(57)【要約】【課題】本発明の目的は、結晶性の熱可塑性樹脂製品の穴に加熱されたインサート金具を圧入する際、樹脂を不必要に溶融することなく圧入して十分な固定力が得られるインサート金具の圧入方法を提供することにある。【解決手段】ナット１を樹脂の溶融温度以上に加熱し、ナット１の一部を穴６に圧入した状態で、ナット１の表面温度が溶融温度よりも低くなるまで圧入を一時停止し、その後に穴６に対するナット１の圧入を再開して、圧入を完了させるようにした。このため、ナット１は、穴６の表面側の溶融部８で樹脂を溶融して、その一部が傾くことなく穴６に圧入され、一時停止される。そして、温度が下がったナット１を樹脂製品５の穴６に更に圧入することにより、ナット１は、穴６の内壁面の樹脂を溶融することなく、内壁面が軟化した穴６に圧入されて圧入が完了する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂製品の穴に加熱されたインサート金具を圧入するインサート金具の圧入方法において、前記熱可塑性樹脂は結晶性樹脂であり、その溶融温度以上に加熱されたインサート金具を前記穴に圧入する際、その一部を圧入することにより前記インサート金具の熱を前記熱可塑性樹脂に伝達し、前記インサート金具の表面温度が前記溶融温度よりも低くなるまで圧入を一時停止した後、前記穴に対する前記インサート金具の圧入を再開して、圧入を完了させることを特徴とするインサート金具の圧入方法。
【請求項２】
前記インサート金具は、前記穴の軸方向に沿って自立できる深さに圧入された後に一時停止されることを特徴とする請求項１に記載のインサート金具の圧入方法。
【請求項３】
前記インサート金具は、前記樹脂製品と他の部品或いは構造物とを結合するための結合具であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインサート金具の圧入方法。
【請求項４】
前記インサート金具には鍔部が設けられ、一方、前記樹脂製品の穴の表面側には拡径部が設けられ、前記鍔部が前記拡径部に嵌合することを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか一項に記載のインサート金具の圧入方法。
【請求項５】
前記インサート金具の本体部の外周は凹凸状面となっていることを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか一項に記載のインサート金具の圧入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂製品に形成された穴に、加熱されて昇温したインサート金具を圧入するインサート金具の圧入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂製品（以下、単に樹脂製品とする）と他の部品或いは構造物とを結合するため、樹脂製品にねじ穴を設けることがある。しかし、このねじ穴に直接ボルト等を螺合したとき、ボルトを介して加えられた負荷によりねじ穴のねじ面が破壊されたり、クリープによりボルトとねじ穴との螺合が緩んだりするので、ボルトとねじ穴との螺合力を強くすることは難しい。
【０００３】
そのため、樹脂製品にナット等をインサートして、そのナットにボルトを螺合して用いることが行われている。そのインサート方法としては、樹脂製品の成形時にナットを成形型にインサートする方法、接着技術を用いてナットを樹脂製品の穴に結合する方法、加熱したナットを樹脂製品の穴に圧入する方法等が挙げられる。それぞれの方法には一長一短があるが、圧入方法が最も簡便な方法といえる。
【０００４】
特許文献１に開示されている「インサートの圧入装置」は、樹脂成形品の埋め込み穴に挿入されたインサートを加熱する加熱棒と、インサートを押さえる押さえ部と共に空気を吹き出す吹出口が設けられた固定棒とを備えている。この装置によれば、インサートを介して熱せられて軟化した樹脂が、吹出口から吹き出される空気により早急に冷やされ、軟化樹脂の固化時間が短縮されるようになっている。
【０００５】
特許文献２に開示されている「ヒートインサート構造」は、インサート金具を圧入する穴部に座ぐり部を設け、その座ぐり部の内縁部に面取り部を設けている。このような構成の穴部に対して、加熱されたインサート金具を圧入している。その圧入により溶かされてバリとなった樹脂は、穴部の外にはみ出すことなく、座ぐり部に留まるようになっている。
【０００６】
特許文献３に開示されている「圧入方法」においては、圧入部材を取り付けた圧入冶具を、加熱状態で射出成形品の孔の内壁面に接触させながら通過させ、内壁面が溶融状態となった孔に対して圧入部材の圧入を行うようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−３１２４５８号公報（［要約］を参照）
【特許文献２】特開２００２−１８２４号公報（［要約］を参照）
【特許文献３】特開２００４−１０６０８２号公報（［要約］を参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
熱可塑性樹脂には、結晶性樹脂と非結晶性樹脂とがあり、結晶性樹脂にはある温度以上に昇温すると溶融して粘度が著しく低下するという性質があり、その温度を溶融温度という。また、非結晶性樹脂には結晶性樹脂のようにある温度を境に熱的性状が明確に変化するという性質がない。そのため、ＡＢＳやポリスチロールのような非結晶性樹脂は、軟化状態から溶融状態への変化が徐々に起きるので、加熱インサート金具を圧入する際のインサート金具の温度管理は容易と言える。しかし、結晶性樹脂は、溶融温度を過ぎれば直ちに粘度が低下するため、インサート金具の圧入によりその一部が、インサート金具と樹脂の間から漏れ出ることも起こり得る。また、結晶性樹脂は固化するときの収縮量が大きいので、インサート金具と樹脂との間に隙間が生じることがある。このため、結晶性樹脂製品に対して、圧入されたインサート金具の強い固定力を得ることは容易ではない。
【０００９】
特許文献１〜３に開示されている加熱インサート金具の樹脂製品への圧入方法は、結晶性樹脂製品に対する圧入に関わる上記問題については不問にされている。
更に、特許文献１の圧入方法によれば、インサートを加熱する時間が圧入の１工程毎に必要であり、時間短縮の問題が伴う。特許文献２の圧入方法によれば、座ぐり部を設けることが必須であり、完成後の製品は意匠的制約を受ける。特許文献３の圧入方法によれば、樹脂製品に圧入冶具の通過が可能な貫通孔が必須であり、有底穴には適用できない。
【００１０】
本発明は、このような問題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、結晶性の熱可塑性樹脂製品の穴に加熱されたインサート金具を圧入する際、樹脂を不必要に溶融することなく圧入できると共に、十分な固定力が得られるインサート金具の圧入方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記問題を解決するために請求項１に記載のインサート金具の圧入方法の発明は、熱可塑性樹脂製品の穴に加熱されたインサート金具を圧入するインサート金具の圧入方法において、前記熱可塑性樹脂は結晶性樹脂であり、その溶融温度以上に加熱されたインサート金具を前記穴に圧入する際、その一部を圧入することにより前記インサート金具の熱を前記熱可塑性樹脂に伝達し、前記インサート金具の表面温度が前記伝達により前記溶融温度よりも低くなるまで圧入を一時停止した後、前記穴に対する前記インサート金具の圧入を再開して、圧入を完了させることを特徴とするものである。なお、ここに用いられた「穴」は、有底穴及び貫通孔のいずれをも意味するものである。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、インサート金具を結晶性樹脂の溶融温度以上に加熱し、そのインサート金具を樹脂製品の穴に圧入する際、その一部を圧入した状態で、インサート金具の表面温度が溶融温度よりも低くなるまで圧入を一時停止し、その後に穴に対するインサート金具の圧入を再開して、圧入を完了させるようにした。このため、インサート金具は、穴の表面側の樹脂を溶融しながら穴に圧入される。そして、圧入が一時停止されている間に、インサート金具は、その熱が樹脂を溶融及び軟化するために奪われ、その温度が樹脂の溶融温度よりも低くなる。少なくとも表面温度が樹脂の溶融温度よりも下がったインサート金具を樹脂製品の穴に更に圧入することにより、インサート金具は、樹脂を溶融することなく、軟化した穴に圧入されて圧入が完了する。従って、溶融樹脂が漏れ出たり収縮したりして樹脂とインサート金具との間に隙間が生じることにより、樹脂製品に対するインサート金具の固定力が低下することが未然に防止される。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインサート金具の圧入方法において、前記インサート金具は、前記穴の軸方向に沿って自立できる深さに圧入された後に一時停止されることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、インサート金具を、穴の軸方向に沿って自立できる深さに圧した後に圧入を一時停止するようにした。このため、インサート金具の圧入を一時停止する間、圧入装置によりインサート金具を支持する必要がない。従って、インサート金具の熱は、無駄に圧入装置に伝達されることなく樹脂に効率よく伝達されて、樹脂を軟化させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のインサート金具の圧入方法において、前記インサート金具は、前記樹脂製品と他の部品或いは構造物とを結合するための結合具であることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、雌ねじ或いは雄ねじが形成された結合具をインサート金具として樹脂製品の穴に圧入するようにした。このため、樹脂製品に強く固定された結合具により、樹脂製品と他の部品或いは構造物との強い結合が可能となった。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のうちいずれか一項に記載のインサート金具の圧入方法において、前記インサート金具には鍔部が設けられ、一方、前記樹脂製品の穴の表面側には拡径部が設けられ、前記鍔部が前記拡径部に嵌合することを特徴とするものである。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、樹脂製品の穴の表面側に設けられた拡径部にインサート金具の鍔部を嵌合するようにした。このため、樹脂製品の穴にインサート金具を圧入したときに生じたバリが、拡径部に漏れ出したとしても、そのバリを鍔部が覆い隠すので、見栄えを損なうことなく樹脂製品に対するインサート金具の圧入を行うことができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のうちいずれか一項に記載のインサート金具の圧入方法において、前記インサート金具の本体部の外周面は凹凸状面となっていることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、軟化した樹脂が、インサート金具の本体部の外周に形成された凹凸状面に密着するので、樹脂製品に対してインサート金具を強く固定することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、加熱されたインサート金具の圧入を一時停止させ、その間に、インサート金具の熱を樹脂製品に伝達し、樹脂製品の穴の内壁面を軟化させることにより、温度が下がった状態で圧入を再会したインサート金具が、樹脂を溶融することなく、圧入を完了させることができる。従って、樹脂製品に対するインサート金具の強い固定力が得られるインサート金具の圧入方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態のナットと樹脂製品との関係を示す斜視図。
【図２】（ａ）は本実施形態のナットを示す断面図、（ｂ）は樹脂製品の孔を示す断面図。
【図３】ナットが樹脂製品の孔に圧入され一時停止した状態を示す一部断面図。
【図４】樹脂製品に対するナットの圧入が完了した状態を示す一部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施形態）
以下、本発明を具体化した実施形態を図１〜図４を用いて説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態の圧入方法に用いられるインサート金具としての鋼製のナット１は、中心部において上下に貫通する雌ねじ３を有し、円盤状の鍔部２と円筒状の本体部４とからなっている。また、本体部４の外周はローレット加工による凹凸状面となっている。本体部４の先端は、面取り部４ａとなっている。そして、結晶性熱可塑性樹脂の樹脂製品５には、ナット１が圧入される穴６が形成され、その穴６の表面側には拡径部７が形成されている。本実施形態の樹脂製品５は高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の成形品である。
【００２４】
ナット１の鍔部２の直径Ｄ１２は、樹脂製品５の拡径部７の直径Ｄ２２に対して遊嵌可能な寸法となっている。ナット１の本体部４の直径Ｄ１１は、樹脂製品５の穴６の直径Ｄ２１よりも大きく、穴６に対するナット１の圧入が完了した時の圧入代９（図４に示す）が得られるようになっている。
【００２５】
また、ナット１の全長Ｌ１１と穴６の全深さＬ２１とは同一寸法となっているが、ナット１の本体部４の長さＬ１２は、穴６の深さＬ２２よりも長くなっている。この長さの差の分だけ、穴６に対するナット１の圧入が完了した時点で、鍔部２の下面と拡径部７の環状平面部７ａとの間に溶融して漏れ出たバリを収容することが可能な隙間ができる。
【００２６】
次に、図３及び図４を用いて、本実施形態のナット１の樹脂製品５に対する圧入方法を説明する。
図３に示すように、図示しない加熱装置により加熱され、ＨＤＰＥの溶融温度の１３０度Ｃ以上の温度となったナット１の一部を、図示しない圧入装置を用いて樹脂製品５の穴６に圧入した状態で圧入を一時停止させる。この時の、ナット１の圧入深さＬ３は、特に限定されるものではないが、浅ければ、ナット１が一時停止している間に自立していることが難しく、圧入装置によってナット１の姿勢を支持しなければならない。そして、ナット１を支持している間、圧入装置は他のインサート金具の圧入に関わることができず、作業効率が悪くなる。また、ナット１の圧入深さＬ３が深くなれば、穴６の内壁面の圧入深さＬ３の相当分が一気に溶融することになり、結果として、ナット１の周囲と穴６との間に隙間ができる等して、ナット１の樹脂製品５に対する所定の固定力が得られない。従って、ナット１の圧入深さＬ３は、自立可能な深さと本体部４の長さＬ１２の四分の一程度の深さとの間にあることが好ましい。
【００２７】
そして、ナット１が穴６において一時停止している間に、ナット１の熱は穴６の被圧入部を介して樹脂製品５に伝達され、穴６の内壁面を軟化させる。同時に、ナット１は熱を奪われるので、その温度が下がって、１３０度Ｃの溶融温度よりも下がる。このように、少なくともナット１の表面温度が溶融温度よりも下がった時、好適には、１２５度Ｃ以下となった時、ナット１の穴６に対する圧入を再開すれば、ナット１は穴６の内壁面を溶融させることなく圧入され、圧入が完了する。
【００２８】
図４に示すように、樹脂製品５内に圧入されたナット１は、その本体部４が周囲の圧入代９を圧縮させた状態となっている。このため、本体部４の外周の凹凸状面に樹脂製品５を形成する樹脂（ＨＤＰＥ）が密着状態で固化しているので、ナット１は樹脂製品５に対して強固に固定される。
【００２９】
また、拡径部７に嵌合した鍔部２の下面と拡径部７の環状平面部７ａとの間には、ナット１の圧入が一時停止している時に、溶融して漏れ出たバリが収容されそのまま固化している。従って、バリの外部への漏出が未然に防止されるばかりか、バリの存在のために鍔部２の下面と拡径部７の環状平面部７ａとの当接部の密着により摩擦力が増すことになり、樹脂製品５に対するナット１の抗回転力が得られる。
【００３０】
なお、ＨＤＰＥの溶融温度には、樹脂メーカーによって、或いはグレードによって幅があるので、本実施形態においては、温度を変化させたナット１を樹脂製品５に宛がうことにより、樹脂製品５を形成する樹脂（ＨＤＰＥ）が溶融を開始したときの温度を、溶融温度としている。従って、樹脂製品５に対して加熱したインサート金具を圧入するため、本発明の圧入方法を実施するには、樹脂製品５を形成する樹脂の個別の溶融温度を測定することが好ましい。
【００３１】
従って、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、ナット１を樹脂（ＨＤＰＥ）の溶融温度以上に加熱し、ナット１の一部を穴６に圧入した状態で、ナット１の表面温度がその溶融温度よりも低くなるまで圧入を一時停止し、その後に穴６に対するナット１の圧入を再開して、圧入を完了させるようにした。このため、ナット１は、穴６の表面側の溶融部８で樹脂を溶融しながら穴６の所定深さに圧入された後に一時停止される。そして、温度が下がったナット１を樹脂製品５の穴６に更に圧入することにより、ナット１は、穴６の内壁面の樹脂を溶融することなく、内壁面が軟化した穴６に圧入されて圧入が完了する。従って、溶融樹脂が漏れ出たり収縮したりして樹脂とナット１との間に隙間が生じることが未然に防止され、樹脂製品５に対するナット１の強い固定力が得られるインサート金具の圧入方法を提供することができる。
【００３２】
（２）上記実施形態では、ナット１を、穴６の軸方向に沿って自立できる深さに圧した後に圧入を一時停止するようにした。このため、ナット１の圧入を一時停止する間、圧入装置によりナット１を支持する必要がない。従って、ナット１の熱は、無駄に圧入装置に伝達されることなく樹脂に効率よく伝達されて、樹脂を軟化させることができる。
【００３３】
（３）上記実施形態では、一時停止したナット１の圧入を、ナット１の表面温度が樹脂の溶融温度よりも５度以上低くなってから再開するようにした。このため、ナット１は、樹脂製品５の穴６の内壁面が十分に軟化した時に圧入され、その周囲に密着した状態で樹脂が固化するので、樹脂製品５に対してナット１を強く固定することができる。
【００３４】
（４）上記実施形態では、樹脂製品５の穴６の表面側に設けられた拡径部７にナット１の鍔部２を嵌合するようにした。このため、樹脂製品５の穴６にナット１を圧入したときに生じたバリが、拡径部７に漏れ出たとしても、そのバリを鍔部２が覆い隠すので、見栄えを損なうことなく樹脂製品５に対するナット１の圧入を行うことができる。
【００３５】
（５）上記実施形態では、軟化した樹脂が、ナット１の本体部４の外周に形成された凹凸状面に密着するので、樹脂製品５に対してナット１を強く固定することができる。
（変更例）
なお、上記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・  ナット１には鍔部２を設けたが、鍔部２を設けず一様な径の外周の本体部４のみとし、樹脂製品５には拡径部７を設けず穴６のみとすること。
・  本体部４を円筒状としたが、六角筒状体等の多角形筒状体とすること。
・  本体部４の外周をローレット加工による凹凸状面としたが、滑らかな曲面とすること。
・  穴６を有底穴としたが、上下に貫通する貫通孔とすること。
・  インサート金具としてナット１を樹脂製品５の穴６に圧入したが、ボルトの頭部を樹脂製品５の穴６に圧入して、ボルトのねじ部を樹脂製品５外へ露出させること。
【符号の説明】
【００３６】
Ｌ２２…深さ、２…鍔部、４…本体部、５…樹脂製品、６…穴、７…拡径部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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