(57)【要約】      （修正有）【課題】電圧の変動が直接溶着ボスの溶融に影響を及ぼさない熱カシメ方法とその装置を提供する。【解決手段】溶着チップ４に対する電圧の印加を、溶着工程において中途で停止する。その後の溶融は、溶着チップ１の余熱で溶着を行う。このようにすると、少なくとも余熱での溶着段階では電圧の影響を受けないから、品質が安定し、然も電力の消費を抑えることができる。最終段階における溶着チップ及びボスの温度は残熱だけのため、冷却時の負荷が減少したことにより冷却時間の短縮化が可能となり、結果として生産性が高まる。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
a.  樹脂基材側に溶着ボスを突設し、この溶着ボスを被固定物側に形成した固定孔内に通して溶着ボスの先端を固定孔内から突出させ、この突出した溶着ボスの先端に溶着チップの溶融面を押し当てて溶着ボスの先端を溶融し、その後急冷することにより樹脂基材に被固定物をカシメ留めする方法において、
b.  前記溶着チップに対する電圧の印加を溶着チップが溶着ボスを溶融している中途で停止する、
c.  前記電圧の印加を停止した後も溶着チップの下降を継続してその余熱で溶着ボスを最終段階まで溶融する、
d.  前記溶融終了後に溶着チップの下降を停止し、併せて溶着チップ内に冷却エアーを吹き付けて溶着チップ及び溶融ボスの溶融部を急冷する、
e.  前記急冷により溶融部が固化した後溶着チップを溶着ボスから離反させて次の溶着工程に備える、
f.  ことを特徴とする電熱式溶着チップを用いて行う熱カシメ方法。
【請求項２】
前記電圧の印加を停止するタイミングは、溶着ボスが樹脂基材側の固定孔より突出している部分の残存被溶融樹脂量で決定することを特徴とする請求項１に記載の電熱式溶着チップを用いて行う熱カシメ方法。
【請求項３】
前記被溶融樹脂量は、溶着ボスが被固定物より突出している残存高さとこの断面積から演算された値で決定することを特徴とする請求項２に記載の電熱式溶着チップを用いて行う熱カシメ方法。
【請求項４】
前記溶着チップの下降停止タイミングと冷却エアの吹き出しのタイミングは、電圧の印加を停止した後溶着チップが被固定物に接触するまでの時間又は溶着ボスが被固定物から突出している最初の高さで決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電熱式溶着チップを用いて行う熱カシメ方法。
【請求項５】
ａ．樹脂基材側に溶着ボスを突設し、この溶着ボスを被固定物側に形成した固定孔内に通して溶着ボスの先端を固定孔内から突出させ、この突出した溶着ボスの先端に溶着チップの溶接面を押し当てて溶着ボスの先端を溶解し、その後急冷することにより樹脂基材に被固定物をカシメ留めする熱カシメ装置において、
ｂ．前記溶着チップの溶着動作終了直前における溶着チップの位置を検出する位置センサーを設け、この位置センサーからの信号を受けて前記溶着チップに対する電圧の印加を停止する制御回路を設けたこと、
ｃ．を特徴とする電熱式溶着チップを用いた熱カシメ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂成形品（樹脂基材）へ被固定物を固定する際、前記熱可塑性樹脂成形品の一部に溶着ボスと称されるカシメ用の突出部を形成しておき、この溶着ボスを被固定物側に形成した固定孔内に通してその先端を固定孔内から突き出し、この突き出した先端側に溶着チップを押し当ててこのチップの熱で溶着ボスの先端側を溶融又は変形することにより、熱可塑性樹脂成形品に被固定物をカシメる方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂で成形された成形品に被固定物を固定する方法として、成形品に一体成形された溶着ボスを被固定物側に形成された固定孔に通し、次に、この固定孔から突き出た溶着ボスの先端側を電熱式溶着チップ（以下「溶着チップ」と称する）により加熱溶融して固定孔より大きいきのこの傘のような厚肉部（カシメ部）を形成し、この厚肉部により被固定物を成形品にカシメ留めする方法が知られている。
【０００３】
このようなカシメ方法の場合、溶着チップに対する電圧の印加は、溶着動作の開始時から終了時まで継続しているため、次のような問題が発生する。すなわち、溶着チップの発熱温度は、印加する電圧の値に依存する。このため、例えば、工場において近くに設置された電力を多く消費する設備が稼動すると、この起動時に一時的に電圧が降下するため、熱カシメ装置の溶着チップへの電圧が一時的に降下し、その結果、発熱量が一時的に低下して溶着ボスが設定量溶融せず、カシメが不完全になる場合がある。このような発熱量の一時的低下による溶着チップの発熱温度の変化を示したのが図１５であって、溶着チップの温度は設定溶融温度より低下してしまう。
【０００４】
また、電圧降下を想定して低い電圧に基準を合わせると高い電圧へ変動した場合、溶着チップが過熱されて溶着ボスの樹脂へ悪影響を与えたり、又は、長い冷却時間を必要としたりする場合がある。
【０００５】
上記対応として、電圧変動に対応するため安定化電源を用いることがあるが、複数の溶着チップを用いる場合は各々の溶着チップへ安定化電源を設置しなければならず非常に高価なものになる。
【０００６】
この様に溶着チップに印加される電圧に影響されない溶着装置として、特開２００１−３８８０９号公報には、次のような内容の自動溶着装置が紹介されている。
それは、所定温度内に加熱制御された溶着こては、初期位置から先端が被溶着物に接して該被溶着物を所定量だけ溶融するまでの移動量が変位量検出手段によって検出される。前記溶着こての昇降動を制御する駆動制御部は、前記変位量検出手段の検出出力と予め設定された設定値と比較し、設定値に達した時点で溶着こての昇降機構を制御し該溶着こてを上昇させる。
【特許文献１】特開２００１−３８８０９号公報
【０００７】
しかし、前記特許文献１に記載された自動溶着装置の場合、溶着ボスから溶着チップ（溶着こて）が離反するまで、溶着チップ（溶着こて）は発熱を続けるため溶着ボスの樹脂は過熱される危険性があり、最悪の場合熱分解を発生させてもろくなり所望するカシメ強度が得られない場合があると共に冷却時間を多く必要とする。
【０００８】
また、溶着チップが高い温度であるため、樹脂への影響を考慮して溶融時間は短時間であることが必要である。したがって、溶着ボスの表面は高温になるが、中心部までは十分に熱が伝わらず、ボス自体の溶融状態が不十分となることが考えられる。その結果、溶着ボスを溶融して形成される膨大部の樹脂が均一でなくなり所望する溶着効果が得られない場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記公知例が持つ欠点を解消するのが目的であって、その目的の第１は、電源電圧の変動により溶着チップの発熱温度が変化して溶融過度又は不足などにより熱カシメ品質が不安定になるのを防止する熱カシメ方法及その装置を提供することである。
【００１０】
第2の目的は、カシメにおいて消費する電力を削減して省エネ化と二酸化炭素の排出量の削減を図る熱カシメ方法及びその装置を提供することである。
第3の目的は、カシメ作業による生産性を高めることができる熱カシメ方法及びその装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願発明は、上記目的を達成するため、鋭利研究を重ねた結果、樹脂基材側に溶着ボスを突設し、この溶着ボスを被固定物側に形成した固定孔内に通して溶着ボスの先端を固定孔内から突出させ、この突出した溶着ボスの先端に溶着チップの溶融面を押し当てて溶着ボスの先端を溶融し、その後急冷することにより樹脂基材に被固定物をカシメ留めする方法及び装置において、カシメ品質の向上と省エネ化を図ることができるカシメ方法及びその装置を完成するに至った。その構成の詳細は次のとおりである。
【００１２】
まず、請求項１に記載の発明においては、樹脂基材側に溶着ボスを突設し、この溶着ボスを被固定物側に形成した固定孔内に通して溶着ボスの先端を固定孔内から突出させ、この突出した溶着ボスの先端に溶着チップの溶融面を押し当てて溶着ボスの先端を溶融し、その後急冷することにより樹脂基材に被固定物をカシメ留めする方法において、前記溶着チップに対する電圧の印加を溶着チップが溶着ボスを溶融している中途で停止する、前記電圧の印加を停止した後も溶着チップの下降を継続してその余熱で溶着ボスを最終段階まで溶融する、前記溶融終了後に溶着チップの下降を停止し、併せて溶着チップ内に冷却エアーを吹き付けて溶着チップ及び溶融ボスの溶融部を急冷する、前記急冷により溶融部が固化した後溶着チップを溶着ボスから離反させて次の溶着工程に備える、ことにより熱カシメを行うものである。
【００１３】
この発明によれば、電圧印加による溶着チップの発熱を溶着動作の中途で停止し、その後は溶着チップの余熱で溶着ボスの溶融を継続することにより、この電圧の印加を停止して余熱で溶融している間は、電圧の変動の影響を受けないため、溶融不足、過度と云った悪い影響がカシメ部に現われることはない。また、溶着ボスの表面に与えられた熱は余熱による安定した熱であることから、溶着ボスの中心まで伝わることが可能になる。更に、従来の様に瞬間的に電圧が上昇して例えば過剰に発熱することがないため、樹脂が熱分解する危険性もない。その結果、溶着ボスの溶融状態は均一に行われるので、カシメ品質が向上する。また、早めに電圧の印加を停止するため、消費電力を削減できる。
【００１４】
更に請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載の電熱式溶着チップを用いて行う熱カシメ方法において、前記電圧の印加を停止するタイミングは、溶着ボスが樹脂基材側の固定孔より突出している部分の残存被溶融樹脂量で決定することを特徴とするものである。
【００１５】
この発明によれば、電圧の印加を停止し余熱による溶融へ移行するタイミングは、溶着ボスの残存高さ（樹脂量）と余熱容量で決定するため、従来用いていたタイマー制御の場合に比較して、電圧変動による溶融のバラツキが無くなると共にカシメ品質を安定させることができる。
【００１６】
また、溶着ボスの余熱は時間と共に低下するが、溶融温度以下になると溶着ボスは溶融しなくなる。したがって、余熱に転換するときの残存樹脂と、残存余熱容量を演算することで、電力の無駄を省くことができる。
【００１７】
更に請求項３に記載の発明においては、請求項１に記載の電熱式溶着チップを用いて行う熱カシメ方法において、前記被溶融樹脂量は、溶着ボスが被固定物より突出している残存高さとこの断面積から演算された値で決定することを特徴とするものである。
【００１８】
溶着ボスが溶融するための要因として、溶着ボスの樹脂の種類、溶着ボスの直径、溶着ボスの高さ、等の要因がある。他に、押し付ける圧力、カシメ作業を行う場所の環境温度などの要因も考えられるので、これらの要因の違いに本発明は対応できる。
【００１９】
更に請求項４に記載の発明においては、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電熱式溶着チップを用いて行う熱カシメ方法において、前記溶着チップの下降停止タイミングと冷却エアの吹き出しのタイミングは、電圧の印加を停止した後溶着チップが被固定物に接触するまでの時間又は溶着ボスが被固定物から突出している最初の高さで決定することを特徴とするものである。
【００２０】
更に請求項５に記載の発明においては、電熱式溶着チップを用いた熱カシメ装置において、樹脂基材側に溶着ボスを突設し、この溶着ボスを被固定物側に形成した固定孔内に通して溶着ボスの先端を固定孔内から突出させ、この突出した溶着ボスの先端に溶着チップの溶接面を押し当てて溶着ボスの先端を溶解し、その後急冷することにより樹脂基材に被固定物をカシメ留めする熱カシメ装置において、前記溶着チップの溶着動作終了直前における溶着チップの位置を検出する位置センサを設け、この位置センサーからの信号を受けて前記溶着チップに対する電圧の印加を停止する制御回路を設けたこと、を特徴とするものである。
【００２１】
この発明の装置によれば、本発明の熱カシメ装置は電圧供給装置、冷却エアー噴出用の電磁弁を制御する制御回路、溶着ボスの溶融度合いを検知する位置センサーから構成されているため、実際の溶融ボスの溶融状態を検知しながら熱カシメを行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の効果は、次の通りである。
１．溶着チップへの印加電圧を中途で停止することにより、あとは余熱で溶融を行う。このようにすると、溶融後半部分においては電圧の変動の影響を受けないことから、安定したカシメ強度を確保できる。
２．最終段階における溶着チップ及びボスの温度は残熱だけのため、冷却負担（急冷用エアーの消費）が従来例に比較して減少し、この分消費電力を抑えることができる。
３．冷却時の負荷が減少したことにより冷却時間の短縮化が可能となり、結果として生産性が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の熱カシメ方法およびその装置は、電源電圧の変動に左右されない特徴を有しているため、例えば、工場内で多くの電力を消費する生産設備が稼動したことによる電圧変動が生じても安定したカシメ品質を得ることができる。
【００２４】
固定物側に形成される溶着ボスの樹脂としては、ＡＢＳ、ＰＰ、ＰＳ、ＰＥ、ＰＣ、ＰＯＭ、ＰＭＭＡ，ＰＢＴ、ＡＢＳとＰＣのアロイ、ＰＰＳ、ＰＰＡ、ＰＥＴ、ＬＣＰ、ＰＡなどの熱可塑性樹脂が代表例として挙げられるが、これに限定するものではない。また、ガラスフィラー入りでも可能である。
【００２５】
位置センサーには、光電センサー、変位センサー、接触式デジタル変位センサー、近接センサー等が用いられるが、これに限定するものではない。
請求項１〜５に記載した本発明の実施例を次に説明する。
【実施例１】
【００２６】
まず、溶着ボスを溶融してカシメ部を形成する熱カシメ装置について図１〜図６を用いて説明する。
【００２７】
図１は、熱カシメ治具３の正面図、図２は熱カシメ治具３を熱カシメ装置３２に取付けた側面図、図３は熱カシメ治具３の部分拡大及び部分断面図、図４は光電センサ２１の説明図、図５はシリンダー部の説明図、図６は熱カシメ装置３２に用いる制御装置３８の説明図である。
【００２８】
各図を基に説明すると、図１は溶着ユニット１を支持金具２へ上下方向に摺動自在に取付けた熱カシメ治具３を示している。溶着ユニット１の先端部分について図３を用いて詳細に説明する。
【００２９】
図３において、有底円筒形の溶着チップ４の先端面５は凹曲面で形成され、この周囲には側壁６を形成し、側壁６の中央部には溶着ボスの空間部へ挿入される突起７が形成されている。これらは、側壁６と突起７との間の空間（凹曲面）に溶着ボスの溶融樹脂を収容し固化させてカシメ部を形成するものである。８は溶着チップ４の後部まで続く２本（図においては１本のみ表記している。）のスリットであり、溶着チップ４における電流を導く作用と溶着チップ４を冷却した後外部へ冷却エアーを放出する窓の効果を有している。
【００３０】
９は溶着チップ４の内部へ冷却エアー用パイプ１０を取り付けるための絶縁管である。電気的絶縁性を持つ絶縁管９は、軸方向へ中心に貫通した支持孔１１を形成している。
【００３１】
その支持孔１１へ取付けられた冷却エアー用パイプ１０は、溶着チップ４の先端面５の裏面方向へ開口部１２をもち、反対側には、後述の制御装置につながれたホース１３が接続されている。
【００３２】
溶着チップ４の図３における上部にはスリット８を挟んで対向する位置に、２本の電線１４、１４ａが接続されおり、外部の制御装置からの電圧を溶着チップ４へ印加する。
【００３３】
これら、溶着チップ４、絶縁管９、冷却用エアパイプ１０、電線１４、１４ａは、熱硬化性樹脂からなるカバー１５により一体化されて溶着ユニット１として構成されている。
【００３４】
次に、熱カシメ治具３は、図２を基に説明すると、１８はスライドレール１６及び台座１７からなるスライドガイド、２は溶着ユニット１をスライドガイド１８に取り付ける支持部材、１９は台座１７に取付けられていると共にピン２０を垂設した固定部材、２１は光電センサー、２２はスライドガイド１８を組み込む取付けベース、２３は台座１７に組み込まれ、スプリング２６の中心を通り、取付けベース２２における天板２４に形成された貫通孔２５を通るシャフトであり、更にシャフト２３は天板２４から突き抜けた部位にねじ回しによる下降リミット設定部材２７を具備している。
【００３５】
以上説明した構成により、溶着ユニット１は図１または図２において上下に摺動し、更に、スプリング圧調整リング２８により溶着ボスへの押し圧を調整することができる。
【００３６】
固定部材１９に組み込まれたピン２０の先端２０ａと取付けベース２２へ組み込まれた光電センサー２１の関係を図４に示す。光電センサー２１における貫通したガイド孔２９の側面には、光を照射する投光部３０、投光された光を受光する受光部３１が同一の水平軸線上に対向して設けられている。つまり、ガイド孔２９内をピン２０が移動することにより、投光部３０からの光が遮光または透光されて受光部３１がその変化を受け、スイッチの働きを行う。
【００３７】
図２は熱カシメ治具３を熱カシメ装置３２に取付けた側面図である。取付けベース２２は熱カシメ装置３２の取付板３３に固定されたシリンダー３４のシャフト３５に連結されている。
【００３８】
図５に基づいて前記シリンダー３４を更に詳しく説明すると、シリンダー３４には、シリンダースイッチ３４ａが取り付けられており、このスイッチ３４ａからはシリンダー３４内のピストン部磁石３６ａが接近することにより磁界に変化が生じて磁気抵抗素子の出力電圧が変化し、この信号を増幅することによりスイッチング出力が得られる。このシリンダースイッチ３４ａを溶着チップ４が溶着ボスの天面に押し当て更に適宜な圧力が得られる際のピストン３６の位置に取り付けることにより、溶着チップ４への電圧印加開始のタイミングが得られる。
【００３９】
図６に記載した熱カシメ装置に用いる制御装置３８について説明する。制御装置３８は、電源ＳＷ部３９、電圧供給部４０、制御部４１、冷却エアー供給部４２から構成されている。
【００４０】
電源ＳＷ部３９は、制御部４１からの信号により外部電源とのＯＮ―ＯＦＦを行う。電圧給部４０はトランス（変圧器）により溶着チップ４へ印加する所望の電圧に変換し、接続ＳＷ（電子ＳＷ、リレー、等）にて溶着チップへ４の給電を制御している。
【００４１】
制御部４１は、制御回路４３と演算回路４４から構成されている。制御部４１は、予め加熱時間、余熱時間、冷却時間を入力しておき、更には、シリンダースイッチ３４ａ、光電センサー２１からの情報についても入力される。演算回路４４には、溶着ボスの樹脂の種類、形状（体積）、などの入力により、印加電圧を停止するタイミングを演算して制御回路４３へ送り込む役目を担う。
【００４２】
以上説明した様に、本熱カシメ装置３２は、溶着ユニット１を主とした熱カシメ治具３、電圧印加位置を検出する光電センサー２１、演算回路４４や制御回路４３からなる制御装置３８から構成されている。
【実施例２】
【００４３】
実施例２では、実施例１で説明した熱カシメ装置を用いた熱カシメ方法について図７〜図１２を用いて説明する。
【００４４】
本実施例の熱カシメ装置は、基準電源電圧をＡＣ２００Ｖで設計されており、実施例２における電源電圧もＡＣ２００Ｖで行った。
本実施例で用いる樹脂製ベース（樹脂基材）１００は、図７に示すようにＰＰ樹脂を用いて成形したもので、樹脂製ベース１００へは、金属製の被固定物１０２をカシメ止めするための柱状の溶着ボス１０１が一体成形されている。溶着ボス１０１について説明すると、外形6ｍｍ、内径4ｍｍ、高さが９ｍｍの中空ボスである。対する被固定物１０２は、板厚が1ｍｍの金属製の板金で、これには溶着ボス１０１が貫通するための固定孔１０３が穿設されている。したがって、樹脂製ベース１００に被固定物１０２を組み付けた際、溶着ボス１０１が被固定物１０２の表面から8ｍｍ突き出した状態になる。
【００４５】
この場合、溶着ボス１０１における溶融部の体積は30mm3になる。
【００４６】
加熱から余熱に移行するタイミングとしては、過去からのデータの蓄積により、溶着ボス１０１の溶融部体積の７０〜９０％に達した（残存樹脂高さ）ときが適正であることが判った。当然、溶着ボス１０１の樹脂の種類、中空ボスである場合はボスの肉厚、等の条件も考慮することにより前記提示した移行タイミング以外に適切な移行タイミングは存在する。本実施例では、溶融部の体積が８０％になるところつまり、被固定物１０２の表面から3.2mmの高さ（残存樹脂高さ）のところに光電センサー２１を取付けた。
【００４７】
制御装置３８の制御回路４３には、熱カシメ工程における加熱、余熱及び冷却時間を図１３の様に設定した。
余熱時間：3.5秒
冷却時間：4秒
【００４８】
本実施例では、溶着チップ４への電圧印加のＯＮ．ＯＦＦを３回行っているが、均一な温度を長時間保持したい場合はさらに短い間隔で複数回ＯＮ、ＯＦＦを繰り返して行う場合もある。図１３において、溶着チップ４は、電圧印加のＯＮ、ＯＦＦに伴ってその温度が多少高低する。電圧の印加を止めた後は緩やかに温度は低下して行くが、この間が余熱時間である。図１４は電圧の印加中に外乱要因が発生して電圧が急激に上昇Ｐしたときの溶着チップ４の温度変化を現わしたもので、Ｐ１のように温度が急激に上昇する。但し、電圧の印加を止めた後の余熱曲線は図１３の時と変わらない。
【００４９】
以上、各設定した後、図７〜図１２に示す如く工程を経て熱カシメ方法を行う。
先ず、図７は熱カシメを行う前の説明図、図８は熱カシメ治具３を降下させて溶着チップ４を溶着ボス１０１の天面に押し当てた図。図９は溶着チップ４に電圧を印加して発熱させ、溶着ボス１０１を徐々に溶融していく説明図、図１０はピン２０が光電センサー２１内の遮光を解除して余熱工程へ移行した説明図、図１１は溶着ユニット１が設定位置まで降下し、冷却用エアーを溶着チップ４へ吹きかけている説明図、図１２は熱カシメが完了し熱カシメ治具３を上昇させた説明図である。
【００５０】
先ず図７に示す様に、樹脂製ベース１００へ突設された溶着ボス１０１を、被固定物１０２の固定孔１０３内へ通して溶着ボス１０１の先端を固定孔１０３から突出させ、更に、熱カシメ装置３２の受け治具（図示せず）へ収納した。その時、溶着ユニット１の最大下降位置は、下降リミット設定部材により調整しておく。光電センサー２１においては、ピン２０が光電センサー２１の下部に位置している。
【００５１】
次に図８の如く、熱カシメ装置３２の取付ベース２２をシリンダー３４により下降させると、熱カシメ治具３が降下し、溶着チップ４の先端は溶着ボス１０１の天面に当接される。更にシリンダー３４内のピストン３６を降下させると溶着ボス１０１は先当たりしているため動かないがスプリング２６が収縮されていることにより溶着ボス１０１へ押し付け力が加わる。また、下降リミット設定部材２７は取付けベース１００が下降することにより天板２４から離れる。
【００５２】
シリンダー３４のピストン３６がシリンダースイッチ３４ａの設置位置まで達すると、制御装置３８の接続スイッチ３９がＯＮになり、溶着チップ４へ電圧が印加されると同時に光電スイッチ２１がリセットされて検出状態になる。この時投光部３０からの光はピン２０により遮光されて受光部３１へは届かない。
【００５３】
更に溶着チップ４が発熱すると、図９の如く溶着ボス１０１は溶融し始め、溶融した樹脂は空間部に溜まると共に、熱カシメ治具３はスプリング２６の作用により降下する。
【００５４】
更に溶着ボス１０１の溶融が継続して図１０に示す如く溶着ボス１０１の残存高さが設定高さ以下になると、光電センサー２１内のピン２０が投光部３０の位置より下がり投光部３０の光が受光部３１へ投射される。そして、光電センサー２１からの信号が制御回路４３へ入力されて接続スイッチ４１がＯＦＦになり溶着チップ４への電圧印加が停止される。
【００５５】
溶着チップ４は、発熱が低下しても前記した図１３、１４に示すようにその余熱により溶着ボス１０１を溶融し続け、更に、図１１に示す様に、下降リミット設定部材２７が天板２４に当たると熱カシメ治具３の降下は停止する。
【００５６】
余熱で溶着ボス１０１を熱するため、瞬間的な加熱が原因とする熱分解を発生させることなく、溶着ボス１０１の中心まで熱を伝えることができる。その結果、溶着ボス１０１が均一に溶融され、固化した場合強度の高いカシメを得ることができる。
【００５７】
余熱時間経過後、制御装置の電磁弁４２ａを開き、冷却ホース１３を経由して冷却パイプ１０へ冷却エアーを送り込む。そして、冷却パイプ１０の開口部１２から溶着チップ４の裏面へ冷却エアーを吹きつけ、溶着チップ４及び溶融ボス１０１の溶融部を急冷する。冷却後のエアーは、スリット８より外部へ放出することにより、冷却効果が向上する。
【００５８】
溶融した樹脂が固化しカシメ部が形成され且つ冷却時間経過後、図１２に示す様に熱カシメ装置のシリンダー３４により取付板２４を上昇させて熱カシメ治具３を溶着ボス１０１から離反させ、次の溶着工程に備える。その結果、被固定物１０２が樹脂ベース１００にカシメ固定されて一体になった樹脂製品を得ることができた。
【００５９】
熱カシメ作業が完了した樹脂製ベース１００を引っ張り試験機に装着させて、カシメ強度を測定した。その結果、430Ｎの強度を確認できた。
実施例２における消費電力は550Ｗであった。
【００６０】
なお、本実施例では溶着チップ４が溶着ボス１０１の天面２４に当接してから溶着チップ４への電圧印加を開始したが、溶着ボス１０１の体積が大きい場合においては、電圧を印加をしながら溶着チップ４を降下させる場合もある。
【実施例３】
【００６１】
実施例３では、電源電圧がＡＣ２２０Ｖ（基準電圧の１０％増）にした以外は実施例２と同じ熱カシメ方法を行った。
溶着チップ１０１の高さ変化を検知して制御しているため、電源電圧が高くなった場合でも、加熱時間が短くなり溶着チップが高温にさらされる危険性がない。460Ｎの強度を確認できた。
【実施例４】
【００６２】
実施例４では、電源電圧がＡＣ１８０Ｖ（基準電圧の１０％減）にした以外は実施例２と同じ熱カシメ方法を行った。
【００６３】
溶着チップ４の高さ変化を検知して制御しているため、電源電圧が低くなった場合、加熱時間が長くなり溶着チップ４が溶融不十分になる危険性がない。
実施例４で行った樹脂製品を実施例２と同様にカシメ強度を測定した結果、420Ｎの強度を確認できた。
【比較例１】
【００６４】
比較例１では、基本的な構成は実施例１の熱カシメ装置と同じであるが、制御方法として溶着ボス１０１の突出部がすべて溶融し、溶着チップ４の先端が被固定物１０２の表面に当接するまで電圧の印加を継続した。
【００６５】
また、加熱時間、冷却時間の時間を設定する場合、工場での電圧変動を考慮して電源電圧が低い時の条件（基準電圧の１０％減）で各時間を設定した。
【００６６】
この条件を制御回路４３へ設定した場合、工場の電圧が基準電圧の１０％増加したことを想定して２２０Vで熱カシメを行った。
【００６７】
熱カシメ後、実施例２と同様にカシメ強度を測定した。その結果、310Ｎであり強度が低下していた。その原因として、電源電圧が高くなったことにより溶着チップ４が高温になり過ぎて、樹脂が熱分解を起こした結果であることが判明した。
比較例１における消費電力は665Ｗであった。
【比較例２】
【００６８】
比較例１では、設定電源電圧を基準電圧の１０％減でカシメ条件を設定したが、比較例２では、１０％高い条件で設定した。
【００６９】
その条件で、工場の電圧が基準電圧の１０％減少したことを想定して１８０Vで熱カシメを行った。
【００７０】
熱カシメ後、実施例２と同様にカシメ強度を測定した。その結果、140Ｎであり強度が低下していた。その原因として、溶着チップ４が十分に発熱していないため溶着ボスが十分に溶融せず、表面はカシメ形状をしているが、カシメ部の中は樹脂が融合していなかった。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】熱カシメ治具の正面図
【図２】熱カシメ治具を熱カシメ装置に取り付けた状態の側面図
【図３】熱溶着チップの説明図
【図４】位置検出センサの説明図
【図５】シリンダーとシリンダースイッチの説明図
【図６】制御装置の説明図
【図７】熱溶着工程であって、熱溶着開始直前の説明図
【図８】熱溶着が開始してチップが溶着ボスの先端に当接した状態の説明図
【図９】溶着中途の説明図
【図１０】溶着チップに対する電圧の印加を停止した時の説明図
【図１１】溶着チップと溶着ボスの溶融部を冷却している状態の説明図
【図１２】溶着が終了して熱着チップが上昇した状態の説明図
【図１３】電圧に変化がない場合の溶着チップの温度変化の説明図
【図１４】電圧に一時的な変化が発生した場合の溶着チップの温度変化の説明図
【図１５】一時的に電圧が降下した時の従来の溶着チップの温度変化の説明図
【符号の説明】
【００７２】
１            溶着ユニット
３            熱カシメ治具
４            溶着チップ
１０          冷却用エアパイプ
１４、１４ａ  電線
１８          スライドガイド
２１          光電センサー
３４          シリンダー
３４ａ        シリンダースイッチ
３８          制御装置
【図１】
2010042527.tif 000003
【図２】
2010042527.tif 000004
【図３】
2010042527.tif 000005
【図４】
2010042527.tif 000006
【図５】
2010042527.tif 000007
【図６】
2010042527.tif 000008
【図７】
2010042527.tif 000009
【図８】
2010042527.tif 000010
【図９】
2010042527.tif 000011
【図１０】
2010042527.tif 000012
【図１１】
2010042527.tif 000013
【図１２】
2010042527.tif 000014
【図１３】
2010042527.tif 000015
【図１４】
2010042527.tif 000016
【図１５】
2010042527.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月27日(2009.2.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．樹脂基材側に溶着ボスを突設し、この溶着ボスを被固定物側に形成した固定孔内に通して溶着ボスの先端を固定孔内から突出させ、この突出した溶着ボスの先端に溶着チップの溶融面を押し当てて溶着ボスの先端を溶融し、その後急冷することにより樹脂基材に被固定物をカシメ留めする方法において、
ｂ．前記溶着チップに対する電圧の印加を溶着チップが溶着ボスを溶融している中途で停止する、
ｃ．前記電圧の印加を停止した後も溶着チップの下降を継続してその余熱で溶着ボスを最終段階まで溶融する、
ｄ．前記溶融終了後に溶着チップの下降を停止し、併せて溶着チップ内に冷却エアーを吹き付けて溶着チップ及び溶融ボスの溶融部を急冷する、
ｅ．前記急冷により溶融部が固化した後溶着チップを溶着ボスから離反させて次の溶着工程に備える、
ｆ．ことを特徴とする電熱式溶着チップを用いて行う熱カシメ方法。
【請求項２】
前記電圧の印加を停止するタイミングは、溶着ボスが樹脂基材側の固定孔より突出している部分の残存被溶融樹脂量で決定することを特徴とする請求項１に記載の電熱式溶着チップを用いて行う熱カシメ方法。
【請求項３】
前記被溶融樹脂量は、溶着ボスが被固定物より突出している残存高さとこの断面積から演算された値で決定することを特徴とする請求項２に記載の電熱式溶着チップを用いて行う熱カシメ方法。
【請求項４】
前記溶着チップの下降停止タイミングと冷却エアの吹き出しのタイミングは、電圧の印加を停止した後溶着チップが被固定物に接触するまでの時間又は溶着ボスが被固定物から突出している最初の高さで決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電熱式溶着チップを用いて行う熱カシメ方法。
【請求項５】
ａ．樹脂基材側に溶着ボスを突設し、この溶着ボスを被固定物側に形成した固定孔内に通して溶着ボスの先端を固定孔内から突出させ、この突出した溶着ボスの先端に上方から溶着チップの凹状に形成した溶融面を押し当てて溶着ボスの先端を溶解しながら溶着チップを被固定物の表面に当接するまで下降させて溶着ボスの先端にカシメ用の膨大部を形成し、その後急冷することにより樹脂基材に被固定物をカシメ留めする熱カシメ装置において、
ｂ．前記溶着チップの下降動作に連動して下降するピンを設けると共にこのピンが下降して停止する直前の下降位置を検出して信号を出力する光電センサーを設けたこと、
ｃ．前記光電センサーからの信号を受けて前記溶着チップに対する電圧の印加を停止する制御回路を設けたこと、
ｄ．を特徴とする電熱式溶着チップを用いた熱カシメ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
更に請求項５に記載の発明においては、電熱式溶着チップを用いた熱カシメ装置において、ａ．樹脂基材側に溶着ボスを突設し、この溶着ボスを被固定物側に形成した固定孔内に通して溶着ボスの先端を固定孔内から突出させ、この突出した溶着ボスの先端に上方から溶着チップの凹状に形成した溶融面を押し当てて溶着ボスの先端を溶解しながら溶着チップを被固定物の表面に当接するまで下降させて溶着ボスの先端にカシメ用の膨大部を形成し、その後急冷することにより樹脂基材に被固定物をカシメ留めする熱カシメ装置において、ｂ．前記溶着チップの下降動作に連動して下降するピンを設けると共にこのピンが下降して停止する直前の下降位置を検出して信号を出力する光電センサーを設けたこと、ｃ．前記光電センサーからの信号を受けて前記溶着チップに対する電圧の印加を停止する制御回路を設けたこと、を特徴とするものである。
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月16日(2009.4.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．樹脂基材側に溶着ボスを突設し、この溶着ボスを被固定物側に形成した固定孔内に通して溶着ボスの先端を固定孔内から突出させ、この突出した溶着ボスの先端に溶着チップの溶融面を押し当てて溶着ボスの先端を溶融し、その後急冷することにより樹脂基材に被固定物をカシメ留めする方法において、
ｂ．前記溶着チップに対する電圧の印加を溶着チップが溶着ボスを溶融している中途で停止する、
ｃ．前記電圧の印加を停止した後も溶着チップの下降を継続してその余熱で溶着ボスを最終段階まで溶融する、
ｄ．前記溶融終了後に溶着チップの下降を停止し、併せて溶着チップ内に冷却エアーを吹き付けて溶着チップ及び溶融ボスの溶融部を急冷する、
ｅ．前記急冷により溶融部が固化した後溶着チップを溶着ボスから離反させて次の溶着工程に備える、
ｆ．ことを特徴とする電熱式溶着チップを用いて行う熱カシメ方法。
【請求項２】
前記電圧の印加を停止するタイミングは、溶着ボスが樹脂基材側の固定孔より突出している部分の残存被溶融樹脂量で決定することを特徴とする請求項１に記載の電熱式溶着チップを用いて行う熱カシメ方法。
【請求項３】
前記被溶融樹脂量は、溶着ボスが被固定物より突出している残存高さとこの断面積から演算された値で決定することを特徴とする請求項２に記載の電熱式溶着チップを用いて行う熱カシメ方法。
【請求項４】
前記溶着チップの下降停止タイミングと冷却エアの吹き出しのタイミングは、電圧の印加を停止した後溶着チップが被固定物に接触するまでの時間又は溶着ボスが被固定物から突出している最初の高さで決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電熱式溶着チップを用いて行う熱カシメ方法。
【請求項５】
ａ．樹脂基材側に溶着ボスを突設し、この溶着ボスを被固定物側に形成した固定孔内に通して溶着ボスの先端を固定孔内から突出させ、この突出した溶着ボスの先端に上方から溶着チップの凹状に形成した溶融面を押し当てて溶着ボスの先端を溶解しながら溶着チップを被固定物の表面に当接するまで下降させて溶着ボスの先端にカシメ用の膨大部を形成し、その後急冷することにより樹脂基材に被固定物をカシメ留めする熱カシメ装置において、
ｂ．前記溶着チップの下降動作に連動して下降するピンを設けると共に溶着チップの下降により溶融して溶着ボスの残存高さがあらかじめ設定された高さとなった位置を前記ピンの下降位置から検出して信号を出力する光電センサーを設けたこと、
ｃ．前記光電センサーからの信号を受けて前記溶着チップに対する電圧の印加を停止する制御回路を設けたこと、
ｄ．を特徴とする電熱式溶着チップを用いた熱カシメ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
更に請求項５に記載の発明においては、電熱式溶着チップを用いた熱カシメ装置において、ａ．樹脂基材側に溶着ボスを突設し、この溶着ボスを被固定物側に形成した固定孔内に通して溶着ボスの先端を固定孔内から突出させ、この突出した溶着ボスの先端に上方から溶着チップの凹状に形成した溶融面を押し当てて溶着ボスの先端を溶解しながら溶着チップを被固定物の表面に当接するまで下降させて溶着ボスの先端にカシメ用の膨大部を形成し、その後急冷することにより樹脂基材に被固定物をカシメ留めする熱カシメ装置において、ｂ．前記溶着チップの下降動作に連動して下降するピンを設けると共に溶着チップの下降により溶融して溶着ボスの残存高さがあらかじめ設定された高さとなった位置を前記ピンの下降位置から検出して信号を出力する光電センサーを設けたこと、ｃ．前記光電センサーからの信号を受けて前記溶着チップに対する電圧の印加を停止する制御回路を設けたこと、を特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
この発明の装置によれば、本発明の熱カシメ装置は電圧供給装置、冷却エアー噴出用の電磁弁を制御する制御回路、溶着ボスの溶融度合いを検知する位置センサーから構成されているため、実際の溶着ボスの溶融状態を検知しながら熱カシメを行うことができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
更に溶着ボス１０１の溶融が継続して図１０に示す如く溶着ボス１０１の残存高さが設定高さになると、光電センサー２１内のピン２０が投光部３０の位置より下がり投光部３０の光が受光部３１へ投射される。そして、光電センサー２１からの信号が制御回路４３へ入力されて接続スイッチ４１がＯＦＦになり溶着チップ４への電圧印加が停止される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
余熱時間経過後、制御装置の電磁弁４２ａを開き、冷却ホース１３を経由して冷却パイプ１０へ冷却エアーを送り込む。そして、冷却パイプ１０の開口部１２から溶着チップ４の裏面へ冷却エアーを吹きつけ、溶着チップ４及び溶着ボス１０１の溶融部を急冷する。冷却後のエアーは、スリット８より外部へ放出することにより、冷却効果が向上する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
実施例３では、電源電圧がＡＣ２２０Ｖ（基準電圧の１０％増）にした以外は実施例２と同じ熱カシメ方法を行った。
溶着ボス１０１の高さ変化を検知して制御しているため、電源電圧が高くなった場合でも、加熱時間が短くなり溶着ボス１０１が高温にさらされる危険性がない。460Ｎの強度を確認できた。
以上                                                                                
【手続補正書】
【提出日】平成21年5月15日(2009.5.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．樹脂基材側に溶着ボスを突設し、この溶着ボスを被固定物側に形成した固定孔内に通して溶着ボスの先端を固定孔内から突出させ、この突出した溶着ボスの先端に溶着チップの溶融面を押し当てて溶着ボスの先端を溶融し、その後急冷することにより樹脂基材に被固定物をカシメ留めする方法において、
ｂ．前記溶着チップに対する電圧の印加を溶着チップが溶着ボスを溶融している中途で停止する、
ｃ．前記電圧の印加を停止した後も溶着チップの下降を継続してその余熱で溶着ボスを最終段階まで溶融する、
ｄ．前記溶融終了後に溶着チップの下降を停止し、併せて溶着チップ内に冷却エアーを吹き付けて溶着チップ及び溶融ボスの溶融部を急冷する、
ｅ．前記急冷により溶融部が固化した後溶着チップを溶着ボスから離反させて次の溶着工程に備える、
ｆ．ことを特徴とする電熱式溶着チップを用いて行う熱カシメ方法。
【請求項２】
前記電圧の印加を停止するタイミングは、溶着ボスが樹脂基材側の固定孔より突出している部分の残存被溶融樹脂量で決定することを特徴とする請求項１に記載の電熱式溶着チップを用いて行う熱カシメ方法。
【請求項３】
前記被溶融樹脂量は、溶着ボスが被固定物より突出している残存高さとこの断面積から演算された値で決定することを特徴とする請求項２に記載の電熱式溶着チップを用いて行う熱カシメ方法。
【請求項４】
前記溶着チップの下降停止タイミングと冷却エアの吹き出しのタイミングは、電圧の印加を停止した後溶着チップが被固定物に接触するまでの時間又は溶着ボスが被固定物から突出している最初の高さで決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電熱式溶着チップを用いて行う熱カシメ方法。
【請求項５】
ａ．樹脂基材側に溶着ボスを突設し、この溶着ボスを被固定物側に形成した固定孔内に通して溶着ボスの先端を固定孔内から突出させ、この突出した溶着ボスの先端に上方から溶着チップの凹状に形成した溶融面を押し当てて溶着ボスの先端を溶解しながら溶着チップを被固定物の表面に当接するまで下降させて溶着ボスの先端にカシメ用の膨大部を形成し、その後急冷することにより樹脂基材に被固定物をカシメ留めする熱カシメ装置において、
ｂ．前記溶着チップの下降動作に連動して下降するピンを設けると共に溶着チップの下降により溶融して溶着ボスの残存高さがあらかじめ設定された高さとなった位置を前記ピンの下降位置から検出して信号を出力する光電センサーを設けたこと、
ｃ．前記光電センサーからの信号を受けて前記溶着チップに対する電圧の印加を停止する制御回路を設けたこと、
ｄ．を特徴とする電熱式溶着チップを用いた熱カシメ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
更に請求項５に記載の発明においては、電熱式溶着チップを用いた熱カシメ装置において、ａ．樹脂基材側に溶着ボスを突設し、この溶着ボスを被固定物側に形成した固定孔内に通して溶着ボスの先端を固定孔内から突出させ、この突出した溶着ボスの先端に上方から溶着チップの凹状に形成した溶融面を押し当てて溶着ボスの先端を溶解しながら溶着チップを被固定物の表面に当接するまで下降させて溶着ボスの先端にカシメ用の膨大部を形成し、その後急冷することにより樹脂基材に被固定物をカシメ留めする熱カシメ装置において、ｂ．前記溶着チップの下降動作に連動して下降するピンを設けると共に溶着チップの下降により溶融して溶着ボスの残存高さがあらかじめ設定された高さとなった位置を前記ピンの下降位置から検出して信号を出力する光電センサーを設けたこと、ｃ．前記光電センサーからの信号を受けて前記溶着チップに対する電圧の印加を停止する制御回路を設けたこと、を特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
この発明の装置によれば、本発明の熱カシメ装置は電圧供給装置、冷却エアー噴出用の電磁弁を制御する制御回路、溶着ボスの溶融度合いを検知する位置センサーから構成されているため、実際の溶着ボスの溶融状態を検知しながら熱カシメを行うことができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
更に溶着ボス１０１の溶融が継続して図１０に示す如く溶着ボス１０１の残存高さが設定高さになると、光電センサー２１内のピン２０が投光部３０の位置より下がり投光部３０の光が受光部３１へ投射される。そして、光電センサー２１からの信号が制御回路４３へ入力されて接続スイッチ４１がＯＦＦになり溶着チップ４への電圧印加が停止される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
余熱時間経過後、制御装置の電磁弁４２ａを開き、冷却ホース１３を経由して冷却パイプ１０へ冷却エアーを送り込む。そして、冷却パイプ１０の開口部１２から溶着チップ４の裏面へ冷却エアーを吹きつけ、溶着チップ４及び溶着ボス１０１の溶融部を急冷する。冷却後のエアーは、スリット８より外部へ放出することにより、冷却効果が向上する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
実施例３では、電源電圧がＡＣ２２０Ｖ（基準電圧の１０％増）にした以外は実施例２と同じ熱カシメ方法を行った。
溶着ボス１０１の高さ変化を検知して制御しているため、電源電圧が高くなった場合でも、加熱時間が短くなり溶着ボス１０１が高温にさらされる危険性がない。460Ｎの強度を確認できた。