(57)【要約】【課題】  作業性がよく、信頼性の高い熱かしめ装置を提供する。【解決手段】  本発明になる熱かしめ装置は、トランスの２次側に接続されたヒータチップに電流を供給することにより一体成形されたボスを有する熱可塑性樹脂を用いた成形品と、前記ボスと嵌合する嵌合穴を有する被結合体とを熱かしめする熱かしめ装置であって、前記ヒータチップにより前記ボスを押圧し、加熱・成形後このボスの冷却手段を有する熱かしめ装置において、前記ヒータチップに配設された前記成形後のボスの温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段で検出された成形後のボスの温度と予め設定された前記熱可塑性樹脂固有の凝固温度との比較手段と、この比較手段により前記成形後のボスの温度が前記凝固温度に到達したことを検出したときそのことを報知する報知手段を備えたことを特徴とするものである。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスの２次側に接続されたヒータチップに電流を供給することにより一体成形され
たボスを有する熱可塑性樹脂を用いた成形品と、前記ボスと嵌合する嵌合穴を有する被結
合体とを熱かしめする熱かしめ装置であって、前記ヒータチップにより前記ボスを押圧し
、加熱・成形後このボスの冷却手段を有する熱かしめ装置において、
前記ヒータチップに配設された前記成形後のボスの温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段で検出された成形後のボスの温度と予め設定された前記熱可塑性樹脂
固有の凝固温度との比較手段と、
この比較手段により前記成形後のボスの温度が前記凝固温度に到達したことを検出した
ときそのことを報知する報知手段を備えたこと
を特徴とする熱かしめ装置。
【請求項２】
前記検出結果により、前記成形後のボスへの冷却を停止すること
を特徴とする請求項１記載の熱かしめ装置。
【請求項３】
前記検出結果により、前記ヒータチップによる前記ボスへの押圧を解除すること
を特徴とする請求項１記載の熱かしめ装置。
【請求項４】
トランスの２次側に接続されたヒータチップに電流を供給することにより一体成形され
たボスを有する熱可塑性樹脂を用いた成形品と、前記ボスと嵌合する嵌合穴を有する被結
合体とを熱かしめする熱かしめ装置であって、前記ヒータチップにより前記ボスを押圧し
、加熱・成形後このボスの冷却手段を有する熱かしめ装置において、
入力交流電流からゼロクロス点を検出し、このゼロクロス点を基準とする同期信号を生
成する同期信号生成部と、
ゲート信号に基づいて入力交流電流を増減することで前記トランスの１次側へ供給する
電流を制御する位相制御部と、
前記ヒータチップに取り付けられた熱電対でヒータチップの温度に応じた電圧を検出し
、この電圧を所定の増幅度で増幅する増幅部と、
別途設けた入力手段からの温度と時間を受けて、前記増幅部における温度と電圧の対応
と同じ対応関係により目標電圧として規定される目標温度プロファイルを生成する目標温
度プロファイル生成部と、
前記増幅部からの検出電圧と前記目標温度プロファイル生成部からの目標電圧との差分
を算出し、この差分に応じて位相制御量を算出し、位相制御信号として前記同期信号生成
部からの同期信号を基準にしてこの位相制御量をもとにゲート信号を生成する位相制御信
号生成部と、
前記入力手段からの前記熱可塑性樹脂固有の凝固温度を受けて、前記増幅部における温
度と電圧の対応と同じ対応関係により目標電圧を算出し、前記増幅部からの検出電圧と比
較して、前記ヒータチップの温度が前記凝固温度に到達したことを検出する比較部と、
この比較部からの検出結果を報知する報知部と、
前記ヒータチップが前記目標温度プロファイルに相当する動作を完了後冷却を開始し、
前記報知部からの報知を受けて冷却停止信号が入力されたときに冷却を停止する冷却部と
、を備えることを特徴とする請求項１記載の熱かしめ装置。
【請求項５】
前記位相制御量の算出はＰＩＤ制御により実行されることを特徴とする請求項４記載の
熱かしめ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスの２次側に接続されたヒータチップに電流を供給することにより一
体成形されたボスを有する熱可塑性樹脂を用いた成形品と、前記ボスと嵌合する嵌合穴を
有する被結合体とを熱かしめする熱かしめ装置に係り、特に成形後のボスの温度検出によ
る冷却制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱可塑性樹脂等の熱変形可能な材料からなる部品を他の部品に熱かしめによ
り固着するための熱かしめ装置が知られている。
熱かしめ装置による固着方法としては、金属製等の他の部品の取付孔に熱可塑性樹脂性
部品の片面に突設された溶着ボスを位置決めした後前記溶着ボスを前記取付孔に嵌挿して
その先端部を他方側に突出させ、この先端部に予め所定温度（溶着ボスを熱変形させる温
度）に加熱しておいたかしめピン（ヒータチップと同等の機能を備える）を押し当て前記
溶着ボスの先端部の前記取付孔の径よりも大きな径まで熱変形させて固着している。
そして、かしめピンを冷却して所定の温度以下に低下するのを待って溶着ボスの先端か
らかしめピンを離反させている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平４−１９１０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この冷却方法においては、所定の温度以下になったか否かは作業者が温度計を見て判断
するか、かしめピンの加熱終了後一定時間経過後使用されている熱可塑性樹脂が凝固した
ものとみなしていた。このような作業者が温度計を見て判断する方法では、作業者が温度
計の指示値を読み取らなければならないため煩雑であるばかりでなく、誤読の可能性もあ
り作業性に問題がある。一方、一定時間経過後に凝固したものとみなす方法では、熱可塑性樹脂の凝固が不完全な場合があり、この場合はかしめピンに熱可塑性樹脂が糸引きを起こしたり、反対に熱可塑性樹脂が固まりすぎてかしめピンと溶着ボスが固着したりして熱かしめの品質に問題があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、所定の温度を確実に検出できる
ようにすることで、作業性がよく、熱かしめの品質の高い熱かしめ装置を提供することを
目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明になる熱かしめ装置は、トランスの２次側に接続されたヒータチップに電流を供
給することにより一体成形されたボスを有する熱可塑性樹脂を用いた成形品と、前記ボス
と嵌合する嵌合穴を有する被結合体とを熱かしめする熱かしめ装置であって、前記ヒータ
チップにより前記ボスを押圧し、加熱・成形後このボスの冷却手段を有する熱かしめ装置
において、前記ヒータチップに配設された前記成形後のボスの温度を検出する温度検出手
段と、この温度検出手段で検出された成形後のボスの温度と予め設定された前記熱可塑性
樹脂固有の凝固温度との比較手段と、この比較手段により前記成形後のボスの温度が前記
凝固温度に到達したことを検出したときそのことを報知する報知手段を備えたことを特徴
とするものである。
【０００５】
また、本発明になる熱かしめ装置は、前記検出結果により、前記成形後のボスへの冷却
を停止することを特徴とするものであると共に、前記ヒータチップによる前記ボスへの押
圧を解除することを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明になる熱かしめ装置は、トランスの２次側に接続されたヒータチップに電
流を供給することにより一体成形されたボスを有する熱可塑性樹脂を用いた成形品と、前
記ボスと嵌合する嵌合穴を有する被結合体とを熱かしめする熱かしめ装置であって、前記
ヒータチップにより前記ボスを押圧し、加熱・成形後このボスの冷却手段を有する熱かし
め装置において、入力交流電流からゼロクロス点を検出し、このゼロクロス点を基準とす
る同期信号を生成する同期信号生成部と、ゲート信号に基づいて入力交流電流を増減する
ことで前記トランスの１次側へ供給する電流を制御する位相制御部と、前記ヒータチップ
に取り付けられた熱電対でヒータチップの温度に応じた電圧を検出し、この電圧を所定の
増幅度で増幅する増幅部と、前記ヒータチップを介した前記ボスへの温度と押圧力と時間
、前記熱可塑性樹脂固有の凝固温度、前記ボスの成形後の冷却条件からなるパラメータを
設定するパラメータ設定部と、このパラメータ設定部からの温度情報を基に前記増幅部に
おける温度と電圧の対応と同じ対応関係により目標電圧を算出すること；前記増幅部から
の検出電圧と前記目標電圧との差分を算出すること；別途設けた熱かしめ開始手段により
熱かしめスタート信号を受けたとき、前記ヒータチップを前記ボスに向かって下降させる
と共に前記ボスに前記ヒータチップが当接したことを検知したとき、設定された押圧力で
前記ボスを押圧しながら、前記同期信号生成部からの同期信号を基準にしてこの差分に応
じて位相制御量を算出し、この位相制御量を基に前記ゲート信号を算出し、このゲート信
号で前記ヒータチップに流れる電流を制御すること；設定された時間経過後前記ヒータチ
ップへの電流を停止し、前記成形後のボスを設定された冷却条件で冷却すること；前記増
幅部からの検出電圧と設定された熱可塑性樹脂固有の凝固温度と対応する電圧とを比較し
、検出温度が凝固温度以下になったことを検出したとき、そのことを報知し、前記成形後
のボスへの冷却を停止し、前記ヒータチップの前記成形後のボスへの押圧力を解除するこ
と；を行う制御部と、を備えることを特徴とするものである。そして、この熱かしめ装置
は、前記位相制御量の算出はＰＩＤ制御により実行されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、熱かしめ装置に熱かしめ対象となる熱可塑性樹脂固有の凝固温度をパ
ラメータとして設定し、成形後のボスの温度を測定し、この温度が設定された凝固温度に
到達したときにそのことを報知することとしたので、作業者は成形後のボスが凝固したこ
とを確実に知ることができる。したがって、この報知により冷却を停止することができ、
またヒータチップを離間させることができるから、作業性がよく、熱かしめ品質の高い熱
かしめ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に本発明について図を用いて詳細に説明する。
図１は本発明を実施するための最良の形態を示す熱かしめ装置の概略構成図、図２はこ
の熱かしめ装置の概略ブロック図、図３はこの熱かしめ装置の概略動作フローチャート図
、図４はこの熱かしめ装置の動作時の温度プロファイルを示す図である。
【０００９】
図１において、２１は熱かしめ用の電流を供給する溶着電源、２２は溶着電源２１から
の電流を受けて降圧し、大電流の溶着電流に変換する溶着トランス、２３は溶着トランス
２２からの溶着電流をその先端に配設したヒータチップ２３ａ（従来例の熱かしめピンに
相当する）に流し、対象物を熱かしめする溶着ヘッドである。なお、溶着トランス２２に
は熱かしめ後の対象物を冷却するブロアーが内蔵されている。そして、ヒータチップ２３
ａには熱かしめ対象物の温度検出器として熱電対２３ａａと熱かしめによる成形後熱かし
め対象物の冷却口（図示せず。）が付設されている。また、溶着ヘッド２３には溶着開始
操作部２３ｂと冷却停止操作部２３ｃとが付設されている。
【００１０】
また、２４は溶着電源２１からの電流を溶着トランス２２へ通電する電源線、前記ブロ
アーからの冷却風の通風ホース、熱電対２３ａａからの信号線、溶着開始操作部２３ｂお
よび冷却停止操作部２３ｃからの信号線であり、２５は溶着トランス２２からの電流を溶
着ヘッド２３へ通電する電源線、前記ブロアーからの冷却風の通風ホースと熱電対２３ａ
ａからの信号線、溶着開始操作部２３ｂおよび冷却停止操作部２３ｃからの信号線である
。
【００１１】
図２において、１はゲート信号に基づいて入力交流電流を増減することでトランスの１
次側へ供給する電流を制御する位相制御部、２（図１においては２２）は入力交流電流を
低電圧、大電流に変換する溶着トランス、３（図１においては２３ａ）は加熱し、押圧す
ることで対象物を熱かしめするヒータチップ、４（図１においては２３ａａ）はヒータチ
ップ３の温度に応じた電圧を検出する熱電対、５は熱電対４の出力電圧を所定の増幅度で
増幅する差動増幅器を主要構成とする増幅部である。
【００１２】
また、６は別途設けた入力手段となる温度プロファイルを設定するためのパラメータと
なる温度と時間、そして熱かしめの対象となる熱可塑性樹脂固有の凝固温度とを設定する
パラメータ設定部、７はパラメータ設定部６からの温度と時間を受けて、増幅部５におけ
る温度と電圧の対応と同じ対応関係により目標電圧として規定される目標温度プロファイ
ルを生成する目標温度プロファイル生成部、８は増幅部５からのヒータチップ３の温度に
応じて検出され増幅された検出電圧と目標温度プロファイル生成部７からの目標温度に応
じた目標電圧を受けて、この差分を算出すると共に位相制御信号生成に用いる操作量を算
出し、出力するＰＩＤ制御部である。
【００１３】
そして、９は入力交流電流からゼロクロス点を検出し、このゼロクロス点を基準とする
同期信号を生成する同期信号生成部、１０は同期信号生成部９からの同期信号とＰＩＤ制
御部８からの操作量を受けて位相制御信号として同期信号生成部９からの同期信号を基準
にしてこの操作量をもとにゲート信号を生成する位相制御信号生成部である。
【００１４】
また、１２は増幅部５からのヒータチップ３の温度に応じて検出され増幅された検出電
圧と目標温度プロファイル生成部７からの温度上昇時間ｔ１、保持時間ｔ２とパラメータ
設定部６からの樹脂凝固温度を受けて増幅部５における温度と電圧の対応と同じ対応関係
により目標電圧を求めて、温度上昇時間ｔ１そして保持時間ｔ２経過後にこの検出電圧と
この目標電圧を比較し、熱かしめ対象物の温度が設定された凝固温度に到達したことを検
出する比較部、１３は比較部１２からの凝固温度到達検出を受けて、前記熱可塑性樹脂の
凝固をブザー音等で報知する報知部、１４は上昇温度ｔ１と保持時間経過後に熱かしめ対
象物に冷却風を送り始め、前記報知を確認後冷却停止信号により冷却風の送り出しを停止
するブロアーなどからなる冷却部である。
なお、スタート信号は熱かしめ動作を開始させるときの信号で溶着開始操作部２３ｂを
操作したときに生成され、前記冷却停止信号は前記ブロアーを停止させ冷却を停止させる
ときの信号で冷却停止操作部２３ｃを操作したときに生成される。
【００１５】
次に、このような熱かしめ装置の動作を説明する。このとき適宜図３に示す概略動作フ
ローチャート図、図４に示す熱かしめ装置の動作時の温度プロファイル図を参照する。
【００１６】
［熱かしめ動作開始前の動作］
溶着開始操作部２３ｂの操作により、スタート信号が生成され、熱かしめが開始される
までは、位相制御信号生成部１０から出力されるゲート信号は全ての期間でオフとなるよ
うにしておくので、位相制御部１がオンすることはないから、熱かしめ装置に入力交流電
源が接続されていてもトランス２の１次側には交流電流が流れない。したがってトランス
２の２次側には交流電流は生じないから、ヒータチップ３へ電流は流れないので、ヒータ
チップ３が発熱することはない。
【００１７】
［パラメータの設定］
熱かしめ動作開始前に、パラメータ設定部６から熱かしめ対象物に合わせて次のパラメ
ータを設定する（図２のＳ１０１）。
温度パラメータとしては、ヒータチップ３の温度が熱かしめ対象物に応じて定まる熱か
しめ温度Ｔ２と熱かしめ対象物に応じて定まる凝固温度Ｔ３の２つであり、時間パラメー
タとしては、熱かしめ温度Ｔ２の保持時間ｔ２と熱かしめ動作開始温度Ｔ１から熱かしめ
温度Ｔ２に到達するまでの温度上昇時間ｔ１の２つであり、冷却パラメータとしては、冷
却風の圧力である。
【００１８】
ここで、熱かしめ動作開始温度Ｔ１は熱かしめ装置使用開始前は熱かしめ装置が設置さ
れている室内の温度であり、連続的に熱かしめ動作を行っている時は前の熱かしめ動作後
冷却がされた後の温度である。したがって、このいずれの場合も温度Ｔ１は熱電対４で検
出されるものであって、パラメータ設定部６から設定するものではない。
【００１９】
これらのパラメータをもとに目標温度プロファイル生成部７で目標温度プロファイルが
生成される。すなわち、熱かしめ動作開始から熱かしめ温度Ｔ２に到達するまでは、この
熱かしめ動作開始温度Ｔ１と熱かしめ温度Ｔ２の温度差を温度上昇時間ｔ１で除算した結
果を傾きとして線形に温度を上昇させ、熱かしめ温度Ｔ２になってからはこの温度を保持
時間ｔ２中保持する（図４の実線表示）。この温度プロファイルデータはＰＩＤ制御部８
で熱電対４でヒータチップ３の温度に応じて検出された電圧と比較するために電圧で構成
されるのは上述のとおりである。
【００２０】
［熱かしめ動作］
次に、実際に熱かしめ動作を行うときのこの熱かしめ装置の動作について説明する。
作業者は、最初熱かしめ装置全体の電源を投入し、対象物に応じて各種のパラメータを
設定する（図２のＳ１０１）。
そして、溶着ヘッド２３を手に持って移動させ、ヒータチップ２３ａが熱かしめ対象物
の熱かしめ部であるボス（図示せず。）に位置合わせするようにして溶着ヘッド２３を位
置合わせする（図２のＳ１０２）。そして溶着ヘッド２３が前記ボスに到達したことを作
業者の感覚で検知する（図２のＳ１０３）。
【００２１】
このボスへの到達検知後、作業者は溶着ヘッド２３に設けた溶着開始操作部２３ｂを操
作することにより、スタート信号を生成する（図２のＳ１０４）。そして、このスタート
信号が目標温度プロファイル生成部７と位相制御信号生成部１０へ入力されることで熱か
しめ動作が開始される。
【００２２】
目標温度プロファイル生成部７はこのスタート信号を受けて、先に生成しておいた目標
温度プロファイルとしての電圧データを時間ごとにＰＩＤ制御部８に送り出す（図４の実
線表示）。一方、位相制御信号生成部１０はスタート信号を受けて、位相制御部１の位相
制御量となるゲート信号を生成して出力する。熱かしめ動作開始から温度上昇時間ｔ１を
経て保持時間ｔ２が経過するまでこのゲート信号を位相制御部１に送出する。
【００２３】
この様子をもう少し詳しく説明する
目標温度プロファイル生成部７からの目標温度としての目標電圧と増幅部５からのヒー
タチップ３の温度に対応した検出電圧は共にＰＩＤ制御部８に送出される。これらの電圧
値はＰＩＤ制御部８で比較され差分量が求められ、この差分量に応じた位相制御信号生成
用の操作量が算出される。この操作量は位相制御信号生成部１０へ送出される。位相制御
信号生成部１０には、この操作量のほかに、同期信号生成部９からの同期信号が送られて
きている。
【００２４】
位相制御信号生成部１０は、この同期信号と操作量に基づいてゲート信号を生成する。
そしてこのゲート信号により位相制御部１が制御される。このゲート信号は操作量に応じ
てパルス幅が操作量が大きいとき（差分量が大きいとき）位相制御部１のオン期間が長く
なる。したがって、このゲート信号による位相制御部１の制御により、溶着トランス２の
1次側に流れる入力交流電流が制限されるので、結局溶着トランス２の２次側に誘起され
る電流も制限される。
【００２５】
位相制御部１はこのゲート信号を受けて、最初は熱かしめ動作開始温度Ｔ１と熱かしめ
温度Ｔ２との差が大きいので、位相制御部１は比較的長い期間オンとなるから入力交流電
流はトランス２の一次側にも比較的長い期間流れる。そうすると、溶着トランス２の１次
側の交流電流により溶着トランス２の２次側に交流電流が誘起されるので、ヒータチップ
３を介して比較的長い期間交流電流が流れる。この交流電流によりヒータチップ３は発熱
し、前記ボスを加熱することで熱かしめ動作を開始する（図２のＳ１０５）。
【００２６】
熱かしめ対象物であるボスの温度はヒータチップ３に取り付けられた熱電対４により常
時温度に応じた電圧として検出されており、この検出電圧は主として差動増幅器で構成さ
れる増幅部５で所定の増幅度で増幅され、ＰＩＤ制御部８に送られる。そしてＰＩＤ制御
部８で前述のようにして操作量が求められ、この操作量が位相制御信号生成部１０に送ら
れ、ここでこの操作量に基づいてゲート信号が生成される。
【００２７】
このような制御が温度上昇時間ｔ１を経て、熱かしめ温度Ｔ２の保持時間ｔ２が経過す
るまで繰り返し実行され、ヒータチップ２３ａの温度がパラメータ設定部６で設定され、
目標温度プロファイル生成部７で生成された目標温度プロファイルを実現することになる
。なお、このヒータチップ３に通電することでボスを加熱している間、作業者は溶着ヘッ
ド２３によりボスを適当な力で押圧し続ける。
その結果ボスが成形されることになる（図２のＳ１０６）。
【００２８】
［冷却動作］
最後に、冷却動作について説明する。
上述の通り、ボスが成形される。そうすると成形後のボスを冷却するためにヒータチッ
プ３への通電が停止されると同時に冷却部１４を駆動して成形後のボスの冷却を開始する
（図２のＳ１０７）。
【００２９】
この時比較部１２において、増幅部５からのヒータチップ２３ａの温度に応じて検出さ
れ、増幅された検出電圧とパラメータ設定部６からの樹脂凝固温度Ｔ３を受けて増幅部５
における温度と電圧の対応と同じ対応関係により目標電圧を求めて、この検出電圧とこの
目標電圧との比較を開始する。比較開始後、対象物の素材や外形において異なるがある時
間経過後、成形後のボスの温度が設定された樹脂凝固温度Ｔ３に到達するので、この状態
を検出できる（図２のＳ１０８）。
【００３０】
このとき、比較部１２で凝固温度到達信号が生成され、報知部１３に送られ、報知部１
３がブザーを鳴らすなどして作業者に成形後のボスが凝固温度に到達したことを報知する
（図２のＳ１０９）。作業者はこの報知を受けて溶着ヘッド２３に付設されている冷却停
止操作部２３ｃを操作して、冷却停止信号を生成し、溶着電源２１に送出する。この冷却
停止信号が冷却部１４に送られ、冷却部１４のブロアーを停止させ、冷却風の送風を停止
させて成形後のボスの冷却を終了する（図２のＳ１１０）。そして作業者は冷却風が停止
しとことを感知した後溶着ヘッド２３を成形後のボスから上昇させ、離間させる（図２の
Ｓ１１１）。
以上のようにして、一連の熱かしめ動作が完了する。
【００３１】
本実施の形態においては、作業者が溶着ヘッドを手に持って熱かしめを行う形式とした
が、溶着ヘッドの上下動や冷却の開始停止を自動化することは本発明の要旨を変更するこ
となく対応することが可能である。この場合は溶着ヘッドにエアシリンダやモータ等の上
下動機構や冷却動作を制御する電磁弁等を設ければよく、そしてそれらの制御は一つの制
御ブロックとして形成するのがよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を実施するための最良の形態を示す熱かしめ装置の概略構成図
【図２】図１の熱かしめ装置の概略ブロック図
【図３】図１の熱かしめ装置の概略動作フローチャート図
【図４】図１の熱かしめ装置の動作時の温度プロファイルを示す図
【符号の説明】
【００３３】
１  位相制御部
２  トランス
３  ヒータチップ
４  熱電対
５  増幅部
６  パラメータ設定部
７  目標温度プロファイル生成部
８  ＰＩＤ制御部
９  同期信号生成部
１０  位相制御信号生成部
１２  比較部
１３  報知部
１４  冷却部
２１  溶着電源
２２  溶着トランス
２３  溶着ヘッド
２３ａ  ヒータチップ
２３ｂ  溶着開始操作部
２３ｃ  冷却停止操作部
【図１】
2008068488.tif 000003
【図２】
2008068488.tif 000004
【図３】
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【図４】
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