JP6682546B2

JP6682546B2 - 電子部品挿入組立機

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Publication number: JP6682546B2
Application number: JP2017542629A
Authority: JP
Inventors: 拓也永石
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Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2020-04-15
Anticipated expiration: 2035-09-30
Also published as: WO2017056276A1; JPWO2017056276A1

Description

本発明は、回路基板のスルーホールに上方から電子部品のリードを挿入して、そのスルーホールから下方に突出したリードを折曲するクリンチ動作又は該リードを切断及び折曲するカットアンドクリンチ動作を行う機能を搭載した電子部品挿入組立機に関する発明である。

この種の電子部品挿入組立機としては、例えば、特許文献１（特開昭６０−１８９２９１号公報）に記載されているように、回路基板をＸＹテーブルでＸＹ方向に移動可能に保持すると共に、部品供給装置によって供給される電子部品をピックアップする装着ヘッドをＸＹＺ方向に移動可能に配置し、更に、回路基板の下方に、クリンチ動作を行うクリンチヘッドをＺ方向（上下方向）に移動可能に配置し、供給される電子部品毎の部品装着位置指令に応じて、回路基板をＸＹテーブルでＸＹ方向に移動させて、回路基板の部品装着位置をクリンチヘッドの上方に位置合わせすると共に、電子部品をピックアップした装着ヘッドを該回路基板の部品装着位置の上方へ移動させて該装着ヘッドを下降させることで該電子部品のリードを該回路基板のスルーホールに上方から挿入した後、クリンチヘッドを上昇させてクリンチ動作を行うようにしたものがある。

しかし、この構成では、回路基板の部品装着位置毎に回路基板をＸＹテーブルでＸＹ方向に移動させなければならず、しかも、回路基板上に装着する電子部品のθ方向の角度補正（水平方向の角度補正）が出来ないため、汎用性が低いという欠点があった。

そこで、近年では、コンベアで搬入した回路基板をクランプして一定位置に固定すると共に、装着ヘッドとクリンチヘッドの両方をそれぞれＸＹＺ方向及びθ方向に駆動可能に構成し、供給される電子部品の部品装着位置毎に、装着ヘッドとクリンチヘッドの両方をそれぞれＸＹＺ方向及びθ方向に駆動するようにしたものがある。

特開昭６０−１８９２９１号公報

従来構成のものは、電子部品をピックアップした装着ヘッドを回路基板の部品装着位置の上方へ移動させた後に、クリンチヘッドを該回路基板の部品装着位置の下方へ移動させて、該クリンチヘッドを該回路基板の下面に当接又は近接するバックアップ位置へ上昇させるバックアップ動作が完了した後に、装着ヘッドを下降させて該電子部品のリードを該回路基板のスルーホールに上方から挿入して、クリンチヘッドをクリンチ動作させるようにしている。この際、装着ヘッドとクリンチヘッドのθ方向の角度補正を行う必要がある場合は、各ヘッドの移動中又はその移動停止後にθ方向の角度補正が行われる。

しかし、この構成では、電子部品をピックアップした装着ヘッドを回路基板の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了した後も、クリンチヘッドのバックアップ動作が完了するまでは、回路基板の部品装着位置の上方で装着ヘッドを待機させなければならず、その分、サイクルタイムが長くなって生産性が低下するという欠点があった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、サイクルタイムを短縮して生産性を向上できる電子部品挿入組立機を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、部品供給装置で供給される電子部品をピックアップして回路基板の部品装着位置の上方へ移動させて下降させることで該電子部品のリードを該回路基板のスルーホールに上方から挿入する装着ヘッドと、前記装着ヘッドをＸＹＺ方向及びθ方向に駆動する装着ヘッド駆動装置と、前記回路基板のスルーホールに挿入されて下方に突出したリードを折曲するクリンチ動作又は該リードを切断及び折曲するカットアンドクリンチ動作を行うクリンチヘッド（本発明の「クリンチヘッド」はカットアンドクリンチ動作を行う「カットアンドクリンチヘッド」も含む概念である）と、前記回路基板の下方で前記クリンチヘッドをＸＹＺ方向及びθ方向に駆動するクリンチヘッド駆動装置と、前記装着ヘッド駆動装置及び前記クリンチヘッド駆動装置の動作を制御する制御装置とを備えた電子部品挿入組立機において、前記制御装置は、前記部品供給装置で供給される電子部品を前記装着ヘッドでピックアップして該装着ヘッドを前記回路基板の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了するタイミングよりも先行して前記クリンチヘッドを該回路基板の部品装着位置の下方へ移動させて前記回路基板の下面側のバックアップ位置へ上昇させるバックアップ先行動作を開始し、前記装着ヘッドを該回路基板の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了するまでに、前記クリンチヘッドを前記バックアップ先行動作により、前記クリンチ動作又は前記カットアンドクリンチ動作を行う位置である前記バックアップ位置に上昇させて待機させた状態となるように制御することを特徴とするものである。

この構成では、装着ヘッドを回路基板の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了するタイミングよりも先行してクリンチヘッドをバックアップ位置へ上昇させるバックアップ先行動作を開始し、装着ヘッドを該回路基板の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了するまでに、クリンチヘッドを前記バックアップ先行動作により、クリンチ動作又はカットアンドクリンチ動作を行う位置であるバックアップ位置に上昇させて待機させた状態となるように制御するようにしているため、装着ヘッドが回路基板の部品装着位置の上方で待機する時間をゼロとすることができて、その分、サイクルタイムを短縮して生産性を向上できる。

この場合、クリンチヘッドのバックアップ先行動作の開始タイミングは、装着ヘッドを回路基板の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了する前であれば、装着ヘッドが回路基板の部品装着位置の上方で待機する時間を短縮する効果は得られるが、本発明は、バックアップ先行動作の開始タイミングは、装着ヘッドを回路基板の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了するタイミングよりも、バックアップ先行動作の開始から完了までに要する時間以上先行させるようにすると良い。このようにすれば、装着ヘッドが回路基板の部品装着位置の上方で待機する時間をゼロとすることができる。

或は、装着ヘッドが電子部品のピックアップ動作を開始するのと同時に、クリンチヘッドがバックアップ先行動作を開始するようにしても良い。このようにすれば、装着ヘッドを回路基板の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了する前に、クリンチヘッドのバックアップ先行動作を余裕をもって完了させることができると共に、装着ヘッドの電子部品のピックアップ動作の開始タイミングをそのままクリンチヘッドのバックアップ先行動作の開始タイミングとして用いることができて、バックアップ先行動作の開始タイミングの決定が容易である。

図１は本発明の一実施例の電子部品挿入組立機の制御系の構成を示すブロック図である。図２は本発明の一実施例のカットアンドクリンチ装置の構成を示す斜視図である。図３はカットアンドクリンチヘッドの構成を示す斜視図である。図４（ａ）、（ｂ）はカットアンドクリンチヘッドのカットアンドクリンチ動作を説明する図である。図５は装着ヘッドと回路基板とカットアンドクリンチヘッドとの位置関係及びバックアップ先行動作を説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態を、カットアンドクリンチ装置を搭載した電子部品挿入組立機に適用して具体化した一実施例を説明する。

電子部品挿入組立機には、リード１１付きの電子部品１２（図４〜図５参照）を供給する部品供給装置１３が交換可能にセットされる。更に、電子部品挿入組立機には、回路基板１４（図４〜図５参照）を搬送する基板搬送装置１５と、この基板搬送装置１５で所定位置に搬入した回路基板１４をクランプする基板クランプ装置１８と、部品供給装置１３によって供給された電子部品１２をピックアップして回路基板１４のスルーホール１６に上方から該電子部品１２のリード１１を挿入する装着ヘッド１７（図５参照）と、装着ヘッド１７をＸＹＺ方向及びθ方向に駆動する装着ヘッド駆動装置１９と、回路基板１４のスルーホール１６に挿入されて下方に突出したリード１１を切断及び折曲するカットアンドクリンチ動作を行うカットアンドクリンチ装置２０等が設けられている。カットアンドクリンチ装置２０は、リード１１を折曲するクリンチ動作のみを行うクリンチ装置に、リード１１を切断する機能を追加したものであり、本発明は、カットアンドクリンチ装置２０とクリンチ装置のどちらにも適用可能である。

以下、図２乃至図４を用いてカットアンドクリンチ装置２０の構成を説明する。
カットアンドクリンチ装置２０は、カットアンドクリンチ動作を行うカットアンドクリンチヘッド２１と、該ヘッド２１をＸ方向（回路基板１４の搬送方向）に駆動するＸ軸駆動装置２２と、該ヘッド２１をＸ方向と水平に直交するＹ方向に駆動するＹ軸駆動装置２３と、該ヘッド２１をＺ方向（上下方向）に駆動するＺ軸駆動装置２４と、該ヘッド２１をθ方向（Ｚ軸を中心にして回転する方向）に駆動するθ軸駆動装置２５とから構成されている。

カットアンドクリンチヘッド２１は、基板搬送装置１５により搬入されて基板クランプ装置１８でクランプされた回路基板１４の下方でＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及びθ軸の各駆動装置２２〜２５（カットアンドクリンチヘッド駆動装置）によってＸＹＺ方向及びθ方向に駆動される。このカットアンドクリンチヘッド２１は、ヘッド本体２８と、このヘッド本体２８に水平方向に移動可能に保持された一対の第１可動部２９ａ，２９ｂと、一対の第１可動部２９ａ，２９ｂの各々に水平方向に移動可能に保持された一対の第２可動部３０ａ，３０ｂと、一対の第１可動部２９ａ，２９ｂを互いに接近・離間させることで一対の第１可動部２９ａ，２９ｂの間隔を電子部品１２のリード１１の間隔に合わせて調整する第１可動部駆動装置３１と、一対の第２可動部３０ａ，３０ｂを互いに接近・離間させることで一対の第２可動部３０ａ，３０ｂの間隔を変化させる一対の第２可動部駆動装置３２ａ，３２ｂ等を備えている。第１可動部駆動装置３１は、ヘッド本体２８に取り付けられ、一対の第２可動部駆動装置３２ａ，３２ｂは、一対の第１可動部２９ａ，２９ｂに取り付けられている。図４に示すように、一対の第１可動部２９ａ，２９ｂの各々には、電子部品１２のリード１１を上方から挿入するリード挿入孔４９ａ，４９ｂが形成され、一対の第２可動部３０ａ，３０ｂの各々には、電子部品１２のリード１１を上方から挿入するリード挿入孔５０ａ，５０ｂが形成されている。

このカットアンドクリンチヘッド２１をＸ方向に駆動するＸ軸駆動装置２２は、図２に示すように、Ｘ軸モータ（図示せず）を駆動源とするＸ軸ボールねじ機構３３によってＸスライダ３４をＸ軸ガイド３５に沿ってＸ方向に移動させる構成となっており、このＸスライダ３４上にＹ軸駆動装置２３が取り付けられている。

Ｙ軸駆動装置２３は、Ｙ軸モータ（図示せず）を駆動源とするＹ軸ボールねじ機構３７によってＹスライダ３８をＹ軸ガイド３９に沿ってＹ方向に移動させる構成となっており、このＹスライダ３８にＺ軸駆動装置２４が取り付けられている。

Ｚ軸駆動装置２４は、Ｚ軸モータ４１（例えばサーボモータ等）を駆動源とするＺ軸ボールねじ機構４２によってＺスライダ４３をＺ軸ガイド４４に沿ってＺ方向に移動させる構成となっており、このＺスライダ４３にθ軸駆動装置２５が取り付けられている。Ｚスライダ４３には、カットアンドクリンチヘッド２１がθ軸駆動装置２５によってθ方向に回転可能に保持されている。

θ軸駆動装置２５は、θ軸モータ４６を駆動源とするθ軸駆動機構４７によってθ軸回転テーブル４８をθ方向に回転させる構成となっており、このθ軸回転テーブル４８上にカットアンドクリンチヘッド２１のヘッド本体２８が取り付けられ、θ軸回転テーブル４８と一体的にカットアンドクリンチヘッド２１がθ方向に回転するようになっている。

以上のように構成した電子部品挿入組立機の動作は、１台又は複数台のコンピュータからなる制御装置５１（図１参照）によって制御される。電子部品挿入組立機の制御装置５１には、図１に示すように、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力装置５２（入力手段）と、各種のプログラムやデータ等を記憶するハードディスク、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶装置５３（記憶手段）と、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ等の表示装置５４等が接続されている。

電子部品挿入組立機の制御装置５１は、部品供給装置１３、基板搬送装置１５、基板クランプ装置１８、装着ヘッド駆動装置１９及びカットアンドクリンチ装置２０等の動作を制御して、回路基板１４に電子部品１２を装着する動作を次の順序で行う。

まず、基板搬送装置１５により電子部品挿入組立機内の所定位置に搬入された回路基板１４の両側縁を基板クランプ装置１８でクランプする。そして、電子部品挿入組立機の制御装置５１は、生産ジョブ（生産プログラム）に従って、部品供給装置１３によって供給された電子部品１２を回路基板１４に装着する部品装着位置を決める。そして、回路基板１４の下面から下方に離れた待機位置で待機しているカットアンドクリンチヘッド２１をＸ軸駆動装置２２とＹ軸駆動装置２３によってＸＹ方向に移動させて、カットアンドクリンチヘッド２１を回路基板１４の部品装着位置の下方へ移動させて回路基板１４の下面側のバックアップ位置（回路基板１４の下面に当接又は近接した高さ位置）へ上昇させるバックアップ先行動作を行う。この際、カットアンドクリンチヘッド２１のθ方向の角度補正が必要な場合は、バックアップ先行動作中に、θ軸駆動装置２５によってカットアンドクリンチヘッド２１のθ方向の角度補正を行う。

このバックアップ先行動作と並行して、装着ヘッド駆動装置１９によって装着ヘッド１７を部品供給装置１３の部品ピックアップ位置へ移動させて、該部品供給装置１３によって供給された電子部品１２を該装着ヘッド１７でピックアップして、該装着ヘッド１７を回路基板１４の部品装着位置の上方へ移動させる。この際、電子部品１２のθ方向の角度補正が必要な場合は、装着ヘッド１７の移動中に、装着ヘッド駆動装置１９によって装着ヘッド１７のθ方向の角度補正を行って電子部品１２のθ方向の角度補正を行う。

装着ヘッド１７を回路基板１４の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了した時点で、既に、カットアンドクリンチヘッド２１は上述したバックアップ先行動作によりバックアップ位置に上昇して待機した状態となっているため、装着ヘッド１７を回路基板１４の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了したら、その位置で待機させることなく、直ちに、装着ヘッド１７を下降させて、電子部品１２の２本のリード１１を該回路基板１４の２つのスルーホール１６に挿入する。

これにより、図４（ａ）に示すように、回路基板１４の２つのスルーホール１６から下方に突出した２本のリード１１を、カットアンドクリンチヘッド２１の一対の第１可動部２９ａ，２９ｂのリード挿入孔４９ａ，４９ｂと一対の第２可動部３０ａ，３０ｂのリード挿入孔５０ａ，５０ｂに挿入する。この状態で、図４（ｂ）に示すように、第２可動部駆動装置３２によって一対の第２可動部３０ａ，３０ｂを一対の第１可動部２９ａ，２９ｂに対して相対移動させることで、電子部品１２の２本のリード１１の先端不要部分を切断すると共に、切断後の各リード１１のスルーホール１６から突出した部分を回路基板１４の下面に沿って折り曲げて回路基板１４上に電子部品１２を仮止めする。この際、リード１１を折り曲げる方向（第２可動部３０ａ，３０ｂの移動方向）は、内側、外側のどちらの方向であっても良い。

このようなカットアンドクリンチ動作が終了して回路基板１４への電子部品１２の装着が完了した後は、装着ヘッド１７とカットアンドクリンチヘッド２１は共に移動可能な状態になるため、回路基板１４の次の部品装着位置が決まっていれば、直ちに、部品供給装置１３で供給される電子部品１２を装着ヘッド１７でピックアップする動作を開始するのと同時に、上述したカットアンドクリンチヘッド２１のバックアップ先行動作を開始する。この際、装着ヘッド１７とカットアンドクリンチヘッド２１のθ方向の角度補正が必要な場合は、各ヘッド１７，２１の移動中に各ヘッド１７，２１のθ方向の角度補正を行う。

これにより、電子部品１２をピックアップした装着ヘッド１７を回路基板１４の次の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了した時点で、既に、カットアンドクリンチヘッド２１は上述したバックアップ先行動作により回路基板１４の次の部品装着位置の直下のバックアップ位置に上昇して待機した状態となっているため、装着ヘッド１７を回路基板１４の次の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了したら、その位置で待機させることなく、直ちに、装着ヘッド１７を下降させて、電子部品１２の２本のリード１１を該回路基板１４の次の部品装着位置の２つのスルーホール１６に挿入する。この後、カットアンドクリンチヘッド２１をカットアンドクリンチ動作させて、回路基板１４上に電子部品１２を装着する。以後、上述した一連の動作を繰り返して、回路基板１４上に、生産ジョブで指示された全ての電子部品１２を順番に装着する。

前述したように、従来は、電子部品１２をピックアップした装着ヘッド１７を回路基板１４の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了した後に、カットアンドクリンチヘッド２１を該回路基板１４の部品装着位置の下方へ移動させて該カットアンドクリンチヘッド２１をバックアップ位置へ上昇させるバックアップ動作を開始するようにしているため、装着ヘッド１７を回路基板１４の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了した後も、カットアンドクリンチヘッド２１のバックアップ動作が完了するまでは、回路基板１４の部品装着位置の上方で装着ヘッド１７を待機させなければならず、その分、サイクルタイムが長くなって生産性が低下するという欠点があった。

これに対して、本実施例では、部品供給装置１３で供給される電子部品１２を装着ヘッド１７でピックアップする動作を開始するのと同時に、カットアンドクリンチヘッド２１のバックアップ先行動作を開始するようにしているため、電子部品１２をピックアップした装着ヘッド１７を回路基板１４の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了した時点で、既に、カットアンドクリンチヘッド２１は上述したバックアップ先行動作によりバックアップ位置に上昇して待機した状態となっている。これにより、装着ヘッド１７を回路基板１４の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了したら、その位置で待機させることなく、直ちに、装着ヘッド１７を下降させてカットアンドクリンチを行うことができ、装着ヘッド１７が回路基板１４の部品装着位置の上方で待機する時間をゼロとすることができて、その分、サイクルタイムを短縮して生産性を向上できる。

しかも、本実施例では、装着ヘッド１７が電子部品１２のピックアップ動作を開始するのと同時に、カットアンドクリンチヘッド２１がバックアップ先行動作を開始するようにしているため、装着ヘッド１７を回路基板１４の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了する前に、カットアンドクリンチヘッド２１のバックアップ先行動作を余裕をもって完了させることができると共に、装着ヘッド１７の電子部品１２のピックアップ動作の開始タイミングをそのままカットアンドクリンチヘッド２１のバックアップ先行動作の開始タイミングとして用いることができて、バックアップ先行動作の開始タイミングの決定が容易であるという利点もある。

この場合、カットアンドクリンチヘッド２１のバックアップ先行動作の開始タイミングは、装着ヘッド１７を回路基板１４の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了する前であれば、装着ヘッド１７が回路基板１４の部品装着位置の上方で待機する時間を短縮する効果は得られるが、本実施例のように、バックアップ先行動作の開始タイミングは、装着ヘッド１７を回路基板１４の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了するタイミングよりも、バックアップ先行動作の開始から完了までに要する時間以上先行させるようにすると良い。このようにすれば、装着ヘッド１７が回路基板１４の部品装着位置の上方で待機する時間をゼロとすることができる。

尚、本発明は、カットアンドクリンチ動作を行うカットアンドクリンチ装置２０を搭載した電子部品挿入組立機に限定されず、クリンチ動作のみを行うクリンチ装置を搭載した電子部品挿入組立機にも適用可能である。

その他、本発明は、カットアンドクリンチ装置２０の構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１１…リード、１２…電子部品、１３…部品供給装置、１４…回路基板、１５…基板搬送装置、１６…スルーホール、１７…装着ヘッド、１８…基板クランプ装置、１９…装着ヘッド駆動装置、２０…カットアンドクリンチ装置、２１…カットアンドクリンチヘッド、２２…Ｘ軸駆動装置、２３…Ｙ軸駆動装置、２４…Ｚ軸駆動装置、２５…θ軸駆動装置、２９ａ，２９ｂ…第１可動部、３０ａ，３０ｂ…第２可動部、３１…第１可動部駆動装置、３２…第２可動部駆動装置、４１…Ｚ軸モータ、５０ａ，５０ｂ…リード挿入孔、５１…制御装置

Claims

部品供給装置で供給される電子部品をピックアップして回路基板の部品装着位置の上方へ移動させて下降させることで該電子部品のリードを該回路基板のスルーホールに上方から挿入する装着ヘッドと、前記装着ヘッドをＸＹＺ方向及びθ方向に駆動する装着ヘッド駆動装置と、前記回路基板のスルーホールに挿入されて下方に突出したリードを折曲するクリンチ動作又は該リードを切断及び折曲するカットアンドクリンチ動作を行うクリンチヘッドと、前記回路基板の下方で前記クリンチヘッドをＸＹＺ方向及びθ方向に駆動するクリンチヘッド駆動装置と、前記装着ヘッド駆動装置及び前記クリンチヘッド駆動装置の動作を制御する制御装置とを備えた電子部品挿入組立機において、前記制御装置は、前記部品供給装置で供給される電子部品を前記装着ヘッドでピックアップして該装着ヘッドを前記回路基板の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了するタイミングよりも先行して前記クリンチヘッドを該回路基板の部品装着位置の下方へ移動させて前記回路基板の下面側のバックアップ位置へ上昇させるバックアップ先行動作を開始し、前記装着ヘッドを該回路基板の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了するまでに、前記クリンチヘッドを前記バックアップ先行動作により、前記クリンチ動作又は前記カットアンドクリンチ動作を行う位置である前記バックアップ位置に上昇させて待機させた状態となるように制御することを特徴とする電子部品挿入組立機。
前記制御装置は、前記クリンチヘッドのバックアップ先行動作の開始タイミングを、前記装着ヘッドを前記回路基板の部品装着位置の上方へ移動させる動作が完了するタイミングよりも、前記バックアップ先行動作の開始から完了までに要する時間以上先行させることを特徴とする請求項１に記載の電子部品挿入組立機。
前記制御装置は、前記装着ヘッドの電子部品のピックアップ動作を開始するのと同時に、前記クリンチヘッドのバックアップ先行動作を開始することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品挿入組立機。