JP3189219B2 - 電子部品の挿入方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リード付きの電子部品
を基板に挿入するための電子部品の挿入方法及び装置に
係り、とくに電子部品本体より同一方向に伸びた複数本
のリードを有する電子部品を高精度かつ高密度で基板上
に実装するための電子部品の挿入方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来一般的な電子部品の挿入方法は、プ
リント基板の挿入穴と挿入される電子部品のリード（リ
ード線又はリード端子等）を一致させるため、前記リー
ドをガイド又はチャックしてリード先端とプリント基板
穴位置とを一致させ挿入するものであった。このような
従来一般的な挿入方法の場合、電子部品本体の下方のリ
ードをガイド又はチャックするため、プリント基板に挿
入後それらのガイド部材又はチャック部材は電子部品本
体の平面最外寸法以上に逃がして後退する必要があり、
挿入スペースとしてどうしても電子部品本体の平面最外
寸法以上の十分なスペースが必要となり、例えば電子部
品同士が密接している場合には自動挿入が不可能であっ
た。

【０００３】この点を考慮して、電子部品本体をチャッ
クで保持し、電子部品のリードを長さが異なるように切
断し、長さを異ならせたリードの軸中心位置とプリント
基板の挿入穴中心位置とを相対的に移動させて両位置を
一致させた状態として、リード先端を長い方、次いで短
い方の順に挿入していくことにより、高密度実装を図る
ようにした電子部品の挿入方法が提案されている（特公
昭６２−５５３２０号）。

【０００４】また、ＩＣのリード部分を保持する一対の
ガイド間にＩＣを押送するプッシャを上下動可能に設
け、そのＩＣ押圧面をＩＣが基板に対して所定角度傾斜
した姿勢で押送されるようにし、ＩＣのプリント基板へ
の挿入が小さい挿入力で行えるようにしたＩＣ挿入ヘッ
ドが提案されている（実公平１−４２３９９号）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電子部品の
リードを長さが異なるように切断して、長いリードから
プリント基板の挿入穴へ挿入していく方法は、異形電子
部品と呼ばれるある種の部品等のようにリードの長さが
予め短い寸法に切断されている場合や、リードを切断す
るときにリードの長さを揃えたい場合等には適用できな
い問題がある。

【０００６】また、ＩＣを基板に対して所定角度傾斜し
た姿勢で押送する構成は、ＩＣのリード部分をガイドす
ることが前提となっているものであり、ＩＣ挿入後のガ
イド後退のための逃げスペースを確保する必要がある。

【０００７】本発明は、上記の点に鑑み、複数本のリー
ドを有する電子部品の各リード先端位置の基板に対する
高さが相互に異なるようにチャック部で電子部品本体を
保持し、先端位置の高さの低いものから順次基板の挿入
穴に挿入するようにして、同じ長さのリードを多数有す
る電子部品の高密度挿入を実現可能とした電子部品の挿
入方法及び装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電子部品の挿入方法は、複数本のリードを
有する電子部品を保持したチャック部を、基板に平行な
面内にあるΦ軸に垂直なΨ軸を中心として回転させる工
程と、前記Ψ軸が前記基板に垂直なＺ軸に対し所定の鋭
角を成すように、前記Φ軸を中心として前記チャック部
を傾斜させる工程と、前記Ｚ軸に平行なΘ軸を中心とし
て前記チャック部を回転させる工程と、前記各工程実行
後、前記複数本のリードのうち先端位置の低いリードか
ら前記基板の挿入穴に順次挿入する工程とを備えてい
る。

【０００９】また、上記電子部品の挿入方法において、
前記チャック部で保持した電子部品の複数本のリードの
位置測定を行い、各リードの基準位置に対する位置ずれ
を検出しておき、前記複数本のリードのうち先端位置の
低いリードから前記基板の挿入穴に順次挿入する工程を
実行する際に、各リードの前記位置ずれを補正しながら
前記基板の挿入穴に順次挿入するようにしてもよい。

【００１０】本発明の電子部品の挿入装置は、基板に垂
直なＺ軸方向に少なくとも移動自在なヘッド部と、該ヘ
ッド部に設けられていて複数本のリードを有する電子部
品を保持するチャック部とを備えており、さらに前記ヘ
ッド部が、前記チャック部を前記Ｚ軸に平行なΘ軸を中
心として回転させる機構と、前記Θ軸の回転により前記
基板に平行な面内で回転するΦ軸を中心として前記チャ
ック部を傾斜させる機構と、前記Φ軸に垂直でかつ前記
Φ軸の回転に伴って傾斜し前記Ｚ軸に対し所定の鋭角を
成すΨ軸を中心として前記チャック部を回転させる機構
とを具備するものである。

【００１１】また、上記電子部品の挿入装置において、
チャック部で保持した電子部品の複数本のリードの位置
測定を行って各リードの基準位置に対する位置ずれを検
出するリード位置測定部をさらに備える構成としてもよ
い。

【００１２】

【作用】本発明においては、複数本のリードを有する電
子部品（例えば、同一方向に多数のリードが伸びたラジ
アル型のＩＣ、異形電子部品等）を保持したチャック部
を、基板に平行な面内にあるΦ軸に垂直なΨ軸を中心と
して回転させ、Ψ軸を含みΦ軸に垂直な平面に各リード
を投影したときに、投影されたリードの相互の間隔がな
るべく大きくなるようにする（投影されたリードの相互
間隔がなるべく大きくなるようにΨ軸回りの回転角ψを
設定する。）。なお、投影されたリードが重ならないこ
とが必要条件である。

【００１３】次に、前記Ψ軸が前記基板に垂直なＺ軸に
対し所定の鋭角を成すように、前記Φ軸を中心として前
記チャック部を傾斜させ、複数本のリードを有する電子
部品の各リード先端位置の高さが相互に異なるように設
定する。そして、基板に形成されている挿入穴の向きに
合わせて前記Ｚ軸に平行なΘ軸を中心として前記チャッ
ク部を回転させた後、前記複数本のリードのうち先端位
置の低いリードから前記基板の挿入穴に順次挿入してい
く。この場合、チャック部は電子部品の本体を保持すれ
ばよいから、高密度実装が可能であり、先端位置の低い
リードから順次基板の挿入穴に差し込んでいくので、リ
ード本数が多い場合でも確実な挿入動作が可能である。

【００１４】また、リード挿入に際しては、チャック部
で保持した電子部品の複数本のリードの位置測定を行っ
て各リードの基準位置に対する位置ずれを検出してお
き、各リードの位置ずれを補正しながら前記基板の挿入
穴に順次挿入するようにすれば、高精度の挿入を実現で
きる。

【００１５】なお、実際上は、Ψ軸、Φ軸及びΘ軸方向
の回転駆動順序は任意であり、Ψ軸、Φ軸及びΘ軸方向
の回転駆動を同時に実行してもよい。

【００１６】次に、図２４及び図２５を用いて本発明の
電子部品の挿入方法の原理説明を行う。図２４の基板に
平行なＸＹ直交座標系において、電子部品を保持するチ
ャック部の回転中心をＯ（０，０）とする。一般には電
子部品の本体の外形中心を回転中心Ｏに一致させ、同時
にリード（リード線、リード端子等）の配置パターンの
中心とするが、必ずしもこの位置に設定する必要はない
（但し、回転中心Ｏを電子部品本体の外形の中心にした
ほうがスペースが効率的に使用できる。）。

【００１７】傾斜軸方向の設定（Ψ軸回りの回転動作）
は次のようにして行う。すなわち、回転中心Ｏを通り、
Ｘ軸との傾きがψの直線ιをとる。リードの中心位置を
Ｐ₁，Ｐ₂，…，Ｐ_nとしたとき、このＰ₁，Ｐ₂，…，Ｐ_n
から直線ιに下ろした垂線の足をＱ₁，Ｑ₂，…，Ｑ_nと
し、隣合ったＱi，Ｑjとの距離をＲ₁，Ｒ₂，…，Ｒ_n-1
とする。このＲ₁，Ｒ₂，…，Ｒ_n-1のうち最小のものを
Ｒ_minとするとき、Ｒ_minが最大となるように（又は最大
に近付くように）ψの値を設定する。このときの直線ι
が傾斜軸の方向となる。例えば、図２４のように、リー
ド位置をＰ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄（縦横の比３：２）とする
と、Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃の最小値Ｒ_minを最大（この場合はＲ
₁＝Ｒ₂＝Ｒ₃）にする直線ιはψ＝５３．１°で与えら
れる。この直線ιが、基板に平行な面内にあるΦ軸及び
これに直交するΨ軸を含む平面に垂直となるようにΨ軸
回りのチャック部の回転量を設定する。これは、以後の
Φ軸回りの回転（傾斜動作）が直線ιを含む平面内で行
われるようにするためである。なお、ψの値は、設定値
であるので、必ずしも最適値丁度である必要はなく、装
置構成上で都合のよい値を設定できる。

【００１８】傾斜角度の設定（Φ軸回りの回転動作）は
次のようにして行う。すなわち、Ψ軸回りの回転量を設
定した後、Ｐi，Ｐjから直線ιに下ろした垂線の足Ｑ
i，Ｑjの距離が最大となるとき、この値をＲとする（図
２４の場合ＲはＱ₂とＱ₃間の距離）。図２５はΦ軸に垂
直で図２４の直線ιを含む平面を示しており、前記Ｒが
図示され、このリードの基板側挿入穴に挿入する部分の
長さをｈが示されている。電子部品を保持したチャック
部を基板に垂直なＺ軸に対し角度φだけ傾けて挿入する
場合、最後の（先端が一番高い位置の）リードが挿入穴
に向かうまでチャック部を降下させたときに、一番最初
に挿入されたリードがまだ完全に挿入し終わらないこと
が、電子部品の傾きを一定に保つのに必要である。この
ことから、チャック部の傾き量（Φ軸回りの回転量）を
φとすると、φを最大となるようにしたときに ｈ＝Ｒtanφ の関係が成り立つ。また、チャック部の全降下量をｚと
すると ｚ＝ｈcosφ となる。

【００１９】上記Ψ軸回りの回転動作、及びΦ軸回りの
回転動作を実行したときの座標変換は以下のようにな
る。図２５でチャック部の傾きの中心Ｔ（Φ軸回りの回
転中心）からリードの先端までの距離をＨとすると、リ
ードの中心Ｏが傾きφによりＯ₁に移動されたから、Ｏ₁
の座標は Ｏ₁＝（Ｈsinφ・cosψ，Ｈsinφ・sinψ） となる。また、リードＰ_n（ｘ_pn，ｙ_pn）の位置がＰ_n1
へ移動したとすると、Ｐ_n1の座標は Ｐ_n1＝（Ｈsinφ・cosψ＋α，Ｈsinφ・sinψ＋β） …（１） となる。このとき、α，βは傾きφのみによるＰ_nの変
位量であり α＝ｘ'（１−cosφ）＋ｘ_pn・cosφ β＝ｙ'（１−cosφ）＋ｙ_pn・cosφ である。ここで、 ｘ’＝−（ｂtanψ）／（１＋tan２ψ） ｙ’＝ｂ／（１＋tan２ψ） ｂ＝ｙ_pn−ｘ_pn・tanψ なお、好ましいヘッド部のΨ，Φ軸回りの回転量は電子
部品の品種毎に予め記憶データとして保存しておき、チ
ャック部が保持している電子部品の品種に対応した記憶
データに基づいてΨ，Φ軸を制御する。

【００２０】

【実施例】以下、本発明に係る電子部品の挿入方法及び
装置の実施例を図面に従って説明する。

【００２１】図１は本発明に係る電子部品の挿入方法及
び装置の実施例の全体構成を示す。この図において、１
は装置基台であり、該基台１上に基板搬送部２、部品供
給部３、Ｘ−Ｙ−Ｚ駆動系としての３軸直交座標型ロボ
ット４及びリード位置測定部５が設置されている。ま
た、３軸直交座標型ロボット４によりチャック部２０を
有するヘッド部４０が駆動されるようになっている。

【００２２】基板搬送部２は、電子部品が挿入されるプ
リント基板１０を所定の基板停止位置まで搬送し、位置
決め固定する機能を有するものである。通常、基板搬送
部２の基板入側にローダー（図示せず）が、基板出側に
アンローダー（図示せず）がそれぞれ配置されており、
基板搬送部２は、ローダーより１枚ずつ供給されたプリ
ント基板１０を、一対の基板支持フレーム１１に沿って
設けられたコンベアベルト（図示せず）で所定の基板停
止位置まで搬送し、所定位置で図示しない固定手段（例
えば位置決めピン）によりプリント基板１０を位置決め
固定する。また、電子部品の挿入が完了したプリント基
板を基板出側に搬送し、アンローダーに排出する。

【００２３】部品供給部３は、各種の荷姿｛例えば、ス
ティックマガジン（スティックマガジン内に電子部品を
収納して供給）、テーピング（電子部品を台紙テープ上
に配列して供給）、トレイ（電子部品をトレイ上に載置
して供給）等｝の電子部品を後述のチャック部２０が受
け取りに来る部品渡し位置Ｆに一定姿勢（一定方向）で
供給する機能をもつものである。本実施例では部品供給
部３の１例として図２にスティックマガジンを用いたも
のを例示する。

【００２４】図２に示すように、部品供給部３は、ステ
ィックマガジン（角筒状マガジン）３１を多段重ね状態
で保持するスティックホルダー３２と、スティックホル
ダー３２から押し出された電子部品３０を所定の部品渡
し位置Ｆに導く部品ガイド３３とを有している。部品ガ
イド３３に接続する最下段のスティックマガジン３１に
は多数の電子部品３０が１列配置で収容されており、ド
ラム（図示せず）に巻回された長尺可撓性部材３４を繰
り出しスティックマガジン３１の一端から挿入して電子
部品３０を押し出すことにより、電子部品３０を部品渡
し位置Ｆに供給することができる。

【００２５】Ｘ−Ｙ−Ｚ駆動系としての３軸直交座標型
ロボット４は、プリント基板１０の搬送方向に平行なＸ
軸方向、これと直交しかつプリント基板に平行なＹ軸方
向、及びＸ−Ｙ平面に垂直（プリント基板に垂直）なＺ
軸方向にヘッド部４０を駆動し、位置決めする機能を有
する。その３軸直交座標型ロボット４は、基台１上に設
置されたＹ軸駆動系４２と、該Ｙ軸駆動系４２によりＹ
軸方向に駆動されるＸ軸駆動系４１と、該Ｘ軸駆動系４
１によってＸ軸方向に駆動されるＺ軸駆動系４３とから
なり、Ｚ軸駆動系４３に取り付けられたヘッド部４０は
当該Ｚ軸駆動系４３によりＺ軸方向（上下方向）に駆動
されるようになっている。

【００２６】図３乃至図７を用いて前記ヘッド部４０及
び該ヘッド部４０に取り付けられたチャック部２０につ
いて説明する。ヘッド部４０はチャック部２０を３個の
回転中心軸（Ψ軸、Φ軸、Θ軸）回りに回転させて任意
の角度に位置決めすることができ、各軸回りの位置決め
のために３個（Ψ軸用、Φ軸用、Θ軸用）のサーボモー
タが設置されている。すなわち、ヘッド部４０は、３軸
直交座標型ロボット４のＺ軸駆動系４３に取り付けられ
たヘッドフレーム５０と、該ヘッドフレーム５０上に設
置されたΘ軸用サーボモータ５１と、該サーボモータ５
１で回転駆動されるΘ軸５２と、該Θ軸５２に連結固着
されたΘ軸回転体５３と、該Θ軸回転体５３に固定のΦ
軸５４を回転中心とするΦ軸傾動体５５と、該Φ軸傾動
体５５に設置されたΦ軸用サーボモータ５６及びΨ軸用
サーボモータ５７と、該Ψ軸用サーボモータ５７で回転
駆動されるΨ軸５８とを備えている。また、チャック部
２０はΨ軸５８に連結固着されている。

【００２７】前記Θ軸５２はＺ軸に平行であり、Θ軸５
２と一体となって回転するΘ軸回転体５３の外周面には
その回りを一周する円環状突部６０が形成され、該突部
６０が前記ヘッドフレーム５０に立設された軸体６１で
回転自在に支持された溝付きローラー６２の溝６２Ａに
係合し、これによりΘ軸回転体５３がΘ軸を回転中心と
して回転するように支えられている。

【００２８】前記Φ軸５４は、前記Θ軸５２と直交し、
Θ軸５２の回転に伴いプリント基板１０に平行な面内で
回転するものであり、Θ軸回転体５３に固定されてい
る。そして、Φ軸傾動体５５はΦ軸５４で枢支され、Φ
軸傾動体５５側に固定のΦ軸用サーボモータ５６の回転
軸５６ＡとΦ軸５４とが継手６３で連結されている。但
し、この場合、Φ軸５４がΘ軸回転体５３に対し固定で
あるため、Φ軸用サーボモータ５６の作動によりΦ軸５
４を回転中心としてΦ軸傾動体５５が回動する（Ｚ軸に
対し鋭角を成すように傾斜する。）。Φ軸傾動体５５の
有底筒状部分の底部内側にはΨ軸用サーボモータ５７が
固定され、該サーボモータ５７によって回動駆動される
Ψ軸５８は前記Φ軸５４に垂直であり、Φ軸傾動体５５
が傾斜したときはＺ軸に対し鋭角を成す。

【００２９】前記チャック部２０は、図５中仮想線で示
す電子部品３０の本体３０Ａを挟持する挟持片（チャッ
ク片）２１を一体化した一対のラック２２と、該一対の
ラック２２にかみ合うピニオン２３と、該ピニオン２３
の支持軸を兼ねた押し棒２４とを有している。

【００３０】各ラック２２は、チャック部ブロック２５
下部に対し横方向に摺動自在に配設されており、エアー
シリンダ２６でそれぞれ駆動されるようになっている。
すなわち、エアーシリンダ２６のエアー供給口２７にエ
アーを供給したときは一対のラック２２に一体となった
挟持片２１が閉じ、エアー排気状態となるとラック２２
端部とブロック２５の内面間に配設された圧縮ばね２８
により一対の挟持片２１は開く。これらの一対の挟持片
２１は互いに平行移動し、一対の挟持片２１の対向面で
ある押圧面２１ＡがΨ軸５８に平行な状態を維持する。
従って、電子部品３０の本体３０Ａのチャックされる面
に対して平行を保てるので、電子部品本体３０Ａの大き
さのばらつきによって保持（挟持）状態が変わることは
ない。また、電子部品３０を保持した後に、電子部品３
０の位置がずれないようにするために、挟持片２１の平
行移動は双方のチャック移動量が同じになり、電子部品
本体３０Ａの大きさがある程度異なっても電子部品保持
位置中心が必ず固定されるように、ラック２２及びピニ
オン２３を使用した自動調芯構造となっている。

【００３１】なお、電子部品３０のリード３０Ｂは本体
３０Ａが一対の挟持片２１で挟持されたときに挟持片２
１の押圧面２１Ａに平行で、Ψ軸５８にも平行である。

【００３２】また、押し棒２４は、ピニオン２３の回転
中心となるブロック２５に対し昇降自在（Ψ軸５８の延
長線上を昇降自在）に取り付けられており、押し棒２４
の上部は、ブロック２５に埋設されたエアーシリンダ３
６のピストン３８を成している。従って、エアーシリン
ダ３６のエアー供給口３７にエアーを供給したときは押
し棒２４が下降し、エアー排気状態となると押し棒上部
のピストン３８とブロック２５間に配設された圧縮ばね
３９により押し棒２４は上昇位置に戻る。

【００３３】図５乃至図７では図示を省略したが、図３
及び図４に示すように前記チャック部２０のチャック部
ブロック２５上には連結部７０が一体化されており、該
連結部７０が前記Ψ軸５８に連結固定されている。ま
た、ブロック２５上に立設された軸体７１で溝付きロー
ラー７２が回転自在に支持されており、該溝付きローラ
ー７２の溝７２ＡはΦ軸傾動体５５の下部外周面にそれ
を一周するように形成された円環状突部８０に係合し、
これによりチャック部ブロック２５がΨ軸５８を回転中
心として回転するように支えている。

【００３４】図８はリード位置測定部５の構成を示す。
このリード位置測定部５は、半導体レーザ光線を発生す
る半導体レーザ９０と、半導体レーザ９０から照射され
た半導体レーザ光線を反射して周期的に走査するための
ポリゴンミラー９１と、ポリゴンミラー９１からの反射
光線を平行光線とするためのコリメータレンズ９２と、
コリメータレンズ９２から出射されたレーザ光線を受光
素子９３に向けて収束する集光レンズ９４と、ポリゴン
ミラー９１の走査周期を検出する同期用受光素子９５
と、ポリゴンミラー９１を回転駆動するモータ９６と、
前記受光素子９３，９５からの信号を受ける演算処理器
９７とを備えている。

【００３５】前記ポリゴンミラー９１は、光学的に平坦
に磨かれた反射面を複数面持つ、金属またはガラス製の
多面反射鏡であって、各反射面は正多角柱の各面に配置
されている。受光素子９３，９５は光の明暗に応じた出
力信号を出すものである。また、モータ９６は演算処理
器９７からのクロックパルスに同期してポリゴンミラー
９１をその中心軸（正多角柱の中心軸）を回転中心とし
て高速回転させるものである。

【００３６】このリード位置測定部５において、半導体
レーザ光線は、演算処理器９７の発生するクロックパル
スに同期して高速回転しているポリゴンミラー９１で反
射され、コリメータレンズ９２により平行光線となって
電子部品３０のリード３０Ｂを高速で走査し、集光レン
ズ９４で受光素子９３に集められる。受光素子９３は、
レーザ光線がリード３０Ｂで遮られることによる光の明
暗に応じた出力信号を発生して演算処理器９７に出力す
る。演算処理器９７では、リード３０Ｂで遮られて影と
なっている時間（タイミング）と、前記クロックパルス
に同期した前記同期用受光素子９５の同期信号とを比較
し、両者の時間のずれを長さに換算し、リード３０Ｂの
位置を演算（測定）する。

【００３７】次に上記実施例の全体的な動作説明を行
う。

【００３８】図１のように、プリント基板１０が基板搬
送部２で所定の基板停止位置に位置決め、固定された
後、３軸直交座標型ロボット４によりヘッド部４０は部
品供給部３の部品渡し位置Ｆ上に移動され、ヘッド部４
０に設けられたチャック部２０が有する挟持片（チャッ
ク片）２１は閉じて図５のように電子部品３０の本体３
０Ａの外形を挟持する。

【００３９】チャック部２０で保持された電子部品３０
は、３軸直交座標型ロボット４によりリード位置測定部
５に移送され、所定のリード測定位置で停止される。こ
のとき、チャック部２０のΦ軸５４回りの回転角は零で
かつΨ軸５８回りの回転角も零で、Θ軸５２とΨ軸５８
とが同一直線上に位置しており、チャック部２０で保持
された電子部品３０の高さは、リード先端がリード位置
測定部５によるレーザ光線の走査面を横切る位置となっ
ている（リード位置測定時、リード先端の高さは揃って
いる。）。電子部品３０のリード３０Ｂの位置を平面の
座標系で認識するには、最低２方向から位置を測定する
必要がある。このため、電子部品毎に予め決められた記
憶データにより、Θ軸用サーボモータ５１でチャック部
２０をΘ軸を中心として２方向に回転し（回転角は既知
量）、異なる方向でリード位置測定を実行する。なお、
チャック部２０が保持している電子部品３０の品種は挿
入プログラムによって既知となっている。この結果、各
方向毎にリード位置が認識され、その後、リード位置測
定部５の演算処理器９７の演算処理により各リードのＸ
Ｙ直交座標系における、ＸＹ座標に変換される。電子部
品３０の測定方向は、リードによるレーザ光線の影が重
ならないように設定されるので、電子部品３０のリード
の配置パターンにより異なる。また、その２方向は必ず
しも直交している必要はないし、同様の配置パターンで
もリードのピッチ（配列間隔）によっても角度が異な
る。

【００４０】図９乃至図１１において代表的なリードの
配置パターンによる測定方向の例を図示する。

【００４１】図９はコネクタ等のリード３０Ｂ−１が１
列の電子部品３０−１の場合であり、図中Ｓはリード３
０Ｂ−１でレーザ光線が遮られた影を示す。図９（Ａ）
は第１の方向での測定、同図（Ｂ）は第２の方向での測
定を示す。

【００４２】図１０はリレー等のリード３０Ｂ−２が２
列の電子部品３０−２の場合であり、図中Ｓはリード３
０Ｂ−２でレーザ光線が遮られた影を示す。図１０
（Ａ）は第１の方向での測定、同図（Ｂ）は第２の方向
での測定を示す。

【００４３】図１１は可変抵抗器等のリード３０Ｂ−３
が３本（三角配置）の電子部品３０−３の場合であり、
図中Ｓはリード３０Ｂ−３でレーザ光線が遮られた影を
示す。図１１（Ａ）は第１の方向での測定、同図（Ｂ）
は第２の方向での測定を示す。

【００４４】上記のようなリード位置測定部５での各リ
ードの測定結果は、チャック部２０が保持している電子
部品の品種に対応して予め記憶された基準位置（当該品
種においてリードが本来あるべき位置）と比較してリー
ドの位置ずれを検出する。このリードの位置ずれは、Ｘ
軸方向及びＹ軸方向についてそれぞれ演算処理器９７に
よって算出される。

【００４５】前記リード位置測定部５における各リード
の位置ずれ検出後、３軸直交座標型ロボット４で電子部
品３０を保持したヘッド部４０はプリント基板１０上方
に移動される。そして、プリント基板１０の挿入穴に対
する電子部品３０のリード３０Ｂの挿入動作が図１２乃
至図２１のようにして行われる。図１２の平面図及び図
１３の側面図はヘッド部４０のΨ軸回りの回転量が零、
Φ軸回りの回転量も零でΨ軸とΘ軸とが同一直線上（Ｚ
軸方向）にある場合のチャック部２０の姿勢であり、こ
の姿勢で部品供給部３の部品渡し位置Ｆから電子部品３
０を保持し、取り出す。また、リード位置測定部５のリ
ード位置測定後のチャック部２０の姿勢も図１２及び図
１３の通りと考えてよい。

【００４６】図１２及び図１３の姿勢から、チャック部
２０が保持した電子部品３０の品種に応じて予め記憶し
たデータの傾き方向（Ψ軸回りの回転）及び傾き角度
（Φ軸回りの回転）に当該チャック部２０の姿勢を設定
する。すなわち、Ψ軸に関しては図３及び図４のヘッド
部４０のΨ軸５８をΨ軸サーボモータ５７で回転駆動
し、図１４の平面図及び図１５の側面図のように回転中
心をＯとしてチャック部２０を例えば４０°回転させ
る。これは、図２４の原理説明の所で述べたように、Ψ
軸を含みΦ軸に垂直な平面に各リードを投影したとき
に、投影されたリードの相互の間隔がなるべく大きくな
るようにする（投影されたリードの相互間隔がなるべく
大きくなるようにΨ軸回りの回転角を設定する）ためで
ある。

【００４７】Φ軸に関してはヘッド部４０のΦ軸５４を
回転中心としてΦ軸サーボモータ５６でΦ軸傾動体５５
を回転（傾斜）させる。すなわち、図１６の平面図の傾
斜軸の方向を示す直線ιを含む平面内で図１７の側面図
のＴ（Φ軸）を中心として例えば１０°回転させる。こ
れは、各リード先端のプリント基板１０に対する高さ位
置が異なるようにするためである。但し、最後の（先端
が一番高い位置の）リードが挿入穴に向かうまでチャッ
ク部２０を降下させたときに、一番最初に挿入されたリ
ードがまだ完全に挿入し終わらないようにする必要があ
る。

【００４８】電子部品３０の挿入方向（この例の場合、
反時計方向に９０°）に合わせて、Ψ軸、Φ軸回りの回
転によってずれたリードの方向の補正を計算し、Θ軸５
２の回転角度を決め、図１８（上方よりみた斜視図）に
示すようにΘ軸用サーボモータ５１よりこの場合５０．
４３°回転させる。

【００４９】その後、図１９の説明図及び図２０の側面
図（図１９のＡ矢視図）に示すように、電子部品３０の
４本のリード３０Ｂをリード先端の高さ位置の低いＬ
１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の順にプリント基板１０の対応す
る挿入穴Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４に、各リード毎に位置
補正を行いながら挿入していく。この位置補正は、前記
（１）式の座標変換後のリード位置に対しリード位置測
定部５による基準位置からのリード位置ずれによる補正
を加えて実行する。そして、リードＬ４を挿入穴Ｈ４に
挿入した後、図２１（図１９のＡ矢視図）のように押し
棒２４を下降させることで電子部品３０をプリント基板
１０に平行になるように押し込んで挿入が完了する。

【００５０】なお、プリント基板の挿入穴位置は、電子
部品に対応した記憶データとなっているが、必要に応じ
て実際の挿入穴位置の測定を行い、記憶データとのずれ
量を検出し、該ずれ量に対する補正をさらに加えて各リ
ードの挿入穴への挿入を実行してもよい。

【００５１】図２２及び図２３は他のリード位置測定部
の構成例であり、１本のビーム光を放射するビーム光源
１００、ビーム光を受ける受光素子１０１、ヘッド４０
の位置を検出するエンコーダ１０２、及びビーム光が電
子部品３０のリード３０Ｂで遮られることによる光の明
暗に応じた前記受光素子１０１の出力信号と前記エンコ
ーダ１０２のヘッド部の位置信号とを受ける演算処理器
１０３を備えている。

【００５２】このリード位置測定部では、まず図２２の
ように電子部品３０の品種により予め決められた記憶デ
ータによって、チャック部２０のΘ軸回りの回転動作に
より電子部品３０の姿勢を第１の回転方向に設定し、そ
れからリード３０Ｂが１本のビーム光を遮光するように
ヘッド部４０を特定方向（例えばＸ軸方向）に直線的に
移動させる。次いで、図２３のように電子部品３０の姿
勢を第２の回転方向に設定し、同様にヘッド部４０を例
えば反対方向に直線的に移動させる。そして、ヘッド部
４０が往復動する際にビーム光がリード３０Ｂで遮られ
て影となっている時間（タイミング）と、前記エンコー
ダ１０２からのヘッド部４０の位置信号とからリード３
０Ｂの位置を演算（測定）する。

【００５３】なお、上記実施例では、Ψ軸回りの回転動
作、Φ軸回りの回転動作、Θ軸回りの回転動作の順に説
明したが、回転動作の順序は任意でよく、各軸を同時に
動作させてもよい。

【００５４】また、上記実施例では部品供給部３は、電
子部品のリードの切断が不要の構成の例であるが、電子
部品のテーピングによって電子部品の供給を行う部品供
給部の場合には、チャック部が部品供給部より電子部品
を受け取るとき又は受け取った後に各リードを等しい長
さに切断すればよい。

【００５５】また、ヘッド部はＸ−Ｙ−Ｚの３軸方向に
移動できる場合で説明したが、ヘッド部はＺ軸方向のみ
に移動可能とし、プリント基板をＸ−ＹテーブルでＸ−
Ｙ軸方向に移動させ、位置決めできるようにする構成も
可能である。

【００５６】以上本発明の実施例について説明してきた
が、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の
範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者
には自明であろう。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子部品
の挿入方法及び装置によれば、複数本のリードを有する
電子部品を保持したチャック部を、基板に平行な面内に
あるΦ軸に垂直なΨ軸を中心として回転させ、Ψ軸を含
みΦ軸に垂直な平面に各リードを投影したときに、投影
されたリードの相互の間隔がなるべく大きくなるように
し（投影されたリードの相互間隔がなるべく大きくなる
ようにΨ軸回りの回転角ψを設定し）、前記Ψ軸が前記
基板に垂直なＺ軸に対し所定の鋭角を成すように、前記
Φ軸を中心として前記チャック部を傾斜させ、複数本の
リードを有する電子部品の各リード先端位置の高さが相
互に異なるように設定してから、前記複数本のリードの
うち先端位置の低いリードから前記基板の挿入穴に順次
挿入していくことが可能となり、先端位置の低いリード
から順次基板の挿入穴に差し込んでいくので、リードを
段違いに切断する等の特別の装置を必要とせず、リード
本数が多い場合でも確実な挿入動作が可能である。従っ
て、リードの形状が短く定まっている電子部品の挿入も
可能である。

【００５８】また、チャック部は電子部品の本体を保持
すればよいから、高密度実装が可能である。

【００５９】さらに、リード挿入に際し、チャック部で
保持した電子部品の複数本のリードの位置測定を行って
各リードの基準位置に対する位置ずれを検出しておき、
各リードの位置ずれを補正しながら前記基板の挿入穴に
順次挿入するようにすれば、高精度の挿入を実現でき、
リード位置が不安定でリードのガイドを要した電子部品
であっても電子部品本体を保持してリードの挿入が可能
になり、リードのガイドが不要となり、デッドスペース
が削減され、高密度挿入が可能となる。また、リードの
曲がり矯正等の手段も必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子部品の挿入方法及び装置の実
施例を示す斜視図である。

【図２】実施例における部品供給部の側断面図である。

【図３】実施例におけるヘッド部及びチャック部の正断
面図である。

【図４】同側断面図である。

【図５】チャック部の正面図である。

【図６】同側断面図である。

【図７】同底面図である。

【図８】実施例におけるリード位置測定部のブロック図
である。

【図９】リードが１列配置の電子部品のリード位置測定
を示す説明図である。

【図１０】リードが２列配置の電子部品のリード位置測
定を示す説明図である。

【図１１】リードが３本で三角配置の電子部品のリード
位置測定を示す説明図である。

【図１２】電子部品を挟持したチャック部であって、
ψ，φ，Θ軸回りの回転動作を行う前の平面図である。

【図１３】同側面図である。

【図１４】電子部品を挟持したチャック部であって、Ψ
軸回りの回転動作後の平面図である。

【図１５】同側面図である。

【図１６】電子部品を挟持したチャック部であって、Φ
軸回りの回転動作後の平面図である。

【図１７】同側面図である。

【図１８】電子部品を挟持したチャック部であって、Θ
軸回りの回転動作後の平面図である。

【図１９】電子部品のリードを基板側挿入穴に挿入する
順序を示す説明図である。

【図２０】電子部品のリードを基板側挿入穴に挿入する
動作を示す側断面図である。

【図２１】電子部品のリードの基板側挿入穴への挿入完
了状態を示す側断面図である。

【図２２】他のリード位置測定部の構成例であって、電
子部品を第１の回転方向に設定した状態のブロック図で
ある。

【図２３】他のリード位置測定部の構成例であって、電
子部品を第２の回転方向に設定した状態のブロック図で
ある。

【図２４】本発明において傾き方向（Ψ軸回りの回転
角）の設定を示す説明図である。

【図２５】本発明において傾き角度（Φ軸回りの回転
角）の設定を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 基台 ２ 基板搬送部 ３ 部品供給部 ４ ３軸直交座標型ロボット ５ リード位置測定部 １０ プリント基板 ２０ チャック部 ２１ 挟持片 ２２ ラック ２３ ピニオン ２４ 押し棒 ３０ 電子部品 ３０Ａ 本体 ３０Ｂ リード ４０ ヘッド部 ５０ ヘッドフレーム ５１ Θ軸サーボモータ ５２ Θ軸 ５３ Θ軸回転体 ５４ Φ軸 ５５ Φ軸傾動体 ５６ Φ軸用サーボモータ ５７ Ψ軸用サーボモータ ５８ Ψ軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 13/04

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本のリードを有する電子部品を保持
   したチャック部を、基板に平行な面内にあるΦ軸に垂直
   なΨ軸を中心として回転させる工程と、 前記Ψ軸が前記基板に垂直なＺ軸に対し所定の鋭角を成
   すように、前記Φ軸を中心として前記チャック部を回転
   させる工程と、 前記Ｚ軸に平行なΘ軸を中心として前記チャック部を回
   転させる工程と、 前記各工程実行後、前記複数本のリードのうち先端位置
   の低いリードから前記基板の挿入穴に順次挿入する工程
   とを備えることを特徴とする電子部品の挿入方法。
2. 【請求項２】 チャック部で保持した電子部品の複数本
   のリードの位置測定を行い、各リードの基準位置に対す
   る位置ずれを検出する工程と、 前記電子部品を保持した前記チャック部を、基板に平行
   な面内にあるΦ軸に垂直なΨ軸を中心として回転させる
   工程と、 前記Ψ軸が前記基板に垂直なＺ軸に対し所定の鋭角を成
   すように、前記Φ軸を中心として前記チャック部を回転
   させる工程と、 前記Ｚ軸に平行なΘ軸を中心として前記チャック部を回
   転させる工程と、 前記各工程実行後、前記複数本のリードのうち先端位置
   の低いリードから前記位置ずれを補正しながら前記基板
   の挿入穴に順次挿入する工程とを備えることを特徴とす
   る電子部品の挿入方法。
3. 【請求項３】 基板に垂直なＺ軸方向に少なくとも移動
   自在なヘッド部と、該ヘッド部に設けられていて複数本
   のリードを有する電子部品を保持するチャック部とを備
   え、 前記ヘッド部が、前記チャック部を前記Ｚ軸に平行なΘ
   軸を中心として回転させる機構と、前記Θ軸を中心とし
   た回転により前記基板に平行な面内で回転するΦ軸を中
   心として前記チャック部を回転させる機構と、前記Φ軸
   に垂直でかつ前記Φ軸を中心とした回転に伴って傾斜し
   前記Ｚ軸に対し所定の鋭角を成すΨ軸を中心として前記
   チャック部を回転させる機構とを具備することを特徴と
   する電子部品の挿入装置。
4. 【請求項４】 基板に垂直なＺ軸方向に少なくとも移動
   自在なヘッド部と、該ヘッド部に設けられていて複数本
   のリードを有する電子部品を保持するチャック部と、該
   チャック部で保持した電子部品の複数本のリードの位置
   測定を行って各リードの基準位置に対する位置ずれを検
   出するリード位置測定部とを備え、 前記ヘッド部が、前記チャック部を前記Ｚ軸に平行なΘ
   軸を中心として回転させる機構と、前記Θ軸を中心とし
   た回転により前記基板に平行な面内で回転するΦ軸を中
   心として前記チャック部を傾斜させる機構と、前記Φ軸
   に垂直でかつ前記Φ軸を中心とした回転に伴って傾斜し
   前記Ｚ軸に対し所定の鋭角を成すΨ軸を中心として前記
   チャック部を回転させる機構とを具備することを特徴と
   する電子部品の挿入装置。
5. 【請求項５】 前記チャック部には、前記電子部品の本
   体を挟持する挟持片を一体化した一対のラックと、該一
   対のラックにかみ合うピニオンとが設けられており、対
   をなす前記挟持片の移動方向を相互に反対としかつ移動
   量を等しく設定してなる請求項３又は４記載の電子部品
   の挿入装置。
6. 【請求項６】 前記電子部品を押し下げる押し棒が前記
   ピニオンの支持軸を兼用している請求項５記載の電子部
   品の挿入装置。