JP2001168593A - コネクタ挿入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリント基板のセット位置及びコネクタ挿入
穴の仕上及び挿入するコネクタのピン仕上りにばらつき
がある場合でも、コネクタをプリント基板に自動的に容
易に挿入でき作業効率を向上させるコネクタ挿入装置の
提供にある。 【解決手段】 プリント基板２のセット位置及びプリン
ト基板のコネクタ挿入穴１４の仕上り誤差を認識する認
識部８と、コネクタ１のピン１５の仕上り精度を測定す
る測定部６からの出力情報に基づき、制御部１０は、基
準位置に対するセット済のプリント基板２のセット位置
及びコネクタ挿入穴の仕上り状態に応じた最適挿入位置
に位置補正し、さらに、コネクタ１のピン１５の仕上り
に応じてピン矯正機構１１を制御し、ピン１５をガイド
矯正させながら挿入することにより、プリント基板２及
びコネクタ１に加わる応力を最小限に抑える事ができ、
プリント基板２に対するコネクタ１の挿入を常に均一に
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コネクタ挿入装置
に係り、特に「プレスフィットコネクタ」と呼ばれる無
ハンダ圧入型のコネクタをプリント基板に挿入するコネ
クタ挿入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のコネクタ挿入装置としては、特開
平９−３２１４９７号公報に記載のように挿入ブロック
により構成された機構を介して挿入する方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来のコ
ネクタ挿入装置においては、一定の挿入条件により挿入
を行っているため、プリント基板の挿入穴の仕上り、コ
ネクタのピン間ピッチにばらつきがあり、そのプリント
基板の挿入穴の仕上り、コネクタのピン間ピッチのばら
つきが挿入誤差許容範囲以上の場合、プリント基板にコ
ネクタを挿入出来ないことが有り、そのまま次工程へ搬
送される可能性が有る。つまり、均一な挿入品質が得ら
れず、コネクタ挿入装置の挿入精度が低下するという問
題があった。

【０００４】また、コネクタのピン矯正を行わないで挿
入すると、ピンが座屈したまま挿入される可能性が有
り、通常挿入作業と直接関係の無いチェック作業等が加
わることになり作業時間が長くなるという問題があっ
た。

【０００５】本発明の目的は、上記問題点を解決するも
のであり、挿入精度のばらつきによる挿入できないこと
を防止し、座屈挿入した場合の付加作業を無くし挿入装
置の作業効率を向上するコネクタ挿入装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、プリント基
板がセットされるプリント基板セット部と、該プリント
基板セット部にセットされたプリント基板をコネクタ挿
入位置まで搬送する搬送部と、該プリント基板に挿入す
る複数種類のコネクタを収納するコネクタ収納部と、前
記プリント基板の情報（例えば品名）等を入力する入力
部と、該入力部より入力された前記プリント基板の情報
に基づきプリント基板上に挿入すべきコネクタの種類、
挿入位置、挿入角度、及び個数の指令を出力する制御部
と、前記搬送部によりコネクタ挿入位置まで搬送された
プリント基板のセット位置及びプリント基板のコネクタ
挿入穴の仕上り誤差を認識する認識部と、前記コネクタ
収納部から供給されたコネクタを保持するコネクタ挿入
ハンド部と、該ハンド部に保持されたコネクタのピンの
仕上り精度を測定する測定部と、該測定部によりピンの
仕上り精度の測定が終了したコネクタをプリント基板の
挿入位置まで搬送を行うＸ−Ｙステージ部とを備え、前
記制御部は、前記認識部からのプリント基板のセット位
置及びプリント基板のコネクタ挿入穴の仕上り誤差信号
と、前記測定部からのコネクタのピンの仕上り精度信号
（ピン間ピッチ誤差等）を入力して、前記入力部からの
コネクタ挿入基準位置情報と比較し、該比較結果に基づ
き前記コネクタをセット済みのプリント基板の位置及び
仕上り状態に応じた最適挿入位置を求め、前記Ｘ−Ｙス
テージ部を駆動して前記コネクタの挿入位置を補正し前
記コネクタ挿入ハンド部を駆動させてプリント基板に対
するコネクタの挿入を行なうものであることによって達
成される。

【０００７】また、上記目的は、前記コネクタ挿入ハン
ド部の下部にコネクタのピン案内用のテーパーを持たせ
たくし刃状のコネクタピン矯正機構をＸ方向、Ｙ方向に
設け、該Ｘ方向、Ｙ方向のくし刃で格子を作り、該くし
刃で作った格子内にコネクタのピンを挿入して矯正する
ピン矯正機構を設け、前記制御部は前記測定部からのコ
ネクタピンの仕上り精度信号により前記コネクタ挿入ハ
ンドを下降させて前記ピン矯正機構のくし刃で作った格
子内にコネクタのピンを挿入させることによりコネクタ
のピンを垂直に矯正する制御を行なうものであることに
よって達成される。

【０００８】これにより、コネクタピンを矯正させなが
ら挿入することにより、プリント基板及びコネクタに加
わる応力を最小限に抑える事ができ、プリント基板に対
するコネクタの挿入を常に均一にすることができる。

【０００９】また、上記目的は、前記コネクタ収納部に
セット方向検出センサと品種検出センサを設け、前記コ
ネクタのセット状態の検出により、コネクタ収納部内の
セット不良の有無を判断して前記セット不良コネクタを
自動排出する機構を設けたことによって達成される。こ
れによりコネクタ挿入時の誤挿入を防止するようにして
いる。

【００１０】さらに、上記目的は、前記コネクタ挿入ハ
ンド部に挿入時ハンド部にかかる圧力を計測する圧力計
を設け、前記制御部は該圧力計の出力を入力し圧力計の
出力が予め定めた値以上に上昇したとき前記挿入ハンド
部の挿入力を低減するよう制御するものであることによ
って達成される。これによりピンの座屈発生を防止して
いる。

【００１１】よって、プリント基板及びコネクタに加わ
る応力を最小限に抑えることができ、さらには、前記コ
ネクタのピン矯正機構により、多少のピン精度のばらつ
きならば矯正可能であるため、不良コネクタの救済が可
能となり歩留まりを向上させることができる。さらに、
コネクタのピン矯正及びプリント基板の挿入穴の位置補
正を行わないで挿入すると、コネクタのピンと挿入穴の
位置関係が一致せず、ピンが座屈する可能性が有り、通
常挿入作業と直接関係の無いチェック作業等が加わるこ
とになり作業時間が長くなるという問題があるが、コネ
クタのピンの仕上り精度のばらつきや、プリント基板の
セット誤差及びコネクタ挿入穴の仕上り誤差がある場合
でも、座屈挿入による付加作業を無くし挿入装置の作業
効率を向上させることができ、プリント基板に対するコ
ネクタの挿入を常に均一にすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明に係る一実施形態のコネク
タ挿入装置の概略図で、図１−（１）がＸ−Ｙ平面図、
図１−（２）はそのＺ軸方向側面図である。本実施形態
におけるコネクタ挿入装置は、特に「プレスフィットコ
ネクタ」と呼ばれる無ハンダ圧入型のコネクタをプリン
ト基板に挿入するのに適したものである。

【００１４】図１に示すように、プリント基板２はプリ
ント基板セット部３にセットされ、搬送部５によりコネ
クタ挿入位置まで搬送される。プリント基板セット部３
の上方には、くし刃状のコネクタのピン矯正機構１１を
配置したコネクタ挿入ハンド部１２があり、前記コネク
タ挿入ハンド部１２はＸ−Ｙステージ部７により駆動さ
れる構造となっている。

【００１５】コネクタ１を挿入するプリント基板２の情
報（例えば品名）等は入力部９により入力する。入力部
９より入力された情報は、コントローラ１０に供給され
る。コントローラ１０は、前記入力情報に基づき、プリ
ント基板セット部３にセットされているプリント基板２
上に挿入すべきコネクタの種類１−１〜１−Ｎ、挿入位
置Ｓ１〜ＳＮ、挿入角度、及び挿入個数等の情報と、コ
ネクタ収納部４にセットされているコネクタ１−１〜１
−Ｎの収納情報（種類・セット方向）をコネクタ収納部
４に配置されているセット方向検出センサ１６及び品種
検出センサ１７を用いて検出される収納情報とを比較す
る。コントローラ１０はこの時点で、収納情報に異常が
発生している場合は、ロボットハンド１８に供給した不
良コネクタをコネクタ挿入ハンド１２を駆動して所定の
場所まで搬送し自動排出させ、入力部９に異常内容を表
示し、作業者に注意を促し、正常コネクタのみを選択し
て挿入するようにする。

【００１６】プリント基板セット部３にセットされたプ
リント基板２がコネクタ挿入位置まで搬送されると、コ
ントローラ１０は、予め入力済のプリント基板２内の基
準穴Ｐ１・Ｐ２に対する実際にセットされたプリント基
板２内の基準穴Ｐ１′・Ｐ２′を認識部８により認識さ
せ、それによりプリント基板２のセット位置及びプリン
ト基板２の挿入穴の仕上り誤差に対応した位置補正値の
計算をしプリント基板２の位置補正を行う。

【００１７】位置補正が終了すると、コネクタ収納部４
より該当正常コネクタ１が供給され、供給されたコネク
タ１は、ロボット１８からコネクタ挿入ハンド１２に渡
されハンド部１２に保持された状態でＸ−Ｙステージ部
７により測定部６へ搬送される。測定部６に搬送された
コネクタ１は、測定部６に設置されたレーザーセンサを
用いて、ピン１５の精度（ピン間ピッチ・ピン傾き等）
が測定され、測定データはコントローラ１０へ入力され
る。

【００１８】測定部６でピン１５の精度の測定を終了し
たコネクタ１は、コネクタ挿入ハンド１２に保持された
状態でＸ−Ｙステージ部７によりプリント基板２上のコ
ネクタ挿入位置Ｓ１〜ＳＮへ搬送される。コネクタ挿入
位置Ｓ１〜ＳＮへ搬送されるコネクタ１に対し、コント
ローラ１０は、前記計算して求めたプリント基板２に対
する位置補正値と測定部６から入力されたピン精度の情
報を合わせ、Ｘ−Ｙステージ部７に最適挿入位置を指示
してコネクタ挿入位置補正を行ない、かつ、コネクタ挿
入ハンド１２下部に配置したピン矯正機構１１に対し、
ピン１５の矯正を指示して矯正を行う。

【００１９】これにより、ピン１５のばらつきがあるコ
ネクタ１においても、くし刃状のピン矯正機構１１によ
り矯正され挿入可能となる。くし刃状ピン矯正機構１１
はピン案内用のテーパーを持たせたくし刃状のコネクタ
ピン矯正機構をＸ方向、Ｙ方向に設け、くし刃で格子を
作り、コネクタ挿入ハンドを下降させ、くし刃格子内に
コネクタのピン１５を挿入させることによりピン１５を
垂直に矯正させ、矯正状態で更に下降させてピン挿入を
開始させる。

【００２０】さらに、コネクタ挿入ハンド１２に設置さ
れた挿入時の圧力を圧力計１３で測定し、コントローラ
１０は測定値に応じてコネクタ挿入ハンド１２を制御す
ることにより、コネクタ挿入ハンド１２の挿入力がコン
トロールでき、プリント基板２及びコネクタ１に加わる
応力を最小限に抑えながら挿入できるようになり、常に
均一なコネクタ１の挿入を可能とする。

【００２１】図２は、搬送部５によりコネクタ挿入位置
まで搬送されたプリント基板２のセット位置及びプリン
ト基板２のコネクタ挿入穴の仕上り誤差を認識部８によ
り認識させる状況を示した概略図である。図２−（１）
及び図２−（２）は座標軸内にプリント基板２の基準穴
Ｐ１・Ｐ２及びコネクタ挿入位置Ｓ１〜Ｓ３を仮に配置
したものである。図２−（１）のマスターデータは予め
座標軸が明確となっているものであり、図２−（２）は
プリント基板２のセット位置がずれた時、各位置がどの
ような座標値になるか算出する手段を考えるためのモデ
ル図である。

【００２２】本認識の考え方は、Ｐ１・Ｐ２基準穴がマ
スターデータよりずれたとしても、基準穴から挿入位置
までの直線距離は変化しないことから、基準穴２個所の
内１個所を基準にして、座標軸に対してマスターデータ
を補正し、挿入位置を算出するものである。本作業の目
的はプリント基板２のセットのばらつき及びプリント基
板２の仕上りのばらつきにより挿入位置がずれた時、そ
のずれ量を実測データＰ１′・Ｐ２′より、基準穴のず
れから、マスターデータＰ１・Ｐ２に対し、マスター座
標値からコネクタ挿入位置を補正し、座標値を算出す
る。

【００２３】本概念を式で示すと、 挿入位置＝基準穴位置座標値（Ｐ１）＋基準穴から挿入
位置までの距離を補正した値＋基準穴位置のマスターデ
ータと実測データのずれ量 となる。次に図３を用い補正の演算式を示す。

【００２４】図３に記載のパラメータ値をそれぞれＰ１
（Ｐ１Ｘ・Ｐ１Ｙ）：マスターデータ、Ｐ２（Ｐ２Ｘ・
Ｐ２Ｙ）：マスターデータ、Ｐ１′（Ｐ１′Ｘ・Ｐ１
Ｙ′）：実測データ、Ｐ２′（Ｐ２Ｘ′・Ｐ２Ｙ′）：
実測データ、θ：マスターデータ角度、θ′：実測デー
タ角度とすると、（ａ）ずれ量Δθ算出式は数１

【００２５】

【数１】

【００２６】（ｂ）Ｐ１からＨまでの距離Ｌの算出式数
２

【００２７】

【数２】

【００２８】（ｃ）直線Ｐ１ＨとＸ軸に対する角度θＨ
の算出式数３

【００２９】

【数３】

【００３０】ゆえに上記（ａ）（ｂ）（ｃ）の結果より
挿入位置Ｈ′（ＨＸ′、ＨＹ′）の補正式は数４、数５

【００３１】

【数４】

【００３２】

【数５】

【００３３】コントローラ１０は上記記載の補正式数
４、数５により求めた補正信号に基づき、最適挿入位置
をコネクタ挿入ハンド１２を駆動するＸ−Ｙステージ部
７に指示しコネクタの挿入位置を補正する。これにより
微妙にピッチ・傾きの異なるピン１５に対する挿入を常
に均一に行うことができる。

【００３４】図４は、コネクタ１をプリント基板２に挿
入する時の挿入状況を示した概略図である。図４−
（１）〜図４−（３）の各図共（ａ）図が挿入前のコネ
クタ１とプリント基板２の位置関係を示したもので、
（ｂ）図が挿入後のコネクタ１とプリント基板２の位置
関係を示したものである。

【００３５】図４−（１）−（ａ）及び図４−（１）−
（ｂ）は、コネクタ１のピン１５とプリント基板２のコ
ネクタ挿入穴１４の相対位置の精度にばらつきが無い状
態のコネクタ１を挿入した場合の位置関係を示したもの
で、このようにコネクタ１のピン１５精度にばらつきが
無い場合は、ピン１５がプリント基板２のコネクタ挿入
穴１４に殆ど応力が加わること無く挿入可能であるた
め、問題なく挿入できる。しかし、図４−（２）−
（ａ）に記載したようにピン１５のばらつきが発生した
コネクタ１を挿入する場合、ピン１５は、プリント基板
２のコネクタ挿入穴１４に入らず、プリント基板２表面
上で座屈を起こしてしまう。（図４−（２）−（ｂ）） 図４−（３）−（ａ）は、前記問題点の解決手段であ
り、コネクタ挿入ハンド１２（図４中は省略）下部に配
置されたコネクタ１のピン１５に対して案内用のテーパ
ーを持たせたＸ方向・Ｙ方向のくし刃状のコネクタピン
矯正機構１１（図中は一方向のみ記載）をコネクタ挿入
穴１４上に位置させ、ピン矯正機構１１のくし刃で格子
を作る。このくし刃で構成した格子内にコネクタ挿入ハ
ンド１２を駆動してコネクタ１のピン１５を挿入させる
ことにより、ばらついたピン１５は、ピン矯正機構１１
のくし刃のテーパーにガイドされながら垂直に矯正され
る。この矯正した状態でコネクタ挿入ハンド１２を制御
してコネクタ１のピン１５をプリント基板２のコネクタ
挿入穴１４に挿入させる。ピン１５の先端がプリント基
板２に挿入したところでピン矯正機構のくし刃を抜き取
る。

【００３６】さらに、ピン１５を矯正させながら挿入す
るとき、コネクタ１及びピン１５に過大な応力が加わる
と、コネクタ挿入ハンド１２に設置した挿入時の圧力が
圧力計１３により測定され、その出力がコントローラ１
０に入力され、コントローラは前記コネクタ挿入ハンド
１２の挿入力を指示に基づいて可変することにより、プ
リント基板２及びコネクタ１に加わる応力を最小限に抑
えながら挿入できるようになり、常に均一なコネクタ１
の挿入が可能となる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、コネクタ挿入時に、人
手によること無くプリント基板の挿入穴の仕上り、コネ
クタのピン間ピッチのばらつきを検出してコントローラ
の指示に基づいて挿入条件を可変にして挿入を行うこと
により、挿入精度を均一に保て、歩留まりを向上するこ
とができる。また、プリント基板の挿入穴の仕上り、コ
ネクタのピン間ピッチのばらつき状態に応じて、コネク
タのピン矯正を行って挿入するため、挿入時間、挿入力
等の条件が可変できるため、作業時間を大幅に短縮する
ことができる。このようにして挿入性が向上し、後工程
でのチェック、修正作業が必要で無くなるため、作業効
率を大幅に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施形態のコネクタ挿入装置の
構成概略図である。

【図２】プリント基板の誤差を補正処理する工程の説明
図である。

【図３】プリント基板の誤差を補正処理する工程の説明
図である。

【図４】コネクタ挿入時、ピン矯正機構の有無によるコ
ネクタの挿入状態の説明図である。

【符号の説明】

１・１〜Ｎ…コネクタ、２…プリント基板（基準位
置）、２ａ…プリント基板（実際の位置）、３…プリン
ト基板セット部、４…コネクタ収納部、５…搬送部、６
…コネクタピン精度測定部、７…Ｘ−Ｙステージ部、８
…認識部、９…入力部、１０…コントローラ、１１…ピ
ン矯正機構部、１２…コネクタ挿入ハンド部、１３…挿
入力測定部、１４…コネクタ挿入穴、１５…ピン、１６
…コネクタセット方向検出センサ、１７…コネクタ品種
検出センサ、１８…ロボットハンド部、Ｐ１・Ｐ２…プ
リント基板基準穴、Ｐ１′・Ｐ２′…プリント基板実測
穴、Ｓ１〜ＳＮ…コネクタ挿入位置。

フロントページの続き (72)発明者 中島 武史 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所エンタープライズサーバ事業部内 Ｆターム(参考） 5E313 AA07 EE03 FF08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント基板がセットされるプリント基
   板セット部と、該プリント基板セット部にセットされた
   プリント基板をコネクタ挿入位置まで搬送する搬送部
   と、該プリント基板に挿入する複数種類のコネクタを収
   納するコネクタ収納部と、前記プリント基板の情報を入
   力する入力部と、該入力部より入力された前記プリント
   基板の情報に基づきプリント基板上に挿入すべきコネク
   タの種類、挿入位置、挿入角度、及び個数の指令を出力
   する制御部と、前記搬送部によりコネクタ挿入位置まで
   搬送されたプリント基板のセット位置及びプリント基板
   のコネクタ挿入穴の仕上り誤差を認識する認識部と、前
   記コネクタ収納部から供給されたコネクタを保持するコ
   ネクタ挿入ハンド部と、該ハンド部に保持されたコネク
   タのピンの仕上り精度を測定する測定部と、前記ハンド
   部に保持されたコネクタをプリント基板のコネクタ挿入
   位置まで搬送を行うＸ−Ｙステージ部とを備え、前記制
   御部は、前記認識部からのプリント基板のセット位置及
   びコネクタ挿入穴の仕上り誤差信号と、前記測定部から
   のコネクタのピンの仕上り精度信号を入力して、前記入
   力部からのコネクタ挿入基準位置情報と比較し、該比較
   結果に基づき前記コネクタをセット済のプリント基板の
   位置及び仕上り状態に応じた最適挿入位置を求め、前記
   Ｘ−Ｙステージ部を制御して前記コネクタの挿入位置を
   補正し前記コネクタ挿入ハンド部を駆動させてプリント
   基板に対するコネクタの挿入を行なうものであることを
   特徴とするコネクタ挿入装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のコネクタ挿入装置におい
   て、前記コネクタ挿入ハンド部の下部にコネクタのピン
   案内用のテーパーを持たせたくし刃状のコネクタピン矯
   正機構をＸ方向、Ｙ方向に設け、該Ｘ方向、Ｙ方向のく
   し刃で格子を作り、該くし刃で作った格子内にコネクタ
   のピンを挿入して矯正するピン矯正機構部を設け、前記
   制御部は、前記測定部からのコネクタピンの仕上り精度
   信号により前記コネクタ挿入ハンドを下降させ前記くし
   刃で作成した格子内にコネクタのピンを挿入させること
   によりコネクタのピンを垂直に矯正する制御を行なうも
   のであることを特徴とするコネクタ挿入装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載のコネクタ挿
   入装置において、前記コネクタ収納部にセット方向検出
   センサと品種検出センサを設け、前記制御部は、前記セ
   ンサによりコネクタのセット状態を検出し、コネクタ収
   納部内のセット不良の有無を判断し、前記コネクタ挿入
   ハンド部及びＸ−Ｙステージ部を駆動して前記セット不
   良コネクタを自動排出する制御を行なうものであること
   を特徴とするコネクタ挿入装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は請求項２又は請求項３記載
   のコネクタ挿入装置において、前記挿入ハンド部に挿入
   時ハンド部にかかる圧力を計測する圧力計を設け、前記
   制御部は、前記圧力計の出力を入力し圧力計の出力が予
   め定めた値以上に上昇したとき前記挿入ハンド部の挿入
   力を低減するよう制御しプリント基板及びコネクタに加
   わる応力を最小限に抑えるようにコネクタの挿入の制御
   をするものであることを特徴とするコネクタ挿入装置。