(57)【要約】【技術課題】溶着ボスの変形部を均一な溶融温度へ昇温させるとともに、その熱が被固定物の表面に熱的影響を与えない熱可塑性樹脂製成形品のかしめ方法及び装置を提供する。【解決手段】溶着ボス６１の周囲とわずかな隙間を保って囲む発熱部１６と、前記発熱部１６の外側周囲を囲むとともに、発熱部１６の一端と被固定物７０との間に入り込む様に絞り込まれた遮断部２２を有する断熱材２０と、上下動可能で、且つ溶着ボス６１との当接面３ａに凹部３ｂを形成したかしめ型３を形成する。かしめは、発熱部１６からの輻射熱で変形部６３を均一に加熱したのち、かしめ型３で押し潰して膨大部６３を形成する。この結果、強度の高いかしめが可能である。また、発熱体１６の先端部１８と被固定物７０との間に遮断部２２が入り込むことにより、発熱部１６からの熱で被固定物７０が変色したり、変形したりしない。【選択図】　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂で成形された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内に通し、この固定孔から突出した溶着ボスの可変部を加熱溶融して膨大部を形成することにより、熱可塑性樹脂製成形品に被固定物を固定するかしめ方法において、溶着ボスを固定孔へ貫通させた後、突出した溶着ボスの変形部の周囲に発熱体を配置するとともに、この発熱体の外周及び前記発熱体の先端と被固定物間に断熱材を配置して前記変形部を前記発熱体の輻射熱で溶融しながら変形部にかしめ型を押しつけて押し潰すことにより膨大部を成形した後、この膨大部を冷却固化さることにより、被固定物を成形品へかしめ固定する熱可塑性樹脂製成形品のかしめ方法。
【請求項２】
熱可塑性樹脂で成形された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内に通し、この固定孔から突出した溶着ボスの可変部を加熱溶融して膨大部を形成することにより、熱可塑性樹脂製成形品に被固定物を固定するかしめ装置において、
・前記溶着ボスの可変部の周面との間にわずかな隙間を保ってとり囲むことができるように形成された円筒形状の発熱部、
・前記発熱部の外側周囲をとり囲むとともに、発熱部の先端と被固定物との間に入り込む様に絞り込まれた遮断部を先端に形成して成る断熱材、
・前記発熱部内に上下移動可能であって、下降したときに前記溶着ボスの変形部の先端に当接してこの変形部を押し潰すことができるとともに、先端の当接面に凹部を形成して成るかしめ型、
からなることを特徴とする熱可塑性樹脂製成形品のかしめ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の発熱部を多段リング状に形成するとともに、この多段リング状の間隔は、先端側に向けて段階的に狭くなるように形成されていることを特徴とする熱可塑性樹脂製成形品のかしめ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂で成形された成形品に形成した溶着ボスを被固定物側に形成した固定孔へ挿入貫通し、この固定孔から突き出た溶着ボスにおける変形部の先端を加熱溶融し、次に加圧して変形させることにより、固定孔より直径が大きい膨大部を形成して被固定物を前記成形品へ固定する際に用いられる熱可塑性樹脂製成形品のかしめ方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に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、先ず、成形品に一体成形された溶着ボスを被固定物側に形成された固定孔へ通す。次に、この固定孔から突き出た溶着ボスにおける変形部の先端側を加熱溶融して固定孔より大きい膨大部を形成して、この膨大部の効果により被固定物を成形品にかしめ固定する方法がある。
例えば、熱棒等の先端に溶着ボスを貫通させる固定孔の直径より大きな直径からなる半円形の凹部を設ける。
【０００３】
かしめ時は、熱棒を溶着ボスの変形部の天面に押し当てた後加熱するか、又は、予め加熱された熱棒を溶着ボスへ押し当てることにより、溶着ボスの変形部が熱棒との接触面から徐々に溶融し、半円形である凹部を満たしていく。その結果、溶着ボスの変形部は拡大され固定孔の直径より大きな膨大部へと変形することになる。その後、熱棒を冷却させるか、又は、熱棒を上昇させた後、冷却用エアー等を吹きかけることにより膨大部は固化し、その結果、被固定物は成形品へかしめ固定されることになる。
このかしめ固定方法を用いれば、ネジやリベット等を用いなくても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事ができ、また、複数の熱棒を用いれば、複数箇所のかしめ固定を同時にできる効果がある。さらに、廃棄を行う場合には、金属のネジを使っていないため分別の必要もない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、溶着ボスに熱棒を押し当てて溶融する場合、天面からの接触による熱伝導のみのため、溶着ボスの変形部において芯まで熱が十分に伝わらない未溶融樹脂が生じる。その結果、凹面に沿って流れてきた溶融樹脂と未溶融樹脂が交わらない境界部へ非融合部が生じたり、きのこの傘のように空洞ができたりする場合がある。
このようにして、非融合部や空洞が発生すると、かしめ固定場所へ破壊力が加わった時、膨大部が溶着ボスから離脱する可能性が多くなり、かしめ強度の低下をまねく原因となる。
本発明は、上記欠点を解決するため、溶着ボスの変形部を均一な溶融温度へ昇温させるとともに、その熱が被固定物の表面に熱的影響を与えない熱可塑性樹脂製成形品のかしめ方法とその装置を提供するのが目的である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目標を達成するためには、請求項１に記載の発明においては、熱可塑性樹脂製成形品のかしめ方法においては、熱可塑性樹脂で成形された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内に通し、この固定孔から突出した溶着ボスの可変部を加熱溶融して膨大部を形成することにより、熱可塑性樹脂製成形品に被固定物を固定するかしめ方法において、溶着ボスを固定孔へ貫通させた後、突出した溶着ボスの変形部の周囲に発熱体を配置するとともに、この発熱体の外周及び前記発熱体の先端と被固定物間に断熱材を配置して前記変形部を前記発熱体の輻射熱で溶融しながら変形部にかしめ型を押しつけて押し潰すことにより膨大部を成形した後、この膨大部を冷却固化さることにより、被固定物を成形品へかしめ固定することを特徴とするものである。
【０００６】
更に、請求項２に記載の発明において、熱可塑性樹脂で成形された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内に通し、この固定孔から突出した溶着ボスの可変部を加熱溶融して膨大部を形成することにより、熱可塑性樹脂製成形品に被固定物を固定するかしめ装置において、
・前記溶着ボスの可変部の周面との間にわずなか隙間を保ってとり囲むことができるように形成された円筒形状の発熱部、
・前記発熱部の外側周囲をとり囲むとともに、発熱部の先端と被固定物との間に入り込む様に絞り込まれた遮断部を先端に形成して成る断熱材、
・前記発熱部内に上下移動可能であって、下降したときに前記溶着ボスの変形部の先端に当接してこの変形を押し潰すことができるとともに、先端の当接面に凹部を形成して成るかしめ型、
からなることを特徴とするものである。
【０００７】
更に、請求項３に記載の発明において、請求項２に記載の発熱部を多段リング状に形成するとともに、この多段リング状の間隔は、先端側に向けて段階的に狭くなるように形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】
請求項１に記載の熱可塑性樹脂製成形品のかしめ方法及び請求項２に記載のかしめ装置においては、溶着ボスの変形部は、この変形部をとり囲む発熱部によりその輻射熱で加熱され、更に、前記発熱体の先端と被固定物との間には断熱材が入り込んでいるため、前記溶着ボスの変形部は、周囲全体を発熱部で均等に加熱されるとともに、発熱体の先端から被固定物に熱が伝わらない。その結果、溶着ボスの変形部全体を均一な溶融温度に昇温する事が可能になるとともに、被固定物の表面への熱影響を防ぐ効果があり、特に被固定物の材料が発熱部の熱により変形しやすい材料を用いた場合に有効である。
断熱材の材料としては、セラミック、アルミナ、ジルコニア等が代表例としてあげられる。
【０００９】
発熱部の加熱で前記溶着ボスの変形部が溶融または軟化した後、上下移動可能であるかしめ型を前記変形部の先端へ押しつける。この時、かしめ型の先端には半円形で、しかも固定孔の直径より大きい凹部が形成されているため、全体的に軟化している前記変形部の樹脂は、半円形状である凹部全体に満たされた状態となる。この状態で冷却固化することにより、固定孔の直径より大きい直径をもつ膨大部が形成されて成形品に被固定物がかしめ固定される。
発熱部については、板状のヒータ、ヒータ線、赤外線ランプ、ヒータ線を埋設したセラミックなどが有効である。
【００１０】
請求項３に記載の発明においては、発熱体を多段リング状に形成し、更にこのリング状の間隔を先端（変形部の根元側）が狭くなるように形成したことにより、円筒状の発熱部に比較して、リング部分の抵抗値が高くなり、効率の良い発熱が可能になる。また、前記リング状の間隔を変形部の根元に近づくにつれて狭くすることにより、発熱部分が密になり、その結果、発熱温度が変形部の根元側において高くなり、変形部の根元から成形品側に逃げることにより、根元部分の加熱温度が他の部分よりも低下するのを防ぎ、均一加熱と溶融が可能になる。
また、かしめ型を中空状に形成した場合、この中空部に冷却用液体を収容することにより、かしめ型の当接面が冷却され、より効率よく膨大部を形成し固化することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
各図に基づいて本発明に係る熱可塑性樹脂製成形品のかしめ方法及びその装置について説明する。
【００１２】
【実施例１】
まず、請求項２に記載の熱可塑性樹脂製成形品のかしめ装置について説明する。
図１は本発明のかしめ装置１に用いたヒータ１０で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図、図２は図１におけるヒータ１０の断面図、図３は断熱材２０で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図、図４は図３における断熱材２０の断面図、図５はヒータ１０、断熱材２０、取付部材３０を組み込んだヒータブロック２へ電線４０等を接続し、さらにかしめ型を挿入したかしめ装置１の断面図である。
【００１３】
図１、図２に基づいて本実施例のヒータ１０を説明すると、材料はステンレス（ＳＵＳ）を用いており、構成は、ネジ５０（図５）をねじこむための取付孔１１を形成した２つの電極部１２、２つの電極１２を両端に配置する接続部１３、そして接続部１３の中心には、接続部１３を貫通した貫通孔１４が形成されており、さらに貫通孔１４の同軸線上に円筒形の中空部１５をもつ薄肉である発熱部１６が形成されている。貫通孔１４と発熱部１６の中空部１５を総称してガイド孔１７と称するが、このガイド孔１７はガイド孔１７の中をかしめ型３が図２において上下方向へ移動自在可能とするものである。
【００１４】
図３、図４に基づいて本実施例の断熱材２０を説明すると、外形はセラミックからなる貫通した円筒形で、内径はヒータ１０の外径よりわずかに大きくしている。この断熱材２０の先端は、溶着ボス６１が貫通することが可能な直径である開口へと絞り込まれた縮径開口部を有し、その結果、発熱部１６と被固定物７０の間に入り込むことができ他の部分より薄く形成された遮断部２２を有する。
【００１５】
図５は、ヒータ１０と断熱材２０をセラミックからなる取付部材３０を介して組み立てたヒータブロック２で、さらにネジ５０を用いて１対の電線４０を取付孔１１にねじ止めを行い、その後ガイド孔１７へかしめ型３を挿入した様子から成るかしめ装置１の断面図である。
ヒータ１０の発熱部１６は、断熱材２０で周囲を囲まれ、さらに発熱部１６の先端部１８は断熱材２０の遮断部２２により覆うように構成される。
かしめ型３において、溶着ボス６１と当接する先端面には膨大部を成形するための凹形状の空間３ａを有する当接面３ｂが形成されている。
【００１６】
なお、かしめ型３内に中空部を形成し、この中空部内に冷却用液体を収容した場合には、かしめ型を溶着ボスの変形部へ押し当てて変形させたのち、この変形部である膨大部を効率よく冷却し、固化することができる。
また、本実施例では、ヒータ１０の材料にステンレスを用いたが、他には、ニクロム、鉄クロム、チタン等が代表例として挙げられる。
【００１７】
【実施例２】
本実施例２では、実施例１で紹介したかしめ装置１を用いて熱可塑性樹脂製成形品６０へ被固定物７０をかしめ固定する請求項１によるかしめ方法について説明する。
図６は、熱可塑性樹脂製成形品（ＡＢＳ樹脂製）６０に一体成形された溶着ボス６１（φ３　Ｈ（突き出し高さ）＝２ｍｍ）を、被固定物７０に貫通された固定孔７１へ挿入し、さらにかしめ装置１１を上部に準備した断面図、図７は、かしめ装置１の発熱部１６の輻射熱で溶着ボス６１を溶融または軟化している断面図、図８は、かしめ装置１のヒータブロック２を上昇しかしめ型３を降下させて膨大部６３を形成している断面図である。
【００１８】
各図を用いて本実施例のかしめ方法を詳細に説明する。
本実施例における溶着ボス６１の直径は３ｍｍで、高さは４ｍｍである。また被固定物７０は板厚が２ｍｍのＡＢＳ樹脂製の樹脂板である。
まず、成形品６０における溶着ボス６１を被固定物７０に貫通された固定孔７１へ挿入し、この固定孔７１から溶着ボス６０の変形部６２を突出させる。その後、図６の様にかしめ装置１の下に治具等を用いてかしめ装置１と溶着ボス６１の軸芯を合わせて固定する。
【００１９】
次に、図７に示す様にヒータブロック２を溶着ボス６１の変形部６２の周囲と発熱部１６との隙間が僅かな寸法（本実施例では１．１ｍｍ）を保つように降下させる。この時、発熱部１６の先端部１８と被固定物７０との間に断熱材２０の他の部分より薄く形成された遮断部２２が入り込むことになる。
【００２０】
この状態で、ヒータ１０に接続された一対の電線４０に電圧を印加すると、他の部分より板厚が薄い発熱部１６がジュール熱にて発熱しその輻射熱を変形部６２へ照射させる。さらに、発熱部１６の外側を断熱材２０で覆っているため、断熱材２０からの反射の効果もあり、効率良く変形部６２全体を加熱することができる。
一方、断熱材２０の遮断部２２が発熱部１６の先端部１８を覆っているため、発熱部１６の熱が被固定物７０の表面まで達することなく、熱による表面への影響を防止する効果も得ることができる。
【００２１】
溶着ボス６１の変形部６２が発熱部１６による輻射熱で十分に溶融または軟化した後、電圧印加を止めてヒータブロック２を上昇させるとともに、図８の様にかしめ型３を降下させて変形部６２へ押し当てる。この時、変形部６２全体が溶融温度または軟化温度へ達しているため、当接面３ｂの空間３ａ全体に変形部６２の樹脂が均一に充填される。
その後かしめ型３に熱を奪われることにより、充填した樹脂は固化し膨大部６３が形成され、かしめ型３を上昇すると被固定物７０がかしめ固定された成形品６０を取り出すことができる。
【００２２】
表１に溶着強度（被固定物を引っ張り溶着ボスの膨大部が破壊する加重）と被固定物における表面への影響を目視で確認した結果を記載した。
なお、本実施例では、ヒータブロック２を上昇した後にかしめ型３を降下させていたが、冷却能力があればヒータブロック２の位置は任意である。
【００２３】
【実施例３】
本実施例３では、請求項３に記載の熱可塑性樹脂製成形品のかしめ装置１について説明する。
図９に多段リング状に形成した発熱体８０の斜視図を示す。この発熱体８０は、上側から見るとΩ形状をしており、溶着ボス６１の周囲を囲む発熱部８１と電線４０を接続する電極部８２からなる。発熱部８１は、リング状の発熱リブ８５を多段に形成し、且つ、発熱リブ８５の間隔８４を、先端側に向けて狭くなるように形成しており、本実施例では、発熱リブ８５は４本である。その結果、発熱リブ８５においては抵抗値が高くなり、効率の良い発熱が可能になる。また、間隔８４の幅が溶融ボス６１の根元に近づくにつれて狭くすることにより、発熱部分が密になり、溶着ボス６１の根元付近に多くの熱が伝わるようにできる。つまり、溶着ボス６１の根元付近への熱量を高くすることにより、成形品６０本体側に逃げる熱を補うことがでる。
また、発熱リブ８５の間隔８４を変えることにより、発熱量の調整を行うことができる。
電極部８２は１対の電線４０を溶接等で接続し、発熱部８１への電圧印加を可能とした。
以上説明した発熱体８０を実施例１のヒータ１０に変えてかしめ作業を行った。
その結果を表１へ記載した。
【００２４】
【比較例１】
従来のかしめ方法を比較例として行った。熱可塑性樹脂製成形品６０及び被固定物７０については実施例２と同一である。
まず、成形品６０における溶着ボス６１を被固定物７０に貫通された固定孔７１へ挿入する。その後、図１０の様にかしめ型１００を溶着ボス６１の天面に押し当てる。かしめ型１００の熱で溶着ボス６１はかしめ型１００の当接面１０１に沿って図１１の様に溶融または軟化し始める。しかし、溶着ボス６１への加熱は天面から接触による熱伝導のみの加熱であるため、溶着ボス６１の内部が溶融または軟化温度へ均一に達していない。そのため図１２のように膨大部１０２の中に空間１０３が生じてしまうことがあった。
比較例１による結果を表１へ記載した。
【００２５】
【比較例２】
実施例２において、断熱材２０を用いない他は同様に行った。
その結果、発熱部１６の輻射熱が被固定物７０の表面にも伝わり軽度のヤケが発生した場合があった。
比較例２による結果を表１へ記載した。
【表１】
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【００２６】
【発明の効果】
以上の説明により明らかな様に、本発明の熱可塑性樹脂製成形品のかしめ方法及びその装置によれば、次のような効果を得ることができる。
ａ．溶着ボスの変形部の周囲を囲んで輻射熱で加熱するため、変形部の内部及び全体を均一に溶融又は軟化温度へ昇温でき、その結果、温度差による非融合部や膨大部内部の空間が生じないので、溶着強度が向上する（請求項１、２）。
ｂ．発熱体の外部周囲を断熱材で覆うため、輻射熱を反射することができ、効率良く溶着ボスの変形部を加熱することができる（請求項１、２）。
ｃ．発熱体の端部と被固定物の間に断熱材の一部である遮断部が入り込むので、被固定物の表面が熱から保護され、特に熱に弱い樹脂をかしめるにはより効果的である（請求項１、２）。
ｄ．発熱体を多段リング状に形成し、且つ間隔を先端側が狭くなるように形成したことにより、効率の良い加熱と、輻射される温度分布を変形部の根元の方へ高くすることができるため、加熱温度が変形部の根元側において低くなるのを防止してより効率のよい加熱ができる（請求項３）。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のかしめ装置に用いたヒータの上面図（ａ）、側面図（ｂ）、底面図（ｃ）である。
【図２】実施例１のかしめ装置に用いたヒータの断面図。
【図３】実施例１のかしめ装置に用いた断熱材の上面図（ａ）、側面図（ｂ）、底面図（ｃ）である。
【図４】実施例１のかしめ装置に用いた断熱材の断面図。
【図５】実施例１のヒータブロック２の断面図。
【図６】実施例２によるかしめ装置を上部に準備した断面図。
【図７】実施例２によるかしめ装置にて溶着ボスを軟化または溶融している断面図。
【図８】実施例２によるかしめ装置にて膨大部を形成している断面図。
【図９】実施例３に用いた発熱体の斜視図。
【図１０】比較例１によるかしめ型を溶着ボスに押し当てる断面図。
【図１１】比較例１によるかしめ型により溶着ボスを加熱している断面図。
【図１２】
比較例１によるかしめ型で膨大部を形成完了した断面図。
【符号の説明】
１　かしめ装置
２　ヒータブロック
３、１００　かしめ型
３ａ、１０１　当接面
３ｂ　空間
１０　ヒータ
１６　発熱部
１８　先端部
２０　断熱材
２２　遮断部
６０　成形品
６１　溶着ボス
６２　変形部
６３、１０２　膨大部
７０　被固定物
８０　発熱体
８４　切り欠き
８５　発熱リブ
【図１】
2004066575.tif 000004
【図２】
2004066575.tif 000005
【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】
2004066575.tif 000013
【図１１】
2004066575.tif 000014
【図１２】
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