JPH06270264A - プラスチック部品の溶着不良判定方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 母材１の接合部１ａをヒータにより加熱して
溶融した後、視覚センサ３でその形状を認識し、溶融前
の基本形状と比較し、一部でも基本形状から変化してい
ない部分があれば、溶着不良と判定すると共に、温度セ
ンサ４で接合部１ａの表面温度を測定し、測定温度が管
理範囲にあるか否かを判定し、管理範囲から外れていれ
ば溶着不良と判定する。 【効果】 溶着不良を的確に判定することが可能とな
り、判定の信頼性が向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック部品を溶
着により接合する際、溶着不良を判定する方法及びその
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック部品を溶着により接合する
場合、接合部の溶融が不十分であったり、また、加熱温
度が高すぎたりすると、溶着不良が生じる。このような
溶着不良を検出する方法としては、例えば接合部を溶融
するために用いる電熱線等への出力電流値及び出力電圧
を検出し、検出された出力電流値及び出力電圧に基づい
て溶着異常を検知するという方法が提案されている（特
開平４−３３４４３８号公報参照）。

【０００３】この方法では、検出した出力電圧が予め設
定された基準電圧の範囲から所定の時間以上逸脱した場
合に溶着異常と判断すると共に、溶着時における最小出
力電流値を記憶しておき、検出した出力電流値が、この
最小出力電流値から予め定められた割合を所定の時間以
上超えている場合に、溶着異常と判断するようになって
いる。

【０００４】しかしながら、この方法は、電熱線への出
力電流値及び出力電圧を検出することで、間接的に溶着
異常を検出するものなので、実際に、接合したプラスチ
ック部品に溶着不良が生じているか否かを正確に判断す
ることは不可能である。したがって、出力電流値、ある
いは出力電圧に異常があっても、溶着不良が発生してい
なかったり、出力電流値、あるいは出力電圧に異常がな
くても、他の何らかの原因により溶着不良が発生してい
たりする場合がある。

【０００５】そこで、溶着不良をより正確に検出するた
め、従来では、 母材と溶着部品とを溶着により接合した後、外観
上、接合部における溶融樹脂の湧出し状態を目視で確認
する。 接合部を切断（破壊検査）し、母材と溶着部品に対
して引っ張り試験を行う。 という方法が用いられている。

【０００６】すなわち、上記の方法では、接合部の外
周にはみ出す溶融樹脂の湧出し量等を見て、接合部が十
分に溶融されているか否かを判断すると共に、上記の
方法では、引っ張り試験で溶着強度を判定することによ
り、溶着品質を直接的に評価をするようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の方
法では、母材と溶着部品とを接合した後に検査を行うた
め、溶着部品の形状等によっては、外観で接合部におけ
る溶融樹脂の湧出し状態を確認できないものがあり、こ
のような場合には、溶着不良の判定が困難であるという
問題が生じる。また、接合部を溶融する加熱温度が例え
ば２８０℃以上になると、溶融樹脂が熱劣化するため、
溶融樹脂の湧出しが生じても接着力は極めて低く、溶着
できなくなるが、上記のような判定方法では、このよう
な熱劣化の有無を検知できないという問題もある。

【０００８】さらに、上記の方法による溶着強度の評
価においては、破壊検査を実施するため、溶着したプラ
スチック部品を全数評価することは不可能であり、溶着
不良判定の信頼性が低いという問題も生じている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るプ
ラスチック部品の溶着不良判定方法は、上記の課題を解
決するために、加熱により溶融した接合部の形状および
温度を検出し、検出した形状および温度を各々の基準値
と比較することにより、溶融状態の適否を判定すること
を特徴としている。

【００１０】また、請求項２の発明に係るプラスチック
部品の溶着不良判定装置は、上記の課題を解決するため
に、加熱により溶融した接合部の形状を検知する視覚セ
ンサと、溶融した接合部の温度を測定する温度センサ
と、溶融前の接合部の基本形状および溶融時の基準温度
を記憶しており、上記視覚センサにより検知した形状を
基本形状と比較すると共に、上記温度センサの測定温度
を基準温度と比較することにより、溶融状態の適否を判
定する溶着良否判定手段とを備えていることを特徴とし
ている。

【００１１】また、請求項３の発明に係るプラスチック
部品の溶着不良判定装置は、上記の課題を解決するため
に、請求項２記載のプラスチック部品の溶着不良判定装
置において、上記測定温度に基づいて、接合部溶融時の
加熱温度を制御する制御手段を備えていることを特徴と
している。

【００１２】

【作用】請求項１の方法によれば、溶着によりプラスチ
ック部品を接合する際、接合部を加熱すると溶融により
接合部の形状に変化が現れるので、変化した形状と基本
形状とを比較することにより、溶融が十分に行われてい
るか否かを判断する。また、溶融後に測定した接合部の
温度を溶融時の基準温度と比較することで、例えば基準
温度から所定の範囲内の適性な温度で接合部の加熱が行
われているか否かを判定し、測定温度が上記の範囲を超
えている場合には、溶融樹脂が熱劣化していると判断す
る。

【００１３】このように、接合部の形状と表面温度とを
溶融後に検出し、これらの検出結果に基づいてプラスチ
ック部品を接合する前に溶着不良を判定することができ
るので、接合後、樹脂の湧出し量等により溶着不良を判
定していた場合と比較して、どのような形状のプラスチ
ック部品に対しても、部品全数について、溶融不十分
や、溶融樹脂の熱劣化等の溶着不良を的確に検出するこ
とができ、溶着不良判定の信頼性が向上する。

【００１４】また、請求項２の構成では、溶着良否判定
手段は、視覚センサにより検知した溶融後の接合部の形
状を予め記憶されている接合部の基本形状と比較するこ
とにより、溶融が十分に行われているか否かを判定する
と共に、温度センサで測定した接合部の温度が例えば基
準温度から所定の範囲内にあるか否かを判定すること
で、適性な温度で加熱が行われているか否かを判断す
る。

【００１５】ところで、従来では、目視により溶着良否
の判定を行っていたので、判定の基準に個人差があり、
良否の判定にバラツキが生じるという問題もあったが、
接合部の形状と表面温度とを溶融後に検出し、これらの
検出結果に基づいて溶着良否判定手段でプラスチック部
品を接合する前に溶着不良を判定することにより、どの
ような形状のプラスチック部品に対しても、部品全数に
ついて均一な判定基準で、溶融不十分や、溶融樹脂の熱
劣化等による溶着不良をより正確に検出することがで
き、溶着不良判定の信頼性が向上する。

【００１６】また、請求項３の構成によれば、接合部の
加熱温度を、溶融後に測定された接合部の温度に基づい
て制御する制御手段が設けられているので、適性な温度
範囲で、接合部の溶融を実施することができ、溶融樹脂
の熱劣化等の発生を防ぎ、溶着品質の安定化を図ること
が可能になる。

【００１７】

【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図４に
基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００１８】本実施例では、例えば図２に示すようなプ
ラスチックからなる母材（プラスチック部品）１に、同
じくプラスチックからなる溶着部品（プラスチック部
品）２を接合する場合を例に挙げ、溶着不良を判定する
方法を説明する。上記母材１および溶着部品２を接合す
るには、まず、後述のヒータ６を用いて母材１の接合部
１ａを加熱し溶融する。そして、同様にして溶融した溶
着部品２の接合部２ａと上記母材１の接合部１ａとを対
向させて圧着することにより、母材１と溶着部品２とが
接合される。

【００１９】このような方法で母材１と溶着部品２とを
接合する場合、溶着品質の安定化を図るため、本実施例
では、各接合部１ａ・２ａを圧着する前に、溶融した接
合部１ａ・２ａの形状および表面温度を検出し、これら
の検出結果に基づいて溶着品質の評価を行い、溶着不良
を判定する。

【００２０】この溶着品質の評価に用いられる溶着不良
判定装置は、図１に示すように、前記ヒータ６の加熱に
よって変化する接合部１ａの全体形状を認識する視覚セ
ンサ３と、接合部１ａの表面温度を非接触方式で測定す
る複数の温度センサ４…とを備えている。上記視覚セン
サ３は、その視野に上記母材１の接合部１ａ全体が入る
ように、母材１の上方に設けられている。温度センサ４
…は、上記母材１の接合部１ａにおける任意の箇所の表
面温度をそれぞれ検出するように、上記視覚センサ３の
周辺に複数設けられている。

【００２１】また、この溶着不良判定装置には、図３に
示すように、上記視覚センサ３及び温度センサ４の検出
結果が入力されるマイクロコンピュータ（溶着良否判定
手段・制御手段）５が備えられている。このマイクロコ
ンピュータ５には、上記母材１及び溶着部品２における
各接合部１ａ・２ａの溶融前の基本形状が予め記憶され
ており、視覚センサ３により検知された溶融後の接合部
１ａ・２ａの形状と、上記各基本形状との比較をそれぞ
れ行い、形状全体に変化が見られる場合には、溶着が正
常に行えることを判定する一方、一部でも未変形の部分
があれば、未溶融の部分が残存していると判断して、溶
着不良を判定するようになっている。

【００２２】また、上記マイクロコンピュータ５は、温
度センサ４により測定した接合部１ａ・２ａの表面温度
と予め記憶された基準温度とを比較することにより、測
定温度が、所定の管理範囲内にあるか否かを判定するよ
うになっており、検知した温度が管理範囲から外れてい
れば、溶着不良を判定すると共に、測定した温度データ
をフィードバックし、ヒータ６の設定温度を自動的に変
更するようになっている。

【００２３】上記の構成において、溶融した母材１の接
合部１ａを検査することにより溶着の良否を判定する際
のマイクロコンピュータ５の動作を図４のフローチャー
トに基づいて説明する。

【００２４】まず、ヒータ６を所定の設定温度まで昇温
させ（Ｓ１）、母材１の接合部１ａを上記ヒータ６で加
熱する（Ｓ２）。これにより、接合部１ａを形成する合
成樹脂が溶融し、溶融した樹脂が拡がって湧出し部を形
成する。所定の時間ヒータ６による加熱を行った後、ヒ
ータ６を母材１から外し、溶融により変化した接合部１
ａの加熱直後の形状を視覚センサ３で読み取ると共に、
温度センサ４で接合部１ａの表面温度を測定する。

【００２５】そして、マイクロコンピュータ５に予め記
憶した接合部１ａの基本形状と、視覚センサ３で検知し
た溶融後の接合部１ａの形状とを比較して、接合部１ａ
における形状変化の有無を判定する（Ｓ３）。つまり、
基本形状と検知した形状とを比較して一部でも一致する
部分があれば、未溶融部分があると判断し、溶着不良を
判定する一方（Ｓ５）、認識した形状が、全体的に基本
形状と異なっていれば、接合部１ａ全体が溶融している
ものと判断する。

【００２６】次に、温度センサ４により測定した接合部
１ａの表面温度が、予め設定した所定の管理範囲内にあ
るか否かを判定し（Ｓ４）、表面温度が管理範囲内にあ
れば、適性温度で加熱が行われており、溶着が良好に行
われると判断して次工程に移行する。一方、表面温度が
管理範囲内から外れていれば、溶着不良を判定し（Ｓ
５）、測定した表面温度に基づいて、ヒータ６の設定温
度を変更する（Ｓ６）。

【００２７】すなわち、表面温度が管理範囲の上限温度
を超えていれば、加熱温度が高すぎて溶融した樹脂が熱
劣化しているので、ヒータ６の設定温度を下げる方向に
制御する一方、表面温度が管理範囲の下限温度に満たな
い場合には、溶融が不十分であるとして、ヒータ６の設
定温度を上げる方向に制御する。

【００２８】温度センサ４は、上述のように、接合部１
ａにおける任意の箇所の表面温度を測定するように、複
数設けられているので、ヒータ６の設定温度を例えば表
面温度を検出した位置に応じてそれぞれ設定できる場合
には、各温度センサ４の検出結果に基づいて、検出位置
毎に対応するヒータ６の設定温度を制御する。

【００２９】このようにして、母材１の全数に対して溶
着不良の判定を行うと共に、同様の方法で、溶着部品２
についても溶着品質を全数評価する。そして、溶着良好
と判定された母材１と溶着部品２の各接合部１ａ・２ａ
を対向させて圧着し、両者を接合する。

【００３０】以上のように、母材１と溶着部品２とを接
合する前に、加熱により溶融した各接合部１ａ・２ａの
拡がり具合と、その表面温度を検出し、これらの検出結
果に基づいて溶着の良否を判定することにより、母材１
及び溶着部品２がどのような形状であっても、各々の全
数に対して、溶融不十分や、高温加熱による溶融樹脂の
熱劣化等による溶着不良を均一な判定基準で的確に検出
することができ、判定の信頼性を向上することができ
る。

【００３１】また、温度センサ４により検出した接合部
１ａ・２ａの表面温度に基づいて、ヒータ６の設定温度
をフィードバック制御することにより、適性温度での加
熱が可能になり、溶着不良の発生が低減されるので、溶
着品質の安定化を図ることが可能になる。

【００３２】

【発明の効果】請求項１の発明に係るプラスチック部品
の溶着不良判定方法は、以上のように、加熱により溶融
した接合部の形状および温度を検出し、検出した形状お
よび温度を各々の基準値と比較することにより、溶融状
態の適否を判定するものである。

【００３３】それゆえ、接合部の形状と表面温度とを溶
融後に検出し、これらの検出結果に基づいて接合前に溶
着不良を判定することができるので、どのような形状の
プラスチック部品に対しても、部品全数について、溶融
不十分や、樹脂の熱劣化等の溶着不良を的確に検出で
き、溶着不良判定の信頼性の向上を図ることができると
いう効果を奏する。

【００３４】また、請求項２の発明に係るプラスチック
部品の溶着不良判定装置は、以上のように、加熱により
溶融した接合部の形状を検知する視覚センサと、溶融し
た接合部の温度を測定する温度センサと、溶融前の接合
部の基本形状および溶融時の基準温度を記憶しており、
上記視覚センサにより検知した形状を基本形状と比較す
ると共に、上記温度センサの測定温度を基準温度と比較
することにより、溶融状態の適否を判定する溶着良否判
定手段とを備えている構成である。

【００３５】それゆえ、接合部の形状と表面温度とを溶
融後に検出し、これらの検出結果に基づいて接合前に溶
着不良を判定することができるので、どのような形状の
プラスチック部品に対しても、部品全数について、溶融
の不十分や、樹脂の熱劣化等の溶着不良をより均一な判
定基準で的確に検出することができ、溶着不良判定の信
頼性が向上するという効果を奏する。

【００３６】また、請求項３の発明に係るプラスチック
部品の溶着不良判定装置は、以上のように、上記測定温
度に基づいて、接合部溶融時の加熱温度を制御する制御
手段を備えている構成である。

【００３７】それゆえ、上記請求項２に係る効果に加え
て、加熱温度が適性な温度範囲に調整されるので、溶着
不良の発生が低減し、溶着品質の安定化を図ることが可
能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるプラスチック部品の
溶着不良判定方法に用いられる視覚センサ及び温度セン
サにより、母材の接合部の形状および表面温度を検出し
ている状態を示す模式図である。

【図２】上記母材と、この母材に接合される溶着部品と
を示す斜視図である。

【図３】上記プラスチック部品の溶着不良判定方法に用
いられる装置の制御系の構成を示すブロック図である。

【図４】上記制御系を構成するマイクロコンピュータの
溶着時における動作を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１ 母材（プラスチック部品） １ａ 接合部 ２ 溶着部品（プラスチック部品） ２ａ 接合部 ３ 視覚センサ ４ 温度センサ ５ マイクロコンピュータ（溶着良否判定手段・制御
手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱により溶融した接合部の形状および温
   度を検出し、検出した形状および温度を各々の基準値と
   比較することにより、溶融状態の適否を判定することを
   特徴とするプラスチック部品の溶着不良判定方法。
2. 【請求項２】加熱により溶融した接合部の形状を検知す
   る視覚センサと、溶融した接合部の温度を測定する温度
   センサと、溶融前の接合部の基本形状および溶融時の基
   準温度を記憶しており、上記視覚センサにより検知した
   形状を基本形状と比較すると共に、上記温度センサの測
   定温度を基準温度と比較することにより、溶融状態の適
   否を判定する溶着良否判定手段とを備えていることを特
   徴とするプラスチック部品の溶着不良判定装置。
3. 【請求項３】上記測定温度に基づいて、接合部溶融時の
   加熱温度を制御する制御手段を備えていることを特徴と
   する請求項２記載のプラスチック部品の溶着不良判定装
   置。