JP2007073476A - ヒュージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 リード線を固定する支持片及び固定片に当接して電流を流す電極に対し温度管理を行うことにより、電極の温度が安定し成形品の歩留まりを向上させる。
【解決手段】 上部電極２３、下部電極２６は被加工物Ｔ（２７，２９）に対して互いに離れて、例えば対向して当接し、加工装置３６から加圧で加圧接触する。熱電対４５は、下部電極２５に取り付けられたおり、被加工物２７．２９を挟持する両電極２３，２５の温度を検出して、該両電極２３、２５の電極温度が適正か、否かを測定する。
【選択図】 図２

Description

本発明はヒュージング装置に関し、さらに詳細にはコイル線を端子のコイル線固定部の間に挟み込み、該コイル線固定部を電極で加熱する際、コイル線固定部の温度を所定に維持することができるヒュージング装置に関する。

従来、図７に示すようにコイル線と端子（ターミナル）のコイル固定部とを固着するヒュージング加工において、ターミナル１０は電子部品等のコイル線１１を載置する支持片１２と、該支持片１２の端部から上側へ折り曲げて形成された固定片１４とから構成され、断面視略Ｕ字状に形成されている。前記コイル線１１は支持片１２に載置されるとともに、ターミナル１０のＵ字状の底部である曲げコーナー１５側に突き当てられている。
前記ターミナル１０の上方及び下方には、支持片１２及び固定片１４に当接して、加圧しながら電流を流す電極１６、１７が配置されている。前記電極１６、１７が互いに向かい合う方向に加圧しており、予め設定された所定の加圧力に達した時点で通電が開始される。

この場合、流れ開始の電流は曲げコーナー１５に集中し通過していく。これに伴い、曲げコーナー１５は発熱してコイル線１１よりも軟化し、コイル線１１はつぶれずに支持片１２及び固定片１４にくい込み、接触面積が確保され、電気的接続が可能となる。
また、曲げコーナー１５は熱軟化によりつぶれていく。次いで、固定片１４の先端１３と支持片１２の接触面積が増大して先端１３側から大電流が流れ、接触した固定片１４の先端１３と支持片１２とが溶着してヒュージング加工が終了する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−０６８１７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているヒュージング加工においては、電極１６、１７により支持片１２、固定片１４を所定温度に加熱する際、前記電極１６、１７の温度管理がなされていない。そのため、ヒュージング加工装置の起動時に、例えば数十個程度は、電極温度が安定しないため、適切なヒュージングがなされない可能性がある。このため、ヒュージング加工時にその都度、廃品として処分することがあった。

本発明の課題は、前述した問題点を解決するためになされたもので、コイル線を固定する端子に当接して電流を流す電極に対し温度管理を行なうことにより、電極温度が安定し成形品の歩留まりを向上させたことを特徴とするヒュージング装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために本発明の請求項１記載は、コイル線に取り付けた端子等からなる被加工物を加圧力が調整可能な電極で挟持し、所定の電流を流し前記コイル線をヒュージング加工するヒュージング装置において、
前記電極の近傍に設けられ該電極の温度を検出する温度センサーと、
前記温度センサーの値により加圧力及び電流を制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とする。

本発明は、電極の暖気を繰り返し使用可能な専用ワークで実施し、かつ電極温度を定量的に測定することで、被加工物の廃品が発生せず、かつ最適時間で暖気作業を完了させることができる。
さらに、電極温度を管理、記録することで被加工物の加工条件を記録、監視することができるため、品質向上につながる。

本発明の実施の形態に係るヒュージング装置について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態に係るヒュージング制御装置２０の回路構成図を示す。
整流回路２１は、４つのトランジスタ・スイッチ素子２４、２６、２８、３０を有している。これらのスイッチ素子２４、２６、２８、３０のうち、第１組（正極側）のスイッチ素子２４、２８は駆動回路３２からの第１のインバータ制御信号Ｆａにより同時に所定のインバータ周波数、例えば１０_ＫＨ_Ｚでスイッチング（オン・オフ）制御され、第２組（負極側）のスイッチ素子２６、３０は駆動回路３２から第２のインバータ制御信号Ｆｂによって同時に前記インバータ周波数でスイッチング制御されようになっている。

インバータ２２の入力端子（Ｌａ，Ｌｂ）は整流回路２１の出力端子（Ｍａ，Ｍｂ）に接続されており、該出力端子（Ｍａ，Ｍｂ）は降圧トランス３４の一次側コイルの両端部にそれぞれ接続されている。トランス３４の二次側コイルの両端には一対の電極、例えば図３の上部おとび下部電極２３、２５が整流回路２１を介さず二次側導体だけを介して接続されている。前記電極２３，２５は被加工物Ｔ（２７，２９）に対して互いに離れて、例えば対向して当接し、加工装置３６から加圧で加圧接触する。

整流回路２１は、６個のダイオードを三相ブリッジ結線してなる三相整流回路からなり、三相の交流電源端子（Ｕ，Ｖ，Ｗ）からの商用周波数の三相交流電圧を直流電圧に変換する。整流回路２１より出力される直流電圧は平滑コンデンサ３３に供給される。

インバータ２２の出力端子と降圧トランス３４の一次側コイルとの間の導体には、例えばカレント・トランスからなる電流センサ３８が取り付けられている。ヒュージング加工のための通電中、二次側回路を流れる二次電圧ｉ２（ヒュージング用電流ｉ）と相似な波形を有する一次側の電流ｉ１の瞬時値を表わす電流検出信号＜Ｉ１＞が電流センサー３８より出力される。電流測定回路４０は、インバータの各スイッチング・サイクル毎に電流センサー３８からの電流検出信号＜Ｉ１＞に基づいて電流ｉ１の実効値または電流測定値「Ｉ１」をとして求め、その求めた電流測定値［Ｉ１］を制御部４２に与える。

制御部４２は、マイクロコンピュータからなり、ＣＰＵ，ＲＯＭ、ＲＡＭ、クロック回路、インタフェース回路等を構成されており、本制御装置２０の一切の制御、例えばヒュージング加工における加圧制御、電流制御およびそれらのシーケンス制御、各種条件の設定値に関連する設定入力や登録管理、さらには測定値や判定値等の出力制御等を行う。本実施例では、外部装置（図示しない）からの起動信号ＳＴに応動してヒュージング加工を開始するようになっている。

入力部４４は、キーボードあるいはマウス等の入力装置からなり、ヒュージング加工用の各種条件の設定入力に用いられる。

熱電対（温度センサー）４５は、例えば下部電極２５に取り付けられたおり、上部電極２３、下部電極２５により挟持されてヒュージング加工する際の電極２３、２５の温度を検出機能を有し、該熱電対４５により検出された温度検出信号は温度測定部４６に送られて温度測定が行なわれ、その温度測定データが主制御装置４８に送られる。

本発明の実施の形態に係るヒュージング装置２０は基本的には以上のように構成されるものであり、図２および図６によりヒュージング装置２０の動作について説明する。
図３（Ａ）乃至（Ｃ）はヒュージング装置２０の動作説明図を示し、図４はヒュージング装置２０のフローチャートを示す。
先ず、本発明の実施に係るヒュージング装置２０においては、ヒュージング加工を行なう直前に上部電極２３、下部電極２５を測定し、これらの電極２３、２５の温度がヒュージング加工を実施するのに適切な温度に確保されているかどうか判定する。
そこで、図４のステップ１においてヒュージング装置２０をスタートさせる。すなわち、図２に示すように上部電極２３および下部電極２５を暖気するための専用の暖気ワーク３１を上部電極２３、下部電極２５の間に挿入し、加圧装置３６で所定の加圧力Ｆによりこ両電極２３，２５で暖気用ワーク３１を挟持する。これと同時に、制御回路（図示しない）により所定の電圧を両電極２３、２５間に印加する。これにより、暖気用ワーク３１を電流経路として上部電極２３、下部電極２５間に電流Ｉが流れ、両電極２３、２５が加熱される。

次いで、ステップ２において下部電極２５に取り付けた熱電対４５（図１参照）で検出された温度が温度測定部４６で表示される。本発明の実施の形態に係るヒュージング装置２０においては、表１に示すように両電極２３、２５の温度が８０〜９０℃であれば適切な温度である。すなわち、表１で判定欄「○」が適切な温度であり、判定欄「×」が不適切な温度である。
よって、ステップ３において上部電極２３、下部電極２５の温度が表１に示される判定欄「○」であれば規格内（ＹＥＳ）であり、判定欄「×」であれば規格外（ＮＯ）と判断する。両電極２３、２５の電極温度が規格内（ＹＥＳ）にあればステップ８に進む。

上部電極２３、下部電極２５の温度が規格外（ＮＯ）であれば、ステップ４において
表１の規格と比較して温度が低い（ＹＥＳ）または高い（Ｎ０）を判定する。
上部電極２３、下部電極２５の温度が低い（ＹＥＳ）場合は、ステップ５乃至ステップ７に示すように暖気用ワーク３１を両電極２３、２５に挟持してヒュージングを行なった後に暖気用ワーク３１を両電極２３、２５から取り出し、ステップ２により該両電極２３、２５の電極温度測定を行い、ステップ３で両電極２３、２５の電極温度が規格内（ＹＥＳ）または規格外（ＮＯ）を判定し、規格内（ＹＥＳ）であれば、ステップ８に進む。
ステップ４において、上部電極２３、下部電極２５の温度が規格外（ＮＯ）で、高い（ＮＯ）場合には、該上部電極２３、下部電極２５の温度が規格内（ＹＥＳ）に入るまで温度測定を繰り返す。

ここで、表１について説明する。表１は上部電極２３、下部電極２５の温度とヒュージング加工後の被加工物の成形状態の良否の評価結果を表す。具体的には、図２（Ｂ）に示すように下部電極２５の先端から８ｍｍの位置に熱電対４５を取り付け、上部電極２３、下部電極２５で被加工物３５を挟持し加圧装置３６により加圧力Ｆを付加してヒュージング加工した結果を示す。
表１において、サンプルＮｏは被加工物の試料番号を示し、「接触率」、「コイル線つぶれ率」、「端子爆破」の判定基準は表２により決定する。なお、「接触率」、「つぶれ率」は図５、図６により決定する。さらに、符号（イ）〜（ヘ）は上部電極２３、下部電極２５の温度が４０、６０、８０、９０、１００、１２０℃の順序を示す。

上部電極２３、下部電極２５の温度が８０〜９０℃であれば規格内であるので、ステップ８により被加工物を取り付ける。すなわち、図３（Ａ）に示すように端子２９のフック部または折曲部２９ａの内側に被覆線２７を挿入したものを被加工物Ｔとし、この被加工物Ｔを上部電極２３、下部電極２５の間に嵌挿して、下部電極２５により電極フック部２９ａの下面を定位置で支持しつつ、上部電極２３を端子フック部２９ａの上面に押し当てて加圧装置３６（図１参照）により所定の加圧力Ｆで押し下げる。

ステップ９により、所定の電圧を両電極２３、２５間に印加する。よって、端子フック部２９ａを電流経路として両電極２３，２５間に電流Ｉが流れ、端子フック部２９ａでジュール熱が発生する。これにより、図３（Ｂ）に示すように被覆線（リード線）２７の絶縁体（図示しない）がジュール熱で溶けて導体２７ａから除去される。絶縁体が除去されると、図３（Ｃ）に示されるように、電流Ｉは被覆線２７の導体２７ａを介して両電極２３、２５間を流れ、通電中は両電極２３，２７間の加圧力Ｆも継続して付勢されるため、ジュール熱と加圧力Ｆとで端子フック部２９ａおよび被覆線導体２７ａは一体的に圧接してかしめられる。

ステップ１０においては、ヒュージング加工中における両電極２３，２５に作用する加圧力Ｆおよび電流値ｉ２をヒュージング制御部４２により制御および監視を行なう。ステップ１１によりヒュージング終了後、加圧力Ｆおよび電流値ｉ２が適正であったか判定を行なう。次いで、ステップ１２により加圧力Ｆおよび電流値ｉ２が適正であった場合は、ヒュージング直前の両電極２３，２５の電極温度、ヒュージング加工中の加圧力Ｆおよび電流値ｉ２を記録する。ステップ１３により被加工物Ｔを取り出す。

ステップ１０により、ヒュージング加工において両電極２３、２５の電極温度、ヒュージング加工中の加圧力Ｆおよび電流値ｉ２の測定記録結果から、これらの測定記録値が規格外の場合はヒュージング加工中の被加工物Ｔを不合格品（ＮＧ）とし、ステップ１４により該被加工物Ｔを両電極２３、２５から取り外し、ステップ１５によりＮＧ品処理を行なう。以上のステップを経てステップ１６により動作が終了する。
従来は、設備起動から数十個程度、電極温度が安定しないため適切なヒュージング加工が成されない可能性があるため廃品処理しているので無駄がおおい。
本実施の形態に係るヒュージング装置では、電極の暖気を繰り返し使用可能な専用ワークで実施し、かつ電極温度を定量的に測定することで、被加工物の廃品が発生せず、かつ最適時間で暖気作業を完了させることができる。
さらに、電極温度を管理、記録することで被加工物の加工条件を記録、監視することができるため、品質向上につながる。

本実施の形態に係るヒュージング装置の回路図である。 暖気用ヒュージング加工を示す概略構成図である。 ヒュージング加工の一例を示す概略構成図である。 ヒュージング加工のフローチャートである。 コイル線が端子と接触している長さ関係を示す接合率の説明図である。 コイル線のつぶれ率の説明図である。 従来のヒュージング加工の説明図である。

符号の説明

２０ ヒュージング装置 ２３ 上部電極
２５ 下部電極 ２７ 被覆線
２９ 端子 ３１ 暖気用ワーク
３２ 駆動回路 ３４ 降圧トランス
３６ 加圧装置 ３８ 電流センサー
４０ 電流測定回路 ４２ ヒュージング制御部
４５ 熱電対 ４６ 温度測定部
４８ 主制御装置

Claims (1)

1. コイル線に取り付けた端子等からなる被加工物を加圧力が調整可能な電極で挟持し、所定の電流を流し前記コイル線をヒュージング加工するヒュージング装置において、
   前記電極の近傍に設けられ該電極の温度を検出する温度センサーと、
   前記温度センサーの値により加圧力及び電流を制御する制御装置と、
   を備えたことを特徴とするヒュージング装置。
   

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