JP2006346944A - 樹脂部品の溶着方法及び溶着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂部品の溶融した結合部が熱板に付着するのを完全に無くして製品歩止まりを防止できると共に、両結合部同士を良好に接合して製品品質を大幅に向上できる樹脂部品の溶着方法及び溶着装置の提供。
【解決手段】 第１治具３に保持された第１樹脂部品１０の結合部と、第２治具４に保持された第２樹脂部品２０の結合部を対面させた状態で離間して配置させる配置工程と、両樹脂部品10,20の結合部10a,20a同士間に熱板５を挿入配置させる熱板５進出工程と、両治具3,4を近づけるように熱板５側へ移動させて両結合部を熱板５に非接触状態で加熱溶融させる溶融工程と、両樹脂部品10,20の結合部10a,20a同士間から熱板５を退出させる熱板退出工程と、両治具3,4を近づけるように移動させて両結合部10a,20a同士を圧着して接合する圧着工程を備えることとした。
【選択図】 図９

Description

本発明は、樹脂部品同士を溶着することにより接合する溶着方法及び溶着装置に関し、特に、熱板により樹脂部品の結合部を加熱溶融して接合するのに好適な樹脂部品の溶着方法及び溶着装置に関する。

従来、２つ樹脂部品の結合部を熱板により加熱溶融した後、該両結合部同士を圧着して接合する樹脂部品の溶着方法及び溶着装置が公知になっている（特許文献１参照）。
このような樹脂部品の溶着方法及び溶着装置では、先ず、一方の樹脂部品の結合部と、他方の樹脂部品の結合部を対面させた状態で離間して配置した後、両結合部同士間に熱板を挿入配置と共に、両結合部を熱板に圧接させて加熱溶融する。

次に、両樹脂部品を熱板から離間させると共に、熱板を退出させた後、両樹脂部品の結合部同士を圧着して接合するようになっている。
特開２００２−２６４２１８号公報

しかしながら、従来の樹脂部品の溶着方法及び溶着装置にあっては、熱板に両樹脂部品の結合部を圧接させて加熱溶融した後、両樹脂部品を熱板から離間させる際に、結合部の一部が剥がれて糸を引くように熱板に付着し、その後の行程で一部欠落した結合部同士を圧着して接合しても位置ずれが生じてしまい、良好に接合できないという問題点があった。

また、結果として各樹脂部品の結合部は熱板との圧接時と、結合部同士の圧着時の２回に亘って圧力を受けるため、製品精度にばらつきが生じやすいという問題点があった。

さらに、剥がれた結合部の一部が熱板に固着した状態で次のワークを処理してしまうと、溶着不良、異物混入、変色等が生じてしまうため、その都度、熱板に固着した結合部の一部をヘラ等の道具を用いて手作業で除去して清掃しなければならず、大変手間である上、製品の歩止まりの原因となっていた。

なお、２枚の板状の樹脂部品の結合部同士を単に接合するだけであれば、両結合部同士の少なくとも一部が接合していれば特に問題とはならないが、前述した樹脂部品が内部に空間を有して気密性を要求されるリザーブタンクのような箱体である場合には、溶接不良が発生すると冷却水が漏れて製品として機能せず、深刻な問題となるため、特に良好な結合部同士の接合が要求される。

加えて、リザーブタンクは内部から結合部同士の接合状態を確認できないため、溶接不良が発生する虞がある場合には、実際に冷却水を入れて確かめるしかなく、通水試験の追加工程が必要となる。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、樹脂部品の溶融した結合部が熱板に付着するのを完全に無くして製品歩止まりを防止できると共に、両結合部同士を良好に接合して製品品質を大幅に向上できる樹脂部品の溶着方法及び溶着装置を提供することである。

本発明の請求項１記載の発明では、２つの樹脂部品の結合部を溶融した後、該両結合部同士を圧着して接合することにより内部に空間を有する箱体の樹脂部品を得る樹脂部品の溶着方法であって、第１治具に保持された第１樹脂部品の結合部と、第２治具に保持された第２樹脂部品の結合部を対面させた状態で離間して配置させる配置工程と、前記両樹脂部品の結合部同士間に熱板を挿入配置させる熱板進出工程と、前記両治具を近づけるように熱板側へ移動させて両結合部を熱板に非接触状態で加熱溶融させる溶融工程と、前記両樹脂部品の結合部同士間から熱板を退出させる熱板退出工程と、前記両治具を近づけるように移動させて両結合部同士を圧着して接合する圧着工程を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明では、２つの樹脂部品の結合部を溶融した後、該両結合部同士を圧着して接合することにより内部に空間を有する箱体の樹脂部品を得る樹脂部品の溶着装置であって、第１樹脂部品を保持するための第１治具と、第２樹脂部品を保持するための第２治具と、熱板を備え、前記第１治具に保持された第１樹脂部品の結合部と、第２治具に保持された第２樹脂部品の結合部を対面させた状態で離間して配置させ、前記両樹脂部品の結合部同士間に熱板を挿入配置させ、前記両治具を近づけるように熱板側へ移動させて両結合部を熱板に非接触状態で加熱溶融させ、前記両樹脂部品の結合部同士間から熱板を退出させ、前記両治具を近づけるように移動させて両結合部同士を圧着して接合するように構成されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明では、請求項１または２記載の樹脂部品の溶着方法及び溶着装置において、前記箱体の樹脂部品が自動車のリザーブタンクであることを特徴とする。

本発明の請求項１記載の発明にあっては、第１治具に保持された第１樹脂部品の結合部と、第２治具に保持された第２樹脂部品の結合部を対面させた状態で離間して配置させる配置工程と、前記両樹脂部品の結合部同士間に熱板を挿入配置させる熱板進出工程と、前記両治具を近づけるように熱板側へ移動させて両結合部を熱板に非接触状態で加熱溶融させる溶融工程と、前記両樹脂部品の結合部同士間から熱板を退出させる熱板退出工程と、前記両治具を近づけるように移動させて両結合部同士を圧着して接合する圧着工程を備えるため、樹脂部品の溶融した結合部が熱板に付着するのを完全に無くして製品歩止まりを防止できると共に、両結合部同士を良好に接合して製品品質を大幅に向上できる樹脂部品の溶着方法を提供できる。

加えて、従来の発明に比べて圧着工程の前に樹脂部品の溶融した結合部を熱板から離間させる工程を必要としないため、生産効率を向上できる。

請求項２記載の発明にあっては、２つの樹脂部品の結合部を溶融した後、該両結合部同士を圧着して接合することにより内部に空間を有する箱体の樹脂部品を得る樹脂部品の溶着装置であって、第１樹脂部品を保持するための第１治具と、第２樹脂部品を保持するための第２治具と、熱板を備え、前記第１治具に保持された第１樹脂部品の結合部と、第２治具に保持された第２樹脂部品の結合部を対面させた状態で離間して配置させ、前記両樹脂部品の結合部同士間に熱板を挿入配置させ、前記両治具を近づけるように熱板側へ移動させて両結合部を熱板に非接触状態で加熱溶融させ、前記両樹脂部品の結合部同士間から熱板を退出させ、前記両治具を近づけるように移動させて両結合部同士を圧着して接合するように構成されているため、従来の溶着装置から大幅な設計変更を加えることなく、樹脂部品の溶融した結合部が熱板に付着するのを完全に無くして製品歩止まりを防止できると共に、両結合部同士を良好に接合して製品品質を大幅に向上できる樹脂部品の溶着装置を提供できる。

請求項３記載の発明にあっては、請求項１または２記載の樹脂部品の溶着方法及び溶着装置において、前記箱体の樹脂部品が自動車のリザーブタンクであるため、内部に空間を有して気密性を要求されるリザーブタンクの溶着方法及び溶着装置に用いて好適となる。
また、溶接不良を完全に無くすことができるため、リザーブタンクの気密性の検査を省略することも可能になる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
なお、本実施例１の樹脂部品の溶着方法及び溶着装置では樹脂部品の箱体を自動車のリザーブタンクに適用した場合について説明する。
図１は本発明の実施例１のリザーブタンクの斜視図、図２は本実施例１のリザーブタンクの側断面図、図３は本実施例１のリザーブタンクの分解斜視図、図４は本実施例１の第１樹脂部位品の側断面図、図５は本実施例１の第２樹脂部品の側断面図である。

図６は本実施例１の第１、２治具及び熱板の配置及び作動を説明する斜視図、図７〜１１は本実施例１のリザーブタンクの溶着方法を説明する図である。

先ず、全体構成を説明する。
図１、２に示すように、本実施例１の樹脂部品の溶着方法及び溶着装置が適用された自動車のリザーブタンク１は、図外のラジエータの冷却水の熱膨張による調整を行うためのものであって、全体がポリプロピレン等の樹脂製で内部に空間Ｏを備えて幾分縦長の箱体に形成されている。

また、リザーブタンク１の平坦な上壁１ａには、略皿状のキャップＣを脱着可能に装着するための接続部１ｂが上方に向けて円筒状に突設されている。
また、キャップＣの上面には、接続部１ｂを介してリザーブタンク１内に連通した円形の連通穴１ｃが形成されると共に、この連通穴１ｃには、ラジエータの冷却水を流入させるための接続パイプ（図示せず）が嵌挿固定される。
さらに、リザーブタンク１の傾斜した上壁１ｄには、リザーブタンク１内に連通した円筒状の接続部１ｅが形成されると共に、この接続部１ｅの先端には、リザーブタンク１内のオーバーフローした冷却水を排出させる接続パイプ（図示せず）が接続される。

その他、リザーブタンク１の側壁１ｆには、リザーブタンク１内の冷却水の標準水位の範囲を示す表示１ｇが刻印される他、その底部には冷却水を完全に抜くための水抜き穴（図示せず）が形成されている。
なお、キャップＣは、リザーブタンク１内の冷却水が何らかの原因により異常に減少した場合に接続部１ｂから外して冷却水を補給するためのものであるため、キャップＣと冷却水の流入口である連通穴１ｃは別体で設けても良い。

そして、図３に示すように、本実施例１のリザーブタンク１は、予めその略中央の上方部分と下方部分にそれぞれ対応する第１樹脂部品１０と第２樹脂部品２０がそれぞれ形成された後、後述する溶着装置２を用いて接合することにより所望のリザーブタンク１を得られるようになっている。

以下、本実施例１のリザーブタンク１の製造方法を説明する。
先ず、キャップＣを除く第１樹脂部品１０と第２樹脂部品２０を予め図外の成形型によりそれぞれ一体的に形成する。
この際、図４に示すように、第１樹脂部品１０の下端外周に設けられた結合部１０ａは、外側へ突出した鍔状に形成される他、その下面内側には下方に突出した突起部１０ｂが形成されている。
同様に、図５に示すように、第２樹脂部品２０の上端外周に設けられた結合部２０ａは、外側へ突出した鍔状に形成される他、その上面内側には上方に突出した突起部２０ｂが形成されている。

次に、図６に示す溶着装置２を用いて両樹脂部品10,20を接合する。
具体的には、本実施例１の溶着装置２は、第１治具３と、第２治具４と、熱板５が備えられている。

第１治具３の下面には、第１樹脂部品１０を収容可能な大きさに下方に開口して切欠加工された収容部３ａが設けられ、その上面には、図外のバキューム装置に接続され、連通路３ｂを介して収容部３ａ内のエアを吸引可能なバキュームホース３ｃと、該第１治具３を上下方向に移動可能な油圧式アクチュエータのロッド３ｄが接続されている。
一方、第２治具４の上面には、第２樹脂部品２０を収容可能な大きさに上方に切欠加工された収容部４ａが設けられ、その下面には、図外のバキューム装置に接続され、連通路４ｂを介して収容部内４ａのエアを吸引可能なバキュームホース４ｃと、該第２治具４を上下方向に移動可能な油圧式アクチュエータのロッド４ｄが接続されている。

熱板５は、図外の熱源によりその表面温度を均一に加熱可能となっている他、図外の駆動装置により両治具3,4の間に挿入配置・退出可能に構成されている。
なお、両治具3,4の具体的な形状及び駆動手段、熱板５の形状及び熱源等については適宜設定できる。
<配置工程>

そして、図７に示すように、第１治具３の収容部３ａ内に第１樹脂部品１０を挿入して収容すると共に、第２治具４の収容部４ａ内に第２樹脂部品２０を挿入して収容することにより、第１樹脂部品１０の結合部１０ａと、第２樹脂部品２０の結合部２０ａを対面させた状態で離間して配置する。
この際、バキューム装置が作動することにより、両樹脂部品10,20は、バキュームホース3c,4cを介したエア（図中破線矢印で図示）の吸引力で該エアの吸引方向に付勢された状態で結合部10a,20aが両収容部3a,4aの外周縁部に係止・保持される。
<熱板進出工程>

次に、図７、８に示すように、図外の駆動装置を作動させて熱板５を両樹脂部品10,20の結合部10a,20a同士間に挿入配置させる。
この際、熱板５は図外の熱源によりその表面温度が３５０℃前後に加熱されている。なお、熱板５の表面温度については適宜設定できる。
<溶融工程>

次に、図８、９に示すように、両治具3,4の油圧式アクチュエータのロッド3d,4dを所定位置まで伸長させることにより、該両治具3,4を近づけるように熱板５側へ同時に移動させて両結合部10a,20aを熱板５に非接触状態で所定時間（例えば４０秒前後）加熱溶融させる。
なお、本実施例１の熱板５と結合部10a,20aとの距離Ｗ１は２、８ｍｍ前後に設定されているが、これら三者は非接触状態であれば良く、この限りではない。
<熱板退出工程>

次に、図９、１０に示すように、図外の駆動装置を作動させて熱板５を両樹脂部品10,20の結合部10a,20a同士間から退出させて元の位置に戻す。
<圧着工程>

次に、図１０、１１に示すように、両治具3,4のアクチュエータのロッド3d,4dを所定位置まで伸長させることにより、該両治具3,4を近づけるように同時に移動させて結合部10a,20a同士を圧着して接合することにより、所望のリザーブタンク１を得る。
この際、両結合部10a,20aの突起部10b,20b同士が最初に当接した後、次第に外側へ向けて膨らむように溶けて両者が一体的に溶着するため、両結合部10a,20aの一部が外側にはみ出す所謂バリの発生を抑えて製品見栄えが悪くなるのを防止できる。
加えて、両結合部10a,20aを内側から確実に接合できるため、リザーブタンク１の内部の気密性を確保でき、リザーブタンク１のような箱体で結合部10a,20a同士の接合状態を内部から確認できない場合に好適となる。

なお、補足ではあるが、圧着工程の後に油圧式アクチュエータのロッド3d,4dは縮んで元の位置に戻り前述した処理を繰り返す。
また、キャップＣについては別工程で形成した後、リザーブタンク１に装着する。

ここで、従来の発明にあっては、熱板に両樹脂部品の結合部を圧接させて溶融した後、両樹脂部品を熱板から離間させる際に、結合部の一部が剥がれて糸を引くように熱板に付着し、その後の行程で一部欠落した結合部同士を圧着して接合しても位置ずれが生じてしまい、良好に接合できないという問題点があった。

また、結果として各樹脂部品の結合部は熱板との圧接時と、結合部同士の圧着時の２回に亘って圧力を受けるため、製品精度にばらつきが生じやすいという問題点があった。

さらに、剥がれた結合部の一部が熱板に固着した状態で次のワークを処理してしまうと、溶着不良、異物混入、変色等が生じてしまうため、その都度、熱板に固着した結合部の一部をヘラ等の道具を用いて手作業で除去して清掃しなければならず、大変手間である上、製品の歩止まりの原因となっていた。

なお、２枚の板状の樹脂部品の結合部同士を単に接合するだけであれば、両結合部同士の少なくとも一部が接合していれば特に問題とはならないが、前述した樹脂部品が内部に空間を有して気密性を要求されるリザーブタンクのような箱体である場合には、溶接不良が発生すると冷却水が漏れて製品として機能せず、深刻な問題となるため、特に良好な結合部同士の接合が要求される。

加えて、リザーブタンクは内部から結合部同士の接合状態を確認できないため、溶接不良が発生する虞がある場合には、実際に冷却水を入れて確かめるしかなく、通水試験の追加工程が必要となる。

しかしながら、本実施例１の樹脂部品の溶着方法及び溶着装置にあっては、前述したように、溶融工程において、両結合部10a,20aを熱板５に非接触状態で加熱溶融させるため、結合部10a,20aの一部が剥がれて糸を引くように熱板５に付着する虞がなく、両結合部10a,20aを良好に接合できる。

また、両結合部10a,20aは圧着工程時のみの１回の圧力で接合される上、各工程において全て同一条件で同時に処理されるため、生産効率及び製品品質を大幅に向上できる。

次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本実施例１の樹脂部品の溶着方法及び溶着装置にあっては、第１治具３に保持された第１樹脂部品１０の結合部と、第２治具４に保持された第２樹脂部品２０の結合部を対面させた状態で離間して配置させる配置工程と、両樹脂部品10,20の結合部10a,20a同士間に熱板５を挿入配置させる熱板５進出工程と、両治具3,4を近づけるように熱板５側へ移動させて両結合部を熱板５に非接触状態で加熱溶融させる溶融工程と、両樹脂部品10,20の結合部10a,20a同士間から熱板５を退出させる熱板退出工程と、両治具3,4を近づけるように移動させて両結合部10a,20a同士を圧着して接合する圧着工程を備えるため、樹脂部品の溶融した結合部が熱板５に付着するのを完全に無くして製品歩止まりを防止できると共に、両結合部10a,20a同士を良好に接合して製品品質を大幅に向上できる樹脂部品の溶着方法及び溶着装置を提供できる。

加えて、従来の発明に比べて圧着工程の前に樹脂部品の溶融した結合部を熱板から離間させる工程を必要としないため、生産効率を向上できる。

また、箱体の樹脂部品が自動車のリザーブタンク１であるため、内部に空間Ｏを有して気密性を要求されるリザーブタンク１の溶着方法及び装置に用いて好適となる。
また、溶接不良を完全に無くすことができるため、リザーブタンク１の気密性の検査を省略することも可能になる。

以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、本実施例では、樹脂部品の箱体が自動車のリザーブタンクである場合について説明したが、この限りではない。
また、本実施例１では、両治具3,4を上下に配置したが、この限りではない。

さらに、本実施例１では、両治具3,4にそれぞれ１つの収容部3a,4aを設けて１回の処理で１個のリザーブタンク１を得たが、両治具3,4に複数個の収容部を設けて１回の処理で複数個のリザーブタンク１を形成することは当然考えられる。

本発明の実施例１のリザーブタンクの斜視図である。 本実施例１のリザーブタンクの側断面図である。 本実施例１のリザーブタンクの分解斜視図である。 本実施例１の第１樹脂部品の側断面図である。 本実施例１の第２樹脂部品の側断面図である。 本実施例１の第１、２治具及び熱板の配置及び作動を説明する斜視図である。 本実施例１のリザーブタンクの溶着方法を説明する図である。 本実施例１のリザーブタンクの溶着方法を説明する図である。 本実施例１のリザーブタンクの溶着方法を説明する図である。 本実施例１のリザーブタンクの溶着方法を説明する図である。 本実施例１のリザーブタンクの溶着方法を説明する図である。

符号の説明

Ｃ キャップ
１ リザーブタンク
１ａ、１ｄ 上壁
１ｂ、１ｅ 接続部
１ｃ 連通穴
１ｆ 側壁
１ｇ 表示
２ 溶着装置
３ 第１治具
３ａ、４ａ 収容部
３ｂ、４ｂ 連通路
３ｃ、４ｃ バキュームホース
３ｄ、４ｄ 油圧式アクチュエータのロッド
４ 第２治具
５ 熱板
１０ 第１樹脂部品
１０ａ、２０ａ 結合部
１０ｂ、２０ｂ 突起部
２０ 第２樹脂部品

Claims (3)

1. ２つの樹脂部品の結合部を溶融した後、該両結合部同士を圧着して接合することにより内部に空間を有する箱体の樹脂部品を得る樹脂部品の溶着方法であって、
   第１治具に保持された第１樹脂部品の結合部と、第２治具に保持された第２樹脂部品の結合部を対面させた状態で離間して配置させる配置工程と、
   前記両樹脂部品の結合部同士間に熱板を挿入配置させる熱板進出工程と、
   前記両治具を近づけるように熱板側へ移動させて両結合部を熱板に非接触状態で加熱溶融させる溶融工程と、
   前記両樹脂部品の結合部同士間から熱板を退出させる熱板退出工程と、
   前記両治具を近づけるように移動させて両結合部同士を圧着して接合する圧着工程を備えることを特徴とする樹脂部品の溶着方法。
2. ２つの樹脂部品の結合部を溶融した後、該両結合部同士を圧着して接合することにより内部に空間を有する箱体の樹脂部品を得る樹脂部品の溶着装置であって、
   第１樹脂部品を保持するための第１治具と、
   第２樹脂部品を保持するための第２治具と、
   熱板を備え、
   前記第１治具に保持された第１樹脂部品の結合部と、第２治具に保持された第２樹脂部品の結合部を対面させた状態で離間して配置させ、
   前記両樹脂部品の結合部同士間に熱板を挿入配置させ、
   前記両治具を近づけるように熱板側へ移動させて両結合部を熱板に非接触状態で加熱溶融させ、
   前記両樹脂部品の結合部同士間から熱板を退出させ、
   前記両治具を近づけるように移動させて両結合部同士を圧着して接合するように構成されていることを特徴とする樹脂部品の溶着装置。
3. 請求項１または２記載の樹脂部品の溶着方法及び溶着装置において、前記箱体の樹脂部品が自動車のリザーブタンクであることを特徴とする樹脂部品の溶着方法及び溶着装置。

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