JPS61233351A - 組み立て作業もしくは修理作業を模倣する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ハンダ付は等の作業における温度変化の如
き、物理量の変化を検出し、指示するための方法に関す
るものである。

ハンダ付は等の手作業技術の教育にあっては、作業の実
施されるフィードバックループ中に被訓練者を含めて考
えることが重要である。例えば、ハンダ付けにあっては
、部品のリード線がハンダ付けされるべき、ターミナル
は、過熱されてはならない。しかしながら初心者にとっ
ては、過熱を防止するために何時ハンダ付けを止めるべ
きかを視覚的に判断することは困難である。従って、被
訓練者が、ハンダが溶解して有効な結合が得られるのに
充分なだけこてを接合部にあて、かつプリント回路板を
過熱させないような時間を知覚できるように教育すべき
である。

この観点から、溶解するハンダの観察が被訓練者の作業
課程を決定することとなるので、前述した如く被訓練者
はフィードバックループの中に含めるべきであることが
明らかである。ハンダ付けすべき接合部に一定量の熱を
与えるべくプリセットした範囲内にチップの温度を制御
できるようにしたハンダごては周知である。作業者の側
にハンダ付けの技術がなくてもこのような温度制御によ
って高い程度の接合が得られる。チップの温度制御はフ
ィードバックループを形成しているが、作業者をループ
中に含んでいないことは明らかである。しかしながら、
ループから作業者を除外すると、常に良好な接合部を得
ようとする目的を達することができない。チップの温度
がほぼ一定のレベルに保たれても、接合部に伝達される
熱の量は、さらに他の多くの因子の影響を受ける。これ
らの因子は、チップの温度ばかりでなくて、特定の熱、
チップの熱伝導度および密度などである。さらに例えば
酸化被膜を有するチップ表面の状態も問題となる。ざら
にチップのりカバリ−速度も関係する。チップ以外では
、プリント回路板、部品のリード線およびハンダ付けす
べきターミナルに関連する伯の部分の温度も関係する。

これらの部材は、ごておよびそのチップをホットボディ
と呼ぶのに対して、コールドボディと呼ばれる。ホント
ボディと同様、コールドボディの熱伝導度、特定の熱、
密度および表面の状態は、ハンダ付けすべき接合部に伝
達される熱の量を決定する因子となる。ホットボディお
よびコールドボディに関する個々の因子に加えて、ホッ
トボディとコールドボディ間の接触面積、気流の乱れ（
接合部に存在するかも知れぬ通風）および時定数などの
共通の因子もある。このようにハンダごてのチップから
接合部への熱伝達のメカニズムは極めて複雑である。さ
らに、チップからの熱は、ホットボディとコールドボデ
ィの接触面以外の多くの部分で失なわれる。

従って、チップの単純な温度制御では有効なハンダ接合
を保証することができない。これは作業者をフィードバ
ックループの中へ含めることによって初めて可能となる
。

この発明は、ハンダ付けの如き手作業技術が一旦教えら
れると、作業者が各接合時に存在するフィードバックル
ープ中に組み込まれているために常に程度の高いハンダ
接合が得られるように、作業者である被訓練者に手作業
を教示する装置を提供することを目的とする。

この発明の他の目的は、ハンダ付は技術を教えるための
トレーニング板を含む上述のタイプの装置の提供にある
。

この発明の他の目的は、複数のターミナルと、これらに
それぞれ関連して設けられ、ハンダ接合を試みようとす
る各ターミナルにおける被訓練者の作業をモニターする
ための複数の温度検出装置を有する上述のタイプのトレ
ーニング板の提供にある。

この発明の他の目的は、前記検出装置の全てが共通のコ
ネクタープラグを介して板から引出されるようにトレー
ニング板に用いられるプラグの提供にある。

この発明のさらに他の目的は、被訓練者が、ハンダに要
求される溶解速度に応じた時間内に初期温度から最終温
度まで接合部の温度を上昇させたかどうかの判断を行な
うことができるように、トレーニング板上の温度検出装
置に応答する分析および指示回路の提供にある。前述し
た如く、有効な接合が行なわれたかどうかの重要な判断
基準は、ハンダの溶解温度である。従って作業者がハン
ダの溶解速度を正しく視認したかどうかが、この発明の
装置によってモニターされ、作業者の視認が良好な接合
について行なわれたかどうかが指示される。

従って、この発明のざらに他の目的は、被訓練者のハン
ダの溶解速度を視認する能力に応じて被訓練者に良好な
補強が行なわれたかどうかを指示する装置の提供にある
。この発明のさらに他の目的は、上述した板上のターミ
ナルの合計数のうち被訓練者がハンダ付けに成功した数
をカウントしそれによってさらに補強を行なえるように
することにあり、ざらに被訓練者あるいは電気回路の組
立者あるいは修理者の技術をテストする手段を提供する
ことにある。

さらにこの発明の他の目的は、各被訓練者にトレーニン
グ板を一つづつ与え、上述した温度検出装置からの出力
信号を記録し、中央センターでこれらの記録を順次分析
することを可能ならしめるような複数の被訓練者等の作
業の記録手段の提供にある。

さらにこの発明の他の目的は、ワークピースに生じた種
々のタイプの損傷部における例えば圧力あるいは温度を
指示して、さらに被訓練者が補強作業を行なうことがで
きるようにする手段の提供にある。

この発明のさらに他の目的は、上述した目的を他の手作
業技術、例えばハンダの取り外し、ｆＨ接等に応用して
、作業者がワークピースに対して道具を使用したときの
ワークピースにおける物理量を変化せしめ、その際この
物理量が所定時間内に初期値から最終値に好ましく変化
してなし遂げるべき仕事を成功させるようにすることに
ある。

以下、添付の図面に示す実施例に基づいてこの発明の詳
細な説明する。なお各図面において共通あるいは類似の
部品には共通あるいは類似した記号を付す。

第１図は、この発明のシステム全体およびその動作を説
明するものである。図において、部品のリード線１０は
、プリント回路板１４のターミナル（ジャンクション）
１２にハンダ付けされるものである。このリード線は板
の穴を貫通している。ハンダごて１６がターミナルを加
熱すると共にハンダ１８を溶解し、必要な結合を行なう
。以下に詳述される発明は、プリント回路板上の接合部
のハンダ付けに関するものであるが、この発明は、（ａ
）、ハンダ外しくｄｅｓｏｌｄｅｒｉｎｇ　）　、溶接
等、（ｂ）、多層板の如き片面あるいは両面プリント回
路板以外の回路結合、（Ｃ）、メッキ穴、支゛持されて
いない穴、漏斗状の穴、鳩目、スタンドオフ等の種々の
ターミナルなどに対して適用可能である。

前述した如く、接合部に加えられる熱は、ハンダが遅く
もなく早くもなく溶解するように所定時間内に必要な温
度範囲に達しなければならない。

接合部における熱の状態および変化を検出するために、
熱変換器が用いられ、その際回路板１４上の各ターミナ
ルに対して一つあるいはそれ以上の変換器が使用される
。さらに、接合部に生じたストレスが適当な圧力変換器
によって検知される。変換器２０からの電気的出力信号
は分析および表示のための装置２２に与えられる。この
装置の主な目的は、被訓練者がハンダ付けの如き特定の
作業を満足の行くようになし遂げたかどうかを指示する
ことにある。

第２図は、分析表示装置２２によって実行可能な分析の
タイプを示すグラフである。温度と時間のいくつかのパ
ラメーターに対して選択される値が図示され、それらの
値は使用されるハンダの種類に応じて幅広く変化する。

第２図において、線Ｍ。

Ｎ間の斜線領域は、良好な接合の行なわれる加熱速度の
領域を示している。室温が２１．１℃（１０°Ｆ）とし
、ハンダ付けが２３２．２℃（４５０°Ｆ）で行なわれ
ると仮定すると、線Ｍ、Ｎから温度上昇は１秒から２秒
の間で行なわれなければならないことになる。温度上昇
が早すぎると、「ストライク」（５ｔｒｉｋｅ）溶解が
生じ、不良な結合しか得られない。加熱速度が遅すぎる
と、［マツシュＪ　　（ｍｕｓｈ）溶解が生じ、熱は回
路板に拡散され、付近の部品に損傷を与えるおそれがあ
る。さらに線Ｍ、Ｎにより規定された溶解ｔ！囲内で行
なわれた接合でも不良の生じることがある。従って、以
下に詳述する如く、分析表示装置２２を設ける主な目的
は、線Ｍ、Ｎによって規定された範囲内で加熱が行なわ
れたかどうかを各接合部で判断することにある。

第３図および第４図には、第１図の回路板１４と同様の
トレーニング板１４が図示されている。このトレーニン
グ板１４は、ハンダ付の技術分野における学生のトレー
ニングのために特別に設計されたものである。しかしな
がら、この発明ではこれに限定されることなく他のプリ
ント回路板あるいは他の回路構成を使用することもでき
る。第３図において、６個のメッキ穴１２８〜１２ｆが
示され、この数は必要に応じて増減することができる。

第３図の構成は、図示の都合でこのような形となったも
のであるにしか過ぎない。第４図には、パッドあるいは
７ランジ２４ａと２６ａおよび側部２８ａからなるメッ
キ穴１２ａの断面図が示されている。メッキ穴１２８〜
１２ｆは、無電解メッキ銅により構成される。このメッ
キ穴には、」、コンスタンタン他のメッキ穴を形成する
材料とは異なる材質の金属箔（あるいはワイヤー）３０
ａが取り付けられており、３２ａにおいて熱電対接合が
形成されている。

箔３０ａは、絶縁体３４ａを備え、回路板１４のターミ
ナルエツジ３６を越えて突出している。第３図に示す如
く、箔３０ａは、ブロック状のターミナルエンドとコネ
クタープラグ４０との結合を容易ならしめるためにタブ
３８ａを備えることができ、さらに従来周知のこのプラ
グ４０は、マルチワイヤーケーブル４２を介して回路板
１４を分析表示装置２２に接続する。このプラグ４０と
しては、エツジタイプ、ビン・ソケットタイプあるいは
フォークタイプのいずれかが用いられる。

熱電対接合は、メッキ穴１２ａとまったく同じ様に穴１
２ｂ〜１２「にも形成される。この熱雷対接合は、電気
アーク、炎加熱、ハンダ付け、スワッギング、熔接、ロ
ウ付け、ビーディングあるいは突合せ熔接によって形成
される゛。熱雷対接合の全てが、コネクタープラグ４０
に接続される。熱電対接合回路を完成させるために、回
路板１４の一番底の部分には第４図においてプレート４
４で示されるように銅などがメッキされ、第３図に示す
如くターミナルエツジ３６において単一のタブ４６とし
て取り出される。か（して、メッキ穴１２ａに対する回
路、すなわちワイヤ３０ａ１接合部３２ａ１側面部２８
ａおよびプレート４４からなる回路が形成される。ある
いは、各ホール１２ａ−Ｓ−１２ｆからの個々の帯状片
（図示せず）が共通のタブ４Ｂに接続されてもよく、ま
た絶縁効果を増大するために各ホール１２ａ〜１２ｔか
らプラグ４０へ一対のリード線を設けてもよい。

従って、ごて１６がフランジ２４ａおよび部品１１のリ
ード線１０に当てられて、これらの部材を加熱すると共
にハンダ１８を溶解し、リード線１０を側面部２８に接
合するとき、この接合部における熱的状態が熱電対３２
ａによりモニターされ、第２図に示される分析を行なう
のに必要な情報が分析表示装置２２に与えられる。第４
図に示される如く、回路板１４は、図示を明瞭なものと
するために導電パターンは省略されているが、層４８と
５０からなる多層板であることができる。多層板間には
、この導電パターンを図示省略した代りに、金属箔３０
ａと同様の材質からなる他の熱雷対接合ワイヤー５２が
設けられている。この熱電気対ワイヤー５２は、５４に
おいて、接合の形成される側面部２８ａに隣接した回路
板内部の温度を検出する。従ってこの追加の温度情報は
、襖に詳述する如く分析表示装Ｗ１２２に供給される（
あるいは供給される唯一の情報となることがある）。さ
らに第５図および第６図の実施例において示す如く、応
力情報もストレインゲージによりプラグ４０から分析表
示装置２２に供給することができる。しかしながら第５
図および第６図の実施例に用いられるタイプのストレイ
ンゲージは、第３図および第４図の実施例に用いること
もできる。

第５図および第６図においては、第３図および第４図に
示される電圧を発生する熱電対の代りに、電流を変化す
る検知装置が用いられているが、必要あればいずれか一
方あるいは両方を用いることができる。従って、第６図
においてメッキ穴１２ａはサーミスタ６０ａにより周囲
温度を検出されると共にピエゾ抵抗６２ａにより応力を
検知される。これらの部材については、電動モーターの
オーバヒート保護を行なうためにモータ巻線中に埋め込
まれたサーミスタ等で周知であり、Ｈａｙｄｅｎ　　３
　ｏ。

ｋ　　　Ｃｏ　、　　、　　■ｎｃ、、　　１９７７年
刊、Ｔ、　　Ｄ、　　Ｔｏｗｅｒｓ　、　３．Ｌ　１ｅ
ｂｅｓ著ｒ　Ｓ　ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｃ１ｒｃ
ｕｉｔＥ　Ｉｅｎ＋ｅｎｔｓ　Ｊ　、第８頁、第２１２
頁〜第２１６頁を参照されたい。従って、検知部材６０
ａおよび６２ａが製造過程において回路板１４に埋め込
まれる。もちろん、検知部＠　６０ａおよび６２ａの位
置は交換可能であり、必要な位置に取り付けることがで
きる。

さらに他の検知部材を回路板中に埋め込むことが可能で
あり、例えば第４図との関連で前に述べた如く異なる位
置で多数の温度の読み取りが行なえるようにすることが
できる。また、もし必要ならば検知部材は回路板の外に
配置することもできる。

第５図は、温度検知部材６０８〜６０ｆが回路板１４の
ターミナルエツジ３６に接続され、圧力検知部材６２ａ
〜６２ｆがエツジ３１に接続されている様子を示す構成
図である。プラグ４０に対応するコネクタープラグがエ
ツジ３６および３７に取り付けられ、回路板１４からの
情報を分析表示袋＠２２に供給する。第５図の結線は、
単に図示のためのものであり、種々の他の構成を用いる
ことができる。例えば、温度検知部材６０８〜６０ｃは
第５図に示すように回路板を水平に横切るように配置す
る代りに、回路板を貫通するように互いに垂直方向に配
置することができる。同様の構成をエツジ３６．３７に
配置されている他・の結線グループにも適用することが
できる。ざらに部材６０ａ〜６０ｆおよび６２ａ〜６２
ｆからの結線をエツジ３６から全て取り出して、単一の
コネクタープラグ４０を使うようにすることもできる。

次に第７Ａ図および第７Ｂ図には、分析装＠２２の機能
を達成するための回路構成が示されている。

温度検知回路６１ａは、第７Ａ図に示す如く抵抗ブリッ
ジ６４の一辺を形成する温度検出部材６ｏａを含んでい
る。ブリッジの他の辺は、固定抵抗６６、６８６よび７
０である。ブリッジ全体はターミナル１２ａに配置する
（あるいは埋め込む）ことができ、抵抗７０はサーミス
タであることができる。

例えば５ボルトの固定電位がターミナル１２から抵抗７
４および７６を介してブリッジに加えられる。

ブリッジターミナルの他方に接続されているのは抵抗８
０を介したポテンショメータ７８である。ブリッジの出
力ターミナルは、リレーアーマチュア８８を介してコン
パレータ８２．８４および８６（第７Ｂ図参照）に接続
されている。コンパレータの他の入力ターミナルはポテ
ンショメータ９０〜９４に接続さ、れ、ポテンショメー
タの電圧は分析抵抗９６〜１０８によって維持されてい
る。コンパレータ８２〜８６の出力は、抵抗１１０〜１
１４を介して例えば５ボルトのバイアス電源に接続され
ている。コンパレータ８４および８６の出力は、それぞ
れ１１６で示されるラッチのリセットおよびセット入力
に接続されている。ラッチ１１６は、プリント回路板接
合部を所定の最終温度に加熱するための時間を測定する
。すなわち、ポテンショメータ９２は、第２図の例えば
４５０°Ｆの温度の如き最終温度に対応する温度を設定
す、るものである。

ポテンショメータ９４は、接合部の加熱に先立って、接
合部の温度を僅かに越える温度にセットされる。これは
、第８図に関連して以下詳細に説明する如くセルシン１
１８により行なわれる。かくして、ブリッジ６４の出力
電圧が増加すると（接合部の温度の上昇により）、コン
パレータ８６は、まずラッチ１１６をセットし、温度が
最終的にポテンショメータ９２により確保された必要温
度に到達すると、コンパレータ８４がラッチをリセット
することになる。従ってタイムラッチ１１６の時間は、
初期値から必要な最終値へ接合部温度を上昇させるのに
必要な時間に対応してセットされる。

ラッチ出力のリセット出力は、従来周知の等間隔パルス
列を発生するパルスジェネレータ　１２２の出力と同様
にアンドゲート　１２０に供給される。図示の都合上、
カウンター１２４は二つの出力１２６゜１２８のみを有
するように示されているが、０，１゜２および３の状態
を２進法でとるものとする。さらに同様にパルスジェネ
レータ　１２２からの出力パルスの反覆速度は、ラッチ
がセットされていて出力パルスがカウントされていない
場合、接合部温度の増加速度が第２図の線Ｎの左側とな
るように設定されている。すなわち、温度上昇速度は第
２図の線ＭとＮの間に規定される必要な範囲内に入るか
あるいは第２図の速い溶解を示す線に指示される早過ぎ
る速度で上昇することになる。以後回路の説明は、「早
過ぎる」溶解と線Ｍ、Ｎの間の溶解とを区別して行なわ
れる。一つあるいはそれ以上のカウントがカウンタ　１
２４の出力に出現すると、これは第２図の遅い溶解の線
で示される如く加熱速度が遅過ぎるということを指示゛
していることになる。以下に詳述する如く、これは、ハ
ンダごての熱が接合部に加えられるとき、接合部の初期
温度が何度であるかということによって定まる。

従って、出力線１２６と１２８は、（ａ）インバータ１
３２と１３４を介してナントゲート１３０へ、（ｂ）イ
ンバータ　１３２と線１３８を介してナントゲート　１
３６へ、および、（Ｃ）インバータ　１３４と線１４２
゜１４４を介してナントゲート　１４０へ接続されてい
る。

ナントゲート１３０．　１３６および１４０はそれぞれ
力ラント３，２および１に応答する。ラッチ１４６゜１
４８および１５０は、それぞれナントゲート　１３０゜
１３６および１４０の出力をラッチする。これらのラッ
チの出力はオアゲート　１５２に接続され、このオアゲ
ートの出力は、オアゲート　１５３に供給されて、さら
にこのオアゲート　１５３の出力は５ボルトの電源、抵
抗１５６、発光ダイオード（ＬＥＤ）　　１５８および
アラーム１６０に接続されたトランジスタ　１５４を駆
動する。ナントゲート　１３０．　１３６および１４０
のいずれかによるトランジスタ　１５４の励起によって
パネルライト（ＬＥＤ１５８に対応）が発光して「遅過
ぎる」溶解が表示される。さらに、アラーム１６０が作
動して特定の音色で警告する。

分析表示装置の作動を開始するために、被訓練者はハン
ダ付けをすべき接合部にこてを当てるに先立って、ブツ
シュボタンスイッチ１６２（第７Ａ図）を閉じる。この
スイッチは、床に取り付けたフートペダルでもよいしパ
ネルスイッチなどであることができる。スイッチ１６２
の、閉止によって、単安定フリップフロップである単一
パルスジェネレータ　１６４が励起される。ジェネレー
タ　１６４からの出力パルスは、ラッチ１６６のリセッ
ト入力に加えられ、その際そのＱ出力がトランジスタ１
６８を駆動するように変化する。このトランジスタは、
５ボルトの電源、抵抗１７０およびリレーコイル１１２
の間に接続されている。従って、トランジスタ１６８の
駆動によってコイル１７２が励起され、その際アーマチ
ュア８８と８９が第７Ａ図に示す位置に切換えられる。

従って、抵抗ブリッジ６４からの出力電圧は、まず加算
回路１１５．サンプルホールド回路１１７を介してセル
シン１１８に供給されると共にアナログデジタル変換器
１７４に供給される。セルシン１１８の出力は機械的に
ポテンショメータ９４のタップを位置決めして、接合部
の初期温度よりも僅かに高い値にポテンショメータをプ
リセットする。セルシンについては、１９５１年刊Ａｉ
ｒ　　ＦｏｒｃｅＭａｎｎａｌ　「Ｒａｄａｒ　Ｃ１ｒ
ｃｕｉｔ　７１１ｎａｌｙｓｉｓ　Ｊ第１３−１頁から
第１３−１８頁を参照されたい。回路板１４が使用され
るとき、その全てのターミナル１２は、例えば２１．１
℃（７０’Ｆ）という周囲室温を有している。しかしな
がら、初めの接合部がハンダ付けされると、そこに加え
られた熱のなにがしかが、ターミナルに隣接する回路板
部分から拡散する。

従って、これらのターミナルの初期温度は、最早や室温
ではなく、それよりも幾分か高い温度となる。異なるタ
ーミナルでハンダ付けが続けられると、これからハンダ
付けを行なおうとするターミナルの温度がさらに上昇す
る。従ってメッキ穴の温度が周囲の室温よりも初めから
高いものであるときは、例えば２３２．２℃（４５０°
Ｆ）という必要な最終温度に接合部の温度を上昇させる
のに必要な時間は短かくて済むことになる。これは、さ
らに以下に詳述する如くセルシン１１８と変換器１７４
（およびこれにより制御される回路）によってポテンシ
ョメータｇ４がプリセットされることによって説明され
る。

アナログデジタル変換器１７４は、穴１２ａの初期温度
に応答してデコーダ１１６にデジタル情報を供給する。

デコーダ１７６の出力は、線１７８．　１８０および１
８２を介して第７Ｂ図のナントゲート　１３０゜１３６
および１４０にそれぞれ加えられる。第８図について後
で述べるように、穴１２ａの周囲温度が室温から始まる
所定の範囲内であるときは、線１７８がナントゲートを
制御するように信号を伝達する。

それ故に、カウンタ　１２４の３あるいはそれ以上のカ
ウントのみで発光ダイオード１５８およびアラーム１６
０が動作する。穴１２ａの初期温度が上述の範囲を越え
た範囲にあるときは、線１８０がナントゲート　１３６
を制御する。従って、カウント２あるいはそれ以上のカ
ウントで発光ダイオード１５８およびアラーム１６０が
動作する。初期温度がさらに高い温度範囲にあるときは
、ライン１８２がナントゲート　１４０を制御し、これ
によってカウント１のみで指示部材（Ｌ　Ｅ　Ｄ　）　
　１５８とアラーム１６０が動作する。

ポテンショメータ９４がセルシン１１８によって一旦ブ
リセットされると、ラッチ１６６は、遅延回路１８４を
介して自身のＱ出力によってセラ！−される。

遅延回路１８４の遅延時間は、セルシン１１８がポテン
ショメータ９４のタップを必要あれば全範囲にわたって
駆動できるに充分なだけの時間を有するように設定され
る。

ラッチ１６６が遅延回路１８４の出力によってセットさ
れると、リレーコイル１７２が消磁されて、アーマチュ
ア８８と８９がターミナル８３と８５に接触する。

ポテンショメータ９４の前述したプリセットは、被訓練
者のスイッチ１６２の閉止のほとんど直後に行なわれる
。従って、被訓練者は、アーマチュア８８がターミナル
８３へ切換えられるよりも前にハンダごてを接合部１２
ａに接触させることはできない。

それ故、被訓練者がこてを接合部に接触させるときには
、アーマチュア８８はターミナル８３に接触されている
。

上述した如く、ブリッジ６４からの出力電圧は、接合部
の温度上昇と共に上昇する。この温度上昇が、ポテンシ
ョメータ９２および９４によって定められるスレッショ
ールド値を越えると、上述した如くラッチ１１６が、セ
ットおよびリセットされる。

熱が早過ぎる速度で接合部へ加えられると、非常に短時
間のうちに接合部に大量の熱が加えられるために操作者
が最大値を越える温度上昇を阻止できないので、温度は
ポテンショメータ９０によって定められた所定の最大値
を越えることになる。このようにして、ポテンショメー
タ９０によって規定された電圧を超過すると、コンパレ
ータ８２がオアゲート　１８５、トランジスタ　１８８
および抵抗１９０を介して発光ダイオード１８６および
アラーム１８７を動作させることになる。発光ダイオー
ド１８６は、「早過ぎる」ことを制御パネルで発光して
通知し、またアラーム１８１は独特の音色でこれを知ら
せる。

コンパレータ８２は、インバータ　１９４を介してアン
ドゲート１９２にも接続されている。さらにアンドゲー
ト１９２には遅延回路１９６を介してコンパレータ８４
の出力も接続されている。アンドゲート　１９２の出力
はトランジスタ　１９８に接続されている。

トランジスタ　１９８には、５ボルトの電源、抵抗２０
０、発光ダイオード２０２およびアラーム２０４が接続
されている。発光ダイオード２０２およびアラーム２０
４は、被訓練者に良好なハンダ付けが実施されたことを
知らせるものである。すなわち第２図の線Ｍ、Ｎ間での
温度上昇が行なわれたことを示すものであり、この温度
が、ポテンショメータ９０によって定められた所定の最
大値を越えなかったことを、すなわち温度上昇が早過ぎ
なかったことを示すものである。従って、コンパレータ
８４の出力が、必要な２３２．う’Ｃ（４５０’　Ｆ）
の温度の達成を示すように変化すると、この信号は遅延
回路１９６を介してアンドゲート　１９２に伝えられる
。コンパレータ８２の出力が変化しない限り、アンドゲ
ート　１９２の入力状態は満足され、発光ダイオード２
０２とアラーム２０４が良好なハンダ付けが行なわれて
いることを指示する。しかしながら、コンパレータ８２
の出力が「早過ぎる」溶解のために変化すると、インバ
ータ　１９４の出力は低くなり、コンパレータ８４の出
力が遅延回路１９６を介してゲート　１９２に到達した
とき、ゲート１９２の入力状態は満足されないものとな
る。従って、指示手段２０２と２０４は作動せず、前述
した如く指示手段１８６と１８７がこれを指示すること
になる。

以上の説明は、ターミナル１２ａに限定して行なわれた
が、第７Ａ図および第７Ｂ図の回路は、回路板１４のど
のターミナルについてのハンダ付けにも適用可能なもの
であることは明らかである。従って第７Ａ図に示される
温度検出回路６１ｂは回路６１ａと同様に動作する。上
述した如く、アーマチュア８９はアーマチュア８８と連
動して、回路６１ｂをセルシン１１８ａおよびアナログ
デジタル変換器１７４ａに接続する。デコーダ１７６ａ
、セルシン１１８ａおよびターミナル８５の出力は、第
７Ｂ図の破線で示され、る回路２１０に対応する識別回
路２１０ａに接続される。

回路２１０ａは回路２１０とまったく同一であって、例
えばオアゲート１５２ａ　（図示せず）は回路２１０の
オアゲート　１５２と対応する。オアゲート１５２ａは
第７Ｂ図オアゲート　１５３に接続される。さらにコン
パレータ８２ａが第７Ｂ図のオアゲート　１８５に接続
され、アンドゲート１９２ａが第７Ｂ図のオアゲート２
０３に接続される。それ故、第７Ａ図の温度検知回路６
１ａが第５図のターミナル１２ａをモニターするのに対
して温度検知回路６１ｂがターミナル１２ｂをモニター
し、識別回路２１０および２１０ａが第７８図のオアゲ
ート　１５３に接続されるので、指示手段１５８は、タ
ーミナル１２ａあるいは１２ｂのいずれかの熱的状態が
「遅過ぎる」溶解状態にある場合に応答して指示を行な
うことになる。同様にして「早過ぎる」溶解を示すため
に指示手段１８６が、「正しい」溶解を示すために指示
手段２０４がそれぞれ用いられる。以上の説明は、二つ
のターミナル（１２ａと１２ｂ）についてのみ行なわれ
たが、第７Ａ図および第７Ｂ図の回路は、Ｎ個の接合部
についてＮ回の作動を繰り返すことができるものである
ことは明らかである。

指示装置はまた、被訓練者が所定の数の接合を正しくハ
ンダ付けしたかどうかを表示することができる。例えば
、回路板１４に３２のターミナルがあり、そのうち２８
のハンダ付けを成功させたとすると、これがあるレベル
にある熟練を示すことになる。従ってカウンタ２０５（
第７Ｂ図）は、アンドゲート　１９２（あるいは１９２
ａ、　１９２ｂ等）からの出力によって指示される接合
の成功の度毎に一つづつカウントを進めることになる。

指示手段２０７は、例えば２８個のハンダ付けが成功し
たとぎ適当な指示を行なうようにカウンタ出力に応答す
る如くプリセットされている。指示手段２０７は、例え
ばインバータ　１３２．　１３４およびナントゲート　
１３０に応答するタイプのものであってもよい。従って
カウンタ２０５および２０７（指示手段１５８．　１６
０．　１８６゜１８７、　２０２および２０４と共に）
は、成功、不成功の情報を示す手段となる。

上述した如く、指示手段１５８．　１８６．　２０２お
よび２０７は、識別回路２１０８〜２１０ｆを介してタ
ーミナル１２８〜１２ｆに共通に接続されている・。従
って指示手段が所定の時間中に一つ以上のターミナルの
熱的状態に応答しないようにする手段が設けられねばな
らない。かくして、第７Ａ図および第７Ｂ図の回路の作
動は、被訓練者が任意の順序で任意のターミナルにおい
てハンダ付けを試みることに対応して行なわれる。すな
わち、例えば、第５図において、被訓練者はまずターミ
ナル１２ｂをハンダ付けしようとするであろう。次いで
彼は１２ａでハンダ付けを行ない、次に１２ｆで行なう
であろう。

上述した如く、回路板１４の初期温度は、室温（例えば
２１．１℃すなわち７０°Ｆ）と同じである。従って、
ターミナル１２ｂの初期温度は、ターミナル１２ａオヨ
ヒ１２Ｃ〜１２ｆノ温度ト同様約２１．ｉ℃（７０゜Ｆ
）である。第７Ａ図および第７Ｂ図において、スイッチ
１６２が閉じられると、温度検知回路６１ａおよび６１
ｂは、両方共、室温に対応した出力表示を行なう。この
とぎ、クリヤー信号が、オアゲート　１２１　（１２１
ａ）を介してカウンタ　１２４へおよび線１２３　（１
２３ａ）を介してラッチ１４６〜１５０（１４６ａ〜１
５０ａ）へ伝えられ、以下に述べるラッチ２１６と同様
に、次のハンダ付けに先立ってこれらの回路をクリヤー
する。上述した如く、単一パルスジェネレータ　１６４
もこの時作動して、ラッチ１６６をリセットし、リレー
コイル１７２を介して第７Ａ図に示す位置にアーマチュ
ア８８と８９を切換える。セルシン１１８と１１８ａが
それぞれポテンショメータ９４と９４８のタップを位置
決めし、ターミナル１２ａおよび１２ｂの初期温度に対
応した位置を与える。すなわち、ポテンショメータタッ
プの位置は、実際の測定温度よりも所定量高目の位置で
ある。図示の都合上、この量は１６．６℃（３０°Ｆ）
であるように選ばれている。接合部１２ａおよび１２ｂ
の初期温度が２１．１℃（１０°Ｆ）であるとすると、
ポテンショメータのタップの位置はセルシン１１８と１
１８８によって３７．７℃（１００°Ｆ）に設定される
。タップの位置をそのように設定することによって、第
７Ａ図および第７Ｂ図の回路から、どっちのポテンショ
メータがスレッショールド値を先に越えたかを検知する
ことによって、被訓練者がどちらのターミナルにハンダ
ごてを当てたかがわかる。

上述した如く、被訓練者がまずターミナル１２ｂでハン
ダ付けをしようとしたとする。従って、ターミナル１２
ｂでの温度上昇が、１２ａにおけるよりも大きくなる。

それ故、温度検知回路６１ｂの出力電圧は、回路６１ａ
の出力よりも迅速に大きくなる。

回路６１ｂからの出力電圧が増加すると、その値は、す
ぐにポテンショメータ９４によって定められたスレッシ
ョールド値を越え、識別回路２１０ａのみが指示手段１
５８．　１８６．　２０２および２０１の一つあるいは
それ以上を作動させるように働くことになる。

１６．６℃（３０°Ｆ）という温度が上述の例では選ば
れたが、この温度差は、他のターミナルの温度がこの温
度差を越えることがなく、従ってポテンショメータ９４
の一つのみのスレッショールドがオーバーされるように
選びさえすればよい。さらに、試みられるハンダ付は一
回当りに一回の指示と一つのカウント（カウンター２０
５）が行なわれるような構成が第７Ｂ図に示されている
。これによれば、ラッチ１１６（あるいは１１６ａ）の
セット出力が、電圧オーバライド回路２１８（あるいは
２１８ａ）を駆動するラッチ２１６（あるいは２１６ａ
）をセットする。

この電圧オーバライド回路の出力は、ＤＣ電圧であり、
ポテンショメータ９４の最大可能設定値に対応する。こ
の最大値はターミナル１２が極度にオーバーヒートされ
たときに考えられる温度を越えて設定されている。この
オーバライド電圧は加算回路１１５ａ　（１１５）およ
びサンプルホールド回路１１７ａ（１１７）を介してセ
ルシン１１８ａ　（１１８，第７Ａ図参照）に与えられ
、タップ９４ａをその初期周囲温度から最大ポテンショ
メータ位置へ再位置決めする。従って、隣接するターミ
ナル１２ａの温度が、ターミナル１２ｂからの熱の拡散
によってその初期温度から１６．６℃（３０°Ｆ）以上
上昇した場合、ポテンショメータ９４ａにより令室めら
れたスレッショールド値が、接合部１２ａの上昇温度よ
りも遥かに高いので、コンパレータ８６ａはラッチ１１
６ａをセットしないことになる。このようにして−回の
ハンダ付は作業によって一回のカウントと指示のみが行
なわれることになる。他の指示あるいはカウントは、被
訓練者がスイッチ１６２を再びオンにしたときにのみ行
なわれる。回路板１４が多数のターミナルを含んでいる
ときは、この電圧オーバライドは、全ての他のターミナ
ルと連動するセルシンに回路２１８ａを介して与えられ
る。電圧オーバーライド回路２１８の出力が（回路２１
８が最初に作動されたときは）、自身のセルシンを除い
たセルシン１１８ａと全ての他のセルシンに与えられる
ように回路１１８にもこのことは適用される。

ターミナル１２ｂでのハンダ付けが終了すると、上述し
た如く次にターミナル１２ａでのハンダ付けが試みられ
ることになる。ターミナル１２ｂでのハンダ付けの直後
であるので、ターミナル１２ａの周囲温度は最早や室温
ではない。これは、作業者が回路の組み立であるいは修
理を行ないながら迅速に順次ターミナルでの作業を進め
て行こうとするので至極当然のことである。従って、接
合部分１２ａの温度が、図示の都合ｒ９３．３℃（２０
０°Ｆ）であると仮定する。作業者がスイッチ１６２を
オンすると、温度検知回路６１ａはアーマチュア８８を
介してセルシン１１８に電圧を加え、ポテンショメータ
９４を温度１１０℃（２３０°Ｆ）にプリセットする。

スイッチ１６２が作動されたときラッチ２１６ａはクリ
ヤー信号によってリセットされるので、電圧オーバーラ
イド回路２１８ａからのオーバーライドは最早や存在し
ていない。またターミナル１２ｂの熱的状態は、接合部
分１２ａでの測定に干渉しない。ハンダごてがターミナ
ル１２ｂから１２ａへ移し換えられると、ターミナル１
２ａの温度は急速に低下するからである。スイッチ１６
２が押されたときのポテンショメータ９４ａへの設定初
期温度は極めて高い（特に被訓練者がターミナル１２ｂ
からすぐ１２ａへ移ったときには）が、接合部分１２ｂ
での温度は低下し続け、ポテンショメータ９４のスレッ
ショールド値を越える前にポテンショメータ９４ａにプ
リセットされたスレッショールド値に再び達するまで温
度が上昇することはない。従って上述した如く、ポテン
ショメータ９４のスレッショールド値を越えると、回路
２１８からのオーバーライド電圧がポテンショメータ９
４ａの設定をその最大値位置へ変更し、スイッチ１６２
が閉じられてハンダごてが再びターミナル１２ｂに接触
されない限り、ラッチ１１６が再びセットされることが
ないようにする。

前に仮定した如く、接合部分１２ａの初期温度は９３．
３℃（２００°Ｆ）である。この温度は第８図に示され
、グラフの側方に示される範囲Ｂ内にある。

前に述べたように、被訓練者に与えられる時間量は初期
温度に依存して変化する。換言すれば、９３．５’Ｃ（
２００°Ｆ）の場合よりも２１．１℃（７０°Ｆ）のと
きの方が被訓練者に与えられる２３２．２℃（４５０°
Ｆ）に達するまでの時間は多くなる。実際のところ、初
期温度が２１．１℃〜６５．５℃（７０°Ｆ〜１５０°
Ｆ）（範囲Ａ）内であるときは、必要な温度上昇に１．
８秒かかり、初期温度が６５．５℃〜１１０℃（１５０
’″Ｆ〜２３０°Ｆ）（範囲Ｂ）のときは１．４秒とな
り、初期温度が１１０℃（２３０’″Ｆ）（範囲Ｃ）を
臓えると、１秒ということになる。この温度範囲および
時間は、第８図の線Ｎについて説明されたものであって
、その値は説明の便宜上そうしただけであることに注意
すべきである。前に述べた如く、デコーダ１１６および
これに関連する回路は、第８図のどの時間を選ぶかを定
めるように初期温度に応答する。すなわち接合部を最終
的な温度とするためにどれだけの時間が被訓練者に与え
られるかが定められる。特に、Ａ／Ｄ変換器１１４は、
１個の２進数を範囲Ａに対して、他の個数の２進数を範
囲ＢおよびＣのために出力する。デコーダ１１６は、変
換器１７４により出力された２進数に応じて線１７８．
　１８０あるいは１８２に単に出力を与えるのみである
。デコーダ１７６は、ＪａＣｋＷ。

５ｔｒｅａｔｅｒ　　、Ｈｏｗａｒｄ　Ｗ、Ｓａａ＋ｓ
　ａｎｄ　　Ｑｏ。１９７６年刊、ｒＨｏｗ　ｔｏ　Ｕ
ｓｅ　　Ｉ　ｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃ１ｒｃｕｉｔＬ　
０１ｌｌｉＣＥ　１ｅｉｌｅｎｔｓ　Ｊ第６６頁、第４
−２５図に示されている一般的なものが用いられる。回
路６１ａにより検知された９３．３℃（２００’　Ｆ）
の温度は、デコーダ１７６によってデコードされて線１
８０を励起し、ナントゲート１３６を制御する。

ナントゲート１３６が調節され、ポテンショメータ９４
が　１１０℃（２３０＠Ｆ）にプリヒツトされると、（
前に仮定した如り）、前に述べた如くランチ１６６がセ
ットされ、アーマチュア８８が接点８３に切換えられる
。これらは、被訓練者がスイッチ１６２を操作した比較
的直後に行なわれる。被訓練者はハンダごてをターミナ
ル１２ａに接触させ、リード線１０をそこにハンダ付け
する。被訓練者が接合部のＦ）に上昇させるのに１．４
秒以上かかると、カウンタ　１２４は２をカウントし、
ナントゲート１３６の入力状態が満足される。これによ
りラッチ１４８がセットされＬＥＤ１５８とアラーム１
６０により［遅過ぎる」溶解が指示される。従って、被
訓練者は、このような遅い作業に対して警告を受けるこ
とになる。

被訓練者が１．４秒のの制限時間内に９３．３℃（２０
０°Ｆ）から２３２．２℃（４５０″Ｆ）への接合部の
温度上昇を成功させたとぎは、カウンタ　１２４は、Ｏ
あるいは１のいずれかをカウントする。しかしながらナ
ントゲート　１４０のみがカウント１に応答し、ナント
ゲート　１３０．　１３６および１４０のどれもカウン
ト０に応答しない。しかもナントゲート　１４０は、こ
の場合デコーダ１７６によって制御されていない。それ
故、カウンタ　１２４がカウント１を有していても、Ｌ
ＥＤ１５８およびアラーム１６０を励起する出力はナン
トゲート１４０からは生じない。

従って、必要な最終温度２３２．２℃（４５０°Ｆ）が
ポテンショメータ９２によって規定されて得られたとき
、ラッチ１１６はリセットされてジェネレータ１２２か
らのパルスがその以上カウンタ　１２４に達することが
阻止される。従って、被訓練者が接合部の温度２３２．
２℃（４５０’　Ｆ）を１．４秒以内に上昇させたとき
は、ＬＥＤ１５ｇとアラーム１６０の「遅過ぎる」とい
う表示は行なわれない。なお、ナントゲートが応答する
１、２．３というカウント数は、単なる説明のためのも
のであることに注意すべきである。

接合部温度が２３２．ン”Ｃ（４５０°Ｆ）に達すると
、「正しい」という表示を行なうＬＥＤ２０２．アラー
ム２０４およびカウンタ　２０５か前述した如くゲート
１９２を介して作動させられる。しかしながら、アンド
ゲート１９２の出力は、「遅過ぎる」溶解が生じたとき
はゲート１９３により阻止される。ゲート　１９３は、
オアゲート　１５２からの出力により作動する。このよ
うにしてオアゲート　１５２からの出力の発生によって
ゲート１９３は禁止され、「遅過ぎる」溶解が生じたと
きアンドゲート　１９２からＬＥ［）　２０２．アラー
ム２０４およびカウンタ２０５への出力は阻止される。

被訓練者が、接合部の温度上昇を早くし過ぎると、熱は
制御できない速さで伝わり、加熱温度にす早く達するこ
とになる。例えば第８図においてこの温度が２７３．ｉ
３℃（５２５°Ｆ）であるとする。

この場合ポテンショメータ９０は、２７３．８℃（５２
５”Ｆ）に設定されることになる。この設定値は、接合
部が余りにも早く加熱されるとすぐに超過されるので、
ｌ［”［）１８６とアラーム１８７がこれを示すために
作動させられることになる。なお、必要な最終温度が２
７３．ｉ℃〜３０１．６℃（５２５°Ｆ〜５７５°Ｆ）
であり、過熱温度が３ｏ１．６℃＜　　５７５°Ｆ）を
越えるような実用例が極めて多く存在する。

分析表示装置の初期の調節は、使用されるハンダのタイ
プの如き因子によってポテンショメータ７８、９０．９
２および９４を調節することによって行なわれる。さら
に、第３図および第４図のサーモカップルの出力が第７
Ａ図および第７Ｂ図の回路に用いられる。

第９図には、ターミナル−個当り一つ以上のパラメータ
が処理され、これによっである条件では、ターミナルの
熱的状態および圧力状態がより正確に測定できるような
回路が示されている。第９図には第７Ａ図の温度検知回
路６１ａ　　が示されている。

圧力検知回路６２ａは、第５図のピエゾ抵抗６２ａの回
路である。すなわち回路６１ａのサーミスタ６０ａ゛が
ピエゾ抵抗６２ａと置換されている。また第５図の破線
で第２のサーミスタ６０８′が示され、これはサーミス
タ６０ａが測定するのとは異なった点の温度を測定する
。この異なった点は、回路板の内部でもリード線１０の
付近でもよい。第９図に示される如く、回路６１ａと６
１ａ′の出力は、処理回路２２０に供給される。回路６
１ａと６１ａ′からの出力は平均される。従って、これ
らの信号は加算回路２２２で加算され、割算回路２２４
で割られる。処理回路２２０の出力は、第７Ａ図のりレ
ーアーマチュア８８に供給される。回路でのその後の処
理は、前述した場合とまったく同様である。温度情報に
応答することに加えて、処理回路２２０は、回路６２ａ
からの圧力情報にも応答する。処理回路２２０によって
処理される入力情報の処理のタイプは、その用途に応じ
て変化される。従って、デジタルマイクロプロセッシン
グ技術を含むコンピュータ技術を使用して、処理回路２
２０２２０ａ）を機能させるばかりでなく、識別回路２
１０　（２１０ａ）およびこれに関連する回路を機能さ
せることもこの特許の意図する範囲内に属することであ
る。

また、変換器２０の出力にレコーダ２１（第１図）を接
続し、それぞれの変換器からの電気信号を記録して、分
析表示器２２によって後で処理するようにすることもで
きる。第３図あるいは第５図に示されるタイプの標準的
な回路板を用いた場合、各訓練者あるいはハンダ付は技
術評価の必要な他の人々に単一の回路板があてがわれる
。このような人々によって使用された多数の回路板の情
報は、テープ、ディスクあるいはＩＣメモリーの如き記
録手段によって記録される。単一の分析表示器が用いら
れ、記録された評価結果が遠隔地から中央のこの分析器
に送られるようにされる。

各ターミナルにおけるハンダ付けを開始するに当ってス
イッチ１６２以外の手段を用いることができる。従って
、例えば回路板１４とハンダごてとの接触によって作動
するようなスイッチング手段を用いてもよい。このよう
なスイッチング手段は、電気的あるいは磁気的に作動さ
れる。例えば、こてのチップから離れた場所にある電源
からこのチップに電位が与えられるようにすることがで
きる。

例えばこの電源回路は、チップ１６がフランジ２４ａ（
第４図）と接触したときはいつでも回路形成されるよう
に構成することができる。また各ターミナルに個々にス
イッチを設けて、現在ハンダ付けが行なわれているター
ミナルが直接識別できるようにしてもよい。

さらに、ハンダ付は作業において、ハンダの溶解が遅過
ぎるか早過ぎるかを指示するだけでなく、どのような温
度あるいは圧力（−例として）が回路板等に異なるタイ
プの損傷を与えるかを指示して、被訓練者に知らせるよ
うにすることもできる。

例えば、被訓練者がハンダごてを回路板に強く当てた場
合、７ランジ等が回路板からはがれることがある。また
過剰の熱が加えられると、導電パターンがはがれたり、
多層回路板がはがれたり、板そのものが損傷したりする
。従って、第７Ｂ図に示す如くメータ　２２８のような
適当なメータにより種々のタイプの損傷の生じる温度あ
るいは圧力を指示するようにすることができる。このよ
うなメータとしては、温度、あるいは圧力を読み取るよ
うに校正された電圧計あるいは電流計が用いられる。

このような情報は、回路板および他の回路に損傷を与え
ないようにするために越えてはならない量的な制限を被
訓練者に示すものである。第７Ｂ図に示すような連続し
た表示の代りにメータ２２８は、出力がコンパレータ８
２から生じたときのみ、すなわちスレッショールド値が
超過されたときのみ作動されるように構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による装置の全体を示すブロック図
、 第２図は、良好なハンダ付けを行なうのに必要なハンダ
の溶解範囲を示すグラフ、 第３図は、トレーニング板とコネクタープラグの平面図
、 第４図は、第３図の４−４線に沿ってみた断面図、 第５図は、トレーニング板の一変形例を示す平面図、 第６図は、第５図の回路板のターミナルの一つの断面図
、 第７Ａ図および第７Ｂ図は、分析表示装置の構成説明図
、 第８図は、第２図のグラフに相当するグラフで、初期値
が室温より高い場合には被訓練者が接合部の温度を所定
の温度まで上昇させるのに要する時間が短かくなること
を示すもの、 第９図は、ターミナル１個当たり１つ以上のパラメータ
を処理する回路を示すブロックダイアグラムである。 １０・・・リ　−　ド　線 １２．１２ａ〜１２ｆ・・・ターミナル（接合部）１４
・・・回　路　板　　　　　１６・・・ハンダごて１８
・・・ハ　ン　ダ　　　　　２０・・・変　換　器２１
・・・し　コ　−　ダ　　　２２・・・分析表示器６０
８〜６０ｆ・・・温度検知部材 ６２ａ〜６２ｆ・・・圧力検知部材 ＦＩＧ、　１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークピースの所定の位置における物理量の変化
   速度を被訓練者に認識させるための物理量変化検出方法
   において、前記所定の位置に道具を当てて前記物理量に
   変化を生ぜしめ、前記位置の付近における前記物理量を
   示す電気信号を発生させ、前記電気信号に応じて、前記
   物理量の変化が好ましく行なわれたかどうかを指示し、
   それによって被訓練者に操作の正否を教えるようにした
   方法。
2. （２）操作者を評価する方法において、操作者の操作に
   より道具をワークピースの所定位置に当てて該位置付近
   における物理量を変化せしめ、前記物理量を示す電気信
   号を形成し、該信号に応答して前記位置付近における前
   記物理量の変化が、好ましい変化を行なったかどうかを
   指示するようにして前記物理量の、変化における操作者
   の熟練度を示すようにしてなる物理量変化検出方法。