JP6201881B2 - 振動溶着方法、及び振動溶着装置 - Google Patents
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Description
本発明は、振動溶着方法、及び振動溶着装置に関し、さらに詳しくは、樹脂部品の溶着強度を十分に確保できる振動溶着方法、及び振動溶着装置に関する。
従来、樹脂で形成された２つの部材を振動溶着により溶着する技術が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
この技術では、例えば、図７に示すように振動溶着している。すなわち、第１樹脂部品１０１を振動側治具１０３で保持し、第２樹脂部品１０５を固定側治具１０７で保持する。そして、振動側治具１０３によって第１樹脂部品１０１を振動させ、第１樹脂部品１０１と、第２樹脂部品１０５の溶着リブ１０５Ａの当接面を摩擦熱によって溶融させて、両部品を互いに溶着している。
図７に示すように、第２樹脂部品１０５には、固定側治具１０７の上端部１０７Ａが引っ掛かるように、溝部１０５Ｂが設けられている。このようにすることで、固定側治具１０７と第２樹脂部品１０５とが固定されるので、第２樹脂部品１０５の上端の溶着リブ１０５Ａの振れが抑制される。よって、当接面において十分な摩擦熱を得ることができ、両部品間で十分な溶着強度を得ることができる。
この技術では、例えば、図７に示すように振動溶着している。すなわち、第１樹脂部品１０１を振動側治具１０３で保持し、第２樹脂部品１０５を固定側治具１０７で保持する。そして、振動側治具１０３によって第１樹脂部品１０１を振動させ、第１樹脂部品１０１と、第２樹脂部品１０５の溶着リブ１０５Ａの当接面を摩擦熱によって溶融させて、両部品を互いに溶着している。
図７に示すように、第２樹脂部品１０５には、固定側治具１０７の上端部１０７Ａが引っ掛かるように、溝部１０５Ｂが設けられている。このようにすることで、固定側治具１０７と第２樹脂部品１０５とが固定されるので、第２樹脂部品１０５の上端の溶着リブ１０５Ａの振れが抑制される。よって、当接面において十分な摩擦熱を得ることができ、両部品間で十分な溶着強度を得ることができる。
しかしながら、部品設計の都合上、図８に示すように、固定側治具側の第２樹脂部品１０５に、固定側治具の上端部を引っ掛けるための溝部を設けることができない場合もある。
この場合には、第２樹脂部品１０５の上端の溶着リブ１０５Ａの振れが大きくなってしまう。その結果、当接面における摩擦熱が不十分となり、両部品間での溶着強度が低くなる傾向にあった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、樹脂部品の溶着強度を十分に確保できる振動溶着方法、及び振動溶着装置を提供することを目的とする。
この場合には、第２樹脂部品１０５の上端の溶着リブ１０５Ａの振れが大きくなってしまう。その結果、当接面における摩擦熱が不十分となり、両部品間での溶着強度が低くなる傾向にあった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、樹脂部品の溶着強度を十分に確保できる振動溶着方法、及び振動溶着装置を提供することを目的とする。
上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
第１樹脂部品と、第２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前記第１樹脂部品と、前記第２樹脂部品とを溶着させる振動溶着方法であって、
前記第１樹脂部品には、その底側の所定の基準面からの高さが変化している第１壁部が形成されており、
前記第２樹脂部品には、その底側の所定の基準面からの高さが変化している第２壁部が形成されており、
前記第１壁部の端面と前記第２壁部の端面同士が当接して前記当接面となっており、
振動側治具により、前記第１樹脂部品を保持するとともに、前記第１樹脂部品に振動を与え、
固定側治具により、前記第２樹脂部品を保持するとともに、前記第２壁部のうち高い部分の近傍の側面に、前記固定側治具を固定した状態で溶着することを要旨とする。
第１樹脂部品と、第２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前記第１樹脂部品と、前記第２樹脂部品とを溶着させる振動溶着方法であって、
前記第１樹脂部品には、その底側の所定の基準面からの高さが変化している第１壁部が形成されており、
前記第２樹脂部品には、その底側の所定の基準面からの高さが変化している第２壁部が形成されており、
前記第１壁部の端面と前記第２壁部の端面同士が当接して前記当接面となっており、
振動側治具により、前記第１樹脂部品を保持するとともに、前記第１樹脂部品に振動を与え、
固定側治具により、前記第２樹脂部品を保持するとともに、前記第２壁部のうち高い部分の近傍の側面に、前記固定側治具を固定した状態で溶着することを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の記載において、
前記固定側治具からの係合部が、前記高い部分の近傍の側面に設けられた被係合部に、係合することで、前記高い部分の近傍の側面に、前記固定側治具が固定されることを要旨とする。
前記固定側治具からの係合部が、前記高い部分の近傍の側面に設けられた被係合部に、係合することで、前記高い部分の近傍の側面に、前記固定側治具が固定されることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、
請求項１又は２の記載において、
前記第２樹脂部品の前記被係合部は、前記第２樹脂部品に他の部品を取り付けるための取り付け部としても機能することを要旨とする。
請求項１又は２の記載において、
前記第２樹脂部品の前記被係合部は、前記第２樹脂部品に他の部品を取り付けるための取り付け部としても機能することを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、
第１樹脂部品と、第２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前記第１樹脂部品と、前記第２樹脂部品とを溶着させる振動溶着装置であって、
前記第１樹脂部品には、その底側の所定の基準面からの高さが変化している第１壁部が形成されており、
前記第２樹脂部品には、その底側の所定の基準面からの高さが変化している第２壁部が形成されており、
前記第１壁部の端面と前記第２壁部の端面同士が当接して前記当接面となっており、
前記第１樹脂部品を保持するとともに、前記第１樹脂部品に振動を与える振動側治具と、
前記第２樹脂部品を保持する固定側治具と、備え、
前記固定側治具には、溶着の際に前記第２壁部のうち高い部分の近傍の側面を固定する上方に突出した固定部が設けられていることを要旨とする。
第１樹脂部品と、第２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前記第１樹脂部品と、前記第２樹脂部品とを溶着させる振動溶着装置であって、
前記第１樹脂部品には、その底側の所定の基準面からの高さが変化している第１壁部が形成されており、
前記第２樹脂部品には、その底側の所定の基準面からの高さが変化している第２壁部が形成されており、
前記第１壁部の端面と前記第２壁部の端面同士が当接して前記当接面となっており、
前記第１樹脂部品を保持するとともに、前記第１樹脂部品に振動を与える振動側治具と、
前記第２樹脂部品を保持する固定側治具と、備え、
前記固定側治具には、溶着の際に前記第２壁部のうち高い部分の近傍の側面を固定する上方に突出した固定部が設けられていることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４の記載において、
前記固定側治具には、前記第２壁部のうち前記高い部分の近傍の側面に設けられた被係合部に係合する係合部が設けられており、
前記係合部が、前記被係合部に、係合することで、前記高い部分の近傍の側面に、前記固定側治具が固定されることを要旨とする。
前記固定側治具には、前記第２壁部のうち前記高い部分の近傍の側面に設けられた被係合部に係合する係合部が設けられており、
前記係合部が、前記被係合部に、係合することで、前記高い部分の近傍の側面に、前記固定側治具が固定されることを要旨とする。
本発明の振動溶着方法は、第１樹脂部品と、第２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第１樹脂部品と、第２樹脂部品とを溶着させる方法である。第１樹脂部品には、その底側の所定の基準面からの高さが変化している第１壁部が形成されており、第２樹脂部品には、その底側の所定の基準面からの高さが変化している第２壁部が形成されている。第１壁部の端面と第２壁部の端面同士が当接して当接面となっている。振動側治具により、第１樹脂部品を保持するとともに、第１樹脂部品に振動を与える。一方、固定側治具により、第２樹脂部品を保持するとともに、第２壁部のうち高い部分の近傍の側面に、固定側治具を固定した状態で溶着する。
第２壁部のうち高い部分は、揺れやすく、この揺れにより溶着が不完全となるおそれがある。本発明の振動溶着方法によれば、固定側治具は、第２壁部のうち高い部分の近傍の側面に、固定された状態で溶着している。よって、第２壁部のうち高い部分の揺れを大きく抑えることができるから、溶着強度を十分に確保できる。
第２壁部のうち高い部分は、揺れやすく、この揺れにより溶着が不完全となるおそれがある。本発明の振動溶着方法によれば、固定側治具は、第２壁部のうち高い部分の近傍の側面に、固定された状態で溶着している。よって、第２壁部のうち高い部分の揺れを大きく抑えることができるから、溶着強度を十分に確保できる。
また、固定側治具からの係合部が、高い部分の近傍の側面に設けられた被係合部に、係合することで、高い部分の近傍の側面に、固定側治具が固定される場合には、以下の作用効果を奏する。
すなわち、この場合には、固定側治具側の係合部と、第２樹脂部品側の被係合部によって、第２壁部のうち高い部分が、固定側治具に固定されるから、第２壁部のうち高い部分の揺れを大きく抑えることができ、溶着強度を十分に確保できる。
すなわち、この場合には、固定側治具側の係合部と、第２樹脂部品側の被係合部によって、第２壁部のうち高い部分が、固定側治具に固定されるから、第２壁部のうち高い部分の揺れを大きく抑えることができ、溶着強度を十分に確保できる。
また、第２樹脂部品の被係合部は、第２樹脂部品に他の部品を取り付けるための取り付け部としても機能する場合には、以下の作用効果を奏する。
すなわち、この場合には、第２樹脂部品に、振動溶着のためだけの特別な被係合部を設ける必要がなくなるから、第２樹脂部品の構造を簡略化できる。
すなわち、この場合には、第２樹脂部品に、振動溶着のためだけの特別な被係合部を設ける必要がなくなるから、第２樹脂部品の構造を簡略化できる。
本発明の振動溶着装置は、第１樹脂部品と、第２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第１樹脂部品と、第２樹脂部品とを溶着させる振動溶着装置である。第１樹脂部品には、その底側の所定の基準面からの高さが変化している第１壁部が形成されている。第２樹脂部品には、その底側の所定の基準面からの高さが変化している第２壁部が形成されている。第１壁部の端面と第２壁部の端面同士が当接して当接面となっている。
この振動溶着装置では、第１樹脂部品を保持するとともに、第１樹脂部品に振動を与える振動側治具と、第２樹脂部品を保持する固定側治具と、が備えられている。固定側治具には、溶着の際に第２壁部のうち高い部分の近傍の側面を固定する上方に突出した固定部が設けられている。
そして、この振動溶着装置では、第２壁部のうち高い部分の近傍の側面に、固定側治具を固定した状態で溶着する。
第２壁部のうち高い部分は、揺れやすく、この揺れにより溶着が不完全となるおそれがある。本発明の振動溶着装置によれば、固定側治具は、第２壁部のうち高い部分の近傍の側面に、固定された状態で溶着している。よって、第２壁部のうち高い部分の揺れを大きく抑えることができるから、溶着強度を十分に確保できる。
この振動溶着装置では、第１樹脂部品を保持するとともに、第１樹脂部品に振動を与える振動側治具と、第２樹脂部品を保持する固定側治具と、が備えられている。固定側治具には、溶着の際に第２壁部のうち高い部分の近傍の側面を固定する上方に突出した固定部が設けられている。
そして、この振動溶着装置では、第２壁部のうち高い部分の近傍の側面に、固定側治具を固定した状態で溶着する。
第２壁部のうち高い部分は、揺れやすく、この揺れにより溶着が不完全となるおそれがある。本発明の振動溶着装置によれば、固定側治具は、第２壁部のうち高い部分の近傍の側面に、固定された状態で溶着している。よって、第２壁部のうち高い部分の揺れを大きく抑えることができるから、溶着強度を十分に確保できる。
また、固定側治具には、第２壁部のうち高い部分の近傍の側面に設けられた被係合部に係合する係合部が設けられており、係合部が、被係合部に、係合することで、高い部分の近傍の側面に、固定側治具が固定される場合には、以下の作用効果を奏する。
すなわち、この場合には、固定側治具側の係合部と、第２樹脂部品側の被係合部によって、第２壁部のうち高い部分が、固定側治具に固定されるから、第２壁部のうち高い部分の揺れを大きく抑えることができ、溶着強度を十分に確保できる。
すなわち、この場合には、固定側治具側の係合部と、第２樹脂部品側の被係合部によって、第２壁部のうち高い部分が、固定側治具に固定されるから、第２壁部のうち高い部分の揺れを大きく抑えることができ、溶着強度を十分に確保できる。
本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
実施例１に係る振動溶着方法を示す説明図である。
実施例１に係る振動溶着方法を示す説明図である。
実施例１に係る振動溶着方法を示す説明図である。
実施例２に係る振動溶着方法を示す説明図である。
実施例３に係る振動溶着方法を示す説明図である。
実施例に係る振動溶着装置を説明するための説明図である。
従来技術を説明するための説明図である。
従来技術を説明するための説明図である。
ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
〔１〕振動溶着方法
本実施形態に係る振動溶着方法は、第１樹脂部品（１）と、第２樹脂部品（３）を加圧しながら当接させ、その当接面（５）に振動による摩擦熱を発生させて、第１樹脂部品（１）と、第２樹脂部品（３）とを溶着させる方法である。第１樹脂部品（１）には、その底側の所定の基準面（Ｐ１）からの高さが変化している第１壁部（７）が形成されており、第２樹脂部品（３）には、その底側の所定の基準面（Ｐ２）からの高さが変化している第２壁部（９）が形成されている。第１壁部（７）の端面と第２壁部（９）の端面同士が当接して当接面（５）となっている。振動側治具（１１）により、第１樹脂部品（１）を保持するとともに、第１樹脂部品（１）に振動を与える。一方、固定側治具（１３）により、第２樹脂部品（３）を保持するとともに、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の近傍の側面に、固定側治具（１３）を固定した状態で溶着する。
本実施形態に係る振動溶着方法は、第１樹脂部品（１）と、第２樹脂部品（３）を加圧しながら当接させ、その当接面（５）に振動による摩擦熱を発生させて、第１樹脂部品（１）と、第２樹脂部品（３）とを溶着させる方法である。第１樹脂部品（１）には、その底側の所定の基準面（Ｐ１）からの高さが変化している第１壁部（７）が形成されており、第２樹脂部品（３）には、その底側の所定の基準面（Ｐ２）からの高さが変化している第２壁部（９）が形成されている。第１壁部（７）の端面と第２壁部（９）の端面同士が当接して当接面（５）となっている。振動側治具（１１）により、第１樹脂部品（１）を保持するとともに、第１樹脂部品（１）に振動を与える。一方、固定側治具（１３）により、第２樹脂部品（３）を保持するとともに、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の近傍の側面に、固定側治具（１３）を固定した状態で溶着する。
第１樹脂部品（１）及び第２樹脂部品（３）は、振動溶着可能である限り、その材質は特に限定されない。
第１樹脂部品（１）には、その底側の所定の基準面（Ｐ１）からの高さ（ｈ）が変化している第１壁部（７）が形成されており、第２樹脂部品（３）には、その底側の所定の基準面（Ｐ２）からの高さ（ｈ）が変化している第２壁部（９）が形成されている（図１、図２参照）。
第２樹脂部品（３）について説明すると、図２に示すように、第２壁部（９）は、基準面（Ｐ２）からの高さ（ｈ）が変化しており、高い部分（９Ａ）と低い部分（９Ｂ）があり、高い部分（９Ａ）は山状になっている。
また、第１樹脂部品（１）では、第１壁部（７）は、所定の基準面（Ｐ１）からの高さ（ｈ）が変化しており、高い部分と低い部分があり、低い部分（７Ａ）は谷状となっている。
通常、第２樹脂部品（３）の第２壁部（９）の高い部分（９Ａ）と、第１樹脂部品（１）の第１壁部（７）の低い部分（７Ａ）とが、対応する位置に配置されていて、両者が当接するようにされている。
第１壁部（７）の端面と第２壁部（９）の端面とは、互いに当接して当接面（５）となっている（図３参照）。この当接面（５）にて、第１樹脂部品（１）及び第２樹脂部品（３）が溶着されるようになっている。
第２樹脂部品（３）について説明すると、図２に示すように、第２壁部（９）は、基準面（Ｐ２）からの高さ（ｈ）が変化しており、高い部分（９Ａ）と低い部分（９Ｂ）があり、高い部分（９Ａ）は山状になっている。
また、第１樹脂部品（１）では、第１壁部（７）は、所定の基準面（Ｐ１）からの高さ（ｈ）が変化しており、高い部分と低い部分があり、低い部分（７Ａ）は谷状となっている。
通常、第２樹脂部品（３）の第２壁部（９）の高い部分（９Ａ）と、第１樹脂部品（１）の第１壁部（７）の低い部分（７Ａ）とが、対応する位置に配置されていて、両者が当接するようにされている。
第１壁部（７）の端面と第２壁部（９）の端面とは、互いに当接して当接面（５）となっている（図３参照）。この当接面（５）にて、第１樹脂部品（１）及び第２樹脂部品（３）が溶着されるようになっている。
振動側治具（１１）は、第１樹脂部品（１）を保持するとともに、第１樹脂部品（１）に振動を与える。
振動側治具（１１）には、振動体（１２）が取り付けられている（図６参照）。振動体（１２）は、振動を発生させるものである。振動体（１２）は、振動源を有し、且つ振動源により振動を付与されて振動する限り、その構造、形状、形態等は特に問わない。この振動体（１２）の振動は、平面内の一方向への往復直線運動による振動である。振動源としては、特に限定されないが、例えば、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。
振動側治具（１１）には、振動体（１２）が取り付けられている（図６参照）。振動体（１２）は、振動を発生させるものである。振動体（１２）は、振動源を有し、且つ振動源により振動を付与されて振動する限り、その構造、形状、形態等は特に問わない。この振動体（１２）の振動は、平面内の一方向への往復直線運動による振動である。振動源としては、特に限定されないが、例えば、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。
固定側治具（１３）は、第２樹脂部品（３）を保持するものである。そして、本実施形態では、溶着する際には、固定側治具（１３）は、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の近傍の側面に固定される。固定側治具（１３）と、第２壁部（９）との固定構造は、両者が固定される限り、特に限定されない。例えば、固定側治具（１３）側に、係合部（１５）が備えられており、第２壁（９）部のうち高い部分（９Ａ）の近傍の側面に被係合部（１７）が備えられている形態を挙げることができる。具体的には、係合部（１５）と被係合部（１７）に、ボルトと、それを挿入できるネジ穴を用いてもよい。また、係合部（１５）と被係合部（１７）の構造として、スナップフィットを用いてもよい。また、係合部（１５）と被係合部（１７）の構造として、プッシュリベットと、それを挿入固定できる孔部を用いてもよい。
なお、固定側治具（１３）側に、係合部（１５）が備えられている場合には、係合部（１５）は固定側治具（１３）に対して固定されていても、着脱可能に構成されていてもよい。
なお、固定側治具（１３）側に、係合部（１５）が備えられている場合には、係合部（１５）は固定側治具（１３）に対して固定されていても、着脱可能に構成されていてもよい。
本実施形態において第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の近傍とは、高い部分（９Ａ）の頂点からの距離（Ｌ）が比較的近いことを意図しているが、この距離は特に限定されるものではない。しかしながらこの距離（Ｌ）は、より近い方が好ましい。
また、第２樹脂部品（３）の被係合部（１７）を、第２樹脂部品（３）に他の部品を取り付けるための取り付け部として機能させてもよい。すなわち、第１樹脂部品（１）と第２樹脂部品（３）とを溶着する際には、第２樹脂部品（３）の被係合部（１７）を固定側治具（１３）との固定のために用いる。そして、溶着が終わった後には、第２樹脂部品（３）の被係合部（１７）を、他の部品を取り付けるための取り付け部としてもよい。
次に本実施形態の振動溶着方法の作用効果について説明する。
第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）は、揺れやすく、この揺れにより溶着が不完全となるおそれがある。本実施形態の振動溶着方法によれば、固定側治具（１３）が、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の近傍の側面に、固定された状態で溶着している。よって、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の揺れを大きく抑えることができるから、溶着強度を十分に確保できる。
また、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の揺れを大きく抑えることができるから、溶着リブのズレを抑制でき、溶着された樹脂部品の外観が良好となる。
また、本実施形態の振動溶着方法によれば、第２壁部（９）の揺れを防止するために、第２樹脂部品（３）に、補強リブ等の補強手段を追加する必要がなく、また、溶着リブを厚くして強度を上げる等の必要がない。よって、本実施形態の振動溶着方法によれば、コストの面で有利となる。
第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）は、揺れやすく、この揺れにより溶着が不完全となるおそれがある。本実施形態の振動溶着方法によれば、固定側治具（１３）が、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の近傍の側面に、固定された状態で溶着している。よって、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の揺れを大きく抑えることができるから、溶着強度を十分に確保できる。
また、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の揺れを大きく抑えることができるから、溶着リブのズレを抑制でき、溶着された樹脂部品の外観が良好となる。
また、本実施形態の振動溶着方法によれば、第２壁部（９）の揺れを防止するために、第２樹脂部品（３）に、補強リブ等の補強手段を追加する必要がなく、また、溶着リブを厚くして強度を上げる等の必要がない。よって、本実施形態の振動溶着方法によれば、コストの面で有利となる。
また、固定側治具（１３）からの係合部（１５）が、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の近傍の側面に設けられた被係合部（１７）に係合する場合には、以下の作用効果を奏する。
すなわち、この場合には、固定側治具（１３）側の係合部（１５）と、第２樹脂部品（３）側の被係合部（１７）によって、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）が、固定側治具（１３）に固定されるから、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の揺れを大きく抑えることができ、溶着強度を十分に確保できる。
すなわち、この場合には、固定側治具（１３）側の係合部（１５）と、第２樹脂部品（３）側の被係合部（１７）によって、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）が、固定側治具（１３）に固定されるから、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の揺れを大きく抑えることができ、溶着強度を十分に確保できる。
また、第２樹脂部品（３）の被係合部（１７）は、第２樹脂部品（３）に他の部品を取り付けるための取り付け部としても機能する場合には、以下の作用効果を奏する。
すなわち、この場合には、第２樹脂部品（３）に、振動溶着のためだけの特別な被係合部（１７）を設ける必要がなくなるから、第２樹脂部品（３）の構造を簡略化できる。
すなわち、この場合には、第２樹脂部品（３）に、振動溶着のためだけの特別な被係合部（１７）を設ける必要がなくなるから、第２樹脂部品（３）の構造を簡略化できる。
〔２〕振動溶着装置
本実施形態の振動溶着装置（２１）は、第１樹脂部品（１）と、第２樹脂部品（３）を加圧しながら当接させ、その当接面（５）に振動による摩擦熱を発生させて、第１樹脂部品（１）と、第２樹脂部品（３）とを溶着させる振動溶着装置である（図６参照）。第１樹脂部品（１）には、その底側の所定の基準面（Ｐ１）からの高さが変化している第１壁部（７）が形成されている。第２樹脂部品（３）には、その底側の所定の基準面（Ｐ２）からの高さが変化している第２壁部（９）が形成されている。第１壁部（７）の端面と第２壁部（９）の端面とは、互いに当接して当接面（５）となっている。
この振動溶着装置（２１）では、第１樹脂部品（１）を保持するとともに、第１樹脂部品（１）に振動を与える振動側治具（１１）と、第２樹脂部品（３）を保持する固定側治具（１３）と、が備えられている。固定側治具には、溶着の際に第２壁部のうち高い部分の近傍の側面を固定する上方に突出した固定部が設けられている。
そして、この振動溶着装置（２１）では、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の近傍の側面に、固定側治具（１３）を固定した状態で溶着する。
本実施形態の振動溶着装置（２１）では、第１樹脂部品（１）、第２樹脂部品（３）、振動側治具（１１）、固定側治具（１３）、係合部（１５）、被係合部（１７）については、上述の〔１〕振動溶着方法での説明（段落〔００２０〕〜〔００２５〕の説明）をそのまま適用できる。
本実施形態の振動溶着装置（２１）は、第１樹脂部品（１）と、第２樹脂部品（３）を加圧しながら当接させ、その当接面（５）に振動による摩擦熱を発生させて、第１樹脂部品（１）と、第２樹脂部品（３）とを溶着させる振動溶着装置である（図６参照）。第１樹脂部品（１）には、その底側の所定の基準面（Ｐ１）からの高さが変化している第１壁部（７）が形成されている。第２樹脂部品（３）には、その底側の所定の基準面（Ｐ２）からの高さが変化している第２壁部（９）が形成されている。第１壁部（７）の端面と第２壁部（９）の端面とは、互いに当接して当接面（５）となっている。
この振動溶着装置（２１）では、第１樹脂部品（１）を保持するとともに、第１樹脂部品（１）に振動を与える振動側治具（１１）と、第２樹脂部品（３）を保持する固定側治具（１３）と、が備えられている。固定側治具には、溶着の際に第２壁部のうち高い部分の近傍の側面を固定する上方に突出した固定部が設けられている。
そして、この振動溶着装置（２１）では、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の近傍の側面に、固定側治具（１３）を固定した状態で溶着する。
本実施形態の振動溶着装置（２１）では、第１樹脂部品（１）、第２樹脂部品（３）、振動側治具（１１）、固定側治具（１３）、係合部（１５）、被係合部（１７）については、上述の〔１〕振動溶着方法での説明（段落〔００２０〕〜〔００２５〕の説明）をそのまま適用できる。
次に本実施形態の振動溶着装置（２１）の作用効果について説明する。
第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）は、揺れやすく、この揺れにより溶着が不完全となるおそれがある。本実施形態の振動溶着装置（２１）によれば、固定側治具（１３）が、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の近傍の側面に、固定された状態で溶着している。よって、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の揺れを大きく抑えることができるから、溶着強度を十分に確保できる。
また、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の揺れを大きく抑えることができるから、溶着リブのズレを抑制でき、溶着された樹脂部品の外観が良好となる。
また、本実施形態の振動溶着装置（２１）によれば、第２壁部（９）の揺れを防止するために、第２樹脂部品（３）に、補強リブを追加する必要がなく、また、溶着リブを厚くする等の必要がない。よって、本実施形態の振動溶着装置（２１）によれば、コストの面で有利となる。
第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）は、揺れやすく、この揺れにより溶着が不完全となるおそれがある。本実施形態の振動溶着装置（２１）によれば、固定側治具（１３）が、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の近傍の側面に、固定された状態で溶着している。よって、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の揺れを大きく抑えることができるから、溶着強度を十分に確保できる。
また、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の揺れを大きく抑えることができるから、溶着リブのズレを抑制でき、溶着された樹脂部品の外観が良好となる。
また、本実施形態の振動溶着装置（２１）によれば、第２壁部（９）の揺れを防止するために、第２樹脂部品（３）に、補強リブを追加する必要がなく、また、溶着リブを厚くする等の必要がない。よって、本実施形態の振動溶着装置（２１）によれば、コストの面で有利となる。
また、固定側治具（１３）には係合部（１５）が備えられ、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の近傍の側面には被係合部（１７）が備えられており、係合部（１５）と被係合部（１７）とが係合する場合には、以下の作用効果を奏する。
すなわち、この場合には、固定側治具（１３）側の係合部（１５）と、第２樹脂部品（３）側の被係合部（１７）によって、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）が、固定側治具（１３）に固定されるから、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の揺れを大きく抑えることができ、溶着強度を十分に確保できる。
すなわち、この場合には、固定側治具（１３）側の係合部（１５）と、第２樹脂部品（３）側の被係合部（１７）によって、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）が、固定側治具（１３）に固定されるから、第２壁部（９）のうち高い部分（９Ａ）の揺れを大きく抑えることができ、溶着強度を十分に確保できる。
また、第２樹脂部品（３）の被係合部（１７）は、第２樹脂部品（３）に他の部品を取り付けるための取り付け部としても機能する場合には、以下の作用効果を奏する。
すなわち、この場合には、第２樹脂部品（３）に、振動溶着のためだけの特別な被係合部（１７）を設ける必要がなくなるから、第２樹脂部品（１７）の構造を簡略化できる。
すなわち、この場合には、第２樹脂部品（３）に、振動溶着のためだけの特別な被係合部（１７）を設ける必要がなくなるから、第２樹脂部品（１７）の構造を簡略化できる。
なお、上記実施形態で記載した各構成の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的構成との対応関係を示すものである。
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。
＜実施例１＞
（１）振動溶着方法、及び振動溶着装置
本実施例１に係る振動溶着装置２１は、２つの樹脂部品である第１樹脂部品１及び第２樹脂部品３を加圧しながら当接させ、その当接面５に振動による摩擦熱を発生させて両者を溶着させるものである。この振動溶着装置１は、図６に示すように、振動体１２と、テーブル２５と、振動側治具１１と、固定側治具１３と、を備えている。
＜実施例１＞
（１）振動溶着方法、及び振動溶着装置
本実施例１に係る振動溶着装置２１は、２つの樹脂部品である第１樹脂部品１及び第２樹脂部品３を加圧しながら当接させ、その当接面５に振動による摩擦熱を発生させて両者を溶着させるものである。この振動溶着装置１は、図６に示すように、振動体１２と、テーブル２５と、振動側治具１１と、固定側治具１３と、を備えている。
振動体１２は、天板２７の下面側に設けられている。振動体１２は、その内部に一対の電磁コイル（図示せず）が設けられており、この電磁コイルに交互に高周波電流をかけることにより、水平方向の一方向に往復直線運動して振動する。
振動体１２には振動側治具１１が着脱可能に取着される。振動側治具１１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第１樹脂部品１を保持し得るように、第１樹脂部品１の上面側の外形に対応する凹形状の保持部１１Ａを有している。
振動体１２には振動側治具１１が着脱可能に取着される。振動側治具１１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第１樹脂部品１を保持し得るように、第１樹脂部品１の上面側の外形に対応する凹形状の保持部１１Ａを有している。
テーブル２５は、図示しない昇降機構によって支持されている。テーブル２５の昇降により、第１樹脂部品１と第２樹脂部品３とを加圧しながら当接させた際に、駆動トルクを変化させて、その当接面５にかかる加圧力を任意に変化させることができる。
テーブル２５の上面側には、固定側治具１３が着脱可能に取り付けられている。固定側治具１３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第２樹脂部品３を保持し得るように、第２樹脂部品３の下面側の外形に対応する凹形状の保持部１３Ａを有している。
図１、図２に示すように、第１樹脂部品１には、その底側の所定の基準面Ｐ１からの高さｈが変化している第１壁部７が形成されている。第１樹脂部品１では、第１壁部７は、所定の基準面Ｐ１からの高さｈが変化しており、低い部分７Ａは谷状となっている。
第２樹脂部品３には、その底側の所定の基準面Ｐ２からの高さｈが変化している第２壁部９が形成されている。第２樹脂部品３では、図２に示すように、第２壁部９は、基準面Ｐ２からの高さｈが変化しており、高い部分９Ａと低い部分９Ｂがあり、高い部分９Ａは山状となっている。
そして、第２樹脂部品３の第２壁部９の高い部分９Ａと、第１樹脂部品１の第１壁部７の低い部分７Ａとが、対応する位置に配置されていて、振動溶着する際には、両者が当接するようにされている。
すなわち、図３に示されるように、第１壁部７の端面と第２壁部９の端面同士が当接して当接面５となっている。
第２樹脂部品３には、その底側の所定の基準面Ｐ２からの高さｈが変化している第２壁部９が形成されている。第２樹脂部品３では、図２に示すように、第２壁部９は、基準面Ｐ２からの高さｈが変化しており、高い部分９Ａと低い部分９Ｂがあり、高い部分９Ａは山状となっている。
そして、第２樹脂部品３の第２壁部９の高い部分９Ａと、第１樹脂部品１の第１壁部７の低い部分７Ａとが、対応する位置に配置されていて、振動溶着する際には、両者が当接するようにされている。
すなわち、図３に示されるように、第１壁部７の端面と第２壁部９の端面同士が当接して当接面５となっている。
本実施例１では、図１、図２、図３に示されるように、溶着する際には、固定側治具１３は、第２壁部９のうち高い部分９Ａの近傍の側面に固定される。本実施例１では、固定側治具１３側の係合部１５としては、ボルトを用いている。一方、第２樹脂部品３の第２壁９の高い部分９Ａの近傍の側面には、被係合部１７としてのネジ穴が形成されている。本実施例１では、固定側治具１３に形成された貫通孔にボルトが挿入され、ボルトの頭部が固定側治具１３の外面に接し、ボルトのネジ部が第２樹脂部品３のネジ穴に螺合することで、固定側治具１３が第２樹脂部品３に固定されている。
なお、本実施例１では、固定側治具１３は、第２壁部９のうち高い部分９Ａの近傍の側面に、面で接するようにして固定されている。
なお、本実施例１では、固定側治具１３は、第２壁部９のうち高い部分９Ａの近傍の側面に、面で接するようにして固定されている。
（２）振動溶着方法、及び振動溶着装置の作用効果
第１樹脂部品１及び第２樹脂部品３の溶着は次のように行う。
まず、振動側治具１１の保持部１１Ａに、第１樹脂部品１をセットし、固定側治具１３の保持部１３Ａに、第２樹脂部品３をセットする。このセットの際に、固定側治具１３は、第２壁部９のうち高い部分９Ａの近傍の側面にボルトにて固定される。
次に、昇降機構によりテーブル２５、固定側治具１３、及び第２樹脂部品３を上昇させる。すると、第１樹脂部品１及び第２樹脂部品３が、図３に示されるように当接面５で当接した状態となり、加圧される。次に、この状態で、振動体１２を振動させる。この振動により、当接面５に摩擦が生じ、当接面５の樹脂が溶融状態となる。この状態を所定時間維持し、振動停止させて、溶融状態であった樹脂を凝固させて、第１樹脂部品１及び第２樹脂部品３の溶着が終了する。その後、溶着された成形体を振動溶着装置２１から外す。
第１樹脂部品１及び第２樹脂部品３の溶着は次のように行う。
まず、振動側治具１１の保持部１１Ａに、第１樹脂部品１をセットし、固定側治具１３の保持部１３Ａに、第２樹脂部品３をセットする。このセットの際に、固定側治具１３は、第２壁部９のうち高い部分９Ａの近傍の側面にボルトにて固定される。
次に、昇降機構によりテーブル２５、固定側治具１３、及び第２樹脂部品３を上昇させる。すると、第１樹脂部品１及び第２樹脂部品３が、図３に示されるように当接面５で当接した状態となり、加圧される。次に、この状態で、振動体１２を振動させる。この振動により、当接面５に摩擦が生じ、当接面５の樹脂が溶融状態となる。この状態を所定時間維持し、振動停止させて、溶融状態であった樹脂を凝固させて、第１樹脂部品１及び第２樹脂部品３の溶着が終了する。その後、溶着された成形体を振動溶着装置２１から外す。
以上のように、本実施例１の振動溶着方法、及び振動溶着装置によれば、以下の効果が奏される。
すなわち、一般的には、振動溶着する際に、第２壁部９のうち高い部分９Ａは、揺れやすく、この揺れにより溶着が不完全となるおそれがある。本実施例１の振動溶着によれば、固定側治具１３が、第２壁部９のうち高い部分９Ａの近傍の側面に、ボルトで固定された状態で溶着している。よって、第２壁部９のうち高い部分９Ａの揺れを大きく抑えることができるから、溶着強度を十分に確保できる。
また、第２壁部９のうち高い部分９Ａの揺れを大きく抑えることができるから、溶着リブのズレを抑制でき、溶着された樹脂部品の外観が良好となる。
また、本実施例１によれば、第２壁部９の揺れを防止するために、ボルトによる固定という簡便な手法を採用している。従って、第２樹脂部品３に、補強リブを追加する必要がなく、また、溶着リブを厚くする等の必要がない。よって、本実施例１によれば、コストの面で有利となる。
また、本実施例１では、固定側治具１３は、第２壁部９のうち高い部分９Ａの近傍の側面に、面で接するようにして固定されている。このように、面接触にて固定されているから、振動の抑制効果が高くなる。
すなわち、一般的には、振動溶着する際に、第２壁部９のうち高い部分９Ａは、揺れやすく、この揺れにより溶着が不完全となるおそれがある。本実施例１の振動溶着によれば、固定側治具１３が、第２壁部９のうち高い部分９Ａの近傍の側面に、ボルトで固定された状態で溶着している。よって、第２壁部９のうち高い部分９Ａの揺れを大きく抑えることができるから、溶着強度を十分に確保できる。
また、第２壁部９のうち高い部分９Ａの揺れを大きく抑えることができるから、溶着リブのズレを抑制でき、溶着された樹脂部品の外観が良好となる。
また、本実施例１によれば、第２壁部９の揺れを防止するために、ボルトによる固定という簡便な手法を採用している。従って、第２樹脂部品３に、補強リブを追加する必要がなく、また、溶着リブを厚くする等の必要がない。よって、本実施例１によれば、コストの面で有利となる。
また、本実施例１では、固定側治具１３は、第２壁部９のうち高い部分９Ａの近傍の側面に、面で接するようにして固定されている。このように、面接触にて固定されているから、振動の抑制効果が高くなる。
＜実施例２＞
次に、実施例２に係る振動溶着方法、及び振動溶着装置を、図４を参照しつつ説明する。なお、実施例２において、上記実施例１と略同じ構成部位には同符号を付けて、構造、作用及び効果の説明は省略する。実施例２では、次の点が、実施例１と相違している。すなわち、実施例２では、図４に示すように、第２壁部９と、固定側治具１３と、の固定には、ボルトの代わりにスナップフィットを用いている。
実施例２によれば、スナップフィットを用いて固定しているから、簡易でコスト的に有利となる。
次に、実施例２に係る振動溶着方法、及び振動溶着装置を、図４を参照しつつ説明する。なお、実施例２において、上記実施例１と略同じ構成部位には同符号を付けて、構造、作用及び効果の説明は省略する。実施例２では、次の点が、実施例１と相違している。すなわち、実施例２では、図４に示すように、第２壁部９と、固定側治具１３と、の固定には、ボルトの代わりにスナップフィットを用いている。
実施例２によれば、スナップフィットを用いて固定しているから、簡易でコスト的に有利となる。
＜実施例３＞
次に、実施例３に係る振動溶着方法、及び振動溶着装置を、図５を参照しつつ説明する。なお、実施例３において、上記実施例１と略同じ構成部位には同符号を付けて、構造、作用及び効果の説明は省略する。実施例３では、次の点が、実施例１と相違している。すなわち、実施例３では、図５に示すように、第２壁部９と、固定側治具１３と、の固定には、ボルトの代わりにプッシュリベットを用いている。
実施例３によれば、プッシュリベットを用いて固定しているから、簡易でコスト的に有利となる。
次に、実施例３に係る振動溶着方法、及び振動溶着装置を、図５を参照しつつ説明する。なお、実施例３において、上記実施例１と略同じ構成部位には同符号を付けて、構造、作用及び効果の説明は省略する。実施例３では、次の点が、実施例１と相違している。すなわち、実施例３では、図５に示すように、第２壁部９と、固定側治具１３と、の固定には、ボルトの代わりにプッシュリベットを用いている。
実施例３によれば、プッシュリベットを用いて固定しているから、簡易でコスト的に有利となる。
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。
上記実施例では、第２樹脂部品３の被係合部１７は、固定側治具１３を固定するためにのみ用いているが、被係合部１７を第２樹脂部品３に他の部品を取り付けるための取り付け部として機能させてもよい。すなわち、溶着が終わった後には、被係合部１７を、他の部品を取り付けるための取り付け部としてもよい。
上記実施例では、第２樹脂部品３の被係合部１７は、樹脂に直接形成されているものとしたが、被係合部１７を例えばインサート成形等によって埋め込まれた金属部品（ナット等）としてもよい。
上記実施例では、第２樹脂部品３の第２壁部９は、高い部分９Ａが１つのみとされているが、高い部分の個数は特に限定されず、複数であってもよい。高い部分が複数ある場合には、いずれかの高い部分の近傍の側面に、固定側治具を固定すればよい。固定箇所は、１つであっても複数であってもよい。また、高い部分が複数ある場合には、最も高い部分の近傍の側面に、固定側治具を固定することが望ましいが、その他の部分に固定してもよい。
上記実施例では、ボルト、スナップフィット、プッシュリベットを用いて、第２樹脂部品３の第２壁部９と、固定側治具１３とを固定したが、固定手段は、これらに限らず、目的に応じて適宜選択できる。
本発明において、第１樹脂部品１及び第２樹脂部品３は、振動溶着を行える樹脂であれば、すべてにおいて適用が可能である。これらの部品を形成する合成樹脂は、例えば、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂、ＰＭＭＡ（PolymethylMethacrylate；ポリメタクリル酸メチル）樹脂、ＡＡＳ（Acrylonitrile-Acrylate-Styrene）樹脂、ＰＡ（Polyamide；ポリアミド）樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することができる。さらに、第１樹脂部品１及び第２樹脂部品３の合成樹脂は、同種であっても異種であっても良く、特に限定されるものではない。
前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。
本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。
樹脂部品の振動溶着に関する技術として広く利用される。
１；第１樹脂部品
３；第２樹脂部品
５；当接面
７；第１壁部
９；第２壁部
９Ａ；高い部分
１１；振動側治具
１１Ａ；保持部
１２；振動体
１３；固定側治具
１３Ａ；保持部
１５；係合部
１７；被係合部
２１；振動溶着装置
２５；テーブル
２７；天板
１０１；第１樹脂部品
１０３；振動側治具
１０５；第２樹脂部品
１０５Ａ；溶着リブ
１０５Ｂ；溝部
１０７；固定側治具
１０７Ａ；上端部
３；第２樹脂部品
５；当接面
７；第１壁部
９；第２壁部
９Ａ；高い部分
１１；振動側治具
１１Ａ；保持部
１２；振動体
１３；固定側治具
１３Ａ；保持部
１５；係合部
１７；被係合部
２１；振動溶着装置
２５；テーブル
２７；天板
１０１；第１樹脂部品
１０３；振動側治具
１０５；第２樹脂部品
１０５Ａ；溶着リブ
１０５Ｂ；溝部
１０７；固定側治具
１０７Ａ；上端部
Claims (5)
- 第１樹脂部品と、第２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前記第１樹脂部品と、前記第２樹脂部品とを溶着させる振動溶着方法であって、
前記第１樹脂部品には、その底側の所定の基準面からの高さが変化している第１壁部が形成されており、
前記第２樹脂部品には、その底側の所定の基準面からの高さが変化している第２壁部が形成されており、
前記第１壁部の端面と前記第２壁部の端面同士が当接して前記当接面となっており、
振動側治具により、前記第１樹脂部品を保持するとともに、前記第１樹脂部品に振動を与え、
固定側治具により、前記第２樹脂部品を保持するとともに、前記第２壁部のうち高い部分の近傍の側面に、前記固定側治具を固定した状態で溶着することを特徴とする振動溶着方法。 - 前記固定側治具からの係合部が、前記高い部分の近傍の側面に設けられた被係合部に、係合することで、前記高い部分の近傍の側面に、前記固定側治具が固定されることを特徴とする請求項１に記載の振動溶着方法。
- 前記第２樹脂部品の前記被係合部は、前記第２樹脂部品に他の部品を取り付けるための取り付け部としても機能することを特徴とする請求項１又は２に記載の振動溶着方法。
- 第１樹脂部品と、第２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前記第１樹脂部品と、前記第２樹脂部品とを溶着させる振動溶着装置であって、
前記第１樹脂部品には、その底側の所定の基準面からの高さが変化している第１壁部が形成されており、
前記第２樹脂部品には、その底側の所定の基準面からの高さが変化している第２壁部が形成されており、
前記第１壁部の端面と前記第２壁部の端面同士が当接して前記当接面となっており、
前記第１樹脂部品を保持するとともに、前記第１樹脂部品に振動を与える振動側治具と、
前記第２樹脂部品を保持する固定側治具と、備え、
前記固定側治具には、溶着の際に前記第２壁部のうち高い部分の近傍の側面を固定する上方に突出した固定部が設けられていることを特徴とする振動溶着装置。 - 前記固定側治具には、前記第２壁部のうち前記高い部分の近傍の側面に設けられた被係合部に係合する係合部が設けられており、
前記係合部が、前記被係合部に、係合することで、前記高い部分の近傍の側面に、前記固定側治具が固定されることを特徴とする請求項４に記載の振動溶着装置。
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