(57)【要約】【課題】ヒータユニットをケースに搭載する前の段階で、主バイメタルにＴ継手接合した支持プレートに修正を加えて主バイメタルの出力端が設計仕様の位置に収まるようにした新規なヒータユニット組立方法を提供する。【解決手段】主バイメタル２の基部にＴ継手接合する支持プレート１ｂの当初の左右幅Dを、設計仕様の寸法ｄにマージン幅ｄoを加えた寸法に設定して主バイメタル２とＴ継手接合した後に、この組立状態で主バイメタル２の先端位置を基準に支持プレート１ｂの左右両端部に、設計仕様の幅寸法ｄに合わせてカット位置Ｘ1,，Ｘ2を位置決めし、このカット位置に沿って補正カットした支持プレート１ａの状態で組立てたヒータユニット１をケース１４のユニット室１４ａへ組み込む際に、前記支持プレート１ａの左右両端をユニット室１４ａの左右側壁の間に圧入して所定の組立位置に支持する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主バイメタルの先端にシフターを連係させてケースに搭載した熱動形過負荷継電器のヒータユニット組立方法であって、前記ヒータユニットが主バイメタルの基部に支持プレートをＴ継手接合した構造になり、各相のヒータユニットに個別対応して前記ケース内に画成したユニット室の左右側壁の間に前記支持プレートを圧入して主バイメタルを起立姿勢に支持したものにおいて、
前記支持プレートの当初の左右幅を設計仕様の寸法にマージン幅を加えた寸法に設定して該支持プレートに主バイメタルをＴ継手接合し、この仮組立状態で主バイメタルの先端位置を基準に支持プレートの左右幅を設計仕様の寸法に合わせて補正カットした上で、該支持プレートを前記ケースのユニット室に圧入してヒータユニットを所定の組立位置に支持したことを特徴とする熱動形過負荷継電器のヒータユニット組立方法。
【請求項２】
請求項１に記載のヒータユニット組立方法において、主バイメタルを当初の幅の支持プレートにＴ継手接合した状態の各個の組立体については、ヒータユニットの設計仕様に合わせて別途作製したマスターゲージの寸法情報を基に、前記組立体の主バイメタルの先端位置と支持プレートの一方の側縁と間の水平距離がマスターゲージの寸法情報と一致するようにカット位置を定めた上で、該カット位置を起点に支持プレートの左右側縁を設計仕様の左右幅に合わせて補正カットすることを特徴とする熱動形過負荷継電器のヒータユニット組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電磁開閉器などに組合せて使用する熱動形過負荷継電器に搭載したヒータユニットの組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
まず、頭記した熱動形過負荷継電器（三相回路用）の従来例（例えば、特許文献１参照）の構造を図４（ａ），（ｂ）に示す。図において、１は主バイメタル２にヒータ導体３を巻き付けたＲ，Ｓ，Ｔ相の各相に対応するヒータユニット、１ａはヒータユニット１の支持プレート、４は各相の主バイメタル１に跨がってその先端（出力端）に連係配置したシフター、５はシフター４の端部に対向させた釈放レバー、６は釈放レバー５の駆動で開閉動作する出力接点機構、７は釈放レバー５と出力接点機構６の間を連係する反転バネ、８は釈放レバー５と調整ダイヤル９との間を連係する調整リンク、１０はリセットボタン、１１は電磁開閉器（不図示）に接続する主回路のリード導体（バー導体）、１２は負荷側端子、１３は出力接点の外部端子であり、これら部品をケース１４に組み込んで熱動形過負荷継電器を構成している。
【０００３】
ここで、前記ケース１４はモールド樹脂成形品になり、その内部にはＲ，Ｓ，Ｔ各相のヒータユニット１を左右に並べて１素子ずつ個別に収容するユニット室１４ａ、出力接点機構６を収容する室、およびヒータユニット１と出力接点機構６の間を連係する操作機構（釈放レバー５など）を収容する室を画成し、各室の間を仕切壁１４ｂで隔離するようにしている。
上記構成になる熱動形過負荷継電器の動作は周知であり、主回路に過電流が流れるとヒータ導体３の発熱により主バイメタル２が湾曲変位してシフター４を押し、釈放レバー６，反転バネ７を介して出力接点機構６を切換え動作させる。
また、欠相保護機能付の熱動形過負荷継電器（２Ｅサーマルリレー）では、前記シフター４として、欠相の検出機能を備えた作動増幅リンク機構が採用されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
一方、最近になり、熱動形過負荷継電器の小形化、および外部回路との配線性を改善する観点から、ケース１４のデザイン形状を図５のような形に変え、ヒータユニット１を収容するユニット室１４ａと、前記の出力接点機構および操作部を収容する室１４ｃを左右に分けて画成するようにした熱動形過負荷継電器が開発されている。なお、図５におけるヒータユニット１の組立図，およびケース１４の外形図をそれぞれ図６，図７に示す。
ここで、前記ヒータユニット１の組立体は、図６で示すように主バイメタル２の基部（下端側）を、板厚１mm程度の支持プレート１ａ（電気亜鉛メッキ鋼板のプレス加工品）の中央位置に位置決めして形成した前後方向にスリット溝に嵌合してＴ継手接合（例えば、レーザ溶接法によりバイメタルの周縁をすみ肉溶接する）した上で、主バイメタル２にヒータ導体３を巻き付けてその導体の両端をバイメタル２の板面および負荷側端子１２に接続し、さらに支持プレート１ａに主回路のリード導体１１を接合した組立構造で構成している。
【０００５】
また、図７に示したケース１４には、Ｒ，Ｓ，Ｔ各相に対応するユニット室１４ａの底部側に左右側壁から内側に向けて突き出すリブ１４ｄを設け、前記ヒータユニット１を組み込む際には、支持プレート１ａをケース前方からリブ１４ｄの下面とユニット室１４ａの底壁との間の間隙に差込み、この位置で支持プレート１ａの左右側縁をケース１４の左右側壁の間に圧入してヒータユニット１の主バイメタル２を起立姿勢に保持するようにしている。なお、この場合に前記ユニット室１４ａの左右側壁の間の間隔をＬとして、ここに圧入する支持プレート１ａの幅寸法は、前記間隔Ｌに締まり嵌め代を加えた寸法（設計値）にしておく。
ところで、前記のように主バイメタル２の基部に支持プレート１ａを溶接接合したＴ継手構造では、溶接熱による不均質な溶接ひずみ（溶接変形）が生じ、これが原因で主バイメタル２に反りが発生して起立姿勢が傾き、そのために先端部の位置にバラツキが生じることがある。次に、その様子を図８（ａ），（ｂ）で説明する。
【０００６】
すなわち、図８はケース１４のユニット室１４ａに収容したヒータユニットの組立状態を表す模式図で、（ａ）図は主バイメタル２が溶接変形の影響を受けずに設計仕様通り垂直姿勢に起立している場合、（ｂ）図は溶接変形が原因で支持プレート１ａに対するバイメタル２の垂直度が乱れてバイメタルの姿勢が傾いた場合を表している。すなわち、（ａ）図では主バイメタル２の先端（出力端）Ａが、支持プレート１ａとの接合端に立てた仮想垂直線Ｏの線上に位置している。これに対して（ｂ）図では、主バイメタル２に生じた反りにより、その先端位置Ａが基準の仮想垂直線Ｏの右側にずれている。
このように、ヒータユニット１の組立状態で主バイメタル２の先端（出力端）位置にずれが生じていると、図４で述べたシフター４との相対位置がばらついたり、各相のヒータユニット相互間で主バイメタル２の出力端のピッチがばらついたりして、熱動形過負荷継電器の過負荷，欠相検出機能の精度に誤差が生じてしまう。しかも、主バイメタル２の実際の長さ（高さ）は４０mm程度であり、その基部に僅か板厚１mmの支持プレー
ト１ａをＴ継手接合（レーザ溶接）して所定の位置精度を確保するのは極めて困難である。
【０００７】
そこで、従来では製品の各個体ごとにおこなう引外し動作の検査工程で、主バイメタル２の根元を塑性変形させて先端位置Ａが設計で定めた位置に収まるように矯正したりしている。その他にも、主バイメタル２の先端頭部に別部品の調整アダプターを取付けてシフター４との相対位置を調整する方法（例えば、特許文献２参照）、あるいはケース１４にヒータユニット１を搭載した組立状態で、主バイメタル２の先端位置に合わせてシフター４（欠相検出機能付きタイプ）の腕部をカットするようにした調整方法（例えば、特許文献３参照）も知られている。
【特許文献１】特開２００５−１１６３７０号公報（図３）
【特許文献２】特開２０００−２７６９９１号公報（図１）
【特許文献３】特許代９３７６５５号公報（図２）
【非特許文献１】製品カタログ“２Ｅ（欠相検出機能付）サーマルリレー”、[online] 富士電機、［平成２０年１１月１０日検索］、インターネット、＜ＵＲＬ： http://www.fujielectric.co.jp/fcs/jpn/edc/catalog/dc11/pdf/a/dc11a4_16.pdf＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前記した従来の主バイメタルの出力端調整方法は、いずれもその作業に手間が掛かる。特に、主バイメタル２の根元を塑性変形させる方法ではスプリングバックが生じて正確に矯正することが難しい。また、特許文献２の方法は部品点数が増えるほか、バイメタルの先端に調整アダプターを取付けることで装置の小形化が困難になるといった問題もある。
この発明は上記の点に鑑みなされたものであり、ヒータユニットをケースに搭載した状態で主バイメタルの出力端位置を調整する従来方法を発想転換し、ヒータユニットをケースに組み込む前の段階で、主バイメタルにＴ継手接合した支持プレートに修正を加えて主バイメタルの出力端が設計仕様通りの位置に収まるよう、その組立手順に工夫を加えた熱動形過負荷継電器のヒータユニット組立方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明のヒータユニット組立方法では、主バイメタルの基部にＴ継手接合する先記支持プレートの当初の左右幅を、設計仕様の寸法にマージン幅を加えた寸法に設定して主バイメタルとＴ継手接合した後に、この仮組立状態で主バイメタルの先端位置を基準に支持プレートの左右幅を設計仕様の寸法に合わせて補正カットした上で、該支持プレートを前記ケースのユニット室に圧入してヒータユニットを所定の組立位置に支持する（請求項１）。
また、前記組立方法においては、主バイメタルを当初の幅の支持プレートにＴ継手接合した状態の各個の組立体について、ヒータユニットの設計仕様に合わせて別途作製したマスターゲージの寸法情報を基に、前記組立体の主バイメタルの先端位置と支持プレートの一方の側縁と間の水平距離がマスターゲージの寸法情報と一致するようにカット位置を定めた上で、該カット位置を起点に支持プレートの左右側縁を設計仕様の左右幅に合わせて補正カットするようにする（請求項２）。
【発明の効果】
【００１０】
上記の組立方法によれば、主バイメタルを当初の幅に設定した支持プレートにＴ継手接合した組立状態で、溶接接合に伴う変形（反り）が原因で支持プレートに対して主バイメタルの起立姿勢が傾き、そのためにバイメタル先端の出力端位置にばらつきが生じた状況でも、主バイメタルの傾きはそのままに、その先端部を基準点として前記のずれ分を補償するように支持プレートの左右側縁を補正カットしてヒータユニットを組立てた上で、この支持プレートをケース内部の左右側壁の間に圧入保持することにより、ヒータユニットをケース内に装着した組立状態では各相の主バイメタルの出力端位置が設計仕様通りの位置に収まる。これにより、主バイメタルの出力端に連係するシフターを所定位置にセットして安定した高精度の過電流引外し動作特性を確保できる。
また、前記支持プレートの左右側縁を補正カットするに際して、この発明の請求項２の方法を採用することにより、各個の主バイメタル／支持プレートの組立体を例えば三角測量方式のレーザ変位計でスキャニングすることで、設計仕様に基づいて別途用意したマスターゲージの寸法情報を基に、支持プレートの板上に指定する前記補正カット位置を的確に決定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明によるヒータユニット組立方法の実施の形態を図１〜図３に示す実施例に基づいて説明する。なお、図１（ａ），（ｂ）はそれぞれ主バイメタルに支持プレートをＴ継手接合した組立体について補正カットを施す前，および補正カット後の各状態を表す外形図、図１（ｃ）はヒータユニットをケースに搭載する方法の説明図、図２（ａ）は設計仕様に合わせて作製したマスターゲージの寸法情報をレーザ変位計を用いて求める計測方法の説明図、図２（ｂ）はマスターゲージの寸法情報を基に、図１（ａ）の組立体についての支持プレートの補正カット位置をレーザ変位計により決定する位置決め方法の説明図、図３（ａ），（ｂ）は主バイメタル／支持プレートの仮組立体について、支持プレートの補正カット位置を模式図で表した図２（ｂ）の補足説明図あり、図５〜図８に対応する部材には同じ符号を付している。
【００１２】
次に、図１（ａ）〜（ｃ）を参照してこの発明によるヒータユニット組立方法の概要手順を説明する。まず、図１（ａ）で示すように、主バイメタル２は当初に用意したサイズの支持プレート１ｂの中央位置にＴ継手接合して主バイメタル／支持プレートの仮組立体を作製する。この組立工程では、先述したようにＴ継手接合の溶接変形が原因で主バイメタル２に反りが生じて起立姿勢が傾き、そのために先端部（出力端）Ａの位置が水平方向にばらつくことが多い。
そこで、この発明では、図１（ａ）における支持プレート１ｂの側縁と主バイメタル２の先端部（厳密には先端部のエッジ端Ａ）との間の水平距離情報を後述するレーザ変位計を用いて読み取った上で、このＡ位置を基準点として支持プレート１ｂの板面上に設計で指定した左右の幅ｄ（図１（ｂ）参照）に相応するカット位置Ｘ1，およびＸ2を位置決めしてマーキングし、続いてこのカット位置Ｘ1，Ｘ2に沿って支持プレート１ｂの両端部を剪断（補正カット）し、図１（ｂ）に示す主バイメタル／支持プレート組立体を作製する。この補正カットを施した状態の支持プレートを１ａとする。
【００１３】
続く工程では、図１（ｂ）に示した主バイメタル／支持プレートの組立体に対し、図６で述べたように主バイメタル２の周面にヒータ導体３を巻き付け、さらに支持プレート１ａに主回路のリード導体１１を接続してヒータユニット１を組み立てる。
その後、図１（ｃ）で示す熱動形過負荷継電器のケース１４に対し、その内方に画成したＲ，Ｓ，Ｔ各相のユニット室１４ａに前記ヒータユニット１の組立体を組込み、この位置で前記支持プレート１ａの左右両端をケース側の左右側壁の間に圧入してヒータユニット１を所定の組立位置に保持し、図５の状態に組み立てる。
ここで、前記支持プレート１ｂ（図１（ａ）参照）は、その中央位置に主バイメタル２の基部を起立姿勢に嵌合するスリット溝を形成した板厚１mm程度の電気亜鉛めっき鋼
板で、その当初の横幅Ｄは設計仕様の寸法ｄに左右のマージン幅ｄoを加えた幅広な寸法に定めてプレスする。例えば、主バイメタル２の厚さを１mm、設計仕様の横幅寸法ｄ
を７mm（主バイメタル２の厚さ１mmに片側３mmずつの左右に鍔部が張り出す）として、
当初の支持プレート１ｂの横幅Ｄは前記の設計寸法７mmに左右両側のマージン幅ｄo（
２mm）を加えて合計１１mmとした上で、この支持プレート１ｂの中央位置に主バイメタ
ル２をＴ継手接合する。
【００１４】
この仮組立状態で、主バイメタル２がＴ継手接合による溶接変形の影響を受けずに先端部Ａが設計仕様の位置に収まっていれば、支持プレート１ｂの左右両端から片側２mm
（当初設定したマージン幅ｄoに相当する）ずつカットして図1（ｂ）の組立体を得る。
一方、Ｔ継手接合による溶接変形により反りが生じて主バイメタル２の起立姿勢が垂直から若干左右に傾き、そのために先端部（出力端）Ａの位置が左右方向にずれている場合には、このずれ分を補償するように支持プレート１ｂの両端部を次記のように補正カットする。例えば、主バイメタル２の先端部Ａが設計仕様の位置から右方向に１mmず
れていれば、支持プレート１ｂの右端面からマージン幅２mmのうちの１mmを残して１mm
だけ補正カットし、逆に左端では端面から内側に３mmを補正カットする。これにより、
補正カット後の状態では、支持プレート１ａの横幅ｄが設計で指定した寸法７mm（１１
mm−４mm）となり、かつ主バイメタル２の先端部Ａは支持プレート１ａの中央地点に立
てた仮想垂直線の線上に位置するようになる。
【００１５】
次に、前記の主バイメタル／支持プレートの仮組立体に対して行う補正カットの位置決めについて、その具体的な手法を図２，および図３を参照して説明する。
まず、当該ヒータユニット１の設計仕様を基に、図２（ａ）に示すマスターゲージ１５を別途精密加工して用意しておく。このマスターゲージ１５は、その高さが主バイメタル２の高さに対応した角柱体で、その上端の左右エッジ端ａとｂとの間の横幅ｃは、図１（ｂ）に示した主バイメタル／支持プレートの組立体で支持プレート１ａの中央位置に接合して垂直に起立する主バイメタル２の左側端面と支持プレート１ａの右側端との間の水平距離に対応した設計寸法に設定されている。
そして、三角測量式レーザ変位計１６と、計測用のワークテーブル（不図示）に取付けた位置決めブロック１７を使い、次記のようにレーザ変位計のキャリブレーションを行ってマスターゲージ１５についての寸法情報を読み込む。すなわち、図示のようにマスターゲージ１５の右側端面を位置決めブロック１７に押し当てた状態でレーザ変位計１５を矢印Ｐ方向に走査し、レーザ変位計１５に内蔵したエンコーダでマスターゲージのエッジ端ｂとａに対応する各エッジ位置を検出してその水平距離の計測データを読み込む（ステップ１）。
【００１６】
次のテップ２では、製造工程で作製した図１（ａ）の主バイメタル／支持プレートの仮組立体を１基ずつ計測用ワークテーブルの上にセットし、図２（ｂ）で表すように支持プレート１ｂの右側端面を位置決めブロック１７に押し当てた状態でレーザ変位計１５を矢印Ｐ方向に走査し、主バイメタル２の先端左側のエッジ端ａ1の位置を検出した上で、ステップ1で読み込んだマスターゲージ１５のエッジ端ａの位置データと比較してその偏差を読み込む。
続くステップ３では、ステップ２で求めたマスターゲージ１５のエッジ端ａと主バイメタル２のエッジ端ａ1との偏差を基に、支持プレート１ｂのカット位置Ｘ1，Ｘ2を設定するものとし、その手順を図３（ａ），（ｂ）で説明する。
図３（ａ）は当初のサイズに指定した支持プレート１ｂ（図１（ａ）参照）にＴ継手接合した主バイメタル２が溶接変形の影響を受けずに垂直に起立している主バイメタル／支持プレートの仮組立体を想定したもので、この場合には主バイメタル２の出力端が支持プレート１ｂの中央位置に立てた仮想垂直線の線上に位置している。これに対して、図３（ｂ）に示す主バイメタル／支持プレートの仮組立体は、Ｔ継手接合時の溶接変形により主バイメタル２が反って先端部が前記仮想垂直線から右方向にずれている。なお、Ｔ継手接合の溶接条件などにより、主バイメタル２の先端部のずれの方向，大きさは様々である。
【００１７】
そこで、この発明の実施例では、前記ステップ２で求めた寸法の偏差データを基に、図３（ａ），（ｂ）で示すように、主バイメタル２の先端エッジ位置ａ1を基準点としてマスターゲージ１５のｃ寸法（図２（ａ）参照）に相応する水平距離ｃだけ右側に離れた位置に右側カット位置Ｘ1を決め、さらにこのカット位置Ｘ1から左側に向け設計仕様で指定した横幅寸法ｄ（図１（ｂ）参照）に対応する距離だけ離れた位置に左側カット位置Ｘ2を定めて各カット位置を支持プレート１ｂの板面上にマーキングする。その後、前記のカット位置Ｘ1，Ｘ2に沿って支持プレート１ｂの両端部を剪断する。
この場合に、図３（ｂ）のように主バイメタル２の先端が設計位置から右側にずれていれば、狙いの設計値に対して支持プレート１ｂのカット位置Ｘ1，Ｘ2をずれ量分だけ右側にシフトした位置に決めして補正カットする。
【００１８】
これにより、支持プレートを補正カットした後の組立状態（図１（ｂ）参照）では、主バイメタル２の溶接変形の状態に関係なく、主バイメタル２の先端部（出力端）が支持プレート１ａ（設計幅ｄ）の中央地点に立てた垂直線上に位置することになる。したがって、ヒータユニット１の組立体（図６参照）をケース１４に画成したＲ，Ｓ，Ｔ各相のユニット室１４ａに組み込んで支持プレート１ａの左右両端をケース側の左右側壁の間に圧入支持した組立状態（図５参照）では、各相の主バイメタル２の出力端が設計仕様通りの位置に収まることになる。
その結果、従来の組立方法のように、ヒータユニット１をケース１４に組み付けた後に主バイメタル２の起立姿勢を強制的に矯正する、あるいは主バイメタル２の先端に調整アダプターを取付けたり、主バイメタル２の出力端位置に合わせてシフターの腕部をカットしたりするなどの面倒な作業を行うことなしに、主バイメタル２とシフター４（図４参照）とを正しい連係位置にセットして的確な引外し動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施例による組立方法の説明図で、（ａ），（ｂ）はそれぞれ主バイメタルを当初の支持プレートにＴ継手接合した補正カット前の状態，および支持プレートを補正カットした後の主バイメタル／支持プレート組立体の外形斜視図、（ｃ）はヒータユニットをケースに組み込む際の状態を表す図
【図２】主バイメタル／支持プレートの仮組立体について、補正カット位置を決める手法の説明図で、（ａ）は設計仕様に合わせて作製したマスターゲージの寸法情報をレーザ変位計により計測する方法の説明図、（ｂ）はマスターゲージの寸法情報を基に、図１（ａ）の仮組立体についての支持プレートの補正カット位置をレーザ変位計を用いて決定する方法の説明図
【図３】図２（ｂ）の補足説明図で、（ａ），（ｂ）はそれぞれＴ継手接合した主バイメタルの起立姿勢が異なる場合の主バイメタル／支持プレートの組立体について、支持プレートの補正カット位置の決定手順を表す模式図
【図４】従来における熱動形過負荷継電器の構成図で、（ａ），（ｂ）はそれぞれ内部構造の正面図，および側面図
【図５】この発明に採用するケースにヒータユニットを搭載した状態の俯瞰図
【図６】図５におけるヒータユニットの外形斜視図
【図７】図５におけるケースの外形斜視図
【図８】図６のヒータユニットを図７のケースに搭載した状態の模式説明図で、（ａ）は主バイメタルの起立姿勢が設計仕様通りである場合、（ｂ）はＴ継手接合の溶接変形が原因で主バイメタルの起立姿勢が傾いている場合の図
【符号の説明】
【００２０】
１    ヒータユニット
１ａ  補正カット後の支持プレート
１ｂ  補正カット前の支持プレート
２    主バイメタル
３    ヒータ導体
４    シフター
１４    ケース
１４ａ  ユニット室
１４ｂ  仕切壁
１５    マスターゲージ
１６    レーザ変位計
１７    位置決めブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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