(57)【要約】【課題】  ワークと被溶着物のセット位置やセット角度を作業がやり易いように自由に変更でき、種々の大きさや形状のワークと被溶着物及びワークの接合部に対して適用でき、ワークとホーンの滑りが生じない構造が簡単で安価な超音波溶着機を提供すること。【解決手段】  本発明の超音波溶着機１１は超音波振動を発生させる超音波発振器１３と、発生した超音波振動を増幅させるホーン１５と、ホーン１５の先端部１７に取り付けられる位置決め部材１９とを備え、上記位置決め部材１９はワークＷの融点では溶けない耐熱性を有する筒状のゴム状弾性体２９によって形成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動を発生させる超音波発振器と、上記超音波発振器から発生した超音波振動を増幅させるホーンと、上記ホーンの先端部の取り付けられるワークに対するホーンの位置を決める位置決め部材と、を具備したことを特徴とする超音波溶着機。
【請求項２】
請求項１記載の超音波溶着機において、
上記位置決め部材はワークの融点では溶けない耐熱性を有する筒状のゴム状弾性体によって形成されていることを特徴とする超音波溶着機。
【請求項３】
請求項２記載の超音波溶着機において、
上記ゴム状弾性体はシリコーンチューブであることを特徴とする超音波溶着機。
【請求項４】
請求項２又は請求項３記載の超音波溶着機において、
上記ゴム状弾性体の内径はゴム状弾性体の自重によって上記ホーンの先端部からゴム状弾性体が外れることがなく、且つホーンの先端部との過剰な密着によって超音波振動による摩擦熱が高まってゴム状弾性体が損傷を受けることがない大きさに設定されていることを特徴とする超音波溶着機。
【請求項５】
請求項２〜請求項４の何れかに記載の超音波溶着機において、
上記ゴム状弾性体の長さは上記ホーンの先端部の長さより長く、溶着後のワークの接合部の高さを考慮した長さに設定されていることを特徴とする超音波溶着機。
【請求項６】
超音波振動を発生させる超音波発振器と、発生した超音波振動を増幅させるホーンと、上記ホーンの外周側に取り付けられる位置決め手段と、を具備し、
上記位置決め手段は上記ホーンの外周部に取り付けられるフロントケースと、上記フロントケース内を摺動するスライドケースと、上記フロントケース内に縮設され、上記スライドケースを突出方向に付勢する付勢手段とを具備しており、
上記スライドケースは上部に上記ホーンの先端部の端面に当接するフランジ部を有し、下部に直接、ワークの接合部に作用して位置決め作用をするスリーブを有しており、上記ホーンが超音波振動して上記ワークが溶け込むことと連動して、上記スライドケースの先端部は上記付勢手段の付勢力に抗して上記フロントケース内部に収容されていくように構成されていることを特徴とする超音波溶着機。
【請求項７】
請求項６記載の超音波溶着機において、
上記スライドケースの先端部内周面は先端に向かって徐々に拡大されるようにテーパ状に形成されていることを特徴とする超音波溶着機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動によって発生した摩擦熱を利用してワークと被溶着物とを溶着する超音波溶着機に係り、特にハンディータイプの超音波溶着機においてワークとホーンが滑ることなく作業が行えるようにした超音波溶着機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハンディータイプの超音波溶着機を使用して超音波溶着作業を行う場合には、ホーンがワークに対して滑ってしまうという問題があった。そこで、下記の特許文献１や図８に示すような昇降式の固定治具１０１が使用されていた。この昇降式の固定治具１０１は、基台１０３と、基台１０３から垂直に立ち上げられている支柱１０５と、超音波溶着機１０７を上記支柱１０５に沿って昇降移動させるための昇降機構１０９とを備えている。このような構成であれば、ホーン１１１のワークに対する位置を決めることが可能となり、ホーン１１１のワークに対する滑りを防止することができ、作業の熟練を要することなく、誰でも簡単に確実な超音波溶着作業が実行できるようになる。
【０００３】
又、上記のような構成の固定治具１０１を使用しない場合には、ホーン１１１の先端部１１３の先端面１１５に工夫を施すようにしていた。例えば、ワークの接合部がカシメ溶着用のボスのように突起した形状であれば、ホーン１１１の先端部１１３の端面１１５に凹みを設けたり、或いはワークの接合部が平面形状であれば、図９に示すように、超音波溶着機１０７のホーン１１１における先端部１１３の端面１１５に対して滑り止め用のローレット加工などを施すようにしていた。このように構成すればホーン１１１のワークに対する滑りを防止することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５３０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の構成によると次のような問題があった。即ち、昇降式の固定治具１０１を使用する場合には、ホーン１１１をワークに対して位置決めすることはできるものの、昇降式の固定治具１０１は高額であり、工場等において超音波溶着作業を行っているすべての作業者に対して昇降式の固定治具１０１を揃えるとなると、そのための設備コストは多額に及んでしまう。
又、ワークの接合部の形状や大きさに合わせて、いちいちホーン１１１における先端部１１３の端面１１５の形状を変えることは極めて煩雑であるし、上記凹み加工やローレット加工を頻繁に行うことになると、その加工コストも相当な額になる。又、上記凹みやローレット加工は使用に伴って当然摩耗するため、そのための修理やホーン１１１の交換に要する消耗品コストも当然必要になってくる。
【０００６】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、ワークと被溶着物のセット位置やセット角度を作業がやり易いように自由に変更でき、種々の大きさや形状のワークと被溶着物及びワークの接合部に対して適用でき、ワークとホーンの滑りが生じない構造が簡単で安価な超音波溶着機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による超音波溶着機は、超音波振動を発生させる超音波発振器と、上記超音波発振器から発生した超音波振動を増幅させるホーンと、上記ホーンの先端部の取り付けられるワークに対するホーンの位置を決める位置決め部材と、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項２による超音波溶着機は、請求項１記載の超音波溶着機において、上記位置決め部材はワークの融点では溶けない耐熱性を有する筒状のゴム状弾性体によって形成されていることを特徴とするものである。
又、請求項３による超音波溶着機は、請求項２記載の超音波溶着機において、  上記ゴム状弾性体はシリコーンチューブであることを特徴とするものである。
又、請求項４による超音波溶着機は、請求項２又は請求項３記載の超音波溶着機において、上記ゴム状弾性体の内径はゴム状弾性体の自重によって上記ホーンの先端部からゴム状弾性体が外れることがなく、且つホーンの先端部との過剰な密着によって超音波振動による摩擦熱が高まってゴム状弾性体が損傷を受けることがない大きさに設定されていることを特徴とするものである。
又、請求項５による超音波溶着機は、請求項２〜請求項４の何れかに記載の超音波溶着機において、上記ゴム状弾性体の長さは上記ホーンの先端部の長さより長く、溶着後のワークの接合部の高さを考慮した長さに設定されていることを特徴とするものである。
又、請求項６による超音波溶着機は、超音波振動を発生させる超音波発振器と、発生した超音波振動を増幅させるホーンと、上記ホーンの外周側に取り付けられる位置決め手段と、を具備し、上記位置決め手段は上記ホーンの外周部に取り付けられるフロントケースと、上記フロントケース内を摺動するスライドケースと、上記フロントケース内に縮設され、上記スライドケースを突出方向に付勢する付勢手段とを具備しており、上記スライドケースは上部に上記ホーンの先端部の端面に当接するフランジ部を有し、下部に直接、ワークの接合部に作用して位置決め作用をするスリーブを有しており、上記ホーンが超音波振動して上記ワークが溶け込むことと連動して、上記スライドケースの先端部は上記付勢手段の付勢力に抗して上記フロントケース内部に収容されていくように構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項７による超音波溶着機は、請求項６記載の超音波溶着機において、上記スライドケースの先端部内周面は先端に向かって徐々に拡大されるようにテーパ状に形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上詳述したように本発明による超音波溶着機によると、ホーンとワークの滑りを確実に防止して超音波溶着作業の作業性を向上させることができ、又、超音波溶着の精度を高めることができる。
又、位置決め部材はワークの融点では溶けない耐熱性を有する筒状のゴム状弾性体によって形成した場合には、極めて簡単な構成で位置決め部材を構成でき、筒状のゴム状弾性体の先端部によってワークの接合部が突起形状のものであればその内壁面によって保持され、ワークの接合部が平面形状のものであれば、ゴム状弾性体の有する摩擦抵抗によって左右及び前後方向のホーンの位置ずれが防止される。又、ゴム状弾性体の有する耐熱性によってワークの接合部が溶融してもゴム状弾性体の熱変形等は生じない。
又、ゴム状弾性体としてシリコーンチューブを使用した場合には上記耐熱性に加えて、適度な硬さと弾性力が得られるため、超音波溶着によってワークの接合部が溶けて形状を変化させても、シリコーンチューブの弾性変形によって上記ワークの接合部の形状変化に対応でき、シリコーンチューブの剛性によって超音波溶着機のホーンを安定した状態で支持することが可能になる。
又、ゴム状弾性体の内径をゴム状弾性体の自重によってホーンの先端部からゴム状弾性体が外れることがなく、且つホーンの先端部との過剰な密着によって超音波振動による摩擦熱が高まってゴム状弾性体が損傷を受けることがない大きさに設定した場合には、超音波溶着機の作業性を損なうことなく、ゴム状弾性体の寿命を延ばすことができる。
又、ゴム状弾性体の長さをホーンの先端部の長さより長く、溶着後のワークの接合部の高さを考慮した長さに設定した場合には、ワークの接合部に対して最初に作用するのはゴム状弾性体であり、ゴム状弾性体の有する弾性力によって衝突時の衝撃が緩和される他、溶着後も引き続き、ワークの接合部に対するゴム状弾性体の係止状態が維持される。
又、上記位置決め手段は上記ホーンの外周部に取り付けられるフロントケースと、上記フロントケース内を摺動するスライドケースと、上記フロントケース内に縮設され、上記スライドケースを突出方向に付勢する付勢手段とを具備しており、上記スライドケースは上部に上記ホーンの先端部の端面に当接するフランジ部を有し、下部に直接、ワークの接合部に作用して位置決め作用をするスリーブを有しており、上記ホーンが超音波振動して上記ワークが溶け込むことと連動して、上記スライドケースの先端部は上記付勢手段の付勢力に抗して上記フロントケース内部に収容されていくように構成されているので、例えば、ボスの溶接作業に適している。
又、上記スライドケースの先端部内周面をは先端に向かって徐々に拡大されるようにテーパ状に形成した場合には、溶融したワークの一部が広がり易いという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図１乃至図３に示す本発明の超音波溶着機の第１の実施の形態と、図４及び図５に示す本発明の超音波溶着機の第２の実施の形態と、図６に示す本発明の超音波溶着機の第３の実施の形態と、図７に示す本発明の超音波溶着機の第４の実施の形態を例にとって、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
（１）第１の実施の形態（図１〜図３参照）
図１は第１の実施の形態に係る超音波溶着機を一部分解して示す側面図、図２は同上の使用状態を示す側面図である。図３は超音波溶着前のワークと被溶着物を示す側面図（ａ）と、超音波溶着後のワークと被溶着物を示す側面図（ｂ）である。
【００１０】
本実施の形態では図３（ａ）に示すように接合部１に突起形状のボス３が形成されている合成樹脂製のワークＷと、穴５が形成されている被溶着物Ａとを超音波溶着し、図３（ｂ）に示すようなカシメ溶着を行う場合に使用できる超音波溶着機１１を示している。
尚、図３（ａ）中、φＢは超音波溶着前のボス３の直径、ＬＢは被溶着物Ａの表面から突出している超音波溶着前のボス３の出しろ高さである。又、図３中、φＢＷは超音波溶着後のボス３の溶着痕の直径、ＬＢＷは被溶着物Ａの表面から突出している超音波溶着後のボス３の溶着痕の出しろ高さである。
この超音波溶着機１１は手で持って超音波溶着作業を行うことができるハンドピースタイプの超音波溶着機である、そして超音波溶着機１１は超音波振動を発生させる超音波発振器１３と、発生した超音波振動を増幅させるホーン１５と、ホーン１５の先端部１７に取り付けられる位置決め部材１９とを基本的に備えることによって構成されている。
又、上記超音波発振器１３と、超音波発振器１３を駆動するための図示しない駆動装置や電気配線等がケース２１内に収容されており、ケース２１の表面には超音波発振器１３の起動と停止を切り替える切替えスイッチ２３が設けられている。
【００１１】
尚、超音波発振器１３とホーン１５の構成については既存のハンドピースタイプの超音波溶着機における超音波発振器とホーンの構成と同様であるので詳細な説明は省略する。
ホーン１５の外形形状は図１に示すように基部２５が太く、先端部１７が細い径違い丸棒状の形状を有している。又、上記基部２５と先端部１７との間には逆円錐台形状のテーパ部２７が形成されている。
尚、先端部１７の直径をφＨ、長さをＬＨとする。
【００１２】
位置決め部材１９はワークＷの融点では溶けない耐熱性と、適度な硬さと、上記ワークＷの接合部１の形状変化に対応できる弾力性とを有し、ワークＷの表面７に当接した時に滑りが生じない程度の摩擦力を発揮し得る筒状のゴム状弾性体２９によって形成されている。
尚、ゴム状弾性体２９としてはシリコーンチューブが一例として使用でき、ゴム状弾性体２９のチューブ内径をφＴ、チューブ長さをＬＴとすると、上記ホーン１５の先端部１７の直径φＨと長さＬＨとの間に以下のような関係が好適な条件として導き出される。
【００１３】
まず、ゴム状弾性体２９のチューブ内径φＴはゴム状弾性体２９の自重でホーン１５の先端部１７からゴム状弾性体２９が外れてしまわない程度の大きさに設定されている。又、ホーン１５の先端部１７の直径φＨとゴム状弾性体２９のチューブ内径φＴとの間にはφＨがφＴに比べて大きくなり過ぎないよう、好ましくはφＴ＝φＨ±０．５ｍｍの範囲内に収まるように設定されている。因みにこのように設定することによってゴム状弾性体２９がホーン１５の先端部１７に過剰に密着することによって生ずる超音波振動による摩擦熱が低くなり、当該摩擦熱が大きい場合に発生するゴム状弾性体２９の熱変形や焼け等の損傷が未然に防止される。
【００１４】
又、ゴム状弾性体２９のチューブ内径φＴはボス３の直径φＢより大きい方が好ましいが、大き過ぎるとホーン１５の振れが生ずるため、ゴム状弾性体２９のチューブ内径φＴは超音波溶着後のボス３の溶着痕の直径φＢＷ程度に設定する。
又、ゴム状弾性体２９のチューブ長さＬＴはホーン１５の先端部１７の長さＬＨより長くなるように設定する。具体的にはゴム状弾性体２９のチューブ長さＬＴはホーン１５の先端部１７の長さＬＨに超音波溶着後のボス３の溶着痕の出しろ高さＬＢＷを加えた長さに設定することが好ましい。因みにこのような長さに設定することによって超音波溶着後もゴム状弾性体２９とボス３との係止状態が維持されるから、ゴム状弾性体２９がボス３から外れてしまう事態が防止される。
【００１５】
そしてこのような構成の超音波溶着機１１を使用して図３に示すようなボス３を有するワークＷと穴５を有する被溶着物Ａを超音波溶着する場合には、以下のような作業手順で超音波溶着を実行する。まず、図３（ａ）に示すようにワークＷの接合部１に形成されているボス３を被溶着物Ａの穴５に挿し込んだ状態にする。
一方、ホーン１５の先端部１７には図２に示すようにゴム状弾性体２９を外側から嵌め込んでおき、ホーン１５の先端部１７の端面３１から下方に突出しているゴム状弾性体２９の内方空間３３をボス３を係止する係止凹部として利用し、図２に示すように超音波溶着機１１をセットする。
【００１６】
この状態で切替えスイッチ２３を押すと、超音波発振器１３から超音波振動が発せられ、ホーン１５によって増幅された超音波振動がボス３に伝わって摩擦熱を発生させ、ボス３を溶融させる。そしてその状態でボス３を硬化させれば図３（ｂ）に示すようなボス３の溶着痕が形成され、ワークＷと被溶着物Ａのカシメ溶着加工が完了する。
このような構成の超音波溶着機１１によると、極めて簡単な構成で位置決め部材１９を構成でき、筒状のゴム状弾性体２９の先端部の内方空間３３内にボス３を収容するだけで当該ボス３を保持することができる。又、ゴム状弾性体２９の内方空間３３とボス３との係止状態は超音波溶着開始前のセット時から超音波溶着完了時までの間、持続されるから作業中のワークＷとホーン１５間の位置ずれは生じない。
【００１７】
又、ゴム状弾性体２９の有する耐熱性によってワークＷの接合部１が溶融してもゴム状弾性体２９の熱変形等は生じない。またゴム状弾性体２９としてシリコーンチューブを使用したことにより、適度な硬さと弾性力が得られるため、ワークＷの接合部１の溶着後の形状変化にも対応でき、ホーン１５の作業中の姿勢の安定性も保たれる。
そして作業性が良く、種々の大きさや形状のワークＷ、被溶着物Ａ及びワークＷの接合部１に対して適用することができ、しかも構造が簡単で安価な超音波溶着機１１を提供することが可能になる。
【００１８】
（２）第２の実施の形態（図４、図５参照）
図４は第２の実施の形態に係る超音波溶着機の使用状態を示す側面図、図５は埋込み溶着に使用されるインサートねじを示す側面図である。
本実施の形態では図５に示すようなインサートねじ３５を被溶着物Ａとし、当該インサートねじ３５を合成樹脂製のワークＷの表面７に埋込み溶着し、ワークＷの表面７にねじ穴を形成する場合に使用できる超音波溶着機１１を示している。
尚、図５中、φＩはインサートねじ３５の外径、ＬＩはインサートねじ３５の長さである。
又、超音波溶着機１１の基本的構成については上記第１の実施の形態と同様であるので、ここではその説明は省略し、第１の実施の形態と相違する構成を中心に説明する。
【００１９】
まず、ゴム状弾性体２９のチューブ内径φＴは上記第１の実施の形態と同様、ゴム状弾性体２９の自重でホーン１５の先端部１７からゴム状弾性体２９が外れてしまわない程度の大きさに設定されている。又、ホーン１５の先端部１７の直径φＨとゴム状弾性体２９のチューブ内径φＴとの間にはφＨがφＴに比べて大きくなり過ぎないよう、好ましくはφＴ＝φＨ±０．５ｍｍの範囲内に収まるように設定されている。
又、ゴム状弾性体２９のチューブ内径φＴはインサートねじ３５の外径φＩと同等か大きい方が好ましいが、大き過ぎるとホーン１５内でインサートねじ３５が動いてしまうため、φＴとφＩとの間に例えばφＩ＋２ｍｍ程度≧φＴ≧φＩの関係が成立するように設定する。
【００２０】
又、ゴム状弾性体２９のチューブ長さＬＴは上記第１の実施の形態と同様、ホーン１５の先端部１７の長さＬＨより長くなるように設定する。具体的にはゴム状弾性体２９のチューブ長さＬＴはホーン１５の先端部１７の長さＬＨにインサートねじ３５の長さＬＩを加えた長さに設定することが好ましい。因みにこのような長さに設定することによってゴム状弾性体２９とインサートねじ３５との係止状態が作業中維持されるから、ゴム状弾性体２９からインサートねじ３５が外れてしまう事態が防止される。
又、シリコーンチューブの有する弾性力によってインサートねじ３５がワークＷの表面７に埋め込まれる時にゴム状弾性体２９は縮むため、インサートねじ３５の円滑な埋め込みが実行される。
【００２１】
そしてこのような構成の超音波溶着機１１を使用して図４に示すようにワークＷの表面７にインサートねじ３５を超音波溶着する場合には、以下のような作業手順で超音波溶着を実行する。まず、図４に示すようにゴム状弾性体２９をホーン１５の先端部１７に装着し、ゴム状弾性体２９の内方空間３３内にインサートねじ３５を入れ、インサートねじ３５を埋込み溶着するワークＷの表面７の所定の部位にインサートねじ３５を位置させる。
この状態で切替えスイッチ２３を押すと、超音波発振器１３から超音波振動が発せられ、ホーン１５によって増幅された超音波振動がワークＷの接合部１となる表面７に伝わって摩擦熱を発生させ、当該部位を溶融させる。そしてワークＷの溶融に伴ってインサートねじ３５がワークＷ内に没入するようになり、その状態でワークＷを硬化させればワークＷ内へのインサートねじ３５の埋込み溶着加工が完了する。
【００２２】
このような構成の超音波溶着機１１によると、極めて簡単な構成で位置決め部材１９を構成でき、筒状のゴム状弾性体２９の先端部の内方空間３３内にインサートねじ３５を収容するだけで当該インサートねじ３５を保持することができる。又、ゴム状弾性体２９の内方空間３３とインサートねじ３５との係止状態は超音波溶着開始前のセット時から超音波溶着完了時までの間、持続され、尚且つ、ゴム状弾性体２９の有する摩擦抵抗によって左右及び前後方向のホーン１５とインサートねじ３５の位置ずれが防止され、従来インサートねじ３５を固定するためにワークＷの表面７に設けていた下穴を省略することが可能になる。
【００２３】
又、ゴム状弾性体２９の有する耐熱性によってワークＷの接合部１が溶融してもゴム状弾性体２９の熱変形等は生じない。またゴム状弾性体２９としてシリコーンチューブを使用したことにより、適度な硬さと弾性力が得られるため、ワークＷの接合部１の溶着後の形状変化にも対応でき、ホーン１５の作業中の姿勢の安定性も保たれる。
そして作業性が良く、種々の大きさや形状のワークＷ、被溶着物Ａ及びワークＷの接合部１に対して適用することができ、しかも構造が簡単で安価な超音波溶着機１１を提供することが可能になる。
【００２４】
（３）第３の実施の形態（図６参照）
図６は第３の実施の形態に係る超音波溶着機の使用状態を示す側面図である。
本実施の形態では図６に示すように表面７に接合部１となる突起３７を備える合成樹脂製のワークＷに、合成樹脂製の被溶着物Ａを直接溶着する場合に使用できる超音波溶着機１１を示している。
尚、超音波溶着機１１の基本的構成については上記第１及び第２の実施の形態と同様であるので、ここではその説明は省略し、第１及び第２の実施の形態と相違する構成を中心に説明する。
【００２５】
まず、ゴム状弾性体２９のチューブ内径φＴは上記第１及び第２の実施の形態と同様、ゴム状弾性体２９の自重でホーン１５の先端部１７からゴム状弾性体２９が外れてしまわない程度の大きさに設定されている。又、ホーン１５の先端部１７の直径φＨとゴム状弾性体２９のチューブ内径φＴとの間にはφＨがφＴに比べて大きくなり過ぎないよう、好ましくはφＴ＝φＨ±０．５ｍｍの範囲内に収まるように設定されている。
又、ゴム状弾性体２９のチューブ長さＬＴは上記第１及び第２の実施の形態と同様、ホーン１５の先端部１７の長さＬＨより長くなるように設定する。具体的にはゴム状弾性体２９のチューブ長さＬＴはホーン１５の先端部１７の長さＬＨより長く、ホーン１５の先端部１７の長さＬＨに約１ｍｍ程度加えた長さと同じ長さか、ＬＨより短くならない範囲で、それより短い長さに設定する。因みにこのような長さにすればゴム状弾性体２９の弾性作用範囲内でホーン１５の先端部１７の端面３１が被溶着物Ａの表面に当接することができるようになる。
【００２６】
そしてこのような構成の超音波溶着機１１を使用して図６に示すようにワークＷの表面７に被溶着物Ａを直接溶着する場合には、以下のような作業手順で超音波溶着を実行する。まず、図６に示すようにワークＷと被溶着物Ａを接合する所定の量だけ重ね合わせておく。次にゴム状弾性体２９をホーン１５の先端部１７に装着し、直接溶着する被溶着物Ａの表面の所定の部位に超音波溶着機１１を位置させる。
この状態で切替えスイッチ２３を押すと、超音波発振器１３から超音波振動が発せられ、ホーン１５によって増幅されて被溶着物Ａの表面に伝達される。被溶着物Ａの表面に伝達された超音波振動は被溶着物Ａ及びその下方のワークＷの突起３７に摩擦熱を発生させ、これらの部位を溶融させる。そしてその状態でワークＷ及び被溶着物Ａを硬化させればワークＷと被溶着物Ａとの直接溶着加工が完了する。
【００２７】
このような構成の超音波溶着機１１によると、極めて簡単な構成で位置決め部材１９を構成でき、ゴム状弾性体２９の有する摩擦抵抗によって左右及び前後方向のホーン１５の位置ずれが防止される。
又、ゴム状弾性体２９の有する耐熱性によってワークＷの接合部１が溶融してもゴム状弾性体２９の熱変形等は生じない。またゴム状弾性体２９としてシリコーンチューブを使用したことにより、適度な硬さと弾性力が得られるため、ワークＷの接合部１の溶着後の形状変化にも対応でき、ホーン１５の作業中の姿勢の安定性も保たれる。
そして作業性が良く、種々の大きさや形状のワークＷ、被溶着物Ａ及びワークＷの接合部１に対して適用することができ、しかも構造が簡単で安価な超音波溶着機１１を提供することが可能になる。
【００２８】
（４）第４の実施の形態（図７参照）
図７は第４の実施の形態に係る超音波溶着機の使用状態を示す側面図である。図７に示す本実施の形態では接合部１に突起形状のボス３が形成されている合成樹脂製のワークＷと、穴５が形成されている被溶着物Ａとをカシメ溶着する場合に使用できる超音波溶着機４１を示している。
超音波溶着機４１の基本的構成については上記第１〜第３の実施の形態と同様であるので、ここではその説明は省略し、第１〜第３の実施の形態と相違する構成を中心に説明する。
【００２９】
本実施の形態では位置決め部材１９の構成が上記第１〜第３の実施の形態と相違している。即ち、本実施の形態では位置決め部材１９はホーン１５の外周部に取り付けられるフロントケース４３と、該フロントケース４３内を摺動するスライドケース４５と、上記フロントケース４３内に縮設され、上記スライドケース４５を突出方向（図７中、下方）に付勢する付勢手段としての圧縮コイルばね４７とを具備することによって構成されている。
フロントケース４３はケース２１の下方、そしてホーン１５の基部２５の外周部に固定状態で取り付けられる上下両面が開放された円筒状の部材である。又、フロントケース４３の下部の空間は上記圧縮コイルばね４７と上記スライドケース４５との収容スペース４９になっており、該収容スペース４９の上部には上記圧縮コイルばね４７の上端面に当接するよう内側にリンク状に張り出したばね係止部５１が設けられている。一方、上記収容スペース４９の下部にはスライドケース４５の次に述べる上部のフランジ部５３の下面に当接するよう内側にリング状に張り出したフランジ係止部５５が設けられている。
【００３０】
上記スライドケース４５の先端内周部は先端に向かって徐々に拡大されるようなテーパ部４５ａとなっている。このようなテーパ部４５ａを設けることにより、ホーン１５によって増幅した超音波振動によって溶融したワークＷの一部が広がり易い構成になっている。そして、ワークＷの接合部１の溶け込み高さに作用して上記スライドケース４５がフロントケース４３の内部へ収容されていることになる。
又、上記フランジ部５３の外径は上記フロントケース４３の内周面にフランジ部５３の外周面が摺接するようにフロントケース４３の内径より幾分小さめに形成されている。
又、スライドケース４５の内径は第１の実施の形態で示したゴム状弾性体とホーンとの関係で同等条件となっている。
【００３１】
そしてこのような構成の超音波溶着機１１を使用して図７に示すようなボス３を有するワークＷと穴５を有する被溶着物Ａを超音波溶着する場合には以下のような作用手順で超音波溶着を実行する。まず、図７に示すようにワークＷの接合部１に形成されているボス３を被溶着物Ａの穴５に挿し込んだ状態にする。
次にスライドケース４５を図７に示すようにボス３に被せるようにして超音波溶着機１１をセットする。
【００３２】
この状態でケース２１を持って超音波溶着機４１を下方に押し込みながら切替えスイッチ２３を押すと、超音波発振器１３から超音波振動が発せられ、ホーン１５によって増幅された超音波振動がスライドケース４５を介してボス３に伝達される。
又、ボス３に伝達された超音波振動によってボス３には摩擦熱が発生してボス３を溶融させる。溶融と共に変化するボスの高さと連動してスライドケース４５は収縮する。そしてその状態でボス３を硬化させればワークＷと被溶着物Ａのカシメ溶着加工が完了する。
【００３３】
このような構成の超音波溶着機４１によると、ホーン１５の先端部１７の端面３１の露出が防止されるからホーン１５の先端部１７の端面３１に傷を付けたり、汚れを付着させることがなく、ホーン１５の損傷を防止することができる。又、上記圧縮コイルばね４７の有する弾性力によってセット時に生ずるスライドケース４５と被溶着物Ａとの間の衝突時の衝撃も緩和される。
又、上記第１〜第４の実施の形態に共通する作用、効果としてホーン１５の先端部１７の端面３１にローレット加工等の滑り止め加工を施さなくてもよいから、当該加工に要する労力やコストが削減でき、超音波溶着によってできた溶着痕にローレット加工等の凹凸模様が付くこともない。
【００３４】
尚、本発明は上述した第１〜第４の実施の形態に限定されるものではない。例えばホーン１５の形状は径違いの丸棒形状に限らず、径違いの角棒形状であってもよく、これに対応してゴム状弾性体２９やフロントケース４３等の形状を円筒形状から角筒形状に変更することが可能である。
又、上記第４の実施の形態で設けた圧縮コイルばね４７は省略することが可能であり、圧縮コイルばね４７に代えてエアダンパ等、他の付勢手段を採用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、超音波振動によって発生した摩擦熱を利用してワークと被溶着物とを溶着する超音波溶着機の製造、使用分野等で利用でき、特にハンディータイプの超音波溶着機においてワークとホーンが滑ることなく超音波溶着作業を行いたい場合に利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、超音波溶着機を一部分解して示す側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、超音波溶着機の使用状態を示す側面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、超音波溶着前のワークと被溶着物を示す側面図（ａ）と、超音波溶着後のワークと被溶着物を示す側面図（ｂ）である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図で、超音波溶着機の使用状態を示す側面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す図で、埋込み溶着に使用されるインサートねじを示す側面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示す図で、超音波溶着機の使用状態を示す側面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態を示す図で、超音波溶着機の使用状態を示す側面図である。
【図８】従来例を示す図で、昇降式の固定治具に取り付けられた超音波溶着機を示す斜視図である。
【図９】従来例を示す図で、ハンディータイプの超音波溶着機を示す側面図（ａ）と、同図、矢視ｂからの端面図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００３７】
１  接合部
３  ボス
５  穴
７  表面
１１  超音波溶着機  
１３  超音波発振器
１５  ホーン
１７  先端部
１９  位置決め部材
２１  ケース
２３  発振スイッチ
２５  基部
２７  テーパ部
２９  ゴム状弾性体
３１  端面
３３  内方空間
３５  インサートねじ
３７  突起
４１  超音波溶着機
４３  フロントケース
４５  スライドケース
４７  圧縮コイルばね（付勢手段）
４９  収容スペース
５１  ばね係止部
５３  フランジ部
５５  フランジ係止部  
Ｗ  ワーク
Ａ  被溶着物
φＨ  ホーン先端部の直径
ＬＨ  ホーン先端部の長さ
φＴ  チューブ内径
ＬＴ  チューブ長さ
φＢ  ボスの直径
ＬＢ  ボスの出しろ高さ
φＢＷ  溶着痕の直径
ＬＢＷ  溶着痕の出しろ高さ
φＩ  インサートねじの外径
ＬＩ  インサートねじの長さ
【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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