(57)【要約】【課題】溶着製品の歩留まりをより向上することができる超音波溶着装置、および溶着製品の製造方法を提供する。【解決手段】被溶着部材３を配置する台座２と、台座２上の平面方向に対して、被溶着部材３を保持する保持部４と、被溶着部材３上に被溶着部材５を配置し、被溶着部材５側から超音波振動を与えるとともに、被溶着部材５側から加圧する超音波振動付与手段６と、を備え、被溶着部材５が被溶着部材３に接触した状態にて、被溶着部材３の溶着部と前記被溶着部材５の溶着部とを溶着するように構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の被溶着部材を配置する台座と、
前記台座上の平面方向に対して、前記第１の被溶着部材を保持する第１の保持部と、
前記第１の被溶着部材上に第２の被溶着部材を配置し、前記第２の被溶着部材側から超音波振動を与えるとともに、前記第２の被溶着部材側から加圧する超音波振動付与手段と、
を備え、
前記第２の被溶着部材が前記第１の被溶着部材に接触した状態にて、前記第１の被溶着部材の溶着部と前記第２の被溶着部材の溶着部とを溶着する超音波溶着装置。
【請求項２】
前記第１の保持部によって保持された前記第１の被溶着部材に、前記前記第２の被溶着部材の振動方向と水平方向に遊びを持たせた請求項１に記載の超音波溶着装置。
【請求項３】
前記第１の保持部は、エアーシリンダで構成された請求項１または２に記載の超音波溶着装置。
【請求項４】
前記第１の保持部は、弾性体によって構成された請求項１または２に記載の超音波溶着装置。
【請求項５】
前記弾性体は、ばねによって構成された請求項４に記載の超音波溶着装置。
【請求項６】
前記第１の保持部は、電動アクチュエータによって構成された請求項１または２に記載の超音波溶着装置。
【請求項７】
前記第１の保持部による第１の被溶着部材への初期規制を実施し、その規制力は、１００Ｎ以下である請求項１〜６にいずれか一つに記載の超音波溶着装置。
【請求項８】
前記台座上の平面方向に対して、前記第２の被溶着部材を保持する第２の保持部を備え、前記第２の保持部によって保持された前記第２の被溶着部材に、前記前記第２の被溶着部材の振動方向と水平方向に遊びを持たせた請求項１または２に記載の超音波溶着装置。
【請求項９】
前記第２の保持部は、エアーシリンダで構成された請求項８に記載の超音波溶着装置。
【請求項１０】
前記第２の保持部は、弾性体によって構成された請求項８に記載の超音波溶着装置。
【請求項１１】
前記弾性体は、ばねによって構成された請求項１０に記載の超音波溶着装置。
【請求項１２】
前記第２の保持部は、電動アクチュエータによって構成された請求項８に記載の超音波溶着装置。
【請求項１３】
前記第１の保持部による第１の被溶着部材への初期規制を実施し、その規制力は、１００Ｎ以下である請求項８〜１２にいずれか一つに記載の超音波溶着装置。
【請求項１４】
前記第１の保持部と前記第２の保持部とが一体化された請求項８〜１３にいずれか一つに記載の超音波溶着装置。
【請求項１５】
第１の被溶着部材を第１の保持部によって保持し、
前記第１の被溶着部材上に第２の被溶着部材を配置し、
前記第２の被溶着部材側から超音波振動を与えるとともに加圧し、前記第１の被溶着部材の溶着部と、前記第２の被溶着部材の溶着部とを、前記超音波振動によって溶着する溶着製品の製造方法において、
前記第２の被溶着部材が前記第１の被溶着部材に接触した状態にて、前記第１の被溶着部材の溶着部と前記第２の被溶着部材の溶着部とを溶着する溶着製品の製造方法。
【請求項１６】
前記第１の保持部によって保持された前記第１の被溶着部材に、前記前記第２の被溶着部材の振動方向と水平方向に遊びを持たせた請求項１５に記載の溶着製品の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の保持部は、エアーシリンダで構成された請求項１５または１６に記載の溶着製品の製造方法。
【請求項１８】
前記第１の保持部は、弾性体によって構成された請求項１５または１６に記載の溶着製品の製造方法。
【請求項１９】
前記弾性体は、ばねによって構成された請求項１５または１６に記載の溶着製品の製造方法。
【請求項２０】
前記第１の保持部は、電動アクチュエータによって構成された請求項１５または１６に記載の溶着製品の製造方法。
【請求項２１】
前記第１の保持部による第１の被溶着部材への初期規制を実施し、その規制力は、１００Ｎ以下である請求項１５〜２０にいずれか一つに記載の溶着製品の製造方法。
【請求項２２】
前記台座上の平面方向に対して、前記第２の被溶着部材を保持する第２の保持部を備え、前記第２の保持部によって保持された前記第２の被溶着部材に、前記前記第２の被溶着部材の振動方向と水平方向に遊びを持たせた請求項１５または１６に記載の溶着製品の製造方法。
【請求項２３】
前記第２の保持部は、エアーシリンダで構成された請求項２２に記載の溶着製品の製造方法。
【請求項２４】
前記第２の保持部は、弾性体によって構成された請求項２２に記載の溶着製品の製造方法。
【請求項２５】
前記弾性体は、ばねによって構成された請求項２４に記載の溶着製品の製造方法。
【請求項２６】
前記第２の保持部は、電動アクチュエータによって構成された請求項２２に記載の溶着製品の製造方法。
【請求項２７】
前記第１の保持部による第１の被溶着部材への初期規制を実施し、その規制力は、１００Ｎ以下である請求項１５〜２６にいずれか一つに記載の溶着製品の製造方法。
【請求項２８】
前記第１の保持部と前記第２の保持部とが一体化された請求項１５〜２７にいずれか一つに記載の溶着製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波溶着装置、及び溶着製品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波溶着装置は、第１の被溶着部材を配置する台座と、前記第１の被溶着部材を保持する第１の保持部と、前記第１の被溶着部材上に第２の被溶着部材を配置し、前記第２の被溶着部材側から超音波振動を与えるとともに、前記第２の被溶着部材側から加圧する超音波振動付与手段と、を備え、前記第１の保持部は、前記第１の被溶着部材を確実に固定する構成とし、前記第１の被溶着部材の溶着部と、前記第２の被溶着部材の溶着部とを、前記超音波振動によって溶着するものとなっていた（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−０４７９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来例における超音波溶着装置は、前記第１の被溶着部材よって、確実に固定されていたために、超音波溶着を実行時に、その溶着部において、超音波振動が付与されることに起因する粉末が発生し、その発生した粉末が、前記第１の被溶着部材、及び前記第２の被溶着部材を超音波溶着されることによって形成される溶着製品の内部の空間に残留してしまい、その結果として、その溶着製品の歩留まりが低下するという課題を有していた。
【０００５】
そこで本発明では、その溶着製品の歩留まりを向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そして、この目的を達成するために本発明の超音波溶着装置は、第１の被溶着部材を配置する台座と、前記台座上の平面方向に対して、前記第１の被溶着部材を保持する第１の保持部と、前記第１の被溶着部材上に第２の被溶着部材を配置し、前記第２の被溶着部材側から超音波振動を与えるとともに、前記第２の被溶着部材側から加圧する超音波振動付与手段と、を備え、前記第１の被溶着部材の溶着部と、前記第２の被溶着部材の溶着部とを、前記超音波振動によって溶着する超音波溶着装置において、前記第１の保持部は、前記超音波溶着を実行中に、前記第１の被溶着部材が共振可能となるように構成した超音波溶着装置とした。
【０００７】
また、本発明の溶着製品の製造方法は、第１の被溶着部材を第１の保持部によって保持し、前記第１の被溶着部材上に第２の被溶着部材を配置し、前記第２の被溶着部材側から超音波振動を与えるとともに加圧し、前記第１の被溶着部材の溶着部と、前記第２の被溶着部材の溶着部とを、前記超音波振動によって溶着する溶着製品の製造方法において、前記超音波溶着を実行中に、前記第１の被溶着部材が共振可能となるように構成した溶着製品の製造方法とした。
【０００８】
これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明の超音波溶着装置は、第１の被溶着部材を配置する台座と、
前記台座上の平面方向に対して、前記第１の被溶着部材を保持する第１の保持部と、
前記第１の被溶着部材上に第２の被溶着部材を配置し、前記第２の被溶着部材側から超音波振動を与えるとともに、前記第２の被溶着部材側から加圧する超音波振動付与手段と、を備え、前記第２の被溶着部材が前記第１の被溶着部材に接触した状態にて、前記第１の被溶着部材の溶着部と前記第２の被溶着部材の溶着部とを溶着する超音波溶着装置としたので、その溶着製品の歩留まりを向上することができる。
【００１０】
また、本発明の溶着製品の製造方法は、第１の被溶着部材を第１の保持部によって保持し、前記第１の被溶着部材上に第２の被溶着部材を配置し、前記第２の被溶着部材側から超音波振動を与えるとともに加圧し、前記第１の被溶着部材の溶着部と、前記第２の被溶着部材の溶着部とを、前記超音波振動によって溶着する溶着製品の製造方法において、前記第２の被溶着部材が前記第１の被溶着部材に接触した状態にて、前記第１の被溶着部材の溶着部と前記第２の被溶着部材の溶着部とを溶着する溶着製品の製造方法としたので、その溶着製品の歩留まりを向上することができる。
すなわち、本発明においては、前記第２の被溶着部材が前記第１の被溶着部材に接触した状態にて、前記第１の被溶着部材の溶着部と前記第２の被溶着部材の溶着部とを溶着するように構成することによって、前記超音波溶着を実行時に、その溶着部において、前記超音波振動が付与されることに起因する粉末の発生を抑制することができ、その発生した粉末が、前記第１の被溶着部材、及び前記第２の被溶着部材を超音波溶着されることによって形成される溶着製品の内部の空間に残留する事を抑制することができるので、その結果として、その溶着製品の歩留まりを向上することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１における超音波溶着装置の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における超音波溶着装置の一部拡大斜視図
【図３】本発明の実施の形態１における超音波溶着装置にて超音波溶接時に第１の保持部による第１の被溶着部材への規制力が４００［Ｎ］の場合の溶着製品内部の発生粉末の観察図
【図４】本発明の実施の形態１における超音波溶着装置にて超音波溶接時に第１の保持部による第１の被溶着部材への規制力が３００［Ｎ］の場合の溶着製品内部の発生粉末の観察図
【図５】本発明の実施の形態１における超音波溶着装置にて超音波溶接時に第１の保持部による第１の被溶着部材への規制力が２００［Ｎ］の場合の溶着製品内部の発生粉末の観察図
【図６】本発明の実施の形態１における超音波溶着装置にて超音波溶接時に第１の保持部による第１の被溶着部材への規制力が１００［Ｎ］の場合の溶着製品内部の発生粉末の観察図
【図７】本発明の実施の形態１における超音波溶着装置にて超音波溶接時に第１の保持部による第１の被溶着部材への規制力が５０［Ｎ］の場合の溶着製品内部の発生粉末の観察図
【図８】本発明の実施の形態１における超音波溶着装置にて超音波溶接時に第１の保持部による第１の被溶着部材への規制力が２５［Ｎ］の場合の溶着製品内部の発生粉末の観察図
【図９】本発明の実施の形態２における超音波溶着装置の断面図
【図１０】本発明の実施の形態２における超音波溶着装置の一部拡大斜視図
【図１１】本発明の実施の形態３における超音波溶着装置の断面図
【図１２】本発明の実施の形態３における超音波溶着装置の一部拡大斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の一実施形態を図面とともに詳細に説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
まずはじめに、図１、図２を用いて、本実施形態の超音波溶着装置１に関して説明する。図１は、本発明の実施の形態１における超音波溶着装置の断面図を示し、図２は本発明の実施の形態１における超音波溶着装置の一部拡大斜視図を示すものである。
【００１４】
本実施形態における超音波溶着装置１は、図１、図２に示すように、台座２側には、配置された被溶着部材（第１の被溶着部材の一例）３が配置されている。
更に、本実施形態の超音波溶着装置１は、図１、図２に示すように、台座２上の平面方向（図１中では、左右方向）に対して、被溶着部材３を保持する保持部（第１の保持部の一例）４が備えられている。
【００１５】
更に、本実施形態の超音波溶着装置１は、図１に示すように、被溶着部材３上に、その被溶着部材３と溶着する別の被溶着部材（第２の被溶着部材）５を配置している。
【００１６】
また、本実施形態の超音波溶着装置１は、被溶着部材５側から超音波振動と与えるとともに、被溶着部材５側から加圧する超音波振動付与手段６が備えられている。本実施形態における超音波振動付与手段６は、図１に示すように、被溶着部材５側に超音波振動を発生する工具ホーン６Ａが配置され、被溶着部材５とは反対側に加圧を行うプレスヘッド６Ｂが配置されている。
【００１７】
ここで、本実施形態における超音波溶着装置１の保持部４は、被溶着部材５が被溶着部材３に接触した状態にて、被溶着部材３の溶着部と第２の被溶着部材５の溶着部とを溶着するように、言い換えると、その超音波振動に対して追従運動をする（超音波溶着を実行中に、被溶着部材３が共振する）ことが可能なように、構成されている。
【００１８】
より具体的には、本実施形態の保持部４は、エアーシリンダを用い、そのエアーシリンダによって、被溶着部材３は完全に固定されない状態（非完全固定状態）となっている。
【００１９】
ここで、保持部４が、被溶着部材３を保持する際の被溶着部材３の側面７への規制力に関して説明する。
【００２０】
図３〜図８は、本発明の実施の形態１における超音波溶着装置にて超音波溶着時に第１の保持部による第１の被溶着部材への規制力に対する溶着製品内部の発生粉末の観察図で、図３は第１の被溶着部材への規制力が４００［Ｎ］の場合の観察図、図４は第１の被溶着部材への規制力が３００［Ｎ］の場合の観察図、図５は第１の被溶着部材への規制力が２００［Ｎ］の場合の観察図、図６は第１の被溶着部材への規制力が１００［Ｎ］の場合の観察図、図７は第１の被溶着部材への規制力が５０［Ｎ］の場合の観察図、図８は第１の被溶着部材への規制力が２５［Ｎ］の場合の観察図を示すものである。
【００２１】
また、表１は、本発明の実施の形態１における超音波溶着装置にて超音波溶着時に第１の保持部による第１の被溶着部材への規制力に対する溶着製品内部の発生粉末数と、その発生粉末数に対して、溶着製品が良品かどうかの合否判定を行った結果を示すものである。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１、図３、図４、図５により理解されるように、この規制力が、２００［Ｎ］より大きい場合（後述の図６を考慮すると、１００［Ｎ］より大きい場合）、被溶着部材３と被溶着部材５と超音波溶着された後の溶着製品において、その溶着製品内部に残存する粉末（前述のように、超音波振動が付与されることに起因する粉末）が、多くなっており、溶着製品が良品とならない（否と判定される）。
【００２４】
従って、前記第１の保持部による第１の被溶着部材への規制力は、１００［Ｎ］以下の範囲にすればよいことがわかる。
【００２５】
また、表１、図６、図７、図８により理解されるように、被溶着部材３と被溶着部材５と超音波溶着された後の溶着製品において、その溶着製品内部に残存する粉末は、非常に少なくなっており、溶着製品が良品となる（合格と判定される）。
【００２６】
従って、前記第１の保持部による第１の被溶着部材への規制力は、初期段階で第１の被溶着部材を保持可能な程度の規制力（ここでは、０［Ｎ］と定義する）以上で保持していればよいことがわかる。
【００２７】
なお、本実施形態においては、前述のように、本実施形態の保持部４は、エアーシリンダを用いたが、その他、電動アクチェータや弾性体（特に、ばねやゴムのような樹脂）等を用いることもできる。
【００２８】
以上のように、本実施形態の超音波溶着装置１は、第１の被溶着部材を配置する台座と、前記台座上の平面方向に対して、前記第１の被溶着部材を保持する第１の保持部と、前記第１の被溶着部材上に第２の被溶着部材を配置し、前記第２の被溶着部材側から超音波振動を与えるとともに、前記第２の被溶着部材側から加圧する超音波振動付与手段と、を備え、前記第２の被溶着部材が前記第１の被溶着部材に接触した状態にて、前記第１の被溶着部材の溶着部と前記第２の被溶着部材の溶着部とを溶着する超音波溶着装置としたので、その溶着製品の歩留まりを向上することができる。
【００２９】
また、本実施形態の溶着製品の製造方法は、第１の被溶着部材を第１の保持部によって保持し、前記第１の被溶着部材上に第２の被溶着部材を配置し、前記第２の被溶着部材側から超音波振動を与えるとともに加圧し、前記第１の被溶着部材の溶着部と、前記第２の被溶着部材の溶着部とを、前記超音波振動によって溶着する溶着製品の製造方法において、前記超音波溶着を実行中に、前記第１の被溶着部材が共振可能となるように構成した溶着製品の製造方法としたので、その溶着製品の歩留まりを向上することができる。
【００３０】
すなわち、本発明においては、前記第２の被溶着部材が前記第１の被溶着部材に接触した状態にて、前記第１の被溶着部材の溶着部と前記第２の被溶着部材の溶着部とを溶着するように構成することによって、前記超音波溶着を実行時に、その溶着部において、前記超音波振動が付与されることに起因する粉末の発生を抑制することができ、その発生した粉末が、前記第１の被溶着部材、及び前記第２の被溶着部材を超音波溶着されることによって形成される溶着製品の内部の空間に残留する事を抑制することができるので、その結果として、その溶着製品の歩留まりを向上することができるのである。
【００３１】
（実施の形態２）
次に、図９、図１０を用いて、本実施形態の超音波溶着装置８に関して説明する。図９は、本発明の実施の形態２における超音波溶着装置の断面図を示し、図１０は本発明の実施の形態２における超音波溶着装置の一部拡大斜視図を示すものである。
【００３２】
本実施形態における超音波溶着装置８と、前述の実施の形態１における超音波装置１と異なる点は、台座２上の平面方向に対して、被溶着部材５を保持する保持部（第２の保持部の一例）９を設け、超音波溶着を実行中に、被溶着部材５が工具ホーン６Ａからの超音波振動により振動するが、その振動による溶着ズレを防ぐための位置規制を可能な構成としている点である。
【００３３】
このように構成することによって、超音波溶着を実行時に、その溶着部において、超音波振動が付与されることに起因する粉末が発生をより抑制することができ、その発生した粉末が、被溶着部材３、及び前被溶着部材５を超音波溶着されることによって形成される溶着製品の内部の空間に残留する事を抑制することができる上、溶着部材３と溶着部材５とを位置ズレなく精度良く溶着することが出来る。その結果として、その溶着製品の歩留まりをより向上することができるのである。
【００３４】
なお、本実施形態においても、前述のように、本実施形態の保持部４、保持部９は、エアーシリンダを用いたが、その他、電動アクチェータや弾性体（特に、ばねやゴムのような樹脂）等を用いることもできる。
【００３５】
（実施の形態３）
次に、図１１、図１２を用いて、本実施形態の超音波溶着装置１０に関して説明する。      
【００３６】
図１１は、本発明の実施の形態３における超音波溶着装置の断面図を示し、図１２は本発明の実施の形態３における超音波溶着装置の一部拡大斜視図を示すものである。
本実施形態における超音波溶着装置１０と、前述の実施の形態２における超音波装置８と異なる点は、図１１、図１２に示すように、保持部４と保持部９とが一体化されたものである保持部１１が設けられている点である。
【００３７】
このように構成することによっても、超音波溶着を実行時に、その溶着部において、超音波振動が付与されることに起因する粉末が発生を抑制することができ、その発生した粉末が、被溶着部材３、及び前被溶着部材５を超音波溶着されることによって形成される溶着製品の内部の空間に残留する事を抑制することができる上、溶着部材３と溶着部材５とを位置ズレなく精度良く溶着することが出来る。その結果として、その溶着製品の歩留まりを向上することができるのである。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、その溶着製品の歩留まりをより向上することができる超音波溶着装置、および超音波溶着方法を提供する事ができ、樹脂同士を溶着する溶着製品分野、例えば医療分野など溶着装置として有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１  超音波溶着装置
２  台座
３  被溶着部材（第１の被溶着部材の一例）
４  保持部（第１の保持部の一例）
５  被溶着部材（第２の被溶着部材）
６  超音波振動付与手段
６Ａ  工具ホーン
６Ｂ  プレスヘッド
７  側面
８  超音波溶着装置
９  保持部（第２の保持部の一例）
１０  超音波溶着装置
１１  保持部（第１、第２一体の保持部の一例）
【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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【図１１】
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【図１２】
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