JP2009000913A - 振動溶着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動冶具に部品を確実に保持させることができ、自動化装置とすることが容易な振動溶着装置を提供する。
【解決手段】振動溶着装置１は、溶着対象である第１の部品４を下から受け入れる振動冶具２と、溶着対象である第２の部品５を受け入れる加圧冶具３を備える。加圧冶具３には部品チャック１２が付属し、第１の部品４を挟みつけて位置決めする。加圧冶具３を支持するリフト台７はロータリーインデックスシャフト８に支持されていて、振動冶具２の真下に整列する位置と、部品セッティング位置の間を行き来する。振動冶具２の真下に整列したリフト台７は加圧シャフト１０で押し上げられ、これにより第１の部品４は振動冶具２に下から入り込む。その後部品チャック１２は第１の部品４を解放し、溶着作業が開始される。
【選択図】図１

Description

本発明は振動溶着装置に関する。

熱可塑性材料（典型的には熱可塑性樹脂）からなる部品同士を振動による摩擦熱で溶着する振動溶着装置は産業界で広く使用されている。その例を特許文献１に見ることができる。特許文献１の装置では、加圧冶具に装填した加工材を振動冶具に装填した加工材に圧接させ、振動冶具を振動させて加工材同士の溶着を行っている。
特許第３０４３６０４号公報

通常、振動溶着装置では振動冶具を上に配置し、加圧冶具を下に配置する。作業効率を考えると、振動冶具に保持されるべき部品（これを「第１の部品」とする）を、加圧冶具に保持された部品（これを「第２の部品」とする）の上に載置し、加圧冶具を持ち上げて第１の部品が振動冶具に納まったところで、直ちに振動冶具の振動を開始するのがよい。しかしながら第１の部品は第２の部品に対し水平方向に相対移動可能であるため（そうでなければ振動溶着できない）、加圧冶具を持ち上げる際に位置がずれ、振動冶具にうまく納まらないことがある。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、振動冶具に部品を確実に保持させることができ、自動化装置とすることが容易な振動溶着装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、振動発生手段に連結され、溶着対象である第１の部品を下から受け入れる振動冶具と、リフト台に支持され、溶着対象である第２の部品を受け入れる加圧冶具とを備えた振動溶着装置において、前記加圧冶具には部品チャックが付属し、この部品チャックは、前記第２の部品の上に載置された前記第１の部品を挟みつけて位置決めし、前記リフト台が加圧冶具を持ち上げて第１の部品が前記振動冶具に受け入れられた時点で位置決めを解除することを特徴としている。

この構成によると、第１の部品を、それが振動冶具に受け入れられるまで部品チャックで位置決めしておけるので、第１の部品を確実に振動冶具に保持させることができる。そのため、第１の部品が振動冶具に保持されるのを作業者が監視する必要がなく、自動化装置としての設計が可能となる。

また本発明は、上記構成の振動溶着装置において、前記リフト台は水平移動手段に支持され、前記振動冶具の真下に整列する位置と、部品セッティング位置の間を行き来するものであることを特徴としている。

この構成によると、溶着作業場所から離れた箇所で部品のセッティングを行うことができ、部品セッティング作業が楽である。

また本発明は、上記構成の振動溶着装置において、前記リフト台を複数支持するロータリーインデックス部材が前記水平移動装置を構成することを特徴としている。

この構成によると、１個のリフト台上で溶着作業を行いつつ、他のリフト台に対し部品セッティングを行うことができ、作業効率が良い。

本発明によると、加圧冶具に第２の部品を保持させ、その第２の部品の上に第１の部品を載置し、第１の部品を部品チャックで位置決めした上で振動冶具へと運ぶものであるから、第２の部品に対し相対移動可能であるにもかかわらず、第１の部品は位置ずれを生じない。このため、第１の部品を確実に振動冶具に受け入れさせることができ、第１の部品の受け入れ失敗というトラブルをなくすことができる。また装置を無理なく自動化することができる。

以下本発明の実施形態を図１−７に基づき説明する。図１は振動溶着装置の主な要素を示す正面図、図２、３は図１と同様の正面図にしてそれぞれ図１と異なる状態を示すもの、図４は図１の状態に対応する部品チャック部分の拡大図、図５は図２の状態に対応する部品チャック部分の拡大図、図６は図３の状態に対応する部品チャック部分の拡大図、図７は部品チャックが第１の部品を挟みつける状況を示す平面図、図８は加圧冶具の一部及び部品の斜視図である。

振動溶着装置１は、上方に配置された振動冶具２と、振動冶具２よりも下方に配置された加圧冶具３を備える。振動冶具２は熱可塑性樹脂からなる第１の部品４を下から受け入れ、加圧冶具３は同じく熱可塑性樹脂からなる第２の部品５を上から受け入れる。振動冶具２は振動用スプリング６により上方から吊り下げ支持され、図示しない振動発生手段により水平方向に振動せしめられる。振動発生手段は超音波振動子や電磁コイルにより構成される。

加圧冶具３はリフト台７の上に支持される。リフト台７は水平移動手段に支持される。本実施形態において水平移動手段を構成するのは、図示しないロータリーインデックス機構から垂直に立ち上がるロータリーインデックスシャフト８である。ロータリーインデックスシャフト８の側面にはスライドガイド９が取り付けられており、リフト台７はこのスライドガイド９に沿って上下する。図１に示すのがリフト台７の上下移動の下限であり、リフト台７は図示しないスプリングによって常時この下限位置に引き寄せられている。

リフト台７とスライドガイド９の組み合わせは対称的に２組設けられている。一方のリフト台７が振動冶具２の真下に来るとき、他方のリフト台７はロータリーインデックスシャフト８を挟んでそれと１８０°隔たった位置（これが部品セッティング位置となる）に来る。

振動冶具２の真下には垂直な加圧シャフト１０が配置されている。加圧シャフト１０はその上に来たリフト台７を図２のように押し上げる。

振動冶具２は平面形状矩形であり、長辺には位置決め爪１１ａ、短辺には位置決め爪１１ｂが設けられている。２個の位置決め爪１１ａと２個の位置決め爪１１ｂで囲まれる空間（図７参照）に第１の部品４をぴたりと納めねばならない。そのために使用されるのが加圧冶具３に付属する部品チャック１２である。続いて部品チャック１２の構造を図４以下の図面に基づき説明する。

図４の加圧冶具３は振動冶具２の真下に整列した状態で描かれている。加圧冶具３には振動冶具２の長手方向と平行に溝１３が形成される（図８参照）。部品５はこの溝１３に入れられるものであり、上端部の両側から張り出すフランジ５ａを加圧冶具３の上面に係合させて、懸架状態で支持される。

図４に示すように、溝１３には２本の水平な支持軸１４が設けられている。支持軸１４には略対称形状のチャックベース１５ａ、１５ｂが垂直面内で回動可能に取り付けられる。チャックベース１５ａ、１５ｂはＬ字形状であって、Ｌ字の垂直画の先端には位置決め爪１６ａ、１６ｂが取り付けられ、Ｌ字の水平画の先端には二股のフォーク部１７ａ、１７ｂが形成されている。

リフト台７の中には縦軸のエアシリンダ１８が設置されている。エアシリンダ１８から上向きに突き出すシャフト１９の先端にはローラ２０が水平に支持され、このローラ２０にフォーク部１７ａ、１７ｂが係合する。チャックベース１５ａ、１５ｂはローラ２０を介して互いに連結され、同期して開閉する。

加圧冶具３にはチャックベース１５ｂの外側に回り込むブラケット２１が形成される。ブラケット２１とチャックベース１５ｂの間には圧縮コイルスプリング２２が挿入され、これにより部品チャック１２は、常時閉方向に付勢される。

図７に示すように、位置決め爪１６ａ、１６ｂは１対ずつ存在する。位置決め爪１６ａの対は、第１の部品４の角部を受け入れる切欠部２３ａをそれぞれの対向面側に有し、対称形状をなしている。位置決め爪１６ｂの対も、第１の部品４の角部を受け入れる切欠部２３ｂをそれぞれの対向面側に有し、対称形状をなしている。

振動溶着装置１の動作は次の通りである。まず部品セッティング位置で、エアシリンダ１８のシャフト１９を進出させて部品チャック１２を開状態とし、その状態で加圧冶具３に第２の部品５を保持させる。第２の部品５は上方から加圧冶具３に入れられ、加圧冶具３は第２の部品５を水平方向にずれないように保持する。第２の部品５が水平方向にずれることなく保持される限り、第２の部品５を加圧冶具３に上方から入れるのでなく横方向から入れる構造としてもよい。

次いで第２の部品５の上に第１の部品４を載置する。第２の部品５と第１の部品４をひとまとめにして加圧冶具３に入れてもよい。その後部品チャック１２を閉じ、位置決め爪１６ａ、１６ｂにより第１の部品４を挟みつけて第２の部品５に対する位置決めを行う。

部品セッティング後、ロータリーインデックスシャフト８を１８０°回転させる。回転により第１の部品４に遠心力が生じるが、部品チャック１２が保持しているので第１の部品４が飛び出すことはない。加圧冶具３が振動冶具２の真下に整列して停止すると、図２に示すように加圧シャフト１０が上昇してリフト台７を押し上げる。これにより第１の部品４は、２個の位置決め爪１１ａと２個の位置決め爪１１ｂで囲まれた空間に入る。位置決め爪１６ａ、１６ｂにより位置決めされた状態で上昇するので、第１の部品４は正確に前記空間に納まり、受け入れ不良は生じない。なお位置決め爪１６ａ、１６ｂは、位置決め爪１１ａ、１１ｂが２辺を形成し、それ以外の方角は開放した空間に入るものであり、位置決め爪１１ａ、１１ｂとは干渉しない。

位置決め爪１１ａ、１１ｂが第１の部品４を受け入れた時点で、エアシリンダ１８のシャフト１９が進出し、図３及び図６に示すように部品チャック１２が開く。これにより第１の部品４は解放され、振動冶具２共々振動可能となる。図示しない振動発生手段により振動冶具２が水平方向に振動すると、第１の部品４と第２の部品５の接触面に摩擦熱が生じる。摩擦熱が所定値に達した頃合いを見計らって振動を止め、加圧シャフト１０で所定値の圧力をかけると、第１の部品４と第２の部品５は互いに溶着し、溶着完成品となる。

溶着完了後、部品チャック１２を閉じて溶着完成品を位置決めし、加圧シャフト１０を下降させる。リフト台７が図１の高さに復帰したところでロータリーインデックスシャフト８を１８０°回動させ、加圧冶具３を部品セッティング位置に戻す。そして部品チャック１２を開き、溶着完成品を取り出し、次の部品をセッティングする。溶着完成品の取り出しと部品のセッティングは人手で行っても良く、自動化装置で行っても良い。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は部品同士の振動溶着装置に広く利用可能である。

振動溶着装置の主な要素を示す正面図 図１と同様の正面図にして図１と異なる状態を示すもの 図１と同様の正面図にして図１、２と異なる状態を示すもの 図１の状態に対応する部品チャック部分の拡大図 図２の状態に対応する部品チャック部分の拡大図 図３の状態に対応する部品チャック部分の拡大図 部品チャックが第１の部品を挟みつける状況を示す平面図 加圧冶具の一部及び部品の斜視図

符号の説明

１ 振動溶着装置
２ 振動冶具
３ 加圧冶具
４ 第１の部品
５ 第２の部品
７ リフト台
８ ロータリーインデックスシャフト（ロータリーインデックス部材）
１０ 加圧シャフト
１１ａ、１１ｂ 位置決め爪
１２ 部品チャック
１６ａ、１６ｂ 位置決め爪

Claims (3)

1. 振動発生手段に連結され、溶着対象である第１の部品を下から受け入れる振動冶具と、リフト台に支持され、溶着対象である第２の部品を受け入れる加圧冶具とを備えた振動溶着装置において、
   前記加圧冶具には部品チャックが付属し、この部品チャックは、前記第２の部品の上に載置された前記第１の部品を挟みつけて位置決めし、前記リフト台が加圧冶具を持ち上げて第１の部品が前記振動冶具に受け入れられた時点で位置決めを解除することを特徴とする振動溶着装置。
2. 前記リフト台は水平移動手段に支持され、前記振動冶具の真下に整列する位置と、部品セッティング位置の間を行き来するものであることを特徴とする請求項１に記載の振動溶着装置。
3. 前記リフト台を複数支持するロータリーインデックス部材が前記水平移動装置を構成することを特徴とする請求項２に記載の振動溶着装置。

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