JP4419113B2 - プラスチック成形品の溶着用加熱型 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂よりなる成形品（以下プラスチック成形品という）を溶着するための加熱型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＡＢＳ、ＰＭＭＡ、ＰＳ、ＰＰ、ナイロン等より成る２個のプラスチック成形品（例えば自動車のランプ、インテ−クマニホ−ルド、バッテリ−等）を互いに熱溶着する方法として、カ−トリッジヒ−タ−等の電気ヒ−タ−を金属ブロックに埋設し、この金属ブロックの表面を加工して加熱体を作成し、この加熱体をプラスチック成形品に押圧して溶着部を加熱軟化させた後、この２個のプラスチック成形品の溶着部を互いに当接させて押圧し、成形品同士を熱溶着する方法が広く行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記のように熱容量の大きな金属ブロックを用い、これを電気ヒ−タ−で加熱し、この熱を金属ブロックの表面に伝え、この熱でプラスチック成形品の溶着部を加熱軟化させる方法では、金属ブロックの熱容量が大きいため溶着部を加熱軟化させるのに十分な温度まで金属ブロックの表面温度を昇温させるのに、多大の時間と多大かつ無駄なエネルギ−を要していた。また金属ブロックの表面と電気ヒ−タ−との距離を全体にわたり均一にすることは困難であり、このため表面温度を均一にすることも困難であった。従って溶着の信頼性にも極めて悪い影響をおよぼすことがあった。本発明は上記の問題に鑑みて成されたもので、全体にわたりほぼ均一な加熱温度となり、無駄なエネルギ−を消費することなく、かつ速やかな昇温が可能なプラスチック成形品の溶着用加熱型を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明におけるプラスチック成形品の溶着用加熱型は、２個以上のプラスチック成形品を対向させて保持すると共に上下動可能にして配置された下型と上型との間位置に、中間定盤を入出可能にして配設し、該中間定盤の上下面左右位置にガイドピンを設けると共に該ガイドピンに下・上支持板を昇降可能にして係合し、前記中間定盤と前記下・上支持板との間に圧縮ばねを介在させて下・上支持板を支持させ、該下・上支持板に前記下・上型に保持されたプラスチック成形品の溶着部に対応する通電発熱体を突出して配設させたことを特徴とする。
【０００５】
さらに本発明におけるプラスチック成形品の溶着用加熱型は、前記下支持板上面及び上支持板下面に前記溶着部への加圧による反力の変化を測定する圧力測定計及び／又は前記通電発熱体と溶着部との当接位置の変位量を測定する変位量測定計を設置すると共にこれらにより測定された値と予め設定された値とを比較し、その結果を出力する演算装置を電気的に接続したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。図示されない昇降手段により昇降可能にされた下定盤１の上部には剛性のあるＦＲＰ等の樹脂型２が固定されており、該樹脂型２の上部には、プラスチック成形品３の表面を傷つけないようにウレタンゴム等の弾性体４が固定され、全体としてプラスチック成形品３を保持する下型１０が構成されている。
なおプラスチック成形品３の裏面周縁（図１において上面周縁）には、連続した帯状の溶着部５が形成されている。
また溶着部５の外側及び内側には、連続した帯状のリブ３１が形成されている。このリブ３１は、溶着部を互いに当接させ冷却固着されるまで押圧する際に溶着部の圧縮変形量（溶着高さ）を定めるためのものであると共に溶着による接合部を隠して美観をそこねないようにするためのものである。
【０００９】
また下型１０の上方には、図示されない昇降手段により昇降可能にされた上定盤１Ａが配置されており、該上定盤１Ａの下部には剛性のあるＦＲＰ等の樹脂型２Ａが固定されていると共に該樹脂型２Ａの下部にはプラスチック成形品３Ａの表面を傷つけないようにウレタンゴム等の弾性体４Ａが固定されている。また上定盤１Ａと樹脂型２Ａ内部とにより図示されない真空源に通じるチャンバ−６Ａが画成されていると共に該チャンバ−６Ａは、多数の細孔７Ａ、７Ａを介してプラスチック成形品３Ａの表面に連通されており、全体としてプラスチック成形品３Ａを保持可能な上型１０Ａが構成されている。
なおプラスチック成形品３Ａの裏面（図１において下面）における前記溶着部５に対応する位置には溶着部５Ａが連続した帯状にして形成されている。
【００１０】
前記下型１０と上型１０Ａとの間位置には中間定盤２１が入出移動可能にして配設されており、該中間定盤２１の上下面左右位置には、一対のガイドピン２２、２２、２２Ａ、２２Ａが設けられている。
該ガイドピン２２、２２には下支持板２３が昇降可能にして貫通係合されており、ストッパ−２４によりその下降が制限されている。
また下支持板２３の下面における前記プラスチック成形品３の溶着部５に対応する位置には、高さ調節可能な支持棒２５及び耐火・絶縁性のホルダ−２６を介して通電発熱体２７が帯状に設けられている。なお通電発熱体２７は、Ｎｉ−Ｃｒ合金等より成り、電気を流すことにより容易に短時間で発熱し、近傍に取り付けられた図示されない温度センサ−、温度調節器及び電力調整器により所望の温度に保持できるようになっている。
【００１１】
さらに下支持板２３の上部には該下支持板２３に加わる圧力の変化を測定し、その圧力を電気信号にて演算装置２８に出力できる圧力測定計２９が設置されており、該圧力測定計２９と前記中間定盤２１との間には圧縮ばね３０が介在されている。なお演算装置２８は、圧力測定計２９により測定し出力された電気信号の値と予め設定した圧力の値とを比較し、その結果を出力できるようになっている。
【００１２】
また前記ガイドピン２２Ａ、２２Ａには上支持板２３Ａが昇降可能にして貫通係合されており、該上支持板２３Ａの上面における前記プラスチック成形品３Ａの溶着部５Ａに対応する位置には、高さ調節可能な支持棒２５Ａ及び耐火・絶縁性のホルダ−２６Ａを介して前記のものと同様の通電発熱体２７Ａが帯状に設けられている。
【００１３】
さらに上支持板２３Ａと前記中間定盤２１との間位置には、上支持板２３Ａの変位量を測定し、その変位量を電気信号にて演算装置２８Ａに出力できる変位量測定計２９Ａが連結設置されており、前記ガイドピン２２Ａ、２２Ａにおける上支持板２３Ａと中間定盤２１との間位置には圧縮ばね３０Ａが環装されている。なお演算装置２８Ａは、変位量測定計２９Ａにより測定し出力された電気信号の値と予め設定した変位量の値とを比較し、その結果を出力できるようになっている。
以上各部品２１〜３０Ａによりプラスチック成形品の溶着用加熱型２０が構成されている。
【００１４】
次に上記のように構成されたものの作動を説明する。図１の状態は、プラスチック成形品３、３Ａの溶着用加熱型２０を下型１０と上型１０Ａとの間から搬出移動させた後、上型１０Ａのチャンバ−６Ａを図示されない真空源に連通し、細孔７Ａ、７Ａを介して吸引作用を働かせながらプラスチック成形品３Ａを上型１０Ａにセットすると共にプラスチック成形品３を下型１０にセットし、その後予め通電発熱体２７、２７Ａを発熱させている前記溶着用加熱型２０を下型１０と上型１０Ａとの間位置に搬入移動させた状態である。
【００１５】
次に下型１０を上昇させると共に上型１０Ａを下降させ、発熱状態にある通電発熱体２７、２７Ａを溶着部５、５Ａに当接し、所定の位置で下型１０及び上型１０Ａの上昇及び下降を停止する。これにより圧縮ばね３０、３０Ａは圧縮され収縮し、その反力で通電発熱体２７、２７Ａは溶着部５、５Ａを押圧することになる。一方、通電発熱体２７、２７Ａが発熱状態にあるため溶着部５、５Ａは加熱され、次第に軟化してゆく。溶着部５、５Ａは軟化するにしたがい強度がなくなるため、圧縮ばね３０、３０Ａの反力に負け変形し、つぶれた格好になると共に通電発熱体２７、２７Ａは下・上支持板２３、２３Ａを介し下降及び上昇し、これに伴い圧縮ばね３０、３０Ａは伸長し、反力は低下する。
【００１６】
この時の圧縮ばね３０の反力の変化を圧力測定計２９で、また上支持板２３Ａの変位量を変位量測定計２９Ａによりそれぞれ測定し、演算装置２８、２８Ａへ電気信号にして出力する。ここで一方の演算装置２８Ａは、変位量測定計２９Ａからの電気信号の値と予め設定された変位量の値とを比較し、設定された変位量に達した時点で相当する信号を出力する。また他方の演算装置２８は、圧力測定計２９からの電気信号の値と予め設定された圧力の値とを比較し、設定された圧力に達した時点で相当する信号を出力する。
次に演算装置２８、２８Ａからの信号を受けて下型１０及び上型１０Ａが下降及び上昇され型開きされた後、中間定盤２１を中心とする溶着用加熱型２０を下・上型１０、１０Ａの間より退避させる。
【００１７】
その後、下型１０及び上型１０Ａを上昇及び下降させて型閉じを行い、加熱軟化して所定の形状に押しつぶされた溶着部５、５Ａを当接せしめ、溶着部５、５Ａが冷却されるまでお互いを押圧する。これにより２個のプラスチック成形品３、３Ａが溶着部５、５Ａにて強固に熱溶着される。
なお前記型開きの際、下型１０の下降と上型１０Ａの上昇とが同時に成されるよう通電発熱体２７、２７Ａの温度を調整したり、加熱開始のタイミングを調整することが重要である。
【００１８】
上記実施例においては、中間定盤２１の上側に変位量測定計２９Ａを、また下側に圧力測定計２９を設けるようにしたが、これを逆にしたり、両側とも変位量測定計２９Ａあるいは圧力測定計２９にすることも可能である。また両側とも測定計を設置しない溶着用加熱型にすることも可能である。測定計を全く設置しない溶着用加熱型を使用する場合は、溶着に必要な加熱温度、加熱時間などの溶着条件を事前に実験的に求める必要がある。加えて、季節や風など作業雰囲気の微妙な変化、通電発熱体２７、２７Ａの微妙な温度変化などの外乱を考慮して頻繁に溶着条件を補正することが重要である。
【００１９】
また予め設定しておく変位量並びに圧力は、通電発熱体２７、２７Ａの温度やプラスチック成形品３、３Ａの材質などにより大きく変化するため、これらの値は実験的に求める必要がある。しかし一度適正な条件を設定すれば常に安定した信頼性のある熱溶着ができる。
【００２０】
さらに離型性をよくするため、溶着部５、５Ａと接する通電発熱体２７、２７Ａの表面にシリコン、テフロン、弗化黒鉛等の離型剤を施すことは有効である。
【００２１】
加えて通電発熱体２７、２７Ａが溶着部５、５Ａの周辺（例えば、リブ３１）を過熱してしまう恐れがある場合は、通電発熱体２７、２７Ａの外側に遮熱用のカバ−体を設けたり、該遮熱用のカバ−体に冷却水用のパイプを配設し、これに冷却水を流したりすることにより対応することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は上記の説明から明らかなように、２個以上のプラスチック成形品を対向させて保持すると共に上下動可能にして配置された下型と上型との間位置に、中間定盤を入出可能にして配設し、該中間定盤の上下面左右位置にガイドピンを設けると共に該ガイドピンに下・上支持板を昇降可能にして係合し、前記中間定盤と前記下・上支持板との間に圧縮ばねを介在させて下・上支持板を支持させ、該下・上支持板に前記下・上型に保持されたプラスチック成形品の溶着部に対応する通電発熱体を突出して配設させたから、短時間で溶着作業ができ、無駄にエネルギ−を消費することもないと共に溶着部分を均一な温度で加熱することができる。また前記下支持板上面及び上支持板下面に前記溶着部への加圧による反力の変化を測定する圧力測定計及び／又は前記通電発熱体と溶着部との当接位置の変位量を測定する変位量測定計を設置すると共にこれらにより測定された値と予め設定された値とを比較し、その結果を出力する演算装置を電気的に接続したから、溶着毎にバラツキのない安定した信頼のできる熱溶着が可能になる等種々の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す構成縦断面図である。
【符号の説明】
３ ３Ａ プラスチック成形品
５ ５Ａ 溶着部
１０ １０Ａ 下・上型
２０ 溶着用加熱型
２１ 中間定盤
２３ ２３Ａ 下・上支持板
２７ ２７Ａ 通電発熱体
２８ ２８Ａ 演算装置
２９ 圧力測定計
２９Ａ 変位量測定計
３０ ３０Ａ 圧縮ばね

Claims (2)

1. ２個以上のプラスチック成形品３、３Ａを対向させて保持すると共に上下動可能にして配置された下型１０と上型１０Ａとの間位置に、中間定盤２１を入出可能にして配設し、該中間定盤２１の上下面左右位置にガイドピン２２、２２Ａを設けると共に該ガイドピン２２、２２Ａに下・上支持板２３、２３Ａを昇降可能にして係合し、前記中間定盤２１と前記下・上支持板２３、２３Ａとの間に圧縮ばね３０、３０Ａを介在させて下・上支持板２３、２３Ａを支持させ、該下・上支持板２３、２３Ａに前記下・上型１０、１０Ａに保持されたプラスチック成形品３、３Ａの溶着部５、５Ａに対応する通電発熱体２７、２７Ａを突出して配設させたことを特徴とするプラスチック成形品の溶着用加熱型。
2. 前記下支持板２３上面及び上支持板２３Ａ下面に前記溶着部への加圧による反力の変化を測定する圧力測定計２９及び／又は前記通電発熱体と溶着部との当接位置の変位量を測定する変位量測定計２９Ａを設置すると共にこれらにより測定された値と予め設定された値とを比較し、その結果を出力する演算装置を電気的に接続したことを特徴とする請求項１記載のプラスチック成形品の溶着用加熱型。

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