JP6481628B2 - 溶着装置および溶着方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂成形品を溶着により結合させる溶着装置および溶着方法に関する。

特許文献１に記載の溶着装置は、樹脂製の成形品を加熱して溶融させる溶着チップを備えている。この溶着チップは、有底筒形状の突起部を有しており、高温の突起部を筒開口側から成形品に押し込ませることで、成形品のうち突起部に接触する部分を溶融させる。その後、溶融した部分を冷却して固化させることで、成形品のうち突起部が押し込まれた部分が溶着結合される。

特開２０１５−１８９０２８号公報

さて、本発明者らは、図１７に示す溶着チップ９０ｘを用いて樹脂製の成形品２１ｘを溶着させると、以下の問題が生じることを見出した。すなわち、有底筒形状の突起部９２ｘを成形品２１ｘに押し込むと、成形品２１ｘのうち突起部９２ｘの筒内面で加熱される部分と、筒外面で加熱される部分とが溶融する。そして、突起部９２ｘを成形品２１ｘに押し込むことに伴って、筒内部は溶融樹脂６０ａｘで充満されるようになり、この充満状態でさらに樹脂を溶融させていくと、筒外部での溶融樹脂６４ｘが急増する。このような筒外部での溶融樹脂６４ｘが冷却固化されると、溶着バリとして形成されることになる。

この問題に対し、さらに本発明者らは、図１７の一点鎖線に示す延出部９３ｘを溶着チップ９０ｘに設けることを検討した。この延出部９３ｘは、突起部９２ｘの筒外面から延び、かつ、突起部９２ｘの筒中心線周りに延びる環状形状である。これによれば、筒外部で増大していく溶融樹脂６４ｘが延出部９３ｘにより成形品２１ｘに押さえ付けられるようになり、溶着バリが成形品２１ｘから浮き上がった形状（図１７に示す形状）になることを抑制できる。よって、成形品の使用時に溶着バリが剥がれ落ちて各種の不具合を招くおそれを低減できる。

しかしながら、溶融樹脂６４ｘは、筒外部において周方向全体に均一に増大していく訳ではなく、局所的に増大する場合が多い。その場合、溶融樹脂６４ｘは局所的に長い形状になり、延出部９３ｘからはみ出るおそれがある。延出部９３ｘからはみ出た部分の溶融樹脂６４ｘは、成形品２１ｘから浮き上がった形状になりやすいので、溶着バリの剥がれ落ち懸念を十分に低減できない。特に、溶着強度を向上させようとして突起部９２ｘの押し込み量を大きくすると、筒外部での溶融樹脂６４ｘの急増が著しくなるので、延出部９３ｘからはみ出て成形品２１ｘから浮き上がった形状になる部分が大きくなり、溶着バリの剥がれ落ち懸念が大きくなる。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、溶着チップの押し込み量を大きくして溶着強度を向上させることと、溶着バリの剥がれ落ち抑制との両立を図った溶着装置および溶着方法を提供することにある。

ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示される第１の発明は以下の溶着装置である。

この溶着装置は、樹脂製の第１成形品（２０、２０２）および第２成形品（３０）を溶着により結合させる溶着装置において、
第１成形品が有する第１溶着部（２２）と、第２成形品が有する溶着部であって第１溶着部に隣接する第２溶着部（３２）との両方に接触し、第１溶着部および第２溶着部を加熱溶融させる溶着チップ（９０、９０２、９０３、９０４、９０５、９０６）を備え、
溶着チップは、筒状の一端が開口し他端が閉塞される有底筒形状の突起部（９２）と、突起部の筒外面から延び、かつ、突起部の筒開口方向の周りに環状に延びる形状の第１延出部（９３）と、筒開口方向において第１延出部から突起部の開口側へ延び、かつ、筒開口方向の周りに環状に延びる形状の第２延出部（９４）と、を有し、突起部は、該突起部の筒開口側から、第１溶着部および第２溶着部に筒開口方向へ押し込まれる。
なお、以下の説明では、上述した「筒開口方向」を「所定方向」と記載する場合がある。

要するに、上記第１の発明が備える溶着チップは、突起部、第１延出部および第２延出部を有する。そして、突起部は、第１溶着部および第２溶着部に対して筒開口側から所定方向へ押し込まれる有底筒形状である。第１延出部は、突起部の筒外面から延び、かつ、所定方向の周りに環状に延びる形状である。第２延出部は、第１延出部から所定方向のうち突起部の開口側へ延び、かつ、所定方向の周りに環状に延びる形状である。

そのため、第１溶着部および第２溶着部へ筒開口側から突起部を押し込むと、突起部の筒内部が溶融樹脂で充満し、この充満状態でさらに押し込むと、筒外部での溶融樹脂が急増する。そして、このように急増する筒外部での溶融樹脂は、その急増して延びる方向が第１延出部により規制される。その結果、筒外部で急増して延びようとする溶融樹脂は、第１成形品および第２成形品に向けて第１延出部により押さえ付けられることとなり、第１成形品および第２成形品から浮き上がった形状の溶着バリになることを抑制できる。

また、筒外部での溶融樹脂の量が多い場合には、その溶融樹脂が第１延出部に沿って移動して第１延出部からはみ出ることが懸念される。この懸念に対し、上記発明によれば、筒外部での溶融樹脂の第１延出部に沿う向きの移動は、第２延出部により規制され、第１成形品および第２成形品へ向けて移動するように促される。よって、第１延出部９３に沿って移動する筒外部の溶融樹脂６３は、第１成形品および第２成形品に押さえ付けられるので、第１延出部からはみ出て第１成形品および第２成形品から浮き上がった形状の溶着バリになることを抑制できる。

以上により、上記第１の発明によれば、溶着チップの押し込み量を大きくして溶着強度を向上させることと、溶着バリの剥がれ落ち抑制との両立を図ることができる。

開示される第２の発明は以下の溶着方法である。

この溶着方法は、樹脂製の第１成形品（２０、２０２）が有する第１溶着部（２２）と、樹脂製の第２成形品（３０）が有する溶着部であって第１溶着部に隣接する第２溶着部（３２）との両方を、溶着チップ（９０、９０２、９０３、９０４、９０５、９０６）で加熱溶融させることで、第１成形品および第２成形品を溶着により結合させる溶着方法において、
溶着チップは、筒状の一端が開口し他端が閉塞される有底筒形状である突起部（９２）と、突起部の筒外面から延び、かつ、突起部の筒開口方向の周りに環状に延びる形状の第１延出部（９３）と、筒開口方向において第１延出部から突起部の開口側へ延び、かつ、筒開口方向の周りに環状に延びる形状の第２延出部（９４）と、を有しており、
第１溶着部と第２溶着部とを互いに隣接させるように、第１成形品および第２成形品を配置する配置手順（Ｓ１０）と、
配置手順の後、第１溶着部および第２溶着部に、突起部を筒状の開口側から筒開口方向へ押し込む押込手順（Ｓ１１）と、
突起部を所定量だけ押し込んだ状態、かつ、第１溶着部および第２溶着部を溶着チップで加熱して溶融させている状態を所定時間保持させる加熱溶融手順（Ｓ１２）と、
加熱溶融手順の後、第１溶着部および第２溶着部を冷却して固化させる冷却固化手順（Ｓ１３）と、を含む。

要するに、上記第２の発明が含む押込手順および加熱溶融手順では、上述した突起部、第１延出部および第２延出部を有する溶着チップが用いられる。そのため、押込手順および加熱溶融手順において、突起部の筒外部で急増する溶融樹脂は、その急増して延びる方向が第１延出部により規制される。その結果、筒外部で急増して延びようとする溶融樹脂は、第１成形品および第２成形品に向けて第１延出部により押さえ付けられることとなり、第１成形品および第２成形品から浮き上がった形状の溶着バリになることを抑制できる。

また、筒外部での溶融樹脂の量が多い場合には、その溶融樹脂が第１延出部に沿って移動して第１延出部からはみ出ることが懸念される。この懸念に対し、上記発明によれば、筒外部での溶融樹脂の第１延出部に沿う向きの移動は、第２延出部により抑制され、第１成形品および第２成形品へ向けて移動するように促される。よって、筒外部での溶融樹脂は、第１成形品および第２成形品と第１延出部との間に押さえ付けられるので、第１延出部からはみ出て第１成形品および第２成形品から浮き上がった形状の溶着バリになることを抑制できる。

以上により、上記第２の発明によれば、溶着チップの押し込み量を大きくして溶着強度を向上させることと、溶着バリの剥がれ落ち抑制との両立を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係る溶着装置および溶着方法によって製造された液面検出装置が車両に搭載された状態を模式的に示す断面図。 図１のＩＩ矢視図。 図１に示す第１溶着部および第２溶着部の拡大図であって、溶着前の状態を示す図。 図１に示す第１溶着部および第２溶着部の拡大図であって、溶着後の状態を示す図。 第１実施形態に係る溶着装置および溶着部を模式的に示す断面図。 図５のＶＩ矢視図。 図５に示す溶着装置が溶着部への溶着チップの押し込みを開始した状態を示す断面図。 図５に示す溶着装置が溶着部を溶融させている状態を示す断面図。 図８に示す溶着チップが取り外された状態の溶着部であって、溶着完了後の溶着部の形状を示す断面図。 第１実施形態に係る溶着方法の手順を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態に係る溶着装置および第１溶着部を模式的に示す断面図。 図１１に示す溶着チップが取り外された状態の溶着部であって、溶着完了後の溶着部の形状を示す断面図。 本発明の第３実施形態に係る溶着装置において、溶着チップの形状を模式的に示す断面図。 本発明の第４実施形態に係る溶着装置において、溶着チップの形状を模式的に示す断面図。 本発明の第５実施形態に係る溶着装置において、溶着チップの形状を模式的に示す断面図。 本発明の第６実施形態に係る溶着装置において、溶着チップの形状を模式的に示す断面図。 本発明者らが検討した比較例としての溶着チップを用いて、樹脂成形品を加熱溶融させている状態を示す断面図。

以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。

（第１実施形態）
図１に示す液面検出装置Ｄは、車両に搭載され、潤滑油の液面レベルＬＶを検出するものである。この潤滑油は、車両に搭載された内燃機関に用いられるものであり、内燃機関を構成するシリンダブロックの下部に取り付けられたオイルパン１１に貯留されている。図中の上下方向を示す矢印は、車両に搭載された状態における液面検出装置Ｄの上下方向を示す。オイルパン１１の内面には、水平方向に張り出した金属製の片持ち梁１２が取り付けられている。液面検出装置Ｄは片持ち梁１２にボルト１３によって固定されている。

液面検出装置Ｄは、オイルパン１１内における潤滑油の液面レベルＬＶが所定レベル以下となると、検出信号を出力する。例えば、車両の室内に設置された表示装置は、液面検出装置Ｄから検出信号が出力されている場合に、潤滑油の貯留量が不足している旨を警告表示する。

液面検出装置Ｄは、図１に示すように、ボデー２０、カバー３０、フロート４０および検出部品５０を備える。ボデー２０、カバー３０およびフロート４０は樹脂製であり、特にボデー２０およびカバー３０には熱可塑性の樹脂が用いられている。ボデー２０は、ボルト穴２０ａが形成された板形状であり、ボルト穴２０ａに挿通されたボルト１３により片持ち梁１２に固定されている。なお、ボデー２０は片持ち梁１２の下側に位置し、カバー３０はボデー２０の下側に位置する。

カバー３０は有底円筒形状であり、円筒形状の円筒部３０１と、円筒部３０１の下端を閉塞する底部３０２とを有する。円筒部３０１の上端はボデー２０により閉塞されており、カバー３０およびボデー２０で囲まれた収容室にフロート４０が配置されている。フロート４０は、収容室内において、上下方向に所定範囲で移動可能に配置されている。

円筒部３０１には貫通穴３０ａが形成されており、この貫通穴３０ａを通じて、潤滑油が収容室へ流入または流出する。したがって、オイルパン１１に貯留されている潤滑油の液面レベルＬＶが図１に示す位置、つまり収容室よりも上方に位置する場合には、収容室に潤滑油が充満し、フロート４０は所定範囲の最上部に位置する。オイルパン１１に貯留されている潤滑油の液面レベルＬＶが貫通穴３０ａの位置よりも低下している場合には、収容室の潤滑油の液面レベルは貫通穴３０ａの位置まで低下し、これに伴いフロート４０の位置も低下する。以下の説明では、貫通穴３０ａの位置まで潤滑油が低下した状態におけるフロート４０の位置を、下限位置と呼ぶ。

検出部品５０は、フロート４０の上下方向位置が下限位置以下であるか否かを検出する。検出部品５０は、非接触式の素子であり、例えば、フロート４０に取り付けられた図示しない磁石により生じる磁界の強度を検出する。つまり、フロート４０が下限位置以下にある場合に、検出される磁界強度が閾値を超えるように検出部品５０は配置されている。検出部品５０は、検出される磁界強度が閾値を超えた場合にオン信号を出力してもよいし、検出される磁界強度に応じたアナログ信号を出力してもよい。上記アナログ信号を出力する場合、図示しない回路部品により磁界強度が閾値を超えたか否かを判定し、閾値を超えたと判定された場合に回路部品がオン信号を出力してもよい。

このようにフロート４０に取り付けられた磁石によって液面レベルＬＶの変化が磁界変化を引き起こし、さらに検出部品５０がこの磁界変化を電気信号に変換して出力することで、オイルパン１１内の潤滑油の残量を検出することができる。

図１、図２、図３および図４に示すように、カバー３０の円筒部３０１には、円筒部３０１の外周面から径方向へ突出する形状の台座３１が形成されている。台座３１の突出端面３１ａには、円筒部３０１の径方向へ突出する形状の溶着部３２が形成されている。溶着部３２は突出端面３１ａの中央から部分的に突出している。つまり、台座３１と溶着部３２とは図２に示す段差を有した形状に形成されている。台座３１は、円筒部３０１の複数箇所に形成されており、各々の台座３１に溶着部３２が形成されている。溶着部３２および台座３１は、円筒部３０１と一体に樹脂成形されたものである。

図１、図３および図４に示すように、ボデー２０には、ボデー２０の側面２０ｂから突出する形状の台座２１が形成されている。台座２１の突出端面２１ａには、台座２１の突出方向と同方向へさらに突出する形状の溶着部２２が形成されている。溶着部２２は、突出端面２１ａの中央から部分的に突出している。つまり、台座２１と溶着部２２とは、カバー３０の溶着部３２および台座３１と同様の段差を有した形状に形成されている。台座２１は、ボデー２０の側面２０ｂの複数箇所に形成されており、各々の台座２１に溶着部２２が形成されている。溶着部２２および台座２１は、ボデー２０と一体に樹脂成形されたものである。

なお、ボデー２０およびボデー２０に形成された溶着部２２は、特許請求の範囲に記載の第１成形品および第１溶着部に相当する。カバー３０およびカバー３０に形成された溶着部３２は特許請求の範囲に記載の第２成形品および第２溶着部に相当する。そして、図３に示すように、ボデー２０の側面２０ｂおよびカバー３０の側面３０ｂが互いに面接触するようにボデー２０およびカバー３０は配置されている。この配置の状態において、溶着部２２、３２の側面同士も面接触しており、かつ、互いの溶着部２２、３２が溶着されている。つまり、図４に示すように、溶着部２２、３２の表面には、熱溶融して一体となった状態で冷却固化された溶融固化部６０が形成されている。このように溶着部２２、３２が溶着により結合されることで、カバー３０はボデー２０に固定される。

溶着部２２、３２は、図５に示す溶着チップ９０が押し付けられることにより加熱されて溶融し、その後、冷却されて固化されることで、溶融固化部６０が形成され、これにより溶着部２２、３２が互いに結合されている。したがって、溶融固化部６０は、溶着チップ９０の押し付け面に沿う凹凸を有した形状に形成される。

溶着装置は、溶着チップ９０、移動装置８０、送風装置８１および制御装置８２を備える。溶着チップ９０は、内部に電気ヒータ９０ｈが取り付けられた金属製である。電気ヒータ９０ｈによって加熱された高温の溶着チップ９０は、溶着部２２、３２に接触することで溶着部２２、３２を溶融させる。

移動装置８０は、以下に説明する押付移動モード、押付保持モードおよび取外移動モードの３種類のモードで溶着チップ９０を移動させる。押付移動モードでは、溶着チップ９０を所定方向の一方側（図５の下側）へ移動させ、高温の溶着チップ９０を溶着部２２、３２に接触させる。その後、接触した状態の溶着チップ９０をさらに所定方向の一方側へ移動させ、溶着チップ９０を溶着部２２、３２へ押し込む。押付保持モードでは、予め設定された所定ストロークの分だけ所定方向の一方側へ移動させて移動停止した状態、つまり溶着チップ９０を所定量だけ溶着部２２、３２へ押し込んだ状態を、所定時間保持させる。取外移動モードでは、溶着チップ９０を所定方向の他方側（図５の上側）へ移動させ、溶着チップ９０を溶着部２２、３２から取り外す。

送風装置８１は、溶着チップ９０の内部に形成された図示しない送風通路へ空気を送風する。具体的には、送風通路の流入口から空気を流入させるとともに、送風通路の流出口から空気を流出させる。したがって、電気ヒータ９０ｈによる加熱を停止した状態で、送風装置８１を作動させれば、溶着チップ９０の温度低下を促進できる。制御装置８２は、移動装置８０、送風装置８１および電気ヒータ９０ｈの作動を制御する。

次に、溶着チップ９０の形状について、図５および図６等を用いて詳細に説明する。

溶着チップ９０は、本体部９１、突起部９２、第１延出部９３および第２延出部９４を有しており、母材となる金属を切削加工することで、これらの部位は金属で一体に形成されている。本体部９１は、電気ヒータ９０ｈが収容されるヒータ収容室および送風通路を有するとともに、移動装置８０による駆動力を受ける。

突起部９２は、所定方向へ筒状に延び、筒状の一端が開口し、他端が閉塞される有底筒形状であり、溶着部２２、３２に対して所定方向の一方側へ押し込まれるものである。具体的には、突起部９２は円筒形状である。図６に示すように、突起部９２の筒開口側に位置する筒端面９２ｃは、所定方向に対して垂直かつ環状に延びる楕円形状である。また、図５に示すように、突起部９２の筒の内側の面は、縦断面において湾曲した形状であり、突起部９２の筒の外側の面である筒外面９２ｂは、縦断面において所定方向に延びる直線形状である。図３に示すように、溶融前の状態における溶着部２２、３２の突出面２２ａ、３２ａは、所定方向から見て楕円形状である。また、図７に示すように、所定方向から見て、溶着部２２、３２の突出面２２ａ、３２ａよりも、突起部９２の筒端面９２ｃは小さく設定されており、押付移動モードでは、突出面２２ａ、３２ａの範囲内に筒端面９２ｃが位置する。

第１延出部９３は、所定方向に対して垂直に拡がる板形状であって、突起部９２の筒外面９２ｂから突起部９２の径方向外側に延び、かつ、突起部９２の筒中心線周りに環状に延びる形状である。突起部９２の筒中心線とは、突起部９２の円筒中心において上記所定方向に延びる仮想線である。第１延出部９３の板面のうち溶着部２２、３２の側に位置する面である板内面９３ａは、筒端面９２ｃに対して所定方向の他方側（図５の上側）に位置する。

第２延出部９４は、所定方向に延びる円筒の板形状であって、第１延出部９３の延出端部から所定方向の一方側（図５の下側）に延び、かつ、突起部９２の筒中心線周りに環状に延びる形状である。第２延出部９４の筒内面９４ａは、所定方向に対して平行である。第２延出部９４のうち所定方向に延びた先端の面である延出先端面９４ｂは、突起部９２の筒端面９２ｃに対して所定方向の一方側（図５の下側）に位置する。また、図７に示すように、所定方向から見て、溶着部２２、３２の突出面２２ａ、３２ａよりも、第２延出部９４の延出先端面９４ｂは大きく設定されており、押付移動モードでは、突出面２２ａ、３２ａの範囲外に延出先端面９４ｂが位置する。したがって、押付移動モードにより溶着チップ９０を溶着部２２、３２へ向けて移動させると、突出面２２ａ、３２ａに筒端面９２ｃが接触し、第２延出部９４の筒内面９４ａは、溶着部２２、３２の周りを取り囲むように位置する。

溶着チップ９０の押込量が所定ストロークに達しておらず、溶着部２２、３２の溶着量が少ない状態では、図７に示すように、第２延出部９４および第１延出部９３は、溶着部２２、３２および台座２１、３１に接触せず、離間している。このように、図７に示す押込途中の状態では、突起部９２の筒底面９２ａと、溶着部２２、３２の突出面２２ａ、３２ａとの間に空間が形成される。このように突起部９２の内側に位置する空間を、内側空間９０ａと呼ぶ。また、上記押込途中の状態では、突起部９２の筒外面９２ｂ、第１延出部９３の板内面９３ａおよび第２延出部９４の筒内面９４ａと、溶着部２２、３２および台座２１、３１との間に空間が形成される。このように突起部９２の外側に位置する空間を、外側空間９０ｂと呼ぶ。

図８は、押付保持モードの状態であって、溶着チップ９０を所定量だけ溶着部２２、３２へ押し込んだ状態を示す。溶着部２２、３２は、溶着チップ９０により加熱されて部分的に溶融する。詳細には、溶着部２２、３２のうち突出面２２ａ、３２ａを含む部分が溶融する。図中の網点は、溶融して可塑化した状態の樹脂（以下、溶融樹脂と記載）を示す。突起部９２の筒内部での溶融樹脂６１は内側空間９０ａに位置し、突起部９２の筒外部での溶融樹脂６３は外側空間９０ｂに位置する。

図７に示す押付移動モードおよび図８に示す押付保持モードの状態では、突起部９２の筒端面９２ｃが全周に亘って溶着部２２、３２と接触している。この状態では、内側空間９０ａは、突起部９２の筒内部にて閉塞された空間である。溶着チップ９０を押し付ける側に移動させていくほど、内側空間９０ａの容積が小さくなっていくとともに、内側空間９０ａに溜まる溶融樹脂６１の量が増えていく。そして、図８に示す押付保持モードの状態では、内側空間９０ａは溶融樹脂６１で充満する。

突起部９２の筒外部において外側空間９０ｂに位置する溶融樹脂６３は、溶着チップ９０を押し付ける側に移動させていくほど増大するが、内側空間９０ａが溶融樹脂６１で充満した以降での移動で急増する。具体的には、溶着部２２、３２のうち突起部９２の筒外面９２ｂと接触している部分から溶融樹脂６３は増えていく。そのため、増大していく溶融樹脂６３は、図８中の矢印Ｙ１に示すように、筒外面９２ｂから径方向外側へ、第１延出部９３の板内面９３ａに沿って流動する。つまり、筒外面９２ｂ近傍の溶融樹脂６３は、上方への移動が第１延出部９３により規制されながら径方向外側へ移動する。

このように第１延出部９３に沿って径方向外側へ流動した溶融樹脂６３は、第２延出部９４に到達した以降は、図８中の矢印Ｙ２に示すように、第２延出部９４の筒内面９４ａに沿って台座２１、３１へ近づく向きに流動する。つまり、第２延出部９４に到達した溶融樹脂６３は、径方向外側への移動が第２延出部９４により規制されながら台座２１、３１側へ移動する。

このように第２延出部９４に沿って台座２１、３１側へ流動した溶融樹脂６３は、台座２１、３１に到達した以降は、台座２１、３１と延出先端面９４ｂとの隙間ＣＬ（図７参照）から、外側空間９０ｂの外部へ流出する。このように流出した溶融樹脂を流出樹脂６４と呼ぶ。

要するに、図８に示す押付保持モードでは、内側空間９０ａが溶融樹脂６１で充満し、かつ、外側空間９０ｂが溶融樹脂６３で充満し、かつ、流出樹脂６４が存在する。この状態で、電気ヒータ９０ｈへの通電を停止させるとともに、送風装置８１を作動させると、溶着チップ９０は温度低下して、溶融樹脂６１、６３および流出樹脂６４は冷却されて固化する。

冷却固化した後、押付方向の反対側へ溶着チップ９０を移動させて溶着部２２、３２から取り外すと、図９に示す溶融固化部６０が形成されている。溶融固化部６０は、冷却固化した溶融樹脂６１、６３および流出樹脂６４を有する。溶融固化部６０は、ボデー２０の溶着部２２とカバー３０の溶着部３２が一体となった部分であり、このように一体となった溶融固化部６０が形成されることにより、カバー３０はボデー２０に結合固定される。

図９および図４に示すように、溶融固化部６０のうち溶融樹脂６１の部分は、筒底面９２ａと同一形状の面、つまり湾曲した球面を有する形状である。溶融固化部６０のうち溶融樹脂６３の部分は、突起部９２の筒外面９２ｂ、第１延出部９３の板内面９３ａおよび第２延出部９４の筒内面９４ａと同一形状の面を有する円筒形状である。

さらに溶融固化部６０は、突起部９２の筒端面９２ｃと同一形状の平坦面６２を有する。この平坦面６２は、２つの溶融樹脂６１、６３の間に隣接した環状の形状である。また、溶融固化部６０のうち流出樹脂６４が冷却固化した部分は、溶融樹脂６３の周囲に沿って環状に延びる形状である。

図１０は、上述した溶着によりカバー３０をボデー２０に結合させる作業手順を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１０に係る配置手順において、ボデー２０の溶着部２２とカバー３０の溶着部３２とを互いに隣接させるように、ボデー２０およびカバー３０を配置する。この配置は作業員による手作業でもよいし、図示しないロボットによる自動配置でもよい。

続くステップＳ１１に係る押込手順では、制御装置８２が移動装置８０の作動を制御して、溶着チップ９０を溶着部２２、３２に向けて移動させる。そして、溶着チップ９０の突起部９２を溶着部２２、３２に押し当てる。そして、予め設定された所定ストロークの分だけ所定方向の一方側へ溶着チップ９０を移動させることにより、溶着チップ９０を所定量だけ溶着部２２、３２へ押し込ませる。なお、この移動を開始する時点では、制御装置８２が電気ヒータ９０ｈへの通電をオンにして、溶着チップ９０を所望の温度にする制御が完了している。

また、押込手順では、第２延出部９４の延出先端面９４ｂを台座２１、３１に押し込ませないようにしつつ、突起部９２を所定量だけ溶着部２２、３２に押し込む。換言すれば、溶着チップ９０を所定量だけ溶着部２２、３２に押し込ませた状態において、延出先端面９４ｂが台座２１、３１に押し込まれることのないよう、第２延出部９４の延出長さ寸法が設定されている。つまり、溶融樹脂６３が少なく流出樹脂６４が存在しない場合には、突起部９２を所定量だけ溶着部２２、３２に押し込んだ状態において、延出先端面９４ｂと台座２１、３１との間に隙間ＣＬが形成されるよう、第２延出部９４の延出長さ寸法が設定されている。なお、流出樹脂６４が存在する場合には、溶着チップ９０を所定量だけ溶着部２２、３２へ押し込ませた状態において、延出先端面９４ｂは流出樹脂６４と接触する場合がある。

続くステップＳ１２に係る加熱溶融手順では、突起部９２を溶着部２２、３２へ所定量だけ押し込んだ状態、かつ、溶着部２２、３２を溶着チップ９０で加熱して溶融させている状態を所定時間保持させる。つまり、制御装置８２は、所定ストロークだけ所定速度で溶着チップ９０を移動させた後、移動停止した状態かつ電気ヒータ９０ｈへの通電オンの状態を、所定時間が経過するまで継続させる。なお、溶着部２２、３２の突出高さ等の寸法バラツキに起因して、流出樹脂６４の量には製品毎にバラツキが存在し、流出樹脂６４が存在しない場合も有り得る。

続くステップＳ１３に係る冷却固化手順では、制御装置８２は、溶着チップ９０の移動を停止した状態で、電気ヒータ９０ｈへの通電をオフにするとともに、送風装置８１を作動させて溶着チップ９０を冷却する。これにより、溶着部２２、３２が冷却されて固化する。

続くステップＳ１４に係る取外し手順では、送風装置８１の作動を停止させ、電気ヒータ９０ｈへの通電オフの状態のまま、溶着チップ９０を所定方向の他方側、つまり溶着部２２、３２から離間させる側へ移動させる。これにより、冷却固化した状態の溶着部２２、３２から溶着チップ９０が取り外される。

以上により、本実施形態に係る溶着装置が備える溶着チップ９０は、突起部９２、第１延出部９３および第２延出部９４を有する。そして、突起部９２は、溶着部２２、３２に対して筒開口側から所定方向へ押し込まれる有底筒形状である。第１延出部９３は、突起部９２の筒外面９２ｂから延び、かつ、所定方向つまり筒中心方向の周りに環状に延びる形状である。第２延出部９４は、第１延出部９３から所定方向つまり筒中心方向のうち突起部９２の開口側へ延び、かつ、所定方向の周りに環状に延びる形状である。

そのため、溶着部２２、３２へ筒開口側から突起部９２を押し込むと、突起部９２の筒内部が溶融樹脂６１で充満し、この充満状態でさらに押し込むと、筒外部での溶融樹脂６３が急増する。そして、このように急増する筒外部での溶融樹脂６３は、その急増して延びる方向が第１延出部９３により規制される。その結果、筒外部で急増して延びようとする溶融樹脂６３は、第１延出部９３により台座２１、３１に向けて押さえ付けられることとなり、ボデー２０およびカバー３０から浮き上がった形状の溶着バリになることを抑制できる。

また、筒外部での溶融樹脂６３の量が多い場合には、その溶融樹脂６３が第１延出部９３に沿って移動して第１延出部９３からはみ出ることが懸念される。この懸念に対し、本実施形態によれば、筒外部での溶融樹脂６３の第１延出部９３に沿う向きの移動は、第２延出部９４により規制され、台座２１、３１へ向けて移動するように促される。よって、第１延出部９３に沿って移動する筒外部の溶融樹脂６３は、台座２１、３１に押さえ付けられるので、第１延出部９３からはみ出てボデー２０およびカバー３０から浮き上がった形状の溶着バリになることを抑制できる。

また、隙間ＣＬから流出する流出樹脂６４は、矢印Ｙ１に示すように径方向に流れた後、矢印Ｙ２に示すように台座２１、３１に向かう流れに方向が変化させられている。そのため、矢印Ｙ１に示すように径方向に流れてそのまま隙間ＣＬから流出する場合に比べて、局所的に流出することが抑制される。つまり、流出樹脂６４は、第２延出部９４の周方向において局所的に延びて長い形状になることが抑制される。よって、ボデー２０およびカバー３０から浮き上がった形状の溶着バリが形成されることを抑制できる。

以上により、本実施形態に係る溶着装置は、第１延出部９３および第２延出部９４を有する溶着チップ９０を備えることにより、溶着チップ９０の押込量を大きくして溶着強度を向上させることと、溶着バリの剥がれ落ち抑制との両立を図ることができる。

さらに本実施形態では、図５および図７に示すように、第２延出部９４の延出先端面９４ｂは、所定方向において、突起部９２の開口側の端面である筒端面９２ｃに対して、突起部９２の閉塞側の反対側に位置する。これによれば、延出先端面９４ｂが筒端面９２ｃに対して突起部９２の閉塞側に位置する場合に比べて、第２延出部９４の延出長さ（図８の上下方向長さ）が長くなる。

さて、隙間ＣＬから流出する流出樹脂６４は、図８中の矢印Ｙ１に示すように径方向に流れた後、矢印Ｙ２に示すように台座２１、３１に向かう流れに方向が変化させられていることは先述した通りである。したがって、上述の如く第２延出部９４の延出長さが長くなっている本実施形態によれば、径方向への流動を台座２１、３１への流動に方向変化させることを確実にできる。よって、第２延出部９４の周方向において流出樹脂６４が局所的に延びて長い形状になることを、より一層抑制できる。

しかも、第２延出部９４の延出長さが長いので、第１延出部９３を大きくすることなく、外側空間９０ｂの体積を増やして流出樹脂６４を減らすことができる。よって、溶着チップ９０の径方向への大型化を招くことなく、流出樹脂６４を減らして溶着バリを小さくすることができる。また、第２延出部９４の延出長さが長くなるので、溶融樹脂６３を加熱する面積が大きくなる。よって、溶着チップ９０の径方向への大型化を招くことなく、溶融樹脂６３の温度上昇を迅速にできるので、溶着に要する時間を短くできる。

さらに本実施形態では、図１０のステップＳ１０による押込手順において、第２延出部９４の延出先端面９４ｂを台座２１、３１に押し込ませないようにしつつ、突起部９２を溶着部２２、３２に所定量だけ押し込む。そのため、第２延出部９４の延出先端面９４ｂから台座２１、３１への伝熱量を低減できる。よって、ボデー２０およびカバー３０の本体部分であって台座２１、３１と隣接する部分が、台座２１、３１から伝わる熱で溶融するおそれを低減できる。

さらに本実施形態では、ボデー２０およびカバー３０の上記本体部分に溶着部２２、３２が直接形成される構造ではなく、本体部分から突出する台座２１、３１の上に溶着部２２、３２が形成されている。そのため、ボデー２０およびカバー３０の本体部分への伝熱量を低減でき、上記本体部分が熱で溶融するおそれを低減できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、ボデー２０およびカバー３０に台座２１、３１が形成され、この台座２１、３１に溶着部２２、３２が形成されている。これに対し本実施形態では、これらの台座２１、３１を廃止し、図１１に示すようにボデー２０２の本体部分に溶着部２２が直接形成されている。また、図１１には図示されていないカバーについても、ボデー２０２と同様にして本体部分に溶着部３２が直接形成されている。

したがって、第１実施形態に係る溶融固化部６０は、台座２１、３１および溶着部２２、３２に形成されている。これに対し、本実施形態に係る溶融固化部６０は、図１２に示すようにボデー２０２およびカバーの本体部分と溶着部２２、３２とに形成されている。

また、第１実施形態に係る溶着チップ９０の延出先端面９４ｂは、筒端面９２ｃの下方に位置するのに対し、本実施形態に係る溶着チップ９０２の延出先端面９４ｂは、筒端面９２ｃの上方に位置している。つまり、延出先端面９４ｂは筒端面９２ｃに対して第１延出部９３の側に位置する。この点以外については、本実施形態に係る溶着装置は第１実施形態に係る溶着装置と同じ構造であり、溶着方法についても同じである。

以上により、台座２１、３１を廃止した本実施形態であっても、第１延出部９３および第２延出部９４を有する溶着チップ９０２を備えた溶着装置を第１実施形態と同様に適用でき、同様の効果が発揮される。

（第３実施形態）
上記第１実施形態に係る溶着チップ９０では、第２延出部９４が第１延出部９３から延びる方向は、溶着チップ９０の移動方向と平行である。これに対し、図１３に示す本実施形態の溶着チップ９０３では、第２延出部９４が第１延出部９３から延びる方向は、溶着チップ９０の移動方向に対して交差する方向である。つまり、第２延出部９４のうち筒中心線に対して垂直な断面での筒開口面積が、第１延出部９３から離れるほど大きくなっていく末広がり形状である。

なお、このように末広がり形状である点以外については、本実施形態に係る溶着装置は第１実施形態に係る溶着装置と同じ構造であり、溶着方法についても同じである。そして、第２延出部９４が末広がり形状である本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が発揮される。

（第４実施形態）
上記第１実施形態に係る溶着チップ９０では、第１延出部９３と第２延出部９４との接続部分が直角に形成されており、第１延出部９３および第２延出部９４を合わせた断面の形状はＬ字状である。これに対し、図１４に示す本実施形態の溶着チップ９０４では、第１延出部９３と第２延出部９４との接続部分が、湾曲面Ｒ１、Ｒ２を有する湾曲形状である。

なお、このように湾曲形状である点以外については、本実施形態に係る溶着装置は第１実施形態に係る溶着装置と同じ構造であり、溶着方法についても同じである。そして、第１延出部９３と第２延出部９４との接続部分が湾曲形状である本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が発揮される。

（第５実施形態）
上記第１実施形態に係る溶着チップ９０では、第１延出部９３と第２延出部９４との接続部分が直角に形成されており、上記第４実施形態ではその接続部分が湾曲した形状である。これに対し、図１５に示す本実施形態の溶着チップ９０５では、第１延出部９３と第２延出部９４との接続部分が、テーパ面Ｃ１、Ｃ２を有するテーパ形状である。

なお、このようにテーパ形状である点以外については、本実施形態に係る溶着装置は第１実施形態に係る溶着装置と同じ構造であり、溶着方法についても同じである。そして、第１延出部９３と第２延出部９４との接続部分がテーパ形状である本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が発揮される。

（第６実施形態）
図１６に示す本実施形態の溶着チップ９０６は、第２延出部９４に加えて第３延出部９５を有する。第３延出部９５は、第１延出部９３の板内面９３ａから筒端面９２ｃの側に延出する筒形状である。第３延出部９５の延出方向は、第２延出部９４と平行である。第３延出部９５の延出長さは、第２延出部９４の延出長さよりも短く設定されている。つまり、溶着チップ９０６を押し付ける所定方向において、第３延出部９５の延出端面９５ａは、第２延出部９４の延出先端面９４ｂに対して第１延出部９３の側に位置する。

なお、このように第３延出部９５を有する点以外については、本実施形態に係る溶着装置は第１実施形態に係る溶着装置と同じ構造であり、溶着方法についても同じである。そして、第３延出部９５を有する本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が発揮される。

加えて、本実施形態では第３延出部９５を有することにより以下の効果も発揮される。すなわち、図８中の矢印Ｙ１に示すように、筒外面９２ｂ近傍の溶融樹脂６３は、上方への移動が第１延出部９３により規制されながら径方向外側へ移動することは先述した通りである。但し、本実施形態では第３延出部９５を有するので、溶融樹脂６３の径方向外側への移動は第３延出部９５により抑制されることとなる。よって、図８中の矢印Ｙ２に示すように、第２延出部９４の筒内面９４ａに沿って台座２１、３１へ近づく向きに流動することを、より一層促進できる。そのため、第２延出部９４の周方向において流出樹脂６４が局所的に延びて長い形状になることを、より一層抑制できる。

（他の実施形態）
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

上記第２実施形態では台座２１、３１を廃止しており、ボデー２０２およびカバーから溶着部２２、３２を突出させている。これに対し、台座２１、３１を廃止しつつ溶着部を突出させない形状にしてもよい。

上記各実施形態に係る突起部９２は、図５および図６に示すように円筒形状である。これに対し、多角形の筒形状であってもよい。

上記各実施形態に係る溶着チップ９０には電気ヒータ９０ｈが取り付けられている。これに対し、溶着チップ９０を廃止して、電気抵抗で発熱する発熱体を溶着チップとして採用し、溶着チップに電流を流して溶着チップ自体を発熱させる構造であってもよい。

図１に示すカバー３０は有底円筒形状であるが、底部を有していない円筒形状であってもよい。また、カバー３０は円筒形状に限るものではなく、フロート４０を覆う形状であればよい。

上記各実施形態では、溶着装置および溶着方法を、車両に搭載された潤滑油の液面検出装置Ｄに適用させている。これに対し、車両に搭載された燃料タンク内の燃料の液面検出装置に適用させてもよい。また、液面検出装置以外の車載装置に用いられる樹脂成形品の溶着に適用させてもよい。また、車載装置以外の樹脂成形品の溶着に適用させてもよい。

２０、２０２…ボデー（第１成形品）、２２…第１溶着部、３０…カバー（第２成形品）、３２…第２溶着部、９０、９０２、９０３、９０４、９０５、９０６…溶着チップ、９２…突起部、９３…第１延出部、９４…第２延出部、Ｓ１０…配置手順、Ｓ１１…押込手順、Ｓ１２…加熱溶融手順、Ｓ１３…冷却固化手順。

Claims (4)

1. 樹脂製の第１成形品（２０、２０２）および第２成形品（３０）を溶着により結合させる溶着装置において、
   前記第１成形品が有する第１溶着部（２２）と、前記第２成形品が有する溶着部であって前記第１溶着部に隣接する第２溶着部（３２）との両方に接触し、前記第１溶着部および前記第２溶着部を加熱溶融させる溶着チップ（９０、９０２、９０３、９０４、９０５、９０６）を備え、
   前記溶着チップは、
   筒状の一端が開口し他端が閉塞される有底筒形状の突起部（９２）と、
   前記突起部の筒外面から延び、かつ、前記突起部の筒開口方向の周りに環状に延びる形状の第１延出部（９３）と、
   前記筒開口方向において前記第１延出部から前記突起部の開口側へ延び、かつ、前記筒開口方向の周りに環状に延びる形状の第２延出部（９４）と、
   を有し、
   前記突起部は、該突起部の筒開口側から、前記第１溶着部および前記第２溶着部に前記筒開口方向へ押し込まれる溶着装置。
2. 前記第２延出部のうち前記筒開口方向に延びた先端の面である延出先端面（９４ｂ）は、前記筒開口方向において、前記突起部の開口側の端面である筒端面（９２ｃ）に対して、前記突起部の閉塞側の反対側に位置する請求項１に記載の溶着装置。
3. 樹脂製の第１成形品（２０、２０２）が有する第１溶着部（２２）と、樹脂製の第２成形品（３０）が有する溶着部であって前記第１溶着部に隣接する第２溶着部（３２）との両方を、溶着チップ（９０、９０２、９０３、９０４、９０５、９０６）で加熱溶融させることで、前記第１成形品および前記第２成形品を溶着により結合させる溶着方法において、
   前記溶着チップは、
   筒状の一端が開口し他端が閉塞される有底筒形状である突起部（９２）と、
   前記突起部の筒外面から延び、かつ、前記突起部の筒開口方向の周りに環状に延びる形状の第１延出部（９３）と、
   前記筒開口方向において前記第１延出部から前記突起部の開口側へ延び、かつ、前記筒開口方向の周りに環状に延びる形状の第２延出部（９４）と、
   を有しており、
   前記第１溶着部と前記第２溶着部とを互いに隣接させるように、前記第１成形品および前記第２成形品を配置する配置手順（Ｓ１０）と、
   前記配置手順の後、前記第１溶着部および前記第２溶着部に、前記突起部を筒状の開口側から前記筒開口方向へ押し込む押込手順（Ｓ１１）と、
   前記突起部を所定量だけ押し込んだ状態、かつ、前記第１溶着部および前記第２溶着部を前記溶着チップで加熱して溶融させている状態を所定時間保持させる加熱溶融手順（Ｓ１２）と、
   前記加熱溶融手順の後、前記第１溶着部および前記第２溶着部を冷却して固化させる冷却固化手順（Ｓ１３）と、
   を含む溶着方法。
4. 前記押込手順では、前記第２延出部のうち前記筒開口方向に延びた先端の面である延出先端面（９４ｂ）を、前記第１成形品および前記第２成形品に押し込ませないようにしつつ、前記第１溶着部および前記第２溶着部に前記突起部を押し込む請求項３に記載の溶着方法。

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