JPH0518694B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プラスチツク材（ABS樹脂、硬質
塩化ビニール、ポリカーボネート等の熱可塑性又
は熱硬化性樹脂又はこれらプラスチツクをマトリ
ツクスとし、ガラス、カーボン、金属等の強化剤
又は充てん材を混入した複合材料を言う。以下同
じ）に異種のプラスチツク材インサートとを簡易
かつ確実、高強度に、そして外観が良好に接合す
る、振動熱接合によるプラスチツクのインサート
接合方法に関する。

（従来の技術） プラスチツク材の軽量化、高機能化が急速に進
むとともに、その異種材料同士をも含む接合機会
が増大している。一般に、同種プラスチツク材の
接合方法としては超音波溶接、ホツトジエツト溶
接等の熱溶接、溶剤接合があつたが、接合形態の
限定、高設備費又は信頼性、安定性の問題があつ
た。又、異種プラスチツク材の接合では、上記方
法は一般に困難であり、接着剤、ねじ等の機械的
固定に頼らざるを得なかつたが、信頼性、作業
性、外観上の問題があつた。

例えばプラスチツク材を打抜いて他のプラスチ
ツク材（同じ材料で色又は透明性等の異る材料を
含む）にはめ込むためには、従来、被インサート
部材にインサートより大きい穴加工をして両者接
触面を接着材又は溶剤で接合したり、射出成型機
で２色成形を行うことが知られている。しかしな
がら前者では両部材間を完全にシールすることが
困難でかつ接着部表面に接着剤が付着突出するな
ど仕上りが悪く工程も複雑になるし、後者では特
殊な２色成型機を要する上、金型も高価であり、
かつインサートが大きいと成型後に全体としてそ
りを生じ易い欠点があつた。かかる欠点を解消す
るために、本出願人は本出願時に未公開の特願昭
61−112692号で第５図及び第６図に示すような振
動熱接合によるプラスチツクのインサート接合方
法を開示した。

第５図は１工程法を示す。第５図ａに示すよう
に、母材１０とインサート材２０とを重ねて、第
５図ａのみに点線で示し他の第５図第６図で省略
した上下ダイス４，５でクランプし本体に対して
固定した上で、上下ポンチ２，３を振動状態で繰
返し変位させると、局所的に温度が上昇する。と
りわけインサート材２０と母材１０との合わせ面
近傍のせん断領域に熱がこもり易くなり、同時に
この領域が両者の極めて混合し易い領域１２とな
る。次に第５図ｂに示すように振動状態でインサ
ート材２０から打抜かれたインサート２１を母材
１０に挿入すると即時に両者の混合又は溶着を生
ずる。そして第５図ｃで母材抜きかす及びインサ
ート材２０を除去して接合が完了する。

第６図は２工程法を示す。第６図ａ，ｂでイン
サート２１がインサート材２０から振動を加えな
がら打抜かれる。そして第６図ｃで母材１０にイ
ンサート２１を重ねて上下ポンチ２，３及び図示
しない上下ダイスでクランプし、振動状態で繰り
返し変位させると、せん断領域となる両者の合わ
せ面に両者の混合又は溶着し易い領域１２ができ
る。そして第６図ｄでインサート２１を母材１０
に挿入すると即時に両者な混合又は溶着が生じ、
第６図ｅで母材抜きかす１１を除去して接合が完
了するものであつた。

（本発明が解決しようとする問題点） 上述した本出願人が開示した方法はそれ以前の
ものに比べて格段に改善したものではあつたが、
第５図に示した１工程法では、必然的に製品両面
に混合又は溶着によるバリ１３，１４が生成する
と同時にＡ面（合わせ面）の平滑度が低くなり、
かつせん断領域ではだれや波状の形状が生起し易
いという問題点があつた。これを改良した第６図
でもなお両者の重ね合わせ面側の製品片面（Ｂ
面）に混合又は溶着によりバリ１３が残留しかつ
同製品片面（Ｂ面）の平滑度が悪くなり易いとい
う問題点があつた。

本発明の目的は、上述した従来製品の問題点を
解決した、異種のプラスチツク材とインサートと
の接合を簡易かつ確実、高強度に、そしてバリが
生成せずかつ製品仕上面の平滑度がよく外観が良
好に行うことができるような、振動熱接合による
プラスチツクのインサート接合方法を提供するこ
とにある。

（問題点を解決するための手段） このため本発明は、特許請求の範囲に記載する
接合方法を提供することにより上述した従来製品
の問題点を解決した。

（実施例） 次に本発明の実施例につき図面を参照して説明
すると、第２図は本発明の実施例方法を実施する
振動加工装置全体を示す概略ブロツク図で、プラ
スチツク材である母材１０が一対のダイス４，５
及びダイス４，５に嵌入された一対のポンチ２，
３でクランプされている。下方ダイス５は本体１
６に固定され、上方ダイス４は図示しない本体に
固定されたシリンダー装置により上下移動可能に
支持されている。上ポンチ２はＣ形フレーム１７
に固定されたサーボシリンダー６のロツドに連結
されており、下ポンチ３はＣ形フレーム１７に連
結されており、Ｃ形フレーム１７は本体１６に固
定されたサーボシリンダー７のロツドに連結され
ている。下方ポンチ３と母材１０の間には下ダイ
ス５に嵌入された母材１０と当接するフローチン
グポンチ１と、下ダイス５に嵌入された他のプラ
スチツク材製インサート２１が間挿されている。

制御ユニツト１５からの指令信号で作動する各
サーボ弁８，９により、サーボシリンダー６，７
のロツドはＣ形フレーム１７を介して同一変位で
振動して上下ポンチ２，３を介して母材１０に振
動を与える。このとき母材１０は上下ダイス４，
５により本体１６に対してクランプされている。
そして第１図に示すように、第１図ａの位置で上
下ポンチ２，３は振動状態で繰り返して上下に変
位させられ母材１０を局所的に加熱させて特にフ
ローチングポンチ１と母材１０との当接面近傍の
せん断領域を加熱させ流動状態に導き、第１図ｂ
に示すように、好ましくは振動状態を継続しなが
ら、サーボシリンダー６，７のロツドを同期して
上昇させて母材１０を打抜きそしてその打抜き穴
１８内にインサート２１を挿入することにより、
切口面内局が熱軟化した打抜き穴１８とインサー
ト２１外周面との振動熱溶着が達成される。この
場合材料によつては、サーボシリンダー６，７の
振動を止めてインサート２１を打抜き穴１８に挿
入してもよいし、さらにそのあとで、即ち挿入さ
れたあとその位置で、インサート２１に振動が加
えられてもよい。さらに実施例とは別に上下ダイ
スの方をサーボシリンダーロツドに連結し、上下
ポンチを本体に固定してもよい。実施例では第１
図ｃで、母材１０の抜きかす１１が、他のプラス
チツク材２０のインサート１１として上ポンチ２
と他のプラスチツク材２０及びフローチングポン
チ１の間に間挿され、第１図ａ，ｂと同じ工程で
第１図ｄに示すようにインサート１１が他のプラ
スチツク材２０の抜き穴２８に振動熱溶着され
る。

第１図ではインサート１１の方は振動加工で打
抜かれているが、インサート２１はダイス４，５
内径に合わせて振動加工以外の射出成型などによ
つて整形されたものでよい。インサート材は熱可
塑性樹脂、熱硬化性樹脂及びそれらの複合材料の
他、樹脂系材料をバインダーとするセラミツクス
グリーンシート、木材を含む。

第１図では母材１０とインサート２１とは同じ
厚さとし、合わせ面はほぼ平面をなすようにした
が、第３図に示すようにインサート２２を上方に
（第３図ａ）又は両側に（第３図ｂ）突出させて
もよいし、片方（第３図ｃ）又は両側（第３図
ｄ）が嵌入していてもよい。

さらに第４図に示すように、インサート１１′
は単なる打抜かれたブランクのみならず、打抜き
時に振動熱成形加工で所望の形状に成型されてい
てもよい。第４図ａではインサート材１０′は、
上ポンチ２′がレンズ成型用の形状をしており、
第４図ａの状態で振動熱成型されて所棒の形状に
されながら、第４図ｂのように打抜かれ、インサ
ート２１が挿入される。（インサート２１が挿入
されなくてもよい。）次にインサート１１′は第４
図ｃ，ｄの工程で第１図同様に打抜き穴２８とレ
ンズ加工されたインサート１１′とが振動熱溶着
される。

（発明の効果） 以上説明したように、第５図及び第６図に示す
出願人が提案した方法では母材とインサートとが
直接接触した状態でポンチ間にクランプされ振動
加工されるために、両者が混合しバリ状の生成物
の発生が生じたものと考え、本発明ではインサー
ト及び母材はポンチ及びフローチングポンチと接
触させ、直接接触させないようにしたので、異種
（同種の色、透明度の違い等含む）のプラスチツ
ク材とインサートとの接合を簡易かつ確実、高強
度に、そしてバリが生成せずかつ製品仕上面の平
滑度がよく外観が良好に行うことができる振動熱
接合によるプラスチツクのインサート接合方法を
提供するものとなつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例方法の加工状態を示す
ポンチとダイス及びフローチングポンチの要部断
面図、第２図は本発明の実施例方法を実施する振
動加工装置全体を示す概略ブロツク図、第３図は
第１図とは異る実施例方法を示す母材とインサー
トとの接合状態をそれぞれ示す相互に相異る断面
図、第４図は第１図及び第３図とは別の実施例方
法を示す第１図と同様な要部断面図、第５図、第
６図はそれぞれ異る従来方法を示す第１図と同様
な要部断面図で、上下ダイスは第５図ａ以外では
省略している。 １……フローチングポンチ、２，２′，３……
ポンチ、４，５……ダイス、１０……母材（プラ
スチツク材）、１１，１１′，２１，２２，２３，
２４，２５……インサート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プラスチツク材を一対のダイス、及び前記ダ
   イスに嵌入された一対のポンチ、でクランプし、
   かつ前記ポンチの少くとも一方のポンチと前記プ
   ラスチツク材との間に、前記ダイスにそれぞれ嵌
   入された、プラスチツク材と当接するフローチン
   グポンチ及びそれに続く他のプラスチツク材製イ
   ンサートを間挿し、前記ポンチ又はダイスの何れ
   か一対を本体に対して固定しそして他の一対を振
   動状態で繰り返し変位させて前記プラスチツク材
   を打抜き、さらに振動を加えながら又は振動を加
   えることなく前記インサートを前記プラスチツク
   材の打抜き穴内に嵌入させて前記インサートを前
   記プラスチツク材に接合させることを特徴とする
   振動熱接合によるプラスチツクのインサート接合
   方法。 ２ 前記プラスチツク材の打抜かれたブランク材
   はそのまま又は打抜き時に振動熱成形加工により
   所望の成型がなされて第２のプラスチツク材への
   インサートとして使用されることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の振動熱接合によるプ
   ラスチツクのインサート接合方法。