリント基板を撮像するのに費やす時間の短縮が可能となり、結果的には生産リードタイムの短縮が可能となる。また、上記のような部品実装方法によれば、撮像装置を移動させるために用いるアクチュエータを新たに追加する必要はなく、既設のアクチュエータを用いることができるので、安価なシステムを供給することができる。
【0129】
また、プリント基板における実装不要な区画に設けられているマークまたはランドの認識の作業を行う必要がないので、このマークまたはランドの撮像に費やす時間及び撮像した画像の処理時間の短縮が可能である。また、基板供給部において事前に実装不要を示すマークの撮像を行い、実装時に部品実装台に搬入されたプリント基板における実装不要マークの撮像作業を行う必要がないので、部品実装台において実装不要を示す区画におけるマークまたはランドの認識に費やす時間を無くすことができる。
【0130】
また、基板供給部に搬入されたプリント基板にあらかじめ設けられている方向基準を認識することによって、プリント基板の表裏及び上下の状態を判断し、作業者に対して事前にプリント基板の方向の異常を知らせることが可能である。これにより、表裏及び上下が類似する他の基板に対して、誤実装や基板破損を未然に防ぐことが可能である。
【0131】
また、基板供給部において事前に求められた基板マークと個別マークまたはランドとの相対位置データを、実装動作時に影響する基板用撮像装置と部品実装台との相関関係を加味したうえで補正することができるので、部品実装位置の補正精度を向上することが可能である。
【0132】
また、基板供給部において事前に求められた基板マークと個別マークまたはランドとの相対位置データに対して、実装動作時に影響する基板用撮像装置と部品実装台との相関関係を加味したうえでの倍率の補正をすることができるので、部品実装位置の補正精度を向上することが可能である。
【0133】
また、基板供給部における基板マークの認識時に求めた複数の基板マーク間の距離と、部品実装台における基板マークの認識時に求めた前記複数の基板マーク間の距離とを比較することができる。これにより、基板供給部において事前に検出された基板マークと個別マークまたはランドとの相対位置データに対して、実装動作時に影響する基板用撮像装置と部品実装台との相関関係を加味したうえでの倍率の補正をすることができるので、部品実装位置の補正精度を向上することが可能である。
【0134】
また、基板供給部において事前に求められた基板マークと個別マークまたはランドとの相対位置データを、実装動作時に影響する基板用撮像装置と部品実装台との相関関係を加味したうえで、回転の補正をすることができるので、部品実装位置の補正精度を向上することが可能である。
【0135】
また、特定の基板マークについての基板供給部における位置情報と部品実装台における位置情報とを重ね合わせ、この重ね合わせ部を中心として、他の基板マークについての基板供給部における位置情報と部品実装台における位置情報とが重なり合うように回転補正を行うことができる。したがって、基板供給部において事前に求められた基板マークと個別マークまたはランドとの相対位置データに対して、実装動作時に影響する基板用撮像装置と部品実装台との相関関係を加味したうえでの回転の補正をすることができるので、部品実装位置の補正精度を向上することが可能である。
【0136】
また、部品供給部において事前に基板マークと個別マークまたはランドとの相対位置の検出を行うか否かを切り替えることができるので、プリント基板へ実装する部品の性質に合わせて、実装タクトを優先するか実装精度を優先するかを切り替えることができる。
【0137】
さらに、部品供給部にプリント基板が搬入された時点で部品実装台において現在部品実装中のプリント基板の部品の実装が完了するまでの時間T3をリアルタイムで算出することにより、部品供給部において、基板マークと個別マークまたはランドとの相対位置の検出を行うか否かを判断するので、実装工程ラインのその時々の状態に合った最適の方法に切り替えられ、ラインタクトを最短にすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1による部品実装方法を実現する構成を示す図である。
【図2】図1におけるプリント基板の個別マークを座標表示する方法を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態2による部品実装方法を実現する構成を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態3による部品実装方法を実現する構成を示す図である。
【図5】本発明の実施の形態4による部品実装方法を実現する構成を示す図である。
【図6】本発明の実施の形態5による部品実装方法に用いるプリント基板の一例を示す図である。
【図7】本発明の実施の形態5による部品実装方法の動作を示すフローチャートである。
【図8】本発明の実施の形態6による部品実装方法に用いるプリント基板の一例を示す図である。
【図9】本発明の実施の形態6による部品実装方法の動作を示すフローチャートである。
【図10】本発明の実施の形態7による部品実装方法に用いるプリント基板の前処理段階を示す図である。
【図11】本発明の実施の形態8による部品実装方法の動作を示すフローチャートである。
【図12】本発明の実施の形態9による部品実装方法の動作を示すフローチャートである。
【図13】従来の部品実装方法を実現する構成を示す図である。
【図14】従来の部品実装方法に用いるプリント基板の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 XYステージ
2 プリント基板
3 ローダ部
4 基板カメラ
5 基板マーク
6 部品実装位置
7 個別マーク
8 撮像装置
Claims (2)
- 基板供給部から部品実装台にプリント基板が搬送され、前記部品実装台においてプリント基板に部品の実装を行うプリント基板の部品実装機において、前記部品実装台においてプリント基板に部品が実装されている間に、次に実装されるプリント基板を前記基板供給部に搬入し、前記基板供給部に対応して設けられている撮像装置により、前記基板供給部におけるプリント基板を撮像し、プリント基板に設けられている基板マークと個別マーク又はランドとの相対位置を検出し、前記基板供給部における基板マークの認識時に複数の基板マーク間の距離を求め、前記部品実装台において実装が終了したプリント基板を搬出した後、前記基板供給部において相対位置の検出が終了している未実装状態のプリント基板を前記部品実装台に搬送し、前記部品実装台に対応して設けられている基板用撮像装置により、プリント基板に設けられている基板マークを認識して、前記部品実装台における基板マークの認識時に前記複数の基板マーク間の距離を求めて、前記基板供給部における基板マークの認識時に求めた前記複数の基板マーク間の距離と、前記部品実装台における基板マークの認識時に求めた前記複数の基板マーク間の距離とを比較し、比較した基板マーク間の距離が異なる場合、この距離が合うように倍率の補正をし、倍率の補正後の基板マークの位置と前記基板供給部において検出されている相対位置の情報とを用いてプリント基板における部品実装位置を求めることを特徴とする部品実装方法。
- プリント基板に部品の実装を行う部品実装台と、前記部品実装台にプリント基板を搬送する基板供給部と、前記基板供給部に対応して設けられ、かつ前記部品実装台においてプリント基板に部品が実装されている間に、前記基板供給部に搬入された未実装のプリント基板を撮像可能な撮像装置と、前記部品実装台に対応して設けられ、かつ前記部品実装台のプリント基板を撮像可能な基板用撮像装置と、前記撮像装置によって撮像されたプリント基板に設けられている基板マークと個別マーク又はランドとの相対位置を検出する相対位置検出手段と、前記基板供給部におけるマークの認識処理時に基板マーク間の距離を計測可能な第1の距離計測手段と、前記部品実装台におけるマークの認識処理時に基板マーク間の距離を計測可能な第2の距離計測手段と、これら第1及び第2の距離計測手段によって計測された基板マーク間の距離どうしを比較可能であるデータ比較手段と、前記データ比較手段により比較した結果に基いて、比較した基板マーク間の距離が異なる場合、この距離が合うように倍率の補正をする倍率補正手段と、前記相対位置検出手段によって検出された相対位置の情報及び前記倍率補正手段による倍率の補正後の基板マークの位置をもとに、前記部品実装台においてプリント基板に部品を実装する位置を決定する部品実装位置決定手段とを有することを特徴とする部品実装装置。
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