JP7090805B2 - 部品装着機および部品装着方法 - Google Patents
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Description
本明細書は、部品装着機および部品装着方法に関する技術を開示する。
特許文献1に記載の部品搬送装置は、移動可能なヘッドユニットにおいて、部品を吸着する吸着部材が昇降可能に支持されている。吸着部材の先端部は、吸着部材の本体部に対して出没する方向に所定量揺動可能に設けられており、弾性部材により突出状態に付勢されている。
また、部品搬送装置は、検出手段と、ノズル異常判定手段とを備えている。検出手段は、吸着部材の本体部に対する先端部の位置を検出する。ノズル異常判定手段は、検出手段による検出に基づいて、吸着部材の先端部の位置が予め設定される正常範囲内にあるか否かを検出して、吸着部材の先端部の位置が正常範囲内にないときに、異常であると判定する。これにより、特許文献1に記載の部品搬送装置は、吸着部材の先端部のバフィング機能の低下などによる異常を判別しようとしている。
しかしながら、特許文献1に記載の検出手段は、吸着部材の本体部に対する先端部の位置を検出するものである。このような事情に鑑みて、本明細書は、従来技術と異なる手法によって、より好適に部品保持部材の異常を検出することが可能な部品装着機および部品装着方法を開示する。
本明細書は、ヘッド本体と、シャフトと、スリーブと、部品保持部と、第一弾性部材と、第二弾性部材と、検出部とを備える部品装着機を開示する。前記シャフトは、前記ヘッド本体に昇降可能に設けられている。前記スリーブは、前記シャフトに対して鉛直方向に相対移動可能に設けられている。前記部品保持部は、前記スリーブに対して前記鉛直方向に相対移動可能に設けられている。前記第一弾性部材は、前記シャフトの下端に位置する前記スリーブを前記鉛直方向の下方に向けて付勢する。前記第二弾性部材は、前記スリーブの下端に位置する前記部品保持部を前記下方に向けて付勢する。前記検出部は、前記部品保持部に保持されている部品を前記シャフトの昇降により基板に装着するときに前記スリーブが前記シャフトに対して相対移動したか否かを検出する。
また、本明細書は、ヘッド本体と、シャフトと、スリーブと、部品保持部と、第一弾性部材と、第二弾性部材とを備える部品装着機を用いた部品装着方法であって、検出工程を備える部品装着方法を開示する。前記シャフトは、前記ヘッド本体に昇降可能に設けられている。前記スリーブは、前記シャフトに対して鉛直方向に相対移動可能に設けられている。前記部品保持部は、前記スリーブに対して前記鉛直方向に相対移動可能に設けられている。前記第一弾性部材は、前記シャフトの下端に位置する前記スリーブを前記鉛直方向の下方に向けて付勢する。前記第二弾性部材は、前記スリーブの下端に位置する前記部品保持部を前記下方に向けて付勢する。前記検出工程は、前記部品保持部に保持されている部品を前記シャフトの昇降により基板に装着するときに前記スリーブが前記シャフトに対して相対移動したか否かを検出する。
上記の部品装着機によれば、ヘッド本体と、シャフトと、スリーブと、部品保持部と、第一弾性部材と、第二弾性部材とを備える部品装着機において、検出部を備える。これにより、部品装着機は、基板に部品を装着するときに、スリーブがシャフトに対して相対移動したか否かを検出することができ、部品保持部材の異常を好適に検出することができる。具体的には、部品保持部材が正常状態で部品保持部とスリーブとの間の移動抵抗が小さい場合は、スリーブは第一弾性部材の付勢力に抗してシャフトに対して相対移動しない。一方、部品保持部材が異常状態となり部品保持部とスリーブとの間の移動抵抗が大きくなると、スリーブは第一弾性部材の付勢力に抗してシャフトに対して相対移動する。したがって、検出部は、スリーブがシャフトに対して相対移動したことを検出することにより部品保持部材の異常を好適に検出することができる。部品装着機について上述したことは、部品装着方法についても同様に言える。
1.実施形態
1-1.部品装着機10の構成例
部品装着機10は、基板90に複数の部品91を装着する。図1に示すように、部品装着機10は、基板搬送装置11、部品供給装置12、部品移載装置13、部品カメラ14、基板カメラ15および制御装置16を備えている。
1-1.部品装着機10の構成例
部品装着機10は、基板90に複数の部品91を装着する。図1に示すように、部品装着機10は、基板搬送装置11、部品供給装置12、部品移載装置13、部品カメラ14、基板カメラ15および制御装置16を備えている。
基板搬送装置11は、例えば、ベルトコンベアなどによって構成され、基板90を搬送方向(X軸方向)に搬送する。基板90は、回路基板であり、電子回路および電気回路のうちの少なくとも一方が形成される。基板搬送装置11は、部品装着機10の機内に基板90を搬入し、機内の所定位置に基板90を位置決めする。基板搬送装置11は、部品装着機10による複数の部品91の装着処理が終了した後に、基板90を部品装着機10の機外に搬出する。
部品供給装置12は、基板90に装着される複数の部品91を供給する。部品供給装置12は、基板90の搬送方向(X軸方向)に沿って設けられる複数のフィーダ121を備えている。複数のフィーダ121の各々は、複数の部品91が収納されるキャリアテープ(図示略)をピッチ送りさせて、フィーダ121の先端側に位置する供給位置において部品91を採取可能に供給する。また、部品供給装置12は、チップ部品などと比べて比較的大型の電子部品(例えば、リード部品など)を、トレイ上に配置した状態で供給することもできる。
部品移載装置13は、ヘッド駆動装置131および移動台132を備えている。ヘッド駆動装置131は、直動機構によって移動台132を、X軸方向およびY軸方向に移動可能に構成されている。移動台132には、クランプ部材(図示略)によって装着ヘッド20が着脱可能(交換可能)に設けられている。装着ヘッド20は、少なくとも一つの部品保持部材30を用いて、部品供給装置12によって供給される部品91を採取し保持して、基板搬送装置11によって位置決めされた基板90に部品91を装着する。部品保持部材30は、例えば、吸着ノズル、チャックなどを用いることができる。
部品カメラ14および基板カメラ15は、公知の撮像装置を用いることができる。部品カメラ14は、光軸が鉛直方向(Z軸方向)の上向きになるように、部品装着機10の基台に固定されている。部品カメラ14は、部品保持部材30によって保持されている部品91を下方から撮像することができる。基板カメラ15は、光軸が鉛直方向(Z軸方向)の下向きになるように、部品移載装置13の移動台132に設けられている。基板カメラ15は、基板90を上方から撮像することができる。部品カメラ14および基板カメラ15は、制御装置16から送出される制御信号に基づいて撮像を行う。部品カメラ14および基板カメラ15によって撮像された画像データは、制御装置16に送信される。
制御装置16は、公知の演算装置および記憶装置を備えており、制御回路が構成されている(いずれも図示略)。制御装置16には、部品装着機10に設けられる各種センサから出力される情報、画像データなどが入力される。制御装置16は、制御プログラムおよび予め設定されている所定の装着条件などに基づいて、各装置に対して制御信号を送出する。
例えば、制御装置16は、基板搬送装置11によって位置決めされた基板90を基板カメラ15に撮像させる。制御装置16は、基板カメラ15によって撮像された画像を画像処理して、基板90の位置決め状態を認識する。また、制御装置16は、部品供給装置12によって供給された部品91を部品保持部材30に採取させ保持させて、部品保持部材30に保持されている部品91を部品カメラ14に撮像させる。制御装置16は、部品カメラ14によって撮像された画像を画像処理して、部品91の保持姿勢を認識する。
制御装置16は、制御プログラムなどによって予め設定される装着予定位置の上方に向かって、部品保持部材30を移動させる。また、制御装置16は、基板90の位置決め状態、部品91の保持姿勢などに基づいて、装着予定位置を補正して、実際に部品91を装着する装着位置を設定する。装着予定位置および装着位置は、位置(X軸座標およびY軸座標)の他に回転角度を含む。
制御装置16は、装着位置に合わせて、部品保持部材30の目標位置(X軸座標およびY軸座標)および回転角度を補正する。制御装置16は、補正された目標位置において補正された回転角度で部品保持部材30を下降させて、基板90に部品91を装着する。制御装置16は、上記のピックアンドプレースサイクルを繰り返すことによって、基板90に複数の部品91を装着する装着処理を実行する。
1-2.装着ヘッド20の構成例
図2に示すように、装着ヘッド20は、移動台132にクランプされるヘッド本体21を備えている。ヘッド本体21には、R軸モータ22によって所定の角度ごとに回転角度を割り出し可能に、ロータリヘッド23が設けられている。ロータリヘッド23は、R軸と同心の円周上において周方向に等間隔に複数(例えば、12本)のツール軸24を備えている。ロータリヘッド23は、Z軸およびR軸に平行なθ軸方向(図2の上下方向)に摺動可能に且つθ軸周りに回転可能にツール軸24を保持している。
図2に示すように、装着ヘッド20は、移動台132にクランプされるヘッド本体21を備えている。ヘッド本体21には、R軸モータ22によって所定の角度ごとに回転角度を割り出し可能に、ロータリヘッド23が設けられている。ロータリヘッド23は、R軸と同心の円周上において周方向に等間隔に複数(例えば、12本)のツール軸24を備えている。ロータリヘッド23は、Z軸およびR軸に平行なθ軸方向(図2の上下方向)に摺動可能に且つθ軸周りに回転可能にツール軸24を保持している。
ツール軸24は、スプリング(図示略)の弾性力によってロータリヘッド23に対して上方に付勢されている。これにより、ツール軸24は、外力が付与されていない通常状態では、上昇端に位置している。ツール軸24の下端部には、部品保持部材30が着脱可能に取り付けられる。部品保持部材30には、少なくとも正圧エアまたは負圧エアが供給され、部品91を採取する。また、ツール軸24は、部品保持部材30が取り付けられると、後述する弾性部材の弾性力によって、部品保持部材30を下方に付勢する。
複数の部品保持部材30の各々は、部品保持部材30のエア通路にエアが供給されて部品91を保持する。複数の部品保持部材30は、R軸モータ22の駆動に伴ってロータリヘッド23が回転することによって、R軸周りの所定の角度位置(例えば、ツール軸24の昇降位置)に順次割り出される。
図2に示すように、装着ヘッド20は、ヘッド本体21に固定されているθ軸モータ25を備えている。θ軸モータ25の出力軸には、複数のギヤを介して回転力を伝達可能に全てのツール軸24が連結されている。ツール軸24および部品保持部材30は、θ軸モータ25の動作によってθ軸周りに一体的に回転(自転)し、回転角度や回転速度が制御される。
また、ヘッド本体21には、鉛直方向(Z軸方向)に移動可能に作動部材26が設けられている。作動部材26は、Z軸モータ27の駆動によって動作するボールねじ機構28によって鉛直方向(Z軸方向)に昇降する。作動部材26は、複数のツール軸24のうちの昇降位置に割り出されたツール軸24の上端部に接触可能なレバー29を備えている。
レバー29は、作動部材26の鉛直方向(Z軸方向)の下方への移動に伴って下降する。レバー29は、接触するツール軸24のスプリングの弾性力に抗してツール軸24を鉛直方向(Z軸方向)の下方へと押圧し、ツール軸24を下降させる。ツール軸24および部品保持部材30は、Z軸モータ27の駆動によって鉛直方向(Z軸方向)に一体的に昇降し、鉛直方向(Z軸方向)の位置、移動速度などが制御される。
1-3.ツール軸24および部品保持部材30の構成例
図3~図5に示すように、本実施形態のツール軸24は、シャフト24aと、第一弾性部材24bと、第二弾性部材24cと、第一部材24dとを備えている。また、部品保持部材30は、スリーブ30aと、部品保持部30bとを備えている。
図3~図5に示すように、本実施形態のツール軸24は、シャフト24aと、第一弾性部材24bと、第二弾性部材24cと、第一部材24dとを備えている。また、部品保持部材30は、スリーブ30aと、部品保持部30bとを備えている。
既述したように、シャフト24aは、ヘッド本体21に昇降可能に設けられている。また、スリーブ30aは、シャフト24aに対して鉛直方向(Z軸方向)に相対移動可能に設けられている。さらに、第一弾性部材24bは、シャフト24aの下端に位置するスリーブ30aを鉛直方向(Z軸方向)の下方に向けて付勢する。
具体的には、図3および図5に示すように、シャフト24aの内側に設けられるスリーブ30aは、シャフト24aを貫通して外側に突出する突出部30a1を備えている。図4に示すように、シャフト24aには、スリーブ30aをシャフト24aに取り付けるときに突出部30a1を誘導可能な誘導部24a1が形成されている。
誘導部24a1は、溝状に形成されており、第一溝部24a11と、第二溝部24a12と、第三溝部24a13とを備えている。第一溝部24a11は、シャフト24aの下端から鉛直方向(Z軸方向)の上方に向けて延びるように形成されている。第二溝部24a12は、シャフト24aの下端と反対側の第一溝部24a11の端部から水平方向に向けて延びるように形成されている。第三溝部24a13は、第一溝部24a11と反対側の第二溝部24a12の端部から鉛直方向(Z軸方向)の下方に向けて延びるように形成されている。
突出部30a1の誘導方向に垂直な平面で誘導部24a1を切断した誘導部24a1の断面積は、突出部30a1の断面積より若干大きく形成されている。よって、スリーブ30aがシャフト24aに取り付けられるときに、図4の破線で示す突出部30a1は、シャフト24aの下端から誘導部24a1に進入して、誘導部24a1の終点(第三溝部24a13の末端)まで移動することができる。
シャフト24aの外側に設けられる第一部材24dは、突出部30a1を押さえる押さえ部材である。また、本実施形態の第一弾性部材24bは、第一部材24dを介してスリーブ30aを下方に向けて付勢する。よって、第一部材24dは、スリーブ30aと一体的に移動可能である。また、スリーブ30aは、シャフト24aに対して鉛直方向(Z軸方向)に相対移動可能である。
部品保持部30bは、スリーブ30aに対して鉛直方向(Z軸方向)に相対移動可能に設けられている。具体的には、部品保持部30bは、スリーブ30aの内側に設けられている。また、第二弾性部材24cは、スリーブ30aの下端に位置する部品保持部30bを下方に向けて付勢する。よって、部品保持部30bは、スリーブ30aに対して鉛直方向(Z軸方向)に相対移動可能である。なお、図5に示すように、本実施形態の第二弾性部材24cは、連結部材を介して部品保持部30bを付勢しており、第二弾性部材24cは、第一弾性部材24bよりも鉛直方向(Z軸方向)の上方に設けられている。また、本実施形態の第二弾性部材24cは、第一弾性部材24bよりも小さな付勢力で部品保持部30bを下方に向けて付勢する。
1-4.検出部16aの構成例
部品保持部30bとスリーブ30aとの間に、異物(例えば、埃など)が混入する可能性がある。異物が混入すると、部品保持部30bとスリーブ30aとの間の移動抵抗が増加し、部品保持部30bとスリーブ30aとの間の相対移動が困難になる。その結果、部品保持部30bに保持されている部品91を基板90に装着するときに、部品91に印加される荷重は、移動抵抗が増加する前と比べて、増大する可能性がある。そこで、本実施形態の部品装着機10は、検出部16aを備えている。また、第一弾性部材24bの付勢力は、所定条件のときに、第一弾性部材24bが弾性変形するように設定されている。
部品保持部30bとスリーブ30aとの間に、異物(例えば、埃など)が混入する可能性がある。異物が混入すると、部品保持部30bとスリーブ30aとの間の移動抵抗が増加し、部品保持部30bとスリーブ30aとの間の相対移動が困難になる。その結果、部品保持部30bに保持されている部品91を基板90に装着するときに、部品91に印加される荷重は、移動抵抗が増加する前と比べて、増大する可能性がある。そこで、本実施形態の部品装着機10は、検出部16aを備えている。また、第一弾性部材24bの付勢力は、所定条件のときに、第一弾性部材24bが弾性変形するように設定されている。
図1に示すように、部品装着機10の制御装置16は、制御ブロックとして捉えると、検出部16aを備えている。検出部16aは、部品保持部30bに保持されている部品91をシャフト24aの昇降により基板90に装着するときに、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したか否かを検出する。
また、本明細書では、部品保持部30bとスリーブ30aとの間の移動抵抗が所定値以下の状態を正常状態という。部品保持部30bとスリーブ30aとの間の移動抵抗が所定値を超える状態を異常状態という。移動抵抗の上記所定値は、部品91に印加される荷重の許容値を示しており、シミュレーション、実機による検証などによって第一弾性部材24bの設計時に導出することができる。
第一弾性部材24bの付勢力は、移動抵抗が異常状態であり、且つ、部品91を基板90に装着させる装着動作において部品91が基板90に到達してからシャフト24aがさらに下降するときに、第一弾性部材24bが弾性変形するように設定されていると好適である。
図5は、移動抵抗が正常状態のときのスリーブ30aとシャフト24aの位置関係の一例を示している。同図は、ツール軸24を軸線方向に沿って切断した断面図である。同図の左側のツール軸24は、装着動作において部品91が基板90に到達した状態を示している。同図の右側のツール軸24は、左側のツール軸24の状態から、シャフト24aがさらに下降したときの状態を示している。
移動抵抗が正常状態のときに、装着動作において部品91が基板90に到達してからシャフト24aがさらに下降すると、部品保持部30bは、第二弾性部材24cの付勢力に抗してスリーブ30aに対して相対移動する。これにより、部品91に印加される荷重は、部品保持部30bがスリーブ30aに対して相対移動しない場合と比べて、軽減される。このとき、第一弾性部材24bの付勢力は、同図の左側のツール軸24と同じであり、第一弾性部材24bは弾性変形しない。よって、スリーブ30aの突出部30a1と、シャフト24aの位置関係は、維持される。つまり、スリーブ30aは、シャフト24aと一体的に下降することができる。
このとき、検出部16aは、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動しなかったことを検出する。図5の右側のツール軸24の突出部30a1の位置は、左側のツール軸24と比べて、鉛直方向(Z軸方向)に偏差ΔZ1分、下降している。また、図5の右側のツール軸24のシャフト24aの下端の位置は、左側のツール軸24と比べて、鉛直方向(Z軸方向)に偏差ΔZ1分、下降している。
図6は、移動抵抗が正常状態のときのスリーブ30aおよびシャフト24aの鉛直方向(Z軸方向)の位置の経時変化の一例を示している。同図の横軸は、時刻を示しており、縦軸は、鉛直方向(Z軸方向)の位置(高さ)を示している。直線L11は、移動抵抗が正常状態のときの突出部30a1の鉛直方向(Z軸方向)の位置(高さ)を示している。直線L12は、移動抵抗が正常状態のときのシャフト24aの下端の鉛直方向(Z軸方向)の位置(高さ)を示している。直線L11および直線L12に示すように、移動抵抗が正常状態のときは、スリーブ30a(突出部30a1)およびシャフト24aの鉛直方向(Z軸方向)の位置(高さ)の差は一定である。つまり、同図は、移動抵抗が正常状態であり、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動しなかったことを示している。
図7は、移動抵抗が異常状態のときのスリーブ30aとシャフト24aの位置関係の一例を示している。同図は、ツール軸24を軸線方向に沿って切断した断面図である。同図の左側のツール軸24は、装着動作において部品91が基板90に到達した状態を示している。同図の右側のツール軸24は、左側のツール軸24の状態から、シャフト24aがさらに下降したときの状態を示している。
移動抵抗が異常状態のときに、装着動作において部品91が基板90に到達してからシャフト24aがさらに下降すると、部品保持部30bおよびスリーブ30aは、静止する。このときの第一弾性部材24bの付勢力は、第一弾性部材24bが弾性変形するように設定されている。よって、第一弾性部材24bの付勢力に抗してスリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動する。これにより、部品91に印加される荷重は、移動抵抗が異常状態であっても軽減される。具体的には、スリーブ30aの突出部30a1と、突出部30a1を押さえている第一部材24dとが、シャフト24aに対して、鉛直方向(Z軸方向)の上方に相対移動する。
このとき、検出部16aは、第一弾性部材24bの付勢力に抗してスリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したことを検出する。図7の右側のツール軸24の突出部30a1の位置は、左側のツール軸24と同じであるが、同図の右側のツール軸24のシャフト24aの下端の位置は、左側のツール軸24と比べて、鉛直方向(Z軸方向)に偏差ΔZ1分、下降している。
図8は、移動抵抗が異常状態のときのスリーブ30aおよびシャフト24aの鉛直方向(Z軸方向)の位置の経時変化の一例を示している。同図の横軸は、時刻を示しており、縦軸は、鉛直方向(Z軸方向)の位置(高さ)を示している。折れ線L21は、移動抵抗が異常状態のときの突出部30a1の鉛直方向(Z軸方向)の位置(高さ)を示している。直線L22は、移動抵抗が異常状態のときのシャフト24aの下端の鉛直方向(Z軸方向)の位置(高さ)を示している。折れ線L21および直線L22に示すように、移動抵抗が異常状態のときは、スリーブ30a(突出部30a1)およびシャフト24aの鉛直方向(Z軸方向)の位置(高さ)の差は、途中から漸増する。つまり、同図は、移動抵抗が異常状態であり、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したことを示している。
このように、検出部16aは、部品保持部30bに保持されている部品91をシャフト24aの昇降により基板90に装着するときに、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したか否かを検出する。部品装着機10は、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動しなかったことを検出部16aが検出したときに、移動抵抗の正常状態(部品保持部材30の正常状態)を知得することができる。また、部品装着機10は、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したことを検出部16aが検出したときに、移動抵抗の異常状態(部品保持部材30の異常状態)を知得することができる。後者の場合、部品装着機10は、部品保持部材30のメンテナンスを使用者に指示することができる。
1-5.検出部16aによる相対移動の検出例
部品装着機10は、特徴部FP1と、撮像装置40とをさらに備えると好適である。このとき、検出部16aは、撮像装置40によって撮像された特徴部FP1の撮像画像に基づいて、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したか否かを検出すると好適である。
部品装着機10は、特徴部FP1と、撮像装置40とをさらに備えると好適である。このとき、検出部16aは、撮像装置40によって撮像された特徴部FP1の撮像画像に基づいて、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したか否かを検出すると好適である。
特徴部FP1は、スリーブ30aと一体的に移動可能な第一部材24d、スリーブ30aおよびシャフト24aのうちの少なくとも一つに設けられる。特徴部FP1は、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したか否かを検出部16aが検出することができれば良く、種々の形態をとり得る。特徴部FP1は、図形、文字、記号、立体的形状若しくは色彩またはこれらの結合であると好適である。
例えば、第一部材24dの外周部に図形(例えば、直線など)が付されている場合、特徴部FP1は、当該図形を含むことができる。また、例えば、第一部材24dの外周部に製造者の名称、製品の型式、ロット番号、基準適合マークなどの図形、文字、記号などが付されている場合、特徴部FP1は、これらを含むことができる。さらに、例えば、第一部材24dの外周部に凹部、凸部などの立体的形状が形成されている場合、特徴部FP1は、これらを含むことができる。また、例えば、第一部材24dの外周部の一部の色彩が他の部位と異なる場合、特徴部FP1は、当該一部の色彩を含むことができる。
さらに、特徴部FP1は、図形、文字、記号、立体的形状および色彩のうちの二つ以上が結合されたもの(本明細書では、結合特徴部という。)を含むことができる。結合特徴部は、図形、文字、記号、立体的形状および色彩のうちの二つ以上を単に組み合わせたものでも良く、これらが複合したものであっても良い。例えば、第一部材24dの外周部に製造者の名称等が刻印されている場合、当該刻印は、図形、文字または記号と、立体的形状とが結合した結合特徴部と言える。
1-6.ヘッドカメラユニット40aの構成例
撮像装置40は、ヘッド本体21に固定され且つ特徴部FP1を撮像する。撮像装置40は、部品保持部30bに保持されている部品91を側方から撮像するヘッドカメラユニット40aであると好適である。
撮像装置40は、ヘッド本体21に固定され且つ特徴部FP1を撮像する。撮像装置40は、部品保持部30bに保持されている部品91を側方から撮像するヘッドカメラユニット40aであると好適である。
図2は、ヘッドカメラユニット40aの構成例を示しており、ヘッドカメラユニット40aの内部が模式的に示されている。同図に示すように、ヘッドカメラユニット40aは、装着ヘッド20に設けられ、移動台132の移動に伴って装着ヘッド20と一体的に移動する。ヘッドカメラユニット40aは、ツール軸24に取り付けられている部品保持部材30、部品保持部材30に保持されている部品91、および、特徴部FP1を被写体とする。ヘッドカメラユニット40aは、部品装着機10の制御装置16による撮像指令に基づいて被写体に光を照射して、被写体を側方から撮像する。
ここで、図9に示すように、装着ヘッド20により昇降される昇降位置H0に位置決めされた部品保持部材30に隣り合う二つの部品保持部材30の位置を、前待機位置H-1および後待機位置H+1とする。前待機位置H-1は、ロータリヘッド23の回転により昇降位置H0に次回割り出さる予定の部品保持部材30を待機させる位置である。後待機位置H+1は、ロータリヘッド23の回転により昇降位置H0に前回割り出された部品保持部材30を待機させる位置である。
図2に示すように、ヘッドカメラユニット40aは、ケース41と、カメラ装置42と、光源43と、反射部材44と、光学部材45とを備えている。ケース41は、ロータリヘッド23に円周上に配置されている複数の部品保持部材30の一部を外周側から囲うように設けられる。カメラ装置42は、装着ヘッド20を介して移動台132に設けられている。カメラ装置42は、前待機位置H-1および後待機位置H+1に位置決めされた二つの部品保持部材30、および、前待機位置H-1に位置決めされた部品保持部材30に保持されている部品91を撮像する。また、カメラ装置42は、昇降位置H0に割り出された部品保持部材30を備えるツール軸24の特徴部FP1を撮像する。
光源43は、ケース41のうち、部品保持部材30および特徴部FP1に面する円筒状の内周面に配置される。光源43は、ロータリヘッド23の中心方向(R軸に向かう方向)に紫外光を照射する。反射部材44は、円柱状に形成されており、ロータリヘッド23の下端においてR軸と同軸に配置されている。反射部材44は、円筒状の外周面において光源43から照射された紫外光を反射して可視光にする。また、光源43は、反射部材44を介さずに特徴部FP1に直接、可視光を照射する。
光学部材45は、ケース41の内側に配置され、被写体からカメラ装置42に至るまでの光路を形成する。具体的には、光学部材45は、反射部材44によって反射された反射光が照射された二つの部品保持部材30が、カメラ装置42のカメラ視野に収まるように光路を形成する。また、光学部材45は、昇降位置H0に割り出された部品保持部材30を備えるツール軸24の特徴部FP1が、上述したカメラ視野に収まるように光路を形成する。
このように、光学部材45は、ロータリヘッド23において、前待機位置H-1および後待機位置H+1に割り出された二つの部品保持部材30の先端部と、昇降位置H0に割り出された部品保持部材30を備えるツール軸24の特徴部FP1とが、同一のカメラ視野に収まるように光路を形成する。これにより、ヘッドカメラユニット40aは、部品保持部材30、部品91および特徴部FP1を同一のカメラ視野で撮像することができる。カメラ装置42によって撮像された側方視画像データPD1は、制御装置16に送出される。
なお、図10に示す側方視画像データPD1は、第一領域PD11と、第二領域PD12と、第三領域PD13とに区画される。第一領域PD11は、前待機位置H-1に割り出された部品保持部材30の先端部が撮像される領域である。第二領域PD12は、後待機位置H+1に割り出された部品保持部材30の先端部が撮像される領域である。第三領域PD13は、昇降位置H0に割り出された部品保持部材30が装着処理において下降したときのツール軸24の特徴部FP1が撮像される領域である。
また、部品保持部材30および部品91は、同時に撮像される。このときの側方視画像データPD1は、反射部材44を背景として、部品保持部材30および部品91が存在する領域が影となるように撮像される。側方視画像データPD1は、カメラ装置42または制御装置16において、例えば、二値化などの画像処理が実行されて、背景とのコントラストが強調される。
図3に示すように、本実施形態の特徴部FP1は、第一部材24dに設けられている。具体的には、特徴部FP1は、第一部材24dの外周部に付されている直線である。既述したように、シャフト24aの内側に設けられるスリーブ30aは、シャフト24aを貫通して外側に突出する突出部30a1を備えている。また、シャフト24aの外側に設けられる第一部材24dは、突出部30a1を押さえる押さえ部材である。さらに、第一弾性部材24bは、第一部材24dを介してスリーブ30aを下方に向けて付勢している。
移動抵抗が正常状態のときに、装着動作において部品91が基板90に到達してからシャフト24aがさらに下降すると、スリーブ30aは、シャフト24aと一体的に下降する。よって、特徴部FP1である第一部材24dの外周部に付されている直線は、シャフト24aの下降に合わせて下降する。このとき、ヘッドカメラユニット40aは、特徴部FP1を連続して撮像する。
検出部16aは、ヘッドカメラユニット40aによって撮像された特徴部FP1の撮像画像に基づいて、シャフト24aの基準位置RP1に対する特徴部FP1の鉛直方向(Z軸方向)の位置(高さ)の変動を知得することができる。シャフト24aの基準位置RP1は、特徴部FP1の撮像画像(図10に示す第三領域PD13)におけるシャフト24aの仮想位置であり、装着動作に連動して下降する。本実施形態のシャフト24aの基準位置RP1は、移動抵抗が正常状態のときに特徴部FP1の鉛直方向(Z軸方向)の位置(高さ)と同じ位置(高さ)で、装着動作に連動して下降する部位である。図5に示すように、移動抵抗が正常状態の場合、検出部16aは、特徴部FP1の鉛直方向(Z軸方向)の位置(高さ)が、シャフト24aの基準位置RP1と同じであることにより、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動しなかったことを検出する。
移動抵抗が異常状態のときに、装着動作において部品91が基板90に到達してからシャフト24aがさらに下降すると、部品保持部30bおよびスリーブ30aは、静止する。よって、特徴部FP1である第一部材24dの外周部に付されている直線は、下降しなくなり、所定の位置(高さ)を維持する。このとき、ヘッドカメラユニット40aは、移動抵抗が正常状態のときと同様に、特徴部FP1を連続して撮像する。図7に示すように、この場合、検出部16aは、特徴部FP1の鉛直方向(Z軸方向)の位置(高さ)が、シャフト24aの基準位置RP1と異なることにより、第一弾性部材24bの付勢力に抗してスリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したことを検出する。
なお、シャフト24aは、図2に示すZ軸モータ27の駆動によって鉛直方向(Z軸方向)に昇降する。よって、検出部16aは、Z軸モータ27に設けられる位置検出器(例えば、エンコーダなど)の検出結果に基づいて、シャフト24aの基準位置RP1を知得することができる。また、シャフト24aの基準位置RP1は、移動抵抗が正常状態のときに特徴部FP1から鉛直方向(Z軸方向)に所定量離間する位置(高さ)で、装着動作に連動して下降する部位であっても良い。この場合、検出部16aは、シャフト24aの基準位置RP1と特徴部FP1の鉛直方向(Z軸方向)の距離が上記所定量であるか否かによって、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したか否かを検出する。
さらに、特徴部FP1が第一部材24dおよびシャフト24aの両方に設けられている場合、シャフト24aの基準位置RP1は、ヘッドカメラユニット40aによって撮像されたシャフト24aに設けられている特徴部FP1の位置であっても良い。この場合、検出部16aは、シャフト24aの基準位置RP1を示すシャフト24aに設けられている特徴部FP1と、第一部材24dに設けられている特徴部FP1との鉛直方向(Z軸方向)の位置(高さ)を取得する。検出部16aは、例えば、第一部材24dに設けられている特徴部FP1の鉛直方向(Z軸方向)の位置(高さ)が、シャフト24aに設けられている特徴部FP1(シャフト24aの基準位置RP1)と同じときに、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動しなかったことを検出する。検出部16aは、第一部材24dに設けられている特徴部FP1の鉛直方向(Z軸方向)の位置(高さ)が、シャフト24aに設けられている特徴部FP1(シャフト24aの基準位置RP1)と異なるときに、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したことを検出する。
特徴部FP1は、スリーブ30aに設けることもできる。この場合、シャフト24aは、光を透過する透過部を備えると好適である。シャフト24aの内側に設けられるスリーブ30aは、透過部まで延びていると良い。また、スリーブ30aは、スリーブ30aの本体部から透過部まで延びている延長部材を備えていても良い。いずれの場合も、撮像装置40は、透過部を介して特徴部FP1を撮像することができる。
特徴部FP1は、シャフト24aに設けることもできる。この場合、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したときに、特徴部FP1は、第一部材24dによって覆われるように設けられると好適である。検出部16aは、撮像装置40によって撮像された撮像画像において特徴部FP1が撮像されていることにより、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動しなかったことを検出する。また、検出部16aは、撮像装置40によって撮像された撮像画像において特徴部FP1が撮像されていないことにより、第一弾性部材24bの付勢力に抗してスリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したことを検出する。
なお、ヘッドカメラユニット40aの光源43は、特徴部FP1に直接、紫外光を照射することもできる。この場合、例えば、第一部材24dに設けられる特徴部FP1は、反射部材44と同じ素材で形成すると良い。これにより、光源43から照射された紫外光は、特徴部FP1で反射して可視光になり、カメラ装置42は、特徴部FP1を撮像することができる。この場合、第一部材24dが存在する影の領域に、特徴部FP1が撮像される。
また、シャフト24aは、特徴部FP1を撮像する光路において、反射部材44およびカメラ装置42の両側にスリットを備えることもできる。この場合、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動しないときに、反射部材44によって反射した反射光がスリットを通過してカメラ装置42に到達し、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したときに、反射光が遮光されると良い。
さらに、検出部16aは、部品保持部30bに保持されている部品91をシャフト24aの昇降により基板90に装着するときに、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したか否かを検出することができれば良く、撮像装置40を用いる形態以外にも、種々の形態をとり得る。例えば、シャフト24aおよびスリーブ30aのうちの一方に投光器を備え、シャフト24aおよびスリーブ30aのうちの他方に受光器を備える形態であっても良い。この場合、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動しないときに、投光器から照射された光が受光器に到達し、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したときに、投光器から照射された光が遮光されると良い。また、電気的な接点を用いる形態であっても良い。この場合、接点は、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動しないときに、電気的に導通し、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したときに、電気的に導通しないと良い。
2.部品装着方法
部品装着機10について既述したことは、部品装着方法についても同様に言える。具体的には、部品装着方法は、ヘッド本体21と、シャフト24aと、スリーブ30aと、部品保持部30bと、第一弾性部材24bと、第二弾性部材24cとを備える部品装着機10を用いた部品装着方法であって、検出工程を備える。検出工程は、検出部16aが行う制御に相当する。また、部品装着方法は、検出工程によって検出された検出結果を、部品装着機10の使用者に通知する通知工程を備えることもできる。
部品装着機10について既述したことは、部品装着方法についても同様に言える。具体的には、部品装着方法は、ヘッド本体21と、シャフト24aと、スリーブ30aと、部品保持部30bと、第一弾性部材24bと、第二弾性部材24cとを備える部品装着機10を用いた部品装着方法であって、検出工程を備える。検出工程は、検出部16aが行う制御に相当する。また、部品装着方法は、検出工程によって検出された検出結果を、部品装着機10の使用者に通知する通知工程を備えることもできる。
3.実施形態の効果の一例
部品装着機10によれば、ヘッド本体21と、シャフト24aと、スリーブ30aと、部品保持部30bと、第一弾性部材24bと、第二弾性部材24cとを備える部品装着機10において、検出部16aを備える。これにより、部品装着機10は、基板90に部品91を装着するときに、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したか否かを検出することができ、部品保持部材30の異常を好適に検出することができる。具体的には、部品保持部材30が正常状態で部品保持部30bとスリーブ30aとの間の移動抵抗が小さい場合は、スリーブ30aは第一弾性部材24bの付勢力に抗してシャフト24aに対して相対移動しない。一方、部品保持部材30が異常状態となり部品保持部30bとスリーブ30aとの間の移動抵抗が大きくなると、スリーブ30aは第一弾性部材24bの付勢力に抗してシャフト24aに対して相対移動する。したがって、検出部16aは、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したことを検出することにより部品保持部材30の異常を好適に検出することができる。部品装着機10について上述したことは、部品装着方法についても同様に言える。
部品装着機10によれば、ヘッド本体21と、シャフト24aと、スリーブ30aと、部品保持部30bと、第一弾性部材24bと、第二弾性部材24cとを備える部品装着機10において、検出部16aを備える。これにより、部品装着機10は、基板90に部品91を装着するときに、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したか否かを検出することができ、部品保持部材30の異常を好適に検出することができる。具体的には、部品保持部材30が正常状態で部品保持部30bとスリーブ30aとの間の移動抵抗が小さい場合は、スリーブ30aは第一弾性部材24bの付勢力に抗してシャフト24aに対して相対移動しない。一方、部品保持部材30が異常状態となり部品保持部30bとスリーブ30aとの間の移動抵抗が大きくなると、スリーブ30aは第一弾性部材24bの付勢力に抗してシャフト24aに対して相対移動する。したがって、検出部16aは、スリーブ30aがシャフト24aに対して相対移動したことを検出することにより部品保持部材30の異常を好適に検出することができる。部品装着機10について上述したことは、部品装着方法についても同様に言える。
10:部品装着機、16a:検出部、21:ヘッド本体、
24a:シャフト、24b:第一弾性部材、24c:第二弾性部材、
24d:第一部材、30a:スリーブ、30a1:突出部、
30b:部品保持部、40:撮像装置、40a:ヘッドカメラユニット、
90:基板、91:部品、FP1:特徴部、Z軸方向:鉛直方向。
24a:シャフト、24b:第一弾性部材、24c:第二弾性部材、
24d:第一部材、30a:スリーブ、30a1:突出部、
30b:部品保持部、40:撮像装置、40a:ヘッドカメラユニット、
90:基板、91:部品、FP1:特徴部、Z軸方向:鉛直方向。
Claims (6)
- ヘッド本体と、
前記ヘッド本体に昇降可能に設けられているシャフトと、
前記シャフトに対して鉛直方向に相対移動可能に設けられているスリーブと、
前記スリーブに対して前記鉛直方向に相対移動可能に設けられている部品保持部と、
前記シャフトの下端に位置する前記スリーブを前記鉛直方向の下方に向けて付勢する第一弾性部材と、
前記スリーブの下端に位置する前記部品保持部を前記下方に向けて付勢する第二弾性部材と、
前記部品保持部に保持されている部品を前記シャフトの昇降により基板に装着するときに前記スリーブが前記シャフトに対して相対移動したか否かを検出する検出部と、
を備える部品装着機。 - 前記検出部は、前記部品を前記基板に装着させる装着動作において前記部品が前記基板に到達してから前記シャフトがさらに下降するときに、前記第一弾性部材の付勢力に抗して前記スリーブが前記シャフトに対して相対移動したことを検出する請求項1に記載の部品装着機。
- 前記スリーブと一体的に移動可能な第一部材、前記スリーブおよび前記シャフトのうちの少なくとも一つに設けられる特徴部と、
前記ヘッド本体に固定され且つ前記特徴部を撮像可能な撮像装置と、
を備え、
前記検出部は、前記撮像装置によって撮像された前記特徴部の撮像画像に基づいて、前記スリーブが前記シャフトに対して相対移動したか否かを検出する請求項1または請求項2に記載の部品装着機。 - 前記シャフトの内側に設けられる前記スリーブは、前記シャフトを貫通して外側に突出する突出部を備え、
前記シャフトの外側に設けられる前記第一部材は、前記突出部を押さえる押さえ部材であり、
前記特徴部は、前記第一部材に設けられており、
前記第一弾性部材は、前記第一部材を介して前記スリーブを前記下方に向けて付勢する請求項3に記載の部品装着機。 - 前記撮像装置は、前記部品保持部に保持されている前記部品を側方から撮像するヘッドカメラユニットである請求項3または請求項4に記載の部品装着機。
- ヘッド本体と、
前記ヘッド本体に昇降可能に設けられているシャフトと、
前記シャフトに対して鉛直方向に相対移動可能に設けられているスリーブと、
前記スリーブに対して前記鉛直方向に相対移動可能に設けられている部品保持部と、
前記シャフトの下端に位置する前記スリーブを前記鉛直方向の下方に向けて付勢する第一弾性部材と、
前記スリーブの下端に位置する前記部品保持部を前記下方に向けて付勢する第二弾性部材と、
を備える部品装着機を用いた部品装着方法であって、
前記部品保持部に保持されている部品を前記シャフトの昇降により基板に装着するときに前記スリーブが前記シャフトに対して相対移動したか否かを検出する検出工程を備える部品装着方法。
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