JP2000006245A - 振動溶着加工材と振動溶着法 - Google Patents

振動溶着加工材と振動溶着法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動溶着法によって強固に溶着される加工材
と、その溶着方法の提供。 【解決手段】 第１及び第２の各加工材の各接合面にお
いて、第１の加工材には第２の加工材方向に突出する突
部を設けると共に、第２の加工材には突部の当接面積よ
りも小さい開口面積を持つ開放孔を透設させ、突部と開
放孔とを整列するように配置可能とした振動溶着加工材
と、第１の加工材に形成した突部の当接面を第２の加工
材の当接面に当接させ、加圧しつつ、振動を付与して突
部を溶解させ、第２の加工材に形成した開放孔に流入さ
せ、第１及び第２の加工材の各接合面間でも溶着させる
ようにした振動溶着法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、熱可塑性材料か
らなる複数の加工材に相対振動を与えて摩擦熱により溶
着する振動溶着技術分野に属するものであって、殊に加
工材が必ずしも同質状に限定されることなく十分な溶着
処理をなしうる振動溶着加工材とその溶着法に係るもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の振動溶着加工機にあって
溶着される熱可塑性材料からなる加工材に振動を与えつ
つ、その対接面に加圧力を与えて溶着する技術は広く利
用されているが、一般的には良質の溶着状態を得るため
同種の材質の加工材Ａ、Ｂの接触面Ｆ１、Ｆ２と図６に
示すように加圧手段Ｃにより互いに圧接し、振動手段Ｄ
により加振して平坦状の溶着面ａ、ｂにおいて発熱さ
せ、溶着することが行われているが、大型の加工材Ａ、
Ｂ間の溶着は必ずしも十分ではなく、又同質の加工材
Ａ、Ｂにあってもガラスその他の添加材の含有量によっ
ては必ずしも期待される溶着結果が得られ難いという不
具合が懸念されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、前記の不
具合を解消しうるものを提供することであって、その解
決しようとする課題点を挙げれば次の如くである。
【０００４】この発明が解決しようとする第１の課題点
は、溶着処理される加工材間に材質的な適合性を欠如し
た異質の加工材同志をも安全に溶着処理しうるものを提
供することである。
【０００５】この発明が解決しようとする第２の課題点
は、溶着適合性のある加工材同志の溶着強度を向上させ
うるものを提供することである。
【０００６】この発明が解決しようとする第３の課題点
は、加工材同志が溶着適合性のある同質の材料で構成さ
れていてもガラスもしくは添加材の含有によって振動溶
着処理によって必ずしも十分な溶着強度を期待し難い場
合でも、十分強固に溶着処理しうるものを提供すること
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記した解決課題を解決
するためのこの発明の解決手段は次の通りである。
【０００８】(1) 振動溶着加工される熱可塑性材料から
なる複数の溶着加工材であって、第１及び第２の各加工
材の各接合面において、第１の加工材には第２の加工材
方向に突出する突部を設けると共に、第２の加工材には
前記突部の当接面積よりも小さい開口面積を持つ開放孔
を透設させ、前記突部と当該開放孔とを整列するように
配置可能とした振動溶着加工材。
【０００９】(2) 前記第２の加工材の接合面には前記第
１の加工材の突部の高さよりも浅い凹入状の当接面を形
成してフラッシュトップ状の接合面を形成し、前記当接
面に前記開放孔を透設した前記(1) 記載の振動溶着加工
材。
【００１０】(3) 前記第２の加工材の開放孔の形状を前
記第１の加工材に対面する側において小さく、対向する
開放側において拡張された形状とした前記(1) 又は(2)
記載の振動溶着加工材。
【００１１】(4) 前記開放孔の形状が前記第１の加工材
に対面する側において柱状孔であり、開放側において末
広状のテーパー孔である前記(3) 記載の振動溶着加工
材。
【００１２】(5) 振動溶着加工される熱可塑性材料から
なる複数の溶着加工材の振動溶着法であって、第１の加
工材に形成した突部の当接面を第２の加工材の当接面に
当接させ、第１及び第２の各加工材を互いに接近する方
向に加圧しつつ少なくともその一方に振動を付与して前
記当接面間において発熱させて前記突部を溶解させ、第
２の加工材に形成した開放孔に流入させると共に、第１
及び第２の加工材の各接合面間でも発熱させて両者を溶
着させるようにした振動溶着法。
【００１３】(6) 前記突部の当接面を第２の加工材の接
合面より凹入状とされた当接面に圧接して溶解させ、こ
の溶解された第１の加工材の突部が第２の加工材の開放
孔の柱状孔に続く末広状のテーパー孔にも流入して溶着
させるようにした前記(5) 記載の振動溶着法。
【００１４】(7) 前記突部で溶解された第１の加工材が
第２の加工材に形成された凹入状の当接面上に蓄積さ
れ、フラッシュトップ状の接合面によってその流出を阻
止させるようにして溶着させるようにした前記(5) 又は
(6) 記載の振動溶着法。
【００１５】以上の如くのこの発明の解決手段によれ
ば、強固な溶着がし難い異質の加工材もしくは大型の加
工材にあっても不用意に分離されることがなく確実に且
つ、強力に振動溶着しうるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態に基づいて説明する。
【００１７】(1) 構成 図１及び図２に示すように、例えばスチレン、ＡＢＳ樹
脂、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リエステル等の熱可塑性樹脂製のボール状の形状をなす
第１、第２の加工材Ｗ１、Ｗ２のリップ部Ｒ１、Ｒ２の
形状において特徴点があるものであって、第１の加工材
Ｗ１のリップ部Ｒ１の接合面Ｆ１には平坦状の当接面Ｔ
１を備えた突部Ｐ１を隆設する。
【００１８】又、第２の加工材Ｗ２のリップ部Ｒ２の周
辺部にはフラッシュトップ状の接合面Ｆ２を形成し、そ
の中央領域に凹入状の当接面Ｔ２を形成し、更に前記の
突部Ｐ１に整合するように、この当接面Ｔ２には突部Ｐ
１の当接面Ｆ１の当接面積Ｍ１よりも比較的に小さい開
口面積Ｍ２を形成した柱状の開放孔Ｈ２を開設し、この
開放孔Ｈ２に続くテーパー孔Ｈ３の開放端の開放面積Ｎ
２を概ね前記突部Ｐ１の当接面積Ｍ１に一致するように
形成している。
【００１９】図５には、この第１、第２の加工材Ｗ１、
Ｗ２を溶着処理するための振動溶着機１００が示されて
いる。
【００２０】即ち、加圧手段１０のリフトテーブル１１
上に交換可能に固設した下治具１２内には容器状の下側
の第２の加工材Ｗ２を装填可能とすると共に、第２の加
工材Ｗ２に対接されて溶着加工される上側の第１の加工
材Ｗ１を金属製の治具プレート２１を介装して振動手段
２０のバイブレータプレート２２の下面に垂設した上治
具２３内に装填可能となしており、電磁駆動型等の振動
発生手段３０をバイブレータスプリング２４を介装して
前記バイブレータプレート２２に連結しており、加工材
Ｗ１、Ｗ２のリップ部Ｒ１、Ｒ２を上治具２３と下治具
１２の間で圧接状に挾持して振動溶着させうるように配
備している。
【００２１】又、操作指令部４０には少なくとも溶着寸
法設定部４１、作動指示部４２、並びに表示部４３が設
けられており、制御部５０を介して前記の振動発生手段
３０並びにリフトテーブル作動手段６０に連係されてい
る。
【００２２】(2) 溶着処理 振動溶着機の動作 図１に示すように、上治具２３と下治具１２内に溶着さ
れる上側及び下側の加工材Ｗ１、Ｗ２をセットし、操作
指令部４０をマニュアル操作して溶着寸法を寸法設定部
４１により所要の寸法に設定し、作動指示部４２を操作
すると振動溶着機１００の設定、作動状態が表示部４３
に表示され、制御部５０を介して作動手段６０によりリ
フトテーブル１１が上昇されて加工材Ｗ１、Ｗ２のリッ
プ部Ｒ１、Ｒ２を上下治具２３、１２によって挾圧され
ると共に、振動発生手段３０が始動されて上治具２３に
より第１の加工材Ｗ１が振動されることとなってリップ
部Ｒ１、Ｒ２間が振動溶着されることとなるが、その詳
細な行程は後述の通りである。
【００２３】 溶着行程 図１に示すように、まずリップ部Ｒ１に突設した突部Ｐ
１の当接面Ｔ１がリップ部Ｒ２の凹入状の当接面Ｔ２に
当接されるが、この場合開放孔Ｈ２の面積Ｍ２は当接面
Ｔ１の面積Ｍ１よりも十分小さいので当接面Ｔ１、Ｔ２
間の接触域は保障されることとなる。
【００２４】この状態で両リップ部Ｒ１、Ｒ２は上下治
具２３、１２によって約５０ｋｇ〜１５００ｋｇ程度の
圧力で挾圧されて両当接面Ｔ１、Ｔ２は圧接状とされ、
しかも第１の加工材Ｗ１には振動手段２０によって、例
えば１００ＨＺ〜２４０ＨＺ程度の振動運動が付与され
当接面Ｔ１、Ｔ２間に摩擦熱が発生して突部Ｐ１が先端
から溶解され、図２に示す如くにその一部が次第に開放
孔Ｈ２内に侵入され、残部は凹入状の当接面Ｔ２上に蓄
積されつつ、リップ部Ｒ１、Ｒ２は次第に接近される。
【００２５】次いで、摩擦熱によって突部Ｔ１が順次溶
解され続けて図３に示すように突部Ｔ１の溶解された一
部は開放孔Ｈ２に続くテーパー孔Ｈ３にまで達すること
となる。
【００２６】又、この間、両リップ部Ｒ１、Ｒ２の接合
面Ｆ１、Ｆ２が接近し、遂には接触されると、この接合
面Ｆ１、Ｆ２間においても摩擦熱により溶解現象が発生
される。
【００２７】このような工程を通して振動発生手段３０
を約５〜１０秒間作動させた後、制御部５０により駆動
発生手段３０を停止させ、リップ部Ｒ１、Ｒ２が自然冷
却されるに十分な時間（２〜３秒間程度）保持した後に
リフトテーブル１１の作動手段６０により下治具１２を
下降させると下治具１２上に振動溶着された密閉状の容
器Ｃが形成されることとなる。
【００２８】従って、この容器Ｃにあっては第１及び第
２の加工材Ｗ１、Ｗ２が、そのリップ部Ｒ１、Ｒ２間に
おいて当接面Ｔ１、Ｔ２間で溶着されるばかりでなく、
突部Ｐ１が開放孔Ｈ２に侵入して開放孔Ｈ２内面に付着
し、しかもその外端がテーパ孔Ｈ３において拡張状の形
態となって固形化することとなるため、いわば抜け止め
状となり、第１及び第２の加工材Ｗ１、Ｗ２は強固溶着
されることとなって振動や衝撃を受けても分離されるお
それがないものである。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したこの発明によれば、次のよ
うな特有の効果を奏することが出来るものである。
【００３０】 異質で材料適合性のない加工材間にお
いても強力に振動溶着加工を施すことが出来る。
【００３１】 大型の加工材間でも十分な強度で振動
溶着することが出来る。
【００３２】 添加材が多い加工材間を安全に溶着処
理することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の要部を示すもので図４
の丸印で囲んだ部分の縦断面図。
【図２】図１に続く溶着処理行程を示す縦断面図。
【図３】図２に続く次行程を示す加工材の縦断面図。
【図４】この発明の加工材を振動溶着してなる容器の斜
視図。
【図５】振動溶着機のブロック説明図。
【図６】従来の溶着法によって形成された容器の側面
図。
【符号の説明】
Ｗ１、Ｗ２ 第１、第２の（溶着）加工材 Ｆ１、Ｆ２ 接合面 Ｐ１ 突部 Ｍ２ 開口面積 Ｈ２ 開放孔 Ｔ１、Ｔ２ 当接面 Ｈ３ テーパー孔

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 振動溶着加工される熱可塑性材料からな
    る複数の溶着加工材であって、第１及び第２の各加工材
    の各接合面において、第１の加工材には第２の加工材方
    向に突出する突部を設けると共に、第２の加工材には前
    記突部の当接面積よりも小さい開口面積を持つ開放孔を
    透設させ、前記突部と当該開放孔とを整列するように配
    置可能とした振動溶着加工材。
  2. 【請求項２】 前記第２の加工材の接合面には前記第１
    の加工材の突部の高さよりも浅い凹入状の当接面を形成
    してフラッシュトップ状の接合面を形成し、前記当接面
    に前記開放孔を透設した請求項１記載の振動溶着加工
    材。
  3. 【請求項３】 前記第２の加工材の開放孔の形状を前記
    第１の加工材に対面する側において小さく、対向する開
    放側において拡張された形状とした請求項１又は２記載
    の振動溶着加工材。
  4. 【請求項４】 前記開放孔の形状が前記第１の加工材に
    対面する側において柱状孔であり、開放側において末広
    状のテーパー孔である請求項３記載の振動溶着加工材。
  5. 【請求項５】 振動溶着加工される熱可塑性材料からな
    る複数の溶着加工材の振動溶着法であって、第１の加工
    材に形成した突部の当接面を第２の加工材の当接面に当
    接させ、第１及び第２の各加工材を互いに接近する方向
    に加圧しつつ少なくともその一方に振動を付与して前記
    当接面間において発熱させて前記突部を溶解させ、第２
    の加工材に形成した開放孔に流入させると共に、第１及
    び第２の加工材の各接合面間でも発熱させて両者を溶着
    させるようにした振動溶着法。
  6. 【請求項６】 前記突部の当接面を第２の加工材の接合
    面より凹入状とされた当接面に圧接して溶解させ、この
    溶解された第１の加工材の突部が第２の加工材の開放孔
    の柱状孔に続く末広状のテーパー孔にも流入して溶着さ
    せるようにした請求項５記載の振動溶着法。
  7. 【請求項７】 前記突部で溶解された第１の加工材が第
    ２の加工材に形成された凹入状の当接面上に蓄積され、
    フラッシュトップ状の接合面によってその流出を阻止さ
    せるようにして溶着させるようにした請求項５又は６記
    載の振動溶着法。
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