JP7229217B2 - グリス供給ユニット及び搬送加熱装置 - Google Patents

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本発明は、チェーンに対してグリスを供給するグリス供給ユニット並びにグリス供給ユニットを備えた搬送加熱装置に関する。
例えばローラチェーンの構成の搬送チェーンにおいて、注油によって適切な潤滑がなされることが重要である。潤滑が適切でないと、部品の磨耗で寿命が短くなったり、雑音が増加したりすることがある。例えば、搬送チェーンは、リフロー装置において、電子部品またはプリント基板を搬送するために使用されている。リフロー装置は、搬送チェーンによって被加熱物例えばプリント基板が供給されるリフロー炉を備えている。リフロー炉は、例えば、搬入口から搬出口に至る搬送経路に沿って、複数のゾーンに対応する複数の加熱炉(加熱炉)が順に配置された構成とされている。複数のゾーンは、その機能によって、加熱ゾーン、冷却ゾーンなどの役割を有する。
加熱ゾーンでは、基板に対して熱風が吹きつけられることによって、はんだ組成物内のはんだを溶融させてプリント基板の電極と電子部品とがはんだ付けされる。リフロー装置では、加熱時の温度を所望の温度プロファイルにしたがって制御することによって、所望のはんだ付けがなされる。このようなリフロー装置においては、搬送チェーンとスプロケットの摩擦、搬送チェーンとガイド部の摩擦などによって、微小な金属くずが発生し、金属くずがプリント基板上に付着することを防ぐ必要があり、適切な注油が必要とされる。さらに、注油に際して潤滑油が被加熱物としてのプリント基板上に付着することは好ましくない。
特許文献1には、チェーンに対して均一、且つ確実に注油することができる給油装置が記載されている。特許文献1では、潤滑オイルが上部レールの給油孔を通過して上部キー材の上面部に流れ落ちる。上部キー材の上面部に流れ落ちた潤滑オイルは、上部キー材上面部から側面部を伝わってチェーンのブッシュの端部に給油される。ブッシュの端部に給油された潤滑オイルは、隙間から上部キー材とブッシュとの間に入り込み、ブッシュの上部周面の全体に塗れ広がる。これにより、上部キー材の下面部をスライド走行するチェーンと上部キー材との摩擦抵抗を少なくできる。また、下部キー材の上面部をスライド走行するチェーンと下部キー材との摩擦抵抗を少なくできる。このように、特許文献1では、オイルを伝達部材を介してチェーンに給油するようにしている。
また、特許文献2には、設備を停止させずにチェーンへの潤滑オイルの給油作業を自動で行う構成が示されている。すなわち、チェーンにオイルを供給する供給部と、供給部にオイルを供給するタンクとからなるリフロー炉において、タンクに、供給するオイルの量を調整するコックを設け、供給部はオイルを毛細管現象により供給し、供給部とチェーンの間隔を、供給部の下面に重力と表面張力とのバランスにより垂下形成されるオイル滴の垂下長さより小さくし、かつ供給部とチェーンが接触しない間隔をあけて、オイルをチェーンに液面を連続して供給するようにしている。特許文献2には、チェーン洗浄手段が設けた構成が採用されている。
特許文献3には、プリント基板をブッシュ(ピン)付チェーンにより搬送する搬送部を備えたリフロー装置において、搬送部の任意の位置にチェーンローラ部のみに潤滑油を給油するための給油装置を備えることにより、プリント基板に潤滑油を付着させることなく、ブッシュ付チェーンに自動給油を行うことができ、さらに、プリント基板搬送中においても自動給油が可能となり、給油作業頻度を軽減することができる潤滑油自動給油装置が記載されている。すなわち、ブッシュ付チェーンのブッシュ部に潤滑油が滴下する場合があり、プリント基板の端面に潤滑油が付着し、プリント基板の品質を損なうことを防止している。
特許第4993015号 特許第3801765号 特許第3577203号
上述した特許文献1乃至特許文献3に記載の装置では、オイル(油脂)を使用している。リフロー装置の場合、高温環境下で連続的に稼働するので、低粘度のオイルでは、摺動による劣化、高温による揮発などによって耐久性に劣る問題があった。これに対してグリスは、高粘度であるため、オイルに比して耐久性に優れている。さらに、発生した金属クズをグリスによってトラップし、プリント基板上にグリスが付着することを防止することができる利点がある。一方、供給されたグリスがピンに対して付着して、被加熱物としてのプリント基板にグリスが付着することを防止する必要がある。
したがって、本発明の目的は、グリスがピンに付着することを防止することができるグリス供給ユニット及び搬送加熱装置を提供することにある。
本発明は、ローラと、ローラの両側に位置するリンクプレート部及び被搬送物を搬送するためのアタッチメントを有するアタッチメント付リンクプレート部とが設けられた搬送チェーンに対するグリス供給ユニットにおいて、
ローラに対してグリスを吐出するグリス吐出口を備え、
グリス吐出口から吐出されたグリスをリンクプレート部側に押し出すための圧力がグリス吐出口から吐出されたグリスをアタッチメント付リンクプレート部側に押し出すための圧力より低くなされたグリス供給ユニットである。
また、本発明は、単一乃至複数の加熱炉が配列され、加熱炉によって被加熱物に対して熱風を吹きつけるように構成された加熱装置と、加熱装置に対してワークを搬入する搬送チェーンを有する搬送加熱装置において、
搬送チェーンは、ローラと、ローラの両側に位置するリンクプレート部及び被搬送物を搬送するためのアタッチメントを有するアタッチメント付リンクプレート部とを有し、
搬送チェーンに対してグリスを供給するグリス供給システムが設けられ、
グリス供給システムは、ローラに対してグリス吐出部からのグリスをグリス吐出口を通じて搬送チェーンに対して供給するグリス供給ユニットを有し、
グリス吐出口から吐出されたグリスをリンクプレート部側に押し出すための圧力がグリス吐出口から吐出されたグリスをアタッチメント付リンクプレート部側に押し出すための圧力より低くなされた搬送加熱装置である。
少なくとも一つの実施形態によれば、グリス吐出口からグリスを搬送チェーンのローラに対して供給した場合に、アタッチメント側に供給されるグリスの量を減少させてアタッチメントにグリスが付着することを防止できる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本発明中に記載されたいずれの効果であってもよい。また、以下の説明における例示された効果により本発明の内容が限定して解釈されるものではない。
図1は、本発明を適用できるリフロー装置の一例の概略を示す略線図である。 図2は、チェーン案内部を説明するための断面図である。 図3は、搬送チェーンの説明に用いる正面図である。 図4は、従来のグリス供給ユニットの説明に用いる断面図である。 図5は、本発明によるグリス供給ユニットの一実施形態の説明に用いる断面図である。 図6A及び図6Bは、一実施形態に使用するグリス供給ブロックの斜視図及び一部断面斜視図である。 図7は、図5の一部拡大断面図である。 図8A及び図8Bは、本発明の変形例の説明に使用する断面図である。
以下、本発明を実施の形態について説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
<1.リフロー装置の一例>
<2.グリス供給ユニット>
<3.変形例>
なお、以下に説明する一実施の形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
<1.リフロー装置の一例>
図1は、本発明を適用できる従来のリフロー装置101の概略的構成を示す。リフロー装置101は、リフロー炉102と、被加熱物例えば両面に表面実装用電子部品が搭載されたプリント基板(以下、ワークと称する)Wをリフロー炉102内を通過させる搬送チェーン103と、搬送チェーン103の移動経路を規定する回転体(例えばスプロケット)105a、105b、105c、105dと、外板106とを備える。なお、図1では、平行する2本の搬送チェーンの一方の搬送チェーン103のみが示されている。
リフロー炉102は、ワークWを上下から加熱し、加熱後に冷却するためのものである。搬送チェーン103は、搬送方向に平行して配されている2本の搬送チェーンの一方である。例えば搬送チェーン103として、ローラチェーンが使用されている。外板106は、全体を覆うためのケースである。
ワークWは、搬入口107からリフロー炉102内に搬入された後、搬送チェーン103によって所定速度で矢印方向(図1に向かって左から右方向)へ搬送され、最終的に搬出口108から取り出される。図示しないが、搬入口107の前段には、ワークWを搬入するためのワーク搬入装置が設けられ、搬出口108の後段には、ワークWを外部へ送り出すためのワーク搬出装置が配置されている。
搬入口107から搬出口108に至る搬送経路に沿って、リフロー炉102が例えば9個のゾーンZ1からZ9に順次分割され、これらのゾーンZ1~Z9がインライン状に配列されている。搬入口107側から7個のゾーンZ1~Z7が加熱ゾーンであり、搬出口108側の2個のゾーンZ8およびZ9が冷却ゾーンである。冷却ゾーンZ8およびZ9に関連して強制冷却ユニット(図示しない)が設けられている。なお、ゾーン数は、一例であって、他の個数のゾーンを備えても良い。複数のゾーンZ1~Z9がリフロー時の温度プロファイルにしたがってワークWの温度を制御する。加熱ゾーンZ1~Z7のそれぞれは、それぞれ送風機を含む上部加熱ユニットおよび下部加熱ユニットを有する。
最初の区間が加熱によって温度が上昇する昇温部R1であり、次の区間がほぼ一定温度のプリヒート(予熱)部R2であり、次の区間がリフロー(リフロー)部R3であり、最後の区間が冷却部R4である。昇温部R1は、常温からプリヒート部R2(例えば150℃~170℃)まで基板を加熱する期間である。プリヒート部R2は、等温加熱を行い、フラックスを活性化し、電極、はんだ粉の表面の酸化膜を除去し、また、ワークの加熱ムラをなくすための期間である。リフロー部R3(例えばピーク温度で220℃~240℃)は、はんだが溶融し、接合が完成する期間である。リフロー部R3では、はんだの溶融温度を超える温度まで昇温が必要とされる。最後の冷却部R4は、急速にプリント基板を冷却し、はんだ組成を形成する期間である。なお、無鉛ハンダの場合では、リフロー部における温度は、より高温(例えば240℃~260℃)となる。
かかる構成のリフロー装置101では、昇温部R1の温度制御を、主としてゾーンZ1およびZ2が受け持つ。プリヒート部R2の温度制御は、主としてゾーンZ3、Z4およびZ5が受け持つ。リフロー部R3の温度制御は、ゾーンZ6およびZ7が受け持つ。冷却部R4の温度制御は、ゾーンZ8およびゾーンZ9が受け持つ。
搬送チェーン103の例えば搬入口107の前段階の位置にグリス供給システム11が設けられている。グリス供給システム11は、ワークWを搬送する区間以外であれば、図示以外の位置に設けてもよい。グリス供給システム11は、グリス供給ユニット12とグリス吐出部13を有する。グリス貯留部(不図示)がグリス吐出部13と関連して設けられている。グリス供給ユニット12は、ワーク載置面側から搬送チェーン103に給脂を行うグリス供給ブロック12aと、ワーク載置面の反対側から搬送チェーン103に給脂を行うグリス供給ブロック12bを有する。
グリス吐出部13からグリス供給ブロック12a及び12bに対して配管を通じてグリスが供給され、グリス供給ブロック12a及び12bによって搬送チェーン103に対してグリスが供給される。なお、グリス供給ユニット12は、本例のように搬送チェーン103の両面にグリスを供給する構成に限らず、その片面にグリスを供給する構成であってもよい。グリス吐出部13は、設定された量のグリスを吐出することができるもので、空圧方式、電気モータによってグリスを押し出す方式などの種々のディスペンサーを使用することができる。グリス供給システム11によって、搬送チェーン103の1周分に対して連続的に又は間欠的にグリスが供給される。他の搬送チェーン(不図示)に対しても同様に、グリス供給システムが設けられている。
上述したグリス供給システム11において使用することができるグリスの稠度について説明する。グリスの稠度については「JIS番号」として規定されている。本発明では、JIS番号の0号から3号の範囲に含まれる稠度例えばJIS番号が2号の稠度のグリスを使用できる。JIS番号が0号のグリスの状態は、「極めて柔らかい」「例:トマトケチャップ」と表現されている。JIS番号が1号のグリスの状態は、「軟質」「例:マヨネーズ」と表現されている。JIS番号が2号のグリスの状態は、「普通」「例:こしあん」と表現されている。JIS番号が3号のグリスの状態は、「やや硬い」「例:バター」と表現されている。
グリスが軟らかすぎると、塗布したグリスが搬送チェーンから垂れ落ちてしまったり、金属くずをトラップしたりすることができない。一方、グリスが固すぎると、グリス吐出部113がグリスを吐出することができない。したがって、上述したような範囲の稠度を有するグリスが使用される。
図1に示すリフロー装置101において、搬入口107から搬出口108に至る搬送経路に沿ってチェーン案内部14が設けられている。図2は、チェーン案内部14の断面を示す。レール21は、例えば、搬送経路と直交する断面がコ字状のもので、上部レール25及び下部レール26を有する。上部レール25及び下部レール26が搬送チェーン103の上下に位置する。上部レール25及び下部レール26に対してチェーンガイド22及び23が取り付けられている。チェーンガイド22及び23は、例えばチェーン搬送方向に延長するステンレス製のレールで、搬送チェーン103を上下から挟み込むように支持する。搬送チェーン103は、ワークとしてのプリント基板を搬送するための基板保持ピン24を有している。基板保持ピン24は、搬送のために付加されているアタッチメントであり、搬送対象物に応じた形状とされている。例えばピン以外に板状のものであってもよい。
一実施形態における搬送チェーン103の一例について説明する。図3は、搬送チェーン103を構成する単位を示している。図3において、31がピンであり、32a及び32bが内リンクプレートであり、33a及び33bが外リンクプレートであり、34がローラであり、35が基板保持ピン24を有するピン付リンクプレートである。ローラ34は、ピン31に対して回転自在に取り付けられている。平行に対向する2枚の内リンクプレート32a及び32b、並びに平行に対向する2枚の外リンクプレート33a及び33bによってピン31が支持されている。
本発明の一実施形態では、ローラ34の外径が内リンクプレート32a,32b及び外リンクプレート33a,33bの幅より小とされている。図3の例では、内リンクプレート32a,32b及び外リンクプレート33a,33bの幅は、等しいものとされ、ピン付リンクプレート35の幅が内リンクプレート及び外リンクプレートの幅よりもやや大とされている。
グリスは、ローラ34の表面に対して給脂される。グリスは、ピン31とローラ34の隙間に入り込み、適切な潤滑が確保される。但し、給脂されたグリスが基板保持ピン24に付着することは、ワークWに対してもグリスが付着するおそれがあるので、基板保持ピン24に対するグリスの付着は避ける必要がある。なお、内リンクプレート32a,外リンクプレート33a及びピン付リンクプレート35をアタッチメント付リンクプレート部36aと適宜称し、内リンクプレート32b及び外リンクプレート33bを単にリンクプレート部36bと適宜称することにする。なお、ピン以外のアタッチメントを有するようにしてもよい。
本発明の理解を容易とするために、従来のグリス供給ユニット112について図4を参照して説明する。搬送チェーン103を挟むように、直方体の形状のグリス供給ブロック112a及び112bが対向して配置されている。グリス供給ブロック112a及び112bの搬送チェーン103のローラ34と対向する面にグリス吐出口が形成されており、グリス供給ブロック112a及び112bを矢印で示すように通過したグリスがグリス吐出口から搬送チェーン103のローラ34に対して吐出される。ローラ34に吐出されたグリスが搬送チェーン103のローラ34の表面に供給(塗布)される。
グリス供給ブロック112a及び112bの吐出孔が形成されている面と、搬送チェーン103のローラのアタッチメント付リンクプレート部36a(内リンクプレート32a、外リンクプレート33a、ピン付リンクプレート35)の幅方向のエッジとの間の対向間隙をD1とする。また、グリス供給ブロック112a及び112bの吐出孔が形成されている面とリンクプレート部36b(内リンクプレート32b、外リンクプレート33b)の幅方向のエッジとの間の対向間隙をD2とする。なお、図3に示す例のように、ピン付リンクプレート35のエッジが他のリンクプレートより飛び出している場合には、ピン付リンクプレート35のエッジによって対向間隙D1が規定される。
従来のグリス供給ユニット112は、D1とD2がほぼ等しいものとされている。したがって、ローラ34に向けて吐出されたグリスが搬送チェーン103のアタッチメント付リンクプレート部36aと、搬送チェーン103のリンクプレート部36bに対してほぼ等しい量流れる。この結果、グリスが基板保持ピン24に付着し、基板保持ピン24に載置されるプリント基板等のワーク(被搬送物)にグリスが付着するおそれがあった。
本発明は、かかる問題を解決するものである。図5、図6A、図6B及び図7を参照して本発明の一実施形態のグリス供給ユニット12について説明する。図5は、搬送チェーン103の経路と直交する面で切断した断面図であり、図6A及び図6Bは、グリス供給ブロック12aの斜視図及び一部断面斜視図であり、図7は、図5の部分拡大図である。グリス供給ユニット12を構成するグリス供給ブロック12a及び12bは、ステンレス等の金属材料からなる。
搬送チェーン103を挟んで、直方体の形状のグリス供給ブロック12a及び12bが対向配置されている。図5に示すように、グリス供給ブロック12a及び12bの搬送チェーンと対向する面と反対側の面及び側面が支持アーム41a及び41bによって支持されている。支持アーム41a及び41bが支持ブロック42及び43に対して固定されている。支持ブロック42、43は、必要に応じて、グリス供給ブロック12a及び12bの対向間隔を調整する機構を備えている。
グリス供給ブロック12a及び12bは、同一形状であり、図6は、グリス供給ブロック12aを示す。グリス供給ブロック12aの搬送チェーン103と対向する面が斜面51aと段差面51bからなり、斜面51aと接する段差面51bの先端面に断面矩形の線状突起52a及び52bが設けられている。
線状突起52a及び52bは、搬送チェーン103のローラ34の表面に近接するように突出するもので、図6A及び図6Bに示すように、線状突起52a及び52bによって挟まれている中間位置にグリス吐出口53が設けられている。グリス供給ブロック12a及び12bの搬送チェーン103と対向する面と反対側の面に形成されたグリス注入口54とグリス吐出口53の間が穴55によって連結されている。グリス注入口54には、グリス吐出部13からのグリスが配管を通じて供給される。線状突起52a及び52bによってグリス供給ブロック12a及び12bが搬送チェーン103のローラ34の上に位置するようにガイドされる。
図7に示すように、グリス供給ブロック12a及び12bのそれぞれの段差面51bの先端面と、搬送チェーン103のアタッチメント付リンクプレート部36aのエッジ間の距離D1と比較して、グリス供給ブロック12a及び12bのそれぞれの斜面51aと、搬送チェーン103のリンクプレート部36bのエッジ間の距離D2が大(D1<D2)とされている。グリス供給ブロック12a及び12bのグリス吐出口から吐出されたグリスは、図7において矢印P1及びP2で示すような経路でもって、押し出される。
上述した(D1<D2)の関係から矢印P1の経路でグリスを給脂するのに必要とされる圧力の方が矢印P2の経路でグリスを給脂するのに必要とされる圧力より高いものとなる。言い換えると、所定の圧力でもってグリス供給ブロック12a及び12bからグリスを給脂した場合(押し出した場合)、矢印P1の経路に流れるグリスの量が矢印P2の経路を流れるグリスの量より少なくなる。この結果、基板保持ピン24にグリスが付着するおそれを軽減することができる。
このように、グリス供給ブロック12a,12bから搬送チェーン103のローラ34に対して吐出されたグリスをアタッチメント付リンクプレート部36aに対して押し出すための圧力が反対側のリンクプレート部36bに対してグリスを押し出すための圧力より高くすることによって、基板保持ピン24に対してグリスが付着するおそれを少なくできる。したがって、このような圧力関係を実現することができれば、グリス供給ブロックの形状は、上述したものには限られない。
例えば図8Aに示すグリス供給ブロック12c及び12dは、斜面51aの代わりに段差面51cを有する構成とされている。アタッチメント付リンクプレート部36aのエッジと段差面51b間の対向間隙D1と比較してリンクプレート部36bのエッジと段差面51c間の対向間隙D3が大(D1<D3)とされている。この結果、ローラ34に対して吐出されたグリスがアタッチメント付リンクプレート部36aに対してグリスを押し出すための圧力が反対側のリンクプレート部36bに対してグリスを押し出すための圧力より高くすることができる。さらに、図8Bに示すように、段差面51cの段差が曲面51dとされたグリス供給ブロック12e及び12fを使用してもよい。
<3.変形例>
以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば本発明は、プリント基板に限らず、フレキシブル基板、リジッド基板とフレキシブル基板とを貼り合わせた基板、これらを組み合わせたリジッドフレキ基板のリフローに対しても適用できる。また、加熱炉が1段(1ゾーン)のリフロー装置に対して本発明を適用できる。さらに、リフロー装置に限らず、樹脂の硬化のための加熱装置等に対しても適用できる。さらに、本発明は、搬送加熱装置以外の装置の搬送チェーンに対する給脂装置に対して適用できる。また、上述の実施の形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。また、上述の実施の形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本発明の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
101・・・リフロー装置、103・・・搬送チェーン、W・・・ワーク、
11・・・グリス供給システム、12・・・グリス供給ユニット、
13・・・グリス吐出部、14・・・チェーン案内部、24・・・基板保持ピン、
36a・・・アタッチメント付リンクプレート部、36b・・・リンクプレート部、
51a・・・斜面、51b・・・段差面、53・・・グリス吐出口

Claims (5)

  1. ローラと、前記ローラの両側に位置するリンクプレート部及び被搬送物を搬送するためのアタッチメントを有するアタッチメント付リンクプレート部とが設けられた搬送チェーンに対するグリス供給ユニットにおいて、
    前記ローラに対してグリスを吐出するグリス吐出口を備え、
    前記グリス吐出口から吐出されたグリスを前記リンクプレート部側に押し出すための圧力が前記グリス吐出口から吐出されたグリスを前記アタッチメント付リンクプレート部側に押し出すための圧力より低くなされたグリス供給ユニット。
  2. 前記グリス吐出口が前記ローラと対向する面に形成され、前記グリス吐出口が前記ローラ上に位置している状態で、前記アタッチメント付リンクプレート部の垂直方向におけるエッジ及び前記ローラと対向する面間の距離に比して、前記リンクプレート部の垂直方向におけるエッジ及び前記ローラと対向する面間の距離が大とされた請求項1に記載のグリス供給ユニット。
  3. 前記ローラ、前記リンクプレート部の垂直方向におけるエッジ及び前記アタッチメント付リンクプレート部の垂直方向におけるエッジと対向する前記グリス供給ユニットの面において、
    前記アタッチメント付リンクプレート部の垂直方向におけるエッジと対向する面が平面とされ、
    前記リンクプレート部の垂直方向におけるエッジと対向する面が斜面とされた請求項2に記載のグリス供給ユニット。
  4. 前記グリスがJIS番号の0号から3号の範囲に含まれる稠度のグリスである請求項1から請求項3のいずれかに記載のグリス供給ユニット。
  5. 単一乃至複数の加熱炉が配列され、前記加熱炉によって被加熱物に対して熱風を吹きつけるように構成された加熱装置と、前記加熱装置に対してワークを搬入する搬送チェーンを有する搬送加熱装置において、
    搬送チェーンは、ローラと、前記ローラの両側に位置するリンクプレート部及び被搬送物を搬送するためのアタッチメントを有するアタッチメント付リンクプレート部とを有し、
    前記搬送チェーンに対してグリスを供給するグリス供給システムが設けられ、
    前記グリス供給システムは、前記ローラに対してグリス吐出部からのグリスをグリス吐出口を通じて前記搬送チェーンに対して供給するグリス供給ユニットを有し、
    前記グリス吐出口から吐出されたグリスを前記リンクプレート部側に押し出すための圧力が前記グリス吐出口から吐出されたグリスを前記アタッチメント付リンクプレート部側に押し出すための圧力より低くなされた搬送加熱装置。
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