(57)【要約】【課題】３つ以上の部品を極めて簡単な構成でかつ効率よく振動溶着できるようにする。【解決手段】部品保持装置は、第１治具１３、第２治具１４および複数の可動ピン１５を有する。第１治具１３は、溶着される第１部品１０１〜第３部品１０３のうち最表層に配置される第３部品１０３を保持する。第２治具１４は、残りの第２部品１０２および第３部品１０３を、第１部品１０１と重なり合わせて加圧させるために第１治具１３と対向配置される。可動ピン１５は、第２治具１４から第１治具１３に向けて突出するように設けられている。第２部品１０２および第３部品１０３には、可動ピン１５が貫通する貫通孔１０２ａ，１０３ａが、可動ピン１５に対応する位置に形成されている。【選択図】図１
2008087384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つ以上の部品が重ね合わせられて一体化された溶着部を有する振動溶着品を製造するのに用いられる部品保持装置であって、
前記部品のうち最表層に配置される１つの部品を保持する第１治具と、
前記３つ以上の部品のうち前記第１治具に保持されない残りの部品を、前記第１の治具に保持された部品と重なり合わせて加圧させるための、前記第１治具と対向配置される第２治具と、
前記残りの部品のうち前記第２治具側から任意の数の部品を前記第２治具に対して固定されるように保持する保持機構と、
を有する部品保持装置。
【請求項２】
前記保持機構は、前記第２治具から前記第１治具に向かって突出する可動部材を有しており、
前記第１治具に保持されない残りの部品には、前記可動部材が貫通する貫通孔が、前記可動部材に対応する位置に形成されている、請求項１に記載の部品保持装置。
【請求項３】
前記保持機構は、前記第１治具に保持されない残りの部品の数と等しい種類の、前記第２治具から前記第１治具に向かって突出するようにそれぞれ異なる動作タイミングで駆動される、少なくとも先端部が先細りテーパ状の可動部材を有しており、
前記第１治具に保持されない残りの部品には、それぞれの種類の前記可動部材に対応した所定の部品まで前記可動部材を受け入れることが可能な先細りテーパ状の貫通孔が、前記可動部材に対応する位置に形成されている、請求項１に記載の部品保持装置。
【請求項４】
前記保持機構は、前記第１治具に保持されない残りの部品の側面を保持する位置に配置された可動部材を有する、請求項１に記載の部品保持装置。
【請求項５】
３つ以上の部品が重ね合わせられて一体化された溶着部を有する振動溶着品を製造する振動溶着装置であって、
振動を発生する振動発生機と、
前記振動発生機が発生する振動方向と直交する方向に前記振動発生機と対向して配置され、前記振動発生機との対向方向に前記振動発生機と相対的に移動するテーブルと、
前記振動発生機および前記テーブルのいずれか一方に取り付けられ、前記部品のうち最表層に配置される１つの部品を保持する第１治具と、
前記３つ以上の部品のうち前記第１治具に保持されない残りの部品を前記第１の治具に保持された部品と重なり合わせて加圧させるための、前記振動発生機および前記テーブルの他方に前記第１治具と対向して取り付けられた第２治具と、
前記残りの部品のうち前記第２治具側から任意の数の部品を前記第２治具に対して固定されるように保持する保持機構と、
を有する振動溶着装置。
【請求項６】
前記保持機構は、前記第２治具から前記第１治具に向かって突出する可動部材を有しており、
前記第１治具に保持されない残りの部品には、前記可動部材が貫通する貫通孔が、前記可動部材に対応する位置に形成されている、請求項４に記載の振動溶着装置。
【請求項７】
前記保持機構は、前記第１治具に保持されない残りの部品の数と等しい種類の、前記第２治具から前記第１治具に向かって突出するようにそれぞれ異なる動作タイミングで駆動される、少なくとも先端部が先細りテーパ状の可動部材を有しており、
前記第１治具に保持されない残りの部品には、それぞれの種類の前記可動部材に対応した所定の部品まで前記可動部材を受け入れることが可能な先細りテーパ状の貫通孔が、前記可動部材に対応する位置に形成されている、請求項４に記載の振動溶着装置。
【請求項８】
前記保持機構は、前記第１治具に保持されない残りの部品の側面を保持する位置に配置された可動部材を有する、請求項４に記載の振動溶着装置。
【請求項９】
３つ以上の部品が重ね合わせられて一体化された溶着部を有する振動溶着品を製造する方法であって、
前記３つ以上の部品を重ね合わせて加圧する工程と、
前記３つ以上の部品を加圧した状態で、互いに隣接する２つの部品同士の振動溶着を、最表層に配置される部品側から順次繰り返して行う工程と、
全ての部品についての前記振動溶着の後、前記部品の加圧を解除する工程と、
を有する、振動溶着品の製造方法。
【請求項１０】
前記振動溶着を行う工程は、
前記最表層に配置される部品を除く全ての部品を保持した状態で、これら保持した部品を一緒に、前記最表層に配置される部品との間で相対的に振動させることで、前記最表層に配置される部品とそれに隣接する部品とを振動溶着する第１溶着工程と、
前記第１溶着工程の後、溶着された部品の保持を解除し、保持されている残りの部品を、溶着済みの部品との間で相対的に振動させることで、溶着済みの部品とそれに隣接する部品とを振動溶着する少なくとも１つの第２溶着工程と、
を有する請求項９に記載の振動溶着品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動溶着装置および振動溶着品の製造方法に関し、特に、３つ以上の部品を少なくとも部分的に重ね合わせられた状態で振動溶着する振動溶着装置、この振動溶着装置に用いられる部品保持装置、および重ね合わせられた３つ以上の部品を振動溶着することによって形成された振動溶着品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動溶着は、２つの部品を相対的に加圧振動させることによって接合面に摩擦熱を発生させ、接合面を局所的に溶融させて部品を溶着する技術である。振動溶着は、大型の部品および複雑な形状の部品の接合に適しており、自動車、家電製品、ＯＡ機器および医療機器など様々な分野におけるプラスチック部品の接合に利用されている。
【０００３】
振動溶着に用いられる振動溶着装置は、通常、振動発生機と、振動発生機に対向して配置された昇降テーブルとを有する。振動発生機には、接合する２つの部品の一方を保持する第１治具が取り付けられる。昇降テーブルは、振動発生機に対して接近および離間可能に設けられている。昇降テーブルには、接合する２つの部品の他方を保持する第２治具が取り付けられる。
【０００４】
２つの部品を振動溶着するには、まず、第１治具および第２治具にそれぞれ部品を保持させ、昇降テーブルを駆動して２つの部品の接合面同士を加圧下で接触させる。この状態で、振動発生機によって両部品間を相対的に振動させ、これによって２つの部品が溶着される。
【０００５】
製品によっては、２つの部品だけでなく３つ以上の部品を重ね合わせた状態で溶着することによって製造されるものもある。この場合も、まず第１の部品と第２の部品とをそれぞれ治具に保持して溶着し、次いで、第１の部品と第２の部品とが溶着されたアセンブリと第３の部品とをそれぞれ治具に保持して溶着するというように、上記の手順を繰り返すことによって溶着を行っている（特許文献１参照）。また、特許文献２には、３つの部品をサンドイッチ状に加圧した状態で、真ん中の部品を振動させることによって、３つの部品を同時に溶着することが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−３１９６１３号公報
【特許文献２】特開２００５−２９７２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
３つ以上の部品を振動溶着によって接合する場合、上述した従来の技術には以下に示すような問題点があった。
【０００７】
特許文献１に開示されたような、１組ずつ溶着を繰り返していく方法では、溶着のたび毎に部品および治具を組み替える必要がある。そのため、製品の生産効率があまりよくなかった。また、部品の種類と同じ数だけ治具が必要になるので、治具の管理も煩雑であった。
【０００８】
特許文献２に開示された技術は、３つの部品を同時に溶着できるので、３つの部品を効率よく溶着することができる。しかし、この技術は、複数の部品を互いに加圧できるように個々に保持する必要があるので、４つ以上の部品の溶着に応用するのは困難であった。仮に応用できたとしても、４つ以上の部品を同時に溶着するためには複数の部品を振動させる必要があるので、各部品を加圧させるための機構の他に、振動発生機による振動を複数の部品に伝達するための機構も必要になる。その結果、治具自身、あるいは装置全体の構成が複雑になってしまう。
【０００９】
本発明の目的は、３つ以上の部品を、極めて簡易な構成でかつ効率よく振動溶着できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明の部品保持装置は、３つ以上の部品が重ね合わせられて一体化された溶着部を有する振動溶着品を製造するのに用いられる部品保持装置であって、第１治具と、第２治具と、保持機構と、を有する。第１治具は、溶着される部品のうち最表層に配置される１つの部品を保持する。第２治具は、溶着される部品のうち第１治具に保持されない残りの部品を、第１の治具に保持された部品と重なり合わせて加圧させるために、第１治具と対向配置される。保持機構は、残りの部品のうち第２治具側から任意の数の部品を第２治具に対して固定されるように保持する。
【００１１】
本発明の振動溶着装置は、３つ以上の部品が重ね合わせられて一体化された溶着部を有する振動溶着品を製造する振動溶着装置であって、振動を発生する振動発生機と、振動発生機が発生する振動方向と直交する方向に振動発生機と対向して配置され、振動発生機との対向方向に振動発生機と相対的に移動するテーブルと、を有する。本発明の振動溶着装置は、上述した本発明の部品保持装置と同様の、第１治具、第２治具、および保持機構を有する。第１治具は、振動発生機およびテーブルのいずれか一方に取り付けられる。第２治具は、振動発生機およびテーブルの他方に第１治具と対向して取り付けられる。
【００１２】
上記のとおり構成された本発明では、溶着される全ての部品が互いに重ね合わせられて第１治具と第２治具とにより挟持される。保持機構は、まず、第１治具に保持されない残りの全ての部品を第２治具に対して固定されるように保持する。この状態で第１治具と第２治具とを相対的に振動させることで、第１治具により保持される部品と、それに隣接する部品とが振動溶着される。次いで、保持機構が保持する部品の数を１つ減らし、同様にして次の部品が振動溶着される。この動作を最後の部品まで繰り返すことで、治具および部品の組み替えを行うことなく、３つ以上の部品が振動溶着される。
【００１３】
本発明の振動溶着品の製造方法は、３つ以上の部品が重ね合わせられて一体化された溶着部を有する振動溶着品を製造する方法であって、３つ以上の部品を重ね合わせて加圧する工程と、３つ以上の部品を加圧した状態で、互いに隣接する２つの部品同士の振動溶着を、最表層に配置される部品側から順次繰り返して行う工程と、全ての部品についての振動溶着の後、部品の加圧を解除する工程と、を有する。
【００１４】
本発明の振動溶着品の製造方法において、振動溶着を行う工程は、最表層に配置される部品を除く全ての部品を保持した状態で、これら保持した部品を一緒に、最表層に配置される部品との間で相対的に振動させることで、最表層に配置される部品とそれに隣接する部品とを振動溶着する第１溶着工程と、第１溶着工程の後、溶着された部品の保持を解除し、保持されている残りの部品を、溶着済みの部品との間で相対的に振動させることで、溶着済みの部品とそれに隣接する部品とを振動溶着する少なくとも１つの第２溶着工程と、を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、溶接されるべき３つ以上の部品を互いに重ね合わせて加圧した状態のまま、全ての部品を振動溶着することができる。その結果、３つ以上の部品の振動溶着を効率よく行うことができる。しかも、このような振動溶着を実現するために新たに付加する機構は、第１治具に保持されない残りの部品のうち第２治具側から任意の数の部品を第２治具に対して固定されるように保持する保持機構のみでよいので、部品保持装置あるいは振動溶着装置の構成も極めて簡単である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態による振動溶着装置の主要部を、溶着する部品とともに示す断面図である。
【００１８】
図１に示す振動溶着装置１０は、振動発生機１１と、振動発生機１１に対向して配置されたテーブル１２と、を有する。本形態では、テーブル１２は振動発生機１１の下方に位置している。
【００１９】
振動発生機１１は、例えば、スプリングと電磁コイルとの反発力を利用して、テーブル１２との対向方向と直交する平面内で往復振動する。あるいは、一定方向に楕円運動するように構成される振動発生機もある。いずれの場合でも、一般には、振動周波数は１００〜２５０Ｈｚの範囲、振幅は５ｍｍ以下の範囲で適宜設定される。
【００２０】
テーブル１２は、振動発生機１１に対して接近および離間する方向に移動可能に支持されており、駆動機構（不図示）によってこの方向に移動する。駆動機構としては、例えば、油圧シリンダやボールねじ機構を用いることができる。
【００２１】
振動発生機１１およびテーブル１２は、従来の振動溶着装置で使用されているものと同様のものを使用することができる。また、ここではテーブル１２が駆動機構によって駆動される例を示したが、駆動機構を振動発生機１１側に設けることもできる。この場合、振動発生機１１は、上記のように振動する他に、テーブル１２に対して接近および離間する方向にも移動する。
【００２２】
振動発生機１１には、第１治具１３が着脱可能に取り付けられる。テーブル１２には、第２治具１４が、振動発生機１１に取り付けられた第１治具１３と対向する位置に着脱可能に取り付けられる。この振動溶着装置１０によって溶着される第１部品１０１、第２部品１０２および第３部品１０３が、第１治具１３および第２治具１４によって重ね合わせられた状態で保持される。
【００２３】
第１部品１０１〜第３部品１０３は、テーブル１２側から、第３部品１０３、第２部品１０２、第１部品１０１がこの順番で重ね合わせられる。なお、図１では第１部品１０１〜第３部品１０３は平板状に示されているが、これは単に溶着される部分を示しているだけであって、全体が平板状である必要はない。図示されている第１部品１０１〜第３部品１０３の部分は、例えば、それらのフランジ部であってよい。
【００２４】
第１部品１０１〜第３部品１０３の材料としては、振動溶着によって接合することができる熱可塑性樹脂であればいかなる材料でも用いることができる。例えば、自動車のインテークマニホールドを製造する場合は、ポリアミド６、ポリアミド６６などを好ましく用いることができる。
【００２５】
第１治具１３の第２治具１４と対向する面には、最も第１治具１３側に位置する部品である第１部品１０１の平面形状に対応する凹部１３ａが形成されている。第１部品１０１は、この凹部１３ａ内に嵌め合わせられることによって第１治具１３に保持される。
【００２６】
第２治具１４には、第３部品１０３を適切な姿勢で支持でき、かつ溶着時に必要な加圧力を与えることができるように、第１治具１３との対向面に凸部が形成されている。第２治具１４には、第１治具１３と対向する方向に第２治具１４を貫通する貫通孔１４ａが形成されている。各貫通孔１４ａには、可動ピン１５が摺動自在に挿入されている。可動ピン１５は、ピン駆動機構（不図示）によって、第２治具１４の第１治具１３との対向面から第１治具１３に向かって突出するように移動される。
【００２７】
一方、第２部品１０２および第３部品１０３には、第２部品１０２および第３部品１０３が第２治具１４に適切に支持された状態で各可動ピン１５に対応する位置に、第２部品１０２および第３部品を可動ピン１５の移動する方向に貫通する複数の貫通孔１０２ａ，１０３ａが形成されている。つまり、第２部品１０２の各貫通孔１０２ａ、第３部品１０３の各貫通孔１０３ａおよび第２治具１４の各貫通孔１４ａは、第２部品１０２および第３部品１０３が第２治具１４上に適切に支持されているとき、一直線上に並ぶ。貫通孔１０２ａ，１０３ａは、そのサイズが、可動ピン１５が貫通孔１０２ａ，１０３ａ内をスムーズに摺動できる程度に、可動ピン１５との間で「すき間ばめ」の関係にあるように形成されていることが好ましい。
【００２８】
次に、本形態の振動溶着装置１０による、３つの部品の溶着手順について説明する。
【００２９】
まず、テーブル１２を、振動発生機１１から最も離した状態としておく。この状態で、図２に示すように、第２治具１４上に第３部品１０３および第２部品１０２を支持するとともに、可動ピン１５を第１治具１３側へ突出させることによって、第２部品１０２を貫通させ、さらに先端部を第２部品１０３の貫通孔１０３ａ内に位置させる。これによって、第２部品１０２および第３部品１０３が、可動ピン１５によって第２治具１４固定されるように保持される。
【００３０】
可動ピン１５の突出は、第２部品１０２および第３部品１０３を第２治具１４上に支持する前に行ってもよいし、支持した後に行ってもよい。可動ピン１５を予め突出させておけば、第２部品１０２および第３部品１０３の位置決めが容易である。また、可動ピン１５が第２部品１０２および第３部品１０３を保持した状態では、第１部品１０１の溶着時に第１部品１０１および第１治具１３と接触しないように、好ましくは可動ピン１５の先端部が第２部材１０２の貫通孔１０２ａ内に位置している。
【００３１】
一方、第１治具１３には、その凹部１３ａに第１部品１０１を嵌め合わせることによって、第１部品１０１を保持する。
【００３２】
第１部品１０１が第１治具１３に保持され、かつ、第２部品１０２および第３部品１０３が第２治具１４に保持されたら、テーブル１２を振動発生機１１側へ移動させ、第１の部品１０１と第２の部品１０２とを加圧させる。この状態で振動発生機１１を駆動し、第１治具１３に保持された第１部品１０１を、第１部品１０１と第２部品１０２との加圧面と平行な面内で振動させる。
【００３３】
第２部品１０２および第３部品１０３は可動ピン１５で固定されているので、第１部品１０１が振動することによって、第２部品１０２および第３部品１０３は一緒に第１部品１０１との間で相対的に振動する。その結果、第１部品１０１および第２部品１０２には互いに加圧されている領域で摩擦熱が発生する。摩擦熱によって第１部品１０１および第２部品１０２が局所的に溶融し、両者が溶着される。
【００３４】
その後、振動発生機１１の動作を停止し、第１部品１０１と第２部品１０２との溶着部１０４を自然冷却する。これによって、第１部品１０１と第２部品１０２との溶着部１０４が固化し、両者が一体化される。
【００３５】
第１部品１０１と第２部品１０２との接合後、図３に示すように、可動ピン１５を引き込ませ、可動ピン１５が第２部品１０２の貫通孔１０２ａ内に進入しない位置、好ましくは可動ピン１５の先端部を第３部品１０３の貫通孔１０３ａ内に位置させる。これによって、可動ピン１５による第２部品１０２の保持が解除され、可動ピン１５は、第３部品１０３が第２治具１４に固定されるように第３部品１０３を保持する。
【００３６】
この状態で振動発生機１１を駆動する。第２部品１０１と第１部品１０１とは互いに溶着されているので、振動発生機１１を駆動することによって、第２部品１０２は第１部品１０１と一体となって振動する。第３部品１０３は可動ピン１５によって固定されているので、第２部品１０２が振動することによって、上述した第１部品１０１と第２部品１０２との溶着と同様に、第２部品１０２と第３部品１０３とが溶着される。
【００３７】
その後、振動発生機１１の動作を停止し、第２部品１０２と第３部品１０３との溶着部１０５を自然冷却する。これによって、第２部品１０２と第３部品１０３との溶着部１０５が固化し、両者が一体化される。
【００３８】
次いで、図４に示すように、テーブル１２を振動発生機１１から離れる方向に移動させ、第１部品１０１、第２部品１０２、および第３部品１０３の加圧状態を解除する。その後、第１部品１０１、第２部品１０２、および第３部品１０３が振動溶着されて一体化されることによって形成された振動溶着製品１０６を、第１治具１３と第２治具１４との間から取り出す。
【００３９】
以上の説明では、３つの部品を溶着する場合を例に挙げて説明したが、本実施形態の第１治具１３および第２治具１４によれば、溶着部が４層以上となるように重ね合わせられた４つ以上の部品を溶着することもできる。
【００４０】
その場合、第１治具１３に保持された部品とそれに隣接する部品との溶着は上記と同様に行う。それ以降の溶着については、上述した第２部品１０２と第３部品１０３との溶着工程で行った動作を、溶着済みの部品の保持が解除されるように可動ピン１５の順次移動させながら、可動ピン１５によって保持されている部品を溶着済みの部品との間での相対的な振動を、第２治具１４上に直接支持されている部品とそれに隣接する部品との溶着が終わるまで繰り返すことで行うことができる。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態によれば、可動ピン１５を設けることによって、第２治具１４は、第１治具１３に保持される１つの部品を除く残りの部品のうち、第２治具１４側から任意の数の部品を第２治具１４に対して保持した状態を作り出すことができる。このことにより、最初に全ての部品を重ね合わせて第１治具１３と第２治具１４との間に配置し、その後、第１治具１３に保持されていない残りの部品について保持する部品の数を１つずつ減らしながら、互いに隣接する２つの部品同士の溶着を、最表層の部品を保持する第１治具１３側から順次行うことができる。
【００４２】
従って、用いる治具は第１治具１３および第２治具１４の１組だけでよい。しかも、治具自身も、新たに可動ピン１５およびそれに付随する構造を第２治具１４に付加するだけでよく、極めて簡単な構成とすることができる。また、上述した一連の工程中、部品の組み替えも治具の組み替えも不要であるので、これらの組み替えの手間を省くことができ、結果的に、振動溶着製品を効率よく製造することができる。
【００４３】
次に、本発明の他の実施形態について図５を参照して説明する。
【００４４】
図５に示す振動溶着装置も、図１に示す振動溶着装置と同様、振動発生機１１とテーブル１２とを有する。振動発生機１１には第１治具１３が着脱自在に取り付けられている。テーブル１２には、第２治具２４が、第１治具１３と対向する位置に着脱自在に取り付けられている。これらのうち振動発生機１１、テーブル１２および第１治具１３は、前述した形態で用いたものと同様のものを用いることができるので、図１と同じ符号を付し、ここではその詳細な説明は省略する。
【００４５】
第２治具２４には、第１貫通孔２４ａおよび第２貫通孔２４ｂがそれぞれ複数ずつ形成されている。各第１貫通孔２４ａには、先細りテーパ形状の第１可動ピン２５ａが、第１治具１３と第２治具２４とが対向する方向に移動自在に挿入されている。第２貫通孔２４ｂにも、先細りテーパ形状の第２可動ピン２５ｂが、第１治具１３と第２治具２４とが対向する方向に移動自在に挿入されている。
【００４６】
第１可動ピン２５ａおよび第２可動ピン２５ｂは、前述した実施形態と同様、ピン駆動機構（不図示）によって移動される。第１可動ピン２５ａと第２可動ピン２５ｂとは、形状が同じであってもよいし異なっていてもよい。
【００４７】
第２治具２４上に直接支持される第３部品には、複数の第１貫通孔１１３ａおよび複数の第２貫通孔１１３ｂが形成されている。第１貫通孔１１３ａは、第１可動ピン２５ａに対応する位置に形成される。第２貫通孔１１３ｂは、第２可動ピン２５ｂに対応する位置に形成されている。
【００４８】
第１貫通孔１１３ａは、第１可動ピン２５ａの先端部が第３部品１１３を貫通して反対側の面から突き出ることができるサイズで形成されている。このようなサイズで形成されている限り、第１貫通孔１１３ａはテーパ状であってもよいし、テーパ状でなくともよい。
【００４９】
第２貫通孔１１３ｂは、第２可動ピン２５ｂのテーパ形状と同じ傾きを有するテーパ状に形成されている。ただし、そのサイズは、第２治具２４側から第３部品１１３の第２貫通孔１１３ｂ内に進入した第２可動ピン２５ｂの先端が、第３部品１１３を通り抜けることができないサイズとされる。
【００５０】
第３部品１１３に隣接して重ね合わせられる第２部品１１２には、複数の第１貫通孔１１２ａが、第１可動ピン２５ａに対応する位置に形成されている。この第１貫通孔１１２ａは、第１可動ピン２５ａのテーパ形状と同じ傾きを有するテーパ状に形成されており、そのサイズは、第２治具２４側から第２部品１１２の第１貫通孔１１２ａ内に進入した第１可動ピン２５ａの先端部が、第２部品１１２を通り抜けることができないサイズとされる。
【００５１】
本実施形態の振動溶着装置も、基本的には上述した実施形態で説明したのと同様に、はじめに第２部品１１２と第３部品１１３とを一緒に保持した状態で第１部品１１１と第２部品１１２とを溶着し、次いで、第１部品１１１が溶着された第２部品１１２を第３部品１１３と溶着する。ただし、本実施形態では、各溶着工程での第２部品１１２および第３部品１１３の保持を、第１可動ピン２５ａと第２可動ピン２５ｂとの動作タイミングを変えることで切り替えている。
【００５２】
詳細には、第１部品１１１と第２部品１１２とを溶着する際は、図６に示すように、第２可動ピン２５ｂは駆動せず第１可動ピン２５ａのみを駆動する。これによって、第１可動ピン２５ａは、第１治具１３側へ突出する。突出した第１可動ピン２５ａは、第３部品１１３の第１貫通孔１１３ａを貫通して、さらに先端部が第２部品１１２の第１貫通孔１１２ａ内に位置する。
【００５３】
第２部品１１２の第１貫通孔１１２ａは上述したようなサイズで形成されているので、第１可動ピン２５ａによる第２部品１１２の固定をより確実に行うことができる。その結果、第１部品１１１の振動に伴う第２部品１１２の変位が防止され、第１部品１１１と第２部品１１２との間での摩擦熱をより効果的に発生させることができる。
【００５４】
なお、第３部品１１３の第１貫通孔１１３ａのサイズによっては、第３部品１１３が第１可動ピン２５に対して動き得る場合もある。しかし、第１部品１１１と第２部品１１２との溶着段階においては、第２治具２４側では少なくとも第２部品１１２が固定されていれば、溶着には何ら問題はない。
【００５５】
さらに、第１部品１１１と第２部品１１２との溶着後の、第２部品１１２と第３部品１１３との溶着の際は、図７に示すように、第１可動ピン２５ａを元の位置、または少なくとも第２部品１１２の第１貫通孔１１２ａ内に進入しない位置に戻す。その代わりに、第２可動ピン２５ｂを第１治具１３側へ突出させ、第３部品１１３の第２貫通孔１１３ｂ内に進入させる。
【００５６】
第３部品１１３の第２貫通孔１１３ｂは上述したようなサイズで形成されているので、第２可動ピン２５ｂによる第３部品１１３の固定をより確実に行うことができる。その結果、第１部品１１１および第２部品１１２の振動に伴う第３部品１１３の変位が防止され、第２部品１１２と第３部品１１３との間での摩擦熱をより効果的に発生させることができる。
【００５７】
以上のようにして第１部品１１１と第２部品１１２との溶着、および第２部品１１２と第３部品１１３との溶着が終了したら、図８に示すように、テーブル１２を振動発生機１１から離れる方向に移動させ、第１部品１１１〜第３部品１１３が振動溶着されることによって形成された振動溶着製品１１６を、第１治具１１と第２治具２４との間から取り出す。
【００５８】
本実施形態によれば、第２治具２４に対する第２部品１１２の固定および第３部品１１３の固定精度が向上するので、より確実な溶着が可能となる。
【００５９】
図５に示した例では、第１可動ピン２５ａおよび第２可動ピン２５ｂは、全体がテーパ形状であるものを示したが、テーパ形状は、可動ピンが部品の貫通孔に挿入さたときに、挿入された部分で効果を発揮する。したがって、可動ピンは全体がテーパ形状である必要はなく、少なくとも部品の貫通孔に挿入される部分がテーパ形状であればよい。
【００６０】
また、本実施形態では３つの部品を溶着する場合を例に挙げて説明したが、本実施形態の第２治具２４を応用すれば、溶着部が４層以上となるように重ね合わせられた４つ以上の部品を溶着することができる。その場合は、第１治具１３に保持されない残りの部品の数と等しい種類の可動ピンを設け、第１治具に保持されない残りの部品には、それぞれの種類の可動ピンに対応した所定の部品まで可動ピンを受け入れることが可能な、先細りテーパ状の貫通孔を形成する。なお、ここでいう可動ピンの「種類」とは、形状や材質などとは無関係に、動作タイミングが互いに異なることを意味する。
【００６１】
また、この場合の各部品の溶着動作についても、部品を保持する可動ピンが各溶着工程で異なるだけで、部品の溶着が終了するごとに溶着済みの部品の保持を解除しながら各部品の溶着を順次行っていることは、前述した実施形態と同様である。
【００６２】
次に、本発明のさらに他の実施形態について図９を参照して説明する。
【００６３】
図９に示す振動溶着装置は、第２治具３４に設けられた可動ピン３５の位置が、図１に示した振動溶着装置と異なっている。その他、振動発生機１１、テーブル１２、および振動発生機２２に取り付けられた第１治具１３は、図１に示したものと同様であるので、図１と同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６４】
本実施形態では、複数の可動ピン３５が、第２治具３４の第１治具１３との対向面から突出したときに第２部品１２２および第３部品１２３の側面と接触する位置に、第１部品１２１〜第３部品１２３の重なり合う方向に移動可能に設けられている。
【００６５】
可動ピン３５をこのように配置することによって、可動ピン３５は第２部品１２２および第３部品１２３の側面を保持することができる。その結果、図１に示した実施形態と同様の手順出、可動ピン３５を段階的に動作させながら第１部品１２１〜第３部品１２３を順次振動溶着することができる。４つ以上の部品についても図１に示した例で説明したのと同様に溶着することができる。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態は第１治具１３に保持されない残りの部品の側面を保持する。したがって本実施形態は、可動ピン３５が保持する部分においてこれらの部品の側面の平面寸法が互いに等しい場合に適している。また、本実施形態では各部品に貫通穴を形成する必要はない。
【００６７】
以上、本発明について代表的ないくつかの例を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。
【００６８】
例えば、上述した各実施形態では、部品を保持する可動部材がピンである場合を例示したが、可動部材はプレート状であってもよい。あるいは、回転しながら進退移動するネジ部材を可動部材として用いることもできる。この場合、各部品に形成する貫通孔を、このネジ部材が螺合するネジ孔とすれば、第２治具に対する各部品の保持をより強固に行うことができる。
【００６９】
また、上述した各実施形態では第１治具を振動発生機に取り付け、第２治具をテーブルに取り付けた例を示したが、これらの取り付けは逆であってもよい。
【００７０】
さらに、可動部材は、治具の構成の一部として説明したが、振動発生機あるいはテーブルの構成の一部として備えられるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態による振動溶着装置の主要部を、溶着する部品とともに示す断面図である。
【図２】図１に示す振動溶着装置による溶着手順を説明するための断面図であり、第１部品と第２部品との溶着工程を示している。
【図３】図１に示す振動溶着装置による溶着手順を説明するための断面図であり、第２部品と第３部品との溶着工程を示している。
【図４】図１に示す振動溶着装置による溶着手順を説明するための断面図であり、３つの部品の溶着が終了した状態を示している。
【図５】本発明の他の実施形態による振動溶着装置の主要部を、溶着する部品とともに示す断面図である。
【図６】図５に示す振動溶着装置による溶着手順を説明するための断面図であり、第１部品と第２部品との溶着工程を示している。
【図７】図５に示す振動溶着装置による溶着手順を説明するための断面図であり、第２部品と第３部品との溶着工程を示している。
【図８】図５に示す振動溶着装置による溶着手順を説明するための断面図であり、３つの部品の溶着が終了した状態を示している。
【図９】本発明のさらに他の実施形態による振動溶着装置の主要部を、溶着する部品とともに示す断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０    振動溶着装置
１１    振動発生機
１２    テーブル
１３    第１治具
１４，２４，３４    第２治具
１５，２５ａ，２５ｂ，３５    可動ピン
１０１，１１１，１２１    第１部品
１０２，１１２，１１３    第２部品
１０３，１０２，１０３    第３部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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