JPS5948733B2 - 金型溶接コイル装置 - Google Patents

金型溶接コイル装置

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JPS5948733B2
JPS5948733B2 JP56133904A JP13390481A JPS5948733B2 JP S5948733 B2 JPS5948733 B2 JP S5948733B2 JP 56133904 A JP56133904 A JP 56133904A JP 13390481 A JP13390481 A JP 13390481A JP S5948733 B2 JPS5948733 B2 JP S5948733B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軸方向に貫通孔が設けられている円筒形の金
型および１回以上巻回され冷却剤源と接続されうる中空
誘導コイルを有し、チューブヘッドと金属遮蔽層を有す
る合成物ホイル（ｆｏｉｌ）のチューブ本体とを高周波
誘導加熱溶接によつて接合するために用いられる金型溶
接コイル装置に関する。
そのような金型溶接コイル装置の一例が、西ドイツ特許
公告第２６２８０１４号公報に開示されている。
その例では、加圧具として働く金型は電気非伝導性の材
料で作製されている。現在知られているそのような材料
はセラミツク材料である。誘導コイルは金型と連動して
作動する。一般に電気非伝導性の材料、とくにセラミツ
クスは熱伝導性が比較的小さいため、溶接ゾーンから短
時間に熱を放出することができず、その結果単位時間あ
たりの溶接数が少なくなる。さらにセラミツク製の金型
を時間どおりに加熱し、かつチユーブヘツドのシヨルダ
の外層表面に変化を生じさせたばあい、合成プラスチツ
ク材料の表面の光沢が失なわれ、ささくれ立つてしまい
、えられる製品の外観を損なう。セラミツク材料は硬く
かつもろく、しかも取り扱いにくいので、溶接の際に必
要とされる圧力を加えたときに破損する危険性がある。
誘導コイルは中空導体で形成されており、西ドイツ特許
公告第２０２３６５２号公報に記載されているように中
空導体を通して送られる冷却剤によつて冷却される。該
公報によれば、放熱をよくするためにはチユーブ本体を
支持する芯棒を熱伝導性の良好なアルミニウムで作製し
、端部に装着する頭部のみを非伝導性の材料で作製する
ことが好ましいとされている。しかしながら、そうする
ことによつても溶接ゾーンからの放熱がわずかに改善さ
れるだけである。さらに西ドイツ特許公告第２０２３６
５２号公報に、誘導コイルを芯棒が通る道の上方で金型
から離れたところに配置し、溶接されるチユーブの部分
をそれが装着されている金型と共に定置されているコイ
ルの誘導磁場内を通して動かすことが開示されている。
前記西ドイツ特許公告第２６１８０１４号公報において
、溶接後の放熱時間を短縮するために金型を金属製の材
料で作製できるように、誘導コイルを芯棒内に配置し、
チユーブ内の磁場を遮蔽するということが教示されてい
る。
しかし、種々の方向に動けるように作製されなければな
らず、しかも限られたスペースしかない芯棒内にコイル
および必要とされる冷却用や遮蔽用の器具を収容しなけ
ればならず、その結果電流や冷却剤に問題が生ずると共
にコイルの周辺の部分しか利用できない。従来のコイル
装置ではコイルの開口が常に溶接されるチユーブヘツド
よりも大きいため、多かれ少なかれとくに集中した磁場
によつて特定の部分を加熱することはできなかつた。
本発明の目的は、冷却手段を改良することによつて金属
遮蔽層を有するチユーブ本体とチユーブヘツドとの溶接
処理を改善し、とくにチユーブヘツドが金属遮蔽層を有
するばあいはさらに溶接時のエネルギ分布を絞ることに
よつて溶接処理に要する時間を短縮することにある。
その目的を達成しうる本発明の金型溶接コイル装置は、
軸方向に貫通孔が設けられている円筒形の成形金型およ
び１回以上巻回され冷却剤源と連結されうる中空誘導コ
イルを有し、チユーブヘツドと金属遮蔽層を有する合成
物のホイルのチユーブ本体とを高周波誘導加熱溶接によ
つて接合するために用いられるものであり、成形金型が
非鉄金属で作製されかつ軸心方向にスロツトを有してお
り、誘導コイルがそのうちの１周の巻き線によつて成形
金型と電気伝導的に連結されているが。
該１周の巻き線がスロツトに電気的な橋かけを形成しな
いように構成されてなることを要旨とするものである。
そのような割れ目を有する形状に金型を作製することに
より、金属製の金型が磁場の遮蔽として作用せずコンセ
ントレータとして働くという目的を達成することができ
、その結果すべての磁束は貫通孔のみを通過する。
さらに金属は熱の良導体であるので、溶接ゾーンから熱
をきわめて速やかに放出することができる。しかも金型
金属で作製することにより、破損の惧れなしに必要なま
で金型を加圧することができる。金型に形成されている
スロツトを電気非伝導性の充填組成物で満たすことによ
り、軟化した合成プラスチツク材料はスロツトに侵入せ
ず、したがつてチユーブのシヨルダ部の表面に直線状の
隆起物が形成されることはない。
金型の少なくとも一部の表面を円錐台の側面に相当する
形状にし、該表面上に誘導コイルを螺旋状に配置するこ
とにより、最適な状態で磁場を形成することができる。
金型と誘導コイルをそれぞれユニツトに形成し、かつ金
型と誘導コイルとが相対的に動きうるように配置するこ
とにより、１つの同じ誘導コイルを用いてすばやく他の
形状のチユーブが装着されている金型に適用することが
できるし、またチユーブを入れたまた金型を移送するこ
とができるのでより一層のスピードアツプを図ることが
できる。
金型を少なくとも上側部材と下側部材に分けることによ
つていずれか一方の基本部材に異なる形状のチユーブに
適合する挿入部材を設けることができ、その結果製造コ
ストが低くなると共に再装着に要する時間を短縮するこ
とができる。金型の冷却は、金型に冷却剤を通すための
通路を設けて行なえばよい。
非電気伝導性の材料で作製されかつその入口部分の開口
部が円錐形状をしているガイドスリーブを金型に連結す
ることにより、チユーブ本体とチユーブヘツドを支持し
ている芯棒の導入および誘導コイルに対する芯合わせを
容易にすることができる。
金型の内面にチユーブヘツドのシヨルダ部に面するよう
に絶縁ワツシヤを設け、それをとくにチユーブヘツドが
遮蔽物として作用する金属遮蔽層を有するときに用いれ
ば、チユーブヘツドとチユーブ本体とがオーバーラツプ
した部分に集中している増大した２次磁場が直接絶縁ワ
ツシヤを透過する。
絶縁ワツシヤを上側部材と下側部材との間にしつかりと
挟み込むことにより、絶縁ワツシヤを固定すると共に、
異なる厚さの絶縁ワツシヤとの交換もしやすくなる。
本発明の金型溶接コイル装置の実施例を図面に基づいて
詳しく説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定さ
れるものではない。
第１図は絶縁ワツシヤを備えた本発明のコイル装置の一
実施例の側断面図、第２図は第１図に示す実施例の底面
の部分断面図、第３図はコイル部分が分割された金型か
ら分離しており、かつ絶縁ワツシヤを備えていない本発
明のコイル装置の別の実施例の側断面図である。
第１〜２図に示す本発明の金型溶接コイル装置の一実施
例は、上側部材１ａと下側部材１ｂからなる非鉄金属製
の成形金型１からなる。
該成形金型は軸方向に貫通孔２を有している。上側部材
１ａの一部は円錐台形状であり、該円錐台形状の表面で
高周波誘導コイル４が数回螺旋状に巻かれている。該誘
導コイルはそのもつとも外側のひと巻き５が金型１にろ
う付けされることによつて、金型と電気伝導的に連結さ
れている。そのほかのコイル部分６は成形金型と絶縁さ
れている。上側部材１ａはその下面７に環状の凹部８を
有しており、該凹部８に下側部材１ｂの隆起部９が挿入
されている。上側部材１ａと下側部材１６との間でかつ
貫通孔２のまわりに絶縁ワツシヤ１０が配設されている
。両部材１ａ，１ｂは連結ネジ１１によつて相互に取り
はずし可能なように連結され、それらの間に絶縁ワツシ
ヤ１０を挟んでいる。したがつて、ワツシヤ１０の交換
は簡単に行ないうる。前記凹部８と隆起部９は上側部材
１ａと下側部材１ｂとの組立て時の芯合わせを容易にす
る役割を果す。
凹部８の深さと隆起部９の高さは用いる絶縁ワツシヤ１
０が最大の厚さであるばあいに合わせて決定される。す
なわち、もつとも厚い絶縁ワツシヤ１０を用いるばあい
でも、隆起部９が凹部８と係合しているように決められ
ている。成形金型１の側部にできるだけ幅が狭く、上側
部材１ａから下側部材１ｂまで貫通したスロツト１２が
軸心方向に設けられており、該スロツト１２内は電気絶
縁性の組成物１３で満たされている。成形金型１に電気
伝導可能に連結されるコイルのもつとも外側のひと巻き
５のろう付けは、スリツ口２の一方の側から始まり他方
の側で終つているので、コイルによつて電気的な橋かけ
を形成しない。誘導コイル４は中空部を有する導体であ
り、冷却剤によつて冷却することができる。
冷却剤を通すための通路網１４が成形金型の上側部材１
ａおよび下側部材１ｂの両者またはそれらのいずれか一
方に設けられている。電気絶縁材料で作製されたガイド
スリーブ１５が下側部材１ｂの下面にしつかりと装着さ
れている。
ガイドスリーブ１５の自由端はチユーブ本体やチユーブ
ヘツドを支持している芯棒の導入を容易にするために、
斜めにカツトされている。ガイドスリーブ１５は、チユ
ーブ本体やチユーブヘツドを伴なつた芯棒を正確に囲み
誘導コイル４に対して正確に芯合せしうるように位置決
めされている。貫通孔２によつて仕上がつたチユーブシ
ヨルダの外形を少なくともチユーブヘツドとチューブ本
体との結合部分で再び整えるように、下側部材１ｂ内で
貫通孔２が広くなつている。
そのような広がりは下側部材Ｉｂにのみ形成してもよい
し、下側部材Ｉｂに加えて上側部材１ａおよび（または
）絶縁ワツシヤ１０に形成してもよい（第１図参照）。
第３図に本発明の装置の別の実施例を示す。
本実施例において冷却剤の通路網１４は金型１の下側部
材Ｉｂに配設されている。作製すべきチユーブのシヨル
ダ部の形状を再び整える貫通孔２の広がり部分は、下側
部材１ｂのみに形成されている。誘電コイル４はスロツ
トを有する金属製の保持リング１６上に配置されており
、金型１の長手方向に上下動しうるように構成されてい
る。コイルの最外周のひと巻き５および保持リング１６
は、金型１に形成されているスロツト（図示されていな
い）に電気的な橋かけを形成しないように配置されてい
る。金属遮蔽層のないチユーブヘツドのばあい、金属遮
蔽層を有するチユーブ本体がヘツドのシヨルダ部に押し
つけられる。
オーバーラツプした部分において金属遮蔽層が高周波誘
導コイルによつて誘起された磁場によつて加熱され、隣
接する合成プラスチツク層を軟化せしめる。所望の堅い
接合は金型に圧力を加えることによつて達成される。チ
ューブヘツドに金属遮蔽層が設けられているばあい、誘
起された磁場によつてその遮蔽層中に短絡電流が生じ、
それによつてさらに熱および主磁場とは逆の磁場が生ず
る。チューブヘツドの金属遮蔽層に誘起される電流の強
さは、磁場の一部の分割を可能にする絶縁ワツシヤ１０
によつて決定される。
２次的な磁場は絶縁ワツシヤ１０を直接透過し、チユー
ブヘツドとチユーブ本体がオーバーラツプした部分に集
中して直接加熱を行なう。
誘起される電流の強さは絶縁ワツシヤ１０の厚さによつ
て変化する。コイルを電流が通ることによつて磁場が生
じ、コンセントレータとして働く金型１によつて全磁束
が貫通孔２のみを通過する。磁場の集中度は貫通孔２の
形状、とくにその開口の幅や深さによつて決まる。貫通
孔２の開口の幅および絶縁ワツシヤ１０の厚さを適当に
選定することにより、溶接時にエネルギを指向性を有す
るように分布せしめることができる。硬度の点からみて
銅が好ましいので、金型は真ちゆうで作製するのが好ま
しいが、他のすべての非鉄金属も用いられうる。
絶縁に用いる充填組成物としては、たとえばアラルダイ
トなどのエポキシ樹脂をベースにした２成分系合成樹脂
が用いられうる。
絶縁ワツシヤは、たとえば無機充填材（ハベレツクス（
Ｈａｖｅｌｅｘ）またはマルコル（ＭａｒｃＯｒ））を
有するガラスなどのセラミツク材料や酸化アルミニウム
などから作製できる。ガイドスリーブ用にはもつと硬度
の低い材料で充分であり、合成プラスチツク材料、たと
えばポリテトラフルオロエチレンなどのフツ素樹脂が用
いられうる。
【図面の簡単な説明】
第１図は絶縁ワツシヤを備えた本発明のコイル装置の一
実施例の側断面図、第２図は第１図に示す実施例の底面
の部分断面図、第３図はコイル部分が分割された金型か
ら分離しており、かつ絶縁ワツシヤを備えていない本発
明のコイル装置の別の実施例の側断面図である。 （図面の主要符号）、１ ・・・・・・成形金型、，
ａ・・・・・・上側部材、１ｂ・・・・・・下側部材、
４・・・・・・誘導コイル、５・・・・・・最外周のひ
と巻き、１０・・・・・・絶線ワツシヤ、１２・・・・
・・スロツト、１３・・・・・・電気絶縁性充填組成物
、１５・・・・・・ガイドスリーブ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 軸方向に貫通孔が設けられている円筒形の成形金型
    および１回以上巻回され冷却剤源と連結されうる中空誘
    導コイルを有し、該成形金型が非鉄金属で作製されかつ
    軸心方向にスロットを有しており、かつ誘導コイルがそ
    のうちの１周の巻き線によつて成形金型と電気伝導的に
    連結されているが、該１周の巻き線がスロットに電気的
    な橋かけを成形しないように構成されてなるチューブヘ
    ッドと金属遮蔽層を有する合成物のホイルのチューブ本
    体とを高周波誘導加熱によつて接合するために用いられ
    る金型溶接コイル装置。 ２ 前記スロットが電気非伝導性の充填組成物で満たさ
    れている特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 前記金型が円錐台の側面に相当する表面を有してお
    り、該表面上に誘導コイルが螺旋状に配置されている特
    許請求の範囲第１項または第２項記載の装置。 ４ 前記誘導コイルと金型とがそれぞれユニットとして
    形成されており、かつ相対的に動きうるように配置され
    てなる特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載
    の装置。 ５ 前記金型が分離できる少なくとも上側部材と下側部
    材とからなる特許請求の範囲第１項、第２項、第３項ま
    たは第４項記載の装置。 ６ 前記金型が冷却剤を通すための通路を含んでいる特
    許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項または第
    ５項記載の装置。 ７ 前記金型が、電気非伝導性の材料で作製されかつそ
    の入口部分の開口部が円錐形状をしているガイドスリー
    ブと連結されている特許請求の範囲第１項、第２項、第
    ３項、第４項、第５項または第６項記載の装置８ 前記
    金型の内面にチューブヘッドのシヨルダ部に面するよう
    に絶縁ワッシャが設けられてなる特許請求の範囲第１項
    、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項または第７
    項記載の装置９ 前記絶縁ワッシャが相互に取りはずし
    可能な上側部材と下側部材の間にしつかりと挾み込まれ
    てなる特許請求の範囲第８項記載の装置。
JP56133904A 1980-08-26 1981-08-25 金型溶接コイル装置 Expired JPS5948733B2 (ja)

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