JP5899127B2 - 自動半田付けユニット及び調整治具 - Google Patents

Description

本発明は、自動半田付けユニット及び調整治具に関する。

半田付け作業の効率化のため、糸半田を半田付けする自動半田付けロボットが開発されてきた。例えば、特許文献１〜３には、半田ごてと、半田ごてを駆動する作業アームと、作業アームを制御する制御装置とを備えている自動半田付けロボットが開示されている。

半田ごての動作を精緻に制御するため、半田ごてには、高い寸法精度が要求される。しかしながら、上記寸法精度を高めることには、限界がある。しかも、半田ごては、消耗品であるため、頻繁に交換される。そのため、半田ごてを交換するたびに、個体差に起因する寸法誤差が生じるおそれがある。

そこで、例えば、特許文献２には、半田ごての偏心量を事前に演算し、演算された偏心量に基づく補正量を決定して半田ごての動作を制御する構成が提案されている。

また、特許文献３には、半田ごてと一体化された転動体と、この転動体を転動可能に支持する保持器とが開示されている。これら転動体と保持器とが構成する自在継ぎ手によって、半田ごては、転動体の転動中心回りに先端作業部（はんだまたはリード線等の加熱対象と接触する部位）の位置を微調整することができるようになっている。なお、特許文献３においては、転動体の径方向に保持器を貫通するねじを設け、このねじを緩めることによって転動体の転動を許容する一方、上記ねじを締め付けることによって位置調整された半田ごてをロックするようになっている。

特許第４５５９９０３号公報 特許第４３１２７２４号公報 特開２０１０−１６７４７３号公報

特許文献２の構成では、事前に偏心量を算出しているので、比較的高い精度で半田ごてを制御することができる。しかしながら、半田ごての偏心量を算出するためのプログラムやデータの設定は、必ずしも容易ではない。特に、使用される半田ごての仕様が変更されるたびに、ソフトウェアの調整が必要になる。そのため、ソフトウェアの導入コストや、ランニングコストがきわめて高くなる。

特許文献３の構成では、組付後に半田ごての寸法調整を図ることができるので、ソフトウェアの導入は、不要となる。しかしながら、作業アームに取り付けられた半田ごての寸法を調整する作業は、必ずしも容易ではない。特に、半田ごての周囲には、糸半田を供給するフィーダユニットが併設されているため、自動半田付けロボットに取り付けられている半田ごての調整作業をしている際に、半田ごてとフィーダユニットとが干渉し、組付精度を損なう恐れも少なからず存在する。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、比較的簡素な方法で高い組付精度を得ることのできる自動半田付けユニット及び調整治具を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、作業アームで半田ごてを駆動する自動半田付けロボットに用いられる自動半田付けユニットであって、こてユニットと、前記こてユニットを調整するための調整治具とを備え、前記こてユニットは、前記半田ごてと、前記作業アームに設けられるアーム側取付部の取付面に対し、着脱可能に取り付けられるベース部材と、前記ベース部材に設けられるこてホルダであって、前記半田ごてを前記ベース部材に対して位置調整可能に保持する前記こてホルダとを含み、前記調整治具は、前記アーム側取付部の前記取付面と同一の条件で前記ベース部材を位置決め可能な取付面を有し、前記ベース部材が着脱可能に固定される台座と、前記台座に固定されたこてユニットの半田ごてのこて先を位置決めする位置決め部材とを含む自動半田付けユニットである。この態様では、予め、調整治具の台座に対する位置決め部材の位置を調整しておき、その状態で、固定しておく。次いで、台座の取付面にこてユニットのベース部材を配置し、位置決め部材でこて先の位置を決定する。これにより、ベース部材及びこてホルダに対する半田ごての位置合わせが決定される。以上の調整作業により、こてユニットに担持される半田ごての寸法誤差を補正することができる。よって、調整後のこてユニットは、高い寸法精度で作業アームに固定される。

好ましい態様の自動半田付けユニットにおいて、前記アーム側取付部と前記ベース部材との何れか一方に設けられ、前記アーム側取付部と前記ベース部材とが対向する方向に突出する位置決め突起と、前記アーム側取付部と前記ベース部材との何れか他方に設けられ、前記位置決め突起と嵌合して前記ベース部材を前記アーム側取付部に位置決めする孔と、前記台座に設けられ、前記位置決め突起と前記孔のうち、前記アーム側取付部に設けられたものと同一仕様の突起または孔を備えている。この態様では、アーム側取付部とベース部材との何れか一方に設けられた位置決め突起と、アーム側取付部とベース部材との何れか他方に設けられて、位置決め突起と嵌合する孔とがベース部材をアーム側取付部に位置決めする位置決め手段を構成し、精緻な位置決め状態を得ることができる。そして、調整治具の取付面には、位置決め突起と孔の何れか一方が、アーム側取付部と同一仕様で設けられているので、アーム側取付部に対するベース部材の位置決め状態と同じ状態でベース部材を台座の上に位置決めすることができる。

好ましい態様の自動半田付けユニットにおいて、前記位置決め部材は、当該半田ごてのこて先の先端作業部の諸元に適合する凹部を有する。この態様では、こて先の先端作業部の形状に適合して好適な位置決め作業を図ることができる。こて先の先端作業部は、加熱対象に応じて、種々の形状に形成される。また、先端作業部には、マイナスのドライバーのように、軸周りに方向性を有するものも存在する。本態様では、位置決め部材の凹部がこて先の先端作業部の形状に適合しているので、軸周りの方向性（周方向の向き）をも適切に位置決めすることが可能となる。

好ましい態様の自動半田付けユニットにおいて、前記位置決め部材は、前記台座に対し、相対的に位置調整可能に固定されている。この態様では、多種類のこてユニットに対応して当該こてユニットのこて先の位置決めを図ることが可能となる。

好ましい態様の自動半田付けユニットにおいて、前記こてユニットは、同一仕様のものが複数個設けられている。この態様では、あるこてユニットが自動半田付けロボットに取り付けられている間に、調整治具によって、別のこてユニットの位置決め作業を並行して行うことができる。そのため、別のこてユニットをスペア用として待機させ、使用中のこてユニットに係る半田ごてを交換する際に、直ちに交換作業にかかることができる。よって、段取り時間を短縮することができ、可及的速やかに自動半田付けロボットを稼動することができる。

好ましい態様の自動半田付けユニットにおいて、前記こてホルダは、環状体であって、外周面が球状に形成され、かつ内周が前記半田ごての外周面に固定される前記環状体を備えている。

好ましい態様の自動半田付けユニットにおいて、前記こてホルダは、前記環状体の外周面を転動可能に支持する保持器であって、前記こてユニットの調整を図る際、当該保持器の締め付けねじを緩めることにより転動を許容し、締め付けることにより転動を規制する前記保持器をさらに備えている。

また、具体的な態様の自動半田付けユニットにおいて、前記こてホルダは、前記ベース部材に固定される保持器であって、前記環状体の前記外周面を転動可能に支持するＣ字形状の前記保持器と、前記環状体を受ける球状のガイド面の接線方向に延びて、Ｃ字形状に開く前記保持器の一方の端部と他方の端部とを締め付けるねじとを備えている。

上述したように、保持器並びにねじ（または締め付けねじ）を有する態様では、調整治具によってこてユニットの寸法調整を図る際、ねじを緩めることにより、環状体の転動を許容することができる。よって、環状体と一体化された半田ごての向きを環状体の転動中心回りに寸法調整することができる。また、位置決めがなされた時点でねじを締めることにより、環状体の転動を規制することができる。よって、位置決めされた半田ごてをベース部材にロックし、位置決めされた寸法を維持することができる。この際、保持器がＣ字形状に形成され、ねじで内周側の環状体を締め付ける構成を採用しているので、ねじを締め付けた際、環状体は、周方向に縮径する保持器によって締め付けられる。よって、保持器の径方向に環状体（若しくは転動体）を締め付ける構成に比べ、締め付け時の寸法の狂いが少なくなる。

好ましい態様の自動半田付けユニットにおいて、前記環状体は、径方向に弾性的に伸縮可能なＣ字形状に形成されている。この態様では、保持器のねじを緩めたときは、環状体は、自身の弾性により拡開し、環状体に対する半田ごての相対的な移動（周方向並びに軸方向の移動）を許容する。一方、保持器のねじを締め付けたときは、環状体は、弾性的に縮径し、半田ごての外周を締め付ける。従って、半田ごては、環状体一体的に保持される。よって、保持器のねじを操作するだけで、半田ごての位置や姿勢をも調整することができることになる。

好ましい態様の自動半田付けユニットにおいて、前記保持器の素材は、ジュラルミンである。この態様では、Ｃ字形に開く保持器に適度な弾性を持たせ、ねじを緩めた際には、滑らかな円形に保持器を拡開させることができる一方、ねじを締め付けた際には、均等に保持器を縮径させることができる。

好ましい態様の自動半田付けユニットにおいて、前記作業アームに対し、前記こてユニットの側部に固定されるフィーダユニットをさらに備え、前記フィーダユニットは、当該こてユニットに設けられた前記半田ごての先端作業部に臨んで糸半田を供給するノズルを含み、前記こてユニットのベース部材は、前記作業アームに対し、前記先端作業部が前記ノズルとの干渉を回避可能な方向に着脱される。この態様では、こてユニットの着脱の際、半田ごての先端作業部とフィーダユニットのノズルとが干渉するのを抑制し、より安全に着脱作業を図ることができる。

好ましい態様の自動半田付けユニットにおいて、前記アーム側取付部は、前記フィーダユニットに一体的に設けられたこてユニットベースである。この態様では、フィーダユニットとこてユニットとが一体的にアセンブリされるので、両者の位置関係が精緻に維持される。よって、組付時の精度誤差を低減することができる。

本発明の別の態様は、自動半田付けロボットの作業アームに駆動される半田ごてと、前記作業アームに設けられるアーム側取付部の取付面に対し、着脱可能に取り付けられるベース部材と、前記ベース部材に設けられるこてホルダであって、前記半田ごてを前記ベース部材に対して位置調整可能に保持する前記こてホルダとを含むこてユニットを調整するための調整治具であって、前記アーム側取付部の前記取付面と同一の条件で前記ベース部材を位置決め可能な取付面を有し、前記ベース部材が着脱可能に固定される台座と、前記台座に固定されたこてユニットの半田ごてのこて先を位置決めする位置決め部材とを備えている調整治具である。この態様では、予め、調整治具の台座に対する位置決め部材の位置を調整しておき、その状態で、固定しておく。次いで、台座の取付面にこてユニットのベース部材を配置し、位置決め部材でこて先の位置を決定する。これにより、ベース部材及びこてホルダに対する半田ごての位置合わせが決定される。以上の調整作業により、こてユニットに担持される半田ごての寸法誤差を補正することができる。よって、寸法精度の高いこてユニットを作業アームに固定することができる。

好ましい態様の調整治具において、前記位置決め部材は、当該半田ごてのこて先の先端作業部の諸元に適合する凹部を有する。この態様では、位置決め部材の凹部が半田ごての先端作業部の形状に適合しているので、先端作業部の軸周りの方向性（周方向の向き）をも適切に位置決めすることができる等、先端作業部の好適な位置決め作業を図ることができる。

好ましい態様の調整治具において、前記位置決め部材は、前記台座に対し、相対的に位置調整可能に固定されている。この態様では、多種類のこてユニットに対応して当該こてユニットのこて先の位置決めを図ることが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、予め、位置決め部材が位置調整された調整治具にこてユニットを装着し、位置決め部材でこて先の位置を決定することにより、こてユニットに担持される半田ごての寸法誤差や、こてユニットを作業アームに取り付ける際の組付誤差が、調整治具での調整によって補正することができ、こてユニットを高い寸法精度で作業アームに固定することができるので、比較的簡素な方法で高い組付精度を得ることができるという顕著な効果を奏する。

本発明の実施の一形態に係る自動半田付けユニットを自動半田付けロボットに適用した状態を概略的に示す構成図である。 図１の実施形態に係る自動半田付けユニットのフィーダユニットとこてユニットとを組み付けた組立体の斜視図である。 図２の組立体からこてユニットを取り外した状態を示す分解斜視図である。 図３のこてユニットの外観図であり、（Ａ）は、平面図、（Ｂ）は、側面図である。 図３のこてユニットを本実施形態に係る調整治具に装着するときの状態を示す分解斜視図である。 図５の調整治具を別の角度からみた斜視図である。 図５の調整治具で位置調整をする際の状態を示す説明図である。 本発明の別の態様の調整治具を示す斜視図である。 本発明のさらに別の態様のこてユニットの分解斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本実施形態に関連する自動半田付けロボット１の正面図である。なお、以下の説明では、自動半田付けロボット１の左右を仮にＸ軸方向とし、自動半田付けロボット１の前後をＹ軸方向とし、上下方向を仮にＺ軸方向とする。

まず、図１及び図２を参照して、本実施形態に係る自動半田付けユニット１０は、自動半田付けロボット１の作業アーム２に固定されるこてユニットベース１００と、フィーダユニット１１０と、こてユニット１２０と、フィーダ制御ユニット１６０と、こて制御ユニット１８０と、後述する調整治具２００とを備えている。

こてユニットベース１００（図３参照）は、自動半田付けロボット１の作業アーム２の前部に配置され、複数のボルトによって着脱自在に作業アーム２に固定される。本実施形態では、このこてユニットベース１００がアーム側取付部の一例である。

フィーダユニット１１０は、箱型の電装品ボックス１１１と、この電装品ボックス１１１の前面に固定されるブラケット１１２と、このブラケット１１２の前面に固定される半田供給機構１１３と、半田供給機構１１３に供給される糸半田Ｗのリールを保持するリールホルダ１１４とを備えている。

電装品ボックス１１１は、駆動回路を備えている。駆動回路は、ケーブル１６１を介してフィーダ制御ユニット１６０と電気的に接続されている。そして、フィーダ制御ユニット１６０の制御により、後述する半田供給機構１１３による糸半田Ｗの繰出し量や繰出しタイミングが制御されるようになっている。

ブラケット１１２は、側部にこてユニットベース１００と連結され、一体化されている。そのため、フィーダユニット１１０は、こてユニット１２０と一体的に自動半田付けロボット１に駆動され、適宜、糸半田Ｗを供給することができるとともに、こてユニット１２０の着脱時には、こてユニット１２０と独立して自動半田付けロボット１に固定されたままの状態を維持することができる。

半田供給機構１１３は、内部に糸半田を繰り出す公知のユニットである。この半田供給機構１１３には、リールから繰り出された糸半田Ｗを導入する導入部と、導入された糸半田Ｗを送出するノズル１１５とを備えている。ノズル１１５は、自動半田付けユニット１０の側部に僅かに湾曲して延びている。その開口端は、やや下向きになった状態で、側部からこてユニット１２０の方に臨んでいる。半田供給機構１１３は、電装品ボックス１１１の駆動回路によって駆動される。駆動回路は、フィーダ制御ユニット１６０により制御される。

フィーダユニット１１０やフィーダ制御ユニット１６０のさらなる具体的な構成は、原理的には公知の装置と同様であるので、その説明を省略する。

図３を参照して、こてユニットベース１００の前面は、こてユニット１２０を取り付けるための取付面１０１を構成している。このこてユニットベース１００には、取付面１０１の一方の対角に対向する隅部から突出する一対の位置決め突起１０２が固定されている。また、取付面１０１の他方の対角に対向する隅部には、ボルト孔１０３が形成されている。

図３及び図４を参照して、こてユニット１２０は、こてユニットベース１００の前面に着脱可能に固定されるベース部材１２１と、ベース部材１２１の前面に取り付けられるこてホルダ１２２と、こてホルダ１２２を介してベース部材１２１に取り付けられる半田ごて１２３とを備えている。なお、ユーザのニーズに応じて、こてユニット１２０は、同一種類のものが複数個用意される。

ベース部材１２１は、正面からみて（Ｘ軸方向からみて）こてユニットベース１００と重なり合う長方形に形成された板金部材である。ベース部材１２１の正面において、ベース部材１２１の一方の対角に対向する隅部には、こてユニットベース１００の位置決め突起１０２にそれぞれ対向する一対の孔１２４が開口している。また、他方の対角に対向する隅部には、こてユニットベース１００のボルト孔１０３にそれぞれ対向する一対のボルト１２５が挿通している。従って、位置決め突起１０２が孔１２４に挿通するようにベース部材１２１をこてユニットベース１００の前面に接合し、ボルト１２５をボルト孔１０３に螺合することにより、ベース部材１２１を介してこてユニット１２０は、予め設定された位置決め状態で作業アーム２と一体化される。図示の例において、こてユニットベース１００の位置決め突起１０２と、各位置決め突起１０２にそれぞれ対向する一対の孔１２４とは、アーム側取付部としてのこてユニットベース１００にベース部材１２１（ひいてはこてユニット１２０）を位置決めする位置決め手段を構成している。

ここで、本実施形態では、こてユニットベース１００の側部にブラケット１１２を介してフィーダユニット１１０を固定し、このフィーダユニット１１０のノズル１１５をこてユニットベース１００の側部から側方（Ｘ軸方向）に突出させて、こてユニット１２０に臨ませている。一方、こてユニット１２０は、こてユニットベース１００に対し、前後（Ｙ軸方向）に着脱されるようにレイアウトされている。よって、こてユニット１２０の挿抜時にノズル１１５とこてユニット１２０とが干渉する恐れがない。

こてホルダ１２２は、ベース部材１２１の中央部に載置される板部１２６と、板部１２６の下側に固定されている保持器１２７と、保持器１２７に転動可能に支持されている環状体１２８と、保持器１２７に設けられるねじ１２９とを備えている。板部１２６には、一対の挿通孔１３０が左右に並んで形成されている。各挿通孔１３０は、Ｚ軸方向（ベース部材１２１の長手方向）に沿って延びる長孔で具体化されている。各挿通孔１３０には、ボルト１３１が挿通している。各ボルト１３１は、挿通孔１３０ごとに対応してこてユニットベース１００に形成されたねじ孔に螺合している。そして、このボルト１３１を緩めると、こてホルダ１２２は、挿通孔１３０とボルト１３１とによって規定されるストロークで、ベース部材１２１上で上下に移動することができる。一方、ボルト１３１を締め付けることにより、上記ストローク範囲内の所望の位置でこてホルダ１２２を固定することができるようになっている。

保持器１２７は、略Ｃ字形に形成されたジュラルミン製の切削品である。保持器１２７の中央部分は、球状のガイド面１３２が形成されている。

環状体１２８は、耐摩耗性に優れた軽金属（例えば、保持器１２７と同様なジュラルミン）で形成された環状の部材である。環状体１２８の外周面１３３は、ガイド面１３２と略同一の曲率半径で湾曲する球状に形成されている。この外周面１３３は、保持器１２７のガイド面１３２に転動可能に嵌合し、環状体１２８は、ガイド面１３２の円弧中心を中心に転動可能に構成されている。

さらに、保持器１２７の上部には、スリット１３４が形成されている。このため、保持器１２７は、Ｃ字形に開いたクランプ形状を呈している。また、環状体１２８を任意の姿勢でクランプするため、上記ねじ１２９が設けられている。

ねじ１２９は、ガイド面１３２の接線方向に沿って、スリット１３４の形成されている部位に臨み、スリット１３４を区画する一方の端部と他方の端部とを締め付け可能に設けられている。したがって、ねじ１２９を締め付けると、ガイド面１３２が縮径し、ガイド面１３２に保持されている環状体１２８がロックされる。また、ねじ１２９を緩めると、保持器１２７の弾性復元力により、ガイド面１３２が拡開し、環状体１２８の転動を許容する。

半田ごて１２３は、環状体１２８の内周に挿入するスリーブボディ１３５と、スリーブボディ１３５の基端部に設けられた電装品プラグ１３６と、スリーブボディ１３５の先端部に設けられたチップホルダ１３７と、チップホルダ１３７に着脱自在に連結されるこて先１３８とを備えている。

スリーブボディ１３５は、耐熱性に優れた樹脂製の円筒形部品である。電装品プラグ１３６は、図略の給電コードと接続される図略のコネクタを備えている。このコネクタには、チップホルダ１３７に連結されたこて先１３８のヒータと導通する通電回路が形成されている。通電回路は、電装品プラグ１３６に接続されたケーブル１８１を介してこて制御ユニット１８０に接続されている。そして、こて制御ユニット１８０の制御に基づき、上記通電回路を介してこて先１３８に通電するように構成されている。こて制御ユニット１８０による制御の具体的構成は、原理的には公知の技術と同様であるので、その説明を省略する。

チップホルダ１３７は、上記通電回路とこて先の基端部に設けられるプラグ１４２とを電気的に接続する接続部を内部に有している。また、こて先１３８を機械的に保持するためチップホルダ１３７には、クランプ１３９が設けられている。クランプ１３９は、ねじ１４０で操作可能に構成されている。ねじ１４０を緩めることにより、こて先１３８は、チップホルダ１３７に対し、挿抜することが可能になる。また、こて先１３８を装着した状態でねじ１４０を締め付けることにより、こて先１３８は、スリーブボディ１３５の通電回路と電気的に接続された状態でチップホルダ１３７に堅固に固定される。周知の通り、こて先１３８の形状は、多数存在する。その中には、先端が斜めにカットされたＣ型と呼称されるものや、先端が扁平に形成されたＤ型と呼称されるものも存在する。これら、Ｃ型、或いはＤ型のこて先は、軸周りに方向性を有するので、本実施形態のチップホルダ１３７では、ねじ１４０によるロックまたはロック解除により、当該こて先１３８の方向性を調整する機能も奏することができるようになっている。

次に、こて先１３８は、本体部１４１と、本体部１４１の基端部に設けられるプラグ１４２と、本体部１４１の先端部に設けられるチップ１４３とを一体に備えている。本体部１４１は、中空に形成されており、内部にはチップ１４３に近接する位置に配置されるセンサ１４４とヒータ１４５が先端側からこの順序で配置されている。センサ１４４及びヒータ１４５は、プラグ１４２を介して上記通電回路と接続されるように構成されている。よって、センサ１４４による温度検出と、ヒータ１４５の出力調整を図ることができるようになっている。

チップ１４３は、所定の形状（図示の例では、Ｄ型）に形成された先端作業部１４６と、先端作業部１４６と連続するコア部１４７とを一体に含んでいる。先端作業部１４６には、半田によるコーティングが施される。また、コア部１４７には、耐蝕性の高い金属がメッキされている。

上述のようなこてユニット１２０を自動半田付けロボット１の作業アーム２に取り付けるに当たり、本実施形態では、図５及び図６に示すような調整治具２００を用意して、事前にこてユニット１２０の寸法調整を行うこととしている。

図５及び図６を参照して、調整治具２００は、台座２１０と、位置決め部材２２０とを備えている。

台座２１０は、平面視長方形の板状金属部材である。以下の説明では、台座の長手方向において、一端側（位置決め部材２２０が固定されている側）を仮に前方とする。

台座２１０は、幅がこてユニットベース１００（図３参照）と同一寸法に設定されている。また、長さは、こてユニット１２０の全長よりも前方に延びるように、こてユニットベース１００よりも長く設定されている。

台座２１０の後部には、こてユニットベース１００の取付面１０１と同一仕様の突起２１１並びにボルト孔２１２が形成されている。そのため、台座２１０は、こてユニット１２０をそのこてユニットベース１００への装着時と同一の仕様で後部に取り付けることができるようになっている。本実施形態では、台座２１０の上面のうち、図５、並びに図６の仮想線で示す後部エリア２１０Ａが「アーム側取付部の取付面と同一仕様の取付面」を構成している。本実施形態において、「同一仕様」とは、アーム側取付部の取付面に対して取り付けるときと同じ条件で取り付けられる形状、寸法に設定されていることを指す。特に、本実施形態のように、アーム側取付部にこてユニット１２０を位置決めする位置決め手段を構成している場合には、同一の操作でこてユニット１２０を所定位置に位置決めできる構成であることをいう。

位置決め部材２２０は、台座２１０の前端側に着座する板部２２１と、板部２２１の前部に立設されるチップガイド２２２とを一体に有している。板部２２１には、前後に延びる一対の長孔２２３が左右に並んで形成されている。各長孔２２３には、ボルト２２４が挿通している。各ボルト２２４は、長孔２２３ごとに対応して台座２１０に形成されたねじ孔に螺合している。そして、このボルト２２４を緩めると、位置決め部材２２０は、長孔２２３とボルト２２４とによって規定されるストロークで、台座２１０上で前後（すなわち、自動半田付けロボット１のＺ軸方向）にスライドすることができる。一方、ボルト２２４を締め付けることにより、上記ストローク範囲内の所望の位置で位置決め部材２２０を固定することができるようになっている。位置決め部材２２０の位置合わせは、こてユニット１２０の位置調整に先立って、事前に実行される。

チップガイド２２２は、正面視略正方形の板材である。チップガイド２２２の頂部には、凹部２２５が形成されている。凹部２２５は、ガイド対象となる半田ごて１２３のこて先１３８の先端作業部１４６の形状に対応して、当該こて先１３８が所期の周方向の向きと突出長さで位置決めされるような諸元に設定されている。

次に、位置決め部材２２０の位置合わせについて説明する。

まず、基準となるこてユニット１２０を用意する。この基準となるこてユニット１２０は、寸法が精緻に調整されたダミーの調整治具であってもよい。

次いで、位置決め部材２２０のボルト２２４を緩めた後、基準となるこてユニット１２０を台座２１０の後部に固定する。具体的には、図５に示すように、台座２１０の突起２１１をベース部材１２１の孔１２４に対向させて嵌合するようにベース部材１２１を台座２１０の後部に着座させ、ボルト１２５を台座２１０のボルト孔２１２に螺合する。これにより、台座２１０の後部には、基準となるこてユニット１２０がこてユニットベース１００への取付状態と同じ状態で固定される。

この状態で、位置決め部材２２０の板部２２１をスライドさせ、チップガイド２２２の凹部２２５にこてユニット１２０の半田ごて１２３のこて先１３８の先端作業部１４６をフィットさせる。これにより、位置決め部材２２０の位置出しがなされる。次いで、ボルト２２４を締め付け、位置決め部材２２０を固定する。好ましくは、位置出し後、ボルト２２４の締め付け前に、台座２１０にマークや加工を施し、基準点を作成する。その後、こてユニット１２０を台座２１０から取り外すことにより、位置決め部材２２０の位置調整が完了する。こてユニット１２０を台座２１０から取り外す際には、ボルト１２５を緩めて台座２１０の上側にこてユニット１２０を抜き出すだけでよい。これにより、基準位置が調整された調整治具２００を用いて、複数のこてユニット１２０の寸法調整を行うことができる。

次に、こてユニット１２０の寸法調整について説明する。

こてユニット１２０の寸法調整では、上述のように、予め位置決め部材２２０の位置合わせを実行した後、位置調整の対象となるこてユニット１２０を台座２１０の上にセットし、ボルト１２５で固定する（図５参照）。これにより、台座２１０の後部には、寸法調整の対象となるこてユニット１２０がこてユニットベース１００への取付状態と同じ状態で固定される。なお、この固定作業においては、事前にこてホルダ１２２のボルト１３１を緩めて、半田ごて１２３を台座２１０の後ろ側に退避させておくことが好ましい。その場合には、こて先１３８と位置決め部材２２０のチップガイド２２２とが過度に干渉することを事前に防止することができる。

次に、図７を参照して、作業者は、ねじ１４０が締まっているか否かを確認する。次に、作業者は、ボルト１３１、並びにねじ１２９を緩めた状態で、こて先１３８の周方向の向きを調整し、先端作業部１４６をチップガイド２２２の凹部２２５にフィットさせる。また、長孔で具体化された挿通孔１３０とボルト１３１とにより、こてホルダ１２２をベース部材１２１上で前後に調整する。これにより、先端作業部１４６の周方向の向きが調整された状態で、基準となる位置にこて先１３８の突出量が調整される。なお、半田ごて１２３の前後方向と周方向の調整順序は、特に決まったものはなく、前後方向と周方向の調整は、それぞれが相互に並行して調整される。その後、ボルト１３１、並びにねじ１２９を締め付け、半田ごて１２３の姿勢をロックする。その後、ボルト１２５を緩めて、こてユニット１２０を取り出す。これにより、こて先１３８の位置が微調整されたこてユニット１２０をこてユニットベース１００に装着することができるので、自動半田付けロボット１に予め設定されている基準座標と、こてユニット１２０のこて先１３８の先端作業部１４６の座標とが精緻に符合する。

なお、複数のこてユニット１２０が用意されている場合には、あるこてユニット１２０が自動半田付けロボット１に装着されている間に、他のこてユニット１２０の調整作業を済ませておくことが可能となる。そのような作業により、交換作業がスムーズになるので、自動半田付けロボット１の稼働率が向上する。

以上説明したように、本実施形態では、予め、調整治具２００の台座２１０に対する位置決め部材２２０の位置を調整しておき、その状態で、固定しておく。次いで、台座２１０の後部エリア２１０Ａ（取付面）にこてユニット１２０のベース部材１２１を配置し、位置決め部材２２０でこて先１３８の位置を決定する。これにより、ベース部材１２１及びこてホルダ１２２に対する半田ごて１２３の位置合わせが決定される。以上の調整作業により、こてユニット１２０に担持される半田ごて１２３の寸法誤差を補正することができる。よって、調整後のこてユニット１２０は、高い寸法精度で作業アーム２に固定される。

また、本実施形態では、ユニットベース１００とベース部材１２１との何れか一方に設けられた位置決め突起１０２と、ユニットベース１００とベース部材１２１との何れか他方に設けられて、位置決め突起１０２と嵌合する孔１２４とがベース部材１２１をユニットベース１００に位置決めする位置決め手段を構成し、精緻な位置決め状態を得ることができる。そして、調整治具２００の取付面としての後部エリア２１０Ａには、位置決め突起１０２と孔１２４の何れか一方が、ユニットベース１００と同一仕様で設けられているので、ユニットベース１００に対するベース部材１２１の位置決め状態と同じ状態でベース部材１２１を台座２１０の上に位置決めすることができる。

また本実施形態では、位置決め部材２２０は、当該半田ごて１２３のこて先１３８の先端作業部１４６の諸元に適合する凹部２２５を有する。このため本実施形態では、こて先１３８の先端作業部１４６の形状に適合して好適な位置決め作業を図ることができる。本実施形態では、位置決め部材２２０の凹部２２５がこて先１３８の先端作業部１４６の形状に適合しているので、軸周りの方向性（周方向の向き）をも適切に位置決めすることが可能となる。

また本実施形態では、こてユニット１２０は、同一仕様のものが複数個設けられている。このため本実施形態では、あるこてユニット１２０が自動半田付けロボット１に取り付けられている間に、調整治具２００によって、別のこてユニット１２０の位置決め作業を並行して行うことができる。そのため、別のこてユニット１２０をスペア用として待機させ、使用中のこてユニット１２０に係る半田ごて１２３を交換する際に、直ちに交換作業にかかることができる。よって、段取り時間を短縮することができ、可及的速やかに自動半田付けロボット１を稼動することができる。

また本実施形態では、位置決め部材２２０は、台座２１０に対し、相対的に位置調整可能に固定されている。このため本実施形態では、多種類のこてユニット１２０に対応して、位置決め部材２２０の取付位置を調整することにより、当該こてユニット１２０のこて先１３８の位置決めを図ることが可能となる。

また本実施形態では、こてホルダ１２２は、環状体１２８であって、外周面１３３が球状に形成され、かつ内周が半田ごて１２３の外周面に固定される環状体１２８を備えている。

特に、本実施形態では、こてホルダ１２２は、環状体１２８の外周面を転動可能に支持する保持器１２７であって、こてユニット１２０の調整を図る際、当該保持器１２７の締め付けねじ１２９を緩めることにより転動を許容し、締め付けることにより転動を規制する保持器１２７をさらに備えている。

そのような態様として、本実施形態では、ベース部材１２１に固定され、かつ環状体１２８の外周面１３３を転動可能に支持するＣ字形状の保持器１２７と、環状体１２８の接線方向に延びて、Ｃ字形状に開く保持器１２７のスリット１３４間を締め付けるねじ１２９とを備えている。「Ｃ字形状」或いは「Ｃ字形状に開く」は、常に右側が開口していることを意味するものではなく、単に、周方向の何れか一か所に切り込みがあり、開口しているということを意味するものである。本実施形態では、スリット１３４が上側にあるので上側に開く。このため本実施形態では、調整治具２００によってこてユニット１２０の寸法調整を図る際、ねじ１２９を緩めることにより、環状体１２８の転動を許容することができる。よって、環状体１２８と一体化された半田ごて１２３の向きを環状体１２８の転動中心回りに寸法調整することができる。また、位置決めがなされた時点でねじ１２９を締めることにより、環状体１２８の転動を規制することができる。よって、位置決めされた半田ごて１２３をベース部材１２１にロックし、位置決めされた寸法を維持することができる。この際、保持器１２７がＣ字形状に形成され、ねじ１２９で内周側の環状体１２８を締め付ける構成を採用しているので、ねじ１２９を締め付けた際、環状体１２８は、周方向に縮径する保持器１２７によって締め付けられる。よって、保持器１２７の径方向に環状体（若しくは転動体）を締め付ける構成に比べ、締め付け時の寸法の狂いが少なくなる。

また本実施形態では、保持器１２７の素材は、ジュラルミンである。このため本実施形態では、Ｃ字形に開く保持器１２７に適度な弾性を持たせ、ねじを緩めた際には、滑らかな円形に保持器１２７を拡開させることができる一方、ねじを締め付けた際には、均等に保持器１２７を縮径させることができる。

また本実施形態では、作業アーム２に対し、こてユニット１２０の側部に固定されるフィーダユニット１１０をさらに備え、フィーダユニット１１０は、当該こてユニット１２０に設けられた半田ごて１２３の先端作業部１４６に臨んで糸半田Ｗを供給するノズル１１５を含み、こてユニット１２０のベース部材１２１は、作業アーム２に対し、先端作業部１４６がノズル１１５との干渉を回避可能な方向に着脱される。このため本実施形態では、こてユニット１２０の着脱の際、半田ごて１２３の先端作業部１４６とフィーダユニット１１０のノズル１１５とが干渉するのを抑制し、より安全に着脱作業を図ることができる。

また本実施形態では、アーム側取付部は、フィーダユニット１１０に一体的に設けられたこてユニットベース１００である。このため本実施形態では、フィーダユニット１１０とこてユニット１２０とが一体的にアセンブリされるので、両者の位置関係が精緻に維持される。よって、組付時の精度誤差を低減することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、予め、位置決め部材２２０が位置調整された調整治具２００にこてユニット１２０を装着し、位置決め部材２２０でこて先の位置を決定することにより、こてユニット１２０に担持される半田ごて１２３の寸法誤差や、こてユニット１２０を作業アーム２に取り付ける際の組付誤差が、調整治具２００での調整によって補正することができ、こてユニット１２０を高い寸法精度で作業アーム２に固定することができるので、比較的簡素な方法で高い組付精度を得ることができるという顕著な効果を奏する。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。

例えば、こてユニットベース１００の取付面１０１並びに調整治具２００の後部エリア２１０Ａにそれぞれ設けられる上記突起１０２、２１１と、上記ボルト孔１０３、２１２とは、図３、図５の例と逆向きであってもよい。その場合、当然のことながら、こてユニット１２０のベース部材１２１においても、孔１２４とボルト１２５の位置関係が逆向きになる。また、こてユニット１２０のベース部材１２１に突起を設け、こてユニットベース１００の取付面１０１並びに調整治具２００の後部エリア２１０Ａにそれぞれ突起と対向する位置決め用の孔を設ける構成を採用してもよい。このように、位置決め手段としての突起、孔は、上述した実施形態に限定されない。

また、図８に示すように、調整治具２００の位置決め部材２２０の形状は、こてユニット１２０に採用されるこて先１３８の先端作業部１４６の形状に応じて適宜変更される。

或いは、保持器１２７の態様は、Ｃ字形に限らず、ガイド面を半円形に二分する二分割の保持片を連結したものであってもよい。

また、調整治具の位置決め部材２２０は、台座２１０に固着されているものであってもよい。もっとも、図示の実施形態のように、ボルトで位置調整可能なものであれば、多品種のこてユニット１２０に対応することができるので、汎用性を高めることができる。

さらに図９に示す構成を採用してもよい。

図９を参照して、同図に示すこてホルダ１２０に係る環状体１２８には、半田ごて１２３の長手方向に沿って延びるスリット１５０が形成されている。このスリット１５０により、環状体１２８は、Ｃ字形の外観を呈する。また、上述のような軽金属で構成されているので、環状体１２８は、上述したように、環状体１２８は、径方向に弾性的に伸縮可能な構成になっている。径方向に伸縮することができる。図９に示す実施形態では、環状体１２８の自由状態において、スリーブボディ１３５は、環状体１２８に対し、相対的に軸方向並びに周方向に変位することができるように設定されている。

一方、環状体１２８を受ける保持器１２７は、実質的に図１のものと同一であるが、図９に示す実施形態では、環状体１２８の自由状態において、スリーブボディ１３５は、環状体１２８に対し、相対的に軸方向並びに周方向に変位することができるように設定されているので、板部１２６に形成されている挿通孔１３０が丸孔で構成されている。

図９の構成では、ねじ１２９を緩めることにより、環状体１２８は、自由状態に近くなり、径方向に弾性的に拡開する。よって、半田ごて１２３のスリーブボディ１３５は、締め付け状態が解かれ、環状体１２８に対し、前後方向並びに周方向に相対的に移動することができるようになる。そのため、ねじ１２９を緩めるだけで、半田ごて１２３の前後方向と周方向の調整が可能となる。なお、ねじ１２９を緩めた場合、環状体１２８の外周面１３３は、環状体１２８の拡開に伴って均等に保持器１２７のガイド面１３２に摺接した状態になるので、環状体１２８が保持器１２７から離脱する恐れはない。また、ねじ１２９を締め付けることにより、環状体１２８は、径方向に縮径する。よって、半田ごて１２３のスリーブボディ１３５は、環状体１２８によって、周方向に均等に締め付けられ、その姿勢で一体的に保持される。

次に、図９の実施形態におけるこてユニット１２０の寸法調整について説明する。

こてユニット１２０の寸法調整では、図１〜図８で示した実施形態と同じように、予め位置決め部材２２０の位置合わせを実行した後、位置調整の対象となるこてユニット１２０を台座２１０の上にセットし、ボルト１２５で固定する。これにより、台座２１０の後部には、寸法調整の対象となるこてユニット１２０がこてユニットベース１００への取付状態と同じ状態で固定される。なお、この固定作業においては、事前にこてホルダ１２２のボルト１２９を緩めて、環状体１２８を拡開し、半田ごて１２３を台座２１０の後ろ側に退避させておくことが好ましい。その場合には、こて先１３８と位置決め部材２２０のチップガイド２２２とが過度に干渉することを事前に防止することができる。

次に、作業者は、ねじ１４０が締まっているか否かを確認する。次に、作業者は、ねじ１２９のみを緩めた状態で、こて先１３８の周方向の向きを調整し、先端作業部１４６をチップガイド２２２の凹部２２５にフィットさせる。これにより、先端作業部１４６の周方向の向きが調整された状態で、基準となる位置にこて先１３８の突出量が調整される。この場合においても半田ごて１２３の前後方向と周方向の調整順序は、特に決まったものはなく、前後方向と周方向の調整は、それぞれが相互に並行して調整される。その後ねじ１２９を締め付け、半田ごて１２３の姿勢をロックする。このように、こてホルダ１２２と半田ごて１２３との相対的な位置変更は、専ら、ねじ１２９の操作のみで行うことができる。その後、ボルト１２５を緩めて、こてユニット１２０を取り出す。これにより、こて先１３８の位置が微調整されたこてユニット１２０をこてユニットベース１００に装着することができるので、自動半田付けロボット１に予め設定されている基準座標と、こてユニット１２０のこて先１３８の先端作業部１４６の座標とが精緻に符合する。

このように図９に示した実施形態では、環状体１２８は、径方向に弾性的に伸縮可能なＣ字形状に形成されている。この「Ｃ字形形状」という意味もまた、厳密に右側が開口していることを要するものではなく、単に円形の一部に切り込みがあり、開口するということである。本実施形態では、スリット１５０が上側にあるので上側に開く。もっとも環状体１２８は、保持器１２７に保持された状態で自在に動くので、その方向もまた、任意であってよい。このため本実施形態では、保持器１２７のねじ１２９を緩めたときは、環状体１２８は、自身の弾性により拡開し、環状体１２８に対する半田ごての相対的な移動（周方向並びに軸方向の移動）を許容する。一方、保持器１２７のねじ１２９を締め付けたときは、環状体１２８は、弾性的に縮径し、半田ごての外周を締め付ける。従って、半田ごて１２３は、環状体１２８一体的に保持される。よって、保持器１２７のねじを操作するだけで、半田ごて１２３の位置や姿勢（特に半田ごて１２３の長手方向の位置）をも調整することができることになる。

他方、半田ごて１２３の長手方向の調整が不要な場合には、スリット１５０を省略してもよい。また、スリット１５０が省略される場合には、環状体１２８の材質も軽金属のような可撓性を有するものに限定されない。

また、こてユニット１２０のベース部材１２１と板部１２６の取付構造についても、長手方向の調整が不要な場合、または、図９のようなスリット１５０を有する環状体１２８を採用する場合、相対的な変位が不要になる。従って、両者を溶接等で一体化してもよい。或いは、板部１２６を省略し、こてホルダ１２２を直接、ベース部材１２１に固定してもよい。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはいうまでもない。

１ 自動半田付けロボット
２ 作業アーム
１０ 自動半田付けユニット
１００ ユニットベース（アーム側取付部の一例）
１０１ 取付面
１１０ フィーダユニット
１１５ ノズル
１２０ こてユニット
１２１ ベース部材
１２２ こてホルダ
１２３ 半田ごて
１２７ 保持器
１２８ 環状体
１２９ ねじ
１３２ ガイド面
１３３ 外周面
１３４ スリット
１３８ こて先
１３９ クランプ
１４６ 先端作業部
２００ 調整治具
２２０ 位置決め部材
２２５ 凹部
Ｗ 糸半田

Claims (15)

1. 作業アームで半田ごてを駆動する自動半田付けロボットに用いられる自動半田付けユニットであって、
   こてユニットと、前記こてユニットを調整するための調整治具とを備え、
   前記こてユニットは、
   前記半田ごてと、
   前記作業アームに設けられるアーム側取付部の取付面に対し、着脱可能に取り付けられるベース部材と、
   前記ベース部材に設けられるこてホルダであって、前記半田ごてを前記ベース部材に対して位置調整可能に保持する前記こてホルダと
   を含み、
   前記調整治具は、
   前記アーム側取付部の前記取付面と同一の条件で前記ベース部材を位置決め可能な取付面を有し、前記ベース部材が着脱可能に固定される台座と、
   前記台座に固定されたこてユニットの半田ごてのこて先を位置決めする位置決め部材と
   を含む
   ことを特徴とする自動半田付けユニット。
2. 請求項１記載の自動半田付けユニットにおいて、
   前記アーム側取付部と前記ベース部材との何れか一方に設けられ、前記アーム側取付部と前記ベース部材とが対向する方向に突出する位置決め突起と、
   前記アーム側取付部と前記ベース部材との何れか他方に設けられ、前記位置決め突起と嵌合して前記ベース部材を前記アーム側取付部に位置決めする孔と、
   前記台座に設けられ、前記位置決め突起と前記孔のうち、前記アーム側取付部に設けられたものと同一仕様の突起または孔を備えている
   ことを特徴とする自動半田付けユニット。
3. 請求項１または２記載の自動半田付けユニットにおいて、
   前記位置決め部材は、当該半田ごてのこて先の先端作業部の諸元に適合する凹部を有する
   ことを特徴とする自動半田付けユニット。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載の自動半田付けユニットにおいて、
   前記位置決め部材は、前記台座に対し、相対的に位置調整可能に固定されている
   ことを特徴とする自動半田付けユニット。
5. 請求項１から４の何れか１項に記載の自動半田付けユニットにおいて、
   前記こてユニットは、同一仕様のものが複数個設けられている
   ことを特徴とする自動半田付けユニット。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載の自動半田付けユニットにおいて、
   前記こてホルダは、
   環状体であって、外周面が球状に形成され、かつ内周が前記半田ごての外周面に固定される前記環状体を備えている
   ことを特徴とする自動半田付けユニット。
7. 請求項６に記載の自動半田付けユニットにおいて、
   前記こてホルダは、
   前記環状体の外周面を転動可能に支持する保持器であって、前記こてユニットの調整を図る際、当該保持器の締め付けねじを緩めることにより転動を許容し、締め付けることにより転動を規制する前記保持器をさらに備えている
   ことを特徴とする自動半田付けユニット。
8. 請求項６に記載の自動半田付けユニットにおいて、
   前記こてホルダは、
   前記ベース部材に固定される保持器であって、前記環状体の前記外周面を転動可能に支持するＣ字形状の前記保持器と、
   前記環状体を受ける球状のガイド面の接線方向に延びて、Ｃ字形状に開く前記保持器の一方の端部と他方の端部とを締め付けるねじと
   を備えている
   ことを特徴とする自動半田付けユニット。
9. 請求項７または８に記載の自動半田付けユニットにおいて、
   前記環状体は、径方向に弾性的に伸縮可能なＣ字形状に形成されている
   ことを特徴とする自動半田付けユニット。
10. 請求項６から９の何れか１項に記載の自動半田付けユニットにおいて、
    前記保持器の素材は、ジュラルミンである
    ことを特徴とする自動半田付けユニット。
11. 請求項１から１０の何れか１項に記載の自動半田付けユニットにおいて、
    前記作業アームに対し、前記こてユニットの側部に固定されるフィーダユニットをさらに備え、
    前記フィーダユニットは、当該こてユニットに設けられた前記半田ごての先端作業部に臨んで糸半田を供給するノズルを含み、
    前記こてユニットのベース部材は、前記作業アームに対し、前記先端作業部が前記ノズルとの干渉を回避可能な方向に着脱される
    ことを特徴とする自動半田付けユニット。
12. 請求項１から１１の何れか１項に記載の自動半田付けユニットにおいて、
    前記アーム側取付部は、前記フィーダユニットに一体的に設けられたこてユニットベースである
    ことを特徴とする自動半田付けユニット。
13. 自動半田付けロボットの作業アームに駆動される半田ごてと、前記作業アームに設けられるアーム側取付部の取付面に対し、着脱可能に取り付けられるベース部材と、前記ベース部材に設けられるこてホルダであって、前記半田ごてを前記ベース部材に対して位置調整可能に保持する前記こてホルダとを含むこてユニットを調整するための調整治具であって、
    前記アーム側取付部の前記取付面と同一の条件で前記ベース部材を位置決め可能な取付面を有し、前記ベース部材が着脱可能に固定される台座と、
    前記台座に固定されたこてユニットの半田ごてのこて先を位置決めする位置決め部材と
    を備えている
    ことを特徴とする調整治具。
14. 請求項１３記載の調整治具において、
    前記位置決め部材は、当該半田ごてのこて先の先端作業部の諸元に適合する凹部を有する
    ことを特徴とする調整治具。
15. 請求項１３または１４記載の調整治具において、
    前記位置決め部材は、前記台座に対し、相対的に位置調整可能に固定されている
    ことを特徴とする調整治具。

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