WO2017208964A1 - 電子部品挿入装置 - Google Patents

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WO2017208964A1
WO2017208964A1 PCT/JP2017/019546 JP2017019546W WO2017208964A1 WO 2017208964 A1 WO2017208964 A1 WO 2017208964A1 JP 2017019546 W JP2017019546 W JP 2017019546W WO 2017208964 A1 WO2017208964 A1 WO 2017208964A1
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WO
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gripper
electronic component
lead
component
insertion device
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PCT/JP2017/019546
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English (en)
French (fr)
Inventor
康彦 橋本
省吾 長谷川
賢二 坂東
圭一 田中
聡一 玉田
友希男 岩▲崎▼
浩 片渕
健二 脇山
卓馬 内田
和範 平田
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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Publication date
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Priority to KR1020187036239A priority patent/KR20190008329A/ko
Priority to CN201780031526.8A priority patent/CN109156098B/zh
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    • H05K13/0404—Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws
    • H05K13/0408—Incorporating a pick-up tool
    • H—ELECTRICITY
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    • H05K13/0404—Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • H05K13/043—Feeding one by one by other means than belts
    • H05K13/0439—Feeding one by one by other means than belts incorporating means for treating the terminal leads only before insertion
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    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3447—Lead-in-hole components

Definitions

  • the present invention relates to an insertion device for inserting a lead wire of an electronic component with a lead wire into a substrate.
  • An electronic component mounting device (electronic component insertion device) described in Patent Document 1 cuts a lead wire of an electronic component and automatically mounts the electronic component on an electronic substrate.
  • the electronic component mounting apparatus includes a gripper having a pair of arms, a pressing member that is relatively displaced up and down with respect to the pair of arms, and a moving unit that relatively moves the gripper and the electronic substrate.
  • the pair of arms includes a pair of support portions that sandwich the electronic component main body at the base end portion, and a pair of blade edge portions that sandwich the lead wire at the distal end portion.
  • the pair of arms are closed to support the electronic component main body with the pair of support portions, and the lead wire is cut and held with the pair of blade tips.
  • the electronic component is pressed toward the electronic substrate with the pressing member, and the electronic component is mounted on the electronic substrate.
  • each of the gripper, the pressing unit, and the moving unit includes a dedicated actuator, and the plurality of actuators are controlled so as to operate at the same timing.
  • an end effector is attached to the tip of each arm of the double-arm robot, and this double-arm robot is intended to function as an electronic component insertion device.
  • a component holding function for holding an electronic component and inserting it into a substrate and a lead wire guiding function for guiding the lead wire of the electronic component can be distributed to each arm.
  • the function to cooperate such as the component holding function and the lead wire guiding function is distributed to each arm, there is a possibility that the operation may not be performed normally if a time lag occurs in each functional unit.
  • an electronic component insertion device is an electronic component insertion device that inserts an electronic component with a lead wire into a through hole of a substrate, A component gripper for holding the body of the electronic component; An operation member provided in the component gripper; A lead gripper for gripping the lead wire of the electronic component held by the component gripper; A moving device that moves the component gripper relative to the lead gripper in a first direction;
  • the lead gripper includes a pair of fingers that sandwich the lead wire from both sides in a second direction orthogonal to the first direction, and a biasing member that biases the fingertip of the finger to open;
  • the finger is provided with an actuated portion that receives an acting force so as to close a fingertip of the finger from the operation member.
  • the lead gripper receives an acting force from the operation member and closes the fingertips of the pair of fingers. That is, a dedicated actuator for opening and closing the lead gripper is not provided, and the lead gripper is mechanically opened and closed by an operating member that moves integrally with the component gripper. Therefore, the timing of the movement of the component gripper and the opening and closing of the lead gripper can be matched, and the cooperation is not easily broken. In addition, since a dedicated actuator for opening and closing the lead gripper is not provided, a control means for this actuator is also unnecessary. Furthermore, it is possible to easily realize an electronic component insertion apparatus using a double-arm robot in which a component gripper and a lead gripper are distributed to each arm.
  • an electronic component insertion apparatus including a component gripper that holds an electronic component and inserts it into a board, and a lead gripper that guides the lead wire of the electronic component
  • the component can be controlled without controlling the opening and closing of the lead gripper.
  • the timing of the gripper movement and the opening and closing of the lead gripper can be matched.
  • FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of an electronic component insertion device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of an electronic component insertion device in which both the mounting head moving means and the guide head moving means are robot arms.
  • FIG. 3 is a side view of the mounting head as seen from the guide head side.
  • FIG. 4 is a side view of the guide head as viewed from the mounting head side.
  • FIG. 5 is an enlarged side view of a finger gripping portion.
  • FIG. 6 is an enlarged plan view of a gripping portion of the finger.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a control system of the electronic component insertion device.
  • FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of an electronic component insertion device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of an electronic component insertion device in which both the mounting head moving means and the guide head moving means are robot arms.
  • FIG. 3 is a
  • FIG. 8 is a side view of the guide head viewed from the mounting head when the operating member is in the open position.
  • FIG. 9 is a front view of the electronic component insertion device when the operation member is in the open position.
  • FIG. 10 is a side view of the guide head viewed from the mounting head when the operating member is in the closed position.
  • FIG. 11 is a front view illustrating a schematic configuration of the electronic component inserting device according to the first modification.
  • FIG. 12 is a front view illustrating a schematic configuration of an electronic component insertion device according to Modification 2.
  • An electronic component insertion device is a device for automatically mounting an electronic component with a lead wire on an electronic substrate. Specifically, the electronic component insertion device takes out the electronic component from the component supply device and holds it, transports the electronic component to a predetermined position on the electronic substrate, corrects the lead wire of the electronic component, and is provided on the electronic substrate. The lead wire is inserted into the predetermined through hole.
  • FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of an electronic component insertion apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an electronic component insertion apparatus in which both a mounting head moving means 102 and a guide head moving means 103 are arms 12 and 13.
  • FIG. 1 the electronic component insertion device 1 includes a mounting head 2, a guide head 3, a mounting head moving unit 102, a guide head moving unit 103, and a control device 6 that controls these operations. Yes.
  • the mounting head 2 holds the electronic component 9 to be mounted on the electronic substrate, and inserts the lead wire 92 of the held electronic component 9 into a predetermined through hole of the electronic substrate.
  • the mounting head moving means 102 is a means for moving the mounting head 2 relative to the electronic board so that the electronic component 9 moves to a predetermined mounting position on the electronic board.
  • the guide head 3 corrects the lead wire 92 of the electronic component 9 held by the mounting head 2 and guides the lead wire 92 to the through hole.
  • the guide head moving means 103 is means for moving the guide head 3 relative to the mounting head 2 (or electronic board).
  • the electronic component insertion device 1 is configured using a double-arm robot 10.
  • the double-arm robot 10 includes a base 11 and a pair of robot arms 12 and 13 supported by the base 11.
  • the mounting head 2 is mounted on the hand portion of one arm 12 of the pair of arms 12 and 13, and the guide head 3 is mounted on the hand portion of the other arm 13. That is, in the present embodiment, one arm 12 of the double-arm robot 10 functions as the mounting head moving unit 102 and the other arm 13 functions as the guide head moving unit 103.
  • the arms 12 and 13 a general horizontal articulated robot arm can be adopted, and the configuration thereof is well known, so detailed description of the arms 12 and 13 is omitted. Below, especially the mounting head 2, the guide head 3, and the control apparatus 6 among the components of the electronic component insertion apparatus 1 are demonstrated in detail.
  • FIG. 3 is a side view of the mounting head 2 as viewed from the guide head 3 side.
  • the mounting head 2 according to this embodiment is a so-called nozzle head.
  • the mounting head 2 includes a base 22, a component gripper 26, a moving device 23 that moves the component gripper 26 in the first direction 99 with respect to the base 22, and an operation member 25 provided on the component gripper 26.
  • the “first direction 99” is a direction parallel to the opening axis of the through hole of the electronic substrate, that is, a normal direction of the surface on which the electronic component 9 of the electronic substrate is mounted, and is generally a vertical direction. It is.
  • the base 22 is a plate-like member having a main surface parallel to the first direction 99.
  • An interface plate 21 is coupled to the base 22. This interface plate 21 is connected to the interface on the mounting head moving means 102 side. Depending on the mode of the mounting head moving means 102, the interface plate 21 may be omitted, and the base 22 may be directly connected to the mounting head moving means 102.
  • the moving device 23 is a so-called linear motion device.
  • the moving device 23 includes an air cylinder 231 fixed to the base 22, a rod 232 that expands and contracts from the air cylinder 231 in the first direction 99, and a slider 233 connected to the rod 232.
  • a rail 234 extending in the first direction 99 for guiding the slider 233 is formed in the casing of the air cylinder 231.
  • the air cylinder 231 is connected to an air source 238 via a pipe 237, and compressed air is supplied from the air source 238 (see FIG. 7).
  • the pipe 237 is provided with an electromagnetic valve 236 that switches supply and discharge of compressed air to and from the air cylinder 231.
  • the rod 232 expands and contracts by supplying and discharging compressed air to and from the air cylinder 231.
  • the slider 233 connected to the rod 232 slides on the rail 234 as the rod 232 expands and contracts, and moves in the first direction 99.
  • the component gripper 26 includes an arm 260 extending in the first direction 99 and a suction nozzle 261 provided at the tip of the arm 260.
  • the suction nozzle 261 is connected to the negative pressure source 268 via a pipe 267 (see FIG. 7).
  • the piping 267 is provided with a switching valve 266 that switches communication / blocking between the suction nozzle 261 and the negative pressure source 268.
  • the base end portion of the arm 260 is coupled to the slider 233 of the moving device 23. Therefore, the component gripper 26 moves in the first direction 99 with respect to the base 22 as the slider 233 of the moving device 23 moves.
  • the operation member 25 is fixed to the component gripper 26 so as to move integrally with the component gripper 26.
  • the operation member 25 according to the present embodiment is provided on the arm 260 of the component gripper 26 and protrudes from the component gripper 26 in a direction orthogonal to the first direction 99.
  • the operating member 25 is an element that acts on the lead gripper 4 described later to open and close the lead gripper 4.
  • FIG. 4 is a side view of the guide head 3 as viewed from the mounting head 2 side. As shown in FIGS. 1 and 4, the guide head 3 includes a base 32 and a lead gripper 4 supported by the base 32.
  • the base 32 is a plate-like member having a main surface parallel to the first direction 99.
  • An interface plate 31 is coupled to the base 32. This interface plate 31 is connected to the interface on the guide head moving means 103 side. Depending on the mode of the guide head moving means 103, the interface plate 31 may be omitted, and the base 32 may be directly connected to the guide head moving means 103.
  • the lead gripper 4 includes a pair of fingers 40 supported by the base 32 so as to be swingable, and a biasing member 47 that biases the fingertips 421 of the pair of fingers 40 so as to open (that is, separate).
  • the lead gripper 4 is a swingable open / close gripper, and the pair of fingers 40 are configured to sandwich the lead wire 92 of the electronic component 9 from both sides in a second direction 98 orthogonal to the first direction 99.
  • the second direction 98 may be referred to as the left-right direction, and the left side on the paper surface of FIG.
  • Each finger 40 has an operation part 41 provided at the base end part, a grip part 42 provided at the front end part, and a support part 43 provided at an intermediate part between the base end part and the front end part.
  • the leading edge of the finger 40 is the fingertip 421, and the state where the fingertips 421 of the pair of fingers 40 are separated is referred to as “open” state, and the fingertips 421 of the pair of fingers 40 are abutted or sufficiently
  • the close state is referred to as a state in which the lead gripper 4 is “closed”.
  • the pair of fingers 40 is disposed between the operating portion 41 and the gripping portion 42 (that is, the support portion 43) so that the gripping portion 42 faces the second direction 98 and the operating portions 41 face each other in the second direction 98.
  • the support shaft 35 fixed to the base 32 is supported by the swing support.
  • the pair of fingers 40 are configured substantially symmetrically about a straight line passing through the support shaft 35 and parallel to the first direction 99. Therefore, in the following, corresponding elements of the pair of fingers 40 are denoted by the same reference numerals in the drawings, and redundant description is omitted.
  • the support part 43 of the finger 40 protrudes from the other part of the finger 40 toward the other finger 40 side. That is, the support part 43 of the right finger 40 protrudes to the left side from the other part of the finger 40, and the support part 43 of the left finger 40 protrudes to the right side from the other part of the finger 40.
  • the support portion 43 is coupled to the outer ring of the bearing unit 44, and the support shaft 35 is inserted into the inner ring of the bearing unit 44. Thereby, the finger 40 is freely swingable with the support shaft 35 as the swing center O.
  • the contact portions 415 of the pair of fingers 40 are opposed to each other with a gap therebetween.
  • the contact portion 415 can contact the rotation restricting block 33.
  • the rotation restricting block 33 is positioned between the second direction 98 of the contact portions 415 of the pair of fingers 40 and on the extended line of the support shaft 35 in the first direction 99, and is fixed to the base 32.
  • the rotation restricting block 33 is positioned between the second direction 98 of the contact portions 415 of the pair of fingers 40 and on the extended line of the support shaft 35 in the first direction 99, and is fixed to the base 32.
  • the rotation restricting block 33 When the contact part 415 contacts the rotation restricting block 33, the rotation of the finger 40 in the opening direction is limited.
  • the “opening direction” refers to the rotation direction of the finger 40 when the lead gripper 4 is opened, and the rotation direction of the finger 40 opposite to the opening direction is referred to as the “closing direction”.
  • the operated parts 416 of the pair of fingers 40 are opposed to each other with a gap therebetween, and a first gap G1 is formed between the operated parts 416.
  • the width of the first gap G1 is smaller than the width of the operation member 25 in the second direction 98. Therefore, the actuated part 416 receives an action from the operation member 25 in the first gap G1 (that is, between the actuated parts 416).
  • the avoiding portions 412 of the pair of fingers 40 face each other with a gap therebetween, and a second gap G2 is formed between these avoiding portions 412.
  • the width of the second gap G2 is larger than the width in the second direction 98 of the operating member 25 fitted therein.
  • the avoiding part 412 is retracted from the operating member 25 so as not to be acted on by the operating member 25 in the second gap G2 (that is, between the avoiding parts 412).
  • the operation member 25 in the second gap G2 is prevented from interfering with the operating portion 41 (particularly, the avoiding portion 412).
  • the first gap G1 and the second gap G2 are aligned in the first direction 99.
  • the second gap G2 is located closer to the electronic substrate than the first gap G1.
  • the first gap G1 has a tapered shape that is narrowed from the second gap G2 by the pair of acting parts 416. Yes.
  • the operating member 25 moving from the second gap G2 to the first gap G1 slides on the actuated portion 416 and pushes and opens the operating portion 41 of the pair of fingers 40 to the left and right sides, that is, the lead. While closing the gripper 4, the first gap G1 is reached.
  • a rotation restricting hole 411 is formed in the operating portion 41 of the finger 40.
  • the rotation restricting hole 411 is a long hole extending in the circumferential direction around the swing center O.
  • a rotation restriction pin 34 fixed to the base 32 is inserted into the rotation restriction hole 411.
  • the rotation range of the finger 40 is limited by the rotation restriction hole 411 and the rotation restriction pin 34.
  • the rotation range of the finger 40 may be from a position where the fingertips 421 of the pair of fingers 40 are in contact with each other to a position where the contact portion 415 is in contact with the rotation restriction block 33.
  • the grip portion 42 provided below the swing center O of the finger 40 is formed by another member that is detachably attached to the member forming the operation portion 41 and the support portion 43 via the spacer 46. ing. These members may be coupled by, for example, fasteners 45 and 45. As described above, since the grip portion 42 is formed of a separate member, the grip portion 42 can be replaced according to the number and shape of the lead wires 92 of the electronic component 9.
  • the spacers 46 are for adjusting the positions of the gripping portions 42 so that the fingertips 421 of the pair of fingers 40 can be brought into contact with each other.
  • the gaps 42 of the fingers 40 in the opened state are sufficiently separated in the second direction 98 so that the component gripper 26 of the mounting head 2 can be inserted.
  • the tip portions of the gripping portions 42 are bent toward the other gripping portion 42 so that the pair of fingertips 421 face each other in the second direction 98.
  • FIG. 5 is an enlarged side view of the grip portion 42 of the finger 40
  • FIG. 6 is an enlarged plan view of the grip portion 42 of the finger 40.
  • the fingertips 421 provided on the pair of gripping portions 42 abut or approach each other with the lead gripper 4 closed.
  • a number of guide grooves 422 corresponding to the number of lead wires 92 of the electronic component 9 are formed in the fingertip 421.
  • the opposing guide grooves 422 are combined to form a guide hole through which the lead wire 92 of the electronic component 9 is inserted.
  • Each guide hole has a portion that extends in the first direction 99 and that gradually decreases in cross-sectional area toward the electronic substrate side.
  • the cross-sectional shape of the portion near the electronic substrate of the guide hole is a circle having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the lead wire 92 of the electronic component 9.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a control system of the electronic component insertion apparatus 1. As shown in FIG. 7, in the control device 6, the mounting head moving means 102, the guide head moving means 103, the electromagnetic valve 236, the switching valve 266, and the storage device 65 can communicate with each other by wire or wirelessly. It is connected.
  • the control device 6 is a so-called computer, and includes an arithmetic processing unit such as a CPU and a storage unit such as a ROM and a RAM (none of which are shown).
  • the storage unit stores a control program executed by the control device 6, various fixed data, and the like.
  • the arithmetic processing unit transmits / receives data to / from external devices such as an input device, an output device, and a storage device 65 (not shown).
  • the arithmetic processing unit inputs detection signals from various sensors and outputs control signals to each control target.
  • processing for controlling various operations of the electronic component insertion device 1 is performed by the arithmetic processing unit reading and executing software such as a program stored in the storage unit or the storage device 65.
  • the control device 6 may execute each process by centralized control by a single computer, or may execute each process by distributed control by cooperation of a plurality of computers. Moreover, the control apparatus 6 may be comprised from the microcontroller, the programmable logic controller (PLC), etc.
  • PLC programmable logic controller
  • the control device 6 includes a mounting head position control unit 61, a guide head position control unit 62, a movement control unit 63, and a suction control unit 64 as functional blocks.
  • these functional blocks are collectively shown in one control device 6, but each functional block or a combination of a plurality of functional blocks may be realized by one or more independent computers.
  • the mounting head position control unit 61 controls the operation of the mounting head moving unit 102 so as to move the mounting head 2 along a predetermined trajectory based on a program stored in advance in the storage device 65.
  • the guide head position control unit 62 controls the operation of the guide head moving means 103 so as to move the guide head 3 along a predetermined trajectory based on a program stored in advance in the storage device 65.
  • the movement control unit 63 controls the operation of the electromagnetic valve 236 so that the component gripper 26 of the mounting head 2 moves up and down based on a program stored in the storage device 65 in advance.
  • the adsorption control unit 64 controls the operation of the switching valve 266 so that the adsorption nozzle 261 of the mounting head 2 generates an adsorption force based on a program stored in advance in the storage device 65.
  • the control device 6 operates the mounting head 2 and the mounting head moving means 102 so as to take out and hold the electronic component 9 from a component supply device (not shown).
  • the mounting head moving means 102 moves the mounting head 2 to the take-out position of the component supply device.
  • the mounting head 2 When the mounting head 2 reaches the take-out position, the mounting head 2 generates a suction force at the suction nozzle 261 and sucks and holds the electronic component 9 by the suction nozzle 261.
  • the control device 6 operates the guide head moving means 103 so that the lead gripper 4 moves to a predetermined mounting position of the electronic board.
  • the guide head moving means 103 moves the lead gripper 4 to a predetermined mounting position, but the electronic board may move. That is, the mounting head 2 and the electronic substrate may be moved relative to each other.
  • the positioning of the lead gripper 4 may be performed simultaneously with the operation of taking out and holding the electronic component 9 of the mounting head 2 described above.
  • the lead gripper 4 that has moved to the predetermined mounting position is open.
  • the guide hole is positioned between the fingertips 421 and near the opening of the through hole of the electronic board and on the opening axis.
  • the control device 6 operates the mounting head moving means 102 so that the operation member 25 of the mounting head 2 is inserted into the second gap G2 of the lead gripper 4.
  • the mounting head moving means 102 changes the position and posture of the mounting head 2 so that the base 32 of the guide head 3 and the base 32 of the mounting head 2 face each other, and the second gap G2 of the lead gripper 4 and The operating member 25 may be inserted into the second gap G2 by positioning the mounting head 2 so that the operating member 25 of the mounting head 2 is on the same straight line and bringing the mounting head 2 close to the lead gripper 4.
  • the mounting head 2 moves, but the guide head 3 may move. That is, it is only necessary that the electronic component 9 is at a predetermined mounting position in a state where the mounting head 2 and the guide head 3 are relatively moved and the operation member 25 is inserted into the second gap G2.
  • the second gap G2 of the lead gripper 4 is formed as a concave portion into which the operation member 25 is fitted.
  • the concave portion may be used as a positioning hole for the component gripper 26 with respect to the lead gripper 4.
  • FIG. 8 is a side view of the guide head 3 when the operating member 25 is in the second gap G2, as viewed from the mounting head 2, and FIG. 9 is an electronic component when the operating member 25 is in the second gap G2.
  • 2 is a front view of the insertion device 1.
  • the operation member 25 is virtually indicated by a hatched two-dot chain line circle, and the component gripper 26 and the electronic component 9 attracted and held by the operation member 25 are virtually indicated by a two-dot chain line.
  • FIG. 10 is a side view of the guide head 3 viewed from the mounting head 2 side when the operation member 25 is in the first gap G1.
  • the operation member 25 is virtually indicated by a hatched two-dot chain line circle, and the component gripper 26 and the electronic component 9 attracted and held by the operation member 25 are virtually indicated by a two-dot chain line.
  • the operating member 25 in the first gap G ⁇ b> 1 acts on the actuated portion 416 in the actuating portion 41 of the lead gripper 4.
  • the operation member 25 may act on the contact portion 415. That is, the operated part that receives an action from the operation member 25 among the operating part 41 of the lead gripper 4 may be the operated part 416, or the operated part 416 and the contact part 415.
  • the control device 6 operates the mounting head 2 so that the operation member 25 moves from the second gap G2 to the first gap G1 relative to the lead gripper 4.
  • the component gripper 26 is moved by the operation of the moving device 23, and accordingly, the operation member 25 is moved relative to the lead gripper 4.
  • the guide head moving means 103 may move the operation member 25 and the component gripper 26 relative to the lead gripper 4 instead of the moving device 23.
  • the operating member 25 moves from the second gap G2 to the first gap G1
  • the operating member 25 abuts against the pair of operated parts 416 of the lead gripper 4 and pushes between the pair of operated parts 416. spread.
  • the finger 40 of the lead gripper 4 rotates in the closing direction, and the lead gripper 4 shifts from the open state to the closed state.
  • the fingertips 421 are abutted with each other.
  • the electronic component 9 held by the component gripper 26 moves in the first direction 99 so as to be separated from the electronic substrate, and the lead wire 92 is fitted into the guide groove 422 of the lead gripper 4.
  • the lead wire 92 of the electronic component 9 is inserted into the guide hole formed by the guide groove 422. In this way, even if the lead wire 92 is slightly bent, the lead wire 92 is corrected to be linear by being sandwiched between the pair of fingers 40.
  • control device 6 moves the component gripper 26 to the mounting head 2 so that the lead wire 92 of the electronic component 9 is inserted into the through hole of the electronic substrate.
  • the component gripper 26 moves in the first direction 99 so as to approach the electronic board by the operation of the moving device 23.
  • the component gripper 26 may be lowered by the operation of the mounting head moving means 102.
  • the electronic component 9 sucked and held by the component gripper 26 moves toward the electronic board. Thereby, the lead wire 92 of the electronic component 9 is inserted into the through hole of the electronic substrate.
  • the operating member 25 moves from the first gap G1 to the second gap G2, and the lead gripper 4 that has been closed opens.
  • the above opening operation of the lead gripper 4 and the insertion of the lead wire 92 of the electronic component 9 are synchronized.
  • the tip of the lead wire 92 of the electronic component 9 is inserted into the through hole of the electronic substrate, the lead wire 92 is still held by the lead gripper 4. Therefore, the lead wire 92 of the electronic component 9 is inserted into the through hole of the electronic board while being guided by the guide hole of the lead gripper 4.
  • the lead gripper 4 is open, and the movement of the main body of the electronic component 9 is not hindered by the lead gripper 4.
  • the electronic component insertion device 1 of the present embodiment is held by the component gripper 26 that holds the main body 91 of the electronic component 9, the operation member 25 provided in the component gripper 26, and the component gripper 26.
  • the lead gripper 4 that holds the lead wire 92 of the electronic component 9 and the moving device 23 that moves the component gripper 26 relative to the lead gripper 4 in the first direction 99 are provided.
  • the lead gripper 4 biases the pair of fingers 40 that sandwich the lead wire 92 of the electronic component 9 from both sides in the second direction 98 orthogonal to the first direction 99 and the fingertip 421 of the finger 40 to open.
  • the finger 40 is provided with an actuated portion 416 that receives an acting force from the operating member 25 so as to close the fingertip 421 of the finger 40.
  • the lead gripper 4 receives the acting force from the operation member 25 and closes the fingertips 421 of the pair of fingers 40. That is, a dedicated actuator for opening and closing the lead gripper 4 is not provided, and the lead gripper 4 is mechanically opened and closed by the operation member 25 that moves integrally with the component gripper 26. Therefore, the timing of the movement of the component gripper 26 and the opening / closing of the lead gripper 4 can be matched, and the cooperation is not lost. Further, since a dedicated actuator for opening and closing the lead gripper 4 is not provided, a control means for this actuator is also unnecessary.
  • the finger 40 has a gripping portion 42 provided at the distal end portion and an operation portion 41 provided at the proximal end portion, and the gripping portions 42 are connected to each other.
  • the actuator 41 is swingably supported between the actuator 41 and the gripper 42 so as to face the two directions 98 and the actuators 41 face each other in the second direction 98.
  • the actuating part 41 is not affected by the actuated part 416 that receives the action from the operating member 25 between the actuating parts 41 and 41 and the operating member 25 that is between the actuating parts 41 and 41.
  • an avoidance portion 412 that avoids interference with the operation member 25 is formed side by side in the first direction 99.
  • the pair of fingers 40 of the lead gripper 4 can be opened and closed by the operation member 25 reciprocating in the first direction 99 along with the component gripper 26.
  • the first direction 99 is parallel to the opening axis of the through hole of the electronic substrate, and the avoiding portion 412 is provided on the electronic substrate side with respect to the operated portion 416. .
  • the operation of inserting the lead wire 92 of the electronic component 9 held by the component gripper 26 into the through hole of the electronic substrate (this is the operation of moving the component gripper 26 in the first direction 99 toward the electronic substrate. )
  • the lead gripper 4 releases the gripped lead wire 92. Therefore, the lead gripper 4 can reliably guide the lead wire 92 of the electronic component 9 which is about to be inserted into the through hole of the electronic board or is inserted. Further, the insertion of the electronic component 9 and the release of the lead wire 92 by the lead gripper 4 are performed at the same time, and the working time can be shortened.
  • the concave shape portion (second gap G2) into which the operation member 25 is inserted is formed by the avoidance portion 412 of the lead gripper 4, and the operation to the concave shape portion is performed.
  • a moving means (guide head moving means 103) for moving the lead gripper 4 relative to the component gripper 26 so as to insert and remove the member 25 is provided.
  • the component gripper 26 is positioned with respect to the lead gripper 4 by fitting the operation member 25 into the concave portion. Therefore, even if the component gripper 26 and the lead gripper 4 are configured independently, displacement of the component gripper 26 with respect to the lead gripper 4 can be prevented.
  • the guide groove 422 that becomes the guide hole of the lead wire 92 is formed on the fingertip 421 of the finger 40 when the fingertip 421 is abutted.
  • the guide hole has a portion extending in the first direction 99 and having a diameter reduced toward the electronic substrate.
  • the first gripping unit that is, the mounting head moving unit 102 that moves the component gripper 26 relative to the substrate and the lead gripper 4 to the component gripper 26 are used.
  • Second moving means that is, guide head moving means 103 that moves relatively with respect to each other is further provided.
  • the first moving means is one arm 12 of the double-arm robot 10
  • the second moving means is the other arm 13 of the double-arm robot 10.
  • the timing of the movement of the component gripper 26 and the opening / closing of the lead gripper 4 can be synchronized, and the component gripper 26 can be positioned with respect to the lead gripper 4.
  • the linkage of the lead gripper 4 is not easily broken. Therefore, in the electronic component insertion device 1 according to the present embodiment, the electronic component insertion device 1 using the double-arm robot 10 in which the component gripper 26 and the lead gripper 4 are distributed to the arms 12 and 13 is easily realized. It becomes possible.
  • the moving means 102 of the component gripper 26 and the moving means 103 of the lead gripper 4 can operate independently, for example, positioning of the lead gripper 4 with respect to the electronic substrate and holding of the electronic component 9 by the component gripper 26 are possible. And transport can be performed simultaneously, and the working time can be shortened.
  • the configuration of the electronic component insertion apparatus 1 can be changed as follows, for example.
  • the component gripper 26 is a so-called suction-type gripper in which a suction force by negative pressure or vacuum is generated in the suction nozzle 261 and the electronic component 9 is sucked and held by the suction nozzle 261 with this suction force.
  • the component gripper 26 is not limited to this embodiment, For example, a gripping gripper (mechanical gripper) may be used.
  • the operation member 25 is a single pin-shaped member, but the operation member 25 may be a plurality of members.
  • an operation member 25 that acts on each of the pair of fingers 40 may be provided.
  • the mounting head moving unit 102 and the guide head moving unit 103 are horizontal articulated robot arms 12 and 13, but the mounting head moving unit 102 and the guide head moving unit 103 are not limited thereto. .
  • the mounting head moving unit 102 and the guide head moving unit 103 may be vertical articulated robot arms.
  • FIG. 11 shows an electronic component insertion apparatus 1 ⁇ / b> A according to Modification 1 in which the mounting head moving unit 102 is a robot arm and the guide head moving unit 103 is a linear motion mechanism 51.
  • the linear motion mechanism 51 includes a cylinder 511 fixed to the interface plate 21, a rod 512 in which the cylinder 511 expands and contracts in the horizontal direction, and a slider 513 attached to the rod 512.
  • a horizontal rail 514 for guiding the slider 513 is formed on the casing of the cylinder 511.
  • a base 32 of the guide head 3 is fixed to the slider 513.
  • FIG. 12 shows an electronic component insertion device 1 ⁇ / b> B according to Modification 2 in which the guide head 3 is combined with the mounting head 2.
  • the base 32 of the guide head 3 is fixed to the interface plate 21 fixed to the base 22 of the mounting head 2.
  • the operation member 25 in the steady state is fitted in the second gap G ⁇ b> 2 of the lead gripper 4.

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Abstract

電子部品挿入装置は、電子部品の本体を保持する部品グリッパと、部品グリッパに設けられた操作部材と、部品グリッパに保持された電子部品のリード線を把持するリードグリッパと、部品グリッパを第１方向へリードグリッパに対して相対的に移動させる移動装置とを備える。リードグリッパが、リード線を第１方向と直交する第２方向の両側から挟み込む一対のフィンガと、フィンガの指先を開くように付勢する付勢部材とを有し、フィンガに操作部材からフィンガの指先を閉じるように作用力を受ける被作用部が設けられている。

Description

電子部品挿入装置
　本発明は、リード線付き電子部品のリード線を基板に挿入する挿入装置に関する。
　電子部品には、電子部品本体の電極にリード線が接続された、「リード部品」と呼ばれるものがある。このような電子部品は、リード線が電子基板に設けられたスルーホールに挿し込まれ、電子基板の裏面からはんだ付けされることによって、電子基板に固定される。従来、リード線を電子基板のスルーホールに挿入することによって電子部品を電子基板に自動装着する、電子部品挿入装置が知られている。特許文献１では、この種の技術が開示されている。
　特許文献１に記載された電子部品装着装置（電子部品挿入装置）は、電子部品のリード線をカットし、この電子部品を電子基板に自動装着するものである。この電子部品装着装置は、一対のアームを有するグリッパと、一対のアームに対し上下に相対変位する押圧部材と、グリッパと電子基板とを相対的に移動させる移動手段とを備えている。上記一対のアームは、その基端部において電子部品本体を挟む一対の支持部と、その先端部においてリード線を挟む一対の刃先部とを有する。上記の電子部品装着装置では、先ず、一対のアームを閉じることによって、一対の支持部で電子部品本体を支持し、一対の刃先部でリード線を切断し保持する。次いで、一対のアームを開きながら、押圧部材で電子部品を電子基板側へ押圧し、電子部品を電子基板に装着する。
実開平６－３４３００号公報
　上記特許文献１の装置は、グリッパ、押圧手段、及び移動手段の各々が専用のアクチュエータを備えており、これら複数のアクチュエータがタイミングを合わせて動作するように制御されている。
　ところで、本願の発明者らは、双腕ロボットを用いて電子部品挿入装置を構成することを検討している。つまり、双腕ロボットの各アームの手先部にエンドエフェクタを装着して、この双腕ロボットを電子部品挿入装置として機能させようとしている。このような電子部品挿入装置では、電子部品を保持し基板に挿入する部品保持機能と、この電子部品のリード線を案内するリード線案内機能とを、各アームに振り分けることが可能である。ところが、部品保持機能とリード線案内機能のように連携する機能を各アームに振り分ける場合には、各機能部でタイムラグが生じると正常に動作が行われなくなるおそれがある。
　そこで、本発明の一実施形態に係る電子部品挿入装置は、リード線付き電子部品を基板のスルーホールに挿入する電子部品挿入装置であって、
前記電子部品の本体を保持する部品グリッパと、
前記部品グリッパに設けられた操作部材と、
前記部品グリッパに保持された前記電子部品のリード線を把持するリードグリッパと、
前記部品グリッパを第１方向へ前記リードグリッパに対して相対的に移動させる移動装置とを備え、
前記リードグリッパが、前記リード線を前記第１方向と直交する第２方向の両側から挟み込む一対のフィンガと、前記フィンガの指先を開くように付勢する付勢部材とを有し、
前記操作部材から前記フィンガの指先を閉じるように作用力を受ける被作用部が前記フィンガに設けられていることを特徴としている。
　上記電子部品挿入装置では、部品グリッパに伴って操作部材が第１方向へ移動すると、リードグリッパが操作部材から作用力を受けて一対のフィンガの指先を閉じる。つまり、リードグリッパを開閉するための専用のアクチュエータは備えられておらず、部品グリッパと一体的に動く操作部材によってリードグリッパが機械的に開閉操作される。よって、部品グリッパの移動とリードグリッパの開閉とのタイミングを合わせることができ、その連携が崩れにくい。また、リードグリッパを開閉するための専用のアクチュエータを備えないので、このアクチュエータのための制御手段も不要となる。更に、部品グリッパとリードグリッパとが各アームに振り分けられて成る、双腕ロボットを利用した電子部品挿入装置を容易に実現可能となる。
　本発明によれば、電子部品を保持し基板に挿入する部品グリッパとこの電子部品のリード線を案内するリードグリッパとを備えた電子部品挿入装置において、リードグリッパの開閉を制御することなく、部品グリッパの移動とリードグリッパの開閉とのタイミングを合わせることができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る電子部品挿入装置の概略構成を示す正面図である。 図２は、装着ヘッド移動手段及び案内ヘッド移動手段が共にロボットアームである電子部品挿入装置の一例を示す図である。 図３は、装着ヘッドを案内ヘッド側から見た側面図である。 図４は、案内ヘッドを装着ヘッド側から見た側面図である。 図５は、フィンガの把持部の拡大側面図である。 図６は、フィンガの把持部の拡大平面図である。 図７は、電子部品挿入装置の制御系統の構成を示す図である。 図８は、操作部材が開位置にあるときの案内ヘッドを装着ヘッド側から見た側面図である。 図９は、操作部材が開位置にあるときの電子部品挿入装置の正面図である。 図１０は、操作部材が閉位置にあるときの案内ヘッドを装着ヘッド側から見た側面図である。 図１１は、変形例１に係る電子部品挿入装置の概略構成を示す正面図である。 図１２は、変形例２に係る電子部品挿入装置の概略構成を示す正面図である。
　次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本発明の一実施形態に係る電子部品挿入装置は、リード線付き電子部品を電子基板に自動装着するための装置である。具体的には、電子部品挿入装置は、部品供給装置から電子部品を取り出して保持し、電子部品を電子基板上の所定位置へ搬送し、電子部品のリード線を矯正し、電子基板に設けられた所定のスルーホールにリード線を挿し込む作業を行う。
〔電子部品挿入装置１の概略構成〕
　図１は本発明の一実施形態に係る電子部品挿入装置１の概略構成を示す正面図、図２は装着ヘッド移動手段１０２及び案内ヘッド移動手段１０３が共にアーム１２，１３である電子部品挿入装置１の一例を示す図である。図１に示すように、電子部品挿入装置１は、装着ヘッド２と、案内ヘッド３と、装着ヘッド移動手段１０２と、案内ヘッド移動手段１０３と、これらの動作を司る制御装置６とを備えている。
　装着ヘッド２は、電子基板に装着する電子部品９を保持し、保持している電子部品９のリード線９２を電子基板の所定のスルーホールに挿入する。装着ヘッド移動手段１０２は、電子部品９が電子基板上の所定の装着位置へ移動するように、装着ヘッド２を電子基板に対し相対的に移動させる手段である。
　また、案内ヘッド３は、装着ヘッド２に保持された電子部品９のリード線９２を矯正し、リード線９２をスルーホールへ案内する。案内ヘッド移動手段１０３は、案内ヘッド３を装着ヘッド２（又は、電子基板）に対し相対的に移動させる手段である。
　図２に示すように、本実施形態に係る電子部品挿入装置１は、双腕ロボット１０を利用して構成されている。双腕ロボット１０は、基台１１と、基台１１に支持された一対のロボットアーム１２，１３とを備えている。一対のアーム１２，１３のうち一方のアーム１２の手先部に装着ヘッド２が装着され、他方のアーム１３の手先部に案内ヘッド３が装着されている。つまり、本実施形態では、双腕ロボット１０の一方のアーム１２が装着ヘッド移動手段１０２として機能し、他方のアーム１３が案内ヘッド移動手段１０３として機能する。アーム１２，１３は一般的な水平多関節型ロボットアームを採用することができ、その構成は公知であるので、アーム１２，１３についての詳細な説明は省略する。以下では、電子部品挿入装置１の構成要素のうち、特に、装着ヘッド２、案内ヘッド３、及び制御装置６について詳細に説明する。
〔装着ヘッド２の構成〕
　図３は装着ヘッド２を案内ヘッド３側から見た側面図である。図１及び図３に示すように、本実施形態に係る装着ヘッド２は、所謂、ノズルヘッドである。この装着ヘッド２は、ベース２２と、部品グリッパ２６と、部品グリッパ２６をベース２２に対し第１方向９９へ移動させる移動装置２３と、部品グリッパ２６に設けられた操作部材２５とを備えている。ここで、「第１方向９９」とは、電子基板のスルーホールの開口軸線と平行な方向、つまり、電子基板の電子部品９が搭載される面の垂線方向であり、一般的には垂直方向である。
　ベース２２は、第１方向９９と平行な主面を有する板状部材である。ベース２２にはインターフェース板２１が結合されている。このインターフェース板２１が装着ヘッド移動手段１０２側のインターフェースと接続される。なお、装着ヘッド移動手段１０２の態様によっては、インターフェース板２１は省略され、ベース２２が直接に装着ヘッド移動手段１０２と接続されてもよい。
　移動装置２３は、所謂、直動装置である。移動装置２３は、ベース２２に固定されたエアシリンダ２３１と、エアシリンダ２３１から第１方向９９に伸縮するロッド２３２と、ロッド２３２に連結されたスライダ２３３とを備えている。エアシリンダ２３１のケーシングには、スライダ２３３を案内するための、第１方向９９に延びるレール２３４が形成されている。エアシリンダ２３１は、配管２３７を介してエア源２３８と接続されており、エア源２３８から圧縮空気が供給される（図７、参照）。配管２３７には、エアシリンダ２３１への圧縮空気の給排を切り替える電磁弁２３６が設けられている。エアシリンダ２３１への圧縮空気の給排により、ロッド２３２が伸縮する。ロッド２３２に連結されたスライダ２３３は、ロッド２３２の伸縮に伴いレール２３４上を滑動して、第１方向９９に移動する。
　部品グリッパ２６は、第１方向９９に延びるアーム２６０と、アーム２６０の先端部に設けられた吸着ノズル２６１とを含む。吸着ノズル２６１は、負圧源２６８と配管２６７を介して接続されている（図７、参照）。配管２６７には、吸着ノズル２６１と負圧源２６８との連通／遮断を切り替える切替弁２６６が設けられている。吸着ノズル２６１と負圧源２６８とが連通すると、吸着ノズル２６１に負圧による吸着力が発生する。
　アーム２６０の基端部は、移動装置２３のスライダ２３３と結合されている。よって、部品グリッパ２６は、移動装置２３のスライダ２３３の移動に伴って、ベース２２に対し第１方向９９に移動する。
　操作部材２５は、部品グリッパ２６と一体的に移動するように、部品グリッパ２６に固定されている。本実施形態に係る操作部材２５は、部品グリッパ２６のアーム２６０に設けられており、部品グリッパ２６から第１方向９９と直交する方向へ突出している。操作部材２５は、後述するリードグリッパ４に作用して、リードグリッパ４を開閉操作する要素である。
〔案内ヘッド３の構成〕
　図４は案内ヘッド３を装着ヘッド２側から見た側面図である。図１及び図４に示すように、案内ヘッド３は、ベース３２と、ベース３２に支持されたリードグリッパ４とを備えている。
　ベース３２は、第１方向９９と平行な主面を有する板状部材である。ベース３２には、インターフェース板３１が結合されている。このインターフェース板３１が案内ヘッド移動手段１０３側のインターフェースと接続される。なお、案内ヘッド移動手段１０３の態様によっては、インターフェース板３１は省略され、ベース３２が直接に案内ヘッド移動手段１０３に接続されてもよい。
　リードグリッパ４は、ベース３２に揺動可能に支持された一対のフィンガ４０と、一対のフィンガ４０の指先４２１を開くように（即ち、離れるように）付勢する付勢部材４７とを含む。リードグリッパ４は揺動開閉式のグリッパであって、一対のフィンガ４０は、電子部品９のリード線９２を第１方向９９と直交する第２方向９８の両側から挟み込むように構成されている。なお、本明細書では、説明の便宜を図って、第２方向９８を左右方向とし、図４の紙面上の左側を左、同じく右側を右と表現することがある。
　各フィンガ４０は、基端部に設けられた作動部４１、先端部に設けられた把持部４２、及び、基端部と先端部との間の中間部に設けられた支持部４３を有する。フィンガ４０の最先端が指先４２１であり、一対のフィンガ４０の指先４２１が離れた状態をリードグリッパ４が「開いた」状態といい、一対のフィンガ４０の指先４２１が突き合された又は十分に近接した状態をリードグリッパ４が「閉じた」状態ということとする。
　一対のフィンガ４０は、把持部４２が第２方向９８に対向し且つ作動部４１同士が第２方向９８に対向するように、作動部４１と把持部４２との間（即ち、支持部４３）において、ベース３２に固定された支軸３５に揺動支持に支持されている。一対のフィンガ４０は支軸３５を通る第１方向９９と平行な直線を中心として概ね対称に構成されている。そこで、以下では、一対のフィンガ４０の対応する要素には図中に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
　フィンガ４０の支持部４３は、フィンガ４０の他の部分よりも他方のフィンガ４０側へ突出している。つまり、右のフィンガ４０の支持部４３はフィンガ４０の他の部分よりも左側へ突出し、左のフィンガ４０の支持部４３はフィンガ４０の他の部分よりも右側へ突出している。支持部４３はベアリングユニット４４の外輪と結合されており、このベアリングユニット４４の内輪に支軸３５が挿通されている。これにより、フィンガ４０は、支軸３５を揺動中心Ｏとして揺動自在である。
　フィンガ４０の作動部４１には、他方のフィンガ４０と対向する部分に基端側から当接部４１５、被作用部４１６、及び回避部４１２の順に各機能部が形成されている。
　一対のフィンガ４０の当接部４１５は、間を空けて対向している。当接部４１５は、回動規制ブロック３３と当接可能である。回動規制ブロック３３は、一対のフィンガ４０の当接部４１５の第２方向９８の間、且つ、支軸３５の第１方向９９の延長線上に位置し、ベース３２に固定されている。当接部４１５が回動規制ブロック３３と当接することにより、フィンガ４０の開方向への回転が制限される。ここで、「開方向」とは、リードグリッパ４を開くときのフィンガ４０の回転方向をいい、この開方向と逆向きのフィンガ４０の回転方向を「閉方向」ということとする。
　一対のフィンガ４０の被作用部４１６は間を空けて対向しており、これらの被作用部４１６の間に第１のギャップＧ１が形成されている。第１のギャップＧ１の幅は、操作部材２５の第２方向９８の幅よりも小さい。従って、被作用部４１６は、第１のギャップＧ１（即ち、被作用部４１６同士の間）にある操作部材２５から作用を受ける。
　一対のフィンガ４０の回避部４１２は間を空けて対向しており、これらの回避部４１２の間に第２のギャップＧ２が形成されている。第２のギャップＧ２の幅は、ここに嵌め込まれる操作部材２５の第２方向９８の幅より大きい。換言すれば、回避部４１２は、第２のギャップＧ２（即ち、回避部４１２同士の間）にある操作部材２５から作用を受けないように操作部材２５から後退している。その結果、第２のギャップＧ２にある操作部材２５は、作動部４１（特に、回避部４１２）との干渉が回避される。
　第１のギャップＧ１と第２のギャップＧ２は第１方向９９に並んでいる。第２のギャップＧ２は、第１のギャップＧ１よりも電子基板側に位置している。操作部材２５がフィンガ４０に作用しておらず、リードグリッパ４が開いた状態において、一対の被作用部４１６によって、第１のギャップＧ１は、第２のギャップＧ２から窄まるテーパ形状を呈している。これにより、第２のギャップＧ２から第１のギャップＧ１へ移動する操作部材２５は、被作用部４１６を摺動し、一対のフィンガ４０の作動部４１を左右両側へ押し開きながら、即ち、リードグリッパ４を閉じながら、第１のギャップＧ１へ至る。
　更に、フィンガ４０の作動部４１には、回動規制孔４１１が形成されている。回動規制孔４１１は、揺動中心Ｏを中心とする円周方向に延びる長孔である。回動規制孔４１１には、ベース３２に固定された回動規制ピン３４が挿通されている。これらの回動規制孔４１１と回動規制ピン３４とにより、フィンガ４０の回動範囲が制限される。なお、フィンガ４０の回動範囲は、一対のフィンガ４０の指先４２１同士が当接する位置から当接部４１５が回動規制ブロック３３に当接する位置までであってよい。
　フィンガ４０の揺動中心Ｏよりも下部に設けられた把持部４２は、作動部４１及び支持部４３を形成している部材に、スペーサ４６を介して着脱可能に取り付けられた別部材によって形成されている。これらの部材は、例えば、締結具４５，４５などによって結合されていてよい。このように、把持部４２が別部材で形成されているので、電子部品９のリード線９２の数や形状に応じて把持部４２を取り換えることができる。なお、スペーサ４６は、一対のフィンガ４０の指先４２１同士を突き合せることができるように、各把持部４２の位置を調整するためのものである。
　開いた状態のフィンガ４０の把持部４２同士の間は、装着ヘッド２の部品グリッパ２６が挿入可能な程度に十分に第２方向９８へ離間している。一対の指先４２１が第２方向９８に対向するように、各把持部４２の先端部分は他方の把持部４２に向かって曲折している。
　図５はフィンガ４０の把持部４２の拡大側面図、図６はフィンガ４０の把持部４２の拡大平面図である。図５及び図６に示すように、一対の把持部４２に設けられた指先４２１は、リードグリッパ４が閉じた状態で突き合う又は近接する。指先４２１には、電子部品９のリード線９２の数と対応する数の案内溝４２２が形成されている。指先４２１同士を突合せると、対向する案内溝４２２が合わさって、電子部品９のリード線９２が挿通される案内孔が形成される。各案内孔は、第１方向９９に延び、且つ、電子基板側へ向かって漸次断面積が小さくなる部分を有する。案内孔の電子基板に近い部分の断面形状は、電子部品９のリード線９２の外径よりも若干大きい内径を有する円形となる。
〔制御装置６〕
　図７は電子部品挿入装置１の制御系統の構成を示す図である。図７に示すように、制御装置６には、装着ヘッド移動手段１０２と、案内ヘッド移動手段１０３と、電磁弁２３６と、切替弁２６６と、記憶装置６５とが、有線又は無線で通信可能に接続されている。
　制御装置６は、いわゆるコンピュータであって、ＣＰＵ等の演算処理部と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部を有している（いずれも図示せず）。記憶部には、制御装置６が実行する制御プログラムや、各種固定データ等が記憶されている。演算処理部は、例えば、図示されない入力装置、出力装置、及び記憶装置６５などの外部装置とデータの送受信を行う。また、演算処理部は、各種センサからの検出信号の入力や各制御対象への制御信号の出力を行う。制御装置６では、記憶部や記憶装置６５に記憶されたプログラム等のソフトウェアを演算処理部が読み出して実行することにより、電子部品挿入装置１の各種動作を制御するための処理が行われる。なお、制御装置６は単一のコンピュータによる集中制御により各処理を実行してもよいし、複数のコンピュータの協働による分散制御により各処理を実行してもよい。また、制御装置６は、マイクロコントローラ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等から構成されていてもよい。
　制御装置６は、機能ブロックとして、装着ヘッド位置制御部６１と、案内ヘッド位置制御部６２と、移動制御部６３と、吸着制御部６４とを備えている。図７では、これらの機能ブロックが１つの制御装置６にまとめて示されているが、各機能ブロック又は複数の機能ブロックの組み合わせが独立した１以上のコンピュータによって実現されていてもよい。
　装着ヘッド位置制御部６１は、記憶装置６５に予め記憶されたプログラムに基づいて、装着ヘッド２を所定の軌跡に沿って移動させるように、装着ヘッド移動手段１０２の動作を制御する。
　案内ヘッド位置制御部６２は、記憶装置６５に予め記憶されたプログラムに基づいて、案内ヘッド３を所定の軌跡に沿って移動させるように、案内ヘッド移動手段１０３の動作を制御する。
　移動制御部６３は、記憶装置６５に予め記憶されたプログラムに基づいて、装着ヘッド２の部品グリッパ２６が昇降移動するように、電磁弁２３６の動作を制御する。
　吸着制御部６４は、記憶装置６５に予め記憶されたプログラムに基づいて、装着ヘッド２の吸着ノズル２６１に吸着力を発生させるように、切替弁２６６の動作を制御する。
〔電子部品挿入装置１の動作方法〕
　続いて、上記構成の電子部品挿入装置１の動作方法について説明する。
　先ず、制御装置６は、図示されない部品供給装置から電子部品９を取り出して保持するように、装着ヘッド２及び装着ヘッド移動手段１０２を動作させる。ここで、装着ヘッド移動手段１０２は、装着ヘッド２を部品供給装置の取り出し位置まで移動させる。装着ヘッド２が取り出し位置に到達したら、装着ヘッド２は、吸着ノズル２６１に吸着力を発生させて、吸着ノズル２６１で電子部品９を吸着保持する。
　次に、制御装置６は、リードグリッパ４が電子基板の所定の装着位置へ移動するように、案内ヘッド移動手段１０３を動作させる。ここで、案内ヘッド移動手段１０３がリードグリッパ４を所定の装着位置へ移動させるが、電子基板が移動してもよい。つまり、装着ヘッド２と電子基板とが相対的に移動すればよい。このリードグリッパ４の位置決めは、上記の装着ヘッド２の電子部品９の取り出し及び保持動作と同時に行われてもよい。
　所定の装着位置へ移動したリードグリッパ４は開いている。なお、所定の装着位置に位置決めされたリードグリッパ４では、リードグリッパ４を閉じたときに指先４２１同士の間に案内孔が、電子基板のスルーホールの開口近傍且つ開口軸線上に位置する。
　続いて、制御装置６は、リードグリッパ４の第２のギャップＧ２に、装着ヘッド２の操作部材２５を挿入させるように、装着ヘッド移動手段１０２を動作させる。ここで、装着ヘッド移動手段１０２が、案内ヘッド３のベース３２と装着ヘッド２のベース３２とが対峙するように装着ヘッド２の位置及び姿勢を変化させ、リードグリッパ４の第２のギャップＧ２と装着ヘッド２の操作部材２５とが同一直線上にあるように装着ヘッド２を位置決めし、リードグリッパ４に装着ヘッド２を近づけることによって、操作部材２５が第２のギャップＧ２に挿入されてよい。なお、本実施形態では、装着ヘッド２が移動するが、案内ヘッド３が移動してもよい。つまり、装着ヘッド２と案内ヘッド３が相対的に移動し、操作部材２５が第２のギャップＧ２に挿入した状態で電子部品９が所定の装着位置にあればよい。
　本実施形態では、リードグリッパ４の第２のギャップＧ２は、操作部材２５が嵌め込まれる凹形状部として形成されている。この凹形状部は、リードグリッパ４に対する部品グリッパ２６の位置決め穴として利用されてもよい。上記のように、リードグリッパ４の第２のギャップＧ２に装着ヘッド２の操作部材２５を挿入させる際に、リードグリッパ４を移動させる案内ヘッド移動手段１０３であるアーム１３の手首を固定し、且つ、部品グリッパ２６を移動させる装着ヘッド移動手段１０２であるアーム１２の手首をコンプライアンス機能で柔軟に変位可能としておく。この状態でリードグリッパ４の第２のギャップＧ２に装着ヘッド２の操作部材２５が挿入されると、リードグリッパ４に対し部品グリッパ２６が位置決めされる。
　図８は操作部材２５が第２のギャップＧ２にあるときの案内ヘッド３を装着ヘッド２側から見た側面図であり、図９は操作部材２５が第２のギャップＧ２にあるときの電子部品挿入装置１の正面図である。図８では、操作部材２５がハッチングされた二点鎖線円で仮想的に示されており、部品グリッパ２６及びそれに吸着保持された電子部品９が二点鎖線で仮想的に示されている。
　図８及び図９に示すように、操作部材２５が第２のギャップＧ２に嵌っているとき、操作部材２５はフィンガ４０に作用せず、付勢部材４７の付勢力によって、リードグリッパ４は開いている。また、操作部材２５が第２のギャップＧ２に嵌っているとき、一対の把持部４２の間に電子部品９を保持した部品グリッパ２６が位置し、電子部品９のリード線９２は電子基板のスルーホールの開口軸線上に概ね位置する。
　図１０は操作部材２５が第１のギャップＧ１にあるときの案内ヘッド３を装着ヘッド２側から見た側面図である。図１０では、操作部材２５がハッチングされた二点鎖線円で仮想的に示されており、部品グリッパ２６及びそれに吸着保持された電子部品９が二点鎖線で仮想的に示されている。図１０に示すように、第１のギャップＧ１にある操作部材２５は、リードグリッパ４の作動部４１のうち被作用部４１６に作用している。ここで、操作部材２５は、当接部４１５に作用していてもよい。つまり、リードグリッパ４の作動部４１のうち、操作部材２５から作用を受ける被作用部は、被作用部４１６、又は、被作用部４１６及び当接部４１５であってよい。
　制御装置６は、操作部材２５がリードグリッパ４に相対して第２のギャップＧ２から第１のギャップＧ１まで移動するように、装着ヘッド２を動作させる。ここで、装着ヘッド２では、移動装置２３の動作により部品グリッパ２６が移動し、これに伴い操作部材２５がリードグリッパ４に相対して移動する。但し、移動装置２３に代えて案内ヘッド移動手段１０３がリードグリッパ４に対して相対的に操作部材２５及び部品グリッパ２６を移動させてもよい。
　操作部材２５が第２のギャップＧ２から第１のギャップＧ１に移動する過程で、操作部材２５はリードグリッパ４の一対の被作用部４１６に当接して、一対の被作用部４１６の間を押し広げる。これにより、リードグリッパ４のフィンガ４０が閉方向に回転し、リードグリッパ４は開いた状態から閉じた状態へ移行する。閉じているリードグリッパ４では、指先４２１同士が突き合されている。
　リードグリッパ４が閉じる過程で、部品グリッパ２６に保持された電子部品９は電子基板から離れるように第１方向９９に移動し、そのリード線９２はリードグリッパ４の案内溝４２２に嵌り込む。そして、閉じたリードグリッパ４では、案内溝４２２によって形成された案内孔に電子部品９のリード線９２が挿通されている。このようにして、リード線９２は、仮にリード線９２に若干の曲げがあっても、一対のフィンガ４０に挟み込まれることによって直線状となるように矯正される。
　最後に、制御装置６は、電子部品９のリード線９２を電子基板のスルーホールに挿入するように、装着ヘッド２に部品グリッパ２６を移動させる。ここで、装着ヘッド２では、移動装置２３の動作により部品グリッパ２６が電子基板へ近づくように第１方向９９へ移動する。但し、移動装置２３に代えて、装着ヘッド移動手段１０２の動作によって部品グリッパ２６を降下させてもよい。
　部品グリッパ２６の移動に伴い、部品グリッパ２６に吸着保持された電子部品９が電子基板へ向かって移動する。これにより、電子基板のスルーホールに電子部品９のリード線９２が挿入される。
　また、部品グリッパ２６の移動に伴い、操作部材２５が第１のギャップＧ１から第２のギャップＧ２へ移動して、閉じていたリードグリッパ４が開く。
　上記のリードグリッパ４の開く動作と、電子部品９のリード線９２の挿入とは同期している。電子部品９のリード線９２の先端部が電子基板のスルーホールに挿入されるときには、リード線９２は未だリードグリッパ４に把持されている。よって、電子部品９のリード線９２は、リードグリッパ４の案内孔に案内されながら、電子基板のスルーホールに挿入される。また、電子部品９が降下してその本体９１が電子基板上に到達するときには、リードグリッパ４は開いており、電子部品９の本体の移動はリードグリッパ４によって阻害されない。
　以上に説明したように、本実施形態の電子部品挿入装置１は、電子部品９の本体９１を保持する部品グリッパ２６と、部品グリッパ２６に設けられた操作部材２５と、部品グリッパ２６に保持された電子部品９のリード線９２を把持するリードグリッパ４と、部品グリッパ２６を第１方向９９へリードグリッパ４に対して相対的に移動させる移動装置２３とを備えている。そして、リードグリッパ４が、電子部品９のリード線９２を第１方向９９と直交する第２方向９８の両側から挟み込む一対のフィンガ４０と、フィンガ４０の指先４２１を開くように付勢する付勢部材４７とを有し、フィンガ４０に操作部材２５からフィンガ４０の指先４２１を閉じるように作用力を受ける被作用部４１６が設けられている。
　上記電子部品挿入装置１では、部品グリッパ２６に伴って操作部材２５が第１方向９９へ移動すると、リードグリッパ４が操作部材２５から作用力を受けて一対のフィンガ４０の指先４２１を閉じる。つまり、リードグリッパ４を開閉するための専用のアクチュエータは備えられておらず、部品グリッパ２６と一体的に動く操作部材２５によってリードグリッパ４が機械的に開閉操作される。よって、部品グリッパ２６の移動とリードグリッパ４の開閉とのタイミングを合わせることができ、その連携が崩れない。また、リードグリッパ４を開閉するための専用のアクチュエータを備えないので、このアクチュエータのための制御手段も不要となる。
　また、上記実施形態に係る電子部品挿入装置１において、フィンガ４０は、先端部に設けられた把持部４２と、基端部に設けられた作動部４１とを有し、把持部４２同士が第２方向９８に対向し且つ作動部４１同士が第２方向９８に対向するように作動部４１と把持部４２との間において揺動支持されている。そして、この作動部４１に、作動部４１，４１同士の間にある操作部材２５から作用を受ける被作用部４１６と、作動部４１，４１同士の間にある操作部材２５から作用を受けないように当該操作部材２５との干渉を回避した回避部４１２とが第１方向９９に並んで形成されている。
　これにより、部品グリッパ２６に伴って操作部材２５が第１方向９９へ往復移動することにより、リードグリッパ４の一対のフィンガ４０を開閉動作させることができる。
　更に、上記実施形態に係る電子部品挿入装置１では、第１方向９９は電子基板のスルーホールの開口軸線と平行であり、回避部４１２が被作用部４１６に対し電子基板側に設けられている。
　これにより、部品グリッパ２６に保持された電子部品９のリード線９２を電子基板のスルーホールに挿し込む動作（これは、部品グリッパ２６を電子基板へ向けて第１方向９９へ移動させる動作である）の過程で、リードグリッパ４は把持していたリード線９２を解放する。よって、リードグリッパ４は、電子基板のスルーホールに挿し込まれようとしている、又は、挿し込まれている電子部品９のリード線９２を確実に案内することができる。また、電子部品９の挿し込みとリードグリッパ４によるリード線９２の解放とが同時に行われ、作業時間を短縮させることができる。
　また、上記実施形態に係る電子部品挿入装置１では、リードグリッパ４の回避部４１２によって操作部材２５が挿入する凹形状部（第２のギャップＧ２）が形成されており、この凹形状部へ操作部材２５を挿脱させるように、リードグリッパ４を部品グリッパ２６に対し相対的に移動させる移動手段（案内ヘッド移動手段１０３）を備えている。
　このように、操作部材２５が凹形状部に嵌ることによって、リードグリッパ４に対し部品グリッパ２６が位置決めされる。よって、部品グリッパ２６とリードグリッパ４とが独立して構成されていても、リードグリッパ４に対する部品グリッパ２６の位置ズレを防ぐことができる。
　また、上記実施形態に係る電子部品挿入装置１では、フィンガ４０の指先４２１に、当該指先４２１を突き合せるとリード線９２の案内孔となる案内溝４２２が形成されている。この案内孔は第１方向９９に延び、且つ、電子基板へ向けて縮径する部分を有している。
　このような案内孔（案内溝４２２）にリード線９２が案内されることによって、曲がったリード線９２であっても、案内孔で矯正されながら電子基板のスルーホールへ挿入される。
　また、上記実施形態に係る電子部品挿入装置１は、部品グリッパ２６を基板に対し相対的に移動させる第１の移動手段（即ち、装着ヘッド移動手段１０２）と、リードグリッパ４を部品グリッパ２６に対し相対的に移動させる第２の移動手段（即ち、案内ヘッド移動手段１０３）とを、更に備える。上記実施形態においては、第１の移動手段が、双腕ロボット１０の一方のアーム１２であり、第２の移動手段が、双腕ロボット１０の他方のアーム１３である。
　前述した通り、電子部品挿入装置１では、部品グリッパ２６の移動とリードグリッパ４の開閉とのタイミングを合わせることができ、リードグリッパ４に対し部品グリッパ２６を位置決めすることができ、部品グリッパ２６とリードグリッパ４の連携が崩れにくい。よって、本実施形態に係る電子部品挿入装置１では、部品グリッパ２６とリードグリッパ４とが各アーム１２，１３に振り分けられて成る、双腕ロボット１０を利用した電子部品挿入装置１を容易に実現可能となる。
　そして、部品グリッパ２６の移動手段１０２と、リードグリッパ４の移動手段１０３とが独立して動作することができれば、例えば、リードグリッパ４の電子基板に対する位置決めと、部品グリッパ２６による電子部品９の保持及び搬送とを同時に行うことができ、作業時間を短縮することができる。
　以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の電子部品挿入装置１の構成は例えば以下のように変更することができる。
　上記実施形態において、部品グリッパ２６は、吸着ノズル２６１に負圧又は真空による吸引力を発生させ、この吸引力で吸着ノズル２６１に電子部品９を吸着保持する、所謂、吸着式のグリッパである。但し、部品グリッパ２６は本実施形態に限定されず、例えば、把持式のグリッパ（メカニカルグリッパ）であってもよい。
　また、上記実施形態において、操作部材２５は一本のピン状部材であるが、操作部材２５は複数の部材であってもよい。例えば、一対のフィンガ４０の各々に対し作用する操作部材２５が設けられていてもよい。
　また、上記実施形態において、装着ヘッド移動手段１０２及び案内ヘッド移動手段１０３は、水平多関節型のロボットアーム１２，１３であるが、装着ヘッド移動手段１０２及び案内ヘッド移動手段１０３はこれに限定されない。例えば、装着ヘッド移動手段１０２及び案内ヘッド移動手段１０３は、垂直多関節型のロボットアームであってよい。
　また、装着ヘッド移動手段１０２及び案内ヘッド移動手段１０３は、ロボットアームに限定されない。例えば、装着ヘッド移動手段１０２がロボットアームであり、案内ヘッド移動手段１０３はこのロボットアームに装着された直動機構であってもよい。図１１には、装着ヘッド移動手段１０２がロボットアームであり、案内ヘッド移動手段１０３が直動機構５１である、変形例１に係る電子部品挿入装置１Ａが示されている。直動機構５１は、インターフェース板２１に固定されたシリンダ５１１と、シリンダ５１１が水平方向に伸縮するロッド５１２と、ロッド５１２に取り付けられたスライダ５１３とを備えている。シリンダ５１１のケーシングにはスライダ５１３を案内する水平方向のレール５１４が形成されている。スライダ５１３には案内ヘッド３のベース３２が固定されている。以上の構成において、シリンダ５１１の動作によりロッド５１２が伸縮すると、リードグリッパ４は部品グリッパ２６に対し近接／離反するように相対的に移動する。
　また、上記実施形態において、装着ヘッド２と案内ヘッド３とはそれぞれ独立して移動することができるが、案内ヘッド３が装着ヘッド２に組み合わされていてもよい。図１２には、案内ヘッド３が装着ヘッド２に組み合わされた、変形例２に係る電子部品挿入装置１Ｂが示されている。この電子部品挿入装置１Ｂでは、装着ヘッド２のベース２２に固定されたインターフェース板２１に、案内ヘッド３のベース３２が固定されている。そして、定常状態の操作部材２５は、リードグリッパ４の第２のギャップＧ２に嵌っている。
　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
１　　　：電子部品挿入装置
２　　　：装着ヘッド
３　　　：案内ヘッド
４　　　：リードグリッパ
６　　　：制御装置
９　　　：電子部品
　９１　　：本体
　９２　　：リード線
１０　　：双腕ロボット
　１１　　：基台
　１２，１３　　：ロボットアーム
２１，３１　　：インターフェース板
２２，３１　　：ベース
２３　　：移動装置
２５　　：操作部材
２６　　：部品グリッパ
　２６０　：アーム
　２６１　：吸着ノズル
３３　　：回動規制ブロック
３４　　：回動規制ピン
３５　　：支軸
４０　　：フィンガ
４１　　：作動部
　４１１　：回動規制孔
　４１２　：回避部
　４１５　：当接部（被作用部）
　４１６　：被作用部
４２　　：把持部
　４２１　：指先
　４２２　：案内溝
４３　　：支持部
４４　　：ベアリングユニット
４５　　：締結具
４６　　：スペーサ
４７　　：付勢部材
５１　　：直動機構
６１　　：装着ヘッド位置制御部
６２　　：案内ヘッド位置制御部
６３　　：移動制御部
６４　　：吸着制御部
６５　　：記憶装置
１０２　：装着ヘッド移動手段
１０３　：案内ヘッド移動手段
Ｇ１　　：第１のギャップ
Ｇ２　　：第２のギャップ
Ｏ　　　：揺動中心

Claims (7)

  1. 　リード線付き電子部品を基板のスルーホールに挿入する電子部品挿入装置であって、
    　前記電子部品の本体を保持する部品グリッパと、
    　前記部品グリッパに設けられた操作部材と、
    　前記部品グリッパに保持された前記電子部品のリード線を把持するリードグリッパと、
    　前記部品グリッパを第１方向へ前記リードグリッパに対して相対的に移動させる移動装置とを備え、
    　前記リードグリッパが、前記リード線を前記第１方向と直交する第２方向の両側から挟み込む一対のフィンガと、前記フィンガの指先を開くように付勢する付勢部材とを有し、
    　前記操作部材から前記フィンガの指先を閉じるように作用力を受ける被作用部が前記フィンガに設けられている、
    　電子部品挿入装置。
  2. 　前記フィンガは、先端部に設けられた把持部と、基端部に設けられた作動部とを有し、前記把持部同士が前記第２方向に対向し且つ前記作動部同士が前記第２方向に対向するように前記作動部と前記把持部との間において揺動支持されており、
    　前記作動部に、前記作動部同士の間にある前記操作部材から作用を受ける前記被作用部と、前記作動部同士の間にある前記操作部材から作用を受けないように当該操作部材との干渉を回避した回避部とが前記第１方向に並んで形成されている、
    請求項１に記載の電子部品挿入装置。
  3. 　前記第１方向は前記基板のスルーホールの開口軸線と平行であり、前記回避部が前記被作用部に対し前記基板側に設けられている、
    請求項２に記載の電子部品挿入装置。
  4. 　前記リードグリッパに前記回避部によって前記操作部材が挿入する凹形状部が形成されており、
    　前記凹形状部へ前記操作部材を挿脱させるように、前記リードグリッパを前記部品グリッパに対し相対的に移動させる移動手段を、更に備える、
    請求項２又は３に記載の電子部品挿入装置。
  5. 　前記部品グリッパを前記基板に対し相対的に移動させる第１の移動手段と、
    　前記リードグリッパを前記部品グリッパに対し相対的に移動させる第２の移動手段とを、更に備える、
    請求項１に記載の電子部品挿入装置。
  6. 　前記第１の移動手段が、双腕ロボットの一方のロボットアームであり、
    　前記第２の移動手段が、前記双腕ロボットの他方のロボットアームである、
    請求項５に記載の電子部品挿入装置。
  7. 　前記フィンガの指先に、当該指先を突き合せると前記リード線の案内孔となる案内溝が形成されており、前記案内孔は前記第１方向に延び、且つ、前記基板へ向けて縮径する部分を有する、
    請求項１～６のいずれか一項に記載の電子部品挿入装置。
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