特開 2022-184463 自動半田付システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022184463

(43)【公開日】2022-12-13

(54)【発明の名称】自動半田付システム

(51)【国際特許分類】

   B23K 3/06 20060101AFI20221206BHJP

   B23K 3/00 20060101ALI20221206BHJP

   H05K 3/34 20060101ALI20221206BHJP

   H01R 43/02 20060101ALI20221206BHJP

【ＦＩ】

B23K3/06 S

B23K3/00 310F

H05K3/34 501Z

H01R43/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021092328

(22)【出願日】2021-06-01

(71)【出願人】

【識別番号】000214836

【氏名又は名称】長野日本無線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088579

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 茂

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】市川 毅

(72)【発明者】

【氏名】山田 巧

(72)【発明者】

【氏名】大平 倫之

【テーマコード（参考）】

5E051

5E319

【Ｆターム（参考）】

5E051KA06

5E051KB03

5E319AB10

5E319CC54

5E319CD04

5E319GG09

5E319GG15

(57)【要約】

【課題】 線材の接続強度を確保し、接続品質の向上及び接続不良（接触不良）を解消するとともに、生産効率を低下させることなく小型化及び低コスト化に寄与する。
【解決手段】 回転制御可能な回転軸Ｒｃを有するロボット機構２…と、被接続部Ａｊ…の接続面Ｊｆ…に対する面直角方向Ｄｊから見て、当該接続面Ｊｆ…の面方向Ｄｓにおける中心軸線Ｌｃに対する線材Ｗａ…の先端位置Ｗｓ…におけるオフセット量Ｏｄ…を検出するオフセット検出機能部Ｆｄと、このオフセット検出機能部Ｆｄの検出結果に基づき、線材Ｗａ…の先端位置Ｗｓ…が、面直角方向Ｄｊから見て、回転軸Ｒｃに一致する当該回転軸Ｒｃの修正回転角Ｑｃ…を求める演算処理機能部Ｆｐとを備える。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークの被接続部に線材を自動で半田付けする自動半田付システムにおいて、回転制御可能な回転軸を有するロボット機構と、前記被接続部の接続面に対する面直角方向から見て、当該接続面の面方向における前記中心軸線に対する前記線材の先端位置におけるオフセット量を検出するオフセット検出機能部と、このオフセット検出機能部の検出結果に基づき、前記線材の先端位置が、前記面直角方向から見て、前記回転軸に一致する当該回転軸の修正回転角を求める演算処理機能部と、前記修正回転角に対応する回転角制御量を出力する制御出力機能部とを有するシステムコントローラを備えることを特徴とする自動半田付システム。

【請求項2】

前記ロボット機構は、前記線材の中心軸線が前記回転軸と同一軸線上になるように当該線材を把持するハンド部を少なくとも備えることを特徴とする請求項１記載の自動半田付システム。

【請求項3】

前記線材には、少なくとも、先端一部の被覆部を除去し、露出した導線部を有するリード線を含むことを特徴とする請求項１記載の自動半田付システム。

【請求項4】

前記オフセット検出機能部は、カメラにより撮影して得た画像データに対する画像処理により前記オフセット量を検出する画像処理機能部を備えることを特徴とする請求項１記載の自動半田付システム。

【請求項5】

前記オフセット検出機能部は、前記ワークに対して必要となる前記線材の全部を一括してクランパーにセットし、このクランパーを、前記カメラによりまとめて撮影することを特徴とする請求項４記載の自動半田付システム。

【請求項6】

前記制御出力機能部は、前記回転軸を回転させる際に、前記線材の先端位置を、前記被接続部に対する接近方向に前記回転軸を回転させる制御信号を出力することを特徴とする請求項１記載の自動半田付システム。

【請求項7】

前記ハンド部は、前記線材に対して矯正器により外的な力を直接作用させることにより、当該線材のオフセット量を矯正処理する矯正処理機構部を備えることを特徴とする請求項１，２又は３記載の自動半田付システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークの被接続部に線材を自動で半田付けする際に用いて好適な自動半田付システムに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、電子部品等のワークの被接続部に、リード線又はワイヤハーネス等の線材を接続する場合、半田付けにより接続されることも多い。このため、半田付けを自動で行う自動半田付装置も各種提案されている。

【0003】

従来、この種の自動半田付装置としては、特許文献１で開示される自動被覆電線取付装置及び特許文献２で開示される自動ハンダ付装置が知られている。同文献１の自動被覆電線取付装置は、被覆電線等の線材の原線からの加工と、スイッチ端子やターミナル端子等への配線，接続固定を自動的に行なえるようにしたものであり、具体的には、本体テーブルの上に回転テーブルを配置し、該回転テーブルの周囲に部品整列装置，部品供給装置，部品端子矯正装置，複数の被覆電線加工供給装置，折曲げ装直，被覆電線保持リール，ハンダ付装置，完成品取出し装置を配し、前記回転テーブル上に部品固定治具を複数個配置し、モーター等で前記回転テーブルを間欠動作させる事により部品を順次移載し、前記各装置により前記部品に対し各々の作業を実施することにより、前記部品に対する複数の種類の被覆電線を定寸切断，被覆の定寸ストリップ，部品への供給，電線の折曲げ，部品と電線のハンダによる接続の一連の作業を自動的に行なうように構成したものである。

【0004】

また、特許文献２の自動ハンダ付装置は、例えば電気部品等の溶接に使用されるものであり、具体的には、基板上に設置されたハンダ繰出装置と、上記基板と一体をなす支持台に摺動自在に設けられた摺動部材と、この摺動部材にばねを介して緩く嵌装されたハンダ送出管と、このハンダ送出管内を引き通され、しかも可撓管を介して上記ハンダ繰出装置に連結した線状のハンダと、上記基板上に一対をなす案内杆で摺動自在に設けられた一対のカム部を有するワーク保持体と、上記基板上に上記ワーク保持体に対して跨って直交して設けられ、かつ、上記各カム部によって接触離脱し得るようにした一対の可動電極とより構成したものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開昭６０－１７７５８７号公報

【特許文献2】実開昭５４－１０２５４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、上述した従来の自動半田付装置（自動被覆電線取付装置，自動ハンダ付装置）は、次のような問題点があった。

【0007】

即ち、線材として、柔軟性を有するリード線を半田付けする場合、接続するリード線には湾曲（曲げ）が発生しやすい。湾曲が発生した場合、リード線の先端である導線部分がワークの被接続部に対して位置がずれ、結果的に接続時のバラツキが生じやすくなる。したがって、接続部分における接続強度の低下を招く虞れがあるとともに、線材の導出位置や導出方向のバラツキを生じるなど、接続品質の低下及び接続不良（接触不良）が発生しやすい難点があった。

【0008】

一方、矯正手段により、リード線の湾曲を半田付けを行う前に矯正することも行われているが、被覆部は弾性を有しているが故に、十分に矯正することは容易でない。しかも、矯正には、ある程度の必要な時間が取られるとともに、機械的に構成する故に、半田付け機構の大型化及びコストアップを招く問題があった。

【0009】

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した自動半田付システム１の提供を目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係る自動半田付システム１は、上述した課題を解決するため、ワークＡの被接続部Ａｊ…に線材Ｗａ…を自動で半田付けするシステム構成するに際して、回転制御可能な回転軸Ｒｃを有するロボット機構２…と、被接続部Ａｊ…の接続面Ｊｆ…に対する面直角方向Ｄｊから見て、当該接続面Ｊｆ…の面方向Ｄｓにおける中心軸線Ｌｃに対する線材Ｗａ…の先端位置Ｗｓ…におけるオフセット量Ｏｄ…を検出するオフセット検出機能部Ｆｄと、このオフセット検出機能部Ｆｄの検出結果に基づき、線材Ｗａ…の先端位置Ｗｓ…が、面直角方向Ｄｊから見て、回転軸Ｒｃに一致する当該回転軸Ｒｃの修正回転角Ｑｃ…を求める演算処理機能部Ｆｐと、修正回転角Ｑｃ…に対応する回転角制御量を出力する制御出力機能部Ｆｅとを有するシステムコントローラＣｓを備えることを特徴とする。

【0011】

この場合、発明の好適な態様により、ロボット機構２…には、線材Ｗａ…の中心軸線Ｌｃが回転軸Ｒｃと同一軸線上になるように当該線材Ｗａ…を把持するハンド部２ｈ…を少なくとも設けることができる。また、線材Ｗａ…には、少なくとも、先端一部の被覆部Ｗｔ…を除去し、露出した導線部Ｗｍ…を有するリード線（Ｗａ…）を含ませることができる。一方、オフセット検出機能部Ｆｄには、カメラ５により撮影して得た画像データに対する画像処理によりオフセット量Ｏｄを検出する画像処理機能部Ｆｄｖを設けることができるとともに、ワークＡ…に対して必要となる線材Ｗａ…の全部を一括してクランパー６にセットし、このクランパー６を、カメラ５によりまとめて撮影することができる。また、制御出力機能部Ｆｅは、回転軸Ｒｃを回転させる際に、線材Ｗａ…の先端位置Ｗｓ…を、被接続部Ａｊ…に対する接近方向Ｄｉに回転軸Ｒｃを回転させる制御信号を出力することが望ましい。さらに、ハンド部２ｈ…には、線材Ｗａ…に対して矯正器７により外的な力を直接作用させることにより、当該線材Ｗａ…のオフセット量Ｏｄ…を矯正処理する矯正処理機構部Ｆｓを設けることができる。

【発明の効果】

【0012】

このような構成を有する本発明に係る自動半田付システム１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

【0013】

（１） 柔軟性を有するリード線のような線材Ｗａ…が湾曲したり折曲している状態であっても、ワークＡの被接続部Ａｊ…に対する線材Ｗａ…における先端位置Ｗｓ…のズレを有効に回避できる。これにより、半田付け部分における接続強度の確保及び製造上のバラツキを低減できるなど、接続品質の向上及び接続不良（接触不良）の解消、更にはワークＡに対する線材Ｗａ…の導出位置や導出方向を均一化することができる。

【0014】

（２） 線材Ｗａ…を次工程に移送するタクト内に修正処理を行うことができるため、別途の修正処理工程を設けることが不要となり、生産効率を高めることができる。加えて、ロボット機構２…を構成する六軸目の軸機能等をそのまま利用できるため、ロボット機構２…には線材Ｗａ…を把持するハンド部２ｈ…を設ければ足りるなど、システムの小型化及び低コスト化に寄与できる。

【0015】

（３） 好適な態様により、ロボット機構２…に、線材Ｗａ…の中心軸線Ｌｃが回転軸Ｒｃと同一軸線上になるように当該線材Ｗａ…を把持するハンド部２ｈ…を少なくとも設ければ、ハンド部２ｈ…を修正回転角Ｑｃ…だけ回転制御するのみで、オフセット量Ｏｄ…を迅速かつ正確に修正することができる。

【0016】

（４） 好適な態様により、線材Ｗａ…に、少なくとも、先端一部の被覆部Ｗｔ…を除去し、露出した導線部Ｗｍ…を有するリード線（Ｗａ…）を含ませれば、本発明の課題を包含するリード線（Ｗａ…）に適用できるため、パフォーマンスを確保する観点から最適な形態として実施することができる。

【0017】

（５） 好適な態様により、オフセット検出機能部Ｆｄに、カメラ５により撮影して得た画像データに対する画像処理によりオフセット量Ｏｄ…を検出する画像処理機能部Ｆｄｖを設ければ、オフセット量Ｏｄ…に対する二次元的な検出を、より容易かつ確実に行うことができるとともに、湾曲した状態が複雑な場合などであっても線材Ｗａ…の不良等として事前に検出し、必要な異常発生処理等を行うことができる。

【0018】

（６） 好適な態様により、オフセット検出機能部Ｆｄに、ワークＡ…に対して必要となる線材Ｗａ…の全部を一括してクランパー６にセットし、このクランパー６を、カメラ５によりまとめて撮影するようにすれば、一回に複数の線材Ｗａ…に対するオフセット量Ｏｄ…を検出し、各検出データを分配利用できるため、処理の効率化を図れるとともに、一つのワークＡに使用する全部の線材Ｗａ…に係わる検出データを一括して利用できるため、データ同士のバラツキを最小にすることができる。

【0019】

（７） 好適な態様により、制御出力機能部Ｆｅに、回転軸Ｒｃを回転させる際に、線材Ｗａ…の先端位置Ｗｓ…を、被接続部Ａｊ…に対する接近方向Ｄｉに回転軸Ｒｃを回転させる制御信号を出力する機能を設ければ、線材Ｗａ…の傾斜した浮き上がりを押さえ込むことができるため、被接続部Ａｊ…に対して効果的に密着（線接触）させることができるなど、より好適な半田付け処理を行うことができる。

【0020】

（８） 好適な態様により、ハンド部２ｈ…に、線材Ｗａ…に対して矯正器７により外的な力を直接作用させることにより、当該線材Ｗａ…のオフセット量Ｏｄ…を矯正処理する矯正処理機構部Ｆｓを設ければ、本発明に係る自動半田付システム１の主要効果に加え、線材Ｗａ…の湾曲や折曲を、半田付け処理前に矯正する機能を追加することができるため、より接続品質を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の好適実施形態に係る自動半田付システムのブロック系統図、

【図2】同自動半田付システムの概略工程図、

【図3】同自動半田付システムの処理を順次説明するためのフローチャート、

【図4】同自動半田付システムのクランパーに移載されたリード線と修正用カメラを示す平面図、

【図5】同自動半田付システムのクランパーに移載されたリード線を先端側から見た側面図、

【図6】同自動半田付システムのロボット機構のハンド部によりリード線を把持した直後の平面図、

【図7】同自動半田付システムのロボット機構のハンド部によりリード線を把持して修正した後の平面図、

【図8】同自動半田付システムのロボット機構のハンド部により修正したリード線を半田付けする際の正面図、

【図9】同自動半田付システムによりワークの被接続部にリード線を半田付けした状態の平面図、

【図10】同自動半田付システムの変更例に係るロボット機構のハンド部によりリード線を把持した直後の平面図、

【図11】同自動半田付システムの変更例に係るロボット機構のハンド部によりリード線を把持して修正した後の平面図、

【発明を実施するための形態】

【0022】

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

【0023】

まず、本実施形態に係る自動半田付システム１の全体構成について、図２（図４－図１１）を参照して説明する。
なお、例示する自動半田付システム１は、ワークＡとして、センサモジュールの中間アセンブリＭを示す。この中間アセンブリＭは、図９に示すように、プリント基板Ｍｐに四つの被接続部（接続端子）Ａｊ…を備えている。また、この被接続部Ａｊ…に半田付けする線材（Ｗａ…）は、リード線Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄである。このリード線Ｗａ…は、図６及び図７に示すように、先端一部の被覆部Ｗｔ…を除去して先端側の導線部Ｗｍ…の一部を露出させた形態を備えている。したがって、導線部Ｗｍ…の先端がリード線Ｗａ…の先端位置Ｗｓ…となる。このように、線材（Ｗａ…）に、少なくとも、先端一部の被覆部Ｗｔ…を除去し、露出した導線部Ｗｍ…を有するリード線Ｗａ，Ｗｂ…を含ませれば、本発明の課題を包含するリード線Ｗａ…に適用できるため、パフォーマンスを確保する観点から最適な形態として実施することができる。

【0024】

次に、自動半田付システム１のる機械系における全体構成について説明する。自動半田付システム１は、図２に示すように、中央に、ワーク半田付ライン１１を設置し、このワーク半田付ライン１１は、上流側から四つの半田付処理部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを順次通過する。即ち、ワーク半田付ライン１１は、ワークＡをセットしたパレット１４を順次搬送する機能を備え、各パレット１４にセットした各ワークＡを、各半田付処理部１１ａ，１１ｂ…に一定時間停止させつつ順次搬送する機能を備える。

【0025】

また、ワーク半田付ライン１１の搬送方向Ｄｍの左側には、各半田付処理部１１ａ，１１ｂ…に対応する四台の半田付ユニット１２，１２，１２．１２を順次配設する。一台の半田付ユニット１２は、図８に示すように、半田鏝部２２及び半田供給部２３を備える半田付ヘッド部２１を備え、この半田付ヘッド部２１は不図示のロボット機構部によりＸＹＺ方向へ移動することができる。図８中、２４は、半田鏝部２２の先端付近を撮影する位置決用カメラを示す。

【0026】

他方、ワーク半田付ライン１１の搬送方向Ｄｍの右側には、各半田付処理部１１ａ，１１ｂ…に対応する四台のロボット機構２，２，２．２を順次配設する。一台のロボット機構２は、図６－図８に示すように、六軸の産業用ロボットであり、先端に、六軸目の回転出力部２５に取付けたハンド部２ｈを備える。この回転出力部２５は、回転制御可能な回転軸Ｒｃとなる。ハンド部２ｈは、チャック部２６，及び矯正器７を有する矯正処理機構部Ｆｓを備える。チャック部２６は、リード線Ｗａ（Ｗｂ…）を把持する機能を備え、図６及び図７に示すように、リード線Ｗａを把持した際に、リード線Ｗａの中心軸線Ｌｃは、回転軸Ｒｃと同一軸線上になるように構成する。このように構成すれば、ハンド部２ｈを修正回転角Ｑｃだけ回転制御するのみで、オフセット量Ｏｄを迅速かつ正確に修正することができる。なお、中心軸線Ｌｃと回転軸Ｒｃが同一軸線上にない場合には、ロボット機構２の他の駆動軸を制御することにより中心軸線Ｌｃと回転軸Ｒｃが同一軸線上に位置するように制御することができる。

【0027】

図６－図８に例示した矯正処理機構部Ｆｓでは、矯正器７をリード線Ｗａの外周面に対して摺動可能に装着し、中心軸線Ｌｃに沿って反復的に移動させることにより、リード線Ｗａの曲げ（オフセット）を矯正する機能を備える。即ち、リード線Ｗａに対して外的な力を直接作用させ、後述するオフセット量Ｏｄを矯正処理する機能を備える。なお、矯正処理機構部Ｆｓは、オプション的な機能である。図１０及び図１１は、矯正処理機構部Ｆｓを設けない構成、即ち、図６－図８に示す構成から矯正処理機構部Ｆｓの構成を除いた変更例を示す。このため、図１０及び図１１において、図６－図８に対して、同一部分には同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。

【0028】

このように、矯正処理機構部Ｆｓを設けるか否かは任意である。しかし、矯正処理機構部Ｆｓを設けた場合には、本発明に係る自動半田付システム１の主要効果に加え、リード線Ｗａの湾曲や折曲を、半田付け処理前に矯正する機能を追加することができるため、より接続品質を高めることができる。

【0029】

さらに、ロボット機構２，２，２…の右側には、クランパー６にクランプしたリード線Ｗａ…を上述したワークＡ…（パレット１４…）に同期して搬送するリード線搬送ライン１５を配設する。クランパー６は、一個のワークＡに使用する色の異なる四本のリード線Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄをクランプする機能を備える。例示のクランパー６は、図４及び図５に示すように、ブロック体６ｍの上面から四つのＵ形スリット６ｓ，６ｓ…を形成したものである。また、図１に示すように、リード線搬送ライン１５の近傍には、多数のリード線Ｗａ…，Ｗｂ…，Ｗｃ…，Ｗｄ…をストックしたリード線ストッカー１６が配設される。

【0030】

その他、図１に示すように、ワーク半田付ライン１１に対する上流側には、ワーク搬入部１７を配設するとともに、このワーク搬入部１７により搬送されたワークＡをスタンバイさせるワーク導入部１７ｓを備える。さらに、ワーク導入部１７ｓの近傍には、不図示のリード線移載ロボットを設置するとともに、リード線搬送ライン１５の上流側には、クランパースタンバイ部Ｘｐを設け、リード線移載ロボットにより、このスタンバイ部Ｘｐにセットされたクランパー６に対して、リード線ストッカー１６にストックされたリード線Ｗａ，Ｗｂ……を順次移載することができる。他方、ワーク半田付ライン１１に対して、下流側には半田付け処理の終了したワークＡを、ワーク半田付ライン１１から搬出するワーク搬出部１８を備える。２ｐは半田付け処理の終了したワークＡを取出すワーク取出ロボットを示す。また、スタンバイ部Ｘｐにセットされたクランパー６のリード線Ｗａ…における先端位置Ｗｓ…の前方には、図２，図４及び図５に示すように、修正用カメラ５を設置する。

【0031】

次に、自動半田付システム１における制御系及び駆動系を含む全体のシステム構成について、図１を参照して説明する。

【0032】

図１中、Ｃｓはシステムコントローラを示す。システムコントローラＣｓは、システムコントローラ本体３１を備え、このシステムコントローラ本体３１には、タッチパネル３１ｔを有するディスプレイ３１ｄが付属する。また、システムコントローラ本体３１には、本発明に関連して、前述した位置決用カメラ２４及び修正用カメラ５をそれぞれインターフェイス３２及び３３を介して接続する。一方、システムコントローラ本体３１には、半田付処理部１１ａにおける、ハンド部２ｈ及び各ロボット軸を駆動する各種のアクチュエータ群２ｏを含むロボット機構２をインターフェイス３４を介して接続する。半田付処理部１１ａについて説明したが、他の半田付処理部１１ｂ，１１ｃ，１１ｄについても、半田付処理部１１ａと同様に接続する。さらに、各半田付ユニット１２…をインターフェイス３５…を介して接続する。その他、ワーク取出ロボット２ｐ及びリード線移載ロボット（不図示）、ワーク半田付ライン１１，リード線搬送ライン１５，ワーク搬入部１７及びワーク搬出部１８の各駆動機構（不図示）も必要なインターフェイスを介してシステムコントローラ本体３１に接続される。

【0033】

また、システムコントローラＣｓは、ＣＰＵ及び内部メモリ３６等を内蔵するコンピュータ機能を備え、内部メモリ３６ｍには、各種演算処理及び各種制御処理（シーケンス制御）を実行するため包括的な制御プログラム（ソフトウェア）を格納するプログラムエリア３６ｍｐを有するとともに、各種データ（データベース）類を書込可能なデータエリア３６ｍｄが含まれる。

【0034】

そして、プログラムエリア３６ｍｐには、本発明に係る自動半田付システム１を機能させるための半田付シーケンスプログムＣｐｆが格納されることにより各機能部が実行される。具体的には、主要な機能部として、オフセット検出機能部Ｆｄ，画像処理機能部Ｆｄｖ，演算処理機能部Ｆｐ，制御出力機能部Ｆｅ，矯正処理機能部Ｆｓ，位置決め制御機能部Ｆｃが含まれる。この場合、オフセット検出機能部Ｆｄは、被接続部Ａｊ…の接続面Ｊｆ…に対する面直角方向Ｄｊから見て、当該接続面Ｊｆ…の面方向Ｄｓにおける中心軸線Ｌｃに対するリード線Ｗａ…の先端位置Ｗｓ…におけるオフセット量Ｏｄ…を検出する機能を備える。このオフセット検出機能部Ｆｄには、カメラ５により撮影して得た画像データに対する画像処理によりオフセット量Ｏｄを検出する画像処理機能部Ｆｄｖが含まれる。また、演算処理機能部Ｆｐは、このオフセット検出機能部Ｆｄの検出結果に基づき、リード線Ｗａ…の先端位置Ｗｓ…が、面直角方向Ｄｊから見て、回転軸Ｒｃに一致する当該回転軸Ｒｃの修正回転角Ｑｃ…を求める機能を備える。さらに、制御出力機能部Ｆｅは、修正回転角Ｑｃに対応する回転角制御量を出力する機能を備える。他方、矯正処理機構部Ｆｓは、前述したように、ハンド部２ｈ…に設けた矯正器７を駆動制御し、リード線Ｗａ…に対して外的な力を直接作用させることにより、リード線Ｗａ…のオフセット量Ｏｄ…を矯正処理する機能を備える。

【0035】

次に、本実施形態に係る自動半田付システム１の動作、即ち、半田付方法について、各図を参照しつつ図３に示すフローチャートに従って説明する。

【0036】

まず、図２において、ワーク搬入部１７により搬入されたワークＡ（中間アセンブリＭ）は、スタンバイ位置となるワーク導入部１７ｓにおけるパレット１４上にセットされる（ステップＳ１）。また、不図示のリード線移載ロボットにより、リード線ストッカー１６から色の異なる一番目のリード線Ｗａが、リード線搬送ライン１５におけるクランパースタンバイ部Ｘｐに位置するクランパー６の対応するＵ形スリット６ｓにセット（移載）される（ステップＳ２）。このような移載処理は、残りの三本（一般にはＮ本）のリード線Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄに対しても同様に行われる（ステップＳ３）。移載が完了した状態を、図４及び図５に示す。

【0037】

移載が完了したなら、オフセット検出機能部Ｆｄの実行に基づき、修正用カメラ５により、この状態におけるリード線Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄの全体が撮影される（ステップＳ４）。修正用カメラ５から見た被写体となるリード線Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄの先端Ｗｓ…の画像は図５に示すようになる。例示の場合、リード線Ｗａ，Ｗｃの二本に湾曲が生じている状態を示している。図５中、ＤｊはワークＡの被接続部Ａｊの接続面Ｊｆに対する面直角方向になるとともに、Ｄｏ…は湾曲が生じているリード線Ｗａ，Ｗｃの中心軸線Ｌｃ…の方向を示している。このように、オフセット検出機能部Ｆｄに、ワークＡ…に対して必要となるリード線Ｗａ…の全部を一括してクランパー６にセットし、このクランパー６を、カメラ５によりまとめて撮影するようにすれば、一回に複数のリード線Ｗａ…に対する後述するオフセット量Ｏｄ…を検出し、各検出データを分配利用できるため、処理の効率化を図れるとともに、一つのワークＡに使用する全部のリード線Ｗａ…に係わる検出データを一括して利用できるため、データ同士のバラツキを最小にすることができる。そして、修正用カメラ５による撮影が終了したなら、リード線搬送ライン１５によりクランパー６は、次工程である一番目のリード線Ｗａの半田付けを行う半田付処理部１１ａに移送される（ステップＳ５）。

【0038】

一方、修正用カメラ５により撮影された画像データ（検出データ）は、システムコントローラ本体３１に付与される。これにより、システムコントローラＣｓにおける画像処理機能部Ｆｄｖでは、画像処理により、オフセット量Ｏｄ…が検出される。即ち、図４に示すように、被接続部Ａｊ…の接続面Ｊｆ…に対する面直角方向Ｄｊから見て、当該接続面Ｊｆ…の面方向Ｄｓにおける中心軸線Ｌｃに対する各リード線Ｗａ…の先端位置Ｗｓ…におけるオフセット量Ｏｄ…の検出処理が行われる（ステップＳ６）。

【0039】

このように、オフセット検出機能部Ｆｄに、カメラ５により撮影して得た画像データに対する画像処理によりオフセット量Ｏｄ…を検出する画像処理機能部Ｆｄｖを設ければ、オフセット量Ｏｄ…に対する二次元的な検出を、より容易かつ確実に行うことができるとともに、湾曲した状態が複雑な場合などであってもリード線Ｗａ…の不良等として事前に検出し、必要な異常発生処理等を行うことができる。この場合、二次元的な検出とは、リード線Ｗａ…の湾曲方向を、ＸＹ軸により検出，又は３６０゜の角度で検出することを意味する。したがって、見掛上のオフセット量Ｏｄ…が「０」の場合であっても、後述する修正回転角Ｑｃが不要な本来の「０゜」の場合と「１８０゜」の場合が存在するため、「１８０゜」を検出した場合には、修正回転角Ｑｃを１８０゜として修正処理することができる。

【0040】

次いで、演算処理機能部Ｆｐにより修正回転角Ｑｃ…を求める。即ち、オフセット検出機能部Ｆｄの検出結果に基づき、リード線Ｗａ…の先端位置Ｗｓ…が、面直角方向Ｄｊから見て、回転軸Ｒｃに一致させるための当該回転軸Ｒｃの修正回転角Ｑｃを演算処理により求める（ステップＳ７）。具体的には、修正用カメラ５により湾曲方向をＸＹ座標により認識し、その座標を演算処理して修正回転角Ｑｃ…を求める。なお、この際、図５に示すリード線Ｗｄでは、左回転による上方への回転移動と右回転による下方への回転移動が存在するため、制御出力機能部Ｆｅは、回転軸Ｒｃを回転させる際に、リード線Ｗａ…の先端位置Ｗｓ…を、被接続部Ａｊ…に対する接近方向Ｄｉに回転軸Ｒｃを回転させる制御信号を出力する。これにより、図８に示すように、リード線Ｗａ…の傾斜した浮き上がりを押さえ込むことができるため、被接続部Ａｊ…に対して効果的に密着（線接触）させることができるなど、より好適な半田付け処理を行うことができる。

【0041】

そして、得られた修正回転角Ｑｃ…に係わるデータは、直ちに対応する各ロボット機構２，２…に転送される。したがって、これらのシステムコントローラＣｓにおける各処理、即ち、オフセット検出機能部Ｆｄ，演算処理機能部Ｆｐ及び制御出力機能部Ｆｅの各処理は、クランパー６が半田付処理部１１ａに移送されるタクト内に実行される。

【0042】

一方、クランパー６が半田付処理部１１ａに移送されたなら、半田付処理部１１ａにおけるロボット機構２により、一番目のリード線Ｗａがハンド部２ｈにより把持される。この状態を図６に示す。この状態では、リード線Ｗａの中間位置は、チャック部２６により把持固定されるとともに、矯正処理機構部Ｆｓを構成する矯正器７は、リード線Ｗａの外周面に対して摺動可能に装着される（ステップＳ８）。また、ロボット機構２により把持されたリード線Ｗａは、直ちにワークＡにおける対応する位置、即ち、被接続部Ａｊに対する対面位置（図８参照）まで移送される（ステップＳ９）。

【0043】

この際、前述したように、ロボット機構２には、既に、オフセット量Ｏｄ…を修正する制御信号、即ち、回転出力部２５を修正回転角Ｑｃ…だけ回転制御してオフセット量Ｏｄ…を修正（相殺）する指令データが転送されているため、リード線Ｗａは、被接続部Ａｊに移送されるタクト内に修正処理が行われる（ステップＳ１０）。図６は、ロボット機構２の平面図であり、リード線Ｗａは、図４と同じ位置関係となり、リード線Ｗａの先端位置Ｗｓ側が、修正回転角Ｑｃだけ必要となる状態を示している。

【0044】

したがって、ロボット機構２では、回転出力部２５を回転制御し、図７に示すように、リード線Ｗａの先端位置Ｗｓが、面直角方向Ｄｊから見て、回転軸Ｒｃに一致するように、修正回転角Ｑｃだけ回転させることにより角度修正を行う。この場合、実際の回転角は、図５に示すように、先端位置Ｗｓを、被接続部Ａｊに対する接近方向Ｄｉに回転軸Ｒｃを回転させる。

【0045】

図７は修正されたリード線Ｗａを平面方向から見た状態を示している。また、角度修正（方向修正）が終了したなら、必要により矯正処理機構部Ｆｓを利用し、リード線Ｗａに対する外的な力を直接作用させる矯正処理を行うことにより、オフセット量Ｏｄを低減させる矯正処理を行ってもよい（ステップＳ１１）。この矯正処理では、矯正処理機構部Ｆｓの矯正器７を、リード線Ｗａの外周面に対して摺動可能に装着し、中心軸線Ｌｃに沿って反復的に移動させることにより、リード線Ｗａの湾曲（オフセット）を矯正することができる。

【0046】

そして、以上の処理が終了、即ち、リード線Ｗａが被接続部Ａｊの対面位置に移送されたなら、図７に示すように、位置決用カメラ２４によりリード線Ｗａの先端位置Ｗｓ付近を撮影する（ステップＳ１２）。これにより、位置決用カメラ２４の画像データ（検出データ）は、システムコントローラ本体３１に付与されるため、システムコントローラＣｓにおける位置決め制御機能部Ｆｃにより、ロボット機構２のアクチュエータ群２ｏを駆動制御し、リード線Ｗａの位置に対するフィードバック制御により位置決め処理を行う（ステップＳ１３）。この結果、リード線Ｗａの先端位置Ｗｓが、被接続部Ａｊに対して定位置になったなら、半田付ユニット１２を作動制御して半田付け処理を行う（ステップＳ１４，Ｓ１５）。

【0047】

以上により、ワークＡに対する一番目のリード線Ｗａの半田付け処理が終了するため、リード線搬送ライン１５が駆動制御されることにより、リード線Ｗａが除かれたクランパー６が、次工程となる半田付処理部１１ｂに移送されるとともに、ワーク半田付ライン１１が駆動制御されることにより、リード線Ｗａの半田付けされたワークＡが、次工程となる半田付処理部１１ｂに移送される（ステップＳ１７）。半田付処理部１１ｂにおいても、基本的には、上述した半田付処理部１１ａと同様の処理が行われる（ステップＳ８－Ｓ１６）。ただし、例示の場合、リード線Ｗｂに対する湾曲の修正は不要のため、ステップＳ１０及びＳ１１の修正処理及び矯正処理は行われない。

【0048】

さらに、半田付処理部１１ｃにおいて、上述した半田付処理部１１ａと同様の処理が行われるとともに、半田付処理部１１ｄにおいて、上述した半田付処理部１１ｂと同様の処理が行われる。これにより、半田付処理部１１ｄによる半田付け処理の終了により、四本（一般的にはＮ本）のリード線Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄの半田付け処理が全て終了する（ステップＳ１６）。

【0049】

このように、本実施形態に係る自動半田付システム１は、基本的な形態として、回転制御可能な回転軸Ｒｃを有することにより、リード線Ｗａ…の中心軸線Ｌｃが回転軸Ｒｃと同一軸線上になるように当該リード線Ｗａ…を把持するハンド部２ｈ…を少なくとも備えるロボット機構２…と、被接続部Ａｊ…の接続面Ｊｆ…に対する面直角方向Ｄｊから見て、当該接続面Ｊｆ…の面方向Ｄｓにおける中心軸線Ｌｃに対するリード線Ｗａ…の先端位置Ｗｓ…におけるオフセット量Ｏｄ…を検出するオフセット検出機能部Ｆｄと、このオフセット検出機能部Ｆｄの検出結果に基づき、リード線Ｗａ…の先端位置Ｗｓ…が、面直角方向Ｄｊから見て、回転軸Ｒｃに一致する当該回転軸Ｒｃの修正回転角Ｑｃ…を求める演算処理機能部Ｆｐと、修正回転角Ｑｃ…に対応する回転角制御量を出力する制御出力機能部Ｆｅとを有するシステムコントローラＣｓを備えるため、柔軟性を有するリード線のようなリード線Ｗａ…が湾曲したり折曲している状態であっても、ワークＡの被接続部Ａｊ…に対するリード線Ｗａ…における先端位置Ｗｓ…のズレを有効に回避できる。これにより、半田付け部分における接続強度の確保及び製造上のバラツキを低減できるなど、接続品質の向上及び接続不良（接触不良）の解消、更にはワークＡに対するリード線Ｗａ…の導出位置や導出方向を均一化することができる。

【0050】

しかも、リード線Ｗａ…を次工程に移送するタクト内に修正処理を行うことができるため、別途の修正処理工程を設けることが不要となり、生産効率を高めることができる。加えて、ロボット機構２…を構成する六軸目の軸機能等をそのまま利用できるため、ロボット機構２…にはリード線Ｗａ…を把持するハンド部２ｈ…を設ければ足りるなど、システムの小型化及び低コスト化に寄与できる。

【0051】

以上、変更例を含む好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

【0052】

例えば、線材（Ｗａ）として、リード線Ｗａ…例示したが、線材（Ｗａ）には、ワイヤーハーネス，ケーブル，電線等の名称の異なる各種の電気系線材が含まれるとともに、必要により機械系や他の分野における線材にも適用可能である。また、ロボット機構２…は、同様の機能を有する機械的要素に置換可能であり、必ずしも一般的なロボットを意味するものではない。同様に、半田付けは、線材（Ｗａ…）と被接続部Ａｊ…を溶着（接続）する機能を有すれば足り、必ずしも一般的な半田付けを意味するものではない。オフセット検出機能部Ｆｄ及び画像処理機能部Ｆｄｖは、コンピュータ機能を有するシステムコントローラＣｓにより実行する場合を示したが、他の電子回路の組合わせにより機能させてもよい。一方、ワークＡ…に対して必要となる線材（Ｗａ…）の全部を一括してクランパー６をセットし、カメラ５により、まとめて撮影する場合を例示したが、線材（Ｗａ…）に対して一本単位で撮影する場合を排除しないとともに、制御出力機能部Ｆｅとして、回転軸Ｒｃ…を回転させるに際し、先端位置Ｗｓ…が被接続部Ａｊ…に対して接近する接近方向Ｄｉに回転軸Ｒｃ…を回転させることが望ましいが、離間する反対方向に回転させる場合を排除するものではない。また、ハンド部２ｈ…には、線材Ｗａ…に対して、外的な力を直接作用させてオフセット量Ｏｄ…を矯正処理する矯正処理機構部Ｆｓを設けた場合を例示したが、前述したように無くてもよいし、或いは他の手法により矯正する場合を排除するものではない。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本発明に係る自動半田付システムは、電子部品や電子機器等の製造工程における各種ワークの被接続部に対してリード線やワイヤーハーネス等の各種線材を自動で半田付けする際に利用できる。

【符号の説明】

【0054】

１：自動半田付システム，２…：ロボット機構，２ｈ…：ハンド部，５：カメラ，６：クランパー，Ａ：ワーク，Ａｊ…：ワークの被接続部，Ｊｆ：接続面，Ｗａ…：線材（リード線），Ｗｓ…：先端位置，Ｗｔ…：被覆部，Ｗｍ…：導線部，Ｒｃ：回転軸，Ｌｃ：中心軸線，Ｄｊ：面直角方向，Ｄｓ：面方向，Ｏｄ…：オフセット量，Ｄｉ：接近方向，Ｆｄ：オフセット検出機能部，Ｆｄｖ：画像処理機能部，Ｆｐ：演算処理機能部，Ｆｅ：制御出力機能部，Ｆｓ：矯正処理機構部，Ｑｃ…：修正回転角，Ｃｓ：システムコントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】