JP2012038692A

JP2012038692A - コネクタ不具合検査装置

Info

Publication number: JP2012038692A
Application number: JP2010180654A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hiroshige; 謙司廣重; Tadashi Minamiya; 正南屋; Akira Ogiwara; 章荻原
Original assignee: Alpha Design Co Ltd
Current assignee: Alpha Design Co Ltd
Priority date: 2010-08-12
Filing date: 2010-08-12
Publication date: 2012-02-23

Abstract

【課題】プレスフィットコネクタを基板に装着する前に、全ての端子に変形などの不具合がないか検査する必要がある。エリアカメラを使用して撮像すると正確なカメラの動きと正確な映像のつなぎ合わせができないと誤認識することがあった。
【解決手段】ラインカメラを使用して撮影対象物を一定速度で移動させることにより、正確な撮像が可能になった。また、照明の位置を変更することによって更に鮮明な撮像を可能にした。
【選択図】図1

Description

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基板に圧入する装置に関するものである。

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基板製造方法である。

プレスフィットコネクタ20は図3に示すように複数の端子21(端子先端部)が、プリント基板30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21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嵌めとなるように設計され、締め代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1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20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1はプリント基板30に仮挿入されたプレスフィットコネクタ20を手作業で一つ一つ位置決めし圧入していた。

一般に上記圧入冶具は上冶具31と下冶具312が用いられ、上冶具31はプレスフィットコネクタ20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312はプレスフィットコネクタ圧入時の圧力によってプリント基板30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20の端子がプリント基板30のスルーホールを突き抜けて貫通した際に、プリント基板30の下側に飛び出したプレスフィットコネクタ20の端子先端部21を痛めないように保護するようになっている。

図6は従来の構成を図示したものである。この構成は特願2008-5522として同一出願人から提案されている。当該発明とは撮像部のカメラ90以外は同様の構成である。詳細は後述する。

図６において端子先端部21を撮像しているカメラ90はエリアカメラであり一つのエリアを撮像しコンピュータ等の演算部3によって、複数の撮像をつなぎ合わせてプレスフィットコネクタ20全体の端子先端部21を撮像する構成になっている。

特願2008-5522

図3に図示されるようなプレスフィットコネクタ20は大きくなると共に端子の間隙が狭くなり、従来より解像度の良いカメラ９０が必要になったが、エリアカメラでは撮像に斑がありプレスフィットコネクタ20の端子先端部２１が変形していても解析できないことがあった。

また、エリアカメラでは撮像をつなぎ合わせて全体の映像を作るので、正確に対処上物を移動させて撮像しなければならず、移動部が熱影響などで変化すると複数の撮像がうまくつながらず良品を不良品と判定してしまうことがあった。

また複数の撮像には時間がかかると共に、複数の撮像をつなぎ合わせる演算部の作業も時間を取られ、作業時間を短縮することができなかった。

更にはエリアカメラによって撮像する際、端子先端部21を照射する照明が強く当たる方向へ重心位置(端子先端部21の中央位置)をずらして認識してしまい、位置ズレを起こしたように判断してしまうことがあった。このような位置ズレはラインカメラ40の場合でも発生することがある。
以上のようにカメラと照明の具合によって発生する画像処理の誤認識を減少し精度を向上させることが望まれていた。

そこでピンを圧入して装着する圧入形のコネクタの不具合検査装置において、前記コネクタをラインセンサカメラで撮像する撮像手段と、前記コネクタを前記撮像手段上を移動させる移動手段と、前記コネクタのピンの先端部を前記コネクタのピンの先端の水平面から所定角度で照射する前記撮像手段用の照明手段とからなるコネクタの不具合検査装置を提供するものである。

そして前記コネクタのピンの先端部を前記コネクタのピンの先端の水平面から30度で両方向から照射する前記撮像手段用の照明手段とからなることを特徴とするコネクタの不具合検査装置を提供するものである。

従来の発明によれば図5の(2)図示されているようなエリアカメラ41による複数の撮像をつなぎ合わせて全体撮像を作成する。
本発明によれば図5の(1)に図示されているように、ラインカメラ40の焦点部を撮影対象物４２が矢印の方向(Ｘ方向)に移動するようにして撮像するようにしたものである。
このことはコピー機械の撮像機構と同様の方式であり従来方法より短時間で、より正確な映像を作成することができる。従って誤認識が減少し精度を向上させることができる。

また、図5の(2)のようにエリアカメラ41の方式で撮像するには撮影対象物42をＸＹ方向に正確に移動しなくてはならない。図5の(1)のようにラインカメラ40で撮像する場合はＸ方向に撮影対象物42を移動すればよく、構造が簡単である。
また、本発明では図4の(1)のように撮影対象物42に対して所定角度で照射するようにラインカメラ40で撮像することもできる。更に図4の(2)のように撮影対象物42の撮影部と平行に照明40を設置してラインカメラ40で撮像することもできる。

しかし図4の(2)のように照明43を撮影対象物42と平行に配置し、撮影対象物42であるコネクタ44のピン49の先端を照射するように配置してコネクタ44をＸ方向に移動しながらラインカメラ40で撮像する。
このとき従来技術と同様に、照明43に近いピン49と遠いピン49とでは明暗に斑ができてしまい、照明43に近接したピン49の反射が強くピン49の外側の明るい方向に重心(ピン中心)がずれてしまうために、誤認識が発生することがあった。図5の(4)の写真が図4の(2)のような構成で照射したときに撮像したものである。

本発明の実施例では図4の(1)に図示するように照明43(ライセンサ用照明45)をコネクタ44のピン49の先端部の面431から３０度の角度で照射することにより、ピン49先端部のみを強く反射させることにより、鮮明に撮像できるようにしたものである。
上記のようにピン先端部の平面431から３０度の角度で照明43で照射してラインカメラ40で撮像すると図5の(3)の写真のようにピン49の先端のみ白い点として画像処理できるので誤認識が減少し精度を向上させることができる。

図6の従来例と図1の当該発明に係る発明とはカメラ90と撮像部50が異なるのみで他は同じ構成をしている。

図１、図2基づいて本実施例に係る発明の実施例を説明する。本発明に係る装置は制御部2によって制御されている。また、各撮像は演算部3によって演算処理される。
圧入部35は圧入駆動部３５１内に配設されたシリンダーもしくはモータ等によってＺ方向に上下動する公正になっている。
またモータ38が駆動してＸ方向ねじ軸381が回転することによって圧入部35はＸ方向に移動することができる。同様にモータ29が駆動してＹ方向ねじ軸291が回転することによって圧入部35はＹ方向に移動することができる。

最初に圧力部35は上冶具31が載置された上軸設置台311に移動して、圧入部35を下降させて、選択するプレスフィットコネクタ20の形状に適応した上冶具31を選択し、クランプ３４で挟み込んで圧力部35にチャッキングする。

次に圧入部35を所定位置にθ方向旋回しながらＸＹ方向に移動し、設置台39の上のプスフィットコネクタ20の端子後端部22にクランプ34の把持した上冶具31の下端部の櫛歯32が合致するように挿入しながら下降する。

このとき端子後端部22と櫛歯32が接触することがあれば、端子後端部22に変形ないし曲がりがあると判断され、そのプレスフィットコネクタ20は不良品と判断される。
櫛歯32と端子後端部22が合致して完全に上冶具31に挿入されたプレスフィットコネクタ20はチャック33が閉じて把持しプレスフィットコネクタ20が上冶具31に固定される。

上冶具31に固定されたプレスフィットコネクタ20は本発明に係る撮像部50の上部に移動する。撮像部50にはラインカメラ４０が中央に配置されており、左右には一定幅の線状に照射することができるライン照明45が設置されている。

図1、図2の場合はライン照明45がプレスフィットコネクタ20の端子先端部21の面から図4の(1)のように30度の角度で照射されるように構成されている。
ライン照明45が照射するのはラインカメラ40の真上の箇所で、このときの照射状態は図４の(1)の「ピン照射イメージ」に図示されるような状態である。

図4の(1)のような状態で図1の圧入部35にチャッキングされたプレスフィットコネクタ20が撮像部50のラインカメラ40の上をＸ方向に移動する。このことによって撮影対象物42を例えばコピー機のような動作で撮像し演算部３によって全体図につなぎ合わせる。

このときライン照明45が図4の(1)のように対象物42に対して３０度の角度で照射しているので図5の(3)の写真のようにプレスフィットコネクタ20の端子先端部21の中心が明瞭に撮像される。

本実施例の２番目の方法として図4の(2)のようにライン照明43を撮影対象物42に水平に配置し、コネクタ44のピン43先端部を照明４３によって照射しながら、撮影対象物42をＸ方向に移動して撮像する。
このようにしてラインカメラ40を使用しても良い。この方法だと照明43の取り付け状態をコンパクトにすることができる。
しかし従来例で記述したように、照明43に近いピン49と遠いピン４９では照度に斑ができてしまい照明４３に近いピンはピン49の照明側が強く光る為、画像処理では実際のピンよりも外側がピンの中心と認識され従来例よりも改善されているが誤認識してしまう可能性がある。

図4の(2)のように遮蔽板491で照明43の光を絞り込んだとしても、光の回り込みにより、ピン43の先端以外のものも撮像してしまう。
そして図5の(4)の写真のような撮像になるが、エリアカメラ４１によるつなぎ合わせて全体を表示する撮像よりも誤差が少なく明瞭である。

図5の(1)に図示されるように、撮影対象物42をＸ方向に移動しながらラインカメラ40で撮像する状態を図2で詳細に説明する。
圧入部35の先端に装着された上冶具31の下端部は櫛歯32の状態になっている。上冶具31はクランプ34によって把持されて圧入部35に固定される。

図2の状態で圧入部35はθ方向に９０度旋回してプレスフィットコネクタ20と上冶具31の櫛歯32が、勘合するような場所に位置決めされる。
圧入部35は下向きカメラ３６によって設置台39に設置されたプレスフィットコネクタ20の端子後端部22を撮像して演算部3によって演算された結果をもとにθ方向に旋回しＸＹ方向に微調整され、上冶具31の櫛歯32とプレスフィットコネクタ20の端子後端部２２が互いに勘合するように圧力部３５が下降し、櫛歯32が端子後端部22の隙間に挿入される。

所定位置まで圧入部35が下降する。その際圧力部３５に内蔵された圧力センサー(図示しない)が、設定以上の荷重を感知すると作業を停止して、他のプレスフィットコネクタ20を選択するように動作する。
なぜならば櫛歯32の間隙に端子後端部２２の挿入時に接触している可能性が予想されるからである。

つまりこのときのプレスフィットコネクタ20は端子後端部22のどれかが変形している、もしくは位置ずれしており櫛歯32と接触し圧力センサーが上昇したと考えられるので、圧力センサーが設定以上に上昇したプレスフィットコネクタ20は設置台39から取り上げず、不具合部品としてそのまま放置され不良品として処分される。

以上のようにしてプレスフィットコネクタ20の端子先端部21のピン49の全ての位置決めと形状が検査され、問題がなければプリント基板30に搭載されるようにプレスフィット圧力装置1は構成されている。

所定の位置まで櫛歯32が挿入された後、チャック３３が閉じプレスフィットコネクタ20は櫛歯32と端子後端部22が勘合した状態で、上冶具31に固定され圧入部35の動きによって移動される。

次に圧入部35は、撮像部50上部に移動し、図3のプレスフィットコネクタ20の端子先端部２１１からラインカメラ40の直上に移動してライン照明45によって端子先端部211のＹ方向の列が照射され撮像される。

その後モータ38を駆動しＸ方向ねじ軸381を回転して圧入部35全体をＸ方向に移動し、端子先端部列211から212・・・と順次繰り返して撮像し、最後に端子先端部列250までを撮像する。
このときの撮像と照射イメージは図4の(1)に図示されるような状態である。

全ての端子先端部21が前記のように撮像され演算部３で演算されると図5の(3)のような撮像が作成される。
図5の(3)のような撮像の白点が所定の間隔にあり、問題はないと演算部３で判断した場合は、圧入部35はプレスフィットコネクタ20をプリント基板30の取り付け位置301の直上に移動し、取り付け方向に合わせてθ方向に旋回し、取り付け位置31の適合した箇所にプレスフィットコネクタ20の端子先端部21が勘合するように挿入する。

図5の(3)のような撮像の白点が所定の間隔になく、問題がある場合にはそのまま設置台39上の元の位置に戻されてチャック33を開放して放置される。
プレスフィットコネクタ20は端子先端部21の本数及び大きさにもよるが圧入力を2000kgも必要とすることもあり端子先端部21の各端子の位置が少しでもずれると、プリント基板30を不良品にしてしまうことがある。このため正確な位置決めと正確な検査が必要とされる。

本発明によれば図5の(1)に図示されているように、ラインカメラ40の焦点部を撮影対象物４２が矢印の方向(Ｘ方向)に移動するようにして撮像するようにしたものである。このことはコピー機械の撮像機構と同様の方式であり従来方法より短時間で、より正確な映像を作成することができる。従って誤認識が減少し精度を向上させることができた。

また、図5の(2)のようにエリアカメラ41の方式で撮像するには撮影対象物42をＸＹ方向に正確に移動しなくてはならない。図5の(1)のようにラインカメラ40で撮像する場合はＸ方向に撮影対象物42を移動すればよく、構造が簡単である。

また、本発明では図4の(1)のように撮影対象物42に対して所定角度で照射するようにラインカメラ40で撮像することもできる。更に図4の(2)のように撮影対象物42の撮影部と平行に照明40を設置してラインカメラ40で撮像することもできる。

しかし図4の(2)のように照明43を撮影対象物42と平行に配置し、撮影対象物42であるコネクタ44のピン43の先端を照射するように配置してコネクタ44をＸ方向に移動しながらラインカメラ40で撮像すると、従来技術と同様に、照明43に近いピン49と遠いピン49とでは明暗に斑ができてしまい、照明43に近接したピン43の反射が強くピン43の外側の明るい方向に重心(ピン中心)がずれてしまうために、誤認識が発生することがあった。本発明ではこのような不具合をなくすことができる。

本発明の実施例では図4の(1)に図示するように照明43(ライセンサ用照明45)をコネクタ44のピン49の先端部の面431から３０度の角度で照射することにより、ピン43先端部のみを強く反射させることにより、鮮明に撮像できるようにしたものである。
上記のようにピン先端部の平面431から３０度の角度で照明43で照射してラインカメラ40で撮像すると図5の(3)の写真のようにピン49の先端のみ白い点として画像処理できるので誤認識が減少し精度を向上させることができる。

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、微小部品の検査装置等に応用することができる。

プレスフィットコネクタ圧入装置全体の斜視図である。プレスフィットコネクタ圧入装置の撮像部上部の拡大図である。プレスフィットコネクタの拡大斜視図である。ラインカメラと照明の配置関係を図示した模式図である。ラインカメラとエリアカメラの撮像模式図と実際の撮像写真である。従来のプレスフィットコネクタ圧入装置全体の斜視図である。

1
プレスフィット圧入装置
2
制御部
3
演算部
20
プレスフィットコネクタ
21
端子先端部
211
端子先端部列
212
端子先端部列
250 端子先端部列
22
端子後端部
29
モータ
291
Ｙ方向ねじ軸
30
プリント基板
301 プレスフィットコネクタ取り付け位置
31 上冶具
311
上冶具設置台
312
下冶具
32 櫛歯
33 チャック
34 クランプ
35
圧入部
351 圧入駆動部
36 下向きカメラ
38
モータ
381
Ｘ方向ねじ軸
39
設置台
40
ラインカメラ
41
エリアカメラ
42 撮影対象物
43
照明
431
ピン先端部の面
44 コネクタ
45
ライン照明
49 ピン
491 遮蔽板
50
撮像部
90 カメラ

Claims

ピンを圧入して装着する圧入形のコネクタの不具合検査装置において、
前記コネクタをラインセンサカメラで撮像する撮像手段と、
前記コネクタを前記撮像手段上を移動させる移動手段と、
前記コネクタのピンの先端部を前記コネクタのピンの先端の水平面から所定角度で照射する前記撮像手段用の照明手段とからなるコネクタの不具合検査装置。
前記コネクタのピンの先端部を前記コネクタのピンの先端の水平面から30度で両方向から照射する前記撮像手段用の照明手段とからなることを特徴とする請求項１記載のコネクタの不具合検査装置。