JP5830388B2 - こて先温度測定装置用の温度センサ及びこて先温度測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、半田こてのこて先の温度を測定するための温度センサ、及び、この温度センサを装着して使用する半田こてのこて先温度測定装置に関するものである。

電子回路基板の端子間をジャンパ線などで半田付けする場合、半田こてのこて先の温度を管理することが重要であり、そのために、こて先温度を温度測定装置で測定している。従来の半田こてのこて先温度測定装置として、特許文献１に記載のものが知られている。

特許文献１に記載のこて先温度測定装置は、熱電対を形成する２つの異種金属材料を離間して配置し、該異種金属材料をこて先によって電気的に接触状態にして、こて先温度を検出するようにしたものである。

ところが、この測定装置は、こて先を、離間した異種金属材料の両方に接触させる必要があり、測定のための操作が難しいという問題があった。そこで、こて先を接触させる部材として、半田に対する濡れ性の高い金属材料製のセンサチップを使用し、このセンサチップを金属製帯板よりなる支持体の上に搭載し、センサチップに熱電対の測温接点を接合した温度センサを使用するこて先温度測定装置が考案されている。

特開平１０−１４４４５２号公報

しかしながら、センサチップを金属製帯板よりなる支持体の上に搭載した場合、センサチップを支持する支持体を通してセンサチップの熱が逃げることによって、こて先温度を精度良く測定できないことが分かった。そこで、熱の逃げる経路となる支持体の実質断面積を小さくするために支持体にスリットを入れる等のアイデアもあるが、依然として熱の逃げを十分には小さくできないという問題があった。

本発明は、上記事情を考慮し、センサチップを安定支持する支持体を通しての熱の逃げを大幅に抑制するで、温度の測定誤差を小さくするようにしたこて先温度測定装置用の温度センサ、及び、その温度センサを装着して使用するこて先温度測定装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
即ち、請求項１の発明のこて先温度測定装置用の温度センサは、こて先を接触させる金属製のセンサチップと、センサチップに測温接点が接合された熱電対と、センサチップを搭載すると共に、長手方向の両端部においてこて先温度測定装置本体により支持されることで張設状態に保たれる帯板状の金網製支持体と、を有することを特徴とする。
これにより、センサチップを支持する部材を通しての熱の逃げを極力抑えることができる。つまり、金網は、同じ外形寸法の断面の金属板や実質断面積を小さくするために金属板にスリットを入れたものよりも、熱の逃げる経路の実質断面積を小さくすることができるので、支持体を通してのセンサチップの放熱量を小さくすることができる。

請求項２の発明は、金網製支持体の長手方向中央の表面に前記センサチップが配設されると共に裏面に前記熱電対の測温接点が配設され、その状態で電気溶接されることで前記センサチップと金網製支持体と熱電対の測温接点とが一体に接合されていることを特徴とする。
これにより、センサ要部の強度や一体性を高めることができ、センサチップの温度を精度良く測定することができる。

請求項３の発明は、金網製支持体の両端に、こて先温度測定装置本体の一対の支持ピンに対してそれぞれ嵌合する孔明き取付部が設けられていることを特徴とする。
これにより、取付部をこて先温度測定装置本体の支持ピンに嵌めるだけで、容易にこて先温度測定装置本体に温度センサをセットすることができ、温度センサの交換も容易にできる。

請求項４の発明は、各孔明き取付部が、金網製支持体の両端に接合された樹脂製の孔明き固定版と、孔明き固定版に重ねられて熱電対の各金属導線の端部が接合された金属製のワッシャと、ワッシャの貫通孔と孔明き固定版の貫通孔を貫通してワッシャと孔明き固定版を加締める筒状の金属製のハトメと、を有し、ハトメの貫通孔をこて先温度測定装置本体の支持ピンに嵌合させることでこて先温度測定装置に装着されることを特徴とする。
これにより、金網製支持体の両端を通して、こて先温度測定装置本体の支持ピン側へ逃げる熱量を小さくすることができる。

請求項５の発明のこて先温度測定装置は、請求項３または４のいずれか１項に記載の温度センサの孔明き取付部を嵌めることで金網製支持体を張設状態に保持可能な互いに間隔をおいて配設された一対の支持ピンを有し、これら一対の支持ピンのうち少なくとも一方が、該一対の支持ピン間の距離を調節する方向に移動自在に設けられていることを特徴とする。
これにより、支持ピン間の距離を縮めた状態で各支持ピンに温度センサの孔明き取付部を嵌合させ、その状態で、支持ピン間の距離を開く方向に調節することにより、温度センサの金網製支持体を簡単に張設状態（張力を持った状態）に保つことができ、センサチップを安定して支持することができる。

請求項６の発明は、一対の支持ピンのうち移動自在に設けられた支持ピンを該一対の支持ピン間の距離を開く方向に付勢する付勢手段が設けられると共に、付勢手段の付勢力に抗して、移動自在に設けられた支持ピンを該一対の支持ピン間の距離を縮める方向に移動させるピン移動操作機構が設けられていることを特徴とする。
これにより、ピン移動操作機構を操作して支持ピン間の距離を縮めた状態で各支持ピンに温度センサの孔明き取付部を嵌合させ、その状態で、ピン移動操作機構の操作を止めることにより、付勢手段の作用によって、支持ピン間の距離を開く方向に調節することができ、それにより、温度センサの金網製支持体を簡単に張設状態（張力を持った状態）に保つことができ、センサチップを安定して支持することができる。

請求項１の発明によれば、金網製支持体の上に熱電対の測温接点に接合されたセンサチップ（半田に対する濡れ性の高い金属製のチップ）が搭載されているので、センサチップを支持する部材を通しての熱の逃げを極力抑えることができる。つまり、金網は、同じ外形寸法の断面の金属板や実質断面積を小さくするために金属板にスリットを入れたものよりも、熱の逃げる経路の実質断面積を小さくすることができるので、支持体を通してのセンサチップの放熱量を小さくすることができる。従って、センサチップを介して、こて先の温度を熱電対によって精度良く測定することができる。また、帯状の金網をセンサチップの支持体として使用しているので、安定した姿勢でセンサチップを保持することができ、こて先を小さなセンサチップに容易に接触させることができる。そのため測定しやすくなる。

請求項２の発明によれば、センサチップと熱電対の測温接点と金網製支持体を電気溶接で一体に接合しているので、センサ要部の強度や一体性を高めることができ、センサチップの温度を精度良く測定することができる。

請求項３の発明によれば、金網製支持体の両端に、こて先温度測定装置本体の一対の支持ピンに対してそれぞれ嵌合する孔明き取付部が設けられているので、それらの取付部をこて先温度測定装置本体の支持ピンに嵌めるだけで、容易にこて先温度測定装置本体に温度センサをセットすることができ、温度センサの交換も容易にできる。

請求項４の発明によれば、金網製支持体の両端は、金属製のものではなく、熱伝導性の低い樹脂製の孔明き固定版に接合してあるので、金網製支持体の両端を通して、こて先温度測定装置本体の支持ピン側へ逃げる熱量を小さくすることができる。また、熱電対からこて先温度測定装置本体への導通経路は、固定版に重ねたワッシャと、ワッシャと固定版を加締めるハトメを介して確保するようにしているので、安定した計測を保証することができる。

請求項５の発明によれば、一対の支持ピンのうち少なくとも一方が、該一対の支持ピン間の距離を調節する方向に移動自在に設けられているので、支持ピン間の距離を縮めた状態で各支持ピンに温度センサの孔明き取付部を嵌合させ、その状態で、支持ピン間の距離を開く方向に調節することにより、温度センサの金網製支持体を簡単に張設状態（張力を持った状態）に保つことができ、センサチップを安定して支持することができる。

請求項６の発明によれば、ピン移動操作機構を操作して支持ピン間の距離を縮めた状態で各支持ピンに温度センサの孔明き取付部を嵌合させ、その状態で、ピン移動操作機構の操作を止めることにより、付勢手段の作用によって、支持ピン間の距離を開く方向に調節することができ、それにより、温度センサの金網製支持体を簡単に張設状態（張力を持った状態）に保つことができ、センサチップを安定して支持することができる。

本発明の実施形態の温度センサを装着したこて先温度測定装置の構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は左側面図、（ａ）のＩｃ−Ｉｃ矢視断面図である。 （ａ）は前記温度センサの平面図、（ｂ）は前記こて先温度測定装置における温度センサの固定部の拡大側断面図、（ｃ）は温度センサを構成するセンサチップと熱電対の測温接点と金網製支持体の関係を示す要部拡大図である。 前記温度センサの作り方の説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は実施形態の温度センサを装着したこて先温度測定装置の構成図である。このこて先温度測定装置１は、こて先温度測定装置本体１０と温度センサ１００とから構成されている。こて先温度測定装置本体１０は、樹脂成形品よりなるケース１１の内部に図示略の制御装置を内蔵したもので、ケース１１の表面の一方側に測定部１２を有し、他方側に操作部１３を有している。

操作部１３には、検出温度などを表示する表示部４と、装置の電源をオン／オフするパワースイッチ５と、測定ピーク値をホールド表示するように指示したり各種モードを切り替えたりするホールド／モードスイッチ６と、温度センサ１００の寿命評価をする際に評価値の積算値をゼロにリセットするセンサリセットスイッチ７と、が設けられている。

測定部１２は、円環状の飛散防止壁１５で囲まれている。飛散防止壁１５は、測定部１２にセットされた温度センサ１００に対し半田こてＨの先端を接触させてこて先温度の測定を行う際に、測定部１２の外側へ半田やフラックスが飛散するのを防止するための土手状の盛り上がり壁であり、温度センサ１００の保護も兼ねて設けられている。

その飛散防止壁１５で囲まれた測定部１２の内底面には、互いに間隔をおいて平行に上向きに２本の支持ピン２１、２２が立設されている。２本の支持ピン２１のうち、操作部１３から遠い方は固定側の支持ピン２１とされ、操作部１３に近い方は可動側の支持ピン２２とされている。可動側の支持ピン２２は、一対の支持ピン２１、２２間の距離を調節する方向（つまり、２本の支持ピン２１、２２を結ぶ直線に沿った方向）に移動自在に設けられている。

測定部１２の内底面は、図２（ｂ）に示すように、平坦な底壁１７で構成されており、固定側の支持ピン２１の基端部２１ｂは、この底壁１７にインサートされ固定されている。また、可動側の支持ピン２２の基端部２２ｂを支持する部分には、ケース１１に組み付けられたテンションレバー３０のピン支持部３７が配設されている。このテンションレバー３０は、ケース１１と別体の樹脂成形品よりなる部品である。

ケース１１の測定部１２の底壁１７には、このテンションレバー３０のピン支持部３７を、可動側の支持ピン２２の移動方向に沿って移動できるようにする下側の可動隙間１８と上側の可動スペース１９とが設けられている。下側の可動隙間１８は、ピン支持部３７を可動隙間１８から脱落しないようにするスライド壁３８により覆われており、可動隙間１８を通して半田やフラックスがケース１１の内部に侵入しないようになっている。また、可動スペース１９の入口は、支持ピン２２の嵌合されたゴムワッシャ４０で覆われており、可動スペース１９を通して半田やフラックスがケース１１の内部に侵入しないようになっている。

可動側の支持ピン２２の基端部２２ｂは、テンションレバー３０のピン支持部３７にインサートされ固定されている。固定側と可動側の２本の支持ピン２１、２２は同形状のもので、先端の頭部２１ａ、２２ａが円錐状に形成され、その下の括れ部２１ｃ、２２ｃに、温度センサ１００の両端の取付部１０８、１０９が嵌合されて保持されるようになっている。また、支持ピン２１、２２の基端側は、電気接続部２６、２７を介して図示略の制御装置に電気的に接続されている。また、測定部１２の内底面は、樹脂製のケース１１の底壁１７を保護するためにアルミニウム製などの遮熱板５０で覆われている。

図１（ａ）に示すように、可動側の支持ピン２２を支持するテンションレバー３０は、ケース１１の側面に露出したレバー操作部３１を有しており、レバー操作部３１とピン支持部３７の中間に配した回動軸３２により、可動側の支持ピン２２が移動する平面内で回動できるようにケース１１に取り付けられている。また、テンションレバー３０とケース１１の間には、テンションレバー３０の回動をスムーズにするための、互いにスライド可能に係合するピン３３と長孔３４とが設けられている。

また、テンションレバー３０はスプリング（付勢手段）３５によって一方の回動方向に付勢されており、それにより、可動側の支持ピン２２が、支持ピン２１、２２間の距離を開く方向（矢印Ａ方向）に付勢されている。これにより、レバー操作部３１を矢印Ｂ方向に押圧すると、スプリング３５の付勢力に抗してテンションレバー３０が矢印Ｃ方向に回動し、それにより、可動側の支持ピン２２が、スプリング３５の付勢力に抗して矢印Ｄ方向に移動するようになっている。

ここでは、ピン支持部３７とレバー操作部３１を有するテンションレバー３０と、テンションレバー３０を回動自在に支持する回動軸３２とが、スプリング３５の付勢力に抗して可動側の支持ピン２２を、支持ピン２１、２２間の距離を縮める方向に移動させるピン移動操作機構を構成している。

次に温度センサ１００について図２を参照して詳しく述べる。
温度センサ１００は、半田こてＨのこて先温度を検出して電気信号を出力するもので、帯板状の金網製支持体１０１（例えば、線径が０．０２〜０．２ｍｍ、５０〜２００メッシュ程度のＳＵＳ網で構成されている）と、半田こてＨのこて先を接触させる金属（例えば、洋白・鉄などの半田濡れ性の高い金属）製のセンサチップ１０２と、センサチップ１０２に測温接点１０５が接合された一対の異種金属導線１０４、１０５よりなる熱電対１０３と、金網製支持体１０１の両端にこて先温度測定装置本体１０の一対の支持ピン２１、２２に対してそれぞれ嵌合するように設けられた孔明き取付部１０８、１０９と、を備えている。

熱電対１０３を構成する異種金属導線１０４、１０５は、両端以外の部分がスリーブ１０７によって被覆されている。図２（ｃ）に示すように、金網製支持体１０１の長手方向中央の表面にセンサチップ１０２が配設されると共に裏面に熱電対１０３の測温接点１０６が配設され、その状態で電気溶接（スポット溶接）されることで、センサチップ１０２と金網製支持体１０１と熱電対１０３の測温接点１０６とが一体に接合されている。金網製支持体１０１は、長手方向の両端に設けた取付部１０８、１０９によって、こて先温度測定装置本体１０の支持ピン２１、２２により支持されることで、張設状態に保たれる。

次の温度センサ１００の作り方と両端の取付部１０８、１０９の詳しい構成について述べる。
温度センサ１００の両端の各孔明きの取付部１０８、１０９は、金網製支持体１０１の両端部に熱溶着により突片部１１０ａが接合された樹脂製（例えば、アクリル製）の円板状の孔明き固定版１１０と、孔明き固定版１１０に重ねられて熱電対１０３の各金属導線１０４、１０５の端部が電気溶接により接合された金属製（例えば、ＳＵＳ製）のワッシャ１１１と、ワッシャ１１１の貫通孔と孔明き固定版１１０の貫通孔を貫通してワッシャ１１１と孔明き固定版１１０を加締める筒状のＮｉメッキされた金属製のハトメ１１２と、固定版１１０の熱溶着された部分を覆うように装着された熱収縮チューブ１１３、１１４と、から構成されている。なお、両側の熱収縮チューブ１１３、１１４は、こて先温度測定装置本体１０の支持ピン２１、２２への温度センサ１００の逆装着防止のために色分けされている。

この温度センサ１００を作る場合は、図３に示すように、金網製支持体１０１と固定版１１０を用意して熱溶着により接合する。また、金網製支持体１０１とセンサチップ１０２と熱電対１０３の測温接点１０６を電気溶接により接合する。また、熱電対１０３の金属導線１０４、１０５の端部をワッシャ１１１に電気溶接し、ワッシャ１１１と固定版１１０をハトメ１１２で加締める。最後に固定版１１０の熱溶着部を熱収縮チューブ１１３、１１４で覆い、加熱して熱収縮チューブ１１３、１１４を収縮させる。以上により、温度センサ１００が出来上がる。

この温度センサ１００をこて先温度測定装置本体１０に装着する場合は、テンションレバー３０のレバー操作部３１を矢印Ｂのように押圧して、可動側の支持ピン２２を内側（矢印Ｄの方向）に寄せ、支持ピン２１、２２に、温度センサ１００の両端の取付部１０８、１０９のハトメ１１２の貫通孔を嵌める。次にその状態でレバー操作部３１を放すと、スプリング３５の力で可動側の支持ピン２２が、支持ピン２１、２２間の距離を開く方向（矢印Ａの方向）に移動し、金網製支持体１０１に張力が付与された状態で温度センサ１００が保持される。

この状態で、パワースイッチ５をＯＮとし、半田こてＨのこて先を温度センサ１００のセンサチップ１０２に接触させる。そうすると、検出温度が表示部４に表示される。それを視認することで、作業者はこて先温度を確認することができる。

このこて先温度測定装置１の温度センサ１００では、金網製支持体１０１の上に熱電対１０３の測温接点１０６に接合されたセンサチップ（半田に対する濡れ性の高い金属製のチップ）１０２を搭載しているので、センサチップ１０２を支持する部材を通しての熱の逃げを極力抑えることができる。つまり、金網は、同じ外形寸法の断面の金属板や実質断面積を小さくするために金属板にスリットを入れたものよりも、熱の逃げる経路の実質断面積を小さくすることができるので、金網製支持体１０１を通してのセンサチップ１０２の放熱量を小さくすることができる。従って、センサチップ１０２を介して、こて先の温度を熱電対１０３によって精度良く測定することができる。

また、帯状の金網をセンサチップ１０２の支持体として使用しているので、安定した姿勢でセンサチップ１０２を保持することができ、こて先を小さなセンサチップ１０２に容易に接触させることができる。そのため測定しやすくなる。

また、センサチップ１０２と熱電対１０３の測温接点１０６と金網製支持体１０１を電気溶接で一体に接合しているので、センサ要部の強度や一体性を高めることができ、センサチップ１０２の温度を精度良く測定することができる。

また、金網製支持体１０１の両端に、こて先温度測定装置本体１０の一対の支持ピン２１、２２に対してそれぞれ嵌合する孔明き取付部１０８、１０９が設けられているので、それらの取付部１０８、１０９をこて先温度測定装置本体１０の支持ピン２１、２２に嵌めるだけで、容易にこて先温度測定装置本体１０に温度センサ１００をセットすることができ、温度センサ１００の交換も容易にできる。

また、金網製支持体１０１の両端は、金属製のものではなく、熱伝導性の低い樹脂製の孔明き固定版１１０に接合してあるので、金網製支持体１０１の両端を通して、こて先温度測定装置本体１０の支持ピン２１、２２側へ逃げる熱量を小さくすることができる。また、熱電対１０３からこて先温度測定装置本体１０への導通経路は、固定版１１０に重ねたワッシャ１１１と、ワッシャ１１１と固定版１１０を加締めるハトメ１１２を介して確保するようにしているので、安定した計測を保証することができる。

また、上記構成のこて先温度測定装置１によれば、一対の支持ピン２１、２２のうち少なくとも一方が、該一対の支持ピン２１、２２間の距離を調節する方向に移動自在に設けられているので、支持ピン２１、２２間の距離を縮めた状態で各支持ピン２１、２２に温度センサ１００の孔明き取付部１０８、１０９を嵌合させ、その状態で、支持ピン２１、２２間の距離を開く方向に調節することにより、温度センサ１００の金網製支持体１０１を簡単に張設状態（張力を持った状態）に保つことができ、センサチップ１０２を安定して支持することができる。

また、ピン移動操作機構を構成するテンションレバー３０のレバー操作部３１を操作して支持ピン２１、２２間の距離を縮めた状態で各支持ピン２１、２２に温度センサ１００の孔明き取付部１０８、１０９を嵌合させ、その状態で、レバー操作部３１の操作を止めることにより、スプリング３５の作用によって、支持ピン２１、２２間の距離を開く方向に調節することができ、それにより、温度センサ１００の金網製支持体１０１を簡単に張設状態（張力を持った状態）に保つことができ、センサチップ１０２を安定して支持することができる。

１ こて先温度測定装置
１０ こて先温度測定装置本体
２１ 固定側の支持ピン
２２ 可動側の支持ピン
３０ テンションレバー
３１ レバー操作部
３５ スプリング（付勢手段）
１００ 温度センサ
１０１ 金網製支持体
１０２ センサチップ
１０３ 熱電対
１０６ 測温接点
１０８ 取付部
１０９ 取付部
１１０ 固定版
１１１ ワッシャ
１１２ ハトメ
Ｈ 半田こて

Claims (6)

1. こて先を接触させる金属製のセンサチップと、
   前記センサチップに測温接点が接合された熱電対と、
   前記センサチップを搭載すると共に、長手方向の両端部においてこて先温度測定装置本体により支持されることで張設状態に保たれる帯板状の金網製支持体と、
   を有することを特徴とするこて先温度測定装置用の温度センサ。
2. 前記金網製支持体の長手方向中央の表面に前記センサチップが配設されると共に裏面に前記熱電対の測温接点が配設され、その状態で電気溶接されることで前記センサチップと金網製支持体と熱電対の測温接点とが一体に接合されていることを特徴とする請求項１に記載のこて先温度測定装置用の温度センサ。
3. 前記金網製支持体の両端に、こて先温度測定装置本体の一対の支持ピンに対してそれぞれ嵌合する孔明き取付部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のこて先温度測定装置用の温度センサ。
4. 前記各孔明き取付部が、前記金網製支持体の両端に接合された樹脂製の孔明き固定版と、該孔明き固定版に重ねられて前記熱電対の各金属導線の端部が接合された金属製のワッシャと、該ワッシャの貫通孔と前記孔明き固定版の貫通孔を貫通してワッシャと孔明き固定版を加締める筒状の金属製のハトメと、を有し、前記ハトメの貫通孔を前記こて先温度測定装置本体の支持ピンに嵌合させることで前記こて先温度測定装置に装着されることを特徴とする請求項３に記載のこて先温度測定装置用の温度センサ。
5. 請求項３または４のいずれか１項に記載の温度センサの前記孔明き取付部を嵌めることで前記金網製支持体を張設状態に保持可能な互いに間隔をおいて配設された一対の支持ピンを有し、これら一対の支持ピンのうち少なくとも一方が、該一対の支持ピン間の距離を調節する方向に移動自在に設けられていることを特徴とするこて先温度測定装置。
6. 前記一対の支持ピンのうち移動自在に設けられた支持ピンを該一対の支持ピン間の距離を開く方向に付勢する付勢手段が設けられると共に、該付勢手段の付勢力に抗して、前記移動自在に設けられた支持ピンを該一対の支持ピン間の距離を縮める方向に移動させるピン移動操作機構が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のこて先温度測定装置。

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