JPH0632435B2 - プリント電気配線基板の位置出し接続装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は小型電子装置の製造装置に関し、特に可撓性の
ないプリント電気配線基板を段歩前進コンベアによつて
移送する間に複数のステーシヨンにおいて多数の並列導
線を有する電気部品を夫々の導線を一致させて基板のパ
ターンの所定位置に正確に接続するためのプリント電気
配線基板の位置ぎめ接続装置に関する。

基板に対する電気部品接続部の個々の導線の巾が0.6〜
0.8m/m程度である時は孔基準又は外形基準で容易に導線
が一致するため、大量生産の場合に機械化が容易であ
る。

しかし、近年の電子機器の小型化、高密度化に伴つて、
電気部品特にフレキシブルプリント電気配線基板（以
下、フレキシブル基板という）では数十本の導線が導線
巾0.4〜0.1m/m程度で並列するため、孔基準又は外形基
準ではほゞ剛性のプリント電気配線基板（以下、プリン
ト基板という）の導線に正確に一致させることは不可能
であり、作業者が拡大鏡を使用して位置合せ、仮付溶接
を行なつた後に溶接機によつて接続するのが現状であ
り、能率が著しく悪い。

本発明の目的はこの細かい導線を有する電気部品をコン
ベアに沿つた接続ラインの各ステーシヨンで自動的に位
置ぎめ、溶接接続可能な装置を提供するにある。

本発明によるプリント電気配線基板の位置出し接続装置
は、プリント基板を段歩前進させるコンベアと、コンベ
アに沿つて配列し夫々の電気部品をプリント基板の所定
位置に取付ける複数のステーシヨンを設け、ステーシヨ
ンの少なくとも一部のステーシヨンとして、電気部品を
供給するマガジンと、マガジンから電気部品を取出して
プリント基板の方向に搬送する搬送装置と、プリント基
板上の電気部品の導線を溶接接続する溶接機とを組とし
たものにおいて、上記ステーシヨンに電気部品を保持し
てＸＹθ方向に可動とした保持装置と、電気部品の少な
くとも一部のイメージを基準イメージパターンと比較す
るセンサ装置と、センサ装置出力を受けて保持装置を動
かし電気部品を所定位置に一致させる制御装置とを備え
る。

上述の構成によつて細い導線を使用した電気部品を自動
組立ラインで正確に位置ぎめ接続が可能となり、小型高
密度化部品の大量生産を容易に行なうことが可能とな
る。

本発明を例示とした実施例並びに図面について説明す
る。各図において同じ符号によつて同様の部分又は部品
を示す。

第１図は本発明によるプリント電気配線基板の位置出し
接続装置、即ちプリント基板上の並列した多数の導線に
一致させてフレキシブル基板又はＩＣ、ＬＥＤ等の多数
の導線を置いて溶接接続する装置の概観図を示す。本発
明はフレキシブル基板を接続するために開発されたもの
ではあるが他の多数の並列導線を有する部品の接続にも
適用することが容易である。

第１図において、プリント基板の供給装置１は前工程で
製造されたプリント基板１０（第２図）を図示しないス
トツカーから搬送コンベア２上の位置ぎめピンに基板１
０の位置ぎめ孔を合せてコンベア２に乗せる。コンベア
２は直進間欠送りコンベアであつて基板載せ台１１を所
定位置に停止させる。コンベア２は無端コンベアとし、
戻り径路は作業台の床附近として、載せ台１１が戻る。

フレキシブル基板等搬送装置３の詳細は第２図について
後述するがX、Y、Zθ方向に可動とし、フレキシブル基板
等をマガジンケース４から真空吸着して前進し、コンベ
ア上のプリント基板１０の所定位置に所定方向として供
給する。マガジンケース４はフレキシブル基板等を積重
ねて収納し、ばね圧で１枚宛押し上げて搬送装置３即ち
ロボツトの吸着腕に送る。

溶接装置５は両基板の接続部間を加熱冷却する装置であ
り、ヒーターチツプ部の上下前後動によつてプリント基
板１０の所定位置にフレキシブル基板等をはんだ付、送
風冷却する。

サブコンベア６は主コンベアで直接作業が困難な加工を
サブコンベア６上で行ない、作業後メインコンベア２に
戻す。

センサ装置７は第３図のテレビカメラ７を代表として示
し、テレビカメラに信号処理用ＣＰＵ、I/F、パルスモ
ータドライバー等の位置ぎめ計算指令機構を含みプリン
ト基板１０に対してフレキシブル基板等の位置ぎめを定
める。

第１図は搬送コンベア２に沿つて、フレキシブル基板等
の搬送機構３、マガジンケース４、溶接機５、センサ装
置７から成る組を複数組設け、プリント基板１０上に所
要のフレキシブル基板等を並列導線を一致させて接続す
る。

第２、３図は上述のフレキシブル基板等搬送装置３を有
するステーシヨンの１組の詳細図を示し、図示の例は短
いフレキシブル基板１２の両端をプリント基板１０の所
定位置に正確に位置合せして接続する装置である。この
装置はロボツト３の１個の吸着腕が吸着し得る大きさの
部品に適用でき、大部分のＩＣ、ＬＥＤの接続ステーシ
ヨンに第２、３図に示す装置を使用する。

フレキシブル基板１２の搬送装置即ちロボツト３は、フ
レーム２０に取付けた滑動台２１をコンベア２の運動方
向に滑動可能とし、可能台２１に取付けた案内ロッド２
２、２２をコンベアの動き方向に直角方向とする。案内
ロツド２２に滑動可能に支持した支持枠２３の垂直案内
ロツド２４にロボツト本体２５を垂直方向に可動に取付
ける。かくして、ロボツト本体２５はＸＹＺ方向に可動
とする。各相対運動はパルスモータ２６、２７等によつ
て制御し、所定のサイクルを行なわせる。更に吸着腕１
３は本体２５に１８０°旋回可能にパルスモータ２８に
よつて制御する。吸着腕１３は図示しない真空装置に連
結してフレキシブル基板１２の吸着、開放を行なう。

溶接機５はヒーターチツプ１４と図示しない送風冷却装
置を有し、駆動装置３０によつて、ロボツトと同様の三
次元運動と、ヒーターチツプ１４を所定の向きとするた
めの回動とを行なわせる。各方向ＸＹＺθの作動制御は
パルスモータによつて行なう。

センサ装置はテレビカメラ７を図示しない駆動装置によ
つて、プリント基板１０上の所定位置上となるようにす
る。テレビカメラ７に組合せた制御装置によつて位置合
せ制御を行なう。

以下本発明装置の作動を説明する。

図示の例ではフレキシブル基板１２は図に示す通り両端
に説明部３１、３２を有する部材としてプリント基板１
０の所定位置に両端接続部３１、３２の多数の導線を夫
々一致させて溶接する構成であり、ヒーターチツプ１４
もこれに相当した２頭３３、３４を有する構成である。

第１に、コンベア２は所定位置に停止し、台１１上のプ
リント基板１０は図示しない位置ぎめピンと位置ぎめ孔
との結合によつて台１１によつて所定位置に停止する。
フレキシブル基板１２はマガジンケース４内に積重ねら
れ、最上部の１枚は取出可能状態にある。

こゝで、ロボツト３は滑動台２１、案内ロツド２２に案
内されて本体２５の吸着腕１３がマガジンケース４の直
上となる。こゝで本体２５を案内ロツド２４に沿つて下
方に動かして吸着腕１３の吸着端３５をマガジンケース
４内の最上部のフレキシブル基板１２にほゞ接触させ
る。図示しない真空装置を作動させてフレキシブル基板
１２を吸着端３５に把持する。

次に本体２５を吸着腕１３と共に案内ロツド２４に沿つ
て上昇させ、ロボツト３全体を案内ロツド２２に沿つて
前進させ、吸着端３５をプリント基板１０の所要位置の
直上とする。必要に応じてロボツト３の滑動台２１をフ
レーム２０に対して動かし、吸着腕１３を本体２５に対
して回動させてフレキシブル基板１２をプリント基板１
０に対して所定位置、所定方向とする。こゝで本体２
５、吸着腕１３を案内ロツド２４に沿つて下げ、フレキ
シブル基板１２をプリント基板１０に対して僅かな間隙
とする。真空作用は継続し吸着端３５はフレキシブル基
板１２を把持する。

こゝでテレビカメラ７は接続部３１、３２の影像を制御
装置に送り、制御装置はこの影像を所定のパターンと比
較し、誤差信号をパルスモータ２６、２８等に送つてＸ
Ｙθ方向のずれを修正する。テレビカメラ７の影像が所
定のパターンと一致すれば、ロボツト本体２５、吸着腕
１３を下げてフレキシブル基板１２をプリント基板１０
に密着させる。

こゝで、溶接機５は駆動装置３０によつて前進して、要
すればコンベアの動きの方向にも動いて、ヒーターチツ
プ１４を所要位置とし、ヒーターチツプ１４を下げて２
頭３３、３４を夫々接続部３１、３２に密着させる。ヒ
ーターチツプ１４に通電して接続部３１、３２を溶接
し、溶接機５に取付けた送風装置によつて冷却固化させ
る。溶接機を引き込め、接続は完了する。こゝで、ロボ
ツト本体２５、吸着腕１３を案内ロツド２４に沿つて上
げ、次に案内ロツド２２に沿つて引込めて吸着腕３５を
マガジンケース４上の位置とする。

上述の説明において、ロボツト３の扱うフレキシブル基
板１２を１種のみとし、プリント基板１０の特定の位置
に接続する１工程のみを行なう場合は、ロボツト３、溶
接機５はコンベア２の動きに平行に動かす必要はなく、
吸着腕の回動の必要もない構成とする。これによつて、
ロボツト３、溶接機５の吸着端３５、ヒーターチツプ１
４は単に上下と前後進の平面内運動となる。但し、制御
装置による微細制御の場合はロボツト３はＸＹθ方向の
動きが必要である。

コンベア２は前進して次のプリント基板１０を所定位置
とし、ロボツト３の吸着端３５はマガジンケース４内の
フレキシブル基板１２を真空把持して新しいシーケンス
を開始する。

上述の説明はフレキシブル基板１２の両端接続部３１、
３２を同時に接続する構成であるが、１端のみの接続と
する部品を扱かうこともできるのは勿論である。

第４、５図に示す実施例は長いフレキシブル基板４０の
両端部４１、４２の相対位置がマガジン４に入つている
平な状態と、プリント基板１０上の取付状態とでは異な
る場合に一方又は双方の端部を相対移動させて正しい相
対位置として取付けるステーシヨンの詳細を示し、図示
の例ではロボツト５０とプリント基板１０との間にＸＹ
θテーブル装置６０を置いて装置移動を行なうと共に、
センサ装置７はＸＹθテーブル装置に指令してイメージ
合せを行なつて所定の相対位置とする。このステーシヨ
ンは保持のために２個の吸着腕を必要とする部品用であ
るため、第１図のステーシヨンの中での特殊ステーシヨ
ンとなる。

図に示す例では、コンベア２の載せ台１１上にプリント
基板１０が４本の位置ぎめピン１８によつて位置ぎめさ
れる。コンベア２は段歩運動とし、プリント基板１０を
所定位置に停止させる。

フレキシブル基板４０は両端に接続部４１、４２を有す
る長い基板とし、平な姿勢でマガジンケース４内に積重
ねて収容される。

ロボツト５０はコンベアに平行の方向に滑動可能とした
可能台５１に取付けた案内ロツド５２に沿つてコンベア
に直角方向に可動とし、更に垂直ロツド５３に沿つて上
下方向に可動とした本体５４を有する。本体５４に図示
しない真空装置に連通した４個の吸着部５５、５６、５
７、５８を設ける。２個の吸着部５５、５６は本体５４
に固着するが吸着部５７、５８は後の精密位置合せに際
して本体５４に対して回動可能とすることができる。吸
着部５５、５６は長いフレキシブル基板４０を１枚マガ
ジン４から取出して本体５４が前進した時にＸＹθテー
ブル装置６０に渡す。

ＸＹθテーブル装置６０は、ＸＹθテーブル６１と、こ
のＸＹθテーブル６１に対して斜方向に配置された移動
式ＸＹθテーブル６２とを有する。夫々のテーブル６
１、６２はパルスモータによつてＸＹθの方向に調整可
能とする。夫々のテーブル６１，６２上に配置されたθ
方向に調整可能の把持部材６３，６４は夫々の真空装置
に連通してフレキシブル基板４０の夫々の端部をロボツ
ト５０の吸着部５５、５６から受取り、位置調整後に吸
着部５７、５８に渡すようにする。

移動式ＸＹθテーブル６２は更に図示しない案内装置に
よつて斜方向（第４図中の矢印）にて往復動し、更に把
持部材６４は所定角度だけ回動してフレキシブル基板４
０の接続端部４２の部分を図の二点鎖線の位置として、
フレキシブル基板４０自体は平な位置から捩れて変形し
た位置となる。

テーブル６１、６２が図の二点鎖線の位置となつた後
に、図示しないセンサ装置、例えばテレビカメラによつ
てイメージ合せを行ない、両テーブル６１、６２をＸＹ
θ方向に微調整して相対位置、相対角度の調整を行な
う。

この調整の後にロボツト５０が図の位置となつた時に前
方の吸着部５７は把持部材６３上の基板端部に接触し、
後方の吸着部５８は回動及び移動後の把持部材６４上の
基板端部に接触し、基板４０の受渡を行なう。

溶接機５は基板４０の接続端部４１、４２が離れている
ため２個のヒーターチツプ７１、７２を有する。溶接機
５はほゞ垂直平面内で前進後退と上下を行ない接続端部
４１、４２をプリント基板１０の所定位置に溶接し、溶
接後に送風冷却装置によつて冷却する。

図示の装置の作動について説明する。

フレキシブル基板４０はマガジンケース４内に収納され
ていて１枚宛押上げられる。ロボツト本体５４の後部吸
着部５５，５６はマガジンケース４上に下降してフレキ
シブル基板４０を吸着する。フレキシブル基板４０を吸
着したロボツト本体５４は案内ロツド５３に沿つて上昇
し、次に案内ロツド５２に沿つて前進し次に下降し吸着
部５５はＸＹθテーブル装置のテーブル６１の把持部材
６３に一致し、吸着部５５の真空を解放し、把持部材６
３の真空が作用してフレキシブル基板４０の端部を把持
する。同時に本体５４の吸着部５６はテーブル６２の把
持部材６４に一致する。前と同様に真空装置の切換えに
よつてフレキシブル基板４０の他端部は把持部材６４に
受渡される。ロボツト本体５４は再び上昇後退下降す
る。

ロボツト本体５４が上昇してＸＹθテーブル装置６０か
ら離れれば、移動式ＸＹθテーブル６２は斜方向に即ち
図の左下方向に向けて移動し、同時に把持部材６４は回
動を開始する。この移動と回動によつてフレキシブル基
板４０の接続端部４２は図の二点鎖線の位置となる。こ
の動きが完了し前述の位置調整を行なつた後に、後方位
置となつたロボツト本体５４は下方に動く。これによつ
て、後部吸着部５５、５６はフレキシブル基板４０をマ
ガジンケースから取出し、前部吸着部５７、５８は新し
い位置となつた把持部材６３、６４に一致する。

こゝで前部吸着部５７、５８は変形して把持されたフレ
キシブル基板４０の接続端部４１、４２の附近に接触
し、同様に真空の切換によつて基板４０はロボツト本体
５４に受渡される。

ロボツト本体５４は後部吸着部５５、５６が平なフレキ
シブル基板４０を保持し、前部吸着部５７、５８が変形
したフレキシブル基板４０を保持して上方に動く。

フレキシブル基板４０がＸＹθテーブル装置６０から離
れれば、移動式ＸＹθテーブル６２は斜方向に動き、把
持部材６４は回動して図の実線位置に戻る。

ロボツト本体５４は案内ロツド５２に沿つて前進し、次
に案内ロツド５３に沿つて下降する。前部吸着部５７、
５８に保持されたフレキシブル基板４０は両接続端部４
１、４２がコンベア２上のプリント基板１０の所定位置
となる。同時に後部吸着部５５、５６に保持された平な
フレキシブル基板４０はＸＹθテーブル装置６０の把持
部材６３、６４に一致する。平な基板４０の真空装置の
切換による受渡しは上述の通りである。

プリント基板１０上の所定位置となつたフレキシブル基
板４０は前述のＸＹθテーブル装置６０上での調整によ
つて正しい位置を保たれ、両基板１０、４０の接続部の
各導線は互いに一致している。要すれば簡単な確認作業
の後に、本体５４を僅かに下降させて基板４０を基板１
０上に押付ける。

こゝで溶接機５を所定距離だけ前進させ、次に下降させ
てヒーターチツプ７１、７２に通電し、フレキシブル基
板４０の接続端部４１、４２をプリント基板１０の所定
位置に溶接する。溶接完了すれば溶接機５内の送風装置
を作動させて溶接部を冷却固化させる。溶接機５を上昇
後退させて図の位置に引込める。

ロボツト本体５４を上昇後退させる。この間に移動式Ｘ
Ｙθテーブル６２は移動回動してフレキシブル基板４０
を変形させる。後退したロボツト本体５４が下降すれ
ば、後部吸着部５５、５６は平なフレキシブル基板を保
持し、前部吸着部５７、５８は変形したフレキシブル基
板４０の両端部を把持部材６３、６４から受ける。

上述した通り、本発明によつて、フレキシブル基板をマ
ガジンから取出し搬送するロボツトと、正確な位置合せ
用のセンサ装置と、位置合せ後に溶接接続する溶接機と
を１組としたステーシヨンをプリント基板を段歩前進さ
せるコンベアに沿つて複数配列することによつて、プリ
ント基板に対する自動部品取付が可能となり、人手を著
しく省略することが可能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプリント電気配線基板の位置出し
接続装置のラインを示す図、第２図は第１図のステーシ
ヨンの１個の詳細を示す平面図、第３図は同じく端面
図、第４図は他の実施例によるステーシヨンの詳細を示
す平面図、第５図は同じく端面図である。 １……プリント基板供給装置 ２……コンベア 3、50……ロボツト ４……フレキシブル基板用マガジン ５……溶接機 ６……サブコンベア ７……センサ 10……プリント基板 11……台 12、40……フレキシブル基板 13、55、56、57、58……吸着腕 14、71、72……ヒーターチツプ 25、54……ロボツト本体 31、32、41、42……接続端部 60……ＸＹθテーブル装置 63、64……把持部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可撓性のないプリント電気配線基板の所定
   位置に多数の導線を並列させた電気部品を各導線を一致
   させて取付ける装置において、 前記基板を位置決めして乗せ、電気部品の取付けの位置
   に停止するように間欠送りするコンベアと、 前記コンベアに沿って配列し夫々の電気部品を前記基板
   の所定位置に取付ける複数のステーションの少なくとも
   一つが、前記電気部品を積重ねて収納し該電気部品を一
   枚宛供給するマガジンと、前記マガジンから電気部品を
   吸着し前記コンベアに対して上下前後動作と回動動作と
   を行って電気部品を前記基板に搬送する吸着腕を有する
   ロボット本体と、前記基板と搬送された電気部品とが密
   着する前に夫々の導線の影像を得るテレビカメラと、テ
   レビカメラの影像を基準イメージパターンと比較して誤
   差信号の出力を受けて吸着腕を動かし電気部品を所定位
   置に一致させる制御装置と、前記基板の所定位置に一致
   して密着させた電気部品の各導線を溶接接続するヒータ
   ーチップを有する溶接機と、を組として備えることを特
   徴とするプリント電気配線基板の位置出し接続装置。
2. 【請求項２】可撓性のないプリント電気配線基板の所定
   位置に多数の導線を並列させたフレキシブル基板を各導
   線を一致させて接続する装置において、多数のフレキシ
   ブル基板を積重ねて収納するマガジンと、上記マガジン
   内の最上部の一枚のフレキシブル基板を吸着保持する吸
   着腕と、上記吸着腕をＸＹＺθ方向に動かすロボット本
   体と、上記プリント電気配線基板を位置決めして乗せ、
   間欠送りしてフレキシブル基板の取付け位置に停止させ
   るコンベアと、ロボット本体が吸着腕に吸着保持された
   フレキシブル基板をプリント電気配線基板上のほぼ取付
   け位置とした時に接続部の影像を得るテレビカメラと、
   上記影像を所定のパターンと比較して誤差信号の出力を
   受けて吸着腕を動かしフレキシブル基板を所定位置に一
   致させる制御装置と、前記基板の所定位置に一致して密
   着させたフレキシブル基板の各導線を溶接接続するヒー
   ターチップを有する溶接機と、を備えることを特徴とす
   るプリント電気配線基板の位置出し接続装置。
3. 【請求項３】可撓性のないプリント電気配線基板の所定
   位置に多数の導線を並列させたフレキシブル基板の両端
   接続部の各導線を一致させて接続する装置であって、上
   記フレキシブル基板の両端接続部間の相対位置がフレキ
   シブル基板を平に置いた姿勢と前記プリント電気配線基
   板上に取付けた姿勢が異なる場合に、プリント電気配線
   基板を位置決めして乗せ間欠送りしてフレキシブル基板
   の取付け位置で停止するコンベアと、多数のフレキシブ
   ル基板を平な姿勢で積重ねて収納し一枚宛押し上げるマ
   ガジンと、マガジン内の一枚のフレキシブル基板の両端
   部分に対応して配置した吸着部で各部分を吸着保持する
   第１の保持腕およびプリント電気配線基板上のフレキシ
   ブル基板の各導線接続位置に対応して配置した吸着部を
   有する第２の保持腕を有し平なフレキシブル基板をプリ
   ント電気配線基板に向けて搬送するロボットと、フレキ
   シブル基板の両端接続部をプリント電気配線基板に溶接
   接続するヒーターチップを有する溶接機とを有するもの
   において、上記マガジンとコンベアとの間にフレキシブ
   ル基板両端部を夫々吸着保持する把持部材を配置した第
   １第２のテーブルを備え、上記第１第２のテーブルの少
   なくとも一方を移動させて両テーブル間の相対位置を平
   なフレキシブル基板を受ける第１の位置とフレキシブル
   基板両端部をプリント基板上の接続位置に対応させた第
   ２の位置との間に動かす案内装置を備え、両テーブルが
   第１の位置にある時にロボットの第１組の保持腕から平
   なフレキシブル基板を受け、両テーブルが第２の位置に
   ある時にロボットの第２組の保持腕がフレキシブル基板
   を受けてプリント電気配線基板上に搬送することを特徴
   とするプリント電気配線基板の位置出し接続装置。