WO2018207354A1

WO2018207354A1 - 部品挿入機およびリード切断方法

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Publication number: WO2018207354A1
Application number: PCT/JP2017/018044
Authority: WO
Inventors: 一真石川
Original assignee: 株式会社Ｆｕｊｉ
Priority date: 2017-05-12
Filing date: 2017-05-12
Publication date: 2018-11-15
Also published as: EP3624577A4; JPWO2018207354A1; US20200100409A1; US11412649B2; JP6826194B2; CN110603910A; CN110603910B; EP3624577A1

Abstract

リード付き部品Ｐを基板に装入する部品挿入機において、挿入に先立って、固定刃６０と可動刃６２とを有するリード切断装置２０によってリードを切断する際、リードが固定刃に近接若しくは当接する位置まで部品を移動させ（ΔＸ）、その位置において、可動刃を動作させてリードを切断する。

Description

部品挿入機およびリード切断方法

　本発明は、基板に、リードが延出する部品を、その基板に設けられた貫通孔にそのリードを挿入させる部品挿入機、および、そのリードを切断する方法に関する。

　電子部品を装着する部品装着機の中には、部品挿入機と呼ばれるものがあり、その部品挿入機では、リードが延出する部品（以下、「リード付部品」という場合がある）を、そのリードを基材に穿設された孔に挿入するようにしてその基材にその部品を装着するようなものも存在する。そのような部品挿入機では、リードの長さを切り揃えるために、リード切断装置が配設される。そのリード切断装置は、例えば、下記特許文献１に示すようなものである。

特開平１０－３３５８９８号公報

発明の解決しようとする課題

　上記特許文献に記載されているリード切断装置は、どのような機構でリードを切断するのかは定かではないが、部品本体部を保持しつつ２つの刃によってリードを切断する場合、それら２つの刃の動作によっては、リードが曲がってしまう虞がある。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、リード切断装置によってリードを切断する際のそのリードの曲がりを抑制若しくは防止することができる部品挿入機、および、リードの曲がりを抑制若しくは防止することができるのリード切断方法を提供することを課題とする。

　上記課題を解決するために、本発明の部品挿入機は、
　リード付き部品基板に設けられた貫通孔に挿入させる部品挿入機であって、
　前記リード付き部品を供給する部品供給装置と、
　前記部品供給装置から前記リード付き部品をピックアップし、保持する部品保持ヘッドと、
　前記部品保持ヘッドを移動させるヘッド移動装置と、
　前記ヘッド移動装置によって、前記リード付き部品のリードを固定刃に近接若しくは当接させ、前記固定刃と対向する可動刃により、前記リードの一部を切断するリード切断装置を備えたことを特徴とし、
　また、本発明のリード切断方法は、
　リード付部品を保持し、
　その保持したリード付部品を移動させて、そのリード付部品のリードを固定刃に近接若しくは当接させ、
　前記固定刃と対向する可動刃により、前記リードの一部を切断することを特徴とする。

　本発明によれば、リード切断装置によってリードを切断する際、そのリードを固定刃に近接若しくは当接させた状態で可動刃が動作して切断するため、そのリードの曲がりを効果的に抑制若しくは防止することが可能である。

本発明の実施例である部品挿入機としての部品装着機（以下、「実施例の部品装着機」と呼ぶ場合がある）の全体構成を示す斜視図である。実施例の部品装着機が有する装着ヘッドを、図１とは反対の視点で示す斜視図である。実施例の部品装着機による１つのリード付部品を基材に装着するための部品装着作業を説明するためのフローチャートである。装着ヘッドが有する部品チャックがリード付部品を保持して、基材の上方に位置した様子を示す図である。実施例の部品装着機に備えられているリード切断装置の要部の外観を示す斜視図である。リード切断装置の切断機構を説明するための模式図である。従来のリードの切断の手法を示す図である。実施例の部品装着機において採用されているリードの切断の手法を示す図である。実施例の部品装着機の制御装置の機能を示すブロック図である。

　以下、本発明の代表的な実施形態を、実施例として、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。

［Ａ］部品装着機の全体構成および一般的な機能・動作
　図１に示すように、実施例の部品挿入機としての部品装着機１０（は、本体１２と、本体１２に配置された基材保持装置１４と、本体１２に付設された部品供給装置１６と、本体１２に付設されたテーブル１８に載置された３つのリード切断装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ（３つを区別する必要がない場合は、「リード切断装置２０」と言う場合がある）と、それぞれが部品保持ヘッドである２つの装着ヘッド２２と、本体１２に支持されて装着ヘッド２２を図に示すＸＹ方向に移動させるヘッド移動装置２４と、それら各装置（装着ヘッドをも含む概念である）を制御する制御装置２６とを含んで構成される。

　各装置について説明すれば、基材保持装置１４は、コンベヤ２８を備えており、基板である基材Ｓを当該部品装着機１０に対して搬入，搬出する機能を有し、搬入した基材Ｓを、所定の作業位置において固定保持するように構成されている。部品供給装置１６は、一般的なトレイ型の部品供給装置であり、図では明確とされていないが、複数の部品を、それらがトレイに整列して収容された状態で、供給するように構成されている。ちなみに、本実施例の部品装着機１０は、後に説明するように、リードが部品本体部から延び出すリード付部品を扱うため、部品供給装置１６からは、そのリード付部品（以下、単に「部品」と言う場合がある）が供給される。

　３つのリード切断装置２０は、それらの各々が部品のリードを切り揃える機能を有しており、テーブル１８に、それに設けられた複数条のスロットを利用して、Ｘ方向に整列させられている。本実施例の部品装着機１０では、後に説明するように、３種類のリード付部品が装着するようにされており、それら３種類の部品に対応して、３つのリード切断装置２０が配設されているのである。リード切断装置２０の構成については、後に詳しく説明する。

　図２をも参照して説明すれば、各装着ヘッド２２は、ヘッド本体３２と、そのヘッド本体３２の下部に設けられて部品を掴むようにして保持する部品保持デバイスとしての部品チャック（「部品クランプ」と呼ぶこともできる）３４を備えている。言い換えれば、装着ヘッド２２は、部品を、部品チャック３４によって、ピックアップして保持する。また、図示を省略するが、内部に、その部品チャック３４を、Ｚ方向、つまり、上下方向に移動させるチャック昇降装置と、Ｚ方向に延びる軸線回りに回転させるチャック回転装置とを備えている。

　ヘッド移動装置２４は、いわゆるＸＹロボット型の移動装置であり、Ｘ方向、つまり、当該部品装着機１０の幅方向において並ぶように本体１２に支持されてそれぞれがＹ方向に延びる２本のガイドレール３６と、それらガイドレール３６に跨ってＸ方向に延びる姿勢で配設されたビーム３８と、ビーム３８をガイドレール３６にＹ方向に沿って移動させるビーム移動装置（図示を省略）と、ビーム３８に沿って移動可能とされた２つのスライド４０と、それら２つのスライド４０を個別にＸ方向に移動させるスライド移動装置（図示を省略）とを含んで構成されている。２つの装着ヘッド２２の一方が、２つのスライド４０の一方に、他方が、他方に、それぞれ、２つの装着ヘッド２２の対応する１つのものを昇降させるヘッド昇降装置４２を介して取付けられている。

　以上のような構成から、本実施例の部品装着機１０では、上述のチャック昇降装置，チャック回転装置，ヘッド昇降装置４２，ヘッド移動装置２４を含んで、部品チャック３４を移動させるチャック移動装置が構成されており、そのチャック移動装置は、部品保持デバイスとしての部品チャック３４を、基材保持装置１４，部品供給装置１６，リード切断装置２０に渡って移動させるデバイス移動装置として機能するものとなっている。

　制御装置２６は、主要構成要素としてのコンピュータを含んで構成されており、当該部品装着機１０の制御を司る。詳しく言えば、基材保持装置１４，部品供給装置１６，リード切断装置２０，装着ヘッド２２，ヘッド移動装置２４，ヘッド昇降装置４２等の各装置を制御する。

　制御装置２６によって上記各装置が制御されることで、一連の部品装着作業が実行される。１つの部品についての部品装着作業を、図３のフローチャートに沿って説明すれば、まず、ステップ１（以下「Ｓ１」と略す。他のステップも同様である。）において、初期処理が必要であるか否かが決定され、初期処理が必要な場合には、Ｓ２において、初期処理が実行される。この初期処理については、後に説明する。

　初期処理が必要でない場合には、Ｓ２がスキップされ、また、初期処理が必要な場合には、Ｓ２が実行された後に、Ｓ３において、部品の取出が行われる。この取出では、装着ヘッド２２がヘッド移動装置２４によって部品供給装置１６のところまで移動させられ、部品チャック３４が、上述のチャック昇降装置，ヘッド昇降装置４２によって下降させられるとともに、トレイに収容されている１つの部品が、部品チャック３４によって保持（把持）される。図４は、部品Ｐ（詳しくは、後に説明する部品Ｐａ）が基材Ｓに装着される様子を示すが、この図に示されているように、部品チャック３４は、部品Ｐを、リードLeが下方に延び出す姿勢で部品本体部PBを掴むようにして保持する。なお、部品チャック３４、すなわち、部品Ｐの移動，昇降を行う主体は、ヘッド移動装置２４、および、チャック昇降装置，ヘッド昇降装置４２であるが、煩雑さを回避するため、以下の説明において、それらの主体についての言及は省略する。

　次いで、Ｓ４において、図４に示すように、部品Ｐを保持して上昇させられた部品チャック３４が、リード切断装置２０のところまで移動させられ、そして、設定された位置まで下降させられて、保持したリード付部品ＰのリードLeが切断される。詳しく言えば、設定された長さのリードLeが残るように、そのリードLeの先端部分が切断される。つまり、リードLeが切り揃えられるのである。リード切断装置２０の構成およびそれによるリードLeの切断については、後に詳しく説明する。

　次に、Ｓ５において、リードLeが切断されたリード付部品Ｐを保持した部品チャック３４が、基材保持装置１４の上方、つまり、基材Ｓの上方のその部品Ｐが装着させられる位置にまで移動させられ、そして、部品ＰのリードLeが基材Ｓに穿設された孔（貫通孔）Ｈ（図１をも参照）に挿入するように下降させられ、下降した状態で部品チャック３４による部品Ｐの保持が解除されて、その１つの部品Ｐの装着が行われる。

［Ｂ］リード切断装置の構成
　図５に示すように、３つのリード切断装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、それぞれ、異なる種類の部品ＰのリードLeを切断する。便宜的に、それらの部品Ｐを、部品Ｐａ，部品Ｐｂ，部品Ｐｃと呼べば、リード切断装置２０ａによってリードLeが切断される部品Ｐａは、６本のリードLeが一列に真っ直ぐに並んで部品本体部PBから延び出しており、リード切断装置２０ｂ，２０ｃによってリードLeが切断される部品Ｐｂ，Ｐｃは、大きさ，形状，リードLeの位置等が異なるものの、４本のリードLeが、長方形の４つの頂点に位置するようにして部品本体部PBから延び出している。

　リード切断装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃの上部には、それぞれ、取り外し可能なアタッチメントプレート（以下、単に、「プレート」と略す場合がある）５０ａ，５０ｂ，５０ｃが取り付けられており、それらプレート５０ａ，５０ｂ，５０ｃには、部品Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃに応じた、つまり、リードLeの配置位置に応じた貫通穴５２が設けられている。部品Ｐは、リードLeをその貫通穴５２に貫通させた状態で、自身のリードLeが切断される。ちなみに、部品ＰａのリードLeを切断するリード切断装置２０ａでは、プレート５０ａに６本のリードLeが挿入可能な、長穴となる１つの貫通穴５２が設けられており、部品Ｐｂ，ＰｃのリードLeを切断するリード切断装置２０ｂ，２０ｃでは、プレート５０ｂ，５０ｃに４本のリードLeがそれぞれに挿入可能な４つの貫通穴５２が設けられている。なお、以後の説明において、プレート５０ａ，５０ｂ，５０ｃを区別する必要がない場合には、プレート５０と総称することとする。

　リード切断装置２０の切断機構について、リード切断装置２０ａを例にとって説明すれば、要部の断面図である図６（ａ），平面図である図６（ｂ）に示すように、リード切断装置２０ａは、内部に、一端部を中心にしてプレート５０ａの下側を揺動する揺動バー５４が設けられている。図６（ｂ）から解るように、揺動バー５４の他端部には、ローラ５６が支持されており、このローラ５６と係合するようにして楔ブロック５８が設けられている。揺動バー５４は、バネ（図示を省略）によって図６（ｂ）における反時計回りに揺動する方向に付勢されており、楔ブロック５８を進退させることによって揺動する。

　プレート５０ａに設けられた貫通穴５２の図６（ａ）における左側の下端（部品本体部PBから遠い側）のエッジは、固定刃６０として機能し、揺動バー５４の図６（ａ）における左上のエッジは、可動刃６２として機能する。図６に示す状態は、それら固定刃６０と可動刃６２とが互いに開いた状態であり、楔ブロック５８を前進させることで、揺動バー５４、すなわち、可動刃６２は、図６（ａ）における時計回りに、貫通穴５２、すなわち、固定刃６０に対して、揺動する。

　固定刃６０と可動刃６２とが開いた状態において、図６（ａ）に示すように、プレート５０ａと部品本体部PBが向かい合う姿勢で部品ＰａのリードLeを貫通穴５２に挿入し、その状態において揺動バー６４を、固定刃６０に対して可動刃６２が閉じるように揺動させることで、そのリードLeが、剪断されるようにして切断される。ちなみに、リードLeの切断された部分は、当該リード切断装置２０ａの内部に取り付けられている切断リード収容ボックス（図示を省略）に受け入れられる。

　リード切断装置２０ｂ，２０ｃについての説明は省略するが、それらリード切断装置２０ｂ，２０ｃも、同様にして、リードLeの切断が行われる。ただし、リード切断装置２０ｂ，２０ｃでは、１本ずつのリードLeが挿入される複数の貫通穴５２が設けられており、それぞれの貫通穴５２のエッジが、固定刃６０として機能する。したがって、それらリード切断装置２０ｂ，２０ｃでは複数の固定刃６０に対して１つの可動刃６２が動作することで、複数のリードLeが切断されるのである。なお、リード切断装置２０ａとリード切断装置２０ｂとは、プレート５０が異なるだけで、他の構成部分は同じものである。つまり、プレート５０すなわち固定刃６０を部品Ｐに応じたものに変更することで、リード切断装置２０は、種々の部品Ｐに対応することが可能とされているのである。ちなみに、プレート５０には、２次元コード６４が付設されており（図５参照）、その２次元コード６４をヘッド移動装置２４のスライド４０に取付けられている撮像装置（カメラ）６６によって撮像することによって得られた情報によって、どのリード切断装置２０にどんなプレート５０が取付けられているかを、制御装置２６が把握するようにされている。

［Ｃ］切断時のリード曲がりとそれへの対処
　リード切断装置２０によって部品ＰのリードLeを切断するときには、先に説明したように、リードLeを、プレート５０に設けられた貫通穴５２に挿入して切断する。従来における切断の場合、つまり、図７に示すように、貫通穴５２の中心、詳しく言えば、Ｘ方向における中心にリードLeを位置させて切断する場合を考える。切断の際、固定刃６０を形成するプレート５０が、部品本体部PBに近い側に、可動刃６２を形成する揺動バー５４が、部品本体部PBから遠い側に位置している。

　この状態で、揺動バー５４、すなわち、可動刃６２を動作させて切断すると、可動刃６２がリードLeに当接し、さらに、その当接した状態で可動刃６２が移動して、リードLeが固定刃６０に当接した後に、リードLeは切断される。このような動作での切断では、図７に２点鎖線で示すように、リードLeが曲がった状態で切断が行われる。その曲がりは、塑性変形として残る場合もあり、また、その曲がりは、部品本体部PBに過度な力として作用する場合があるため、抑制、若しくは、防止することが望ましい。

　そこで、本部品装着機１０では、図８（ａ）に示すように、リードLeが貫通穴５２の中心に位置する位置に部品Ｐを位置させ、その位置から、図８（ｂ）に示すように、リードLeが固定刃６０に近接若しくは当接する位置まで部品Ｐを移動させ、その位置においてリードLeを切断するようにされている。言い換えれば、リードLeが固定刃６０から設定距離だけ離れる第１位置から、リードLeが固定刃６０に近接若しくは当接する第２位置まで部品Ｐを移動距離ΔＸだけ移動させて、リードLe、詳しくは、リードLeの一部を切断するのである。そのような切断を行うことで、切断の際のリードLeの曲がりが抑制若しくは防止されるのである。ちなみに、このリードLeの切断の方法が、本発明の実施例であるリード切断方法の一態様となる。

　上記第１位置，第２位置は、先に説明した部品装着作業のＳ２の初期処理において決定される。制御装置２６は、部品装着作業のための当該部品装着機の制御プログラム、つまり、どんな部品Ｐを基材Ｓのどの場所に装着するかが指定されている部品装着プログラムを、自身が有する情報記憶部に格納している。また、情報記憶部には、部品Ｐの諸元に関する情報が格納されており、その情報には、リードLeの数や、リードLeの当該部品Ｐにおける位置に関する情報であるリード位置情報等が含まれている。さらに、情報記憶部には、リード切断装置２０の諸元に関する情報、具体的には、プレート５０の貫通穴５２の数や、貫通穴５２の当該リード切断装置２０における位置、すなわち、固定刃６０のリード切断装置２０における位置に関する情報である固定刃位置情報も格納されている。ある部品Ｐが最初に装着される際に初期処理は実行され、その初期処理において、上記リード位置情報，固定刃位置情報に基づいて、その部品ＰのリードLeをリード切断装置２０によって切断する際の上記移動距離ΔＸ、つまり、上記第２位置が決定される。

　上述のように決定された上記移動距離ΔＸに基づいてリードLeの切断を行ったとしても、実際の部品ＰにおけるリードLeの位置のバラつき等によって、適切な切断が行えない虞もある。そのことに考慮して、制御装置２６は、上記移動距離ΔＸ、つまり、上記第２位置を微調整する機能をも有している。具体的には、制御装置２６は、当該部品装着機１０の操作者による上記移動距離ΔＸについての補正量δＸ（図８参照）の入力を受け付けるようにされており、操作者によって入力された補正量δＸに基づいて、移動距離ΔＸを補正するのである。つまり、本部品装着機１０では、上記第２位置を操作者の操作によって調整可能とされているである。

［Ｄ］制御装置の機能
　以上説明した制御装置２６の機能から、制御装置２６は、図９の機能ブロック図が示すような機能構成を有していると考えることができる。具体的には、制御装置２６は、基材保持装置１４，部品供給装置１６，リード切断装置２０，装着ヘッド２２，ヘッド移動装置２４，ヘッド昇降装置４２等の各装置を制御して上述の部品装着作業を実行する部品装着作業実行部７０を備えており、その部品装着作業実行部７０は、上述の手法によるリードLeの切断をリード切断装置２０に行わせるリード切断実行部７２を有している。

　また、制御装置２６は、上記リード位置情報，固定刃位置情報等を記憶する情報記憶部７４を備えており、リード切断実行部７２は、その情報記憶部７４に記憶されているリード位置情報，固定刃位置情報に基づいて上記第１位置，第２位置（移動距離ΔＸ）を決定するようにされている。さらに、制御装置２６は、上述の補正量δＸの操作者による入力を受け付ける補正量受付部７６を備えており、リード切断実行部７２は、補正量受付部７６が受け付けた補正量δＸに基づいて、第２位置（移動距離ΔＸ）を補正するようにされているのである。

　１０：部品装着機〔部品挿入機〕　　１４：基材保持装置　　１６：部品供給装置　　２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）：リード切断装置　　２２：装着ヘッド〔部品保持ヘッド〕　　２４：ヘッド移動装置　　２６：制御装置　　３４：部品チャック〔部品保持デバイス〕　　４２：ヘッド昇降装置　　５０（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ）：アタッチメントプレート　　５２：貫通穴　　５４：揺動バー　　６０：固定刃　　６２：可動刃　　７０：部品装着作業実行部　　７２：リード切断実行部　　７４：情報記憶部　　７６：補正量受付部　　Ｓ：基材〔基板〕　　Ｈ：孔〔貫通孔〕　　Ｐ（Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ）：リード付部品　　PB：部品本体部　　Le：リード

Claims

　リード付き部品基板に設けられた貫通孔に挿入させる部品挿入機であって、
　前記リード付き部品を供給する部品供給装置と、
　前記部品供給装置から前記リード付き部品をピックアップし、保持する部品保持ヘッドと、
　前記部品保持ヘッドを移動させるヘッド移動装置と、
　前記ヘッド移動装置によって、前記リード付き部品のリードを固定刃に近接若しくは当接させ、前記固定刃と対向する可動刃により、前記リードの一部を切断するリード切断装置を備えたことを特徴とする部品挿入機。
　前記リード切断装置が、前記固定刃を、前記リード付き部品に応じたものに交換可能に構成された請求項１に記載の部品挿入機。
　リード付部品を保持し、
　その保持したリード付部品を移動させて、そのリード付部品のリードを固定刃に近接若しくは当接させ、
　前記固定刃と対向する可動刃により、前記リードの一部を切断するリード切断方法。