JPH1177832A - 超音波スポット溶接用治具、超音波スポット溶接法及びマスキング材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、熟練した技術を要すること
なく容易に超音波スポット溶接することのできる治具及
び超音波スポット溶接法を提供することである。 【解決手段】 熱可塑性樹脂部材２，３相互を超音波ス
ポット溶接によって接合する際に使用される治具であっ
て、一方の熱可塑性樹脂部材２を載置支持する治具本体
10と、該治具本体10における部材相互のスポット溶接位
置に撓み可能に配置された弾性反射板14とを有すること
を特徴とする超音波スポット溶接用治具１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂シー
トの成形物相互を超音波スポット溶接する際に使用する
治具、超音波スポット溶接法及び該超音波スポット溶接
法によって得られるマスキング材に関する。

【０００２】

【従来の技術】一対の熱可塑性樹脂部材相互を接合する
場合、超音波によるスポット溶接が用いられることがあ
る。この超音波スポット溶接は、極めて短時間で該熱可
塑性樹脂部材相互を接合することができるため、作業効
率的観点から好ましい接合方法である。従来、一対の熱
可塑性樹脂部材相互を超音波スポット溶接によって接合
するには、図７に示すように、金属板等の反射板７の上
に一方の熱可塑性樹脂部材８を載置し、該一方の熱可塑
性樹脂部材８の接合箇所に接合すべき他方の熱可塑性樹
脂部材９の接合箇所を当接し、その上から超音波発振子
４を当接・加圧し、該超音波発振子４から発振される超
音波によって該一方の熱可塑性樹脂部材８と該他方の熱
可塑性樹脂部材９の接合箇所相互を加熱溶融させ、接合
していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな超音波スポット溶接では、熱可塑性樹脂部材８，９
に超音波発振子４を加圧する力が強すぎると、溶融した
他方の熱可塑性樹脂部材９の接合箇所、更には一方の熱
可塑性樹脂部材８の接合箇所を該超音波発振子４が突き
抜けて穴があいてしまうので、熟練した技術が要求され
るという問題があった。

【０００４】特に、自動車のバンパー等の塗装において
マスキングに用いられる熱可塑性樹脂からなるマスキン
グ材の場合、目的の形状にするために真空成形によって
深絞りを行うと該マスキング材の厚みが薄くなり過ぎ、
強度が低下するため、複数の部材に分割して該部材同士
を超音波スポット溶接によって接合することが行われて
いるが、該超音波スポット溶接によってマスキング材に
穴があいてしまうと、塗装時に該穴から塗料が侵入する
ため、マスキング材としての役割を果たさなくなってし
まう。従って、本発明の課題は、熟練した技術を要する
ことなく容易に超音波スポット溶接することのできる治
具及び超音波スポット溶接法、ならびに穴をあけること
なく製造することのできるマスキング材を提供すること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、熱可塑性樹脂部材（２，３）相互を超音
波スポット溶接によって接合する際に使用される治具で
あって、一方の熱可塑性樹脂部材（２）を載置支持する
治具本体（10）と、該治具本体（10）における部材相互
のスポット溶接位置に撓み可能に配置された弾性反射板
（14）とを有することを特徴とする超音波スポット溶接
用治具（１）を提供するものであり、更には熱可塑性樹
脂部材（２，３）相互を超音波スポット溶接する方法で
あって、弾性反射板（14）が撓み可能に配置されている
治具（１）上に一方の熱可塑性樹脂部材（２）を載置し
て該部材（２）の接合箇所（23）を該弾性反射板（14）
上に位置せしめ、次いで他方の熱可塑性樹脂部材（３）
の接合箇所（31）を該一方の部材（２）の接合箇所（2
3）に当接し、該弾性反射板上（14）にて超音波スポッ
ト溶接を行うことを特徴とする超音波スポット溶接法を
提供するものであり、更にまた熱可塑性樹脂部材（２，
３）相互を超音波スポット溶接して得られるマスキング
材（５）であって、弾性反射板が撓み可能に配置されて
いる治具（１）上に一方の熱可塑性樹脂部材（２）を載
置して該部材（２）の接合箇所（23）を該弾性反射板
（14）上に位置せしめ、次いで他方の熱可塑性樹脂部材
（３）の接合箇所（31）を該一方の部材（２）の接合箇
所（23）に当接し、該弾性反射板上（14）にて超音波ス
ポット溶接を行うことによって得られることを特徴とす
るマスキング材（５）を提供するものである。

【０００６】

【作用】本発明の超音波スポット溶接用治具（１）に、
相互接合する熱可塑性樹脂部材（２，３）の一方（２）
を載置支持する。この状態で該部材（２）の接合箇所
（23）は該治具（１）の弾性反射板（14）上に位置す
る。このようにして治具（１）上に載置支持した一方の
熱可塑性樹脂部材（２）の接合箇所（23）に、他方の熱
可塑性樹脂部材（３）の接合箇所（31）を当接し、その
上から超音波発振子（４）を当接・加圧して超音波を発
振すると、該弾性反射板（14）は該超音波発振子（４）
からの超音波を反射して該部材（３，２）の接合箇所
（31，23）を加熱溶融し、かくして超音波スポット溶接
が行われるが、該超音波発振子（４）の該部材（３，
２）の接合箇所（31，23）に対する加圧力は、該弾性反
射板（14）が撓むことによって分散緩和されるため、該
加圧力が強すぎた場合であっても、該部材（３，２）の
接合箇所（31，23）に穴があくことを防止することがで
きる。このような方法によれば、熱可塑性樹脂部材
（２，３）相互を接合してマスキング材（５）とする場
合であっても、該部材（２，３）の接合箇所（23，31）
に穴をあけることなく、容易にマスキング材（５）を製
造することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本具体例では、熱可塑性樹脂部材相互を超音波スポット
溶接してマスキング材を得るものとする。図１及び図２
に超音波スポット溶接する熱可塑性樹脂部材及び本発明
の超音波スポット溶接用治具の一例を示す。本具体例で
超音波スポット溶接する一方の熱可塑性樹脂部材は、中
央部に凸形状21、該凸形状21の周縁部にフランジ部22を
形成した逆皿状の本体部材２であり、熱可塑性樹脂シー
トの真空成形によって製造されたものである。他方の熱
可塑性樹脂部材は、長方形の熱可塑性樹脂シートをクラ
ンク状に折り曲げてなるフック部材３ａ，３ｂであり、
それぞれ３個づつある。本具体例では、該フック部材３
ａの接合箇所31ａは該本体部材２のフランジ部22におけ
る接合箇所23ａに、該フック部材３ｂの接合箇所31ｂは
該本体部材２のフランジ部22における接合箇所23ｂに、
該フック部材３ａ，３ｂがそれぞれ外側に差し出される
ように、超音波スポット溶接によって接合される。

【０００８】本発明における熱可塑性樹脂部材は、例え
ば例えばポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリ塩化ビニル、
塩化ビニリデン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合
体、熱可塑性ポリエステル等の熱可塑性プラスチック
や、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、
ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレー
ト（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢ
Ｔ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルスルホン
（ＰＥＳ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリ
フェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（Ｐ
ＡＲ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポ
リアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ
エーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアミノビスマレイミ
ド、メチルペンテンコポリマー（ＴＰＸ）、セルロース
アセテート（ＣＡ）等の熱可塑タイプのエンジニアリン
グプラスチック、もしくはＰＰＯ−ハイインパクトポリ
スチレンポリマーアロイ、ＰＰＯ−ポリアミドポリマー
アロイ、ＰＥ−ハイインパクトポリスチレンポリマーア
ロイ、ＰＥ−ポリアミドポリマーアロイ、ナイロン−変
性ポリオレフィンポリマーアロイ、ナイロン−アクリロ
ニトリル／スチレン／ブタジエン共重合体（ＡＢＳ）ポ
リマーアロイ、ナイロン−ＰＰＯポリマーアロイ、ＰＯ
Ｍ−熱可塑性ポリウレタンポリマーアロイ、ＰＢＴ−ア
クリルゴムポリマーアロイ、ＰＢＴ−ＡＢＳポリマーア
ロイ、ＰＢＴ−ポリエステルエーテルエラストマーポリ
マーアロイ、ＰＢＴ−ＰＥＴポリマーアロイ、ＰＢＴ−
ＰＣポリマーアロイ、ＰＰＯ−ＰＴＦＥポリマーアロ
イ、ＰＢＴ−ＰＴＦＥポリマーアロイ、ＰＥＴ−ＰＴＦ
Ｅポリマーアロイ、ＰＥＴ−ＰＡＲポリマーアロイ、Ｐ
Ｃ−ＰＴＦＥポリマーアロイ、ＰＡＲ−ＰＴＦＥポリマ
ーアロイ、ナイロン−ＰＴＦＥポリマーアロイ等のポリ
マーアロイ、または上記プラスチックの二種以上の混合
物等の熱可塑性樹脂を材料とする部材であり、上記例示
に限定されず、超音波溶接され得るもの（一般的には硬
質又は半硬質プラスチック）であればいかなるものであ
ってもよい。特に効果的なのは、該熱可塑性樹脂のシー
トの真空成形物のように、厚さが薄く、一般的に超音波
スポット溶接によって穴のあき易い熱可塑性樹脂成形物
である。

【０００９】なお、上記熱可塑性樹脂には、炭酸カルシ
ウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウ
ム、亜硫酸カルシウム、燐酸カルシウム、水酸化カルシ
ウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化
マグネシウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、アルミ
ナ、シリカ、ケイ藻土、ドロマイト、石膏、タルク、ク
レー、アスベスト、マイカ、ガラス繊維、ケイ酸カルシ
ウム、ベンナイト、ホワイトカーボン、カーボンブラッ
ク、鉄粉、アルミニウム粉、石粉、高炉スラグ、フライ
アッシュ、セメント、ジルコニア粉等の無機充填剤、木
綿、竹、麻、羊毛等の天然繊維、ポリアミド繊維、ポリ
エステル繊維、アクリル繊維、ビスコース繊維、アセテ
ート繊維、塩化ビニル繊維、塩化ビニリデン繊維等の有
機合成繊維、アスベスト繊維、ガラス繊維、炭素繊維、
セラミック繊維、金属繊維、ウィスカー等の無機繊維、
リンター、リネン、サイザル、木粉、ヤシ粉、クルミ
粉、でん粉、小麦粉等の有機充填材等の補強材を添加し
て形状保持性、寸法安定性、圧縮および引張強度等を向
上させてもよいし、更に難燃剤、防炎剤、防虫剤、防腐
剤、ワックス類、滑剤、老化防止剤、酸化防止剤、紫外
線吸収剤、帯電防止剤、結晶化促進剤、化学発泡剤、カ
プセル型発泡剤等の発泡剤、染料、顔料等の着色剤、Ｄ
ＯＰ、ＤＢＰ等の可塑剤等の一種または二種以上を混合
してもよい。

【００１０】本具体例における超音波スポット溶接用治
具１は、治具本体10と該治具本体10に撓み可能に配置さ
れている弾性反射板14ａ，14ｂとからなり、該治具本体
10は、基部11と上記本体部材２の凸形状21の裏側に適嵌
する丘陵部12とを有する。該治具本体10の丘陵部12にお
いて、該本体部材２を載置支持した状態で該本体部材２
の上記フック部材３ａ，３ｂとの接合箇所23ａ，23ｂに
対応する部分には凹部13ａ，13ｂが設けられている。該
凹部13ａ，13ｂの上端には、一端が該治具本体10の丘陵
部12に埋設支持された弾性反射板14ａ，14ｂが、撓み可
能に配置されている。該弾性反射板14ａ，14ｂの材質と
しては、超音波発振子からの超音波を反射することがで
き、かつ弾性変形が可能なものであればいかなるもので
あってもよく、例えばバネ鋼板、ステンレススチール
板、アルミニウム板、銅板等の金属板が使用される。

【００１１】以上説明した超音波スポット溶接用治具１
を用いて上記フック部材３ａを上記本体部材２に超音波
スポット溶接するには、まず該超音波スポット溶接用治
具１の治具本体10丘陵部12に該本体部材２の凸形状21を
嵌合することによって該治具１に該本体部材２を載置支
持し、次いで該本体部材２の接合箇所23ａ上にフック部
材３ａの接合箇所31ａを当接する。そして図２に示され
るように、該フック部材３ａの接合箇所31ａ上に超音波
発振子４を当接・加圧し、該超音波発振子４から発振さ
れる超音波によって該フック部材３ａ及び本体部材２の
接合箇所31ａ，23ａを加熱溶融させ、超音波スポット溶
接する。該超音波スポット溶接に使用される超音波の周
波数は、熱可塑性樹脂の溶接に通常使用される周波数の
範囲、具体的には20〜40kc/sであるのが好ましい。

【００１２】この超音波スポット溶接の際、該超音波発
振子４の該フック部材３ａ及び本体部材２の接合箇所31
ａ，23ａに対する加圧力は、図３に示されるように該弾
性反射板14ａが撓むことによって分散緩和されるため、
該加圧力が強すぎた場合であっても、該フック部材３ａ
及び本体部材２の接合箇所31ａ，23ａに穴があくことを
防止することができる。

【００１３】以上の超音波スポット溶接によって、本体
部材２とフック部材３ａ，３ａ，３ａ，３ｂ，３ｂ，３
ｂとを接合して得られたマスキング材５は、例えば図４
及び図５に示されるように、自動車のバンパー６を塗装
する際に該バンパー６におけるフォグランプ窓61をマス
キングするのに使用することができる。図５において、
マスキング材５の本体部材２フランジ部22はフォグラン
プ窓61の溝部62に嵌め込まれ、フック部材３ａ，３ｂは
該フォグランプ窓61の裏側周壁63に係合している。この
ようにして該マスキング材５はフォグランプ窓61に固定
され、その後該バンパー６に塗装が施されるが、このと
き本発明によるマスキング材５には超音波スポット溶接
による穴がないため、塗料がフォグランプ窓61に侵入す
ることはない。塗装後、該マスキング材５はフォグラン
プ窓61から取り外される。

【００１４】以上、図面を参照して本発明を説明した
が、本発明の超音波スポット溶接用治具は図面に示した
態様に限定されることはなく、本発明の範囲を逸脱しな
い限り種々の変更を施すことができる。例えば、上記超
音波スポット溶接用治具１の治具本体10における基部11
はなくてもよいし、凹部13ａ，13ａ，13ａ及び凹部13
ｂ，13ｂ，13ｂはそれぞれ連続して一の凹部となってい
てもよい。

【００１５】そのような超音波スポット溶接用治具１ｃ
を図６に示す。本具体例における超音波スポット溶接用
治具１ｃは、本体部材２の凸形状21の裏側に適嵌する治
具本体10ｃと該治具本体10ｃに撓み可能に配置されてい
る弾性反射板14ｃ，14ｄとからなる。該治具本体10ｃに
おいて、該本体部材２を載置支持した状態で該本体部材
２の上記フック部材３ａ，３ａ，３ａとの接合箇所23
ａ，23ａ，23ａを結んだ部分に対応する部分には凹部13
ｃが設けられており、同様に上記フック部材３ｂ，３
ｂ，３ｂとの接合箇所23ｂ，23ｂ，23ｂを結んだ部分に
対応する部分には凹部13ｄが設けられている。該凹部13
ｃ，13ｄの上端において上記接合箇所23ａ，23ａ，23ａ
に対応する部分には、一端が該治具本体10ｃに埋設支持
された弾性反射板14ｃが、上記接合箇所23ｂ，23ｂ，23
ｂに対応する部分には、一端が該治具本体10ｃに埋設支
持された弾性反射板14ｄが、それぞれ撓み可能に配置さ
れている。この超音波スポット溶接治具１ｃを用いた場
合も、上記超音波スポット溶接治具１と同様に、フック
部材３ａと本体部材２との接合箇所31ａ，23ａ及びフッ
ク部材３ｂと本体部材２との接合箇所31ｂ，23ｂに穴を
あけることなく超音波スポット溶接することができる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、熱可塑性樹脂部材の穴
あきを防止して、熟練を要することなく容易に超音波ス
ポット溶接することができ、特に強度が高く穴のないマ
スキング材を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例による超音波スポット溶接用治具
及び超音波スポット溶接する部材を示す斜視図である。

【図２】図１における超音波スポット溶接用治具及び超
音波スポット溶接する部材のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図２の超音波スポット溶接用治具及び超音波ス
ポット溶接する部材において弾性反射板が撓んだ状態を
示す断面図である。

【図４】自動車のバンパーのフォグランプ窓及び本発明
によるマスキング材を示す斜視図である。

【図５】本発明によるマスキング材をバンパーのフォグ
ランプ窓に固定した状態を示す断面図である。

【図６】本発明の他の例による超音波スポット溶接用治
具及び超音波スポット溶接する部材を示す斜視図であ
る。

【図７】従来の方法による超音波スポット溶接を示す断
面図である。

【符号の説明】

１，１ｃ…超音波スポット溶接用治具 10，10ｃ…治具本体 11…基部 12…丘陵部 13ａ，13ｂ，13ｃ，13ｄ…凹部 14，14ａ，14ｂ，14ｃ，14ｄ…弾性反射板 ２…本体部材 21…凸形状 22…フランジ部 23，23ａ，23ｂ…本体部材の接合箇所 ３，３ａ，３ｂ…フック部材 31，31ａ，31ｂ…フック部材の接合箇所 ４…超音波発振子 ５…マスキング材 ６…バンパー 61…フォグランプ窓 62…溝部 63…裏側周壁 ７…反射板 ８…一方の熱可塑性樹脂部材 ９…他方の熱可塑性樹脂部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂部材相互を超音波スポット
   溶接によって接合する際に使用される治具であって、一
   方の熱可塑性樹脂部材を載置支持する治具本体と、該治
   具本体における部材相互のスポット溶接位置に撓み可能
   に配置された弾性反射板とを有することを特徴とする超
   音波スポット溶接用治具。
2. 【請求項２】 熱可塑性樹脂部材相互を超音波スポット
   溶接する方法であって、弾性反射板が撓み可能に配置さ
   れている治具上に一方の熱可塑性樹脂部材を載置して該
   部材の接合箇所を該弾性反射板上に位置せしめ、次いで
   他方の熱可塑性樹脂部材の接合箇所を該一方の部材の接
   合箇所に当接し、該弾性反射板上にて超音波スポット溶
   接を行うことを特徴とする超音波スポット溶接法。
3. 【請求項３】 熱可塑性樹脂部材相互を超音波スポット
   溶接して得られるマスキング材であって、弾性反射板が
   撓み可能に配置されている治具上に一方の熱可塑性樹脂
   部材を載置して該部材の接合箇所を該弾性反射板上に位
   置せしめ、次いで他方の熱可塑性樹脂部材の接合箇所を
   該一方の部材の接合箇所に当接し、該弾性反射板上にて
   超音波スポット溶接を行うことによって得られることを
   特徴とするマスキング材。