(57)【要約】      （修正有）【課題】カットアンドクリンチ・プロセスによって電子部品が損傷されることがないクリンチ機構を提供する。【解決手段】垂直軸Ｚに沿って移動するように構成される駆動シャフト１０２と、駆動シャフトが移動する間は静止したままであるように構成される定置アンビル１０４と、切断チップ１１２を有するカッタ１０６と、カッタのインボリュート台形スロットを転がってカッタに定置アンビルに対する動きを与えるように構成されるインボリュートギヤ形状の歯を含む、トグル回転軸を中心として回転するように構成されるトグルと、を備えるプリント基板に電子部品を組み立てるためのクリンチ機構１００において、直線軸に沿った駆動シャフトの動きは、カッタを定置アンビルと相対的に動かし、切断チップを定置アンビルに渡って動かして切断チップと定置アンビルとの間に位置決めされる電子リードを切断し、かつトグルを軸中心に回転させるように構成される。【選択図】図２
2020205418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板に電子部品を組み立てるためのクリンチ機構であって、
垂直軸に沿って移動するように構成される駆動シャフトと、
前記駆動シャフトが移動する間は静止したままであるように構成される定置アンビルと、
切断チップを有するカッタであって、直線軸沿いの前記駆動シャフトの動きは、前記カッタを前記定置アンビルと相対的に動かすように構成され、前記駆動シャフトによる前記カッタの動きは、前記切断チップを前記定置アンビルに渡って動かして前記切断チップと前記定置アンビルとの間に位置決めされる電子リードを切断するように構成される、カッタと、
トグル回転軸を中心として回転するように構成されるトグルと、を備え、前記垂直軸に沿った前記駆動シャフトの動きは、前記軸を中心として前記トグルを回転させるように構成され、前記トグルは、前記カッタの係合部分を転がって前記カッタに前記定置アンビルに対する動きを与えるように構成される接触部分を含み、前記トグルの接触部分は、インボリュートギヤ形状の歯を含み、かつ前記カッタの接触部分は、インボリュート台形スロットを含む、クリンチ機構。
【請求項２】
前記インボリュートギヤ形状の歯は、スライドピンが前記トグルおよび前記カッタを介して広がることなく、前記カッタのインボリュート台形スロットを転がって前記カッタに前記定置アンビルに対する動きを与えるように構成される、請求項１に記載のクリンチ機構。
【請求項３】
前記カッタおよび前記定置アンビルは、各々、平板から機械加工される、請求項１に記載のクリンチ機構。
【請求項４】
複数のカッタと、対応する複数の定置アンビルとをさらに備え、前記直線軸に沿った前記駆動シャフトの動きは、前記複数のカッタの各々を前記対応する定置アンビルに対して同時に動かすように構成される、請求項１に記載のクリンチ機構。
【請求項５】
前記複数のカッタおよび前記対応する複数の定置アンビルは、第１の積層と第２の積層とを備え、かつ前記第１の積層および前記第２の積層は各々、前記複数のカッタのうちの少なくとも１つと、前記対応する複数の定置アンビルのうちの少なくとも１つとを含む、請求項４に記載のクリンチ機構。
【請求項６】
前記カッタは、前記垂直軸に直交しない軸に沿って直線的に移動するように構成される、請求項１に記載のクリンチ機構。
【請求項７】
前記駆動シャフトおよび前記トグルの各々へ回転可能に付着されかつこれらの間で延びるリンクをさらに備え、前記駆動シャフトは、第１のピンを含み、前記リンクは、前記駆動シャフトが前記垂直軸に沿って動くと前記第１のピンを中心として回転するように構成され、かつ第２のピンは、前記トグルおよび前記リンクの各々を介して延び、前記トグルおよび前記リンクは、前記第２のピンを中心として回転するように構成される、請求項１に記載のクリンチ機構。
【請求項８】
前記トグルは、前記トグル回転軸と位置合わせされる固定ピンを中心として回転するように構成され、前記トグルは、さらに、前記第２のピンを中心として回転するように構成され、前記第２のピンは、前記駆動シャフトが前記垂直軸に沿って移動すると前記固定ピンを中心として回転するように構成される、請求項７に記載のクリンチ機構。
【請求項９】
前記第１のピンは、前記リンクと相対的に滑動するように構成されない、請求項７に記載のクリンチ機構。
【請求項１０】
組立機であって、
前記組立機内でプリント基板を移動させるように構成される基板取扱システムと、
前記プリント基板上へ部品をピックアンドプレースするように構成される１つまたは複数の組立ヘッドと、
クリンチ機構であって、
垂直軸に沿って移動するように構成される駆動シャフトと、
前記駆動シャフトが移動する間は静止したままであるように構成される定置アンビルと、
切断チップを有するカッタであって、直線軸沿いの前記駆動シャフトの動きは、前記カッタを前記定置アンビルと相対的に動かすように構成され、前記駆動シャフトによる前記カッタの動きは、前記切断チップを前記定置アンビルに渡って動かして前記切断チップと前記定置アンビルとの間に位置決めされる電子リードを切断するように構成される、カッタと、
トグル回転軸を中心として回転するように構成されるトグルと、を含むクリンチ機構とを備え、
前記垂直軸に沿った前記駆動シャフトの動きは、前記軸を中心として前記トグルを回転させるように構成され、前記トグルは、前記カッタの係合部分を転がって前記カッタに前記定置アンビルに対する動きを与えるように構成される接触部分を含み、前記トグルの接触部分は、インボリュートギヤ形状の歯を含み、かつ前記カッタの接触部分は、インボリュート台形スロットを含む、組立機。
【請求項１１】
プリント基板に電子部品を組み立てる方法であって、
クリンチ機構により、前記クリンチ機構のカッタと定置アンビルとの間に、少なくとも１つの部品リードを受け入れることと、
前記クリンチ機構の駆動シャフトにより、垂直軸に沿って移動することと、
前記駆動シャフトの移動により、トグルを、トグル回転軸を中心として回転させることと、
前記トグルの回転の結果として、前記トグルの接触部分により、前記カッタの接触部分を転がることであって、前記トグルの接触部分は、インボリュートギヤ形状の歯を含み、かつ前記カッタの接触部分は、インボリュート台形スロットを含むことと、
前記トグルの接触部分により、前記カッタに前記定置アンビルに対する動きを与えることと、
前記カッタの切断チップを前記定置アンビルに渡って移動させることにより、前記少なくとも１つの部品リードを切断すること、とを含む方法。
【請求項１２】
ラジアルリード挿入機により、電子部品の前記少なくとも１つの部品リードを、前記クリンチ機構の上に位置決めされるプリント基板内の少なくとも１つの穴に挿入することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記カッタにより、前記切断された少なくとも１つの部品リードを前記プリント基板に当てて曲げることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記トグルの前記インボリュートギヤ形状の歯により、前記カッタの前記インボリュート台形スロットを転がることと、
前記トグルの前記インボリュートギヤ形状の歯により、スライドピンが前記トグルおよび前記カッタを介して広がることなく、前記カッタに前記定置アンビルに対する動きを与えること、をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記カッタおよび前記定置アンビルは、各々、平板から機械加工される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記クリンチ機構は、複数のカッタと、対応する複数の定置アンビルとを含み、垂直軸に沿った前記駆動シャフトの動きは、前記複数のカッタの各々を前記対応する定置アンビルに対して同時に動かす、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記カッタを、前記垂直軸に直交しない軸に沿って直線的に動かすことをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記駆動シャフトの垂直運動により、前記駆動シャフトおよび前記トグルの各々へ付着されかつこれらの間で延びるリンクを回転させることであって、前記駆動シャフトは、第１のピンを含み、前記リンクは、前記駆動シャフトが前記垂直軸に沿って動くと前記第１のピンを中心として回転するように構成され、かつ第２のピンは、前記トグルおよび前記リンクの各々を介して延び、前記トグルおよび前記リンクは、前記第２のピンを中心として回転するように構成されることと、
前記駆動シャフトの垂直運動により、前記トグルを、前記トグル回転軸と位置合わせされる固定ピンを中心として回転させることと、
前記第２のピンが前記固定ピンを中心として回転されるように、前記駆動シャフトの垂直運動により、前記トグルを、前記第２のピンを中心として回転させること、をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のピンは、前記リンクと相対的に滑動するように構成されない、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記カッタにより、前記少なくとも１つの部品リードを前記プリント基板の底に当てて曲げることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１９年６月１４日に提出された、「ラジアル電子部品挿入機の改良されたカット／クリンチ機構」と題する米国暫定特許出願第６２／８６１，４６９号明細書に対する優先権を主張するものであり、該暫定特許出願の開示内容は、参照により開示に含まれる。
【０００２】
本発明は、プリント基板に電子部品を組み立てるためのクリンチ機構に関する。より具体的には、本発明は、プリント基板へ挿入された後に電子部品のリードを切断するためのクリンチ機構に関する。
【背景技術】
【０００３】
プリント基板（ＰＣＢ）上へ電子部品を組み立てる場合、ラジアルリード挿入機は、電子部品の部品リードをＰＣＢの穴へ挿入し、かつこれと同じ動きで、ＰＣＢ下のクリンチ機構のカッタとアンビル部との間の開口へ挿入する。カッタは、作用部であって、移動して切断作用を生み出し、アンビルは、静止部であって、切断中のカッタの移動によってリードが静止部に押し付けられる。カッタは、アンビルによってリードの下部が移動された後も押し込み作用を続け、リードが上へ曲がってＰＣＢの底部に当たる。こうして、クリンチ機構は、ＰＣＢの底から突き出すリードを所望される長さに切断し、続いてこれをＰＣＢの底の近くで曲げるか、クリンチして曲げ、ＰＣＢが流動はんだ付けされるまで、または部品が所定位置に手作業で、または自動選択はんだ付け機によってはんだ付けされるまで、部品を所定位置に保持する。クリンチプロセスの望ましい結果は、リードが短く、ＰＣＢの底面近くへぴったりと曲げられていることである。
【０００４】
例えば、従来技術によるクリンチ機構は、空気シリンダにより、またはカム／サーボ機構により発生される垂直直線運動によって駆動される。この垂直運動は、カッタを直に、またはトグルアームを介してアンビルへ向かって、かつアンビルの上を移動させ、その間にリードが切断されかつリードが曲げられて部品のクリンチが生成される。従来技術によるクリンチ機構は、垂直運動をトグルへ、かつカッタへ、平鋼面上を滑動するピンで、または円筒形に成形されたパーツで繋ぐ。これにより、これらのパーツが不要に摩耗されることになる。ある構成において、従来技術によるクリンチ機構は、カッタをＰＣＢの底部と平行に移動させる。これにより、切断およびクリンチプロセスの間にリードに大きな力が加わることになる。多くの場合、カッタおよびアンビルパーツは、精巧に機械加工されかつ硬化鋼から研磨され、よって、これらのウェアラブルパーツの交換は、高価なものになる。
【０００５】
平面上で滑動する丸ピンを用いる１つの欠点は、このような構成によって過度の摩耗が生じ、これらのパーツの頻繁な交換が必要となることにある。硬化工具鋼から機械加工されかつ全面を研磨されるカッタパーツは、製造が高価である。
【０００６】
従来技術による一部のクリンチ機構の別の欠点は、アンビル上でのカッタの水平移動にある。切断段階の間、リードは、カッタとアンビルとの間にピンと張って保持される。カッタが水平運動を続けると、リードに、その結果リードとＰＣＢ上の電子部品との間の接続部に強い引張り力が加わる。リードの材料、厚さおよび電子部品への接続タイプの組み合わせによっては、この力が許容し難いほど高くなり、カットアンドクリンチ・プロセスによって電子部品が損傷されることがある。
【０００７】
したがって、プリント基板に電子部品を組み立てるための改良されたクリンチ機構は、技術上十分に受け入れられるであろう。
【発明の概要】
【０００８】
ある実施形態において、プリント基板に電子部品を組み立てるためのクリンチ機構は、垂直軸に沿って移動するように構成される駆動シャフトと、駆動シャフトが移動する間は静止したままであるように構成される定置アンビルと、切断チップを有するカッタであって、直線軸沿いの駆動シャフトの動きは、カッタを定置アンビルと相対的に動かすように構成され、駆動シャフトによるカッタの動きは、切断チップを定置アンビルに渡って動かして切断チップと定置アンビルとの間に位置決めされる電子リードを切断するように構成される、カッタと、トグル回転軸を中心として回転するように構成されるトグルと、を備え、垂直軸に沿った駆動シャフトの動きは、該軸を中心としてトグルを回転させるように構成され、トグルは、カッタの係合部分を転がってカッタに定置アンビルに対する動きを与えるように構成される接触部分を含み、トグルの接触部分は、インボリュートギヤ形状の歯を含み、かつカッタの接触部分は、インボリュート台形スロットを含む。
【０００９】
あるいは、または追加的に、インボリュートギヤ形状の歯は、スライドピンがトグルおよびカッタを介して広がることなく、カッタのインボリュート台形スロットを転がってカッタに定置アンビルに対する動きを与えるように構成される。
【００１０】
あるいは、または追加的に、カッタおよび定置アンビルは、各々、平板から機械加工される。
【００１１】
あるいは、または追加的に、クリンチ機構は、複数のカッタおよび対応する複数の定置アンビルをさらに備え、直線軸に沿った駆動シャフトの動きは、複数のカッタの各々を対応する定置アンビルに対して同時に動かすように構成される。
【００１２】
あるいは、または追加的に、複数のカッタおよび対応する複数の定置アンビルは、第１の積層と第２の積層とを備え、第１の積層および第２の積層は各々、複数のカッタのうちの少なくとも１つと、対応する複数の定置アンビルのうちの少なくとも１つとを含む。
【００１３】
あるいは、または追加的に、カッタは、垂直軸に直交しない軸に沿って直線的に移動するように構成される。
【００１４】
あるいは、または追加的に、クリンチ機構は、駆動シャフトおよびトグルの各々へ回転可能に付着されかつこれらの間で延びるリンクをさらに備え、駆動シャフトは、第１のピンを含み、リンクは、駆動シャフトが垂直軸に沿って動くと第１のピンを中心として回転するように構成され、第２のピンは、トグルおよびリンクの各々を介して延び、トグルおよびリンクは、第２のピンを中心として回転するように構成される。
【００１５】
あるいは、または追加的に、トグルは、トグル回転軸と位置合わせされる固定ピンを中心として回転するように構成され、トグルは、さらに、第２のピンを中心として回転するように構成され、第２のピンは、駆動シャフトが垂直軸に沿って移動すると固定ピンを中心として回転するように構成される。
【００１６】
あるいは、または追加的に、第１のピンは、リンクと相対的に滑動するように構成されない。
【００１７】
別の実施形態において、組立機は、組立機内でプリント基板を移動させるように構成される基板取扱システムと、プリント基板上へ部品をピックアンドプレースするように構成される１つまたは複数の組立ヘッドと、クリンチ機構であって、垂直軸に沿って移動するように構成される駆動シャフトと、駆動シャフトが移動する間は静止したままであるように構成される定置アンビルと、切断チップを有するカッタであって、直線軸沿いの駆動シャフトの動きは、カッタを定置アンビルと相対的に動かすように構成され、駆動シャフトによるカッタの動きは、切断チップを定置アンビルに渡って動かして切断チップと定置アンビルとの間に位置決めされる電子リードを切断するように構成される、カッタと、トグル回転軸を中心として回転するように構成されるトグルと、を含むクリンチ機構とを備え、垂直軸に沿った駆動シャフトの動きは、該軸を中心としてトグルを回転させるように構成され、トグルは、カッタの係合部分を転がってカッタに定置アンビルに対する動きを与えるように構成される接触部分を含み、トグルの接触部分は、インボリュートギヤ形状の歯を含み、かつカッタの接触部分は、インボリュート台形スロットを含む。
【００１８】
別の実施形態において、プリント基板に電子部品を組み立てる方法は、クリンチ機構により、クリンチ機構のカッタと定置アンビルとの間に、少なくとも１つの部品リードを受け入れることと、クリンチ機構の駆動シャフトにより、垂直軸に沿って移動することと、駆動シャフトの移動により、トグルを、トグル回転軸を中心として回転させることと、トグルの回転の結果として、トグルの接触部分により、カッタの接触部分を転がることであって、トグルの接触部分は、インボリュートギヤ形状の歯を含み、かつカッタの接触部分は、インボリュート台形スロットを含むことと、トグルの接触部分により、カッタに定置アンビルに対する動きを与えることと、カッタの切断チップを定置アンビルに渡って移動させることにより、少なくとも１つの部品リードを切断すること、とを含む。
【００１９】
あるいは、または追加的に、該方法は、さらに、ラジアルリード挿入機により、電子部品の少なくとも１つの部品リードを、クリンチ機構の上に位置決めされるプリント基板内の少なくとも１つの穴に挿入することを含む。
【００２０】
あるいは、または追加的に、該方法は、さらに、カッタにより、切断された少なくとも１つの部品リードをプリント基板に当てて曲げることを含む。
【００２１】
あるいは、または追加的に、該方法は、さらに、トグルのインボリュートギヤ形状の歯により、カッタのインボリュート台形スロットを転がることと、トグルのインボリュートギヤ形状の歯により、スライドピンがトグルおよびカッタを介して広がることなく、カッタに定置アンビルに対する動きを与えること、を含む。
【００２２】
あるいは、または追加的に、カッタおよび定置アンビルは、各々、平板から機械加工される。
【００２３】
あるいは、または追加的に、クリンチ機構は、複数のカッタと、対応する複数の定置アンビルとを含み、垂直軸に沿った駆動シャフトの動きは、複数のカッタの各々を対応する定置アンビルに対して同時に動かす。
【００２４】
あるいは、または追加的に、該方法は、さらに、カッタを、垂直軸に直交しない軸に沿って直線的に動かすことを含む。
【００２５】
追加または代替として、該方法は、さらに、駆動シャフトの垂直運動により、駆動シャフトおよびトグルの各々へ付着されかつこれらの間で延びるリンクを回転させることであって、駆動シャフトは、第１のピンを含み、リンクは、駆動シャフトが垂直軸に沿って動くと第１のピンを中心として回転するように構成され、第２のピンは、トグルおよびリンクの各々を介して延び、トグルおよびリンクは、第２のピンを中心として回転するように構成されることと、駆動シャフトの垂直運動により、トグルを、トグル回転軸と位置合わせされる固定ピンを中心として回転させることと、第２のピンが固定ピンを中心として回転されるように、駆動シャフトの垂直運動により、トグルを、第２のピンを中心として回転させること、を含む。
【００２６】
あるいは、または追加的に、第１のピンは、リンクと相対的に滑動するように構成されない。
【００２７】
あるいは、または追加的に、該方法は、さらに、カッタにより、少なくとも１つの部品リードをプリント基板の底に当てて曲げることを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
本発明の上述の、およびさらなる利点は、添付の図面に関連して以下の説明を参照すれば、よりよく理解され得る。諸図において、類似の参照数字は、類似のエレメントおよび特徴を示す。明確を期して、あらゆるエレメントを全ての図面で悉くは付番表示しない場合がある。図面は、必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理を例示することに重点が置かれている。
【図１】従来技術によるクリンチ機構の一例を示す斜視図である。
【図２】ある実施形態による、１つのカッタおよび１つのアンビルより成る４つのセットを有する、プリント基板に電子部品を組み立てるためのクリンチ機構の第１の側面を示す斜視図である。
【図３】ある実施形態による、カッタが開位置にある、図２のクリンチ機構の第２の側面を示す側面図である。
【図４】ある実施形態による、カッタが閉位置にある、図２〜図３のクリンチ機構の第２の側面を示す側面図である。
【図５】ある実施形態による、図２〜図４のクリンチ機構の第２の側面を示す斜視図である。
【図６Ａ】ある実施形態による、図５の円Ａで囲まれた部分の拡大図であって、図２〜図４のクリンチ機構のアンビル切断縁およびカッタ縁の部分図を示す。
【図６Ｂ】ある実施形態による、図５の円Ｂで囲まれた部分の拡大図であって、図２〜図５Ａのクリンチ機構のトグルの歯形の部分斜視図を示す。
【図７】ある実施形態による、１つのカッタおよび１つのアンビルより成る１セットが追加され、かつ１つのカッタおよび１つのアンビルより成る各セットの間に電子リードが挿入された状態にある、図２〜図６Ｂのクリンチ機構の第１の側面を示す斜視図である。
【図８】ある実施形態による、電子リードを切断しかつ電子リードをＰＣＢに向かって曲げた後の、図２〜図７のクリンチ機構の第１の側面を示す側面図である。
【図９】本明細書に記載の実施形態による、図２〜図７のクリンチ機構を含むＰＣＢ組立機を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本明細書における「一実施形態」または「ある実施形態」という言及は、該実施形態に関連して記述される特定の特徴、構造または特性が、教示内容の少なくとも１つの実施形態に包含されることを意味する。本明細書における特定の一実施形態の言及は、必ずしも全て同じ実施形態を指すものではない。
【００３０】
次に、本教示を、添付の図面に示すその例示的な実施形態を参照して、より詳細に説明する。本教示を、様々な実施形態および実施例に関連して説明するが、本教示をこうした実施形態に限定する意図はない。逆に、当業者には理解されるであろうが、本教示は、様々な代替例、変更および等価物を包含する。本明細書における教示にアクセスできる一般的な当業者には、本明細書に記載する本開示の範囲内にある追加的な実装、変更および実施形態、ならびに他の利用分野が認識されるであろう。
【００３１】
図１は、従来技術によるクリンチ機構の一例１０を示す斜視図である。図示されているように、クリンチ機構１０は、少なくとも１つのアンビル１２と、少なくとも１つの旋回カッタ１４とを含む。具体的には、従来技術によるクリンチ機構１０は、４対のアンビル／カッタを備えて示されている。カッタ１４は、駆動シャフト１６によって駆動され、駆動シャフト１６は、空気シリンダ（不図示）によって垂直に、直線状に移動するように構成される。図示されているように、駆動シャフト１６の垂直運動は、静止したままであるアンビル１２に対してカッタ１４を相対的に移動させる。ＰＣＢへ挿入されている電子部品のリードが、カッタ１４とアンビル１２との間に位置合わせされると、カッタ１４の動きにより、リードがアンビル１２に押し付けられ、移動するカッタ１４によってリードが切断される。切断後、カッタ１４は、リード下部が切断されていてもはや切断状態であるリードを押し続ける。これにより、リードが、使用中はクリンチ機構１０の真上に位置決めされることになるＰＣＢの底に当たって上へ曲がる。これにより、ＰＣＢの下面近くのリード線が下側へクリンチされ、部品は、ＰＣＢが流動はんだ付けされるまで、または別段で部品が所定位置に手作業で、または自動化されたはんだ付け機によってはんだ付けされるまで、後続のプロセスステップ用に所定位置に保持される。
【００３２】
従来技術によるクリンチ機構１０は、駆動シャフト１６の垂直運動によって駆動される。この垂直運動は、カッタ１４をアンビル１２へ向けて移動させる。従来技術によるクリンチ機構１０は、垂直運動をピン１８へ繋ぐ。ピン１８は、平鋼スロット２０上を滑動する。経時的なこの滑動動作は、不要な摩耗を生じさせる。さらに、図示されている実施形態において、従来技術によるクリンチ機構１０は、カッタ１４をＰＣＢ（不図示）の底に対して平行に移動させる。カッタ１４のこの平行移動により、切断およびクリンチプロセスの間は、リードに多大な力が加わることになる。図示されているように、カッタ１４およびアンビル１２のパーツは、精巧に機械加工されかつ硬化鋼から研磨され、よって、これらのウェアラブルパーツの交換は、高価なものになる。
【００３３】
図２〜図９に示す実施形態に関連する本開示の主題において、（従来技術によるピン１８で示されるような）平面上でのピンの滑動は、カッタ駆動機構において排除されている。これは、アクチュエータと可動カッタとの間にリンクおよびトグルを加えることによって達成される。さらに、図１の従来技術によるカット／クリンチ機構は、スロット内を滑動してカッタを駆動するピンを含むのに対して、新規設計は、インボリュートギヤ形状の歯を有するトグルを提供する。この歯形のトグルは、カッタにおける対応するインボリュート台形スロットまたは接触面に係合する。この形状により、歯形のトグルは、滑動ではなく、カッタの表面を転がる。本明細書に記載の実施形態は、実際のリード切断面の摩耗によるものを除き、カット／クリンチ機構内部のパーツ交換を略排除するように構成される。
【００３４】
さらに、新規カット／クリンチ機構の設計は、平板材料から作製されかつ単に２次元的であるカッタおよびアンビル設計を提供し、全側面が機械加工されかつ研磨される最新技術のパーツに比べて製造プロセスが簡素化される。板形状の設計は、さらに、各々１セットの板および２セットの板を追加することによる、５ｍｍのツーリング（２．５ｍｍまたは１／１０”のピッチで２つまたは３つのリードを備える電子部品を挿入するための３セットのカッタおよびアンビルより成る積層を有する）から７．５ｍｍのツーリング（最大４つのリードを備える部品の場合）および１０ｍｍのツーリング（最大５つのリードを備える部品の場合）への形状の単純な拡張を見込んでいる。ツーリングの平板設計は、異なるタイプの電子部品用の単に容易な構成を可能にするだけでなく、パーツの製造コストも低減する。
【００３５】
平面上を滑動する円筒ピンを、円筒形のリンク穴内を滑動する円筒ピンによる線接触に置き換えることにより、理論上の接触面積が無限に増加している。本開示の実施形態では、摩耗および遊びの発生が大幅に低減される。本明細書に記載する改良は、特に、機器が１日２４時間、週７日稼働する一般的な事例において、高価な交換パーツの必要性を減らすように構成される。さらに、従来技術によるパーツの摩耗は、遊びおよびこれにより生じるパーツ係合時の衝突効果をもたらし、アッセンブリを騒がしくし、頻繁な調整を必要とし、かつカット／クリンチ性能の品質を下げる。
【００３６】
さらに、従来技術によるカッタは、駆動シャフトに対して水平に動く。従来技術とは異なり、以下で説明する本発明によるカッタは、駆動シャフトに対して非垂直の角度で、かつＰＣＢに対して非平行の角度で移動する。これにより、リードに対する引張り力が大幅に低減され、かつ高精度部品またはリード切断が困難な部品の処理能力が向上する。
【００３７】
図２は、ある実施形態による、１つのカッタおよび１つのアンビルより成る４つのセットを有する、プリント基板に電子部品を組み立てるためのクリンチ機構１００の第１の側面を示す斜視図である。クリンチ機構１００は、垂直軸Ｚに沿って移動するように構成される駆動シャフト１０２を含む。駆動シャフト１０２が移動する間は静止したままであるように構成される４つの定置アンビル１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄが示されている。同様に、各々が駆動シャフト１０２の動きに伴って移動するように構成される、４つのカッタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄが示されている。アンビル１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄの各々は、カッタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄのうちの１つと対を成し、よって、駆動シャフト１０２による垂直運動は、個々のアンビル１０４ａに渡るカッタ１０６ａの移動、個々のアンビル１０４ｂに渡るカッタ１０６ｂの移動、個々のアンビル１０４ｃに渡るカッタ１０６ｃの移動、および個々のアンビル１０４ｄに渡るカッタ１０６ｄの移動を引き起こす。具体的には、これらのカッタは各々、個々の切断チップ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄを含む。駆動シャフト１０２による垂直運動により、切断チップ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄは、個々の定置アンビル１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄの個々のチップ１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄに渡って移動するように構成される。
【００３８】
クリンチ機構１００は、カッタおよび／またはアンビルより成る２つの積層１０８、１１０を含む。第１の積層１０８は、カッタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃと、アンビル１０４ｄとを含む。第２の積層１１０は、アンビル１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃと、カッタ１０６ｄとを含む。したがって、図中の実施形態において、第１の積層１０８は、３つのカッタと１つのアンビルとを含み、一方で、第２の積層１１０は、これとは逆の３つのアンビルと１つのカッタとを含む。その他、全てのカッタを含む積層および全てのアンビルを含む第２の積層、各々が半分のカッタおよび半分のアンビルを含む積層、またはこれらに類似するものなどの実施形態も企図される。如何なる実施形態であれ、駆動シャフト１０２の運動は、アンビル１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄが駆動シャフト１０２に対して静止したままである間に、全てのカッタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄを駆動シャフト１０２に対して同時に移動させるように構成される。
【００３９】
第１および第２の積層１０８、１１０は各々、中実材料の平板から機械加工されるカッタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄおよびアンビル１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄで構成されてもよい。したがって、積層１０８、１１０の平板を機械加工して仕上げるためには、３次元機械加工ではなく、２次元機械加工が必要とされ得る。積層１０８、１１０は、個々の板が互いに積み重ねられた状態で示されている。しかしながら、板パーツのこすれ合い、摩擦、滑りおよび／または摩耗を防止するために、カッタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄおよびアンビル１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄの個々の板同士の間に極小の空間が位置決めされてもよい。
【００４０】
クリンチ機構１００は、さらに、第１のトグル１１６ａと、第２のトグル１１６ｂとを含む。トグル１１６ａ、１１６ｂは各々、駆動シャフト１０２の運動に対して静止したままであるように構成される個々の固定ピン１１８ａ、１１８ｂによって画定される、またはこれらと位置合わせされる回転軸を中心として回転するように構成される。さらに、クリンチ機構１００は、第１のリンク１２０ａと、第２のリンク１２０ｂとを含む。リンク１２０ａ、１２０ｂは各々、駆動シャフト１０２および個々のトグル１１６ａ、１１６ｂへ回転可能に付着され、かつこれらの間で延びる。
【００４１】
図３は、ある実施形態による、カッタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄが開位置にある、図２のクリンチ機構１００の第２の側面を示す側面図である。図４は、ある実施形態による、カッタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄが閉位置にある、図２〜図３のクリンチ機構１００の第２の側面を示す側面図である。図３および図４における図では、裏側が見えるように、クリンチ機構１００が図２に示す図から回転されている。
【００４２】
垂直軸Ｚに沿った駆動シャフト１０２の上方への動き（すなわち、図３と図４との間の動き）は、リンク１２０ａ、１２０ｂの上部およびトグル１１６ａ、１１６ｂの底部を外側へ動かすように構成される。駆動シャフトのこの垂直運動は、トグル１１６ａを、固定ピン１１８ａを中心として、図３および図４に示す配景に対して時計回りの方向へ回転させるように構成される。同様に、駆動シャフトのこの垂直運動は、トグル１１６ｂを、固定ピン１１８ｂを中心として、図３および図４に示す配景に対して反時計回りの方向へ回転させるように構成される。
【００４３】
トグル１１６ａ、１１６ｂは各々、トグル１１６ａ、１１６ｂの上端に位置決めされる接触部分１２２ａ（図２に示す）、１２２ｂを含む。接触部分１２２ａ、１２２ｂは各々、カッタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄの各々の係合部分１２４ａ（図２に示す）、１２４ｂを、トグル１１６ａ、１１６ｂとカッタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄとの間に滑り摩擦を引き起こすことなく転がるように構成される。この転がり圧力は、カッタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄに個々の定置アンビル１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄに対する動きを与えるように構成される。
【００４４】
駆動シャフト１０２は、第１のピン１３０を含み、駆動シャフト１０２が垂直軸Ｚに沿って移動すると、リンク１２０ａ、１２０ｂは、この第１のピン１３０を中心として回転するように構成される。駆動シャフトの第１のピン１３０を中心とする１２０ａ、１２０ｂのこの動きは、機械的に滑動するピンなしに達成される。したがって、第１のピン１３０は、リンク１２０ａ、１２０ｂと相対的に滑動するように構成されない。さらに、図示されているように、第２のピン１３２ａ、１３２ｂは、個々のトグル１１６ａ、１１６ｂおよびリンク１２０ａ、１２０ｂの各々を介して延び、個々のトグル１１６ａ、１１６ｂおよびリンク１２０ａ、１２０ｂは、第２のピン１３２ａ、１３２ｂを中心として回転するように構成される。トグル１１６ａ、１１６ｂは各々、さらに、その個々の第２のピン１３２ａ、１３２ｂを中心として回転するように構成される。第２のピン１３２ａ、１３２ｂは各々、駆動シャフト１０２が垂直軸Ｚに沿って移動すると、その個々の固定ピン１１８ａ、１１８ｂを中心として回転するように個々に構成される。
【００４５】
図示されているように、カッタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄは各々、軸Ａに沿って直線的に移動するように構成される。軸Ａは、駆動シャフトの垂直軸Ｚまたは使用においてクリンチ機構１００の上に位置決めされることになる水平のＰＣＢのいずれにも平行でない、非垂直かつ非水平の経路である。代わりに、カッタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄは、駆動シャフト１０２の垂直方向Ｖに沿った運動を介して、軸Ａにより画定されるこの角度付き経路に沿って移動するように構成される。軸Ａにより画定される経路は、第２の積層１１０のカッタのための追加のピン１３４ａ、１３６ａによって案内され得、かつ第１の積層１０８のカッタのための追加のピン１３４ｂ、１３６ｂによって案内され得る。上部ガイドピン１３４ａ、１３４ｂは、カッタがガイドピン１３４ａ、１３４ｂと相対的に移動できるように、カッタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄの各々の底部へと切り込まれるチャネルと位置合わせされる。カッタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄの上には、カッタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄの軸Ａに沿った動きを保持する追加的な案内を提供するために、ガイドプレート（不図示）が作られてもよい。これらのピン１３４ａ、１３４ｂ、１３６ａ、１３６ｂは、駆動シャフト１０の運動に伴って移動しない定置ピンとして示されている。ピン１３４ａ、１３４ｂ、１３６ａ、１３６ｂは、さらに、定置アンビル１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄを駆動シャフト１０２に対して静止位置に保持するように構成されてもよい。さらに、追加的なピン１３８ａ、１３８ｂは、アンビル１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄのベースに対する静止支持を提供するように構成されてもよい。
【００４６】
図５は、ある実施形態による、図２〜図４のクリンチ機構１００の第２の側面を示す斜視図である。クリンチ機構１００は、駆動シャフト１０２が上方へ垂直移動される前の開状態で示されている。図６Ａは、ある実施形態による、図５の円Ａで囲まれた部分の拡大図であって、図２〜図４のクリンチ機構１００の定置アンビル１０４ｃ、１０４ｄおよびカッタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄの部分図を示す。具体的には、この拡大図は、アンビル１０４ｃ、１０４ｄのチップ１１４ｃ、１１４ｄと、カッタ１０６ｃ、１０６ｄのチップ１１２ｃ、１１２ｄとを示している。個々のチップ１１２ｃ、１１４ｃおよび１１２ｄ、１１４ｄの間には、電気リードが間に置かれることを見込む空間が残っている。さらに、切断チップ１１２ｃ、１１２ｄは、切断中にカッタが軸Ａに沿って上向きの角度で移動することを見込む、個々のアンビルチップ１１４ｃ、１１４ｄより下の垂直レベルにおいて示されている。
【００４７】
図６Ｂは、ある実施形態による、図５の円Ｂで囲まれた部分の拡大図であって、図２〜図６Ａのクリンチ機構１００のトグル１１６ｂの形状の部分斜視図を示す。具体的には、トグル１１６ｂの接触部分１２２ｂは、インボリュートギヤ形状の歯を含む。同様に、カッタ１０６ｄの接触部分１２４ｂは、トグル１１６ｂの接触部分１２２のインボリュートギヤ形状の歯を受け入れるように構成されるインボリュート台形スロットを含む。トグル１１６ｂが駆動シャフト１０２の垂直運動によって回転されると、トグル１１６ｂのインボリュートギヤ形状の歯は、カッタ１０６ｄのインボリュート台形スロットを転がり、カッタに個々の定置アンビル１０４ｄに対する軸Ａに沿った動きを与えるように構成される。したがって、この動きは、スライドピンがカッタ１０６ｄおよび／またはトグル１１６ｂを介して延びることなく生み出される。この図には示されていないが、トグル１１６ａも同様の形状の接触部分１２２ａを含む。さらに、接触部分１２２ａ、１２２ｂは、積層１０８、１１０内の個々のカッタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄを各々同時に動かすために、個々の積層１０８、１１０の厚さ全体に渡って延びる。同様に、１つのカッタ１０６ｄおよびその接触部分１２４ｂしか示されていないが、他の個々のカッタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃも、個々のトグル１１６ａ、１１６ｂのインボリュートギヤ形状の歯を受け入れるための個々の接触部分を含む。
【００４８】
図７は、ある実施形態による、１つのカッタおよび１つのアンビルより成る１セットが追加され、かつ１つのカッタおよび１つのアンビルより成る各セットの間に電子リード１９９ａ、１９９ｂ、１９９ｃ、１９９ｄ、１９９ｅが挿入された状態にある、図２〜図６Ｂのクリンチ機構１００の第１の側面を示す斜視図である。ここで、クリンチ機構１００は、１つのカッタ１０６ｅおよび１つのアンビル１０４ｅより成る追加の１セットを設置して示されている。図７に示すクリンチ機構１００も、図２〜図６に示すものと同じ機構であり得るが、積層１０８、１１０の各々にセットを追加する変更がなされている。したがって、クリンチ機構１００は、カッタおよびアンビルの５セットを設置して含む。クリンチ機構１００は、各アンビル／カッタセットが電子リード１９９ａ、１９９ｂ、１９９ｃ、１９９ｄ、１９９ｅのうちの１つを間に挿入して有する、切断前の開状態で示されている。図示されていないが、これらのリード１９９ａ、１９９ｂ、１９９ｃ、１９９ｄ、１９９ｅが、クリンチ機構の上に位置決めされかつ垂直軸Ｚに直交して配向されるＰＣＢを介して挿入される電子部品の一部であることは、理解されるべきである。図示されているように、クリンチ機構１００の構成要素の寸法は、リード１９９ａ、１９９ｂ、１９９ｃ、１９９ｄ、１９９ｅのための互い違いの受け入れ位置を提供する。具体的には、受け入れ位置は、Ｘ軸（左／右）およびＹ軸（前／後）の双方でずらされる。
【００４９】
図８は、ある実施形態による、電子リードを切断しかつ電子リードをＰＣＢ１９８に向かって曲げた後の、図２〜図７のクリンチ機構１００の第１の側面を示す側面図である。図示されているように、電子リード１９９ａは、図７に示すようにカッタ１０６ａとアンビル１０４ａとの間へ挿入された後、カッタ１０６ａによって切断されかつ曲げられた状態で示されている。電子リード１９９ａは、さらに、カッタ１０６ａによってＰＣＢの底へ向かって曲げられている。電子リード１９９ａのこの曲げの後、カッタ１０６ａは、別の電子リードの挿入およびその後の切断および曲げプロセスを待機すべく、開位置へと後退し始めて示されている。
【００５０】
図９は、本明細書に記載の実施形態による、図２〜図７のクリンチ機構１００を含むＰＣＢ組立機２００を示す。ＰＣＢ組立機２００は、第１の開口２１４および第２の開口２１６を介してアクセス可能な基板取扱システム２１２を囲むフレーム２１０を包含して示されている。ＰＣＢ組立機は、開口２１４、２１６のうちの一方を介してＰＣＢを受け入れ、かつ電子部品を配置するためにＰＣＢをクリンチ機構１００の上のステーションへ移送してもよい。ＰＣＢ組立機は、ヘッドからＰＣＢへ該部品をピックアンドプレースするように構成される１つまたは複数の組立ヘッドを含んでもよい。組立機には、電子部品をヘッドへ提供するためのフィーダシステム（不図示）が取り付けられてもよい。さらに、ＰＣＢ組立機は、適切なＰＣＢ組立プロセスに従って基板処理、ヘッドおよびクリンチ機構１００を制御するように構成されるプログラム可能なユーザインタフェース２１８を含む制御システムを含んでもよい。
【００５１】
本明細書では、さらに、プリント基板に電子部品を組み立てる方法について記述する。本明細書において企図する方法は、クリンチ機構１００などのクリンチ機構により、部品リード１９９のうちの１つなどの少なくとも１つの部品リードを、クリンチ機構のカッタ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅのうちの１つなどのカッタと、定置アンビル１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ、１０４ｅのうちの１つなどの定置アンビルとの間に受け入れるステップを含む。方法は、駆動シャフト１０２などのクリンチ機構の駆動シャフトにより、垂直軸Ｚなどの垂直軸に沿って移動させることを含んでもよい。方法は、トグル１１６ａ、１１６ｂのうちの１つなどのトグルを、駆動シャフトを動かすことにより、定置ピン１１８ａ、１１８ｂのうちの一方と位置合わせされる軸などのトグル回転軸を中心として回転させることを含んでもよい。方法は、さらに、トグルの回転の結果として、接触部分１２２ａ、１２２ｂのうちの１つなどのトグルの接触部分により、係合部分１２４ａ、１２４ｂのうちの１つなどのカッタの係合部分を転がることを含んでもよい。方法は、トグルの接触部分により、カッタに定置アンビルに対する動きを与えることと、カッタの切断チップ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄのうちの１つなどの切断チップを定置アンビルに渡って動かすことにより、少なくとも１つの部品リードを切断することを含んでもよい。
【００５２】
またさらに、方法は、ＰＣＢ組立機２００などのラジアルリード挿入機により、電子部品の少なくとも１つの部品リードを、クリンチ機構の上に位置決めされるプリント基板内の少なくとも１つの穴に挿入することを含んでもよい。方法は、カッタにより、切断された少なくとも１つの部品リードをプリント基板の底に当てて曲げることを含んでもよい。
【００５３】
本明細書に記載の方法によれば、トグルの接触部分は、インボリュートギヤ形状の歯を含み、かつカッタの接触部分は、インボリュート台形スロットを含む。方法は、トグルのインボリュートギヤ形状の歯により、カッタのインボリュート台形スロットを転がることと、トグルのインボリュートギヤ形状の歯により、スライドピンがトグルおよびカッタを介して広がることなく、カッタに定置アンビルに対する動きを与えること、を含んでもよい。
【００５４】
本明細書に記載の方法によれば、カッタおよび定置アンビルは、各々、平板から機械加工されてもよく、かつクリンチ機構は、垂直軸に沿った駆動シャフトの動きが、複数のカッタの各々を対応する定置アンビルに対して同時に動かすように、複数のカッタと、対応する複数の定置アンビルとを含む。
【００５５】
方法は、さらに、カッタを、垂直軸に直交しない軸Ａなどの軸に沿って直線的に動かすことを含んでもよい。
【００５６】
またさらに、方法は、駆動シャフトおよびトグルの各々へ付着されかつこれらの間で延びる、リンク１２０ａ、１２０ｂのうちの１つなどのリンクを、駆動シャフトの垂直運動によって回転させることを含んでもよい。方法によれば、駆動シャフトは、継手ピン１３０などの第１のピンであって、駆動シャフトが垂直軸に沿って動くとリンクが第１のピンを中心として回転するように構成される、第１のピンと、トグルおよびリンクの各々を介して延びる第２のピン１３２ａ、１３２ｂなどの第２のピンであって、トグルおよびリンクが第２のピンを中心として回転するように構成される、第２のピンと、を含んでもよい。第１のピンは、リンクと相対的に滑動するように構成されなくてもよい。方法は、さらに、駆動シャフトの垂直運動により、トグルを、トグル回転軸と位置合わせされる、定置ピン１１８ａ、１１８ｂなどの固定ピンを中心として回転させることと、第２のピンが固定ピンを中心として回転されるように、駆動シャフトの垂直運動により、トグルを、第２のピンを中心として回転させることを含んでもよい。方法は、さらに、カッタにより、少なくとも１つの部品リードをプリント基板の底に当てて曲げることを含んでもよい。
【００５７】
本発明を、特定の実施形態を参照して示しかつ説明したが、当業者には、本明細書において、添付の特許請求の範囲に記載される本発明の精神および範囲を逸脱することなく、形態および詳細に様々な変更を行い得ることが理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
2020205418000001.pdf