(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンダコテを保持するハンダヘッドがハンダ付けロボットのロボットアームに取り付けられ、ハンダ心線送り装置の供給口から前記ハンダコテに対してハンダ心線を供給してハンダ付けする自動ハンダ付け装置において、
前記ハンダ心線送り装置を揺動させて該ハンダ心線送り装置の供給口の前記ハンダコテの軸線からの距離を自動調整する揺動機構を備え、
前記揺動機構は、前記ハンダコテの軸線方向に沿ってエアシリンダによって進退駆動されるラックと、このラックに噛合して回動するピニオンとを備えるとともに、前記ピニオンを介して前記ハンダ心線送り装置を前記ピニオンの回動軸を中心に揺動させるように構成し、
前記ハンダ心線送り装置を前記ハンダコテの軸線を中心とした周方向の任意の位置に回動させることのできる回動手段をさらに備え、
前記回動手段は、前記ロボットアームに支持された電動モータと、この電動モータによって回転駆動される駆動プーリと、この駆動プーリに従動して前記ハンダコテの軸線を中心とした周方向に回転する従動プーリと、この従動プーリと一体に回転するとともに前記ハンダ心線送り装置を保持する保持部材が取り付けられた回転体とを備え、
前記ラック、エアシリンダ、および、前記ピニオンは、支持棒を介して前記保持部材に保持されている、ことを特徴とする自動ハンダ付け装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンダ付けロボットによって自動的にハンダ付けを行う自動ハンダ付け装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の自動ハンダ付け装置のハンダヘッド付近を示す図である。
【０００３】
ハンダコテ１００は、ハンダヘッド１０１に保持されており、このハンダヘッド１０１の基部は、図示しないハンダ付けロボットのロボットアームに取り付けられており、ロボットアームの動きによってハンダコテ１００が所定のハンダ付け箇所に導かれるようになっている。
【０００４】
ハンダ心線（糸ハンダ）を、ハンダコテ１００の先端部に自動供給するハンダ心線送り装置としての供給ノズル１０２は、供給ホルダ１０３を介して支持棒１０４に取り付けられており、この支持棒１０４は、ハンダヘッド１０１の突出した保持部１０５に保持されている。
【０００５】
かかる自動ハンダ付け装置では、ハンダヘッド１０１に保持されたハンダコテ１００が所定のハンダ付け箇所に導かれ、ハンダコテ１００を中心とした外周位置の供給ノズル１０２からハンダコテ１００の先端部に所定の供給角度でハンダ心線が自動供給されてハンダ付けされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来例では、ハンダコテ１００のコテ先を清掃する時に、ハンダコテ１００の先端部に近接して配置されている供給ノズル１０２が邪魔になって清掃の妨げになる一方、ハンダコテ１００の交換時には、作業者が供給ホルダ１０３のネジ１０６等を緩めて供給ノズル１０２を邪魔にならないように退避させてハンダコテ１００の交換を行った後、再び供給ノズル１０２を元の位置になるように手動で調整しているが、供給ノズル１０２の位置を元の位置に調整するのは容易ではなく、作業者の技量に依存する要素が大きく、調整操作に時間を要するといった難点がある。
【０００７】
本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであって、ハンダコテに対するハンダ心線送り装置の位置を、自動的に変更できるようにして、ハンダコテの清掃や交換が容易に行えるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上述の目的を達成するために、次のように構成している。
【０００９】
すなわち、本発明は、ハンダコテを保持するハンダヘッドがハンダ付けロボットのロボットアームに取り付けられ、ハンダ心線送り装置の供給口から前記ハンダコテに対してハンダ心線を供給してハンダ付けする自動ハンダ付け装置において、前記ハンダ心線送り装置を揺動させて該ハンダ心線送り装置の供給口の前記ハンダコテの軸線からの距離を自動調整する揺動機構を備え、前記揺動機構は、前記ハンダコテの軸線方向に沿ってエアシリンダによって進退駆動されるラックと、このラックに噛合して回動するピニオンとを備えるとともに、前記ピニオンを介して前記ハンダ心線送り装置を前記ピニオンの回動軸を中心に揺動させるように構成し、前記ハンダ心線送り装置を前記ハンダコテの軸線を中心とした周方向の任意の位置に回動させることのできる回動手段をさらに備え、前記回動手段は、前記ロボットアームに支持された電動モータと、この電動モータによって回転駆動される駆動プーリと、この駆動プーリに従動して前記ハンダコテの軸線を中心とした周方向に回転する従動プーリと、この従動プーリと一体に回転するとともに前記ハンダ心線送り装置を保持する保持部材が取り付けられた回転体とを備え、前記ラック、エアシリンダ、および、前記ピニオンは、支持棒を介して前記保持部材に保持されている。
【００１４】
本発明の自動ハンダ付け装置によれば、ハンダ心線送り装置の供給口のハンダコテの軸線、すなわち、ハンダコテからの距離を自動調整可能としているので、ハンダ心線をハンダコテに供給してハンダ付けを行う場合には、前記供給口をハンダコテ側へ向けてハンダ心線を供給する一方、ハンダコテのコテ先の清掃時やハンダコテの交換時には、ハンダ心線送り装置の供給口を邪魔にならない位置に調整することにより、容易に清掃あるいは交換を行うことができるとともに、その後は、元の位置に戻すことができる。
【００１５】
また、ハンダ心線送り装置を、揺動機構によって揺動させることにより、供給口のハンダコテからの距離を容易に変更できることになる。
【００１６】
さらに、揺動機構を、前記ハンダコテの軸線方向に沿ってエアシリンダによって進退駆動されるラックと、このラックに噛合して回動するピニオンとを備えるとともに、前記ピニオンを介して前記ハンダ心線送り装置を前記ピニオンの回動軸を中心に揺動させるように構成しているので、駆動源として直進運動系のエアシリンダを使用する。
【００１７】
また、前記揺動機構によって、ハンダ心線送り装置を、前記ハンダコテの軸線に対して傾斜させてハンダ心線を供給可能な供給位置と、前記ハンダコテの軸線に対して平行にしてハンダコテのコテ先の清掃や交換に邪魔にならない退避位置との少なくとも二つの位置に亘って揺動させることができる。
【００１８】
さらに、前記ハンダ心線送り装置を、ハンダコテの軸線を中心とした周方向の任意の位置に回動させる回動手段を備えているので、ハンダコテの軸線を中心とした周方向の最適な位置からハンダ心線をハンダコテに供給してハンダ付けを行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、この実施の形態の自動ハンダ付け装置を用いたシステムの構成図である。
【００２１】
このハンダ付けシステムは、ハンダコテ１およびハンダコテ１にハンダ心線を供給する供給ノズル２等が後述のように配設されたハンダ付けロボット３と、該ロボット３の動きを制御するロボットコントローラ４と、ハンダ心線の供給やハンダコテ１の温度を検出する図示しない温度センサの出力に基づいてハンダコテ１の温度制御などを行うハンダ付けコントローラ５と、両コントローラ４，５を所定の手順で制御するシーケンサ６と、ハンダ付け対象物を撮像するＣＣＤカメラ７と、このＣＣＤカメラ７からの撮像信号を画像処理するとともに、その画像処理情報と、前記ハンダ付け対象物のＣＡＤ情報、すなわち、ハンダ付け対象物の設計上の位置情報とをマッチング処理してハンダ付け位置を補正するための補正値を演算して前記ロボットコントローラ４に与えるコンピュータ８とを備えている。
【００２２】
図２は、本発明の要部のハンダヘッド付近の部分断面図である。
【００２３】
この実施の形態の自動ハンダ付け装置は、先端に小径の発熱部９を有するハンダコテ１と、このハンダコテ１を保持するハンダヘッド１０と、このハンダヘッド１０を保持するとともに、ハンダ付けロボット３のロボットアーム１１の先端部に、連結軸１２等を介して連結された保持プレート１３と、ハンダコテ１の発熱部９にハンダ心線を供給する供給ノズル２と、この供給ノズル２を保持する供給ホルダ１４を、支持棒１５を介して保持する保持部材１６と、この保持部材１６を、ハンダコテ１の軸線Ｐを中心とする周方向の任意の位置に回動させる回動機構１７とを備えており、ハンダヘッド１０に保持されたハンダコテ１は、ロボットアーム１１の動きによって所定のハンダ付け箇所に導かれる。
【００２４】
この実施の形態では、ハンダ心線を供給する供給ノズル２の位置を、ハンダコテ１のコテ先の清掃時やハンダコテの交換時に、邪魔にならない位置に自動的に退避させる一方、清掃や交換の終了後に再び元の位置で自動的に復帰させることができるように、次のように構成している。
【００２５】
すなわち、この実施の形態では、供給ノズル２を、ハンダコテ１の軸線Ｐに対して傾斜した供給位置と、ハンダコテ１の軸線Ｐに対して平行な退避位置とに亘って揺動させる揺動機構３２を備えており、供給位置は、ハンダコテ１に対して所定の供給角度でハンダ心線を供給することができる位置であって、供給ノズル２の供給口とハンダコテ１の軸線Ｐとの間の距離が短く、退避位置は、供給ノズル２が邪魔になることなく、ハンダコテ１の清掃および交換作業が実施できる位置であって、供給ノズル２の供給口とハンダコテ１の軸線Ｐとの間の距離が長くなっている。
【００２６】
この揺動機構３２は、供給ノズル２を揺動可能に保持する供給ホルダ１４に設けられたピニオン３３と、このピニオン３３に噛合するラック３４と、このラック３４を、供給ホルダ１４を支持する支持棒１５に沿って進退駆動するエアーシリンダ３５とを備えており、エアーシリンダ３５は、支持棒１５に固定的に取り付けられている。
【００２７】
この揺動機構３２では、エアーシリンダ３５のピストンロッド３６を進退させることによってラック３４およびピニオン３３を介して、供給ノズル２を、ハンダコテ１に対して傾斜した供給位置とハンダコテ１に平行な退避位置との間で揺動させるものである。
【００２８】
このように揺動機構３２によって供給ノズル２を揺動させるので、ハンダコテ１の清掃時やハンダコテ１の交換時には、シーケンサ６によって揺動機構３２を制御し、エアーシリンダ３５のピストンロッド３６を進出させて供給ノズル２を退避位置に揺動させて清掃あるいは交換作業を行い、その後、エアーシリンダ３５のピストンロッド３６を退入させて供給ノズル２を供給位置に復帰させるものである。
【００２９】
したがって、従来例のように、ハンダコテのコテ先の清掃時に、供給ノズルが邪魔になることがなく、コテ先を十分に清掃することができる。
【００３０】
また、ハンダコテ１の交換を行った後には、従来例のように、供給ノズル２の位置を手動で元の位置に調整するといった面倒な作業を要することなく、交換前と同じ位置に復帰させることができる。
【００３１】
上述の実施の形態では、エアーシリンダ３５のピストンロッド３６の進退によって供給ノズル２を供給位置と退避位置との二段階に切り換えたけれども、本発明の他の実施の形態として、正逆転モータの回転動力をピニオン３３に伝達して供給ノズル２を任意に変位させるようにしてもよく、この場合には、供給ノズル２によるハンダ心線の供給角度を任意に設定することもできる。
【００３２】
さらに、この実施の形態では、ハンダ付け箇所の手前に障害物がある場合やハンダ心線の供給角度に制約があるような場合に、それらを回避してハンダ付けを行えるようにするために、ハンダ心線を供給する供給ノズル２を、ハンダコテ１の軸線Ｐを中心とする周方向の任意の位置に回動させる回動機構１７を備えている。
【００３３】
この回動機構１７は、ロボットアーム１１の連結部に取り付けられた支持アーム２３に支持された正逆回転するステッピングモータ２４と、このステッピングモータ２４によって回転駆動される駆動プーリ２５と、この駆動プーリ２５との間でタイミングベルト２６が巻掛けられて駆動プーリ２５に従動して回転する従動プーリ２７と、この従動プーリ２７と一体に回転するとともに、供給ノズル２を保持する保持部材１６が取り付けられた回転体２８と、この回転体２８の回転位置を検出する回転位置検出センサ２９とを備えており、従動プーリ２７とハンダヘッド１０が取り付けられている連結軸１２との間には、ベアリング３０が介装されており、連結軸１２は回転しないように構成されている。
【００３４】
この回動機構１７では、ステッピングモータ２４の正方向あるいは逆方向の回転によって駆動プーリ２５が回転駆動され、この駆動プーリ２５の回転に従動して従動プーリ２７が回転するとともに、この従動プーリ２７と一体的な回転体２８が回転して供給ホルダ１４および該ホルダ１４に保持された供給ノズル２が、図２の仮想線で示されるように、ハンダコテ１の軸線Ｐ回りに回動するものであり、ステッピングモータ２４の制御、すなわち、供給ノズル２の回動位置の制御は、シーケンサ６によって行われる。
【００３５】
この回動機構１７によって、供給ノズル２を、ハンダコテ１を中心とする周方向の最適な位置に回動させてハンダ心線を供給してハンダ付けを行うものである。
【００３６】
このハンダ付けの作業プロセスの一例を説明すると、先ず、ハンダコテ１のコテ先に、後述のエアーブローノズルなどによってエアーを吹き付けて洗浄し、ハンダコテ１をハンダ付けを行う箇所に当てる直前に、一次ハンダを供給してコテ先を濡らし、ハンダを介して熱を伝えてそのままの状態で予熱した後、二次ハンダを供給してハンダコテ１をハンダ付け箇所に当てて加熱することにより、ハンダ付けを行うものである。
【００３７】
なお、本発明の他の実施の形態として、正方向または逆方向の一方向のみに供給ノズル２を回転させるようにしてもよく、また、回動機構１７は、省略してもよい。
【００３８】
また、回動機構１７は、モータやプーリに代えてシリンダやギアによって構成してもよい。
【００３９】
（実施の形態２）
図３は、本発明の他の実施の形態のハンダヘッド付近の部分断面図であり、図２に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【００４０】
この実施の形態では、供給位置における供給ノズル２の位置を、従来例のように、作業者が、供給ホルダのネジ等を緩めて手動調整することなく、ハンダコテ１の軸方向（図３の上下方向）に沿って自動調整できるように構成している。
【００４１】
すなわち、この実施の形態では、ハンダ付けロボット３のロボットアーム１１の先端部に、連結軸１２等を介して固定的に取り付けられている保持プレート１３に対して、ハンダコテ１を保持するハンダヘッド１０が、ハンダコテ１の軸方向に一定の範囲Ｗで変位可能に取り付けられている。ハンダヘッド１０は、保持プレート１３と一体的な一対のガイドシャフト１９に支持されており、これらのガイドシャフト１９が挿通するハンダヘッド１０の挿通孔２０の内部には、ガイドシャフト１９に外嵌されたバネ２１が収納されており、ハンダコテ１の先端を、ハンダ付け対象物２２に押圧することにより、前記バネ２１の付勢力に抗してハンダヘッド１０が、保持プレート１３の端面に当接するまでの範囲Ｗに亘って変位できるように構成されている。
【００４２】
一方、ハンダ心線を供給する供給ノズル２は、供給位置においては、ハンダコテ１の軸方向に沿う一定の固定位置に保持されている。
【００４３】
したがって、ハンダコテ１の先端を、ハンダ付け対象物２２に押圧させる押圧量を可変することにより、ハンダヘッド１０がガイドシャフト１９に沿って変位する変位量を可変することができ、これによって、例えば図４（ａ），（ｂ）  に示されるように、ハンダコテ１の先端から供給ノズル２の先端までのハンダコテ１の軸方向に沿う距離Ｄ、すなわち、ハンダコテ１に対する供給ノズル２の位置を、ハンダコテ１の軸方向に沿って可変できることになる。
【００４４】
そこで、この実施の形態では、ハンダ付けロボット３のロボットアーム１１の動きを指定するためのロボットアーム１１の座標位置を、ロボットコントローラ４で数値として入力する際に、ハンダコテ１をハンダ付け対象物２２に押圧させてハンダコテ１をその軸方向に沿って変位させる変位量が、所望の変位量、したがって、ハンダコテ１に対する供給ノズル２の位置が所望の供給位置になるように入力するものである。
【００４５】
例えば、ハンダコテ１の先端から供給ノズル２の先端までの軸方向に沿う距離を大きくしたいときには、ロボットアーム１１の座標位置を、ハンダ付け対象物２２への押圧量が少なくなるように入力することにより、ハンダ付けの対象物２２にハンダコテ１が当接することによるハンダヘッド１０の変位量が少なくなり、図４（ａ）に示されるようにハンダコテ１の先端から供給ノズル２の先端までの距離が大きくなり、逆に、ハンダコテ１の先端から供給ノズル２の先端までの距離を小さくしたいときには、ロボットアーム１１の座標位置を、ハンダ付け対象物２２への押圧量が大きくなるように入力することにより、ハンダ付けの対象物２２にハンダコテ１が押圧されることによるハンダヘッド１０の変位量が大きくなり、図４（ｂ）に示されるようにハンダコテ１の先端から供給ノズル２の先端までの距離が小さくなる。
【００４６】
このようにロボットアーム１１の動きを指定する座標を数値として入力することにより、すなわち、ロボットコントローラ４に対するプログラムによって、ハンダコテ１に対する供給ノズル２の位置を可変設定することができ、従来例のように、作業者が供給ホルダのネジ等を緩めて手動で供給ノズルの位置を調整するといった面倒な操作を必要とすることなく、ハンダ付けを行う箇所に応じて、最適な供給位置でハンダ心線を供給できることになる。
【００４７】
すなわち、多種類の様々なハンダ付け箇所に迅速に対応させることができ、作業者による面倒な供給位置の手動変更操作を省略でき、ハンダ付け品質が安定して常に円滑に効率よく自動ハンダ付けを行うことができる。
【００４８】
その他の構成は、上述の実施の形態と同様である。
【００４９】
（実施の形態３）
図５は、本発明の他の実施の形態の要部の部分断面図であり、図２に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【００５０】
この実施の形態では、回動機構１７の回転体２８に取り付けられた保持部材１６には、供給ノズル２の他に、ハンダコテ１のコテ先に、エアーを吹き付けて洗浄するためのエアーブローノズル３１が装備されており、洗浄時には、回転体２８を回転させながらエアーブローノズル３１からエアーをハンダコテ１のコテ先の全周面に吹き付けて洗浄を行うように構成している。このように、単一のエアーブローノズル３１をハンダコテ１の軸線Ｐ回りに回転させながらエアーを吹き付けてコテ先を洗浄するので、コテ先の全周面に亘って確実に洗浄して付着物を除去することができ、ハンダ付け品質の向上を図ることができる。
【００５１】
なお、コテ先に吹き付ける洗浄材は、エアーに限らず、その他の気体あるいは微粒子等を用いてもよい。
【００５２】
（実施の形態４）
図６は、本発明のさらに他の実施の形態の要部の部分断面図であり、図２に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【００５３】
この実施の形態では、保持部材１６には、供給ノズル２が保持されるとともに、ハンダ付けを行う箇所に対して高温の窒素ガスを吹き付けて予熱するガラス管ヒータ３７が保持されており、ロボットアーム１１の動きに応じて、ハンダコテ１と一体に移動するように構成されており、ハンダ付けの直前にハンダ付け箇所に、高温の窒素ガスを吹き付けて予備加熱を行うようにしている。
【００５４】
このようにガラス管ヒータ３７を、ハンダコテ１と一体に移動するように設けてハンダ付けの直前に局所的に高温の窒素ガスを吹き付けて予備加熱を行うので、ハンダ付け箇所の周辺の樹脂部品が熱変形を起こすといったことがなく、また、ハンダ付けの直前に予備加熱を行うので、熱効率が向上する。
【００５５】
しかも、窒素ガスを使用するので、エアーを使用する場合のようにハンダや基地金属が酸化されることがなく、ハンダ付け品質の向上を図ることができる。
【００５６】
また、このガラス管ヒータ３７は、回動機構１７によってハンダコテ１の軸線Ｐ回りに回動できるので、ガラス管ヒータ３７からの高温窒素ガスの吹き付け方向を容易に変更できることになる。
【００５７】
この実施の形態では、窒素ガスを用いたけれども、本発明の他の実施の形態として、エアーや他の不活性ガスを使用してもよい。
【００５８】
（その他の実施の形態）
本発明の他の実施の形態として、上述の各実施の形態を適宜組み合わせてもよく、例えば、図５の実施の形態と図６の実施の形態とを組み合わせてエアーブローノズル３１とガラス管ヒータ３７とを備える構成としてもよい。
【００５９】
また、ハンダヘッド１０の取付構造は、上述の図３の実施の形態に限らず、例えば図７に示されるように、ハンダヘッド１０に、保持プレート１３のガイドシャフト１９が摺接するガイドブッシュ７０を装備し、ハンダヘッド１０の収納凹部７１と保持プレート１３との間に、圧縮コイルバネ７２を配備し、ハンダコテ１の先端を、ハンダ付け対象物に押圧することにより、前記圧縮コイルバネ７２の付勢力に抗してハンダヘッド１０が、保持プレート１３の端面に当接するまでの範囲Ｗに亘ってガイドシャフト１９に沿って円滑に変位できるようにしてもよい。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ハンダ心線送り装置の供給口のハンダコテの軸線からの距離を自動調整可能としているので、ハンダ心線をハンダコテに供給してハンダ付けを行う場合には、前記供給口をハンダコテ側へ近接させてハンダ心線を供給する一方、ハンダコテのコテ先の清掃時やハンダコテの交換時には、ハンダ心線送り装置の供給口を邪魔にならない位置に調整することにより、容易に清掃あるいは交換を行うことができるとともに、その後は、元の位置に戻すことができる。
【００６１】
また、ハンダ心線送り装置を、揺動機構によって揺動させることにより、供給口のハンダコテの軸線からの距離を容易に変更できることになる。
【００６２】
さらに、揺動機構を、前記ハンダコテの軸線方向に沿ってエアシリンダによって進退駆動されるラックと、このラックに噛合して回動するピニオンとを備えるとともに、前記ピニオンを介して前記ハンダ心線送り装置を前記ピニオンの回動軸を中心に揺動させるように構成しているので、駆動源として直進運動系のエアシリンダを使用する。
【００６３】
また、前記揺動機構によって、ハンダ心線送り装置を、前記ハンダコテの軸線に対して傾斜させてハンダ心線を供給可能な供給位置と、前記ハンダコテの軸線に対して平行にしてハンダコテのコテ先の清掃や交換に邪魔にならない退避位置との少なくとも二つの位置に亘って揺動させることができる。
【００６４】
さらに、前記ハンダ心線送り装置を、ハンダコテの軸線を中心とした周方向の任意の位置に回動させる回動手段を備えているので、ハンダコテの軸線を中心とした周方向の最適な位置からハンダ心線をハンダコテに供給してハンダ付けを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態に係るハンダ付けシステムの構成図である。
【図２】本発明の要部のハンダヘッド付近の部分断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態のハンダヘッド付近の部分断面図である。
【図４】動作説明に供する拡大図である。
【図５】本発明の他の実施の形態のハンダヘッド付近の部分断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態のハンダヘッド付近の部分断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態のハンダヘッドの部分断面図である。
【図８】従来例を示す図である。
【符号の説明】
１                  ハンダコテ
２                  供給ノズル
３                  ハンダ付けロボット
１０                ハンダヘッド
１１                ロボットアーム
１７                回動機構
２２                ハンダ付け対象物
２４                ステッピングモータ
２５                駆動プーリ
２７                従動プーリ
２８                回転体
３２                揺動機構
３３                ピニオン
３４                ラック
３５                エアーシリンダ
【図１】
0003562218.tif 000002
【図２】
0003562218.tif 000003
【図３】
0003562218.tif 000004
【図４】
0003562218.tif 000005
【図５】
0003562218.tif 000006
【図６】
0003562218.tif 000007
【図７】
0003562218.tif 000008
【図８】
0003562218.tif 000009