(57)【要約】      （修正有）【課題】プレスフィットコネクタを押圧する押圧部をさほど堅牢にする必要が無いプレスフィットコネクタ圧入装置を提供する。【解決手段】コネクタを基板に圧入する圧入部２０を搭載し圧入方向に移動する圧入部ベース２５と、圧入部２０が圧入するときの反力を支える天板４０と、圧入部２０が天板４０に当たって圧入時の反力を支えるようにした圧入部ベース２５に取り付けられた反力受け部２６を備え、圧入部２０が前記コネクタを圧入する際に、圧入部ベース２５の反力受け部２６が圧入方向とは反対方向に移動し、天板４０に反力受け部２６が当接し前記コネクタの圧入の反力を、天板４０に当接した反力受け部２６で支えるようにした。【選択図】図１
2008300461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に圧入型のコネクタを圧入装着する圧入装置において、
前記コネクタに適合した上冶具をピックアップし前記基板に仮挿入された前記コネクタ上に移動させて前記コネクタを前記基板に圧入する圧入部と、
前記圧入部を搭載し圧入方向に移動する圧入部ベースと、
前記圧入部の圧入する方向と相対する方向に固定され前記圧入部が圧入するときの反力を支える天板と、
前記圧入部が前記天板に突き当たって圧入時の反力を支えるようにした前記圧入部ベースに取り付けられた反力受け部を備え、
前記圧入部が前記コネクタを圧入する際に、前記圧入部ベースの前記反力受け部が圧入方向とは反対方向に移動し、前記天板に前記反力受け部が当接することによって、前記コネクタを圧入する際の反力を、前記天板に当接した前記反力受け部で支えるようにしたことを特徴とするプレスフィットコネクタ圧入装置。
【請求項２】
前記圧入部ベースは、移動時は圧力方向にフリー状態になっており、圧入時に押し上げられ前記天板と前記反力受け部が面接触することで平行に当接するようにしたことを特徴とする請求項1記載のプレスフィットコネクタ圧入装置。
【請求項３】
前記圧入部には荷重測定センサーを備え一定の力で圧入するようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2記載のプレスフィットコネクタ圧入装置。
【請求項４】
前記圧入部には移動距離測定センサーを備え一定の深さでで圧入するようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2記載のプレスフィットコネクタ圧入装置。
【請求項５】
前記圧入部の圧入方法はメカニカルな圧入機構を使用しセルフロック構造により前記圧入部が自然落下することが無いようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2記載のプレスフィットコネクタ圧入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品に多用される印刷配線を施された基板にコネクタを圧入する装置で、特に「プレスフィットコネクタ」と呼ばれる無はんだ方式のコネクタを該基板に圧入する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、基板を用いた装置の組立工程では、無はんだ方式の圧入型のコネクタ「プレスフィットコネクタ」を採用するケースが増加している。従来のコネクタは基板への搭載時にはんだ付で接続しているのに対してプレスフィットコネクタ方式では圧入による簡便な方法で搭載することができ工程の簡素化を図ることができる。
また、社会的に有害物質及び環境負荷物質を低減する動きが活発となり、分野を問わず製造業はこれらの物質を含まない製品を作ることが要求されており、プレスフィットコネクタは時代に適合した製造方法である。
【０００３】
プレスフィットコネクタは複数の端子(プレスフィット部)が、プリント基板にあけられたスルーホール部に挿入され互いに接触することによって通電する。したがって端子のプレスフィット部分とプリント基板のスルーホールとのはめあい関係がしまりばめとなるように設計され、締めしろによって発生する復元力によって接触通電するようになっている。
そのためにプレスフィットコネクタ圧入装置は挿入するための充分な圧力が必要である。通常プレスフィットコネクタは基板に仮挿入された状態でコネクタ圧入装置にセッティングされ、コネクタ圧入装置で本挿入されて搭載される。そして、プレスフィットコネクタをプリント基板に搭載するには専用の圧力冶具が必要である。
初期のプレスフィットコネクタ圧入装置は基板に仮挿入されたプレスフィットコネクタを手作業で一つ一つ位置決めし圧入していた。
【０００４】
一般に上記圧入冶具は上冶具と下冶具が用いられ、上冶具はプレスフィットコネクタの形状と方向により、圧入しやすい形状をしている。下冶具はプレスフィットコネクタ圧入時の圧力によって基板がゆがんで変形しないように作られていると共に、プレスフィットコネクタの端子が基板のスルーホールを突き抜けて貫通した際に、基板の下側に飛び出したプレスフィットコネクタの端子を痛めないように保護するようになっている。
【０００５】
従来は下冶具の上に基板を乗せ、位置決めをした後上冶具を手作業で圧入して組み立てていた。しかしながら、油圧シリンダやクランク機構を用いたこれらのプレスフィットコネクタ圧入装置では、圧力や挿入距離などの圧力精度を高くすることができず、圧入条件が限られていた。
また、特許文献1に提示されているように、モータ駆動等でスイッチを入れると自動的に設定された諸条件を設定し圧入する方法も提案されている。しかし該方法では、図4に示すようにテーブル90に基板を乗せて位置決めした後、上冶具91をモータ等によって下降させプレスフィットコネクタを圧入する方法であり、上冶具91はプレスフィットコネクタに合わせて手作業で交換しなければならなかった。
【０００６】
しかしながら、図3に示すようにプレスフィットコネクタの形状はさまざまであり、一つの基板に複数のプレスフィットコネクタ81、82を組み立てることも必要とされている。このような場合、下冶具に取り付けられた基板80に対し、プレスフィットコネクタ81、82に対応する上冶具を取り替えねばならない。 
【０００７】
通常プレスフィットコネクタ81、82は基板80に仮挿入されて下冶具にセットされテーブル90に設置されるが、本挿入の際にはプレスフィットコネクタ81、82と基板80に僅かな傾きがある状態で圧入を行うと、基板80の穴であるスルーホールに鍍金の荒れを発生させたりプレスフィットコネクタの端子821に曲がりを生じたりして、プレスフィットコネクタ圧入接触の信頼性が低下する可能性があった。 
【特許文献１】特開2006-73808
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
プレスフィットコネクタの圧入は大きさや端子の数にもよるが、1000ｋｇ以上の圧力で圧入せねばならない場合がある。したがって下冶具は基板が変形しないように考慮する必要がある。しかしそれ以上に上冶具を押す圧入部も反力によって支持部がゆがんで平行度が変化しないように堅牢な構造にしなければならない。
従って図4のような従来の構造では従来の圧入部92を強固に保持しテーブル90を移動させる方法が一般的であった。
【０００９】
しかし、この方法では上冶具91を人の手によって交換する必要があり、自動化することができなかった。仮に従来の圧入部92を移動できるようにして、自動化したとしても堅牢で重量のある圧入部となるために、大出力のモータを必要とし、従来の圧入部92の移動速度が遅い上に慣性が大きく正確な位置決めが困難で、上冶具91を交換する際の作業速度を向上させることができなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで基板に圧入型のコネクタを圧入装着する圧入装置において、前記コネクタに適合した上冶具をピックアップし前記コネクタ上に移動させて前記コネクタを前記基板に圧入する圧入部と、前記圧入部を搭載し圧入方向に平行移動する圧入部ベースと、前記圧入部の圧入する方向と相対する方向に固定され前記圧入部が圧入するときの反力を支える天板と、前記圧入部が前記天板に突き当たって圧入時の反力を支えるようにした前記圧入部ベースに取り付けられた反力受け部を備え、前記圧入部が前記コネクタを圧入する際に、前記圧入部ベースが対圧入方向に平行移動し、前記天板に前記反力受け部が当接することによって、前記コネクタを圧入する反力を、前記天板で支えるようにしたことを特徴とするプレスフィットコネクタ圧入装置を提案するものである。
【００１１】
そして、前記圧入部ベースは、圧力方向にフリー状態になっており、圧入時に前記天板と前記反力受け部が平行に当接するようにし、前記圧入部には加重測定センサーを備え一定の力で圧入するようにし、
前記圧入部には移動距離測定センサーを備え一定の深さで圧入するようにしたものである。そして、前記圧入部の圧入方法はメカニカルな圧入機構を使用しセルフロック構造により前記圧入部が自然落下することが無いようにしたプレスフィットコネクタ圧入装置を提案するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、プレスフィットコネクタ圧入部に上冶具ピックアップ部を設け、上冶具を自動的に交換できるようにすると共に、圧入部上方に天板を取り付け反力受け部が天板に当接することで圧入時の反力を天板で支持するようにし、移動時には天板と圧力受け部が接触しないようにした。この構造で移動部分をさほど堅牢にする必要が無く、移動部分の重量を軽量にすることができた。その結果、小出力のモータで移動部分を動作させることができ、移動速度を速めることができた。
更に移動部分が軽量化されたため慣性が小さくなり制御が容易になり全体の作業速度を向上させることができるようになった。
【００１３】
移動部はＸ方向ガイドとＹ方向ガイドで作業範囲内を自由に動くことができるが、圧入時のみＺ方向に微小距離移動し、圧入部ベースに搭載された反力受け部が天板に当接し圧入部をしっかりと位置決めすると共に、圧入時に生じた反力を天板に逃がすようにすることで、圧入部がぶれることなく1000kg以上の圧力でプレスフィットコネクタを圧入することができるようにしたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図3に示すとおり、プレスフィットコネクタ82は端子821によって、基板80に圧入され組み立てられる。基板80には各プレスフィットコネクタの端子821に相応した穴(スルーホール)が開けられており、各端子821に対応して通電するように印刷配線されている。
【００１５】
図2に示すとおり、プレスフィットコネクタは基板80に仮挿入されている。いわば仮組みされた状態にあるので、一旦下冶具35にセットされたら自動的に上冶具361,362がプレスフィットコネクタ811.812に対応してピックアップされ上方向から均一に圧入することが望ましい。
【実施例】
【００１６】
最初に、本発明の全体の構造を図2を用いて説明する。本体1のカバー内部には全体を制御するための制御部60が内蔵され各上冶具361,362をピックアップし、所定のプレスフィットコネクタ811,812の真上に移動して圧入するよう制御される。圧入部20のＹ方向の動きはY方向ガイド10によって移動できるようになっている。同様にＸ方向の動きはＸ方向ガイド11によって移動できるようになっている。これらのガイドによって圧入部20は作業範囲内を移動することが可能なように設置されている。移動のための動力は本体1及びＸ方向ガイド11に内蔵されているモータないしシリンダ等で移動するようになっている。(動力源は図示しない)
【００１７】
圧入部20はモータ21によってピックアップ30を上下方向(Ｚ方向)に移動させることができるようになっている。制御部60の制御によって、ピッアップ部30は、所定の位置に設置された上冶具361、362をピックアップしプレスフィットコネクタ811、812の上に移動する。その後モータ21を駆動させてピックアップ30を下降させ、仮挿入されているプレスフィットコネクタ811,812を圧入する。
【００１８】
ピックアップ30が上冶具361、362をピッアップする方法は電磁石やエァーによる吸着若しくは機械的に把持することで着脱を可能にしている。
【００１９】
基板80は下冶具35にセットされ本体1の定められた位置に設置される。図2の二点差線で表示したように天板40は基板80がセットされる作業範囲の上部に下冶具35に平行になるように設置される。なお、天板には充分な強度を持たせるため、上部にリブ等を設けて補強しても良い。但し圧入部20と当接する天板40の裏面は平面になっており、下冶具35や基板80と平行に設置され、圧入部20が天板40に当接することによってピックアップ30は基板80に対して垂直に下降してプレスフィットコネクタ811,812を圧入するようになっている。
【００２０】
次に第一図を用いて圧入部20と天板40について説明する。モータ21が駆動しギャボックス24を経てねじ23を回転させてピッアップ30をＺ方向(上下方向)に移動させる。ギャボックス24は例えばウォームとウォームホイール等の組み合わせによってセルフロックする構造になっている。該セルフロック機構によってピックアップ30はモータ21によってのみ上下動することができるようになり、ピックアップ30の自重によって自然降下することは無く安全に圧入部20を移動させることができ、他の部品との衝突や干渉を防止することができる。
【００２１】
ピックアップ30は2つのガイドポスト31で保持されており、上冶具361の平行度が維持されている。また、ピックアップ30とねじ23はベアリング等によって回転自在に取り付けられており、更にピックアップ30は2つのガイドポスト31によってねじ23の回転で回らないようになっている。従ってピックアップ30は向きを変えることなく上下動することができる。
【００２２】
また、ガイドポスト31内部には、移動距離測定センサーが内蔵されており、ピックアップ30の上下動が制御されるようになっている。また、ピックアップ30と上冶具361の間にはロードセル32(荷重測定センサー)が内蔵されており、プレスフィットコネクタ811,812の圧入時の圧力が測定され制御されるようになっている。
【００２３】
圧入作業時以外のときはピックアップ30はねじ23によって吊り下げられた状態になっている。ねじ23はギャボックス24によって上下動しギャボックス24は、圧入部ベース25に取り付けられている。
【００２４】
圧入部ベース25には反力受け部26が固着され、圧入時以外は天板40と僅かな隙間ｅを形成し、圧入作業時以外のときは接触しないようになっている。この機構によって圧入部20はＸ方向、Ｙ方向に対して自由に作業範囲を移動することができるようになっている。
【００２５】
反力受け部26はＺ方向ガイド27を介してＸ方向ガイドホルダ12に取り付けられている。Ｘ方向ガイドホルダ12はＸ方向ガイド11に移動可能に取り付けられ、圧入部20が作業範囲内を自在に移動できるようになっている。Ｚ方向ガイド27は圧入部20を上下方向に移動できるガイドである。Ｚ方向ガイド27は機械的に勘合させスライドできるようにしたガイド機構でも良いし、ゴム材等の弾性体でも良い。
【００２６】
圧入部20が作業範囲内を移動するときは自重によって圧入部20を下降させ反力受け部26と天板40に隙間ｅを設けることができるようになっている。圧入部20のモータ21を駆動させ、上冶具361がプレスフィットコネクタ811に当接して圧力が加わると、その反力でＺ方向ガイド27によって、圧入部20全体が上昇し、反力受け部26が天板40に当接しピックアップ30が押し付ける反力を天板40に逃がす働きをするようになっている。
【００２７】
天板40と反力受け部26は、互いに平面度を保って製作されているので、上冶具361の平行度が保たれるようになっている。
【００２８】
なお、圧力受け部26はモータ21が駆動してねじ23を押し出して圧入作業を始める前に、別駆動のシリンダやモータ等で、Ｘ方向ガイドホルダに対してＺ方向ガイド27を移動させて、圧入部20を上昇させるように制御する方法でも良い。上記シリンダやモータはＸ方向ガイドホルダ12内部に収納することができる。該方法であれば一旦圧力部20を天板40に押し付けることで正確な位置決めを完了した後、ピックアップ30を下降させて圧入作業を実行することができるのでより圧入精度を高めることができる。
【００２９】
以上のような構成で作られたプレスフィットコネクタ圧入装置を用いて作業する場合を説明する。上流の機械若しくは上流の作業から送られた基板80にプレスフィットコネクタ811,812が仮挿入された状態で本体1に搬送され下冶具35に装着されセットされる。次に圧入部20が稼動し上冶具361をピックアップ30に装てんする。
【００３０】
圧入部20はプレスフィットコネクタ811上に移動しピックアップ30が真上に来た状態で停止する。このときＺ方向ガイド27を移動させる手段がある場合は(段落28に記載したようなシリンダやモータなどで動作させることができる場合)、反力受け部26を上方に移動させて天板40に当接させる。
【００３１】
上記のようなＺ方向ガイド27の移動手段が無い場合は、モータ21を駆動させてピックアップ30を下降させて、仮挿入したプレスフィットコネクタ811に上冶具35を当接させ圧入時の要領で反力受け部26を上方に移動させ天板40に当接させる。
【００３２】
この場合、圧入部20の重量が仮挿入したプレスフィットコネクタ811に圧力を加えるが、圧入部20は軽量化されているので、プレスフィットコネクタ811を本挿入してしまうことは少ない。しかしできることならば、シリンダ等であらかじめ反力受け部26を押し上げて天板40に当接させておいたほうが望ましい。
【００３３】
次にモータ21を駆動させてピックアップ30を下降させ、上冶具361でプレスフィットコネクタ811に押圧力を加えプレスフィットコネクタ挿入を実行する。このときの圧入力がたとえ１０００ｋｇを超える荷重であったとしても、プレスフィットコネクタ811の押圧力はねじ23を経て反力受け部26に伝えられ天板40に逃がされる。そのためにＸ方向ガイド11やＹ方向ガイド10やＺ方向ガイド27がゆがんで平行度を変化させるようなことは無く、均一な挿入作業が行われる。
【００３４】
挿入作業時の荷重はロードセル32で測定して制御部60に伝え制御される。また、ガイドポスト31に取り付けられた移動距離測定センサーでピックアップ30の下降位置を測定して制御部60に伝え制御される。仮に移動距離測定センサーが無くてもモータ21の回転回数を測定することでピックアップ30の下降位置を判断することも可能である。
【００３５】
ピックアップ30があらかじめ設定された一定深さに下降したところで、モータ21は逆回転しピッアップ30が引き上げられる。若しくはロードセル32で測定された荷重に基づきあらかじめ設定された一定圧力に達したところでモータ21は逆回転してピックアップ30が引き上げられる。
【００３６】
Ｚ方向ガイド27を動作させる手段を他に持っていない場合は、上冶具361がプレスフィットコネクタ811から離れたときに反力受け部26が下降し天板40から離され隙間ｅが形成される。Ｚ方向ガイド27を動作させる他の手段を持っている場合は、ピックアップ30があらかじめ設定された位置まで引き上げられてから、反力受け部26を下降させ天板40との隙間ｅを形成させる。
【００３７】
隙間ｅが形成された後圧入部20は、Ｘ方向ガイドとＹ方向ガイドによって、上冶具361を所定の場所に搬送して開放する。上記のような作業を繰り返し、次は上冶具362をピックアップ30に装着しプレスフィットコネクタ812を圧入する。
【００３８】
全てのプレスフィットコネクタが装着され基板80は、下冶具35から取り外され下流の機械若しくは下流の作業に送られる。以上のような工程でプレスフィットコネクタの組立作業が行われる。
【００３９】
プレスフィットコネクタの数が多くなるほど圧入部30は、何度も上冶具を交換しなければならない。従って圧入部30が軽量化されることは、ピックアップ30の移動を早くすることができるので、全体の作業速度を早くすることができる。
【００４０】
また、慣性が小さくなるのでブレーキ装置などの設備をなくしても、モータの制御だけで一定位置に正確に停止することができ、省力化をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、プレスフィットコネクタの圧入装置だけでなく、数種類の冶具でプレス作業を行うようなプレス装置に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】プレスフィットコネクタ圧入装置の圧入部の詳細図である。
【図２】プレスフィットコネクタ圧入装置の全体の斜視図である。
【図３】プレスフィットコネクタと基板の組立の状態を示した図である。
【図４】従来のプレスフィットコネクタ圧入装置の例の図である。
【符号の説明】
【００４３】
1                       
本体
10                   
Ｙ方向ガイド
11                   
Ｘ方向ガイド
12                   
Ｘ方向ガイドホルダ
20                   
圧入部
21                   
モータ
23          ねじ
24          ギャボックス
25          圧入部ベース
26          反力受け部
27          Ｚ方向ガイド
30          ピックアップ
31          ガイドポスト
32          ロードセル(荷重測定センサー)
35          下冶具
40          天板
60          制御部
80          基板
81          プレスフィットコネクタ(挿入済)
82          プレスフィットコネクタ(挿入済)
90          テーブル(従来式)
91          上冶具(従来式)
92          圧入部(従来式)
361        上冶具
362        上冶具
811        プレスフィットコネクタ(仮挿入)
812        プレスフィットコネクタ(仮挿入)
821        (プレスフィットコネクタ)端子
ｅ          隙間
【図１】
2008300461.tif 000003
【図２】
2008300461.tif 000004
【図３】
2008300461.tif 000005
【図４】
2008300461.tif 000006