JP2010149424A - Vibration welding method and vibration welding apparatus used for the same - Google Patents
Vibration welding method and vibration welding apparatus used for the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010149424A JP2010149424A JP2008331282A JP2008331282A JP2010149424A JP 2010149424 A JP2010149424 A JP 2010149424A JP 2008331282 A JP2008331282 A JP 2008331282A JP 2008331282 A JP2008331282 A JP 2008331282A JP 2010149424 A JP2010149424 A JP 2010149424A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- amplitude
- contact surface
- melting
- vibration welding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、振動溶着方法及びそれに用いる振動溶着装置に関し、更に詳しくは、摩擦の際に磨耗粉の発生を抑制する振動溶着方法及び振動溶着装置に関する。 The present invention relates to a vibration welding method and a vibration welding apparatus used therefor, and more particularly to a vibration welding method and a vibration welding apparatus that suppress the generation of wear powder during friction.
従来より、樹脂製の部品同士を溶着する方法として振動溶着方法が知られている。この振動溶着法では、2つの樹脂部品を加圧しながら当接させ、その当接面同士を振動させる。そして、ここで発生する摩擦熱を利用して当接面を溶融する。当接面が溶融したら振動を停止し、当接面が冷却凝固することで部品同士が接合される。
ここで、振動溶着法により樹脂部品同士を加圧する加圧力は所定の大きさ以上である必要があるが、接合強度を高めるために各種の加圧力の制御方法が開発されている(例えば、特許文献1、2参照)。これらの方法では、従来と同様に一旦大きな力で急激に加圧した後、加圧の増加速度を遅くしたり加圧力を下げたりする制御を行っている。
Conventionally, a vibration welding method is known as a method of welding resin parts. In this vibration welding method, two resin parts are brought into contact with each other while being pressed, and the contact surfaces are vibrated. Then, the contact surface is melted using the frictional heat generated here. When the contact surface melts, the vibration is stopped, and the contact surface is cooled and solidified to join the components.
Here, the pressing force for pressurizing the resin parts to each other by the vibration welding method needs to be equal to or greater than a predetermined magnitude, but various control methods for the pressing force have been developed to increase the bonding strength (for example, patents) References 1 and 2). In these methods, as in the conventional method, after suddenly pressurizing with a large force once, control is performed to slow down the increasing rate of pressurization or lower the applied pressure.
しかし、上述した振動溶着方法では、溶融前に大きな力で急激に加圧すると共に振幅も大きいので、溶着前に部材同士の摩擦により離脱バリ、即ち磨耗粉が多量に発生してしまう。そして、溶着する部品が、例えば、フィルタ部材やシール部材のように高いクリーン性が要求される部品である場合、発生した磨耗粉によって部材が汚染されてしまうと溶着後に洗浄する必要が生じてしまう。 However, in the vibration welding method described above, since the pressure is rapidly increased with a large force before melting and the amplitude is large, a large amount of separation burrs, that is, wear powder, is generated due to friction between members before welding. When the parts to be welded are parts that require high cleanliness, such as filter members and seal members, for example, if the parts are contaminated by the generated wear powder, it is necessary to clean them after welding. .
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、樹脂部品同士の摩擦の際、その当接面が溶融する前に発生する磨耗粉の量を極力抑えることができる振動溶着方法及びそれに用いる振動溶着装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described situation, and a vibration welding method capable of suppressing the amount of wear powder generated before the contact surface melts when the resin parts are frictioned with each other and the vibration welding method used therein. An object is to provide a vibration welding apparatus.
本発明は、以下の通りである。
1.2つの樹脂部品を加圧しながら当接させ、その当接面に振動による摩擦熱を発生させて該当接面を溶融させ、該2つの樹脂部品を溶着する振動溶着方法において、
前記振動の振幅を可変させ、少なくとも振動開始から前記当接面の溶融開始までの期間は前記振幅を所定値以下に保持し、その後、前記当接面の溶融開始以降に前記振幅を前記所定値よりも大きい値まで上昇させることを特徴とする振動溶着方法。
2.前記振幅は、前記当接面の溶融開始よりも前に前記所定値に達する上記1.記載の振動溶着方法。
3.前記振幅は、少なくとも前記振動開始から前記当接面の溶融開始までの期間は、所定の上昇勾配で上昇し続ける上記1.記載の振動溶着方法。
4.前記振幅は、前記当接面の溶融開始後に、前記所定の上昇勾配よりも大きい上昇勾配で、前記所定値よりも大きい値まで上昇する上記3.記載の振動溶着方法。
5.前記加圧力は、前記振幅と所定の相関をもって可変する上記1.乃至4.のいずれか一項に記載の振動溶着方法。
6.上記1.乃至5.のいずれか一項に記載の振動溶着方法に用いる振動溶着装置であって、
前記振幅を可変可能に設けられた振動源と、
前記振動源により振動を付与されて振動する振動プレートと、
前記振動プレートに対向するように設けられ且つ該振動プレートと対向する方向に変位可能な静止プレートと、
前記静止プレートを前記振動プレートと対向する方向に変位させる変位機構と、
前記2つの樹脂部品のうちの一方の樹脂部品を保持し且つ前記振動プレートと共に振動するように該振動プレートに対して固定的に取着される振動側治具と、
前記2つの樹脂部品のうちの他方の樹脂部品を保持し且つ前記静止プレートに対して固定的に取着される静止側治具と、
前記振動源及び前記変位機構を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする振動溶着装置。
7.前記振動源は、電磁コイルと、前記電磁コイルに印加する高周波電流を可変させて前記振幅を可変させるインバータと、を有する電磁振動発生器である上記6.記載の振動溶着装置。
8.前記変位機構は、ボールねじと、前記ボールねじを駆動し且つ該駆動の駆動トルクを可変させて前記加圧力を可変させるサーボモータと、を有する上記6.又は7.記載の振動溶着装置。
The present invention is as follows.
1. In a vibration welding method in which two resin parts are brought into contact with pressure, frictional heat due to vibration is generated on the contact surface to melt the corresponding contact surface, and the two resin parts are welded.
The amplitude of the vibration is varied, and the amplitude is maintained at a predetermined value or less during at least a period from the start of vibration to the start of melting of the contact surface, and then the amplitude is set to the predetermined value after the start of melting of the contact surface. The vibration welding method is characterized in that it is increased to a value larger than that.
2. The amplitude reaches the predetermined value before the start of melting of the contact surface. The vibration welding method described.
3. The amplitude continues to increase at a predetermined rising gradient at least during a period from the start of vibration to the start of melting of the contact surface. The vibration welding method described.
4). 2. The amplitude increases to a value larger than the predetermined value with an ascending gradient larger than the predetermined ascending gradient after the contact surface starts melting. The vibration welding method described.
5). The pressure is variable with a predetermined correlation with the amplitude. To 4. The vibration welding method according to any one of the above.
6). Above 1. To 5. A vibration welding apparatus used in the vibration welding method according to any one of
A vibration source provided with a variable amplitude;
A vibration plate that is vibrated by being vibrated by the vibration source;
A stationary plate provided to face the vibration plate and displaceable in a direction to face the vibration plate;
A displacement mechanism for displacing the stationary plate in a direction facing the vibration plate;
A vibration-side jig fixedly attached to the vibration plate so as to hold one resin part of the two resin parts and vibrate with the vibration plate;
A stationary jig that holds the other resin component of the two resin components and is fixedly attached to the stationary plate;
A vibration welding apparatus comprising: a control means for controlling the vibration source and the displacement mechanism.
7). 5. The electromagnetic vibration generator according to the above 6, wherein the vibration source includes an electromagnetic coil and an inverter that varies the amplitude by varying a high-frequency current applied to the electromagnetic coil. The vibration welding apparatus as described.
8). 5. The displacement mechanism includes a ball screw and a servo motor that drives the ball screw and varies the driving torque of the driving to vary the applied pressure. Or 7. The vibration welding apparatus as described.
本発明の振動溶着方法によると、少なくとも振動開始から当接面の溶融開始までの期間は振幅を所定値以下に保持し、その後、当接面の溶融開始以降に振幅を所定値よりも大きい値まで上昇させるようにしているので、溶融前の樹脂部品同士の摩擦範囲が減少して磨耗粉の発生を抑えることができる。これにより、溶着する部品が、例えば、フィルタ部材やシール部材のように高いクリーン性が要求される部品である場合でも、磨耗粉の発生による溶着後の洗浄の必要性を極力防止することができる。
また、前記振幅が、前記当接面の溶融開始よりも前に前記所定値に達する場合は、振幅を所定値まで速やかに上昇させることができるので、当接面が溶融を開始するまでの時間を短縮することができると共に、磨耗粉の発生も抑制することができる。
更に、前記振幅が、少なくとも前記振動開始から前記当接面の溶融開始までの期間は所定の上昇勾配で上昇し続ける場合は、振幅を、振動開始から溶融開始まで徐々に上昇させて変化させることができる。よって、振動による樹脂部品への衝撃を抑制することができる。
また、前記振幅が、前記当接面の溶融開始後に、前記所定の上昇勾配よりも大きい上昇勾配で前記所定値よりも大きい値まで上昇する場合は、振幅を、振動開始から溶融開始までは徐々に上昇させることができると共に、溶融開始後は、速やかに上限値まで上昇させることができる。これにより、振動による樹脂部品への衝撃を抑制しつつ、溶着工程全般の時間を短縮することができる。
また、前記加圧力が、前記振幅と所定の相関をもって可変する場合は、振幅の可変に合わせた最適な加圧力とすることができ、磨耗粉の発生をより抑制することができる。
一方、本発明の振動溶着装置によると、振幅を可変可能に設けられた振動源により溶着時の振動を付与することができるので、その振幅を任意に制御することができる。これにより、上述のように、当接面の溶融開始までの振幅を小さくすることができると共に、溶融開始後に振幅を大きくして上限値まで上昇させることができるようになる。これにより、溶融前の樹脂部品同士の摩擦範囲を減少させて磨耗粉の発生を抑えることができる。
また、前記振動源が、電磁コイルと、前記電磁コイルに印加する高周波電流を可変させて前記振幅を可変させるインバータと、を有する電磁振動発生器である場合は、インバータ制御される電磁コイルにより、溶着時の振幅を容易に可変させることができる。
更に、前記変位機構が、ボールねじと、前記ボールねじを駆動し且つ該駆動の駆動トルクを可変させて前記加圧力を可変させるサーボモータと、を有する場合は、駆動トルクを容易に可変可能なサーボモータにより、溶着時の加圧力を容易に可変させることができる。
According to the vibration welding method of the present invention, the amplitude is maintained at a predetermined value or less during at least the period from the start of vibration to the start of melting of the contact surface, and then the value greater than the predetermined value after the start of melting of the contact surface. Therefore, the friction range between the resin parts before melting is reduced, and the generation of wear powder can be suppressed. Thereby, even when the parts to be welded are parts that require high cleanliness, such as filter members and seal members, it is possible to prevent the necessity of cleaning after welding due to generation of wear powder as much as possible. .
Further, when the amplitude reaches the predetermined value before the start of melting of the contact surface, the amplitude can be quickly increased to the predetermined value, so that the time until the contact surface starts to melt As well as the generation of wear powder.
Further, when the amplitude continues to increase at a predetermined rising gradient at least from the start of vibration to the start of melting of the contact surface, the amplitude is gradually increased from the start of vibration to the start of melting. Can do. Therefore, the impact on the resin part due to vibration can be suppressed.
In addition, when the amplitude increases after the start of melting of the contact surface to a value greater than the predetermined value with an upward gradient greater than the predetermined upward gradient, the amplitude is gradually increased from the start of vibration to the start of melting. And can be quickly raised to the upper limit after the start of melting. Thereby, the time of the whole welding process can be shortened, suppressing the impact to the resin component by vibration.
Moreover, when the said applied pressure changes with the said amplitude with a predetermined | prescribed correlation, it can be set as the optimal applied pressure matched with the variable of an amplitude, and generation | occurrence | production of abrasion powder can be suppressed more.
On the other hand, according to the vibration welding apparatus of the present invention, vibration at the time of welding can be applied by a vibration source provided with variable amplitude, so that the amplitude can be arbitrarily controlled. Accordingly, as described above, the amplitude of the contact surface until the melting starts can be reduced, and the amplitude can be increased and increased to the upper limit value after the melting starts. Thereby, it is possible to reduce the friction range between the resin parts before melting and suppress the generation of wear powder.
When the vibration source is an electromagnetic vibration generator having an electromagnetic coil and an inverter that varies the amplitude by varying a high-frequency current applied to the electromagnetic coil, The amplitude at the time of welding can be easily varied.
Further, when the displacement mechanism includes a ball screw and a servo motor that drives the ball screw and varies the driving torque of the driving to vary the applied pressure, the driving torque can be easily varied. The pressurizing force at the time of welding can be easily varied by the servo motor.
本実施形態に係る振動溶着方法は、2つの樹脂部品を加圧しながら当接させ、その当接面に振動による摩擦熱を発生させて該当接面を溶融させ、該2つの樹脂部品を溶着振動溶着方法において、上記振動の振幅を可変させ、少なくとも振動開始から上記当接面の溶融開始までの期間は上記振幅を所定値以下に保持し、その後、上記当接面の溶融開始以降に上記振幅を上記所定値よりも大きい値まで上昇させるものである。 In the vibration welding method according to this embodiment, two resin parts are brought into contact with each other while being pressed, frictional heat due to vibration is generated on the contact surface to melt the corresponding contact surface, and the two resin parts are welded and vibration-bonded. In the welding method, the amplitude of the vibration is varied, and the amplitude is maintained at a predetermined value or less during at least a period from the start of vibration to the start of melting of the contact surface, and then the amplitude after the start of melting of the contact surface. Is increased to a value larger than the predetermined value.
上記「樹脂部品」としての材質は特に問わないが、例えば、プラスチック等の合成樹脂とすることができ、具体的にはポリアミド6、ポリプロピレン等の合成樹脂や、それらを主成分とする材質とすることができる。 The material for the “resin component” is not particularly limited. For example, it can be a synthetic resin such as plastic, and specifically, a synthetic resin such as polyamide 6 or polypropylene, or a material mainly composed thereof. be able to.
上記「振動」は、上記当接面に摩擦熱を発生させる限り、その振動周波数、振動形態等は特に問わない。上記振動周波数としては、例えば、200〜300Hz(好ましくは、210〜240Hz)であることができる。また、上記振動形態としては、例えば、平面上を往復直線運動して振動する形態、平面上を円弧運動して振動する形態等を挙げることができる。 As long as the “vibration” generates frictional heat on the contact surface, its vibration frequency, vibration form, etc. are not particularly limited. As said vibration frequency, it can be 200-300 Hz (preferably 210-240 Hz), for example. Examples of the vibration form include a form that vibrates by reciprocating linear motion on a plane, a form that vibrates by moving in a circular arc on a plane, and the like.
上記「振幅」は、少なくとも振動開始から上記当接面の溶融開始までの期間は所定値以下に保持され、その後、上記当接面の溶融開始以降に上記所定値よりも大きい値まで上昇する限り、その可変形態は特に限定されない。振幅の可変形態としては、例えば、(1)上記当接面の溶融開始よりも前に上記所定値に達する形態(例えば、図3参照)、(2)少なくとも上記振動開始から上記当接面の溶融開始までの期間は、所定の上昇勾配で上昇し続ける形態(例えば、図4等参照)、(3)少なくとも上記振動開始から上記当接面の溶融開始までの期間は所定の上昇勾配で上昇し続け、上記当接面の溶融開始後に、上記所定の上昇勾配よりも大きい上昇勾配で、上記所定値よりも大きい値まで上昇する形態(例えば、図5等参照)等を挙げることができる。 The “amplitude” is maintained at a predetermined value or less during at least a period from the start of vibration to the start of melting of the contact surface, and then increases to a value greater than the predetermined value after the start of melting of the contact surface. The variable form is not particularly limited. For example, (1) a mode in which the predetermined value is reached before the start of melting of the contact surface (for example, see FIG. 3), and (2) at least the start of the vibration from the start of the vibration. The period until the start of melting continues to rise at a predetermined rising gradient (see, for example, FIG. 4), (3) At least the period from the start of vibration to the start of melting of the contact surface increases at a predetermined rising gradient Subsequently, after the start of melting of the contact surface, there can be exemplified a form (for example, see FIG. 5 and the like) that rises to a value larger than the predetermined value with an upward gradient larger than the predetermined upward gradient.
上記(1)の場合、当接面の溶融までの時間を削減するといった観点から、上記振幅が上記所定値に達するまでの時間は極力速いことが好ましい。即ち、上記所定値に達するまでの上昇勾配が極力大きいことが好ましい。また、樹脂部品への衝撃の緩和といった観点から、上記振幅が上記所定値に達するまでの時間は極力遅いことが好ましい。即ち、上記所定値に達するまでの上昇勾配が極力小さいことが好ましい。尚、溶融開始以降の振幅は、安全をみて、一定の時間は、所定値以下の値を保持されるようにすることもできる。
上記(2)、(3)の場合、上記所定の上昇勾配は、溶融開始から所定の時間経過後に所定値に達するように設定されていたり、溶融開始時に所定値に達するように設定されていてもよい。
In the case of (1), it is preferable that the time until the amplitude reaches the predetermined value is as fast as possible from the viewpoint of reducing the time until the contact surface is melted. That is, it is preferable that the rising gradient until reaching the predetermined value is as large as possible. Further, from the viewpoint of alleviating the impact on the resin component, it is preferable that the time until the amplitude reaches the predetermined value is as late as possible. That is, it is preferable that the rising gradient until reaching the predetermined value is as small as possible. For the sake of safety, the amplitude after the start of melting can be maintained at a value equal to or less than a predetermined value for a certain period of time.
In the cases (2) and (3), the predetermined ascending gradient is set to reach a predetermined value after a predetermined time has elapsed from the start of melting, or set to reach a predetermined value at the start of melting. Also good.
上記「所定値」とは、振動による摩擦範囲を小さくすることにより、磨耗粉を極力発生させない限り、その大きさは特に問わない。上記所定値の大きさは、溶着する樹脂部品の溶融開始温度や熱容量等の材料物性、樹脂部品同士の当接面積等を考慮して適宜設定することができるが、例えば、溶着工程全般における振幅の上限値の20〜50パーセントであることが好ましく、更に好ましくは30〜40パーセントである。具体的には、振幅の上限値が、例えば、1.5〜2.4mmである場合には、0.3〜1.2mmであることができる。 The “predetermined value” is not particularly limited in size as long as the frictional range caused by vibration is reduced so that abrasion powder is not generated as much as possible. The size of the predetermined value can be appropriately set in consideration of the material properties such as the melting start temperature and heat capacity of the resin parts to be welded, the contact area between the resin parts, etc. The upper limit value is preferably 20 to 50 percent, more preferably 30 to 40 percent. Specifically, when the upper limit value of the amplitude is, for example, 1.5 to 2.4 mm, it can be 0.3 to 1.2 mm.
ここで、本実施形態に係る振動溶着方法では、上記加圧力が、上記振幅と所定の相関をもって可変することができる(例えば、図2等参照)。これにより、振幅の可変に合わせた最適な加圧力とすることができ、溶融前の当接面にかかる摩擦力を減少させて磨耗粉の発生をより抑えることができるからである。
上記「所定の相関」については、溶着する樹脂部品の溶融開始温度や熱容量等の材料物性、樹脂部品同士の当接面積等を考慮して適宜設定することができるが、例えば、振幅が0.5mmのときに1.4トン、振幅が1.8mmのときに2.0トン等であることができる。
Here, in the vibration welding method according to the present embodiment, the applied pressure can be varied with a predetermined correlation with the amplitude (see, for example, FIG. 2). This is because it is possible to obtain an optimum pressure applied in accordance with the variable amplitude, and to reduce the frictional force applied to the contact surface before melting, thereby further suppressing the generation of wear powder.
The “predetermined correlation” can be appropriately set in consideration of the material properties such as the melting start temperature and heat capacity of the resin parts to be welded, the contact area between the resin parts, and the like. It can be 1.4 tons when 5 mm, and 2.0 tons when the amplitude is 1.8 mm.
一方、本発明に係る振動溶着装置は、振幅を可変可能に設けられた振動源と、振動源により振動を付与されて振動する振動プレートと、振動プレートに対向するように設けられ且つ振動プレートと対向する方向に変位可能な静止プレートと、静止プレートを振動プレートと対向する方向に変位させる変位機構と、2つの樹脂部品のうちの一方の樹脂部品を保持し且つ振動プレートと共に振動するように振動プレートに対して固定的に取着される振動側治具と、2つの樹脂部品のうちの他方の樹脂部品を保持し且つ静止プレートに対して固定的に取着される静止側治具と、振動源及び変位機構を制御する制御手段と、を備える。 On the other hand, a vibration welding apparatus according to the present invention includes a vibration source provided with a variable amplitude, a vibration plate that is vibrated by being vibrated by the vibration source, a vibration plate provided so as to face the vibration plate, and A stationary plate that is displaceable in the opposite direction, a displacement mechanism that displaces the stationary plate in a direction opposite to the vibration plate, and vibrates so as to hold one of the two resin parts and vibrate with the vibration plate. A vibration side jig fixedly attached to the plate, a stationary side jig that holds the other resin part of the two resin parts and is fixedly attached to the stationary plate; Control means for controlling the vibration source and the displacement mechanism.
上記「振動源」は、樹脂部品同士の当接面に振動による摩擦熱を発生させるための振動を発生するものであり、その振動の振幅を可変可能に設けられている限り、その構造、振動発生形態等は特に問わない。上記振動源としては、例えば、電磁コイルを有する電磁振動発生器、振動モータ、超音波振動発生器等を挙げることができる。また、振幅を可変させる形態としては、インバータにより印加する高周波電流を可変させる形態等を挙げることができる。 The “vibration source” generates vibrations for generating frictional heat due to vibrations on the contact surfaces between the resin parts. As long as the vibration amplitude is variable, the structure, vibration The generation form is not particularly limited. Examples of the vibration source include an electromagnetic vibration generator having an electromagnetic coil, a vibration motor, and an ultrasonic vibration generator. Moreover, as a form which varies amplitude, the form etc. which vary the high frequency current applied by an inverter can be mentioned.
上記「振動プレート」は、上記振動源により振動を付与されて振動する限り、その構造、材質、振動形態等は特に問わない。上記振動プレートの振動形態としては、例えば、平面上を往復直線運動して振動する形態、平面上を円弧運動して振動する形態等を挙げることができる。
上記「静止プレート」は、上記振動プレートに対向するように設けられ且つ該振動プレートと対向する方向に変位可能である限り、その構造、材質、変位形態等は特に問わない。
上記「変位機構」は、上記静止プレートを上記振動プレートと対向する方向に変位させる限り、その構造、駆動形態等は特に問わない。上記変位機構としては、例えば、スライドユニットやボールスプライン等のスライド部材により上記静止プレートを変位可能に支持し、ボールねじとサーボモータとによる機構、油圧シリンダ、エアシリンダ等を挙げることができる。
The “vibration plate” is not particularly limited in its structure, material, vibration form and the like as long as it is vibrated by the vibration source. Examples of the vibration form of the vibration plate include a form that vibrates by reciprocating linear motion on a plane, a form that vibrates by moving in a circular arc on a plane, and the like.
As long as the “stationary plate” is provided so as to face the vibration plate and can be displaced in a direction facing the vibration plate, the structure, material, displacement form and the like are not particularly limited.
As long as the “displacement mechanism” displaces the stationary plate in a direction facing the vibration plate, the structure, the drive form, and the like are not particularly limited. As the displacement mechanism, for example, a mechanism using a ball screw and a servo motor, a hydraulic cylinder, an air cylinder, and the like, which can displace the stationary plate by a slide member such as a slide unit or a ball spline, can be cited.
上記「振動側治具」は、上記2つの樹脂部品のうちの一方の樹脂部品を保持し且つ上記振動プレートと共に振動するように該振動プレートに対して固定的に取着される限り、その構造、形状、材質等は特に問わない。上記振動側治具の材質としては、例えば、鉄鋼やアルミニウム合金等の金属材や樹脂材、セラミックス等を挙げることができる。治具の軽量化や強度といった観点から、上記振動側治具の材質がアルミニウム合金であることが好ましい。
上記「静止側治具」は、上記2つの樹脂部品のうちの他方の樹脂部品を保持し且つ上記静止プレートに対して固定的に取着される限り、その構造、形状、材質、取着形態等は特に問わない。上記静止側治具の取着形態としては、例えば、油圧クランプ等のリンク機構を有する固定手段等、既知の手段を用いて取着する形態とすることができる。また、上記振動側治具を上記振動プレートに取着する形態と同様の取着形態としてもよい。
上記「制御手段」は、上記振動源及び上記変位機構を制御する限り、その形状、形態、個数等は特に問わない。上記制御手段は、上記振動源及び上記変位機構をそれぞれ単独で制御したり、一方の制御に関連付けて、他方の制御を行ったりすることができる。
As long as the “vibration side jig” is fixedly attached to the vibration plate so as to hold one resin part of the two resin parts and vibrate together with the vibration plate, its structure The shape, material, etc. are not particularly limited. Examples of the material of the vibration side jig include metal materials such as steel and aluminum alloy, resin materials, ceramics, and the like. From the viewpoint of weight reduction and strength of the jig, the material of the vibration side jig is preferably an aluminum alloy.
As long as the above-mentioned “stationary side jig” holds the other resin part of the two resin parts and is fixedly attached to the stationary plate, its structure, shape, material, and attachment form Etc. are not particularly limited. As an attachment form of the stationary side jig, for example, it may be an attachment form using a known means such as a fixing means having a link mechanism such as a hydraulic clamp. Moreover, it is good also as an attachment form similar to the form which attaches the said vibration side jig | tool to the said vibration plate.
As long as the “control means” controls the vibration source and the displacement mechanism, the shape, form, number, etc. thereof are not particularly limited. The control means can individually control the vibration source and the displacement mechanism, or can perform the other control in association with one control.
以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
(1)振動溶着装置の構成
本実施例に係る振動溶着装置1は、2つの樹脂部品である上側部材2及び下側部材3を加圧しながら当接し、その当接面同士を振動させ、発生する摩擦熱を利用して当接面を溶融して部材2,3同士を溶着する振動溶着方法を採用している。そして、この振動溶着装置1は、図1に示すように、溶着のための振動を発生させる振動源11と、振動源11により振動を付与されて振動する上側プラテン12(本発明に係る振動プレートとして例示する。)と、上側プラテン12の下方に対向するように設けられ下側プラテン13(本発明に係る静止プレートとして例示する。)と、下側プラテン13を昇降させる昇降機構14(本発明に係る変位機構として例示する。)と、上側プラテン12と共に振動するように上側プラテン12に対して固定的に取着される溶着上治具15(本発明に係る振動側治具として例示する。)と、下側プラテン13に対して固定的に取着される溶着下治具16(本発明に係る静止側治具として例示する。)と、振動源11及び昇降機構14を制御する制御部17(本発明に係る制御手段として例示する)と、を備えている。
また、上側部材2及び下側部材3はポリアミド6製で枠形状としている。上側部材2及び下側部材3は、上側プラテン12及び下側プラテン13にそれぞれ対向して当接するように保持される。
(1) Configuration of Vibration Welding Apparatus The vibration welding apparatus 1 according to the present embodiment is generated by abutting while pressing the
The
振動源11は、電磁コイル11aと、インバータ11bと、吸着部材11cと、板ばね11dとを備えている。電磁コイル11aは、振動させる方向(図1の左右方向)の両端に2つ設けられ、インバータ11bより相反する可変高周波電流をそれぞれ印加されて、任意の周期で磁力を発生可能である。吸着部材11cは、上側プラテン12側の各電磁コイル11aに対向する位置にそれぞれ配設されており、電磁コイル11aが発生する磁力を受けて、電磁コイル11aに近接・離反する。板ばね11dは、その上端側を振動溶着装置1の天板18に固定されており、また、その下端側には上側プラテン12が取着されている。
The vibration source 11 includes an
上側プラテン12は、上述のように、天板18に板ばね11dを介して左右に振動可能に支持されており、電磁コイル11aへの通電によって吸着部材11cが交互に吸着されて振動する。そして、インバータ11bに制御された高周波電流が電磁コイル11aへ通電されることにより、その振動の振幅を任意に変更することができる。
また、上側プラテン12の底面側には溶着上治具15が着脱可能に取着される。溶着上治具15は、その下面側に、振動溶着により接合される2つの樹脂部品のうちの一方の樹脂部品である上側部材2を保持し得るように、上側部材2の上面側の外形に対応する凹形状の保持部15aを有している。
As described above, the
A welding
昇降機構14は、ボールねじ14aと、サーボモータ14bと、昇降テーブル14cとを備えている。また、昇降テーブル14cには下側プラテン13が載置されており、更に下側プラテン13の上面側には、溶着下治具16が着脱可能に取着される。溶着下治具16は、その上面側に、振動溶着により接合される2つの樹脂部品のうちの一方の樹脂部品である下側部材3を保持し得るように、下側部材3の下面側の外形に対応する凹形状の保持部16aを有している。
ボールねじ14aの上端側は、昇降テーブル14cに取着されている。そして、サーボモータ14bがボールねじ14aを駆動することにより、昇降テーブル14cを昇降させる。また、サーボモータ14bは、その駆動トルクを可変させることができ、これにより、昇降テーブル14cの昇降により上側部材2と下側部材3とを加圧しながら当接させた際に、その当接面にかかる加圧力を任意に可変させることができる。
The
The upper end side of the
制御部17は、インバータ11b及びサーボモータ14bを制御して、溶着時の振幅及び加圧力を、図2に示す相関関係にて可変させる制御を行う。
The
(2)振動溶着方法
次に、上記構成の振動溶着装置を用いた振動溶着方法について説明する。
最初に、上側部材2を溶着上治具15の保持部15aに固定すると共に、下側部材3を溶着下治具16の保持部16aに固定する。そして、昇降機構14により下側プラテン13、溶着下治具16及び下側部材3を上昇させる。これにより、上側部材2と下側部材3とが当接する。
(2) Vibration Welding Method Next, a vibration welding method using the vibration welding apparatus having the above configuration will be described.
First, the
次に、図3に示すように、制御部17により昇降機構14のサーボモータ14bを制御し、当接面の加圧力を初期加圧力F0まで上昇させる。そして、この加圧された状態で、制御部17により振動源11のインバータ11bを制御し、上側プラテン12、溶着上治具15及び上側部材2を所定の周波数で振動開始させる。
Next, as shown in FIG. 3, the
その後、制御部17は、図3に示すように、インバータ11bを制御し、振幅を、所定の上昇勾配で第1所定値A1まで上昇させる。この第1所定値A1は、部材2,3の当接面が未溶融の状態で摩擦する場合に、摩擦範囲を小さくすることで磨耗粉の発生を極めて少なくすることができると共に、溶融開始までの時間は比較的短くすることができる値として設定されている。また、制御部17は、図2に示す加圧力と振幅の関係の条件に基づいてサーボモータ14bを制御して加圧力を上昇させる。即ち、振幅の値が上昇してA1に達するまで、加圧力の値も上記条件に従って上昇してF1まで達する。そして、部材2,3の当接面が溶融を開始する時間T1まで、振幅及び加圧力を、それぞれA1、F1の大きさのままで推移させる。
Thereafter, as shown in FIG. 3, the
上述のようにして振幅及び加圧力をそれぞれA1、F1の大きさのままで推移させ、部材2,3の当接面が溶融を開始する時間T1に達したら、振幅をこの振動溶着における振幅の上限値である第2所定値A2まで上昇させるようにインバータ11bを制御し、それに伴って加圧力を上昇させるようにサーボモータ14bを制御する。
As described above, the amplitude and the applied pressure are changed while maintaining the magnitudes of A1 and F1, respectively. When the contact surfaces of the
そして、この状態で、振動及び加圧を継続して当接面を十分に溶融させ、所定の時間T2に達したところで振動を停止する。すると、溶融状態にあった上側部材2と下側部材3との当接面が再び凝固して、上側部材2及び下側部材3が接合される。
最後に、溶着下治具16を下降させ、接合して一体化した上側部材2及び下側部材3を治具から取り外す。
In this state, the vibration and pressurization are continued to sufficiently melt the contact surface, and when the predetermined time T2 is reached, the vibration is stopped. Then, the contact surface between the
Finally, the welding
(3)実施例の効果
本実施例の振動溶着装置1及びこれを利用した振動溶着方法によると、振動開始から上側部材2と下側部材3と当接面の溶融開始までの期間は振幅を第1所定値A1以下に保持し、その後、当接面の溶融開始以降に振幅を第2所定値A2まで上昇させるようにしているので、溶融前の樹脂部品同士の摩擦範囲を小さくすることができ、磨耗粉の発生を抑えることができる。これにより、溶着する部品が、例えば、フィルタ部材やシール部材のように高いクリーン性が要求される部品である場合でも、磨耗粉の発生による溶着後の洗浄の必要性を極力防止することができる。また、その間、加圧力を、振幅と所定の相関をもって最適に可変させているので、当接面の摩擦力も、磨耗粉の発生をより抑制することができる最適なものとすることができる。
また、当接面の溶融開始よりも前に、振幅を第1所定値A1まで速やかに上昇させているので、当接面が溶融を開始するまでの時間を短縮することができる。
更に、インバータ制御する電磁コイル11aにより振動させると共に、サーボモータ14bにより加圧するので、振幅及び加圧力を任意に制御することができる。これにより、振幅及び加圧力を電気的に簡易に制御することができ、上述したように、当接面の溶融開始までの振幅及び加圧力を小さくすると共に、溶融開始後の振幅及び加圧力を大きくするという制御を簡易に行うことができる。
(3) Effects of the Example According to the vibration welding apparatus 1 of this embodiment and the vibration welding method using the vibration welding apparatus 1, the period from the start of vibration to the start of melting of the
Further, since the amplitude is rapidly increased to the first predetermined value A1 before the start of melting of the contact surface, the time until the contact surface starts to melt can be shortened.
Furthermore, since the
尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、上記実施例では、上側部材2と下側部材3との当接面の溶融開始よりも前に第1所定値A1に達するようにしたが、これに限定されず、例えば、図4に示すように、振幅を時間経過に伴って直線的に上昇させるようにしてもよい。この場合、振幅を振動開始から溶融開始まで徐々に上昇させて変化させることができるので、振動による樹脂部品への衝撃を抑制することができる。また、図5に示すように、振動開始から当接面の溶融開始まで所定の上昇勾配で上昇させ、その後、当接面の溶融開始後に、それまでの上昇勾配よりも大きい上昇勾配で第2所定値まで上昇させるようにしてもよい。この場合、振幅を振動開始から溶融開始まで徐々に上昇させて変化させることができると共に、溶融開始後は、速やかに第2所定値まで上昇させることができる。これにより、振動による樹脂部品への衝撃を抑制しつつ、溶着工程全般の時間を短縮することができる。
In the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention depending on the purpose and application. That is, in the above embodiment, the first predetermined value A1 is reached before the start of melting of the contact surface between the
また、上記実施例では、制御部による振幅と加圧力との制御の関係を図2に示すものとしたが、これに限定されず、例えば、樹脂部品の溶融開始温度や熱容量等の材料物性、樹脂部品同士の当接面積等を考慮して、他の関係になるようにしてもよい。 Moreover, in the said Example, although the relationship of control of the amplitude and pressurizing force by a control part shall be shown in FIG. 2, it is not limited to this, For example, material physical properties, such as a melting start temperature of a resin component, a heat capacity, In consideration of the contact area between the resin parts, other relations may be established.
更に、上記実施例では、制御部による振幅と加圧力との制御の関係を図2に示すものとしたが、これに限定されず、例えば、振幅のみを制御して加圧力は常に所定の加圧力とする等、振幅と加圧力とを関連付けず、それぞれ単独に制御するようにしてもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the relationship between the amplitude and the applied pressure by the control unit is shown in FIG. 2, but the present invention is not limited to this. For example, only the amplitude is controlled and the applied pressure is always a predetermined applied pressure. The amplitude and the applied pressure may be controlled independently without being associated with each other, such as a pressure.
また、上記実施例では、振幅を可変する振動源として、インバータ制御される電磁コイル11aを備える振動源11としたが、これに限定されず、例えば、インバータ制御される振動モータや超音波振動発生器等を用いた振動源とする等、他の振幅を任意に可変可能な振動源としてもよい。
In the above embodiment, the vibration source 11 including the inverter-controlled
更に、上記実施例では、加圧力を可変する昇降機構として、サーボモータ14bにより駆動トルクを制御して加圧力を可変する昇降機構14としたが、これに限定されず、例えば、油圧シリンダにより油圧を制御して加圧力を可変する昇降機構とする等、他の加圧力を任意に可変可能な昇降機構としてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
(比較例1)
図1に示す振動溶着装置1を用い、図6に示すように、振幅及び加圧力が、当接面が溶融を開始する前に上限値A2及びF2に達する制御により、2つの樹脂部品の溶着を行った。尚、具体的には、A2=1.8、F0=0.5、F2=2.0とした。
(Comparative Example 1)
By using the vibration welding apparatus 1 shown in FIG. 1, the welding of two resin parts is controlled by controlling the amplitude and the applied pressure to reach the upper limit values A2 and F2 before the contact surface starts melting as shown in FIG. Went. Specifically, A2 = 1.8, F0 = 0.5, and F2 = 2.0.
(実施例1)
図1に示す振動溶着装置1を用い、図2及び3に示す制御により、2つの樹脂部品の溶着を行った。具体的には、A1=0.5、F1=1.4とし、その他の条件は上記比較例と同様に、A2=1.8、F0=0.5、F2=2.0とした。
その結果、実施例1での磨耗粉発生量は、比較例1での発生量の1/10に削減された。従って、本実施例による磨耗粉発生量の削減効果が確認された。
Example 1
Two resin parts were welded by the control shown in FIGS. 2 and 3 using the vibration welding apparatus 1 shown in FIG. Specifically, A1 = 0.5 and F1 = 1.4, and the other conditions were A2 = 1.8, F0 = 0.5, and F2 = 2.0, as in the comparative example.
As a result, the amount of abrasion powder generated in Example 1 was reduced to 1/10 of the amount generated in Comparative Example 1. Therefore, the effect of reducing the amount of abrasion powder generated by this example was confirmed.
樹脂部品を振動溶着する技術として利用される。特に、磨耗粉の発生が好ましくない部品を振動溶着する技術として好適に利用される。 Used as a technique for vibration welding of resin parts. In particular, it is suitably used as a technique for vibration welding of parts where generation of wear powder is not preferred.
1;振動溶着装置、11;振動源、11a;電磁コイル、11b;インバータ、11c;吸着部材、11d;板ばね12;上側プラテン、13;下側プラテン、14;昇降機構、14a;ボールねじ14b;サーボモータ、14c;昇降テーブル、15;溶着上治具、15a;保持部、16;溶着下治具、16a;保持部、17;制御部、18;天板、2;上側部材、3;下側部材。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Vibration welding apparatus, 11; Vibration source, 11a; Electromagnetic coil, 11b; Inverter, 11c; Adsorption member, 11d;
Claims (8)
前記振動の振幅を可変させ、少なくとも振動開始から前記当接面の溶融開始までの期間は前記振幅を所定値以下に保持し、その後、前記当接面の溶融開始以降に前記振幅を前記所定値よりも大きい値まで上昇させることを特徴とする振動溶着方法。 In the vibration welding method in which two resin parts are brought into contact with pressure, frictional heat due to vibration is generated on the contact surface to melt the corresponding contact surface, and the two resin parts are welded.
The amplitude of the vibration is varied, and the amplitude is maintained at a predetermined value or less during at least a period from the start of vibration to the start of melting of the contact surface, and then the amplitude is set to the predetermined value after the start of melting of the contact surface. The vibration welding method is characterized in that it is increased to a value larger than that.
前記振幅を可変可能に設けられた振動源と、
前記振動源により振動を付与されて振動する振動プレートと、
前記振動プレートに対向するように設けられ且つ該振動プレートと対向する方向に変位可能な静止プレートと、
前記静止プレートを前記振動プレートと対向する方向に変位させる変位機構と、
前記2つの樹脂部品のうちの一方の樹脂部品を保持し且つ前記振動プレートと共に振動するように該振動プレートに対して固定的に取着される振動側治具と、
前記2つの樹脂部品のうちの他方の樹脂部品を保持し且つ前記静止プレートに対して固定的に取着される静止側治具と、
前記振動源及び前記変位機構を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする振動溶着装置。 A vibration welding apparatus used for the vibration welding method according to any one of claims 1 to 5,
A vibration source provided with a variable amplitude;
A vibration plate that is vibrated by being vibrated by the vibration source;
A stationary plate provided to face the vibration plate and displaceable in a direction to face the vibration plate;
A displacement mechanism for displacing the stationary plate in a direction facing the vibration plate;
A vibration-side jig fixedly attached to the vibration plate so as to hold one resin part of the two resin parts and vibrate with the vibration plate;
A stationary side jig that holds the other resin part of the two resin parts and is fixedly attached to the stationary plate;
A vibration welding apparatus comprising: a control unit that controls the vibration source and the displacement mechanism.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008331282A JP5126052B2 (en) | 2008-12-25 | 2008-12-25 | Vibration welding method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008331282A JP5126052B2 (en) | 2008-12-25 | 2008-12-25 | Vibration welding method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010149424A true JP2010149424A (en) | 2010-07-08 |
JP5126052B2 JP5126052B2 (en) | 2013-01-23 |
Family
ID=42569056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008331282A Expired - Fee Related JP5126052B2 (en) | 2008-12-25 | 2008-12-25 | Vibration welding method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5126052B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012020339A (en) * | 2010-07-14 | 2012-02-02 | Dukane Corp | Vibration welding system |
WO2020067191A1 (en) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 株式会社Link-Us | Ultrasonic bonding method |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002301768A (en) * | 2001-01-30 | 2002-10-15 | Denso Corp | Vibration welding method |
-
2008
- 2008-12-25 JP JP2008331282A patent/JP5126052B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002301768A (en) * | 2001-01-30 | 2002-10-15 | Denso Corp | Vibration welding method |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012020339A (en) * | 2010-07-14 | 2012-02-02 | Dukane Corp | Vibration welding system |
JP2017019017A (en) * | 2010-07-14 | 2017-01-26 | デュケーン・コーポレーション | Vibration welding system |
WO2020067191A1 (en) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 株式会社Link-Us | Ultrasonic bonding method |
JPWO2020067191A1 (en) * | 2018-09-28 | 2021-09-24 | 株式会社Link−Us | Ultrasonic bonding method |
JP7255900B2 (en) | 2018-09-28 | 2023-04-11 | 株式会社Link-Us | Ultrasonic bonding method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5126052B2 (en) | 2013-01-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9688017B2 (en) | Vibration welders with high frequency vibration, position motion control, and delayed weld motion | |
RU2572643C2 (en) | Friction bonding and bonded structure | |
JP5789497B2 (en) | One-side spot welding equipment | |
WO2012081521A1 (en) | Bonding method and members to be bonded | |
JP6701643B2 (en) | Linear friction welding device and linear friction welding method | |
JP5126052B2 (en) | Vibration welding method | |
WO2012081440A1 (en) | Bonded object of electroconductive materials | |
KR101814354B1 (en) | Electrical bonding method and electrical bonding device | |
JP2013071124A (en) | Spot welding method and spot welding equipment | |
JPWO2016208610A1 (en) | Spot welding method and apparatus | |
JP2007175740A (en) | Electric current bonding process and apparatus | |
JP2010125627A (en) | Vibration welding apparatus | |
JP7433663B2 (en) | Dissimilar material solid phase joining method, dissimilar material solid phase joining structure, and dissimilar material solid phase joining device | |
JP5760421B2 (en) | Joining method and joining apparatus | |
JP5740959B2 (en) | Joining method and joining apparatus | |
JP6271940B2 (en) | Vibration welding apparatus and article manufacturing method | |
WO2021200504A1 (en) | Linear friction joining device | |
WO2020067191A1 (en) | Ultrasonic bonding method | |
JP4985957B2 (en) | Vibration welding machine and vibration control method in the vibration welding machine | |
JPH09104070A (en) | Vibration welder | |
JP5772075B2 (en) | Vibration welding equipment | |
CN106794543B (en) | Seam weld method and device thereof | |
JP2018069269A (en) | Junction device, junction method using the same, and manufacturing method for junction body | |
CN116551997A (en) | High-frequency micro-collision extrusion friction welding equipment and method | |
KR101737781B1 (en) | Vibration spot welding device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110615 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120727 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120731 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20120801 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120913 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121002 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121015 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151109 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151109 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |