(57)【要約】【課題】溶着部分におけるボイド、リッジ、あるいは、クラックの発生を低減させることによってその耐久性を向上させることを目的とする。【解決手段】樹脂１０にて形成された柱状の被加熱体にホーン３を押し付けると共に、当該ホーン３から当該被加熱体に高周波振動を与えることにより、当該被加熱体を所定の被接合体に加熱溶着する超音波溶着構造であって、被接合体は、被加熱体を挿通するための挿通孔を備え、被接合体の挿通孔は、共振体に対向する側の内縁に、切欠き部を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂にて形成された柱状の被加熱体に共振体を押し付けると共に、当該共振体から当該被加熱体に高周波振動を与えることにより、当該被加熱体を所定の被接合体に加熱溶着する超音波溶着構造であって、
上記被接合体は、上記被加熱体を挿通するための挿通孔を備え、
上記被接合体の挿通孔は、上記共振体に対向する側の内縁に、切欠き部を備えること、
を特徴とする超音波溶着構造。
【請求項２】
上記挿通孔の切欠き部を、溶融状態の上記被加熱体を受容する受容部としたこと、
を特徴とする請求項１に記載の超音波溶着構造。
【請求項３】
上記挿通孔の切欠き部を、当該挿通孔の内縁との接触によって上記被接合体の内部に生じる応力を緩和するための応力緩和部としたこと、
を特徴とする請求項１に記載の超音波溶着構造。
【請求項４】
樹脂にて形成された柱状の被加熱体に共振体を押し付けると共に、当該共振体から当該被加熱体に高周波振動を与えることにより、当該被加熱体を所定の被接合体に加熱溶着する超音波溶着構造であって、
上記共振体における上記被加熱体との接触面を略平面状に形成し、
上記被加熱体は、上記共振体に対して突状に形成された共振体連接部を備えること、
を特徴とする超音波溶着構造。
【請求項５】
樹脂にて形成された柱状の被加熱体に共振体を押し付けると共に、当該共振体から当該被加熱体に高周波振動を与えることにより、当該被加熱体を所定の被接合体に加熱溶着する超音波溶着構造であって、
上記共振体は、その底面から上記被加熱体側に突出する共振突起部を備え、
上記共振体の上記共振突起部を、略半球状または略円錐状に形成したこと、
を特徴とする超音波溶着構造。
【請求項６】
樹脂にて形成された柱状の被加熱体に共振体を押し付けると共に、当該共振体から当該被加熱体に高周波振動を与えることにより、当該被加熱体を所定の被接合体に加熱溶着する超音波溶着構造であって、
上記共振体は、その底面から上記被加熱体側に突出する共振突起部を備え、
上記共振体に、その底面から上記共振突起部の基部に至る傾斜面を形成したこと、
を特徴とする超音波溶着構造。
【請求項７】
樹脂にて形成された柱状の被加熱体に共振体を押し付けると共に、当該共振体から当該被加熱体に高周波振動を与えることにより、当該被加熱体を所定の被接合体に加熱溶着する超音波溶着構造であって、
上記共振体は、その底面から上記被加熱体側に突出する共振突起部を備え、
上記被加熱体は、上記共振体に対して少なくとも凹状に形成された共振体受容部を備えること、
を特徴とする超音波溶着構造。
【請求項８】
上記共振体の上記共振突起部を、略半球状に形成し、
上記被加熱体の上記共振体受容部を、上記略半球状の上記共振突起部を包含し得る径の略円錐状に形成したこと、
を特徴とする請求項７に記載の超音波溶着構造。
【請求項９】
上記共振体受容部を、上記共振体の押し付け方向に沿った長穴状に形成したこと、
を特徴とする請求項７に記載の超音波溶着構造。
【請求項１０】
上記共振体受容部を、上記共振体の押し付け方向に沿って、かつ、上記被加熱体の底面に至る貫通孔として形成したこと、
を特徴とする請求項７に記載の超音波溶着構造。
【請求項１１】
上記共振体受容部の上縁に、切欠き部を備えること、
を特徴とする請求項７〜１０のいずれか一つに記載の超音波溶着構造。
【請求項１２】
樹脂にて形成された柱状の被加熱体に共振体を押し付けると共に、当該共振体から当該被加熱体に高周波振動を与えることにより、当該被加熱体を所定の被接合体に加熱溶着する超音波溶着構造であって、
上記被加熱体は、当該被加熱体の基部側に位置する太径部と、当該太径部よりも上記共振体側に位置するものであって、当該太径部よりも細径の細径部とを備えること、
を特徴とする超音波溶着構造。
【請求項１３】
上記被接合体は、上記被加熱体を挿通するための挿通孔を備え、
上記被加熱体における上記太径部と上記細径部との境界面を、当該被加熱体を上記挿通孔に挿通した状態における上記被接合体の上面よりも下方に配置したこと、
を特徴とする請求項１２に記載の超音波溶着構造。
【請求項１４】
樹脂にて形成された柱状の被加熱体に共振体を押し付けると共に、当該共振体から当該被加熱体に高周波振動を与えることにより、当該被加熱体を所定の被接合体に加熱溶着する超音波溶着構造であって、
上記共振体は、その底面から上記被加熱体側に突出する略半球状又は略円錐状の共振突起部と、その底面から上記共振突起部の基部に至る傾斜面とを備え、
上記被加熱体は、上記共振体の押し付け方向に沿って、かつ、上記被加熱体の底面に至る貫通孔状の共振体受容部形成を備えたこと、
を特徴とする超音波溶着構造。
【請求項１５】
樹脂にて形成された柱状の被加熱体に共振体を押し付けると共に、当該共振体から当該被加熱体に高周波振動を与えることにより、当該被加熱体を所定の被接合体に加熱溶着する超音波溶着方法であって、
上記共振体における上記被加熱体との接合部分を加熱する予備加熱工程と、
上記予備加熱工程にて加熱された上記接合部分を、上記被加熱体に押し付けて高周波振動を与える加熱工程と、
を備えることを特徴とする超音波溶着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波による振動エネルギで溶着を行うための超音波溶着構造及び超音波溶着方法に関するものであり、特に、樹脂にて形成された柱状の被加熱体に共振体を押し付けると共に、当該共振体から当該被加熱体に高周波振動を与えることにより、当該被加熱体を所定の被接合体に加熱溶着する超音波溶着構造及び超音波溶着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱可塑性樹脂によって構成された被加熱体を、超音波による振動エネルギで加熱することで他の樹脂や金属等の被接合体に固定する、超音波溶着が用いられている。この超音波溶着においては、ホーンと呼ばれる共振体を被加熱体に押し付けると共に、この共振体から高周波の機械的振動を加える。この機械的振動を受けた被加熱体は、その内部で振動エネルギが摩擦熱に変換されることによって温度上昇し、溶融して被接合体に固着される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような超音波溶着は、各種の産業分野で広く用いられている。例えば、自動車で使用されるアクチュエータにおいて、各構成部品を相互に固定するために、超音波溶着が用いられている。図２６は、アクチュエータにおける超音波溶着の使用例を示すための斜視図、図２７は、溶着部の溶着前の拡大斜視図、図２８は、溶着部の溶着後の拡大斜視図である。これら図２６〜２８に示すように、スキャン用の可動部１００が、板バネ１０１を介して固定部１０２に固定されている。
【０００４】
これら可動部１００及び固定部１０２には、被加熱体として、柱状の樹脂（ボス）１０３が設けられている。また、板バネ１０１の端部には、この板バネ１０１を固定用樹脂１０４で挟持することによって被接合体が構成されている。この固定用樹脂１０４には、被加熱体を挿通するための挿通孔が形成されている。そして、図２７に示すように、樹脂１０３を挿通孔に挿通させた後、樹脂１０３の端部を超音波溶着にて溶融し、図２８に示すように、樹脂１０３を固定用樹脂１０４に固着している。
【０００５】
図２９は、溶着部周辺の溶着前の縦断面図、図３０は、溶着部周辺の溶着後の縦断面図をそれぞれ示す。この図２９に示すように、ホーン１０６の底面には、樹脂１０３に接触する凹部１０６ａが設けられており、さらに凹部１０６ａの内側には、樹脂１０３に向けて突出する突起部１０６ｂが形成されている。これは、ホーン１０６の全体を軟化前の樹脂１０３に押し付けた場合には、ホーン１０６からの振動エネルギによって樹脂１０３にクラック等が生じ得て好ましくないため、まず突起部１０６ｂのみを樹脂１０３に押し付けることによって当該樹脂１０３の一部のみを軟化させ、その後に樹脂１０３の他の部分を徐々に軟化させることで、クラックの発生等を防止するためである。
【０００６】
なお、被加熱体を構成する樹脂１０３としては、一般に、非晶性樹脂が用いられる。これは、非晶性樹脂は、分子配列が不揃いで、軟化温度の範囲が広いため、樹脂１０３が徐々に軟化及び溶融し、かつ、超音波伝導特性が良いためである。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−７９６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような従来の超音波溶着には、各種の問題があった。すなわち、超音波溶着後、被加熱体である樹脂１０３に、ボイド（気泡）、リッジ（溶着部と非溶着部との界面剥離）、あるいは、クラック（亀裂）が生じることがあった。例えば、図３０の縦断面図に示すように、溶着後の樹脂１０３には、ボイド１０７、リッジ１０８、クラック１０９がそれぞれ生じることがあった。
【０００９】
このようにボイド１０７等が生じる主原因は、ある程度解明されている。図３１は、従来の超音波溶着において生じ得る現象とその主原因との相関を示す図である。この図３１に示すように、ボイド１０７は、樹脂１０３に印加する振動エネルギが大きすぎることが原因であると考えられている。この場合、樹脂１０３の一部のみが溶融して変形し、樹脂１０３の他の非溶融部分との間に空気を巻き込んでしまったり、樹脂１０３の内部に含まれる空気を気泡状に変化させてしまうと考えられる。
【００１０】
また、リッジ１０８は、溶解した樹脂１０３の変形量が過大であるため、樹脂１０３が変形する際にその表面積変化がシワとして表出してしまったり、あるいは、溶解した樹脂１０３の変形方向が悪いため、溶解した樹脂１０３が溶解していない樹脂１０３と接触し、両者の間に境界を形成してしまうために生じると考えられる。
【００１１】
また、クラック１０９は、樹脂１０３に印加する振動エネルギが大きすぎたり、溶解した樹脂１０３の変形量が過大であるため、樹脂１０３の基部等のように応力集中を起こし易い部分において樹脂１０３が極小的に破壊されることで生じると考えられる。
【００１２】
しかしながら、このように問題の主原因がある程度特定されていたにも関わらず、その主原因を取り除くための具体的な超音波溶着構造や超音波溶着方法は提案されていなかった。
【００１３】
特に、自動車部品のように、振動、湿度、及び、温度環境が苛酷な場所においては、上記の如き問題が顕著に発生し得る可能性があり、超音波溶着構造及び超音波溶着方法の改善が要望されていた。
【００１４】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、溶着部分におけるボイド、リッジ、あるいは、クラックの発生を低減させることによってその耐久性を向上させることができる、超音波溶着構造及び超音波溶着方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は、樹脂にて形成された柱状の被加熱体に共振体を押し付けると共に、当該共振体から当該被加熱体に高周波振動を与えることにより、当該被加熱体を所定の被接合体に加熱溶着する超音波溶着構造であって、上記被接合体は、上記被加熱体を挿通するための挿通孔を備え、上記被接合体の挿通孔は、上記共振体に対向する側の内縁に、切欠き部を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の本発明において、上記挿通孔の切欠き部を、溶融状態の上記被加熱体を受容する受容部としたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項３に記載の本発明は、請求項１に記載の本発明において、上記挿通孔の切欠き部を、当該挿通孔の内縁との接触によって上記被接合体の内部に生じる応力を緩和するための応力緩和部としたことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４に記載の本発明は、樹脂にて形成された柱状の被加熱体に共振体を押し付けると共に、当該共振体から当該被加熱体に高周波振動を与えることにより、当該被加熱体を所定の被接合体に加熱溶着する超音波溶着構造であって、上記共振体における上記被加熱体との接触面を略平面状に形成し、上記被加熱体は、上記共振体に対して突状に形成された共振体連接部を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５に記載の本発明は、樹脂にて形成された柱状の被加熱体に共振体を押し付けると共に、当該共振体から当該被加熱体に高周波振動を与えることにより、当該被加熱体を所定の被接合体に加熱溶着する超音波溶着構造であって、上記共振体は、その底面から上記被加熱体側に突出する共振突起部を備え、上記共振体の上記共振突起部を、略半球状または略円錐状に形成したことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項６に記載の本発明は、樹脂にて形成された柱状の被加熱体に共振体を押し付けると共に、当該共振体から当該被加熱体に高周波振動を与えることにより、当該被加熱体を所定の被接合体に加熱溶着する超音波溶着構造であって、上記共振体は、その底面から上記被加熱体側に突出する共振突起部を備え、上記共振体に、その底面から上記共振突起部の基部に至る傾斜面を形成したことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項７に記載の本発明は、樹脂にて形成された柱状の被加熱体に共振体を押し付けると共に、当該共振体から当該被加熱体に高周波振動を与えることにより、当該被加熱体を所定の被接合体に加熱溶着する超音波溶着構造であって、上記共振体は、その底面から上記被加熱体側に突出する共振突起部を備え、上記被加熱体は、上記共振体に対して少なくとも凹状に形成された共振体受容部を備えることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項８に記載の本発明は、請求項７に記載の本発明において、上記共振体の上記共振突起部を、略半球状に形成し、上記被加熱体の上記共振体受容部を、上記略半球状の上記共振突起部を包含し得る径の略円錐状に形成したことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項９に記載の本発明は、請求項７に記載の本発明において、上記共振体受容部を、上記共振体の押し付け方向に沿った長穴状に形成したことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１０に記載の本発明は、請求項７に記載の本発明において、上記共振体受容部を、上記共振体の押し付け方向に沿って、かつ、上記被加熱体の底面に至る貫通孔として形成したことを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１１に記載の本発明は、請求項７〜１０のいずれか一つに記載の本発明において、上記共振体受容部の上縁に、切欠き部を備えることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１２に記載の本発明は、樹脂にて形成された柱状の被加熱体に共振体を押し付けると共に、当該共振体から当該被加熱体に高周波振動を与えることにより、当該被加熱体を所定の被接合体に加熱溶着する超音波溶着構造であって、上記被加熱体は、当該被加熱体の基部側に位置する太径部と、当該太径部よりも上記共振体側に位置するものであって、当該太径部よりも細径の細径部とを備えることを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１３に記載の本発明は、請求項１２に記載の本発明において、上記被接合体は、上記被加熱体を挿通するための挿通孔を備え、上記被加熱体における上記太径部と上記細径部との境界面を、当該被加熱体を上記挿通孔に挿通した状態における上記被接合体の上面よりも下方に配置したことを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１４に記載の本発明は、樹脂にて形成された柱状の被加熱体に共振体を押し付けると共に、当該共振体から当該被加熱体に高周波振動を与えることにより、当該被加熱体を所定の被接合体に加熱溶着する超音波溶着構造であって、上記共振体は、その底面から上記被加熱体側に突出する略半球状又は略円錐状の共振突起部と、その底面から上記共振突起部の基部に至る傾斜面とを備え、上記被加熱体は、上記共振体の押し付け方向に沿って、かつ、上記被加熱体の底面に至る貫通孔状の共振体受容部形成を備えたことを特徴とする。
【００２９】
また、請求項１５に記載の本発明は、樹脂にて形成された柱状の被加熱体に共振体を押し付けると共に、当該共振体から当該被加熱体に高周波振動を与えることにより、当該被加熱体を所定の被接合体に加熱溶着する超音波溶着方法であって、上記共振体における上記被加熱体との接合部分を加熱する予備加熱工程と、上記予備加熱工程にて加熱された上記接合部分を、上記被加熱体に押し付けて高周波振動を与える加熱工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る超音波溶着構造によれば、切欠き部が、溶融樹脂を受容したり、樹脂に生じる応力の緩和を行うので、従来生じていたクラック発生等を低減できる。
【００３１】
本発明に係る超音波溶着構造によれば、溶融した樹脂が受容部に受容されることで、樹脂と固定用樹脂との相互の接触面積が増大して固着力が向上すると共に、樹脂と固定用樹脂との相互の接触部分が厚肉状になって強度が向上する。
【００３２】
本発明に係る超音波溶着構造によれば、挿通孔の内縁が切欠かれて応力緩和部が形成されているので、挿通孔の内縁が樹脂の外表面に接触せず、または、接触した場合においても樹脂に生じる応力集中が緩和されるので、従来の問題点の全部又は一部を解消し得る。
【００３３】
本発明に係る超音波溶着構造によれば、樹脂が、樹脂の基部の両端及び共振体連接部によって３点固定されるので、樹脂に対する共振体の位置決めに誤差が生じても、樹脂側における３点の固定位置は常時同じであるため、３点固定状態を常に均衡に保つことができ、クラック発生等を低減できる。
【００３４】
本発明に係る超音波溶着構造によれば、共振体の共振突起部を、略半球状または略円錐状に形成したので、共振体の位置決めに誤差があった場合においても、適切な位置関係で溶着を進めることができ、従来の問題点の全部又は一部を解消し得る。
【００３５】
本発明に係る超音波溶着構造によれば、傾斜面によって被加熱体を押圧することによって、軟化された樹脂を外側に倒すので、弱い力で溶着を行うことができ、過大押圧力によって生じていた問題を解消でき得る。
【００３６】
本発明に係る超音波溶着構造によれば、共振体の位置決めに誤差があった場合においても、共振突起部が共振体受容部によって受容され、この共振体受容部によって適正位置へ修正するための修正力が働くので、適切な位置関係で溶着を進めることができ、従来の問題点の全部又は一部を解消し得る。
【００３７】
本発明に係る超音波溶着構造によれば、略半球状の共振突起部が略円錐状の共振体受容部によってスムーズに導かれ、共振体の位置決め誤差が円滑に修正される。
【００３８】
本発明に係る超音波溶着構造によれば、共振体が長穴状の共振体受容部を押圧することによって、軟化された樹脂を外側に倒すので、共振体の押圧力を従来より弱めることができ、弱い力で溶着を行うことができるので、過大押圧力によって生じていた問題を解消でき得る。
【００３９】
本発明に係る超音波溶着構造によれば、共振体受容部が貫通状であるために、その樹脂型のための棒状部を両端支持にて固定することができるので、共振体受容部の成型が容易である。
【００４０】
本発明に係る超音波溶着構造によれば、水平方向に関して、樹脂に対するホーンの位置がずれた場合においても、共振体の共振突起部が、切欠き部によって共振体受容部の内側に導かれ、位置ずれを緩和することができる。
【００４１】
本発明に係る超音波溶着構造によれば、細径部のみが溶融して固定用樹脂との固着機能を達成する一方で、太径部は溶融されることなく樹脂強度を維持するので、従来の問題点の全部又は一部を解消し得る。
【００４２】
本発明に係る超音波溶着構造によれば、最も構造変化の激しい変曲面を固定用樹脂で保持した状態で溶着できるので、変曲面を安定的に保持することができ、従来の問題点の全部又は一部を解消し得る。特に、変曲面を固定用樹脂の上面よりも上方に配置した場合に比べて、ボイドやリッジの発生を低減することができる。
【００４３】
本発明に係る超音波溶着構造によれば、傾斜面が共振体受容部を押圧することによって、この押圧力が傾斜面の傾斜に対応した外側向きの分力を生じさせ、軟化された樹脂を外側に倒す。そして、この倒された樹脂が固定用樹脂の上面に固着することで、固定を行うことができる。このように押圧力から派生した分力を用いることで、共振体の押圧力を従来より弱めることができ、弱い力で溶着を行うことができるので、過大押圧力によって生じていた問題を解消でき得る。しかも、共振体受容部が貫通状であるために、その樹脂型のための棒状部を両端支持にて固定することができるので、共振体受容部の成型が容易である。
【００４４】
本発明に係る超音波溶着方法によれば、振動ストロークを従来に比べて全体として小さくしても、樹脂のヤング率が高い溶着初期においては、共振体の熱で樹脂を軟化させ、ヤング率が下がった後は、従来に比べて全体として小さな振動ストロークによって超音波溶着を行うことができるので、樹脂に対して過度の振動が加わらず、ボイド等を低減させ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下に、本発明にかかる超音波溶着構造及び超音波溶着方法の各実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００４６】
本発明に係る超音波溶着構造及び超音波溶着方法の実施例１について説明する。本実施例１は、概略的に、被接合体の挿通孔における、共振体に対向する側の内縁に、切欠き部を形成したことを等を特徴とし、特に、この切欠き部を、溶融状態の被加熱体を受容する受容部としたこと等を特徴とする。
【００４７】
図１は、本実施例１に係る超音波溶着装置を概略的に示す斜視図である。この図１に示すように、超音波溶着機１は、ブースター２、当該ブースター２の端部に設けられた共振体としてのホーン３、及び、当該ホーン３に対向するように配置された受冶具４を備えて構成されている。このブースター２の内部には、図示しない振動子が設けられており、この振動子による振動がホーン３に伝達される。また、ブースター２は、図示しない加圧源によって加圧されて、受冶具４に向かう方向（図示における下方であり、押し付け方向）に移動することで、その先端のホーン３を、受冶具４の上面にセットされた被加熱体である樹脂１０に押し付ける。このことにより、振動子による振動がホーン３を介して樹脂１０に伝達され、ホーン３から樹脂１０に高周波振動が与えられる。なお、図２は、本件出願人により解明された、従来の問題を生じる原因に対する対応策とその効果との関係を示す図であり、その一部又は全部の対応策が本実施例１〜１０において達成されることになる。
【００４８】
次に、本実施例１において使用する被加熱体としての樹脂１０について説明する。図３は、樹脂の縦断面図である。この図３に示すように、樹脂１０は、平板状の基部１１と、この基部１１からホーン側に立上る柱状部１２とを一体に備えて構成されている。より具体的には、基部１１の肉厚T＝２ｍｍ、柱状部１２の直径W１＝２．７２ｍｍ、柱状部１２の上端縁の面取り部の半径R１＝０．２ｍｍ、柱状部１２の全高Ｈ１＝２．７ｍｍ、柱状部１２から基部１１に至る接合部１３の半径Ｒ２＝０．５、一対の接合部１３が形成する角度Ｒ３＝４３．６度である。この樹脂１０は、非晶性樹脂により形成され、ポリカーボネートやＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ  Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  Ｓｔｙｒｅｎｅ）を用いることができ、より好ましくは、三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製の製品番号「Ｓ２０００Ｒ」の高流動性樹脂を用いる。ただし、この樹脂１０の形状は任意に変更可能である。
【００４９】
次に、本実施例１に係る超音波溶着構造について説明する。図４は、実施例１に係る超音波溶着構造の溶着前の縦断面図、図５は、実施例１に係る超音波溶着構造の溶着後の縦断面図である。図４に示すように、ホーン３は、基本的には図２９に示す従来のホーンと同様の形状に形成されている。すなわち、ホーン３の底面には、樹脂に接触する凹部３ａが設けられており、この凹部３ａには、樹脂側に向けて突出する突起部３ｂが形成されている。
【００５０】
図４に示すように、被接合体は、図２９に示す従来例と同様に板バネ２０を固定用樹脂２１で挟持して構成されており、この固定用樹脂２１の平面の略中央には、樹脂を挿通するための挿通孔２３が形成されている。
【００５１】
ここで、固定用樹脂２１の挿通孔２３は、そのホーン３に対向する側の内縁に、溶融状態の樹脂を受容する受容部２４を有する。すなわち、挿通孔２３の内縁がその全周に渡って切欠かれることにより、当該挿通孔２３の上縁に、略円錐状の斜面を有する空間としての受容部２４が形成されている。
【００５２】
この受容部２４の機能は以下の通りである。すなわち、図５に示すように、ホーン３の振動エネルギにより溶融した樹脂１０が受容部２４に受容されることで、樹脂１０と固定用樹脂２１との相互の接触面積が増大して固着力が向上すると共に、樹脂１０と固定用樹脂２１との相互の接触部分が厚肉状になって強度が向上する。このことにより、従来の問題点の全部又は一部を解消し得る。なお、この機能を達成し得る限りにおいて、受容部２４の形成角度や直径は任意に決定することができる。例えば、本実施例１においては円錐状の傾斜面を有するように受容部２４を形成したが、方形状や半球状の空間部として形成してもよい。
【実施例２】
【００５３】
次に、本発明に係る超音波溶着構造及び超音波溶着方法の実施例２について説明する。本実施例２は、概略的に、共振体における被加熱体との接触面を略平面状に形成し、被加熱体は、共振体に対して突状に形成された共振体連接部を備えることを特徴とする。また本実施例２は、概略的に、被加熱体は、当該被加熱体の基部側に位置する太径部と、太径部よりも共振体側に位置するものであって、太径部よりも細径の細径部とを備えることを特徴とする。なお、特に説明なき構造及び方法については、上述した実施例１と同様であり、同一の構成を同一の符号を付して説明する。
【００５４】
図６は、本実施例２に係る超音波溶着構造の溶着前の縦断面図、図７は、実施例２に係る超音波溶着構造の溶着後の縦断面図である。図６に示すように、樹脂１０との接触面である凹部３ａは、突起が形成されておらず略平面状になるように形成されている。一方、樹脂１０には、ホーン３に対して突状に形成された共振体連接部１４が形成されている。この共振体連接部１４は、樹脂１０と同一の材料にて一体に型成形されるもので、樹脂１０の上面の略中央位置において、ホーン３に向けて略円錐状に立ち上がるように形成されている。
【００５５】
この共振体連接部１４の機能は以下の通りである。すなわち、図２９に示す従来例においては、ホーン３の底面に突起部１０６ｂを形成していた。この場合、突起部１０６ｂを軟化前の樹脂１０に押し付けた状態においては、樹脂１０が、その基部の両端及び突起部１０６ｂによって３点固定されることになる。したがって、水平方向における、樹脂１０に対するホーン３の位置決めに誤差があった場合、この３点固定状態が不均衡になり、樹脂１０に過剰な応力等を加えてクラック等の原因になり得る。一方、本実施例２のような構成では、樹脂１０が、その基部の両端及び共振体連接部１４によって３点固定されることになる。この場合、樹脂１０に対するホーン３の位置決めに誤差が生じても、樹脂１０側における３点の固定位置は常時同じであるため、３点固定状態を常に均衡に保つことができ、クラック発生等を低減できる。このことにより、従来の問題点の全部又は一部を解消し得る。
【００５６】
なお、この機能を達成し得る限りにおいて、共振体連接部１４の形成角度や直径は任意に決定することができる。例えば、本実施例２においては共振体連接部１４を円錐状に形成したが、円柱状に形成してもよい。
【００５７】
また、樹脂１０は、太径部１５及び細径部１６を一体に備えて構成されている。このうち太径部１５は、樹脂１０の基部側に位置するもので、この基部に向かうにつれて徐々に太径になる傾斜部を介して、基部に接合されている。また細径部１６は、太径部１５よりもホーン３側に位置するものであって、太径部１５よりも細径状に形成されている。なお、太径部１５と細径部１６との境界面を変曲面Ｐと定義すると、本実施例２においては、変曲面Ｐが固定用樹脂２１の上面よりもホーン側に位置するように、樹脂１０が形成されている。
【００５８】
これら太径部１５及び細径部１６の機能は以下の通りである。すなわち、図２９に示す従来例においては、樹脂１０の円柱部分を略同一の径で形成していた。この場合、ホーン３からの振動エネルギによって、樹脂１０の上部のみならず下部までも溶融してしまい、クラック等の原因になる。一方、本実施例３のような構成では、細径部１６のみが溶融して固定用樹脂２１との固着機能を達成する一方で、太径部１５は溶融されることなく樹脂強度を維持するので、従来の問題点の全部又は一部を解消し得る。
【００５９】
なお、この機能を達成し得る限りにおいて、太径部１５及び細径部１６の径や形状は任意に決定することができる。例えば、太径部１５に対する細径部１６の長さや径の比率を変更することができる。また、太径部１５と細径部１６との２段構成に限られず、さらに径の異なる部分を形成して３段以上の構成にしてもよい。
【実施例３】
【００６０】
次に、本発明に係る超音波溶着構造及び超音波溶着方法の実施例３について説明する。本実施例３は、概略的に、共振体は、その底面から被加熱体側に突出する共振突起部を備え、被加熱体は、共振体に対して少なくとも凹状に形成された共振体受容部を備えることを特徴とする。また  本実施例３は、概略的に、被加熱体は、当該被加熱体の基部側に位置する太径部と、太径部よりも共振体側に位置するものであって、太径部よりも細径の細径部とを備えることを特徴とする。なお、特に説明なき構造及び方法については、上述した実施例２と同様であり、同一の構成を同一の符号を付して説明する。
【００６１】
図８は、本実施例３に係る超音波溶着構造の溶着前の縦断面図、図９は、実施例３に係る超音波溶着構造の溶着後の縦断面図である。図８に示すように、ホーン３は共振突起部３ｃを備えて構成されている。この共振突起部３ｃは、ホーン３の底面の凹部３ａの略中央から樹脂１０に向けて突出するもので、図示の如く、縦断面形状を略半球状としている。
【００６２】
一方、樹脂１０は、共振体受容部１７を備えて構成されている。この共振体受容部１７は、樹脂１０の上面中央に形成されており、上記略半球状の共振突起部３ｃを包含し得るような略円錐状（凹状）に形成されている。すなわち、共振体受容部１７の開口上部は、共振突起部３ｃの最大径よりも若干広くなるように形成されており、樹脂１０の基部に至につれて徐々にその径を狭くしている。
【００６３】
これら共振突起部３ｃ及び共振体受容部１７の機能は以下の通りである。すなわち、図２９に示す従来例においては、ホーン３の底面に突起部１０６ｂを形成していた。その一方、樹脂１０の上面は単なる平面状に形成されていた。このような構造において、水平方向における、樹脂１０に対するホーン３の位置決めに誤差があった場合、この誤差に対する修正力が働かないので、誤差が許容されることなく溶着が進んでしまう。一方、本実施例３の構成では、ホーン３の位置決めに誤差があった場合においても、共振突起部３ｃが共振体受容部１７によって受容され、この共振体受容部１７によって適正位置へ修正するための修正力が働くので、適切な位置関係で溶着を進めることができ、従来の問題点の全部又は一部を解消し得る。特に、本実施例３においては、略半球状の共振突起部３ｃが略円錐状の共振体受容部１７によってスムーズに導かれるため、ホーン３の位置決め誤差が円滑に修正される。なお、この機能を達成し得る限りにおいて、共振突起部３ｃ及び共振体受容部１７の形状は任意に決定することができる。例えば、共振突起部３ｃを略円錐状にしてもよい。
【実施例４】
【００６４】
次に、本発明に係る超音波溶着構造及び超音波溶着方法の実施例４について説明する。本実施例４は、概略的に、被接合体は、被加熱体を挿通するための挿通孔を備え、被加熱体における太径部と細径部との境界面を、当該被加熱体を挿通孔に挿通した状態における被接合体の上面よりも下方に配置したことを特徴とする。また、本実施例４は、概略的に、被接合体の挿通孔は、共振体に対向する側の内縁に、切欠き部を備え、この切欠き部を、当該挿通孔の内縁との接触によって上記被接合体の内部に生じる応力を緩和するための応力緩和部としたことを特徴とする。なお、特に説明なき構造及び方法については、上述した実施例３と同様であり、同一の構成を同一の符号を付して説明する。
【００６５】
図１０は、本実施例４に係る超音波溶着構造の溶着前の縦断面図、図１１は、実施例４に係る超音波溶着構造の溶着後の縦断面図である。図１０に示すように、ホーン３の底面には、従来と同様、樹脂１０に接触する凹部３ｂが設けられており、この凹部３ｂには、樹脂側に向けて突出する突起部３ｂが形成されている。
【００６６】
また、樹脂１０は、太径部１５及び細径部１６を一体に備えて構成されている。特に、太径部１５と細径部１６との境界面である変曲面Ｐは、固定用樹脂２１の上面よりも下方側に配置されている。すなわち、実施例２〜３の場合に比べて、太径部１５に対する細径部１６の長さを長くすることにより、変曲面Ｐを下げている。
【００６７】
このような変曲面Ｐの機能は以下の通りである。すなわち、最も構造変化の激しい変曲面Ｐを固定用樹脂２１で保持した状態で溶着できるので、変曲面Ｐを安定的に保持することができ、従来の問題点の全部又は一部を解消し得る。特に、変曲面Ｐを固定用樹脂２１の上面よりも上方に配置した場合（実施例２〜３の場合）に比べて、ボイドやリッジの発生を低減することができる。
【００６８】
なお、この機能を達成し得る限りにおいて、太径部１５及び細径部１６の径や形状は任意に決定することができる。例えば、太径部１５に対する細径部１６の長さや径の比率を変更することができる。また、太径部１５と細径部１６との２段構成に限られず、さらに径の異なる部分を形成して３段以上の構成にしてもよい。また、変曲面Ｐは、固定用樹脂２１の上面と下面との間であることが好ましいが、固定用樹脂２１の下面よりも下方側に配置してもよい。
【００６９】
また、固定用樹脂２１の挿通孔２３には、応力緩和部２５が設けられている。この応力緩和部２５は、実施例１と同様に、挿通孔２３における共振体に対向する側の内縁を切欠くことで形成されている。ただし、この応力緩和部２５は、実施例１の受容部に比べて小さく、例えば、Ｒ０．２ｍｍ程度である。
【００７０】
この応力緩和部２５の機能は以下の通りである。すなわち、実施例２〜３においては、樹脂１０の溶解後、挿通孔２３の内縁に切欠きがないため、この内縁が樹脂１０の表面に接触する。したがって、樹脂１０における挿通孔２３の周辺部に応力集中が生じ、クラック等を発生させる原因になり得る。一方、本実施例４においては、内縁が切欠かれて応力緩和部２５が形成されているので、樹脂１０の溶解後、この内縁が樹脂１０の表面に接触しない。あるいは、接触した場合においても、この接触により生じ得る応力が従来よりも軽減される。したがって、樹脂１０における挿通孔２３の周辺部での応力集中を回避でき、クラック等を低減できる。なお、この機能を達成し得る限りにおいて、応力緩和部２５の径や形状は任意に決定することができる。
【実施例５】
【００７１】
次に、本発明に係る超音波溶着構造及び超音波溶着方法の実施例５について説明する。本実施例５は、概略的に、共振体は、その底面から被加熱体側に突出する共振突起部を備え、この上記共振突起部を、略半球状または略円錐状に形成したことを特徴とする。さらに、本実施例５は、概略的に、共振体に、その底面から共振突起部の基部に至る傾斜面を形成したことを特徴とする。なお、特に説明なき構造及び方法については、上述した実施例４と同様であり、同一の構成を同一の符号を付して説明する。
【００７２】
図１２は、本実施例５に係るホーン３の共振突起部の縦断面図、図１３は、実施例５に係る超音波溶着構造の溶着前の縦断面図、図１４は、実施例５に係る超音波溶着構造の溶着後の縦断面図である。図１２に示すように、ホーン３には、凹部３ａが形成されており、この凹部３ａには、縦断面形状を略半球状とする共振突起部３ｄが設けられている。この共振突起部３ｄは、図８の共振突起部３ｃと異なり、その底面を凹部３ａの底面よりも下方に突出させるように形成されている。また、ホーン３には、傾斜面３ｅが形成されている。この傾斜面３ｅは、ホーン３及び共振突起部３ｄと一体に形成されるもので、ホーン３の凹部の底面から、共振突起部３ｄの基部に至る緩やかな連続面である。この共振突起部３ｄの具体的寸法例は、図１２に示すように、その球面状の半径Ｒ４を０．３ｍｍ、図示の高さＨ１とＨ２をそれぞれ０．７ｍｍ及び０．５ｍｍとする。
【００７３】
この共振突起部３ｄ及び傾斜面３ｅの機能は下記の通りである。すなわち、最初に共振突起部３ｄを樹脂１０に押し付けることで、樹脂１０の一部のみを軟化させて徐々に溶着を進めることができる。特に、傾斜面３ｅが共振体受容部１８を押圧することによって、この押圧力が傾斜面３ｅの傾斜に対応した外側向きの分力を生じさせ、軟化された樹脂１０を外側に倒す。そして、この倒された樹脂１０が固定用樹脂２１の上面に固着することで、固定を行うことができる。このように押圧力から派生した分力を用いることで、ホーン３の押圧力を従来より弱めることができ、弱い力で溶着を行うことができるので、過大押圧力によって生じていた問題を解消でき得る。
【実施例６】
【００７４】
次に、本発明に係る超音波溶着構造及び超音波溶着方法の実施例６について説明する。本実施例６は、概略的に、共振体は、その底面から被加熱体側に突出する共振突起部を備え、被加熱体は、共振体に対して少なくとも凹状に形成された共振体受容部を備えることを特徴とする。特に、この共振体受容部を、共振体の押し付け方向に沿った長穴状に形成している。さらに、本実施例６は、概略的に、共振体に、その底面から共振突起部の基部に至る傾斜面を形成したことを特徴とする。また、本実施例６は、概略的に、被接合体の挿通孔は、共振体に対向する側の内縁に、切欠き部を備え、この切欠き部を、挿通孔の内縁との接触によって上記被接合体の内部に生じる応力を緩和するための応力緩和部としたことを特徴とする。なお、特に説明なき構造及び方法については、上述した実施例５と同様であり、同一の構成を同一の符号を付して説明する。
【００７５】
図１５は、実施例６に係る超音波溶着構造の溶着前の縦断面図、図１６は、実施例６に係る超音波溶着構造の溶着後の縦断面図である。図１５に示すように、樹脂１０には、実施例３の場合と同様に、ホーン３に対して少なくとも凹状に形成された共振体受容部１８が形成されている。ただし、この共振体受容部１８は、実施例３の場合と異なり、図１３に示すように、ホーン３の押し付け方向（図示における上下方向）に略沿った長穴状（円筒空間状）に形成されている。なお、この共振体受容部１８の底部は、固定用樹脂２１の上面よりもやや上方に位置している。
【００７６】
これら共振突起部３ｄ、共振体受容部１８、及び、傾斜面３ｅの機能は下記の通りである。すなわち、最初に共振突起部３ｄを樹脂１０に押し付けることで、樹脂１０の一部のみを軟化させて徐々に溶着を進めることができる。特に、傾斜面３ｅが共振体受容部１８を押圧することによって、この押圧力が傾斜面３ｅの傾斜に対応した外側向きの分力を生じさせ、軟化された樹脂１０を外側に倒す。また、共振体受容部１８が長穴状なので、軟化された樹脂１０を一層容易に倒すことができる。そして、この倒された樹脂１０が固定用樹脂２１の上面に固着することで、固定を行うことができる。このように押圧力から派生した分力を用いることで、ホーン３の押圧力を従来より弱めることができ、弱い力で溶着を行うことができるので、過大押圧力によって生じていた問題を解消でき得る。なお、共振体受容部１８を形成した分だけ、樹脂１０の総量が減ることになるが、樹脂１０が倒れることで、樹脂１０の大部分が固定用樹脂２１の上面に乗ることになり、所要の固定力を得ることができる。
【００７７】
なお、この機能を達成し得る限りにおいて、共振突起部３ｄ、共振体受容部１８、及び、傾斜面３ｅの形状は任意に決定することができる。例えば、共振体受容部１８は、角柱状の空間部として形成してもよい。また、共振体受容部１８の底部を、固定用樹脂２１の上面より下方に配置してもよい。また、本実施例６においては、さらに固定用樹脂２１の下部に座繰り部１６ｂを設けてあり、これによって樹脂１０の基部の曲率を大きくして、過度の応力集中等を回避することができる。
【実施例７】
【００７８】
次に、本発明に係る超音波溶着構造及び超音波溶着方法の実施例７について説明する。本実施例７は、概略的に、実施例６と同様であるが、共振体受容部を、共振体の押し付け方向に沿って、かつ、被加熱体の底面に至る貫通孔として形成したことを特徴とする。なお、特に説明なき構造及び方法については、上述した実施例６と同様であり、同一の構成を同一の符号を付して説明する。
【００７９】
図１７は、実施例７に係る超音波溶着構造の溶着前の縦断面図、図１８は、実施例７に係る超音波溶着構造の溶着後の縦断面図である。図１７に示すように、樹脂１０には、実施例６の場合と同様に、ホーン３に対して少なくとも凹状に形成された共振体受容部１９が形成されている。ただし、この共振体受容部１９は、実施例６の場合と異なり、ホーン３の押し付け方向に沿って、かつ、樹脂１０の底面に至る貫通孔として形成されている。
【００８０】
これら共振突起部３ｄ、共振体受容部１９、及び、傾斜面３ｅの機能は下記の通りである。すなわち、実施例６の場合と同様に、押圧力から派生した分力によって樹脂３を固定用樹脂２１の方へ倒すことで、固着を行うことができる。ここで、実施例６のように、共振体受容部１９を実施例６のような長穴状に形成した場合、樹脂型には共振体受容部１９に対応した棒状部を設ける必要があり、特に、その棒状部を一端支持にて固定しておく必要がある。しかしながら、このような一端支持構造は外力に弱く、棒状部が湾曲等し易いために、共振体受容部１９を形成することが困難である。一方、本実施例７においては、共振体受容部１９が貫通状であるために、その樹脂型のための棒状部を両端支持にて固定することができるので、共振体受容部１９の成型が容易である。
【実施例８】
【００８１】
次に、本発明に係る超音波溶着構造及び超音波溶着方法の実施例８について説明する。本実施例８は、概略的に、実施例７と同様であるが、共振体における被加熱体との接合部分を加熱する予備加熱工程と、加熱工程にて加熱された接合部分を、被加熱体に押し付けて高周波振動を与える加熱工程とを備えることを特徴とする。なお、特に説明なき構造及び方法については、上述した実施例７と同様であり、同一の構成を同一の符号を付して説明する。
【００８２】
図１９は、本実施例８に係る超音波溶着装置を概略的に示す斜視図、図２０は、実施例８に係る超音波溶着構造の溶着前の縦断面図、図２１は、実施例８に係る超音波溶着構造の溶着後の縦断面図である。これら各図に示すように、超音波溶着機１は、ヒータ５を備えて構成されている。このヒータ５は、ホーン３を加熱するための加熱手段である。具体的には、ヒータ５は、遠赤外線加熱による間接加熱を行う加熱手段であることが好ましく、例えば、セラミックヒータを用いることができる。これは、遠赤外線加熱とすることで、加熱部分の制御が容易になり、かつ、間接加熱とすることで、ホーン３の振動を不用意に妨げないためである。
【００８３】
本実施例８においては、まず最初に、ホーン３をヒータ５で加熱する（予備加熱工程）。この加熱温度の上限値は、樹脂１０のガラス転位温度（転位点）より下に設定される。これは、ガラス転位温度以上に加熱してしまった場合には、樹脂１０が溶融してしまい、振動エネルギが伝導しなくなって、振動エネルギによる溶融という本来の超音波溶着の機能を却って阻害し得るからである。また、加熱温度の下限値は、樹脂１０のヤング率を２０％程度低下させるのに必要な最低温度である。これは、ヤング率を２０％以上低下した場合に、樹脂１０の軟化が始まり、後述する本実施例８の効果が、経験上、発揮され得るからである。具体的な数値例としては、樹脂１０の溶融点が１４０度である場合、１００〜１１０度にホーン３を加熱する。なお、必ずしもホーン３の全体を加熱する必要はなく、少なくとも、樹脂１０との接合部分を加熱すればよい。
【００８４】
次に、加熱されたホーン３を、樹脂１０に押し付け、高周波振動を与えることにより、熱溶着を行う（加熱工程）。このことにより、ホーン３の熱で樹脂１０を軟化させつつ、高周波振動による加熱を行い、図２１の如き溶着を行うことができる。
【００８５】
ここで、高周波振動に加えて、ホーン３の熱で溶着を行うことの効果は以下の通りである。すなわち、従来は、加熱の前後において、ホーン３の振動ストロークを単に一定にしており、かつ、振動ストロークを比較的大きくしていた。この場合、初期においては、樹脂１０のヤング率が高いため問題がないが、ヤング率が下がった後においても、振動ストロークが比較的大きいままで落ちないために、樹脂１０に対する加熱が過度になり、樹脂１０が溶けすぎて劣化する原因になっていた。これに対して、本実施例８においては、ホーン３の振動ストロークはやはり一定にするが、振動ストロークを従来に比べて全体として小さくする。そして、樹脂１０のヤング率が高い溶着初期においては、ホーン３の熱で樹脂１０を軟化させ、ヤング率が下がった後は、従来に比べて全体として小さな振動ストロークによって超音波溶着を行う。すなわち、ヤング率が下がる前までは、樹脂１０を加熱するために比較的大きい振動ストロークを与え、ヤング率が一旦下がった後は、樹脂１０のそれ以上の加熱は不要であるため、樹脂１０を変形させるための振動エネルギのみを与える。したがって、樹脂１０が過度に加熱されず、ボイド等を低減させ得る。
【００８６】
また、本実施例８においては、発振周波数を高くして、樹脂上方のみを加熱対象に限定している。これは、樹脂１０の上部の細径部のみを軟化できればよいためである。具体的には、一般的には、発振周波数は２８〜４０ｋＨｚ程度であるが、本実施例８においては、ホーン３の発振周波数を４０ｋＨｚ前後にしている。
【００８７】
また、ホーン３の制御は、加圧力と、振動時間管理又は振動ストローク管理との２つの制御条件にて行うのが一般的であるが、本実施例８においては、加圧力と振動ストローク管理とで管理を行っている。これは、振動時間管理よりも振動ストローク管理を行う方が、樹脂１０に過大な振動が加わることを防止するためのストローク制御を直接的に行うことができるからである。
【００８８】
また、ホーン３の発振タイミングとしては、ホーン３を樹脂１０に接触させる前に発振を開始する前発振と、ホーン３を樹脂１０に接触させた後で発振を開始する後発振とがあるが、本実施例８においては、後発振を採用している。これは、ホーン３を樹脂１０に接触させた時点で当該ホーン３に反動（リバウンド）が生じ得るため、この反動がなくなるのを待ってから振動を開始することで、安定した振動エネルギを樹脂１０に伝達するためである。
【実施例９】
【００８９】
次に、本発明に係る超音波溶着構造及び超音波溶着方法の実施例９について説明する。本実施例９は、概略的に、実施例８と同様であるが、共振体受容部の上縁に、切欠き部を備えることを特徴とする。なお、特に説明なき構造及び方法については、上述した実施例８と同様であり、同一の構成を同一の符号を付して説明する。
【００９０】
図２２は、実施例９に係る超音波溶着構造の溶着前の縦断面図、図２３は、実施例９に係る超音波溶着構造の溶着後の縦断面図である。これら各図に示すように、樹脂１０に貫通状に形成された共振体受容部１９の上縁には、その全周に渡り、切欠き部１９ａが形成されている。したがって、水平方向に関して、樹脂１０に対するホーン３の位置がずれた場合においても、ホーン３の共振突起部３ｄが、切欠き部１９ａによって共振体受容部１９の内側に導かれ、位置ずれを緩和することができる。なお、この機能を達成し得る限りにおいて、切欠き部１９ａの形状は任意である。
【実施例１０】
【００９１】
次に、本発明に係る超音波溶着構造及び超音波溶着方法の実施例１０について説明する。本実施例１０は、概略的に、実施例９と同様であるが、ホーン３の共振突起部を、略半球状に形成したことを特徴とする。なお、特に説明なき構造及び方法については、上述した実施例９と同様であり、同一の構成を同一の符号を付して説明する。
【００９２】
図２４は、実施例１０に係る超音波溶着構造の溶着前の縦断面図、図２５は、実施例１０に係る超音波溶着構造の溶着後の縦断面図である。これら各図に示すように、ホーン３の凹部３ａには、共振突起部３ｆが形成されている。この共振突起部３ｆは、その基部から下方に至る傾斜面に連続する緩やかな円錐形状の頂部を有する。したがって、水平方向に関して、樹脂１０に対するホーン３の位置がずれた場合においても、ホーン３の共振突起部３ｆにおける広範な頂部のいずれかの部分が共振体受容部１９に接し、この頂部が切欠き部１９ａによって共振体受容部１９の内側に導かれ、位置ずれを緩和することができる。なお、この機能を達成し得る限りにおいて、共振突起部３ｆの詳細形状は任意である。
【００９３】
これまで、本発明の各実施例について説明したが、これら各実施例における具体的構成及び方法は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変および改良することができる。例えば、説明中や図示で示した具体的数値は概算値であり、他の値を取り得る。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
以上のように、本発明にかかる超音波溶着構造及び超音波溶着方法は、柱状の被加熱体を被接合体に加熱溶着するために有用であり、特に、溶着部分におけるボイド、リッジ、あるいは、クラックの発生を低減させることによってその耐久性を向上させるための超音波溶着構造及び超音波溶着方法に適している。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施例１に係る超音波溶着装置を概略的に示す斜視図である。
【図２】従来の問題を生じる原因に対する対応策とその効果との関係を示す図である。
【図３】樹脂の縦断面図である。
【図４】実施例１に係る超音波溶着構造の溶着前の縦断面図である。
【図５】実施例１に係る超音波溶着構造の溶着後の縦断面図である。
【図６】実施例２に係る超音波溶着構造の溶着前の縦断面図である。
【図７】実施例２に係る超音波溶着構造の溶着後の縦断面図である。
【図８】実施例３に係る超音波溶着構造の溶着前の縦断面図である。
【図９】実施例３に係る超音波溶着構造の溶着後の縦断面図である。
【図１０】実施例４に係る超音波溶着構造の溶着前の縦断面図である。
【図１１】実施例４に係る超音波溶着構造の溶着後の縦断面図である。
【図１２】実施例５に係るホーンの共振突起部の縦断面図である。
【図１３】実施例５に係る超音波溶着構造の溶着前の縦断面図である。
【図１４】実施例５に係る超音波溶着構造の溶着後の縦断面図である。
【図１５】実施例６に係る超音波溶着構造の溶着前の縦断面図である。
【図１６】実施例６に係る超音波溶着構造の溶着後の縦断面図である。
【図１７】実施例７に係る超音波溶着構造の溶着前の縦断面図である。
【図１８】実施例７に係る超音波溶着構造の溶着後の縦断面図である。
【図１９】実施例８に係る超音波溶着装置を概略的に示す斜視図である。
【図２０】実施例８に係る超音波溶着構造の溶着前の縦断面図である。
【図２１】実施例８に係る超音波溶着構造の溶着後の縦断面図である。
【図２２】実施例９に係る超音波溶着構造の溶着前の縦断面図である。
【図２３】実施例９に係る超音波溶着構造の溶着後の縦断面図である。
【図２４】実施例１０に係る超音波溶着構造の溶着前の縦断面図である。
【図２５】実施例１０に係る超音波溶着構造の溶着後の縦断面図である。
【図２６】アクチュエータにおける超音波溶着の使用例を示すための斜視図である。
【図２７】溶着部の溶着前の拡大斜視図である。
【図２８】溶着部の溶着後の拡大斜視図である。
【図２９】溶着部周辺の溶着前の縦断面図である。
【図３０】溶着部周辺の溶着後の縦断面図である。
【図３１】従来の超音波溶着において生じ得る現象とその主原因との相関を示す図である。
【符号の説明】
【００９６】
１      超音波溶着機
２      ブースター
３      ホーン
３ａ    凹部
３ｂ    突起部
３ｃ、３ｆ    共振突起部
３ｅ    傾斜面
４      受冶具
５      ヒータ
１０    樹脂
１４    共振体連接部
１５    太径部
１６    細径部
１７、１９    共振体受容部
１９ａ  切欠き部
２０    板バネ
２１    固定用樹脂
２３    挿通孔
２４    受容部
Ｐ      変曲面
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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