JPS6249849B2 - - Google Patents

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JPS6249849B2
JPS6249849B2 JP57010819A JP1081982A JPS6249849B2 JP S6249849 B2 JPS6249849 B2 JP S6249849B2 JP 57010819 A JP57010819 A JP 57010819A JP 1081982 A JP1081982 A JP 1081982A JP S6249849 B2 JPS6249849 B2 JP S6249849B2
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JP
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plate
channel
force
leg
legs
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JP57010819A
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JPS57206587A (en
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Tosu Resurii
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Branson Ultrasonics Corp
Original Assignee
Branson Ultrasonics Corp
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Publication date
Application filed by Branson Ultrasonics Corp filed Critical Branson Ultrasonics Corp
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Publication of JPS6249849B2 publication Critical patent/JPS6249849B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は摩擦溶接技術によつて熱可塑性部材を
接合する装置に関し、より詳細には大むねＵ字形
の加工片の対向配置された脚の内面に補強板を摩
擦溶接する装置に関する。
摩擦溶接装置は周知である。例えば、米国特許
第3920504号には共通の界面に沿つて２つの熱可
塑性部品を溶着するために往復動する交番運動が
用いられる装置が示されている。他の摩擦溶接装
置は米国特許第3840168号に示されている。これ
らの米国特許は参照文献としてこゝに挙げられ
る。
従来技術において、ほゞＵ字形加工片の直立す
る脚部材の端縁にカバープレートを取付けること
はＵ字形チヤンネルを閉じるべく通常行われてい
る。本発明においては、チヤンネル部材の剛性と
強度とを増すべく直立する脚部材の対向せる内面
間に強化プレートを溶着することが望まれる。本
発明装置を使用すると、20度まで傾いた脚部材が
補強プレートに溶着できることが解つた。
好適な応用例では、ほゞＵ字形のチヤンネルは
自動車のバンパーであつて、プレートはバンパー
の耐衝撃力を改善すべくバンパーを強化する補強
プレートである。
従来技術では、溶接されるべき第１の加工片は
固定手段に設置されて静的に保持される。静止し
た加工片に接合されるべき第２の加工片は静止し
た加工片の整合面に密接に押圧される。２つの加
工片は衝合する整合面内において相対的直線往復
運動に従わされる。摩擦熱を得べく、部品は整合
面に直角な方向に作用される力の下に互いに押圧
される。上述の方法は公知であつて、例えばＵ字
形チヤンネル上にカバーを溶接するために使用さ
れる。
本発明装置では、加工片はやはり密接配置され
て部品は相対的な直線往復運動に従う。しかしな
がら、後述する新規な装置においては、加工片を
密接状態に押圧している力は運動方向に直角方向
ではあるが整合面内においてかけられる。このよ
うにして、強化プレートはチヤンネル上のカバー
としてプレートを溶接するのとは対照的にＵ字形
チヤンネル内において溶接される。
これ迄公知の米国特許第3920504号装置への改
良では、加工片を密接させるべく押圧するに可撓
性の力付与手段が用いられている。流体により膨
張されるようにしたホースのごとき可撓性の力付
与手段はＵ字形チヤンネルの直立する脚部材の外
面に並んで配置される。補強プレートをチヤンネ
ルの内側で脚部材に沿つて中間の高さに配置した
状態にして可撓性の力付与手段が膨張される。力
付与手段が膨張すると、脚部材が互いに向けて押
圧されかつ補強プレートの２つの側縁と密接され
る。力付与手段が完全に膨張されて各脚部材の内
面が補強プレートと密接されると、Ｕ字形チヤン
ネルはほゞ静止状態に保持され、一方プレートは
Ｕ字形チヤンネルの長軸と平行な方向において直
線往復運動に従わせられる。好適な装置では、頂
点から頂点迄の変位は、100〜240ヘルツ領域内の
所定周波数で１〜３mm程度である。摩擦の影響の
下に整合面が軟化するに十分な溶接時間の後、プ
レートは元の位置に戻されて部品が力付与手段に
よつて密接状態に保持される。整合面が凝固する
に十分な時間の後、力付与手段が収縮されて溶接
された加工片が摩擦溶接装置から除去される。
本発明は溶剤を使用することなく熱可塑性部品
を接合し、Ｕ字形チヤンネル加工片の内側を平ら
に維持し、かつ補強板を直立する脚部材の内面に
溶接することによりＵ字形チヤンネルの強度をか
なり向上させるようにして加工片を接合する利点
を与える。
それ故、本発明の主要な目的は補強板をほゞＵ
字形のチヤンネルに摩擦溶接するための装置を提
供することにある。
本発明の他の目的は、加工片が軸運動に直角な
方向であるがほゞ加工片の整合面の平面内におい
て互いに押圧される摩擦溶接装置を提供すること
にある。
本発明のさらに他の目的は、密接に溶着される
べき加工片を押圧するため可撓性の力付与手段を
用いた溶接装置を提供することにある。
本発明の他の目的は添附図とともに明細書を読
めば明らかとなろう。
図面特に第１図を参照すると、そこには熱可塑
性の補強プレート１０を、基部１４と２つの直立
する脚部材１６とをもつ熱可塑性のＵ字形チヤン
ネル１２に溶接するための従来技術による方法が
示されている。矩形状の補強プレート１０は直立
せる脚部材１６の露出せる上面１８に沿つてＵ字
形チヤンネルに接合される。すなわち、プレート
１０と脚部材１６とは矢印２０の方向に互いに密
接するように押圧され、該プレート１０とＵ字形
チヤンネル１２とは矢印２２の方向、つまりプレ
ートとチヤンネルとを互いに押圧する力の方向に
直角な平面内で相対的な直線往復運動に従わせら
れる。上述した方法でプレート１０をチヤンネル
１２に接合する適当な装置は米国特許第3920504
号に示されている。好適な例においてかつ該米国
特許に示された装置を用いて、プレート１０が矢
印２２で示される方向に沿つて直線往復運動され
る間Ｕ字形チヤンネル１２は静止保持され、プレ
ート１０の下側と脚１６の面１８との間に溶着を
生ぜしめる。
従来技術のアツセンブリはＵ字形チヤンネルに
かなりの支持を与えるが、第２図のようにプレー
ト１０をＵ字形チヤンネル内にへこませて接合さ
せることがより望ましい。該実施例では補強プレ
ート１０の長手方向端縁が直立する脚部材１６の
各々の内面に溶着される。この溶着を得るため
に、直立する脚部材１６の各々をプレート１０の
長手方向端縁に対し矢印２１方向に押圧するため
の力付与手段が必要とされる。上述したように、
好適な例ではプレート１０と脚１６の内面との間
の界面で熱可塑性材料の軟化が生ずる迄プレート
１０が矢印２３の方向に往復直線運動を受けてい
る間Ｕ字形チヤンネルは静止保持され、そこで運
動が停止されて熱可塑性材料の固化が溶着接合を
生ぜしめる。勿論、当業者には変形例においてＵ
字形チヤンネルを往復運動させている間プレート
１０を静止保持してもよいことは明らかである。
摩擦溶接装置の或る重要な部分を示す第３図を
参照すると、そこには固定具３２を支持するベー
スプレート３０が示され、該固定具はＵ字形チヤ
ンネル１２を支持するように形状づけられてい
る。補強プレート１０は直立する脚部材１６の
各々の内面に溶接されるように位置決めされて示
されている。改良された溶着を与えるべく、補強
プレート１０の側縁は番号１１で示すように拡大
端縁で終つている。補強プレートは一つ又はそれ
以上の突起３６をもつ固定プレート３４により位
置保持され、該突起は補強プレート１０を整列さ
せかつ第２図に矢印２３で示す方向に該プレート
１０を往復運動させるべく確実な駆動を与えるべ
く補強プレート内の適当な穴を貫通している。さ
らに、プレート１０を固定具３４の下側に保持さ
せるべく真空手段を用いることができる。固定プ
レート３４をそこに補強プレート１０を取付けて
チヤンネル１２内に降下させ、かつ固定プレート
３４を静止固定具３２に対し移動するための手段
は前記米国特許第3920504号に示されている。
直立する脚１６と拡大端縁１１との間に必要な
係合力を与えるために、各々が適当なねじ４２に
よつてベースプレート３２に固定された一対のプ
レート３８，４０が設けられる。さらに、固定プ
レート３２の各側部には複数の枢着フインガ４４
が配置され、該フインガの下端はロツド４６，４
８に固定され、またその上端は溶着が行われる位
置で脚部材１６の外面と係合したり該係合より外
れたりするように自由に枢動するようになつてい
る。ロツド４６，４８は各端をブロツク４７に固
定され、一方該ブロツクは適当なねじによりベー
スプレート３０に固定されている。適当な接触を
与えるため、各フインガ４４は力が加えられる領
域において脚１６の外面と一致するように形状づ
けられた適当な係合面４５をもつ。例えば、フイ
ンガは金属よりなり、係合面４５は加工片を傷つ
けないようにプラスチツク面とすることができ
る。
各フインガ４４は、該フインガと固定具３２の
各凹所に固定されたコイルばね５０により加工片
との接触より離れるように押圧されている。プレ
ート１０とチヤンネル１２との間に拡大端縁１１
と脚１６とに沿つて係合圧力を与えるために、膨
張可能な可撓性ホース５２，５４のような一対の
可撓性力付与手段が設けられ、一つのホースが並
設されたフインガ４４の各列の背後に配置されて
いる。展型的な例では、各ホースは消防ホースに
似ていて流体により膨張可能であり、本実施例で
は好ましくは空気圧により膨張可能である。
第４図を参照すると、ホース５２，５４が膨張
すなわち加圧されてフインガー４４を各ばね５０
の力に抗して移動し、プレート１０の拡大端縁１
１とチヤンネル１２の脚１６の内面との間に係合
力を与えている。フインガ４４の面４５は補強プ
レート１０の各拡大端縁１１に対して各脚１６の
上方脚部を押圧している。ホース５２，５４が膨
張されて脚１６とプレート１０との間に係合圧力
が存在すると、プレート１０の端縁１１とＵ字形
チヤンネル１２の脚１６との間の界面に摩擦熱を
生ぜしめるべく移動可能な固定具３４が往復動さ
れ得る。
上面図を示す第５図を参照すると、そこには水
平配置のロツド４６，４８が示されており、各ロ
ツドは一列の並置されたフインガー４４を枢支し
ており、フインガー列は固定プレート３２の各側
部に設けられている。各列のフインガー４４は各
膨張可能なホース５２，５４によつて係合力を与
えるように作用される。第６図にも示すように、
各ホースは膨張可能な加圧流体源（図示せず）に
接続され、流体源は適当なフイツテイング６０に
よりホースの一端に接続され、該フイツテイング
には図示しない適当な弁手段に通ずる可撓性接続
手段６２が設けられている。適当な弁手段による
ホース５２，５４の加圧と排気は当業界で周知で
あり説明を要しない。ホースの先端は側部プレー
ト４０に固定された適当なクランプ６６とねじ６
８とにより締付けられている。同様に、流体入口
端には一対のクランプ７０，７２と適当なねじ７
４とを含む。膨張可能なホースの利点は、溶接の
間加工片に加えられる静的圧力をコントロールす
るフインガー４４に加えられる圧力がチヤンネル
と補強プレートとの間の溶着を最適にするように
コントロールできることである。さらに、ホース
の可撓性はフインガ列の非常に正確な機械加工と
組立ての必要性とを排除する。フインガの厚みの
全ての小さな変化は該フインガを各脚１６の外面
に対して押圧するため使用される膨張可能なホー
スの可撓性によつて自動的に補償される。
可撓性ホース５２，５４の使用は、使用される
加圧手段の一つにすぎないことは明らかである。
例えば、もしＵ字形チヤンネルと補強プレートと
が図示の真直ぐで平行な端縁および表面よりも複
雑な形状を有するならば、溶接面全体に亘つて適
当な均一圧力を与えるべく、加工片の形状に対し
て離れた関係にある複数部分よりなるホースとフ
インガとを使用することができる。さらに変形例
では、各フインガ４４又はフインガ群は、必要な
圧力を与えるべく流体作動ピストンおよびシリン
ダによりコントロールすることができる。係合圧
力を与える他の装置をも使用できる。
さらに他の変形例では、フインガが除去されて
ホースがＵ字形チヤンネルの脚部に直接接触する
ように該Ｕ字形チヤンネルに対向配置される。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来技術により溶接された閉じられた
Ｕ字形チヤンネルの斜視図、第２図は本発明によ
り溶接された補強Ｕ字形チヤンネルの斜視図、第
３図は溶接装置の部分を断面にした側面図で補強
プレートをＵ字形チヤンネルの内面に溶接するた
め位置決めした状態にて示す図、第４図は第３図
と同様な図であるが補強プレートとＵ字形チヤン
ネルの脚内方面との間に係合圧力を付与すべく弾
性力付与手段を膨張せしめた図、第５図は補強プ
レートとＵ字形チヤンネルの脚部材との間に係合
力を付与するための装置を示す上面図、第６図は
第５図の線６―６に沿う矢視図である。 １０…プレート、１２…Ｕ字形チヤンネル、１
４…基部、１６…脚部材、３２…固定具、３４…
固定プレート、４４…フインガ、５２，５４…ホ
ース。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性材料の補強プレートをベース部と２
    つの直立せる脚とを有する熱可塑性材料のＵ字形
    チヤンネルに溶接するための摩擦溶接装置であつ
    て；前記チヤンネルを支持する第１の支持手段
    と；前記プレートの両側縁の各々が前記脚の各内
    側面と衝合配置されるように該プレートを前記チ
    ヤンネル内で支持する第２の支持手段と；前記脚
    の各々が前記プレートの両側縁に沿つて加圧衝合
    面接触されるように前記脚の各々の外面に力を付
    与する手段と；前記熱可塑性材料を前記各衝合面
    接触に沿つて溶融させるべく或る溶接時間の間前
    記プレートの長手軸に平行な軸線に沿つて前記第
    １および第２の支持手段を相対的に直線往復運動
    させ、該運動の停止時に前記溶融された材料が固
    化して前記プレートが前記チヤンネルに溶着され
    るように前記第１および第２の支持手段を相対的
    に直線往復運動させる手段とからなる摩擦溶接装
    置。 ２ 前記脚に力を付与する手段が各脚の外面形状
    に適合できる可撓性の圧力付与手段を含む第１項
    の装置。 ３ 前記可撓性の圧力付与手段が流体により膨張
    できるようにした第２項の装置。 ４ 前記脚の外面と接触するように配置された並
    置されたフインガの列を含み、前記可撓性の圧力
    付与手段は流体により膨張されたとき前記フイン
    ガを前記脚の外面と圧接するように押圧するよう
    になつている第２項又は第３項の装置。 ５ 前記第２の支持手段は前記溶接時間の間前記
    プレートを前記第２の支持手段に接触保持する真
    空手段を含む第１項の装置。 ６ 前記第２の支持手段は前記プレートを前記チ
    ヤンネルに対し整列させるため少くとも一つの整
    列ピンを含む第１項又は第５項の装置。 ７ 前記脚の外面と接触するように配置された並
    置されたフインガの列を含み、前記力を付与する
    手段は該フインガに選択された圧力を付与するよ
    うに構成された第１項の装置。 ８ 前記直線往復運動させる手段は前記第２の支
    持手段を前記第１の支持手段に対して往復運動さ
    せるように構成された第１項の装置。
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