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JP6137543B2 - Thermal processing method and apparatus - Google Patents
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JP6137543B2 - Thermal processing method and apparatus - Google Patents

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Description

この発明は、樹脂部品の熱カシメなどに適する熱加工方法と、この方法に用いる熱加工装置に関するものである。   The present invention relates to a thermal processing method suitable for thermal caulking of resin parts and the like, and a thermal processing apparatus used for this method.

従来より広く用いられているリフローハンダ付け装置においては、ヒータチップをワーク(ハンダ付けする対象)に対してばねを介して押圧しながら加熱し、ハンダを溶融させる。そして所定の加熱終了時点になると加熱を停止し(あるいは温度を下げ)ハンダの凝固を待ってヒータチップを上昇させるものである(特許文献1)。   In a reflow soldering apparatus that has been widely used conventionally, a heater chip is heated while being pressed against a work (target to be soldered) through a spring to melt the solder. Then, when the predetermined heating end time is reached, the heating is stopped (or the temperature is lowered) and the heater chip is raised after the solder is solidified (Patent Document 1).

またヒータチップを昇降ヘッドに昇降可能に保持し、ヒータチップを押下するばねのばね力がワークを押し潰すのを防ぐため、ヒータチップの下降を制限するストッパを昇降ヘッドに設けることが、提案されている(特許文献2)。   It has also been proposed to provide a stopper that restricts the lowering of the heater chip on the lifting head in order to hold the heater chip up and down on the lifting head and prevent the spring force of the spring pressing the heater chip from crushing the workpiece. (Patent Document 2).

特開2011−110574号公報JP 2011-110574 A 特開2007−173522号公報JP 2007-173522 A

このようにばねによってヒータチップを押下するばね式昇降ヘッドを有する従来装置は、リフローハンダ付けに用いることを前提としていた。リフローハンダ付けではヒータチップがワークに押圧されて、ハンダの溶融に伴う下降量が少ないため、ヒータチップの押下力(ばねの復元力)の変化は極めて少なくなる。このためハンダ付けにおいては問題はないと考えられていた。   The conventional apparatus having the spring type lifting head that presses down the heater chip with the spring as described above is premised on use for reflow soldering. In reflow soldering, the heater chip is pressed against the workpiece, and the amount of descending as the solder melts is small. Therefore, the change in the pressing force (spring restoring force) of the heater chip is extremely small. For this reason, it was thought that there was no problem in soldering.

しかし樹脂部品の熱カシメなどにおいては、樹脂の軟化や溶融による変形が大きいためヒータチップの変位(下降量)が大きく、ヒータチップを押下する際のばね力の変化が大きくなる。このため熱カシメなどの熱加工の仕上がりが不均一になり、仕上がりが安定しないという問題が有った。ハンダ付けにおいてもワークによってはヒータチップの変位が大きいことがあり、この場合には同様な問題が有ることが解った。   However, in the case of heat caulking of resin parts, the deformation (lowering amount) of the heater chip is large because the deformation due to softening or melting of the resin is large, and the change in the spring force when the heater chip is pressed down becomes large. For this reason, there has been a problem that the finish of heat processing such as heat caulking becomes uneven and the finish is not stable. In soldering, depending on the workpiece, the displacement of the heater chip may be large, and it has been found that there are similar problems in this case.

この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、樹脂部品の熱カシメやハンダ付けなどの熱加工で、ヒータチップの変位量が大きい場合に、ヒータチップのワークに対する押圧力の変化量を少なくして、仕上がりを均一化することが可能になり、仕上がりを安定させることができる熱加工方法を提供することを第1の目的とする。またこの方法の実施に直接使用する熱加工装置を提供することを第2の目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and when the amount of displacement of the heater chip is large due to thermal processing such as thermal caulking or soldering of resin parts, the amount of change in the pressing force of the heater chip against the workpiece is reduced. It is a first object to provide a thermal processing method that can reduce the amount, make the finish uniform, and stabilize the finish. It is a second object of the present invention to provide a thermal processing apparatus that is directly used for carrying out this method.

この発明によれば第1の目的は、
基台に対して昇降可能かつ位置固定可能な昇降ヘッドに、下向きにばね付勢されたヒータチップを上下動可能に保持し、前記昇降ヘッドを下降させて前記ヒータチップをワークに押圧しつつ瞬時に発熱させて前記ワークを加熱加工する熱加工方法であって、
a)前記昇降ヘッドを下降させて前記ヒータチップのワークに対する押圧力が所定圧に到達すると前記ヒータチップの下降を停止させ、前記ワークを熱加工し、
b)前記ワークの熱加工中に前記ヒータチップの下降により前記ワークに対する押圧力が所定圧以下になると前記昇降ヘッドを下降させ押圧力を所定圧幅内にして熱加工を行う、
c)前記a)〜b)を繰り返す、
ことを特徴とする熱加工方法、
により達成される。
According to the present invention, the first object is
An elevator head that can be moved up and down with respect to the base and holds the heater chip, which is biased downward by a spring, is held in a vertically movable manner, and the elevator head is lowered to press the heater chip against the work piece instantaneously by heating a thermal processing method of heating processing the workpiece,
a) Lowering the elevating head to stop the lowering of the heater chip when the pressing force of the heater chip against the work reaches a predetermined pressure, and thermally processing the work,
b) When the pressing force on the workpiece becomes a predetermined pressure or less due to the lowering of the heater chip during the thermal processing of the workpiece, the lifting head is lowered to perform the thermal processing with the pressing force within a predetermined pressure range.
c) Repeat the above a) to b),
A thermal processing method characterized by
Is achieved.

また第2の目的は、
基台に対して昇降可能かつ位置固定可能な昇降ヘッドに、下向きにばね付勢されたヒータチップを上下動可能に保持し、前記昇降ヘッドを下降させて前記ヒータチップをワークに押圧しつつ瞬時に発熱させて前記ワークを加熱加工する熱加工装置において;
ヒータチップをワークに対してばねを介して押圧するばね加圧式昇降ヘッドと;
ヒータチップのワークに対するばね加圧力を検出するばね力検出センサーと;
前記昇降ヘッドを昇降駆動するモータと;
このモータを制御するモータ駆動制御部と;
ヒータチップ温度を検出する温度センサーと;
ヒータチップに供給する加熱電流を制御する温度制御手段と;
昇降ヘッドの昇降およびヒータチップ温度を制御すると共に前記昇降ヘッドの下降により前記ばね力検出センサーが検出するばね力が所定圧になるとヒータチップを瞬時に発熱させ、ワークの熱加工に伴うヒータチップの下降によりばね力が所定圧以下になると昇降ヘッドを下降させてばね力を所定圧幅内に保持するように昇降ヘッドを間欠的に下降させ、ワークの熱加工に伴うヒータチップの下降によりばね力が所定圧以下にならない時に熱加工を終了する主制御手段と;
を備えることを特徴とする熱加工装置、
により達成される。
The second purpose is
An elevator head that can be moved up and down with respect to the base and holds the heater chip, which is biased downward by a spring, is held in a vertically movable manner, and the elevator head is moved downward to press the heater chip against the workpiece instantaneously. In a heat processing apparatus that heats the workpiece by heat generation;
A spring-pressurized lifting head that presses the heater chip against the workpiece via a spring;
A spring force detection sensor for detecting a spring pressure applied to the work of the heater chip;
A motor that drives the lifting head to move up and down;
A motor drive controller for controlling the motor;
A temperature sensor for detecting the heater chip temperature;
Temperature control means for controlling the heating current supplied to the heater chip;
While controlling the raising and lowering of the elevating head and the temperature of the heater chip, when the spring force detected by the spring force detection sensor reaches a predetermined pressure due to the lowering of the elevating head, the heater chip is instantaneously heated, and the heater chip accompanying the thermal processing of the workpiece When the spring force falls below a predetermined pressure due to the lowering, the lifting head is lowered and the lifting head is lowered intermittently so as to keep the spring force within a predetermined pressure range. Main control means for terminating the thermal processing when the pressure does not fall below the predetermined pressure;
A thermal processing apparatus comprising:
Is achieved.

第1の発明によれば、ワークの熱加工中にヒータチップのワークに対する押圧力が所定圧以下にならないように昇降ヘッドを下降させつつ熱加工するから、ヒータチップの加熱によりワークが軟化あるいは溶融してヒータチップが下降し、この下降によりばね力が減少しても、昇降ヘッドを下降させて押圧力が所定圧以下にならないようにすることになる。このためヒータチップのワークに対する押圧力が過少になることが無く、熱加工の仕上がりを均一にすることができ、仕上がりを安定化させることができる。
また、ワークに対するヒータチップの押圧力を監視しながら 昇降ヘッドを下降させ、この押圧力が所定圧以上を保持しながら熱加工することが可能である。この場合に、前記押圧力が所定圧になると前記昇降ヘッドの下降を停止させ、ワークの熱加工に伴うヒータチップの下降により前記押圧力が所定圧以下になると前記昇降ヘッドを下降させることを繰り返すように不連続に下降を制御するので、押圧力を検出して昇降ヘッドを間欠的に降下させることになり、押圧力を高精度に制御できる。
According to the first invention, during the thermal processing of the workpiece, the workpiece is softened or melted by heating the heater chip, since the thermal processing is performed while lowering the lifting head so that the pressing force of the heater chip on the workpiece does not become a predetermined pressure or less. Then, even if the heater chip is lowered and the spring force is reduced by this lowering, the lifting head is lowered so that the pressing force does not become a predetermined pressure or less. For this reason, the pressing force of the heater chip against the workpiece does not become excessive, the finish of the thermal processing can be made uniform, and the finish can be stabilized.
Further, it is possible to perform thermal processing while lowering the elevating head while monitoring the pressing force of the heater chip against the workpiece and maintaining the pressing force at a predetermined pressure or higher. In this case, the lowering of the lifting head is stopped when the pressing force reaches a predetermined pressure, and the lifting head is lowered when the pressing force becomes lower than the predetermined pressure due to the lowering of the heater chip accompanying the thermal processing of the workpiece. Thus, the lowering is controlled discontinuously, so that the pressing head is detected and the lifting head is lowered intermittently, so that the pressing force can be controlled with high accuracy.

このため、熱変形が大きい樹脂の熱カシメ部の加工や、ヒータチップの沈み込みが大きい部位のハンダ付けなどの熱加工に適するものになる。また第2の発明によれば、第1の発明の実施に直接使用する熱加工装置が得られる。   For this reason, it becomes suitable for thermal processing such as processing of a heat caulking portion of a resin having a large thermal deformation or soldering of a portion where the sinking of the heater chip is large. According to the second invention, a thermal processing apparatus used directly for carrying out the first invention is obtained.

この発明の一実施例である熱加工装置の斜視図The perspective view of the heat processing apparatus which is one Example of this invention この装置の加圧式昇降ヘッドを示す一部断面側面図Partial cross-sectional side view showing the pressurization lifting head of this device 同じくこの装置の機能ブロック図Similarly, functional block diagram of this device 同じくこの装置の動作の流れ図Flow chart of the operation of this device この熱加工方法の適用例を示す図Diagram showing an application example of this thermal processing method この熱加工方法の他の適用例を示す図The figure which shows the other example of application of this heat processing method この熱加工方法の他の適用例を示す図The figure which shows the other example of application of this heat processing method

この発明では、ヒータチップの加熱ワークの熱加工に伴う前記ヒータチップの下降により押圧力が所定圧以下にならない時に熱加工を終了することができる(請求項2)。ヒータチップのワークに対する押圧力は、昇降ヘッドに収容され前記ヒータチップを押下するばねのばね力を検出することにより求めることができる(請求項3)。この押圧力は、ばねの圧縮量の変化をフォトセンサによって検出し、この圧縮量が所定押圧力に対応する所定量になるとオン・オフするようにすることができる請求項4)。例えば、昇降ヘッドに対するヒータチップの変位は、前記昇降ヘッドに固定された発光体および受光体で構成されたフォトセンサと、前記ヒータチップを昇降可能に保持するロッドに固定され前記発光体および受光体の間に進入/退出する遮光板との相対位置変化により検出され、前記フォトセンサは、前記ヒータチップの押圧力が所定圧幅内になるとオンし、所定圧以下になるとオフするように構成することが出来る。 In the present invention, the thermal processing can be terminated when the pressing force does not fall below a predetermined pressure due to the lowering of the heater chip accompanying the thermal processing of the heated work of the heater chip ( Claim 2 ). The pressing force of the heater chip against the work can be obtained by detecting the spring force of the spring housed in the lifting head and pressing the heater chip ( Claim 3 ). The pressing force, a change in the compression of the spring is detected by the photo sensor, the amount of this compression can be made to turn on or off when a predetermined amount corresponding to the predetermined pressing force (claim 4). For example, the displacement of the heater chip relative to the elevating head is fixed to a light sensor and a light receiving body fixed to the elevating head and a rod that holds the heater chip so that the heater chip can be raised and lowered. The photosensor is configured to turn on when the pressing force of the heater chip falls within a predetermined pressure range and to turn off when the pressure becomes equal to or lower than the predetermined pressure. I can do it.

ワークは例えば熱カシメ部を有する樹脂部品とし、ヒータチップは前記熱カシメ部を熱加工するものとすることができる(請求項5)。例えば、樹脂部品を配線板に固定する樹脂製ボスの先端を熱カシメするもの(Staking)、レンズを樹脂部品に組み立てて熱カシメするもの(Swaging)に適用可能である。またカメラモジュール(イメージセンサ)をFPCなどの回路板にリフローハンダ付けするものにも適用可能である。 The workpiece may be, for example, a resin part having a heat crimping portion, and the heater chip may heat the heat crimping portion ( claim 5 ). For example, the present invention can be applied to one in which the tip of a resin boss that fixes a resin component to a wiring board is heat-caulked (Staking), and one in which a lens is assembled into a resin component and heat-caulked (Swaging). It can also be applied to a camera module (image sensor) that is reflow soldered to a circuit board such as an FPC.

図1,3において符号10は主制御手段(主コントローラ)、12は電源部、14は溶接機である。16は主制御手段10に設けた電源スイッチである(図1)。主コントローラ10は、図3に示す制御部10A、モータドライバー10B、表示パネル20を持つ。制御部10AはCPUで形成される。表示パネル20は、メニュー画面や、熱加工に伴う種々のデータや設定値(設定値の許容範囲を含む。)などを表示する表示部20Aとしての機能と、その表面に設けた透明なタッチセンサ(図示せず)からなる入力手段である設定部20Bの機能とを持つ(図3)。この設定部20Bから後記する種々の設定値が設定される。   1 and 3, reference numeral 10 denotes a main control means (main controller), 12 denotes a power source, and 14 denotes a welding machine. Reference numeral 16 denotes a power switch provided in the main control means 10 (FIG. 1). The main controller 10 includes a control unit 10A, a motor driver 10B, and a display panel 20 shown in FIG. The control unit 10A is formed by a CPU. The display panel 20 has a function as a display unit 20A for displaying a menu screen, various data and setting values (including an allowable range of setting values) associated with thermal processing, and a transparent touch sensor provided on the surface thereof. It has the function of the setting part 20B which is an input means which consists of (not shown) (FIG. 3). Various setting values to be described later are set from the setting unit 20B.

溶接機14は図2に詳細に示すように、基台22と、この基台22から垂直に起立する支柱24と、この支柱24に昇降可能に保持されモータ26(図2)によって昇降される昇降ヘッド28と、この昇降ヘッド28に上下動可能に保持されて下方へ突出するロッド30と、このロッド30の下端に固定されたヒータチップ(ツール)32とを持つ。このロッド30は、昇降ヘッド28に固定された筒34内に装填されたコイルばね36によって、下向きに付勢されている。   As shown in detail in FIG. 2, the welding machine 14 is supported by a base 22, a support column 24 that stands vertically from the support base 22, and can be lifted and lowered by the motor 24 (FIG. 2). It has an elevating head 28, a rod 30 that is held by the elevating head 28 so as to be movable up and down and protrudes downward, and a heater chip (tool) 32 fixed to the lower end of the rod 30. The rod 30 is urged downward by a coil spring 36 loaded in a cylinder 34 fixed to the elevating head 28.

モータ26はステッピングモータやサーボモータであって、その回転量によって昇降ヘッド28の位置をフィードバック制御できるものである。すなわち、支柱24にラック26Aが固定され、このラック26Aに噛合するウォームギヤ26Bがこのモータ26によって回転駆動される(図2)。ウォームギヤ26Bの正逆転によって、ラック26Aおよびこれと一体の支柱24に対して昇降ヘッド28が上下動する。   The motor 26 is a stepping motor or a servo motor, and the position of the elevating head 28 can be feedback controlled by the amount of rotation. That is, the rack 26A is fixed to the column 24, and the worm gear 26B meshing with the rack 26A is rotationally driven by the motor 26 (FIG. 2). By the forward / reverse rotation of the worm gear 26B, the elevating head 28 moves up and down with respect to the rack 26A and the column 24 integrated therewith.

コイルばね36の上端は、筒34の上端に螺合されたばね力調節手段となるキャップ38に支持されている。コイルばね36の下端は、ロッド30の上端に取り付けられたばね力検出センサーである圧力センサー40に支持されている。この圧力センサー40は、例えば歪みゲージ(ロードセル)、圧電素子、感圧ダイオードなど種々の検出原理のものから適切なものを用いる。ロッド30には下限位置設定部材となるストッパとしての板42が固定され、この板42はロッド30の下降時に昇降ヘッド28の内底壁に当接して位置決めされる(図2の位置)。   The upper end of the coil spring 36 is supported by a cap 38 that is a spring force adjusting means screwed onto the upper end of the tube 34. The lower end of the coil spring 36 is supported by a pressure sensor 40 that is a spring force detection sensor attached to the upper end of the rod 30. For this pressure sensor 40, an appropriate sensor from various detection principles such as a strain gauge (load cell), a piezoelectric element, and a pressure sensitive diode is used. A plate 42 as a stopper serving as a lower limit position setting member is fixed to the rod 30, and this plate 42 is positioned in contact with the inner bottom wall of the elevating head 28 when the rod 30 is lowered (position in FIG. 2).

ヒータチップ32は上方に開くスリットを形成して略U字状とした電気抵抗材料で作られ、両端間に電流を流すことによって瞬時に発熱するものである。このヒータチップ32はウェルドケーブル44(図1)によって、電源部12に収容された溶接トランス12A(図3)の二次側に接続されている。   The heater chip 32 is made of an electric resistance material that is formed in a substantially U shape by forming a slit that opens upward, and generates heat instantaneously by passing a current between both ends. The heater chip 32 is connected to the secondary side of the welding transformer 12A (FIG. 3) accommodated in the power supply unit 12 by a weld cable 44 (FIG. 1).

また電源部12は、ヒータチップ32の温度制御手段となる電流制御部12Bを備える。電流制御部12Bは主コントローラ10の制御部10Aが出力する温度指令P1に基づいてヒータチップ32の温度を制御する。すなわちこの電流制御部12Bにはヒータチップ32の先端付近に固定した熱電対46(図3)が検出するヒータチップ温度θがフィードバックされ、このヒータチップ温度θを温度指令P1に一致させるようにパルス幅制御したパルス電流P2を溶接トランス12Aに送る。溶接トランス12Aはこのパルス電流P2を昇圧してヒータチップ32に送り発熱させる。 Further, the power supply unit 12 includes a current control unit 12 </ b> B serving as a temperature control unit for the heater chip 32. The current control unit 12B controls the temperature of the heater chip 32 based on the temperature command P 1 by the control section 10A of the main controller 10 outputs. That is, the current control unit 12B is fed back with the heater chip temperature θ detected by the thermocouple 46 (FIG. 3) fixed near the tip of the heater chip 32 so that the heater chip temperature θ matches the temperature command P 1. The pulse current P 2 whose pulse width is controlled is sent to the welding transformer 12A. Welding transformer 12A causes the feed heating the heater chip 32 by boosting the pulse current P 2.

モータドライバー10Bは制御部10Aが出力する回転指令Q1に基づいてモータ26を制御する。すなわちモータドライバー10Bは、この回転指令Q1によって正逆いずれかの回転方向に所定回転量だけモータ26を回転させる。ここにモータ26はステッピングモータあるいはサーボモータでありその回転量によって昇降ヘッド28の高さが正確に制御される。 Motor driver 10B controls the motor 26 based on the rotation command Q 1 by the control unit 10A outputs. That motor driver 10B rotates the predetermined rotation amount by the motor 26 in the forward or reverse rotational direction by the rotation command Q 1. Here, the motor 26 is a stepping motor or a servo motor, and the height of the elevating head 28 is accurately controlled by the amount of rotation thereof.

48は被熱加工対象となるワークである。このワーク48は図5に示すように、樹脂製の機器筐体(Chassis)50に一体形成した樹脂製ボス(Plastic Boss)52を、被結合物であるプリント配線板(PWB、Printed Wiring Board)54の取付孔に貫通させたものである。このボス52の突出端(上端)にヒータチップ32を押圧し加熱することによりボス先端を溶融し熱変形させて潰し、リベット状に結合するものである。なおこの場合、ヒータチップ32の押圧面にはボス52を潰す形状に合わせた凹部56が形成されている。図5の(A)は熱加工前を、同(B)は熱加工後を示している。   Reference numeral 48 denotes a workpiece to be heated. As shown in FIG. 5, the work 48 includes a resin boss 52 (Plastic Boss) 52 integrally formed on a resin equipment chassis (Chassis) 50 and a printed wiring board (PWB, Printed Wiring Board). 54 is passed through the mounting hole. The heater chip 32 is pressed against the projecting end (upper end) of the boss 52 and heated to melt and thermally deform the tip of the boss to be crushed and coupled in a rivet shape. In this case, the pressing surface of the heater chip 32 is formed with a concave portion 56 that matches the shape of the boss 52. FIG. 5A shows the state before thermal processing, and FIG. 5B shows the state after thermal processing.

主コントローラ10の制御部10Aには、前記圧力センサ40で検出したばね36の押圧力(圧縮圧力)Rが入力され、この押圧力Rが所定の設定圧(所定圧)R0(あるいはその許容範囲の上限圧)になるようにモータ26を制御する。すなわち、モータドライバ10Bにモータ26の回転方向と回転量を指示し、モータドライバ10Bはこの指示に従ってモータ26を制御する。 The controller 10A of the main controller 10 receives a pressing force (compression pressure) R of the spring 36 detected by the pressure sensor 40, and this pressing force R is set to a predetermined set pressure (predetermined pressure) R 0 (or its allowable value ). The motor 26 is controlled so that the upper limit pressure of the range is reached. That is, the direction and amount of rotation of the motor 26 are instructed to the motor driver 10B, and the motor driver 10B controls the motor 26 according to this instruction.

次に図4を用いて動作を説明する。主コントローラ10の電源スイッチ16をオンにすると、CPUが起動し表示パネル20にメニュー画面が表示される。オペレータはメニュー画面で「データ設定」を選択し、種々のデータ(設定値)を設定する。ここで設定するデータは、主としてワーク48の熱加工の押圧力、加熱温度、熱加工の終了条件などに対応するデータである。この実施例ではこの終了条件は、昇降ヘッド28を固定した状態でヒータチップ32が樹脂ボス52(図5)を溶融しつつ下降する際に、ばね36の押圧力Rが設定値R0まで減少しないこととする。この熱加工の終了条件を検出することにより、ヒータチップ32の加熱を停止し、冷却してから昇降ヘッド28を上昇させる。 Next, the operation will be described with reference to FIG. When the power switch 16 of the main controller 10 is turned on, the CPU is activated and a menu screen is displayed on the display panel 20. The operator selects “data setting” on the menu screen and sets various data (setting values). The data set here is mainly data corresponding to the pressing force, heating temperature, thermal processing end condition, etc. of the workpiece 48. In this embodiment, the end condition is that the pressing force R of the spring 36 is reduced to the set value R 0 when the heater chip 32 is lowered while melting the resin boss 52 (FIG. 5) with the lifting head 28 fixed. Do not do. By detecting the thermal processing end condition, the heating of the heater chip 32 is stopped, and after cooling, the elevating head 28 is raised.

熱加工の開始前には、ヒータチップ32のロッド30は常にばね36により下方に押圧され、ストッパとなる板42が昇降ヘッド28の内底壁に当接することにより下限位置に保持されている。ここにばね36のばね力(押圧力、圧縮圧力)は、ばね力調節手段となるキャップ38によって初期設定される。すなわちこのキャップ38を回転することによりばね36のばね力を調節し、このばね力を検出する圧力センサ40の検出値が所定値になるように初期設定する。   Prior to the start of thermal processing, the rod 30 of the heater chip 32 is always pressed downward by the spring 36, and the plate 42 serving as a stopper is held at the lower limit position by contacting the inner bottom wall of the elevating head 28. Here, the spring force (pressing force, compression pressure) of the spring 36 is initially set by a cap 38 serving as a spring force adjusting means. That is, the spring force of the spring 36 is adjusted by rotating the cap 38, and an initial setting is made so that the detection value of the pressure sensor 40 for detecting the spring force becomes a predetermined value.

データの設定と、ばね36のばね力設定が終わると、主コントローラ10のCPUからなる制御部10Aはモータ26により昇降ヘッド28を下降させ、従ってヒータチップ32を下降させる(ステップS100)。ヒータチップ32がワーク48に当接すると、ロッド30のストッパである板42は昇降ヘッド28の内底壁から離れ、ワーク48およびロッド30の位置を固定したまま、昇降ヘッド28が下降を続ける。この昇降ヘッド28の下降により、この昇降ヘッド28と一体の筒34と、この筒34の上端に螺合したキャップ38も下降するから、ばね36は圧縮される。   When the data setting and the spring force setting of the spring 36 are completed, the control unit 10A including the CPU of the main controller 10 lowers the elevating head 28 by the motor 26, and accordingly lowers the heater chip 32 (step S100). When the heater chip 32 comes into contact with the workpiece 48, the plate 42 serving as a stopper of the rod 30 is separated from the inner bottom wall of the lifting head 28, and the lifting head 28 continues to descend while the positions of the workpiece 48 and the rod 30 are fixed. As the elevating head 28 is lowered, the cylinder 34 integrated with the elevating head 28 and the cap 38 screwed into the upper end of the cylinder 34 are also lowered, so that the spring 36 is compressed.

このため、ばね36の圧縮力がヒータチップ32の押下力、すなわちワーク48に対する押圧力Rとなる。この検出した押圧力Rが設定圧R0(あるいはその上限値)に到達するまで昇降ヘッド28を下降させる(S102)。設定圧R0(あるいはその上限値)になるとモータ28を停止し、従って昇降ヘッド28の下降を停止させる(S104)。そして制御部10Aは温度指令P1を電源部12に送り、チータチップ32を発熱させ、その温度を設定温度に保持させる(S106)。 For this reason, the compression force of the spring 36 becomes the pressing force of the heater chip 32, that is, the pressing force R against the work 48. The elevating head 28 is lowered until the detected pressing force R reaches the set pressure R 0 (or its upper limit value) (S102). When the set pressure R 0 (or its upper limit value) is reached, the motor 28 is stopped, and accordingly the lowering of the elevating head 28 is stopped (S104). The control unit 10A sends the temperature command P 1 to the power supply unit 12 to generate heat cheetahs chip 32, to hold the temperature to the set temperature (S106).

ヒータチップ32の発熱によりワーク48の樹脂ボス52が溶融すると、ヒータチップ32は昇降ヘッド28内のばね36によって下降するから、ばね36が伸びて圧力センサー40の検出圧力(押圧力)Rが減少する(S108)。この圧力Rが設定圧R0(あるいは設定圧R0の許容範囲の下限値)以下になることを制御部10Aが検出すると、制御部10Aはモータ26を起動し、昇降ヘッド28を下降させる(S100)。このようにステップS100〜S108の動作を繰り返す。そしてステップS108で、押圧力Rが設定圧R0(あるいはその下限値)以下にならなくなると、制御部10Aはヒータチップ32の加熱を停止させ(S110)、チータチップ32の温度θが樹脂ボス52の硬化温度θ0以下になるまで冷却してから(S112)、昇降ヘッド28を上昇させる(S114)。そして次のワーク48に交換して、以上の動作を繰り返す。 When the resin boss 52 of the workpiece 48 is melted by the heat generated by the heater chip 32, the heater chip 32 is lowered by the spring 36 in the elevating head 28, so that the spring 36 extends and the detection pressure (pressing force) R of the pressure sensor 40 decreases. (S108). When the control unit 10A detects that the pressure R is equal to or lower than the set pressure R 0 (or the lower limit value of the allowable range of the set pressure R 0 ), the control unit 10A starts the motor 26 and lowers the lifting head 28 ( S100). In this way, the operations in steps S100 to S108 are repeated. In step S108, when the pressing force R does not become equal to or lower than the set pressure R 0 (or its lower limit value), the control unit 10A stops heating the heater chip 32 (S110), and the temperature θ of the cheetah chip 32 is changed to the resin boss. After cooling to a curing temperature θ 0 of 52 or lower (S112), the elevating head 28 is raised (S114). Then, the next work 48 is replaced, and the above operation is repeated.

前記の実施例1では、圧力センサー40によりばね36の加圧力を検出するが、これに代えてばね36の圧縮量を検出するようにしてもよい。例えば図2に示すフォトセンサ40Aを用いることができる。このフォトセンサ40Aは、昇降ヘッド28の内壁に固定した発光体(発光ダイオード)と受光体(光センサ)で構成され、ロッド30に固定した遮光板40aを、これら発光体と受光体の間に進入/退出させるものである。   In the first embodiment, the pressure sensor 40 detects the applied pressure of the spring 36. However, instead of this, the compression amount of the spring 36 may be detected. For example, a photosensor 40A shown in FIG. 2 can be used. The photosensor 40A is composed of a light emitter (light emitting diode) and a light receiver (light sensor) fixed to the inner wall of the elevating head 28, and a light shielding plate 40a fixed to the rod 30 is interposed between the light emitter and the light receiver. Enter / exit.

これらのフォトセンサ40Aと遮光板40aとの相対取付位置を適切に設定することにより、ばね36の圧縮量が所定の設定圧R0に対応する圧縮量になったことを検出することが可能である。 By appropriately setting the relative mounting position between the photosensor 40A and the light shielding plate 40a, it is possible to detect that the compression amount of the spring 36 has reached the compression amount corresponding to the predetermined set pressure R0. is there.

図6は、樹脂部品にレンズを組立てるワーク48Aに適用する場合を示す。同図の(A)は熱加工前を、(B)は熱加工後を示す。この図において、60は円筒状の樹脂ケース、62はこの樹脂ケース60の開口部に固定するレンズである。樹脂ケース60の開口縁はレンズ60の外周から上方に突出し、この突出部64にヒータチップ32Aを押圧して熱カシメするものである。この場合のヒータチップ32Aには、突出部62に被せる環状の凹部66が形成される。この実施例2では、前記図1〜4で説明した実施例1におけるヒータチップ32に代えてヒータチップ32Aを用いるものであり、実施例1と同様に制御される。   FIG. 6 shows a case where the present invention is applied to a work 48A for assembling a lens on a resin part. (A) of the figure shows before heat processing, and (B) shows after heat processing. In this figure, 60 is a cylindrical resin case, and 62 is a lens fixed to the opening of the resin case 60. The opening edge of the resin case 60 protrudes upward from the outer periphery of the lens 60, and the heater chip 32A is pressed against the protruding portion 64 for heat caulking. In this case, an annular recess 66 that covers the protrusion 62 is formed in the heater chip 32A. In the second embodiment, a heater chip 32A is used instead of the heater chip 32 in the first embodiment described with reference to FIGS.

図7はカメラモジュールの組立に適用する場合を示す。この図において、70はイメージセンサであり、ホルダ72に保持されている。イメージセンサ70の出力端子がホルダ72の上面に配列され、これらの出力端をフレキシブル配線板(FPC)74の対応する電極列に位置合わせし、両電極間に挟んだハンダ(クリームハンダやハンダめっきなど)76をリフローソルダリングするものである。   FIG. 7 shows a case where the present invention is applied to the assembly of a camera module. In this figure, reference numeral 70 denotes an image sensor, which is held by a holder 72. The output terminals of the image sensor 70 are arranged on the upper surface of the holder 72. These output ends are aligned with the corresponding electrode rows of the flexible printed circuit board (FPC) 74, and solder (cream solder or solder plating) sandwiched between both electrodes. Etc.) 76 is subjected to reflow soldering.

この場合には、FPC74の上面にヒータチップ32Bを上方から当てて、ハンダ76を加熱溶融させるが、FPC74の熱変形とハンダ76の溶融によりヒータチップ32Bの沈み込み量が比較的大きくなる。そのためヒータチップ32Bを前記実施例1のヒータチップ32に代えてヒータチップ32Bを用いるものである。この場合も前記実施例1と同様に制御すればよい。   In this case, the heater chip 32B is applied to the upper surface of the FPC 74 from above and the solder 76 is heated and melted. However, the sinking amount of the heater chip 32B becomes relatively large due to thermal deformation of the FPC 74 and melting of the solder 76. Therefore, the heater chip 32B is used instead of the heater chip 32B of the first embodiment. In this case, the control may be performed in the same manner as in the first embodiment.

10 主制御手段(主コントローラ)
10B モータドライバー(モータ駆動制御部)
12 電源部
12B 電流制御部(温度制御手段)
14 溶接機
22 基台
24 支柱
26 モータ
28 昇降ヘッド
30 ロッド
32、32A、32B ヒータチップ
36 ばね
40 圧力センサ(ばね力検出センサー)
40A フォトセンサ
46 熱電対(温度センサー)
48、48A、48B ワーク
R 押圧力
0 設定圧(所定圧)
10 Main control means (main controller)
10B Motor driver (motor drive controller)
12 Power supply unit 12B Current control unit (temperature control means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Welding machine 22 Base 24 Support | pillar 26 Motor 28 Lifting head 30 Rod 32, 32A, 32B Heater chip 36 Spring 40 Pressure sensor (spring force detection sensor)
40A Photosensor 46 Thermocouple (Temperature Sensor)
48, 48A, 48B Workpiece R Pressing force R 0 Set pressure (predetermined pressure)

Claims (7)

基台に対して昇降可能かつ位置固定可能な昇降ヘッドに、下向きにばね付勢されたヒータチップを上下動可能に保持し、前記昇降ヘッドを下降させて前記ヒータチップをワークに押圧しかつ瞬時に発熱させて前記ワークを加熱加工する熱加工方法であって、
a)前記昇降ヘッドを下降させて前記ヒータチップのワークに対する押圧力が所定圧に到達すると前記ヒータチップの下降を停止させ、前記ワークを熱加工し、
b)前記ワークの熱加工中に前記ヒータチップの下降により前記ワークに対する押圧力が所定圧以下になると前記昇降ヘッドを下降させ押圧力を所定圧幅内にして熱加工を行う、
c)前記a)〜b)を繰り返す、
ことを特徴とする熱加工方法。
A heater chip that is spring-biased downward is held on a lift head that can be lifted and fixed with respect to the base so as to move up and down, and the lift head is lowered to press the heater chip against the workpiece and instantaneous by heating a thermal processing method of heating processing the workpiece,
a) Lowering the elevating head to stop the lowering of the heater chip when the pressing force of the heater chip against the work reaches a predetermined pressure, and thermally processing the work,
b) When the pressing force on the workpiece becomes a predetermined pressure or less due to the lowering of the heater chip during the thermal processing of the workpiece, the lifting head is lowered to perform the thermal processing with the pressing force within a predetermined pressure range.
c) Repeat the above a) to b),
The thermal processing method characterized by the above-mentioned.
工程b)において、前記ワークの熱加工に伴う前記ヒータチップの下降により押圧力が所定圧以下にならない時に熱加工を終了する請求項1の熱加工方法。 The thermal processing method according to claim 1 , wherein in step b), the thermal processing is terminated when the pressing force does not become a predetermined pressure or lower due to the lowering of the heater chip accompanying the thermal processing of the workpiece. ヒータチップのワークに対する押圧力は、昇降ヘッドに収容され、前記ヒータチップを押下するばねのばね力を検出することにより求める請求項1の熱加工方法。 The thermal processing method according to claim 1, wherein the pressing force of the heater chip against the workpiece is obtained by detecting a spring force of a spring that is housed in a lifting head and depresses the heater chip . 昇降ヘッドに対するヒータチップの変位は、前記昇降ヘッドに固定された発光体および受光体で構成されたフォトセンサと、前記ヒータチップを昇降可能に保持するロッドに固定され前記発光体および受光体の間に進入/退出する遮光板との相対位置変化により検出され、前記フォトセンサは、前記ヒータチップの押圧力が所定圧幅内になるとオンし、所定圧以下になるとオフする請求項1の熱加工方法。 The displacement of the heater chip relative to the elevating head is determined between a light sensor and a photosensor fixed to the elevating head, and a rod that holds the heater chip so that the heater chip can be raised and lowered. The thermal processing according to claim 1, wherein the photosensor is turned on when the pressure of the heater chip is within a predetermined pressure range and turned off when the pressure is below a predetermined pressure. Method. ワークは熱カシメ部を有する樹脂部品であり、ヒータチップは前記熱カシメ部を熱加工する請求項1の熱加工方法。The thermal processing method according to claim 1, wherein the workpiece is a resin part having a thermal crimping portion, and the heater chip thermally processes the thermal crimping portion. 基台に対して昇降可能かつ位置固定可能な昇降ヘッドに、下向きにばね付勢されたヒータチップを上下動可能に保持し、前記昇降ヘッドを下降させて前記ヒータチップをワークに押圧しつつ瞬時に発熱させて前記ワークを加熱加工する熱加工装置であって;  An elevator head that can be moved up and down with respect to the base and holds the heater chip, which is biased downward by a spring, is held in a vertically movable manner, and the elevator head is moved downward to press the heater chip against the workpiece instantaneously. A heat processing apparatus for heat-processing the work by generating heat;
ヒータチップをワークに対してばねを介して押圧するばね加圧式昇降ヘッドと;  A spring-pressurized lifting head that presses the heater chip against the workpiece via a spring;
ヒータチップのワークに対するばね加圧力を検出するばね力検出センサーと;  A spring force detection sensor for detecting a spring pressure applied to the work of the heater chip;
前記昇降ヘッドを昇降駆動するモータと;  A motor that drives the lifting head to move up and down;
このモータを制御するモータ駆動制御部と;  A motor drive controller for controlling the motor;
ヒータチップ温度を検出する温度センサーと;  A temperature sensor for detecting the heater chip temperature;
ヒータチップに供給する加熱電流を制御する温度制御手段と;  Temperature control means for controlling the heating current supplied to the heater chip;
昇降ヘッドの昇降およびヒータチップ温度を制御すると共に前記昇降ヘッドの下降により前記ばね力検出センサーが検出するばね力が所定圧になるとヒータチップを瞬時に発熱させ、ワークの熱加工に伴うヒータチップの下降によりばね力が所定圧以下になると昇降ヘッドを下降させてばね力を所定圧幅内に保持するように昇降ヘッドを間欠的に下降させ、ワークの熱加工に伴うヒータチップの下降によりばね力が所定圧以下にならない時に熱加工を終了する主制御手段と;  While controlling the raising and lowering of the elevating head and the temperature of the heater chip, when the spring force detected by the spring force detection sensor reaches a predetermined pressure due to the lowering of the elevating head, the heater chip is instantaneously heated, and the heater chip accompanying the thermal processing of the workpiece When the spring force falls below a predetermined pressure due to the lowering, the lifting head is lowered and the lifting head is lowered intermittently so as to keep the spring force within a predetermined pressure range. Main control means for terminating the thermal processing when the pressure does not fall below the predetermined pressure;
を備えることを特徴とする熱加工装置。A thermal processing apparatus comprising:
主制御手段は、ワークの熱加工に伴うヒータチップの下降によりばね力が所定圧以下にならない時に熱加工を終了する請求項6の熱加工装置。  7. The thermal processing apparatus according to claim 6, wherein the main control means terminates the thermal processing when the spring force does not fall below a predetermined pressure due to the lowering of the heater chip accompanying the thermal processing of the workpiece.
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