WO2017163377A1 - 部品実装機及びそのノズル撮像方法 - Google Patents

部品実装機及びそのノズル撮像方法 Download PDF

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WO2017163377A1
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imaging
suction nozzle
nozzle
camera
electronic component
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PCT/JP2016/059417
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English (en)
French (fr)
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恒太 伊藤
順也 松野
Original Assignee
ヤマハ発動機株式会社
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Publication date
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Priority to JP2018506714A priority patent/JP6470469B2/ja
Priority to PCT/JP2016/059417 priority patent/WO2017163377A1/ja
Priority to US16/085,909 priority patent/US10798858B2/en
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    • HELECTRICITY
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    • H05K13/0813Controlling of single components prior to mounting, e.g. orientation, component geometry

Definitions

  • the present invention relates to a component mounter and a nozzle imaging method thereof, and in particular, in a component mounter including a nozzle head that supports a plurality of suction nozzles arranged on the same circumference, a suction nozzle that images the suction nozzle
  • the present invention relates to a component mounter according to an imaging technique and a nozzle imaging method thereof.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose this type of component mounting machine.
  • Each of these component mounting machines has a plurality of suction nozzles arranged on the same circumference centered on a vertical line set in the mounting head, and each suction nozzle is intermittently spaced in a fixed direction by one pitch around the vertical line.
  • the suction nozzles are sequentially positioned at the work positions, and the electronic components are mounted by the suction nozzles at the work positions.
  • the component mounting machine disclosed in Patent Document 1 is configured to inspect the suction state of the component by taking an image of the side of the suction nozzle that has performed the suction / pickup operation.
  • the apparatus stores a fixed value set in advance for each suction nozzle as an imaging angle position, rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the suction nozzle to be imaged, and rotation angle detection for the imaging angle position.
  • a control means for controlling to pick up an image of the suction nozzle that has moved to the image pickup angle position by detecting with the means.
  • the fixed value was set to 1 ⁇ 2 when each suction nozzle moves one pitch.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and obtains an inspection image with as high reliability as possible without causing waiting for imaging when the suction nozzle before mounting is checked by imaging. It is an object of the present invention to provide a component mounter and a nozzle imaging method thereof.
  • a first aspect of the present invention includes a nozzle holder configured to be rotatable about an axis, and an arrangement pitch in a circumferential direction along a circumference concentric with the rotation center of the nozzle holder. And a plurality of suction nozzles arranged so as to be capable of sucking electronic components, and a suction nozzle at a work position set in advance on the circumference, and the position where the electronic components are sucked Horizontal movement means configured to be able to move the nozzle holder on a plane so as to move between the mounting position and the nozzle holder so that each suction nozzle can alternatively move to the working position.
  • Rotating means configured to be rotatable along the circumference, elevating means configured to be able to move up and down the suction nozzle at the working position, and a side portion of the suction nozzle that is lifted by sucking an electronic component
  • a turtle configured to be able to image Parameter storage means for storing parameters used for control of the camera, wherein the parameters include a descent start timing when each suction nozzle starts descent when the electronic component is mounted, and the camera
  • the parameter storage means including at least data required for determining an imaging time required from the start to the end of imaging of the nozzle, and one suction nozzle rising by sucking an electronic component to be mounted
  • the parameters stored in the parameter storage means so that the imaging is completed immediately after starting to descend at the work position after being rotated from one array pitch before the work position toward the work position.
  • an imaging control means configured to determine the imaging start timing of the camera based on A mounting machine.
  • a nozzle holder configured to be rotatable about an axis is rotated, and an arrangement pitch is spaced in the circumferential direction along a circumference concentric with the rotation center of the nozzle holder.
  • the plurality of arranged suction nozzles are selectively moved to a preset work position on the circumference, and the suction nozzles at the work position are arranged so that the electronic parts picked up and the positions at which the electronic parts are picked up.
  • a nozzle mounting method for a component mounter when mounting an electronic component using a component mounter configured such that the nozzle holder is movable on a plane so as to move between mounting positions, A descent start timing when each suction nozzle starts descending when a component is mounted, and a camera configured to image the side of the suction nozzle that is picked up by sucking the electronic component captures the suction nozzle.
  • Start and end Pre-stores the data required for determining the imaging time required to perform the step, sucks the electronic component by each suction nozzle, and mounts the electronic component to be mounted after finishing the suction operation of the electronic component
  • the imaging step is completed after the step of moving and after the one suction nozzle is rotated from one arrangement pitch before the work position toward the work position, and immediately before the descent starts at the work position.
  • a step of determining the imaging start timing of the camera by the control means It is nozzle imaging method of the component mounter according to claim that by operating the camera at timing and a step of imaging the suction nozzle of the one.
  • a plurality of suction nozzles arranged along a circumference centered on a predetermined axis and spaced at a predetermined arrangement pitch are integrally rotated to be positioned at the work position.
  • the imaging start timing of the camera is after the suction nozzle is rotated from the position before one arrangement pitch to the work position, and the suction nozzle located at the work position is lowered at the work position during mounting. Since the imaging is determined to be completed immediately before the start, the camera can capture an image immediately before the suction nozzle starts to descend.
  • This “immediately before” timing is used to determine the descent start timing when each suction nozzle starts to descend when electronic components are mounted, and the imaging time required from when the camera starts imaging the suction nozzle to when it ends. Since it is determined on the basis of the required data, it is as close as possible to the lowering start timing of the suction nozzle, regardless of the rotation mode of the nozzle holder. Therefore, it is possible to capture a highly reliable inspection image, but since the imaging is completed at the timing when the suction nozzle starts to descend, there is no need to temporarily stop the mounting operation for imaging, and throughput can be reduced. A decrease can be avoided.
  • imaging is performed after the suction nozzle is rotated from the position before one arrangement pitch toward the work position and immediately before the suction nozzle starts to descend at the work position during mounting. Therefore, it is possible to capture a highly reliable inspection image.
  • the imaging is completed at the timing when the suction nozzle starts to descend, the mounting operation is temporarily performed for imaging. It is not necessary to stop, and it is possible to avoid a decrease in throughput. Therefore, when the suction nozzle before mounting is checked by imaging, there is a remarkable effect that an inspection image with as high reliability as possible can be obtained without causing waiting for imaging.
  • FIG. 3 is a partial plan view schematically showing a bottom portion of the mounting head of FIG. 2.
  • FIG. 3 is a fragmentary perspective view which shows typically the external appearance of an imaging unit.
  • It is a block diagram which shows the electrical constitution with which the component mounting machine of FIG. 1 is provided. It is a timing chart which shows the side part imaging operation of a suction nozzle.
  • the component mounter 1 is a device that horizontally loads a substrate S to be processed along one transport direction, mounts electronic components, and then transports them downstream in the transport direction. is there.
  • the direction will be described with reference to XYZ orthogonal coordinates in which the transport direction of the substrate S is the X-axis direction and the vertical direction is the Z-axis direction.
  • the component mounting machine 1 includes a pair of conveyors 12 and 12 provided on a base 11. And the component mounting machine 1 mounts an electronic component with respect to the board
  • the substrate S that has been mounted is carried out from the mounting processing position to the downstream side in the X-axis direction by the conveyor 12.
  • two component supply units 28 are arranged on both sides of the pair of conveyors 12 and 12 in the Y-axis direction, and are arranged in the X-axis direction.
  • a plurality of tape feeders 281 are detachably mounted side by side in the X-axis direction on each component supply unit 28, and each tape feeder 281 has small pieces of electronic components (integrated circuits, transistors, capacitors, etc.)
  • a reel on which a tape containing chip components) is stored at predetermined intervals is arranged.
  • the tape feeder 281 supplies the electronic components in the tape by intermittently feeding the tape to the mounting head 3 side.
  • the component mounting machine 1 includes the mounting head 3 and the mounting head.
  • a plurality of head units 4 supported by 3 and a mechanism for driving the mounting head 3 are provided.
  • Each head unit 4 supports a plurality of suction nozzles 40.
  • each suction nozzle 40 causes an electronic component to be transferred to a predetermined component supply unit. It is configured to be able to move between a position where it is sucked from 28 and a position where an electronic component is mounted with respect to the substrate S carried into the mounting processing position.
  • the component mounter 1 includes a pair of Y-axis rails 21 and 21 extending in the Y-axis direction, a Y-axis ball screw mechanism 22 extending in the Y-axis direction, and a Y-axis motor My that rotationally drives the Y-axis ball screw mechanism 22. Is provided.
  • a head support member 23 that supports the mounting head 3 is supported by the pair of Y-axis rails 21 and 21 so as to be movable in the Y-axis direction.
  • the head support member 23 is fixed to the nut of the Y-axis ball screw mechanism 22.
  • the head support member 23 is a structure that extends long along the X-axis direction.
  • An X-axis ball screw mechanism 24 that extends in the X-axis direction and an X-axis motor Mx that rotationally drives the X-axis ball screw mechanism 24 are attached to the head support member 23.
  • the mounting head 3 is fixed to the nut of the X-axis ball screw mechanism 24 while being supported so as to be movable in the X-axis direction.
  • the drive control unit 130 rotates the Y-axis ball screw mechanism 22 by the Y-axis motor My to move the mounting head 3 in the Y-axis direction, or rotates the X-axis ball screw mechanism 24 by the X-axis motor Mx. 3 can be moved in the X-axis direction.
  • the Y-axis ball screw mechanism 22, the Y-axis motor My, the head support member 23, the X-axis ball screw mechanism 24, and the X-axis motor Mx are arranged such that the suction nozzle 40 sucks the electronic component and the sucked electronic component.
  • the horizontal movement unit 150 (refer FIG. 5) comprised so that the nozzle head 4 can be moved on a plane so that it may move between the position which mounts is mounted.
  • the horizontal movement unit 150 is an example of the horizontal movement means of the present invention.
  • the mounting head 3 is a structure formed in a rectangular parallelepiped shape in plan view extending long in the X-axis direction.
  • the mounting head 3 has a plurality (four in the illustrated example) of nozzle heads 4 arranged in a straight line at intervals in the X-axis direction.
  • each nozzle head 4 is a rotary head in which a plurality of suction nozzles 40 are arranged on the circumference. As will be described next, the nozzle head 4 performs suction / mounting of electronic components by the suction nozzle 40.
  • the configuration of the nozzle head 4 will be described with reference to FIGS. Since the configuration of the four nozzle heads 4 is common, only one nozzle head 4 will be described here.
  • the nozzle head 4 has a rotation center C along the Z-axis direction (that is, the vertical line direction).
  • the nozzle head 4 includes a main shaft 41 extending along the rotation center C, a nozzle holder 42 supported by the lower end of the main shaft 41 so as to be rotatable around the rotation center C, and a suction nozzle 40, and a nozzle holder 42.
  • An R-axis motor Mr that rotates and a nozzle lifting unit 44 that is disposed above the nozzle holder 42 and is fixed to the main shaft 41.
  • the main shaft 41 is a structure that supports the nozzle holder 42, the nozzle lifting unit 44, and the like.
  • the nozzle holder 42 is supported by the main shaft 41 so as to be rotatable in a rotation direction R that is a clockwise direction when viewed from the bottom along the rotation center C.
  • the nozzle holder 42 has a lifting shaft 43 corresponding to the number of suction nozzles 40.
  • the raising / lowering shaft 43 is arrange
  • the interval (arrangement pitch a) at which the elevating shafts 43 (adsorption nozzles 40) are equally arranged is set at a position separated from the circumference O around the rotation center C by an equal rotation angle ⁇ i. .
  • the suction nozzles 40 are arranged at a constant arrangement pitch a (or rotation angle ⁇ i) in the circumferential direction along a circumference O concentric with the rotation center C of the nozzle holder 42.
  • the center in the Z-axis direction of the suction nozzles 40 that define the arrangement pitch a can be represented by a vertical line passing through the geometric center of gravity in the bottom view of the opening where the suction nozzles 40 suck electronic components.
  • the adsorption nozzle 40 can generally rotate.
  • the center of the suction nozzle 40 can be represented by the rotation center line of the suction nozzle 40 instead of the vertical line passing through the geometric center of gravity of the opening.
  • the arrangement pitch a can be represented by the distance along the circumference O between the centers of the two adjacent suction nozzles 40, and the radius r (the radius of the circumference O) from the rotation center C to the suction nozzle 40 can be represented. It corresponds to the length of the arc having the rotation angle ⁇ i as the central angle.
  • the number of elevating shafts 43 (therefore, the number of suction nozzles 40) is, for example, 8 to 20 (eight in the illustrated example).
  • Each lifting shaft 43 is supported by the nozzle holder 42 so as to be movable up and down, and is biased upward by a biasing member (not shown).
  • the R-axis motor Mr (FIG. 5) is provided at the upper end of the main shaft 41, and the nozzle holder 42 rotates by receiving the driving force of the R-axis motor Mr (FIG. 5) of the nozzle head 4. Therefore, each suction nozzle 40 held by the nozzle holder 42 moves around the circumference O, and alternatively moves to the work position Po.
  • the R-axis motor Mr is an example of a rotating unit configured to be able to rotate the nozzle holder 42 along the circumference O so that each suction nozzle 40 may selectively move to the working position Po.
  • the nozzle lifting / lowering unit 44 is disposed above each lifting / lowering shaft 43 and supported by the main shaft 41.
  • the nozzle lifting / lowering unit 44 includes two pressing members 441 disposed at an angle of 180 degrees with the rotation center C as a center, and a Z-axis motor Mz (FIG. 5) built in the nozzle lifting / lowering unit 44. is doing.
  • Each pressing member 441 moves up and down independently of each other under the driving force of the Z-axis motor Mz.
  • the lifting shaft 43 descends against the urging force and moves the suction nozzle 40 to the lowering position Zd where the electronic components are sucked or mounted. Lower.
  • the nozzle lifting / lowering unit 44 is an example of a lifting / lowering unit configured to be able to lift / lower the suction nozzle 40 at the work position Po.
  • the work position Po is directly below the pressing member 441 on the circumference O, and the suction nozzle 40 performs suction and mounting of electronic components at the work position Po. That is, in the present embodiment, two working positions Po and Po that are separated by an angle of 180 degrees around the rotation center C are set in the nozzle head 4 in correspondence with the arrangement of the two pressing members 441 described above. ing.
  • the nozzle holder 42 has two suction nozzles 40 (two on the opposite side across the rotation center C) arranged at an interval of 180 degrees around the rotation center C as shown in FIG.
  • the two suction nozzles 40 that are paired in this way satisfy an arrangement relationship in which one suction nozzle 40 is located at one work position Po and at the same time the other suction nozzle 40 is located at the other work position Po. Therefore, in the illustrated embodiment, the two suction nozzles 40 and 40 forming an arbitrary pair of suction nozzles can be positioned at the work positions Po and Po, respectively, and used for sucking and mounting electronic components.
  • the nozzle head 4 is moved above the component supply unit 28 to position the work position Po directly above the tape feeder 281.
  • the suction nozzle 40 that does not pick up the electronic components is stopped at the work position Po in the rotational direction R, and is lowered from the raised position Zu to the lowered position Zd in the Z-axis direction.
  • negative pressure is applied to the suction nozzle 40 at a timing when the suction nozzle 40 contacts the electronic component supplied by the tape feeder 281, and the electronic component is sucked from the tape feeder 281 to the suction nozzle 40.
  • the suction nozzle 40 that sucks the electronic component is raised from the lowered position Zd to the raised position Zu in the Z-axis direction.
  • the nozzle head 4 when mounting an electronic component at the work position Po, the nozzle head 4 is moved above the substrate S to position the work position Po directly above the place to be mounted on the substrate S.
  • the suction nozzle 40 that sucks the electronic component is stopped at the work position Po in the rotation direction R, and is lowered from the raised position Zu to the lowered position Zd in the Z-axis direction.
  • atmospheric pressure or positive pressure is applied to the suction nozzle 40 at a timing when the electronic component comes into contact with the substrate S, and the electronic component is mounted on the substrate S from the suction nozzle 40.
  • the suction nozzle 40 from which the electronic component is detached is raised from the lowered position Zd to the raised position Zu in the Z-axis direction.
  • the horizontal movement unit 150 has the nozzle so that the suction nozzle 40 at the work position moves between the position where the electronic component is sucked and the position where the sucked electronic component is mounted.
  • the holder 42 is configured to be movable on a plane, and the nozzle lifting / lowering unit 44 functions as lifting / lowering means configured to be able to lift / lower the suction nozzle 40 at the work position Po.
  • a cylindrical light diffusion member 5 is attached to the lower end of the main shaft 41 of the nozzle head 4, and the plurality of suction nozzles 40 are arranged so as to surround the light diffusion member 5.
  • the light diffusing member 5 has the same configuration as that of the diffusing member described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2012-238726, and the suction nozzle 40 by the imaging unit 6 (FIG. 4) described in detail later is moved from the X-axis direction. It is used for the side imaging that images the side of the suction nozzle 40 as seen.
  • the imaging unit 6 includes a camera 60 (FIG. 5) that images the side of the suction nozzle 40.
  • the camera 60 operates under the control of the imaging control unit 140 of the controller 100, and images the side portion of the suction nozzle 40 that is moving at the height of the ascending position Zu or has completed the movement before and after the work position Po in the rotation direction R. Is configured to do.
  • FIG. 4 the structure of the nozzle head 4 is simplified and shown.
  • the imaging unit 6 includes a housing 61 that houses a camera 60 (FIG. 5).
  • the housing 61 includes a main body portion 611 extending in the X-axis direction, and two suction nozzle facing portions 612 and 612 that protrude in the Y-axis direction from both ends of the main body portion 611 in the X-axis direction. Yes.
  • the camera 60 is disposed in each suction nozzle facing portion 612 in the housing 61.
  • the two suction nozzle facing portions 612 and 612 are arranged with the plurality of suction nozzles 40 sandwiched in the X-axis direction, and are fixed to the main shaft 41.
  • the imaging unit 6 is configured integrally with the nozzle head 4 and can move with the nozzle head 4.
  • a window 62 is provided on the inner wall of each suction nozzle facing portion 612 so as to face the working position Po of the nozzle head 4 from the X-axis direction.
  • Each camera 60 faces the work position Po from the X-axis direction through the window 62, and takes an image in the vicinity of the work position Po from the X-axis direction.
  • the pressing member 441 moves up and down
  • the suction nozzle 40 moves up and down between the raised position Zu and the lowered position Zd.
  • each window 62 is provided at the height of the raised position Zu, and each camera 60 takes an image in the vicinity of the work position Po at the raised position Zu from the X-axis direction (horizontal direction).
  • each illumination 65 is provided on the inner wall of each suction nozzle facing portion 612.
  • Each illumination 65 is composed of a plurality of LEDs (Light Emitting Diodes) arranged in a matrix on both sides of the window 62, and irradiates light toward the work position Po.
  • each window 62 is provided with illumination 65 facing each other across the nozzle head 4 and the light diffusion member 5, and each camera 60 is emitted from the illumination 65 and diffused by the light diffusion member 5.
  • a silhouette image of the work position Po illuminated from the back by light is captured.
  • the camera 60 includes a plurality of telecentric lenses and an image sensor, and images a side portion of the electronic component sucked and held by the suction nozzle 40.
  • the camera 60 is set to be the same as the height of the electronic component of the suction nozzle 40 at the raised position Zu.
  • the image sensor is always exposed with light incident from the lens of the camera 60. That is, the imaging device is configured by arranging a large number of imaging unit elements in a matrix.
  • the imaging unit element stores a charge corresponding to the brightness of incident light for each imaging unit element.
  • the electric charge stored (charged) for each imaging unit element according to the command is output to a circuit (not shown) that generates image data in the camera 60.
  • Image data (image data) which is image data, is generated based on the magnitude of the electric charge for each imaging unit element, that is, for each pixel (pixel) output by this circuit. In this way, the imaging of the camera 60 is performed.
  • This image data is generated as digital data including illuminance information for each pixel (may further include color information).
  • a CMOS sensor or a CCD sensor can be used as the image sensor. Further, the charge of the image sensor is reset to 0 when it is released in response to an image capture command. In other words, after the charge is output, the charge amount of the image pickup device is zero unless the new light is incident from the lens of the camera 60, and the image is “true black (black one color)”. In this type of camera 60, a “discard imaging” process that releases and resets the charge of the imaging device for each imaging is executed, and then a “main imaging” process that acquires an image is executed.
  • the discarded imaging offset t1 and the actual imaging time t2 are stored in the storage unit 120 as the eigenvalues of the camera 60, respectively, and the sum (t1 + t2) of these is controlled in the control of the imaging control unit 140 described later. )
  • imaging time SV As “imaging time SV”.
  • the discarded imaging offset t1 is the time from when the imaging command is received until the release is completed.
  • the imaging time for main imaging is the time from the output of a signal instructing execution of main imaging to the completion of main imaging after the abandoned imaging offset has elapsed.
  • the component mounter 1 includes a controller 100 that comprehensively controls the entire apparatus.
  • the controller 100 includes an arithmetic processing unit 110 that is a computer configured with a CPU (Central Processing Unit) and a RAM (Random Access Memory) and a storage unit 120 configured with an HDD (Hard Disk Drive). Further, the controller 100 includes an arithmetic processing unit 110, a drive control unit 130 that controls the drive system of the component mounter 1, and an imaging control unit 140 that controls the imaging of the suction nozzle, based on the calculation result of the arithmetic processing unit 110, Display / operation unit 160.
  • arithmetic processing unit 110 that is a computer configured with a CPU (Central Processing Unit) and a RAM (Random Access Memory)
  • HDD Hard Disk Drive
  • the controller 100 includes an arithmetic processing unit 110, a drive control unit 130 that controls the drive system of the component mounter 1, and an imaging control unit 140 that controls the imaging of the suction nozzle, based on the calculation result of the
  • the arithmetic processing unit 110 controls the drive control unit 130 and the imaging control unit 140 in accordance with a program stored in the storage unit 120, thereby executing component mounting processing defined by the program and imaging processing before and after component mounting.
  • the arithmetic processing unit 110 displays the status of the component mounting machine 1 on the display / operation unit 160 or receives an instruction from the operator input to the display / operation unit 160.
  • the storage unit 120 stores a program executed by the arithmetic processing unit 110 and parameters necessary for executing the program. As will be described in detail later, in addition to various values (output voltage, rotational speed, etc.) necessary for controlling each motor Mx, My, Mz, and Mr, the corresponding work position Po is mounted on the substrate S as a parameter.
  • End timing (or stop position (or angle) determined for each suction nozzle 40) of the rotation motor Mr when moving right above the position, and each suction nozzle 40 starting from a predetermined reference position on the circumference O
  • the circumferential position (or angle ⁇ i) the drive amount required to move each suction nozzle 40 to each work position, and the descent start timing when the corresponding suction nozzle 40 starts to descend at the work position Po when mounting the electronic component.
  • the angle at which the descent starts with respect to the work position Po including data required to determine the imaging time SV required from when the camera 60 starts imaging the suction nozzle to when it ends. It has been.
  • the data required for determining the imaging time SV is the sum of the above-described discarded imaging offset t1 and the imaging time t2 of the main imaging.
  • the imaging time SV does not need to be held as a value, and may be a derivation function that calculates the sum of the discarded imaging offset t1 and the imaging time t2 of the main imaging for each process.
  • an X-axis motor Mx and a Y-axis motor My constituting the horizontal movement unit 150
  • a Z-axis motor Mz constituting the nozzle lifting unit 44
  • an R-axis motor Mr serving as a rotating means.
  • the drive control unit 130 When the drive control unit 130 outputs a rotation command to the R-axis motor Mr, the R-axis motor Mr constituting the rotation means rotates, and the nozzle holder 42 rotates by receiving the driving force, and each suction nozzle 40 is integrated. Rotate along the circumference O. As a result, the suction nozzle that sucks the predetermined electronic component can be selectively moved to one of the work positions Po.
  • the drive control unit 130 when the drive control unit 130 outputs a rotation command to the Y-axis motor My, the Y-axis motor My rotates, and the Y-axis ball screw mechanism 22 rotates by receiving the driving force. Therefore, the mounting head 3 moves in the Y direction via the head support member 23 attached to the nut of the Y-axis ball screw mechanism 22.
  • the drive control unit 130 outputs a rotation command to the X-axis motor Mx
  • the X-axis motor Mx rotates
  • the X-axis ball screw mechanism 24 rotates by receiving the driving force. Therefore, the mounting head 3 attached to the nut of the X-axis ball screw mechanism 24 moves in the X direction.
  • the X-axis motor Mx and the Y-axis motor My constituting the horizontal movement unit 150 change the suction nozzle 40 at the work position Po among the suction nozzles 40 of the nozzle holder 42 supported by the mounting head 3 to electronic components. It is possible to move between a position where the sucked electronic component is sucked and a position where the sucked electronic component is mounted.
  • the drive control unit 130 outputs a lowering command to the Z-axis motor Mz
  • the Z-axis motor Mz constituting the elevating means rotates in one direction
  • the pressing member 441 resists the biasing force of the biasing member (not shown). Falls.
  • the pressing member 441 lowers one lifting shaft 43 positioned directly below the plurality of lifting shafts 43 against the urging force acting on the lifting shaft 43, and a lowered position where the electronic component is attracted or mounted.
  • the suction nozzle 40 is lowered to Zd.
  • the drive control unit 130 outputs a raising command to the Z-axis motor Mz
  • the Z-axis motor Mz rotates in the other direction
  • the pressing member 441 is raised by receiving a driving force from a biasing member (not shown).
  • the one raising / lowering shaft 43 pressed by the pressing member 441 moves up with the suction nozzle 40
  • the suction nozzle 40 moves up to the lift position Zu.
  • the lowered position Zd and the raised position Zu are shown with respect to the lower end of the suction nozzle 40.
  • the imaging control unit 140 is connected to each camera 60, controls the imaging timing of each camera 60, and completes the imaging process before one suction nozzle 40 starts to descend at the work position Po.
  • the side portion of the suction nozzle 40 located at the rising position Zu is imaged at each timing before and after the electronic component is sucked. If foreign matter is attached to the suction nozzle 40 in the side image before the component suction, the component suction is stopped. Further, if there is no electronic component at the lower end of the suction nozzle 40 in the side image after the suction nozzle 40 is lowered to the lowered position Zd for component suction, it is determined that the component suction has failed at a predetermined timing, Re-execute component suction. Further, the thickness and posture of the electronic component sucked by the suction nozzle 40 are also appropriately determined based on the side image of the suction nozzle 40.
  • the side of the suction nozzle 40 located at the rising position Zu is imaged at each timing before and after mounting the electronic component. If there is no electronic component at the lower end of the suction nozzle 40 in the side image before mounting the component, it is determined that the electronic component has dropped from the suction nozzle 40, and the component mounting is stopped. Further, if an electronic component remains at the lower end of the suction nozzle 40 in the side image after the suction nozzle 40 is lowered to the lowered position Zd for component mounting, it is determined that the component mounting has failed and the component mounting is performed. Try again.
  • the controller 100 of the present embodiment is a process in which the working position Po of the nozzle holder 42 is moved to the position where the electronic component to be mounted is mounted after each suction nozzle 40 finishes the suction operation of the respective electronic component.
  • the horizontal moving unit 150 and the R-axis motor Mr are controlled so that the one suction nozzle 40 that is lifted by sucking the electronic component rotates along the circumference O and arrives at the work position Po. It is configured.
  • the controller 100 is configured to control the nozzle lifting / lowering unit 44 and the camera 60 so that the imaging process is completed before one suction nozzle 40 starts to descend at the work position Po.
  • the imaging timing is particularly important for the side imaging before component mounting. Even if the side surface of the suction nozzle 40 at the work position is imaged as in this embodiment, the nozzle head 4 is still driven by the horizontal movement unit 150 when the suction nozzle arrives at the work position. There is a case. In such a case, it is preferable to finish imaging immediately before the horizontal movement unit 150 stops (preferably after the stop). This is because the electronic component may be displaced or dropped from the suction nozzle 40 under the influence of inertia when driven by the horizontal movement unit 150. On the other hand, if the timing at which the camera 60 starts imaging (imaging start timing) is too late, the suction nozzle 40 cannot be lowered until the imaging is completed, which may reduce the throughput.
  • the imaging control unit 140 determines the imaging start timing by the method described below.
  • the imaging operations performed by each of the two cameras 60 included in the imaging unit 6 are similar, and therefore, the imaging operation of one camera 60 will be described here.
  • the horizontal movement unit 150 and the R-axis motor Mr are driven almost simultaneously so that the suction nozzle 40 that sucks the electronic component to be mounted moves to the work position Po.
  • the Z-axis motor Mz is operated at the timing when both are stopped, the pressing member 441 is lowered, and the suction nozzle 40 stopped at the work position Po is set to be pressed down.
  • the timing Tc at which the suction nozzle 40 completes lowering at the work position Po is known between the work position Po shown in FIG. 6 and the position (Po-1) immediately before the work position Po.
  • Tm Tc ⁇ (Td + SV) (1) Is possible.
  • the horizontal movement unit 150 is not limited to the characteristic that the Z-axis motor Mz starts moving after the horizontal movement unit 150 is completely stopped as shown in FIG. Even when the Z-axis motor Mz starts moving in the process of stopping, the imaging timing can be calculated accurately.
  • the timing at which imaging is completed is almost simultaneously with the descent start timing Ts, and the time Rt from the imaging start timing Tm to the timing Tc at the completion of component mounting is as short as possible.
  • the work is performed by integrally rotating the plurality of suction nozzles 40 arranged at a predetermined arrangement pitch a along the circumference O.
  • the suction nozzle 40 located at the position Po is selectively changed.
  • the imaging control unit 140 also functions as an imaging control unit, and after one suction nozzle 40 rotates along the circumference O from one arrangement pitch a before the work position Po, The imaging start timing of the camera 60 by the controller 100 based on the parameters (descent start timing Ts, imaging time SV) stored in the parameter storage unit 141 so that imaging is completed immediately before starting the descent at the work position Po. Tm is determined.
  • the camera 60 can capture an image immediately before the suction nozzle 40 starts to descend.
  • This “immediately before” timing is the descent start timing Ts when each suction nozzle 40 starts to descend during mounting of the electronic component, and the imaging required from when the camera 60 starts imaging the suction nozzle 40 to when it ends. Since it is determined based on data required for determining the time SV (the value of the discarded imaging offset and the time required for actual imaging), the field of view of the camera 60 stops at the work position Po and the suction nozzle 40 at the ascending position Zu. Coupled with the fact that the side portion can be imaged, it is as close as possible to the lowering start timing Ts of the suction nozzle 40 as much as possible regardless of the rotation mode of the nozzle holder 42. Therefore, while a highly reliable inspection image can be captured, since the imaging is completed at the timing when the suction nozzle 40 starts to descend, there is no need to temporarily stop the mounting operation for imaging, and the throughput Can be avoided.
  • the imaging control unit 140 sets a timing obtained by subtracting the imaging time SV from the lowering start timing Ts at which one suction nozzle 40 starts to lower at the work position Po at the time of mounting as the imaging start timing Tm. Is. For this reason, in this embodiment, the imaging start timing Tm by the camera 60 can be delayed to the last minute.
  • the imaging control unit 140 sets the imaging start timing Tm with the movement start timing Tp of the horizontal movement unit 150 as a starting point. For this reason, in this embodiment, the movement start timing Tp of the horizontal movement unit 150 can also be used as a parameter of the imaging timing by the camera 60.
  • the camera 60 is arranged so that its field angle includes the suction nozzle 40 stopped at the work position Po in its field of view (in the illustrated example, right next to the work position Po). For this reason, in this embodiment, it is possible to capture the side of the suction nozzle 40 while keeping the most important position where the component is likely to fall within the angle of view.
  • the imaging control unit 140 determines the imaging start timing Tm of the camera 60 so that imaging is completed at the rotation end timing of the R-axis motor Mr. For this reason, in this embodiment, a highly accurate inspection image can be taken at the moment when the suction nozzle 40 as a subject stops.
  • the present embodiment since it is determined that the imaging is completed immediately before the suction nozzle 40 starts to descend at the working position at the time of mounting, a highly reliable inspection image can be taken, while suction Since the imaging is completed at the descent start timing Ts when the nozzle 40 starts to descend, it is not necessary to temporarily stop the mounting operation for imaging, and it is possible to avoid a decrease in throughput. Therefore, when checking the suction nozzle 40 before mounting by imaging, it is possible to obtain an inspection image with as high reliability as possible without causing waiting for imaging.
  • the angle of view of the camera 60 is directed to the suction nozzle 40 at the work position Po.
  • the present invention is not limited to this, and the camera 60 may be disposed upstream of the work position Po in the rotation direction R. .
  • the nozzle head 4 has two working positions Po.
  • the present invention can also be applied to the nozzle head 4 having a single working position Po.
  • the number of suction nozzles 40 is not limited to an even number and may be an odd number.
  • the plurality of nozzles 40 are arranged along the circumferential orbit O at the same arrangement pitch a.
  • the arrangement pitch a in which the plurality of nozzles 40 are arranged does not have to be equal and may be different. Good.
  • a camera 60 is provided for each work position Po.
  • prisms or mirrors are arranged so that the suction nozzle 40 at both work positions Po is imaged by one camera. It may be.
  • the imaging unit 6 as the imaging unit has the illumination 65 provided in the housing 61, but the illumination 65 may be disposed at the lower end of the main shaft 41.
  • the imaging control unit 140 controls the rotation start timing of the R-axis motor Mr, It is preferable to control the imaging start timing Tm so that the rotation end timing approaches the descent start timing Ts of the suction nozzle 40.
  • the side of the suction nozzle 40 can be imaged at a suitable timing while maintaining the interlocking between the camera and the R-axis motor Mr and using the interlocking between the camera and the R-axis motor Mr. it can.
  • the first aspect of the present invention is a nozzle holder configured to be rotatable about an axis, and arranged at an arrangement pitch in the circumferential direction along a circumference concentric with the rotation center of the nozzle holder.
  • a plurality of suction nozzles configured to be capable of sucking electronic components, and a suction nozzle at a work position set in advance on the circumference, a position where the electronic components are sucked and a position where the sucked electronic components are mounted
  • Horizontal movement means configured to move the nozzle holder on a plane so as to move between the nozzle holder and the nozzle holder along the circumference so that each suction nozzle selectively moves to the working position.
  • Rotating means configured to be rotatable, elevating means configured to be able to move up and down the suction nozzle in the working position, and configured to be able to image the side portion of the suction nozzle that is lifted by sucking electronic components
  • Camera and said camera Parameter storage means for storing parameters used for control, wherein the parameters are a descent start timing when each suction nozzle starts to descend when the electronic component is mounted, and the camera starts imaging of the suction nozzle
  • the parameter storage means including at least data required for determining the imaging time required until the end of the operation, and one suction nozzle that is lifted by sucking an electronic component to be mounted is one of the work positions. Based on the parameters stored in the parameter storage means, the camera is configured so that the imaging is completed immediately after the rotation toward the working position from before the arrangement pitch and immediately before the descent starts at the working position. And an imaging control means configured to determine the imaging start timing of the component mounting machine.
  • a nozzle holder configured to be rotatable about an axis is rotated, and an arrangement pitch is spaced in the circumferential direction along a circumference concentric with the rotation center of the nozzle holder.
  • the plurality of arranged suction nozzles are selectively moved to a preset work position on the circumference, and the suction nozzles at the work position are arranged so that the electronic parts picked up and the positions at which the electronic parts are picked up.
  • a nozzle mounting method for a component mounter when mounting an electronic component using a component mounter configured such that the nozzle holder is movable on a plane so as to move between mounting positions, A descent start timing when each suction nozzle starts descending when a component is mounted, and a camera configured to image the side of the suction nozzle that is picked up by sucking the electronic component captures the suction nozzle.
  • Start and end Pre-stores the data required for determining the imaging time required to perform the step, sucks the electronic component by each suction nozzle, and mounts the electronic component to be mounted after finishing the suction operation of the electronic component
  • the imaging step is completed after the step of moving and after the one suction nozzle is rotated from one arrangement pitch before the work position toward the work position, and immediately before the descent starts at the work position.
  • a step of determining the imaging start timing of the camera by the control means It is nozzle imaging method of the component mounter according to claim that by operating the camera at timing and a step of imaging the suction nozzle of the one.
  • the imaging control unit sets, as the imaging start timing, a timing obtained by subtracting the imaging time from a lowering start timing at which the one suction nozzle starts to descend at the work position at the time of mounting. Is.
  • the imaging start timing by the camera can be delayed to the very minimum.
  • the imaging control unit sets the imaging start timing with the movement start timing of the horizontal moving unit as a starting point.
  • the movement start timing of the horizontal moving means can also be used as a parameter of the imaging timing by the camera.
  • the camera is arranged such that its angle of view (Angle of View) includes the suction nozzle at the working position in the field of view.
  • Angle of View angle of view
  • the camera is configured such that the imaging start timing is executed in conjunction with the rotation timing of the rotation unit, and the imaging control unit starts rotation of the rotation unit. By controlling the timing, the imaging start timing is controlled.
  • the suction nozzle can be imaged at a suitable timing while maintaining the linkage between the camera and the rotation unit and using the linkage between the camera and the rotation unit.
  • the imaging control unit determines the imaging start timing of the camera so that the imaging is completed at the rotation end timing of the rotation unit. In this aspect, a highly accurate inspection image can be taken at the moment when the suction nozzle as a subject stops.

Landscapes

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Abstract

一の吸着ノズル40が作業位置Poの一配列ピッチa手前から作業位置Poに向かって回動した後であって、当該作業位置Poにて降下を開始する前に当該吸着ノズル40の側部を撮像する。この撮像動作の制御には、パラメータが用いられる。パラメータは、電子部品の実装時に各吸着ノズル40が降下を開始するときの降下開始タイミングTsと、カメラ60が当該吸着ノズル40の撮像を開始してから終了するまでに要する撮像時間の決定に要するデータSVの決定に要するデータとを含む。一の吸着ノズル40が作業位置Poにて降下を開始する直前(好ましくは降下とほぼ同時)に撮像が完了する。

Description

部品実装機及びそのノズル撮像方法
 本発明は、部品実装機及びそのノズル撮像方法に関し、特に、同一円周上に配設された複数の吸着ノズルを支持するノズルヘッドを備えた部品実装機において、当該吸着ノズルを撮像する吸着ノズル撮像技術に係る部品実装機及びそのノズル撮像方法に関する。
 特許文献1、2には、この種の部品実装機が開示されている。これらの部品実装機は、いずれも実装ヘッドに設定される鉛直線を中心として、同一円周上に複数の吸着ノズルを配置し、各吸着ノズルを前記鉛直線回りに1ピッチずつ一定方向に間欠的に回転させることにより、各吸着ノズルを順番に作業位置に位置させて、作業位置の吸着ノズルにより電子部品を実装する。
 また、特許文献1に開示されている部品実装機は、吸着・取り出し(ピックアップ)動作を行った吸着ノズルの側部を撮像し、部品の吸着状態を検査する構成になっている。同装置は、予め吸着ノズルごとに設定された固定値を撮像角度位置として記憶する記憶装置と、撮像対象となる吸着ノズルの回転角度を検出する回転角度検出手段と、撮像角度位置を回転角度検出手段で検出することにより、当該撮像角度位置に移動してきた吸着ノズルを撮像するように制御する制御手段とを備えている。前記固定値は、各吸着ノズルが1ピッチ移動するときの1/2に設定されていた。
 特許文献2に開示されている部品実装機は、ノズルホルダが回転を停止し、作業位置に位置された吸着ノズルが降下して電子部品を吸着している間に、吸着位置よりも回転方向の上流側にある先行位置の吸着ノズルと、下流側にある後行位置にある吸着ノズルとを同時に撮像し、一画面上に取得する構成になっている(段落0044等)。
特開2014-220269号公報 特開2009-130014号公報
 しかしながら、何れの先行技術においても、吸着した電子部品の実装前に当該電子部品の取り落とし等を検査するために十分な性能を発揮しえなかった。
 すなわち、特許文献1に記載の技術では、吸着・取り出し(ピックアップ)動作を行った吸着ノズルの側部を撮像し、部品の吸着状態を検査しているだけであり、当該検査終了後、ノズルホルダを基板上に移動して電子部品を実装する過程では、側部の撮像による検査は実施されていなかった(段落0042)。そのため、実装動作開始後の電子部品の吸着状態を確実にチェックすることができなかった。
 また、特許文献2に記載の技術では、各吸着ノズルが停止しているときに撮像しているので、停止した吸着ノズルが回動した後に当該吸着ノズルに吸着されていた電子部品が落下等した場合、これを検出することはできなかった。
 吸着ノズルを撮像するタイミングを実装直前までずらせば、比較的信頼性の高い画像を得ることは可能である。しかしながら、撮像には、撮像素子の電荷を放出させてリセットする等の時間が必要となるため、いたずらにタイミングが遅くなると、撮像のために実装作業を一時停止させる必要が生じてしまい、スループットが低下するため好ましくない。
 本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、実装前の吸着ノズルを撮像によってチェックする際に、撮像待ちを生じさせることなく、しかも可及的に信頼性の高い検査画像を得ることのできる部品実装機及びそのノズル撮像方法を提供することを課題としている。
 上記課題を解決するために、本発明の第1の態様は、軸回りに回動可能に構成されたノズルホルダと、前記ノズルホルダの回転中心と同心の円周に沿って周方向に配列ピッチを隔てて配設され、電子部品を吸着可能に構成された複数の吸着ノズルと、前記円周上に予め設定された作業位置にある吸着ノズルが、電子部品を吸着する位置と吸着した電子部品を実装する位置との間で移動するように前記ノズルホルダを平面上で移動可能に構成された水平移動手段と、各吸着ノズルが択一的に前記作業位置に移動するように前記ノズルホルダを前記円周沿いに回動可能に構成された回動手段と、前記作業位置にある吸着ノズルを昇降可能に構成された昇降手段と、電子部品を吸着して上昇している吸着ノズルの側部を撮像可能に構成されたカメラと、前記カメラの制御に用いられるパラメータを記憶するパラメータ記憶手段であって、前記パラメータは、前記電子部品の実装時に各吸着ノズルが降下を開始するときの降下開始タイミングと、前記カメラが当該吸着ノズルの撮像を開始してから終了するまでに要する撮像時間の決定に要するデータとを少なくとも含む、前記パラメータ記憶手段と、実装対象となる電子部品を吸着して上昇している一の吸着ノズルが前記作業位置の一配列ピッチ手前から前記作業位置に向かって回動した後であって、当該作業位置にて降下を開始する直前に撮像が完了するように、前記パラメータ記憶手段に記憶されたパラメータに基づき、当該カメラの撮像開始タイミングを決定するように構成された撮像制御手段とを備えていることを特徴とする部品実装機である。
 また、本発明の別の態様は、軸回りに回動可能に構成されたノズルホルダを回動して、当該ノズルホルダの回転中心と同心の円周に沿って周方向に配列ピッチを隔てて配設された複数の吸着ノズルを前記円周上に予め設定された作業位置に択一的に移動するとともに、この作業位置にある吸着ノズルが、電子部品を吸着する位置と吸着した電子部品を実装する位置との間で移動するように前記ノズルホルダを平面上で移動可能に構成された部品実装機を用いて電子部品を実装する際の部品実装機のノズル撮像方法であって、前記電子部品の実装時に各吸着ノズルが降下を開始するときの降下開始タイミングと、前記電子部品を吸着して上昇している吸着ノズルの側部を撮像可能に構成されたカメラが当該吸着ノズルの撮像を開始してから終了するまでに要する撮像時間の決定に要するデータとを予め記憶するステップと、各吸着ノズルにより電子部品を吸着するステップと、前記電子部品の吸着動作を終了した後、実装対象となる電子部品を実装する位置に前記ノズルホルダの前記作業位置を移動するステップと、前記作業位置を移動する過程で、実装対象となる電子部品を吸着して上昇している一の吸着ノズルを前記円周沿いに回動するステップと、前記一の吸着ノズルが前記作業位置の一配列ピッチ手前から前記作業位置に向かって回動した後であって、当該作業位置にて降下を開始する直前に撮像が完了するように、前記パラメータ記憶手段に記憶されたパラメータに基づき、前記制御手段による当該カメラの撮像開始タイミングを決定するステップと、決定された撮像開始タイミングで前記カメラを作動させて当該一の吸着ノズルを撮像するステップとを備えていることを特徴とする部品実装機のノズル撮像方法である。
 各態様の部品実装機又はそのノズル撮像方法では、所定の軸を中心とする円周に沿い、所定の配列ピッチを隔てて並ぶ複数の吸着ノズルを一体的に回転させることで、作業位置に位置する吸着ノズルを択一的に変更する。この際、カメラの撮像開始タイミングは、吸着ノズルが作業位置の一配列ピッチ手前から作業位置に向かって回動した後であって、当該作業位置に位置する吸着ノズルが実装時に作業位置で降下を開始する直前に撮像が完了するように決定されるので、カメラは、吸着ノズルが降下し始める直前の画像を撮像することができる。この「直前」のタイミングは、電子部品の実装時に各吸着ノズルが降下を開始するときの降下開始タイミングと、カメラが当該吸着ノズルの撮像を開始してから終了するまでに要する撮像時間の決定に要するデータとに基づいて決定されるので、ノズルホルダの回動態様に拘わらず、可及的に吸着ノズルの降下開始タイミングに近づけたものとなる。そのため、信頼性の高い検査画像を撮像することができる一方、吸着ノズルが降下を開始するタイミングでは、撮像を完了しているので、撮像のために実装作業を一旦停止させる必要がなく、スループットの低下を回避することが可能となる。
 以上説明したように本発明によれば、吸着ノズルが作業位置の一配列ピッチ手前から作業位置に向かって回動した後であって、吸着ノズルが実装時に作業位置で降下を開始する直前に撮像が完了するように決定されるので、信頼性の高い検査画像を撮像することができる一方、吸着ノズルが降下を開始するタイミングでは、撮像を完了しているので、撮像のために実装作業を一旦停止させる必要がなく、スループットの低下を回避することが可能となる。よって、実装前の吸着ノズルを撮像によってチェックする際に、撮像待ちを生じさせることなく、しかも可及的に信頼性の高い検査画像を得ることができるという顕著な効果を奏する。
 本発明のさらなる特徴、目的、構成、並びに作用効果は、添付図面と併せて読むべき以下の詳細な説明から容易に理解できるであろう。
本発明に係る部品実装機を模式的に示す部分平面図である。 実装ヘッドの一例の下端部近傍を模式的に示す部分正面図である。 図2の実装ヘッドの底部を模式的に示す部分平面図である。 撮像ユニットの外観を模式的に示す部分斜視図である。 図1の部品実装機が備える電気的構成を示すブロック図である。 吸着ノズルの側部撮像動作を示すタイミングチャートである。
 以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
 図1に示すように、部品実装機1は、加工対象となる基板Sを一の搬送方向に沿って水平に搬入し、電子部品を実装した後、同搬送方向の下流側に搬出する装置である。以下の説明では、基板Sの搬送方向をX軸方向とし、鉛直方向をZ軸方向とするXYZ直交座標を基準として方向を説明する。
 部品実装機1は、基台11の上に設けられた一対のコンベア12、12を備える。そして、部品実装機1は、コンベア12により基板搬送方向(X軸方向)の上流側から実装処理位置(図1の基板Sの位置)に搬入した基板Sに対して電子部品を実装し、部品実装を完了した基板Sをコンベア12により実装処理位置からX軸方向の下流側へ搬出する。部品実装機1の基台11には、一対のコンベア12、12をY軸方向に挟んだ両側に2つの部品供給部28が配置されており、それぞれがX軸方向に並んでいる。各部品供給部28には、複数のテープフィーダ281がX軸方向に並んで着脱可能に装着されており、各テープフィーダ281には、集積回路、トランジスタ、コンデンサ等の小片状の電子部品(チップ部品)を所定間隔おきに収納したテープが巻かれたリールが配置されている。そして、テープフィーダ281は、テープを実装ヘッド3側に間欠的に送り出すことによって、テープ内の電子部品を供給する。
 一対のコンベア12、12によって実装処理位置に搬入された基板Sに対し、部品供給部28から供給された電子部品を実装するために、部品実装機1には、実装ヘッド3と、この実装ヘッド3に支持されている複数のヘッドユニット4と、実装ヘッド3を駆動する機構とが設けられている。各ヘッドユニット4には、複数の吸着ノズル40が支持されており、後述するように、実装ヘッド3がXY平面上で駆動されることにより、各吸着ノズル40が電子部品を所定の部品供給部28から吸着する位置と、実装処理位置に搬入した基板Sに対して電子部品を実装する位置との間で移動できるように構成されている。
 まず、実装ヘッド3をXY平面上で駆動する機構について説明する。
 部品実装機1には、Y軸方向に延びる一対のY軸レール21、21と、Y軸方向に延びるY軸ボールねじ機構22と、Y軸ボールねじ機構22を回転駆動するY軸モータMyとが設けられている。一対のY軸レール21、21には、実装ヘッド3を支持するヘッド支持部材23がY軸方向に移動可能に支持されている。Y軸ボールねじ機構22のナットには、このヘッド支持部材23が固定されている。ヘッド支持部材23は、X軸方向に沿って長く延びる構造体である。このヘッド支持部材23には、X軸方向に延びるX軸ボールねじ機構24と、X軸ボールねじ機構24を回転駆動するX軸モータMxとが取り付けられている。実装ヘッド3は、X軸方向に移動可能に支持された状態でX軸ボールねじ機構24のナットに固定されている。駆動制御部130は、Y軸モータMyによりY軸ボールねじ機構22を回転させて実装ヘッド3をY軸方向に移動させ、あるいはX軸モータMxによりX軸ボールねじ機構24を回転させて実装ヘッド3をX軸方向に移動させることができる。このように、Y軸ボールねじ機構22、Y軸モータMy、ヘッド支持部材23、X軸ボールねじ機構24、X軸モータMxは、吸着ノズル40が、電子部品を吸着する位置と吸着した電子部品を実装する位置との間で移動するようにノズルヘッド4を平面上で移動可能に構成された水平移動ユニット150(図5参照)を構成する。水平移動ユニット150は、本発明の水平移動手段の一例である。
 次に、実装ヘッド3は、X軸方向に長く延びる平面視長方形の直方体形状に形成された構造体である。実装ヘッド3は、X軸方向に間隔を隔てて直線状に並ぶ複数(図示の例では4本)のノズルヘッド4を有する。
 図2及び図3に示すように、各ノズルヘッド4は、複数の吸着ノズル40を円周上に配列したロータリヘッドである。次に説明するように、ノズルヘッド4は、吸着ノズル40によって電子部品の吸着・実装を行う。以下、図2及び図3を併用しつつノズルヘッド4の構成について説明する。なお、4本のノズルヘッド4の構成は共通するため、ここでは1本のノズルヘッド4について説明する。
 図2及び図3を参照して、ノズルヘッド4には、Z軸方向(すなわち鉛直線方向)に沿う回転中心Cが設定されている。ノズルヘッド4は、回転中心Cに沿って延びるメインシャフト41と、回転中心C回りに回動可能にメインシャフト41の下端に支持されて、吸着ノズル40を支持するノズルホルダ42と、ノズルホルダ42を回転駆動するR軸モータMrと、ノズルホルダ42の上方に配置され、メインシャフト41に固定されるノズル昇降ユニット44とを有する。
 メインシャフト41は、ノズルホルダ42やノズル昇降ユニット44等を支持する構造体である。
 ノズルホルダ42は、回転中心Cに沿い底面視時計回り方向となる回転方向Rに回転可能にメインシャフト41に支持されている。ノズルホルダ42は、吸着ノズル40の本数に対応する昇降シャフト43を有している。昇降シャフト43は、円周O上に等間隔を隔てて配設され、それぞれの下端に吸着ノズル40がひとつずつ着脱可能に装着されている。具体的には、昇降シャフト43(吸着ノズル40)が等配される間隔(配列ピッチa)は、回転中心Cを中心とする円周O上に等しい回転角度θiを隔てた位置に設定される。換言すれば、各吸着ノズル40は、ノズルホルダ42の回転中心Cと同心の円周Oに沿って周方向に一定の配列ピッチa(又は回転角度θi)を隔てて配設されている。ここで、配列ピッチaを規定する吸着ノズル40のZ軸方向の中心は、例えば吸着ノズル40が電子部品を吸着する開口の底面視における幾何重心を通る鉛直線で代表できる。また、吸着する電子部品の回転角度を調整するために、吸着ノズル40は一般に自転可能である。したがって、吸着ノズル40の中心は、開口の幾何重心を通る鉛直線に代えて吸着ノズル40の自転中心線で代表できる。そして、配列ピッチaは、隣接する2個の吸着ノズル40それぞれの中心間の円周Oに沿った距離で代表でき、回転中心Cから吸着ノズル40までの半径r(円周Oの半径)を有して回転角度θiを中心角とする円弧の長さに相当する。
 昇降シャフト43の本数(したがって吸着ノズル40の本数)は、例えば8本~20本(図示の例では8本)である。各昇降シャフト43は、昇降可能にノズルホルダ42に支持されており、図略の付勢部材により上方へ付勢されている。
 R軸モータMr(図5)は、メインシャフト41の上端部に設けられており、このノズルヘッド4のR軸モータMr(図5)の駆動力を受けて、ノズルホルダ42は、回転する。そのためノズルホルダ42に保持されている各吸着ノズル40は、円周O回りに移動し、択一的に作業位置Poに移動する。このようにR軸モータMrは、各吸着ノズル40が択一的に作業位置Poに移動するようにノズルホルダ42を円周O沿いに回動可能に構成された回動手段の一例である。
 ノズル昇降ユニット44は、各昇降シャフト43の上方に配置され、メインシャフト41によって支持されている。このノズル昇降ユニット44は、回転中心Cを中心として180度の角度を隔てて配置された2本の押圧部材441と、ノズル昇降ユニット44に内蔵されるZ軸モータMz(図5)とを有している。各押圧部材441は、Z軸モータMzの駆動力を受けて、互いに独立して昇降する。押圧部材441がその直下に位置する一の昇降シャフト43を降下させると、当該昇降シャフト43は、付勢力に抗して降下し、電子部品の吸着あるいは実装を行う降下位置Zdまで吸着ノズル40を降下させる。一方、押圧部材441が上昇すると、押圧部材441に押下されていた一の昇降シャフト43は、図略の付勢部材の付勢力によって吸着ノズル40とともに上昇する。これにより、吸着ノズル40は、上昇位置Zuまで上昇する。なお、図2においては、吸着ノズル40の下端に対して降下位置Zd及び上昇位置Zuがそれぞれ示されている。このように、ノズル昇降ユニット44は、作業位置Poにある吸着ノズル40を昇降可能に構成された昇降手段の一例である。
 本実施形態では、円周O上における押圧部材441の直下が作業位置Poとなり、この作業位置Poで吸着ノズル40は、電子部品の吸着・実装を実行する。すなわち、本実施形態においては、上述した2個の押圧部材441の配置に対応して、回転中心C回りに180度の角度を隔てた2個の作業位置Po、Poがノズルヘッド4に設定されている。一方、ノズルホルダ42には、図3に示すように回転中心C回りに180度の間隔を隔てて配置された2個の吸着ノズル40(回転中心Cを挟んで互いに逆側に位置する2個の吸着ノズル40)の対(吸着ノズル対)が4対設けられて、2×4(=8)個の吸着ノズル40が円周Oに沿って配列されている。こうして対を成す2個の吸着ノズル40は、一方の吸着ノズル40が一方の作業位置Poに位置すると同時に他方の吸着ノズル40が他方の作業位置Poに位置できる配置関係を満たす。したがって、図示の実施形態では、任意の1個の吸着ノズル対を成す2個の吸着ノズル40、40をそれぞれ作業位置Po、Poに位置させて、電子部品の吸着・実装に用いることができる。例えば、作業位置Poで電子部品を吸着する場合は、ノズルヘッド4を部品供給部28の上方へ移動させて作業位置Poをテープフィーダ281の直上に位置決めする。この状態で、電子部品を吸着しない吸着ノズル40を回転方向Rにおいて作業位置Poに停止させつつ、Z軸方向において上昇位置Zuから降下位置Zdへ降下させる。そして、吸着ノズル40がテープフィーダ281により供給される電子部品に接したタイミングで吸着ノズル40に負圧を与えて、テープフィーダ281から吸着ノズル40に電子部品を吸着する。続いて、電子部品を吸着した吸着ノズル40をZ軸方向において降下位置Zdから上昇位置Zuまで上昇させる。
 また作業位置Poで電子部品を実装する場合は、ノズルヘッド4を基板Sの上方へ移動させて作業位置Poを基板Sの実装対象箇所の直上に位置決めする。この状態で、電子部品を吸着する吸着ノズル40を回転方向Rにおいて作業位置Poに停止させつつ、Z軸方向において上昇位置Zuから降下位置Zdへ降下させる。そして、電子部品が基板Sに接したタイミングで吸着ノズル40に大気圧あるいは正圧を与えて、吸着ノズル40から基板Sへ電子部品を実装する。続いて、電子部品が離脱した吸着ノズル40をZ軸方向において降下位置Zdから上昇位置Zuまで上昇させる。
 このように、本実施形態では、水平移動ユニット150が、作業位置にPoある吸着ノズル40が、電子部品を吸着する位置と、吸着した電子部品を実装する位置との間で移動するようにノズルホルダ42を平面上で移動可能に構成されているとともに、ノズル昇降ユニット44が、作業位置Poにある吸着ノズル40を昇降可能に構成された昇降手段として機能する。
 次に、ノズルヘッド4のメインシャフト41の下端には、円柱形状の光拡散部材5が取り付けられており、複数の吸着ノズル40は光拡散部材5を囲むようにして配列されている。この光拡散部材5は、例えば特開2012-238726号公報に記載の拡散部材と同様の構成を具備しており、後に詳述する撮像ユニット6(図4)による吸着ノズル40をX軸方向から見た吸着ノズル40の側部(Side View)を撮像する側部撮像に用いられる。
 撮像ユニット6は、吸着ノズル40の側部を撮像するカメラ60(図5)を備えている。カメラ60は、コントローラ100の撮像制御部140の制御によって作動し、上昇位置Zuの高さで移動中または移動を完了した吸着ノズル40の側部を当該回転方向Rにおいて作業位置Poの前後で撮像するように構成されている。
 次に、図4を併用しつつ撮像ユニット6の構成について説明する。なお、ノズルヘッド4との関係を示すために、図4ではノズルヘッド4の構成を簡略化して示している。
 撮像ユニット6は、カメラ60(図5)を内蔵する筐体61を備えている。この筐体61は、X軸方向に延設された本体部611と、本体部611のX軸方向の両端からY軸方向に突出する2個の吸着ノズル対向部612、612とを有している。カメラ60は、筐体61内において、各吸着ノズル対向部612に配置されている。そして、2個の吸着ノズル対向部612、612は、複数の吸着ノズル40をX軸方向に挟んで配置され、メインシャフト41に固定されている。こうして、撮像ユニット6はノズルヘッド4と一体的に構成され、ノズルヘッド4に伴って移動可能である。各吸着ノズル対向部612の内側壁には、ノズルヘッド4の作業位置PoにX軸方向から対向する窓62が設けられている。そして、各カメラ60は窓62を介して作業位置PoにX軸方向から対向し、作業位置Poの近傍の画像をX軸方向から撮像する。なお、上述のとおり、押圧部材441の昇降に伴って吸着ノズル40は上昇位置Zuと降下位置Zdとの間で昇降する。これに対して、各窓62は上昇位置Zuの高さに設けられており、各カメラ60は上昇位置Zuにおける作業位置Poの近傍の画像をX軸方向(水平方向)から撮像する。
 次に、各吸着ノズル対向部612の内側壁には、照明65が設けられている。各照明65は、窓62の両側にマトリックス状に配列された複数のLED(Light Emitting Diode)で構成され、作業位置Poへ向けて光を照射する。こうして、各窓62に対してはノズルヘッド4及び光拡散部材5を挟んでそれぞれに対向する照明65が設けられており、各カメラ60は、照明65から射出され光拡散部材5で拡散された光により背面から照らされた作業位置Poのシルエット画像を撮像する。
 本実施形態のカメラ60は、複数のテレセントリックレンズと撮像素子とを備えており、吸着ノズル40に吸着保持された電子部品の側部を撮像する。カメラ60は上昇位置Zuにある吸着ノズル40の電子部品の高さと同じに設定されている。
 撮像素子は、常にカメラ60のレンズから入射する光で露光されている。すなわち、撮像素子は、撮像単位素子がマトリックス状に多数配置されて構成されている。撮像単位素子は、入射した光の明るさに応じた電荷が撮像単位素子毎に蓄える。撮像指令がカメラ60に出力されると、この指令に応じて撮像単位素子毎に蓄えられた(チャージされた)電荷がカメラ60内の画像データを生成する図示しない回路に出力される。この回路にて出力された撮像単位素子毎すなわち画素(ピクセル)毎の電荷の大きさにより画像データであるイメージデータ(Image data)が生成される。こうしてカメラ60の撮像が実施されることとなる。この画像データは画素毎の照度情報を含むデジタルデータとして生成される(色の情報をさらに含んでもよい。)。撮像素子にはCMOSセンサやCCDセンサが用いられ得る。また、撮像素子の電荷は、撮像指令を受けて放出されると0となりリセットされることとなる。すなわち、電荷が出力された後は新たな光がカメラ60のレンズから入射されない限り撮像素子の電荷量はゼロで、その画像は「真黒(黒一色)」である。このような形式のカメラ60では、撮像毎に撮像素子の電荷を放出させてリセットする「捨て撮像」処理を実行し、次いで、画像を取得する「本撮像」処理が実行される。そのため、カメラ60には、捨て撮像オフセットt1と、本撮像時間t2とがそれぞれカメラ60の固有値として記憶部120に記憶されており、後述する撮像制御部140の制御においては、これらの和(t1+t2)を「撮像時間SV」として処理できるように構成されている。捨て撮像オフセットt1は、撮像指令を受けてから放出が完了するまでの時間である。本撮像の撮像時間は、捨て撮像オフセットを経過した後、本撮像の実行を指令する信号を出力してから、本撮像が完了するまでの時間である。
 図5に示すように、部品実装機1は、装置全体を統括的に制御するコントローラ100を備える。コントローラ100は、CPU(Central Processing Unit)やRAM(Random Access Memory)で構成されたコンピューターである演算処理部110及びHDD(Hard Disk Drive)で構成された記憶部120を有する。さらに、コントローラ100は、演算処理部110と、演算処理部110の演算結果に基づき、部品実装機1の駆動系を制御する駆動制御部130及び吸着ノズルの撮像を制御する撮像制御部140と、表示/操作ユニット160とを有する。
 演算処理部110は、記憶部120に記憶されるプログラムに従って駆動制御部130及び撮像制御部140を制御することにより、プログラムが規定する部品実装処理や、部品実装前後の撮像処理を実行する。また、演算処理部110は、部品実装機1の状況を表示/操作ユニット160に表示したり、表示/操作ユニット160に入力された作業者からの指示を受け付けたりする。
 記憶部120には、演算処理部110が実行するプログラムやプログラムを実行する際に必要なパラメータが記憶される。詳しくは後述するように、パラメータには、各モータMx、My、Mz、Mrの制御に必要な各種の値(出力電圧、回転速度等)の他、対応する作業位置Poを基板Sの部品実装位置の真上に移動するときの回動モータMrの終了タイミング(または吸着ノズル40ごとに定まる停止位置(若しくは角度))、円周O上の所定の基準位置を起点とする各吸着ノズル40の周方向位置(または角度θi)、各吸着ノズル40を各作業位置に移動するために要する駆動量、電子部品の実装時に作業位置Poで対応する吸着ノズル40が降下を開始するときの降下開始タイミング(または作業位置Poに対して降下を開始する角度)、カメラ60が当該吸着ノズルの撮像を開始してから終了するまでに要する撮像時間SVの決定に要するデータが含まれている。ここで、撮像時間SVの決定に要するデータは、上述した捨て撮像オフセットt1と本撮像の撮像時間t2の和である。また、撮像時間SVは、値として保持しておく必要はなく、捨て撮像オフセットt1と本撮像の撮像時間t2との和を処理毎に演算する導出関数であってもよい。
 駆動制御部130には、水平移動ユニット150を構成するX軸モータMx及びY軸モータMyと、ノズル昇降ユニット44を構成するZ軸モータMzと、回動手段としてのR軸モータMrとが接続されている。
 駆動制御部130がR軸モータMrに回転指令を出力すると、回動手段を構成するR軸モータMrが回転し、その駆動力を受けてノズルホルダ42が回転するとともに、各吸着ノズル40が一体的に円周Oに沿って回転する。これにより、所定の電子部品を吸着している吸着ノズルをいずれかの作業位置Poに択一的に移動させることが可能となる。
 また、駆動制御部130がY軸モータMyに回転指令を出力すると、Y軸モータMyが回転し、その駆動力を受けてY軸ボールねじ機構22が回転する。そのため、Y軸ボールねじ機構22のナットに取り付けられたヘッド支持部材23を介して実装ヘッド3は、Y方向に移動する。また、駆動制御部130がX軸モータMxに回転指令を出力すると、X軸モータMxが回転し、その駆動力を受けてX軸ボールねじ機構24が回転する。そのため、X軸ボールねじ機構24のナットに取り付けられた実装ヘッド3は、X方向に移動する。これにより水平移動ユニット150を構成するX軸モータMx及びY軸モータMyは、実装ヘッド3に支持されたノズルホルダ42の各吸着ノズル40のうち、作業位置Poにある吸着ノズル40を、電子部品を吸着する位置と吸着した電子部品を実装する位置との間で移動することが可能となる。
 さらに、駆動制御部130がZ軸モータMzに降下指令を出力すると、昇降手段を構成するZ軸モータMzが一方向に回転し、図略の付勢部材の付勢力に抗して押圧部材441が降下する。これにより、押圧部材441は、複数の昇降シャフト43のうち直下に位置する一の昇降シャフト43を当該昇降シャフト43に働く付勢力に抗して降下させ、電子部品の吸着あるいは実装を行う降下位置Zdまで吸着ノズル40を降下させる。一方、駆動制御部130がZ軸モータMzに上昇指令を出力すると、Z軸モータMzが他方向に回転し、図略の付勢部材からの駆動力を受けて押圧部材441が上昇する。これにより、押圧部材441に押下されていた一の昇降シャフト43が、吸着ノズル40を伴いつつ上昇し、吸着ノズル40が上昇位置Zuまで上昇する。なお、図2においては、吸着ノズル40の下端に対して降下位置Zd及び上昇位置Zuがそれぞれ示されている。
 一方、撮像制御部140は、各カメラ60と接続されており、各カメラ60の撮像タイミングを制御し、一の吸着ノズル40が作業位置Poで降下を開始する前に撮像処理を完了する。
 具体的には、まず、電子部品を吸着する場合は、電子部品を吸着する前後の各タイミングで上昇位置Zuに位置する吸着ノズル40の側部を撮像する。そして、部品吸着前の側部画像において吸着ノズル40に異物が付着している場合は、部品吸着を中止する。また、部品吸着のために吸着ノズル40を降下位置Zdに降下させた後の側部画像において吸着ノズル40の下端に電子部品が無ければ、所定のタイミングで部品吸着に失敗したと判断して、部品吸着を再実行する。さらに、吸着ノズル40に吸着される電子部品の厚みや姿勢も、吸着ノズル40の側部画像に基づき適宜判断する。
 次に、電子部品を実装する場合は、電子部品を実装する前後の各タイミングで上昇位置Zuに位置する吸着ノズル40の側部を撮像する。そして、部品実装前の側部画像において吸着ノズル40の下端に電子部品が無ければ、吸着ノズル40から電子部品が脱落していると判断して、部品実装を中止する。また、部品実装のために吸着ノズル40を降下位置Zdまで降下させた後の側部画像において吸着ノズル40の下端に電子部品が残っていれば、部品実装に失敗したと判断して、部品実装を再実行する。
 このように本実施形態のコントローラ100は、各吸着ノズル40がそれぞれの電子部品の吸着動作を終了した後、実装対象となる電子部品を実装する位置にノズルホルダ42の作業位置Poが移動する過程で、当該電子部品を吸着して上昇している一の吸着ノズル40が円周O沿いに回動して作業位置Poに到着するように水平移動ユニット150とR軸モータMrとを制御するように構成されている。これとともに、コントローラ100は、一の吸着ノズル40が作業位置Poで降下を開始する前に撮像処理が完了するように、ノズル昇降ユニット44とカメラ60とを制御するように構成されている。
 ここで、部品実装前の側部撮像については、撮像タイミングが特に重要となる。本実施形態のように、作業位置にある吸着ノズル40の側面を撮像する形式であっても、吸着ノズルが作業位置に到着した段階では、ノズルヘッド4が未だ水平移動ユニット150によって駆動されている場合がある。そのような場合には、水平移動ユニット150が停止する直前(好ましくは停止後)に撮像が終了することが好ましい。水平移動ユニット150に駆動されているときのイナーシャの影響を受けて吸着ノズル40から電子部品がずれたり落下したりする恐れがあるからである。一方、カメラ60が撮像を開始するタイミング(撮像開始タイミング)が遅すぎると、撮像が完了するまで、吸着ノズル40を降下させることができなくなり、スループットを低下させる恐れがある。
 そこで、本実施形態に係る撮像制御部140は、以下に説明する手法で撮像開始タイミングを決定することとしている。なお、本実施形態では、撮像ユニット6が備える2台のカメラ60のそれぞれが実行する撮像動作は類似するため、ここでは1台のカメラ60の撮像動作について説明する。
 図6を参照して、本実施形態では、実装対象となる電子部品を吸着した吸着ノズル40が作業位置Poに移動するために、水平移動ユニット150とR軸モータMrとをほぼ同時に駆動し、双方が停止したタイミングでZ軸モータMzを作動させて、押圧部材441を降下させ、当該作業位置Poに停止した吸着ノズル40を押し下げるように設定されている。
 この場合、図6に示す作業位置Poとこの作業位置Poの一つ手前の位置(Po-1)との間において、作業位置Poで吸着ノズル40が降下を完了するタイミングTcが既知であることから、吸着ノズル40が降下に要する時間Tdと撮像時間SVとの和(Td+SV)手前のタイミングとして
            Tm=Tc-(Td+SV)     (1)
 とすることが可能である。
 また、タイミングTcの他、水平移動ユニット150の各モータMx、Myのいずれか早い方が駆動を開始する移動開始タイミングTpが既知の場合、水平移動ユニット150の移動開始タイミングTpからタイミングTcまでの経過時間Teに基づいて待機時間として
           Txy=Te-(Td+SV)     (2)
 を演算し、移動開始タイミングTpから待機時間Txy後のタイミング
            Tm=Tp+Txy         (3)
 とすることができる。(1)式又は(3)式を用いた場合には、図6のように、完全に水平移動ユニット150が停止した後にZ軸モータMzが移動を開始する特性に限らず、水平移動ユニット150が停止する過程でZ軸モータMzが移動を開始するときでも、正確に撮像タイミングを演算することができる。
 図示の実施形態では、撮像が完了するタイミングは、降下開始タイミングTsとほぼ同時になり、撮像開始タイミングTmから部品実装完了時のタイミングTcまでの時間Rtは、可及的に短くなる。
 これに対し、実装前に側部撮像を実行する特許文献2の構成では、そもそもカメラに撮像される画角が作業位置よりも上流側にずれているため、図6の破線で示すタイミングで撮像を実行した後は、その撮像位置から作業位置までの間を移動する吸着ノズルの撮像ができなかったのである。そのため、本実施形態のRtに相当する時間は、概ね一配列ピッチ移動分以上の時間となり、信頼性に限界が生じていたのである。
 以上説明したように、本実施形態に係る部品実装機及びノズル撮像方法では、円周Oに沿い、所定の配列ピッチaを隔てて並ぶ複数の吸着ノズル40を一体的に回転させることで、作業位置Poに位置する吸着ノズル40を択一的に変更する。この際、本実施形態では、撮像制御部140が撮像制御手段としても機能し、一の吸着ノズル40が作業位置Poの一配列ピッチa手前から円周O沿いに回動した後であって、作業位置Poにて降下を開始する直前に撮像が完了するように、パラメータ記憶部141に記憶されたパラメータ(降下開始タイミングTs、撮像時間SV)に基づき、コントローラ100による当該カメラ60の撮像開始タイミングTmを決定する。このため、カメラ60は、吸着ノズル40が降下し始める直前の画像を撮像することができる。この「直前」のタイミングは、電子部品の実装時に各吸着ノズル40が降下を開始するときの降下開始タイミングTsと、カメラ60が当該吸着ノズル40の撮像を開始してから終了するまでに要する撮像時間SVの決定に要するデータ(捨て撮像オフセットの値や本撮像に要する時間)とに基づいて決定されるので、カメラ60の視野が作業位置Poに停止して上昇位置Zuにある吸着ノズル40の側部を撮像できることと相俟って、ノズルホルダ42の回動態様に拘わらず、可及的に吸着ノズル40の降下開始タイミングTsとほぼ同時になるように近くなる。そのため、信頼性の高い検査画像を撮像することができる一方、吸着ノズル40が降下を開始するタイミングでは、撮像を完了しているので、撮像のために実装作業を一旦停止させる必要がなく、スループットの低下を回避することが可能となる。
 また、本実施形態では、撮像制御部140は、実装時に作業位置Poで一の吸着ノズル40が降下を開始する降下開始タイミングTsから、撮像時間SVを差し引いたタイミングを撮像開始タイミングTmとして設定するものである。このため本実施形態では、カメラ60による撮像開始タイミングTmをぎりぎりまで遅らせることができる。
 また、本実施形態では、撮像制御部140は、撮像開始タイミングTmを水平移動ユニット150の移動開始タイミングTpを起点として設定するものである。このため本実施形態では、水平移動ユニット150の移動開始タイミングTpをもカメラ60による撮像タイミングのパラメータとして利用することができる。
 また、本実施形態では、カメラ60は、その画角が作業位置Poに停止している吸着ノズル40を視野に含むように(図示の例では、作業位置Poの真横に)配置されている。このため本実施形態では、部品の落下が懸念される最も重要な位置を画角に収めて、吸着ノズル40の側部を撮像することができる。
 また、本実施形態では、撮像制御部140は、R軸モータMrの回動終了タイミングに撮像が完了するように、カメラ60の撮像開始タイミングTmを決定する。このため本実施形態では、被写体としての吸着ノズル40が静止する瞬間に精度の高い検査画像を撮像することができる。
 よって、本実施形態によれば、吸着ノズル40が実装時に作業位置で降下を開始する直前に撮像が完了するように決定されるので、信頼性の高い検査画像を撮像することができる一方、吸着ノズル40が降下を開始する降下開始タイミングTsでは、撮像を完了しているので、撮像のために実装作業を一旦停止させる必要がなく、スループットの低下を回避することが可能となる。よって、実装前の吸着ノズル40を撮像によってチェックする際に、撮像待ちを生じさせることなく、しかも可及的に信頼性の高い検査画像を得ることができる。
 なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。
 例えば、図示の実施形態では、カメラ60の画角を作業位置Poにある吸着ノズル40に向けていたが、これに限らず、作業位置Poよりも回転方向Rの上流側に配置してもよい。
 また、上記実施形態では、ノズルヘッド4は2箇所の作業位置Poを具備していたが、単一の作業位置Poを具備するノズルヘッド4に対しても本発明を適用可能である。その場合には、吸着ノズル40の個数も偶数に限らず奇数であってもよい。
 また、上記実施形態では、複数のノズル40が円周軌道Oに沿って等しい配列ピッチaを隔てて並んでいるが、複数のノズル40が並ぶ配列ピッチaが等しい必要はなく、異なっていてもよい。
 また、上記実施形態では、作業位置Poごとにカメラ60を設けているが、これらのカメラ60に代えてプリズム又はミラーを配置し、一つのカメラで両作業位置Poの吸着ノズル40を撮像するようにしてもよい。
 また、上記実施形態では、撮像手段としての撮像部6は、照明65を筐体61に設けていたが、この照明65は、メインシャフト41の下端に配置されたものであってもよい。
 なお、カメラ60の撮像開始タイミングTが前記R軸モータMrの回動タイミングと連動して実行されるものである場合、撮像制御部140は、R軸モータMrの回動開始タイミングを制御し、その回動終了タイミングを吸着ノズル40の降下開始タイミングTsに近づけるように当該撮像開始タイミングTmを制御することが好ましい。その場合には、カメラとR軸モータMrとの連動性を維持しつつ、かつカメラとR軸モータMrの連動性を利用して、好適なタイミングで吸着ノズル40の側部を撮像することができる。
 しかして、本発明の第1の態様は、軸回りに回動可能に構成されたノズルホルダと、前記ノズルホルダの回転中心と同心の円周に沿って周方向に配列ピッチを隔てて配設され、電子部品を吸着可能に構成された複数の吸着ノズルと、前記円周上に予め設定された作業位置にある吸着ノズルが、電子部品を吸着する位置と吸着した電子部品を実装する位置との間で移動するように前記ノズルホルダを平面上で移動可能に構成された水平移動手段と、各吸着ノズルが択一的に前記作業位置に移動するように前記ノズルホルダを前記円周沿いに回動可能に構成された回動手段と、前記作業位置にある吸着ノズルを昇降可能に構成された昇降手段と、電子部品を吸着して上昇している吸着ノズルの側部を撮像可能に構成されたカメラと、前記カメラの制御に用いられるパラメータを記憶するパラメータ記憶手段であって、前記パラメータは、前記電子部品の実装時に各吸着ノズルが降下を開始するときの降下開始タイミングと、前記カメラが当該吸着ノズルの撮像を開始してから終了するまでに要する撮像時間の決定に要するデータとを少なくとも含む、前記パラメータ記憶手段と、実装対象となる電子部品を吸着して上昇している一の吸着ノズルが前記作業位置の一配列ピッチ手前から前記作業位置に向かって回動した後であって、当該作業位置にて降下を開始する直前に撮像が完了するように、前記パラメータ記憶手段に記憶されたパラメータに基づき、当該カメラの撮像開始タイミングを決定するように構成された撮像制御手段とを備えていることを特徴とする部品実装機である。
 また、本発明の別の態様は、軸回りに回動可能に構成されたノズルホルダを回動して、当該ノズルホルダの回転中心と同心の円周に沿って周方向に配列ピッチを隔てて配設された複数の吸着ノズルを前記円周上に予め設定された作業位置に択一的に移動するとともに、この作業位置にある吸着ノズルが、電子部品を吸着する位置と吸着した電子部品を実装する位置との間で移動するように前記ノズルホルダを平面上で移動可能に構成された部品実装機を用いて電子部品を実装する際の部品実装機のノズル撮像方法であって、前記電子部品の実装時に各吸着ノズルが降下を開始するときの降下開始タイミングと、前記電子部品を吸着して上昇している吸着ノズルの側部を撮像可能に構成されたカメラが当該吸着ノズルの撮像を開始してから終了するまでに要する撮像時間の決定に要するデータとを予め記憶するステップと、各吸着ノズルにより電子部品を吸着するステップと、前記電子部品の吸着動作を終了した後、実装対象となる電子部品を実装する位置に前記ノズルホルダの前記作業位置を移動するステップと、前記作業位置を移動する過程で、実装対象となる電子部品を吸着して上昇している一の吸着ノズルを前記円周沿いに回動するステップと、前記一の吸着ノズルが前記作業位置の一配列ピッチ手前から前記作業位置に向かって回動した後であって、当該作業位置にて降下を開始する直前に撮像が完了するように、前記パラメータ記憶手段に記憶されたパラメータに基づき、前記制御手段による当該カメラの撮像開始タイミングを決定するステップと、決定された撮像開始タイミングで前記カメラを作動させて当該一の吸着ノズルを撮像するステップとを備えていることを特徴とする部品実装機のノズル撮像方法である。
 好ましい態様の部品実装機において、前記撮像制御手段は、実装時に前記作業位置で前記一の吸着ノズルが降下を開始する降下開始タイミングから、前記撮像時間を差し引いたタイミングを前記撮像開始タイミングとして設定するものである。この態様では、カメラによる撮像開始タイミングをぎりぎりまで遅らせることができる。
 好ましい態様の部品実装機において、前記撮像制御手段は、前記撮像開始タイミングを前記水平移動手段の移動開始タイミングを起点として設定するものである。この態様では、水平移動手段の移動開始タイミングをもカメラによる撮像タイミングのパラメータとして利用することができる。
 好ましい態様の部品実装機において、前記カメラは、その画角(Angle of View)が前記作業位置にある吸着ノズルを視野に含むように配置されているものである。この態様では、部品の落下が懸念される最も重要な位置を画角に収めて、吸着ノズルを撮像することができる。
 好ましい態様の部品実装機において、前記カメラは、前記撮像開始タイミングが前記回動手段の回動タイミングと連動して実行されるものであり、前記撮像制御手段は、前記回動手段の回動開始タイミングを制御することにより、当該撮像開始タイミングを制御するものである。この態様では、カメラと回動手段との連動性を維持しつつ、かつカメラと回動手段の連動性を利用して、好適なタイミングで吸着ノズルを撮像することができる。
 好ましい態様の部品実装機において、前記撮像制御手段は、前記回動手段の回動終了タイミングに撮像が完了するように、前記カメラの撮像開始タイミングを決定する。この態様では、被写体としての吸着ノズルが静止する瞬間に精度の高い検査画像を撮像することができる。
1          部品実装機
40      吸着ノズル
42      ノズルホルダ
44      ノズル昇降ユニット(昇降手段の一例)
60      カメラ
100  コントローラ
120  記憶部(パラメータ記憶手段の一例)
140  撮像制御部(撮像制御手段の一例)
150  水平移動ユニット(水平移動手段の一例)
a          配列ピッチ
C          回転中心
Mr      R軸モータ(回動手段の一例)
Mx      X軸モータ(水平移動手段の構成要素例)
My      Y軸モータ(水平移動手段の構成要素例)
Mz      Z軸モータ(昇降手段の構成要素例)
O          円周
Po      作業位置
S          基板
SV      オフセット値(パラメータの要素例)
Tc      実装完了タイミング
Td      降下時間(パラメータの要素例)
Tm      撮像開始タイミング
Ts      降下開始タイミング(パラメータの要素例)
 

Claims (7)

  1.  軸回りに回動可能に構成されたノズルホルダと、
     前記ノズルホルダの回転中心と同心の円周に沿って周方向に配列ピッチを隔てて配設され、電子部品を吸着可能に構成された複数の吸着ノズルと、
     前記円周上に予め設定された作業位置にある吸着ノズルが、電子部品を吸着する位置と吸着した電子部品を実装する位置との間で移動するように前記ノズルホルダを平面上で移動可能に構成された水平移動手段と、
     各吸着ノズルが択一的に前記作業位置に移動するように前記ノズルホルダを前記円周沿いに回動可能に構成された回動手段と、
     前記作業位置にある吸着ノズルを昇降可能に構成された昇降手段と、
     電子部品を吸着して上昇している吸着ノズルの側部を撮像可能に構成されたカメラと、
     前記カメラの制御に用いられるパラメータを記憶するパラメータ記憶手段であって、前記パラメータは、前記電子部品の実装時に各吸着ノズルが降下を開始するときの降下開始タイミングと、前記カメラが当該吸着ノズルの撮像を開始してから終了するまでに要する撮像時間の決定に要するデータとを少なくとも含む、前記パラメータ記憶手段と、
     実装対象となる電子部品を吸着して上昇している一の吸着ノズルが前記作業位置の一配列ピッチ手前から前記作業位置に向かって回動した後であって、当該作業位置にて降下を開始する直前に撮像が完了するように、前記パラメータ記憶手段に記憶されたパラメータに基づき、当該カメラの撮像開始タイミングを決定するように構成された撮像制御手段と
     を備えていることを特徴とする部品実装機。
  2.  請求項1に記載の部品実装機において、
     前記撮像制御手段は、実装時に前記作業位置で前記一の吸着ノズルが降下を開始する降下開始タイミングから、前記撮像時間を差し引いたタイミングを前記撮像開始タイミングとして設定するものである
     ことを特徴とする部品実装機。
  3.  請求項2に記載の部品実装機において、
     前記撮像制御手段は、前記撮像開始タイミングを前記水平移動手段の移動開始タイミングを起点として設定するものである
     ことを特徴とする部品実装機。
  4.  請求項1から3のいずれか1項に記載の部品実装機において、
     前記カメラは、その画角が前記作業位置にある吸着ノズルを視野に含むように配置されているものである
     ことを特徴とする部品実装機。
  5.  請求項1から4のいずれか1項に記載の部品実装機において、
     前記カメラは、前記撮像開始タイミングが前記回動手段の回動タイミングと連動して実行されるものであり、
     前記撮像制御手段は、前記回動手段の回動開始タイミングを制御することにより、当該撮像開始タイミングを制御するものである
     ことを特徴とする部品実装機。
  6.  請求項1から5のいずれか1項に記載の部品実装機において、
     前記撮像制御手段は、前記回動手段の回動終了タイミングに撮像が完了するように、前記カメラの撮像開始タイミングを決定する
     ことを特徴とする部品実装機。
  7.  軸回りに回動可能に構成されたノズルホルダを回動して、当該ノズルホルダの回転中心と同心の円周に沿って周方向に配列ピッチを隔てて配設された複数の吸着ノズルを前記円周上に予め設定された作業位置に択一的に移動するとともに、この作業位置にある吸着ノズルが、電子部品を吸着する位置と吸着した電子部品を実装する位置との間で移動するように前記ノズルホルダを平面上で移動可能に構成された部品実装機を用いて電子部品を実装する際の部品実装機のノズル撮像方法であって、
     前記電子部品の実装時に各吸着ノズルが降下を開始するときの降下開始タイミングと、前記電子部品を吸着して上昇している吸着ノズルの側部を撮像可能に構成されたカメラが当該吸着ノズルの撮像を開始してから終了するまでに要する撮像時間の決定に要するデータとを予め記憶するステップと、
     各吸着ノズルにより電子部品を吸着するステップと、
     前記電子部品の吸着動作を終了した後、実装対象となる電子部品を実装する位置に前記ノズルホルダの前記作業位置を移動するステップと、
     前記作業位置を移動する過程で、実装対象となる電子部品を吸着して上昇している一の吸着ノズルを前記円周沿いに回動するステップと、
     前記一の吸着ノズルが前記作業位置の一配列ピッチ手前から前記作業位置に向かって回動した後であって、当該作業位置にて降下を開始する直前に撮像が完了するように、前記パラメータ記憶手段に記憶されたパラメータに基づき、前記制御手段による当該カメラの撮像開始タイミングを決定するステップと、
     決定された撮像開始タイミングで前記カメラを作動させて当該一の吸着ノズルを撮像するステップと
     を備えていることを特徴とする部品実装機のノズル撮像方法。
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