JP4372900B2

JP4372900B2 - フラックス塗布装置

Info

Publication number: JP4372900B2
Application number: JP22407199A
Authority: JP
Inventors: 真一藤川; 英和今井
Original assignee: Tamura Corp; Tamura FA System Corp
Current assignee: Tamura Corp; Tamura FA System Corp
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 1999-08-06
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2019-08-06
Also published as: JP2001046928A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、はんだ付け用のフラックスを塗布するフラックス塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示されるように、部品実装されたプリント配線基板（以下、単に「基板」という）ＰをＸ方向に搬送するコンベア１が設置されている。このコンベア１はコンベア駆動用モータ２により駆動される。コンベア１の下側には、ノズル移動ガイドレール３が、基板Ｐの下面と平行に、かつ基板Ｐの搬送方向と直角に交差するＹ方向に配設され、このノズル移動ガイドレール３に沿ってノズル４が往復移動可能に設けられている。
【０００３】
このノズル４は、図６に示されるように上向きの噴霧孔５から上方に位置する基板Ｐの下面に霧状の霧化フラックスｆを噴霧するものであり、ノズル移動ガイドレール３の一端部に設けられたノズル往復移動用モータ６で駆動される送りネジなどの送り機構により往復移動される。
【０００４】
さらに、フラックス収容タンク７内に収容されたフラックスＦをポンプ駆動モータ８により駆動されるフラックス供給ポンプ９で吸上げて、ポンプ回転数に応じた設定流量で吐出するフラックス供給管路10がノズル４に接続されているとともに、霧化用空気の発生源である空圧源11から、霧化用空気の設定流量を調整するダイヤル式のレギュレータ12を経た給気配管13がノズル４に接続されている。
【０００５】
図５は、ノズルから噴霧された霧化フラックスｆの設定流量と、霧化用空気の設定流量と、霧化フラックスｆの粒子径状態との関係を示す。例えば、領域ｍ1 は、霧化フラックスの粒子径が大きすぎる（粗い）状態を示し、領域ｍ3 は、霧化フラックスの粒子径が小さすぎる（細い）状態を示し、領域ｍ2 は、領域ｍ1 と領域ｍ3 との中間で、はんだ付けに支障のない粒子径状態を示す。
【０００６】
そして、例えば、フラックスの設定流量と、霧化用空気の設定流量とにより決定される点が領域ｍ3 内にある場合は、霧化フラックスが細かすぎるので、ノズル４から基板Ｐの下面へ放たれた霧化フラックスが、基板Ｐへ到達する前に乾いてしまい、十分なフラックス塗布ができないことになる。
【０００７】
一方、フラックスの設定流量と、霧化用空気の設定流量とにより決定される点が領域ｍ1 内にある場合は、霧化フラックスが粗すぎるので、図６に示されるように基板Ｐの周囲を経て基板Ｐの上方へ通過した霧化フラックスｆが基板Ｐの上面に降ってくる、いわゆるリターンシャワーの原因となるほか、フラックス塗布の均一性に支障を及ぼすことになる。
【０００８】
なお、領域ｍ2 は、はんだ付け可能なフラックスの設定流量と霧化用空気の設定流量との関係を示しているが、この領域ｍ2 の広さは、このフラックス塗布装置を用いる各使用者が生産しようとする基板Ｐの用途および性質により、必要となるはんだ付けを実行するための調整範囲である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この従来のフラックス塗布装置では、霧化フラックスの粒子径状態を設定する場合は、ダイヤル式のレギュレータ12により霧化用空気の設定流量を手動で調整している。また、フラックス供給ポンプ９から供給されるフラックスの設定流量が変化すると、その都度、手動で上記レギュレータ12により霧化フラックスの粒子径状態を変更しなければならない上に、必要な設定がなされたか否かは、塗布状態を確認することによって、経験的になされている。
【００１０】
すなわち、必要な霧化フラックスの粒子径状態を設定するには、フラックス噴霧状態を肉眼で主観的に確認するか、実際に基板Ｐにフラックス塗布およびはんだ付けを試し、その結果を見て、フラックス供給ポンプ９の回転数調整によりフラックスの設定流量を調整するとともに、ダイヤル式のレギュレータ12により手動で霧化用空気の設定流量を再度設定し直すようにしているが、手間や時間がかかる上に、ダイヤル式のレギュレータ12によるアナログ調整では、設定の再現性に欠けるなどの問題がある。
【００１１】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、フラックスおよび気体の供給を受けるノズルより霧化フラックスを噴霧するフラックス塗布装置において、適切な気体の流量設定を容易かつ確実にできるようにすることを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、フラックス塗布対象の被塗布板に霧化フラックスを噴霧するノズルと、ノズルを被塗布板に対し等距離を保って相対的に移動させる移動手段と、ノズルに対し設定流量の調整されたフラックスを供給するフラックス供給手段と、ノズルに対し設定流量の調整されたフラックス霧化用の気体を供給する気体供給手段と、前記フラックス供給手段によりノズルに供給されるフラックスの設定流量および霧化フラックスの粒子径状態に対応して前記気体供給手段でノズルに供給される気体の設定流量を制御する演算制御部とを具備し、前記気体供給手段が、ノズルに気体を加圧供給する給気配管と、この給気配管中に設けられ相互に並列に接続された複数のオリフィスと、これらのオリフィスにそれぞれ直列に接続され開作動により選択したオリフィスの組合せで気体の設定流量を制御する複数の開閉作動形の弁とを具備したフラックス塗布装置である。
【００１３】
そして、演算制御部は、フラックス供給手段によりノズルに供給されるフラックスの設定流量および霧化フラックスの粒子径状態に対応して前記気体供給手段でノズルに供給されるフラックス霧化用の気体の設定流量を制御することにより、フラックスの設定流量を変化させても、常に最良の霧化フラックスの粒子径状態が得られるように気体供給手段での霧化用の気体の設定流量を制御し、この霧化用の気体の設定流量により使用者の求める霧化フラックスの粒子径状態を実現する。その際、複数の開閉作動形の弁の開作動により選択したオリフィスの組合せで気体の設定流量をデジタル制御するから、最良のフラックス塗布状態を実現できる同一条件の気体流量設定を確実に再現し、設定の均一性を確保する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１および図２を参照しながら説明する。
【００１５】
図１に示されるように、21はコンベアであり、このコンベア21は、定位置に設けられた固定レール22と、この固定レール22に対し平行状態のまま間隔調整可能の可動レール23とに沿って、無端チェン（図示せず）がそれぞれ回行自在に配設され、これらの無端チェンは、コンベア駆動用モータ24により同期して回行駆動され、これらの無端チェンから突設されたピン（図示せず）により、フラックス塗布対象の被塗布板としてのプリント配線基板（以下、単に「基板」という）Ｐの両側部が係止され、無端チェンにより搬送される。
【００１６】
コンベア駆動用モータ24には、その回転量に応じたパルス数を検出するコンベア用エンコーダ25が設けられ、このコンベア用エンコーダ25の検出パルス数から基板Ｐの搬送距離（位置）を計測できるとともに、単位時間当たりの検出パルス数からコンベア21が基板Ｐを搬送する搬送速度を計測できる。
【００１７】
固定レール22は、定位置に固定されたガイドレールであり、一方、可動レール23は、固定レール22に対して平行姿勢を保ったまま、コンベア幅調整機構（図示せず）により、基板Ｐの幅に応じて幅方向に移動調整可能のガイドレールである。
【００１８】
固定レール22には、固定レール22側に移動したノズルを検出するコンベア原点側検知センサ26が設けられ、可動レール23には、可動レール23側に移動したノズルを検出するコンベア幅検知センサ27が設けられている。したがって、可動レール23が幅方向に移動調整されると、コンベア幅検知センサ27も幅方向に移動される。
【００１９】
コンベア21の下側には、ノズル移動ガイドレール31が、基板Ｐの下面と平行に、かつ基板Ｐの搬送方向と直角に交差する方向に配設され、このノズル移動ガイドレール31に沿ってノズル32が往復移動可能に設けられている。
【００２０】
このノズル32は、フラックス霧化用の気体としての霧化用空気によりフラックスを粉砕し微粒子化する２流体スプレーノズルであり、上向きの噴霧孔から上方に位置する基板Ｐの下面に霧化フラックスを噴霧しながら水平移動する。
【００２１】
前記ノズル移動ガイドレール31の一端部にノズル往復移動用モータ33が設けられ、ノズル移動ガイドレール31の全長にわたって、ノズル往復移動用モータ33により駆動される送りネジおよびこの送りネジと螺合したノズル側の雌ネジ部材などで形成された移動手段としてのノズル送り機構34が設けられ、ノズル往復移動用モータ33により正転または逆転される送りネジなどのノズル送り機構34により、ノズル32はノズル移動ガイドレール31に沿って往復移動される。
【００２２】
そして、固定レール22側への移動時のノズル32はコンベア原点側検知センサ26により検知され、可動レール23側への移動時のノズル32はコンベア幅検知センサ27により検知される。
【００２３】
ノズル往復移動用モータ33には、その作動量すなわち回転量に応じたパルス数を検出するノズル用エンコーダ35が設けられ、このノズル用エンコーダ35の検出パルス数からノズル32の移動距離を計測できるとともに、単位時間当たりの検出パルス数からノズル32の往復移動速度を計測できる。
【００２４】
前記コンベア21およびノズル送り機構34は、それぞれがノズル32を基板Ｐに対し等距離を保って相対的に移動させる移動手段である。
【００２５】
ノズル32に対し、設定流量の調整されたフラックスを供給するフラックス供給手段36が設けられているとともに、ノズル32に対し、設定流量の調整されたフラックス霧化用の気体を供給する気体供給手段37が設けられている。
【００２６】
前記フラックス供給手段36は、ポンプ駆動用モータ41により駆動されフラックス収容タンク42内のフラックスＦを回転数に応じた設定流量で定量供給するフラックス供給ポンプ44が、管路45によりノズル32に接続されている。
【００２７】
前記ポンプ駆動用モータ41は、フラックス供給ポンプ44を駆動するポンプ駆動手段であるとともに、外部からの制御信号によりモータ回転数を調整できるから、このポンプ駆動用モータ41によりフラックス供給ポンプ44の回転数を可変制御して、ノズル32に供給されるフラックス設定流量を可変調整するフラックス流量調整手段でもある。
【００２８】
前記気体供給手段37は、気体供給源としての空圧源46からその元圧を計測する圧力計47を経て供給された霧化用空気の設定流量を調整する霧化用空気流量調整装置48が、給気配管49によりノズル32に接続されている。
【００２９】
この霧化用空気流量調整装置48は、同一の空気圧力に対し異なる流量が得られるように異なる開口面積を設定した複数のオリフィス51が相互に並列に接続され、これらの各オリフィス51に対し複数のオン／オフ形すなわち開閉作動形の弁52がそれぞれ直列に接続されている。各弁52は、電磁作動用のソレノイドを備えた電磁弁である。
【００３０】
そして、この霧化用空気流量調整装置48は、オン／オフのデジタル信号で各弁52を開閉制御し、開作動された弁52により選択されたオリフィス51の組合せで霧化用空気の流量を制御することにより、霧化フラックスの粒子径状態を制御する。
【００３１】
また、前記コンベア用エンコーダ25および前記ノズル用エンコーダ35が、演算制御部53の入力部に接続されている。
【００３２】
この演算制御部53は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）およびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）などを有し、動作指令またはデータを入力する入力手段としてのタッチパネル54を備え、また、この演算制御部53の出力部には、前記コンベア駆動用モータ24、前記ノズル往復移動用モータ33、前記ポンプ駆動用モータ41、前記オン／オフ形の弁52がそれぞれ接続されている。
【００３３】
そして、この演算制御部53は、コンベア駆動用モータ24の回転速度を制御してコンベア搬送速度を制御し、ノズル往復移動用モータ33の回転速度を制御してノズル32の往復移動速度を制御し、ポンプ駆動用モータ41の回転速度を制御してフラックス供給ポンプ44の回転速度を制御することでフラックス収容タンク42からノズル32へ供給されるフラックス設定流量を制御し、霧化用空気流量調整装置48の開通状態にあるオン／オフ形の弁52の数を制御して霧化用空気の設定流量を制御する。
【００３４】
特に、この演算制御部53によるノズル往復移動用モータ33の制御では、コンベア21の固定レール22と可動レール23との間の大きさ、すなわちコンベア幅と、前記コンベア搬送速度とから、ノズル32の往復移動速度を演算して、この演算された往復移動速度でノズル32を往復移動させるように、前記ノズル往復移動用モータ33の回転駆動速度を制御する。
【００３５】
図２に示されるように、前記霧化用空気流量調整装置48は、空圧源46に接続される入口側マニホールド55に、複数すなわちｎ個の通路56a ，56b ，56c ，56d ，……56n が並列に接続されている。
【００３６】
入口側マニホールド55は、空圧源46から供給された流体としての空気を、各々の通路56a ，56b ，56c ，56d ，……56n に均等に分配する。
【００３７】
これらの各々の通路56a ，56b ，56c ，56d ，……56n には、各通路内にそれぞれ設置されて相互に並列に接続された複数のオリフィス51a ，51b ，51c ，51d ，……51n （以下、単にオリフィス51という）と、各通路中に介在された複数の開閉作動形の弁52a ，52b ，52c ，52d ，……52n （以下、単に弁52という）とが、それぞれ直列に配置されている。
【００３８】
各々のオリフィス51の開口面積は、空圧源46の一定の設定圧力下において、順にＱ・１、Ｑ・２、Ｑ・４、Ｑ・８、……Ｑ・２ⁿ（ｎは任意の整数、Ｑは単位流量）の異なる流量が得られるように、相互に異なる開口面積に設定されている。
【００３９】
各々の弁52は、開作動により選択したオリフィス51の組合せで流体の設定流量を制御するもので、これらの各弁52からの空気を集合させる出口側マニホールド57に接続され、この出口側マニホールド57には前記給気配管49を経てノズル32が接続されている。
【００４０】
さらに、各弁52にて各弁体をそれぞれ電気的にオン／オフ作動するソレノイドなどの電気的作動部には、前記演算制御部53が電線58a ，58b ，58c ，58d ，……58n によりそれぞれ接続され、この霧化用空気流量調整装置48は、ノズル32で必要とする空気設定流量の入力値に応じて任意のオリフィス51と対応する弁52が選択的に開閉制御される。
【００４１】
そして、演算制御部53は、設定されたＱ・２ⁿの設定流量指令に対し、その設定流量が得られるように各弁52の開閉をそれぞれ決定し、ｎ個の各弁52に対して開指令または閉指令を出力する。
【００４２】
これにより、複数の弁52の開作動により選択されたオリフィス51の組合せで決定された設定流量の空気がノズル32に供給される。
【００４３】
上記装置において、各弁52は全開あるいは全閉のどちらかの状態になることで空気流量制御を行うから、演算制御部53からのオン／オフのデジタル信号で空気の流量をきめ細かく制御でき、同様の機能をもたせるために高価なＤ／Ａ変換回路を用いる必要はなく、装置にかかる費用を節約できる。
【００４４】
次に、図１および図２に示されたフラックス塗布装置によるフラックス塗布方法を、図３も参照しながら説明する。
【００４５】
使用者は、装置運転前に、装置動作条件として、基板Ｐの単位面積当りに塗布することを希望するフラックス塗布量およびコンベア搬送速度に関する各データを、タッチパネル54より演算制御部53へ予め入力する。
【００４６】
また、希望する霧化フラックスの粒子径状態を設定するために、演算制御部53が基本設定する標準霧化用空気流量に対応する標準霧化フラックス粒子径状態Ａ（定数）に対して、霧化フラックスの粒子径を粗くするのか、または細くするのかのオフセットＢ（変数）を、タッチパネル54より演算制御部53へ入力した後、装置の運転動作命令をタッチパネル54より演算制御部53へ入力する。
【００４７】
この運転動作命令が入力されると、演算制御部53は、先ず、ノズル往復移動用モータ33によりノズル32を、コンベア原点側検知センサ26により検知される位置からコンベア幅検知センサ27により検知される位置へと移動させ、その間にノズル用エンコーダ35から出力されて演算制御部53へ入力されるパルス数をカウントすることで、コンベア幅の大きさを自動測定して、そのデータを取得する。
【００４８】
このコンベア幅の大きさは、予め、タッチパネル54から演算制御部53へ手動入力しておいても良い。
【００４９】
次に、演算制御部53は、単位面積当たりのフラックス塗布量、コンベア搬送速度およびコンベア幅の大きさより、基板Ｐの幅寸法や搬送速度が変更されても基板Ｐの単位面積当りに希望する一定の塗布膜厚を実現するために必要なフラックス流量を演算し、さらに、そのために必要なフラックス供給ポンプ44の回転駆動速度を演算する。
【００５０】
その後、演算制御部53は、演算されたフラックス流量およびオフセットＢより、使用者が求める最適な霧化フラックスの粒子径状態を実現するための霧化用空気の流量を演算し、霧化用空気流量調整装置48の各弁52を駆動するデータに変換し、各弁52をオン／オフ制御する。
【００５１】
演算されたフラックス流量をＸとし、必要となる空気の流量をＹとすると、
Ｙ＝（Ａ＋Ｂ）Ｘ
で表される。
【００５２】
これにより、オフセットＢが０であった場合は、フラックスの流量が変化しても、自動的に例えば図３の直線Ｙ1 を用いて霧化用空気の流量が演算され、また、使用者が所定のオフセットＢを設定した場合は、フラックスの流量が変化しても、自動的に例えば図３の直線Ｙ2 を用いて霧化用空気の流量が演算され、いずれの場合も、霧化フラックスの粒子径状態がはんだ付けに適した領域ｍ2 内に維持される直線Ｙ1 ，Ｙ2 を用いているから、フラックスの流量が変化しても、使用者が希望するフラックス塗布状態を実現できる空気流量を演算できる。
【００５３】
なお、図３において、領域ｍ1 は、霧化フラックスの粒子径が大きすぎる（粗い）状態を示し、領域ｍ3 は、霧化フラックスの粒子径が小さすぎる（細い）状態を示し、領域ｍ2 は、領域ｍ1 と領域ｍ3 との中間で、はんだ付けに支障のない粒子径状態を示す。
【００５４】
また、図３に示された、霧化フラックスの設定流量（横軸）と、霧化フラックスの粒子径状態（Ｙ1 ，Ｙ2 ）と、霧化用空気の設定流量（縦軸）との相関関係を表すデータを、演算制御部53のメモリ（ＲＯＭ）に記憶させておき、これらのデータを用いることにより、霧化フラックスの設定流量および粒子径状態に対応して、霧化用空気の設定流量を求めて制御することもできる。
【００５５】
このようにして決定された霧化用空気の流量値に基づき、演算制御部53は、霧化用空気流量調整装置48の各弁52をオン／オフのデジタル信号で選択的に開閉制御することにより、選択されたオリフィス51の組合せで霧化用空気の流量を制御すると同時に、ポンプ駆動用モータ41の回転速度を制御することにより、必要なフラックス流量をフラックス収容タンク42からノズル32へ給送して、ノズル32より噴霧させることにより、霧化フラックスの粒子径状態を領域ｍ2 内に制御する。
【００５６】
以上説明したように、従来は、霧化状態の制御は手動で行なわれており、フラックスの流量変化に対してその都度設定が必要であり、フラックス流量が変化した場合は、再設定、再計測が必要であったのに対し、本方法および装置は、フラックス流量の変化に対して、フラックス流量と霧化状態との相関関係を示したデータから、またはフラックス流量と霧化状態との相関関係を示す演算式を用いて、自動的に最適な霧化状態を設定し、フラックス流量が変化しても、使用者が希望するフラックス霧化状態を維持するものである。
【００５７】
なお、気体供給手段37からノズル32に供給される気体は、空気が一般的であるが、窒素ガスのような不活性ガスなどを用いても良い。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、演算制御部が、フラックス供給手段によりノズルに供給されるフラックスの設定流量および霧化フラックスの粒子径状態に対応して気体供給手段でノズルに供給されるフラックス霧化用の気体の設定流量を制御することにより、フラックスの設定流量を変化させても、はんだ付けに最適な霧化フラックスの粒子径状態が得られるように気体供給手段での霧化用の気体の設定流量を適切に制御でき、この適切な霧化用の気体の設定流量により使用者の求める霧化フラックスの粒子径状態を容易かつ確実に実現できる。特に、複数の開閉作動形の弁の開作動により選択したオリフィスの組合せで気体の設定流量をデジタル制御するから、最良のフラックス塗布状態を実現できる同一条件の気体流量設定を確実に再現でき、設定の均一性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフラックス塗布装置の一実施の形態を示す平面図および回路図である。
【図２】同上塗布装置の霧化用空気流量調整装置を示す説明図である。
【図３】ノズルからの霧化フラックスの流量と、霧化用空気の流量と、霧化フラックスの粒子径状態との関係を示す説明図である。
【図４】従来のフラックス塗布装置を示す平面図である。
【図５】ノズルからの霧化フラックスの流量と、霧化用空気の流量と、霧化フラックスの粒子径状態との関係を示す説明図である。
【図６】リターンシャワーを示す説明図である。
【符号の説明】
Ｐ被塗布板としての基板
Ｆフラックス
32 ノズル
34 移動手段としてのノズル送り機構
36 フラックス供給手段
37 気体供給手段
49 給気配管
51 オリフィス
52 弁
53 演算制御部

Claims

フラックス塗布対象の被塗布板に霧化フラックスを噴霧するノズルと、
ノズルを被塗布板に対し等距離を保って相対的に移動させる移動手段と、
ノズルに対し設定流量の調整されたフラックスを供給するフラックス供給手段と、
ノズルに対し設定流量の調整されたフラックス霧化用の気体を供給する気体供給手段と、
前記フラックス供給手段によりノズルに供給されるフラックスの設定流量および霧化フラックスの粒子径状態に対応して前記気体供給手段でノズルに供給される気体の設定流量を制御する演算制御部とを具備し、
前記気体供給手段は、
ノズルに気体を加圧供給する給気配管と、
この給気配管中に設けられ相互に並列に接続された複数のオリフィスと、
これらのオリフィスにそれぞれ直列に接続され開作動により選択したオリフィスの組合せで気体の設定流量を制御する複数の開閉作動形の弁とを備えた
ことを特徴とするフラックス塗布装置。