JP2761204B2 - ハンダ付け装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子部品等
を実装する回路基板等、板状の被ハンダ付け品をハンダ
付けするときに用いて好適なハンダ付け装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばプリント基板等の被ハンダ
付け品のハンダ付けには、噴流ハンダ付け装置が多用さ
れている。周知のように、噴流ハンダ付け装置は、電子
部品の実装されたプリント基板を、ハンダ槽において噴
流ハンダに接触、または浸漬させることによりハンダ付
けを行うようになっている。

【０００３】ところで、近年では、電子部品の高集積
化、小型化にともない、ＩＣ等の高集積化部品やチップ
部品と、コンデンサ等のリード線を有した部品とを、プ
リント基板に高密度に混載している。このようなプリン
ト基板をハンダ付けするに際し従来の噴流ハンダ付け方
法を適用する場合には、プリント基板の所定箇所に部分
的にハンダ付けをするため、例えば以下に示すような部
分ハンダ付け装置を用いている。

【０００４】図５に示すように、一つのハンダ槽１に、
部分ハンダ付けすべき箇所の数、位置、面積に対応した
ノズル２，３，４が設けられ、それぞれのノズル２，
３，４からハンダを噴流させる構成となっている。ま
た、搬送コンベヤ５には、その高さを上下させる上下機
構（図示なし）が備えられた構成となっている。この場
合、プリント基板Ｐを部分ハンダ付けするには、プリン
ト基板Ｐを搬送コンベア５でハンダ槽１の上方まで搬送
した時点で、前記上下機構によって搬送コンベア５を下
降させて、プリント基板Ｐの下面をノズル２，３，４か
らの噴流ハンダに接触または浸漬させることにより、所
定の部分にのみ部分ハンダ付けを行うようになってい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のハンダ付け装置には、以下のような問題
が存在する。まず、ハンダ付けすべき部品の種類・形状
等によって、ハンダ付けすべき面積や位置等が異なるこ
とがある。すると、ハンダ付けすべき面積や位置に合わ
せてノズルを用意しなければならず、ノズルの製作コス
トがかかってしまう。しかも、ノズルの開口部の大きさ
が異なると噴流高さ等が違ってしまうため、良好な品質
でハンダ付けするためには各ノズル毎にハンダ付けの条
件を設定しなければならず、その条件出しに非常に手間
がかかるという問題がある。また、実際にハンダ付け作
業を行うときには、ハンダ付けすべき面積や位置等が変
わる毎にノズルを交換しなければならず、これにも手間
がかかってしまう。

【０００６】この問題は、図５に示したように、一つの
ハンダ槽１に複数のノズル２，３，４が備えられている
場合にはより一層顕著なものとなる。

【０００７】また、ハンダ付けすべき箇所が互いに接近
している場合には、ノズル２，３，４の間隔が狭まるた
め、隣接する他のノズルからの噴流によって影響を受け
ることもある。

【０００８】さらに、従来のハンダ付け装置では、搬送
コンベア５に沿って、その下方にハンダ槽１だけでなく
プリヒータ、フラクサー、ドライヤ等が設けられている
ため、装置が搬送コンベア５の延在する方向に長くなっ
てしまう。すると、このハンダ付け装置を設置するライ
ンが長くなってしまううえに、工場内におけるレイアウ
トを制限してしまうことになっていた。

【０００９】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、ハンダ付け作業の効率化、装置の小型化を
図ることのできるハンダ付け装置を提供することを課題
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
部分ハンダ付けすべき板状の被ハンダ付け品を搬送する
搬送部と、該搬送部とは異なる位置に設置されて、定め
られた大きさの開口部を有するノズルからハンダを上方
に向けて噴流させるハンダ槽と、定められた範囲で移動
自在でかつハンダ付けすべき前記被ハンダ付け品を把持
する把持機構を有するロボットと、該ロボットを制御す
る制御部とを備え、前記ハンダ槽の前記ノズルが、部分
ハンダ付けすべき面積よりも小さな開口部を有した構成
とされ、 前記制御部では、前記搬送部で搬送されてきた
被ハンダ付け品を前記ロボットの前記把持機構で把持
し、該被ハンダ付け品を前記ハンダ槽の上方に移動させ
て、該被ハンダ付け品を前記ノズルからの噴流ハンダに
接触させた状態で水平方向に移動させることによって定
められた範囲の部分ハンダ付けを行った後、ハンダ付け
した被ハンダ付け品を前記搬送部に移動させて該被ハン
ダ付け品の把持を解放するよう、前記ロボットを制御す
る構成とされていることを特徴としている。

【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１記載のハ
ンダ付け装置において、前記制御部で、前記被ハンダ付
け品の前記ハンダ槽でのハンダ付け後、ハンダのキレを
良くするため、該被ハンダ付け品を前記ハンダ槽の噴流
ハンダから上昇させるときに傾斜させるよう制御する構
成とされていることを特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るハンダ付け装
置の実施の形態の一例を、図１ないし図４を参照して説
明する。

【００１３】 図１に示すように、部分ハンダ付け装置
（ハンダ付け装置）１０は、搬送コンベア（搬送部）１
１と、酸化物除去装置１２と、ハンダ槽１３と、ロボッ
ト１４と、これらを制御する制御装置（図示なし）とか
ら概略構成されており、搬送コンベア１１、酸化物除去
装置１２、ハンダ槽１３がロボット１４の周囲を囲むよ
うに配置されている。

【００１４】 搬送コンベア１１は、供給側と排出側と
に、それぞれ水平一方向に沿って互いに平行に配置され
た搬送レール１５Ａ，１５Ａ、１５Ｂ，１５Ｂを備えて
おり、これら搬送レール１５Ａ，１５Ａ、１５Ｂ，１５
Ｂでハンダ付けすべき基板（被ハンダ付け品）Ｐの両端
を支持して搬送するようになっている。

【００１５】 図１に示したように、前記酸化物除去装置
１２は、いわゆるフラクサ等からなり、各種薬液あるい
は他の酸化物除去手段を用いて、ハンダ付けすべき基板
Ｐのハンダ付け部の酸化物を除去するものである。ま
た、酸化物除去手段としてレーザーを用いることも可能
である。

【００１６】 図３に示すように、前記ハンダ槽１３は、
いわゆる噴流式で、内部にハンダを溶融するためのヒー
タ２３と、該ヒータ２３の作動を制御するヒータ制御装
置（図示なし）と、ヒータ２３によって溶解されたハン
ダを噴流させるためのノズル２４とを備えた構成となっ
ている。ノズル２４は、例えばハンダ付けすべき箇所の
面積よりも小さな所定寸法の開口面積を有し、例えばハ
ンダ槽１３の中央部に形成されている。

【００１７】 ロボット１４は、いわゆる垂直多軸型のロ
ボットで、ベース２６上に設けられて、複数の関節部を
有して旋回・揺動・屈曲自在なアーム部２８と、このア
ーム部２８の先端部に設けられて鉛直面内で揺動自在と
されたアタッチメント２９と、アタッチメント２９に取
り付けられた把持機構３０とから構成されている。把持
機構３０は略コ字状をなしており、その両側のチャック
部３０ａを互いに離間・接近させる方向に開閉駆動させ
ることによって、基板Ｐを把持・解放できるようになっ
ている。

【００１８】 そして、このようなロボット１４は、予め
ティーチングされた入力座標に基づいて、所定の動作を
行うようになっている。

【００１９】 次に、このような構成からなる部分ハンダ
付け装置１０の制御方法およびそれを用いた基板Ｐのハ
ンダ付け方法を説明する。なお、以下に説明する動作
は、全て予め制御装置（図示なし）に入力されたプログ
ラムに基づいて自動制御されるようになっている。

【００２０】 まず、ハンダ付けすべき基板Ｐは、前工程
で所定の位置に電子部品の実装された状態で搬送レール
１５Ａ，１５Ａ上に供給される。

【００２１】 搬送レール１５Ａ，１５Ａでは、供給され
た基板Ｐの両端部を支持し、これを所定速度で搬送して
いき所定位置に到達した時点で図示しないストッパ機構
で停止させる。

【００２２】 この後、ロボット１４によって以下のよう
にして基板Ｐにハンダ付けを行う。これにはまず、ロボ
ット１４のアーム部２８を旋回・揺動・屈曲させる等し
て、把持機構３０を供給側の搬送レール１５Ａ，１５Ａ
上の基板Ｐの鉛直上方に位置させる。

【００２３】 続いて、アーム部２８の作動により、把持
機構３０のチャック部３０ａ、３０ａを下方に向けた状
態で下降させて、これらチャック部３０ａ、３０ａを基
板Ｐの両側方に位置させる。そして、把持機構３０を閉
動させ、チャック部３０ａ、３０ａで基板Ｐを把持す
る。

【００２４】 次いで、アーム部２８を作動させて、把持
した基板Ｐを酸化物除去装置１２の鉛直上方まで旋回移
動させる。そして、アーム部２８を作動させて把持した
基板Ｐを下降させて、そのハンダ付け部（下面）を酸化
物除去装置１２で酸化物除去処理する。

【００２５】 基板Ｐの酸化物除去処理完了後、アーム部
２８を作動させて把持機構３０を上昇・旋回させて基板
Ｐをハンダ槽１３の鉛直上方に位置させる。このとき
に、基板Ｐのハンダ付けすべき部分がノズル２４の鉛直
上方に位置するようにする。

【００２６】 そして、図３に示したように、アーム部２
８を作動させて基板Ｐを下降させて、そのハンダ付け面
（下面）の所定位置を、ハンダ槽１３の中央部に形成さ
れているノズル２４からの噴流ハンダに接触または浸漬
させて部分ハンダ付けを行う。このときに、ノズル２４
は基板Ｐのハンダ付けすべき位置の面積よりも小さな開
口面積に設定されているので、基板Ｐのハンダ付け面を
ノズル２４からの噴流ハンダに接触または浸漬させたま
まの状態で、アーム部２８を作動させて基板Ｐを水平面
内で移動させることによって、所定面積の部分ハンダ付
けを行う。

【００２７】 基板Ｐのハンダ付けの完了後、アーム部２
８を作動させて基板Ｐをノズル２４からの噴流ハンダか
ら引き上げるが、このときに基板Ｐの下面におけるハン
ダのキレをよくするために、図４に示すように、基板Ｐ
を引き上げつつアタッチメント２９を鉛直面内で所定角
度旋回させることによって基板Ｐを傾ける。

【００２８】 また、一つの基板Ｐにハンダ付けすべき箇
所が複数ある場合には、上記のようにして一カ所のハン
ダ付けの完了後、アーム部２８を作動させて基板Ｐを移
動させ、次にハンダ付けすべき位置をノズル２４の鉛直
上方に位置させる。そして、この後は前記と同様にして
所定面積のハンダ付けを行うようにする。

【００２９】 このようにして、基板Ｐのハンダ付けが完
了した後は、アーム部２８を作動させて基板Ｐを把持し
ている把持機構３０を排出側の搬送レール１５Ｂ，１５
Ｂの中央部の鉛直上方に位置させる。そして、アーム部
２８で把持機構３０を下降させて基板Ｐを搬送レール１
５Ｂ，１５Ｂ上に載置する。続いて把持機構３０のチャ
ック部３０ａ、３０ａを開動させて基板Ｐを解放する。

【００３０】 次いで、搬送コンベアー１１を作動させ
て、基板Ｐを所定速度で排出する。このようにして、一
枚の基板Ｐのハンダ付け動作、すなわち１サイクルの動
作が全て終了する。

【００３１】 そして、次の基板Ｐのハンダ付け動作を引
き続き行うが、次にハンダ付けすべき基板Ｐは、上記一
枚目の基板Ｐをロボット１４でハンダ付けしている間
に、供給側の搬送レール１５Ａ，１５Ａ上に待機させて
おく。この後は、前記と全く同様にして二枚目の基板Ｐ
のハンダ付けを行う。

【００３２】 上述した部分ハンダ付け装置１０では、基
板Ｐを搬送する搬送コンベア１１と、該搬送コンベア１
１と異なる位置に設置されて、ハンダを噴流させるノズ
ル２４を有したハンダ槽１３と、基板Ｐをハンダ付けす
るためのロボット１４と、このロボット１４を制御する
制御装置（図示なし）とを備えた構成となっている。そ
して、ロボット１４の把持機構３０で、搬送コンベア１
１で搬送されてきた基板Ｐを把持した後、この基板Ｐを
ハンダ槽１３の上方に移動させ、次いでハンダ槽１３の
ノズル２４からの噴流ハンダに基板Ｐの定められた位置
を接触させて部分ハンダ付けし、しかる後に、基板Ｐを
搬送コンベア１１に移動させて該基板Ｐの把持を解放す
るよう、制御装置でロボット１４を制御する構成となっ
ている。このようにして、ロボット１４によって基板Ｐ
をノズル２４上で移動させてハンダ付けすることによっ
て、ハンダ付け位置や面積等が異なる場合にも、ロボッ
ト１４の動作を変更するのみ（ティーチングするのみ）
でこれに対応することができる。したがって、従来のよ
うに、ハンダ付け面積や位置に合わせてノズルを用意す
る必要が無く、ノズルの製作コストを削減するととも
に、条件出しの手間を省くことができ、さらにノズルの
交換の手間を省くことができる。これにより、基板Ｐの
ハンダ付け作業の大幅な効率化を図ることができる。ま
た、一枚の基板Ｐに複数のハンダ付け箇所がある場合に
も、一つのノズル２４で対応することができ、したがっ
て、従来のように一つのハンダ槽に複数のノズルがある
場合に生じていた隣接する他のノズルからの噴流によっ
て影響を受けることもない。

【００３３】 また、ハンダ槽１３のノズル２４がハンダ
付けすべき面積よりも小さな開口部を有した構成とさ
れ、基板Ｐをハンダ付けするときに、該基板Ｐをノズル
２４からの噴流ハンダに接触させた状態で水平方向に移
動させることによって定められた範囲のハンダ付けを行
う構成となっている。このように、小さな開口部のノズ
ル２４でハンダ付けを行うことによって、小さなものか
ら大きなものまで様々な面積のハンダ付けに一つのノズ
ル２４で対応することができるので、このノズル２４を
汎用性に富むものとして上記効果をより一層顕著なもの
とすることができる。また、ノズル２４が小さければ当
然のことながらハンダの噴流の量も少なくてすみ、ハン
ダの酸化物の発生を抑えることができる。したがって、
従来ハンダの酸化を抑えるために窒素雰囲気でハンダ付
け装置全体あるいはハンダ槽のみを囲うようにしていた
が、囲う部分が小さくてすむので、カバー等の小型化、
簡略化を図ることができる。

【００３４】 さらには、ハンダ槽１３でハンダ付けした
後の基板Ｐを噴流ハンダから上昇させるときに、ロボッ
ト１４で基板Ｐを傾斜させる構成とした。これにより基
板Ｐのハンダ付け面のハンダのキレをよくすることがで
き、他のハンダ付け箇所とハンダがブリッジしてしまう
のを防いで品質を向上させることができる。この動作に
ついてもロボット１４で対応することができるので、搬
送コンベア１１等に何ら特別な構造を採用する必要が無
く、低コストで上記効果を得ることができる。

【００３５】 加えて、ロボット１３の動作範囲内に、ハ
ンダ付けすべき基板Ｐのハンダ付け部の酸化物を除去す
る酸化物除去装置１２が設けられている。これにより、
ロボット１４で基板Ｐを酸化物除去装置１２に移動させ
て、ハンダ付けすべき基板Ｐの酸化物除去処理を行うこ
とができる。

【００３６】 さらには、搬送コンベア１１と、酸化物除
去装置１２、ハンダ槽１３とが別々に設置された構成と
なっている。したがって、部分ハンダ付け装置１０が一
方向に長くなるのを抑えて装置の小型化を図ることがで
き、この結果、工場内でライン長を短くしたり、レイア
ウトの自由度を高めることが可能となる。

【００３７】 なお、上記実施の形態において、基板Ｐの
所定範囲のハンダ付けを行うために、基板Ｐをノズル２
４からの噴流ハンダに接触させた状態で水平方向に移動
させるようにしたが、ハンダ付けすべき面積が小さい場
合には、単に基板Ｐを鉛直方向に上下させて噴流ハンダ
に接触させることによってハンダ付けを行うようにして
もよい。また、ノズル２４については、生産性を向上さ
せるために、複数種の大きさのものを用意しておき、こ
れを適宜交換するようにしてもよい。また、ノズルの位
置についても同様である。さらに、部分ハンダ付け装置
１０の動作は上記の例に限定するものではなく、例えば
サイクルタイム短縮のため、各動作を干渉しない程度に
オーバーラップさせるのは言うまでもない。

【００３８】 加えて、部分ハンダ付け装置１０の各部の
構成については上記の例に限るものではなく、例えば酸
化物除去装置１２の酸化物除去方式などについては何ら
限定するものではない。また、酸化物除去装置１２だけ
でなく、例えばプリヒータ、ドライヤ等他の装置につい
ても、ロボット１４の作動範囲内に設置するようにして
もよい。なおこれら酸化物除去装置１２、プリヒータ、
ドライヤ等は搬送コンベア１１の搬送レール１５、１５
の下方に設置する構成としてもよい。

【００３９】 また、ロボット１４の構造や形式について
も、上記のものに限定するものではなく、例えばさらに
軸数を増やしてもよいし、また、スカラ型等の水平多軸
型等を採用してもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るハ
ンダ付け装置によれば、被ハンダ付け品を搬送する搬送
部と、ノズルからハンダを上方に向けて噴流させるハン
ダ槽と、被ハンダ付け品を把持する把持機構を有するロ
ボットと、該ロボットを制御する制御部とを備え、ハン
ダ槽のノズルを、部分ハンダ付けすべき面積よりも小さ
な開口部を有する構成とし、制御部では、被ハンダ付け
品をロボットの把持機構で把持し、被ハンダ付け品をハ
ンダ槽の上方に移動させ、被ハンダ付け品をノズルから
の噴流ハンダに接触させた状態で水平方向に移動させる
ことによって定められた範囲の部分ハンダ付けを行った
後、ハンダ付けした被ハンダ付け品を搬送部に移動させ
て把持を解放するよう、ロボットを制御する構成とし
た。これにより、部分ハンダ付け面積や数、位置等が異
なる場合にも、被ハンダ付け品を把持したロボットの動
作を変更するのみ（ティーチングするのみ）でこれに対
応することができる。したがって、従来のように、部分
ハンダ付け面積や位置に合わせてノズルを用意する必要
が無く、ノズルの製作コストを削減するとともに、条件
出しの手間を省くことができ、さらにはノズルの交換の
手間を省くことができる。また、一枚の被ハンダ付け品
に複数の部分ハンダ付け箇所がある場合にも、一つのノ
ズルで対応することができ、したがって、従来のように
一つのハンダ槽に複数のノズルがある場合に生じていた
隣接する他のノズルからの噴流によって影響を受けると
いった問題も生じない。さらには、搬送部とハンダ槽と
を別々に設置するようになっているため、ハンダ付け装
置が一方向に長くなるのを抑えることができ、したがっ
て、装置の小型化を図って工場内でライン長を短くした
り、レイアウトの自由度を高めることが可能となる。そ
して、ロボットによって基板をノズル上で移動させて、
小さな開口部のノズルで部分ハンダ付けを行うことによ
って、少ない種類のノズルで小さなものから大きなもの
まで様々な面積のハンダ付けに対応することができるの
で、このノズルを汎用性に富むものとすることができ、
上記効果をより一層顕著なものとすることができる。ま
た、ノズルが小さければ当然のことながらハンダの噴流
の量も少なくてすみ、ハンダの酸化物の発生を抑えるこ
とができる。したがって、従来ハンダの酸化を抑えるた
めに窒素雰囲気でハンダ付け装置全体あるいはハンダ槽
のみを囲うようにしていたが、囲う部分が小さくてすむ
ので、カバー等の小型化、簡略化を図ることができる。

【００４１】 請求項２ に係るハンダ付け装置によれば、
ハンダ槽でハンダ付けした後の被ハンダ付け品を噴流ハ
ンダから上昇させるときに傾斜させるよう、制御部でロ
ボットを制御する構成とした。これにより、被ハンダ付
け品のハンダ付け面のハンダのキレをよくすることがで
き、他のハンダ付け箇所とハンダがブリッジしてしまう
のを防いで品質を向上させることができる。この動作に
ついてもロボットで対応することができるので、搬送部
等に何ら特別な構造を採用する必要が無く、低コストで
上記効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るハンダ付け装置を適用する部分ハ
ンダ付け装置の一例を示す平面図である。

【図２】前記ハンダ付け装置の立面図である。

【図３】前記ハンダ付け装置を構成するロボットとハン
ダ槽とを示す立面図である。

【図４】前記ロボットで、ハンダ付け後に被ハンダ付け
品を傾けている状態を示す立面図である。

【図５】従来のハンダ付け装置を示す図であって、前記
ハンダ付け装置の一部を示す立断面図である。

【符号の説明】

１０ 部分ハンダ付け装置（ハンダ付け装置） １１ 搬送コンベア（搬送部） １３ ハンダ槽 １４ ロボット ３０ 把持機構 Ｐ 基板（被ハンダ付け品）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−193595（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−288380（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−208263（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 3/32 - 3/34

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部分ハンダ付けすべき板状の被ハンダ付
   け品を搬送する搬送部と、該搬送部とは異なる位置に設
   置されて、定められた大きさの開口部を有するノズルか
   らハンダを上方に向けて噴流させるハンダ槽と、定めら
   れた範囲で移動自在でかつハンダ付けすべき前記被ハン
   ダ付け品を把持する把持機構を有するロボットと、該ロ
   ボットを制御する制御部とを備え、 前記ハンダ槽の前記ノズルが、部分ハンダ付けすべき面
   積よりも小さな開口部を有した構成とされ、 前記制御部では、 前記搬送部で搬送されてきた被ハンダ
   付け品を前記ロボットの前記把持機構で把持し、該被ハ
   ンダ付け品を前記ハンダ槽の上方に移動させて、該被ハ
   ンダ付け品を前記ノズルからの噴流ハンダに接触させた
   状態で水平方向に移動させることによって定められた範
   囲の部分ハンダ付けを行った後、ハンダ付けした被ハン
   ダ付け品を前記搬送部に移動させて該被ハンダ付け品の
   把持を解放するよう、前記ロボットを制御する構成とさ
   れていることを特徴とするハンダ付け装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のハンダ付け装置におい
   て、前記制御部で、前記被ハンダ付け品の前記ハンダ槽
   でのハンダ付け後、ハンダのキレを良くするため、該被
   ハンダ付け品を前記ハンダ槽の噴流ハンダから上昇させ
   るときに傾斜させるよう制御する構成とされていること
   を特徴とするハンダ付け装置。