JP3605795B2 - 部品挿入装置、及びその部品組立方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハウジングに部品を挿入する工程中において用いる部品挿入装置、及び電気部品の組立方法に属し、主に絶縁物であるハウジングに部品を挿入する工程の中で、部品を1ピンづつハウジングに挿入するステッチング方式による部品挿入装置、及び部品組立方法に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、コネクタやモジュラジャックなどの電気部品を組立てる際には、電気接点、端子、コンタクトなどの導電性の部品を絶縁物であるハウジングへ圧入することによって挿入して組み立てる工程がある。このような部品を1本づつハウジングに挿入する方式を一般にステッチング方式(単本圧入(挿入)方式)と呼んでいる。
【0003】
図15乃至図22は、従来のステッチング方式を採用した部品挿入装置を示している。まず、図15を参照して、部品挿入装置は、切断パンチ51、部品受け52、切断ダイス53、ハウジング58を所定位置に設けるハウジング送り機構61などによって構成されている。
【0004】
部品57は、予め帯状の薄厚な金属板をプレスによって打ち抜き加工することによって作られている。複数の部品57は、これらの部品57を搬送するための把持部となる帯状のキャリヤ56に櫛歯状に連結されている。ここで、複数の部品57と、これらの部品57を連結しているキャリヤ56とは、全体が帯状に形成されていることから全体を連続帯材と呼ぶことにする。
【0005】
ハウジング58の挿入穴58aへ部品57を挿入するときには、キャリヤ56から部品57が切断されて分離され、樹脂成形品であるハウジング58の一つの挿入穴58aへ1本づつ挿入されるものである。
【0006】
キャリヤ56に保持されながら搬送システムにより分離位置に供給される部品57は、図16に示した矢印A,B方向で切断用パンチ51及び部品受け52によって板厚方向をクランプされる。切断用パンチ51及び部品受け52は、図17に示した矢印A方向でキャリヤ56の板厚方向へ移動することにより、切断ダイス53のエッジ部分により切断されてキャリヤ56から分離される。このとき、部品57は、切断用パンチ51及び部品受け52によって把持されている。
【0007】
次に、切断用パンチ51及び部品受け52は、図18の矢印C方向(部品7をハウジング58へ挿入する挿入方向に相当)へ下がり、このとき部品57は切断用パンチ51及び部品受け52の所定の動作によって、所定の位置に搬送されたハウジング58の挿入位置である挿入穴58aへ仮挿入される。この後、部品受け52は、図19の矢印A方向へ移動し、部品57の板厚方向のクランプを解除する。
【0008】
次に、プッシャー54が切断用パンチ51及び部品受け52間へ図20の矢印C方向へ下がって入り込み、プッシャー54の先端によって部品57が挿入穴58aへさらに圧入されて本挿入される。次に、図21に示した矢印D方向へ切断パンチ51及び部品受け52が上昇し、切断パンチ51及び部品受け52が矢印B方向へ移動する。この工程は、ハウジング58を1ピッチづつ移動しながら部品挿入装置により連続的かつ自動的に繰り返される(図22を参照)。なお、キャリヤ56やハウジング58を搬送する図示しない搬送部及び各可動部は、カムやモーター等様々な駆動手段が利用されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従来の部品挿入装置は、機械的な構造が簡単であり、アイテム交換、即ち、部品57の本数のバリエーションを容易に変更することができる等の利点があるが、部品57の本数が増えてくると、時間あたりの組立本数が少なくなってしまうという問題がある。
【0010】
このような欠点を解消する手段としては、部品57を挿入するためのサイクルを高速化したり、または1台の装置に部品挿入装置を複数台もたせて、複数の部品57を同時にそれぞれ異なるハウジング58にそれぞれ挿入する手段が検討されている。
【0011】
しかし、部品57を挿入するサイクルの高速化という手段に関しては、前述したステッチング方式における工程サイクルを短縮化、例えば駆動モーターを用いていた場合モーター回転数を高速化していくにしたがい、切断用パンチ51及び部品受け52、プッシャー54などの各ツールの動作速度及び動作加速度、動作力の増大、機械振動発生による動作ミスを誘発するという問題がある。
【0012】
したがって、ステッチング方式を採用した部品挿入装置において、組立タクトを短縮するには、部品57の挿入サイクルを短縮化するために駆動モーターの高速化を行えば良いものの、ある値以上に駆動軸の回転数を上げると、切断パンチ51、部品受け52、プッシャー54等の各可動部の加速度が限界値を超えてしまい、ある上限値までしか回転数を上げることが出来ない。
【0013】
例えば、可動機構にカムを利用していた場合は、リンクの追従性が低下するので、カム面よりカムフォロアがジャンピングしてしまい所定の動作を行えない。ジャンピングを発生させないようにするためには、カムフォロアの拘束力向上と同時にカム駆動力の増大とともにさらに出力の大きな駆動源が必要になる。また、予測しえない機械の偏摩耗の発生により装置の寿命低下など、メンテナンス面での問題及びコストアップとなるさまざまな問題点があった。
【0014】
このように、部品挿入装置を複数台もたせるという手段に関しては、同様の機構を複数台必要としコストアップとなり、またメンテナンス面でも問題であった。
【0015】
それ故に本発明の課題は、ステッチング工程及び構造を簡略化し、機械的構造が従来装置よりもさらに簡単であり、従来のステッチング方式のものと比較して部品挿入サイクル(製品組立速度)を高速化できる部品挿入装置、及び部品組立方法を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数の部品がキャリヤにより連結されており、該キャリヤから前記部品を切断して前記部品の少なくとも1本づつをハウジングに仮挿入し、前記ハウジングを1ピッチ移動し、次の前記部品の仮挿入と既に仮挿入済みの前記部品の本挿入を同時に行うことを、連続的かつ自動的に行う部品挿入装置において、前記キャリヤから前記部品を切断する切断ダイスと、前記部品を保持しかつ前記切断ダイスに対して移動可能に位置し前記キャリヤから前記部品を切断した後に前記ハウジングに挿入方向で前記部品を仮挿入するための保持手段とを有し、前記保持手段は、前記部品を前記ハウジングへ仮挿入した状態で、前記部品を前記ハウジングへ本挿入するよう前記ハウジングに対向する側面に本挿入部を有していることを特徴とする部品挿入装置が得られる。
【0017】
また、本発明によれば、複数の部品をキャリヤによって連続的かつ一体的に連結した連続帯材から前記部品を切断分離して、ハウジングに仮挿入し、前記ハウジングを1ピッチ移動し、次の前記部品の仮挿入と既に仮挿入済みの前記部品の本挿入を同時に行うことを、連続的かつ自動的に行う部品挿入装置の部品組立方法において、前記キャリヤから前記部品を切断する切断ダイスと、前記部品を保持しかつ前記切断ダイスに対して移動可能に位置し前記キャリヤから前記部品を切断した後に、前記ハウジングに挿入方向で仮挿入するための保持手段とを有し、前記保持手段は前記ハウジングに対向する側面に本挿入部を有し、前記連続帯材から1本づつ前記部品を切断し前記ハウジングに挿入することを連続的かつ自動的に行う工程中で、前記部品の本挿入時に前記ハウジングを1本づつ移動して次の前記部品を前記ハウジングへ挿入するときに前工程で仮挿入された仮挿入済みの前記部品の本挿入を前記本挿入部によって行うことを特徴とする部品挿入装置の部品組立方法が得られる。
【0018】
【作用】
本発明による部品挿入装置、及びその部品組立方法によると、ハウジングを1本づつ移動して次の部品を挿入するときに前サイクル工程で仮挿入した仮挿入済みの部品の本挿入を行うことを、連続的かつ自動的に行う。
【0019】
カムやモーター等の各可動部の動作速度及び動作加速度は、限界値に押さえつつ駆動軸の回転速度を従来の限界値以上に上げる。部品を挿入するサイクルを高速化することで、部品の組立速度(タクト)は高速化される。
【0020】
また、本発明では、ハウジングへ規定の部品本数分の挿入サイクル動作回数を行った後、最後の1本の本挿入を行うために、連続帯材の送りを行わず、保持手段としての切断用パンチ及び部品受けが部品を把持せずに、挿入サイクル動作を行い組立を完了する。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明に係る部品挿入装置の第1実施の形態例を説明する。図1は第1実施の形態例にける部品挿入装置を示している。図2は図1に示したキャリヤと、このキャリヤに接続されている複数の部品と、部品を挿入して組み立てる絶縁性のハウジングとを示している。図3は部品挿入装置を含む部品搬送システムの概略構成を示している。
【0022】
図1乃至図3を参照して、この第1実施の形態例における部品挿入装置は、切断パンチ1、部品受け2、切断ダイス3、ハウジング8を所定位置に設けるハウジング送り機構44などによって構成されている。
【0023】
図2に示した部品7は、ハウジング8に形成されている複数の挿入穴8aへ挿入するときに、キャリヤ6から切断して分離され、樹脂成形品であるハウジング8の挿入穴8aへ1本づつ圧入されて挿入されるものである。
【0024】
この実施の形態例においては、ハウジング8と、このハウジング8に組み込まれる複数本の部品7とによってコネクタが組み立てられる。部品7は、相手側コネクタ(図示せず)に接触する導電性のコンタクト、端子、もしくは電気接点などの一つである。
【0025】
保持手段としての切断パンチ1と部品受け2とは、部品7を保持した後に、キャリヤ6から部品7を切断し、部品7をハウジング8へ仮挿入すると同時に本挿入する役目を果たす。
【0026】
また、この実施の形態例における切断パンチ1は、部品7をハウジング8に仮挿入すると同時に、前工程で仮挿入された部品7をハウジング8に本挿入するための本挿入部12を有している。切断パンチ1には、ハウジング8に対向する側面から突出するように本挿入部12が設けられており、本挿入部12の先端面によって仮挿入した仮挿入済み部品7を挿入穴8aへ圧入によって本挿入を行ものである。
【0027】
キャリヤ6には、連続帯材22の送り時に部品供給手段(図示せず)のツメが係合するための搬送穴33が設けられている。ここで、複数の部品7と、これらの部品7を連結しているキャリヤ6は、全体が帯状に形成されていることから全体を連続帯材22と呼ぶことにする。
【0028】
図2は、連続帯材22の一部分を一例として示しており、キャリヤ6及び部品7は、金属板よりプレスによって打ち抜き加工されたものである。複数の部品7は、所定間隔をもって連続して一列に並んでおり、キャリヤ6により櫛歯状に繋げられて連結されている形状となっている。図2に示した矢印Xは、連続帯材22の搬送方向を示しており、連続帯材22は図1における紙面に対して垂直な方向へ搬送される方向を示している。
【0029】
ここで、部品挿入装置による部品組立方法の工程を説明する前に、本発明の部品挿入装置の組み立てに適用する部品搬送システムの概略構成を説明する。
【0030】
図1乃至図3を参照して、ハウジング8はハウジング供給手段45によりハウジング送り機構部44へ供給される。連続帯材22は、部品供給手段43によって部品挿入装置本体40に供給される。部品挿入ツール部41により1本づつ切断し所定の動作によりハウジング8へ挿入される。部品挿入ツール部41は、切断パンチ1、部品受け2、及び切断ダイス3によって構成されている。
【0031】
ハウジング8に部品7を挿入した後には、ハウジング送り機構部44によりピッチ移動を行い、部品7の挿入が連続的かつ自動的に繰り返される。規定の部品7の挿入が完了したハウジング8は、後工程のハウジング組立後工程47へ搬送される。
【0032】
以下、第1実施の形態例の部品挿入装置による組立方法を、図4乃至図9をも参照して説明する。この部品挿入装置では、部品7を1ピンづつハウジング8に挿入するステッチング方式の組立方法を採用している。
【0033】
組立工程としては、ハウジング8を1ピッチ移動して次の部品7を挿入するときに切断パンチ1のハウジング8側の側面に設けた本挿入部12の先端面によって、前サイクル工程においてハウジング8に仮挿入した仮挿入済み部品7の本挿入を行う。仮挿入と本挿入とは、連続的かつ自動的に行うものである。
【0034】
次に、組立工程を図4乃至図9を参照してさらに詳細の説明をする。1つのコンタクト7の動きを中心に説明すると、図4に示したように、連続帯材22のキャリヤ6を切断パンチ1と部品受け2によって保持しながら部品7が搬送システムにより分離位置に供給される。この際、部品7は、切断パンチ1及び部品受け2により板厚方向を図4に矢印A,Bによって示した方向でクランプされるように保持される。
【0035】
次に、図5に示すように、切断パンチ1及び部品受け2がキャリヤ6の板厚方向へ移動(矢印A方向)する。ここで、切断パンチ1が移動したときに切断ダイス3のエッジに切断パンチ1のエッジが向き合い、これらのせん断力によって、部品7がキャリヤ6から分離される。なお、部品7とキャリヤ6との切断部分は、図2の破線Hで示した部分である。このとき、切断パンチ1及び部品受け2によって部品7は保持されており、切断パンチ1及び部品受け2の所定の動作により部品7は所定の位置に搬送されたハウジング8の挿入位置である挿入穴8aへ仮挿入される。
【0036】
さらに、図6に示すように、切断パンチ1及び部品受け2がともにハウジング8側へ下がり(図6の矢印C方向で示した挿入方向)、ハウジング8側の側面に設けられた切断パンチ1の本挿入部12で前サイクル工程に仮挿入されている仮挿入済み部品7の本挿入を行う。この後、部品受け2は、図7の矢印A方向へ移動し、この移動によって部品7の板厚方向のクランプを解除する。そして、挿入方向とは逆方向である図18に示した矢印D方向へ切断パンチ51及び部品受け52が上昇する。このとき、切断パンチ51が矢印B方向へ移動し、切断パンチ1及び部品受け2が図9に示した原点へ戻る。この工程は、ハウジング8を1ピッチづつ移動しながら組立装置により連続的かつ自動的に繰り返される。
【0037】
また、ハウジング8へ規定本数分の部品7が挿入されてサイクル動作回数を行った後、最後となる1本の本挿入を行う。この際、連続帯材22の送り(図示しないが、送り機構は、例えばサーボモータとスプロケットを使用する)は行わず、切断パンチ1及び部品受け2が部品7を保持していない状態で、部品7を挿入するサイクル動作を行い製品組立を完了(空挿入動作)させる。この動作は、仮挿入動作がない本挿入のみの、いわゆる空挿入動作である。
【0038】
この実施の形態例では、図12に示した本挿入に用いるプッシャー54による工程が必要なく、それ以外の各可動部の動作速度及び動作加速度を限界値に押さえつつ駆動軸の回転速度を従来の限界値以上に上げる。
【0039】
次に、ステッチング方式による部品7を挿入する速度高速化率について説明する。この実施の形態例では、駆動にカム構造を用いている(図示せず)。なお、従来から行われている一般的なステッチング方式の工程時間配分の中で、図13に示したプッシャー54によって本挿入を行うために要する時間の割合は約20%である。
【0040】
本発明におけるステッチング方式では、この分の工程時間が不要なので、その分の組立速度(タクト)を向上することが可能となる。つまり、従来の部品57の挿入サイクル速度が0.1s/本であった装置が、本発明では0.08s/本へ高速化できる。
【0041】
図10には、本発明により部品7の組立を行った場合の組立速度(タクト)と、従来のステッチング方式により部品57の挿入を行い部品57の組立を行った場合の組立速度(タクト)とを比較した結果を示した。
【0042】
本発明ステッチング挿入方式によるタクト算出式;
タクトの算出式=部品挿入速度(s:秒/本)×(挿入本数(本)+1(空挿入))+ハウジング切り替え時間(s:秒)
例)部品挿入速度0.08(s:秒/本)で10本挿入の場合
タクト=0.08(s:秒/本)×(10+1)(本)+1.3(s:秒)
=2.18(s:秒)
従来ステッチング挿入方式によるタクト算出式;
タクトの算出式=部品挿入速度(s:秒/本)×挿入本数(本)+ハウジング切り替え時間(s:秒)
例)部品挿入速度0.1(s:秒/本)で10本挿入の場合
タクト=0.1(s:秒/本)×10(本)+1.3(s:秒)=2.3(s:秒)
【0043】
図11は、部品挿入装置の第2実施の形態例を示している。この第2実施の形態例における部品挿入装置では、第1実施の形態例の切断パンチ1及び部品受け2が左右で逆に構成した例である。
【0044】
この部品挿入装置では、切断パンチ1のハウジング8側の側面に切断パンチ1から突き出している本挿入部12′が設けられている。他の構成は、第1実施の形態例と同様な構成である。
【0045】
図12は、部品挿入装置の第3実施の形態例を示している。この第3実施の形態例における部品挿入装置では、第1実施の形態例の切断パンチ1及び部品受け2が左右で逆に構成した例である。
【0046】
この部品挿入装置では、部品受け2のハウジング8側の側面に本挿入部12′′が設けられている。他の構成は、第1実施の形態例と同様な構成である。
【0047】
ようするに、本挿入部12′,12′′は、切断パンチ1及び部品受け2のいずれか一方に設ければよく、切断パンチ1及び部品受け2が左右のいずれかに位置して部品7を挟むように対向していれば、第1実施の形態例と同様な機能を果たすことができるものである。
【0048】
図13及び図14は、部品挿入装置の第4実施の形態例を示している。この第3実施の形態例における部品挿入装置では、第1実施の形態例の切断パンチ1及び部品受け2と配置が同じであるが、部品受け2のハウジング8側の側面が凹形状に凹んでおり、この凹み部分に本体挿入部12aが設けられている。
【0049】
この実施の形態例における部品挿入装置では、第1実施の形態例と同様な機能を果たすことができるものである。なお、図14は、第1実施の形態例における図6で説明した工程と同じ工程を示している。
【0050】
また、切断パンチ1に本体挿入部12aを設けたり、この第2及び第3実施の形態例のように、切断パンチ1及び部品受け2が左右で逆に構成して本体挿入部12aを設けてもよい。
【0051】
【発明の効果】
本発明は、従来のプッシャーによる本挿入工程を無くすことにより、それ以外の各可動部の動作速度及び動作加速度を限界値に押さえつつ駆動軸の回転速度を従来の限界値以上に上げることを可能となる。
【0052】
また、部品挿入サイクルは、高速化することで部品の組立速度(タクト)を高速化できる。さらに、機械構成部品を減らすことができ、従来のステッチング方式に比べて装置のコストダウンが可能になり、構造の簡略化によりメンテナンス性も向上する。
【0053】
さらに、ハウジングへは不要なツールを挿入させることなく、挿入装置とは別に本挿入専用のツールを用意する必要もなく、規定部品の本挿入をすべて完了させることができる。
【0054】
さらにまた、従来のステッチング方式に比べて挿入回数が1本分増えるが、部品挿入サイクルの高速化によりその分の組立時間は解消され、従来のステッチング方式よりも高速で部品の組立が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る部品挿入装置の第1実施の形態例における要部を示す正面図である。
【図2】図1に示した部品がキャリヤに接続されている状態、及びハウジングを示す側面図である。
【図3】図1に示した部品挿入装置を含む部品搬送システムの概略構成を示した構成図である。
【図4】図1に示した部品挿入装置による部品組立工程を示す正面図である。
【図5】図4に示した部品挿入装置よる部品組立工程につづく部品組立工程を示す正面図である。
【図6】図5に示した部品挿入装置よる部品組立工程につづく部品組立工程を示す正面図である。
【図7】図6に示した部品挿入装置よる部品組立工程につづく部品組立工程を示す正面図である。
【図8】図7に示した部品挿入装置よる部品組立工程につづく部品組立工程を示す正面図である。
【図9】図8に示した部品挿入装置よる部品組立工程につづく部品組立工程を示す正面図である。
【図10】本発明のステッチング方式と従来のステッチング方式によるタクト比較を示したグラフである。
【図11】本発明に係る部品挿入装置の第2実施の形態例における要部を示す正面図である。
【図12】本発明に係る部品挿入装置の第3実施の形態例における要部を示す正面図である。
【図13】本発明に係る部品挿入装置の第3実施の形態例における要部を示す正面図である。
【図14】図13に示した部品挿入装置よる部品組立工程の途中の状態を示す正面図である。
【図15】従来の部品挿入装置を示す正面図である。
【図16】図15に示した部品挿入装置による部品組立工程を示す正面図である。
【図17】図16に示した部品挿入装置よる部品組立工程につづく部品組立工程を示す正面図である。
【図18】図17に示した部品挿入装置よる部品組立工程につづく部品組立工程を示す正面図である。
【図19】図18に示した部品挿入装置よる部品組立工程につづく部品組立工程を示す正面図である。
【図20】図19に示した部品挿入装置よる部品組立工程につづく部品組立工程を示す正面図である。
【図21】図20に示した部品挿入装置よる部品組立工程につづく部品組立工程を示す正面図である。
【図22】図21に示した部品挿入装置よる部品組立工程につづく部品組立工程を示す正面図である。
【符号の説明】
1,51 切断パンチ
2,52 部品受け
3,53 切断ダイス
6,56 キャリヤ
7,57 部品
8 ハウジング
8a,58a 挿入穴
12,12′,12′′,12a 本挿入部
22 連側帯材
40 部品挿入装置本体
41 部品挿入ツール部
44 ハウジング送り機構
45 ハウジング供給手段
54 プッシャー
Claims (6)
- 複数の部品がキャリヤにより連結されており、該キャリヤから前記部品を切断して前記部品の少なくとも1本づつをハウジングに仮挿入し、前記ハウジングを1ピッチ移動し、次の前記部品の仮挿入と既に仮挿入済みの前記部品の本挿入を同時に行うことを、連続的かつ自動的に行う部品挿入装置において、
前記キャリヤから前記部品を切断する切断ダイスと、前記部品を保持しかつ前記切断ダイスに対して移動可能に位置し前記キャリヤから前記部品を切断した後に前記ハウジングに挿入方向で前記部品を仮挿入するための保持手段とを有し、
前記保持手段は、前記部品を前記ハウジングへ仮挿入した状態で、前記部品を前記ハウジングへ本挿入するよう前記ハウジングに対向する側面に本挿入部を有していることを特徴とする部品挿入装置。 - 請求項1記載の部品挿入装置において、前記保持手段は、前記部品を板厚方向で挟み保持する切断パンチと部品受けとを有し、前記切断パンチ及び前記部品受けのいずれか一方に前記本挿入部が設けられていることを特徴とする部品挿入装置。
- 請求項2記載の部品挿入装置において、前記本挿入部は、前記切断パンチ及び前記部品受けのいずれか一方の前記側面から前記挿入方向へ突出している部分、もしくは前記切断パンチ及び前記部品受けのいずれか一方の前記側面から前記挿入方向とは逆向きに凹んでいる部分であることを特徴とする部品挿入装置。
- 複数の部品をキャリヤによって連続的かつ一体的に連結した連続帯材から前記部品を切断分離して、ハウジングに仮挿入し、前記ハウジングを1ピッチ移動し、次の前記部品の仮挿入と既に仮挿入済みの前記部品の本挿入を同時に行うことを、連続的かつ自動的に行う部品挿入装置の部品組立方法において、
前記キャリヤから前記部品を切断する切断ダイスと、前記部品を保持しかつ前記切断ダイスに対して移動可能に位置し前記キャリヤから前記部品を切断した後に、前記ハウジングに挿入方向で仮挿入するための保持手段とを有し、前記保持手段は前記ハウジングに対向する側面に本挿入部を有し、
前記連続帯材から1本づつ前記部品を切断し前記ハウジングに挿入することを連続的かつ自動的に行う工程中で、前記部品の本挿入時に前記ハウジングを1本づつ移動して次の前記部品を前記ハウジングへ挿入するときに前工程で仮挿入された仮挿入済みの前記部品の本挿入を前記本挿入部によって行うことを特徴とする部品挿入装置の部品組立方法。 - 請求項4記載の部品挿入装置の部品組立方法において、前記保持手段は、前記部品を板厚方向で挟み保持する切断パンチと部品受けとを有し、該切断パンチと部品受けのいずれか一方に前記本挿入部が設けられていることを特徴とする部品挿入装置の部品組立方法。
- 請求項4記載の部品挿入装置の部品組立方法において、前記ハウジングへ規定の本数分の前記部品を挿入するサイクル動作回数を行った後、最後における1本の前記部品の本挿入を行うために、前記連続帯材の送りを停止し前記切断用パンチ及び前記部品受けが前記部品から離れている状態で、前記サイクル動作を行い組立を完了させることを特徴とする部品挿入装置の部品組立方法。
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