JPH1058544A - 透明プラスチック材の溶着状態判定方法 - Google Patents

透明プラスチック材の溶着状態判定方法

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JPH1058544A
JPH1058544A JP23124796A JP23124796A JPH1058544A JP H1058544 A JPH1058544 A JP H1058544A JP 23124796 A JP23124796 A JP 23124796A JP 23124796 A JP23124796 A JP 23124796A JP H1058544 A JPH1058544 A JP H1058544A
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JP
Japan
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plastic material
transparent plastic
welding
state
light
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JP23124796A
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English (en)
Inventor
Tomoyuki Omura
智之 大村
Masaru Sugita
勝 杉田
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Seidensha Electronics Co Ltd
Original Assignee
Seidensha Electronics Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/74Joining plastics material to non-plastics material
    • B29C66/742Joining plastics material to non-plastics material to metals or their alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/44Joining a heated non plastics element to a plastics element
    • B29C65/46Joining a heated non plastics element to a plastics element heated by induction

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透明プラスチック材と金属部材との溶着状態
を、容易かつ確実に判定できるようにする。 【解決手段】 加熱コイル4を用いて、透明プラスチッ
ク材1と金属部材2とを電磁誘導作用により溶着する。
その溶着部に対し、30〜60度の入射角θ1 でレーザ
光5を照射し、レーザ光5の照射方向に反射してきた反
射光量を、レーザセンサ6で検出する。溶着が進んで透
明プラスチック材1内に気泡が発生すると、気泡の増大
に伴なってレーザセンサ6で受光する反射光の光量も増
大するので、反射光量の変化で溶着状態を判定できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば筒状をなす
透明プラスチック材の内周面に他の部材が溶着されてい
る場合に、その溶着状態を透明プラスチック材の外周面
側から判定する方法に係り、特に透明プラスチック材に
溶着されている他の部材が金属部材の場合に適用するの
に好適な透明プラスチック材の溶着状態判定方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来から、透明プラスチック製の注射器
の筒部内に注射針を挿入配置し、この筒部と注射針と
を、高周波ウェルダにより溶着する方法は一般に知られ
ている。
【0003】ところで、注射針が筒部の内周面に溶着さ
れると、筒部の内周面には気泡が発生して白濁すること
になるが、注射器の外周側から溶着状態を判定する方法
として従来は、前記白濁状態を検査員が目視確認するよ
うにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
溶着状態判定方法においては、検査員による目視確認で
あるため、検査に多くの時間を要するとともに、個人差
により検査結果にバラツキが生じ、安定した検査精度が
得られないという問題がある。
【0005】そこで、このような問題点を解決する方法
として、前記溶着部に注射器の外周側から光を照射し、
その反射光量の変化により溶着状態を判定することが考
えられるが、透明プラスチック材に溶着されている部材
が金属部材である場合には、溶着不良でほとんど白濁し
ていない場合と、充分な溶着により白濁している場合と
で、反射光量にほとんど差がなく、その差をセンサで検
出することは極めて困難である。
【0006】本発明は、かかる現況に鑑みなされたもの
で、透明プラスチック材の溶着状態を、容易かつ迅速に
しかも精度よく判定することができ、透明プラスチック
材に溶着されている部材が金属部材であっても全く問題
がない透明プラスチック材の溶着状態判定方法を提供す
ることを目的とする。
【0007】本発明の他の目的は、より高精度な判定結
果を得ることができる透明プラスチック材の溶着状態判
定方法を提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、裏面側に他の部材が溶着されている透明プラ
スチック材の溶着状態を、透明プラスチック材の表面側
から判定する透明プラスチック材の溶着状態判定方法に
おいて、前記透明プラスチック材の表面に対し、0度を
超える入射角で照射光を照射するとともに、照射光の入
射方向に反射する反射光量を測定して溶着状態を判定す
るようにしたことを特徴とする。そしてこの方法の場
合、照射光が透明プラスチック材の表面に対し斜めに入
射されるので、溶着に伴なう白濁がほとんどない場合に
は、入射光方向への反射光はほぼ零である。これに対し
て、溶着が充分で白濁している場合には、白濁の原因で
ある気泡に照射光が照射されることになり、この場合に
は、あらゆる方向に光が反射されることになる。このた
め、照射光の入射方向へも充分な光量の反射光が反射さ
れ、透明プラスチック材の溶着状態を、容易かつ迅速
に、しかも精度よく判定することが可能となる。
【0009】本発明はまた、透明プラスチック材に溶着
されている他の部材を、金属部材としたことを特徴とす
る。そしてこの場合には、前述のように通常の反射光量
測定方法では、透明時と白濁時との差をセンサで検出す
ることは極めて困難であるが、本発明のように特定方向
への反射光量を測定することで、何等支障なく溶着状態
を判定することが可能となる。
【0010】本発明はさらに、照射光の入射角を、30
〜60度とするようにしたことを特徴とする。そしてこ
れにより、透明プラスチック材内への充分な屈折光量を
確保し、結果として充分な反射光量を確保して判定精度
をより向上させることが可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して説
明する。図1は、本発明に係る透明プラスチック材の溶
着状態判定方法を実施するための装置の一例を示すもの
で、図中、符号1は円筒状をなす透明プラスチック材、
符号2は透明プラスチック材1内に挿入配置された円柱
状の金属部材であり、透明プラスチック材1の外周部に
は、発振器3に接続される加熱コイル4が配設され、金
属部材2を電磁誘導作用により加熱して透明プラスチッ
ク材1と金属部材2とを溶着するようになっている。
【0012】一方、前記透明プラスチック材1の外部に
は、図1に示すように、前記溶着部に向け斜め方向から
レーザ光5を照射するとともに、前記溶着部で反射した
反射光を受光するレーザセンサ6が配設されており、レ
ーザセンサ6での受光量は、判定器7で判定されるよう
になっている。そして、レーザセンサ6での受光量が設
定値を超えていると判定器7が判定した場合には、前記
発振器3に対し発振停止信号を出力し、発振を停止させ
て溶着作業を終了させるようになっている。
【0013】前記レーザ光5の入射角θ1 は、透明プラ
スチック材1の屈折率を考慮して30〜60度に設定さ
れており、これによりレーザ光5の80〜90%を前記
溶着部に入射できるようになっているとともに、溶着部
が充分な溶着状態である場合には、充分な光量の反射光
をレーザセンサ6で受光できるようになっている。
【0014】次に、本実施の形態の作用についで説明す
る。図2(a),(b)は、透明プラスチック材1と金
属部材2との溶着前の状態および溶着後の状態をそれぞ
れ示すもので、溶着後においては、図2(b)に示すよ
うに、透明プラスチック材1の内周側に気泡8が生じて
白濁することになる。
【0015】ところで、このような透明プラスチック材
1に対し、レーザ光5を垂直に照射した場合、その約7
%は透明プラスチック材1の表面で反射し、約93%が
透明プラスチック材1を透過することになる。
【0016】ここで、溶着前の気泡8がない状態では、
図2(a)に示すように、透明プラスチック材1を透過
した光は金属部材2の表面で反射し、最終的には、レー
ザ光5の約86%の光が反射光してレーザセンサ6側に
反射することになる。
【0017】これに対して、溶着後の気泡8がある状態
では、図2(b)に示すように、透明プラスチック材1
を透過した光は、その一部が気泡8で乱反射して減衰
し、レーザセンサ6側に反射する反射光量は、気泡8が
ない場合よりも、減衰量Δだけ低下することになる。
【0018】ところが、金属部材2の表面は極めて反射
率が高いため、減衰量Δは、反射光の全光量に対して相
対的に極めて小さな値となり、これをレーザセンサ6で
検出することは極めて困難である。
【0019】一方、レーザ光5を、透明プラスチック材
1の表面に対し30〜60度の入射角θ1 で照射した場
合には、気泡8の有無によりその反射光量に大きな差が
生じる。
【0020】すなわち、溶着前の気泡8がない状態で
は、図3(a)に示すように、その一部は透明プラスチ
ック材1の表面で反射するが、残部は透明プラスチック
材1を透過することになる。そしてこの透過光は、図3
(a)に矢印で示すように反射し、レーザ光5の入射方
向には全く反射しない。
【0021】これに対して、溶着後の気泡8がある状態
では、図3(b)に示すように、透明プラスチック材1
を透過した光は、気泡8の部分であらゆる方向に乱反射
し、その中にはレーザ光5の入射方向に反射する反射光
9も存在する。したがって、この反射光9をレーザセン
サ6で受光すれば、気泡8の有無を検出することができ
る。
【0022】本発明者等の実験によれば、透明プラスチ
ック材1と金属部材2との溶着が進むに従って気泡8が
増大し、溶着が完全になった後は気泡8が次第に減少す
ることが確認され、また反射光9の光量は、気泡8の増
減に応じて増減することが確認されている。したがっ
て、反射光9の光量が設定値を超えたか否か、あるいは
反射光9の光量がピーク値となったか否かを判定器7で
判定し、この判定結果に基づき発振器3を停止させるよ
うにすれば、完全な溶着状態を最短時間で得ることがで
きる。
【0023】次に、入射角θ1 を30〜60度に設定し
た理由について説明する。図4に示すように、レーザ光
5の入射角をθ1 、透明プラスチック材1を透過する光
の屈折角をθ2 とすれば、透過率は次式で与えられる。
【0024】
【数1】
【0025】ここで、透明プラスチック材1の屈折率
は、ほぼ√3〜2であるのでsinθ1 =√3sinθ
2 が成立し、入射角θ1 が30〜60度の範囲であれ
ば、透明プラスチック材1を透過する光の光量を、レー
ザ光5に対し80〜90%確保することができ、結果と
して充分な光量の反射光9(図3(b)参照)を得るこ
とができる。
【0026】なお、前記実施の形態においては特に説明
しなかったが、透明プラスチック材1が無色透明の場合
はもとより、有色透明の場合にも同様に適用でき、同様
の効果が得られる。
【0027】また、前記実施の形態においては、透明プ
ラスチック材1に金属部材2を溶着する際の溶着状態の
判定について説明したが、例えば超音波溶着によりプス
チック材相互を溶着する際の溶着状態の判定等にも同様
に適用することができる。そして、このようなものの中
には、溶着不良で反射光9が大,溶着良好で反射光9が
小あるいは零となるものもある。したがってこのような
場合には、反射光9が小あるいは零となることを溶着良
好の判定基準とする必要がある。
【0028】また、前記実施の形態においては、レーザ
光5を用いて溶着状態を判定する場合について説明した
が、レーザ光5のようなコヒーレント光以外の通常の光
を用いても同様の効果が得られる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、透明プラ
スチック材の表面に対し、0度を超える入射角で照射光
を照射するとともに、照射光の入射方向に反射する反射
光量を測定して溶着状態を判定するようにしているの
で、透明プラスチック材の溶着状態を、容易かつ迅速
に、しかも精度よく判定することができる。
【0030】本発明はまた、透明プラスチック材に溶着
される他の部材を、金属部材としているので、通常の方
法ではセンサで検出できない溶着状態を、何等支障なく
判定することができる。
【0031】本発明はさらに、照射光の入射角を30〜
60度とするようにしているので、透明プラスチック材
内を透過する光の光量を充分に確保し、判定精度をより
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る透明プラスチック材の溶着状態判
定方法を実施するための装置の一例を示す構成図であ
る。
【図2】(a)は溶着前の気泡がない状態で透明プラス
チック材に垂直にレーザ光を照射した場合の反射光量の
大きさを示す説明図、(b)は溶着後の気泡がある状態
で透明プラスチック材に垂直にレーザ光を照射した場合
の反射光量の大きさを示す説明図である。
【図3】(a)は溶着前の気泡がない状態で透明プラス
チック材に斜めにレーザ光を照射した場合の反射光の状
態を示す説明図、(b)は溶着後の気泡がある状態で透
明プラスチック材に斜めにレーザ光を照射した場合の反
射光の状態を示す説明図である。
【図4】入射角と屈折角との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
1 透明プラスチック材 2 金属部材 3 発振器 4 加熱コイル 5 レーザ光 6 レーザセンサ 7 判定器 8 気泡 9 反射光 θ1 入射角
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年9月13日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】ここで、溶着前の気泡9がない状態では、
図2(a)に示すように、透明プラスチック材1を透過
した光は金属部材2の表面で反射し、最終的には、レー
ザ光5の約86%の光が反射光してレーザセンサ6側
に反射することになる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 裏面側に他の部材が溶着されている透明
    プラスチック材の溶着状態を、透明プラスチック材の表
    面側から判定する透明プラスチック材の溶着状態判定方
    法において、前記透明プラスチック材の表面に対し、0
    度を超える入射角で照射光を照射するとともに、照射光
    の入射方向に反射する反射光量を測定して溶着状態を判
    定することを特徴とする透明プラスチック材の溶着状態
    判定方法
  2. 【請求項2】 透明プラスチック材に溶着されている他
    の部材は、金属部材であることを特徴とする請求項1記
    載の透明プラスチック材の溶着状態判定方法。
  3. 【請求項3】 照射光の入射角は、30〜60度である
    ことを特徴とする請求項1または2記載の透明プラスチ
    ック材の溶着状態判定方法。
JP23124796A 1996-08-14 1996-08-14 透明プラスチック材の溶着状態判定方法 Pending JPH1058544A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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