JP2005169721A

JP2005169721A - 振動溶着装置及び振動溶着方法

Info

Publication number: JP2005169721A
Application number: JP2003410401A
Authority: JP
Inventors: Koji Mayumi; 浩二真弓
Original assignee: Kojima Press Industry Co Ltd
Current assignee: Kojima Industries Corp
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】大きさの異なる３個以上の部材を振動溶着する場合に、前の溶着工程での溶着部の高さのバラツキを吸収し、安定して後工程の溶着が可能な振動溶着装置及び振動溶着方法を提供することを目的とする。
【解決手段】昇降機と、振動発生装置と、前記昇降機によって上昇または下降される下受治具２１と、前記振動発生装置により左右に振動される上受治具２２とを具備してなり、前記下受治具２１は、前記第３樹脂部材Ｃを載置して固定できる大きさを有し、前記上受治具２２は、第１樹脂部材Ａと平面形状が等しい押圧プレート２４と、該押圧プレート２４を前後左右にはガタなく上下には摺動可能な大きさの凹部が形成され、且つ下面が第２樹脂部材Ｂを押圧できる大きさを有する上受治具ブロック２３と、該上受治具ブロック２３の凹部底面と押圧プレート２４との間に配置された複数の押圧スプリング２５と複数のガイドブッシュ２６とを具備して成るように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動溶着装置及び振動溶着方法に関し、さらに詳しく述べると、樹脂部品を多段に積み重ねて振動溶着する場合に用い、確実に溶着できる振動溶着装置及び振動溶着方法に関する。

周知の通り、振動溶着方法とは、２つの樹脂部品を振動によりこすり合わせ、その時に摩擦面に発生する摩擦熱により２つの樹脂部品を接合させる方法である。

図３は振動溶着方法を実施するための溶着装置の１例を示す図である。この装置１は電磁振動を利用してワーク２，３間の溶着予定部に摩擦熱を発生させ、この摩擦熱により溶着予定部の材料を溶融し、その後の冷却固化によりワーク２，３を一体化接合するものである。そしてこの装置は、上面にワーク２を嵌め込むための凹部４を形成した静止側の下受治具５と、下面にワーク３を嵌め込むための凹部６を形成した駆動側の上受治具７と、この上受治具７を電磁振動させる振動発生装置８とから構成されている。

そして前記振動発生装置８は、支持体９の天板下面に高剛性の弾性体１０，１０を介して振動体１１を左右方向へ可動自在に吊り下げると共に、その左右両側に電磁石１２，１２を対向配置し、前記振動体１１の下部に上受治具７を固定したものである。従って、左右の電磁石１２，１２に交互に電流を流すことにより、振動体１１を左右方向（矢印Ａ，Ａ′方向）へ交互に吸着して電磁振動を発生させ、その下部に固設した上受治具７を振動体１１と共に振動させることができる。

そして、下受治具５の上面に形成した凹部４内にフランジ２ａを有するワーク２を嵌め込み固定すると共に、上受治具７の下面に形成した凹部６内にワーク３を固定する。しかる後、下受治具５を適宜図示なき昇降機によって矢印Ｂ方向に上昇させ下受治具５と上受治具７との間にワーク２，３を挟み込み、ワーク２，３間の接合予定部を加圧接触させると共に、振動発生装置８によって上受治具７に加圧方向に直交する例えば振幅Ｉ〜１．２ｍｍ程度の電磁振動を発生させ、加圧接触部に局部的な摩擦熱を発生させてワーク２，３を溶着させることができる。

前記のような振動溶着装置では次のような問題がある。即ち、大きさの異なる３個以上の部材を振動溶着するには、先ず、図４（ａ）の如く、大きい部材Ｃに中間の部材Ｂを溶着した後、その上に小さい部材Ａを上受治具１３を用いて溶着させる第１の方法と、図４（ｂ）の如く、小さい部材Ａと中間の部材Ｂを溶着させた後、その下に大きい部材Ｃを上受治具１４を用いて溶着させる第２の方法とがある。この場合第１の方法では、どの溶着時にも下受治具１５が大きくなければならず、溶着機の大きさを小さくできない。他方第２の方法は、小さいものから溶着でき、下受治具１５もそれに合わせて小さくできるためコストダウンが可能である。

しかし、第２の方法では図４（ｂ）の如く、小さい部材Ａを中間の部材Ｂに溶着した際に溶着部の高さ寸法ｈにバラツキが生じているため、大きい部材Ｃの上に中間の部材Ｂを溶着する時、上受治具１４の凹部の底が小さい部材Ａに乗り上げ、中間の部材Ｂとの間に隙間Ｇが生じ、中間の部材Ｂの溶着予定部を押圧できず、図４（ｃ）の如く中間の部材Ｂの溶着予定部が変形するという問題がある。

特開平９−２４５５０８号公報

本発明は、上記のような従来の技術の問題点を解決することを目的とする。
本発明の目的は、大きさの異なる３個以上の部材を振動溶着する場合に、前の溶着工程での溶着部の高さのバラツキを吸収し、安定して後工程の溶着が可能な振動溶着装置及び振動溶着方法を提供することを目的とする。
本発明の上記したような目的やその他の目的は、以下の詳細な説明から容易に理解することができるであろう。

本発明の請求項１の振動溶着装置は、第１の樹脂部材Ａと、該第１の樹脂部材Ａより大きい第２の樹脂部材Ｂと、該第２の樹脂部材Ｂと同等又はそれより大きい第３の樹脂部材Ｃとを積み重ねて振動溶着するための振動溶着装置であって、昇降機と、振動発生装置と、前記昇降機によって上昇または下降される下受治具２１と、前記振動発生装置により左右に振動される上受治具２２とを具備してなり、前記下受治具２１は、前記第３樹脂部材Ｃを載置して固定できる大きさを有し、前記上受治具２２は、第１樹脂部材Ａと平面形状が等しい押圧プレート２４と、該押圧プレート２４を前後左右にはガタなく上下には摺動可能な大きさの凹部が形成され、且つ下面が第２樹脂部材Ｂを押圧できる大きさを有する上受治具ブロック２３と、該上受治具ブロック２３の凹部底面と押圧プレート２４との間に配置された複数の押圧スプリング２５と複数のガイドブッシュ２６とを具備して成ることを特徴とする。

また、本発明の請求項２の振動溶着方法は、第１樹脂部材Ａと、該第１樹脂部材Ａより大きい第２樹脂部材Ｂと、該第２樹脂部材Ｂと同等又はそれより大きい第３樹脂部材Ｃとを積み重ねて振動溶着するための振動溶着方法であって、請求項１に記載の振動溶着装置を用い、その下受治具２１に前記第２樹脂部材Ｂを固定すると共に、その上に前記第１樹脂部材Ａを載置し、該第１樹脂部材Ａを上受治具２２により第２樹脂部材Ｂに振動溶着する第１工程と、下受治具２１に前記第３樹脂部材Ｃを載置固定すると共に、その上に前記第１樹脂部材Ａを溶着した第２樹脂部材Ｂを載置し、該第２樹脂部材Ｂを上受治具２２により第３樹脂部材Ｃに振動溶着する第２工程とより成ることを特徴とする。

本発明によれば、以下の詳細な説明から理解されるように、大きさの異なる３個以上の部材を振動溶着する場合に、前の溶着工程での溶着部の高さのバラツキを吸収し、安定して後工程の溶着が可能な振動溶着装置及び振動溶着方法が得られる。

引き続いて、本発明をその実施例を参照して説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって限定されるものでないことは言うまでもない。

図１は本発明の振動溶着装置の実施例を樹脂部材と共に示す断面図である。本実施例は同図に示すように、下受治具２１、上受治具２２、及び下受治具２１を昇降させる図示なき昇降機、及び上受治具２２を左右に振動させる図示なき振動発生装置とを具備して構成されている。なお、Ａ，Ｂ，Ｃは第１,第２,第３の樹脂部材であり、第２の樹脂部材Ｂは第１の樹脂部材Ａよりも大きく、第３の樹脂部材Ｃは第２の樹脂部材Ｂと同等乃至は大きい。なお、前記昇降機及び振動発生装置は、従来と同様なものを用いることができるので、その説明は省略する。

前記下受治具２１は第２の樹脂部材Ｂ又は第３の樹脂部材Ｃを載置して固定（固定方法は適宜な方法でよい）できる台であり、前記昇降機により昇降される。また上受治具２２は、第１の樹脂部材Ａと平面形状が等しい押圧プレート２４と、該押圧プレート２４を前後左右にはガタなく、上下には摺動可能な凹部が形成され、且つ下面が第２の樹脂部材Ｂを押圧できる大きさを有する上受治具ブロック２３と、該上受治具ブロック２３の凹部底面と押圧プレート２４との間に配置された複数の押圧スプリング２５，２５′と複数のガイドブッシュ２６，２６′とを具備して構成されている。

なお、前記押圧スプリング２５，２５′は、押圧力を大きくするため剛性（ばね常数）の高いものが好ましい。またガイドブッシュ２６，２６′は加振時に押圧プレート２４が共振しないようにするために設けたものである。

次に、前記本発明の振動溶着装置を用いた振動溶着方法を説明する。
先ず図２（ａ）に示すように、下受治具２１上に第２の樹脂部材Ｂを載置固定すると共に、第１の樹脂部材Ａを上受治具２２の凹部にセットした後、下受治具２１を図示なき昇降機により上昇させて第２の樹脂部材Ｂを第１の樹脂部材Ａに接触させ押圧る。このとき、上受治具２２の外周が第２の樹脂部材Ｂに接触しないように隙間ｇができるようにする。同時に図示なき振動発生装置により上受治具２２を左右に振動させる。これにより第１の樹脂部材Ａと第２の樹脂部材Ｂの接触面に摩擦熱が発生し樹脂を溶融する。次いで、昇降機により下受治具２１を上昇させ第１の樹脂部材Ａに第２の樹脂部材Ｂを押圧して両者を溶着す。

次に、図２（ｂ）に示すように、下受治具２１上に第３の樹脂部材Ｃを載置固定すると共に、すでに溶着されている第１の樹脂部材Ａと第２の樹脂部材Ｂを上受治具２２にセットしておき、下受治具２１を図示なき昇降機により上昇させて、第３の樹脂部材Ｃを第２の樹脂部材Ｂに接触させる。このとき、上受治具２２の外周が第２の樹脂部材Ｂを押圧するように下受治具２１を押圧する。同時に図示なき振動発生装置により上受治具２２を左右に振動させる。これにより第３の樹脂部材Ｃと第２の樹脂部材Ｂの接触面に摩擦熱が発生し樹脂を溶融する。次いで、昇降機により下受治具２１を上昇させ第２の樹脂部材Ｂに第３の樹脂部材Ｃを押圧して両者を溶着す。

上記のように溶着する溶着方法は、すでに溶着されている第１の樹脂部材Ａと第２の樹脂部材Ｂを第３の樹脂部材Ｃに溶着するとき、上受治具２２の外周が第２の樹脂部材Ｂを押圧することにより、第２の樹脂部材Ｂの外周が図４（Ｃ）の如く変形し溶着不良を生ずることなく、完全な溶着ができる。

本発明は、前記実施の形態で説明したような樹脂部品を多段に積み重ねて振動溶着する場合に用い、確実に溶着でき、自動車部品、家電部品等に適用することができる。

本発明の振動溶着装置の実施の形態を示す断面図である。本発明の振動溶着装置の実施の形態の作用を説明するための図である。従来の振動溶着装置の１例を示す断面図である。発明が解決しようとする課題を説明するための図である。

符号の説明

２１…下受治具
２２…上受治具
２３…上受治具ブロック
２４…押圧プレート
２５，２５′…押圧スプリング
２６，２６′…ガイドブッシュ
Ａ…第１の樹脂部材
Ｂ…第２の樹脂部材
Ｃ…第３の樹脂部材

Claims

第１の樹脂部材（Ａ）と、該第１の樹脂部材（Ａ）より大きい第２の樹脂部材（Ｂ）と、該第２の樹脂部材（Ｂ）と同等又はそれより大きい第３の樹脂部材（Ｃ）とを積み重ねて振動溶着するための振動溶着装置であって、
昇降機と、振動発生装置と、前記昇降機によって上昇または下降される下受治具（２１）と、前記振動発生装置により左右に振動される上受治具（２２）とを具備してなり、前記下受治具（２１）は、前記第３樹脂部材（Ｃ）を載置して固定できる大きさを有し、前記上受治具（２２）は、第１樹脂部材（Ａ）と平面形状が等しい押圧プレート（２４）と、該押圧プレート（２４）を前後左右にはガタなく上下には摺動可能な大きさの凹部が形成され、且つ下面が第２樹脂部材（Ｂ）を押圧できる大きさを有する上受治具ブロック（２３）と、該上受治具ブロック（２３）の凹部底面と押圧プレート（２４）との間に配置された複数の押圧スプリング（２５）と複数のガイドブッシュ（２６）とを具備して成ることを特徴とする振動溶着装置。
第１樹脂部材（Ａ）と、該第１樹脂部材（Ａ）より大きい第２樹脂部材（Ｂ）と、該第（２）樹脂部材（Ｂ）と同等又はそれより大きい第３樹脂部材（Ｃ）とを積み重ねて振動溶着するための振動溶着方法であって、
請求項１に記載の振動溶着装置を用い、その下受治具（２１）に前記第２樹脂部材（Ｂ）を固定すると共に、その上に前記第１樹脂部材（Ａ）を載置し、該第１樹脂部材（Ａ）を上受治具（２２）により第２樹脂部材（Ｂ）に振動溶着する第１工程と、下受治具（２１）に前記第３樹脂部材（Ｃ）を載置固定すると共に、その上に前記第１樹脂部材（Ａ）を溶着した第２樹脂部材（Ｂ）を載置し、該第２樹脂部材（Ｂ）を上受治具（２２）により第３樹脂部材Ｃに振動溶着する第２工程とより成ることを特徴とする振動溶着方法。