JP2006218822A - 加工品の溶着加工方法及び溶着加工製品 - Google Patents

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Abstract

【課題】 製品に熱変形を低減し、加工品同士の溶着強度を向上できる溶着加工製品を提供する。
【解決手段】 第２加工品１２の接合面１２ａに、第１加工品１１の接合面１１ａと互いに振動溶着される第１凸条１３及び第２凸条１４Ａ，１４Ｂを設け、この第１凸条１３及び第２凸条１４Ａ，１４Ｂと第１加工品１１の接合面１１ａとを振動溶着機により振動溶着する時に若しくは振動溶着後に、冷却流体供給源２６からの冷却流体を供給口１５から第１凸条１３で囲まれた領域内に供給するとともに排出口１６から排出することにより領域内を冷却するように構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱可塑性材からなる加工品を面接触させた状態で、その面方向に相対振動させることにより生じる摩擦熱で溶着できるようにした加工品の溶着加工方法及び溶着加工製品に関するものである。
自動車などの車両において、その助手席や運転席などの前面部を覆う内装パネルの内側にはエアーバック装置が装着されており、このエアーバック装置は、車両が衝突した時などの衝撃力で内蔵のインフレータを動作させることによりエアーバックを急速に膨張展開させ、この膨張展開時の圧力で、内装パネルに設けた破断開放部を破断すると同時に、この破断により開口された開口部からエアーバックをパネル外に膨張展開させることで助手席などの乗客を衝突時の衝撃から保護するようにしている。
このようなエアーバック装置が装着される内装パネルの内側、特に破断用開放部が形成される内装パネルの裏面箇所には、内装パネルと同質の熱可塑性樹脂材からなる補強部材を溶着し、これにより、破断用開放部分が内装パネルの外側から加えられる衝撃力で凹状に変形されたり、あるいは破断されたりするのを防止すると共に、破断用開放部分がエアーバックの膨張展開で開口された時に破断用開放部分が内装パネルから分離されて飛散されるのを防止するようにしている。このような内装パネルと補強部材との溶着には振動溶着機が使用される（例えば、特許文献１参照）。
特許第３０４３６０４号
ところで、振動溶着機により溶着される内装パネルや補強部材などの加工品は熱可塑性樹脂材から成形され、そして、互いに振動溶着される加工品同士の接合面は、両接合面が共に平面の場合または一方が平面で他方が凹凸面を呈するように構成されている。
このような加工品同士を振動溶着する場合は、両加工品を振動溶着機にセットし、両加工品の接合面を互いに接触させ、この両加工品を加圧状態で接合面の面方向に相対振動させる。これにより、両加工品の接触部位は摩擦熱で溶融され両者は接着される。
しかしながら、このような従来の溶着加工製品では、その加工品同士の溶着強度を確保するために加工品に作用する振動摩擦時間を長く設定すると接合部位の溶融熱が該接合部位に連なる部位に伝達され、その部位に熱変形を生じさせる。特に自動車などの内装パネルに使用される化粧パネルのように、硬質ポリプロピレン基板と発泡ポリプロピレン中間層と、この発泡ポリプロピレン中間層の表面をカバーする熱可塑性ポリオレフィン皮膜との積層構造からなる加工品の場合には、発泡ポリプロピレン中間層や熱可塑性ポリオレフィン皮膜が接合部位の溶融熱によって軟化または溶融してしまい、その結果、化粧パネルの表面に凹凸などの変形が生じ、製品の品質を低下させるという問題がある。また、製品に熱変形が生じないように振動摩擦時間を短く設定すると加工品同士の溶着強度が低下してしまい、その溶着箇所が剥離し易くなるという問題があった。
本発明は上記のような従来の問題点を解決するためになされたもので、製品に熱変形を大幅に低減できるとともに加工品同士の溶着強度を向上できるようにした加工品の溶着加工方法及び溶着加工製品を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明にかかる加工品の溶着加工方法は、互いに振動溶着される接合面と、前記接合面の一方に該接合面の周囲を囲むように形成された第１凸条と、前記第１凸条で囲まれた領域内に形成された複数の第２凸条と、前記領域内を冷却する冷却流体の供給口及び排出口とを有する第１及び第２加工品を備え、前記第１及び第２加工品の他方の接合面に前記第１及び第２凸条を互いに重ね合わせて振動溶着機にセットするとともにこれらを加圧状態に保持し、前記振動溶着機で前記第１及び第２加工品を振動させることにより前記第１及び第２凸条とこれに接する他方の接合面とを溶着し、前記振動溶着中若しくは振動溶着後に冷却流体供給源からの冷却流体を前記供給口から前記領域内に供給して、前記排出口から排出することにより該領域内を冷却するようにしたことを特徴とする。
また、本発明の溶着加工製品は、熱可塑性材の第１加工品及び第２加工品を備え、前記第１及び第２加工品は互いに振動溶着される接合面をそれぞれ有し、前記第１及び第２加工品の一方の接合面に前記第１及び第２加工品の他方の接合面と振動溶着される第１凸条が前記一方の接合面の周囲を囲むように形成され、前記第１凸条で囲まれた領域内には前記他方の接合面と振動溶着される複数の第２凸条が形成され、前記領域の内部を冷却する冷却流体の供給口及び排出口が前記第１及び第２加工品の少なくとも一方に接合面に設けられていることを特徴とする。
本発明にかかる溶着加工方法及び溶着加工製品によれば、第１及び第２加工品の一方の接合面に設けた第１及び第２凸条と他方の接合面とを振動溶着する時若しくは振動溶着後に、冷却流体供給源からの冷却流体を供給口から領域内に供給するとともに排出口から排出することにより領域内を冷却されるようにしたので、互いに溶着される接合部以外の部位が溶融温度になるのを抑制する。これにより、製品に熱変形を大幅に低減できるとともに加工品同士の溶着強度を向上できる。
本実施の形態による加工品の溶着加工方法及び溶着加工製品の特徴は、第１及び第２加工品の一方の接合面に設けた第１及び第２凸条と他方の接合面とを振動溶着する時若しくは振動溶着後に、冷却流体供給源からの冷却流体を供給口から第１凸条で囲まれた領域内に供給するとともに排出口から排出することにより前記領域内を冷却し、これにより、互いに溶着される接合部以外の部位が溶融温度になるのを抑制する。
この構成により、製品に熱変形を大幅に低減できるとともに加工品同士の溶着強度を向上できる。
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施例１における溶着加工製品の一部の縦断側面図、図２は図１の２−２線に沿う加工品の平面図、図３は本実施例１に示す加工品を溶着する振動溶着機の概略構成図、図４は本実施例１における加工品の溶着工程を示す説明用断面図である。
図１において、溶着加工製品１０は、ポリプロピレン樹脂などの熱可塑性樹脂を主原料として成形された合成樹脂製の車両用内装パネル等に相当する第１加工品１１と、オレフィン系エラストマー又はウレタン系エラストマーなどの熱可塑性樹脂材によって形成されたパネル用補強部材等に相当する第２加工品１２とを備え、第２加工品１２は第１加工品１１の裏面に振動溶着によって固着されるようになっている。
第１加工品１１は裏面に所要面積の接合面１１ａを有し、第２加工品１２は、第１加工品１１の接合面１１ａに対応した所要面積の接合面１２ａを有している。
第２加工品１２の接合面１２ａには、図１及び図２に示すように、第１加工品１１の接合面１１ａと振動溶着される第１凸条１３（高さが０.５〜１.０ｍｍ程度）が接合面１２ａの周囲を囲むように矩形枠状に形成されている。
この第１凸条１３で囲まれた領域内には、図２に示すように、第１凸条１３の相対向する一方の長辺部１３ａから他方の長辺部１３ｂに向けて延在する複数の第２凸条１４Ａ（高さが０.５〜１.０ｍｍ程度）と他方の長辺部１３ｂら一方の長辺部１３ａに向けて延在する複数の第２凸条１４Ｂ（高さが０.５〜１.０ｍｍ程度）が長辺方向に一定の間隔をおいて交互に設けられている。また、第１凸条１３で囲まれた領域の中心箇所には該領域内部を冷却する圧縮されたエアーなどからなる冷却流体の供給口１５が形成され、さらに上記領域内の対角線上の隅部に位置する第１凸条１３の箇所には冷却流体の排出口１６がそれぞれ形成されている。また、第１凸条１３と第２凸条１４Ａ，１４Ｂは上記領域内を蛇行する冷却流体の流動通路１７を形成し、この通路１７は供給口１５及び排出口１６に連通されている。また、第２凸条１４Ａ，１４Ｂは第１加工品１１の接合面１１ａと振動溶着されるものである。
次に、図３に示す振動溶着機の構成について説明する。
振動溶着機２０は、図３に示すように、加圧手段２１、加圧テーブル２２、加圧用治具２３、溶着用治具２４、振動発生手段２５、冷却流体供給源２６等を備えている。
加圧手段２１は加圧テーブル２２を上下方向に移動可能に支持するとともに振動溶着機２０の溶着動作時に加圧テーブル２２に対して溶着に必要な所定の圧力を付与する。
加圧テーブル２２の上面には加圧用治具２３が交換可能に取り付けられている。加圧用治具２３は、互いに溶着される加工品同士のうちの一方を保持するものであり、この加圧用治具２３の上面には第１加工品１１がセットされる構成になっている。
溶着用治具２４は、互いに溶着される加工品同士のうちの他方を保持するもので、この溶着用治具２４の下面には第２加工品１２がセットされる構成になっている。また、溶着用治具２４は加圧テーブル２２の上方に配置された振動発生手段２５に結合されている。
振動発生手段２５は、溶着用治具２４に溶着用の振動を付与するもので、図３に示すように、振動発生部２５１と、この振動発生部２５１により水平方向に振動されるように板ばね材等により構成された振動体２５２と、この振動体２５２の下面に設けた支持プレート２５３を備え、支持プレート２５３の下面には溶着用治具２４が交換可能に取り付けられている。
冷却流体供給源２６は、第１加工品１１と第２加工品１２との溶着部分に冷却流体を供給して溶着部分を冷却するもので、この冷却流体供給源２６の流体供給ホース２６１は溶着用治具２４に接続され、溶着用治具２４に設けた通路２４１を介して第２加工品１２の供給口１５に冷却流体供給源２６からの冷却流体が供給できるように構成されている。
次に第１加工品１１と第２加工品１２とを振動溶着する場合の動作について説明する。
まず、第１加工品１１を加圧用治具２３にセットし、第２加工品１２を溶着用治具２４にセットする。次いで加圧手段２１を動作して、加圧テーブル２２を上昇させ、加圧用治具２３を溶着用治具２４に近接させることにより、それぞれにセットされた第１加工品１１の接合面１１ａと第２加工品１２の第１凸条１３及び第２凸条１４Ａ，１４Ｂとを図４（Ａ）に示すように互いに接触させ、加圧手段２１により加圧状態に保持する。かかる状態で、冷却流体供給源２６からの冷却流体、例えば圧縮されたエアーなどの冷却されたエアーを流体供給ホース２６１及び通路２４１を通して第２加工品１２の供給口１５から第１凸条１３で囲まれた領域内に流入させる。この領域内に流入した冷却エアーは通路１７内を図２の矢印Ａに示すように流動しながら排出口１６から領域外へ排出される。これにより、領域内を冷却する。これと同時に、振動発生手段２５の振動発生部２５１を起動して、振動体２５２を図３の水平方向に振動させ、第１加工品１１の接合面１１ａと第２加工品１２の第１凸条１３及び第２凸条１４Ａ，１４Ｂ６との圧接面を互いに摩擦させる。すると、その摩擦熱により両者の圧接面が溶融され、両者は図４（Ｂ）に示すように接着される。この時、第１凸条１３で囲まれた領域内は冷却エアにより冷却されるので、実際に溶着される接合部以外の部位が溶融温度になるのを抑制できる。
このような本実施例１に示す溶着加工製品及び溶着加工方法によれば、第２加工品１２の接合面１２ａに、第１加工品１１の接合面１１ａと互いに振動溶着される第１凸条１３及び第２凸条１４Ａ，１４Ｂを設け、この第１凸条１３及び第２凸条１４Ａ，１４Ｂと第１加工品１１の接合面１１ａとを振動溶着機により振動溶着する時に、冷却流体供給源２６からの冷却流体を供給口１５から第１凸条１３で囲まれた領域内に供給するとともに排出口１６から排出することにより領域内を冷却するようにしたので、互いに溶着される第１凸条１３及び第２凸条１４Ａ，１４Ｂと第１加工品１１の接合面１１ａとの接合部位以外の部位が溶融温度になるのを抑制することができる。これにより、加工品同士の振動摩擦時間を長くしても第１加工品１１などに溶融熱により熱変形するのを大幅に低減できるとともに、製品の品質を低下させることもなく、しかも、加工品同士の接合に必要な溶着強度を確保できるほか、溶着部位か部分的に剥離されるのを未然に防止できる。
したがって、溶着加工製品が、例えば自動車などの内装パネルに使用される化粧パネルのように、硬質ポリプロピレン基板と発泡ポリプロピレン中間層と、この発泡ポリプロピレン中間層の表面をカバーする熱可塑性ポリオレフィン皮膜との積層構造からなる加工品であっても、発泡ポリプロピレン中間層や熱可塑性ポリオレフィン皮膜が接合部位の溶融熱によって軟化されたり、または溶融されたりすることがなくなり、その結果、加工製品の表面に凹凸などの変形が生じるのを防止できる効果がある。
次に、図５により本発明にかかる溶着加工製品の実施例２について説明する。
図５は本実施例２に示す溶着加工製品の一部の縦断側面図である。この図５において、図１と同一の構成要素には同一符号を付してその構成説明を省略し、図１と異なる部分を重点に述べる。
上記図１に示す実施例１と異なる部分は、図５から明らかなように、第２加工品１２の第１凸条１３及び第２凸条１４Ａ，１４Ｂが溶着される第１加工品１１の接合面１１ａに、摩擦抵抗を増大するための微細な凹凸１１ｂ、例えば梨地状の微細凹凸またはシボなどを設けたところにある。
このような本実施例２によれば、第１凸条１３及び第２凸条１４Ａ，１４Ｂが振動溶着される第１加工品１１の接合面１１ａに摩擦抵抗を増大するための微細な凹凸１１ｂが形成されているため、加工品の溶着に要する振動溶着時間を短縮でき、かつ加工品の溶着を確実にできる。
なお、上記実施例１では、第１凸条１３及び第２凸条１４Ａ，１４Ｂを第２加工品１２の接合面１２ａに形成する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、第１加工品１１の接合面１１ａに形成するようにしてよい。
また、本発明における摩擦抵抗増大用の微細な凹凸１１ｂは、第１加工品１１の接合面１１ａに設けるものに限らず、第２加工品１２の第１凸条１３及び第２凸条１４Ａ，１４Ｂにも設けるようにしてもよい。
また、第２加工品１２の接合面１２ａ（または、第１加工品１１の接合面１１ａ）に形成される第１凸条１３及び第２凸条１４Ａ，１４Ｂのパターン形状は図２に示す形状のものに限定されない。例えば、第１凸条１３で囲まれる領域内の第２凸条を渦巻状に形成する構造のもの、あるいは第１凸条１３で囲まれる領域の供給口１５から第１凸条１３に達するように延在させた直線状の第２凸条を供給口１５を中心にして放射状に設け、この隣合う第２凸条で区画された各領域に排出口１６を設ける構造のものであってもよい。また、第１凸条１３で囲まれた領域の冷却を行う冷却流体供給口１５及び排出口１６の数は、実施例１に示した１〜２個のものに限らず、２個以上設けるようにしてもよい。
また、第１加工品１１及び第２加工品１２のうち、自動車などの内装パネルのように、その内側に配置される第２加工品１２を半透明な熱可塑性樹脂材により成形してもよい。この場合、第１及び第２加工品の溶着状態を外部から目視することができる。
また、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。
また、エアーバッグ装置のリッド(蓋体)を第１加工品１１及び第２加工品１２で構成するようにしてもよい。
また、本発明における第１及び第２加工品の冷却タイミングは、振動溶着している時に限らず、振動溶着後であっても良い。
本発明の実施例１における溶着加工製品の一部の縦断側面図である。 図１の２−２線に沿う加工品の平面図である。 本実施例１に示す加工品を溶着する振動溶着機の概略構成図である。 本実施例１における加工品の溶着工程を示す説明用断面図である。 本発明の実施例２に示す溶着加工製品の一部の縦断側面図である。
符号の説明
１０ 溶着加工製品
１１ 第１加工品
１１ａ 接合面
１２ 第２加工品
１２ａ 接合面
１３ 第１凸条
１４Ａ，１４Ｂ 第２凸条
１５ 供給口
１６ 排出口
２０ 振動溶着機
２１ 加圧手段
２２ 加圧テーブル
２３ 加圧用治具
２４ 溶着用治具
２５ 振動発生手段
２６ 冷却流体供給源。

Claims (7)

  1. 互いに振動溶着される接合面と、前記接合面の一方に該接合面の周囲を囲むように形成された第１凸条と、前記第１凸条で囲まれた領域内に形成された複数の第２凸条と、前記領域内を冷却する冷却流体の供給口及び排出口とを有する第１及び第２加工品を備え、
    前記第１及び第２加工品の他方の接合面に前記第１及び第２凸条を互いに重ね合わせて振動溶着機にセットするとともにこれらを加圧状態に保持し、前記振動溶着機で前記第１及び第２加工品を振動させることにより前記第１及び第２凸条とこれに接する他方の接合面とを溶着し、前記振動溶着中若しくは振動溶着後に冷却流体供給源からの冷却流体を前記供給口から前記領域内に供給して、前記排出口から排出することにより該領域内を冷却するようにしたことを特徴とする加工品の溶着加工方法。
  2. 前記他方の接合面及び該他方の接合面に接触する前記第１、第２凸条の面の少なくとも一方に摩擦抵抗を増大するための微細凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１記載の加工品の溶着加工方法。
  3. 前記第１及び第２加工品のうち、少なくとも一方に配置される加工品が半透明な熱可塑性材で成形されていることを特徴とする請求項１記載の加工品の溶着加工方法。
  4. 熱可塑性材の第１加工品及び第２加工品を備え、
    前記第１及び第２加工品は互いに振動溶着される接合面をそれぞれ有し、前記第１及び第２加工品の一方の接合面に前記第１及び第２加工品の他方の接合面と振動溶着される第１凸条が前記一方の接合面の周囲を囲むように形成され、前記第１凸条で囲まれた領域内には前記他方の接合面と振動溶着される複数の第２凸条が形成され、前記領域の内部を冷却する冷却流体の供給口及び排出口が前記第１及び第２加工品の少なくとも一方に接合面に設けられていることを特徴とする溶着加工製品。
  5. 前記他方の接合面及び該他方の接合面に接触する前記第１、第２凸条の面の少なくとも一方に摩擦抵抗を増大するための微細凹凸が形成されていることを特徴とする請求項４記載の溶着加工製品。
  6. 前記第１及び第２加工品のうち、少なくとも一方に配置される加工品が半透明な熱可塑性材で成形されていることを特徴とする請求項４記載の溶着加工製品。
  7. 前記第１及び第２加工品がエアーバッグ装置のリッド（蓋体）であることを特徴とする請求項４記載の溶着加工製品。
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