JPH0564842A - 超音波溶着法及び超音波溶着用治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は超音波溶着法及びそれに使用される
超音波溶着用治具に関し、溶着部位の近傍に開口部や切
り欠きがあるようなワークに対し、クラックや傷をその
脆弱部に発生しないような方法及び治具を提供すること
を目的とする。 【構成】 超音波溶着する際、例えば電話器のキー蓋２
の各キー穴５に対し、室温加硫型シリコン樹脂から成る
超音波溶着用治具本体６の突出部６ａを夫々係合させて
溶着する。各キー穴５近傍の脆弱な成形品部分２ｃに対
する超音波振動エネルギは、突出部６ａによる振動減衰
作用によって弱められ、脆弱な成形品部分２ｃにクラッ
クや傷を発生させない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えばプラスチック成型
品等の組み立てを行う際に適用される超音波溶着法及び
超音波溶着用治具に関し、特に溶着対象となる部品（以
下、これをワークと呼ぶ）に切り欠きや開口部があるよ
うな場合の超音波溶着法及びその際用いられるべき超音
波溶着用治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばプラスチックのような粘弾性体
は、超音波振動による振動エネルギがプラスチック内で
熱エネルギに変換され発熱する特性を有しているため、
この発熱を利用してプラスチック同志を溶融し接合させ
る、所謂超音波溶着法が知られている。

【０００３】そしてこの溶着法は、従来のような接着剤
などの介在物によってプラスチック同志を接合する方法
に比べ、その溶着手順が簡単で、かつ溶着後の外観仕上
がりが美しいというような理由によって、近年種々の生
産分野で利用されてきている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな超音波溶着は、例えば溶着しようとするワーク（以
下、これを溶着ワークと呼ぶ）の部分を、溶着対象とな
るワーク（以下、これを被溶着ワークと呼ぶ）の部分に
接触させ、その上から振動子（ホーンとも呼ばれる）を
突き当て、ホーンから溶着部分に超音波エネルギを集中
させることによって溶着部位が発熱・溶融し、これによ
り双方のワークが接合される。

【０００５】しかしながら、このようにワークの溶着す
べき部位のみに超音波エネルギが伝播すれば問題はない
が、溶着ワークや被溶着ワークの構造（肉厚）や形状に
よっては、溶着部位のみならず、溶着を必要としない他
の部位にも振動エネルギが伝播し、いろいろな悪影響を
及ぼすことがある。

【０００６】例えば、具体的には１溶着部位の近傍や、
２つの溶着部位の間に切り欠きや穴などを持ち、所謂、
脆弱部を有するような薄肉ワークの場合には、溶着部位
からの振動が切り欠きや穴の近傍で大きく共振し、その
脆弱部にクラックや傷などを発生する問題がある。

【０００７】本発明は、上述した超音波溶着法の問題点
に鑑み提供されるものであって、脆弱部を有するような
ワークを溶着する場合でも、その脆弱部にクラックや傷
を発生しない溶着法及びその溶着に使用される治具を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明によれば、被溶着ワークに対して超音波溶着しよ
うとする溶着ワークの溶着部位の近傍、或は溶着部位の
間に、他のワーク部分よりも脆弱な部分を与える切り欠
き、或は開口部を有する溶着ワークを超音波溶着する方
法であって、超音波溶着の際、上記切り欠き又は開口部
に、超音波減衰材料から成る支持部材を係合させながら
溶着部位に超音波振動エネルギを与えることを特徴とす
る超音波溶着法が提供される。

【０００９】更に本発明によれば、溶着部位の近傍に切
り欠き、或は開口部を持つ溶着ワークを超音波溶着する
際に使用される超音波溶着用治具であって、超音波減衰
材料から成り上記溶着ワークを支持可能な治具本体を有
し、更に該治具本体は、上記切り欠き又は開口部に係合
してその周囲を支持可能な突出部を有することを特徴と
する超音波溶着用治具が提供される。

【００１０】

【作用】溶着ワークの脆弱部近傍の切り欠きや開口部
に、超音波減衰材料から成る支持部材を係合させてこれ
を支持することによって、超音波溶着機の振動子から脆
弱部に向けての超音波振動エネルギがこの支持部材によ
って吸収され、脆弱部に至るまでには減衰されてこれを
大きく共振させるようなことはなくなる。

【００１１】

【実施例】図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は本発明方法によって溶着することが可能なワーク
の例として、電話機の上蓋部分の組立て前の状態を示
し、更にこの組立て（超音波溶着）の際に使用される超
音波溶着用治具を示したものである。本図において、１
は被溶着ワークとしての上蓋本体、２はこの上蓋本体１
に対して超音波溶着する溶着ワークとしてのキー蓋、３
は溶着時、その上に上蓋本体１とキー蓋２を支持する支
持部材としての超音波溶着用治具（以下、治具と呼ぶ）
を夫々示しており、上蓋本体１とキー蓋２は共に熱可塑
性プラスチック成型品である。

【００１２】上蓋本体１はその頂部に、キー蓋２を取り
付けるためのキー蓋用開口部４を有しており、その両側
端縁にはキー蓋２の側方エッジ部分２ａ及び２ｂを受容
するための溶着プロジェクション１ａ及び１ｂが設けら
れている。そして、この２部品の組立ては、このキー蓋
２の側方エッジ部分２ａ，２ｂを上蓋本体１の溶着プロ
ジェクション１ａ，１ｂに夫々溶着することによって一
体化がなされる。

【００１３】キー蓋２にはこの電話器の完成時、図示し
ない複数のキーが係入することになる横３列の複数のキ
ー穴５が開口しており、従って隣接するキー穴５間の格
子状成形品部、特に中央列の上下キー穴５を隔てる成形
品部分２ｃは他の部分に比べて比較的脆弱である。

【００１４】治具３は、例えばＰＶＣゾル（塩化ビニル
樹脂）やＲＴＶシリコーン（常温加硫シリコン樹脂）な
どの冷却固化する樹脂（熱可塑性樹脂）、或は加熱する
ことによって固化する樹脂（熱硬化性樹脂）によって形
成される治具本体６と、その側面に亙って取り付けられ
る金属製の受け部材（アンビルとも呼ばれる）７とによ
って構成される。

【００１５】この治具本体６は、その材質によってゴム
のように弾力を持ち、外形は上蓋本体１に密に嵌合する
形状を有している。更にその上面には、キー蓋２の各キ
ー穴５に対応して、ほぼ同一形状の複数の突出部６ａが
設けられており、キー蓋２を備えた上蓋本体１を治具３
に装着した際には、各キー穴５に突出部６ａが密に嵌合
するようになっている。

【００１６】図２は、上述した上蓋本体１及びキー蓋２
を超音波溶着するにあたって、まずキー蓋２を上蓋本体
１の開口部４に装着し、さらにこれを上記治具３の上に
装着した上視図であり、図３は図２における線Ａ−Ａに
沿う断面図である。

【００１７】これら図から明らかなように、超音波溶着
の準備段階としては、治具側方の受け部材７によって被
溶着ワークとしての上蓋本体１が側方支持されており、
更に上蓋本体１上にはキー蓋２は載置され、各キー穴５
には弾力のある治具本体６の突出部６ａが係入してい
る。

【００１８】しかして、これらプラスチック成型品の溶
着は、図示するような組み付け状態において、上蓋本体
１の溶着プロジェクション１ａ，１ｂ上に位置するキー
蓋２の側方エッジ部分２ａ，２ｂに対して、その上方か
ら超音波溶着機のホーン（図示せず）を突き当て、これ
を作動させることによってなされるが、この時、上蓋本
体１自体は治具側方に設けられた受け部材７によって下
方から支持されるために、ホーンからの超音波振動エネ
ルギはプラスチック成型品である上蓋本体１とキー蓋２
とに伝播し、振動エネルギから熱エネルギの変換によっ
て双方の接触部、即ち溶着プロジェクション１ａ，１ｂ
とエッジ部分２ａ，２ｂとが溶融し、これにより上蓋本
体１とキー蓋２が接合することになる。

【００１９】そしてこの時、ホーンからの超音波振動は
図２矢印に示すように、２部品の接触部のみならず、キ
ー穴５間のリブを介して他方のエッジ部分２ａ，２ｂ側
へと伝播され、その振動は従来、２つのエッジ部分２
ａ，２ｂの中間の成形品部分２ｃにおいて共振作用によ
り最大となり得るが、本実施例によれば、各キー穴５は
弾力のある治具本体６の突出部６ａによって充満されて
いるために、ホーンからの超音波振動エネルギは成形品
部分２ｃに伝達される過程において、突出部６ａ自体の
振動減衰作用によって弱められ、この結果成形品部分２
ｃへの悪影響、即ち従来発生したクラックや傷の発生は
防止されることになる。

【００２０】このように本実施例によれば、キー蓋２に
おいて脆弱な成形品部分２ｃを形成する各キー穴５に対
して過不足なく係合する突出部６ａを具備した、超音波
減衰材料から成る治具３を用いて溶着を行うことによ
り、図４に示すような本治具のない受け部材７のみの支
持による従来の溶着法よりも脆弱部位に対する超音波振
動エネルギの伝播を弱めることができ、従って振動子発
振時間を従来よりも長くしても脆弱部位にクラックや傷
を発生せずに、溶着強度を高めることができる。

【００２１】尚、上記実施例は、２つの溶着部位の中間
に、脆弱部位を形成するワークに適用される溶着治具及
び溶着法に関する説明であったが、本発明は当然この実
施例に限定されるものではなく、溶着部位近傍に切り欠
きなどがあるワークの場合に対しても、その切り欠き形
状に相補する突出部を持った超音波減衰材料からなる治
具を用意し、この治具でバックアップしながら溶着すれ
ば良い。

【００２２】

【発明の効果】以上本発明によれば、ワークを超音波溶
着する際に、ワークの脆弱部近傍の切り欠きや開口部
に、超音波減衰材料から成る支持部材を係合させてこれ
を支持しながら超音波発振することによって、超音波の
振動子から脆弱部への超音波振動エネルギが上記支持部
材によって吸収され、脆弱部のクラックや傷の発生が防
止される。又、これに伴って超音波発振時間を増加する
ことができ、溶着すべきワーク部位の溶着強度を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超音波溶着法が適用可能な携帯用
電話器部品及び溶着用治具の外観斜視図である。

【図２】超音波溶着にあたって図１に示した各要素を一
体化した上視図である。

【図３】図２の線Ａ−Ａに沿った部品及び治具の断面図
である。

【図４】図３に対応する従来の溶着の際の部品及び治具
断面図である。

【符号の説明】

１…上蓋本体（被溶着ワーク） １ａ，１ｂ…溶着プロジェクション（被溶着部位） ２…キー蓋（溶着ワーク） ２ａ，２ｂ…側方エッジ部（溶着部位） ２ｃ…成形品部分（脆弱部） ３…超音波溶着用治具（支持部材） ５…キー穴（開口部） ６…治具本体 ６ａ…突出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉持 一介 神奈川県横浜市緑区川和町654番地 富士 通化成株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被溶着ワークに対して超音波溶着しよう
   とする溶着ワークの溶着部位の近傍、或は溶着部位の間
   に、他のワーク部分よりも脆弱な部分を与える切り欠
   き、或は開口部を有する溶着ワークを超音波溶着する方
   法であって、 超音波溶着の際、上記切り欠き又は開口部に、超音波減
   衰材料から成る支持部材を係合させながら溶着部位に超
   音波振動エネルギを与えることを特徴とする超音波溶着
   法。
2. 【請求項２】 溶着部位の近傍に切り欠き、或は開口部
   を持つ溶着ワークを超音波溶着する際に使用される超音
   波溶着用治具であって、 超音波減衰材料から成り上記溶着ワークを支持可能な治
   具本体を有し、更に該治具本体は、上記切り欠き又は開
   口部に係合してその周囲を支持可能な突出部を有するこ
   とを特徴とする超音波溶着用治具。