JP7066164B2 - Heat welding device - Google Patents
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Description
本願発明は、熱可塑性樹脂成形品へ被固定物を固定する際に、熱可塑性樹脂成形品の一部に溶着ボスと称される溶着又は変形部を予め形成し、この溶着ボスを被固定物側の固定穴内に通し、または被固定物側に形成した係合部に係合するようにして突出させた先端側を熱で溶融又は変形することにより、熱可塑性樹脂成形品に被固定物をカシメ止めする熱溶着装置に用いられる抵抗発熱体に関するものである。 In the present invention, when the object to be fixed is fixed to the thermoplastic resin molded product, a welded or deformed portion called a welding boss is formed in advance on a part of the thermoplastic resin molded product, and this welded boss is used as the object to be fixed. The object to be fixed is placed on the thermoplastic resin molded product by melting or deforming the tip side, which is projected through the fixing hole on the side or engaged with the engaging portion formed on the side to be fixed, by heat. It relates to a resistance heating element used in a heat welding device for caulking.
熱可塑性樹脂成形品へ被固定物をカシメ止めする方法として、特許文献1に開示されている方法が公知である。この方法は1つの熱溶着チップに2つの発熱部を形成して同時に加熱し、2つの溶着ボスを同時にカシメ止め可能にする溶着装置用抵抗発熱体(以下「抵抗発熱体」と称す。)である。
As a method for caulking an object to be fixed to a thermoplastic resin molded product, the method disclosed in
この抵抗発熱体は、1個で構成されているチップ本体の先端に、中心を挟んで左右対称位置に2つの溶着チップがベース面から突出形成され、前記ベース面から側板が立ち上げられ、前記側板からベース面と溶着チップの当接面の裏面の裏面までを中心から前後に2分割するようにスリットが形成されていて、前記溶着チップに対する給電部は、前記側板の中央の外側であって、スリットを挟んで前後対象位置に形成されている。
上記した特許文献1のカシメ止め方法に用いられている抵抗発熱体に対する給電部に取り付ける給電用の電線は、熱溶着時の温度変化にも安定して大電流を供給する必要があるため、圧着端子でビス止めする方法ではなく、図8のように前記電線をロウ付けで側板に直接取り付けている。
The power supply electric wire attached to the power supply unit for the resistance heating element used in the caulking fixing method of
しかし、取付時の加工誤差により図9(A)のように電線の取付位置が側板の中央からわずかにズレが発生する場合がある。 However, as shown in FIG. 9A, the mounting position of the electric wire may be slightly displaced from the center of the side plate due to a processing error during mounting.
また、電線の取付高さHがそろっていて、取付位置が側板の中央に合っていても、ロウ付のロウの溶け代を中央から左右対称に広げることは難しく、図9(B)のようにロウ付けの範囲が左右で異なってしまう場合がある。 Further, even if the mounting heights H of the electric wires are aligned and the mounting position is aligned with the center of the side plate, it is difficult to spread the melting allowance of the brazed braz symmetrically from the center, as shown in FIG. 9B. The range of brazing may be different on the left and right.
この結果、図9(A)および(B)の場合、2つの溶着チップが中心を挟んで左右対称位置に突出形成されているにもかかわらず、2つの溶着チップの発熱温度に差が発生してしまう。 As a result, in the case of FIGS. 9A and 9B, a difference occurs in the heat generation temperature of the two welding chips even though the two welding chips are formed so as to project symmetrically with respect to the center. It ends up.
図11に電線7の取付位置が中央から1mmずれた場合の発熱状態を熱解析(CAE)で検証した例を示す。使用したCAEソフトはAutodesk CFDである。(Autodeskはオートデスク インコーポレイテッドの登録商標)
FIG. 11 shows an example in which the heat generation state when the mounting position of the
6a、6bはカシメ加工を行う当接面であり、電線7の位置が6a側に1mmずれした場合の発熱温度は、解析結果によれば6aは215~220℃、6bは205~210℃で2つの当接面の温度差は約10℃である。
6a and 6b are contact surfaces for caulking, and the heat generation temperature when the position of the
この状態において2つの溶着チップの加熱温度のばらつきを調整することは困難であり、2つの溶着ボスを同時にカシメ止めした場合に外観や強度のばらつきが発生してしまう問題があった。 In this state, it is difficult to adjust the variation in the heating temperature of the two welding chips, and there is a problem that the variation in appearance and strength occurs when the two welding bosses are caulked at the same time.
この原因を2つの溶着チップ3の発熱部5に流れる電流の違いを図10(A)をもとに考察する。
The cause of this will be considered based on FIG. 10 (A) as to the difference in the current flowing through the
図10(A)は電線7の位置が中央からすれた場合の電流の流れ(平面視)である。
FIG. 10A is a current flow (plan view) when the position of the
電線7から流れる電流は側板からベース面2を分岐して2つの発熱部5を経由して電線7aに流れる。この時、電線7がセンターから左にずれているため、電気抵抗はR1<R2となり電流は電気抵抗の小さいR1側に多く流れる。
The current flowing from the
このため、2つの発熱部5の電気抵抗が同じであっても左側発熱部5(R1)の発熱量が多くなり温度差が発生すると考えられる。
Therefore, even if the electric resistances of the two heat generating
本発明の目的は、上記した2つの溶着チップの温度差の解決であって、溶着チップに対する電圧印加用の電線取付位置に加工誤差があっても2つの溶着チップに発熱温度差が発生せず、安定した品質のカシメ止めが可能な抵抗発熱体を提供することである。 An object of the present invention is to solve the temperature difference between the two welding chips described above, and even if there is a processing error in the wire mounting position for applying a voltage to the welding chip, the heating temperature difference does not occur between the two welding chips. It is to provide a resistance heating element capable of stable quality caulking.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、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において、抵抗発熱体のチップ本体は、長方形のベース面と、このベース面の長手縁から垂直に立ち上げた側板と、前記ベース面の短手縁から垂直に立ち上げた袖板と、前記ベース面のベース面中心点から長手方向へ一定の間隔をあけた対称位置に前記ベース面から下方向垂直に突設され、先端に発熱部を設けた2本の溶着チップと、2カ所の給電部から成り、前記ベース面は前記ベース面中心点から前記発熱部手前まで伸びるスリット及び前記袖板の上端中央から前記発熱部手前まで伸びるスリットにより2分割されていること、前記袖板はその上端中央から前記発熱部手前まで伸びるスリットにより2分割されていること、前記2カ所の給電部のうち一方の給電部は2分割された前記袖板の一方の外側に、もう一方の給電部は2分割された前記袖板のもう一方の外側に、前記ベース面中心点から対角位置にそれぞれ形成されると共に、前記ベース面からの高さは同一に設定されていることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention according to
また、請求項2に記載の発明は、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において、抵抗発熱体のチップ本体は、円形のベース面と、このベース面の周縁から垂直に立ち上げた袖板と、前記ベース面のベース面中心点から一定の間隔をあけた対称位置に前記ベース面から下方向垂直に突設され、先端に発熱部を設けた2本の溶着チップと、2カ所の給電部から成り、前記ベース面は前記ベース面中心点から前記発熱部手前まで伸びるスリット及び前記袖板の上端から前記発熱部手前まで伸びるスリットにより2分割されていること、前記袖板はその上端から前記発熱部手前まで伸びるスリットにより2分割されていること、前記2カ所の給電部のうち一方の給電部は2分割された前記袖板の一方の外側に、もう一方の給電部は2分割された前記袖板のもう一方の外側に、前記ベース面中心点から対角位置かつ前記スリットから5mm以内の位置にそれぞれ形成され、前記ベース面からの高さは同一に設定されていることを特徴とするものである。
Further, the invention according to
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2のいずれか1項に記載の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において、前記溶着装置用抵抗発熱体において、前記給電部に接続される電線が2本以上であることを特徴とするものである。
Further, the invention according to
本発明によれば、チップ本体の先端に中心を挟んで左右対称位置に2本の溶着チップが突出形成されている溶着チップにおいて、電圧印加用の電線取付位置に加工誤差があっても2つの溶着チップに流れる電流が同一になり、発熱温度がばらつかない熱溶着チップを提供できる。 According to the present invention, in a welded chip in which two welded chips are formed so as to project symmetrically across the center from the tip of the chip body, even if there is a processing error in the wire mounting position for voltage application, there are two. It is possible to provide a heat welding tip in which the current flowing through the welding tip is the same and the heat generation temperature does not vary.
本発明に係る抵抗発熱体の基本的な形態は、チップ本体の底面に左右に間隔をあけて2本の溶着チップが突出形成され、更に、前記チップ本体の上端から溶着チップの発熱部にかけて、前後2分割するようにスリット又は空洞が入れられた形態で、前記2分割された前記チップ本体に対する+と-極の給電部の位置は、前記側板において、前記溶着ボス間の中間線を基準として左右に分離形成され、かつベース面からの高さ方向の位置は、それぞれ同一に設定されているものである。 The basic form of the resistance heating element according to the present invention is that two welded chips are formed so as to protrude from the bottom surface of the chip body at intervals on the left and right, and further, from the upper end of the chip body to the heat generating portion of the welded chip. In the form in which a slit or a cavity is inserted so as to be divided into two parts in the front-rear direction, the position of the feeding portion of the + and-poles with respect to the chip body divided into two parts is based on the intermediate line between the welding bosses on the side plate. It is formed separately on the left and right, and the positions in the height direction from the base surface are set to be the same.
次に、本発明の実施例を各図に基づいて詳細に説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to each figure.
実施例1を図1、図2、図3(a)~(d)及び図4を用いて詳細に説明する。 The first embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 1, 2, 3 (a) to 3 (d) and FIG.
図1は抵抗発熱体1の斜視図、 図2は抵抗発熱体1のA-A断面図である。この抵抗発熱体1は、チップ本体2と、このチップ本体2のベース面2aに、中心を間にして一定の間隔をあけて左右対称に突設された2つの溶着チップ3とからなり、更にチップ本体2の袖板2bからベース面2a、溶着チップ3の先端に形成した突出部4に形成された発熱部5の裏側にかけて、2分割するようにスリット8,8aが形成されている。
FIG. 1 is a perspective view of the
全体的に見ると、チップ本体2は2分割されており、そのチップ本体2のベース面2a部分には、+と-極片でスリット8を前後に跨ぎ、かつ2本の溶着チップ3の外側に突設された外観を呈していて発熱部5で前後が繋がっている。
As a whole, the
なお、チップ本体2のスリット8と8aは絶縁空間として機能すると共に、スリット8aは冷却エアーの流出口も兼ねている。
The
チップ本体2を図3(a)~(d)を用いて更に説明すると、このチップ本体2は分割された2つの突出部4と、この突出部4の先端部において2つの突出部4が交わった部分に発熱部5が形成されている。そしてこの発熱部5の先端面には、凹形状の当接面6が形成されていて、スリット8aはこの発熱部5の裏側まで到達している。
Further explaining the
チップ本体2に対する給電部(電線7、7aの取付部)の位置は、袖板2bにおいて左右の溶着チップ3の外側であって、かつその中間点2cを交点とする対角線上において平面視で対称位置にそれぞれ分離して形成され、かつベース面2aからの高さは10mmで、それぞれ同一に設定されている。
The position of the feeding portion (attaching portion of the
本実施例において給電部のベース面2aからの高さを10mmとしたが、この寸法に限定されることは無く、チップ本体2の高さ寸法及び電線7、7aの取付方法によって適宜設定可能であるが、ベース面2aからの高さは必ず同一とする。
In this embodiment, the height of the feeding portion from the
給電部には電線7、7aをロウ付けによって固定するため、ロウ付け固定には2~5mm程度の幅が必要であるが、出来るだけスリット8に接近させ、かつスリット8からの距離が2カ所共で同じことが望ましい。
Since the
本実施例では、電線7、7aの取付位置を図3(b)においてスリット8から2mmとしたが、10mm程度までは許容される。
電線7,7aの配置を図3(c)平面視及び図3(d)底面視で説明すると、2つの溶着チップ3の中間点2cを中心点として電線7と7aが対角線で結ばれる点対象となる配置である。
In this embodiment, the mounting positions of the
Explaining the arrangement of the
上記構成の抵抗発熱体1は、図4に示すように、チップ本体2内に絶縁支持部材10を挿入し、電線7を含むチップ本体2の外側は、カバー9で覆われ、そして、前記支持部材10の中心には、後方からエアーパイプ11が貫通して挿入された状態となって熱溶着装置1を構成している。
As shown in FIG. 4, the
本実施例では電線7をロウ付けで固定したが、電線の固定方法はこれに限定するものではなく、圧着端子やタブへの溶接など多様な取付方法が選択できるのは言うまでもない。
In this embodiment, the
次に、本実施例における電線7,7a取付位置の誤差と溶着チップ3の発熱バランスを検証する。
Next, the error in the mounting position of the
図10(B)は前記電線7、7aの配置を平面視したものである。
この時、電線7はチップ本体2を分割するスリット8を挟んで点対象に配置されるが、Y方向の位置L1,L2には誤差が生じる場合がある。
FIG. 10B is a plan view of the arrangement of the
At this time, the
図12(A)は電線7,7aの取付位置L1、L2がスリット8から2mmで揃っている場合の熱解析(CAE)結果を示す。
FIG. 12A shows the results of thermal analysis (CAE) when the mounting positions L1 and L2 of the
図12(b)は電線7aの取付位置L2が同様にスリット8から2mmで、電線7の取付位置L1がスリットから3mm場合の発熱解析(CAE)を示す。
FIG. 12B shows heat generation analysis (CAE) when the mounting position L2 of the
解析結果によれば、L1の位置が図12(A)の2mm及び図12(b)の3mmの場合において、どちらの場合も発熱部5の当接面6a、6bは225℃~227℃であり、チップ先端の発熱温度に差が発生しないことが確認できた。
According to the analysis results, when the position of L1 is 2 mm in FIG. 12 (A) and 3 mm in FIG. 12 (b), the contact surfaces 6a and 6b of the
これは図10(B)のように、電線7からの電流がチップ本体2を分岐して発熱部5を経由して電線7aに流れる際、2つの発熱部5を通過する抵抗R1、R2の差はごくわずかであり、2つの発熱部5に流れる電流がほぼ同等となるため発熱温度に差が発生しないと考えられる。
This is because, as shown in FIG. 10B, when the current from the
前述のように、従来の電線7位置が1mmずれた場合、図11の熱解析では2つの溶着チップの温度差は約10℃あったが、本発明によれば電線7の位置が1mmずれた場合でも発熱部5の温度差が問題にならないため、2つの溶着ボスを同時にカシメ止めした場合に外観や強度のばらつきが発生しにくく品質が安定する。
As described above, when the position of the conventional
更に、大電流が必要な場合は、複数の電線を取り付けることも可能である。 Further, if a large current is required, it is possible to attach a plurality of electric wires.
図7は実施例1において、チップ本体2の袖板2bの電線7を取り付けない側に側板逃がし部2eを設けて短絡を防止し、スリット8に接近した位置に電線7を2本取り付けた構造である。
FIG. 7 shows a structure in which, in the first embodiment, a side
このようにすれば抵抗発熱体1の小型化を図りながら大電流を流して加熱時間の短縮を図ることが可能となり、加工時間の短縮につながる。
By doing so, it becomes possible to shorten the heating time by passing a large current while trying to reduce the size of the
本実施例では側板逃がし部2eを設けて電線7を2本使用した例を示したが、側板逃がし部2eの加工は必須ではなく、チップ本体2へ取り付ける電線7の本数及び取付方法もこれに限定するものではない。
In this embodiment, an example is shown in which the side
実施例3を図5をもとに説明する。 Example 3 will be described with reference to FIG.
図5は抵抗発熱体1のチップ本体2が平面視で正方形の斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of the
抵抗発熱体1の構成は図1のチップ本体が矩形の発熱体と基本的に同様であるが、電圧印加用の電線取付部は2分割されたチップ本体2の袖板2bのスリット8から2mmであって、2つの溶着チップ3の中間点2cを交点とする対角線上に平面視で点対対象位置に形成され、かつベース面からの高さは、それぞれ同一に設定されている
The configuration of the
給電部の電線7、7a取付位置は、スリット8から5mm以内に接近させ、かつスリット8からの距離が2カ所共で同じことが望ましい。
It is desirable that the
電線7の取付位置に1mm程度の誤差が発生しても、電線7から流れる電流がチップ本体2を分岐して発熱部5を経由する電流がほぼ同じになるため、2つの溶着チップ3の発熱バランスが保たれるのは実施例1と同様である。
Even if an error of about 1 mm occurs in the mounting position of the
実施例4を図6をもとに説明する。 Example 4 will be described with reference to FIG.
図6は抵抗発熱体1のチップ本体2が平面視で円形または楕円形の斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view of the
抵抗発熱体1の構成は図1のチップ本体が矩形の発熱体と基本的に同様であるが、電圧印加用の電線取付部は2分割されたチップ本体2の袖板2bのスリット8から2mmであって、2つの溶着チップ3の中間点2c点を交点とする対角線上に平面視で点対対象位置に形成され、かつベース面からの高さは、それぞれ同一に設定されている。
The configuration of the
給電部の電線7、7a取付位置は、スリット8から5mm以内に接近させ、かつスリット8からの距離が2カ所共で同じことが望ましい。
It is desirable that the
電線7の取付位置に1mm程度の誤差が発生しても、電線7から流れる電流がチップ本体2を分岐して発熱部5を経由する電流がほぼ同じになるため、2つの溶着チップ3の発熱バランスが保たれるのは実施例1ないし実施例3と同様である。
Even if an error of about 1 mm occurs in the mounting position of the
1 抵抗発熱体
2 チップ本体
2a ベース面
2b 袖板
2c 中間点
2d 側板
2e 側板逃がし部
3 溶着チップ
4 突出部
5 発熱部
6a,6b 当接面
7,7a 電線
8、8a スリット
9 カバー
10 絶縁支持部材
11 エアーパイプ
12 ロウ付け範囲
1
Claims (3)
長方形のベース面と、
このベース面の長手縁から垂直に立ち上げた側板と、
前記ベース面の短手縁から垂直に立ち上げた袖板と、
前記ベース面のベース面中心点から長手方向へ一定の間隔をあけた対称位置に前記ベース面から下方向垂直に突設され、先端に発熱部を設けた2本の溶着チップと、
2カ所の給電部から成り、
前記ベース面は前記ベース面中心点から前記発熱部手前まで伸びるスリット及び前記袖板の上端中央から前記発熱部手前まで伸びるスリットにより2分割されていること、
前記袖板はその上端中央から前記発熱部手前まで伸びるスリットにより2分割されていること、
前記2カ所の給電部のうち一方の給電部は2分割された前記袖板の一方の外側に、もう一方の給電部は2分割された前記袖板のもう一方の外側に、前記ベース面中心点から対角位置にそれぞれ形成されると共に、前記ベース面からの高さは同一に設定されていること、
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。 The chip body of the resistance heating element is
With a rectangular base surface,
The side plate that rises vertically from the longitudinal edge of this base surface,
A sleeve plate that rises vertically from the short edge of the base surface,
Two welded chips that are projected vertically downward from the base surface at symmetrical positions with a certain interval in the longitudinal direction from the center point of the base surface of the base surface and have a heat generating portion at the tip.
It consists of two power supply units.
The base surface is divided into two by a slit extending from the center point of the base surface to the front of the heat generating portion and a slit extending from the center of the upper end of the sleeve plate to the front of the heat generating portion.
The sleeve plate is divided into two by a slit extending from the center of the upper end to the front of the heat generating portion.
One of the two feeding portions is located on the outside of one of the two divided sleeve plates, and the other feeding portion is on the outside of the other of the two divided sleeve plates, centered on the base surface. They are formed diagonally from the points, and the height from the base surface is set to be the same.
A resistance heating element for welding equipment that can simultaneously caulk two welding bosses.
円形のベース面と、
このベース面の周縁から垂直に立ち上げた袖板と、
前記ベース面のベース面中心点から一定の間隔をあけた対称位置に前記ベース面から下方向垂直に突設され、先端に発熱部を設けた2本の溶着チップと、
2カ所の給電部から成り、
前記ベース面は前記ベース面中心点から前記発熱部手前まで伸びるスリット及び前記袖板の上端から前記発熱部手前まで伸びるスリットにより2分割されていること、
前記袖板はその上端から前記発熱部手前まで伸びるスリットにより2分割されていること、
前記2カ所の給電部のうち一方の給電部は2分割された前記袖板の一方の外側に、もう一方の給電部は2分割された前記袖板のもう一方の外側に、前記ベース面中心点から対角位置かつ前記スリットから5mm以内の位置にそれぞれ形成され、前記ベース面からの高さは同一に設定されていること、
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。 The chip body of the resistance heating element is
With a circular base surface,
The sleeve plate that rises vertically from the periphery of this base surface,
Two welded chips that are vertically projected downward from the base surface at symmetrical positions with a certain interval from the center point of the base surface of the base surface and have a heat generating portion at the tip.
It consists of two power supply units.
The base surface is divided into two by a slit extending from the center point of the base surface to the front of the heat generating portion and a slit extending from the upper end of the sleeve plate to the front of the heat generating portion.
The sleeve plate is divided into two by a slit extending from the upper end to the front of the heat generating portion.
One of the two feeding portions is located on the outside of one of the two divided sleeve plates, and the other feeding portion is on the outside of the other of the two divided sleeve plates, centered on the base surface. It is formed diagonally from a point and within 5 mm from the slit, and the height from the base surface is set to be the same.
A resistance heating element for welding equipment that can simultaneously caulk two welding bosses.
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