JPH08132528A - 樹脂製品の製造方法及び樹脂製品の振動溶着金型 - Google Patents

樹脂製品の製造方法及び樹脂製品の振動溶着金型

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JPH08132528A
JPH08132528A JP27533794A JP27533794A JPH08132528A JP H08132528 A JPH08132528 A JP H08132528A JP 27533794 A JP27533794 A JP 27533794A JP 27533794 A JP27533794 A JP 27533794A JP H08132528 A JPH08132528 A JP H08132528A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】第1、2平面接合部及び第1、2傾斜接合部を
有する第1、2接合用樹脂部材を接合することより樹脂
製品を製造する場合、樹脂製品の接合強度を充分にする
とともに、第1、2平面接合部で生じるバリを必要以上
に増加させない。 【構成】振動溶着リブ91dは、第1、2傾斜接合部8
2、84の傾斜方向の垂直方向での高さが第1、2平面
接合部81、83の加圧方向の高さと略等しい。加圧方
向の加圧力F、F0 と、加圧方向と垂直な平面内かつ傾
斜方向と平行な平面内の振動方向の往復振動vを付与す
る際、まず第1、2傾斜接合部82、84を当接させて
軟化状態の傾斜振動溶着接合域を形成し、次いで第1、
2平面接合部81、83を当接させて軟化状態の平面振
動溶着接合域を形成する。振動溶着金型の一部を分割し
てもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インテークマニホール
ド等の樹脂製品の製造方法と、この樹脂製品を製造する
ための振動溶着金型とに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、特開平5−177712号公報に
振動溶着法を用いた樹脂部品の製造方法が開示されてい
る。この製造方法では、まず、樹脂製品を構成すべく、
熱可塑性樹脂を含有する第1接合用樹脂部材と第2接合
用樹脂部材とを用意する。第1、2接合用樹脂部材はそ
れぞれ対向する曲面を有しており、これら曲面の少なく
とも一方は加圧方向での高さが一定の振動溶着リブを有
している。
【0003】そして、振動溶着金型を用いて各曲面に上
下方向の加圧力を付与することにより、各曲面全体を同
時に当接させる。また、この状態で振動溶着金型から水
平方向の往復振動とを付与することにより、各曲面に軟
化状態の振動溶着接合域を形成する。この後、振動溶着
接合域を固化させて各曲面を接合し、これにより樹脂製
品を得ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記各曲面は、微視的
に見れば、互いに接合される第1、2平面接合部と、こ
れら第1、2平面接合部に対して傾斜して互いに接合さ
れる第1、2傾斜接合部との組合せと同様である。第1
の問題点として、かかる第1、2平面接合部及び第1、
2傾斜接合部を有する第1、2接合用樹脂部材を接合す
る場合、上記製造方法のように、振動溶着リブの加圧方
向での高さを一定とし、かつ第1、2平面接合部及び第
1、2傾斜接合部全体を同時に当接させた状態で加圧力
と往復振動とを付与すると、樹脂製品は第1、2傾斜接
合部の接合強度が充分でなく、第1、2傾斜接合部で破
壊しやすい。
【0005】すなわち、図19に示すように、それぞれ
射出成形により成形された第1接合用樹脂部材91と第
2接合用樹脂部材92とを用意する。なお、図19〜2
1では樹脂製インマニのマニホールドパイプの一部を示
している。これら第1、2接合用樹脂部材91、92は
100重量部のナイロン66と30重量部のガラス繊維
とからなる。
【0006】第1接合用樹脂部材91では、図23に示
すように、それぞれ半円筒形状の4つの主部91aが同
一方向に整列した状態で一体に成形され、両端の主部9
1aには整列方向に第1接合部91bが突設されてい
る。この第1接合部91bは、図19に示すように、2
つの第1平面接合部81と、これら第1平面接合部81
に対して所定の傾斜角θで傾斜した第1傾斜接合部82
とを有している。これら第1平面接合部81及び第1傾
斜接合部82では、図23に示すように、先端に振動溶
着面91cを有する振動溶着リブ91dが高さHで突設
されている。なお、振動溶着リブ91dの付け根には、
凹部91e、91eが凹設されている。
【0007】また、第2接合用樹脂部材92では、それ
ぞれ半円筒形状の4つの主部92aが同一方向に整列し
た状態で一体に成形され、両端の主部92aには整列方
向に第2接合部92bが突設されている。この第2接合
部12bは、図19に示すように、2つの第2平面接合
部83と、これら第2平面接合部83に対して傾斜角θ
で傾斜した第2傾斜接合部84とを有している。これら
第2平面接合部83及び第2傾斜接合部84では、図2
3に示すように、振動溶着面91cと対面可能な被振動
溶着面92cが形成されている。
【0008】ここで、第1平面接合部81及び第1傾斜
接合部82の振動溶着リブ91dは、図19に示すよう
に、加圧力F、F0 (F0 は加圧力Fの反力)の加圧方
向での高さHを略一定にしている。このとき、第1傾斜
接合部82の振動溶着リブ91dは、傾斜方向の垂直方
向では高さH・cosθとなっている。そして、図20
に示すように、加圧力F、F0 を付与することにより、
第1、2平面接合部81、83及び第1、2傾斜接合部
82、84全体を同時に当接させる。また、この状態で
紙面に垂直(図23では紙面に平行)な往復振動vを付
与することにより、図23に示す振動溶着リブ91dを
二点鎖線程度まで溶融させ、図24に示すように、第
1、2平面接合部81、83及び第1、2傾斜接合部8
2、84に軟化状態の振動溶着接合域Vを形成する。こ
の後、往復振動vを停止し、時間経過の温度低下によ
り、振動溶着接合域Vを固化させる。こうして、第1、
2平面接合部81、83及び第1、2傾斜接合部82、
84を接合する。こうして、サージタンクを一体に接続
したインテークマニホールド(以下、樹脂製インマニと
いう。)が得られる。
【0009】この樹脂製インマニにおける振動溶着リブ
91dの溶着代90を図21にハッチングで示す。この
溶着代90は、第1、2平面接合部81、83では深さ
h(h<H)であるが、第1、2傾斜接合部82、84
では、加圧方向が深さh、傾斜方向の垂直方向が深さh
・cosθとなってしまう。ここで、加圧力F、F0
調整することにより、第1、2平面接合部81、83で
の溶着代90の深さhを1.5mmに設定し、傾斜角θ
が0〜90°の範囲において、第1、2傾斜接合部8
2、84での溶着代90の深さh・cosθを比較すれ
ば、表1が得られる。
【0010】
【表1】 表1より、樹脂製インマニは、第1、2平面接合部8
1、83での溶着代90を充分に確保しても、傾斜角θ
の増加に従って第1、2傾斜接合部82、84での溶着
代90が低下することがわかる。
【0011】また、この樹脂製インマニでは、溶着代
(mm)と引張強度(kgf/cm2)とは図22に示
す関係を有する。図22より、溶着代90が小さけれ
ば、引張強度が低いことがわかる。このため、樹脂製品
は、第1、2傾斜接合部の接合強度が充分でない場合、
第1、2傾斜接合部で破壊しやすいことがわかる。例え
ば、樹脂製品がかかる樹脂製インマニ等の中空品であれ
ば、内圧が大きい場合に破壊するおそれがある。
【0012】また、第2の問題点として、第1、2傾斜
接合部82、84での溶着代90をも充分に確保せんと
すれば、第1、2平面接合部81、83での溶着代90
が過大となり、図24に示すように、第1、2平面接合
部81、83で生じるバリ6が第1、2傾斜接合部8
2、84で生じるバリ6と比較して増加するため、凹部
91e等により確保されるバリ収納空間Cを大きくする
必要を生じる。
【0013】このため、第1、2平面接合部の幅が大き
くなり、引いては樹脂製品が過大となって、設計条件が
限定されてしまう。例えば、樹脂製品がかかる樹脂製イ
ンマニであれば、エンジンルーム内の自由度が限定され
てしまう。本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、第1、2平面接合部及び第1、2傾斜接
合部を有する第1、2接合用樹脂部材を接合することよ
り樹脂製品を製造する場合、樹脂製品の接合強度を充分
にするとともに、第1、2平面接合部で生じるバリを必
要以上に増加させないことを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
(1)請求項1の樹脂製品の製造方法は、樹脂製品を構
成すべく、熱可塑性樹脂を含有する第1接合用樹脂部材
と第2接合用樹脂部材とを用意し、該第1接合用樹脂部
材は、第1平面接合部と、該第1平面接合部に対して傾
斜した第1傾斜接合部とを有し、該第2接合用樹脂部材
は、該第1平面接合部と接合される第2平面接合部と、
該第2平面接合部に対して傾斜して該第1傾斜接合部と
接合される第2傾斜接合部とを有し、該第1平面接合部
及び該第1傾斜接合部並びに該第2平面接合部及び該第
2傾斜接合部の少なくとも一方に、該第1傾斜接合部及
び該第2傾斜接合部の傾斜方向の垂直方向での高さが該
第1平面接合部及び該第2平面接合部の加圧方向の高さ
と略等しい振動溶着リブを形成する第1工程と、該加圧
方向の加圧力を付与することにより、該第1傾斜接合部
及び該第2傾斜接合部を当接させ、この状態で該加圧方
向と垂直な平面内かつ該傾斜方向と垂直な平面内の振動
方向の往復振動を付与することにより、該第1傾斜接合
部及び該第2傾斜接合部に軟化状態の傾斜振動溶着接合
域を形成する第2工程と、該加圧方向の該加圧力を付与
することにより、該第1平面接合部及び該第2平面接合
部を当接させ、この状態で該振動方向の該往復振動を付
与することにより、該第1平面接合部及び該第2平面接
合部に軟化状態の平面振動溶着接合域を形成する第3工
程と、該傾斜振動溶着接合域及び該平面振動溶着接合域
を固化させて該樹脂製品を得る第4工程とを有すること
を特徴とする。
【0015】(2)請求項2の樹脂製品の振動溶着金型
は、樹脂製品を構成すべく、熱可塑性樹脂を含有する第
1接合用樹脂部材と第2接合用樹脂部材とを挟持する第
1型及び第2型からなり、該第1接合用樹脂部材は、第
1平面接合部と、該第1平面接合部に対して傾斜した第
1傾斜接合部とを有し、該第2接合用樹脂部材は、該第
1平面接合部と接合される第2平面接合部と、該第2平
面接合部に対して傾斜して該第1傾斜接合部と接合され
る第2傾斜接合部とを有し、該第1平面接合部及び該第
1傾斜接合部並びに該第2平面接合部及び該第2傾斜接
合部の少なくとも一方は、該第1傾斜接合部及び該第2
傾斜接合部の傾斜方向の垂直方向での高さが該第1平面
接合部及び該第2平面接合部の加圧方向の高さと略等し
い振動溶着リブを有し、該第1型及び該第2型の一方
は、該第1平面接合部と当接可能な第1平面当接部と、
該第1傾斜接合部と当接可能な第1傾斜当接部とを有
し、該第1型及び該第2型の他方は、該第2平面接合部
と当接可能な第2平面当接部と、該第2傾斜接合部と当
接可能な第2傾斜当接部とを有し、該第1平面接合部及
び該第2平面接合部又は/並びに該第1傾斜接合部及び
該第2傾斜接合部に、該加圧方向の加圧力と、該加圧方
向と垂直な平面内かつ該傾斜方向と垂直な平面内の振動
方向の往復振動とを付与可能になされていることを特徴
とする。
【0016】(3)請求項3の樹脂製品の振動溶着金型
は、請求項2記載の樹脂製品の振動溶着金型において、
第1傾斜当接部及び第2傾斜当接部の少なくとも一方
が、粗面化されていることを特徴とする。 (4)請求項4の樹脂製品の振動溶着金型は、請求項2
又は3記載の樹脂製品の振動溶着金型において、第1型
及び第2型の少なくとも一方が、第1傾斜当接部及び第
2傾斜当接部が略直角に第1傾斜接合部及び第2傾斜接
合部を押圧し、第1平面当接部及び第2平面当接部が略
直角に第1平面接合部及び第2平面接合部を押圧すべ
く、複数の分割型に分割されていることを特徴とする。
【0017】
【作用】
(1)請求項1の製造方法では、まず、第1工程とし
て、樹脂製品を構成すべく、熱可塑性樹脂を含有する第
1、2接合用樹脂部材を用意する。ここで、第1接合用
樹脂部材の第1平面接合部及び第1傾斜接合部並びに第
2接合用樹脂部材の第2平面接合部及び第2傾斜接合部
の少なくとも一方に形成された振動溶着リブは、第1、
2傾斜接合部の傾斜方向の垂直方向での高さが第1、2
平面接合部の加圧方向の高さと略等しくなされている。
【0018】そして、第2工程として、加圧力を付与す
ることにより第1、2傾斜接合部を当接させる。この状
態で往復振動を付与することにより第1、2傾斜接合部
の振動溶着リブを溶融させ、ここに軟化状態の傾斜振動
溶着接合域を形成する。また、第3工程として、加圧力
を付与することにより第1、2平面接合部を当接させ
る。この状態で往復振動を付与することにより第1、2
平面接合部の振動溶着リブを溶融させ、ここに軟化状態
の平面振動溶着接合域を形成する。
【0019】この後、第4工程として、傾斜振動溶着接
合域及び平面振動溶着接合域を固化させ、第1、2傾斜
接合部及び第1、2平面接合部を接合する。これにより
樹脂製品を得る。こうして得られる樹脂製品における振
動溶着リブの溶着代は、第1、2平面接合部と、第1、
2傾斜接合部の傾斜方向の垂直方向とが略等しくされ
る。
【0020】こうして、第1、2平面接合部とともに第
1、2傾斜接合部の溶着代を充分に確保できるため、第
1、2平面接合部での溶着代を過大にすることがない。
このため、第1、2平面接合部で生じるバリは第1、2
傾斜接合部で生じるバリとほとんど同量であり、第1、
2平面接合部のバリ収納空間を大きくする必要がない。
【0021】(2)請求項2の振動溶着金型では、第
1、2型が第1、2接合用樹脂部材を挟持する。請求項
1の製造方法を使用する場合、第2工程として、第1、
2傾斜当接部に加圧力と往復振動とを付与する。また、
第3工程として、第1、2平面当接部に加圧力と往復振
動とを付与する。こうして樹脂製品が得られる。
【0022】(3)請求項3の振動溶着金型では、第
1、2傾斜当接部の少なくとも一方が粗面化されてい
る。このため、請求項1の製造方法における第2工程に
おいて第1、2傾斜接合部を接合する際、第1、2傾斜
接合部に加圧力と往復振動とが作用しやすい。なお、第
1、2平面当接部では、第1、2平面接合部に垂直に加
圧力を作用させれば、第1、2平面接合部が滑りを生じ
ることはないため、粗面化が不要である。
【0023】(4)請求項4の振動溶着金型では、第
1、2型の少なくとも一方が複数の分割型に分割されて
いる。このため、請求項1の製造方法における第2工程
として、第1、2傾斜当接部が略直角に第1、2傾斜接
合部を押圧する。また、第3工程として、第1、2平面
当接部が略直角に第1、2平面接合部を押圧する。この
ため、請求項1の製造方法における第2、3工程におい
て、第1、2傾斜接合部又は第1、2平面接合部を接合
する際、第1、2傾斜接合部又は第1、2平面接合部に
加圧力と往復振動とが作用しやすい。
【0024】
【実施例】以下、各請求項記載の発明を具体化した実施
例1〜4を図面を参照しつつ説明する。 (実施例1)実施例1では、請求項1〜3を具体化して
いる。
【0025】「第1工程」まず、図1に示すように、全
体として樹脂製インマニを構成すべく、それぞれ射出成
形により成形された第1接合用樹脂部材11と第2接合
用樹脂部材12とを用意する。なお、図1〜4でも樹脂
製インマニのマニホールドパイプの一部を示している。
これら第1、2接合用樹脂部材11、12は100重量
部のナイロン66と30重量部のガラス繊維とからな
る。
【0026】第1接合用樹脂部材11においても図23
に示す構成を採用しているため、同一の構成については
同一符合を付して説明を省略する。但し、第1平面接合
部81及び第1傾斜接合部82に形成された振動溶着リ
ブ91dは、図1に示すように、第1、2傾斜接合部8
2、84の傾斜方向の垂直方向での高さHが第1、2平
面接合部81、83の加圧方向の高さHと略等しくなさ
れている。
【0027】また、第2接合用樹脂部材12においても
図23に示す構成を採用しているため、同一の構成につ
いては同一符合を付して説明を省略する。一方、振動溶
着金型を用意する。この振動溶着金型では、図5に示す
ように、水平に設けられた下基板13に第1型14がボ
ルト13aにより固定されており、水平に設けられて下
基板13と対面される上基板15に第2型16がボルト
15aにより固定されている。下基板13及び上基板1
5は図示しない振動機としてのコンバータに組付けられ
ており、上下方向の加圧力F、F0 の下、上基板15は
紙面に平行な往復振動vが可能になされている。
【0028】第1型14は、図6に示すように、第2接
合用樹脂部材12の第2平面接合部83と当接可能な第
1平面当接部14aと、第2接合用樹脂部材12の第2
傾斜接合部84と当接可能な第1傾斜当接部14bとを
有する。第1傾斜当接部14bはローレット加工により
粗面化されている。また、第2型16は、図示はしない
が、第1型14と同様、第1接合用樹脂部材11の第1
平面接合部81と当接可能な第2平面当接部と、第1接
合用樹脂部材11の第2傾斜接合部82と当接可能な第
2傾斜当接部とを有する。
【0029】「第2工程」そして、第2接合用樹脂部材
12の第2平面接合部83を第1型14の第1平面当接
部14a上に載置し、第2傾斜接合部84を第1型14
の第1傾斜当接部14b上に載置する。また、図2に示
すように、第1接合用樹脂部材11を第2型16に対し
てやや図中矢印方向の右よりに移動させた状態とする。
【0030】この状態で、図5に示すように、上下方向
の加圧力F、F0 (20〜40kgf/cm2 )を付与
することにより、振動溶着金型の第1、2型14、16
で第1、2接合用樹脂部材11、12を挟持する。この
とき、第1接合用樹脂部材11の第1平面接合部81は
第2型16の第2平面当接部と当接し、第1傾斜接合部
82は第2型16の第2傾斜当接部と当接する。こうし
て、図2に示すように、第1、2平面接合部81、83
間には所定の間隙lが確保され、この状態で第1、2傾
斜接合部82、84のみを当接させる。
【0031】ここで、第2型16により紙面に垂直(図
5及び図23では紙面に平行)な往復振動vを付与す
る。これにより、第1、2傾斜接合部82、84のみの
図23に示す振動溶着リブ91dを二点鎖線程度まで溶
融させ、図24に示すように、第1、2傾斜接合部8
2、84に軟化状態の傾斜振動溶着接合域Vを形成す
る。このとき、この振動溶着金型では、第1傾斜当接部
14bが粗面化されているため、第1、2傾斜接合部8
2、84に加圧力F、F0 と往復振動vとが作用しやす
い。
【0032】「第3工程」次いで、加圧力F、F0 を一
旦解除し、図3に示すように、第1接合用樹脂部材11
を第2型16に対してやや図中矢印方向の左よりに移動
させた状態とする。この状態で、図5に示すように、再
度上下方向の加圧力F、F0 を付与することにより、振
動溶着金型の第1、2型14、16で第1、2接合用樹
脂部材11、12を挟持する。このとき、傾斜振動溶着
接合域Vは軟化状態が維持され、図3に示すように、第
1、2平面接合部81、83も当接させる。
【0033】この間、第2型16により継続して紙面に
垂直(図5及び図23では紙面に平行)な往復振動vを
付与する。これにより、第1、2平面接合部81、83
の図23に示す振動溶着リブ91dも二点鎖線程度まで
溶融させ、図24に示すように、第1、2平面接合部8
1、83にも軟化状態の平面振動溶着接合域Vを形成す
る。
【0034】「第4工程」この後、加圧力F、F0 を解
除するとともに往復振動vを停止し、時間経過の温度低
下により、傾斜振動溶着接合域V及び平面振動溶着接合
域Vを固化させる。こうして、第1、2傾斜接合部8
2、84及び第1、2平面接合部81、83を接合す
る。これにより樹脂製インマニを得る。
【0035】この樹脂製インマニにおける振動溶着リブ
91dの溶着代80を図4にハッチングで示す。この溶
着代80は、第1、2平面接合部81、83で深さhで
あり、第1、2傾斜接合部82、84の傾斜方向の垂直
方向でもほぼ深さhである。すなわち、加圧力F、F0
を調整することにより、第1、2平面接合部81、83
での溶着代80の深さhを1.5mmに設定すれば、傾
斜角θが0〜90°の範囲において、第1、2傾斜接合
部82、84での溶着代80の深さhも1.5mmにな
る。
【0036】なお、図2に示す間隙lは次のように設定
されている。すなわち、図4に示すように、間隙をl、
第1、2傾斜接合部82、84での溶着代80における
加圧方向の深さをxとすれば、図4に示すように、第
1、2平面接合部81、83の溶着代80の深さhと、
間隙lとの和が第1、2傾斜接合部82、84での溶着
代80における加圧方向の深さxと等しくなるから、 h=x−l=x・cosθ よって、 l=x(1−cosθ) 「試験1」第1傾斜当接部14bを粗面化した実施例1
の振動溶着金型と、第1、2傾斜当接部を粗面化しない
比較例1の振動溶着金型とについて、他の条件を同一と
して加圧力(kgf/cm2 )と接合強度との関係を比
較した。結果を図7に示す。
【0037】図7より、第1傾斜当接部14bを粗面化
した実施例1の振動溶着金型によれば、第1、2傾斜接
合部82、84に加圧力F、F0 と往復振動vとが作用
しやすいため、高い接合強度が得られることがわかる。
したがって、第1、2傾斜当接部の少なくとも一方を粗
面化すれば、比較的小さい加圧力でも高い接合強度をも
つ樹脂製品が得られるため、振動溶着装置全体の小型化
を図り得ることがわかる。
【0038】「試験2」実施例1の製造方法と、従来応
用の図19〜21に示す方法であって溶着代90を1.
5mmに設定した比較例2の製造方法と、従来応用の図
19〜21に示す方法であって溶着代90を3.0mm
に設定した比較例3の製造方法とについて、第1、2平
面接合部81、83の加圧方向の溶着代80、90の深
さh(mm)と、耐圧力(kgf/cm2 )との関係を
比較した。結果を図8に示す。
【0039】図8より、比較例1、2の従来の製造方法
では第1、2平面接合部81、83での接合強度は強い
ものの、第1、2傾斜接合部82、84での接合強度が
弱いため、溶着代90の深さhが小さい場合には耐圧力
が小さいことがわかる。このため、従来の製造方法では
設定溶着代90を大きくしなければならないことがわか
る。これに対し、実施例1の製造方法では、第1、2平
面接合部81、83での接合強度と第1、2傾斜接合部
82、84での接合強度がほぼ等しいため、溶着代90
の深さhが小さい場合にも大きな耐圧力が得られること
がわかる。
【0040】したがって、実施例1の製造方法では、第
1、2傾斜接合部82、84の接合強度をも充分に確保
した樹脂製インマニを製造することができる。このた
め、この樹脂製インマニは、第1、2傾斜接合部82、
84で大きな内圧に耐え、破壊しにくいものである。ま
た、こうして第1、2平面接合部81、83とともに第
1、2傾斜接合部82、84の溶着代80を充分に確保
できるため、第1、2平面接合部81、83での溶着代
80を過大にすることがない。このため、第1、2平面
接合部81、83で生じるバリ6は第1、2傾斜接合部
82、84で生じるバリ6とほとんど同量であり、第
1、2平面接合部81、83のバリ収納空間Cを大きく
する必要がない。
【0041】したがって、この樹脂製インマニは、第
1、2平面接合部81、83の幅を大きくする必要がな
く、設計条件を限定するほど過大化されないため、エン
ジンルーム内の自由度を限定しないものである。 (実施例2)実施例2では、請求項1〜4を具体化して
いる。
【0042】「第1工程」図9に示す振動溶着金型を用
意する。この振動溶着金型は、3分割された第1型20
と、第2型24とを有している。なお、以下、実施例1
と同一の構成については同一符合を付して説明を省略す
る。第1型20は、2つの傾斜面21a、21bが上端
に向かうに従って互いに近づくように形成された固定型
21と、固定型21の傾斜面21aに摺動可能に設けら
れた右可動型22と、固定型21の傾斜面21bに摺動
可能に設けられた左可動型23とからなる。
【0043】固定型21は水平に設けられた下基板25
にボルト25aにより固定されている。右可動型22
は、図10に示すように、第2接合用樹脂部材12の右
半分の第2接合部92b(図23参照)を載置可能な5
本のフランジ22aを有している。これらフランジ22
aは、図示はしないが、微視的に見れば、第2接合用樹
脂部材12の第2平面接合部83と当接可能な第1平面
当接部と、第2接合用樹脂部材12の第2傾斜接合部8
4と当接可能な第1傾斜当接部とを有する。第1傾斜当
接部はローレット加工により粗面化されている。
【0044】また、左可動型23は、第2接合用樹脂部
材12の左半分の第2接合部92b(図23参照)を載
置可能な5本のフランジ23aを有している。これらフ
ランジ23aも、図示はしないが、微視的に見れば、第
2接合用樹脂部材12の第2平面接合部83と当接可能
な第1平面当接部と、第2接合用樹脂部材12の第2傾
斜接合部84と当接可能な第1傾斜当接部とを有する。
第1傾斜当接部もローレット加工により粗面化されてい
る。
【0045】これら固定型21と右可動型22と左可動
型23とはガイド板27により連結されている。すなわ
ち、固定型21の上方には、ピン21cが突設されてい
る。また、右可動型22には、右可動型22が上端位置
に存在する状態でピン21cと水平位置にピン22cが
突設されている。さらに、左可動型23にも、左可動型
23が上端位置に存在する状態でピン21c、22cと
水平位置にピン23cが突設されている。また、ガイド
板27は上部材27eと下部材27fとがボルト27g
により結合されたものであり、ピン21cはガイド板2
7に貫設された垂直方向の長孔27aに遊嵌され、ピン
22cはガイド板27に貫設された水平方向の長孔27
bに遊嵌され、ピン23cはガイド板27に貫設された
水平方向の長孔27cに遊嵌されている。加圧力F、F
0 を付与しない状態であれば、ピン21c、22c、2
3cはそれぞれ長孔27a、27b、27cの中間位置
にある。
【0046】また、図9に示すように、第2型24は水
平に設けられて下基板25と対面される上基板26にボ
ルト26aにより固定されている。第2型24は、図示
はしないが、第1接合用樹脂部材11の第1接合部91
b(図23参照)と当接可能な5本のフランジを有して
いる。これらフランジも、図示はしないが、微視的に見
れば、第1接合用樹脂部材11の第1平面接合部81と
当接可能な第2平面当接部と、第1接合用樹脂部材11
の第2傾斜接合部82と当接可能な第2傾斜当接部とを
有する。
【0047】下基板25及び上基板26は、実施例1の
振動溶着金型と同様、上下方向の加圧力F、F0 の下、
紙面に垂直な往復振動vが可能になされている。 「第2工程・第3工程」そして、第2接合用樹脂部材1
2の第2接合部92bを右、左可動型22、23のフラ
ンジ22a、23a上に載置する。また、第1接合用樹
脂部材11の第1接合部91bを第2接合用樹脂部材1
2の第2接合部92b上に載置する。
【0048】この状態で、上下方向の加圧力F、F0
付与することにより、振動溶着金型の第1、2型20、
24で第1、2接合用樹脂部材11、12を挟持する。
このとき、第2型24から下方向に加圧力Fが作用する
ため、第2型24のフランジが第1接合用樹脂部材11
の第1接合部91bと当接する。こうして、第1接合部
91bと第2接合部92bとを当接させる。そして、第
1接合用樹脂部材11の第1接合部91bから下方向に
加圧力Fが作用するため、右可動型22は固定型21の
傾斜面21aに沿って摺動し、左可動型23は固定型2
1の傾斜面21bに沿って摺動する。
【0049】このため、右可動型22は右に移動し、第
1、2接合用樹脂部材11、12の第1、2接合部91
b、92bの右半分を略直角に押圧する。また、左可動
型23は左に移動し、第1、2接合用樹脂部材11、1
2の第1、2接合部91b、92bの左半分を略直角に
押圧する。このとき、例えば傾斜面21bと左可動型2
3とにおける力関係をベクトル図で示せば、図11のよ
うになる。図11に示されるように、傾斜面21bの傾
斜角をφ、左可動型23に生じる反力をF0 ’とすれ
ば、左可動型23には傾斜面21bの垂直方向に T=F0 ’・cosφ の力が作用する。よって、左可動型23に作用する水平
方向の力T1 は、 T1 =T・sinφ =F0 ’・cosφ・sinφ となる。この水平方向の力T1 が第1、2接合用樹脂部
材11、12の第1、2接合部91b、92bの左半分
を略直角に押圧している。
【0050】なお、左可動型23に作用する垂直方向の
力T2 は、 T2 =T・cosφ =F0 ’・cos2 φ となる。但し、左可動型23と傾斜面21bとの間には
摩擦係数があるため、水平方向の力T1 を大きくするた
めには、左可動型23と傾斜面21bとの間に潤滑油等
を塗布し、摩擦係数を小さくする必要がある。仮にここ
の摩擦係数が1であれば、垂直方向の力T2 がF0 ’と
等しくなり、水平方向の力T1 が0となるからである。
【0051】こうして、この振動溶着金型によれば、第
1、2接合用樹脂部材11、12の第1、2接合部91
b、92bには加圧力F、F0 が作用しやすい。ここ
で、第2型24により紙面に垂直(図23では紙面に平
行)な往復振動vを付与する。この間、図10に示すよ
うに、右可動型22と左可動型23とはガイド板27に
より固定型21に連結されているため、ピン21cは長
孔27a内を上方へ移動し、ピン22cは長孔27b内
を右方に移動し、ピン23cは長孔27cを左方に移動
する。このため、往復振動vの付与中であっても、図9
に示す固定型21、右可動型22及び左可動型23は相
対的に紙面に垂直にずれることはなく、かつ分解されな
い。
【0052】こうして、第1、2接合用樹脂部材11、
12の第1、2接合部91b、92bに加圧力F、F0
が作用しやすく、かつ固定型21、右可動型22及び左
可動型23がずれにくいこと等から、往復振動vも作用
しやすい。これにより、第1、2接合部91b、92b
の図23に示す振動溶着リブ91dを二点鎖線程度まで
溶融させ、図24に示すように、第1、2接合部91
b、92bに軟化状態の傾斜、平面振動溶着接合域Vを
形成する。 「第4工程」この後、加圧力F、F0 を解除するととも
に往復振動vを停止し、時間経過の温度低下により、傾
斜、平面振動溶着接合域Vを固化させ、第1、2接合部
91b、92bを接合する。これにより樹脂製インマニ
を得る。この樹脂製インマニは、第2型24を上方に移
動させ、ピン21c、22c、23cをそれぞれ長孔2
7a、27b、27cの中間位置に戻すことにより、容
易に振動溶着金型から取り出される。
【0053】したがって、この振動溶着金型を用いた場
合でも、実施例1と同様の樹脂製インマニを製造でき
る。なお、この振動溶着金型において、ガイド板を上下
に複数枚設けることもできる。 (実施例3)実施例3でも、請求項1〜4を具体化して
いる。
【0054】図12に示す振動溶着金型を用意する。こ
の振動溶着金型は、ガイド板をもたない点においてのみ
実施例2のものと異なる。他の構成は実施例2と同様で
あるため、同様の構成については同一の符合を付して説
明を省略する。この振動溶着金型では、固定型21に複
数のガイド凸部21cが傾斜面21a、21bと平行に
突設されており、右可動型22及び左可動型23には各
ガイド凸部21cと整合するガイド溝22d(左可動型
23のものは図示せず)が凹設されている。
【0055】かかる振動溶着金型を用い、実施例2と同
様に第1〜4工程を実行した場合、往復振動vの付与中
であっても、固定型21、右可動型22及び左可動型2
3は、ガイド凸部21cがガイド溝22dに遊嵌されて
いるため、相対的にずれることはなく、かつ分解されな
い。こうして、この振動溶着金型を用いた場合でも、実
施例1、2と同様の作用及び効果を奏することができ
る。 (実施例4)実施例4でも、請求項1〜4を具体化して
いる。
【0056】「第1工程」図13に示す振動溶着金型を
用意する。この振動溶着金型は、3分割された第1型3
0と、第2型34とを有している。なお、以下、実施例
1と同一の構成については同一符合を付して説明を省略
する。第1型30は、2つの傾斜面31a、31bが上
端に向かうに従って互いに近づくように形成された固定
型31と、固定型31の傾斜面31aに摺動可能に設け
られた右可動型32と、固定型31の傾斜面31bに摺
動可能に設けられた左可動型33とからなる。
【0057】固定型31は水平に設けられた下基板35
にボルト35aにより固定されている。この固定型31
は、第1接合用樹脂部材11の中央部の第1接合部91
b(図23参照)を載置可能な5本のフランジ31cを
有している。右可動型32は固定型31に固定された油
圧シリンダ37のピストンロッドに固定されている。こ
の右可動型32は、第1接合用樹脂部材11の右半分の
第1接合部91b(図23参照)を載置可能な5本のフ
ランジ32aを有している。
【0058】また、左可動型33は固定型31に固定さ
れた油圧シリンダ38のピストンロッドに固定されてい
る。この左可動型33は、第1接合用樹脂部材11の左
半分の第1接合部91b(図23参照)を載置可能な5
本のフランジ33aを有している。これらフランジ31
a、32a、33aも、図示はしないが、微視的に見れ
ば、第1接合用樹脂部材11の第1平面接合部81と当
接可能な第1平面当接部と、第1接合用樹脂部材11の
第2傾斜接合部82と当接可能な第1傾斜当接部とを有
する。第1傾斜当接部はローレット加工により粗面化さ
れている。
【0059】また、第2型34は水平に設けられて下基
板35と対面される上基板36にボルト36aにより固
定されている。第2型34は、第2接合用樹脂部材12
の第2接合部92b(図23参照)と当接可能な5本の
フランジ34aを有している。このフランジ34aも、
図示はしないが、微視的に見れば、第2接合用樹脂部材
12の第2平面接合部83と当接可能な第2平面当接部
と、第2接合用樹脂部材12の第2傾斜接合部84と当
接可能な第2傾斜当接部とを有する。
【0060】下基板35及び上基板36は、実施例1〜
3の振動溶着金型と同様、上下方向の加圧力F、F0
下、紙面に垂直な往復振動vが可能になされている。 「第2工程・第3工程」そして、第1接合用樹脂部材1
1の第1接合部91bを固定型31及び右、左可動型3
2、33のフランジ31c、32a、33a上に載置す
る。また、第2接合用樹脂部材12の第1接合部92b
を第1接合用樹脂部材11の第1接合部91b上に載置
する。
【0061】この状態で、上下方向の加圧力F、F0
付与することにより、振動溶着金型の第1、2型30、
34で第1、2接合用樹脂部材11、12を挟持する。
このとき、第2型34から下方向に加圧力Fが作用する
ため、第2型34のフランジ34aが第2接合用樹脂部
材12の第2接合部92bと当接する。こうして、第1
接合部91bと第2接合部92bとを当接させる。そし
て、油圧シリンダ37、38のピストンロッドを延長さ
せる。
【0062】このため、右可動型32は左に移動し、第
1、2接合用樹脂部材11、12の第1、2接合部91
b、92bの右半分を略直角に押圧する。また、左可動
型33は右に移動し、第1、2接合用樹脂部材11、1
2の第1、2接合部91b、92bの左半分を略直角に
押圧する。こうして、この振動溶着金型によれば、第
1、2接合用樹脂部材11、12の第1、2接合部91
b、92bには加圧力F、F0 が作用しやすい。
【0063】ここで、第2型24により紙面に垂直(図
23では紙面に平行)な往復振動vを付与する。こうし
て、この振動溶着金型を用いた場合でも、第1、2接合
用樹脂部材11、12の第1、2接合部91b、92b
に加圧力F、F0 が作用しやすいことから、往復振動v
も作用しやすい。これにより、第1、2接合部91b、
92bの図23に示す振動溶着リブ91dを二点鎖線程
度まで溶融させ、図24に示すように、第1、2接合部
91b、92bに軟化状態の傾斜、平面振動溶着接合域
Vを形成する。 「第4工程」この後、加圧力F、F0 を解除するととも
に往復振動vを停止し、時間経過の温度低下により、傾
斜、平面振動溶着接合域Vを固化させ、第1、2接合部
91b、92bを接合する。これにより樹脂製インマニ
を得る。この樹脂製インマニは、第2型34を上方に移
動させ、油圧シリンダ37、38のピストンロッドを短
縮させることにより、容易に振動溶着金型から取り出さ
れる。
【0064】したがって、この振動溶着金型を用いた場
合でも、実施例1〜3と同様の樹脂製インマニを製造で
きる。なお、この振動溶着金型において、油圧シリンダ
37、38の代わりにモータ等の他のアクチュエータを
採用することもできる。また、実施例1〜4の樹脂製イ
ンマニにおいて、図14又は図15に示すように、振動
溶着による接合後又は振動溶着と接着剤とによる接合後
に強化繊維8を高張力で巻回することもできる。
【0065】この場合、強化繊維8としては、Eガラス
(一般用)やTガラス(高強度用)を用い、エポキシ樹
脂で焼成したガラス繊維強化プラスチック(GFR
P)、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)、アラミ
ド繊維強化プラスチック(KFRP)等を採用すること
ができる。これらGFRP等は、一方向に延在される長
繊維をエポキシ樹脂等に浸し、100〜180℃×2〜
4時間焼成することにより得られる。EガラスのGFR
Pの引張強度は200kgf/cm2 程度であり、鉄の
引張強度の約10倍近い。このため、樹脂製インマニの
表面に薄く巻回すれば、車両搭載時の振動に対しても各
樹脂部材11等をより離反しにくくすることができる。
【0066】振動溶着前の第1、2接合用樹脂部材1
1、12にGFRPを巻回し、巻回したGFRPの平均
厚さ(mm)と耐圧強度(kgf/cm2 )との関係を
図16に示す。また、接着剤により接合して得られた樹
脂製インマニにGFRPを巻回し、巻回したGFRPの
平均厚さ(mm)と耐圧強度(kgf/cm2 )との関
係を図17に示す。さらに、実施例1〜4による振動溶
着とともに接着剤により接合して得られた樹脂製インマ
ニにGFRPを巻回し、巻回したGFRPの平均厚さ
(mm)と耐圧強度(kgf/cm2 )との関係を図1
8に示す。
【0067】図16〜18より、GFRPの平均厚さが
大きくなれば耐圧強度が大きくなることがわかる。ま
た、振動溶着との組合せ又は振動溶着及び接着剤との組
合せにより、耐圧強度が大きくなることがわかる。した
がって、本発明に係る樹脂製インマニ全体又はこの薄肉
部分等、強度が危惧される部分に強化繊維8を巻回すれ
ば、より破壊しにくいものになることがわかる。
【0068】
【発明の効果】以上詳述したように、各請求項記載の発
明では、各請求項記載の構成を採用しているため、以下
のような特有の効果を奏することができる。 (1)請求項1の製造方法では、第1、2平面接合部
と、第1、2傾斜接合部の傾斜方向と垂直方向との振動
溶着リブの溶着代が略等しく、第1、2傾斜接合部の接
合強度をも充分に確保した樹脂製品を製造することがで
きる。したがって、この樹脂製品は、第1、2傾斜接合
部で破壊しにくいものとなり得る。例えば、樹脂製品が
樹脂製インマニであれば、大きな内圧に耐えることがで
きる。
【0069】また、この製造方法では、第1、2平面接
合部で生じるバリを必要以上に増加させない。したがっ
て、樹脂製品は、第1、2平面接合部の幅を大きくする
必要がなく、設計条件を限定するほど過大化されない。
例えば、樹脂製品が樹脂製インマニであれば、エンジン
ルーム内の自由度を限定することはない。 (2)請求項2の振動溶着金型では、上記請求項1の製
造方法の使用が可能である。
【0070】(3)請求項3の振動溶着金型では、第1
傾斜接合部及び第2傾斜接合部に加圧力と往復振動とが
作用しやすいため、上記請求項1の製造方法を使用する
のに適している。このため、振動溶着装置全体の小型化
が可能となる。 (4)請求項4の振動溶着金型では、第1傾斜当接部及
び第2傾斜当接部が略直角に第1傾斜接合部及び第2傾
斜接合部を押圧し、第1平面当接部及び第2平面当接部
が略直角に第1平面接合部及び第2平面接合部を押圧す
るため、上記請求項1の製造方法を使用するのに適して
いる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の製造方法に係り、当接前の状態を示
し、図23及び図24のA−A矢視一部断面の要部側面
図である。
【図2】実施例1の製造方法に係り、第2工程での当接
時の状態を示し、図23及び図24のA−A矢視一部断
面の要部側面図である。
【図3】実施例1の製造方法に係り、第3工程での当接
時の状態を示し、図23及び図24のA−A矢視一部断
面の要部側面図である。
【図4】実施例1の製造方法に係り、接合後の状態を示
す要部側面説明図である。
【図5】実施例1に係る振動溶着金型の破断断面図であ
る。
【図6】実施例1に係る振動溶着金型の一部斜視図であ
る。
【図7】実施例1に係り、加圧力と接合強度との関係を
示すグラフである。
【図8】溶着代の深さと耐圧力との関係を示すグラフで
ある。
【図9】実施例2に係る振動溶着金型の正面図である。
【図10】実施例2に係る振動溶着金型の一部拡大斜視
図である。
【図11】実施例2に係り、加圧力の方向を示すベクト
ル図である。
【図12】実施例3に係る振動溶着金型の一部分解斜視
図である。
【図13】実施例4に係る振動溶着金型の正面図であ
る。
【図14】変形例に係り、接合後の樹脂製インマニの斜
視図である。
【図15】変形例に係り、接合後の樹脂製インマニにお
けるマニホールドパイプの斜視図である。
【図16】変形例に係り、GFRPの平均厚さと耐圧強
度との関係を示すグラフである。
【図17】変形例に係り、GFRPの平均厚さと耐圧強
度との関係を示すグラフである。
【図18】変形例に係り、GFRPの平均厚さと耐圧強
度との関係を示すグラフである。
【図19】従来の製造方法の応用に係り、当接前の状態
を示し、図23及び図24のA−A矢視一部断面の要部
側面図である。
【図20】従来の製造方法の応用に係り、当接時の状態
を示し、図23及び図24のA−A矢視一部断面の要部
側面図である。
【図21】従来の製造方法の応用に係り、接合後の状態
を示す要部側面説明図である。
【図22】溶着代と引張強度との関係を示すグラフであ
る。
【図23】当接前の状態を示す要部断面図である。
【図24】接合後の状態を示す要部断面図である。
【符号の説明】
11…第1接合用樹脂部材 81…第1平面接
合部 82…第1傾斜接合部 12…第2接合用
樹脂部材 83…第2平面接合部 84…第2傾斜接
合部 91d…振動溶着リブ F、F0 …加圧力 v…往復振動 V…傾斜、平面振
動溶着接合域 14、20、30…第1型 16、24、34
…第2型 14a…第1平面当接部 14b…第1傾斜
当接部 21、31…固定型 22、32…右可
動型 23、33…左可動型
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片平 奈津彦 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】樹脂製品を構成すべく、熱可塑性樹脂を含
    有する第1接合用樹脂部材と第2接合用樹脂部材とを用
    意し、該第1接合用樹脂部材は、第1平面接合部と、該
    第1平面接合部に対して傾斜した第1傾斜接合部とを有
    し、該第2接合用樹脂部材は、該第1平面接合部と接合
    される第2平面接合部と、該第2平面接合部に対して傾
    斜して該第1傾斜接合部と接合される第2傾斜接合部と
    を有し、該第1平面接合部及び該第1傾斜接合部並びに
    該第2平面接合部及び該第2傾斜接合部の少なくとも一
    方に、該第1傾斜接合部及び該第2傾斜接合部の傾斜方
    向の垂直方向での高さが該第1平面接合部及び該第2平
    面接合部の加圧方向の高さと略等しい振動溶着リブを形
    成する第1工程と、 該加圧方向の加圧力を付与することにより、該第1傾斜
    接合部及び該第2傾斜接合部を当接させ、この状態で該
    加圧方向と垂直な平面内かつ該傾斜方向と垂直な平面内
    の振動方向の往復振動を付与することにより、該第1傾
    斜接合部及び該第2傾斜接合部に軟化状態の傾斜振動溶
    着接合域を形成する第2工程と、 該加圧方向の該加圧力を付与することにより、該第1平
    面接合部及び該第2平面接合部を当接させ、この状態で
    該振動方向の該往復振動を付与することにより、該第1
    平面接合部及び該第2平面接合部に軟化状態の平面振動
    溶着接合域を形成する第3工程と、 該傾斜振動溶着接合域及び該平面振動溶着接合域を固化
    させて該樹脂製品を得る第4工程とを有することを特徴
    とする樹脂製品の製造方法。
  2. 【請求項2】樹脂製品を構成すべく、熱可塑性樹脂を含
    有する第1接合用樹脂部材と第2接合用樹脂部材とを挟
    持する第1型及び第2型からなり、 該第1接合用樹脂部材は、第1平面接合部と、該第1平
    面接合部に対して傾斜した第1傾斜接合部とを有し、 該第2接合用樹脂部材は、該第1平面接合部と接合され
    る第2平面接合部と、該第2平面接合部に対して傾斜し
    て該第1傾斜接合部と接合される第2傾斜接合部とを有
    し、 該第1平面接合部及び該第1傾斜接合部並びに該第2平
    面接合部及び該第2傾斜接合部の少なくとも一方は、該
    第1傾斜接合部及び該第2傾斜接合部の傾斜方向の垂直
    方向での高さが該第1平面接合部及び該第2平面接合部
    の加圧方向の高さと略等しい振動溶着リブを有し、 該第1型及び該第2型の一方は、該第1平面接合部と当
    接可能な第1平面当接部と、該第1傾斜接合部と当接可
    能な第1傾斜当接部とを有し、 該第1型及び該第2型の他方は、該第2平面接合部と当
    接可能な第2平面当接部と、該第2傾斜接合部と当接可
    能な第2傾斜当接部とを有し、 該第1平面接合部及び該第2平面接合部又は/並びに該
    第1傾斜接合部及び該第2傾斜接合部に、該加圧方向の
    加圧力と、該加圧方向と垂直な平面内かつ該傾斜方向と
    垂直な平面内の振動方向の往復振動とを付与可能になさ
    れていることを特徴とする樹脂製品の振動溶着金型。
  3. 【請求項3】第1傾斜当接部及び第2傾斜当接部の少な
    くとも一方は、粗面化されていることを特徴とする請求
    項2記載の樹脂製品の振動溶着金型。
  4. 【請求項4】第1型及び第2型の少なくとも一方は、第
    1傾斜当接部及び第2傾斜当接部が略直角に第1傾斜接
    合部及び第2傾斜接合部を押圧し、第1平面当接部及び
    第2平面当接部が略直角に第1平面接合部及び第2平面
    接合部を押圧すべく、複数の分割型に分割されているこ
    とを特徴とする請求項2又は3記載の樹脂製品の振動溶
    着金型。
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