JP2017089771A - 電熱線コイル製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電熱線の先端部に端子を接続した後、接続検査を行うことができるエレクトロフュージョン継手の電熱線コイル製造装置及び製造方法を提供する。
【解決手段】スピンドル１の外周面に電熱線Ｗを巻回し、コテ４で電熱線Ｗを融着させて保形した後、電熱線Ｗを送り出し機構側の電熱線Ｗと切り離す。電熱線Ｗの端部を折り曲げて折り立て部Ｗ_１を形成し、その先端部から被覆樹脂を除去して芯線Ｗ’を露出させる。端子６の芯線挿入孔６ａに芯線Ｗ’を挿入後圧着する。圧着後、端子６を引っ張る圧着検査と、端子６，６間の抵抗値を測定する抵抗値検査を行った後、スピンドル１から電熱線コイルを取り外す。
【選択図】図５

Description

本発明は、エレクトロフュージョン継手（電気融着式継手）の電熱線コイルを製造し、検査するための装置及び方法に関する。

上下水道管やガス管などのプラスチック管（合成樹脂管）の管継手として用いられるエレクトロフュージョン継手は、通電によって発熱する被覆電熱線のコイルを内周側に埋設した成形品よりなっている。継手内にプラスチック管を挿通後、通電して接続面を加熱溶融することにより、エレクトロフュージョン継手とプラスチック管とが接続される。

かかるエレクトロフュージョン継手の電熱線コイルの製造方法として、スピンドルの外周に樹脂被覆電熱線を隙間なく巻回した後、樹脂被覆電熱線同士を融着させて一体化してコイルとし、その後、このコイルをスピンドルから抜き出す方法が行われている（例えば特許文献１〜３）。

樹脂被覆電熱線をスピンドルに巻回した後、樹脂被覆電熱線をその送り出し装置と巻回されたコイルとの間で切断する。この状態では、樹脂被覆電熱線の両端はコイルから接線方向に延出しているので、コイル軸心線と垂直方向に樹脂被覆電熱線両端部を折り曲げる。次いで、この折り曲げた樹脂被覆電熱線の先端部から被覆樹脂を除去して芯線を露出させ、この露出した芯線に端子を係合させ、カシメによって固着させる（特許文献２，３）。

しかしながら、芯線と端子との係合状態は、外観では判別が難しい。そこで、係合状態の検査装置が考案されており、例えば、特許文献４の００１３〜００１８段落には、樹脂被覆電熱線を折り曲げて被覆樹脂を除去した先端部に端子を装着し、カシメにより圧着した後、この圧着状況を検査する装置として、電熱線コイルを製造装置で製造した後、製造装置から取り外し、ロボットによって検査装置の受台に運び、次いで端子を所定時間引っ張り、端子が所定以上ズレ動いたときには不良品と判定し、受箱に廃棄する検査装置が記載されている。

このように、従来は、電熱線コイル製造装置とは別個に設けられた検査装置が使用されており、電熱線コイルの移載用ロボットや、検査専用の受台が必要であった。

また、従来の検査装置は、接続強度の検査装置であって、電熱線コイルの抵抗値の検査を行う機構の提案はない。

特開平１−１６４８８９ 特開平８−２４３６７１ 特開２０００−３５５０５３ 特開２００１−４４９８

本発明は、電熱線の先端部に接続された端子の接続検査を容易に行うことができるエレクトロフュージョン継手の電熱線コイル製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、その一態様において、電熱線コイルの抵抗値検査も容易に行うことができるエレクトロフュージョン継手の電熱線コイル製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。

本発明のエレクトロフュージョン継手の電熱線コイル製造装置は、電熱線巻回体よりなる電熱線コイルを保持するスピンドルと、該スピンドルに保持された電熱線コイルの電熱線の端部に端子を接続する接続機構と、端子が取り付けられた電熱線コイルを該スピンドルから取り外す取り外し機構とを有する電熱線コイル製造装置において、該端子が取り付けられ、該スピンドルに保持されている電熱線コイルの該端子に引張力を加えて接続強度を検査する接続強度検査機構を備えたことを特徴とするものである。

本発明の一態様では、スピンドルに保持されている電熱線コイルの抵抗値を検査する抵抗値検査機構が設けられている。

本発明の一態様では、接続不良と判定された電熱線コイルを収容する接続不良品収容部と、抵抗値不良と判定された抵抗値不良品収容部が設けられている。本発明の一態様の電熱線コイル製造装置は、電熱線の芯線の先端部を端子の芯線挿入孔を挿入する挿入機構を有し、この挿入機構は、前記端子を保持する端子チャックを備えており、前記接続検査機構は、該端子チャックを引っ張ることにより前記端子に引張力を加えるように構成されている。

本発明のエレクトロフュージョン継手の電熱線コイルの製造方法は、かかる製造装置を用いて電熱線コイルを製造し、検査するものである。

本発明では、スピンドルに保持されている電熱線コイルについて端子の接続状況を検査するので、スピンドルから検査装置まで電熱線コイルを移載するためのロボットが不要である。

本発明の一態様では、スピンドルに保持された電熱線コイルについて、接続検査だけでなく、抵抗値の検査も行うことができる。接続強度が適正範囲にある電熱線コイルであっても、例えば、巻回時の張力変動等により、抵抗値が適正範囲にない不良品が生じることがある。抵抗値不良品も強度不良と同様に、外観上の判別が難しい他、施工時のトラブルを引き起こす可能性があるが、本発明の一態様では、抵抗値が適正範囲にある良品を確実に得ることが可能である。

接続検査、抵抗値検査の結果、不良品と判定された場合、それぞれ専用の収容部に収容することにより、圧着不良品や抵抗値不良品が混在することを防ぎ、適正な強度及び抵抗値を有する電熱線コイルを区別して、安定的に回収することができる。

本発明を説明する斜視図である。 本発明を説明する斜視図である。 本発明を説明する斜視図である。 本発明を説明する斜視図である。 本発明を説明する断面図である。 ガイド板の平面図である。 本発明を説明する断面図である。 本発明を説明する断面図である。 図８の一部拡大図である。 本発明による製造フロー図である。 エレクトロフュージョン継手の一例を示す断面図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１〜９は樹脂被覆電熱線を用いてエレクトロフュージョン継手の電熱線コイルを製造する装置及び方法を示し、図１０はこの装置による電熱線コイル製造工程のフローを示している。なお、樹脂被覆電熱線Ｗの樹脂としてはポリエチレン，ポリプロピレン等ポリオレフィンなど、芯線としては、鉄クロム線，銅ニッケル線，ニッケル線などが例示されるが、これに限定されない。また、樹脂被覆電熱線Ｗの樹脂の形状は、図１〜４では、断面が四角形形状で示されているが、これに限定されない。また、脱型手段の一つとして、筒状の排出スリーブ２を用いて説明するが、脱型手段はこれに限定されない。

このエレクトロフュージョン継手の電熱線コイル製造装置は、スピンドル１と、該スピンドル１を回転させるためのサーボモータ等の回転駆動装置（図示略）と、スピンドル１をその軸心線方向に進退させるための軸心線方向アクチュエータ（図示略）と、スピンドル１が内挿された筒状の排出スリーブ２と、スピンドル１の外周面の接線方向に樹脂被覆電熱線（以下、単に電熱線ということがある。）Ｗを送り出す電熱線送り出し機構３と、電熱線Ｗの巻き始端をスピンドル１の外周に押し付けて押えるための電熱線クランプ（図示略）と、スピンドル１の軸心線と垂直方向に進退可能であり、スピンドル１に巻回されたコイルＣの外周面に接離可能なコテ４と、送り出し機構３から送り出された電熱線Ｗと電熱線巻回体との間で電熱線Ｗを切断するためのカッター（図示略）等を有する。コテ４は、ヒータを有した加熱コテである。該電熱線クランプは、スピンドル１と一体的にスピンドル１と同軸回転可能となっている。

電熱線コイル製造装置は、さらに、コイル状に巻回された電熱線Ｗの両端をスピンドル１の軸心線と垂直方向に折り曲げて折り立てる折り曲げ機構と、電熱線Ｗの両端から被覆樹脂を切り出して芯線Ｗ’を露出させるためのストリップ機構５と、電熱線Ｗの両端の露出芯線Ｗ’に端子６を係合させ、カシメによって固着するための端子係合及びカシメ機構（図５〜１１）を有する。なお、本発明において、接続機構は限定されず、例えば、端子に電熱線を溶接するスポット溶接機構、端子に電熱線を巻回する巻き付け機構、端子を電熱線に圧着する機構などがある。本発明の一態様では、接続機構は、端子を電熱線に圧着する機構を図示する。

この電熱線コイル製造装置を用いてコイルＣを製造するには、電熱線Ｗを送り出し（巻き出し）機構３からスピンドル１の軸心線と直交方向に送り出し、その始端をスピンドル１の外周面に沿わせ、電熱線クランプによってスピンドル１の外周面に固定した後、スピンドル１をその軸心線周りに回転させると共に、スピンドル１及びスリーブ２をその軸心線に徐々に後退させ、スピンドル１の外周面に電熱線Ｗを巻き付ける。なお、スピンドルに電熱線Ｗを巻回する場合、電熱線送り出し機構をスピンドルと平行に移動させ、スピンドルは移動させず、軸心回りの回転のみとしてもよい。

スピンドル１が１回転する間にスピンドル１は電熱線Ｗの幅分だけ後退する。これにより、スピンドル１の外周面に電熱線Ｗが隙間なく巻き付けられる（図１（ｂ）〜（ｃ））。

電熱線Ｗをスピンドル１に所定ターン巻き付けた後、スピンドル１を停止すると共に、送り出し機構３からの電熱線Ｗの送り出しを停止する。次いで、図１（ｄ）の通り、加熱したコテ４を電熱線Ｗの巻回体の外周面に押し付ける。これにより、図２（ａ）の通り、巻回された電熱線Ｗのコテ押し付け部が融着（溶着）し、電熱線Ｗがコイル状に保形される。図２（ａ）の符号４ａは、コテ４を押し付けることにより形成された融着部を示す。この融着部４ａはスピンドル１の軸心線と平行方向に延在する。

次に、図２（ａ）の通り、カッター（図示略）により送り出し機構３と巻回体との間で電熱線Ｗを切断した後、図２（ｂ）の通りスピンドル１をその軸心回りに所定角度（図示の例では４５゜）ずつ回転させながらコテ４を押し付けて複数条（図示の例では８条）の融着部４ａを形成する。

次に、図３（ａ）の通り、折り曲げ機構（図示略）によって電熱線Ｗの両先端部をスピンドル１の軸心線と垂直方向に折り曲げて折り立て部Ｗ_１を形成する。次いで、図３（ｂ）〜（ｃ）の通り、ストリップ機構５によって折り立て部Ｗ_１の先端部から被覆樹脂を切り取って芯線Ｗ’を露出させる。

次いで、図４（ａ）の通り、端子６の根本部を芯線Ｗ’の先端に外嵌させ、カシメ機構によって端子６の根本部をカシメ加工し、端子６を芯線Ｗ’に圧着させる。しかる後、スピンドル１をスリーブ２内に後退させ、コイルＣをスリーブ２の先端面で押すことにより、コイルＣをスピンドル１から脱型する（図４（ｂ）〜（ｃ））。この芯線Ｗ’の端子６への挿入及びカシメ固着機構については後述する。

上記説明ではスピンドル１を後退させることによりコイルＣを脱型しているが、スリーブ２を前進させることによりコイルＣを脱型してもよい。

図１１は、このようにして製造されたコイルＣを備えたエレクトロフュージョン継手の一例を示すものである。このエレクトロフュージョン継手１０は、プラスチック管が差し込まれる差込孔１１を両端側に有している。ただし、エレクトロフュージョン継手は差込孔１１を３個以上有した多方継手であってもよく、また管の先端を封止するように差込孔を１個だけ有したキャップであってもよい。

次に、芯線Ｗ’の先端に端子６を取り付ける機構について図５〜９を参照して説明する。

図５（ａ）は、スピンドル１に巻回されたコイルＣと、該コイルＣから折り立てられた折り立て部Ｗ_１の先端から突出する芯線Ｗ’と、この芯線Ｗ’を保持するためのガイド板２０と、カシメ刃２１と、端子６及びそのチャック２２とを示すものであり、ガイド板２０、カシメ刃２１及びチャック２２については縦断面として示されている。図５（ｂ）は図５（ａ）の下部の拡大図である。図６（ａ）は図５（ｂ）のVIa−VIa線断面図、図６（ｂ）は図７（ａ）のVIb−VIb線断面図である。図７（ａ）〜（ｃ）、図８（ａ）は端子の挿入工程を示すものであり、図７（ｃ）は図７（ｂ）の一部拡大図である。図８（ｂ）はカシメ工程を示すものである。図９は図８（ａ）の一部の拡大図である。

図５（ａ）の通り、スピンドル１は軸心線を水平方向としており、コイルＣから折り立てられた樹脂被覆電熱線Ｗの折り立て部Ｗ_１はスピンドル１の軸心線下方位置から鉛直下方に向って延出している。この折り立て部Ｗ_１から芯線Ｗ’が鉛直下方に突出している。

１対の水平なガイド板２０，２０が、該芯線Ｗ’を挟んで配置されている。ガイド板２０はリニアアクチュエータ（図示略）によって、先端辺２０ａ，２０ａ同士が接離するように水平方向に進退可能に設置されている。

ガイド板２０の先端辺２０ａの辺長方向の中央部には、半円形の凹部２０ｂが形成されている。ガイド板２０，２０の先端辺２０ａ，２０ａ同士を突き合わせた状態では、図６（ｂ）のように凹部２０ｂ，２０ｂによって円形のガイド孔２０ｃが形成される。このガイド孔２０ｃの直径は、芯線Ｗ’よりも若干大きく設定されている。ガイド孔２０ｃの直径は芯線Ｗ’よりも０．０５〜０．５ｍｍ程度大きいことが好ましい。またガイド孔２０ｃの直径は、後述の端子６のテーパ面６ｔの最大直径（端子６の先端面における開口径）よりも小さい。

各ガイド板２０，２０の下側にそれぞれカシメ刃２１，２１が配置されている。各カシメ刃２１，２１はエアシリンダ等の進退駆動装置によってガイド板２０，２０と同一の水平方向に進退可能とされている。ガイド板２０、そのリニアアクチュエータ、カシメ刃２１及びその進退駆動装置は、共通の支持ベース（図示略）に設置されており、図示のスピンドル１直下位置と、それから退避した退避位置との間を往復移動可能とされている。

端子チャック２２は、保持孔２２ａにエアチャックなどによって端子６を保持可能としている。チャック２２は、リニアアクチュエータ等の横方向移動機構によって端子６のストック部（図示略）と、図示の芯線Ｗ’の直下位置とを往復移動可能とされていると共に、エアシリンダ等よりなる上下方向移動機構によって上下方向移動可能とされている。

端子６の図の下半部は、ピン状であり、その長手方向を鉛直上下方向として保持孔２２ａ内に収容されて保持される。端子６は、長手方向の中間部にフランジ６ｆを有している。また、端子６は、その一端部（図では上端部）からフランジ６ｆ付近まで延在する芯線挿入孔６ａを有している。この芯線挿入孔６ａの入口部は、入口側ほど拡径するテーパ面６ｔとなっている。テーパ面６ｔよりも奥側は等径孔部６ｅとなっている。

上記の端子取付機構によって端子６を芯線Ｗ’に固着する工程について次に説明する。

図５（ａ），（ｂ）の通り、折り立て部Ｗ_１が鉛直下向きとなる回転方向の位相にてスピンドル１が停止されている。ガイド板２０及びカシメ刃２１並びに端子６を保持した端子チャック２２が該スピンドル１の下方位置に配置される。この際、ガイド板２０，２０間の中心位置に芯線Ｗ’が位置し、芯線Ｗ’の鉛直下方に端子６の芯線挿入孔６ａが位置するように位置決めされている。また、ガイド板２０，２０の下面レベルから芯線Ｗ’が所定長さだけ下方に延出している。

次いで、図６（ｂ）及び図７（ａ）のように、ガイド板２０，２０を前進させて先端辺２０ａ，２０ａを突き合わせ、ガイド孔２０ｃに芯線Ｗ’が挿通された状態とする。

次に、図７（ｂ），（ｃ）の通り、端子チャック２２を上昇させ、端子６の芯線挿入孔６ａに芯線Ｗ’の先端（下端）を挿入する。この際、芯線Ｗ’の先端が、テーパ面６ｔよりも奥側（下側）の等径孔部６ｅにまで入り込む。

テーパ面６ｔを設けてあるので、芯線Ｗ’の先端はスムーズに芯線挿入孔６ａの該等径孔部６ｅにまで入り込む。また、芯線Ｗ’がガイド板２０のガイド孔２０ｃに挿通されているので、仮に芯線Ｗ’の先端がテーパ面６ｔに当っても、芯線Ｗ’が曲がることが防止される。この図７（ｂ），（ｃ）が芯線Ｗ’の芯線挿入孔６ａへの１次挿入状態である。

この１次挿入を行った図７（ｂ）の状態において、芯線挿入孔６ａのうちテーパ面６ｔよりも奥側の等径孔部６ｅ内における芯線Ｗ’の長さｈは、芯線Ｗ’の直径ｄ以下であることが好ましく、具体的には該直径ｄの３０〜１００％であることが好ましい。ｈがｄよりも大きいと、芯線Ｗ’が座屈し易くなるおそれがある。

１次挿入後、図８（ａ）及び図９の通り、スピンドル１を下降させることにより、芯線Ｗ’を芯線挿入孔６ａにさらに深く挿入させて２次（最終）挿入状態とする。この２次挿入状態では、端子６の上端と折り立て部Ｗ_１の被覆樹脂Ｒ下側との距離Ｄを、ガイド板２０の厚みｔと同一か、それよりもごく僅か（例えば０．５ｍｍ以下）大きいものとする。

これにより、端子６のカシメ圧着後における端子６と被覆樹脂Ｒとの間の芯線Ｗ’露出長さが規定の長さＤとなる。

この２次挿入に際しても、芯線Ｗ’がガイド板２０，２０のガイド孔２０ｃに挿通されているので、芯線Ｗ’に座屈等の変形が生じることがなく、芯線Ｗ’はスムーズに芯線挿入孔６ａ内に深く挿入される。

芯線Ｗ’の２次挿入後、図８（ｂ）の通り、カシメ刃２１，２１をエアシリンダ等によって接近移動させ、端子６の上部を挟圧し、カシメ加工し、端子６を芯線Ｗ’先端部に圧着させる。

上記のように端子６の上部をカシメ加工した後、接続強度検査を行う。即ち、カシメ刃２１を後退させ、次いで端子チャック２２をエアシリンダ等の引き下げ装置（図示略）によって端子６に所定の引き下げ力を所定時間加え、端子６が芯線Ｗ’から抜けたり、ズレたりしなければ合格とする品質検査を行う。この際の引き下げ力（引張荷重）は、電熱線の降伏荷重よりも小さいものとする。降伏荷重は、電熱線からＪＩＳ
Ｚ２２０１の金属材料引張試験片に規定する試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ２２４１の金属材料引張試験方法にて、荷重−伸び曲線データを採取する。降伏荷重を求める際には永久伸びは継手への影響や設計により適宜、基準を設けてもよいが、完全復元し得る０％基準で考えることが望ましい。

端子６が抜けたり、引き下げられてズレ動いたりした場合には、不合格と判定する。

この場合には、端子チャック２２による端子６の保持を解除し、スピンドル１を第１不良品ケース（図示略）の投入口から上方に移動させた後、スピンドル１の後退又はスリーブ２の前進によって電熱線コイルＣをスピンドル１から取り外し、落下させて第１不良品ケースに収容する。

接続強度検査結果が合格である場合には、端子チャック２２による端子６の保持を解除した後、電熱線コイルＣをスピンドル１に保持させたままとしておき、該電熱線コイルＣの両端子６，６に抵抗値検査装置（図示略）のコネクタをそれぞれ接続し、端子６，６間の抵抗値を測定する。抵抗値の測定は、抵抗値検査装置に含まれる抵抗測定器によって測定する。抵抗値の測定に際し印加する電流値は、継手に用いる電熱線の材質，線径，巻数等の発熱設計から製造者が規定する値で定める。この抵抗値が規定範囲外であるときには、抵抗値検査は不合格であると判定し、コネクタ接続を解除した後、スピンドル１を第２不良品ケース（図示略）の投入口上方に移動させ、スリーブ２の前進又はスピンドル１から取り外し、落下させて第２不良品ケースに収容する。抵抗値の規定範囲は、継手に用いる電熱線の材質，線径，巻数等の発熱設計，融着接合への影響等から製造者が規定する範囲であり、継手の発熱設計が異なる口径、品種毎に定めることが一般的であるが、継手の発熱設計,融着接合への影響等が同じ場合は同一の規定範囲でもよい。

抵抗値検査結果が合格（抵抗値が規定範囲内）である場合には、コネクタ接続を解除した後、スリーブ２の前進又はスピンドル１の後退によって電熱線コイルをスピンドル１から取り外し、次工程へ移送する。このようにして端子取付強度が十分に高く、抵抗値も適正となっている電熱線コイル良品を効率良く得ることができる。

１ スピンドル
２ スリーブ
３ 電熱線送り出し機構
４ コテ
５ ストリップ機構
６ 端子
６ａ 芯線挿入孔
６ｔ テーパ面
６ｅ 等径孔部
２０ ガイド板
２０ｃ ガイド孔
２１ カシメ刃
２２ 端子チャック

Claims (6)

1. 電熱線巻回体よりなる電熱線コイルを保持するスピンドルと、
   該スピンドルに保持された電熱線コイルの電熱線の端部に端子を接続する接続機構と、
   端子が取り付けられた電熱線コイルを該スピンドルから取り外す取り外し機構と
   を有するエレクトロフュージョン継手の電熱線コイル製造装置において、
   該端子が取り付けられ、該スピンドルに保持されている電熱線コイルの該端子に引張力を加えて接続強度を検査する接続強度検査機構を備えたことを特徴とするエレクトロフュージョン継手の電熱線コイル製造装置。
2. 請求項１において、該スピンドルに保持されている電熱線コイルの抵抗値を検査する抵抗値検査機構を備えたことを特徴とするエレクトロフュージョン継手の電熱線コイル製造装置。
3. 請求項２において、接続不良と判定された電熱線コイルを収容する接続不良品収容部と、抵抗値不良と判定された抵抗値不良品収容部とを備えたことを特徴とするエレクトロフュージョン継手の電熱線コイル製造装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、電熱線の芯線の先端部を端子の芯線挿入孔を挿入する挿入機構を有し、前記挿入機構は、前記端子を保持する端子チャックを備えており、前記接続検査機構は、該端子チャックを引っ張ることにより前記端子に引張力を加えることを特徴とするエレクトロフュージョン継手の電熱線コイル製造装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、前記接続機構は、端子を電熱線に圧着する機構であることを特徴とするエレクトロフュージョン継手の電熱線コイル製造装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電熱線コイル製造装置を用いて電熱線コイルを製造し、検査するエレクトロフュージョン継手の電熱線コイルの製造方法。

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