JP2008304054A - 薄壁部材上に固定ドームを配置した締結構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジング等の合成材料製の薄壁部材上に合成材料製の円柱状固定ドームが取り付けられた締結構造体を製造するための方法。
【解決手段】固定ドーム１０ａ及び薄壁部材２ａは互いに別々に製造されている。固定ドームには締結要素１２ａが組み込まれ、固定ドームの一端は接合部１６ａとして形成されている。更に、部材２ａの内面には、固定ドームの接合部に適合された接合部１８ａが形成されており、固定ドームの接合部と接合連結を形成し、固定ドームを部材上に位置決めする。部材の接合部１８ａ及び／又は固定ドームの接合部には、非硬化性接着剤が塗布される。次に、部材及び固定ドームは接合連結を形成するために接合され、接着剤の光硬化によって互いに固定的に連結される。
【選択図】図１

Description

本発明は、合成材料製の薄壁部材上に合成材料製の円柱状固定ドームを配置した締結構造体の製造方法、及び締結構造体に関する。

合成材料製の薄壁部材、例えば掃除機や芝刈り機（lawn tiller）等のハウジングを締結するためには、通常薄壁部材の射出成形中に、所謂固定ドームが部材の内面に成形される。このような固定ドームの高さは、例えば３０〜１５０ｍｍである。別の処理段階において、金属製の固定部品、例えばネジ付きナットやネジ付きボルトが固定ドームに挿入される。この製造方法では、複数の問題点が生じる。

固定ドームと薄壁部材の壁厚さの比が適切でない場合、ハウジングの内面とは反対側の見える面に、所謂ひけマーク（sink mark）が発生することがあり、多くの場合これは許容できない。

射出成形プロセスにおいて、固定ドーム用の材料は、最初にハウジング用の中空空間に射出し、そこから、固定ドーム用の中空空間に圧入しなければならないため、射出プロセスには比較的多くの時間が必要となる。固定ドームの寸法が大きい程、射出サイクルの時間も長くなる。

ハウジング上に固定ドームを射出成形するためには、比較的複雑で入り組んだ、故に高価な射出成形工具が必要である。

本発明は、合成材料製の薄壁部材上に合成材料製の円柱状固定ドームを配置した締結構造体の製造方法、及びこの方法により製造される締結構造体であって、費用効果が高く、固定ドームとは反対側の薄壁部材の見える面にひけマークが生じる可能性が極力抑えられるという特徴を有する方法及び締結構造体を創出するという課題を達成するものである。

この課題は、請求項１に記載された方法により解決される。

本発明によれば、固定ドーム及び部材は互いに別々に製造される。また、締結要素が固定ドームに組み込まれ、固定ドームの一端は接合部として形成される。更に、部材の内面には接合部が形成されるが、この接合部は、固定ドームを部材上で位置決めするために固定ドームの接合部と共に接合連結を形成できるように固定ドームの接合部に適合されている。

次に、部材の接合部及び／又は固定ドームの接合部には接着剤、好ましくは光硬化接着剤が塗布される。次に、部材と固定ドームとは、接合連結を形成するために接合され、接着剤の硬化、特に特定波長の光照射による接着剤の硬化によって、互いに固定的に連結される。

薄壁部材の接合部は、ひけマークが部材の見える面に形成される可能性を排除するように容易に形成できる。部材と固定ドームとは別々の処理段階で製造されるため、部材の製造も同様に簡素化できる。部材を射出成形により製造する場合、本発明によれば、射出サイクルを大幅に短くできると共に、射出成形工具を非常に簡素化できる。

固定ドームが透光性（translucent）合成材料、特に透明な合成材料で製造される場合、好ましくは高速硬化接着剤が使用される。固定ドームと部材の間の接合連結が形成された後、接着剤の硬化が特定波長の光照射によって開始される。

何らかの理由で固定ドームを透光性材料で製造できない場合は、低速硬化接着剤を使用するのが簡便である。この場合、部材と固定ドームの間の接合連結を形成する前に、特定波長の光照射による接着剤の硬化が開始される。接合連結形成後、接着剤は、徐々に完全に硬化する。

本発明は、ハウジング形状の薄壁部材、例えば掃除機や芝刈り機のハウジングに特に適しているが、締結に固定ドームを使用する必要のあるバンパ等の他の任意の薄壁部材にも使用できる。

締結要素は、固定ドームとは異なる材料で形成でき、固定ドーム製造中に固定ドームに埋め込むことができる。これに替えて、締結要素を、固定ドームと同じ材料で製造でき、一体部品として固定ドームと共に製造できる。

締結要素は、例えば、ネジ付きスリーブ、ネジ付きボルト、ステーボルト、ワイヤネジインサート等であるが、ロック結合、カップリング、クイックリリース式固定具等を作るための任意の締結要素とすることができる。

本発明の更に有利な設計及び更なる展開は各従属請求項に規定されている。

本発明の例示的実施形態を添付図面を用いてより詳細に説明する。

図１には、見える面４ａ（外面）と内面６ａとを有する薄壁部材２ａの一部が示されている。薄壁部材２ａの内面６ａの締結領域８ａには、上端領域に締結要素１２ａを備えた固定ドーム１０ａが取り付けられる。

薄壁部材２ａは具体的にはハウジングであるが、先に説明したように、他の薄壁部材であってもよい。

「固定ドーム」という用語は、取り付けられた状態において部材２ａの内面６から突出する任意の円柱状構造を意味するものと理解すべきである。図示の例示的実施形態においては、固定ドーム１０ａは、円筒形外面及び円筒形内面を有するスリーブ状本体１４ａで構成されている。大きな体積を有するハウジングや大きな表面積を有する部材はこのような固定ドームを複数備え、これにより部材２ａを他の部材上に固定するか或いは他の部材に連結すると理解される。固定ドーム１０ａの幾何学的形状や寸法、特に高さは、用途に応じて選択される。

図１の例示的実施形態においては、締結要素１２ａはネジ付きスリーブであるが、後で図２〜図４に関連して説明するように、他の任意の締結或いは連結部品とすることもできる。

固定ドーム１０ａは、締結要素１２ａと反対側の端部に接合部１６ａを備え、部材２ａは、内面６ａの締結領域８ａに接合部１８ａを備える。接合部１６ａ及び１８ａは、組立状態において接合連結を構成するように互いに幾何学的形状が合わせられており、これにより、固定ドーム１０ａは部材２ａに対して所定の位置に固定される。

図１の例示的実施形態においては、接合部１６ａ及び１８ａは、階段状接合面２０ａ、２１ａ及び２２ａ、２３ａとして形成されており、これら接合面は組立状態においては互いに当接する。接合部は、多段状にすることもできる。図示の例示的実施形態においては、接合面２０ａ〜２３ａは回転対称に形成されているが、回転非対称に形成することもできる（図２）。

固定ドーム１０ａは、図１における下端、即ち、接合部の領域において開放しているが、閉じて形成することもできる（図３）。図１の例示的実施形態においては、接合部１６ａ、１８ａの最大外径は、固定ドーム１０ａの外径と等しいかそれよりも小さい。しかしながら、この場合も同様に、図２に示すように異なる幾何形状設計も可能である。

次に、固定ドーム１０ａを部材２ａの締結領域８ａに配置した締結構造体の製造について説明する。冒頭部で既に説明したように、部材２ａと、締結要素１２ａを備えた固定ドーム１０ａとは、互いに別々に製造される。

部材２ａは、合成材料、特に、耐衝撃性及び耐摩耗性を有するアモルファス熱可塑性材料を射出成形して製造される。締結領域８ａの接合部１８ａにおける材料の蓄積が少ないため、部材２ａの見える面４ａにひけマークが形成される可能性はない。これは、固定ドームが薄壁部材と一緒に射出成形される最初に説明した従来技術とは異なる。

固定ドーム１０ａも、合成材料、特に、耐衝撃性及び耐摩耗性を有するアモルファス熱可塑性材料を射出成形して製造される。射出成形過程において、固定ドーム１０ａの材料中に締結要素１２ａが埋め込まれる。締結要素１２ａは、通常、金属材料製であるが、別の高強度材料、例えば繊維強化合成材料で形成することもできる。

部材２ａ及び固定ドーム１０ａは、幾何学的形状が比較的簡単なため、必要なサイクル時間が短く、射出成形工具を非常に簡単に設計できるので、非常に経済的に製造できる。

このようにして部材２ａ及び固定ドーム１０ａが製造されると、固定ドーム１０ａの接合部１６ａ及び／又は部材２ａの締結部１８ａには接着層が提供される。好ましくは、光によって活性化される接着剤、即ち、光照射により硬化が開始される接着剤が使用される。ここでは、基本的には２通りの処置方法がある。

一方法によれば、固定ドーム１０ａは、特定の波長の光に対して透明な、透光性を有する（照射透明性を有する）、特に透明な（透き通って見える）合成材料から製造される。接合部に光反応性接着剤を塗布した後、固定ドーム１０ａの接合部１６ａは部材２の接合部１８ａに挿入され、これら部品間の（機械的）接合連結が形成される。次に、接着剤を活性化させるため、光源（図示せず）を用いて、所定の波長の光照射を固定ドーム１０ａを通して接合面２０ａ〜２３ａに送る。高速硬化接着剤（瞬間接着剤）を用いた場合、接着剤は数秒で硬化する。

何らかの理由で固定ドーム１０ａを透光性を有する或いは透明な材料で製造できない場合、第二の方法に従って、締結構造体の製造は次のように行われる。

固定ドーム１０ａ及び部材２ａの接合面に低速硬化接着剤（分接着剤（minute adhesive））を塗布し、接合連結を形成する前に接着剤を光照射によって活性化し、比較的ゆっくりと進む硬化処理を開始する。その直後、固定ドーム１０ａ及び部材２ａは、それらの接合部１６ａ及び１８ａで接合される。その後、接着剤は、外部から更なる影響を与えなくても、例えば１５〜３０分以内に硬化する。

固定ドーム１０ａを部材２ａ上に配置した締結構造体は、部材及び固定ドームが一緒に射出成形される従来技術と同等の連結強度を有する。

図２の例示的実施形態は図１の実施形態とほぼ類似しており、これらの図では、対応する部材は同一の数字で示されるが、異なる文字ａ及びｂが付けられている。図１との差異は、固定要素１２ｂの種類（ネジ付きボルト）、固定ドーム１０ｂの高さ、及び接合部１６ｂ、１８ｂの幾何学的形状のみである。

図２に示すように、固定ドーム１０ｂは、接合部１６ｂの領域に円形カラー１９を備え、接合部１６ｂ、１８ｂの接合面２０ｂ〜２３ｂを図１より大きく形成できる。従って、接合部１６ｂ、１８ｂの最大直径は、固定ドーム１０ｂの外径より大幅に大きい。

更に、先に述べたように、接合部１６ｂ、１８ｂは回転対称ではなく非対称に形成されている。従って、接合部１６ｂ、１８ｂ間の接合連結により、固定ドーム１０ｂを固定ドーム１０ｂの軸線に対して直交する方向（部材２ｂの内面６ｂに対して平行な方向）において位置できるだけでなく、固定ドーム１０ｂの回転も防止できる。

図３の例示的実施形態においては、前出の各例示的実施形態と同じ符号の数字を用い、ａ、ｂの文字はｃに置き換えられている。図１及び図２の例示的実施形態では、固定ドームの接合部が突起として形成され部材の接合部が凹部として形成されていたが、図３の例示的実施形態においては、部材２ｃの接合部１８ｃは突起として形成され、固定ドーム１０ｃの接合部１６ｃは凹部として形成されている。

より正確に説明すると、部材２ｃの接合部１８ｃは、内面６ｃから垂直に突出する４本の交差配置されたリブ２４で構成されており、各リブは、部材２ｃの壁上に一体的に成形されている。固定ドーム１０ｃの接合部１６ｃは、リブ２４に適合した幾何学的形状を有する４本の交差配置された溝２６で構成されている。リブ及び溝の数は種々選択できる。

リブ２４の中央には、センタリングピン２８が設けられ、固定ドーム１０ｃには、これに対応するセンタリング孔３０が配置されている。センタリングピン２８及びセンタリング孔３０によるセンタリングと、溝２６の幅に対するリブ２４の幅が狭くされていることとにより、互いに連結される溝面とリブ面の間の、接着剤を受け入れる隙間は、確実に最適で再現可能な寸法を有することができる。

図１及び図２の例示的実施形態とは対照的に、図３の例示的実施形態においては、見える面４ｃとは反対側の締結領域８ｃにおける材料の蓄積は多少多い。しかしながら、材料の蓄積は、従来技術よりも明らかに少なく設計できる。これは、リブの壁厚さ及び高さを比較的小さく選択できるからである。図３の実施形態の場合において、見える面４ｃにおけるひけマーク形成を防止するためには、リブ２４の壁厚さを部材２ｃの壁厚さの２／３以下にしなければならない。

図３に示す部材２ｃ上に固定ドーム１０ｃを配置した締結構造体の製造は、図１及び図２の各例示的実施形態に関連して説明したのと同様の方法で行われる。

図３の例示的実施形態の重要な利点は、締結要素１２ｃを備えた固定ドーム１０ｃを標準化部品として構成でき、締結構造体の高さを、リブ２４の高さを変更することによって変えられることである。図３から分かるように、リブ２４の高さは溝２６の深さよりも複数倍以上となっている。また、リブ２４の高さは、固定ドーム１０ｃと部材２ｃの間の連結に対して何ら変更を行うことなく、問題なく増減できる。従って、図３の例示的実施形態は、特に大きな費用効果を有すると特徴付けられる。

図１〜３の例示的実施形態においては、締結要素１２ａ、１２ｂ及び１２ｃは固定ドームとは異なる材料（具体的には金属）で形成されている。従って、締結要素１２ａ、１２ｂ及び１２ｃは、固定ドームとは別々に製造され、固定ドームの製造中にその中に埋め込まれる。

これとは異なり、締結要素を固定ドームの一体品として製造することもできる。図４は、これに対応する例を示す。図４の固定ドーム１０ｄは、（図示していない）プラグイン結合のソケット継手（ボールソケット）のための旋回ヘッド（ボール）の一部として機能する締結要素１２ｄを備える。

図４から分かるように、締結要素１２ｄは、固定ドーム１０ｄと一体品として成形される。即ち、固定ドーム１０ｄ及び締結要素１２ｄは、同一の材料で形成され一緒に製造される。それ以外は、固定ドーム１０ｄは図３の例示的実施形態と同様である。即ち、固定ドーム１０ｄには、同一の固定部１６ｃが形成されている。

固定ドーム上に一体成形された締結要素は、別の方法により、例えばネジ付きボルトやステーボルト、クイックリリース式固定具のクロージングリンク等として形成できると理解される。

本発明に係る締結構造体の斜視断面図である。 本発明の変形実施形態を示す、図１と同様の斜視断面図である。 本発明の更に別の実施形態を示す、図１及び図２と同様の断面図である。 図３の固定ドームの変形実施形態である。

Claims (21)

1. 合成材料製の薄壁部材（２ａ、ｂ、ｃ）に合成材料製の円柱状固定ドーム（１０ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を配置した締結構造体の製造方法であって、
   固定ドーム（１０ａ、ｂ、ｃ、ｄ）及び部材は互いに別々に製造され、固定ドームは締結要素（１２ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を備え、固定ドームの一端は接合部（１６ａ、ｂ、ｃ）として形成され、部材の内面（６ａ、ｂ、ｃ）には接合部（１８ａ、ｂ、ｃ）が形成され、接合部（１８ａ、ｂ、ｃ）は、固定ドームを部材に位置決めするために固定ドームの接合部（１６ａ、ｂ、ｃ）と共に接合部を形成できるように接合部（１６ａ、ｂ、ｃ）に適合されており、
   部材（２ａ、ｂ、ｃ）の接合部（１８ａ、ｂ、ｃ）及び／又は固定ドーム（１０ａ、ｂ、ｃ、ｄ）の接合部（１６ａ、ｂ、ｃ）には接着剤が塗布され、
   次に、部材（２ａ、ｂ、ｃ）と固定ドーム（１０ａ、ｂ、ｃ、ｄ）とが、接合連結を形成するために接合され、接着剤の硬化によって互いに固定的に連結される方法。
2. 接着剤として光硬化接着剤が使用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 固定ドーム（１０ａ、ｂ、ｃ、ｄ）が透光性の合成材料で形成される場合、高速硬化接着剤が使用され、接着剤の硬化は、部材（２ａ、ｂ、ｃ）と固定ドーム（１０ａ、ｂ、ｃ）の間の接合連結が形成された後、特定の波長の光照射によって開始されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 固定ドーム（１０ａ、ｂ、ｃ、ｄ）が非透光性の合成材料で形成される場合、低速硬化接着剤が使用され、接着剤の硬化は、部材（２ａ、ｂ、ｃ）と固定ドーム（１０ａ、ｂ、ｃ）の間の接合連結が形成される前に、特定の波長の光照射によって開始されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
5. 固定ドーム（１０ａ、ｂ、ｃ）は中空円筒形であり、接合部を構成する端部が開放しているか又は閉じていることを特徴とする、請求項１〜４の一項に記載の方法。
6. 固定ドーム（１０ａ、ｂ、ｃ、ｄ）は、回転対称又は回転非対称に形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 一方の接合部（１８ａ、ｂ、１６ｃ）は凹部として形成され、他方の接合部（１６ａ、ｂ、１８ｃ）は突起として形成されていることを特徴とする、請求項１〜６の一項に記載の方法。
8. 凹部として形成される接合部（１８ａ、ｂ）は部材（２ａ、ｂ）に設けられ、突起として形成される接合部（１６ａ、ｂ）は固定ドーム（１０ａ、ｂ）に設けられることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 接合部（１６ａ、ｂ、１８ａ、ｂ）は階段状に形成されていることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 接合部（１６ａ、ｂ、１８ａ、ｂ）の最大直径は固定ドーム（１０ａ、ｂ）の最大直径より小さいか又は大きいことを特徴とする、請求項５又は８に記載の方法。
11. 凹部として形成される接合部（１６ｃ）は固定ドーム（１０ｃ、ｄ）に設けられ、突起として形成される接合部（１８ｃ）は部材（２ｃ）に設けられることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
12. 突起は、部材（２ｃ）上に成形された少なくとも１個のリブ（２４）からなり、凹部は、固定ドーム（１０ｃ、ｄ）に形成された少なくとも１個の関連する溝（２０）からなることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. 複数の交差配置されたリブ（２４）及び溝（２６）が設けられていることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. 少なくとも１個のリブ（２４）の壁厚さは、部材（２ｃ）の壁厚さの２／３未満であることを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 少なくとも１個のリブ（２４）には、接合連結の形成中に固定ドーム（１０ｃ、ｄ）のセンタリング孔（３０）に挿入されるセンタリングピン（２８）が成形されていることを特徴とする、請求項１２〜１４の一項に記載の方法。
16. 少なくとも１個のリブ（２４）の高さは、少なくとも１個の溝（２６）の深さの複数倍以上であることを特徴とする、請求項１２〜１５の一項に記載の方法。
17. 複数の固定ドーム（１０ｃ）を使用する場合、全ての固定ドームの寸法が等しく、突起として形成された、部材（２ｃ）の関連する接合部（１８ｃ）の高さは、対応する締結構造体（８ｃ）の各種公称高さに適合されていることを特徴とする、請求項１１〜１６の一項に記載の方法。
18. 部材（２ａ、ｂ、ｃ）は、熱可塑性材料から射出成形により製造されることを特徴とする、請求項１〜１７の一項に記載の方法。
19. 固定ドーム（１０ａ、ｂ、ｃ）は、熱可塑性材料から射出成形により製造されることを特徴とする、請求項１〜１８の一項に記載の方法。
20. 締結要素（１２ａ、ｂ、ｃ）は、固定ドーム（１０ａ、ｂ、ｃ）とは異なる材料で製造され、固定ドームの材料に埋め込まれることを特徴とする、請求項１〜１９の一項に記載の方法。
21. 締結要素（１２ｄ）は、固定ドーム（１０ｄ）と同じ材料で製造され、一体部品として固定ドームと共に形成されることを特徴とする、請求項１〜１９の一項に記載の方法。

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