(57)【要約】【課題】ワークが所定の高さになるよう確実に熱カシメできる熱カシメ装置を提供する。【解決手段】熱カシメ装置１００は、熱可塑性樹脂によって形成されたワークＷ１０を発熱したヒータヘッド１１０によって押圧し、ワークを溶融させて押し潰す。ワークに接した後のヒータヘッドの移動距離が、熱カシメ前後におけるワークの高さの設計値の差ｄＨ以上であるとことが検出された場合、ヒータヘッドによるワークの押圧を解除する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂によって所定の第一の高さに形成されたワークを発熱したヒータヘッドによって押圧し、前記ワークを前記第一の高さよりも低い第二の高さまで溶融させて押し潰す熱カシメ装置であって、
前記ヒータヘッドに対し、前記ワークと反対側に取り付けられた第１支持部と、
前記第１支持部に対し、前記ワークの高さ方向に離間した位置で弾性体を介して接続した第２支持部と、
前記第２支持部を前記ワークの高さ方向に移動させる事により前記ヒータヘッドが前記ワークに接近するよう前記第２支持部を前進させ、前記ヒータヘッドが前記ワークに接した後、さらに前記第２支持部を前進させて前記弾性体を押し縮めた状態で停止させ、押し縮められた前記弾性体の弾性力によって、前記ヒータヘッドで前記ワークを押圧する駆動部と、
前記ヒータヘッドが、前記ワークに接した後に前記第一の高さと第二の高さとの差以上移動したか否か検出する検出部と、を有し、
前記駆動部は、前記検出部によって、前記ワークに接した後の前記ヒータヘッドの移動距離が前記第一の高さと第二の高さとの差以上であるとことが検出された場合、前記第２支持部を後退させて、前記ヒータヘッドによる前記ワークの押圧を解除する、熱カシメ装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記ヒータヘッドと前記第２支持部との離間距離の変化が、前記第一の高さと第二の高さとの差以上になった場合に、前記ヒータヘッドの移動距離が前記高さの前記差以上になったとみなす、請求項１に記載の熱カシメ装置。
【請求項３】
前記ヒータヘッドと前記第２支持部との離間距離に応じてＯＮまたはＯＦＦするスイッチを備え、
前記スイッチは、前記ヒータヘッドの移動距離が前記第一の高さと第二の高さとの差以上になるときの前記離間距離である基準距離未満から基準距離以上へと、前記離間距離が変化する際に、ＯＮからＯＦＦ、またはＯＦＦからＯＮに状態遷移し、
前記検出部は、前記状態遷移から、前記ヒータヘッドの移動距離が前記第一の高さと第二の高さとの差以上になったとみなす、請求項１または請求項２に記載の熱カシメ装置。
【請求項４】
前記第２支持部の前記停止からの経過時間を計測するタイマを有し、
前記ヒータヘッドの移動距離が前記第一の高さと第二の高さとの差以上になる前に、前記タイマが一定時間以上計測した場合、前記駆動部は、前記第２支持部を後退させて、前記ヒータヘッドによる前記ワークの押圧を解除する、請求項１〜請求項３のうちのいずれか１つに記載の熱カシメ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱カシメ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂部品と他の部品とを結合する手法として、熱カシメが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
熱カシメでは、樹脂部品であるワークの一部が他の部品に形成された貫通孔に通され、その部分でワークがヒータヘッドによって加熱しながら押圧される。これによって、ワークが他の部品に形成された貫通孔の径よりも大きな寸法に変形し、樹脂部品と他の部品とが結合する。
【０００４】
このとき、例えば充分な結合強度を得る等の目的のため、ワークを所定の高さになるよう押し潰すことが好ましく、そのように所定の高さにするための一例として、ヒータヘッドによる押圧時間を所定時間以上に規定することが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３４３０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、押圧時間を規定して高さを管理すると、例えば雰囲気温度や材質バラツキ等の影響でワークが所定の高さになっていないにも拘らず、決められた時間が経過した時点で押圧が終了するため、ワークが所定の高さよりも高くなる虞がある。
【０００７】
本発明は、そのような課題に鑑みてなされたものであり、ワークが所定の高さになるよう確実に熱カシメできる熱カシメ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の熱カシメ装置は、熱可塑性樹脂によって所定の第一の高さに形成されたワークを発熱したヒータヘッドによって押圧し、ワークを第一の高さよりも低い第二の高さまで溶融させて押し潰す。熱カシメ装置は、第１支持部と、第２支持部と、駆動部と、検出部と、を有する。第１支持部は、ヒータヘッドに対し、ワークと反対側に取り付けられている。第２支持部は、第１支持部に対し、ワークの高さ方向に離間した位置で弾性体を介して接続している。駆動部は、第２支持部をワークの高さ方向に移動させる事によりヒータヘッドがワークに接近するよう第２支持部を前進させる。また、駆動部は、ヒータヘッドがワークに接した後、さらに第２支持部を前進させて弾性体を押し縮めた状態で停止させ、押し縮められた弾性体の弾性力によって、ヒータヘッドでワークを押圧する。検出部は、ヒータヘッドがワークに接した後に第一の高さと第二の高さとの差以上移動したか否か検出する。検出部によって、ワークに接した後のヒータヘッドの移動距離が第一の高さと第二の高さとの差以上であるとことが検出された場合、駆動部は、第２支持部を後退させて、ヒータヘッドによるワークの押圧を解除する。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成を有する熱カシメ装置によれば、ワークが所定の高さになるよう確実に熱カシメできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の熱カシメ装置の概略図である。
【図２】ワークへのヒータヘッドの近接を示す図である。
【図３】ヒータヘッドがワークに当接した後の弾性体の圧縮を示す図である。
【図４】弾性力を利用したワークの押圧を示す図である。
【図５】熱カシメ前後のワークの高さの設計値およびその差を示す図である。
【図６】ワークの押圧の解除を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる。
【００１２】
図１に示すように、実施形態の熱カシメ装置１００は、ヒータヘッド１１０、ブラケット１２０（第１支持部）、バネ１３０（弾性体）、ブラケット１４０（第２支持部）、シリンダ１５０（駆動部）、およびステージ１６０を有する。また、熱カシメ装置１００は、検出部１７０、スイッチ１８０、およびタイマ１９０を有する。
【００１３】
熱カシメ装置１００は、熱可塑性樹脂によって形成されたワークＷ１０を熱カシメによって他の部品Ｗ２０と結合する。熱カシメ前、ワークＷ１０は、他の部品Ｗ２０に形成された貫通孔を通じて突き出した状態にされ、その状態でステージ１６０上に配置される。
【００１４】
ワークＷ１０は、例えばスペーサであり、他の部品Ｗ２０は、例えば扁平形状を有する単電池である。熱カシメによって、単電池の端部にスペーサが取り付けられる。本発明はこの例に限定されず、スペーサ以外の樹脂部品を、単電池以外の部品に対して熱カシメによって取り付けてもよい。
【００１５】
ヒータヘッド１１０は、例えばニクロム線等の電熱線を内部に備えており、また不図示の電源と電気的に接続している。ヒータヘッド１１０の先端部は、湾曲した凹形状を有する。
【００１６】
ブラケット１２０は、ヒータヘッド１１０に対し、ワークＷ１０と反対側に取り付けられている。ブラケット１２０は、ブラケット１４０側へ伸びたアームから張り出した張出部１２１を有する。張出部１２１は、ブラケット１４０を越えた位置で張り出している。
【００１７】
ブラケット１４０は、バネ１３０を介してブラケット１２０と接続しており、それらはバネ１３０の伸び縮みに応じて近接離間自在である。バネ１３０の代わりに例えばゴムを用いてもよい。
【００１８】
シリンダ１５０は、ブラケット１４０と接続しており、例えば油圧等の流体圧を動力源として、ブラケット１４０をワークＷ１０の高さ方向に進退動させる。
【００１９】
ステージ１６０は、ワークＷ１０が他の部品Ｗ２０から突き出した状態でそれらを支持しており、ヒータヘッド１１０からの押圧に耐え得る剛性を有している。
【００２０】
検出部１７０は、例えば、ＲＡＭ，ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶装置、およびＣＰＵを備えるコンピュータである。
【００２１】
スイッチ１８０は、ブラケット１４０に備えられ、張出部１２１と対向している。また、スイッチ１８０は、検出部１７０と電気的に接続している。スイッチ１８０は、例えば非接触式の近接スイッチであるが、これに限定されず接触式のスイッチであってもよい。
【００２２】
タイマ１９０は、検出部１７０と電気的に接続しており、検出部１７０からの信号を受けて時間の計測を開始し、予め決められた一定の時間が経過したら、そのことを検出部１７０に信号として伝える。
【００２３】
次に熱カシメ装置１００の動作を述べる。
【００２４】
図２に示すように、熱カシメ装置１００では、まず、シリンダ１５０がブラケット１４０を前進させる。これにともない、ブラケット１２０も、ブラケット１４０との相対的位置関係を維持したまま前進し、ヒータヘッド１１０が、予め定められた設計値である第一の高さＨ１に成型されたワークＷ１０に接近する。
【００２５】
この間、張出部１２１はスイッチ１８０に近接しており、スイッチ１８０はＯＮの状態のままである。
【００２６】
図３に示すように、ヒータヘッド１１０がワークＷ１０に接した後も、シリンダ１５０は、所定のストロークとなるまで、ブラケット１４０を前進させ続ける。
【００２７】
このとき、ヒータヘッド１１０およびブラケット１２０は、ワークＷ１０によって前進を遮られて静止しているため、ブラケット１４０の前進とともにバネ１３０が押し縮められていく。
【００２８】
また、ブラケット１４０とともにスイッチ１８０も移動するため、静止した張出部１２１からスイッチ１８０が離間し、スイッチ１８０はＯＦＦになる。
【００２９】
スイッチ１８０がＯＦＦになると、ヒータヘッド１１０の発熱が開始される。ただし、これに限定されず、その前にヒータヘッド１１０を発熱させておいてもよい。
【００３０】
シリンダ１５０は、所定のストロークとなったところで動作を止め、バネ１３０を押し縮めた状態でブラケット１４０を停止させる。このとき、検出部１７０は、タイマ１９０に信号を送り、ブラケット１４０の停止からの経過時間をタイマ１９０に計測させ始める。
【００３１】
図４に示すように、ブラケット１４０の停止後、押し縮められたバネ１３０の弾性力によって、ヒータヘッド１１０がワークＷ１０を押圧する。ヒータヘッド１１０は、熱によってワークＷ１０を溶融させつつ押し潰す。
【００３２】
ヒータヘッド１１０がワークＷ１０を押し潰していくのにともなって、押し縮められていたバネ１３０が復元していき、ブラケット１２０がヒータヘッド１１０とともに前進する。また、ブラケット１２０の前進にともない、張出部１２１がスイッチ１８０に近接して行き、ワークＷ１０の高さが予め定められた設計値である第二の高さＨ２まで押し潰された時点でスイッチ１８０がＯＮとなる。
【００３３】
図２〜図４で示したように、スイッチ１８０は、ヒータヘッド１１０とブラケット１４０との離間距離に応じてＯＮまたはＯＦＦとなる。
【００３４】
具体的に、図２、３のようにそれらの離間距離がＬ１からＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）へと変化すると、スイッチ１８０は、ＯＮからＯＦＦに変わる。この変化に基づき、検出部１７０は、ヒータヘッド１１０の発熱を開始させるよう、例えば熱カシメ装置１００全体の動作を制御しているコンピュータ等の制御部に信号を送る。
【００３５】
一方、図３、４のように、ワークＷ１０へ当接した後のヒータヘッド１１０の移動距離が所定距離以上になるときの離間距離であるＬ１未満（Ｌ２）からＬ１以上へと離間距離が変化する際、スイッチ１８０は、ＯＦＦからＯＮに状態遷移する。
【００３６】
この状態遷移から、検出部１７０は、ワークＷ１０へ当接した後のヒータヘッド１１０の移動距離が、所定距離以上になったとみなす。
【００３７】
すなわち、検出部１７０は、ヒータヘッド１１０とブラケット１４０との離間距離の変化が所定距離以上になった場合に、ワークＷ１０へ当接した後のヒータヘッド１１０の移動距離が所定距離以上になったとみなす。
【００３８】
ここで所定距離以上とは、図５に示すように、熱カシメ前のワークＷ１０の高さの設計値である第一の高さＨ１と、熱カシメ後のワークＷ１０の高さの設計値である第二の高さＨ２との差（第一の高さと第二の高さとの差）ｄＨ以上である。
【００３９】
ワークＷ１０へ当接した後のヒータヘッド１１０の移動距離が所定距離ｄＨ以上になったことが検出されると、検出部１７０は、ヒータヘッド１１０によるワークＷ１０の押圧を解除させるよう、例えば熱カシメ装置１００全体の動作を制御しているコンピュータ等の制御部に信号を送る。
【００４０】
図６に示すように、シリンダ１５０がブラケット１４０を後退させ、それにともないヒータヘッド１１０がワークＷ１０から離間することによって、ワークＷ１０への押圧が解除される。
【００４１】
このような押圧の解除は、基本的に上で述べた通り、ヒータヘッド１１０の移動距離が所定距離ｄＨ以上になると実行されるが、本実施形態では、その前にタイマ１９０が一定時間以上計測した場合にもワークＷ１０への押圧が解除される。その場合、検出部１７０は、タイマ１９０からの信号を受け、ワークＷ１０の押圧を解除させるよう、例えば熱カシメ装置１００全体の動作を制御している制御部に信号を送る。
【００４２】
ここで、タイマ１９０が計測する一定時間とは、ワークＷ１０を所定高さまで熱カシメするのに充分であると想定される時間よりも長い。
【００４３】
次に本実施形態の作用効果を述べる。
【００４４】
本実施形態では、ワークＷ１０へ当接した後のヒータヘッド１１０の移動距離が所定距離ｄＨ以上であると検出されるまでワークＷ１０の押圧が解除されず、ワークＷ１０が所定の高さになるまで熱カシメが続けられる。従って、本実施形態によれば、ワークＷ１０が所定の高さになるよう確実に熱カシメできる。
【００４５】
また、本実施形態は、スイッチ１８０の単純なＯＮ・ＯＦＦの状態遷移に基づいてヒータヘッド１１０の移動距離を判定するようにしているため、絶対位置を検出する位置センサのような高価なセンサが不要である。従って、本実施形態によれば、装置コストを抑制できる。
【００４６】
また、タイマ１９０が備えられることによって、異常な時間の熱カシメは中断されるため、迅速に不具合に対処できる。
【００４７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々改変できる。
【００４８】
例えば、上記実施形態では、図３から図４で示したようにスイッチ１８０がＯＦＦからＯＮに状態遷移するのに基づいて、ヒータヘッド１１０が所定距離ｄＨ以上移動したとみなされたが、この形態に限定されない。それとは逆に、スイッチがＯＮからＯＦＦに状態遷移するのに基づいて、ヒータヘッドが所定距離以上移動したと判定するようにしてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、スイッチ１８０がブラケット１４０（第２支持部）に設けられているが、これに限定されず、スイッチ１８０がブラケット１２０（第１支持部）の張出部１２１に設けられてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１００    熱カシメ装置、
１１０    ヒータヘッド、
１２０    ブラケット（第１支持部）、
１２１    張出部、
１３０    バネ（弾性体）、
１４０    ブラケット（第２支持部）、
１５０    シリンダ（駆動部）、
１６０    ステージ、
１７０    検出部、
１８０    スイッチ、
１９０    タイマ、
Ｈ１    熱カシメ前のワークの高さの設計値（第一の高さ）、
Ｈ２    熱カシメ後のワークの高さの設計値（第二の高さ）、
ｄＨ    熱カシメ前後におけるワークの高さの設計値の差（第一の高さと第二の高さとの差）、
Ｌ１    ヒータヘッドとブラケット（第２支持部）との離間距離（基準距離）、
Ｌ２    ヒータヘッドとブラケット（第２支持部）との離間距離、
Ｗ１０    ワーク、
Ｗ２０    熱カシメによってワークと結合される他の部品。
【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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