JP3765655B2

JP3765655B2 - コネクタ装着装置

Info

Publication number: JP3765655B2
Application number: JP30816197A
Authority: JP
Inventors: 俊明針谷
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1997-11-11
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2017-11-11
Also published as: JPH11145690A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコネクタ装着装置に関し、特にプリント基板にコネクタを装着するコネクタ装着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板への電源や信号等の給電・供給・分配等は一般的にコネクタが使用されている。このコネクタのプリント基板への実装は、プリント基板のスルーホール部とコネクタの接続端子を共晶はんだで接合しているのが一般的である。
【０００３】
一方、近年になってプレスフィットコネクタと呼ばれるプリント基板用コネクタが実用化されている。図８はプレスフィットコネクタとプリント基板の接合の様子を示す図である。図９は図８をＸ方向に見た図である。
【０００４】
図に示すようにプリント基板３００のスルーホール銅メッキ３０１に対して、プレスフィットコネクタ２００のピン２０１が「食い込み」接合する。このためスルーホール径Ｒよりもプレスフィットコネクタのピン径Ｌの方が長くなっている。
【０００５】
このようにプレスフィットコネクタ２００では、共晶はんだを用いずに、スルーホール銅メッキ３０１と、プレスフィットコネクタピン２０１と、の金属同士の嵌合のみで機械的に固定、接合する。
【０００６】
また、プレスフィットコネクタ２００をプリント基板３００に圧入する際の圧入機は、油圧式プレスと空気圧式プレスの２タイプがある。油圧式プレスは装置形状が大きくなるため、装置形状の小さい空気圧式プレスの方が一般に広く用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来の空気圧式プレスのプレスフィットコネクタ圧入機は、圧縮空気が瞬時に供給されるため、プレスフィットコネクタ自身に大きな衝撃が加わり、ピンの座屈を生じる等の問題があった。
【０００８】
図１０は従来の空気圧式プレス型の圧力プロファイルを示す図である。横軸に時間、縦軸に供給空気量を示す。
時間ｔ０から時間ｔ１の間では、圧縮空気が瞬時に供給される。時間ｔ１から時間ｔ２の間では、プレスフィットコネクタピン２０１に負荷ストレスが加わり、アクション部分２０１ａがスルーホールで潰れる状態まで圧縮空気が流れ込む。時間ｔ２から時間ｔ３の間では、アクション部分２０１ａが潰れているので供給空気量が多くなり、時間ｔ３でプレスフィットコネクタ２００はプリント基板３００と接合する。
【０００９】
このように時間ｔ１でのプレスフィットコネクタピン２０１がスルーホール銅メッキ３０１にぶつかる衝撃と、時間ｔ３での圧入完了時のプレスフィットコネクタ２００がプリント基板３００にぶつかる衝撃と、によりプレスフィットコネクタ２００に大きな衝撃が加わる。このためプレスフィットコネクタピン２０１の座屈を生じる等のコネクタ圧入不良の原因を引き起こしていた。
【００１０】
一方、プレスフィットコネクタ２００のピン挿入圧力は、１ピン当たり１０Ｋｇ前後であり１００ピンのコネクタを想定した場合、設備の挿入圧力は１０００Ｋｇ程度が必要になる。
【００１１】
空気圧式プレスの加圧力は、圧縮空気圧力とシリンダ軸の断面積との積できまる。そこで、１０００Ｋｇ程度の加圧力を一般的に工場で使用されている５〜６Ｋｇの圧縮空気を用いて得るためには、シリンダ口径を約φ３００程度に大きくする必要がある。
【００１２】
シリンダ径を大きくするとプレスフィットコネクタ２００のピン形状のばらつきやスルーホールの穴位置や穴径のばらつきにより、プレスフィットコネクタ２００の負荷アンバランスが生じた場合に、圧縮空気の密度のバランスが崩れてしまう。
【００１３】
このため、均一な圧力がプレスフィットコネクタ２００に伝わらなくなり、正規の状態に圧入されなくなるといった問題があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、プリント基板とコネクタ接合時の圧入時の衝撃を和らげ、負荷ストレスのバランスを良好に保つコネクタ装着装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、図１に示すようなプリント基板３０にコネクタ２０を装着するコネクタ装着装置１０において、複数領域に分割されて、供給空気量により拡張及び伸縮するエアーバック１１と、エアーバック１１の空気圧により稼働して、プリント基板３０にコネクタ２０を圧入する圧入ヘッド１２と、複数領域に分割されたエアーバック毎に設けられ、プリント基板３０と圧入ヘッド１２との距離ｄ１、ｄ２を測定する距離センサ１３ａ、１３ｂと、複数個の距離センサ１３ａ、１３ｂで測定された距離ｄ１、ｄ２が一致するように、エアーバック毎に供給空気量を別個に制御する供給空気量制御手段１４と、を有することを特徴とするコネクタ装着装置１０が提供される。
【００１５】
ここで、エアーバック１１は、複数領域に分割されて、供給空気量により拡張及び伸縮する。圧入ヘッド１２は、エアーバック１１の空気圧により稼働して、プリント基板３０にコネクタ２０を圧入する。距離センサ１３ａ、１３ｂは、複数領域に分割されたエアーバック毎に設けられ、プリント基板３０と圧入ヘッド１２との距離ｄ１、ｄ２を測定する。供給空気量制御手段１４は、複数個の距離センサ１３ａ、１３ｂで測定された距離ｄ１、ｄ２が一致するように、エアーバック毎に供給空気量を別個に制御する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１はコネクタ装着装置の原理図である。
【００１７】
エアーバック１１は、供給空気量により拡張及び伸縮する。図ではエアーバック１１は、エアーバック１１ａとエアーバック１１ｂとの２つに分割されている。
【００１８】
圧入ヘッド１２は、エアーバック１１の空気圧により稼働して、プリント基板３０にコネクタ２０を圧入する。なお、コネクタ２０はプレスフィットコネクタ２０であるものとして以降説明する。
【００１９】
距離センサ１３ａ、１３ｂは、エアーバック１１ａとエアーバック１１ｂとに対応して設けられ、プリント基板３０と、圧入ヘッド１２と、の距離ｄ１、ｄ２を測定する。
【００２０】
供給空気量制御手段１４は、距離ｄ１、ｄ２にもとづいて、供給空気量を制御する。すなわち、距離ｄ１、ｄ２の差分だけ供給する空気の量をコントロールする。例えば、プリント基板３０との距離の遠い方のエアーバックの供給空気量を増やすことにより、負荷ストレスのアンバランスを防止する。詳細は後述する。
【００２１】
次にコネクタ装着装置１０の詳細構成と動作について説明する。図２はプレスフィットコネクタ２０の圧入前のコネクタ装着装置１０の外観図であり、図３はプレスフィットコネクタ２０の圧入後のコネクタ装着装置１０の外観図である。
【００２２】
上側ベース１５ａ及び下側ベース１５ｂの間にガイドバー１７が取り付けられ、上側ベース１５ａと下側ベース１５ｂは固定される。
また、上側ベース１５ａ及び下側ベース１５ｂの間に、ガイドバー１７が貫通している移動プレート１６が設けられる。移動プレート１６は、エアーバッグ１１への圧縮空気の給排により、上側ベース１５ａと下側ベース１５ｂ間をガイドバー１７に沿って平行に移動する。なお、ガイドブッシュ１８は、移動プレート１６が平行に保てるようにガイドを行う。
【００２３】
圧入ヘッド１２は、移動プレート１６に固定され、圧入されるプレスフィットコネクタ２０に直接接触する。そして、プレスフィットコネクタピン２１をプリント基板３０に圧入する。
【００２４】
距離センサ１３は、圧入ヘッド１２に内蔵されており、プリント基板３０と、圧入ヘッド１２と、の距離を測定する。なお、この場合、プリント基板３０上に距離測定用パッド（図に示さず）が敷かれる。また、距離は常時測定され、この測定値をもとにエアーバック１１に供給する空気量が調整される。
【００２５】
パレット１９は、プリント基板３０の位置決めに用いられ、パレット１９上にプリント基板３０が搭載される。
また、図には示していないが、エアーバック１１の回りは、保護カバーで覆われており、万が一エアーバッグ１１が破裂した場合に作業者を保護する。
【００２６】
さらに、コネクタ装着装置１０の操作パネル（図に示さず）には、圧入チェックランプが設けられている。これは圧入動作完了時に点灯し、圧入作業の完了を作業者に知らせるもので、これにより空気の過剰供給を防止する。
【００２７】
次にエアーバック１１の分割について説明する。図４はエアーバック１１の分割例を示す図である。図ではエアーバック１１を４分割している。
エアーバック１１にはゴムチューブ等が用いられ、中仕切り１１ｃによって、ブロック１〜ブロック４に分割される。
【００２８】
また、ブロック１〜ブロック４に対し、エア配管１４ａ〜１４ｄが取り付けられる。エア配管１４ａ〜１４ｄには、バルブ１４ａ−１〜１４ｄ−１が取り付けられる。
【００２９】
バルブ１４ａ−１〜１４ｄ−１のバルブ開閉は、供給空気量制御手段１４によって制御され、ブロック１〜ブロック４それぞれ別個に圧縮空気が供給される。このため、ブロック１〜ブロック４毎に空気圧力が調整される。
【００３０】
このようにエアーバック１１を分割すると、負荷ストレスのアンバランスを防止することができる。
すなわち、同一基板内で複数個のコネクタを同時に圧入する場合は、スルーホール径やピンの形状等により、コネクタ間で負荷ストレスのアンバランスが生じる。このため供給空気を溜めておくエアーバック１１を複数個に分割することにより、空気圧力の微調整ができる。
【００３１】
例えば、図１ではプレスフィットコネクタ２０の両端に対応して、エアーバック１１を左右２個に分割してある。そして、左右２か所の距離センサ１３ａ、１３ｂの距離ｄ１、ｄ２の違いの分だけ供給する空気の量をコントロールする。
【００３２】
これにより、左右どちらかの負荷ストレスの多い方、すなわちプリント基板３０との距離の遠い方の供給空気量を増やすことにより、負荷ストレスのアンバランスを解消することができる。
【００３３】
また、左右のみでなく前後でも負荷ストレスのアンバランスが生じる場合は、図４のようにエアーバック１１を４個以上に分割し、供給空気量をコントロールすればよい。
【００３４】
次に距離センサ１３ａ、１３ｂで測定された距離ｄ１、ｄ２をもとに、供給空気量制御手段１４で供給空気量を制御する場合の処理手順について説明する。
図５は供給空気量を制御する場合の処理手順を示すフローチャートである。ただし、図１で説明したエアーバック１１ａ、１１ｂに対応して距離センサ１３ａ、１３ｂが取り付けられているコネクタ装着装置１０に関する処理である。
〔Ｓ１〕供給空気量制御手段１４は、エアーバック１１ａ、１１ｂに圧縮空気を供給する。
〔Ｓ２〕供給空気量制御手段１４は、距離センサ１３ａ、１３ｂで測定した距離ｄ１、ｄ２を比較する。同一（ｄ１＝ｄ２）ならばステップＳ３へ、不一致ならばステップＳ４へ行く。
〔Ｓ３〕供給空気量制御手段１４は、ステップＳ１での供給状態と同じ空気供給量を保ちながら、圧縮空気を供給する。
〔Ｓ４〕供給空気量制御手段１４は、ｄ１＞ｄ２ならばエアーバック１１ａへの空気量の供給を続行し、エアーバック１１ｂへの空気量の供給をストップする。また、ｄ１＜ｄ２ならばエアーバック１１ａへの空気量の供給をストップし、エアーバック１１ｂへの空気量の供給を続行する。
〔Ｓ５〕圧入完了の場合は、ステップＳ６へ行き、完了していない場合はステップＳ１へ戻る。
〔Ｓ６〕供給空気量制御手段１４は、圧縮空気の供給を停止する。
【００３５】
以上説明したように、エアーバック１１ａ、１１ｂの左右どちらかの負荷ストレスの多い方、すなわちプリント基板３０との距離の遠い方の供給空気量を増やし、距離の近い方の供給空気量をストップしながら、互いの距離が等しくなるように制御することにより、負荷ストレスのアンバランスを解消することができる。
【００３６】
次にコネクタ装着装置１０の圧力プロファイルについて説明する。図６はコネクタ装着装置１０の圧力プロファイルを示す図である。横軸に時間、縦軸に供給空気量を示す。
【００３７】
供給空気量制御手段１４は、あらかじめプレスフィットコネクタピン２１の寸法及び形状は分かっているので、プリント基板３０の距離を検知し、プレスフィットコネクタ２０がどのような状態にあるかをフィードバックしながら供給空気量を図のような圧力プロファイルになるようにコントロールする。
【００３８】
時間ｔ０から時間ｔ１の間では、圧縮空気が瞬時に供給される。時間ｔ１から時間ｔ２の間では、アクション部分２１ａが潰れかける直前に供給空気量を抑えて衝撃を和らげる。時間ｔ２から時間ｔ３の間では、プレスフィットコネクタピン２１に負荷ストレスが加わる際に再度供給空気量を増加させる。時間ｔ３から時間ｔ４の間では、プレスフィットコネクタ２０がプリント基板３０と接合する際に供給空気量を抑制する。
【００３９】
以上説明したように、コネクタ装着装置１０の圧力プロファイルの特徴は、アクション部分２１ａが潰れかける直前に供給空気量を抑えて衝撃を和らげ、スルーホール内で最も負荷ストレスのかかる際に再度供給空気量を増加し、完全に潰れる前（プレスフィットコネクタ２０がプリント基板３０と接合する前）に再び供給空気量を抑えるものである。
【００４０】
これにより、プレスフィットコネクタピン２１がスルーホールにぶつかる衝撃と圧入完了時のプレスフィットコネクタ２０がプリント基板３０にぶつかる衝撃とを緩和することが可能になる。
【００４１】
以上説明したように、コネクタ装着装置１０は、プリント基板３０と圧入ヘッド１２との距離ｄを測定し、この距離ｄにもとづいて、エアーバック１１の供給空気量を制御して、プリント基板３０にコネクタ２０を装着する構成とした。
【００４２】
具体的なコネクタ装着装置１０の外形寸法は、５１６ｍｍ×３９１ｍｍ×３００ｍｍという小型の装置であり、約５０００Ｋｇの圧入力を発揮できる装着装置を実現した。
【００４３】
これにより、プレスフィットコネクタピン２１及びプレスフィットコネクタ２０のプリント基板圧入時の衝撃を抑制することができ、ピンの座屈及びコネクタの破損を防止することが可能になる。
【００４４】
また、プリント基板３０のスルーホール径、穴ピッチやプレスフィットコネクタピン２１の形状（寸法精度）等が異なるために生じる、圧力時の負荷ストレスのアンバランスが解決でき、圧入品質の向上が図れる。
【００４５】
さらに、圧縮空気のみの動力源で駆動するため、廉価でありかつ小型化が可能になる。
次にコネクタ装着装置１０の変形例について説明する。図７はコネクタ装着装置の変形例を示す図である。
【００４６】
変形例であるコネクタ装着装置１０ａは、エアーバックのかわりにスピードコントローラを用いるものである。
圧入ヘッド１２は、稼働量の制御を受けて、プリント基板３０に（プレスフィット）コネクタ２０を圧入する。距離センサ１３は、プリント基板３０と圧入ヘッド１２との距離ｄを測定する。稼働量制御手段１４−１は、スピードコントローラに該当し、圧入ヘッド１２の稼働量を距離ｄにもとづいて制御する。
【００４７】
以上説明したように、変形例であるコネクタ装着装置１０ａは、プリント基板３０と圧入ヘッド１２との距離ｄにもとづいて、圧入ヘッド１２の稼働量を制御して、プリント基板３０にコネクタ２０を圧入する構成とした。
【００４８】
これにより、コネクタ２０のプリント基板圧入時の衝撃を抑制することができ、ピンの座屈及びコネクタの破損を防止することが可能になる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、コネクタ装着装置は、プリント基板と圧入ヘッドとの距離を測定し、この距離にもとづいてエアーバックの供給空気量を制御して、プリント基板にコネクタを装着する構成とした。これにより、プリント基板とコネクタ接合時の圧入時の衝撃を和らげ、負荷ストレスのバランスを良好に保つことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コネクタ装着装置の原理図である。
【図２】プレスフィットコネクタの圧入前のコネクタ装着装置の外観図である。
【図３】プレスフィットコネクタの圧入後のコネクタ装着装置の外観図である。
【図４】エアーバックの分割例を示す図である。
【図５】供給空気量を制御する場合の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】コネクタ装着装置の圧力プロファイルを示す図である。
【図７】コネクタ装着装置の変形例を示す図である。
【図８】プレスフィットコネクタとプリント基板の接合の様子を示す図である。
【図９】図８をＸ方向に見た図である。
【図１０】従来の空気圧式プレス型の圧力プロファイルを示す図である。
【符号の説明】
１０コネクタ装着装置
１１、１１ａ、１１ｂエアーバック
１２圧入ヘッド
１３ａ、１３ｂ距離センサ
１４供給空気量制御手段
２０コネクタ
３０プリント基板
ｄ１、ｄ２距離

Claims

プリント基板にコネクタを装着するコネクタ装着装置において、
複数領域に分割されて、供給空気量により拡張及び伸縮するエアーバックと、
前記エアーバックの空気圧により稼働して、前記プリント基板に前記コネクタを圧入する圧入ヘッドと、
前記複数領域に分割された前記エアーバック毎に設けられ、前記プリント基板と前記圧入ヘッドとの距離を測定する距離センサと、
複数個の前記距離センサで測定された前記距離が一致するように、前記エアーバック毎に供給空気量を別個に制御する供給空気量制御手段と、
を有することを特徴とするコネクタ装着装置。