JP3049368U - 溶着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ケース本体とカバー間に抵抗発熱体を挟み込
み、この抵抗発熱体に電圧を印加して熱溶着する方法を
自動化して安定した品質の溶着製品に仕上げることがで
きる溶着装置を得る。 【解決手段】 ケース本体１１側に電極挿入用の小径孔
１４を設けた電池ケース１０を溶着機１の受台８０にセ
ットし、この電池ケース１０を押当板４９で押えながら
上下に摺動する一対の電極ブロック２０に取り付けられ
た電極２１を上方より前記小径孔１４内に挿入して抵抗
発熱体１２に当接させることにより電圧を印加し、溶着
を行う。抵抗発熱体１２に対する電圧の印加は、電圧印
加制御装置９０により自動的に制御する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、熱可塑性樹脂で成形された成形品、例えば、電子機器等に搭載され る電池ケースにおいて、ケース本体とカバーの接合面に抵抗発熱体を挟み込み、 この抵抗発熱体に電圧を印加して発熱させることにより、接合面の樹脂を溶融し て溶着させる溶着方法の実施に際して用いる溶着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

熱可塑性樹脂で成形されたケース本体とカバー内に電子部品を内蔵し、このケ ース本体とカバーを結合する場合、超音波、高周波電磁誘導又は接着剤を利用し た方法等が知られている。 しかし、この超音波や高周波電磁誘導による接合方法は、内蔵する電子部品等 に不良要因を誘発する危険がある。又、接着剤による結合の場合は、固定までに 時間がかかると共に、接着剤が接合面から漏れだして汚れの原因になったり、外 観が悪くなったりする。

【０００３】 そこで、溶着するケース本体とカバーの間に電気抵抗に基づく発熱体（以下「 抵抗発熱体」と称す）を挟み込み、この発熱により熱可塑性樹脂を溶融して相互 を溶着させる方法を本件出願人は特願平８−２８０４３５号として出願中である 。この方法は、瞬間的な熱による溶着方法なので、内部部品や外観上に何ら影響 を与えることなく、有効な手段である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記溶着方法の場合、その溶着作業を手作業で行っていたのでは、生 産性が上がらないばかりか、安定した品質を得ることは難しい。 本考案の目的は、自動的に溶着作業を行うことにより、安定した溶着製品を得 ることができる溶着装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案者らが提案する溶着装置は、ケース本体とカバーの溶着面に抵抗発熱体 を挟み込み、ケース本体又はカバーのいずれかに貫通した小径穴内へ、電圧印加 制御装置に接続された電極を挿入して抵抗発熱体に当接させることにより、抵抗 発熱体を発熱させると、周囲の樹脂が溶融して融合する。この状態の後、電圧を 止め、冷却すると融合した樹脂は硬化し、この結果ケース本体とカバーの結合が 行われ溶着が完了し、瞬間に溶着がおこなわれ、又、小径孔を何らかの方法で塞 げば外観から抵抗発熱体が見えなくなるため外観的に優れたケースを得る事がで きるという特徴を有する前記特願平８−２８０４３５号に係る溶着方法を自動的 に実施可能にした溶着装置を提案するものであって、その構成は次の通りである 。

【０００６】 １．棒状の電極と、前記電極に接続された電線と、前記電極を上下に摺動可能に するリニアガイドと、前記電極を被溶着物に内蔵した抵抗発熱体に当接する様 に付勢するコイルスプリングと、前記電極の摺動範囲を規制するストッパーナ ットから構成された一対の電極ブロックと、前記電極ブロックを取り付けた取 付板と、前記取付板を上下に移動させるシリンダーと、前記取付板に取り付け 且つコイルスプリングで被溶着物に押し当てる押当板とから構成された駆動ブ ロックと、で構成された溶着機、及び前記溶着機の電線に電圧を印加する時間 を制御する電圧印加制御装置と、から構成された溶着装置。

【０００７】 ２．銅の表面にメッキ処理を施した電極を用いる前記１記載の溶着装置。 ３．電圧印加制御装置にマイコン制御を用いた前記１又は２記載の溶着装置。 ４．電圧印加制御装置にシーケンス制御を用いた前記１又は２記載の溶着装置。 ５．電池ケースのケース本体とカバーとを結合する際に用いられる前記１又は２ 又は３又は４記載の溶着装置。

【０００８】

【作用】

本考案における溶着装置の構成と作用（溶着方法）は、熱可塑性樹脂で成形さ れたケース本体と別部材のカバーの溶着面に抵抗発熱体を挟んで組み込んだケー スを溶着装置のケース受台に備え付け、シリンダーで電極ブロックを取り付けた 取付板を降下させると、固定板へコイルスプリングにより上下自在に摺動可能に 取り付けられた押当板がまずケースの天面を押しつける。前記押当板は溶着面全 面を均一に押しつけ可能な面形状を有している。

【０００９】 この状態では抵抗発熱体が発熱していないため、ケース本体とカバーは抵抗発 熱体の厚み分隙間が開いているが、抵抗発熱体が発熱すると溶着面の樹脂が溶融 するため、押当板がコイルスプリングの付勢力にてケース本体はカバーに食い込 む力が生じる。

【００１０】 又、取付板に取り付けられた電極ブロックにおいては、電極は絶縁用の台座を 介してリニアガイドに取り付けられており、さらにコイルスプリングでケース受 台方向に付勢されている。 まず、固定板が降下すると電極がカバーに貫通された小径孔を通してケース内 に内蔵された抵抗発熱体に当接する。

【００１１】 次に、電極から電圧を抵抗発熱体に印加すると前記した様に抵抗発熱体はケー ス本体に沈んでゆくが、コイルスプリングの付勢力で電極は抵抗発熱体に追従す る。 この様に本考案の溶着機は、カバーが樹脂の溶融によるケース本体への沈み込 みを、コイルスプリングの付勢力を利用し押当板が常に均一な圧力でカバーに与 える事で可能にし、又、電極が抵抗発熱体に常に当接することを可能にしている 。

【００１２】 次に、電極に接続された電線に電圧を印加する電圧印加制御装置は、電圧を所 望する電圧に変圧するトランス、トランスの１次側への給電を接続遮断するリレ ー、そして、リレーの開閉及びその時間の制御をする制御回路からなる。 制御回路としては、タイマーの組み合わせ、マイコンを利用した制御回路、シ ーケンス制御を用いた制御回路などが利用できる。 以上の溶着機及び電圧印加制御装置との構成により、本溶着装置は成る。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を基に説明する。 図１は、本実施例である溶着機１の正面図である。 図２は、電極２１が抵抗発熱体１２に当接した状態を示す正面図である。 図３は、図２における側面図である。

【００１４】 まず、図１において説明すると、一対の電極ブロック２０が取付板４１に所定 の間隔をおいて垂直に取り付けられ、電極２１は取付板４１に貫通された貫通孔 ４２を通して取付板４１の裏面に突き出ている。 取付板４１は支柱４３四本にて駆動板４４へ懸垂状態に固定され、さらに、前 記駆動板４４は天板６０に取り付けられたシリンダー４５の軸４５′で支持され ていて、このシリンダー４５により上下方向に駆動制御される。

【００１５】 又、取付板４１の裏面にはボルト４６、コイルスプリング４７、ストッパーナ ット４８などを用いて押当板４９が懸垂状に取り付けられている。 押当板４９には、電極２１が貫通する様に２カ所貫通孔５１が形成されている と共に、該押当板４９の押当面はケース底面１５全面を覆う広さを有している。 溶着機１の底板７０には溶着するケース１０を備え付ける受台８０を具備し、 その位置はケース１０を該受台８０の凹部に備え付ければケース１０と電極２１ 等との位置関係が定まる様に設定されている。

【００１６】 取付板４１と押当板４９の組合せ方法を、図１におけるＡ−Ａ部分断面図であ る図４を参考に詳しく説明すると、取付板４１の周囲４辺のほぼ中央付近４カ所 にボルト４６の軸径よりやや大きい通し孔５０を形成しておく。押当板４９に固 定したボルト４６の軸にコイルスプリング４７を通した後、ボルト４６の軸を通 し孔５０を通し取付板４１の上面に突き出る様にする。

【００１７】 その後、ボルト４６の軸にストッパーナット４８を取り付けることにより、押 当板４９はコイルスプリング４７で取付板４１から離れる様に付勢され、且つ、 その位置はストッパーナット４８の締め位置にて規制されて取付板４１に取り付 けられる。

【００１８】 次に、電極ブロック２０について説明する。 図５は、本実施例における電極ブロック２０の説明図。 図６は、溶着するために抵抗発熱体１２に電極２１が当接した状態を示す側面 図（ケースは省略）。 図７は、図６における正面図。 図８は、抵抗発熱体１２の発熱により周囲の樹脂が溶融する状態を表す電極ブ ロック２０の側面図（ケースは省略）。

【００１９】 まず図５について説明すると、棒状の電極２１を電極取付板２２に２個のネジ ２３で固定すると共に、片方のネジ２３には電線２４を共締めする。 その後、電極取付板２２を絶縁の為の台座２５を介してスライドユニット２６ に取り付け、スライドユニット２６とトラックレール２７とにより電極取付板２ ２は上下方向に摺動可能となる。

【００２０】 スライドユニット２６とトラックレール２７とからなるリニアガイド２８は、 取付アングル２９に固定され、取付アングル２９を取付板４１にボルト３０にて 取り付けると電極２１は取付板４１に設けられた通し孔５０を通して取付板４１ の裏面に突き出る。

【００２１】 台座２５の天面には、ネジ溝を形成してあるネジ棒３１がその端面を台座２５ にネジ込み、他端をコイルスプリング３２を通し、取付アングル２９の突き出し 部３３に設けたネジ棒３１の軸径よりやや大きい貫通孔３４を通して突き出し部 ３３の上面に突き出す様にしている。

【００２２】 そして、突き出されたネジ棒３１にストッパーナット３５を取り付けることに より台座２５はコイルスプリング３２により突き出し部３３から離れる様に付勢 され、且つその位置はストッパーナット３５の締め付け位置により規制される。 つまり、電極２１、電極取付板２２、台座２５、スライドユニット２６は一体と なって規制された範囲で上下方向に摺動自在になる。

【００２３】 電極２１については、本実施例において銅棒を素材として用い、耐久性向上の ため表面に錫メッキを施しているが、メッキ処理に付いては必要に応じて対応す ればよい。

【００２４】 電圧印加制御装置９０について説明する。 図９は、本実施例における電圧印加制御装置９０のブロック図である。 その構成は、電圧を所望する電圧に変圧するトランス９１、トランス９１の１ 次側への給電を接続遮断するリレー９２、そして、リレー９２の開閉及びその時 間の制御をする制御回路９３からなる。

【００２５】 制御回路９３としては、タイマーの組み合せ、マイコンを利用した制御回路、 シーケンス制御を用いた制御回路などが利用できる。 前記の構成である本考案の電圧印加制御装置９０を用いれば、電極２１への通 電時間、電圧印加を止めての冷却時間、そして再通電する時間という様に自由に 時間を選択でき、又、そのサイクルを自由に設定できることから樹脂への溶融温 度を急激に上げることなく、且つ、適度な溶融温度を持続できると共に抵抗発熱 体１２自体の熱分布が均一になり、又、樹脂が過熱による分子破壊を防ぐ効果を 生む。

【００２６】 本実施例の溶着装置を用いて樹脂製のケース１０を溶着する方法を紹介する。 尚、本実施例に用いる印加電圧制御装置９０は、トランス９１に８０ＶＡの巻 線トランスを使い、一次側をリレー９２を通してＡＣ１００Ｖに、２次側を電線 ２４を介して電極２１へ接続している。 制御回路９３には予め下記のように溶着工程時間として通電時間と通電停止時 間を設定しておいた。

【００２７】 開始→［１次通電（加熱） ２秒間］→［通電停止（冷却） ２秒間］→［２ 次通電（加熱） ０．２秒間］→［通電停止（冷却） １．０秒間］→［３次通 電（加熱） ０．２秒間］→終了 つまり３回通電を行い、その間に瞬間の冷却時間をおいた。

【００２８】 図１０は、ポリカーボネート（ＰＣ）の材料にて成形されたケース本体１１と カバー１３の溶着面に抵抗発熱体１２を挟んで組み込み一体にするケース１０を 示している。ケース本体１１にはケース底面１５から抵抗発熱体１２に通じる電 極挿入用の小径孔１４が２カ所貫通している。

【００２９】 ケース１０の外径寸法は約７０×１４０×２０（ｍｍ）である。 組み込んだケース１０を図１の様に小径孔１４が開口しているケース底面１５ を上側にして受台８０に備え付けた後、シリンダー４５にて駆動板４４を降下さ せる。 降下して押当板４９がケース底面１５に圧接し、電極２１が抵抗発熱体１２に 当接した図を図２、図３に示す。

【００３０】 シリンダー４５による駆動板４４の降下距離は、図１に示す押当板４９裏面か らケース底面１５間の距離Ｌより１０ｍｍ長く降下するが、押当板４９が降下し てケース底面１５へ押し当てられる為、オーバーストローク分の１０ｍｍはコイ ルスプリング４７が収縮して吸収すると共に、押当板４９にはケース底面１５へ の押し当て力（本実施例では約３０ｋｇｆ）をコイルスプリング４７の反発力に て生じている。

【００３１】 電極２１はケース本体１１の小径孔１４を通して抵抗発熱体１２にコイルスプ リング３２の付勢力を伴って当接する（図６及び図７）。 この状態では、ケース本体１１とカバー１３は抵抗発熱体１２の厚さ分隙間が あり、電極ブロック２０のストッパーナット３５と取付アングル２９の突き出し 部３３上面の間に図６に示すＴの隙間が生じる。

【００３２】 次に、押当板４９がケース底面１５に圧接している状態で電極２１に電線２４ を通して電圧印加制御装置９０から電圧を印加する。 前記記載した様に予め設定された印加時間によって電圧を電極２１に与えると 、図１１の様に抵抗発熱体１２は３０５℃〜２９０℃間の温度を約６．４秒間保 持する事が出来、且つ抵抗発熱体１２が均一な温度分布で発熱する。

【００３３】 よって、図８に示す様に、抵抗発熱体１２の周辺の樹脂はその熱で溶融しなが ら、押当板４９の圧力でケース本体１１の樹脂とカバー１３の樹脂が融合され、 ケース本体１１がカバー１３へ沈み込み密着する。又、抵抗発熱体１２はケース 本体１１と共にカバー１３へ沈み込むが、電極２１はコイルスプリング３２の付 勢力により追従するため抵抗発熱体１２から離れることはない。

【００３４】 さらに、コイルスプリング３２の付勢力により抵抗発熱体１２が余分に沈み込 まない様に、予めその距離分をストッパーナット３５と取付アングル２９の突き 出し部３３上面との間隔Ｔを抵抗発熱体１２の厚み分に設定しておくことにより 制御出来る。 以上の溶着時間が経過後、シリンダー４５により駆動板４４を上げると図１の 状態に戻り、押当板４９がケース底面１５から離れるため溶着したケース１０を 取り出す事が出来る。

【００３５】 尚、ケース１０の周囲から冷却用のエアーを吹き出すノズルを受台８０の周辺 に具備しておくと、溶着作業で熱くなったケース表面が冷却され、ケース１０を 受台８０から取り出す時に容易である。 本実施例では、シリンダー４５の軸４５′を駆動板４４に取り付けているが、 溶着状態が良ければ軸４５′を直接取付板４１に取り付けることは可能である。

【００３６】

【考案の効果】

以上の構成による本考案の溶着装置は、次の効果をもたらす。 １．溶着部分のケース天面を均一に押圧できるので、溶着による歪や溶着不均一 などの不具合が発生しない。 ２．抵抗発熱体への電圧印加をきめ細やかに設定出来るので、樹脂材への弊害を 防げる。 ３．抵抗発熱体の適度な発熱状態を長く保てるため、抵抗発熱体全体が均一な温 度になり、溶着に好都合である。 ４．本考案に係る溶着装置は、上記１〜３の効果により、高品質の溶着製品を、 能率よく生産できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例である溶着機の正面図。

【図２】電極がケース内の抵抗発熱体に当接した状態を
示す正面図。

【図３】図２における側面図。

【図４】図２におけるＡ−Ａ部分断面図。

【図５】本実施例における電極ブロックの側面図。

【図６】電極がケース内の抵抗発熱体に当接した状態を
示す電極ブロックの正面図。

【図７】図６における正面図。

【図８】抵抗発熱体の発熱により周囲の樹脂が溶融する
状態を表す電極ブロックの側面図。

【図９】本実施例における電圧印加制御装置のブロック
図。

【図１０】ケースの組立図。

【図１１】抵抗発熱体の温度変化を示すグラフ。

【符号の説明】

１ 溶着機 １０ ケース １１ ケース本体 １２ 抵抗発熱体 １３ カバー １５ ケース底面 ２０ 電極ブロック ２１ 電極 ２４ 電線 ３２ コイルスプリング ３５ ストッパーナット ４０ 駆動ブロック ４１ 取付板 ４５ シリンダー ４７ コイルスプリング ４８ ストッパーナット ４９ 押当板 ９０ 電圧印加制御装置 ９１ トランス ９２ リレー ９３ 制御回路

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 棒状の電極と、前記電極に接続された電
   線と、前記電極を上下に摺動可能にするリニアガイド
   と、前記電極を被溶着物に内蔵した抵抗発熱体に当接す
   る様に付勢するコイルスプリングと、前記電極の摺動範
   囲を規制するストッパーナットから構成された一対の電
   極ブロックと、前記電極ブロックを取り付けた取付板
   と、前記取付板を上下に移動させるシリンダーと、前記
   取付板に取り付け且つコイルスプリングで被溶着物に押
   し当てる押当板とから構成された駆動ブロックと、で構
   成された溶着機、及び前記溶着機の電線に電圧を印加す
   る時間を制御する電圧印加制御装置と、から構成された
   溶着装置。
2. 【請求項２】 銅の表面にメッキ処理を施した電極を用
   いる請求項１記載の溶着装置。
3. 【請求項３】 電圧印加制御装置にマイコン制御を用い
   た請求項１又は２記載の溶着装置。
4. 【請求項４】 電圧印加制御装置にシーケンス制御を用
   いた請求項１又は２記載の溶着装置。
5. 【請求項５】 電池ケースのケース本体とカバーとを結
   合する際に用いられる請求項１又は２又は３又は４記載
   の溶着装置。