JP3590894B2

JP3590894B2 - 自動半田付け方法及び自動半田付け装置

Info

Publication number: JP3590894B2
Application number: JP24870994A
Authority: JP
Inventors: 賢政松原
Original assignee: KABUSHIKIGAISHA TAISEIKAKEN
Current assignee: KABUSHIKIGAISHA TAISEIKAKEN
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1994-09-16
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: JPH0890217A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えば蛍光灯用安定器のコイル端子を自動的にかつ正確に半田付けできるようにした半田付け方法及び装置、それに使用する噴射孔型半田噴流ノズル及びフラックス塗布ブラシ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、蛍光灯用安定器ではコイル線を引き出して端子に半田付けするが、最近はかかる安定器の半田付け作業についても自動化が要求される。
【０００３】
従来、この種の自動半田付け装置は、長溝状の噴射口を有する半田噴流ノズルを搬送コンベア側方に設け、噴流ポンプにて溶融半田を噴流ノズルに向けて供給して溶融半田を噴き出させる一方、搬送コンベアにて安定器を搬送してその端子を半田噴流に接触させて半田付けを行う方式が採用されている。
【０００４】
他方、最近の安定器には端子にコネクタ機能を併用させる傾向にあり、かかるコネクタ機能付きの端子は余分な半田が付着していると短絡等の不具合が懸念されるので、正確な半田付けが要求される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の自動半田付け装置は溶融半田を単に上方に噴射させているので、その比重や粘性等に起因して半田噴流の姿勢や形状をコントロールすることが難しく、長溝状の噴射口から溶融半田を噴流させて安定器の端子の下面に接触させるしか方法がなく、コネクタ機能付き端子の場合には不必要な部位にも半田が付着してしまって適用できず、作業者の手作業に頼らざるを得ないのが実情であった。
【０００６】
この発明は、かかる問題点に鑑み、作業者の手作業に頼らずに正確に半田付けできるようにした方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明に係る自動半田付け方法は、半田噴流ノズルから上方に溶融半田を噴流させ、搬送コンベアでワークを搬送し、その半田付け部位に半田噴流を接触させて半田付けするにあたり、少なくとも１つの小径噴射孔を有しかつ小径噴射孔上面を所定深さの溶融半田プールで覆ってなる半田噴流ノズルを搬送コンベア近傍に配設し、半田噴流ノズルの小径噴射孔から溶融半田プールの表面張力に抗して上方に溶融半田を噴射させてほぼ円錐形状の半田噴流を盛り上がり形成するとともに、小径噴射孔からの噴射力又は小径噴射孔上方の溶融半田プールの深さを増減することによって半田噴流の高さを調整し、搬送コンベアでワークをその半田付け部位が半田噴流を横切るように搬送して半田付けするようにしたことを特徴とする。
【０００８】
本発明は蛍光灯用安定器のコイル端子の半田付けに適用するとその効果が大きいが、他のワークの半田付けにも適用できる。本発明でいう半田にはＨ６０Ａ（Ｓ）やＨ６３Ａ（Ｓ）等の通常の半田の他、接合に利用しうる他の低融点金属及び合金を含む。小径噴射孔の数は１つでもよく、搬送方向に複数としてもよく、幅方向に複数としてもよく、さらには複数をジグザク状に形成してもよい。小径噴射孔の径はワーク半田付け部位の大きさや溶融半田の粘度等に応じて０．１〜１００ｍｍの範囲で適宜設定し、又小径噴射孔の間隔は同様に２〜１００ｍｍの範囲から設定することができる。
【０００９】
半田付けの前にはフラックス処理を行うのが一般的である。そこで、半田噴流ノズルに対して搬送方向上流側の搬送コンベア近傍にフラックス塗布ブラシを垂下し、搬送コンベアでワークをその半田付け部位がフラックス塗布ブラシと接触するように搬送してワークの半田付け部位上面にフラックスを塗布した後、ワークを下向きに反転させて半田噴流ノズルに向けて搬送するのがよい。
【００１０】
この場合、同一搬送コンベア上でフラックスの塗布、反転及び半田付けを行ってもよいが、複雑な反転機構が必要となる。そこで、第１、第２の搬送コンベアを並列に設け、第１の搬送コンベアでフラックスの塗布を行い、第１の搬送コンベアから第２の搬送コンベアに移送する時に、ワークを反転させるのがよい。
【００１１】
また、本発明によれば、半田噴流ノズルからの半田噴流に対してワークを搬送することによってその半田付け部位を自動的に半田付けする装置であって、上向きのワークを搬送する第１の搬送コンベアと、第１の搬送コンベアの側方に設けられ、液状フラックスを含浸するフラックス塗布ブラシを垂下してなり、フラックス塗布ブラシを第１の搬送コンベアで搬送されるワークの半田付け部位上面に接触させて液状フラックスを塗布するフラックス塗布ブラシ装置と、その始端部分が第１の搬送コンベアの終端部分の側方にて所定長さにわたって並列され、ワークを搬送する第２の搬送コンベアと、第１の搬送コンベア終端部分と第２の搬送コンベア始端部分との間に配設され、第１の搬送コンベア終端部分で上向きワークを把持し、下向きに反転させて第２の搬送コンベアの始端部分上に載置するワーク反転機と、少なくとも１つの小径噴射孔が形成されかつ小径噴射孔上面を所定深さの溶融半田プールで覆ってなる半田噴流ノズルを有し、小径噴射孔に対する溶融半田の供給圧力が調整可能に設けられ、溶融半田の供給によって第２の搬送コンベアで搬送されるワークの半田付け部位が横切りうる半田噴流をほぼ円錐形状に盛り上がり形成する半田噴流ノズル装置とを備えてなる自動半田付け装置を提供することができる。
【００１２】
第１、第２の搬送コンベアばどのような形式でもよく、例えばベルトコンベア、複数のプレートをチェーン等で搬送方向に連結しガイド上を移動しうるようにしたプレートコンベア等を採用できる。
【００１３】
フラックス塗布ブラシは液状フラックスを含浸するものであれば特にその形状構造は限定されない。また、その含浸の方法は液状フラックスを送給ポンプ等でフラックス塗布ブラシに送給してもよいが、フラックス塗布ブラシの上方にタンクを連通して設け、該タンクからフラックス塗布ブラシに液状フラックスを滴下させるのがよい。タンクは着脱可能とし、取外してタンクに液状フラックスを貯留してもよく、ポンプ等でこれに間欠的又は連続的に液状フラックスを供給してもよい。
【００１４】
即ち、本発明によれば、搬送されるワークの半田付け部位上面にフラックスを塗布するフラックス塗布ブラシ装置であって、液状フラックスを貯留し、下端に滴下口を有する貯留タンクと、貯留タンクに取付けられ、貯留タンクの滴下口と下端ブラシとを連通路にて連通し、下端ブラシが液状フラックスを含浸するフラックス塗布ブラシと、フラックス塗布ブラシの下端ブラシが搬送されるワークの半田付け部位に接触しうるように貯留タンクを上下位置調整可能に支持する支持脚とを備えてなるフラックス塗布ブラシ装置を提供することができる。
【００１５】
フラックスの材質は半田の種類等に応じて選択するが、例えば松脂をＩＰＴＡに溶解させたものを使用する。ワーク反転機は例えばワークの把持ハンドと把持ハンドを反転させる機構とで構成できる。
【００１６】
半田噴流ノズル装置は溶融半田を貯留し送給する半田槽と、溶融半田を噴流する半田噴流ノズルとから構成する。半田槽は加熱ヒータを設けて半田を溶解し保温する一方、モータ駆動式の送給プロペラによって溶融半田を半田噴流ノズルに溶融半田を送給させるが、駆動モータの回転数の制御によって溶融半田の供給圧力を調整することが可能である。
【００１７】
また、本発明によれば、溶融半田を貯留し供給する半田槽に着脱可能に取付けられて半田噴流ノズル装置を構成する噴流ノズルであって、ノズル本体には溶融半田を上方に噴射しうる小径噴射孔を少なくとも１つ形成するとともに、小径噴射孔を囲みかつ上端縁が小径噴射孔上面より高くなるように仕切板を設けて溶融半田プールを形成可能となし、小径噴射孔から溶融半田プールの表面張力に抗して上方に溶融半田を噴射させてほぼ円錐形状の半田噴流を盛り上がり形成可能とし、小径噴射孔からの噴射力又は仕切板高さを増減することによって半田噴流の高さを調整可能となした噴射孔型半田噴流ノズルを提供することができる。
【００１８】
この場合、ノズル本体にはコンベア搬送方向に間隔をあけて複数の小径噴射孔を形成すると、搬送方向上流側の小径噴射孔からの半田噴流にてワークの半田付け部位を予熱し、搬送方向下流側の噴射孔からの半田噴流にて半田付けすることができ、専用の予熱工程を設ける必要がなく、半田付け作業の効率を大幅に向上できる。
【００１９】
また、ノズル本体の側方に樋を設け、小径噴射孔から噴流された溶融半田のうち、余った溶融半田は樋で受けて半田槽に戻すようにすると、半田の消費量は半田付けに必要な量のみとなり、省資源や省エネルギーの点で好ましい。
【００２０】
なお、半田噴流ノズル装置に不活性ガス、例えばＮ_２をパージすると、正確に半田付けできることに加え、半田噴流の酸化を防止して最高品質の半田付けが可能となる。
【００２１】
【作用及び発明の効果】
本発明によれば、半田噴流ノズルに小径噴射孔を形成し、その上面を溶融半田プールで覆っているので、小径噴射孔から溶融半田を噴射させると、小径噴射孔上方の溶融半田プールが上方に持ち上げられるが、溶融半田プールには表面張力が働いているので、ほぼ円錐形状の半田噴流が盛り上がり形成される。しかも、溶融半田プールの表面張力は加熱温度等の条件が変化しない限り一定であり、小径噴射孔からの噴射力もほぼ一定であるので、半田噴流は安定したほぼ円錐形状に維持される。
【００２２】
従って、蛍光灯用安定器のコネクタ機能付きの端子等、正確な半田付けが要求される場合にもワークの半田付け部位を半田噴流に横切らせることにより、その部分のみに正確に溶融半田を付着させることができ、不必要な箇所に半田が付着することはなく、従来の煩雑な手による半田付け作業をなくし、正確で効率のよい自動半田付け作業を実現できる。
【００２３】
また、小径噴射孔からの溶融半田の噴射力を増減し、あるいは溶融半田プールの深さを増減することにより、安定した姿勢を維持しつつ、半田噴流の高さを任意に調整できるので、どのようなワークの半田付けにも容易に適用できる。
【００２４】
また、フラックス塗布ブラシによってフラックス処理を行うようにしたので、液状フラックスの蒸発が少なくて済み、上述の自動半田付けと相まって大幅なコストダウンを実現できる。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図について説明する。図１ないし図７は本発明の一実施例による蛍光灯安定器の自動半田付け装置を示す。図において、床面上には装置フレーム１０が設置され、該フレーム１０上には第２の搬送コンベア１１が長手方向に延びて搭載され、第２の搬送コンベア１１はギアードモータ１１０によって駆動されるようになっている。
【００２６】
第２の搬送コンベア１１の長手方向前後には第１、第３の搬送コンベア１２、１３が長手方向に延びかつ相互に同一ライン上で相互に所定の間隔をあけて配設され、又第１の搬送コンベア１２の終端部分及び第３の搬送コンベア１３の始端部分は第２の搬送コンベア１１の始端部分及び終端部分に対して所定長さにわたって並列されている。
【００２７】
第１の搬送コンベア１２の終端部分手前にはフラックス塗布ブラシ装置１４が設けられている。このフラックス塗布ブラシ装置１４では図３に示すように、第１のコンベア１２のフレーム１２０側面に取付ベース１４０が取付けられ、該取付ベース１４０にはスタンド１４１が上方に延びて固定され、該スタンド１４１の上方部分にはスタンドアーム１４２が横方向に延びかつ蝶ねじ等によって上下位置調整可能に取付けられている。
【００２８】
このスタンドアーム１４２には液状フラックスを貯留するタンク１４３が第１の搬送コンベア１２の両側縁上方に位置してクランプで固定され、該タンク１４３の底面には滴下口が形成されるとともに、ブラシ１４５の基部１４４がブラシ１４５を下方に向けて固定され、該基部１４４には滴下口からの液状フラックスをブラシ１４５に案内する連通路（図示せず）が形成されている。また、第１の搬送コンベア１２の両側部には受けケース１４６がブラシ１４５下方にて設けられて余剰の液状フラックスが受けられるようになっている。なお、受けた液状フラックスは貯留タンクに戻すようにしてもよいが、汚れている場合にはそのまま廃棄してもよい。
【００２９】
第１の搬送コンベア１２の終端部分と第２の搬送コンベア１１の始端部分との間にはワーク反転機１５が設けられている。このワーク反転機１５では図４及び図５に示すように、装置フレーム１０に取付ベース１５９が固定され、該取付ベース１５９には一対の水平取付ピン１５０によって把持ハンド１５１が第１の搬送コンベア１２と第２の搬送コンベア１１との間で回転可能に設けられ、把持ハンド１５１は駆動機構１５２によって把持開放操作されるようになっている。
【００３０】
取付ベース１５９にはシリンダ１５７が上下方向に延びて固定され、該シリンダ１５７のロッドにはラックギア１５６が同軸状に延びて固定され、該ラックギア１５６にはホイールギア１５８が噛合され、該ホイールギア１５８は一方の水平取付ピン１５０に取付けられ、シリンダ１５７が伸縮することによって把持ハンド１５１が水平取付ピン１５０回りに回転逆転されるようになっている。
【００３１】
また、第１の搬送コンベア１２の終端にはシリンダ１５４が取付けられ、該シリンダ１５４のロッドにはストッパープレート１５３が取付けられ、ワークＷが行き過ぎて第１の搬送コンベア１２から落下するのを防止するようになっている。このストッパープレート１５３にはワークＷが所定位置に来たことを検知する近接スイッチ１５５が取付けられ、該近接スイッチ１５５の信号によってワーク反転機構１５が作動されるようになっている。
【００３２】
第２の搬送コンベア１１の終端部分と第３の搬送コンベア１３の始端部分との間にもワーク反転機構１５が設けられているが、上記と同様の構造であるので、その説明は省略する。
【００３３】
第２の搬送コンベア１１の中央には半田噴流ノズル装置１６がハンドル１６８の操作にて昇降可能に設けられ、該半田噴流ノズル装置１６は図６及び図７に示すように半田槽と噴射孔型半田噴流ノズルとから構成されている。
【００３４】
半田槽では槽フレーム１６０内に槽本体１６１が内蔵され、該槽本体１６１には加熱ヒータ（図示せず）が配設されて半田１７が溶融され所定温度に調温されるようになっている。この槽本体１６１は二層構造を有し、上層には噴射プロペラ１６２が設けられ、該噴射プロペラ１６２はモータＭによって駆動されて溶融半田１７を所定の圧力で層本体１６１の開口１６３に向けて圧送し、残りの溶融半田１７は下側層に回収されるようになっている。
【００３５】
噴射孔型半田噴流ノズルではノズル本体１６４が槽本体１６１の開口１６３周縁に着脱可能に嵌合され、該ノズル本体１６４の両側には各々一対の縦壁（仕切板）が所定の間隔をあけて立設され、両側の縦壁対間には第２の搬送コンベア１１が配置されている。
【００３６】
この縦壁間は前後両面が封鎖されるとともに下端面がノズル本体１６４内部に連通され、該縦壁間の上端には噴射孔型半田噴流ノズル１６５がその上面を縦壁上端から所定寸法低くして固定され、該噴射孔型半田噴流ノズル１６５には長手方向、即ち第２の搬送コンベア１１の搬送方向に所定の間隔をあけて６つの小径噴射孔が穿設されており、小径噴射孔の上方に溶融半田プール１７０が形成されるようになっている。
【００３７】
両側の縦壁対のうち、外方の縦壁上縁には複数の凹陥部が形成されて余剰の溶融半田１７がオーバーフローされるようになっている。また、外方の縦壁には還流用樋１６６が設けられ、該樋１６６は槽本体１６１に連通されている。なお、縦壁、噴射孔型半田噴流ノズル１６５及び樋１６６にもこれらを加熱するヒータ（図示せず）が設けられている。
【００３８】
他方、半田付けを行う蛍光灯用安定器を説明すると、図７に示すように、安定器Ｗにはコイルが巻回され、安定器Ｗの長手方向両端にはコイル端子Ｗ１、Ｗ２が取付けられ、一方のコイル端子Ｗ１は他方のコイル端子Ｗ２に比して長尺に形成されて蛍光灯へのコネクタ機構が付与され、コイル端子Ｗ１、Ｗ２にはコイルから引き出された銅線が接続されている。
【００３９】
次に、半田付け方法を説明する。半田噴流ノズル装置１６において、装置内の半田１７をヒータで加熱して溶解させ、所定の温度に調温した後、モータＭを駆動して噴射プロペラ１６２を回転させると、溶融半田１７が所定の圧力でもって槽本体１６１の開口１６３に向けて送られ、両側の縦壁対間を通って噴射孔型半田噴流ノズル１６５の各小径噴射孔から上方に噴射される。
【００４０】
この時、図８に示すように、噴射孔型半田噴流ノズル１６５上面には溶融半田プール１７０が形成されており、小径噴射孔から溶融半田１７が噴射されると、溶融半田プール１７０の表面がその噴射力によって持ち上げられるが、溶融半田プール１７０には表面張力が働いてきるので、ほぼ円錐状の半田噴流１７１が安定に盛り上がり形成される。そこで、モータＭの回転数を制御すると、半田噴流１７１を半田付けすべき安定器Ｗに対応した適切な高さに調整できる。
【００４１】
準備が完了すると、第１の搬送コンベア１２に安定器Ｗを上向きにして載せてこれをタクト搬送する。なお、これは連続搬送でもよい。安定器Ｗがフラックス塗布ブラシ装置１４を通過すると安定器Ｗのコイル端子Ｗ１、Ｗ２の上面にブラシ１４５が接触して液状フラックスが塗布される。
【００４２】
安定器Ｗが第１の搬送コンベア１２の終端部分まで来ると、近接スイッチ１５５でそれが検知され、ワーク反転機１５の把持ハンド１５１が第１の搬送コンベア１２側まで回転して安定器Ｗを把持し、逆方向に回転して安定器Ｗを今度は下向きにして第２の搬送コンベア１１上に載置する。
【００４３】
第２の搬送コンベア１１上の下向き安定器Ｗは半田噴流ノズル装置１６に向けてタクト搬送され、安定器Ｗが噴射孔型半田噴流ノズル１６５の位置を通過すると、安定器Ｗのコイル端子Ｗ１、Ｗ２は６つの半田噴流１７１の上方部分を次々と横切るが、最初の２つ又は３つの半田噴流１７１を横切る際にコイル端子Ｗ１、Ｗ２は半田付けに必要な温度、例えば半田がＨ６３Ａ（Ｓ）やＨ６０Ａ（Ｓ）の場合には２３０℃〜２５０℃にまで予熱され、後の４つ又は３つの半田噴流１７１を横切る際にコイル端子Ｗ１、Ｗ２が半田付けされる。
【００４４】
半田付けが済むと、安定器Ｗは第２の搬送コンベア１１上を終端側に向けてタクト搬送され、終端までくると、ワーク反転機１５によって上向きに反転して第３の搬送コンベア１３に移し代えられ、第３の搬送コンベア１３によって次の工程に送られる。
【００４５】
ところで、溶融半田１７の噴射を連続的に行って半田噴流１７１を形成すると、安定器Ｗが間欠的に送られてくる間に酸化することが懸念されるが、フラックスを塗布した安定器Ｗのコイル端子Ｗ１、Ｗ２が半田噴流１７１を横切って半田噴流１７１の頂上を撫でてゆくので、半田噴流１７１が酸化することはなく、溶融半田１７が汚れるおそれはない。なお、半田噴流１７１は確実な酸化防止のために安定器Ｗのタクト搬送に応じて間欠的に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による自動半田付け装置を示す概略平面構成図である。
【図２】上記装置を示す概略側面構成図である。
【図３】上記装置におけるフラックス塗布ブラシ装置を示す正面構成図である。
【図４】上記装置におけるワーク反転機を示す平面構成図である。
【図５】上記ワーク反転機を示す側面構成図である。
【図６】上記装置における半田噴流ノズル装置を示す概略正面構成図である。
【図７】上記半田噴流ノズル装置を示す概略斜視図である。
【図８】上記半田噴流ノズル装置の作用を説明するための要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１１第１の搬送コンベア
１２第２の搬送コンベア
１４フラッスク塗布ブラシ装置
１４１スタント（支持脚）
１４２スタンドアーム（支持脚）
１４３タンク
１４５ブラシ
１５ワーク反転機
１６半田噴流ノズル装置
１６１槽本体（半田槽本体）
１６５噴射孔型半田噴流ノズル
１６６樋
１７溶融半田
１７０溶融半田プール
１７１半田噴流
Ｗ蛍光灯用安定器
Ｗ１、Ｗ２コイル端子

Claims

半田噴流ノズルから上方に溶融半田を噴流させ、搬送コンベアでワークを搬送し、その半田付け部位に半田噴流を接触させて半田付けするにあたり、
少なくとも１つの小径噴射孔を有する半田噴流ノズル１６５を搬送コンベア近傍に配設し、
上記半田噴流ノズル１６５の小径噴射孔上面を所定深さの溶融半田プール１７０で覆った後、
半田噴流ノズル１６５の小径噴射孔から溶融半田プール１７０の表面張力に抗して上方に溶融半田１７を噴射させてほぼ円錐形状の半田噴流１７１を盛り上がり形成するとともに、小径噴射孔からの噴射力又は小径噴射孔上方の溶融半田プール１７０の深さを増減することによって半田噴流１７１の高さを調整し、
搬送コンベアでワークをその半田付け部位が半田噴流１７１を横切るように搬送して半田付けするようにしたことを特徴とする自動半田付け方法。
半田噴流ノズル１６５に対して搬送方向上流側の搬送コンベア近傍にフラックス塗布ブラシを垂下し、搬送コンベアでワークをその半田付け部位がフラックス塗布ブラシと接触するように搬送してワークの半田付け部位上面にフラックスを塗布した後、ワークを下向きに反転させて半田噴流ノズル１６５に向けて搬送するようにした請求項１記載の自動半田付け方法。
半田噴流ノズルからの半田噴流に対してワークを搬送することによってその半田付け部位を自動的に半田付けする装置であって、
上向きのワークを搬送する第１の搬送コンベア１２と、
第１の搬送コンベア１２の側方に設けられ、液状フラックスを含浸するフラックス塗布ブラシを垂下してなり、フラックス塗布ブラシを第１の搬送コンベア１２で搬送されるワークの半田付け部位上面に接触させて液状フラックスを塗布するフラックス塗布ブラシ装置１４と、
その始端部分が第１の搬送コンベア１２の終端部分の側方にて所定長さにわたって並列され、ワークを搬送する第２の搬送コンベア１１と、
第１の搬送コンベア１２終端部分と第２の搬送コンベア１１始端部分との間に配設され、第１の搬送コンベア１２終端部分で上向きワークを把持し、下向きに反転させて第２の搬送コンベア１１始端部分上に載置するワーク反転機１５と、
少なくとも１つの小径噴射孔が形成されかつ小径噴射孔上面を所定深さの溶融半田プール１７０で覆ってなる半田噴流ノズル１６５を有し、小径噴射孔に対する溶融半田１７の供給圧力が調整可能に設けられ、溶融半田１７の供給によって第２の搬送コンベア１１で搬送されるワークの半田付け部位が横切りうる高さの半田噴流１７１をほぼ円錐形状に盛り上がり形成する半田噴流ノズル装置１５とを備えたことを特徴とする自動半田付け装置。
ワークはその両側部に複数のコイル端子Ｗ１、Ｗ２が設けられかつ一側方のコイル端子Ｗ１が蛍光灯へのコネクタ機能を有する蛍光灯用安定器Ｗであり、
フラックス塗布ブラシは第１の搬送コンベア１２の両側方に設けられ、小径噴射孔は第２の搬送コンベア１１の両側方に設けられている請求項３記載の自動半田付け装置。