JP2515128B2 - 半田付けロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半田付けロボットに関する。

［従来の技術］ 第５図は、従来の半田付けロボットの外観を示す側面
図である。

このロボットは、４軸の姿勢制御を行うものであっ
て、フレーム40の後方においてその上面には、ベース42
が固定され、このベース42の上には、紙面に垂直方向に
すなわちこのロボットに関して左右方向（Ｘ軸方向）に
スライド可能にＸ軸駆動機構44が取付けられている。こ
のＸ軸駆動機構44の上には、この駆動機構とともにＸ軸
方向に移動することができるように、このロボットに関
して前後方向（Ｙ軸方向）にスライド可能にＹ軸駆動機
構46が取付けられている。さらに、このＹ軸駆動機構46
の上には、これとともにＹ軸方向に移動することができ
るように、上下方向（Ｚ軸方向）にスライド可能にＺ軸
駆動機構48が取付けられている。そして、このＺ軸駆動
機構48の前方には、この駆動機構とともにＺ軸方向に移
動することができるようにθ軸駆動機構50が取付けら
れ、このθ軸駆動機構50の下面には、鉛直方向下方に向
けて、コテ支持板52が配され、θ軸駆動機構50は、コテ
支持板52を垂直方向のθ軸のまわりに回転させることが
できる。コテ支持板52の先端部には、水平方向の軸54に
おいて、コテ56が、コテ先58を斜め下方に向けて取付け
られている。したがって、コテ先58は、X,Y,Zの３軸方
向に移動可能であるばかりでなく、コテ支持板52ととも
にθ軸のまわりに旋回することができるように配されて
いる。

θ軸駆動機構50の上面には、上方に向けてリール取付
板60が配され、この取付板の先端部には、水平方向の軸
62のまわりに回転可能に、糸半田64が巻回されたリール
66が取付けられている。このリールから巻きほぐされる
糸半田64は、送りチューブ68中に案内されている。θ軸
駆動機構50の前面には、フィーダ70が取付けられ、この
フィーダ70の内部には、２つのローラ72,72が水平方向
の軸のまわりに回転可能に配されている。送りチューブ
68中に案内された糸半田64は、フィーダ70の内部のロー
ラ72,72の間を通りこれらのローラによって下方に向け
て送出され、再び送りチューブ68中に案内される。この
送りチューブ68は、屈曲可能であって、その送出側先端
部は、連結片74によってコテ56に連結されている。

以上に説明したリール66と送りチューブ68とフィーダ
70とは、半田供給装置76を構成する。なお、フレーム40
の前方においてその上面には、上面が水平なステージ78
が配され、このステージは複数の半田付け所要箇所を有
するワーク80が載置される。

また、フレーム40の前面上方には操作ボックス82が取
付けられており、この操作ボックスの操作面84には、各
種の操作スイッチが設けられている。

ステージ78にワーク80を載置して、この半田付けロボ
ットを動作させると、Ｘ軸駆動機構44、Ｙ軸駆動機構4
6、Ｚ軸駆動機構48及びθ軸駆動機構50が動作して、コ
テ先58が各半田付け所要箇所まで移動する。この姿勢制
御のために同図には図示しない各軸用のDCサーボモータ
が設けられ、各モータはマイクロコンピュータによって
駆動される。

一方、半田供給装置76のうちフィーダ70のローラ72,7
2は、マイクロコンピュータ制御の同図には図示しない
ステップモータによって回転させられる。このローラ7
2,72によって送りチューブ68から送出される糸半田64
は、コテ先58の先端部に対して斜め上方から供給され
る。

さて、半田付けは、例えば１次送り、予熱、２次送
り、戻し及び加熱からなる５つの工程を経て実行され
る。各工程の条件設定値は、一旦メモリに書き込まれ、
これをもとにして各半田付け工程が実行される。次に、
各工程について説明する。

第６図は、コテ先58及びその周辺の部分拡大断面図で
あって、１次送りの工程を示す。

ワーク80は、例えばプリント基板86とIC88とからな
り、IC88のＮ本のリード線92が、これに対応するように
プリント基板86の上面に形成されたＮ個のランド90に接
触するように配されている。すなわち、ワーク80は、Ｎ
個の半田付け所要箇所を有する。

まず、糸半田64は、コテ先58を第１の半田付け所要箇
所の上方においてワーク80から離した状態で、ローラ7
2,72の回転によって送りチューブ68から、設定に応じて
一定速度で一定長だけ送出される。この１次送りによっ
て、糸半田64の先端がコテ先58の先端部に当接し、加熱
を受けて溶融半田94となる。この溶融半田94は、自重に
よってコテ先58の下面に至り、表面張力によってこの位
置に保持される。

次に、コテ先58は、下面がワーク80の第１のリード線
92に接触するように、送りチューブ68とともに移動させ
られ、リード線92とランド90とを設定された一定時間だ
け予熱する。

第７図は、コテ先58及びその周辺の部分拡大断面図で
あって、２次送りの工程を示す。

予熱が完了すると、糸半田64は、再び送りチューブ68
から、設定に応じて一定速度で一定長だけ送出される。
この２次送りによって、この箇所に半田を補給し、所要
の半田量を供給することができる。

２次送りが完了すると、ローラ72,72を送りとは反対
方向に回転させて、設定に応じて糸半田64を一定速度で
一定長だけ戻す。半田溶融量の誤差発生を防止するため
である。この戻しが完了すると、コテ先58をリード線92
に接触させたまま設定された一定時間だけ加熱した後、
コテ先58を送りチューブ68とともにリード線92から離
す。

以上の工程によって、第１の半田付け所要箇所で溶融
半田94が固化し、第１のリート線92がランド90に半田付
けされる。この後、コテ先58を移動させて他の半田付け
所要箇所の半田付けを順次実行し、ワーク80の半田付け
を完了する。そして、同種の他のワークに対しても、以
上と同一の動作によって半田付けを実行する。

［発明が解決しようとする問題点］ 以上に説明した従来の半田付けロボットでは、メモリ
に書き込まれた各半田付け工程の条件設定値をもとにし
て半田付けを実行していたため、半田付けを実行しなが
ら条件の変更を行うことができず、条件変更を行うため
にはその都度半田付けロボットの動作を停止させる必要
があった。したがって、半田付けの実行結果を監視しな
がら各半田付け所要箇所ごとに随時条件変更を行うこと
ができず、半田付けロボットの動作を停止させてメモリ
に書き込まれた条件設定値を変更しないかぎり、同種の
他のワークに対しても同一の条件によって半田付けを実
行してしまう。特に、新たなワークの半田付けの場合に
は、このワークに対する実際の半田付けと条件変更とを
交互に繰返しながら最適条件を決定する必要があるた
め、条件設定値が頻繁に変更しなければならない。した
がって、この最適条件決定に長時間を要していた。

本発明は、以上の点に鑑み、複数の半田付け所要箇所
を有するワークについて設定された条件で半田付けを実
行する半田付けロボットにおいて、半田付けを実行しな
がらその条件を半田付け所要箇所ごとに容易に変更する
ことができるものを提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の半田付けロボットは、複数の半田取付け箇所
を半田付けする半田付けロボットであって、加熱により
半田付けを行うコテ先と、前記コテ先へ糸半田を供給す
る糸半田供給手段と、前記コテ先を半田取付け箇所に移
動させる移動手段と、前記糸半田供給手段が前記コテ先
に糸半田を供給する長さである１次送り量を、複数の半
田取付け箇所毎に設定操作が随時可能な１次送り量設定
器と、前記コテ先を半田取付け箇所に当て予熱を行う時
間である予熱時間を、複数の半田取付け箇所毎に設定操
作が随時可能な予熱時間設定器と、前記予熱後に前記糸
半田供給手段が前記コテ先に糸半田を再び供給する長さ
である２次送り量を、複数の半田取付け箇所毎に設定操
作が随時可能な２次送り量設定器と、前記２次送り後に
前記糸半田供給手段が糸半田を戻す長さである戻し量
を、複数の半田取付け箇所毎に設定操作が随時可能な戻
し量設定器と、前記戻し後に前記コテ先を半田取付け箇
所に当て加熱を行う時間である加熱時間を、複数の半田
取付け箇所毎に設定操作が随時可能な加熱時間設定器
と、前記移動手段が、目的の半田取付け箇所近傍に前記
コテ先を移動させた場合に、前記各設定器から対応する
１次送り量、予熱時間、２次送り量、戻し量及び加熱時
間を読取り、これら条件に合わせて半田付けを実行する
制御手段とよりなるものである。

［作用］ 本発明に係る半田付けロボットでは、半田付けの実行
中であっても、設定器においてある半田付け所要箇所に
対する条件の設定操作を行い、この箇所の条件設定値を
変更することができる。ある箇所の条件設定値が変更さ
れると、入力手段は、次のこの箇所の半田付けの実行を
開始する前に、変更された条件設定値を入力する。した
がって、この箇所については、変更された条件で半田付
けの実行がなされる。

［実施例］ 第１図は、本発明の実施例に係る半田付けロボットの
ブロック図である。その外観は従来と同様であるので、
その説明は省略する。

符号２は、半田付け所要箇所ごとに半田付け条件の設
定操作が随時可能な設定器であって、各箇所ごとに、例
えば１次送りの量L1及びその速度V1、予熱時間H1、２次
送りの量L2及びその速度V2、戻しの量L3及びその速度V3
並びに加熱時間H2からなる５つの工程に関する８つの条
件設定値の設定が可能である。各条件設定値は、マイク
ロコンピュータ４から出力される選択信号2aによって選
択され、データ信号2bとしてマイクロコンピュータ４に
入力される。

マイクロコンピュータ４から出力される駆動パルス20
a及び方向制御信号20bは、モータ回路20に入力される。
このモータ回路20において、これらの信号は、インター
フェイス回路22に入力される。前記フィーダ70のローラ
72,72を回転させるステップモータ24は、インターフェ
イス回路22によって駆動される。このインターフェイス
回路22は、方向制御信号20bの信号レベルに応じてステ
ップモータ24の回転方向を決定しながら、駆動パルス20
aの周期に応じた回転速度でステップモータ24を回転さ
せる周知の回路である。他の４つのモータ回路26,28,3
0,32も以上に説明したモータ回路20と同様の構成であ
り、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及びθ軸の各軸用のCDサ
ーボモータを有する。

第２図は、本実施例に係る半田付けロボットの設定器
２の拡大平面図である。設定器２は、前記Ｎ個の半田付
け所要箇所を有するワーク80に対応して、Ｎ個のデジタ
ルスイッチ・グループ６からなる。各デジタルスイッチ
・グループ６は、前記８つの条件設定値に対応して、８
つのデジタルスイッチ・ブロック８を有する。例えば１
次送り量L1のためのデジタルスイッチ・ブロック８に
は、「１次送り量」の文字が付され、例えば２桁のデジ
タルスイッチ・ユニット10からなる。各デジタルスイッ
チ・ユニット10は、出力に対応した表示部12を有し、プ
ッシュボタン14の操作によってインクリメントが、プッ
シュボタン16の操作によってデクリメントがなされる。
各デジタルスイッチ・ユニット10の出力は、例えばBCD
コードであって、前記データ信号2bとしてマイクロコン
ピュータ４に入力される。他の条件設定値についても、
それぞれ同様のデジタルスイッチ・ブロックが設けらて
いる。そして、この設定器２は、例えば操作ボックス82
の操作面84に設けられ、半田付け所要箇所ごとに各条件
設定値を確認しながら変更することができる。

ただし、以上に説明したデジタルスイッチを用いた設
定器２に代えて、テンキー、一時記憶用の独立メモリ及
び液晶表示器からなる設定器を用いてもよい。この場合
には、テンキーを用いて半田付け所要箇所の番号を入力
すると、この箇所に関する条件設定値が液晶表示器に順
次表示され、テンキーの操作によって変更したい設定値
のみを入力することができる。入力された各条件設定値
は、一時記憶用の独立メモリに記憶され、前記と同様に
マイクロコンピュータ４から出力される選択信号2aによ
って選択され、データ信号2bとしてマイクロコンピュー
タ４に入力される。また、ボリュームを用いたアナログ
式の設定器を用いてもよい。

次に、以上に説明した本実施例に係る半田付けロボッ
トの半田付け工程の動作を説明する。

第３図は、前記マイクロコンピュータ４のメインルー
チンの処理を示すフローチャートである。

ステップ１で変数ｎを０に初期化した後、ステップ２
では、この変数ｎの値をインクリメントする。ステップ
３では、変数ｎの値が半田付け所要箇所の数Ｎより大き
いか否かを調べ、大きくないときにはステップ４に進
む。ステップ４では、選択信号2aを順次切換えて第ｎ番
目の半田付け所要箇所に関する全てのデジタルスイッチ
の設定状態を読み込み、前記５つの工程に関する８つの
条件設定値を入力する。モータ回路26,28,30,32を動作
させることによってコテ先58をワーク80の第ｎ番目の半
田付け所要箇所の近傍まで移動させた後、ステップ５で
は、次に説明する半田付け実行サブルーチンをコールし
て、ステップ４で読み込んだ条件設定値をもとにして、
実際に半田付けを実行する。第ｎ番目の箇所の半田付け
が完了すると、ステップ２にもどって、次の箇所に関す
る処理を開始する。そして、変数ｎの値が半田付け所要
箇所の数Ｎより大きくなった場合には、１つのワークの
処理が終了したことが判明するから、ステップ３からス
テップ１にもどって、次のワークに関する処理を開始す
る。

第４図は、半田付け実行サブルーチンの処理を示すフ
ローチャートである。

ステップ11では、条件設定値L1,V1をもとにしてモー
タ回路20を動作させ、糸半田64の１次送りを開始する。
ステップ12では１次送りの完了を待ち、糸半田64が送り
チューブ68から一定長L1だけ送出されると、ステップ13
に進む。

ステップ13では、例えばＺ軸駆動機構48のためのモー
タ回路30を動作させることにより、コテ先58をワーク80
に接触させた後、条件設定値H1をもとにして予熱を開始
する。ステップ14では予熱の完了を待ち、一定時間H1の
予熱が終了すると、ステップ15に進む。

ステップ15では、コテ先58の位置をそのままにしてモ
ータ回路20を再び動作させることにより、条件設定値L
2,V2をもとにして糸半田64の２次送りを開始する。ステ
ップ16では２次送りの完了を待ち、糸半田64が一定長L2
だけ送出されて所要の半田量が半田付け位置に供給され
ると、ステップ17に進む。

ステップ17では、条件設定値L3,V3をもとにして、ス
テップモータ24を前記の送りとは反対方向に回転させ、
糸半田64の戻しを開始する。ステップ18では戻しの完了
を待ち、糸半田64が一定長L3だけ戻されると、ステップ
19に進む。

ステップ19では、溶融半田のまわりをよくするため
に、条件設定値H2をもとにして、コテ先58をワーク80に
接触させたままで加熱を開始する。ステップ20では加熱
の完了を待ち、一定時間H2の加熱が終了すると、メイン
ルーチンにリターンする。

以上に説明した本実施例に係る半田付けロボットで
は、半田付けの実行中であっても、設定器２においてあ
る半田付け所要箇所について任意の工程に対する条件の
設定操作を行い、この工程の条件設定値を変更すること
ができる。例えば第１番目の箇所の１次送り量L1が変更
されると、マイクロコンピュータ４は、変数ｎの値が再
び１になったときにステップ４において、既に変更され
た１次送り量L1を読み込む。したがって、引き続きステ
ップ５において半田付け実行サブルーチンを実行する
際、第１番目の箇所については、新たな送り量L1を用い
て１次送りがなされる。他の半田付け所要箇所について
も同様であって、半田付けを実行しながらその条件を容
易に変更することができる。

なお、以上の説明では、メインルーチンのステップ４
において第ｎ番目の全てのデジタルスイッチの設定状態
を一度に読み込んでいたが、半田付け実行サブルーチン
において第ｎ番目の箇所に関する各半田付け工程の実行
直前に対応する条件設定値を読み込むようにしてもよ
い。なお、半田付け工程は、前記の５工程に限らず他の
工程、例えば手動のイニシャル送出工程を含んでもよ
く、この工程における送り速度を設定するようにしても
よい。このイニシャル送出工程は、糸半田64がなくなっ
た場合に新リール66を装着した際、新たな糸半田64の先
端をコテ先58の近傍まで送出する工程である。また、コ
テ先58のクリーニングのためのエアブロー時間を設定す
るようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明において、半田付け条
件の設定操作が半田付け所要箇所ごとに随時可能な設定
器と、各箇所の半田付けの実行のつどこの実行前に設定
器から対応する条件設定値を入力する手段とを設けたも
のであるから、半田付けの実行中であっても、設定器に
おいてある半田付け所要箇所に対する条件の設定操作を
行い、この箇所の条件設定値を変更することができ、入
力手段は、次にこの箇所の半田付け実行を開始する前
に、変更された条件設定値を入力する。したがって、こ
の箇所については、変更された条件で半田付けの実行が
なされる。

つまり、本発明によれば、複数の半田付け所要箇所を
有するワークについて設定された条件で半田付けを実行
する半田付けロボットにおいて、半田付けを実行しなが
らその条件を半田付け所要箇所ごとに容易に変更するこ
とができる。したがって、半田付けロボットの動作を停
止させることなく、半田付けの実行結果に応じて各半田
付け所要箇所ごとに随時条件変更を行うことができ、同
種の他のワークに対して随時異なる条件で半田付けを実
行することができる。また、新たなワーク半田付けの場
合に、比較的短時間で最適条件を決定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る半田付けロボットのブ
ロック図、 第２図は、前図の半田付けロボットの設定器の拡大平面
図、 第３図は、第１図のマイクロコンピュータのメインルー
チンの処理を示すフローチャート、 第４図は、前図の半田付け実行サブルーチンの処理を示
すフローチャート、 第５図は、従来の半田付けロボットの外観を示す側面
図、 第６図は、１次送りの工程を示す前図のコテ先及びその
周辺の部分拡大断面図、 第７図は、２次送りの工程を示す前図と同様の図であ
る。 符号の説明 ２……設定器、４……マイクロコンピュータ、６……デ
ジタルスイッチ・グループ、８……デジタルスイッチ・
ブロック、20,26,28,30,32……モータ回路、58……コテ
先、64……糸半田、66……リール、68……送りチュー
ブ、70……フィーダ、72……ローラ、80……ワーク、82
……操作ボックス。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の半田取付け箇所を半田付けする半田
   付けロボットであって、 加熱により半田付けを行うコテ先と、 前記コテ先へ糸半田を供給する糸半田供給手段と、 前記コテ先を半田取付け箇所に移動させる移動手段と、 前記糸半田供給手段が前記コテ先に糸半田を供給する長
   さである１次送り量を、複数の半田取付け箇所毎に設定
   操作が随時可能な１次送り量設定器と、 前記コテ先を半田取付け箇所に当て予熱を行う時間であ
   る予熱時間を、複数の半田取付け箇所毎に設定操作が随
   時可能な予熱時間設定器と、 前記予熱後に前記糸半田供給手段が前記コテ先に糸半田
   を再び供給する長さである２次送り量を、複数の半田取
   付け箇所毎に設定操作が随時可能な２次送り量設定器
   と、 前記２次送り後に前記糸半田供給手段が糸半田を戻す長
   さである戻し量を、複数の半田取付け箇所毎に設定操作
   が随時可能な戻し量設定器と、 前記戻し後に前記コテ先を半田取付け箇所に当て加熱を
   行う時間である加熱時間を、複数の半田取付け箇所毎に
   設定操作が随時可能な加熱時間設定器と、 前記移動手段が、目的の半田取付け箇所近傍に前記コテ
   先を移動させた場合に、前記各設定器から対応する１次
   送り量、予熱時間、２次送り量、戻し量及び加熱時間を
   読取り、これら条件に合わせて半田付けを実行する制御
   手段とよりなる ことを特徴とする半田付けロボット。