JP3765080B2 - 酸化物の分離装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動はんだ付け装置の噴流はんだ槽で発生したドロスから、はんだと酸化物を分離する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板のはんだ付けは、フラクサー、プリヒーター、噴流はんだ槽、冷却機等が設置された自動はんだ付け装置で行う。自動はんだ付け装置の噴流はんだ槽では、プリント基板がノズルから噴流する溶融はんだに接触することにより、はんだ付け部にはんだが付着するものである。
【０００３】
噴流はんだ槽にはノズルが設置されており、該ノズルの下部は端部にポンプが取り付けられたダクトと接続されている。噴流はんだ槽での溶融はんだは、先ずダクト端部のポンプで溶融はんだがダクト内に吸い込まれ、ダクト内を流動してノズル上方から噴流されるようになっている。
【０００４】
噴流はんだ槽の中の溶融はんだは、液面が空気に触れているため常時、酸化が進んでおり、液面はこの酸化物で覆われているが、酸化物の下の溶融はんだは清浄な状態となっている。噴流はんだ槽の液面下では清浄な溶融はんだがポンプでダクト内に吸い込まれ、それがノズルから噴流されるときに、ここで空気に触れることで酸化して新たな酸化物が発生する。そして噴流後の溶融はんだがノズルからの落下時に、溶融はんだの液面を乱し、液面の酸化物をどかして清浄な溶融はんだを露出させ、この露出した清浄な溶融はんだが空気に触れて、ここでも酸化が起こる。従って、噴流はんだ槽では、噴流した溶融はんだの酸化に加え、噴流後の溶融はんだの落下で液面が攪拌されることによる酸化で、あらゆる場所で酸化が進行している。
【０００５】
ところで一般に噴流はんだ槽で発生するものを単に酸化物と称しているが、ここでの酸化物とは、完全な酸化物が浮遊しているのではなく、酸化物と溶融はんだが混じりあってシャーベット状となった所謂ドロスとして浮遊している。このドロスが時間の経過とともに大量に発生し、噴流はんだ槽全域を覆うようになる。すると、ついにはドロスが噴流はんだ槽から溢れてこぼれてしまう。前述のようにドロスは溶融はんだと酸化物が混じりあったものであるため、噴流はんだ槽からこぼれ落ちるとドロス中の溶融はんだが作業者の足にかかって火傷を負わしたり、また床面にこびり付いたり、さらにはドロスが噴流ポンプに吸い込まれ、噴流ノズルから噴流してプリント基板に付着したりする等、問題のあるものである。
【０００６】
そこで、はんだ付けの現場では、作業者が常に噴流はんだ槽を監視し、噴流はんだ槽にドロスが溜まりはじめると、柄杓でドロスを掬い取り、一斗缶のような空き缶に廃棄していた。このようにして廃棄されたドロスは、産業廃棄物回収業者に引き取ってもらっていた。つまり、従来は高価なはんだが大量に含まれていたドロスを産業廃棄物回収業者に引き取ってもらわなければならなかったものである。
【０００７】
このようにドロスには未だ使用できるはんだが大量に含まれているものであるが、はんだ付けの現場ではドロスからはんだだけを分離することができなかったため、高価なはんだも酸化物と一緒に廃棄されていたのが現状である。この経済的な損失に鑑み、はんだ付けの現場でドロスから酸化物を除去してはんだを取り出すという分離装置が特開2001-234258号に提案されている。また自動はんだ付け装置の噴流はんだ槽にゴマ、米糠、菜種等の糖類を散布し、噴流はんだ槽で発生したドロスを噴流はんだ槽内で酸化物とはんだに分離する方法、装置が特開2000-190073号に提案されている。
【０００８】
特開2001-234258号の分離装置は、はんだを溶融させる溶融槽の上部にカバーが設置され、該カバーに溶融はんだとドロスを攪拌するヘラが取り付けられており、該カバーに非酸化性ガス供給口が取り付けられているものである。この分離装置でドロスから酸化物を分離するには、別途自動はんだ付け装置のはんだ槽で発生したドロスを噴流はんだ槽から掬い取り、これを分離装置の溶融槽内で溶融状態となったはんだの上に置く。そして溶融槽をカバーで覆うとともに、溶融槽内に非酸化性ガスを流入させて非酸化性雰囲気にしてからカバーに取り付けられた攪拌ヘラを回転させる。すると溶融はんだ上に置かれたドロスは、溶融はんだと接触するようになる。このドロスは溶融はんだと酸化物が混じりあったものであるため、攪拌ヘラで溶融槽内の溶融はんだと接触すると、ドロス中の溶融はんだが溶融槽内の溶融はんだと融合して酸化物と分離する。このときカバー内が非酸化性雰囲気となっているため、はんだは再酸化しなくなる。
【０００９】
また特開2000-190073号のはんだ回収装置は、自動はんだ付け装置の噴流はんだ槽に酸化分離剤を散布する手段を備えたものである。ここでは噴流はんだ槽内でドロスをはんだと酸化物に分離して酸化物だけを廃棄するため、噴流はんだ槽内ではんだが増えることはない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで特開2001-234258号の酸化分離装置では、ドロス中の溶融はんだが溶融槽内の溶融はんだと融合すると、溶融槽内では溶融はんだが増える。そこで増えた量の溶融はんだを柄杓で汲み出し、床上に置かれたインゴットケースに注ぎ込んでインゴットにしていた。従って、作業者は酸化分離装置の溶融槽から柄杓で溶融はんだを汲み出してから、溶融はんだが入った柄杓を床上に置いたインゴットケースまで下ろして柄杓内の溶融はんだをインゴットケースに流し込んでいたものである。しかしながら柄杓を溶融槽から床上のインゴットケースに下ろすときに、柄杓が他のものに当たったり、柄杓の中に溶融はんだが大量に入っていたりすると、柄杓を下ろす途中で溶融はんだが柄杓からこぼれてしまうことがある。こぼれた溶融はんだは床面に飛散し、床面に付着して床面を焦がす。さらにこぼれた溶融はんだが作業者の足にかかって作業者の靴の中にでも入ってしまった場合は、作業者に大火傷を負わすという非常に危険なものとなっていた。
【００１１】
また溶融槽内の溶融はんだをインゴットケースに流し込んだ場合、インゴットケースは大きいため溶融はんだを完全に固めるまでに時間がかかってしまっていた。しかも固まったはんだをインゴットケースから取り出すときには、大きなインゴットケースを引っくり返し、床面にインゴットケースを落として衝撃を加えてはんだを取り出さなければならなかった。この大きくて重いインゴットケースを持ち上げてはんだを取り出す作業は手間がかかるばかりでなく、インゴットケースから取り出した熱いはんだのインゴットを取り扱うにも危険を伴うものであった。
【００１２】
さらにまたインゴットを噴流はんだ槽に戻して再使用するときに、インゴットは大きいため、噴流はんだ槽内の溶融はんだの温度を下げてしまい、はんだ付け不良の原因となることがあった。
【００１３】
特開2000-190073号のはんだ回収装置は、自動はんだ付け装置の噴流はんだ槽の中でドロスから酸化物を分離するものであるため、別途分離装置を必要としない。しかしながら、噴流はんだ槽内にドロスが大量に発生しても、はんだ付け作業中であると、自動はんだ付け装置ではプリント基板が間断なく走行しているため酸化物の分離作業ができない。従って、特開2000-190073号のはんだ回収装置では、噴流はんだ槽内にドロスが大量に溜まってしまい、前述のようにドロスが噴流はんだ槽から溢れるという問題が発生してしまうことがあった。本発明は、溶融槽から汲み出したはんだをその場で取り扱いに便宜な棒状はんだに成形でき、しかも自動はんだ付け装置での作業に何ら支障をきたさないという酸化物の分離装置を提供することにある。
【００１４】
【発明を解決するための手段】
本発明者らは、はんだを溶融させる溶融槽の近傍にはんだを棒状に鋳込むことができる鋳型を回転自在に設置しておけば、柄杓で汲み出した溶融はんだを床面まで下ろす必要がなく、また鋳型に鋳込んだ棒状はんだの取り扱いも容易となることに着目して本発明を完成させた。
【００１５】
本発明は、はんだを溶融させるとともに、横方架設の軸に取り付けられている多数の羽根が溶融はんだ中に浸漬可能となっていて羽根の回転によりドロスから酸化物とはんだを分離する溶融槽が本体に設置されており、また溶融槽の近傍に設置されている鋳型は両面に鋳込み溝が形成されていて、該鋳込み溝で溶融はんだを棒状に鋳造でき、しかも回転自在で一側が本体の一部に当接して回転が止まる構造となっていることを特徴とする酸化物の分離装置である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に使用する鋳型は、反転できるように回動自在に設置されたものである。鋳型を回転できるようにしておくと、鋳型で形成された棒状はんだを容易に取り出すことができる。鋳型は溶融槽の近傍で溶融槽に対して前方、即ち作業者が分離装置の前に立ったとき、溶融槽と作業者の間に設置すると、作業者は溶融槽から溶融はんだを柄杓で汲み出してから鋳型に流すときに、柄杓を持った手を大きく上下動させることなく、また他の物にも邪魔されることなく容易に鋳込み作業が行える。
【００１７】
また本発明に使用する鋳型は、両面に溝を刻設しておくと連続して鋳込み作業が行える。即ち、鋳型の片面に鋳込みを行っている間に反対側の面が冷やされるため、上側に鋳込んだ後、はんだが固まったならば鋳型を反転して上面に鋳込んだはんだを落下させ、冷めた反対側を上側にして直ぐに鋳込み作業が行える。
【００１８】
さらに本発明に使用する鋳型は、鋳込み後の棒状はんだに区別をつける印を溝内に取り付けるようにするとよい。これは最近地球環境問題からSn-Ag-Cu系、Sn-Zn系、Sn-Bi系等、各種の鉛フリーはんだが使用されるようになってきており、これらを組成毎に分別しなければならないからである。酸化分離装置で各種の鉛フリーはんだの酸化物を分離する場合、鋳型で棒状はんだとなったときに全て同一形状では組成が分からなくなってしまう。そこで鉛フリーはんだの種類毎に棒状はんだに印を付すようにして区別するとよい。棒状はんだに印を付すには、鋳型に印となる突状物を取り外し自在に取り付けるようにする。該突状物は、突状物の形状によって組成を決めておいたり、突状物の数により組成を決めておいたり、或いは突状物がはんだの元素が付された刻印であったりしてもよい。
【００１９】
【実施例】
以下図面に基づいて本発明の酸化物の分離装置（以下、単に分離装置という）の説明をする。図１は本発明の分離装置であり本体カバーと溶融槽カバーを開けた状態の斜視図、図２は同溶融槽カバーを閉めた状態の斜視図、図３は同本体カバーと溶融槽カバーを閉めた状態の斜視図、図４は本発明の分離装置であり本体カバーと溶融槽カバーを開けた状態の側面断面図、図５は同本体カバーと溶融槽カバーを閉めた状態の側面断面図、図６は鋳型の片面にはんだを鋳込んだ状態の側面断面図、図７ははんだが鋳込まれた後の鋳型を反転する途中の側面断面図、図８ははんだが鋳込まれた後の鋳型を反転した状態の側面断面図、図９は鋳型の部分拡大斜視図である。
【００２０】
本発明の分離装置は、本体１の上に溶融槽２と鋳型３が設置されている。溶融槽２は図示しないヒーターで内部に入れられたはんだSを溶融させるとともに所定の温度に保つようになっている。また溶融槽２には溶融槽カバー４が矢印Aのように開閉自在に設置されている。カバー４の内側には二本の軸５、５が架設されており、該軸には多数の羽根６…が一定間隔で、しかもそれぞれの羽根の先端の位置が螺旋を描くようにして取り付けられている。軸５、５の一端は溶融槽カバー４の外部に突出しており、該突出部にはギヤー７、７が取り付けられている。これらのギヤーは図示しないチェーンに係合されており、該チェーンはやはり図示しないモーターに連動されていて、モーターを稼動させるとギヤー７、７が回転すると同時に多数の羽根６…も回転するようになっている。多数の羽根６…は軸５、５に固定され、該軸は溶融槽カバー４に設置されているため、溶融槽カバーを開閉することにより、羽根６…は上下動して溶融槽カバーを閉めたときには溶融槽２中の溶融はんだSに浸漬できるようになる。
【００２１】
鋳型３には複数の鋳込み用の溝８…が刻設されている。該溝内には図９に示すように、はんだの種類毎に相違する突状物９をネジ１０で取り外し可能に取り付けておくと、はんだの種類を間違えることがなくなる。つまりはんだの種類によって突状物の形状、数、元素記号等を決めたり、突状物にはんだの元素記号を付したりしておくものである。
【００２２】
鋳型３は本体１の上で溶融槽２の前方、即ち作業者が分離装置で作業するときに立つ位置と溶融槽２の間に設置されている。鋳型３を溶融槽２の前方に設置しておくと、作業者が溶融槽２から溶融はんだを柄杓で汲み出して鋳型に鋳込むときに、溶融槽から持ち上げた柄杓を大きく動かすことなく鋳型の上に持ってくることができる。
【００２３】
鋳型３は両端に軸１１が鋳型の横幅方向に偏心して軸支されており、一方の軸にはツマミ１２が取り付けられている。そして鋳型３は収納箱１３の上部に回転自在に設置されている。収納箱１３は、横幅と縦幅が鋳型３よりも大きく、鋳型３が横幅に対して偏心して取り付けられているため、ツマミ１２で鋳型を回転させたとき、一側が収納箱の一側に当接して回転が止まるようになっている。また収納箱１３には引出し１４が設置されている。
【００２４】
なお符号１５はドロスから分離された酸化物を本体１の下部に落とすシューター、１６はシューターから落とされた酸化物を入れる缶、１７は缶を載せる台車、１８はドロスから分離された酸化物の処理に使用する柄杓や篩等を入れておく物入れ、１９は本体上部を覆う本体カバー、２０は本体カバーに取り付けられた排気口、２１は溶融槽カバーから溶融槽内に酸化分離剤を投入する投入孔、２２は投入孔の蓋である。
【００２５】
次に上記構成からなる本発明の分離装置での酸化物の分離作業について説明する。先ず分離装置の溶融槽２内にあるはんだSを溶融させるとともに所定の温度に保っておく。このとき噴流はんだ槽で使用するはんだがSn-3Ag-0.5Cuの鉛フリーはんだである場合は、溶融槽内には同一組成の鉛フリーはんだを入れておき、溶融はんだの温度を該鉛フリーはんだの融点よりも約５０℃高い270℃に保っておく。そして図１、４に示すように本体カバー１９と溶融槽カバー４を開けておき、図示しない自動はんだ付け装置の噴流はんだ槽で発生したドロスDを溶融槽２内の溶融はんだS上に投入する。そして図２に示すように溶融槽カバー４を閉めて羽根６…を溶融はんだS中に浸漬してから、溶融槽カバー４の蓋２２を開け、投入孔２１からゴマのような酸化分離剤を少量溶融槽２内のドロス上に散布する。ゴマをドロス上に散布後、図３、５に示すように蓋１９を閉め、さらに本体カバー16を閉めてから、羽根６を回転させ、排気口２０に接続した図示しないダクトで本体カバー内にある煙や粉塵等を吸引する。このとき溶融はんだ上に浮遊していたドロスDは多数の羽根６…で攪拌され、攪拌により酸化物とはんだが分離されるとともに、ゴマの分離作用で酸化物とはんだが略完全に分離される。
【００２６】
このようにして羽根の攪拌による分離作用と分離剤の分離作用でドロスから酸化物とはんだを分離できたなら、羽根の回転を止め、本体カバー１９と溶融槽カバー４を開ける。溶融槽２内は、元々入れてあったはんだ中にドロスから分離されたはんだが融合して量が増えている。そこで増えた分のはんだを柄杓で汲み取り、鋳型３の溝８に鋳込む。図６に示すように全ての溝８に溶融はんだSを鋳込んではんだが固化したならば、ツマミ１２で鋳型３を図７のように回転し、鋳型３の裏面が上側になるように反転する。鋳型が反転すると図８に示すように鋳型３の一側が収納箱１３の縁に当たり、その衝撃で鋳型３の溝８内に鋳込まれたはんだは収納箱１３の引き出し１４内に落下する。
【００２７】
このようにして自動はんだ付け装置の噴流はんだ槽で発生したドロスを酸化物とはんだに分離する作業を行い、引き出しの中に棒状はんだが溜まったならば、引出しを開けて棒状はんだを取り出し、ドロスを取ったことにより、はんだ量が少なくなった噴流はんだ槽に投入する。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の分離装置は、ドロスを溶融槽で酸化物とはんだに分離し、溶融槽内で増えた溶融はんだを溶融槽の近傍に設置された鋳型に棒状のはんだに鋳込むことができることから、鋳込みが容易で安全にできる。また本発明の分離装置は、鋳型を回転自在に設置してあるため、鋳型の片面に溶融はんだを鋳込み、はんだが固化してから鋳型を反転させるだけで鋳型の溝からはんだを簡単に落下させることができ、しかも一方の面の溝内に溶融はんだを鋳込み中に、もう一方の面の溝が冷却されるため連続した鋳込みが行えるという従来にない優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分離装置であり本体カバーと溶融槽カバーを開けた状態の斜視図
【図２】本発明の分離装置であり溶融槽カバーを閉めた状態の斜視図
【図３】本発明の分離装置であり本体カバーと溶融槽カバーを閉めた状態の斜視図
【図４】本発明の分離装置であり本体カバーと溶融槽カバーを開けた状態の側面断面図
【図５】本発明の分離装置であり本体カバーと溶融槽カバーを閉めた状態の側面断面図
【図６】鋳型の片面にはんだを鋳込んだ状態の側面断面図
【図７】はんだが鋳込まれた後の鋳型を反転する途中の側面断面図
【図８】はんだが鋳込まれた後の鋳型を反転した状態の側面断面図
【図９】鋳型の部分拡大斜視図
【符号の説明】
１ 分離装置本体
２ 溶融槽
３ 鋳型
４ 羽根
１１ 軸
１２ ツマミ

Claims (1)

1. はんだを溶融させるとともに、横方架設の軸に取り付けられている多数の羽根が溶融はんだ中に浸漬可能となっていて羽根の回転によりドロスから酸化物とはんだを分離する溶融槽が本体に設置されており、また溶融槽の近傍に設置されている鋳型は両面に鋳込み溝が形成されていて、該鋳込み溝で溶融はんだを棒状に鋳造でき、しかも回転自在で一側が本体の一部に当接して回転が止まる構造となっていることを特徴とする酸化物の分離装置。

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