JP2004337910A

JP2004337910A - 光加工装置

Info

Publication number: JP2004337910A
Application number: JP2003136975A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Ishiguro; 雅史石黒; Masahiro Sato; 正博佐藤; Tomoko Fukunaka; 智子福中; Yasu Watanabe; 鎮渡辺; Kazuhiko Yamashita; 和彦山下; Ryoji Inuzuka; 良治犬塚; Kenji Takahashi; 健治高橋; Shunichi Yoneda; 俊一米田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-05-15
Filing date: 2003-05-15
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】はんだ付けを行う場合に、はんだ先端形状を検出し、それによって適切なはんだ付けが行える、光加工装置を提供する。
【解決手段】光エネルギー出力手段１と、光エネルギーを被加工物に導く第一の光路２、第一の光路上に配置した光エネルギーを成形する光学手段４、光路の一部を共有し、かつ、被加工物から光を受光手段に８二導く第２の光路９と、光学手段と被加工物の相対位置を変更する駆動手段１０と被加工部位に糸はんだを供給する糸はんだ供給手段１１とを備えた光加工装置において、糸はんだの先端部分が不要なときに駆動手段で糸はんだの先端をはんだ溶融部位２３へ移動させ、光エネルギーを糸はんだの先端部分に照射することにより、糸はんだの送給不良に起因するはんだ付け加工不良発生を未然に防止する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光エネルギーを用いた光加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被加工物の被加工部位近傍へ糸はんだを送給する糸はんだ送給手段においては、前記糸はんだの先端部分の形状を検出する糸はんだ先端形状検出手段がないため、糸はんだが正常に送給されているかどうかを検知することができず、自動的に適切な処理を行った上で正常動作に復帰させる等の動作をおこなうことができなかった。（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１５２１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の加工装置およびこれを用いた生産設備においては、糸はんだが正常に送給されなかった場合には、作業者がはんだ加工の後に、はんだ不良の発生を目視で検知し、手動で動作を停止した後に、手作業で糸はんだのカッティングを行った上で、再度、手動で動作を再起動する必要があった。
【０００５】
また、糸はんだの送給不良の検知タイミングがはんだ不良発生後になることが多く、そのつど、はんだ付け加工のやり直しをおこなうための後行程が発生していたという問題を有していた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の第１の手段は、光エネルギーを出力する光エネルギー出力手段と、前記光エネルギーを被加工物に導く第１の光路と、前記第１の光路に配置した光エネルギーを整形する光学手段と、前記光路の一部を共有し、かつ、前記被加工物からの光を受光手段に導く第２の光路と、少なくとも前記光学手段と被加工物の相対位置を変更する駆動手段と、被加工物の被加工部位近傍へ糸はんだを送給する糸はんだ送給手段を備え、前記糸はんだの先端部分の形状を検出する糸はんだ先端形状検出手段と、前記被加工部位とは異なる位置に配置したはんだ溶融部位と、前記はんだ溶融部位加熱手段を設け、前記糸はんだの先端部分が不要なときに駆動手段で糸はんだの先端を前記はんだ溶融部位へ移動させ、光エネルギーを糸はんだの先端部分に照射するもので、このことにより、はんだ不良発生が未然に防止できるという作用が得られる。
【０００７】
また、本発明の第２の手段は、前記光学手段と第２の光路と画像歪修正手段と受光手段を保持する加工ヘッドを、被加工物に対して重力の働く方向に配置したもので、このことにより加工面が被加工物の下側にあっても被加工物を反転しなくてもよいという作用が得られる。
【０００８】
また、本発明の第３の手段は、はんだ溶融部位を溶融した糸はんだを保持する部材で形成したもので、このことにより、糸はんだ先端状態を正常な状態で保ちながら、その他の部位も正常状態に保ちながら、高品質で安定したはんだ付け加工を継続することが可能であるという作用が得られる。
【０００９】
また、本発明の第４の手段は、前記被加工物の被加工部位を示す画像を表示する表示手段と、前記光学手段により整形された光エネルギーが被加工物に照射されたときに光エネルギーが位置する被加工物の部位を導き出す加工位置検出手段と、前記加工位置検出手段で導き出した加工位置を、被加工物の被加工部位に対応して前記表示手段に表示するもので、このことにより、位置教示および修正確認作業が容易になるという作用が得られる。
【００１０】
また、本発明の第５の手段は、加工位置検出手段を少なくとも前記光学手段と第２の光路と画像歪修正手段と受光手段を保持する加工ヘッドの位置を認識する手段と、前記光学手段により整形された光エネルギーが被加工物に照射されたときに光エネルギーが位置する被加工物の部位と前記認識手段により検出された位置との差をオフセットする位置検出修正手段を備えたもので、このことにより、被加工物の位置決め精度がわるくても高い加工位置精度が得られるという作用が得られる。
【００１１】
また、本発明の第６の手段は、前記被加工物の被加工部位を示す画像を予め記憶する記憶手段を設けたもので、このことにより、被加工物の画像を見ながら加工部位の教示ができるので、オフラインによる教示ができるという作用が得られる。
【００１２】
また、本発明の第７の手段は、前記第２の光路の前記第１の光路とは異なる位置で、かつ、前記受光手段の前に画像歪修正手段を設けたもので、このことにより、画像のひずみが小さくすることができ、教示や修正確認作業時、認識補正時にも精度を低下される恐れがないという作用が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態について図１を用いて説明する。
【００１４】
１は光エネルギーを出力する光エネルギー出力手段。２は光エネルギーを被加工物に導く光エネルギーの（第１の）光路を示す。３はハーフミラーであり、光エネルギーの波長成分を透過させ、可視光成分を反射させる特性をもつ。４は光エネルギーを整形する光学手段であり、光エネルギー出力手段１から出る光を必要なビーム径に集光する。その集光特性は光エネルギーの発散特性に合わせて設定されている。５は着脱可能な保護ガラスであり、加工時に発生する異物が光学手段４に付着することを防ぐ。異物付着により光エネルギー出力が低下した場合にこれを交換することで、光出力を回復させ、メンテナンスを容易にする。６は本装置の加工対象である被加工物。７は被加工物の光を受光手段８に導くためのミラー。８は被加工物の画像を見るための受光手段。９は受光手段８の（第２の）光路を示す。これら光エネルギー出力手段１から第２の光路から加工ヘッドを構成している。１０は被加工物６と光学手段４との相対位置を変えるための駆動手段。１１は糸はんだ送給装置。１２は加工ヘッドを被加工物６に対して上下方向に移動させる第１の移動手段。１３は糸はんだ供給装置１１を被加工物６に対して上下方向に移動させる第２の移動手段、１４は糸はんだ供給装置１１を被加工物６に対して左右方向に移動させる第３の移動手段。１５は糸はんだ送給装置１１を被加工物６に対して円弧を描く方向に移動させることが可能な第４の移動手段。１６は受光手段８により得られた被加工物６の画像を表示する表示手段。１７は加工ヘッドの位置を検出する認識手段。１８は加工ヘッド位置認識手段１７の情報から前記加工ヘッドから照射される光ビームの位置を検出する加工位置検出手段。１９は前記受光手段８による被加工物６の加工部位の位置と前記加工ヘッドから照射される光ビームの位置と差を検知し、その情報を加工位置検出手段１８に送る加工位置検出修正手段。２０は被加工物６の画像データが記憶されている画像記憶手段。２１は光学手段４によって歪んだ画像を補正するためにミラー７と受光手段８の間に配置している画像歪補正手段。２２は糸はんだの先端形状を検出する先端形状検出手段。２３ははんだ先端部の適正な状態に保つため、不要部分を捨てはんだとして溶融付着させるためのはんだ溶融部位。２４ははんだ溶融部２３に対して重力方向下側に設けている不要はんだ落下防止部である。
【００１５】
本構成による光加工装置について、その動作を説明する。
【００１６】
まず、光エネルギー出力手段１から出た光は第１の光路２に沿ってハーフミラー３を透過し、光学手段４に入り、ここで必要な大きさに集光され、保護ガラス５を経て、被加工物上６に照射される。この集光された光で被加工物６を加工する。被加工物６で反射された光は前記保護ガラス５、光学手段４を経てハーフミラー３で第２の光路９に反射し、ミラー７で再度反射後、画像歪み補正手段２１を経て、受光手段８に入る。
【００１７】
加工に際しては、加工ヘッドと被加工物６を駆動手段１０で相対移動させて、加工部位に光ビームを位置させる。
【００１８】
また、糸はんだ送給手段１１は、加工ヘッドによって光ビームを被加工物の所定の部位に照射した際に、加熱された照射部位にはんだを送り込み、はんだ付け加工を行う。
【００１９】
その際、第１の移動手段１２で被加工物に応じた照射径を調整し、第２の移動手段１３および第３の移動手段１４により、照射径変更に伴う糸はんだ送給位置の調整を行う。さらに、第４の移動手段１５により被加工物６の形状に応じて装置内で糸はんだ送給手段１１が側壁などと干渉してしまわないように糸はんだ送給位置１１の調整を行う。
【００２０】
また、加工位置検出手段１８が加工ヘッド位置認識手段１７の情報から前記加工ヘッドから照射される光ビームの位置を検出し、この信号は表示手段１６に送られ、画像として表示され、また、被加工物６の画像は受光手段８により電気信号に変換されて表示手段１６により被加工物６の加工部位の画像として表示される。
【００２１】
加工位置位置検出手段１８は加工ヘッド位置認識手段１７の情報から前記加工ヘッドから照射される光ビームの位置を検出する。この信号は表示手段１６に送られ、画像として表示される。また被加工物６の画像は受光手段８により電気信号に変換され、表示手段１６により被加工物６の加工部位の画像として表示される。ここで加工位置検出修正手段１９は前記受光手段８による被加工物６の加工部位の位置と前記加工ヘッドから照射される光ビームの位置と差を検知し、その情報を加工位置検出手段１８に送る。加工位置検出手段１８はこの誤差位置情報により駆動手段１０により位置誤差がなくなるように前記加工ヘッドを位置決めさせ、加工ヘッドの光エネルギー出力手段１を操作して加工を行う。
【００２２】
また、先端形状検出手段２２により、糸はんだの先端形状状態を判定し、異常と判定された場合、駆動手段１０により、糸はんだ先端部をはんだ溶融部位に移動させ、光エネルギー出力手段１により、光ビームを照射し、はんだ溶融部位２３をはんだ融点以上に加熱する。そうして、糸はんだ供給手段１１により糸はんだを送給し、はんだ溶融部位に押し当てることで、先端の不要な部位をはんだ溶融部位２３に溶融、付着させる。このとき、糸はんだ先端が下に落下してしまうようなことがあっても、不要はんだ落下防止部２４により、それを受け止める構造になっているため、保護ガラスなどに付着することがない。こうして、糸はんだ先端状態を正常な状態で保ちながら、その他の部位も正常状態に保ちながら、高品質で安定したはんだ付け加工を継続することが可能である。
【００２３】
なお、光ビームははんだ溶融部位上であればどこを照射してもよく、その熱伝導により捨てはんだを溶融させることができ、不要はんだ落下防止部２４に光ビームを照射されてしまうことを防ぐことも可能であるし、あるいは、不要はんだ落下防止部２４に光ビームを透過させる材質のものを使うことで、熱影響を防止することも可能である。
【００２４】
また、被加工物６の加工面が下側にあっても、被加工物６を反転させる必要がないので反転装置が不要になり、被加工物６の反転に伴う位置ずれ、加工部およびその上に搭載された部品等の脱落の恐れがなくなる。
【００２５】
また、糸はんだ先端部が異常な状態で、特に、折れ曲がったような場合にそのまま、はんだ溶融部位２３に押し当てた場合、折れ曲がり部のみ溶融することになり、折れ曲がった糸はんだ先端部が下に落下してしまうおそれがあるが、前記不要はんだ落下防止部２４により、それを受け止める構造になっているため、保護ガラスなどに付着することがない。こうして、糸はんだ先端状態を正常な状態で保ちながら、その他の部位も正常状態に保ちながら、高品質で安定したはんだ付け加工を継続することが可能である。
【００２６】
また、加工位置検出手段１８は加工ヘッド位置認識手段１７の情報から前記加工ヘッドから照射される光ビームの位置を検出する。この信号は表示手段１６に送られ、画像として表示され、被加工物６の画像は受光手段８により電気信号に変換され、表示手段１６により被加工物６の加工部位の画像として表示されるので、加工部位が小さい、または加工部位が被加工物の下側にあるために肉眼では見ることが困難な加工部位であっても容易に観察することができ、またその位置にずれがある場合でも容易に確認することができる。
【００２７】
また、受光手段８の前に配置した画像歪修正手段２１により、画像のひずみが小さくすることができ、教示や修正確認作業時、認識補正時にも精度を低下される恐れがない。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、光ビームを照射して、はんだ溶融部位をはんだ融点以上に加熱し、先端の不要な部位をはんだ溶融部位に溶融、付着させることができるので、特別な加熱装置を必要とせず、スペースへの制約なく、コスト削減を実現しながら、糸はんだ先端状態を正常な状態で保つことができ、高品質で安定したはんだ付け加工を継続することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における説明図
【符号の説明】
１光エネルギー出力手段
２第１の光路
３ハーフミラー
４光学手段
５保護ガラス
６被加工物
７ミラー
８受光手段
９第２の光路
１０駆動手段
１１糸はんだ供給手段
１２第１の移動手段
１３第２の移動手段
１４第３の移動手段
１５第４の移動手段
１６表示手段
１７加工ヘッド位置認識手段
１８加工位置検出手段
１９位置検出修正手段
２０画像記憶手段
２１画像歪補正手段
２２先端形状検出手段
２３はんだ溶融部位
２４不要はんだ落下防止部

Claims

光エネルギーを出力する光エネルギー出力手段と、前記光エネルギーを被加工物に導く第１の光路と、前記第１の光路に配置した光エネルギーを整形する光学手段と、前記光路の一部を共有し、かつ、前記被加工物からの光を受光手段に導く第２の光路と、少なくとも前記光学手段と被加工物の相対位置を変更する駆動手段と、被加工物の被加工部位近傍へ糸はんだを送給する糸はんだ送給手段を備え、前記糸はんだの先端部分の形状を検出する糸はんだ先端形状検出手段と、前記被加工部位とは異なる位置に配置したはんだ溶融部位と、前記はんだ溶融部位加熱手段を設け、前記糸はんだの先端部分が不要なときに駆動手段で糸はんだの先端を前記はんだ溶融部位へ移動させ、光エネルギーを糸はんだの先端部分に照射する光加工装置。
少なくとも前記光学手段と第２の光路と受光手段を保持する加工ヘッドを、被加工物に対して重力の働く方向に配置した請求項１記載の光加工装置。
はんだ溶融部位は、溶融した糸はんだを保持する部材で形成した請求項１または２記載の光加工装置。
少なくとも前記被加工物の被加工部位を示す画像を表示する表示手段と、少なくとも前記光学手段により整形された光エネルギーが被加工物に照射されたときに光エネルギーが位置する被加工物の部位を導き出す加工位置検出手段と、前記加工位置検出手段で導き出した加工位置を、被加工物の被加工部位に対応して前記表示手段に表示する請求項１から３の何れかに記載の光加工装置。
加工位置検出手段は、少なくとも前記光学手段と第２の光路と画像歪修正手段と受光手段を保持する加工ヘッドの位置を検出するセンサーと、前記光学手段により整形された光エネルギーが被加工物に照射されたときに光エネルギーが位置する被加工物の部位と前記センサーの位置との差をオフセットする位置検出修正手段を備えた請求項４記載の光加工装置。
前記被加工物の被加工部位を示す画像を予め記憶する記憶手段を設けた請求項４または５記載の光加工装置。
前記第２の光路の前記第１の光路とは異なる位置で、かつ、前記受光手段の前に画像歪修正手段を設けた請求項１から６の何れかに記載の光加工装置。