JP2003007772A - 被接合物の熱圧着方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被接合物を搭載した金属や樹脂ベース等の変
形および溶融を回避するとともに、コストダウンを可能
にしてサイクルタイムを短くすること。 【解決手段】 熱圧着用電極を抵抗発熱により加熱して
被接合物４を熱圧着する被接合物の熱圧着装置におい
て、前記熱圧着用電極１に配設され前記熱圧着用電極１
の温度を検出する温度センサ５と、前記温度センサ５に
よって検出された前記熱圧着用電極１の温度に基づき前
記被接合物４に対して前記熱圧着用電極１が熱圧着する
のに適した上限温度および下限温度によって決定される
熱圧着温度範囲内に保持されるように通電電流を制御す
る制御信号を出力する制御装置７と、前記制御装置７か
ら出力された制御信号に基づき前記熱圧着用電極１に通
電する通電装置１０と、前記熱圧着用電極１を前記被接
合物４に対して所定の加圧力およびタイミングによって
熱圧着する駆動圧着装置３とから成る被接合物の熱圧着
方法および装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱圧着用電極を抵
抗発熱により加熱して被接合物を熱圧着する被接合物の
熱圧着方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の第１の熱圧着装置（特開２０００
−１０１２２９）は、図７（Ａ）ないし（Ｃ）に示され
るように被接合物を熱圧着用電極で加圧し、所定の加圧
がかかった時点で電源装置等により熱圧着用電極に電流
が供給され、熱圧着用電極は固有抵抗発熱により加熱さ
れ、この熱が被接合物へ伝わることで熱圧着を完了して
いた。

【０００３】また従来の第２の熱圧着装置（特開２００
０−２１９３０）は、図８に示されるようにヒータツー
ルＨＴをワークＷに押圧した状態においてパルス電流が
供給され瞬時に発熱されワークＷを圧着した後パルス電
流が遮断されるものであった。

【０００４】また従来の熱圧着装置および熱圧着方法
（特開２０００−９１３８７）は、図９に示されるよう
に温度検出手段が温度制御部ＴＣとの接続が絶たれる直
前の温度検出値を保持して温度制御部ＴＣに入力する検
出値保持手段Ｈを備えているものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の第１および
第２の熱圧着装置は、図７（Ａ）ないし（Ｃ）に示され
るように被接合物を熱圧着用電極で加圧してから電源装
置等により電流を供給すると、被接合物を熱圧着するの
に必要な温度に到達するまでにかかる数１０ｍｓｅｃ〜
数ｓｅｃの昇温過程における熱が被接合物に伝わり、過
剰な伝熱となって被接合物を搭載したベースが樹脂で構
成されている場合は熱影響を受けて変形さらには溶融し
てしまうという問題があった。

【０００６】また生産性においては、被接合物を熱圧着
するのに必要な温度まで電極を加熱する時間および熱圧
着が完了して通電を停止させ、次の加熱時（通電時）の
電極到達温度を安定化するために常温まで冷却させる時
間が必要となり、サイクルタイムを長く取らなければな
らなかったという問題があった。

【０００７】上記従来の熱圧着装置および熱圧着方法
は、温度検出手段が温度制御部ＴＣとの接続が絶たれる
直前の温度検出値を保持して温度制御部ＴＣに入力する
検出値保持手段Ｈを備えているものであるため、検出値
保持手段Ｈを追加装備するものであるので、コストアッ
プとなるとともに、直前の温度検出値を保持するもので
あるため、直前の温度検出値が低い場合にはサイクルタ
イムが長くなることがあるという問題があった。

【０００８】そこで本発明者は、熱圧着用電極を抵抗発
熱により加熱して被接合物を熱圧着する被接合物の熱圧
着方法において、前記熱圧着用電極の温度に基づき前記
被接合物に対して前記熱圧着用電極が熱圧着するのに適
した熱圧着温度範囲内に保持されるように通電電流を制
御した後に、前記熱圧着用電極を前記被接合物に対して
所定の加圧力およびタイミングによって熱圧着するとい
う本発明の技術的思想に着眼し、更に研究開発を重ねた
結果、被接合物を搭載した金属や樹脂ベースの変形およ
び溶融を回避するとともに、コストダウンを可能にして
サイクルタイムを短くするという目的を達成する本発明
に到達した。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１に記載
の第１発明）の被接合物の熱圧着方法は、熱圧着用電極
を抵抗発熱により加熱して被接合物を熱圧着する被接合
物の熱圧着方法において、前記熱圧着用電極の温度に基
づき前記被接合物に対して前記熱圧着用電極が熱圧着す
るのに適した熱圧着温度範囲内に保持されるように通電
電流を制御した後に、前記熱圧着用電極を前記被接合物
に対して所定の加圧力およびタイミングによって熱圧着
するものである。

【００１０】本発明（請求項２に記載の第２発明）の被
接合物の熱圧着方法は、前記第１発明において、前記熱
圧着用電極に配設された温度センサによって検出された
前記熱圧着用電極の温度に基づき、前記熱圧着用電極が
前記熱圧着温度範囲内に保持されるように通電電流が制
御されるものである。

【００１１】本発明（請求項３に記載の第３発明）の被
接合物の熱圧着方法は、前記第２発明において、前記温
度センサによって検出された前記熱圧着用電極の温度
が、前記熱圧着温度範囲の上限温度より低い上限基準温
度を上回った場合は、前記熱圧着用電極への通電が第１
の通電電流に切り換え制御されるとともに、前記温度セ
ンサによって検出された前記熱圧着用電極の温度が、前
記熱圧着温度範囲の下限温度より高い下限基準温度を下
回った場合は、前記熱圧着用電極への通電が前記第１の
通電電流より大きな第２の通電電流に切り換え制御され
るものである。

【００１２】本発明（請求項４に記載の第４発明）の被
接合物の熱圧着方法は、前記第３発明において、前記被
接合物を最初に熱圧着する時には、前記第１の通電電流
および前記第２の通電電流の切り換え制御に先立ち、前
記第２の通電電流より充分大きな第３の通電電流によっ
て、前記熱圧着用電極が通電されるものである。

【００１３】本発明（請求項５に記載の第５発明）の被
接合物の熱圧着方法は、前記第４発明において、前記熱
圧着用電極を一定の加圧力で一定時間加圧した後加圧力
が解除されるように前記熱圧着用電極が加圧駆動制御さ
れるものである。

【００１４】本発明（請求項６に記載の第６発明）の被
接合物の熱圧着方法は、前記第５発明において、前記熱
圧着温度範囲内に保持されるように通電電流を制御した
後に前記熱圧着用電極を前記被接合物に熱圧着するモー
ドと、前記熱圧着用電極を前記被接合物に加圧した後通
電加熱するモードとを切り換えるものである。

【００１５】本発明（請求項７に記載の第７発明）の被
接合物の熱圧着方法は、前記第６発明において、前記被
接合物に対する熱圧着が完了し加圧力が解除された後に
おいても前記熱圧着用電極が前記熱圧着温度範囲内に保
持されるべく通電制御される場合と、前記被接合物に対
する熱圧着が完了し加圧力が解除された後においては前
記熱圧着用電極の通電が停止される場合とを切り換える
ものである。

【００１６】本発明（請求項８に記載の第８発明）の被
接合物の熱圧着方法は、前記第６発明において、前記被
接合物に対する熱圧着が完了し加圧力が解除された後に
おいても前記熱圧着用電極が前記熱圧着温度範囲内に保
持されるべく通電制御される場合と、前記被接合物に対
する熱圧着が完了し加圧力が解除された後においては前
記熱圧着用電極の通電が停止される場合と、前記被接合
物に対する熱圧着が完了した時点で前記熱圧着用電極の
通電が停止され所定の保持加圧時間を経過した後加圧力
が解除されるとともに、前記熱圧着用電極が前記熱圧着
温度範囲内に保持されるべく通電制御が再開される場合
とを切り換えるものである。

【００１７】本発明（請求項９に記載の第９発明）の被
接合物の熱圧着装置は、熱圧着用電極を抵抗発熱により
加熱して被接合物を熱圧着する被接合物の熱圧着装置に
おいて、前記熱圧着用電極に配設され前記熱圧着用電極
の温度を検出する温度センサと、前記温度センサによっ
て検出された前記熱圧着用電極の温度に基づき前記被接
合物に対して前記熱圧着用電極が熱圧着するのに適した
上限温度および下限温度によって決定される熱圧着温度
範囲内に保持されるように通電電流を制御する制御信号
を出力する制御装置と、前記制御装置から出力された制
御信号に基づき前記熱圧着用電極に通電する通電装置
と、前記熱圧着用電極を前記被接合物に対して所定の加
圧力およびタイミングによって熱圧着する駆動圧着装置
とから成るものである。

【００１８】

【発明の作用および効果】上記構成より成る第１発明の
被接合物の熱圧着方法は、熱圧着用電極を抵抗発熱によ
り加熱して被接合物を熱圧着する被接合物の熱圧着方法
において、前記熱圧着用電極の温度に基づき前記被接合
物に対して前記熱圧着用電極が熱圧着するのに適した熱
圧着温度範囲内に保持されるように通電電流を制御した
後に、前記熱圧着用電極を前記被接合物に対して所定の
加圧力およびタイミングによって熱圧着するので、前記
被接合物を搭載した金属や樹脂ベースの変形および溶融
を回避するとともに、コストダウンを可能にしてサイク
ルタイムを短くするという効果を奏する。

【００１９】上記構成より成る第２発明の被接合物の熱
圧着方法は、前記第１発明において、前記熱圧着用電極
に配設された温度センサによって検出された前記熱圧着
用電極の温度に基づき、前記熱圧着用電極が前記熱圧着
温度範囲内に保持されるように通電電流が制御されるの
で、精確な通電制御および温度制御を可能にするという
効果を奏する。

【００２０】上記構成より成る第３発明の被接合物の熱
圧着方法は、前記第２発明において、前記温度センサに
よって検出された前記熱圧着用電極の温度が、前記熱圧
着温度範囲の上限温度より低い上限基準温度を上回った
場合は、前記熱圧着用電極への通電が第１の通電電流に
切り換え制御されるとともに、前記温度センサによって
検出された前記熱圧着用電極の温度が、前記熱圧着温度
範囲の下限温度より高い下限基準温度を下回った場合
は、前記熱圧着用電極への通電が前記第１の通電電流よ
り大きな第２の通電電流に切り換え制御されるので、前
記熱圧着用電極の温度を前記熱圧着温度範囲内に確実に
保持するという効果を奏する。

【００２１】上記構成より成る第４発明の被接合物の熱
圧着方法は、前記第３発明において、前記被接合物を最
初に熱圧着する時には、前記第１の通電電流および前記
第２の通電電流の切り換え制御に先立ち、前記第２の通
電電流より充分大きな第３の通電電流によって、前記熱
圧着用電極が通電されるので、前記熱圧着用電極の最初
の加熱による温度上昇を大きくして前記熱圧着温度範囲
への到達時間を短くするため、サイクルタイムを短くす
るという効果を奏する。

【００２２】上記構成より成る第５発明の被接合物の熱
圧着方法は、前記第４発明において、前記熱圧着用電極
を一定の加圧力で一定時間加圧した後加圧力が解除され
るように前記熱圧着用電極が加圧駆動制御されるので、
等温保持された熱圧着用電極から被接合物へ伝える熱量
を加圧力、加圧時間で管理することができ、これによ
り、品質を安定させるという効果を奏する。

【００２３】上記構成より成る第６発明の被接合物の熱
圧着方法は、前記第５発明において、前記熱圧着温度範
囲内に保持されるように通電電流を制御した後に前記熱
圧着用電極を前記被接合物に熱圧着するモードと、前記
熱圧着用電極を前記被接合物に加圧した後通電加熱する
モードとを切り換えるものであるので、通電電流を制御
した後に前記熱圧着用電極を前記被接合物に熱圧着する
モードと前記熱圧着用電極を前記被接合物に圧着した後
通電加熱するモードとの必要に応じた選択的切り換えを
可能にするという効果を奏する。

【００２４】上記構成より成る第７発明の被接合物の熱
圧着方法は、前記第６発明において、前記被接合物に対
する熱圧着が完了し加圧力が解除された後においても前
記熱圧着用電極が前記熱圧着温度範囲内に保持されるべ
く通電制御される場合と、前記被接合物に対する熱圧着
が完了し加圧力が解除された後においては前記熱圧着用
電極の通電が停止される場合とを切り換えるので、前記
被接合物の連続的熱圧着と単発的熱圧着に応じて切り換
えを可能にするという効果を奏する。

【００２５】上記構成より成る第８発明の被接合物の熱
圧着方法は、前記第６発明において、前記被接合物に対
する熱圧着が完了し加圧力が解除された後においても前
記熱圧着用電極が前記熱圧着温度範囲内に保持されるべ
く通電制御される場合と、前記被接合物に対する熱圧着
が完了し加圧力が解除された後においては前記熱圧着用
電極の通電が停止される場合と、前記被接合物に対する
熱圧着が完了した時点で前記熱圧着用電極の通電が停止
され所定の保持加圧時間を経過した後加圧力が解除され
るとともに、前記熱圧着用電極が前記熱圧着温度範囲内
に保持されるべく通電制御が再開される場合とを切り換
えるので、前記被接合物の連続的熱圧着と単発的圧着と
断続的圧着に応じて切り換えを可能にするとともに、熱
圧着後、材料固有の凝固点または軟化点の温度まで加圧
を保持した状態において冷却させることで、品質を安定
させるとともに、次の圧着に備え予め通電するので、被
接合物４の断続的熱圧着を短時間で行うことができるた
め、サイクルタイムの短い熱圧着方法を提供できるとい
う効果を奏する。

【００２６】上記構成より成る第９発明の被接合物の熱
圧着装置は、熱圧着用電極を抵抗発熱により加熱して被
接合物を熱圧着する被接合物の熱圧着装置において、前
記熱圧着用電極に配設された前記温度センサが、前記熱
圧着用電極の温度を検出し、前記制御装置が、前記温度
センサによって検出された前記熱圧着用電極の温度に基
づき前記被接合物に対して前記熱圧着用電極が熱圧着す
るのに適した上限温度および下限温度によって決定され
る熱圧着温度範囲内に保持されるように通電電流を制御
する制御信号を出力し、前記通電装置が、前記制御装置
から出力された制御信号に基づき前記熱圧着用電極に通
電し、前記駆動圧着装置が、前記熱圧着用電極を前記被
接合物に対して所定の加圧力およびタイミングによって
熱圧着するので、前記被接合物を搭載した金属や樹脂ベ
ースの変形および溶融を回避するとともに、コストダウ
ンを可能にしてサイクルタイムを短くするという効果を
奏する。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき、
図面を用いて説明する。

【００２８】（第１実施形態）本第１実施形態の被接合
物の熱圧着方法および装置は、図１に示されるように熱
圧着用電極を抵抗発熱により加熱して被接合物４を熱圧
着する被接合物の熱圧着装置において、前記熱圧着用電
極１に配設され前記熱圧着用電極１の温度を検出する温
度センサ５と、前記温度センサ５によって検出された前
記熱圧着用電極１の温度に基づき前記被接合物４に対し
て前記熱圧着用電極１が熱圧着するのに適した上限温度
および下限温度によって決定される熱圧着温度範囲内に
保持されるように通電電流を制御する制御信号を出力す
る制御装置７と、前記制御装置７から出力された制御信
号に基づき前記熱圧着用電極１に通電する通電装置１０
と、前記熱圧着用電極１を前記被接合物４に対して所定
の加圧力およびタイミングによって熱圧着する駆動圧着
装置３とから成るものである。

【００２９】前記熱圧着用電極１は、略コの字状の部材
によって構成され、下端が金属または樹脂のベース４３
の上に搭載された被接合物４１、４２より成る前記被接
合物４を熱圧着する圧着部１１を構成し、二又状の２個
の上端部が駆動圧着装置３を構成する電極ヘッド駆動手
段に配設された左右一対の２個の電極ホルダ２に固着さ
れている。

【００３０】前記通電装置１０は、前記左右一対の２個
の電極ホルダ２に接続された電源装置８によって構成さ
れている。

【００３１】前記熱圧着用電極１に配設され、予め入力
設定した加圧力に到達するとともに電極ヘッド離脱（図
１中上昇）遅延時間計測制御手段９に設定した時間（加
圧時間）後に、電極ヘッド駆動手段３を離脱させる制御
手段（即ち被接合物への入熱時間制御手段）を備え、駆
動圧着装置３を構成する電極ヘッド駆動手段に連絡され
ている。

【００３２】前記温度センサ５は、前記熱圧着用電極１
に配設された熱電対あるいは非接触式温度計より成り、
該熱圧着用電極１の温度を検出して温度測定手段６に出
力する。該温度測定手段６は、前記温度センサ５によっ
て検出された熱圧着用電極１の温度信号を処理して処理
された温度信号を出力するものである。

【００３３】加圧力測定手段４０は、金属または樹脂の
ベース４３の上に搭載された被接合物４１、４２より成
る前記被接合物４が載置され、前記熱圧着用電極１の前
記圧着部１１によって前記被接合物４が熱圧着された時
の加圧力を検出して、加圧力信号を出力するものであ
る。

【００３４】本第１実施形態における加圧制御系は前記
熱圧着用電極１の加熱用の電流制御系とは独立制御で
き、予め入力設定した加圧力に到達するとともに電極ヘ
ッド離脱（図１中上昇）遅延時間計測手段９に設定した
時間（加圧時間）後に、電極ヘッド駆動手段３を離脱さ
せる制御手段（即ち被接合物への入熱時間制御手段）を
備えている。

【００３５】本第１実施形態における電極加熱用の電流
制御系は、電極加圧前から独立して加熱を開始し等温に
保持する場合と、電極加圧の後、予め入力設定した時間
経過後に通電され、電極を加熱する場合を選択する制御
装置７に接続された加熱起動タイミング選択手段１３を
備えている。

【００３６】また前記電極加熱制御系は、１回の熱圧着
完了後の電極加熱動作として、電極ヘッド駆動手段３の
加圧と離脱（上昇）動作に関係無く常時熱圧着電極を必
要温度範囲に保持し続ける（電流を流し続ける）場合
は、熱圧着完了後前記電極１への通電および加熱を終了
する場合を選択する電極加熱切換手段１２を備えてい
る。

【００３７】前記制御装置７は、前記温度センサ５によ
って検出された熱圧着用電極１の温度に基づく温度測定
手段６からの前記温度信号に基づき、前記通電装置１０
を構成する電源装置８に通電制御信号を出力して、通電
を制御する。

【００３８】すなわち前記温度センサ５によって検出さ
れた前記熱圧着用電極１の温度が、前記熱圧着温度範囲
の上限温度より低い上限基準温度を上回った場合は、前
記熱圧着用電極１への通電が第１の通電電流に切り換え
制御されるとともに、前記温度センサ５によって検出さ
れた前記熱圧着用電極１の温度が、前記熱圧着温度範囲
の下限温度より高い下限基準温度を下回った場合は、前
記熱圧着用電極１への通電が前記第１の通電電流より大
きな第２の通電電流に切り換え制御される制御信号を出
力する。

【００３９】前記管理上限および管理下限による管理幅
は、本実施形態においては電極交換タイミングである寿
命における温度のオーバーシュート量が、品質ＯＫ領域
である前記熱圧着温度範囲の７０％範囲に収まるように
設定されている。

【００４０】また前記制御装置７は、前記加圧力測定手
段４０によって所定の加圧レベルに到達した信号を受け
て離脱遅延計測手段９に設定した一定の加圧時間を越え
たら、駆動圧着装置３を構成する電極ヘッド駆動手段の
駆動を解除する解除信号を出力する。

【００４１】さらに前記制御装置７は、前記加圧力測定
手段４０によって検出された前記熱圧着用電極１の前記
圧着部１１によって前記被接合物４が熱圧着された時の
加圧力信号に基づき、加圧力および加圧状態をチェック
する。

【００４２】次に前記制御装置７の記憶装置に予め格納
されている制御プログラムに基づく制御手順について、
図２に示されるフローチャートに従い説明する。ステッ
プ１００において、最初にモード選択スイッチによって
等温保持モードか単発通電モードかが切り換えられる。

【００４３】等温保持モードに切り換えられた場合はス
テップ１０１において、前記通電装置１０を構成する電
源装置８からの前記熱圧着用電極１の通電電流がオンに
され、ステップ１０２において、第１加熱条件がオンに
される。すなわち、前記熱圧着用電極１を前記被接合物
４に対して熱圧着するのに必要な熱圧着温度に昇温すべ
く一番電流レベルの高い昇温電流（第１条件）を通電す
る。

【００４４】ステップ１０３において、前記電極設定温
度の上限より低い管理上限設定温度を上回ったことを検
知すると、ステップ１０４において、第１加熱条件をオ
フにする。すなわち図３（Ａ）および（Ｂ）に示される
第１加熱条件の昇温電流による抵抗発熱によって前記熱
圧着用電極１の温度が上昇し前記電極１の管理上限設定
温度に到達すると前記昇温電流がオフにされるのであ
る。

【００４５】ステップ１０５において、前記昇温電流が
オフにされると一番電流レベルの低い第２加熱条件がオ
ンにされるので、前記熱圧着用電極１の温度の上昇が停
止した後下降してステップ１０６において、前記電極設
定温度の下限より高い電極の管理下限設定温度を下回っ
たことが検知されると、ステップ１０７において、第２
の加熱条件をオフにするとともに、ステップ１０８にお
いて前記第２の加熱条件より電流レベルのたかい第３加
熱条件がオンにされる。すなわち前記熱圧着温度範囲に
昇温後は該熱圧着温度範囲内に保持すべく前記昇温電流
より低い等温保持電流としての第２加熱条件および第３
加熱条件の通電電流を前記熱圧着用電極１に通電するも
のである。すなわち等温保持サイクルが開始される。

【００４６】ステップ１０９において前記熱圧着用電極
１の温度が上昇し管理上限設定温度に到達すると、ステ
ップ１１０において、第３の加熱条件をオフにする。す
なわち前記熱圧着用電極１の温度の下降が停止した後上
昇して前記管理上限設定温度に到達したら第３の加熱条
件がオフにされるとともに、第２の加熱条件がオンにさ
れる。

【００４７】ステップ１１１において、ワークとしての
前記被接合物がセットされ、すなわち前記加圧力測定手
段４０上に、金属または樹脂のベース４３の上に搭載さ
れた被接合物４１、４２より成る前記被接合物４が載置
される。

【００４８】ステップ１１２において、電極ヘッドが下
降して前記熱圧着用電極１が前記被接合物４に対して熱
圧着して、ステップ１１３において熱圧着時間が経過す
ると、ステップ１１４において、電極ヘッドが上昇す
る。

【００４９】ステップ１１５において、電極加熱方式選
択スイッチが必要に応じて切り換えられ、連続方式に切
り換えられた場合は、ステップ１１６において、ワーク
としての前記被接合物４を取り出され、ステップ１１７
において終了し、ステップ１１８において、前記通電電
流がオフにされる。単発方式に切り換えられた場合は、
ステップ１１８において、前記通電電流がオフにされ
る。

【００５０】上述した前記熱圧着用電極１の等温保持サ
イクルが繰り返されている間に、図３（Ｃ）に示される
ように一定周期で加圧が行われ、被接合物の熱圧着が繰
り返される。以上が等温保持モードに関する説明であ
り、以下単発通電モードについて説明する。

【００５１】単発通電モードに切り換えられた場合はス
テップ１１９において、ワークとしての前記被接合物が
セットされ、ステップ１２０において起動スイッチがオ
ンになり、ステップ１２１において、電極ヘッドが下降
して前記熱圧着用電極１が前記被接合物４に対して加圧
して、ステップ１２２において初期加圧時間が経過し
て、ステップ１２３において、通電加熱時間が経過する
と、ステップ１２４において、電極ヘッドが上昇し、ス
テップ１２５において、ワークが取り出され、ステップ
１２６において終了する。

【００５２】本第１実施形態の被接合物の熱圧着装置お
よび方法における前記熱圧着用電極１を加熱して等温保
持する図３に示される第１の熱圧着プロセス１につい
て、以下に説明する。

【００５３】前記被接合物４に対し加圧をかけない状態
で、前記第１加熱条件で前記熱圧着用電極１に通電し、
前記熱圧着温度範囲としての必要温度領域内に管理上限
まで短時間に昇温する。前記必要温度領域の前記管理上
限検知後は前記第１加熱条件よりも小で更なる温度上昇
を起こさない第２加熱条件に切換える。

【００５４】前記必要温度領域の前記管理下限を下降方
向に横切ったら、前記第１加熱条件よりも小で前記第２
加熱条件よりも大で更なる温度低下を起こさない第３加
熱条件に切換える。

【００５５】前記必要温度領域上限を上昇方向に横切っ
たら前記第２加熱条件に切換える。以後、前記第３加熱
条件および前記第２加熱条件の繰り返しにより、前記必
要温度領域内（実力値±２．５％）に等温保持する。

【００５６】上述したように電極１が前記必要温度範囲
内に保持された状態で独立して電極１を駆動し、所定の
加圧力を任意に設定・変更可能な所定の時間、任意のタ
イミングで作用することにより、熱圧着を完了する。

【００５７】次に第２の熱圧着プロセスについて、図１
を用いて以下に説明する。前記電極ヘッド駆動手段３に
より前記被接合物４を加圧し、予め入力設定した加圧力
まで到達させる。

【００５８】前記通電装置１０としての前記電源装置８
により電流を供給し、電極を熱圧着に必要な温度まで到
達させ、熱圧着を完了する。前記第１および第２の熱圧
着プロセスは、加熱起動タイミング選択手段１３により
選択可能である。

【００５９】前記第１の熱圧着プロセスにおいて熱圧着
完了後の電極加熱動作は、常時熱圧着電極１を必要温度
領域内に保持し続ける場合（図１参照）と、熱圧着完了
後電極１への通電・加熱を終了する場合（図４参照）と
を電極加熱切換え手段１２にて選択可能である。

【００６０】上記作用を奏する本第１実施形態の被接合
物の熱圧着装置および方法は、前記熱圧着用電極１の温
度に基づき前記被接合物４に対して前記熱圧着用電極１
が熱圧着するのに適した熱圧着温度範囲内に保持される
ように通電電流を制御した後に、前記熱圧着用電極１を
前記被接合物４に対して所定の加圧力およびタイミング
によって熱圧着するので、前記被接合物４１、４２を載
置した金属や樹脂ベース４３の変形および溶融を回避す
る（サイクルタイムを短くする）という効果を奏する。

【００６１】また本第１実施形態の被接合物の熱圧着装
置および方法は、前記熱圧着用電極１に配設された温度
センサ５によって検出された前記熱圧着用電極１の温度
に基づき、前記熱圧着用電極１が前記熱圧着温度範囲内
に保持されるように通電電流が制御されるので、精確な
通電制御および温度制御を可能にするという効果を奏す
る。

【００６２】さらに本第１実施形態の被接合物の熱圧着
装置および方法は、前記温度センサ５によって検出され
た前記熱圧着用電極１の温度が、前記熱圧着温度範囲の
上限温度より低い管理上限基準温度を上回った場合は、
前記熱圧着用電極１への通電が第２加熱条件の等温通電
電流に切り換え制御されるとともに、前記温度センサ５
によって検出された前記熱圧着用電極１の温度が、前記
熱圧着温度範囲の下限温度より高い管理下限基準温度を
下回った場合は、前記熱圧着用電極への通電が前記第２
の加熱条件の等温通電電流より大きな第３の加熱条件の
等温通電電流に切り換え制御されるので、前記熱圧着用
電極１の温度を前記熱圧着温度範囲内に確実に保持する
という効果を奏する。

【００６３】すなわち本第１実施形態の被接合物の熱圧
着装置および方法においては、前記被接合物４を搭載し
た金属や樹脂等のベースに熱影響を与えることなく熱圧
着できる。

【００６４】これにより、被接合物４の金属や樹脂等の
ベース４３が変形したり、溶けることもないので不良の
被接合物を生産することも無く、極めて高品質の被接合
物を提供することができる。

【００６５】また、熱圧着電極１は、加圧とは独立して
常に等温保持されているので、被接合物４の熱圧着を短
時間で行うことができるので、サイクルタイムが短い熱
圧着方法を提供できる。

【００６６】さらに本第１実施形態の被接合物の熱圧着
装置および方法においては、２種類の電極加熱タイミン
グを選択できるため、被接合物４の種類、被接合物４
１、４２を搭載するベース４３の種類等によって電極加
熱方式を使い分けることができるとともに、２種類の電
極加熱方式を選択できるため、様々な被接合物に対する
最適熱圧着条件を選定していく予備実験段階において作
業性を向上できる。

【００６７】また本第１実施形態の被接合物の熱圧着方
法は、前記被接合物４を最初に熱圧着する時には、前記
第１の通電電流としての前記第２加熱条件および前記第
２の通電電流としての前記第３加熱条件の切り換え制御
に先立ち、前記第２の通電電流より充分大きな第３の通
電電流としての前記第３加熱条件、昇温電流によって、
前記熱圧着用電極が通電されるので、前記熱圧着用電極
の最初の加熱による温度上昇を大きくして前記熱圧着温
度範囲への到達時間を短くするため、サイクルタイムを
短くするという効果を奏する。

【００６８】さらに本第１実施形態の被接合物の熱圧着
装置および方法は、前記熱圧着用電極１を一定の加圧力
で一定時間加圧した後加圧力が解除されるように前記熱
圧着用電極１が加圧駆動制御されるので、前記熱圧着用
電極の安定した圧着状態すなわち前記被接合物の一定の
圧着品質を得ることが出来るという効果を奏する。

【００６９】また本第１実施形態の被接合物の熱圧着方
法は、前記熱圧着温度範囲内に保持されるように通電電
流を制御した後に前記熱圧着用電極１を前記被接合物４
に熱圧着するモードと、前記熱圧着用電極１を前記被接
合物４に加圧した後通電加熱するモードとを切り換える
ものであるので、通電電流を制御した後に前記熱圧着用
電極１を前記被接合物４に熱圧着するモードと前記熱圧
着用電極１を前記被接合物に加圧した後通電加熱するモ
ードとの必要応じた選択的切り換えを可能にするという
効果を奏する。

【００７０】さらに本第１実施形態の被接合物の熱圧着
方法は、前記被接合物４に対する熱圧着が完了し加圧力
が解除された後においても前記熱圧着用電極１が前記熱
圧着温度範囲内に保持すべく通電制御される場合と、前
記被接合物４に対する熱圧着が完了し加圧力が解除され
た後においては前記熱圧着用電極１の通電が停止される
場合とを切り換えるので、必要に応じて前記被接合物の
連続的熱圧着と単発的熱圧着との切り換えを可能にする
という効果を奏する。

【００７１】（第２実施形態）本第２実施形態の被接合
物の熱圧着方法および装置は、前記第１実施形態におけ
る連続方式と単発方式との切り換えに加え、断続方式を
付加して必要に応じて断続方式に選択切り換える点が主
な相違点であり、図５および図６を用いて以下相違点を
中心に説明する。

【００７２】本第２実施形態においては、図５に示され
るようにステップ１１５において、電極加熱方式選択ス
イッチが必要に応じて切り換えられ、断続方式に切り換
えられた場合は、ステップ１３１において、通電電流が
オフにされ、ステップ１３２において熱圧着用電極１に
よる加圧状態が保持される。

【００７３】加圧状態が保持され一定時間の保持加圧時
間が経過すると、ステップ１３３において、前記熱圧着
用電極１および電極ヘッドが上昇し、ステップ１３４に
おいて、図６に示されるように前記熱圧着用電極１が上
述した第１実施形態と同様に前記熱圧着温度範囲内に保
持されるべく通電電流がオンにされ、通電制御が再開さ
れ、ステップ１１６において、ワークが取り出される。

【００７４】本第２実施形態においては、必要に応じて
電極加熱方式選択スイッチによって前記被接合物４の連
続的熱圧着と単発的圧着と断続的圧着に応じて切り換え
るので、前記連続的熱圧着と単発的圧着と断続的圧着と
の切り換を可能にするという効果を奏する。

【００７５】また本第２実施形態においては、前記断続
的圧着に切り換えられた場合は、図６に示されるように
前記被接合物４に対する熱圧着が完了した時点で前記熱
圧着用電極１の通電が停止され所定の保持加圧時間を経
過した後加圧力が解除されるとともに、前記熱圧着用電
極１が前記熱圧着温度範囲内に保持されるべく通電制御
が再開されるので、熱圧着後、材料固有の凝固点または
軟化点の温度まで加圧を保持した状態において冷却させ
ることで、品質を安定させるとともに、次の圧着に備え
予め通電するので、被接合物４の断続的熱圧着を短時間
で行うことができるため、サイクルタイムの短い熱圧着
方法を提供できるという効果を奏する。

【００７６】上述の実施形態は、説明のために例示した
もので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。

【００７７】また本発明は、電極劣化（固有抵抗増加）
により各条件の図３（Ａ）に示される通電回数が設定回
数以下になると、自動的に入熱（電流時間）を減少させ
通電回数を設定以上に維持する変形例を採用することが
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の被接合物の熱圧着装置
および方法を示すブロック図である。

【図２】本第１実施形態の被接合物の熱圧着装置および
方法の制御時における電極の通電電流、電極温度および
電極の加圧状態の変化を示す線図である。

【図３】本第１実施形態の被接合物の熱圧着装置および
方法の制御手順を示すチャート図である。

【図４】本第１実施形態の被接合物の熱圧着装置および
方法における熱圧着完了後電極への通電および加熱を終
了する場合の電極温度および電極の加圧状態の変化を示
す線図である。

【図５】本発明の第２実施形態の被接合物の熱圧着装置
および方法の制御手順を示すチャート図である。

【図６】本第２実施形態の被接合物の熱圧着装置および
方法における熱圧着完了後電極への通電および加熱を終
了する場合の電極温度および電極の加圧状態の変化を示
す線図である。

【図７】従来の第１の熱圧着装置における通電電流、電
極温度、加圧状態の変化を示す線図である。

【図８】従来の第２の熱圧着装置を示す斜視図である。

【図９】従来の熱圧着装置および熱圧着方法の要部を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１ 熱圧着用電極 ３ 駆動圧着装置 ４ 被接合物 ５ 温度センサ ７ 制御装置 １０ 通電装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋口 匡 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F044 NN07 PP09 PP19

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱圧着用電極を抵抗発熱により加熱して
   被接合物を熱圧着する被接合物の熱圧着方法において、 前記熱圧着用電極の温度に基づき前記被接合物に対して
   前記熱圧着用電極が熱圧着するのに適した熱圧着温度範
   囲内に保持されるように通電電流を制御した後に、 前記熱圧着用電極を前記被接合物に対して所定の加圧力
   およびタイミングによって熱圧着することを特徴とする
   被接合物の熱圧着方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記熱圧着用電極に配設された温度センサによって検出
   された前記熱圧着用電極の温度に基づき、前記熱圧着用
   電極が前記熱圧着温度範囲内に保持されるように通電電
   流が制御されることを特徴とする被接合物の熱圧着方
   法。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記温度センサによって検出された前記熱圧着用電極の
   温度が、前記熱圧着温度範囲の上限温度より低い上限基
   準温度を上回った場合は、前記熱圧着用電極への通電が
   第１の通電電流に切り換え制御されるとともに、 前記温度センサによって検出された前記熱圧着用電極の
   温度が、前記熱圧着温度範囲の下限温度より高い下限基
   準温度を下回った場合は、前記熱圧着用電極への通電が
   前記第１の通電電流より大きな第２の通電電流に切り換
   え制御されることを特徴とする被接合物の熱圧着方法。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記被接合物を最初に熱圧着する時には、前記第１の通
   電電流および前記第２の通電電流の切り換え制御に先立
   ち、前記第２の通電電流より充分大きな第３の通電電流
   によって、前記熱圧着用電極が通電されることを特徴と
   する被接合物の熱圧着方法。
5. 【請求項５】 請求項４において、 前記熱圧着用電極を一定の加圧力で一定時間加圧した後
   加圧力が解除されるように前記熱圧着用電極が加圧駆動
   制御されることを特徴とする被接合物の熱圧着方法。
6. 【請求項６】 請求項５において、 前記熱圧着温度範囲内に保持されるように通電電流を制
   御した後に前記熱圧着用電極を前記被接合物に熱圧着す
   るモードと、前記熱圧着用電極を前記被接合物に加圧し
   た後通電加熱するモードとを切り換えることを特徴とす
   る被接合物の熱圧着方法。
7. 【請求項７】 請求項６において、 前記被接合物に対する熱圧着が完了し加圧力が解除され
   た後においても前記熱圧着用電極が前記熱圧着温度範囲
   内に保持されるべく通電制御される場合と、 前記被接合物に対する熱圧着が完了し加圧力が解除され
   た後においては前記熱圧着用電極の通電が停止される場
   合とを切り換えることを特徴とする被接合物の熱圧着方
   法。
8. 【請求項８】 請求項６において、 前記被接合物に対する熱圧着が完了し加圧力が解除され
   た後においても前記熱圧着用電極が前記熱圧着温度範囲
   内に保持されるべく通電制御される場合と、 前記被接合物に対する熱圧着が完了し加圧力が解除され
   た後においては前記熱圧着用電極の通電が停止される場
   合と、 前記被接合物に対する熱圧着が完了した時点で前記熱圧
   着用電極の通電が停止され所定の保持加圧時間を経過し
   た後加圧力が解除されるとともに、前記熱圧着用電極が
   前記熱圧着温度範囲内に保持されるべく通電制御が再開
   される場合とを切り換えることを特徴とする被接合物の
   熱圧着方法。
9. 【請求項９】 熱圧着用電極を抵抗発熱により加熱して
   被接合物を熱圧着する被接合物の熱圧着装置において、 前記熱圧着用電極に配設され前記熱圧着用電極の温度を
   検出する温度センサと、 前記温度センサによって検出された前記熱圧着用電極の
   温度に基づき前記被接合物に対して前記熱圧着用電極が
   熱圧着するのに適した上限温度および下限温度によって
   決定される熱圧着温度範囲内に保持されるように通電電
   流を制御する制御信号を出力する制御装置と、 前記制御装置から出力された制御信号に基づき前記熱圧
   着用電極に通電する通電装置と、 前記熱圧着用電極を前記被接合物に対して所定の加圧力
   およびタイミングによって熱圧着する駆動圧着装置とか
   ら成ることを特徴とする被接合物の熱圧着装置。