JP4787493B2 - 精密熱かしめ装置 - Google Patents
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Description
本発明は、熱可塑性樹脂成型品から成る基体に対する部品の熱かしめ装置であり、詳しくは当該部品が基体と異なる熱可塑性樹脂製又は金属製等の部品である場合に、上記基体に成形されたボスの先端部を軟化し、当該部品を高精度に熱かしめする精密熱かしめ装置に関する。
近年、音響機器をはじめとする精密機器等の多くは熱可塑性樹脂成型品の基体を具備しており、当該基体に基体と異なる各種熱可塑性樹脂製又は金属製等の部品を熱かしめによって取り付ける構造が多用されている。ここでは先ず、熱可塑性樹脂成型品の基体に一体的に成形された熱溶着用ボスを取り付け部品側に貫通して形成した挿通孔へ通し、次に当該挿通孔から突出した上記熱溶着用ボスを熱かしめ装置のかしめピンによって加圧すると共に加熱し、当該ボスを上記挿通孔の直経よりも大きな直経からなる膨出体に溶融変形して熱かしめを実施することが一般的であった。一方、ここで使用される従来の熱かしめ装置にあっては、可動部が空気圧によって駆動されているものであるため、小型のコンプレッサーによっては可動部のスムーズな操作が困難であり、比較的大型のコンプレッサーが必要であった。更に、空気圧によって可動部を駆動する場合、当該可動部に取着されたかしめピンの最下降位置で予め設定した所定圧が加わるようになっているので、上記可動部の微妙な作動ズレに伴い上記ボスに対する加圧力にばらつきが生じ、ボスのかしめ過ぎやかしめ不足が発生して精度の高いかしめが実施できないという欠点があった。
更に、上記基体に取り付けられる部品において、特にシート状部材は公知の接合構造によっては、変形・ひずみ、場合によってはしわが発生するという課題があり、これを解決するものとして特開平９−１０９２６８号が提案されている。ここで、上記特開平９−１０９２６８号は、樹脂成形品に樹脂フィルム、シートあるいは金属の薄板等のシート状取付部材を取付け接合する接合構造に関するものであり、周囲の温度変化によるシート状取付部材の膨張、収縮を緩和してその変形・ひずみ、とくに永久変形を防止することができ、しかも剥がれにくい樹脂成形品との接合構造並びに、当該接合構造を形成するに好適なかしめ治具を提供することを目的としたものであった。
特開平９−１０９２６８号
上記背景技術の欄に記載のように、従来の熱かしめ装置にあっては、可動部が空気圧によって駆動されているものであるため、小型のコンプレッサーによっては可動部のスムーズな操作が困難であり、比較的大型のコンプレッサーが必要であり、また、空気圧によって可動部を駆動する場合、当該可動部に取着されたかしめピンの最下降位置で予め設定した所定圧が加わるようになっているので、上記可動部の微妙な作動ズレに伴い上記ボスに対する加圧力にばらつきが生じ、ボスのかしめ過ぎやかしめ不足が発生して精度の高いかしめが実施できないという欠点があった。
また、特開平９−１０９２６８号に係る発明においては、シート状取付部材に設けられた取付孔部への溶融樹脂の侵入を防止するようにシート状部材をかしめ部から遮断して形成したことを要旨とするものであり、更に、当該要旨に係る接合構造を達成するかしめ治具として、本体と、それに開閉自在に取付けられた先端部においてかしめ軸を把持する把持部材と、前記本体内において摺動可能な貫入部を有するかしめ軸を加熱してかしめる加熱軸からなり、前記加熱軸には前記把持部材と係合して把持部材の先端部を開き、かしめ時にはその係合を解放して把持部材の先端部同士を接近させてかしめ軸を把持せしめ、加熱軸とともにかしめ軸をかしめるようにさせるガイドボスを備えたことを要旨とするものが提案されている。しかしながら、上記かしめ治具においては、当該かしめ治具の把持部材の先端に形成された把持部材凹部によって、上記シート取付部材から突出したかしめ軸基部を把持すると共に加熱軸の先端で加圧・加熱してかしめ軸を溶融してかしめるものであるから、上記溶融樹脂が把持部材凹部に接着し易く樹脂の軟化が不十分である場合には、接着した樹脂部が上記把持部材凹部の開きに伴い分散して広がり適正なかしめが実施できないという欠点があった。
本発明の目的は、上記背景技術の欄に記載の従来の技術の欠点などに鑑み成されたものであると共に、本発明に係る発明者の長年に亘る実験と研究の成果に基づき成されたものであり、熱可塑性樹脂成型品から成る基体に一体的に成形されたボスを当該基体と異なる熱可塑性樹脂製又は金属製等の取付部品側に貫通して形成した挿通孔へ通し、当該挿通孔から突出した上記ボスのみを可塑状態に加熱し、次いで当該ボスを加圧して熱かしめを実施するようにした精密熱かしめ装置を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明に係る精密熱かしめ装置は、固定テーブルと、当該固定テーブルに立設したダイバーの先端に横設された固定プレートと、上記固定プレートに載置固定されたかしめシリンダー及び製品押さえシリンダーと、上記固定テーブルと固定プレート間を上下動可能な移動プレート及び押さえプレートと、外部のエアコンプレッサーからの圧縮空気に基づき上記移動プレート及び押さえプレートの上下動を制御する制御盤とから成る熱かしめ装置において、上記固定テーブルには熱かしめに当たる熱可塑性樹脂成形品から成る基体と当該基体に取付けられる取付部品がセットされた下型を固定し、また、上記かしめシリンダーのラム側には下方側にヒータ板及びかしめピンが取着された移動プレートを固定する一方、上記製品押さえシリンダーのラム側には下方側に上記かしめピンが挿通すると共に、熱かしめに当たり上記基体に形成されたボスの先端部が下方から遊挿される挿通孔が穿設され、更には下型にセットされた上記基体及び取付部品を圧接する上型が取着された押さえプレートを固定し、更に、上記かしめシリンダーの後退限位置からダイバーに沿って自重下降する移動プレートを、上記押さえプレートと設定間隔離間する状態で、上記押さえプレートに固着の上型が上記固定テーブルに固着の下型に当接する当接位置まで当該押さえプレートによって上記移動プレートを追動させ、この時点で製品押さえシリンダーが最大延伸となり、上記押さえプレートの下降が停止することで当該押さえプレートに追動して急速下降していた移動プレートの追動が解かれ、当該移動プレートのみが自重で緩やかに下降し、次に、上記移動プレート下方側に取着されたかしめピンを基体に成形されたボス先端部に当接し、暫く当該ボス先端部を充分軟化させた後に、前記制御盤により上記かしめシリンダーに圧縮空気を圧入して上記ボス先端部に熱かしめを施すことを要旨とする。
本発明に係る精密熱かしめ装置によれば、自重下降状態の移動プレート側から下方に突出したかしめピンを基体に成形のボス先端に当接し、暫く当該ボス先端部を充分軟化させた後に熱かしめを施すようにしたので、部品側の熱可塑性樹脂部分を軟化又は溶融することがなく、上記基体と部品が溶着することのない熱かしめを実施できるという効果がある。更に、移動プレートを上記押さえプレートと設定間隔離間する状態で、上記押さえプレートに固着の上型が上記固定テーブルに固着の下型に当接する当接位置まで追動し、その後上記移動プレート側が自重下降する手段を具備することにより、移動プレート側の下降時間を短縮することができ、一回のかしめ作業に要する時間を短くすることができるという効果もある。
本発明における精密熱かしめ装置によれば、移動プレートを上記押さえプレートが固着している製品押さえシリンダーで制御し、当該押さえプレートに固着の上型が上記固定テーブルに固着の下型に当接する当接位置までを速やかに追動させ、この時点で製品押さえシリンダーのロッドを最大延伸に設定されているため、その後移動プレート側の自重下降のみとなり、当該移動プレート側から下方に突出したかしめピンの先端が上記上型の挿通孔に挿入の上、上記基体に成形のボス先端に当接して、暫く当該ボス先端部を軟化させ、次に上記制御盤による設定のより上記かしめシリンダーに圧縮空気を圧入して上記軟化ボス先端部に熱かしめを施すようにしたので、部品側の熱可塑性樹脂部分を軟化又は溶融することがない。
以下に本発明を実施例を用いてさらに詳しく説明する。
先ず、図１は本発明に係る精密熱かしめ装置の初期状態を示した概要図である。図示のように、本発明に係る精密熱かしめ装置１は、固定テーブル７と、固定テーブル７に立設したタイバー１６の先端に横設された固定プレート１０と、固定プレート１０に載置固定されたかしめシリンダー２及び製品押さえシリンダー３と、固定テーブル７と固定プレート１０間を上下動可能な移動プレート９及び押さえプレート８と、外部のエアコンプレッサーからの圧縮空気に基づき移動プレート９及び押さえプレート８の上下動を制御する制御盤４とからなるものである。更に図示のように、上記固定テーブル７には熱かしめに当たる熱可塑性樹脂成形品から成る基体と当該基体に取付けられる取付部品がセットされた下型１４が固定されている。また、かしめシリンダー２のラム側には下方側にヒータ板１２及びかしめピン１７が取着された移動プレート９に固定されている。一方、製品押さえシリンダー３のラム側には下方側にかしめピン１７が挿通すると共に、熱かしめに当たり上記基体に形成されたボスの先端部が下方から遊挿される挿通孔が穿設されている上型１５が取着固定されている。ここで、上型１５は下型１４にセットされた基体及び取付部品を圧接する役割もある。更にまた、図中の符号１１は断熱板１１、符号１３はヒータ補助板１３である。そして、符号５は稼働スイッチ５、符号６は本装置の非常事態の際に本装置を停止するための非常停止ボタン６である。ここで、当該図１は本発明に係る精密熱かしめ装置の初期状態を示すものであり、かしめシリンダー２及び製品押えシリンダー３共に制御盤４によるエアー圧によって各々後退限の状態に押し上げられている状態である。一方、図９は図１を側面から拡大した際の初期状態部分拡大側面図である。図示のように、製品押さえシリンダー３のロッドの先端は二股に分かれた連結部材によって押さえプレート８に固定されており、他方、移動プレート９には上記二股に分かれた連結部材が挿通する長孔が穿設されていると共に当該長孔を跨ぐ状態で当板部材２２が固着されている。なお、図８の状態では、上記二股に分かれた連結部材の柄端部と上記当板部材２２の上面には離間距離がある。
次に、図２は本発明に係る精密熱かしめ装置において、押さえプレートに移動プレートが追動を開始した際の概要図である。図１において稼働スイッチ５がオンとなると、制御盤４によって製品押さえシリンダー３にエアーが送出されて製品押さえシリンダー３が降下を開始する一方、かしめシリンダー２はエアー圧が０の状態で、移動プレート９及び移動プレート９に固定されている断熱板１１、熱板１２、ヒータ補助板１３の重さによってダイバー１６に沿って自重で降下を開始している。続いて、図１０は当板部材が自重降下している移動プレートの上面に当接して、押さえプレートと移動プレートが一定の離間長さをもって降下する関係を側面から拡大した際の部分拡大側面図である。図示のように、製品押さえシリンダー３のロッドの先端は二股に分かれた連結部材の柄端部と当板部材２２の上面が当接し、製品押さえシリンダー３の延伸により押さえプレート８が降下し、これに移動プレート９が一定の離間長さをもって降下することになる。
続いて、図３は本発明に係る精密熱かしめ装置において、移動プレートが押さえプレートに追動降下した状態のまま上記押さえプレートに取着固定された上型が固定テーブルに固定された下型に装着された状態を示した概要図である。図示のように、ここでも押さえプレート８と移動プレート９は一定の離間長さが保たれている。また、ここで固定テーブル７に固定された下型１４には熱かしめに当たる熱可塑性樹脂成形品から成る基体と当該基体に取付けられる取付部品がセットされており、上記押さえプレート８に取着固定されると共に挿通孔が穿設されている上型１５が上記下型１４に装着されることにより、上記下型１４にセットされた基体及び取付部品が押さえられると共に、上記基体に成形されたボスの先端部が上型１５の挿通孔に下方から遊挿された状態にある。また、この状態において製品押さえシリンダー３は最大延伸となっている。
更に図４は、図３における下型にセットされた基体及び取付部品が押さえられると共に、上記基体に成形されたボスの先端部が上型の挿通孔に下方から遊挿された状態を示した部分拡大図である。図示のように、下型１４には熱可塑性樹脂成形品から成る基体１８と基体１８に取付けられる取付部品２０がセットされている。ここで、基体１８に成形されたボス１９は上記取付部品２０に穿設された孔を貫通して上方へ突出している。続いてまた、上記下型１４に上型１５が装着され当該上型１４によって基体１８及び取付部品２０が押さえられると共に、基体１８に成形されたボス１９の先端部が上型１５の挿通孔２１に下方から遊挿された状態にある。
更に続いて、図５は本発明に係る精密熱かしめ装置において、移動プレートが押さえプレートの追動を解き自重にて降下し当該移動プレートに固定されているかしめピンによって基体に成形されたボス先端部を熱かしめする際の概要を示した概要図である。ここでは図３で説明のように、押さえプレート８が最大延伸状態となっていることから、移動プレート９側のみが自重で降下し、当該移動プレート９に固定のかしめピンが押さえプレート８に取着固定されている上型１５に穿設された挿通孔２１の上方から進入して上記ボス１９の先端部と当接状態となる。
ここで図６及び図７は、それぞれ図５におけるかしめピンが上型に穿設された挿通孔の上方から進入してボス先端部と当接状態となる際の部分拡大図及び同じく図５におけるかしめピンによる熱かしめを示した部分拡大図である。先ず、図６のように自重で降下の移動プレート９に固定のかしめピン１７が上型１５に穿設された挿通孔２１の上方から進入して上記ボス１９の先端部と当接状態となっている。ここにおいて、適度に加熱されたかしめピン１７はボス１９の先端部を充分軟化させることができる。次に図７においては、制御盤４によってかしめシリンダー２を加圧して熱かしめを実施している。上記かしめピン１７の温度は、熱かしめする熱可塑性樹脂成形品の材質等にもよるが、従来１４０〜１５０度で実施するものに対して１２０度前後で温度設定することができる。また、図６におけるかしめピン１７によるボス１９に対する自重による当接時間は３〜５秒程度とすることができる。また、図７に示す熱かしめの状態のように、取付部品２０においては加熱による溶融、変形等の影響がなくボス１９との溶着もない。更に、ボス１９の先端部は理想的なかしめ形状を呈しているので、基体１８と取付部品２０の間のガタつきも生じない。
最後に図８は、本発明に係る精密熱かしめ装置において、熱かしめ実施後にかしめシリンダーを後退させた状態を示す概要図である。図５において熱かしめを実施した後、かしめシリンダー２を後退させ、更に所定のタイミングを取って製品押さえシリンダー３を後退させるようにして、熱かしめを成した製品の取り出しを行なう。
本発明に係る精密熱かしめ装置によれば、熱かしめされる部品が基体と異なる熱可塑性樹脂製又は金属製等の部品である場合でも、当該部品側の熱可塑性樹脂部分を軟化又は溶融することがなく、上記基体に成形されたボスの先端部を充分軟化した上で、熱かしめが実施されることで、上記基体と部品が溶着することなく接合されるものであるから、将来スクラップされる場合でも個々部品の材質毎分別が容易であり、リサイクルを促進して環境負荷を低減できる製品とすることができる。
１ 本発明に係る精密熱かしめ装置
２ かしめシリンダー
３ 製品押さえシリンダー
４ 制御盤
５ 稼働スイッチ
６ 非常停止ボタン
７ 固定テーブル
８ 押さえプレート
９ 移動プレート
１０ 固定プレート
１１ 断熱板
１２ ヒータ板
１３ ヒータ補助板
１４ 下型
１５ 上型
１６ タイバー
１７ かしめピン
１８ 基体
１９ ボス
２０ 取付部品
２１ 挿通孔
２２ 当板部材
２ かしめシリンダー
３ 製品押さえシリンダー
４ 制御盤
５ 稼働スイッチ
６ 非常停止ボタン
７ 固定テーブル
８ 押さえプレート
９ 移動プレート
１０ 固定プレート
１１ 断熱板
１２ ヒータ板
１３ ヒータ補助板
１４ 下型
１５ 上型
１６ タイバー
１７ かしめピン
１８ 基体
１９ ボス
２０ 取付部品
２１ 挿通孔
２２ 当板部材
Claims (1)
- 固定テーブルと、当該固定テーブルに立設したダイバーの先端に横設された固定プレートと、上記固定プレートに載置固定されたかしめシリンダー及び製品押さえシリンダーと、上記固定テーブルと固定プレート間を上下動可能な移動プレート及び押さえプレートと、外部のエアコンプレッサーからの圧縮空気に基づき上記移動プレート及び押さえプレートの上下動を制御する制御盤とから成る熱かしめ装置において、上記固定テーブルには熱かしめに当たる熱可塑性樹脂成形品から成る基体と当該基体に取付けられる取付部品がセットされた下型を固定し、また、上記かしめシリンダーのラム側には下方側にヒータ板及びかしめピンが取着された移動プレートを固定する一方、上記製品押さえシリンダーのラム側には下方側に上記かしめピンが挿通すると共に、熱かしめに当たり上記基体に形成されたボスの先端部が下方から遊挿される挿通孔が穿設され、更には下型にセットされた上記基体及び取付部品を圧接する上型が取着された押さえプレートを固定し、更に、上記かしめシリンダーの後退限位置からダイバーに沿って自重下降する移動プレートを、上記押さえプレートと設定間隔離間する状態で、上記押さえプレートに固着の上型が上記固定テーブルに固着の下型に当接する当接位置まで当該押さえプレートによって上記移動プレートを追動させ、この時点で製品押さえシリンダーが最大延伸となり、上記押さえプレートの下降が停止することで当該押さえプレートに追動して急速下降していた移動プレートの追動が解かれ、当該移動プレートのみが自重で緩やかに下降し、次に、上記移動プレート下方側に取着されたかしめピンを基体に成形されたボス先端部に当接し、暫く当該ボス先端部を充分軟化させた後に、前記制御盤により上記かしめシリンダーに圧縮空気を圧入して上記ボス先端部に熱かしめを施すことを特徴とした、精密熱かしめ装置。
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