JP7493217B2

JP7493217B2 - ハンダ付け装置

Info

Publication number: JP7493217B2
Application number: JP2020003479A
Authority: JP
Inventors: 知寛茂川; 義男片岡
Original assignee: Taiyo Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Taiyo Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2020-01-14
Filing date: 2020-01-14
Publication date: 2024-05-31
Anticipated expiration: 2040-01-14
Also published as: JP2021109212A; CN113118582A; CN113118582B

Description

この発明は、プリント基板等の被加工体に対して、予め設定した手順に沿って自動的にはんだ付けを行うハンダ付け装置に関するものであり、詳しくは、ハンダコテ本体の脱着機構に関するものである。

例えば、プリント基板に対して電子部品を自動的に連続してハンダ付けする際に用いるハンダ付け装置（ハンダ付けロボット）は、ハンダコテを備えたハンダ付けユニットと、このハンダ付けユニットに線状のハンダを供給するハンダ供給部とを備えている。こうしたハンダ付け装置は、プリント基板またはハンダ付けユニットを動かすことによって、プリント基板上の任意の位置にハンダ付けを行う。

このようなハンダ付け装置は、ハンダコテのコテ先の形状を変更する場合や、ハンダコテのコテ先が消耗した場合の交換を目的として、ハンダコテがハンダ付けユニットに対して着脱可能な構成となっている。

従来、こうしたハンダコテをハンダ付けユニットに固定する場合には、ハンダコテの取付部にハンダコテを挿入し、複数のネジを締めることによって行われていた。また、ハンダコテの固定後に、このハンダコテのヒータから延びるリード線をハンダ付けユニット内に引き回して、リード線のプラグを給電用のソケットに接続する。

しかしながら、こうしたハンダ付け装置では、ハンダコテの交換の際に、予め治具や工具でハンダコテが取付部の中心に固定されるように、位置決めを行いつつ複数のネジを均等に締め付けていく必要があり、ハンダコテの交換に手間と時間が掛かるという課題があった。

このような課題に対応して、例えば、特許文献１、特許文献２に記載されたハンダ付け装置は、コテ先、ヒータ部、センサ部、プラグとが一体に収められた着脱可能なコテ先ユニットを備えている。こうしたハンダ付け装置では、コテ先の消耗や、コテ先の形状を変更する際に、コテ先ユニット全体の交換を行う構成とされている。

特開２０１４－１３６２２０号公報特開２００６－２９７４５３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたハンダ付け装置では、コテ先の取り付け位置決めを行う際に、高価な専用治具が必要であり、また、コテ先の着脱を行う際には、複数のネジを締め付けたり外したりする必要があり、コテ先の交換に手間と時間、及びコストが掛かるという課題があった。
また、特許文献２に記載されたハンダ付け装置では、コテ先が加熱されていた直後の熱い状態では、コテ先の交換が困難であり、冷却されるまで待つ必要があるため、複数のコテ先を交換してハンダ付けを行う場合に、効率的にハンダ付けを行うことが難しいという課題があった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、コテ先ユニットを簡単な操作で容易に交換可能にするとともに、無駄な部品を不要にしてシンプルな構造で低コストなハンダ付け装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は、次のようなハンダ付け装置を提供した。
すなわち、本発明のハンダ付け装置は、被加工体を載置するステージと、該被加工体の任意の位置にハンダ付けを行うハンダ付けユニットと、を有するハンダ付け装置であって、前記ハンダ付けユニットは、ヒータ部およびセンサ部が内蔵された筒状のコテ先を有するハンダコテ本体と、ハンダ接合体に向けて線状のハンダを供給するハンダ供給部と、前記ハンダコテ本体を脱着可能に保持するコテ保持体と、前記ハンダコテ本体に電力を供給するケーブルと、を備え、前記ハンダコテ本体の前記コテ先の基端側には、前記ヒータ部およびセンサ部に接続される第１コネクタが形成され、前記ケーブルの一端側には前記第１コネクタと着脱自在に係合する第２コネクタが形成され、前記第２コネクタには、係合状態の前記第１コネクタを離脱させる離脱レバーが形成され、前記コテ保持体には、前記コテ先を着脱可能に挟持するコテ先挟持部が形成され、前記コテ先挟持部は、前記コテ先を受け入れる凹状の溝部と、前記コテ先の前記溝部への締め付け操作を行う締め付けツマミと、前記締め付けツマミに固着され、前記溝部の深さ方向に対して傾斜した方向から前記コテ先の外周面に当接して前記コテ先を前記コテ保持体に固定させるコテ先押さえ部材とを有する、ことを特徴とする。

本発明によれば、ハンダコテ本体をコテ保持体に取り付ける際に、ケーブルの一端に形成された第２コネクタに、ハンダコテ本体の第１コネクタを結合させることで、ハンダコテ本体の取付時には、第２コネクタはコテ保持体から抜き取られているので、作業者はケーブルを伸ばして手元で容易に取り付けることができる。

また、ハンダコテ本体をコテ保持体から取り外す際に、第２コネクタに形成されている離脱レバーを開放操作方向に操作だけで、第１コネクタと第２コネクタとの係合が解除される。よって、ハンダ付けユニットのコテ保持体から、ハンダコテ本体を簡易な操作で容易に取り外すことができる。

また、本発明では、前記コテ保持体には前記第２コネクタを着脱可能に係止するコネクタ支持部と、位置決めピンとが形成され、前記コネクタ支持部には、前記コテ保持体に取り付けられる前記第１コネクタを含む前記ハンダコテ本体を前記位置決めピンに向けて付勢する付勢手段が形成されていてもよい。

また、本発明では、前記コネクタ支持部にはソケット穴が形成され、前記第２コネクタには前記ソケット穴に嵌合するプラグが形成されていてもよい。

本発明のハンダ付け装置によれば、コテ先ユニットを簡単な操作で容易に交換可能にするとともに、無駄な部品を不要にしてシンプルな構造で低コストなハンダ付け装置を提供することが可能になる。

本発明の一実施形態に係るハンダ付け装置を示す外観斜視図である。ハンダ付けユニットを示す要部拡大斜視図である。ハンダ付けユニットを示す要部拡大平面図である。ハンダ付けユニットを示す要部拡大斜視図である。コテ保持体のコテ先挟持部を下から見た時の断面図である。離脱レバーの作用を示す平面図である。

以下、図面を参照して、本発明のハンダ付け装置の一実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

図１は、本発明の一実施形態に係るハンダ付け装置を示す外観斜視図である。
本実施形態のハンダ付け装置１０は、ステージ１１と、このステージ１１を移動させるステージ移動装置１２と、ハンダ付けユニット１３と、ハンダ供給部１４と、ハンダ付けユニット１３を移動させる駆動ヘッド１５と、ステージ移動装置１２や駆動ヘッド１５の動作を制御する制御ユニット１６と、を備えている。

ステージ１１の一面側には、被加工体として、例えばプリント基板が載置される。ステージ移動装置１２は、このステージ１１を図中のＹ方向に沿って移動させる。一方、駆動ヘッド１５は、ハンダ付けユニット１３をステージ１１の上部で保持するとともに、このハンダ付けユニット１３を図中のＺ方向及びθ方向に沿って移動させる。これにより、ステージ１１に載置されたプリント基板上の任意の位置に、ハンダ付けユニット１３を移動させることができる。

ハンダ供給部１４は、ハンダ接合体（ハンダ付け対象物）に向けて線状のハンダＨを供給する。例えば、ハンダ供給部１４は、線状（糸状）のハンダＨを巻き付けたリール１４ａや、このハンダＨをハンダ付けユニット１３に向けて繰り出すハンダ繰出装置１４ｂなどから構成される。制御ユニット１６は、例えば、コンピュータや入出力ボートなどから構成され、ハンダ付けを行う複数の位置情報などを予め入力することによって、ステージ移動装置１２やハンダ付けユニット１３を所定の制御プログラムに従って動作させる。

図２は、ハンダ付けユニットを示す要部拡大斜視図である。また、図３は、ハンダ付けユニットを示す要部拡大平面図である。
ハンダ付けユニット１３は、ハンダコテ本体２１と、コテ保持体２２と、ハンダ誘導部２３と、ハンダコテ可動部２４と、を備えている。

ハンダコテ本体２１は、パイプ部（コテ先）２１Ａおよびこのパイプ部２１Ａの基端側に形成される第１コネクタ２１Ｂとを有する。
パイプ部２１Ａは、例えば、全体が筒状を成し、内部にはコテ先本体２１ａと、このコテ先本体２１ａの基端側に形成された先端部２１ｂとからなる。先端部２１ｂの先端形状は、ハンダ付けを行う対象に応じて、適切な形状が選択される。先端部２１ｂの形状としては、先端にハンダＨを挿入可能な溝を形成したものや、先端が鋭角を成す円錐形状のものなどが挙げられる。

第１コネクタ２１Ｂは、コテ先本体２１ａに内蔵されたヒータ部（図示略）、センサ部（図示略）からそれぞれ延びるリード線３８に電気的に接続される。また、パイプ部２１Ａの基端側には、切り欠き２１ｃが形成されている。

コテ保持体２２は、ハンダコテ本体２１を脱着可能に保持する。即ち、コテ保持体２２には、パイプ部２１Ａを挟持するコテ先挟持部３６が形成されている。また、コテ保持体２２には、第１コネクタ２１Ｂと嵌合する第２コネクタ２５が着脱可能に形成されている。また、コテ保持体２２には、パイプ部２１Ａの端面に付勢可能に、高さ位置決めピン２７ａおよび回転位置決めピン２７ｂがそれぞれ形成され、回転位置決めピン２７ｂは、パイプ部２１Ａの切り欠き２１ｃに対して嵌合可能にされている。

ハンダ誘導部２３は、ハンダ供給部１４のハンダ繰出装置１４ｂ（図１参照）から繰り出された線状のハンダＨをハンダコテ本体２１のコテ先本体２１ａの先端部２１ｂに誘導する。ハンダ誘導部２３は、例えば、ハンダＨを支持してハンダコテ本体２１の先端部２１ｂに誘導するノズル２３ａなどから構成されている。

ハンダコテ可動部２４は、コテ保持体２２に保持されたハンダコテ本体２１を上下動および傾斜状態で保持する。ハンダコテ可動部２４は、ハンダコテ本体２１を長手方向に対して任意の位置に精密に移動させるリニアスライド（図示略）などで構成され、ハンダコテ本体２１をハンダコテ可動部２４ごと上下動させるエアシリンダー（図示略）などで駆動される。

図４は、ハンダ付けユニットを示す要部拡大斜視図である。
コテ保持体２２には、第２コネクタ２５を着脱可能に係止するコネクタ支持部２８が形成されている。第２コネクタ２５は、つまみ部２５ａを挟持してコネクタ支持部２８に差し込むことによって、コテ保持体２２に固定される。

第２コネクタ２５は制御ユニット１６等から延びる給電線、センサー線、アース線などのケーブル２９の一端に接続されている。この第２コネクタ２５には、ケーブル２９のアース線に電気的に接続されるアースプラグ（プラグ）３９が形成されている。

また、コネクタ支持部２８には、接地回路（図示略）に接続され接地電位とされたアースソケット穴３２（図３を参照）が設けられている。アースソケット穴（ソケット穴）３２は、第２コネクタ２５をコネクタ支持部２８に差し込んだ際に、第２コネクタ２５のアースプラグ３９が挿入される。これにより、コテ保持体２２の接地電位が確保される。

なお、本実施形態では、プラグやソケット穴として、接地回路に接続されるアースプラグ３９やアースソケット穴３２としているが、プラグやソケット穴は接地回路に接続されていなくてもよく、任意の回路の電気的な接続部材として用いたり、特に電気回路に接続しなくてもよい。

第２コネクタ２５には、離脱レバー３４が形成されている。この離脱レバー３４は、第１コネクタ２１Ｂを第２コネクタ２５に係合させた状態で、図４中の開放操作方向Ｕに向けて操作片３４ａを操作することによって、第１コネクタ２１Ｂが下方に向けて下げられ、第１コネクタ２１Ｂと第２コネクタ２５との係合を容易に解除することができる。

また、コテ保持体２２のコネクタ支持部２８には、圧縮バネなどから構成される付勢手段３５が形成されている。この付勢手段３５は、コテ保持体２２に取り付けたハンダコテ本体２１を上方に引っ張り上げるように付勢する。これにより、パイプ部２１Ａの端面がコテ保持体２２の高さ位置決めピン２７ａに押し当てられるように付勢される。

図５は、コテ保持体のコテ先挟持部を下から見た時の断面図である。
コテ先挟持部３６は、パイプ部２１Ａを受け入れる断面略凹状の開放溝である溝部３７ａと、この溝部３７ａの深さ方向Ｄに対して傾斜した方向、例えば４５゜傾斜した方向から、パイプ部２１Ａの溝部３７ａへの締め付け操作を行う締め付けツマミ３７ｂとを有している。

以上のような構成の本実施形態のハンダ付け装置について、ハンダコテ本体の交換作業を想定して、作用および効果を述べる。
本実施形態のハンダ付け装置１０は、ハンダ付けユニット１３を構成するコテ保持体２２から、ハンダコテ本体２１が着脱自在にされている。コテ保持体２２からハンダコテ本体２１を取り外す際には、まず、コテ先挟持部３６の締め付けツマミ３７ｂを緩めて、この締め付けツマミ３７ｂに固着されたコテ先押さえ部材３７ｂ１をパイプ部２１Ａの外周面から離間させる。これにより、パイプ部２１Ａはコテ先挟持部３６の溝部３７ａから離脱可能になる。

次に、ケーブル２９の一端に形成された第２コネクタ２５のつまみ部２５ａを挟持して、第２コネクタ２５をコテ保持体２２のコネクタ支持部２８から抜き取る（図４を参照）。これにより、第２コネクタ２５に一体に形成されているアースプラグ３９もコネクタ支持部２８のアースソケット穴３２から抜き取られる。

次に、第２コネクタ２５に形成されている離脱レバー３４の操作片３４ａを開放操作方向Ｕに操作することによって、第１コネクタ２１Ｂが下方に向けて下げられ、第１コネクタ２１Ｂと第２コネクタ２５との係合が解除される（図６を参照）。

以上のような操作で、ハンダ付けユニット１３のコテ保持体２２から、ハンダコテ本体２１を簡易な操作で容易に取り外すことができる。

次に、別なハンダコテ本体２１をコテ保持体２２に取り付ける際には、まず、ケーブル２９の一端に形成された第２コネクタ２５に、ハンダコテ本体２１の第１コネクタ２１Ｂを結合させる。こうした取付時には、第２コネクタ２５はコテ保持体２２のコネクタ支持部２８から抜き取られているので、作業者はケーブル２９を伸ばして手元で容易に取り付けることができる。

次に、ハンダコテ本体２１を取り付けた第２コネクタ２５のつまみ部２５ａを挟持して、第２コネクタ２５をコテ保持体２２のコネクタ支持部２８に取り付ける。これにより、第２コネクタ２５に一体に形成されているアースプラグ３９もコネクタ支持部２８のアースソケット穴３２に挿入される。

ハンダコテ本体２１が取り付けられた第２コネクタ２５がコネクタ支持部２８に取り付けられると、コネクタ支持部２８に形成された付勢手段３５によって、ハンダコテ本体２１が上方に引っ張り上げられ、パイプ部２１Ａの基端側の端部が、コテ保持体２２の高さ位置決めピン２７ａに向けて付勢される。そして、パイプ部２１Ａの基端側の端部がコテ保持体２２の高さ位置決めピン２７ａに当接した位置で、パイプ部２１Ａの高さ方向の位置決めが完了する。

また、パイプ部２１Ａの切り欠き２１ｃがコテ保持体２２の回転位置決めピン２７ｂに嵌合する。これにより、パイプ部２１Ａの回転方向の位置決めが完了する。

よって、作業者がコテ先の高さ位置や回転方向を調節しつつ固定するなどの手間のかかる位置決め作業を行うことなく、ハンダコテ本体２１をコテ保持体２２に取り付けるだけで、容易にパイプ部２１Ａを正しい高さ位置にすることができる。また、この時、パイプ部２１Ａのコテ先本体２１ａは、コテ先挟持部３６の溝部３７ａに挿入しておく。

次に、コテ先挟持部３６の締め付けツマミ３７ｂを締め付け方向に回動させ、コテ先押さえ部材３７ｂ１をパイプ部２１Ａの外周面に当接させる。これにより、パイプ部２１Ａがコテ保持体２２に固定される。なお、パイプ部２１Ａの高さ位置は、前述したようにパイプ部２１Ａの端面とコテ保持体２２の高さ位置決めピン２７ａとの嵌合によって決まっており、回転方向もパイプ部２１Ａ切り欠き２１ｃがコテ保持体２２の回転位置決めピン２７ｂに嵌合することで決まっているので、締め付けツマミ３７ｂを締め付けるだけで、パイプ部２１Ａが正しい高さ位置で固定される。

また、コテ先挟持部３６の締め付けツマミ３７ｂは、溝部３７ａの深さ方向Ｄに対して傾斜した方向に延びるように形成されているので、溝部３７ａの深さ方向Ｄと幅方向Ｗの２方向に対して応力を加えて、パイプ部２１Ａのコテ先本体２１ａを溝部３７ａにズレ動くことなく確実に係止することができる。

以上説明したように、本実施形態のハンダ付け装置１０によれば、従来のハンダ付け装置のように、ハンダコテをハンダ付けユニットに取り付ける際に、専用治具によってコテ先の位置決めをしながら複数のネジを均等に締めていくなどの手間と時間のかかるハンダコテ取付手順を踏む必要が無い。従って、容易に、かつ短時間でハンダコテ本体２１を、コテ保持体２２が形成されたハンダ付けユニット１３に取り付けることが可能になる。よって、ハンダコテ本体２１の消耗による交換や、先端形状の異なる他のハンダコテ本体２１への付替を、短時間で、かつ簡易な操作で行うことを可能にして、ハンダ付け工程の生産性を高め、より効率的にハンダ付け装置の運用を行うことができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、こうした実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０ハンダ付け装置
１３ハンダ付けユニット
１４ハンダ供給部
２１ハンダコテ本体
２１Ａパイプ部（コテ先）
２１Ｂ第１コネクタ
２２コテ保持体
２５第２コネクタ
２７位置決めピン
２８コネクタ支持部
２９ケーブル
３２アースソケット穴
３９アースプラグ

Claims

被加工体を載置するステージと、該被加工体の任意の位置にハンダ付けを行うハンダ付けユニットと、を有するハンダ付け装置であって、
前記ハンダ付けユニットは、ヒータ部およびセンサ部が内蔵された筒状のコテ先を有するハンダコテ本体と、ハンダ接合体に向けて線状のハンダを供給するハンダ供給部と、前記ハンダコテ本体を脱着可能に保持するコテ保持体と、前記ハンダコテ本体に電力を供給するケーブルと、を備え、
前記ハンダコテ本体の前記コテ先の基端側には、前記ヒータ部およびセンサ部に接続される第１コネクタが形成され、前記ケーブルの一端側には前記第１コネクタと着脱自在に係合する第２コネクタが形成され、
前記第２コネクタには、係合状態の前記第１コネクタを離脱させる離脱レバーが形成され、
前記コテ保持体には、前記コテ先を着脱可能に挟持するコテ先挟持部が形成され、
前記コテ先挟持部は、前記コテ先を受け入れる凹状の溝部と、前記コテ先の前記溝部への締め付け操作を行う締め付けツマミと、前記締め付けツマミに固着され、前記溝部の深さ方向に対して傾斜した方向から前記コテ先の外周面に当接して前記コテ先を前記コテ保持体に固定させるコテ先押さえ部材とを有する、ことを特徴とするハンダ付け装置。
前記コテ保持体には前記第２コネクタを着脱可能に係止するコネクタ支持部と、位置決めピンとが形成され、前記コネクタ支持部には、前記コテ保持体に取り付けられる前記第１コネクタを含む前記ハンダコテ本体を前記位置決めピンに向けて付勢する付勢手段が形成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。
前記コネクタ支持部にはソケット穴が形成され、前記第２コネクタには前記ソケット穴に嵌合するプラグが形成されていることを特徴とする請求項２に記載のハンダ付け装置。