(57)【要約】【技術課題】熱可塑性樹脂成形品の熱カシメにおいて、熱カシメ加工後に溶着チップを引き離す際に熱カシメ膨大部の千切れを防止する。【解決手段】熱カシメ加工後に溶着チップ３をテンションスプリング１４により一定の力で引っ張りながら再加熱（離脱加熱）を行い溶着チップ３と熱カシメ膨大部の密着力を低下させ、この密着力がテンションスプリング１４の引く力より低下したときに溶着チップ３はカシメ膨大部から離脱する。【選択図】図１
2018069456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶着チップに電圧を印加して発熱させ、この発熱した溶着チップを被固定物側に形成した溶着ボスの先端部に押圧してこの溶着ボスの先端部を熱変形させることにより溶着ボスの先端部に前記カシメ穴よりも大きな膨大部又は変形部を形成するための熱カシメ装置において、
前記溶着チップは、上部シャフトに対して昇降自在に取り付けられた下部シャフトに取り付けられており、
前記上部シャフトと下部シャフト間にはテンションスプリングが取り付けられていると共にこのテンションスプリングは、上部シャフトと下部シャフト間において常時引き合う方向にテンションが付与されており、
前記溶着チップに対して主電圧を印加して発熱させ、これを溶着ボスの先端部に押し当てて溶融又は変形させたのち、主電圧の印加を停止し、溶着チップ内に冷却エアーを供給して溶着チップ及び溶着ボスの先端部の冷却と溶着ボスの先端部の固化を図り、続いて溶着チップと溶着ボスの先端部がガスヤニの作用とアンカー効果で密着している間に前記上部シャフトを前記テンションスプリングに抗して上昇させることにより上部シャフトと下部シャフト間に下部シャフトが上昇するための空間を形成し、続いて溶着チップに離脱電圧を印加して前記密着部を溶融し、溶着ボスと溶着チップ間の密着力がテンションスプリングのテンションを下回ったときに、このテンションスプリングの力で下部シャフトに引き上げの力を付与して溶着ボスから溶着チップを独りでに引き離すように構成したこと、
を特徴とする熱カシメ装置。
【請求項２】
前記溶着チップは、インパルス加熱方式であること、を特徴とする請求項１に記載の熱カシメ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、熱可塑性樹脂成形品へ被固定物を固定する際、熱可塑性樹脂成形品の一部に溶着ボスと称される溶着又は変形部を予め形成し、この溶着ボスを被固定物側の固定孔内に通し、突出させた先端側を熱で溶融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留めするための熱カシメ装置に関する。
【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、成形品側に一体成形された溶着ボスを突設しておき、この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溶着チップにより加熱溶融又は変形して固定孔より大きいきのこの傘のようなカシメ部を形成し、このカシメ部により被固定物を成形品にカシメ留めする方法が公知である（特開２００５−０１２６８号公報）。
【０００３】
このカシメ留め方法の場合、溶着チップ及びこの溶着チップにより加熱溶融されたカシメ部は、通常２５０〜３００℃に加熱されるため、その生産性の向上から、溶融が終ると直ちに圧縮された冷却エアーを溶着チップ内に供給し、この冷却エアーにより溶着チップを冷却し、併せて溶融したカシメ部を冷却して溶融部を固化し、その上で溶着チップを溶着ボスから離脱させている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記特許文献１に記載された溶着チップの場合、熱可塑性樹脂成形品の材質によっては、熱カシメ後に溶着チップを該カシメ部から離脱させる際に、カシメ留め先端の膨大部が溶着チップに密着して千切れてしまい、カシメ強度を十分に確保することができないという問題があった。
【０００５】
この原因は、溶着チップにはインパルス方式による電圧の印加で大電流を流し、２~３秒で樹脂の融点である２５０〜３００℃まで急加熱を行うため、溶着チップの加熱面及びこれと接触して押圧されている溶着ボスの先端部も一気に加熱されて溶融する。
【０００６】
この時に溶融した樹脂から水分（水蒸気）と樹脂の成分及び添加剤（可塑剤、難燃剤、酸化防止剤）に由来するアウトガスが発生し、このアウトガスは、ドーム型の溶着チップの先端面内に密封されていて逃げ場が無くなる。
【０００７】
そして、この逃げ場を失ったアウトガスは、温度の低下によって急激な体積の減少を起こして粘着性を有するガスヤニに変化する。
【０００８】
このガスヤニは樹脂由来の可塑剤が接着剤のように作用すると共に、カシメ留め先端の溶融した樹脂と溶着チップが押圧されたアンカー効果による機械的結合で密着してしまい、溶着チップを離脱させる際にカシメ部が千切れてしまうという問題を引き起こしている。
【０００９】
この密着対策として、従来から溶着チップを該カシメ部から離脱させる際に固化したカシメ部を離脱加熱（再加熱）して密着力を低減させながら溶着チップを離脱する工法がある。
【００１０】
しかし、離脱加熱は溶着過熱と同様に短時間で行うが、溶着チップとカシメ部が密着しているため、ピーク温度の管理が難しく、加熱温度のオーバーシュートによりカシメ留めが緩むなどの問題を起こしやすいという問題がある。特にナイロン樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの結晶性樹脂は溶融温度を超えると一気に軟化が進む傾向があるため加熱最高温度の範囲が狭く、離脱加熱の条件設定が難しかった。
【００１１】
さらに、近年は製品形状の複雑化に伴い、同時多点の熱カシメを行うことが大半で、それぞれの溶着ボスが突設される被溶着物の形状や肉厚は一定でないため、溶着ボス位置によって熱カシメに必要な熱量も異なる。また、離脱加熱においても、それぞれの溶着ボスの再加熱条件が異なるため、すべての熱カシメ部から溶着チップを安定して離脱させるための条件設定が困難でこの条件調整に多くの工数が必要であった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、以上に説明した再加熱時の問題点の解消を図ることが目的であって、請求項１に記載の発明は、溶着チップに電圧を印加して発熱させ、この発熱した溶着チップを被固定物側に形成した溶着ボスの先端部に押圧してこの溶着ボスの先端部を熱変形させることにより溶着ボスの先端部に前記カシメ穴よりも大きな膨大部又は変形部を形成するための熱カシメ装置において、前記溶着チップは、上部シャフトに対して昇降自在に取り付けられた下部シャフトに取り付けられており、前記上部シャフトと下部シャフト間にはテンションスプリングが取り付けられていると共にこのテンションスプリングは、上部シャフトと下部シャフト間において常時引き合う方向にテンションが付与されており、前記溶着チップに対して主電圧を印加して発熱させ、これを溶着ボスの先端部に押し当てて溶融又は変形させたのち、主電圧の印加を停止し、溶着チップ内に冷却エアーを供給して溶着チップ及び溶着ボスの先端部の冷却と溶着ボスの先端部の固化を図り、続いて溶着チップと溶着ボスの先端部がガスヤニの作用とアンカー効果で密着している間に前記上部シャフトを前記テンションスプリングに抗して上昇させることにより上部シャフトと下部シャフト間に下部シャフトが上昇するための空間を形成し、続いて溶着チップに離脱電圧を印加して前記ガスヤニの作用とアンカー効果による溶着ボスと溶着チップの密着面を溶融し、溶着ボスと溶着チップ間の密着力がテンションスプリングのテンションを下回ったときに、このテンションスプリングの力で下部シャフトに引き上げの力を付与して溶着ボスから溶着チップを独りでに引き離すように構成したこと、を特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の熱カシメ装置において、前記溶着チップは、インパルス加熱方式であること、を特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
上記した請求項１及び請求項２に記載の本発明によると、次の効果を得ることができる。
再加熱時にスプリングの力で溶着チップに離脱用のテンションを付与するため、溶着チップの粘着力が前記スプリングのテンションより小さくなったときに溶着チップは溶着ボスから独りでに離脱する。
この結果、溶着チップの離脱タイミングはスプリングの作用に依存させることができるため、いちいち溶着チップごとに離脱のタイミングの調整工程を行う必要がなくなり、特に多点溶着時に有効である
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】熱カシメユニット２の側面図である。
【図２】（ａ）スライドシャフト４の断面図で縮んだ状態、（ｂ）スライドシャフト４の断面図で伸ばされた状態である。
【図３】熱カシメ装置の説明図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）熱カシメユニット２による溶着工程の説明図である。
【図５】熱カシメ工程における電圧印加と溶着チップ温度のグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る熱カシメ装置は、一点（溶着ボスが一点）の場合は勿論のこと、多点（一度に多数の熱溶着ボスを同時に溶着する場合）に適用が可能であり、特に多点溶着において有効である。  
【実施例１】
【００１７】
本実施例１は請求項１及び請求項２に記載した発明に対応するもので、この詳細を図１〜図４に基づいて次に説明する。
【００１８】
図１は熱カシメユニット２を示す側面図であって、溶着チップ３は先端の発熱部５と発熱部５に冷却エアーを供給する冷却エアーパイプ６と発熱部５に電力を供給するリード線７ａ、７ｂから構成されている。
【００１９】
溶着チップ３は支持部材８に取り付けた上下に摺動可能なリニアスライド９上のスライドブロック１０の取り付け穴に固定され、押圧スプリング１１によって下方向に附勢される。
【００２０】
スライドブロック１０の位置は下限位置調整ナット１１ａによって微調整し、押圧スプリング１１の与圧量は押圧調整ナット１１ｂで増減することで行う。
【００２１】
支持部材８はスライドシャフト４を介して電動シリンダ２４に取り付けられ、熱カシメユニット２が上下に可動する。
【００２２】
図２はスライドシャフト４の断面図で、（ａ）はスライドシャフト４が縮んだ状態、（ｂ）はスライドシャフト  が伸びた状態である。
【００２３】
スライドシャフト４は上部シャフト１２と下部シャフト１３およびテンションスプリング１４と固定ネジ１５ａ，１５ｂから構成され、テンションスプリング１４の両端はそれぞれ上部シャフト１２と下部シャフト１３に固定ネジ１５ａ，１５ｂでネジ留めされる。
【００２４】
上部シャフト１２と下部シャフト１３が図４（ａ）のように縮んだ状態においてテンションスプリング１４には一定の張力掛かるようにするため、あらかじめテンションスプリング１４にはプリテンションを与えた状態（少し伸ばした状態）で取り付ける。
【００２５】
プリテンションの強さは、取り付けシャフト１３が下方に伸ばされた時にスムーズに戻ることが出来る程度で最低限の強さに設定することが望ましい。本実施例ではテンションスプリング１４によるプリテンションを４Ｎとしたがプリテンション強さは熱カシメユニット２の重量に応じてテンションスプリング１４を張力の異なる物に交換することで調整可能である。
スライドシャフト４のスライド量は上部シャフト１２の長穴１６を上下に摺動する下部シャフト１３の上側固定ネジ１５ａ  によって制限される。
【００２６】
図３に記載した制御装置２０と電動シリンダ２４について説明する。
【００２７】
制御装置２０は、制御部２１、冷却エアー供給部２２、電圧供給部２３、から構成されている。
【００２８】
制御部２１は、制御回路と演算回路とから構成されていて、予め加熱時間、余熱時間、冷却時間を入力しておき、更には、電動シリンダ２４からのストローク情報についても入力される。
【００２９】
制御部２１は前記加工条件の入力により、電圧供給部２３の印加電圧や電動シリンダ２４の動作及びエアー供給部２２から冷却エアーの供給を制御する。
【００３０】
以上説明した様に、本熱カシメ装置１は、溶着チップ３とスライドシャフト４を主とした熱カシメユニット２、電動シリンダ２４、制御部２１や電圧供給部２３からなる制御装置２０から構成されている。
【００３１】
次に、溶着工程を図４（ａ）〜（ｅ）に基づいて説明する。
【００３２】
図４（ａ）は熱カシメを行う前の説明図、図４（ｂ）は熱カシメユニット２を降
下させて溶着チップ３を溶着ボス１８の天面に押し当てた図。図４（ｃ）は溶着チッ
プ３  に電圧供給部２３から電圧を印加して発熱させ、押圧スプリング１１で溶着ボス１８を押下ながら溶融し、ボス先端に膨大部１８ａを形成した状態。図４（ｄ）は熱カシメユニット２を数ミリ上昇して停止し、再加熱を行う前の状態。図４（ｅ）は再加熱を行った溶着チップ３がテンションスプリング１４の作用で
膨大部１８ａから離れ、溶着が完了した状態の説明図である。
【００３３】
先ず図４（ａ）に示す様に、樹脂製ベース１７（ナイロン６）へ突設された溶着ボス
１８（Φ２．０）を、被固定物１９の固定孔内へ通して溶着ボス１８の先端を固定孔から突出させ、更に熱カシメ装置１の受け治具（図示せず）へ収納した。その時、熱カシメユニット２の最大下降位置は制御部２１および電動シリンダー２４により調整しておく。
【００３４】
次に図示しない起動ボタンを押下すると図４（ｂ）の如く、熱カシメユニット２を電
動シリンダ２４により下降させると、熱カシメユニット２が降下し、溶着チップ５の先端は溶着ボス１８の天面に当接される。更に熱カシメユニット２を降下させると溶着ボス  に溶着チップ５が先当たりしてめ動かないが、押圧スプリング１１が収縮することにより溶着ボス１８へ押し付け力が加わる。
【００３５】
電動シリンダ２４が設置位置まで達すると、電圧供給部２３から溶着チップ３へ電圧が印加され溶着チップ３の発熱部５が発熱する。
【００３６】
更に発熱部５が発熱すると、図４（ｃ）の如く溶着ボス１８は溶融し、溶着チップ３
はスプリング１１の作用により降下し、あらかじめ設定した時間が経過すると溶着チップ３への電圧印加が停止される。
【００３７】
次に制御部２１からの指令によりエアー供給部２２から供給した冷却エアーを、冷却ホース６ａを経由して冷却パイプ６へ冷送り込む。そして、冷却パイプ６の先端開口部から発熱部５の裏面へ冷却エアーを吹きつけ、発熱部５及び溶着ボス１８の溶融部を急冷し、溶融した樹脂が固化しカシメ膨大部が形成される。
【００３８】
図４（ｄ）に示す様に熱カシメユニット２を電動シリンダ２４により１０ｍｍ上昇さ
せる。この上昇ストロークは上部シャフト１２の長穴１６で制限された下部シャフト１３のストローク量より少なく設定されている。本実施例における下部シャフトの最大ストロークは２０ｍｍである。
【００３９】
このとき、溶着チップ３はスライドシャフト４のテンションスプリング１４で上方に引っ張られるが、カシメ膨大部１８ａに張り付いた状態であるため、溶着チップ３とカシメ膨大部１８ａが離れる事は出来ず、テンションスプリング１４が伸びた状態になる。
【００４０】
テンションスプリング１４は、ばね定数０．２５ｋＮ／ｍｍのものを使用しスライドシャフト４に組み込み、プリテンションを４Ｎとしているため、前記１０ｍｍ引き延ばしによる溶着チップ３と溶着ボス１８間の張力（引き離し力）は６．５Ｎとなる。
【００４１】
この時、樹脂製ベース１７へ突設された溶着ボス１８（ナイロン６  Φ２．０ｍｍｍ）の引張り強さは約２２０Ｎであり、テンションスプリング１４による張力６．５Ｎより小さいため、この状態でボスが破断するおそれは無い。
【００４２】
ここで、溶着チップ３に再度電圧を印加し再加熱（離脱加熱）を行う。
【００４３】
溶着チップ３が発熱すると、発熱部５に張り付いた状態のカシメ膨大部１８ａはアンカー効果により発熱部５に密着した表面と、表面に付着したガスヤニが溶融し、密着力が低下すると同時に表面の樹脂がわずかに膨張する事で発熱部５とカシメ膨大部１８ａの密着力は急激に低下する。
【００４４】
この時、溶着チップ３はテンションスプリング１４により６．Ｎで引張られた状態であるため、カシメ膨大部１８ａの表面が溶融を開始し、発熱部５とカシメ膨大部１８ａ密着力が６．５Ｎより小さくなった時点で溶着チップ３がカシメ膨大部１８ａから無理なく離脱する。
【００４５】
溶着チップ３が離れた直後のカシメ膨大部１８ａは表面がわずかに溶融しているが内部は固化したままなので、空気に触れるとすぐに表面温度が下がり表面が固化する。
【００４６】
このようにして、溶着チップ３で形成されたカシメ膨大部１８ａが千切れたり変形することが無くカシメ部の固定状態は安定している。
【００４７】
本実施例ではテンションスプリング１４による発熱部５とカシメ膨大部１８ａの引き離し力を６．５Ｎとしたが、樹脂の材質及び溶着ボスの直径に応じて熱カシメユニット２の上昇量を増減させる、またはテンションスプリング１４を張力の異なる物に交換することで引き離し力を容易に変更できることは言うまでもない。
【００４８】
さらに、多点の熱カシメを行う場合、個々のカシメ部の体積には多少のバラつきが有り、カシメ部周囲の形状製品形状に由来してカシメ部の肉厚も一定では無く、再加熱における温度上昇も同一にはならない。
【００４９】
従来は、個々のカシメ部の離脱加熱時間を個々に微調整して溶着チップの上昇温度を調整しないと、溶着チップ３とカシメ膨大部１８ａの密着によりカシメ膨大部１８ａが溶着ボス１８から千切れたり、過熱によりカシメ膨大部１８ａが解けたりする恐れがあった。
【００５０】
しかし、本発明によるスライドシャフト４によれば、溶着チップ３をカシメ膨大部１８ａに引っ掛かった状態で離脱加熱するため、溶着チップ３とカシメ膨大部１８ａの密着が弱まれば、それぞれの溶着チップ３が自動的に離れて上昇するため、多点の熱カシメの場合においても個々に微調整をする必要が無い。
【００５１】
さらに、作業環境の温度変化により離脱加熱温度やカシメ部の密着力に変化やバラつきがあっても、スプリング１４による引き離し力の範囲であれば離脱加熱条件の微調整が不要であるため熱カシメ部の品質は安定する。
【００５２】
熱カシメ工程における電圧印加と溶着チップ温度のグラフを図５に示す。離脱加熱において溶着チップ３がカシメ部から離脱するのは点線の範囲であり、実際に離脱する瞬間の温度は前述のように個々のカシメ部のよって微妙に異なるが、本装置のスライドシャフト４の機能により個々のカシメ部はそれぞれのタイミングで自動的に溶着チップが離脱する。
【符号の説明】
【００５３】
１  熱カシメ装置
２  熱カシメユニット
３  溶着チップ
４  スライドシャフト
５  発熱部
６  冷却エアーパイプ
６ａ  冷却エアーチューブ
７ａ、７ｂ  リード線
８  支持部材
９  スライドユニット
１０  スライドブロック
１１  押圧スプリング
１１ａ  下限位置調整ナット
１１ｂ  押圧調整ナット
１２  上部シャフト
１３  下部シャフト
１４  テンションスプリング
１５ａ，１５ｂ  固定ネジ
１６  長穴
２０  制御装置
２１  制御部
２２  エアー供給部
２３  電圧供給部
２４  電動シリンダ
【図１】
2018069456.tif 000003
【図２】
2018069456.tif 000004
【図３】
2018069456.tif 000005
【図４】
2018069456.tif 000006
【図５】
2018069456.tif 000007