(57)【要約】【課題】  はんだ鏝先位置を容易に確認できる安価な鏝先位置確認治具を提供し、はんだ付けロボットのはんだ付け不良を未然に防止すること。【解決手段】  はんだ鏝先をテーブル上の被はんだ物に対して垂直に降下させて被はんだ物をはんだ付けするはんだ付けロボットであって、テーブル上に、上面に挿入穴が設けられた中空棒体を水平または垂直方向へ移動可能に支持する鏝先位置確認治具を設置し、はんだ鏝先を中空棒体の挿入穴に挿入して、はんだ鏝先の位置を確認することを特徴とする。【選択図】  図２
2016215259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ鏝先をテーブル上の被はんだ物に対して垂直に降下させて前記被はんだ物をはんだ付けするはんだ付けロボットであって、
前記テーブル上に、上面に挿入穴が設けられた中空棒体を水平または垂直方向へ移動可能に支持する鏝先位置確認治具を設置し、
前記はんだ鏝先を前記中空棒体の前記挿入穴に挿入して、前記はんだ鏝先の位置を確認することを特徴とするはんだ付けロボット。
【請求項２】
請求項１のはんだ付けロボットに用いる鏝先位置確認治具であって、
前記中空棒体の前記挿入穴の開口側にテーパ部が設けられ、前記中空棒体が水平方向へ移動可能に支持する第１の移動ユニットに固定されていることを特徴とする鏝先位置確認治具。
【請求項３】
前記第１の移動ユニットには前記中空棒体の移動量を計測する計測部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の鏝先位置確認治具。
【請求項４】
請求項１のはんだ付けロボットに用いる鏝先位置確認治具であって、
前記中空棒体が上下方向へ移動可能に支持する第２の移動ユニットに固定されていることを特徴とする鏝先位置確認治具。
【請求項５】
前記第２の移動ユニットがＸＹステージ上に固定されていることを特徴とする請求項４に記載の鏝先位置確認治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ付けロボットとはんだ鏝先の位置確認に用いる治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント配線基板への各種電子部品のはんだ付けは、作業者の手作業によって行われていたが、近年、人件費の高騰や品質レベルの高まりにより、はんだ付けロボットによる自動化が進められている。
【０００３】
例えば、ロボットアームにはんだ鏝を取り付けて、テーブル上の被はんだ物に相対的に移動させてはんだ付けを行うロボットが知られている。このようなはんだ付けロボットでは、はんだ付けを行う座標を事前に登録してロボットアームを制御している。
【０００４】
その一方で、はんだ付けロボットにおいては、はんだ鏝の鏝先が摩耗し交換されることで位置ずれが生じ、このような鏝先の位置ずれがはんだ付け精度を低下させ、不良品を生じさせる原因となっている。このため、鏝先の摩耗や交換の度に座標の補正や再登録の必要があり、時間と手間とを要していた。
【０００５】
特許文献１は、はんだ付けロボットの鏝先の摩耗時や交換時に、鏝先先端の偏心量を算出する鏝先位置検出装置を開示している。鏝先位置検出装置３００は、図７に示すように、基板の上面に角度を保って設置された当接部材３１０、３２０の角隅部に、鏝先先端３３０の向きを変えて当接させて鏝先位置の偏心量を算出し、偏心量を補正してアームを制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１９８６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の鏝先位置検出装置では、鏝先を当接部材の角隅部に接触させるためにアームを移動制御させるプログラムや、鏝先の接触を検知するセンサー、偏心量を算出するプログラム、偏心量から座標を補正するプログラム等が必要になり、容易には実施できないという問題があった。
【０００８】
本発明は上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、はんだ付け不良を低減するはんだ付けロボットと、はんだ鏝先位置を容易に確認できる鏝先位置確認治具を安価で提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のはんだ付けロボットは、はんだ鏝先をテーブル上の被はんだ物に対して垂直に降下させて被はんだ物をはんだ付けするはんだ付けロボットであって、テーブル上に、上面に挿入穴が設けられた中空棒体を水平または垂直方向へ移動可能に支持する鏝先位置確認治具を設置し、はんだ鏝先を中空棒体の挿入穴に挿入して、はんだ鏝先の位置を確認することを特徴とする。
【００１０】
また、はんだ付けロボットに用いる鏝先位置確認治具において、中空棒体は、挿入穴の開口側にテーパ部が設けられ、中空棒体が水平方向へ移動可能に支持する第１の移動ユニットに固定されていることを特徴とする。
【００１１】
また、上記の鏝先位置確認治具において、第１の移動ユニットには中空棒体の移動量を計測する計測部が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、はんだ付けロボットに用いる鏝先位置確認治具において、中空棒体が上下方向へ移動可能に支持する第２の移動ユニットに固定されていることを特徴とする。
【００１３】
また、上記の鏝先位置確認治具において、第２の移動ユニットがＸＹステージ上に固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、はんだ付け不良を低減するはんだ付けロボットと、はんだ鏝先位置を容易に確認できる鏝先位置確認治具を安価で提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】はんだ付けロボットの概略構成を示す側面図である。
【図２】鏝先位置確認治具の上面図である。
【図３】鏝先位置確認治具の側面図である。
【図４】鏝先位置確認治具の側面図である。
【図５】他の鏝先位置確認治具の側面図である。
【図６】他の鏝先位置確認治具の側面図である。
【図７】従来の鏝先位置確認装置の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１７】
（実施形態１）
図１は、本発明のはんだ付けロボット２００の概略構成を示す側面図である。はんだ付けロボット２００は、ＸＹＺ軸方向に移動可能であるロボットアーム２０３と、ロボットアーム２０３に備えられたはんだ付けユニット２１０を有する。はんだ付けロボット２００は、ロボットアーム２０３により、はんだ付けユニット２１０をテーブルに載置した被はんだ物（図示せず）に相対的に移動させてはんだ付けを行う。以下、はんだ付けユニット２１０の構成について詳細に説明する。
【００１８】
はんだ付けユニット２１０は、はんだ鏝２０１、はんだ鏝ホルダ２０２、はんだリール機構２０４、はんだ供給ニードル機構２０６を有する。はんだ鏝２０１は、はんだ鏝ホルダ２０２によって取り外し可能に固定されている。はんだ鏝ホルダ２０２は、電熱線等の加熱手段を内蔵しておりヒータユニットで制御され、はんだ鏝２０１を所定の温度に加熱できるようになっている。
【００１９】
はんだリール機構２０４は、はんだ付けに用いる糸はんだ等を収容している。はんだ供給ニードル機構２０６は、はんだ鏝２０１に対して位置調整自在に設けられており、はんだリール機構２０４に収容された糸はんだをはんだ鏝２０１に所定量ずつ供給する。
【００２０】
はんだ付けユニット２１０は、ロボットアーム２０３により被はんだ物上に移動され、はんだ鏝２０１で糸はんだを溶融して被はんだ物にはんだ付けする。
【００２１】
はんだ付けユニット２１０として、例えば、ジャパンユニックス製のはんだ付けヘッド（ＵＭＣ−０８７Ａ）、はんだ付けコントローラ（ＵＳＣ-８８１）、標準送り装置（ＵＰＭ−０１１Ａ）等を組合せることにより、はんだ鏝２０１に糸はんだを供給してはんだ付けを行うところまで完全自動化することが可能である。
【００２２】
ところで、はんだ鏝２０１は、長期間使用すると、鏝先表面のメッキ部分がはんだで腐食され、“はんだ食われ”と呼ばれる穴が生じる。これにより、溶融したはんだの流れに支障を来すため、定期的にメンテナンスが必要になる。
【００２３】
例えば、メンテナンスではロボットアーム２０３を待機位置に一旦移動させて、はんだ鏝ホルダ２０２からはんだ鏝２０１を取り外し、新品のはんだ鏝２０１に交換する。はんだ鏝ホルダ２０２には、新品のはんだ鏝２０１をはんだ鏝ホルダ２０２に再現性よく取り付けるために位置決めピン等が設けられている。
【００２４】
しかし、はんだ鏝ホルダ２０２においてはんだ鏝２０１の交換が繰り返されると、位置決めピンやピン穴が摩耗し、はんだ鏝２０１の取り付け位置がずれることがある。また、はんだ鏝２０１がはんだ鏝ホルダ２０２の所定位置に正確に取り付けられても、鏝先が被はんだ物に接触されることで、徐々に位置ずれが生じることもある。
【００２５】
このように、はんだ鏝２０１の先端位置がずれることで、はんだ鏝２０１の熱が被はんだ物やはんだに正確に伝わらず、はんだ不良が生じ易くなる。そこで、本発明のはんだ付けロボット２００は、図１に示すように、テーブル上に鏝先位置確認治具１００を設置し、はんだ鏝の先端位置を確認している。
【００２６】
図２は、本発明の実施形態１に係るはんだ付けロボット２００で使用する鏝先位置確認治具１００の上面図である。また、図３は、図２に示した鏝先位置確認治具１００を視点ｖ１から見た側面図であり、図４は、視点ｖ２から見た側面図である。
【００２７】
実施形態１の鏝先位置確認治具１００は、第１の中空棒体１１、第１の移動ユニット２０、固定プレート２３等から構成されている。
【００２８】
第１の中空棒体１１は、はんだ鏝２０１の鏝先が挿入される挿入穴１２を有し、挿入穴１２の開口側にはテーパ部１３が形成されている。挿入穴１２は、はんだ鏝２０１の鏝先径よりも少し大きい穴径であり、鏝先全体を挿入することができる深さで形成されている。テーパ部１３は、例えば４５°程度の傾斜角度であり、想定される鏝先の位置ずれ量に対応した長さで形成されている。
【００２９】
第１の移動ユニット２０は、ステージ２１と付勢部材２２を有する。ステージ２１は、第１の中空棒体１１のテーパ部１３を上面に向けて保持し、バネ等の付勢部材２２によりＸＹ方向に支持されており、第１の中空棒体１１をＸＹ方向に移動できるように構成されている。
【００３０】
固定プレート２３は、鏝先位置確認治具１００をはんだ付けロボット２００のテーブルに固定するプレートである。第１の中空棒体１１は、はんだ鏝２０１の位置ずれを確認するときの基準位置となるため、はんだ付けロボット２００の振動やロボットアーム２０３の衝撃で鏝先位置確認治具１００自身がテーブルからずれないよう、固定プレート２３とネジ部材や磁石等の固定部材によりテーブルと強固に固定される。
【００３１】
次に、本発明のはんだ付けロボット２００において、鏝先位置確認治具１００を用いてはんだ鏝２０１の先端位置を確認する方法について説明する。
【００３２】
最初に、鏝先位置確認治具１００をはんだ付けロボット２００のテーブル上の所定位置に設置して固定する。鏝先位置確認治具１００の設置位置は、ロボットアーム２０３の移動範囲内であり、例えば、はんだ付けユニット２１０を調整するときのロボットアーム２０３の待機位置となるテーブル上である。
【００３３】
次に、はんだ付けロボット２００において、はんだ付けユニット２１０のはんだ鏝２０１の先端位置と鏝先位置確認治具１００の第１の中空棒体１１の挿入穴１２の位置が合致するようにティーチングし登録する。また、はんだ付けユニット２１０を鏝先位置確認治具１００上に移動させるため、ロボットアーム２０３の制御プログラムを作成する。
【００３４】
次に、ロボットアーム２０３を制御して、はんだ付けユニット２１０を鏝先位置確認治具１００上に移動させた後、はんだ鏝２０１の先端を第１の中空棒体１１の上面よりも低い位置まで下降させる。
【００３５】
はんだ鏝２０１の先端位置がずれている場合、図３または図４に示すように、鏝先が第１の中空棒体１１のテーパ部１３に接触し、テーパ部１３を外側に押し出す力が生じるため、第１の中空棒体１１をステージ２１と一緒に水平方向へスライドさせ、付勢部材２２を圧縮させる。はんだ鏝２０１の先端がテーパ部１３よりも下方に下降し、鏝先全体が完全に挿入穴１２に挿入されるとステージ２１の移動が停止する。
【００３６】
このステージ２１の移動量は、はんだ鏝２０１の鏝先の位置ずれ量に相当する。このため、第１の移動ユニット２０にスケール２４等の計測部を設けて位置ずれ量を測定し、予めティーチングしたはんだ付け座標に対して位置ずれ量を補正することにより、適切なはんだ付け座標に移動させることができる。
【００３７】
位置ずれ量を測定後、はんだ付けユニット２１０を上昇させて、はんだ鏝２０１の鏝先を第１の中空棒体１１の挿入穴１２から引き抜くと、ステージ２１が付勢部材２２により最初の所定位置に戻されるため、鏝先位置確認治具１００の再調整の必要はなく、鏝先位置を繰り返し確認することができる。
【００３８】
なお、第１の中空棒体１１は、挿入穴１２の穴径を鏝先の位置ずれの許容度に応じて設定することが好ましい。例えば、鏝先の位置ずれ量を１ｍｍ以内に収めたい場合、第１の中空棒体１１の穴径ははんだ鏝２０１の先端径の＋２ｍｍ以内で設定すればよい。これにより、位置ずれ量が許容範囲内であれば、ステージ２１が移動することなく、鏝先が第１の中空棒体１１の挿入穴１２に挿入されるため、許容範囲内であることを容易に確認することができる。
【００３９】
また、第１の中空棒体１１の穴径は、はんだ鏝２０１の先端径や、挿入穴１２の加工精度、ロボットアーム２０３の位置決め精度等を考慮して設定することが好ましい。
【００４０】
例えば、はんだ鏝２０１の先端径のバラツキがφ８±０．２ｍｍ、第１の中空棒体１１の穴径のバラツキがφ８±０．１ｍｍ、ロボットアーム２０３の位置決め精度が±０．０１ｍｍの場合、少なくとも第１の中空棒体１１の穴径はφ８．３１−０（公差）ｍｍ以上の設計値が必要となる。
【００４１】
挿入穴１２の穴径を適切に設定することにより、はんだ鏝２０１の先端が挿入穴１２に挿入されなくなることを防止し、はんだ鏝２０１の先端や第１の中空棒体１１を損傷させることを防止できる。
【００４２】
（実施形態２）
実施形態１の鏝先位置確認治具１００では、第１の移動ユニット２０にスケール２４等の計測部を設けてステージ２１の移動量を計測していたが、図３または図４に示すように、第１の移動ユニット２０のステージ２１に変位計２５を設けることにより、ステージ２１の移動量を測定することも可能である。
【００４３】
変位計２５は、市販されている接触式もしくは非接触式の変位計を使用できる。変位計２５を用いることにより、はんだ鏝２０１の先端の位置ずれ量を高精度で測定することができる。
【００４４】
（実施形態３）
実施形態１や実施形態２では、鏝先位置確認治具１００の第１の移動ユニット２０にスケール２４や変位計２５を設けて位置ずれ量を計測したが、これらの計測手段を省略することも可能である。はんだ鏝２０１の先端の位置ずれ量を計測するとき、ロボットアーム２０３側で、第１の移動ユニット２０が移動しないように、はんだ鏝先端を第１の中空棒体１１に対して移動させ、ロボットアーム２０３の移動量から位置ずれ量を計測することも可能である。
【００４５】
この場合、第１の移動ユニット２０のステージ２１に、スケール２４や変位計２５等の測定手段が無くても位置ずれ量を計測することできるため、鏝先位置確認治具１００を安価で提供することができる。
【００４６】
（実施形態４）
図５、図６は、本発明の実施形態４に係る鏝先位置確認治具１５０を示した側面図である。実施形態４に係る鏝先位置確認治具１５０は、第２の中空棒体１５と第２の移動ユニット２６から構成されている。
【００４７】
第２の中空棒体１５は、はんだ鏝２０１の鏝先が挿入される挿入穴１６を有する。挿入穴１６は、はんだ鏝２０１の鏝先径よりも少し大きい穴径を有し、また、鏝先全体を挿入することができる深さで形成されている。なお、第２の中空棒体１５の挿入穴１６には、第１の中空棒体１１のようなテーパ部１３は設けられていない。
【００４８】
第２の移動ユニット２６は、ガイド部２７、付勢部材２８、固定プレート２３から構成されている。ガイド部２７は、第２の中空棒体１５を内包する筒状体であり、第２の中空棒体１５を上下方向に移動可能に支持する。付勢部材２８は、バネ等の弾性部材であり、ガイド部２７の内部に収容され、第２の中空棒体１５をガイド部２７の上部から突出させて保持する。第２の中空棒体１５の突出量ｈ１は、例えば目視で容易に確認できる程度に設定される。
【００４９】
次に、実施形態４の鏝先位置確認治具１５０を用いて、はんだ鏝２０１の先端位置を確認する方法について説明する。
【００５０】
最初に、鏝先位置確認治具１５０を、はんだ付けロボット２００のテーブル上に載置して固定プレート２３を利用して固定する。鏝先位置確認治具１５０は、実施形態１と同様に、ロボットアーム２０３の移動範囲内であり、例えば、はんだ付けユニット２１０を調整するときのロボットアーム２０３の待機位置に設置する。
【００５１】
次に、ロボットアーム２０３を制御して、はんだ付けユニット２１０を鏝先位置確認治具１５０上に移動させた後、はんだ鏝２０１の先端を鏝先位置確認治具１５０の第２の中空棒体１５の上面よりも低い位置まで下降させる。
【００５２】
はんだ鏝２０１の先端位置がずれていない場合、図５に示すように、はんだ鏝２０１の鏝先が挿入穴１６に挿入されていくため、第２の中空棒体１５は初期状態の突出量ｈ１のまま変化しない。
【００５３】
はんだ鏝２０１の先端位置がずれている場合、図６に示すように、鏝先が第２の中空棒体１５の上面と接触し、第２の中空棒体１５を押し下げ付勢部材２８を圧縮するため突出量ｈ２が小さくなる。このため、第２の中空棒体１５の突出量の変化を目視し、はんだ鏝先の位置ずれの有無を容易に確認することができる。
【００５４】
また、はんだ鏝先の位置ずれがあった場合、図６に示す状態から、ロボットアーム２０３ではんだ鏝２０１を水平方向へ少しずつ動かしながら、はんだ鏝先が挿入穴１６に挿入され、第２の中空棒体１５の突出量がｈ１に復帰する位置を検出することで、そのときのロボットアーム２０３の移動量から位置ずれ量を計測することができる。
【００５５】
なお、固定プレート２３とテーブルの間にＸＹテーブルを設けて、ＸＹテーブルを手動で移動させて、第２の中空棒体１５の突出量がｈ１となる位置を探してもよい。また、実施形態４の鏝先位置確認治具１５０を載置したテーブルを水平方向へ少しずつ動かしてもよい。
【００５６】
実施形態４に係る鏝先位置確認治具１５０によれば、第２の中空棒体１５の突出量がｈ１となる位置へ移動させることにより位置ずれ量を計測することができ、はんだ付けロボット２００の基準位置を補正することができる。また、本発明のはんだ付けロボットは、はんだ鏝先の位置ずれ量を補正することにより、はんだ付け不良を未然に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の鏝先位置確認冶具は、穴加工ロボットやネジ止めロボットなど軸部の位置確認が必要な加工ロボット全般に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１１  第１の中空棒体
１２  挿入穴
１３  テーパ部
１５  第２の中空棒体
１６  挿入穴
２０  第１の移動ユニット
２１  ステージ
２２  付勢部材
２３  固定プレート
２４  スケール
２５  変位計
２６  第２の移動ユニット
２７  ガイド部
２８  付勢部材
１００  鏝先位置確認治具
１５０  鏝先位置確認治具
２００  はんだ付けロボット
２０１  はんだ鏝
２０２  はんだ鏝ホルダ
２０３  ロボットアーム
２０４  はんだリール機構
２０６  はんだ供給ニードル機構
２１０  はんだ付けユニット
【図１】
2016215259.tif 000003
【図２】
2016215259.tif 000004
【図３】
2016215259.tif 000005
【図４】
2016215259.tif 000006
【図５】
2016215259.tif 000007
【図６】
2016215259.tif 000008
【図７】
2016215259.tif 000009