JP2005236000A - 自動はんだ付け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の自動はんだ付け装置は、搬送レールの角度を変更するときに、作業者が上下動装置のハンドルを手で回すという手間がかかり、またその角度を正確に決定することができなかった。
【解決手段】本発明の自動はんだ付け装置は、搬送レールの進入側下部にモーターで上下動する上下動装置を設置するとともに、搬送レールの退出側下部に軸を取り付け、該軸の大径の歯車がエンコーダーの小径の歯車と連動するようになっている。従って、上下動装置を可動させて搬送装置が傾斜すると、軸が回転し、その角度をエンコーダーが読みとって搬送レールを正確な角度にすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板のはんだ付けを行う自動はんだ付け装置に関するものである。

一般にプリント基板のはんだ付けは、自動はんだ付け装置で行う。この自動はんだ付け装置とは、装置本体内にフラクサー、プリヒーター、噴流はんだ槽、冷却装置、等のはんだ付け処理装置が設置されているものである。また、これらの処理装置の上方を一対の搬送レールが架設されており、該搬送レールには無端の搬送チェーンが回動している。プリント基板は、相対向する搬送チェーンに設置された多数の爪により搬送され、フラクサーでフラックス塗布、プリヒーターで予備加熱、噴流はんだ槽ではんだの付着、冷却機で冷却が行われて、はんだ付けがなされる。自動はんだ付け装置に搬入されたプリント基板は、フラクサーから冷却機に向かって処理されるため、以後、フラクサーの設置された方を進入側、冷却機の設置された方を退出側と称する。

ところで自動はんだ付け装置でプリント基板のはんだ付けを行う場合、搬送レールは、進入側から退出側に向かって高くなるような傾斜が付されている。つまりチェーンで搬送されるプリント基板は、該傾斜に沿って走行しながら各処理装置で処理されるわけであるが、プリント基板を傾斜させながら処理をする処理装置は、噴流はんだ槽だけであり、他の処理装置は傾斜を必要としない。そこで噴流はんだ槽だけの部分で傾斜搬送させるようにしてもよいが、噴流はんだ槽の部分だけを傾斜搬送にするこは構造的にできないため、搬送レール全体を傾斜させて全ての処理装置でも傾斜状態で処理を行うようにしている。

傾斜搬送を必要とする噴流はんだ槽には、荒れた波を噴流する一次噴流ノズルと穏やかな波を噴流する二次噴流ノズルが設置されている。一次噴流ノズルから噴流する荒れた波は、スルーホールの内部やチップ部品の隅部に侵入して未はんだをなくすものである。しかしながら一次噴流ノズルから噴流する波は荒れているため、はんだが凹凸状態で付着したり、ツララやブリッジ等のはんだ付け不良を発生させたりしてしまう。そこで凹凸やツララ、ブリッジとなったはんだは、二次噴流ノズルから噴流する穏やかな波に接触させることにより凹凸、ツララ、ブリッジを修正するようにしている。

また二次噴流ノズルでは、プリント基板に付着するはんだの量が決定される。二次噴流ノズルでのはんだの付着において、はんだの付着量が多すぎるとブリッジの修正ができないばかりでなく、外観を悪くしてしまう。しかるに、プリント基板へのはんだの付着量が少なすぎると、接合強度が弱くなってしまう。

二次噴流ノズルでのはんだ付着量は、プリント基板が二次噴流ノズルに接触する角度によって決まる。つまり、はんだの付着量を最も多くするには、プリント基板を水平状態で二次噴流ノズルから噴流している溶融はんだに接触させるとよい。これは二次噴流ノズルでの溶融はんだが略水平となった穏やかな状態となっているため、プリント基板を水平状態にして二次噴流ノズルから噴流する溶融はんだに接触させると、プリント基板は穏やかな溶融はんだと平行して退出する。従って、プリント基板が二次噴流ノズルの溶融はんだから離脱するときに、はんだ付け部に対して直角に垂れ下がり、その径が太いため大量に付着する。

逆にはんだの付着量を少なくするには、搬送レールの退出側が高くなるようにして、しかも傾斜を大きくするとよい。するとプリント基板が二次噴流ノズルの幅広い溶融はんだから離脱するときに、プリント基板のはんだ付け部に付着した溶融はんだはプリント基板に対して斜め下方に下がり、その径が細いため切れやすくなる。その結果、二次噴流ノズルの溶融はんだから離脱するときに、プリント基板に付着した溶融はんだは、二次噴流ノズルの溶融はんだに引っ張られて、はんだ付け部に付着する量が少なくなる。プリント基板の退出する傾斜が大きいほど、プリント基板のはんだ付け部に付着した溶融はんだは、さらに切れやすくなって付着量が少なくなる。

ところでプリント基板では、はんだの付着量が多すぎるとブリッジを発生させ、少なすぎると接合強度が弱くなるため、適当な付着量、即ちブリッジを形成せず、しかるに接合強度が弱くならないはんだの付着量が求められている。そのためにプリント基板が二次噴流ノズルから噴流する溶融はんだから離脱する角度を、プリント基板やはんだの種類によって適宜変更して最適な付着量になければならない。

一般にＰｂ−Ｓｎのはんだは粘性が低くプリント基板に付着した後に切れやすいためプリント基板の搬送角度は４〜５度であるが、Ｓｎを主成分とする鉛フリーはんだはＰｂ−Ｓｎはんだよりも粘性が高いため搬送角度はＰｂ−Ｓｎはんだよりも大きい５〜７度が適当とされている。

プリント基板は、搬送チェーンで搬送させられるため、プリント基板の搬送角度を決めるのは、プリント基板を走行させるチェーンが設置された搬送レールの傾斜角度である。従来から搬送角度を可変できる自動はんだ付け装置は特許や実用新案（特許文献１〜３）に提案されていた。
実開昭６３−１５０７５号公報 特開平８−１８２１３号公報 特開平１５−２０４１４７号公報

特許文献１の自動はんだ付け装置は、搬送レールの長手方向中心に軸が設けられ、進入側端部に回動レバーが取り付けられており、回動レバーの移動台がボールネジに螺合されている。この自動はんだ付け装置において搬送レールを傾斜させるときには、ボールネジのハンドルを作業者が手で回転させることにより、ボールネジに螺合されていた移動台が移動し、該移動台に取り付けられた回動レバーの上部が上下動することにより回動レバーに載置されていた搬送レールの進入側が上下動するものである。

特許文献２の自動はんだ付け装置は、搬送レールの進入側端部が軸支されており、退出側端部にボールネジが取り付けられていて、該ボールネジのハンドルを回転させることによりボールネジを上下動させて搬送レールの退出側を上下動させることにより搬送レールを傾斜させる。

特許文献３の自動はんだ付け装置は、搬送レールの進入側端部と退出側端部にエアーシリンダーを設置し、該エアーシリンダーを上下動することにより搬送装置を傾斜するものである。

上記従来の自動はんだ付け装置は、搬送角度を読みとったり、早急に所定の搬送角度にすることが困難であり、しかも搬送レールを傾斜させるのに手間がかかるという問題があった。

本発明者は、パンタグラフ型のジャッキは、ネジを回転させるだけで重い重量物でも容易に上下動できること、そして搬送レールを回転させる軸の角度を読み取れれば正確な角度にできること、等に着目して本発明を完成させた。

本発明は、はんだ付け処理装置の上方に搬送レールが設置されていて該搬送レールの無端チェーンでプリント基板を走行させることによりはんだ付けを行う自動はんだ付け装置において、搬送レールの退出側下部には搬送レールに対して直交する軸が取り付けられているとともに、軸の一端には大径の歯車が固定されており、しかも大径の歯車はエンコーダーの小径の歯車と連動していて、さらに搬送レールの進入側下部にはモーターの駆動により上下動する上下動装置が設置されていることを特徴とする自動はんだ付け装置である。

本発明の自動はんだ付け装置は、退出側に軸を取り付け、該軸に大径の歯車を固定してあって、大径の歯車がエンコーダーの小径の歯車と連動するようにしてあるため、搬送レールを傾斜させたときの軸の回転による角度をエンコーダーで読みとることができる。また制御装置に所定の角度を入力しておけば、モーターを駆動させてジャッキを上下動することにより搬送レールの傾斜角度になったときにエンコーダーがその角度を読みとって上下動装置に指示を出し、搬送レールを正確な角度にすることもできる。従って、本発明の自動はんだ付け装置は、搬送レールを所定の傾斜角度にするのに手間がかからず早急にでき、しかも正確な傾斜角度が得られるという従来の自動はんだ付け装置にはない優れた効果を奏するものである。

本発明に使用する上下動装置としては、モーターを回動させることにより搬送レールを上下動できるものであれば如何なる上下動装置でも採用できるが、本発明に使用して好適な上下動装置としてはパンタグラフ型をした自動車用のジャッキである。自動車用のジャッキは、小型であり、中心部のネジを回転させるだけで重い重量物でも容易に上下動できる。従って、ネジにモーターを連動させればエンコーダーの信号で正確な傾斜角度を設定できる。

以下、図面に基づいて本発明の自動はんだ付け装置を説明する。図１は本発明の自動はんだ付け装置の正面断面図、図２は退出側から見た側面断面図、図３は要部拡大斜視図である。

自動はんだ付け装置の本体１内には、フラクサー２、プリヒーター３、噴流はんだ槽４、冷却機５、等の処理装置が設置されている。これらの処理装置上には一対の搬送レール６、７が配置されている。一方の搬送レール６は固定されており、もう一方の搬送レール７は図２の矢印Aのように搬送レール６に対して平行に移動できるようになっている。またそれぞれの搬送レール６、７の両側を無端の搬送チェーン８、８が回動しており、該搬送チェーンには多数の爪９…が取り付けられている。一対の搬送レール６、７の相対向する爪９…、９…間でプリント基板Pを保持して、処理装置上を搬送するようになっている。それぞれの搬送レール６、７の進入側端部と退出側端部には、プリント基板乗り移り用の移乗コンベア１０、１０が設置されている。

搬送レールの進入側の下部には、上下動装置であるパンタグラフ型のジャッキ１１が取り付けられている。パンタグラフ型のジャッキは、長ネジ１２が横方に対角する位置に一端を回動自在に取り付けられ、そして対角するもう一方の位置の牝ネジに螺合されている。ジャッキの外方にある長ネジ１２の端部にはウオームギヤー１３が取り付けられており、該ウオームギヤーはモーター１４のウオームギヤー１５と噛み合っている。従って、モーター１４を回転させると、モーターの回転は、連動するウオームギヤー１５、１３から長ネジ１２を回転させるようになっている。

それぞれの搬送レール６、７の退出側下部には保持片１６、１７が固定されている。該保持片には軸１８が回転不能に挿通されている。また軸１８は本体１に固体された基台１９の軸支片２０、２０に回転自在に挿通されている。従って、搬送レールが傾斜すると、保持片１６、１７に挿通された軸１８は軸支片２０に対して回転するようになっている。軸支片２０、２０に挿通された軸１８の一端には大径の歯車２１が固定されており、該歯車はエンコーダー２２の小径の歯車２３と噛み合って連動している。エンコーダー２２は自動はんだ付け装置の本体１の一部である基台１９に取り付けられている。

なお搬送レールの傾斜角度を変えると、噴流はんだ槽４と搬送レール６、７間が離れすぎてプリント基板が噴流する溶融はんだに接触できなくなったり、近づきすぎてプリント基板や爪が噴流はんだ槽にぶつかったりする。そこで噴流はんだ槽４の下部に上下動装置である六角型ジャッキ２４が設置し、該上下動装置で噴流はんだ槽の位置を変えてプリント基板と噴流はんだ槽間を最適な間隔にするようにしてある。

次に上記構成から成る本発明の自動はんだ付け装置における稼働状態について説明する。

先ず搬送レール６、７を所定の搬送角度にするために図示しない制御装置に、その角度を入力しておく。そして制御装置からの指令でモーター１４を駆動させる。するとモーター１４と連動しているジャッキ１１の長ネジ１２が回転してジャッキ１１を上下動させる。このとき搬送レール６、７の退出側は、退出側の下部に固定された保持片１６、１７に軸１８が回転不能に挿通されているとともに、基台１９に取り付けられた軸支片２０に回転自在に挿通されているため、軸１８は軸支片２０に対して回転する。軸１８が回転すると、該軸に固定されている大径の歯車２１が回転し、該大径の歯車と連動している小径の歯車２３が回転する。この小径の歯車２３の回転した角度をエンコーダー２２が読みとる。エンコーダー２２の読みとった角度を制御装置に送り、エンコーダーからの信号が所定の角度になったときに制御装置からモーター１４に駆動を停止する信号を送って、モーターの駆動を停止する。

このようにして搬送レール６、７の搬送角度が決まったならば、移乗コンベア１０にプリント基板を乗せ、該移乗コンベアから自動はんだ付け装置の搬送チェーン８の爪９…にプリント基板を乗り移させる。多数の爪９…に保持されたプリント基板は、フラクサー２でフラックス塗布、プリヒーター３で予備加熱、噴流はんだ槽ではんだの付着、冷却機５で冷却がなされてはんだ付けが行われる。

本発明の自動はんだ付け装置は、粘性が高いために多量に付着してブリッジを発生しやすい鉛フリーはんだに対しては非常に有効であるが、粘性の低いＰｂ−Ｓｎはんだを用いた自動はんだ付け装置においても、適応できることはいうまでもない。

本発明の自動はんだ付け装置の正面断面図である。 退出側から見た側面断面図である。 要部拡大斜視図である。

符号の説明

１ 自動はんだ付け装置の本体
２ フラクサー
３ プリヒーター
４ 噴流はんだ槽
５ 冷却機
６、７ 搬送レール
１１ ジャッキ
１４ モーター
２１ 大径の歯車
２２ エンコーダー

Claims (2)

1. はんだ付け処理装置の上方に搬送レールが設置されていて該搬送レールの搬送チェーンでプリント基板を走行させることによりはんだ付けを行う自動はんだ付け装置において、搬送レールの退出側下部には搬送レールに対して直交する軸が取り付けられているとともに、軸の一端には大径の歯車が固定されており、しかも大径の歯車はエンコーダーの小径の歯車と連動していて、さらに搬送レールの進入側下部にはモーターの駆動により上下動する上下動装置が設置されていることを特徴とする自動はんだ付け装置。
2. 前記上下動装置は、パンタグラフ型のジャッキであることを特徴とする請求項１記載の自動はんだ付け装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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