JP2008126601A - 熱かしめ部の補修方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 不良熱かしめ部の補修方法を提供する。
【解決手段】 本発明になる補修方法は、次の工程を含む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前記成形品の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上に載置する工程
ｄ）前記ペレットを前記ヒータチップで加熱し、このぺレットと前記嵌合穴の前記成形品のボスの残存部とを熱かしめする工程。
【選択図】 図２

Description

本発明は、トランスの２次側に接続された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。
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溶着ボスを位置決めした後前記溶着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（溶着ボスを熱変形させる温度）に加熱して前記溶着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溶着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。
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。
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。
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不良かしめ部となる溶着後のボスを除去し、この除去した溶着後のボスと同じ体積で同じ熱可塑性樹脂からなるペレットを用いて、このペレットと残存するボスを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を提供することを目的とする。
本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）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前記成形品の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上に載置する工程
ｄ）前記ペレットを前記ヒータチップで加熱し、このぺレットと前記嵌合穴の前記成形品のボスの残存部とを熱かしめする工程。
本発明によれば、以上のような工程をとることとしたので、容易に熱かしめ不良を補修できる熱かしめ部の補修方法を提供することができる。また、不良品の発生を少なくするので、廃棄品が少なくなるから、製造コストの改善や環境破壊を防止できる効果もある。
そして、この熱かしめ部の補修方法は、成形品の素材と同じ熱硬化性樹脂からなるペレットを用いて、加熱と荷重を加えることにより、別々に作成されたペレットと成形品を溶融凝固させることができるので、被結合体の板厚が薄いようなときには、この補修方法を用いることで成形品にボスを形成しない場合でも熱かしめ用途に使用が可能であるという効果もある。更にいえば、成形品の構造上の観点から十分なかしめ用の体積を持ったボスを形成できない場合でも、ペレットを追加することで熱かしめ部の強度不足を補うことができたり、美観の向上を図ることができるという効果もある。
次に本発明について図を用いて詳細に説明する。
図１は本発明を実施するための最良の形態を示す熱かしめ装置の概略構成図、図２はこの熱かしめ装置を使用した不良熱かしめ部補修方法を示す概略フローチャート図、図３および図４は不良熱かしめ部の補修方法の工程ごとの熱かしめ部に相当する部位の概略断面図、図５および図６は熱かしめ動作時の一部の工程の熱かしめ部に相当する部位の概略断面図である。
図１において、２１は熱かしめ用の電流を供給する溶着電源、２２は溶着電源２１からの電流を受けて降圧し、大電流の溶着電流に変換する溶着トランス、２３は溶着トランス２２からの溶着電流をその先端に配設したヒータチップ２３ａ（従来例の熱かしめピンに相当する）に流し、対象物を熱かしめする溶着ヘッドである。なお、溶着トランス２２には熱かしめ後の対象物を冷却するブロアーが内蔵されている。そして、ヒータチップ２３ａには熱かしめ対象物の温度検出器として熱電対２３ａａと熱かしめによる成形後熱かしめ対象物の冷却口（図示せず。）が付設されている。また、溶着ヘッド２３には溶着開始操作部２３ｂと冷却停止操作部２３ｃとが付設されている。
また、２４は溶着電源２１からの電流を溶着トランス２２へ通電する電源線、前記ブロアーからの冷却風の通風ホース、熱電対２３ａａからの信号線、溶着開始操作部２３ｂおよび冷却停止操作部２３ｃからの信号線であり、２５は溶着トランス２２からの電流を溶着ヘッド２３へ通電する電源線、前記ブロアーからの冷却風の通風ホースと熱電対２３ａａからの信号線、溶着開始操作部２３ｂおよび冷却停止操作部２３ｃからの信号線である。
このような構成を備える熱かしめ装置を用いて熱かしめをするには、熱かしめ時間や加熱温度などのパラメータを設定した後に溶着ヘッドを作業者の手作業にて熱かしめ対象に位置決めして載置し、適度な荷重を加えつつ熱を加えることで実現する。そして、加熱温度の制御はヒータチップ２３ａに付設された熱電対２３ａａを用いて熱かしめ部の温度を測定し、その値をフィードバック制御することで実現している。
次に、このような熱かしめ装置を用いた不良熱かしめ部の補修方法を図２の動作フローチャート図を使用して説明する。このとき適宜図３〜６を参照する。図３〜６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と嵌合する嵌合穴２ａを有する被結合体（以下、単に被結合体）である。
［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全体の電源を投入し、熱かしめ対象物に応じて各種のパラメータを設定する。そして、溶着ヘッド２３を手に持って移動させ、溶着ヘッド２３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溶着ヘッド２３を位置合わせする（図５の（ｃ））。そして溶着ヘッド２３がボス１ａに到達したことを作業者の感覚で検知する。
このボス１ａへの到達検知後、作業者は溶着ヘッド２３に設けた溶着開始操作部２３ｂ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。
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。この間熱電対２３ａａ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により熱かしめ部となるボス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２３ｃ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）、図２のＳ１０１）。
［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溶着ボス１ａａが嵌合穴２ａの中心を中心として形成されるから、高品質の熱かしめを行うことができる。
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、溶接ヘッド２３の先端のヒータチップ２３ａの中心がボス１ａの中心より右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、熱かしめによる溶着ボス１ａａが右にずれて形成される（図６の（ｃ）、図３の（ａ））。
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、熱かしめ部の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２のＳ１０２）。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２のＳ１０３）。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２のＳ１０４）。一方位置不良と判定されたときには、その溶着ボス１ａａを例えば鋭利なカッターナイフなどの切断機４で被結合体２の表面を境にして切断により除去する（図２のＳ１０５、図３の（ｂ））。
次に、この切断除去された不良熱かしめ部である溶着ボス１ａａとほぼ同じ体積の成形品１の素材と同じ熱可塑性樹脂からなるペレット５を準備する（図２のＳ１０６）。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５が補修後の熱かしめ部である溶着ボス１ａａの替わりとなるからである。そして、このペレット５の中心を嵌合穴２ａの中心に位置合わせして溶着ボス１ａａの残存部上に載置する（図２のＳ１０７、図３の（ｃ））。
最後にこのペレット５の中心と溶接ヘッド２３の先端のヒータチップ２３ａの中心を位置合わせし（図４の（ｄ））、再度前述のような熱かしめ作業を行う（図２のＳ１０８、図４の（ｅ））。このようにして不良熱かしめ部の補修が完了する。
［他の実施例］
本発明は上述のように不良熱かしめ部の補修を目的とするものであるが、板厚の薄い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。
まず、熱かしめ部となる成形品の素材と同じ熱可塑性樹脂からなる適当な体積のペレットを準備する。次にボス部が形成されていない成形品の上に嵌合穴が形成された被結合体をかしめ部を位置合わせして載置する。そして、この嵌合穴の中心と準備したペレットの中心を位置合わせしてこの嵌合穴を覆うようにして載置する。最後に溶着ヘッドのヒータチップの中心とこのペレットの中心を位置合わせして、このペレットの上から適当な荷重と熱を加える。
こうすることで、このペレットとともにこのペレットと対向する位置にある前記成形品を溶融するのでこのペレットとこの成形品が溶融一体となる。その後冷却することで成形品と被結合体を熱かしめする。このような熱かしめが可能なのは板厚が薄い場合には別々に形成されていてもペレットに加えられた熱が成形品にも十分伝導する伝わるからである。
その他の実施例としては、ボス部を形成することができる場合であっても、構造上十分な体積のボス部を形成できない場合が考えられる。つまり、一旦熱かしめをして成形品と被結合体を熱かしめにより固着した後、十分な固着が確保できない場合は、必要な体積のペレットを準備し、このペレットをこの熱かしめ部に追加する形で再熱かしめすることで全体として熱かしめ部の固着を強固にすることが可能となる。
本実施の形態においては、作業者が溶着ヘッドを手に持って熱かしめを行う形式としたが、溶着ヘッドの上下動や冷却の開始停止を自動化することは本発明の要旨を変更することなく対応することが可能である。この場合は溶着ヘッドにエアシリンダやモータ等の上下動機構や冷却動作を制御する電磁弁等を設ければよく、そしてそれらの制御は一つの制御ブロックとして形成するのがよい。同じように熱かしめ部の良否判定も目視によらず画像処理による検査を用いて自動化できる。
本発明を実施するための最良の形態を示す熱かしめ装置の概略構成図。 不良熱かしめ部補修方法を示す概略フローチャート図。 不良熱かしめ部の補修方法の工程ごとの熱かしめ部に相当する部位の概略断面図の前半部。 不良熱かしめ部の補修方法の工程ごとの熱かしめ部に相当する部位の概略断面図の後半部。 熱かしめ動作時の一部の工程の熱かしめ部に相当する部位の概略断面図の前半部。 熱かしめ動作時の一部の工程の熱かしめ部に相当する部位の概略断面図の後半部。
符号の説明
１ 成形品
２ 被結合体
４ 切断機
５ ペレット
２１ 溶着電源
２２ 溶着トランス
２３ 溶着ヘッド
２３ａ ヒータチップ
２３ｂ 溶着開始操作部
２３ｃ 冷却停止操作部

Claims (1)

  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）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前記成形品の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上に載置する工程
    ｄ）前記ペレットを前記ヒータチップで加熱し、このぺレットと前記嵌合穴の前記成形品のボスの残存部とを熱かしめする工程。
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