(57)【要約】【課題】２部材間のかしめ固定を確実に実現することが可能なかしめ装置を提供する。【解決手段】本発明のかしめ装置５は、第１部材２と第２部材３とをかしめるものであって、第１部材２がボス部２２を備える一方、第２部材３はボス部２２を挿通可能な挿通孔３２を備え、ボス部２２が挿通孔３２に挿通された状態で、第２部材３を押えることで第１部材２と第２部材３との間のがたつきを抑止する押え治具７０を有し、押え治具７０は、ボス部２２の周方向の少なくとも一部を取り囲む形で第２部材３を押えることが可能な押え面７２ａを備え、ボス部２２を挿通孔３２に挿通させ、押え治具７０によりボス部２２の周方向の少なくとも一部を取り囲む位置で第２部材３を押えた状態で、ボス部２２の先端部に超音波ホーン６０を当接することにより第１部材２を第２部材３にかしめることを特徴とする。【選択図】図１１
2009119661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と第２部材とをかしめるかしめ装置であって、
前記第１部材が、その部材表面から突出してなるボス部を備える一方、
前記第２部材は、前記ボス部を挿通可能な挿通孔を備え、
前記ボス部が前記挿通孔に挿通された状態で、前記ボス部の周方向の少なくとも一部を取り囲む形で、前記第１部材又は前記第２部材を押えることが可能な押え面を有してなり、その押え面により前記第１部材又は前記第２部材を押えることで、前記第１部材と前記第２部材との間のがたつきを抑止する押え治具を備え、
前記ボス部を前記挿通孔に挿通させ、前記押え治具により前記ボス部の周方向の少なくとも一部を取り囲む位置で前記第１部材又は前記第２部材を押えた状態で、前記ボス部の先端部に超音波ホーンを当接して当該ボス部を超音波振動させ、これにより前記ボス部を溶融させて前記第２部材を前記第１部材にかしめることを特徴とするかしめ装置。
【請求項２】
前記押え治具の前記押え面が半環状に構成され、
前記押え治具は、前記ボス部の周方向を半環状に取り囲む位置で前記第１部材又は前記第２部材を押えることを特徴とする請求項１に記載のかしめ装置。
【請求項３】
前記第１部材を載置させる台座を備え、
前記押え治具は、前記台座との間で、前記第１部材及び前記第２部材を挟み込む形で、前記第２部材を押えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のかしめ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、かしめ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２部材を固定する技術として、一方の部材に形成されたボス部を他方の部材に挿通し、その挿通したボス部の先端部に超音波ホーンを当接させ、ボス部を溶融させてかしめることで、双方の部材を互いに固定する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３２４３６２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように２部材をかしめにより固定する技術においては、超音波ホーンの当接時に当該２部材（特にボス部が形成された部材とは異なる部材）を押える押え治具を必要する場合がある。押え治具は、超音波ホーンが当接するボス部近傍で部材を押えることが好ましいが、当該押え治具が超音波ホーンと重なって干渉すると、溶融不良が生じ、固定が不十分となる場合がある。そこで、一般的には、押え治具をボス部の位置から所定距離だけ離間させるものとしているが、このように押え治具を離間させると、押え治具の押圧力に対し２部材のうち押え治具側の部材の反力により、かしめ位置であるボス部近傍において２部材間に隙間が生じ、当該２部材の固定が不十分となる場合がある。
【０００４】
本発明は、押え治具と超音波ホーンとの干渉による溶融不良が生じ難く、且つかしめ位置であるボス部近傍において２部材間に隙間が生じる等の不具合も生じ難いもので、確実な２部材間のかしめ固定を実現することが可能なかしめ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のかしめ装置は、第１部材と第２部材とをかしめるかしめ装置であって、前記第１部材が、その部材表面から突出してなるボス部を備える一方、前記第２部材は、前記ボス部を挿通可能な挿通孔を備え、前記ボス部が前記挿通孔に挿通された状態で、前記ボス部の周方向の少なくとも一部を取り囲む形で、前記第１部材又は前記第２部材を押えることが可能な押え面を有してなり、その押え面により前記第１部材又は前記第２部材を押えることで、前記第１部材と前記第２部材との間のがたつきを抑止する押え治具を備え、前記ボス部を前記挿通孔に挿通させ、前記押え治具により前記ボス部の周方向の少なくとも一部を取り囲む位置で前記第１部材又は前記第２部材を押えた状態で、前記ボス部の先端部に超音波ホーンを当接して当該ボス部を超音波振動させ、これにより前記ボス部を溶融させて前記第２部材を前記第１部材にかしめることを特徴とする。
【０００６】
このようなかしめ装置によると、かしめ位置であるボス部の周辺部において、第１部材と第２部材とを隙間なく押え付けることが可能となり、その状態でかしめ固定を行うため、簡便且つ強固に当該かしめ固定を実現することが可能となる。つまり、ボス部の周方向の少なくとも一部を取り囲む位置で第１部材又は第２部材を押えることで、ボス部近傍の反力を抑えることができ、かしめ位置で第１部材と第２部材とをがたつきなくしっかりと固定することが可能となり、ひいてはかしめ固定を確実にすることが可能となるのである。また、本発明では、ボス部の周方向を取り囲んで押えるものとしているため、押え治具と超音波ホーンが干渉することがなくなり、当該ボス部に対する超音波ホーンの当接が容易となる。その結果、ボス部に対して確実に超音波振動を付与することが可能となり、ひいてはボス部を確実に溶融させ、第１部材と第２部材とを隙間なく確実にかしめ固定することが可能となる。
【０００７】
上記かしめ装置において、前記押え治具の押え面が半環状に構成され、前記押え治具は、前記ボス部の周方向を半環状に取り囲む位置で前記第１部材又は前記第２部材を押えるものとすることができる。
このような半環状の押え面を有した押え治具を備える場合、開口した部分を有するため方向性を付け易く、また例えば第１部材又は第２部材の表面に凹凸等があって立体形状となっていても容易に押えを行うことが可能となる。
【０００８】
また、上記かしめ装置において、前記第１部材を載置させる台座を備え、前記押え治具は、前記台座との間で、前記第１部材及び前記第２部材を挟み込む形で、前記第２部材を押えるものとすることができる。
この場合、台座との間で第１部材及び第２部材を押えるため、各部材のがたつきが一層生じ難く、かしめを一層確実に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のかしめ装置によると、押え治具と超音波ホーンとの干渉による溶融不良が生じ難く、且つかしめ位置であるボス部近傍において２部材間に隙間が生じる等の不具合も生じ難くなり、確実な２部材間のかしめ固定を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。まず、本発明に係るかしめ装置によってかしめ固定された部材について、ここではトリムボードの構成について説明する。
図１は本発明に係るかしめ装置によってかしめ固定されたトリムボード１の正面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３はアッパトリム２とオーナメント基材３との固定部（接合部）を示す拡大斜視図である。
【００１１】
図１及び図２に示すように、車両ドアのトリムボード１は、いずれもポリプロピレン等の合成樹脂材料にて射出成形された３つの板状部材２、３、４にて構成されている。図２及び図３に示すように、オーナメント基材３（本発明の第２部材に相当）は平面状のかしめ座面３１を備え、このかしめ座面３１を貫通するように、数個のかしめ孔３２（本発明の挿通孔に相当）が車両ドアの前後方向に並んで形成されている。
【００１２】
一方、アッパトリム２（本発明の第１部材に相当）の上端部には、車両ドアの内部に向けて、かしめ用のボス部２２が一体に立設されている。ボス部２２は車両ドアの前後方向に数個が並ぶように設けられ、ここでは円筒形状に形成されている。アッパトリム２のボス部２２は、オーナメント基材３のかしめ孔３２に挿通された後、後述するようにその先端部がかしめられ、これによりアッパトリム２とオーナメント基材３が連結固定されるものとなっている。なお、図２及び図３に示すように、オーナメント基材３とロアトリム４の固定方法（接合方法）も上述した内容と同様であるため説明は省略する。なお、ボス部とかしめ孔はそれぞれアッパトリムとオーナメント基材のどちらに設けてもよい。
【００１３】
続いて、トリムボード１をかしめ固定するための超音波かしめ装置（かしめ装置）５の構成について説明する。図４は超音波かしめ装置５の概略を示す説明図、図５は超音波かしめ装置５の治具パレットの構成を示す斜視図、図６は治具パレットの使用態様を示す斜視図、図７は治具パレットの押え治具の構成を示す側面図、図８は押え治具の底面図、図９は押え治具を上方から見た斜視図、図１０は押え治具を下方から見た斜視図、図１１はかしめ工程の態様を示す斜視図、図１２はかしめ工程の態様を示す断面図、図１３は比較例の押え治具の構成を示す側面図、図１４は比較例の押え治具を用いた場合の作用を示す説明図である。
【００１４】
図４に示すように、超音波かしめ装置５は交流電源５１と電気的に接続され、超音波周波数で周期的に変化する電気信号を発生させる発振器５２と、発振器５２と接続されて電気信号の変化を機械的な振動に変換する振動子５４を備えている。振動子５４は圧電素子により構成されており、図４において上下方向に振動を繰り返し、その下方にはブースタ５５を介して超音波ホーン６０が接続されている。これにより、振動子５４による超音波振動は、ブースタ５５によりその振幅が増幅され、超音波ホーン６０へ上下方向の振動として伝達される。さらに、振動子５４がその上方においてエアシリンダによるアクチュエータ５３と連結されることにより、超音波ホーン６０が振動子５４とともに上下方向に所定のストロークで移動される。
【００１５】
一方、かしめ装置５は、かしめ対象となるアッパトリム２とオーナメント基材３とをかしめ工程において位置決めする治具パレット８０を備えている（図５参照）。治具パレット８０は、図４に示すように、アッパトリム２とオーナメント基材３の一方（ここではアッパトリム２）を載置する台座８１と、この台座８１上に載置されたアッパトリム２とオーナメント基材３とを上から押さえつける押えクランプ８２とを有している。
【００１６】
押えクランプ８２は、台座８１に対して開閉自在に取り付けられるとともに、オーナメント基材３を押える押え治具７０を備えており、押え治具７０は、台座８１との間でアッパトリム２及びオーナメント基材３を挟み込む形で、オーナメント基材３側からアッパトリム２とオーナメント基材３を押える構成とされている。このような押え治具７０を備える治具パレット８０により、かしめ時にアッパトリム２とオーナメント基材３とががたつく不具合を好適に防止できるものとされる。
【００１７】
具体的には、押え治具７０は、図６に示すように、オーナメント基材３のかしめ孔３２から表出したボス部２２の周方向の少なくとも一部、ここでは半周を取り囲む形でオーナメント基材３を押えるものとされている。つまり、押え治具７０は、図７〜図１０に示すように、円柱状のボス部２２の周方向の少なくとも一部（半周）を取り囲む形で、オーナメント基材３を押える半環状の押え面７２ａを有している。なお、押え治具７０は、アーム部７１と、アーム部７１の先端に取り付けられた押え本体部７２とを備え、押え本体部７２の裏面側が押え面７２ａとして構成されている。
【００１８】
また、アーム部７１は押えクランプ８２に対して相対移動可能に固定され、当該相対移動により押え本体部７２の高さ調整が可能とされている。具体的には、アーム部７１はボルト部材から構成されており、押えクランプ８２と連結された連結部材７３がアーム部７１に対して軸方向に移動自在に挿通されている。そして、アーム部７１のボルト部に上下方向（両端）から螺合されるナット７４，７５により連結部材７３を挟み込むことで、当該連結部材７３をアーム部７１に固定している。このような固定機構において、ナット７４，７５による締付け位置を任意に設定することで、アーム部７１は押えクランプ８２に対して相対移動することとなる。
【００１９】
以上のような押え治具７０を含む治具パレット８０に対し、オーナメント基材３及びアッパトリム２をセットした上で、超音波ホーン６０をボス部２２の先端に当接させ、ボス部２２を超音波振動させることにより、ボス部２２を溶融させて、アッパトリム２とオーナメント基材３とのかしめ固定を行う。具体的には、ボス部２２を上方に突出する形でアッパトリム２を台座８１に載置させ、そのボス部２２がかしめ孔３２に挿通するようにオーナメント基材３をアッパトリム２上に載置させる（図６参照）。そして、押えクランプ８２を閉じて、オーナメント基材３の表面から表出したボス部２２を取り囲む形で押え治具７０により、アッパトリム２及びオーナメント基材３を押え固定する。
【００２０】
そして、ボス部２２に超音波ホーン６０を押し当てて溶接することで、かしめ固定を施すこととなる。ここでは、振動子５４によって、例えば周波数４０ｋＨｚ、振幅３６μｍで加振された超音波ホーン６０が、アクチュエータ５３の作動により所定量だけ下方へと移動させられ、その先端がボス部２２と当接する。ボス部２２への当接により、例えば２５ｋｇｆの荷重でボス部２２を押圧しながら超音波振動を加え、これによって発生する熱によってボス部２２の先端部を溶融させる。なお、このとき、図１２に示すように、超音波ホーン６０の先端面は凹状に構成され、ボス部２２をその凹状内部に収容可能な構成とされている。これにより、ボス部２２の先端を自身の先端内部に収容した状態で、ボス部２２に対して確実に振動を付与可能となり、また溶融したボス部２２が徒に周方向に離散する不具合を防止可能とされている。
【００２１】
ボス部２２を溶融させつつ下方へ移動した超音波ホーン６０はやがて最下点に達し、オーナメント基材３の上面に当接することによりその下降が停止する。また、溶融したボス部２２の先端部は、超音波ホーンの先端の凹部内に流れ込むことにより、凹部の形状にならって上面が球状のかしめ部２５が形成される（図１２参照）。それとともに、オーナメント基材３のかしめ座面３１は、かしめ部２５との当接面が、溶融したボス部２２からの熱の伝播を受けて溶融し、上記かしめ部２５と混合（相溶）する。
【００２２】
超音波ホーン６０は最下点において所定時間だけ停止してから、再びアクチュエータ５３により上昇させられる。超音波ホーン６０が最下点にて静止している間に、かしめ部２５及びこれとオーナメント基材３のかしめ座面３１の当接面は自然冷却されて硬化し、オーナメント基材３はかしめ部２５とアッパトリム２との間で挟持され、アッパトリム２とオーナメント基材３は強固にかしめられることとなる。
【００２３】
以上のような本実施形態によれば、かしめ工程中、かしめ位置であるボス部２２の周辺部において、オーナメント基材３とアッパトリム２とを隙間なく押え付けることが可能で、そのかしめを確実且つ強固に行うことが可能となる。つまり、ボス部２２の周方向の少なくとも一部（ここでは半周）を取り囲む位置でオーナメント基材３を押えることで、そのかしめ位置でアッパトリム２とオーナメント基材３とをがたつきなくしっかりと固定することが可能となり、オーナメント基材３がアッパトリム２に対して浮いた状態で、つまりアッパトリム２とオーナメント基材３との間に隙間が形成された状態でかしめ固定される不具合を解消できることとなる。
【００２４】
また、上記実施形態では、ボス部２２の周方向を取り囲んで押えるものとしているため、押え治具７０と超音波ホーン６０が干渉する（重なる）ことがなくなり、当該ボス部２２に対する超音波ホーン６０の当接が確実且つ容易となる。その結果、ボス部２２に対して確実に超音波振動を付与することが可能となり、ひいてはボス部２２を確実に溶融させ、オーナメント基材３とアッパトリム２とを隙間なく確実にかしめ固定することが可能となるのである。
【００２５】
なお、従来の押え治具の構成を図１３に示す。この押え治具９０は、アーム部９１の先端に当該アーム部９１と同軸上に押え本体部９２及び押え面９２ａが形成され、押え面９２ａは円状の平坦面とされている。このような押え治具９０によると、オーナメント基材３とアッパトリム２を押えるのに際し、ボス部２２の周辺に沿って押えることができないため、オーナメント基材３とアッパトリム２との間に隙間９５が生じ易く、この隙間９５が生じた状態で両トリムをかしめ固定すると、固定強度が低下する不具合が発生することとなる。
【００２６】
しかしながら、本実施形態では、上述した通りボス部２２の周方向に沿ってオーナメント基材３とアッパトリム２とを押えることが可能な押え治具７０を用いているため、オーナメント基材３とアッパトリム２との間に隙間のない状態で、簡便且つ強固に両トリムをかしめ固定することが可能となるのである。
【００２７】
以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、本発明は上述の記載および図面の記載に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、以下の記載のもの以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００２８】
（１）上記実施形態では、押え治具７０が、ボス部２２の周方向のうち半周部分を取り囲んで押えるものとしているが、例えばボス部２２の全周、或いは１／４周を取り囲んで押えるものであっても良い。つまり、ボス部２２の周方向に沿って、その周方向の一部を押えるものであれば上記実施形態と同様の作用効果を実現することが可能となり得る。
【００２９】
（２）超音波ホーン６０、７０の材質はジュラルミンでなくとも、アルミニウム合金等の熱伝導率の大きい材質であればよく、また、下端部の当接部６１、７１のみを熱伝導率の大きい材質にしてもよい。
【００３０】
（３）上記実施形態では、トリムボード１は３部材からなり、アッパトリム２とオーナメント基材３もしくはオーナメント基材３とアッパトリム２をそれぞれかしめ固定する例を示したが、本発明ではトリムボード１は２部材からなる場合、アッパトリム２とロアトリム４をかしめ固定してもよい。また、本発明はドアトリム以外のあらゆる部材のかしめに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るかしめ装置によってかしめ固定されたトリムボードの正面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】アッパトリムとオーナメント基材との固定部（接合部）を示す拡大斜視図。
【図４】超音波かしめ装置の概略を示す説明図。
【図５】超音波かしめ装置の治具パレットの構成を示す斜視図。
【図６】治具パレットの使用態様を示す斜視図。
【図７】治具パレットの押え治具の構成を示す側面図。
【図８】押え治具の底面図。
【図９】押え治具を上方から見た斜視図。
【図１０】押え治具を下方から見た斜視図。
【図１１】かしめ工程の態様を示す斜視図。
【図１２】かしめ工程の態様を示す断面図。
【図１３】比較例の押え治具の構成を示す側面図。
【図１４】比較例の押え治具を用いた場合の作用を示す説明図。
【符号の説明】
【００３２】
２…アッパトリム（第１部材）、３…オーナメント基材（第２部材）、５…かしめ装置、２２…ボス部、３２…かしめ孔（挿通孔）、２５…かしめ部、６０…超音波ホーン、７０…押え治具、７２ａ…押え面、８１…台座
【図１】
2009119661.tif 000003
【図２】
2009119661.tif 000004
【図３】
2009119661.tif 000005
【図４】
2009119661.tif 000006
【図５】
2009119661.tif 000007
【図６】
2009119661.tif 000008
【図７】
2009119661.tif 000009
【図８】
2009119661.tif 000010
【図９】
2009119661.tif 000011
【図１０】
2009119661.tif 000012
【図１１】
2009119661.tif 000013
【図１２】
2009119661.tif 000014
【図１３】
2009119661.tif 000015
【図１４】
2009119661.tif 000016