(57)【要約】【課題】  非溶着部を確実に断熱した状態で溶着部を加熱溶融し、複雑な形態の組立部品を使用する場合であっても的確に組み立て部品を溶着することが可能な溶着装置を提供する。【解決手段】  溶着部２０ａ、２２ａを有する一対の組立部品２０、２２を溶着部２０ａ、２２ａどうしを当接させ、溶着することにより一体の製品に組み立てる溶着装置であって、溶着部２０ａ、２２ａを加熱する加熱板５０と、組立部品２０、２２を保持するホルダ３０、３２と、ホルダ３０、３２を組立部品２０、２２の加熱位置と溶着位置に移動させる移動手段４０とを備え、加熱板５０には、加熱板５０の外部と組立部品２０、２２において加熱板５０と対向する部分にある非溶着部２０ｂに連通する連通孔５６が設けられ、連通孔５６に加熱板５０の外部に冷媒供給手段８０が設けられていることを特徴とする。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶着部を有する一対の組立部品を該溶着部どうしを当接させ、溶着することにより一体の製品に組み立てる溶着装置であって、
前記溶着部を加熱する加熱板と、前記組立部品を保持するホルダと、該ホルダを組立部品の加熱位置と溶着位置に移動させる移動手段とを備え、
前記加熱板には、該加熱板の外部と前記組立部品において該加熱板と対向する部分にある非溶着部に連通する連通孔が設けられ、
前記連通孔には前記加熱板の外部に冷媒供給手段が設けられていることを特徴とする溶着装置。
【請求項２】
前記加熱板には、前記組立部品において、前記溶着部よりも加熱板側に突出する非溶着部が進入可能な凹穴が形成されていると共に、該凹穴と加熱板の外部とを連通する連通孔が形成されていることを特徴とする請求項１記載の溶着装置。
【請求項３】
前記連通孔の内周面には、断熱材が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の溶着装置。
【請求項４】
前記断熱材は、前記連通孔に内挿可能なパイプ状に形成されていることを特徴とする請求項３記載の溶着装置。
【請求項５】
前記連通孔には、外周面に断熱材が設けられたパイプが内挿されていることを特徴とする請求項１または２記載の溶着装置。
【請求項６】
前記冷媒は空気であることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか一項記載の溶着装置。
【請求項７】
前記加熱板表面には、溶融した組立部品の付着を防止する付着防止処理が施されていることを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか一項記載の溶着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶着装置に関し、より詳細には、溶着部と非溶着部が近接している組立部品において、非溶着部への加熱を最小限に抑えて組立部品を溶着組み立て可能な溶着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の組立部品からなる製品を組み立ててなる場合に、少なくとも一つの組立部品の溶着部を加熱して溶融させ、溶融させた溶着部を他の組立部品の溶着部に当接させて互いの組立部品を溶着接合することにより製品を形成する溶着装置がある。このような溶着装置としては、溶着部に加熱板を押し当てて溶着部を溶融させる形式のものや、溶着部に熱風を噴き付けて溶着部を溶融させる形式のものが提供されている。
【０００３】
近年においては、製品の形状が複雑化し、組立部品の溶着部と非溶着部との離間距離が非常に近接しており、単純に加熱板に溶着部を当接させて加熱溶融させる従来技術では、溶着部と共に非溶着部までもが溶融されてしまい、溶着部のみを加熱溶融することが困難になっている。このように、溶着部と非溶着部との離間距離が近接している組立部品を溶着接合する際において好適に用いられる装置として、例えば、以下のような溶着装置が提案されている。
【０００４】
すなわち、帯板状に形成され、一側端面が溶着部の溶着面にほぼ対向して延びるように形成された通電発熱体を備える溶着装置であって、この溶着装置では通電発熱体を溶着面に接近または当接させて組立部品の溶着面を加熱する際に、通電発熱体および溶着面を冷却手段が設けられた包囲手段により包囲して非溶着部が加熱されないようにしていることを特徴とする溶着装置である。
【特許文献１】特開２００２−１６６４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した溶着装置においては、組立部品の溶着部は加熱しても非溶着部を非加熱状態にすることができ、組立部品を的確に加熱溶融して製品を高精度に形成することが可能になる。
しかしながら、溶着によって接合する組立部品の形状が複雑になると、溶着部が複雑な形状となり、溶着部に合わせて通電発熱体を製造することが困難になると共に製造コストがかさむといった課題がある。また、発熱体からの温度を断熱する遮蔽体はある程度の厚さを有していなければならないため、溶着部と非溶着部とが非常に近接している組立部品においては、遮蔽体によって的確に非溶着部を断熱することができなくなってしまうといった課題がある。
【０００６】
本発明は、溶着部と非溶着部とが接近している組立部品を用いて溶着方法によって製品を組み立てる場合において、非溶着部を確実に断熱した状態で溶着部を加熱溶融することができ、複雑な形態の組立部品を使用する場合であっても的確に組み立て部品を溶着することが可能な溶着装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、溶着部を有する一対の組立部品を該溶着部どうしを当接させ、溶着することにより一体の製品に組み立てる溶着装置であって、前記溶着部を加熱する加熱板と、前記組立部品を保持するホルダと、該ホルダを組立部品の加熱位置と溶着位置に移動させる移動手段とを備え、前記加熱板には、該加熱板の外部と前記組立部品において該加熱板と対向する部分にある非溶着部に連通する連通孔が設けられ、前記連通孔には前記加熱板の外部に冷媒供給手段が設けられていることを特徴とする溶着装置である。
【０００８】
また、前記加熱板には、前記組立部品において、前記溶着部よりも加熱板側に突出する非溶着部が進入可能な凹穴が形成されていると共に、該凹穴と加熱板の外部とを連通する連通孔が形成されていることを特徴とする。
これにより、溶着面を加熱板で加熱溶融させる際において、溶着面よりも、加熱板側に突出する突出部が形成されている組立部品であっても、溶着面のみを加熱溶融させることができ、複雑な形状の組立部品であっても、精度のよい溶着作業が可能になる。
【０００９】
また、前記連通孔の内周面には、断熱材が設けられていることを特徴とする。
これにより、連通孔を通過する冷媒が非溶着部以外の部分における加熱板の熱を吸収してしまうことを防止できる。
【００１０】
また、前記断熱材は、前記連通孔に内挿可能なパイプ状に形成されていることを特徴とする。
また、前記連通孔には、外周面に断熱材が設けられたパイプが内挿されていることを特徴とする。
これらにより、連通孔を通過する冷媒が非溶着部以外の部分における加熱板の熱を吸収することを防止すると共に、冷媒の供給量を一定に保つことが可能になる。
【００１１】
また、前記冷媒は空気であることを特徴とする。
これにより、安価な溶着装置にすることができると共に、溶着装置の取り扱いが容易になる。
【００１２】
また、前記加熱板表面には、溶融した組立部品の付着を防止する付着防止処理が施されていることを特徴とする。
これにより、組立部品の溶着部における部材やせを防ぐことができ、製品の形状を精密に管理することが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明によれば、加熱板に対向する部分に溶着部と非溶着部を有する組立部品であっても、溶着部は確実に加熱溶融させながらも、非溶着部を断熱することができるので、組立部品どうしを当接させて製品を形成する際に、製品の完成形状を高精度で管理することが可能になる。特に、溶着を行う組立部品において、加熱板に対向する位置にある溶着部と非溶着部との離反距離が狭い場合に有効となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明にかかる溶着装置の実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本実施の形態における組立部品の一例を示す斜視図である。図２は、本実施の形態における溶着装置の概略構成を示す説明図である。図３は図２における加熱板のＡ−Ａ線における断面図である。
本実施の形態においては、２つの組立部品２０、２２を対向させて互いに溶着することにより製品を形成する溶着装置について説明する。
【００１５】
溶着装置１０は、組立部品２０、２２を保持するホルダ３０、３２と、ホルダ３０、３２を接離動させる移動手段４０、４２と、組立部品２０、２２の溶着部２０ａ、２２ａを加熱溶融する加熱板５０と、ホルダ３０、３２の接離動方向と直交する方向に加熱板５０を進退動させる進退動手段６０と、これらの動作を制御する制御手段７０とにより構成されている。
【００１６】
組立部品２０および２２は、溶着部２０ａおよび２２ａを加熱板５０に当接させて加熱溶融した後、溶着部２０ａおよび２２ａどうしを対向させて接合することにより一体の製品として形成されるものである。なお、本実施の形態においては、加熱板５０の加熱面には、剥離性の良好な樹脂材料からなる保護膜５２が塗布され、溶融した組立部品２０および２２の一部が加熱面に付着することを防止している。
【００１７】
図１に示すように、一方の組立部品２０には、溶着部２０ａの端面位置よりも他方の組立部品２２側（加熱板５０側）に突出する円筒状に形成された突出部２０ｂが設けられている。このため、加熱板５０の一方の加熱面側には、図３に示すように組立部品２０の溶着部２０ａを加熱板５０に当接させた際に、突出部２０ｂが加熱板に接触しないようにするために、突出部２０ｂが収容される凹穴５４が形成されている。凹穴５４における内径寸法Ｄ１および深さＨ１は、突出部２０ｂにおける外径寸法Ｄ２および溶着部２０ａの端面からの突出部２０ｂの突出量Ｈ２よりも大きくなるように形成されている。
【００１８】
このように、非溶着部である突出部２０ｂがすっぽりと収容される大きさに凹穴５４が形成されているため、組立部品２０の非溶着部である突出部２０ｂが加熱板５０に接触することを防ぐことができる。しかしながら、突出部２０ｂは加熱板５０に接触はしていないものの、加熱板５０により外周面が覆われているため、突出部２０ｂに加熱板５０からの輻射熱が作用してしまう。これにより、組立部品２０、２２に軟化や溶融が生じ、突出部２０ｂが変形してしまうことがある。特に、突出部２０ｂの外周面と溶着部２０ａとの離反距離が近接している場合においてはその傾向が顕著であり、従来技術における溶着装置においては、対応可能な製品形状（組立部品形状）に制限があった。
【００１９】
そこで、本実施の形態における加熱板５０には、凹穴５４の内周面と加熱板５０の外部とを連通する連通孔５６を形成し、連通孔５６を介して凹穴５４と加熱板５０の外部とが連通するように設けている。本実施形態では、図２、図３に示すように、凹穴５４に連通する配置に、凹穴５４を介して加熱板５０を上下に貫通するように２本の連通孔５６が配設されている。また、連通孔５６の内部空間には、断熱材により形成されたパイプ５８が内挿されている。また、加熱板５０の上部一方の連通孔５６には送風手段８０が接続されている。
【００２０】
送風手段８０は、連通孔５６を介して、加熱板５０の外部から凹穴５４内に向けて外部空気を供給するものであり、非溶着部である突出部２０ｂの軟化、溶融を防止する。送風手段８０の動作もまた、制御手段７０により制御されている。
なお、凹穴５４に連通して設ける連通孔５６は２本以上設ける形態とすることも可能である。送風手段８０が接続されていない連通孔５６の断面積は、送風手段８０が接続されている連通孔５６の断面積よりも小さくなっていることが好ましい。凹穴５４に供給される外部空気は、凹穴５４部分で若干滞留する方が非溶着部である突出部２０ｂを冷却する効果が向上するためである。
【００２１】
また、組立部品２０および２２を支持するホルダ３０、３２には、組立部品２０、２２を嵌め込んで取り付けするための凹部３０ａ、３２ａが組立部品２０、２２の外形形状に合わせて形成されている。ホルダ３０、３２は流体シリンダにより構成された移動手段４０により互いの凹部３０ａ、３２ａを対向させて接離動自在に設けられている。
【００２２】
移動手段４０および進退動手段６０の伸縮量および伸縮タイミング等の動作、加熱板５０の温度、送風手段８０による送風タイミングおよび送風量は制御手段７０によって制御される。制御手段７０は、ＣＰＵ、記憶手段等により構成され、記憶手段に予め記憶されている制御プログラムに基づいて移動手段４０、進退動手段６０等の動作が制御されている。
【００２３】
次に、本実施の形態における溶着装置１０による、組立部品２０、２２の溶着方法について説明する。図４は、溶着方法の工程を示す説明図である。図５から図９は、各工程における溶着装置の状態を示す平面図である。なお、図５〜図９においては、制御手段７０の表示が省略されている。
まず、予め加熱板５０のスイッチを印加し、加熱板５０を加熱する（ステップ１）。加熱板５０には、温度制御手段が設けられていて、加熱板５０の温度が一定に保たれている。次に、図５に示すように、ホルダ３０、３２に組立部品２０、２２を取り付ける（ステップ２）。なお、移動手段４０は、この時点においてホルダ３０、３２をそれぞれ最大限に離反させた状態にホルダ３０、３２を支持している。組立部品２０、２２は、ホルダ３０、３２に形成された凹部３０ａ、３２ａに若干押し込む程度でよい。組立部品２０、２２をホルダ３０、３２の凹部３０ａ、３２ａに取り付けることにより、溶着部２０ａ、２２ａが加熱板５０の表面に平行となる。
【００２４】
次に、図示しないスイッチをオンにする（ステップ３）と、進退動手段６０により加熱板５０が組立部品２０、２２の加熱位置に移動する（ステップ４）。加熱板５０が加熱位置まで移動すると、制御手段７０は、図６に示すように、移動手段４０により組立部品２０、２２を加熱板５０に向けて移動させ、溶着部２０ａ、２２ａを加熱板５０に押圧させる（ステップ５）。
この押圧操作と同時に制御手段７０は、送風手段８０に、連通孔５６への送風を開始させる（ステップ６）。
【００２５】
ホルダ３０、３２に支持された状態で組立部品２０、２２が加熱板５０に押圧されることにより、組立部品２０、２２の溶着部２０ａ、２２ａが加熱板５０に当接し、軟化または溶融される（ステップ７）。
制御手段７０は、少なくとも溶着部２０ａ、２２ａを加熱している最中は、送風手段８０に連通孔５６および凹穴５４へ外部空気を強制的に送り込ませる。送風手段８０が接続された側（上流側）の連通孔５６から送り込まれた外部空気は、断熱された状態で非溶着部である突出部２０ｂに送り込まれた後、突出部２０ｂの外周に沿って突出部２０ｂを冷却しながらゆっくりと移動した後、下流側の連通孔５６から排出される。このように非溶着部である突出部２０ｂに、強制的に外部空気を断熱した状態で流入させることにより、突出部２０ｂは常に冷却されている。したがって突出部２０ｂが加熱板５０からの輻射熱により軟化、溶融してしまうことはない。
【００２６】
このようにして溶着部２０ａ、２２ａのみを軟化もしくは溶融した後、制御手段７０は、図７に示すように、移動手段４０により組立部品２０、２２を離反させ（ステップ８）、送風手段８０による送風を停止させた後（ステップ９）、進退動手段６０により加熱板５０を退避位置に移動させる（ステップ１０）。この際、移動手段４０は、加熱板５０が退避することができる程度にホルダ３０、３２を移動させればよい。
【００２７】
制御手段７０は、図８に示すように、再び移動手段４０により組立部品２０、２２を対向させた状態で、溶着部２０ａ、２２ａどうしを若干押圧気味に所要時間にわたって当接させる（ステップ１１）。溶着部２０ａ、２２ａが冷却した後、制御手段７０は、図９に示すように、移動手段４０を最短となるまで縮小させて、ホルダ３０、３２どうしを離反させる（ステップ１２）。この際、組立部品２０、２２を溶着接合して形成された製品２４は、ホルダ３０、３２のいずれからも離脱することがあるため、ホルダ３０、３２間の下方側にワーク受け部（図示せず）を配設しておく。
【００２８】
ホルダ３０、３２を離反させた後、いずれか一方のホルダ３０、３２または製品受け部から製品２４を取り出す（ステップ１３）。こうして、製品を組み立てる（サイクルが修了する）。次いで、図５に示すように、ホルダ３０、３２の凹部３０ａ、３２ａに新たな組立部品２０、２２を取り付け（ステップ２）た後、再度スイッチをオンにすると、制御手段７０によりステップ３以降の作業が繰り返し実行される。
【００２９】
以上に、本発明にかかる溶着装置１０の実施の形態を説明してきたが、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものではない。
本実施の形態においては、組立部品２０に、加熱板５０に当接させる溶着部２０ａの位置よりも加熱板５０側に突出する突出部２０ｂが形成されているため、組立部品２０の非溶着部である突出部２０ｂを収容する凹穴５４をホルダ３０に設けたが、組立部品２０、２２の形態によっては、凹穴５４は必ずしも必要ではない。
【００３０】
例えば、図１０に示すように、組立部品２０の溶着部２０ａに囲まれた範囲に溶着部２０ａの端面が突出しない形態の非溶着部２０ｃがある場合には、凹穴５４は不要である。この場合には、加熱板５０の外部と非溶着部２０ｃを連通する連通孔５６を設けるようにすれば良い。溶着部２０ａと非溶着部２２ａとが接近して配設されている場合でも、送風手段８０により外部空気が連通孔５６を介して強制的に流入されることにより、非溶着部２０ｃが加熱されて変形することを防止することができる。
【００３１】
また、本実施の形態においては、連通孔５６に断熱材からなるパイプ５８を内挿しているが、断熱材で外周面が覆われたパイプを内挿する形態としても良い。要は、凹穴５４に供給される冷媒を断熱しながら供給することができればいずれの形態であっても構わない。
さらにまた、送風手段８０が接続されていない連通孔５６には、断熱材による断熱処理は必ずしも配設する必要はなく、連通孔５６のままでよい場合もある。排出する空気は断熱する必要はないからである。
【００３２】
また、本実施形態においては、外部空気は、送風手段８０が接続された連通孔５６から凹穴５４に供給された後、下流側の連通孔５６から外部に連続的に排出されているが、下流側の連通孔５６（送風手段８０が接続されていない連通孔５６）にバルブ（図示せず）を設ける形態としてもよい。なお、バルブは制御手段７０により開閉動作が制御されていればなおよい。
これによれば、送風手段８０が非溶着部に外部空気を供給する際において、制御手段７０が下流側の連通孔５６のバルブを閉じ、送風手段８０が連通孔５６と凹穴５４により構成される空間に外部空気を圧入し、所要時間後に、制御手段７０がバルブを開くことによって、連通孔５６と凹穴５４に圧入され、非溶着部付近の熱を奪った外部空気を一気に外部へ排出させる形態とすることが可能である。
【００３３】
また、上記実施形態では送風手段８０を用いて非溶着部に外部空気を流入させているが、送風手段８０の代わりに吸気手段を配設しても良い。連通孔５６に供給される空気の容量は、送風手段８０や吸気手段の配設箇所の数により調整することができる。また、連通孔５６は、すべて同じ断面積を有していなくてもよく、必要に応じて連通孔５６の断面積を変更して、連通孔５６に供給される空気の容量を調整する形態にすることもできる。
さらには、冷媒としては、空気以外にも水等の他の流体を用いることができる。組立部品の材料に応じて、適切な冷媒を選択することができるのはいうまでもない。
【００３４】
また、上記実施形態においては、加熱板５０を進退動させることにより、ホルダ３０、３２の移動経路と干渉しないようにしていたが、移動手段４０が加熱板５０を回避して組立部品２０、２２を対向させて当接させることができれば、加熱板５０の進退動手段６０は必ずしも必要という訳ではない。
また、移動手段４０および進退動手段６０には、適宜の駆動手段、モータ、エアシリンダ等が用いられる。
さらにまた、製品は２つの組立部品２０、２２のみではなく、３以上の組立部品を溶着する形態とすることももちろん可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施の形態における組立部品の一例を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態における溶着装置の概略構成を示す説明図である。
【図３】図２における加熱板のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】溶着方法の手順を示す説明図である。
【図５】ステップ１からステップ４における溶着装置の状態を示す平面図である。
【図６】ステップ５からステップ７における溶着装置の状態を示す平面図である。
【図７】ステップ８からステップ１０における溶着装置の状態を示す平面図である。
【図８】ステップ１１における溶着装置の状態を示す平面図である。
【図９】ステップ１２からステップ１３における溶着装置の状態を示す平面図である。
【図１０】他の実施の形態における溶着装置の加熱板の説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  溶着装置
２０、２２  組立部品
２０ａ、２２ａ  溶着部
２４  製品
３０、３２  ホルダ
３０ａ、３２ａ  凹部
４０  移動手段
５０  加熱板
５２  保護膜
５４  凹穴
５６  連通孔
５８  パイプ
６０  進退動手段
７０  制御手段
８０  送風手段
【図１】
2006159805.tif 000003
【図２】
2006159805.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006159805.tif 000009
【図８】
2006159805.tif 000010
【図９】
2006159805.tif 000011
【図１０】
2006159805.tif 000012