(57)【要約】      （修正有）【課題】コネクタの圧入装置は複数の上冶具を交換してコネクタを圧入せねばならない。しかし圧入部は高速度の移動が必要のため、確実に上冶具を保持せねばならない。しかし油などが付着すると上冶具が自重だけでは脱落しないので、強制的に剥離することが出来るコネクタ圧入装置を提供する。【解決手段】上冶具３６の裏面を押し出すようにしたガイドピン３７によって、強制的に剥離し上冶具３６の確実な着脱を可能にした。更にクランプを取り付けてガイドピン３６の押し出しと兼用することにより更に確実な上冶具３６の着脱を可能にした。【選択図】図２
2008311561.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、
上部に複数の凹凸部が形成された上冶具と
前記上冶具の凹凸部に嵌合する凹凸部が下部に形成され、前記上冶具を吸着してコネクタを圧入するプレスプレートと
前記プレスプレート上部に固着され、上下方向に伸縮する押し出しシリンダと、
前記押し出しシリンダによって上下動する上下動プレートと、
前記上下動プレートを前記プレスプレートに対して上下動するように前記プレスプレートを貫通し下方向に前記上冶具を押し出すようにしたガイドピンを備え、
前記プレスプレートに前記上冶具が吸着され凹凸によって正確に嵌合し位置決めされた状態で前記コネクタを圧入し、圧入作業後前記上下動プレートを下降することによって、前記プレスプレートを貫通した前記ガイドピンによって、前記プレスプレートに凹凸部で嵌合した前記上冶具を押し出して脱落させるようにしたことを特徴とするコネクタ圧入装置。
【請求項２】
前記上下動プレートに取り付けられた上下動ピンと、
前記プレスプレートに固着されたプレスプレート側板に取り付けられた遊嵌ピンと、
前記上下動ピンの上下によって開閉するように構成された前記遊嵌ピンが遊嵌された長穴を備えたクランプを備え、
前記上冶具を前記プレスプレートに装着する際は、前記上下動ピンが上昇することにより前記クランプが前記上冶具を持ち上げながら閉じることによって正確に装着し、剥離する際は、前記上冶具を開放すると共に、前記プレスプレートを貫通した前記ガイドピンによって前記プレスプレートに凹凸で嵌合した前記上冶具を押し出すようにしたことを特徴とする請求項１記載のコネクタ圧入装置。
【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、更には基板なども分別して廃棄することが望まれており、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図7に示すように複数の端子821(プレスフィット部)が、プリント基板80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考慮されて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の先端部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7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6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80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図7のテーブル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。 
プレスフィットコネクタの端子821は、図6の821詳細図に示すように、中段部が膨らんでおりスルーホールを通過する際締りばめとなるようになっている。そのために仮挿入して位置決めした後、一定の圧力で圧入しなくてはならない。プレスフィットコネクタの端子821が数多い場合は１トン以上の圧入力を必要とする。
【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】
上述したように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。同時に上冶具は、プレスフィットコネクタの端子８２１が変形しないように、均等に加圧する必要がある。
【０００９】
従来は図8のような圧入装置を使用し、テーブル90の上に基板を搭載し位置決めした後、従来の圧入部92を駆動して従来の上冶具91を下降させて、テーブル90の上の基板のプレスフィットコネクタを圧入していた。しかし、この方法では従来の上冶具91は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。
【００１０】
図7に示すように基板８０にはさまざまな形状のプレスフィットコネクタ81、82が取り付けられており、プレスフィットコネクタの形状により、上冶具91を取り替えねばならない。また、取り替えて圧入作業する際は、正確な位置決めと高圧入力に耐えうる構造が必要とされる。
【００１１】
そこでプレス部を凹凸構造にし、上冶具裏面の凹凸部と嵌合するようにして、あらかじめ定められた位置に正確に装着した後、圧入作業するようにしていた。しかし、圧入作業後プレス部と上冶具裏面が凹凸の嵌合によって、もしくはプレス部と上冶具裏面が精密に仕上げられていることによって剥離することができず着脱に支障をきたすことがあった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、上部に複数の凹凸部が形成された上冶具と前記上冶具の凹凸部に嵌合する凹凸部が下部に形成され、前記上冶具を下面に取り付けてコネクタを圧入するプレスプレートと前記プレスプレート上部に固着された押し出しシリンダによって上下動する上下動プレートと、前記上下動プレートを前記プレスプレートに対して平行に上下動させかつ前記プレスプレートを貫通し、下方向に前記上冶具を押し出すようにしたガイドピンを備え、圧入時に前記上冶具と前記プレスプレートが凹凸によって正確に嵌合し位置決めされた状態で前記コネクタを圧入し、圧入作業後前記上下動プレートを下降することによって、前記プレスプレートを貫通した前記ガイドピンによって、前記プレスプレートに凹凸部で嵌合した前記上冶具を押し出して脱落させるようにしたことを特徴とするコネクタ圧入装置を提供するものである。
【００１３】
そして、前記上下動プレートに取り付けられた上下動ピンと、前記プレスプレートに固着されたプレスプレート側板に取り付けられた遊嵌ピンと、前記上下動ピンの上下によって開閉するように構成された前記遊嵌ピンが遊嵌された長穴を備えたクランプを備え、前記上冶具を前記プレスプレートに装着する際は、前記上下動ピンが上昇することにより前記クランプが前記上冶具を持ち上げながら閉じることによって正確に装着し、剥離する際は、前記上冶具を開放すると共に、前記プレスプレートを貫通した前記ガイドピンによって前記プレスプレートに凹凸で嵌合した前記上冶具を押し出すようにしたことを特徴とするコネクタ圧入装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、プレスプレートに取り付けたシリンダによって上下動するガイドピンによって、上冶具を押し出し脱落させるようにした。このことによってプレスプレートに上冶具が嵌合し、自重で脱落しなくなっても、ガイドピンによって強制的に剥離させ脱落させることができる。
【００１５】
また、ガイドピンとクランプを連動させるようにしたことで、上冶具装着時はクランプによって強制的にプレスプレートと上冶具裏面の凹凸部を嵌合させるので、凹凸部が締まりばめであっても、しっかりと嵌合させることができ、正確な装着が可能になった。
【００１６】
更に、クランプ機構にすることによって、プレス部の移動速度が速くても、停止時に上冶具がずれたり落下したりすることを防止できるようになった。その結果全体の作業速度を大幅に向上させることができるようになった。
【００１７】
また、上記クランプ機構であって、プレスプレートと上冶具裏面の凹凸部が締まり嵌めで、脱落時に剥離せず上冶具が自然落下せず着脱に支障をきたしたとしても、ガイドピンによって上冶具を押し出すようにしたことで、強制的に剥離することができ、確実な上冶具交換が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図7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。端子821は詳細図に示したような形状をしており、端子821中央部のふくらみ部分が基板80のスルーホールに対して締まり嵌めとなりスルーホール内周の電極部と接触することにより通電可能に搭載される。
【００１９】
図1に示すとおり、プレスフィットコネクタ811、812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33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。
プレスフィットコネクタ811,812の仮挿入は上流の装置であらかじめ基板80の所定の位置に仮挿入されているか、人手によって仮挿入され下冶具33に手作業又は自動でセットされる。
【実施例】
【００２０】
最初に、本発明の全体の構造を図1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は作業範囲内を制御部60の制御によって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)
【００２１】
図6に示すように圧入部20はモータ21とギャケース22内部のギャー(ウォームとウォームホイール等の構成)によってプレスプレート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、プレスプレート30は、上冶具台38の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を駆動させてプレスプレート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。
【００２２】
図6を用いて圧入部20の圧入機構を説明する。圧入部20はＸ方向ガイドホルダ25がＸ方向ガイド11上をＸ方向に移動できるように構成されている。モータ21が駆動すると回転力はギャケース22内部で直交する方向に変換され、ねじ23を回転し圧力板24を上下動し、上冶具36の着脱作業やプレスフィットコネクタの圧入作業を行えるよう、構成されている。
圧力板24の下には、プレスプレート上板３１１が固着されており、プレスプレート30を経てモータ21の駆動力によって圧入力が上冶具36に伝わるよう構成されている。
【００２３】
次に図2を用いてプレスプレート30近傍を詳細に説明する。圧力板24に固定されたプレスプレート上板311の下には一対のプレスプレート側板31が固着され、その下にはプレスプレート３０が固着されている。左右のプレスプレート側板31の間には空間が形成され押し出しシリンダ３２が固定されている。
【００２４】
プレスプレート30の上部には押し出しシリンダ32が固着されシリンダロッド322が上方に伸縮するように構成されている。押し出しシリンダ32のシリンダロッド322には上下動プレート３５が取り付けられ、シリンダロッド322の上下動と共に上昇・下降するように構成されている。
【００２５】
また、プレスプレート側板31には、窓312が開けられており、窓312下部にガイドピン37をガイドする穴が開けられている。ガイドピン37は上下動プレート35に固着されて、押し出しシリンダ32のシリンダロッド322の伸縮に伴い上下動するようになっている。プレスプレート３０には、ガイドピン３７が通過する穴が開けられており押し出しシリンダ32のシリンダロッド322が一番伸びたときは、図2断面GGから見た正面図のように、ガイドピン37はプレスプレート30の下方に突出しないよう構成されている。
【００２６】
プレスプレート30の中央部には、吸着部39があり、上冶具36を吸着するようになっている。吸着力はエァーによる吸着若しくは電磁力による吸着が一般的である。また、プレスプレート36の両端部にノックピン４０が突出しており、上冶具36の穴部と嵌合するように構成されている。なお、ノックピン40は、丸棒形状でもよいが、本実施例では半球形状とし、位置決め時に挿入しやすくなるように考慮されている。他に上冶具36の位置と方向を正確に限定するために、四角錘や六角錘などの角錐を採用することもある。
【００２７】
図3はシリンダロッド322を縮めたときの状態を示す図である。シリンダロッド322を縮めることにより、上下動プレート35とガイドピン37は下降する。ガイドピン37の下端部は、プレスプレート30を通過し、上冶具36を下方に押し出すように作用する。
【００２８】
その結果、ノックピン４０が上冶具36に締まり嵌めで勘合しており、吸着部39による吸着作用を休止した状態でも、上冶具３６が自重だけでは自然落下しないことがあったが、プレスプレート30と上冶具36を強制的に剥離することができるようになった。
【００２９】
以上のような構成で作られた実施例のコネクタ圧入装置を用いて作業する場合を説明する。制御部60の制御によって圧入部20は上冶具361の真上に位置するようプレスプレート３０が移動する。次にモータ21を駆動してプレスプレート30を下降し、上冶具台38の設定された位置に置かれた上冶具361に密着させる。このときノックピン40は上冶具361の凹部に嵌合し正確な位置決めがなされる。同時に吸着部39が上冶具361を吸着する。
【００３０】
圧入部20に上冶具361が吸着された状態でモータ21を駆動し上昇させる。圧入部20を移動させプレスフィットコネクタ811の真上に上冶具361が位置するようにした後、モータ21を駆動し上冶具361が設定された深さまで圧入する。このとき、設定した圧力になるまで圧入する条件設定でも良い。以上の作業によってプレスフィットコネクタ811の基板８０への搭載が完了する。
【００３１】
次に圧入作業が完了した上冶具361は、モータ21の駆動によって上昇し、圧入部20を移動させて、元の上冶具38の設定された位置の真上になるようにし、モータ21の駆動によって下降する。
【００３２】
下降した上冶具361は、上冶具台38と隙間ｅを作る位置で停止し、吸着部39の吸着を休止する。上冶具361は自重によって隙間ｅの距離を自然落下して所定の位置に収まるが、ノックピン40の締まり嵌めがしっかりと締まっていたり、プレスプレート30と上冶具361の接触面に油が付着して自重で剥離されないことが多い。
【００３３】
そこで吸着部39の休止後、押し出しシリンダ32のシリンダロッド322を縮めてプレスプレート30下部よりガイドピン37を隙間ｅの距離だけ突出するようにして、 上冶具361を押し出しプレスプレート３０から剥離させて、自然落下させることで図3の断面図のように、上冶具361を上冶具台38の所定の位置に収まるよう格納する。以上の作業でプレスフィットコネクタ811の圧入作業が終了する。
【００３４】
その後シリンダロッド３２２が伸ばされてガイドピン37下端の突出部が格納された後、プレスプレート30を上昇させ、圧入部20を移動してプレスプレート30が上冶具362の真上に来るように位置し、同様の手順で別のプレスフィットコネクタ812の圧入作業が順次行われる。
【００３５】
以上のような方法によれば、上冶具36はプレスプレート30から剥離されるので、ノックピン40が強めの締まり嵌めで上冶具36に勘合されていたとしても、確実に脱落させることができる。
吸着部39によって吸着しながらノックピン40でしっかり嵌合させることで、圧入部20が急加速や急停止しても、作業中に落下することが無いようにできるが、上冶具36を取り替える際には容易に脱落させることができなくなる。本発明はガイドピン37によって上冶具36を押し出すことで、これらの矛盾する問題を解決し、全体の作業速度を向上させることができるようにしたものである。
【００３６】
次に本発明の第二の実施例を図4、図5によって説明する。第二の実施例は第一の実施例にクランプ50を取り付けることによって、上冶具36を把持するようにしたものである。
クランプ50は上下動ピン51と遊嵌ピン52によって取り付けられている。上下動ピン51は、クランプ50を貫通して上下動プレート35に固着しており上下動プレート35の上下動と共に上昇下降する。
【００３７】
遊嵌ピン52はプレスプレート側板31に固定されている。クランプ50中心部には、くの字状の長穴53が作られており、遊嵌ピン52が長穴53内に沿って遊嵌するようになっている。
【００３８】
このような構成によって押し出しシリンダ32のシリンダロッド322が伸びたときは図4のようにクランプ50は閉じ、上冶具36を把持することができる。また、シリンダロット322が縮んだときは、上下動ピン51が下降し、遊嵌ピン52と、くの字状の長穴53によってクランプ50は開き、上冶具36を開放するようになっている。
【００３９】
以上のような構成で作られた実施例2のコネクタ圧入装置を用いて作業する場合を説明する。実施例1では所定の上冶具台38の上に置かれた上冶具36にプレスプレート30を密着させるように下降させ、吸着部39に吸着させて取り付けていた。しかしこの方法では密着が不十分な場合は吸着できなかったり、吸着時に上冶具36がずれて正確な取り付けができないことがあった。
【００４０】
実施例2においては図5に示すように、プレスプレート30と上冶具36の間に、隙間ｅを生じた状態で、シリンダロッド322を上昇させると、クランプ50も上昇しながら上冶具36を把持し、上昇させて確実にプレスプレート30と上冶具36を密着させることができる。その結果ノックピン40もしっかりと上冶具36と嵌合し図4の2つの断面図に示すように、正確な位置決めで取り付けることができる。
【００４１】
クランプ50が上冶具36を開放し、自然落下させる場合を説明する。図4の側面図のようにガイドピン37の下端部と上冶具36の上面の間には間隔Ｃができるようにガイドピン37が格納されている。クランプ50はガイドピン37が上冶具36に当接する前に開口するようにしている。
【００４２】
ガイドピン37が上冶具36に当接し、更にシリンダロッド322を縮めるとガイドピン37が上冶具36を押し出し、プレスプレート30と上冶具36は剥離され落下し、上冶具台38の所定の位置に設置するようにしたものである。
【００４３】
実施例1では構造が簡単で安価に製作できる。しかし基本的には吸着部39によって、プレスプレート30と上冶具36が取り付けられているものである。ノックピン40が締まり嵌めによって嵌合されていたとしても、幾度も使用されているうちに、締まり嵌めが磨耗して不安定な装着になる可能性があった。 
【００４４】
実施例2の構造は、確実にクランプ50で把持するので落下することが無い。また、ノックピンによって上冶具36が左右方向(図4の正面図において)に抜け出すことも無い。従って圧入部20は急加速や急停止しても上冶具36を落下することが無く、圧入部20の移動速度を速めることができ、全体の作業速度を大幅に向上させることができるようになった。 
【００４５】
本発明におけるプレスフィットコネクタ圧入装置のような設備機械は、できるだけ高速度で圧入部20を移動させて作業時間を短縮させねばならない。そのために上冶具36をしっかり保持し圧入部20が急加速や急停止しても正確な位置にかみ合っており、作業中は絶対に落下しないようにしなくてはならない。しかしながら上冶具36を取り替えるときは、短時間で簡単に着脱できなくてはならない。
しっかりと装着させるために上冶具36とプレスプレート30の密着面を精密仕上げしノックピン40を締まり嵌めにするのが良いが、そうすると上冶具とプレスプレート30の剥離が容易でなく取り外しできなくなる。上冶具36が容易に落下するようにするためには、重くすれば良いがそれでは圧入部20が重くなり高速移動を阻害してしまう。本発明はこれらの矛盾した問題を解決したものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
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】
【００４７】
【図１】コネクタ圧入装置の全体の斜視図である。
【図２】上冶具を装着したときのプレスプレート近傍の詳細図である。
【図３】上冶具を開放したときのプレスプレート近傍の詳細図である。
【図４】クランプを取り付けて上冶具を装着したときのプレスプレート近傍の詳細図である。
【図５】クランプを取り付けて上冶具を開放したときのプレスプレート近傍の詳細図である。
【図６】圧入部の詳細図である。
【図７】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８】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】
【００４８】
1                       
本体
10                   
Ｙ方向ガイド
11                   
Ｘ方向ガイド
20                   
圧入部
21                   
モータ
22                   
ギャケース
23                   
ねじ
24                   
圧力板
25                   
Ｘ方向ガイドホルダ
30                   
プレスプレート
31                   
プレスプレート側板
32                   
押し出しシリンダ
33                   
下冶具
35          上下動プレート
36          上冶具
37          ガイドピン
38          上冶具台
39          吸着部
40          ノックピン
50          クランプ
51          上下動ピン
52          遊嵌ピン
53          長穴(くの字形状)
60          制御部
80          基板
81          プレスフィットコネクタ(挿入済み)
82          プレスフィットコネクタ(挿入済み)
90          テーブル(従来式)
91          上冶具(従来式)
92          圧入部(従来式)
311        プレスプレート上板
312      窓
322               
シリンダロッド
361               
上冶具(本体装置に設置されたもの)
362               
上冶具(本体装置に設置されたもの)
811               
プレスフィットコネクタ(基板に仮挿入されて下冶具にセットされたもの)
812               
プレスフィットコネクタ(基板に仮挿入されて下冶具にセットされたもの)
821               
端子(プレスフィットコネクタ)
ｅ          隙間
C           間隔
【図１】
2008311561.tif 000003
【図２】
2008311561.tif 000004
【図３】
2008311561.tif 000005
【図４】
2008311561.tif 000006
【図５】
2008311561.tif 000007
【図６】
2008311561.tif 000008
【図７】
2008311561.tif 000009
【図８】
2008311561.tif 000010