(57)【要約】【課題】ラインを停止させることなく新しい半田リールに交換する。【解決手段】糸半田２１の巻数に伴う半田リール２２の外径の変位を計測する変位センサ２８と、ワークの生産数量を取得する生産数量取得部５５１と、生産数量取得部５５１により取得された生産数量に基づいて、必要となる糸半田２１の長さを算出する半田必要量算出部５５２と、変位センサ２８による計測結果に基づいて、半田リール２２に巻かれている糸半田２１の残量を算出する半田残量算出部５５３と、半田必要量算出部５５２により算出された必要となる糸半田２１の長さと、半田残量算出部５５３により算出された糸半田２１の残量とを比較して、半田リール２２の交換が必要であるかを判定する半田交換判定部５５４とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
糸半田を用いてワークの半田付けを行う自動半田付け装置において、
糸半田の巻数に伴う半田リールの外径の変位を計測する変位センサと、
前記ワークの生産数量を取得する生産数量取得部と、
前記生産数量取得部により取得された生産数量に基づいて、必要となる糸半田の長さを算出する半田必要量算出部と、
前記変位センサによる計測結果に基づいて、前記半田リールに巻かれている糸半田の残量を算出する半田残量算出部と、
前記半田必要量算出部により算出された必要となる糸半田の長さと、前記半田残量算出部により算出された糸半田の残量とを比較して、前記半田リールの交換が必要であるかを判定する半田交換判定部と
を備えたことを特徴とする自動半田付け装置。
【請求項２】
前記変位センサは、前記半田リールの軸方向の略中央部分を計測する
ことを特徴とする請求項１記載の自動半田付け装置。
【請求項３】
前記変位センサは複数設けられ、前記半田リールの軸方向に沿った複数箇所を計測する
ことを特徴とする請求項１記載の自動半田付け装置。
【請求項４】
前記半田残量算出部は、前記変位センサによる計測結果から糸半田の巻数に基づく残量を算出し、計測された巻数目における半巻分の半田長さを差し引いて最終的な半田の残量とする
ことを特徴とする請求項２記載の自動半田付け装置。
【請求項５】
前記半田残量算出部は、前記変位センサによる計測値が変化した際に、糸半田の巻数に基づく残量を算出して次の巻数目における半巻分の半田長さを加算し、その後、当該糸半田の使用量を順次差し引く
ことを特徴とする請求項２記載の自動半田付け装置。
【請求項６】
前記変位センサは非接触式のセンサである
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の自動半田付け装置。
【請求項７】
前記変位センサは接触式のセンサである
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の自動半田付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、糸半田を用いてワークの半田付けを行う自動半田付け装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
糸半田を用いて半田ゴテやレーザ等によりワークの半田付けを自動的に行う自動半田付け装置において、半田付け作業中に糸半田が無くなる（半田切れ）と、半田が供給されなくなり不良を作ることになる。そこで従来では、近接センサ等を用いて糸半田の有無を監視している（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に開示された手法では、センサが糸半田切れを検出した際に、少なくとも１つのワークを半田付けすることができるだけの糸半田が残っているようセンサ検出位置が調整されている。これにより、半田切れによる不良の発生を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、作業者のスキルに依存した生産形態では、例えば海外工場等において、作業者の教育が十分に行われていないと安定した品質を保つことができない。そこで、生産場所を問わず品質を保つためにラインの自動化が注目されている。そして、自動化ラインを効率よく稼動させるためにはチョコ停がなく継続的に設備が稼動していることが望ましい。
しかしながら、特許文献１に開示された手法では、ラインの連続稼動に関しては考慮されていない。すなわち、上記手法では、半田切れを検出した際に、半田リールの１巻き分の半田量の範囲でしか糸半田を残すことができない。そのため、半田切れが発生して新しい半田リールに交換する間、ラインを停止させる必要があり、非効率であるという課題がある。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ラインを停止させることなく新しい半田リールに交換することができる自動半田付け装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る自動半田付け装置は、糸半田の巻数に伴う半田リールの外径の変位を計測する変位センサと、ワークの生産数量を取得する生産数量取得部と、生産数量取得部により取得された生産数量に基づいて、必要となる糸半田の長さを算出する半田必要量算出部と、変位センサによる計測結果に基づいて、半田リールに巻かれている糸半田の残量を算出する半田残量算出部と、半田必要量算出部により算出された必要となる糸半田の長さと、半田残量算出部により算出された糸半田の残量とを比較して、半田リールの交換が必要であるかを判定する半田交換判定部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、上記のように構成したので、ラインを停止させることなく新しい半田リールに交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る自動半田付け装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１における半田送り装置の構成を示す図であり、（ａ）上面図であり、（ｂ）側面図である。
【図３】この発明の実施の形態１における演算部の内部構成を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１における演算部による動作を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１における半田残量算出部による半田残量算出方法を説明する図であり、（ａ）半田リール外径（糸半田有り）の計測を示す図であり、（ｂ）半田リール外径（糸半田無し）の計測を示す図であり、（ｃ）糸半田の巻き付きによる半田リール外径の変化を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１における変位センサの設置位置を説明する図であり、（ａ）糸半田の巻き取りを説明する図であり、（ｂ）変位センサの設置位置を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１における変位センサによる計測タイミングの違いによる誤差を説明する図であり、（ａ）糸半田の巻数が減った直後での計測を示す図であり、（ｂ）糸半田の巻数が減る直前での計測を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１，２における変位センサの別の構成（接触式）を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１，２における変位センサを複数設けた場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る自動半田付け装置の構成を示すブロック図である。
自動半田付け装置は、糸半田を用いてワーク（不図示）に対する半田付けを自動的に行うものであり、図１に示すように、ロボット１、半田送り装置２、半田付け装置３、ＨＭＩ（Ｈｕｍａｎ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）４およびコントローラ５から構成されている。
【００１０】
ロボット１は、半田付け対象であるワークに対して、半田送り装置２および半田付け装置３の位置決めを行うものである。
【００１１】
半田送り装置２は、ロボット１によりワークに対する位置決めが行われた後、糸半田２１の供給を行うものである。この半田送り装置２には、図２に示すように、糸半田２１が軸心周りに巻かれた半田リール２２が、リール設置部２３に対して当該軸心周りに回転自在に設置されている。そして、この糸半田２１は、送りローラ２４およびガイドチューブ２５を介してワークの半田付け箇所に供給される。なお、送りローラ２４は、モータ２６により駆動する駆動ローラ２７の回動に伴って、糸半田２１を所定の送り量で供給するよう回転する。
【００１２】
また、この半田送り装置２には、糸半田２１の巻数に伴う半田リール２２の外径の変位を計測する変位センサ２８が設けられている。なお以下では、変位センサ２８として、超音波やレーザ等により計測を行う非接触式のものを用いた場合について説明を行う。この非接触式の変位センサ２８の場合には、センサ位置から、巻かれている糸半田２１による厚み分を含む半田リール２２の外径までの距離の変位を計測する（図５参照）。また、この変位センサ２８は、半田リール２２の軸方向に対して略中心部分を計測するよう設置されている（図６（ｂ）参照）。
【００１３】
再び図１の構成説明に戻り、半田付け装置３は、ロボット１によりワークに対する位置決めが行われた後、当該ワークを加熱し、半田送り装置２から供給された糸半田２１を加熱・溶融することで半田付けを行うものである。なお図１では、ヒータを内蔵した半田ゴテ３１を有する半田ゴテ式の半田付け装置３を示しているが、これに限るものではなく、例えばレーザを照射して加熱するレーザ方式等、糸半田２１を用いて半田付けを行う方式であればよい。
【００１４】
ＨＭＩ４は、自動半田付け装置の操作者による生産指示入力等の操作端末や、糸半田２１の残量判定結果表示等の表示端末として機能するものである。このＨＭＩ４は、例えば押しボタンスイッチや表示灯で構成されるユニットやタッチパネル等から構成される。
【００１５】
コントローラ５は、自動半田付け装置内の各部を制御するものである。このコントローラ５は、ロボットコントローラ５１、半田送りコントローラ５２、半田付けコントローラ５３、ＨＭＩコントローラ５４および演算部５５から構成されている。
【００１６】
ロボットコントローラ５１は、ロボット１の動作を制御するものである。
半田送りコントローラ５２は、ロボット１により半田送り装置２の位置決めが行われた後、図２に示す半田リール２２に巻かれた糸半田２１を所定の送り量で供給するようモータ２６の動作を制御するものである。また、半田送りコントローラ５２は、変位センサ２８による計測結果を取り込み、演算部５５に出力する機能も有している。
【００１７】
半田付けコントローラ５３は、ロボット１により半田付け装置３の位置決めが行われた後、当該半田付け装置３の制御（半田ゴテ３１の温度制御）を行うものである。
ＨＭＩコントローラ５４は、ＨＭＩ４の動作を制御するものである。
【００１８】
演算部５５は、変位センサ２８による計測結果に基づいて半田リール２２に巻かれている糸半田２１の残量を算出し、ラインが連続稼動（例えば１シフト）するために半田リール２２の交換が必要であるかを判定するものである。
【００１９】
次に、上記のように構成された演算部５５の内部構成について、図３を参照しながら説明する。
演算部５５は、図３に示すように、生産数量取得部５５１、半田必要量算出部５５２、半田残量算出部５５３および半田交換判定部５５４から構成されている。
【００２０】
生産数量取得部５５１は、ＨＭＩ４を介して操作者により入力されたワークの生産数量（半田付け数量）を取得するものである。
半田必要量算出部５５２は、生産数量取得部５５１により取得されたワークの生産数量に基づいて、必要となる糸半田２１の長さを算出するものである。
【００２１】
半田残量算出部５５３は、変位センサ２８による計測結果に基づいて、半田リール２２に巻かれている糸半田２１の残量を算出するものである。
半田交換判定部５５４は、半田必要量算出部５５２により算出された必要な糸半田２１の長さと、半田残量算出部５５３により算出された糸半田２１の残量とを比較して、半田リール２２の交換が必要であるかを判定するものである。ここで、半田交換判定部５５４は、糸半田２１の残量が必要な糸半田２１の長さ以上ある場合にはロボットコントローラ５１に対して生産開始を指示し、糸半田２１の残量が必要な糸半田２１の長さより短い場合にはＨＭＩコントローラ５４に対して半田リール２２の交換通知を指示する。
【００２２】
次に、上記のように構成された自動半田付け装置の演算部５５の動作について、図４を参照しながら説明する。
自動半田付け装置の演算部５５の動作では、図４に示すように、まず、生産数量取得部５５１は、ＨＭＩ４を介して操作者により入力された１シフトでのワークの生産数量を取得する（ステップＳＴ１）。
【００２３】
次いで、半田必要量算出部５５２は、生産数量取得部５５１により取得されたワークの生産数量に基づいて、必要となる糸半田２１の長さを算出する（ステップＳＴ２）。ここで、生産数量をＮとし、ワーク１個当りに消費する糸半田２１の長さをｍとすると、１シフトで必要な糸半田２１の長さＭは次式（１）で求めることができる。
Ｍ＝ｍ×Ｎ        （１）
【００２４】
次いで、半田残量算出部５５３は、変位センサ２８による計測結果に基づいて、半田リール２２に巻かれている糸半田２１の残量を算出する（ステップＳＴ３）。以下に、糸半田２１の残量算出方法について示す。
【００２５】
まず、図５に示すように、糸半田２１の径をｄとし、変位センサ２８のセンサ位置から糸半田２１が巻かれていない状態での半田リール２２の外径までの距離をｘ０とした場合、半田リール２２に巻かれている糸半田２１の巻数ｎは、変位センサ２８による計測値ｘから次式（２）により求めることができる。
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【００２６】
そして、半田リール２２軸径をＤ０とし、半田リール２２の軸方向の巻き幅をｗとすると、半田リール２２に巻かれている糸半田２１の巻数に基づく残量（長さ）ｌはおおよそ次式（３）により求めることができる。
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【００２７】
なお、図６（ａ）に示すように、糸半田２１の巻き取り方向は交互になっている。そのため、変位センサ２８で半田リール２２上の１点を計測する場合、次に計測値が変化するまでの間、糸半田２１の残量に誤差が生じることになる。そして、半田リール２２の軸方向に対して端に変位センサ２８を設置した場合、糸半田２１の巻き取り方向によって、誤差が大きくなる場合と、小さくなる場合とが生じるため安定しない。そこで、この誤差の変動をなくすため、図６（ｂ）に示すように、変位センサ２８を、半田リール２２の軸方向に対して略中央部分を計測するよう略中央に設置する。
【００２８】
しかしながら、変位センサ２８を略中央に設置した場合であっても、図７（ａ），（ｂ）に示すように、計測タイミングの違いによって約１巻き分のズレが生じる。すなわち、図７（ａ）は糸半田２１の巻数が１段減った直後に計測を行った場合を示し、図７（ｂ）は糸半田２１の巻数が１段減る直前に計測を行った場合を示している。そして、半田リール２２の外径がＤ2であるときのセンサ値をｘ2とし、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３とした場合、図７（ａ），（ｂ）ではともにセンサ値はｘ２であるが、実際の半田残量は約１巻き分のズレが生じる。
そこで、上式（３）を用いて算出した糸半田２１の巻数に基づく残量から、計測された巻数目における半巻分の半田長さを差し引いた値を、最終的な糸半田２１の残量とする。具体的には、次式（４）により残量を算出する。
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【００２９】
再び図４の動作説明に戻り、次いで、半田交換判定部５５４は、半田残量算出部５５３により算出された糸半田２１の残量が、半田必要量算出部５５２により算出された必要な糸半田２１の長さ以上あるか（ｌ≧Ｍ）を判定する（ステップＳＴ４）。
【００３０】
このステップＳＴ４において、半田交換判定部５５４は、糸半田２１の残量が必要な糸半田２１の長さ以上あると判定した場合（ｌ≧Ｍ）には、現時点での糸半田２１の残量でラインの連続稼動か可能であるため、ロボットコントローラ５１に対して生産開始を指示する（ステップＳＴ５）。これにより、自動半田付け装置によるワークに対する半田付けが開始される。
【００３１】
一方、ステップＳＴ４において、半田交換判定部５５４は、糸半田２１の残量が必要な糸半田２１の長さより短いと判定した場合（ｌ＜Ｍ）には、ＨＭＩコントローラ５４に対して半田リール２２の交換通知を指示する（ステップＳＴ６）。これにより、ＨＭＩコントローラ５４を介してＨＭＩ４により、半田リール２２の交換を促す警報（ブザー等の音、ランプやＬＥＤ等の光や外部装置への出力信号等）が発せられる。
【００３２】
以上のように、この実施の形態１によれば、変位センサ２８により糸半田２１の巻数に伴う半田リール２２の外径の変位を計測し、その計測結果に基づいて糸半田２１の残量を算出して、ラインを連続稼動するために必要な半田量に対して不足する場合に新しい半田リール２２への交換通知を行うように構成したので、ライン全体の段替え時に半田リール２２も併せて交換することができ、連続運転中のチョコ停を無くすことができる。
【００３３】
また、従来手法として、半田リール２２の交換によるライン停止を防ぐために、半田付け工程の前後に仕掛かり在庫を持たせる等の手法もあるが、自動半田付け装置が複数台あるラインにおいては在庫の数も膨大となる。それに対して、本発明の手法を用いることで、仕掛かり在庫をなくすことが可能である。
【００３４】
なお、図４に示すフローチャートでは、ラインを稼動させる前の糸半田残量判定において、糸半田２１の残量を算出する場合について示した。これに対して、ラインを稼動している間所定の周期で糸半田２１の残量を算出して、その情報を順次更新しながら保持するようにし、次にラインを稼動させる際に保持している情報（糸半田２１の残量）を基に糸半田残量判定を行うようにしてもよい。
【００３５】
実施の形態２．
実施の形態１では、上式（４）を用いて糸半田２１の残量を少なめに算出する場合について示した。それに対して、図７（ａ）に示すように巻数が減少した際に、次式（５）を用いて、その際の計測結果から糸半田２１の巻数に基づく残量を算出して次の巻数目における半巻分の半田長さを加算し、その後、糸半田２１の使用量（例えばモータ２６のパルス数をカウントすることで算出する）を順次差し引くようにしてもよい。
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なお、この場合にはラインを稼動している間所定の周期で糸半田２１の残量算出を行う。また、変位センサ２８により巻数の減少を検出する度に、糸半田２１の残量を上式（５）により算出される残量にリセットする。これにより、より正確に糸半田２１の残量を管理することができる。
【００３６】
なお、実施の形態１，２では、変位センサ２８として非接触式のものを用いた場合について示したが、これに限るものではなく、例えば図８に示すように、可動子２８１を押し当てて変位を計測する接触式のものを用いてもよい。
【００３７】
また、実施の形態１，２では、変位センサ２８を１つ設けた場合について示したが、これに限るものではなく、変位センサ２８を複数設け、半田リール２２の軸方向に沿って複数箇所計測を行うようにしてもよい。
【００３８】
例えば図９に示すように、変位センサ２８を等間隔ａでＭ個配置した場合には、図７に示すような１点計測の場合と比較して、糸半田２１の残量誤差をａ／ｗ巻分の誤差（変位センサ２８のピッチ間に巻かれている糸半田２１分の誤差）に抑えることが可能となる。ただし、両端に配置する変位センサ２８は、リール端部よりａ／２の位置に配置する。
そして、図９に示す変位センサ１，ｍ−１，ｍ，ｍ＋１，Ｍのセンサ値をそれぞれｘ１、ｘｍ−１、ｘｍ、ｘｍ＋１、ｘＭとし、また、糸半田２１の巻き取り方向として図９（ａ）の場合（ｘｍ＞ｘｍ＋１）と図９（ｂ）の場合（ｘｍ＞ｘｍ−１）を考慮すると、それぞれの場合における糸半田２１の残量は下式（６），（７）により求めることができる。
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【００３９】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ロボット、２  半田送り装置、３  半田付け装置、４  ＨＭＩ、５  コントローラ、２１  糸半田、２２  半田リール、２３  リール設置部、２４  送りローラ、２５  ガイドチューブ、２６  モータ、２７  駆動ローラ、２８  変位センサ、３１  半田ゴテ、５１  ロボットコントローラ、５２  半田送りコントローラ、５３  半田付けコントローラ、５４  ＨＭＩコントローラ、５５  演算部、２８１  可動子、５５１  生産数量取得部、５５２  半田必要量算出部、５５３  半田残量算出部、５５４  半田交換判定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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