特開 2024-115383 自動ハンダ付け方法及び装置

(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】P2024115383

(43)【公開日】2024-08-26

(54)【発明の名称】自動ハンダ付け方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 3/00 20060101AFI20240819BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20240819BHJP

【ＦＩ】

B23K3/00 310A

G01B11/00 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023021051

(22)【出願日】2023-02-14

(71)【出願人】

【識別番号】390014834

【氏名又は名称】株式会社ジャパンユニックス

(74)【代理人】

【識別番号】100119404

【弁理士】

【氏名又は名称】林 直生樹

(74)【代理人】

【識別番号】100177769

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100188743

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 誠

(72)【発明者】

【氏名】大山 和男

(72)【発明者】

【氏名】森田 聖史

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 真人

【テーマコード（参考）】

2F065

【Ｆターム（参考）】

2F065AA04

2F065AA07

2F065CC25

2F065FF04

2F065JJ09

2F065MM04

2F065PP13

2F065QQ31

(57)【要約】

【課題】ハンダ付け時に、接触式のセンサを使用することなく、カメラの画像からハンダ鏝の鏝先位置を検出して該鏝先の位置補正を行うことができるようにする。
【解決手段】ハンダ付け開始前に、ハンダ鏝に取り付けられた未使用鏝先１６ｎの画像を、カメラ４５でハンダ付けヘッドのＲ方向角度を０度にした場合と９０度にした場合との２方向から撮像し、撮像した画像を位置補正ユニット４２に登録し、ハンダ付け開始後に、一定量のハンダ付けを行う毎に、前記使用鏝先１６ｕの画像を、カメラ４５でハンダ付けヘッドのＲ方向角度を０度にした場合と９０度にした場合との２方向から撮像し、撮像した画像を前記位置補正ユニット４２に登録し、前記未使用鏝先１６ｎ及び使用鏝先１６ｕの画像から、前記未使用鏝先１６ｎに対する前記使用鏝先１６ｕの位置ずれ量を算出し、算出した位置ずれ量に基づいて使用鏝先１６ｕの位置補正を行う。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のハンダ付けポイントを有する基板を裁置するテーブルと、ハンダ鏝を有するハンダ付けヘッドと、前記ハンダ鏝の鏝先に線状ハンダを供給するハンダ供給機構と、前記テーブルとハンダ付けヘッドとを相対的に移動させる制御を行う制御装置と、前記ハンダ鏝の鏝先位置を補正する鏝先位置補正機構とを有するハンダ付け装置を使用し、前記制御装置で前記テーブルとハンダ付けヘッドとを互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及びＺ軸周りのＲ方向に相対的に移動させることにより、前記ハンダ鏝で前記基板の複数のハンダ付けポイントを順次自動的にハンダ付けする自動ハンダ付け方法において、
ハンダ付け開始前に、前記ハンダ付けヘッドのハンダ鏝に取り付けられた未使用鏝先の画像を、前記鏝先位置補正機構のカメラユニットにより、前記ハンダ付けヘッドのＲ方向角度を０度にした場合及び９０度にした場合の２方向から撮像し、撮像した画像を前記鏝先位置補正機構の位置補正ユニットに登録し、
ハンダ付け開始後に、一定量のハンダ付けに使用した使用鏝先又は交換した交換鏝先の画像を、前記カメラユニットにより、前記ハンダ付けヘッドのＲ方向角度を０度にした場合及び９０度にした場合の２方向から撮像し、撮像した画像を前記位置補正ユニットに登録し、
鏝先位置補正時に、前記位置補正ユニットにおいて、前記未使用鏝先及び前記使用鏝先又は交換鏝先の画像から、ピクセル座標により、前記未使用鏝先に対する前記使用鏝先又は交換鏝先の位置ずれ量を算出し、算出した位置ずれ量に基づいて前記使用ハンダ鏝又は交換鏝先の鏝先位置を補正する、
ことを特徴とする自動ハンダ付け方法。

【請求項2】

前記鏝先位置補正時に、前記未使用鏝先に対する前記使用鏝先又は交換鏝先のＺ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれ量を算出し、
前記Ｚ軸方向の位置ずれ量は、前記未使用鏝先先端の位置座標と前記使用鏝先先端又は交換鏝先先端の位置座標との差として算出し、
前記Ｘ軸方向の位置ずれ量は、前記未使用鏝先におけるＸ軸方向の中心位置と前記使用鏝先又は交換鏝先におけるＸ軸方向の中心位置との差として算出し、
前記Ｙ軸方向の位置ずれ量は、前記未使用鏝先におけるＹ軸方向の中心位置と前記使用鏝先又は交換鏝先におけるＹ軸方向の中心位置との差として算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の自動ハンダ付け方法。

【請求項3】

前記未使用鏝先及び前記使用鏝先又は交換鏝先のＸ軸方向の中心位置は、前記Ｒ方向角度を９０度にした時の画像から鏝先外周面におけるＸ軸方向両端部の位置を検出し、該Ｘ軸方向両端部の位置の中間点をＸ軸方向の中心位置として算出し、
前記未使用鏝先及び前記使用鏝先又は交換鏝先のＹ軸方向の中心位置は、前記Ｒ方向角度を０度にした時の画像から鏝先外周面におけるＹ軸方向両端部の位置を検出し、該Ｙ軸方向両端部の位置の中間点をＹ軸方向の中心位置として算出する、
ことを特徴とする請求項２に記載の自動ハンダ付け方法。

【請求項4】

前記未使用鏝先及び前記使用鏝先又は交換鏝先のＸ軸方向の中心位置及びＹ軸方向の中心位置の算出は、濡れ面の位置で行うことを特徴とする請求項３に記載の自動ハンダ付け方法。

【請求項5】

前記鏝先位置の補正は、前記未使用鏝先先端に対する前記使用鏝先先端又は交換鏝先先端のＺ軸方向の位置ずれ量、及び、前記未使用鏝先の濡れ面に対する前記使用鏝先又は交換鏝先の濡れ面の位置ずれ量に基づいて行うことを特徴とする請求項１に記載の自動ハンダ付け方法。

【請求項6】

ハンダ付けポイントを有する基板を裁置するテーブルと、ハンダ鏝を有するハンダ付けヘッドと、前記ハンダ鏝の鏝先に線状ハンダを供給するハンダ供給機構と、ハンダ付け時に前記テーブルと前記ハンダ付けヘッドとをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、及びＲ方向に相対的に移動させる制御を行う制御装置と、前記ハンダ鏝の鏝先位置を補正する鏝先位置補正機構とを有し、
前記鏝先位置補正機構は、カメラユニットと位置補正ユニットとを有していて、
前記カメラユニットは、上面が開放する箱形をした容器と、該容器の内部に前記ハンダ鏝の鏝先を挿入するための空間部を介して配設されたカメラ及び背景板と、前記鏝先を照らすためのランプとを有し、前記カメラにより、前記ハンダ付けヘッドのハンダ鏝に取り付けられた未使用鏝先の画像と、一定量のハンダ付けを行った使用鏝先又は交換した交換鏝先の画像とを、前記ハンダ付けヘッドのＲ方向角度を０度にした場合及び９０度にした場合の２方向から撮像し、
前記位置補正ユニットは、前記カメラユニットで撮像した前記未使用鏝先の画像と前記使用鏝先又は交換鏝先の画像とから、ピクセル座標により、前記未使用鏝先に対する使用鏝先又は交換鏝先の位置ずれ量を算出し、算出した位置ずれ量に基づいて前記使用ハンダ鏝又は交換ハンダ鏝の鏝先の位置を補正する、
ことを特徴とする自動ハンダ付け装置。

【請求項7】

前記カメラユニットにおける前記ランプは、前記カメラの近傍の該カメラより下方位置に配設されていることを特徴とする請求項６に記載の自動ハンダ付け装置。

【請求項8】

前記位置補正ユニットは、前記未使用鏝先に対する前記使用鏝先又は交換鏝先のＺ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれ量を算出し、
前記Ｚ軸方向の位置ずれ量は、前記未使用鏝先先端の位置座標と前記使用鏝先先端又は交換鏝先先端の位置座標との差として算出し、
前記Ｘ軸方向の位置ずれ量は、前記未使用鏝先におけるＸ軸方向の中心位置と前記使用鏝先又は交換鏝先におけるＸ軸方向の中心位置との差として算出し、
前記Ｙ軸方向の位置ずれ量は、前記未使用鏝先におけるＹ軸方向の中心位置と前記使用鏝先又は交換鏝先におけるＹ軸方向の中心位置との差として算出する、
ことを特徴とする請求項６に記載の自動ハンダ付け装置。

【請求項9】

前記未使用鏝先及び前記使用鏝先又は交換鏝先におけるＸ軸方向の中心位置は、前記Ｒ方向角度を９０度にした時の画像から、鏝先外周面におけるＸ軸方向両端部の位置座標を検出し、該Ｘ軸方向両端部の中間位置として算出し、
前記未使用鏝先及び前記使用鏝先又は交換鏝先におけるＹ軸方向の中心位置は、前記Ｒ方向角度を０度にした時の画像から、鏝先外周面におけるＹ軸方向両端部の位置座標を検出し、該Ｙ軸方向両端部の中間位置として算出する、
ことを特徴とする請求項８に記載の自動ハンダ付け装置。

【請求項10】

前記位置補正は、前記未使用鏝先先端に対する前記使用鏝先先端又は交換鏝先先端のＺ軸方向の位置ずれ量、及び、前記未使用鏝先の濡れ面に対する前記使用鏝先又は交換鏝先の濡れ面の位置ずれ量に基づいて行うことを特徴とする請求項６に記載の自動ハンダ付け装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハンダ付けヘッドに取り付けられたハンダ鏝により、基板上のハンダ付けポイントを予め設定されたプログラムに従って自動的にハンダ付けする自動ハンダ付け方法及び装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、プリント基板と該基板に搭載された電子部品とを所定のプログラムに従って自動的にハンダ付けする場合、自動ハンダ付け装置（ロボット）が使用される。この自動ハンダ付け装置は、一般に、ハンダ鏝を有するハンダ付けヘッドと、前記ハンダ鏝に線状ハンダを供給するためのハンダノズルと、ハンダ付けポイントを有する基板を裁置するためのテーブルと、該テーブルと前記ハンダ付けヘッドとを相対的に移動させる移動機構と、該移動機構を制御する制御装置とを有していて、該制御装置により、前記ハンダ付けヘッドと前記テーブル（即ち基板）とを相対的に移動させることにより、前記基板上のハンダ付けポイントを前記ハンダ鏝でハンダ付けするものである。

【0003】

ところが、このようなハンダ付け装置においては、前記ハンダ鏝の鏝先がハンダとの接触による腐食により使用と共に消耗し、鏝先先端の位置が初期位置からずれていくため、ハンダ付け精度が低下して不良品を生じるという問題があった。ハンダ鏝又は鏝先を新たなものと交換した場合にも、鏝先位置のずれによって同様の問題を生じていた。

【0004】

そこで、特許文献１、２には、ハンダ鏝の鏝先の位置を補正することによって位置ずれを解消するようにしたハンダ付け方法及び装置が開示されている。

【0005】

前記特許文献１、２に開示された公知のハンダ付け方法及び装置においては、鏝先の側面又は凹部の内面等を接触式のセンサに押し付けることによって該鏝の位置座標を検出して位置補正を行うようにしているが、通常、前記鏝先をセンサに押し付けるときの動作はスローであるため、位置座標の検出までに時間がかかるという問題がある。また、前記鏝先をセンサに押し付けるときの押付力によっては、該センサの変形や破損等を生じ易いという問題もあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６－１９８６３６号公報

【特許文献2】特開２０１８－１１４５１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の技術的課題は、接触式のセンサを使用することなく、カメラの画像からハンダ鏝の鏝先位置を検出して鏝先の位置補正を行うことができる自動ハンダ付け方法及び装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題を解決するため、本発明によれば、複数のハンダ付けポイントを有する基板を裁置するテーブルと、ハンダ鏝を有するハンダ付けヘッドと、前記ハンダ鏝の鏝先に線状ハンダを供給するハンダ供給機構と、前記テーブルとハンダ付けヘッドとを相対的に移動させる制御を行う制御装置と、前記ハンダ鏝の鏝先位置を補正する鏝先位置補正機構とを有するハンダ付け装置を使用し、前記制御装置で前記テーブルとハンダ付けヘッドとを互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及びＺ軸周りのＲ方向に相対的に移動させることにより、前記ハンダ鏝で前記基板の複数のハンダ付けポイントを順次自動的にハンダ付けする自動ハンダ付け方法において、ハンダ付け開始前に、前記ハンダ付けヘッドのハンダ鏝に取り付けられた未使用鏝先の画像を、前記鏝先位置補正機構のカメラユニットにより、前記ハンダ付けヘッドのＲ方向角度を０度にした場合及び９０度にした場合の２方向から撮像し、撮像した画像を前記鏝先位置補正機構の位置補正ユニットに登録し、ハンダ付け開始後に、一定量のハンダ付けに使用した使用鏝先又は交換した交換鏝先の画像を、前記カメラユニットにより、前記ハンダ付けヘッドのＲ方向角度を０度にした場合及び９０度にした場合の２方向から撮像し、撮像した画像を前記位置補正ユニットに登録し、鏝先位置補正時に、前記位置補正ユニットにおいて、前記未使用鏝先及び前記使用鏝先又は交換鏝先の画像から、ピクセル座標により、前記未使用鏝先に対する前記使用鏝先又は交換鏝先の位置ずれ量を算出し、算出した位置ずれ量に基づいて前記使用ハンダ鏝又は交換鏝先の鏝先位置を補正する、ことを特徴とする自動ハンダ付け方法が提供される。

【0009】

本発明においては、前記鏝先位置補正時に、前記未使用鏝先に対する前記使用鏝先又は交換鏝先のＺ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれ量を算出し、前記Ｚ軸方向の位置ずれ量は、前記未使用鏝先先端の位置座標と前記使用鏝先先端又は交換鏝先先端の位置座標との差として算出し、前記Ｘ軸方向の位置ずれ量は、前記未使用鏝先におけるＸ軸方向の中心位置と前記使用鏝先又は交換鏝先におけるＸ軸方向の中心位置との差として算出し、前記Ｙ軸方向の位置ずれ量は、前記未使用鏝先におけるＹ軸方向の中心位置と前記使用鏝先又は交換鏝先におけるＹ軸方向の中心位置との差として算出することができる。

【0010】

また、本発明において、前記未使用鏝先及び前記使用鏝先又は交換鏝先のＸ軸方向の中心位置は、前記Ｒ方向角度を９０度にした時の画像から鏝先外周面におけるＸ軸方向両端部の位置を検出し、該Ｘ軸方向両端部の位置の中間点をＸ軸方向の中心位置として算出し、前記未使用鏝先及び前記使用鏝先又は交換鏝先のＹ軸方向の中心位置は、前記Ｒ方向角度を０度にした時の画像から鏝先外周面におけるＹ軸方向両端部の位置を検出し、該Ｙ軸方向両端部の位置の中間点をＹ軸方向の中心位置として算出することができる。
本発明において、前記未使用鏝先及び使用鏝先のＸ軸方向の中心位置及びＹ軸方向の中心位置の算出は、濡れ面の位置で行うことが望ましい。

【0011】

さらに、本発明において、前記鏝先位置の補正は、前記未使用鏝先先端に対する前記使用鏝先先端又は交換鏝先先端のＺ軸方向の位置ずれ量、及び、前記未使用鏝先の濡れ面に対する前記使用鏝先又は交換鏝先の濡れ面の位置ずれ量に基づいて行うことができる。

【0012】

また、本発明によれば、ハンダ付けポイントを有する基板を裁置するテーブルと、ハンダ鏝を有するハンダ付けヘッドと、前記ハンダ鏝の鏝先に線状ハンダを供給するハンダ供給機構と、ハンダ付け時に前記テーブルと前記ハンダ付けヘッドとをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、及びＲ方向に相対的に移動させる制御を行う制御装置と、前記ハンダ鏝の鏝先位置を補正する鏝先位置補正機構とを有し、前記鏝先位置補正機構は、カメラユニットと位置補正ユニットとを有していて、前記カメラユニットは、上面が開放する箱形をした容器と、該容器の内部に前記ハンダ鏝の鏝先を挿入するための空間部を介して配設されたカメラ及び背景板と、前記鏝先を照らすためのランプとを有し、前記カメラにより、前記ハンダ付けヘッドのハンダ鏝に取り付けられた未使用鏝先の画像と、一定量のハンダ付けを行った使用鏝先又は交換した交換鏝先の画像とを、前記ハンダ付けヘッドのＲ方向角度を０度にした場合及び９０度にした場合の２方向から撮像し、前記位置補正ユニットは、前記カメラユニットで撮像した前記未使用鏝先の画像と前記使用鏝先又は交換鏝先の画像とから、ピクセル座標により、前記未使用鏝先に対する使用鏝先又は交換鏝先の位置ずれ量を算出し、算出した位置ずれ量に基づいて前記使用ハンダ鏝又は交換ハンダ鏝の鏝先の位置を補正する、ことを特徴とする自動ハンダ付け装置が提供される。

【0013】

本発明において、前記カメラユニットにおける前記ランプは、前記カメラの近傍の該カメラより下方位置に配設されていることが好ましい。

【0014】

本発明の一つの実施態様において、前記位置補正ユニットは、前記未使用鏝先に対する前記使用鏝先又は交換鏝先のＺ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれ量を算出し、前記Ｚ軸方向の位置ずれ量は、前記未使用鏝先先端の位置座標と前記使用鏝先先端又は交換鏝先先端の位置座標との差として算出し、前記Ｘ軸方向の位置ずれ量は、前記未使用鏝先におけるＸ軸方向の中心位置と前記使用鏝先又は交換鏝先におけるＸ軸方向の中心位置との差として算出し、前記Ｘ軸方向の位置ずれ量は、前記未使用鏝先におけるＹ軸方向の中心位置と前記使用鏝先又は交換鏝先におけるＹ軸方向の中心位置との差として算出することができる。

【0015】

この場合、前記未使用鏝先及び前記使用鏝先又は交換鏝先におけるＸ軸方向の中心位置は、前記Ｒ方向角度を９０度にした時の画像から、鏝先外周面におけるＸ軸方向両端部の位置座標を検出し、該Ｘ軸方向両端部の中間位置として算出し、前記未使用鏝先及び前記使用鏝先又は交換鏝先におけるＹ軸方向の中心位置は、前記Ｒ方向角度を０度にした時の画像から、鏝先外周面におけるＹ軸方向両端部の位置座標を検出し、該Ｙ軸方向両端部の中間位置として算出することができる。

【0016】

また、本発明において、前記位置補正は、前記未使用鏝先先端に対する前記使用鏝先先端又は交換鏝先先端のＺ軸方向の位置ずれ量、及び、前記未使用鏝先の濡れ面に対する前記使用鏝先又は交換鏝先の濡れ面の位置ずれ量に基づいて行っても良い。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、ハンダ付けを行う前の未使用鏝先の画像と、ハンダ付け後の使用鏝先の画像とをカメラで撮像し、その画像から未使用鏝先に対する使用鏝先の位置ずれ量を検出して位置補正するようにしているため、従来のように接触式のセンサを使用することによる該センサの変形や破損等の問題がなく、しかも、接触式のセンサを使用する場合に比べて短時間で精度の良い位置補正を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明に係るハンダ付け装置の一実施形態を示す正面図である。

【図2】図１の側面図である。

【図3】図１の平面図である。

【図4】ハンダ付けヘッドの拡大図である。

【図5】鏝先の拡大側面図であって、平面部側から見た図である。

【図6】鏝先の拡大側面図であって、部分円錐面側から見た図である。

【図7】カメラユニットの斜視図である。

【図8】図７の側面図である。

【図9】カメラユニットの平面図であって、ハンダ付けヘッドのＲ方向角度を０度にすることによって鏝先を平面部側から撮像しているときの図である。

【図10】カメラユニットの平面図であって、ハンダ付けヘッドのＲ方向角度を９０度にすることによって鏝先を部分円錐面側から撮像しているときの図である。

【図11】未使用鏝先を平面部側から撮像した時の画像である。

【図12】未使用鏝先を部分円錐面側から撮像した時の画像である。

【図13】使用鏝先を平面部側から撮像した時の画像である。

【図14】使用鏝先を部分円錐面側から撮像した時の画像である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１－図３は本発明に係る自動ハンダ付け装置１０の一実施形態を示すものである。この自動ハンダ付け装置１０は、複数のハンダ付けポイントを有する基板１１（プリント配線基板）を裁置するためのテーブル１２と、該テーブル１２をＸ軸方向に移動させるテーブル移動機構１３と、前記基板１１をハンダ付けするためのハンダ鏝１５及び該ハンダ鏝１５の鏝先１６に線状ハンダ１７を供給するためのハンダ供給機構１８を備えたハンダ付けヘッド１４と、該ハンダ付けヘッド１４を支持アーム１９を介してＹ軸方向とＺ軸方向（図４参照）及び該Ｚ軸を中心とするＲ方向（回転方向）とに変位自在なるように支持するヘッドホルダ２０と、該ヘッドホルダ２０をＹ軸方向に移動させるヘッド移動機構２１と、ハンダ付け装置１０の動作を制御する制御装置２２とを有し、該制御装置２２で前記テーブル移動機構１３及びヘッド移動機構２１を、該制御装置２２に予め入力されたプログラムに従って制御することにより、前記テーブル１２とハンダ付けヘッド１４とを、前記Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及びＲ方向に相対的に変位させ、前記ハンダ鏝１５で前記基板１１上の複数のハンダ付けポイントを順次自動的にハンダ付けするものである。

【0020】

前記制御装置２２は、ベース２３の内部に配設され、前記テーブル移動機構１３は、前記ベース２３上に配設されたスライドテーブル２４と、前記テーブル１２に取り付けられたスライダ２５とからなっていて、前記制御装置２２で前記スライダ２５を前記スライドテーブル２４に沿って移動させることにより、前記テーブル１２がＸ軸方向に移動する。

【0021】

前記ヘッドホルダ２０及びヘッド移動機構２１は、ガイドレール２６に前記Ｙ軸方向に移動可能なるように支持され、前記ガイドレール２６は、前記ベース２３の後端部から立ち上がった左右の支柱２７，２７の上端部間に架設されている。

【0022】

前記ハンダ供給機構１８は、線状ハンダ１７が巻かれたハンダリール（不図示）を内臓するハンダ供給部２８と、該ハンダ供給部２８にハンダ送りチューブ２９を介して接続されたハンダノズル３０とを有し、該ハンダノズル３０は、その先端を前記ハンダ鏝１５の鏝先１６の側面（濡れ面）に向けた姿勢に配設され、前記ハンダ供給部２８から繰り出された線状ハンダ１７を、該ハンダノズル３０によって前記ハンダ鏝１５の鏝先１６に供給するように構成されている。

【0023】

前記ハンダ鏝１５は、前記支持アーム１９の中心を通る前記Ｚ軸に対して傾斜した姿勢で前記ハンダ付けヘッド１４に取り付けられ、該ハンダ鏝１５の先端に前記鏝先１６が脱着可能なるように取り付けられている。前記ハンダ鏝１５の内部には不図示のヒーターが内蔵され、該ヒータにより前記鏝先１６が加熱されてハンダ付けが行われる。

【0024】

前記鏝先１６は、図５、図６に示すように、次第に先細り状をなしていて、該鏝先１６の前記Ｘ軸方向を向く前後両側面には、一対の平面部３１ａ，３１ｂが互いに対称をなすように形成され、該鏝先１６の前記Ｙ軸方向を向く左右両側面即ち前記一対の平面部３１ａ，３１ｂ間の部分は、円錐面の一部である部分円錐面部３２とされている。前記一対の平面部３１ａ，３１ｂのうち一方の平面部３１ａは、ハンダの濡れ面を形成し、この濡れ面となる平面部３１ａに、前記ハンダノズル３０から線状ハンダ１７が供給される。従って以下の説明において、前記平面部３１ａを濡れ面３１ａと言うこともある。
本実施形態においては、図１に示すように、前記鏝先１６の平面部３１ａ，３１ｂをＸ軸方向に向けた時の前記ハンダ付けヘッド１４のＲ方向角度が０度である。

【0025】

なお、図示した例において前記ハンダ鏝１５の鏝先１６は、その鏝先先端１６ａ及び濡れ面３１ａが前記Ｚ軸に接するように配置されているが、前記鏝先１６は、その鏝先先端１６ａの中心を前記Ｚ軸が通るように配置されていても、該鏝先先端１６ａが前記Ｚ軸から僅かに離隔するように配置されていても良い。

【0026】

また、前記自動ハンダ付け装置１０には、ハンダ付けを行うことによって前記ハンダ鏝１５の鏝先１６が腐食して消耗したり、新たな鏝先１６と交換したりすることにより、鏝先先端１６ａの位置が、ハンダ付けの前に行われるティーチング登録時の鏝先先端の位置に対してずれを生じた場合に、該鏝先先端１６ａの位置補正を行うための鏝先位置補正機構４０が設けられている。

【0027】

前記鏝先位置補正機構４０は、図１－図３に示すように、前記テーブル１２上か又はベース２３上に配設されたカメラユニット４１と、前記ハンダ付け装置１０の機体の一部又は該機体の外部に配設された位置補正ユニット４２とから構成され、該位置補正ユニット４２は、前記カメラユニット４１と前記制御装置２２とに電気的に接続されており、特に、前記制御装置２２にはシリアル通信により接続されていて、該制御装置２２との間で位置補正のコマンドを送受し合うように構成されている。

【0028】

前記カメラユニット４１は、前記ハンダ付けヘッド１４に取り付けられたハンダ鏝１５の鏝先１６の画像を撮像するためのもので、図７－図１０に示すように、上面が開放する箱形をして内部に前記ハンダ鏝１５の鏝先１６を挿入するための空間部４４を有するＸ軸方向に細長い筐体４３と、該筐体４３内の前記Ｘ軸方向の一端側及び他端側に前記空間部４４を介して配設されたカメラ４５及び背景板４６と、前記鏝先１６を照らすためのランプ４７とを有している。

【0029】

前記カメラ４５は、例えばＭ１２マウントの小型カメラにより構成され、レンズを前記背景板４６に向けて配置されている。

【0030】

前記背景板４６は、前記鏝先１６の輪郭形状や表面状態等を明確にするためのもので、その色は白色であることが好ましいが、鏝先１６に対して紛れにくい色であればその他の色であっても構わない。

【0031】

また、前記ランプ４７は、ＬＥＤランプからなるもので、前記鏝先１６の影が画像に映り込まないようにするため、前記筐体４３内の前記カメラ４５が設けられている側の、該カメラ４５よりより下方の位置に配設されている。

【0032】

前記カメラユニット４１で鏝先１６の画像を撮像するときは、前記制御装置２２により前記ハンダ付けヘッド１４を該カメラユニット４１の位置まで移動させてハンダ鏝１５の鏝先１６を前記空間部４４内に挿入し、前記鏝先１６の画像を、前記ハンダ付けヘッド１４のＲ方向角度を０度にした方向と９０度にした方向との、互いに９０度異なる２方向から撮像する。図９は、前記ハンダ付けヘッド１４のＲ方向角度を０度にすることにより、前記鏝先１６の画像を濡れ面３１ａ側から撮像する場合を示し、図５はその時の画像を示しており、図１０は、前記ハンダ付けヘッド１４のＲ方向角度を９０度にすることにより、前記鏝先１６の画像を部分円錐面部３２側から撮像する場合を示し、図６はその時の画像を示している。

【0033】

前記カメラユニット４１による鏝先１６の画像の撮像は、ハンダ付けを行う前の鏝先（未使用鏝先）１６ｎ（図１１及び図１２参照）と、一定量のハンダ付けを行った鏝先（使用鏝先）１６ｕ（図１３及び図１４参照）との、両方について行われる。

【0034】

前記位置補正ユニット４２は、鏝先位置の補正時に、前記カメラユニット４１のカメラ４５で撮像した前記未使用鏝先１６ｎの画像と使用鏝先１６ｕの画像とから、前記未使用鏝先１６ｎに対する使用鏝先１６ｕの前記Ｚ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれ量を算出し、算出した位置ずれ量に基づいて前記使用ハンダ鏝の鏝先位置を補正するものである。

【0035】

次に、前記自動ハンダ付け装置１０の作用について説明する。この自動ハンダ付け装置１０においては、ハンダ付けを開始する前に、前記基板１１上のハンダ付けポイントの位置や該ハンダ付けポイントと前記ハンダ鏝１５における未使用鏝先１６ｎの鏝先先端１６ａとの位置関係、ハンダ付けする経路や順番等が前記制御装置２２にティーチング登録されると共に、前記未使用鏝先１６ｎの画像が、前記カメラユニット４１において、前記Ｒ方向角度を０度にした場合（図１１参照）及び９０度にした場合（図１２参照）の２方向から撮像され、その画像が前記位置補正ユニット４２に送られて登録される。

【0036】

そのとき、前記位置補正ユニット４２において、画像の２値化処理とブロブ解析とによって鏝先先端１６ａの位置が検出され、該鏝先先端１６ａの座標が、カメラのピクセル座標により初期位置Ｚとして記憶（登録）される。また、前記ハンダ付けヘッド１４のＲ方向角度を０度にした時の画像（図１１）から、前記鏝先先端１６ａから濡れ面３１ａの線状ハンダ１７が供給される部分に対応する高さｈまで上昇した位置において、前記未使用鏝先１６ｎのＹ軸方向両端部の位置（Ｙ１，Ｙ２）が検出されると共に、前記ハンダ付けヘッド１４のＲ方向角度を９０度にした時の画像（図１２）から、前記未使用鏝先１６ｎのＸ軸方向両端部の位置（Ｘ１，Ｘ２）が検出され、これらの位置（Ｙ１，Ｙ２）及び（Ｘ１，Ｘ２）の座標が、カメラのピクセル座標により初期位置として記憶（登録）される。

【0037】

そのあとスタートボタンを押すことで、前記制御装置２２が、予め入力されたプログラムに従って前記テーブル移動機構１３及び前記ヘッド移動機構２１を制御し、前記テーブル１２と前記ハンダ付けヘッド１４とを前記Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及びＲ方向に相対的に変位させることにより、前記ハンダ鏝１５で前記基板１１上の複数のハンダ付けポイントが順次自動的にハンダ付けされる。

【0038】

ハンダ付け開始後に、前記ハンダ鏝１５の鏝先１６は、はんだ付けする前の未使用鏝先１６ｎからハンダ付けを行った使用鏝先１６ｕとなり、ハンダとの接触により次第に劣化して位置ずれを生じることになる。そこで、ハンダ付け工程中に、一定量のハンダ付けを行う毎に鏝先先端の位置補正が次のようにして行われる。

【0039】

すなわち、一定量のハンダ付けを行う毎に、前記ハンダ付けヘッド１４が、前記制御装置２２の制御により前記カメラユニット４１の位置に移動し、ハンダ鏝１５の鏝先１６（使用鏝先１６ｕ）の画像が、前記カメラ４５により、前記ハンダ付けヘッド１４のＲ方向角度を０度にした時の方向と９０度にした時の方向との、２方向から撮像される。そして、前記位置補正ユニット４２で画像処理が行われることにより、前記未使用鏝先１６ｎの場合と同様に、前記Ｒ方向角度が０度の時の画像（図１３）から、前記使用鏝先１６ｕにおける鏝先先端１６ａの位置Ｚ’と、Ｙ軸方向両端部の位置（Ｙ’１，Ｙ’２）とが検出されると共に、前記Ｒ方向角度が９０度の時の画像（図１４）から、Ｘ軸方向の両端部の位置（Ｘ’１，Ｘ’２）が検出され、検出された各位置がピクセル座標により計測位置として登録される。

【0040】

なお、前記カメラユニット４１による撮像時に、前記未使用鏝先１６ｎ及び使用鏝先１６ｕはＺ軸に対して若干傾斜しているが、その傾斜は僅かであると共に、傾斜していても傾斜していなくても、位置補正の原理及び精度は変わらないので、分かり易くするため、以下の説明においては、鏝先が傾斜していない状態の図を用いて位置補正の説明を行うものとする。

【0041】

続いて、前記制御装置２２からの補正要求により、前記位置補正ユニット４２において、前記初期位置及び計測位置の位置座標から、前記未使用鏝先１６ｎに対する使用鏝先１６ｕの前記Ｚ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれ量を算出し、算出した位置ずれ量に基づいて前記使用鏝先１６ｕの位置補正を行い、該位置補正ユニット４２からの指示によって前記制御装置２２が、前記使用鏝先１６ｕの位置補正を実行する。

【0042】

前記Ｚ軸方向の位置ずれ量ΔＺは、前記使用鏝先１６ｕにおける鏝先先端１６ａの位置Ｚ’と前記未使用鏝先１６ｎにおける鏝先先端１６ａの位置Ｚとの差（ΔＺ＝Ｚ’－Ｚ）として算出され、前記Ｘ軸方向の位置ずれ量ΔＸは、前記使用鏝先１６ｕのＸ軸方向の中心位置Ｘ’ｃと前記未使用鏝先１６ｎのＸ軸方向の中心位置Ｘｃとの差（ΔＸ＝Ｘ’ｃ－Ｘｃ）として算出され、前記Ｙ軸方向の位置ずれ量ΔＹは、前記使用鏝先１６ｕのＹ軸方向の中心位置Ｙ’ｃと前記未使用鏝先１６ｎのＹ軸方向の中心位置Ｙｃとの差（ΔＹ＝Ｙ’ｃ－Ｙｃ）として算出される。

【0043】

また、前記未使用鏝先１６ｎのＸ軸方向の中心位置Ｘｃは、前記Ｘ軸方向両端部の位置（Ｘ１，Ｘ２）から、以下の計算式（１）により算出され、Ｙ軸方向の中心位置Ｙｃは、前記Ｙ軸方向両端部の位置（Ｙ１，Ｙ２）から、以下の計算式（２）により算出され、
Ｘｃ＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
Ｙｃ＝（Ｙ１＋Ｙ２）／２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
前記使用鏝先１６ｕのＸ軸方向の中心位置Ｘ’ｃは、前記Ｘ軸方向両端部の位置（Ｘ’１，Ｘ’２）から、以下の計算式（３）式により算出され、前記Ｙ軸方向の中心位置Ｙ’ｃは、前記Ｙ軸方向両端部の位置（Ｙ’１，Ｙ’２）から、以下の計算式（４）式により算出される。
Ｘ’ｃ＝（Ｘ’１＋Ｘ’２）／２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
Ｙ’ｃ＝（Ｙ’１＋Ｙ’２）／２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）

【0044】

実際には、前記位置ずれ量ΔＺ、ΔＸ、ΔＹに、キャリブレーション係数ａを乗じて調整した調整位置ずれ量ΔＺａ、ΔＸａ、ΔＹａに基づいて位置補正が行われる。

【0045】

前記キャリブレーション係数ａとは、カメラ４５のピクセル座標における１ピクセルを実際の距離（ｍｍ）に変換する際の比率である。

【0046】

なお、位置補正を行う場合、ハンダ付け条件によっては、前述したように鏝先１６の中心Ｘ’ｃ、Ｙ’ｃの位置ずれを補正するのが好ましい場合と、鏝先１６の濡れ面３１ａの位置ずれを補正するのが好ましい場合とがあり、後者の場合には、前記濡れ面３１ａの位置ずれ量ΔＮが、未使用鏝先１６ｎのＸ軸方向両端部の位置（Ｘ１，Ｘ２）のうちの濡れ面３１ａ側の位置Ｘ１と、使用鏝先１６ｕのＸ軸方向両端部の位置（Ｘ’１，Ｘ’２）のうちの濡れ面３１ａ側の位置Ｘ’１とから、ΔＮ＝Ｘ１－Ｘ’１として算出され、これに前記キャリブレーション係数ａを乗じたΔＮａと、前記鏝先先端の位置ずれ量ΔＺａとに基づいて鏝先１６の位置補正が行われる。好ましくは、鏝先１６の中心の位置ずれを補正する場合と、濡れ面３１ａの位置ずれを補正する場合とを、状況に応じて選択することができるようにしておくことである。

【0047】

また、前述した手順で鏝先１６の位置補正を行った状態で、再度前述した〔００３９〕以降の手順を繰り返し行うことにより、位置補正の精度確認を行うことができる。
前記実施形態においては、ハンダ付けを行うことによって消耗した使用鏝先の位置補正を行う場合について説明したが、鏝先を交換した場合の「交換鏝先」についても、その位置補正を前記「使用鏝先」の場合と同様の方法で行うことができる。その場合、前記「使用鏝先」の位置補正の説明において、前記「使用鏝先」を「交換鏝先」と読み換えれば良い。

【0048】

このように、本発明においては、ハンダ付けを行う前の未使用鏝先の画像、及び、ハンダ付けに使用した使用鏝先又は交換した交換鏝先の画像を、カメラで撮像し、その画像から、未使用鏝先に対する使用鏝先又は交換鏝先の位置ずれ量を検出して位置補正するものであって、従来のように接触式のセンサを使用しないため、該センサの変形や破損精度の問題を発生させることがなく、精度の良い位置補正を行うことができる。

【符号の説明】

【0049】

１０ ハンダ付け装置
１１ 基板
１２ テーブル
１４ ハンダ付けヘッド
１５ ハンダ鏝
１６ 鏝先
１６ａ 先端
１６ｎ 未使用鏝先
１６ｕ 使用鏝先
１７ 線状ハンダ
１８ ハンダ供給機構
２２ 制御装置
４０ 鏝先位置補正機構
４１ カメラユニット
４２ 位置補正ユニット
４３ 筐体
４４ 空間部
４５ カメラ
４６ 背景板
４７ ランプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】