JPH10172721A

JPH10172721A - エンボス加工用ヒータチップ

Info

Publication number: JPH10172721A
Application number: JP33382296A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Motoki; 和行元木
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】加工温度を正確に制御することができると共
に、小型化を図ることができるエンボス加工用ヒータチ
ップを提供することを目的とする。【解決手段】ヒータチップは、導線が接続される１対
の接続部５０と、熱電対５４が配設された発熱部５２と
が設けられたブロックを有し、この発熱部５２の外面に
はドーム状の押圧部５３が設けられている。また、ブロ
ックの通電断面積は発熱部５２で最小であり、押圧部５
３とブロックとは一体成形されている。このようにして
構成されたヒータチップ４５は、ヒータチップ自体の抵
抗発熱により加熱されるため、チップの小型化を図るこ
とができる。また、ヒータチップ４５のブロック自体を
抵抗発熱させるため、その発熱効率が良好であると共
に、熱電対５４によりブロックの温度を直接測定してい
るため、押圧部５３の温度を正確に制御することができ
る。従って、ＰＥＴシートのエンボス加工温度を高精度
で制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＥＴシート等の
シートのエンボス加工すべき部分を局所的に加熱して押
圧することによりエンボス加工するエンボス加工用ヒー
タチップに関し、特に、良好な製品を供給することがで
きると共に小型化を図ることができるエンボス加工用ヒ
ータチップに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＥＴシート等に凸部を加工したり、薄
板金等に補強リブ等を浮き出させる成形加工として、エ
ンボス加工がある。図７、８、９は、従来のエンボス加
工方法を示す概念図である。先ず、図７に示すように、
凹型のエンボス上型８１と凸型のエンボス下型８４の一
対の成形用金型を用い、これらの金型間に、例えば、ク
ッションシート８２とＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレ
ート樹脂）シート８３とを挟む。次に、図８に示すよう
に、上型８１に開設されたヒータ線に通電してこれを加
熱し、この加熱、加圧状態を数分間保持して、プレス加
工を施す（ホットプレス工程）。そして、図９に示すよ
うに、常温の上型８１及び下型８４でシート８３を挟ん
でシート８３を冷却すると共に、この常温で加圧状態を
数分間保持して、プレス加工を施す（コールドプレス工
程）。このようにして、金型の凸形状をＰＥＴシート８
３に転写する。

【０００３】このような成形加工は製品の全体を一括で
加工することができ工程が単純であるため、低コストで
エンボス加工することができ、大量生産に向いている。

【０００４】しかしながら、この従来のエンボス加工法
には以下に示す欠点がある。即ち、先ず、金型全体を加
熱冷却するので、熱効率が悪く成形時間がかかるという
問題点がある。また、エンボス加工部分以外にも加圧、
加熱処理が施されるため、既に回路及びレジストが形成
されたＰＥＴシートをエンボス加工すると、回路又はレ
ジストを金型に転写してしまう。このため、電子部品が
表面実装されたＰＥＴシートをエンボス加工しようとす
ると、部品を壊してしまうので、このような電子部品が
実装されたＰＥＴシートにはエンボス加工することがで
きず、エンボス加工後に部品を実装する必要があるとい
う問題点がある。

【０００５】そこで、本願発明者等は、チップによりエ
ンボス加工すべき部分にのみ、加熱し押圧するエンボス
加工方法を既に提案し、出願した（特開平８−２５８１
４７号公報）。即ち、図１０に示すように、ニクロム線
９２が内蔵されたチップ８７を保持体（図示せず）に取
り付け、孔８９が形成されたプレート８８上にＰＥＴシ
ート８６を載置する。そして、チップ８７をＰＥＴシー
ト８６のエンボス加工を施す所定位置に移動させる。そ
の後、チップ８７を下降させてＰＥＴシート８６に押し
当て、電源９１からチップ８７に通電し、ＰＥＴシート
８６を局所的に加熱する。所定時間経過した後、チップ
８７の加熱を停止し、冷却風供給装置８８からノズル９
０を介して冷却風をＰＥＴシート８６の押圧部に吹き出
す。その後、チップ８７を上昇させ、冷却風の吹き出し
を停止する。これによりＰＥＴシート８６の下型プレー
ト８８の貫通部８９位置に凸形状のエンボスが形成さ
れ、エンボスシートが製造される。

【０００６】このような成形加工においては、エンボス
加工すべき部分を局所的に加熱し加圧するので、チップ
を任意の位置に移動させることにより、種々の形状の製
品をエンボス加工することができる。また、既に回路及
びレジストが印刷形成されたＰＥＴシートについても、
回路及びレジストに接触することなく、エンボス加工す
ることができる。更に、電子部品が表面実装されたＰＥ
Ｔシートをエンボス加工する場合においても、部品を壊
すことなく、ＰＥＴシートに加熱加圧することができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
エンボス加工方法においては、チップ内にニクロム線を
短絡しないように配置するために、チップ８７が大型化
し、またニクロム線の発熱部以外の部分同士が短絡して
加工部の発熱が低下することがあり、加工温度を正確に
制御することが難しいという欠点がある。このため、チ
ップが大型化してしまい、高密度にエンボス加工を施す
ことができないと共に、温度制御が困難でエンボス形状
にバラツキが生じるという問題点がある。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、加工温度を正確に制御することができると
共に、小型化を図ることができるエンボス加工用ヒータ
チップを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るエンボス加
工用ヒータチップは、エンボス加工すべき部分を局所的
に加熱して押圧するエンボス加工用ヒータチップにおい
て、導線が接続される１対の接続部及び発熱部が設けら
れたブロックと、このブロックの前記発熱部の外面に設
けられたドーム状の押圧部とを有することを特徴とす
る。

【００１０】また、前記ブロックの通電断面積は前記発
熱部で最小であり、前記押圧部とブロックとは一体成形
されていることが好ましい。更に、前記ヒータチップは
純チタンで構成されることが好ましい。

【００１１】本発明においては、ヒータチップ内にニク
ロム線を配置せず、ヒータチップを構成するブロック自
体の抵抗発熱によりシートを局所的に加熱するため、チ
ップの小型化を図ることができる。

【００１２】また、ヒータチップのブロック自体を抵抗
発熱させるため、その発熱効率が良好であると共に、熱
電対によりブロックの温度を直接測定しているため、押
圧部の温度を正確に制御することができる。従って、局
所的に製品の加工温度を高精度で制御することができ
る。

【００１３】更に、請求項２のように、ヒータチップの
ブロックとこのブロックの発熱部の外側に設けられたド
ーム形状の押圧部とが一体型に加工されていると、ヒー
タチップの発熱部に対して押圧部の温度応答性を優れた
ものにすることができるため、加工時間を短縮すること
ができる。

【００１４】更にまた、ヒータチップのブロックの通電
断面積を発熱部で最小になるように形成することによ
り、発熱が主としてヒータチップのドーム形状の押圧部
にてなされ、ヒータチップの発熱効率をより一層優れた
ものにすることができる。

【００１５】更にまた、請求項３のように、ヒータチッ
プの材質を純チタンにすることにより、ヒータチップの
耐腐食性を良好にすることができると共に、ブロックの
温度応答性をより一層優れたものにすることができる。
更にまた、ヒータチップの強度が向上すると共に加工性
が良好となり、押圧部のドーム形状加工のような微妙な
加工が可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の
実施例に係るエンボス加工装置の模式図である。図１に
示すように、基部１上に配置されたボード１０を跨ぐよ
うに門型の架台１１が基部１に設置されている。この架
台１１にはメインヘッド１２がボールネジにより水平の
Ｘ方向に移動可能に設置されている。また、基部１上の
ボード１０は基部１に対しＸ方向に垂直のＹ方向に移動
可能に配置されている。従って、ボード１０は架台１１
に対してＹ方向に移動することができる。また、ボード
１０の近傍には複数個の電源ユニット１５が設置されて
おり、この電源ユニット１５にはサーモコントローラ１
６が内蔵されている。メインヘッド１２には複数個（図
示例は４個）の加工ヘッド１３が配置され、そのヒータ
チップ１４を下方にして配置されている。各加工ヘッド
１３はメインヘッド１２に対して個別に昇降移動するこ
とができるようになっている。従って、ヒータチップ１
４は、メインヘッド１２がＸ方向に移動し、ボード１０
がＹ方向に移動することによりＸ−Ｙ方向に移動でき、
加工ヘッド１３が昇降することにより、ボード１０上の
シートに対して押圧し、また退避することができる。

【００１７】図２はヒータチップ１４を示す図であり、
（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図であ
る。ヒータチップ１４は、１対の接続部２０及び発熱部
２２を有するブロック状をなす。接続部２０には、サー
モコントローラ１６に接続された導線（図示せず）が接
続され、更に固定用の孔２４が形成されている。また、
発熱部２２には、熱電対２１がスポット溶接により接合
されている。そして、発熱部２２の外面にはドーム状の
押圧部２３が設けられている。１対の接続部２０と発熱
部２２との間は延出部２５により連結されている。この
ように構成されたヒータチップは孔２４にネジを締結す
ることにより各加工ヘッド１３に固定される。

【００１８】そして、サーモコントローラ１６からヒー
タチップ１４に電流が供給されると、ヒータチップ１４
は抵抗体であるためジュール熱が発生し、押圧部２３が
昇温する。図３に示すように、このヒータチップ１４の
近傍には冷却エアーを噴出するノズル４１が配置されて
いる。このノズルは電源ユニット１５内の冷却風供給装
置（図示せず）に接続されている。なお、ボード１０に
はエンボス加工すべき位置に貫通孔３６が形成されてい
る。

【００１９】このように構成されたエンボス加工装置に
おいては、図３に示すように、ボード１０上の所定位置
にＰＥＴシート４２を載置する。そして、架台１１に対
してボード１０をＹ方向に移動させると共に、メインヘ
ッド１２をＸ方向に移動させて、エンボス加工を施すべ
き位置に加工ヘッド１３を移動させる。そして、所要の
加工ヘッド１３を下降させてその下部に取り付けたヒー
タチップ１４を下降させる。そうすると、ヒータチップ
１４がＰＥＴシート４２に接触し、更に下降してヒータ
チップ１４がＰＥＴシート４２を介して貫通孔３６内に
進入し、ＰＥＴフィルム４２を局部的に押し下げる。こ
のとき、サーモコントローラ１６がオンし、ヒータチッ
プ１４へ大電流を供給する。そうすると、ヒータチップ
１４の発熱部２２がジュール熱により発熱し、押圧部２
３を加熱する。この発熱部２２の温度は熱電対２１によ
り検出され、検出信号はサーモコントローラ１６へ入力
される。そうすると、サーモコントローラ１６は発熱部
２２延いては押圧部２３の温度が所定温度になるよう
に、ヒータチップ１４への供給電流を制御する。ヒータ
チップ１４への電流供給はパルス的に行い、所定時間こ
の状態を保持すると、ヒータチップ１４への通電を停止
する（パルスヒート方式）。その後、ノズル４１からエ
アーをＰＥＴシート４２の加工部に噴射してＰＥＴシー
ト４２の加工部を冷却する。その後、ヒータチップ１４
を上昇させて待避させる。次いで、メインヘッド１２及
び架台１１を移動させ、次順の箇所にエンボス加工を施
す。このようにして、高効率でＰＥＴフィルム４２にエ
ンボス加工を施すことができる。

【００２０】本実施例においては、ヒータチップ１４内
にニクロム線を配置せず、ヒータチップ１４を構成する
ブロック自体の抵抗発熱によりシートを局所的に加熱す
るため、チップの小型化を図ることができる。また、ヒ
ータチップのブロック自体を抵抗発熱させるため、その
発熱効率が良好であると共に、熱電対２１によりブロッ
クの温度を直接測定しているため、押圧部２３の温度を
正確に制御することができる。従って、ＰＥＴシートの
製品のエンボス加工温度を高精度で制御することができ
る。更に、パルスヒート方式によりヒータチップの発熱
部２２が制御されるので、発熱部２２を瞬時に所定温度
に設定することができる。

【００２１】次に、本発明の第２の実施例について、具
体的に説明する。本実施例に係るエンボス加工装置が図
１に示す第１の実施例と異なる点は、ヒータチップの発
熱部の構造が異なる点であり、その他の構成は図１と同
様である。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の第２
の実施例に係るエンボス加工用ヒータチップの正面図、
右側面図及び底面図であり、図６はヒータチップの取付
構造を示す模式図であり、図４、５において、図１と同
一構成物は同一符号を付してその詳細な説明は省略す
る。

【００２２】図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、純チタ
ンからなるヒータチップは、１対の接続部５０及び発熱
部５２を有するブロック状をなす。また、１対の接続部
５０と発熱部５２との間は延出部５１により連結されて
いる。接続部５０には、サーモコントローラー１６に接
続された導線（図示せず）が接続され、孔５５が形成さ
れている。更に、発熱部５２には、熱電対５４がスポッ
ト溶接により接合されている。ブロックの通電断面積は
発熱部５２で最小となるように形成されている。なお、
延出部５１の通電断面積も発熱部５２の通電断面積と等
しくなるように形成されている。そして、発熱部５２の
外面にはドーム状の押圧部５３が一体成形加工されて、
例えば、直径が５ｍｍでＰＥＴシートと接触する面は面
粗度４で加工されている。この押圧部５３の接触面（先
端面）の断面形状を図５に示す。図５は図４においてヒ
ータチップの中心軸方向をＺ方向、その直交する方向を
Ｘ方向としたときに、縦軸に押圧部のドーム形状の表面
のＺ位置、横軸に押圧部のドーム形状の表面のＸ位置を
とって、押圧部のドーム形状の半分の表面形状を示すグ
ラフ図である。この図５においては、図４に示すＸ、Ｚ
方向の矢印の方向を正とした。この図に示す曲線は発熱
部５２からドーム形状の押圧部５３に均一に熱が伝達さ
れた場合に、その熱がドーム形状の押圧部５３の表面に
伝達され、押圧部表面が均一な温度になる場合のドーム
形状をシミュレーション計算して求めたものである。

【００２３】このようにして構成されたヒータチップ４
５は２つの孔５５にネジ等が挿入されてシャンク６０に
装着される。このシャンク６０はクランプ６１及びジャ
ンパ６２を介して、加工ヘッド１２に装着され、加工ヘ
ッド１２は大電流対策用のＣｕ製のウェルドケーブル６
３を介してサーモコントローラー１６に接続される。サ
ーモコントローラー１６からヒータチップ４５に電流が
供給されると、ヒータチップ４５にジュール熱が発生す
る。

【００２４】本実施例に係るエンボス加工用ヒータチッ
プにおいては、第１の実施例と同様の効果を奏するのに
加えて、以下に示す効果を得ることができる。即ち、ヒ
ータチップ４５のブロック（５０、５１、５２）と、こ
のブロックの発熱部５２の外側に設けられたドーム形状
の押圧部５３とが一体型に加工されているため、ヒータ
チップ４５のブロック５０にパルス的に瞬時に大電流が
供給されると、ブロックの発熱部５２から押圧部５３に
高効率で熱伝導が生じる。このため、ヒータチップ４５
の発熱部５２に対して押圧部５３の温度応答性を優れた
ものにすることができる。また、ブロックの通電断面積
は発熱部５２で最小となるように形成されているので、
抵抗発熱が主として発熱部５２で生じ、ドーム形状の押
圧部５３が高速で加熱され、ヒータチップ４５の発熱効
率が優れたものとなる。更にまた、ヒータチップ４５の
材質を純チタンにすることにより、ヒータチップ４５の
耐腐食性を良好にすることができると共に、ブロックの
温度応答性をより一層優れたものにすることができる。
そして、ヒータチップ４５の強度が向上すると共に加工
性が良好となり、押圧部５３のドーム形状加工のような
微妙な加工が可能となる。そして、純チタンでヒータチ
ップを作製すると、ヒータチップに熱電対５４を容易に
溶接することができ、モリブデン等の他の材質と比較し
て、熱電対５４とヒータチップとの溶着力を向上させる
ことができる。更にまた、純チタンはヒータチップ用に
汎用的に使用されており、抵抗発熱効率が優れている。
更にまた、押圧部５３の形状は図５に示す形状を有する
ので、押圧部５３の表面の温度は均一であり、ＰＥＴシ
ート４２の接触部を均一に加熱することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るエン
ボス加工用ヒータチップは、ヒータチップ内にニクロム
線を配置せず、ヒータチップを構成するブロック自体の
抵抗発熱によりシートを局所的に加熱するため、チップ
の小型化を図ることができる。また、ヒータチップのブ
ロック自体は抵抗発熱させるため、その発熱効率が良好
であると共に、熱電対によりブロックの温度を直接測定
しているため、押圧部の温度を正確に制御することがで
きる。従って、局所的に製品の加工温度を高精度で制御
することができる。更に、本発明では、パルスヒート方
式によりヒータチップの発熱部を制御できるので、発熱
部を瞬時に所定温度に設定することができる。

【００２６】更にまた、請求項２のように、ヒータチッ
プのブロックとこのブロックの発熱部の外側に設けられ
たドーム形状の押圧部とを一体的に成形すると、ヒータ
チップの発熱部に対して押圧部の温度応答性を更に一層
優れたものにすることができるため、加工時間を短縮す
ることができる。更にまた、ヒータチップのブロックの
通電断面積を発熱部付近で最小になるように形成するこ
とにより、発熱が主としてヒータチップのドーム形状の
押圧部にてなされ、ヒータチップの発熱効率をより一層
優れたものにすることができる。

【００２７】更にまた、請求項３のように、ヒータチッ
プの材質を純チタンにすることにより、ヒータチップの
耐腐食性を良好にすることができると共に、ブロックの
温度応答性をより一層優れたものにすることができる。
更にまた、ヒータチップの強度が向上すると共に加工性
が良好となり、押圧部のドーム形状加工のような微妙な
加工が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るエンボス加工装置
を示す模式図である。

【図２】（ａ）は本発明の第１の実施例に係るエンボス
加工用ヒータチップの正面図であり、（ｂ）はその右側
面図であり、（ｃ）はその底面図である。

【図３】本発明の第１の実施例に係るエンボス加工装置
の底部近傍を示す模式図である。

【図４】（ａ）は本発明の第２の実施例に係るエンボス
加工用ヒータチップの正面図であり、（ｂ）はその右側
面図であり、（ｃ）はその底面図である。

【図５】縦軸に押圧部のドーム形状の表面のＺ位置をと
り、横軸に押圧部のドーム形状の表面のＸ位置をとっ
て、押圧部のドーム形状の半分の表面形状を示すグラフ
図である。

【図６】本発明の第２の実施例に係るエンボス加工用ヒ
ータチップの取付構造を示す模式図である。

【図７】従来のエンボス加工方法を示す模式図である。

【図８】同じく従来のエンボス加工方法を示す模式図で
ある。

【図９】同じく従来のエンボス加工方法を示す模式図で
ある。

【図１０】従来の第２のエンボス加工方法を示す模式図
である。

【符号の説明】

１５；電源ユニット１３；加工ヘッド１０；ボード１１；架台１４、４５；ヒータチップ１６；サーモコントローラー２０、５０；接続部２３、５３；押圧部２４、５４；熱電対４１、９０；ノズル６０；シャンク６１；クランプ６２；ジャンパ６３；ウェルドケーブル９２；ニクロム線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンボス加工すべき部分を局所的に加熱
して押圧するエンボス加工用ヒータチップにおいて、導
線が接続される１対の接続部及び発熱部が設けられたブ
ロックと、このブロックの前記発熱部の外面に設けられ
たドーム状の押圧部とを有することを特徴とするエンボ
ス加工用ヒータチップ。
【請求項２】前記ブロックの通電断面積は前記発熱部
で最小であり、前記押圧部とブロックとは一体成形され
ていることを特徴とする請求項１に記載のエンボス加工
用ヒータチップ。
【請求項３】前記ヒータチップは純チタンで構成され
ることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンボス加
工用ヒータチップ。