半田付け装置及び自動半田付け装置
【課題】半田の温度制御が可能で、半田の残量も検出でき、大きな面積の半田付けが可能な半田付け装置を提供する。
【解決手段】上部が開口する半田付け装置本体内１に、密封空間を備えた半田貯留部２、半田貯留部２の天井壁２０を貫通して半田付け装置本体１の開口側に突出するノズル４、半田貯留部２に圧縮気体を導入する気体注入口６、天上部が開口し、底部３０に設けられた半田貯留部２への連通口３１に逆止弁５を備え、ノズル４から流れ出て傾斜した天井壁２０を流れる半田９を回収する半田回収部３とを設けた半田付け装置１００である。半田付け装置本体１の側壁１１、１２に異なる高さで水平方向に巻回した複数本のヒータ７への通電を独立制御して半田温度を制御し、逆止弁５の弁軸５１に設けた電極５７が半田９から露出することにより半田の残量を検出することができる。
【解決手段】上部が開口する半田付け装置本体内１に、密封空間を備えた半田貯留部２、半田貯留部２の天井壁２０を貫通して半田付け装置本体１の開口側に突出するノズル４、半田貯留部２に圧縮気体を導入する気体注入口６、天上部が開口し、底部３０に設けられた半田貯留部２への連通口３１に逆止弁５を備え、ノズル４から流れ出て傾斜した天井壁２０を流れる半田９を回収する半田回収部３とを設けた半田付け装置１００である。半田付け装置本体１の側壁１１、１２に異なる高さで水平方向に巻回した複数本のヒータ７への通電を独立制御して半田温度を制御し、逆止弁５の弁軸５１に設けた電極５７が半田９から露出することにより半田の残量を検出することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半田付け装置及び自動半田付け装置に関し、特に、回路基板に実装される大型部品を回路基板の裏面側から半田の噴流（噴出）によって半田付けする噴流式半田付け装置及び自動半田付け装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回路基板のスルホールに取り付ける電子部品等に対して、後付け半田付けを実施する方式には、半田付けを一括で行う方式として、ディップ式、フロー式及びノズル式等がある。また、回路基板を部分的に分割して部品を部分的に半田付けする方式として、こて式（手動とロボットによる自動）、レーザ式及びマルチノズル式等がある。前者の方法は一括で部品の半田付けを行うために半田付けが短時間で実施できる反面、大型の半田槽が必要であり、エネルギー消費量が大きく設置スペースも大きい。また、後者の方法は、装置が小さくエネルギー消費量が小さいが、半田付けが部分的であるので時間がかかり、生産性が悪い。
【０００３】
近年の地球温暖化対策として、省エネルギーで生産性が確保でき、装置の小型化を図ることが可能な半田付け装置として、ポット式半田付け工法があり、その装置が特許文献１や特許文献２に開示されている。
【０００４】
特許文献１に開示された半田付け装置は、加熱スリーブに囲まれたメッキ液槽の中央部に溢流ノズルがメッキ液槽の開口側に突出する圧力チャンバを備えて構成され、圧力チャンバに圧縮エアを送り込むことによって溢流ノズルから溢れ出て、メッキ液槽に戻る半田で半田付けを行うものである。圧力チャンバ内の半田が無くなった場合には、圧縮エアの供給を止めると圧力チャンバの底部に設けられた逆止弁が開き、メッキ液槽に戻った半田が逆止弁を通じて圧力チャンバ内に戻るようになっている。
【０００５】
特許文献２に開示された半田付け装置は、ヒータを底部に有する半田の貯留槽と、吐出口を備えた送り管が貯留槽の底部に接続する半田回収槽とが並列に設置されており、貯留槽の上方から加圧空気を送ると貯留槽内の半田が送り管を通じて半田回収槽側に送られ、吐出口から溢れた半田で半田付けを行うものである。半田付け終了後は加圧空気を遮断すると半田回収槽内の半田が半田の液位の差で戻り管を通じて貯留槽に戻るようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−１４７７７２号公報（図１）
【０００７】
【特許文献２】特開２００６−１１６６０１号公報（図１〜図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の半田付け装置では半田を溶融させる加熱スリーブがメッキ浴槽の外周全体を覆っており、メッキ浴槽の上部と下部とで温度制御ができなかった。一方、特許文献２の半田付け装置ではヒータが底部にしかないので、下部側の半田が先に溶融して沸騰すると、上部の未だ溶融していない半田部分が蓋となり、この蓋を急激に押し上げて半田が装置から外にこぼれる、所謂半田爆発が生じることがあった。また、半田付けにより半田の量が減っても検出する手段がないので、絶えず半田の量を監視する必要があった。更に、半田を溢れさせて半田付けを行うノズル部や吐出口が小さいので、大きな面積に対する半田付けが出来ないという課題があった。
【０００９】
本発明は、前記従来の半田付け装置の課題を解消し、半田を貯める部分の上部と下部とでヒータの独立温度制御が可能で半田爆発の虞がなく、また、半田付けによる半田の量の減少を検出することができ、更には、大きな面積に対する半田付けが可能な半田付け装置を提供することを第１の目的とし、第１の目的を達成する半田付け装置を用いた自動半田付け装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記第１の目的を達成する本発明の半田付け装置は、半田付け用の半田を蓄えるために上面が開口された半田付け装置本体と、半田付け装置本体の側壁に設けられたヒータと、半田付け装置本体の内部に設けられ、底面、側壁及び天井壁で囲まれた密封空間を備えた半田貯留部と、上端側が半田貯留部の天井壁を貫通して半田付け装置本体の開口側に突出し、下端側が底面より所定距離離れた位置まで延長されたノズルと、半田貯留部の半田液面より高い位置に設けられ、気体供給源に接続する気体注入口と、半田付け装置本体の内部に設けられ、天上部が開口し、底部に設けられた半田貯留部への連通口に逆止弁を備え、ノズルから流れ出て天井壁を伝って流れる半田を回収する半田回収部とを備えることを特徴とする半田付け装置である。
【００１１】
前記第２の目的を達成する本発明の自動半田付け装置には２つの形態がある。第１の形態の自動半田付け装置は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に自在に移動可能な移動装置を備えており、各方向の移動装置の上方に、第１の目的を達成する１つの半田付け装置が搭載されている自動半田付け装置である。移動装置の上方には回路基板搬送装置が設けられており、回路基板がこの回路基板搬送装置によって搬送され、半田付け位置で半田付け装置が上昇して半田付けが行われる。ノズルの形状は矩形が一般的である。
【００１２】
第２の形態の自動半田付け装置は、Ｘ、Ｙ方向に自在に移動可能なＸ方向移動装置とＹ方向移動装置を備えており、Ｙ方向移動装置の上に、第１の目的を達成する半田付け装置と汎用の噴流式半田付け装置がそれぞれ少なくとも１つずつ、独立に上下動できるＺ方向移動装置の上に搭載されている自動半田付け装置である。各方向の移動装置の上方には回路基板搬送装置が設けられており、多種類の回路基板がこの回路基板搬送装置によって搬送され、半田付け位置で、回路基板の種類に応じた半田付け装置が上昇して半田付けが行われる。ノズルの形状は矩形と円筒状の組み合わせであることが多い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半田を貯める部分の上部と下部とでヒータの独立温度制御をすることによって半田付け開始時に半田爆発の虞が無く、半田付けによる半田の量の減少を検出することによって半田付け装置を常時監視する必要がなくなり、更には、大きな面積に対する半田付けが可能で半田付け時間を短縮できる半田付け装置が提供される。また、回路基板搬送装置によって搬送される同一種類の回路基板の短時間の半田付けや、回路基板搬送装置によって搬送される多種類の回路基板の半田付けが可能な自動半田付け装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例に係る半田付け装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示した半田付け装置の分解斜視図である。
【図３】（ａ）は図１に示した半田付け装置の短手方向の断面図、（ｂ）は図１に示した半田付け装置に内蔵されるヒータの配置と逆止弁の駆動装置の一例の構成、及びこれらの制御装置との接続を示す説明図である。
【図４】（ａ）から（ｄ）は図１に示した半田付け装置の動作を示す図である。
【図５】（ａ）は従来の半田付け装置による半田付けの方法を示す図、（ｂ）は図１に示した半田付け装置による半田付けの方法を示す図である。
【図６】（ａ）は図１に示した半田付け装置の逆止弁の弁軸に設けた電極によって半田付け装置内の半田の残量の検出装置の構成を示す構成図、（ｂ）は(ａ)の半田の残量の検出装置が半田が少なくなった時に警報を発する状態を説明する構成図である。
【図７】（ａ）は図１に示した半田付け装置の変形実施例の構成を示す部分斜視図、（ｂ）は本発明に係る半田付け装置の他の実施例の構成を示す部分斜視図である。
【図８】図１に示した半田付け装置を搭載した自動半田付け装置の第１の形態の構成を示す構成図である。
【図９】図１及び図８（ｂ）に示した半田付け装置を複数個組み合わせて搭載した自動半田付け装置の第２の形態の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を用いて本発明の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例に係る半田付け装置１００の全体構成を示すものであり、図２は、図１の半田付け装置１００の構成を分かりやすくするために、上下に分解して示すものである。この実施例の半田付け装置１００は大きく分けて、半田付け用の半田を蓄えるために上面が開口された半田付け装置本体１と、半田付け装置本体１の内部に設けられた半田貯留部２、及び半田を回収する半田回収部３とから構成される。
【００１７】
半田付け装置本体１は、図２に示されるように、上面が開放された直方体状であり、底面１６、短手方向の側壁１１及び長手方向の側壁１２を備える。側壁１１、１２及び底面１６には半田加熱用のヒータが内蔵されているが、ヒータの構成については後述する。短手方向の一方の側壁１１の高い位置には、半田付け装置本体１の内部に圧縮気体を導入するための気体注入口６が設けられている。気体注入口６の位置は半田貯留部２内の最大半田液位よりも高い位置に設置する。側壁１１、１２の内周面の、前述の気体注入口６よりも高い位置には、後述する半田貯留部２の天井壁を取り付けるための取付面１３、１４、１５がある。ここで、短手方向の側壁１１の気体注入口６側にある取付面を第１の天井壁取付面１３、反対側の側壁１１にある取付面を第２の天井壁取付面１４、長手方向の側壁１２に対向して設けられる取付面を第３の天井壁取付面１５とする。
【００１８】
この実施例では、半田貯留部２の天井壁２０を傾斜させるために、第１の天井壁取付面１３の半田付け装置本体１の開口部からの深さよりも、第２の天井壁取付面１４の半田付け装置本体１の開口部からの深さの方を深くしてある。従って、第３の天井壁取付面１５は、第１の天井壁取付面１３から第２の天井壁取付面１４に向かって傾斜している。
【００１９】
半田貯留部２の天井壁２０は、第１の天井壁取付面１３、第２の天井壁取付面１４及び第３の天井壁取付面１５に、内部が気密になるように取り付けられ、天井壁２０と半田付け装置本体１の内周面との間の部分が、この実施例では半田貯留部２となる。即ち、この実施例では、半田貯留部２の底面１６と側壁１１、１２は、半田付け装置本体１の底面１６と側壁１１、１２と共通になっている。そして、取付面１３、１４、１５に内部が気密になるように取り付けられた天井壁２０は、第１の天井壁取付面１３から第２の天井壁取付面１４に向かって傾斜している。
【００２０】
一方、天井壁２０の気体注入口６側の部分には、上端側が天井壁２０を貫通して半田付け装置本体１の開口側に突出し、下端側が底面１６より所定距離離れた位置まで延長されたノズル４がある。この実施例のノズル４は、天井壁２０の長手方向に細長く形成された矩形状の筒体であり、底面１６に対して垂直方向に天井壁２０に取り付けられ、ノズル４の頂面が半田噴出口４０となる。ノズル４の短手方向の幅は、天井壁２０の短手方向の幅よりも短い。また、半田噴出口４０は、半田付け装置本体１の開口部よりも高い位置まで突出させて設けられている。
【００２１】
更に、第２の天井壁取付面１４側の天井壁２０には、天井壁２０を窪ませることによって形成された半田回収部３がある。この実施例の半田回収部３は直方体状であり、その底部３０は半田付け装置本体１の底面１６よりも高い位置にある。そして、半田回収部３の底部３０には半田貯留部２への連通口３１が設けられており、この連通孔３１は逆止弁５で開閉が可能になっている。連通孔３１は半田貯留部２側の直径が半田回収部３側の直径よりも小さい円錐台状になっており、この連通孔３１は同形状の円錐台状の弁体５２を備える逆止弁５によって液密に封止される。弁体５２に接続された弁軸５１は、半田付け装置本体１の外に設けた駆動装置によって駆動可能であり、駆動装置については後述する。ノズル４から流れ出て天井壁２０に達した半田は、半田回収部３側に傾斜した天井壁２０の上を流れて半田回収部３に流れ込むので、半田戻り管は不要である。
【００２２】
図３（ａ）は、図１に示した半田付け装置１００の短手方向の断面を示すものであり、図３（ｂ）は図１に示した半田付け装置１００に内蔵されるヒータ７の配置と逆止弁５の駆動装置５０の一例の構成、及びこれらの制御装置１０との接続を示すものである。まず、半田付け装置１００において半田を溶融させるヒータ７の構成について説明し、次いで逆止弁５の駆動装置５０の構成について説明する。
【００２３】
ヒータ７は、半田付け装置本体１の側壁１１、１２に、垂直方向の高さを異ならせて水平方向に複数本巻回されている。また、半田付け装置本体１の底面１６にもヒータ７が内蔵されている。更に、半田付け装置本体１の側壁１１には半田温度を検出する温度センサ８が内蔵されており、温度センサ８によって検出された半田の温度は制御装置１０に入力される。
【００２４】
そして、各ヒータ７への通電は独立して行うことができるように、各ヒータ７の電極はスイッチ回路７１を通じて電源７０に接続されている。スイッチ回路７１には各ヒータ７を独立にオンオフできるスイッチがあり、このスイッチのオンオフは半田の温度を検出可能な制御装置１０によって行われる。ヒータ７が独立に通電制御可能であると、冷間状態の半田付け装置に通電を行う際に、各ヒータ７への通電タイミングを変えることにより、半田付け装置本体１の上側にある半田から先に溶融させ、順次半田付け装置本体１の底側にある半田を溶融させることができる。この結果、半田付け装置本体１の底側にある半田が先に溶融して沸騰し、上側にあるまだ溶融していない半田を押し上げることによって起こる半田爆発を防止することができる。
【００２５】
次に、逆止弁５の駆動装置５０の構成について図３（ｂ）を用いて説明する。この実施例では、逆止弁５の弁軸５１の端部にプランジャ５３を取り付ける。そして、半田付け装置本体１の側壁１１にフレーム５６を取り付け、このフレーム５６に、プランジャ５３を押圧するばね５５と、プランジャ５３を吸引するソレノイド５４を内蔵させる。ソレノイド５４への通電は制御装置１０によって行わせる。ソレノイド５４への通電がない時には、弁軸５１がばね５５に付勢されるので逆止弁５は閉じた状態となる。一方、ソレノイド５４への通電が行われると、プランジャ５３がソレノイド５４に吸引され、プランジャ５３がばね５５を押し縮めてソレノイド５４側に移動するので、弁軸５１が上方に移動し、逆止弁５が開く。
【００２６】
逆止弁５の駆動装置としては、レバー式の手動で逆止弁５を開閉する形式のものも可能である。このように、本発明の半田付け装置１００の逆止弁５は機械式の構成によって開閉するので、動作が確実である。
【００２７】
ここで、以上のように構成された本発明の半田付け装置１００を用いた半田付け動作を図４（ａ）から（ｄ）に示す概略構成図を用いて説明する。図４（ａ）は半田付けを行う前の半田付け装置１００を示している。なお、ヒータや逆止弁５の駆動装置の図示は省略してある。また、この例では、気体注入口６には気体供給源としてエアポンプ６０が接続されている。この実施例では、気体供給源はエアポンプであるが、この他にも窒素ボンベから高圧窒素ガスを供給するようにすることもできる。窒素ガスを用いると、半田貯留部２内の酸素がなくなり、半田の酸化防止が可能である。
【００２８】
図４（ａ）の状態で図示しないヒータに通電して半田９を溶融する。この状態では逆止弁５は開いており、連通孔３１によって半田貯留部２と半田回収部３が連通している。半田９の溶融後に半田付けを行う場合は、逆止弁５を閉じて半田貯留部２を密封する。次いで、エアポンプ６０を駆動して、気体注入口６から圧縮空気を半田貯留部２内に送り込む。半田貯留部２の内部の気体の圧力（気体圧）が高まると、この気体圧で半田貯留部２内の半田９が押され、半田９がノズル４内を上昇してノズル４の半田噴出口４０から噴出する。この状態が図４（ｂ）に示す状態である。ノズル４の半田噴出口４０から噴出した半田９は傾斜した天井壁２０を伝って半田回収部３に流れ込む。この状態になれば、半田付けを行いたいレッグ部８２を備えた電子部品８１が実装された回路基板８０を半田噴出口４０に近づけて半田付けを行うことができる。
【００２９】
図４（ｃ）は半田付けを行いたいレッグ部８２を備えた電子部品８１が実装された回路基板８０を半田噴出口４０から噴出する半田９に接触させ、レッグ部８２の半田付けを行っている状態を示すものである。ノズル４の半田噴出口４０から噴出し、回路基板８０のレッグ部８２の半田付けを行った半田９は、傾斜した天井壁２０を伝って半田回収部３に流れ込んで回収される。回路基板８０のレッグ部８２の半田付けが終了すると、エアポンプ６０の動作を停止し、逆止弁５を開く。すると、半田回収部３内に貯まった半田９が連通孔３１を通って半田貯留部２に戻り、図４（ｄ）の状態になる。この状態は図４（ａ）の状態と同じであり、再度半田付けを行う場合には、図４（ａ）から図４（ｃ）の動作を繰り返す。
【００３０】
図５（ａ）は、従来の半田付け装置による半田付けの方法を示す図である。従来の半田付け装置のノズル４は円筒形や角筒形をしているものが多く、ノズル４から噴出する半田９の量が少なかった。このため、回路基板８０に実装された多数のレッグ部８２を備えた電子部品８１のレッグ部８２を半田付けするには、回路基板８０をレッグ部８２の並ぶ方向に沿ってノズル４の上を通さなければならず、ノズル４から外れないように回路基板８０を移動させることが困難であった。
【００３１】
これに対して、以上説明した本発明の半田付け装置１００では、ノズル４が所定幅で或る程度の長さを備えているので、図５（ｂ）に示すように、ノズル４の半田噴出口４０から噴出する半田９の量が多く、噴出する半田の形状は横長で、所定の面積を備えている。このため、回路基板８０に実装された多数のレッグ部８２を備えた電子部品８１のレッグ部を半田付けする場合には、回路基板８０のレッグ部８２が並ぶ部分を、ノズル４の上方から半田噴出口４０にタッチさせるだけで済むので、半田付け作業が容易に行える上に、半田付け時間も短縮できる。また、ノズル４の半田噴出口４０の面積が大きいと、半田付け対象製品の範囲が広がる。
【００３２】
次に、図６（ａ）、（ｂ）を用いて本発明の半田付け装置１００に装備させた半田貯留量不足検出装置７７の一例の構成と動作を説明する。半田貯留量不足検出装置７７は、半田付け装置１００内の半田９が不足した時にこれを検出するものである。半田貯留量不足検出装置７７は、逆止弁５の弁軸５１の所定箇所に絶縁体７２を介して取り付けた液位検出電極７３、液位検出電極７３の検出出力を外部に取り出すリード線７８、リード線７８に接続されたアラーム装置７４、液位が正常時に点灯するランプ７５及びバッテリ７６から構成される。バッテリ７６の一方の電極は半田付け装置本体１の外壁面に接続される。液位検出電極７３の弁軸５１への取付位置は、半田付け装置１００内の半田９の量が不足した時に露出する位置である。
【００３３】
半田付け装置１００内の半田９の量が十分にある場合は、図６（ａ）に示すように、逆止弁５が開いた状態で液位検出電極７３は半田９の中に位置する。この状態では、液位検出電極７３は半田９と半田付け装置本体１の外壁面を通じてバッテリ７６の一方の電極に接続される。このため、アラーム７４とランプ７５がバッテリ７６によって通電され、アラーム７４は沈黙しているが、ランプ７５は半田の残留液位が正常状態であることを示すために点灯している。
【００３４】
一方、半田付け装置１００内の半田９の量が不足した場合は、図６（ｂ）に示すように、逆止弁５が開いた状態で液位検出電極７３が半田９の液位よりも上になり、空中に露出する。この状態では、液位検出電極７３は半田９を通じてバッテリ７６の一方の電極に接続されない。このため、アラーム７４とランプ７５の、バッテリ７６との導通が失われ、ランプ７５は半田の残留液位が正常状態でないことを示すために消灯し、アラーム７４からは警報が発せられる。半田付け作業者はこの警報とランプ７５の消灯によって半田付け装置１００内の半田９の量の不足を知ることができるので、半田９を補充することにより以後もスムーズに半田付け作業を行うことができる。
【００３５】
図７（ａ）は、図２に示した一実施例の半田付け装置１００の変形実施例の半田付け装置１０１の構成を示すものである。変形実施例の半田付け装置１０１の半田付け装置本体１の構成は、図２に示した一実施例の半田付け装置本体１の構成と同じで良いのでここでは図示を省略する。また、変形実施例の半田付け装置１０１の半田貯留部２の天井壁２０の構成において、図２に示した一実施例と同じ構成部分には同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００３６】
変形実施例の半田付け装置１０１の半田貯留部２の天井壁２０が、図２に示した一実施例の半田貯留部２の天井壁２０と異なる部分は、ノズル４Ａの形状である。一実施例の半田付け装置１００のノズル４には、天井壁２０の長手方向に細長く形成された矩形状の筒体であり、ノズル４の頂面に単一の半田噴出口４０がある。一方、変形実施例の半田付け装置１０１のノズル４Ａは、ノズル４Ａの頂面には２つの半田噴出口４１と４２がある。２つの半田噴出口４１と４２の間はギャップ部４４で離間されている。ノズル４Ａの短手方向の幅と長手方向の長さ及び垂直方向の長さはノズル４と同じで良い。また、ギャップ部４４の位置は特に規定されるものではなく、半田付けする製品に合わせてギャップ部４４の位置が異なるノズル４Ａを作ることができる。変形実施例の半田付け装置１０１では、基板への取付位置が異なる２種類の電子部品の半田付けを同時に行うことができる。
【００３７】
図７(ｂ)は、図２に示した一実施例の半田付け装置１００の他の実施例の半田付け装置１０２の構成を示すものである。他の実施例の半田付け装置１０２の半田付け装置本体１の構成は、図２に示した一実施例の半田付け装置本体１の構成と同じで良いのでここでは図示を省略する。また、他の実施例の半田付け装置１０２の半田貯留部２の天井壁２０の構成において、図２に示した一実施例と同じ構成部分には同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００３８】
他の実施例の半田付け装置１０２の半田貯留部２の天井壁２０の構成が、図２に示した一実施例の半田貯留部２の天井壁２０の構成と異なる部分は、ノズル４Ｂの形状である。一実施例の半田付け装置１００のノズル４は、天井壁２０の長手方向に細長く形成された矩形状の筒体であり、ノズル４の頂面に単一の半田噴出口４０がある。一方、他の実施例の半田付け装置１０２のノズル４Ｂは円筒状であり、ノズル４Ｂの頂面には円形の半田噴出口４３がある。ノズル４Ｂの垂直方向の長さはノズル４と同じで良い。また、他の実施例の半田付け装置１０２では、レッグ部の数が少ない電子部品の回路基板への半田付けを行うことができる。また、ノズル４Ｂの断面形状は楕円形でも良く、ノズル４Ｂの隣りに二点鎖線で示すようにノズル４Ｃを追加することもできる。ノズル４Ｂ、４Ｃの直径は半田付けする回路基板のレッグ部の大きさに応じて決めれば良い。
【００３９】
図８は、図１に示した半田付け装置１００を使用した第１の形態の自動半田付け装置２００の一実施例の構成を示すものである。この実施例の自動半田付け装置２００は、同一種類の回路基板を効率良く半田付けするためのものである。自動半田付け装置２００には、半田付け装置１００を左右方向及び上下方向に移動させる移動装置として、Ｘ方向に移動させるＸ方向移動装置９０Ｘ、Ｙ方向に移動させるＹ方向移動装置９０Ｙ及びＺ方向に移動させるＺ方向移動装置９０Ｚがある。Ｘ方向移動装置９０Ｘは、所定距離離れた２本の平行なＸ方向ガイドレール９１に沿って移動する２つの移動体を備え、両者は２本のＹ方向ガイドレール９２で接続されている。Ｙ方向移動装置９０ＹはこのＹ方向ガイドレール９２に沿って移動する。また、Ｙ方向移動装置９０Ｙの上にはＺ方向移動装置９０Ｚが取り付けられており、このＺ方向移動装置９０Ｚの上に１つの半田付け装置１００が取り付けられている。
【００４０】
これら３つのＸ方向移動装置９０Ｘ、Ｙ方向移動装置９０Ｙ及びＺ方向移動装置９０Ｚにより、半田付け装置１００は、自動半田付け装置２００内を自在に移動することができる。そして、自在に移動できる半田付け装置１００の上に回路基板搬送装置８５が設けられており、半田付けを行う回路基板８０を搬送する。回路基板搬送装置８５は公知であるので、ここでは説明を省略する。更に、３つのＸ方向移動装置９０Ｘ、Ｙ方向移動装置９０Ｙ及びＺ方向移動装置９０Ｚ、回路基板搬送装置８５、前述の気体供給源（図示せず）、逆止弁駆動装置（図示せず）及び半田貯留量不足検出装置７７は、制御装置１０によって駆動制御される。
【００４１】
ここで、制御装置１０の動作の一例について説明する。制御装置１０は、まず、回路基板搬送装置８５を駆動して半田付けを行う回路基板８０を半田付け位置に搬送して静止させる。半田付け装置１００は、予めＸ方向移動装置９０ＸとＹ方向移動装置９０Ｙによって半田付け位置に合わせて位置決めされており、回路基板８０が回路基板搬送装置８５によって半田付け位置に搬送されると、Ｚ方向移動装置９０Ｚによって半田付け装置１００が半田付け位置まで上昇させられる。制御装置１０は次に、Ｚ方向移動装置９０Ｚが半田付け装置１００を上昇させている時に、逆止弁駆動装置５０を駆動して逆止弁５を閉じ、気体供給源６０を駆動して半田貯留部２内に圧縮空気を送り、ノズル４から半田貯留部２内の半田９を噴出させる。半田付け装置１００を上昇させるタイミングは、回路基板８０を半田付け位置に搬送して静止させる少し前でも良い。
【００４２】
半田付け装置１００が上昇して、回路基板８０に半田付けが行われ、半田付けが終了すると、制御装置１００は気体供給源６０の駆動を停止した後に、Ｚ方向移動装置９０Ｚによって半田付け装置１００を半田付け位置から下降させる。回路基板８０の半田付け位置が変わらない場合は、Ｘ方向移動装置９０ＸとＹ方向移動装置９０Ｙは駆動する必要はない。そして、半田付け装置１００を半田付け位置から下降させる途中で、制御装置１０は逆止弁駆動装置５０を駆動して逆止弁５を開き、半田貯留部２と半田回収部３の半田９の液位を合わせて次の半田付けに備える。この後、制御装置１０は次の回路基板８０を半田付け位置に搬送するべく回路基板搬送装置８５を駆動して以上の動作を繰り返すので、回路基板８０の半田付けが自動で行える。
【００４３】
なお、制御装置１０は、半田付け装置１００を半田付け位置から下降させる時に、半田液面が下降による加減速でこぼれないように液面制御する。また、回路基板搬送装置８５が異種の回路基板８０を搬送して半田付けを行う場合は、制御装置１０は半田付け装置１００を半田付け位置から下降させた後に、Ｘ方向移動装置９０ＸとＹ方向移動装置９０Ｙを駆動して、半田付け装置１００を次の半田付け位置に移動させれば良い。以上の制御装置１０の半田付け装置１００の駆動方法はあくまでも一例であり、制御装置１０の制御手順はこの実施例に制限されるものではない。
【００４４】
図９は、本発明の第２の形態の自動半田付け装置２００Ａの一実施例の構成を示すものである。図８に示した第１の形態の自動半田付け装置２００は、同一種類の回路基板を効率良く半田付けするためのものであったが、図９に示す第２の形態の自動半田付け装置２００Ａは、半田付け位置の異なる複数種類の回路基板を、１つの装置で効率良く半田付けするためのものである。このため、図９に示す自動半田付け装置２００ＡのＹ方向移動装置９０Ｙの上には、第１、第２、第３の３つの半田付け装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃが、それぞれ独立に動作する第１、第２、第３の３つのＺ方向移動装置９０ＺＡ、９０ＺＢ、９０ＺＣに搭載されて設けられている。
【００４５】
この実施例では、第１の半田付け装置１００Ａは、図１に示した半田付け装置１００と同様のものであり、矩形状のノズル４を備える。また、第２の半田付け装置１００Ｂは、図１に示した半田付け装置１００の矩形状のノズル４の全長が半分程度のノズル４Ｄを備える。更に、第３の半田付け装置１００Ｃは、図６（ｂ）に示した半田付け装置１０２と同様の円筒状のノズル４Ｂを備える。これらのノズル４、４Ｂ、４Ｄは、第１、第２、第３のＺ方向移動装置９０ＺＡ、９０ＺＢ、９０ＺＣにより、独立に半田付け位置まで上昇し、下降することができる。なお、Ｘ方向移動装置９０ＸとＹ方向移動装置９０Ｙの構成は、図８に示したものと変わりが無いので、ここではこれらの説明を省略する。
【００４６】
自在に移動できる第１、第２、第３の半田付け装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの上に、回路基板搬送装置８５が設けられている点も同様である。また、Ｘ方向移動装置９０Ｘ、Ｙ方向移動装置９０Ｙ、第１、第２、第３のＺ方向移動装置９０ＺＡ、９０ＺＢ、９０ＺＣ、回路基板搬送装置８５、前述の気体供給源（図示せず）、逆止弁駆動装置（図示せず）及び半田貯留量不足検出装置７７が、制御装置１０によって駆動制御される点も同様である。
【００４７】
ここで、自動半田付け装置２００Ａにおける制御装置１０の動作の一例について説明する。図８に示した自動半田付け装置２００では、回路基板搬送装置８５によって同一の種類の回路基板８０が搬送される。一方、図９に示した自動半田付け装置２００Ａでは、回路基板搬送装置８５によって多品種の回路基板８０が搬送される。ここでは、説明を簡単にするために、回路基板搬送装置８５によって第１の回路基板８０Ａ、第２の回路基板８０Ｂ及び第３の回路基板８０Ｃが搬送されるものとする。
【００４８】
自動半田付け装置２００Ａによる半田付けが必要な部品としては、第１の回路基板８０Ａにはレッグ部８２が多数並ぶ電子部品８１があり、第２の回路基板８０Ｂにはレッグ部８２の数が電子部品８１の半分程度の電子部品８１Ｃがあり、第３の回路基板８０Ｃには第２の回路基板８０Ｂとは取り付け位置が異なる電子部品８１Ｃと、基板の搬送方向に半田付けが必要なピン（図示せず）が多数並ぶ電子部品８１Ｄがある。例えば、第１と第２の回路基板８０Ａ、８０Ｂは大量生産するワーク（大口品）であり、第３の回路基板８０Ｃは少量生産ワーク（小口品）である場合にこのような状況が存在する。
【００４９】
そして、第１の半田付け装置１００Ａは第１の回路基板８０Ａにある電子部品８１を半田付けするのに適したノズル４を備えており、第２の半田付け装置１００Ｂは第２の回路基板８０Ｂと第３の回路基板８０Ｃにある電子部品８１Ｃを半田付けするのに適したノズル４Ｄを備えており、第３の半田付け装置１００Ｃは第３の回路基板８０Ｃにある電子部品８１Ｄを半田付けするのに適したノズル４Ｂを備えているものとする。なお、ノズル４Ｂは円筒状の汎用ノズルであり、回路基板の搬送方向や搬送方向に垂直な方向に移動させて電子部品に半田付けを行う、所謂引き半田と呼ばれる半田付けに使用されるものである。ノズル４Ｂによる電子部品４Ｄの半田付けについては後に詳述する。
【００５０】
この場合、第１、第２、第３のＺ方向移動装置９０ＺＡ、９０ＺＢ、９０ＺＣには、それぞれ、第１、第２、第３の半田付け装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃを搭載する。第１、第２、第３の半田付け装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃのどれを、第１、第２、第３のＺ方向移動装置９０ＺＡ、９０ＺＢ、９０ＺＣのどれに搭載するかは、任意で良い。更に、回路基板搬送装置８５の上流側には、回路基板搬送装置８５の上を流れる回路基板の種類を判別する図示しないセンサがあり、センサで検出された回路基板の種類は、回路基板が半田付け位置に到達する前に制御装置１０に入力されているものとする。
【００５１】
制御装置１０は最初に、次に半田付けを行う回路基板の種類を確認する。ここでは、次に半田付けを行う回路基板が第２の回路基板８０Ｂである場合について説明する。次いで制御装置１０は回路基板搬送装置８５を駆動して半田付けを行う第２の回路基板８０Ｂを半田付け位置に搬送して静止させる。第２の回路基板８０Ｂに対応する第２の半田付け装置１００Ｂは、予めＸ方向移動装置９０ＸとＹ方向移動装置９０Ｙによって半田付け位置に合わせて位置決めされている。第２の回路基板８０Ｂが回路基板搬送装置８５によって半田付け位置に搬送されると、第２のＺ方向移動装置９０ＺＢによって第２の半田付け装置１００Ｂが半田付け位置まで上昇させられる。制御装置１０は、第２の半田付け装置１００Ｂの上昇中に逆止弁駆動装置５０を駆動して逆止弁５を閉じ、気体供給源６０を駆動して半田貯留部２内に圧縮空気を送り、ノズル４Ｄから半田貯留部２内の半田９を噴出させる。
【００５２】
第２の半田付け装置１００Ｂの上昇により、第２の回路基板８０Ｂに半田付けが行われると、制御装置１０は気体供給源６０の駆動を停止した後に、第２のＺ方向移動装置９０ＺＢによって第２の半田付け装置１００Ｂを半田付け位置から下降させる。そして、第２の半田付け装置１００Ｂを半田付け位置から下降させる途中で、制御装置１０は逆止弁駆動装置５０を駆動して逆止弁５を開き、半田貯留部２と半田回収部３の半田９の液位を合わせて次の半田付けに備える。
【００５３】
次に半田付けを行う回路基板が同じく第２の回路基板８０Ｂである場合は、Ｘ方向移動装置９０ＸとＹ方向移動装置９０Ｙは駆動する必要はない。一方、図９に示した実施例のように、次に半田付けを行う回路基板が第３の回路基板８０Ｃである場合は、制御装置１０はＸ方向移動装置９０ＸとＹ方向移動装置９０Ｙを駆動して、第２の半田付け装置１００Ｂの位置を第３の回路基板８０Ｃにおける電子部品８１Ｃの半田付け位置に合わせる。そして、制御装置１０は回路基板搬送装置８５を駆動して半田付けを行う第３の回路基板８０Ｃを半田付け位置に搬送して静止させ、前述同様の動作で第２の半田付け装置１００Ｂに半田付けを行わせる。
【００５４】
第３の回路基板８０Ｃにはもう１つ半田付けを行う電子部品８１Ｄがあるので、制御回路１０は第２の半田付け装置１００Ｂを半田付け位置から下降させた後に、Ｘ方向移動装置９０ＸとＹ方向移動装置９０Ｙを駆動して、第３の半田付け装置１００Ｃの位置を第３の回路基板８０Ｃにおける電子部品８１Ｄの半田付け位置に合わせる。そして、制御装置１０は回路基板搬送装置８５を駆動して第３の回路基板８０Ｃを半田付け位置に搬送して静止させ、第３の半田付け装置１００Ｃを上昇させて電子部品８１Ｄの先端部（搬送装置８５の下流側の端部）に半田付けを行わせる。次に、制御装置１０は、Ｘ方向移動装置９０Ｘのみを駆動して、ノズル４Ｂを電子部品８１Ｄの後端部（搬送装置８５の下流側の端部）まで移動させて電子部品８１Ｄの全てのピンに半田付けを行う。なお、電子部品８１Ｄのピンの半田付けに際しては、Ｘ方向移動装置９０Ｘを駆動する代わりに、回路基板搬送装置８５を駆動して第３の回路基板８０Ｃを移動させても良い。
【００５５】
この後、制御装置１０は、次に半田付けを行う回路基板を半田付け位置に搬送するべく回路基板搬送装置８５を駆動すると共に、次に半田付けを行う回路基板の種類を判別して対応する半田付け装置を半田付け位置に移動させる動作を繰り返すので、多種類の回路基板に対しても半田付けが自動で行える。第１、第２、第３のＺ方向移動装置９０ＺＡ、９０ＺＢ、９０ＺＣの上に搭載する半田付け装置は、回路基板搬送装置８５に搬送させる回路基板の種類、即ち半田付けを行う電子部品の半田付け領域に応じて、その半田付け領域に適したノズル形状を備える半田付け装置を選択すれば良い。
【００５６】
図８に示した第１の形態の自動半田付け装置２００は、専用の矩形ノズルを備えて１種類の回路基板の半田付けに用いられ、半田付けのスピードを向上させることができる。一方、図９に示した第２の形態の自動半田付け装置２００Ａは、専用の矩形ノズルと汎用の円筒形ノズルの両方を備えており、切り換えて使用することにより、多種類の回路基板の半田付けに用いることができる。例えば、１０種類の回路基板に対して、従来は１０種類の専用ノズルを準備する必要があったが、第２の形態の自動半田付け装置２００Ａには矩形ノズルと円筒状ノズルの両方が備えられているので、両者の組み合わせによって、大量生産品には専用の矩形ノズルで半田付けを行い、少量生産品に対しては汎用の円筒状ノズルを走査させて半田付けすることにより対応できる。
【００５７】
そして、本発明の半田付け装置は、気体で半田を噴出させる構成であり、モータが必要ないので小型化ができる。このため、図９に示した第２の形態の自動半田付け装置２００Ａのように、複数の半田付け装置をＺ方向移動装置の上に取り付ける構成が可能となる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 半田付け装置本体
２ 半田貯留部
３ 半田回収部
４、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ ノズル
５ 逆止弁
６ 気体注入口
７ ヒータ
８ 温度センサ
９ 半田
１０ 制御装置
１１、１２ 側壁
１３、１４、１５ 天井壁取付面
１６ 底面
２０ 天井壁
３０ 底部
３１ 連通孔
４０〜４３ 半田噴出口
５０ 逆止弁駆動装置
６０ エアポンプ
７３ 液位センサ
７５ 警報ランプ
８０、８０Ａ〜８０Ｃ 回路基板
８１、８１Ｃ、８１Ｄ 電子部品
８２ レッグ部
８５ 回路基板搬送装置
９０Ｘ、９０Ｙ、９０Ｚ、９０ＺＡ〜９０ＺＣ 移動装置
１００、１００Ａ〜１００Ｃ 本発明の半田付け装置
２００、２００Ａ 本発明の自動半田付け装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は半田付け装置及び自動半田付け装置に関し、特に、回路基板に実装される大型部品を回路基板の裏面側から半田の噴流（噴出）によって半田付けする噴流式半田付け装置及び自動半田付け装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回路基板のスルホールに取り付ける電子部品等に対して、後付け半田付けを実施する方式には、半田付けを一括で行う方式として、ディップ式、フロー式及びノズル式等がある。また、回路基板を部分的に分割して部品を部分的に半田付けする方式として、こて式（手動とロボットによる自動）、レーザ式及びマルチノズル式等がある。前者の方法は一括で部品の半田付けを行うために半田付けが短時間で実施できる反面、大型の半田槽が必要であり、エネルギー消費量が大きく設置スペースも大きい。また、後者の方法は、装置が小さくエネルギー消費量が小さいが、半田付けが部分的であるので時間がかかり、生産性が悪い。
【０００３】
近年の地球温暖化対策として、省エネルギーで生産性が確保でき、装置の小型化を図ることが可能な半田付け装置として、ポット式半田付け工法があり、その装置が特許文献１や特許文献２に開示されている。
【０００４】
特許文献１に開示された半田付け装置は、加熱スリーブに囲まれたメッキ液槽の中央部に溢流ノズルがメッキ液槽の開口側に突出する圧力チャンバを備えて構成され、圧力チャンバに圧縮エアを送り込むことによって溢流ノズルから溢れ出て、メッキ液槽に戻る半田で半田付けを行うものである。圧力チャンバ内の半田が無くなった場合には、圧縮エアの供給を止めると圧力チャンバの底部に設けられた逆止弁が開き、メッキ液槽に戻った半田が逆止弁を通じて圧力チャンバ内に戻るようになっている。
【０００５】
特許文献２に開示された半田付け装置は、ヒータを底部に有する半田の貯留槽と、吐出口を備えた送り管が貯留槽の底部に接続する半田回収槽とが並列に設置されており、貯留槽の上方から加圧空気を送ると貯留槽内の半田が送り管を通じて半田回収槽側に送られ、吐出口から溢れた半田で半田付けを行うものである。半田付け終了後は加圧空気を遮断すると半田回収槽内の半田が半田の液位の差で戻り管を通じて貯留槽に戻るようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−１４７７７２号公報（図１）
【０００７】
【特許文献２】特開２００６−１１６６０１号公報（図１〜図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の半田付け装置では半田を溶融させる加熱スリーブがメッキ浴槽の外周全体を覆っており、メッキ浴槽の上部と下部とで温度制御ができなかった。一方、特許文献２の半田付け装置ではヒータが底部にしかないので、下部側の半田が先に溶融して沸騰すると、上部の未だ溶融していない半田部分が蓋となり、この蓋を急激に押し上げて半田が装置から外にこぼれる、所謂半田爆発が生じることがあった。また、半田付けにより半田の量が減っても検出する手段がないので、絶えず半田の量を監視する必要があった。更に、半田を溢れさせて半田付けを行うノズル部や吐出口が小さいので、大きな面積に対する半田付けが出来ないという課題があった。
【０００９】
本発明は、前記従来の半田付け装置の課題を解消し、半田を貯める部分の上部と下部とでヒータの独立温度制御が可能で半田爆発の虞がなく、また、半田付けによる半田の量の減少を検出することができ、更には、大きな面積に対する半田付けが可能な半田付け装置を提供することを第１の目的とし、第１の目的を達成する半田付け装置を用いた自動半田付け装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記第１の目的を達成する本発明の半田付け装置は、半田付け用の半田を蓄えるために上面が開口された半田付け装置本体と、半田付け装置本体の側壁に設けられたヒータと、半田付け装置本体の内部に設けられ、底面、側壁及び天井壁で囲まれた密封空間を備えた半田貯留部と、上端側が半田貯留部の天井壁を貫通して半田付け装置本体の開口側に突出し、下端側が底面より所定距離離れた位置まで延長されたノズルと、半田貯留部の半田液面より高い位置に設けられ、気体供給源に接続する気体注入口と、半田付け装置本体の内部に設けられ、天上部が開口し、底部に設けられた半田貯留部への連通口に逆止弁を備え、ノズルから流れ出て天井壁を伝って流れる半田を回収する半田回収部とを備えることを特徴とする半田付け装置である。
【００１１】
前記第２の目的を達成する本発明の自動半田付け装置には２つの形態がある。第１の形態の自動半田付け装置は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に自在に移動可能な移動装置を備えており、各方向の移動装置の上方に、第１の目的を達成する１つの半田付け装置が搭載されている自動半田付け装置である。移動装置の上方には回路基板搬送装置が設けられており、回路基板がこの回路基板搬送装置によって搬送され、半田付け位置で半田付け装置が上昇して半田付けが行われる。ノズルの形状は矩形が一般的である。
【００１２】
第２の形態の自動半田付け装置は、Ｘ、Ｙ方向に自在に移動可能なＸ方向移動装置とＹ方向移動装置を備えており、Ｙ方向移動装置の上に、第１の目的を達成する半田付け装置と汎用の噴流式半田付け装置がそれぞれ少なくとも１つずつ、独立に上下動できるＺ方向移動装置の上に搭載されている自動半田付け装置である。各方向の移動装置の上方には回路基板搬送装置が設けられており、多種類の回路基板がこの回路基板搬送装置によって搬送され、半田付け位置で、回路基板の種類に応じた半田付け装置が上昇して半田付けが行われる。ノズルの形状は矩形と円筒状の組み合わせであることが多い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半田を貯める部分の上部と下部とでヒータの独立温度制御をすることによって半田付け開始時に半田爆発の虞が無く、半田付けによる半田の量の減少を検出することによって半田付け装置を常時監視する必要がなくなり、更には、大きな面積に対する半田付けが可能で半田付け時間を短縮できる半田付け装置が提供される。また、回路基板搬送装置によって搬送される同一種類の回路基板の短時間の半田付けや、回路基板搬送装置によって搬送される多種類の回路基板の半田付けが可能な自動半田付け装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例に係る半田付け装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示した半田付け装置の分解斜視図である。
【図３】（ａ）は図１に示した半田付け装置の短手方向の断面図、（ｂ）は図１に示した半田付け装置に内蔵されるヒータの配置と逆止弁の駆動装置の一例の構成、及びこれらの制御装置との接続を示す説明図である。
【図４】（ａ）から（ｄ）は図１に示した半田付け装置の動作を示す図である。
【図５】（ａ）は従来の半田付け装置による半田付けの方法を示す図、（ｂ）は図１に示した半田付け装置による半田付けの方法を示す図である。
【図６】（ａ）は図１に示した半田付け装置の逆止弁の弁軸に設けた電極によって半田付け装置内の半田の残量の検出装置の構成を示す構成図、（ｂ）は(ａ)の半田の残量の検出装置が半田が少なくなった時に警報を発する状態を説明する構成図である。
【図７】（ａ）は図１に示した半田付け装置の変形実施例の構成を示す部分斜視図、（ｂ）は本発明に係る半田付け装置の他の実施例の構成を示す部分斜視図である。
【図８】図１に示した半田付け装置を搭載した自動半田付け装置の第１の形態の構成を示す構成図である。
【図９】図１及び図８（ｂ）に示した半田付け装置を複数個組み合わせて搭載した自動半田付け装置の第２の形態の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を用いて本発明の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例に係る半田付け装置１００の全体構成を示すものであり、図２は、図１の半田付け装置１００の構成を分かりやすくするために、上下に分解して示すものである。この実施例の半田付け装置１００は大きく分けて、半田付け用の半田を蓄えるために上面が開口された半田付け装置本体１と、半田付け装置本体１の内部に設けられた半田貯留部２、及び半田を回収する半田回収部３とから構成される。
【００１７】
半田付け装置本体１は、図２に示されるように、上面が開放された直方体状であり、底面１６、短手方向の側壁１１及び長手方向の側壁１２を備える。側壁１１、１２及び底面１６には半田加熱用のヒータが内蔵されているが、ヒータの構成については後述する。短手方向の一方の側壁１１の高い位置には、半田付け装置本体１の内部に圧縮気体を導入するための気体注入口６が設けられている。気体注入口６の位置は半田貯留部２内の最大半田液位よりも高い位置に設置する。側壁１１、１２の内周面の、前述の気体注入口６よりも高い位置には、後述する半田貯留部２の天井壁を取り付けるための取付面１３、１４、１５がある。ここで、短手方向の側壁１１の気体注入口６側にある取付面を第１の天井壁取付面１３、反対側の側壁１１にある取付面を第２の天井壁取付面１４、長手方向の側壁１２に対向して設けられる取付面を第３の天井壁取付面１５とする。
【００１８】
この実施例では、半田貯留部２の天井壁２０を傾斜させるために、第１の天井壁取付面１３の半田付け装置本体１の開口部からの深さよりも、第２の天井壁取付面１４の半田付け装置本体１の開口部からの深さの方を深くしてある。従って、第３の天井壁取付面１５は、第１の天井壁取付面１３から第２の天井壁取付面１４に向かって傾斜している。
【００１９】
半田貯留部２の天井壁２０は、第１の天井壁取付面１３、第２の天井壁取付面１４及び第３の天井壁取付面１５に、内部が気密になるように取り付けられ、天井壁２０と半田付け装置本体１の内周面との間の部分が、この実施例では半田貯留部２となる。即ち、この実施例では、半田貯留部２の底面１６と側壁１１、１２は、半田付け装置本体１の底面１６と側壁１１、１２と共通になっている。そして、取付面１３、１４、１５に内部が気密になるように取り付けられた天井壁２０は、第１の天井壁取付面１３から第２の天井壁取付面１４に向かって傾斜している。
【００２０】
一方、天井壁２０の気体注入口６側の部分には、上端側が天井壁２０を貫通して半田付け装置本体１の開口側に突出し、下端側が底面１６より所定距離離れた位置まで延長されたノズル４がある。この実施例のノズル４は、天井壁２０の長手方向に細長く形成された矩形状の筒体であり、底面１６に対して垂直方向に天井壁２０に取り付けられ、ノズル４の頂面が半田噴出口４０となる。ノズル４の短手方向の幅は、天井壁２０の短手方向の幅よりも短い。また、半田噴出口４０は、半田付け装置本体１の開口部よりも高い位置まで突出させて設けられている。
【００２１】
更に、第２の天井壁取付面１４側の天井壁２０には、天井壁２０を窪ませることによって形成された半田回収部３がある。この実施例の半田回収部３は直方体状であり、その底部３０は半田付け装置本体１の底面１６よりも高い位置にある。そして、半田回収部３の底部３０には半田貯留部２への連通口３１が設けられており、この連通孔３１は逆止弁５で開閉が可能になっている。連通孔３１は半田貯留部２側の直径が半田回収部３側の直径よりも小さい円錐台状になっており、この連通孔３１は同形状の円錐台状の弁体５２を備える逆止弁５によって液密に封止される。弁体５２に接続された弁軸５１は、半田付け装置本体１の外に設けた駆動装置によって駆動可能であり、駆動装置については後述する。ノズル４から流れ出て天井壁２０に達した半田は、半田回収部３側に傾斜した天井壁２０の上を流れて半田回収部３に流れ込むので、半田戻り管は不要である。
【００２２】
図３（ａ）は、図１に示した半田付け装置１００の短手方向の断面を示すものであり、図３（ｂ）は図１に示した半田付け装置１００に内蔵されるヒータ７の配置と逆止弁５の駆動装置５０の一例の構成、及びこれらの制御装置１０との接続を示すものである。まず、半田付け装置１００において半田を溶融させるヒータ７の構成について説明し、次いで逆止弁５の駆動装置５０の構成について説明する。
【００２３】
ヒータ７は、半田付け装置本体１の側壁１１、１２に、垂直方向の高さを異ならせて水平方向に複数本巻回されている。また、半田付け装置本体１の底面１６にもヒータ７が内蔵されている。更に、半田付け装置本体１の側壁１１には半田温度を検出する温度センサ８が内蔵されており、温度センサ８によって検出された半田の温度は制御装置１０に入力される。
【００２４】
そして、各ヒータ７への通電は独立して行うことができるように、各ヒータ７の電極はスイッチ回路７１を通じて電源７０に接続されている。スイッチ回路７１には各ヒータ７を独立にオンオフできるスイッチがあり、このスイッチのオンオフは半田の温度を検出可能な制御装置１０によって行われる。ヒータ７が独立に通電制御可能であると、冷間状態の半田付け装置に通電を行う際に、各ヒータ７への通電タイミングを変えることにより、半田付け装置本体１の上側にある半田から先に溶融させ、順次半田付け装置本体１の底側にある半田を溶融させることができる。この結果、半田付け装置本体１の底側にある半田が先に溶融して沸騰し、上側にあるまだ溶融していない半田を押し上げることによって起こる半田爆発を防止することができる。
【００２５】
次に、逆止弁５の駆動装置５０の構成について図３（ｂ）を用いて説明する。この実施例では、逆止弁５の弁軸５１の端部にプランジャ５３を取り付ける。そして、半田付け装置本体１の側壁１１にフレーム５６を取り付け、このフレーム５６に、プランジャ５３を押圧するばね５５と、プランジャ５３を吸引するソレノイド５４を内蔵させる。ソレノイド５４への通電は制御装置１０によって行わせる。ソレノイド５４への通電がない時には、弁軸５１がばね５５に付勢されるので逆止弁５は閉じた状態となる。一方、ソレノイド５４への通電が行われると、プランジャ５３がソレノイド５４に吸引され、プランジャ５３がばね５５を押し縮めてソレノイド５４側に移動するので、弁軸５１が上方に移動し、逆止弁５が開く。
【００２６】
逆止弁５の駆動装置としては、レバー式の手動で逆止弁５を開閉する形式のものも可能である。このように、本発明の半田付け装置１００の逆止弁５は機械式の構成によって開閉するので、動作が確実である。
【００２７】
ここで、以上のように構成された本発明の半田付け装置１００を用いた半田付け動作を図４（ａ）から（ｄ）に示す概略構成図を用いて説明する。図４（ａ）は半田付けを行う前の半田付け装置１００を示している。なお、ヒータや逆止弁５の駆動装置の図示は省略してある。また、この例では、気体注入口６には気体供給源としてエアポンプ６０が接続されている。この実施例では、気体供給源はエアポンプであるが、この他にも窒素ボンベから高圧窒素ガスを供給するようにすることもできる。窒素ガスを用いると、半田貯留部２内の酸素がなくなり、半田の酸化防止が可能である。
【００２８】
図４（ａ）の状態で図示しないヒータに通電して半田９を溶融する。この状態では逆止弁５は開いており、連通孔３１によって半田貯留部２と半田回収部３が連通している。半田９の溶融後に半田付けを行う場合は、逆止弁５を閉じて半田貯留部２を密封する。次いで、エアポンプ６０を駆動して、気体注入口６から圧縮空気を半田貯留部２内に送り込む。半田貯留部２の内部の気体の圧力（気体圧）が高まると、この気体圧で半田貯留部２内の半田９が押され、半田９がノズル４内を上昇してノズル４の半田噴出口４０から噴出する。この状態が図４（ｂ）に示す状態である。ノズル４の半田噴出口４０から噴出した半田９は傾斜した天井壁２０を伝って半田回収部３に流れ込む。この状態になれば、半田付けを行いたいレッグ部８２を備えた電子部品８１が実装された回路基板８０を半田噴出口４０に近づけて半田付けを行うことができる。
【００２９】
図４（ｃ）は半田付けを行いたいレッグ部８２を備えた電子部品８１が実装された回路基板８０を半田噴出口４０から噴出する半田９に接触させ、レッグ部８２の半田付けを行っている状態を示すものである。ノズル４の半田噴出口４０から噴出し、回路基板８０のレッグ部８２の半田付けを行った半田９は、傾斜した天井壁２０を伝って半田回収部３に流れ込んで回収される。回路基板８０のレッグ部８２の半田付けが終了すると、エアポンプ６０の動作を停止し、逆止弁５を開く。すると、半田回収部３内に貯まった半田９が連通孔３１を通って半田貯留部２に戻り、図４（ｄ）の状態になる。この状態は図４（ａ）の状態と同じであり、再度半田付けを行う場合には、図４（ａ）から図４（ｃ）の動作を繰り返す。
【００３０】
図５（ａ）は、従来の半田付け装置による半田付けの方法を示す図である。従来の半田付け装置のノズル４は円筒形や角筒形をしているものが多く、ノズル４から噴出する半田９の量が少なかった。このため、回路基板８０に実装された多数のレッグ部８２を備えた電子部品８１のレッグ部８２を半田付けするには、回路基板８０をレッグ部８２の並ぶ方向に沿ってノズル４の上を通さなければならず、ノズル４から外れないように回路基板８０を移動させることが困難であった。
【００３１】
これに対して、以上説明した本発明の半田付け装置１００では、ノズル４が所定幅で或る程度の長さを備えているので、図５（ｂ）に示すように、ノズル４の半田噴出口４０から噴出する半田９の量が多く、噴出する半田の形状は横長で、所定の面積を備えている。このため、回路基板８０に実装された多数のレッグ部８２を備えた電子部品８１のレッグ部を半田付けする場合には、回路基板８０のレッグ部８２が並ぶ部分を、ノズル４の上方から半田噴出口４０にタッチさせるだけで済むので、半田付け作業が容易に行える上に、半田付け時間も短縮できる。また、ノズル４の半田噴出口４０の面積が大きいと、半田付け対象製品の範囲が広がる。
【００３２】
次に、図６（ａ）、（ｂ）を用いて本発明の半田付け装置１００に装備させた半田貯留量不足検出装置７７の一例の構成と動作を説明する。半田貯留量不足検出装置７７は、半田付け装置１００内の半田９が不足した時にこれを検出するものである。半田貯留量不足検出装置７７は、逆止弁５の弁軸５１の所定箇所に絶縁体７２を介して取り付けた液位検出電極７３、液位検出電極７３の検出出力を外部に取り出すリード線７８、リード線７８に接続されたアラーム装置７４、液位が正常時に点灯するランプ７５及びバッテリ７６から構成される。バッテリ７６の一方の電極は半田付け装置本体１の外壁面に接続される。液位検出電極７３の弁軸５１への取付位置は、半田付け装置１００内の半田９の量が不足した時に露出する位置である。
【００３３】
半田付け装置１００内の半田９の量が十分にある場合は、図６（ａ）に示すように、逆止弁５が開いた状態で液位検出電極７３は半田９の中に位置する。この状態では、液位検出電極７３は半田９と半田付け装置本体１の外壁面を通じてバッテリ７６の一方の電極に接続される。このため、アラーム７４とランプ７５がバッテリ７６によって通電され、アラーム７４は沈黙しているが、ランプ７５は半田の残留液位が正常状態であることを示すために点灯している。
【００３４】
一方、半田付け装置１００内の半田９の量が不足した場合は、図６（ｂ）に示すように、逆止弁５が開いた状態で液位検出電極７３が半田９の液位よりも上になり、空中に露出する。この状態では、液位検出電極７３は半田９を通じてバッテリ７６の一方の電極に接続されない。このため、アラーム７４とランプ７５の、バッテリ７６との導通が失われ、ランプ７５は半田の残留液位が正常状態でないことを示すために消灯し、アラーム７４からは警報が発せられる。半田付け作業者はこの警報とランプ７５の消灯によって半田付け装置１００内の半田９の量の不足を知ることができるので、半田９を補充することにより以後もスムーズに半田付け作業を行うことができる。
【００３５】
図７（ａ）は、図２に示した一実施例の半田付け装置１００の変形実施例の半田付け装置１０１の構成を示すものである。変形実施例の半田付け装置１０１の半田付け装置本体１の構成は、図２に示した一実施例の半田付け装置本体１の構成と同じで良いのでここでは図示を省略する。また、変形実施例の半田付け装置１０１の半田貯留部２の天井壁２０の構成において、図２に示した一実施例と同じ構成部分には同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００３６】
変形実施例の半田付け装置１０１の半田貯留部２の天井壁２０が、図２に示した一実施例の半田貯留部２の天井壁２０と異なる部分は、ノズル４Ａの形状である。一実施例の半田付け装置１００のノズル４には、天井壁２０の長手方向に細長く形成された矩形状の筒体であり、ノズル４の頂面に単一の半田噴出口４０がある。一方、変形実施例の半田付け装置１０１のノズル４Ａは、ノズル４Ａの頂面には２つの半田噴出口４１と４２がある。２つの半田噴出口４１と４２の間はギャップ部４４で離間されている。ノズル４Ａの短手方向の幅と長手方向の長さ及び垂直方向の長さはノズル４と同じで良い。また、ギャップ部４４の位置は特に規定されるものではなく、半田付けする製品に合わせてギャップ部４４の位置が異なるノズル４Ａを作ることができる。変形実施例の半田付け装置１０１では、基板への取付位置が異なる２種類の電子部品の半田付けを同時に行うことができる。
【００３７】
図７(ｂ)は、図２に示した一実施例の半田付け装置１００の他の実施例の半田付け装置１０２の構成を示すものである。他の実施例の半田付け装置１０２の半田付け装置本体１の構成は、図２に示した一実施例の半田付け装置本体１の構成と同じで良いのでここでは図示を省略する。また、他の実施例の半田付け装置１０２の半田貯留部２の天井壁２０の構成において、図２に示した一実施例と同じ構成部分には同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００３８】
他の実施例の半田付け装置１０２の半田貯留部２の天井壁２０の構成が、図２に示した一実施例の半田貯留部２の天井壁２０の構成と異なる部分は、ノズル４Ｂの形状である。一実施例の半田付け装置１００のノズル４は、天井壁２０の長手方向に細長く形成された矩形状の筒体であり、ノズル４の頂面に単一の半田噴出口４０がある。一方、他の実施例の半田付け装置１０２のノズル４Ｂは円筒状であり、ノズル４Ｂの頂面には円形の半田噴出口４３がある。ノズル４Ｂの垂直方向の長さはノズル４と同じで良い。また、他の実施例の半田付け装置１０２では、レッグ部の数が少ない電子部品の回路基板への半田付けを行うことができる。また、ノズル４Ｂの断面形状は楕円形でも良く、ノズル４Ｂの隣りに二点鎖線で示すようにノズル４Ｃを追加することもできる。ノズル４Ｂ、４Ｃの直径は半田付けする回路基板のレッグ部の大きさに応じて決めれば良い。
【００３９】
図８は、図１に示した半田付け装置１００を使用した第１の形態の自動半田付け装置２００の一実施例の構成を示すものである。この実施例の自動半田付け装置２００は、同一種類の回路基板を効率良く半田付けするためのものである。自動半田付け装置２００には、半田付け装置１００を左右方向及び上下方向に移動させる移動装置として、Ｘ方向に移動させるＸ方向移動装置９０Ｘ、Ｙ方向に移動させるＹ方向移動装置９０Ｙ及びＺ方向に移動させるＺ方向移動装置９０Ｚがある。Ｘ方向移動装置９０Ｘは、所定距離離れた２本の平行なＸ方向ガイドレール９１に沿って移動する２つの移動体を備え、両者は２本のＹ方向ガイドレール９２で接続されている。Ｙ方向移動装置９０ＹはこのＹ方向ガイドレール９２に沿って移動する。また、Ｙ方向移動装置９０Ｙの上にはＺ方向移動装置９０Ｚが取り付けられており、このＺ方向移動装置９０Ｚの上に１つの半田付け装置１００が取り付けられている。
【００４０】
これら３つのＸ方向移動装置９０Ｘ、Ｙ方向移動装置９０Ｙ及びＺ方向移動装置９０Ｚにより、半田付け装置１００は、自動半田付け装置２００内を自在に移動することができる。そして、自在に移動できる半田付け装置１００の上に回路基板搬送装置８５が設けられており、半田付けを行う回路基板８０を搬送する。回路基板搬送装置８５は公知であるので、ここでは説明を省略する。更に、３つのＸ方向移動装置９０Ｘ、Ｙ方向移動装置９０Ｙ及びＺ方向移動装置９０Ｚ、回路基板搬送装置８５、前述の気体供給源（図示せず）、逆止弁駆動装置（図示せず）及び半田貯留量不足検出装置７７は、制御装置１０によって駆動制御される。
【００４１】
ここで、制御装置１０の動作の一例について説明する。制御装置１０は、まず、回路基板搬送装置８５を駆動して半田付けを行う回路基板８０を半田付け位置に搬送して静止させる。半田付け装置１００は、予めＸ方向移動装置９０ＸとＹ方向移動装置９０Ｙによって半田付け位置に合わせて位置決めされており、回路基板８０が回路基板搬送装置８５によって半田付け位置に搬送されると、Ｚ方向移動装置９０Ｚによって半田付け装置１００が半田付け位置まで上昇させられる。制御装置１０は次に、Ｚ方向移動装置９０Ｚが半田付け装置１００を上昇させている時に、逆止弁駆動装置５０を駆動して逆止弁５を閉じ、気体供給源６０を駆動して半田貯留部２内に圧縮空気を送り、ノズル４から半田貯留部２内の半田９を噴出させる。半田付け装置１００を上昇させるタイミングは、回路基板８０を半田付け位置に搬送して静止させる少し前でも良い。
【００４２】
半田付け装置１００が上昇して、回路基板８０に半田付けが行われ、半田付けが終了すると、制御装置１００は気体供給源６０の駆動を停止した後に、Ｚ方向移動装置９０Ｚによって半田付け装置１００を半田付け位置から下降させる。回路基板８０の半田付け位置が変わらない場合は、Ｘ方向移動装置９０ＸとＹ方向移動装置９０Ｙは駆動する必要はない。そして、半田付け装置１００を半田付け位置から下降させる途中で、制御装置１０は逆止弁駆動装置５０を駆動して逆止弁５を開き、半田貯留部２と半田回収部３の半田９の液位を合わせて次の半田付けに備える。この後、制御装置１０は次の回路基板８０を半田付け位置に搬送するべく回路基板搬送装置８５を駆動して以上の動作を繰り返すので、回路基板８０の半田付けが自動で行える。
【００４３】
なお、制御装置１０は、半田付け装置１００を半田付け位置から下降させる時に、半田液面が下降による加減速でこぼれないように液面制御する。また、回路基板搬送装置８５が異種の回路基板８０を搬送して半田付けを行う場合は、制御装置１０は半田付け装置１００を半田付け位置から下降させた後に、Ｘ方向移動装置９０ＸとＹ方向移動装置９０Ｙを駆動して、半田付け装置１００を次の半田付け位置に移動させれば良い。以上の制御装置１０の半田付け装置１００の駆動方法はあくまでも一例であり、制御装置１０の制御手順はこの実施例に制限されるものではない。
【００４４】
図９は、本発明の第２の形態の自動半田付け装置２００Ａの一実施例の構成を示すものである。図８に示した第１の形態の自動半田付け装置２００は、同一種類の回路基板を効率良く半田付けするためのものであったが、図９に示す第２の形態の自動半田付け装置２００Ａは、半田付け位置の異なる複数種類の回路基板を、１つの装置で効率良く半田付けするためのものである。このため、図９に示す自動半田付け装置２００ＡのＹ方向移動装置９０Ｙの上には、第１、第２、第３の３つの半田付け装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃが、それぞれ独立に動作する第１、第２、第３の３つのＺ方向移動装置９０ＺＡ、９０ＺＢ、９０ＺＣに搭載されて設けられている。
【００４５】
この実施例では、第１の半田付け装置１００Ａは、図１に示した半田付け装置１００と同様のものであり、矩形状のノズル４を備える。また、第２の半田付け装置１００Ｂは、図１に示した半田付け装置１００の矩形状のノズル４の全長が半分程度のノズル４Ｄを備える。更に、第３の半田付け装置１００Ｃは、図６（ｂ）に示した半田付け装置１０２と同様の円筒状のノズル４Ｂを備える。これらのノズル４、４Ｂ、４Ｄは、第１、第２、第３のＺ方向移動装置９０ＺＡ、９０ＺＢ、９０ＺＣにより、独立に半田付け位置まで上昇し、下降することができる。なお、Ｘ方向移動装置９０ＸとＹ方向移動装置９０Ｙの構成は、図８に示したものと変わりが無いので、ここではこれらの説明を省略する。
【００４６】
自在に移動できる第１、第２、第３の半田付け装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの上に、回路基板搬送装置８５が設けられている点も同様である。また、Ｘ方向移動装置９０Ｘ、Ｙ方向移動装置９０Ｙ、第１、第２、第３のＺ方向移動装置９０ＺＡ、９０ＺＢ、９０ＺＣ、回路基板搬送装置８５、前述の気体供給源（図示せず）、逆止弁駆動装置（図示せず）及び半田貯留量不足検出装置７７が、制御装置１０によって駆動制御される点も同様である。
【００４７】
ここで、自動半田付け装置２００Ａにおける制御装置１０の動作の一例について説明する。図８に示した自動半田付け装置２００では、回路基板搬送装置８５によって同一の種類の回路基板８０が搬送される。一方、図９に示した自動半田付け装置２００Ａでは、回路基板搬送装置８５によって多品種の回路基板８０が搬送される。ここでは、説明を簡単にするために、回路基板搬送装置８５によって第１の回路基板８０Ａ、第２の回路基板８０Ｂ及び第３の回路基板８０Ｃが搬送されるものとする。
【００４８】
自動半田付け装置２００Ａによる半田付けが必要な部品としては、第１の回路基板８０Ａにはレッグ部８２が多数並ぶ電子部品８１があり、第２の回路基板８０Ｂにはレッグ部８２の数が電子部品８１の半分程度の電子部品８１Ｃがあり、第３の回路基板８０Ｃには第２の回路基板８０Ｂとは取り付け位置が異なる電子部品８１Ｃと、基板の搬送方向に半田付けが必要なピン（図示せず）が多数並ぶ電子部品８１Ｄがある。例えば、第１と第２の回路基板８０Ａ、８０Ｂは大量生産するワーク（大口品）であり、第３の回路基板８０Ｃは少量生産ワーク（小口品）である場合にこのような状況が存在する。
【００４９】
そして、第１の半田付け装置１００Ａは第１の回路基板８０Ａにある電子部品８１を半田付けするのに適したノズル４を備えており、第２の半田付け装置１００Ｂは第２の回路基板８０Ｂと第３の回路基板８０Ｃにある電子部品８１Ｃを半田付けするのに適したノズル４Ｄを備えており、第３の半田付け装置１００Ｃは第３の回路基板８０Ｃにある電子部品８１Ｄを半田付けするのに適したノズル４Ｂを備えているものとする。なお、ノズル４Ｂは円筒状の汎用ノズルであり、回路基板の搬送方向や搬送方向に垂直な方向に移動させて電子部品に半田付けを行う、所謂引き半田と呼ばれる半田付けに使用されるものである。ノズル４Ｂによる電子部品４Ｄの半田付けについては後に詳述する。
【００５０】
この場合、第１、第２、第３のＺ方向移動装置９０ＺＡ、９０ＺＢ、９０ＺＣには、それぞれ、第１、第２、第３の半田付け装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃを搭載する。第１、第２、第３の半田付け装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃのどれを、第１、第２、第３のＺ方向移動装置９０ＺＡ、９０ＺＢ、９０ＺＣのどれに搭載するかは、任意で良い。更に、回路基板搬送装置８５の上流側には、回路基板搬送装置８５の上を流れる回路基板の種類を判別する図示しないセンサがあり、センサで検出された回路基板の種類は、回路基板が半田付け位置に到達する前に制御装置１０に入力されているものとする。
【００５１】
制御装置１０は最初に、次に半田付けを行う回路基板の種類を確認する。ここでは、次に半田付けを行う回路基板が第２の回路基板８０Ｂである場合について説明する。次いで制御装置１０は回路基板搬送装置８５を駆動して半田付けを行う第２の回路基板８０Ｂを半田付け位置に搬送して静止させる。第２の回路基板８０Ｂに対応する第２の半田付け装置１００Ｂは、予めＸ方向移動装置９０ＸとＹ方向移動装置９０Ｙによって半田付け位置に合わせて位置決めされている。第２の回路基板８０Ｂが回路基板搬送装置８５によって半田付け位置に搬送されると、第２のＺ方向移動装置９０ＺＢによって第２の半田付け装置１００Ｂが半田付け位置まで上昇させられる。制御装置１０は、第２の半田付け装置１００Ｂの上昇中に逆止弁駆動装置５０を駆動して逆止弁５を閉じ、気体供給源６０を駆動して半田貯留部２内に圧縮空気を送り、ノズル４Ｄから半田貯留部２内の半田９を噴出させる。
【００５２】
第２の半田付け装置１００Ｂの上昇により、第２の回路基板８０Ｂに半田付けが行われると、制御装置１０は気体供給源６０の駆動を停止した後に、第２のＺ方向移動装置９０ＺＢによって第２の半田付け装置１００Ｂを半田付け位置から下降させる。そして、第２の半田付け装置１００Ｂを半田付け位置から下降させる途中で、制御装置１０は逆止弁駆動装置５０を駆動して逆止弁５を開き、半田貯留部２と半田回収部３の半田９の液位を合わせて次の半田付けに備える。
【００５３】
次に半田付けを行う回路基板が同じく第２の回路基板８０Ｂである場合は、Ｘ方向移動装置９０ＸとＹ方向移動装置９０Ｙは駆動する必要はない。一方、図９に示した実施例のように、次に半田付けを行う回路基板が第３の回路基板８０Ｃである場合は、制御装置１０はＸ方向移動装置９０ＸとＹ方向移動装置９０Ｙを駆動して、第２の半田付け装置１００Ｂの位置を第３の回路基板８０Ｃにおける電子部品８１Ｃの半田付け位置に合わせる。そして、制御装置１０は回路基板搬送装置８５を駆動して半田付けを行う第３の回路基板８０Ｃを半田付け位置に搬送して静止させ、前述同様の動作で第２の半田付け装置１００Ｂに半田付けを行わせる。
【００５４】
第３の回路基板８０Ｃにはもう１つ半田付けを行う電子部品８１Ｄがあるので、制御回路１０は第２の半田付け装置１００Ｂを半田付け位置から下降させた後に、Ｘ方向移動装置９０ＸとＹ方向移動装置９０Ｙを駆動して、第３の半田付け装置１００Ｃの位置を第３の回路基板８０Ｃにおける電子部品８１Ｄの半田付け位置に合わせる。そして、制御装置１０は回路基板搬送装置８５を駆動して第３の回路基板８０Ｃを半田付け位置に搬送して静止させ、第３の半田付け装置１００Ｃを上昇させて電子部品８１Ｄの先端部（搬送装置８５の下流側の端部）に半田付けを行わせる。次に、制御装置１０は、Ｘ方向移動装置９０Ｘのみを駆動して、ノズル４Ｂを電子部品８１Ｄの後端部（搬送装置８５の下流側の端部）まで移動させて電子部品８１Ｄの全てのピンに半田付けを行う。なお、電子部品８１Ｄのピンの半田付けに際しては、Ｘ方向移動装置９０Ｘを駆動する代わりに、回路基板搬送装置８５を駆動して第３の回路基板８０Ｃを移動させても良い。
【００５５】
この後、制御装置１０は、次に半田付けを行う回路基板を半田付け位置に搬送するべく回路基板搬送装置８５を駆動すると共に、次に半田付けを行う回路基板の種類を判別して対応する半田付け装置を半田付け位置に移動させる動作を繰り返すので、多種類の回路基板に対しても半田付けが自動で行える。第１、第２、第３のＺ方向移動装置９０ＺＡ、９０ＺＢ、９０ＺＣの上に搭載する半田付け装置は、回路基板搬送装置８５に搬送させる回路基板の種類、即ち半田付けを行う電子部品の半田付け領域に応じて、その半田付け領域に適したノズル形状を備える半田付け装置を選択すれば良い。
【００５６】
図８に示した第１の形態の自動半田付け装置２００は、専用の矩形ノズルを備えて１種類の回路基板の半田付けに用いられ、半田付けのスピードを向上させることができる。一方、図９に示した第２の形態の自動半田付け装置２００Ａは、専用の矩形ノズルと汎用の円筒形ノズルの両方を備えており、切り換えて使用することにより、多種類の回路基板の半田付けに用いることができる。例えば、１０種類の回路基板に対して、従来は１０種類の専用ノズルを準備する必要があったが、第２の形態の自動半田付け装置２００Ａには矩形ノズルと円筒状ノズルの両方が備えられているので、両者の組み合わせによって、大量生産品には専用の矩形ノズルで半田付けを行い、少量生産品に対しては汎用の円筒状ノズルを走査させて半田付けすることにより対応できる。
【００５７】
そして、本発明の半田付け装置は、気体で半田を噴出させる構成であり、モータが必要ないので小型化ができる。このため、図９に示した第２の形態の自動半田付け装置２００Ａのように、複数の半田付け装置をＺ方向移動装置の上に取り付ける構成が可能となる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 半田付け装置本体
２ 半田貯留部
３ 半田回収部
４、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ ノズル
５ 逆止弁
６ 気体注入口
７ ヒータ
８ 温度センサ
９ 半田
１０ 制御装置
１１、１２ 側壁
１３、１４、１５ 天井壁取付面
１６ 底面
２０ 天井壁
３０ 底部
３１ 連通孔
４０〜４３ 半田噴出口
５０ 逆止弁駆動装置
６０ エアポンプ
７３ 液位センサ
７５ 警報ランプ
８０、８０Ａ〜８０Ｃ 回路基板
８１、８１Ｃ、８１Ｄ 電子部品
８２ レッグ部
８５ 回路基板搬送装置
９０Ｘ、９０Ｙ、９０Ｚ、９０ＺＡ〜９０ＺＣ 移動装置
１００、１００Ａ〜１００Ｃ 本発明の半田付け装置
２００、２００Ａ 本発明の自動半田付け装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田付け用の半田を蓄えるために上面が開口された半田付け装置本体と、
前記半田付け装置本体の側壁に設けられたヒータと、
前記半田付け装置本体の内部に設けられ、底面、側壁及び天井壁で囲まれた密封空間を備えた半田貯留部と、
上端側が前記半田貯留部の天井壁を貫通して前記半田付け装置本体の開口側に突出し、下端側が前記底面より所定距離離れた位置まで延長されたノズルと、
前記半田貯留部の半田液面より高い位置に設けられ、気体供給源に接続する気体注入口と、
前記半田付け装置本体の内部に設けられ、天上部が開口し、底部に設けられた前記半田貯留部への連通口に逆止弁を備え、前記ノズルから流れ出て前記天井壁を伝って流れる半田を回収する半田回収部とを備えることを特徴とする半田付け装置。
【請求項２】
前記天井壁は前記ノズル側から前記半田回収部側に向かって傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の半田付け装置。
【請求項３】
前記ヒータは、垂直方向の高さを異ならせて前記側壁の水平方向に複数本巻回され、
前記複数本のヒータの各個は独立に通電制御可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の半田付け装置。
【請求項４】
前記半田回収部は、前記天井壁を窪ませることによって形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の半田付け装置。
【請求項５】
更に逆止弁駆動装置と半田貯留量不足検出装置とを備えており、
前記逆止弁駆動装置は、前記逆止弁から前記開口側に延長された弁軸を上下動させることにより前記逆止弁による前記連通口の開閉を制御し、
前記半田貯留量不足検出装置は、前記弁軸に取り付けられて前記逆止弁が前記連通口を開口している状態で、前記半田回収部内の半田の液位が規定値未満になった時に露出する電極と前記半田回収部内の半田との導通を検出しており、前記電極と前記半田との導通が失われた時に、前記半田付け装置の半田貯留量不足を通知することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の半田付け装置。
【請求項６】
前記半田付け装置本体は直方体形状をしており、
前記ノズルは前記半田付け装置本体の長手方向に沿って細長い形状となっていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の半田付け装置。
【請求項７】
前記半田付け装置本体は直方体形状をしており、
前記ノズルは前記天井壁を貫通する任意の直径を備えた円筒状をしており、前記半田付け装置本体の長手方向に沿って少なくとも１つ設けられ、複数個設置される場合は、各個が半田付けする部位に合わせて所定間隔隔てられていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の半田付け装置。
【請求項８】
請求項６に記載の半田付け装置を備えて回路基板の半田付け箇所を自動的に半田付けする自動半田付け装置であって、
前記半田付け装置を左右方向及び上下方向に移動させる移動装置と、
回路基板を搬送する回路基板搬送装置と、
前記移動装置、前記回路基板搬送装置、前記気体供給源及び前記逆止弁の駆動を制御する制御装置を備えており、
前記制御装置は、
前記回路基板搬送装置を駆動して半田付けを行う回路基板を半田付け位置に搬送し、
前記移動装置を駆動して前記半田付け装置を半田付け位置まで上昇させ、
前記逆止弁を駆動して前記連通口を閉じ、
前記気体供給源を駆動して、前記ノズルから前記半田貯留部内の半田を噴出させて前記回路基板の半田付けを行い、
前記気体供給源の駆動を停止した後に、前記移動装置の中の高さ方向の移動装置を駆動して前記半田付け装置を前記半田付け位置から下降させ、
前記逆止弁を駆動して前記連通口を開き、前記半田貯留部と前記半田回収部内の半田の液位を合わせて次の半田付けに備えることを特徴とする自動半田付け装置。
【請求項９】
請求項６に記載の半田付け装置及び請求項７に記載の半田付け装置をそれぞれ少なくとも１つずつ備えて回路基板の半田付け箇所を自動的に半田付けする自動半田付け装置であって、
前記半田付け装置を縦横方向に移動させる縦方向移動装置と横方向移動装置と、
前記横方向移動装置の上に設置され、前記半田付け装置を独立に上下方向に移動させる上下方向移動装置と、
回路基板を搬送する回路基板搬送装置と、
前記縦方向移動装置、横方向移動装置、上下方向移動装置、前記回路基板搬送装置、前記気体供給源及び前記逆止弁の駆動を制御する制御装置を備えており、
前記制御装置は、次に半田付け位置に搬送する回路基板の種類を判別した上で、
前記回路基板搬送装置を駆動して半田付けを行う回路基板を半田付け位置に搬送し、
判別した前記回路基板の種類に応じて、前記縦方向移動装置と横方向移動装置及び前記上下方向移動装置を駆動して前記半田付け装置の何れかを半田付け位置まで上昇させ、
上昇させた前記半田付け装置にある前記逆止弁を駆動して前記連通口を閉じ、
前記気体供給源を駆動して、上昇させた前記半田付け装置にある前記ノズルから前記半田貯留部内の半田を噴出させて前記回路基板の半田付けを行い、
前記気体供給源の駆動を停止した後に、前記上下方向移動装置を駆動して上昇中の前記半田付け装置を前記半田付け位置から下降させ、
下降させた前記半田付け装置にある前記逆止弁を駆動して前記連通口を開き、前記半田貯留部と前記半田回収部内の半田の液位を合わせて次の半田付けに備えることを特徴とする自動半田付け装置。
【請求項１０】
次の半田付けが同一回路基板内の別の場所の半田付けであり、
前記制御装置は、前記回路基板搬送装置を停止させた状態で、前記縦方向移動装置と横方向移動装置及び前記上下方向移動装置を駆動し、他の前記半田付け装置を半田付け位置まで上昇させて半田付けを行うことを特徴とする請求項９に記載の自動半田付け装置。
【請求項１】
半田付け用の半田を蓄えるために上面が開口された半田付け装置本体と、
前記半田付け装置本体の側壁に設けられたヒータと、
前記半田付け装置本体の内部に設けられ、底面、側壁及び天井壁で囲まれた密封空間を備えた半田貯留部と、
上端側が前記半田貯留部の天井壁を貫通して前記半田付け装置本体の開口側に突出し、下端側が前記底面より所定距離離れた位置まで延長されたノズルと、
前記半田貯留部の半田液面より高い位置に設けられ、気体供給源に接続する気体注入口と、
前記半田付け装置本体の内部に設けられ、天上部が開口し、底部に設けられた前記半田貯留部への連通口に逆止弁を備え、前記ノズルから流れ出て前記天井壁を伝って流れる半田を回収する半田回収部とを備えることを特徴とする半田付け装置。
【請求項２】
前記天井壁は前記ノズル側から前記半田回収部側に向かって傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の半田付け装置。
【請求項３】
前記ヒータは、垂直方向の高さを異ならせて前記側壁の水平方向に複数本巻回され、
前記複数本のヒータの各個は独立に通電制御可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の半田付け装置。
【請求項４】
前記半田回収部は、前記天井壁を窪ませることによって形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の半田付け装置。
【請求項５】
更に逆止弁駆動装置と半田貯留量不足検出装置とを備えており、
前記逆止弁駆動装置は、前記逆止弁から前記開口側に延長された弁軸を上下動させることにより前記逆止弁による前記連通口の開閉を制御し、
前記半田貯留量不足検出装置は、前記弁軸に取り付けられて前記逆止弁が前記連通口を開口している状態で、前記半田回収部内の半田の液位が規定値未満になった時に露出する電極と前記半田回収部内の半田との導通を検出しており、前記電極と前記半田との導通が失われた時に、前記半田付け装置の半田貯留量不足を通知することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の半田付け装置。
【請求項６】
前記半田付け装置本体は直方体形状をしており、
前記ノズルは前記半田付け装置本体の長手方向に沿って細長い形状となっていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の半田付け装置。
【請求項７】
前記半田付け装置本体は直方体形状をしており、
前記ノズルは前記天井壁を貫通する任意の直径を備えた円筒状をしており、前記半田付け装置本体の長手方向に沿って少なくとも１つ設けられ、複数個設置される場合は、各個が半田付けする部位に合わせて所定間隔隔てられていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の半田付け装置。
【請求項８】
請求項６に記載の半田付け装置を備えて回路基板の半田付け箇所を自動的に半田付けする自動半田付け装置であって、
前記半田付け装置を左右方向及び上下方向に移動させる移動装置と、
回路基板を搬送する回路基板搬送装置と、
前記移動装置、前記回路基板搬送装置、前記気体供給源及び前記逆止弁の駆動を制御する制御装置を備えており、
前記制御装置は、
前記回路基板搬送装置を駆動して半田付けを行う回路基板を半田付け位置に搬送し、
前記移動装置を駆動して前記半田付け装置を半田付け位置まで上昇させ、
前記逆止弁を駆動して前記連通口を閉じ、
前記気体供給源を駆動して、前記ノズルから前記半田貯留部内の半田を噴出させて前記回路基板の半田付けを行い、
前記気体供給源の駆動を停止した後に、前記移動装置の中の高さ方向の移動装置を駆動して前記半田付け装置を前記半田付け位置から下降させ、
前記逆止弁を駆動して前記連通口を開き、前記半田貯留部と前記半田回収部内の半田の液位を合わせて次の半田付けに備えることを特徴とする自動半田付け装置。
【請求項９】
請求項６に記載の半田付け装置及び請求項７に記載の半田付け装置をそれぞれ少なくとも１つずつ備えて回路基板の半田付け箇所を自動的に半田付けする自動半田付け装置であって、
前記半田付け装置を縦横方向に移動させる縦方向移動装置と横方向移動装置と、
前記横方向移動装置の上に設置され、前記半田付け装置を独立に上下方向に移動させる上下方向移動装置と、
回路基板を搬送する回路基板搬送装置と、
前記縦方向移動装置、横方向移動装置、上下方向移動装置、前記回路基板搬送装置、前記気体供給源及び前記逆止弁の駆動を制御する制御装置を備えており、
前記制御装置は、次に半田付け位置に搬送する回路基板の種類を判別した上で、
前記回路基板搬送装置を駆動して半田付けを行う回路基板を半田付け位置に搬送し、
判別した前記回路基板の種類に応じて、前記縦方向移動装置と横方向移動装置及び前記上下方向移動装置を駆動して前記半田付け装置の何れかを半田付け位置まで上昇させ、
上昇させた前記半田付け装置にある前記逆止弁を駆動して前記連通口を閉じ、
前記気体供給源を駆動して、上昇させた前記半田付け装置にある前記ノズルから前記半田貯留部内の半田を噴出させて前記回路基板の半田付けを行い、
前記気体供給源の駆動を停止した後に、前記上下方向移動装置を駆動して上昇中の前記半田付け装置を前記半田付け位置から下降させ、
下降させた前記半田付け装置にある前記逆止弁を駆動して前記連通口を開き、前記半田貯留部と前記半田回収部内の半田の液位を合わせて次の半田付けに備えることを特徴とする自動半田付け装置。
【請求項１０】
次の半田付けが同一回路基板内の別の場所の半田付けであり、
前記制御装置は、前記回路基板搬送装置を停止させた状態で、前記縦方向移動装置と横方向移動装置及び前記上下方向移動装置を駆動し、他の前記半田付け装置を半田付け位置まで上昇させて半田付けを行うことを特徴とする請求項９に記載の自動半田付け装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２１３７８２（Ｐ２０１２−２１３７８２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７９５６２（Ｐ２０１１−７９５６２）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
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