(57)【要約】【課題】ヒーターチップ相互間の、発熱特性のバラ付きを少なくし、又、発熱特性が経時変化するヒーターチップの更新適期を容易に把握可能にする。【解決手段】小板片状の本体１の、先端側に通電抵抗により発熱する加熱圧接部２を設け、基端側の真ん中から切込状に設けた切れ目ａの両側部分を通電用端子部１ａとし、加熱圧接部の検温用の温度センサ３を備えるものに於いて、  温度センサ３の近傍に補助温度センサ６を設けて置き、強熱される加熱圧接部の近傍個所が次第に酸化されて、本体の温度分布が経時変化する度合いを、温度センサと補助温度センサとの検出温度差の経時変化から検知し、それに基づいてヒーターチップの老化度を検出し、且つ、ヒーターチップに連なる給電用配線の温度制御も行う。  通電用端子部と、加熱圧接部から所定距離隔てた個所との間の領域を、ヒーターチップの厚み寸法調整域１ｂとする。通電用端子部の電源接続面に金属薄膜８を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製小板片から成る本体１の先端側に、通電抵抗により発熱する小突起状の加熱圧接部２を設け、基端側の中央部から、加熱圧接部２の近傍に向けて切れ目ａを切込状に設け、切れ目ａの両側部分の夫々を通電用端子部１ａとし、加熱圧接部２の近傍に、その検温用の温度センサを取付けた構成を備えるものに於いて、
加熱圧接部２の検温用の温度センサ３の検温部３ａから、所定距離を隔てた個所に、補助温度センサ６の検温部６ａを設けて置き、
強熱される加熱圧接部２の近傍個所Ｓに於いて、本体１の酸化現象が進行するに連れて、近傍個所Ｓの温度分布が経時変化して行く度合いを、両検温部３ａと６ａとの間の検出温度差の経時変化から検知し、この検知情報に基づいて、ヒーターチップの老化進行度合いを自動的に計測出来る様にしたことを特徴とする配線接続用のヒーターチップ。
【請求項２】
加熱圧接部２の検温用の温度センサ３と、補助温度センサ６との温度差の経時変化から、本体１の通電経路の熱分布状態の経時変化を検知し、この検知情報に基づいて、ヒーターチップに接続された給電用配線の温度管理を行える様にしたことを特長とする請求項１記載の配線接続用のヒーターチップ。
【請求項３】
通電用端子部１ａと、加熱圧接部２から所定距離隔てた個所ｂとの間の領域を、ヒーターチップ相互間の加熱特性のバラ付きを無くす為の、本体１の厚み寸法調整域１ｂとしたことを特徴とする請求項１記載の配線接続用のヒーターチップ。
【請求項４】
通電用端子部１ａと、厚み寸法調整域１ｂとの境界ラインに沿って段差７を設け、厚み寸法調整域１ｂの肉厚が、通電用端子部１ａの肉厚より薄くなる様にしたことを特徴とする請求項１又は３記載の配線接続用のヒーターチップ。
【請求項５】
電源側のチップ取付面に当接させる為の通電用端子部１ａの、電源接続面に、導電性に優れた金属薄膜８を、スパッタリング加工等により形成させたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の配線接続用のヒーターチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電気部品の電極へのリード線の接続作業等に使われる、抵抗溶接機のヒーターチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
本願発明者は、上記の配線接続作業に使用する為の、“熱圧着用ヒーターチップ”を、先に、「特願２００２−１３９５６６」及び「特願２００３−２９９００２」として、特許出願済みである。
【０００３】
この先願発明の“熱圧着用ヒーターチップ”の、基本的な構造の概略を、本願発明の添付図面としての、図１を借用して説明すると下記の如くである。
【０００４】
即ち、“将棋の駒”に類する形状の金属製の小板片を、ヒーターチップの本体１としており、その長手方向の寸法は、十数ミリメートル程度である。
本体１の先端側には、通電抵抗により発熱する小突起状の加熱圧接部２を設け、その近傍には、加熱圧接部２の検温用のサーモカップル３の検温部３ａを取付けている。
【０００５】
そして、基端側の中央部から、加熱圧接部２の近傍に向けて切れ目ａを切込状に設けて、切れ目ａの両側部分の夫々を、ヒーターチップの取付用基部を兼ねる、通電用端子部１ａとしている。１０は取付用孔である。
【０００６】
本体１は、タングステン系合金を鍛造して作られるのが一般である。
この鍛造の過程で、本体１には、図４に示した様に、その厚さ方向に不規則な積層構造が形成される。
【０００７】
【特許文献１】特願２００２−１３９５６６
【特許文献２】特願２００３−２９９００２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
電気部品の電極への、リード線の接続作業に使われるヒーターチップは、常に、良好な状態で確実に接続出来る様にする為に、個々のヒーターチップ相互間の発熱特性のバラ付きを、極力少なくすることが求められる。
ヒーターチップは、新品に取り替える都度、上記のバラ付きの有無をチェックし、必要に応じて、バラ付き補正の為の面倒な作業を行わねばならない。
【０００９】
この面倒な補正作業を極力省ける様にする為には、本体１の材質管理は勿論のこと、本体１の各部位毎の寸法精度、サーモカップル検温部の、熱溶着による取付状態、或いは、電源側のチップ取付面に当接させる通電用端子部１ａの、当接面の平坦度、等々に付いて厳密に管理することが必要になる。
【００１０】
又、強熱と冷却を反復して受け続けることによって、その発熱特性（発熱温度分布）が経時変化するヒーターチップの、更新適期を的確に把握する為の対策を講ずることも重要になる。
或いは、ヒーターチップに接続された給電用配線の温度は、発熱特性が経時変化するヒーターチップからの熱伝導量や、作業室温の変化の影響も受けて変動する。
そして、導電体は、通電抵抗によって発熱し、この昇温に伴って通電抵抗が増し、更なる昇温を招く性質がある。
そこで、この給電用配線の温度管理を行う必要性も生じてくる。
【００１１】
更には、既述の不規則な積層構造を備えた本体１の加熱圧接部２が、反復して強熱・冷却され続けることによって、加熱圧接部２の近傍に、次第に層間剥離現象が生じて、遂には、サーモカップル３の検温部３ａが剥落してしまう恐れにも、対処しなければならない。
然し、この検温部３ａの剥落問題に就いては、上記の先願発明で、かなりの対策を講じている。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、ヒーターチップ相互間の発熱特性のバラ付きを極力少なくすることが出来、併せて、ヒーターチップの発熱特性の経時変化を検知することにより、ヒーターチップに接続された給電用配線の温度管理を適切に行える様にすると共に、ヒーターチップの更新適期も容易に把握出来る様に改良された、配線接続用のヒーターチップを提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成する為の、本発明による配線接続用のヒーターチップは、
金属製小板片から成る本体１の先端側に、通電抵抗により発熱する小突起状の加熱圧接部２を設け、基端側の中央部から、加熱圧接部２の近傍に向けて切れ目ａを切込状に設け、切れ目ａの両側部分の夫々を通電用端子部１ａとし、加熱圧接部２の近傍に、その検温用の温度センサを取付けた構成を備えるものに於いて、
加熱圧接部２の検温用の温度センサ３の検温部３ａから、所定距離を隔てた個所に、補助温度センサ６の検温部６ａを設けて置き、
強熱される加熱圧接部２の近傍個所Ｓに於いて、本体１の酸化現象が進行するに連れて、近傍個所Ｓの温度分布が経時変化して行く度合いを、両検温部３ａと６ａとの間の検出温度差の経時変化から検知し、この検知情報に基づいて、ヒーターチップの老化進行度合いを自動的に計測出来る様にしたことを特徴とする。
そして、加熱圧接部２の検温用の温度センサ３と、補助温度センサ６との温度差の経時変化から、本体１の通電経路の熱分布状態の経時変化を検知し、この検知情報に基づいて、ヒーターチップに接続された給電用配線の温度管理を行える様にしたことも特徴とする。
更に、通電用端子部１ａと、加熱圧接部２から所定距離隔てた個所ｂとの間の領域を、ヒーターチップ相互間の加熱特性のバラ付きを無くす為の、本体１の厚み寸法調整域１ｂとしたことも特徴とする。
又、通電用端子部１ａと、厚み寸法調整域１ｂとの境界ラインに沿って段差７を設け、厚み寸法調整域１ｂの肉厚が、通電用端子部１ａの肉厚より薄くなる様にしたことも特徴とする。
更には、電源側のチップ取付面に当接させる為の通電用端子部１ａの、電源接続面に、導電性に優れた金属薄膜８を、スパッタリング加工等により形成させたことも特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による配線接続用のヒーターチップは、以下に列挙した如き実用上の特長を備えている。
（ａ）強熱される加熱圧接部の近傍個所は、時の経過と共に酸化され、その酸化生成物が剥落して、肉厚が次第に薄くなって行く（図２参照）。その為、この近傍個所の通電抵抗が次第に増大する。
（ｂ）そこで、加熱圧接部の検温用の温度センサの検温部から、所定距離隔てた個所に、補助温度センサの検温部を設けて置き、この両検温部間の温度勾配の経時変化を検出することによって、ヒーターチップの経時老化度合い、従って、その更新適期を、自動的に検知することが出来る。
（ｃ）又、上記温度勾配の経時変化情報に基づいて、ヒーターチップに接続された給電用配線の、温度管理も適切に行える様になる。
（ｄ）ヒーターチップの本体を、鍛造法によって製作した場合には、不規則な積層構造が生成する。その為、反復して強熱・冷却される部位に於いて、層間剥離現象が生じ勝ちで、ヒーターチップの寿命を短縮させる一要因となる。
（ｅ）そこで、個々のヒーターチップ相互間の発熱特性のバラ付きを無くす為に行う、本体の厚み寸法の調整加工を、高温に達する恐れの無い、通電用端子部と、加熱圧接部から所定距離隔てた個所との間の領域に限定して行えば、層間剥離現象を助長する様な不都合を避けられる。
（ｆ）通電用端子部と、厚み寸法調整域との境界ラインに沿って段差を設けて置けば、通電用端子部の前端と、加熱圧接部との間の距離を、正確に定められるので、それによっても、個々のヒーターチップ相互間の発熱特性のバラ付きを無くせる。
（ｇ）電源側のチップ取付面に当接させる為の、通電用端子部に、導電性に優れた金属薄膜を、スパッタリング加工等により形成させることによって、通電用端子部表面の凹凸が埋め合わされ、この取付面に於ける通電抵抗を顕著に減らせる。
（ｈ）従って、この通電抵抗が、個々のヒーターチップ相互間でバラ付くことに由来する、ヒーターチップ相互間の発熱特性のバラ付きも顕著に少なくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の具体的な構成に就いて、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施例としての、ヒーターチップＡ１の斜視図である。
図２は、ヒーターチップＡ１の加熱圧接部２の近傍個所Ｓが、強熱され続けることによって次第に酸化され、その酸化物が剥落して次第に肉厚が減って行く有様の説明図である。
【００１６】
先ず、ヒーターチップＡ１の構成に就いて、図１を参照しながら説明する。
この実施例のヒーターチップＡ１は、“将棋の駒”に類する平面形状を備えた、金属製の薄い小板片を本体１としている。
本体１の大きさは、この実施例のものは、約１５×１７ミリメートルである。
この実施例の本体１は、タングステン系合金を鍛造して作られおり、その為に、厚み方向に不規則な積層構造が形成されている（図４参照）。
【００１７】
本体１の、横幅が台形に狭まった先端部の真ん中には、通電抵抗により発熱する小突起状の加熱圧接部２を一体に突設している。
又、本体１の基端側の中央部から、加熱圧接部２の近傍に向けて切れ目ａを切込状に設けている。
この切れ目ａの左右両側部分の夫々は、通電用端子部１ａとし、且つ、この端子部を、ヒーターチップＡ１の取付部としても機能させている。１０は、その取付用孔である。
【００１８】
切れ目ａの先端側には、ほぼ三角形の切れ目拡張部１１を設けている。この切れ目拡張部１１の先端側の内壁面には、加熱圧接部２の検温用の温度センサ３の検温部３ａを取付ける為の熱溶着用突起４を、加熱圧接部２と対向する配置を以て一体に突設している。この実施例の温度センサ３は、サーモカップルである。
【００１９】
サーモカップル３は、物性が夫々相異するの２本の導線、例えば、クロメル線と、アルメル線との組合わせからなり、その先端部同士を熱融合させることによって、検温部３ａを形成させている。
このサーモカップル３は、本体１への通電に伴って、加熱圧接部２が通電抵抗により発熱する温度を、個々のワーク（図示略）の夫々に最適な温度に維持させるべく、フィードバック制御する為のものである。
【００２０】
更に、切れ目拡張部１１の先端側の内壁面には、熱溶着用突起４から所定間隔を隔てた個所に、補助突起部５を突設している。
補助突起部５には、補助温度センサとしての、サーモカップル６の検温部６ａが熱溶着される。
【００２１】
このサーモカップル６は、後述する様に、１組のサーモカップル３と６の、各検温部３ａと６ａとの間に於ける、本体１の温度勾配が、ヒーターチップＡ１の老化に伴って、次第に変化して行く度合いを検出する為のものである。
【００２２】
上記の両検温部３ａ，６ａの夫々の熱溶着用の突起部４，５を、上述の様に、切れ目拡張部１１の内壁面から突出させたのは、本体１内を流れる加熱用電流が、検温部３ａ，６ａに悪影響を及ぼすのを避ける為である。
【００２３】
次に、ヒーターチップＡ１の作用に就いて説明する。
ヒーターチップＡ１の、左右１組の板状の通電用端子部１ａ，１ａは、図示は省いたが、加熱用電源側に設けられたチップ取付面に当接させた状態を、取付用孔１０に挿通させた取付ボルトによって固定される。
【００２４】
本体１への通電に伴て発熱した加熱圧接部２の温度は、サーモカップル３の検温部３ａの起電力値として検知され、この検知信号に基づいて、電源部に設けた通電制御回路が、加熱圧接部２の発熱温度を所定値に保つべくフィードバック制御する。
【００２５】
ところで、既述の図２に示した様に、本体１の、加熱圧接部２の近傍個所Ｓは、強熱され続けることによって次第に酸化し、生成酸化物の剥落によって、その肉厚が次第に薄くなって行く（図２のｂ参照）。
従って、この様な肉厚減少の度合いは、ヒーターチップＡ１の老化進行度合いのバロメーターとして利用来ることになる。
【００２６】
即ち、加熱圧接部２の近傍個所Ｓの肉厚が減るに連れて、この部位の電気抵抗が増大し、従って、近傍個所Ｓの発熱度合いも次第に増して行く。
その為、図１から理解される様に、加熱圧接部２の検温用のサーモカップル３の検温部３ａと、補助温度センサとしての、サーモカップル６の検温部６ａとの間の温度勾配は、ヒーターチップＡ１の老化に連れて変化して行くことになる。
【００２７】
そこで、この両検温部３ａと６ａとの間の温度勾配の経時変化を、電気的にチエックし続けることによって、ヒーターチップＡ１の経時老化度合い、従って、その更新適期を、自動的に検知することが出来る。
又、温度センサ３と、補助温度センサ６との、温度差の経時変化から、本体１の通電経路の熱分布状態の経時変化を検知し、この検知情報に基づいて、ヒーターチップＡ１の発熱特性に関与する給電用配線（図示略）の温度管理も、適切に行える様になる。
【００２８】
次に、本発明の別の実施例としてのヒーターチップＡ２の、構成及び機能に就いて、図３、図４を参照しながら説明する。
このヒーターチップＡ２は、図３に斜視図として示した形態を備えている。
【００２９】
ヒーターチップＡ２の形態上の第１の特徴は、通電用端子部１ａと、加熱圧接部２から所定距離隔てた個所ｂとの間の領域を、ヒーターチップＡ２の厚み寸法調整域１ｂとしたところにある。
この寸法調整の目的は、個々のヒーターチップＡ２相互間の、発熱特性のバラ付きを無くすことにある。  
【００３０】
そして、第２の特徴は、夫々が板状の通電用端子部１ａと、厚み寸法調整域１ｂとの境界ラインに沿って段差７を設けて、厚み寸法調整域１ｂの厚さを、通電用端子部１ａの厚みより薄くしたところにある。
尚、図３では、サーモカップル３及び６の図示は省略している。
【００３１】
更に、第３の特徴として、加熱源となる電源側のチップ取付面（図示略）に当接させる、通電用端子部１ａの当接面に、導電性に優れた金属薄膜８、例えば、金属銅による被覆層を、スパッタリング加工等により形成させている。
【００３２】
次に、ヒーターチップＡ２の、特徴的な作用に就いて説明する。
ヒーターチップに求められる最重要機能は、各電極への配線の接続が、常に良好な状態で均等に、且つ、確実に行われることである。
【００３３】
その為には、先ず、本体１の各部位の寸法精度が、個々のヒーターチップＡ２相互間でバラ付かない様にする必要がある。
本体１の厚みが、僅か０．１ミリメートルだけバラ付いても、加熱圧接部２の発熱温度に、許容し難い極めて大きなバラ付きが生じてしまうものである。
【００３４】
この様な発熱特性のバラ付きを無くす為には、本体１の厚み寸法を微妙に調整する為の、厚み調整加工が必要になる。
その際に考慮すべきは、既に冒頭で触れた様に、本体１を鍛造法で作った場合には、図４に示した様に、その厚さ方向に不規則な積層構造が形成される点である。
【００３５】
加熱圧接部２の近傍は、強熱と冷却が反復されることによって、頻繁に膨張・収縮動し、それに伴って、不規則な積層構造の層間に剥離現象が生じ始める。
剥離現象が進行すれば、当然、発熱特性も変化して行く。
【００３６】
不規則な積層構造を備えて、層間剥離現象が起こり易い個所に、厚み調整加工を施すと、積層構造が内蔵する残留応力に由来して、図４から理解される様に、木材をその“逆目”方向にカンナで削った時の様な剥離が起こる（図４の符号Ｇ参照）傾向を、助長してしまうことになる。
【００３７】
そこで、本体１の厚み寸法調整加工は、強熱される領域から距たった、通電用端子部１ａと、加熱圧接部２から所定距離隔てた個所ｂとの間の領域、即ち、厚み寸望調整域１ｂに限定して行う様にしたのである（図３参照）。
【００３８】
この様にして、厚み寸望調整域１ｂに、厚み調整加工を施せば、必然的に、厚み寸法調整域１ｂと、通電用端子部１ａとの境界ラインに沿って段差７が生ずることになる。
【００３９】
この段差７は、本体１のうちの、通電用端子部１ａの部分だけを、電源側のチップ取付面に確実に当接させ、通電用端子部１ａの前端から先の、厚み寸望調整域１ｂを経て加熱圧接部２に達する部分は、電源側のチップ取付面には、確実に当接させない様にするという、極めて有益な役割を果たしてくれることになる。
【００４０】
その結果として、ヒーターチップＡ２を電源側のチップ取付面に取付け終えたた状態で、通電用端子部１ａの前端と、加熱圧接部２の間の距離を、所定の寸法に確実に定められ、それによっても、個々のヒーターチップＡ２相互間の発熱特性のバラ付きを無くすことが出来る。
【００４１】
次に、電源側のチップ取付部に当接させる通電用端子部１ａの当接面に、導電性に優れた金属薄膜８を、スパッタリング加工等によって形成させたことによる効果に就いては、この加工によって、通電用端子部１ａの表面の微細な凹凸を埋め合わせることが出来る。
【００４２】
これによって、電源側のチップ取付部（面）への、通電用端子部１ａの当接面の密着度が大幅に高まり、当接面の通電抵抗を顕著に低められる。
従って、この取付部位の通電抵抗が、個々のヒーターチップ相互間でバラ付く度合いも少なくなり、ヒーターチップ相互間の発熱特性のバラ付きの顕著な低減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施例を示すもので、ヒーターチップの斜視図である。
【図２】同上、加熱圧接部の近傍個所が、経時的に酸化されて、この部位に於ける本体の肉厚が次第に減って行く有様の説明図である。
【図３】本発明の別の実施例を示すもので、ヒーターチップの斜視図である。
【図４】鍛造法によって作られた本体は、その厚さ方向に不規則な積層構造を備えることを示した部分縦断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
Ａ１、Ａ２  ヒーターチップ
１  本体
１ａ  通電用端子部
１ｂ  厚さ寸法調整域
２  加熱圧接部
３  サーモカップル（温度センサ）
３ａ  検温部
４  熱溶着用突起
５  補助突起部
６  サーモカップル（補助温度センサ）
６ａ  検温部
７  段差
８  金属薄膜
１０  取付用孔
１１  切れ目拡張部
Ｓ  加熱圧接部の近傍個所
ａ  切れ目
ｂ  所定距離を隔てた個所
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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