JPS62179924A - プラスチツクシ−トの接合装置 - Google Patents

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】 皮業上■科里豆立 本発明はプラスチックシートの接合装置に関するもので
あり、更に詳しくは２枚以上のプラスチックシートの積
層体、もしくは少なくとも１枚のプラスチックシートと
金属シートとの積層体をすえ込み加工によって一体構造
に接合するためのプラスチックシートの接合装置に関す
るものである。

従来■肢血 ２枚以上の金属シートを一体構造に接合するため、リベ
ットやボルト・ナツトによる締結手段、あるいは熔接や
接着剤による溶着等の接合手段が採用されている。

八〇（７１°しよ゛と　る口　占 しかしながら、リベットやボルト・ナツトを使用する場
合には、接合すべき金属シートにリベットやボルトの挿
通孔を穿設しなければならないため、接合部分の機械的
な強度が低下したり、金属疲労による破壊の原因を作っ
たりするという問題点が付随する。また熔接や接着によ
る場合は、接合すべき金属シートの材質に応じて接合手
段、例えば溶接棒や接着剤の種類、あるいは溶接工程の
温度条件等を選択しなければならず、接合すべき金属シ
ートの種類や組合せによっては、特殊な溶接設備を必要
とする等の問題点が認められていた。

近年、例えば自動車産業に於いて自動車の車体ｆｆ１ｌ
の軽減手段として、ルーフ、ボディサイド、リアエンド
シェルフ等の車体構成部材をプラスチックシートもしく
は炭素繊維や黒鉛繊維等の繊維材料で補強した熱可塑性
樹脂シートで製作することが実用化されつつある。この
ような場合には、上記接合手段の選択幅は金属シートの
みを接合対象物とする場合に比較して更に狭くなるので
、斯かる制約を解消することのできる接合手段の確立が
早急に要望されている。

上記の如き現状に鑑み、本発明の主要な目的は、接層さ
れた２枚以上のプラスチックシート、もしくは少なくと
も１枚のプラスチックシートと金属シートとの積層体を
一体構造に接合することのできる汎用性に優れたプラス
チックシートの接合装置を提供することにある。

。　占　η°　るための− 斯かる目的に鑑みて本発明は、加熱装置（１）を内蔵し
たポンチ（２）と、該ポンチと共働して前記加熱装置（
１）によって二次転移温度以上に加熱されたプラスチッ
クシート（３ｎ）を絞り成形する拡開可能なダ１゛ス穴
（４）を具備したダイス本体（５）と、前記ダイス穴（
４）内のすえ込み空間（６）に同時に絞り込まれた２枚
以上の前記プラスチックシート（３ｎ）を、前記ポンチ
の押し込み方向と反対方向から押圧支持して該プラスチ
ックシート（３ｎ）の接合部をポンチ（２）の軸線に対
して略直交する方向に膨出させるアンビル（７ａ）を有
する軸状部材（７）とからなるプラスチックシートの接
合装置を要旨とするものである。

作里 加熱装置（１）によって二次転移温度（ガラス転移温度
）以上に加熱されたプラスチックシー）（３ａ）は、該
プラスチックシートに接合すべき他のプラスチックシー
ト（３ｂ）もしくは金属シート（図示省略）の上に積み
重ねられた状態でポンチ（２）の押し込みストロークに
よってダイス本体（５）の拡開可能なダイス穴（４）内
のすえ込み域（６）に押し込まれ、次いで前記ポンチ（
２）とその下方に位置するアンビル（７ａ）との共働に
よって、ポンチ（２）およびアンビル（７ａ）による押
圧方向と略直交する平面に於いて一体接合に好適なすえ
込み力を与えられる。

実施皿 第１図は本発明に係るプラスチックシートの接合装置を
例示する一部分を断面にした正面図であり、第２図はダ
イス本体およびアンビルの要部構造を例示する一部分を
断面にした斜視図である。また第３図乃至第６図は本発
明装置の作動状態の説明図である。

これらの図面に見られるようにポンチホルダ（１０）の
上面には、ポンチ（２）にすえ込みストロークを伝達す
るためのラム（１１）が配設されている。ポンチホルダ
（１０）の下面部にはポンチプレート（１２）が固着さ
れ、その中央部にはポンチ（２）が上下動自在に装着さ
れている。該ポンチを先端に固着した軸状部材（２ａ）
の内部には、高周波加熱装置や電流供給装置等からなる
プラスチックシートの加熱装置（１）が配設されている
。また、ポンチプレー１−　（１２）の下方には、ガイ
ドビン（１３）を介して押え板（１５）が上下動自在に
支持されており、該押え板は、先端にポンチ（２）を固
着した軸状部材（２ａ）の周囲に配設された圧縮スプリ
ング（１４）によって、常態に於いては第１図に示す最
下降位置に押し下げられている。一方、ポンチ（２）の
下方に位置するベースプレート（１７）上には、ボルス
タ（１６）が取付けられており、該ボルスタの上面部に
は、ダイス本体（５）およびアンビル（７ａ）を上端に
固着してなる軸状部材（７）からなるダイス装ｆｆ　（
１８）が固定されている。前記ダイス本体（５）の中央
部には上下に貫通するダイス穴（４）が、ビン（１９）
を回転中心として拡径可能に形成されている。ダイス本
体（５）の上端から下方に向かって延びる前記ダイス穴
（４）の上部には、アンビル（７ａ）の半径方向に向か
って漸次拡径するポケット状のすえ込み空間（６）が形
成されており、該すえ込み空間（６）は、ポンチ（２）
の下降によりダイス穴（４）内に絞り込まれたプラスチ
ックシート（３ａ）　　（３ｂ）に、ポンチ（２）の軸
線に対して略直交する方向への膨出を許容し得るように
その寸法諸元が選択されている。更に前記ダイス穴（４
）内には、上下動自在に支持され先端部にアンビル（７
ａ）を固着した軸状部材（７）が配置されており、圧縮
スプリング（２４）保持用の中間フランジ（７ｂ）を有
する該軸状部材（７）の下端部（７ｃ）は、前記ボルス
タ（１６）に穿設された保持孔（２０）内に貫入されて
いる。保持孔（２０）の下端内周面には、所定の長さに
亘って雌ねじ（２１）が形成されており、前記軸状部材
（７）の下端部（７ｃ）に対向配置された調整ボルト（
２２）は、ロックナツト（２３）によって前記ボルスタ
（１６）に締付けることによって、上昇位置にある前記
軸状部材（７）の下端部（７ｃ）との間に所定の間隔（
Ｇ）を保持している。前記保持孔（２０）の内壁面と、
軸状部材（７）の下端部（７ｃ）との間には圧縮スプリ
ング（２４）が嵌装配置されており、軸状部材（７）は
、この圧縮スプリング（２４）の弾め力によって、常態
に於いては前記アンビル（７ａ）をダイス本体（５）の
上端と面一にする位置迄押し上げられている。軸状部材
（７）は、圧縮スプリング（２４）の弾撥力に抗して所
定の長さたけ押し下げられたとき、前記下端部（７ｃ）
が調整ボルト（２２）の上端に当接するようにその軸線
方向に沿う長さが選定されており、前記間隔（Ｇ）は、
調整ボルト（２２）とロックナツト（２３）との係合位
置を変化させることによって調整することができる。尚
、軸状部材（７）を挾んで対向配置された前記ダイス本
体（５）（５）は、圧縮スプリング（２４ａ）によって
その上端部（５ａ）　　（５ａ）を常に近接方向に付勢
されている。

以下、第３８ｉ！乃至第６図に基づき本発明装置の作動
要領を説明する。先ず、第３図に示すように接合すべき
２枚のプラスチックシート（３ａ）および（３ｂ）を上
下に重ね合わせてダイス装置（１８）上に載置し、加熱
装置（１）によって該プラスチックシート（３ａ）　　
（３ｂ）をその二次転移温度以上に加熱し、この常態で
プレス装置のラム（１１）を下降させる。ラム（１１）
が所定の距離だけ下降すると、押えＪｆｆｌ　（１５）
がプラスチックシート（３ａ）の上面に当接し、これら
をダイス装！　（１Ｂ）のダイス本体（５）（５）上に
押圧固定する。これと同時に押え板（１５）自身のそれ
以上の下降ストロークが終了する。押え板（１５）の下
降が停止すると、第４図に示すようにラム（１１）によ
りポンチ（２）のみが下降を続け、プラスチックシート
（３ａ）　　（３ｂ）はポンチ（２）によって絞られダ
イス本体（５）（５）の上端対向域に形成された前記す
え込み空間（６）内に略円筒状を為して膨出する。この
結果、軸状部材（７）が圧縮スプリング（２４）の弾撥
力に抗して押し下げられ、その下端部（７ｃ）が前記調
整ボルト（２２）の上端に当接した状態になる。ポンチ
（２）は、この状態に到達した後、更に若干量だけ下降
し１、これによってプラスチックプレート（３ａ）　　
（３ｂ）の膨出部分（第５図に於いて参照番号２５で表
示）の底部が強くすえ込まれる。即ち、ポンチ（２）は
、輪状部材（７）が調整ポル）　（２２）に当接し、た
位置から最下降位置に到達する迄の下降区間を、プラス
チックシート（３ａ）　　（３ｂ）の膨出部分（２５）
に対するすえ込み力の発現域として機能せしめるもので
あって、軸状部材（７）は、ポンチ（２）が上記すえ込
み力の発現域の終端に到達した時点で下降を停止して膨
出部分（２５）を受け、該膨出部分（２５）の底部にポ
ンチ（２）のすえ込み力を作用させる。このすえ込み力
の付与により膨出部分（２５）の底部は、横方向に展延
するように直径を増大させながら前記すえ込み空間（６
）内にすえ込まれる。斯くして、膨出部分（２５）は、
第５図に見られるように、その円筒状周壁面の下端に底
部の横方向への展延に起因する拡開力を受け、膨出方向
たる底部に向かって漸次直径が増大する有底テーバ筒状
に変形する。本実施例に於いては、ダイス穴（４）とし
、て機能するダイス本体（５）（５）の上部内側に形成
された前記すえ込み空間（６）を下方に向かって漸次拡
径する有底のテーパ筒としているため、膨出部分（２５
）の底部の展延に際し有害な抵抗が全く発生しない。そ
れ故、前記加熱装置（１）によって二次転移温度以上に
加熱されたプラスチックシートの膨出部分（２５）は、
可塑化さ枕た状態でテーパ状に大きく拡径し、該プラス
チックシートの接合部に大きな接合強度を付与する。

本発明の実施に際し、ポンチ（２）の下降によってダイ
ス本体（５）（５）に押圧力が作用しても、ダイス本体
（５）（５）の間にはピン（１９）　　（１９）を回転
中心とする離間動作は発生しない。何故なら、ピン（１
９）　　（１９）によって与えられた回動軸線が、すえ
込み空間（６）の外側に位置しているからである。従っ
て、ポンチ（２）によってダイス本体（５）（５）に与
えられるどのような下向き押圧力も、ダイス本体（５）
（５）の間隔を離間させるよりむしろ接近させるように
作用する。この結果、プラス千ツクシー）　（３ａ）　
　（３ｂ）には強力なすえ込み力が与えられる。

尚、プラスチックシート（３ａ）　　（３ｂ）の膨出部
分（２５）を、すえ込み空間（６）内にすえ込んで接合
するに際し、アンビル（７ａ）の形成域に於ける軸状部
材（７）の直径Ｄ、ポンチ（２）の直ｐＩ！ｄならびに
接合中心に於けるプラスチックシート（３ａ）　　（３
ｂ）の合計厚みＴは、プラスチックシート（３ａ＞　　
（３ｂ）の厚みをそれぞれｔｌ、ｔ２とした場合、該プ
ラスチックシートの熱可塑性を考慮して以下の算式に従
って選定することが望ましい。

ｄ＝２　　（ｔｔ　　＋　ｔ２）　　（＋／　　２０％
）Ｄ＝ｄ＋　０．８　（ｔｔ　　＋　ｔ２）Ｔ＝　０．
２　（１，２（ｔｔ　＋１２）〕一方、前記ダイス本体
（５）（５）の上端で測ったすえ込み空間（６）の直径
Ｄｏは、（ａ＋２（ｔｌ　＋ｔ２　））の１．２倍以下
に設定することが望ましく、また、すえ込み空間（６）
の深さは、（ｔ、十ｔ２）の３倍以上に設定することが
望ましい。

上記実ｈカ例は、２枚のプラスチックシート（３ａ）　
　（３ｂ）を接合する場合を示すものであるが、本発明
は斯かる実施例の記載によってその要旨を限定的に解釈
されるべきものではなく、例えば３枚以上のプラスチッ
クシートの接合、あるいはプラスチックシートＣ３ａ）
または（３ｂ）と金属シートとの接合等にも通用するこ
とができる。また、応用例として、プラスチックシート
の加熱を容易にするため、軸状部材（７）に第２の加熱
装置（図示省略）を内蔵させることもできる。

ター胆λ仇果 以上の説明から理解されるように、本発明装置を使用す
ることによ−１，て、これ迄リベット締めやボルト締め
、あるいは接着以外に接合手段が見出されておらｌ「か
、ったプラスチックシートをすえ込み成形によって一体
構造に接合することができる。本発明によれば、プラス
チックシートにリベット孔やボルト孔等を穿設する必要
がないから、接合部分の機械的強度が大幅に向上する。

また、すえ込み力の大きさを関節することによって２枚
のプラスチックシート間の接合強度を門整することがで
きるから、完全な一体接合状態からプラスチックシート
間にすえ込み部を中心とする相互回転を許容する比較釣
軸やかな接合状態に至る広範囲な接合条件を選択するこ
とができる。本発明装置は、また、その全体構造が極め
て簡易であるから、前記リベット孔やボルト孔の穿設を
必要としない接合工程数の減少と相俟って、生産性の向
上に対しても在来装置の水準を大幅に上進る効果を発揮
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るプラスチックシートの接合装置を
例示する一部分を断面にし７た正面回であり、第２図は
ダイス本体およびアンビルの要部構造を例示する一部分
を断面にした斜視図である。また第３図乃至第６図は本
発明装置の作りｊ状態の説明図である。 （１）−−一加熱装置、（２）−ポンチ、（３ｎ）−プ
ラスナックシート、（４）−ダイス穴、（５）−ダイス
本体、（６）−すえこみ空間、（７ａ）−一″７ンビル
。 特許出廓人　　　三洋機工株式会社　　１代　理　人　
　　　江　　原　　省　　谷　　１、−力１０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱装置を内蔵したポンチと、該ポンチと共働し
   て前記加熱装置によって二次転移温度以上に加熱された
   プラスチックシートを絞り成形する、拡開可能なダイス
   穴を具備したダイス本体と、前記ダイス穴内のすえ込み
   空間に同時に絞り込まれた２枚以上の前記プラスチック
   シートを、前記ポンチの押し込み方向と反対方向から押
   圧支持して該プラスチックシートの接合部をポンチの軸
   線に対して略直交する方向に膨出させるアンビルを有す
   る軸状部材とからなるプラスチックシートの接合装置。