(57)【要約】【課題】樹脂フィルムを、外周部の全周に亘って超音波切断すると共に、外周部の全周に亘って樹脂部品に超音波溶着する超音波加工を効率的に実施可能な超音波ホーンと超音波加工装置と超音波加工方法を提供する。【解決手段】ホーン本体５０の樹脂フィルム１６との接触面５２に、凹所５４を設けると共に、その凹所５４の周りに、環状の溶着加工部５６を一体形成し、更に、かかる接触面５２における環状の溶着加工部５６の外側部分に、溶着加工部５６を囲繞する切断加工部５８を、先端に切断刃６０を有する環状の突条形態をもって一体形成して、超音波ホーン４４を構成した。【選択図】図９
2014008728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂部品に重ね合わされた樹脂フィルムを該樹脂部品に押し付けるように、該樹脂フィルムに押圧接触した状態で、超音波振動することにより、該樹脂フィルムと該樹脂部品を超音波加工する超音波ホーンであって、
前記樹脂フィルムに接触する接触面を有し、該接触面にて、該樹脂フィルムに押圧接触することにより、該樹脂フィルムを前記樹脂部品に押し付けつつ、超音波振動するホーン本体と、
該ホーン本体の前記接触面に設けられた凹所と、
該凹所の周りに位置する前記ホーン本体の接触面部分に、該凹所の全周に連続して延びる環状形態を有して一体形成された、溶着加工部と、
該環状の溶着加工部の外側に位置する前記ホーン本体の接触面部分に、該溶着加工部を囲繞する環状の突条形態を有して一体的に突設された、先端に切断刃を有する切断加工部と、
を含み、前記ホーン本体が、前記樹脂部品に重ね合わされた前記樹脂フィルムを、前記溶着加工部と前記切断加工部とにて該樹脂部品に押し付けつつ、超音波振動することにより、該樹脂フィルムの該溶着加工部との接触部位と該樹脂部品とを超音波溶着すると共に、該樹脂フィルムの該切断加工部との接触部位を超音波切断するように構成したことを特徴とする超音波ホーン。
【請求項２】
前記凹所の周りに位置する前記ホーン本体の接触面部分に、該凹所の全周に連続して延びる環状の凹凸面が、ローレット加工によって形成されて、前記溶着加工部が、該環状の凹凸面にて構成されている請求項１に記載の超音波ホーン。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の超音波ホーンを有することを特徴とする超音波加工装置。
【請求項４】
樹脂部品に重ね合わされた樹脂フィルムを、超音波ホーンにて該樹脂部品に押し付けつつ、該超音波ホーンを超音波振動させることにより、該樹脂フィルムと該樹脂部品とを超音波溶着すると共に、該樹脂フィルムを超音波切断する超音波加工を行う方法であって、
前記超音波ホーンとして、請求項１又は請求項２に記載の超音波ホーンを準備する工程と、
前記樹脂部品として、環状の溶着用突条が一体形成されると共に、該溶着用突条の高さが、前記超音波ホーンの前記ホーン本体の接触面に突設された前記切断加工部の高さよりも高くされた樹脂部品を準備する工程と、
前記樹脂フィルムを、前記超音波ホーンの前記溶着加工部にて、前記樹脂部品の前記溶着用突条の先端部に押し付けつつ、該超音波ホーンの前記ホーン本体を超音波振動させることにより、該溶着用突条の先端部を溶かして、該樹脂フィルムの該溶着加工部との接触部位を該溶着用突条に超音波溶着する工程と、
前記樹脂フィルムを前記樹脂部品の溶着用突条に超音波溶着した後、前記切断加工部の切断刃が、該樹脂フィルムを介して、前記樹脂部品と接触している状態下で、前記超音波ホーンの前記ホーン本体を超音波振動させることにより、該樹脂フィルムの該切断刃との接触部位を超音波切断する工程と、
を含むことを特徴とする超音波加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波ホーンと超音波加工装置と超音波加工方法とに係り、特に、樹脂部品に重ね合わされた樹脂フィルムを樹脂部品に押し付けつつ、超音波振動することにより、それら樹脂フィルムと樹脂部品を超音波加工する超音波ホーンの改良された構造と、かかる超音波ホーンを有する超音波加工装置の新規な構造と、そのような超音波加工を有利に実施する方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱可塑性樹脂からなる樹脂成形体（樹脂部品）の加工方法の一種として、超音波ホーンの超音波振動を利用した、所謂超音波加工方法が知られている。例えば、特開平１０−１５６５５５公報（特許文献１）等には、超音波加工方法の一つとして、熱可塑性樹脂からなる二つの樹脂部品を超音波溶着する超音波溶着加工方法が、明らかにされている。この超音波溶着加工方法は、先端面に、溶着加工部（公報中には、ホーン突起部として示される）が一体形成された超音波ホーンを用い、かかる超音波ホーンの溶着加工部で、互いに重ね合わされた二つの樹脂部品のうちの一方を、それらのうちの他方に押し付けつつ、超音波ホーンを超音波振動させることにより、超音波ホーンと樹脂部品との間や二つの樹脂部品同士の間で生ずる摩擦熱で、それら二つの樹脂部品を部分的に加熱溶融乃至は軟化させて、相互に溶着するものである。
【０００３】
このような超音波溶着加工方法は、互いに重ね合わされて配置される二つの樹脂部品が熱可塑性樹脂を用いて形成されてなるものであれば、各樹脂部品の形状や形態に拘わらず、様々な樹脂部品の溶着に適用可能である。例えば、熱可塑性樹脂製の樹脂フィルムを熱可塑性樹脂からなる樹脂部品に溶着する場合にも、超音波溶着加工方法を利用できる。即ち、樹脂部品に重ね合わされた樹脂フィルムを、超音波ホーンの先端面に一体形成された溶着加工部にて樹脂部品に押し付けつつ、超音波ホーンを超音波振動させることによって、樹脂フィルムを樹脂部品に溶着できるのである。
【０００４】
また、熱可塑性の樹脂フィルムは、超音波ホーンの超音波振動を利用した超音波切断加工方法によっての切断が可能なことも知られている。例えば、特開平５−２６１８２７号公報（特許文献２）には、鋭角の角部からなる切断刃が設けられたローラ面を有するアンビルローラと超音波ホーンの平坦な先端面との間に、樹脂フィルムを位置させ、そして、超音波ホーンの先端面にて、樹脂フィルムをアンビルローラのローラ面に押し付けつつ、超音波ホーンを超音波振動させることにより、樹脂フィルムをアンビルローラのローラ面に設けられた切断刃で切断する方法が、開示されている。
【０００５】
従って、上記の如き超音波切断加工方法と超音波溶着加工方法とを組み合わせた超音波加工方法を実施すれば、樹脂フィルムを所定の大きさに切断すると共に、この切断された樹脂フィルムを樹脂部品に溶着することができる。
【０００６】
ところが、そのような超音波加工方法を利用して、樹脂フィルムを所定の大きさに切断すると共に、それを樹脂部品に溶着する場合には、超音波切断加工と超音波溶着加工を行うための２種類の超音波ホーンとアンビルローラとを用いる必要があり、そのために、超音波加工方法を実施するための設備が大がかりなものとなって、設備コストが嵩むといった問題が生ずる。また、超音波切断加工や超音波溶着加工に用いられる従来の超音波ホーンは、樹脂フィルムの所定ポイントのみに押圧接触するようになっている。それ故、樹脂フィルムを、その外周部の全周に亘って樹脂部品に溶着する際や、樹脂フィルムを、その外周部の全周に亘って超音波切断する場合には、樹脂フィルムや超音波ホーン、或いはアンビルローラを、環状の軌跡を描くように移動させながら超音波加工を行うといった時間と手間の掛かる作業が強いられることとなるのである。
【０００７】
加えて、従来の超音波溶着加工方法により、樹脂フィルムを、その外周部に沿って超音波切断しながら、その外周部の全周に亘って、樹脂部品に溶着する場合には、樹脂フィルムの樹脂部品への環状の溶着部の内側に皺や弛みが発生するといった不具合を生ずる可能性さえもあったのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−１５６５５５公報
【特許文献２】特開平５−２６１８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここにおいて、本発明は、上記した事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、樹脂フィルムを、外周部の全周に亘って超音波切断すると共に、外周部の全周に亘って樹脂部品に超音波溶着する超音波加工を、より効率的に実施できる超音波ホーンと超音波加工装置とを提供することにある。また、そのような超音波加工を、樹脂部品に溶着された樹脂フィルムでの皺や弛みの発生を解消乃至は可及的に抑制しつつ、有利に実施可能な超音波加工方法を提供することをも、その解決課題とするところである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そして、本発明は、上記の課題の解決のために、樹脂部品に重ね合わされた樹脂フィルムを該樹脂部品に押し付けつつ、超音波振動することにより、該樹脂フィルムと該樹脂部品を超音波加工する超音波ホーンであって、（ａ）前記樹脂フィルムに接触する接触面を有し、該接触面にて、該樹脂フィルムを前記樹脂部品に押し付けつつ、超音波振動するホーン本体と、（ｂ）該ホーン本体の前記接触面に設けられた凹所と、（ｃ）該凹所の周りに位置する前記ホーン本体の接触面部分に、該凹所の全周に連続して延びる環状形態を有して一体形成された、溶着加工部と、（ｄ）該環状の溶着加工部の外側に位置する前記ホーン本体の接触面部分に、該溶着加工部を囲繞する環状の突条形態を有して一体的に突設された、先端に切断刃を有する切断加工部とを含み、前記ホーン本体が、前記樹脂部品に重ね合わされた前記樹脂フィルムを、前記溶着加工部と前記切断加工部とにて該樹脂部品に押し付けつつ、超音波振動することにより、該樹脂フィルムの該溶着加工部との接触部位と該樹脂部品とを超音波溶着すると共に、該樹脂フィルムの該切断加工部との接触部位を超音波切断するように構成したことを特徴とする超音波ホーンを、その要旨とするものである。
【００１１】
なお、本発明の好ましい態様によれば、前記凹所の周りに位置する前記ホーン本体の接触面部分に、該凹所の全周に連続して延びる環状の凹凸面が、ローレット加工によって形成されて、前記溶着加工部が、該環状の凹凸面にて構成される。
【００１２】
また、本発明は、上記した超音波ホーンを有することを特徴とする超音波加工装置をも、その要旨とするものである。
【００１３】
さらに、本発明は、樹脂部品に重ね合わされた樹脂フィルムを、超音波ホーンにて該樹脂部品に押し付けつつ、該超音波ホーンを超音波振動させることにより、該樹脂フィルムと該樹脂部品とを超音波溶着すると共に、該樹脂フィルムを超音波切断する超音波加工を行う方法であって、（ａ）前記超音波ホーンとして、上記した超音波ホーンを準備する工程と、（ｂ）前記樹脂部品として、環状の溶着用突条が一体形成されると共に、該溶着用突条の高さが、前記超音波ホーンの前記ホーン本体の接触面に突設された前記切断加工部の高さよりも高くされた樹脂部品を準備する工程と、（ｃ）前記樹脂フィルムを、前記超音波ホーンの前記溶着加工部にて、前記樹脂部品の前記溶着用突条の先端部に押し付けつつ、該超音波ホーンの前記ホーン本体を超音波振動させることにより、該溶着用突条の先端部を溶かして、該樹脂フィルムの該溶着加工部との接触部位を該溶着用突条に超音波溶着する工程と、（ｄ）前記樹脂フィルムを前記樹脂部品の溶着用突条に超音波溶着した後、前記切断加工部の切断刃が、該樹脂フィルムを介して、前記樹脂部品と接触している状態下で、前記超音波ホーンの前記ホーン本体を超音波振動させることにより、該樹脂フィルムの該切断刃との接触部位を超音波切断する工程とを含むことを特徴とする超音波加工方法をも、また、その要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
上記の如き本発明に従う超音波ホーンを用いれば、樹脂フィルムを、外周部の全周に亘って超音波切断すると共に、外周部の全周に亘って樹脂部品に超音波溶着する超音波加工を、可及的に低いコストとより短い作業時間で効率的に実施することができる。
【００１５】
また、本発明に従う超音波加工装置にあっては、前述した特徴を有する超音波ホーンを有しているため、かかる超音波ホーンによって奏される上記した優れた作用・効果と実質的に同一の作用・効果が、有効に享受され得る。
【００１６】
さらに、本発明に従う超音波加工方法によれば、樹脂フィルムを、外周部の全周に亘って超音波切断すると共に、外周部の全周に亘って樹脂部品に超音波溶着する超音波加工を、樹脂部品に溶着された樹脂フィルムでの皺や弛みの発生を解消乃至は可及的に抑制しつつ、有利に実施することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に従う超音波加工方法を実施して得られた樹脂製品を示す縦断面説明図である。
【図２】図１におけるII矢視説明図である。
【図３】図１に示された樹脂製品を車両用内装部品に組み付けた状態を示す縦断面説明図である。
【図４】本発明に従う超音波加工装置を示す、一部切欠図を含む正面説明図である。
【図５】本発明に従う超音波ホーンを示す縦断面説明図である。
【図６】図５におけるVI矢視説明図である。
【図７】本発明手法に従って超音波加工を行う際に実施される工程の一例を示す説明図であって、樹脂フィルムを樹脂部品に重ね合わせた状態で、超音波加工装置にセットした状態を示している。
【図８】図７に示された工程に引き続いて実施される工程の説明図であって、樹脂部品に重ね合わされた樹脂フィルムに超音波ホーンの溶着加工部を接触させた状態を示している。
【図９】図８に示された工程に引き続いて実施される工程の説明図であって、樹脂部品に重ね合わされた樹脂フィルムを樹脂部品に超音波溶着している状態を示している。
【図１０】図９に示された工程に引き続いて実施される工程の説明図であって、樹脂部品に重ね合わされた樹脂フィルムを超音波切断している状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００１９】
先ず、図１及び図２には、本発明に従う超音波加工方法を実施して得られた樹脂製品としてのマイクカバーが、その縦断面形態と平面形態においてそれぞれ示されている。それら図１及び図２から明らかなように、かかるマイクカバー１０は、樹脂部品としての枠体１２と、この枠体１２に対して、その中心部に設けられた透孔１４を閉塞するように溶着された樹脂フィルム１６とを有して、構成されている。
【００２０】
より具体的には、マイクカバー１０の枠体１２は、熱可塑性樹脂材料（ここでは、ＡＢＳ樹脂）を用いた射出成形品からなっている。また、かかる枠体１２は、中心部に円形の透孔１４が設けられた円環板形状を呈する天板部１８と、この天板部１８の厚さ方向一方の面の外周部に一体的に立設された高さの低い円筒状の脚部２０とを一体的に有している。
【００２１】
そして、枠体１２の天板部１８における脚部２０の立設側とは反対側の面には、溶着用突条２２が、一体的に突設されている。この溶着用突条２２は、縦断面が、略台形の山型形状を呈し、透孔１４の周りを取り囲むように、天板部１８の周方向の全周に連続して延びる環状形態を呈している。また、脚部２０の突出先端部の外周面には、径方向外方に所定高さで突出し且つ周方向に連続して延びる円環板状の外フランジ部２４が一体形成されている。この外フランジ部２４には、後述するように、枠体１２（マイクカバー１０）をオーバーヘッドコンソールに取り付けるためのネジが挿通される貫通孔２６が、周方向に等間隔をおいて複数個（ここでは４個）形成されている。
【００２２】
一方、樹脂フィルム１６は、全体として、円形状を呈し、熱可塑性樹脂材料（ここでは、ポリアミド）を用いて形成されたメッシュからなっている。なお、このメッシュからなる樹脂フィルム１６は、後述するようにマイクカバー１０を装着したマイクが、風の音等の騒音や雑音を集音するのを防止するものである。従って、かかるメッシュからなる樹脂フィルム１６は、網目の大きさが、数μｍ〜数十μｍ程度の極微小な大きさとされている。そのため、図１には、樹脂フィルム１６の断面において、網目が省略されていることが理解されるべきである。
【００２３】
そして、そのような樹脂フィルム１６が、枠体１２の天板部１８の一方の面上に、透孔１４の全体を閉塞するように配置されている。また、その配置状態下で、樹脂フィルム１６の外周部が、天板部１８の一方の面に立設された環状の溶着用突条２２の先端部に対して、全周に亘って、超音波溶着により固着されている。これにより、マイクカバー１０が、樹脂フィルム１６と枠体１２との一体品として、構成されている。
【００２４】
すなわち、マイクカバー１０は、円形の樹脂フィルム１６が、その外周部の全周に延びるように形成された溶着部２８において、枠体１２に対して、その透孔１４の全体を閉塞するように超音波溶着されることにより製造されているのである。なお、ここでは、後述するように、樹脂フィルム１６の枠体１２への超音波溶着に際して、ローレット加工により、あやめ模様の凹凸面からなる溶着加工部（４６）が形成された超音波ホーン４４が用いられるため（図６参照）、樹脂フィルム１６の溶着部２８は、あやめ模様を呈する凹凸面とされている。
【００２５】
そして、かくの如き構造とされたマイクカバー１０は、図３に示されるように、マイク３０に装着された状態で、オーバーヘッドコンソール３２に対して固定されている。
【００２６】
具体的には、図３から明らかなように、マイクカバー１０は、円筒状の脚部２０においてマイク３０に外嵌されることにより、マイク３０に対して着脱可能に装着されている。
【００２７】
一方、オーバーヘッドコンソール３２は、その平板状を呈する部分に、マイクカバー１０の透孔１４に対応した大きさの円形の窓部３４が設けられている。また、かかるオーバーヘッドコンソール３２の平板部分の裏面（図３における下面）には、複数（ここでは４個）のボス部３６が、円形の窓部３４の周囲に、かかる窓部３４の周方向に等間隔を隔てて一体的に立設されている。更に、それら各ボス部３６には、その先端面において開口する雌ねじ穴３８が、それぞれ一つずつ形成されている。
【００２８】
そして、マイク３０に装着されたマイクカバー１０は、オーバーヘッドコンソール３２の裏面側に、透孔１４を窓部３４に対応させて配置されている。また、かかる配置状態下で、樹脂フィルム１６の外周部が、オーバーヘッドコンソール３２の裏面の窓部３４の周辺部位に接触していると共に、外フランジ部２４が、各貫通孔２６を各ボス部３６の雌ねじ孔３８と同軸的に位置させつつ、各ボス部３６の先端面に重ね合わされている。そして、そのような状態において、外フランジ部２４の各貫通孔２６内に挿入された取付ネジ４０が、各ボス部３６の雌ねじ穴３８に螺入されている。かくして、マイクカバー１０が、マイク３０に装着された状態で、かかるマイク３０と共に、オーバーヘッドコンソール３２に固定されるようになっているのである。
【００２９】
ところで、前記したように、マイクカバー１０は、樹脂フィルム１６が枠体１２に超音波溶着されることによって製造されるのであるが、そのようなマイクカバー１０の製造に際しては、図４に示される如き、本発明に従う構造を有する超音波加工装置４２が、有利に用いられる。
【００３０】
図４から明らかなように、超音波加工装置４２は、超音波ホーン４４と、これに超音波振動を与える超音波発振機構４６と、超音波ホーン４４を上下方向に移動させる昇降機４８とを含んで構成されている。
【００３１】
より詳細には、図５及び図６に示されるように、超音波加工装置４２を構成する超音波ホーン４４は、ホーン本体５０を有している。このホーン本体５０は、従来品と同様な材料、例えば、チタンや軟鋼、或いは各種の合金等の金属材料からなり、超音波発振機構４６によって与えられる超音波振動を増幅する機能を有している。
【００３２】
また、ホーン本体５０は、全体として、軸方向一端部が大径部とされた段付円柱形状を呈し、その大径部側の端面が、円形平面からなる接触面５２とされている。この接触面５２は、後述するように、互いに重ね合わされて配置された枠体１２と樹脂フィルム１６に対して、超音波ホーン４４を用いて超音波加工を施す際に、ホーン本体５０が樹脂フィルム１６と接触する部分である。
【００３３】
そのようなホーン本体５０の接触面５２の中央部には、円形凹所５４が形成されている。この円形凹所５４は、比較的に浅い深さを有し、その開口面積が、マイクカバー１０の樹脂フィルム１６における溶着部２８の内側に位置する円形部分の面積と同一の大きさとされている。
【００３４】
また、ホーン本体５０の接触面５２の外周部には、溶着加工部５６が一体的に設けられている。この溶着加工部５６は、円形凹所５４の開口周縁に沿って全周に延びる、円形で狭幅の帯状形態を有している。そして、ここでは、かかる溶着加工部５６が、ローレット加工によって形成された、あやめ模様を呈する凹凸面にて構成されている。
【００３５】
すなわち、ホーン本体５０の接触面５２のうち、円形凹所５４の周りの開口周辺部には、その全周に亘ってローレット加工が施されている。それによって、かかる円形凹所５４の開口周縁に沿って、その全周に連続して延びる環状の接触面５２部分が、あやめ模様の凹凸面とされている。そして、そのような凹凸面が、環状の溶着加工部５６とされているのである。
【００３６】
また、ホーン本体５０の接触面５２の外周部のうち、環状の溶着加工部５６よりも径方向外側に位置する部分には、切断加工部５８が一体的に設けられている。この切断加工部５８は、接触面５２から所定高さ突出し、且つ接触面５２の周方向に連続して延びる環状の突条形態を有している。そして、環状の溶着加工部５６を全周に亘って外側から囲繞するように、溶着加工部５６と同軸的に位置している。即ち、切断加工部５８が、溶着加工部５６の外径よりも大きな内径を有して、構成されている。また、かかる切断加工部５８は、縦断面が三角形状を呈し、その先端が、先の尖った切断刃６０とされている。
【００３７】
そして、本実施形態では、切断加工部５８の接触面５２からの突出高さ（図８にｈ1 で示される寸法）が、マイクカバー１０の樹脂フィルム１６の厚さ（図８にｔで示される寸法）よりも高く、且つ枠体１２の一方の面に突設された溶着用突条２２の、樹脂フィルム１６が溶着される前の高さ（図８にｈ2 で示される寸法）よりも低い高さとされている。また、それら切断加工部５８の高さ：ｈ1 と溶着用突条２２の高さ：ｈ2 の差は、樹脂フィルム１６の厚さ：ｔよりも大きな寸法とされている。
【００３８】
一方、図４に示されるように、超音波ホーン４４に対して超音波振動を与える超音波発振機構４６は、電気エネルギーをそれと同一周波数の機械的振動に変える、例えば電歪素子等の公知の超音波振動子６２と、この超音波振動子６２に高周波電気エネルギーを供給する超音波発振器６４とにて、構成されている。そして、超音波振動子６２が、超音波ホーン４４のホーン本体５０の上端面に固設されて、この超音波振動子６２に対して、超音波発振器６４が、電気的に接続されている。
【００３９】
かくして、超音波発振器６４から超音波振動子６２に対して、例えば２０ｋＨｚ程度の高周波電気エネルギーが供給されることにより、超音波振動子６２にて、２０ｋＨｚ程度の周波数の超音波振動が生ずるようになっている。そして、そのような超音波振動が、超音波振動子６２からホーン本体５０に対して直接に伝達されて、ホーン本体５０が、その軸方向に超音波振動させられると共に、このホーン本体５０にて増幅された振幅にて、ホーン本体５０に一体形成された溶着加工部５６と切断加工部５８とが、２０ｋＨｚ程度の周波数で、軸方向に超音波振動させられるようになっている。
【００４０】
なお、図４に明示されてはいないものの、超音波発振器６４は、公知のコントローラを内蔵した操作ボックスに接続されており、この操作ボックスに設けられる操作スイッチの操作に基づいて、超音波発振器６４から超音波振動子６２への高周波電気エネルギーの供給の開始及び停止や、超音波ホーン４４の超音波振動の開始及び停止が行われるようになっている。
【００４１】
また、超音波ホーン４４を上下に移動させる昇降機４８は、ベースプレート６６と、このベースプレート６６の一端部に立設された支柱６８とを備えた支持台７０を有している。かかる支持台７０のベースプレート６６の中央部には、超音波加工されるべきワーク７２（ここでは、後述の如く、枠体１２に樹脂フィルム１６が重ね合わされてなるマイクカバー１０の形成材料）を保持するワークホルダ７４が固設されている。また、ベースプレート６６の支柱６８が立設される端部とは反対側の端部上には、前記超音波発振機構４６の超音波発振器６４が固定されている。
【００４２】
さらに、支持台７０の支柱６８には、空気圧シリンダや油圧シリンダ等からなる昇降用シリンダ７６が、移動不能に支持されている。この昇降用シリンダ７６は、上下方向に延びるように配置されて、ピストンロッド７８が上下方向において突出又は引込作動させられるようになっている。なお、この昇降用シリンダ７６のピストンロッド７８の突出又は引込作動は、超音波発振器６４の作動を制御する、図示しないコントローラによって、コントロールされるようになっている。
【００４３】
そして、ここでは、前記超音波ホーン４４が、支持台７０に支持された昇降用シリンダ７６の下方において、溶着加工部５６と切断加工部５８を有する接触面５２を下方に向け、且つかかる接触面５２を、ベースプレート６６上のワークホルダ７４の上面に所定距離を隔てて対向位置させつつ、上下方向に延びるように配置されている。また、そのような超音波ホーン４４に固設された超音波振動子６２が、昇降用シリンダ７６のピストンロッド７８に対して、保持具８０，８０を介して移動不能に保持されている。
【００４４】
かくして、本実施形態の超音波加工装置４２にあっては、昇降用シリンダ７６のピストンロッド７８の突出又は引込作動に伴って、超音波ホーン４４の接触面５２が、ワークホルダ７４の上面に対して接近又は離隔移動させられて、かかる接触面５２に設けられた溶着加工部５６と切断加工部５８とが、ワークホルダ７４に保持されたワーク７２に接近又は離隔するようになっている。
【００４５】
ところで、かくの如き構造とされた超音波加工装置４２を用いて、マイクカバー１０の形成材料たるワーク７２に対する超音波加工を行うことにより、マイクカバー１０を製造する際には、例えば、以下の手順に従って、その作業が進められる。
【００４６】
すなわち、先ず、図４及び図７に示されるように、樹脂フィルム１６を枠体１２に重ね合わせて、ワーク７２を得る。このワーク７２の作製に際しては、樹脂フィルム１６として、枠体１２の透孔１４よりも大きなものが用いられる。そして、そのような樹脂フィルム１６が、枠体１２の透孔１４の全体を塞ぎつつ、その外周部において、枠体１２の天板部１８に一体的に突設された環状の溶着用突条２２の先端部の全周と接触し、且つ溶着用突条２２よりも外側に位置する天板部１８の外周部に重ね合わされるように配置される。
【００４７】
その後、図４及び図７に示されるように、昇降用シリンダ７６のピストンロッド７８の引込作動により、超音波ホーン４４のホーン本体５０の接触面５２を、ワークホルダ７４の上面から離間位置させた状態において、ワーク７２を、支持台７０のベースプレート６６に固設されたワークホルダ７４上に載置して、保持させる。
【００４８】
このとき、ワーク７２は、樹脂フィルム１６を上側に、枠体１２を下側にそれぞれ位置させつつ、ワークホルダ７４の上面に対して、外フランジ部２４において重ね合わされる。また、ワーク７２を構成する枠体１２の天板部１８に突設された環状の溶着用突条２２が、超音波ホーン４４のホーン本体５０の接触面５２に設けられた環状の溶着加工部５６の鉛直下方に位置するように、配置される。そして、例えば、図示しないブラケット等の固定具を用いて、或いは枠体１２の外フランジ部２４に設けられた複数の貫通孔２６に挿通した取付ネジ等によって、外フランジ部２４が、ワークホルダ７４に取り外し可能に固定される。
【００４９】
次に、昇降機４８の昇降用シリンダ７６のピストンロッド７８を突出作動させて、図８に示されるように、超音波ホーン４４を、ワーク７２に接触位置するまで下降させる。具体的には、超音波ホーン４４のホーン本体５０の接触面５２に設けられた環状の溶着加工部５６が、樹脂フィルム１６の外周部のうち、枠体１２の天板部１８に突設された環状の溶着用突条２２の先端に接触乃至は重ね合わされる部分に接触位置するまで、超音波ホーン４４を下方に移動させる。また、そのような状態下から、ピストンロッド７８を僅かに突出作動させることにより、溶着用突条２２の先端に接触乃至は重ね合わされる樹脂フィルム１６の外周部を、ホーン本体５０の溶着加工部５６にて、溶着用突条２２の先端に押し付ける。
【００５０】
このとき、ホーン本体５０の接触面５２における環状の溶着加工部５６の内側に位置する部分には、円形凹所５４が設けられているため、樹脂フィルム１６の溶着用突条２２よりも内側に位置する部分は、ホーン本体５０の接触面５２と非接触となる。また、前述の如く、環状の溶着加工部５６よりも外周側の接触面５２部分に、環状の突条形態をもって一体形成された切断加工部５８は、その高さ：ｈ1 が、枠体１２の溶着用突条２２の高さ：ｈ2 よりも低くされているため、切断加工部５８の先端に設けられた切断刃６０は、溶着用突条２２よりも外周側の天板部１８部分に重なって配置された樹脂フィルム１６の外周部に接触せずに、かかる外周部に対して、僅かな隙間を隔てて離間配置される。即ち、上記のように、樹脂フィルム１６の外周部を、ホーン本体５０の溶着加工部５６にて、溶着用突条２２の先端に押し付けたときには、ホーン本体５０は、溶着加工部５６のみが、樹脂フィルム１６と接触するのである。
【００５１】
そして、そのようにして、樹脂フィルム１６の外周部が、溶着加工部５６にて溶着用突条２２に押し付けられたときに、或いはその前後に、超音波発振機構４６の超音波発振器６４を作動させて、超音波ホーン４４を所定の周波数で超音波振動させる。それにより、溶着加工部５６と、樹脂フィルム１６の外周部の溶着加工部５６との接触部分と、かかる樹脂フィルム１６の外周部を介して、溶着加工部５６と接触する溶着用突条２２とを、それぞれ超音波振動させる。
【００５２】
そうして、図９に示されるように、樹脂フィルム１６の外周部の溶着加工部５６との接触部分や、枠体１２の溶着用突条２２の先端部分を摩擦熱で溶融乃至は軟化させて、樹脂フィルム１６の外周部の環状に延びる部分を、枠体１２の溶着用突条２２の先端部に対して、その全周に亘って、一挙に超音波溶着する。
【００５３】
このとき、溶着加工部５６が、ローレット加工によって形成された凹凸面からなっているため、溶着加工部５６が平坦面とされている場合よりも、樹脂フィルム１６の外周部と溶着用突条２２の先端部とが、より確実に且つ一層強固に溶着される。また、樹脂フィルム１６が、ホーン本体５０の溶着加工部５６以外の部分と非接触とされているため、樹脂フィルム１６が、枠体１２の溶着用突条２２の先端部分以外と溶着することがない。そして、特に、樹脂フィルム１６と溶着用突条２２の先端部との溶着時には、超音波ホーン４４の超音波振動によって、樹脂フィルム１６が、外周側に引っ張られるようになり、そのために、樹脂フィルム１６の溶着用突条２２の先端部との溶着部分よりも内側に皺や弛みが寄ってしまうようなことがない。
【００５４】
かくして、樹脂フィルム１６を、その外周部の全周に延びるように形成された溶着部２８において、枠体１２の外周部に固着する。以て、透孔１４の全体が樹脂フィルム１６にて閉塞されてなる、樹脂フィルム１６と枠体１２との一体品を得るのである。
【００５５】
なお、前記したように、溶着用突条２２（枠体１２の外周部）への樹脂フィルム１６の溶着工程は、ホーン本体５０の溶着加工部５６にて、樹脂フィルム１６を溶着用突条２２の先端部に押し付けながら実施される。また、そのような溶着用突条２２への樹脂フィルム１６の溶着が進行するに従って、溶着用突条２２が、その先端部の溶出しにより、徐々に低くなってゆく。
【００５６】
そのため、図８及び図９から明らかなように、溶着用突条２２先端部への樹脂フィルム１６の溶着工程を実施している最中には、かかる溶着の進行に伴って、ホーン本体５０が徐々に下降して、ホーン本体５０の接触面５２が、枠体１２の天板部１８に対して次第に接近してゆく。これにより、ホーン本体５０の接触面５２に設けられた環状の切断加工部５８の先端の切断刃６０が、樹脂フィルム１６の溶着用突条２２との接触部分よりも外周側の部分に接近し、やがて、かかる樹脂フィルム１６の外周部分に、切断加工部５８の切断刃６０が当接するようになる。
【００５７】
そして、図９及び図１０に示されるように、切断加工部５８の切断刃６０が、樹脂フィルム１６の外周部分に当接した状態から、昇降用シリンダ７６のピストンロッド７８の突出作動に基づいて、ホーン本体５０を更に下降させると共に、超音波ホーン４４のホーン本体５０を継続的に超音波振動させる。これにより、切断加工部５８の切断刃６０を更に徐々に下降させて、樹脂フィルム１６の溶着部２８よりも外周部分を、かかる切断刃６０にて、枠体１２の天板部１８に押し付けつつ、切断加工部５８を超音波振動させる。
【００５８】
かくして、切断加工部５８の切断刃６０により、それが押圧接触する樹脂フィルム１６の外周部分を、全周に亘って徐々に超音波切断してゆく。このとき、ホーン本体５０の下降に伴って、溶着加工部５６による樹脂フィルム１６の溶着用突条２２への溶着も更に進行する。
【００５９】
そして、図１０に示されるように、切断加工部５８の切断刃６０を、枠体１２の天板部１８に当接する位置まで下降させることにより、樹脂フィルム１６の溶着部２８よりも外周側の不要な部分を、全周に亘って一挙に切断し、樹脂フィルム１６から完全に除去する。そうして、図１に示される如き構造を有するマイクカバー１０を得るのである。
【００６０】
以上の説明から明らかなように、本実施形態の超音波ホーン５０を用いれば、複数種類の超音波ホーン５０や、特別な構造を有するアンビルローラ等を何等用いることなく、唯一つの超音波ホーン５０を、単に、昇降移動させて、溶着加工部５６と切断加工部５８とにて、枠体１２に重ね合わされた樹脂フィルム１６を枠体１２の天板部１８に押し付けつつ、超音波振動させるだけの一連の簡略な超音波加工を行うことにより、樹脂フィルム１６の外周部を、その全周に亘って、枠体１２に対して一挙に超音波溶着し、また、樹脂フィルム１６の外周部の全周を一挙に超音波切断することができる。従って、そのような超音波溶着と超音波切断とを、可及的に低いコストとより短い作業時間で効率的に実施することが可能となるのである。
【００６１】
また、本実施形態の超音波ホーン５０では、溶着加工部５６が、ローレット加工により形成された凹凸面にて構成されていることにより、樹脂フィルム１６の外周部と溶着用突条２２の先端部とが、より確実に且つ一層強固に溶着され得る。それ故、より安定した品質性能を有するマイクカバー１０を確実に得ることができる。
【００６２】
さらに、本実施形態においては、樹脂フィルム１６の外周部を、ホーン本体５０の溶着加工部５６で、枠体１２の天板部１８の溶着用突条２２の先端部に超音波溶着した後、樹脂フィルム１６の枠体１２への溶着部２８よりも外周側の余分な部分を超音波切断するようになっている。そして、樹脂フィルム１６の溶着用突条２２への溶着時には、樹脂フィルム１６の溶着用突条２２との溶着部分よりも内側に皺や弛みが寄ってしまうようなことがない。従って、かくの如き本実施形態手法によれば、樹脂フィルム１６を、外周部の全周に亘って超音波切断すると共に、外周部の全周に亘って枠体１２に超音波溶着する超音波加工を、枠体１２に溶着された樹脂フィルム１６の溶着用突条２２よりも内側部分での皺や弛みの発生を解消乃至は可及的に抑制しつつ、有利に実施することができる。
【００６３】
以上、本発明の具体的な構成について詳述してきたが、これはあくまでも例示に過ぎないのであって、本発明は、上記の記載によって、何等の制約をも受けるものではない。
【００６４】
例えば、超音波ホーン５０に設けられる溶着加工部５６は、平坦面とされていていも、何等差し支えない。
【００６５】
また、超音波ホーン４４のホーン本体５０に設けられる切断加工部５８の形状も、先端に切断刃６０が設けられた環状の突条形態を有するものであれば、具体的な形状は、特に限定されるものではない。
【００６６】
さらに、枠体１２の環状の溶着用突条２２も、ホーン本体５０の切断加工部５８の高さよりも高い高さを有するものであれば、縦断面が、例えば、台形状、長方形状、逆Ｕ字状等、様々な形状を有していても良い。
【００６７】
また、超音波加工装置４２に設けられる昇降機４８が有する超音波ホーン４４の昇降機構の構造も、前記実施形態に示される昇降用シリンダ７６を用いる構造以外に、例えば、ねじ送り機構や、電動モータとギヤ機構とを組み合わせた機構等、従来から公知の様々な昇降機構が採用され得る。
【００６８】
加えて、前記実施形態では、メッシュ状の樹脂フィルム１６を超音波切断すると共に、それを枠体１２に超音波溶着する超音波加工方法と、かかる超音波切断と超音波溶着に使用される超音波ホーン４４及び超音波加工装置４２に、本発明を適用したものの具体例を示したが、本発明は、熱可塑性樹脂製の樹脂部品に重ね合わされた熱可塑性樹脂製の樹脂フィルムを、超音波ホーンにて樹脂部品に押し付けつつ、超音波ホーンを振動させることにより、樹脂フィルムと樹脂部品とを超音波溶着すると共に、樹脂フィルムを超音波切断する超音波加工を行う方法と、そのような方法に利用される超音波ホーン及び超音波加工装置の何れに対しても、有利に適用され得るものであることは、勿論である。
【００６９】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。
【符号の説明】
【００７０】
１０  マイクカバー                    １２  枠体
１６  樹脂フィルム                    ２２  溶着用突条
２８  溶着部                          ４２  超音波加工装置
４４  超音波ホーン                    ４６  超音波発振機構
５０  ホーン本体                      ５２  接触面
５４  円形凹所                        ５６  溶着加工部
５８  切断加工部                      ６０  切断刃
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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