TWI647982B - 電子零件構裝裝置及電子零件之構裝方法 - Google Patents

電子零件構裝裝置及電子零件之構裝方法 Download PDF

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TWI647982B
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Abstract

本發明提供一種能夠更簡單且更確實地將引線插入至電子電路基板之插入孔的電子零件構裝裝置。
電子零件構裝裝置10，具備：把持部29，把持具有引線31之電子零件30；搬送部，將已由該把持部29把持之該電子零件30，搬送至設有插入孔41之基板40上；及擺動部，使在該基板40上已解除由該把持部29進行之把持的該電子零件30與該基板40相對地進行擺動。

Description

電子零件構裝裝置及電子零件之構裝方法
本發明係關於一種將電子零件之引線(lead)插入電子電路基板之插入孔，以將電子零件構裝於電子電路基板之電子零件構裝裝置及電子零件之構裝方法。
習知，將電子零件之引線插入電子電路基板之插入孔，將電子零件構裝於電子電路基板。而在該引線彎曲等情形時，存在有無法將引線插入插入孔之不良情況。
相對於此，例如在專利文獻1之電子零件之構裝裝置中，將具有引線端子之電子零件之封裝體，藉由彈性材之保持手段加以保持。然後，一邊利用彈簧材支承保持手段並一邊允許其往引線端子之排列方向擺動，且允許其往印刷基板之方向進出，以將引線端子插入至印刷基板之通孔(through-hole)。
此外，在專利文獻2之零件插入裝置中，以夾具(chuck)保持插入零件，將其引線端子插入至印刷基板之插入孔。此時，當偵測到引線端子往插入孔之插入不良時，即一邊使夾具振動、一邊將引線端子插入至插入孔。
專利文獻1：日本特開平7-106797號公報
專利文獻2：日本特開平5-291796號公報
在專利文獻1及2中，均為一邊保持並擺動或振動具有引線端子之電子零件或插入零件、一邊將引線端子插入通孔或插入孔。因此，擺動或振動引線端子，並且將引線端子往下方賦力。此時，若引線端子與通孔或插入孔產生偏移，將導致引線端子變形。
因此，專利文獻1之電子零件之構裝裝置中，保持手段係以彈性材構成，並將保持手段以彈簧材支承。由此，使保持手段彈性變形，而有時會有保持手段斜向傾斜，而使引線端子之插入變困難的情況。此外，專利文獻2之零件插入裝置，係一邊偵測插入不良、一邊使夾具振動，從而使控制煩雜。
本發明係為了解決如上述之課題而完成，目的在提供一種能夠更簡單且更確實地將引線插入至電子電路基板之插入孔的電子零件構裝裝置及電子零件之構裝方法。
為了達成上述目的，本發明之一形態之電子零件構裝裝置，具備：把持部，把持具有引線之電子零件；搬送部，將已由該把持部把持之該電子零件，搬送至設有插入孔之基板上；及擺動部，使在該基板上已解除由該把持部進行之把持的該電子零件與該基板相對地進行擺動。
根據此構成，在解除把持部進行之電子零件之把持，並使電子零件在基板上自立之狀態下，使電子零件與基板相對地擺動。藉此，若電子零件之引線位於電子電路基板之插入孔，則藉由電子零件之本身重量將引線插入至插入孔。據此，能夠更簡單且更確實地將引線插入電子電路基板之插入孔。
此電子零件構裝裝置，亦可進一步具備檢測該電子零件之高度的位置感測器。據此，能夠根據電子零件之高度判定引線是否已插入至插入孔。
此外，在電子零件構裝裝置中，亦可為：該把持部，具有與該引線延伸之方向平行且彼此對向之一對的面、及相對該一對的面正交之另一對的面，在該一對的面及該另一對的面，包圍已解除由該把持部進行之把持的該電子零件之狀態下，該擺動部擺動該把持部。此時，亦可在已解除該把持部進行之把持的該電子零件之外面與該一對的面及該另一對的面之間設有間隔。藉此，能夠藉由解除電子零件之把持的把持部擺動電子零件。而且，能夠使引線相對於插入孔移動，將引線插入至插入孔。
進一步地，電子零件構裝裝置，亦可進一步具備載置該基板之載置部，該擺動部擺動該載置部。藉此，能夠使插入孔相對於引線移動，將引線插入至插入孔。
此外，在一形態之電子零件之構裝方法中，把持具有引線之電子零件，將該電子零件搬送至設有插入孔之基板上，在該基板上解除該電子零件之把持，使該電子零件與該基板相對地擺動。
本發明，具有以上說明之構成，其發揮能夠更簡單且更確實地將引線插入至電子電路基板之插入孔的效果。
10‧‧‧電子零件構裝裝置
11‧‧‧機器人
15‧‧‧臂部(搬送部、擺動部)
20‧‧‧把持部
24‧‧‧載置部
25‧‧‧位置感測器
圖1，係概略地顯示適用實施形態1之電子零件構裝裝置的機器人之一例之整體性之構成的俯視圖。
圖2，係顯示圖1之機器人的立體圖。
圖3，係概略地顯示圖1之機器人之控制裝置之構成的功能方塊圖。
圖4A，係概略地顯示藉由把持部把持電子零件之狀態的剖面圖；圖4B，係概略地顯示已解除由把持部進行之電子零件之把持之狀態的剖面圖；圖4C，係概略地顯示已將電子零件之引線插入至電子電路基板之插入孔之狀態的剖面圖。
圖5，係概略地顯示實施形態2之電子零件構裝裝置之把持部的剖面圖。
圖6A，係顯示把持部之另一例之剖面圖；圖6B，係顯示把持部之再另一例之立體圖。
以下，一邊參照圖式一邊說明較佳之實施形態。又，以下對所有圖式中相同或相當之要素標注相同之參照符號，並省略其重複之說明。此外，為了使圖式易於理解，而示意性地顯示各個構成要素，關於形狀及尺寸比例等有非正確顯示之情形。進一步地，將展開一對臂之方向稱為左右方向，將與基軸之軸心平行之方向稱為上下方向，將與左右方向及上下方向正交之方向稱為前後方向。
(實施形態1)
本實施形態之電子零件構裝裝置10，係將電子零件之引線插入至電子電路基板(以下，稱為「基板」)之插入孔，以將電子零件構裝於基板之裝置。針對將本發明之電子零件構裝裝置10應用於圖1~圖3所示之機器人11的情形進行說明。但是，電子零件構裝裝置10並不限定於應用於機器人11之情形。此外，關於該機器人11，雖說明為水平多關節型雙臂 機器人，但可採用水平多關節型．垂直多關節型等之機器人。
機器人11，如圖1所示，具備台車12、支承於台車12之一對機器人臂(以下，有僅記載「臂」之情形)13、13、及收納於台車12內之控制裝置14。各臂13，係水平多關節型機器人臂，具備有臂部15、腕部17、及手部18、19。
臂部15，以作為將電子零件搬送至基板上之搬送部、及擺動電子零件之擺動部而發揮功能。本例中，臂部15係以第1連桿15a及第2連桿15b構成。另外，左右之臂13、13，除了手部18、19外，實質上係相同構造，左右之手部18、19可為相同之構成，亦可為不同之構成。此外，左右之臂13、13，可獨立地進行動作、相互關聯地進行動作等。
臂部15之第1連桿15a，藉由旋轉關節而與固定在台車12之上面的基軸16連結，可繞通過基軸16之軸心的旋轉軸線L1旋動。第2連桿15b，藉由旋轉關節而與第1連桿15a之前端連結，可繞規定於第1連桿15a之前端的旋轉軸線L2旋動。腕部17，藉由直動關節與第2連桿15b之前端連結，可相對第2連桿15b升降。手部18、19，藉由旋轉關節與腕部17連結，可繞旋轉軸線旋動。
上述構成之各臂13，具有對應各關節之關節軸J1~J4。而且，在臂13，以對應各關節軸J1~J4之方式，設有驅動用之伺服馬達(未圖示)、及檢測該伺服馬達之旋轉角之編碼器(未圖示)等。此外，2支臂13、13之第1連桿15a、15a之旋轉軸線L1位於同一直線上，一方之臂13之第1連桿15a與另一方之臂13之第1連桿15a以於上下設有高低差之方式配置。
右手部18，如圖2所示，例如，藉由移送基板之移送部構 成。此外，左手部19，具有把持電子零件30之把持部20，亦可進一步具有使把持部20於上下方向旋轉移動之旋轉部21。另外，雖僅左手部19具有把持部20，但只要右手部18及左手部19之至少任一方具有把持部20即可。在右手部18及左手部19之兩方具有把持部20之情形時，各把持部20之形狀亦可不同。
此實施形態中，旋轉部21，係3個角被切斷之正三角形板體。旋轉部21之中心軸，延伸於相對腕部17之關節軸J4正交之方向。於旋轉軸設有驅動用之伺服馬達(未圖示)、及檢測該伺服馬達之旋轉角之編碼器(未圖示)等。藉此，旋轉部21，以中心軸為中心繞順時針或反時針方向旋轉，在3個邊之任一邊每一次成為水平時停止。
此實施形態中，例如，於旋轉部21設有6個把持部20。此等把持部20可為相同形狀，亦可配合電子零件30之形狀而不同。每2個把持部20彼此隔著間隔相鄰並配置於旋轉部21之各邊。
把持部20，係下面有開口之箱形狀，具有內部空間。由此，把持部20之內面，藉由上側面、前側面、後側面、右側面及左側面構成。前側面、後側面、右側面及左側面，於上下方向平行，並與上側面垂直地設置。前側面及後側面係相對向之一對的面，右側面及左側面係相對向之另一對的面。由前側面及後側面構成之一對的面，與由右側面及左側面構成之另一對的面正交。把持部20，往自旋轉部21之中心離開之方向開口。藉此，藉由旋轉部21旋轉把持部20，在把持部20位於下方時，開口向下。相鄰之2個把持部20，以其下面成為於一直線上之方式安裝於旋轉部21。
把持部20之內面，形成為把持部20之內部空間大於電子零 件30。此外，在把持部20之內部空間具備吸附裝置。例如，在把持部20之上側壁部設有貫通孔20h(圖4A)，在該上側壁部之內面(上側面)以圍繞貫通孔20h之方式設有吸附墊22(圖4A)。在台車12等設有吸引泵23，藉由配管(未圖示)將貫通孔20h與吸引泵23連接。於配管設有開閉閥(未圖示)。
控制裝置14，如圖3所示，具備CPU等之運算部14a、ROM、RAM等之儲存部14b、及伺服控制部14c。控制裝置14，係例如具備微控制器等電腦之機器人控制器。另外，控制裝置14，可藉由進行集中控制之單一控制裝置14構成，亦可藉由彼此協同動作並進行分散控制之複數個控制裝置14構成。
於儲存部14b，儲存有作為機器人控制器之基本程式、各種固定資料等之資訊。運算部14a，藉由讀出儲存於儲存部14b之基本程式等之軟體並進行執行，控制機器人11之各種動作。亦即，運算部14a，生成機器人11之控制指令，將其輸出至伺服控制部14c。伺服控制部14c，根據由運算部14a生成之控制指令，控制與機器人11之各臂13之關節軸J1~J4對應之伺服馬達之驅動。
接下來，針對由上述構成之機器人11進行之將電子零件30構裝於基板40之方法，參照圖2及圖4A~圖4C進行說明。此方法藉由控制裝置14進行控制。此處，針對6個把持部20之中的1個把持部20進行說明。關於其他的把持部20因與此相同，故省略其說明。
如圖2所示，在機器人11之前，設置配置有電子零件30之作業台32、及移送基板40之輸送帶33。作業台32之電子零件30以引線31朝下之方式配置。輸送帶33延伸於左右方向，排列配置於前後方向之2 個基板40藉由輸送帶33從左運至右。
首先，機器人11將左手部19抵接基板40之左端使其往右側移動，使基板40載置於位於輸送帶33之間的載置部24。載置部24，稍微高於輸送帶33，載置於載置部24之基板40，於機器人11之前停止。
機器人11將左臂部15往前方移動，使把持部20往作業台32移動。然後，使吸引泵23動作，打開位於下方之把持部20之開閉閥。藉此，如圖4A所示，將作業台32之電子零件30吸至把持部20中。此時，由於把持部20之內部空間大於電子零件30，因此當將電子零件30嵌入把持部20之內部空間中時，將會在把持部20之內面與電子零件30之外面之間產生間隔。藉此，將電子零件30順利地插入於把持部20之內部空間，電子零件30之上面被吸附於吸附墊22，藉由把持部20把持電子零件30。
接著，以其他把持部20在下方之方式，使旋轉部21旋轉。然後，同樣地，打開位於下方之把持部20之開閉閥，把持部20吸附把持電子零件30。以所希望之次數重複此動作。
機器人11將左臂部15往後方移動，使把持部20及藉其把持之電子零件30往基板40上移動。此時，以相鄰之2個把持部20排列於前後方向之方式，使左手部19以關節軸J4為中心旋轉。藉此，即能同時或連續地將電子零件30安裝於前後排列之基板40。
如圖4B所示，機器人11，關閉位於下方之把持部20之開閉閥。藉此，解除由把持部20進行之吸引(把持)，電子零件30即從把持部20之內部空間被配置於基板40上並自立。此處，若電子零件30之引線31傾斜，則即便使引線31位於基板40之插入孔41上，引線31亦無法通過插 入孔41，而使引線31被置於基板40上並自立。
以此電子零件30之上面之高度高於把持部20之下端之高度之方式，定位把持部20。如此，電子零件30之上部仍為嵌在把持部20之內部空間的狀態，被把持部20之4個內面隔著間隔圍繞。因此，當左臂部15將把持部20反覆移動於左右及前後方向以進行擺動時，電子零件30被各內面推壓而在基板40上往左右及前後方向移動。其結果，如圖4C所示，當引線31之前端與基板40之插入孔41一致時，由於已解除了把持部20對電子零件30之把持，因此藉由電子零件30之本身重而將引線31插入至插入孔41。
然後，當一邊使旋轉部21旋轉、一邊將所有的電子零件30安裝於基板40時，將右手部18抵接於基板40之左端並使其往右側移動。藉此，使基板40自載置部24往輸送帶33移動，基板40即被輸送帶33搬送。
根據上述構成，係在解除把持部20對電子零件30之把持後，擺動電子零件30。藉此，由於把持部20往下方之力並不作用於電子零件30，因此能防止電子零件30之引線31變形。此外，若引線31之前端與基板40之插入孔41一致，則能夠以電子零件30之本身重將引線31插入至插入孔41。
進一步地，把持部20，具有與引線31延伸之方向平行且彼此對向之一對的面(前側面及後側面)、及相對於該一對的面正交之另一對的面(右側面及左側面)。此外，在該等之面與電子零件30之外面之間設有間隔。藉此，在該等之面圍繞已解除把持部20對電子零件30之把持的狀態下， 擺動把持部20。藉此，電子零件30能夠一邊被把持部20之面支持、一邊於把持部20之內部空間擺動。
(實施形態2)
實施形態2之電子零件構裝裝置10，如圖5所示，進一步具備檢測電子零件30之高度的位置感測器25。例如，位置感測器25，係測距感測器，在把持部20之內部空間中配置於吸附墊之附近。位置感測器25，檢測至被擺動之電子零件30之距離，將檢測訊號輸出至機器人11之控制裝置14。
在把持部20擺動時，把持部20被配置在離基板40既定之高度。由此，可從把持部20之自該基板40起之既定高度、與藉由位置感測器25檢測出之自把持部20起至電子零件30之高度的差，檢測電子零件30相對於基板40之高度。此外，預先求出引線31插入至基板40之插入孔41時之電子零件30之自基板40起之高度。根據該高度設定閾值。
據此，在擺動把持部20之期間、或緊接其後，藉由位置感測器25檢測電子零件30之位置。若由該檢測結果求出之電子零件30相對於基板40之高度大於閾值，則判定為引線31未插入至插入孔41。藉此，藉由進一步擺動把持部20，能夠更確實地將引線31插入至插入孔41。另一方面，若電子零件30相對基板40之高度為閾值以下，則判定為引線31已插入至插入孔41。據此，停止把持部20之擺動。
另外，上述說明中，係比較電子零件30相對基板40之高度與閾值，來判定引線31是否已插入至插入孔41。相對於此，亦可比較電子零件30相對把持部20之高度與閾值，來進行判定。
(實施形態3)
在上述實施形態1及2之電子零件構裝裝置10中，臂部15為擺動部，左臂部15藉由把持部20擺動電子零件30。相對於此，擺動部只要是使電子零件30與基板40相對擺動者即可。例如，實施形態3之電子零件構裝裝置10，擺動部(未圖示)係擺動載置部24。此場合，擺動部係設於載置部24，使基板40相對電子零件30往前後及左右方向反覆移動。
(其他實施形態)
上述所有實施形態中，雖使用下面有開口之箱形狀、且設有吸附裝置之把持部20，但把持部20之形狀及把持方法並不限定於此。例如，如圖6A所示，亦可為由第1構件26及第2構件27構成之把持部28。
該把持部28之第1構件26，在與上下方向正交之面中形成為L字狀，具有自角部往右側延伸之前側壁部26a、及自角部往後側延伸之左側壁部26b。第2構件27，在與上下方向正交之面中形成為L字狀，具有自角部往左側延伸之後側壁部27a、及自角部往前側延伸之右側壁部27b。
以前側壁部26a之內面(前側面)與後側壁部27a之內面(後側面)相對向且彼此平行，左側壁部26b之內面(左側面)與右側壁部27b之內面(右側面)相對向且彼此平行之方式，配置第1構件26及第2構件27。第1構件26及第2構件27皆可往前後方向及左右方向移動。據此，以前側面接觸電子零件30之前面，後側面接觸電子零件30之後面之方式，利用前側壁部26a及後側壁部27a於前後方向夾持電子零件30。此外，以左側面接觸電子零件30之左面，右側面接觸電子零件30之右面之方式，利用左側壁部26b及右側壁部27b於左右方向夾持電子零件30。如此，把持部28即能把 持電子零件30。
另一方面，以擴大前側面與後側面之間隔之方式，使前側壁部26a及後側壁部27a於前後方向分離，以擴大左側面與右側面之間隔之方式，使左側壁部26b及右側壁部27b於左右方向分離。如此，即解除把持部28對電子零件30之把持。此時，在電子零件30之外面與把持部28之前側面、後側面、左側面及右側面之間形成有間隔。
此外，亦可使用圖6B所示之把持部29。該把持部29，具有十字形狀之上側壁部29a、矩形狀之前側壁部29b、後側壁部29c、左側壁部29d及右側壁部29e。前側壁部29b自上側壁部29a之前端往下方延伸，後側壁部29c自上側壁部29a之後端往下方延伸，左側壁部29d自上側壁部29a之左端往下方延伸，右側壁部29e自上側壁部29a之右端往下方延伸。
前側壁部29b之內面(前側面)與後側壁部29c之內面(後側面)相對向且彼此平行，左側壁部29d之內面(左側面)與右側壁部29e之內面(右側面)相對向且彼此平行。以在電子零件30之外面與把持部29之前側面、後側面、左側面及右側面之間形成間隔之方式，形成把持部29之內部空間。
此外，在上側側面之中央設有貫通孔29h，於該貫通孔29h藉由配管與吸引泵23(圖1)連接。藉由打開設置於該配管之開閉閥而將電子零件40把持於把持部29，藉由關閉開閉閥而解除把持部29對電子零件30之把持。
此外，上述所有實施形態中，電子零件30雖皆設有3條引線31，但引線31之數量並不限定於此，可為1條、亦可多於此。
對本領域技術人員而言，由上述說明可知悉本發明之眾多的 改良或其他的實施形態。因此，上述說明應解釋成僅為例示，且係以將實行本發明之最佳之態樣教示給本領域技術人員為目的而提供。可在不脫離本發明之精神下，實質地變更其構造及/或功能之細節。
本發明作為能夠更簡單且更確實地將引線插入電子電路基板之插入孔的電子零件構裝裝置及電子零件之構裝方法等是很有益處的。

Claims (6)

  1. 一種電子零件構裝裝置，具備：把持部，把持具有引線之電子零件；搬送部，將已由該把持部把持之該電子零件，搬送至設有插入孔之基板上；及擺動部，使在該基板上已解除由該把持部進行之把持的該電子零件與該基板相對地進行擺動；該把持部具有吸附該引線朝下之該電子零件之上面之吸附墊。
  2. 如申請專利範圍第1項之電子零件構裝裝置，其進一步具備檢測該電子零件之高度的位置感測器。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之電子零件構裝裝置，其中，該把持部，具有與該引線延伸之方向平行且彼此對向之一對的面、及相對該一對的面正交之另一對的面；在該一對的面及該另一對的面，包圍已解除由該把持部進行之把持的該電子零件之狀態下，該擺動部擺動該把持部。
  4. 如申請專利範圍第3項之電子零件構裝裝置，其中，在已解除該把持部進行之把持的該電子零件之外面與該一對的面及該另一對的面之間設有間隔。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之電子零件構裝裝置，其進一步具備載置該基板之載置部；該擺動部擺動該載置部。
  6. 一種電子零件之構裝方法，包含以下步驟：藉由吸附墊吸附引線朝下之電子零件之上面以把持該電子零件，將該電子零件搬送至設有插入孔之基板上，在該基板上解除該電子零件之把持，以及使該電子零件與該基板相對地擺動。
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