(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
こて先の設定温度を入力する温度設定手段と、こて先の温度を検出して測定温度として出力する温度検出手段と、設定温度に対する測定温度の偏差に基づいてこて先を加熱するヒータへの通電を制御する温度制御手段とを具備するハンダごて装置において、
電源を切った時における温度制御手段の制御方式が比例積分微分制御あるいは比例制御の何れであるかを記憶するＥＥＰＲＯＭと備え、
前記温度制御手段は、電源が投入されると、前記ＥＥＰＲＯＭに基づいて電源を切った時と同一の制御方式でヒータへの通電制御を行う一方、操作子の操作に応じて制御方式を切り換えることを特徴とするハンダごて装置。
【請求項２】
請求項１記載のハンダごて装置において、ヒータへの通電制御が比例制御によって行われる場合、温度制御手段は定常温度偏差を打ち消すように設定温度をオフセットさせることを特徴とするハンダごて装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のハンダごて装置において、温度制御手段は、一定時間に亘る使用中断を測定温度の上昇に基づいて判断した場合、設定温度を低下させることを特徴とするハンダごて装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板に電子部品をハンダ付けする際等に用いられるハンダごて装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
一般に、温度設定機能を有するハンダごて装置は、温度センサによって検出されたこて先の測定温度が目標温度に等しくなるように、こて先を加熱するヒータへの通電をフィードバック制御する温度制御手段を有する。この場合、該フィードバック制御は、比例積分微分制御（ＰＩＤ制御）すなわちフィードバックループ内に比例要素（Ｐ要素）と積分要素（Ｉ要素）と微分要素（Ｄ要素）とを含む制御が用いられ、定常温度偏差が少なく動特性にも優れた制御特性が実現されている。
【０００３】
しかし、このようなＰＩＤ制御を用いたハンダごて装置では、連続して行われていたハンダ付け作業を中断すると、負荷が急激に軽減されたことによりこて先の温度が過渡的にオーバーシュートするため、こて先温度が設定温度に収束するまでハンダ付け作業を再開できず作業効率が悪いという問題点があった。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ハンダ付け作業の作業効率を向上させることが可能なハンダごて装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の手段として、こて先の設定温度を入力する温度設定手段と、こて先の温度を検出し測定温度として出力する温度検出手段と、上記設定温度に対する測定温度の偏差に基づいてこて先を加熱するヒータへの通電を制御する温度制御手段とを具備するハンダごて装置において、温度制御手段は、操作子の操作に応じてヒータへの通電制御を比例積分微分制御と比例制御とに切り換えるという手段が採用される。
【０００６】
第２の手段として、上記第１の手段において、ヒータへの通電制御が比例制御によって行われる場合、温度制御手段は定常温度偏差を打ち消すように設定温度をオフセットさせるという手段が採用される。
【０００７】
第３の手段として、上記第１または第２の手段において、温度制御手段は、測定温度に基づいて一定時間に亘る使用中断を判断した場合、設定温度を低下させるという手段が採用される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図４を参照し、本発明に係わるハンダごて装置の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の構成を示す回路図である。この図において、符号１はワンチップマイコン（温度制御手段）であり、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）とＲＡＭ（書き込み／読み出しメモリ）とＣＰＵ（中央演算装置）及び各種入出力インターフェース等がワンチップに納められたものである。
【０００９】
符号２はこて先であり、該こて先２を加熱するヒータ３とこて先２の温度を検出して測定温度として出力する温度センサ４とが備えられる。上記ワンチップマイコン１は、ＲＯＭに記憶された制御プログラム及び以下に説明する設定温度及び制御定数に基づいてヒータ３の通電を以下に説明するようにＰＩＤ制御（比例積分微分制御）あるいはＰ制御（比例制御）する。
【００１０】
符号５は電源トランスであり、商用電源を例えば２４Ｖrmsの交流電圧に低圧して上記ヒータ３とサイリスタ６との直列回路及びゼロクロス検出器７に供給する。該ゼロクロス検出器７は、電源トランス５から入力された交流電圧のゼロクロス位置を検出してワンチップマイコン１に出力するものである。サイリスタ６は、該ゼロクロス検出器７の出力に基づいてワンチップマイコン１によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００１１】
また、電源トランス５の出力は電源回路８に入力される。電源回路８は、該電源トランス５から入力された交流電圧を整流し、例えば±５Ｖおよび＋３Ｖ等の直流電源電圧を出力する。一方、上記温度センサ４から出力された温度検出信号は増幅器９に入力され、該増幅器９は該温度検出信号を増幅してマルチプレクサ１０の一方の選択端子に出力する。
【００１２】
一方、該マルチプレクサ１０の他方の選択端子には、サーミスタ１２の出力が増幅器１１によって増幅されて入力されるようになっており、マルチプレクサ１０はワンチップマイコン１の出力に基づいて温度センサ４の出力あるいはサーミスタ１２の出力を択一的にＡ／Ｄコンバータ（アナログ／デジタル変換器）１３に出力する。Ａ／Ｄコンバータ１３は、アナログ信号である入力信号をデジタル信号に変換してワンチップマイコン１に出力する。
【００１３】
また、符号１４はスイッチであり、ワンチップマイコン１の出力に基づいてブザー１５に供給する電源電圧を＋５Ｖと＋３Ｖのいずれかに切り換えることによって該ブザー１５の音量を制御するものである。なお、ブザー１５は、バッファアンプ１６を介してワンチップマイコン１から入力された信号に基づいて発音が制御される。
【００１４】
符号１７は操作パネル（操作子）であり、複数の表示器１８と操作スイッチ１９によって構成される。表示器１８の各操作端子はバッファ２０を介してワンチップマイコン１に接続されるとともに、共通端子はトランジスタ２１のコレクタ端子に接続される。また、トランジスタ２１の各ベース端子はワンチップマイコン１に接続され、該ワンチップマイコン１の出力に基づいて例えば＋５Ｖの電源電圧を各表示器１８の共通端子に供給するようになっている。また、操作スイッチ１９は、上記各コレクタ端子とワンチップマイコン１との間に介挿され、その操作がワンチップマイコン１に入力されるようになっている。
【００１５】
図２は、上記操作パネル１７の構成を示す平面図である。この図において、符号１９ａは、こて先２の設定温度等を入力する数値入力スイッチであり、該数値入力スイッチ１９ａから入力された設定温度は設定数値表示器１８ａに表示される。１９ｂは設定数値表示器１８ａに表示される設定温度の桁移動を操作する表示桁移動スイッチ、１９ｃは数値入力スイッチ１９ａの入力モードを切り換えるパラメータ切換スイッチ、１９ｄは上記設定温度の保持状態（キーロック設定状態）と解除状態（キーロック解除状態）とを切り換えるキーロックスイッチ、１８ｂはキーロック設定状態とされると点灯するキーロック設定ランプである。
【００１６】
さらに、符号１８ｃは温度センサ４から出力された測定温度を表示する測定温度表示器、１８ｄは上記ヒータ３への通電時に点灯されるヒータ通電表示器、１８ｅは上記測定温度が数値入力スイッチ１９ａによる設定範囲を逸脱した場合あるいは該設定範囲内の場合に点灯するアラームランプ、１８ｆは当該ハンダごて装置の動作モードがオートチューニングモードの場合に点滅するオートチューニングランプ、１８ｇは動作モードがスリープモードの場合に点灯するスリープ設定ランプである。
【００１７】
当該ハンダごて装置は、入力モードの１つとして、ヒータ３の制御方式の切換モードを有しており、上記パラメータ切換スイッチ１９ｃを操作することによりＰＩＤ制御方式あるいはＰ制御方式のいずれかの温度制御方式を選択できるように構成されている。また、測定温度に基づいて一定時間に亘って使用されない状態を検出すると、通常使用状態におけるこて先２の設定温度（通常設定温度）よりも低い設定温度（スリープ設定温度）の省電力状態（スリープ状態）に移行させて電力消費量を抑えるように構成されており、該スリープ状態に移行するとスリープランプ１８ｈが点灯されるようになっている。
【００１８】
また、上記図１において、符号２２は発振回路であり、ワンチップマイコン１の基本クロックを発生する。２３はリセットスイッチであり、ワンチップマイコン１を初期化するためのものである。
【００１９】
符号２４はＥＥＰＲＯＭ（電気的書き込み消去可能メモリ）であり、例えば制御定数としてＰＩＤ制御方式（比例積分微分制御方式）における比例定数（Ｐ1）と積分定数と微分定数とを記憶すると共に、Ｐ制御方式（比例制御方式）における比例定数（Ｐ2）を記憶する。また、このＥＥＰＲＯＭ２４は、上記キーロック設定状態とキーロック解除状態および電源を切った時のヒータ３の制御方式等をも記憶するように構成されている。
【００２０】
次に、図３に示すフローチャートおよび図４に示すこて先２の温度変化特性を参照し、こて先温度制御動作について説明する。
なお、当該ハンダごて装置を使用するに際し、こて先２の設定温度は上記通常設定温度とスリープ設定温度とが予めＥＥＰＲＯＭ２４に記憶される。
【００２１】
電源が投入されると、ワンチップマイコン１は、こて先２の温度制御にかかわる初期設定を行う（ステップＳ1）。すなわち、前回に電源を切った時の各種設定値がＥＥＰＲＯＭ２４から読み出されて初期設定される。この場合、前回にＰＩＤ制御の状態で電源が切られた場合は、ＰＩＤ制御に係わる比例定数（Ｐ1）と積分定数と微分定数及び上記通常設定温度やスリープ設定温度が初期設定され、一方、Ｐ制御の状態で前回に電源が切られた場合にはＰ制御に係わる比例定数（Ｐ2）及びそのときの通常設定温度やスリープ設定温度が初期設定される。
なお、ＰＩＤ制御に係わる比例定数（Ｐ1）と積分定数と微分定数が初期設定されたものとして、以下の説明を行う。
【００２２】
このようにして初期設定が行われると、こて先２を加熱するヒータ３は、通常設定温度と温度センサ４によって検出された測定温度との差に基づいてＰＩＤ制御される。すなわち、ヒータ３は、上記ＰＩＤ制御に係わる比例定数（Ｐ1）と積分定数と微分定数によって制御特性が規定されて通電が制御される（ステップＳ2）。
【００２３】
続いて、パラメータ切換スイッチ１９ｃの操作によってイニシャルモード（各種設定の初期化モード）あるいは上記通常設定温度やスリープ設定温度の再設定が指示されたか否かが判断される（ステップＳ3）。そして、この判断が「ＮＯ」の場合は、ステップＳ2において引き続きヒータ３をＰＩＤ制御することによりこて先２の温度制御を行う。
【００２４】
一方、ステップＳ3における判断が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ4の処理が実行されてイニシャルモードの指示があったか否かが再度判断される。そして、この判断が「ＮＯ」の場合は、例えばステップＳ5において通常設定温度あるいはスリープ設定温度等が数値入力スイッチ１９ａから入力された値に再設定され、当該ステップＳ5において再設定された通常設定温度あるいはスリープ設定温度に基づいてヒータ３がＰＩＤ制御される。
【００２５】
なお、この判断が「ＹＥＳ」すなわちイニシャルモードが指示された場合には、ステップＳ6においてパラメータ切換スイッチ１９ｃの操作によってＰＩＤ制御方式とＰ制御方式との切り換え指示があったか否かが判断される。そして、「ＰＩＤ」が指示された場合はステップＳ7の処理が実行され、「Ｐ」が指示された場合にはステップＳ8の処理が実行される。
【００２６】
例えば、「ＰＩＤ」が指示された場合、ステップＳ7においてＰＩＤ制御用の制御定数すなわち上述した比例定数（Ｐ1）と積分定数と微分定数が再設定される。そして、当該制御定数に基づいて上記ステップＳ2においてこて先２の温度制御が行われる。
【００２７】
一方、「Ｐ」が指示された場合、ステップＳ8においてＰ制御用の制御定数すなわち比例定数（Ｐ2）が設定される。そして、ヒータ３をＰ制御によって制御した場合、定常状態における温度に上記通常設定温度に対するオフセットが生じるので、該オフセットの補正が行われる（ステップＳ9）。
【００２８】
このオフセットの補正量は、ヒータ３の熱容量及び該ヒーター３の通電に対する温度特性によって異なるので、予めこれらの要素を考慮して当該ハンダごて装置のオフセットの補正量が決定されてＲＯＭに記憶される。そして、該補正量を通常設定温度に加算した温度を目標温度とすることにより、定常状態におけるこて先２の温度を通常設定温度とするようにヒータ３への通電が制御される。
【００２９】
このようなハンダごて装置によれば、作業者はハンダ付け作業の内容に応じてヒータ３の制御方式をＰＩＤ制御方式あるいはＰ制御方式のいずれかに選択することができる。
【００３０】
ここで、図４は、このようなＰＩＤ制御およびＰ制御におけるこて先温度の変化特性を示したものである。この図に示すように、ＰＩＤ制御の場合、作業中におけるこて先２の温度は、比較的追従性良く通常設定温度となるように制御されるが、作業を中断した場合にオーバーシュートを生じて通常設定温度以上に跳ね上がる。一方、Ｐ制御の場合、作業中におけるこて先２の温度の追従性は良好ではないが、作業を中断した場合にオーバーシュートを生じることなく通常設定温度に収束する。
【００３１】
したがって、ＰＩＤ制御の場合は、作業を中断した場合にこて先２の温度が通常設定温度に収束するまでに時間を要するので、こて先２の温度が通常設定温度以上の状態におけるハンダ付けが好ましくないようなハンダ付け作業の場合にはＰ制御方式を選択することによって速やかに次の作業を行うことができる。
なお、作業中断後にある一定時間連続して使用中止状態が検出されると、当該ハンダごて装置の動作モードはスリープ状態に移行し、こて先２の温度がスリープ設定温度となるようにヒータ３は制御される。
【００３２】
なお、上記実施形態では制御プログラムによってこて先２の温度を制御するように構成しているが、制御のアルゴリズムは上記フローチャートに限定されるものではなく、また本願発明はこのようなソフトウエア的な手段に限定されるものではなくハードウエア的な手段によって上述の制御を実現しても良い。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わるハンダごて装置によれば、以下のような効果を奏する。
（１）温度制御手段が操作子の操作に応じてヒータへの通電制御を比例積分微分制御と比例制御とに切り換えるように構成されるので、ハンダ付け作業の内容に応じて比例積分微分制御と比例制御とを選択することにより、ハンダ付け作業の作業効率を向上させることができる。例えば、比例積分微分制御では、ハンダ付け作業を中断した場合等に、こて先の温度が目標温度以上に跳ね上がるような現象が生じて目標温度に収束するまでに時間を要するため、目標温度以上でのハンダ付けが好ましくないようなハンダ付け作業の場合には作業性が悪い。しかし、このような場合には、当該ハンダごて装置を比例制御状態とすることによりこて先の温度の跳ね上がりを防止することができるのでハンダ付け作業の作業性を改善することができる。
（２）ヒータが比例制御される場合に設定温度は定常温度偏差を打ち消すようにオフセットされるので、比例制御に必然的に伴う定常温度偏差の影響を排除してこて先の温度が設定温度となるように制御することができる。
（３）測定温度に基づいて一定時間に亘る使用中断が判断された場合に設定温度が低下されるので、電力消費量を抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるハンダごて装置の一実施形態を示す回路図である。
【図２】本発明に係わるハンダごて装置における操作パネルの構成例を示す平面図である。
【図３】本発明に係わるハンダごて装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係わるハンダごて装置のこて先温度の変化特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１  ワンチップマイコン
２  こて先
３  ヒータ
４  温度センサ
５  電源トランス
６  サイリスタ
７  ゼロクロス検出器
８  電源回路
９、１１  増幅器
１０  マルチプレクサ
１２  サーミスタ
１３  Ａ／Ｄコンバータ
１４  スイッチ
１５  ブザー
１６  バッファアンプ
１７  操作パネル
１８  表示器
１９  操作スイッチ
２０  バッファ
２１  トランジスタ
２２  発振回路
２３  リセットスイッチ
２４  ＥＥＰＲＯＭ
【図１】
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【図２】
0003810474.tif 000003
【図３】
0003810474.tif 000004
【図４】
0003810474.tif 000005