(57)【要約】【課題】ソフト層を有する合成樹脂製部材を他の合成樹脂製部材に振動溶着する際、インラインにおいて、正確な溶着量を計測することのできる振動溶着方法を提供する。【解決手段】本振動溶着方法は、ソフト層２を有する合成樹脂製部材３と他の合成樹脂製部材４とを溶着箇所５にて当接させて、ソフト層２を一定の圧力で圧縮させる第１圧縮ステップと、次に、ソフト層２への加圧を前記一定の圧力よりも低圧の圧力に変換する第２圧縮ステップと、次に、該第２圧縮ステップと同じ圧力でソフト層２を加圧した状態で、溶着箇所５に振動を付与して該溶着箇所５を振動溶着する溶着ステップとを備えているので、インラインにおいて、正確な溶着量を計測することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソフト層を有する合成樹脂製部材を他の合成樹脂製部材に振動溶着する振動溶着方法において、
前記ソフト層を有する合成樹脂製部材と前記他の合成樹脂製部材とを溶着箇所にて当接させて、前記ソフト層を一定の圧力で圧縮させる第１圧縮ステップと、
次に、前記ソフト層への加圧を前記一定の圧力よりも低圧の圧力に変換する第２圧縮ステップと、
次に、該第２圧縮ステップと同じ圧力で前記ソフト層を加圧した状態で、前記溶着箇所に振動を付与して該溶着箇所を振動溶着する溶着ステップと、
を備えることを特徴とする振動溶着方法。
【請求項２】
前記第１圧縮ステップにおける加圧時間は、前記第２圧縮ステップにおける加圧時間よりも長く設定されることを特徴とする請求項１に記載の振動溶着方法。
【請求項３】
前記ソフト層を有する合成樹脂製部材は自動車の内装部品であるソフトインストルメントパネルであり、前記他の合成樹脂製部材はエアバックドアであることを特徴とする請求項１または２に記載の振動溶着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソフト層を有する合成樹脂製部材を他の合成樹脂製部材に振動溶着により接合する振動溶着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車の内装部品である、ソフト層を有するソフトインストルメントパネル等の合成樹脂製部材に、エアバックドア等の他の合成樹脂製部材が振動溶着により接合されている。
なお、ソフト層は、合成ゴムやウレタン等で構成されており、ソフトインストルメントパネル等の合成樹脂製部材はポリプロピレン樹脂で構成されている。また、エアバックドア等の他の合成樹脂製部材はポリエチレン樹脂で構成されている。
そこで、従来の振動溶着方法を図３に基いて説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、ソフト層２を有する合成樹脂製部材３と他の合成樹脂製部材４とを溶着箇所５にて当接させる。続いて、図３（ｂ）に示すように、ソフト層２を一定圧（例えば５００ｋｇｆ（６．０ｋｇｆ／ｃｍ２））で加圧する。続いて、図３（ｃ）及び（ｄ）に示すように、その加圧状態を維持しながら他の合成樹脂製部材４への振動を開始して、該溶着箇所５を振動溶着する。その後、図３（ｅ）に示すように、ソフト層２への加圧が取り除かれ、ソフト層２を有する合成樹脂製部材３と他の合成樹脂製部材４との溶着作業が完了する。
【０００３】
しかしながら、従来の振動溶着方法では、振動溶着の際、ソフト層２が圧縮しており、図３（ｃ）に示す振動開始時点と、図３（ｄ）に示す振動終了時点とにおいて、ソフト層２の圧縮量（つぶれ量）が相違するために、インラインにおいて、正確な溶着量（合成樹脂製部材３と他の合成樹脂製部材４との重合部分の高さ）を測定することができない。
すなわち、従来の振動溶着方法では、図３（ｃ）に示す振動開始時点における、ソフト層２を含む合成樹脂製部材３と他の合成樹脂製部材４とを合わせた全高Ａから図３（ｄ）に示す振動終了時点のソフト層２を含む合成樹脂製部材３と他の合成樹脂製部材４とを合わせた全高Ｂを差し引いた値（Ａ−Ｂ）を溶着量として計測していた。
しかしながら、この方法では、図３（ｄ）に示す振動終了時点においてソフト層２が若干圧縮しておりその圧縮量Ｃ（略０．３ｍｍ）が溶着量に含まれるために、実際の溶着量が正確に計測されていなかった。しかも、インラインにおいては、図３（ｄ）に示す振動終了時点におけるソフト層２の圧縮量Ｃを計測することは不可能であった。
なお、溶着量の正確な管理は、製品の品質管理上大変重要なことであり、従来、振動時間によって溶着箇所の品質管理が行われていたのに対して、振動時間に加え溶着量を正確に計測することで、より信頼性の高い品質管理が可能になる。
【０００４】
また、特許文献１には、車両用内装品の固着方法に関する発明が開示されており、該車両用内装品の固着方法では、溶着装置の載置盤上に表皮板を載置して、その表皮板上に芯材を載置し、ホーンを芯材に押し付け、該ホーンを振動させると、芯材のホーンが押し付けられた箇所が振動する。その後、その振動エネルギーによって芯材が溶融されると共に、ホーンの延長上に位置する芯材と表皮板のフォーム層との接触箇所が振動に伴う摩擦熱によって溶融される。そして、芯材及びフォーム層が溶着に必要な量だけ溶融されたら、シリンダ機構によって超音波発生源及び振動子を上方へ移動させ、ホーンを芯材から上方へ離間させると、芯材及びフォーム層の溶融箇所が固化し、表皮材のフォーム層が芯材の表面に溶着される。
【特許文献１】特開２００６−１１０９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、図３に示す従来の振動溶着方法では、振動溶着の際、ソフト層２が圧縮しており、図３（ｃ）に示す振動開始時点と、図３（ｄ）に示す振動終了時点とにおいて、ソフト層２の圧縮量が相違するために、インラインにおいて、正確な溶着量を測定することができない。
【０００６】
また、特許文献１には、芯材及びフォーム層が溶着に必要な量だけ溶融する、との開示はあるが、溶着に必要な溶融量（溶着量）を正確に計測する手段が開示されておらず、上述した問題を解決することはできない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ソフト層を有する合成樹脂製部材を他の合成樹脂製部材に振動溶着する際、インラインにおいて、正確な溶着量を計測することのできる振動溶着方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の振動溶着方法は、ソフト層を有する合成樹脂製部材を他の合成樹脂製部材に振動溶着する振動溶着方法において、前記ソフト層を有する合成樹脂製部材と前記他の合成樹脂製部材とを溶着箇所にて当接させて、前記ソフト層を一定の圧力で圧縮させる第１圧縮ステップと、次に、前記ソフト層への加圧を前記一定の圧力よりも低圧の圧力に変換する第２圧縮ステップと、次に、該第２圧縮ステップと同じ圧力で前記ソフト層を加圧した状態で、前記溶着箇所に振動を付与して該溶着箇所を振動溶着する溶着ステップと、を備えることを特徴としている。
これにより、振動溶着している際、従来のようにソフト層が圧縮されないので、インラインにおいて、正確な溶着量を計測することができる。
なお、本発明の振動溶着方法の各種態様およびそれらの作用については、以下の発明の態様の項において詳しく説明する。
【０００９】
（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。なお、各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付して、必要に応じて他の項を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載、実施の形態等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要件を付加した態様も、また、各項の態様から構成要件を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）項、（２）項、（４）項の各々が、請求項１乃至３の各々に相当する。
【００１０】
（１）ソフト層を有する合成樹脂製部材を他の合成樹脂製部材に振動溶着する振動溶着方法において、前記ソフト層を有する合成樹脂製部材と前記他の合成樹脂製部材とを溶着箇所にて当接させて、前記ソフト層を一定の圧力で圧縮させる第１圧縮ステップと、次に、前記ソフト層への加圧を前記一定の圧力よりも低圧の圧力に変換する第２圧縮ステップと、次に、該第２圧縮ステップと同じ圧力で前記ソフト層を加圧した状態で、前記溶着箇所に振動を付与して該溶着箇所を振動溶着する溶着ステップと、を備えることを特徴とする振動溶着方法。
従って、（１）項の振動溶着方法は、第１圧縮ステップでは、ソフト層を有する合成樹脂製部材と他の合成樹脂製部材とを溶着箇所にて当接させて、ソフト層を一定の圧力で圧縮させ、次に、第２圧縮ステップでは、ソフト層への加圧を前記一定の圧力よりも低圧の圧力に変換して、次に、溶着ステップでは、第２圧縮ステップと同じ圧力でソフト層を加圧した状態で、溶着箇所に振動を付与して該溶着箇所を振動溶着させているため、振動溶着している際、従来のようにソフト層が圧縮しないので、インラインにおいて、正確な溶着量を計測することができる。
なお、（１）項の振動溶着方法は、ソフト層の性質を有効に利用して成されたものである。すなわち、ソフト層は、該ソフト層を一定の圧力（α値）で圧縮させた時の剛性よりも、まず、ソフト層を前記一定の圧力（α値）よりも高い圧力（β値）で加圧し、その後、ソフト層への加圧をβ値からα値へ変換させて圧縮させた時の剛性の方が大きくなる性質を有しているために、（１）項の振動溶着方法を採用すると、振動溶着している際、ソフト層は、従来のように圧縮されないのである。
【００１１】
（２）前記第１圧縮ステップにおける加圧時間は、前記第２圧縮ステップにおける加圧時間よりも長く設定されることを特徴とする（１）項に記載の振動溶着方法。
従って、（２）項の振動溶着方法では、第１圧縮ステップにおける加圧時間は、第２圧縮ステップにおける加圧時間よりも長く設定されるので、振動溶着している際、ソフト層の圧縮を確実に抑制することができる。
【００１２】
（３）前記ソフト層は、一定圧で圧縮させた時の剛性よりも、まず、前記一定圧よりも高圧で加圧し、その後、前記一定圧に低下させた時の剛性の方が大きくなる性質を有することを特徴とする（１）項または（２）項に記載の振動溶着方法。
従って、（３）項の振動溶着方法では、振動溶着している際、ソフト層が従来のように圧縮されず、しかも、振動溶着の際の振動が、ソフト層に吸収されにくくなり溶着箇所に集中するので、正確な溶着量を計測できると共に、溶着時間を従来よりも短縮することができる。
【００１３】
（４）前記ソフト層を有する合成樹脂製部材は自動車の内装部品であるソフトインストルメントパネルであり、前記他の合成樹脂製部材はエアバックドアであることを特徴とする（１）項〜（３）項のいずれかに記載の振動溶着方法。
従って、（４）項の振動溶着方法は、自動車の内装部品であるソフトインストルメントパネルにエアバックドアを振動溶着する際、特に有効である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ソフト層を有する合成樹脂製部材を他の合成樹脂製部材に振動溶着する際、インラインにおいて、正確な溶着量を計測することのできる振動溶着方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図１及び図２に基いて詳細に説明する。なお、従来例と同一部材は同一符号を使用して説明する。
本発明の実施の形態に係る振動溶着方法は、自動車の内装部品であるソフト層２を有するソフトインストルメントパネル等の合成樹脂製部材３に、エアバックドア等の他の合成樹脂製部材４が振動溶着により接合される際に採用される。なお、本実施の形態では、ソフト層２は、例えば合成ゴムやウレタン等で構成され、該ソフト層２を一定の圧力（α値）で圧縮させた時の圧縮量と、まず、ソフト層２を一定の圧力（α値）よりも高い圧力（β値）で加圧し、その後、ソフト層２への加圧をβ値からα値へ変換させた時の圧縮量とが若干相違する性質を有し、しかも、その剛性が、後者の加圧形態時の方が前者の加圧形態時よりも大きくなる性質を有するものである。合成樹脂製部材３はポリプロピレン樹脂（ＰＰ）で構成される。また、他の合成樹脂製部材４はポリエチレン樹脂（ＰＥ）で構成される。
【００１６】
本振動溶着方法を具現化する振動溶着装置は、図示はしていないが、既存の振動溶着装置と同様であり、ソフト層２の端面を加圧して、ソフト層２を有する合成樹脂製部材３と他の合成樹脂製部材４との溶着箇所５を加圧する加圧装置と、他の合成樹脂製部材４をチャックして所定の振動条件にて振動させて、溶着箇所５を振動溶着する振動装置とからなる。
【００１７】
本発明の実施の形態に係る振動溶着方法は、ソフト層２を有する合成樹脂製部材３と他の合成樹脂製部材４とを溶着箇所５にて当接させて、ソフト層２を一定の圧力で圧縮させる第１圧縮ステップと、次に、ソフト層２への加圧を前記一定の圧力よりも低圧の圧力に変換する第２圧縮ステップと、次に、該第２圧縮ステップと同じ圧力でソフト層２を加圧した状態で、溶着箇所５に振動を付与して該溶着箇所５を振動溶着する溶着ステップとを備えている。
【００１８】
具体的に、まず、第１圧縮ステップでは、図１（ａ）に示すように、ソフト層２を有する合成樹脂製部材３と他の合成樹脂製部材４とを溶着箇所５にて当接させる。続いて、図１（ｂ）に示すように、加圧装置により、他の合成樹脂製部材４の移動を規制した状態で、ソフト層２の端面を一定の圧力で所定時間加圧して圧縮させる。なお、第１圧縮ステップにおける圧力は、本実施の形態では、１０００ｋｇｆ（１２．０ｋｇｆ／ｃｍ２）〜６００ｋｇｆ（７．１ｋｇｆ／ｃｍ２）の所定値で、その加圧時間は略３．０秒に設定される。なお、第１圧縮ステップにおける圧力は、ソフト層２が最大限圧潰されるまで高圧にする必要はなく、溶着ステップでの圧力よりも大きく設定すれば良い。
次に、第２圧縮ステップでは、図１（ｃ）に示すように、ソフト層２への加圧を第１圧縮ステップにおける一定の圧力よりも低圧の圧力に変換して所定時間加圧する。なお、本実施の形態では、第２圧縮ステップにおける圧力は、７００ｋｇｆ（８．３ｋｇｆ／ｃｍ２）〜３００ｋｇｆ（３．５ｋｇｆ／ｃｍ２）の所定値で、その加圧時間は略０．５秒に設定される。
【００１９】
次に、溶着ステップでは、図１（ｄ）及び（ｅ）に示すように、第２圧縮ステップと同じ圧力でソフト層２を加圧した状態で、振動装置により、他の合成樹脂製部材４をチャックして所定時間振動させて溶着箇所５を振動溶着する。なお、本実施の形態では、振動条件は、周波数１００Ｈｚ〜２００Ｈｚの所定値に設定されると共に、振幅２ｍｍ〜５ｍｍの所定値に設定される。また、振動時間は略１０秒に設定される。
ところで、溶着ステップでは、図１（ｄ）及び（ｅ）に示すように、ソフト層２を従来と同様の圧力で加圧しているにも関わらず、ソフト層２の剛性が従来の図３（ｃ）の状態よりも大きくなっているために、振動溶着の際、ソフト層２が従来の図３（ｄ）に示すように圧縮されない。
なお、図２は、本振動溶着方法による振動溶着時のソフト層２の圧縮量の推移を示しているが、図２からも解るように、振動溶着の際の１０秒間では、ソフト層２の圧縮量は±０．０５ｍｍの範囲内で推移しており、ほとんど圧縮していないことが解る。
そして、図１（ｆ）に示すように、振動溶着が終了すると、ソフト層２への加圧が取り除かれ、ソフト層２を有する合成樹脂製部材３と他の合成樹脂製部材４との溶着作業が完了する。
【００２０】
その結果、溶着ステップにて、従来のようにソフト層２が圧縮されないために、インラインにおいて、図１（ｄ）に示す振動開始時点における、ソフト層２を含む合成樹脂製部材３と他の合成樹脂製部材４とを合わせた全高Ａから図１（ｅ）に示す振動終了時点における、ソフト層２を含む合成樹脂製部材３と他の合成樹脂製部材４とを合わせた全高Ｂを差し引くことで、正確な溶着量（Ａ−Ｂ）が計測できるようになる。
【００２１】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る振動溶着方法によれば、ソフト層２を一定の圧力で圧縮させる第１圧縮ステップと、次に、ソフト層２への加圧を前記一定の圧力よりも低圧の圧力に変換する第２圧縮ステップと、次に、該第２圧縮ステップと同じ圧力でソフト層２を加圧した状態で、溶着箇所５に振動を付与して該溶着箇所５を振動溶着する溶着ステップとを備えているために、振動溶着する際に、従来のようにソフト層２が圧縮しないので、インラインにおいて、正確な溶着量を計測することができる。
これにより、従来、振動時間だけで溶着箇所５の品質管理を行っていたのに対して、振動時間と溶着量に基いて溶着箇所５の品質管理ができるので、溶着箇所５の品質管理に対する信頼性が向上する。
【００２２】
また、本振動溶着方法を採用すると、振動溶着する際、ソフト層２の剛性が従来より大きくなり、他の合成樹脂製部材４への振動がソフト層２に吸収されにくくなり溶着箇所５に集中するために、従来の振動溶着方法による溶着時間に比べて２／３程度の溶着時間となり、生産効率が大幅に向上する。
【００２３】
なお、本発明の実施の形態に係る振動溶着方法は、自動車の内装部品の振動溶着に適用できるほか、電機製品等で樹脂ソフトケースを振動溶着する場合や食品パックを振動溶着する場合等にも適用でき、幅広い分野に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る振動溶着方法を段階的に示した図である。
【図２】図２は、本振動溶着方法において、振動溶着時のソフト層の圧縮量の推移を示した図である。
【図３】図３は、従来の振動溶着方法を段階的に示した図である。
【符号の説明】
【００２５】
２  ソフト層，３  合成樹脂製部材，４  他の合成樹脂製部材，５  溶着箇所
【図１】
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【図２】
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【図３】
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