JP6688429B1 - Pin press-fitting management device, management method, management program, and method for manufacturing pin-attached substrate - Google Patents

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Abstract

【課題】プレスフィットピンの圧入不良を正確に検出する。【解決手段】管理装置10は、基板40のスルーホール41に圧入されるピン30を保持したヘッド21を進退させるためのモータ23のトルクを測定するトルク測定部11bと、このピン30が基板40に接触した時からスルーホール41へのピン30の圧入が完了するまでの監視期間中におけるモータ23のトルクの積分値を求めるトルク積算出部11cと、このトルクの積分値が予め定められた基準の範囲内であるか否かを判定する不良判定部11dを有する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately detect a press-fitting defect of a press-fit pin. A management device (10) measures a torque of a motor (23) for advancing and retracting a head (21) holding a pin (30) press-fitted into a through hole (41) of a substrate (40) and a pin (30) for measuring the torque of a motor (23). Torque product calculator 11c for obtaining the integral value of the torque of the motor 23 during the monitoring period from when the pin 30 is pressed into the through hole 41 until the press fitting of the pin 30 is completed, and the integral value of this torque is a predetermined reference. It has a failure determination unit 11d that determines whether or not it is within the range. [Selection diagram] Figure 1

Description

本発明は、例えば車載用パワーモジュールを構成する基板にプレスフィットピン(端子)を圧入するプロセスを管理するための管理装置や管理方法、圧入管理プログラムに関する。また、本発明は、車載用パワーモジュールなどのピン付属基板を製造するための方法に関する。   The present invention relates to a management device, a management method, and a press-fitting management program for managing the process of press-fitting press-fit pins (terminals) into a board constituting a vehicle-mounted power module, for example. The present invention also relates to a method for manufacturing a pin attachment substrate such as an on-vehicle power module.

近年、電気的配線が形成されている基板に電子部品等を搭載するための接続方法として、プレスフィットピンを用いた接続方式(プレスフィット接続)が注目を集めている。プレスフィット接続は、従来、はんだ接続の困難な基板間の接続方法として大型計算機等の組み立てに用いられていたが、近年の電気自動車の開発の進展に伴い、ABS(電子制御装置)等の車載モジュールの組み立てに転用され始めている。プレスフィット接続は、はんだ接続が不要であり接続プロセスが容易であることや、既に確立したプロセスを利用できるため新たな設備投資が少ないことなどを理由として、主に電気自動車産業での活用が期待されている。   In recent years, a connection method using press-fit pins (press-fit connection) has attracted attention as a connection method for mounting electronic components and the like on a substrate on which electrical wiring is formed. Press-fit connection has been conventionally used for assembling large-scale computers etc. as a connection method between boards, which is difficult to solder-connect, but with the recent development of electric vehicles, in-vehicle ABS (electronic control unit) etc. It is being diverted to the assembly of modules. Press-fit connection is expected to be used mainly in the electric vehicle industry because it does not require solder connection and the connection process is easy, and there is little new capital investment because the already established process can be used. Has been done.

プレスフィット接続は、例えば図1に示されるように、配線基板40に設けられたスルーホール41に対してプレスフィットピン30を圧入し、このプレスフィットピン30をスルーホール41内の配線に電気的に接続する。プレスフィットピン30の結合部32は、一般的にその外径がスルーホール41の内径より大きいバネ構造となっているため、プレスフィットピン30のスルーホール41内への圧入した後は、結合部32のバネ構造の作用によりスルーホール41内に保持される。また、プレスフィットピン30の表面には一般的にSn鍍金(めっき)が施され、スルーホール41内のCu配線との接続性が担保されている。このため、プレスフィット接続によれば、従来のはんだ接続とは異なり、非加熱、常温、短時間での接続が可能である。   For press-fit connection, for example, as shown in FIG. 1, the press-fit pin 30 is press-fitted into the through hole 41 provided in the wiring board 40, and the press-fit pin 30 is electrically connected to the wiring in the through hole 41. Connect to. Since the connecting portion 32 of the press-fit pin 30 generally has a spring structure whose outer diameter is larger than the inner diameter of the through hole 41, after the press-fit pin 30 is press-fitted into the through hole 41, the connecting portion 32 is not pressed. It is held in the through hole 41 by the action of the spring structure 32. In addition, the surface of the press-fit pin 30 is generally plated with Sn (plating) to ensure connectivity with the Cu wiring in the through hole 41. Therefore, according to the press-fit connection, unlike the conventional solder connection, it is possible to perform connection without heating, at room temperature, and in a short time.

また、プレスフィット接続においては、プレスフィットピンを配線基板のスルーホール内の適切な深度に挿入することが、電気接続性能を最適化し、製品の信頼性を担保するために重要となる。ここで、特許文献1では、配線基板のスルーホールに対するプレスフィットピンの圧入不良を定量的に判定するために、シリンダと圧入ヘッドの間に圧力センサを配置して、プレスフィットピンの圧入時にかかる圧入力変化を検出することが提案されている。また、この文献では、上記の技術によって判定可能な圧入不良の原因として、プレスフィットピンの精度不良や配線基板のスルーホールの内径不良などが挙げられている。   Further, in press-fit connection, it is important to insert the press-fit pin at an appropriate depth in the through hole of the wiring board in order to optimize the electric connection performance and ensure the reliability of the product. Here, in Patent Document 1, in order to quantitatively determine the press-fitting defect of the press-fit pin into the through hole of the wiring board, a pressure sensor is arranged between the cylinder and the press-fitting head, and the press-fit pin is pressed. It has been proposed to detect pressure input changes. In addition, in this document, as a cause of the press-fitting failure that can be determined by the above-described technique, there is a poor accuracy of the press-fit pin and a poor inner diameter of the through hole of the wiring board.

特開平8−330792号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-330792

ところで、特許文献1に記載の技術は、圧入ヘッドによって支持されている複数のプレスフィットピンを同時にプリント基板のスルーホール内に圧入することを前提したものであると考えられる。しかしながら、複数のプレスフィットピンを同時に圧入する場合に、シリンダと圧入ヘッドの間に圧力センサを設けて圧入力変化を検出しても、どのプレスフィットピンがどのスルーホールに対して圧入不良となっているのかを特定することが困難である。また、あるプレスフィットピンに圧入不良が生じている場合であっても、他のプレスフィットピンの圧入状態が適正であれば、その圧入不良が看過される恐れもある。   By the way, it is considered that the technique described in Patent Document 1 is premised on that a plurality of press-fit pins supported by the press-fitting head are simultaneously press-fitted into the through holes of the printed circuit board. However, when press-fitting multiple press-fit pins at the same time, even if a pressure sensor is installed between the cylinder and the press-fitting head to detect changes in the press-in force, which press-fit pin fails to press-fit into which through hole. Is difficult to identify. Further, even if a press-fitting failure occurs in a certain press-fit pin, if the press-fitting state of another press-fit pin is proper, the press-fitting failure may be overlooked.

また、特に車載用パワーモジュールの生産工程では、厳密な信頼性が要求されるため、1本ずつ或いは少数のプレスフィットピンを正確かつ高速に基板のスルーホール内に圧入することが求められる。また、圧入ヘッドは一般的に重量の大きい部材であるが、このようなヘッドを短時間で基板に向かって加速及び減速させるストローク作業(一般的に1ストロークは1秒以下)を繰り返す必要がある。このように重量の大きい圧入ヘッドを高速で昇降させる場合に、特許文献1に記載の技術のように、シリンダと圧入ヘッドの間に圧力センサを設けたとしても、そのセンサでは圧入力変化がほとんど検出されずに、結果として圧入不良を正確に検出できないと考えられる。従って、特許文献1の技術は、少数のプレスフィットピンを高速で圧入する処理には適さないという問題がある。   Further, particularly in the production process of the vehicle-mounted power module, since strict reliability is required, it is required to press-fit one or a few press-fit pins into the through holes of the board accurately and at high speed. Further, the press-fitting head is generally a heavy member, but it is necessary to repeat stroke work (generally, one stroke is 1 second or less) for accelerating and decelerating such a head toward the substrate in a short time. . When the press-fitting head having such a large weight is moved up and down at a high speed, even if a pressure sensor is provided between the cylinder and the press-fitting head as in the technique described in Patent Document 1, the pressure input changes in most of the sensor. As a result, it is considered that the press-fitting failure cannot be accurately detected. Therefore, the technique of Patent Document 1 has a problem that it is not suitable for the process of press-fitting a small number of press-fit pins at high speed.

あるいは、比較的小さいサイズの1〜3本程度のプレスフィットピンであれば、圧入ヘッドはその自重によってプレスフィットピンをスルーホール内に圧入できる程度の重量を有している。このため、数本のプレスフィットピンをスルーホール内に圧入する場合に、それに要する圧力は圧入ヘッドの重量で十分である可能性が高く、シリンダと圧入ヘッドの間に圧力センサを設けたとしても、そのセンサでは圧入力変化がほとんど検出されずに、結果として圧入不良を正確に検出できないものと考えられる。このため、特許文献1のようにシリンダと圧入ヘッドの間に圧力センサを設けることとした場合、サイズの小さい少数のプレスフィットピンを高速にスルーホールへと圧入する際に、プレスフィットピンの圧入不良を適切に検出することが困難であるという問題がある。   Alternatively, if the press-fitting pin has a relatively small size of about 1 to 3, the press-fitting head has a weight enough to press-fit the press-fitting pin into the through hole by its own weight. For this reason, when several press-fit pins are press-fitted into the through hole, the pressure required for this is likely to be sufficient with the weight of the press-fitting head, and even if a pressure sensor is provided between the cylinder and the press-fitting head. It is considered that the sensor hardly detects the change in the pressure input, and as a result, the press-fitting failure cannot be accurately detected. Therefore, when a pressure sensor is provided between the cylinder and the press-fitting head as in Patent Document 1, when press-fitting a small number of small press-fit pins into the through holes at high speed, press-fitting of the press-fit pins is performed. There is a problem that it is difficult to properly detect defects.

そこで、本発明は、プレスフィットピンの圧入不良を正確に検出することのできる圧入管理技術を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a press-fitting management technique capable of accurately detecting a press-fitting defect of a press-fit pin.

本発明の発明者らは、従来技術の問題を解決する手段について鋭意検討した結果、スルーホール内へのプレスフィットピンの圧入期間中におけるヘッド進退用モータのトルクの積分値が、プレスフィットピンとスルーホールの圧入状態によって顕著に変化することを見出した。そして、このようなモータのトルク積分値を監視することで、プレスフィットピンの圧入不良を正確に検出できるようになることに想到し、本発明を完成させた。具体的に説明すると、本発明は以下の構成・工程を有する。   The inventors of the present invention have diligently studied means for solving the problems of the prior art, and as a result, the integrated value of the torque of the head advancing / retreating motor during the press-fitting period of the press-fit pin into the through-hole was calculated as follows. It was found that the pressure change significantly depending on the press fit state of the hole. The present invention has been completed based on the idea that it is possible to accurately detect a press-fitting defect of a press-fit pin by monitoring such a torque integral value of the motor. Specifically, the present invention has the following configurations and steps.

本発明の第1の側面は、プレスフィットピンの圧入管理装置に関する。本発明に係る管理装置は、トルク測定部と、トルク積算出部と、不良判定部を有する。トルク測定部は、基板のスルーホールに圧入されるピンを保持したヘッドを進退(具体的には上昇及び下降)させるためのモータのトルクを測定する。なお、ヘッドの「進退」とは、基板に対してヘッドを進行させること及び退行させることを意味する。例えば、基板がヘッドの下方にある場合、「進行」とはヘッドを基板に向かって下降させることを意味し、「退行」とはヘッドを基板から離れる方向に上昇させることを意味し、基板がヘッドの上方にある場合にはこれとは逆の動作を意味する。また、ヘッドと基板をほぼ水平に配置することも可能である。トルク積算出部は、ピンが基板に接触した時からスルーホールへのピンの圧入が完了するまでの監視期間中におけるモータのトルクの積分値(以下「トルク積」ともいう)を求める。なお、モータのトルクは、ヘッドを下降させる方向にモータを回転させる正のトルクであってもよいし、ヘッドを上昇させる方向(ヘッドの下降に抵抗する方向)にモータを回転させる負のトルクであってもよい。不良判定部は、トルク積が予め定められた基準の範囲内であるか否かを判定する。例えば、トルク積が基準外となる状況としては、スルーホールの穴径やピンの外形が規定範囲外となっている場合や、ピンの差込み位置にずれが生じている場合、あるいはスルーホール内の鍍金の厚みや摩擦抵抗値が規定範囲外になっている場合などが考えられる。   A first aspect of the present invention relates to a press-fit management device for press-fit pins. The management device according to the present invention includes a torque measurement unit, a torque product calculation unit, and a defect determination unit. The torque measuring unit measures the torque of the motor for advancing and retracting (specifically, raising and lowering) the head holding the pin press-fitted into the through hole of the substrate. The term “advancing and retracting” of the head means advancing and retracting the head with respect to the substrate. For example, when the substrate is below the head, "advancing" means lowering the head toward the substrate, "regressing" means raising the head away from the substrate, and When it is above the head, it means the opposite operation. It is also possible to arrange the head and the substrate substantially horizontally. The torque product calculation unit obtains an integrated value of the motor torque (hereinafter, also referred to as “torque product”) during the monitoring period from the time when the pin comes into contact with the substrate to the time when the press fitting of the pin into the through hole is completed. The torque of the motor may be a positive torque that rotates the motor in the direction in which the head is lowered, or a negative torque that rotates the motor in the direction that raises the head (a direction that resists the lowering of the head). It may be. The failure determination unit determines whether or not the torque product is within a predetermined reference range. For example, when the torque product is out of the standard, the hole diameter of the through hole or the outer shape of the pin is out of the specified range, the insertion position of the pin is misaligned, or the inside of the through hole is It is conceivable that the plating thickness and frictional resistance are out of the specified range.

本発明者らの研究により、上記監視期間中におけるモータのトルク積は、プレスフィットピンの外形が一定である場合にスルーホールの穴径の大小によって顕著な差を示すことが明らかになった。このため、例えばプレスフィットピンの外形が一定である場合に、このトルク積が基準範囲内であるか否かを判定することで、スルーホールの穴径が適切な値となっているかどうかを容易に判断することができる。また、モータでヘッドを進退(例えば昇降)させることでプレスフィットピンの圧入処理を高速で行うことが可能となるが、その場合には一般的にピンの圧入不良を発見することが困難になる。例えば、プレスフィットピンが配線基板に接触するときのトルク値を単純に測定しても、ピンの圧入処理が高速で行われると、穴径の大小によってモータのトルク値に殆ど差は生じない。これに対して、本発明のように、プレスフィットピンが配線基板に接触した時からスルーホールへのピンの圧入が完了するまでの期間中に発生したモータのトルク積を算出することで、プレスフィットピンの圧入を高速で行う場合でも、穴径の大小によって顕著な差を得ることができる。このように、本発明の管理装置は、プレスフィットピンを高速で圧入するプロセスに適したものであるといえる。   The research conducted by the present inventors has revealed that the torque product of the motor during the above monitoring period shows a significant difference depending on the size of the hole diameter of the through hole when the outer shape of the press-fit pin is constant. Therefore, for example, when the press-fit pin has a constant outer shape, it is easy to determine whether the through hole has an appropriate diameter by determining whether or not this torque product is within the reference range. Can be judged. Further, the press-fitting process of the press-fit pin can be performed at high speed by moving the head forward and backward (for example, moving up and down) by the motor, but in that case, it is generally difficult to detect the press-fitting defect of the pin. . For example, even if the torque value when the press-fit pin comes into contact with the wiring board is simply measured, if the pin press-fitting process is performed at high speed, there is almost no difference in the motor torque value due to the size of the hole diameter. On the other hand, as in the present invention, by calculating the torque product of the motor generated during the period from when the press-fit pin contacts the wiring board to when the press fitting of the pin into the through hole is completed, Even when press-fitting the fit pin at a high speed, a significant difference can be obtained depending on the size of the hole diameter. Thus, it can be said that the management device of the present invention is suitable for the process of press-fitting the press-fit pin at high speed.

本発明に係る管理装置は、ヘッドの一度の進退動作により1つのスルーホールに1つのピンを圧入する圧入装置を管理対象とすることが好ましい。このように、一度に1つのピンのみをスルーホールに圧入することで、圧入処理の精度が高まるとともに、各ピンの圧入状態を正確に判定することができる。これにより、製品の信頼性向上に寄与できる。   The management device according to the present invention preferably manages a press-fitting device in which one pin is press-fitted into one through hole by the head moving back and forth once. As described above, by press-fitting only one pin into the through hole at a time, the accuracy of the press-fitting process is improved and the press-fitted state of each pin can be accurately determined. This can contribute to improving the reliability of the product.

本発明において、モータは、監視期間中にヘッドの進行に抵抗する方向への負のトルクを発生させることが好ましい。なお、ピンを基板のスルーホールに圧入するにあたり、モータは、ヘッドを進行させる方向への正のトルクを発生させるものであってもよい。また、ピンは、ある程度大きい正のトルクによってスルーホールへ圧入されるもの(例えば車載モジュール用のプレスフィット等)であってもよいし、ヘッドの自重によってスルーホールに圧入可能なもの(例えば計算機のプレスフィット等)であってもよい。この場合、トルク積算出部は、監視期間中におけるモータの負のトルクの積分値を求めることが好ましい。このように、モータによってヘッドの進行(例えば降下)に抵抗するように負のトルクを発生させてヘッドの進行を制御することで、ピンを安定的にスルーホール内に圧入することできる。また、負のトルク積が所定の基準の範囲内であるか否かを判定することで、高速にスルーホール内へピンが圧入される場合であっても、容易かつ精度良くピンの圧入不良を検出することができる。また、特許文献1に記載された発明のように、プレスフィットピンの圧入時にかかる圧入力変化を検出する場合、初めはスルーホールを通過しない程度の圧力でピンを押圧し、その後徐々に当該圧力を上げてピンをスルーホールに挿入してくという手順を踏む必要があるため、一度のピンの挿入作業に時間を要するという問題がある。これに対して、本発明のように、ある程度重量のあるヘッドの下降を停止させるためのブレーキ力(モータの負のトルク)を測定し、その積分値を求めるようにすることで、ピン及び基板に予め十分な圧力(ヘッドの自重によるもの)を負荷しておくことができ、特許文献1のように徐々に圧力を上げる必要がなくなるため、作業時間(挿入速度)に遅延が生じることがないという利点がある。   In the present invention, it is preferable that the motor generate a negative torque in a direction that resists the progress of the head during the monitoring period. When the pin is press-fitted into the through hole of the board, the motor may generate a positive torque in the direction in which the head advances. Further, the pin may be one that is pressed into the through hole with a large positive torque to some extent (for example, press-fitting for an in-vehicle module), or one that can be pressed into the through hole by the weight of the head (for example, a computer Press fit). In this case, it is preferable that the torque product calculation unit obtains an integral value of the negative torque of the motor during the monitoring period. As described above, by controlling the progress of the head by generating a negative torque by the motor so as to resist the progress of the head (for example, lowering), the pin can be stably press-fitted into the through hole. Further, by determining whether or not the negative torque product is within a predetermined reference range, even if the pin is press-fitted into the through hole at high speed, it is possible to easily and accurately prevent the pin from being press-fitted. Can be detected. Further, as in the invention described in Patent Document 1, when detecting a change in the pressure input applied when the press-fit pin is press-fitted, the pin is first pressed with a pressure that does not pass through the through hole, and then the pressure is gradually increased. There is a problem that it takes time to insert the pin once, because it is necessary to raise the pin and insert the pin into the through hole. On the other hand, as in the present invention, the braking force (negative torque of the motor) for stopping the descent of the head having a certain weight is measured, and the integrated value thereof is obtained, whereby the pin and the substrate are Sufficient pressure (due to the own weight of the head) can be loaded in advance, and it is not necessary to gradually increase the pressure as in Patent Document 1, so there is no delay in working time (insertion speed). There is an advantage.

本発明の第2の側面は、ピンの管理用のプログラムに関する。本発明に係るプログラムは、コンピュータを前述した第1の側面に係る管理装置として機能させる。具体的に説明すると、本発明に係るプログラムは、基板のスルーホールに圧入されるピンを保持したヘッドを進退させるためのモータのトルクを測定する工程と、ピンが基板に接触した時からスルーホールへのピンの圧入が完了するまでの監視期間中におけるモータのトルクの積分値を求める工程と、トルクの積分値が予め定められた基準の範囲内であるか否かを判定する工程をコンピュータに実行させる。   The second aspect of the present invention relates to a program for managing pins. A program according to the present invention causes a computer to function as the management device according to the first aspect described above. More specifically, the program according to the present invention includes a step of measuring a torque of a motor for advancing and retracting a head holding a pin press-fitted into a through hole of a substrate, and a step of measuring the torque of the motor from the time when the pin comes into contact with the substrate. The step of obtaining the integral value of the torque of the motor during the monitoring period until the press-fitting of the pin to the step of determining and the step of determining whether the integral value of the torque is within a predetermined reference range are performed by the computer. Let it run.

本発明の第3の側面は、ピンの圧入管理方法に関する。本発明に係る管理方法は、基板のスルーホールに圧入されるピンを保持したヘッドを進退させるためのモータのトルクを測定する工程と、ピンが基板に接触した時からスルーホールへのピンの圧入が完了するまでの監視期間中におけるモータのトルクの積分値を求める工程と、トルクの積分値が予め定められた基準の範囲内であるか否かを判定する工程を含む。   A third aspect of the present invention relates to a pin press-fitting management method. The management method according to the present invention comprises a step of measuring a torque of a motor for advancing and retracting a head holding a pin press-fitted into a through hole of a substrate, and a press fit of the pin into the through hole after the pin contacts the substrate. Includes a step of obtaining an integrated value of the torque of the motor during the monitoring period until the completion of step 1, and a step of determining whether or not the integrated value of the torque is within a predetermined reference range.

本発明に係る圧入管理方法において、スルーホールがピンの直下に位置するように基板を位置決めする工程をさらに含むことが好ましい。このように、基板のスルーホールが適切な位置にあり、そのスルーホールにピンが挿入されることでピンの圧入不良を適切に検出することができる。なお、基板の位置決め方法としては、基板の外形で位置調整する方法や、スルーホールの位置をカメラ等で検出して位置調整する方法などが考えられる。   It is preferable that the press-fitting management method according to the present invention further include the step of positioning the substrate so that the through hole is located directly below the pin. As described above, the through hole of the substrate is at an appropriate position, and the pin is inserted into the through hole, so that the press-fitting defect of the pin can be appropriately detected. As a method of positioning the board, a method of adjusting the position by the outer shape of the board, a method of detecting the position of the through hole with a camera or the like, and the like can be considered.

本発明の第4の側面は、ピン付属基板の製造方法に関する。ピン付属基板の例は、車載用パワーモジュールや大型計算機等を構成する基板である。本発明に係る製造方法は、ピンを保持したヘッドをモータにより進退させて基板のスルーホールに当該ピンを圧入する工程と、モータのトルクを測定する工程と、ピンが基板に接触した時からスルーホールへのピンの圧入が完了するまでの監視期間中におけるモータのトルクの積分値を求める工程と、トルクの積分値が予め定められた基準の範囲内であるか否かを判定する工程を含む。   A fourth aspect of the present invention relates to a method of manufacturing a pin attachment board. An example of the pin-attached substrate is a substrate that constitutes a vehicle-mounted power module, a large computer, or the like. The manufacturing method according to the present invention includes a step of advancing and retracting a head holding a pin by a motor to press the pin into a through hole of a board, a step of measuring a torque of the motor, and a through step from when the pin contacts the board. It includes a step of obtaining an integrated value of the torque of the motor during the monitoring period until the press-fitting of the pin into the hole is completed, and a step of determining whether or not the integrated value of the torque is within a predetermined reference range. .

本発明によれば、プレスフィットピンの圧入不良を正確に検出することができる。特に、1本ずつ或いは少数のプレスフィットピンを同時にスルーホールへ圧入する場合であって、ヘッドの自重によってピンがスルーホールへ圧入される状況においても、本発明によればプレスフィットピンの圧入不良を精度良く検出することが可能である。   According to the present invention, it is possible to accurately detect the press-fitting failure of the press-fit pin. Particularly, even when one or a small number of press-fit pins are press-fitted into the through holes at the same time, and the pins are press-fitted into the through holes due to the weight of the head, according to the present invention, the press-fit pins are not press-fitted properly. Can be accurately detected.

図1は、管理装置と圧入装置の機能構成を概念的に示したブロック図である。FIG. 1 is a block diagram conceptually showing the functional configurations of the management device and the press-fitting device. 図2は、スルーホールの穴径の違いによって監視期間中におけるトルク積に差が生じることを示した説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing that there is a difference in torque product during the monitoring period due to a difference in hole diameter of the through hole. 図3は、穴径とトルク積の関係性を示したグラフであるFIG. 3 is a graph showing the relationship between the hole diameter and the torque product. 図4は、穴径との関係においてトルク積の管理エリアを示したグラフである。FIG. 4 is a graph showing a torque product management area in relation to the hole diameter.

以下、図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は、以下に説明する形態に限定されるものではなく、以下の形態から当業者が自明な範囲で適宜変更したものも含む。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the modes described below, and includes those appropriately modified within the scope obvious to those skilled in the art from the modes described below.

図1は、管理装置10と圧入装置20を含むシステムの機能構成を模式的に示している。圧入装置20は、プレスフィットピン30を配線基板40のスルーホール41に圧入するための装置である。圧入装置20としては、既存のものを適宜採用することができる。管理装置10は、圧入装置20によるプレスフィットピン30の圧入動作を制御するとともに、この圧入動作が正常に行われているかどうかを検査するための機能を備える。管理装置10としては、汎用的なコンピュータを用いることができ、このコンピュータに本発明特有の処理を実行させるためのプログラムをインストールしておけばよい。   FIG. 1 schematically shows a functional configuration of a system including a management device 10 and a press-fitting device 20. The press-fitting device 20 is a device for press-fitting the press-fit pin 30 into the through hole 41 of the wiring board 40. As the press-fitting device 20, an existing one can be appropriately adopted. The management device 10 has a function of controlling the press-fitting operation of the press-fit pin 30 by the press-fitting device 20 and inspecting whether the press-fitting operation is normally performed. A general-purpose computer can be used as the management device 10, and a program for causing the computer to execute the processing unique to the present invention may be installed.

圧入装置20は、基本的に、プレスフィットピン30を保持するヘッド21と、このヘッド21を配線基板40に向かって昇降させる昇降機22と、この昇降機22に回転トルクを付与するサーボモータ23と、このサーボモータ23の回転を制御するモータ制御器24を備える。   The press-fitting device 20 basically includes a head 21 that holds the press-fit pin 30, an elevator 22 that raises and lowers the head 21 toward the wiring board 40, and a servo motor 23 that applies a rotational torque to the elevator 22. A motor controller 24 that controls the rotation of the servo motor 23 is provided.

昇降機22は、サーボモータ23のシャフトの回転運動を直線運動に変換するカム機構を持つ。また、ヘッド21は、この昇降機22の先端に取り付けられている。本実施形態において、ヘッド21は、プレスフィットピン30を1本ずつ保持するように構成されており、一度の昇降動作で配線基板40の1つのスルーホール41に1本のプレスフィットピン30を圧入する。なお、ヘッド21は、一度に複数本のプレスフィットピン30を保持するように構成されていてもよい。また、図示は省略するが、ヘッド21には、複数のプレスフィットピン30が連結されたバンドル部材から、圧入時に各プレスフィットピン30を切り出すための機構が設けられていてもよい。   The elevator 22 has a cam mechanism that converts the rotational movement of the shaft of the servo motor 23 into a linear movement. The head 21 is attached to the tip of the elevator 22. In the present embodiment, the head 21 is configured to hold the press-fit pins 30 one by one, and one press-fit pin 30 is press-fitted into one through hole 41 of the wiring board 40 by one lifting operation. To do. The head 21 may be configured to hold a plurality of press fit pins 30 at one time. Although not shown, the head 21 may be provided with a mechanism for cutting out each press-fit pin 30 from the bundle member to which the plurality of press-fit pins 30 are connected when the press-fitting is performed.

サーボモータ23は、モータ制御器24による制御に従って、ヘッド21を昇降させるための回転トルクを発生させる。本願明細書において、ヘッド21を配線基板40に向かって進行(具体的には降下)させるためのトルクを「正トルク」といい、これと反対方向のトルクを「負トルク」という。すなわち、負トルクは、ヘッド21の降下に抵抗する方向の力であり、圧入動作時においてプレスフィットピン30を配線基板40のスルーホール41内の所定の深さに留めるためのブレーキ力に相当する。サーボモータ23のシャフトの回転運動は昇降機22によって直線運動に変換されるため、サーボモータ23の回転トルクによってヘッド21が配線基板40に対して昇降することとなる。   The servo motor 23 generates a rotation torque for moving the head 21 up and down under the control of the motor controller 24. In the present specification, the torque for moving (specifically, lowering) the head 21 toward the wiring board 40 is referred to as "positive torque", and the torque in the opposite direction is referred to as "negative torque". That is, the negative torque is a force in the direction of resisting the lowering of the head 21, and corresponds to a braking force for keeping the press-fit pin 30 at a predetermined depth in the through hole 41 of the wiring board 40 during the press-fitting operation. . Since the rotary motion of the shaft of the servo motor 23 is converted into a linear motion by the elevator 22, the rotary torque of the servo motor 23 causes the head 21 to move up and down with respect to the wiring board 40.

モータ制御器24は、管理装置10からの制御指令に従って、サーボモータ23の回転を制御する。モータ制御器24は、例えば、管理装置10からプレスフィットピン30の圧入深度に関する情報を制御指令として受け取り、この指令に基づいてプレスフィットピン30が所定の深度に達するようにサーボモータ23を制御する。   The motor controller 24 controls the rotation of the servo motor 23 according to the control command from the management device 10. The motor controller 24 receives, for example, information on the press-fitting depth of the press-fit pin 30 from the management device 10 as a control command, and controls the servo motor 23 so that the press-fit pin 30 reaches a predetermined depth based on this command. .

圧入装置20は、さらに、サーボモータ23の回転トルクを検出するためのトルクセンサ25を備える。トルクセンサ25は、例えばサーボモータ23のシャフトの周囲に設けられる。トルクセンサ25としては、磁歪式、ひずみゲージ式、圧電式、光学式などの公知の手法でサーボモータ23のトルクを検出するものを採用すればよい。トルクセンサ25によって検出された情報(デジタル信号)は、管理装置10へ出力される。   The press-fitting device 20 further includes a torque sensor 25 for detecting the rotation torque of the servo motor 23. The torque sensor 25 is provided, for example, around the shaft of the servo motor 23. As the torque sensor 25, one that detects the torque of the servo motor 23 by a known method such as a magnetostrictive type, a strain gauge type, a piezoelectric type, or an optical type may be adopted. The information (digital signal) detected by the torque sensor 25 is output to the management device 10.

プレスフィットピン30は、配線基板40のスルーホール41内に圧入される導電性の端子部品であり、銅もしくはアルミニウムといった金属材料で形成されているか、又はそれら金属の鍍金が施されている。また、配線基板40のスルーホール41内にも金属鍍金が施されている。このため、スルーホール41内にプレスフィットピン30を圧入することで両者が通電可能な状態となる。なお、「プレスフィット」とは、配線基板40のスルーホール41にピンの先端を押し込んだときに発生する復元力によって、ピンが基板との接触状態が保持されることを意味する。例えば、図1に示した実施形態において、プレスフィットピン30の芯部31の下端近傍には、スルーホール41の内壁に接触する結合部32が設けられている。この結合部32は、中心に開口が形成された楕円形状であり、プレスフィットピン30を構成する金属材料が二股に分かれた形状となっている。また、結合部32の横幅は、芯部31の横幅よりも広くなっている。さらに、結合部32の横幅は、スルーホール41の内径よりも広く設計されている。このため、プレスフィットピン30をスルーホール41内に圧入するとき、結合部32がスルーホール41の内壁に接触しながら弾性変形し、それが復元しようとする力によって結合部32とスルーホール41の接触状態が保持される。   The press-fit pin 30 is a conductive terminal component that is press-fitted into the through hole 41 of the wiring board 40, and is made of a metal material such as copper or aluminum, or is plated with these metals. Metal plating is also applied to the through holes 41 of the wiring board 40. Therefore, by press-fitting the press-fit pin 30 into the through hole 41, both can be energized. The term "press fit" means that the pin is kept in contact with the substrate by the restoring force generated when the tip of the pin is pushed into the through hole 41 of the wiring substrate 40. For example, in the embodiment shown in FIG. 1, a coupling portion 32 that comes into contact with the inner wall of the through hole 41 is provided near the lower end of the core portion 31 of the press fit pin 30. The coupling portion 32 has an elliptical shape with an opening formed in the center, and the metal material forming the press-fit pin 30 has a bifurcated shape. The lateral width of the coupling portion 32 is wider than the lateral width of the core portion 31. Further, the lateral width of the coupling portion 32 is designed to be wider than the inner diameter of the through hole 41. Therefore, when the press-fit pin 30 is press-fitted into the through hole 41, the coupling portion 32 elastically deforms while contacting the inner wall of the through hole 41, and the force that restores the coupling portion 32 and the through hole 41 causes the coupling portion 32 to restore. The contact state is maintained.

また、プレスフィットピン30の芯部31の上部には、ヘッド21によって保持される突起部33が設けられている。プレスフィットピン30の芯部31は摩擦抵抗が小さくヘッド21によって保持しにくいが、このような突起部33を設けておくことでヘッド21とプレスフィットピン30とが係合するため、ヘッド21によってプレスフィットピン30を正確に保持できる。また、プレスフィットピン30の圧入時に、ヘッド21が突起部33を押圧しながらプレスフィットピン30を配線基板40のスルーホール41内に押し込むため、サーボモータ23が発生させた正トルクをプレスフィットピン30に効率的に伝達することができる。   Further, a protrusion 33 held by the head 21 is provided above the core 31 of the press-fit pin 30. The core portion 31 of the press-fit pin 30 has a small frictional resistance and is difficult to be held by the head 21, but by providing such a protrusion 33, the head 21 and the press-fit pin 30 engage with each other. The press fit pin 30 can be held accurately. Further, when the press-fit pin 30 is press-fitted, the head 21 pushes the press-fit pin 30 into the through hole 41 of the wiring board 40 while pressing the protrusion 33, so that the positive torque generated by the servo motor 23 is applied to the press-fit pin 30. 30 can be efficiently transmitted.

続いて、管理装置10の機能構成について説明する。図1に示されるように、管理装置10は、コントローラ11と表示部12を備える。コントローラ11は、CPUなどのプロセッサと、プログラムを格納したストレージと、プロセッサでの演算結果などを読み書きする作業空間を持つメモリなどを含む。コントローラ11は、モータ指令部11a、トルク測定部11b、トルク積算出部11c、及び不良判定部11dといった機能要素を含む。これらの機能要素は、基本的に、プログラムに従ったプロセッサの演算処理によるソフトウェア上の機能として実現される。ただし、これらの機能要素はハードウェアの回路として実現されるものであってもよい。また、表示部12は、コントローラ11の演算結果などを表示する。表示部12としては、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどの公知の表示装置を採用すればよい。   Next, the functional configuration of the management device 10 will be described. As shown in FIG. 1, the management device 10 includes a controller 11 and a display unit 12. The controller 11 includes a processor such as a CPU, a storage storing a program, a memory having a work space for reading and writing a calculation result in the processor, and the like. The controller 11 includes functional elements such as a motor command unit 11a, a torque measurement unit 11b, a torque product calculation unit 11c, and a defect determination unit 11d. These functional elements are basically realized as software functions by arithmetic processing of a processor according to a program. However, these functional elements may be realized as a hardware circuit. The display unit 12 also displays the calculation result of the controller 11 and the like. As the display unit 12, a known display device such as a liquid crystal display or an organic EL display may be adopted.

モータ指令部11aは、圧入装置20のモータ制御器24に対して、サーボモータ23の駆動条件等を制御指令として提供する。具体的には、モータ指令部11aは、プレスフィットピン30の圧入深度(具体的にはz軸座標(図2参照))や、サーボモータ23の回転速度(ヘッド21の昇降速度)などの諸条件を、制御指令としてモータ制御器24に提供する。モータ制御器24は、モータ指令部11aからの制御指令に従ってサーボモータ23を駆動させる。これにより、ヘッド21が降下して、プレスフィットピン30が配線基板40のスルーホール41へと圧入される。具体的には、モータ制御器24は、モータ指令部11aによって指定された回転速度で、指定された深度までプレスフィットピン30が挿入されるように、サーボモータ23を駆動する。このようなヘッド21の降下及び上昇の際にサーボモータ23が発生させたトルクをトルクセンサ25によって検出する。   The motor command unit 11a provides the motor controller 24 of the press-fitting device 20 with drive conditions of the servo motor 23 and the like as control commands. Specifically, the motor command unit 11a performs various operations such as the press-fitting depth of the press-fit pin 30 (specifically, the z-axis coordinate (see FIG. 2)) and the rotation speed of the servo motor 23 (the moving speed of the head 21). The condition is provided to the motor controller 24 as a control command. The motor controller 24 drives the servo motor 23 according to the control command from the motor command unit 11a. As a result, the head 21 descends, and the press-fit pin 30 is press-fitted into the through hole 41 of the wiring board 40. Specifically, the motor controller 24 drives the servo motor 23 so that the press-fit pin 30 is inserted to the designated depth at the rotation speed designated by the motor command unit 11a. The torque sensor 25 detects the torque generated by the servo motor 23 when the head 21 is lowered and raised.

トルク測定部11bは、トルクセンサ25の検出情報に基づいて、サーボモータ23の回転トルクを測定する。具体的には、トルク測定部11bは、サーボモータ23の回転トルクをリアルタイムに測定して、その結果を記録する。   The torque measuring unit 11b measures the rotation torque of the servo motor 23 based on the detection information of the torque sensor 25. Specifically, the torque measuring unit 11b measures the rotation torque of the servo motor 23 in real time and records the result.

図2の1行目のデータは、トルク測定部11bが測定したサーボモータ23の回転トルクの値(トルク値)のタイムチャートの一例を示している。なお、図2では、ほぼ同じサイズのプレスフィットピン30を、穴径が1.10mmのスルーホール41に圧入した場合のデータと、穴径が1.20mmのスルーホール41に圧入した場合のデータをそれぞれ比較して示している。また、図2は、比較的小さいサイズのプレスフィットピン30を圧入した場合のデータを示しており、この例では、ヘッド21の自重によってプレスフィットピン30が配線基板40のスルーホール41に圧入されることとなる。このため、プレスフィットピン30と配線基板40が接触している期間中は、ヘッド21の自重によってプレスフィットピン30がスルーホール41の内部へと押し込まれ過ぎることを避けるために、サーボモータ23は負トルクを発生させてヘッド21の下降にブレーキを掛ける。   The data in the first row of FIG. 2 shows an example of a time chart of the value (torque value) of the rotation torque of the servo motor 23 measured by the torque measuring unit 11b. In addition, in FIG. 2, the press fit pin 30 having substantially the same size is press-fitted into the through hole 41 having a hole diameter of 1.10 mm and the press fit pin 30 is press fit into the through hole 41 having a hole diameter of 1.20 mm. Are shown in comparison with each other. Further, FIG. 2 shows data when press-fitting pins 30 of relatively small size are press-fitted. In this example, the press-fitting pins 30 are press-fitted into the through holes 41 of the wiring board 40 by the weight of the head 21. The Rukoto. For this reason, while the press-fit pin 30 and the wiring board 40 are in contact with each other, the servo motor 23 is operated in order to prevent the press-fit pin 30 from being excessively pushed into the through hole 41 due to the weight of the head 21. A negative torque is generated to brake the descent of the head 21.

具体的に説明すると、図2の1行目のデータに示されるように、本実施形態において、ヘッド21の下降開始点以前の状態では、ヘッド21を空中に留めるためにサーボモータ23は負トルクを発生させる。その後、ヘッド21の下降開始点直後、静止状態にあるヘッド21を配線基板40に向かって下降させるために、サーボモータ23は一時的に大きい正トルクを発生させる。その後、一旦サーボモータ23が弱く負トルクを発生させる状態続くが、その間もヘッド21は下降を続ける。その後、プレスフィットピン30が配線基板40に接触する直前に、下降中のヘッド21に働く慣性に抵抗してヘッド21の下降速度を落とすために、サーボモータ23は一時的に大きい負トルクを発生させる。その後、プレスフィットピン30が配線基板40に接触したとき(ピン接触開始点)からプレスフィットピン30の圧入深度が所定の深度に達するとき(ストローク終点)までの間、ヘッド21の自重を利用してプレスフィットピン30を配線基板40のスルーホール41に圧入しつつも、プレスフィットピン30がスルーホール41の内部へと押し込まれ過ぎることを避けるために、サーボモータ23は弱い負トルクを発生させてヘッド21の下降にブレーキを掛ける。その後、プレスフィットピン30の圧入が完了すると、ヘッド21によるプレスフィットピン30の保持を解除して、プレスフィットピン30を配線基板40に残したままヘッド21のみを再び上昇させる。このとき、サーボモータ23はヘッド21を上昇させるための負トルクを発生させる。このように、図2の1行目のデータを参照すれば、サーボモータ23のトルクの正負に伴って、ヘッド21の挙動を把握することができる。   More specifically, as shown in the data on the first line of FIG. 2, in the present embodiment, in the state before the descent start point of the head 21, the servo motor 23 keeps the head 21 in the air in the negative torque. Generate. Immediately after the descent start point of the head 21, the servo motor 23 temporarily generates a large positive torque in order to descend the stationary head 21 toward the wiring board 40. After that, the state in which the servo motor 23 is once weak and generates negative torque continues, but the head 21 continues to descend during that time. Immediately before the press-fit pin 30 contacts the wiring board 40, the servo motor 23 temporarily generates a large negative torque in order to reduce the descending speed of the head 21 by resisting the inertia acting on the descending head 21. Let After that, from the time the press-fit pin 30 contacts the wiring board 40 (pin contact start point) to the time when the press-fit depth of the press-fit pin 30 reaches a predetermined depth (stroke end point), the weight of the head 21 is used. While press-fitting the press-fit pin 30 into the through hole 41 of the wiring board 40, the servo motor 23 generates a weak negative torque in order to prevent the press-fit pin 30 from being excessively pushed into the through hole 41. Brake the head 21 downward. After that, when the press-fitting of the press-fit pin 30 is completed, the holding of the press-fit pin 30 by the head 21 is released, and only the head 21 is raised again while leaving the press-fit pin 30 on the wiring board 40. At this time, the servo motor 23 generates a negative torque for raising the head 21. As described above, by referring to the data on the first line in FIG. 2, it is possible to grasp the behavior of the head 21 according to whether the torque of the servo motor 23 is positive or negative.

トルク積算出部11cは、トルク測定部11bによって測定されたトルク値に基づいて、所定期間中におけるサーボモータ23の回転トルクの積分値を求める。具体的には、本実施形態において、トルク積算出部11cは、プレスフィットピン30が配線基板40に接触した時からスルーホール41へのプレスフィットピン30の圧入が完了する時までの監視期間中におけるサーボモータ23の回転トルクの積分値を求める計算を行う。なお、監視期間は、例えば500〜1000msec、700〜800msec程度の短時間である。   The torque product calculation unit 11c calculates the integrated value of the rotation torque of the servo motor 23 during the predetermined period based on the torque value measured by the torque measurement unit 11b. Specifically, in the present embodiment, the torque product calculation unit 11c is in the monitoring period from when the press fit pin 30 contacts the wiring board 40 to when the press fit of the press fit pin 30 into the through hole 41 is completed. The calculation for obtaining the integral value of the rotation torque of the servo motor 23 at is performed. The monitoring period is a short time of, for example, 500 to 1000 msec or 700 to 800 msec.

図2の2行目のデータは、トルク積算出部11cが算出したトルクの積分値(トルク積)を示している。ここでは、ピン接触開始点からストローク終点までの期間を監視期間とし、この監視期間中におけるトルク積を求めることとしている。図2の2行目のデータでは、監視期間の終点におけるトルク積の値が、その監視期間の最終的なトルク積を示している。なお、監視期間の前後の期間はトルク積を算出しない期間(キャンセル期間)である。このため、図2に示したデータ上は、監視期間以前の期間のトルク積はゼロ(不算出)となり、監視期間以後の期間のトルク積は監視期間中のトルク積と一致している。   The data in the second row of FIG. 2 indicates the integrated value of the torque (torque product) calculated by the torque product calculation unit 11c. Here, the period from the pin contact start point to the stroke end point is set as the monitoring period, and the torque product during this monitoring period is determined. In the data on the second line of FIG. 2, the value of the torque product at the end point of the monitoring period indicates the final torque product of the monitoring period. The period before and after the monitoring period is a period in which the torque product is not calculated (cancellation period). Therefore, on the data shown in FIG. 2, the torque product in the period before the monitoring period is zero (not calculated), and the torque product in the period after the monitoring period matches the torque product in the monitoring period.

図2の1行目のデータに示されるように、プレスフィットピン30のサイズが同じであるとき、スルーホール41の穴径が1.10mmである場合と1.20mmである場合とで、トルク測定部11bが測定したサーボモータ23のトルク値は、その波形や数値に殆ど差が生じていない。このため、例えば穴径1.20mmを適正値とし、穴径1.10mmを異常値と仮定した場合、サーボモータ23のトルク値の波形や数値を監視していても、穴径1.10mm(異常値)のスルーホール41にプレスフィットピン30を圧入するときに、何らかの異常があることを検出することは困難であるといえる。   As shown in the data in the first row of FIG. 2, when the size of the press-fit pin 30 is the same, the torque when the diameter of the through hole 41 is 1.10 mm and when it is 1.20 mm The torque value of the servo motor 23 measured by the measuring unit 11b has almost no difference in its waveform or numerical value. Therefore, for example, assuming that the hole diameter of 1.20 mm is an appropriate value and the hole diameter of 1.10 mm is an abnormal value, even if the waveform or numerical value of the torque value of the servo motor 23 is monitored, the hole diameter of 1.10 mm ( It can be said that it is difficult to detect that there is any abnormality when press-fitting the press-fit pin 30 into the through hole 41 having an abnormal value.

他方で、図2の2行目のデータに着目すると、プレスフィットピン30のサイズがほぼ同じであるとき、スルーホール41の穴径が1.10mmである場合と1.20mmである場合とで、トルク積算出部11cが算出した監視期間中におけるサーボモータ23のトルク積の値には顕著な差が生じていることが判る。このため、上記と同様に、例えば穴径1.20mmを適正値とし、穴径1.10mmを異常値と仮定した場合、監視期間中におけるサーボモータ23のトルク積の値を求めることで、穴径1.10mmのスルーホール41にプレスフィットピン30を圧入するときに、適正値である穴径1.20mmのスルーホール41と比較し、何らかの異常があるということを確実に検出することが可能となる。このように、監視期間中におけるサーボモータ23のトルク積を(2行目のデータ)求めることで、トルク値(1行目のデータ)のみからでは検出することが困難であった圧入処理の不良を容易に検出することができる。   On the other hand, focusing on the data on the second line in FIG. 2, when the size of the press-fit pin 30 is almost the same, the case where the diameter of the through hole 41 is 1.10 mm and the case where it is 1.20 mm. It can be seen that there is a significant difference in the value of the torque product of the servo motor 23 during the monitoring period calculated by the torque product calculation unit 11c. Therefore, similarly to the above, assuming that the hole diameter of 1.20 mm is an appropriate value and the hole diameter of 1.10 mm is an abnormal value, the torque product value of the servo motor 23 during the monitoring period is calculated to obtain the hole product. When press-fitting the press-fit pin 30 into the through hole 41 having a diameter of 1.10 mm, it is possible to surely detect that there is any abnormality as compared with the through hole 41 having a hole diameter of 1.20 mm which is an appropriate value. Becomes As described above, by determining the torque product of the servo motor 23 (data of the second row) during the monitoring period, it is difficult to detect the press-fit process only from the torque value (data of the first row). Can be easily detected.

図2では、プレスフィットピン30のサイズが同じであることを前提として、穴径1.10mmのスルーホール41と穴径1.20のスルーホール41にそれぞれ圧入した場合を比較して示している。図2の2行目のデータに示されているように、穴径が小さい方(図2左側)が、監視期間中におけるサーボモータ23の負のトルク積(絶対値)が小さくなる。これは、小さいスルーホール41にプレスフィットピン30を挿し込む場合の方が、スルーホール41の内壁とプレスフィットピン30の摩擦抵抗が大きくなり、ヘッド21がその自重によって降下しにくくなるため、ブレーキ力としてのサーボモータ23の負トルクは比較的小さくて済むためであると考えられる。他方で、穴径が大きい方(図2右側)が、監視期間中におけるサーボモータ23の負のトルク積(絶対値)が大きくなる。これは、大きいスルーホール41にプレスフィットピン30を挿し込む場合、スルーホール41の内壁とプレスフィットピン30の摩擦抵抗が小さくなり、ヘッド21がその自重によってスルーホール41内を降下しやすくなるため、スルーホール41内の所定の深度にプレスフィットピン30を留めるためには、ブレーキ力としてのサーボモータ23の負トルクを比較的大きくする必要があるためであると考えられる。   In FIG. 2, assuming that the press-fit pins 30 have the same size, a comparison is made between the cases where the through holes 41 having a hole diameter of 1.10 mm and the through holes 41 having a hole diameter of 1.20 are press-fitted respectively. . As shown in the data on the second line in FIG. 2, the smaller the hole diameter (on the left side in FIG. 2), the smaller the negative torque product (absolute value) of the servo motor 23 during the monitoring period. This is because when the press-fit pin 30 is inserted into the small through-hole 41, the frictional resistance between the inner wall of the through-hole 41 and the press-fit pin 30 becomes larger, and the head 21 is less likely to descend due to its own weight. It is considered that this is because the negative torque of the servo motor 23 as a force can be relatively small. On the other hand, the larger the hole diameter (on the right side in FIG. 2), the larger the negative torque product (absolute value) of the servo motor 23 during the monitoring period. This is because when the press fit pin 30 is inserted into the large through hole 41, the frictional resistance between the inner wall of the through hole 41 and the press fit pin 30 becomes small, and the head 21 easily descends in the through hole 41 due to its own weight. It is considered that in order to hold the press-fit pin 30 at a predetermined depth in the through hole 41, the negative torque of the servo motor 23 as a braking force needs to be made relatively large.

図3は、スルーホール41の穴径と監視期間中におけるサーボモータ23の負のトルク積の相関関係を示している。図3のグラフを作成するにあたり、穴径1.10mm、1.15mm、1.25mm、1.30mmのスルーホール41を持つ配線基板40を5つ用意し、同じヘッド21を用いて各配線基板40の各スルーホール41にほぼ同じサイズのプレスフィットピン30を圧入し、それぞれの監視期間中におけるサーボモータ23の負のトルク積を算出して、穴径ごとに平均をとった。なお、プレスフィットピン30としては、外形が1.23±0.02mmのものを使用した。検証の結果、図3に示されるように、スルーホール41の穴径と監視期間中におけるサーボモータ23の負のトルク積の間に相関関係があることが明らかになった。また、同検証結果は再現性が高いものであることから、この相関関係を利用すれば、サーボモータ23の負のトルク積を求めることで、プレスフィットピン30のサイズとスルーホール41の穴径の関係性が適正であるかどうかを判別できるようになるという知見が得られた。   FIG. 3 shows the correlation between the hole diameter of the through hole 41 and the negative torque product of the servo motor 23 during the monitoring period. In preparing the graph of FIG. 3, five wiring boards 40 having through holes 41 having hole diameters of 1.10 mm, 1.15 mm, 1.25 mm, and 1.30 mm are prepared, and each wiring board is manufactured using the same head 21. The press-fit pins 30 of approximately the same size were press-fitted into the through-holes 41 of 40, the negative torque product of the servo motor 23 during each monitoring period was calculated, and the average was taken for each hole diameter. The press-fit pin 30 used had an outer shape of 1.23 ± 0.02 mm. As a result of the verification, as shown in FIG. 3, it was revealed that there is a correlation between the hole diameter of the through hole 41 and the negative torque product of the servo motor 23 during the monitoring period. Further, since the same verification result has high reproducibility, by using this correlation, the negative torque product of the servo motor 23 is obtained, and thus the size of the press-fit pin 30 and the hole diameter of the through hole 41 are obtained. It was found that it becomes possible to determine whether or not the relationship of is appropriate.

不良判定部11dは、トルク積算出部11cによって求められたトルク積が、予め定められた基準の範囲内であるか否かを判定する。これにより、不良判定部11dは、トルク積が基準の範囲内である場合に、プレスフィットピン30が適切にスルーホール41内に圧入されたと判別できる。他方で、トルク積が基準の範囲外である場合には、プレスフィットピン30やスルーホール41に何らかの不良が発生したと判別できる。例えば、トルク積が基準外となる状況としては、スルーホール41の穴径やプレスフィットピン30の外サイズが規定範囲外となっている場合や、プレスフィットピン30の差込み位置にずれが生じている場合、あるいはスルーホール41内の鍍金の厚みや摩擦抵抗値が規定範囲外になっている場合などが考えられる。トルク積が基準外となる状況としてはその他様々なものが考えられるが、本発明では、プレスフィットピン30又はスルーホール41に何らかの異常が生じていることを検出できればよく、その異常の種類を特定することまでは必要とされてない。   The defect determination unit 11d determines whether or not the torque product obtained by the torque product calculation unit 11c is within a predetermined reference range. Accordingly, the defect determination unit 11d can determine that the press-fit pin 30 has been properly press-fitted into the through hole 41 when the torque product is within the reference range. On the other hand, when the torque product is out of the standard range, it can be determined that some defect has occurred in the press-fit pin 30 or the through hole 41. For example, as a situation where the torque product is out of the reference, the hole diameter of the through hole 41 or the outer size of the press-fit pin 30 is out of the specified range, or the insertion position of the press-fit pin 30 is displaced. It is possible that the thickness of the plating in the through hole 41 or the frictional resistance value is outside the specified range. There are various other situations where the torque product is out of the standard, but in the present invention, it is sufficient to detect that something is wrong with the press-fit pin 30 or the through hole 41, and the type of the abnormality is specified. It is not needed to do.

図4は、不良判定部11dが管理するトルク積の範囲の一例を示している。この例では、1.20mmの穴径を最適値としてスルーホール41を設計し、その製造過程において−0.1mm又は+1.5mmの誤差が生じることまでは許容することとして、穴径設計マージンを設定した。つまり、スルーホール41の穴径が1.10〜1.35mmの範囲内であれば、製品の製造上は問題ないといえる。ただし、この穴径設計マージンを万が一にも超えると製品の性能を保証できなくなるという理由から、図4に示した例では、穴径の最適値である1.20mmに対して±1.0mmの範囲を管理幅として、この管理幅内にスルーホール41の穴径が収まるかどうかを管理することとしている。ここで、図4に示した例では、管理幅の最小値である穴径1.15mmに相当するサーボモータ23の負のトルク積は−800000であり、管理幅の最大値である穴径1.25に相当するサーボモータ23の負のトルク積は−1200000である。このため、図4の例において、不良判定部11dは、トルク積算出部11cによって求められたトルク積が、−800000〜−1200000の管理幅内に収まるかどうかを判定すればよい。   FIG. 4 shows an example of a torque product range managed by the failure determination unit 11d. In this example, the through hole 41 is designed with a hole diameter of 1.20 mm as an optimum value, and an error of −0.1 mm or +1.5 mm is allowed in the manufacturing process, and the hole diameter design margin is set to allow. Set. That is, if the hole diameter of the through hole 41 is within the range of 1.10 to 1.35 mm, it can be said that there is no problem in manufacturing the product. However, if the hole diameter design margin should be exceeded, the performance of the product cannot be guaranteed. Therefore, in the example shown in FIG. 4, the optimum value of the hole diameter of 1.20 mm is ± 1.0 mm. The range is set as a management width, and whether or not the hole diameter of the through hole 41 falls within this management width is managed. Here, in the example shown in FIG. 4, the negative torque product of the servo motor 23 corresponding to the hole diameter of 1.15 mm, which is the minimum value of the control width, is −800000, and the hole diameter of 1 that is the maximum value of the control width is 1 mm. The negative torque product of the servo motor 23 corresponding to 0.25 is −1200000. Therefore, in the example of FIG. 4, the failure determination unit 11d may determine whether the torque product obtained by the torque product calculation unit 11c falls within the control range of −800000 to −1200000.

上記判定処理の結果、トルク積算出部11cによって求められたトルク積が所定の基準の範囲内である場合、不良判定部11dは、プレスフィットピン30がスルーホール41内に正常に圧入されたと判定する。他方で、トルク積が所定の基準の範囲外である場合、不良判定部11dは、プレスフィットピン30のスルーホール41内への圧入に不良があったと判定する。不良判定部11dが圧入不良を発見した場合、例えば、モータ指令部11aは、サーボモータ23の駆動を停止により、プレスフィットピン30の圧入操作を一時的に停止することとしてもよい。また、不良判定部11dが圧入不良を発見した場合、コントローラ11は、圧入不良を発見した旨を表示部12に表示して、作業員に対して報知することとしてもよい。   As a result of the determination process, when the torque product calculated by the torque product calculation unit 11c is within the predetermined reference range, the defect determination unit 11d determines that the press-fit pin 30 is normally press-fitted into the through hole 41. To do. On the other hand, when the torque product is out of the predetermined reference range, the failure determination unit 11d determines that the press-fit pin 30 is press-fitted into the through hole 41. When the defect determination unit 11d finds a press-fitting defect, for example, the motor command unit 11a may temporarily stop the press-fitting operation of the press-fit pin 30 by stopping the driving of the servo motor 23. When the defect determination unit 11d finds a press-fitting defect, the controller 11 may display the fact that the press-fitting defect has been found on the display unit 12 to notify the worker.

以上、本願明細書では、本発明の内容を表現するために、図面を参照しながら本発明の実施形態の説明を行った。ただし、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本願明細書に記載された事項に基づいて当業者が自明な変更形態や改良形態を包含するものである。   As described above, in order to express the content of the present invention, the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes modifications and improvements that are obvious to those skilled in the art based on the matters described in the present specification.

例えば、上記した実施形態では、プレスフィットピン30及びスルーホール41のサイズが比較的小さく、ヘッド21の自重によってプレスフィットピン30をスルーホール41に圧入可能であり、圧入時にサーボモータ23が負のトルクを発生させる場合を想定したものであった。他方で、本発明は、例えば車載用パワーモジュールなど、比較的サイズの大きいプレスフィットピン30が用いられ、ヘッド21の自重によってはプレスフィットピン30をスルーホール41に圧入することができないことから、圧入時にサーボモータ23が正のトルクを発生させる形態も包含するものである。この場合、トルク積算出部11cは、プレスフィットピン30が配線基板40に接触した時からスルーホール41へのプレスフィットピン30の圧入が完了するまでの監視期間中におけるサーボモータ23の正トルクの積分値を求めることとすればよい。そして、不良判定部11dは、この正トルクの積分値が予め定められた基準の範囲内であるか否かを判定すればよい。   For example, in the above-described embodiment, the size of the press fit pin 30 and the through hole 41 is relatively small, and the press fit pin 30 can be press-fitted into the through hole 41 by the weight of the head 21. It was supposed to generate torque. On the other hand, the present invention uses the press-fit pin 30 having a relatively large size, such as a vehicle-mounted power module, and cannot press-fit the press-fit pin 30 into the through hole 41 depending on the weight of the head 21. It also includes a form in which the servo motor 23 generates a positive torque at the time of press fitting. In this case, the torque product calculation unit 11c determines the positive torque of the servo motor 23 during the monitoring period from when the press-fit pin 30 contacts the wiring board 40 to when the press-fitting of the press-fit pin 30 into the through hole 41 is completed. The integral value may be obtained. Then, the defect determination unit 11d may determine whether or not the integral value of this positive torque is within a predetermined reference range.

10…管理装置 11…コントローラ
11a…モータ指令部 11b…トルク測定部
11c…トルク積算出部 11d…不良判定部
12…表示部 20…圧入装置
21…ヘッド 22…昇降機
23…サーボモータ 24…モータ制御器
25…トルクセンサ 30…プレスフィットピン
31…芯部 32…結合部
33…突起部 40…配線基板
41…スルーホール
10 ... Management device 11 ... Controller 11a ... Motor command part 11b ... Torque measurement part 11c ... Torque product calculation part 11d ... Defect determination part 12 ... Display part 20 ... Press-fitting device 21 ... Head 22 ... Elevator 23 ... Servo motor 24 ... Motor control Device 25 ... Torque sensor 30 ... Press-fit pin 31 ... Core part 32 ... Coupling part 33 ... Projection part 40 ... Wiring board 41 ... Through hole

Claims (7)

基板のスルーホールに圧入されるピンを保持したヘッドを進退させるためのモータのトルクを測定するトルク測定部と、
前記ピンが前記基板に接触した時から前記スルーホールへの前記ピンの圧入が完了するまでの監視期間中における前記モータのトルクの積分値を求めるトルク積算出部と、
前記トルクの積分値が予め定められた基準の範囲内であるか否かを判定する不良判定部を有する
管理装置。
A torque measurement unit for measuring the torque of the motor for advancing and retracting the head holding the pin press-fitted into the through hole of the board,
A torque product calculating unit that obtains an integrated value of the torque of the motor during a monitoring period from when the pin contacts the substrate to when press fitting of the pin into the through hole is completed;
A management device having a failure determination unit that determines whether the integrated value of the torque is within a predetermined reference range.
前記ヘッドの一度の進退動作により1つの前記スルーホールに1つの前記ピンが圧入される
請求項1に記載の管理装置。
The management device according to claim 1, wherein one of the pins is press-fitted into one of the through holes by a single forward / backward movement of the head.
前記モータは、前記監視期間中に前記ヘッドの進行に抵抗する方向への負のトルクを発生させるものであり、
前記トルク積算出部は、前記監視期間中における前記モータの負のトルクの積分値を求める
請求項1又は請求項2に記載の管理装置。
The motor is for generating a negative torque in a direction that resists the progress of the head during the monitoring period,
The management device according to claim 1, wherein the torque product calculation unit obtains an integrated value of the negative torque of the motor during the monitoring period.
コンピュータを請求項1に記載の管理装置として機能させるためのプログラム。   A program for causing a computer to function as the management device according to claim 1. 基板のスルーホールに圧入されるピンを保持したヘッドを進退させるためのモータのトルクを測定する工程と、
前記ピンが前記基板に接触した時から前記スルーホールへの前記ピンの圧入が完了するまでの監視期間中における前記モータのトルクの積分値を求める工程と、
前記トルクの積分値が予め定められた基準の範囲内であるか否かを判定する工程を含む
管理方法。
A step of measuring the torque of the motor for advancing and retracting the head holding the pin press-fitted into the through hole of the board;
Determining an integral value of the torque of the motor during a monitoring period from when the pin contacts the substrate to when the press fitting of the pin into the through hole is completed,
A management method including a step of determining whether or not the integrated value of the torque is within a predetermined reference range.
前記スルーホールが前記ピンの直下に位置するように前記基板を位置決めする工程をさらに含む、
請求項5に記載の管理方法。
Further comprising the step of positioning the substrate such that the through hole is located directly below the pin.
The management method according to claim 5.
ピンを保持したヘッドをモータにより進退させて基板のスルーホールに当該ピンを圧入する工程と、
前記モータのトルクを測定する工程と、
前記ピンが前記基板に接触した時から前記スルーホールへの前記ピンの圧入が完了するまでの監視期間中における前記モータのトルクの積分値を求める工程と、
前記トルクの積分値が予め定められた基準の範囲内であるか否かを判定する工程を含む
ピン付属基板の製造方法。
A step of advancing and retracting the head holding the pin by a motor and press-fitting the pin into a through hole of the board;
Measuring the torque of the motor,
Determining an integral value of the torque of the motor during a monitoring period from when the pin contacts the substrate to when the press fitting of the pin into the through hole is completed,
A method for manufacturing a pin-attached substrate, comprising the step of determining whether or not the integrated value of the torque is within a predetermined reference range.
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