JP3590339B2 - 電子部品挿入ヘッドおよびそれに適用可能な軸継手機構 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リード線付電子部品をプリント基板に実装する装置に関わり、特に電子部品をプリント基板の取付穴に自動挿入するための電子部品挿入ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品挿入ヘッドは、部品供給系から供給された電子部品を受け取って保持し、プリント基板上の取り付け位置まで移動して、基板の取り付け穴に電子部品のリード線を挿入する装置である。
【０００３】
本出願人より、挿入ガイドで電子部品のリード線を挟持して案内しながら、電子部品の頂部を上から押し棒で押し下げることにより、プリント基板の取付穴に電子部品のリード線を挿入する電子部品の挿入ガイド機構が実公平３−３３１１４号、特願２０００−４７１４７等において提案されている。
【０００４】
このような電子部品挿入機構においては上記挿入ガイドは、プリント基板の取付穴付近のガイド位置において電子部品のリード線をガイドするが、一つの電子部品の挿入が完了すると、次の電子部品の受け取りのために、該ガイド位置よりも高い受け取り位置に上昇する。その上昇の際に挿入ガイドは挿入済みの電子部品の干渉しないような移動軌跡をとる必要がある。これに関連して、上記の実公平３−３３１１４は支持ブロックに対して挿入ガイドを取り付けるためのアームの支点軸を可変とすることによりガイドの上昇軌跡を変更することを教示し、特願２０００−４７１４７は挿入ガイドの上昇軌跡を変えるカムの位置を移動させることにより上昇軌跡を変更することを教示している。これによりサイズの異なる電子部品に対して部品の実装密度を損なわずに、同一の挿入ヘッドを用いて基板への挿入を行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電子部品挿入装置により取り扱われる部品には様々なサイズのものがある。部品から同方向にリード線が出ているラジアルリード付き部品の場合、扱われる部品のリード線の線間ピッチはたとえば２．５ｍｍ， ５ｍｍ， ７．５ｍｍ（あるいは１／１０ｉｎｃｈ， ２／１０ｉｎｃｈ， ３／１０ｉｎｃｈ）の３種類がある。これらの部品を実装する場合、従来の装置ではリード線間ピッチが２．５ｍｍの部品（小型電子部品）および５ｍｍの部品（大型電子部品）を同一の１台の挿入装置を用い、リード線間ピッチが７．５ｍｍの部品（超大型電子部品）に対しては別の１台の挿入装置を用いていた。即ち２台の装置を用いていた。
【０００６】
これは以下の２つの理由による。即ち第１に、リード線ピッチ７．５ｍｍの部品を保持する挿入ガイド先端部のサイズは当然リード線ピッチ２．５ｍｍや５ｍｍの部品を保持する挿入ガイド先端部より大きくなる。両者を兼用する挿入ガイドを用いた場合、たとえ小型の２．５ｍｍピッチの部品を挿入する場合であっても、挿入ガイド（７．５ｍｍ兼用）の接近を許容するために、大きなデッドスペースが必要となり、基板の実装密度が低下する。第２に、小型部品（２．５ｍｍピッチ）、大型部品（５ｍｍピッチ）および超大型部品（７．５ｍｍピッチ）では部品サイズが異なるため、前述した挿入ガイドの上昇軌跡をそれぞれに対して異ならせなければならない。従って少なくとも３種類の挿入ガイド上昇軌跡を切り替えられる必要があるが、１台の装置でそれを行うことは困難である。
【０００７】
以上の理由により、従来はリードピッチ２．５ｍｍ， ５ｍｍ， ７．５ｍｍの３種類の電子部品を基板に挿入するためには２台の部品挿入装置を用いていた。
このような状況で、１台の部品挿入装置で扱える部品の種類を増やすことが要望されている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上に鑑みて、本発明は電子部品挿入装置の挿入ヘッドにおいて、１台の装置で幅広いサイズの電子部品の挿入を行い得るようにするものである。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の電子部品挿入ヘッドは、
リード線付き電子部品を基板に挿入する挿入装置の挿入ヘッドであって、
基板に対して相対移動可能な挿入ヘッド本体部と、
電子部品の挿入に際して電子部品のリード線を基板の取付穴に案内する挿入ガイドを有する挿入ガイド機構部と、
を有し、
前記挿入ガイド機構部は前記挿入ヘッド本体部に対して着脱可能に構成され、
前記挿入ガイド機構部はその本体としてのガイドホルダーを有し、該ガイドホルダーは前記挿入ガイドを該ガイドホルダーに対して第１の位置と第２の位置との間で移動可能に保持し、挿入ガイドは前記第１の位置において電子部品のリード線を基板の取り付け穴に案内すると共に、
前記ガイドホルダーは、前記挿入ガイドに当接し前記挿入ガイドが前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する際の移動軌跡の少なくとも一部を規定するカム面を有することを特徴とする。
【００１２】
更に、挿入ヘッド本体部にその位置を変更可能な可動カムおよび該可動カムの位置を変更するカム位置変更手段を設け、該可動カムを挿入ガイドと当接可能として、可動カムの位置を変更することにより前記挿入ガイドの移動軌跡を変更可能とすることもできる。
【００１３】
挿入ヘッド本体部と前記挿入ガイド機構部とを着脱可能とするために、それらを軸方向Ｚ、軸方向に垂直なＸおよびＹ方向、および軸周りの回転方向θに関して挿入ヘッド本体部と挿入ガイド機構部とを所定の関係に位置決めして着脱可能に連結する軸継手機構を設けると好適である。
【００１４】
本発明はまた、上に述べたような挿入ガイド機構部を着脱式とした電子部品挿入ヘッドを備え、複数の異なる挿入ガイド機構部を交換して用いる電子部品挿入ヘッドシステムを提供するものである。該システムは、
リード線付き電子部品を基板に挿入する挿入装置の挿入ヘッドシステムであって、
基板に対して相対移動可能な挿入ヘッド本体部と、
電子部品の挿入に際して電子部品のリード線を基板の取付穴に案内する挿入ガイドを有する、前記挿入ヘッド本体部に交換式に着脱可能な少なくとも２つの異なる挿入ガイド機構部と、
前記少なくとも２つの異なる挿入ガイド機構部の各々はその本体としてのガイドホルダーを有し、該ガイドホルダーは前記挿入ガイドを該ガイドホルダーに対して第１の位置と第２の位置との間で移動可能に保持し、挿入ガイドは前記第１の位置において電子部品のリード線を基板の取り付け穴に案内し、異なる挿入ガイド機構では前記挿入ガイドが前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する際の移動軌跡が異なると共に、
前記少なくとも２つの異なる挿入ガイド機構部の各々は、前記挿入ガイドに当接し前記挿入ガイドが前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する際の移動軌跡の少なくとも一部を規定するカム面を有し、異なる挿入ガイド機構の前記カム面は互いに異なっていることを特徴とする。
【００１５】
上記少なくとも２つの異なる挿入ガイド機構部は挿入ガイドのサイズあるいは扱いうる電子部品のサイズが異なるように構成しうる。
【００１８】
さらに前記挿入ヘッド本体部にその位置を変更可能で挿入ガイドと当接可能なな可動カムおよび該可動カムの位置を変更するカム位置変更手段を設け、該可動カムの位置を変更することにより前記挿入ガイドの移動軌跡を更に変更可能とすることができる。
【００１９】
また、挿入ヘッド本体部と前記少なくとも２つの異なる挿入ガイド機構部の各々とにおいて、それらを軸方向Ｚ、軸方向に垂直なＸおよびＹ方向、および軸周りの回転方向θに関して挿入ヘッド本体部と挿入ガイド機構部とを所定の関係に位置決めして着脱可能に連結する軸継手機構を設けると好適である。
【００２０】
また本発明は上記電子部品挿入ヘッドまたは電子部品挿入ヘッドシステムを用いた電子部品挿入装置をも提供する。このような電子部品挿入装置は、
リード線を有する電子部品を供給する部品供給機構と、
前記部品供給機構から電子部品を受け取り、該電子部品のリード線を基板の取り付け穴に挿入する電子部品挿入ヘッドであって上に説明したような電子部品挿入ヘッドと、
基板に挿入された電子部品のリード線を切断し折り曲げ固定するクリンチ機構とを有することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電子部品挿入ヘッドおよび電子部品挿入ヘッドを有する電子部品挿入装置の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２５】
図９はリード線付き電子部品をプリント基板の取付穴に挿入し、リード線を切断して折り曲げ固定する電子部品挿入装置の一例の全体構成を簡略化して図式的に示した斜視図である。装置はリード線付き電子部品を予め定められた挿入順序に従って順次供給する部品供給部１２０と、該部品供給部１２０より供給された電子部品を順次搬送する部品搬送部１３０と、該部品搬送部１３０より電子部品を受け取り、プリント基板９の取付穴に挿入する挿入ヘッド部１１０と、プリント基板９に挿入されたリード線付き電子部品のリード線を切断し折り曲げ固定するクリンチ部と、プリント基板９を水平移動自在に支持するＸＹテーブル（不図示）とを備えている。
【００２６】
部品供給部１２０は所定間隔で配置された複数のテープフィーダー１２５を有する。各テープフィーダーにはリード線付き電子部品連を巻き付けたリール（不図示）から引き出されたリード線付き電子部品１２３を有するテープ１２２がセットされている。（簡略化のために、図８では一番奥のテープフィーダーにセットされたテープのみが描かれている。）各テープフィーダーはモータＭ３を有する駆動系１２１により駆動されてそれぞれ所定のタイミングで電子部品１２３を送り出し、電子部品１２２のリード線を切断しテープ１２２から切り離して、該電子部品を部品搬送部１３０のパレット１３１に供給する。
【００２７】
部品搬送部１３０はスプロケット１３３、１３４、１３５に張架されたチェーン１３２を有し、該チェーン１３２上に多数のパレット１３１が所定間隔毎に固定されている。スプロケット間にはアイドラーローラー１３６，１３７が配されている。１つのスプロケット１３３にはモータＭ４がベルトで連結されており、これがチェーン１３２を駆動している。部品搬送部１３０は部品供給部１２０から供給された電子部品を挿入ヘッド部１１０の付近まで搬送する。
【００２８】
挿入ヘッド部１１０は電子部品を挟持するためのチャックを有する受け渡しヘッド１１１を備える。受け渡しヘッド１１１はチャックの開閉機能と水平移動（揺動）機能を有している。該受け渡しヘッド１１１は部品搬送部１３０のチェーン１３２上のパレット１３６中、挿入ヘッド部への受け渡し位置１３８にあるパレットの保持する電子部品１２３を挟持してパレット１３６から挿入ヘッド１の挿入ガイド５に受け渡す。挿入ガイド５は電子部品のリード線を挟持してプリント基板の取付穴に案内するものである。また挿入ヘッド１は電子部品の頭部を下方に押してプリント基板に挿入するための押し棒３１を有する。挿入ヘッドについては後に詳述する。受け渡しヘッドおよび挿入ヘッドはモータＭ１およびＭ２を駆動源として機構１１４、１１６を介して駆動される。
【００２９】
なお電子部品は部品供給部１２０、部品搬送部１３０および受け渡しヘッド１１１を介して挿入ヘッドに供給されるものであるので、本実施形態ではこれらを合わせたものが、部品供給機構に相当する。
【００３０】
挿入ヘッド部１１０の下方にはプリント基板９を挟んでクリンチ部１５０が設けられている。挿入ヘッド１により電子部品がプリント基板９の取付穴に挿入されると、クリンチ部のクリンチヘッド１５１がプリント基板９の下に突出した電子部品のリード線を切断し折り曲げ固定する。クリンチヘッド１５１はモータＭ５およびＭ６を駆動源として１５３、１５４を介して駆動される。
【００３１】
なお、それぞれのモータＭ１〜Ｍ６にはエンコーダが取り付けてあり、エンコーダによりモータの回転を常にモニターしながら、不図示の制御部により各モータを同期制御している。
【００３２】
続いて図１および図２を参照して挿入ヘッド１の概要を説明する。
【００３３】
図１は電子部品挿入ヘッド１の外観を示す側面図である。図２は図１に示した構成の下部をより詳細に示す図である。挿入ヘッド１はベースプレート１０に各構成要素が取り付けられて一体に構成される。挿入装置の本体に対してベースプレート１０は上下方向に摺動自在に支持されている。ベースプレート１０が挿入ヘッドの基体としてのベースを構成する。
【００３４】
挿入ヘッド１の下方に挿入ヘッド１の上下方向に面を直交してプリント基板９が位置する。プリント基板９は挿入装置本体が備える図示しないＸＹテーブルに保持されており、ＸＹテーブルはプリント基板９の取付穴９１を電子部品Ｐのリード線下方に位置づけるよう面方向に移動自在である。
【００３５】
ベースプレート１０には軸受台２０が固定されている。軸受台２０は縦方向に延びる穴を備え該穴内にはボールベアリングが設けられている。軸受台２０の穴にはメインシャフト３が挿通されている。メインシャフト３の上部も不図示の同様の軸受台内に挿通されており、メインシャフトは両軸受台により、軸方向には固定であるが、軸周りに回動可能に支持されている。
【００３６】
メインシャフト３の下方の外径部分には、中心に穴を有する下スライダー４０が環装されている。下スライダー４０はメインシャフト３の軸方向に摺動自在である。下スライダー４０の上部は鍔４０２と鍔４０３及びその間の溝４０１を備える、鍔４０３の下方には外径が円形のボス４０４が延在している。ボス４０４の外径の一部に平面を設け、そこにローラフック４１をボルトで固着する、ローラフック４１はＵ字形のフック部４１１と上部の延長部４１２を備え、延長部４１２をスライダー４０のボス４０４に着脱自在にねじ止めする。
【００３７】
ベースプレート１０の下部にはプレート１１（図２）がボルト締めして固定されている。プレート１１に軸４２でレバー４３の中間部を枢支する、レバー４３は軸４２を支点にして揺動自在である。レバー４３の左端にローラ４４を回転自在に取り付ける。レバー４３の右端にローラ４５を回転自在に取り付ける。ベースプレート１０の最下部にはばね掛け４６が固定されている。一方、レバー４３の左側の部分にばね掛け４７が設けられており、ばね掛け４６とばね掛け４７を引っ張る方向に引っ張りばね４８を張架する。
【００３８】
ローラ４４は下スライダー４０の溝４０１、即ち鍔４０２と鍔４０３との間の凹部に嵌入し係合している。これにより、レバー４３が軸４２を支点にして揺動するとレバー４３上に取り付けられたローラ４４によってメインシャフト３の軸方向に下スライダー４０が摺動する。その際、引っ張りばね４８は常にレバー４３を反時計回りに回転する方向に付勢しており、従って下スライダー４０はメインシャフト３の下方に付勢されている。
【００３９】
図２においてレバー４３のローラ４５の右側には、挿入装置本体が備えるプッシャ９０が存在する。プッシャ９０はメインシャフト３の軸方向に直交する方向（図２の左右方向）へ出入りし、プッシャ面９０１がローラ４５の外径部分に当接し押す位置にある。プッシャ９０が左に移動するとレバー４３が図１に実線で描かれた位置４３から２点鎖線で描かれた位置４３’へと枢動する。これに伴ってしたスライダー４０はローラ４４により上方に引き上げられる。その状態からプッシャ９０が右に移動すると、レバー４３は引っ張りばね４８の作用により実線で描かれた状態４３に復帰し、下スライダーはローラにより下方に押し下げられる。
【００４０】
メインシャフト３の下端には軸継手１０５により、挿入ガイド機構部１００が着脱自在に取り付けられている。挿入ガイド機構部はガイドホルダー１０１、ガイドホルダに第１アーム６を介して連結された挿入ガイド５、ガイドホルダー上に軸７１周りに枢動可能に取り付けられた第２アーム７、およびそれらをカバーするガイドプレート１０２、更にその外側に取り付けられたバネ５３等より構成される。図２は内部構造の説明のためにガイドプレート１０２を取り去った状態で描いている。なお、第１アーム６、第２アーム７およびその外側のガイドプレート１０２はガイドホルダー１０１および挿入ガイド５を挟んで両側に設けられているが、図１、図２では手前側のもののみが描かれている。
【００４１】
挿入ガイド５は電子部品Ｐのリードを挟み込んで保持するガイド孔（後に説明する）を有し、該リードを電子部品を取り付けるべき基板の取付穴へガイドするものである。以下においてこの挿入ガイド５とその駆動に関連する機構を主に図２に基づいて説明する。
【００４２】
挿入ガイド５は第１アーム６及び第２アーム７のリンク機構を介してガイドホルダー１０１に連結されている。第１アーム６の一端はガイドホルダー１０１に固定された枢軸６１周りに枢動可能に取り付けられ、他端は挿入ガイドに固定された枢軸６２周りに枢動可能に取り付けられている。第２アーム７は枢軸７１周りに枢動可能にガイドホルダー１０１に連結されている。第２アーム７は挿入ガイド５と直結されてはおらず、第２アームに設けられた角穴７３が挿入ガイド５に設けられたピン５２を受容しているのみである。
【００４３】
第２アーム７の挿入ガイド５より外れた位置（即ち挿入ガイド５とは重ならない位置）である左上端の位置にローラ７２が回転自在に取り付けられている。ローラ７２の外周はローラフック４１のフック部４１１に嵌合している。第２アーム７はほぼ四辺形の角穴７３を備える、挿入ガイド５に設けられたピン５２は穴７３を挿通し第２アーム７の手前に突出する。さらに、挿入ガイド５の上部右側には軸５４が設けられ、該軸５４にはローラ５５が回転自在に取り付けられている。ローラ５５はガイドホルダー１０１の内部に形成されたカム面１０８または後述する挿入ヘッド本体側の可動カム８に接して挿入ガイドの上昇軌跡を規定するカム従動部として機能する。
【００４４】
ガイドホルダー１０１上にピン５１を設けている。ピン５１とピン５２のそれぞれには周溝を設けばね掛けとし、ピン５１とピン５２との間に引っ張りばね５３を張架している。従って引っ張りばね５３はピン５１とピン５２を互いに対して近づく方向に常時付勢する。
【００４５】
メインシャフト３内部は中空になっており、その中に押し棒３１が上下動可能に設けられている。押し棒３１は部品挿入動作時に挿入すべき部品Ｐの上部を押して部品のリード線を基板の孔に押し入れるためのものである。
【００４６】
図１に示されるように、前記ベースプレート１０には支点台１３がねじ止めで固定されている。支点台１３にエアシリンダ１７の後端が揺動自在に取り付けられている。エアシリンダ１７の前端から突出するピストンロッドには継ぎ手１８が固定されている。継手１８はベースプレート１０上に軸１４周りに枢動自在に設けられたレバー１５の一端に連結されている。エアシリンダ１７には図示しない空圧回路が接続されており、空圧回路からエアーを供給してエアシリンダ１７のピストンロッドを出し入れすると、レバー１５が軸１４を支点にして揺動する構成である。レバー１５の他端（左端）にはローラ１６が取り付けてある。
【００４７】
図１乃至図３に示す如く、メインシャフト３のボールベアリング２１より上に環装した円筒３０３の外周に、上スライダー８０が環装されている。上スライダー８０はメインシャフト３の軸方向に摺動自在である。上スライダー８０の上部は鍔８０２と鍔８０３及びその間に溝８０１を備える。鍔８０３の下方には外径が円形のボス８０４が延在している。前記ローラ１６の外周が上スライダー８０の溝８０１に嵌入し係合している。前記レバー１５が軸１４を支点にして揺動するとメインシャフト３の軸方向に上スライダー８０が摺動する。即ち、前記空圧回路からエアーを供給してエアシリンダ１７のピストンロッドを出し入れすると、レバー１５が軸１４を支点にして揺動しメインシャフト３の軸方向に上スライダー８０が摺動する構成である。
【００４８】
上スライダーの内面には図６〜８に示す可動カム８が取り付けられており、スライダー８０の上下移動と共に上下に移動する。
【００４９】
ところで上にも述べたように、挿入ヘッドの最下部を構成する挿入ガイド機構部１００は軸継手機構１０５により着脱自在である。ここで着脱部分を分解して示す図３を参照して、挿入ガイド機構部１００の挿入ヘッド本体１０６への取り付け方について説明する。
【００５０】
挿入ガイド機構部１００の本体部分をなすガイドホルダー１０１の上部１０１ａはその内部に挿入ヘッド本体１０６のメインシャフト３の下部３ａを受容する内孔１０１ｂが設けられてスリーブ状になされている。またガイドホルダー上部１０１ａの外周には外壁を貫通して内孔１０１ｂに抜けるキースロット２１０が形成されている。他方メインシャフト下部３ａの外周にもキー溝２１２が形成されている。
【００５１】
挿入ガイド機構部１００の挿入ヘッド本体１０６に対する取り付けに際しては、挿入ヘッド本体の押し棒３１と可動カム８を挿入ガイド機構部のガイドホルダー内孔１０１ｂに挿通し、メインシャフト下部３ａがガイドホルダーの内孔１０１ｂにはまりこむようにする。なおガイドホルダー内孔１０１ｂとメインシャフト下部３ａの外周とはどちらも円形の断面形状であり、その寸法は互いにはめ合い関係となるようになされている。メインシャフト下部３ａとガイドホルダー内孔１０１ｂとをはめ合わせるときに、それぞれのスロット２１０と溝２１２とが重なり合うようにする。そしてキープレート２１４をキースロット２１０およびキー溝２１２にはめ込み、２カ所でガイドホルダー上部１０１ａにねじ２１６（図１）によりねじ止め固定する。これにより、挿入ヘッド本体、即ちメインシャフト３と挿入ガイド機構部１００とが、軸方向に垂直な面内の方向としてのＸ、Ｙ方向、軸方向としてのＺ方向および軸周りの回転方向θに関して位置あわせされた状態で結合される。その後ローラフック４１を、その下部のフック部４１１内に挿入ガイド機構部第２アーム７のローラ７２がはまりこむようにして、挿入ヘッド本体側の下スライダー４０にねじ止め固定する。このローラフックは挿入ヘッド本体側から挿入ガイド機構部に挿入ガイドを移動させる力を伝達する伝達手段として作用する。ローラフックにより伝達される力の方向はメインシャフトの軸に平行な方向である。
【００５２】
このように軸継手機構１０５により接続されることにより、挿入ヘッド本体のメインシャフト３の回動中心軸と挿入ガイドの中心軸とが同軸上に配置される。
【００５３】
本実施態様において用いられている軸継手機構１０５は、それ自体本発明の一部をなす新規な機構である。ここでこの軸継手機構について詳しく説明する。
【００５４】
軸継手はシャフトとスリーブから形成され、それらの軸をＸ、Ｙ、Ｚ方向および回転（θ）方向に関して位置決め固定して接続するものである。本実施形態ではメインシャフト３がここで言うシャフトに相当し、ガイドホルダーの上部１０１ａがスリーブに相当する。図１０にこの軸継手を様々な面から示す。図１０の（ａ）、（ｂ）は軸継手のシャフト部分を示す正面図および側面図であり、（ｃ）、（ｄ），（ｅ）はそれぞれシャフトとスリーブが軸継手機構により接続された状態を示す上面図、正面図、側面図である。図１０の（ａ）、（ｂ）に示すように、シャフト２２０には長方形のキー溝２１２が形成されている。スリーブ２３０はシャフト２２０を受け入れる内孔２３１を有している。シャフト２２１の外径Ｄとスリーブの内孔の内径Ｅとははめ合い寸法となっている。スリーブにはその外壁の一部を貫通するキースロット２１０が形成されている。
【００５５】
この軸継手機構によりシャフト２２０とスリーブ２３０を接続する際は、シャフト２２０のキー溝２１２とスリーブ２３０のキースロット２１０を整列させ、それらにキープレート２１４をはめ込み、キープレート２１４の両端の２箇所でねじ２１６を用いてキープレート２１４をスリーブ２３０にねじ止め固定する。キー溝２１２の軸方向寸法Ａおよびキースロット２１０の軸方向寸法とキープレート２１４の軸方向寸法Ｂとははめ合い寸法とする。
【００５６】
なお図１０に示した形態ではキープレート２１４をスリーブ２３０にねじ止め固定しているが、キープレートはシャフト２２０にねじ止めしてもよい。あるいはキープレートをスリーブとシャフトの両方に固定してもよい。
【００５７】
この軸継手機構により、Ｘ、Ｙ方向の位置合わせ即ちシャフトとスリーブとの中心合わせ、Ｚ方向即ち軸方向の位置合わせ、およびθ方向即ち軸周りの回転方向の位置あわせがなされた状態で両者を接続することができる。また接続後は、スラスト移動、偏心、偏角を生じずにシャフトとスリーブとが固定される。
【００５８】
なおここに示した実施形態では、挿入ヘッド本体側が軸継手のシャフト側で挿入ガイド機構側（すなわちガイドホルダー側）が軸継手のスリーブ側としているが、これとは逆に挿入ヘッド本体側をスリーブとして挿入ガイド機構部側をシャフトとすることも可能である。
【００５９】
本発明の挿入ヘッド１は以上に述べたように挿入ガイド機構部１００が着脱式になっている。これにより複数の異なるタイプの挿入ガイド機構部を交換して用いて、挿入される電子部品の規格やサイズに最適な挿入ガイド機構部とすることができる。
【００６０】
本実施態様の装置は挿入ガイド機構部１００を交換することにより、たとえば同方向に延びる２本のリード線を有するラジアルリードの部品について、広範囲のサイズ範囲の部品に対して挿入を行うことができる。具体的にはたとえばリード線ピッチがそれぞれ２．５ｍｍの小型部品ＰＳ、５ｍｍの大型部品ＰＬ、７．５ｍｍの超大型部品ＰＥＬの３種類の部品を、それぞれに見合った基板上の実装密度を保ったまま取り扱うことができる。そのために本実施形態の装置では異なる２種類の挿入ガイド機構部１００を用いる。２種類の挿入ガイド機構部１００は、その挿入ガイド５およびガイドホルダー１０１の内部に形成されたカム面１０８の構成において互いに異なっている。
【００６１】
第１のガイド機構部１００は主に小型部品と大型部品の挿入を行うためのものである。図４ａ及び図４ｂを参照して、第１のガイド機構部の挿入ガイド５の機構の詳細について説明する。図４ａ及び図４ｂは共に挿入ガイド５を側面（図２の右方向）から見た図である。挿入ガイド５の先端部は中央の２股になった固定部材５０１とその両側の可動部材５０２および５０３からなる。可動部材５０２および５０３はそれぞれ軸５０２ａおよび５０３ａを中心として微少角度枢動できるようになっている。なお図で右側の可動部材の先端部は二股に分かれている。可動部材５０２及び５０３のそれぞれの外側には上部に斜面５１０ａを有する突起５１０が取り着けられている。
【００６２】
図４ａ，４ｂから見て取れるように、挿入ガイド５は第２アーム７の一端部７ａにより両側から挟まれている。第２アーム７の一端部７ａは、図４ａに示された位置と図４ｂに示された位置との間で挿入ガイド５に対して摺動可能である。図７ａに示された状態から、第２アーム７の一端部７ａが下方にスライドすると、やがて該一端部７ａのアンダーカットされた部分７０ａが突起５１０の斜面５１０ａに乗り上げ、可動部材５０２および５０３に対して内向きの力を加える。これにより可動部材５０２および５０３はそれぞれの軸周りに枢動し、図４ｂに示す状態となる。挿入ガイドはこの動作により、図４ｂに示される挿入ガイドの先端部に形成されるガイド孔５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃに電子部品のリード線を挟んで保持する。また逆に図４ｂの状態から第２アームの一端部７ｂが上方にスライドすることによって図４ａの状態に復帰し、この際挿入ガイドはガイド孔５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃにおける電子部品のリードの保持を解放する。
【００６３】
挿入ガイド５が図４ｂに示すように閉じた状態にあるとき、挿入ガイド５の先端には２．５ｍｍピッチで３つのガイド孔５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃが形成される。リード線ピッチが２．５ｍｍの小型部品の挿入の際にはガイド孔５０５ａと５０５ｂまたは５０５ｂと５０５ｃを用い、リード線ピッチ５ｍｍの大型部品の挿入時には両端のガイド孔５０５ａと５０５ｃを用いる。
【００６４】
次に第２の挿入ガイド機構部１００の挿入ガイド５を図５に示す。その構造は図４ｂに示した第１の挿入ガイド機構部の挿入ガイドと類似しているので、同等の部分には同じ参照符号を付して説明を省略する。図４ｂに示したものとの違いは固定部材５０１が３つに分かれている点と、右側の可動部材５０３のみならず左側の可動部材５０２も２股になっている点である。これにより図５の挿入ガイドの先端には２．５ｍｍピッチで４つのガイド孔５０６ａ、５０６ｂ、５０６ｃ、５０６ｄが形成される。両端のガイド孔５０６ａ、５０６ｄ間の距離は７．５ｍｍであり、これによりリード線間ピッチ７．５ｍｍの超大型部品を扱うことができる。
【００６５】
この第２の挿入ガイド機構部１００の挿入ガイド５も２．５ｍｍピッチでガイド孔を備えているので、このガイド機構部により、小型部品や大型部品の挿入を行うこともできる。しかし第２の挿入ガイド機構部の挿入ガイド先端の幅は第１の挿入ガイド機構部の挿入ガイド先端の幅よりも大きいので、小型の部品に対して第２の挿入ガイド機構を用いると、挿入すべき基板上でガイドが出入りするのに必要なデッドスペースが大きくなり、実装密度を低下させる。従って実装密度を高めるために部品サイズに合わせて挿入ガイド機構部を交換するわけである。
【００６６】
続いて図６〜図８を参照して第１、第２の挿入ガイド機構部のもう一つの違いであるガイドホルダー内部のカム面について説明する。図６、図７、図８はそれぞれ小型部品ＰＳ、大型部品ＰＬ、超大型部品ＰＥＬの挿入動作時における挿入ヘッドを一部断面図で示す図である。本実施形態においては、図６、図７の小型部品および大型部品の挿入は上記第１の挿入ガイド機構部１００を用い、図８の超大型部品の挿入には上記第２の挿入ガイド機構部１００を用いている。
【００６７】
挿入ガイド５は部品のリード線を基板の孔の位置にガイドした後、部品と干渉しないような所定の軌跡に沿って上昇しなければならない。挿入ガイド５の上昇軌跡は第１アーム６による拘束と挿入ガイドのロータ５５とガイドホルダーのカム面１０８および可動カム８との接触により規定される。第１および第２の挿入ガイド機構部１００はそのガイドホルダー内部に形成されたカム面１０８の形状が異なっており、それぞれ異なる上昇軌跡を与えている。第１の挿入ガイド機構部１００は平面状のカム面１０８ａを有し（図６、図７）、第２の挿入ガイド機構部１００はその一部がくぼんだカム面１０８ｂを有している（図８）。このカム面１０８の違いおよび挿入ガイド本体側の可動カム８の上下位置をエアシリンダ１７により上スライダー８０を介して変えることにより、挿入ガイドの上昇軌跡は図６〜図８に示すようにそれぞれの部品サイズに応じた適切なものとなる。
【００６８】
以下において、本発明の実施の形態における部品挿入動作について説明する。
【００６９】
図１と図２において挿入ガイド５はガイドホルダー１０１に対して最も下降した位置にある。これは図６〜図８では実線で描かれた挿入ガイドの位置に相当する。この位置において挿入ガイドは挟持している電子部品Ｓのリード線をプリント基板９の取付穴に案内する。挿入ガイドは電子部品Ｐのリード線を保持している。この電子部品Ｓは部品取付装置の動作の前段階で挿入ヘッド１がプリント基板９から上昇しているときに、受け渡しヘッド１１１（図９）のチャックから渡されたものである。電子部品Ｓの頭部には押し棒３１が接している。図１、図２は挿入ヘッド１が下降し挿入ガイド５が保持するリード線の先端が取付穴９１に挿入された状態を示している。
【００７０】
続いて、挿入ヘッド１は下降したままで挿入ガイド５がガイドホルダー１０１に対する上昇位置（図６〜８において２点鎖線で描かれた位置）へ復帰動作する。同時に押し棒３１は引き続き下降して電子部品Ｐの頭部を押し、電子部品Ｐのリード線を取付穴９１に所定の位置まで挿入すると、プリント基板９の裏面に突出するリード線を電子部品挿入装置のクリンチ部１５０（図８）のクリンチヘッド１５１が折り曲げて固定する。
【００７１】
挿入ガイド５の上昇位置への復帰動作は以下のように行われる。即ち挿入装置本体が備えるプッシャ９０（図２）が左方に移動し、レバー４３のローラ４５を押す。これによりレバー４３は引っ張りばね４８の付勢に抗して仮想線４３’（図１）の位置に揺動し、ローラ４４が仮想線４４’の位置に上昇すると、下スライダー４０もローラ４４に押されて上昇する。これに伴って下スライダー４０に固着されたローラフック４１も上昇する。これにより、ローラフック４１のフック部４１１に嵌合しているローラ７２も上昇し、これに伴って第２アーム７は枢軸７１を支点として上方に揺動する。
【００７２】
第２アーム７が揺動する際、はじめのうちは第２アーム７に設けられた穴７３の辺７３１とピン５２の外周が離間しているため、第２アーム７は挿入ガイドのピン５２に力を加えることなく単独で揺動し、挿入アーム７と挿入ガイド５との相対位置が変化する。この相対位置の変化は図４ｂに示した状態から図４ａに示した状態への変化に対応し、これに伴って挿入ガイド５は電子部品Ｐのリード線の保持を解く。第２アーム７が更に揺動を続け穴７３の辺７３１がピン５２の外径に当接すると、第２アーム７はピン５２を引っ張りばね５３の付勢に抗して押す。
【００７３】
以上の過程により、挿入ガイド５は図６〜図８に実線で描かれた位置から２点鎖線で描かれた位置まで上昇する。この間の挿入ガイドの移動軌跡は、挿入ガイドのローラ５５とガイドホルダーのカム面１０８または挿入ヘッド本体の可動カム８との当接、および第１アーム６による拘束によって決まる。なおローラ５５はバネ６１の引っ張り力により常にカム面１０８または可動カム８に対して付勢された状態で当接する。
【００７４】
図６に示す状態では、可動カム８がその最下降位置に降りており、挿入ガイド５の上昇時にそのローラ５５はガイドホルダーのカム面１０８ａに当接し、その後該カム面に設けられた溝内に位置する該可動カム８とに当接し、可動カム８の段差部に乗り上がる。これにより小型部品ＰＳに適した逃げの小さい上昇軌跡が与えられる。
【００７５】
図７に示す状態では、可動カムがその最上昇位置に上がっており、挿入ガイド５の上昇時にそのローラ５５はガイドホルダーのカム面１０８ａに当接し、その後可動カム８の下部に当接する。これにより大型部品ＰＬに適した逃げの大きい上昇軌跡が与えられる。
【００７６】
図８の例では、挿入ガイド機構部１００は第２の挿入ガイド機構部であり、挿入ガイド５の上昇時にそのローラ５５はガイドホルダーのくぼみを有するカム面１０８ｂに当接する。これにより超大型部品ＰＥＬに適した最も逃げの大きい上昇軌跡が与えられる。
【００７７】
いずれの例でも以上の動作によりプリント基板への電子部品Ｐの挿入が完了すると、その後、押し棒３１を上昇させながら、挿入ヘッド１全体が上方に引き上げられる。挿入ヘッド１が最上位置で停止すると受け渡しヘッド１１１が次に挿入すべき電子部品を運んで来る。そこで挿入ヘッド１のプッシャ９０を後退させることにより、挿入ガイドが下降し、挿入ヘッド１本体に対する最下降位置５において該部品のリード線を挟持する。その後受け渡しヘッドがチャックを開いて電子部品を解放し、挿入ヘッドから離れると、挿入ヘッド１は下降されて図１、図２に示す状態に戻り、次の部品挿入サイクルを開始する。
【００７８】
以上に示した実施形態では、第１および第２の挿入ガイド機構部を交換可能に取り付ける構成を例として説明したが、より多くの異なる種類の挿入ガイド機構部を用いることも可能である。それらそれぞれの挿入ガイド機構部が異なる構成あるいはサイズの挿入ガイドを有するように構成することができ、またそれぞれのガイドホルダーのカム面を異なる形状にして、挿入ガイドの上昇軌跡を異ならせることができる。
【００７９】
また他方で、本発明においては挿入ヘッド本体部と挿入ガイド機構部を着脱可能であるので、１種類のみの挿入ガイド機構部を用いる場合にも、同一のガイド機構部を複数用意しておくことで、挿入ガイドの摩耗時や、その他のメンテナンスを要する場合に、挿入ガイド機構部をはずして外段取りで（すなわち装置からはずした状態で）行うことができるので、部品交換作業時間（ＭＴＴＲ）が短縮できる。
【００８０】
なお、以上の実施の形態ではカム８の位置を最も上と最も下の２カ所で切り替えることにより、挿入ガイドの移動軌跡を２種類に切り替えているが、カム位置を３カ所以上で切り替えて上昇軌跡を３種類以上とする事も可能である。
【００８１】
また、以上の実施の形態においては同一のカムの位置を変更することで、挿入ガイドの上昇時にカム従動部としてのローラ５５が接するカム面を変更して挿入ガイドの上昇軌跡を変更しているが、これを複数のカムを用いてそれらを切り替えることによりカム従動部が接するカム面を変更することも可能である。
【００８２】
ここに説明した実施形態は発明の単なる例示であり、本発明はその細部に限定されるものではない。
【００８３】
【発明の効果】
本発明においては、挿入ガイド機構部を着脱可能であるので、異なるサイズの部品に対して挿入ガイド機構部のみを交換することで幅広いサイズの部品を１台の装置で扱うことができる。
【００８４】
また挿入ガイド機構部にカム面を設けることで、それぞれの部品サイズに最適な挿入ガイドの上昇軌跡（退避軌跡）を設定することができる。従って挿入ガイド上昇軌跡の設計自由度が増し、基板上における部品の実装密度を最適化できる。
【００８５】
また挿入ガイド機構部の着脱に位置決め機能を有する軸継手機構を採用することで、挿入ガイド機構部の交換に伴って挿入ガイド本体側との位置関係を調整する必要がなくなり、短時間での交換が可能である。また同一の挿入ガイド機構部を準備しておけば、挿入ガイドなどの消耗部品の交換作業が外段取りで行うことができるので、交換作業に要する時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態としての電子部品挿入ヘッド外観図である。
【図２】図１に示した電子部品挿入ヘッドの下部を拡大して示す詳細図である。
【図３】挿入ヘッド本体部と挿入ガイド機構部とを接続する軸継手機構の説明図である。
【図４ａ】第１の挿入ガイド機構部の挿入ガイド先端部の側面図であり、挿入ガイドが開いた状態を示す。
【図４ｂ】第１の挿入ガイド機構部の挿入ガイド先端部の側面図であり、挿入ガイドが閉じた状態を示す。
【図５】第２の挿入ガイド機構部の挿入ガイド先端部の側面図である。
【図６】小型電子部品挿入時の挿入ガイドの軌跡を示す電子部品挿入ヘッドの説明図である。
【図７】大型電子部品挿入時の挿入ガイドの軌跡を示す電子部品挿入ヘッドの説明図である。
【図８】超大型電子部品挿入時の挿入ガイドの軌跡を示す電子部品挿入ヘッドの説明図である。
【図９】電子部品挿入装置の概略を示す斜視図である。
【図１０】軸継手機構の実施形態を示す図であり、（ａ）はシャフト部の正面図、（ｂ）はシャフト部の側面図、（ｃ）は軸継手機構の接続状態での上面図、（ｄ）はその正面図、（ｅ）はその側面図である。
【符号の説明】
１ 電子部品挿入ヘッド
３ メインシャフト
５ 挿入ガイド
６ 第１アーム
７ 第２アーム
８ カム
９ プリント基板
１０ ベースプレート
１５，４３ レバー
１６，４４，５５，７２ ローラ
１７ エアシリンダ
２０ 軸受台
３１ 押し棒
４０ 下スライダー
４１ ローラフック
４８，５３ 引っ張りばね
５１，５２ 軸
６１，６２ 枢軸
８０ 上スライダー
１００ 挿入ガイド機構部
１０１ ガイドホルダー
１０２ ガイドプレート
１０５ 軸継手機構
１１０ 挿入ヘッド部
１１１ 受け渡しヘッド
１２０ 部品供給部
１２２ 電子部品を有するテープ
１２３ 電子部品
１２５ テープフィーダー
１３０ 部品搬送部
１３１ パレット
１３２ チェーン
１５０ クリンチ部
１５１ クリンチヘッド
２１０ キースロット
２１４ キープレート
２１６ ねじ
２２０ シャフト
２３０ スリーブ
Ｍ１〜Ｍ６ モータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、リード線付電子部品をプリント基板に実装する装置に関わり、特に電子部品をプリント基板の取付穴に自動挿入するための電子部品挿入ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品挿入ヘッドは、部品供給系から供給された電子部品を受け取って保持し、プリント基板上の取り付け位置まで移動して、基板の取り付け穴に電子部品のリード線を挿入する装置である。
【０００３】
本出願人より、挿入ガイドで電子部品のリード線を挟持して案内しながら、電子部品の頂部を上から押し棒で押し下げることにより、プリント基板の取付穴に電子部品のリード線を挿入する電子部品の挿入ガイド機構が実公平３−３３１１４号、特願２０００−４７１４７等において提案されている。
【０００４】
このような電子部品挿入機構においては上記挿入ガイドは、プリント基板の取付穴付近のガイド位置において電子部品のリード線をガイドするが、一つの電子部品の挿入が完了すると、次の電子部品の受け取りのために、該ガイド位置よりも高い受け取り位置に上昇する。その上昇の際に挿入ガイドは挿入済みの電子部品の干渉しないような移動軌跡をとる必要がある。これに関連して、上記の実公平３−３３１１４は支持ブロックに対して挿入ガイドを取り付けるためのアームの支点軸を可変とすることによりガイドの上昇軌跡を変更することを教示し、特願２０００−４７１４７は挿入ガイドの上昇軌跡を変えるカムの位置を移動させることにより上昇軌跡を変更することを教示している。これによりサイズの異なる電子部品に対して部品の実装密度を損なわずに、同一の挿入ヘッドを用いて基板への挿入を行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電子部品挿入装置により取り扱われる部品には様々なサイズのものがある。部品から同方向にリード線が出ているラジアルリード付き部品の場合、扱われる部品のリード線の線間ピッチはたとえば２．５ｍｍ， ５ｍｍ， ７．５ｍｍ（あるいは１／１０ｉｎｃｈ， ２／１０ｉｎｃｈ， ３／１０ｉｎｃｈ）の３種類がある。これらの部品を実装する場合、従来の装置ではリード線間ピッチが２．５ｍｍの部品（小型電子部品）および５ｍｍの部品（大型電子部品）を同一の１台の挿入装置を用い、リード線間ピッチが７．５ｍｍの部品（超大型電子部品）に対しては別の１台の挿入装置を用いていた。即ち２台の装置を用いていた。
【０００６】
これは以下の２つの理由による。即ち第１に、リード線ピッチ７．５ｍｍの部品を保持する挿入ガイド先端部のサイズは当然リード線ピッチ２．５ｍｍや５ｍｍの部品を保持する挿入ガイド先端部より大きくなる。両者を兼用する挿入ガイドを用いた場合、たとえ小型の２．５ｍｍピッチの部品を挿入する場合であっても、挿入ガイド（７．５ｍｍ兼用）の接近を許容するために、大きなデッドスペースが必要となり、基板の実装密度が低下する。第２に、小型部品（２．５ｍｍピッチ）、大型部品（５ｍｍピッチ）および超大型部品（７．５ｍｍピッチ）では部品サイズが異なるため、前述した挿入ガイドの上昇軌跡をそれぞれに対して異ならせなければならない。従って少なくとも３種類の挿入ガイド上昇軌跡を切り替えられる必要があるが、１台の装置でそれを行うことは困難である。
【０００７】
以上の理由により、従来はリードピッチ２．５ｍｍ， ５ｍｍ， ７．５ｍｍの３種類の電子部品を基板に挿入するためには２台の部品挿入装置を用いていた。
このような状況で、１台の部品挿入装置で扱える部品の種類を増やすことが要望されている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上に鑑みて、本発明は電子部品挿入装置の挿入ヘッドにおいて、１台の装置で幅広いサイズの電子部品の挿入を行い得るようにするものである。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の電子部品挿入ヘッドは、
リード線付き電子部品を基板に挿入する挿入装置の挿入ヘッドであって、
基板に対して相対移動可能な挿入ヘッド本体部と、
電子部品の挿入に際して電子部品のリード線を基板の取付穴に案内する挿入ガイドを有する挿入ガイド機構部と、
を有し、
前記挿入ガイド機構部は前記挿入ヘッド本体部に対して着脱可能に構成され、
前記挿入ガイド機構部はその本体としてのガイドホルダーを有し、該ガイドホルダーは前記挿入ガイドを該ガイドホルダーに対して第１の位置と第２の位置との間で移動可能に保持し、挿入ガイドは前記第１の位置において電子部品のリード線を基板の取り付け穴に案内すると共に、
前記ガイドホルダーは、前記挿入ガイドに当接し前記挿入ガイドが前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する際の移動軌跡の少なくとも一部を規定するカム面を有することを特徴とする。
【００１２】
更に、挿入ヘッド本体部にその位置を変更可能な可動カムおよび該可動カムの位置を変更するカム位置変更手段を設け、該可動カムを挿入ガイドと当接可能として、可動カムの位置を変更することにより前記挿入ガイドの移動軌跡を変更可能とすることもできる。
【００１３】
挿入ヘッド本体部と前記挿入ガイド機構部とを着脱可能とするために、それらを軸方向Ｚ、軸方向に垂直なＸおよびＹ方向、および軸周りの回転方向θに関して挿入ヘッド本体部と挿入ガイド機構部とを所定の関係に位置決めして着脱可能に連結する軸継手機構を設けると好適である。
【００１４】
本発明はまた、上に述べたような挿入ガイド機構部を着脱式とした電子部品挿入ヘッドを備え、複数の異なる挿入ガイド機構部を交換して用いる電子部品挿入ヘッドシステムを提供するものである。該システムは、
リード線付き電子部品を基板に挿入する挿入装置の挿入ヘッドシステムであって、
基板に対して相対移動可能な挿入ヘッド本体部と、
電子部品の挿入に際して電子部品のリード線を基板の取付穴に案内する挿入ガイドを有する、前記挿入ヘッド本体部に交換式に着脱可能な少なくとも２つの異なる挿入ガイド機構部と、
前記少なくとも２つの異なる挿入ガイド機構部の各々はその本体としてのガイドホルダーを有し、該ガイドホルダーは前記挿入ガイドを該ガイドホルダーに対して第１の位置と第２の位置との間で移動可能に保持し、挿入ガイドは前記第１の位置において電子部品のリード線を基板の取り付け穴に案内し、異なる挿入ガイド機構では前記挿入ガイドが前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する際の移動軌跡が異なると共に、
前記少なくとも２つの異なる挿入ガイド機構部の各々は、前記挿入ガイドに当接し前記挿入ガイドが前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する際の移動軌跡の少なくとも一部を規定するカム面を有し、異なる挿入ガイド機構の前記カム面は互いに異なっていることを特徴とする。
【００１５】
上記少なくとも２つの異なる挿入ガイド機構部は挿入ガイドのサイズあるいは扱いうる電子部品のサイズが異なるように構成しうる。
【００１８】
さらに前記挿入ヘッド本体部にその位置を変更可能で挿入ガイドと当接可能なな可動カムおよび該可動カムの位置を変更するカム位置変更手段を設け、該可動カムの位置を変更することにより前記挿入ガイドの移動軌跡を更に変更可能とすることができる。
【００１９】
また、挿入ヘッド本体部と前記少なくとも２つの異なる挿入ガイド機構部の各々とにおいて、それらを軸方向Ｚ、軸方向に垂直なＸおよびＹ方向、および軸周りの回転方向θに関して挿入ヘッド本体部と挿入ガイド機構部とを所定の関係に位置決めして着脱可能に連結する軸継手機構を設けると好適である。
【００２０】
また本発明は上記電子部品挿入ヘッドまたは電子部品挿入ヘッドシステムを用いた電子部品挿入装置をも提供する。このような電子部品挿入装置は、
リード線を有する電子部品を供給する部品供給機構と、
前記部品供給機構から電子部品を受け取り、該電子部品のリード線を基板の取り付け穴に挿入する電子部品挿入ヘッドであって上に説明したような電子部品挿入ヘッドと、
基板に挿入された電子部品のリード線を切断し折り曲げ固定するクリンチ機構とを有することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電子部品挿入ヘッドおよび電子部品挿入ヘッドを有する電子部品挿入装置の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２５】
図９はリード線付き電子部品をプリント基板の取付穴に挿入し、リード線を切断して折り曲げ固定する電子部品挿入装置の一例の全体構成を簡略化して図式的に示した斜視図である。装置はリード線付き電子部品を予め定められた挿入順序に従って順次供給する部品供給部１２０と、該部品供給部１２０より供給された電子部品を順次搬送する部品搬送部１３０と、該部品搬送部１３０より電子部品を受け取り、プリント基板９の取付穴に挿入する挿入ヘッド部１１０と、プリント基板９に挿入されたリード線付き電子部品のリード線を切断し折り曲げ固定するクリンチ部と、プリント基板９を水平移動自在に支持するＸＹテーブル（不図示）とを備えている。
【００２６】
部品供給部１２０は所定間隔で配置された複数のテープフィーダー１２５を有する。各テープフィーダーにはリード線付き電子部品連を巻き付けたリール（不図示）から引き出されたリード線付き電子部品１２３を有するテープ１２２がセットされている。（簡略化のために、図８では一番奥のテープフィーダーにセットされたテープのみが描かれている。）各テープフィーダーはモータＭ３を有する駆動系１２１により駆動されてそれぞれ所定のタイミングで電子部品１２３を送り出し、電子部品１２２のリード線を切断しテープ１２２から切り離して、該電子部品を部品搬送部１３０のパレット１３１に供給する。
【００２７】
部品搬送部１３０はスプロケット１３３、１３４、１３５に張架されたチェーン１３２を有し、該チェーン１３２上に多数のパレット１３１が所定間隔毎に固定されている。スプロケット間にはアイドラーローラー１３６，１３７が配されている。１つのスプロケット１３３にはモータＭ４がベルトで連結されており、これがチェーン１３２を駆動している。部品搬送部１３０は部品供給部１２０から供給された電子部品を挿入ヘッド部１１０の付近まで搬送する。
【００２８】
挿入ヘッド部１１０は電子部品を挟持するためのチャックを有する受け渡しヘッド１１１を備える。受け渡しヘッド１１１はチャックの開閉機能と水平移動（揺動）機能を有している。該受け渡しヘッド１１１は部品搬送部１３０のチェーン１３２上のパレット１３６中、挿入ヘッド部への受け渡し位置１３８にあるパレットの保持する電子部品１２３を挟持してパレット１３６から挿入ヘッド１の挿入ガイド５に受け渡す。挿入ガイド５は電子部品のリード線を挟持してプリント基板の取付穴に案内するものである。また挿入ヘッド１は電子部品の頭部を下方に押してプリント基板に挿入するための押し棒３１を有する。挿入ヘッドについては後に詳述する。受け渡しヘッドおよび挿入ヘッドはモータＭ１およびＭ２を駆動源として機構１１４、１１６を介して駆動される。
【００２９】
なお電子部品は部品供給部１２０、部品搬送部１３０および受け渡しヘッド１１１を介して挿入ヘッドに供給されるものであるので、本実施形態ではこれらを合わせたものが、部品供給機構に相当する。
【００３０】
挿入ヘッド部１１０の下方にはプリント基板９を挟んでクリンチ部１５０が設けられている。挿入ヘッド１により電子部品がプリント基板９の取付穴に挿入されると、クリンチ部のクリンチヘッド１５１がプリント基板９の下に突出した電子部品のリード線を切断し折り曲げ固定する。クリンチヘッド１５１はモータＭ５およびＭ６を駆動源として１５３、１５４を介して駆動される。
【００３１】
なお、それぞれのモータＭ１〜Ｍ６にはエンコーダが取り付けてあり、エンコーダによりモータの回転を常にモニターしながら、不図示の制御部により各モータを同期制御している。
【００３２】
続いて図１および図２を参照して挿入ヘッド１の概要を説明する。
【００３３】
図１は電子部品挿入ヘッド１の外観を示す側面図である。図２は図１に示した構成の下部をより詳細に示す図である。挿入ヘッド１はベースプレート１０に各構成要素が取り付けられて一体に構成される。挿入装置の本体に対してベースプレート１０は上下方向に摺動自在に支持されている。ベースプレート１０が挿入ヘッドの基体としてのベースを構成する。
【００３４】
挿入ヘッド１の下方に挿入ヘッド１の上下方向に面を直交してプリント基板９が位置する。プリント基板９は挿入装置本体が備える図示しないＸＹテーブルに保持されており、ＸＹテーブルはプリント基板９の取付穴９１を電子部品Ｐのリード線下方に位置づけるよう面方向に移動自在である。
【００３５】
ベースプレート１０には軸受台２０が固定されている。軸受台２０は縦方向に延びる穴を備え該穴内にはボールベアリングが設けられている。軸受台２０の穴にはメインシャフト３が挿通されている。メインシャフト３の上部も不図示の同様の軸受台内に挿通されており、メインシャフトは両軸受台により、軸方向には固定であるが、軸周りに回動可能に支持されている。
【００３６】
メインシャフト３の下方の外径部分には、中心に穴を有する下スライダー４０が環装されている。下スライダー４０はメインシャフト３の軸方向に摺動自在である。下スライダー４０の上部は鍔４０２と鍔４０３及びその間の溝４０１を備える、鍔４０３の下方には外径が円形のボス４０４が延在している。ボス４０４の外径の一部に平面を設け、そこにローラフック４１をボルトで固着する、ローラフック４１はＵ字形のフック部４１１と上部の延長部４１２を備え、延長部４１２をスライダー４０のボス４０４に着脱自在にねじ止めする。
【００３７】
ベースプレート１０の下部にはプレート１１（図２）がボルト締めして固定されている。プレート１１に軸４２でレバー４３の中間部を枢支する、レバー４３は軸４２を支点にして揺動自在である。レバー４３の左端にローラ４４を回転自在に取り付ける。レバー４３の右端にローラ４５を回転自在に取り付ける。ベースプレート１０の最下部にはばね掛け４６が固定されている。一方、レバー４３の左側の部分にばね掛け４７が設けられており、ばね掛け４６とばね掛け４７を引っ張る方向に引っ張りばね４８を張架する。
【００３８】
ローラ４４は下スライダー４０の溝４０１、即ち鍔４０２と鍔４０３との間の凹部に嵌入し係合している。これにより、レバー４３が軸４２を支点にして揺動するとレバー４３上に取り付けられたローラ４４によってメインシャフト３の軸方向に下スライダー４０が摺動する。その際、引っ張りばね４８は常にレバー４３を反時計回りに回転する方向に付勢しており、従って下スライダー４０はメインシャフト３の下方に付勢されている。
【００３９】
図２においてレバー４３のローラ４５の右側には、挿入装置本体が備えるプッシャ９０が存在する。プッシャ９０はメインシャフト３の軸方向に直交する方向（図２の左右方向）へ出入りし、プッシャ面９０１がローラ４５の外径部分に当接し押す位置にある。プッシャ９０が左に移動するとレバー４３が図１に実線で描かれた位置４３から２点鎖線で描かれた位置４３’へと枢動する。これに伴ってしたスライダー４０はローラ４４により上方に引き上げられる。その状態からプッシャ９０が右に移動すると、レバー４３は引っ張りばね４８の作用により実線で描かれた状態４３に復帰し、下スライダーはローラにより下方に押し下げられる。
【００４０】
メインシャフト３の下端には軸継手１０５により、挿入ガイド機構部１００が着脱自在に取り付けられている。挿入ガイド機構部はガイドホルダー１０１、ガイドホルダに第１アーム６を介して連結された挿入ガイド５、ガイドホルダー上に軸７１周りに枢動可能に取り付けられた第２アーム７、およびそれらをカバーするガイドプレート１０２、更にその外側に取り付けられたバネ５３等より構成される。図２は内部構造の説明のためにガイドプレート１０２を取り去った状態で描いている。なお、第１アーム６、第２アーム７およびその外側のガイドプレート１０２はガイドホルダー１０１および挿入ガイド５を挟んで両側に設けられているが、図１、図２では手前側のもののみが描かれている。
【００４１】
挿入ガイド５は電子部品Ｐのリードを挟み込んで保持するガイド孔（後に説明する）を有し、該リードを電子部品を取り付けるべき基板の取付穴へガイドするものである。以下においてこの挿入ガイド５とその駆動に関連する機構を主に図２に基づいて説明する。
【００４２】
挿入ガイド５は第１アーム６及び第２アーム７のリンク機構を介してガイドホルダー１０１に連結されている。第１アーム６の一端はガイドホルダー１０１に固定された枢軸６１周りに枢動可能に取り付けられ、他端は挿入ガイドに固定された枢軸６２周りに枢動可能に取り付けられている。第２アーム７は枢軸７１周りに枢動可能にガイドホルダー１０１に連結されている。第２アーム７は挿入ガイド５と直結されてはおらず、第２アームに設けられた角穴７３が挿入ガイド５に設けられたピン５２を受容しているのみである。
【００４３】
第２アーム７の挿入ガイド５より外れた位置（即ち挿入ガイド５とは重ならない位置）である左上端の位置にローラ７２が回転自在に取り付けられている。ローラ７２の外周はローラフック４１のフック部４１１に嵌合している。第２アーム７はほぼ四辺形の角穴７３を備える、挿入ガイド５に設けられたピン５２は穴７３を挿通し第２アーム７の手前に突出する。さらに、挿入ガイド５の上部右側には軸５４が設けられ、該軸５４にはローラ５５が回転自在に取り付けられている。ローラ５５はガイドホルダー１０１の内部に形成されたカム面１０８または後述する挿入ヘッド本体側の可動カム８に接して挿入ガイドの上昇軌跡を規定するカム従動部として機能する。
【００４４】
ガイドホルダー１０１上にピン５１を設けている。ピン５１とピン５２のそれぞれには周溝を設けばね掛けとし、ピン５１とピン５２との間に引っ張りばね５３を張架している。従って引っ張りばね５３はピン５１とピン５２を互いに対して近づく方向に常時付勢する。
【００４５】
メインシャフト３内部は中空になっており、その中に押し棒３１が上下動可能に設けられている。押し棒３１は部品挿入動作時に挿入すべき部品Ｐの上部を押して部品のリード線を基板の孔に押し入れるためのものである。
【００４６】
図１に示されるように、前記ベースプレート１０には支点台１３がねじ止めで固定されている。支点台１３にエアシリンダ１７の後端が揺動自在に取り付けられている。エアシリンダ１７の前端から突出するピストンロッドには継ぎ手１８が固定されている。継手１８はベースプレート１０上に軸１４周りに枢動自在に設けられたレバー１５の一端に連結されている。エアシリンダ１７には図示しない空圧回路が接続されており、空圧回路からエアーを供給してエアシリンダ１７のピストンロッドを出し入れすると、レバー１５が軸１４を支点にして揺動する構成である。レバー１５の他端（左端）にはローラ１６が取り付けてある。
【００４７】
図１乃至図３に示す如く、メインシャフト３のボールベアリング２１より上に環装した円筒３０３の外周に、上スライダー８０が環装されている。上スライダー８０はメインシャフト３の軸方向に摺動自在である。上スライダー８０の上部は鍔８０２と鍔８０３及びその間に溝８０１を備える。鍔８０３の下方には外径が円形のボス８０４が延在している。前記ローラ１６の外周が上スライダー８０の溝８０１に嵌入し係合している。前記レバー１５が軸１４を支点にして揺動するとメインシャフト３の軸方向に上スライダー８０が摺動する。即ち、前記空圧回路からエアーを供給してエアシリンダ１７のピストンロッドを出し入れすると、レバー１５が軸１４を支点にして揺動しメインシャフト３の軸方向に上スライダー８０が摺動する構成である。
【００４８】
上スライダーの内面には図６〜８に示す可動カム８が取り付けられており、スライダー８０の上下移動と共に上下に移動する。
【００４９】
ところで上にも述べたように、挿入ヘッドの最下部を構成する挿入ガイド機構部１００は軸継手機構１０５により着脱自在である。ここで着脱部分を分解して示す図３を参照して、挿入ガイド機構部１００の挿入ヘッド本体１０６への取り付け方について説明する。
【００５０】
挿入ガイド機構部１００の本体部分をなすガイドホルダー１０１の上部１０１ａはその内部に挿入ヘッド本体１０６のメインシャフト３の下部３ａを受容する内孔１０１ｂが設けられてスリーブ状になされている。またガイドホルダー上部１０１ａの外周には外壁を貫通して内孔１０１ｂに抜けるキースロット２１０が形成されている。他方メインシャフト下部３ａの外周にもキー溝２１２が形成されている。
【００５１】
挿入ガイド機構部１００の挿入ヘッド本体１０６に対する取り付けに際しては、挿入ヘッド本体の押し棒３１と可動カム８を挿入ガイド機構部のガイドホルダー内孔１０１ｂに挿通し、メインシャフト下部３ａがガイドホルダーの内孔１０１ｂにはまりこむようにする。なおガイドホルダー内孔１０１ｂとメインシャフト下部３ａの外周とはどちらも円形の断面形状であり、その寸法は互いにはめ合い関係となるようになされている。メインシャフト下部３ａとガイドホルダー内孔１０１ｂとをはめ合わせるときに、それぞれのスロット２１０と溝２１２とが重なり合うようにする。そしてキープレート２１４をキースロット２１０およびキー溝２１２にはめ込み、２カ所でガイドホルダー上部１０１ａにねじ２１６（図１）によりねじ止め固定する。これにより、挿入ヘッド本体、即ちメインシャフト３と挿入ガイド機構部１００とが、軸方向に垂直な面内の方向としてのＸ、Ｙ方向、軸方向としてのＺ方向および軸周りの回転方向θに関して位置あわせされた状態で結合される。その後ローラフック４１を、その下部のフック部４１１内に挿入ガイド機構部第２アーム７のローラ７２がはまりこむようにして、挿入ヘッド本体側の下スライダー４０にねじ止め固定する。このローラフックは挿入ヘッド本体側から挿入ガイド機構部に挿入ガイドを移動させる力を伝達する伝達手段として作用する。ローラフックにより伝達される力の方向はメインシャフトの軸に平行な方向である。
【００５２】
このように軸継手機構１０５により接続されることにより、挿入ヘッド本体のメインシャフト３の回動中心軸と挿入ガイドの中心軸とが同軸上に配置される。
【００５３】
本実施態様において用いられている軸継手機構１０５は、それ自体本発明の一部をなす新規な機構である。ここでこの軸継手機構について詳しく説明する。
【００５４】
軸継手はシャフトとスリーブから形成され、それらの軸をＸ、Ｙ、Ｚ方向および回転（θ）方向に関して位置決め固定して接続するものである。本実施形態ではメインシャフト３がここで言うシャフトに相当し、ガイドホルダーの上部１０１ａがスリーブに相当する。図１０にこの軸継手を様々な面から示す。図１０の（ａ）、（ｂ）は軸継手のシャフト部分を示す正面図および側面図であり、（ｃ）、（ｄ），（ｅ）はそれぞれシャフトとスリーブが軸継手機構により接続された状態を示す上面図、正面図、側面図である。図１０の（ａ）、（ｂ）に示すように、シャフト２２０には長方形のキー溝２１２が形成されている。スリーブ２３０はシャフト２２０を受け入れる内孔２３１を有している。シャフト２２１の外径Ｄとスリーブの内孔の内径Ｅとははめ合い寸法となっている。スリーブにはその外壁の一部を貫通するキースロット２１０が形成されている。
【００５５】
この軸継手機構によりシャフト２２０とスリーブ２３０を接続する際は、シャフト２２０のキー溝２１２とスリーブ２３０のキースロット２１０を整列させ、それらにキープレート２１４をはめ込み、キープレート２１４の両端の２箇所でねじ２１６を用いてキープレート２１４をスリーブ２３０にねじ止め固定する。キー溝２１２の軸方向寸法Ａおよびキースロット２１０の軸方向寸法とキープレート２１４の軸方向寸法Ｂとははめ合い寸法とする。
【００５６】
なお図１０に示した形態ではキープレート２１４をスリーブ２３０にねじ止め固定しているが、キープレートはシャフト２２０にねじ止めしてもよい。あるいはキープレートをスリーブとシャフトの両方に固定してもよい。
【００５７】
この軸継手機構により、Ｘ、Ｙ方向の位置合わせ即ちシャフトとスリーブとの中心合わせ、Ｚ方向即ち軸方向の位置合わせ、およびθ方向即ち軸周りの回転方向の位置あわせがなされた状態で両者を接続することができる。また接続後は、スラスト移動、偏心、偏角を生じずにシャフトとスリーブとが固定される。
【００５８】
なおここに示した実施形態では、挿入ヘッド本体側が軸継手のシャフト側で挿入ガイド機構側（すなわちガイドホルダー側）が軸継手のスリーブ側としているが、これとは逆に挿入ヘッド本体側をスリーブとして挿入ガイド機構部側をシャフトとすることも可能である。
【００５９】
本発明の挿入ヘッド１は以上に述べたように挿入ガイド機構部１００が着脱式になっている。これにより複数の異なるタイプの挿入ガイド機構部を交換して用いて、挿入される電子部品の規格やサイズに最適な挿入ガイド機構部とすることができる。
【００６０】
本実施態様の装置は挿入ガイド機構部１００を交換することにより、たとえば同方向に延びる２本のリード線を有するラジアルリードの部品について、広範囲のサイズ範囲の部品に対して挿入を行うことができる。具体的にはたとえばリード線ピッチがそれぞれ２．５ｍｍの小型部品ＰＳ、５ｍｍの大型部品ＰＬ、７．５ｍｍの超大型部品ＰＥＬの３種類の部品を、それぞれに見合った基板上の実装密度を保ったまま取り扱うことができる。そのために本実施形態の装置では異なる２種類の挿入ガイド機構部１００を用いる。２種類の挿入ガイド機構部１００は、その挿入ガイド５およびガイドホルダー１０１の内部に形成されたカム面１０８の構成において互いに異なっている。
【００６１】
第１のガイド機構部１００は主に小型部品と大型部品の挿入を行うためのものである。図４ａ及び図４ｂを参照して、第１のガイド機構部の挿入ガイド５の機構の詳細について説明する。図４ａ及び図４ｂは共に挿入ガイド５を側面（図２の右方向）から見た図である。挿入ガイド５の先端部は中央の２股になった固定部材５０１とその両側の可動部材５０２および５０３からなる。可動部材５０２および５０３はそれぞれ軸５０２ａおよび５０３ａを中心として微少角度枢動できるようになっている。なお図で右側の可動部材の先端部は二股に分かれている。可動部材５０２及び５０３のそれぞれの外側には上部に斜面５１０ａを有する突起５１０が取り着けられている。
【００６２】
図４ａ，４ｂから見て取れるように、挿入ガイド５は第２アーム７の一端部７ａにより両側から挟まれている。第２アーム７の一端部７ａは、図４ａに示された位置と図４ｂに示された位置との間で挿入ガイド５に対して摺動可能である。図７ａに示された状態から、第２アーム７の一端部７ａが下方にスライドすると、やがて該一端部７ａのアンダーカットされた部分７０ａが突起５１０の斜面５１０ａに乗り上げ、可動部材５０２および５０３に対して内向きの力を加える。これにより可動部材５０２および５０３はそれぞれの軸周りに枢動し、図４ｂに示す状態となる。挿入ガイドはこの動作により、図４ｂに示される挿入ガイドの先端部に形成されるガイド孔５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃに電子部品のリード線を挟んで保持する。また逆に図４ｂの状態から第２アームの一端部７ｂが上方にスライドすることによって図４ａの状態に復帰し、この際挿入ガイドはガイド孔５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃにおける電子部品のリードの保持を解放する。
【００６３】
挿入ガイド５が図４ｂに示すように閉じた状態にあるとき、挿入ガイド５の先端には２．５ｍｍピッチで３つのガイド孔５０５ａ、５０５ｂ、５０５ｃが形成される。リード線ピッチが２．５ｍｍの小型部品の挿入の際にはガイド孔５０５ａと５０５ｂまたは５０５ｂと５０５ｃを用い、リード線ピッチ５ｍｍの大型部品の挿入時には両端のガイド孔５０５ａと５０５ｃを用いる。
【００６４】
次に第２の挿入ガイド機構部１００の挿入ガイド５を図５に示す。その構造は図４ｂに示した第１の挿入ガイド機構部の挿入ガイドと類似しているので、同等の部分には同じ参照符号を付して説明を省略する。図４ｂに示したものとの違いは固定部材５０１が３つに分かれている点と、右側の可動部材５０３のみならず左側の可動部材５０２も２股になっている点である。これにより図５の挿入ガイドの先端には２．５ｍｍピッチで４つのガイド孔５０６ａ、５０６ｂ、５０６ｃ、５０６ｄが形成される。両端のガイド孔５０６ａ、５０６ｄ間の距離は７．５ｍｍであり、これによりリード線間ピッチ７．５ｍｍの超大型部品を扱うことができる。
【００６５】
この第２の挿入ガイド機構部１００の挿入ガイド５も２．５ｍｍピッチでガイド孔を備えているので、このガイド機構部により、小型部品や大型部品の挿入を行うこともできる。しかし第２の挿入ガイド機構部の挿入ガイド先端の幅は第１の挿入ガイド機構部の挿入ガイド先端の幅よりも大きいので、小型の部品に対して第２の挿入ガイド機構を用いると、挿入すべき基板上でガイドが出入りするのに必要なデッドスペースが大きくなり、実装密度を低下させる。従って実装密度を高めるために部品サイズに合わせて挿入ガイド機構部を交換するわけである。
【００６６】
続いて図６〜図８を参照して第１、第２の挿入ガイド機構部のもう一つの違いであるガイドホルダー内部のカム面について説明する。図６、図７、図８はそれぞれ小型部品ＰＳ、大型部品ＰＬ、超大型部品ＰＥＬの挿入動作時における挿入ヘッドを一部断面図で示す図である。本実施形態においては、図６、図７の小型部品および大型部品の挿入は上記第１の挿入ガイド機構部１００を用い、図８の超大型部品の挿入には上記第２の挿入ガイド機構部１００を用いている。
【００６７】
挿入ガイド５は部品のリード線を基板の孔の位置にガイドした後、部品と干渉しないような所定の軌跡に沿って上昇しなければならない。挿入ガイド５の上昇軌跡は第１アーム６による拘束と挿入ガイドのロータ５５とガイドホルダーのカム面１０８および可動カム８との接触により規定される。第１および第２の挿入ガイド機構部１００はそのガイドホルダー内部に形成されたカム面１０８の形状が異なっており、それぞれ異なる上昇軌跡を与えている。第１の挿入ガイド機構部１００は平面状のカム面１０８ａを有し（図６、図７）、第２の挿入ガイド機構部１００はその一部がくぼんだカム面１０８ｂを有している（図８）。このカム面１０８の違いおよび挿入ガイド本体側の可動カム８の上下位置をエアシリンダ１７により上スライダー８０を介して変えることにより、挿入ガイドの上昇軌跡は図６〜図８に示すようにそれぞれの部品サイズに応じた適切なものとなる。
【００６８】
以下において、本発明の実施の形態における部品挿入動作について説明する。
【００６９】
図１と図２において挿入ガイド５はガイドホルダー１０１に対して最も下降した位置にある。これは図６〜図８では実線で描かれた挿入ガイドの位置に相当する。この位置において挿入ガイドは挟持している電子部品Ｓのリード線をプリント基板９の取付穴に案内する。挿入ガイドは電子部品Ｐのリード線を保持している。この電子部品Ｓは部品取付装置の動作の前段階で挿入ヘッド１がプリント基板９から上昇しているときに、受け渡しヘッド１１１（図９）のチャックから渡されたものである。電子部品Ｓの頭部には押し棒３１が接している。図１、図２は挿入ヘッド１が下降し挿入ガイド５が保持するリード線の先端が取付穴９１に挿入された状態を示している。
【００７０】
続いて、挿入ヘッド１は下降したままで挿入ガイド５がガイドホルダー１０１に対する上昇位置（図６〜８において２点鎖線で描かれた位置）へ復帰動作する。同時に押し棒３１は引き続き下降して電子部品Ｐの頭部を押し、電子部品Ｐのリード線を取付穴９１に所定の位置まで挿入すると、プリント基板９の裏面に突出するリード線を電子部品挿入装置のクリンチ部１５０（図８）のクリンチヘッド１５１が折り曲げて固定する。
【００７１】
挿入ガイド５の上昇位置への復帰動作は以下のように行われる。即ち挿入装置本体が備えるプッシャ９０（図２）が左方に移動し、レバー４３のローラ４５を押す。これによりレバー４３は引っ張りばね４８の付勢に抗して仮想線４３’（図１）の位置に揺動し、ローラ４４が仮想線４４’の位置に上昇すると、下スライダー４０もローラ４４に押されて上昇する。これに伴って下スライダー４０に固着されたローラフック４１も上昇する。これにより、ローラフック４１のフック部４１１に嵌合しているローラ７２も上昇し、これに伴って第２アーム７は枢軸７１を支点として上方に揺動する。
【００７２】
第２アーム７が揺動する際、はじめのうちは第２アーム７に設けられた穴７３の辺７３１とピン５２の外周が離間しているため、第２アーム７は挿入ガイドのピン５２に力を加えることなく単独で揺動し、挿入アーム７と挿入ガイド５との相対位置が変化する。この相対位置の変化は図４ｂに示した状態から図４ａに示した状態への変化に対応し、これに伴って挿入ガイド５は電子部品Ｐのリード線の保持を解く。第２アーム７が更に揺動を続け穴７３の辺７３１がピン５２の外径に当接すると、第２アーム７はピン５２を引っ張りばね５３の付勢に抗して押す。
【００７３】
以上の過程により、挿入ガイド５は図６〜図８に実線で描かれた位置から２点鎖線で描かれた位置まで上昇する。この間の挿入ガイドの移動軌跡は、挿入ガイドのローラ５５とガイドホルダーのカム面１０８または挿入ヘッド本体の可動カム８との当接、および第１アーム６による拘束によって決まる。なおローラ５５はバネ６１の引っ張り力により常にカム面１０８または可動カム８に対して付勢された状態で当接する。
【００７４】
図６に示す状態では、可動カム８がその最下降位置に降りており、挿入ガイド５の上昇時にそのローラ５５はガイドホルダーのカム面１０８ａに当接し、その後該カム面に設けられた溝内に位置する該可動カム８とに当接し、可動カム８の段差部に乗り上がる。これにより小型部品ＰＳに適した逃げの小さい上昇軌跡が与えられる。
【００７５】
図７に示す状態では、可動カムがその最上昇位置に上がっており、挿入ガイド５の上昇時にそのローラ５５はガイドホルダーのカム面１０８ａに当接し、その後可動カム８の下部に当接する。これにより大型部品ＰＬに適した逃げの大きい上昇軌跡が与えられる。
【００７６】
図８の例では、挿入ガイド機構部１００は第２の挿入ガイド機構部であり、挿入ガイド５の上昇時にそのローラ５５はガイドホルダーのくぼみを有するカム面１０８ｂに当接する。これにより超大型部品ＰＥＬに適した最も逃げの大きい上昇軌跡が与えられる。
【００７７】
いずれの例でも以上の動作によりプリント基板への電子部品Ｐの挿入が完了すると、その後、押し棒３１を上昇させながら、挿入ヘッド１全体が上方に引き上げられる。挿入ヘッド１が最上位置で停止すると受け渡しヘッド１１１が次に挿入すべき電子部品を運んで来る。そこで挿入ヘッド１のプッシャ９０を後退させることにより、挿入ガイドが下降し、挿入ヘッド１本体に対する最下降位置５において該部品のリード線を挟持する。その後受け渡しヘッドがチャックを開いて電子部品を解放し、挿入ヘッドから離れると、挿入ヘッド１は下降されて図１、図２に示す状態に戻り、次の部品挿入サイクルを開始する。
【００７８】
以上に示した実施形態では、第１および第２の挿入ガイド機構部を交換可能に取り付ける構成を例として説明したが、より多くの異なる種類の挿入ガイド機構部を用いることも可能である。それらそれぞれの挿入ガイド機構部が異なる構成あるいはサイズの挿入ガイドを有するように構成することができ、またそれぞれのガイドホルダーのカム面を異なる形状にして、挿入ガイドの上昇軌跡を異ならせることができる。
【００７９】
また他方で、本発明においては挿入ヘッド本体部と挿入ガイド機構部を着脱可能であるので、１種類のみの挿入ガイド機構部を用いる場合にも、同一のガイド機構部を複数用意しておくことで、挿入ガイドの摩耗時や、その他のメンテナンスを要する場合に、挿入ガイド機構部をはずして外段取りで（すなわち装置からはずした状態で）行うことができるので、部品交換作業時間（ＭＴＴＲ）が短縮できる。
【００８０】
なお、以上の実施の形態ではカム８の位置を最も上と最も下の２カ所で切り替えることにより、挿入ガイドの移動軌跡を２種類に切り替えているが、カム位置を３カ所以上で切り替えて上昇軌跡を３種類以上とする事も可能である。
【００８１】
また、以上の実施の形態においては同一のカムの位置を変更することで、挿入ガイドの上昇時にカム従動部としてのローラ５５が接するカム面を変更して挿入ガイドの上昇軌跡を変更しているが、これを複数のカムを用いてそれらを切り替えることによりカム従動部が接するカム面を変更することも可能である。
【００８２】
ここに説明した実施形態は発明の単なる例示であり、本発明はその細部に限定されるものではない。
【００８３】
【発明の効果】
本発明においては、挿入ガイド機構部を着脱可能であるので、異なるサイズの部品に対して挿入ガイド機構部のみを交換することで幅広いサイズの部品を１台の装置で扱うことができる。
【００８４】
また挿入ガイド機構部にカム面を設けることで、それぞれの部品サイズに最適な挿入ガイドの上昇軌跡（退避軌跡）を設定することができる。従って挿入ガイド上昇軌跡の設計自由度が増し、基板上における部品の実装密度を最適化できる。
【００８５】
また挿入ガイド機構部の着脱に位置決め機能を有する軸継手機構を採用することで、挿入ガイド機構部の交換に伴って挿入ガイド本体側との位置関係を調整する必要がなくなり、短時間での交換が可能である。また同一の挿入ガイド機構部を準備しておけば、挿入ガイドなどの消耗部品の交換作業が外段取りで行うことができるので、交換作業に要する時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態としての電子部品挿入ヘッド外観図である。
【図２】図１に示した電子部品挿入ヘッドの下部を拡大して示す詳細図である。
【図３】挿入ヘッド本体部と挿入ガイド機構部とを接続する軸継手機構の説明図である。
【図４ａ】第１の挿入ガイド機構部の挿入ガイド先端部の側面図であり、挿入ガイドが開いた状態を示す。
【図４ｂ】第１の挿入ガイド機構部の挿入ガイド先端部の側面図であり、挿入ガイドが閉じた状態を示す。
【図５】第２の挿入ガイド機構部の挿入ガイド先端部の側面図である。
【図６】小型電子部品挿入時の挿入ガイドの軌跡を示す電子部品挿入ヘッドの説明図である。
【図７】大型電子部品挿入時の挿入ガイドの軌跡を示す電子部品挿入ヘッドの説明図である。
【図８】超大型電子部品挿入時の挿入ガイドの軌跡を示す電子部品挿入ヘッドの説明図である。
【図９】電子部品挿入装置の概略を示す斜視図である。
【図１０】軸継手機構の実施形態を示す図であり、（ａ）はシャフト部の正面図、（ｂ）はシャフト部の側面図、（ｃ）は軸継手機構の接続状態での上面図、（ｄ）はその正面図、（ｅ）はその側面図である。
【符号の説明】
１ 電子部品挿入ヘッド
３ メインシャフト
５ 挿入ガイド
６ 第１アーム
７ 第２アーム
８ カム
９ プリント基板
１０ ベースプレート
１５，４３ レバー
１６，４４，５５，７２ ローラ
１７ エアシリンダ
２０ 軸受台
３１ 押し棒
４０ 下スライダー
４１ ローラフック
４８，５３ 引っ張りばね
５１，５２ 軸
６１，６２ 枢軸
８０ 上スライダー
１００ 挿入ガイド機構部
１０１ ガイドホルダー
１０２ ガイドプレート
１０５ 軸継手機構
１１０ 挿入ヘッド部
１１１ 受け渡しヘッド
１２０ 部品供給部
１２２ 電子部品を有するテープ
１２３ 電子部品
１２５ テープフィーダー
１３０ 部品搬送部
１３１ パレット
１３２ チェーン
１５０ クリンチ部
１５１ クリンチヘッド
２１０ キースロット
２１４ キープレート
２１６ ねじ
２２０ シャフト
２３０ スリーブ
Ｍ１〜Ｍ６ モータ
Claims (14)
- リード線付き電子部品を基板に挿入する挿入装置の挿入ヘッドであって、
基板に対して相対移動可能な挿入ヘッド本体部と、
電子部品の挿入に際して電子部品のリード線を基板の取付穴に案内する挿入ガイドを有する挿入ガイド機構部と、
を有し、
前記挿入ガイド機構部は前記挿入ヘッド本体部に対して着脱可能に構成され、
前記挿入ガイド機構部はその本体としてのガイドホルダーを有し、該ガイドホルダーは前記挿入ガイドを該ガイドホルダーに対して第１の位置と第２の位置との間で移動可能に保持し、挿入ガイドは前記第１の位置において電子部品のリード線を基板の取り付け穴に案内すると共に、
前記ガイドホルダーは、前記挿入ガイドに当接し前記挿入ガイドが前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する際の移動軌跡の少なくとも一部を規定するカム面を有することを特徴とする電子部品挿入ヘッド。 - 請求項１記載の電子部品挿入ヘッドにおいて、前記挿入ガイドを前記第１の位置と第２の位置との間で移動させるための動力源が前記挿入ヘッド本体部側に設けられ、前記挿入ヘッド本体部と前記挿入ガイド機構部との間で前記挿入ガイドを移動させるための力を伝達する伝達手段が着脱可能に設けられていることを特徴とする電子部品挿入ヘッド。
- 前記挿入ヘッド本体部はその位置を変更可能な可動カムおよび該可動カムの位置を変更するカム位置変更手段を有し、該可動カムは前記挿入ガイドと当接可能であり、該可動カムの位置を変更することにより前記挿入ガイドの移動軌跡を変更可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の電子部品挿入ヘッド。
- 前記挿入ヘッド本体部と前記挿入ガイド機構部とは、それらを軸方向Ｚ、軸方向に垂直なＸおよびＹ方向、および軸周りの回転方向θに関して挿入ヘッド本体部と挿入ガイド機構部とを所定の関係に位置決めして着脱可能に連結する軸継手機構を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子部品挿入ヘッド。
- 前記軸継手機構は外径が円柱状のシャフトと該シャフトを受容する円筒状のスリーブとを連結する軸継手機構であって、
前記シャフトの外面に形成されたキー溝と、
前記スリーブに形成された該スリーブの円筒外壁の一部を貫通するキースロットと、
前記シャフトが前記スリーブ内に受容され前記キー溝と前記キースロットとが整列された状態で、前記キー溝および前記キースロット内に嵌合するキープレートと、
前記キープレートを前記スリーブおよび／または前記シャフトに固定する固定手段と、
を有することを特徴とする請求項４記載の電子部品挿入ヘッド。 - 請求項５記載の電子部品挿入ヘッドにおいて、前記軸継手機構の前記シャフトは前記挿入ヘッド本体部に設けられ、前記軸継手機構のスリーブは前記挿入ガイド機構部に設けられていることを特徴とする電子部品挿入ヘッド。
- リード線を有する電子部品を供給する部品供給機構と、
前記部品供給機構から電子部品を受け取り、該電子部品のリード線を基板の取り付け穴に挿入する電子部品挿入ヘッドであって請求項１乃至６のいずれかに記載の電子部品挿入ヘッドと、
基板に挿入された電子部品のリード線を切断し折り曲げ固定するクリンチ機構とを有する電子部品挿入装置。 - リード線付き電子部品を基板に挿入する挿入装置の挿入ヘッドシステムであって、
基板に対して相対移動可能な挿入ヘッド本体部と、
電子部品の挿入に際して電子部品のリード線を基板の取付穴に案内する挿入ガイドを有する、前記挿入ヘッド本体部に交換式に着脱可能な少なくとも２つの異なる挿入ガイド機構部と、
前記少なくとも２つの異なる挿入ガイド機構部の各々はその本体としてのガイドホルダーを有し、該ガイドホルダーは前記挿入ガイドを該ガイドホルダーに対して第１の位置と第２の位置との間で移動可能に保持し、挿入ガイドは前記第１の位置において電子部品のリード線を基板の取り付け穴に案内し、異なる挿入ガイド機構では前記挿入ガイドが前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する際の移動軌跡が異なると共に、
前記少なくとも２つの異なる挿入ガイド機構部の各々は、前記挿入ガイドに当接し前記挿入ガイドが前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する際の移動軌跡の少なくとも一部を規定するカム面を有し、異なる挿入ガイド機構の前記カム面は互いに異なっていることを特徴とする電子部品挿入ヘッドシステム。 - 前記少なくとも２つの異なる挿入ガイド機構部は挿入ガイドのサイズが互いに異なっていることを特徴とする請求項８記載の電子部品挿入ヘッドシステム。
- 前記少なくとも２つの異なる挿入ガイド機構部は扱いうる電子部品のサイズが異なっていることを特徴とする請求項８又は９のいずれかに記載の電子部品挿入ヘッドシステム。
- 請求項８乃至１０のいずれか記載の電子部品挿入ヘッドにおいて、前記少なくとも２つの異なる挿入ガイド機構部の各々はその本体としてのガイドホルダーを有し、該ガイドホルダーは前記挿入ガイドを該ガイドホルダーに対して第１の位置と第２の位置との間で移動可能に保持し、前記挿入ガイドを前記第１の位置と第２の位置との間で移動させるための動力源が前記挿入ヘッド本体部側に設けられ、前記挿入ヘッド本体部と前記挿入ガイド機構部との間で前記挿入ガイドを移動させるための力を伝達する伝達手段が着脱可能に設けられていることを特徴とする電子部品挿入ヘッド。
- 前記挿入ヘッド本体部はその位置を変更可能な可動カムおよび該可動カムの位置を変更するカム位置変更手段を有し、該可動カムは前記挿入ガイドと当接可能であり、該可動カムの位置を変更することにより前記挿入ガイドの移動軌跡を変更可能であることを特徴とする請求項８乃至１１記載の電子部品挿入ヘッドシステム。
- 前記挿入ヘッド本体部と前記少なくとも２つの異なる挿入ガイド機構部の各々とは、それらを軸方向Ｚ、軸方向に垂直なＸおよびＹ方向、および軸周りの回転方向θに関して挿入ヘッド本体部と挿入ガイド機構部とを所定の関係に位置決めして着脱可能に連結する軸継手機構を有することを特徴とする請求項８乃至１２のいずれかに記載の電子部品挿入ヘッドシステム。
- 前記軸継手機構は外径が円柱状のシャフトと該シャフトを受容する円筒状のスリーブとを連結する軸継手機構であって、
前記シャフトの外面に形成されたキー溝と、
前記スリーブに形成された該スリーブの円筒外壁の一部を貫通するキースロットと、
前記シャフトが前記スリーブ内に受容され前記キー溝と前記キースロットとが整列された状態で、前記キー溝および前記キースロット内に嵌合するキープレートと、
前記キープレートを前記スリーブおよび／または前記シャフトに固定する固定手段と、
を有することを特徴とする請求項１３記載の電子部品挿入ヘッドシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000273171A JP3590339B2 (ja) | 2000-09-08 | 2000-09-08 | 電子部品挿入ヘッドおよびそれに適用可能な軸継手機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000273171A JP3590339B2 (ja) | 2000-09-08 | 2000-09-08 | 電子部品挿入ヘッドおよびそれに適用可能な軸継手機構 |
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| JP2002084098A JP2002084098A (ja) | 2002-03-22 |
| JP3590339B2 true JP3590339B2 (ja) | 2004-11-17 |
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ID=18759169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2000273171A Expired - Fee Related JP3590339B2 (ja) | 2000-09-08 | 2000-09-08 | 電子部品挿入ヘッドおよびそれに適用可能な軸継手機構 |
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| JP (1) | JP3590339B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005066777A (ja) * | 2003-08-26 | 2005-03-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ノズル交換装置及び部品実装装置 |
-
2000
- 2000-09-08 JP JP2000273171A patent/JP3590339B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2002084098A (ja) | 2002-03-22 |
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