JP2023072520A - 自動半田付方法及び自動半田付システム - Google Patents

Abstract

【課題】 半田付部分に無理な応力が付加される弊害を解消し、接続強度及び接続品質を、より高めるとともに、線材の引込方向を均一化して外観品質をより高めるなど、半田付けの全自動化を容易に最適化する。【解決手段】 ワークＡの線材引込部Ｘｉを通した線材（Ｗａ…）における先端部位の、被接続部Ｊａ…に対する最適な折曲角度Ｑａ…を角度データＤｑとして設定処理する角度データ設定部Ｆｓと、線材（Ｗａ…）における先端部位を、角度データＤｑに基づいて折曲角度Ｑａ…だけ折曲処理する折曲処理機構部Ｆｍと、折曲処理した線材（Ｗａ…）の先端部位における芯線部Ｃａ…を、被接続部Ｊａ…に対する半田付け時に、被接続部Ｊａ…に対して所定の姿勢に位置させる修正処理を行う修正処理機能部Ｆｃとを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、線材における被覆部を有する芯線部をワークの被接続部に対して自動で半田付けする際に用いて好適な自動半田付方法及び自動半田付システムに関する。

一般に、電子部品等のワークの被接続部に、リード線又はワイヤハーネス等の線材を接続する際には、半田付けにより接続される場合も多い。このため、半田付けを自動で行う自動半田付装置も各種提案されている。

従来、この種の自動半田付装置としては、特許文献１で開示されるワイヤハーネスの製造装置及び特許文献２で開示される自動被覆電線取付装置が知られている。同文献１で開示されるワイヤハーネスの製造装置は、１台の装置で、１種以上のワイヤハーネスが製造可能なワイヤハーネス製造装置の提供を目的としたものであり、具体的には、電線を送給する電線送給装置と、送給された電線を任意の長さに切断する電線切断装置と、該電線の両端部の被覆を皮むきする皮むき装置と、皮むきされた電線端部に端子を圧着する第１の端子圧着装置と、皮むきされた電線端部に端処理を施す端処理装置と、２種類以上の端処理された電線の払い出し装置を備え、端処理された２種類以上のワイヤハーネスを製造可能に構成されたものである。

また、同文献２で開示される自動被覆電線取付装置は、被覆電線等の線材の原線からの加工と、スイッチ端子やターミナル端子等への配線，接続固定を自動的に行なえるようにしたものであり、具体的には、本体テーブルの上に回転テーブルを配置し、該回転テーブルの周囲に部品整列装置，部品供給装置，部品端子矯正装置，複数の被覆電線加工供給装置，折曲げ装直，被覆電線保持リール，ハンダ付装置，完成品取出し装置を配し、前記回転テーブル上に部品固定治具を複数個配置し、モーター等で前記回転テーブルを間欠動作させる事により部品を順次移載し、前記各装置により前記部品に対し各々の作業を実施することにより、前記部品に対する複数の種類の被覆電線を定寸切断，被覆の定寸ストリップ，部品への供給，電線の折曲げ，部品と電線のハンダによる接続の一連の作業を自動的に行なうように構成されたものである。

国際公開公報ＷＯ２０１２／１２０６３１号 特開昭６０－１７７５８７号公報

しかし、上述した装置をはじめ、従来における自動半田付装置は、次のような問題点があった。

即ち、ワークの被接続部に対して、例えば、リード線における被覆部を有する芯線部を半田付けする場合、ワークの種類、特に、ワークの構造や形状によっては、被接続部の位置に対してリード線の引込部が制約される場合も少なくない。この場合、リード線（芯線部）の位置を、カメラから得られる画像データに対する画像処理等により検出し、被接続部に対してリード線の位置決め制御を行うことにより半田付けすることも行われているが、被接続部の位置や形状によっては、芯線部と被接続部間の接続面積を十分に確保できなかったり、芯線部と被接続部間における相対的位置にオフセットやバラツキが生じる虞れがある。しかも、リード線の引込部が制約される場合、リード線を引込部側における本来の位置へ引き回した際に半田付部分に無理な応力が付加されたり、リード線の引き回しに無用な膨らみを生じて外観品質を損なう虞れもある。

このように、従来の自動半田付装置では、ワークの被接続部に対してリード線の被覆部を半田付けする際における接続強度，接続品質及び外観品質を、より高める観点、更には、半田付けの全自動化を最適化する観点からは更なる改善の余地があった。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した自動半田付方法及び自動半田付システムの提供を目的とするものである。

本発明に係る自動半田付方法は、上述した課題を解決するため、線材（Ｗａ…）における被覆部Ｔａ…により被覆された芯線部Ｃａ…をワークＡの被接続部Ｊａ…に対して自動で半田付けするに際し、予め、線材（Ｗａ…）における先端部位の、被接続部Ｊａ…に対する最適な折曲角度Ｑａ…を角度データＤｑして設定処理（Ｓ１）し、半田付け前に、線材（Ｗａ…）における先端部位を、角度データＤｑに基づいて折曲処理機構部Ｆｍにより折曲角度Ｑａ…だけ折曲処理（Ｓ９）するとともに、半田付け時に、折曲処理した線材（Ｗａ…）の先端部位における芯線部Ｃａ…を、被接続部Ｊａ…に対して所定の姿勢に位置させる修正処理（Ｓ１４ｂ）を行った後、芯線部Ｃａ…を被接続部Ｊａ…に対して半田付け処理（Ｓ１７）することを特徴とする。

また、本発明に係る自動半田付システム１は、上述した課題を解決するため、線材（Ｗａ…）における被覆部Ｔａ…により被覆された芯線部Ｃａ…をワークＡの被接続部Ｊａ…に対して自動で半田付けするシステムを構成するに際して、ワークＡの線材引込部Ｘｉを通した線材（Ｗａ…）における先端部位の、被接続部Ｊａ…に対する最適な折曲角度Ｑａ…を角度データＤｑして設定処理する角度データ設定部Ｆｓと、線材（Ｗａ…）における先端部位を、角度データＤｑに基づいて折曲角度Ｑａ…だけ折曲処理する折曲処理機構部Ｆｍと、折曲処理した線材（Ｗａ…）の先端部位における芯線部Ｃａ…を、被接続部Ｊａ…に対する半田付け時に、被接続部Ｊａ…に対して所定の姿勢に位置させる修正処理を行う修正処理機能部Ｆｃとを備えることを特徴とする。

一方、本発明は、発明の好適な態様により、線材（Ｗａ…）における先端部位には、被覆部Ｔａ…の先端から露出する芯線部Ｃａ…，又は被覆部Ｔａ…を含む線材（Ｗａ…）自体を適用することができる。また、自動半田付方法の実施に際しては、半田付け前に、芯線部Ｃａ…に対して予備半田付処理（Ｓ３）することができる。他方、自動半田付システム１を構成するに際して、折曲処理機構部Ｆｍは、折曲角度Ｑａ…が異なる複数のリード線Ｗａ…，又はワイヤハーネスに対して折曲処理することができる。さらに、修正処理機能部Ｆｃには、線材を把持し、少なくとも当該線材の軸芯に対して周方向へ回動変位させることにより、被接続部Ｊａ…に対して芯線部Ｃａ…を所定の姿勢に位置させる修正処理を行うロボット機構Ｒを用いることができる。

このような本発明に係る自動半田付方法及び自動半田付システム１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 半田付け前に、線材（Ｗａ…）における先端部位を、角度データＤｑに基づいて折曲処理機構部Ｆｍにより折曲角度Ｑａ…だけ折曲処理するとともに、半田付け時に、折曲処理した線材（Ｗａ…）の先端部位における芯線部Ｃａ…を、被接続部Ｊａ…に対して所定の姿勢に位置させる修正処理を行った後、芯線部Ｃａ…を被接続部Ｊａ…に対して半田付け処理するようにしたため、ワークＡの構造や形状によって被接続部Ｊａ…に対して線材引込部Ｘｉが制約され、芯線部Ｃａ…と被接続部Ｊａ…間の接続面積を十分に確保できない課題、及び芯線部Ｃａ…と被接続部Ｊａ…間の相対的位置のオフセットやバラツキが生じやすい課題を有効に低減できる。この結果、半田付部分に無理な応力が付加される弊害を解消し、接続強度及び接続品質を、より高めることができるとともに、線材の引込方向を均一化して外観品質をより高めることができるなど、半田付けの全自動化を容易に最適化することができる。

（２） 自動半田付システム１は、ワークＡの線材引込部Ｘｉを通した線材（Ｗａ…）における先端部位の、被接続部Ｊａ…に対する最適な折曲角度Ｑａ…を角度データＤｑして設定処理する角度データ設定部Ｆｓと、線材（Ｗａ…）における先端部位を、角度データＤｑに基づいて折曲角度Ｑａ…だけ折曲処理する折曲処理機構部Ｆｍと、折曲処理した線材（Ｗａ…）の先端部位における芯線部Ｃａ…を、被接続部Ｊａ…に対する半田付け時に、被接続部Ｊａ…に対して所定の姿勢に位置させる修正処理を行う修正処理機能部Ｆｃとを備えるため、上述した自動半田付方法を容易かつ確実に実施することができる。

（３） 好適な態様により、線材（Ｗａ…）における先端部位として、被覆部Ｔａ…の先端から露出する芯線部Ｃａ…，又は被覆部Ｔａ…を含む線材（Ｗａ…）自体を適用すれば、折曲態様をより多様化できるため、様々な形態の被接続部Ｊａ…に適用可能となり、汎用性に優れるとともに、被接続部Ｊａ…と線材（Ｗａ…）間の、よりマッチングした半田付けを行うことができる。

（４） 好適な態様により、自動半田付方法の実施に際し、半田付け前に、芯線部Ｃａ…に対して予備半田付処理するようにすれば、芯線部Ｃａ…がヨリ線により構成される線材であっても単線と同様に折曲処理することが可能になるため、自動半田付方法を確実に実施することができる。

（５） 好適な態様により、折曲処理機構部Ｆｍを構成するに際し、折曲角度Ｑａ…が異なる複数のリード線Ｗａ…，又はワイヤハーネスに対して折曲処理可能に構成すれば、一台の折曲処理機構部Ｆｍにより、複数のリード線Ｗａ…，又はワイヤハーネスを同時に折曲処理できるため、折曲処理工程の効率化を図れるとともに、自動半田付システム１の小型化及び低コスト化に寄与できる。

（６） 好適な態様により、修正処理機能部Ｆｃを構成するに際し、線材（Ｗａ…）を把持し、少なくとも当該線材の軸芯に対して周方向へ回動変位させることにより、被接続部Ｊａ…に対して芯線部Ｃａ…を所定の姿勢に位置させる修正処理を行うロボット機構Ｒを用いれば、別途の修正処理工程を設けることが不要となるため、生産効率を高めることができるとともに、ロボット機構Ｒに、線材を把持する回転駆動軸のハンド部を設ければ足りるなど、自動半田付システム１の更なる小型化及び低コスト化に寄与できる。

本発明の好適実施形態に係る自動半田付方法を用いて好適なワークと線材の配置図、 同自動半田付方法を用いて好適なワークと線材の他の配置図、 本発明の好適実施形態に係る自動半田付システムに用いる一部抽出拡大図を含む折曲処理機構部の斜視図、 同自動半田付システムに用いる折曲処理機構部の正面構成図、 同折曲処理機構部の一部を抽出して示す正面拡大断面構成図、 同折曲処理機構部の側面構成図、 同折曲処理機構部の一部を抽出して示す側面拡大断面構成図、 同自動半田付システムの概略工程図、 同自動半田付システムのブロック系統図、 同自動半田付システムの処理を順次説明するためのフローチャート、 同自動半田付システムのロボット機構のハンド部によりリード線を把持した側面図、 同自動半田付システムのロボット機構のハンド部によりリード線を把持して修正処理した後の平面図、

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る自動半田付システム１の理解を容易にするため、全体のシステム構成及び半田付け対象となるワークＡの構成について、図１及び図８を参照して説明する。

実施形態で示す自動半田付システム１は、ワークＡとして、図１に示すように、プリント基板本体Ｍｐの外郭にフレームＭｆを有するプリント基板モジュールＭを例示する。このプリント基板モジュールＭは、フレームＭｆの角部付近に、四本のリード線Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄを引き込む引込口Ｍｆｉを有する線材引込部Ｘｉを備えるとともに、この引込口Ｍｆｉの近傍におけるプリント基板本体Ｍｐの上面には、図１に示す四つの被接続部（接続端子）Ｊａ，Ｊｂ，Ｊｃ，Ｊｄが一定間隔おきに設けられている。

また、引込口Ｍｆｉは、プリント基板モジュールＭを所定の機器に組込んだ際に当該機器の構造により制限され、引込口Ｍｆｉの位置と大きさが図１のように制約されている。この結果、四つの被接続部Ｊａ，Ｊｂ，Ｊｃ，Ｊｄを設けた全体のエリアの幅は、引込口Ｍｆｉの幅よりも広くなっている。

このような形態のため、直線状のリード線Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄを、ロボット機構等により位置決め制御し、各被接続部Ｊａ，Ｊｂ，Ｊｃ，Ｊｄに半田付けしても、例示の場合、特に、両側のリード線ＷａとＷｄは、対応する被接続部ＪａとＪｄのエッジ付近に半田付けされる可能性がある。なお、リード線Ｗａ…は、被覆部Ｔａ…により被覆された芯線部Ｃａ…を有するリード線である。

したがって、この場合、図１に示すように、両側のリード線ＷａとＷｄにおける芯線部ＣａとＣｄを、それぞれ対応する被接続部ＪａとＪｄ側へ折曲すれば、被接続部ＪａとＪｄの最適な位置に芯線部ＣａとＣｄを半田付けすることが可能になり、例示の場合、芯線部Ｃａの折曲角度をＱａ、芯線部Ｃ２の折曲角度は０（折曲なし）、芯線部Ｃ３の折曲角度はＱ３、芯線部Ｃｄの折曲角度はＱ４に設定した場合を示す。そして、この折曲角度Ｑａ，０，Ｑ３，Ｑ４は角度データＤｑとして設定される。

なお、図１は、芯線部Ｃａ…を折曲処理する例として、線材引込部Ｘｉの幅が制約されている場合を示したが、図２には、線材引込部Ｘｉが他の条件により制約される場合を示す。図２（ａ）は、線材引込部Ｘｉの角度が制約されている場合であり、芯線部Ｃａ…を折曲処理することにより、被接続部Ｊａ（Ｊｃ）…に対する芯線部Ｃａ（Ｃｃ）…の折曲角度Ｑａ（Ｑｃ）…を最適化することができる。また、図２（ｂ）は、線材引込部Ｘｉの方向が制約されている場合であり、芯線部Ｃｎ…を折曲処理することにより、被接続部Ｊｎ…に対する芯線部Ｃｎ…の折曲角度Ｑｎ…を最適化することができる。さらに、図２（ｂ）は、プリント基板本体Ｍｐに段差部Ｍｐｓが存在し、被覆部Ｔｎを含むリード線Ｗｎ自体を位置Ｔｎｃで折曲する場合を示す。この場合には、後述する折曲処理機構部Ｆｍにより芯線部Ｃａの折曲処理を行った後、次の折曲処理機構部Ｆｍにより、被覆部Ｔｎの位置Ｔｎｃを折曲処理することにより実現できる。このように、リード線Ｗａ…における先端部位として、被覆部Ｔａ…の先端から露出する芯線部Ｃａ…，又は被覆部Ｔａ…を含むリード線Ｗａ…自体を適用すれば、折曲態様をより多様化できるため、様々な形態の被接続部Ｊａ…に適用可能となり、汎用性に優れるとともに、被接続部Ｊａ…とリード線Ｗａ…間の、よりマッチングした半田付けを行うことができる。

次に、本実施形態に係る自動半田付システム１の機械系における全体構成について、図８を参照して説明する。

自動半田付システム１は、図８に示すように、中央に、ワーク半田付ライン１１を設置し、このワーク半田付ライン１１は、上流側から四つの半田付処理部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを順次通過する。即ち、ワーク半田付ライン１１は、ワークＡをセットしたパレット１４を順次搬送する機能を備え、各パレット１４にセットした各ワークＡを、各半田付処理部１１ａ，１１ｂ…に一定時間停止させつつ順次搬送する機能を備える。

また、ワーク半田付ライン１１の搬送方向Ｅｍの左側には、各半田付処理部１１ａ，１１ｂ…に対応する四台の半田付ユニット１２，１２，１２．１２を順次配設する。一台の半田付ユニット１２は、半田鏝部及び半田供給部を備える半田付ヘッド部を有する半田付ロボット機構であり、半田付ヘッド部はＸＹＺ方向へ移動することができる。また、半田鏝部の先端付近を撮影する位置決用カメラ３２（図９）を備えている。このような半田付ロボット機構は、公知の各種半田付ロボット機構を利用することができる。

他方、ワーク半田付ライン１１の搬送方向Ｅｍの右側には、各半田付処理部１１ａ，１１ｂ…に対応する四台のロボット機構Ｒ，Ｒ，Ｒ．Ｒを順次配設する。一台のロボット機構Ｒは、図１０－図１１に示すように、六軸の産業用ロボットであり、先端に、六軸目の回転出力部４１に取付けたハンド部Ｒｈを備える。この回転出力部４１は、回転制御可能な回転軸Ｒｃを有する。ハンド部Ｒｈは、チャック部４２を備える。チャック部４２は、リード線Ｗａ（Ｗｂ…）を把持する機能を備え、図１０及び図１１に示すように、リード線Ｗａを把持した際に、リード線Ｗａの中心軸線Ｌｃは、回転軸Ｒｃと同一軸線上になるように構成する。なお、例示のロボット機構Ｒは、回転軸Ｒｃとリード線Ｗａの中心軸線Ｌｃが同一軸線上になるように構成したが、それぞれ異なる軸線上にあってもよい。この場合には、他の軸やアームを含めた角度制御及び位置制御を行うことにより、同様の動作をソフトウェア的に行うことができる。

この場合、ロボット機構Ｒは、折曲処理した芯線部Ｃａ…を、被接続部Ｊａ…に対する半田付け時に、被接続部Ｊａ…に対して所定の姿勢に位置させる修正処理、即ち、例示の場合、略平行に位置するように修正処理を行う修正処理機能部Ｆｃを兼ねている。これにより、ロボット機構Ｒ…は、リード線Ｗａ…を把持し、当該リード線Ｗａ…の軸芯に対して周方向へ回動変位させることにより、被接続部Ｊａ…に対して芯線部Ｃａ…が所定の姿勢になるように修正処理することができる。したがって、このようなロボット機構Ｒを利用すれば、別途の修正処理工程を設けることが不要となるため、生産効率を高めることができるとともに、ロボット機構Ｒに、リード線Ｗａ…を把持する回転駆動軸のハンド部を設ければ足りるなど、自動半田付システム１の更なる小型化及び低コスト化に寄与することができる。

さらに、ロボット機構Ｒ…に対し、搬送方向Ｅｍ右側には、クランパー６にクランプしたリード線Ｗａ…を上述したワークＡ…（パレット１４…）に同期して搬送するリード線搬送ライン１５を配設する。クランパー６は、一個のワークＡに使用する色の異なる四本のリード線Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄをクランプする機能を備える。例示のクランパー６は、ブロック体の上面からリード線Ｗａ…を挟むことができる四つのＵ形スリットを形成したものである。また、図１に示すように、リード線搬送ライン１５の近傍には、多数のリード線Ｗａ…，Ｗｂ…，Ｗｃ…，Ｗｄ…をストックしたリード線ストッカー１６が配設される。

一方、リード線ストッカー１６の後段、即ち、リード線ストッカー１６と最初のクランパー６間には、折曲処理工程ゾーンＺｓを設け、この折曲処理工程ゾーンＺｓに、本発明の要部を構成する折曲処理機構部Ｆｍを配置する。この折曲処理機構部Ｆｍにより、被覆部Ｔａ…の先端から突出した芯線部Ｃａ…を、角度データＤｑに基づき折曲角度Ｑａ…だけ折曲処理することができる。

図３－図７に、折曲処理機構部Ｆｍの具体的な構成を示す。折曲処理機構部Ｆｍは、図３に示すように、大別して、四本のリード線Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄを保持するリード線保持部Ｆｍｈと、リード線Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄの芯線部Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄを折曲処理するリード線折曲部Ｆｍｃを備える。リード線保持部Ｆｍｈは、上面に、水平で平坦なリード線セット面を形成したセットプレート２１ｓを有するリード線支持台２１を備え、セットプレート２１ｓのリード線セット面には、図４に示すように、一定間隔置きに配した断面Ｖ形をなす四つのリード線保持スリット２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを形成する。このリード線セット面を形成したセットプレート２１ｓは、リード線Ｗａ…の異なる外径に応じて交換することができる。また、セットプレート２１ｓの上方には、第一昇降駆動部２３ｄにより昇降する押えブロック２３ｃを備え、この押えブロック２３ｃを図３の仮想線で示す位置２３ｃｓに下降させることにより、各リード線保持スリット２２ａ…にセットしたリード線Ｗａ…を保持固定することができる。

このように、折曲処理機構部Ｆｍを構成するに際し、折曲角度Ｑａ…が異なる複数のリード線Ｗａ…に対して折曲処理可能に構成すれば、一台の折曲処理機構部Ｆｍにより、複数のリード線Ｗａ…を同時に折曲処理できるため、折曲処理工程の効率化を図れるとともに、自動半田付システム１の小型化及び低コスト化に寄与できる。

他方、リード線折曲部Ｆｍｃは、第二昇降駆動部２４ｄにより昇降し、かつ上下方向にスライド自在に支持されたアクチュエータ支持プレート２４ｐを備え、このアクチュエータ支持プレート２４ｐに、四つの折曲ユニット２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄを、前記リード線保持スリット２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの各位置に対応（一致）させて配設する。一つの折曲ユニット２５ｄは、図６及び図７に示すように、角度設定アクチュエータ２５０，この角度設定アクチュエータ２５０から上方へ突出した昇降ロッド２５０ｒの上端に支持された折曲部２５１を備え、この折曲部２５１の上端位置には、折曲器２５２を固定する。この折曲器２５２は、図３に示す抽出拡大図のように、所定の厚さを有するプレート部材の上端に、Ｕ形の凹部２５３を形成したものであり、この折曲器２５２を図７に示すように、上昇変位させることにより、この凹部２５３に芯線部Ｃｄを収容し、芯線部Ｃｄを押し上げることにより折曲処理することができる。このため、凹部２５３における内壁の上端両側は、芯線部Ｃｄを凹部２５３内にガイドできるように、面取りすることにより曲面部２５３ｐ，２５３ｑを形成するとともに、図７に示すように、凹部２５３の底部断面形状も、面取りすることにより表裏間にわたり山形の曲面部２５３ｄを形成する。一つの折曲ユニット２５ｄについて説明したが、他の折曲ユニット２５ａ，２５ｂ，２５ｃについても、基本的な構成は、位置を変更するための一部の形状変更を除き、上述した折曲ユニット２５ｄと同様に構成することができる。

その他、図８に示すように、ワーク半田付ライン１１に対する上流側には、ワーク搬入部１７を配設するとともに、このワーク搬入部１７により搬送されたワークＡをスタンバイさせるワーク導入部１７ｓを備える。さらに、ワーク導入部１７ｓの近傍には、不図示のリード線移載ロボットを設置し、このリード線移載ロボットにより、リード線ストッカー１６にストックされたリード線Ｗａ，Ｗｂ……を、順次、折曲処理機構部Ｆｍに移載することができるとともに、この折曲処理機構部Ｆｍにより折曲処理されたリード線Ｗａ，Ｗｂ……をクランパー６に対して移載することができる。他方、ワーク半田付ライン１１に対して、下流側には半田付け処理の終了したワークＡを、ワーク半田付ライン１１から搬出するワーク搬出部１８を備える。Ｒｐは半田付け処理の終了したワークＡを取出すワーク取出ロボットを示す。

次に、自動半田付システム１における制御系及び駆動系を含む全体のシステム構成について、図９を参照して説明する。

図９中、Ｃｓはシステムコントローラを示す。システムコントローラＣｓは、システムコントローラ本体３１を備え、このシステムコントローラ本体３１には、タッチパネル３１ｔを有するディスプレイ３１ｄが付属する。また、システムコントローラ本体３１には、位置決用カメラ３２をインターフェイス３３を介して接続する。一方、システムコントローラ本体３１には、半田付処理部１１ａにおける、ハンド部Ｒｈ及び各ロボット軸を駆動する各種のアクチュエータ群３４を含むロボット機構Ｒをインターフェイス３５を介して接続する。他の半田付処理部１１ｂ，１１ｃ，１１ｄについても、半田付処理部１１ａと同様に接続する。さらに、各半田付ユニット１２…をインターフェイス３６…を介して接続する。その他、ワーク取出ロボットＲｐ及びリード線移載ロボット（不図示）、ワーク半田付ライン１１，リード線搬送ライン１５，ワーク搬入部１７及びワーク搬出部１８の各駆動機構（不図示）も必要なインターフェイスを介してシステムコントローラ本体３１に接続される。

一方、折曲処理機構部Ｆｍの第一昇降駆動部２３ｄ，第二昇降駆動部２４ｄ，及び四つの折曲ユニット２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄに備える各角度設定アクチュエータ２５０…は、ドライバ３７を介してシステムコントローラ本体３１に接続する。

また、システムコントローラＣｓは、ＣＰＵ及び内部メモリ３６等を内蔵するコンピュータ機能を備え、内部メモリ３６ｍには、各種演算処理及び各種制御処理（シーケンス制御）を実行するため包括的な制御プログラム（ソフトウェア）を格納するプログラムエリア３６ｍｐを有するとともに、各種データ（データベース）類を書込可能なデータエリア３６ｍｄが含まれる。

そして、プログラムエリア３６ｍｐには、被接続部Ｊａ…に対する被覆部Ｔａ…の線材引込部Ｘｉに対する芯線部Ｃａ…の最適な折曲角度Ｑａ…を角度データＤｑとして設定処理する角度データ設定部Ｆｓを備えるとともに、特に、前述した折曲処理機構部Ｆｍをシーケンス制御するための折曲処理プログラムＦｃを備える。また、本発明に係る自動半田付システム１の全体を機能させるための半田付シーケンスプログムＦｐが格納されることにより各機能部が実行される。

次に、本実施形態に係る自動半田付システム１の動作、即ち、自動半田付方法について、各図を参照しつつ図１０に示すフローチャートに従って説明する。

実施形態は、ワークＡとして、図１に示したプリント基板モジュールＭであって、半田付け前のプリント基板モジュールＭを例示するとともに、このプリント基板モジュールＭに対して、自動半田付システム１を用いることにより、四本のリード線Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄを半田付けする場合について説明する。

最初に、角度データ設定部Ｆｓにより、被接続部Ｊａ…に対する被覆部Ｔａ…の線材引込部Ｘｉに対する芯線部Ｃａ…の最適な折曲角度Ｑａ…を角度データＤｑとして設定処理する（ステップＳ１）。図１に示すように、プリント基板モジュールＭの各部の寸法等を含む各種ディメンションは既知であるため、この既知情報に基づき、各芯線部Ｃａ…の最適な折曲角度Ｑａ…を角度データＤｑとして設定することができる。

例示の場合、図１に示すように、四本のリード線Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄを引込口Ｍｆｉ（線材引込部Ｘｉ）に整列させた場合、リード線Ｗａの芯線部Ｃａは左側へ角度Ｑａだけ傾斜させ、リード線Ｗｂの芯線部Ｃｂはそのままとし、リード線Ｗｃの芯線部Ｃｃは右側へ角度Ｑｃだけ傾斜させ、リード線Ｗｄの芯線部Ｃｄは右側へ角度Ｑｄだけ傾斜させることが、各被接続部Ｊａ…と各芯線部Ｃａ…間の接続面積や接続品質を確保する観点から最適と判断すれば、この折曲角度Ｑａ，０，Ｑｃ，Ｑｄの大きさを入力することができる。これにより、入力した折曲角度Ｑａ，０，Ｑｃ，Ｑｄは、システムコントローラＣｓの内部メモリ３６のデータエリア３６ｍｄ内に角度データＤｑとして登録されるとともに、折曲処理機構部Ｆｍに転送される（ステップＳ２）。

一方、各リード線Ｗａ…に対するリード線処理を行う。この場合、原線を必要な長さにカッティング処理するとともに、先端側における被覆部Ｔａ…の一部を剥離処理し、所定長さの芯線部Ｃａ…を露出させる。この際、芯線部Ｃａ…が単線であれば、そのまま使用可能であるが、芯線部Ｃａ…がヨリ線の場合には、芯線部Ｃａ…に対して予備半田付処理を行う（ステップＳ３）。予備半田付処理を行うことにより、芯線部Ｃａ…がヨリ線により構成されるリード線（線材）Ｗａ…であっても単線と同様に折曲処理することが可能になるため、自動半田付方法を確実に実施することができる。なお、この予備半田付処理は、多数のリード線Ｗａ…をまとめて同時に行うことができる。そして、得られた各リード線Ｗａ…，Ｗｂ…，Ｗｃ…，Ｗｄ…は、リード線搬送ライン１５の近傍に設けたリード線ストッカー１６にストックされる。

他方、図８において、ワーク搬入部１７により搬入されたワークＡ（プリント基板モジュールＭ）は、スタンバイ位置となるワーク導入部１７ｓにおけるパレット１４上にセットされる（ステップＳ４）。また、不図示のリード線移載ロボットにより、リード線ストッカー１６から色の異なる一番目のリード線Ｗａが、折曲処理機構部Ｆｍにおけるリード線支持台２１の一番目のリード線保持スリット２２ａにセット（移載）される（ステップＳ５）。この移載処理は、残りの三本（一般にはＮ本）のリード線Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄに対しても同様に行われる（ステップＳ６）。移載が完了した状態を、図３－図６に示す。

移載が完了したなら、第一昇降駆動部２３ｄを制御し、押えブロック２３ｃを図３の仮想線で示す位置２３ｃｓに下降させることにより、各リード線保持スリット２２ａ…にセットしたリード線Ｗａ…を保持固定する（ステップＳ７）。次いで、第二昇降駆動部２４ｄを制御し、アクチュエータ支持プレート２４ｐ、更には四つの折曲ユニット２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄを上昇させる（ステップＳ８）。

この際、各折曲ユニット２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄにおける角度設定アクチュエータ２５０…は、予め転送されている角度データＤｑに基づいて各折曲部２５１…の位置が設定されている。即ち、図４に示す折曲ユニット２５ｂによる折曲角度Ｑｂは０のため、この折曲器２５２の高さがＨｓｓの基準位置にあるとすれば、折曲ユニット２５ａによる折曲角度Ｑａが得られるように、折曲ユニット２５ａにおける折曲器２５２の高さがＨａが、折曲ユニット２５ａの角度設定アクチュエータ２５０を制御して設定する。同様に、折曲ユニット２５ｃ，２５ｄにより折曲角度Ｑｃ，Ｑｄが得られるように、折曲ユニット２５ｃ，２５ｄにおける折曲器２５２…の高さが設定される。

四つの折曲ユニット２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄが上昇変位すれば、各折曲器２５２…の凹部２５３…に各芯線部Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄが進入し、かつ各凹部２５３…の底部２５３ｄ…に当接するため、この後、押上げられることにより、図５及び図７に示すように、各芯線部Ｃａ，Ｃｃ，Ｃｄが折曲処理される（ステップＳ９）。そして、予め設定した高さ、即ち、予め設定した上昇端位置までアクチュエータ支持プレート２４ｐを上昇変位させたなら、第二昇降駆動部２４ｄの停止し、かつ下降変位させる（ステップＳ１０）。この折曲処理が終了したなら第一昇降駆動部２３ｄを制御して押えブロック２３ｃを上昇させる（ステップＳ１１）。また、折曲処理された四本のリード線Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄは、不図示のロボット機構により、リード線搬送ライン１５における最初のクランパー６に移載される（ステップＳ１２）。この場合、折曲処理機構部Ｆｍにおけるセットプレート２１ｓの代わりにクランパー６を使用し、折曲処理が終了したクランパー６をそのままリード線搬送ライン１５に移動させてもよい。

次いで、半田付処理部１１ａにおけるロボット機構Ｒにより、一番目のリード線Ｗａがハンド部Ｒｈにより把持される。この状態を図１１に示す。図１１は側面から見た状態であり、リード線Ｗａの中間位置がチャック部４２により把持固定される（ステップＳ１３）。また、ロボット機構Ｒにより把持されたリード線Ｗａは、直ちにワークＡにおける対応する位置、即ち、被接続部Ａｊの上方の対面位置まで移送される（ステップＳ１４ａ）。そして、この移送中に、修正処理機能部Ｆｃを兼ねるロボット機構Ｒにより、折曲処理した芯線部Ｃａを、被接続部Ｊａに対する半田付け時に、被接続部Ｊａに対して所定の姿勢（例示の場合は略平行）になるように修正処理される（ステップＳ１４ｂ）。具体的には、例示の場合、折曲処理機構部Ｆｍにより折曲された芯線部Ｃａは、図１１に示すように、上方へ折曲角度Ｑａだけ傾斜した状態にあるため、ロボット機構Ｒの回転出力部４１を後方から見て反時計方向へ９０゜回動変位させる修正処理を行う。これにより、図１２に示すように、平面から見た場合、芯線部Ｃａは左側へ角度Ｑａだけ折曲した状態になり、かつ被接続部Ｊａに対して略平行（所定の姿勢）に位置する。即ち、図１のリード線Ｗａと同様の位置と角度に設定される。この修正処理はリード線Ｗａがクランパー６から半田付処理部１１ａに移送されるタクト内に実行される。

修正処理機能部Ｆｃを構成するに際し、線材を把持し、当該線材の軸芯に対して周方向へ回動変位させることにより、被接続部Ｊａに対して芯線部Ｃａが所定の姿勢になるように修正処理するロボット機構Ｒを設ければ、別途の修正処理工程を設けることが不要となるため、生産効率を高めることができるとともに、ロボット機構Ｒに、線材を把持する回転駆動軸のハンド部を設ければ足りるなど、自動半田付システム１の更なる小型化及び低コスト化に寄与できる。

また、リード線Ｗａの芯線部Ｃａが対応する被接続部Ｊａの上方へ移送されたなら、位置決めカメラ３２により芯線部Ｃａを予め設定した最適位置（定位置）になるように位置決め制御を行う（ステップＳ１５，Ｓ１６）。この場合、位置決めカメラ３２の画像データ（検出データ）は、システムコントローラ本体３１に付与されるため、システムコントローラＣｓにおける位置決め制御機能部により、ロボット機構Ｒのアクチュエータ群３４を駆動制御し、リード線Ｗａの位置に対するフィードバック制御により位置決め処理を行うことができる。この結果、リード線Ｗａの先端位置が、被接続部Ｊａに対して定位置（目標位置）になったなら、半田付ユニット１２を作動制御して半田付け処理を行う（ステップＳ１７）。

以上により、ワークＡに対する一番目のリード線Ｗａの半田付け処理が終了するため、リード線搬送ライン１５が駆動制御されることにより、リード線Ｗａが除かれたクランパー６が、次工程となる半田付処理部１１ｂに移送されるとともに、ワーク半田付ライン１１が駆動制御されることにより、リード線Ｗａの半田付けされたワークＡが、次工程となる半田付処理部１１ｂに移送される（ステップＳ１８）。半田付処理部１１ｂにおいても、基本的には、上述した半田付処理部１１ａと同様の処理が行われる（ステップＳ１２－Ｓ１７）。なお、例示の場合、リード線Ｗｂに対する折曲処理は行われなかったため、ステップＳ１４ｂの修正処理は行われない。

さらに、半田付処理部１１ｃにおいて、上述した半田付処理部１１ａと同様の処理が行われるとともに、半田付処理部１１ｄにおいて、上述した半田付処理部１１ｂと同様の処理が行われる。これにより、半田付処理部１１ｄによる半田付け処理の終了により、四本（一般的にはＮ本）のリード線Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄの半田付け処理が全て終了する（ステップＳ１８）。

このように、本実施形態に係る自動半田付方法は、基本的な手法として、予め、被接続部Ｊａ…に対する被覆部Ｔａ…の線材引込部Ｘｉに対する芯線部Ｃａ…の最適な折曲角度Ｑａ…を角度データＤｑして設定処理し、半田付け前に、被覆部Ｔａ…の先端から突出した芯線部Ｃａ…を、角度データＤｑに基づき折曲処理機構部Ｆｍにより折曲角度Ｑａ…だけ折曲処理するとともに、半田付け時に、折曲処理した芯線部Ｃａ…を、被接続部Ｊａ…に対して所定の姿勢に位置させる修正処理を行った後、芯線部Ｃａ…を被接続部Ｊａ…に対して半田付け処理するようにしたため、ワークＡの構造や形状によって被接続部Ｊａ…に対して線材の線材引込部が制約され、芯線部Ｃａ…と被接続部Ｊａ…間の接続面積を十分に確保できない課題、及び芯線部Ｃａ…と被接続部Ｊａ…間の相対的位置のオフセットやバラツキが生じやすい課題を有効に低減できる。この結果、半田付部分に無理な応力が付加される弊害を解消し、接続強度及び接続品質を、より高めることができるとともに、線材の引込方向を均一化して外観品質をより高めることができるなど、半田付けの全自動化を容易に最適化することができる。

また、本実施形態に係る自動半田付システム１は、被接続部Ｊａ…に対する被覆部Ｔａ…の線材引込部Ｘｉに対する芯線部Ｃａ…の最適な折曲角度Ｑａ…を角度データＤｑとして設定処理する角度データ設定部Ｆｓと、被覆部Ｔａ…の先端から突出した芯線部Ｃａ…を、角度データＤｑに基づき折曲角度Ｑａ…だけ折曲処理する折曲処理機構部Ｆｍと、折曲処理した芯線部Ｃａ…を、被接続部Ｊａ…に対する半田付け時に、被接続部Ｊａ…に対して所定の姿勢に位置させる修正処理を行う修正処理機能部Ｆｃとを備えるため、上述した自動半田付方法を容易かつ確実に実施することができる。

以上、変更例を含む好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、線材として、リード線Ｗａ…を例示したが、線材には、ワイヤーハーネス，ケーブル，電線等の名称の異なる各種の電気系線材が含まれるとともに、必要により機械系や他の分野における線材にも適用可能である。また、ロボット機構Ｒ…は、同様の機能を有する機械的要素に置換可能であり、必ずしも一般的なロボットを意味するものではない。同様に、半田付けは、線材（芯線部Ｃａ…）と被接続部Ａｊ…を溶着（接続）する機能を有すれば足り、必ずしも一般的な半田付けを意味するものではない。さらに、実施形態では、折曲回数を一回の場合を示したが、折曲回数は、二回であってもよいし任意の複数回数であってもよい。加えて、各折曲時の折曲方向は、同一であってもよいし異なっていてもよい。また、折曲位置は、芯線部Ｃａ…のみならず、図２（ｂ）に示したように、被覆部Ｔａ…を含むリード線Ｗａ…自体であってもよい。一方、予備半田付処理（Ｓ３）は、前述したように、単線の場合には不要であり、必ずしも必須の構成要件となるものではない。さらに、折曲処理した芯線部Ｃａ…を、被接続部Ｊａ…に対する半田付け時に、被接続部Ｊａ…に対して所定の姿勢に位置させる修正処理を行う修正処理機能部Ｆｃとして、線材を把持し、当該線材の軸芯に対して周方向へ回動変位させることにより、被接続部Ｊａ…に対して芯線部Ｃａ…が所定の姿勢になるように修正処理するロボット機構Ｒを用いた場合を例示したが、折曲処理機構部Ｆｍによる折曲方向が被接続部Ｊａ…の面方向に一致する場合には、別途の修正処理機能部Ｆｃは必ずしも必要ではなく、この場合、折曲処理機構部Ｆｍは修正処理機能部Ｆｃを兼用する。

本発明に係る自動半田付方法及び自動半田付システムは、電子部品や電子機器等の製造工程における各種ワークの被接続部に対してリード線やワイヤーハーネス等の各種線材を自動で半田付けする際に利用できる。

１：自動半田付システム，Ｗａ…：線材，Ｔａ…：被覆部，Ｃａ…：芯線部，Ａ：ワーク，Ｊａ…：被接続部，Ｘｉ：線材引込部，Ｒ：ロボット機構，Ｑａ…：折曲角度，Ｄｑ：角度データ，Ｆｓ：角度データ設定部，Ｆｍ：折曲処理機構部，Ｆｃ：修正処理機能部，（Ｓ１）：設定処理，（Ｓ３）：予備半田付処理，（Ｓ９）：折曲処理，（Ｓ１４ｂ）：修正処理，（Ｓ１７）：半田付け処理

Claims (8)

1. 線材における被覆部を有する芯線部をワークの被接続部に対して自動で半田付けする自動半田付方法において、予め、前記線材における先端部位の、前記被接続部に対する最適な折曲角度を角度データとして設定処理し、前記半田付け前に、前記線材における先端部位を、前記角度データに基づいて折曲処理機構部により前記折曲角度だけ折曲処理するとともに、前記半田付け時に、折曲処理した前記線材の先端部位における芯線部を、前記被接続部に対して所定の姿勢に位置させる修正処理を行った後、前記芯線部を前記被接続部に対して半田付け処理することを特徴とする自動半田付方法。
2. 前記線材における先端部位は、前記被覆部の先端から露出する前記芯線部，又は前記被覆部を含む線材自体であることを特徴とする請求項１記載の自動半田付方法。
3. 前記半田付け前に、前記芯線部に対して予備半田付処理することを特徴とする請求項１記載の自動半田付方法。
4. 前記半田付け時に、前記線材を軸芯に対して周方向へ回動変位させることにより、前記被接続部に対して、前記先端部位を、前記所定の姿勢に位置させる修正処理を行うことを特徴とする請求項１，２又は３記載の自動半田付方法。
5. 線材における被覆部を有する芯線部をワークの被接続部に対して自動で半田付けする自動半田付システムにおいて、前記ワークの線材引込部を通した前記線材における先端部位の、前記被接続部に対する最適な折曲角度を角度データとして設定処理する角度データ設定部と、前記線材における先端部位を、前記角度データに基づいて前記折曲角度だけ折曲処理する折曲処理機構部と、折曲処理した前記線材の先端部位における前記芯線部を、前記被接続部に対する半田付け時に、前記被接続部に対して所定の姿勢に位置させる修正処理を行う修正処理機能部とを備えることを特徴とする自動半田付システム。
6. 前記線材における先端部位は、前記被覆部の先端から露出する前記芯線部，又は前記被覆部を含む線材自体であることを特徴とする請求項５記載の自動半田付システム。
7. 前記折曲処理機構部は、前記折曲角度が異なる複数のリード線，又はワイヤハーネスに対して折曲処理することを特徴とする請求項５又は６記載の自動半田付システム。
8. 前記修正処理機能部は、前記線材を把持し、少なくとも当該線材の軸芯に対して周方向へ回動変位させるロボット機構を備えることを特徴とする請求項５記載の自動半田付システム。

Images