JP7143726B2

JP7143726B2 - 圧入装置

Info

Publication number: JP7143726B2
Application number: JP2018208836A
Authority: JP
Inventors: 大我土井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2022-09-29
Anticipated expiration: 2038-11-06
Also published as: JP2020075310A

Description

本明細書では、部品を基板に圧入する圧入装置を開示する。

特許文献１に圧入装置が開示されており、部品に受入部（実施例では基板に形成された開口）に向かう荷重を加える押込部を利用して、部品を受入部に圧入する。

特開２０１１－０６５８４５号公報

上記の圧入装置では、１回の圧入動作で１個の部品が基板に圧入される。このため、複数個（例えば２個）の部品を基板に圧入する場合、圧入動作を２回繰返す必要があり、２個の部品を圧入するのに時間がかかってしまう。

上記の圧入装置を改造し、２個の押込部を利用して２個の部品を同時に圧入するように変更することができるかもしれない。しかしながら、２個の部品を基板に同時に圧入すると、基板に加わる荷重が過剰となり、基板が耐えられない場合がある。

本明細書では、基板に過剰な荷重を加えることなく、２個の部品を基板に同時に圧入することができる圧入装置を開示する。

本明細書で開示する圧入装置は、基板の第１受入部に第１部品を圧入するとともに前記基板の第２受入部に第２部品を圧入する。前記圧入装置は、前記第１部品に前記第１受入部に向かう荷重を加える第１押込部と、前記第２部品に前記第２受入部に向かう荷重を加える第２押込部と、前記第１押込部が前記第１部品に加える第１荷重を検出する第１荷重センサと、前記第２押込部が前記第２部品に加える第２荷重を検出する第２荷重センサと、制御部を備える。前記制御部は、以下の制御手順を実施する。
（１）圧入動作開始時に、前記第１押込部を第１速度で前進させ、前記第２押込部を第２速度で前進させる。その前進中、前記第１荷重と前記第２荷重の合計値を基準値と比較する。
（２）前記合計値が前記基準値に達したら、前記第１押込部を前記第１速度よりも小さい第３速度で前進させ、前記第２押込部を前記合計値が前記基準値以下に留まるという条件で前進または停止させる。この動作の継続中、前記第１荷重を第１完了荷重と比較する。
（３）前記第１荷重が前記第１完了荷重に達したら、前記第１押込部を停止または後退させ、前記第２押込部を前記第２速度よりも小さい第４速度で前進させる。この動作の継続中、前記第２荷重を第２完了荷重と比較する。
（４）前記第２荷重が前記第２完了荷重に達したら、前記第２押込部を停止または後退させる。

圧入作業では、圧入荷重が大きいほど圧入速度が速く、同一の圧入荷重である場合、深く圧入するほど圧入速度が遅くなる。即ち、圧入が浅い場合は圧入速度が速くても圧入荷重は小さく、深く圧入すると圧入速度が遅くても圧入荷重が大きくなる関係にある。
（１）圧入開始時には、高速で圧入しても圧入荷重が小さい。このため、第１押込部を第１速度で前進させるとともに第２押込部を第２速度で前進させても、第１荷重と第２荷重の合計値が基準値を超えない圧入速度が存在する。圧入動作開始時には、第１部品と第２部品を同時に圧入しても、基板に過剰な荷重が加わらないことから、同時に圧入動作を開始する。この場合、圧入の進行に伴って、第１荷重と、第２荷重と、それらの合計値の全部が大きくなる。
（２）合計値が基準値に達した場合、前記（１）の圧入動作を継続すると、基板に過剰な荷重が加わる。このため、第１押込部を第１速度から第３速度に小さくする。この結果、第１荷重が小さくなる。同時に、第２押込部は、合計値が基準値以下に留まるという条件で前進または停止する。即ち、第２押込部は、荷重に基づいて制御される。これによって、第１部品を第１受入部に圧入させ続けることができ、基板に過剰な荷重を加えないという条件に従いながら、第２部品を第２受入部に圧入させ続けることができる。この結果、基板に過剰な荷重を加えることなく、第１部品と第２部品を基板に同時に圧入することができる。第１部品の圧入の進行に伴って、第１荷重は大きくなる。第１荷重が第１完了荷重に達すると、第１部品の圧入が完了する。
（３）第１荷重が第１完了荷重に達したら、第１押込部は停止または後退し、第２押込部は第４速度で前進する。これ以降、第１荷重がゼロとなり、合計値は第２荷重に等しくなる。第２荷重が第２完了荷重に達すると、第２部品の圧入が完了する。
（４）第２荷重が第２完了荷重に達したら、第２押込部は停止または後退し、圧入動作が完了する。これらの結果、前記（１）と(２)の間、基板に過剰な荷重を加えることなく、第１部品と第２部品を基板に同時に圧入することができる。

実施例の圧入装置と基板と部品の側面図である。基板に部品を圧入する動作のフローチャートである。フローチャートのＳ４でＹＥＳと判断される場合における部品の圧入状態を示す図である。フローチャートのＳ８でＹＥＳと判断される場合における部品の圧入状態を示す図である。フローチャートのＳ１２でＹＥＳと判断される場合における部品の圧入状態を示す図である。

（実施例）
図１から図５を参照して、実施例の圧入装置３０を説明する。圧入装置３０は、図１に示す基板１０に第１部品１４と第２部品２４を圧入する場合に使用される。基板１０は、平板形状を有する。基板１０は、例えば、プリント基板である。図１では、基板１０は、土台６０に載置されている。基板１０の上面には、第１受入部１２と第２受入部２２が連結されている。なお、図１において、上下方向が規定されている。第１受入部１２と第２受入部２２は、上端に図示省略の開口部を有する。第１受入部１２の開口部には、第１部品１４が圧入される。第１受入部１２と第１部品１４は、一対の部品であり、圧入前の状態では、第１受入部１２と第１部品１４は、互いに分離できない態様で一体化している。なお、圧入とは、部品に荷重を加えて、部品を受入部に押し込むことを表す。

第２受入部２２の開口部には、第２部品２４が圧入される。第２受入部２２は、第１受入部１２と同様の構成を有する。また、第２部品２４は、第１部品１４と同様の構成を有する。なお、変形例では、第２受入部２２は、第１受入部１２と異なる構成を有していてもよい。この場合、第２部品２４は、第１部品１４と異なる構成を有していてもよい。

図１に示すように、圧入装置３０は、第１押込部３２と、第２押込部４２と、第１荷重センサ３４と、第２荷重センサ４４と、第１シリンダ３６と、第２シリンダ４６と、制御部５０を備える。

図１では、第１押込部３２は、第１受入部１２の上方に配置されている。第１押込部３２は、第１部品１４に第１受入部１２に向かって荷重を加える。第１押込部３２の上方には、第１荷重センサ３４と第１シリンダ３６が配置されている。第１シリンダ３６は、圧入装置３０の本体（図示省略）に移動可能に支持されている。第１シリンダ３６は、図示省略のモータを内蔵している。モータは、例えば、サーボモータである。モータが駆動すると、第１シリンダ３６は上下方向に伸縮する。第１シリンダ３６は、上下方向に伸縮することによって、第１押込部３２を上下方向に移動させる。

第１シリンダ３６の下端には、第１荷重センサ３４が連結されている。第１荷重センサ３４は、第１押込部３２の上端に連結されている。第１荷重センサ３４は、例えば、ロードセルである。第１荷重センサ３４は、第１シリンダ３６から第１押込部３２に加えられる第１荷重を検出する。

図１では、第２押込部４２は、第２受入部２２の上方に配置されている。第２押込部４２は、第１押込部３２と同様の構成を有する。第２押込部４２は、第２部品２４に第２受入部２２に向かって荷重を加える。

第２押込部４２の上方には、第２荷重センサ４４と第２シリンダ４６が配置されている。第２シリンダ４６は、圧入装置３０の本体に移動可能に支持されている。第２シリンダ４６は、第１シリンダ３６と同様の構成を有する。第２シリンダ４６は、上下方向に伸縮することができる。第２シリンダ４６は、上下方向に伸縮することによって、第２押込部４２を上下方向に移動させる。

第２シリンダ４６の下端には、第２荷重センサ４４が連結されている。第２荷重センサ４４は、第２押込部４２の上端に連結されている。第２荷重センサ４４は、第１荷重センサ３４と同様の構成を有する。第２荷重センサ４４は、第２シリンダ４６から第２押込部４２に加えられる第２荷重を検出する。

制御部５０は、第１荷重センサ３４と、第２荷重センサ４４と、第１シリンダ３６と、第２シリンダ４６に電気的に接続されている。図１では、制御部５０が第１荷重センサ３４と、第２荷重センサ４４と、第１シリンダ３６と、第２シリンダ４６に電気的に接続されることを示す接続線は破線で図示されている。なお、変形例では、制御部５０は、第１荷重センサ３４と、第２荷重センサ４４と、第１シリンダ３６と、第２シリンダ４６に通信可能に無線接続されていてもよい。

制御部５０は、第１荷重センサ３４から第１荷重センサ３４で検出される第１荷重を取得し、第２荷重センサ４４から第２荷重センサ４４で検出される第２荷重を取得する。制御部５０は、取得した第１荷重と第２荷重に基づいて、第１シリンダ３６の伸長速度と第２シリンダ４６の伸長速度を調整する。例えば、第１荷重（または第２荷重）が所定荷重よりも大きい場合、制御部５０は、第１シリンダ３６（または第２シリンダ４６）の伸長速度を低速化させる。一方、第１荷重（または第２荷重）が所定荷重よりも小さい場合、第１シリンダ３６（または第２シリンダ４６）の伸長速度を高速化させる。また、制御部５０は、指示された速度に基づいて、第１シリンダ３６の伸長速度と第２シリンダ４６の伸長速度を調整する。また、制御部５０は、指示された速度に基づいて、第１シリンダ３６の収縮速度と第２シリンダ４６の収縮速度を調整する。

次に、図２のフローチャートと図３から図５の概略図を参照して、基板１０に第１部品１４と第２部品２４を圧入する動作を説明する。図３から図５では、図面を見易くするために、制御部５０は省略されている。基板１０は、予め土台６０に載置されている。図３から図５では、圧入動作前の第１部品１４と第２部品２４の上端の位置が破線によって図示されている。また、図３から図５では、圧入動作完了後の第１部品１４と第２部品２４の上端の位置が一点鎖線によって図示されている。

Ｓ２において、制御部５０は、第１シリンダ３６と第２シリンダ４６を同時に伸長させる。また、制御部５０は、第１シリンダ３６を第１速度で伸長させる。また、制御部５０は、第２シリンダ４６を第２速度で伸長させる。これらにより、第１押込部３２は、第１部品１４に向かって第１速度で移動し、第２押込部４２は、第２部品２４に向かって第２速度で移動する。以下では、「押込部が部品に向かって移動する」ことを、「押込部が前進する」と呼ぶ。第１速度は、第２速度と同一である。なお、変形例では、第１速度は、第２速度と異なっていてもよい。

第１押込部３２が第１部品１４に当接すると、第１荷重センサ３４で検出される第１荷重は、ゼロを超える。第１荷重は、第１押込部３２から第１部品１４に加わる荷重でもある。第１部品１４が第１受入部１２に深く圧入されるにつれて、第１荷重は大きくなる。また、第２押込部４２が第２部品２４に当接すると、第２荷重センサ４４で検出される第２荷重は、ゼロを超える。第２荷重は、第２押込部４２から第２部品２４に加わる荷重でもある。第２部品２４が第２受入部２２に深く圧入されるにつれて、第２荷重は大きくなる。

続くＳ４において、制御部５０は、第１荷重と第２荷重の合計値が基準値に等しいか否かを判断する。基準値は、基板１０を損傷させる荷重よりも小さく設定されている。制御部５０は、予め基準値をメモリに格納している。制御部５０は、Ｓ２の処理が実行されて以降、第１荷重センサ３４から第１荷重を取得し続けており、第２荷重センサ４４から第２荷重を取得し続けている。また、制御部５０は、Ｓ２の処理が実行されて以降、第１荷重と第２荷重の合計値を算出し続けている。第１荷重と第２荷重の合計値が基準値に等しくない場合（Ｓ４でＮＯ）、即ち、第１荷重と第２荷重の合計値が基準値に達していない場合、第１荷重と第２荷重の合計値が基準値に達するまで、制御部５０は、第１シリンダ３６と第２シリンダ４６を伸長させる。一方、第１荷重と第２荷重の合計値が基準値に等しい場合（Ｓ４でＹＥＳ）、即ち、第１荷重と第２荷重の合計値が基準値に達した場合、Ｓ６に進む。このとき、図３に示すように、第１部品１４の上端は、圧入動作前の第１部品１４の上端よりも第１受入部１２側に位置しており、第２部品２４の上端は、圧入動作前の第２部品２４の上端よりも第２受入部２２側に位置している。圧入動作前と比較して、第１部品１４の第１受入部１２への圧入と第２部品２４の第２受入部２２への圧入が進行している。

続くＳ６において、制御部５０は、第１シリンダ３６を第３速度で伸長させる。これにより、第１押込部３２は、第３速度で前進する。第３速度は、第１速度よりも小さい。これにより、第１シリンダ３６が第１速度から第３速度に変化した直後では、第１荷重が小さくなる。第１シリンダ３６が第３速度で伸長している間、制御部５０は、第１荷重と第２荷重の合計値が基準値以下に留まるという条件で、第２シリンダ４６を伸長させる。即ち、制御部５０は、荷重に基づいて、第２シリンダ４６を伸長させる。これにより、第２押込部４２は、第１荷重と第２荷重の合計値が基準値以下に留まるという条件下で、前進する。

Ｓ６の処理の間、制御部５０は、第１荷重と第２荷重の合計値を基準値と比較し続けている。第１荷重と第２荷重の合計値が基準値を超える場合、制御部５０は、第２シリンダ４６の伸長速度を低速化させる。これにより、第２押込部４２の速度が低速化する。この結果、第２荷重が小さくなり、第１荷重と第２荷重の合計値が小さくなる。なお、変形例では、第１荷重と第２荷重の合計値が基準値を超える場合、制御部５０は、第２シリンダ４６の駆動を停止させてもよい。この場合、第２押込部４２が停止する。一方、第１荷重と第２荷重の合計値が基準値を超えない場合、制御部５０は、第２シリンダ４６の伸長速度を高速化させる。これにより、第２押込部４２の速度が高速化する。この結果、第２荷重が大きくなり、第１荷重と第２荷重の合計値が大きくなる。制御部５０は、第１荷重と第２荷重の合計値が基準値に一致するように、フィードバック制御する。Ｓ６の処理が実行されている間、第１部品１４は第１受入部１２に深く圧入され、第１荷重が大きくなる。これに伴って、第２押込部４２の速度が低速化していく。

続くＳ８において、制御部５０は、第１荷重が第１完了荷重に等しいか否かを判断する。第１完了荷重は、第１部品１４の第１受入部１２への圧入動作が完了したことを表す荷重である。第１完了荷重は、基準値よりも小さい。第１完了荷重は、予め実験によって特定されている。制御部５０は、予め第１完了荷重をメモリに格納している。Ｓ６の処理が実行されて以降、制御部５０は、第１荷重を第１完了荷重と比較し続けている。第１荷重が第１完了荷重に等しくない場合（Ｓ８でＮＯ）、即ち、第１荷重が第１完了荷重に達していない場合、制御部５０は、第１荷重が第１完了荷重に達するまで、第１シリンダ３６を第３速度で伸長させる。一方、第１荷重が第１完了荷重に等しい場合（Ｓ８でＹＥＳ）、即ち、第１荷重が第１完了荷重に達した場合、Ｓ１０に進む。このとき、図４に示すように、第１部品１４は、圧入動作完了後の位置まで第１受入部１２に深く圧入されている。また、第２部品２４の第２受入部２２への圧入がさらに進行している。

続くＳ１０において、制御部５０は、第１シリンダ３６を所定速度で収縮させる。これにより、第１押込部３２は、第１部品１４から離間する方向に移動する。以下では、「押込部が部品から離間する方向に移動する」ことを、「押込部が後退する」と呼ぶ。その後、第１シリンダ３６が所定の長さまで収縮すると、制御部５０は、第１シリンダ３６の駆動を停止させる。これにより、第１押込部３２が停止する。第１シリンダ３６が収縮し始めると、第１荷重はゼロになる。

また、第１シリンダ３６を収縮させると同時に、制御部５０は、第２シリンダ４６を第４速度で伸長させる。これにより、第２押込部４２は、第４速度で前進する。第４速度は、第３速度と同一である。なお、変形例では、第４速度は、第３速度と異なっていてもよい。第２押込部４２が第４速度で前進する間、第２部品２４は第２受入部２２に深く圧入され、第２荷重が大きくなる。第２荷重は、第１荷重と第２荷重の合計値に等しい。

続くＳ１２において、制御部５０は、第２荷重が第２完了荷重に等しいか否かを判断する。第２完了荷重は、第２部品２４の第２受入部２２への圧入動作が完了したことを表す荷重である。第２完了荷重は、第１完了荷重と同一である。なお、変形例では、第２完了荷重は、第１完了荷重と異なっていてもよい。第２完了荷重は、予め実験によって特定されている。制御部５０は、予め第２完了荷重を格納している。Ｓ１０の処理が実行されて以降、制御部５０は、第２荷重を第２完了荷重と比較し続けている。第２荷重が第２完了荷重に等しくない場合（Ｓ１２でＮＯ）、即ち、第２荷重が第２完了荷重に達していない場合、制御部５０は、第２荷重が第２完了荷重に等しくなるまで、第２シリンダ４６を第４速度で伸長させる。一方、第２荷重が第２完了荷重に等しい場合（Ｓ１２でＹＥＳ）、即ち、第２荷重が第２完了荷重に達した場合、Ｓ１４に進む。このとき、図５に示すように、第２部品２４は、圧入動作完了後の位置まで第２受入部２２に深く圧入されている。

続くＳ１４において、制御部５０は、第２シリンダ４６を所定速度で収縮させる。これにより、第２押込部４２は、第２部品２４から後退する。その後、第２シリンダ４６が所定の長さまで収縮すると、制御部５０は、第２シリンダ４６の駆動を停止させる。これにより、第２押込部４２が停止する。

（効果）
Ｓ２及びＳ４において、第１荷重と第２荷重の合計値が基準値に達するまで、第１押込部３２は第３速度で前進し、第２押込部４２は第４速度で前進する。このため、圧入動作開始時において、基板１０に基準値を超える過剰な荷重を加えることなく、第１部品１４と第２部品２４を基板１０に同時に圧入することができる。また、Ｓ６及びＳ８において、第１押込部３２が第３速度で前進している間、第２押込部４２は、第１荷重が第１完了荷重に等しくなるまで、第１荷重と第２荷重の合計値が基準値以下に留まるという条件下で、前進している。このため、第１部品１４を第１受入部１２に圧入させ続けながら、第２部品２４を第２受入部２２に圧入させ続けることができる。この結果、第１押込部３２が第３速度で前進している間、基板１０に基準値を超える過剰な荷重を加えることなく、第１部品１４と第２部品２４を基板１０に同時に圧入することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。

（変形例）
（１）上記の実施例では、Ｓ１０において、制御部５０は、第１シリンダ３６を収縮させる。しかしながら、Ｓ１０において、制御部５０は、第１シリンダ３６を収縮させることなく、第１シリンダ３６の駆動を停止させてもよい。この場合、第１押込部３２は停止する。また、Ｓ１４において、制御部５０は、第２シリンダ４６を収縮させると同時に、第１シリンダ３６を収縮させてもよい。

（２）上記の実施例では、Ｓ１４において、制御部５０は、第２シリンダ４６を収縮させる。しかしながら、Ｓ１４において、制御部５０は、第２シリンダ４６を収縮させることなく、第２シリンダ４６の駆動を停止させてもよい。この場合、第２押込部４２は停止する。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０：基板
１２：第１受入部
１４：第１部品
２２：第２受入部
２４：第２部品
３０：圧入装置
３２：第１押込部
３４：第１荷重センサ
３６：第１シリンダ
４２：第２押込部
４４：第２荷重センサ
４６：第２シリンダ
５０：制御部
６０：土台

Claims

基板の第１受入部に第１部品を圧入するとともに前記基板の第２受入部に第２部品を圧入する装置であって、
前記第１部品に前記第１受入部に向かう荷重を加える第１押込部と、
前記第２部品に前記第２受入部に向かう荷重を加える第２押込部と、
前記第１押込部が前記第１部品に加える第１荷重を検出する第１荷重センサと、
前記第２押込部が前記第２部品に加える第２荷重を検出する第２荷重センサと、
制御部を備え、
前記制御部が、
（１）圧入動作開始時、前記第１押込部を第１速度で前進させ、前記第２押込部を第２速度で前進させ、
（２）前記第１荷重と前記第２荷重の合計値が基準値に達したら、前記第１押込部を前記第１速度よりも小さい第３速度で前進させ、前記第２押込部を前記第１荷重と前記第２荷重の合計値が前記基準値以下に留まるという条件で前進または停止させ、
（３）前記第１荷重が第１完了荷重に達したら、前記第１押込部を停止または後退させ、前記第２押込部を前記第２速度よりも小さい第４速度で前進させ、
（４）前記第２荷重が第２完了荷重に達したら、前記第２押込部を停止または後退させる制御手順を実施する圧入装置。