JP2002252453A

JP2002252453A - 自動半田付装置

Info

Publication number: JP2002252453A
Application number: JP2001046568A
Authority: JP
Inventors: Fumio Oyama; 二三男大山; Masayuki Matsukawa; 正幸松川; Seiichi Hirai; 成一平井; Michiaki Suzuki; 道明鈴木
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2002-09-06

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】従来の自動半田付装置は多量のプリント基板
を連続して生産する場合、非常に効率的であるが、少量
生産する場合は各工程の処理に空き時間が発生すること
になり各工程で無駄な電力や無駄な半田等が消費され
る。この様な問題を解決するために構成した自動半田付
装置の提供。【解決手段】プリント基板１が搬送機構部６の搬入口
にセットされた後、搬送が開始され、フラックス塗布部
２でフラックスが塗布されタイミングでフラックスの噴
流を開始させ、プリント基板が塗布された後に、噴流を
停止させるとともに、半田付部４で半田付けされるタイ
ミングで、半田槽の半田の噴流を開始させ、半田付け完
了した後に、噴流を停止させ、プリント基板は同じ搬送
機構を逆方向に搬送され、搬入口に戻るようにする。ま
た、半田付時に発生するガスの処理方法としてフィルタ
ー濾過方式を採用した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動半田付装置に関
するもので、詳しくは少量生産に適した自動半田付装置
に関するものである。

【０００２】

【従来技術】図３は従来の自動半田付装置の要部を示し
たものである。電子部品が実装されたプリント基板１
（以後プリント基板と呼称する）は部品実装面を上に、
半田付け面（以後半田面と呼称する）を下にして、６の
搬送機構の爪に保持され一定速度でＡ方向に搬送され
る。そして、搬送されながら各処理部で順番に処理さ
れ、プリント基板の半田付けが行われる。

【０００３】プリント基板は最初２で示されるフラック
ス塗布部に搬送され、半田面にフラックスが塗布され
る。次に３で示される予備加熱部に搬送され、半田付け
する際に発生する熱ストレスを緩和させるためにプリン
ト基板が所定温度に予備加熱される。

【０００４】次に４で示される半田付部に搬送され半田
付けされる。この半田付部は半田槽の中に略２５０℃の
溶融半田が入っていて、内蔵しているプロペラが回転す
ることにより、溶融半田がノズルから上方向に吹き上げ
られ、半田噴流面が凸状に形成される。そして、プリン
ト基板はその凸状の半田噴流面に浸漬されながら搬送さ
れることにより半田付けが行われる。

【０００５】半田付けされたプリント基板は５で示され
る冷却部に搬送され、冷却されて常温に戻される。この
ように各部にプリント基板が搬送され、各部で処理され
ることにより半田付けが行われる。

【０００６】搬送機構はプリント基板を保持するための
爪がループ状に連設されていて、そのループがプリント
基板の両側に設けられ、両ループが一定速度で同期して
回転することによりプリント基板が各処理部に搬送され
る構造になっている。そのため、半田付けされるプリン
ト基板は搬入口から時間をおいて順番に前記爪に載せら
れ、載せられたプリント基板が各処理部に搬送され処理
が行われるので、プリント基板の半田付けが連続して処
理される。従って、多量のプリント基板を半田付けする
場合に適している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】最近の消費者の消費動
向は多様化しており、プリント基板が実装される製品も
多品種少量生産の方向にある。そのような背景から、一
人の作業者がプリント基板に部品を実装する作業、その
プリント基板を半田付けする作業、そして、検査する作
業を受け持つような生産が行われている。従来の半田付
装置は直線的にプリント基板が搬送されるため、プリン
ト基板の搬入口と半田付けされたプリント基板を取出す
搬出口が離れている。このため、例えば作業者が搬入口
周辺で作業をしていれば、半田付けされたプリント基板
を搬出口まで取りにゆく必要がある。

【０００８】また、半田付けされるプリント基板が少な
く、連続して搬送機構に載せられないので、そのために
問題が生じる。フラックス塗布部ではプリント基板にフ
ラックスを塗布するために常時フラックスの噴流面を形
成しているが、そのフラックスはプリント基板に塗布し
た場合に適量となるように粘度を管理する必要があり、
そのために揮発性溶剤が供給されている。この揮発性溶
剤はプリント基板の生産量が少ないと無駄に消費され
る。

【０００９】また、半田付部では半田槽に半田噴流面を
常時形成しているが、噴流面が空気と接していると、半
田が酸化し、酸化した半田は使用できないため取り除か
れるが、半田付されるプリント基板の生産量が少ないと
半田付けされない時間の割合が多くなり、酸化のため無
駄な半田が消費される。

【００１０】また、従来の半田付装置は大型のため、半
田付けする際に発生するガスの排気にダクトを設備して
いるが、生産レイアウトを変更する場合に大掛かりな変
更が必要になり、時間が多くかかり、費用も多く発生す
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
課題を解決するために次のように構成したものである。

【００１２】（１）プリント基板を搬送する搬送機構部
とフラックス塗布部と予備加熱部と半田付部とを含む自
動半田付装置であって、プリント基板が搬送機構部の搬
入口にセットされた後、搬送が開始され、各部で処理さ
れ、半田付完了後に、搬送方向が逆方向に変更され、前
記搬入口に戻るようにした。

【００１３】（２）１項記載の自動半田付装置で、プリ
ント基板がフラックス塗布部に搬送されるタイミングで
フラックスの噴流を開始させ、プリント基板が搬送塗布
された後、前記噴流を停止させ、プリント基板が半田付
部に搬送されるタイミングで半田の噴流を開始させ、半
田付け完了後、前記噴流を停止させるようにした。

【００１４】（３）１ないし２項記載の自動半田付装置
で、冷却部を搬送機構部の搬入口付近に配置し、半田付
後の冷却をするようにした。

【００１５】（４）１ないし３項記載の自動半田付装置
で、半田付時に発生するガスの処理方法としてフィルタ
ー濾過方式を採用した処理装置とし、その装置を組み込
むようにした。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の自動半田付装置の実施例
を図１、図２を用いて詳しく説明する。図１は自動半田
付装置の要部を説明するためのブロック図である。１は
部品が実装されたプリント基板で半田付けされる前のプ
リント基板、２はフラックス塗布部、３は予備加熱部、
４は半田付部、５は冷却部、そして６は搬送機構部であ
る。各部の配置で従来と異なるのは従来は冷却部５が半
田付部４の後工程として右側に配置されていたが、本実
施例ではプリント基板を搬入する場所に配置している。
このように配置する理由は後述する。

【００１７】各部には駆動部があり、冷却部５には冷却
ファンを回転させるための駆動部７が設けられ、フラッ
クス塗布部２にはノズル（吹き出し口）からフラックス
を吹き出し、半田面にフラックスを塗布するための駆動
部８が設けられ、予備加熱部３にはプリント基板を所定
温度に加熱するための駆動部９が設けられ、そして、半
田付部４には半田を溶融状態にし、温度を所定温度に保
つとともに半田噴流面を形成するための駆動部１０が各
々設けられている。

【００１８】そして、各部を同期をとりながら処理する
ため、或いは、処理を所定時間とするために４個のタイ
マーが設けられている。第一のタイマーはタイマー１１
でフラックスがノズルから吹き出し安定するまでに所定
時間がかかるので、プリント基板を搬送する際にその時
間遅らせて搬送する必要がある。その時間をつくるタイ
マーである。第二のタイマーはタイマー１２で予備加熱
する時間を設定するタイマーである。第三のタイマーは
タイマー１３でプリント基板が所定温度に予備加熱され
半田付部に搬送された時に半田槽の温度が所定温度で半
田噴流面が形成されているように駆動部１０の駆動開始
時間を設定するためのタイマーである。そして、第四の
タイマーはタイマー１４で冷却時間を設定するためのタ
イマーである。

【００１９】また、本装置には３個のセンサーがあり、
いずれもプリント基板が搬送機構のどの位置に搬送され
ているかを検出するための位置検出センサーである。第
一のセンサーは１７で示され、プリント基板が半田付部
で半田付けが完了し、逆方向に搬送され、搬入口に戻っ
た時に信号を出力する位置検出センサーである。第二の
センサーは１５で示され、プリント基板が予備加熱する
所定位置に到達した時に信号を出力する位置検出センサ
ーである。そして、第三のセンサーは１６で示され、プ
リント基板の半田付けが完了した後に信号を出力する位
置検出センサーである。

【００２０】また、１９は搬送駆動部でこの駆動部はプ
リント基板の搬送方向、および、搬送するか、停止する
かを制御している。そのため、搬送駆動部には正方向搬
送、逆方向搬送および搬送停止の３種類の入力信号が入
力される。正方向搬送信号は１９ａ端子（ＦＲＯＮＴ）
に入力されプリント基板が正方向に搬送される。逆方向
搬送信号は１９ｂ端子（ＢＡＣＫ）に入力されプリント
基板が逆方向に搬送される。そして、搬送停止信号は１
９ｃ端子（ＳＴＯＰ）に入力され搬送が停止する。

【００２１】また、本装置には半田付作業を開始するた
めのスタートスイッチ１８が設けられていて、オンする
ことにより作業が開始する。そして、２０、２１はオア
ゲートである。

【００２２】次に本装置の動作を図１、図２を用いて順
を追って説明する。以下の説明でオンとは信号レベルが
‘１’状態のことで、オフとは信号レベルが‘０’状態
のこととして説明する。

【００２３】部品が実装されたプリント基板１は搬送機
構の搬入口にセットされる。次にスタートスイッチ１８
がオンすると、スタートパルス信号が出力し、その信号
の一方はフラックスを塗布するための駆動部８に入力さ
れ、その信号によりフラックスがノズルから吹き出し、
噴流面を形成し、プリント基板が搬送されてきた時に半
田面にフラックスを塗布できる状態にする。

【００２４】他方はタイマー１１に入力され、タイマー
が所定時間オンする。タイマーの出力はオアゲート２０
を経由して搬送駆動部の１９ａ端子（ＦＲＯＮＴ）に入
力される。搬送駆動部はタイマー１１がオンした時は何
ら動作しないで、タイマー１１がオンからオフした時に
駆動部が動作し、前記したようにプリント基板が正方向
に搬送される。

【００２５】そして、搬送機構の搬送爪に載せられたプ
リント基板がフラックス塗布部２に搬送され、半田面全
体にフラックスが塗布される。プリント基板はさらに正
方向に搬送され、次の予備加熱部３に到達する。そし
て、プリント基板が予備加熱できる所定位置に到達する
と、位置検出センサー１５よりパルス信号が出力され
る。その出力信号は駆動部８に入力され、フラックスの
噴流が停止する。また、オアゲート２１を経由して搬送
駆動部１９の１９ｃ端子（ＳＴＯＰ）に入力され、搬送
が停止する。

【００２６】また、前記出力信号はタイマー１２および
タイマー１３に入力され、両タイマーがオンする。タイ
マー１２の出力信号は駆動部９に入力され、その出力に
より予備加熱ヒーターに電流が流れ、プリント基板が加
熱されはじめ、所定温度に達するとタイマー１２がオフ
し、加熱が停止する。

【００２７】また、タイマー１３の出力信号は駆動部１
０に入力するが、半田付部４は何ら動作しない。そし
て、タイマー設定時間が経過しタイマー１３がオンから
オフになると、その出力信号で駆動部１０が駆動され、
半田槽内部に配置されているヒーターに電流が流れ、半
田が溶融状態になった後にプロペラが回転して半田噴流
面が形成される。

【００２８】尚、タイマー１３の設定時間は予備加熱部
でプリント基板が所定温度に加熱され、そのプリント基
板が半田付部に搬送される時に半田槽の半田を溶融状態
にし、所定温度に保ち、半田噴流面が形成されるような
時間に設定されている。

【００２９】従って、予備加熱されたプリント基板が半
田付部に搬送される時は半田槽の半田が所定温度で溶融
状態になっており、半田噴流面が形成され、いつでも半
田付けできる状態になっている。そのため、プリント基
板が半田槽に搬送されてくるとプリント基板は溶融半田
に浸漬されながら搬送され、半田付けが行われる。

【００３０】そして、半田面全体が半田付けされると位
置検出センサー１６から位置検出信号が出力し、その出
力信号の一方は駆動部１０に入力され、半田槽のヒータ
ー電流が遮断され、噴流用プロペラの回転も停止する。
他方は搬送駆動部の１９ｂ端子（ＢＡＣＫ）に入力され
て、プリント基板が逆方向（搬入口方向）に搬送され
る。図２のタイムチャートでは搬送駆動部（１９）の方
向に関して、正方向を上側に、逆方向を下側に表示して
いる。

【００３１】そして、プリント基板が搬入口位置に到達
すると、位置検出センサー１７から出力信号が出力し、
その出力信号がタイマー１４に入力され、タイマー１４
が所定時間オンする。タイマー１４のオン出力で駆動部
７が駆動され、ファンが回転しプリント基板が冷却され
る。そして、所定時間後にタイマーがオフし、冷却ファ
ンの回転が停止する。また、前記出力信号はオアゲート
２１を経由して搬送駆動部１９の１９ｃ端子（ＳＴＯ
Ｐ）に入力され、搬送が停止する。

【００３２】ここまでの説明で、プリント基板が予備加
熱部の所定位置に搬送されてきた時に搬送を停止し、加
熱ヒーターに電流を流し、プリント基板を加熱し、所定
温度に達した時点で前記ヒーターの電流を遮断するよう
に説明したが、ヒーターの立ち上がりに長時間がかかる
ような場合には常時ヒーターを加熱しておくようにすれ
ばよい。その時は駆動部８は常時オンする。

【００３３】また、半田槽の加熱ヒーターも同様に所定
温度に達するまでに長時間がかかるような場合は常時ヒ
ーターに電流を流し、溶融半田の温度を所定温度に保つ
ようにし、駆動部１０に駆動信号を入力した時、半田付
部の半田を噴流させ、半田噴流面を形成し、駆動信号が
なくなった時、噴流を停止するようにすればよい。

【００３４】また、本装置では半田付完了したプリント
基板を搬入口に戻すようにし、さらに搬入口付近に冷却
部を設けるようにしたので、半田付けが完了した高温の
プリント基板が搬入口に戻される過程で冷却されるの
で、冷却部に搬送された時にある程度冷却されており、
冷却量が小となり、冷却時間が短時間となる。また、冷
却部を搬入口の下部に設けているので装置全体が小型と
なる。

【００３５】また、本装置では半田付け時に発生するガ
スの排気をペーパー方式の濾過器を用いている。その濾
過器は装置内部に実装することができるので、従来の装
置で生産レイアウトの変更をする場合、排気ダクトの移
動等の大掛かりな作業を必要としていたが、このような
作業を必要としない。

【００３６】尚、本発明の装置では各工程を通過する搬
送速度を自由に設定できるので、従来の装置より大幅に
小型化できる。例えば半田槽の大きさは熱容量が大きけ
れば大きく、熱容量が小さければ小さくなるが、従来の
ように一定時間に多くのプリント基板を半田付けする場
合、半田槽の多くの熱がプリント基板に奪われることに
なり、熱容量が大きくないと半田槽の温度が低下して半
田付け不良が発生する。そのためどうしても熱容量の大
きな大型の半田槽となっていたが、本発明の装置では少
量生産用のため、半田槽から奪われる熱量が少なく、熱
容量を小とすることができるので大幅に小型化できる。
また、予備加熱部および冷却部は静止状態で加熱又は冷
却するので加熱量または冷却量を小とすることができ小
型化できる。また、フラックス塗布部は低速搬送するこ
とで小型化できる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したようにプリント基板に部品
を実装する工程、そのプリント基板を半田付けする工
程、そして、検査する工程を１人で搬入口付近で作業を
する場合に、従来の半田付装置では直線的にプリント基
板が搬送されるため、作業者は半田付けが完了したプリ
ント基板を搬出口まで取りにゆく必要があったが、本発
明の自動半田付装置においてはプリント基板がフラック
ス塗布工程、予備加熱工程で処理された後、半田付工程
で半田付けされるが、半田付けが完了した後、プリント
基板は逆方向に搬送され、搬入口に戻されるので、検査
するために搬出口まで取りに行く必要がなくなる。

【００３８】また、フラックス塗布部において、従来装
置ではプリント基板にフラックスを塗布するために常時
フラックスの噴流面を形成していた。そして、フラック
スの粘度を所定粘度とするために適量の揮発性溶剤が供
給されているが、塗布されるプリント基板の数が少ない
ために、溶剤が無駄に消費されていたが、本発明の装置
ではプリント基板が搬送されてくるタイミングでフラッ
クス噴流面を形成し、フラックスを塗布し、終了した時
に噴流を停止するようにしたので、無駄な溶剤の消費が
なくなる。

【００３９】また、半田付部において、従来装置はプリ
ント基板に半田付していない時間にも半田噴流面を形成
していたので、その時間に半田が酸化され、無駄な半田
が消費されていたが、本発明の装置ではプリント基板が
搬送されてくるタイミングで半田噴流面を形成し、半田
付けが終了した時に噴流を停止するようにしたので無駄
な半田の消費がなくなる。

【００４０】また、従来の半田付装置は大型のため、半
田付けする際に発生するガスの排気にダクトを設備して
いるので、生産レイアウトを変更する場合に大掛かりな
変更が必要になり、時間が多くかかり、費用も多く発生
していたが、本発明の装置ではペーパーを用いて濾過す
る方式を採用したので、装置の内部に容易に組み込むこ
とができ、生産レイアウトが容易に簡単に行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動半田付装置のブロック図

【図２】本発明の自動半田付装置のタイムチャート

【図３】従来の自動半田付装置の要部説明図

【符号の説明】

１プリント基板２フラックス塗布部３予備加熱部４半田付部５冷却部６搬送機構部７〜１０駆動部１１〜１４タイマー１５〜１７位置検出センサー１８スタートスイッチ１９搬送駆動部２１、２２オアゲート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２３Ｋ 1/08 Ｂ２３Ｋ 1/08 Ｃ３２０３２０Ｚ // Ｂ２３Ｋ 101:42 101:42 (72)発明者鈴木道明東京都目黒区中目黒２丁目９番13号スタンレー電気株式会社内Ｆターム(参考） 4E080 AA01 AB03 DA01 DC05 5E319 AC01 CC24 CD22 CD35 GG15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プリント基板を搬送する搬送機構部とフ
ラックス塗布部と予備加熱部と半田付部とを含む自動半
田付装置であって、プリント基板が搬送機構部の搬入口
にセットされた後、搬送が開始され、各部で処理され、
半田付完了後に、搬送方向が逆方向に変更され、前記搬
入口に戻るようにしたことを特徴とする自動半田付装
置。
【請求項２】プリント基板がフラックス塗布部に搬送
されるタイミングでフラックスの噴流を開始させ、プリ
ント基板が搬送塗布された後、前記噴流を停止させ、プ
リント基板が半田付部に搬送されるタイミングで半田の
噴流を開始させ、半田付け完了後、前記噴流を停止させ
るようにしたことを特徴とする１項記載の自動半田付装
置。
【請求項３】冷却部を搬送機構部の搬入口付近に配置
し、半田付後の冷却をするようにしたことを特徴とする
１ないし２項記載の自動半田付装置。
【請求項４】半田付時に発生するガスの処理方法とし
てフィルター濾過方式を採用した処理装置とし、その装
置を組み込むようにしたことを特徴とする１ないし３項
記載の自動半田付装置。