(57)【要約】【課題】  スピン溶着過程におけるピンのずれを防止する。【解決手段】  熱可塑性樹脂製の基材に対し高速回転させながら圧入することにより、回転による摩擦熱により両者を溶融して固着するスピン溶着用の熱可塑性樹脂製のピン３０に回転工具からの回転力を伝達する装置にして、ピン頭部３１の被係止部に係止可能な回転軸上のビット１０と、上記ビットにピンを一時的に保持する手段２０と、回転状態のまま上記保持を解除可能な手段を有する。【選択図】    図１
2006187881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂製の基材に対し高速回転させながら圧入することにより、回転による摩擦熱により両者を溶融して固着するスピン溶着用の熱可塑性樹脂製のピンに回転工具からの回転力を伝達する装置にして、ピン頭部の被係止部に係止可能な回転軸上のビットと、上記ビットにピンを一時的に保持する手段と、回転状態のまま上記保持を解除可能な手段を有することを特徴とするスピン溶着用ピンへの回転力伝達装置。
【請求項２】
回転軸先端に固定されるビットと、頭部が上記ビットに係止されたピンの胴部を掴持する掴持部材を有し、上記掴持部材は回転軸の軸線方向に摺動自在に外挿される基部先端に掴持離脱及び掴持方向に拡縮する複数本の掴持爪を突設すると共に上記掴持爪に対し掴持方向の附勢力を与えた構成からなり、摺動する掴持部材は前進方向においては掴持爪の先端が上記ビット先端より前方に位置してピンの胴部を掴持し、後進方向においては掴持爪の先端裏側がビット外周を乗り越えることにより附勢力に抗して掴持離脱方向に押し開かれながらビット先端より後方に退避する請求項１記載のスピン溶着用ピンへの回転力伝達装置。
【請求項３】
ビットをピン頭部の外形に対応する係止穴部を有するボックスビットとし、上記係止穴部内にピン頭部から軸線方向に穿設したガイド孔に挿入可能なガイド軸を配した請求項１記載のスピン溶着用ピンへの回転力伝達装置。
【請求項４】
弾性素材により掴持部材を一体成型することにより、掴持爪に対し掴持方向の附勢力を与える手段とした請求項２又は３記載のスピン溶着用ピンへの回転力伝達装置。
【請求項５】
ビットをピン頭部の外形に対応する係止穴部を有するボックスビットとし、上記係止穴部内にピン頭部表面に密接する吸着パッドを設け、上記吸着パッドには空気の吸引の他、噴出も行うノズル孔を設けた請求項１記載のスピン溶着用ピンへの回転力伝達装置。
【請求項６】
熱可塑性樹脂製の基材に対し高速回転させながら圧入することにより、回転による摩擦熱により両者を溶融して固着するスピン溶着用の熱可塑性樹脂製のピンにおいて、ピンの頭部に軸線方向の孔を設けたことを特徴とするスピン溶着用ピン。
【請求項７】
熱可塑性樹脂製の基材に対し高速回転させながら圧入することにより、回転による摩擦熱により両者を溶融して固着するスピン溶着用の熱可塑性樹脂製のピンにおいて、ピンの先端を円錐状としたことを特徴とするスピン溶着用ピン。
【請求項８】
熱可塑性樹脂製の基材に対し高速回転させながら圧入することにより、回転による摩擦熱により両者を溶融して固着するスピン溶着用の熱可塑性樹脂製のピンにおいて、ピンの先端に軸線方向の孔を設けたことを特徴とするスピン溶着用ピン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転する部材同士の摩擦熱により熱可塑性樹脂製の部材同士を溶着するスピン溶着に使用するスピン溶着用ピンへの回転力伝達装置及びスピン溶着用ピンに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック部材同士の接合方法として、固定した熱可塑性樹脂製の基材に対し、熱可塑性樹脂製のピンを回転させながら当接し、回転による摩擦熱により両者を溶着するスピン溶着が公知である（公知例としては特許文献１）。この種の溶着方法においては、部材の面同士を当接して溶着する他、厚みのある基材内に高速回転するピンを圧入、進入させて溶融させた基材とピンの外壁を互いに不規則な形状に変形させて入り組ませて固着することも提案されている（公知例としては特許文献２）。
【０００３】
以上のスピン溶着方法は接着剤を用いないでプラスチック部材同士を接合できるので、接着剤による接着箇所の白化による見栄えの悪さや工程増を回避することができる有用な手段であり、特に後者の従来技術においては回転による摩擦熱により溶融したピンの外周箇所の樹脂が遠心力により綿飴状に拡散して変形し、これが基材の溶融した樹脂を巻き込んで互いに不規則な形状として入り組んだ状態となる現象を生じる。そこで、この段階で固化することにより、溶融して化学的に渾然一体となった溶着状態というよりは、むしろ両者が入り組んで物理的に嵌め合った状態での接合が実現されることとなる。よって、従来相容性の問題で接合が難しかった熱可塑性樹脂同士や、ポリプロピレンも強固に接合することが可能となる効果を奏する。
【特許文献１】特開平１０−１６０５５号公報
【特許文献２】特願２００３−４１６４９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記のスピン溶着方法において、ピンに回転を与える手段としては、電動ドリルやドライバー等の回転工具の先端にピンを係止して回転させることが行われていた。しかしながら、剛性のある部材内にドリル歯やネジを進入させる場合と異なり、スピン溶着においては基材もピンも共に溶融により軟化しているので基材によりピンを支えることが期待できず、回転工具の先端に単にピンを係止しただけでは回転するピンが基材内でぶれて正確な位置決めが行えないおそれがあった。
【０００５】
前記の場合において、公知のチャックを使用してピンを回転工具の先端に強固に固定することは容易に想到し得る事項である。しかしながら、チャックによる固定を外すに際してはピン側にも相対的な力が加わり、溶融した樹脂同士が固化していない状態で固定を解除するとピンが傾いたりずれたりするおそれがあり、完全に固化するまで待たなければならない不便さがあった。又、前記の後者の従来技術においては溶融させた基材とピンの外壁が互いに不規則な形状として入り組んだ時点で部品の回転を瞬時に停止することが望ましいが、その場合に回転工具側の傾きや移動等につられてピンが傾いたりずれたりすることを防止するために、直ちにピンから回転工具を引き離すことが必要となる。しかしながら、前記のようにチャックによる固定は直ちに外すことができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は以上の従来技術の問題点を解消したスピン溶着用ピンへの回転力伝達装置を提供することを目的として創作されたものである。即ち、この発明のスピン溶着用ピンへの回転力伝達装置は熱可塑性樹脂製の基材に対し高速回転させながら圧入することにより、回転による摩擦熱により両者を溶融して固着するスピン溶着用の熱可塑性樹脂製のピンに回転工具からの回転力を伝達する装置にして、ピン頭部の被係止部に係止可能な回転軸上のビットと、上記ビットにピンを一時的に保持する手段と、回転状態のまま上記保持を解除可能な手段を有することを特徴とする。
【０００７】
又、ここでは第２発明として前記の第１発明において、回転軸先端に固定されるビットと、頭部が上記ビットに係止されたピンの胴部を掴持する掴持部材を有し、上記掴持部材は回転軸の軸線方向に摺動自在に外挿される基部先端に掴持離脱及び掴持方向に拡縮する複数本の掴持爪を突設すると共に上記掴持爪に対し掴持方向の附勢力を与えた構成からなり、摺動する掴持部材は前進方向においては掴持爪の先端が上記ビット先端より前方に位置してピンの胴部を掴持し、後進方向においては掴持爪の先端裏側がビット外周を乗り越えることにより附勢力に抗して掴持離脱方向に押し開かれながらビット先端より後方に退避するスピン溶着用ピンへの回転力伝達装置も開示する。
【０００８】
又、ここでは第３発明として前記の第１発明において、ビットをピン頭部の外形に対応する係止穴部を有するボックスビットとし、上記係止穴部内にピン頭部表面に密接する吸着パッドを設け、上記吸着パッドには空気の吸引の他、噴出も行うノズル孔を設けたスピン溶着用ピンへの回転力伝達装置も開示する。
【発明の効果】
【０００９】
以上の構成よりなるこの発明によれば、ピンは回転軸上のビットに保持されるので、回転するピンは回転工具により支えられて基材内でぶれることがなく正確な位置決めが実現される。又、上記保持は回転状態のまま解除できるので、溶融させた基材とピンの外壁が互いに不規則な形状として入り組んだ時点で回転工具による保持を解除すれば、回転工具の慣性につられることなくピンの回転は瞬時に停止し、慣性による部品の回転が徐々に低下する過程で溶融した樹脂が徐々に硬化し、互いに不規則な形状として入り組んだ状態となった樹脂が破壊されることが防止される。
【００１０】
又、第２発明によれば、ピンが基材内に所定量進行すれば基材又は基材に重ねて取り付けられる部材の表面に掴持部材の掴持爪先端が当接して回転軸上を後進し、掴持爪の先端裏側がビット外周を乗り越えることにより附勢力に抗して掴持離脱方向に押し開かれながらビット先端より後方に退避するので、ピンの掴持が自動的に解除される効果を生じる。
【００１１】
又、第３発明によれば、ピンは吸着によりビットに保持され、吸着を停止することにより保持は直ちに解除される。そして、この場合に吸着パッド内のノズルから空気を噴出することにより上記の解除がより迅速に行われる他、噴出した空気により溶融したピンの冷却、固化が促進される効果も生じることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１乃至図８は第２発明の回転力伝達装置１の実施例を示す図である。図中符合１は回転軸であり、ここでは一端に設けたプラグ部３を電動ドリルやドライバー等の回転工具のソケットＤに嵌入、係止することにより回転工具から回転力が与えられる。図中符合１０は上記の回転軸１の前方に固定されるビットであり、ここではピン３０の頭部３１の外形に対応する係止穴部１１を有するボックスビットが採用される。一方、回転軸１先端には軸線方向に穿設された孔４にガイド軸５が嵌入され、ピン３０をビット１０の係止穴部１１に嵌入、係止した際に、ピン頭部３１から軸線方向に設けたガイド孔３２に上記ガイド軸先端が摺嵌されることにより、ピンの中心を回転軸の中心位置に規制して回転時のピンのぶれを防止する。
【００１３】
図中符合２０はビット１０に嵌入、係止されたピン３０が脱落しないように掴持するための掴持部材であり、ブッシュ２３を介して回転軸２の軸線方向に摺動自在に外挿される。上記掴持部材２０は基部２１の先端にピン３０の掴持離脱及び掴持方向に拡縮する複数本（ここでは２本の場合を図示）の掴持爪２２を突設すると共に上記掴持爪に対し掴持方向の附勢力を与えた構成からなり、この実施例においてはプラスチック等の弾性素材により掴持部材を一体成型することにより、掴持爪に対し掴持方向の附勢力を与える手段としている（特に、図５及び図６参照）。掴持爪２２はビット１０に嵌入、係止されたピン３０の胴部を掴持できるように先端において回転軸２の軸線方向に向かってく字状に屈曲される。
【００１４】
図１乃至図３は回転力伝達装置１の作用を示す図である。図１はピン３０を上記装置に保持した状態を示すものであり、ピンの頭部３１はビット１０の係止穴部１１に嵌入、係止されると共にガイド軸５がガイド孔３２に摺嵌される。この段階において掴持部材２０を最前方に前進させることによりビット１０前方に突出した掴持爪２２の先端が附勢力によりピン３０の胴部を掴持する。
【００１５】
次に、ピン３０が基材内に所定量進行すれば基材又は基材に重ねて取り付けられる部材の表面Ｐに掴持部材２０の掴持爪２２先端が当接して回転軸２上を後進し、掴持爪の先端裏側がビット１０の外周を乗り越えることにより附勢力に抗して掴持離脱方向に押し開かれながらビット先端より後方に退避する（図２参照）。この場合、掴持部材２０の掴持爪２２先端は裏側がビット１０の外周に凹設された環状溝１２に落ち込むことにより、退避位置で停止する（図３参照）。又、回転軸２上には、掴持部材２０の掴持爪２２が上記の環状溝１２を乗り越えてそれ以上後進することを阻止するために、ブッシュ２３が所定量後進した位置で当接するストッパー６が固定される。
【００１６】
図９乃至図１２は前記の第２発明の回転力伝達装置１に適したピンの一例を示す図である。このピン３０は熱可塑性樹脂により成型されるものであり、胴部に対し膨径した頭部３１外周は回転力伝達装置１のビット１０の係止穴部１１に対応した係止形状（ここでは六角形状を採用している）に構成され、更にガイド軸５が摺嵌されるべきガイド孔３２が軸線方向に穿設される。又、ピン３０の先端３３はスピン溶着時に位置決め効果を得られるように円錐状に構成される。尚、上記のピン３０には胴部に外嵌されるワッシャー３４が用意され、回転力伝達装置へ保持される際に上記ワッシャーが掴持部材２０の掴持爪２２先端と基材又は基材に重ねて取り付けられる部材の表面Ｐ間に介在されることにより、回転する掴持爪先端が基材又は基材に重ねて取り付けられる部材の表面に直接接触することを防止する。
【００１７】
図１３及び１４はピンの異なる実施例を示す図である。このピン４０は前記の実施例と同様の頭部４１、ガイド溝４１、ワッシャー（図示せず）を有する構成からなり、先端には軸線方向に孔４３が設けられる。上記の孔４３にはスピン溶着時に溶融した基材の一部が進入することが期待でき、それにより直進性が向上してぶれが防止される効果を生じることとなる。
【００１８】
図１５及び図１６は第３発明の回転力伝達装置５０の実施例を示す図である。図中符合５１は回転軸であり、ここでは一端に設けたプラグ部５２を電動ドリルやドライバー等の回転工具のソケット（図示せず）に嵌入、係止することにより回転工具から回転力が与えられる。図中符合５２は上記の回転軸５１の前方に固定されるビットであり、ここではピン７０の頭部７１の外形に対応する係止穴部５３を有するボックスビットが採用される。上記の係止穴部５３内にはピン頭部７１の表面７２に密接する吸着パッド５４が設けられる。上記吸着パッド５４はエラストマー等の弾性素材によりピン頭部７１の表面７２に沿った形状に構成されるものであり、ビット５２へのピンの嵌入、係止時にピン頭部が当接する位置に配されると共に中央にノズル５５が設けられる。
【００１９】
一方、回転軸５１には前記のノズル５５と挿通する空気回路部材６０及び６１が回転自在に外嵌され、ノズル５５に対する給排気を行う。
【００２０】
図１５はピン７０を回転力伝達装置５０に保持した状態を示すものであり、ピンの頭部７１はビット７０の係止穴部５３に嵌入、係止されると共に吸着パッド５４による吸着によりビットに保持される。
【００２１】
図１６はピン７０の回転力伝達装置５０への保持を解除した状態を示す図である。吸着パッド５４による吸着を解除するにはノズル５５からの負圧を解消すれば足りるが、ここでは更にノズルから空気を噴出することによりより迅速な吸着の解除を図っている。又、この場合、噴出した空気により溶融したピンの冷却、固化が促進される複合効果も生じることとなる。
【００２２】
図１７乃至図２０は前記の第３発明の回転力伝達装置５０に適したピンの一例を示す図である。このピン７０は熱可塑性樹脂により成型されるものであり、胴部に対し膨径した頭部７１外周は回転力伝達装置５０のビット５２の係止穴部５３に対応した係止形状（ここでは六角形状を採用している）に構成され、更に頭部表面７２は吸着パッド５４の吸着作用を高めるために球面状に構成される。一方、ピン７０の先端には軸線方向に孔７３が設けられる。上記の孔７３にはスピン溶着時に溶融した基材の一部が進入することが期待でき、それにより直進性が向上してぶれが防止される効果を生じることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第２発明の回転力伝達装置のピン保持時の一部切り欠き側面図。
【図２】同上、ピン保持の解除過程を示す一部切り欠き側面図。
【図３】同上、ピン保持の解除状態の一部切り欠き側面図。
【図４】第２発明の回転力伝達装置の掴持部材及びブッシュを取り除いた状態の側面図。
【図５】第２発明の回転力伝達装置の掴持部材及びブッシュの側面図。
【図６】第２発明の回転力伝達装置のブッシュの平面図。
【図７】第２発明の回転力伝達装置のピン保持時の側面図。
【図８】同上、ピン保持の解除状態の側面図。
【図９】ピンの側面図
【図１０】同上、断面図
【図１１】同上、ワッシャーの平面図
【図１２】ピンの平面図
【図１３】異なる実施例のピンの側面図
【図１４】同上、断面図
【図１５】第３発明の回転力伝達装置のピン保持時の一部切り欠き側面図。
【図１６】同上、ピン保持の解除状態の一部切り欠き側面図。
【図１７】ピンの側面図
【図１８】同上、断面図
【図１９】同上、平面図
【図２０】同上、底面図
【符号の説明】
【００２４】
１        第２発明の回転力伝達装置
２        回転軸
１０      ビット
２０      掴持部材
２２      掴持爪
３０      ピン
５０      第３発明の回転力伝達装置
５１      回転軸
５２      ビット
５４      吸着パッド
５５      ノズル
７０      ピン
【図１】
2006187881.tif 000003
【図２】
2006187881.tif 000004
【図３】
2006187881.tif 000005
【図４】
2006187881.tif 000006
【図５】
2006187881.tif 000007
【図６】
2006187881.tif 000008
【図７】
2006187881.tif 000009
【図８】
2006187881.tif 000010
【図９】
2006187881.tif 000011
【図１０】
2006187881.tif 000012
【図１１】
2006187881.tif 000013
【図１２】
2006187881.tif 000014
【図１３】
2006187881.tif 000015
【図１４】
2006187881.tif 000016
【図１５】
2006187881.tif 000017
【図１６】
2006187881.tif 000018
【図１７】
2006187881.tif 000019
【図１８】
2006187881.tif 000020
【図１９】
2006187881.tif 000021
【図２０】
2006187881.tif 000022