JP3161142U - オフセット形状からなる溶着チップ及び溶着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱カシメ留めにおいて、溶着ボスの上方に障害物があって、溶着ボスの先端に対して垂直方向から溶着チップの溶融面を押圧できないときに、溶着チップ先端部の垂直方向寸法を短縮することにより溶着を可能にする熱溶着チップを提供する。【解決手段】 溶着チップ先端部を溶着チップの支柱中心軸からクランク状のシャンクによりオフセットし、障害物の下に形成された空隙内に溶着チップの溶融面側を横方向から挿入し、溶着ボスの先端に位置合わせを行って溶着チップの溶融面を溶着ボスの先端に押圧できる熱溶着チップ。【選択図】 図５

Description

本発明は、熱可塑性樹脂成形品へ被固定物を固定する際、熱可塑性樹脂成形品の一部に溶着ボスと称される溶着部又は変形部を予め形成しておき、この溶着ボスを被固定物側の固定孔内に通してその先端を固定孔内から突き出し、この突き出した先端側を熱で溶融又は変形することにより、熱可塑性樹脂成形品に被固定物をカシメ留めする熱カシメ留め部の構造及びその熱カシメ留め方法に関するものである。

熱可塑性樹脂で成形された成形品に被固定物を固定する方法として、溶着チップを支える支柱部分（通電部を兼ね、冷却用エアー通風回路を内蔵する）の中心軸と同軸に溶着チップ先端の発熱部分（以下溶着チップ先端部と呼ぶ）を設置し溶着を行う溶着装置がある。

しかし、この同軸型溶着チップを使用した場合、下記の問題点があった。
溶着チップ先端部を支える支柱部分が垂直方向に伸びている為、溶着ボス上部に150ｍｍ以上の空間が必要である。このため図１のように溶着ボス５の上方に障害物２があって、溶着ボス５の先端に対して垂直方向から溶着チップの溶融面を押圧できない部分（以下アンダーカット部と呼ぶ）の場合、熱カシメ留めが困難であった。

特開昭６３−１９４９３０号公報

前記のようなアンダーカット部にカシメ留をする場合は、図２のように同軸型溶着チップ４がアクセス可能な角度まで製品を傾斜させて溶着する工法を考案した。しかし、この溶着方法においては、図３のように溶着ボス５に対して溶着チップ４が斜めに作用するため、樹脂の溶融が不均一となり溶着強度にバラツキが発生しやすいうえ、適用できるアンダーカットの深さに制限があり実用性には乏しかった。

本発明の目的は、熱カシメ留めにおいて、熱カシメ部がアンダーカット部にある場合、その熱カシメ留めを安定して可能にする溶着チップを提供することである。

本件考案は、上記目的を達成するため、請求項１記載の考案は、樹脂基材に溶着ボスを突設し、この溶着ボスを被固定物側に形成した固定孔内に通して溶着ボスの先端を固定孔内から突出させ、この突出した溶着ボスの先端に溶着チップの先端面に形成した凹状の当接面を押し当てて溶着ボスが固定孔から突き出た部分を加熱溶融し、固定孔の直径より大きい直径を持つカシメ部を形成することにより樹脂基材に被固定物を固定するカシメ留め部構造において、溶着チップ先端部を溶着チップの支柱中心軸からクランク状のシャンクによりかしめ留めがオフセットしたことを特徴とするものである。

この考案によれば、同芯型の溶着チップでは出来なかったアンダーカット部の溶着を、溶着チップ先端部を溶着チップの支柱中心軸からクランク状にオフセットして形成したことにより、アンダーカット部の溶着部分に溶着チップの先端を横から挿入することにより、溶着が可能となる。

更に請求項２記載の考案においては、請求項１記載の熱溶着チップにおいて、溶着チップの支柱中心軸からクランク状の形状なりに、冷却エアーの通路を設置したことを特徴とするものである。

この考案によれば、冷却エアーがクランク形状部まで届くため、溶着チップの軸部およびクランク部の温度上昇を抑えることが出来る。

更に請求項３記載の考案においては、請求項２記載の熱溶着チップにおいて
溶着チップの冷却エアー通路にスリーブを挿入したことを特徴とするものである。

この考案によれば、溶着チップ内部の冷却エアー用通路がスリーブによってチップ先端まで連結されるため、溶着チップの軸部分およびクランク部のスリットから冷却エアーが漏れなくなるため、冷却エアーを確実にチップ先端に導くことで溶着チップ発熱部の冷却効率を向上させることができる。

請求項４記載の考案においては、請求項１から３記載の熱溶着チップにおいて、１本の溶着チップの軸部分から、２ないし４本のクランク状のシャンクと先端に各々熱溶着チップ先端部を有するものである。

この考案によれば、熱溶着チップは、各々の先端形状を異なるものとすることが可能となり、1つの溶着装置で溶着チップを交換すること無く、直径や長さの異なる熱カシメ部の溶着が可能となる。

請求項５記載の考案においては、請求項４記載の熱溶着チップを用いて、溶着チップ支柱を中心に溶着チップが旋回・位置決めする機能を有し、任意の溶着チップを選択して熱溶着が可能な熱溶着装置である。

この考案によれば、熱溶着チップは、各々の先端形状を異なるものとすることが可能となり、1つの溶着装置を用いて溶着チップを交換すること無く、直径や長さの異なる熱カシメ部の溶着が可能となる。

本考案は以上説明したように、支柱とチップ先端が同軸型の溶着チップでは不可能であった熱カシメ留めがアンダーカット部にある場合でも、溶着チップの先端部が熱カシメ留め部分に届き熱溶着を行うことが可能になった。また請求項２ないし３の考案においては冷却エアー通路がチップ先端まで設置されているため、チップ先端部がより効率的に冷却され、加工時間が短縮される。

熱化カシメ留めがアンダーカット部に有る形状 熱カシメを斜めに行なう工法 熱カシメを斜めに行なった状態 請求項１の溶着チップを待機した状態 請求項１の溶着チップを溶着部に移動した状態 請求項１のカシメ留めが形成された状態 請求項１の溶着チップを冷却中の状態 請求項１の溶着チップが離脱した状態 請求項２の溶着チップ断面 請求項２の冷却エアー流路 請求項３の溶着チップ断面 請求項３の溶着チップにスリーブを挿入した状態 請求項３のスリーブ形状 請求項３の冷却エアー流路 請求項５の実施状態

本考案の熱カシメ留め部の構造及びその熱カシメ留め方法は、樹脂基材に溶着ボスを突設し、この溶着ボスを被固定物側に形成した固定孔内に通して溶着ボスの先端を固定孔内から突出させ、この突出した溶着ボスの先端に溶着チップの先端面に形成した凹状の当接面を押し当てて溶着ボスが固定孔から突き出た部分を加熱溶融し、固定孔の直径より大きい直径を持つカシメ留め部を形成し、冷却固化することにより目的を達成する。

実施例１では、請求項１に記載した熱カシメ留め用溶着チップを用いて、アンダーカット部の溶着部ボスの熱溶着方法を説明する。

図４はアンダーカット部２を有する樹脂製溶着基材１の溶着ボス５に固定用部品３の固定孔を嵌合し、クランク状溶着チップ７を待機位置にした状態を示す説明図。図５はクランク状溶着チップ７をアンダーカット部２下側に移動し、溶着を開始する前の状態を示す説明図、図６はクランク状溶着チップ７が下降し熱カシメ工程が完了しカシメ留め形状６が形成された状態を示す説明図である。

各図に基づいて詳細に説明すると、図４に示すように樹脂製溶着基材１は溶着ボス５を覆う形状のアンダーカット部２を有し、溶着装置（図示せず）に設置するする。

溶着装置を起動するとクランク状溶着チップ７が水平方向に移動（または溶着チップ中心軸９を中心にクランク状溶着チップ７が１８０°旋回）して、図５のように先端発熱部２０が溶着ボス５の真上に位置決めされる。この時点で樹脂製溶着基材１のアンダーカット部２とクランク状溶着チップ７が干渉しないことが重要である。

次にクランク状溶着チップ７は先端発熱部２０がボス先端に接触するまで下降し、溶着チップに押圧がかかると同時に溶着チップへ通電を開始し、先端発熱部２０が発熱する。

先端発熱部２０の発熱により溶着ボス５が溶融すると同時に、溶着チップの押圧力で溶着チップは所定の位置まで下降し、溶着ボス先端は図６のように先端発熱部２０なりのカシメ留め形状６が形成される。

溶着ボスの溶融とカシメ留め形状６の形成工程が完了後、クランク状溶着チップ７への通電を停止し、クランク状溶着チップ７の押圧を保持したまま冷却エアー通路１０に冷却エアー１８を流し（図７）発熱部２０とカシメ留め形状６を樹脂の固化温度まで低下させる。

図８では、カシメ留め形状６が固化後、冷却エアーを停止し、クランク状溶着チップ７を上昇させ溶着ボスから離脱する。最上昇位置でアンダーカット部２と溶クランク状溶着チップ７が干渉しないことが重要である。

溶着ボスから離脱したクランク状溶着チップ７は水平方向に移動（または溶着チップ中心軸９が旋回）して待機位置に戻り、溶着作業が完了する。

実施例２では、請求項２に記載した、溶着チップ先端部を溶着チップの溶着チップ中心軸９からオフセットした熱溶着チップの形状なりに、冷却エアーの通路が設置されたことを特徴とする熱カシメ留め用溶着チップについて説明する。

ここでは請求項２の特徴であるチップ先端まで設置された冷却エアー通路の構造と効果を中心に説明する。溶着ボスの溶融とカシメ留め形状６の形成工程が完了後、クランク状溶着チップ７へ通電を停止し、クランク状溶着チップ７の押圧を保持したまま冷却エアー通路１０に冷却エアー１８を流し、溶着チップと溶着ボスを樹脂の固化温度まで低下させる工程は実施例１と同様である。

図９は溶着チップの断面である。溶着チップの溶着チップ中心軸９に設置された縦方向の冷却エアー通路１０は横方向にも設置された冷却エアー通路１１に連結さる。冷却エアー通路１０と１１はドリルまたは放電加工などの機械加工により穿設するのが容易かつ一般的である。穴加工後、冷却エアー通路１１の端部１２は溶接加工によって閉塞される。

溶着後の冷却工程において（図１０）溶着チップ中心軸９の上側から供給された冷却エアー１８は、縦方向の冷却エアー通路１０を通過、横方向に設置された冷却エアー通路１１に到達後、溶着チップに設けられたスリット８から排出され、この際に溶着チップ全体の冷却を行う。

実施例３では更に請求項３記載に記載した、請求項２記載の熱溶着チップにおいて溶着チップの冷却エアー通路にスリーブを挿入した事を特徴とする熱カシメ留め用溶着チップについて説明する。

ここでは請求項３の特徴であるチップ先端まで設置された冷却エアー通路にスリーブを挿入した構造と効果を中心に説明する。溶着ボスの溶融とカシメ留め形状６の形成工程が完了後、クランク状溶着チップ７へ通電を停止し、クランク状溶着チップ７の押圧を保持したまま冷却エアー通路１０に冷却エアー１８を流し、溶着チップと溶着ボスを樹脂の固化温度まで低下させる工程は実施例１と同様である。

図１１は溶着チップの断面である。溶着チップの中心軸９に設置された縦方向の冷却エアー通路１０は横方向にも設置された冷却エアー通路１１に連結される。冷却エアー通路１０と１１はドリルまたは放電加工などの機械加工により穿設するのが容易かつ一般的である。

図１２に示す縦方向の冷却却エアー通路１０には円筒状のスリーブ１３を挿入する。また、横方向の冷却エアー通路１１に挿入する円筒状のスリーブ１４には、通気用の開口部１５と１６が設けられ、溶着チップ中心軸側の端部１７はスリーブ内径と同寸法の円筒状栓を挿入し閉塞している。スリーブの形状を図１３に示す。

図１４のように、溶着チップ中心軸９上側から供給された冷却エアー１８は、縦方向の冷却エアー通路１０に挿入されたスリーブ１３を通過しスリーブ１４の開口部１５から開口部１６を経由して溶着チップ先端部に到達する。ここで、冷却エアーの開放はチップ先端側のスリット１９に限定されるため、溶着チップ先端の発熱部２０を集中的に冷却する。

この考案によれば、溶着チップ内部の冷却エアー通路がスリーブによってチップ先端まで連結されるため、溶着チップの中心軸部分およびクランク部のスリット８からのエアー漏れがほとんど無く、最も温度の高い溶着チップ先端の発熱部２０を集中的かつ効率的に冷却が可能である。

ここで使用するスリーブ１３および１４は確実な絶縁性能が要求されるため、実施例３においては絶縁性と同時に耐熱性を有するセラミックをスリーブに使用した。同様の機能が確保できれば他の材質を選択することに問題は無い。

実施例４では、請求項４に記載した、溶着チップ中心軸９に複数の熱カシメ留め発熱部２０を有する熱カシメ留め用溶着チップを用いる、請求項５に記載の熱溶着装置について説明する。

請求項４に記載の熱溶着チップは、１本の溶着チップ中心軸９に複数の熱カシメ留め用発熱部２０を有し、各々の溶着チップ形状は任意に異なるものにする事が可能である。この熱溶着チップは請求項５に記載の熱溶着装置（図示せず）に溶着チップ中心軸９を中心として旋回自在に取り付けられ、任意の角度に回転、保持できる事が特徴である。例えば図１５に示す多頭溶着チップ２１は先端が４本であり、この場合は９０度間隔で回転、保持が必要である。

請求項４に記載の熱溶着チップ２１を用いる請求項５に記載の熱溶着装置においては、使用する溶着チップ２１を予め旋回して選択し水平方向に離れた位置に待機させ、溶着部へのアプローチは水平方向からとするのが望ましい。これは、溶着チップ先端の形状が各々異なるため、溶着チップ軸の旋回を溶着ボスの上部で行った場合、溶着部品への干渉の可能性があるためである。

複数の溶着チップ先端から任意の溶着チップを選択する意外、基本的な溶着工程は請求項１と同様である。アンダーカット形状の有無に関わらず異形状の溶着ボスを有する製品において、溶着チップの交換作業無しで異形状のボスのかしめ留め加工が可能であるため、多品種少量生産において段取り工数ロスの削減に大きな効果がある。

１ 基材
２ アンダーカット部
３ 固定用部品
４ 同軸型溶着チップ
５ 溶着ボス
６ カシメ留め部
７ クランク型溶着チップ
８ スリット
９ 溶着チップ中心軸
１０ 縦冷却エアー通路
１１ 横冷却エアー通路
１２ 横冷却エアー通路閉塞部
１３ 縦スリーブ
１４ 横スリーブ
１５ 横スリーブエアー入口
１６ 横スリーブエアー出口
１７ 横スリーブ端
１８ 冷却エアー
１９ 先端スリット
２０ 発熱部
２１ 多頭型溶着チップ

Claims (5)

1. 樹脂基材に溶着ボスを突設し、この溶着ボスを被固定物側に形成した固定孔内に通して溶着ボスの先端を固定孔内から突出させ、この突出した溶着ボスの先端に溶着チップの先端面に形成した凹状の当接面を押し当てて溶着ボスが固定孔から突き出た部分を加熱溶融し、固定孔の直径より大きい直径を持つカシメ部を形成することにより樹脂基材に被固定物を固定するカシメ留め部構造において、溶着チップ先端部を溶着チップの支柱中心軸からクランク状のシャンクによりオフセット先端に設置したことを特徴とする熱溶着チップ。
2. 溶着チップ先端部を溶着チップの支柱中心軸からクランク状にオフセットしたシャンクの形状なりに、冷却エアーの通路が設置されたことを特徴とする請求項１記載の熱溶着チップ。
3. 溶着チップ先端部を溶着チップの支柱中心軸からクランク状オフセットしたシャンクの形状なりに設置された冷却エアーの通路に、冷却エアーの漏れを防ぐスリーブを挿入したことを特徴とする請求項２記載の熱溶着チップ。
4. 溶着チップの支柱中心軸からクランク状にオフセットした２本ないし４本のシャンク先端部の各々に熱溶着チップを有する請求項１から３記載の熱溶着チップ。
5. 溶着チップ支柱を中心に溶着チップを旋回させる機能を有し、請求項４に記載の熱溶着チップを用いて、複数の溶着チップから任意の溶着チップを旋回、位置決めすることで通電、熱溶着可能な熱溶着装置。