JP2013115293A - 部品挿入装置および部品挿入検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型部品を対象とする場合にあっても、リード挿入作業の成否の判定を正しく行うことができる部品挿入装置および部品挿入検出方法を提供する。
【解決手段】基板３の裏面側に突出した複数のリード２１を複数のクリンチ爪によってそれぞれ折曲げて切断するクリンチ機構３０において、可動クリンチ爪４２に作用する外力を圧電素子３７によって個別に検出して出力される検出信号が予め設定された検出レベルを超えて継続する継続時間を検出し、この継続時間が所定のしきい値を超える場合にのみ当該継続時間に対応する検出信号を有効信号としてクリンチ作業の成否の判定に適用する。これにより複数のクリンチ爪が挟隣接配置されている場合にあっても、一のクリンチ爪に対応する圧電素子３７が隣接する他のクリンチ爪によるクリンチ動作時に発生するノイズに起因する誤判定を排除することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、リード付き部品のリードを基板に形成された貫通孔に挿入する部品挿入装置および部品挿入装置におけるリード挿入作業の成否を検出する部品挿入検出方法に関するものである。

基板に実装される電子部品のうち、コンデンサやトランジスタなど接続用のリードを備えたリード付き部品は、部品挿入装置によりリードを基板に形成された貫通孔に挿入することによって基板に実装される（例えば特許文献１参照）。部品挿入装置では、基板を貫通して挿入され裏面側に突出したリードを、クリンチ爪によって折り曲げて残余部をカットするクリンチ処理により部品を基板に固定する。この種の部品挿入装置には、リード挿入およびクリンチ処理が正常に行われたか否かを検出する挿入検出機能が設けられている（例えば特許文献２参照）。この特許文献例に示す先行技術では、クリンチ爪に装着された歪み計によってクリンチ動作の際にクリンチ爪に発生する歪み量を検出した波形により、クリンチの良否を判定するようにしている。

特開２０００−１１４７９２号公報 特開平７−２８８３９７号公報

しかしながら上述の特許文献を含め、従来技術においては実装対象となる部品のリードのサイズや材質に起因して、正しい良否判定結果が得られない場合があった。すなわちリードの線径が小さい場合やリードが柔らかい材質で形成されている場合には、クリンチ動作においてクリンチ爪に作用する外力は小さく、検出される波形において本来のクリンチ動作に由来する波形と、周囲から伝えられる外乱に起因する波形とを識別することが困難になる。この困難の度合いは、対象とする部品のリード間隔が小さく、クリンチ爪が挟間隔で隣接配置される小型部品を対象とする場合において顕著となる。

すなわちこのような構成においては、１つのクリンチ爪によるクリンチ動作時に発生する衝撃が隣接するクリンチ爪に伝播される結果、何らかの不具合によりリードが正常に挿入されずにクリンチの対象が存在しないクリンチ爪の歪み計からも検出波形が出力される現象が生じる。このため、本来はリード挿入エラーと判定されるべき対象について、ＯＫ判定が出力される誤判定を生じるという不具合があった。このように、リード付き部品を対象とする従来の部品挿入装置および部品挿入検出方法には、小型部品を対象とする場合にリード挿入作業の成否の判定において誤判定を生じやすいという課題があった。

そこで本発明は、小型部品を対象とする場合にあっても、リード挿入作業の成否の判定を正しく行うことができる部品挿入装置および部品挿入検出方法を提供することを目的とする。

本発明の部品挿入装置は、リード付き部品のリードを挿入ヘッドによって基板に形成された貫通孔に挿入する部品挿入装置であって、前記基板を搬送して位置決め保持する基板搬送機構と、前記リード付き部品を供給する部品供給機構と、前記部品供給機構から受け取ったリード付き部品のリードを前記挿入ヘッドによって前記貫通孔に基板の表面側から挿入する部品挿入機構と、前記挿入され基板の裏面側に突出した複数の前記リードを複数のクリンチ爪によってそれぞれ折曲げるとともに残余部を切断するクリンチ動作を行うクリンチ機構と、前記複数のクリンチ爪にそれぞれ対応して備えられ、前記クリンチ動作においてクリンチ爪に作用する外力を個別に検出して検出信号を出力する複数の検出手段と、前記検出信号の検出結果に基づいて当該検出手段に対応するクリンチ爪によるクリンチ作業の成否を判定する判定手段とを備え、前記複数のクリンチ爪は、一のクリンチ爪に対応する検出手段が隣接する他のクリンチ爪のクリンチ動作に起因する外力を検出する範囲内に配設されており、前記判定手段は、前記検出信号が予め設定された検出レベルを超えて継続して出力される継続時間が所定のしきい値を超える場合にのみ、当該継続時間に対応する検出信号を有効信号として前記成否の判定に適用する。

本発明の部品挿入検出方法は、リード付き部品のリードを挿入ヘッドによって基板に形成された貫通孔に挿入する部品挿入装置において、リード挿入作業の成否を検出する部品挿入検出方法であって、前記部品挿入方法は、前記基板を搬送して位置決め保持する基板搬送機構と、前記リード付き部品を供給する部品供給機構と、前記部品供給機構から受け取ったリード付き部品のリードを前記挿入ヘッドによって前記貫通孔に基板の表面側から挿入する部品挿入機構と、前記挿入され基板の裏面側に突出した複数の前記リードを複数のクリンチ爪によってそれぞれ折曲げるとともに残余部を切断するクリンチ動作を行うクリンチ機構と、前記複数のクリンチ爪にそれぞれ対応して備えられ、前記クリンチ動作においてクリンチ爪に作用する外力を個別に検出して検出信号を出力する複数の検出手段と、前記検出信号の検出結果に基づいて当該検出手段に対応するクリンチ爪によるクリンチ作業の成否を判定する判定手段とを備え、前記複数のクリンチ爪は、一のクリンチ爪に対応する検出手段が隣接する他のクリンチ爪のクリンチ動作に起因する外力を検出する範囲内に配設されており、前記判定手段は、前記検出信号が予め設定された検出レベルを超えて継続して出力される継続時間が所定のしきい値を超える場合にのみ、当該継続時間に対応する検出信号を有効信号として前記成否の判定に適用する。

本発明によれば、基板の裏面側に突出した複数のリードを複数のクリンチ爪によってそれぞれ折曲げて切断するクリンチ動作を行うクリンチ機構において、クリンチ動作においてクリンチ爪に作用する外力を個別に検出して出力される検出信号が予め設定された検出レベルを超えて継続する継続時間を検出し、継続時間が所定のしきい値を超える場合にのみ当該継続時間に対応する検出信号を有効信号としてクリンチ作業の成否の判定に適用することにより、複数のクリンチ爪のうち一のクリンチ爪に対応する検出手段が隣接する他のクリンチ爪のクリンチ動作に起因する外力を検出する範囲内に配設されていて他のクリンチ爪によるクリンチ動作時に発生するノイズを検出することに起因して生じる誤判定を排除することができ、小型部品を対象とする場合にあってもリード挿入作業の成否の判定を正しく行うことができる。

本発明の一実施の形態の部品挿入装置の平面図 本発明の一実施の形態の部品挿入装置の機能説明図 本発明の一実施の形態の部品挿入装置の機能説明図 本発明の一実施の形態の部品挿入装置におけるクリンチ機構の構成を示す断面図 本発明の一実施の形態の部品挿入装置におけるクリンチ機構の機能説明図 本発明の一実施の形態の部品挿入装置におけるクリンチ機構の動作説明図 本発明の一実施の形態の部品挿入装置におけるクリンチ機構の動作説明図 本発明の一実施の形態の部品挿入装置におけるクリンチ機構の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の部品挿入装置における挿入検出部の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の部品挿入装置における挿入検出部のリード挿入作業の成否判定の説明図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず、図１、図２，図３を参照して、部品挿入装置１の全体構成および部品挿入機能を説明する。部品挿入装置１は、リード付き部品のリードを挿入ヘッドによって基板に形成された貫通孔に挿入する機能を有するものである。図１において基台１ａの手前側には、上流側（図１において左側）より、搬入コンベア２Ａ、位置決めコンベア２Ｂ、搬出コンベア２Ｃが、Ｘ方向（基板搬送方向）に直列に配設されている。搬入コンベア２Ａは上流側装置から供給された部品挿入対象の基板３を受け取って下流側へ搬送する。位置決めコンベア２Ｂは搬入コンベア２Ａから受け取った基板３を部品挿入作業位置まで搬送し、ＸＹテーブル機構（図示省略）によりＸＹ方向に位置決めして（矢印ａ）保持する。搬出コンベア２Ｃは部品挿入作業後の基板３を位置決めコンベア２Ｂから受け取って下流側装置へ受け渡す。搬入コンベア２Ａ、位置決めコンベア２Ｂ、搬出コンベア２Ｃは、部品挿入対象の基板３を搬送して位置決め保持する基板搬送機構２を構成する。

基板搬送機構２の側方には、挿入対象のリード付き部品２０（図２参照）（以下、単に「部品２０」と略記する。）を供給する部品供給機構４および部品搬送機構６が配設されている。部品供給機構４は複数の部品フィーダ５をＸ方向に並列した構成となっており、それぞれの部品フィーダ５は部品搬送機構６を構成する部品搬送ベルト７に、テーピングされた状態の部品２０を供給する。部品搬送ベルト７は、保持プレート１０に複数の部品搬送チャック１１が設けられた構成の複数のチャックユニット９を、水平方向に展張されたベルト８の外側に並設して構成されている。

ベルト８は部品供給機構４の両端部に配置された第１プーリ１２Ａ、第３プーリ１２Ｃおよび位置決めコンベア２Ｂに保持された基板３の上方に位置する第２プーリ１２Ｂの３つのプーリに調帯されており、駆動プーリである第１プーリ１２Ａを回転駆動することにより（矢印ｂ）、部品搬送ベルト７はこれらのプーリの廻りに循環移動する（矢印ｃ）。すなわち、部品搬送ベルト７に並設されたチャックユニット９は、部品供給機構４の部品フィーダ５から部品２０を受け取った後に第１プーリ１２Ａの廻りを周回し、さらにテープカットユニット１３の側方を経由して、位置決めコンベア２Ｂに保持された基板３の上方に移動する。

この過程の作業動作について、図２を参照して説明する。図２（ａ）に示すように、部品フィーダ５は部品２０のリード２１を保持した部品保持テープ２２をチャックユニット９に対してピッチ送り（矢印ｄ）する機能を有しており、チャックユニット９の保持プレート１０に装着された部品搬送チャック１１にリード２１を保持させた後、切断刃１８によって部品保持テープ２２をカットする。これにより、連続した部品保持テープ２２に保持された複数の部品２０のうち、先端の部品２０のみが部品搬送チャック１１に受け渡される。

この状態では、部品搬送チャック１１に保持された部品２０のリード２１の下端部には不要なテープ片２２ａが付着したままとなっており、当該チャックユニット９が図１に示すテープカットユニット１３の側方を通過することにより、テープ片２２ａが除去される。すなわち図２（ｂ）に示すように、テープカットユニット１３に備えられた切断刃１３ａを進出させて、テープ片２２ａの上端部近傍にてリード２１をカットする。これにより、不要なテープ片２２ａはリード２１から分離されて下方に落下する（矢印ｅ）。

図１に示すように、位置決めコンベア２Ｂに保持された基板３の上方には、受渡しチャック１５を備えた受渡しユニット１４および挿入チャック１７を備えた挿入ヘッド１６が配設されている。受渡しユニット１４は、基板３の上方に移動したチャックユニット９の部品搬送チャック１１から部品２０を受渡しチャック１５によって受け取り可能であって、受け取った部品２０を挿入ヘッド１６の挿入チャック１７に受け渡すことが可能な位置に配置されている。

挿入ヘッド１６には、部品２０のリード２１を基板３に設けられた貫通孔３ａ（図４参照）に挿入するための挿入位置が設定されており、基板３を位置決めコンベア２Ｂによって水平移動させて、この挿入位置に貫通孔３ａを位置合わせした後に挿入ヘッド１６によって部品２０を基板３に実装する。これにより挿入チャック１７に保持されたリード２１は基板３の貫通孔３ａに上面側から挿入される。挿入されたリード２１には、裏面から突出した部分を折り曲げて不要な残余部を切断するクリンチ動作が、クリンチ機構３０（図４）によって行われる。

図３を参照して、受渡しユニット１４の機能について説明する。図３（ａ）に示すように、受渡しユニット１４は、部品２０を着脱自在に保持する受渡しチャック１５を進退機構１４ｂによって進退させ（矢印ｆ）、さらに進退機構１４ｂを回動機構１４ａによって回動させる（矢印ｅ）構成となっている。図３（ａ）は、部品供給機構４において部品フィーダ５から部品２０を供給されたチャックユニット９が部品搬送機構６によって移動して、受渡しユニット１４への部品受け渡し位置に到達した状態を示している。ここでは、チャックユニット９の部品搬送チャック１１に保持された部品２０に対して受渡しチャック１５を矢印ｆ方向に進退させて、部品搬送チャック１１から受渡しチャック１５への部品２０の受け渡しを行う。

この後、受渡しユニット１４に渡された部品２０を挿入ヘッド１６に保持させる受け渡し動作が実行される。すなわち図３（ｂ）に示すように、回動機構１４ａによって受渡しチャック１５が挿入ヘッド１６に相対向するように進退機構１４ｂを回動させ（矢印ｇ）、次いで図３（ｃ）に示すように、部品２０を保持した受渡しチャック１５を挿入チャック１７に対して進退させる（矢印ｈ）ことにより、受渡しチャック１５から挿入チャック１７への部品２０の受け渡しを行う。これにより、図３（ｄ）に示すように、挿入チャック１７がリード２１を挟持することにより、挿入ヘッド１６には垂直姿勢の部品２０が保持される。

次に、図４，図５を参照して、挿入ヘッド１６による部品挿入位置において基板３の下方に配設されたクリンチ機構３０の構造および機能を説明する。図４に示すように、挿入ヘッド１６は、部品２０の下部から延出した３つのリード２１ａ、２１ｂ、２１ｃを挟持して保持する挿入チャック１７および部品２０を下方に押し下げる機能を有するプッシャ１９を備えている。

挿入チャック１７は図外の駆動機構により基板３に対して昇降する（矢印ｉ）とともに、横方向に旋回移動する（矢印ｊ）。これにより、受渡しユニット１４から受け渡された部品２０のリード２１を基板３の貫通孔３ａに差し込んで挿入する部品挿入動作が実行される。したがって、複数のチャックユニット９が装着された部品搬送機構６、受渡しユニット１４および挿入ヘッド１６は、部品供給機構４から受け取った部品２０のリード２１を挿入ヘッド１６によって貫通孔３ａに基板３の表面側から挿入する部品挿入機構５１（図８参照）を構成する。

基板３の下面側において挿入ヘッド１６による部品挿入位置には、クリンチ機構３０が配設されている。クリンチ機構３０は、貫通孔３ａに挿入されて基板３の下面側に突出したリード２１の残余部をカットするとともに折り曲げて基板３に固定するクリンチ動作を行う機能を有するものである。クリンチ機構３０は、保持ブロック３１にクリンチ動作のための機構部品を組み込んだ構成となっており、保持ブロック３１には、上部部材３１ａ、下部部材３１ｂ、上部部材３１ａと下部部材３１ｂとの間に形成された空隙部３１ｃおよび下部部材３１ｂから下方に延出する筒状部３１ｄが設けられている。

上部部材３１ａには、リード２１を折り曲げて切断するクリンチ爪および貫通孔３ａから挿入されたリード２１の下端部を下受けするためのリード下受部４３が組み込まれている。クリンチ爪は、上部部材３１ａの一方側（図４において左側）内に中高方向に傾斜して設けられた装着孔３８に固定部材４１によって固定された固定クリンチ爪４０と、上部部材３１ａの他方側（図４において右側）内に中高方向に傾斜して設けられたスライド孔３９に、斜面方向にスライド自在に装着された可動クリンチ爪４２より構成される。

可動クリンチ爪４２の上端部には、リード２１を折り曲げて切断する切断刃４２ａが設けられており、切断刃４２ａは、固定クリンチ爪４０の上端面に設けられた摺動面４０ａに沿ってスライドする。可動クリンチ爪４２の下端部には嵌合凹部４２ｂが設けられており、固定クリンチ爪４０の下端部には切り欠き部４０ｂが設けられている。

空隙部３１ｃの左側、右側には、それぞれレバー部材３３、３４が軸支部３５、３６廻りに回動自在に保持されている。レバー部材３３、３４はそれぞれ斜め外側上方に延出した第１係合部３３ａ、３４ａおよび横方向内側向きに延出した第２係合部３３ｂ、３４ｂが形成されている。ここで、第１係合部３４ａは嵌合凹部４２ｂに嵌合しており、レバー部材３４が軸支部３６廻りに回動することにより、可動クリンチ爪４２はスライド孔３９に沿ってスライドする。これに対し、固定クリンチ爪４０には切り欠き部４０ｂが設けられていることから、レバー部材３３が軸支部３５廻りに回動しても第１係合部３３ａは固定クリンチ爪４０とは干渉せず固定位置を保つ。なお、レバー部材３３、３４を対称配置した例を示しているが、固定クリンチ爪４０は固定配置であることから、レバー部材３３を省いた構成としてもよい。

筒状部３１ｄには、駆動操作桿３２が上下方向に貫通しており、駆動操作桿３２の上部において側方に延出して設けられた上下１対の鍔状部３２ａは、空隙部３１ｃ内に位置している。これらの１対の鍔状部３２ａの間には、左側から第２係合部３３ｂが、また右側からは第２係合部３４ｂが嵌合している。保持ブロック３１および駆動操作桿３２は個別に上下動自在となっており、保持ブロック３１を昇降させる（矢印ｌ）ことにより、クリンチ機構３０全体を基板３に対して接離させることができる。また保持ブロック３１に対して駆動操作桿３２を相対的に昇降させる（矢印ｍ）ことにより、鍔状部３２ａに挟まれた第２係合部３３ｂ、３４ｂを介してレバー部材３３、レバー部材３４がそれぞれ軸支部３５、３６廻りに回動する。

上記構成において、駆動操作桿３２を保持ブロック３１に対して下降させることにより可動クリンチ爪４２は斜め上方に駆動され、切断刃４２ａは摺動面４０ａに沿って上方に摺動する。そして部品２０のリード２１を貫通孔３ａに挿入して基板３の下面に突出させ、下端部をリード下受部４３によって下受けした状態で、上述の可動クリンチ爪４２の駆動を行うことにより、リード２１は切断刃４２ａによって折り曲げられるとともに不要な残余部が切断される。このクリンチ動作においては、可動クリンチ爪４２にはリード２１の折り曲げや切断に伴う外力が作用する。この外力の作用状態を検出するため、レバー部材３４には、第１係合部３４ａの基部に近接した部位に圧電素子３７が装着されている。

すなわち可動クリンチ爪４２をスライド孔３９に沿って駆動する動作において、切断刃４２ａがリード２１に当接して折り曲げや切断を行う際には、駆動操作桿３２の昇降動作を可動クリンチ爪４２に伝達するレバー部材３４には、可動クリンチ爪４２に作用する外力に応じた歪みが生じる。そしてこの歪みの変動は圧電素子３７によって電圧値の変化として検出され、この検出信号を挿入検出部５２（図８、図９参照）が受信することにより、リード２１が貫通孔３ａに実際に挿入されて、挿入されたリード２１を対象とするクリンチ動作が正常に実行されたか否かを検出する。

なお図４では、説明上の便宜から固定クリンチ爪４０、可動クリンチ爪４２より成る１対のクリンチ爪の構成例を示しているが、実際のクリンチ機構３０においては、図５（ａ）に示すように、部品２０から延出した複数（ここでは３本）のリード２１ａ、２１ｂ、２１ｃを対象として同時にクリンチ動作を行えるよう、それぞれのリードに対応して可動クリンチ爪４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃが設けられ、それぞれに対応してレバー部材３４が設けられている。そして可動クリンチ爪４２Ａ、４２Ｂに対応して共通の固定クリンチ爪４０Ａが、可動クリンチ爪４２Ｃに対応して固定クリンチ爪４０Ｃがそれぞれ設けられている。

ここで、これらのクリンチ爪の全てが実際のクリンチ動作において常に用いられる訳ではなく、例えばリードが２本のみの部品２０を対象とする場合には、これら３つのクリンチ爪のうち２つのみが実際にリードを対象としてクリンチ動作を行う。このとき、可動クリンチ爪４２Ａはどの部品種を対象とする場合にも必ず用いられる基準爪であり、可動クリンチ爪４２Ｂ、４２Ｃは対象となる部品種によっては、クリンチ動作に用いられない場合がある。

図５（ｂ）はこれらのクリンチ爪の平面配置を模式的に示したものであり、可動クリンチ爪４２Ａ，４２Ｂ、４２Ｃがそれぞれ前進することにより（矢印ｎ，ｏ，ｐ）、リード２１ａ、２１ｂ、２１ｃを対象としたクリンチ動作が行われる。すなわち、本実施の形態に示す部品挿入装置１に備えられたクリンチ機構３０は、貫通孔３ａに挿入され基板３の裏面側に突出した複数のリード２１ａを複数のクリンチ爪によってそれぞれ折曲げるとともに残余部を切断するクリンチ動作を行うようになっている。そして可動クリンチ爪４２Ａ，４２Ｂ、４２Ｃに対応する各レバー部材３４に装着された圧電素子３７は、複数のクリンチ爪にそれぞれ対応して備えられ、クリンチ動作においてクリンチ爪に作用する外力を個別に検出して検出信号を出力する複数の検出手段となっている。なおこのような機能を有する検出手段として、圧電素子３７の替わりに歪みゲージを用いてもよい。

本実施の形態に示す部品挿入装置１では、リード間隔が小さい小型部品を対象とすることから、図５に示すクリンチ爪の配置において隣接するクリンチ爪は狭間隔配置となる。このため、１つのクリンチ爪にクリンチ動作時の外力が作用している場合において、この外力に起因して保持ブロック３１に作用する衝撃力が他の隣接するクリンチ爪に対応するレバー部材３４に伝播する結果、このレバー部材３４に装着された圧電素子３７から検出信号が出力される場合が生じる。すなわち本実施の形態においては、クリンチ機構３０に配設された複数のクリンチ爪は、一のクリンチ爪に対応する検出手段が隣接する他のクリンチ爪のクリンチ動作に起因する外力を検出する範囲内に配設された形態となっている。

次に、図６，図７を参照して、クリンチ機構３０によるクリンチ動作を説明する。図６（ａ）は、受渡しユニット１４によって部品２０を挿入ヘッド１６に受け渡す部品受け渡し動作を示している。このとき、基板３の下方のクリンチ機構３０は下降状態にある。次いで図６（ｂ）に示すように、部品２０を挿入ヘッド１６によって保持する。すなわちリード２１を挿入チャック１７によって挟持するとともに、プッシャ１９を下降させて（矢印ｒ）部品２０の上面に当接させる。これとともに、クリンチ機構３０をクリンチ動作位置まで上昇させる（矢印ｓ）。

この後リード挿入動作が開始され、図６（ｃ）に示すように、挿入ヘッド１６を下降させてリード２１の下端部を基板３の上面から貫通孔３ａ内に挿入する。これにより、リード２１は基板３の裏面から突出する。そして図６（ｄ）は、リード２１の挿入が完了し挿入チャック１７を回動させて（矢印ｕ）リード２１の挟持を解除した状態を示している。この状態では部品２０は、上面をプッシャ１９によって押圧され、リード２１の下端部がクリンチ機構３０のリード下受部４３によって下受けされることにより、位置が保持される。

次に図７（ａ）に示すように、挿入ヘッド１６を上昇させる（矢印ｗ）。このとき、プッシャ１９はクリンチ動作時の部品２０の浮き上がりを防止するため、下降位置に留まって部品２０を上面から押さえつける。そしてクリンチ動作完了後、プッシャ１９は部品２０から離れて上昇する（図７（ｄ）参照）。次いでクリンチ機構３０において駆動操作桿３２を下降させる（矢印ｖ）ことにより、レバー部材３４が回動して可動クリンチ爪４２を前進させる。図７（ｂ）、（ｃ）は、図７（ａ）におけるＡ部の詳細を示している。すなわち可動クリンチ爪４２が前進することにより切断刃４２ａがリード２１に当接してリード２１を前進方向へ折り曲げる。

これとともに、切断刃４２ａがある位置まで前進した段階で、図７（ｂ）に示すように、リード２１は下端の残余部２１＊が切断されて下方に落下する（矢印ｘ）。そして可動クリンチ爪４２がさらに前進することにより、図７（ｃ）に示すように、残余部２１＊が切断された状態のリード２１は、可動クリンチ爪４２によって曲げられて基板３の裏面に対して押し付けられる。この後、クリンチ機構３０下降させる（矢印ｙ）とともに、図７（ｄ）に示すように、駆動操作桿３２を上昇させる（矢印ｚ）ことにより、レバー部材３４が回動して可動クリンチ爪４２を原位置に後退させる。これにより、１つの部品２０を対象としたクリンチ作業の１サイクルが完了する。このクリンチ動作においては、各クリンチ爪に対応するレバー部材３４に装着された圧電素子３７によって可動クリンチ爪４２に作用する外力が検出され、これによりリード挿入、クリンチ動作の成否が判定される。

次に図８を参照して制御系の構成を説明する。図８において、制御装置５０は部品供給機構４、部品搬送機構６、受渡しユニット１４および挿入ヘッド１６より成る部品挿入機構５１、クリンチ機構３０および基板搬送機構２の動作を制御する。これにより、挿入対象の部品２０が部品搬送機構６に装着されたチャックユニット９に供給され、受渡しユニット１４によって挿入ヘッド１６に渡された部品２０が基板３に実装され、リード２１が貫通孔３ａ内に挿入される。このとき、制御装置５０が基板搬送機構２を制御することにより、基板３の搬入・搬出および部品実装時の基板３の位置決め動作が実行される。

また制御装置５０は、挿入検出部５２、記憶部５３、表示部５４、入出力部５５と接続されている。挿入検出部５２は、クリンチ動作において圧電素子３７による検出結果に基づいて、当該圧電素子３７に対応するクリンチ爪によるクリンチ作業の成否を判定する処理を行う。記憶部５３は、挿入検出部５２によって判定処理を行うための判定用データ（図９に示す部品種別基準電圧データ５３ａ、継続時間しきい値データ５３ｂ参照）を記憶する。表示部５４は液晶パネルなどの表示装置であり、挿入検出部５２による判定結果、データや操作コマンドの入力時の操作画面を表示する。入出力部５５はキーボードやタッチパネルなどの入力装置であり、操作指示や判定用データなどの入力操作を行う。

次に挿入検出部５２の構成および機能を、図９、図１０を参照して説明する。実際のクリンチ機構３０には、前述のように、可動クリンチ爪４２Ａ，４２Ｂ、４２Ｃに対応する各レバー部材３４にそれぞれ装着された３つの圧電素子３７が存在するが、ここでは、１つの圧電素子３７による検出信号を処理してクリンチ作業の成否を判定するための構成を示しており、他の圧電素子３７についても同様の処理が実行される。

圧電素子３７から出力された検出信号は、アンプ６０によって増幅されて、コンパレータ６２ａ、６２ｂ、６２ｃに検出電圧Ｖｉｎ（＋）として印加される。図１０（ａ）は、このようにして印加される検出電圧Ｖｉｎ（＋）の検出波形を、３つのクリンチ爪のそれぞれについて示している。ここでは、クリンチ爪Ａ（可動クリンチ爪４２Ａ），クリンチ爪Ｃ（可動クリンチ爪４２Ｃ）にはクリンチ動作の対象となるリード２１が存在するものの、中間のクリンチ爪Ｂ（可動クリンチ爪４２Ｂ）には対象となるリード２１が存在しない（あるいはリード挿入時のミスによりクリンチ機構３０には到達していない）場合の波形を例示している。このとき、クリンチ爪にはリード２１は存在しないものの、隣接するクリンチ爪Ａ，Ｃとの配置間隔が狭い場合には、クリンチ爪Ａ，Ｃがそれぞれリード２１をクリンチする際の機械的衝撃が保持ブロック３１を介してクリンチ爪Ｂに対応する圧電素子３７に作用する。そしてこの機械的衝撃に起因するノイズが検出電圧Ｖｉｎ（＋）の波形にパルスとして現れる場合がある。

またコンパレータ６２ａ、６２ｂ、６２ｃには、予め基準電圧供給回路６１ａ、６１ｂ、６１ｃに設定された基準電圧Ｖｉｎ（−）ａ、Ｖｉｎ（−）ｂ、Ｖｉｎ（−）ｃがそれぞれ印加される。ここで、基準電圧供給回路６１ａ、６１ｂ、６１ｃに設定されるこれらの基準電圧は、クリンチ動作の対象となるリード２１の線径や材質など、クリンチ動作時にクリンチ爪に作用する外力の大きさに応じてそれぞれ異なる電圧値に設定されている。すなわち、線径が小さいリードや材質的に柔らかいリードを対象とする場合には、クリンチ爪に作用する外力は小さく、逆に線径が大きいリードや材質的に硬いリードを対象とする場合には、クリンチ爪に作用する外力は大きくなる。

したがって、クリンチ爪に実際に作用する外力を検出することによりクリンチ動作の成否を判定する方法においては、検出された外力が対象となるリードをクリンチするのに十分な判定レベルに到達しているか否かを判断するための複数種類の基準電圧を予め設定しておく必要がある。本実施の形態においては、前述のようにこれらの複数種類の基準電圧を記憶部５３に部品種別基準電圧データ５３ａとして記憶させておくようにしている。そして図１０（ａ）に示す例では、対象となる部品種のリード２１の線径や材質に適合した基準電圧Ｖｉｎ（−）が、部品種別基準電圧データ５３ａの基準電圧Ｖｉｎ（−）ａ、Ｖｉｎ（−）ｂ、Ｖｉｎ（−）ｃから選択される。

コンパレータ６２ａ、６２ｂ、６２ｃは、検出電圧Ｖｉｎ（＋）と基準電圧Ｖｉｎ（−）との高低を比較し、比較結果に応じてオンオフ信号または２値電圧信号として選択回路６３に出力する。このとき、図１０（ａ）に示す可動クリンチ爪４２Ｂにおいて、機械的衝撃に起因するパルスが基準電圧Ｖｉｎ（−）を超える場合には、選択回路６３には検出電圧Ｖｉｎ（＋）が基準電圧Ｖｉｎ（−）を超えた旨の信号が伝達される。

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す検出電圧Ｖｉｎ（＋）に対応してコンパレータ（コンパレータ６２ａ、６２ｂ、６２ｃ）のいずれかから出力される信号を示している。ここではいずれのクリンチ爪においても、検出電圧Ｖｉｎ（＋）が基準電圧Ｖｉｎ（−）を超えた時間幅がステップ状のパルスとして現れている。そして選択回路６３がコンパレータ６２ａ、６２ｂ、６２ｃからの出力を受信する際には、選択回路６３は記憶部５３に記憶された部品種別基準電圧データ５３ａを参照して、制御装置５０から指示される部品種に対応した基準電圧Ｖｉｎ（−）との比較結果を選択的に受信し、判定手段６４に伝達するようになっている。

判定手段６４の構成および機能について説明する。判定手段６４は、圧電素子３７の検出信号の検出結果に基づいて当該圧電素子３７に対応するクリンチ爪によるクリンチ作業の成否を判定する機能を有しており、継続時間検出回路６５、信号成形回路６６、判定部６７より構成されている。継続時間検出回路６５は、検出信号である検出電圧Ｖｉｎ（＋）が予め設定された検出レベル、すなわち基準電圧Ｖｉｎ（−）を超えて継続して検出される継続時間を検出し、さらに検出した継続時間が記憶部５３に記憶された継続時間しきい値データ５３ｂにて与えられるしきい値Ｔｔｈを超える場合にのみ、当該継続時間に対応する検出信号を有効信号として信号成形回路６６に対して出力する。

すなわち、図１０（ｂ）に示す例では、クリンチ爪Ａ、Ｃについて検出電圧Ｖｉｎ（＋）が基準電圧Ｖｉｎ（−）を継続して超えた継続時間Ｔａ，Ｔｃは、しきい値Ｔｔｈを超えるものとなっている。これに対し、クリンチ対象のリード２１が存在しないクリンチ爪Ｂについては、隣接するクリンチ爪Ａ、Ｃにおけるクリンチ動作に起因するノイズが検出電圧Ｖｉｎ（＋）の波形にパルスとして現れているものの、継続時間検出回路６５によって検出された継続時間Ｔｂはごく短時間であり、しきい値Ｔｔｈ以下であることが判定される。すなわちここに示す例では、クリンチ爪Ａ、Ｃについての検出信号である検出電圧Ｖｉｎ（＋）のみが有効信号とされ、クリンチ爪Ｂについての検出信号はノイズとして棄却される。

信号成形回路６６は、選択回路６３によって選択されさらに継続時間検出回路６５によって有効信号とされた検出信号を、一定時間のパルス信号に成形する。判定部６７は、信号成形回路６６によって成形された判定用のパルス信号に基づき、クリンチ作業の成否を判定する。すなわち本実施の形態に示す判定手段６４は、圧電素子３７から出力された検出信号が予め設定された検出レベルを超えており、さらにこの検出信号が検出レベルを超えて継続して検出される継続時間が所定のしきい値Ｔｔｈを超える場合にのみ、当該継続時間に対応する検出信号を有効信号としてクリンチ作業の成否の判定に適用するようにしている。

これにより、小型部品を作業対象として複数のクリンチ爪が挟隣接配置され、複数のクリンチ爪のうち一のクリンチ爪に対応する検出手段である圧電素子３７が、隣接する他のクリンチ爪のクリンチ動作に起因する外力を検出する範囲内に配設されている場合にあっても、他のクリンチ爪によるクリンチ動作時に発生するノイズに起因する誤判定を排除することができ、リード挿入作業の成否の判定を正しく行うことができる。

本発明の部品挿入検出装置および部品挿入検出方法は、小型部品を対象とする場合にあってもリード挿入作業の成否の判定を正しく行うことができるという効果を有し、リード付き部品のリードを挿入ヘッドによって貫通孔に挿入することにより基板に実装する部品実装分野において有用である。

１ 部品挿入装置
２ 基板搬送機構
３ 基板
３ａ 貫通孔
４ 部品供給機構
５ 部品フィーダ
６ 部品搬送機構
７ 部品搬送ベルト
８ ベルト
９ チャックユニット
１１ 部品搬送チャック
１３ テープカットユニット
１４ 受渡しユニット
１５ 受渡しチャック
１６ 挿入ヘッド
１７ 挿入チャック
１９ プッシャ
２０ 部品（リード付き部品）
２１，２１ａ、２１ｂ、２１ｃ リード
３０ クリンチ機構
３４ レバー部材
３７ 圧電素子
４０ ４０Ａ、４０Ｃ 固定クリンチ爪
４２、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ 可動クリンチ爪

Claims (2)

1. リード付き部品のリードを挿入ヘッドによって基板に形成された貫通孔に挿入する部品挿入装置であって、
   前記基板を搬送して位置決め保持する基板搬送機構と、
   前記リード付き部品を供給する部品供給機構と、
   前記部品供給機構から受け取ったリード付き部品のリードを前記挿入ヘッドによって前記貫通孔に基板の表面側から挿入する部品挿入機構と、
   前記挿入され基板の裏面側に突出した複数の前記リードを複数のクリンチ爪によってそれぞれ折曲げるとともに残余部を切断するクリンチ動作を行うクリンチ機構と、
   前記複数のクリンチ爪にそれぞれ対応して備えられ、前記クリンチ動作においてクリンチ爪に作用する外力を個別に検出して検出信号を出力する複数の検出手段と、
   前記検出信号の検出結果に基づいて当該検出手段に対応するクリンチ爪によるクリンチ作業の成否を判定する判定手段とを備え、
   前記複数のクリンチ爪は、一のクリンチ爪に対応する検出手段が隣接する他のクリンチ爪のクリンチ動作に起因する外力を検出する範囲内に配設されており、
   前記判定手段は、前記検出信号が予め設定された検出レベルを超えて継続して出力される継続時間が所定のしきい値を超える場合にのみ、当該継続時間に対応する検出信号を有効信号として前記成否の判定に適用することを特徴とする部品挿入装置。
2. リード付き部品のリードを挿入ヘッドによって基板に形成された貫通孔に挿入する部品挿入装置において、リード挿入作業の成否を検出する部品挿入検出方法であって、
   前記部品挿入装置は、前記基板を搬送して位置決め保持する基板搬送機構と、前記リード付き部品を供給する部品供給機構と、前記部品供給機構から受け取ったリード付き部品のリードを前記挿入ヘッドによって前記貫通孔に基板の表面側から挿入する部品挿入機構と、前記挿入され基板の裏面側に突出した複数の前記リードを複数のクリンチ爪によってそれぞれ折曲げるとともに残余部を切断するクリンチ動作を行うクリンチ機構と、前記複数のクリンチ爪にそれぞれ対応して備えられ、前記クリンチ動作においてクリンチ爪に作用する外力を個別に検出して検出信号を出力する複数の検出手段と、前記検出信号の検出結果に基づいて当該検出手段に対応するクリンチ爪によるクリンチ作業の成否を判定する判定手段とを備え、
   前記複数のクリンチ爪は、一のクリンチ爪に対応する検出手段が隣接する他のクリンチ爪のクリンチ動作に起因する外力を検出する範囲内に配設されており、
   前記判定手段は、前記検出信号が予め設定された検出レベルを超えて継続して出力される継続時間が所定のしきい値を超える場合にのみ、当該継続時間に対応する検出信号を有効信号として前記成否の判定に適用することを特徴とする部品挿入検出方法。

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