JP5592911B2 - Heat welding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、樹脂シート、樹脂フィルムなどの小片(以下「チップ材」と称する。)を熱可塑性樹脂部品に固定する際に用いられる熱溶着装置に関するものである。 The present invention relates to a heat welding apparatus used when a small piece (hereinafter referred to as “chip material”) such as a resin sheet or a resin film is fixed to a thermoplastic resin component.
近年、携帯電話や自動車用電子部品の高機能化に伴い、これらの熱可塑性樹脂製筐体には完全な密閉性が求められると同時に、温度や気圧の変動による筐体内圧の変化を抑える必要があるため、筐体の一部に通気口を設け、この通気口にベントフィルターと呼ばれる多孔質メンブレンフィルターを溶着固定して防水性と通気性の両立を図っている。 In recent years, as the functionality of mobile phones and automotive electronic components has increased, these thermoplastic resin casings must be completely sealed, and at the same time, it is necessary to suppress changes in the casing internal pressure due to temperature and pressure fluctuations. Therefore, a ventilation hole is provided in a part of the casing, and a porous membrane filter called a vent filter is welded and fixed to the ventilation hole to achieve both waterproofness and ventilation.
前記ベントフィルターの小片(チップ材)を熱可塑性樹脂製筐体へ溶着固定する場合、手作業での正確な位置決めは難しく作業性も悪いため、前記チップ材の溶着位置への搬送や位置決めの自動化が欠かせない。そこで、特開2004−148647号公報には、熱板溶着装置に可動式のフィルム、シート吸着装置を一体化した熱溶着装置が紹介されている。 When a small piece (chip material) of the vent filter is welded and fixed to a thermoplastic resin housing, accurate positioning by hand is difficult and workability is poor, so the conveyance and positioning of the chip material to the welding position are automated. Is indispensable. In view of this, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-148647 introduces a thermal welding apparatus in which a movable film and sheet adsorbing apparatus are integrated with a hot plate welding apparatus.
しかし、上記特許文献1の場合、チップ材の吸着部は高温の熱板に隣接するため高温になりやすいことから、チップ材が熱影響を受けないようにするために断熱手段を施す必要がある。
However, in the case of the above-mentioned
さらに、チップ材の搬送中に熱板からの輻射熱の影響を受けないように、チップ材を熱板から離すため、吸着部を熱板に対して進退自在にする必要があるなど構造が複雑となり、装置の大型化は避けられない。 In addition, the structure is complicated, for example, because the chip material is separated from the hot plate so that it is not affected by the radiant heat from the hot plate during the transfer of the chip material. Therefore, it is inevitable to increase the size of the device.
また、上記特許文献1において、溶着部を固化させる時は熱板を離脱させてから冷却するが、離脱の時点で樹脂は溶融した状態のため、チップ材が溶着部から浮き上がりやすく溶着不良が発生しやすい。
Further, in
前記ベントフィルターの場合、防水性と通気性及び耐候性が求められるため、一般的にはPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)を素材とする多孔質メンブレンが用いられるが、PTFEは接着剤、両面テープ、ホットメルトなどによる接着固定には適さないため、この接着固定のためには熱溶着法が採用されている。 In the case of the vent filter, since waterproofness, air permeability and weather resistance are required, a porous membrane made of PTFE (polytetrafluoroethylene) is generally used, but PTFE is an adhesive, double-sided tape, Since it is not suitable for adhesive fixing by hot melt or the like, a thermal welding method is adopted for this adhesive fixing.
この熱溶着法の一つとして、超音波溶着法があるが、PTFEは摩擦係数が低いため超音波ホーンの押圧部とPTFEの間に滑りが発生し、溶着部の発熱が不安定になる。 As one of the heat welding methods, there is an ultrasonic welding method. Since PTFE has a low friction coefficient, slip occurs between the pressing portion of the ultrasonic horn and the PTFE, and heat generation at the welding portion becomes unstable.
また、超音波ホーンは連続運転を行うとホーン自体に熱がたまって高温になりやすく、ホーン離脱時に溶着部の固化が十分でなく、チップ材が溶融部から浮き上がりやすいという問題がある。 In addition, when the ultrasonic horn is continuously operated, heat is easily accumulated in the horn itself and becomes high temperature, and there is a problem that the welded portion is not sufficiently solidified when the horn is detached, and the tip material is likely to rise from the molten portion.
本発明の目的は、ベントフィルターのようなチップ材を熱可塑性樹脂部品の溶着位置へ
搬送して位置決めを行い、その後の溶着までを連続して行うことができる簡易で小型の熱溶着装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a simple and small-sized heat welding apparatus capable of carrying and positioning a chip material such as a vent filter to a welding position of a thermoplastic resin component, and continuously performing the subsequent welding. There is to do.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明においては、チップ材を塑性樹脂製品に熱溶着するためのインパルス加熱方式の熱溶着装置であって、この熱溶着装置の溶着チップ本体の先端部には、前記チップ材の溶着形状の輪郭からなる当接面と、この当接面に囲まれた内部には空間部が形成され、この空間部の天面中央部から下向きに吸引パイプを貫通して設けると共にこの吸引パイプの先端にはチップ材を吸着するための吸着パッドを取り付け、この吸着パッドのリップ面を前記当接面と略同一平面内に位置させている。
In order to achieve the above object, the invention according to
また、前記空間部の天面の中央部には排気孔が形成されていると共にこの排気孔は前記溶着チップ本体の胴体部に形成した排気スリットと連通し、前記吸引パイプの後端部は、圧縮空気供給装置と空気吸引装置にそれぞれ接続されていると共にこの圧縮空気供給装置と空気吸引装置は、その切り替え手段により前記吸着パッド内を負圧に、又は吸着パッド内の吸引口から圧縮空気を噴射することができるように構成されている。 In addition, an exhaust hole is formed in the central portion of the top surface of the space portion, and the exhaust hole communicates with an exhaust slit formed in a body portion of the welding tip body, and a rear end portion of the suction pipe is The compressed air supply device and the air suction device are connected to the compressed air supply device and the air suction device, respectively. It is comprised so that it can inject.
また、前記熱溶着装置の当接面は、前記溶着対象となるチップ材が配置された位置においてこのチップ材の上面に限りなく接近又は密着したのち、前記吸着パッド内を負圧に形成してチップ材を吸引し、この吸引の作用でチップ材を吸着パッドに密着させて保持し、そのまま前記熱可塑性樹脂製品上の所定の位置まで移動し、ここで下降してチップ材を製品の所定の位置に圧接したのち、前記吸着パッド内の負圧を解き、溶着チップ本体に電圧を印加して当接面を発熱させ、この熱でチップ材を製品に溶着し、その上で圧縮空気を前記吸引口から噴射して前記チップ材の溶着部分と溶着チップ本体を急冷することができるように構成されている。 In addition, the contact surface of the thermal welding apparatus is formed in a negative pressure in the suction pad after approaching or closely contacting the upper surface of the chip material as much as possible at the position where the chip material to be welded is disposed. The chip material is sucked, and by this action of suction, the chip material is held in close contact with the suction pad, and is moved as it is to a predetermined position on the thermoplastic resin product. After the pressure contact with the position, the negative pressure in the suction pad is released, a voltage is applied to the welded chip body to heat the contact surface , and the heat is used to weld the chip material to the product, and the compressed air is then applied to the compressed air. It is configured so that the welded portion of the tip material and the welded tip body can be rapidly cooled by spraying from the suction port.
更に、請求項2に記載の熱溶着装置は、請求項1に記載の熱溶着装置において、前記溶着チップ本体の外側にエアーブローパイプを配設し、チップ材の溶着部分と溶着チップ本体を外側からも急冷することができるように構成したこと、を特徴とするものである。
Furthermore, the thermal welding apparatus according to
更に、請求項3に記載の熱溶着装置は、請求項1又は2に記載の熱溶着装置において、前記吸引パイプの外側に冷却エアー通路を形成し、この冷却エアー通路を経由して加熱用チップ内に冷却用エアーを供給して加熱用チップの冷却を促進させることができるように構成したこと、を特徴とするものである。
Furthermore, the thermal welding apparatus according to
本発明の熱溶着装置を用いることによって、チップ材の吸着取り出し、搬送、位置決め、熱溶着、冷却固定までの一連の工程を1つの熱溶着装置で連続的に行うことが可能になる。また、チップ材の吸着部と溶着加熱部が一体化された簡易な構造のため、装置全体の小型化が可能であると共に、メンテナンスが容易で安定した熱溶着が可能となる。 By using the heat welding apparatus of the present invention, it is possible to continuously perform a series of steps from picking up and taking out chip materials, conveying, positioning, heat welding, and cooling and fixing with one heat welding apparatus. Further, the simple structure in which the adsorbing portion of the chip material and the welding heating portion are integrated allows the entire apparatus to be reduced in size, and allows easy maintenance and stable thermal welding.
本発明の熱溶着装置は、熱可塑性樹脂製品にチップ材を固定する目的であれば固定物及び被固定物の形状に制限は無い。また、チップ材12は図4に示すようにシート13上に配置されていて、シート13により連続的に供給される場合が多いが、チップ材12の形状は円形、矩形、多角形、その他任意の形状であっても吸着パッドに吸着が可能であればその形状は問わない。
In the heat welding apparatus of the present invention, there is no limitation on the shape of the fixed object and the fixed object as long as the chip material is fixed to the thermoplastic resin product. Further, the
チップ材12の材質は、熱可塑性樹脂製品との熱溶着性を有すれば使用可能であり、熱可塑性樹脂のほか、加熱により熱可塑性樹脂製品側の溶融物がチップ材12に含浸して固定できる布、不織布、ガラス繊維、フェルトなどで形成されたチップ材12であれば、これらも溶着可能である。
The material of the
本実施例1は、請求項1に記載した発明に対応する熱溶着装置の構造と溶着工程であって、この詳細を図1〜図5に基づいて説明する。
The present Example 1 is the structure and welding process of the heat welding apparatus corresponding to the invention described in
図1は熱溶着装置1を分解した状態、図2は組み立てた状態、図3は断面図である。
1 is an exploded view of the
符号の2は加熱用の溶着チップ本体であって、この先端3には環状の当接面4を形成すると共に、前記当接面4より後退した位置の内壁に沿って環状リブ5を形成し、この環状リブ5の中央には通気孔6が形成されている。
Second code is a welding tip body for heating, together with the the
前記溶着チップ本体2の先端3の両サイドであって、対称位置には、前記当接面4に近い位置に窓7、7aを形成し、更にこの窓7,7a、から上方に向けてスリット8,8aを形成して、溶着チップ本体2を陽極と陰極に分け、この陽極と陰極に電源供給のリード線9、9aが接続されている。
On both sides of the
前記溶着チップ本体2の上端部内にはセラミック製絶縁体11を嵌合し、この絶縁体11の中心孔11aを経由して溶着チップ本体2の当接面4から0.2mm突出した位置に吸引パイプ10の先端に装着した吸着パッド10aを臨ませて吸引パイプ10が挿入されている。
Wherein the welding chip upper portion of the
なお、吸着パッド10aが確実にチップ材12を吸着するためには、溶着チップ本体2の当接面4より吸着パッド10aの先端(リップ面)がわずかに突出することが望ましくその寸法は同一平面〜1.0mmの範囲で吸着パッド10aの材質形状に合わせて適宜設定する。
In order for the
前記吸引パイプ10の後端部は、圧縮空気供給装置(図示せず)と空気吸引装置(図示せず)にそれぞれ接続されていると共にこの圧縮空気供給装置と空気吸引装置は、コントローラ(図示せず)による切り替えにより、前記吸着パッド10a内を負圧に、又は吸着パッド10a内に圧縮空気を噴射自在に構成されている。
The rear end of the
図4は熱溶着装置1とチップ材12の配置状態の説明図である。熱溶着装置1は、架台(図示せず)に設置された上下及び前後左右に移動可能なアクチュエータ(図示せず)の先端に取り付けられる。前記アクチュエータには3軸制御のエアシリンダー、電動シリンダーまたはロボットなどを用いることが可能である。
FIG. 4 is an explanatory view of an arrangement state of the
チップ材12は図4に示すように、シート状の台紙13の上に規則正しく連続的に配置され、供給装置(図示せず)により前記熱溶着装置1の作動に連動して供給される。
As shown in FIG. 4, the
次に[図5](a)〜(f)を用いて溶着工程を説明する。 Next, the welding process will be described with reference to [FIG. 5] (a) to (f).
本実施例におけるチップ材12はPTFEを素材とする多孔質メンブレンでt=0.3mmφ9.0mmである。
The
溶着チップ本体2の当接面4は外径φ8.0mm 内径φ6.0mmm、吸引パイプ10は外径φ3.0mm 内径φ1.5mmm、吸着パッド10aは通称フラットパッドと呼ばれる形状で吸引部のリップ外径φ5.0mmである
The
チップ材12を溶着する熱可塑性樹脂製品14には通気口15が設けられ、熱可塑性樹脂製品14の溶着面4には通気孔15をとり囲むように同心環状の溶着リブ16が形成されている。
溶着リブ16の寸法は外径φ7.6mm、内径φ6.4mmm、凸0.3mm,R0.3mmの断面半円リング状である。
A
The dimensions of the
最初に、チップ材12の吸着、搬送、位置決め工程について説明する。
Initially, the adsorption | suction, conveyance, and positioning process of the chip |
[図5](a)は、台紙13に配置されたチップ材12の上に溶着装置1がスタンバイしている状態である。この状態において、吸引パイプ10への負圧及び圧縮空気の供給は停止されている。
[FIG. 5] (a) is a state in which the
[図5](b)は、熱溶着装置1があらかじめ設定された位置まで下降して来て当接面4及び吸引パイプ10の先端に取り付けた吸着パッド10aがチップ材12に接触し、コントローラの電磁弁切り替えにより吸引パイプ10に空気吸引装置から負圧がかけられてチップ材11が吸着パッド10aに吸着した状態である。
[FIG. 5] (b) shows that the
[図5](c)は、吸着パッド10aに吸着されたチップ材12が台紙13から剥離して上昇し、熱可塑性樹脂製品12向かって搬送されている状態である。
[FIG. 5] (c) is a state in which the
ここでチップ材12の吸引に必要な負圧は−10kpa〜−50kpaである。負圧が弱いとチップ材11の吸着パッド10aへの吸着が弱く台紙13からの剥離が困難である。また、負圧が強すぎるとチップ材12に変形や傷が発生するため、適切な負圧の設定が重要であり、この負圧は、チップ材12の材質との関係でそのバランスが設定される。
Here, the negative pressure required for suction of the
本実施例の場合、必要な負圧力が−10kpa〜−50kpaであるため、ポンプや真空発生装置などの大掛かりな設備は不要である。 In the case of the present embodiment, since the necessary negative pressure is −10 kpa to −50 kpa, large-scale equipment such as a pump and a vacuum generator is unnecessary.
本実施例では、工場エアーの圧縮空気から負圧を発生させる装置(株式会社妙徳 コンバム CCV-04HS)を用い、負圧の設定は−20kpaとした。 In this example, a device (Myokutaku Convum CCV-04HS) that generates negative pressure from compressed air of factory air was used, and the negative pressure was set to -20 kpa.
前記チップ材12が吸着されたことを確認するために、前記負圧回路内に負圧検知スイッチを組み込んで吸着エラーのチェック回路を組み込むことも有効である。
In order to confirm that the
[図5](d)は、熱可塑性樹脂製品14の溶着位置上に移動して来た熱溶着装置1及びチップ材12は、あらかじめ設定された通気孔15のセンターに対してXY方向が位置決めされる。次に熱溶着装置1が降下し、チップ材12が溶着リブ16に接する位置で停
止し、チップ材12の位置決めが完了する。この停止位置は、熱可塑性樹脂製品14と当接面4の隙間がチップ材12の厚みと同一になるようあらかじめ設定されている。コントローラの電磁弁切り替えにより吸引パイプ10への負圧化が停止し、吸着パッド10aに吸着していたチップ材12は解放される。
[FIG. 5] (d) shows that the
次に、チップ材12の溶着工程について説明する。
Next, the welding process of the
[図5](e)は、前記工程によってチップ材12が溶着チップ本体2の当接面4と熱可塑性樹脂製品14の溶着リブ16に挟まれた状態である。ここで電源装置(図示せず)からリード線9,9aに電圧を印加すると電気抵抗により溶着チップ本体2の先端3が発熱する。同時に、溶着装置1に製品方向に適宜な押し圧を加えることにより、溶着チップ本体2の先端3はチップ材12に圧接される。
[FIG. 5] (e) is a state in which the
発熱した先端3の熱はチップ材12を加熱すると共にチップ材12を介して熱可塑性樹脂製品14の溶着リブ16にも熱が伝わり、溶着リブ16は軟化し、溶融温度に達すると溶融する。
The generated heat of the
[図5](f)は、溶融した溶着リブ16はチップ材12と共に当接面4の押し圧で押しつぶされると同時に溶融した樹脂の一部がチップ材12(多孔質メンブレン)にも含浸し、チップ材12は熱可塑性樹脂製品14と一体に固定された状態である。
[FIG. 5] (f) shows that the melted
熱溶着装置1の降下位置は事前に設定してあり、その降下位置はリブ16が溶融してチップ材12に含浸一体化し、チップ材12の溶着部は破損しない空間が確保出来る値を選ぶ。本実施例ではチップ材12の厚み0.3mmに対し溶着部17に0.2mmの空間を設定した。
The lowering position of the
設定した加熱時間が経過した後、電圧の印加を止めると同時に溶着チップ本体2に設けた吸引パイプ10から[図5](g)に示すように冷却エアー18が供給されるようにコントローラが電磁弁の切り替えを行う。噴出したエアー圧で吸着パッド10aのリップ部分が弾性変形し、吸着パッド10aとチップ片12間には隙間が生じてこの隙間から冷却エアー18が通過し、溶着チップ本体2の先端3を内部から冷却する。
After the set heating time has elapsed, the controller stops the application of voltage, and at the same time the controller electromagnetically
冷却エアー18は吸引パイプ10と通気孔6の間隙を経由して窓7,7a及びスリット8,8aから外部に放出される。
The cooling
冷却エアー18を吸引パイプ10と通気孔6の間隙を通過させることで冷却エアー18が外部に放出される量をコントロールし、溶着チップ本体2の先端3の冷却効率を良くする効果がある。
By passing the cooling
あらかじめ設定した時間で溶着チップ本体2の先端3及び当接面4が冷却され、溶着部17の樹脂が固化するとコントローラの電磁弁の切り替えにより冷却エアー18の供給を止め、熱溶着装置1を上昇させる。この結果チップ材12は熱可塑性樹脂製品14の通気口15の溶着リブ16に溶着し、固定される。
When the
以上に説明した熱溶着装置1の作動はすべてコントローラにより制御される。
All the operations of the
本実施例2は、実施例1の熱溶着装置1において、[図6]のように冷却エアー18を吸引パイプ10から供給すると同時に、溶着チップ本体2の外にエアーブローパイプ19を配置し、このエアーブローパイプ19より冷却エアー18aを供給し、溶着チップ本体2の先端3及び溶着部17を外側からも冷却する事で冷却効率を上げ、さらに冷却時間を短縮する構成である。
In the second embodiment, in the
本実施例3は、実施例1の熱溶着装置1において、[図7]のように吸引パイプ10の外側に冷却流路20で冷却回路22を形成し、エルボ23からこの冷却回路22を経由して溶着チップ本体2の先端3を冷却し、窓7,7aから排出することにより、溶着チップ本体2の冷却をより促進させる構成である。
In the third embodiment, in the
1 熱溶着装置
2 溶着チップ本体
4 当接面
6 通気孔
7,7a 窓
10 吸引パイプ
10a吸着パッド
11 絶縁体
12 チップ材
13 台紙
14 熱可塑性樹脂製品
15 通気口
16 溶着リブ
17 溶融部
18 冷却エアー
19 エアーブローパイプ
20 冷却エアー流路
21 カバー
22 冷却回路
23 エルボ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
b.前記空間部の天面中央部に通気孔を形成し、この通気孔から下向きに吸引パイプを貫通して設けると共にこの吸引パイプの先端に装着した吸着パッドのフレア面は、前記当接面と同一平面〜1.0mm突出して位置していること、
c.前記空間部の天面の一部には排気口が形成されていると共にこの排気口は前記溶着チップ本体の胴体部に形成した排気スリットと連通していること、
d.前記吸引パイプの後端部は、圧縮空気供給装置と空気吸引装置にそれぞれ接続されていると共にこの圧縮空気供給装置と空気吸引装置は、その切り替え手段により前記吸引パイプの吸引口を負圧に、又は吸引口から圧縮空気を噴射自在に構成されていること、
e.前記溶着装置の当接面は、前記溶着対象となるチップ材が配置された位置においてこのチップ材の上面に限りなく接近又は密着したのち、前記吸着パッドを負圧に形成してチップ材を吸引し、この吸引の作用でチップ材を吸着パッドに密着させて保持し、そのまま前記熱可塑性樹脂製品上の所定の位置まで移動し、ここで下降してチップ材を製品の所定の位置に圧接したのち、前記吸着パッドの負圧を解き、溶着チップ本体に電圧を印加して前記当接面を発熱させ、この熱でチップ材を製品に溶着し、その後、圧縮空気を前記吸着パッドから噴射して前記チップ材の溶着部分と溶着チップ本体の急冷を制御するコントローラを設けたこと、
f.を特徴とする熱溶着性素材で形成されたチップ材を熱可塑性樹脂製品に熱溶着するための溶着装置。 a. An impulse heating type thermal welding apparatus for thermally welding a chip material formed of a material having thermal weldability to a thermoplastic resin product, the tip of the welding chip body of the thermal welding apparatus is disposed at the tip that a contact surface made of the outline of the welding shape of the timber, the interior surrounded by the abutting surface is formed a space portion,
b. A vent formed in the top surface central portion of the space portion, flared surface of the suction pad mounted to the distal end of the suction pipe provided with through suction pipe from the vent downwards are the same as the abutment surface It should be located protruding from the plane to 1.0 mm,
c. An exhaust port is formed in a part of the top surface of the space portion, and the exhaust port communicates with an exhaust slit formed in the body portion of the welding tip body,
d. The rear end portion of the suction pipe is connected to a compressed air supply device and an air suction device, respectively, and the compressed air supply device and the air suction device use the switching means to bring the suction port of the suction pipe to a negative pressure, Or it is configured to be able to inject compressed air from the suction port,
e. The abutting surface of the welding apparatus is close to or close to the top surface of the chip material at the position where the chip material to be welded is disposed, and then the suction pad is formed at a negative pressure to suck the chip material. Then, by this action of suction, the chip material is held in close contact with the suction pad and is moved as it is to a predetermined position on the thermoplastic resin product, where it is lowered to press the chip material to the predetermined position of the product. After that, the negative pressure of the suction pad is released, a voltage is applied to the welded chip body to heat the contact surface , the chip material is welded to the product by this heat, and then compressed air is jetted from the suction pad. A controller for controlling the rapid cooling of the welding portion of the tip material and the welding tip body,
f. A welding apparatus for thermally welding a chip material formed of a heat-weldable material to a thermoplastic resin product.
溶着装置。 Said air blow pipe disposed outside the welding tip body, even to quench the welded part and the welding tip body from the outside by spraying cooling air from the air blow pipe welded part and the welding tip body of the chip material The heat welding apparatus according to claim 1, wherein the heat welding apparatus is configured so that
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