JP3470788B2 - 樹脂製取付品の取付方法及び取付装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被取付部材への樹
脂製取付品の取付方法及び取付装置に関し、特に、取付
品を溶着により固定する取付構造の改良に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】この種の取付構造は、取付品が樹脂製か
らなり、被取付部材に対し多数の取付品を取り付ける場
合等に多用され、作業性や溶着強度等の観点から工夫が
なされている。その一例としては、本発明を適用した図
３に例示される如く、取付品２の非溶融側に開口した凹
状２ｂの薄肉部を形成しておくことにより、溶着面を加
熱して溶融する過程で、溶融により薄肉部に貫通穴１５
が形成された状態から、非取付部材１に対し溶着操作す
るようにした方式がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した方式は、本出
願人が先に開発したもので、取付品２の圧着操作開始時
点を、貫通穴１５の形成されるときに対応させておき、
貫通穴１５を視覚で検出することにより、溶着後の固定
状態の評価を容易にすることに加え、取付品２が加熱溶
融し過ぎて設計厚さを維持できなくなったり、逆に溶融
不足により設計上の溶着強度不足となることを防ぐよう
にしたものである。すなわち、それまでは、取付品２の
圧着操作開始時点を、取付品２に対する適用加熱手段の
加熱効率ないしは溶融効率等から予め設定された加熱時
間にて判断していた。この方法では、作業環境の室温や
湿度等の変動により固定品質が安定し難くなる。また、
固定状態の良否は溶着作業を終了し、固定強度試験や取
付品２の厚さを精密計測等しなければ分からない。上記
した方式はそのような問題を解消したものである。とこ
ろが、上記した方式は、圧着操作開始時点が溶融過程に
て貫通穴１５の有無を作業者の視覚で判断することを前
提としていることから、自動化し難く、作業者の判断ミ
スや人的誤差も発生すると言う虞がある。

【０００４】本発明は上記した方式を更に改善したもの
である。その第１の目的は作業者の判断ミスや人的及び
外的誤差を構造的になくして最適な状態で圧着操作可能
にし、溶着後の固定品質をより安定できるようにするこ
とにある。第２の目的は取付操作又は取付装置的に高精
度を維持して自動化し易くすることにある。第３の目的
は作業開始から終了までの１サイクルをより短縮できる
ようにすることにある。更に他の目的は、以下に説明す
る内容の中で順次明らかにして行く。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明方法は、図１，図２に例示される如く、薄肉部２
ｃを持つ樹脂製取付品２を、セット治具４に保持した状
態でその溶着面２ａを加熱して溶融すると共に、その溶
融により薄肉部２ｃに貫通穴１５を形成してから被取付
部材１に対し溶着固定する樹脂製取付品の取付方法であ
って、セット治具４に対し取付品２をその非溶融側より
一定の負圧で真空吸引しておき、前記負圧が溶融により
形成される貫通穴１５から、セット治具４内に侵入され
る外気により変化するのを検出し、この検出値により取
付品２の溶融度合いを判断して取付品２を被取付部材１
に溶着するよう構成したものである。

【０００６】この取付方法によれば、薄肉部２ｃの厚さ
設定は設計上の溶融量に対応させる。つまり、取付品２
の圧着操作開始時点（溶着面２ａが最適な溶融状態にな
った時点）を、貫通穴１５の形成されるときに対応させ
ておく。そして、取付品２は、セット冶具４に対し保持
されると共に、非溶融側より一定の負圧で真空吸引され
た状態で加熱溶融される。貫通穴１５が形成されると、
その負圧は侵入される外気により急速に下がる。この急
速な圧変位は圧力センサ等により検出可能であることか
ら、その検出値に基づいて圧着操作開始時点を判断する
ようにしたものである。したがって、この取付方法にあ
っては、加熱時間を判断基準としたり、作業者の視覚に
基づく方法よりも、室温や湿度等の外的な要因に左右さ
れず、実際の溶融度合を直に判断要素にしていることか
らより判断精度的に優れている。同時に、圧力センサ等
の検出機器を用いた判断を可能にすることから、正確か
つより安定した溶着固定状態を得ることができる。

【０００７】以上の取付方法を適用する場合は取付品２
として次のように工夫するとより好ましいものとなる。
すなわち、取付品２０の溶着面側に凹凸又は溝状の気体
流路２１を形成しておき、取付品２０が被取付部材１に
溶着された後、負圧状態により気体流路２１を通じて侵
入される外気により冷やすようにする。これは、この種
の溶着固定の場合、溶着面の溶融状態から被取付部材１
に圧着するが、その溶融樹脂が冷やされてある程度硬化
しないと接合状態が安定化されない。そこで、この構造
では溶着面に相当する側に気体流路２１を設け、真空吸
引力により気体流路２１から外気を侵入させるように
し、溶着後の冷却作用を効率的に付与するものである。
なお、薄肉部２ｃについての他の構成として、薄肉部を
段差を持たせて複数段に形成しておくことである。具体
的には、図７，図８の如く圧着開始時点として設計上、
決められた薄肉部３０ｅ（例えば、厚さが０、１〜０、
４ｍｍ）と共に、それの外側に少しだけ厚い寸法（例え
ば、薄肉部３０ｅの厚さに０．１〜０．２ｍｍ程度を加
えた合計厚さが０、２〜０、６ｍｍ）の薄肉部３０ｄを
形成する構成である。この場合は、溶着固定後、仮に、
その少しだけ厚い寸法の薄肉部３０ｄまで貫通穴３５ｂ
が形成されていると、溶融過剰であることを視覚により
知ることができる。

【０００８】また、上記目的を達成するため本発明装置
は、図１，図２に例示される如く、薄肉部２ｃを持つ樹
脂製取付品２を保持するセット治具４を有し、該セット
治具４に取付品２を保持した状態で加熱して取付品２の
溶着面２ａを溶融すると共に、その溶融により薄肉部２
ｃに貫通穴１５を形成した状態から被取付部材１に対し
溶着固定する樹脂製取付品の取付装置であって、セット
治具４内に配管７を通じて接続されて、取付品２を保持
した状態でセット治具４内を一定の負圧になるよう吸引
する真空吸引手段８と、取付品２の溶着面２ａを加熱す
る加熱手段１１と、配管７又はセット治具４に設けられ
て前記負圧の圧力値を検出する圧力検出手段９と、被取
付部材１とセット冶具４側の取付品２とを圧着する圧着
手段１２と、を少なくとも備えている構成である。

【０００９】この取付装置によれば、上記本発明方法を
量産工程で適用する場合、その利点を比較的簡易な装置
構成によって実現し、溶着固定品質的により安定化させ
ることができる。また、この取付装置において、自動化
する場合は圧力検出手段９により検出された圧力値を判
断して、加熱手段１１の作動及び圧着手段１２の作動を
制御する制御部１０を用いることになる。自動化自体は
従来もそれなりに行われている。しかし、従来の制御方
式は、専ら加熱手段の加熱時間を基準とするものであ
り、上記した課題に述べたような問題を有している。そ
れに対し、本発明装置は、溶融過程で形成される貫通穴
１５に基づいて圧力検出手段９により検出することか
ら、室温等の外的要因の影響を受けず、精度的にも向上
し易いものとなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な形態を添付
図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる形
態は技術的に好ましい種々の限定を付しているが、本発
明の範囲を制約するものではない。

【００１１】図１は本発明に係る取付装置の形態例を模
式的に示し、図２は主な作業手順を示し、図３は溶着固
定を完了した状態と最終的な製品例を示している。本発
明の被取付部材１及び取付品２は、取付品２が樹脂成形
体であり、被取付部材１に対する溶着面２ａを有してい
るという要件を除いて何であってもよい。この形態で
は、図３に示す如く被取付部材１として自動車用の成形
天井や内装ボードを想定し、取付品２として取付用ブラ
ケットを想定している。この取付品２は、矩形板体であ
り、複数個が被取付部材１の上面定位置に溶着固定され
た後、その上にクリップ３を取り付ける構成となってい
る。このような、取付品２は、下面である溶着面２ａの
溶融肉寸法が全体の大きさ等に応じて設定され、被取付
部材１に溶着固定された状態での高さ寸歩が厳格に決め
られている。また、この形態では、取付品２の非溶融面
側に設けられた凹部２ｂにより、薄肉部２ｃが設けられ
る。薄肉部２ｃは略中央部に位置している。厚さ寸法
は、前記した溶融肉厚寸法をベースにし、後述する如く
取付品２を非溶融側より一定の負圧で真空吸引した状態
で、溶融により形成される貫通穴１５の状態等を考慮し
て決められる。

【００１２】図１の取付装置は、取付品２を保持するセ
ット治具４と、セット治具４内を一定の負圧になるよう
吸引する真空吸引手段であるバキューム８と、取付品２
を加熱する加熱手段１１と、被取付部材１と取付品２と
を圧着する圧着手段１２と、加熱手段１１及び圧着手段
１２の作動を制御する制御部１０とを備えている。この
うち、セット治具４は耐熱性の材質で、ブロック状に形
成されている。前面側には、取付品２を位置決めするた
めの凹所５ａと、この凹所５ａの内側に更に窪んだ収容
部５ｂとが設けられている。背面側には収納部５ｂに連
通する貫通穴５ｃが設けられている。そして、収容部５
ｂには吸盤６が配設されている。この吸盤６は、略半球
状に形成されて、図２（ｃ）に示す如く中央部６ａに設
けられて前記貫通穴５ｃに対応する貫通穴６ｂ及び先端
部分６ｃとを有し、先端部分６ｃが凹所５ａに位置決め
される取付品２の非溶融側の面に吸い付くことにより、
間に空間６ｄを形成する。貫通穴６ｂには、空間６ｄと
バキューム８とを連通しているパイプ等の配管７の対応
端部が装着されている。配管７の途中には、管内の圧力
を検出する圧力センサー９が付設されている。

【００１３】バキューム８は、配管７を通じて空間６ｄ
内を負圧にするもので、所定の真空ないしは吸引能力の
ものが用いられる。つまり、この種の取付品２は、被取
付部材１に対し複数個を溶着固定することが一般的であ
り、そのような場合は取付品２の数分だけセット冶具４
（吸盤６と配管７及び圧力センサー９を組としたセット
冶具４）が用意され、バキューム８が真空源として共用
されることとなる。加熱手段１１と圧着手段１２は従来
と同じものを適用することができる。加熱手段１１はこ
の形態の場合に熱風Ｈを吹き付ける方式であるが、ヒー
トプレートを近接して加熱する方式でもよい。この加熱
手段１１は、セット冶具４に対し図示しない移送機構に
より前後方向に自動的に移動可能になっている。圧着手
段１２は、取付品２を所定の押圧力で被取付部材１に圧
着するものであり、取付品２の大きさや重量等に応じて
それに適した各種の方式が採用される。この形態の場合
は、被取付部材１を保持した状態から、セット冶具４に
対し図示しない移送機構により左右及び前後に自動移送
可能になっていると共に、取付品２をセット冶具４との
間に所定の押圧力で挟み込んで圧着することができる。
これに対し、制御手段１０は、バキューム８と、圧力セ
ンサ９と、加熱手段１１と、圧着手段１２とに信号線を
介して接続されており、それらを予め組み込まれている
プログラムに従って決められた手順で処理ないしは制御
するものである。例えば、バキューム８に対し駆動の開
始及び停止信号を送信したり、圧力センサ９により検出
された圧力値を予め設定された値に達したか否かを判断
して、後述する如く加熱手段１１及び圧着手段１２の作
動を制御する。図４はそのような制御部１０を介して行
われる取付手順例を示したものである。

【００１４】次に、本発明方法について、制御部１０を
介して行われる作業手順例を図４（（ａ）を参照しつつ
更に詳述する。 （１）先ず、バキューム８が作動される（ステップＳ
1）。同時に、取付品２がセット治具４の凹所５にセッ
トされる（ステップＳ2）。すると、取付品２はセット
冶具４に対しバキューム８の吸引力を受けて保持され
る。取付品２が設計通りに保持されると、空間６ｄ及び
配管７内の圧力が次第に高くなる。圧力センサ９はその
変動している圧力値を検出して制御部１０に検出信号と
して送信する。 （２）制御部１０は、受信した検出信号が加熱開始時
（実際は加熱手段１１の移動時間も考慮されている）と
して予め設定された圧力値Ｐ1に達したか、否かを判断
する（ステップＳ3）。そして、設定圧力値Ｐ1と判断す
ると、加熱手段１０に対し加熱開始信号を送信する。 （３）加熱手段１０はその信号により移動されて取付品
２の溶着面２ａに対向した状態から、溶着面２ａに対し
熱風Ｈを吹き付ける（ステップＳ4）。この熱風Ｈによ
り溶着面２ａが加熱されて次第に軟化しつつ溶かされ
る。なお、圧力センサ９は前記圧力値Ｐ1に達した後
も、配管７内の圧状態を監視し、それを制御部１０に順
次送信している。 （４）制御部１０は、前記圧力値Ｐ1がそれよりも小さ
な圧力値Ｐ2に変化したと判断すると、加熱手段１０に
対し加熱停止信号を送信し（ステップＳ5，Ｓ6）、続い
て圧着手段１２に圧着開始信号を送信する。このとき
は、図２（ａ）に示す如く溶着面２ａの溶融が進行し
て、肉薄部２ｃに貫通穴１５が形成される。すると、空
間６ｄに外気が侵入し圧力値Ｐ1が急速に下がる。圧力
値Ｐ2はその貫通穴１５の形成過程で、最適な圧着開始
時として設定された値である。 （５）加熱手段１０は、加熱停止信号により加熱を止め
後方の定位置まで移動される。同時に、圧着手段１２
は、被取付部材１を保持した状態で、加熱手段１０と入
れ替わるべく移動されきて、図２（ｂ）に示す如く、被
取付部材１を溶着面２ａに一定時間押し付ける（ステッ
プＳ7）。この圧着後はバキューム８の作動が停止され
（ステップＳ8）、また、取付品２はその状態で自然冷
却ないしはファン等により溶着面２ａが所定の温度にま
で冷やされる（ステップＳ9）。この冷却により溶着部
分が固化し、溶着操作が完了する。そして、圧着手段１
２は図２（ｃ）に示す如く、取付品２を溶着固定した被
取付部材１を元の位置あるいは次工程に移動する。

【００１５】図５は取付品２の変形例を示し、図６
（ａ）と（ｂ）はその変形例の取付品の作用を示してい
る。なお、図６（ａ）と（ｂ）は図２（ａ）と（ｂ）に
対応している。この変形例は、使用する取付装置自体は
上記したものと同じことから、技術的に特長的な点を詳
述する。この樹脂製取付品２０は、非溶融面側に凹部２
０ｂの存在により薄肉部２０ｃを形成していることに加
え、溶着面側に碁盤状に複数の凸部２０ａを設けること
により凸部２０ａ間に気体流路２１を介在したものであ
る。すなわち、溶融面である各凸部２０ａは、溶融して
被取付部材１に溶着固定された状態でも、被取付部材１
の取付面との間に気体通路２１による若干の溝状の隙間
を形成するよう、その高さが設定されている。

【００１６】したがって、この構造では、図６（ｂ）に
示す如く取付品２０が溶着固定された状態において、バ
キューム８の吸引力により気体通路２１に対応した隙間
から外気が吸い込まれる。この外気の吸い込みは、溶着
面を直に通ることから、高効率の冷却作用となる。ま
た、この取付品２０のときは、制御部１０を介して行わ
れる図４（ａ）の作業手順の一部が変更される。すなわ
ち、この場合は冷却とバキューム停止時期が入れ替わり
図４（ｂ）に示す如く、被取付部材１に取付品２０を一
定時間押し付け溶着固定を行っても、バキューム８の作
動を直ちに停止せず、バキューム８による外気の吸い込
みを伴って所定温度まで冷却された後（ステップＳ
8）、バキューム８の作動が停止されることになる（ス
テップＳ9）。

【００１７】図７は取付品の第２の変形例を断面と上か
ら見た状態で示し、図８（ａ）から同（ｄ）はその第２
の変形例の取付品を上記した取付方法を適用して溶着し
た後の状態で示している。なお、図８（ａ），（ｂ）
と、図８（ａ），（ｂ）は異なる溶着状態を断面と上か
ら見た状態で示している。この変形例は、使用する取付
装置自体は上記したものと同じことから、特長点だけを
詳述する。

【００１８】この樹脂製取付品３０は、上記の例と同様
に非溶融面側に凹部の存在により薄肉部を形成している
が、その薄肉部が薄肉部３０ｄと薄肉部３０ｅの２段に
形成されている。つまり、薄肉部３０ｄは、円状の凹部
３０ｂを設けることにより比較的厚く形成されている。
これに対し、薄肉部３０ｅは、凹部３０ｂの円内に位置
して、更に三角状の凹部３０ｃを設けることにより薄肉
部３０ｄよりも一段薄く形成されている。設計上は、薄
肉部３０ｅの厚さ（例えば、厚さが０、１〜０、４ｍ
ｍ）が圧着開始時点に対応し、薄肉部３０ｄの厚さ（例
えば、薄肉部３０ｅの厚さに０．１〜０．２ｍｍ程度を
加えた合計厚さが０、２〜０、６ｍｍ）にまで溶着が達
した場合に溶融過剰として判断できるように設定されて
いる。したがって、この取付品３０の場合には、被取付
部材１に溶着した状態において、形成される貫通孔３５
ａ，３５ｂを見ることにより次のようにその溶着品質が
判断される。図８（ａ），（ｂ）の如く凹部３０ｂの円
状が完全に残っている場合、その溶着状態は設計通りに
溶着されたことが確認される。仮に、図８（ｃ），
（ｄ）の如く凹部３０ｃの三角状まで溶着が進んでいる
場合、その溶着状態は溶融過剰であり、品質的に不良品
として確認される。

【００１９】このように、本発明は、請求項１と３に記
載された技術要素以外についてはこれをベースにして種
々変形することができるものである。また、対象取付品
は取付ブラケットを想定した例を挙げたが、例えば、図
３（ｂ）に示されるようなクリップの取付力の設計値が
比較的弱くてもよく、ベース部が面的に広い場合等には
同様なクリップ自体を取付品として溶着固定することも
ある。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明にあって
は、取付品がセット冶具に対し保持されて非溶融側より
一定の負圧で真空吸引された状態で加熱溶融される。そ
の負圧は形成される貫通穴により急速に下がる。この急
速な圧変位は圧力センサ等の圧力検出手段により検出可
能であり、その検出値に基づいて圧着操作開始時点を判
断するようにしたものである。したがって、本発明は、
実際の溶融度合を直に判断要素にしていることから、室
温等の外的要因に左右されず、作業者の判断ミスや人的
誤差をなくして最適な状態で圧着操作可能にし、溶着後
の固定状態ないしは固定品質をより安定化できる。ま
た、前記圧変位は溶融過程で形成される貫通穴に基づい
て圧力センサ等の圧力検出手段により検出されることか
ら、室温等の外的要因の影響を受けず、自動化した場合
も精度を確実に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の形態例として示す取付装置の概略構成
配置図である。

【図２】上記取付装置を用いた取付方法を示す図であ
る。

【図３】上記取付方法を適用した取付品の溶着固定状態
と使用状態例を示す図である。

【図４】上記取付方法の主要部の手順例を示す図であ
る。

【図５】上記取付品の第１の変形例を示す斜視図であ
る。

【図６】図５の取付品の場合の取付方法を示す図であ
る。

【図７】上記取付品の第２の変形例を断面及び正面から
見た図である。

【図８】図７の取付品を取り付けたときの作用を模式的
に示す図である。

【符号の説明】

１は被取付部材、２，２０，３０は樹脂製取付品、２
ａ，３０ａは溶着面、２０ａは凸部（凸部上面が溶着面
に相当する部分） ２ｂ，２０ｂ，３０ｂ，３０ｃは凹部 ２ｃ，２０ｃ，３０ｄ，３０ｅは薄肉部、２１は気体通
路、４はセット治具、６は吸盤、７は配管 ８はバキューム（真空吸引手段）、９は圧力センサ、１
０は制御部 １１は加熱手段、１２は圧着手段、１５，３５ａ，３５
ｂは貫通穴

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄肉部を持つ樹脂製取付品を、セット治
   具に保持した状態でその溶着面を加熱して溶融すると共
   に、その溶融により前記薄肉部に貫通穴を形成してから
   被取付部材に対し溶着固定する樹脂製取付品の取付方法
   であって、 前記セット治具に対し前記取付品をその非溶融側より一
   定の負圧で真空吸引しておき、前記負圧が前記溶融によ
   り形成される貫通穴から、前記セット治具内に侵入され
   る外気により変化するのを検出し、この検出値により前
   記取付品の溶融度合いを判断して前記取付品を前記被取
   付部材に溶着する、ことを特徴とする樹脂製取付品の取
   付方法。
2. 【請求項２】 前記取付品が、溶着面に凹凸又は溝状の
   気体流路を形成しており、前記被取付部材に溶着された
   後、前記負圧状態により前記気体流路を通じて侵入され
   る外気により冷やされる請求項１に記載の樹脂製取付品
   の溶着方法。
3. 【請求項３】 薄肉部を持つ樹脂製取付品を保持するセ
   ット治具を有し、該セット治具に前記取付品を保持した
   状態で加熱して取付品の溶着面を溶融すると共に、その
   溶融により前記薄肉部に貫通穴を形成した状態から被取
   付部材に対し溶着固定する樹脂製取付品の取付装置であ
   って、 前記セット治具内に配管を通じて接続されて、前記取付
   品を保持した状態でセット治具内を一定の負圧になるよ
   う吸引する真空吸引手段と、 前記取付品の溶着面を加熱する加熱手段と、 前記配管又は前記セット治具に設けられて前記負圧の圧
   力値を検出する圧力検出手段と、 前記被取付部材と前記セット冶具側の取付品とを圧着す
   る圧着手段と、 を少なくとも備えていることを特徴とする樹脂製取付品
   の取付装置。
4. 【請求項４】 前記圧力検出手段により検出された圧力
   値を判断して、前記加熱手段の作動及び前記圧着手段の
   作動を制御する制御部を有している請求項３に記載の樹
   脂製取付品の取付装置。