JP2017051989A - 半田付け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造としながらも、精度よく且つ効率よく半田付けを行うことが可能となる半田付け装置を提供する。【解決手段】糸半田を切断した半田片が供給される半田孔を有するとともに前記半田孔で前記半田片を加熱溶融する半田鏝部と、前記半田孔に連通した半田保持孔を有する固定刃部と、前記糸半田を送り出して前記半田保持孔へ挿入させる半田送り部と、前記固定刃部に対して摺動して前記半田保持孔に挿入された前記糸半田を切断する可動刃部とを備え、一つのアクチュエーターの駆動により、前記糸半田を送り出すとともに、前記可動刃部を前記固定刃部に対して往復摺動させる半田付け装置とする。【選択図】図６

Description

本発明は、部品の半田付けを行う半田付け装置に関するものである。

近年、多くの電子機器が電子部品を実装した電子回路を搭載している。前記電子回路では、配線基板に形成された貫通孔（スルーホール）に前記電子部品の端子やワイヤを挿入し、その先端部分を前記スルーホールの周囲に形成された配線パターン（ランド）に半田付けすることで、電子部品やワイヤの配線基板への実装固定を行っている。前記半田付けを精度よく且つ効率よく行う半田付け装置が、例えば、特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載の半田付け装置は、筒状の鏝先を備えている。前記半田付け装置は、スルーホールから突出した端子（又はワイヤ）の先端を鏝先の筒内面で囲んだ状態で、筒内に糸半田を供給する。そして、前記鏝先を加熱することで、半田を溶融させるとともに溶融した半田（溶融半田）を前記端子の周囲に均等に供給し、前記端子と前記ランドとを半田付けする。このような半田付け装置を用いることで、不要箇所に溶融半田（又はフラックス）が付着するのを抑制する。

また、特許文献１に記載の半田付け装置では、糸半田を送る送り手段と、前記送られた糸半田を半田片に切断する切断手段と、半田片を前記筒状の鏝先の筒内部に落下させる半田押し手段とを備えている。前記切断手段は、切刃を構成する２個の部材を面接触させた状態で摺動するように構成されており、切刃が交差するときに前記糸半田を切断する。このような構成の前記切断手段で前記糸半田を切断する場合、前記半田片が前記切断手段に残る場合がある。前記半田付け装置では、半田押し手段で半田片を鏝先の筒内部に押し出すことで、半田片を確実に鏝先に供給している。

特許第５１８４３５９号公報

しかし上記の半田付け装置では、糸半田を送る手段（半田送り手段）と糸半田を半田片に切断する手段（切断手段）をそれぞれ独立した動力源で駆動している。そのため、構造が複雑になり、装置の小型化が困難であった。

また、半田付け装置では、半田送り手段が糸半田を切断手段側へ送り出した後、切断手段による糸半田の切断動作が行われることになる。半田付けの処理を精度よく行うためには、これらの各動作を適切に連携させることが重要である。また、各動力源の動作を切り替えるとき、切り替え動作を確実に行うための不動時間が必要で、１回の半田付け動作の時間（タクトタイム）が長く、半田付けの効率が低下するおそれがある。

そこで本発明は、簡単な構造としながらも、精度よく且つ効率よく半田付けを行うことが可能となる半田付け装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明に係る半田付け装置は、糸半田を切断した半田片が供給される半田孔を有するとともに前記半田孔で前記半田片を加熱溶融する半田鏝部と、前記半田孔に連通した半田保持孔を有する固定刃部と、前記糸半田を送り出して前記半田保持孔へ挿入させる半田送り部と、前記固定刃部に対して摺動して前記半田保持孔に挿入された前記糸半田を切断する可動刃部とを備え、一つのアクチュエーターの駆動により、前記糸半田を送り出すとともに、前記可動刃部を前記固定刃部に対して往復摺動させる構成とする。本構成によれば、簡単な構造としながらも、精度よく且つ効率よく半田付けを行うことが可能となる。

また上記構成において、前記可動刃部に取り付けられて前記半田保持孔の軸方向に移動可能に設けられる半田押部を備え、前記アクチュエーターの駆動により、前記可動刃部が前記固定刃部上を摺動して前記糸半田を切断した際に前記半田押部が前記半田保持孔上に配され、前記半田押部を前記半田保持孔に挿入する構成としてもよい。

また上記構成としてより具体的には、前記アクチュエーターは、直線運動を行うように駆動する構成としてもよい。また上記構成としてより具体的には、前記アクチュエーターは、回転運動を行うように駆動する構成としてもよい。

また上記構成としてより具体的には、前記アクチュエーターの直線運動を回転運動に変換するラックアンドピニオン機構を有し、前記半田送り部は、前記変換により得られた回転運動を用いて前記糸半田を送り出す構成としてもよい。

また上記構成としてより具体的には、前記半田送り部は、送りローラの回転により前記糸半田を送り出すように形成されており、前記アクチュエーターの駆動に伴って回転する歯車を備え、前記送りローラを、ワンウェイクラッチを介して前記歯車に連結した構成としてもよい。

また、前記アクチュエーターの駆動に付随して移動する付随移動部を備え、当該付随移動部の移動量に応じた量の前記糸半田が送り出される上記構成の半田付け装置において、前記付随移動部の可動範囲を変えることで、前記糸半田の送り出し量を調節可能とした構成としてもよい。

また上記構成としてより具体的には、前記付随移動部は、前記アクチュエーターにより駆動する駆動部分に着脱可能に取付けられ、当該アクチュエーターの駆動中に所定のストッパーへ当たることによって、前記駆動部分から離れて停止するように構成され、前記ストッパーの位置を変えることで、前記可動範囲が変わる構成としてもよい。

また上記構成としてより具体的には、前記付随移動部は、内壁が弾性を有した凹部への突起の嵌め込み、または磁石を用いることにより、前記駆動部分に着脱可能に取付けられる構成としてもよい。

本発明に係る半田付け装置によれば、簡単な構造としながらも、精度よく且つ効率よく半田付けを行うことが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る半田付け装置の斜視図である。 第１実施形態に係る半田付け装置の断面図である。 第１実施形態に係る半田付け装置の駆動機構の一部の分解斜視図である。 第１実施形態に係る半田送り機構のより詳細な構成図である。 第１実施形態に係る半田送り機構の動作に関する説明図である。 第１実施形態に係る半田付け装置の動作に関する説明図である。 第２実施形態に係る半田送り機構に関する説明図である。 第３実施形態に係る半田付け装置の斜視図である。 第３実施形態に係る半田付け装置の動作に関する説明図である。 第４実施形態に係る半田付け装置の斜視図である。 第４実施形態に係る半田付け装置の構成に関する説明図である。 第４実施形態に係る半田付け装置の動作に関する説明図である。

本発明の実施形態について第１実施形態から第４実施形態の各々を例に挙げ、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、便宜上、図１に示すように、壁体１１に沿う水平方向をＸ方向、壁体１１と垂直な水平方向をＹ方向、壁体１１に沿う鉛直方向をＺ方向とする。また図１に示すように、Ｘ方向を左右方向、Ｚ方向を上下方向として説明することがある。

１．第１実施形態
まず第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る半田付け装置の斜視図であり、図２は図１に示す半田付け装置を所定の仮想面（ＸＺ方向に拡がる平面であって、鏝先５やガイド軸３５を二分する面）で切断した断面図であり、図３は図１に示す半田付け装置に設けられた駆動機構の一部の分解斜視図である。なお、図１では、筐体及び支持部１の一部を切断し、半田付け装置の内部を表示するようにしている。また図１では、矢印で示すように、単独状態のカム部材３３およびスライダー部３４を追加表示している。

図１に示すように半田付け装置Ａは、上方から糸半田Ｗを供給し、下部に設けられた鏝先５を利用して、鏝先５の下方に配置される配線基板Ｂｄと、電子部品Ｅｐとを半田付けする装置である。半田付け装置Ａは、支持部１、カッターユニット２、駆動機構３、ヒーターユニット４、鏝先５及び半田送り機構６を備えている。なお、ヒーターユニット４と鏝先５とを組み合わせたものが、半田鏝部を構成している。

半田付け装置Ａは、治具Ｇｊに取り付けられた配線基板Ｂｄと、配線基板Ｂｄに配置された電子部品Ｅｐの端子とに溶融半田を供給し、接続固定を行う。半田付けを行うとき、治具ＧｊをＸ方向及びＹ方向に移動させ配線基板ＢｄのランドＬｄとの位置決めを行う。また、半田付け装置ＡはＺ方向に移動可能であり、位置決め後Ｚ方向に移動することで、鏝先５の先端をランドＬｄに接触させることができる。

支持部１は、立設された平板状の壁体１１を備えている。壁体１１はＸＺ平面を有するように形成されている。支持部１は、壁体１１のＺ方向の下端部より上方にずれた位置に設けられた保持部１２と、壁体１１のＺ方向の辺縁部（下部）に固定された摺動ガイド１３と、壁体１１のＺ方向の端部（下端部）に設けられたヒーターユニット固定部１４とを備えている。

カッターユニット２は、半田送り機構６によって送られた糸半田Ｗを所定長さの半田片Ｗｈに切断するものである。カッターユニット２は、摺動ガイド１３に固定されたカッター下刃２２（固定刃部）と、カッター下刃２２の上部に配置され、Ｘ方向に摺動可能に配置されたカッター上刃２１（可動刃部）と、カッター上刃２１に設けられ、カッター上刃２１の摺動方向と交差する方向（Ｚ方向）に摺動するプッシャーピン２３（半田押部）とを備えている。図１に示すように、カッター上刃２１は、摺動ガイド１３によって、Ｚ方向の移動が規制されているとともに、Ｘ方向に摺動可能となっている。

ここで、摺動ガイド１３について、詳しく説明する。摺動ガイド１３は、カッター下刃２２のＹ方向の両端と接触する一対の壁部１３１、１３１を備えており、一対の壁部１３１は他方に向かって突出した抜け止め部１３２、１３２を備えている。抜止部１３２、１３２は先端が接触しないように、換言すると、摺動ガイド１３の上部に開口を有している。この抜止部１３２、１３２がカッター上刃２１のＺ方向への移動を規制する。

図２に示すように、カッター上刃２１は、半田送り機構６にて送られた糸半田Ｗが挿入される貫通孔である上刃孔２１１と、プッシャーピン２３のロッド部２３１が挿入された貫通孔であるピン孔２１２とを備えている。上刃孔２１１の下端の辺縁部は切刃状に形成されている。カッター下刃２２は、上刃孔２１１を貫通した糸半田Ｗが挿入される貫通孔である下刃孔２２１を備えている。下刃孔２２１の上端の辺縁部は切刃状に形成されている。上刃孔２１１と下刃孔２２１とは、糸半田Ｗが挿入されている状態で、糸半田Ｗと交差する方向にずれることで、互いの切刃によって糸半田Ｗが切断される。なお、詳細については、後述する。

プッシャーピン２３は半田押部であり、カッター上刃２１とカッター下刃２２で切断されて下刃孔２２１に残った半田片Ｗｈを下方に押すものである。プッシャーピン２３は、ピン孔２１２に摺動可能に支持されたロッド部２３１と、ロッド部２３１の端部に設けられたヘッド部２３２と、ロッド部２３１に巻き回されてヘッド部２３２とカッター上刃２１との間に配置されたばね２３３とを備えている。さらに、プッシャーピン２３には、ロッド部２３１のヘッド部２３２と反対側の端部に、ロッド部２３１のピン孔２１２からの抜けを抑制する抜け止めが設けられている。そして、プッシャーピン２３は、ばね２３３の弾性力によって、常に上方に、すなわち、カッター下刃２２と反対側に持ち上げられている。

図１、図２に示すように、駆動機構３は、保持部１２に保持されたエアシリンダー３１と、保持部１２に設けられた貫通孔を貫通し、エアシリンダー３１によってＺ方向に摺動駆動されるピストンロッド３２と、保持部１２とカッター下刃２２との両方に支持され、Ｚ方向に延びる円柱状のガイド軸３５を備えている。そして、そして、駆動機構３は、ガイド軸３５にＺ方向に摺動可能に支持されたカム部材３３と、カム部材３３に設けられた後述のピン３３２が係合するカム溝３４０を有するスライダー部３４とを備えている。

エアシリンダー３１は、外部から供給される空気の圧力でピストンロッド３２を摺動駆動（伸縮）させるものであり、エアシリンダー３１とピストンロッド３２とが駆動機構３のアクチュエーターを構成している。ピストンロッド３２は、ガイド軸３５と平行に設けられており、ガイド軸３５に沿って直線的に往復動する。ピストンロッド３２の先端部は、カム部材３３に固定されており、ピストンロッド３２の伸縮によって、Ｚ方向に摺動する。カム部材３３の摺動は、ガイド軸３５によってガイドされている。なお、駆動機構３のアクチュエーターとして空気圧を用いるものとしているが、これに限定されるものではなく、空気以外の流体（例えば、作動油）を用いるもの（油圧）であってもよいし、直線移動するモータ（リニアモータ）のような電動のものであってもよい。

図２に示すように、ガイド軸３５は、下端部がカッター下刃２２に設けられた凹穴に嵌合されており、カッター下刃２２にねじ３５１でねじ止め固定されている。また、ガイド軸３５の上部は、保持部１２に設けられた孔を貫通しており、ピン３５２によって移動が規制されている。つまり、ガイド軸３５はねじ３５１によってカッター下刃２２と、ピン３５２によって保持部１２と固定されている。

なお、本実施形態において、ガイド軸３５は、ねじ３５１及びピン３５２によって固定されているが、これに限定されるものではなく、例えば、圧入、溶接等の固定方法で固定されるものであってもよい。また、本実施形態において、ガイド軸３５として円柱状の部材としているが、これに限定されるものではなく、断面多角形状や楕円等を利用してもよい。

図２、図３に示すように、カム部材３３は、矩形状の部材であり、長辺の一部を矩形状に切り欠いた凹部３３０と、カム部材３３に連結し、ガイド軸３５が貫通する貫通孔を備えた円筒形状の支持部３３１とを備えている。凹部３３０には、スライダー部３４が（Ｘ方向及びＺ方向に）摺動可能に配置される。また、支持部３３１はガイド軸３５と平行する方向に延びる形状を有しており、カム部材３３のがたつきを抑制するために設けられている。つまり、カム部材３３がある程度厚みを有し、がたつきが発生しにくい構成の場合、円筒形状の部分を省略し、貫通孔だけで支持部３３１を構成してもよい。

そして、カム部材３３は、凹部３３０の中間部分に設けられて中心軸がガイド軸３５と直交する円柱状のピン３３２と、凹部３３０と隣接してプッシャーピン２３を押すピン押し部３３３と、支持孔３３１内部に配置された軸受３３４とを備えている。ピン３３２は、スライダー部３４に設けられた後述するカム溝３４０に挿入される。また、軸受３３４は、ガイド軸３５に外嵌し、カム部材３３ががたつかないように、円滑に摺動させる部材である。また更にカム部材３３は、ピン３３２の近傍から上方へ突出した突出部３３５と、突出部３３５の上端に設けられたマグネット３３６を有している。

図２、図３に示すように、スライダー部３４は、長方形状の板状の部材であり、カッター上刃２１と一体的に形成されている。スライダー部３４は、板厚方向に貫通するとともに長手方向に延びるカム溝３４０を備えている。カム溝３４０は、ガイド軸３５と平行に延びる第１溝部３４１を上側に、同じくガイド軸３５と平行に延びる第２溝部３４２を下側に設けている。そして、第１溝部３４１と第２溝部３４２とは、Ｘ方向にずれて設けられており、カム溝３４０は第１溝部３４１と第２溝部３４２とを接続する接続溝部３４３を備えている。

カム溝３４０には、カム部材３３のピン３３２が挿入されており、カム部材３３がガイド軸３５に沿って移動することで、ピン３３２がカム溝３４０の内面を摺動する。ピン３３２がカム溝３４０の接続溝部３４３に位置するとき、接続溝部３４３の内面を押す。これにより、スライダー部３４及びスライダー部３４に一体的に形成されたカッター上刃２１がカム部材３３の摺動方向（Ｚ方向）と交差する方向（Ｘ方向）に移動（カッター下刃２２に対して摺動）する。

なお、本実施形態では、カム部材３３にピン３３２、スライダー部３４にカム溝３４０を備えた構成を挙げて説明しているが、実際には、カム部材にカム溝、スライダー部にピンを備えた構成であってもよい。

図２に示すように、ヒーターユニット４は、半田片Ｗｈを加熱し、溶融させるための加熱装置であり、壁体２２の下端部に設けられたヒーターユニット固定部１４に固定されている。ヒーターユニット４は、電気を通すことで発熱するヒーター４１と、ヒーター４１を取り付けるためのヒーターブロック４２とを備えている。ヒーター４１は円筒形状のヒーターブロック４２の外周面に巻き回されている。

ヒーターブロック４２は円筒形状を有しており、軸方向の端部に鏝先５をとりつけるための断面円形状の凹部４２１と、凹部４２１の底部の中心部から反対側に貫通した半田供給孔４２２とを備えている。ヒーターブロック４２は、半田供給孔４２２と下刃孔２２１とが連通するように、カッター下刃２２に接触して設けられている。ヒーターブロック４２をこのように設けることで、半田片Ｗｈは、下刃孔２２１から半田供給孔４２２に移動する。

鏝先５は、円筒形状の部材であり、中央部分に軸方向に延びる半田孔５１を備えている。鏝先５は、ヒーターブロック４２の凹部４２１に挿入され、図示を省略した部材によって抜け止めがなされている。また、鏝先５の半田孔５１は、ヒーターブロック４２の半田供給孔４２１と連通しており、半田供給孔４２１から半田片Ｗｈが送られる。

鏝先５は、ヒーター４１からの熱が伝達されており、その熱で半田片Ｗｈを溶融させる。そのため、鏝先５は、高い熱伝導率を有する材料、例えば、炭化ケイ素、窒化アルミ等のセラミックやタングステン等の金属で形成されている。半田付け装置Ａにおいて、鏝先５は円筒形状のものとしているが、これに限定されるものではなく、断面多角形又は楕円形の筒形状のものを用いてもよい。半田付けを行う配線基板Ｂｄ及び（又は）電子部品Ｅｐの端子の形状に合わせて異なる形状のものを用意するようにしてもよい。

図１、図２に示すように、半田送り機構６は、糸半田Ｗを供給するものであり、糸半田Ｗを送る一対の送りローラ（６１ａ、６１ｂ）（以下「送りローラ６１」と総称することがある）と、送りローラ６１で送られた糸半田Ｗをカッター上刃２１の上刃孔２１１にガイドするガイド管６２とを備えている。一対の送りローラ６１は、支持部１に取り付けられており、糸半田Ｗを挟むとともに、回転することで糸半田Ｗを下方に送る。ガイド管６２は、弾性変形可能な管体であり、上端は、送りローラ６１の糸半田Ｗが送り出される部分に近接して配置されている。

また、ガイド管６２の下端は、カッター上刃２１の上刃孔２１１と連通するように設けられている。なお、ガイド管６２の下端はカッター上刃２１の摺動に追従して移動するものであり、ガイド管６２はカッター上刃２１が摺動する範囲で過剰に引っ張られたり、突っ張ったりしないように設けられている。送りローラ６１は回転角度（回転数）によって、送り出した糸半田の長さを決定している。

図４は、半田送り機構６のより詳細な構成図である。図１、図２および図４に示すように、半田送り機構６の近傍には、スライドベアリングユニット８１（図１に図示）、ラックギアユニット８２、ストッパー８３、第１歯車８４、第２歯車８５、ワンウェイクラッチ８５ａが設けられている。ラックギアユニット８２は、スライドベアリングユニット８１により上下にスライドするようになっており、下端はマグネット３３６に吸着して取り付けられる構成となっている。またラックギアユニット８２は、スライド方向と直交して伸びた突起８２ａが設けられている。突起８２ａがストッパー８３の上端に当たることで、ラックギアユニット８２は、それより下方には移動出来ないようになっている。

またラックギアユニット８２と第１歯車８４は、直線運動を回転運動に変換するラックアンドピニオン機構を構成しており、ラックギアユニット８２のスライドに伴って第１歯車８４が回転する。また第１歯車８４が回転することで、これに噛み合った第２歯車８５も回転し、第２歯車８５とワンウェイクラッチ８５ａ（回転方向を一方向へ制限する部品）を介して連結した送りローラ６１ａも回転する。なお、ワンウェイクラッチ８５ａの作用により、送りローラ６１ａは、図２で見た場合の半時計方向には回転しない（第２歯車８５が半時計方向に回転する間、送りローラ６１ａはどの方向にも回転しない）ようになっている。

半田付け装置Ａで半田付けを行う場合、鏝先５の先端を半田付けを行う配線基板ＢｄのランドＬｄに接触させ、鏝先５で、ランドＬｄ及び電子部品Ｅｐの端子を囲む。このとき、鏝先５には、ヒーター４１からの熱が伝達されており、鏝先５が接触することでランドＬｄ及び電子部品Ｅｐの端子は、半田付けに適した温度に加温（プレヒート）される。なお、ヒーター４１は常時同じ熱量を鏝先５に供給するように制御されていてもよいし、ランドＬｄ及び電子部品Ｅｐの端子を加熱する間は熱量を小さくし、半田片Ｗｈが鏝先５の半田孔５１に到達した後、供給する熱量を大きくするように制御されるものであってもよい。このように、糸半田Ｗの有無によって、ヒーター４１から鏝先５に供給される熱量を変更することで、配線基板Ｂｄや電子部品Ｅｐの過熱による不具合の発生を抑制することができる。

次に、本発明にかかる半田付け装置Ａの動作について、図面を参照して説明する。図５は、半田送り機構６の近傍における動作の様子を示し、図６は、半田付け装置Ａ全体の動作の様子を示している。

半田付け装置Ａは、半田付けを行う直前、ピストンロッド３２がエアシリンダー３１の内部に収納された状態になっており、カム部材３３がＺ方向の上部（摺動範囲の最上部）にある。このとき、ピン３３２がカム溝３４０における上部に位置しており、カッター上刃２１がガイド軸３５に最も接近した位置にある。この位置を初期位置とする。また、半田付け装置Ａでは初期位置にあるとき、上刃孔２１１が下刃孔２２１とＺ方向に重なるようにカッター上刃２１及びカッター下刃２２が形成されている（図６（ａ）を参照）。

エアシリンダー３１によりピストンロッド３２が突出し、カム部材３３が下方へ押され出すと、図５（ａ）に示すようにラックギアユニット８２が降下し、これに伴って一対の送りローラ６１が回転して糸半田Ｗを下方へ送り出す（図５（ａ）を参照）。そして突起８２ａがストッパー８３に当たると、ラックギアユニット８２の下降は停止し、同時に送りローラ６１の回転も止まるため、糸半田Ｗの送り出しは停止する（図５（ｂ）、図６（ｂ）を参照）。

なお、ストッパー８３の上下位置は調整可能であり、これにより、糸半田Ｗの送り出し量も調整可能となっている。更にカム部材３３が下方へ押されると、ラックギアユニット８２はマグネット３３６から離れ、カム部材３３側だけがガイド軸３５に沿って降下を続ける（図５（ｃ）を参照）。

ピン３３２がカム溝３４０内に配置されているため、ピン３３２はカム軸３４０内を摺動する。ピン３３２が第１溝部３４１にあるとき、第１溝部３４１がピン３３２の移動方向（ガイド軸３５の軸方向）と一致するため、スライダー３４はカム部材３３から力を受けず、カム部材３４は静止している。そして、ピン３３２が第１溝部３４１から接続溝部３４３に到達すると、ピン３３２が接続溝部３４３の内面を押す。これにより、スライダー部３４にＸ方向の力が加わり、スライダー部３４及びスライダー部３４と一体に形成されたカッター上刃２１がＸ方向に移動（摺動）する。

カッター上刃２１が摺動することで、上刃孔２１１と下刃孔２２１とがＸ方向にずれ、これらの孔のずれによって、上刃孔２１１の端部の縁に形成された切刃と下刃孔２２１の端部の縁に形成された切刃が交差し、糸半田Ｗが半田片Ｗｈに切断される（図６（ｃ）を参照）。

ピストンロッド３２がさらに突出すると、カム部材３３がさらに下方に移動し、ピン３３２が接続溝部３４３から第２溝部３４２に移動する。第２溝部３４２もガイド軸３５と平行に延びているため、カム部材３３がガイド軸３５に沿って下方に移動しても、ピン３３２がスライダー部３４を押さなくなる。すなわち、カム部材３３は移動するが、カッター上刃２１及びスライダー部３４は停止する。カッター上刃２１はガイド軸３５から最も離れた位置にある。この位置にあるとき、ピン孔２１２が下刃孔２２１とＺ方向に重なるように、カッター上刃２１及びカッター下刃２２が形成されている。

ピストンロッド３２がさらに突出すると、カム部材３３が下方に摺動し、カム部材３３のピン押し部３３３がプッシャーピン２３のヘッド部２３２を押す（図６（ｄ）を参照）。これにより、プッシャーピン２３のロッド部２３１が下刃孔２２１に挿入される。このとき、下刃孔２２１に残っている半田片Ｗｈは、ロッド部２３１に押され、鏝先５に向かって移動する。なお、半田片Ｗｈは、切断時に自重によって下方に移動する場合もあるが、プッシャーピン２３を利用することで、半田片Ｗｈを確実に鏝先５の半田孔５１に供給することができる。

鏝先５には、ヒーター４１からの熱が伝達されており、この熱によって半田孔５１内で糸半田Ｗは溶融される。そして、鏝先５は、配線基板ＢｄのランドＬｄと電子部品Ｅｐの端子とを囲んでいるため、溶融した半田は、ランドＬｄと電子部品Ｅｐの端子とに流れる。そして、半田付け装置ＡをＺ方向に移動することで、鏝先５がランドＬｄから離れる。これにより、半田は外気によって冷却され、固化することで、ランドＬｄと電子部品Ｅｐの端子とが半田付けされる。

そして、半田付けが終了すると、エアシリンダー３１はピストンロッド３２を内部に収納する。これにより、カム部材３３がＺ方向上方に移動し、プッシャーピン２３はばね２３３の弾性力により上方に押し上げられ、ロッド部２３１が下刃孔２２１から抜ける。この状態でカッター上刃２１が摺動しても、プッシャーピン２３は破損しない。そして、カム部材３３のピン３３２がカム溝３４０の接続溝部３４３に到達し、スライダー部３４及びカッター上刃２１は、ガイド軸３５に接近するように摺動する。

そして、ピン３３２がカム溝３４０の第１溝部３４１に到達したとき、半田付け装置Ａは、初期位置に戻る。なお、カム部材３３が上昇する過程において、ラックギアユニット８２の下端部は再びマグネット３３６に吸着して取り付けられ、これらは一体となって上昇する（図５（ｄ）を参照）。

２．第２実施形態
次に第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態は、ラックギアユニットとカム部材の接続形態に関する点を除き、基本的に第１実施形態と同様である。以下の説明では第１実施形態と異なる部分の説明に重点をおき、共通する部分の説明を省略する。

図７は、第２実施形態に係るラックギアユニット８２とカム部材３３との接続箇所近傍の構成図である。本図に示すように、カム部材３３の一部である突出部３３５の上側先端には、上方へ突き出た小突起３３６ｐが設けられている。小突起３３６ｐは、上側が略球状に形成されている。

またラックギアユニット８２の下端部には、内壁が弾性（ばね性）を有した凹部８２ｐが設けられている。凹部８２ｐの内径は、小突起３３６ｐの略球状部分の外径よりやや小さくなっているが、凹部８２ｐの内壁が弾性を有するため、図７に示すように凹部８２ｐ内へ小突起３３６ｐを進入させることができる。この状態では、凹部８２ｐの内壁の弾性により、ラックギアユニット８２は突出部３３５へある程度の強さで取り付けられる。

このように取り付けられた状態のラックギアユニット８２が下降してストッパー８３に当接すると、突出部３３５を降下させる力が凹部８２ｐ内壁の弾性に打ち勝って、ラックギアユニット８２は突出部３３５から分離する。その後の復帰時において、突出部３３５が上昇してラックギアユニット８２へ接近すると、再び小突起３３６ｐが凹部８２ｐに嵌まり込み、ラックギアユニット８２は突出部３３５へ取り付けられる。

このように小突起３３６ｐと凹部８２ｐは、第１実施形態でのマグネット３３６と同様に、ラックギアユニット８２を突出部３３５へ着脱可能に取り付けるために利用される。また小突起３３６ｐや凹部８２ｐの形状については、ラックギアユニット８２と突出部３３５を適切な強度で取り付け可能となるように設定すればよい。

３．第３実施形態
次に第３実施形態について説明する。なお、第３実施形態は、カム部材およびその周辺の機構などに関する点を除き、基本的に第１実施形態と同様である。以下の説明では第１実施形態と異なる部分の説明に重点をおき、共通する部分の説明を省略する。

図８は第３実施形態に係る半田付け装置Ａの外観斜視図である。本図に示すように半田付け装置Ａは、第１実施形態に係るエアシリンダー３１、カム部材３３、スライダー部３４、ラックギアユニット８２、ストッパー８３、およびこれらの関連部の代わりに、回転シリンダー９１、カム部材９２、スライダー部９３、駆動レバー９４、およびストッパー９５を有している。また図８では、矢印で示すように、単独状態のカム部材９２を追加表示している。

回転シリンダー９１は、カム部材９２を回転させるアクチュエーターとして機能し、これによりカム部材９２は、軸９２ａを中心に回転する。なお、カム部材９２に設けられたピン９２ｂは、スライダー部９３に設けられたカム溝９３ａに嵌め込まれている。これによりスライダー部９３は、カム部材９２が回転移動すると、カム溝９３ａの形状に応じて駆動する。

またカム部材９２の先端付近（軸９２ａとは反対側）には、略棒状の駆動レバー９４の一端側を吸着可能であるマグネット９２ｃが設けられている。なお、駆動レバー９４の他端側は、第１歯車８４に連結している。駆動レバー９４は、第１歯車８４と同軸での回転が可能であり、駆動レバー９４の回転に伴って第１歯車８４も回転する。第１歯車８４が回転すると半田送り機構６による半田送りが行われるのは、第１実施形態の場合と同様である。

カム溝９３ａの形状は、回転シリンダー９１の駆動により、初期状態から、半田送り機構６による半田送り、カッターユニット２を用いた半田カット、およびプッシャーピン２３を用いた半田プッシュの各動作を順に経て、初期状態への復帰がなされるように適切に設定されている。このような一連の動作について、図９を参照しながらより詳しく説明する。

図９（ａ）は、半田付け装置Ａの初期状態を示している。この状態では、ピン９２ｂがカム溝９３ａにおける上部に位置しており、カッター上刃２１が最も左側にある。また、半田付け装置Ａでは初期位置にあるとき、上刃孔２１１が下刃孔２２１と上下方向に重なるようにカッター上刃２１及びカッター下刃２２が形成されている。またマグネット９２ｃにより、駆動レバー９４はカム部材９２に着脱可能に取り付けられており、駆動レバー９４とストッパー９５の間には一定の距離（駆動レバー９４の可動範囲に相当する）がある。

回転シリンダー９１が回転駆動（図９で見た場合の時計回りの回転駆動）を開始し、カム部材９２が回転し出すと、図９（ｂ）に示すように駆動レバー９４は反時計回りに回転し、これに伴って半田送り機構６が駆動して糸半田Ｗを下方へ送り出す。そして駆動レバー９４がストッパー９５に当たると、駆動レバー９４の回転は停止し、同時に半田送り機構６の駆動も止まるため、糸半田Ｗの送り出しは停止する。

なお、ストッパー８３の位置は調整可能であり、これにより、糸半田Ｗの送り出し量も調整可能となっている。更にカム部材９２が回転すると、駆動レバー９４はマグネット９２ｃから離れ、カム部材９２側だけが回転を続ける。

その後、カム部材９２が回転すると、ピン９２ｂがカム溝９３ａの右側面に当たって右方へ押す格好となる。これにより、スライダー部９３に右方向（Ｘ方向）の力が加わり、スライダー部９３及びスライダー部９３と一体に形成されたカッター上刃２１が右方向に移動する。

カッター上刃２１が摺動することで、上刃孔２１１と下刃孔２２１とがＸ方向にずれ、これらの孔のずれによって、上刃孔２１１の端部の縁に形成された切刃と下刃孔２２１の端部の縁に形成された切刃が交差し、糸半田Ｗが半田片Ｗｈに切断される（図９（ｃ）を参照）。また、プッシャーピン２３は下刃孔２２１の真上の位置に到達する。

更にカム部材９２が回転すると、カム部材９２の先端部分がプッシャーピン２３のヘッド部２３２を押す（図９（ｄ）を参照）。これにより、プッシャーピン２３のロッド部が下刃孔２２１に挿入される。このとき、下刃孔２２１に残っている半田片Ｗｈは、プッシャーピン２３に押され、鏝先５に向かって移動する。なお、半田片Ｗｈは、切断時に自重によって下方に移動する場合もあるが、プッシャーピン２３を利用することで、半田片Ｗｈを確実に鏝先５の半田孔５１に供給することができる。

鏝先５には、ヒーター４１からの熱が伝達されており、この熱によって半田孔５１内で糸半田Ｗは溶融される。そして、鏝先５は、配線基板ＢｄのランドＬｄと電子部品Ｅｐの端子とを囲んでいるため、溶融した半田は、ランドＬｄと電子部品Ｅｐの端子とに流れる。そして、半田付け装置ＡをＺ方向に移動することで、鏝先５がランドＬｄから離れる。これにより、半田は外気によって冷却され、固化することで、ランドＬｄと電子部品Ｅｐの端子とが半田付けされる。

そして半田付けが終了すると、カム部材９２を逆回転（図９で見た場合の反時計回り）させるように回転シリンダー９１が駆動する。これにより、プッシャーピン２３はばねの弾性力により上方に押し上げられ、下刃孔２２１から抜ける。この状態でカッター上刃２１が摺動しても、プッシャーピン２３は破損しない。またカム部材９２は駆動レバー９４が再度取り付けられ、駆動レバー９４を押し上げるようにして初期状態の位置に戻る。

このような過程を経て、半田付け装置Ａは初期状態に復帰することとなる。なお、本実施形態においても、第２歯車８５はワンウェイクラッチを介して送りローラ６１ａに連結しているため、当該復帰の過程において半田送り機構６が駆動することはない。

４．第４実施形態
次に第４実施形態について説明する。なお、第４実施形態は、カム部材およびその周辺の機構などに関する点を除き、基本的に第１実施形態と同様である。以下の説明では第１実施形態と異なる部分の説明に重点をおき、共通する部分の説明を省略する。

図１０は第４実施形態に係る半田付け装置Ａの外観斜視図であり、図１１は当該半田付け装置Ａの構成図（一部を断面表示している）である。これらの図に示すように半田付け装置Ａは、第１実施形態に係るエアシリンダー３１、カム部材３３、スライダー部３４、ラックギアユニット８２、ストッパー８３、各歯車（８４、８５）およびこれらの関連部の代わりに、回転シリンダー１０１、円筒カム１０２、カムレバー１０３、駆動レバー１０４、ストッパー１０６、およびスライダー部１０７を有している。

回転シリンダー１０１は、左右方向（Ｘ方向）を軸として円筒カム１０２を回転させるアクチュエーターとして機能し、これにより円筒カム１０２は、回転シリンダー１０１と同軸で回転する。円筒カム１０２には、図１１に示すように周方向へ一部蛇行して伸びるように、カム溝１０２ａが設けられている。また円筒カム１０２には、カムレバー１０３が回転シリンダー１０１と同軸で回転可能に設けられている。カムレバー１０３は、図１０に破線矢印で示す方向に、円筒カム１０２の回転に伴って同軸で回転する。

また送りローラ６１ａは、ワンウェイクラッチを介して駆動レバー１０４に連結されている。駆動レバー１０４は、回転シリンダー１０１と同軸で回転するように配置されている。駆動レバー１０４が、左方視点での時計回り方向へ回転すると、表面に滑り止め（凹凸）が施された送りローラ６１ａも回転し、他方の送りローラ６１ｂと連携して糸半田Ｗを下方へ送り出す。なお、上記のようにワンウェイクラッチが設けられているため、駆動レバー１０４が当該方向とは逆向きへ回転するときには、送りローラ６１ａは回転しない。

なお、カムレバー１０３には、駆動レバー１０４を吸着可能としたマグネット１０３ａが設けられている。駆動レバー１０４は、マグネット１０３ａに吸着している状態（カムレバー１０３に取り付けられている状態）では、カムレバー１０３とともに回転することになる。またスライダー部１０７は、カッター上刃２１に連結しており、スライダー部１０７の上端に設けられたカムフォロア１０７ａはカム溝１０２ａ内に嵌め込まれている。これによりスライダー部１０７は、円筒カム１０２が回転移動すると、カム溝１０２ａの形状に応じて駆動する。

カム溝１０２ａの形状は、回転シリンダー１０１の駆動により、初期状態から、半田送り機構６による半田送り、カッターユニット２を用いた半田カット、およびプッシャーピン２３を用いた半田プッシュの各動作を順に経て、初期状態への復帰がなされるように適切に設定されている。このような一連の動作について、図１２を参照しながら説明する。なお、図１２は、主にカムレバー１０３および駆動レバー１０４の動きを示している。

図１２（ａ）は初期状態を示している。この状態では、駆動レバー１０４はカムレバー１０３に連結（マグネット１０３ａにより吸着）しており、駆動レバー１０４とストッパー１０６の間には一定の距離（駆動レバー１０４の可動範囲に相当する）がある。なお、このときは図１１に示すように、カッター上刃２１は最も左側にあり、上刃孔２１１が下刃孔２２１と上下方向に重なるようにカッター上刃２１及びカッター下刃２２が形成されている。

回転シリンダー１０１が回転駆動（左方から見て時計回りの回転）を開始し、円筒カム１０２とカムレバー１０３が一緒に回転し出すと、図１２（ｂ）に示すように駆動レバー１０４が回転し、これに伴って半田送り機構６が駆動して糸半田Ｗを下方へ送り出す。そして駆動レバー１０４がストッパー１０６に当たると、駆動レバー１０４の回転は停止し、同時に半田送り機構６の駆動も止まるため、糸半田Ｗの送り出しは停止する。

なお、ストッパー１０６の位置は調整可能であり、これにより、糸半田Ｗの送り出し量も調整可能となっている。更にカムレバー１０３が回転すると、駆動レバー１０４はマグネット１０３ａから離れ、カムレバー１０３側だけが回転を続ける。

その後、カムレバー１０３とともに円筒カム１０２が回転すると、先述したカム溝１０２ａの蛇行形状により、カム溝１０２ａの内面がカムフォロア１０７ａを右方へ押す格好となる。これにより、スライダー部１０７に右方向（Ｘ方向）の力が加わり、スライダー部１０７及びスライダー部１０７と一体に形成されたカッター上刃２１が右方向に移動する。

カッター上刃２１が摺動することで、上刃孔２１１と下刃孔２２１とがＸ方向にずれ、これらの孔のずれによって、上刃孔２１１の端部の縁に形成された切刃と下刃孔２２１の端部の縁に形成された切刃が交差し、糸半田Ｗが半田片Ｗｈに切断されることになる。また、プッシャーピン２３は下刃孔２２１の真上の位置に到達する。

更にカム部材９２が回転すると、図１２（ｃ）に示すように、カムレバー１０３の先端部分がプッシャーピン２３のヘッド部２３２を押す。これにより、プッシャーピン２３のロッド部が下刃孔２２１に挿入される。このとき、下刃孔２２１に残っている半田片Ｗｈは、プッシャーピン２３に押され、鏝先５に向かって移動する。なお、半田片Ｗｈは、切断時に自重によって下方に移動する場合もあるが、プッシャーピン２３を利用することで、半田片Ｗｈを確実に鏝先５の半田孔５１に供給することができる。

鏝先５には、ヒーター４１からの熱が伝達されており、この熱によって半田孔５１内で糸半田Ｗは溶融される。そして、鏝先５は、配線基板ＢｄのランドＬｄと電子部品Ｅｐの端子とを囲んでいるため、溶融した半田は、ランドＬｄと電子部品Ｅｐの端子とに流れる。そして、半田付け装置ＡをＺ方向に移動することで、鏝先５がランドＬｄから離れる。これにより、半田は外気によって冷却され、固化することで、ランドＬｄと電子部品Ｅｐの端子とが半田付けされる。

そして半田付けが終了すると、円筒カム１０２およびカムレバー１０３を逆回転（左方から見て反時計回り）させるように回転シリンダー９１が駆動する。これにより、プッシャーピン２３はばねの弾性力により上方に押し上げられ、下刃孔２２１から抜ける。この状態でカッター上刃２１が摺動しても、プッシャーピン２３は破損しない。またカムレバー１０３は駆動レバー１０４と再度連結し、駆動レバー１０４を押し上げるようにして初期状態の位置に戻る。このような過程を経て、半田付け装置Ａは初期状態に復帰することとなる。

５．その他
以上に説明したように各実施形態の半田付け装置は、糸半田Ｗを切断した半田片Ｗｈが供給される半田孔を有するとともに当該半田孔で半田片Ｗｈを加熱溶融する半田鏝部と、前記半田孔に連通した半田保持孔を有する固定刃部と、糸半田Ｗを送り出して前記半田保持孔へ挿入させる半田送り部と、前記固定刃部に対して摺動して前記半田保持孔に挿入された糸半田Ｗｈを切断する可動刃部とを備えている。

更に当該半田付け装置は、一つのアクチュエーターの駆動により、糸半田Ｗを送り出すとともに、前記可動刃部を前記固定刃部に対して往復摺動させるように構成されている。そのため簡単な構造としながらも、精度よく且つ効率よく半田付けを行うことが可能である。

すなわち当該半田付け装置によれば、複数個のアクチュエーターを正確に同期して連動させる制御が不要であり、制御を簡略化することが可能である。また、糸半田を送り出す動作と糸半田を切断する動作の２つの動作が連続して行われるため、アクチュエーターの動作を切り替えるための時間が不要となり、それだけ、１回の半田付けに要する時間（タクトタイム）を減らすことができる。これにより、半田付けの効率を高めることが可能となる。

また各実施形態の半田付け装置は、前記可動刃部に取り付けられて前記半田保持孔の軸方向に移動可能に設けられる半田押部を備え、前記アクチュエーターの駆動により、前記可動刃部が前記固定刃部上を摺動して糸半田Ｗを切断した際に前記半田押部が前記半田保持孔上に配され、前記半田押部を前記半田保持孔に挿入する構成となっている。

第１および第２実施形態の半田付け装置では、アクチュエーターは直線運動を行うように駆動し、このアクチュエーターの直線運動を回転運動に変換するラックアンドピニオン機構が設けられている。そして前記半田送り部は、当該変換により得られた回転運動を用いて糸半田Ｗを送り出すようになっている。なお、第３および第４実施形態の半田付け装置では、アクチュエーターは回転運動を行うように駆動する。

また各実施形態の半田付け装置では、前記半田送り部は、送りローラの回転により糸半田Ｗを送り出すように形成されており、アクチュエーターの駆動に伴って回転する歯車を備えている。更に送りローラは、ワンウェイクラッチを介して当該歯車に連結されている。これにより、アクチュエーターを用いて糸半田Ｗを送り出すことが出来るとともに、当該送り出しの方向を一定とすることが可能である。

また各実施形態の半田付け装置では、アクチュエーターの駆動に付随して移動する付随移動部が備えられ、当該付随移動部の移動量に応じた量の糸半田Ｗが送り出される。そして付随移動部の可動範囲を変えることで、糸半田Ｗの送り出し量を調節可能としている。なお、第１および第２実施形態ではラックギアユニットが、第３および第４実施形態では駆動レバーが、それぞれ付随移動部に相当する。

また付随移動部は、アクチュエーターにより駆動する駆動部分（カム部材やカムレバー）に着脱可能に取付けられ、アクチュエーターの駆動中に所定のストッパーへ当たることによって、当該駆動部分から離れて停止するように構成されている。更に当該ストッパーの位置を変えることで、前記可動範囲が変わる。そのため、当該可動範囲を簡単に変更し、糸半田Ｗの送り出し量を容易に調節することが可能である。

なお、付随移動部は、内壁が弾性を有した凹部への突起の嵌め込み（第２実施形態の場合）、または、磁石を用いること（その他の実施形態の場合）により、前記駆動部分に着脱可能に取付けられるようになっている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。

Ａ 半田付け装置
１ 支持部材
１１ 壁体
１２ 保持部
１３ 摺動ガイド
１４ ヒーターユニット固定部
１５ アクチュエーター保持部
１６ ばね保持部
２ カッターユニット
２１ カッター上刃
２１１ 上刃孔
２１２ ピン孔
２２ カッター下刃
２２１ 下刃孔
２３ プッシャーピン
２３１ ロッド部
２３２ ヘッド部
２３３ ばね
３ 駆動機構
３１ エアシリンダー
３２ ピストンロッド
３３ カム部材
３３０ 凹部
３３１ 支持孔
３３２ ピン
３３３ ピン押し部
３３４ 軸受
３３５ 突出部
３３６ マグネット
３４、９３、１０７ スライダー部
３４０ カム溝
３４１ 第１溝部
３４２ 第２溝部
３４３ 接続溝部
３５ ガイド軸
４ ヒーターユニット
４１ ヒーター
４２ ヒーターブロック
４２１ 凹部
４２２ 半田供給孔
５ 鏝先
５１ 半田孔
６ 半田送り機構
６１ 送りローラ
６２ ガイド管
８１ スライドベアリングユニット
８２ ラックギアユニット
８３、９５、１０６ ストッパー
８４ 第１歯車
８５ 第２歯車
８５ａ ワンウェイクラッチ
９１、１０１ 回転シリンダー
９２ カム部材
９４、１０４ 駆動レバー
１０２ 円筒カム
１０３ カムレバー
Ｗ 糸半田
Ｗｈ 半田片
Ｂｄ 配線基板
Ｅｐ 電子部品
Ｌｄ ランド

Claims (9)

1. 糸半田を切断した半田片が供給される半田孔を有するとともに前記半田孔で前記半田片を加熱溶融する半田鏝部と、
   前記半田孔に連通した半田保持孔を有する固定刃部と、
   前記糸半田を送り出して前記半田保持孔へ挿入させる半田送り部と、
   前記固定刃部に対して摺動して前記半田保持孔に挿入された前記糸半田を切断する可動刃部とを備え、
   一つのアクチュエーターの駆動により、前記糸半田を送り出すとともに、前記可動刃部を前記固定刃部に対して往復摺動させることを特徴とする半田付け装置。
2. 前記可動刃部に取り付けられて前記半田保持孔の軸方向に移動可能に設けられる半田押部を備え、
   前記アクチュエーターの駆動により、前記可動刃部が前記固定刃部上を摺動して前記糸半田を切断した際に前記半田押部が前記半田保持孔上に配され、前記半田押部を前記半田保持孔に挿入することを特徴とする請求項１に記載の半田付け装置。
3. 前記アクチュエーターは、直線運動を行うように駆動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半田付け装置。
4. 前記アクチュエーターは、回転運動を行うように駆動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半田付け装置。
5. 前記アクチュエーターの直線運動を回転運動に変換するラックアンドピニオン機構を有し、
   前記半田送り部は、前記変換により得られた回転運動を用いて前記糸半田を送り出すことを特徴とする請求項３に記載の半田付け装置。
6. 前記半田送り部は、送りローラの回転により前記糸半田を送り出すように形成されており、
   前記アクチュエーターの駆動に伴って回転する歯車を備え、
   前記送りローラを、ワンウェイクラッチを介して前記歯車に連結したことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の半田付け装置。
7. 前記アクチュエーターの駆動に付随して移動する付随移動部を備え、当該付随移動部の移動量に応じた量の前記糸半田が送り出される請求項１から請求項６の何れかに記載の半田付け装置であって、
   前記付随移動部の可動範囲を変えることで、前記糸半田の送り出し量を調節可能としたことを特徴とする半田付け装置。
8. 前記付随移動部は、
   前記アクチュエーターにより駆動する駆動部分に着脱可能に取付けられ、当該アクチュエーターの駆動中に所定のストッパーへ当たることによって、前記駆動部分から離れて停止するように構成され、
   前記ストッパーの位置を変えることで、前記可動範囲が変わることを特徴とする請求項７に記載の半田付け装置。
9. 前記付随移動部は、
   内壁が弾性を有した凹部への突起の嵌め込み、または磁石を用いることにより、前記駆動部分に着脱可能に取付けられることを特徴とする請求項８に記載の半田付け装置。