KR20140141610A - 용착 장치 - Google Patents

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KR20140141610A
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heaters
heat
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KR1020147027085A
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스스무 오다
요시하루 마쓰이
마사타카 산토쿠
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가부시키가이샤 후로웨루
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Abstract

히터뿐만아니라 용착 헤드, 또한 장치 전체의 경량화나 소형화가 가능해지고, 간단하고 쉬운 구성으로써 용착 효율도 높일 수 있으며, 비용도 큰폭으로 저감할 수 있는 용착 장치이다. 커플링(1)과 튜브(2)의 접합부(3)를 주회하는 상태로 유지하는 용착 헤드(11)는, 개폐 가능한 복수의 클램퍼(20)를 가지고, 각 클램퍼(20)의 내주 측을 따라서 설치된 히터(30)는, 면 형상 발열체(31)의 표리에 시트 형상의 절연성 소재(32)를 겹쳐 맞추며, 이것을 금속 박판(33)에 고정하여 상기 클램퍼(20)의 내주면을 따른 원호 형상으로 만곡시켜서 이루어지고, 각 클램퍼(20)가 폐 위치에 있을 때에, 히터(30)는, 각각 양단부(30a)가 서로 이웃하여 서로 접촉하며, 상기 접합부(3)의 외주를 전체 둘레 방향으로 빈틈없이 연속하여 둘러싸도록 배치된다.

Description

용착 장치{WELDING DEVICE}
본 발명은, 가열 용착성 커플링의 관 단부와 가열 용착성 튜브의 단부를 서로 접합시킨 상태에서, 상기 접합부의 외주측으로부터 가열하여 용착시키는 용착 장치에 관한 것이다.
종래, 가열 용착성이 있는 수지 튜브 등의 용착 장치로서는, 예를 들면 본건 출원인이 이미 제안하고 있는 2개의 용착 장치가 알려져 있다(특허 문헌 1, 2 참조). 어느 쪽의 장치도, 용착하려고 하는 수지 튜브끼리의 접합부를 양측에서 사이에 끼워 가열하기 위한 용착 헤드를 구비하고 있다. 이 용착 헤드는, 수지 튜브끼리의 접합부를 고정하기 위한 한 쌍의 클램퍼(clamper)와, 상기 한 쌍의 클램퍼의 수용 오목부에 수용된 한 쌍의 열전도용 부재 및 한 쌍의 히터를 가지고 있다.
한 쌍의 클램퍼는, 서로 열린 개 위치(開位置)와 닫힌 폐 위치(閉位置)로 요동 가능하고, 개 위치에 있을 때에 수지 튜브끼리의 접합부를 한쪽 클램퍼의 소정의 위치에 얹어놓고, 다른 쪽 클램퍼를 닫힌 위치까지 요동시켜 수지 튜브를 사이에 끼워 넣음으로써, 고정할 수 있다. 이 후, 히터로 접합부를 가열함으로써, 접합부를 녹여 용착할 수 있다.
여기서 히터는, 판 형상의 저항 발열재에 의하여 열전도용 부재를 따르도록 형성되어 있고, 열전도용 부재를 사이에 두고 접합부를 가열하도록 배치되어 있다. 보다 상세하게는, 판 형상의 저항 발열재로서, 예를 들면 0.2㎜의 판 두께의 니크롬 판 등이 이용되고 있으며, 그 저항값은 0.1Ω 이하의 작은 것이었다. 또, 열전도용 부재로서는, 예를 들면 열전도성의 세라믹재에 의해 반원통 형상으로 형성된 것이 이용되었다.
일본 특허 제 4109540호 일본 공개특허공보 2008－69880호
그렇지만, 상술한 바와 같은 종래의 기술에서는, 어느 쪽도 히터의 구체적 구성으로서 니크롬판 등의 저항 발열재를 이용하고 있고, 히터 자체의 소형화는 실현되어도 저항값이 매우 작기 때문에, 대전류가 필요했다. 이때문에, 대전류를 공급할 수 있는 용착 헤드, 지그 전원, 게다가 전원 케이블 등이 필요하기 때문에, 장치 전체의 경량화나 컴팩트 설계, 게다가 비용을 저감할 때 지장이 있다고 하는 문제가 있어, 더욱 더 개량이 요구되고 있었다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 종래의 기술이 가지는 문제점에 착안하여 이루어진 것이며, 히터에 일반적으로 저항값이 큰 면 형상 발열체를 이용하는 것을 전제로 하고, 이것에 기초하는 개량을 실시함으로써, 히터뿐만 아니라 용착 헤드, 나아가서 장치 전체의 경량화나 소형화가 가능하고, 간단하고 쉬운 구성으로써 용착 효율도 높일 수 있으며, 비용도 큰 폭으로 저감할 수 있는 용착 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 요지로 하는 것은, 이하의 각 항의 발명에 있다.
［1］가열 용착성 커플링(1)의 관 단부와 가열 용착성 튜브(2)의 단부를 서로 접합시킨 상태로, 상기 접합부(3)의 외주측으로부터 가열하여 용착시키는 용착 장치(10)에 있어서,
상기 접합부(3)를 주회(周回)하는 상태로 유지 가능하고, 상기 접합부(3)를 외주측으로부터 가열하기 위한 용착 헤드(11)를 구비하며,
상기 용착 헤드(11)는, 상기 접합부(3)를 주회하는 둘레방향으로 분할된 복수의 클램퍼(20)와, 각 클램퍼(20)의 내주 측을 따라서 설치된 복수의 히터(30)를 가지고,
상기 각 클램퍼(20)는, 상기 접합부(3)를 주회하도록 닫은 폐 위치와, 상기 접합부(3)로부터 이탈하도록 열은 개 위치로 변위 가능하게 연결되며,
상기 각 히터(30)는, 면 형상 발열체(31)의 표리를 시트 형상의 절연성 소재(32)로 피복하고, 이것을 금속 박판(33)에 고정하여 상기 클램퍼(20)의 내주면을 따른 원호 형상으로 만곡시켜서 이루어지며,
상기 각 클램퍼(20)가 폐 위치에 있을 때에, 상기 각 히터(30)는, 각각 양단부(30a)가 서로 이웃하며 서로 접촉하고, 상기 접합부(3)의 외주를 전체 둘레 방향으로 빈틈없이 연속하여 둘러싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 용착 장치(10).
［2］상기 각 히터(30)를, 그 외주측을 따르는 원호 형상으로 만곡시킨 형상의 프레임 부재(35)로 각각 지지하고, 상기 프레임 부재(35)를 사이에 두고 상기 각 클램퍼(20)에 설치한 것을 특징으로 하는 ［1］에 기재된 용착 장치(10).
［3］상기 각 클램퍼(20) 중, 상기 튜브(2)에 대하여 직접 걸어 맞춰지는 부위를 탄성 소재로 형성한 것을 특징으로 하는 ［1］또는 ［2］에 기재된 용착 장치(10).
［4］상기 각 클램퍼(20) 중, 하나의 클램퍼(20)에 송기(送氣) 입구(24)를 형성함과 함께, 다른 클램퍼(20)에 송기 출구(25)를 형성하고,
상기 접합부(3)의 용착이 종료된 후에, 상기 송기 입구(24)로부터 내부로 강제적으로 공기를 도입함과 함께, 상기 송기 출구(25)로부터 외부로 배기시킴으로써, 상기 접합부(3) 및 각 히터(30)를 냉각하는 것을 특징으로 하는［1］, ［2］ 또는 ［3］에 기재된 용착 장치(10).
다음으로, 상술한 해결 수단에 기초하는 작용을 설명한다.
상기［1］에 기재된 용착 장치(10)에 의하여, 커플링(1)의 관 단부와 튜브(2) 단부의 상호 접합부(3)를 용착할 때는, 먼저, 개 위치에 있는 각 클램퍼(20)의 사이에 접합부(3)를 배치한다. 다음에, 각 클램퍼(20)를 개 위치로부터 폐 위치로 변위시키고, 접합부(3)를 주회하는 상태로 유지하고 나서, 각 클램퍼(20)의 내주 측에 있는 각 히터(30)를 각각 발열시킨다.
각 히터(30)의 발열에 의하여, 접합부(3)는 가열되어 용착한다. 그 후, 각 클램퍼(20)를 폐 위치로부터 개 위치로 변위시키고, 각 클램퍼(20)의 사이로부터 접합부(3)를 꺼낸다. 이와 같이, 각 클램퍼(20)를 폐 위치와 개 위치로 변위시킴으로써, 접합부(3)를 간단하게 유지 내지 이탈시킬 수 있다. 여기서 각 클램퍼(20)나 각 히터(30)는, 원주 방향으로 2 분할된 한 쌍일 필요는 없고, 예를 들면 3 분할 혹은 4 분할하도록 구성해도 좋다.
각 히터(30)는, 면 형상 발열체(31)의 표리를 시트 형상의 절연성 소재(32)로 피복하고, 이것을 금속 박판(33)에 고정하여 상기 클램퍼(20)의 내주면을 따른 원호 형상으로 만곡시켜서 이루어진다. 여기서 면 형상 발열체(31)는, 종래의 니크롬판 등의 저항 발열재와 비교하여 두께가 얇을 뿐만 아니라, 그 특성의 하나로서 저항값이 크기 때문에, 비교적 저전류로도 충분히 발열시킬 수 있다. 따라서, 용착 헤드(11), 지그 전원, 게다가 전원 케이블 등도, 간이화하는 것이 가능해진다.
게다가, 면 형상 발열체(31)는, 시트 형상의 절연성 소재(32)로 표리가 덮이게 되기 때문에, 히터(30)끼리가 서로 근접하는 경우라도, 이들 사이에 절연체를 개재시킬 필요가 없다. 또, 금속 박판(33)에 의해 고정됨으로써, 그 가소성에 의해서 상기 클램퍼(20)의 내주면을 따른 원호 형상으로 만곡한 형태로 유지할 수 있다. 또, 금속 박판(33)이 열전도용 부재를 대신하게 될 뿐만 아니라, 히터(30) 자체의 내구성이나 강성도 높일 수 있고, 또한, 이형성(離型性) 소재(34)를 코팅하기 위한 피처리면으로서 활용할 수도 있다.
각 클램퍼(20)가 폐 위치에 있을 때에, 각 히터(30)는, 각각 양단부(30a)가 서로 이웃하며 서로 접촉하고, 상기 접합부(3)의 외주를 전체 둘레 방향으로 빈틈없이 연속하여 둘러싸도록 배치된다. 이러한 배치는, 상술한 바와 같이 히터(30) 자체에 절연성 소재(32)에 의해 절연성을 담보(擔保)하고, 또한 금속 박판(33)에 의하여 내구성 등을 구비하게 함으로써 가능해진다. 이러한 배치에 의해, 한층 더 발열 효율을 높일 수 있고, 상기 접합부(3)를 전체 둘레 방향에 걸쳐 균일하고 고르게 용착하는 것이 가능해진다.
상기 ［2］에 기재된 용착 장치(10)에 의하면, 각 히터(30)를, 그 외주측을 따르는 원호 형상으로 만곡시킨 형상의 프레임 부재(35)로 각각 지지하고, 상기 프레임 부재(35)를 사이에 두고 용착 헤드(11)의 각 클램퍼(20)에 설치한다. 이와 같이 히터(30)를 프레임 부재(35)로 지지함으로써, 히터(30) 자체의 만곡한 형상을 한층 더 강고하게 유지할 수 있다. 여기서 프레임 부재(35)는, 가공의 용이성이나 비용적으로는 금속재에 의한 가공이 적합하다. 한편, 프레임 부재(35)에 대한 히터(30)의 지지는, 열손실을 피하는 관점에서 접촉 면적이 가능한 한 작아지도록 점 접촉에 의한 구조가 바람직하다.
상기 ［3］에 기재된 용착 장치(10)에 의하면, 각 클램퍼(20) 중, 상기 튜브(2)에 대하여 직접 걸어 맞춰지는 부위를 탄성 소재로 형성한다. 이것에 의해, 특히 유연성이 있는 튜브(2)에 직접 걸어 맞춰지는 부위에 쿠션성이 담보되고, 튜브(2)의 변형을 억제할 수 있으며, 또 마찰 계수도 높아져 위치 어긋남을 방지할 수도 있다.
상기 ［4］에 기재된 용착 장치(10)에 의하면, 각 클램퍼(20) 중, 하나의 클램퍼(20)에 송기 입구(24)를 형성함과 함께, 다른 클램퍼(20)에 송기 출구(25)를 형성한다. 그리고, 상기 접합부(3)의 용착이 종료된 후에, 상기 송기 입구(24)로부터 내부로 강제적으로 공기를 도입함과 함께, 상기 송기 출구(25)로부터 외부로 배기시킴으로써, 일련의 공기의 흐름에 의해 히터(30)를 신속히 냉각할 수 있어, 접합부(3)도 냉각된다.
본 발명에 따른 용착 장치에 의하면, 히터에 일반적으로 저항값이 큰 면 형상 발열체를 이용하는 것을 전제로 하고, 이것에 기초하는 개량을 실시함으로써, 히터뿐만아니라 용착 헤드, 또 장치 전체의 경량화나 소형화가 가능하게 되고, 간단하고 쉬운 구성으로써 용착 효율도 높일 수 있으며, 비용도 큰폭으로 저감할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 따른 용착 장치의 클램퍼가 개 위치에 있고, 커플링 및 튜브의 접합부가 얹혀진 상태를 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 실시형태에 따른 용착 장치의 클램퍼가 폐 위치에 있고, 커플링 및 튜브의 접합부가 유지된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 실시형태에 따른 용착 장치의 클램퍼가 개 위치에 있는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 실시형태에 따른 용착 장치의 클램퍼가 개 위치에 있는 상태를 나타내는 정면도이다.
도 5는, 본 발명의 실시형태에 따른 용착 장치의 클램퍼가 개 위치에 있는 상태를 일부 절결하여 나타내는 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 실시형태에 따른 용착 장치의 클램퍼가 개 위치에 있는 상태를 일부 절결하여 나타내는 정면도이다.
도 7은, 본 발명의 실시형태에 따른 용착 장치의 히터를 프레임 부재로 지지한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 실시형태에 따른 용착 장치의 히터를 프레임 부재로 지지한 상태를 나타내는 정면도이다.
도 9는, 본 발명의 실시형태에 따른 용착 장치의 히터를 일부 절결하여 나타내는 사시도이다.
도 10은, 본 발명의 실시형태에 따른 용착 장치의 히터를 만곡시킨 상태를 나타내는 (a)정면도 및 (b)측면도이다.
도 11은, 본 발명의 실시형태에 따른 용착 장치에 의해 용착되는 커플링 및 튜브의 접합부를 확대하여 나타내는 정면도이다.
이하, 도면에 기초하여, 본 발명을 대표하는 각종 실시형태를 설명한다.
도 1~도 10은, 본 발명의 실시형태를 나타내고 있다.
본 실시의 형태에 따른 용착 장치(10)는, 가열 용착성 커플링(1)의 관 단부와 가열 용착성 튜브(2)의 단부를 서로 접합시킨 상태에서, 상기 접합부(3)의 외주측으로부터 가열하여 용착시키는 장치이다. 이하, 가열 용착성의 재질로서 불소 수지재를 이용한 경우를 예로 설명한다.
커플링(1) 및 튜브(2)는, 예를 들면 반도체 칩 제조 현장 등에서의 크린룸 내에서 이용하는 순수(純水) 등의 세정액, 그 외 일반 약액 등의 유관로(流管路)를 구성하는 것이다. 커플링(1)은, 원통 형상의 부재이고, 그 외주에는 2개의 위치 결정 돌출부(1a, 1b)가 병행하게 형성되어 있다. 각 위치결정 돌출부(1a, 1b)는, 용착 시에 후술하는 클램퍼(20)와 끼워맞춤하여 위치 결정되는 것이다. 또, 튜브(2)는, 그 내부가 공동(空洞)의 원통 관이다.
도 11에 확대하여 나타내는 바와 같이, 상기 접합부(3)는, 튜브(2)의 단부를 커플링(1)의 관 단부에 끼워 맞추고, 또한 내열통체인 하우징(4)을 밖에서 끼우고 있다. 이 하우징(4)은, 커플링(1)이나 튜브(2)보다 융점이 높은 수지의 성형품이고, 용착 시에 형상이 무너지는 것을 방지한다. 커플링(1)의 각 위치결정 돌출부(1a, 1b)는, 접합부(3)의 근방에 늘어서도록 형성되어 있다. 커플링(1) 및 튜브(2)는, PFA(테트라플루오로에틸렌/퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체) 등의 불소 수지재에 의하여 형성되어 있다. 또, 하우징(4)은, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소 수지재에 의하여 형성되어 있다.
도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 용착 장치(10)는, 상기 접합부(3)를 주회하는 상태로 유지 가능하고, 상기 접합부(3)를 외주측으로부터 가열하기 위한 용착 헤드(11)를 구비하고 있다. 용착 헤드(11)는, 상기 접합부(3)를 주회하는 둘레방향으로 분할된 복수의 클램퍼(20)와, 각 클램퍼(20)의 내주 측을 따라서 설치된 복수의 히터(30)를 가지고 있다. 복수의 클램퍼(20)와 히터(30)는, 본 실시의 형태에서는 한 쌍씩 설치되어 있다.
도 3~도 6에 나타내는 바와 같이, 각 클램퍼(20)는, 상기 접합부(3)를 주회하도록 닫은 폐 위치와, 상기 접합부(3)로부터 이탈하도록 열은 개 위치로 변위 가능하게 연결되어 있다. 자세하게 말하면, 한 쌍의 클램퍼(20)는, 상기 접합부(3)를 양측으로부터 사이에 끼우도록 한 폐 위치와, 서로의 간격을 벌린 개 위치로 요동 가능하게 일단부끼리가 연결되어 있다. 이와 같이, 각 클램퍼(20)는 도시는 생략했지만, 그 일단부끼리는 경첩 등에 의해 서로 요동 가능하게 연결되고, 타단부에는 서로 폐 위치로 구속 가능한 범용의 고정 금구 등이 설치되어 있다.
각 클램퍼(20)는, 각각 금속재(예를 들면 스테인리스 등)에 의해 반원호형의 케이스 형상으로 형성되어 있다. 더 자세하게 말하면 클램퍼(20)는, 반원호형의 전후의 측벽(21)과 외주벽(22)을 구비하고, 그 내주측은 개구되어 있으며, 내부가 히터(30)를 수용하기 위한 수용 오목부(23)로 되어 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 각 클램퍼(20)는, 각각 폐 위치에 있을 때에 서로 연이어 통함과 함께 각 클램퍼(20)의 외부에 대해서는 밀폐되는 구조로 되어 있다. 하나의 클램퍼(20)에는 송기 입구(24)가 형성되어 있고, 다른 클램퍼(20)에는 송기 출구(25)가 형성되어 있다. 상기 접합부(3)의 용착이 종료된 후에, 상기 송기 입구(24)로부터 각 클램퍼(20)의 내부로 강제적으로 공기를 도입함과 함께, 상기 송기 출구(25)로부터 외부로 배기시킨다.
각 클램퍼(20) 전후의 측벽(21)에 있어서, 각각 반원호형의 내주측의 개구단 테두리가 상기 튜브(2) 내지 접합부(3)에 직접 걸어 맞춰져 끼워서 지지되는 부위가 된다. 이 중 한쪽의 개구단 테두리는, 각 클램퍼(20)가 폐 위치에 있을 때에 튜브(2)에 대하여 직접 걸어 맞춤하는 부위이고, 상기 부위는 탄성 소재로 형성되어 있다. 상세하게는, 내주측의 개구단 테두리를 따라서 홈 형상의 단면(斷面)을 가지는 설치 레일(26)이 반원호 형상으로 연장되도록 설치되어 있고, 이 설치 레일(26)의 홈 내에 탄성 소재로 이루어지는 튜브재(27)가, 그 외주의 일부가 외측으로 돌출되어, 튜브(2)에 접촉하는 상태로 끼워 넣어져 있다. 튜브재(27)는, 구체적으로는 예를 들면 실리콘제의 튜브재를 채용하면 좋다.
또, 다른 쪽의 개구단 테두리는, 각 클램퍼(20)가 폐 위치에 있을 때에 접합부(3)에 대하여 직접 걸어 맞춰지는 부위이고, 상기 부위에는 커플링 유지부(28)가 설치되어 있다. 커플링 유지부(28)는, 다른 쪽의 개구단 테두리를 따라서, 상기 커플링(1)의 각 위치결정 돌출부(1a, 1b) 사이의 오목부에 꼭 들어맞도록 돌출한 플랜지로서 형성되어 있다. 이 커플링 유지부(28)에 유지된 커플링(1)은, 클램퍼(20)로부터 빠지는 방향으로 힘이 가해져도 위치 어긋남 없이, 확실히 유지된 상태가 유지된다. 한편, 각 위치결정 돌출부(1a, 1b)는, 접합부(3)와 인접하는 위치에 설치되어 있다.
도 9, 도 10에 나타내는 바와 같이, 히터(30)는, 면 형상 발열체(31)의 표리를 시트 형상의 절연성 소재(32)로 피복하고, 이것을 금속 박판(33)에 고정하여 상기 클램퍼(20)의 내주면을 따른 원호 형상으로 만곡시켜서 이루어진다. 여기서 면 형상 발열체(31)는, 전기를 흘려 발열시키는 얇은 필름 형상의 발열체이며, 그 구성은 일반적이므로, 상세한 설명은 생략한다.
본 실시의 형태에 따른 면 형상 발열체(31)는, 가는 폭의 테이프 형상으로 형성되어 있고, 그 거의 전역에 회로가 구비되어 균일한 발열 분포를 얻도록 설계되어 있다. 이러한 면 형상 발열체(31)는, 매우 얇고 부드러울 뿐만 아니라, 전기 특성으로서 저항값이 크다. 예를 들면 구체적으로는, 동등한 장치에 사용하는 종래의 니크롬판의 경우, 그 저항값은 0.1Ω 이하, 전류는 수십 A 전후인데 비하여, 면 형상 발열체(31)의 경우는, 저항값은 수 Ω 정도, 전류는 수 A 정도이다. 이러한 면 형상 발열체(31)로 히터(30)를 제작함으로써, 소전류화, 결과적으로 전력 절약화가 가능하게 되고, 수납하는 클램퍼(20)의 소형화가 가능해졌다.
면 형상 발열체(31)의 표리를 피복하는 시트 형상의 절연성 소재(32)는, 절연성을 구비한 시트 형상의 소재이면 뭐든지 좋지만, 구체적으로는 예를 들면, 플렉시블 마이카 시트로 칭해지는 것이 적합하다. 이것은, 고온 저항력이 있는 유기성 규소의 수지에 마이카(운모)를 침투시켜서 이루어지는 몰드 가능한 복합재이다. 절연성 소재(32)에 의해 면 형상 발열체(31) 양단의 전극 부분 이외의 전역을 표리로부터 피복하게 된다. 또한, 이것을 금속 박판(33)에 고정하고, 상기 클램퍼(20)의 내주면을 따른 원호 형상으로 만곡시킨다. 한편, 본 실시의 형태에서는, 면 형상 발열체(31)를 절연성 소재(32)로 피복한 것을 표리로부터 금속 박판(33)에 의해 끼워서 지지되어 있지만, 이 구성으로 한정되지 않고, 한 면에만 따르도록 금속 박판(33)을 고정해도 좋다.
금속 박판(33)으로서는, 예를 들면 니크롬, 스테인리스를 비롯하여, 동등한 가공성, 내열성을 가진 소재를 사용하면 좋다. 금속 박판(33)의 가소성에 의해 히터(30) 전체를 원하는 형상으로 굽힘 가공할 수 있다. 구체적으로는 도 10에 나타내는 바와 같이, 히터(30)는 반원호 형상으로 굽힘 가공되어 있다. 또, 히터(30)의 양단부(30a)는, 각각 동일 면상으로 접어 구부러져 있고, 한 쌍의 히터(30)끼리가 서로 대접(對接)하도록 플랜지 형상으로 형성되어 있다. 도시는 생략했지만 양단부(30a)에는, 각각 히터선이 접속되어 있다. 각 히터(30)는, 히터선을 사이에 두고 전원부에 배선되어 있어, 가열 제어가 가능하게 되어 있다.
또, 도 7, 도 8에 나타내는 바와 같이, 히터(30)는, 그 외주측을 따르는 원호 형상으로 만곡시킨 형상의 프레임 부재(35)로 지지되고, 상기 프레임 부재(35)를 사이에 두고 상기 클램퍼(20)의 수용 오목부(23)에 설치되어 있다. 여기서 각 클램퍼(20)가 폐 위치에 있을 때에, 한 쌍의 히터(30)는, 각각 양단부(30a)가 상하로 서로 접촉하고, 상기 접합부(3)의 외주를 전체 둘레 방향으로 빈틈없이 연속하여 둘러싸도록 배치되어 있다. 이러한 배치는, 히터(30)의 면 형상 발열체(31)가 절연성 소재(32)에 의하여 절연되어 있기 때문에 가능해진다.
자세하게 말하면 프레임 부재(35)는, 히터(30)의 금속 박판(33)에 의한 형상 유지에 더하여, 한층 더 히터(30)의 형상이 변형하는 것을 방지하기 위한 구조이다. 프레임 부재(35)는, 금속재를 히터(30)의 반원호 형상에 합치하도록 가공한 홈 형상의 단면(斷面)을 가지는 부재이고, 그 내주측이 개구하고 있으며, 상기 개구의 내측을 따라서 히터(30)를 띄운 형태로 지지하고 있다. 즉, 히터(30)는, 프레임 부재(35)에 대하여 극력 접촉하지 않도록, 국소적으로 돌출 설치된 설치편(33a)에 의해 지지되어 있다. 이것에 의해, 히터(30)의 양측 테두리와 프레임 부재(35)의 개구 측 테두리와의 사이에는 히터 냉각용 빈틈이 생기고 있다.
또, 프레임 부재(35)의 양단부(35a)는, 히터(30)의 양단부(30a)와 마찬가지로 플랜지 형상으로 형성되어 있다. 이 양단부(35a)에는, 상기 클램퍼(20)의 수용 오목부(23)의 내벽에 있는 고정좌(29)에 대하여 나사 고정하는 설치편(35b)이 설치되어 있다. 한편, 프레임 부재(35)는, 금속재로 한정되지 않고 강성을 유지할 수 있는 강도가 있고 고온 저항력이 있는 수지재에 의하여 성형해도 좋다. 또, 설치편(33a)은, 히터(30)의 금속 박판(33) 측이 아니고, 프레임 부재(35) 측에 설치해도 좋다.
이상과 같이 구성된 용착 헤드(11)는, 상기 각 히터(30)로부터 연장된 히터선이 접속되는 전원부(도시하지 않음)와 조합되고, 용착 장치(10)를 구성한다. 여기서 용착 헤드(11)의 각 클램퍼(20)에는, 상기 히터(30) 외에 도시는 생략했지만 온도 센서가 넣어져 있다.
여기서 온도 센서에 관해서는, 종래의 장치에서는 시스형 열전대를 니크롬판에 접촉하도록 구성하고 있었지만, 본 실시의 형태에서는, 열전대를 히터(30)의 금속 박판(33) 혹은 프레임 부재(35)에 직접 용접하면 좋다. 이러한 온도 센서의 설치는, 금속 박판(33)이 면 형상 발열체(31)와는 절연성 소재(32)에 의하여 절연되어 있기 때문에 가능하게 된다. 이러한 온도 센서의 구성에 의하면, 비용 삭감과 정확한 온도의 측정이 가능해진다. 한편, 클램퍼(20)의 재질은, 종래와 같은 베이크재가 아닌 금속재(예를 들면 스테인리스)를 채용한 것으로, 경년 열화(가열에 의한 변형)를 억제할 수 있다.
또, 상술한 바와 같이, 히터(30)를 면 형상 발열체(31)에 의해 제작함으로써, 히터(30) 자체의 구조에 의한 용착 헤드(11)의 소형화뿐만 아니라, 히터(30)의 저항값이 크다고 하는 특성에 기초하여 소전류로의 용착이 가능해진다. 이것에 의해, 대경(大徑)의 케이블을 폐지하고 가는 히터선으로의 접속이 가능해져, 전원 및 이것을 수납하는 상기 전원부의 소형화도 실현될 수 있다. 특히, 용착 헤드(11)(클램퍼(20))에 관해서는, 주로 히터(30)를 수납할 만큼의 구조로 충분하여, 도시한 링 모양의 형상으로서, 그 지름 방향의 두께를 극력 억제할 수 있다.
다음에, 본 실시의 형태에 따른 용착 장치(10)의 작용에 대하여 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 용착 장치(10)에 의하여, 커플링(1)의 관 단부와 튜브(2)의 단부와의 접합부(3)를 용착할 때는, 각 클램퍼(20)를 열어 개 위치로 하고, 개 위치에 있는 각 클램퍼(20)의 사이에 접합부(3)를 배치한다. 이때, 한쪽 클램퍼(20)(도 1중 하측)의 커플링 유지부(28)가, 커플링(1)의 각 위치결정 돌출부(1a, 1b) 사이의 오목부에 끼워지도록 배치하면 좋다.
다른 쪽 클램퍼(20)(도면 중 상측)를 폐 위치까지 요동시키면, 이 클램퍼(20)의 커플링 유지부(28)도, 커플링(1)의 상반부에서의 각 위치결정 돌출부(1a, 1b) 사이의 오목부에 끼워진다. 이것에 의해, 접합부(3)를 한 쌍의 클램퍼(20)에 의하여 상하로부터 끼워 넣음으로써, 접합부(3)를 둘러싸는 상태로 유지할 수 있다. 이때, 접합부(3) 근방의 튜브(2)에 대해서는, 각 클램퍼(20) 내주측의 개구단 테두리에 있는 튜브재(27)가 탄발적으로 접촉하기 때문에, 튜브(2)의 변형을 억제할 수 있다.
이와 같이, 각 클램퍼(20)가 폐 위치에 있을 때, 한 쌍의 히터(30)는, 각각 양단부(30a)가 상하로 접촉하고, 상기 접합부(3)의 외주를 전체 둘레 방향으로 빈틈없이 연속하여 둘러싸도록 배치된다. 이러한 배치는, 히터(30)의 면 형상 발열체(31)가 절연성 소재(32)에 의하여 절연되어 있고, 또 금속 박판(33)에 의해서 내구성 등을 구비하게 함으로써 가능해진다. 이것에 의해, 발열 효율을 높일 수 있어, 접합부(3)를 전체 둘레 방향에 걸쳐 균일하고 고르게 용착하는 것이 가능해진다.
전원부에 있는 스타트 스위치(도시하지 않음)의 조작에 의해, 각 히터(30)는 통전하여 발열한다. 여기서 각 히터(30)에 대해서 동일량의 전력을 공급하면, 각 히터(30)는 동일 형상으로 동일 저항이기 때문에, 각 히터(30)로부터 발생하는 열량도 같게 된다. 상술한 바와 같이, 각 히터(30)의 양단부(30a)는 서로 접촉하기 때문에, 종래의 장치와 같이, 각 히터의 양단 사이에 절연체를 개재시키고, 이 부분의 온도가 국소적으로 저하하는 경우도 없다. 따라서, 접합부(3)를 전체 둘레 방향으로 균일하게 가열할 수 있어, 접합부(3)의 양호한 용착 결과를 얻을 수 있다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 각 히터(30)는, 면 형상 발열체(31)의 표리를 시트 형상의 절연성 소재(32)로 피복하고, 이것을 표리로부터 금속 박판(33)에 의해 고정하여 클램퍼(20)의 내주면을 따른 원호 형상으로 만곡시켜서 이루어진다. 면 형상 발열체(31)는, 종래의 니크롬판 등의 저항 발열재와 비교하여 두께가 얇을 뿐만 아니라, 그 특성의 하나로서 저항값이 크기 때문에, 비교적 저전류라도 충분히 발열시킬 수 있다. 따라서, 용착 헤드(11), 전원부, 게다가 전원 케이블 등도, 간이화 하는 것이 가능해진다.
게다가, 면 형상 발열체(31)는, 시트 형상의 절연성 소재(32)로 표리가 덮이게 되기 때문에, 히터(30)끼리가 서로 근접하는 경우라도, 상술한 바와 같이 절연체를 개재시킬 필요가 없다. 또, 금속 박판(33)에 고정됨으로써, 금속의 가소성에 의해서 클램퍼(20)의 내주면을 따른 원호 형상으로 만곡한 형태로 유지할 수 있다. 또, 금속 박판(33)이 열전도용 부재의 대용으로 될 뿐만 아니라, 히터(30) 자체의 내구성이나 강성도 높일 수 있다.
또, 각 히터(30)의 내주측이 되는 금속 박판(33)의 표면에 이형성 소재(34)를 적층한다. 이것에 의해, 종래와 같이 세라믹을 가공한 열전도용 부재를 이형을 위하여 별도로 준비할 필요는 없다. 또, 면 형상 발열체(31)의 표리를 덮는 절연성 소재(32)에 대해서는, 재질적으로 세라믹의 용사 등에 의한 이형성 소재의 적층은 어렵지만, 피처리면이 금속 박판(33)이면, 상술한 바와 같이 쉽게 이형성 소재를 코팅할 수 있다.
또한, 별체인 종래의 열전도용 부재의 경우, 세라믹 가공품이기 때문에 강도적으로 두껍게 성형할 필요가 있어, 그만큼 열전도가 손상될 우려가 있었다. 한편, 본 실시의 형태와 같이 이형성 소재(34)의 적층이라면, 열전도가 손상될 우려도 없고, 이형성을 담보하면서도, 면 형상 발열체(31)로부터의 발열을 효율 좋게 전할 수 있다. 한편, 이형성 소재(34)의 적층은, 물론 세라믹의 용사로 한정되지 않는다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 각 히터(30)는, 그 외주측을 따르는 원호 형상으로 만곡시킨 형상의 프레임 부재(35)로 각각 지지되고, 상기 프레임 부재(35)를 사이에 두고 각 클램퍼(20)에 설치되어 있다. 이와 같이 히터(30)를 프레임 부재(35)로 지지함으로써, 히터(30) 자체의 만곡한 형상을 한층 더 강고하게 유지할 수 있다.
히터(30)는, 그 설치편(33a)에 의해 프레임 부재(35)의 개구 내측에 뜬 형태로 지지되고, 또, 프레임 부재(35)도, 그 양단부(35a)에 의해 클램퍼(20)에 대하여 접촉 면적이 가능한 한 작아지도록 설치되어 있다. 이것에 의해, 히터(30)의 양측 테두리와 프레임 부재(35)의 개구측 테두리와의 사이에는 히터 냉각용의 빈틈이 생기고, 또한 프레임 부재(35)와 클램퍼(20)와의 사이에도 큰 빈틈이 생긴다. 이 때문에, 히터(30)의 발열시에, 상기 각 빈틈이 단열층의 역할을 함으로써, 히터(30)의 열이 클램퍼(20)에 전해지기 어려워져, 열손실도 막을 수 있다.
또, 각 히터(30)는, 히터선을 사이에 두고 전원부에 접속되어 있어, 가열 제어가 가능하다. 이것에 의해, 용착 대상인 접합부(3)의 구체적인 재질이나 형상 등에 따라서, 각 히터(30)를 온/오프로 전환하거나 전류 조정 등에 의해, 최적인 발열 상태를 용이하게 실현될 수 있다. 또한, 각 히터(30)의 발열 온도의 편차를 조정하려면, 히터(30) 내지 프레임 부재(35)의 고정 위치를 조정하는 것 외, 히터(30)마다 직렬로 저항 소자를 삽입함으로써, 각각의 발열 온도를 미조정하는 것도 가능해진다.
각 클램퍼(20)는, 각각 폐 위치에 있을 때에 서로 연이어 통함과 함께 각 클램퍼(20)의 외부에 대해서는 밀폐되는 구조이고, 하나의 클램퍼(20)에는 송기 입구(24)가 형성되어 있으며, 다른 클램퍼(20)에는 송기 출구(25)가 형성되어 있다. 상기 접합부(3)의 용착이 종료된 후에, 상기 송기 입구(24)로부터 각 클램퍼(20)의 내부에 강제적으로 공기를 도입함과 함께, 상기 송기 출구(25)로부터 외부로 배기시킴으로써, 일련의 공기의 흐름에 의해 히터(30)를 신속히 냉각할 수 있어 접합부(3)도 냉각된다.
그리고, 각 히터(30)를 냉각한 후에, 한 쌍의 클램퍼(20)를 폐 위치로부터 개 위치까지 요동시키고, 각 히터(30) 사이의 간격을 벌리도록 하면, 그 사이로부터 접합부(3)를 꺼낼 수 있다. 이와 같이, 각 클램퍼(20)를 서로 요동시킴으로써, 커플링(1)과 튜브(2)의 접합부(3)를 간단하게 끼워 어긋나지 않도록 용이하게 고정할 수 있고, 또, 커플링(1) 등을 간단하게 꺼낼 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태를 도면에 의하여 설명해 왔지만, 구체적인 구성은 상술한 실시형태로 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서의 변경이나 추가가 있어도 본 발명에 포함된다. 예를 들면, 커플링(1)이나 튜브(2)의 재질은, 가열 용착성의 재질로서 합성 수지를 이용한 경우에 대해 설명했지만, 금속제의 커플링이나 튜브에도 적용하는 것도 가능하다.
또, 커플링(1)에 용착하는 튜브(2)는, 튜브 대신에 커플링이라도 좋다. 이 경우, 가열 용착성의 수지 커플링끼리를 용착하게 된다. 또한, 복수의 클램퍼(20)와 히터(30)는, 본 실시의 형태에서는 원주 방향으로 2 분할된 한 쌍씩을 설치했지만, 반드시 한 쌍으로 맞출 필요는 없고, 예를 들면, 원주 방향으로 3 분할 혹은 4 분할하도록 구성해도 좋다.
산업상의 이용 가능성
본 발명에 따른 용착 장치는, 반도체 칩 제조현장 등에서의 크린룸 내에서 이용하는 순수 등의 세정액, 그 외 일반 약액 등의 유관로를 구성하는 커플링 및 튜브를 용착하기 위한 장치로서 널리 적용할 수 있다.
1. 커플링 2. 튜브
3. 접합부 　4. 하우징
10. 용착 장치 　11. 용착 헤드
20. 클램퍼 　21. 측벽
22. 외주벽 　23. 수용 오목부
24. 송기 입구 　25. 송기 출구
26. 설치 레일 　27. 튜브재
28. 커플링 유지부 29. 고정좌
30. 히터 31. 면 형상 발열체
32. 절연성 소재 　33. 금속 박판
33a. 설치편 34. 이형성 소재
35. 프레임 부재 35a. 양단부
35b. 설치편

Claims (4)

  1. 가열 용착성 커플링(1)의 관 단부(端部)와 가열 용착성 튜브(2)의 단부를 서로 접합시킨 상태로, 상기 접합부(3)의 외주측으로부터 가열하여 용착시키는 용착 장치(10)에 있어서,
    상기 접합부(3)를 주회(周回)하는 상태로 유지 가능하고, 상기 접합부(3)를 외주측으로부터 가열하기 위한 용착 헤드(11)를 구비하며,
    상기 용착 헤드(11)는, 상기 접합부(3)를 주회하는 둘레방향으로 분할된 복수의 클램퍼(20)와, 각 클램퍼(20)의 내주 측을 따라서 설치된 복수의 히터(30)를 가지고,
    상기 각 클램퍼(20)는, 상기 접합부(3)를 주회하도록 닫은 폐(開) 위치와, 상기 접합부(3)로부터 이탈하도록 열은 개(開) 위치로 변위 가능하게 연결되며,
    상기 각 히터(30)는, 면 형상 발열체(31)의 표리를 시트 형상의 절연성 소재(32)로 피복하고, 이것을 금속 박판(33)에 고정하여 상기 클램퍼(20)의 내주면을 따른 원호 형상으로 만곡시켜서 이루어지며,
    상기 각 클램퍼(20)가 폐 위치에 있을 때에, 상기 각 히터(30)는, 각각 양단부(30a)가 서로 이웃하며 서로 접촉하고, 상기 접합부(3)의 외주를 전체 둘레 방향으로 빈틈없이 연속하여 둘러싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 용착 장치(10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 히터(30)를, 그 외주측을 따르는 원호 형상으로 만곡시킨 형상의 프레임 부재(35)로 각각 지지하며, 상기 프레임 부재(35)를 사이에 두고 상기 각 클램퍼(20)에 설치한 것을 특징으로 하는 용착 장치(10).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 각 클램퍼(20) 중, 상기 튜브(2)에 대하여 직접 걸어 맞춰지는 부위를 탄성 소재로 형성한 것을 특징으로 하는 용착 장치(10).
  4. 제 1 항, 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 각 클램퍼(20) 중, 하나의 클램퍼(20)에 송기(送氣) 입구(24)를 형성함과 함께, 다른 클램퍼(20)에 송기 출구(25)를 형성하고,
    상기 접합부(3)의 용착이 종료된 후에, 상기 송기 입구(24)로부터 내부로 강제적으로 공기를 도입함과 함께, 상기 송기 출구(25)로부터 외부로 배기시킴으로써, 상기 접합부(3) 및 각 히터(30)를 냉각하는 것을 특징으로 하는 용착 장치(10).
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