JP2019098362A - 安全機構付きはんだ付け装置及び鏝先温度制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】はんだ鏝の使用及び不使用をより簡単な構成によって正確に検出することができるようにする。【解決手段】ヒーター７と、鏝先６の温度を測定する温度センサ８と、前記ヒーター７を制御するコントローラ２とを有し、該コントローラ２は、鏝先温度Ｈの負の変化率Ｒを求める演算部１１と、該変化率Ｒの数値を基準値Ｒｏと比較する比較部１２と、前記ヒーター７を制御するヒーター制御部１３とを有し、前記変化率Ｒの数値が基準値Ｒｏより大きい場合には、前記ヒーター７を使用モードに維持することによって鏝先温度Ｈを設定温度Ｈｏに維持し、前記変化率Ｒの数値が基準値Ｒｏより小さい状態が一定時間継続した場合には、前記ヒーター７をスリープモードに切り換えることによって前記鏝先温度Ｈを前記設定温度Ｈｏより低温のスリープ温度Ｈｓに低下させる。【選択図】図１

Description

本発明は、安全機構付きはんだ付け装置及び鏝先温度制御方法に関するものであり、更に詳しくは、はんだ鏝の使用及び不使用を検出して、使用時には鏝先温度を高温の設定温度に維持し、不使用時には鏝先温度を低温のスリープ温度に切り換えるようにしたものである。

はんだ鏝の使用及び不使用を検出し、使用時には鏝先温度を高温の設定温度に維持し、不使用時には鏝先温度を低温のスリープ温度に切り換えるようにした安全機構付きのはんだ付け装置は、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されているように公知である。

このうち、特許文献１に開示された第１のはんだ付け装置は、はんだ鏝の使用及び不使用を検出する方法として、はんだ付け時に鏝先が低温のはんだを溶融させることによって鏝先温度が低下することから、該鏝先温度を測定し、該鏝先温度がはんだ付け時の設定温度からスリープ移行のためのスリープ検出温度以下に低下した場合には、はんだ鏝が使用されていると判断し、前記鏝先温度が前記スリープ検出温度を下回らない時間が一定時間を超えた場合には、はんだ鏝が使用されていないと判断するようにしている。
しかし、上述したように、測定した鏝先温度をスリープ検出温度と単純に比較する方法では、はんだ鏝の不使用時に、外気温の変化や気流の影響等により鏝先温度が緩やかに変化して前記スリープ検出温度を下回った場合でも、はんだ鏝の使用と判断され、鏝先温度がスリープ温度に切り換わらないおそれがある。

一方、特許文献２に開示された第２のはんだ付け装置は、はんだ鏝の使用及び不使用を検出するため振動センサを使用し、この振動センサがはんだ鏝の振動を連続して検出しない時間が設定時間を超えたときに、はんだ鏝が不使用であると判断するようにしている。このため、この第２のはんだ付け装置は、はんだ鏝の使用及び不使用の検出に外気温や気流の影響等を受けないので、前記特許文献１に開示された第１のはんだ付け装置に比べて安全性に勝れているということができる。
しかし、この第２のはんだ付け装置の場合も、振動センサを使用することなく、より簡単な構成によってはんだ鏝の使用及び不使用を検出することができるようにするという観点から、更なる改良の余地を残すものであった。

特許第３６７００７２号公報 特開平１１−１９２５４７号公報

本発明の技術的課題は、はんだ鏝の不使用時にヒーターをスリープモードに切り換えるために、前記はんだ鏝の使用及び不使用を、従来とは異なる新たな方法によって簡単且つ精度良く検出することができるようにすることにある。

前記課題を解決するため、本発明の安全機構付きはんだ付け装置は、はんだ鏝と、該はんだ鏝の鏝先を加熱するヒーターと、前記鏝先の温度を測定する温度センサと、前記ヒーターを制御するコントローラとを有し、前記コントローラは、前記温度センサで測定された鏝先温度から該鏝先温度の負の変化率を求める演算部と、該演算部で求められた変化率の数値を基準値と比較する比較部と、該比較部での比較結果に基づいて前記ヒーターを制御するヒーター制御部とを有し、前記ヒーター制御部は、前記変化率の数値が基準値より大きい場合には、前記ヒーターを使用モードに維持することによって鏝先温度を設定温度に維持し、前記変化率の数値が基準値より小さい状態が一定時間継続した場合には、前記ヒーターをスリープモードに切り換えることによって前記鏝先温度を前記設定温度より低温のスリープ温度に低下させるように構成されていることを特徴とする。

本発明において、前記ヒーター制御部は、前記変化率の数値が基準値より大きい場合には、該ヒーター制御部のカウントタイマーをリセットすることによって前記ヒーターを使用モードに維持し、前記変化率の数値が基準値より小さい場合には、前記カウントタイマーをリセットすることなくカウントを続行し、該カウントタイマーのカウントアップと共に前記ヒーターをスリープモードに切り換えるように構成されていることが望ましい。

また、前記コントローラは、前記ヒーターがスリープモードに切り換えられて鏝先温度がスリープ温度まで低下しているとき、前記温度センサによる測定感度を低下させるように構成されていることが望ましい。

本発明において好ましくは、前記コントローラが、はんだ鏝を鏝先の形状及びサイズに基づいて複数のグループに分類し、各分類毎に最適な前記変化率及び基準値を設定することにより、分類毎に鏝先温度の制御が可能なるように構成されていることである。

また、本発明によれば、はんだ鏝の使用及び不使用に応じて鏝先温度を制御する温度制御方法であって、温度センサにより前記鏝先温度を常時測定し、測定した鏝先温度の負の変化率を求めて該変化率の数値を基準値と比較し、前記変化率の数値が基準値より大きい場合には、はんだ鏝が使用されていると判断し、鏝先加熱用のヒーターを使用モードに維持することによって前記鏝先温度を使用時の設定温度に維持し、前記変化率の数値が基準値より小さい状態が一定時間継続した場合には、はんだ鏝が不使用状態にあると判断し、前記ヒーターをスリープモードに切り換えることによって前記鏝先温度を前記設定温度より低温のスリープ温度に低下させることを特徴とするはんだ鏝の鏝先温度制御方法が提供される。

この場合、前記はんだ鏝の使用開始と共にカウントタイマーをセットし、前記変化率の数値が基準値より大きい場合には、その都度前記カウントタイマーをリセットすることによって前記ヒーターを使用モードに維持し、前記変化率の数値が基準値より小さい場合には、前記カウントタイマーをリセットすることなくカウントを続行し、該カウントタイマーのカウントアップと共に前記ヒーターをスリープモードに切り換えるようにすることが望ましい。

本発明は、はんだ鏝の不使用時にヒーターをスリープモードに切り換える場合に、鏝先温度の変化率に基づいてはんだ鏝が使用状態にあるか不使用状態にあるかを判断するようにしているため、鏝先温度とスリープ検出温度とを比較する従来方法に比べ、はんだ鏝の使用及び不使用を簡単且つ精度良く検出することができる。

本発明に係る安全機構付きはんだ付け装置の一実施形態を示す構成図である。 鏝先温度の変化を示す線図である。

以下、本発明に係る安全機構付きはんだ付け装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。このはんだ付け装置は、図１に示すように、手持ち式のはんだ鏝１と、該はんだ鏝１を制御するコントローラ２とを有している。

前記はんだ鏝１は、手に持つためのグリップ部３と、該グリップ部３の先端から前方に向けて延出する鏝部４とを有し、該鏝部４の内部には、次第に先細り状をした鏝先６を先端に有する銅製の鏝チップ５と、該鏝チップ５を加熱する電気発熱式のヒーター７とが内蔵され、前記鏝チップ５の内部には、前記鏝先６の温度を常時測定するための温度センサ８が内蔵されている。

前記はんだ鏝１ではんだ付け部位９をはんだ付けするときは、前記鏝先６を該はんだ付け部位９に接触させた状態で該鏝先６に線状はんだ１０を供給し、該鏝先６の熱で溶融したはんだを前記はんだ付け部位９に供給してはんだ付けを行う。このとき、前記鏝先６の温度即ち鏝先温度は、該鏝先６が低温の前記はんだ付け部位９に接触したり、低温の前記線状はんだ１０を溶融させたりすることにより、一時的に急激且つ大きく低下する。

次に、前記コントローラ２の構成及び作用を説明する前に、図２により、前記はんだ鏝１を使用して複数のはんだ付け部位９をはんだ付けする際の鏝先温度Ｈの変化について説明する。
先ず、はんだ付けを開始するため時刻Ｔ０でヒーター７の電源がオンになると、該ヒーター７で鏝先６が加熱されることによって鏝先温度Ｈは次第に上昇し、時刻Ｔ１で設定温度Ｈｏ（例えば２５０−４５０℃）に達し、外気温や気流等の影響により細かく変化しながら該設定温度Ｈｏを維持する。

次に、時刻Ｔ２で最初のはんだ付け部位９のはんだ付けが始まると、鏝先６が低温の端子に接触したり低温の線状はんだ１０を溶融させたりするため、鏝先温度Ｈは急激に低下する。そして、１つのはんだ付け部位９のはんだ付けが終わると鏝先温度Ｈは再び上昇し、次のはんだ付け部位９のはんだ付けが始まると鏝先温度Ｈは再び下降するといったように、はんだ付けを行う度に鏝先温度Ｈは大きく且つ急激に下降及び上昇を繰り返す。このときの実際の鏝先温度Ｈの上下幅は約３−４℃程度である。また、このときの状態が鏝使用状態である。なお、この鏝使用状態における鏝先温度Ｈの変化の状態は、分かり易くするため若干誇張して描かれている。

続いて、時刻Ｔ３ではんだ付け作業が終了し、はんだ鏝１が鏝置き台等に置かれて不使用状態になると、鏝先温度Ｈは再び設定温度Ｈｏまで上昇し、その後は、気流や外気温の変化等による影響を受けることによって緩やか且つ小さい温度幅（±２℃程度）で変動しながら推移する。

そして、鏝不使用状態が一定時間続くと、節電及び安全のため、時刻Ｔ４において、前記ヒーター７はコントローラ２によってスリープモードに切り換えられ、鏝先温度Ｈはスリープ温度Ｈｓ（例えば２００℃）まで低下する。そして更に、このスリープモードが一定時間続くと、時刻Ｔ５において、前記ヒーター７の電源はオフにされる。

そこで本発明は、はんだ付け時に大きく変化する鏝先温度Ｈの変化率に基づいて、はんだ鏝１が使用状態にあるか又は不使用状態にあるかを判断し、該はんだ鏝１が使用状態にある場合には、鏝先温度Ｈを設定温度Ｈｏに維持し、前記はんだ鏝１が不使用状態にある場合には、前述したようにヒーター７をスリープモードに切り換えることにより、前記鏝先温度Ｈをスリープ温度Ｈｓまで低下させるものである。

このため、前記コントローラ２は、図１に示すように、前記温度センサ８で測定された鏝先温度Ｈから該鏝先温度Ｈの負の変化率Ｒを求める演算部１１と、該演算部１１で求められた変化率Ｒの数値を基準値Ｒｏと比較する比較部１２と、該比較部１２による比較結果に基づいて前記ヒーター７を制御するヒーター制御部１３と、使用するはんだ鏝１に適した制御モードを設定する制御モード設定部１４とを有している。

前記演算部１１は、前記温度センサ８から連続的に送られてくる鏝先温度Ｈの微小な変化から、温度測定点Ｐにおける鏝先温度Ｈの負の変化率Ｒを微分係数として算出するもので、算出された変化率Ｒの数値は前記比較部１２に入力される。前記鏝先温度Ｈの負の変化率Ｒというのは、鏝先温度が低下するときの変化率のことである。

前記比較部１２には、基準値設定部１５から基準値Ｒｏが予め入力されており、この基準値Ｒｏと、前記演算部１１から送られてきた前記変化率Ｒの数値とが該比較部１２において常時比較される。そして、前記変化率Ｒの数値が基準値Ｒｏより大きい場合には、該比較部１２から制御信号Ｓが前記ヒーター制御部１３に向けて出力される。前記基準値Ｒｏは、例えば「５」に設定される。

前記ヒーター制御部１３は、前記ヒーター７の電源をオンにするとセットされてカウントを開始するカウントタイマー１６を有していて、該カウントタイマー１６が第１設定時間Ｔｍをカウントアップすると、前記ヒーター７を使用モードからスリープモードに切り換え、続けて該カウントタイマー１６が第２設定時間Ｔｎをカウントアップすると、前記ヒーター７の電源をオフにするように構成されている。

具体的には、前記ヒーター制御部１３に比較部１２から制御信号Ｓが送られて来ると、該ヒーター制御部１３は、その都度前記カウントタイマー１６をリセットし、前記ヒーター７をそのまま使用モードに維持する。
一方、前記ヒーター制御部１３に比較部１２から制御信号Ｓが送られて来ない場合、該ヒーター制御部１３は、前記カウントタイマー１６をリセットすることなくそのままカウントを続行し、最後に制御信号Ｓが送られてきた時点（時刻Ｔ３）から第１設定時間Ｔｍが経過したとき（時刻Ｔ４）、前記ヒーター７をスリープモードに切り換え、更に、スリープモードに切り換えた時点（時刻Ｔ４）から引き続いて第２設定時間Ｔｎが経過したとき（時刻Ｔ５）、前記ヒーター７の電源をオフにする。

前記ヒーター７がスリープモードに切り換わっているとき、はんだ付け以外の原因即ち外乱によって前記鏝先温度Ｈが急激に低下してスリープモードが解除されるのを防止するため、前記温度センサ８の感度を使用モード時より低下させておくことが望ましい。前記外乱の原因としては、送風機からの風や作業者が引き起こした風が鏝先６に当たったり、低温の異物が鏝先６に接触するといったようなことが考えられる。

前記スリープモードの解除は、前記ヒーター制御部１３に設けられたスリープ解除スイッチ１７を操作するか、あるいは、鏝先６を急速に冷やすことによって鏝先温度Ｈを基準値Ｒｏより大きい変化率Ｒで急速に低下させることにより、行うことができる。鏝先温度Ｈを急速に低下させる方法としては、例えば、水を含んだスポンジや布等に鏝先６を接触させる方法がある。
前記ヒーター７の電源がオフになっている場合には、電源スイッチをオンにすることによって該ヒーター７を使用モードに復帰させることができる。

前記制御モード設定部１４には、はんだ鏝１が鏝先形状や鏝先サイズ等に基づいて複数のグループに分類されて入力されると共に、各グループ毎に、はんだ付け時の適正な設定温度Ｈｏや基準値Ｒｏ等が入力されており、はんだ付けに当たってはんだ鏝１を前記コントローラ２に接続すると、そのはんだ鏝１に適した設定温度Ｈｏ及び基準値Ｒｏが自動的に又はボタン操作によって選択され、それに基づく温度制御が行われるように構成されている。

また、前記コントローラ２には、信号発生部１８が設けられ、該信号発生部１８が前記ヒーター制御部１３に接続されており、前記鏝先温度Ｈの変化に応じてブザーやランプ等によって様々な信号が作業者に向けて発せられるように構成されている。具体的に、この信号発生部１８は、図２において、電源がオンになって鏝先温度Ｈが設定温度Ｈｏまで上昇する間、即ち時刻Ｔ０からＴ１までの間に、一定間隔でブザーが鳴り、また、前記ヒーター７がスリープモードに切り換えられた時（Ｔ４）にもブザーが鳴り、更に、前記鏝先温度Ｈが設定温度Ｈｏを大きく上回ったり下回ったりした場合にもブザーがなるように構成されている。このとき、ブザーと同時にランプが点灯あるいは点滅するようにしても良い。

更に、前記はんだ鏝装置は、前記はんだ鏝１のグリップ部３の内部に振動センサ１９を内蔵し、該振動センサ１９ではんだ鏝１の動きを感知することにより、鏝先温度Ｈが使用可能な温度範囲内にない状態ではんだ付けを行おうとした場合に警報を発するように構成することもできる。

１ はんだ鏝
２ コントローラ
６ 鏝先
７ ヒーター
８ 温度センサ
１１ 演算部
１２ 比較部
１３ ヒーター制御部
１６ カウントタイマー
Ｈ 鏝先温度
Ｈｏ 設定温度
Ｈｓ スリープ温度
Ｒ 変化率
Ｒｏ 基準値

Claims (6)

1. はんだ鏝と、該はんだ鏝の鏝先を加熱するヒーターと、前記鏝先の温度を測定する温度センサと、前記ヒーターを制御するコントローラとを有し、
   前記コントローラは、前記温度センサで測定された鏝先温度から該鏝先温度の負の変化率を求める演算部と、該演算部で求められた変化率の数値を基準値と比較する比較部と、該比較部での比較結果に基づいて前記ヒーターを制御するヒーター制御部とを有し、
   前記ヒーター制御部は、前記変化率の数値が基準値より大きい場合には、前記ヒーターを使用モードに維持することによって鏝先温度を設定温度に維持し、前記変化率の数値が基準値より小さい状態が一定時間継続した場合には、前記ヒーターをスリープモードに切り換えることによって前記鏝先温度を前記設定温度より低温のスリープ温度に低下させるように構成されている、
   ことを特徴とする安全機構付きはんだ付け装置。
2. 前記ヒーター制御部は、前記変化率の数値が基準値より大きい場合に、該ヒーター制御部のカウントタイマーをリセットすることによって前記ヒーターを使用モードに維持し、前記変化率の数値が基準値より小さい場合には、前記カウントタイマーをリセットすることなくカウントを続行し、該カウントタイマーのカウントアップと共に前記ヒーターをスリープモードに切り換えるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け装置。
3. 前記コントローラは、前記ヒーターがスリープモードに切り換えられて鏝先温度がスリープ温度まで低下しているとき、前記温度センサによる測定感度を低下させるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のはんだ付け装置。
4. 前記コントローラは、はんだ鏝を鏝先の形状及びサイズに基づいて複数のグループに分類し、各分類毎に最適な前記変化率及び基準値を設定することにより、分類毎に鏝先温度の制御が可能なるように構成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のはんだ付け装置。
5. はんだ鏝の使用及び不使用に応じて鏝先温度を制御する温度制御方法であって、
   温度センサにより前記鏝先温度を常時測定し、測定した鏝先温度の負の変化率を求めて該変化率の数値を基準値と比較し、
   前記変化率の数値が基準値より大きい場合には、はんだ鏝が使用されていると判断し、鏝先加熱用のヒーターを使用モードに維持することによって前記鏝先温度を使用時の設定温度に維持し、
   前記変化率の数値が基準値より小さい状態が一定時間継続した場合には、はんだ鏝が不使用状態にあると判断し、前記ヒーターをスリープモードに切り換えることによって前記鏝先温度を前記設定温度より低温のスリープ温度に低下させる、
   ことを特徴とするはんだ鏝の鏝先温度制御方法。
6. 前記はんだ鏝の使用開始と共にカウントタイマーをセットし、前記変化率の数値が基準値より大きい場合には、その都度前記カウントタイマーをリセットすることによって前記ヒーターを使用モードに維持し、前記変化率の数値が基準値より小さい場合には、前記カウントタイマーをリセットすることなくカウントを続行し、該カウントタイマーのカウントアップと共に前記ヒーターをスリープモードに切り換えることを特徴とする請求項５に記載の鏝先温度制御方法。

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