JPS62259668A - ハンダ付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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機構
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になっているため、
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
処理が必要となっている。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、
比較的高価で大損がす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
なっている。

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
あっては、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、ハンダブリッジ等の接
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った。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った。

〔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、これによって
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。

ｃ問題点を解決するための手段〕 そこで、本発明では、接合物を被接合物にハンダ付けす
るためのハンダ付け機構と、このハンダ付け機構による
ハンダ付け部分を拡大して映像化しその接合状況を監視
する監視機構とを備え、前記ハンダ付け）ａ椙が必要な
ハンダ付け処理を行うまで前記接合物を前記被接合物上
に保持する接合物保持機構を装備するとし、これによっ
て前記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１Ｏ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を示す。

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。

前記装置本体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のロボットＩＩＡ、
ＩＩＢ　（直交座標系）を第１図の左右に各々備えてお
り、これらの第１．第２のロボノｌ−１１Ａ、ＩＩＢは
盤面部１０Ａと該盤面部１０Ａ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
。

前記盤面段部１０Ｂ内には、第２図に示すように、その
Ｘ軸方向に丸ラック１４が固定して横架されている。そ
して、この丸ラック１４には、第１、第２のロボソｌ−
１１Ａ、ＩＩＢのための駆動用パルスモータ１６，１８
がそのギヤ１６Ａ。

１８Ａを丸ラック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
ック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２４．２６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軸方向の溝に沿って移動可能になっ
ている。このため、前記パルスモータ１６゜１８の回転
に伴って、前記箱体２４，２６全体。

即ち第１．第２のロボットＩＩＡ、ＩＩＢがＸ軸方向に
所定範囲で移動可能となる。

また、前記箱体２４．２６の内部には、第２図に示す如
く第１．第２のロボットＬＬＡ、ＩＩＢをＹ軸方向へ移
動させるための丸う・ツク３２゜３４が箱体２４．２６
に各々固定して架設されている。この丸ラック３２．３
４に対しては、パルスモータ３６，３８がそのギヤ３６
Ａ、３８Ａを丸ラック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
略し字状のサブアーム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は前記アーム
２０．２２にそれぞれ嵌合し案内されてＹ軸方向に移動
可能になっている。この内、第１のロボットＩＩＡ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、前記第２のロボッ）ＩＩＢ側のサブアーム４２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、前記パルスモータ３６，３８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４
８が各々独立してＹ軸方向に移動可能となる。

ここで、前記テレビカメラ４６とモニタ１２とによって
監視機構が構成されている。

更に、第１のロボットＩＩＡ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４０の垂直
部分の一方の側壁には、側面略コ字状の保持具５０．５
０が第３図の如く固着されており、この保持具５０．５
０には、その垂直方向に遊挿可能な丸ラック５２及び支
柱５４が配設されている。そして、丸ラック５２及び支
柱５４の底部は、一部に凹部５６Ａを存する長片状の固
定板５６に図示の如く固着されている。また、丸ラック
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によって前記サブアーム４０の上端に巻
き上げられるようになっている。

更に、前記丸ラック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クロ２
のギヤ６２Ａに噛合するようになっている。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、前記固定板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、前記定圧バ
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、前記固定板５６の凹部５６Ａには、図示の如（所
定高さの軸６４が立設されている。この軸６４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６６の一部に図、示の如く延設された首部６６Ａが
軸６４によって回動自在に支持されている。また、前記
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
介して前記ハンド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
引力によってハンド６６全体が矢印Ａ方向（第３図参照
）に前記軸６４を中心としてストッパ７２の位置まで水
平回転移動’Ｌにとになる。また、ハンド６６の首部６
６Ａ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、これによって、ソレノイド６８への励磁電
流がオフにされると、ハンド６６は直ちに元の位置へ戻
ることができるようになっている。ここで、ハンド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７８を第３図の如く備えている。

更に、前記ハンド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。

これを詳述すると、まず、前記テレビカメラ４６のレン
ズ部４６Ａに対向するハンド６６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６６
Ｂ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
する筒状のブロック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、前記ハンド６６
の上面側に固着されたパルスモータ８６のギヤ８６Ａが
噛合するように成っている。このため、このパルスモー
タ８６が回転した場合には、ブロック８４が回転するこ
ととなる。

また、前記ブロック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のブロック８４側の側壁には、前記ハンダ付け
手段８０としてのハンダごて９０と中空パイプ９２とが
所定角度で固設されており、ハンダごて９０のこて先９
０Ａ部分は前記テレビカメラ４６の焦点に合うように設
定されている。一方、前記リール装着部７８に巻回され
ていた糸ハンダ７６は、前記中空パイプ９２に案内され
、こて先９０八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９２
Ａが図示の如く形成され、そこを通過する糸ハンダ７６
は、前記保持板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９４Ａに当接する構成と
なっている。このため、パルスモータ９４を制御するこ
とによって糸ハンダ７６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９６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９０の止め具を示す。また、前記ハ
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。

従って、前記ハンド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、前記ブロック８４．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、回動に伴ってこて
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っ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
っており、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、回動角度が変わっても、こて先９
０Ａの位置は常に定点を指示するようになっている。

一方、前記テレビカメラ４６は、前記サブアーム４０の
上端に固定されており、そのレンズ部４６Ａは、常に下
方の前記ごて先９０Ａ部分を撮像可能になっている。ま
た、焦点距離及び倍率もレンズ部４６Ａに対する調整に
より可能となっている。

次に、第２のロボソｌ−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、前記ハンダ付
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４２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ック
９８及び支柱１００と、丸ラック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とによっ
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、丸ラック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。

前記ハンド１０２には、回転駆動用のパルスモータ１０
４が図示の如く装着されており、その出力軸はハンド１
０２の下方において長方体状のガイドブロック１０６に
係合するようになっている。

このため、パルスモータ１０４が所定の回転を行うと、
ガイドブロック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。

前記ガイドブロック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、
ガイドプロッタ１０６の下面側には、同じく鍵形状の第
２の仮バネ１０８Ｂが矢印Ｄ（第６，７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１０８Ｂに対しては、第７図に示すようにガイド
ブロック１０６の背面側に固着されたリニアパルスモー
クｌ　１．　Ｏ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の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の仮バネ１
０８Ｂに伝達され該第２の板バネ１０８Ｂが直進運動を
行う。これによって、挟持部１０８としての第１．第２
の板バネ１０８Ａ。

１０８Ｂ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）から挟持することができる。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１
１４（第１図参照）上に背の高い他の部品があっても支
障が無いようになっており、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、１０８Ｂ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、前記装置本体１０の盤面部１０Ａ上には、断
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、この各基仮押え１１Ｇ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
っている。

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１２０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の各ドライブ回路とモータ部１
２６Ａ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っている。

ここで、上記操作部１２０．コントローラ１２２、ドラ
イバ１２９．及び動作機構１２６によって本装置の制マ
１■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ノυ１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って
、制御信号をドライバ１２４に出力し、モータ部１２６
Ａの各モータを独立駆動し得るようになっている。また
、制御駆動系１２７に対しては、オペレータがその操作
部１２０を手動操作することによって動作機構１２６の
モータ部１２６Ａを駆動し得るようになっている。

前記操作部１２０は、前記盤面部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
、前記モニタ１２の画面を見ながら操作可能になってい
る。

また、前記テレビカメラ４６は、増幅器１２８゜ミキサ
１３０を介して前記モニタ１２に至る構成になっている
。この内、ミキサ１３０は、前記コントローラ１２２か
ら出力されるカーソル信号を受取って映像信号に合成す
るようになっている。

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１Ｏ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の先端部に一敗するよう設定さ
れている。従って、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１０
Ａの各基板押え１１６の所定位置にセ・７トし、電子部
品１１２を部品供給プレート１０７の所定位置にセット
する。

そして、モニタ１２の映像を見ながら、テレビカメラ４
６．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−２軸に沿って移動す
る。これによって、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の吸引力によって一時退避している（第
３図の仮想線Ｐの状態）。

これによって、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
って、プリント基板１１４のプリントパターン１１４に
相対するビン１１２へ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、所定操作によってモニタ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
元の位ぎに戻る。このとき、モニタ１２から例えば第１
０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ってハンダ付け機構
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のロボット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。この大め、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陣中にあって
は、モニタ１２によってハンダブリッジ等の接合不良を
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って、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Ｊａ構４８の挟持部１
０８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１
１２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、ｒｃにあっては片側
のビ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陣中であっても、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筒車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（他の機械部品と機械であって
もよい。また、前記実施例は、第１．第２のロボットＩ
ＩＡ、１．１Ｂ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、接合物保持機構によっ
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、作業者の手間及
びその他の負担もより軽減される。一方、監視機構によ
って常にハン　。

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。従っ
て、例えば多種少量の表面実装部品に対するハンダ付け
処理であっても、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ッ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
概略ブロック図、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、
４６・・・・・・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
、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。 特許出願人　　株式会社　東　京　計　器第４図 第５図 第６図 第７図 Ｄ　乃８Ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、接合物を被接合物にハンダ付けするためのハン
   ダ付け機構と、このハンダ付け機構によるハンダ付け部
   分を拡大して映像化しその接合状況を監視する監視機構
   とを備え、 前記ハンダ付け機構が必要なハンダ付け処理を行うまで
   前記接合物を前記被接合物上に保持する接合物保持機構
   を装備したことを特徴とするハンダ付け装置。
2. （２）、前記監視機構は、ハンダ付け部分を拡大して撮
   像しこれに対応した映像情報を出力する撮像手段と、こ
   の撮像手段から出力される映像情報に基づいて拡大映像
   を表示する映像表示手段とにより構成されていることを
   特徴とした特許請求の範囲第１項記載のハンダ付け装置
   。