JP3869353B2 - 半田付け装置、電極及び半田付け方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電気配線に使用する端子と電線の接合装置、接合方法に関する。特に端子を一対の電極で挟持し、電極を介して通電発熱させ端子と電線を半田付けにより接合する際の電極、半田付け装置、半田付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より端子と電線は加締め及び半田付けを併用して接続されており、端子と電線を半田付けする装置としては、特許文献１のようなものが開示されている。この装置は図１０に示すように凹凸を有する端子２２２を一対の電極２０、４０で挟持し、電極を介して通電発熱させ端子と電線を半田付けにより接続するものである。そして、電極２０は端子２２２の凹凸に対応する凹凸を有しており加締めの際の金型を兼ねている。
【０００３】
また、別の半田付け装置は図１１に示すように、凹凸を有する端子２２２を挟持する一対の電極２１、４１の双方の先端がフラットに形成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１５２０４９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に開示された半田付け装置においては、端子の形状ごとに電極の形状を変更する必要があり、多品種生産に対する障害となっていた。また、先端がフラットに形成された電極を用いる場合には、端子の形状ごとに電極の形状を変更する必要はないものの半田処理を所定回数繰り返すと半田付け不良を発生しており長期安定操業の弊害となっていた。この原因を解明し、改善を図るため、本発明者らは鋭意検討の結果以下の知見を得た。即ち、半田付けに用いる半田は半田濡れ性向上等を図るためフラックスを混練してあるのが一般的であるが、半田を加熱溶融する際に前記フラックスも溶解流動する。このフラックスは端子が凹凸を有する場合には端子凹部に流れ込み電極に付着しヤニとして残留する。ヤニは非導電体であり通電特性を悪化させるため目論んだ加熱条件を達成できず半田付け不良として顕在化することを見出した。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、種々の端子形状に対応可能で長期安定操業に資する電極、ひいては半田付け装置、半田付け方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る電極は、凹凸を有する端子を一対の電極で挟持し、電極を介して通電発熱させ前記端子と電線を半田付けする装置の電極であって、前記端子の凹部分に対向する箇所に凹部を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る半田付け装置は、請求項１に記載の電極を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る半田付け方法は、凹凸を有する端子を一対の電極で挟持し、電極を介して通電発熱させ前記端子と電線を半田付けする半田付け方法であって、前記電極に前記端子の凹部分に対向する箇所に凹部を有する電極を使用することを特徴とする。
【００１０】
【作用】
本発明は、前述した溶解したフラックスが凹凸を有する端子の凹部に流れ込み電極に付着することにより半田付け不良を起こすという知見に基づきなされたものであり、本発明に係る電極は、端子の凹部に対向する箇所に凹部を有するため端子の凹部にフラックスが流れ込んでもこれを電極の凹部が避け、フラックスが電極に付着することがない。このため繰り返し半田付け処理を行った場合にも通電特性が悪化せず、目論んだ加熱条件を長期間維持できるため長期安定操業が可能である。
【００１１】
また、電極形状と端子形状の関係は、端子凹部に対向する箇所に凹部を有していれば良いので、端子の凹凸形状に対応する凹凸形状を有する電極を必要とする従来技術に比べて、端子形状に対する電極形状の自由度が大きく、多少端子形状が変更されても電極の形状変更は不要であり、多品種生産において有利である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を添付図面によって説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態としての半田付け装置を示す。図１において、半田付け装置１は、上側電極２、下側電極３、半田供給装置４を備えている。上側電極２は、装置内に内蔵される図示しない駆動機構により矢印Ａ方向に昇降可能である。上側電極２、下側電極３は図示しない電源の＋極及び−極にそれぞれ接続されている。半田供給装置４は線状の半田６が巻回された半田リール５と半田６をピンチし半田付け箇所まで繰り出すピンチロール７を備えている。
【００１４】
次に半田付け装置の動作を説明する。まず、電線付端子８を下側電極３上に手作業または搬送装置により載置する。ここで電線付端子８は図２に示すように端子９に電線１０が加締められており、加締めの際に生じる凹部９１により全体として凹凸を有する形状となっている。次に上側電極２を駆動機構により下降させ、上側電極２と下側電極３の間に電線付端子８の端子９部を挟持する。そして、上側電極２と下側電極３に所定電圧を印加すると、上側電極２、電線付端子８、下側電極３に通電し電線付端子８を加熱する。所定温度に加熱したら半田供給装置４を作動させ所定の箇所（一般的には図２のポイント１０１付近）に半田６を繰り出す（図３（ｂ）参照）。すると半田６は溶融し端子９と電線１０の隙間に浸透して端子９と電線１０の半田付けが行われ電気的な接続がより確かなものとなる。なお、図３（ｂ）において下側電極３が傾斜しているのは溶融した半田が電線１０の方（構図中斜め下方）に流動し電線１０と端子９の隙間に良く浸透させるとともに端子線端部に余分な半田を付着させないためである。
【００１５】
ところで図３（ａ）を参照して、半田付けを行う際には半田６中に混練されたフラックスが溶解し、気化したものが再び液化するなどして端子９の凹部９１に流れ込む。この流れ込んだフラックス６１が電極に付着した場合には、電極と端子間の接触抵抗を増大させるため通電加熱が目論み通りに行えず半田付け不良を発生させるが、上側電極２の先端はＶ字型に形成されており端子９の凹部９１に対向する箇所が凹部となっているためフラックス６１に接触することがなく、従って上側電極２にはフラックス６が付着せず、半田付け処理を繰り返し行った後でも目論み通りの通電加熱が行える。
【００１６】
さらに、上側電極２は先端がＶ字型であるため例えば端子９の形状が図４の（ａ）乃至（ｃ）のように変更された場合でも上側電極２を端子９の凹部９１から遠ざけつつ電気的接触を確保できるため種々の形状の端子に対応可能である。
【００１７】
なお、上側電極２の形状は上述したＶ字型の他、図５の（ａ）乃至（ｃ）に示すよう溝を有するもの（ａ）やＵ字型のもの（ｂ）、複数の端子凹部９１に対向する箇所に溝を有するもの等端子９の凹部９１に対向する箇所が凹部となり端子９の凹部９１から離間する形状であれば種々の形状が採用可能である。また、上側電極２を固定とし、下側電極３を昇降させて電線付端子８を挟持するものであってもよいし、昇降駆動機構は油圧、空圧シリンダ、電動モーターからの駆動をラック及びピニオンで伝動したり、ネジのリードを利用するもの、クランクによるもの等種々の構成が可能である。さらに半田供給装置４についてもピンチロールによるものの他クランプアームで搬送するもの等種々の構成が可能である。
【００１８】
【実施例】
本発明の実施例として、上側電極２を図６に示すようにタングステン製直径８ｍｍ、Ｖ字角度１２０度、（正面図ａ参照）、面幅４ｍｍ、先端を傾斜２０度（側面図ｂ参照）とし図７に示すよう下側電極２を２０度傾斜させて電線付端子８を挟持した。このときの挟持力約１００Ｎ、上側電極２、下側電極３間に直流電圧をを印加し２００Ａを０．９秒通電、０．９秒冷却、５５０Ａを４．５秒通電し、1回目通電（２００Ａ）開始から４秒後にポイント１０１に直径１．０ｍｍのニホンゲンマ社製半田線を供給して半田付けを行った。この際に所定電流が流れない場合、及び電圧印加時にスパークが発生した場合を半田付け不良としてカウントした。なお、このときの電線付端子８は図８（ａ）を参照して高さ４．７ｍｍ、幅７．５ｍｍ、凹部の深さ約１ｍｍ、凹部の幅約２．５ｍｍ、図８（ｂ）を参照して加締め部長さ約４．５ｍｍに素線径０．３２ｍｍの銅製素線１９本×９本の撚線を挿入加締めしたものを使用した。以上の条件で半田付け処理を２７４回行ったところ半田付け不良発生が１４回であり不良発生率は１．５％であった。一方上側電極に図９に示す先端フラットな形状のもの２´を使用しその他の条件は同一とし半田付け処理を３４回行ったところ半田付け不良発生が５回であり不良発生率が１４．７％であった。このように本発明により半田付け不良の発生を抑制できることが確認できた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、以上説明した通り、種々の端子形状に対応可能で長期安定操業に資する電極、ひいては半田付け装置、半田付け方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態である半田付け装置を表す図。
【図２】 端子付電線の載置状態を表す図。
【図３】 半田付け処理中の状態を表す図。
【図４】 種々の形状の端子を挟持した状態を表す図。
【図５】 種々の形状の上側電極を表す図。
【図６】 一実施例に係る上側電極の形状を表す図。
【図７】 一実施例に係る挟持状態を表す図。
【図８】 一実施例に係る電線付端子の形状を表す図
【図９】 従来の電極形状を表す図。
【図１０】特許文献１に開示された従来の挟持状態を表す図
【図１１】従来の挟持状態をを表す図
【符号の説明】
１ 半田付け装置
２、２´ 上側電極
３ 下側電極
４ 半田供給装置
５ 半田リール
６ 半田
６１ フラックス
７ ピンチロール
８ 電線付端子
９ 端子
９１ 端子凹部
１０ 電線
１０１ 半田供給ポイント
２０ 上側電極
２１ 上側電極
２２２ 端子
４０、４１ 下側電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電気配線に使用する端子と電線の接合装置、接合方法に関する。特に端子を一対の電極で挟持し、電極を介して通電発熱させ端子と電線を半田付けにより接合する際の電極、半田付け装置、半田付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より端子と電線は加締め及び半田付けを併用して接続されており、端子と電線を半田付けする装置としては、特許文献１のようなものが開示されている。この装置は図１０に示すように凹凸を有する端子２２２を一対の電極２０、４０で挟持し、電極を介して通電発熱させ端子と電線を半田付けにより接続するものである。そして、電極２０は端子２２２の凹凸に対応する凹凸を有しており加締めの際の金型を兼ねている。
【０００３】
また、別の半田付け装置は図１１に示すように、凹凸を有する端子２２２を挟持する一対の電極２１、４１の双方の先端がフラットに形成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１５２０４９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に開示された半田付け装置においては、端子の形状ごとに電極の形状を変更する必要があり、多品種生産に対する障害となっていた。また、先端がフラットに形成された電極を用いる場合には、端子の形状ごとに電極の形状を変更する必要はないものの半田処理を所定回数繰り返すと半田付け不良を発生しており長期安定操業の弊害となっていた。この原因を解明し、改善を図るため、本発明者らは鋭意検討の結果以下の知見を得た。即ち、半田付けに用いる半田は半田濡れ性向上等を図るためフラックスを混練してあるのが一般的であるが、半田を加熱溶融する際に前記フラックスも溶解流動する。このフラックスは端子が凹凸を有する場合には端子凹部に流れ込み電極に付着しヤニとして残留する。ヤニは非導電体であり通電特性を悪化させるため目論んだ加熱条件を達成できず半田付け不良として顕在化することを見出した。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、種々の端子形状に対応可能で長期安定操業に資する電極、ひいては半田付け装置、半田付け方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る電極は、凹凸を有する端子を一対の電極で挟持し、電極を介して通電発熱させ前記端子と電線を半田付けする装置の電極であって、前記端子の凹部分に対向する箇所に凹部を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る半田付け装置は、請求項１に記載の電極を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る半田付け方法は、凹凸を有する端子を一対の電極で挟持し、電極を介して通電発熱させ前記端子と電線を半田付けする半田付け方法であって、前記電極に前記端子の凹部分に対向する箇所に凹部を有する電極を使用することを特徴とする。
【００１０】
【作用】
本発明は、前述した溶解したフラックスが凹凸を有する端子の凹部に流れ込み電極に付着することにより半田付け不良を起こすという知見に基づきなされたものであり、本発明に係る電極は、端子の凹部に対向する箇所に凹部を有するため端子の凹部にフラックスが流れ込んでもこれを電極の凹部が避け、フラックスが電極に付着することがない。このため繰り返し半田付け処理を行った場合にも通電特性が悪化せず、目論んだ加熱条件を長期間維持できるため長期安定操業が可能である。
【００１１】
また、電極形状と端子形状の関係は、端子凹部に対向する箇所に凹部を有していれば良いので、端子の凹凸形状に対応する凹凸形状を有する電極を必要とする従来技術に比べて、端子形状に対する電極形状の自由度が大きく、多少端子形状が変更されても電極の形状変更は不要であり、多品種生産において有利である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を添付図面によって説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態としての半田付け装置を示す。図１において、半田付け装置１は、上側電極２、下側電極３、半田供給装置４を備えている。上側電極２は、装置内に内蔵される図示しない駆動機構により矢印Ａ方向に昇降可能である。上側電極２、下側電極３は図示しない電源の＋極及び−極にそれぞれ接続されている。半田供給装置４は線状の半田６が巻回された半田リール５と半田６をピンチし半田付け箇所まで繰り出すピンチロール７を備えている。
【００１４】
次に半田付け装置の動作を説明する。まず、電線付端子８を下側電極３上に手作業または搬送装置により載置する。ここで電線付端子８は図２に示すように端子９に電線１０が加締められており、加締めの際に生じる凹部９１により全体として凹凸を有する形状となっている。次に上側電極２を駆動機構により下降させ、上側電極２と下側電極３の間に電線付端子８の端子９部を挟持する。そして、上側電極２と下側電極３に所定電圧を印加すると、上側電極２、電線付端子８、下側電極３に通電し電線付端子８を加熱する。所定温度に加熱したら半田供給装置４を作動させ所定の箇所（一般的には図２のポイント１０１付近）に半田６を繰り出す（図３（ｂ）参照）。すると半田６は溶融し端子９と電線１０の隙間に浸透して端子９と電線１０の半田付けが行われ電気的な接続がより確かなものとなる。なお、図３（ｂ）において下側電極３が傾斜しているのは溶融した半田が電線１０の方（構図中斜め下方）に流動し電線１０と端子９の隙間に良く浸透させるとともに端子線端部に余分な半田を付着させないためである。
【００１５】
ところで図３（ａ）を参照して、半田付けを行う際には半田６中に混練されたフラックスが溶解し、気化したものが再び液化するなどして端子９の凹部９１に流れ込む。この流れ込んだフラックス６１が電極に付着した場合には、電極と端子間の接触抵抗を増大させるため通電加熱が目論み通りに行えず半田付け不良を発生させるが、上側電極２の先端はＶ字型に形成されており端子９の凹部９１に対向する箇所が凹部となっているためフラックス６１に接触することがなく、従って上側電極２にはフラックス６が付着せず、半田付け処理を繰り返し行った後でも目論み通りの通電加熱が行える。
【００１６】
さらに、上側電極２は先端がＶ字型であるため例えば端子９の形状が図４の（ａ）乃至（ｃ）のように変更された場合でも上側電極２を端子９の凹部９１から遠ざけつつ電気的接触を確保できるため種々の形状の端子に対応可能である。
【００１７】
なお、上側電極２の形状は上述したＶ字型の他、図５の（ａ）乃至（ｃ）に示すよう溝を有するもの（ａ）やＵ字型のもの（ｂ）、複数の端子凹部９１に対向する箇所に溝を有するもの等端子９の凹部９１に対向する箇所が凹部となり端子９の凹部９１から離間する形状であれば種々の形状が採用可能である。また、上側電極２を固定とし、下側電極３を昇降させて電線付端子８を挟持するものであってもよいし、昇降駆動機構は油圧、空圧シリンダ、電動モーターからの駆動をラック及びピニオンで伝動したり、ネジのリードを利用するもの、クランクによるもの等種々の構成が可能である。さらに半田供給装置４についてもピンチロールによるものの他クランプアームで搬送するもの等種々の構成が可能である。
【００１８】
【実施例】
本発明の実施例として、上側電極２を図６に示すようにタングステン製直径８ｍｍ、Ｖ字角度１２０度、（正面図ａ参照）、面幅４ｍｍ、先端を傾斜２０度（側面図ｂ参照）とし図７に示すよう下側電極２を２０度傾斜させて電線付端子８を挟持した。このときの挟持力約１００Ｎ、上側電極２、下側電極３間に直流電圧をを印加し２００Ａを０．９秒通電、０．９秒冷却、５５０Ａを４．５秒通電し、1回目通電（２００Ａ）開始から４秒後にポイント１０１に直径１．０ｍｍのニホンゲンマ社製半田線を供給して半田付けを行った。この際に所定電流が流れない場合、及び電圧印加時にスパークが発生した場合を半田付け不良としてカウントした。なお、このときの電線付端子８は図８（ａ）を参照して高さ４．７ｍｍ、幅７．５ｍｍ、凹部の深さ約１ｍｍ、凹部の幅約２．５ｍｍ、図８（ｂ）を参照して加締め部長さ約４．５ｍｍに素線径０．３２ｍｍの銅製素線１９本×９本の撚線を挿入加締めしたものを使用した。以上の条件で半田付け処理を２７４回行ったところ半田付け不良発生が１４回であり不良発生率は１．５％であった。一方上側電極に図９に示す先端フラットな形状のもの２´を使用しその他の条件は同一とし半田付け処理を３４回行ったところ半田付け不良発生が５回であり不良発生率が１４．７％であった。このように本発明により半田付け不良の発生を抑制できることが確認できた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、以上説明した通り、種々の端子形状に対応可能で長期安定操業に資する電極、ひいては半田付け装置、半田付け方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態である半田付け装置を表す図。
【図２】 端子付電線の載置状態を表す図。
【図３】 半田付け処理中の状態を表す図。
【図４】 種々の形状の端子を挟持した状態を表す図。
【図５】 種々の形状の上側電極を表す図。
【図６】 一実施例に係る上側電極の形状を表す図。
【図７】 一実施例に係る挟持状態を表す図。
【図８】 一実施例に係る電線付端子の形状を表す図
【図９】 従来の電極形状を表す図。
【図１０】特許文献１に開示された従来の挟持状態を表す図
【図１１】従来の挟持状態をを表す図
【符号の説明】
１ 半田付け装置
２、２´ 上側電極
３ 下側電極
４ 半田供給装置
５ 半田リール
６ 半田
６１ フラックス
７ ピンチロール
８ 電線付端子
９ 端子
９１ 端子凹部
１０ 電線
１０１ 半田供給ポイント
２０ 上側電極
２１ 上側電極
２２２ 端子
４０、４１ 下側電極
Claims (3)
- 凹凸を有する端子を一対の電極で挟持し、電極を介して通電発熱させ前記端子と電線を半田付けする装置の電極であって、前記端子の凹部分に対向する箇所に凹部を有することを特徴とする半田付け装置の電極。
- 請求項１に記載の電極を備えたことを特徴とする半田付け装置。
- 凹凸を有する端子を一対の電極で挟持し、電極を介して通電発熱させ前記端子と電線を半田付けする半田付け方法であって、前記電極に前記端子の凹部分に対向する箇所に凹部を有する電極を使用することを特徴とする半田付け方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002328490A JP3869353B2 (ja) | 2002-11-12 | 2002-11-12 | 半田付け装置、電極及び半田付け方法 |
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| JP2002328490A JP3869353B2 (ja) | 2002-11-12 | 2002-11-12 | 半田付け装置、電極及び半田付け方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004160487A JP2004160487A (ja) | 2004-06-10 |
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ID=32806784
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| JP4961444B2 (ja) * | 2009-02-12 | 2012-06-27 | ナグシステム株式会社 | Ａｌ線半田付け方法及び端子 |
| DE112014006848T5 (de) * | 2014-07-31 | 2017-04-20 | Tabuchi Electric Co., Ltd. | Verfahren zum Verbinden eines Anschlusselements und einer elektrischen Leitung und ein Verbindungsanschlusselement für eine elektrische Leitung |
| CN112186453B (zh) * | 2019-07-04 | 2023-06-13 | 矢崎（中国）投资有限公司 | 端子焊接设备 |
-
2002
- 2002-11-12 JP JP2002328490A patent/JP3869353B2/ja not_active Expired - Fee Related
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