JP6974827B2

JP6974827B2 - ハンダ鏝自動交換機構付きハンダ付け装置及びハンダ鏝自動交換方法

Info

Publication number: JP6974827B2
Application number: JP2017135522A
Authority: JP
Inventors: 健角井
Original assignee: 株式会社ジャパンユニックス
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2021-12-01
Anticipated expiration: 2037-07-11
Also published as: JP2019018207A

Description

本発明は、ハンダ鏝を自動交換するための機構を備えたハンダ付け装置、及び、ハンダ鏝を自動交換するための方法に関するものである。

例えば、プリント配線基板に電子部品をハンダ付けする場合、特許文献１に記載されているような自動ハンダ付け装置（ハンダ付けロボット）が使用される。このハンダ付けロボットは、ロボットアームの先端にハンダ鏝を取り付け、このハンダ鏝の鏝先をハンダ付け部位に当接させた状態で、ハンダ供給ノズルから供給される線状ハンダを該鏝先により溶融し、溶融したハンダを前記ハンダ付け部位に供給してハンダ付けするものである。
前記ハンダ鏝の鏝先は、ハンダと接触することにより侵食されて次第に摩耗していき、その摩耗と共にハンダ付け精度も低下していく。このため、前記ハンダ鏝は、鏝先の摩耗がある程度進行した段階で新たなハンダ鏝に交換する必要がある。

特許文献２には、このようなハンダ付けロボットに使用するハンダ付けヘッドとして、ハンダ鏝を簡単に交換することができるようにしたものが開示されている。
しかし、このハンダ付けヘッドは、ハンダ鏝の交換を作業者が手作業で行うものであるため、効率上の問題があり、ハンダ鏝の交換を行う場合には、ハンダ付け作業をある程度の時間中断しなければならない。
このため、摩耗したハンダ鏝の交換を自動的に、しかも、ハンダ付け工程の途中であってもハンダ付け作業を長時間中断することなく簡単且つ迅速に行うことができるようにすることが望まれている。

一方、ワークの位置決めやアーク溶接等に使用されるロボットにおいては、特許文献３−４等に開示されているように、ワーク位置決め治具やトーチなどのツールを自動交換するように構成されたものが知られている。

しかし、特許文献３に開示されたロボットは、複数種類のワーク位置決め治具を、複数種類のワークに対応させて交換するものであって、前記位置決め治具の交換は、一種類のワークに対する位置決め処理工程が全て終了したあと、他種類のワークに対する位置決め処理工程に移行する前に行われるものであり、一種類のワークの位置決め処理工程中に行われるものではない。このため、この特許文献３の技術を、摩耗したハンダ鏝をハンダ付け工程の途中においても交換しなければならないハンダ付けロボットに、そのまま適用することはできない。

また、特許文献４に開示されたロボットは、ツールの交換を自動的に行うように構成されているが、その交換は、オペレータが操作盤の交換命令ボタンを押すことによって実行されるものであり、ロボットがツールの交換時期を自ら判断して自動的に行うものではない。このため、この技術をそのままハンダ付けロボットに適用しても、摩耗したハンダ鏝を効率良く自動交換することが可能なハンダ付けロボットを得ることはできない。

特開２００９−２６９０４１号公報特開２００６−２９７４５３号公報特開２００２−１６２６号公報特開２００４−２５５５０５号公報

本発明の技術的課題は、摩耗したハンダ鏝の交換を自動的に、しかも、ハンダ付け工程の途中であっても、ハンダ付け作業を長時間中断することなく簡単且つ迅速に行うことが可能な、ハンダ鏝自動交換のための技術を提供することにある。

前記技術的課題を解決するため、本発明のハンダ付け装置は、ハンダ付けロボットのロボットアームに取り付けられたマスターブロックと、該マスターブロックに自動交換可能に取り付けられた実装ハンダ鏝と、鏝置き台に格納された１つ以上の予備ハンダ鏝と、前記ハンダ付けロボットを制御する制御装置とを有し、前記実装ハンダ鏝及び予備ハンダ鏝は、互いに同一構成を有していて、基端の鏝ホルダ及び先端の鏝先と、該鏝先を加熱するヒーターと、前記鏝先の温度を検出する温度センサとを有し、前記鏝ホルダには、第１クランプボディと第１電極ホルダとが取り付けられ、前記第１クランプボディには、クランプ穴及び係合部が前記鏝ホルダの中心を通る鏝軸線と直交するクランプ軸線に沿って設けられ、前記第１電極ホルダには、一対の受電電極と一対の送信電極とが設けられていて、前記受電電極は前記ヒーターに接続され、前記送信電極は前記温度センサに接続されており、前記マスターブロックには、第２クランプボディと第２電極ホルダとが、前記第１クランプボディと第１電極ホルダとにそれぞれ対向するように取り付けられ、前記第２クランプボディには、前記クランプ穴に嵌合するクランプ軸が、エアの作用により前記クランプ軸線に沿って進退動するように設けられると共に、係止部材が、前記クランプ軸の進退動により前記係合部に係止する係止位置と前記係合部から離脱する非係止位置とに変位するように設けられ、前記第２電極ホルダには、前記受電電極に接離する一対の給電電極と前記送信電極に接離する一対の受信電極とが設けられていて、前記給電電極及び受信電極は前記制御装置に接続されており、前記制御装置は、ハンダ付け工程中に、前記実装ハンダ鏝の鏝先の摩耗度を測定し、測定した摩耗度が基準値に達したとき、エアにより前記クランプ軸を進退動させて、前記実装ハンダ鏝をロボットアームから取り外すと共に、前記鏝置き台に格納された予備ハンダ鏝を該ロボットアームに取り付けるように構成されていることを特徴とするものである。

また、本発明においては、不活性ガス雰囲気の中でハンダ付けを行うことができるようにするため、前記第１クランプボディ及び第２クランプボディの互いに相対する位置に、相互に接続及び分離自在の第１接続ポートと第２接続ポートとが設けられ、第１クランプボディに設けられた前記第１接続ポートは、前記実装ハンダ鏝の内部に形成されたガス流路を通じて該実装ハンダ鏝の先端部に開口するガス噴射口に連通し、前記第２クランプボディに設けられた第２接続ポートは不活性ガス源に接続されていても良い。

本発明のハンダ付け装置は、ハンダ付けロボットのロボットアームに取り付けられたマスターブロックと、該マスターブロックに自動交換機構を介して交換可能に取り付けられた実装ハンダ鏝と、鏝置き台に格納された１つ以上の予備ハンダ鏝と、前記ハンダ付けロボットを制御する制御装置とを有し、前記実装ハンダ鏝及び予備ハンダ鏝は、互いに同一構成を有していて、基端の鏝ホルダ及び先端の鏝先と、該鏝先を加熱するヒーターと、前記鏝先の温度を検出する温度センサとを有し、前記自動交換機構は、前記マスターブロック側に設けられたクランプ軸と、前記鏝ホルダに設けられたクランプ穴とを有し、前記クランプ軸には、駆動装置により係止位置と非係止位置とに変位させられる係止部材が設けられ、前記クランプ穴には、前記係止部材が係止及び離脱する係合部が設けられており、前記制御装置は、ハンダ付け工程中に、前記実装ハンダ鏝によるハンダ付け回数をカウントし、カウントしたハンダ付け回数が基準回数に達したとき、前記鏝先の摩耗度が基準値に達したものと判断し、前記自動交換機構を動作させて前記実装ハンダ鏝をロボットアームから取り外すと共に、前記鏝置き台に格納された予備ハンダ鏝を該ロボットアームに取り付けるように構成されていることを特徴とするものである。

また、本発明のハンダ付け装置は、ハンダ付けロボットのロボットアームに取り付けられたマスターブロックと、該マスターブロックに自動交換機構を介して交換可能に取り付けられた実装ハンダ鏝と、鏝置き台に格納された１つ以上の予備ハンダ鏝と、前記ハンダ付けロボットを制御する制御装置とを有し、前記実装ハンダ鏝及び予備ハンダ鏝は、互いに同一構成を有していて、基端の鏝ホルダ及び先端の鏝先と、該鏝先を加熱するヒーターと、前記鏝先の温度を検出する温度センサとを有し、前記自動交換機構は、前記マスターブロック側に設けられたクランプ軸と、前記鏝ホルダに設けられたクランプ穴とを有し、前記クランプ軸には、駆動装置により係止位置と非係止位置とに変位させられる係止部材が設けられ、前記クランプ穴には、前記係止部材が係止及び離脱する係合部が設けられており、前記制御装置は、ハンダ付け工程中に、前記実装ハンダの鏝先の摩耗量を測定し、測定した摩耗量の分だけハンダ付け部位に対する鏝先の位置を自動補正すると共に、補正量を累積し、累積した補正量が基準補正量に達したとき、前記鏝先の摩耗度が基準値に達したものと判断し、前記自動交換機構を動作させて前記実装ハンダ鏝をロボットアームから取り外すと共に、前記鏝置き台に格納された予備ハンダ鏝を該ロボットアームに取り付けるように構成されていることを特徴とするものである。

また、本発明に係るハンダ鏝自動交換方法は、ハンダ付けロボットのロボットアームに自動交換機構を介して交換可能に取り付けられた実装ハンダ鏝と、鏝置き台に格納された１つ以上の予備ハンダ鏝と、自動ハンダ付けのための制御プログラムが入力された制御装置とを有するハンダ付け装置を使用し、ハンダ付け工程中に、前記実装ハンダ鏝によるハンダ付け回数をカウントし、カウントしたハンダ付け回数が基準回数に達したとき、前記鏝先の摩耗度が基準値に達したものと判断し、前記制御装置で前記自動交換機構を動作させることにより、前記実装ハンダ鏝をロボットアームから取り外すと共に、前記鏝置き台に格納されている予備ハンダ鏝を該ロボットアームに取り付けることを特徴とするものである。

本発明に係るハンダ鏝自動交換方法は、ハンダ付けロボットのロボットアームに自動交換機構を介して交換可能に取り付けられた実装ハンダ鏝と、鏝置き台に格納された１つ以上の予備ハンダ鏝と、自動ハンダ付けのための制御プログラムが入力された制御装置とを有するハンダ付け装置において、前記実装ハンダ鏝を予備ハンダ鏝に自動交換するための方法であって、ハンダ付け工程中に、前記実装ハンダの鏝先の摩耗量を測定し、測定した摩耗量の分だけハンダ付け部位に対する鏝先の位置を自動補正すると共に、補正量を累積し、累積した補正量が基準補正量に達したとき、前記鏝先の摩耗度が基準値に達したものと判断し、前記制御装置で前記自動交換機構を動作させることにより、前記実装ハンダ鏝をロボットアームから取り外すと共に、前記鏝置き台に格納されている予備ハンダ鏝を該ロボットアームに取り付けることを特徴とするものである。

本発明によれば、ハンダ付け工程中に、前記実装ハンダ鏝の鏝先の摩耗度を測定し、測定した摩耗度が基準値に達したとき、前記自動交換機構の駆動装置を動作させて前記実装ハンダ鏝を前記予備ハンダ鏝に交換するようにしているので、鏝先が摩耗したハンダ鏝の交換を、ハンダ付け工程の途中であっても、自動的に且つ迅速に行うことができる。

本発明に係るハンダ鏝自動交換機構付きハンダ付けロボットの斜視図である。ハンダ付けヘッドの斜視図である。ハンダ付けヘッドの側面図である。ハンダ付けヘッドの正面図である。ハンダ付けヘッドの分解斜視図である。ハンダ鏝を異なる角度から見た斜視図である。ハンダ付けヘッドの分解状態での断面図である。ハンダ付けヘッドの組立状態での断面図である。鏝置き台にハンダ付けヘッドを格納した状態の側面図である。ハンダ鏝の自動交換方法の一例を示すフローチャートである。ハンダ鏝の自動交換方法の他例を示すフローチャートである。ハンダ鏝の異種構造例を示す側面図である。図１２のハンダ鏝を取付面側から見た正面図である。

図１は本発明に係るハンダ鏝自動交換機構付きハンダ付け装置の一実施形態を示すものである。このハンダ付け装置は、制御装置２に入力された制御プログラムに従って自動制御される多軸型のハンダ付けロボット１と、このハンダ付けロボット１のロボットアーム１１に自動交換可能なるように取り付けられたハンダ鏝２２Ａと、前記ハンダ付けロボット１に取り付ける前のハンダ鏝２２Ｂを格納しておくための複数の鏝置き台８５ａ，８５ｂ，８５ｃとを有している。図示した例では、３つの鏝置き台が設けられていて、第１の鏝置き台８５ａに格納されていたハンダ鏝は前記ハンダ付けロボット１に取り付けられているため、該第１の鏝置き台８５ａは空の状態にあり、第２の鏝置き台８５ｂ及び第３の鏝置き台８５ｃには、交換用のハンダ鏝２２Ｂがそれぞれ格納されている。前記ハンダ鏝２２Ａとハンダ鏝２２Ｂとは、互いに同一構成を有するものである。

なお、以下の説明においては、必要に応じて、前記ハンダ付けロボット１に取り付けられたハンダ鏝２２Ａを「実装ハンダ鏝」、鏝置き台８５に格納されたハンダ鏝２２Ｂを「予備ハンダ鏝」と呼ぶこともある。
また、前記３つの鏝置き台８５ａ，８５ｂ，８５ｃを区別して呼ぶ必要がない場合は、単に「鏝置き台８５」と呼ぶものとする。

前記ハンダ付けロボット１は、一定位置に固定的に設置された機体１０と、該機体１０に旋回自在に取り付けられた前記ロボットアーム１１とを有している。該ロボットアーム１１は、前記機体１０の上端に鉛直な第１軸線Ｌ１を中心に旋回自在に取り付けられた第１旋回アーム１１ａと、該第１旋回アーム１１ａの先端に鉛直な第２軸線Ｌ２を中心に旋回自在に取り付けられた第２旋回アーム１１ｂと、該第２旋回アーム１１ｂから鉛直な第３軸線Ｌ３（図２参照）に沿って昇降自在且つ回転自在なるように延出するロッド１２とを有していて、該ロッド１２の下端のヘッド取付軸１２ａ（図２参照）にハンダ付けヘッド２０が取り付けられ、該ハンダ付けヘッド２０に前記ハンダ鏝２２Ａが、中心軸線である鏝軸線Ｌ０を前記第３軸線Ｌ３と一致させた姿勢で、該ハンダ付けヘッド２０の一部品として組み付けられている。以下、前記ハンダ付けヘッド２０の構成について詳細に説明する。

前記ハンダ付けヘッド２０は、図２−図８に示すように、前記ロボットアーム１１のロッド１２の前記ヘッド取付軸１２ａに取り付けられたマスターブロック２１と、該マスターブロック２１に自動交換機構２３を介して交換可能なるように取り付けられた前記ハンダ鏝２２Ａとを有している。

前記ハンダ鏝２２Ａは、四角い箱形をした鏝ホルダ２６と、該鏝ホルダ２６の下端から前記鏝軸線Ｌ０に沿って延出する中空の鏝スリーブ２７とを有していて、該鏝スリーブ２７の内部に、銅製の鏝先部材２８が、先端の鏝先２８ａを外部に突出させた状態で収容されると共に、該鏝先部材２８を加熱するヒーター２９と、前記鏝先２８ａの温度を検出する温度センサ３０とが収容されている。該温度センサ３０は、パイプ３１の先端に収容されており、該温度センサ３０に接続されたリード線３０ａ，３０ｂが、前記パイプ３１の内部を延びて該パイプ３１の上端部から前記鏝ホルダ２６の内部に延出している。

前記鏝ホルダ２６の前面には、第１クランプボディ３３及び第１電極ホルダ３４が、前記鏝軸線Ｌ０に沿って上下隣接する位置に固定的に取り付けられている。このうち第１クランプボディ３３は、マスターブロック２１側に設けられた第２クランプボディ４３と協同して前記自動交換機構２３を構成するものであるから、その構成については、後で自動交換機構２３の説明を行う際に一緒に説明するものとする。

前記鏝ホルダ２６の上端部に取り付けられた前記第１電極ホルダ３４の接続面３４ａには、前記ヒーター２９からのリード線２９ａ，２９ｂが接続された一対の受電電極３５ａ，３５ｂと、前記温度センサ３０からのリード線３０ａ，３０ｂが接続された一対の送信電極３６ａ，３６ｂとが設けられている。
前記一対の受電電極３５ａ，３５ｂは、前記接続面３４ａの中央部に左右に並べて形成された２つの円柱状をなすプラグ部の先端に、１つずつ設けられており、また、前記一対の送信電極３６ａ，３６ｂは、前記接続面３４ａの側端寄りの位置に形成された１つの縦長角柱状をなすプラグ部の先端に、上下に並べて配設されている。

一方、前記マスターブロック２１は、エアで駆動される昇降機構が内蔵された四角い箱形のベース部材４０を有している。該ベース部材４０の上端部には、前記ロッド１２のヘッド取付軸１２ａに取り付けるための取付アーム４１が固定され、該ベース部材４０の前面には、支持プレート４２が前記昇降機構で上下動されるように取り付けられ、該支持プレート４２の前面に、前記第２クランプボディ４３と第２電極ホルダ４４とが、前記第３軸線Ｌ３に沿って上下隣接する位置に固定的に取り付けられ、前記支持プレート４２の下端に、ハンダ供給ニードル４６を支持するニードル支持部材４７が固定されている。

前記ベース部材４０の内部の昇降機構は、前記ハンダ鏝２２Ａで複数のハンダ付け部位Ｐ（図３、図４参照）を順番にハンダ付けする際に、該ハンダ鏝２２Ａを小ストロークで上下動させるためのものであり、この昇降機構に対してエアを給排するため、前記ベース部材４０の側面には、２つの昇降用ポート４８ａ，４８ｂが設けられ、この昇降用ポート４８ａ，４８ｂが不図示の配管を介して圧縮空気源に接続されている。

前記第２電極ホルダ４４の接続面４４ａには、前記ハンダ鏝２２Ａのヒーター２９に電力を供給するための一対の給電電極５０ａ，５０ｂと、前記温度センサ３０からの測定信号を受信するための一対の受信電極５１ａ，５１ｂとが設けられ、これら給電電極５０ａ，５０ｂ及び受信電極５１ａ，５１ｂは、前記第２電極ホルダ４４の側面に設けられたコネクタ５２に接続されている。

前記一対の給電電極５０ａ，５０ｂは、前記接続面４４ａの中央部に左右に並べて配設された２つの円孔状をなすソケット部の内底に、１つずつ設けられており、また、前記一対の受信電極５１ａ，５１ｂは、前記接続面４４ａの側端寄りの位置に形成された１つの縦長の角孔状をなすソケット部の内底に、上下に並べて配設されており、前記ハンダ鏝２２Ａを前記支持プレート４２に取り付けると、前記受電電極３５ａ，３５ｂが前記給電電極５０ａ，５０ｂに接触して相互に電気接続されると共に、前記送信電極３６ａ，３６ｂが前記受信電極５１ａ，５１ｂに接触して相互に電気接続される。

続いて、前記自動交換機構２３について説明する。該自動交換機構２３は、前記第２クランプボディ４３に設けられたクランプ軸５５と、前記第１クランプボディ３３に設けられたクランプ穴５６とを有していて、前記クランプ軸５５を該クランプ穴５６内に嵌合、係止させると、前記ハンダ鏝２２Ａがマスターブロック２１に連結され、前記クランプ軸５５を前記クランプ穴５６から分離させると、前記ハンダ鏝２２Ａが前記マスターブロック２１から取り外されるように構成されている。

このため、図５−図８から明らかなように、前記第２クランプボディ４３にはピストン室５７が形成され、該ピストン室５７内にピストン５８が、Ｏリング５８ａを介して、前記鏝軸線Ｌ０と直交するクランプ軸線Ｌ４に沿って進退動自在なるように収容されている。また、前記第２クランプボディ４３の取付面４３ａには、前記クランプ軸線Ｌ４に沿って突出する筒部５９が形成され、該筒部５９の内部に前記クランプ軸５５が、Ｏリング６０を介して前記クランプ軸線Ｌ４に沿って進退動自在なるように収容され、該クランプ軸５５の基端部は前記ピストン５８に一体に連結されている。

前記ピストン室５７内には、前記ピストン５８の一側及び他側にロック用圧力室６１ａ及びリリース用圧力室６１ｂが形成され、前記第２クランプボディ４３の側面には、前記ロック用圧力室６１ａに通じるロック用ポート６２ａと、前記リリース用圧力室６１ｂに通じるリリース用ポート６２ｂとが設けられている。なお、図７においては、分かり易くするため、前記ポート６２ａ，６２ｂを前記第２クランプボディ４３の下端面に開口させている。

また、前記筒部５９の先端寄りの位置には、複数（図では３個）の保持孔６３が円周方向に等間隔で形成され、各保持孔６３内にそれぞれ、係止部材である鋼球６４が収容されている。該鋼球６４は、その一部が前記保持孔６３から筒部５９の外側に突出することはできるが、該保持孔６３から脱落しないような大きさに形成されている。

前記クランプ軸５５の先端部外周の前記鋼球６４と対応する位置には、円弧状断面を有する凹溝６５が形成され、図７に示すように、前記ロック用圧力室６１ａをロック用ポート６２ａを通じて大気に開放すると共に、前記リリース用圧力室６１ｂにリリース用ポート６２ｂからエアを供給することにより、前記ピストン５８及びクランプ軸５５を前進させると、前記鋼球６４が前記凹溝６５内に嵌合して前記筒部５９の外周面から後退した非突出の位置（非係止位置）を占め、図８に示すように、前記リリース用圧力室６１ｂをリリース用ポート６２ｂを通じて大気に開放すると共に、前記ロック用圧力室６１ａにロック用ポート６２ａからエアを供給することにより、前記ピストン５８及びクランプ軸５５を後退させると、前記鋼球６４が前記凹溝６５の前端壁６５ａに押されて前記筒部５９の外周面から突出した位置（係止位置）を占めるようになっている。

これに対し、前記第１クランプボディ３３の取付面３３ａには、前記クランプ穴５６が前記クランプ軸線Ｌ４に沿って開口するように形成され、該クランプ穴５６の内周の一部に、前記鋼球６４が係止及び離脱する断面略Ｖ字状の環状壁からなる係合部６６が形成されている。

そして、図７に示すように、前記ピストン５８及びクランプ軸５５を前進させて前記鋼球６４を非係止位置に保持させた状態で、前記クランプ軸５５を前記クランプ穴５６内に嵌合させ、そのあと、図８に示すように、前記ピストン５８及びクランプ軸５５を後退させて前記鋼球６４を係止位置に変位させ、該鋼球６４を前記係合部６６に係止させることにより、前記ハンダ鏝２２Ａが前記支持プレート４２即ちマスターブロック２１に取り付けられる。前記ハンダ鏝２２Ａをマスターブロック２１から取り外すときは、前記取り付けるときの動作とは逆の動作が行われる。

図中の符号６７ａ，６７ｂを付した部材は、第２クランプボディ４３に設けられた位置決め用の突起、同６８ａ，６８ｂは、第１クランプボディ３３に設けられた位置決め孔である。

各図から分かるように、前記ニードル支持部材４７は、先端に、前記ハンダ鏝２２Ａの半周ほどを取り囲む平面視形状が円弧状をした取付用アーム部７０を有し、該取付用アーム部７０にニードル支持ブロック７１が取り付けられ、該ニードル支持ブロック７１に、ニードル支持軸７２が上下位置調節自在に支持され、該ニードル支持軸７２の下端にニードルホルダ７３が角度調節自在に取り付けられ、該ニードルホルダ７３に前記ハンダ供給ニードル４６が、先端のハンダ送出口４６ａをハンダ鏝２２Ａの鏝先２８ａに向けた斜めの姿勢に支持されている。

図１に示すように、前記ハンダ付けヘッド２０を前記制御装置２及び圧縮空気源等に接続するため、前記ロッド１２には、中継端子や電磁弁等の電気機器やエアシリンダ等の流体圧機器が収容された中継ボックス７６が取り付けられ、該中継ボックス７６が、不図示の配線・配管ケーブルにより、前記ロボットアーム１１の内部を通じて、前記機体１０の内部又は外部に設けられた圧縮空気源に接続されると共に、前記制御装置２に接続され、また、不図示の電気ケーブルやエア配管等により、前記ハンダ付けヘッド２０の前記コネクタ５２及びポート４８ａ，４８ｂ、６２ａ，６２ｂに接続されている。

また、前記中継ボックス７６には、前記ハンダ供給ニードル４６に線状ハンダ８１を供給するためのハンダ供給装置８０が付設されている。該ハンダ供給装置８０は、前記中継ボックス７６の側面に取り付けられたハンダリール８２及びハンダ送り装置８３を有し、前記ハンダリール８２に巻かれた線状ハンダ８１を、前記ハンダ送り装置８３に設けられたハンダ送りローラによって前記ハンダ供給ニードル４６に送り、このハンダ供給ニードル４６を通じて前記ハンダ鏝２２Ａの鏝先２８ａに供給するように構成されている。従って、前記中継ボックス７６の内部には、前記ハンダ送りローラを駆動するモーターや、前記線状ハンダ８１の送り量を検出するロータリエンコーダ等も収納されている。

前記鏝置き台８５は、図１及び図９から明らかなように、平板状をした基板８６と、該基板８６の一端から立ち上がった支柱８７と、該支柱８７の上端に高さ調節自在に取り付けられた取付ブロック８８と、該取付ブロック８８に連結板８９を介して取り付けられた鏝支持部材９０とを有している。該鏝支持部材９０には、Ｕ字形をした鏝支持アーム９０ａが形成されていて、該鏝支持アーム９０ａにハンダ鏝２２Ｂの鏝ホルダ２６を上方から係止させることにより、該ハンダ鏝２２Ｂが、鏝軸線Ｌ０を鉛直に向けると共にクランプ穴５６を鏝置き台８５の前方に向けた縦向き姿勢で、該鏝置き台８５に格納される。

前記連結板８９には、前記ハンダ鏝２２Ｂの姿勢を調整するための調整ボルト９１が設けられており、ハンダ鏝の種類によって該調整ボルト９１を進退動させることにより、該ハンダ鏝の姿勢を鉛直に向けられるようになっている。
前記鏝置き台８５には、ハンダ鏝２２Ｂの有無を検出して検出信号が前記制御装置２に送る鏝センサを設けておくことが望ましい。

前記構成を有するハンダ付け装置は、前記制御装置２に入力された制御プログラムに従って、複数のハンダ付け部位Ｐを、実装ハンダ鏝２２Ａによって順番に且つ自動的にハンダ付けする。前記ハンダ付け部位Ｐは、例えば、図３及び図４に示すように、プリント配線基板１００に形成された環状の端子１０１と、該端子１０１内に挿入された電子部品１０３のリード１０２である。

ハンダ付けを行うと、前記実装ハンダ鏝２２Ａの鏝先２８ａは、ハンダと接触することによって侵食されるため、ハンダ付けを行う度に次第に摩耗していき、それに伴ってハンダ付け精度も低下していく。このため、前記実装ハンダ鏝２２Ａは、鏝先２８ａの摩耗がある程度進行した段階で新たなハンダ鏝と交換する必要がある。

そこで、本発明においては、ハンダ付け工程中に、前記実装ハンダ鏝２２Ａの鏝先２８ａの摩耗度を測定し、測定した摩耗度が前記制御装置２に予め入力されている基準値に達したとき、該制御装置２で自動交換機構２３を動作させることにより、前記実装ハンダ鏝２２Ａを、鏝置き台８５に格納されている前記予備ハンダ鏝２２Ｂと自動交換するようにしている。

図１０には、ハンダ鏝２２Ａの自動交換方法の第１例を示すフローチャートが示されている。この第１例では、前記鏝先２８ａの摩耗はハンダ付け回数にほぼ比例した状態で進行していくため、前記ハンダ鏝２２Ａによるハンダ付け回数をカウントし、カウントしたハンダ付け回数が一定回数に達したとき、前記鏝先２８ａの摩耗度が基準値に達したものと判断してハンダ鏝２２Ａを交換するようにしている。

即ち、図１０において、ハンダ付け装置の自動運転が開始され、ステップＳ１でハンダ付け作業が開始されると、ステップＳ２でハンダ付け回数がカウントされる。このハンダ付け回数は、１つのハンダ付け部位Ｐをハンダ付けすると１回である。カウントされたハンダ付け回数は、ステップＳ３で、制御装置２に予め入力された基準回数と比較される。この基準回数は、鏝先の大きさや形状等によって異なるが、通常は４０００−５０００回程度である。

そして、カウントされたハンダ付け回数が基準回数に達していない場合には、鏝先２８ａの摩耗度は未だ基準値に達していないと判断され、ステップＳ１に戻ってハンダ付け作業は続行される。

一方、カウントされたハンダ付け回数が基準回数に達すると、鏝先２８ａの摩耗度が基準値に達したものと判断され、ハンダ鏝２２Ａの交換のため、ステップＳ４において、鏝置き台８５に未使用の予備ハンダ鏝２２Ｂがあるか否かが確認される。

予備ハンダ鏝２２Ｂがある場合には、ステップＳ５に移行し、前記制御装置２で前記自動交換機構２３を動作させることにより、前記ハンダ鏝の自動交換が次のようにして行われる。即ち、前記ロボットアーム１１が第１の鏝置き台８５ａの位置に移動し、前記実装ハンダ鏝２２Ａを該第１の鏝置き台８５ａに格納した状態にしたあと、該実装ハンダ鏝２２Ａをマスターブロック２１から取り外し、そのあと、前記ロボットアーム１１は第２の鏝置き台８５ｂの位置に移動し、該第２の鏝置き台８５ｂに格納されている予備ハンダ鏝２２Ｂを前記マスターブロック２１に取り付ける。これによって交換動作は完了する。
続いて、ステップＳ６で制御装置２に登録されている予備ハンダ鏝２２Ｂの数が１本減らされたあと、ステップＳ１に戻って前記ステップＳ４までの動作が繰り返される。

一方、鏝置き台８５に予備ハンダ鏝２２Ｂがない場合には、ハンダ付け装置の自動運転は停止される。

前記制御例では、ハンダ付け回数をカウントする毎に基準回数と比較しているが、一定回数毎に基準回数と比較しても良い。例えば、一定個数の電子部品１０３をプリント配線基板１００にハンダ付けする毎に、或いは、一定枚数のプリント配線基板１００に対して前記電子部品１０３をハンダ付けする毎に、それまでにカウントしたハンダ付け回数を基準回数と比較するようにしても良い。

なお、ハンダ付け工程の途中でハンダ鏝２２Ａの交換が必要になったにも拘わらず、前記鏝置き台８５に予備ハンダ鏝２２Ｂがない場合には、該鏝置き台８５に予備ハンダ鏝２２Ｂを補充し、そのあと前記ハンダ鏝２２Ａの自動交換及びハンダ付け作業を再開するように設定することもできる。

図１１には、ハンダ鏝２２Ａの自動交換方法の第２例を示すフローチャートが示されている。この制御例は、鏝先２８ａの位置補正とハンダ鏝２２Ａの自動交換とを組み合わせたものである。

前記鏝先２８ａの位置補正は、ハンダ付けに伴う該鏝先２８ａの摩耗によって該鏝先２８ａとハンダ付け部位Ｐとの位置関係にずれが生じた場合に、その位置ずれ分（摩耗分）を補正することによって、換言すれば、その摩耗分だけハンダ付け部位Ｐに対する第３軸線Ｌ３の位置を調整することによって、前記鏝先２８ａとハンダ付け部位Ｐとの位置関係を、ハンダ付け開始前に行ったティーチング登録時の位置関係に保つものである。

前記位置補正は、前記鏝先２８ａを不図示の位置検出器に押し付けることにより、前記制御装置２において該鏝先２８ａと前記第３軸線Ｌ３との座標上の距離を測定し、測定した距離を、前回測定した距離と比較して、両者の偏差を鏝先２８ａの摩耗として検出し、検出した摩耗分だけ前記第３軸線Ｌ３の位置を調整するもので、自動的に行われる（特許第４３１２７２４号参照）。従って、前記第３軸線Ｌ３の位置の調整量が鏝先位置の補正量である。

前記補正量は累積され、累積された補正量が一定量に達したとき、前記鏝先２８ａの摩耗度が基準値に達したものと判断されてハンダ鏝２２Ａの交換が行われる。

このため、前記制御装置２には、鏝先２８ａの位置補正を行う時期を決めるための判断基準となる動作サイクル数が基準サイクル数として設定されると共に、ハンダ鏝２２Ａを交換する時期を決めるための判断基準となる基準補正量が設定されている。
前記動作サイクルとは、ハンダ付け作業を複数バッチについて順次行う場合の１バッチ分のハンダ付け動作であり、例えば、プリント配線基板１００に電子部品１０３をハンダ付けする作業を、複数枚のプリント配線基板１００について順次行う場合の、１枚のプリント配線基板１００に対するハンダ付け動作のことである。

図１１において、ハンダ付け装置の自動運転が開始され、ステップＳ１１でハンダ付け作業が開始されると、ステップＳ１２において、１つの動作サイクルが完了する毎に動作サイクル数がカウントされ、ステップＳ１３において、カウントされた動作サイクル数が基準サイクル数と比較される。

そして、前記動作サイクル数が基準サイクル数以下である場合には、鏝先２８ａの摩耗が少ないため位置補正は不要と判断され、ステップＳ１１に戻ってハンダ付け作業は続行される。
一方、前記動作サイクル数が基準サイクル数に達していると、鏝先２８ａの位置補正は必要と判断され、ステップＳ１４において鏝先の位置補正が行われる。そのときの補正量は累積される。

次に、ステップＳ１５において、累積された補正量（累積補正量）が基準補正量と比較され、累積補正量が基準補正量に達していない場合には、前記鏝先２８ａの摩耗度は基準値に達していないためハンダ鏝２２Ａの交換は不要であると判断され、ステップＳ１１に戻ってハンダ付け作業は続行され、ステップＳ１５までの動作が繰り返される。

一方、前記累積補正量が基準補正量に達している場合には、前記鏝先２８ａの摩耗度が基準値に達したものと判断され、ハンダ鏝交換のため、ステップＳ１６において、鏝置き台８５に未使用の予備ハンダ鏝２２Ｂがあるか否かが確認される。

そして、予備ハンダ鏝２２Ｂがある場合には、ステップＳ１７に移行し、前記制御装置２で前記自動交換機構２３を動作させることにより、前記ハンダ鏝２２Ａの自動交換が行われる。その交換動作は、前記第１例において説明した場合と同様である。

続いて、ステップＳ１８において、制御装置２に登録されている予備ハンダ鏝２２Ｂの数が１本減らされ、そのあと、ステップＳ１１に戻って前記ステップＳ１６までの動作が繰り返される。
その際、交換後の新たなハンダ鏝について、鏝先２８ａの位置補正を行う時と同様に、該鏝先２８ａと第３軸線Ｌ３との距離を測定し、測定した距離をティーチング登録時の距離と比較して、両者の偏差分だけ前記第３軸線Ｌ３の位置を調整したあとにハンダ付け作業が再開される。

一方、鏝置き台８５に予備ハンダ鏝２２Ｂがない場合には、ハンダ付け装置の自動運転は停止される。
この場合、引き続きハンダ付け作業を行う必要がある時に、前記鏝置き台８５に予備ハンダ鏝２２Ｂを補充し、そのあと前記ハンダ鏝２２Ａの自動交換及びハンダ付け作業を再開するように設定することもできる。

本発明のハンダ付け装置は、ハンダ鏝２２Ａの先端からハンダ付け部位Ｐに向けて窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスを噴射することにより、不活性ガスの雰囲気の中でハンダ付けを行うように構成することもできる。図１２及び図１３には、その場合に使用されるハンダ付けヘッド２０Ａが第２実施形態として示されており、この第２実施形態のハンダ付けヘッド２０Ａは、前述した第１実施形態のハンダ付けヘッド２０に、以下に述べるような不活性ガス噴射のための構成を付加したものである。

即ち、前記ハンダ付けヘッド２０Ａのハンダ鏝２２Ａには、鏝スリーブ２７の内部にガス流路９３が形成されると共に、該鏝スリーブ２７の先端に前記ガス流路９３に通じるガス噴射口９４が形成されている。前記ガス流路９３は、ヒーター２９の内周側に形成することも、該ヒーター２９の外周を取り巻くように形成することもできる。

また、前記鏝スリーブ２７の側面には、前記ガス流路９３に通じるガス導入口９３ａが形成され、該ガス導入口９３ａと、第１クランプボディ３３の側面に形成された第１配管ポート９６ａとが、前記鏝スリーブ２７の外部を延びるガス配管９５によって相互に接続されている。更に、前記第１クランプボディ３３の取付面３３ａには、前記第１配管ポート９６ａに連通する第１接続ポート９７ａが形成されている。図中の符号９８が付された部材はＯリングである。

これに対し、マスターブロック２１側に設けられた第２クランプボディ４３の取付面４３ａには、前記第１接続ポート９７ａに対向する位置に、該第１接続ポート９７ａに接続される第２接続ポート９７ｂが形成され、該第２接続ポート９７ｂが、前記第２クランプボディ４３の側面に形成された第２配管ポート９６ｂに連通し、該第２配管ポート９６ｂが、中継ボックス７６を介して不活性ガス源に接続されるようになっている。

この構成により、前記ハンダ鏝２２Ａをマスターブロック２１に取り付けると、前記第１接続ポート９７ａと第２接続ポート９７ｂとが接続され、前記第２配管ポート９６ｂから供給される不活性ガスが、前記第２接続ポート９７ｂ及び第１接続ポート９７ａから、前記ガス配管９５及びガス流路９３を通じて、ハンダ鏝２２Ａの先端のガス噴射口９４からはんだ付けポイントに向けて噴射される。

前記ハンダ付けヘッド２０Ａのその他の構成については、第１実施形態のハンダ付けヘッド２０と実質的に同じであるから、両者の主要な同一構成部分に第１実施形態と同様の符号を付し、その説明は省略する。

なお、この第２実施形態のハンダ付けヘッド２０Ａにおいて、前記ハンダ鏝２２Ａを自動交換する際に前記ガス配管９５がハンダ供給ニードル４６に接触するおそれがある場合には、該ハンダ供給ニードル４６を、ニードル支持ブロック７１やニードル支持軸７２等を含めて取付用アーム部７０の他の場所に取り付けるなどの安全対策が施されることは勿論である。

１ハンダ付けロボット
２制御装置
１１ロボットアーム
２１マスターブロック
２２Ａ実装ハンダ鏝
２２Ｂ予備ハンダ鏝
２３自動交換機構
２６鏝ホルダ
２８ａ鏝先
２９ヒーター
３０温度センサ
３３第１クランプボディ
３４第１電極ホルダ
３５ａ，３５ｂ受電電極
３６ａ，３６ｂ送信電極
４３第２クランプボディ
４４第２電極ホルダ
５０ａ，５０ｂ給電電極
５１ａ，５１ｂ受信電極
５５クランプ軸
５６クランプ穴
６４鋼球（係止部材）
６６係合部
８５鏝置き台
９３ガス流路
９４ガス噴射口
９７ａ第１接続ポート
９７ｂ第２接続ポート
Ｌ０鏝軸線

Claims

ハンダ付けロボットのロボットアームに取り付けられたマスターブロックと、該マスターブロックに自動交換可能に取り付けられた実装ハンダ鏝と、鏝置き台に格納された１つ以上の予備ハンダ鏝と、前記ハンダ付けロボットを制御する制御装置とを有し、
前記実装ハンダ鏝及び予備ハンダ鏝は、互いに同一構成を有していて、基端の鏝ホルダ及び先端の鏝先と、該鏝先を加熱するヒーターと、前記鏝先の温度を検出する温度センサとを有し、
前記鏝ホルダには、第１クランプボディと第１電極ホルダとが取り付けられ、前記第１クランプボディには、クランプ穴及び係合部が前記鏝ホルダの中心を通る鏝軸線と直交するクランプ軸線に沿って設けられ、前記第１電極ホルダには、一対の受電電極と一対の送信電極とが設けられていて、前記受電電極は前記ヒーターに接続され、前記送信電極は前記温度センサに接続されており、
前記マスターブロックには、第２クランプボディと第２電極ホルダとが、前記第１クランプボディと第１電極ホルダとにそれぞれ対向するように取り付けられ、前記第２クランプボディには、前記クランプ穴に嵌合するクランプ軸が、エアの作用により前記クランプ軸線に沿って進退動するように設けられると共に、係止部材が、前記クランプ軸の進退動により前記係合部に係止する係止位置と前記係合部から離脱する非係止位置とに変位するように設けられ、前記第２電極ホルダには、前記受電電極に接離する一対の給電電極と前記送信電極に接離する一対の受信電極とが設けられていて、前記給電電極及び受信電極は前記制御装置に接続されており、
前記制御装置は、ハンダ付け工程中に、前記実装ハンダ鏝の鏝先の摩耗度を測定し、測定した摩耗度が基準値に達したとき、エアにより前記クランプ軸を進退動させて、前記実装ハンダ鏝をロボットアームから取り外すと共に、前記鏝置き台に格納された予備ハンダ鏝を該ロボットアームに取り付けるように構成されている、
ことを特徴とするハンダ鏝自動交換機構付きハンダ付け装置。
前記第１クランプボディ及び第２クランプボディの互いに相対する位置には、相互に接続及び分離自在の第１接続ポートと第２接続ポートとが設けられ、第１クランプボディに設けられた前記第１接続ポートは、前記実装ハンダ鏝の内部に形成されたガス流路を通じて該実装ハンダ鏝の先端部に開口するガス噴射口に連通し、前記第２クランプボディに設けられた第２接続ポートは不活性ガス源に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のハンダ付け装置。
ハンダ付けロボットのロボットアームに取り付けられたマスターブロックと、該マスターブロックに自動交換機構を介して交換可能に取り付けられた実装ハンダ鏝と、鏝置き台に格納された１つ以上の予備ハンダ鏝と、前記ハンダ付けロボットを制御する制御装置とを有し、
前記実装ハンダ鏝及び予備ハンダ鏝は、互いに同一構成を有していて、基端の鏝ホルダ及び先端の鏝先と、該鏝先を加熱するヒーターと、前記鏝先の温度を検出する温度センサとを有し、
前記自動交換機構は、前記マスターブロック側に設けられたクランプ軸と、前記鏝ホルダに設けられたクランプ穴とを有し、前記クランプ軸には、駆動装置により係止位置と非係止位置とに変位させられる係止部材が設けられ、前記クランプ穴には、前記係止部材が係止及び離脱する係合部が設けられており、
前記制御装置は、ハンダ付け工程中に、前記実装ハンダ鏝によるハンダ付け回数をカウントし、カウントしたハンダ付け回数が基準回数に達したとき、前記鏝先の摩耗度が基準値に達したものと判断し、前記自動交換機構を動作させて前記実装ハンダ鏝をロボットアームから取り外すと共に、前記鏝置き台に格納された予備ハンダ鏝を該ロボットアームに取り付けるように構成されている、
ことを特徴とするハンダ鏝自動交換機構付きハンダ付け装置。
ハンダ付けロボットのロボットアームに取り付けられたマスターブロックと、該マスターブロックに自動交換機構を介して交換可能に取り付けられた実装ハンダ鏝と、鏝置き台に格納された１つ以上の予備ハンダ鏝と、前記ハンダ付けロボットを制御する制御装置とを有し、
前記実装ハンダ鏝及び予備ハンダ鏝は、互いに同一構成を有していて、基端の鏝ホルダ及び先端の鏝先と、該鏝先を加熱するヒーターと、前記鏝先の温度を検出する温度センサとを有し、
前記自動交換機構は、前記マスターブロック側に設けられたクランプ軸と、前記鏝ホルダに設けられたクランプ穴とを有し、前記クランプ軸には、駆動装置により係止位置と非係止位置とに変位させられる係止部材が設けられ、前記クランプ穴には、前記係止部材が係止及び離脱する係合部が設けられており、
前記制御装置は、ハンダ付け工程中に、前記実装ハンダの鏝先の摩耗量を測定し、測定した摩耗量の分だけハンダ付け部位に対する鏝先の位置を自動補正すると共に、補正量を累積し、累積した補正量が基準補正量に達したとき、前記鏝先の摩耗度が基準値に達したものと判断し、前記自動交換機構を動作させて前記実装ハンダ鏝をロボットアームから取り外すと共に、前記鏝置き台に格納された予備ハンダ鏝を該ロボットアームに取り付けるように構成されている、
ことを特徴とするハンダ鏝自動交換機構付きハンダ付け装置。
ハンダ付けロボットのロボットアームに自動交換機構を介して交換可能に取り付けられた実装ハンダ鏝と、鏝置き台に格納された１つ以上の予備ハンダ鏝と、自動ハンダ付けのための制御プログラムが入力された制御装置とを有するハンダ付け装置において、前記実装ハンダ鏝を予備ハンダ鏝に自動交換するための方法であって、
ハンダ付け工程中に、前記実装ハンダ鏝によるハンダ付け回数をカウントし、カウントしたハンダ付け回数が基準回数に達したとき、前記鏝先の摩耗度が基準値に達したものと判断し、前記制御装置で前記自動交換機構を動作させることにより、前記実装ハンダ鏝をロボットアームから取り外すと共に、前記鏝置き台に格納されている予備ハンダ鏝を該ロボットアームに取り付ける、
ことを特徴とするハンダ鏝自動交換方法。
ハンダ付けロボットのロボットアームに自動交換機構を介して交換可能に取り付けられた実装ハンダ鏝と、鏝置き台に格納された１つ以上の予備ハンダ鏝と、自動ハンダ付けのための制御プログラムが入力された制御装置とを有するハンダ付け装置において、前記実装ハンダ鏝を予備ハンダ鏝に自動交換するための方法であって、
ハンダ付け工程中に、前記実装ハンダの鏝先の摩耗量を測定し、測定した摩耗量の分だけハンダ付け部位に対する鏝先の位置を自動補正すると共に、補正量を累積し、累積した補正量が基準補正量に達したとき、前記鏝先の摩耗度が基準値に達したものと判断し、前記制御装置で前記自動交換機構を動作させることにより、前記実装ハンダ鏝をロボットアームから取り外すと共に、前記鏝置き台に格納されている予備ハンダ鏝を該ロボットアームに取り付ける、
ことを特徴とするハンダ鏝自動交換方法。