JPH0249499A - 電子部品の自動挿入装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子部品の自動挿入装置、特にプリント配線
基板に対してリードピンを挿通させることにより実装す
る形式の自動挿入に適用して特に有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

この種の挿入不良検出技術について記載されている例と
しては、本出願人による特開昭６２−６２５９１号公報
がある。

上記公報において本出願人は、電子部品の側方より突出
されたリードピンをチャック爪によって把持し、プリン
ト配線基板の上面の所定高さ位置まで当該チャック爪を
下降させ、この位置でチャック爪を停止したままブツシ
ャによって電子部品の本体をプリント配線基板面に向か
って押圧し、このブツシャの下降可能量によって挿入の
良否を検出する技術を提案した。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、本発明者によるその後の研究において、プリ
ント配線基板の挿入孔に対するリードピンの先端の挿入
状態の良否をさらに正確に検出する必要のあることが見
い出された。

すなわち、最も一般的なり　Ｉ　Ｐ　（Ｄｕａｌ　Ｉｎ
Ｉｎ−１ｉｎｅＰａｃｋａ　）形状の電子部品を例に説
明すると、自動挿入装置に提供されるリードピンの広が
り角度は製品毎、品種毎において区々である。したがっ
て、電子部品によってはリードピンを両側方よりチャッ
ク爪で把持した場合、上記角度のばらつきに起因して把
持力も区々となっていた。そのため、リードピンとプリ
ント基板の挿入孔の内壁との間の摩擦力の増大によって
、該摩擦力が挿入力よりも大となり、チャック爪間にお
ける電子部品の上方へのすべりを生じて、実際は挿入不
良であるにもかかわらずチャック爪の所定定量の下降に
よって挿入良好と誤検出されてしまう場合が多かった。

本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、そ
の目的は挿入時における挿入良否の検出を確実に行い、
電子部品のプリント配線基板への実装信頼性を高めるこ
とにある。

本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、概ね次の通りである。

すなわち、電子部品のリードピンを側方より把持する開
閉可能なチャック爪と、該チャック爪と一体に形成され
上記電子部品の本体上方に所定距離Ａをおいて配置され
たストッパとを有し、上記所定距離Ａを考慮して設定さ
れたチャック爪の基準下降量Ｂに対する下降量βによっ
て挿入の良否を検出するものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、チャック爪と一体に形成されか
つ電子部品の本体上方に所定圧ｉｌｉ′ＩＡをおいて配
置されたストッパを有した構造であるため、チャック爪
の下降によってチャック爪に把持されたリードピンにす
べりを生じた場合にも最大すべり■は上記所定距離へよ
りも小さくなる。このため、上記距ｎＡを予め考慮して
基準下降量Ｂを設定しておくことによりチャック爪の下
降量ｌから挿入の良、不良の確実な検出が可能となる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例である電子部品の自動挿入装
置の挿入ヘッドを一部断面で示した正面図、第２図は同
じ（側面図、第３図はチャック爪による電子部品の把持
状態を示す斜視図、第４図（ａ）〜（Ｃ）は本実施例に
よる電子部品の挿入状態を段階的に示す説明図、第５図
はすべりを生じた状態を示す説明図、第６図は挿入不良
状態を示す説明図、第７図は電子部品のリードの広がり
状態を示す説明図である。

本実施例の電子部品の自動挿入装置１は、第１図に示す
挿入へラド２を備えており、この挿入へラド２は図示さ
れない装置本体より突設されたアーム３の先端において
該アーム３の軸方向と垂直に設けられたレール４に沿っ
て上下方向に摺動可能な状態で取り付けられている。

上記挿入ヘッド２は、その上端に棒状ギア５を有してお
り、該棒状ギア５がアーム３に固定されたモータ６のギ
ア７と噛み合うことによってモータ６の回転運動が鉛直
方向の直線運動に変換されて挿入ヘッド２を上下動させ
る構造となっている。

当該モータ６にはそのモータ６の回転量を検出可能なエ
ンコーダ８が備えられており、該エンコーダ８からの移
動景パルス信号によってモータ６の回転量、すなわち挿
入ヘッド２の上昇・下降量が検出可能とされている。こ
れらのモータ６の制御並びに回転量の検出に基づく後述
の挿入良否の検知等については、制御部１０によって総
合的に制御される構造となっている。上記モータ６によ
り上下動される挿入へラド２は、その側部より突出され
た支軸１１と上記アーム３との間に該挿入へラド２を上
方に付勢するスプリング１２が係止されており、該スプ
リング１２の付勢力は挿入ヘッド２自身の重量と均衡し
て挿入へラド２の下方へ。

の重力を相殺するよう設定されている。したがって、挿
入ヘッド２が停止した状態におけるモータ６のギア７に
加わる負荷は０となり、モータ６に対する駆動電流値の
変化により挿入力の微調整が容易となっている。

上記挿入ヘッド２は、チャック本体ブロック１３と該チ
ャック本体ブロック１３に対して着脱可能な可動ユニッ
ト１４とで構成され、可動ユニット１４はさらに上記チ
アツク本体ブロック１３の移動方向に対して水平移動可
能な一対の開閉ブロック１５と、該開閉ブロック１５の
先端において該開閉ブロック１５と連動して開閉される
一対のチャック爪１６とで構成されている。

上記チャック本体ブロック１３には縦軸方向に移動可能
なシリンダ機構１７が内設されており、該シリンダ機構
１７は、垂設された状態で下端にいくにしたがって直径
が小となる逆円錐形状のピストンロッド１８を有してい
る。この逆円錐形状に形成されたピストンロッド１８の
先端は上記シリンダ機１１７の作動によって、上記開閉
ブロック１５に対して突出移動可能な状態で取付けられ
てふり、突出された際にその円錐面１８ａが開閉ブロッ
ク１５の内側上端部に内設された一対のローラ２０と摺
接し、該ローラ２０を拡開移動させる構造となっている
。したがって、シリンダ機構１７の下方への作動によっ
てピストンロッド１８が下方に押しやられると、この縦
軸方向の動きがローラ２０によって開閉ブロック１５を
ガイド軸２１に沿って拡開させる動きに変換され、この
開閉ブロック１５に連動されたチャック爪１６が開かれ
る構造となっている。な右、上記開閉ブロック１５は、
通常の状態においては可動ユニット１４に対してスプリ
ング２２等の付勢子役によって互いの方向に付勢された
状態、すなわち閉じられた状態となっている。

上記シリンダ機構１７において、ピストンロッド１８の
軸中心にはブツシャロッド２３が上記ピストンロッドＩ
８とは独立して縦軸方向に移動可能な状態で貫通形成さ
れており、該ブツシャロッド２３の先端（下端）にはブ
ロック上のプッンヤパノド２４が設けられている。この
プッンヤロッド２３の上下動は上記のように、挿入ヘッ
ド２外の図示されないエアシリンダ等によってピストン
ロッドＩ８から独立して制御されている。

次に、上記開閉ブロック１５の先端に装着されたチャッ
ク爪１６の構造を第３図を用いてさらに詳しく説明する
。

第３図に示したチャック爪１６は、ＤＩＰ形の電子部品
２５の把持に用いられるものを一例として示している。

該一対のチャック爪１６は、上端を開閉ブロック１５に
固定されステンレス合金を一体成型して得られるチャッ
ク爪本体２６を有しており、該チャック爪本体２６の下
端はＬ字状に折曲された把持部２７を備えており、その
先端の把持面２７ａは互いに他方の把持面２−７ａと対
面した状態に配置されている。この両把持面２７ａ間に
おいて電子部品２５はパッケージ本体２８の側方より下
方に突出されたリードピン３０を面外側方より支持され
た状態で把持される構造となっている。なお、このとき
の把持力はチャック爪１６を互いの方向に付勢する前述
のスプリング２２の付勢力による。

ここで、上記ＤＩＰ形の電子部品２５のリードピン３０
の形状について簡単に説明すると、該電子部品２５は第
７図に示すように、パッケージ本体２８から突出された
リードピン３０間の先端距離は、通常ある程度の広がり
Ｐ′を有しているが、これをプリント配線基板３１の挿
入孔３２に挿入する際には両リードピン３０がほぼ平行
、すなわち規定値Ｐの状明とする必要がある。

一般にチャック爪１６を用いた挿入装置では、挿入時の
この規定値Ｐをチャック爪１６の把持力によって実現し
ている。したがって、チャック爪１６の把持面２７ａに
はリードピン３００本来の広がりＰ゛に戻ろうとする拡
開力が作用することになる。

上記両チャック爪１６の内側面にはブロック状に形成さ
れた一対のストッパ３３が固定されている。ストッパ３
３は例えば合成樹脂を一体成型して得られるものであり
、両ストッパ３３の対向面のほぼ中央にはプッンヤヘッ
ド２４の通過可能な凹部３３ａが形成されており、チャ
ック爪１６の閉塞状態においてもプッンヤヘッド２４の
上下動が可能となっている。なお、ストッパ３３のチャ
ック爪１６における固定位置は、チャック爪１６が理想
状態で電子部品２５を把持した際の電子部品２５のパッ
ケージ本体２８の上面よりも距離Ａだけ上方となってい
る。

ここで、上記距離Ａは次の条件を満たす距離とする。す
なわち、第４図（ａ）はチャック爪１６が理想状態（す
べりを生じていない状態）で電子部品２５を把持した場
合の挿入開始位置く後述の第１ステップ完了時）におけ
る位置関係を示している。

同図において距離Ｃはリードピン３０の先端からプリン
ト配線基板３１の基板面までの距離であり、Ｂはチャッ
ク爪２６の下降量の基準値（下降基準量）である。すな
わち、理想状態でチャック爪２６に把持された電子部品
２５は、同図ら）に示すようにチャック爪２６が距離Ｂ
だけ下降されることによってそのリードピン３０の先端
がプリント配線基板３１の挿入孔３２中に挿入された状
態となるように設定されている。このような位置関係に
おいて、上記Ａは、ＢからＣを差し引いた値よりも小さ
くなるように、すなわちＡ＜Ｂ−Ｃとなるよう設定され
ている。これは言い換えれば電子部品２５の上方への最
大すべり１となるＡをＢ−Ｃよりも小さい値となるよう
に設定することにより、すべりを生じた場合であっても
チャック爪のＢの下降によって第５図に示すように、リ
ードピン３０の先端が挿入孔３２に挿入された状態が実
現されるようにするためである。したがって、本実施例
では制御部１０による検出下降量βがＢと等しい距離ま
で達することができた場合には挿入良好が、リードピン
３０の先端がプリント配線基板３１の表面に衝突して検
出下降量βがＢよりも少ない距離で終わった場合には挿
入不良が、それぞれ検出可能となっている。

次に、この挿入装置による電子部品２５の挿入良否の検
出方法についてさらに具体的に説明する。

まず、制御部１０の制御によってチャック爪１６によっ
て電子部品２５が把持された状態でアーム３が図示され
ない装置本体の移動手段によって移動され挿入ヘッド２
がプリント配線基板３１の上方に位置されると、モータ
６が駆動されて挿入ヘッド２がレール４に沿って下降を
開始する。この状態でリードピン３０の先端がプリント
配線基板３１表面から所定高さＣとなるまで下降した段
階で第１ステツプが完了する（第４図（ａ））。

続いて、光学系による図示されないリードピン３０の位
置認識に基づいてプリント配線基板３１の位置補正が行
われた後、制御部１０はモータ６に対して所定の微弱電
流を印加して、挿入へラド２を低速度且つ低トルクで下
降させる。このときのトルクすなわち下降力は電子部品
２５のリードピン３０がプリント配線基板３１等に衝突
しても、リードピン３０の折り曲げを生じない程度の力
とする。この折り曲げ力についてはコバール、４２アロ
イ等のり−ドピン３０の材質、幅等によって異なる値に
設定する必要がある。

制御部１０では、エンコーダ８からの移動量パルス信号
モニタにより、挿入ヘッド２の積算下降量を常時検出し
、該下降量βがβ−Ｂとなった時点でモータ６を制御し
、下降を停止させて第２ステツプを完了する（同図（ｂ
））。

上記第２ステツプの動作途中において、リードピン３０
の先端がプリント配線基１ｆｆ１．３１の上面に達した
状態よりさらに挿入孔３２内に押し込まれる際に、リー
ドピン３００曲がり、あるいはり−ドピン３０と挿入孔
３２との位置ずれ等によってリードピン３０が挿入孔３
２の内”４３２ａと摺接され挿入摩擦が増大するため、
チャック爪１６の把持力よりも該摩擦が大きくなる場合
がある。このような場合には把持された電子部品２５が
上方へのすべりを生じることになる。このようなすべり
を生じた場合、本実施例ではパッケージ本体２８とスト
ッパ３３との距ｉ？ｉＡが次第に狭丁り最終的には第５
図に示されるように、パッケージ本体２８とストッパ３
３とが当接した状態となる。しかし本実施例では前述の
ように、チャック爪１６の下降量！はβ−Ｂでかつ、Ｂ
＞Ａ＋Ｃとなるよう設定されているため、最大すべり量
であるＡに等しい距離の下降量を越えてさらにチャック
爪１６は下降される。そのため、第５図に示されるよう
にすべりを生じていてもＢの下降量によってリードピン
３０の先端が挿入孔３２の内部に挿入された状態となる
。しかも本実施例では、ストッパ３３による押圧力がチ
ャック爪１６の下降と相乗的に電子部品２５に対して作
用するため、従来技術においては挿入不能（挿入不良）
となっていたものが確実に挿入される。

このような第２ステツプの挿入動作が完了した状態で挿
入ヘッド２の下降が停止され、引き続いて／リンダ機構
１７が作動され、第４図（Ｃ）に示されるようにピスト
ンロッド１８が下方に付勢される。これによって該ピス
トンロッド１８の先端の円錐面１８ａと摺接されるロー
ラ２０が拡開移動されてチャック爪１６が開かれ、電子
部品２５の把持が解除される。この状態では既にリード
ピン３０は挿入孔３２の内部に挿入されてふり、チャッ
ク爪１６の把持から開放されたり−ドビン３０は再度Ｐ
′に拡開する方向に付勢されるため、該付勢力によって
プリント配線基板３１上の電子部品２５は一定位置を維
持され、倒れあるいは傾き等は生じない。この状態で図
示されないエアシリンダが作動されてブツシャロッド２
３が下方に移動されると、ブツシャヘッド２４がパッケ
ージ本体２８を押圧して電子部品２５がプリント配線基
板３１に対して押し込まれる。次に、制御部１０の制御
によってモータ６が逆回転されると、挿入へラド２が上
昇され初期位置に復帰する。

一方、前述の第２ステツプにおける挿入動作時において
、リードピン３０の曲がりあるいは挿入孔３２との位置
ずれ等によってリードピン３０の先端がプリント配線基
板３１の表面に当接して挿入不能となっている場合には
、上記のようにモータ６のトルクがリードピン３０を折
り曲げない程度のトルクに制御されているため、挿入ヘ
ッド２の下降はこの段階で停止される。すなわち第６図
に示すように、所定時間内での下降量βが已に満たない
状態、すなわちβくＢの場合には制御部１０によって挿
入不良として検出される。このような挿入不良が検出さ
れた場合には、チャック爪１６を閉じ電子部品２５を把
持した状態のままモータ６が逆回転されて挿入へラド２
が初期位置まで上昇される。この位置でチャック爪１６
からの電子部品２５の取り外し、あるいはプリント配線
基１ｆｆ３１の位置補正による再挿入が実行される。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、本実施例ではブツシャヘッド２４とストッパ
３３とを別部材として説明したが、プッンヤヘッド２４
がストッパ３３を兼ねた構造としてもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその利用分野である、いわゆるＤＩＰ形の電子部品の
自動挿入装置に適用した場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、他の形状の電子部品２５に
おける自動挿入装置ｌにおいても利用可能である。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

すなわち、本発明によれば、チャック爪の下降によって
チャック爪に把持されたリードピンにすべりを生じた場
合にもストッパによりすべり量が一定範囲内となるため
、あらかじめこのすべりｌを考慮してチャック爪の下降
ｌβから挿入の良、不良の確実な検出が可能となる。こ
のため、基板における電子部品の実装信頼性を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である電子部品の自動挿入装
置の挿入ヘッドを一部断面で示した正面図、 第２図は同じく上記自動挿入装置の挿入ヘッドを一郭断
面で示した側面図、 第３図は実施例におけるチャック爪による電子部品の把
持状態を示す斜視図、 第４図（ａ）〜（Ｃ）は本実施例による電子部品の挿入
状官を段階的に示す説明図、 第５図は実施例において電子部品のすべりを生じた状態
を示す説明図、 第６図は実施例において電子部品の挿入不良状態を示す
説明図、 第７図は電子部品におけるリードピンの広がり状、験を
示す説明図である。 ■・・・自動挿入装置、２・・・挿入ヘッド、３・・・
アーム、４・・・レール、５・・・棒状ギア、６・・・
モータ、７・・・ギア、８・・・エンコーダ、ｌＯ・・
・制御部、１１・・・支軸、１２・・・スプリング、１
３・・・チャック本体ブロック、１４・・・可動ユニッ
ト、１５・・・開閉ブロック、１６・・・チャック爪、
１７・・・シリンダ機構、１８・・・ピストンロラド、
１８ａ・・・円錐面、２０・・・ローラ、２１・・・ガ
イド軸、２２・・・スプリング、２３・・・ブンシャロ
ツ）’、２４・・・ブツシャヘット、２５・・・電子部
品、２６・・・チャンク爪本体、２７・・・把持部、２
７ａ・・・把持面、２８・・・パッケージ本体、３０・
・・リードピン、３１・・・プリント配線基板、３２・
・・挿入孔、３２ａ・・・内壁、３３・・・ストッパ、
３３ａ・・・凹部。 代理人　弁理士　筒　井　大　和 第１図 第 図 （Ｃ） 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．電子部品の本体より突出されたリードピンを基板に
   開設された挿入孔内に挿入する電子部品の自動挿入装置
   であって、電子部品のリードピンを側方より把持する開
   閉可能なチャック爪と、該チャック爪と一体に形成され
   上記電子部品の本体上方に所定距離Ａをおいて配置され
   たストッパとを有し、上記所定距離Ａを考慮して設定さ
   れたチャック爪の基準下降量Ｂに対する下降量ｌによっ
   て挿入の良否を検出することを特徴とする電子部品の自
   動挿入装置。
2. ２．上記請求項１においてリードピン先端から基板面ま
   での距離をＣとして、上記所定距離Ａを基準下降量Ｂか
   ら距離Ｃを差し引いた値よりも小さく設定し、上記チャ
   ック爪の下降量ｌがＢと等しくなった場合には挿入良好
   を、下降量ｌが距離Ｂよりも小さい値の場合には挿入不
   良を検出することを特徴とする講求項１記載の電子部品
   の自動挿入装置。