特開 2023-101435 部品位置決め具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023101435

(43)【公開日】2023-07-21

(54)【発明の名称】部品位置決め具

(51)【国際特許分類】

   B25B 11/00 20060101AFI20230713BHJP

   H05K 3/34 20060101ALI20230713BHJP

【ＦＩ】

B25B11/00 Z

H05K3/34 504Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022001994

(22)【出願日】2022-01-10

(71)【出願人】

【識別番号】394001526

【氏名又は名称】小澤 富士男

(72)【発明者】

【氏名】小澤 富士男

【テーマコード（参考）】

3C020

5E319

【Ｆターム（参考）】

3C020XX06

5E319AA01

5E319CC22

5E319CD13

5E319GG09

(57)【要約】

【課題】
プリント基板に部品や線材を半田付けする際や、趣味の工作等で２つの物品を接着する様な場合に、その位置決めを容易且つ正確に行なう事ができる部品位置決め具を安価に製作する。
【解決手段】
テーブル１とアーム３とそれらの接続部５と、部品押え４を有し、部品押え４の鏡像防止部４３と押さえた部品（図示無し）で成す先端角を、所要の視点位置から、押さえた部品の鏡像が前記部品押え４の鏡像防止部４３に見えない角度にし、部品押え４に押さえた部品の映り込みが無く、部品押点が狭く位置決めがし易く、製作工数が少なく安価な部品位置決め具を得る。

【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

テーブルとアームと部品押えを有し、
前記部品押えの鏡像防止部と、押さえた部品で成す先端角を、
所要の視点位置から、前記押さえた部品の鏡像が前記部品押えの鏡像防止部に見えない角度にした事、
又は、前記に加えて、
所要の視点位置から押さえた部品が見易くなる様に、鏡像防止部端面の突出部を削った事
を特徴とする部品位置決め具。

【請求項2】

請求項１の部品位置決め具に於いて、
部品押え又はアームの何れか、又は両方に、
貫通孔を設けた事を特徴とする部品位置決め具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、部品を板状の物品に半田付けや接着剤等で固定する際に、部品の位置決めを容易にする為の部品位置決め具に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般的に電子回路は配線パターンを有するプリント基板に部品を半田付けして製作する。回路試作の為にこれを手作業による半田付けで行なう場合がある。

【0003】

しかし、近年多用される様になった表面実装部品は小さく熱に弱いので、半田付けを手速く行なう必要があり、その位置決めを正確に行なうには熟練した技能が必要である。
同様に、回路変更の為にプリント板を改造する場合があるが、ピン間が狭い表面実装部品の特定のピンに配線材を半田付けするのにも熟練した技能を要する。

【0004】

部品を容易且つ正確に位置決めして固定（クランプ）する為の道具として特許文献１を実用化した非特許文献１の図２のＳＭＤクランプがある。
これは目的を達するには良く出来ており、使用者からは好評を得ている。

【0005】

しかし、部品位置決め具としてはクランプする対象が小形になる程部品位置決め具の部品押えに対する要件は厳しくなる。
小形部品の一例として図３に示す様な形状で種々のサイズのチップ部品がある。具体例として１６０８サイズと呼ばれるＬ＝１．６ｍｍ、Ｗ＝０．８ｍｍ、Ｐ＝１．０ｍｍのチップ抵抗やチップコンデンサ、１００５サイズと呼ばれるＬ＝１．０ｍｍ、Ｗ＝０．５ｍｍ、Ｐ＝０．５ｍｍのチップ抵抗やチップコンデンサがあり、その固定はし難い。
他にも２０１２、３２１６、５７５０等、種々のサイズがある。

【0006】

線径の小さい電線等を含むその他の小形部品の固定も同様にし難く、本願では以降これらをまとめて小形部品と呼ぶものとし、図面では便宜上チップ部品で表示する。
これらの小形部品のクランプに対して、部品位置決め具として以下の要件がある。

【0007】

（a）部品押え端面の幅を狭める為に切削が必要
図４に示す様に、小形部品７を部品取り付け対象６であるプリント板にクランプして半田付けする場合、それらの接触部である部品押点４５の部品押え４の厚み方向（図４上で左右方向）の大きさは部品押え４の厚みになる。
小形部品７の端子７１に半田１１の様に半田付けする場合、部品押え４の先端が端子７１に触れると、半田ゴテ（図示無し）の熱は端子７１から部品押え４に逃げて半田付けがし難くなり、さらには半田付けの品質が落ちる場合もある。

【0008】

その様な事故を防ぐ為には、例えば小形部品７がチップ部品であれば図３におけるチップ部品のＰ寸法より部品押え４の先端の厚みを小さくし、部品押点４５の厚み方向の大きさを充分小さくする必要がある。
その為に、部品押え４だけを別に製作してアーム３と結合させる方法があるが、その為の構造が複雑になり、組み立て精度も高い必要があり、コストアップになる等の弊害が伴う。

【0009】

非特許文献１のＳＭＤクランプでは図５の様に部品押え４の裏面を切削部４２の様に斜めに削って部品押点４５の厚さ方向の大きさを小さくしている。
あるいは、図６の様に部品押え４の裏面を切削部４２の様に段差を付けて削っても良い。

【0010】

しかし、通常の板金加工では素材をレーザーカットや打ち抜き加工で切り出し、必要に応じてバリ取り処理をし、曲げ加工するだけであるが、部品押えを薄くする為の図５や図６の様な切削加工は手作業の為多くの手間が掛かり、多数製作する際には製品の均質化の妨げにもなり、製作を請け負う事を忌避する製造業者も多いのが実状である。

【0011】

（b）部品の映り込み防止対策が必要
小形部品を手作業で半田付けするには、前記した様に、部品押えを部品端子に接触させない為にも、部品に対する押さえ位置の決定も重要である。
しかし、ステンレス等の様に滑らかな表面を持つ材料で製作された部品押えでは、その表面が反射面となり鏡として働くので、作業者からは部品が鏡像として見える。
即ち、部品押えに部品が映り込んで部品との境界が判り難くなり、部品に対する部品押えの位置決めがし難くなる。

【0012】

部品の映り込みに関して図７で説明する。
ここで、本願では部品押えの反射面４１と小形部品７の表面（上面）とで成す角を先端角と呼ぶものとする。
図７では部品押え４の反射面４１と小形部品７の先端角はαである。
又、鏡像が先端角αに対して、鏡像が見える範囲を鏡像可視範囲、鏡像が見えない範囲を鏡像不可視範囲と呼ぶものとする。

【0013】

一般的に知られた「光の反射の法則」により、反射面４１より右側の小形部品７に対して鏡像９が出来る。これは反射面４１の任意位置に於ける法線に対して、小形部品７の表面からの光の入射角とその反射光の反射角が等しい事に因るものであり、図７に於いて小形部品７の右端は法線１に対しては視点１、法線２に対しては視点２、法線３に対しては視点３で鏡像９が見える。

【0014】

例えば法線２に於ける小形部品７の表面からの光の入射角θ２と視点２への光の反射角θ２は等しい。法線１、法線３においても同様であり、図７では視点１から視点３を含み、約９０度の先端角αのほぼ全域に於いて、鏡像可視範囲であり、部品押えの位置決めがし難くなる事が判る。

【0015】

その部品映り込み防止の為に、部品押えの表面（反射面）に艶消し塗装、ヘアライン処理、サンドブラスト処理等、何らかの処理を施す方法がある。
因に非特許文献１のＳＭＤクランプでは、図８の様に部品押え４に刻印パンチで波状の凹凸を設けて鏡像防止部４３として部品映り込み防止をしている。
しかし、前記の何れの方法を用いても手間が掛かりコストアップの要因になる。

【0016】

なお、５７５０サイズ等の比較的大形の部品や、多ピンのＳＯＰやＳＳＯＰと呼ばれる表面実装形のＩＣでは、部品押えと実際の半田付けを行なう端子の距離が大きく部品押えと部品端子の接触や、映り込みは問題にならないので、前記（a）、（b）の問題は無く、部品押えに特別な工夫は必要無い。
従って、以降本願の説明は主として小形部品を対象として行なう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0017】

【特許文献1】実願２０１５－００３５２１

【0018】

【非特許文献1】表面実装はんだ付け用ツール「ＳＭＤクランプ」 有限会社 プロエクシィ http://www.proxi.co.jp/products/pamphlet_smd_clamp.htm

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0019】

解決しようとする課題は、部品を板状の物品に半田付けや接着剤等で固定する際に用いる部品位置決め具において、部品押さえ部の狭小化と部品映り込み防止の為の方法を容易にして、安価な部品位置決め具を得る事である。

【課題を解決するための手段】

【0020】

本願発明の部品位置決め具は部品押えと、部品押え貫通孔を設けたテーブルと、前記部品押えを支持するアームと、前記テーブルと前記アームを結合する接続部等で構成し、部品と部品取り付け対象を位置決めした状態で挟み込んで相対位置を保持（以降クランプと呼ぶ場合がある）させるものであり、対象部品に対する部品押え又はその先端部の傾きに所要の角度を与える事により、部品を辺又は点で押さえ、作業する視点での部品の映り込みを防止する。
さらに、部品押えやアームに貫通孔を設ける事により、部品のみならず周辺の映り込みも防止でき、且つ部品押えの裏面側の視界も確保でき、作業がし易くなる。

【発明の効果】

【0021】

本願発明の部品位置決め具は、単純な構造で加工が容易であり、部品押えと部品との接触部が小さく部品押点の位置決めが容易で、且つ部品の映り込み防止も可能である、という利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本願の部品位置決め具の一例である。

【図2】公知の部品位置決め具の一例である。

【図3】一般的なチップ部品の形状の一例である。

【図4】加工無しの部品押えで小形部品を押さえた場合の一例である。

【図5】切削加工した部品押えで小形部品を押さえた場合の一例である。

【図6】切削加工した部品押えで小形部品を押さえた場合の一例である。

【図7】部品押えへの部品映り込みの説明図である。

【図8】凹凸加工による部品押えへの部品映り込み防止例である

【図9】部品位置決め具の部品押えの実施例である。

【図10】部品押え端面位置と鏡像不可視範囲の説明図である。

【図11】鏡像不可視範囲の説明図である。

【図12】先端角１３５度の場合の鏡像不可視範囲の説明図である。

【図13】部品高さと先端角の関係の説明図である。

【図14】部品押点の一例である。

【図15】部品押点の一例である。

【図16】部品押え端面の角に対する切削加工の一例である。

【図17】貫通孔の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下に本願実施の最良の形態を実施例で示す。
なお、本願発明は主として部品位置決め具に於ける部品押えに関するものである。
部品押え以外の部分は特許文献１の図１～図１６に類する何れでも良いので、以降の実施例としての説明や関連図面では、部品位置決め具全体としては特許文献１の図１の形態とし、記載は主として部品押えを中心に行なっている。

【0024】

なお、本願の対象は部品を板状の物品に半田付けや接着剤等で固定する際に用いる部品位置決め具であるが、主な適用先はプリント基板に部品や線材を半田付けする際と考えられるので、以下の実施例は主としてプリント基板への部品の半田付けで示すが、その他へも同様に適用可能である。

【0025】

又、本願の内容は公知では無い故に、説明に必要な用語も一般に知られたものが無い場合があるので、必要に応じて用語を定義する。
さらに、以下で記述する実施例はあくまでも「例」であり、同等機能を実現する方法にはそれらから組み合わせの変更や応用、派生、類推される種々のバリエーションが考えられるが、発明が示す原理に基づく限りはそれらは全て本願の範囲に含まれるものとする。

【実施例0026】

図９は本願の請求項１の部品位置決め具の部品押えの実施例であり、（ａ）は部品押え４の先端部を曲げて先端角αを確保し、鏡像防止部４３としたものであり、（ｂ）は部品押え４全体で先端角αを確保し鏡像防止したものであり、何れも部品押え４を除けば全体としての形状は図１の様なイメージである。
なお、（ａ）において、鏡像防止部４３の長さＬは、対象とする小形部品７の長さと同等又はそれ以上有れば良く、そうすれば小形部品７が鏡像防止部４３に映り込む事が無い様にする事ができる。

【0027】

前記の単純な構造による主な効果は以下の３点であり、従来の問題を完全に解決するものである。
（１）部品上方の視点から部品の鏡像が見えない、映り込み防止効果がある。
（２）部品押えの端面と裏面（反射面の反対面）とで成す辺又は点で部品を押さえるので、小形部品に対しても部品押えの位置決めが容易。
（３）切削箇所が無く製作が容易。

【0028】

なお、図９（ｂ）は部品押え４全体を鏡像防止部としたものであり、図９（ａ）より折曲げが少なく加工の手間が少ない。
但し、図９（ｃ）の様に弊害として、小形部品７に隣接して高さが大きい部品１０が有ると部品押え４が小形部品７に届かない場合が出て来る。
一方（ａ）ではその様な弊害は無い。
図９（ａ）、（ｂ）何れでも本願の目的は達成できるが、実用的には（ａ）の方が優れているので、以降の説明は主として（ａ）の形態で行なう。

【0029】

先ず図９（ａ）（ｂ）について（１）の部品映り込み防止効果を説明する。
最初にその前提条件について図１０で説明する。
部品押え４の反射面４１と小形部品７の表面との先端角がαの場合に、部品押え端面の位置がＡ点とＢ点の場合が考えられる。

【0030】

部品押え端面がＢ点となるのは、図１４の様に部品押え端面４４を平面のままにする場合であり、Ａ点あるいはＡ点とＢ点の間になるのは、図１５の様に小形部品７を確実にクランプする為に、部品押え端面４４にＶ字状の切り欠きや、円や楕円の一部分等の形状の切り欠き（図示無し）を設けた場合であり、部品押え４の板厚と切り欠きの形状と小形部品７の幅寸法との相対関係でＡ点からＢ点の何れの位置になるかが決まる。

【0031】

「鏡の原理」で良く知られている様に、小形部品７の上面の鏡像９は反射面４１に対する線対称位置に生じる。
その場合、部品押え端面位置がＡ点の場合の鏡像不可視範囲は視点Ａを境界としてβＡであり、部品押え端面位置がＢ点の場合の鏡像不可視範囲は視点Ｂを境界としてβＢであり、図１０より、βＡ＜βＢである。

【0032】

本願の目的は鏡像不可視範囲を可能な限り広く確保することであり、先端角の大きさが同じ場合であれば、部品押え端面の位置がＡ点の場合が鏡像不可視範囲が最小となる最悪条件と言える。
即ち、部品押えの反射面４１が小形部品７の上面と接するものとして鏡像不可視範囲を検討すれば良く、本願での以降の説明はその様にするものとする。

【0033】

図１１で図９（ａ）の部品映り込み防止の原理を説明する。
鏡像防止部４３の反射面４１と小形部品７上面との先端角をαとし、反射面４１の端であるＡ点の法線を法線１とする。
「光の反射の法則」に従って、法線１に対して小形部品７の上面からの光の入射角θ１は反射角θ１で反射して視点１に届く。
同様に法線２では小形部品７上面右端の光が入射角θ２、反射角θ２で反射して視点２に届く。

【0034】

視点１を境界として視点０側には反射面４１による小形部品７の上面からの光の反射光が届く事はなく、即ち鏡像不可視範囲βとなり、この範囲では鏡像は見えないのであり、これが本願発明による映り込み防止効果である。

【0035】

角度の単位を［度］とすると、図１１から先端角αと鏡像不可視範囲βの関係は、以下の式になる事は明らかである。
α＝β／２+９０ ［度］ ・・・ （１）式
又は、
β＝（α－９０）×２ ［度］ ・・・ （２）式
従って、所要（仕様）の鏡像不可視範囲βに応じて先端角がαとなる様に部品押え４、あるいは鏡像防止部４３を製作すれば良い。

【0036】

一例として、図１２にα＝１３５度、β＝９０度の場合を示す。
小形部品７を真上から見た視点４からは、鏡像防止部４３への部品の映り込みが無く、鏡像が見えないので目的を達成できる。

【0037】

図１３で鏡像不可視範囲を要する中で最も高さが小さい部品に合わせて先端角を決めれば、それより部品高さが大きい部品についても鏡像不可視範囲が確保出来る事を説明する。
図１３において、最も高さが小さい部品に合わせて先端角をα１とすると、それより高さが高い部品に対してはアーム３が角度θだけ持ち上がって先端角がα２になったとすると、α２は
α２＝α１＋θ ・・・ （３）式
になる。
従って、（２）式より、鏡像不可視範囲βは２θだけ大きくなるので、映り込み防止効果が保たれる事が判る。

【0038】

図９（ｂ）は（ａ）の鏡像防止部４３をそのまま部品押え４全体に置き換えたものと見なせるので、同様に部品映り込み防止効果もある事が判る。

【0039】

次に、（２）の小形部品に対しても部品押えの位置決めが容易である事を説明する。
図４では部品押え端面４４がそのまま小形部品７に当たるので部品押点４５が広くなったので切削加工が必要になった。
一方図９（ａ）、（ｂ）では先端角αを設ける事により、部品押え４の端面と裏面（反射面の反対面）とで成す辺又は点で部品を押さえるので、小形部品に対して部品押えの位置決めが容易になるのは明らかである。

【0040】

図１４は図９（ａ）が辺で部品を押さえる場合の例である。
部品押え端面４４には切り欠きを入れていないので、部品押点４５は部品押え４の端面４４と裏面（反射面の反対面）とで成す辺で小形部品７を押さえている事が図１４で判る。

【0041】

図１４の左側面図において、部品押点４５は小形部品７の図１４における左右寸法に対して充分小さく、切削で部品押え４の厚さを小さくするのと同様の効果を得る事ができる。
この事は図９（ｂ）においても全く同様である。

【0042】

図１５は図９（ａ）が点で部品を押さえる場合の例である。
図１５は部品押え端面４４にＶ字形の切り欠きを入れたものであり、部品押点４５はＶ字形の端面と部品押え裏面（反射面の反対面）とで成す辺と、小形部品７の正面図における上側両端辺との２つの交点が部品押点４５となって小形部品７を押さえている事が判る。

【0043】

図１５の左側面図において、部品押点４５は小形部品７の図１５における左右寸法に対して充分小さく、切削で部品押え４の厚さを小さくするのと同様の効果を得る事ができる。
この事は切り欠きの形状がＶ字状以外の円や楕円の一部等（図示無し）でも同様であり、図９（ｂ）においても全く同様である。

【0044】

図９（ａ）、（ｂ）の部品押えを有する部品位置決め具において、部品押えを薄くする為の図５や図６の様な切削加工や、映り込み防止の為の図８の様な刻印パンチ加工やサンドブラスト等の加工が不要である事から、（３）の製作が容易である事については明らかである。

【0045】

以上の説明から、実施例１の部品位置決め具は一見単純な工夫であるが、従来無かった方法であり、一石三鳥とも言える大きな効果がある発明である事が判る。

【実施例0046】

図１６は本願の請求項１の部品位置決め具の部品押えの実施例である。
即ち、図１６は図１５の部品押え端面４４の突出部を切削部４２（斜線網掛け部）の様に削り落としたものである。
これにより小形部品７に対する視点５や、その近傍からの視界が広がり、作業がし易くなる。

【0047】

この場合の切削は、部品押点４５には無関係な単に不要部分を削るものであって厳密な寸法管理は不要であり、且つ微小面積である点が、図５や図６における厳密な寸法管理が必要な切削とは異なり、多くの手間は掛からないのが特徴である。
この事は部品押え端面４４に切り欠き無しの場合や、切り欠きの形状がＶ字状以外の円や楕円の一部等（図示無し）の場合も同様であり、図９（ｂ）においても全く同様である。