JPH0213619B2 - - Google Patents

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JPH0213619B2
JPH0213619B2 JP1014881A JP1014881A JPH0213619B2 JP H0213619 B2 JPH0213619 B2 JP H0213619B2 JP 1014881 A JP1014881 A JP 1014881A JP 1014881 A JP1014881 A JP 1014881A JP H0213619 B2 JPH0213619 B2 JP H0213619B2
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joint portion
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joining
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Isao Sato
Akira Komatsu
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプラスチツクの回転摩擦溶接に関する
ものであり、溶接時に生ずるバリを外部に発生さ
せることなく、しかも高い接合効率の得られる接
合方法である。従つて、バリを除去するための仕
上工程を経ることなく、外観のすぐれた、接合性
能の良い接合品を得ることが出来る。
プラスチツクの回転摩擦溶接は、第１図に示す
ように、二つの部材１，２の円形である接合部３
を相互に接触し、対向させ、一方の接合部材２を
固定し他方の接合部材１を、接面方向（矢印Ｐ）
に加圧しながら、回転せしめ、接合部３を摩擦に
よつて発熱溶融させた後、運動を停止し冷却固化
する接合法である。この接合法は、接合性能が高
い上に、接合費用が安価で、生産性が高いため、
注目されている。しかし、接合時に、第１図に示
すように接合部３の溶融によるバリ４が発生する
と言う問題がある。このため、接合後、接合部の
バリを除去すると言う、作業が必要であつた。の
みならず、内側のバリについては、除去作業が不
可能な場合があり、用途によつては適用出来ない
場合もあつた。
そこで、第２図にみるように、一方の接合部材
１の接合部３付近にバリ収納用の突起５を設け、
発生したバリ４を、突起５と接合部材２との間の
スキマ６に収納し、生じたバリが外からみえない
ようにすることが行なわれている。バリ４は一般
には相当かさ高になつている上、発生する方向が
一定してないため、スキマ６をかなり大きくして
おく必要がある。従つて、バリ収納用の突起５
は、大きくなつてしまい、接合部分のデザイン上
の制約から採用が出来ない事さえある。
本発明は、この点に注目し、バリ収納を合理的
に行なうことにより、接合部分がコンパクトにな
り、デザインの自由度が増す他、バリ収納部が接
合性能に好影響を及ぼし、接合性能を向上出来る
接合方法を提供するものである。
以下実施例を示す図面によつて本発明を説明す
る。
本発明の第１は第３〜４図に示すように、一方
の接合部材１の側壁に、接合部３より所定の距離
はなれた位置に棚部９を設け、他の接合部材２の
接合部３付近に上記棚部９と対応して、所定のバ
リ収納用の突起７を設けた、プラスチツクの摩擦
溶接方法である。すなわち、バリ収納用の突起７
を、該突起７の内側面７ａと他の接合部材１の接
合部３付近の対応する側面１ａとの間のスキマｔ
を所定の範囲にして、バリの流出を抑制すること
と、棚部９を、バリ収納用の突起７の高さｂとの
関係で適当に設定し、容易かつ、確実にバリの発
先しない接合が出来るようにすることよりなる。
バリ収納用の突起７は、接合部３付近に、対応
する接合部材１の方向に、実質的に回転軸と平行
になるように設ける。又、バリ収納用の突起７の
内側面７ａと、対応する接合部材１の接合部３付
近の側面１ａが形成するバリ収納用のスキマ８の
巾ｔを0.1〜0.5mmかつ接合部の巾Ｗの0.2W倍以下
とする。ただし、接合部の巾Ｗとは第３図に示す
通り、接合面３の外半径r1と内半径r2との差であ
る。これは第７〜８図の例のように接合面が円錘
面ないしはその組合せよりなる場合も同様であ
る。
スキマ８の巾ｔを上記範囲にすると、バリの発
生が抑制されるのみならず、発生したバリが、か
さ高く広がることがない。これはスキマ８の巾ｔ
がせまいため、生成したバリが流出しにくくなる
ためと考えられる。最適のスキマは、樹脂の溶融
粘度によつて異なるが、上述したように、ほぼ
0.5mm以下である。
狭まくすればするほど、バリを抑制する効果は
大きいが、0.1mmを下回ると、接合中にこの部分
に充填したバリ４が大きなせん断力を受け発熱
し、溶融粘度が下つてしまい、バリ４がバリ収納
用の突起７を越えてしまつたり、バリ収納用の突
起７が熱変形を起こすなどのトラブルが生ずる。
勿論、スキマ８の巾ｔを全周にわたつて、0.1mm
以下で精度良く維持することは、工業的な生産に
おいては極めてむずかしく、スキマ８の巾ｔを小
さくしようとすると、接合中に突起７が他部材の
側壁１ａと部分的に接触し、正常な接合条件が維
持出来ないと言う、現実的な問題もある。
なお、スキマ８の巾ｔは一定である必要はな
く、周方向ないしは軸方向に上記範囲で変化して
も良い。
接合部は第３〜４図のような軸方向に垂直な平
面である必要はなく、第７〜８図のような、円錘
面や、その組合せであつても良い。
突起７は、接合部の要求性能上、バリ防止が必
要な外側又は内側のいずれか一方に設ければ良い
が、第９図に示すように、両側に設けても良いこ
とは言うまでもない。
バリ収納用のスキマ８は、回転軸に対して、実
質的に平行である必要がある。この理由を説明す
るため、第５図のように、バリ収納用のスキマ８
が回転軸に対して平行でない場合について考えて
みる。第５図で実線は接合前の状態である。接合
時のとけ代をａとすると、接合後には点線のよう
な状態となる。すると、バリ収納用のスキマ８の
巾ｔはtAからtBに変化する。tA及びtBが0.5mm以下
であれば、接合工程を通してバリ抑制の効果はあ
るが、第５図の例のように接合工程中にｔが減少
するような場合は、生成したバリを外部へ押出す
作用が働くため、バリ抑制効果は小さくなる。
なお、バリ収納用突起の高さｂは、接合中に生
成するバリの量を充分収納出来るものである必要
がある。したがつて高さｂは、スキマ８の巾ｔ
と、接合条件に依存するとけこみ量ａとの兼合い
で決めることが出来る。
本発明のバリ収納用突起７のもう一つの効果は
接合性能の向上である。すなわち、接合中に生じ
たバリが接合部３の外側で溶融状態で残るため、
接合中に接合面の溶融樹脂の流出が少なく、接合
性能が高くなる。この効果は、バリ収納用のスキ
マ８の巾ｔが0.1〜0.5mmの全範囲にわたつて有効
であるが、特に接合部の巾Ｗの小さい場合には、
スキマ８の巾ｔが0.2W以下である方が接合性能
向上効果が大きい。
棚９は突起７のない方の接合部材１の接合部３
付近の側壁１ａに突起７に対応して設ける。棚９
は、接合面３から次にのべるような所定の距離だ
けはなして設ける。すなわち、棚９は突起７の高
さｂと溶けこみ予定量ａの和すなわちａ＋ｂだけ
接合部３よりはなす。溶けこみ予定量ａとは接合
中に接合部３が溶融して減少する高さである。こ
のような接合部を接合すると接合工程が終りに近
くなると、突起７が棚９に接触する。すると、加
圧力を従来、接合面３すなわちＷの部分でのみ受
けていたのが突起の巾W′でも受けるようになる
ため、溶接機の加圧力を変えなくても接合面３に
受ける圧力は急激に減少し、接合面での発熱も減
少する。このため、突起７が棚９に接触した時点
で、溶融速度が減少するため、接合品の高さのバ
ラツキが小さくなる。接合条件を選べば、突起７
と棚９の接面が溶融しないようにすることが出来
ることは言うまでもない。バリ収納用の突起７と
相手部材１とが接触した瞬間に止めることは、実
際上極めてむずかしいが、本方法では、接合時間
を多少長目に設定しておけば、前述したような圧
力の自動調整機能が働らくため、確実にバリの発
生のない、しかもスキマもない接合品を容易につ
くることが出来る。なお、棚９は突起と所定の距
離だけはなれておれば良く、第６図のような任意
の形であつても良い。
バリ収納用のスキマ８を適当な巾にすることに
より、バリの発生が抑制されることに加え、棚部
９を設けることにより、棚部９とバリ収納用の突
起７とのスキマが生じないような接合が容易かつ
確実に実施出来るため、外観のキレイな摩擦溶接
品の工業的生産が可能となる。
本発明は、外観上要求される、接合部の内側又
は外側のいずれかで実施しても良いが、第９図に
示すように接合部３の両側で実施しても良い。
本発明の第２は、第１０図に示すように、接合
面３付近に、バリ収納用の突起７及び棚９に加
え、突起７と接合面３との間に、突起７と反対方
向の、溝１０を設けたものである。この溝１０の
巾バリ収納用のスキマ８の巾ｔと同じで良く、深
さは0.5mm以上で良い。溝１０は接合中に高温に
なる接合面３から突起７への熱の伝播径路を長く
する効果がある。このため接合中の熱効率があ
り、接合に要するエネルギー、時間の節約が出
来、接合性能も向上する。本発明も、接合部の要
求性能に従つて、内側又は外側のいずれか一方で
実施しても良いし、第１０図に示すように、両側
で実施しても良い。
本発明の実施により、回転摩擦溶接において、
接合部分に生ずるバリの発生が、接合部のデザイ
ンをそこなうことなく防止することが出来た他、
接合性能の向上、生産管理の容易化などがもたら
された。
【図面の簡単な説明】
第１図は回転摩擦溶接の１対の接合部材の一部
断面を含む見取図である。第２図は従来技術でバ
リ対策をほどこした接合部付近の断面図である。
第３，４図は本発明第１の実施例を示す接合部付
近の断面図であり、第３図は接合前、第４図は接
合後の断面図である。第５図は、好ましくない接
合例を説明した断面図である。第６〜９図は
各々、本発明の他の実施例を示す接合部付近の断
面図であり、第７〜９図は接合前であり、第６図
は接合後の状態を示している。第１０図は本発明
第２の実施例を示す接合部付近の断面図であり、
接合前の状態を示す。 １，２……接合部材、１ａ……バリ収納用突起
の内面７ａに対応する接合部３付近の側壁、３…
…接合部、４……バリ、５……従来知られていた
バリ収納用の突起、６……従来知られていたバリ
収納用のスキマ、７……本発明のバリ収納用突
起、７ａ……バリ収納用突起の内壁、８……本発
明のバリ収納用スキマ、９……接合面３付近に設
けられた棚、１０……溝、Ｐ……加圧力、Ａ……
回転運動方向、ｔ……バリ収納用のスキマの巾、
Ｗ……接合部の巾、r1……接合部の外半径、r2…
…接合部の内半径、W′……突起の巾、ａ……と
けこみ予定量、ｂ……突起の高さ、tA……接合前
のｔ、tB……接合後のｔ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 円形な接合部を有する接合部材１，２を接合
    部で加圧接触せしめ、相対的に回転運動せしめ、
    摩擦、溶接するにあたり、接合部材１の接合部３
    近傍の側壁１ａとのスキマが0.1〜0.5mmかつ0.2W
    mm以下になるような側面７ａを有するように接合
    部材１の接合部３の内周又は外周又は両周囲の全
    周にわたつて、接合部３より前方に高さｂmmの突
    起７を設け、接合部材２に突起７に対応して、接
    合部よりａ＋ｂmmだけはなれた位置に棚部９を設
    けたことを特徴とする摩擦溶接方法： ただし、 Ｗ：接合部の外半径r1と内半径r2との差（mm） ｂ：突起部７の接合部３よりの高さ（mm） ａ：とけこみ予定量（mm） ２ 円形な接合部を有する接合部材１，２を接合
    面で加圧接触せしめ、相対的に回転運動せしめ、
    摩擦溶接するにあたり、接合部材１の接合部３近
    傍の側壁１ａとのスキマが0.1〜0.5mmかつ、0.2W
    mm以下になるような側面７ａを有するように接合
    部材１の接合部３の内周又は外周又は両周囲の全
    周にわたつて接合部３より前方に高さｂmmの突起
    ７を、接合部３より後方に設けた溝１０を介して
    設け、接合部材２に突起７に対応して、接合部よ
    りａ＋ｂmmだけはなれた位置に棚部９を設けたこ
    とを特徴とする摩擦溶接方法： ただし Ｗ：接合部の外半径r1と内半径r2との差（mm） ｂ：突起７の接合部３よりの高さ（mm） ａ：とけこみ予定量（mm）
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