google-site-verification: google3bd66dd162ef54c7.html

おしゃべりバイリンガル・テーブル (おもちゃ修理)

 一連のおもちゃ修理記事の最終回。今回修理するのはおしゃべりバイリンガルテーブル(Fischer Price製)です。このおもちゃのアマゾンのページはこちら。

 なお先にお断りしておきますが、このおもちゃの故障は普通なら修理不能です。今回はどこまで直せるか試すためにとことん修理を行っています。

▼おしゃべりバイリンガル・テーブル
バイリンガルテーブル
 盛りだくさんの鳴り物が入ったかなり大きなおもちゃです。アマゾンでも1万円近くします。

 症状としては電源が入らず音が出ないということで、窓のそばに置いておいたら雨で濡れ、水没したとのことです。

▼分解
内部
 ユニット間を配線が入り乱れています。

▼メイン基板
メイン基板
 この基板に配線が集中していてこれがメイン基板です。全ての配線は色違いのコネクタで接続されているので、分解・点検が容易になっています。

 おもちゃの修理をやっていて煩わしいことの一つは、作業中に配線がはんだの根元から切れてしまう現象です。このおもちゃは配線の接続にちゃんとしたコネクタを使っているので、そういう問題はまず起こりません。また、本体側のスイッチやLEDなどの配線には収縮チューブ処理がされているので、配線が切れ難くなっています。見た目は雑然とした配線ですが、抑えるべき所はきちんとしていて好感が持てます。

 ここまで特に異常は認められないのでメイン基板を外してみます。

▼メイン基板の裏側(部品面) 全体
SMD実装面、激しく腐食

左側 拡大
左半分

右側 拡大
右半分

 うわぁー、これはだめです、あちこち激しく腐食しています。青い析出物は銅イオンの色でしょう。白い析出物は錫かな(鉛フリーです)。オレンジ色は鉄かクロムか?

▼お湯で洗う
湯洗、ブラシ洗浄
 流しに持って行ってお湯に入れ、ブラシでこすって析出物を洗い流しました。なお、ここでチップ部品を洗い流さないよう、注意が必要です。

▼観察結果
チップ抵抗部
 半田が無くなっています。ソルダーレジストで覆われていなかった部分の基板パターンが消滅しています。またチップ抵抗のメタライズ膜も消滅していて、テスターで触っても導通がありません。

トランジスタの足が消滅
 トランジスタの足が無くなっています。下のパッドのほとんど消滅しています。

 同じようなことが基板のあちこちで起きているので、このおもちゃは修理不能です。

 ということで普通ならお返しするのですが、どこまで直せるかダメ元でやってみました。なお、以下の作業は実体顕微鏡を使って行っています。

▼パターン断線修復
パターン断線の修復
 ソルダーレジストの下でもピンホールなどがあるのでしょうか、パターンが消滅している個所があるので、φ0.26の単線をはんだ付けして断線を修理しました。

▼チップ抵抗の修理
抵抗交換
 元のチップ抵抗はメタライズ膜が消滅して使用不能なので、普通のラジアル部品の抵抗に交換しました。また接続パッドも無くなっているので、別の接続場所を探してそこにはんだ付けしました。スイッチからの信号入力ピンのパッドが激しく腐食している傾向がありましたが、配線を通して電流が流れたような気がします。なお、信号の入力ピンは10本くらいあって1MΩの抵抗でプルアップされているのですが、そういう配線のパッドや抵抗は全滅してました。

▼抵抗とパターンの修理
修理の様子
 パターン断線がLSIの樹脂ポッティング内部まで及んでいる場所があったので、掘り出してはんだ付けして修復しました。

▼トランジスタの接続
モールドを削ってトランジスタの端子に接続
 足が無くなっていたトランジスタのピンはモールドを削ってリードフレームを露出させ、そこにはんだ付けしました。どのトランジスタもエミッタがやられていたのは配線の関係なんでしょう。また、他の接続部は念のためにはんだを盛って再接続しておきました。

▼修理完了
修復後 抵抗を11個交換
 修理内容としては、抵抗交換11本、トランジスタの足修復3か所、パターン断線修理7か所、はんだタッチアップ多数です。

 これで修理完了で、全機能動作OKとなりました。

◆修理の感想、TIPSなど
・RoHSの基板なので鉛フリーはんだが使われているのだと思いますが、腐食でスズが抜けたためか、フラックスを付けてはんだコテを当てると白かったはんだが茶色いヘドロ状に崩壊するので清掃が大変でした。

・修理中は基板に電源とスピーカーを接続し、修理の節目が終わるたびに動作確認を行いました。だんだんと出てくる音の種類が増えていって、修理が進んでいることが実感出来てよかったです。

・電源電流をモニタしながら動作確認を行うと状態が判り易いです。ちなみに、このおもちゃの消費電流は音が鳴っている時は15mAくらいで、待機中は3.3mAくらいの消費電流でした。音も出ずに変な状態で固まってしまう時は10mAになるとか、鉾にもいろいろなパターンがありました。うんともすんとも言わず全く動作しない回路を調べる時は、電源電流の変化に注目すると問題解決のヒントが発見出来るかも知れません。

◆まとめ
 どこまで直すことが出来るか、というチャレンジでしたが、何とか修理出来て良かったです。いい経験になりました。

 修理中に一番不安だったのは、もし原因がポッティングされているLSIの故障だったらお手上げだったことです。でも今までの経験ではLSI自体が壊れていたことはまず無かったので、それを信じてやりました。

 ちょっと不思議なのは、メイン基板があれだけ腐食していたのにもかかわらず、他の部分は無事なことです。雨で濡れたということ(水没?)なら他の部分にも同じような被害が出ていてもおかしくないと思うのですが、そちらには全く異常がありませんでした。
 メイン基板の位置だけ雨で濡れたのかも知れませんが、ひょっとしたらSMT実装プロセスで使ったフラックスや洗浄方法に何か問題があったのかも知れません。
 そんなところで、ちょっと引っかかるところがあるので、気に留めておきたいと思います。とは言っても、そもそも電子回路の基板を濡らしてはアウトです。

 ということで、おもちゃの修理記事が3連発続きましたが、これで終わりです。次回からは平常運転に戻ります。

ベビラボ アンパンマン おそらでコンサート (おもちゃ修理)

 アンパンマンのキーボードの修理の話です。おもちゃの正式名は、「ベビラボ アンパンマン おそらでコンサート 」でメーカーはバンダイです。故障モードと交換した部品が珍しいかも知れないので記事で紹介します。なお、このおもちゃのアマゾンのページはこちらです

▼ベビラボ アンパンマン おそらでコンサート
ベビラボ アンパンマン おそらでコンサート
 黒鍵が無いキーボードで、ドレミファソラシドと1オクターブの発音が可能で、右側のプッシュスイッチで電源のON/OFFとプリセット曲の演奏が出来ます。おもちゃと言っても複数キーの同時押し(ポリフォニック)が可能で、和音が鳴らせます。とは言っても黒鍵無しの音域1オクターブなのでほとんど遊べません。

 故障の症状は電源が入らなくて全く音が出ないというものでした。

 調べてみると、ヒューズ抵抗が切れていました。

▼ヒューズ抵抗断線
ヒューズ抵抗
 見掛けはアキシャルリードの抵抗ですが、実はヒューズです。これが断線していました。

 なお、このおもちゃは単三電池3本で動き、電池ボックスは2本用と1本用の二つに分かれていますが、このヒューズはその間をつなぐ配線に入っていました。

 テスターを電流レンジにしてヒューズの両端に触れると1Aくらいの電流が流れました。これは負荷(プリント基板)の電源間がショートしているということで、ヒューズを交換する前にそちらを修理する必要があります。なおこのケースのように、どれくらいの電流が流れるか判らない場合は、テスターを大電流のモード(例えば20A)にしておかないと、テスター内部のヒューズを飛ばす可能性があるので要注意です。

 プリント基板の電源間にショートが発生していないか、実体顕微鏡を使って詳細に観察すると、怪しい部品を発見しました。

▼チップセラコンにクラック発見
チップコンデンサにクラック
 電源間にまたがって接続されているコンデンサなのでこれは怪しいです。

 このコンデンサを取り外してヒューズも交換して電源を入れてみると、はい、ちゃんと音が出ました。このコンデンサがショートしていたと考えて間違いないです。最初にこのコンデンサがショートし、それが原因となってヒューズが切れたものと思われます。

 このコンデンサは電源間のデカップリングコンのようなので、省略しても大丈夫そうです。とは言っても条件が悪い時に誤動作するといけません。でもチップセラコンのストックはほとんど持ってないし、そもそもショートしているのでLCRメーターで容量を調べることも出来ません。ということで、手持ちの6.3V 47μFの電解コンデンサを付けておきました。電解コンでセラコンの役目を完全に果たせる訳ではありませんが、まあ普通は大丈夫かと。

▼代替の電解コンデンサを取り付け
電解コンデンサに交換
 幸いなことに高さ方向含め、実装スペースは十分ありました。

▼交換後のヒューズ
ヒューズ抵抗
 見た目は変わらないですが交換後で、1Aのヒューズ抵抗です。

▼ヒューズ抵抗
aitendoのヒューズ抵抗
 この写真は0.5Aの物ですが、実際に使ったのは1Aです。aitendoで売っている抵抗型ヒューズ(5個入) [RFUSE-Y] です。何か買い物をする時に一緒に買っておくと良いでしょう。あるいはポリスイッチでもいいのでストックしておくと何かの時にきっと役立に立つはずです。

▼取り外した部品
外した部品
 右上が外したチップコンデンサとヒューズ抵抗。左下は交換に使ったヒューズ抵抗です。

◆まとめ
 ということで、チップコンのショートが原因でヒューズ断になった、というちょっとややこしい故障でした。ともかく無事に修理することが出来て良かったです。ちなみに、このおもちゃまだ新しくてピカピカなので買って間もない物だと思いますが、完全に修理出来て良かったです。

 あと、最近の機器にヒューズ抵抗はよく使われているので、スペア部品をストックしておいて良かったです。

◆あれこれ雑談
 ここで最初の写真をもう一度見て頂きたいのですが、このおもちゃにはメカニカルな電源スイッチがありません。この設計の意図について少し考察してみます。実は今回の故障と少し関係がありそうなことが見えてきます。

 おもちゃの電源スイッチにはスライドスイッチがよく使われますが、そのためには当然部品としてのスイッチが必要です。さらに配線コストもかかります。ところで、どうせ電源以外にもスイッチが必要になるので、これらと混ぜて電子的に電源をON/OFFするようにすれば、メカニカルな電源スイッチが省略出来てコストダウンになります。そんな事情で、このような設計になった気がします。

 それに、電子スイッチなら一定時間経ったら自動的に電源を断にしてバッテリーの無駄な消費を防ぐ、つまり電源切り忘れ防止機能を簡単に実現出来ます。これは商品差別化のためのポイントになります。

 そんなことでいいことずくめに見えるのですが、一つ心配なことがあります。電源スイッチを電子化するためには回路に常に通電しておく必要がある点です。最近の電池は内部抵抗が低いので、ショートしたら発火する可能性が高いです。万一発火したとしても、メカ式の電源スイッチなら、「ユーザーが電源スイッチを切らなかったのが悪い。取説にもそう書いてあります。」 という言い訳が出来ます。でも電子式の電源スイッチの場合、そんなことは言えません。

 長々と書いてきましたが、そういう背景があって、このおもちゃの電源回路にヒューズが入れられたのだろうか、と思いました。

 これはちょっと偏った見方かも知れません。また電源スイッチの方式がどうであれ、このおもちゃを作ったバンダイさんでは、社内の設計基準でヒューズを入れることを定められているのかも知れません。

 ともかく、おもちゃはだんだんと増えるので、いつの間にかおもちゃ箱の中に山積みになっていたりすると思います。その山の中で電池ショートで発火なんて起こったら、えらいことになります。安全確保のために出来ることは全部やっておいた方が良いと思います。人間が頭の中で考えられる程度のことは、必ず実際に起こっているのですから。

アンパンマン NEWわくわくクレーンゲーム (おもちゃ修理)

 地元の自治体が開催するおもちゃ病院のドクターをやっています。おもちゃの修理ではネットを検索して修理方法の参考にすることが効果的で、他のドクターさんが書かれた記事に助けられることがよくあります。ということで、恩返しを兼ねて私が担当したおもちゃの中で、参考になりそうなものをこのブログで紹介していきたいと思います。

 今回の記事は、アンパンマン NEWわくわくクレーンゲーム(アガツマ製)です。このおもちゃのアマゾンへリンク

  故障の症状としては「パケットが上下しない、開かないことがある」 というものです。

▼アンパンマン NEWわくわくクレーンゲーム
アンパンマン NEWわくわくクレーンゲーム
 おもちゃのクレーンゲームにはいろんなタイプがあるようですが、これは比較的新しく販売された物のようで、ネットでもこのおもちゃを修理した記事はあまり見かけませんでした。(あくまでも2017年8月時点の話です)

▼ギアボックスのフタを開ける
クレーンメカボックスのフタを空けた状態
 ギアボックスの中身が見えるまで分解を進めます。この写真はギアボックスの上の蓋を開けた状態です。他のクレーンゲームでは、この状態でチェーンの巻取りドラムの状態が判る点検窓があるようなのですが、このおもちゃにはそのような窓はありません。

 この写真に見えているケース(B)を開けないとギアボックスの中身は見えないのですが、ケース(B)は下のギアボックスの軸受けを兼ねているので、これを外した状態ではメカを動かすことが出来ません。つまり巻取りドラムの動作状態を目で見て確かめることが出来ない訳で、ここはぜひ点検窓を復活させてもらいたいです。

▼巻き上げ機構
巻き上げ機構
 ケース(B)を開けると巻き上げメカが出てきます。

 奥のオレンジ色の部品がチェーンの巻き上げドラムで、右側がモーター直結、左はヒステリシスを持った動き(遅れ動作)をするドラムです。二つのドラムの動きのズレを利用してパケットの上下と開閉を行っています。

 なお、ネットの記事を見ると、以前のバージョンでは右側のドラムの更に右側にギアがあり、ここに上死点下死点を決めるストッパーがあったようです。でもこのおもちゃにはそのような仕掛けはありません。そういうもの使わなくても、パケットが上死点に達するとそれ以上チェーンを巻けなくなるので、それをストッパー代わりにしたようです。

 こういう機構にするとチェーンに大きな力が加わるのが心配ですが、一方で上死点/下死点を決めるストッパーの調整は不要になるというメリットがあります。それに部品も減るのですから、こういう方向に進化(退化?)していくのも仕方ないでしょう。

 なお、巻き上げドラムの制御にはセンサーなどは使っておらず、タイマーだけで行っているようです。つまり一定時間回せばパケットが下がって開いて、閉じて、巻き上げ動作が行われます。次のサイクルではモーターを逆転させて同じことをやらせています。もちろんタイマーの時間は余裕を持たせた時間が設定されていますが、言い換えると上死点まで巻き上げられてもタイムアップするまでモーターは廻り続けることになります。

▼巻き上げギアの歯が変形
歯車変形
 はんだコテか何かを触れたのでしょうか、ギアが変形していました。最初はこれが動作不良の原因かと思ったのですが、どうもこれは不良の原因では無かったようです。ただこのままでは不安なので、歯型をナイフで修正し、相手の歯車のシャフトに薄いワッシャを入れて噛み合い位置を少し左にずらして応急処置しておきました。

 ここまでが分解と応急処置で、以下が修理した内容です。

◆処置-1 ディテントロックバネ圧強化 (この処置は不要かも?)

ディテントロックバネ圧UP
 右側のオレンジ色のドラムはモーター直結。左側のオレンジ色のドラムは位相遅れで動きます。左のドラムを待機させたい時にパケットの重さなどで勝手に動いては困るので歯車にディテントロックがかかっています。このロックが弱いと左側のドラムが回転してしまってパケットの開閉がおかしくなります。そこで写真のように板バネに詰め物をして実質的な長さを短くしてバネ圧を上げてやりました。詰め物は短く切った爪楊枝を使い、動かないようにホットボンドで固定しました。
 なお、この処置はやらなくてもよかったかも知れません。後で説明します。

◆処置-2 トルクリミッターの改造(トルクアップ)
 巻き上げ機構の中にトルクリミッターが入っているのですが、この伝達トルクが小さいため、巻き上げドラムを正常に動かすことが出来ないことがあるようです。たぶんこれが問題の最大の原因のような気がしますが、以下のように処置しました。

▼トルクリミッター
トルクリミッター
 この写真は説明用にトルクリミッターのクラッチ面にナイフの刃を入れています。下側の大歯車がシャフトに固定されていて、小歯車はクラッチを介して回転する構造になっています。

 減速ギアボックスの出力段にこのトルクリミッターが設置されています。ここでトルクを制限して無理な力が加わらないようになっているのですが、どうもこのトルクの設定値が低すぎるようです。つまり、このトルクリミッターが空回りするために、正常なパケット動作にならないようです。

 たぶん購入直後は問題無いのでしょうが、クラッチ面が馴染んでくると摩擦が減って伝達トルクが下り、不具合が発生するのかも知れません。

▼クラッチバネ強化
伝達トルクUP改造
 トルクリミッターの伝達トルクアップのためにクラッチの押し付けバネ力を上げました。具体的には、直径0.85mm の針金(軟鉄線)を上の写真のように巻き付けてクラッチのバネを圧縮しました。

 針金は、先端を2/3回転くらい廻したフック状にしてバネ部に巻き込み、そのまま回転させてバネの先端に移動。その後所定の長さに切断してペンチで整形しました。なお、針金の太さでトルクの調整が可能で、最初はφ0.65mmの針金を入れたのですがこれではトルク不足だったのでφ0.85mmの物にしました。もし適当なサイズのEリングがあれば、何枚か挿すことで、もっとスマートに処置出来たと思います。

◆処置-3 パケットつり上げチェーンの外れ防止 (この項は写真無し)
 下死点位置ではチェーンがたるむため、チェーン末端のリングがパケットのフックから外れそうになります。万一ここが外れると、たぶんパパが直すことになると思いますが、この修理はかなり大変です。こういう問題が起こらないようにするため、チェーンの先のリングを取り付けた後で、パケットにリングを入れる部分のギャップをホットボンドで閉じておきました。

 これで修理完了です。以下は補足説明です。

▼移動用のギア
走り装置のギア
 これは巻き上げギアの下の段で、クレーンを前後/左右に移動させるメカです。本物のクレーンで走り装置と言われている部分です。

 巻き上げ部の故障だけならここまで分解する必要は無いのですが、実は作業中にモーターの配線が一本切れてしまったのでここを開けるはめに陥りました。

▼走り装置のトルクリミッタ
走り装置のトルクリミッター
 こちらの各軸にもトルクリミッタが取り付けられています。なお、この写真のようにシャフトの長さが違うので、間違えると組み立てることが出来ません。あと、今気付いたのですが、バネの巻き数が違うのでトルクの設定値が違うのかも知れません。

▼モーター直結でクレーンのテスト
モーター直結で動かす
 先人のドクターさんの記事を読むと、修理の前にモーターの配線6本を10cmくらい延長すると作業が楽になるということが書かれています。確かにそうなんでしょうが、面倒です。

 ということで手抜きしてこの写真のように、巻き上げモーターの配線だけ外し、外部電源で直接モーターを回して動作確認を行いました。正規の手順で巻き上げモーターを動かすためには、電源投入後原点復帰がかかり、その後コインを入れ、X軸、Y軸の順でスイッチを操作する必要があり、かなり面倒です。でもこの写真のように直結にすれば、いきなりモーターを正逆に廻せるので便利です。なお電源の電池は単1x3本なので、外部電源の電圧は4.5Vにしました。

◆あれこれ
 処置-1のディテントロックバネ圧強化はやらなくてもよい可能性が高いです。というのは、最初はトルクリミッターが空回りする原因は、このディテントロックが強すぎるためと考えて、ディテントロックの爪を削ってしまった経緯があります。結果としてロックを弱くし過ぎてしまったので再度爪を再生させています(PPのプラ板を差し込み、熱溶着)。たぶんここは最初の部品の状態で大丈夫だと思いますが、もしディテントロックが弱くてパケットの開閉がうまくいっていない場合は、この例のように処置すれば調整可能です。

 アマゾンのこのおもちゃのカスタマレビューを読むと、壊れやすいという話が多いです。確かにメカの駆動音が大きくていかにも壊れそうな感じです。もう少しすっと動いてくれるといいのですがコストの問題で難しいのでしょうか、でも結構値段の高いおもちゃなんですが。あと、ギアボックス内に大量にオイルが入っていたのは故障と騒音対策のためかも知れません。

 この修理ではトルクリミッターの伝達トルクアップを行いましたが、この改造により他の部分に無理がかかってそっちが壊れないか、一抹の不安はあります。

◆まとめ
 ということで、アンパンマンの NEWわくわくクレーンゲームの修理完了しました。これと同じ設計の物ががいつまで販売されるか判りませんが、どこかのおもちゃドクターさんの参考になれば幸いです。

 あと、それは違うぞ!などのご指摘がありましたらコメントで教えて頂くと嬉しいです。
カレンダー
09 | 2017/10 | 11
1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14
15 16 17 18 19 20 21
22 23 24 25 26 27 28
29 30 31 - - - -
プロフィール

ラジオペンチ

Author:ラジオペンチ
電子工作を中心としたブログです。たまに近所(東京都稲城市)の話題など。60過ぎて視力や器用さの衰えを感じつつ日々挑戦!
コメントを入れる時にメールアドレスの記入は不要です。なお、非公開コメントは受け付けていません。

記事が気に入ったらクリックを!
最新記事
カテゴリ
最新コメント
リンク
FC2カウンター
検索フォーム
月別アーカイブ
RSSリンクの表示
QRコード
QRコード