JPH08132532A - プラスチックス部材のかしめ方法及びその装置 - Google Patents

プラスチックス部材のかしめ方法及びその装置

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JPH08132532A
JPH08132532A JP6293852A JP29385294A JPH08132532A JP H08132532 A JPH08132532 A JP H08132532A JP 6293852 A JP6293852 A JP 6293852A JP 29385294 A JP29385294 A JP 29385294A JP H08132532 A JPH08132532 A JP H08132532A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 基材に貫通された孔に被かしめ材に突設され
るボスを挿通してかしめチップをボスに押圧して、この
ボスの先端にリベット状の膨出部を成形させてプラスチ
ックス部材を結合させる方法と装置において、ボスのか
しめ結合加工時間を短縮し生産能率の高いかしめ方法と
その装置を提供することを目的とする． 【構成】 基材に貫通された孔に被かしめ材に突設され
るボスを挿通して基材と被かしめ材とを重ね合わせた
後、前記基材の孔の周囲近傍を被かしめ材に押し付けた
まま、かしめチップで溶融軟化する前記ボスの先端を押
圧してこのボスの先端に膨出部を成形させ該膨出部が硬
化しない内にかしめチップを膨出部から離反させ、露出
された前記膨出部を冷却硬化させて前記基材と前記被か
しめ材とを結合するかしめ方法とその装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基材に貫通された孔に
被かしめ材に突設される熱可塑性樹脂から成るボスを挿
通して基材と被かしめ材とを重ね合わせた後、ボスの先
端を軟化させて膨出かしめ加工し基材と被かしめ材とを
結合させる方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プラスチックス部材の表面に復数個のボ
スを突設してこのボスを基材に貫通された孔に挿通して
基材の反対側に突出させ、このボスを溶融軟化させてリ
ベット状の頭部に成形することによりプラスチック部材
と基材とを結合させる方法は、特公昭５４−４０２７０
号公報や特公昭５４−２０５４６号公報や特開昭５７−
１９５６１６号公報に示されている。ここでは、かしめ
チップで溶融軟化したボスの先端を押圧し、ボスの先端
をリベット状に膨出成形し引き続きかしめチップをボス
に押圧接触させたままかしめチップを冷却させることに
よりリベット状に膨出成形されたボス先端部を冷却硬化
させる。
【０００３】ところで、通常はプラスチックス部材は成
形歪み等を有しているので基材と重ね合わせてもプラス
チックス部材の表面とこれに対向する基材表面との間に
間隔が一定でない隙間が生じ外力を負荷させてこれら二
部材を密着させても負荷を除くと二部材の弾発力により
復元して隙間も復元する。つまり、ボス先端の膨出部と
基材とを係合させて前記二部材を結合させる構成におい
て、ボス先端を軟化させて膨出変形させても直ぐにかし
めチップを離間させると膨出部が軟らかいので二部材の
弾発力に負けて膨出部が変形し二部材の間に隙間が生じ
てしまい不確実な結合となってしまう。前記従来技術
は、かしめ過程にかしめチップがボスまたはリベット状
頭部を介してこれら二部材を弾性変形させて受台に押し
付けることにより両者の表面が密着され、この状態でリ
ベット状頭部が硬化されるのでプラスチックス部材と基
材とが密着されしかもリベット状の頭部が正確に成形さ
れて確実に結合できるという優れた利点を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、次のよ
うな大きな欠点がある。すなわち、かしめチップをボス
に押圧接触させたままかしめチップを冷却させることに
よりリベット状に膨出成形されたボス先端部を冷却硬化
させるので、結合加工時間が長くなり生産能率が上がら
ないという欠点があった。
【０００５】本発明は、上述従来の問題点を解決するこ
とを課題としてなされたもので、ボスのかしめ結合加工
時間を短縮し生産能率の高いかしめ方法とその装置を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のかしめ方法は、
基材に貫通された孔に被かしめ材に突設されるボスを挿
通して基材と被かしめ材とを重ね合わせた後、前記基材
の孔の周囲近傍を被かしめ材に押し付けたまま、かしめ
チップで溶融軟化する前記ボスの先端を押圧してこのボ
スの先端に膨出部を成形させ該膨出部が硬化しない内に
かしめチップを膨出部から離反させ、露出された前記膨
出部を冷却硬化させて前記基材と前記被かしめ材とを結
合することを特徴とする。
【０００７】また、その装置は、ロボットと、このロボ
ットのア−ム先端に取付られたかしめチップと、貫通孔
を有す基材と貫通孔に挿通されるボスが突設された被か
しめ材とを重ね合わせて所定位置に支持できるワ−ク支
持具と、このワ−ク支持具に近接離間可能に設けられワ
−ク支持具と協働して前記基材の貫通孔周囲を挟持でき
る押圧部材とから成ることを特徴とする。
【０００８】
【作用】上記構成の本発明では、基材に貫通された孔に
被かしめ材に突設されるボスを挿通して基材と被かしめ
材とを重ね合わせた後、例えばリング状の押圧部材の中
心部にボスを臨ませて前記基材の孔の周囲近傍をこのリ
ング状の押圧部材で押圧してワ−ク支持具と協働して前
記二部材を挟持する。これにより、押圧部材と基材とが
接触するリング状の接触ラインで囲繞される内側の前記
二部材間の所要位置関係（例えば対向面を密着させる
等）が強制的に維持されるのでかしめチップ先端で前記
ボスの先端または基材に貫通された孔の周囲を押圧して
もかしめチップが接触する範囲の基材と被かしめ部材に
はたわみ等による変位が生じない。ついで、かしめチッ
プを前記ボスの先端に押圧してリベット状にかしめてこ
のリベット状の頭部が硬化しないうちにリベット状の頭
部からかしめチップを離間させてリベット状の頭部を空
冷等により冷却させて硬化させる。リベット状の頭部が
硬化すると押圧部材をワ−ク支持具から遠ざけて挟持状
態から二部材を解放させると二部材間の所要位置関係
（例えば対向面を密着させる等）が維持され、しかもリ
ベット状の頭部が正確に成形されて確実に結合された結
合品が得られる。
【０００９】
【実施例】以下に本発明に係わる、かしめ方法とその装
置の実施例を図１〜図５に従って説明する。
【００１０】
【実施例１】図１〜図２は本発明に係わるかしめ装置の
第１実施例を示したものである。断面が略「コ」字状と
されたフレ−ム１の下側から基材２０に貫通された断面
円形の孔に熱可塑性樹脂のポリプロピレン樹脂から成る
被かしめ材２１に突設される断面円形のボス２２を挿通
して基材２０と被かしめ材２１とを重ね合わせたワ−ク
を位置決めして所定位置に支持できるワ−ク支持具２が
ワ−ク支持面を上にして上方に伸ばされている。なお、
ボス２２の外径は６ミリメ−トル，基材２０に貫通され
た断面円形の孔の内径は７ミリメ−トルとされている。
【００１１】フレ−ム１の上部水平フレ−ムの上面に取
付けられたエアシリンダ８からフレ−ムを貫通して下方
に伸びる進退軸８ａの先端が内蔵されたヒ−タにより加
熱されて高温体となる連結基体７の上面に連結され、エ
アシリンダ８の作動により連結基体７が上下動可能にさ
れている。連結基体７の下面には外径１６ミリメ−トル
の断面円形のかしめチップ６が所要数突設され連結基体
７からの熱伝導により高温化される。なお、かしめチッ
プ６の下面には半球面状の凹部が刻設されており、下面
全面にテフロンコ−ティングされて溶融樹脂が付着しな
いようにされている。また、かしめチップ６の軸心の下
方延長線上にボス２２の軸心が整合されて被かしめ材２
１が位置決めされてワ−ク支持具２の所定位置に支持さ
れている。
【００１２】エアシリンダ８から右方に離間して取付け
られたエアシリンダ９からフレ−ムを貫通して下方に伸
びる進退軸９ａの先端がかしめチップ６の軸心の同心円
とされる内径２０ミリメ−トルの断面円形の貫通孔４を
有す押圧部材３の右側上面に連結され、エアシリンダ９
の作動により押圧部材３が上下動可能にされている。押
圧部材３の下面には前記貫通孔４を囲繞するリング状の
リブ５が一体的に突出されている。このリブ５の内周面
には押圧部材３の内部に刻設される冷却孔に連通される
孔３ａが刻設されており、圧縮空気等の冷却媒体を貫通
孔４内に吹き付けることができるようにされている。
【００１３】以上の構成において、その作用を説明す
る。ワ−ク支持具２の上に基材２０に貫通された断面円
形の孔に熱可塑性樹脂のポリプロピレン樹脂から成る被
かしめ材２１に突設される断面円形のボス２２を挿通し
て基材２０と被かしめ材２１とを重ね合わせたワ−クを
位置決めして所定位置にセットした後、エアシリンダ９
を作動させて押圧部材３を下降させてリング状のリブ５
の先端とワ−ク支持具２と協働して孔の周囲の基材２０
とボス２２の周囲の被かしめ材２１とを挟持する。これ
により、基材２０と被かしめ部材２１の残留歪み等が強
制的に矯正される。
【００１４】続いて、エアシリンダ８を作動させて連結
基体７を下降させて温度が約２５０℃にされたかしめチ
ップ６の先端に形成された凹面部でボス２２の先端をボ
ス１本当り２００Ｎの力で押圧するとかしめチップ６か
らの伝導熱によりボス２２の先端から溶融軟化しかしめ
チップ６の先端が基材２０の表面に当接するとかしめチ
ップ６の先端に刻設された半球面状の凹部形状にボス２
２の先端が賦形される。続いて、図示しない圧縮空気供
給装置を作動させて圧縮空気を押圧部材３の内部に刻設
される冷却孔を介してリブ５の内周面に刻設された孔３
ａに供給し、この孔３ａから圧縮空気をかしめチップ６
の先端部に向けて吹き出させると共に連結基体７を上昇
させてかしめチップ６を基材から離反させる。なお、か
しめチップ６を上昇させる際にはかしめチップ６の先端
にテフロンコ−ティングが施されているので溶融したプ
ラスチック材がかしめチップ６の先端に付着して強度や
外観が損なわれることはない。
【００１５】この際、かしめチップ６の先端で前記ボス
２２の先端または基材２０に貫通された孔の周囲を押圧
してもかしめチップ６が接触する範囲の基材２０と被か
しめ部材２１にはたわみ等による変位が生じないのでか
しめチップ６を基材から離反させても同様に変位が生じ
ないのでボス２２の先端に賦形された半球状の膨出部が
変形することはない。
【００１６】引き続き吹き出される圧縮空気はボス２２
の頭部に形成された半球体の頭部を冷却し固化させる。
所定時間過ぎると図示しないタイマ−がタイムアップし
てエアシリンダ９に働き掛けて進退軸９ａを縮めさせて
押圧部材３を上昇させてリブ５を基材２０から離反させ
ると共に圧縮空気の供給を停止する。なお、事前の実験
結果から、かしめチップ６の先端が基材２０の表面に達
してから押圧部材３を上昇させてリブ５を基材２０から
離反させ始めるまでの時間は５秒に設定している。ま
た、かしめチップ６の先端がボス２２の先端に接触して
から基材２０の表面に達する迄の時間は５秒であった。
【００１７】次に、基材２０と被かしめ部材２１とが結
合された結合体をワ−ク支持具２から外して取り出すと
結合体が得られる。
【００１８】なお、上記本発明のかしめ装置を使って従
来法を再現させて加工時間を測定した。すなわち、押圧
部材３を途中停止させてリブ５を基材２０に当接させず
にかしめチップ６の先端でボス２２の先端を押圧してリ
ベット状の頭部を賦形させた後、連結基体７に内蔵され
るヒ−タへの電力供給を停止して連結基体７の加熱を停
止させかしめチップ６の先端でボス２２の先端を押圧接
触したままかしめチップ６に圧縮空気を吹き付けてかし
めチップ６を介してボス２２の先端を冷却して基材２０
と被かしめ部材２１とを結合させた。この方法によれ
ば、かしめ時間５秒，冷却時間１５秒，合計２０秒を要
した。これをグラフ化して本発明による装置による加工
時間と比較して図３に示した。この図３から明らかなよ
うに本発明の装置によれば従来法に比べて１０秒も早く
加工できることがわかった。
【００１９】なお、上記実施例において、連結基体７へ
のヒ−タの内蔵をやめて熱風を押圧部材３の内部に刻設
される冷却孔を介してリブ５の内周面に刻設された孔３
ａに供給し、この孔３ａから熱風を吹き出させる構成に
しても前記同様の結合体が得られる。この際の作用は、
前記同様に押圧部材３を下降させてリング状のリブ５の
先端とワ−ク支持具２と協働して孔の周囲の基材２０と
ボス２２の周囲の被かしめ材２１とを挟持する。続い
て、リブ５の内周面に刻設された孔からボス２２に熱風
を吹き付けてボス２２を軟化させる。続いて、熱風の吐
出を停止させると共に前記同様に連結基体７を下降させ
るとかしめチップ６が軟化したボス２２の先端を押圧し
てリベット状の頭部を賦形させる。賦形後すぐに連結基
体７を上昇させた後、前記同様に押圧部材３を上昇させ
て前記同様に結合体を取り出せばよい。
【００２０】
【実施例２】図４は本発明に係わるかしめ装置の第２実
施例を示したものである。なお、上記第１実施例で用い
た図１に示した部分と同一部分には同一符号を付し、こ
こでは重複する説明は省略する。
【００２１】本第２実施例の特徴とするところは、図４
において、押圧部材３から突設されるリング状のリブ５
の先端とワ−ク支持具２と協働して孔の周囲の基材２０
とボス２２の周囲の被かしめ材２１とを挟持した後、超
音波振動可能なかしめユニット１１を産業用ロボット１
０のア−ム先端に取付けてかしめユニット１１の先端を
ボス２２の先端に押圧してボス２２を１個ずつ順次かし
めることができるようにした点にある。
【００２２】以上の構成において、その作用は、上記第
１実施例同様に押圧部材３を下降させてリング状のリブ
５の先端とワ−ク支持具２と協働して孔の周囲の基材２
０とボス２２の周囲の被かしめ材２１とを挟持する。
【００２３】続いて、ロボット１０を作動させて予め入
力されたプログラムに従ってかしめユニット１１の先端
に凹設された半球面でボス２２の先端を押圧したまま図
示しない超音波発振器から電気エネルギ−をかしめユニ
ット１１に送るとかしめユニット１１を構成するコンバ
−タが電気エネルギ−を機械エネルギ−に変換し、かし
めユニット１１の先端を超音波振動させてボス２２の先
端を溶融軟化させかしめが進んで行きかしめユニット１
１の先端が基材２０の表面に当接するとかしめユニット
１１の先端に刻設された半球面状の凹部形状にボス２２
の先端が賦形される。続いて、超音波発振器からの電気
エネルギ−の供給が停止されてかしめユニット１１の先
端の超音波振動が停止されると共に上記第１実施例同様
にリブ５の内周面にあけられた孔から圧縮空気がかしめ
ユニット１１の先端部に向けて吹き出される。続いて、
かしめユニット１１を基材２０から離反させて次のボス
２２を前述同様に順次かしめる。なお、かしめユニット
１１をボス２２の先端から離反させる際にはかしめユニ
ット１１の先端の温度が低いのでかしめユニット１１の
先端に溶融したプラスチックが付着して強度や外観が損
なわれることはない。
【００２４】全てのボス２２のかしめが終了するとロボ
ットア−ムの先端はスタ−ト位置に戻され、続いて、上
記第１実施例同様に押圧部材３が上昇されてリブ５が基
材２０から離反されると共に圧縮空気の供給が停止され
るので、この間に空冷されて硬化されたボス２２の先端
の半球状の膨出部により基材２０と被かしめ部材２１と
が結合された結合体をワ−ク支持具２から外して取り出
す。
【００２５】このように、超音波振動可能なかしめユニ
ット１１を産業用ロボット１０のア−ム先端に取付けて
ボス２２を１個ずつ順次かしめることができるようにし
たので、形状が異なる複数のワ−クでも順次結合体にす
ることができる。上記第１実施例では復数個のかしめチ
ップ６がワ−ク固有の位置に突設されるボス２２に対応
して連結基体７に固着されているので特定のワ−クに対
して専用的に使われ多量生産用として利用されるが、本
第２実施例は多種少量生産用の汎用機として利用できる
効果がある。また、汎用的に利用できるのでワ−ク１部
品当りの設備償却費が安価になる効果もある。もちろ
ん、加工時間は図５から明らかなように従来法がボスを
かしめて冷却後次のボスのかしめに移らなければならな
いのに対し本発明によればかしめ後直ちに次のボスのか
しめに移れるのでボスが複数ある場合は極めて能率良く
結合体を生産できる効果がある。
【００２６】なお、リブ５はリング状に限定されるもの
ではない。要するに、かしめ後かしめチップを基材から
離反させた時ボスの周囲の基材および被かしめ部材が各
々のスプリングバックでリベット状頭部を著しく変形さ
せないように押圧できる形状であればどのような形状で
も良い。
【００２７】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係わるかし
め方法によれば、押圧部材３とワ−ク支持具２と協働し
て基材２０の孔の周囲と被かしめ材２１のボス２２の周
囲とを挟持した後、かしめチップの先端をボスの先端に
押圧してボスの先端を軟化させてかしめた後ボス２２の
先端が十分に硬化しないうちにかしめチップ６をボス２
２の先端から離反させて、押圧部材３とワ−ク支持具２
と協働して基材２０の孔の周囲と被かしめ材２１のボス
２２の周囲とを挟持したままボス２２の先端を直接冷却
するようにしたので、ボスのかしめ結合加工時間が短縮
され生産能率が向上する。また、その装置によれば、、
多種少量生産用の汎用機として利用できる効果があり、
ボスが複数ある場合は極めて能率良く結合体を生産でき
る効果がある。さらにまた、汎用的に利用できるのでワ
−ク１部品当りの設備償却費が安価になる効果もある。
以上のように、本発明のかしめ方法とその装置によれば
ボスのかしめ結合加工時間が短縮され生産能率が大幅に
向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例のかしめ装置を示す要部
断面図である。
【図２】 上記装置によるかしめ直後のボス部を示す要
部断面拡大図である。
【図３】 本発明のかしめ方法と従来法による加工時間
を表すグラフである。
【図４】 本発明の第２実施例のかしめ装置を示す要部
断面図である。
【図５】 本発明の第２実施例のかしめ装置による加工
時間と従来装置による加工時間を表すグラフである。
【符号の説明】
１ フレ−ム ２ ワ−ク支持具
３ 押圧部材 ４ 貫通孔 ５ リブ
６ かしめチップ ７ 連結基体 ８，９ エアシリンダ １０ ロボット １１ 超音波かしめユニット
２０ 基材 ２１ 被かしめ材 ２２ ボス

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基材に貫通された孔に被かしめ材に突設
    されるボスを挿通して基材と被かしめ材とを重ね合わせ
    た後、前記基材の孔の周囲近傍を被かしめ材に押し付け
    たまま、かしめチップで溶融軟化する前記ボスの先端を
    押圧してこのボスの先端に膨出部を成形させ該膨出部が
    硬化しない内にかしめチップを膨出部から離反させ、露
    出された前記膨出部を冷却硬化させて前記基材と前記被
    かしめ材とを結合するかしめ方法。
  2. 【請求項２】 ロボットと、このロボットのア−ム先端
    に取付られたかしめチップと、貫通孔を有す基材と貫通
    孔に挿通されるボスが突設された被かしめ材とを重ね合
    わせて所定位置に支持できるワ−ク支持具と、ワ−ク支
    持具に近接離間可能に設けられワ−ク支持具と協働して
    前記基材の貫通孔周囲を挟持できる押圧部材とから成る
    かしめ装置。
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