JPH0245949B2 - - Google Patents

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JPH0245949B2
JPH0245949B2 JP61096073A JP9607386A JPH0245949B2 JP H0245949 B2 JPH0245949 B2 JP H0245949B2 JP 61096073 A JP61096073 A JP 61096073A JP 9607386 A JP9607386 A JP 9607386A JP H0245949 B2 JPH0245949 B2 JP H0245949B2
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JP
Japan
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soldering
leaf springs
robot
pulse motor
work point
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JP61096073A
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JPS62259668A (ja
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Kazuya Honma
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Tokyo Keiki Inc
Original Assignee
Tokyo Keiki Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Keiki Co Ltd filed Critical Tokyo Keiki Co Ltd
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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ハンダ付け装置に係り、とくに糸状
ハンダを必要量づつ繰り出してハンダ付けを行う
ハンダ付け装置を備えたハンダ付け装置に関す
る。
〔従来の技術〕
近年、集積回路(IC)等にみられるようにプ
リント基板の表面に部品を実装し、装置全体の高
密度実装及び小形化等が図られている。これらの
表面実装部品は、その寸法が従来部品と比較して
数分の1になつているため、そのハンダ付け処理
に際してはより精度の高い位置決め処理が必要と
なつている。そこで、表面実装部品用のハンダ付
け装置としては、レーザーや赤外線を熱源とした
もの、はんだ槽、リフロー炉を用いたものが開発
され実用化されている。そして、これらのハンダ
付け装置は、比較的高価で大掛かりなものである
ことから、主として大量生産の現場等において多
大な効果を発揮するものとなつている。
このため、表面実装部品のハンダ付け処理を多
種少量の生産現場又は実験室等の試作現場等にお
いて行う場合は、先の細いハンダごてを用いて手
作業により行われる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上述した手作業によるハンダ付
け処理にあつては、表面実装部品のハンダ付け箇
所が非常に小さく且つ相互に近接しているため、
ハンダブリツジ等の接合不良が発生し易く、ハン
ダ付け処理全体の能率が著しく低下するという不
都合があつた。また、作業者に対しては、多くの
熟練を要するという問題があつた。
〔発明の目的〕
本発明は、かかる従来例の有する問題点に鑑み
なされたもので、とくに表面実装部品に対するハ
ンダ付け処理をより容易に且つ精度よく行うこと
ができ、これによつてハンダ付け処理全体の能率
向上を図ることのできるハンダ付け装置を提供す
ることを、その目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで、本発明では、プリント基板等の被接合
物を任意の位置に載置し固定する盤面部と、被接
合物上のハンダ付け作業点に対向する位置にハン
ダ付け機構を自在に搬送し停止せしめる第1のロ
ボツトと、被接合物上のハンダ付け作業点に接合
物のハンダ付け箇所が一致するように当該接合物
を自在に搬送し載置する第2のロボツトとを有し
ている。第1のロボツトには、ハンダ付け機構の
動作時の瞬間を連続的にテレビモニタ上に表示す
るテレビカメラを装備するとともに、第2のロボ
ツトには前記接合物を保持する接合物保持機構を
装備されている。そして、この接合物保持機構
を、逆L字状で垂下端部がそろつた幅の狭い二本
の挟持用ばねと、この二本の板ばね挟持用板ばね
の内の一方を他方に近接若しくは離間する方向に
移動可能とするとともに当該他方を固定状態にし
て支持するガイドブロツクと、このガイドブロツ
クに装備され一方の挟持用板ばねの移動及び停止
を制御するパルスモータとにより構成するとし、
これによつて前述した目的を達成しようとするも
のである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図ないし第10
図に基づいて説明する。この実施例は、本発明を
表面実装部品専用のハンダ付け装置について実施
した場合に示す。
第1図において、ハンダ付け装置は、ハンダ付
け処理を施すための装置本体10と、この装置本
体10におけるハンダ付け部分の映像を表示する
映像表示手段としてのモニタ12とにより構成さ
れている。
装置本体10は、後述するハンダ付け処理及び
部品運搬等を行わせるための第1、第2のロボツ
ト11A,11B(直交座標系)を第1図の左右
に各々備えている。これらの第1、第2のロボツ
ト11A,11Bは盤面部10Aと該盤面部10
Aの第1図における後側に一体的に設けられた盤
面段部10Bとに装備されている。ここで、盤面
段部10Bの長手方向をX軸方向とする。
盤面段部10B内には、第2図に示すように、
そのX軸方向に丸ラツク14が固定して横架され
ている。そして、この丸ラツク14には、第1、
第2のロボツト11A,11Bのための駆動用パ
ルスモータ16,18がそのギヤ16A,18A
を丸ラツク14に噛合可能なように各々配設され
ている。更に、これらのパルスモータ16,18
は丸ラツク14に対してY軸方向に横設された長
板状のアーム20,22上に各々載設されてお
り、このアーム20,22はその全体が箱体2
4,26にそれぞれ固設して収納されている(第
1図参照)。
また、この箱体24,26の両端部には回転車
(図示せず)が配設されており、盤面部10Aの
X軸方向の溝に沿つて移動可能になつている。こ
のため、パルスモータ16,18の回転に伴つ
て、箱体24,26全体、即ち第1、第2のロボ
ツト11A,11BがX軸方向に所定範囲で移動
可能となる。
また、箱体24,26の内部には、第2図に示
す如く第1、第2のロボツト11A,11BをY
軸方向へ移動させるための丸ラツク32,34が
箱体24,26に各々固定して架設されている。
この丸ラツク32,34に対しては、パルスモー
タ36,38がそのギヤ36A,38Aを丸ラツ
ク32,34に各々噛合可能なように配設されて
いる。
このパルスモータ36,38は側面略L字状の
サブアーム40,42の水平部分に各々載設され
ている。また、サブアーム40,42はアーム2
0,22にそれぞれ嵌合し案内されてY軸方向に
移動可能になつている。この内、第1のロボツト
11A側のサブアーム40の垂直部分には、後述
するハンダ付け機構44及び撮像手段としてのテ
レビカメラ46が装備されている。
一方、第2のロボツト11B側のサブアーム4
2の垂直部分には、後述する接合物保持機構48
が装備されている。このため、パルスモータ3
6,38が各々所定の指令信号に基づいて回転駆
動すると、ハンダ付け機構44及びテレビカメラ
46並びに接合物保持機構48が各々独立してY
軸方向に移動可能となる。
ここで、テレビカメラ46とモニタ12とによ
つて監視機構が構成されている。
更に、第1のロボツト11A側のハンダ付け機
構44及びテレビカメラ46について詳述する。
前述の如くY軸方向に移動可能なサブアーム4
0の垂直部分の一方の側壁には、側面略コ字状の
保持具50,50が第3図の如く固着されてお
り、この保持具50,50には、その垂直方向に
遊挿可能な丸ラツク52及び支柱54が配設され
ている。そして、丸ラツク52及び支柱54の底
部は、一部に凹部56Aを有する長片状の固定板
56に図示の如く固着されている。
また、丸ラツク52及び支柱54の上部は、支
持板58を介して薄膜状の定圧バネ60によつて
サブアーム40の上端に巻き上げられるようにな
つている。丸ラツク52は、サブアーム40の垂
直部分の他方の側壁に配設された上下動用のパル
スモータ62のギヤ62Aに噛合ようようになつ
ている。このため、このパルスモータ62が所定
制御信号に基づいて回転すると、固定板56全体
が図示の如くZ軸方向の所定範囲で移動可能とな
る。この場合において、定圧バネ60は、上下動
する際のパルスモータ62の負荷を一定にするよ
う機能する。
更に、固定板56の凹部56Aには、図示の如
く所定高さの軸64が立設されている。この軸6
4の上端には、全体が略四角形に形成された平板
状のハンド支持板66が所定範囲で回動自在に配
設されている。具体的には、ハンド支持板66の
一部に図示の如く延設された首部66Aが軸64
によつて回動自在に支持されている。また、固定
板56の一方の端部にはソレノイド68が載設さ
れており、このソレノイド68の軸68Aは止め
具70を介してハンド支持板66の所定位置に係
止されている。このため、ソレノイド68に励磁
電流が流れると、その吸引力によつてハンド支持
板66全体が矢印A方向(第3図参照)に軸64
を中心としてストツパ72の位置まで水平回転移
動することになる。
また、ハンド支持板66の首部66Aと固定板
56との間にはバネ74が図示の如く張設されて
おり、これによつて、ソレノイド68への励磁電
流がオフにされると、ハンド支持板66は直ちに
元の位置へ戻ることができるようになつている。
ここで、ハンド支持板66は、その一部に糸ハン
ダ76のリールを装着するためのリール装着部7
8を第3図の如く備えている。
更に、ハンド支持板66の第3図における下方
には、ハンダ付け手段80が垂下・装備されてい
る。これを更に詳述すると、まず、テレビカメラ
46のレンズ部46Aに対向するハンド支持板6
6の位置には、撮像用の所定半径の丸穴66Bが
設けられている。この丸穴66Bの下面側には、
第4図に示すように中空軸82が固着され、この
中空軸82の周囲に、リングギヤ84Aを有する
箇状のブロツク84が所定範囲で回動可能に配設
されている。そして、リングギヤ84Aに対して
は、ハンド支持板66の上面側に固着されたパル
スモータ86のギヤ86Aが噛合するように成つ
ている。このため、このパルスモータ86が回転
した場合には、ブロツク84が回転することとな
る。
また、ブロツク84は、第5図に示すように、
その側部に略扇状の保持板88を固着装備してい
る。この保持板88のブロツク84側の側壁に
は、ハンダ付け手段80としてのハンダごて90
と中空パイプ92とが所定角度で固定されてお
り、ハンダごて90のこて先90A部分はテレビ
カメラ46の焦点に合うように設定されている。
一方、リール装着部78に巻回されていた糸ハ
ンダ76は、中空パイプ92に案内され、こて先
90A部分に達してハンダ付けに供される。この
場合において、中空パイプ92の一部には切欠部
92Aが図示の如く形成され、そこを通過する糸
ハンダ76は、保持板88の反対側に装備された
ハンダ繰り出し用のパルスモータ94のギヤ94
Aに当接する構成となつている。このため、パル
スモータ94を制御することによつて糸ハンダ7
6の繰出し量及び繰出し速度を制御できる。ここ
で、第5図において95は糸ハンダ76用のハン
ダガイドを示し、97A,97Bはハンダごて9
0の止め具を示す。また、ハンダごて90は、そ
の長軸部内にハンダ加熱用のヒータを有し、ま
た、そのこて先90Aは用途に応じて変えること
ができるよう着脱自在な構成を有している。
従つて、ハンド66上のパルスモータ86が所
定制御信号に付勢されて回転すると、ブロツク8
4、保持板88、及びハンダ付け手段80が一体
として回動する(第3図中の矢印B参照)。この
回動範囲は、本実施例では約300゜に設定されてお
り、回動に伴つてこて先90Aのハンダ付け方向
が少しづつ変化する。このため、回動角度を変え
ることによつてハンダ付け方向を調整でき、適宜
の角度方向からハンダ付け可能な構成になつてお
り、部品によるハンダ付け方向の変化に容易に対
処できる。この場合、回動角度が変わつても、こ
て先90Aの位置は常に定点を指示するようにな
つている。
一方、テレビカメラ46は、サブアーム40の
上端に固定されており、そのレンズ部46Aは、
常に下方のこて先90A部分を撮像可能になつて
いる。また、焦点距離及び倍率もレンズ部46A
に対する調整により可能となつている。
次に、第2のロボツト11B側に装備されてい
る接合物保持機構48について詳述する。
この機構48は、前述の如くY軸方向に移動可
能なサブアーム42の垂直部分の一方の側壁に、
ハンダ付け機構44とほぼ同様にして設けられて
いる。即ち、第6図に示すように、サブアーム4
2に横設された保持具96,96と、これらに遊
挿可能に配設された丸ラツク98及び支柱100
と、丸ラツク98にギヤ101Aにより噛合可能
に固設されたパルスモータ101とによつて、上
下動、つまりZ軸方向に移動可能に構成されてい
る。そして、丸ラツク98及び支柱100の底部
は、水平方向に設けられた角板状のハンド102
に固設され全体としてL字形を成している。ここ
で、103は前述したものと同様に機能する定圧
バネを示す。
ハンド102には、回転駆動用のパルスモータ
104が図示の如く装着されており、その出力軸
はハンド102の下方において長方体状のガイド
ブロツク106に係合するようになつている。こ
のため、パルスモータ104が所定の回転を行う
と、ガイドブロツク106全体がその向きを矢印
Cの如く(本実施例では90゜の範囲で)回動可能
に構成されている。
ガイドブロツク106の先端部には、鍵形状に
形成された第1の板バネ108Aが固着されてい
る。また、ガイドブロツク106の下面側には、
同じく鍵形状の第2の板バネ108Bが矢印D
(第6図、7図参照)の如く摺動して移動可能な
ように配設されている。この第2の板バネ108
Bに対しては、第7図に示すようにガイドブロツ
ク106の背面側に固着されたリニアパルスモー
タ110が作用するよう構成されている。即ち、
リニアパルスモータ110ロータが回転すると、
その出力軸110Aが直進運動をし、これが第2
の板バネ108Bに伝達され該第2の板バネ10
8Bが直進運動を行う。これによつて、挟持部1
08としての第1、第2の板バネ108A,10
8Bは、第6図に示す如く、接合物としての電子
部品(例えばIC部品)112を部品供給プレー
ト107(第1図参照)から挟持するとができ
る。この第1、第2の板バネ108A,108B
の垂直部分は本実施例では比較的長めに設定され
ており、これがため被接合物としてのプリント基
板114(第1図参照)上に背の高い他の部品が
あつても支障が無いようになつており、またバネ
効果が生じることから運搬途中における電子部品
112の離脱が容易に生じないように配慮されて
いる。また、第1、第2の板バネ108A,10
8Bの電子部品112に当接する部分には、緩衝
材が貼着されている。
ところで、装置本体10の盤面部10A上に
は、鍵状の四個の基板押え116,…,116が
所定間隔で配置されている。そして、この各基板
押え116は、プリント基板114の水平方向の
位置ずれを防ぐとともに、プリント基板114を
着脱自在に載置するようになつている。
次に、本実施例の電気回路構成を第8図に基づ
いて説明する。
この第8図において、120はオペレータが指
示を与えるための操作部を示す。この操作部12
0は、コントローラ122、ドライバ124を介
して動作機構126に連結されている。この動作
機構126は、本実施例では、前述した各々のパ
ルスモータ16A,18A,…,110から成る
モータ部126Aと位置決め用の各センサから成
るセンサ部126Bとから構成されている。そし
て、ドライバ124の各ドライバ回路とモータ部
126Aの各モータとは1対1に対応するよう構
成され、またセンサ部126Bの検出信号はコン
トローラ122に出力されるように成つている。
ここで、上記操作部120、コントローラ12
2、ドライバ129、及び動作機構126によつ
て本装置の制御駆動系127が構成されている。
また、この制御駆動系127は、後述するように
ハンダ付けの初期位置の調整を行うための初期位
置調整手段としても機能するものである。
このため、操作部120を操作すると所定の操
作信号が、コントローラ122に出力される。そ
して、コントローラ122では予め設定されてい
るプログラムに従つて、制御信号をドライバ12
4に出力し、モータ部126Aの各モータを独立
駆動し得るようになつている。また、制御駆動系
127に対しては、オペレータがその操作部12
0を手動操作することによつて動作機構126の
モータ部126Aを駆動し得るようになつてい
る。
操作部120は、盤面部10Aの第1図におけ
る前面右側に一体的に組み込まれており、オペレ
ータは、モニタ12の画面を見ながら操作可能に
なつている。
また、テレビカメラ46は、増幅器128、ミ
キサ130を介してモニタ12に至る構成になつ
ている。この内、ミキサ130は、コントローラ
122から出力されるカーソル信号を受取つて映
像信号に合成するようになつている。このため、
モニタ12はその画面中央に「十字形」のカーソ
ルが組み込まれた拡大映像を映し出す(第10図
参照)。このカーソルはハンダ付け位置を示すも
のであり、ここではこて先90Aの先端部に一致
するよう設定されている。従つて、ハンダ付けの
位置決めを容易にするものである。
次に、本実施例の全体的動作及び操作手順を説
明する。
まず、オペレータは、プリント基板114を盤
面部10Aの各基板押え116の所定位置にセツ
トし、電子部品112を部品供給プレート107
の所定位置にセツトする。
そして、モニタ12の映像を見ながら、テレビ
カメラ46、即ちハンダ付け機構44をX−Y平
面上の所定位置に移動させる。
次に、操作部120から所定の指令を与えるこ
とにより予め設定されているプログラムに基づい
て接合物保持機構48が前述の如く所定のX−Y
−Z軸に沿つて移動する。これによつて、電子部
品112がテレビカメラ46の真下まで運搬され
る。この場合、ハンダ付け機構44は、接合物保
持機構48の移動に障害とならないようにソレノ
イド68の吸引力によつて一時退避している(第
3図の仮想線Pの状態)。
これによつて、まず電子部品112がテレビカ
メラ46の視野内に入ると、モニタ12からは拡
大された電子部品112全体の映像が例えば第9
図の如く得られる。従つて、プリント基板114
のプリントパターン114に相対するピン112
Aの全部の位置に配慮しつつバランスよく微調整
し、より正確に且つ短時間の内にその最適位置
(初期位置)を定めることができる。しかも、電
子部品112は挟持部108に保持されたまま、
プリント基板114の所定位置に適度の圧力で押
え付けられる。
次に、所定操作によつてモニタ12の画面に十
字形のカーソルを挿入し、このカーソルをハンダ
付けのポイントに合わせる。そして、ハンダ付け
動作を開始させると、ソレノイド68への励磁が
止み、ハンダ付け機構44が元の位置に戻る。こ
のとき、モニタ12から例えば第10図に示すよ
うな映像が得られる。
そして、所定のプログラム制御によつてハンダ
付け機構44のパルスモータ86が駆動され、ハ
ンダごて90のこて先90Aがハンダ付けすべき
部分に移動し、パルスモータ62により降下す
る。更に、所定タイミングでパルスモータ94に
より糸ハンダ76が必要量繰り出され、ハンダ付
け部分へのハンダ付け処理が自動的に行われる。
この処理は引き続いて他のピン112Aに対して
も行われる。
この、ハンダ付け処理が終了すると、各機構は
元の位置に自動復帰する。そしてオペレータの指
示に基づいて上述の動作が繰り返される。
ここで、上述したように、第1、第2のロボツ
ト11A,11Bの各機構の自動駆動動作は、コ
ントロール部122に予め設定されたプログラム
に基づいて制御されている。このため、そのプロ
グラムを変えることにより動作手順は容易に変更
され得ることとなる。
このように、本実施例では、モニタ12を見な
がら操作部120を手動操作してハンダ付け部分
の位置決めを行い、その初期設定を確実且つ精密
に行うことができ、この後、自動且つ連続的なハ
ンダ付け処理に付すことができる。このため、初
期設定の位置ずれに起因するハンダ付け不良を著
しく低減せしめることができるという利点が得ら
れる。また、自動ハンダ付け処理の際中にあつて
は、モニタ12によつてハンダブリツジ等の接合
不良を容易に発見し得ることから、直ちにその作
業を中止させる等の処置を施すことによつて、全
体の作業効率の改善を図ることができる。更に、
オペレータは、従来例に比べて疲労度の少ない姿
勢をとりながら、上述した初期設定及びその後の
監視を行うことができるため、その分オペレータ
に対する負担軽減を図ることができる。
また、本実施例では、接合物保持機構48の挟
持部108が電子部品112の運搬及びその押え
動作を連続的に行うので、オペレータ又はその他
の機構が電子部品112を改めて押える必要がな
くその分作業能率を向上させることができる。
一方、電子部品112に対して、ハンダ付け機
構44が必要な箇所のハンダ付け(例えば、IC
にあつては片側のピン列のみに対するハンダ付
け)が施されたならば、残りのハンダ付けの際中
であつても、挟持部108は次の電子部品112
を運搬するように制御させることにより、処理時
間の節約を図ることもできる。
なお、上記実施例では、監視機構をハンダ付け
位置初期設定及びハンダ付け処理監視の両方に適
用する構成としたが、本発明は必ずしもこれに限
定されることなく、例えば後者のハンダ付け処理
監視のみに適用する構成とし、その全体構成をよ
り簡単化するとしてもよい。また、接合物、被接
合物は、必ずしも電子部品とプリント基板に限定
されるものではなく他の機械部品と機械であつて
もよい。また、実施例は、第1、第2のロボツト
11A,11Bを用いてハンダ付け処理をプログ
ラム制御で行わせるとしたが、必ずしもこれに限
定されるものではなく、オペレータがモニタを見
ながら操作部を手動操作し、1ケ所づつハンダ付
けを施す場合にも同様に適用可能なものである。
更に、画像表示手段としてのモニタには例えば
画像信号を自在に処理可能なようにメモリ部を設
けたものを使用してもよい。また、モニタ画面上
のカーソルは必要に応じて取り除くよう構成して
もよい。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明によると、接合物保持機
構の作用によつて接合物を保持しつつハンダ付け
機構によりハンダ付け処理を施すことができるた
め、その作業が従来の手作業に比べて著しく容易
に行うことができ、被接合物上に高さの高い部品
があつてもこれを回避して目的とする箇所に接合
物を移送し載置することが容易となり、作業者の
手間及びその他の負担よりも軽減される。一方、
テレビカメラによつて常にハンダ付け部分の拡大
された映像が得られるため、作業者は容易にその
接合状況を監視することができ、微細なハンダ付
け不良までも簡単に発見することができることか
ら、接合不良が生じたならば直ちに必要な措置を
施すことができ、精度のよい処理を実現すること
ができる。従つて、接合物保持機構の保持動作を
パルスモータにより自動化したこともあつて例え
ば多種少量の表面実装部品に対するハンダ付け処
理であつても、そのハンダ付け処理全体の著しい
能率向上を図ることができるという従来にない優
れたハンダ付け装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す概略斜視図、
第2図は第1図中の二組の直交座標系ロボツトの
駆動部分を示す概略斜視図、第3図は第1図中の
ハンダ付け機構及びテレビカメラを示す概略斜視
図、第4図は第3図中のハンダ付け手段の詳細を
示す側面図、第5図は第4図の一部省略した左側
面図、第6図は第1図中の接合物保持機構を示す
概略斜視図、第7図は第6図中の挟持部を説明す
るための側面図、第8図は第1図の電気回路構成
を示す概略ブロツク図、第9図ないし第10図は
各々モニタ画面の一例を示す説明図である。 12……監視機構の要部を構成する映像表示手
段としてのモニタ、44……ハンダ付け機構、4
6……監視機構の要部を構成する撮像手段として
のテレビカメラ、48……接合物保持機構、10
6……ガイドブロツク、108……挟持部、10
8A,108B……挟持用板ばね、110……リ
ニアパルスモータ、112……接合物としての電
子部品、114……被接合物としてのプリント基
板。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 プリント基板等の被接合物を任意の位置に載
    置し固定する盤面部と、前記被接合物上のハンダ
    付け作業点に対向する位置にハンダ付け機構を自
    在に搬送し停止せしめる第1のロボツトと、前記
    被接合物上のハンダ付け作業点に接合物のハンダ
    付け箇所が一致するように当該接合物を自在に搬
    送し載置する第2のロボツトとを有し、 前記第1のロボツトに、前記ハンダ付け機構の
    動作時の瞬間を連続的にテレビモニタ上に表示す
    るテレビカメラを装備するとともに、前記第2の
    ロボツトには前記接合物を保持する接合物保持機
    構を装備し、 この接合物保持機構を、逆L字状で垂下端部が
    そろつた幅の狭い二本の挟持用板ばねと、この二
    本の挟持用板ばねの内の一方を他方に近接若しく
    は離間する方向に移動可能とするとともに当該他
    方を固定状態にしてこれら二本の板ばねを垂下し
    支持するガイドブロツクと、このガイドブロツク
    に装備され前記一方の挟持用板ばねの移動及び停
    止を制御するパルスモータとにより構成したこと
    を特徴とするハンダ付け装置。
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