(57)【要約】【技術課題】  熱可塑性樹脂成形品と被固定物とを溶着チップを用いて固定する際、被固定物の板厚のばらつきに伴う溶融樹脂量の変化に対応できる溶着チップを得る。【解決手段】  溶着ボス７１の先端を溶融すると、この溶融した樹脂が溶着チップ１１の凹部１８に充満する。このとき、凹部１８の容量では収容しきれない余剰分の樹脂は、樹脂逃げ開口部１９内に逃がす。このようにすると、溶融樹脂量の変化に対応することができるため、十分な強度のかしめ部７６を形成することができると共に、バリの発生を防止できる。また、逃げ開口部１９から逃げた樹脂が任意形状あるいは数となるように逃げ開口部１９の数あるいは形状を決定することにより、余剰片７４の形状あるいは数を特定してかしめ部７６の意匠性あるいはメッセージ性を高めることができる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂成形品側に形成された溶着ボスを熱可塑性樹脂製被固定物側に形成された固定孔に通し、この固定孔から突き出た前記溶着ボスの先端側に溶着チップの先端面に形成した凹状の当接面を押し当てて溶着ボスが固定孔から突き出た部分を加熱溶融して固定孔の直径より大きい直径を持つかしめ部を形成することにより、成形品に被固定物を固定する際に用いられる溶着チップにおいて、前記溶着チップの先端面に形成された当接面の周縁に溶融した余剰の樹脂を逃がすための逃げ開口部を設けたことを特徴とする溶着チップ。
【請求項２】
請求項１記載の溶着チップの当接面の周縁に形成された逃げ開口部は、溶融樹脂のはみ出し方向を制御できるように１ヶ所又は複数ヶ所形成されていることを特徴とする溶着チップ。
【請求項３】
請求項１記載の溶着チップの当接面の周縁に形成された逃げ開口部は、かしめ部の周囲に任意形状のはみ出し部を形成して、意匠性を持たせることができるように、任意形状に形成されていることを特徴とする溶着チップ。
【請求項４】
請求項１記載の溶着チップの当接面の周縁に形成された逃げ開口部は、かしめ部の周囲に任意数のはみ出し部を形成して、メッセージ性をもたせることができるように特定された数形成されていることを特徴とする溶着チップ。
【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へ被固定物を溶着（固定）する際に、熱可塑性樹脂成形品の一部に溶着ボスと称される変形部を形成し、この変形部を熱で溶融することにより、成形品に被固定物をかしめ止めする熱可塑性樹脂成形品の熱溶着に用いられる溶着チップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱可塑性樹脂製成形品（以下「成形品」と称す）へ被固定物を溶着（固定）する時、成形品側に形成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、この固定孔から突き出た溶着ボスの先端側を加熱体の当接面に形成された凹部により加熱溶融して固定孔の直径より大きい直径を持つかしめ部を形成して溶着固定（かしめ）する溶着方法が一般的に用いられている。
そして、前記加熱体には、ヒーター（熱源）により加熱された熱棒や、電圧を印加し、ジュール熱で発熱させる抵抗発熱体からなる溶着チップなど様々なタイプがある。
本発明は、後者の溶着チップに関するもので、この溶着チップとしては、次のような構成のものが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特公平０４−０１９０１６号公報  この特許文献１に示された溶着チップは、図９に示すように、先端の当接面を凹曲面とした抵抗発熱体（溶着チップ）、電線（電極），冷却用エアーパイプ，及び前記冷却用パイプを固定する支持部材からなり、抵抗発熱体と電線は溶接等で電気的に接続した後、その周囲を樹脂製のカバーにて包含することにより抵抗発熱体、電線，冷却用エアーパイプを一体とした構成である。  溶着方法としては、溶着チップの当接面を溶着ボスに押し当て、加熱、溶融する。その後冷却用エアーパイプから冷却エアーを吹きかけて当接面を冷却することにより溶着ボスの溶融部を固化した後、溶着チップを引き離し、溶着を完了すると云うものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記説明したように、従来の溶着チップについては、次のような問題点がある。
１．特許文献１にあっては、溶着ボスを溶融して押し潰した時に、溶着チップの先端と被固定物との隙間から、溶融した樹脂が外にはみ出し、これが溶着チップの側面に付着して溶着チップの離脱を容易に行うことが出来なかったり、無理して離脱させることにより溶着部が白化したり、クラックが発生したりする場合がある。
２．特許文献１にあっては、被固定物がプリント基板の様に積層板の場合、生産ロットによりその厚さ変動が大きく、被固定物が厚い方向へバラついた場合、溶着ボスの溶け代が短いため、溶融樹脂量が少ないのでチップ内が樹脂の充填不足により溶着不良を起こす。
また、逆に被固定物が薄い方向へバラついた場合、溶着ボスの溶け代が長いため溶融樹脂量が多くなり、溶着チップの先端と被固定物の間から、溶融した樹脂がはみ出し、はみ出した樹脂が薄いバリ状態の場合、製品内に落下し異物となってしまうことがある。
例えば、プリント基板を樹脂成形品のシャーシに取り付ける場合、溶着ボスの直径が２mm、高さが２ｍｍである時、プリント基板の厚さのばらつきにより、プリント基板より突き出る溶け代寸法が変化し、その結果、溶融する樹脂量は次の様になる。
プリント基板の厚さセンター値である１．６mmの場合、６．２８ｍｍ３、厚さが１．５ｍｍ（下限値）の場合、６，６ｍｍ３、厚さが１．７ｍｍ（上限値）の場合５．９７ｍｍ３。
したがって、０．６３mm３の範囲で溶融樹脂樹脂量が変動することになる。
３．特許文献１にあっては、溶着時の樹脂のはみ出しにより、清掃の回数が多くなり、生産効率を悪くさせていた。
本発明は、溶着チップにおいて、上記した１〜３の課題の様に、被固定物の生産ロットによる板厚の変化に伴う溶融樹脂量が変化しても的確な溶着が行える溶着チップを得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、溶着チップにおいて、熱可塑性樹脂成形品側に形成された溶着ボスを熱可塑性樹脂製被固定物側に形成された固定孔に通し、この固定孔から突き出た前記溶着ボスの先端側に溶着チップの先端面に形成した凹状の当接面を押し当てて溶着ボスが固定孔から突き出た部分を加熱溶融して固定孔の直径より大きい直径を持つかしめ部を形成することにより、成形品に被固定物を固定する際に用いられる溶着チップにおいて、前記溶着チップの先端面に形成された当接面の周縁に溶融した余剰の樹脂を逃がすための逃げ開口部を設けたことを特徴とするものである。
このように、溶着チップの当接面に樹脂の逃げ開口部を設けたことにより、チップ内におさまりきれずはみ出した溶融樹脂は開口部の空間内にたまり、その結果、溶着チップ側面にはみ出した樹脂がチップの周囲にまわらなくなるので、溶着終了後の溶着チップの離脱が容易になる。また、樹脂のはみ出しがなくなり、従来発生していたはみ出した樹脂の落下による製品内の不良をなくすことができる。また、溶着チップの側面へ樹脂の付着が発生しなくなったので溶着チップの掃除回数を削減することができる。
【０００６】
更に、請求項２に記載の発明においては、請求項１記載の溶着チップの当接面の周縁に形成された逃げ開口部は、溶融樹脂のはみ出し方向を制御できるように１ヶ所又は複数ヶ所形成されていることを特徴とするものである。
従来の溶着チップは、凹状の当接面において、溶融樹脂が収容しきれなくなった場合、当接面と被固定物の間から外部へあふれ出すが、その方向を定める機能を有していないため不都合な方向へあふれ出す場合がある。
本発明の当接面へ開口部を設けた溶着チップを用いることにより、溶融樹脂が凹状の当接面の容量値以上になっても逃げ開口部を設けているので、はみ出し方向を一定方向へ規制制御することができる。
【０００７】
更に、請求項３に記載の発明においては、請求項１記載の溶着チップの当接面の周縁に形成された逃げ開口部は、かしめ部の周囲に任意形状のはみ出し部を形成して、意匠性を持たせることができるように、任意形状に形成されていることを特徴とするものである。
例えば、逃げ開口部の形状を３角形にすると「太陽」のシンボルになり、半円形にすると「花」のシンボルを表すことができる。したがって、外観部に本溶着方法を用いることにより意匠性に富んだ製品を得ることが出来る。
【０００８】
更に、請求項４に記載の発明においては、請求項１記載の溶着チップの当接面の周縁に形成された逃げ開口部は、かしめ部の周囲に任意数のはみ出部を形成して、メッセージ性をもたせることができるように特定された数形成されていることを特徴とするものである。
例えば、本溶着チップを用いて組み立てたユニットを解体する場合、解体する順序を定めておく必要がある。その時、溶着チップへ解体順序に従って開口部の数を多くし、解体時には開口部より形成された余剰片の数に従って解体を行うようにすると、解体を安全に行うことができ、各部材の損傷も軽減出来る効果を得られる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１〜請求項４に記載の発明によると、溶着チップにおいて、次のような効果が得られる。
ａ．チップ当接面に１ヵ所以上の開口部を設け意識的にはみ出し部を設けたことにより、余剰の溶融樹脂が開口部に収納され、その結果、はみ出した溶融樹脂が溶着チップ側面にまわることがなく、溶着終了後溶着チップの離脱が容易である。
ｂ．開口部にはみ出した溶融樹脂がたまることによって、薄肉のバリが発生せず、よってこのバリが製品内に落下して異物になることを防ぐことができる。
ｃ．はみ出した溶融樹脂が溶着チップ側面にまわることがなく、溶着チップの掃除の回数が減り、効率的に作業を進めることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の溶着チップ及びそれを用いた熱溶着装置は、チップ先端の当接面に１ヵ所以上の樹脂の逃げ開口部を設けたことを特徴とし、公知の手段（工程）で溶着を行い、成形品に被固定物を固定するものである。
また、開口部の形状に特徴付けることにより、形成されたかしめ部は意匠的向上、又は、メッセージ性を持たせる事ができる。
次に、本発明の実施例を各図に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
請求項１及び請求項２に対応する実施例について説明する。
図１（ａ）は本発明熱溶着装置の斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部拡大図、図２は熱溶着装置の断面図である。熱溶着装置１ａの構成は、溶着チップ１１を発熱させるため溶接等で接続された一対の電線１２、ボス溶融後に溶着チップ１１を冷却するためのエアーを通すエアーパイプ１３、他に、支持部材１４、カバー１５からなる。
溶着チップ１１について説明すると、ステンレスからなる凹状の当接面１６を持つ筒状の中空体であり、更にその側面には前記当接面１６から後端の開口部へ向けて冷却用エアーを外部へ排出するためのスリット１７が形成されている。そして、そのスリット１７により、溶着チップ１１の後部は二股状に分かれていて、各々受電端子部となっている。
【００１２】
更に溶着チップ１１の当接面１６について説明すると、当接面１６には溶融した樹脂をかしめ部として形成する周縁１８ａを有する凹部１８を形成し、この凹部１８の周縁１８ａにおいては余剰樹脂が逃げるための逃げ開口部１９が周縁１８ａにおいて１８０°の位置に２ヵ所設けてある。寸法について説明すると、チップ（当接面）先端と逃げ開口部１９の段差Ｈは０．３５ｍｍであり、逃げ開口部１９の幅Ｗは１．４ｍｍである。したがって本実施例の溶着チップ１１は、ボス溶融時に溶着チップ１１の凹部１８からはみ出た余剰樹脂を逃げ開口部１９に溜めることができる。
次に図３（ａ）〜（ｄ）を用いて、前記説明した溶着チップ１１を用いた熱溶着装置１ａによる溶着工程を説明する。なお、熱溶着装置１ａは動作が理解できるようにカバーを除いて表示している。
溶着工程は、熱可塑性樹脂成形品のシャーシへ電気部品を実装した基板３１をかしめ固定するのが目的である。
【００１３】
まず、図３（ａ）に示すように、基板３１に開口した固定孔５１へ成形品７２に一体成形された溶着ボス７１を貫通させる。次に、熱溶着装置１ａを図３（ｂ）の様に降下させ、溶着チップ１１の当接面１６を溶着ボス７１へ被せるように押し付ける。電線１２へ電圧を供給すると溶着チップ１１は発熱する。その熱で溶着ボス７１先端から溶融し、溶融した樹脂が溶着チップ１１の凹部１８に充満する。この時、基板３１の厚さのばらつきにより基板３１の厚さが薄い場合、溶融ボス７１の溶融する体積が増すため凹部１８の容量で収納しきれなくなる。その結果、はみ出した余剰分の樹脂が逃げ開口部１９にたまる。設定された溶融工程時間が経過した後、電圧の印加を止めると同時に加熱された溶着チップ１１にエアーパイプ１３から図３（ｃ）に示すように冷却エアー９１が供給され、さらに噴出された冷却エアー９１は溶着チップ１１内部を冷却した後、スリット１７から外部へ放出される。溶着チップ１１の当接面１６が冷却され溶融部の樹脂が固化すると、冷却エアー９１の供給を止め熱溶着装置１ａを上昇させる。その結果、図３（ｄ）に示すように凹部１８により形成された固定孔５１より大きい直径をもつかしめ体７３と、開口部により形成された余剰片７４とが一体形成されたかしめ部７６により基板３１が成形品７２へ固定される。また、余剰片７４もある一定の厚みをもって固定される。溶融樹脂に余剰分が発生しない時は余剰片が発生せず、かしめ体がかしめ部となる。
【００１４】
図４は実施例１におけるかしめ部７６の上面図である。かしめ体７３の両側には溶融時に逃げ開口部１９にたまった余剰片７４が形成されている。逃げ開口部１９を設けたことで、余剰分の樹脂が発生した場合その逃げ方向が決まり、定められた位置にまとまった量としてはみ出し部になる。従って、溶着後の余剰片７４と一体になったかしめ体７３の形状も綺麗に形成され、バリ状の樹脂の発生をおさえることが出来る。
逃げ開口部１９については上記の様に２カ所と限定する事無く、溶着ボス７１の溶融体積のばらつきによってその数を定めることができる。
例えば、溶融体積のバラツキが少ない場合、１カ所でもよい。図５（ａ）は樹脂の逃げ開口部１９を１ヵ所にした場合の溶着チップ１１当接面斜視図、また図５（ｂ）は図５（ａ）の溶着チップ１１で形成されたかしめ部７６上面図である。
逆に溶融体積のバラツキが多く見込まれる場合、樹脂の逃げ開口部１９を多く作成すると有効である。
【００１５】
図６（ａ）は樹脂の逃げ開口部１９を４カ所作成した場合の溶着チップ１１当接面１６斜視図、また図６（ｂ）は図６（ａ）の溶着チップ１１で形成されたかしめ部７６上面図である。
以上説明した様に、はみ出した樹脂を逃げ開口部１９に向けることで、溶着チップ１１側面に溶融した樹脂がまわらなくなり、溶融、かしめ後の溶着チップ１１の離型が容易になる。
また、樹脂の逃げ方向を定めることにより、従来の様にバリ発生方向が不確定に発生することがないので、周辺の部品への影響を防止することができる。
【実施例２】
【００１６】
実施例２では、樹脂の逃げ開口部１９を積極的に利用し、かしめ部７６の意匠性を高めた事例（請求項３対応）について説明する。
図７（ａ）は樹脂の逃げ開口部１９の形状を台形に形成した溶着チップ１１の当接面１６の斜視図、また図７（ｂ）は図７（ａ）の溶着チップ１１で形成されたかしめ部７６上面図である。
この溶着チップ１１を用いて溶着すると、溶着チップ１１の逃げ開口部１９が台形になっているため逃げ開口部１９にはみ出した樹脂は台形の余剰片７４となって形成される。
その結果、かしめ体７３と余剰片７４とが一体になったかしめ部７６は「太陽」のイメージの形状になり、意匠性を加味することができる。
【００１７】
また、図８（ａ）は樹脂の逃げ開口部１９の形状を半円形に形成した溶着チップ１１の当接面１６の斜視図、また図８（ｂ）は図８（ａ）の溶着チップ１１で形成されたかしめ部７６の上面図である。
この溶着チップ１１を用いて溶着すると、溶着チップ１１の逃げ開口部１９が半円形になっているため逃げ開口部１９にはみ出した樹脂は半円形の余剰片７４となって形成される。
その結果、かしめ体７３と余剰片７４とが一体になったかしめ部７６は「花」のイメージの形状になり、意匠性を加味することができる。
本実施例の場合は、樹脂の逃げ開口部１９へ積極的に溶融樹脂を流し込むので予め溶着ボス７１の体積を増加しておくことが望ましい。
【実施例３】
【００１８】
実施例３では、樹脂の逃げ開口部１９を積極的に利用した別の実施形態（請求項４対応）について説明する。
当接面１６へ任意数の逃げ開口部１９を設けた溶着チップ１１を用いることにより、逃げ開口部１９によって形成される余剰片７４が形成されるが、その余剰片７４の個数を利用して事前に定められたメッセージを表現することができる。
例えば、溶着チップ１１を用いて複数箇所のかしめ溶着により組み立てたユニットを解体する場合、解体が安全に行うことができ、且つ、各部材の損傷も軽減出来る様に予め解体する順序を余剰片７４の個数で定めておく必要がある。
その場合、解体順序に従って逃げ開口部１９の数を多くした複数の溶着チップ１１を用意し、解体時順序にしたがった溶着チップ１１にて順次溶着を行う。解体時には逃げ開口部１９より形成された余剰片７４の数に従って解体を行うことにより目的を達することができた。
なお、図面は実施例１の展開から容易に理解できるので省略する。
【００１９】
比較例として従来の熱溶着装置について説明する。成形品７２と被固定物である基板３１とは実施例１と同一である。図９、図１０は従来の熱溶着装置及びボス溶着部の断面図である。従来の熱溶着装置１ａに用いた溶着チップ１１の当接面１６の形状はお椀形であり、被固定物の表面と接する当接面１６の周囲の部分はフラットなかたちになっている。樹脂の溶融温度に達すると溶着ボス７１は押し圧で潰されると共に、溶融してお椀形の当接面１６全体に充満される。しかし、溶融樹脂が当接面１６の容量より多い場合は、お椀形のチップ当接面１６の周囲の部分と被固定物との隙間から溶融した溶着ボス７１の樹脂がはみ出し、この樹脂は図１０に示すように溶着チップ１１の側面に付着７４してしまう。熱溶着装置の冷却が終了し、かしめ体７３と形成してから上昇させて離脱させようとしても溶着チップの側面に樹脂が付着しているためスムーズに離れない。また、図１１に示すように、はみ出した樹脂が薄いバリ７５になり、製品内に組み込まれてから剥離落下して異物となり、製品不良の原因となる場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）は本発明熱溶着装置の斜視図、（ｂ）は溶着チップの当接面部分の拡大図。
【図２】熱溶着装置断面図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、熱溶着装置を用いた溶着作業の説明図。
【図４】実施例１におけるかしめ部の上面図。
【図５】（ａ）は樹脂逃げ開口部を１ヵ所にした場合の溶着チップの当接面の斜視図、（ｂ）は図５（ａ）の溶着チップで溶融したかしめ部の上面図。
【図６】（ａ）は樹脂逃げ開口部を４ヵ所作成した場合の溶着チップの当接面の斜視図、（ｂ）は図６（ａ）の溶着チップで溶融したかしめ部の上面図。
【図７】（ａ）は樹脂逃げ開口部の形状を台形に形成した溶着チップの当接面の斜視図、（ｂ）は図７（ａ）の溶着チップで溶融したかしめ部の上面図。
【図８】（ａ）は樹脂逃げ開口部の形状を半円形に形成した溶着チップの当接面の斜視図、（ｂ）は図８（ａ）の溶着チップで溶融したかしめ部の上面図。
【図９】比較例１の熱溶着装置を用いて溶着する説明図。
【図１０】比較例１における余剰の溶着樹脂が溶着チップの側面に付着した状態の説明図。
【図１１】比較例１の熱溶着装置を用いて溶着した時にできるかしめ部の一例の説明図。
【符号の説明】
【００２１】
１ａ  熱溶着装置
１１  溶着チップ
１２  電線
１３  エアーパイプ
１４  支持部材
１５  カバー
１６  当接面
１７  スリット
１８  凹部
１８ａ  周縁
１９  樹脂逃げ開口部
３１  基板
５１  固定孔
７１  溶着ボス
７２  成形品
７３  かしめ体
７４  余剰片
７５  バリ
７６  かしめ部
９１  冷却エアー
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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