JP2009172868A - Vibration welding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ソフト層を有する合成樹脂製部材を他の合成樹脂製部材に振動溶着により接合する振動溶着方法に関するものである。 The present invention relates to a vibration welding method for joining a synthetic resin member having a soft layer to another synthetic resin member by vibration welding.
一般に、自動車の内装部品である、ソフト層を有するソフトインストルメントパネル等の合成樹脂製部材に、エアバックドア等の他の合成樹脂製部材が振動溶着により接合されている。
なお、ソフト層は、合成ゴムやウレタン等で構成されており、ソフトインストルメントパネル等の合成樹脂製部材はポリプロピレン樹脂で構成されている。また、エアバックドア等の他の合成樹脂製部材はポリエチレン樹脂で構成されている。
そこで、従来の振動溶着方法を図3に基いて説明する。
まず、図3(a)に示すように、ソフト層2を有する合成樹脂製部材3と他の合成樹脂製部材4とを溶着箇所5にて当接させる。続いて、図3(b)に示すように、ソフト層2を一定圧(例えば500kgf(6.0kgf/cm2))で加圧する。続いて、図3(c)及び(d)に示すように、その加圧状態を維持しながら他の合成樹脂製部材4への振動を開始して、該溶着箇所5を振動溶着する。その後、図3(e)に示すように、ソフト層2への加圧が取り除かれ、ソフト層2を有する合成樹脂製部材3と他の合成樹脂製部材4との溶着作業が完了する。
In general, another synthetic resin member such as an airbag door is joined by vibration welding to a synthetic resin member such as a soft instrument panel having a soft layer, which is an interior part of an automobile.
The soft layer is made of synthetic rubber, urethane, or the like, and the synthetic resin member such as a soft instrument panel is made of polypropylene resin. Other synthetic resin members such as airbag doors are made of polyethylene resin.
A conventional vibration welding method will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 3A, the synthetic resin member 3 having the
しかしながら、従来の振動溶着方法では、振動溶着の際、ソフト層2が圧縮しており、図3(c)に示す振動開始時点と、図3(d)に示す振動終了時点とにおいて、ソフト層2の圧縮量(つぶれ量)が相違するために、インラインにおいて、正確な溶着量(合成樹脂製部材3と他の合成樹脂製部材4との重合部分の高さ)を測定することができない。
すなわち、従来の振動溶着方法では、図3(c)に示す振動開始時点における、ソフト層2を含む合成樹脂製部材3と他の合成樹脂製部材4とを合わせた全高Aから図3(d)に示す振動終了時点のソフト層2を含む合成樹脂製部材3と他の合成樹脂製部材4とを合わせた全高Bを差し引いた値(A−B)を溶着量として計測していた。
しかしながら、この方法では、図3(d)に示す振動終了時点においてソフト層2が若干圧縮しておりその圧縮量C(略0.3mm)が溶着量に含まれるために、実際の溶着量が正確に計測されていなかった。しかも、インラインにおいては、図3(d)に示す振動終了時点におけるソフト層2の圧縮量Cを計測することは不可能であった。
なお、溶着量の正確な管理は、製品の品質管理上大変重要なことであり、従来、振動時間によって溶着箇所の品質管理が行われていたのに対して、振動時間に加え溶着量を正確に計測することで、より信頼性の高い品質管理が可能になる。
However, in the conventional vibration welding method, the
That is, in the conventional vibration welding method, the total height A of the synthetic resin member 3 including the
However, in this method, the
In addition, accurate management of the amount of welding is very important for product quality control. Conventionally, quality control of the welding location was performed by vibration time, but in addition to vibration time, the amount of welding was accurately controlled. This makes it possible to perform more reliable quality control.
また、特許文献1には、車両用内装品の固着方法に関する発明が開示されており、該車両用内装品の固着方法では、溶着装置の載置盤上に表皮板を載置して、その表皮板上に芯材を載置し、ホーンを芯材に押し付け、該ホーンを振動させると、芯材のホーンが押し付けられた箇所が振動する。その後、その振動エネルギーによって芯材が溶融されると共に、ホーンの延長上に位置する芯材と表皮板のフォーム層との接触箇所が振動に伴う摩擦熱によって溶融される。そして、芯材及びフォーム層が溶着に必要な量だけ溶融されたら、シリンダ機構によって超音波発生源及び振動子を上方へ移動させ、ホーンを芯材から上方へ離間させると、芯材及びフォーム層の溶融箇所が固化し、表皮材のフォーム層が芯材の表面に溶着される。
上述したように、図3に示す従来の振動溶着方法では、振動溶着の際、ソフト層2が圧縮しており、図3(c)に示す振動開始時点と、図3(d)に示す振動終了時点とにおいて、ソフト層2の圧縮量が相違するために、インラインにおいて、正確な溶着量を測定することができない。
As described above, in the conventional vibration welding method shown in FIG. 3, the
また、特許文献1には、芯材及びフォーム層が溶着に必要な量だけ溶融する、との開示はあるが、溶着に必要な溶融量(溶着量)を正確に計測する手段が開示されておらず、上述した問題を解決することはできない。 Further, Patent Document 1 discloses that the core material and the foam layer are melted by an amount necessary for welding, but a means for accurately measuring the melt amount (welding amount) necessary for welding is disclosed. The above-mentioned problem cannot be solved.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ソフト層を有する合成樹脂製部材を他の合成樹脂製部材に振動溶着する際、インラインにおいて、正確な溶着量を計測することのできる振動溶着方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a point, and when a synthetic resin member having a soft layer is vibration welded to another synthetic resin member, vibration capable of measuring an accurate welding amount in-line. It aims at providing the welding method.
上記課題を解決するために、本発明の振動溶着方法は、ソフト層を有する合成樹脂製部材を他の合成樹脂製部材に振動溶着する振動溶着方法において、前記ソフト層を有する合成樹脂製部材と前記他の合成樹脂製部材とを溶着箇所にて当接させて、前記ソフト層を一定の圧力で圧縮させる第1圧縮ステップと、次に、前記ソフト層への加圧を前記一定の圧力よりも低圧の圧力に変換する第2圧縮ステップと、次に、該第2圧縮ステップと同じ圧力で前記ソフト層を加圧した状態で、前記溶着箇所に振動を付与して該溶着箇所を振動溶着する溶着ステップと、を備えることを特徴としている。
これにより、振動溶着している際、従来のようにソフト層が圧縮されないので、インラインにおいて、正確な溶着量を計測することができる。
なお、本発明の振動溶着方法の各種態様およびそれらの作用については、以下の発明の態様の項において詳しく説明する。
In order to solve the above problems, the vibration welding method of the present invention is a vibration welding method in which a synthetic resin member having a soft layer is vibration welded to another synthetic resin member, and the synthetic resin member having the soft layer A first compression step in which the other synthetic resin member is brought into contact at a welding location and the soft layer is compressed at a constant pressure; and then, the pressure applied to the soft layer is increased from the constant pressure. A second compression step for converting the pressure into a low pressure, and then, in a state where the soft layer is pressurized at the same pressure as the second compression step, vibration is applied to the welded portion to vibrate the welded portion. And a welding step.
Thereby, when the vibration welding is performed, the soft layer is not compressed as in the prior art, so that an accurate welding amount can be measured in-line.
Various aspects of the vibration welding method of the present invention and their functions will be described in detail in the section of the following aspect of the invention.
(発明の態様)
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明(以下、「請求可能発明」という場合がある。)の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。なお、各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付して、必要に応じて他の項を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載、実施の形態等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要件を付加した態様も、また、各項の態様から構成要件を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、(1)項、(2)項、(4)項の各々が、請求項1乃至3の各々に相当する。
(Aspect of the Invention)
In the following, some aspects of the invention that can be claimed in the present application (hereinafter sometimes referred to as “claimable invention”) will be exemplified and described. In addition, each aspect is divided into a term like a claim, it attaches | subjects a number to each term, and is described in the format which quotes another term as needed. This is for the purpose of facilitating the understanding of the claimable invention, and is not intended to limit the combinations of the constituent elements constituting the claimable invention to those described in the following sections. In other words, the claimable invention should be construed in consideration of the description, embodiments, etc. accompanying each section, and as long as the interpretation is followed, there may be embodiments in which other constituent elements are added to the aspects of each section. In addition, an aspect in which the constituent elements are deleted from the aspect of each item can be an aspect of the claimable invention. In each of the following items, each of items (1), (2), and (4) corresponds to each of claims 1 to 3.
(1)ソフト層を有する合成樹脂製部材を他の合成樹脂製部材に振動溶着する振動溶着方法において、前記ソフト層を有する合成樹脂製部材と前記他の合成樹脂製部材とを溶着箇所にて当接させて、前記ソフト層を一定の圧力で圧縮させる第1圧縮ステップと、次に、前記ソフト層への加圧を前記一定の圧力よりも低圧の圧力に変換する第2圧縮ステップと、次に、該第2圧縮ステップと同じ圧力で前記ソフト層を加圧した状態で、前記溶着箇所に振動を付与して該溶着箇所を振動溶着する溶着ステップと、を備えることを特徴とする振動溶着方法。
従って、(1)項の振動溶着方法は、第1圧縮ステップでは、ソフト層を有する合成樹脂製部材と他の合成樹脂製部材とを溶着箇所にて当接させて、ソフト層を一定の圧力で圧縮させ、次に、第2圧縮ステップでは、ソフト層への加圧を前記一定の圧力よりも低圧の圧力に変換して、次に、溶着ステップでは、第2圧縮ステップと同じ圧力でソフト層を加圧した状態で、溶着箇所に振動を付与して該溶着箇所を振動溶着させているため、振動溶着している際、従来のようにソフト層が圧縮しないので、インラインにおいて、正確な溶着量を計測することができる。
なお、(1)項の振動溶着方法は、ソフト層の性質を有効に利用して成されたものである。すなわち、ソフト層は、該ソフト層を一定の圧力(α値)で圧縮させた時の剛性よりも、まず、ソフト層を前記一定の圧力(α値)よりも高い圧力(β値)で加圧し、その後、ソフト層への加圧をβ値からα値へ変換させて圧縮させた時の剛性の方が大きくなる性質を有しているために、(1)項の振動溶着方法を採用すると、振動溶着している際、ソフト層は、従来のように圧縮されないのである。
(1) In a vibration welding method in which a synthetic resin member having a soft layer is vibration welded to another synthetic resin member, the synthetic resin member having the soft layer and the other synthetic resin member are welded at a welding location. A first compression step for abutting and compressing the soft layer at a constant pressure; and a second compression step for converting pressure applied to the soft layer to a pressure lower than the constant pressure; Next, in a state where the soft layer is pressurized with the same pressure as that of the second compression step, a vibration step is provided that includes applying a vibration to the welding location to vibrate the welding location. Welding method.
Therefore, in the vibration welding method of the item (1), in the first compression step, the synthetic resin member having the soft layer and another synthetic resin member are brought into contact with each other at the welding position, and the soft layer is kept at a constant pressure. Then, in the second compression step, the pressure applied to the soft layer is converted to a pressure lower than the constant pressure, and then in the welding step, the soft pressure is the same as that in the second compression step. In the state where the layer is pressurized, vibration is applied to the welded part to vibrate the welded part, so when the vibration is welded, the soft layer is not compressed as in the prior art. The amount of welding can be measured.
In addition, the vibration welding method of the item (1) is made by effectively utilizing the properties of the soft layer. That is, the soft layer first applies the soft layer at a pressure (β value) higher than the constant pressure (α value) than the rigidity when the soft layer is compressed at a constant pressure (α value). After that, the vibration welding method of (1) is adopted because it has the property that the rigidity becomes larger when the pressure applied to the soft layer is compressed by converting from β value to α value. Then, during vibration welding, the soft layer is not compressed as in the prior art.
(2)前記第1圧縮ステップにおける加圧時間は、前記第2圧縮ステップにおける加圧時間よりも長く設定されることを特徴とする(1)項に記載の振動溶着方法。
従って、(2)項の振動溶着方法では、第1圧縮ステップにおける加圧時間は、第2圧縮ステップにおける加圧時間よりも長く設定されるので、振動溶着している際、ソフト層の圧縮を確実に抑制することができる。
(2) The vibration welding method according to (1), wherein the pressurization time in the first compression step is set longer than the pressurization time in the second compression step.
Therefore, in the vibration welding method of (2), since the pressurization time in the first compression step is set longer than the pressurization time in the second compression step, the soft layer is compressed during vibration welding. It can be surely suppressed.
(3)前記ソフト層は、一定圧で圧縮させた時の剛性よりも、まず、前記一定圧よりも高圧で加圧し、その後、前記一定圧に低下させた時の剛性の方が大きくなる性質を有することを特徴とする(1)項または(2)項に記載の振動溶着方法。
従って、(3)項の振動溶着方法では、振動溶着している際、ソフト層が従来のように圧縮されず、しかも、振動溶着の際の振動が、ソフト層に吸収されにくくなり溶着箇所に集中するので、正確な溶着量を計測できると共に、溶着時間を従来よりも短縮することができる。
(3) The soft layer has a property that the rigidity when the soft layer is first pressurized at a pressure higher than the constant pressure and then lowered to the constant pressure is larger than the rigidity when compressed at a constant pressure. The vibration welding method according to item (1) or (2), characterized by comprising:
Therefore, in the vibration welding method of item (3), the soft layer is not compressed as in the prior art during vibration welding, and the vibration during vibration welding is less likely to be absorbed by the soft layer, resulting in a weld location. Since the concentration is concentrated, it is possible to measure an accurate amount of welding and to shorten the welding time as compared with the conventional technique.
(4)前記ソフト層を有する合成樹脂製部材は自動車の内装部品であるソフトインストルメントパネルであり、前記他の合成樹脂製部材はエアバックドアであることを特徴とする(1)項〜(3)項のいずれかに記載の振動溶着方法。
従って、(4)項の振動溶着方法は、自動車の内装部品であるソフトインストルメントパネルにエアバックドアを振動溶着する際、特に有効である。
(4) The synthetic resin member having the soft layer is a soft instrument panel that is an interior part of an automobile, and the other synthetic resin member is an airbag door. (3) The vibration welding method according to any one of (3).
Therefore, the vibration welding method of (4) is particularly effective when the airbag door is vibration welded to a soft instrument panel that is an interior part of an automobile.
本発明によれば、ソフト層を有する合成樹脂製部材を他の合成樹脂製部材に振動溶着する際、インラインにおいて、正確な溶着量を計測することのできる振動溶着方法を提供することができる。 According to the present invention, when a synthetic resin member having a soft layer is vibration welded to another synthetic resin member, it is possible to provide a vibration welding method capable of measuring an accurate welding amount in-line.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図1及び図2に基いて詳細に説明する。なお、従来例と同一部材は同一符号を使用して説明する。
本発明の実施の形態に係る振動溶着方法は、自動車の内装部品であるソフト層2を有するソフトインストルメントパネル等の合成樹脂製部材3に、エアバックドア等の他の合成樹脂製部材4が振動溶着により接合される際に採用される。なお、本実施の形態では、ソフト層2は、例えば合成ゴムやウレタン等で構成され、該ソフト層2を一定の圧力(α値)で圧縮させた時の圧縮量と、まず、ソフト層2を一定の圧力(α値)よりも高い圧力(β値)で加圧し、その後、ソフト層2への加圧をβ値からα値へ変換させた時の圧縮量とが若干相違する性質を有し、しかも、その剛性が、後者の加圧形態時の方が前者の加圧形態時よりも大きくなる性質を有するものである。合成樹脂製部材3はポリプロピレン樹脂(PP)で構成される。また、他の合成樹脂製部材4はポリエチレン樹脂(PE)で構成される。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In addition, the same member as a prior art example is demonstrated using the same code | symbol.
In the vibration welding method according to the embodiment of the present invention, another synthetic resin member 4 such as an airbag door is attached to a synthetic resin member 3 such as a soft instrument panel having a
本振動溶着方法を具現化する振動溶着装置は、図示はしていないが、既存の振動溶着装置と同様であり、ソフト層2の端面を加圧して、ソフト層2を有する合成樹脂製部材3と他の合成樹脂製部材4との溶着箇所5を加圧する加圧装置と、他の合成樹脂製部材4をチャックして所定の振動条件にて振動させて、溶着箇所5を振動溶着する振動装置とからなる。
A vibration welding apparatus that embodies this vibration welding method is not shown, but is similar to the existing vibration welding apparatus, and pressurizes the end surface of the
本発明の実施の形態に係る振動溶着方法は、ソフト層2を有する合成樹脂製部材3と他の合成樹脂製部材4とを溶着箇所5にて当接させて、ソフト層2を一定の圧力で圧縮させる第1圧縮ステップと、次に、ソフト層2への加圧を前記一定の圧力よりも低圧の圧力に変換する第2圧縮ステップと、次に、該第2圧縮ステップと同じ圧力でソフト層2を加圧した状態で、溶着箇所5に振動を付与して該溶着箇所5を振動溶着する溶着ステップとを備えている。
In the vibration welding method according to the embodiment of the present invention, the synthetic resin member 3 having the
具体的に、まず、第1圧縮ステップでは、図1(a)に示すように、ソフト層2を有する合成樹脂製部材3と他の合成樹脂製部材4とを溶着箇所5にて当接させる。続いて、図1(b)に示すように、加圧装置により、他の合成樹脂製部材4の移動を規制した状態で、ソフト層2の端面を一定の圧力で所定時間加圧して圧縮させる。なお、第1圧縮ステップにおける圧力は、本実施の形態では、1000kgf(12.0kgf/cm2)〜600kgf(7.1kgf/cm2)の所定値で、その加圧時間は略3.0秒に設定される。なお、第1圧縮ステップにおける圧力は、ソフト層2が最大限圧潰されるまで高圧にする必要はなく、溶着ステップでの圧力よりも大きく設定すれば良い。
次に、第2圧縮ステップでは、図1(c)に示すように、ソフト層2への加圧を第1圧縮ステップにおける一定の圧力よりも低圧の圧力に変換して所定時間加圧する。なお、本実施の形態では、第2圧縮ステップにおける圧力は、700kgf(8.3kgf/cm2)〜300kgf(3.5kgf/cm2)の所定値で、その加圧時間は略0.5秒に設定される。
Specifically, first, in the first compression step, as shown in FIG. 1A, the synthetic resin member 3 having the
Next, in a 2nd compression step, as shown in FIG.1 (c), the pressurization to the
次に、溶着ステップでは、図1(d)及び(e)に示すように、第2圧縮ステップと同じ圧力でソフト層2を加圧した状態で、振動装置により、他の合成樹脂製部材4をチャックして所定時間振動させて溶着箇所5を振動溶着する。なお、本実施の形態では、振動条件は、周波数100Hz〜200Hzの所定値に設定されると共に、振幅2mm〜5mmの所定値に設定される。また、振動時間は略10秒に設定される。
ところで、溶着ステップでは、図1(d)及び(e)に示すように、ソフト層2を従来と同様の圧力で加圧しているにも関わらず、ソフト層2の剛性が従来の図3(c)の状態よりも大きくなっているために、振動溶着の際、ソフト層2が従来の図3(d)に示すように圧縮されない。
なお、図2は、本振動溶着方法による振動溶着時のソフト層2の圧縮量の推移を示しているが、図2からも解るように、振動溶着の際の10秒間では、ソフト層2の圧縮量は±0.05mmの範囲内で推移しており、ほとんど圧縮していないことが解る。
そして、図1(f)に示すように、振動溶着が終了すると、ソフト層2への加圧が取り除かれ、ソフト層2を有する合成樹脂製部材3と他の合成樹脂製部材4との溶着作業が完了する。
Next, in the welding step, as shown in FIGS. 1D and 1E, in the state in which the
By the way, in the welding step, as shown in FIGS. 1D and 1E, the rigidity of the
FIG. 2 shows the transition of the compression amount of the
Then, as shown in FIG. 1 (f), when the vibration welding is completed, the pressurization to the
その結果、溶着ステップにて、従来のようにソフト層2が圧縮されないために、インラインにおいて、図1(d)に示す振動開始時点における、ソフト層2を含む合成樹脂製部材3と他の合成樹脂製部材4とを合わせた全高Aから図1(e)に示す振動終了時点における、ソフト層2を含む合成樹脂製部材3と他の合成樹脂製部材4とを合わせた全高Bを差し引くことで、正確な溶着量(A−B)が計測できるようになる。
As a result, since the
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る振動溶着方法によれば、ソフト層2を一定の圧力で圧縮させる第1圧縮ステップと、次に、ソフト層2への加圧を前記一定の圧力よりも低圧の圧力に変換する第2圧縮ステップと、次に、該第2圧縮ステップと同じ圧力でソフト層2を加圧した状態で、溶着箇所5に振動を付与して該溶着箇所5を振動溶着する溶着ステップとを備えているために、振動溶着する際に、従来のようにソフト層2が圧縮しないので、インラインにおいて、正確な溶着量を計測することができる。
これにより、従来、振動時間だけで溶着箇所5の品質管理を行っていたのに対して、振動時間と溶着量に基いて溶着箇所5の品質管理ができるので、溶着箇所5の品質管理に対する信頼性が向上する。
As described above, according to the vibration welding method according to the embodiment of the present invention, the first compression step for compressing the
As a result, the quality control of the welded
また、本振動溶着方法を採用すると、振動溶着する際、ソフト層2の剛性が従来より大きくなり、他の合成樹脂製部材4への振動がソフト層2に吸収されにくくなり溶着箇所5に集中するために、従来の振動溶着方法による溶着時間に比べて2/3程度の溶着時間となり、生産効率が大幅に向上する。
Further, when this vibration welding method is adopted, the rigidity of the
なお、本発明の実施の形態に係る振動溶着方法は、自動車の内装部品の振動溶着に適用できるほか、電機製品等で樹脂ソフトケースを振動溶着する場合や食品パックを振動溶着する場合等にも適用でき、幅広い分野に適用することができる。 In addition, the vibration welding method according to the embodiment of the present invention can be applied to vibration welding of automobile interior parts, and also in the case of vibration welding of a resin soft case with an electric product or the case of vibration welding of a food pack. Applicable and applicable to a wide range of fields.
2 ソフト層,3 合成樹脂製部材,4 他の合成樹脂製部材,5 溶着箇所 2 Soft layer, 3 Synthetic resin member, 4 Other synthetic resin member, 5 Welding location
Claims (3)
前記ソフト層を有する合成樹脂製部材と前記他の合成樹脂製部材とを溶着箇所にて当接させて、前記ソフト層を一定の圧力で圧縮させる第1圧縮ステップと、
次に、前記ソフト層への加圧を前記一定の圧力よりも低圧の圧力に変換する第2圧縮ステップと、
次に、該第2圧縮ステップと同じ圧力で前記ソフト層を加圧した状態で、前記溶着箇所に振動を付与して該溶着箇所を振動溶着する溶着ステップと、
を備えることを特徴とする振動溶着方法。 In a vibration welding method of vibration welding a synthetic resin member having a soft layer to another synthetic resin member,
A first compression step in which the synthetic resin member having the soft layer and the other synthetic resin member are brought into contact with each other at a welding position, and the soft layer is compressed at a constant pressure;
Next, a second compression step for converting the pressure applied to the soft layer into a pressure lower than the constant pressure;
Next, in a state where the soft layer is pressurized at the same pressure as the second compression step, a welding step of applying vibration to the welding location and vibration welding the welding location;
A vibration welding method comprising:
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