JPS6183022A - 熱可塑性合成樹脂部材の接合方法 - Google Patents

熱可塑性合成樹脂部材の接合方法

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JPS6183022A
JPS6183022A JP59193506A JP19350684A JPS6183022A JP S6183022 A JPS6183022 A JP S6183022A JP 59193506 A JP59193506 A JP 59193506A JP 19350684 A JP19350684 A JP 19350684A JP S6183022 A JPS6183022 A JP S6183022A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱可塑性合成樹脂部材の接合方法に関し、一層
詳細には接合時に超音波振動が供与される連結部材を用
いて熱可塑性合成樹脂部材と金属または合成樹脂からな
る他の部材とを超音波加熱溶着により接合する方法に関
する。
従来、自動車等において、熱可塑性合成樹脂からなるケ
ースやパネル等にボルトにより種々の部品を取り付ける
場合には、熱可塑性合成樹脂部材の取付ボス部にタフピ
ングスクリューによりねじ穴を形成し、これにボルトを
ドライバーによりねじ込む方法が採用されてきた。
ところが、このような従来の接合方法では、取付ボス部
におけるねじ大の径やピンチにその形成過程において必
然的にばらつきが生じ、このために所定のねじによる緊
締が困難となり、結局、接合作業の自動化が図れず、こ
れに対処するために人力に依存すれば当該作業に多大の
労力と時間とを要するという問題点があった。
しかも、ねじ穴にばらつきが有る取付ボス部に自動締付
装置により無理にボルトを締め付けると、ボス割れや締
め付けのトルク不足が発生して製品が不良となる難点も
ある。また、前記接合方法の他に接着剤またはかしめ等
によるものがあるが、これらの場合には接合後の取り外
しが困難であることからケース、パネル等の内部に配設
されたメンテナンスを必要とする部品の交換が出来なく
なり、しかも接合部材の材質がある程度限定されるとい
う欠点があった。
さらにまた、特に、前記自動車用パネルの如く常時振動
に遭遇する部材に螺入するボルトはその振動により弛緩
され易く、従って、時間の経過と共に接合が開放されて
しまう不都合が存在している。
そこで、本発明者等は鋭意考究並びに工夫を重ねた結果
、接合時に超音波振動が伝達される連結部材を用いて熱
可塑性合成樹脂部材と他の部材とを超音波加熱溶着によ
り接合すれば、位置決め等を精度よくする必要もなく二
基上の部材の結合が可能となり、このために接合作業の
自動化が図れ、しかも強度も高く接合することが出来、
製品の不良率も減少すると共にメンテナンスも容易に行
うことが可能な熱可塑性合成樹脂部材の接合方法が得ら
れ、前記の不都合が一掃されることが判った。
従って、本発明の目的は接合作業の自動化と接合強度の
向上が図れしかも維持管理の容易な熱可塑性合成樹脂部
材の接合方法を提供するにある。
前記の目的を達成するために、本発明は複数の少なくと
もいずれか一方が熱可塑性合成樹脂からなる部材を重ね
合わせた後、この熱可塑性合成樹脂部材に先端部が先鋭
な連結部材を当接し、この連結部材に超音波振動を伝達
しつつ押圧し、該連結部材が当接する前記熱可塑性合成
樹脂部材を加熱溶融して前記連結部材を前記の両部材間
に亘って植設することにより前記両部材を接合すること
を特徴とする。
次に、本発明に係る熱可塑性合成樹脂部材の接合方法を
実施するためのプロセスについて添付の図面を参照して
以下詳細に説明する。
第１図において、参照符号１０は熱可塑性合成樹脂から
なる円柱状の接合部材を示し、参照符号１２は熱可塑性
合成樹脂からなる板体状の接合部材を示し、さらに、参
照符号１４は連結部材としてのスクリューを示す。超音
波加熱溶着装置（超音波プラスチックウエルダー）のホ
ーン１６は、この場合、前記スクリュー１４の上方に位
置し、前記ホーン１６により前記接合部材１０と接合部
材１２とは接合時に超音波振動が伝達される前記スクリ
ュー１４を用いて超音波加熱溶着により接合される。
次に、前記スクリュー１４に超音波振動を伝達する装置
について第２図を参照して説明する。
第２図において、参照符号１８は超音波発振機を示し、
参照符号２０は前記超音波発振機１８の出力側に接続さ
れる変換器を示す。前記変換器２０の下端部にはコーン
２２が連結接続され、コーン２２の下端部にさらに前記
ホーン１６が連結される。
従って、超音波加熱溶着装置は、先ず、超音波発振機１
８によって発生した電気エネルギを変換器２０により超
音波機械的振動エネルギに変換してこの振動エネルギを
コーン２２に伝達する。次いで、コーン２２およびこれ
に接続されたホー７１６がその振動振幅をさらに拡大し
てホーン先端部１６ａを図中の矢印Ａ方向に超音波振動
させるものである。
このような超音波加熱溶着装置を用いて、前記の熱可塑
性合成樹脂からなる二つの接合部材１０．１２を接合す
る工程を次に説明する。
第３図に示すように、先ず、第１の接合部材１０と第２
の接合部材１２の接合面を重ね合わせる。
次に、第２接合部材１２の接合面と反対側にスクリュー
１４を配置し、このスクリュー１４に前記の超音波加熱
溶着装置のホーン１６を当接する。このような状態にお
いて超音波発振機１８を付勢し、前記ホーン１６に２０
ＫＨｚ程度の超音波振動を生起させると、前記ホーン１
６に当接するスクリュー１４はそれ自身が２０ＫＨｚの
振動によって、図中、上下に微細に振動する。これによ
り、スクリュー１４の先端とこれが当接する第２接合部
材１２との間には振動によって生じる衝撃力により摩擦
が発生し、この摩擦によって熱が生じる。前記熱は第２
接合部材１２を加熱して当該当接部位を溶融する。従っ
て、前記ホーン１６に押圧力を付加すれば、前記スクリ
ュー１４は第２接合部材１２内に溶融した合成樹脂材を
排除しながら侵入することになる。そして、前記ホーン
１６に押圧力をさらに付加すれば、今度は、スクリュー
１４の先端は第１接合部材１０に当接し、前記第２接合
部材１２と同様に、その超音波振動による摩擦熱によっ
て第１接合部材１０の当接部位を溶融して当該第１接合
部材１０内に侵入することになる。
前記スクリュー１４が所定深さまで侵入し、すなわち、
植え込まれると、超音波発振機１８を減勢し、スクリュ
ー１４に対する超音波振動の伝達を停止する。次いで、
第１接合部材１０および第２接合部材１２を自然に若し
くは強制的に冷却してやれば、前記第１接合部材１０と
第２接合部材１２の溶融部分が固化するため前記スクリ
ュー１４は、第４図に示すように、そのねじ部１４ａが
第１接合部材１０と第２接合部材１２の内部に侵入した
まま固まるために第１接合部材１０と第２接合部材　　
　　　　　：。
１２との接合が達成されることになる。
しかして、前記の方法によれば、スクリュー１４はそれ
自身が接合部材１０．１２内に侵入するため接合部材１
０．１２には前記スクリュー１４に対応するねし穴等は
全く不要であり、このため、スクリュー１４と接合部材
１０．１２との位置合わせ等は必要なくなる。この結果
、位置合わせの精度が要求されないため作業能率は著し
く向上する。
そして、前記の位置合わせが不要となったことから接合
作業の自動化が可能となる。
また、従来のようなかしめ法と比べ外観も良好であり、
しかも、前記スクリュー１４は二つの接合部材１０．１
２間に亘って緊締作用を営むためＬこ前記再接合部材１
０．１２は高強度に接合される。
なお、前記実施例では連結部材にスクリュー１４を用い
たが、このスクリュー１４に代えて、第５図に示すよう
に、錐体状の先端部２６ａを有した金属銀２６を用いて
もよいことは謂うまでもない。
第６図に本発明に係る接合方法の第２の実施例を示す、
なお、以下の実施例において、前記実施例と同一の参照
符号は同一の構成要素を示すものとする。
この実施例では、第２接合部材１２Ａに、予め、スクリ
ュー１４のねじ部１４ａの外径より若干大きい直径を有
する連結孔２８を形成している。この場合、スクリュー
１４によって加熱溶融されるのは第１接合部材１０だけ
になるため第２接合部材１２Ａは、特に、熱可塑性合成
樹脂である必要はなく金属であってもよい、そこで、ホ
ーン１６により超音波振動が連結部材１４に与えられる
とその先端部は第１接合部材１０を溶融する。このよう
にして溶融された樹脂材は前記孔２８内に侵入しその孔
２８を連結部材１４と共に閉塞する。この結果、第２接
合部材１２Ａと第１接合部材１０との間で堅牢な接合が
達成される。
第７図は本発明に係る接合方法の第３の実施例を示す。
この実施例では第１接合部材１０Ａおよび第２接合部材
１２Ａの双方に夫々連結孔３０および２８を形成すると
共に、特に、第１接合部材１０Ａの連結孔３０はスクリ
ュー１４のねじ部１４ａの外径より若干小さい直径を有
した孔に形成されている。
この場合には第１接合部材１０Ａに対してスクリュー１
４が侵入し易（なるので超音波エネルギの消費量が減少
するという利点がある。
第８図に本発明に係る熱可塑性合成樹脂部材の接合方法
の第４の実施例を示す。
この実施例では前記実施例と異なり第１接合部材１０Ｂ
に板体が選択されている。この場合には、第９図に示す
ように、摩擦熱によって溶融した合成樹脂材がスクリュ
ー１４のねじ部１４Ｈの先端を包み込むようにして第１
接合部材１０Ｂの裏面に凸状にはみ出すため第１接合部
材１０Ｂのスクリュー１４が侵入したことによる剛性お
よび強度の低下を防ぐという利点がある。
以上説明したように、本発明によれば、接合時に超音波
振動が伝達される連結部材を用いて熱可塑性合成樹脂部
材と金属または樹脂からなる他の部材とを超音波加熱溶
着により接合するようにしたので、位置決め等がラフで
あってもパネル等の部品の結合が容易に達成され、この
結果、作業能率が向上し且つ自動化が可能となるという
効果が得られる。また、実質的にボルト等の連結部材に
よる結合となるため、従来のようなかしめによる方法と
比べ、外観が良好となる利点もある。さらに、前記連結
部材が二つの接合部材間に亘って緊締作用を営むため高
強度の接合状態が得られるという利点もある。
以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設
計の変更が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る熱可塑性合成樹脂部材の接合方法
の第１実施例を示す概略構成斜視図、第２図は超音波加
熱溶着装置の正面図、第３図は第１図に示した実施例の
作用状態を示す斜視図、第４図は第１図に示した実施例
の接合状態を示す断面図、第５図は第１図に示した実施
例の連結部材の変更例を示す断面図、第６図は本発明に
係る接合方法の第２実施例を示す概略構成斜視図、第７
図は本発明に係る接合方法の第３実施例を示す概略構成
斜視図、第８図は本発明に係る接合方法の第４実施例を
示す概略構成斜視図、第９図は示°８図に示した実施例
の接合状態を示す断面図であるヶ １Ｏ１ＩＯＡ、　１０！３・・第１接合部材１２．１２
Ａ・・第２接合部材 １４・・スクリュー　　　　　１６・−ホーン１８・・
超音波発振機　　・　２０・・変換器２２・・コーン　
　　　　　　２６・・金属鋲２８．３０・・連結孔 特許出願人　　　本田技研工業株式会社Ｆｉｇ　、２

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）複数の少なくともいずれか一方が熱可塑性合成樹
    脂からなる部材を重ね合わせた後、この熱可塑性合成樹
    脂部材に先端部が先鋭な連結部材を当接し、この連結部
    材に超音波振動を伝達しつつ押圧し、該連結部材が当接
    する前記熱可塑性合成樹脂部材を加熱溶融して前記連結
    部材を前記の両部材間に亘って植設することにより前記
    両部材を接合することを特徴とする熱可塑性合成樹脂部
    材の接合方法。
  2. （２）特許請求の範囲第１項記載の方法において、連結
    部材はスクリューまたは金属鋲を用いる熱可塑性合成樹
    脂部材の接合方法。
  3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法に
    おいて、他方の部材は金属からなり、この部材には、予
    め、連結部材の植設部分の外径より若干大きい直径を有
    する孔を形成しておき、この孔を貫通して一方の熱可塑
    性合成樹脂部材に連結部材を当接して超音波振動を付与
    し、前記熱可塑性樹脂を溶融することにより金属部材と
    熱可塑性合成樹脂部材とを接合する熱可塑性合成樹脂部
    材の接合方法。
  4. （４）特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法に
    おいて、両部材は熱可塑性合成樹脂からなり、この両部
    材には、予め、連結部材の植設部分の外径より若干小さ
    い直径を有する孔を形成し、前記孔に連結部材の先端部
    を嵌合して超音波振動を与え熱可塑性樹脂を溶融して両
    部材を接合する熱可塑性合成樹脂部材の接合方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1790462A1 (de) * 2005-11-28 2007-05-30 Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh Verfahren zum Verbinden eines metallischen Bolzens mit einem Kunststoff-Werkstück
CN104416926A (zh) * 2013-09-04 2015-03-18 通用汽车环球科技运作有限责任公司 利用特殊设计的机械中间件修补差异焊接的设备和方法
JP2017094647A (ja) * 2015-11-27 2017-06-01 トヨタ自動車株式会社 接合体の製造方法

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