(57)【要約】【課題】ポイントはんだ付けと移動連続はんだ付けの両方を確実かつ安定的に行うことができる自動機用はんだ付けヘッドを得る。【解決手段】自動はんだ付け機の作業アーム（１）に取り付けるための取付ブロック（９）と、この取付ブロック（９）にフローティングユニット（１０）を介して上下動自在に結合された支持フレーム（７）と、この支持フレーム（７）に変移自在に取り付けられてアクチュエータ（８）で動作制御される鏝支持プレート（１４）と、この鏝支持プレート（１４）に取り付けられたはんだ鏝（４）及びはんだノズル（５）と、上記フローティングユニット（１０）をロックするロック手段（１１）とを有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ鏝と、該はんだ鏝の鏝先に糸状はんだを供給するためのはんだノズルとを備えたヘッド本体、
上記ヘッド本体を上記はんだ鏝の軸線方向に変移自在なるように支持する支持フレーム、
上記支持フレームに取り付けられて上記ヘッド本体と連結され、このヘッド本体を制御するアクチュエータ、
自動はんだ付け機の作業アームに取り付けるための取付ブロック、
上記取付ブロックと支持フレームとを直線的かつ弾力的に変移自在なるように結合するフローティングユニット、
上記フローティングユニットをロックすることによって上記取付ブロックと支持フレームとを相互に固定するロック手段、
を有することを特徴とする自動機用はんだ付けヘッド。
【請求項２】
上記フローティングユニットが、上記取付ブロックに固定された第１摺動ベースと、上記支持フレームに固定された第２摺動ベースと、これら両摺動ベースを摺動自在に結合するスライドレール及びスライダーからなるスライド機構と、上記第１摺動ベースと第２摺動ベースとに両端を係止されて該第２摺動ベースを上向きに付勢するフローティングばねと、を有することを特徴とする請求項１に記載のはんだ付けヘッド。
【請求項３】
上記はんだ鏝の中心軸線が、上記取付ブロックと作業アームとの取付中心軸線を含む第１鉛直面内にあって、この取付中心軸線に対して鏝先側が該取付中心軸線に近づく方向に傾斜しており、また、上記フローティングユニットにおける摺動軸線の方向が、上記取付中心軸線に対して上記はんだ鏝の中心軸線とは逆方向に傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載のはんだ付けヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、はんだ付けロボットのような自動機に取り付けて使用する自動機用はんだ付けヘッドに関するものであり、更に詳しくは、異なる態様のはんだ付けを行うことが可能なはんだ付けヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品等のはんだ付けを行うはんだ付けロボット等の自動機は、一般に、作業アームの先端に、はんだ鏝と糸状はんだを供給するためのはんだノズルとを備えたはんだ付けヘッドを取り付け、上記はんだ鏝の鏝先をプリント配線基板等のはんだ付け対象に押し付けて、はんだノズルから供給される糸状はんだを溶融させてはんだ付けするように構成されている。
【０００３】
このような自動機によるはんだ付け方法として、はんだ鏝を上下動させながらその鏝先を複数のはんだ付け対象に個々に押し付けてはんだ付けするポイントはんだ付け法と、はんだ鏝の鏝先をプリント配線基板に押し付けたまま、該はんだ鏝を直線的又は曲線的に移動させて連続的にはんだ付けする移動連続はんだ付け法とがある。
【０００４】
これらのはんだ付けには、これまで、それぞれの作業に適するように形成されたタイプの異なる２種類のはんだ付けヘッドが使用され、それらが使い分けられていたが、ヘッドの交換作業に手数がかかるため、その手数を省くため、例えば特許第３３６３０９０号公報に開示されているように、ポイントはんだ付けと移動連続はんだ付けの両方に共用できるはんだ付けヘッドも提案されている。このはんだ付けヘッドは、はんだ鏝を上下方向に揺動自在に支持する揺動機構（フローティング機構）と、はんだ鏝を強制的に上下動させる昇降駆動機構とを備えていて、移動連続はんだ付け時には、上記揺動機構ではんだ鏝をはんだ付け対象の凹凸に応じて上下に揺動させながらはんだ付けし、ポイントはんだ付け時には、上記昇降駆動機構ではんだ鏝を各はんだ付け対象毎に強制的に昇降させながらはんだ付けするものである。
【０００５】
ところが、上記はんだ付けヘッドは、一連のはんだ付け工程の中で移動連続はんだ付けとポイントはんだ付けとを続けて行うことができるようにするため、上記昇降駆動機構は、はんだ鏝を上記揺動機構を介して昇降させるように構成されている。このため、ポイントはんだ付け時にも上記揺動機構は機能できる状態になっている。しかし、作業条件によっては、ポイントはんだ付け時に上記揺動機構が機能すると、はんだ付け対象に対する鏝先の接触圧が不足したり、はんだ鏝の上下動のタイミングがずれたりして動作が不安定になることがある。従って、特定の作業条件下では、ポイントはんだ付け時に上記揺動機構が機能しない構成のはんだ付けヘッドが必要になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の技術的課題は、ポイントはんだ付けと移動連続はんだ付けの両方を確実かつ安定的に行うことができる自動機用はんだ付けヘッドを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のはんだ付けヘッドは、はんだ鏝と、該はんだ鏝の鏝先に糸状はんだを供給するためのはんだノズルとを備えたヘッド本体、上記ヘッド本体を上記はんだ鏝の軸線方向に変移自在なるように支持する支持フレーム、上記支持フレームに取り付けられて上記ヘッド本体と連結され、このヘッド本体を制御するアクチュエータ、自動はんだ付け機の作業アームに取り付けるための取付ブロック、上記取付ブロックと支持フレームとを直線的かつ弾力的に変移自在なるように結合するフローティングユニット、上記フローティングユニットをロックすることによって上記取付ブロックと支持フレームとを相互に固定するロック手段、を有することを特徴とするものである。
【０００８】
上記構成を有するはんだ付けヘッドは、自動はんだ付け機の作業アームに取り付けられ、複数のはんだ付け対象を連続的にはんだ付けする移動連続はんだ付けと、個々にはんだ付けするポイントはんだ付けとに使用される。先ず、移動連続はんだ付けを行う場合は、ロック手段によるフローティングユニットのロックを解除すると共に、アクチュエータでヘッド本体を所定の位置に位置決めし、その状態で、上記はんだ付け対象に鏝先を接触させたままはんだ鏝を移動させながらはんだ付けを行う。この場合、鏝先の移動経路に沿って凹凸があっても、上記フローティングユニットによってヘッド本体が弾力的に上下動することにより、鏝先は各はんだ付け対象にほぼ均一な接触圧で確実に押し付けられ、安定したはんだ付けが行われる。
【０００９】
また、はんだ付け対象をポイントはんだ付けする場合には、上記ロック手段でフローティングユニットをロックし、その状態で、各はんだ付け対象毎に上記アクチュエータではんだ鏝を上下動させながらはんだ付けを行う。この場合、上記フローティングユニットがロックされているため、上記はんだ鏝の上下動操作は確実かつ安定的に行われ、必要な接触圧で精度の良いはんだ付けが行われることになる。
【００１０】
本発明の好ましい構成態様によれば、上記フローティングユニットが、上記取付ブロックに固定された第１摺動ベースと、上記支持フレームに固定された第２摺動ベースと、これら両摺動ベースを摺動自在に結合するスライドレール及びスライダーからなるスライド機構と、上記第１摺動ベースと第２摺動ベースとに両端を係止されて該第２摺動ベースを上向きに付勢するフローティングばねとを有している。
【００１１】
このようにフローティング機構をユニット化し、それを取付ブロックと支持フレームとの間に介在させることにより、このフローティングユニットを取り除いて上記取付ブロックを支持フレームに直接取り付けることも可能となり、これにより、ポイントはんだ付け専用のはんだ付けヘッドを簡単に得ることができる。換言すれば、ポイントはんだ付け専用のはんだ付けヘッドに上記フローティングユニットを付設することで、ポイントはんだ付けと移動連続はんだ付けとに共用できるはんだ付けヘッドを簡単に得ることができる。しかも、フローティング機構がユニット化されていない従来品に比べてはんだ付けヘッドの構造がシンプル化され、かつ小型化される。
【００１２】
本発明の好ましい具体的な構成態様によれば、上記はんだ鏝の中心軸線が、上記取付ブロックと作業アームとの取付中心軸線を含む第１鉛直面内にあって、この取付中心軸線に対して鏝先側が該取付中心軸線に近づく方向に傾斜しており、また、上記フローティングユニットにおける摺動軸線の方向が、上記取付中心軸線に対して上記はんだ鏝の中心軸線とは逆方向に傾斜している。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。図は本発明に係るはんだ付けヘッドの好ましい代表的な実施例を示すもので、図中１は自動はんだ付け機の作業アームであって、先端の一部が示されており、この作業アーム１にはんだ付けヘッド２が取り付けられる。
【００１４】
上記はんだ付けヘッド２は、図１〜図４から分かるように、はんだ鏝４及びはんだノズル５を備えたヘッド本体３と、このヘッド本体３を上記はんだ鏝４の中心軸線Ｌ１方向に変移自在なるように支持する支持フレーム７と、この支持フレーム７に取り付けられて上記ヘッド本体３を駆動するアクチュエータ８と、上記作業アーム１に取り付けるための取付ブロック９と、この取付ブロック９と支持フレーム７とを上下方向に直線的かつ弾力的に変移自在に結合するフローティングユニット１０と、このフローティングユニット１０をロックすることによって上記取付ブロック９と支持フレーム７とを相互に固定するロック手段１１とを有している。
【００１５】
上記ヘッド本体３は、略矩形状又は台形状等をした縦長の鏝支持プレート１４と、この鏝支持プレート１４の前面上端部に前方に張り出すように取り付けられた鏝取付台１５と、この鏝取付台１５に基端部を支持されて下向きに延び、先端部に鏝先４ａを有する上記はんだ鏝４と、上記鏝支持プレート１４に該はんだ鏝４の軸線方向に変移自在かつ位置調節自在なるように支持されたノズルホルダー１６と、このノズルホルダー１６にはんだ鏝４に対する傾斜角度を調節自在なるように支持された上記はんだノズル５とからなるものである。
【００１６】
上記はんだ鏝４は、内部に電気ヒーターを内蔵していて、この電気ヒーターで上記鏝先４ａを加熱し、上記はんだノズル５から供給されるはんだ１７を溶かしながらはんだ付けを行うもので、上記鏝取付台１５の一方の側端から立ち上がった側壁１５ａに電気コネクタ１８ａが取り付けられ、このコネクタ１８ａを通じて上記電気ヒーターに給電されるようになっている。上記鏝取付台１５の開放する前面と左側面と上面とは、着脱自在のカバー１５ｂで覆われている。上記コネクタ１８ａに接続されたケーブル１８ｃは、後述する収容ケース２９の内部に導かれ、この収容ケース２９に取り付けられた外部接続用コネクタ１８ｂに接続されており、この外部接続用コネクタ１８ｂを通じて制御装置に接続されるようになっている。
【００１７】
また、上記ノズルホルダー１６は、上記はんだノズル５を傾動自在に支持する先端のノズル支持部１６ａと、このノズル支持部１６ａの基端部からはんだ鏝４と平行に延びる軸部１６ｂと、この軸部１６ｂを位置調節自在に支持する軸支持部１６ｃと、はんだ鏝４の半周を取り囲み、その中間位置に上記軸支持部１６ｃが取り付けられた円弧状の中継部材１６ｄと、この中継部材１６ｄの基端部に連結されて上向きに延びる縦長レール状をした摺動部１６ｅとを有している。そしてこの摺動部１６ｅが、上記鏝支持プレート１４に縦向きに設けられたガイド溝内に摺動自在に嵌合し、上記カバー１５ｂを取り外して示す図５から分かるように、この摺動部１６ｅと上記鏝支持プレート１４との間に介設されたノズル用ばね１９で下向き即ちはんだ鏝４の先端側に向けて付勢されている。
【００１８】
上記摺動部１６ｅの上端部には、この上端部からから横向きに延びて鏝支持プレート１４の側面の窓孔１４ｂから側方に突出する位置決めアーム２１が設けられ、この位置決めアーム２１が、上記ノズルホルダー１６の最大前進位置で、上記鏝支持プレート１４の側面の上記窓孔の下縁に当接し、それ以上前進できないようになっている。従ってこのノズルホルダー１６は、上記支持フレーム７に対して鏝支持プレート１４と一緒に変移自在であると共に、この鏝支持プレート１４に対して相対的に変移自在である。なお、上記ノズルホルダー１６の最大前進位置では、はんだノズル５が、はんだ鏝４の鏝先４ａに対応する位置よりも先端側にやや外れた位置を占めるようになっている。
【００１９】
はんだ鏝４に対する上記はんだノズル５の位置を規定するため、ノズルの位置決め機構が上記支持フレーム７に設けられている。この位置決め機構は、上記支持フレーム７から側方に延出するねじ取付部２４と、このねじ取付部２４に進退調節自在にねじ付けられた調節ねじ２５とからなるもので、この調節ねじ２５が上記位置決めアーム２１を下から貫通して上記ねじ取付部２４にねじ付けられていて、そのねじ頭２５ａが位置決めアーム２１の下面に係止するようになっている。そして、上記調節ねじ２５のねじ込み量を調節することにより、上記はんだノズル５の鏝先４ａに対する位置を適正に設定することができるように構成されている。
【００２０】
上記ヘッド本体３を支持する上記支持フレーム７は、該ヘッド本体３及び上記アクチュエータ８を取り付けるための第１フレーム部７ａと、該第１フレーム部７ａから図１の左側方に延出する緩やかな円弧状をした第２フレーム部７ｂとからなっている。上記第１フレーム部７ａは、板面を左右に向けた状態で縦向きに延びていて、その上端部前面寄りの位置に横向きに取り付けられた補助プレート２８と、上記第２フレーム部７ｂ側とは反対側の側面に固定された中空の上記収容ケース２９とを有している。そして、この収容ケース２９内にエアシリンダからなる上記アクチュエータ８が取り付けられると共に、該収容ケース２９の前面に沿って上記鏝支持プレート１４が変移自在なるように配設され、この鏝支持プレート１４の連結部１４ａに上記アクチュエータ８の駆動軸が連結されており、このアクチュエータ８で上記鏝支持プレート１４即ちヘッド本体３が、図の上下方向に駆動されるようになっている。このアクチュエータ８には図示しないばねが内蔵されていて、このばね力が上記ヘッド本体３即ちはんだ鏝４に下向きに作用するようになっている。
【００２１】
上記第１フレーム部７ａには、２つの配管ポート３０，３０が設けられ、これらのポートに接続されるエア配管を通じて上記アクチュエータ８に圧縮空気が供給されるようになっている。また、上記補助プレート２８には、上述したノズルの位置決め機構が設けられている。
【００２２】
一方、上記第２フレーム部７ｂは、上記フローティングユニット１０を必要な角度に選択的に固定するための複数の取付孔３２を有し、何れかの取付孔３２に取り付けられた上記フローティングユニット１０を介して上記取付ブロック９が取り付けられている。この取付ブロック９は、スリット３４ａで一部が開放するアーム固定孔３４を有していて、軸線が鉛直を向くこのアーム固定孔３４内に作業アーム１の先端を嵌合し、ボルト３５の締め付けで孔径を縮小させることにより、上記作業アーム１に固定するものである。
【００２３】
また、上記フローティングユニット１０は、図１、図３及び図５から分かるように、上記取付ブロック９に固定された縦長の第１摺動ベース３７と、上記支持フレーム７に固定されたほぼ同形状の第２摺動ベース３８と、これら両摺動ベース３７，３８を摺動自在に結合するスライド機構３９と、上記第１摺動ベース３７と第２摺動ベース３８の側面のばね受け３７ａ，３８ａに両端を係止されたフローティングばね４０とで構成され、このフローティングばね４０で上記第２摺動ベース３８が上向きに付勢されている。そして、図１、図３、図５に示すように両摺動ベース３７，３８が互いに同じ位置で重なり合う第１位置と、図６に示すように第２摺動ベース３８が上方に変移した状態の第２位置との間を変移できるようになっている。なお、上記第１位置ではフローティングばね４０が引き延ばされた状態にあり、第２位置ではそれよりストローク分だけ短縮した状態にある。また、図５では上記第１摺動ベース３７が取り外されている。
【００２４】
上記スライド機構３９は、第１摺動ベース３７の摺動面に設けられている矩形の窪み４２内に平行に固定された一対のスライドレール３９ａ，３９ａと、他方の第２摺動ベース３８に固定されてこれらのスライドレール３９ａ，３９ａ間を軸線Ｌ３方向に摺動するスライダー３９ｂとで構成されている。しかし、上記窪み４２と一対のスライドレール３９ａ，３９ａとを第２摺動ベース３８に設け、スライダー３９ｂを第１摺動ベース３７に設けても良い。
【００２５】
上記はんだ鏝４と取付ブロック９とフローティングユニット１０との位置関係は、はんだ鏝４の中心軸線Ｌ１が、上記取付ブロック９と作業アーム１との取付中心軸線Ｌ２を含む第１鉛直面内にあって、該取付中心軸線Ｌ２に対して鏝先４ａ側がこの取付中心軸線Ｌ２に近づく方向に傾斜しており、また、上記フローティングユニット１０におけるスライド機構３９の摺動軸線Ｌ３の方向、即ち上記取付ブロック９に対する支持フレーム７の変移の方向が、上記取付中心軸線Ｌ２に対して上記はんだ鏝４の中心軸線Ｌ１とは逆方向に傾斜するように関係付けられている。
【００２６】
上記フローティングユニット１０をロックする上記ロック手段１１は、着脱自在の固定ねじ４１からなるもので、上記第２摺動ベース３８にこの固定ねじ４１を挿入するためのねじ挿入孔３８ｂが設けられ、上記第１摺動ベース３７にこの固定ねじ４１をねじ込むためのねじ孔が設けられている。これらのねじ挿入孔とねじ孔とは、両摺動ベース３７，３８が同位置で重なり合う上記第１位置において互いに一致するように形成されていて、この第１位置において両摺動ベース３７，３８を相互に固定することで、上記フローティングユニット１０がロックされるように構成されている。
【００２７】
上記構成を有するはんだ付けヘッド２は、自動はんだ付け機の作業アーム１に取り付けられ、複数のはんだ付け対象を連続的にはんだ付けする移動連続はんだ付けと、複数のはんだ付け対象を個々にはんだ付けするポイントはんだ付けとの両方に使用される。先ず、上記移動連続はんだ付けを行う場合は、上記ロック手段１１の固定ねじ４１を取り外すことによりフローティングユニット１０のロックを解除し、その状態で、複数のはんだ付け対象に沿ってはんだ鏝４を移動させながらはんだ付けを行う。この場合、はんだ付け対象に対する鏝先４ａの接触圧は、凡そ、はんだ付けヘッド２の総重量から、上記取付ブロック９及び第１摺動ベース３７の重量と、フローティングばね４０の引張力とを差し引いた大きさとなる。また、上記鏝先４ａの移動経路に沿って凹凸があっても、上記フローティングユニット１０によってヘッド本体３が弾力的に上下動することにより、はんだ鏝４の鏝先４ａが各はんだ付け対象にほぼ均一な接触圧で押し付けられ、確実なはんだ付けが行われる。
【００２８】
また、ポイントはんだ付けを行う場合には、上記固定ねじ４１で両摺動ベース３７，３８を第１位置に固定することにより、上記フローティングユニット１０をロックし、その状態で、各はんだ付け対象毎に上記アクチュエータ８で鏝支持プレート１４即ちはんだ鏝４を上下動させながらはんだ付けを行う。この場合、上記フローティングユニット１０がロックされているため、上記はんだ鏝４の上下動操作は確実かつ安定的に行われ、精度の良いはんだ付けが行われることになる。このときの鏝先４ａの接触圧は、上記アクチュエータ８に供給された空気圧と、該アクチュエータ８に内蔵されたばねの弾性力とによって得られる。なお、このポイントはんだ付けでは、自動はんだ付け機の作業アーム１は上下動させる必要がなく、所要の速度で連続的又は間欠的に移動させるだけで上記ポイントはんだ付けを行うことができる。
【００２９】
かくして、一つのはんだ付けヘッド２を使用し、ロック手段１１でフローティングユニット１０をロックするか又はそのロックを解除するだけで、このはんだ付けヘッド２を移動連続はんだ付けとポイントはんだ付けの両方に使用することができ、何れのはんだ付け作業も確実かつ安定的に行うことができる。
【００３０】
また、フローティング機構をユニット化し、このフローティングユニット１０を取付ブロック９と支持フレーム７との間に介在させることにより、このフローティングユニット１０を取り除いて上記取付ブロック９を支持フレーム７に直接取り付けることも可能となり、これにより、ポイントはんだ付け専用のはんだ付けヘッド２を簡単に得ることができる。換言すれば、ポイントはんだ付け専用のはんだ付けヘッド２に上記フローティングユニット１０を付設することで、ポイントはんだ付けと移動連続はんだ付けとに共用できるはんだ付けヘッド２を簡単に得ることができる。しかも、はんだ付けヘッド２の構造がシンプル化されると共に、小型化される。
【００３１】
【発明の効果】
このように本発明によれば、一つのはんだ付けヘッドを使用し、フローティングユニットをロックするか又はそのロックを解除するだけで、このはんだ付けヘッドを移動連続はんだ付けとポイントはんだ付けの両方に使用することができると共に、何れのはんだ付け作業も確実かつ安定的に行うことができる。しかも、フローティング機構をユニット化することにより、はんだ付けヘッドを非常にシンプルで合理的な構造にすることができると共に、小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るはんだ付けヘッドの一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１のはんだ付けヘッドの右側面図である。
【図３】図１のはんだ付けヘッドの左側面図である。
【図４】図１のはんだ付けヘッドの背面図である。
【図５】図１のはんだ付けヘッドの一部の部品を取り除いた状態の正面図である。
【図６】図５のはんだ付けヘッドの異なる動作状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１      作業アーム
２      はんだ付けヘッド
３      ヘッド本体
４      はんだ鏝
４ａ      鏝先
５      はんだノズル
７      支持フレーム
８      アクチュエータ
９      取付ブロック
１０      フローティングユニット
１１      ロック手段
３７      第１摺動ベース
３８      第２摺動ベース
３９      スライド機構
３９ａ      スライドレール
３９ｂ      スライダー
４０      フローティングばね
Ｌ１      鏝の中心軸線
Ｌ２      取付中心軸線
Ｌ３      摺動軸線
【図１】
2004314079.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004314079.tif 000006
【図５】
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【図６】
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