JP5924841B2 - 半田コテ及び半田コテシステム - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の発明は、「半田付け装置」に関するものであり、具体的には、半田コテ及び半田付け部署を備えた半田付けシステムにおいて、半田付けシステムの使用を検出する、又は、半田付けシステムの異なる複数の操作パラメータを設定できる、複数のタッチセンサ式のボタンが設けられていることが開示されている。
さらに、工場ではプリント基板への手作業による電子部品の半田付けやモータへのリード線の手作業による半田付けを行う場合、半田付け作業が1日あたり数千回あるため、半田付けの際のコテ先の消耗が激しく、3〜4日で交換する場合がある。このコテ先については現状ではコテ先の長さが50〜60mm程度のものを使用しているが、実際には先端の5mm程度しか使っていないにもかかわらず、基部である45〜55mmは何ら損傷がないまま廃棄しており、資源を無駄にしている。特許文献1にはこの点についても何ら開示されていない。
[構 成]
(半田コテシステム)
図1は、一実施の形態に係る半田コテシステムの受け台側から見た外観斜視図である。図2は、図1に示した半田コテシステムをコントローラ側から見た外観斜視図である。尚、コントローラ側の電源コードは省略されている。
半田コテシステム100は、半田コテ200とコントローラ300とを有する。
半田コテ100は、コントローラ300に一体化された受け台301に置かれた状態にある。受け台300には着脱自在なコテ先クリーナ302が設けられている。
半田コテ100の電源コード201は、コントローラ300に直結されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、コネクタで接続するように構成してもよい。
コントローラ300の前面パネルにはコテ先の温度を表示する表示素子303、各種表示用のLED(light-emitting diode)304、電源スイッチ305、温度測定用スイッチ306、温度設定スイッチ308、及びヒューズ307が配置されている。
表示素子303は、例えば液晶表示素子が用いられる。
各種表示用のLED304は、例えば、電源ランプ、OKランプ、アラームランプ、スタンバイランプとして用いられる。
電源スイッチ305は、図示しないAC(alternating current)電源からの低圧(例えば、80V〜120V)のAC電源をオンオフするためのスイッチであり、例えば、スナップスイッチが挙げられるが、プッシュスイッチを用いてもよい。
ヒューズ307は、例えば、半田コテ200がショートした場合にコントローラ300に過大な電流が流れることによる損傷を防止するための部品である。
温度設定スイッチ308は、コテ先の温度を例えば、350℃、400℃、450℃の何れかの温度に設定するためのスイッチであり、例えば、ロータリースイッチが用いられるが、スライドスイッチ、プッシュスイッチ、もしくはタッチパネルを用いてもよい。
図3は、図1に示した半田コテの外観斜視図である。図4は、図3の矢印P1方向の矢視図である。図5(a)は、図4に示した半田コテ200に用いられる発熱部近傍の外観図であり、図5(b)は、図5(a)の断面図であり、図5(c)は、図5(a)のVc−Vc線拡大断面図であり、図5(d)は、図5(a)のVd−Vd線拡大断面図である。図6は、図4に示したコテ先の外観斜視図であり、図7(a)は、図6に示したコテ先の矢印P2方向の矢視図であり、図7(b)は、従来のコテ先の側面図である。
コード部201は、発熱部205aのヒータ220(図5参照)及び温度検出手段206への配線を有する。
把持部202は、作業者が把持するための筒状の部材であり、例えば、耐熱プラスチックが用いられる。
保持部203は、一端(図4では左端)に半田付け作業時のみ所定の電圧が印加されるリード線210,211が取り付けられ、先端部にヒータ220を内蔵したケイ素からなるロッド状のヒータロッド205と、ヒータロッド205の先端部としての他端近傍(この場合右端近傍)にコテ先204の温度を制御するための温度検出手段206と、を有する。
温度検出手段206としては、例えば熱電対が挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではなく、シース測温抵抗体を用いてもよい。温度検出手段206としての熱電対は、ほぼヒータロッド205の長手方向に沿って貼り付けられている。熱電対はヒータロッド205に線接触しているので、温度変化を正確かつ効率的に検出できる。熱電対の先端部近傍は金属からなる温度検出手段保持リング206aで保持され、先端はコテ先204の基部204aのフリンジ204c内のテーパ部で押しつけられるようになっている。
ヒータ220で発生した熱は、ヒータロッド205の発熱部205aからコテ先205に伝導すると共に、温度検出手段206に伝導して温度が検出される(図4参照)。
図8は、図1に示した半田コテシステムのブロック図の一例である。
半田コテシステム100の半田コテ200は、待機時は実線で示し、使用時は矢印P3方向に移動した破線で示されている。半田コテ200のヒータ220には待機時には電圧が印加されず、使用時にはヒータ220には電圧が印加される。温度検出手段206は半田コテ100の使用時か待機時かに関わらず温度検出が可能である。
半田コテ用電源部300-1は、AC電源(例えば、80V〜120V)がスイッチ305及びヒューズ307を介して印加され、全波整流を行うダイオードブリッジDB1を有する。ダイオードブリッジDB1の出力は、電解コンデンサC1,C2、抵抗R1、及びチョークトランスL1からなる平滑回路に接続されている。ツェナーダイオードD1は電圧制御用のダイオードであり、ダイオードD2は逆流防止用のダイオードである。
抵抗R1の他端とチョークトランスL1の他端との間には、スイッチング素子として機能するパワーMOSFET(metal-oxide semiconductor field-effect transistor)Tr1のドレイン及びソースが接続され、ドレイン−ソース間には保護ダイオードD3が接続されている。
集積回路IC(integrated circuit)1は、半田コテシステムを統括制御するマイクロコントローラであり、例えば、PIC(peripheral interface controller:登録商標)マイコンが用いられる。PICマイコンは、CPU(central processing unit)、RAM(random-access memory)やROM(read-only memory)等のメモリ、I/O(input/output)等が1チップに収められた電子素子である。集積回路IC1のROMには制御プログラムが記憶されている。
フォトセンサPS1は、図1に示した受け台301の近傍に配置され、半田コテ200のコテ先204が受け台301に置かれているか否かを検出するセンサであり、検出対象に光りを照射するLEDと、検出対象からの照射光を受光して検出信号を出力するフォトトランジスタとを有する透過型のセンサであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射型のフォトセンサを用いてもよい。この場合は、フォトセンサはコテ先204からの反射光がフォトトランジスタに入射しているか否かを検出することになる。
尚、発光ダイオードの代わりにレーザダイオードを用いても良く、フォトトランジスタの代わりにフォトダイオードを用いてもよい。また、R5はプルアップ抵抗であり、R6はプルダウン抵抗である。
図9は、図1に示した半田コテシステムの動作を説明するためのフローチャートの一例である。
動作の主体は、CPUである。
まず、電源スイッチ305がオンされると(ステップS1)、CPUは温度設定スイッチ308の状態からコテ先204の設定温度を読み込む(ステップS2)。
CPUは、半田コテ100のコテ先204が受け台301の所定の位置に有るか否かをフォトセンサPS1からの検出信号に基づいて判定する。すなわち、検出信号がある場合はコテ先204が受け台301の所定の位置に有り、検出信号がない場合はコテ先204が受け台301には無く、半田付けの作業を開始したか、半田付けの作業中であることを意味する(ステップS3)。
CPUは、コテ先204が受け台301に無いと判定した場合(ステップS3/NO)、ヒータ220に給電する。給電の方法は、コテ先204の温度が所定の温度に達するまでヒータ220にパルス電圧を印加する方法(例えば、20μsecのパルス幅で印加する)が挙げられる(ステップS4)。
CPUは、コテ先204の温度が設定温度以上であるか否かを温度検出手段206としての熱電対からの検出信号に基づいて判定する(ステップS5)。
CPUは、コテ先204の温度が設定温度以上であると判定した場合(ステップS5/YES)、発熱部205への給電を停止し(ステップS8)、設定温度より低下したか否か判定する(ステップS9)。
CPUは、コテ先204の温度が設定温度より低下したと判定した場合(ステップS9/YES)、ヒータ220に給電する(ステップS6)。
CPUは、コテ先204の温度が設定温度より低下していないと判定した場合(ステップS9/NO)、コテ先204が受け台301に有るか否かを判定し(ステップS10)、コテ先204が受け台301に無いと判定した場合(ステップS10/NO)、ステップS9に戻り、コテ先204が受け台301に有ると判定した場合(ステップS10/YES)、電源スイッチ305がオフか否かを判定し(ステップS11)、電源スイッチ305がオフでないと判定した場合(ステップS11/NO)、ステップS5に戻る。
電源スイッチがオフの場合(ステップS11/YES)、ヒータ220への給電は停止去れ、終了する(ステップS12)。
ステップS3でコテ先204が受け台301に有る場合、ステップS11に進む。
以上において、本実施形態によれば、半田付け作業時のみ所定の電圧がリード線を介して印加されるヒータと、先端部にヒータを内蔵したケイ素からなるヒータロッドと、ヒータロッドの前記先端部を覆い、基部が中空状のコテ先と、を有する半田コテと、半田コテを受ける受け台、受け台に設けられ、半田コテが受け台に有るか否かを検知するための検知手段、及び検知手段により半田コテが検知されない場合に半田コテに所定の電圧を印加するように制御する制御手段を有するコントローラと、を備えたので、温度の立ち上がりが急峻で、半田付け作業時のみ半田付けに必要な電圧を印加することが可能な半田コテ及び半田コテシステムの提供を実現できる。
同図において、横軸が時間を示し、縦軸が、コテ先の温度を示す。実線L1が本実施形態の半田コテシステムにおける温度変化を示し、破線L2が従来の半田コテシステムにおける温度変化を示す。
同図より、本実施形態の半田コテシステムにおける半田付け開始後の温度が4秒ほどで450℃以上に到達するような急峻な温度上昇が得られるのに対し、従来の半田コテシステムは350℃に達するまで36秒もかかるのが分かる。
従って、本実施形態によれば、コテ先のサイズの小型化と、消費電力の低減化を図ることができる。
200 半田コテ
201 電源コード
202 把持部
203 保持部
204 コテ先
204a 基部
204b 先端部
204c フリンジ
205 ヒータロッド
205a 発熱部
206 温度検出手段
206a 温度検出手段保持リング
207、210、211、212 リード線
208、213 コネクタ
209 熱収縮チューブ
210a、211a ニッケル線
220 ヒータ
300 コントローラ
300−1 半田コテ用電源部
300−2 各回路用電源部
300−3 制御部
300−4 表示部
301 受け台
302 コテ先クリーナ
303 表示素子
304 LED
305 電源スイッチ
306 温度測定用スイッチ
307 ヒューズ
308 温度設定スイッチ
Claims (5)
- 半田付け作業時のみ所定の電圧がリード線を介して印加されるヒータと、
先端部に前記ヒータを、半導体の単体であるケイ素のみからなる2つの板状体でプレスにより貼り合わせた状態で内蔵してなるヒータロッドと、
前記ヒータロッドの前記先端部を覆い、基部が中空状のコテ先と、
を備えたことを特徴とする半田コテ。 - 前記ヒータロッドの前記ヒータ近傍にコテ先の先端部の温度を制御するための温度検出手段を設けたことを特徴とする請求項1記載の半田コテ。
- 半田付け作業時のみ所定の電圧がリード線を介して印加されるヒータと、先端部に前記ヒータを、半導体の単体であるケイ素のみからなる2つの板状体でプレスにより貼り合わせた状態で内蔵してなるヒータロッドと、前記ヒータロッドの前記先端部を覆い、基部が中空状のコテ先と、を有する半田コテと、
前記半田コテを受ける受け台、前記受け台に設けられ、前記半田コテが前記受け台に有るか否かを検知するための検知手段、及び前記検知手段により前記半田コテが検知されない場合に前記半田コテに所定の電圧を印加するように制御する制御手段を有するコントローラと、
を備えたことを特徴とする半田コテシステム。 - 前記ヒータロッドの前記ヒータ近傍に前記コテ先の先端部の温度を検出する温度検出手段を有し、
前記制御手段は、前記温度検出手段からの検出信号に基づいて、前記ヒータへの印加電圧を制御することを特徴とする請求項3記載の半田コテシステム。 - 前記受け台は、前記コントローラと一体化されていることを特徴とする請求項3記載の半田コテシステム。
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