JP2010023334A - 樹脂成形品の熱溶着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブロー成形品と射出成形品との接合予定箇所を突き合わせて溶着しているときの加圧力でブロー成形品に変形が生じても、溶着強度を確保するための両成形品における溶着管理面間の距離が一定になるように保持し、溶着品質を安定させる熱溶着装置を提供する。
【解決手段】溶着強度を確保する手段として両成形品の溶着管理面間の距離が規定値になるように両成形品の押し付け量をコントロールする構成の樹脂成形品の熱溶着装置であって、ブロー成形品（通気パイプ１０）および射出成形品（レゾネータ２０）が個別に支持部材４０，５０にセットされ、両成形品の接合予定箇所を溶着させている状態において、溶着管理面間の距離が規定値に収ったときのブロー成形品の溶着管理面１６Ａがストッパー５６に当たり、駆動機構４６による支持部材の移動が停止するように設定されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば車両用エンジンにおける吸排気系の通気パイプ（ブロー成形品）と、レゾネータ（射出成形品）とを加熱して溶着させるための樹脂成形品の熱溶着装置に関する。

車両の通気パイプとレゾネータとを接合する構造については、特許文献１に開示されているような技術が知られている。そして、ブロー成形品と射出成形品といった二つの成形品を接合する手段として、熱板溶着工法などによって溶着する場合がある。溶着の手順としては、両成形品の接合予定箇所を加熱して溶融させた後、両成形品を押し付けて相互の接合予定箇所を突き合わせて溶着させる。なお、熱板溶着工法では、接合予定箇所の間に溶融温度以上に加熱した熱板を介在させ、接触あるいは非接触によって接合予定箇所を加熱している。

溶着工法における溶着品質を保証する項目としては、気密性および溶着強度がある。気密性については、水没検査やリークテスターなどによる検査で確認できるため、検査の対象が納入品などの通常の製品であっても問題はない。これに対し、溶着強度は、耐圧試験や引っ張り試験などの破壊試験による検査で確認することから、通常の製品を対象とすることができない。
そこで、溶着強度を検査する代替手段として、両成形品に予め決められている溶着管理面の間の距離を測定できるようにし、この距離が規定値になるように両成形品の押し付け量をコントロールしている。具体的には、両成形品を押し付けるためのスライド機構などにストッパーを設け、そのスライドストロークを規制している。そこで、このストッパーによる規制位置を調整し、両成形品における溶着管理面間の距離が規定値に収るように管理している。
実開平７−２０３２９号公報

ブロー成形品と射出成形品との接合予定箇所を突き合わせて溶着する場合、両成形品を押し付ける加圧力で、低剛性のブロー成形品が逃げる方向に変形することがある。このような変形が生じると、前述のようにスライド機構のスライドストロークが規制されたときの溶着管理面間の距離は当初の規定値よりも増加している。この結果、両成形品の押し付け量、すなわち相互の接合予定箇所の溶け込み量が不足し、規定の溶接強度が得られないことになる。

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、ブロー成形品と射出成形品との接合予定箇所を突き合わせて溶着しているときの加圧力でブロー成形品に変形が生じても、溶着強度を確保するための両成形品における溶着管理面間の距離が一定になるように保持し、溶着品質を安定させることである。

本発明は、上記の目的を達成するためのもので、以下のように構成されている。
第１の発明は、ブロー成形品と射出成形品との接合予定箇所を加熱することで溶融させた後、両成形品を押し付けて相互の接合予定箇所を溶着させるとともに、その溶着強度を確保する手段として両成形品に予め決められている溶着管理面の間の距離が規定値になるように両成形品の押し付け量をコントロールする構成の樹脂成形品の熱溶着装置であって、ブロー成形品および射出成形品が個別にセットされるそれぞれの支持部材と、少なくとも一方の支持部材を他方の支持部材に向けて移動させることが可能な駆動機構と、射出成形品の支持部材に固定され、かつ、ブロー成形品の溶着管理面に対向して配置されたストッパーとを備えている。両成形品を押し付けて相互の接合予定箇所を溶着させている状態において、両成形品の溶着管理面間の距離が規定値に収ったときのブロー成形品の溶着管理面がストッパーに当たり、駆動機構による支持部材の移動が停止するように設定されている。

この構成においては、両成形品の接合予定箇所を突き合わせて溶着している状態において、両成形品を押し付けている加圧力で、低剛性のブロー成形品が逃げる方向に変形したとしても、該ブロー成形品の溶着管理面がストッパーに当たるまでは、両成形品を押し付ける状態が続けられる。この結果、溶着強度を確保するための両成形品における溶着管理面間の距離がブロー成形品の変形にかかわらず一定に保たれ、溶着品質が安定する。

第２の発明は、第１の発明において、ブロー成形品の支持部材に固定され、該ブロー成形品の溶着管理面を被うように配置された保護板を備えている。
これにより、ブロー成形品と射出成形品との接合予定箇所を加熱する際に、ストッパーも加熱されて高温になったとしても、ブロー成形品の溶着管理面に代わって保護板が高温のストッパーに当たるので、溶着管理面が熱で損傷するのを防止できる。

図１および図２では、相互に接合（溶着）される前の3次元ブロー成形品（通気パイプ１０）と射出成形品（レゾネータ２０）とが示されている。ブロー成形品である通気パイプ１０は、車両用エンジンの吸排気管の一部を構成し、射出成形品であるレゾネータ２０は、吸排気管内の気体を通じて伝達される異音を吸収するための消音器である。
すなわち、通気パイプ１０とレゾネータ２０とは、互いの内部を連通させた状態で接合する必要がある。このため、通気パイプ１０およびレゾネータ２０は、それぞれの内部に通じる連通口１２，２２を有し（図1）、個々の連通口１２，２２の周縁部が熱溶着による接合予定箇所１４，２４になっている。

また、通気パイプ１０およびレゾネータ２０には、それぞれの接合予定箇所１４，２４の近傍における複数箇所に溶着管理面１６，２６が設定されている。これらの溶着管理面１６，２６は、接合予定箇所１４，２４を溶着した後の溶着強度を管理するための測定基準となるもので、その詳細は後述する。
なお、以下の通気パイプ１０およびレゾネータ２０のそれぞれにおける複数個（3個）の溶着管理面１６，２６を説明するとき、特定の二つの溶着管理面を他と区別する場合は「溶着管理面１６Ａ」または「溶着管理面２６Ａ」として説明する。

図３および図４では、通気パイプ１０とレゾネータ２０とを熱溶着している状態が示されている。この熱溶着のための装置は、図４で示すように通気パイプ１０がセットされた支持部材４０を備えたフレーム４２と、レゾネータ２０がセットされた支持部材５０を備えたフレーム５２とが対向して配置されている。個々の支持部材４０，５０にセットされた通気パイプ１０およびレゾネータ２０は、それぞれの接合予定箇所１４，２４を突き合わせることが可能な姿勢で位置決めされている。
通気パイプ１０用の支持部材４０を備えたフレーム４２は、駆動機構４６によって図４の左右方向へ移動させることができる。この駆動機構４６は、フレーム４２を支持した可動ベース４６ａがフロアＦ上のレール４６ｂに沿って移動するように構成されているとともに、この可動ベース４６ａにエアシリンダー４６ｃの駆動力が作用するようになっている。これに対し、レゾネータ２０用の支持部材５０を備えたフレーム５２は、フロアＦ上の定位置に設置されている。

図３および図４で示すように、レゾネータ２０がセットされた支持部材５０には、接合予定箇所２４の両側において、個々にストッパー５６を備えたステー５４の下端部がそれぞれ固定されている。これらのストッパー５６は、通気パイプ１０における少なくとも二つの溶着管理面１６Ａと対向している。言い換えると、両ステー５４およびストッパー５６は、レゾネータ２０における二つの溶着管理面２６Ａの箇所に配置されている。
一方、通気パイプ１０がセットされた支持部材４０には、接合予定箇所１４の両側において通気パイプ１０の二つの溶着管理面１６Ａを被う保護板４４がそれぞれ固定されている。これらの保護板４４には、厚みが1mm程度の金属板が使用される。なお、保護板４４は溶着管理面１６Ａの表面から僅かに離れて配置されている。

図３および図４で示す溶着工程に入る前の装置においては、駆動機構４６による通気パイプ１０用の支持部材４０を備えたフレーム４２の移動制御に基づき、通気パイプ１０とレゾネータ２０とが図２で示すように離れた状態に保たれている。この状態において、装置側に備え付けられている熱板３０（図２）が、通気パイプ１０とレゾネータ２０との接合予定箇所１４，２４の間に向かって進入可能である。
この熱板３０を用いた溶着工法にあっては、熱板３０を通気パイプ１０とレゾネータ２０との溶融温度以上に加熱して接合予定箇所１４，２４の間に進入させる。これにより、接合予定箇所１４，２４が熱板３０に接触あるいは非接触にて加熱される。そして、接合予定箇所１４，２４が充分に加熱されて所定の溶融状態になったら、熱板３０を接合予定箇所１４，２４の間から退行させる。

この後、駆動機構４６のエアシリンダー４６ｃを作動させ、通気パイプ１０がセットされている支持部材４０のフレーム４２をレゾネータ２０に向けて移動させる。これによって、通気パイプ１０をレゾネータ２０に押し付け、相互の接合予定箇所１４，２４を突き合わせたままで冷却して溶着させる。この溶着工程において、駆動機構４６によるフレーム４２の移動は、通気パイプ１０の溶着管理面１６Ａ（保護板４４）がストッパー５６に当たることで停止するように設定されている。したがって、ストッパー５６の突出量により、通気パイプ１０とレゾネータ２０との溶着管理面１６Ａ，２６Ａの間の距離が決定される。

既にのべたように溶着強度を測定する代替手段として、溶着後における溶着管理面１６Ａ，２６Ａの間の距離を測定し、その測定値に基づいて溶着強度を管理している。そして、通気パイプ１０とレゾネータ２０とを前述のように押し付けたときの加圧力により、剛性の低いブロー成形品の通気パイプ１０がレゾネータ２０から逃げる方向に変形する場合がある。このような変形が生じたとしても、通気パイプ１０の溶着管理面１６Ａ（保護板４４）がストッパー５６に当たって受け止められるまでは、駆動機構４６によって通気パイプ１０とレゾネータ２０とを押し付ける状態が続けられる。この結果、溶着管理面１６Ａ，２６Ａの間の距離が一定に保たれ、接合予定箇所１４，２４の溶け込み量が規定の範囲に収って予定どおりの溶着強度が確保される。
なお、通気パイプ１０における溶着管理面１６Ａが変形したとき、ストッパー５６に当たった保護板４４は、厚みが1mm程度の金属板であることから溶着管理面１６Ａの変形に追従するように押し撓められる。

前述のように加熱された熱板３０が通気パイプ１０とレゾネータ２０との接合予定箇所１４，２４の間に進入して該接合予定箇所１４，２４を加熱しているとき、ストッパー５６および保護板４４も加熱されて高温になる。そして、熱板３０が接合予定箇所１４，２４の間から退行すると、保護板４４は厚みが薄いことから急速に冷却されるものの、ストッパー５６は高温の状態がしばらく続くことになる。しかし、通気パイプ１０とレゾネータ２０とを押し付けたときには、高温のストッパー５６には保護板４４が当たることになり、通気パイプ１０の溶着管理面１６Ａがストッパー５６の熱で損傷することは回避できる。

以上は本発明を実施するための最良の形態を図面に関連して説明したが、この実施の形態は本発明の趣旨から逸脱しない範囲で容易に変更または変形できるものである。
例えば、熱溶着の対象であるブロー成形品と射出成形品とは、通気パイプ１０とレゾネータ２０とに限るものではなく、その他の樹脂成形品であってもよい。
また、熱溶着装置において、図４で示す構成では通気パイプ１０用の支持部材４０を備えたフレーム４２を駆動機構４６によって移動させている。しかし、これとは逆にレゾネータ２０用の支持部材５０を備えたフレーム５２を駆動機構で移動させてもよく、あるいは双方のフレーム４２，５２をそれぞれ移動制御する構成に代えてもよい。

通気パイプとレゾネータとを相互の接合予定箇所側から見た平面図。 通気パイプとレゾネータとの溶着準備状態を表した平面図。 通気パイプとレゾネータとの溶着状態を表した平面図。 通気パイプとレゾネータとの溶着状態を一部断面で表した正面図。

符号の説明

１０ 通気パイプ（ブロー成形品）
１４ 接合予定箇所
１６ 溶着管理面
２０ レゾネータ（射出成形品）
２４ 接合予定箇所
２６ 溶着管理面
４０ 支持部材
４６ 駆動機構
５０ 支持部材
５６ ストッパー

Claims (2)

1. ブロー成形品と射出成形品との接合予定箇所を加熱することで溶融させた後、両成形品を押し付けて相互の接合予定箇所を溶着させるとともに、その溶着強度を確保する手段として両成形品に予め決められている溶着管理面の間の距離が規定値になるように両成形品の押し付け量をコントロールする構成の樹脂成形品の熱溶着装置であって、
   ブロー成形品および射出成形品が個別にセットされるそれぞれの支持部材と、少なくとも一方の支持部材を他方の支持部材に向けて移動させることが可能な駆動機構と、射出成形品の支持部材に固定され、かつ、ブロー成形品の溶着管理面に対向して配置されたストッパーとを備え、
   両成形品を押し付けて相互の接合予定箇所を溶着させている状態において、両成形品の溶着管理面間の距離が規定値に収ったときのブロー成形品の溶着管理面がストッパーに当たり、駆動機構による支持部材の移動が停止するように設定されている樹脂成形品の熱溶着装置。
2. 請求項１に記載された樹脂成形品の熱溶着装置であって、
   ブロー成形品の支持部材に固定され、該ブロー成形品の溶着管理面を被うように配置された保護板を備えている樹脂成形品の熱溶着装置。
   

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