JP2005217196A - 電気部品ユニットの自動組立装置、及び、その自動組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】押し込みを機械化し人の指の感触に頼らずに電子部品ユニットを確実に正常にプリント基板に装着すること。
【解決手段】押圧器２３に対してプリント基板を基準平面の上で２次元的に移動させる移動テーブル５，６とから構成されている。押圧器２３は、プリント基板に配置されている装着部位に予備的に装着される電気部品ＲＣＵに対して昇降する押圧部位と、押圧部位の基準点と電気部品ＲＣＵに対して設定される部品基準面の２つの位置との間の２つの距離を計測する２つの距離計測計とから形成されている。両距離の偏差が規定範囲の中にある際に、押圧部位は降下し電気部品ＲＣＵを下方に押圧して電気部品を圧入する。２点の位置計測は、電気部品の姿勢の正常性を高い確率で検出して、人の指の感触に頼らずに電子部品ユニットを確実に正常にプリント基板に装着することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気部品ユニットの自動組立装置、及び、その自動組立方法に関し、特に、プリント回路基板に電子部品を実装する電気部品ユニットの自動組立装置、及び、その自動組立方法に関する。

プリント基板には、多様な電子部品ユニットが装着される。電子部品ユニットとして、ＲＯＭが知られている。ＲＯＭユニットは、本体と本体から出ている複数の足とから形成されている。その複数の足は、プリント基板本体に形成されているソケットに差し込まれる。ソケットにＲＯＭユニットを組み付ける公知の技術は、台の上に載置されているプリント基板のソケットにＲＯＭユニットの足を載置し、ＲＯＭユニットの上面に更にＲＯＭカバーを載置し、そのＲＯＭカバーを介して組立作業員の指の感触に頼って、ＲＯＭユニットの足をソケットに差し込んでいる。ＲＯＭカバーとＲＯＭユニットとがソケットに緩く載置されているプリント基板は、台に乗せられて台とともに移送コンベアで移送される。ＲＯＭユニットの足がトリミングされて成形される工程で発生する金属粉が足の裏面に付着していれば、ＲＯＭユニットは水平に保持されておらず、足とソケットの間の位置関係が正常でなく浮き上がって載置されている恐れがあり、又は、移送中の機械振動で緩く載置されているＲＯＭユニットがソケットに対して傾斜して浮き上がっていることがあり、その後の指による押し込みの際にＲＯＭユニットがソケットに対して非対称な抵抗を受けて、押し込み時に揺らいで装着が正常に行われない恐れがある。ＲＯＭカバーとＲＯＭとＲＯＭの足とソケットの一般的な機械的結合関係は、特開２００２−１９６０３５号、特開平３−１１２１４３号等で知られている。ＲＯＭカバーの裏面はＲＯＭの背に接し、ＲＯＭの一部はＲＯＭリードに接した状態で、ＲＯＭカバーを介して押圧されるＲＯＭがＲＯＭリードを押圧し、ＲＯＭリードがソケットに圧入される。

その押し込みを機械化し人の指の感触に頼らずに、電子部品ユニットを正常にソケットに差し込むことが求められる。

特開２００２−１９６０３５号 特開平３−１１２１４３号

本発明の課題は、押し込みを機械化し人の指の感触に頼らずに電子部品ユニットを正常にプリント基板に装着することができる電気部品ユニットの自動組立装置、及び、その自動組立方法を提供することにある。

本発明による電気部品ユニットの自動組立装置は、押圧器（２３）と、押圧器（２３）に対してプリント基板（５０）を基準平面（Ｓ１又はＳ２）の上で２次元的に移動させる移動テーブル（５，６）とから構成されている。押圧器（２３）は、プリント基板（５０）に配置されている装着部位（５７）に予備的に装着される電気部品（ＲＣＵ）に対して昇降する押圧部位（２９）と、押圧部位（２９）の基準点と電気部品（ＲＣＵ）に対して設定される部品基準面（Ｓ２）の第１位置（Ｐ１）との間の第１距離（Ｄ１）を計測する第１距離計測計（３４）と、押圧部位（２９）の既述の基準点と部品基準面（Ｓ２）の第２位置（Ｐ２）との間の第２距離（Ｄ２）を計測する第２距離計測器（３５）とから形成されている。第１距離（Ｄ１）と第２距離（Ｄ２）の偏差（Ｄ２−Ｄ１、又は、Ｄ２−Ｄ１＋ｋ、ここでｋは０を含む距離定数）を計測する距離偏差計測器（図示されず）が更に追加されている。その偏差が規定範囲の中にある際に、押圧部位（２９）は降下し電気部品（ＲＣＵ）を下方に押圧して電気部品（ＲＣＵ、特に、ＲＣＵの弾性的変位部分：例示：足）を装着部位（５７）に圧入する。

押圧器（２３）は電気部品（ＲＣＵ）の互いに離隔する２点の相対的高さ位置（Ｄ２−Ｄ１）を計測する。その相対的高さ位置が規定値（例示：０）であることは、そのときの電気部品（ＲＣＵ）の基準面である押圧面（Ｓ２）が規定角度（例示：水平面の角度＝０）になっていることを示す。このような角度状態で押圧される電気部品（ＲＣＵ）は、２点で均等な抵抗力を押圧部位（２９）に与えながら降下力を受けて装着部位（例示：ポケット５７）に装着される。その偏差が零でなければ、２点の抵抗力は均等でないことが強く推定され、その押し込みは非正常であると判断され、不良品が次の工程に流れることが有効に回避される。

装着部位（５７）は弾性的に挟持する挟持器として知られている公知部分である。電気部品（ＲＣＵ）は単一剛体（部分的には弾性を有する）を形成し、その単一剛体は複数の位置で挟持器に挟持されることも公知である。このような公知の装着方法が正常に確実に実行される。

電気部品（ＲＣＵ）は、その単一剛体の両側に突き出ている電気導体の足（５６）を形成している。単一剛体は弾性的な足（５６）を介して挟持器（５７）に挟持される。２点の位置計測により一定角度の押圧面で押圧されて降下する電気部品（ＲＣＵ）の多数の足（５６）に自己整合的に均等な抵抗を受けて、一定角度で挟持器（５７）に挟持される。

より具体的には、基準平面（Ｓ１又はＳ２）は水平に設定され、第１距離（Ｄ１）は第２位置を通る鉛直線のうち基準平面（Ｓ１）と部品基準面（Ｓ２）との間の距離であり、第２距離（Ｄ２）は第２位置を通る鉛直線のうち基準平面と部品基準面との間の距離であり、偏差は許容範囲内で近似的に零である。

現実の実施例では、第１距離（Ｄ１）は第１鉛直線上の距離であり、第２距離（Ｄ２）は第２鉛直線上の距離である。部品基準面（Ｓ２）は概矩形面であり、第１鉛直線と部品基準面とが交叉する第１位置と第２鉛直線と部品基準面とが交叉する第２位置とは、その概矩形の概対角線上にある。このような幾何学的条件は、電気部品の正常な姿勢を高い確率で検出することができる。

押圧器（２３）と電気部品（ＲＣＵ）の間の押圧力を検出する検出器（図示されず）と、押圧器（２３）が降下する過程の押圧力の変化を示す履歴曲線（図９）を蓄積する蓄積器（図示されない周知技術）との追加は顕著に有効である。その蓄積器は押圧力が正常である正常履歴曲線を前もって蓄積している。押圧力の履歴曲線が正常履歴曲線（図９）に規定範囲内で不一致であれば、警報器（図示されず）は異常信号を出力する。異常信号に基づいて、オペレータはその押圧工程を中止し、やり直し、又は、その警報信号に対応する電気部品を廃棄する。押圧器が降下する過程の押圧力は、押し初め点、押し終わり点、中間点のような離散点で検出され、連続的に検出され得る。この場合には、押し初め点、押し終わり点、中間点の圧力を管理する管理器が蓄積器に代えられる。そのような管理器は、押圧力が規定範囲で正常であるか不正常であるか示す判別信号を出力する。特には、押し初めと押し終わりの圧力を監視し、ＲＯＭとソケットの初期的位置関係（初期的載置関係）と最終位置関係（最終装着関係）を把握することが重要である。

押圧器（２３）は、昇降自在である昇降本体（２９）を形成している。昇降本体（２９）は、第１昇降本体（３７）と、第１昇降本体（３７）の下側面に固着する第２昇降本体（４１）と、第１昇降本体（４１）の内部（３８）で昇降方向に変位可能に装着される第３昇降本体（３９）とから構成されている。第２昇降本体（４１）は引き戻し螺子（４２）により第１昇降本体（３７）の下側面に固着する。第３昇降本体（３９）は押し込み螺子（４７）により第２昇降本体（４１）の側に押し込まれる。第３昇降本体（３９）は引き戻し螺子（４２）の頭に強固に圧着して引き戻し螺子（４２）の回転を阻止する。このような３部品の昇降本体（３７，３９，４１）の機械的構造関係は、引き戻し螺子（４２）の緩みを有効に防止し、第２昇降本体（４１）の下面である押圧面を基準平面に対して高精度で一定角度に保持し、且つ、その一定角度の微調整が可能である。

本発明による電気部品ユニットの自動組立方法は、第１テーブル（５）を第１軸方向（Ｘ）に移動させるステップ、第１テーブル（５）に対して第２テーブル（６）を第２軸方向（Ｙ）に移動させるステップ、第２テーブル（６）に位置決めされて固定されている回路基板（５０）に位置づけられて実装されている電気部品ユニット（ＲＣＵ）の２点（Ｐ１，Ｐ２）と基準点との間の２つの距離（Ｄ１，Ｄ２）を計測するステップ、２つの距離が規定範囲で一致性を有する場合に、昇降自在である押圧器（２３，２９）により電気部品ユニット（ＲＣＵ）を押圧して回路基板（５０）の装着部位（５７）に弾性的に嵌め込むステップとから構成されている。２点の位置計測による正常押圧の物理的作用は既述の通りであり、更に詳しくは実現態に関して図１０，１１で詳細に述べられる。そのような一致性がない場合に異常信号が出力される。

押圧器（２３）により電気部品ユニット（ＲＣＵ）を押圧して電気部品ユニットを装着部位（５７）に正常に嵌め込む過程の押圧力の正常履歴曲線（図９）と現行過程の押圧力の履歴曲線の一致性を規定範囲で比較するステップ、履歴曲線のそのような一致性がない場合に異常信号を出力するステップとの追加は、既述の通りに、顕著に有効である。

電気部品ユニット（ＲＣＵ）は２点（Ｐ１，Ｐ２）を含む概矩形面（Ｓ２）を有し、２点は矩形面の概対角線上に位置することが顕著に効果的である。

本発明による電気部品ユニットの自動組立装置、及び、その自動組立方法は、押し込みを機械化し人の指の感触に頼らずに電子部品ユニットを正常にプリント基板に装着することができ、不良品の発生を回避することができる。

本発明による電気部品ユニットの自動組立装置の実現態は、図に対応して、詳細に記述される。ＸＹ軸テ−ブル１は、図１に示されるように、工場の床面に支持される台脚２の上面側に配置されている。台脚２の上面側に、定盤３が固定されている。ＸＹ軸テ−ブル１は、テーブル基台４と、Ｘ軸テーブル５と、Ｙ軸テーブル６とから構成されている。テーブル基台４は、定盤３の上面に固定されている。テーブル基台４に支持されるＸ軸テ−ブル５は、図２に示されるように、テーブル基台４の両側部位に形成されているＸ軸方向案内レール面７に案内されて、Ｘ軸方向に進退動する。Ｘ軸テ−ブル５に支持されるＹ軸テ−ブル６は、Ｘ軸テ−ブル５の両側部位に形成されているＹ軸方向案内レール面８に案内されて、Ｙ軸方向に進退動する。Ｙ軸テ−ブル６には、上面側が開放されている基板装着穴１１が形成されている。標準形状（例示：矩形状）のプリント基板５０は、矩形状の基板装着穴１１に嵌め込まれて装着される。Ｙ軸テ−ブル６の周縁には、複数位置に溝穴１２が開けられている。溝穴１２は、Ｙ軸テ−ブル６の周縁の上面で開放されている。Ｘ軸テ−ブル５の下面側に差し込まれる図示されない複数本のピンは、上動する際にプリント基板５０を上方に持ち上げてプリント基板５０をＹ軸テ−ブル６から抜き取る。

Ｘ軸テ−ブル５は、Ｘ軸に位置的に一致して配置されるスクリュー軸（その軸心線が図に示されている。）１３−Ｘに螺合し、スクリュー軸１３−Ｘの左右回転によりＸ軸上で前進後退する。Ｙ軸テ−ブル６は、Ｙ軸（Ｘ軸方向に可動）に位置的に一致して配置されるスクリュー軸１３−Ｙに螺合し、スクリュー軸１３−Ｙの左右回転により前進後退する。Ｘ軸テ−ブル５とＹ軸テ−ブル６の前進後退のためには、多様に知られている公知の他の技術が適用される。後述されるように、スクリュー軸の回転位置制御は簡素に行われる。

図２に示されるように、Ｘ軸方向位置規定用スリット形成板１４がＸ軸テ−ブル５に取り付けられている。Ｘ軸方向位置規定用スリット形成板１４は、Ｘ軸テ−ブル５の端縁からＹ軸方向に突き出ている。Ｘ軸方向位置規定用スリット形成板１４には、Ｘ軸方向に配列される複数本のＸ軸方向位置規定用スリット１５がＺ軸方向に貫通して開けられている。Ｙ軸方向位置規定用スリット形成板１６は、Ｙ軸テ−ブル６に取り付けられている。Ｙ軸方向位置規定用スリット形成板１６は、Ｙ軸テ−ブル６の端縁からＸ軸方向に突き出ている。Ｙ軸方向位置規定用スリット形成板１６には、Ｙ軸方向に配列される複数本のＹ軸方向位置規定用スリット１７がＺ軸方向に貫通して開けられている。テーブル基台４の側方部位でそれの上面に、図１に示されるように、Ｘ軸方向位置検出用レーザー投射受光器１８が固定されている。Ｘ軸テ−ブル５の後方部位でそれの上面に、Ｙ軸方向位置検出用レーザー投射受光器１９が固定されている。Ｘ軸方向位置検出用レーザー投射受光器１８は、鉛直方向上方に投射するレーザー光がＸ軸方向位置規定用スリット１５を通り抜けるときには、反射レーザー光を受信せず、反射レーザー光を受信しないときにＸ軸方向位置検出積極信号２１を出力する位置検出器である。Ｙ軸方向位置検出用レーザー投射受光器１９は、鉛直方向上方に投射するレーザー光がＹ軸方向位置規定用スリット１７を通り抜けるときには、反射レーザー光を受信せず、反射レーザー光を受信しないときにＹ軸方向位置検出積極信号２２を出力する位置検出器である。

自動押込み器２３は、図１に示されるように、Ｙ軸テ−ブル６の上方で垂下的に固定されている。自動押込器２３は、支柱２４と桁２５から形成される支持フレームから吊されて固定されている。自動押込器２３は、エアシリンダ２６とピストン２７と押圧ヘッド２８とから構成されている。ピストン２７は、エアシリンダ２６に供給される圧力空気に押されて鉛直方向下方に駆動される。その圧力空気の排出により、ピストン２７は始動位置である上方位置に復帰する。

押圧ヘッド２８は、図３に詳細に示されるように、ピストン２７の下面側でピストン２７に固着されているヘッド本体２９と、Ｘ軸方向に並びヘッド本体２９の両側面に固着的に接合する水平面検出器筐体３１とから形成されている。水平面検出器筐体３１は、第１相対距離検出器筐体３２と第２相対距離検出器筐体３３とから形成されている。第１相対距離検出器筐体３２はヘッド本体２９の一方側側面に位置決めされて固着され、第２相対距離検出器筐体３３はヘッド本体２９の他方側側面に位置決めされて固着されている。第１相対距離検出器筐体３２の中には、第１レーザー干渉計３４が位置決めされて埋め込まれている。第２相対距離検出器筐体３３の中には、第２レーザー干渉計３５が位置決めされて埋め込まれている。レーザー干渉計は、投射するレーザー光が距離測定対象で反射して戻る反射光と参照光との間の干渉による明暗の変化回数を計測することにより、干渉計本体の機械的原点と反射点との間の距離を波長単位で計測する周知の距離測定計である。第１レーザー干渉計３４の鉛直光軸と第２レーザー干渉計３５の鉛直光軸は、鉛直線に直交する平面の上に描かれる１つの矩形３６の対角線上コーナーを貫通する。それらのコーナーは、図３に代表点Ｐと代表点Ｑとで示されている。矩形３６は、後述されるＲＯＭカバーの上面に一致している。代表点Ｐと代表点Ｑは、ＸＹ面又はＸＹ面に平行である水平面の上で、Ｘ軸方向にずれた両位置にあり、且つ、Ｙ軸方向にずれた両位置にある。特には、代表点Ｐと代表点Ｑは、既述の矩形３６の対角線の上にある。

図４は、ヘッド本体２９の詳細を示している。ヘッド本体２９は、ピストン２７の下面側に接合して固着する第１本体３７と、第１本体３７の中にＹ軸方向に空けられている断面矩形状の装着穴３８に嵌め込まれる第２本体３９と、第１本体３７の下面側に固着的に吊される第３本体４１とから構成されている。第３本体４１は、第１本体３７の下方部位を貫通する複数の引きつけ螺子４２により第１本体３７に対して位置決めされている。複数の引きつけ螺子４２は、引きつけ力を有する螺子であり、Ｘ軸方向に並んで配列され、且つ、Ｙ軸方向に並んで配列されている。Ｘ軸方向に並ぶ複数（例示：２本）の引きつけ螺子４２は、Ｙ軸に平行であるＹ軸平行軸４３のまわりの第３本体４１の微小な第１回転４４を阻止し、Ｙ軸方向に並ぶ複数（例示：３本以上）の引きつけ螺子４２は、Ｘ軸に平行であるＸ軸平行軸４５のまわりの微小な第２回転４６を阻止する。

第２本体３９には、複数の押し込み螺子４７が挿入される鉛直方向穴４８が形成されている。複数の押し込み螺子４７は、Ｘ軸方向に並んで配列され、且つ、Ｙ軸方向に並んで配列されている。押し込み螺子４７は、第１本体３７に螺合し第２本体３９には螺合しない。押し込み螺子４７の下端は鉛直方向穴４８の下端の底面に突き当たっている。装着穴３８は、第１本体３７のＹ軸方向の両端で開放されている（組立後に閉じられる）。電動回転６角レンチつきドライバが装着穴３８の中にＹ軸方向に挿入され、引きつけ螺子４２は第３本体４１の螺子穴にねじ込まれる。そのねじ込みにより、第３本体４１は第１本体３７の側に引き寄せられて第１本体３７の下面に強力に面接合する。次に、第２本体３９が装着穴３８にＹ軸方向に挿入される。押し込み螺子４７が第１本体３７の側に形成されている螺子穴にねじ込まれ、押し込み螺子４７はＺ軸方向下方に前進する。前進する押し込み螺子４７の下端は鉛直方向穴４８の底面を押し、第２本体３９は引きつけ螺子４２の頭に向かって鉛直下方に押される。このような押し力により、第２本体３９の下面は、引きつけ螺子４２の頭に強力に面接合する。押し込み螺子４７の頭が研磨され、押し込み螺子４７の頭の上面は第１本体３７の上面に一致する。そのように一致する上面に、ピストン２７の下面が面接合する。ピストン２７と第１本体３７の面接合の手段は図面に示されていないが、ボルト締めが適正である。

第２本体３９により下方に強力に押される引きつけ螺子４２は、その回転的揺らぎが阻止され、そのねじ力が緩まず、第３本体４１の下面である基準押圧面Ｓ１は、一旦水平面に設定された後にはその水平性を保持することができる。

複数個（例示：８個）の電子部品ユニット（例示：ＲＯＭユニット）ＲＵは、図２に示されるように、プリント基板５０に形成されている装着部位を形成する規定位置部位に載置される。その載置の作業は、機械的自動化により又は人手により実行される。そのＲＯＭユニットＲＵにＲＯＭカバリングボックスＣＢが被せられる。その被せ作業は、機械的自動化により又は人手により実行される。ＲＯＭユニットＲＵがＲＯＭカバリングボックスＣＢに装着され、ＲＯＭユニットＲＵとＲＯＭカバリングボックスＣＢが一体になっているＲＯＭカバーユニットが時間的に先行する前工程で組み立てられている場合には、そのようなＲＯＭカバーユニットがプリント基板５０の規定位置部位に載置される。規定位置に置かれるＲＯＭユニットＲＵにＲＯＭカバリングボックスＣＢが被せられた状態で、そのＲＯＭユニットＲＵとＲＯＭカバリングボックスＣＢの組合せは、ＲＯＭカバーユニットＲＣＵと呼ばれる。

図５は、本発明による電気部品ユニットの自動組立方法の実現態を示している。プログラムの実行が開始され（ステップＳ０）、初期設定（ｊ＝０）が行われる（ステップＳ１）。Ｘ軸テ−ブル５とＹ軸テ−ブル６の原点位置は、リミットスイッチ（図示されず）又は既述のスリットのうちの第１番目のスリットで検出される。原点復帰（ステップＳ２）に続いて、Ｘ軸テ−ブル５はＸ軸方向案内レール面７に案内されてＸ軸正方向に移動を開始する（ステップＳ３）。Ｘ軸方向位置検出用レーザー投射受光器１８から投射されるレーザービーム５１が複数のＸ軸方向位置規定用スリット１５のうち最初に接近するＸ軸方向位置規定用スリット１５を透過（通過）するときに（ステップＳ４）、Ｘ軸方向位置検出積極信号２１がＸ軸方向位置検出用レーザー投射受光器１８から出力され、スクリュー軸１３の回転が停止しＸ軸テ−ブル５が停止する。この場合に、フィードバック制御は有効である。その停止位置で、自動押込器２３の鉛直中心線は、１つのＲＯＭカバリングボックスＣＢのＹ軸方向中心線に直交して交わっている。ステップＳ５で、ｊ＝０でありｊ＜４であるから、Ｙ軸移動は行われず、ステップＳ６に進み、押圧ヘッド２８が降下する。ステップＳ６で、１番目のＲＯＭカバリングボックスＣＢ（図２で、Ｘ軸正方向側・Ｙ軸負方向側）がプリント基板５０に圧入的に挿入される。ステップＳ７で、ｊ＝ｊ＋１が計算され、ｊは１に設定される。

ステップＳ８で、ｊ＝１でありｊ＝４ではないので、プログラムはステップＳ３に戻る。２度目のステップＳ３で、Ｘ軸テ−ブル５はＸ軸正方向に更に移動する。２つ目のＸ軸方向位置規定用スリット１５に対応して、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８が実行される。４回のステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８の繰り返しにより、４番目のＲＯＭカバリングボックスＣＢ（図２で、Ｘ軸負方向側・Ｙ軸負方向側）がプリント基板５０に圧入的に挿入される。

４回目のステップＳ８ではｊ＝４であるから、プログラムはステップＳ９に移行する。Ｙ軸テ−ブル６は、ステップＳ９で、Ｙ軸正方向に移動する。Ｙ軸方向位置検出用レーザー投射受光器１９から投射されるレーザービーム５２が複数（＝２）のＸ軸方向位置規定用スリット１５のうち最初に接近するＸ軸方向位置規定用スリット１５を透過するときに（ステップＳ１０）、Ｙ軸方向位置検出積極信号２２がＹ軸方向位置検出用レーザー投射受光器１９から出力され、スクリュー軸１４の回転が停止しＹ軸テ−ブル６が停止する。その停止位置で、自動押込器２３の鉛直中心線は、１つのＲＯＭカバリングボックスＣＢのＸ軸方向中心線に直交して交わっている。ステップＳ６に進み、押圧ヘッド２８が５回目に降下する。ステップＳ６で、５番目のＲＯＭカバリングボックスＣＢ（図２で、Ｘ軸負方向側・Ｙ軸正方向側）がプリント基板５０に圧入的に挿入される。

ステップＳ７で、ｊは０にサイクリックに再設定される（４の次は０に戻る。）。ステップＳ８で、ｊ＝０でありｊは４ではないから、プログラムはステップＳ３に移行する。８回のステップＳ６が実行された後には、ステップＳ８でｊは４である。ｊが２回目に４に設定されている場合には、プログラムはステップＳ０に戻って一応終了し、又は、プログラムはステップＳ２に戻って、他のプリント基板５０に対する作業の開始を待ち受ける。

図６は、ＲＯＭカバーユニットＲＣＵとプリント基板５０に形成されているソケット群５４の嵌め込み関係を示している。ＲＯＭユニットＲＵは、本体５５と本体５５の両側に突き出ている足５６とから形成されている。ソケット群５４は、複数の足５６に位置対応する複数の嵌合ポケット５７により形成されている。嵌合ポケット５７は、プリント基板５０の中でＹ軸方向に配列されている。嵌合ポケット５７は、プリント基板５０の中で固定されているポケット接合板５８に接合している。上側が開放されている嵌合ポケット５７は、ポケット接合板５８に接合している底形成部位５９と、底形成部位５９の両側から底形成部位５９に一体に立ち上がる両側部位６１とから形成されている。足５６の水平部位（図７参照）６２は、両側部位６１に接合的に圧入される。両側部位６１は、鉛直方向に中間に位置する両側中間部位を形成している。その両側中間部位は、互いに近づく方向に膨らむ膨らみ部位として形成されている。足５６は、その両側中間部位が互いに遠ざかる方向にその膨らみ部位を膨らませながらその膨らみ部位に弾性的に挟まれて保持される。足５６と嵌合ポケット５７とが接合する接合部位の高さ方向関係は、ＲＯＭユニットＲＵとソケット群５４の電気的接合性能と機械的接合性能のために重要である。特に、水平面（ＸＹ平面）に対する基板本体５５の上面の傾斜は好ましくない。

図８は、ＲＯＭカバーユニットＲＣＵの姿勢検出方法を示している。Ｘ軸テ−ブル５又はＹ軸テ−ブル６の停止に時間的に対応して、既述のステップＳ６で、エアシリンダ２６に圧力空気が導入される。コンプレッサは全プロセスを制御する制御ボックス（図１参照）５３の中に装備されている。下方に押し出されるピストン２７と同体に押圧ヘッド２８が降下する（ステップＳ１１）。第１レーザー干渉計３４の基準点と代表点Ｐとの間の鉛直方向距離Ｄ１（図３参照）が計測され、同時に、第２レーザー干渉計３５の基準点と代表点Ｑとの間の鉛直方向距離Ｄ２が計測される。代表点Ｐと代表点Ｑは、ＲＯＭカバリングボックスＣＢの上面である矩形面Ｓ２（図３参照）の対角線上にある。ステップＳ６の内部ステップＳ１２で、距離Ｄ２が距離Ｄ１に対して比較される。鉛直方向距離Ｄ２が規定範囲内で鉛直方向距離Ｄ１に一致すれば、矩形面Ｓ２は規定範囲内で水平面であり基準押圧面Ｓ１に規定範囲内で平行であると判断される。その一致性が検出されない場合には、警報が出されステップの進行は停止する（ステップＳ１３）。ステップＳ１２は、押圧ヘッド２８の降下開始から押圧ヘッド２８とＲＯＭカバーユニットＲＣＵとの接触始まりの間の単数時刻又は複数時刻で実行される。

図９は、押圧ヘッド２８とＲＯＭカバーユニットＲＣＵとの接触が始まった後の圧力供給続行（ステップＳ１４）による接触圧力の上昇曲線を示している。押圧ヘッド２８のヘッド本体２９の降下速度は一定に保持されることが重要である。この場合には、降下量は時間に比例する。ある時刻ｔ０までは、圧力は零である。ヘッド本体２９とＲＯＭカバーユニットＲＣＵが接触した後に、押圧ヘッド２８のピストン２７は、負荷（＝足５６の水平部位６２と嵌合ポケット５７の両側部位６１との摩擦力）を受ける。その負荷は、両側部位６１が非線形バネ構造を有しているので、時間経過に従って上向き凸の二次曲線状に増大する。時刻ｔ１で、その圧力は極大値に接近する。極大値近傍の圧力が一定時間幅Ｔで継続する時刻ｔ２で、エアシリンダ２６に対する圧力供給が停止される。時刻ｔ１と時刻ｔ２の間の上向き凸曲線部分と水平直線部分の合成である圧力履歴が規定線（規定曲線）から規定範囲外に外れることがステップＳ１５で検出される場合には、ステップ１６で警報が出される。時刻ｔ１と時刻ｔ２の間の圧力履歴が規定線から規定範囲外に外れることがない場合には、ステップＳ１７で計測される時刻ｔ２（＝ｔ１＋Ｔ）でその圧力供給が停止され（ステップＳ１８）、押圧ヘッド２８は原点位置に上昇する。

距離偏差（Ｄ２−Ｄ１）が零でなければ、図１０に示されるように、面Ｓ１は面Ｓ２に平行でなく、このままで押圧ヘッド２８が降下する場合には、一方の水平部位６２が受ける負荷ｆ１と他方の水平部位６２が異常な負荷ｆ２とは等しくない。負荷ｆ１と負荷ｆ２の合計負荷が図９の正常履歴曲線を示すことがある。従って、面Ｓ１が面Ｓ２に平行でなければ、組立工程を中止することが好ましい。図１１に示されるように、距離偏差（Ｄ２−Ｄ１）が許容範囲で零であるが、ｆ１がｆ２に等しくない場合には、左右の水平部位６２と両側部位６１との間の接触が対称でなく、やがては、ｆ１とｆ２の差は更に増大する可能性が高い。このような場合には、図９の正常履歴曲線が現れる確率は小さく、押圧ヘッド２８が上昇した後に、水平部位６２と両側部位６１の嵌まり合いは不正常になる可能性が大きい。両面Ｓ１，Ｓ２の平行性と履歴曲線の正常性とがＡＮＤ条件で充足されない場合には、プリント基板５０は不良品として扱われる。

図３に示されるように、ＲＯＭカバリングボックスＣＢの両側下端部位は、足の数に等しい押し部位６３が形成されることが好ましい。押し部位６３は、図７に示されるように、水平部位６２を押し込める。ＲＯＭカバリングボックスＣＢは、基板本体５５に対して機械的に結合し、又は、ＲＯＭカバリングボックスＣＢはプリント基板５０に形成されている他の嵌め込み部位に嵌め込まれる。

図１は、本発明による電気部品ユニットの自動組立装置の実現態を示す正面図である。 図２は、図１の平面図である。 図３は、本発明による押圧器の実現態の自動押込器を示す斜軸投影図である。 図４は、自動押込器を示す断面図である。 図５は、本発明による電気部品ユニットの自動組立方法の実現態の主要部分を示すフロー図である。 図６は、ＲＯＭとソケットの嵌め込みを示す側面断面図である。 図７は、図６の正面断面図である。 図８は、本発明による電気部品ユニットの自動組立方法の実現態の部分を示すフロー図である。 図９は、圧力履歴を示すグラフである。 図１０は、不適正圧入を示す作用断面図である。 図１１は、適正圧入を示す作用断面図である。

符号の説明

５…移動テーブル（第１テーブル）
６…移動テーブル（第２テーブル）
２３…押圧器
２９…押圧部位（昇降本体）
３４…第１距離計測計
３５…第２距離計測器
３７…第１昇降本体
３８…内部
３９…第３昇降本体
４１…第２昇降本体
４２…引き戻し螺子
４７…押し込み螺子
５０…プリント基板
５６…足
５７…装着部位（ポケット、挟持器）
ＲＣＵ…電気部品
Ｐ１…第１位置
Ｐ２…第２位置
Ｄ１…第１距離
Ｄ２…第２距離
Ｓ２…部品基準面（基準平面）

Claims (11)

1. 押圧器と、
   前記押圧器に対してプリント基板を基準平面の上で２次元的に移動させる移動テーブルとを具え、
   前記押圧器は、
   前記プリント基板に配置されている装着部位に予備的に装着される電気部品に対して昇降する押圧部位と、
   前記押圧部位の基準点と前記電気部品に対して設定される部品基準面の第１位置との間の第１距離を計測する第１距離計測計と、
   前記押圧部位の前記基準点と前記部品基準面の第２位置との間の第２距離を計測する第２距離計測器とを備え、
   前記第１距離と前記第２距離の偏差を計測する距離偏差計測器を更に具え、
   前記偏差が規定範囲の中にある際に、前記押圧部位は降下し前記電気部品を下方に押圧して前記電気部品を前記装着部位に圧入する
   電気部品ユニットの自動組立装置。
2. 前記装着部位は弾性的に挟持する挟持器であり、
   前記電気部品は単一剛体を形成し、前記単一剛体は複数の位置で前記挟持器に挟持される
   請求項１の電気部品ユニットの自動組立装置。
3. 前記電気部品は、前記単一剛体の両側に突き出ている電気導体の足を備え、前記単一剛体は前記足を介して前記挟持器に挟持される
   請求項２の電気部品ユニットの自動組立装置。
4. 前記基準平面は水平に設定され、前記第１距離は前記第２位置を通る鉛直線のうち前記基準平面と前記部品基準面との間の距離であり、前記第２距離は前記第２位置を通る鉛直線のうち前記基準平面と前記部品基準面との間の距離であり、前記偏差は許容範囲内で近似的に零である
   請求項１の電気部品ユニットの自動組立装置。
5. 前記第１距離は第１鉛直線上の距離であり、前記第２距離は第２鉛直線上の距離であり、前記部品基準面は概矩形面であり、前記第１鉛直線と前記部品基準面とが交叉する前記第１位置と前記第２鉛直線と前記部品基準面とが交叉する前記第２位置とは、前記概矩形の概対角線上にある
   請求項１〜４から選択される１請求項の電気部品ユニットの自動組立装置。
6. 前記押圧器と前記電気部品の間の押圧力を検出する検出器と、
   前記押圧器が降下する過程の前記押圧力を管理する管理器とを更に具え、
   前記管理器は前記押圧力が規定範囲で正常であるか不正常であるか示す判別信号を出力する
   請求項１〜５から選択される１請求項の電気部品ユニットの自動組立装置。
7. 前記押圧器は、
   昇降自在である昇降本体を更に備え、
   前記昇降本体は、
   第１昇降本体と、
   前記第１昇降本体の下側面に固着する第２昇降本体と、
   前記第１昇降本体の内部で昇降方向に変位可能に装着される第３昇降本体とを具え、
   前記第２昇降本体は引き戻し螺子により前記下側面に固着し、前記第３昇降本体は押し込み螺子により前記第２昇降本体の側に押し込まれ、前記第３昇降本体は前記引き戻し螺子の頭に強固に圧着して前記引き戻し螺子の回転を阻止する
   請求項１〜６から選択される１請求項の電気部品ユニットの自動組立装置。
8. 第１テーブルを第１軸方向に移動させるステップ、
   前記第１テーブルに対して第２テーブルを第２軸方向に移動させるステップ、
   前記第２テーブルに位置決めされて固定されている回路基板に位置づけられて実装されている電気部品ユニットの２点と基準点との間の２つの距離を計測するステップ、
   前記２つの距離が規定範囲で一致性を有する場合に、昇降自在である押圧器により前記電気部品ユニットを押圧して前記回路基板の装着部位に弾性的に嵌め込むステップ
   とを具える電気部品ユニットの自動組立方法。
9. 前記一致性がない場合に前記異常信号を出力する
   請求項８の電気部品ユニットの自動組立方法。
10. 前記押圧器により前記電気部品ユニットを押圧して前記電気部品ユニットを前記装着部位に正常に嵌め込む過程の押圧力の正常履歴曲線と現行過程の押圧力の履歴曲線の一致性を規定範囲で比較するステップ、
    前記履歴曲線の前記一致性がない場合に異常信号を出力するステップ
    とを更に具える請求項９の電気部品ユニットの自動組立方法。
11. 前記電気部品ユニットは前記２点を含む概矩形面を有し、前記２点は前記矩形面の概対角線上に位置する
    請求項８〜１０から選択される１請求項の電気部品ユニットの自動組立方法。

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