(57)【要約】      （修正有）【課題】ハンダ付け工程おけるハンダカスの微小な粒子の作業場への飛散並びにハンダの赤熱化が効果的に防止されるように改良されたハンダ給送装置、これに装備されたインペラシャフト、並びに該ハンダ給送装置が備えられたハンダ付け装置の提供。【解決手段】ハンダ槽１０内にてインペラシャフト３の回転により溶融ハンダをハンダ噴き口塔の噴き口１４へと給送するハンダ給送装置において、前記インペラシャフトのうち少なくとも溶融ハンダの表面部と接触する部位は、その周囲の溶融ハンダを運転時に掻き乱すことが出来る外形を有するハンダ給送装置。【選択図】図１
2005224840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンダ槽内にてインペラシャフトの回転により溶融ハンダをハンダ噴き口塔の噴き口へと給送するハンダ給送装置において、
前記インペラシャフトのうち少なくとも溶融ハンダの表面部と接触する部位は、その周囲の溶融ハンダを運転時に掻き乱すことが出来る外形を有することを特徴とするハンダ給送装置。
【請求項２】
前記インペラシャフトは、少なくとも溶融ハンダの表面部と接触する部位について、非円形の横断面を有することを特徴とする請求項１記載のハンダ給送装置。
【請求項３】
前記インペラシャフトは、少なくとも溶融ハンダの表面部と接触する部位について、凸条部が接合されることにより、円に凸部が付設された形状の横断面を有することを特徴とする請求項２記載のハンダ給送装置。
【請求項４】
前記インペラシャフトは、少なくとも溶融ハンダの表面部と接触する部位について、部分切除されることにより、円の一部を切り欠いた形状の横断面を有することを特徴とする請求項２記載のハンダ給送装置。
【請求項５】
前記インペラシャフトは、少なくとも溶融ハンダの表面部と接触する部位について、略Ｄ字形の横断面を有することを特徴とする請求項４記載のハンダ給送装置。
【請求項６】
前記インペラシャフトは、少なくとも溶融ハンダの表面部と接触する部位について、多角形若しくはこれに近い形状の横断面を有することを特徴とする請求項２記載のハンダ給送装置。
【請求項７】
前記インペラシャフトは、少なくとも溶融ハンダの表面部と接触する部位について、その横断面図形の重心がインペラシャフトの回転中心から外れた横断面を有することを特徴とする請求項１記載のハンダ給送装置。
【請求項８】
前記インペラシャフトは、少なくとも溶融ハンダの表面部と接触する部位について、偏心した円形の横断面を有することを特徴とする請求項７記載のハンダ給送装置。
【請求項９】
前記インペラシャフトは、少なくとも溶融ハンダの表面部と接触する部位について、楕円形若しくはこれに近い形状の横断面を有することを特徴とする請求項７記載のハンダ給送装置。
【請求項１０】
ハンダ給送装置に装備される請求項１ないし請求項９のうちいずれか１項記載のインペラシャフト。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項９のうちいずれか１項記載のハンダ給送装置が備えられたハンダ付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴流式ハンダ付け装置に用いられるハンダ給送装置に関する。さらに詳細には、ハンダ付け工程におけるハンダカスの微小な粒子の作業場への拡散並びに溶融ハンダの赤熱化が効果的に防止されるように改良されたハンダ給送装置、及びこれに装備されるインペラシャフト、並びにかかるハンダ給送装置が備えられることにより、ハンダ付け作業における作業環境の悪化が軽減されたハンダ付け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、印刷回路基板等の自動ハンダ付けにおいて、噴流式ハンダ付け装置が利用されている。例えば図５に示すような噴流式ハンダ付け装置１５は、ハンダ槽１０に収納した溶融ハンダ６をハンダ噴き口塔１２の噴き口１４に給送する為に、通常、駆動装置としてのモーター５、これに取り付けられたインペラシャフト１６、及びインペラ４からなるハンダ給送装置１７を備えている。溶融ハンダ６は、インペラ４の回転によってハンダ噴き口塔１２に供給され、そしてハンダ噴き口塔１２から噴き口１４を通って一次噴流又は二次噴流として噴き上げられて印刷基板１３に付着することによりハンダ付けが為される。
しかし、上述したような従来のハンダ給送装置を用いた場合、以下に記載するような改善すべき問題点を生じていた。
その第一は、ハンダカスの生成が原因であろうと推察されるその微粒子の作業室中への飛散である。つまり、特に鉛フリーハンダを用いてハンダ付けを実施する場合においては、その溶融ハンダが従来ハンダに比してより高温である為、その表面には、空気中の酸素によって生じた酸化物であるハンダカスが形成される。インペラシャフト１６が回転すると、その周りの溶融ハンダの表面に渦流が形成され、その表面に存在するハンダカスはインペラシャフト１６付近まで次々と引き寄せられて集合する現象が起きる。その後、図６（ａ）に示すように、インペラシャフト１６の溶融ハンダ６表面付近においては、集合したハンダカスとインペラシャフト１６との接触により微小な粒子１８が形成され、そして作業場中に飛散してしまう。ハンダカスの微小粒子が飛散して空気中に漂うことは、衛生上好ましいものとは言えない。
第二に、インペラシャフト１６と溶融ハンダ６の表面部との接触部位においては、図６（ｂ）に示すような、ハンダが発熱しておよそ７００℃以上にも赤くなる赤熱化１９が生じる。赤熱化１９は、空気の流れ等現場の状況によっては火の粉を撒き散らすことがあり、放置すると他の工業用原料の発火又は引火の原因となるので、作業場の火災を導くおそれがある。したがって、ハンダカスの微小粒子の発生防止及び赤熱したハンダの生成防止が望まれていた。
そこで、従来、図７に示すように、ハンダ給送装置１７に装備されたインペラシャフト１６の周囲を、テフロン（登録商標）被覆した金属製の筒状部材２０で覆うことによって、ハンダカスの微粒子の発生、及びハンダの過剰発熱という問題を解決しようと試みられていた。この種の態様の一つとしては、特開２０００−１１４７０８号公報に記載された噴流式ハンダ付け装置を挙げることが出来る。該公報は、インペラシャフトの周囲に一定の隙間を保持して筒状部材を介在させた態様に関し、筒状部材によって空気との接触を遮断し、インペラシャフトの周辺の溶融ハンダの表面が酸化することを防止し、もってインペラシャフトの周辺のハンダカスの発生及びハンダ槽全体への広がりを防止しようとするものであった。本発明者も、インペラシャフト１６の周囲を発泡スチロールの筒体でカバーするという方法を試みていた。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１１４７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、インペラシャフトの溶融ハンダとの接触表面部を何らかの部材で覆うという方法は、ハンダカスの微細粒子の発生は相当に防止され得るものの、ハンダの過剰発熱による赤熱化の問題を解決することが出来なかった。つまり、運転時、溶融ハンダ６の表面部ではハンダの発熱による赤熱化現象は目立って見られないが、筒状部材２０を保守作業で外すと、上方から見えない溶融ハンダ６の深層部分において秘に進行していた赤熱化したハンダが下からその表面に浮き上がってくる。結局、インペラシャフトを覆うという手法では根本的な問題の解決とはなっていない。さらには、筒状部材２０でインペラシャフト６の周囲を覆った態様は、その構造が複雑なものとなりやすい為に、取り付け、取り外し、又は清掃作業が煩雑となりやすいなど、作業効率の面においても不利であった。
以上のとおり、ハンダの過剰発熱による赤熱化、及びそれによる火の粉発生の防止は依然として、当業者にとって解決されるべき課題として残されたままであった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は上記課題に対して鋭意研究を重ねた。その結果、インペラシャフトが回転する時に、該インペラシャフトのうち、溶融ハンダの表面付近と接触する部位の構造が、周囲の溶融ハンダを掻き乱すことが出来るものとなっているインペラシャフトが装備されたハンダ給送装置を用いることによって、驚くべきことに、ハンダカスの微粒子の発生はもちろんのこと、ハンダの過剰発熱による赤熱化を同時に効果的に防止し得ることを初めて見出し、本発明を完成したのである。
詳細には、本発明は、ハンダ槽内にてインペラシャフトの回転により溶融ハンダをハンダ噴き口塔の噴き口へと給送するハンダ給送装置において、前記インペラシャフトのうち少なくとも溶融ハンダの表面部と接触する部位は、その周囲の溶融ハンダを運転時に掻き乱すことが出来る外形を有することを特徴とするハンダ給送装置に係る。
かかるハンダ給送装置の一つは、前記インペラシャフトは、少なくとも溶融ハンダの表面部と接触する部位について、非円形の横断面を有することを特徴とする態様のものである。
その態様の中で具体的には、第一に、前述のインペラシャフトは、少なくとも溶融ハンダの表面部と接触する部位について、凸条部が接合されることにより、円に凸部が付設された形状の横断面を有することを特徴とするハンダ給送装置に係る。
第二に、前述のインペラシャフトは、少なくとも溶融ハンダの表面部と接触する部位について、部分切除されることにより、円の一部を切り欠いた形状、具体的には、略Ｄ字形の横断面を有することを特徴とするハンダ給送装置に係る。
第三に、前述のインペラシャフトは、少なくとも溶融ハンダの表面部と接触する部位について、五角形、六角形等の多角形若しくはこれに近い形状の横断面を有することを特徴とするハンダ給送装置に係る。
また、本発明の別の態様は、インペラシャフトは、少なくとも溶融ハンダの表面部と接触する部位について、その横断面図形の重心がインペラシャフトの回転中心から外れた横断面を有することを特徴とするハンダ給送装置にも係る。
この別の態様は具体的には、前述のインペラシャフトは、少なくとも溶融ハンダの表面部と接触する部位について、偏心した円形の横断面、又は楕円形若しくはこれに近い形状の横断面を有することを特徴とするハンダ給送装置に係る。
さらに本発明は、ハンダ給送装置に装備される上述のインペラシャフトに係る。
そしてさらには、上記したハンダ給送装置が備えられたハンダ付け装置にも係る。
なお、本明細書で言う「掻き乱す」とは、インペラシャフトの回転時に周囲の溶融ハンダに対して乱流を生じさせる、或いは波立たせることを言い、溶融ハンダの酸化物の生成がより抑えられるような態様の「掻き乱す」がより好ましい。
本発明により、ハンダの赤熱化が抑制される機構はよく判らないが、次のように推論される。従来のインペラシャフトは円柱状の部材であり、その軸心を中心として回転する時、シャフト周面が描く軌道は正に完全な円軌道となる。したがって、回転するインペラシ
ャフトとその周囲に寄り集まってきたハンダカスとの接触面においては、常に同じ部位のハンダカスがインペラシャフトと連続して接触するから、そこで生じた摩擦熱によってハンダカスが異常に加熱され、赤熱化する。一方、本発明のインペラシャフトでは、回転時、周囲の溶融ハンダは連続して掻き乱されるから、インペラシャフトに寄り集まってきたハンダカスが、シャフト周面と接触する部位は常に一定の部位とはならず、よって、その接触面において、摩擦熱の異常な蓄積が生じなくなる。したがって、赤熱化が抑制される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のハンダ給送装置は、そのインペラシャフトが、そのうち少なくとも溶融ハンダの表面部と接触する部位は、その周囲の溶融ハンダを運転時に掻き乱すことが出来る外形を有する。その為に、周囲の溶融ハンダとの接触面が常に同一となることを防ぎ、もって、溶融ハンダの表面部及びその下におけるハンダカスの微小粒子の発生、及びハンダの過剰な発熱による赤熱化を有効に防止し得る。
また、回転時に周囲の溶融ハンダを掻き乱し得る本発明に係るインペラシャフトは、単に非円形の横断面、すなわち例として、凸条部が接合されることにより円に凸部が付設された形状の横断面、又は部分切除されることにより円の一部を切り欠いた形状の横断面、例えば略Ｄ字形の横断面、若しくは多角形若しくはこれに近い形状の横断面と為すことで得られる。したがって構造が比較的簡単なものである為に、複雑な型枠を必要とすることがなく、従来の丸軸のインペラシャフトから容易に生産することが可能な上に、取り外し、清掃作業もまた容易である。
さらに本発明に係るハンダ給送装置は、そのインペラシャフトは、少なくとも溶融ハンダの表面部と接触する部位について、その横断面図形の重心がインペラシャフトの回転中心から外れた横断面を有していてもよく、それによっても運転時に周囲の溶融ハンダを掻き乱すことが可能であり、もって、ハンダカスの微小粒子、及びハンダの赤熱化、火の粉の発生を有効に防止し得る。
また本発明に係るインペラシャフトを有するハンダ給送装置が備えられたハンダ付け装置は、ハンダカスの微細粒子の発生及び作業場中への飛散、並びにハンダの赤熱化及び火の粉の飛散が有効に防止され得る為に、ハンダ付けにおける作業環境が改善されるという利点をも有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のハンダ給送装置においては、装備されるインペラシャフトと溶融ハンダの接触面が常に同一となることを防止する為に、該インペラシャフトは、そのうち少なくとも溶融ハンダの表面部と接触する部位が、その周囲の溶融ハンダを運転時に掻き乱すことが出来る外形を有する態様のもので十分である。
【０００８】
その一つの態様として、図１に示すハンダ付け装置１に備えられたハンダ給送装置２を挙げることが出来る。ハンダ給送装置２は、インペラシャフト３、インペラ４、及びインペラシャフト３を駆動する為のモーター５からなる。インペラシャフト３は、図１のＶ部分の拡大図である図２（ａ）及びそのＡ−Ａ線における断面図を示す図２（ｂ）並びに図２（ｃ）において示すように、略Ｄ字形の横断面を有する。インペラシャフト３を、回転中心をＸとして例えば反時計回りに溶融ハンダ６中で回転させると（図中の矢印方向）、図２（ｃ）中の実線と破線で示すような軌道を示す。インペラシャフト３は、回転時にこの軌道を描くことにより、特にその周囲の溶融ハンダ６を掻き乱すことが出来るので、溶融ハンダ６との接触面を、回転の間常に変えることが出来る。本発明者は、かようなインペラシャフト３をハンダ給送装置２に装備してハンダ付け装置１を組み、そしてハンダ付けを行ったところ、ハンダカスの微小粒子の発生及びハンダの過剰な発熱の防止に大きな効果をあげることを確認している。なお、上記略Ｄ字形の他、インペラシャフトの横断面は、半円形又は扇形等の、部分切除されて円の一部を切り欠いた形状であれば同様の効果
を有することも判った。
【０００９】
また、本発明のハンダ給送装置において、周囲の溶融ハンダを掻き乱す効果を有し得るインペラシャフトの断面形状の他の態様として例えば、図３（ａ）及びそのＢ−Ｂ線における断面図を示す図３（ｂ）並びに図３（ｃ）において示すように、凸条部７が接合されることにより、円に凸部が付設された形状の横断面を有するインペラシャフト８を挙げることが出来る。インペラシャフト８を、図３（ｂ）並びに図３（ｃ）に示すＹを回転中心として反時計回りに回転させると（図中の矢印方向）、図３（ｃ）中の実線と破線で示す軌道を描く。つまり、凸条部７は周囲の溶融ハンダ６を掻き乱す機能を果している。凸条部は円形の外方に向って突き出していれば良く、例えば断面半円状、断面三角形、断面台形等の凸条が挙げられる。
【００１０】
このように、本発明のハンダ給送装置は、これに装備されるインペラシャフトがその横断面が非円形であれば、インペラシャフトの回転時にその周囲の溶融ハンダを掻き乱す効果を奏する。同様の効果を奏する非円形の横断面の形状としては、その他に、例えば五角形、六角形等の多角形若しくはこれに近い形状のもの等が挙げられる。
【００１１】
さらに、本発明においては、用いるインペラシャフトの断面形状がたとえ従来のように円形であっても、回転時に周囲の溶融ハンダを掻き乱すことが可能である。それは、インペラシャフトの横断面図形の重心が、インペラシャフトの回転中心から外れた位置にあるような横断面を有するものを用いることにより達成し得る。その一つとして、図４（ａ）及びそのＣ−Ｃ線における断面図を示す（ｂ）並びに図４（ｃ）に示すように、偏心した円形の横断面を有するインペラシャフト９が挙げられる。この円形の横断面を有するインペラシャフト９の断面円形の重心Ｚ’を、回転中心Ｚから任意の位置にずらし、すなわち偏心し、その後、反時計回りに回転させてみる（図中の矢印方向）。すると、インペラシャフト９は、図３（ｃ）中の実線と破線で示すように、周囲の溶融ハンダを、回転中心Ｚから外方へと押し広げるような軌道を描いて周囲の溶融ハンダ６を効果的に掻き乱す。
このような、その断面図形の重心がインペラシャフトの回転中心から外れた横断面を有するインペラシャフトの他の態様としては例えば、楕円形又はこれに近い形状等の横断面を有するものが用いられ得る。
【００１２】
本発明のハンダ給送装置のインペラシャフトは、その断面形状が周囲の溶融ハンダを掻き乱し得るものであればよいが、インペラシャフトの回転時において溶融ハンダの酸化が出来る限り抑制されるもの、溶融ハンダがハンダ槽の外へと著しく飛散しないもの、かつ、生産効率の面から製造しやすいものが選択されるべきである。
【実施例】
【００１３】
図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。以下の実施例は本発明を限定することを目的とするものではない。
【００１４】
実施例.１
本実施例においては、図２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示す略Ｄ字形の横断面を有するインペラシャフト３を装備したハンダ給送装置２が用いられたハンダ付け装置１を用意した。ハンダ付け装置１は、溶融ハンダ６としての鉛フリーハンダが満たされる鋳鉄からなるハンダ槽１０、ハンダを加熱し、かつ一定温度に保つ為のヒーター１１、ハンダ給送装置２により溶融ハンダ６が給送されるハンダ噴き口塔１２を備える。さらにハンダ噴き口塔１２の上部には、印刷基板１３に対して溶融ハンダ６が噴出して付着する為のハンダ噴き口１４が設けられている。
次に、かかるハンダ付け装置１において、モーター５を駆動させてインペラシャフト３を３０００回転／分で連続して回転させ、７時間後、インペラシャフト３と溶融ハンダ６
の接触部位、特に溶融ハンダ６の表面部における接触部位を観察するという試験を実施した。その結果、表面部における接触部位においては、ハンダカスの微小な粒子の生成が殆どなく、大粒の粒子が観察されるのみであった。しかも、かかる接触部位においてはハンダの赤熱化が全く見られなかった。さらに、インペラシャフト３を溶融ハンダ６から抜き、さらに溶融ハンダ６の表層を除いたが、赤熱したハンダが表層の下から浮かび上がってくるということもなかった。
【００１５】
実施例.２
本実施例においては、図３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示す、円に凸部が付設された形状の横断面を有するインペラシャフト８を装備したハンダ給送装置を用いて組んだハンダ付け装置を用意した。なお、本実施例におけるハンダ付け装置は、インペラシャフト８の他は、実施例１で用いたハンダ付け装置１と同様の構造である。
次に、実施例１と同様の試験を実施したところ、その結果もまた実施例１における結果と同様に、ハンダカスの微小な粒子の生成がなく、かつ、ハンダの赤熱化も観察されなかった。
【００１６】
実施例.３
本実施例においては、図４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示す、偏心した円形の横断面を有するインペラシャフト９が装備されたハンダ給送装置が利用されたハンダ付け装置を用意した。なお、本実施例におけるハンダ付け装置は、インペラシャフト９の他は、実施例１で用いたハンダ付け装置１と同様の構造である。
次に、インペラシャフト９を、その断面円形の重心Ｚ’から円周までの間のほぼ中間にあたる一の位置Ｚを回転中心として、３０００回転／分で連続して回転させた後、実施例１と同様に観察した。その結果、実施例１における結果と同様に、ハンダカスの微小な粒子の生成も、なく、及びハンダの赤熱化も観察されなかった。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のインペラシャフト３を装備したハンダ給送装置２が備えられたハンダ付け装置１を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は本発明のハンダ給送装置２のＶ部分の拡大図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、（ｃ）は回転時のインペラシャフト３の軌道を示す模式図である。
【図３】（ａ）は本発明のインペラシャフト８の拡大図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図であり、（ｃ）は回転時の本発明のインペラシャフト８の軌道を示す模式図である。
【図４】（ａ）は本発明のインペラシャフト９の拡大図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図であり、（ｃ）はＺを回転中心として回転する時の本発明のインペラシャフト９の軌道を示す模式図である。
【図５】従来のハンダ給送装置１７が備えられたハンダ付け装置１５を示す縦断面図である。
【図６】（ａ）は従来のインペラシャフト１６の周囲におけるハンダカスの微小粒子の発生を示す模式図であり、（ｂ）は従来のインペラシャフト１６の周囲におけるハンダの赤熱化を示す模式図である。
【図７】筒状部材２０で覆った従来のインペラシャフト１６、及びこれが装備されたハンダ付け装置を示した図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  本発明のハンダ付け装置    ２  本発明のハンダ給送装置
３、８、９  本発明のインペラシャフト    ４  インペラ    ５  モーター
６  溶融ハンダ    ７  凸条部    １０  ハンダ槽    １１  ヒーター
１２  ハンダ噴き口塔    １３  印刷基板    １４  噴き口
１５  従来のハンダ付け装置    １６  従来のインペラシャフト
１７  従来のハンダ給送装置    １８  ハンダカスの微小粒子
１９  赤熱化したハンダ    ２０  筒状部材
【図１】
2005224840.tif 000003
【図２】
2005224840.tif 000004
【図３】
2005224840.tif 000005
【図４】
2005224840.tif 000006
【図５】
2005224840.tif 000007
【図６】
2005224840.tif 000008
【図７】
2005224840.tif 000009