JPH0231257Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の技術分野 本考案は、レーザを熱源としてプリント基板な
どの上に電子部品をはんだ付けする装置に関し、
特にロボツトなどの位置決め装置に装着されるは
んだ付けヘツドに係る。

従来技術 この種のレーザはんだ付け装置は、通常、はん
だ付け点にレーザを集光させながら照射するレー
ザ集光器と、はんだ付け点に線状はんだを供給す
る手段およびはんだ付け点の温度を計測するセン
サーを備えている。そして、それらは、ヘツドに
集約され、産業用ロツトなどの位置決め手段に取
り付けられ、自動的に位置決めされながら、連続
的にはんだ付け作業を進めていく。この作業過程
では、はんだ付け点の加熱温度を常時計測し、そ
の加熱状態を確認しながらはんだ付けが行われ
る。

そして、従来の装置では、通常レーザビーム
は、プリント基板の面に対して最も適当な傾斜角
度に設定され、はんだ付け対象すなわちプリント
基板のはんだ付け用の孔およびその孔に差し込ま
れた電子部品の端子に照射されるだけで、はんだ
付けヘツドは、旋回させなかつた。最近の電子部
品では、複数の方向に端子が形成されており、そ
れぞれの端子の位置方向に合わせて、レーザビー
ムの照射方向を設定する必要があるため、ヘツド
を位置決め回転させるか、プリント基板を移動回
転させなければならない。さらに、ヘツド位置決
め回転は、すべての端子の位置に対処させるため
に、回転中心の周りに、完全に360゜の範囲で必要
となる。一方、回転が360゜を超えると、ヘツド内
の光ケーブルなどの各配線が曲がり限度を超える
ため、その回転を制限しなければならない。そこ
で通常ドグおよびリミツトスイツチなどの停止機
構が採用されるが、従来の方法にヘツドの回転を
追加しただけで１箇のドグによる装置では、往復
の各回転に対し回転制限を与えるうえで機能上の
制約があり、ヘツドの回転範囲が360゜未満になつ
てしまう。

したがつて、ヘツドを360゜回転させなければ、
最良の照射方向が設定できないような端子に対し
ては、はんだ付けミスが起こりやすくなる。この
ため、ヘツドの回転量の不足をプリント基板を移
動させて補うこともできるが、装置が大型化する
とともに、その制御が複雑となる。

考案の目的 したがつて、本考案の目的は、ヘツドの動きだ
けで各はんだ付け点に対し、最も適当な照射方向
および角度を設定できるようにするとともに、は
んだ付け点の加熱温度を正確に計測し、レーザビ
ームの照射エネルギーおよびはんだ送り量を制御
して、光ビームや配線ケーブルのからみつくこと
もなく、良好なはんだ付けを行えるようにするこ
とである。

考案の概要 そこで、本考案は、Ｘ、Ｙ、Ｚの３次元方向に
位置決めできる産業用ロボツトなどの位置決め手
段のＺ軸に回転自在のはんだ付け主軸を取り付
け、このはんだ付け主軸上に、その一点を指向す
る状態でレーザ照射装置、はんだ送り装置、およ
び温度センサーを立体的に取り付けている。この
結果、はんだ付け対象に対する位置決めが正確に
行われ、はんだ付け点へのレーザビームの照射、
はんだの送りおよび温度計測が最適な条件下で行
えるようにしている。

また、上記はんだ付け主軸が回転中心の周りに
完全に360゜の範囲で位置決め回転できるようにな
つているため、レーザビームの照射方向を端子の
方向に対して常に最適な方向に設定できる。しか
も、配線や光フアイバーが回転軸の中空中心部を
通つて形成されているほか、上記位置決め回転が
必要以上の回転角を超えないように回転規制手段
が設けられているため、ヘツド内の各配線を傷め
る心配がなくなる。

考案の構成 第１図ないし第３図は、本考案のレーザはんだ
付けヘツド１を示す。

本考案のレーザはんだ付けヘツド１は、Ｘ、
Ｙ、Ｚ方向に位置決めできる産業用ロボツト２の
先端に位置するＺ軸３に取り付けられる。

このＺ軸３は、中空軸であり、フレーム４の内
部でベアリング５により回転自在に、しかも軸方
向に移動できない状態で支持されており、その下
端部に伝達歯車６を回り止め状態で備えている。
またフレーム４に隣り合わせフレーム７が一体的
に設けられており、このフレーム７には、モータ
８および減速機９が取り付けられ、その先端の出
力歯車１０が上記伝達歯車６にかみ合つている。
すなわち、モータ８を駆動源としてＺ軸３が回転
されるようになつており、これらは、ヘツド１の
回転駆動手段を構成している。

さらに、フレーム７には、その側面に送りナツ
ト１１が固着されており、この送りナツト１０に
Ｚ軸方向の送りねじ１２が螺合している。送りね
じ１１は、ロボツトアーム１３に取り付けられる
取付板１４の側面に固定された上下２つの支持部
１５でベアリング１６により回転自在に、しかも
軸方向に移動できない状態で支持され、その上端
部は、モータ１７に接続されている。すなわち、
フレーム４，７は、ともにモータ１７を駆動源と
して、Ｚ軸３を軸方向に移動できるようになつて
いる。なお、フレーム４，７は送りねじ１２を中
心に回転しないように、適当な軸方向のガイドに
より案内されている。

一方、レーザはんだ付けヘツド１は、ヘツド全
体を支持するはんだ付け主軸１８と、このはんだ
付け主軸１８に取り付けたレーザ照射装置１９、
はんだ送り装置２０および温度センサー２１と、
上記はんだ付け主軸１８を回転位置決め可能に回
転駆動する前記回転駆動手段と、この位置決め回
転の範囲を360゜とし、その限度を制限する回転規
制手段２２とを備えている。ここで、上記駆動手
段は、前述しているので説明を省略する。

上記はんだ付け主軸１８は、中空軸でありＺ軸
３の下端部で、その軸線方向を一致させた状態で
支承されており、Ｚ軸３の動きが直接伝達される
ようになつている。

上記レーザ照射装置１９は、レーザビームを光
学的に集光しながら、はんだ付け点に向けて照射
するものであり、ホルダー２３に、照射角度を設
定され、かつ位置調整可能な状態で固定されてお
り、このホルダー２３とともに、はんだ付け主軸
１８の下端部に装着されている。また、上記温度
センサー２１は、はんだ付け点の加熱温度を計測
し、レーザビームのパワーを制するためのもので
あり、レーザ照射装置１９に対向する状態で、し
かも、はんだ付け点に向けてホルダー２４を介
し、はんだ付け主軸１８に装着されている。ま
た、はんだ送り装置２０は、はんだ付け点に適量
の線状はんだを送り込むものであり、レーザ照射
装置１９および温度センサー２１を含む平面に対
して直交する状態で、しかも、はんだ付け点に向
けてホルダー２５を介し、はんだ付け主軸１８に
装着されている。このように、レーザ照射装置１
９、はんだ送り装置２０、および温度センサー２
１は、それぞれはんだ付け主軸１８の軸線上の一
点を指向する状態で、はんだ付け主軸１８の下方
側に立体的に装着されている。さらに、はんだ送
り装置２０の対面側には、位置センサー２６がホ
ルダー２７を介してはんだ付け主軸１８の下端部
に装着されており、はんだ付け点とレーザはんだ
付けヘツド１との距離を測定し、はんだ付け点に
対し正確な位置にレーザはんだ付けヘツド１の高
さを規制できるようにしている。なお、上記各装
置および各センサーの光ケーブル１９ａ、あるい
は配線２０ａ，２１ａ等は、はんだ付け主軸１８
の上方部に形成された開口部２８から、はんだ付
け主軸１８およびＺ軸３の内部を通り、各外部機
器に接続されている。

また、上記回転規制手段２２は、Ｚ軸３すなわ
ちはんだ付け主軸１８の回転に伴い回転移動する
突起２９でドグ３０を動作させ、このドグ３０と
２つのリミツトスイツチ３１，３２で回転制御を
行うものである。上記突起２９は、Ｚ軸３の上端
部に回り止め状態で取り付けられた回転板３３の
下面側に固着されている。また、上記ドグ３０
は、突起２９が回転移動中に当接する位置で、回
転軌跡の接線方向に配置されているとともに、案
内軸３４により摺動自在に、しかも案内軸３４を
心に回転しないように支持されており、また、筒
状のストツパー４１の内の２つのスプリング３
５，３６により、それぞれ反対方向に付勢され
て、その均衡状態で案内軸３４の中央部に位置す
るようになつている。この案内軸３４は、フレー
ム４の上端部に固定された取付体３７により両端
部で摺動自在に支持されている。そして、この各
移動軌跡上にそれぞれリミツトスイツチ３１，３
２が配置されており、しかも突起２９がそれぞれ
360゜回転したとき、その回転制限をする位置に設
定されている。

なお、本考案では、産業用ロボツト２を位置決
め手段として用いているので、作業前のテイーチ
イングが必要とされる。このため、はんだ付け主
軸１８の先端部にその軸方向に進退自在のニード
ル３８が設けられており、これを引き出して、そ
の先端をはんだ付け点に接近させて正確なテイー
チイングを行つていく。このニールド３８は、は
んだ付け主軸１８の先端に固定されたガイド３９
により、軸線方向に摺動自在に、しかも移動制限
を受ける状態で支持されているとともに、はんだ
付け主軸１８の内部でスプリング４０により常に
上向きに付勢されている。したがつて、テイーチ
イングを行わない時は、ニードル３８は、後退し
てはんだ付け作業の邪魔にならないようになつて
いる。

考案の作用 はんだ付け対象の電子部品は、例えば半導体チ
ツプで、その両側面でリード端子を備えており、
その部分で予めプリント基板の取付け孔の部分に
差し込まれ、テーブルなどに固定されている。

そこで、予めテイーチイングされた産業用ロボ
ツト２がレーザはんだ付けヘツド１をはんだ付け
点上に移動させ、モータ８およびモータ１７を制
御しながら駆動し、はんだ付け主軸１８を回転あ
るいは軸方向に移動させる。この位置決め動作に
より、はんだ付け点に対しレーザビームが最適な
方向から照射されるように設定する。この状態で
レーザ照射装置１９よりレーザビームをはんだ付
け点に対し照射し、同時にはんだ送り装置２０か
ら線状はんだを供給してはんだ付けが行われる。
このとき、温度センサー２１は、はんだ付け点の
加熱状態を最適な位置で正確に計測しており、そ
のセンサー信号によりレーザビームの照射エネル
ギーを段階的に連続して制御するとともに、線状
はんだの送りを間欠的に制御する。これにより、
はんだ付け点において、良好なはんだ付けが行わ
れる。

一方、一つのはんだ付け点のはんだ付け作業が
終了すると、レーザはんだ付けヘツド１は、他の
はんだ付け点に移動し、同様の位置決めを行いな
がら、作業を進めていく。このとき、各はんだ付
け点に対し、常に最適なレーザビームの照射方向
を設定するためには、はんだ付け主軸１８を360゜
の範囲で回転させる必要があり、光ケーブル１９
ａや配線２０ａ，２１ａの損傷を防ぐために必要
以上の回転を確実に制限する必要がある。この機
能は、回転規制手段２２によつて得られる。

はんだ付け主軸１８すなわちＺ軸３は、駆動手
段により正転および逆転それぞれの方向において
完全な360゜の範囲で回転を行う。このとき突起２
９は、360゜の回転量の少し手前でドグ３０のいず
れかの側面に当接し、さらに回転が進むにつれ
て、突起２９は、ドグ３０を案内軸３４に沿つて
移動させる。そして、突起２９が完全に360゜回転
すると、ドグ３０がリミツトスイツチ３１あるい
はリミツトスイツチ３２に接触して、はんだ付け
主軸１８の回転を停止させる。このとき、ストツ
パー４１も取付体３７の側面に当たつて停止す
る。この状態が第４図ａ，ｂに示されている。こ
のことにより、はんだ付け主軸１８は、360゜の範
囲で回転可能となるとともに、必要以上例えば
360゜以上の回転しないように確実に制限される。

考案の効果 本考案のレーザはんだ付けヘツドは、産業用ロ
ボツトなどの位置決め手段に装着されるので、は
んだ付け点に対する位置決めが確実にしかも連続
的に行われる。また、ヘツド内にレーザビーム照
射装置、はんだ送り装置および温度センサーが、
それぞれはんだ付け点に対して最適な角度を持つ
ように取り付けられているので、レーザビームが
最良の状態で照射され、しかもその加熱状態を正
確に計測しながら、はんだ送りおよびレーザビー
ムの照射エネルギーを制御できるので、良好なは
んだ付けが行える。

また、はんだ付け点の位置によつてヘツド部分
を回転させ、レーザビームの照射方向を完全な
360゜の範囲で自由に設定できるので、常に最良の
照射状態が得られる。しかも、ヘツド部分の必要
以上の回転は、回転規制手段により確実に制限さ
れるため、ヘツド内の各配線が、曲がり限度を超
えるねじれによつて損傷することを防ぐことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のレーザはんだ付けヘツドの垂
直断面図、第２図は同ヘツドの異なつた方向から
見た垂直断面図、第３図は第１図のＡ−Ａ断面
図、第４図ａ，ｂは回転規制手段の動作を示す平
面図である。 １……レーザはんだ付けヘツド、２……産業用
ロボツト、３……Ｚ軸、１８……はんだ付け主
軸、１９……レーザ照射装置、２０……はんだ送
り装置、２１……温度センサー、２２……回転規
制手段、３０……ドグ、３１，３２……リミツト
スイツチ、３３……回転板、３４……案内軸、３
５，３６……スプリング、３７……取付体、４１
……ストツパー。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 位置決め手段としての産業用ロボツトのＺ軸
   に、その軸線方向を一致させた状態で支承され
   た中空のはんだ付け主軸と、このはんだ付け主
   軸上の１点を指向する状態で立体的に取り付け
   たレーザ照射装置、はんだ送り装置および温度
   センサーと、前記はんだ付け主軸を回転位置決
   め可能に回転駆動する回転駆動手段と、この位
   置決め回転の範囲を完全な360゜以上とし、その
   回転限度を制限する回転規制手段とで構成した
   ことを特徴とするレーザはんだ付けヘツド。 (2) 前記レーザ照射装置の照射エネルギーを前記
   温度センサーの信号によつて段階的に連続して
   適切な値に制御可能としたことを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項記載のレーザはん
   だ付けヘツド。 (3) 前記はんだ送り装置を前記温度センサーの信
   号によつて間欠的に線状はんだを送り可能とし
   たことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
   １項記載のレーザはんだ付けヘツド。 (4) 前記回転規制手段は、２つのリミツトスイツ
   チと１つのドグおよび弾性体を利用した限度調
   整可能なドグ移動機構とで構成したことを特徴
   とする実用新案登録請求の範囲第１項記載のレ
   ーザはんだ付けヘツド。 (5) 前記レーザ照射装置に至る光フアイバー、は
   んだ送り装置、温度センサーに至る配線ケーブ
   ル等を一括して前記中空のはんだ付け主軸の中
   空部分を通過させてヘツドの回転に於いてもケ
   ーブルや光フアイバーが他の機器にからまない
   ようにしたことを特徴とする実用新案登録請求
   の範囲第１項記載のレーザはんだ付けヘツド。