JPS59158599A - 部品の插入方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、プリント基板に電子部品を挿入装着する際に
適用される部品の挿入方法および装置に関する。

背景技術 プリント基板に自動挿入機等を用いて部品を挿入装着す
るに、あたっては、先ず部品のリードを所定のピッチに
矯正した後、これを基板の挿入孔に正しく位置合せしか
つ挿入姿勢や方向を正確に位置決め制御することが必要
である。そこで、従来は機械的なガイド手段を設け、こ
れによって部品のリードを基板の挿入孔に位置合せする
と共に、リードを介して部品を挿入方向にガイドするよ
うにしていた。このガイド手段は部品の挿入時に部品挿
入位置近くに移動すると共に、リードが挿入孔に挿入さ
れた後はその側方又は上方に移動し部品挿入位置からに
けるような構成のものであった。

ところが、近時各種機器の小型軽量化、多機能化等によ
りこれに塔載されるプリント基板の高密度実装化が著る
しく進められており、そのため、部品挿入位置の周辺に
は他部品が多数密集して配置されるのが実状である。し
たがって、部品挿入スペースの制約が極めて大きく、ガ
イド手段によって部品をガイドしようとした場合に、ガ
イド手段が他部品に衝当してこれを損傷したり、スムー
ズな案内動作が行えないというような問題が生じ適用困
難になっていた。

そこで、例えばＣＣＤカメラ等を用いた画像処理などの
手段を適用することも考えられるが、これは装置が犬が
かりになると共に、高価であるためコスト高につく欠点
がある。

発明の開示 本発明は部品の位置決め挿入がスペース上の制約など受
けることなく簡単確実に精度良く行える部品の挿入方法
および装置を提供することを目的とするものである。

この目的は以下のように構成することに工って達成でき
る。

すなわち、本発明はシート状の導電材と絶縁材とを厚み
方向に複数個交互に配列し重合して成る平面状のセンサ
ーに微小電流を通電しながら部品のリードを接触させそ
の位置に応じてリード間のピッチを検出し、その検出信
号と設定値との比較によりその偏差が零になるように前
記リードに所要回数のピッチ矯正操作を反復して加え、
次いで部品を所定角度回転させた後前記センサにより前
記リードの立置を検出し該検出に基づいて部品の挿入姿
勢または方向を位置決め制御する方法である。

また、本発明は薄肉シート状の導電材と絶縁材とを厚み
方向に交互に複数個配列し重ね合せて成る平面状のピッ
チ検出用センサと、該センサ上に設置された部品の導電
材および絶縁材と直交しかつこれらの複数の部材を挾ん
でその両端にあるいずれかふたつの導電材と接触したリ
ードを両側から押込み挟圧するように往復動可能に設け
られたピッチ矯正手段と、センサからのピッチ検出信号
と設定値とを比較演算し偏差に応じた信号を送出する制
御手段と、該制御手段からの信号により駆動制御され部
品を保持して所定の位置に順次移送すると共に、部品の
リードが矯正手段によって矯正されたとき部品を回転さ
せ回転位置に応じてセンサによシリードの位置検出を行
わせる部品の移載手段とを備えて成り、センサによるリ
ードの位置検出により部品の挿入姿勢または方向を位置
決めするようにした装置である。

本発明によれば、部品のリードを平面状のセンサに接触
させるのみでそのピッチが検出され、この検出に基づい
て自動的にピッチが矯正される。

また、部品を所定角度回転しセンサによってリードの位
置を検出するだけで部品の挿入姿勢または方向が自動的
に位置決め制御される。しかも、これらの操作は基板の
挿入位置と離れたところで挿入に先立って予め行うこと
ができる。したがって、従来の機械的なガイド手段など
が不要になり、他部品が密集する挿入スペースの狭い部
分であっても、何等スペース上の制約を受けることなく
極めて容易にかつ確実簡単に部品の位置決め挿入が行え
る。しかも、部品の位置決め挿入が従来の機械的なガイ
ド手段を用いたものと比べて同等以上の正確さで精度良
く行える。更に、画像処理などの高価な手段を用いるこ
となく目的を達成できるため、構成が簡単で安価であり
、コスト上昇を招くようなことはない。

発明を実施するための最良の形態 以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

先ず、本発明が適用される部品Ａは第１図に示すよう（
・′（、本体ａのＴ方に一対のり−ドｂ、ｂが突出して
設けられゾζ形状をなしている。リードｂ。

ｌ）の間隔は所定のピッチｌに対して予めやや拡げられ
ている。このリードを拡げる操作は後（、で行われるピ
ンチ矯正工程の前段階で行われる。

次に、第２図に示すようＶＣ、ベース１０の一側部にビ
ノクアンドプレースユニノ＋−（ｇ、下Ｐ　−Ｐユニッ
トと称する）１１が設置てれている。このＰ−Ｐユニノ
１−１１は取出位置に供給された部品Ａを該位置から取
り出しベース１０上に設けんピッチ矯正位置に送り込む
と共（′こ、この位置から部品挿入位置に移載しプリン
ト基板に挿入するような動作を行う。Ｉ）　−Ｐユニッ
ト１］は、フレー・ム１２に設けた回転軸］３に旋回動
可能に一体（ｒ（数例けられ〕こアーム１４と、アーム
１４の一端に取付けちれたヘソ”　１５とから成ってい
る。ヘッド１５には在学吸着バンド１６が中空ｉｉ’［
ｌ］１９を介して上下動可能（／Ｃ装着されている。−
ラド・１５は吸着パッド１６と共に垂直に対して所定の
角度範囲で一体で旋回動できるようになっている。更に
、吸着パット１６はカップリング１８によって中空軸１
９に回転方向（１て柔軟性を有しフレキシブルな状態で
取付けられており、中空軸１９に対して回転方向に自由
動できるようになっている。更に、吸着パッド１６は中
空軸１９を介してヘッド１５つ、との負圧を解除する手
段（図示せず）が設けら、？１でいる。このユニットＩ
Ｊは後述する制御装置の制御（（よって各部の動作が、
精密に駆動制御される。更Ｑて、吸着パッド１６は後述
するセンサ２０に対して所定の角度範囲で回動できるよ
うになっている。

一方、ベース１０の所定位置にピンチ矯正位置が設けら
れており、この位置にピッチ検出用センサ２０が設置さ
れている。このセンサ′、）Ｑは部品Ａのリードｂ、ｂ
のピンチを検出するためのもので、第３図に示すように
厚さが薄いソート状の導電部桐２１と絶縁部材２２とを
厚み方向に交互に所要数配列し重ね合せて基板２３の一
面に埋装し、又は両側からクランプして成る平面形状し
て形成されている。このセンサ２０の導電部材２１と絶
縁部材２２間の取付ピンチしは、部品Ａのり−ドｂ。

ｂのピッチが例えば０．１　ｍ　ｍ　　程度の良好な解
像度で検出できる〜ように、例えばＯ，１ｍｍ程度ある
いはそれ以下に設定される。したがって、各部材２１．
２２の厚さは取付ピンチの半分以下の０．０５ｍｍ程度
と極めて薄いものであることが必要である。センサ２０
の各導電部（第２１　・　には常時部品のり−ドｂ、１
〕を損傷しな（／−１程度の微小電流が通電されている
。各部材２１．２２は硬質材で構成される。

センサ２０からの検出信刊は制御装置３０に入力される
。制御装置３０は第４−図に示すように、ＣＰ　Ｕ　３
１１とメモリ３１２とインターフェイス３１３とから成
るコンビコーータ３１によって構成されている。メモリ
３１２には設定器３２から人力された矯正すべき基準の
ピッチと対応する値が記憶されている。そして、センサ
２０から入力された検出信号はＣＰＵ３１１によって葵
準値と比較演算され、その偏差に応じた信号がサーボア
ンプ３３に送出される。サーボアンプ３３ばＣＰＵ３１
１からの信号すなわち指令パルスの入力によって動作し
、これ（Ｃ接続されたサーボモータ３４を駆動制御する
。サーボモータ３４には例えば回転速度や回転角度（位
置）を検出する検出器が一体に取付けられており、目標
とする所期の動作に対して精度の良い位置決め動作が行
えるようになっている。このサーボモータ３４は動力伝
達手段３５を介してピッチ矯正用アーバー３６．３６に
連結されている。なお、動力伝達手段３５としては、例
えばカム・リンク機構やギーヤ機構などが適用６丁能で
あるが、公知の手段でもつ一〇構成可能であるため、そ
の詳細な図示は省略する。アーハー３６の先端部にはク
ザビ状のピッチ矯正溝３７が設けられていて、この矯正
溝によって部品の１）−トが両側から挾み込まれるよう
になっている。

ピッチ矯正用アーバー：３６　、３６はセンサ２゜の」
二号〇てこのセッサと直交して一対で配置され、サーボ
モータ３４の駆動に上りセッサ２ｏ上に位置決めされプ
ζ部品Ａのリードｂ、ｂを両側から押込み挟圧するよう
に、所、定のストロークで所要回数たけ往復運動を繰り
返すようになっている。このストロークや繰り返し同数
ｆｃｔリードｂｉｂのピッチ矯正量や（Ａ質等に応じて
制御装置３０　＋ｆｒ：、より精密に制御される。

一方、部品Ａを挿入するプリント基板４ｏはベースｌＯ
上の：センサ２ｏがら離れた位置に（ｒｌ置決め設置さ
れる。プリンｌ−病板４ｏの部品挿入位置（／（は挿入
孔４００　、４００　が所定のピッチｔで開口形成され
ている。なお、基板４ｏはその長手方向がセンサ２０の
長手方向り平？１になるよう（（位置決め設置される。

次！ｒＣ，本発明力法を用いたゾリン）・基板、：］、
　ＯＩＣ２’ｔ−Ｊる部品Ａの挿入動作およびその手順
をソｓ５図（ｎ）〜（１）にしゾζかって説明する。

す）、先ず、部品Ａはそのリードｂ、ｂか所定のピッチ
Ａ　ｔｌて対して列方に拡開した状態で取出位置ＶＣ供
給される。次いで、部品ＡばＰ−Ｐユニット１１の駆動
により吸糸パッド１６に吸着保持されセッサ２０の上方
に移送される。次にヘッド１５が吸着パッド１６と共に
垂直に対して所定の角度で所定の方向に旋回し、吸着パ
ッド１６を垂直下向き状態から上方に回動傾斜させる。

その後、ヘッド１５が下方に移動し、吸着パッドＪ６を
第５図（ａ）の仮想線で示すセンサ２０の直上方位置１
で降下させる、っ次いで、ヘッド１５が下方に旋回し、
吸１ｉパッド１６を］；向きに回動させ、部品Ａのリー
ドし、（）を同図（ａ）の実線で示すように、角度θで
傾いた姿勢でセッサ２０に接触させる。これにより、リ
ードｂ、ｂは第５図（１））に示すように、両アーバー
３６．３６の間に矯正時：３７　、３７と対向するよう
に位置すると共に、センサ２０の長手方向と直交するよ
うに複数の導電部Ｕ　２　］、と絶縁部材２２とを挾ん
でその両端に所定間隔おいて位置する導電部材２１１　
、２１２　ＶＬＣ夫々接触する（第５図（１））　、　
（Ｃ）参照〕。そして、部品Ａはピッチ矯正１ｆ１７−
バー３６．３６の間に介在されセッサ２ｏ！７ζ村（〜
でイ１″１−置決め設置される。すると、部品のリ一１
’　ｂ　、　ｌ）間のピッチがこれと接触する導電部（
Ａ２］１，２］２の位置によってセンサ２　ｔ）　ｉ−
ζよＩ）　４ｆ。

り、１」され、その検出信号がインターフェイス３１３
を′通しでＣＩ’Ｕ３Ｊ１に人力される。その際、吸着
ヘッド１６（性中空軸１？に対して回転方向（、′Ｃ柔
リすク性を有し自山動用能であるため、一方のリードノ
ミカセンザ２ｏに接触しイ山カのリー　ドかセッサかＬ
′：）＃ｆノしているというＪ二うなことは雀↓やけら
Ｊ９、る。

１／、７、り一日）、Ｉ）はセッサ２　ＯＫ対して角度
θでイ１．１″（いゾζ姿勢で接触゛するため、いずれ
ヵ・ひとつの・、９屯部・１詞のみＧ・ζ点接触状態で
良好（・て接”４１！することかｌυ］待Ｔ′き、リー
　ドｂが複数の導電”ｌｉＩ　４Ｊ２１　ｖｃ同ｎ１７
　ｐ（重複ｔ７て接「す１するようなことが坊１トされ
る。

Ｌ７たかつて、セッサ２０　ｔｌＣよるリードｂ　、　
ｂのピノｆ−の）６真１１７か良好な解像度で行えるっ
（２）、そして、セッサ２ｏがらの検出伝号ばｃＰＵ、
（１１に」、ッて上］ピ設定されたｊＪ　＄　１’直と
比’Ｉ：９　Ｘ算され、そのｔｆｉ＋ｉ差に応じ／ζ差
信号がザーボ７′ンプ：３３に送出される。これによっ
てサーボアンプが動作しサーボモータ、３４が駆動され
ピッチ矯正用アーバー３６．３６が動力伝達手段３５を
介してＩＪ−ドｂ、、ｂの押込み方向（−ｒ−所要回数
で往復駆動される。ピッチ矯正甲子−バー３６　、３６
が、駆動さね。

ると、リードｂ、ｂはその矯ｉＥ満３７．３７によって
両側から所要回数繰り返して押込捷れ挟圧される（第５
図（ａ）参照）。すると　ＩＪ　　ｌ・川）、））の間
がその繰り返し回数と押込み拙とに応して内方に縮小し
そのピッチが所定ピッチｔに徐々（・て近づく。そＬ７
て、ピッチ矯正用アーバー、３６．３６　（ｆｃよる矯
正操作が所要回数繰り返して加えらＪｌ−ると、リード
１）、ｂカ多最終的に所定のピッチｔ　（／ｉｍ収れん
し、第５図（ｅ）ｔζ示すようＣて矯１「さハ、る。す
ると、上記差信号、つ甘りセッサ２０で検出し／ζピッ
チの検出値と上記基準値とか一致し７、ＣＩ−）Ｕ　３
　］、　１からサーボアンプ３３に送出されて（ハたイ
ｔ１−弓かなくなる。これ（・てよってサーボモータ：
３４か停止］−すると共（て、ピッチ矯正用アーバー３
６．３６か第５叉（ｂ）で示すようにり−１−ｂ、ｂの
１円方（・′ＣＣガフＬ／４：位置で停止する。かくて
、部品Ａのリードｂ、ｂのピンチ矯正動作が行われる。

なお、ピッチ矯正用アーバーはり−ドｌ）　、　ｂの痛
き角度θに応じてセンサ２０に対して同一角度で同一方
向に頌斜して設けられ、又は矯ｉＥ溝３７がリードと平
行になるように頌いて設けられる。

■、その後、ＣＰＵ３１１の制御によって部品Ａの基板
挿入孔４００，４００に対する挿入姿勢および方向が位
置決めされる。その手順は以下のように行われる。この
場合、プリント埜板４０の挿入孔４００　、４００は例
えばセンサ２０の長手方向すなわち導＋ｌＫ部材２１の
長手方向に平行となるよう（・こ位置決めされている。

先ず、ＣＰ　Ｕ　３　Ｊ−１の制御（・てよりＰ−Ｐユ
ニットＩＪの吸着パッド１６が上動し、次いでヘッドｊ
５の下刃への旋回により上記ｆ頃いた状態からセンサ２
０に対して垂直下向き状態にセントされる。

その後、吸着パッド１６が部品Ａを保持し゛た状態で中
空軛１１９を介しヘッド１５に対して９００の角度回転
される。これにより部品Ａは上述したＩＪ−ドｂ、ｂが
センサ２０の長手方向と直交した位置から９０°の角度
で反転される。これによって、第５図（ｆ）に示すよう
（（リードｂ、ｂはセンサ２０の長手方向に沿って平行
になるように概略の位置決めがなされる。次いで、吸着
パッド１６の降下により部品Ａのリードｂ、ｂがセンサ
２０４て接触する。このリードｂ、ｂの接触位置を検出
することで、リードの直線性が得られているかどうかの
判定ならびに部品Ａの挿入姿勢・方向の位置決め制御が
なされる。すなわち、両方のり−ドｂ、ｂが第５図（ｇ
）に示すように、センサ２０の同一の導電部材２１３上
に位置付けされ両リードが共にこれと接触した場合には
、センサ２０からＣＰＵ３１１に検出信号は送出されず
、その直線性、ずなわちリードｂ、ｂが曲がりやネジレ
などなく同一平面」二にあるように矯正されたものと判
定される。同時に部品Ａはセンサ２０の長手方向に平行
、つまり基板４０の挿入孔４ｏｔｏ、４ｏｏと平行に姿
勢および方向が位置決めされかつ、そのように位置決め
されているものと判定される。

一方、第５図（１１）に示すように、リ−ｒ’ｂ、ｂの
位置がズレ、ふたつの導電部４Ｊ’　２１．３　、２１
４　ＶＣ接触し／こ場合には、そのズレ量ｍ（＝て応じ
た検出信号がセンサ２０からＣＰＵ３１１に送出される
。すると、Ｉ）　−ＰユニットＩＪがＣＰ　Ｕ　：３１
　］からの信号によって１駆動制御され（第４図参照〕
、吸着パッド１６を上記ズレ量ｍに応じた角度だけ回転
させ、こ１７、をズレ量ｍが零（てなるように回転匍制
御する。その結果、リードｂ　、　ｂは同一の導電部（
し２１３」−に位置合され両リードか共にこの部材２１
３に接触する。したがって、上述と同様に部品Ａは基板
４０の挿入孔４００，４００と平行になるようｖｃ−ｔ
の姿勢および方向か位置決めされる。

かくして、部品へが基板４０の挿入孔４００．４−．０
０に対して位置決めされる。

なお、この場合ＶＣ１挿入孔４００　、４．００がセン
サ２０の長手方向と直交する方向に設けられているとき
（ｄ、部品Ａを９００回転させる動作を行わせることな
く、リー　ド１〕、ｂの矯正工程が完了した後、直ちに
部品Ａの位置決め動作が行われる。また、挿入孔４００
，４００がセンサ２０の長手方向に対して９０’ではな
く、その他の角度で斜交する方向に設けられているよう
な場合には、と述したのと略同様の手順により吸着パッ
ド１６の回転制御により、部品Ａはそれに応じた回転角
度で回転され、かつリードｂ、ｂのセンサ２０との接触
位置の検出およびそのズレ量の補正などが行われる。

■、その後、吸着パッド１６が上動し、次いでプリント
基板４０の上方に移動することにより、部品穴はプリン
ト基板４０の部品挿入位置の直上方にリードｂ、ｂが挿
入孔４００，４００と工科する」：うに位置合せされて
移送される（第５図（１））。

次いで、吸着パッド１６が降下し、部品Ａのリードｂ、
ｂが挿入孔４００，４．００に位置決め挿入される。

その後、吸着パッド１４３による部品Ａの吸着保持が解
除され、吸着パッド１６は上動すると共に上記部品の取
出位置に回動復帰し、次の部品挿入動作に備える。。

かくして、部品の位置決め挿入が完了する。

木実７（食倒してよると、部品のリードのピッチ矯正上
（”＋ｌ−や挿入孔（て灼する位置決めが基板の部品挿
入１・旨首から離、ｊｌ、た別１［４］の位：腎で行え
、かつそれらの動作かＣＰＵ３］１によって精度良く制
御さ汎る。

しまたかつて、ｐ＜１４品の位置決めおよび挿入かスペ
ース上の制約を受けることなく簡単）′こ行え、しかも
（′１１イＩ１１良＜　１−Ｅ確に行える。

１１１：イ１面の節？）′１−な説明 第１図は本発明方法か適用される部品の斜視図、第２図
（・、１本究明方法を実施する際に用いられる部品挿入
装置の６’ｌ　？ビン１、）３．３図は同装着に適用さ
れるピッチ演出手段の’；ｒ’；ｔ　４Ｆｉ、図、第４
図は本発明装置のブ１ｍツク図、第５図（ａ）〜（ｉ）
！ｄ本発明方７去を用い／と部品の１）　−、−１−矯
正−Ｌ稈および１ユγ置決め挿入工程の動作１順を説明
する説明図である。

２　Ｊ　　　　・　　−”ｐ　　’Ｊ５　　’ｊ゛り］
（１≧（，２２−絶縁γ１１へ材、 ２０　・・　ピンチ検出用センサ、 〕Ｘ　　　部品、 ｂ、ｌ）リード、 ３６．３６・・　ピンチ矯正用アーバー（矯正手段）、 ３０・・　制御装置（手段）、 １１・・　ピックアンドプレースユニソ＋−Ｃ部品の移
載手段）。

特許出願人　　　新日本電気株式会社 第５ｖ！Ｊ −４８８− 第５図 （Ｃ） （ｄ） 第５図 （ｅ） 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、シート状の導電材と絶縁材とを厚み方向に複数
   個交互に配列し重合して成る平面状のてンサに微小電流
   を通電甲ながら部品のリードを接触させその位置に応じ
   て該リード間のピンチを検出し、その検出信号と設定値
   との比較によりその偏差が零になるように前記リードに
   所要回数のピンチ矯正操作を加え、次いで前記部品を所
   定角度回転させた後前記センサにより前記リードの位置
   を検出し前記部品の挿入姿勢′または方向を位置決め制
   御するようにしたことを特徴とする部品の挿入方法。
2. （２）、薄肉シート状の導′賀拐と絶縁材とを厚み方向
   に交圧に複数個配列しΦ゛ね合せて成る平面状のピッチ
   検出用センサと、このセンソー上に設置され／辷部品の
   前記導電材および絶縁材と直交しかつこれら複数の部材
   を挾んでその両端にあるいずれがふたつの導電材と接触
   したリードをその両側から押込み挟圧するように往復動
   可−能に設けられた一対のピッチ矯正手段と、前記セン
   サからのピッチ検出信号と設定値とを比較演算し偏差に
   応じた信号を送出する制御手段と、該制御手段からの差
   信号によって、駆動制御され前記ピッチ矯正手段を前記
   偏差が零になるように所要回数繰り返し動作させる駆動
   手段と、前記制御手段からの信号により駆動制御され前
   記部品を保持して所定の位置に順次移送すると共に、前
   記リードが前記矯正手段によって矯正されたとき前記部
   品を回転させ前記センサにより前記リードの位置検出を
   行わせる部品の移載手段とを備えて成り、前記センサに
   よる前記リードの位置検出により前記部品の挿入姿勢ま
   たは方向を位置決゛めするようにしたことを特徴とする
   部品挿入装置。