JP4896085B2 - 半田付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、半田ごての先端部分を交換可能な半田付け装置に関する。

従来から、半田ごての先端部分の交換が可能な半田付け装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この半田付け装置は、コテ先とヒータ部とが一体となった着脱可能なコテ先ユニットと、このコテ先ユニットのプラグ部に対応するソケット部を有する半田コテ本体とを備えている。コテ先ユニット全体が着脱可能であり、必要に応じてコテ先ユニット全体の交換が行われる。
特開平４−３５１２６８号公報（第３−４頁、図１−５）

ところで、特許文献１に開示された半田付け装置では、先端部分が消耗した場合にはコテ先ユニット全体を交換する必要があり、ヒータ部を含むコテ先ユニットは比較的高価であることから、継続使用可能なヒータ部等を含めて交換することになるため無駄が多く、交換時のコストが増加するという問題があった。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、コテ先が交換可能であってコスト低減が可能な半田付け装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の半田付け装置は、ヒータ部が内蔵された棒状のヒータユニットと、ヒータユニットが着脱可能な半田コテ本体と、ヒータユニットの先端に着脱可能に装着されるコテ先とを備え、コテ先は、ヒータユニットの先端を包囲する凹部を有し、凹部の内径側に配置されるヒータユニットの熱膨張率が、凹部を形成するコテ先の熱膨張率よりも大きい。具体的には、例えば、上述した凹部の内径側に配置されるヒータユニットの材質はアルミニウムで、凹部を形成するコテ先の材質は銅で形成されている。

ヒータユニットと着脱可能なコテ先とを組み合わせて用いているため、腐食等によってコテ先が消耗した場合に、コテ先のみを交換してヒータユニットを継続使用することができるため、ヒータユニットとコテ先を含む全体を交換する場合に比べてコスト低減が可能となる。また、ヒータユニットも半田コテ本体から着脱可能であるため、ヒータ部の断線等の不具合が発生したときに、半田コテ本体やコテ先とは別にヒータユニットのみを交換することができ、さらなるコスト低減が可能になる。さらに、ヒータユニットの方がコテ先よりも熱膨張率が大きい材質を用いることにより、ヒータ部に通電した加熱時に、ヒータユニットとコテ先との間の隙間を減少させることができ、ヒータユニットからコテ先への熱の伝達を確実に行うことができ、交換可能なコテ先を用いた場合であっても効率よくコテ先の温度を上げることができる。

また、上述したヒータ部の非通電状態において、ヒータユニットとコテ先との間には隙間が形成され、ヒータ部の通電状態において、ヒータユニットとコテ先との間の隙間がなくなる。これにより、ヒータ部への通電時にヒータユニットとコテ先とを完全に一体化することができ、コテ先を交換可能な別部品としたことによる熱伝達効率の低下を防止することができる。

また、上述したコテ先の外周面にはヒータユニットの長手方向と垂直な向きの溝が形成されており、この溝に外周側から凸部を押圧することにより、ヒータユニットに対するコテ先の位置決めおよび固定を行う。これにより、ヒータユニットの先端にコテ先を装着する際の位置決めを行うことが可能となる。

また、上述した凸部は球体であり、板バネによって球体を溝に向けて加圧するボールプランジャがヒータユニットに備わっていることが望ましい。球体を板バネで押さえるだけの簡素な構成のボールプランジャを用いているため、ヒータユニットへの装着が容易になるとともに構造の複雑化を防止することができる。

また、上述したヒータユニットの先端には、温度を検出する温度検出素子が埋め込まれていることが望ましい。これにより、ヒータユニットの先端温度と相関のあるコテ先温度を検出することができ、コテ先温度の検出結果に基づいた温度表示や温度制御が可能になる。

また、上述したヒータユニットの反先端側の端部には、ヒータ部と温度検出素子のそれぞれから延びる配線が接続された端子を有するプラグ部が設けられ、半田コテ本体には、プラグ部の端子と電気的に接続可能な端子を有するソケット部が設けられていることが望ましい。これにより、ヒータユニットと半田コテ本体との間の複雑な配線をなくすとともに、半田コテ本体側での温度表示や温度制御が可能になる。

以下、本発明を適用した一実施形態の半田付け装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。

図１は、一実施形態の半田付け装置の全体を示す図である。図１に示すように、本実施形態の半田付け装置１は、半田コテ本体１００、ヒータユニット２００、コテ先３００を含んで構成されている。この半田付け装置１は、自動半田付けロボットに組み込まれることを想定しているが、手作業用半田付け装置に適用することもできる。

半田コテ本体１００は、ヒータユニット２００が挿入可能な凹部１１０を有し、この凹部１１０の底面（開口と反対側の面）にソケット部１２０が、その近傍に固定部１３０がそれぞれ設けられている。固定部１３０は、ヒータユニット２００の挿入方向に対して垂直な向きに移動可能なストッパピン１３２と、このストッパピン１３２を外周側から押圧するバネ１３４とを有する。ストッパピン１３２は、半田コテ本体１００の壁面に設けられた貫通穴に収納され、その先端が凹部１１０の内周面よりも突出した位置で係止されている。

図２は、ヒータユニット２００にコテ先３００を装着した状態を示す斜視図である。図３は、ヒータユニット２００とコテ先３００とを分離した状態を示す斜視図である。

ヒータユニット２００は、ヒータ部２２２が内蔵された棒状の形状を有し、半田コテ本体１００に対して着脱可能であって、筒体２１０と、筒体２１０の一方端側に取り付けられる先端部２２０と、コテ先固定部２３０、筒体２１０の他方端側に取り付けられるプラグ部２４０とを有する。図４は、コテ先固定部２３０を除くヒータユニット２００の側面図である。

先端部２２０には、ヒータ部２２２と温度検出素子（例えば熱電対、図示せず）とが埋め込まれている。コテ先固定部２３０は、ヒータユニット２００の先端部２２０を覆うようにコテ先３００を着脱可能に装着する際に、コテ先３００の位置決めと固定を行う。

プラグ部２４０は、ヒータ部２２２や温度検出素子のそれぞれから延びる配線が接続された端子を有する。このプラグ部２４０は、半田コテ本体１００に設けられたソケット１２０に対応しており、半田コテ本体１００の凹部１１０にヒータユニット２００を装着したときに、プラグ部２４０の端子と、ソケット部１２０に備わった端子とが電気的に接続される。また、プラグ部２４０の外周面には溝２４２が形成されている。半田コテ本体１００の凹部１１０にヒータユニット２００を挿入すると、最初はプラグ部２４０の先端によって半田コテ本体１００のストッパピン１３２を外側に押し出しながらこの挿入が進行し、ストッパピン１３２が溝２４２に係合したときにプラグ部２４０とソケット部１２０とが互いに係止してこの挿入が終了する。

コテ先３００は、ヒータユニット２００の先端部２２０に着脱可能に装着される。コテ先３００は、ヒータユニット２００の先端部２２０を包囲（内包）する凹部３０６を有し、さらにその先端（凹部３０６の開口と反対側）は中実の円錐形状を有している。この円錐形状の部分は、半田付けの対象部位の形状や種類に応じて適宜形状が変更される。本実施形態では、ヒータユニット２００の先端部２２０の熱膨張率がコテ先３００の熱膨張率よりも大きくなるようにそれぞれの材質が決定されている。具体的には、例えば先端部２２０の材質としてはアルミニウムが用いられ、コテ先３００の材質としては銅が用いられている。また、ヒータ部２２２の非通電状態において、ヒータユニット２００の先端部２２０とコテ先３００の凹部３０６内周面との間には隙間が形成され、ヒータ部２２２の通電状態において温度が上昇してそれぞれが熱膨張したときに、ヒータユニット２００の先端部２２０とコテ先３００の凹部３０６内周面との間の隙間がなくなるように、先端部２２０の外径とコテ先３００の凹部３０６の内径とが設定されている。

図５は、コテ先固定部２３０の詳細を示す図である。図６は、コテ先３００の詳細を示す図である。

図５（Ａ）に示すように、コテ先固定部２３０は、コテ先固定部本体２３２、ボール（球体）２３４、板バネ２３６を有する。コテ先固定部本体２３２は、内周側が段付形状を有しており、内径が小さい部分２３２Ａが筒体２１０の外径とほぼ同じ径を有して筒体２１０に固定され、内径が大きい部分２３２Ｂが先端部２２０の外周に配置されて先端部２２０の外周面との間に所定の隙間が形成される。この隙間には、コテ先３００が挿入される。また、内径が大きい部分２３２Ｂの一部には、内径側に突出した位置決めピン２３８が押圧されており、この押圧箇所とほぼ反対側には段付穴２３９が形成されている。段付穴２３９の外周側にはボール２３４が配置され、その外側からボール２３４をリング状（図５（Ｂ））の板バネ２３６で押さえるようになっている。板バネ２３６には、ボール２３４の位置に合わせて穴２３７が開いている。板バネ２３６でボール２３４を外側から押圧した状態では、ボール２３４の端部が内径が大きい部分２３２Ｂの内周面より内径側に部分的に突出した状態となる。

図６に示すように、コテ先３００の凹部３０６の一部にはスリット３０４が形成されている。図６（Ａ）にはコテ先３００の平面形状が、図６（Ｂ）には図６（Ａ）のＶＩ−ＶＩ線断面形状がそれぞれ示されている。このスリット３０４が上述した位置決めピン２３８に係合するように、コテ先固定部本体２３２とヒータユニット２００の先端部２２０の間に形成された隙間にコテ先３００が装着される。また、凹部３０６に対応するコテ先３００の外周面には、ヒータユニット２００の長手方向と垂直な向きに溝３０２が形成されている。上述した板バネ２３６によってボール２３４を溝３０２に向けて加圧するボールプランジャが構成されている。このように、スリット３０４と位置決めピン２３８を用いることによりコテ先３００の周方向の位置決め固定が行われ、板バネ２３６とボール２３４で構成されるボールプランジャと溝３０２によってコテ先３００の挿入方向の位置決め固定が行われる。

このように、本実施形態の半田付け装置１では、ヒータユニット２００と着脱可能なコテ先３００とを組み合わせて用いているため、腐食等によってコテ先３００が消耗した場合に、コテ先３００のみを交換してヒータユニット２００を継続使用することができるため、ヒータユニットとコテ先を含む全体を交換する場合に比べてコスト低減が可能となる。また、ヒータユニット２００も半田コテ本体１００から着脱可能であるため、ヒータ部２２２の断線等の不具合が発生したときに、半田コテ本体１００やコテ先３００とは別にヒータユニット２００のみを交換することができ、さらなるコスト低減が可能になる。さらに、ヒータユニット２００の先端部２２０の方がコテ先３００よりも熱膨張率が大きい材質を用いることにより、ヒータ部２２２に通電した加熱時に、ヒータユニット２００とコテ先３００との間の隙間を減少させることができ、ヒータユニット２００からコテ先３００への熱の伝達を確実に行うことができ、交換可能なコテ先３００を用いた場合であっても効率よくコテ先３００の温度を上げることができる。

また、ヒータ部２２２の非通電状態において、ヒータユニット２００とコテ先３００との間には隙間が形成され、ヒータ部２２２の通電状態において、ヒータユニット２００とコテ先３００との間の隙間がなくなるように設定されているため、ヒータ部２２２への通電時にヒータユニット２００とコテ先３００の間の隙間をなくしてこれらを完全に一体化することができ、コテ先３００を交換可能な別部品としたことによる熱伝達効率の低下を防止することができる。

また、ボール２３４を板バネ２３６で押さえるだけの簡素な構成のボールプランジャを用いてコテ先３００の位置決め固定を行っているため、コテ先３００のヒータユニット２００への装着が容易になるとともに構造の複雑化を防止することができる。

また、ヒータユニット２００の先端部２２０には、温度を検出する温度検出素子が埋め込まれているため、ヒータユニット２００の先端温度と相関のあるコテ先３００の温度を検出することができ、コテ先温度の検出結果に基づいた温度表示や温度制御が可能になる。例えば、図１に示す温度表示部４００では、温度検出素子の検出結果に基づいて温度表示を行う。あるいは、図１に示す温度制御部４１０では、温度検出素子の検出結果に基づいてヒータ部２２２に供給する電流値あるいは電圧値を調整し、コテ先３００が設定された温度となるように制御を行う。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、ヒータユニット２００の先端部２２０をアルミニウムで、コテ先３００を銅で形成したが、先端部２２０の方がコテ先３００に比べて熱膨張率が大きいという条件を満たすように他の材質を用いるようにしてもよい。

一実施形態の半田付け装置の全体を示す図である。 ヒータユニットにコテ先を装着した状態を示す斜視図である。 ヒータユニットとコテ先とを分離した状態を示す斜視図である。 コテ先固定部を除くヒータユニットの側面図である。 コテ先固定部の詳細を示す図である。 コテ先の詳細を示す図である。

符号の説明

１ 半田付け装置
１００ 半田コテ本体
１１０、３０６ 凹部
１２０ ソケット部
２００ ヒータユニット
２１０ 筒体
２２０ 先端部
２２２ ヒータ部
２３０ コテ先固定部
２３２ コテ先固定部本体
２３４ ボール
２３６ 板バネ
２３８ 位置決めピン
２４０ プラグ部
２４２、３０２ 溝
３００ コテ先
３０４ スリット

Claims (5)

1. ヒータ部が内蔵された棒状のヒータユニットと、
   前記ヒータユニットが着脱可能な半田コテ本体と、
   前記ヒータユニットの先端に着脱可能に装着されるコテ先と、
   を備え、前記コテ先は、前記ヒータユニットの先端を包囲する凹部を有し、
   前記凹部の内径側に配置される前記ヒータユニットの熱膨張率が、前記凹部を形成する前記コテ先の熱膨張率よりも大きく、
   前記ヒータ部の非通電状態において、前記ヒータユニットと前記コテ先との間には隙間が形成され、前記ヒータ部の通電状態において、前記ヒータユニットと前記コテ先との間の隙間がなくなり、
   前記コテ先の外周面には前記ヒータユニットの長手方向と垂直な向きの溝が形成されており、この溝に外周側から凸部を押圧することにより、前記ヒータユニットに対する前記コテ先の位置決めおよび固定を行うことを特徴とする半田付け装置。
2. 請求項１において、
   前記凹部の内径側に配置される前記ヒータユニットの材質はアルミニウムであり、前記凹部を形成する前記コテ先の材質は銅であることを特徴とする半田付け装置。
3. 請求項１または２において、
   前記凸部は球体であり、板バネによって前記球体を前記溝に向けて加圧するボールプランジャが前記ヒータユニットに備わっていることを特徴とする半田付け装置。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記ヒータユニットの先端には、温度を検出する温度検出素子が埋め込まれていることを特徴とする半田付け装置。
5. 請求項４において、
   前記ヒータユニットの反先端側の端部には、前記ヒータ部と前記温度検出素子のそれぞれから延びる配線が接続された端子を有するプラグ部が設けられ、
   前記半田コテ本体には、前記プラグ部の端子と電気的に接続可能な端子を有するソケット部が設けられていることを特徴とする半田付け装置。

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