JP4677335B2 - 外観検査装置 - Google Patents

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Description

本願発明は、例えば、トランジスタ等の各種部品が実装された基板の外観を撮像し画像処理によって実装状態の適否を検査する外観検査装置に関し、さらに詳しくは検査時における被検査物の固定構造に関するものである。
基板の外観を検査する外観検査装置としては、例えば、特許文献1及び特許文献2に示されるように、従来から種々の構造が提案されている。このような外観検査装置においては、検査作業に際して、被検査物たる基板を所定の撮像位置に位置決めし、且つこれを固定する必要があり、この固定構造としては、上掲各特許文献1、2にそれぞれ示されるように、基板側に位置決め孔を設ける一方、検査装置側には専用のアクチュエータによって駆動される位置決めピンを設け、上記基板を所定の支持台上に載置し、該基板の位置決め孔に上記位置決めピンを嵌入させることで、該基板の位置決めと固定を同時に行なうようにするのが通例であった。
特開平6−129993号公報 特開平11−14690号公報。
ところが、このようなピン挿し手法による被検査物たる基板の固定構造では、
(イ) 位置決めピンの駆動に専用のアクチュエータが必要であることから、その分だけ装置のイニシャルコストが高くなるとともに、構造の複雑化と大型化を招来する、
(ロ) 固定時及び固定解除時の双方においてアクチュエータの作動が必要であることから、作業タクトが長くなり、作業能率が阻害される、
等の問題があった。
そこで本願発明では、イニシャルコストが低く、構造が簡単でコンパクトで、しかも作業能率の向上が図れる外観検査装置を提供することを目的としてなされたものである。
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
本願の第1の発明では、撮像手段3を備えた撮像ヘッド1と、該撮像手段3に対向するように配置され且つその対向方向に略直交する面内において直線方向に第1位置aから第2位置bを経て第3位置cまでの範囲で移動可能とされたテーブル11と、該テーブル11に取付けられて被検査物Wを位置決め状態で支持する被検査物支持台14と、上記テーブル11の上記第3位置cへの接離動に伴う移動力を受けて作動し、上記被検査物支持台14に支持された上記被検査物Wの固定及び固定解除を行なう固定手段Yを備えたことを特徴としている。
ここで、上記テーブル11の移動位置のうち、上記第1位置aと第2位置bは検査時における上記テーブル11の移動範囲であって、該テーブル11がこの第1位置aと第2位置bの移動範囲内での移動する間に、上記被検査物Wの表面が上記撮像ヘッド1によって撮像され、所要の外観検査が行なわれるものである。また、上記第3位置cは検査時の移動範囲の一端である上記第2位置bよりさらに範囲外に設定された待機位置であって、この第3位置cでは基板支持台14への被検査物Wの着脱が行なわれるものである。
そして、この第1の発明では、上記テーブル11が上記第3位置c、即ち、待機位置に接離するときに、該テーブル11の移動力によって(即ち、専用の駆動手段を用いることなく)、固定手段Yを作動させて上記被検査物Wの固定及び固定解除を行なうものである。
本願の第2の発明では、上記第1の発明に係る外観検査装置において、上記被検査物Wが基板であることを特徴としている。
本願発明では次のような効果が得られる。
(a)本願の第1の発明に係る外観検査装置によれば、上記被検査物支持台14に支持された上記被検査物Wの固定及び固定解除を行なう固定手段Yが、上記テーブル11の上記第3位置cへの接離動に伴う移動力を受けて作動し、上記被検査物支持台14に支持された上記被検査物Wの固定及び固定解除を行なう構成であって、上記テーブル11を駆動する駆動手段が上記固定手段Yを駆動する駆動手段としても機能するものであることから、例えば、従来の外観検査装置のようにテーブルの駆動と位置決めピンの駆動を別個の駆動手段によって駆動する場合に比して、構造の簡略化とイニシャルコストの低下が図られる。
また、上記テーブル11が上記第3位置cに設定された状態では、自動的に上記被検査物Wの固定が解除された状態にあって、この固定解除状態においてはいつでも上記被検査物Wの着脱が可能であり、しかも固定解除状態から上記被検査物Wを固定して検査を行なう場合には、単に上記テーブル11を第3位置cから第1位置a側へ移動させることで自動的に上記被検査物Wの固定が行なわれ、従来のようにアクチュエータを作動させて位置決めピンを作動させる等の作業が不要であり、これらの相乗効果として、検査作業における作業タクトが短縮され作業効率が向上し、延いては検査コストの低廉化が図れることになる。
(b)本願の第2の発明に係る外観検査装置によれば、上記(a)に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明の外観検査装置では、上記被検査物Wを基板とし、該基板の外観の検査を行なうものであるところ、該基板はその形状が比較的小さく且つ多量生産されるのが常であることから、作業タクトの短縮による効果が顕著であり、基板の外観検査装置として極めて好適なものとなる。
以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
図1には、本願発明の実施形態に係る外観検査装置Zが示されている。この外観検査装置Zは、基板を被検査物とし、被検査基板に取り付けられた抵抗、コンデンサ、トランジスタ等の実装部品の欠品(取付無し)、異部品(部品違い)、位置ズレ等の外観から判断し得る不良の有無を、撮像に基づく画像処理によって検査するものであって、ベース材9上に前後スライドレール10を取付けるとともに、該前後スライドレール10には前後一対のスライダー12を介してテーブル11を前後方向(矢印F−R方向)へ移動自在に取付ける一方、上記ベース材9の後端寄り位置には、演算処理装置等の検査用機材を内蔵した本体部5と、CCDカメラで構成される撮像手段3及び照明手段4で構成される撮像ヘッド1を備えた検査ユニットXを固定して構成されている。
尚、上記撮像ヘッド1は、本体側レール7とヘッド側レール8からなる横スライドレール6を介して、上記本体部5の前端部に対して、上記テーブル11の移動方向に略直交する方向(左右方向)へ移動自在に取付けられている。
上記テーブル11には、次述の基板支持台14(特許請求の範囲中の「被検査物支持台」に該当する)が取付けられている。この基板支持台14は、被検査基板Wの検査に際して、これを位置決めし且つ固定保持するためのものであって、上記テーブル11の前後方向の一端部11a側に配置された第1支持部15と、他端部11b側に配置された第2支持部16を備えて構成される。
上記第1支持部15は、図1及び図2に示すように、上記前後スライドレール10に架設されたスライダー13に固定された支柱材20の上端部に、板材を取付けてこれを受部21とするとともに、該受部21上にさらに略角棒状の受材22を固定して構成される。この場合、上記受材22の内側の下端隅部を面取り状に切り欠いて傾斜面とし、この傾斜面を受面22aとしている。従って、この第1受材22側の上記受面22aとその下側に隣接する上記受板21の間には楔状断面をもつ嵌入空間が形成される。
さらに、上記第1支持部15は、上記支柱材20を上記テーブル11に対して、適宜の締結部材(図示省略)によって締結・締結解除自在に固定しており、該締結部材を緩めることで上記第1支持部15は上記テーブル11に対して該テーブル11の移動方向(矢印F−R方向)へ移動可能とされる一方、該締結部材を締め込むことでその時点における移動位置で固定され該テーブル11と一体化される。即ち、後述するように、被検査基板Wの一端Waの支持位置が上記テーブル11の移動方向に変更可能とされている。
一方、上記第2支持部16は、図1及び図2に示すように、上記テーブル11の他端11bに固定された支柱材30上に略棒状の受材31を取付けて構成される。この場合、上記受材31は、その内側の上端隅部に段差状の切り欠きを設け、該切り欠きの底面を受面31a、縦面を規制部31bとしている。
上記基板支持台14の上記第1支持部15と第2支持部16の間に被検査基板Wが載置される。この場合、先ず、被検査基板Wの寸法に応じて上記第1支持部15の位置調整をする。そして、被検査基板Wのセットに際しては、上記被検査基板Wをその一端Waを前方へ向けた状態で、上記第2支持部16側から、該一端Waを上記第1支持部15の上記受板21と受面22aの間の嵌入隙間に差し入れて、該受部21によって下方から支持させるとともに、上記受面22aに上記一端Waの上縁部を当接させ、該受面22aとの係合によって上記一端Waの上記嵌入隙間の奥行き方向(水平方向)の位置決めを行なうと同時に、該一端Waの上方への移動を規制する。しかる後、手元の他端Wb側を下方へ下げてこれを上記第2支持部16の受面31aと規制部31bで構成される段差部分に落とし込み、該受面31aによってこれを下方から支持させるとともに、上記受面31aによって上記他端Wbの段差奥行き方向(水平方向)における位置決めを行なう。尚、上記被検査基板Wの上記基板支持台14側からの取り出しは、上記手順と逆手順によって行なわれる。
このようにして上記被検査基板Wを上記基板支持台14にセットした状態では、上述のように上記被検査基板Wの一端Wa側においては水平方向と上方向の双方への移動が規制されているが、上記他端Wb側においては水平方向の移動のみが規制され、上方向への移動は規制されておらず、このままでは上記被検査基板Wが検査中に位置ズレを生じるおそれがある。このような位置ズレを防止するために、この実施形態では本願発明を適用して、後述の固定手段Yを上記第2支持部16側に取付けている。
上記基板支持台14を備えた上記テーブル11は、図1に示すように、上記第1支持部15が設けられた他端部11bが上記撮像ヘッド1の直下位置から所定寸法だけ矢印F方向寄りに位置した第1位置aと、上記他端部11bが上記第1位置aよりさらに矢印F方向へ移動し上記第1支持部15が上記撮像ヘッド1の直下位置から所定寸法だけ矢印R方向よりに位置した第2位置bと、上記他端部11bが上記第2位置bよりさらに矢印F方向へ移動して上記前後スライドレール10の端部近傍に位置した第3位置cの三位置間で移動可能とされている。そして、上記第1位置aと第2位置bの移動範囲が検査時の移動範囲であり、上記第3位置cは検査時の移動範囲から外れた待機位置であって、この第3位置cにおいて上記被検査基板Wの上記基板支持台14側へのセット及び取り出し作業が行なわれるものである。尚、上記テーブル11の移動は、図示しない駆動モータによって行なわれるが、この駆動モータの駆動力、即ち、上記テーブル11の移動力は後述する固定手段Yの駆動原としても利用される。
上記固定手段Yは、上記第2支持部16に支持された被検査基板Wの他端Wb部分を、検査時には上方から押さえてその上方動を規制してこれを固定する一方、上記被検査基板Wの取り出し時には上記他端Wbに対する固定作用を解除して該他端Wbの持ち上げを可能とするものであって、しかもこの固定・固定解除の動作を上記テーブル11の移動に連動して行なわせるようにしたものである。
即ち、上記固定手段Yは、板材を略L形に折曲させてその一端側を押圧端32a、他端側を係合端32bとした押さえ材32を、支軸33によって上記第2支持部16側の上記支柱材30に対して略鉛直面内で矢印L−R方向に回動自在とするとともに、上記支軸33に取付けた捩りバネ34(特許請求の範囲中の「付勢手段」に該当する)の一端34aを上記支柱材30側のバネ受35に、他端34bを上記押さえ材32の係合端32bにそれぞれ掛止させて構成される。そして、上記押さえ材32に上記捩りバネ34の付勢力以外の外力が作用していない状態では、上記捩りバネ34の付勢力によって、上記押さえ材32を矢印R方向へ回動させ、該押さえ材32の押圧端32aを、上記第2支持部16の受面31a上に載置された上記被検査基板Wの他端Wbに上方から当接させてこれを押圧することで該他端Wbを固定することができるようになっている。
一方、上記押さえ材32による上記被検査基板Wの他端Wbに対する固定作用を解除するためには、上記捩りバネ34の付勢力に抗して上記押さえ材32を矢印L方向に回動させてその押圧端32aを上記被検査基板Wの他端Wbから上方へ離間させれば良い。係る固定解除動作を実現するために、上記前後スライドレール10の端部外側にストッパー17を取付けている。このストッパー17は、その先端の当接部17aが上記テーブル11に対向するように、上記前後スライドレール10側へ跳ね出し状態で取付けられるが、その場合、上記当接部の跳ね出し寸法及び高さ位置は、図3に示すように、上記テーブル11が第3位置cに設定された状態において、上記当接部17aが上記押さえ材32の係合端32bに当接し、上記押さえ材32を上記捩りバネ34の付勢力に抗して矢印L方向へ回動させ、上記押圧端32aを上記第2支持部16の受材31から上方へ離間させることができるように、上記押さえ材32に対して相対的に設定されている。
続いて、上記外観検査装置Zを用いて被検査基板Wの外観検査を行なう場合における上記固定手段Yの作動等を説明する。
被検査基板Wの外観検査を行なうに際しては、先ず、該被検査基板Wの平面寸法に応じて、上記基板支持台14の第1支持部15の位置調整を行なう。尚、この第1支持部15の位置調整は、検査対象である被検査基板Wの種類毎に行なわれ、同一種類の被検査基板Wの検査中は一定位置に固定される。
ここでは、上記基板支持台14に上記被検査基板Wをセットし、上記前後スライドレール10を上記第1位置aと第2位置bの間で前後移動させると共に、上記撮像ヘッド1を上記横スライドレール6に沿って左右方向へ移動させながら、上記撮像ヘッド1の撮像手段3により撮像した後、上記テーブル11を第2位置bから第3位置c側へ移動させる時点から、説明する。
上記テーブル11が図2に示す第2位置b側から図3に示す第3位置cに移動される場合、該テーブル11が第3位置cの近傍に達するまでは上記テーブル11側の上記押さえ材32は上記ストッパー17との非当接状態が維持されるため、該押さえ材32は上記捩りバネ34の付勢力によって矢印R方向へ回動付勢され、その押圧端32aで上記被検査基板Wの他端Wbを上方から押圧してこれを固定している。
上記テーブル11がさらに第3位置cに近づくと、図3に示すように、上記押さえ材32の係合端32bが上記ストッパー17の当接部17aに当接する。そして、さらに上記テーブル11が第3位置c側へ移動するに伴って、上記押さえ材32は上記ストッパー17側からの反力を受けて、上記捩りバネ34の付勢力に抗して矢印L方向へ回動され、該テーブル11が第3位置cに達した時点では上記押さえ材32の押圧端32aは完全に上記被検査基板Wの他端Wbから離間してその上方へ跳ね上げられる。これによって、上記押さえ材32による上記被検査基板Wの他端Wbに対する押圧作用(固定作用)が解除される。
従って、このように上記テーブル11を第3位置cに設定した状態のまま、上記被検査基板Wの他端Wbを掴んで持ち上げて上記第2支持部16の受材31側から離脱させ、さらに上記被検査基板Wを手前に引き出すことで該被検査基板Wは上記基板支持台14側から取り出される。
検査の完了した被検査基板Wを取り出した後、これに代わって、次回の検査対象となる被検査基板Wを上記基板支持台14側にセットする(このセット手順は既述したので、ここでは説明を省略する)。上記被検査基板Wの上記基板支持台14へのセットが完了すると、これを検査領域(上記第1位置aと第2位置bの間の領域)へ移動させて検査を行なうべく上記テーブル11を矢印R方向へ移動させる。
この場合、上記テーブル11が第3位置cから第2位置b側へ移動するに伴って上記ストッパー17と上記押さえ材32の当接度合いが減少変化し、該押さえ材32は上記捩りバネ34の付勢力を受けて次第に矢印R方向へ回動し、該押さえ材32の押圧端32aが上記ストッパー17の当接部17aから離間した時点で、該押さえ材32の押圧端32aが上記第2支持部16の受材31に支持された上記被検査基板Wの他端Wbにその上方から当接して押圧し、これを固定する。後は、上記テーブル11を上記第1位置aと第2位置bの間で前後移動させると共に、上記撮像ヘッド1を上記横スライドレール6に沿って左右方向へ移動させながら、上記撮像ヘッド1の撮像手段3により撮像して、該被検査基板Wの外観検査を行なう。
図4及び図5には、他の実施形態に係る外観検査装置における上記固定手段Yを示している。この固定手段Yは、上記実施形態における固定手段Yと基本構造を同じにするものであって、これと異なる点は、上記実施形態における固定手段Yでは上記押さえ材32を上記テーブル11側の支柱材30に対して回動自在に支承し、該押さえ材32の回動によって上記被検査基板Wの他端Wbの固定と固定解除を行なうように構成していたのに対して、この実施形態の外観検査装置では、上記押さえ材32を直線移動させて上記被検査基板Wの他端Wbの固定と固定解除を行なうように構成した点である。
即ち、上記押さえ材32は、板材を略直角に折曲するとともに、その一端側の先端部をさらに略直角に折曲させてこれを押圧端32aとする一方、その他端側をその中間部位から略45度に折曲させて傾斜面としこれを係合端32bとしている。そして、この押さえ材32を上記支柱材30に対して上下方向(矢印U−D方向)に摺動可能に取付けられたガイドピン39の上端に固定するとともに、該押さえ材32をコイルバネ38(特許請求の範囲における「付勢手段」に該当する)によって常時下動方向へ付勢して構成される。
そして、この固定手段Yでは、図4に示すように、上記テーブル11が第3位置cよりも所定以上離間した状態では、上記ストッパー17が上記押さえ材32の係合端32bに対して離間しており、上記押さえ材32は上記コイルバネ38の付勢力によって下方に引き下げられ、その押圧端32aが上記基板支持台14の第2支持部16に支持された上記被検査基板Wの他端Wbに上方から当接して押圧し、これを固定する。
これに対して、図5に示すように、上記テーブル11が第3位置cに所定以上接近すると、上記ストッパー17の当接部17aが上記押さえ材32の係合端32bに当接し、さらに上記テーブル11が第3位置c側へ移動すると、上記押さえ材32はその係合端32bが上記ストッパー17の当接部17a上を滑って矢印U方向へ移動し、第3位置cに達した時点で上記押さえ材32の押圧端32aが上記被検査基板Wの他端Wbから上方へ完全に離間し、該押圧端32aによる上記被検査基板Wの他端Wbに対する固定作用が解除される。
このように、この実施形態の固定手段Yは、上記テーブル11の移動に伴う上記ストッパー17からの反力によって上記押さえ材32を上下方向へ移動させることで、上記被検査基板Wの他端Wbを固定と固定解除を行なうものであり、先の実施形態における固定手段Yとは上記押さえ材32の移動形態、移動方向が異なるのみで、これ以外の構成は全て同じである。
以上のように構成された外観検査装置Zにおいては、上記基板支持台14に支持された上記被検査基板Wの固定及び固定解除を行なう固定手段Yが、上記テーブル11の上記第3位置cへの接離動に伴う移動力を受けて作動し、上記基板支持台14に支持された上記被検査基板Wの固定及び固定解除を行なう構成であって、上記テーブル11を駆動する駆動手段が上記固定手段Yを駆動する駆動手段として機能するものであることから、例えば、従来の外観検査装置のようにテーブルの駆動と位置決めピンの駆動を別個の駆動手段によって駆動する場合に比して、構造の簡略化とイニシャルコストの低下が図られる。
また、上記テーブル11が上記第3位置cに設定された状態では、自動的に上記被検査基板Wの固定が解除された状態にあって、この固定解除状態においてはいつでも上記被検査基板Wの着脱が可能であり、しかも固定解除状態から上記被検査基板Wを固定して検査を行なう場合には、単に上記テーブル11を第3位置cから第1位置a側へ移動させることで自動的に上記被検査基板Wの固定が行なわれ、従来のようにアクチュエータを作動させて位置決めピンを作動させる等の作業が不要であり、これらの相乗効果として、検査作業における作業タクトが短縮され作業効率が向上し、延いては検査コストの低廉化が図れることになる。
さらに、この外観検査装置Zでは、上記固定手段Yが、上記押さえ材32と、上記捩りバネ34あるいはコイルバネ38と、上記ストッパー17から成る簡単で且つ安価な構造であることから、該外観検査装置Zのコンパクト化及び低コスト化が促進される。
また、上記基板支持台14側においては、該基板支持台14の第1支持部15はその規制部22aによって上記被検査基板Wの一端Waを水平移動と上方移動の二方向において規制して位置決めする機能をもち、また上記第2支持部16はその規制部31bによって上記被検査基板Wの他端Wbの水平移動を規制する機能をもち、上記固定手段Yの固定解除状態では上記被検査基板Wの他端Wbの上方移動は規制されていないので、上記基板支持台14への上記被検査基板Wの着脱が容易であり、作業タクトの短縮化に寄与できる。
さらに、上記第1支持部15は上記テーブル11の移動方向に位置調整可能に構成されているので、該第1支持部15の位置を変更設定して該第1支持部15と上記第2支持部16との間隔を増減変更することで、平面寸法の異なる複数種類の被検査基板Wの検査に適用することができ、外観検査装置の汎用性が向上し、延いては該外観検査装置の商品価値が向上することになる。
本願発明の実施形態に係る外観検査装置の全体図である。 図1に示した外観検査装置における被検査基板固定状態における要部拡大図である。 図1に示した外観検査装置における被検査基板固定解除状態における要部拡大図である。 本願発明の他の実施の形態に係る外観検査装置における被検査基板固定状態における要部拡大図である。 図4に示した外観検査装置における被検査基板固定解除状態における要部拡大図である。
符号の説明
1 ・・撮像ヘッド
2 ・・基台
3 ・・撮像手段
4 ・・照明手段
5 ・・本体部
6 ・・横スライドレール
7 ・・本体側レール
8 ・・ヘッド側レール
9 ・・ベース材
10 ・・前後スライドレール
11 ・・テーブル
12 ・・スライダー
13 ・・スライダー
14 ・・基板支持台
15 ・・第1支持部
16 ・・第2支持部
17 ・・ストッパー
20 ・・支柱材
21 ・・受部
22 ・・受材
30 ・・支柱材
31 ・・受材
32 ・・押さえ材
33 ・・支軸
34 ・・捩りバネ(付勢手段)
38 ・・コイルバネ(付勢手段)
39 ・・ガイドピン
40 ・・ストッパー
Y ・・固定手段
X ・・検査ユニット
Z ・・外観検査装置

Claims (2)

  1. 撮像手段(3)を備えた撮像ヘッド(1)と、
    該撮像手段(3)に対向するように配置され且つその対向方向に略直交する面内において直線方向に第1位置(a)から第2位置(b)を経て第3位置(c)までの範囲で移動可能とされたテーブル(11)と、
    該テーブル(11)に取付けられて被検査物(W)を位置決め状態で支持する被検査物支持台(14)と、
    上記テーブル(11)の上記第3位置(c)への接離動に伴う移動力を受けて作動し、上記被検査物支持台(14)に支持された上記被検査物(W)の固定及び固定解除を行なう固定手段(Y)を備えたことを特徴とする外観検査装置。
  2. 請求項1において、
    上記被検査物(W)が基板であることを特徴とする外観検査装置。
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