JP2501334B2 - リフロ−炉 - Google Patents

リフロ−炉

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JP2501334B2
JP2501334B2 JP62153821A JP15382187A JP2501334B2 JP 2501334 B2 JP2501334 B2 JP 2501334B2 JP 62153821 A JP62153821 A JP 62153821A JP 15382187 A JP15382187 A JP 15382187A JP 2501334 B2 JP2501334 B2 JP 2501334B2
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1917—Control of temperature characterised by the use of electric means using digital means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B9/40—Arrangements of controlling or monitoring devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/30—Reducing waste in manufacturing processes; Calculations of released waste quantities

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、コンベアにて搬送される被加熱物体を加熱
して接着剤の硬化、クリーム半田による半田付けを行う
ためのリフロー炉に関する。
［背景技術］ 従来、コンベアにて搬送される被加熱物体を加熱して
接着剤の硬化、クリーム半田による半田付けを行うため
のリフロー炉としては、特開昭61-285793号公報のよう
に、半田付けを行う回路板をエンドレスコンベア上に等
間隔で配置し、この半田付け回路板を、等間隔で配置さ
れ加熱温度が異なる複数の加熱ゾーンに対応するように
停止させて、加熱を行うようにしたものがあり、予め設
定された制御条件によって運転されるようになってい
る。
しかしこのような従来の技術では、リフロー炉の各部
の温度を所定温度に設定して被加熱物体が所定の加熱パ
ターンで加熱されるようにするための、加熱手段および
搬送用コンベアの制御条件の設定が面倒であり、初期運
転が困難であるという問題がある。
換言すれば上記制御条件の設定は、被加熱物体の形状
とか材質、コンベアによる被加熱物体の搬送速度、加熱
手段の種類、発熱量および個数などを考慮して行わなけ
ればならないので、経験に基いた高度の熟練技術を要す
る。しかも試運転を何度も繰り返して試行錯誤によって
最適制御条件を見付ける必要があるので、条件設定作業
が非常に面倒で、且つ長時間を要する上、テスト時の材
料ロス（プリント基板、半田、部品など）が多くなると
いう問題があった。
［発明の目的］ 本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その
目的とするところは、運転経験の浅い作業者でも条件設
定が簡単に、且つ短時間で行うことができ、初期運転が
やり易い上、テスト時間の材料ロスを少なくすることが
できるリフロー炉を提供することにある。
［発明の開示］ （構成） 本発明は、コンベアにて搬送される被加熱物体を加熱
する加熱手段を搬送路に沿って配置し、コンベアによる
搬送速度および加熱手段による加熱温度を制御して所定
の加熱パターンで被加熱物体を加熱するようにしたリフ
ロー炉において、被加熱物体の形状、材質、被加熱温度
などの被加熱条件を、被加熱物体の各部の温度データと
関連付けて加熱制御データの設定を行う条件設定手段
と、データテーブルから上記被加熱条件に対する加熱手
段の加熱制御データおよびコンベアの速度制御データを
読出して、加熱手段による温度およびコンベアの速度を
制御する加熱制御手段と、被加熱条件に基いた加熱制御
時における加熱パターンを演算してシミュレーション結
果を表示するシミュレーション手段とを設け、シミュレ
ーション手段の表示部に、シミュレーション結果と、被
加熱物体の各部の温度データを実測して得た加熱パター
ンの実測結果とを重ねて表示できるようにしたので、運
転経験の浅い作業者でも条件設定が簡単に、且つ短時間
で行うことができ、初期運転がやり易い上、テスト時間
の材料ロスを少なくすることができるリフロー炉を提供
するものである。
（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示すもので、図について
説明する。コンベア２にて搬送される被加熱物体１を加
熱する加熱手段３を搬送路に沿って配置し、コンベア２
による搬送速度および加熱手段３による加熱温度を制御
して所定の加熱パターンで被加熱物体１を加熱するよう
にしたリフロー炉において、被加熱物体１の形状、材
質、被加熱温度などの被加熱条件を、被加熱物体１の各
部の温度データと関連付けて加熱制御データの設定を行
う条件設定手段４と、データテーブル５から上記被加熱
条件に対応する加熱手段３の加熱制御データおよびコン
ベア２の速度制御データを読出して、加熱手段３による
温度およびコンベア２の速度を制御する加熱制御手段６
とを設けたものである。
実施例では、条件設定手段４は、予め設定されたラン
ク分け（実施例では３ランク）に基いて被加熱条件を段
階的に設定するように形成されている。また、上記被加
熱条件に基いた加熱制御時における加熱パターンを演算
してシミュレーション結果を表示するシミュレーション
手段７が設けられており、このシミュレーション手段７
の表示部に、被加熱条件および運転条件を表示自在とし
ている。さらにまた、シミュレーション手段７の表示部
には、シミュレーション結果と、加熱パターン実測手段
８にて実測された加熱パターンの実測結果とを重ねて表
示できるようにしている。
第２図乃至第４図は、加熱パターン実測手段８の構成
例を記すもので、熱電対TC1〜TC4を用いて検出された被
加熱物体１の各部の温度データ（０〜300℃、分解能１
℃、サンプリング時間0.2sec）を無線信号にて送信する
電池駆動型のデータ送信器20と、無線信号を受信して温
度データを再生して出力するデータ受信器21と、データ
受信器21から出力される温度データをデータ処理するデ
ータ処理回路22と、レコーダ23とで形成されている。
ここに、被加熱物体１であるプリント基板上に載置さ
れてコンベア２によって炉内を搬送されるデータ送信器
20の回路部は、加熱手段３による温度上昇を回避するた
め表面がステンレスで、裏にベークライトが張られた断
熱ケース20aに収納され、断熱ケース20aの一側面に送信
アンテナATsが露出されるとともに、熱電対TC1〜TC4が
導出されている。
熱電対TC1〜TC4および送信アンテナATsの断熱ケース2
0aからの引き出し部は、マイカにて挟持された絶縁断熱
型の引出し構造となっている。一方、データ受信器21の
受信アンテナATrは、コンベア２の上方に搬送方向に沿
って張設されており、耐熱がいし（耐熱温度1300℃）に
て支持されている。このように受信アンテナATrを搬送
路に沿って張設しているので、送信アンテナATsから発
信される電波が他の機器に悪影響を与えない程度の微弱
電波（150MHz帯のF2D形式の電波で、3m離れた地点にお
ける電界強度が500μV/m以下）であっても確実に受信で
きることになる。
また実施例の条件設定手段４は、順次生産される複数
種の被加熱物体１にそれぞれ対応する複数の被加熱条件
が設定できるようになっており、被加熱条件の切り換え
順序を加熱パターン温度の低い順に設定するソーテイン
グ手段９が設けられており、ソーテイングされた被加熱
条件が順次加熱制御手段６に入力されるようになってい
る。なお各手段の演算処理は、マイクロコンピュータを
用いて行われるようになっている。
以下、プリント基板に電子部品を実装し、半田付け部
分にクリーム半田を塗布した被加熱物体１を所定の加熱
パターンで加熱して半田付けを行う場合の実施例の動作
を具体的に説明する。
第５図は発明の各手段の演算処理を演算処理部CPUに
て行うようにした場合のデータ入力とデータ出力を示す
図であり、モーメント切換え入力は、本発明に係るリモ
ート制御モードと、手動で各コントロールの制御条件を
設定する手動制御モードとの切り換えや、表示モードを
切り換えるものである。ここに、制御モードをリモート
制御モードに設定した場合における条件入力方式として
は、被加熱物体１たるプリント基板の品種番号を入力す
ることによって、データメモリＭの既設データエリア
（243種分登録）に予め設定されている条件データが選
択される生産品種入力方式と、プリント基板の形状（面
積、厚さ）および材質、実装部品の面積、半田の融点な
どの仕様入力方式とがあり、新しい生産品種の場合には
仕様入力方式で条件設定を行い、この条件設定データを
新しい生産品種の品種番号とともにデータメモリＭのデ
ータ追加データエリア（257種分確保）に書き込んでお
くことにより、次回の生産時には生産時品種入力によっ
て条件設定を簡便に行えることになる。
また、仕様入力方式で条件を入力する場合において、
実施例では予め設定されたランク分けに基いて被加熱条
件を段階的に設定するようにしており、プリント基板の
厚さＴ（mm）、基板面積Ｌ×Ｗ（mm2）、使用部品の最
大寸法Ｄ（mm2）、プリント基板の材質Ｍ、半田の融点
Ｓ（℃）の５項目を、下記表１に示すような３段階A,B,
Cのランクで入力するようになっている。なお、プリン
ト基板の厚さおよび面積、半田の融点などを実際の数字
で入力して、演算処理部CPU内でランク分け処理を行う
ようにしても良いことは言うまでもない。
下記表２はデータメモリＭ内に形成される条件データ
テーブルを示している。
次に、上述の条件入力が終了すると、設定された条件
データおよびその条件データに基いてデータテーブル５
（データメモリＭ内に形成される）から読出された制御
データは、シミュレータ手段７のCRTにて形成される表
示部に第６図に示すように表示される。この場合、設定
された条件データに対応した制御データとして、コンベ
ア２の搬送速度（m/min）、５個のヒータＨの加熱設定
温度（℃）、１個の紫外線ランプUVの点滅状態、３個の
ハロゲンランプHLに印加される電圧比（％）などのデー
タが同時に表示されるようになっている。なお図示例で
は、設定された品種番号を含む部分の条件データテーブ
ルを部分表示し、設定されている品種番号表示を反転表
示モードにして設定された条件を認識させるようにして
いる。また、ランク外の条件を設定した場合には、制御
データを微調整して新しい品種番号に対応させてそのデ
ータを登録しておけば良い。
一方、シミュレーション手段７の表示部を上述のデー
タ表示モードからシミュレーション表示モードに切り換
えると、第７図に示すような加熱パターンのシミュレー
ション結果（実線で示す）が表示される。
また、加熱パターン実測手段８を動作させた場合に
は、演算処理部CPUに入力される実測温度データおよび
位置データに基いて加熱パターンの実測結果（一点鎖線
で示す）がシミュレーション手段７の表示部に表示され
るようになっており、実施例では重ね合わせて表示され
るシミュレーション結果と、実測結果とを色違いで表示
している。ここに両結果が一致している場合には、各手
段が正常に動作して所望の加熱パターンが得られること
を示している。一方、両結果が一致していない場合に
は、各手段の制御状態の異常あるいは加熱手段３を構成
するヒータＨの劣化などが考えられ、補修を行う必要が
あることを示しており、両結果のずれの程度を補修タイ
ミングの目安とすれば良いことになる。また、各手段の
が正常に動作しており、しかもヒータＨの劣化が考えら
れない場合には、条件設定に問題があることになるの
で、前述した条件設定をやり直す必要があり、両結果が
一致するように条件設定の微調整を行えば良い。
なお、CRTに表示された画面は、プリンタによりその
ままプリントアウトすることができるようになってお
り、設定された条件、シミュレーション結果を適宜プリ
ントアウトすることによりデータ保存ができるようにな
っている。また、通信手段によって外部装置にデータを
転送することもできるようになっている。
ところで、多品種少量生産を行っている場合には、１
日の生産予定品種が複数の場合が考えられ、生産順序を
考慮しなければ生産品種切り換え時の昇温、降温に時間
がかかって待ち時間が長くなって効率的な生産が行えな
い上、エネルギー損失が大きくなるという問題が生じ
る。ここに実施例にあっては、複数個の被加熱物体１に
それぞれ対応する複数の被加熱条件が設定できるように
条件設定手段４を形成して、被加熱条件の切り換え順序
を加熱パターン温度の低い順に設定するソーテイング手
段９を設けており、加熱パターンを考慮した生産予定品
種の生産順序すなわち生産計画が最適に設定されるの
で、生産品種切り換え時における待ち時間を少なくする
とともに、エネルギー損失を少なくできるようになって
いる。また、自動的に設定された生産計画はCRT表示さ
れるようになっており、リフロー炉の運転者はこの生産
計画表示によって生産品種を切り換えるだけで最も効率
的な生産が容易に行えることになる。
さらに実施例では、リフロー炉の運転中の各手段の動
作状態をCRT表示するようになっており、運転モードに
おけるシミュレーション手段７の表示部には、第８図に
示すようなモニタ画像が表示されている。また演算処理
部CPUでは、同時に異常監視手段10からの異常監視入力
に基いて各手段の異常チェックを行っており、コンベア
２の過負荷、紫外線ランプUVの冷却ファンの過負荷、紫
外線ランプUVの過昇温、ヒータＨの過昇温あるいは過降
温、ハロゲンランプHLの過昇温、非常停止釦の停止など
の異常発生が検知されたときには、その旨を運転者に知
らせるためのメッセージをCRT表示するようにしてい
る。
［発明の効果］ 本発明は上述のように、コンベアにて搬送される被加
熱物体を加熱する加熱手段を搬送路に沿って配置し、コ
ンベアによる搬送速度および加熱手段による加熱温度を
制御して所定の加熱パターンで被加熱物体を加熱するよ
うにしたリフロー炉において、被加熱物体の形状、材
質、被加熱温度などの被加熱条件を、被加熱物体の各部
の温度データと関連付けて加熱制御データの設定を行う
条件設定手段と、データテーブルから上記被加熱条件に
対する加熱手段の加熱制御データおよびコンベアの速度
制御データを読出して、加熱手段による温度およびコン
ベアの速度を制御する加熱制御手段と、被加熱条件に基
いた加熱制御時における加熱パターンを演算してシミュ
レーション結果を表示するシミュレーション手段とを設
け、シミュレーション手段の表示部に、シミュレーショ
ン結果と、被加熱物体の各部の温度データを実測して得
た加熱パターンの実測結果とを重ねて表示できるように
したので、運転経験の浅い作業者でも条件設定が簡単
に、且つ短時間で行うことができ、初期運転がやり易い
という効果があり、また、従来例のように試行錯誤によ
って制御条件を設定する必要がないので、テスト時の材
料ロスを少なくすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明一実施例のブロック回路図、第２図は同
上の概略構成図、第３図は同上の要部構成図、第４図は
同上の要部斜視図、第５図乃至第８図は同上の動作説明
図である。 １は加熱物体、２はコンベア、３は加熱手段、４は条件
設定手段、５はデータテーブル、６は加熱制御手段、７
はシミュレーション手段、８は加熱パターン実測手段、
９はソーテイング手段である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−125618（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−134706（ＪＰ，Ａ) 特公 昭51−34365（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】コンベアにて搬送される被加熱物体を加熱
    する加熱手段を搬送路に沿って配置し、コンベアによる
    搬送速度および加熱手段による加熱温度を制御して所定
    の加熱パターンで被加熱物体を加熱するようにしたリフ
    ロー炉において、被加熱物体の形状、材質、被加熱温度
    などの被加熱条件を、被加熱物体の各部の温度データと
    関連付けて加熱制御データの設定を行う条件設定手段
    と、データテーブルから上記被加熱条件に対応する加熱
    手段の加熱制御データおよびコンベアの速度制御データ
    を読出して、加熱手段による温度およびコンベアの速度
    を制御する加熱制御手段と、被加熱条件に基いた加熱制
    御時における加熱パターンを演算してシミュレーション
    結果を表示するシミュレーション手段とを設け、シミュ
    レーション手段の表示部に、シミュレーション結果と、
    被加熱物体の各部の温度データを実測して得た加熱パタ
    ーンの実測結果とを重ねて表示できるようにしたことを
    特徴とするリフロー炉。
  2. 【請求項２】予め設定されたランク分けに基いて被加熱
    条件を段階設定するように、条件設定手段を形成したこ
    とを特徴とする特許請求範囲第１項記載のリフロー炉。
  3. 【請求項３】複数種の被加熱物体に、それぞれ対応する
    複数の被加熱条件が設定できるように条件設定手段を形
    成し、被加熱条件の切り換え順序を加熱パターン温度の
    低い順に設定するソーテイング手段を設けたことを特徴
    とする特許請求範囲第１項記載のリフロー炉。
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