JP3899355B2 - 2本の溶着ボスを同時にカシメ止め可能な溶着装置用抵抗発熱体 - Google Patents
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Description
そして、前記加熱体には、ヒーター(熱源)により加熱された熱棒や、電圧を印加し、ジュール熱で発熱される溶着チップなど様々なタイプがあるが、溶着チップを用いてカシメ止めする熱溶着装置としては、特許文献2に開示されたものが公知である
この特許文献1に開示されているカシメ止め方法は、熱可塑性プラスチック部分に凸部を形成し、該凸部を該熱可塑性プラスチックが熱変形する温度に加熱した上、加熱部を加圧変形させて熱可塑性樹脂成形品に被固定物をカシメ止めするという方法である。
1.カシメ止めのサイクルは、上記特許文献1の図5で開示されているように、溶着チッ
プを溶着温度まで発熱させたのち、これを溶着ボスに押し当てながら溶着ボスを溶融又
は軟化させてカシメ部を形成し、そのままの状態で溶着チップ内に冷却エアーを吹きつ
けて溶着チップの冷却を行うことにより、この熱でカシメ部の冷却と固化を行い、その
上でカシメ部から溶着チップを離す、というものである。
例えば、材質がABS樹脂の溶着ボスであって、その直径が1.4mmのもののカシ
メ止めにおいては、溶着チップが発熱を開始して所定の温度に達するまでに0.7秒を
要し、これを溶着ボスに押し当てて溶融させるまでに2.5秒を要し、冷却に3.0秒
要し、トータルでは1サイクルに6.2秒を要している。
したがって、例えば溶着ボスが10ヶ所にあり、これをカシメ止めする場合の時間は
、62秒となるが、2ヶ所ずつ同時にカシメ止めができれば、カシメ止めに要する時間
を1/2に短縮できることになり、この分、生産性が向上し、生産コストの低減に寄与
できる。
したがって、強度を大きく求める場合には、溶着ボスの直径を大きく設計する必要が
あるが、溶着ボスの直径が大きくなると、その分、溶着ボスの溶融又は軟化までの時間
が長くなり、冷却時間も長くなるため、1サイクルに要する時間は長くなり、生産性が
悪くなる。
のものに交換する必要があるため、多種サイズの溶着チップを持った溶着装置又は抵抗
発熱体を用意しておく必要がある。
材質が違っている場合に、この並列されている溶着ボスを同時にカシメ止めできると極
めて便利であり、生産上の向上を期待できるが、このような抵抗発熱体を持った溶着装
置は存在しない。
本願発明は、かかる点に鑑みて提案されるものであって、その目的は、2本の溶着チップを用いて2本の溶着ボスを同時にカシメ止めすることができるようにすることと、2本の溶着チップの発熱温度や冷却時間のバランスを任意に制御できる溶着装置用抵抗発熱体を提供することである。
前記抵抗発熱体のベース部分の後端から溶着チップの当接面の裏面にかけては、ベース部分及び2本の溶着チップをその中間で前後に2分割して半割れ状に成形するスリットが形成されていること、
前記抵抗発熱体に対する電圧印加用電極部は、前記2分割されて半割れ状に成形された抵抗発熱体のベース部分の後部表面であって、半割れ状の円弧の中央に、前記スリットを挟んで対象位置に形成されていること、
を特徴とするものである。
自動熱溶着(カシメ止め)工程について説明する。先ず、熱溶着装置が下降して、溶着ボスの先端に溶着チップの当接面が当接すると、給電線から抵抗発熱体に電圧が印加され、2本の溶着チップは同時に発熱を開始し、所定の温度まで上昇する。この結果、溶着ボスは溶融を開始し、溶着チップの押圧力により先端側から押し潰されてきのこ状に変化した膨大部が形成される。そして、溶着チップの先端が被固定物の表面に当接したところで下降を止め、この状態を一定時間保つ。そして、十分に溶融又は熱変形したところで電圧の印加を止め、冷却エアーを溶着チップの当接面の裏側に吹き付けて、溶融チップの当接面を急冷し、併せて溶融又は軟化した膨大部分を冷却し、固化させ、カシメ止めを終わる。次に、溶着チップは上昇してカシメ止め部分から離れ、次の溶着のために待機する。以上が、カシメ止めの1サイクルである。但し、電圧の印加は、溶着チップが溶着ボスの当接面に当接する前に行うようにしても良い。
1.2本の溶着ボスを同時にカシメ止めすることができるため、多数の溶着ボスをカシメ 止めする場合、そのカシメ止め時間を1/2に短縮できる(請求項1〜7)。
2.電子部品等において、2つの部品の重量が違い、求められるカシメ止め強度が違うた めに溶着ボスの径が変えられていたり、溶着ボスの長さが変えられていたり、あるいは 材質が違う場合でも、同時にカシメ止めが可能である(請求項2〜4)。
3.1ヶ所のカシメ止めを1本の溶着ボスに代えて、溶着ボス径を例えば約1/2とした 溶着ボスを2本立ててある場合、この2本を同時にカシメ止めできるため、径の大きい 1本の溶着ボスのカシメ止め時間に対し、カシメ止め時間を約1/2短縮できる(請求 項1〜7)。
4.スリット又は空洞は、溶着チップの当接面の裏側まで設けてあるため、発熱は当接面 において集中し、この分発熱までに要する時間を短縮できる(請求項1〜7)。
5.冷却エアーを、溶着チップ内を経由して当接面の裏側まで到達させることができると 共に、この到達した冷却エアーをスリットから外に直ちに逃がすことができるため、従 来のように冷却エアーの滞りがなくなり、冷却効率を高めて冷却時間の短縮を図ること ができると共に、2本の溶着チップの熱溶量が違う場合でも、冷却時間のバランスをと ることができる(請求項5、6、7)。
次に、本発明の実施例を各図に基づいて詳細に説明する。
本実施例1を図1及び図2(a)〜(d)を用いて詳細に説明する。
図1は抵抗発熱体1の斜視図である。この抵抗発熱体1は、ベース部分21と、この正面21a側に、中心を間にして一定の間隔をあけて左右に突設された2本の溶着チップ22、22aとからなり、更に、前記抵抗発熱体1には、ベース部分21側から溶着チップ22、22aの先端に形成した凹部25により形成された当接面23の裏側にかけて、2分割するようにスリット24、24aが形成されている。全体的に見ると、抵抗発熱体1は、ベース部分21は2分割されており、そのベース部分21の正面21a部分には、スリット24を前後に跨ぐように、2本の溶着チップ22、22aが突設された外観を呈している。
なお、スリット24及び24aは、絶縁空間として機能すると共に、溶着チップ22、22a部分のスリット24aは、冷却エアーの流出口も兼ねている。
まず、図4(a)のように成形品61に一体成形された2本の溶着ボス62を被固定物81に形成されたそれぞれの固定孔81a内に挿通させて溶着ボス62の先端を被固定物81の表面から突き出させる。
比較例1としてシングルタイプの抵抗発熱体1′を図5に示す。この抵抗発熱体1′のベース部分21の正面21aの中心に1本の溶着チップ22が突設してあり、スリット24は、ベース部分21で終り、溶着チップ22側には到達していない。図6は図5の抵抗発熱体1′の正面図、図7は、図6におけるC−C部断面図である。この抵抗発熱体1′は、スリット24がベース部分21の正面21a部分までであり、図1に示すように、溶着チップ22の当接部27の当接面23の裏面23aの部分までは入っていない。冷却エアー91は一応当接面23の裏側までは届くが、スリット24が溶着チップ22側まで入っていないため、溶着チップ22内において滞り、新しいエアーとの入れ代わりが効果的に行われないため、当接面23の冷却に時間がかかる。
本比較例の熱溶着装置30を用いたカシメ工程の各時間を表1に表す。なお、比較例1の抵抗発熱体1′はシングルタイプのため、実施例1の様に2カ所の溶着をおこなうには2工程必要とする(1サイクル=2工程分)。1サイクルにおけるカシメ止め時間を比較すると、実施例1に比べて比較例1は4.9秒多くかかった。
因みに、1サイクルの各工程の時間の比較例を表1に示す。
実施例2では、他の形状の抵抗発熱体について説明する。
成形品に固定する複数の被固定物が、機構的な要因により成形品面からの取付高さが相互に異なる場合があり、このような時に用いる抵抗発熱体を実施例2として次に説明する。
図8は成形品に2つの被固定物を組み込んだ部分の断面図、図9は本実施例2の抵抗発熱体の斜視図、図10は図9において、スリット部分で縦断した状態の説明図である。
図8〜10に基づいて詳しく説明すると、図8に示すように、成形品61へ機構的な要因により、被固定物81と被固定物81aの取り付け高さが異なり、そのため成形品61には成形品61面から天面の高さが異なった溶着ボス63、63aが形成されている。本実施例2では、その差Dは0.5mmである。
さらに、スリット24aの長さ(深さ)を溶着チップ22側を深く、溶着チップ22a側を浅く形成している。本実施例2では、長さが長い溶着チップ22の先端面からスリット24aの先端24a′までの寸法L1は、1.5mmに設定されており、長さが短い溶着チップ22a側の寸法L2は1.8mmに設定されている。つまり、長さが短い溶着チップ22a側における当接面23の肉厚は、長い側の溶着チップ22側より厚くなるように設定しておく。
実施例2のツインタイプ抵抗発熱体1を用いた溶着方法については、実施例1と同一なので説明を省略する。
上記実施例2では、溶着ボスの長さが異なる場合に用いるツインタイプ抵抗発熱体1について説明したが、本実施例3では、溶着ボスの直径が異なる場合に用いるツインタイプ抵抗発熱体1について説明する。
図11は成形品61に2つの被固定物81、81aを組み込んだ部分の断面図、図12は本実施例3に用いる抵抗発熱体1の斜視図、図13はスリット部分24で縦断した状態のツインタイプ抵抗発熱体1の説明図である。
各図に基づいて説明すると、図11に示すように成形品61には溶着ボス63と溶着ボス63aが一体成形されているが、機構的な要因により溶着ボス61と61aとはその直径が異なっている。この場合に用いるツインタイプ抵抗発熱体1については、同時溶着のため各々の溶着チップ22、22aの直径が図12に示す様に異なる形状になる。
実施例3のツインタイプ抵抗発熱体1を用いた溶着方法については、実施例1と同一なので説明を省略する。
本実施例4では、ツインタイプ抵抗発熱体において、お互いの溶着チップの温度を意識的に異なる温度に発熱させる実施例を説明する。
図14は異種材からなる2つの成形品61、61aに1つの被固定物81を組み込んだ部分の断面図、図15は本実施例4のツインタイプ抵抗発熱体1の斜視図、図16はスリット部分24で縦断した状態の説明図である。
各図に基づいて説明すると、図14に示すようにABS樹脂からなる成形品61には溶着ボス63が形成され、PBT樹脂からなる成形品61aには溶着ボス63aが一体に成形されている。その両方の溶着ボス63、63aに被固定物81が跨るように組み込まれている。溶着ボス63、63aを溶融する時、溶着チップ22、22aの温度としては、ABS樹脂側は約130℃、PBT樹脂側は約180℃に加熱する必要がある。
更に、図15、16を用いて本実施例4のツインタイプ抵抗発熱体1を詳細に説明すると、溶着チップ22aはABS樹脂対応のため、スリット24aをPBT樹脂対応の溶着チップ22側より短くし、その差D3を0.3mmとした。したがって、溶着チップ22は、その当接面23の抵抗値が溶着チップ22a側より高いため、溶着チップ22aより高い温度まで加熱される。その結果、溶着ボス63、63aにおいて、ABS樹脂側の溶着ボス63と、PBT樹脂側の溶着ボス63aとは、その溶融温度に差があっても、同時にカシメ止めできるツインタイプ抵抗発熱体1が得られた。
実施例4のツインタイプ抵抗発熱体1を用いた溶着方法については、実施例1と同一なので説明を省略する。
本実施例5は、例えば実施例2〜4で説明したように、溶着チップ22、22aにおいて相互の発熱温度に変化をつけた場合に、相互に熱容量に差があるため、冷却用のエアーの吹きつけについても工夫をしないと、冷却時間に差が発生し、2本の溶着ボスのカシメ止めに品質の差が生じてしまう。
そこで、本実施例5では、熱容量が大きい溶着チップ22側については、小さい22a側よりも冷却風量を多く設定し、同一時間で冷却が終了するように、エアーパイプ42の先端に工夫を凝らした。
図17は、溶着チップ22、22aの熱容量が同一の場合であって、この場合には、エアーパイプ42の先端42aを2股に分岐し、第1分岐吹出口42bと第2分岐吹出口42cの位置、太さを同一に設定した。この結果、第1分岐吹出口42bと第2分岐吹出口42cとが、当接面23の裏面23aと近くなるため風量のロスを少なくすることができる。したがって、更に、冷却時間を短縮することができる。
図19は、熱容量の大きい溶着チップ22と22aとの長さが変った場合(溶着チップ22aの方が長い)、その吹出口42b、42cは、ともに当接面23の裏面23aとの距離を同一にすることにより、冷却バランスをとるようにした例である(請求項7)。
なお、冷却用エアーの吹出口は、2股に分岐させず、図3のように、ベース部分21の先端から、溶着チップ22、22a内に吹きつけるようにしてもよい。この場合には、スリット24aから外に流出した冷却エアーは、溶着ボスの根元周辺を、外からも冷却する効果がある。
なお、上記した本願発明において、溶着ボス22、22aはすべて円柱状としたが、これは半円柱状、角柱状を呈していてもよく、このとき、被固定物側に設ける固定穴は、前記溶着ボスの形状に合わせた穴形状としてもよい。
また、固定貫通穴に代えて、被固定物の周辺側に溶着ボスの一部が係合する凹部(切り欠き)を形成し、ここに溶着ボスが係合する固定形態にも本願発明の抵抗発熱体を用いてカシメ止めは可能であり、本願発明の抵抗発熱体の利用分野の一つである。
21 ベース部分
22、22a 溶着チップ
23 当接面
24、24a スリット
25 凹部
26 導電部
27 当接部
30、30 熱溶着装置
41 電線
42 エアーパイプ
43 支持部材
44 カバー
61 成形品
62 溶着ボス
63 溶融部
64 かしめ部
81 被固定物
91 冷却エアー
Claims (7)
- 熱可塑性樹脂成形品の表面に立設された2本の溶着ボスを被固定物側に設けた2ヶ所の固定穴内にそれぞれ通して、この固定穴から突出した溶着ボスの先端側を2本同時にカシメ止めするための有底円筒状に形成されたベース部分から成る抵抗発熱体であって、この抵抗発熱体の前記ベース部分の先端面には、この先端面の中心を挟んで左右対称位置に、前記2本の溶着ボスとそれぞれ対向し、かつ先端に当接面を形成した2本の溶着チップが突出形成されていること、
前記抵抗発熱体のベース部分の後端から溶着チップの当接面の裏面にかけては、ベース部分及び2本の溶着チップをその中間で前後に2分割して半割れ状に成形するスリットが形成されていること、
前記抵抗発熱体に対する電圧印加用電極部は、前記2分割されて半割れ状に成形された抵抗発熱体のベース部分の後部表面であって、半割れ状の円弧の中央に、前記スリットを挟んで対象位置に形成されていること、
を特徴とする2本の溶着ボスを同時にカシメ止め可能な溶着装置用抵抗発熱体。 - 請求項1に記載の発明において、ベース部分の先端面から突出している左右の溶着チップの当接面までの長さに段差を設けることにより、高さの違う2本の溶着ボスを同時にカシメ止め可能な溶着装置用抵抗発熱体。
- 請求項1に記載の発明において、左右の溶着チップを異径に形成し、異径の溶着ボスに対応できるように構成したことを特徴とする2本の溶着ボスを同時にカシメ止め可能な溶着装置用抵抗発熱体。
- 請求項1乃至3に記載の発明の何れか1項において、溶着チップの先端面に凹状又は平面から成る当接面を形成すると共に、この当接面の肉厚を、左右の溶着チップにおいて差を設けることにより、左右の溶着チップの発熱温度を制御できるように構成したことを特徴とする2本の溶着ボスを同時にカシメ止め可能な溶着装置用抵抗発熱体。
- 請求項1乃至3に記載の発明の何れか1項において、溶着チップ内を空洞に形成し、抵抗発熱体の中心に挿入されたエアーパイプの先端を二股に分岐して第1分岐吹出口と第2分岐吹出口を形成すると共に、この分岐した吹出口をそれぞれ溶着チップの空洞内に延長して成ることを特徴とする2本の溶着ボスを同時にカシメ止め可能な溶着装置用抵抗発熱体。
- 請求項5に記載の発明において、分岐後の吹出口を異径に形成し、大径側を高温溶着チップ側に、小径側を低温溶着チップ側に挿入して冷却時間のバランスをとるように構成したことを特徴とする2本の溶着ボスを同時にカシメ止め可能な溶着装置用抵抗発熱体。
- 請求項5に記載の発明において、分岐後の吹出口の位置を、高温に発熱する溶着チップ側については、低温に発熱する溶着チップ側の位置よりも当接面の裏側に接近させて設けることにより、冷却時間のバランスをとるように構成したことを特徴とする2本の溶着ボスを同時にカシメ止め可能な溶着装置用抵抗発熱体。
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