(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータチップに電流を供給することにより一体成形されたボスを有する熱可塑性樹脂を用いた成形品と、前記ボスと嵌合する嵌合穴を有する被結合体とを熱かしめしたときに発生する不良かしめ部の補修に用いる補修用ボスの形成方法であって、次の工程からなることを特徴とする補修用ボスの形成方法。
ａ）前記不良かしめ部を前記被結合体の表面から除去する工程
ｂ）除去した不良かしめ部とほぼ同じ体積のレーザ光を透過する熱可塑性樹脂からなるペレットを準備する工程
ｃ）前記ペレットを前記嵌合穴の中心に位置合わせして前記不良熱かしめ部除去後の前記成形品のボスの残存部の表面上に載置する工程
ｄ）加圧治具を介して前記ペレットを前記ボスの残存部の表面に押し付ける方向に加圧する工程
ｅ）前記ペレットを通して前記ボスの残存部の表面に向けてレーザ光を照射して前記ペレットと前記ボスの残存部とを溶着する工程
【請求項２】
前記加圧治具はレーザ光を透過する材質からなるものであることを特徴とする請求項１記載の補修用ボスの形成方法。
【請求項３】
前記加圧治具にはレーザ光が通過するに必要な形状の穴が設けられていることを特徴とする請求項１記載の補修用ボスの形成方法。
【請求項４】
前記ボスの残存部の表面でレーザ光の照射を受ける面にレーザ光を吸収する物質を塗布することを特徴とする請求項１記載の補修用ボスの形成方法。
【請求項５】
ヒータチップに電流を供給することにより一体成形されたボスを有する熱可塑性樹脂を用いた成形品と、前記ボスと嵌合する嵌合穴を有する被結合体とを熱かしめしたときに発生する不良かしめ部の補修方法であって、次の工程からなることを特徴とする熱かしめ部の補修方法。
ａ）請求項１〜４記載の工程により補修用ボスを形成する工程
ｂ）前記補修用ボスを前記ヒータチップで加熱し、この補修用ボスを熱かしめする工程
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータチップに電流を供給することにより一体成形されたボスを有する熱可塑性樹脂を用いた成形品と、前記ボスと嵌合する嵌合穴を有する被結合体とを熱かしめする熱かしめ作業に係り、特に熱かしめを行う際の位置合わせなどの不具合により生じる不良熱かしめ部の補修方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱可塑性樹脂等の熱変形可能な材料からなる部品を他の部品に熱かしめにより固着するための熱かしめ装置が知られている。
熱かしめ装置による固着方法としては、金属製等の他の部品の取付孔に熱可塑性樹脂性部品の片面に突設されたボスを位置決めした後前記ボスを前記取付孔に嵌挿してその先端部を他方側に突出させ、この先端部にかしめピン（ヒータチップと同等の機能を備える）を押し当て、熱かしめ開始と同時に所定温度（ボスを熱変形させる温度）に加熱して前記ボスの先端部の前記取付孔の径よりも大きな径まで熱変形させて固着している。この後、かしめピンを冷却して所定の温度以下に低下するのを待ってボスの先端からかしめピンを離反させることで、熱かしめの工程が終了する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ヒータチップは熱かしめする熱可塑性樹脂に合わせて様々な形状、寸法を採用するとともに、このヒータチップを熱かしめ部位に適切に位置合わせする必要があり、また熱かしめに必要な温度も様々な温度に設定する必要がある。そして、この位置合わせと温度設定の適否は、熱かしめ部位の偏りやこの熱可塑性樹脂の溶け過ぎなどを招来し、熱かしめの品質が低下するという欠点があった。また作業ミスによっても熱かしめの品質を左右する不良が発生するという欠点もあった。このような欠点を生じさせないための技術開発も必
要であることはもちろんであるが、一方補修することで良品として使用できるようにすることは廃棄品を少なくすることで製造コストの削減や環境破壊を少なくする面から不良品を補修して使用可能とする技術開発も重要な課題である。
【０００４】
そこで、本願発明者等は熱かしめ作業において、上記のような不良がある程度は発生することを前提として、不良熱かしめ部をどのようにして補修して良品として再生するかという観点から技術開発を進めることとした。そして、まず関連技術を調査したところ、直接熱かしめ装置を用いた不良熱かしめ部の補修方法について記述されている文献を発見するには至らなかった。
【０００５】
このため、簡便な方法ではあるが、熱可塑性樹脂は加熱することにより所定の温度に到達すると溶融するという特徴を利用することで補修することができるのではないかという考えに思い当たった。
本発明は、上記課題を解決するために、このような観点からなされたもので固着後の被結合体の上部に形成される成形後のボスを除去し、この除去した成形後のボスと同じ体積でレーザ光を透過する性質を持つ熱可塑性樹脂からなるペレットを用いる補修用ボスの形成方法と、この補修用ボスを用いて再熱かしめすることで容易に熱かしめ部を補修する方法と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】
【０００６】
請求項１に係る発明になる補修用ボスの形成方法は、ヒータチップに電流を供給することにより一体成形されたボスを有する熱可塑性樹脂を用いた成形品と、前記ボスと嵌合する嵌合穴を有する被結合体とを熱かしめしたときに発生する不良かしめ部の補修に用いる補修用ボスの形成方法であって、次の工程からなることを特徴とするものである。
ａ）前記不良かしめ部を前記被結合体の表面から除去する工程
ｂ）除去した不良かしめ部とほぼ同じ体積のレーザ光を透過する素材と同じ熱可塑性樹脂からなるペレットを準備する工程
ｃ）前記ペレットを前記嵌合穴の中心に位置合わせして前記不良熱かしめ部除去後の前記成形品のボスの残存部の表面上に載置する工程
ｄ）加圧治具を介して前記ペレットの上方からボスの残存部の表面に押し付ける方向に加圧する工程
ｅ）前記ペレットの上方から前記ボスの残存部の表面に向けてレーザ光を照射して前記ペレットと前記ボスの残存部とを溶融する工程
【０００７】
請求項２に係る発明になる補修用ボスの形成方法は、前記加圧治具がレーザ光を透過する材質からなるものであることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に係る発明になる補修用ボスの形成方法は、前記加圧治具にはレーザ光が通過するに必要な形状の穴が設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に係る発明になる補修用ボスの形成方法は、前記成形品のボスの残存部の表面上にレーザ光を吸収する物質を塗布することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５に係る発明になる熱かしめ部の補修方法は、ヒータチップに電流を供給することにより一体成形されたボスを有する熱可塑性樹脂を用いた成形品と、前記ボスと嵌合する嵌合穴を有する被結合体とを熱かしめしたときに発生する不良かしめ部の補修方法であって、次の工程からなることを特徴とするものである
ａ）請求項１ないし４記載の工程により補修用ボスを形成する工程
ｂ）前記補修用ボスを前記ヒータチップで加熱し、この補修用ボスを熱かしめする工程
【発明の効果】
【００１１】
請求項１ないし４に係る発明によれば、熱かしめ作業により形成された成形後のボスを被結合体の表面から除去し、除去した成形後のボスとほぼ同じ体積のレーザ光を透過する性質を持つ熱可塑性樹脂からなるペレットを準備し、このペレットを嵌合穴の中心に位置合わせして前記不良熱かしめ部除去後の前記成形品のボスの残存部の表面上に載置し、レーザ光を透過する加圧治具を介して前記ペレットの上方からボスの残存部の表面に押し付ける方向に加圧し、前記ペレットの上方から前記ボスの残存部の表面に向けてレーザ光を照射して前記ペレットを前記ボスの残存部の表面に溶着するようにしたので、この溶着されたペレットを補修用ボスとして使用することができる。
【００１２】
請求項５に係る発明によれば、以上のようにして補修用ボスを形成し、その後熱かしめ装置で補修用ボスの上方から加熱、加圧することで再熱かしめすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明について図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明になる補修用ボスの形成方法を含んだ熱かしめ部の補修方法を示すフローチャート図、図２ないし図４は本発明になる補修用ボスの形成方法を含んだ熱かしめ部の補修方法につきその工程の概要を示す断面図である。また、図５および図６は熱かしめ作業の工程の概要を示す断面図であり、図５は熱かしめ部の形成が位置的に正常に実行されたときのもの、図６はそれが位置的に不正常に実行されたときのものである。
なお、本発明には熱かしめ装置とレーザ樹脂溶着装置が用いられるが、単に使用されているだけで本発明の成否には直接影響がないので図示を省略する。
【００１４】
図２ないし図６において、１は一体成形されたボス１ａを有する熱可塑性樹脂を用いた成形品（以下単に成形品という。）、２はボス１ａを嵌挿する嵌合穴２ａを有する被結合体（以下、単に被結合体という。）である。
【００１５】
［熱かしめ作業］
不良熱かしめ部の補修方法を説明する前に図５および図６を用いて熱かしめ作業について説明する。
まず、成形品１と被結合体２を準備し（図５の（ａ））、成形品１のボス１ａを被結合体２の嵌合穴２ａに挿通する（図５の（ｂ））。
次に作業者は熱かしめ装置（図示せず。）全体の電源を投入し、熱かしめ対象物に応じて温度などのパラメータを設定する。そして、溶着ヘッド（図示せず。）を手に持って移動させ、この溶着ヘッドの先端のヒータチップ２３ａが熱かしめ対象となるボス１ａに位置合わせするようにしてこの溶着ヘッドを位置合わせする（図５の（ｃ））。そしてこの溶着ヘッドがボス１ａに到達したことを作業者の感覚で検知する。
【００１６】
このボス１ａへの到達検知後、作業者は前記溶着ヘッドに設けた溶着開始操作部（図示せず。）を操作することにより、スタート信号を生成する。そして、このスタート信号により前記熱かしめ装置全体が動作を開始することで熱かしめ動作が開始される。
【００１７】
熱かしめ動作が開始されると先に設定されたパラメータにしたがってヒータチップ２３ａが所定の時間所定の温度になり熱かしめが完了する。この間ヒータチップ２３ａに配設された熱電対（図示せず。）で熱かしめ部の温度を検出し、この温度をフィードバックして設定された温度になるように制御している。このようにして熱かしめ作業により熱かしめ部となる成形後のボス１ａａが形成された後、この熱かしめされたボス１ａａの素材である熱可塑性樹脂を早期に凝固させるために冷却が開始され、所定の温度に達すると音声等でその旨作業者に伝えられるので作業者が冷却停止操作部（図示せず。）を操作して冷却動作を停止させる。このようにして、一連の熱かしめ動作が終了する（図５の（ｄ））。
【００１８】
［不良熱かしめ部の補修作業］
以上のような熱かしめ作業において、作業者は細心の注意を払って熱かしめ部に溶着ヘッド２３ａを位置合わせする。そして位置合わせが上手くいった場合は、図５（ｄ）に示すように熱かしめによる成形後のボス１ａａが嵌合穴２ａの中心を中心として形成されるから、信頼性の高い熱かしめが完了するので、特段補修作業の必要がない。
【００１９】
しかしながら、この位置合わせは作業者の感覚で行うものであるからうまくいく場合ばかりではない。例えば、前記溶接ヘッドの先端のヒータチップ２３ａの中心がボス１ａの中心より左側にずれているような場合である（図６の（ｂ））。このような場合は、熱かしめによる成形後のボス１ａａは左にずれて形成される（図６の（ｃ）、図２の（ａ））。
【００２０】
次に、本発明になる不良熱かしめ部の補修作業について説明する。
熱かしめ作業終了後、熱かしめ部である成形後のボスの形成位置が適切であるか否か位置検査を行う工程に送られる（図１のＳ１０１）。そして位置検査が行われ、熱かしめ位置が不良か否か検査される（図１のＳ１０２）。この検査で位置不良でないと判定されたものは補修が不要となる（図１のＳ１１２）。一方位置不良と判定されたときには、その成形後のボス１ａａを例えば鋭利なカッターナイフなどの切断機１１で被結合体２の表面を境にして切断により除去する（図１のＳ１０３、図２の（ｂ））。
【００２１】
次に、前記レーザ樹脂溶着機を用いた補修用ボスの形成に移行する。
この切断除去された不良熱かしめ部である成形後のボス１ａａとほぼ同じ体積のレーザ光を透過する性質を持つ熱可塑性樹脂からなるペレット３を準備する（図１のＳ１０４）。ここでほぼ同じ体積のペレットを準備するのはこのペレット３が補修用のボスとなるからである。そして、このペレット３の中心を嵌合穴２ａの中心に位置合わせして成形後のボス１ａａの残存部の表面１ａｂに載置する（図１のＳ１０５、図２の（ｃ））。
ここで成形品１がレーザ光を吸収する性質を持たない熱可塑性樹脂からなるときは、残存部の表面１ａｂにレーザ光を吸収する物質を塗布する。
【００２２】
次に、加圧治具２４をペレット３の上部に載置し（図１のＳ１０６）、ペレット３を成形後のボス１ａａの残存部の表面１ａｂに適当な荷重で押し付ける（図１のＳ１０７、図３の（ｄ））。この加圧治具２４はレーザ光を透過させる性質の物質で形成するか、または加圧治具２４の中央部にレーザ光を通過させる穴を設けておく。
次に、この荷重を印加したままペレット３の上方から成形後のボス１ａａの残存部の表面１ａｂに向かってレーザ光を照射する（図１のＳ１０８）。このレーザ光は加圧治具２４の穴または加圧治具２４そのものを通してペレット３に入射され、このペレット３の中を反射して伝播する成分と反射せずに直接成形後のボス１ａａの残存部に照射される（図３の（ｅ））。
【００２３】
成形品１はレーザ光を吸収する性質を有する材質の熱可塑性樹脂であるか、またはそうでないものであるときは成形後のボス１ａａの残存部の表面１ａｂにはレーザ光を吸収する性質を持つ材料を塗布してあるので、成形後のボス１ａａの残存部の表面１ａｂでレーザ光が吸収されるので、この表面１ａｂのレーザ光照射部が発熱し、溶融する。このときの発熱はペレット３の接触面にも伝わり、この面も溶融し、結局接触面同士が溶着し溶着部１ｂｂが形成される。ここでレーザ照射を停止し、溶着部１ｂｂを冷却することで（図１のＳ１０９）、ペレット３と成形品１とが一体となる。こうして、補修用ボス３ａが形成される（図４の（ｆ））。
【００２４】
次に、加圧治具２４をペレット３（補修用ボス３ａ）から引き離す。
そして、前記熱かしめ装置による再熱かしめ作業工程に移行する。
このペレット３の中心と前記溶接ヘッドの先端のヒータチップ２３ａの中心を位置合わせし（図４の（ｇ））、再度前述のような熱かしめ作業を行う（図１のＳ１１０、図４の（ｈ））。このようにして不良熱かしめ部の補修が完了する。３ａａは再熱かしめ作業により形成された成形後のボスである。
【００２５】
ここで用いるレーザ光は上述のような流れでペレット３と成形品１とが溶着一体化するに足る波長と出力とが得られれば特段の限定はない。また、レーザビームが高品質である必要もない。しかし、コストやメンテナンスの観点から半導体レーザを用いるのが望ましい。
【００２６】
［他の実施例］
本発明になる補修用ボスの形成方法は、上述のように不良熱かしめ部の成形後のボスの補修を目的とするものであるが、被結合体をボス部が形成されていない成形品と熱かしめするときにも使用できる。
つまり、次のような手順で熱かしめを実行する。
【００２７】
まず、レーザ光を透過させる性質を持つ熱可塑性樹脂からなる熱かしめ強度を確保するのに必要な体積であって、被結合体の嵌合穴を挿通可能な径のペレットを準備する。
次にこのペレットの中心を被結合体の嵌合穴の中心に位置合わせしてこのペレットを載置する。なお、嵌合穴が形成されていないときは、被結合体の適当な位置に嵌合穴を形成する。
【００２８】
これ以降前述と同様な工程を経てボスを形成する。
すなわち、加圧治具を用いて適当な荷重を印加してペレットを成形品に押し付けながら、ペレットの上方からレーザ光を加圧治具、ペレットを通して、成形品の表面に照射する。こうするとで成形品でレーザ光の吸収による発熱で成形品が溶融すると共にこの熱はペレットとも伝わり、ペレット側も溶融され、結局ペレットと成形品は溶着する。ここでレーザ照射を停止し、溶着部を冷却することでペレットと成形品が一体となる。ここで加圧治具を引き離し、溶着されたペレットをボスとして用いる。
【００２９】
次に加圧治具を引き離して、熱かしめ工程に移行する。
まず、前述のようにしてボスが形成された成形品と被結合体を成形品のボスを被結合体の嵌合穴に挿通する。
次に、溶着ヘッドのヒータチップの中心とこの溶着されたボスの中心を位置合わせして、このボスの上から適当な荷重と熱を加える。
【００３０】
こうすることで、このボスは溶融するので、溶融後過熱を停止すると共に熱かしめ部分を冷却することで熱かしめ部となる成形後のボス１ａａが形成される。
こうして、ボスが形成されていない成形品を被結合体に熱かしめする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明になる補修用ボスの形成方法を含んだ熱かしめ部の補修方法を示すフローチャート図である。
【図２】本発明になる補修用ボスの形成方法を含んだ熱かしめ部の補修方法につきその工程の概要を示す断面図である（第1の段階の工程）。
【図３】本発明になる補修用ボスの形成方法を含んだ熱かしめ部の補修方法につきその工程の概要を示す断面図である（第２の段階の工程）。
【図４】本発明になる補修用ボスの形成方法を含んだ熱かしめ部の補修方法につきその工程の概要を示す断面図である（第３の段階の工程）。
【図５】熱かしめ作業の工程の概要を示す断面図である（熱かしめ部の形成位置が正常のときのもの）。
【図６】熱かしめ作業の工程の概要を示す断面図である（熱かしめ部の形成位置が不正常のときのもの）。
【符号の説明】
【００３２】
１  成形品
１ａ  ボス
１ａｂ  残存部の表面
１ｂｂ  溶着部
２  被結合体
３  ペレット  
１１  切断機
２３ａ  ヒータチップ
【図１】
0005020160.tif 000002
【図２】
0005020160.tif 000003
【図３】
0005020160.tif 000004
【図４】
0005020160.tif 000005
【図５】
0005020160.tif 000006
【図６】
0005020160.tif 000007