JP2003011232A - 熱かしめ方法 - Google Patents

熱かしめ方法

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JP2003011232A
JP2003011232A JP2001202069A JP2001202069A JP2003011232A JP 2003011232 A JP2003011232 A JP 2003011232A JP 2001202069 A JP2001202069 A JP 2001202069A JP 2001202069 A JP2001202069 A JP 2001202069A JP 2003011232 A JP2003011232 A JP 2003011232A
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boss
heat
melting
temperature
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Keiji Konishi
啓治 小西
Makoto Nishitani
誠 西谷
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Munekata Co Ltd
Original Assignee
Munekata Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【技術課題】 太いかしめ用ボスや肉厚の厚い中空状の
かしめ用ボスを用いてもかしめ強度の高い熱かしめ方法
を提供する。 【解決手段】 熱可塑性樹脂からなるかしめ用ボス２０
を被固定物４０の固定孔４１から突き出し、この突き出
し部（かしめ変形部２４）へ赤外線ランプ１０から赤外
線を照射して軟化させた後、予め前記熱可塑性樹脂の融
点以上熱分解温度以下に加熱された溶融ヘッド３０をか
しめ用ボス２０のかしめ変形部２４へ押し当てて膨大部
２１を形成する。その後、パイプ３６から冷却用エアー
６０を溶融ヘッド３０へ吹きかけ冷却させて前記膨大部
２１を固化させることにより、かしめ強度の高い膨大部
２１を形成する。

Description

【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
成形された成形品の一部に成形されたかしめ用ボスを被
固定物に形成した固定孔内に挿入し、この固定孔から突
き出たかしめ用ボスのかしめ変形部を加熱溶融し変形さ
せて熱かしめを行う熱かしめ方法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
形品に被固定物をかしめ固定する方法として、先ず、成
形品に一体成形されたかしめ用ボスを被固定物に形成さ
れた固定孔へ通す。次に、この固定孔から突き出たかし
め用ボスの先端側を加熱し押圧しながら溶融して固定孔
の直径より大きい直径からなる膨大部を形成し、この膨
大部を冷却硬化させることより、被固定物を成形品に固
定する熱かしめ方法が良く行われている。
【０００３】加熱する発熱体は熱棒や瞬間的に昇温させ
るインパルス式チップなどが多く用いられているが、か
しめ用ボスが太くなると表面から加熱された熱がボスの
中心まで十分に伝わらず、結果として、溶融温度に達し
ない場合がある。例えば、図６（Ａ）は理想に近いかし
め状態で、かしめ用ボス全体が溶融温度に達した結果均
一な膨大部を形成している。しかし、図６（Ｂ）は、か
しめ用ボスの表面からの熱が中心部まで充分に到達しな
い場合で、膨大部を形成しても溶融温度に達した部分と
溶融温度に達しない境界面に非融合部が生じ、これが原
因でかしめ強度が十分に得られない場合がある。そのた
め、かしめ用ボスの中心部が溶融温度に達するように溶
融ヘッドの温度を高くすると、樹脂の溶融温度以上つま
り熱分解温度近くまで、または、それ以上の温度をかし
め用ボスの表面の樹脂に与えることになり、温度を高く
するのには限度がある。そのため、加熱を断続的に行い
緩やかな温度傾斜にすることにより、比較的低い温度で
時間をかけて局部的な温度上昇をさける方法がある。し
かし、加熱時間が多く必要であるため作業効率の点から
問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、予めかしめ用
ボスを予熱させることにより軟化させ、その後溶融ヘッ
ドを押し当てるようにすることにより、溶融ヘッドの温
度を溶融温度内に設定しても均一な膨大部を形成できる
予熱かしめ方法が用いられるようになった。従来の予熱
の方法として、例えば、熱風による方法がある。これは
手軽にでき、また、ランニングコストが安くできるのが
特徴であるが、熱風が周辺部まで吹き付けられるため成
形品が変形する場合があり、また、均一に加熱する目的
のため成形品を回転させる等の工夫が必要となる。
【０００５】また、熱盤による予熱方法がある。これ
は、かしめ用ボスの変形部を挿入するためかしめ用ボス
よりわずかに径が大きい加熱孔を熱盤に形成し、非接触
で予熱する方法である。しかし、かしめ用ボスを予熱す
るために加熱孔の内壁とかしめ用ボスの隙間は熱エネル
ギーを効率よく伝えるため狭くしなければならないが、
一方、融点温度付近では成形品が軟化変形するため熱盤
に付着し易くかしめ作業に不都合が生じる場合が有る。
【０００６】さらに、特開平０６−２７０２６３号公報
には、熱可塑性樹脂部材のかしめる部分を加熱溶融さ
せ、型面が該熱可塑性樹脂の融点より低温のかしめ型を
もってこの部分を加圧し、変形させてかしめるかしめ方
法が提示されている。しかし、予め、かしめる部分を加
熱溶融させてもかしめ型が融点より低い場合、かしめ型
を当接させた時成形品の熱が逃げてしまう。したがっ
て、成形品の固化が早く進みかしめ形状の内部が充分に
溶融されない状態で形成されるめ非融合部である広い空
間が生じる。これがかしめ強度へ影響し、所望するかし
め強度を得られない原因になる。本発明の目的は、熱か
しめ方法において、短時間で容易にかしめ用ボスを目的
とする部位のみを予熱し、その後軟化したかしめ用ボス
へ溶融ヘッドを押し当ててかしめ部を形成する熱かしめ
方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明においては、一体成形されたか
しめ用ボスを有する熱可塑性樹脂からなる成形品と、前
記ボスを貫通させるための固定孔を有する被固定物とを
かしめ固定する熱かしめ方法において、前記かしめ用ボ
スを前記被固定物の固定孔内に通してかしめ変形部を固
定孔から突出させたのち、このかしめ用ボスのかしめ変
形部へ赤外線(可視光線を含む)を照射して軟化させる予
熱工程と、前記熱可塑性樹脂の融点以上熱分解温度以下
に予め加熱された溶融ヘッドを前記かしめ変形部に押し
当てて膨大部を形成する変形工程と、膨大部を冷却して
固化させる冷却工程からなることを特徴とするものであ
る。
【０００８】更に、請求項２記載の発明においては、請
求項１記載の熱かしめ方法において、急速冷却手段を有
する溶融ヘッドを用いたことを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】従来の熱盤を用いて加熱する方法は、熱盤から
出た熱を、空気を媒体として被加熱物に熱エネルギーを
伝達するので、空気に熱エネルギーを奪われことによる
損失が生じる。赤外線を用いて加熱する方法は、被加熱
物が赤外線放射源からの放射エネルギーを受け、吸収さ
れたエネルギーは物体の分子レベルに振動や回転エネル
ギーを与えて表面に熱を発生させ、さらに内部に伝導で
つたえられるので、熱盤のように空気等に熱を奪われる
事が無く効率のよい加熱をすることができる。したがっ
て、赤外線を用いて加熱する方法を用いれば赤外線光源
と被加熱物との間隔は熱盤を用いる加熱方法の様に、微
細な隙間を設けなくても良く、５〜１０mmの間隔の様に
広くとれ、加熱が容易にできる。
【００１０】赤外線の波長としては０．８μm〜１mmに
分布するが、樹脂の赤外線吸収特性は、一般的に３〜４
μｍおよび６μｍ付近の波長領域が高吸収帯といわれて
いる。本発明によると、まず、熱可塑性樹脂からなる成
形品と被固定物を向かい合わせ前記成形品に一体成形さ
れたかしめ用ボスを、前記固定物へ穿設された固定孔へ
貫通させる。次に、予熱工程として貫通孔から突き出た
かしめ用ボスのかしめ変形部へ赤外線を周囲から均等に
照射する。前記したごとく、赤外線が照射されることに
よりかしめ変形部自体が分子レベルで発熱するため、か
しめ変形部全体が加熱され軟化させることができる。
【００１１】予熱工程終了後変形工程へ移り、軟化した
かしめ変形部へ前記熱可塑性樹脂の融点以上熱分解温度
以下に予め加熱された溶融ヘッドをかしめ変形部に押し
当てる。かしめ変形部全体が予め軟化しているのと、予
め溶融ヘッドが予熱されているためかしめ変形部が冷や
されることなく、溶融ヘッドの熱が十分に伝わって均一
な溶融状態になり、溶融ヘッドの当接面形状つまり膨大
部に変形される。その後、冷却工程として膨大部を冷却
して固化させることにより、従来と比較して高いかしめ
強度を得られる熱かしめができる。また、溶融ヘッドに
内部または外部から冷却用エアーを吹き付けることによ
り、かしめ変形部へ溶融ヘッドを押し付けた状態で膨大
部を冷却できるため、成形品と被固定物との間に隙間が
生じることがない。その結果、かしめ部にガタやかしめ
強度のバラツキ等の不具合を防ぐことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】太いかしめ用ボスでも、本発明の
熱かしめ方法によれば、赤外線による予熱を照射し予め
かしめ用ボスのかしめ変形部を軟化させるため、その
後、溶融温度以上熱分解温度以下に加熱した溶融ヘッド
を前記かしめ変形部へ押し当てると、かしめ変形部を均
一に溶融させることができ、膨大部を形成した後、冷却
して熱かしめを行うことができる。さらに、急速冷却可
能とする溶融ヘッドを用いることにより、ガタツキのな
い熱かしめを短時間で得ることができる。次に、各図に
基づいて本発明の熱かしめ方法を更に詳しく説明する。
【００１３】
【実施例１】図１は、本実施例における熱かしめ方法を
行う熱かしめ装置の平面構成図（ただし、溶融ヘッドは
省略している）、図２は、図１におけるＡ−Ａ部断面図
へ溶融ヘッド３０の断面を追加した説明図、図３は、赤
外線ランプ１０によりかしめ用ボス２０が加熱されて一
部軟化変形する過程を示した説明図、図４は、溶融ヘッ
ド３０をかしめ用ボス２０の天面２５に押し当てて加熱
している図、図５は、溶融ヘッド３０で膨大部２１を形
成後、冷却用エアー６０を吹きかけて冷却している図、
図６は、かしめ用ボス２０部分の断面図である。
【００１４】図１及び図２の図面に基づいて熱かしめ装
置について更に詳しく説明すると、１０が予熱に用いる
赤外線ランプであり、本実施例では赤外線ランプ１０に
ヘレウス株式会社製の「中波長赤外線小型円形ヒータ、
ＭＭＳシリーズ」を使用し、形状は略ドーナツに似た形
状をしている。さらに、赤外線ランプ１０から出ている
２本の電線１１は図示していないが電圧制御装置に接続
され、印加する電圧をコントロール出来るようにした。
したがって、予熱時以外には突入電流を考慮して、定格
電圧の１／３程度の電圧を印加しておき、かしめ用ボス
の予熱を行う時に定格電圧を印加することにより熱源の
長寿命化と省電力を図れると共に加熱上昇時間を短時間
で行われることを可能にした。赤外線ランプ１０は、か
しめ用ボス２０の同心軸上で、かつ、5ｍｍの間隔の位
置をおいて備え付けた。この距離は対象となる樹脂の材
質や、その大きさにより、最適な寸法とするために可変
とした。
【００１５】また、赤外線ランプ１０の上方に位置する
溶融ヘッド３０について説明すると、かしめ用ボス２０
に当接する当接面３１の中心に、かしめ用ボス２０の凹
部２２に挿入させる突き出し部３２を突設し、さらに、
突き出し部３２の周辺には、一定の間隔をおいて周壁３
３を形成する。また、周壁３３が当接面３１の他端方向
へ延長して中空であるように切削加工されている。な
お、突き出し部３２と周壁３３との間の空間を空間部３
４と称する。
【００１６】溶融ヘッド３０の対向する２カ所へは電線
３５を溶接等にて電気的に接続され、さらに、図示して
いないが電線３５を取り付けたお互いの中間位置にスリ
ットを形成して電流の流れる方向を規制している。ま
た、溶融ヘッド３０の内部には冷却用エアー６０を吹き
かけるためのパイプ３６を取り付けている。かしめ作業
の待機中は、溶融ヘッド３０の温度は電線３５間に印加
する電圧のジュール熱でかしめ用ボス２０の樹脂におけ
る融点以上熱分解温度より低い温度に予め設定してお
く。
【００１７】溶融ヘッド３０は通常かしめを行わない時
は赤外線ランプ１０の上方へ位置するが、かしめ用ボス
２０へ押し当てるときは、ドーナツ形である赤外線ラン
プ１０の内部空間１２を貫通するように移動する。
【００１８】本実施例におけるかしめ用ボス２０は、熱
可塑性樹脂（ポリアセタール樹脂 ＰＯＭ）で成形され
た成形品の一部で中空形状である。外周は被固定物４０
を受ける為の段部２３を形成するため２段形状をしてい
る。さらに、かしめ用ボス２０の軸中心部にはかしめ用
ボス２０の天面に開放部を持つ凹部２２が形成されてい
る。大きさは一段細い方の外形がφ１３ｍｍで中空部の
内径はφ８ｍｍである。次に、熱かしめ方法について説
明する。
【００１９】まず、前記の様に形成されたかしめ用ボス
２０を被固定物４０に穿設された固定孔４１へ貫通させ
突き出させる。次に固定孔４１とほぼ同じ様な半径から
なる半円形の切欠５１をもつ２枚の断熱板５０をかしめ
用ボス２０の周囲に囲むように取り付ける。これは、赤
外線ランプ１０で予熱を与える時、その熱が被固定物４
０の表面に影響を与える場合断熱カバーととして用いる
が、断熱の必要性がなければ断熱板５０はいらない。赤
外線ランプ１０へ定格電圧を印加すると、赤外線がかし
め用ボスへ均一に照射される。かしめ変形部２４自体が
分子レベルで発熱するため、かしめ変形部２４全体が加
熱され80秒後にはＰＯＭの溶融温度である180℃付近ま
で上昇する。一方、図３の（Ａ）のかしめ用ボス２０の
形状から軟化し始め、（Ｂ）の様に変形する場合がある
が、熱盤で予熱する時の様にかしめ用ボス２０の周囲を
わずかな隙間で囲んでいないので、変形した部分が熱盤
へ付着する問題が生じない。
【００２０】予熱の設定時間経過後、赤外線ランプ１０
への電圧を低下させ、または、低下させながら、断熱板
５０を外すとともに、予めＰＯＭの融点温度以上熱分解
温度以下である約230℃程度に発熱させた溶融ヘッド３
０を赤外線ランプ１０の内部空間１２へ貫通させて図４
の様に当接面３１をかしめ用ボス２０の天面２５に押し
当てる。このとき、予め加熱した溶融ヘッド３０を押し
当てるため、熱が軟化したかしめ変形部２４全体へさら
に供給されることにより、かしめ変形部２４全体が溶融
温度以上に昇温され、さらに溶融ヘッド３０の押圧力で
図５に示すように周壁３３に囲まれた空間部３４が溶融
された樹脂で充満されて膨大部２１が形成される。
【００２１】充分に溶融充満されてから電線３５への電
圧印加を停止すると共に保圧維持しながらパイプ３６か
ら冷却用エアー６０を吹きかけると溶融ヘッド３０は冷
却され溶融ヘッド３０内の膨大部２１も冷却固化され
る。所定の冷却時間経過後冷却用エアー６０の吹き付け
を止め溶融ヘッド３０を上昇させると被固定物４０がか
しめられた成形品１を得ることができる。更に、次工程
への準備として溶融ヘッド３０に電圧を印加して融点以
上熱分解温度より低い温度へ昇温させて待機しておく。
以上が本実施例の熱かしめ方法の１サイクルである。
【００２２】熱かしめ部であるかしめ用ボス２０部分を
切断して膨大部２１内の形状を確認した。その状態は図
６の（Ａ）の様に融合部Ｂの長さは約１．５ｍｍ（膨大
部高さの７０％）あり、かしめ強度は３００〜３５０ｋ
ｇを得られた。なお、本実施例において、溶融ヘッドを
冷却する時、内部から冷却用エアーを吹きかけていた
が、外部から吹きかけても同様な効果が得られる。
【００２３】
【比較例１】実施例１における赤外線ランプ１０による
予熱を行わないで溶融ヘッドのみの熱かしめ方法を行っ
た。その結果、かしめ用ボス２０部分の内部は図６の
（Ｂ）に示す様に融合部Ｂ´の長さは約０．８ｍｍ（膨
大部高さの４０％）であり、かしめ強度は約１３０〜１
８０ｋｇであった。予熱を行わないとかしめ変形部２４
全体が充分に溶融されないため非融合部が広くなってし
まうことが判る。
【００２４】
【比較例２】実施例１における赤外線ランプ１０による
予熱を行なった後、熱可塑性樹脂の溶融温度より低いか
しめ型を用いて膨大部２１を形成した。その結果、比較
例１と同様にかしめ用ボス２０部分の内部は図６の
（Ｂ）に示す様に融合部Ｂ´の長さは約０．８ｍｍであ
り、かしめ強度は約１３０〜１８０ｋｇであった。膨大
部を形成する時、かしめ型（実施例では溶融チップ）が
溶融温度以下であるため、せっかくかしめ変形部が予熱
を与えることにより軟化しても熱が奪われて冷えてしま
い、その結果、充分に溶融されなく非融合部が広くなっ
てしまうことが判る。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱かしめ
方法は、かしめ用ボスのかしめ変形部へ赤外線を照射し
て軟化溶融させる予熱工程と、前記熱可塑性樹脂の融点
以上熱分解温度以下に加熱された溶融ヘッドをかしめ変
形部に押し当てて膨大部を形成する変形工程と、膨大部
を冷却して固化させる冷却工程からなり、さらに、急速
冷却可能とする冷却手段を有する溶融ヘッドを用いるこ
とによりつぎの様な効果を得ることができる。 ａ．従来の熱かしめ方法ではかしめ強度が得られない、
太いかしめ用ボスや肉厚の厚い中空状のかしめ用ボスを
用いて熱かしめを行う時でも、かしめ用ボスが充分に溶
融されてかしめ形状を形成するので高いかしめ強度を得
られる。（従来の約２倍） ｂ．予熱に赤外線ランプを使うので、熱盤ほどかしめ用
ボスに近づける必要がなく、かしめ用ボスが熱で膨張、
変形しても赤外線ランプに付着する事がない。 ｃ．溶融ヘッドが保圧した状態で急速冷却出来るので、
がたつきが生じなくまたかしめ作業の時間が短縮でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例における熱かしめ方法を行う熱かしめ
装置の平面構成図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ部断面説明図。
【図３】かしめ用ボスが軟化変形する過程を示す説明
図。
【図４】溶融ヘッドをかしめ用ボスに押し当てて加熱し
ている図。
【図５】溶融ヘッドで膨大部を形成後、冷却用エアーを
吹きかけている図。
【図６】かしめ用ボス部分の断面図。
【符号の説明】
１ 成形品 １０ 赤外線ランプ ２０ かしめ用ボス ２１ 膨大部 ２４ かしめ変形部 ３０ 溶融ヘッド ３６ パイプ ４０ 被固定物 ６０ 冷却用エアー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一体成形されたかしめ用ボスを有する熱
    可塑性樹脂からなる成形品と、前記ボスを貫通させるた
    めの固定孔を有する被固定物とをかしめ固定する熱かし
    め方法において、前記かしめ用ボスを前記被固定物の固
    定孔内に通してかしめ変形部を固定孔から突出させたの
    ち、このかしめ用ボスのかしめ変形部へ赤外線(可視光
    線を含む)を照射して軟化させる予熱工程と、前記熱可
    塑性樹脂の融点以上熱分解温度以下に予め加熱された溶
    融ヘッドを前記かしめ変形部に押し当てて膨大部を形成
    する変形工程と、膨大部を冷却して固化させる冷却工程
    からなる熱かしめ方法。
  2. 【請求項２】 急速冷却手段を有する溶融ヘッドを用い
    た請求項１記載の熱かしめ方法。
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