JP5840076B2 - クリンチ装置、部品取付装置 - Google Patents

Description

この発明は、基板に形成された差込孔に差し込まれたリード部品のリードを曲げて、基板にリード部品を取り付けるクリンチ技術に関する。

特許文献１には、基板に形成された取付孔（差込孔）にリード部品のリードを挿入するとともに、基板から突出したリードの先端を折り曲げることで、基板にリード部品を取り付けるクリンチ機構が記載されている。このクリンチ機構は、基板の上方に配置されたヘッドユニットと、基板の下方に配置されたクリンチユニットとを備える。そして、ヘッドユニットがリード部品のリードを基板の上方から取付孔に挿入すると、基板の下方へ突出したリードの先端がクリンチユニットに接触する。このクリンチユニットには、斜めに切り欠かれた傾斜面が形成されており、クリンチユニットに接触したリードの先端は傾斜面に沿って曲げられる。こうして曲げられたリードの先端が取付孔に係合して、リード部品が基板に取り付けられる。

特開平０６−１１２６９２号公報

ところで、差込孔に対して配置されたクリンチ装置（クリンチユニット）に、差込孔に差し込まれたリードを接触させることでリードを曲げる構成では、差込孔とクリンチ装置との位置関係が適当でないと、クリンチ装置へのリードの接触が不適切になって、リードの曲がりが不十分になる場合があった。このようにリードの曲がりが不十分であると、リード部品が基板にしっかりと取り付かないおそれがあった。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板の差込孔とクリンチ装置との位置関係が適当でない場合であっても、リードをクリンチ装置に適切に接触させて、リードをしっかりと曲げて、リード部品を基板に確実に取り付けることを可能とする技術の提供を目的とする。

この発明にかかるクリンチ装置は、上記目的を達成するために、基板の一方主面から他方主面へ向かう部品取付方向から基板の差込孔に差し込まれてきたリード部品のリードに基板の他方主面側で接触することで、リードを曲げるリード受け部材と、リード受け部材を支持するベース部材とを備え、リード受け部材は、接触するリードから受ける力によって部品取付方向に直交する面内で変位するようにベース部材に支持されていることを特徴としている。

この発明にかかる部品取付装置は、上記目的を達成するために、リード部品のリードを差し込むための差込孔がリード部品の取付箇所に対して形成された基板を作業位置に固定する基板固定手段と、リード部品を供給する部品供給手段と、部品供給手段から供給されたリード部品を作業位置に固定された基板上の取付箇所まで運搬して、基板の一方主面から他方主面へ向かう部品取付方向から差込孔にリードを差し込みつつリード部品を部品取付方向に押し込む部品取付処理を実行する作業ヘッドと、部品取付処理で差込孔に差し込まれて基板の他方主面から突出するリードに接触してリードを曲げるクリンチ装置を支持する支持部材とを備え、クリンチ装置は、リードに接触してリードを曲げるリード受け部材と、リード受け部材を支持するベース部材とを有し、リード受け部材は、接触するリードから受ける力によって部品取付方向に直交する面内で変位するようにベース部材に支持されていることを特徴としている。

このように構成された発明（クリンチ装置、部品取付装置）によれば、基板の一方主面から他方主面へ向かう部品取付方向から基板の差込孔にリード部品のリードを差し込むことで、リード部品を基板に取り付けることができる。具体的には、差込孔に差し込まれたリードが基板の他方主面側でクリンチ装置のリード受け部材に接触して曲げられることで、リード部品が基板に取り付けられる。しかも、このリード受け部材は、接触するリードから受ける力によって部品取付方向に直交する面内で変位する。したがって、基板の差込孔とクリンチ装置との位置関係が適当でない場合には、この位置関係に応じた力がリードからリード受け部材に作用して、リード受け部材が部品取付方向に直交する面内で変位する。これによって、リード受け部材と差込孔との位置関係が比較的適当なものに改善される。その結果、リードをクリンチ装置（のリート゛受け部材）に適切に接触させて、リードをしっかりと曲げて、リード部品を基板に確実に取り付けることが可能となる。

この際、リード受け部材は、部品取付方向に対して傾斜するリード受け溝でリードに接触することで、リード受け溝に沿ってリードを曲げるように、クリンチ装置を構成しても良い。このような構成では、基板の差込孔とクリンチ装置との位置関係が不適当であっても、リードがリード受け溝に嵌りさえすれば、リードからリード受け溝に作用する力に応じてリード受け部材が変位して、リード受け部材と差込孔との位置関係が比較的適当なものに改善される。その結果、リードをクリンチ装置（のリート゛受け溝）に適切に接触させて、リードをしっかりと曲げて、リード部品を基板に確実に取り付けることが可能となる。

ところで、リードをリード受け溝で受ける構成では、差込孔に差し込まれたリードに対してリード受け溝が傾いていると、リードをリード受け溝で適切に曲げることができないおそれがある。そこで、リード受け部材は、接触するリードから受ける力によって、部品取付方向に延びる軸を中心に回転して変位するように、クリンチ装置を構成しても良い。このような構成では、差込孔に差し込まれたリードに対してリード受け溝が傾いている場合には、この傾きに応じた力がリードからリード受け溝に作用して、リード受け部材が回転する。これによって、差込孔に差し込まれたリードに対するリード受け溝の傾きを抑えることができる。その結果、リードをクリンチ装置（のリート゛受け溝）に適切に接触させて、リードをしっかりと曲げて、リード部品を基板に確実に取り付けることが可能となる。

ちなみに、リード受け部材が変位可能な変位量があまりに大きいと、リードがリード受け部材に接触する以前の段階で、リード受け溝が差込孔に対して大きくずれており、リードがリード受け溝に嵌らない状況も考えられる。そこで、リード受け部材の変位量を規制する規制部材をさらに備えるように、クリンチ装置を構成しても良い。このような構成では、リードがリード受け溝に嵌らないといった状況の発生を抑制することができる。

ところで、上記の部品取付装置では、クリンチ装置の配置箇所がリード部品の取付箇所に応じて変更可能であるように、クリンチ装置および支持部材を構成することができる。このような構成では、リード部品の取付箇所に応じて、クリンチ装置の配置箇所を適宜変更することができ、例えば生産する基板の品種の変化に柔軟に対応できるといった利点がある。ただし、クリンチ装置の配置箇所を変更できる構成では、、クリンチ装置の配置精度によっては、基板の差込孔とクリンチ装置との位置関係が適当でなくなるおそれがある。これに対して、本発明を適用すれば、この位置関係が適当でなくても、リードをクリンチ装置に適切に接触させて、リードをしっかりと曲げて、リード部品を基板に確実に取り付けることができ、好適である。

以上のように、この発明によれば、基板の差込孔とクリンチ装置との位置関係が適当でない場合であっても、リードをクリンチ装置に適切に接触させて、リードをしっかりと曲げて、リード部品を基板に確実に取り付けることが可能となる。

本発明を適用可能な部品取付装置の概略構成を示す平面図である。 図１に示す部品取付装置の部分正面図である。 図１に示す部品取付装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。 図１の部品取付装置で実行される動作の一例を示すフローチャートである。 ディスプレイへの基板データの表示態様の一例を示す図である。 バックアッププレートへのクリンチピンの配置態様の一例を模式的に示した平面図である。 クリンチピンの一例を概略的に示す斜視図である。 図７のクリンチピンの部分断面を概略的に示す断面図である。

図１は、本発明を適用可能な部品取付装置の概略構成を示す平面図である。また、図２は、図１に示す部品取付装置の部分正面図である。さらに、図３は、図１に示す部品取付装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。これらの図に示す部品取付装置１は、表面実装部品Ｐsおよびリード部品Ｐlの両方を基板Ｓに対して取付可能な構成を具備する。なお、図１、図２および以下で示す図では、各図の方向関係を明確にするために、Ｚ軸方向を鉛直方向とするＸＹＺ直交座標軸を適宜示すこととする。

部品取付装置１では、基台１１上に基板搬送機構２が配置されており、基板Ｓを所定の搬送方向Ｘに搬送可能となっている。より詳しくは、基板搬送機構２は、基台１１上において基板Ｓを図１の右側から左側へ搬送する一対のコンベア２１、２１を有している。そして、コンベア２１、２１は制御ユニット２００の駆動制御部２１０からの指令に応じて、基板Ｓの搬送を実行する。具体的には、コンベア２１、２１は、装置外部より搬入した基板Ｓを、所定の作業位置Ｌ（図１および図２に示す基板Ｓの位置）で停止させ、図略の固定手段により固定して保持する。そして、後述するヘッドユニット６が作業位置Ｌに固定された基板Ｓへの電子部品Ｐ（表面実装部品Ｐs、リード部品Ｐl）の取り付けを完了すると、コンベア２１、２１は基板Ｓを装置外部へ搬出する。

また、基台１１上には、作業位置Ｌに固定された基板Ｓを下方から補助的に支持するバックアップ部３が配置されている。このバックアップ部３は、平板状のバックアッププレート３１（プッシュアッププレート）の上面に着脱自在に配置された複数のクリンチピン１００を下方から基板Ｓに突き当てることで、基板Ｓを支持する。このようなクリンチピン１００が用いられる理由は次のとおりである。

この部品取付装置１では、表面実装部品Ｐsおよびリード部品Ｐlが基板Ｓに取り付けられる。これらのうちリード部品Ｐlの取り付けは、リード部品Ｐlに一定の荷重を掛けつつ、リード部品Ｐlのリードを基板Ｓに差し込んで行われる。そのため、コンベア２１、２１による保持のみでは、リード部品Ｐlの取り付けに伴う荷重によって基板Ｓが撓むおそれがある。そこで、リード部品Ｐlの取付箇所に応じた配置箇所にクリンチピン１００を配置して、当該取付箇所をクリンチピン１００で支持することで、リード部品Ｐlの取り付けによる基板Ｓの撓みを抑制することとしている。さらに、リード部品Ｐlを基板Ｓに取り付けるためには、リード部品Ｐlのリードｌをクリンチする必要もある。そこで、このクリンチピン１００は、基板Ｓの撓みを抑制する機能のほか、基板Ｓに取り付けられたリード部品Ｐlのリードｌをクリンチする機能も兼ね備える。なお、生産する基板Ｓの品種が異なれば、リード部品Ｐlの取付箇所も異なる。そこで、クリンチピン１００の配置箇所は、リード部品Ｐlの配置箇所に応じて変更可能となっている。

さらに、バックアップ部３は、駆動制御部２１０からの指令に応じてバックアッププレート３１を昇降させる昇降機構３５を備えている。具体的には、コンベア２１、２１が基板Ｓを作業位置Ｌに固定している際には、昇降機構３５はバックアッププレート３１の上面を初期高さｚ0に位置決めして、クリンチピン１００の上端で基板Ｓを下方から支持する。一方、コンベア２１、２１が基板Ｓを搬送する際には、昇降機構３５はバックアッププレート３１の上面を初期高さｚ0から下降させて、搬送中の基板Ｓとクリンチピン１００との干渉を防止する。

コンベア２１、２１の前方側（＋Ｙ軸方向側）および後方側（−Ｙ軸方向側）には、部品供給部４が配置されている。この部品供給部４は、表面実装部品供給部４sとリード部品供給部４lとで構成される。表面実装部品供給部４sは、電子部品Ｐとしての表面実装部品Ｐsを供給するフィーダ４１sをＸ軸方向に多数並べた構成を具備する。各フィーダ４１sは、表面実装部品Ｐsを収納・保持したテープを巻き回したリール（図示省略）を設けたテープフィーダであり、表面実装部品Ｐsをヘッドユニット６に供給可能となっている。具体的には、テープには、集積回路（ＩＣ）、トランジスタ、コンデンサ等の小片状のチップ電子部品Ｐsが所定間隔おきに収納、保持されている。そして、フィーダ４１sは、リールからテープをヘッドユニット６側に送り出すことで、該テープ内の表面実装部品Ｐsを間欠的に部品吸着位置に繰り出す。その結果、ヘッドユニット６の取付ヘッド６１に装着された吸着ノズル６２によって表面実装部品Ｐsのピックアップが可能となる。

一方、リード部品供給部４lは、電子部品Ｐとしてのリード部品Ｐlを供給するフィーダ４１lをＸ軸方向に多数並べた構成を具備する。各フィーダ４１lは、例えば特開２００７−１８０２８０号公報に記載されたフィーダと同様に、複数のリード部品Ｐlを所定間隔おきに保持するキャリアテープ（図示省略）を設けたものであり、キャリアテープをヘッドユニット６側に送り出すことによって、リード部品Ｐlを間欠的に部品吸着位置に送り出す。その結果、ヘッドユニット６の取付ヘッド６１に装着された吸着ノズル６２によってリード部品Ｐlのピックアップが可能となる。

ヘッドユニット６は、取付ヘッド６１の吸着ノズル６２により吸着保持した電子部品Ｐを基板Ｓに搬送して、ユーザより指示された取付箇所に移載するものである。具体的には、ヘッドユニット６は、前方側でＸ軸方向に一列に配列された６個の取付ヘッド６１Ｆと、後方側でＸ軸方向に一列に配列された６個の取付ヘッド６１Ｒとの合計１２個の取付ヘッド６１を有している。すなわち、図１および図２に示すように、ヘッドユニット６では、鉛直方向Ｚに延設された取付ヘッド６１Ｆが６本、Ｘ軸方向に等ピッチで列状に設けられている。また、取付ヘッド６１Ｆに対して後方側（−Ｙ軸方向側）にも、前列と同様に構成された後列が設けられている。つまり、鉛直方向Ｚに延設された取付ヘッド６１Ｒが６本、Ｘ軸方向に等ピッチで列状に設けられている。なお、取付ヘッド６１Ｆと取付ヘッド６１ＲとはＸ軸方向に半ピッチずれて配置されており、図１に示すように平面視でジグザグ状に配置されている。このため、Ｙ軸方向から見ると、図２に示すように１２本の取付ヘッド６１は互いに重なり合うことなくＸ軸方向に一列に並んでいる。

吸着ノズル６２が装着される各取付ヘッド６１の先端部は、圧力切換機構７を介して負圧発生装置、正圧発生装置、及び大気のいずれかに連通可能とされている。そして、制御ユニット２００の把持制御部２２０が圧力切換機構７をコントロールすることで取付ヘッド６１の先端部に与える圧力を切り換え可能となっている。したがって、圧力切換によって負圧発生装置からの負圧吸着力を取付ヘッド６１の先端部に与えると、当該先端部に装着された吸着ノズル６２が電子部品Ｐを吸着して保持する。逆に、正圧発生装置からの正圧を取付ヘッド６１の先端部に与えると、吸着ノズル６２による電子部品Ｐの吸着保持が解除されて、電子部品Ｐが基板Ｓに取り付けられる。そして、電子部品Ｐの取付後、吸着ノズル６２は大気開放とされる。このようにヘッドユニット６では把持制御部２２０による負圧吸着力及び正圧供給の制御により電子部品Ｐの着脱が可能となっている。

各取付ヘッド６１はヘッドユニット６に対して図略のノズル昇降駆動機構により昇降（Ｚ軸方向の移動）可能に、かつ図略のノズル回転駆動機構によりノズル中心軸回りに回転（図２のＲ方向の回転）可能となっている。これらの駆動機構のうちノズル昇降駆動機構は電子部品Ｐの吸着もしくは取付を行う時の下降位置（下降端）と、電子部品Ｐの搬送を行う時の上昇位置（上昇端）との間で取付ヘッド６１を昇降させるものである。一方、ノズル回転駆動機構は吸着ノズル６２を必要に応じて回転させるための機構であり、回転駆動により電子部品Ｐを取付時における所定のＲ方向に位置させることが可能となっている。なお、これらの駆動機構については、それぞれＺ軸サーボモータＭz、Ｒ軸サーボモータＭrおよび所定の動力伝達機構で構成されており、駆動制御部２１０によりＺ軸サーボモータＭzおよびＲ軸サーボモータＭrを駆動制御することで、各取付ヘッド６１をＺ軸方向およびＲ方向に移動させることができる。

これら取付ヘッド６１を保持するヘッドユニット６は、基台１１の所定範囲にわたりＸ軸方向及びＹ軸方向（Ｘ軸及びＺ軸方向と直交する方向）に移動可能となっている。すなわち、ヘッドユニット６は、Ｘ軸方向に延びる取付ヘッド支持部材６３に対してＸ軸に沿って移動可能に支持されている。また、取付ヘッド支持部材６３は、両端部がＹ軸方向の固定レール６４に支持され、この固定レール６４に沿ってＹ軸方向に移動可能になっている。そして、このヘッドユニット６は、Ｘ軸サーボモータＭxによりボールねじ６６を介してＸ軸方向に駆動され、取付ヘッド支持部材６３はＹ軸サーボモータＭyによりボールねじ６８を介してＹ軸方向へ駆動される。したがって、駆動制御部２１０がＸ軸サーボモータＭxおよびＹ軸サーボモータＭyを駆動制御することで、ＸＹ面内の所定位置にヘッドユニット６を移動させることができる。その結果、ヘッドユニット６を適宜移動させて、取付ヘッド６１に吸着された電子部品Ｐを部品供給部４から取付箇所まで搬送するといった動作が実行できる。

また、部品取付装置１には、電子部品Ｐを撮像する２種類のカメラ（部品認識カメラＣ1、部品検査カメラＣ2）が設けられている。部品認識カメラＣ1は、照明部およびＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラなどから構成されて、基台１１上に配置されており、各取付ヘッド６１の吸着ノズル６２による電子部品Ｐの吸着状態を確認するために主に用いられる。具体的には、駆動制御部２１０がヘッドユニット６を適宜移動させることで、部品認識カメラＣ1の上方に吸着ノズル６２の吸着する電子部品Ｐを移動させる。そして、この状態で部品認識カメラＣ1の撮像した電子部品Ｐの画像が制御ユニット２００（の画像処理部２３０）に転送される。制御ユニット２００は、この画像に基づいて駆動制御部２１０によりＲ軸サーボモータＭrを制御することで、取付ヘッド６１をＲ方向に適宜回転させて、基板Ｓに取り付けられる電子部品Ｐの角度を適切に調整する。

一方、部品検査カメラＣ2は、照明部およびＣＣＤカメラなどから構成されて、ヘッドユニット６に搭載されており、基板Ｓに取り付けられた電子部品Ｐの取付状態を検査するために主に用いられる。具体的には、駆動制御部２１０がヘッドユニット６を適宜移動させることで、電子部品Ｐの取付箇所の上方に部品検査カメラＣ2を移動させる。そして、この状態で部品検査カメラＣ2の撮像した電子部品Ｐの画像が画像処理部２３０に転送される。画像処理部２３０は、転送されてきた電子部品Ｐの画像から、電子部品Ｐの取付状態の良否を判定する。

後に詳述するように、この実施形態では、ヘッドユニット６の取付ヘッド６１によって、バックアッププレート３１上の所定の配置箇所にクリンチピン１００を配置する。つまり、バックアップ部３の後方側（−Ｙ軸方向側）に配置されたオードノズルチェンジャ８１では、取付ヘッド６１の先端部に取り付け可能な吸着ノズル６２として、電子部品Ｐ用の吸着ノズル６２pとクリンチピン１００用の吸着ノズル６２cとが準備されており、取付ヘッド６１に取り付ける吸着ノズル６２をこれらの間で交換することができる。また、バックアップ部３の前方側（＋Ｙ軸方向側）には、複数のクリンチピン１００を収容するストッカ８２が配置されている。そして、クリンチピン１００用の吸着ノズル６２cが取り付けられた取付ヘッド６１を用いて、ストッカ８２からバックアッププレート３１へとクリンチピン１００を吸着・搬送することで、バックアッププレート３１の所定の配置箇所にクリンチピン１００を配置することができる。なお、この際の取付ヘッド６１の移動は、上述の電子部品Ｐの搬送と同様にして、駆動制御部２１０によって制御される。

図３に示すように、部品取付装置１には、ユーザとのインターフェースとして機能するディスプレイ９１および入力機器９２を備える。ディスプレイ９１は、部品取付装置１の動作状態等を表示する機能のほか、タッチパネルで構成されてユーザからの入力を受け付ける入力端末としての機能も有する。また、入力機器９２は、マウスやキーボードで構成されており、ユーザからの入力を受け付ける機能を果たす。なお、これらディスプレイ９１および入力機器９２に対する入出力の制御は、制御ユニット２００の入出力制御部２４０によって実行される。

このように構成された部品取付装置１全体の動作は、主制御部２５０によって統括的に制御される。つまり、この主制御部２５０は、記憶部２６０に記憶されているプログラムやデータに基づいてバス２７０を介して制御ユニット２００の各部と互いに信号のやり取りを行って、装置１全体を制御する。具体的には、記憶部２６０には、ピン配置プログラム２６１および取付プログラム２６２（生産プログラム）が記憶されている。ピン配置プログラム２６１は、クリンチピン１００をバックアッププレート３１の配置箇所に配置するために、取付ヘッド６１等を制御するためのプログラムである。また、取付プログラム２６２は、電子部品Ｐを基板Ｓの取付箇所に取り付けるために、取付ヘッド６１等を制御するためのプログラムであり、基板Ｓに対して電子部品Ｐを取り付ける位置、角度のほか、取付手順等の情報が組み込まれている。続いては、主制御部２５０の制御下で実行される動作の一例について説明する。

図４は、図１の部品取付装置で実行される動作の一例を示すフローチャートである。同図では、生産基板の品種が切り換えられた際のフローチャートが示されている。つまり、ユーザインターフェース９１、９２を介して、ユーザより基板品種の切換が指示されると、同図のフローチャートが実行される。ステップＳ１０１では、記憶部２６０に記憶されている取付プログラム２６２から、基板Ｓに電子部品Ｐを取り付ける位置および角度を示す基板データが読み出される。そして、この基板データは、ディスプレイ９１に一覧で表示される（図５）。

図５は、ディスプレイへの基板データの表示態様の一例を示す図である。図５に示すようにディスプレイ９１では、電子部品Ｐ1、Ｐ2…のそれぞれについて、当該電子部品を取り付ける位置（Ｘ座標、Ｙ座標）と、当該電子部品を取り付ける角度（Ｒ角度）が示される。また、ディスプレイ９１では、電子部品Ｐ1、Ｐ2…のそれぞれがリード部品Ｐlであるか否かを指定するためのリード部品チェックボックスが示される。そして、ユーザは、ディスプレイ９１のタッチパネル機能あるいは入力機器９２を用いて、リード部品Ｐlである電子部品Ｐのリード部品チェックボックスにチェックを入れる（ステップＳ１０２）。ちなみに、図５の例では、電子部品Ｐ2、Ｐ6のリード部品チェックボックスにチェックが入れられている。

ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２でのユーザの入力結果に基づいて、リード部品Ｐlの搭載情報が抽出される。具体的には、同ステップでは、ユーザによってリード部品Ｐlであると指定された電子部品Ｐ2、Ｐ6の取付箇所の位置（Ｘ座標、Ｙ座標）が抽出される。そして、リード部品Ｐ2、Ｐ6の取付箇所の位置から、クリンチピン１００の配置箇所の位置が求められる。なお、リード部品Ｐlの取付箇所とクリンチピン１００の配置箇所とは、Ｚ軸方向への位置が異なるのみである。したがって、リード部品Ｐ2、Ｐ6の取付箇所の位置（Ｘ座標、Ｙ座標）が、クリンチピン１００の配置箇所の位置（Ｘ座標、Ｙ座標）として求められる。

また、このステップＳ１０３では、ユーザによってリード部品Ｐlであると指定された電子部品Ｐ2、Ｐ6の取付角度（Ｒ方向）が抽出されて、クリンチピン１００の配置角度として求められる。つまり、後に図７等を示しつつ詳述するように、クリンチピン１００は、リード部品Ｐlのリードｌをリード受け溝１２３で受けて、リードｌをクリンチする。したがって、リードｌに対してリード受け溝１２３が傾いていると、リードｌをリード受け溝１２３で適切に受けることができず、リードｌを確実にクリンチできないおそれがある。そこで、リード部品Ｐlの取付角度にクリンチピン１００の配置角度を合わせて、リードｌをリード受け溝１２３で的確に受けるために、ステップＳ１０３では、リード部品Ｐlの取付角度（Ｒ方向）がクリンチピン１００の配置角度（Ｒ方向）として求められる。

続いて、ステップＳ１０４において取付ヘッド６１の吸着ノズル６２がクリンチピン用の吸着ノズル６２cに交換されると、ステップＳ１０５のクリンチピン配置処理が実行される。このクリンチピン配置処理では、ステップＳ１０３で求められた配置位置および角度に基づいて、クリンチピン１００がバックアッププレート３１に配置される。詳述すると、主制御部２５０は、ストッカ８２に収容されている配置対象のクリンチピン１００を部品検査カメラＣ2で撮像して、当該クリンチピン１００の角度を把握する。具体的には、クリンチピン１００のリード受け溝１２３（図７）、あるいはクリンチピン１００に付されたマーカを認識した結果に基づいて、クリンチピン１００の角度が把握される。そして、ステップＳ１０３で求められた配置位置および角度と、部品検査カメラＣ2により認識したクリンチピン１００の角度に基づいて、クリンチピン１００のバックアッププレート３１への配置が実行される（図６）。ここで、図６は、バックアッププレートへのクリンチピンの配置態様の一例を模式的に示した平面図である。図６に示すように、ユーザが指定したリード部品Ｐlを取り付ける位置および角度に応じて、クリンチピン１００がバックアッププレート３１に配置される。

なお、クリンチピン配置処理においては、バックアッププレート３１の上面の高さが初期高さｚ0から変更される。この理由は次のとおりである。つまり、作業位置Ｌに固定された基板Ｓに電子部品Ｐを取り付ける際は、取付ヘッド６１は、部品取付高さｚfにある基板Ｓの表面Ｓfに対して作業を行う。これに対して、クリンチピン１００の配置を行う際には、取付ヘッド６１は、バックアッププレート３１の上面に対して作業を行う。したがって、取付ヘッド６１は、部品取付高さｚfにある基板Ｓの表面Ｓfと、バックアッププレート３１の上面との両方にアクセスできるだけの移動範囲を有する必要がある。そのため、クリンチピン配置処理時のバックアッププレート３１の上面の高さが、部品取付高さｚfと大きく異なると、取付ヘッド６１の移動範囲を広く確保する必要があるが、この移動範囲を確保することは必ずしも簡単でない。

これに対応するため、クリンチピン配置処理を実行するにあたっては、初期高さｚ0よりも部品取付高さｚfの側に、バックアッププレート３１の上面の高さを上昇させる。このような構成では、取付ヘッド６１が基板Ｓに電子部品Ｐを取り付けるために移動する範囲と、取付ヘッド６１がクリンチピン１００を配置するために移動する範囲とを近接させることができる。そのため、取付ヘッド６１の移動範囲を広く確保する必要が無く、装置１の構成の簡素化を図ることができる。

ステップＳ１０５において、リード部品Ｐlの取り付けに必要な全てのクリンチピン１００が配置されて、クリンチピン配置処理が完了すると、取付ヘッド６１の吸着ノズル６２が電子部品用の吸着ノズル６２pに交換されるとともに（ステップＳ１０６）、基板Ｓが搬入されて作業位置Ｌに固定される（ステップＳ１０７）。こうして、電子部品Ｐの取付を開始するための準備が完了する。

ステップＳ１０８の表面実装部品取付処理では、表面実装部品Ｐsの基板Ｓへの取り付けが実行される。具体的には、表面実装部品供給部４sが供給する表面実装部品Ｐsを、取付ヘッド６１が吸着ノズル６２pで吸着保持して、基板Ｓの表面Ｓfの取付箇所まで搬送する。そして、吸着ノズル６２pに正圧が与えられて、吸着ノズル６２pから基板Ｓの取付箇所へ表面実装部品Ｐsが取り付けられる。この取付動作が全ての表面実装部品Ｐsについて実行されると、ステップＳ１０９が実行される。

ステップＳ１０９のリード部品取付処理では、リード部品Ｐlの基板Ｓへの取り付けが実行される。具体的には、リード部品供給部４lが供給するリード部品Ｐlを、取付ヘッド６１が吸着ノズル６２pで吸着保持して、基板Ｓの表面Ｓfの取付箇所まで搬送する。そして、取付ヘッド６１によって、Ｚ軸方向から下向きにリード部品Ｐlへ一定の荷重を掛けつつ、取付箇所に設けられた差込孔にリード部品Ｐlのリードを差し込む。この際、リード部品Ｐlに掛ける荷重の調整は、Ｚ軸サーボモータＭzの駆動電流を制御することで行なわれる。また、リード部品Ｐlの取付位置の下方には、クリンチピン１００が配置されているため、基板Ｓの裏面Ｓbから突出したリード部品Ｐlのリードはクリンチピン１００によってクリンチされる。こうして、リード部品Ｐlが基板Ｓに取り付けられる。この取付動作が全てのリード部品Ｐlについて実行されると、ステップＳ１１０が実行される。

ステップＳ１１０では、基板Ｓが作業位置Ｌから搬出され、続くステップＳ１１１では、全ての基板Ｓの生産が完了したか否かが判断される。そして、生産が未完了である場合（ステップＳ１１１で「ＮＯ」の場合）には、ステップＳ１０７に戻って、基板Ｓの生産が継続される。一方、生産が完了している場合（ステップＳ１１１で「ＹＥＳ」の場合）には、生産基板を終了する。

以上が、部品取付装置１の構成および動作の詳細である。続いては、部品取付装置１で用いられるクリンチピン１００の構成および動作の詳細について説明する。図７は、クリンチピンの一例を概略的に示す斜視図である。図８は、図７のクリンチピンの部分断面を概略的に示す断面図である。このクリンチピン１００は、抵抗やコンデンサといったリード部品Ｐlを基板Ｓに取り付けるためにバックアッププレート３１に配置されるものであり、図７および図８では、クリンチピン１００の作業対象であるリード部品Ｐl、基板Ｓやバックアッププレート３１が併記されている。なお、図７では、基板Ｓに隠れる構成についても、基板Ｓを透かして示している。

リード部品Ｐlからは、針金状のリードｌが所定本数（図の例では２本）延設されている。このリードｌは、リード部品Ｐlを基板Ｓに連結する機能と、リード部品Ｐlを基板Ｓのパターンに電気的に接続する機能とを果たす。一方、基板Ｓには、リード部品Ｐlのリードｌを差し込むための差込孔ｈが、部品Ｐの取付箇所Ｗaに対して設けられている。差込孔ｈは基板Ｓを貫通しており、基板Ｓの表面Ｓf（一方主面）から裏面Ｓb（他方主面）へ向かう部品取付方向Ｄ（Ｚ軸方向に平行な方向）から差込孔ｈに差し込まれて基板Ｓの下方に突出したリードｌが折り曲げられることで、リード部品Ｐlが基板Ｓに取り付けられる。

図７および図８に示すように、クリンチピン１００は、Ｚ軸方向に延びる円筒形状を有している。より具体的には、クリンチピン１００は、Ｚ軸方向に延びる円筒形状のベース部材１１０の上端にリード受け部材１２０を取り付けた概略構成を備える。ベース部材１１０の上端には、Ｚ軸に対して回転対称な形状を有して、上方に開口する嵌合孔１１１が形成されている。一方、リード受け部材１２０は、円盤形状の頭部１２１および当該頭部１２１から下方に突出する棒状の嵌合突起１２２で構成されており、Ｚ軸に対して回転対称な形状を有している。そして、リード受け部材１２０の嵌合突起１２２がベース部材１１０の嵌合孔１１１に上方から嵌合した状態で、リード受け部材１２０がベース部材１１０に支持される。

嵌合突起１２２の径は、嵌合孔１１１の径よりも小さい。そのため、嵌合突起１２２は、嵌合孔１１１に対して隙間を持って嵌合する。したがって、部品取付方向Ｄに直交する面内（ＸＹ平面内）において、リード受け部材１２０はベース部材１１０に対して変位することができる。また、嵌合突起１２２を取り囲むように並ぶ複数のボールで構成されたボールベアリング１３０が、リード受け部材１２０の頭部１２１の下面とベース部材１１０の上面の間に配置されている。したがって、このボールベアリング１３０の機能によって、リード受け部材１２０は、ベース部材１１０に対して滑らかに変位することができる。

具体的には、リード受け部材１２０は、部品取付方向Ｄに直交する面内で平行移動したり、部品取付方向Ｄに延びる軸を中心として回転移動したりすることができる。ちなみに、リード受け部材１２０の平行移動は、嵌合突起１２２と嵌合孔１１１との隙間の範囲に規制される。また、リード受け部材１２０の回転移動は、回転規制部材１９０によって規制されている。

この回転規制部材１９０は中空の円筒形状を有しており、部品取付方向Ｄからリード受け部材１２０に被せられるとともに、棒状の固定部材１９５によってベース部材１１０に固定されている。回転規制部材１９０の頭部には、スリット１９１が形成されており、リード受け部材１２０の頭部１２１に形成された突出部１２１aがスリット１９１から上方に突き出ている。突出部１２１aの幅は、スリット１９１の幅よりも狭く、スリット１９１と突出部１２１aとの間には隙間が設けられている。その結果、リード受け部材１２０は、スリット１９１と突出部１２１aの隙間の範囲で回転することが可能となっている。

リード受け部材１２０の頭部１２１の上面には、突出部１２１aに重なるようにして、リード受け部材１２０の径方向に切られて上方および側方に開口するリード受け溝１２３が所定個数（図の例では２本）形成されている。これらリード受け溝１２３は、リード部品Ｐlのリードｌに対応して設けられており、リード受け部材１２０の中心線（回転対称軸）に対して回転対称（図の例では１８０度対称）に形成されている。リード受け溝１２３は、リード受け部材１２０の中心線のやや外側から周面にかけて形成されており、リード受け部材１２０の周面に向けて下る斜面形状を有する。より詳しくは、リード受け溝１２３は、急斜面と当該急斜面より傾斜角の小さい緩斜面とをアールで滑らかに接続した形状を有し、リード受け部材１２０の中心線から周面に向けて急斜面から緩斜面へ到るように形成されている。

リード部品Ｐlを基板Ｓにクリンチする際には、クリンチピン１００のリード受け溝１２３が基板Ｓの差込孔ｈの下方に位置するように、クリンチピン１００が基板Ｓの下方の配置箇所Ｗbに配置される。そして、リード部品Ｐlのリードｌを差込孔ｈに差し込んだ状態から、リード部品Ｐlが下方に押し込まれる。これによって、基板Ｓの下方に突出したリードｌが、リード受け溝１２３に接触した後さらに押し込まれて、リード受け溝１２３の形状に沿って折れ曲がる。こうして、リードｌがクリンチされて、リード部品Ｐlが基板Ｓに取り付けられる。この際、図８に示すように、リードｌの端はリード受け部材１２０の周面より外側に突出する。

さらに、リード受け部材１２０の頭部１２１の上面には、支持突起１２４が形成されており、クリンチピン１００は、この支持突起１２４で基板Ｓの裏面Ｓbに接して、基板Ｓを支持する。これによって、リード部品Ｐlの取り付けに伴って働く荷重に抗して、基板Ｓをクリンチピン１００で支持して、基板Ｓの撓みが抑制されている。また、ベース部材１１０の下端には、磁石１３５がネジ止めされており、クリンチピン１００は、磁力によってバックアッププレート３１に装着されている。これによって、基板Ｓからの力に抗して、クリンチピン１００をバックアッププレート３１上にしっかりと立設することができる。

以上に説明したように、この実施形態では、基板Ｓの表面Ｓfから裏面Ｓbへ向かう部品取付方向Ｄから基板Ｓの差込孔ｈにリード部品Ｐlのリードｌを差し込むことで、リード部品Ｐlを基板Ｓに取り付けることができる。具体的には、差込孔ｈに差し込まれたリードｌが基板Ｓの裏面Ｓb側でクリンチピン１００のリード受け部材１２０に接触して曲げられることで、リード部品Ｐlが基板Ｓに取り付けられる。しかも、このリード受け部材１２０は、接触するリードｌから受ける力によって部品取付方向Ｄに直交する面内で変位する。したがって、基板Ｓの差込孔ｈとクリンチピン１００との位置関係が適当でない場合には、この位置関係に応じた力がリードｌからリード受け部材１２０に作用して、リード受け部材１２０が部品取付方向Ｄに直交する面内で変位する。これによって、リード受け部材１２０と差込孔ｈとの位置関係が比較的適当なものに改善される。その結果、リードｌをクリンチピン１００（のリート゛受け部材１２０）に適切に接触させて、リードｌをしっかりと曲げて、リード部品Ｐlを基板Ｓに確実に取り付けることが可能となる。

また、この実施形態では、リード受け部材１２０は、部品取付方向Ｄに対して傾斜するリード受け溝１２３でリードｌに接触することで、リード受け溝１２３に沿ってリードｌを曲げる。このような構成では、基板Ｓの差込孔ｈとクリンチピン１００との位置関係が不適当であっても、リードｌがリード受け溝１２３に嵌りさえすれば、リードｌからリード受け溝１２３に作用する力に応じてリード受け部材１２０が変位して、リード受け部材１２０と差込孔ｈとの位置関係が比較的適当なものに改善される。その結果、リードｌをクリンチピン１００（のリート゛受け溝１２３）に適切に接触させて、リードｌをしっかりと曲げて、リード部品Ｐlを基板Ｓに確実に取り付けることが可能となる。

ところで、リードｌをリード受け溝１２３で受ける構成では、差込孔ｈに差し込まれたリードｌに対してリード受け溝１２３が傾いていると、リードｌをリード受け溝１２３で適切に曲げることができないおそれがある。これに対して、この実施形態では、リード受け部材１２０は、接触するリードｌから受ける力によって、部品取付方向Ｄに延びる軸を中心に回転して変位する。このような構成では、差込孔ｈに差し込まれたリードｌに対してリード受け溝１２３が傾いている場合には、この傾きに応じた力がリードｌからリード受け溝１２３に作用して、リード受け部材１２０が回転する。これによって、差込孔ｈに差し込まれたリードｌに対するリード受け溝１２３の傾きを抑えることができる。その結果、リードｌをクリンチピン１００（のリート゛受け溝１２３）に適切に接触させて、リードｌをしっかりと曲げて、リード部品Ｐlを基板Ｓに確実に取り付けることが可能となる。

ちなみに、リード受け部材１２０が変位可能な変位量があまりに大きいと、リードｌがリード受け部材１２０に接触する以前の段階で、リード受け溝１２３が差込孔ｈに対して大きくずれており、リードｌがリード受け溝１２３に嵌らない状況も考えられる。これに対して、この実施形態では、リード受け部材１２０の変位量がある程度規制されている。具体的には、リード受け部材１２０の平行移動は、嵌合突起１２２と嵌合孔１１１との隙間の範囲に規制される。また、リード受け部材１２０の回転移動は、回転規制部材１９０によって規制されている。その結果、リードｌがリード受け溝１２３に嵌らないといった状況の発生を抑制することが可能となっている。

また、この実施形態にかかる部品取付装置１では、クリンチピン１００の配置箇所Ｗbがリード部品Ｐlの取付箇所Ｗaに応じて変更可能となっている。このような構成では、リード部品Ｐlの取付箇所Ｗaに応じて、クリンチピン１００の配置箇所Ｗbを適宜変更することができ、例えば生産する基板Ｓの品種の変化に柔軟に対応できるといった利点がある。ただし、クリンチピン１００の配置箇所Ｗbを変更できる構成では、、クリンチピン１００の配置精度によっては、基板Ｓの差込孔ｈとクリンチピン１００との位置関係が適当でなくなるおそれがある。これに対して、本発明を適用したこの実施形態では、かかる位置関係が適当でなくても、リードｌをクリンチピン１００に適切に接触させて、リードｌをしっかりと曲げて、リード部品Ｐlを基板Ｓに確実に取り付けることができ、好適である。

その他
上述のように、上記実施形態では、部品取付装置１が本発明の「部品取付装置」の一例に相当し、コンベア２１、２１が本発明の「基板固定手段」の一例に相当し、リード部品供給部４lが本発明の「部品供給手段」の一例に相当し、取付ヘッド６１が本発明の「作業ヘッド」の一例に相当し、バックアッププレート３１が本発明の「支持部材」の一例に相当し、クリンチピン１００が本発明の「クリンチ装置」の一例に相当し、リード受け部材１２０が本発明の「リード受け部材」の一例に相当し、リード受け溝１２３が本発明の「リード受け溝」に相当し、ベース部材１１０が本発明の「ベース部材」に相当し、ベース部材１１０あるいは回転規制部材１９０が本発明の「規制部材」に相当する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、クリンチピン１００の具体的な構成は上記のものに限られず、リード受け部材１２０が接触するリードｌから受ける力によって部品取付方向Ｄに直交する面内で変位する構成であれば良い。そこで、例えばベース部材１１０によってリード受け部材１２０を支持する構成に対して種々の変更が可能である。

つまり、上記実施形態では、リード受け部材１２０の嵌合突起１２２をベース部材１１０の嵌合孔１１１に嵌めて、嵌合突起１２２と嵌合孔１１１の間に隙間を設けることで、リード受け部材１２０を変位可能に支持していた。これに対して例えば、嵌合突起１２２および嵌合孔１１１といった構成を排し、その代わりにリード受け部材１２０とベース部材１１０とをばねやごむ等の弾性部材で接続しても良い。

また、上記実施形態では、クリンチピン１００の把持は、吸着によって実行されていた。しかしながら、クリンチピン１００の把持態様は吸着に限られない。具体的に、空気圧で爪を開閉可能なチャックを用いて、これらの把持を行うようにしても良い。また、表面実装部品Ｐsあるいはリード部品Ｐlの把持態様についても、同様の変形が可能である。

また、上記実施形態では、表面実装部品Ｐsおよびリード部品Ｐlの両方を基板Ｓに取り付け可能な部品取付装置１に対して本発明を適用した場合について説明を行なった。しかしながら、例えば、表面実装部品Ｐsの基板Ｓへの取り付けを行わない部品取付装置１に対して本発明を適用することも可能である。

また、上記実施形態では、鉛直方向の上方から下方へ向けて電子部品Ｐは取り付けられており、換言すれば、部品取付方向Ｄは、鉛直下方を向いていた。しかしながら、部品取付方向Ｄはこれに限られず、例えば鉛直上方を向く方向であっても良い。

また、上記実施形態では、電子部品Ｐの取り付けとクリンチピン１００の配置とを共通の取付ヘッド６１で実行していた。しかしながら、電子部品Ｐの取り付けを行う取付ヘッド６１とは別に、クリンチピン１００の配置を行う機構を設けても構わない。

また、上記実施形態では、クリンチピン配置処理が作業者の手によらず自動的に実行されていた。しかしながら、クリンチピン１００の配置は作業者の手によって実行されても構わない。

また、上記実施形態では、クリンチピン１００は、その配置箇所を変更可能に構成されていた。しかしながら、特許文献１のように、その配置箇所が固定されているクリンチピン１００に対しても本発明を適用することもできる。

１…部品取付装置
３…バックアップ部
３１…バックアッププレート
３５…昇降機構
４l…リード部品供給部
４s…表面実装部品供給部
６…ヘッドユニット
６１…取付ヘッド
８２…ストッカ
１００…クリンチピン
１２０…リード受け部材
１２３…リード受け溝
１９０…回転規制部材
Ｄ…部品取付方向
Ｌ…作業位置
Ｐl…リード部品
ｌ…リード
Ｓ…基板
Ｓb…（基板の）裏面
Ｓf…（基板の）表面
Ｗa…取付箇所
Ｗb…配置箇所
ｈ…差込孔

Claims (6)

1. 基板の一方主面から他方主面へ向かう部品取付方向から前記基板の差込孔に差し込まれてくるリード部品のリードに前記基板の前記他方主面側で接触することで、前記リードを曲げるリード受け部材と、
   前記リード受け部材を支持するベース部材と
   を備え、
   前記リード受け部材は、接触する前記リードから受ける力によって前記部品取付方向に直交する面内で変位するように前記ベース部材に支持されていることを特徴とするクリンチ装置。
2. 前記リード受け部材は、前記部品取付方向に対して傾斜するリード受け溝で前記リードに接触することで、前記リード受け溝に沿って前記リードを曲げる請求項１に記載のクリンチ装置。
3. 前記リード受け部材は、接触する前記リードから受ける力によって、前記部品取付方向に延びる軸を中心に回転して変位する請求項２に記載のクリンチ装置。
4. 前記リード受け部材の変位量を規制する規制部材をさらに備えた請求項２または３に記載のクリンチ装置。
5. リード部品のリードを差し込むための差込孔が前記リード部品の取付箇所に対して形成された基板を作業位置に固定する基板固定手段と、
   前記リード部品を供給する部品供給手段と、
   前記部品供給手段から供給された前記リード部品を前記作業位置に固定された前記基板上の前記取付箇所まで運搬して、前記基板の一方主面から他方主面へ向かう部品取付方向から前記差込孔に前記リードを差し込みつつ前記リード部品を前記部品取付方向に押し込む部品取付処理を実行する作業ヘッドと、
   前記部品取付処理で前記差込孔に差し込まれて前記基板の前記他方主面から突出する前記リードに接触して前記リードを曲げるクリンチ装置を支持する支持部材と
   を備え、
   前記クリンチ装置は、前記リードに接触して前記リードを曲げるリード受け部材と、前記リード受け部材を支持するベース部材とを有し、前記リード受け部材は、接触する前記リードから受ける力によって前記部品取付方向に直交する面内で変位するように前記ベース部材に支持されていることを特徴とする部品取付装置。
6. 前記クリンチ装置の配置箇所が前記リード部品の前記取付箇所に応じて変更可能であるように、前記クリンチ装置および前記支持部材が構成されている請求項５に記載の部品取付装置。

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