JP2008012547A - 半田供給装置及び半田供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ボビンに巻かれた糸半田の有無を残量との兼ね合いで自動的かつ適切に監視しながら該糸半田を半田付け部位に供給することが可能な半田供給装置を得る。
【解決手段】ボビン３の巻芯３ａに多重に巻かれた線状の糸半田２を該ボビン３から繰り出し、半田付け部位に供給する半田供給装置において、上記糸半田２に感応する半田センサ２５を、上記ボビン３の外周領域における軸線方向中間位置に配設することにより、該半田センサ２５で、上記巻芯３ａに巻かれた糸半田２の有無を、該巻芯３ａ上に少なくとも１つの半田付け対象物の半田付けを行うことができる糸半田２が残存可能な位置において検出するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品をプリント基板に半田付けする場合などに、糸半田を半田付け部位に供給するための技術に関するものであり、更に詳しくは、ボビンに巻かれた糸半田を該ボビンから繰り出して半田付け部位に供給するための技術に関するものである。

例えば半田付けロボットで半導体チップ等の電子部品をプリント基板に半田付けする場合、半田供給装置が使用される。この半田供給装置は、ボビンに巻かれた糸半田を送りローラで該ボビンから繰り出し、半田付け部位に向けて供給するもので、上記ボビンの糸半田が無くなると、新たなボビンが取り付けられ、半田の供給が再開される。

この種の半田供給装置は、一般に、糸半田の供給経路に沿った位置に半田切れセンサを有していて、何らかの原因で半田が切断されたり、ボビンの糸半田が無くなったりして糸半田が供給されなくなると、この半田切れセンサが動作し、検出信号を出力して半田付け作業を停止させるようになっている。
ところが、プリント基板に対する半田付けの途中で作業が一旦中断されると、そのあと糸半田の供給が再開されても、プログラム等の関係でそのプリント基板についてはそのまま続けて半田付けを行うことができず、不良品になってしまう。

上記ケースのうち、糸半田が不測の原因で切断することによって半田付け作業が途中中断されるのは避けられないが、ボビンの糸半田が完全に無くなることによって半田付け作業が途中で中断されるケースは、ボビンに巻かれた糸半田の残量を監視し、適切な時期に作業を中止してボビンを交換することによって回避することができる。しかし、作業者が目視によって糸半田の残量を常時監視し続けるのは、大変な時間と労力を必要とする作業である。

一方、特許文献１には、リールに巻かれたシート半田の残量を該リールに取り付けた残量検出センサで監視するようにしたものが開示されている。このような残量検出センサを用いれば、上記糸半田の残量の監視を自動的に行うことができる。
しかし、この特許文献１の場合は、半田がシート状をしており、また、残量検出センサがリールの側面に取り付けられていて、シート半田の巻厚を側面から測定するものであるため、この技術をそのまま糸半田の残量検出に用いるのは問題である。その理由は、糸半田は線状をしていてボビンに螺旋状に巻重ねられていることから、その巻厚をボビンの側面から測定して最終段が残った時点で作業を中断し、ボビンを交換した場合、その最終段には未だ引き続いて何枚ものプリント基板の半田付けを行うことができる量の糸半田が含まれているため、大量の糸半田が無駄になるからである。
特開２００６−１３０５３８号公報

そこで本発明の目的は、ボビンに巻かれた糸半田の有無を残量との兼ね合いで自動的かつ適切に監視しながら該糸半田を半田付け部位に供給することが可能な、半田供給のための技術的手段を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、ボビンの巻芯に多重に巻かれた線状の糸半田を該ボビンから繰り出し、半田付け部位に供給する半田供給装置において、上記糸半田に感応する半田センサを、上記ボビンの外周領域における軸線方向中間位置に配設することにより、該半田センサで、上記巻芯に巻かれた糸半田の有無を、該巻芯上に複数巻分の糸半田が残存可能な位置において検出するように構成したことを特徴とするものである。
好ましくは、上記糸半田の残量が少なくとも１つの半田付け対象物の半田付けを行うことができる量であるように、上記半田センサの位置が決められることである。

本発明においては、上記半田センサが、回動自在の支持アームに取り付けられていて、上記巻芯に巻かれた糸半田に接離する方向に変位自在であると共に、該糸半田に対してギャップの介在により非接触の状態に保持され、かつ該糸半田に接近する方向に付勢されることにより、一定のギャップを保ったまま糸半田の繰り出しに伴う該糸半田の巻径の減少に追随して変位可能である。
この場合、上記支持アームに非金属製のスペーサを取り付け、このスペーサを上記糸半田に接触させることによって上記ギャップを形成するのが良い。

本発明においては、上記ボビンから繰り出した糸半田を送り出すための半田送り経路に沿って、該糸半田が途切れたことを検出する半田切れ検出装置と、該糸半田が詰まったことを検出する半田詰まり検出装置のうち、少なくとも一方を設けることもできる。

また、本発明によれば、ボビンの巻芯に多重に巻かれた線状の糸半田を該ボビンから繰り出し、半田付け部位に供給する段階において、上記巻芯に巻かれた糸半田の有無を、ボビンの外周領域における軸線方向中間位置に配設した半田センサにより検出し、糸半田の繰り出しにより上記巻芯が露出して該巻芯上の糸半田の残量が少なくとも１つの半田付け対象物の半田付けを行うことができる量となったとき、上記半田センサから糸半田無しの検出信号を出力させることを特徴とする半田供給方法が提供される。

本発明によれば、ボビンに巻かれた糸半田の有無を、該糸半田が繰り出されてしまって完全に無くなる前に、残量との兼ね合いで自動的かつ適切に検出することができる。

図１〜図３は本発明に係る半田供給装置の一実施形態を示すもので、この半田供給装置１は、例えば半田付けロボットに組み込まれ、半導体チップ等の電子部品をプリント基板上に自動的に半田付けする場合などに、各半田付け部位に向けて糸半田を自動的に供給するものであって、線状の糸半田２が巻かれたボビン３を搭載するためのボビン搭載部１Ａと、このボビン搭載部１Ａに搭載された上記ボビン３から糸半田２を繰り出して上記半田付け部位に向けて送り出すための半田送り部１Ｂとからなっている。

上記ボビン３は、合成樹脂等の非金属素材からなるもので、図５から分かるように、円筒形をした巻芯３ａと、この巻芯３ａの軸線方向両端に取り付けられたフランジ状の端板３ｂ，３ｂとからなっていて、上記巻芯３ａの外周に線状の糸半田２を、該巻芯３ａの一端側から他端側に向けて密な螺旋状に巻き付けたあと、その上から逆方向に向けて螺旋状に巻き付けるという作業を繰り返すことにより、多重に巻いたものである。

上記ボビン搭載部１Ａは、半田送り部１Ｂから延出するブラケット５を有している。このブラケット５は、上記半田送り部１Ｂのハウジング６に螺子７で固定された取付部５ａと、上記ボビン３を搭載するための台部５ｂとからなっていて、この台部５ｂにボビンシャフト８が回転自在に設置されている。このボビンシャフト８は、下端が上記台部５ｂに回転自在なるように支持され、上端はフリーとなっており、このフリーの上端から上記ボビン３が該ボビンシャフト８に嵌合、装着され、該ボビンシャフト８の上端に着脱自在にねじ付けられたロック螺子９で該ボビンシャフト８から抜け出さないように固定されている。そして、上記半田送り部１Ｂによって糸半田２が繰り出されると、ボビン３がボビンシャフト８と一体となって軸線Ｌを中心に回転するようになっている。
上記台部５ｂにおけるボビン３に隣接する位置には、該ボビン３に巻かれた糸半田２を検出するための半田残量検出装置１０が設けられているが、これについては後述する。

上記半田送り部１Ｂは、図３に概略的に示すように、糸半田２の導入口１２と導出口１３とを有する上記ハウジング６の内部に、一対の送りローラ１４ａ，１４ｂを、外周面同士を近接させて回転自在に配設すると共に、これらの送りローラ１４ａ，１４ｂを駆動、回転させる半田送りモータ１５を設置している。上記一対の送りローラ１４ａ，１４ｂのうち一方の送りローラ１４ａは、上記半田送りモータ１５に連結された駆動用ローラであり、また、他方の送りローラ１４ｂは、この駆動ローラ１４ａの回転に追随して従動回転する従動用ローラであって、上記駆動用送りローラ１４ａに接近する方向に図示しないばねで付勢されている。上記半田送りモータ１５としては、回転数の制御が容易なパルスモータが好適である。

そして、上記一対の送りローラ１４ａ，１４ｂ間に、ボビン３から導入口１２を通じて引き込まれた糸半田２を挟持させ、半田送りモータ１５で一方の送りローラ１４ａを回転させると、該糸半田２が、上記ボビン３から繰り出されると共に、上記導出口１３を通じて半田付け部位に向けて必要量ずつ送り出されるようになっている。このとき上記従動用の送りローラ１４ｂは、糸半田２の送りに追随して従動回転する。

また、上記半田送り部１Ｂには、糸半田２を送り出すための半田送り経路に沿って、該糸半田２が切断した場合などにその供給が途切れたことを検出する半田切れ検出装置１７と、糸半田２が詰まったことを検出する半田詰まり検出装置１８とが設けられている。このうち半田切れ検出装置１７は、上記糸半田２の導入口１２側の位置に設けられ、半田詰まり検出装置１８は、導出口１３側の位置に設けられている。これらの検出装置は、その何れか一方だけを設けることもできる。

上記半田切れ検出装置１７は、操作子２０ａ付きのマイクロスイッチ２０からなるもので、このマイクロスイッチ２０を、上記導入口１２を通る糸半田２に操作子２０ａを当接させた状態に配設し、半田切れによって糸半田２の供給が途絶えたとき、該操作子２０ａが変位して半田切れが検出されるようにしたものである。しかし、このような半田切れ検出装置１７の構成自体は既に公知であり、このようなものに代えて、その他の検出方式のものを用いることも可能である。例えば、糸半田２の両側に投光器と受光器とを設置し、半田切れによって糸半田２の供給が途絶えたとき、投光器からの光が受光器で受光されることによって半田切れが検出される光学式のものや、糸半田２を検出回路の導体の一部として利用し、半田切れによる該検出回路の開放によってこの半田切れを電気的に検出するものなどである。

また、上記半田詰まり検出装置１８は、半田送り経路に沿って糸半田２が挿通する筒状のスライド部材２１を変位自在に配設すると共に、このスライド部材２１の変位よって切り換えられるマイクロスイッチ２２を配設し、上記糸半田２が詰まって折れ曲がることによって上記スライド部材２１を押して変位させたとき、上記マイクロスイッチ２２が切り換えられて半田詰まりが検出されるようにしたものである。しかし、このような半田切れ検出装置１７の構成自体は既に公知であり、このようなものに代えて、その他の検出方式のものを用いることも可能である。例えば、上記スライド部材２１の変位を光学的に検出するものや、糸半田２を介して一対の電極部材を配設し、糸半田２が詰まって折れ曲がったとき、金属製の糸半田２が両電極部材を導通させることによって半田詰まりが電気的に検出されるものなどである。

上記半田残量検出装置１０は、支持アーム２４に、金属製の糸半田２に感応する半田センサ２５を取り付けることにより構成されている。
上記支持アーム２４は、上記ブラケット５の台部５ｂにおけるボビンシャフト８に隣接する位置に、基端部２４ａを支軸２６で回動自在に支持されることにより、上記ボビンシャフト８の軸線Ｌと平行な軸線を中心に揺動自在なるように配設され、先端部が上記ボビン３の側方まで延びている。また、この支持アーム２４は、上記ボビン３の下端部寄りの低い位置に設けられていて、その先端寄りの位置にセンサ取付金具２７が取り付けられ、このセンサ取付金具２７に、ボビン３に巻かれた糸半田２を検出する上記半田センサ２５と、該糸半田２に接触することによって半田センサ２５と糸半田２との間に一定のギャップ２９を介在させるスペーサ２８とが、上記ボビン３の真横において上下に位置するように取り付けられている。
上記スペーサ２８は、合成樹脂等の非金属素材からなるもので、糸半田２とできるだけ少ない面積で抵抗なくかつ滑らかに接触するように、その接触面２８ａは弧状の突曲面をなしている。

従って上記支持アーム２４は、その基端部２４ａを支点として、上記ボビン３の糸半田２が巻かれた側面に接離する方向に変位自在であり、また、上記基端部２４ａに設けられた図示しないばねで上記糸半田２に接近する方向に常時付勢されることにより、上記スペーサ２８が糸半田２に当接する位置を占めている。このとき上記半田センサ２５は、糸半田２に対して非接触で近接した位置を占めることになる。そして、ボビン３に多重に巻かれた糸半田２が順次繰り出されることによってその巻径が次第に減少していくと、それに追随して上記支持アーム２４が変位することにより、上記スペーサ２８及び半田センサ２５が、糸半田２の巻径の大小に拘わらず該糸半田２に対して常に上述した位置関係を占めるようになっている。

また、上記半田センサ２５は、図４及び図５から分かるように、上記ボビン３の外周領域における軸線方向中間位置に配設されることにより、巻芯３ａの端部に複数巻分の糸半田２を残存させる位置で該巻芯３ａに巻かれた糸半田２の有無を検出するようになっている。換言すれば、上記半田センサ２５は、巻芯３ａの両端に取り付けられた２つの端板３ｂ，３ｂ間の中間位置にその検出領域が来るように配設されていて、図５に示すように、糸半田２が順次繰り出されることによって該検出領域において巻芯３ａが露出し、該巻芯３ａ上に糸半田２が無いことを上記半田センサ２５が検出したとき、該巻芯３ａの端部に複数巻分の糸半田２が残存するようになっている。上記支持アーム２４又はセンサ取付金具２７は、高さ調節自在であることが望ましく、これにより、上記半田センサ２５の検出領域を、上記ボビン３の軸線方向に調節することができる。

このとき残存する糸半田２の残量（長さ）は、少なくとも半田付け作業中の対象物（例えばプリント基板）の半田付けをそのまま完了させることができるだけの量であれば良いが、そのような残量を予め設定するのが難しい場合には、少なくとも１つの対象物の半田付けを行うことができる残量となるように設定しておけば良い。

また、上記半田センサ２５が巻芯３ａ上に糸半田２が無いことを検出したとき、その検出信号が、半田付けロボットを制御するロボットコントローラに入力され、半田付けロボットや半田供給装置などの適宜位置に設置されたランプやブザー等を通じて作業者に警報信号が発せられたり、あるいは、後述するように、半田付け作業中の対象物の半田付けが完了したあと半田付け作業が中断されるようにすることができる。

図６は、この半田供給装置１を半田付けロボットに使用した場合の制御系を示すブロック図である。図中３０はロボット全体を制御するロボットコントローラ、３１は主として上記半田供給装置１を制御する半田供給コントローラであって、これらのロボットコントローラ３０と半田供給コントローラ３１とは互いに接続され、相互間で制御信号を授受することによってロボット全体の制御と半田供給装置１の制御とが行われるようになっている。
また、上記半田残量検出装置１０はロボットコントローラ３０に接続され、半田切れ検出装置１７と半田詰まり検出装置１８は半田供給コントローラ３１に接続され、さらに、上記半田送りモータ１５がこの半田供給コントローラ３１に接続されている。

半田付け作業時には、上記半田供給装置１のボビン３から繰り出された糸半田２が、半田付け部位に向けて必要量ずつ供給される。このとき、上記ボビン３に巻かれた糸半田２は、上記半田残量検出装置１０の半田センサ２５によって常時監視されている。そして、図４に示す状態から糸半田２の巻数が徐々に減少していき、図５に示す状態まで減少すると、半田センサ２５の検出領域において巻芯３ａが露出するため、該半田センサ２５によって巻芯３ａ上に糸半田２が無いことが検出され、その検出信号がロボットコントローラ３０に出力され、ランプやブザー等を通じて作業者に糸半田２が無くなったことが知らされる。

このとき、上記ボビン３には、未だ複数巻分の糸半田２が残存していて、その残量は、少なくとも半田付け作業中のプリント基板の半田付けをそのまま完了させることができる量か、あるいは、少なくとも１つのプリント基板の半田付けを行うことができるだけの量である。一方、上記ロボットコントローラ３０には、この残量分で半田付けすることが可能なプリント基板の数が予め設定されていて、上記半田センサ２５からの検出信号を受け取った後も、この設定された数のプリント基板の半田付けが完了するまで半田付けが続けられる。
そして、上記糸半田２の残量分による半田付けが完了した時点で半田付け作業が中断され、そのことがランプやブザー等を通じて作業者に知らされる。
そこで、ボビンを新たなものと交換し、半田付けを再開することにより、新たなプリント基板に対して初めから半田付けが行われることになる。このため、半田付け途中で作業が途中で中断されることによってプリント基板が不良品になるといったような従来の問題点は解消される。

また、半田切れや半田詰まり等によって上記半田切れ検出装置１７又は半田詰まり検出装置１８が動作した場合には、半田供給コントローラ３１によって半田送りローラが停止されると共に、上記ロボットコントローラ３０を通じて半田付けロボットは非常停止されることになる。

本発明に係る半田供給装置の一実施形態を示す斜視図である。 図１の側面図である。 図１の平面図である。 図１の要部正面図で、ボビンに糸半田がある状態を示すものである。 図１の要部正面図で、ボビンに糸半田が無い状態を示すものである。 上記半田供給装置を半田付けロボットに使用した場合の制御系を示すブロック図である。

符号の説明

１ 半田供給装置
２ 糸半田
３ ボビン
３ａ 巻芯
１７ 半田切れ検出装置
１８ 半田詰まり検出装置
２４ 支持アーム
２５ 半田センサ
２８ スペーサ
２９ ギャップ

Claims (6)

1. ボビンの巻芯に多重に巻かれた線状の糸半田を該ボビンから繰り出し、半田付け部位に供給する半田供給装置において、
   上記糸半田に感応する半田センサを、上記ボビンの外周領域における軸線方向中間位置に配設することにより、該半田センサで、上記巻芯に巻かれた糸半田の有無を、該巻芯上に複数巻分の糸半田が残存可能な位置において検出するように構成したことを特徴とする半田供給装置。
2. 上記糸半田の残量が少なくとも１つの半田付け対象物の半田付けを行うことができる量であるように、上記半田センサの配設位置が決められることを特徴とする請求項１に記載の半田供給装置。
3. 上記半田センサが、回動自在の支持アームに取り付けられていて、上記巻芯に巻かれた糸半田に接離する方向に変位自在であると共に、該糸半田に対してギャップの介在により非接触の状態に保持され、かつ該糸半田に接近する方向に付勢されることにより、一定のギャップを保ったまま糸半田の繰り出しに伴う該糸半田の巻径の減少に追随して変位可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半田供給装置。
4. 上記支持アームに非金属製のスペーサが取り付けられ、このスペーサが上記巻芯に巻かれた糸半田に接触することによって上記ギャップが形成されていることを特徴とする請求項３に記載の半田供給装置。
5. 上記ボビンから繰り出した糸半田を送り出すための半田送り経路に沿って、該糸半田が途切れたことを検出する半田切れ検出装置と、該糸半田が詰まったことを検出する半田詰まり検出装置のうち、少なくとも一方を設けたことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の半田供給装置。
6. ボビンの巻芯に多重に巻かれた線状の糸半田を該ボビンから繰り出し、半田付け部位に供給する段階において、
   上記巻芯に巻かれた糸半田の有無を、ボビンの外周領域における軸線方向中間位置に配設した半田センサにより検出し、糸半田の繰り出しにより上記巻芯が露出して該巻芯上の糸半田の残量が少なくとも１つの半田付け対象物の半田付けを行うことができる量となったとき、上記半田センサから糸半田無しの検出信号を出力させることを特徴とする半田供給方法。
   
   

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