JP2000062029A - 超音波溶着ホーン - Google Patents

超音波溶着ホーン

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JP2000062029A JP10230611A JP23061198A JP2000062029A JP 2000062029 A JP2000062029 A JP 2000062029A JP 10230611 A JP10230611 A JP 10230611A JP 23061198 A JP23061198 A JP 23061198A JP 2000062029 A JP2000062029 A JP 2000062029A
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vibration
welded
welding
welding horn
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Shuichi Kikuchi
修一 菊地
Daiki Kobayashi
大樹 小林
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶着ホーンによりディスクカートリッジの
上，下ハーフの溶着リブを溶融、固化して上，下ハーフ
を結合する場合に、溶着ホーンによって加えられる超音
波振動が上記溶着リブ以外の部分に悪影響を及ぼすのを
防止する。 【解決手段】 被溶着物１０４，１０５との接触面２
は、動付与面３と振動吸収部４とで構成されていてい
る。上記振動付与部３は、上記被溶着物１０４，１０５
の溶着接合部１０４ｄ，１０５ｄに対応する位置に設け
られている。上記振動吸収部４は、上記被溶着物１０
４，１０５の溶着接合部１０４ｄ，１０５ｄに対応する
位置以外の位置に弾性部材５を取付けることにより構成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディスクカートリ
ッジのシェルを構成する上，下ハーフを溶着する場合な
どに使用して好適な超音波溶着ホーンに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】超音波溶着ホーンによって上，下ハーフ
を溶着してシェルを構成したディスクカートリッジとし
て、例えば図１３〜１５に示したものが知られている。
上記ディスクカートリッジ１０１は、光或は光磁気記録
層を表面に設けたディスク状記録媒体１０２と、該ディ
スク状記録媒体１０２の中央部に取付けられたセンター
コア１０３と、上記ディスク状記録媒体１０２を回転可
能に収容したプラスチック製の上ハーフ１０４と下ハー
フ１０５とからなるシェル１０６と、該シェル１０６に
スライド可能に取付けられていて、上記上ハーフ１０４
に設けられた記録再生用の開口部１０４ａを開閉する第
１のシャッター板部１０７ａおよび上記下ハーフ１０５
に設けられた記録再生用の開口部１０５ａとスピンドル
軸挿入用の開口部１０５ｂを開閉する第２のシャッター
板部１０７ｂを有するシャッター１０７と、該シャッタ
ー１０７の上記第２のシャッター板部１０７ｂの先端部
が上記下ハーフ１０５の表面から浮き上がるのを防止す
るとともに、該第２のシャッター板部１０７ｂのスライ
ドをガイドするために、上記下ハーフ１０５の表面に両
面接着テープやホットメルト接着剤等の接着材１０８に
より取付けられたシャッターガイド板１０９と、上記下
ハーフ１０５に回動可能に取付けられていて、シャッタ
ー１０７を上記記録再生用の開口部１０４ａ，１０５ａ
およびスピンドル軸挿入用の開口部１０５ｂを閉塞した
状態にロックするシャッターロック部材１１０と、上記
下ハーフ１０５にスライド可能に取付けられた誤消去防
止部材１１１を備えている。
【０００３】上記ディスクカートリッジ１０１は、上記
下ハーフ１０５の内面側に上記ディスク状記録媒体１０
２、シャッターロック部材１１０、誤消去防止部材１１
１を取付けるとともに、上記下ハーフ１０５の外面に、
上記接着材１０８を使用して、上記シャッターガイド板
１０９を取付けたのちに、図１６に示したように、上記
上ハーフ１０４と下ハーフ１０５の周壁１０４ｃ，１０
５ｃおよび溶着ボス１０４ｄ，１０５ｄを重ね合わせ
て、超音波溶着ホーン２０１によって超音波振動を付与
することにより、上記周壁１０４ｃ，１０５ｃの接合面
や溶着ボス１０４ｄ，１０５ｄの接合面に設けた溶着リ
ブ（図示省略）を溶融、固化させて、上記上，下ハーフ
１０４，１０５を結合するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の超音
波溶着ホーン２０１は、被溶着物としての上ハーフ１０
４又は下ハーフ１０５との接触面２０２が全域に亘って
振動付与部になっていて、溶着接合部としての溶着ボス
１０４ｄ，１０５ｄ等はもとより、溶着接合部ではない
上記シャッターガイド板１０９および接着材１０８部分
にもダイレクトに超音波振動が加わって、上記シャッタ
ーガイド板１０９が下ハーフ１０５から剥離してしまう
という問題点があった。
【０００５】本発明は、超音波溶着ホーンの被溶着物と
の接触面を振動付与部と弾性部材の振動吸収部とで構成
し、上記振動付与部で上記溶接ボス等の溶着接合部に超
音波振動を加えるとともに、上記振動付与部により被溶
着物に加えられた超音波振動を上記振動吸収部で吸収
し、上記超音波振動が上記溶着接合部以外の部分、特に
上記超音波振動が悪影響を及ぼす部分に伝播されるのを
抑制することができるようにしたものである。
【０００６】なお、超音波溶着ホーンに弾性部材を取付
け、該弾性部材により振動を抑制するようにしたものと
して、例えば特開昭６１−９６５８１号公報が知られて
いる。これは図１７に示したように、センターピン３０
１を上フランジ３０２と下リール３０３の間に挟んだ状
態で、上記上フランジ３０２と下リール３０３を溶着す
るのに使用する溶着ホーン２０１であって、上フランジ
３０２との接触面２０２である振動付与部によって、上
記上フランジ３０２に超音波振動を加え、上記上フラン
ジ３０２に設けられた溶着リブ３０２ａを溶融、固化さ
せて、上記下リール３０３と溶着させるものである。そ
して、上記上フランジ３０２に超音波振動を加えたとき
に、その振動によって、上記センターピン３０１が飛び
跳ねて、図１８に示したように、センターピン３０１の
頭部３０１ａの根元等に亀裂３０１ｂが発生するなどし
て、上記センターピン３０１が破損するのを弾性部材で
防止することができるようにしたものである。
【０００７】図１９に示したように、上記従来の溶着ホ
ーン２０１は、センターピン３０１の頭部３０１ａを挿
入するセンターピン頭部挿入用の逃げ凹部２０１ａに弾
性部材２０１ｂを取付け、該弾性部材２０１ｂによっ
て、上記センターピン３０１の頭部３０１ａを押えて、
上記センターピン３０１が振動するのを防止するもので
あって、上記溶着ホーン２０１の被溶着物としての上フ
ランジ３０２との接触面２０２に弾性部材２０１ｂを取
付けるものではない。上記弾性部材２０１ｂは、上記セ
ンターピン３０１が振動するのを防止することは出来る
が、上記被溶着物としての上フランジ３０２の溶着接合
部としての溶着リブ３０２ａ以外の振動を加える必要の
ない部分の振動を抑制することはできない。
【０００８】従って、上記従来の溶着ホーン２０１を使
用して、図１３〜１５に示したディスクカートリッジ１
０１の上，下ハーフ１０４，１０５を溶着しようとする
と、たとえ、上記弾性部材２０１ｂでシャッター１０７
を押さえたとしても上記振動付与部を介して上記下ハー
フ１０５に加えられる超音波振動によって、上記上，下
ハーフ１０４，１０５に設けられた溶着接合部としての
溶着リブ１０４ｄ，１０５ｄ以外の部分である接着材１
０８の部分にも不可避的に上記超音波振動が加えられて
上記シャッターガイド板１０９が剥離してしまう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の超音波溶着ホー
ンは、被溶着物との接触面を振動付与部と振動吸収部と
で構成し、上記振動付与部を、上記被溶着物の溶着接合
部に対応する位置に設け、上記振動吸収部を、上記被溶
着物の溶着接合部に対応する位置以外の位置に弾性部材
を取付けて構成することにより、上記振動付与部で、上
記被溶着物の溶着接合部に超音波振動を加える一方、上
記弾性部材を取付けた振動吸収部で上記超音波振動を吸
収して、該振動が被溶着物の溶着接合部以外の部分に伝
播するのを防止した。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の超音波溶着ホーン
（以下、溶着ホーンという）１の斜視図、図２は断面図
である。上記溶着ホーン１は、アルミニュウムにより所
謂キャテノイダルホーン形状に形成されている。
【００１１】上記溶着ホーン１は、下端面が被溶着物と
してのディスクカートリッジ１０１の上ハーフ１０４又
は下ハーフ１０５との接触面２になっている。
【００１２】上記接触面２は、上記上，下ハーフ１０
４，１０５の周壁１０４ｃ，１０５ｃの接合面や溶着ボ
ス１０４ｄ，１０５ｄの接合面に設けた溶着リブ１０４
ｅ（図１１〜１２参照）に超音波振動を付与する振動付
与部３と、該振動付与部３により付与された超音波振動
が上記下ハーフ１０５に接着剤１０８を介して取り付け
られたシャッターガイド板１０９に伝わるのを阻止する
振動吸収部４とで構成されている。
【００１３】上記接触面２は、上記上，下ハーフ１０
４，１０５の外側面と略同じ矩形状に作られている。
【００１４】上記振動付与部３は、上記上，下ハーフ１
０４，１０５の周壁１０４ｃ，１０５ｃや溶着ボス１０
４ｄ，１０５ｄに対応する上記接触面２の周縁部に略矩
形の枠形に形成されている。
【００１５】上記振動吸収部４は、上記接着材８および
シャッターガイド板９に対応する位置を含む上記枠形の
振動付与部３の内周側の全域に形成されている。
【００１６】上記振動付与部４は、上記枠形の振動付与
部３の内周側に弾性部材５を取り付けることにより形成
されている。
【００１７】図２〜４に示したように、上記弾性部材５
は、下端部が上記振動付与部３に対して凹ませた状態に
形成された弾性部材取付用の凹部６内に取り付けられて
いて、上端部が上記振動付与部３よりも突出している。
【００１８】図５〜６は、上記弾性部材５の製造方法の
一例を示す説明図である。上記凹部６を囲むように、上
記振動付与部３に肉厚０．２ｍｍのマスキングテープ７
を貼り付けたのち、上記凹部６内にシリコンゴム粘調体
８を流し込む。上記シリコンゴム粘調体８は、シリコン
ゴム８７重量部、硬化剤１０重量部、添加剤３重量部を
混練し、混練時に発生した気泡を取り除くために５分間
の真空脱泡を行うことにより形成されている。
【００１９】上述のように凹部６内に流し込んだシリコ
ンゴム粘調体８に余剰粘調体排出孔９を設けた蓋１０を
被せ、６０℃にて３時間保持して冷却したのち、上記蓋
１０を取り除き、マスキングテープを剥がすことによ
り、該マスキングテープの肉厚つまり０．２ｍｍの肉厚
で上端部が上記振動付与部３から突出し、下端部が上記
凹部６内に収容されている弾性部材５が得られる。上記
弾性部材５の振動付与部３からの突出量を０．２ｍｍに
したのは、これを下ハーフ１０５に押し付けたときに、
該下ハーフ１０５に反り等が発生するのを防止するため
であり、上記弾性部材５の弾性度（柔軟性）によって適
宜決定される。
【００２０】図７〜８に示したように、上記凹部６を、
四角形状の筒部６ａと、該四角形状の下端部に連続する
角錐形状の筒部６ｂとで構成することにより、上記凹部
６を所謂アンダーカット（あり溝状）に形成することに
より、弾性部材５が上記凹部６から脱落するのを確実に
阻止することができるようにしてもよい。
【００２１】上記四角形状の筒部６ａと角錐形状の筒部
６ｂの連続部６ｃは、Ｒ面（曲面）になっていて、上記
弾性部材５の上記連続部６ｃ近傍におけるひび割れ等の
発生を抑制するようになっている。
【００２２】図９に示したように、アルミニュウム板１
１にシリコンゴム１２を焼き付けて板状の弾性部材５を
形成し、該弾性部材５を熱硬化性接着剤等の接着剤１３
で上記凹部６の底面に接着し、上記板状の弾性部材５の
上面側を上記振動付与部３の上方に突出させる構成とし
てもよい。
【００２３】図１０に示したように、上記弾性部材５の
表面（上面）には非粘着膜層２１が設けられている。上
記非粘着膜層２１は、上記弾性部材５に下ハーフ１０５
に貼り付いて溶着作業能率が低下するのを防止するため
のものである。
【００２４】上記非粘着膜層２１は、非粘着性（他の物
品に貼り付かない性質）を有するシートやフィルム、例
えばポリエチレンフィルムやテフロンフィルム、ポリプ
ロピレンフィルム、ＰＥＴフィルム等を上記弾性部材５
の表面に接着し、或はアクリル製塗膜のように比較的、
硬度の高い塗料を上記弾性部材５の表面に塗布すること
により形成されている。
【００２５】図１〜２に示すように、溶着ホーン１の長
さＬは、約１００ｍｍに形成されている。上記溶着ホー
ン１の長さを約１００ｍｍに形成したのは以下の理由に
よる。上記溶着ホーン１は、アルミニュウムで形成され
ており、アルミニュウムは音速Ｃ＝４９００ｍ／ｓであ
り、使用する超音波溶着機の発振周波数ｆ＝２０．００
０Ｈｚであることにより、波長λ＝ｃ／ｆ＝４９００／
２０．０００＝０．２４５ｍｍとなる。溶着ホーン１
は、通常、半波長共振を用いることにより、約λ／２＝
１２２．５ｍｍとなるが振動の均一化を図るために上述
のように溶着ホーン１の長さを１００ｍｍとした。
【００２６】上記溶着ホーン１の上記接触面２と反対側
の面には、これを次に説明する超音波溶着機のブースタ
ーに取り付けるための螺子３１が設けられている。
【００２７】図１１に示すように、上記超音波溶着機４
０１は、発信機４０２と、該発信機４０２の電気信号を
機械的振動に変換するコンバーター４０３と、該コンバ
ーター４０３の振動を増幅するブースター４０４を備え
ていて、該ブースター４０４に上記螺子３１によって上
記溶着ホーン１が取り付けられている。
【００２８】上記溶着ホーン１およびブースター４０
４、コンバーター４０３等は、エアーやオイル等のシリ
ンダー５０１により下治具５０２に対して昇降可能にな
っている。
【００２９】従って、上記接着材１０８によってシャッ
ターガイド板１０９を外側面に取り付けた下ハーフ１０
５上にディスク状記録媒体１０２を載置するとともにシ
ャッターロック部材１１０、誤消去防止部材１１１を組
付けた下ハーフ１０５上に上ハーフ１０４を重ね合わせ
て、これら上，下ハーフ１０４，１０５を上記下治具５
０２上に載置して、上記シリンダー５０１によって上記
溶着ホーン１を下降させれば、上記弾性部材５からなる
振動吸収部４が上記シャッターガイド板９を含む上記下
ハーフ１０５の外側面の中央部に接触して、該部を押え
る。上記弾性部材５が所定量圧縮されると、上記振動付
与部３が上記下ハーフ１０５の周縁部すなわち上，下ハ
ーフ１０４，１０５の周壁１０４ｄ，１０５ｄや溶着リ
ブ１０４ｄ，１０５ｄに対応する位置に押し付けられ
る。
【００３０】そして、上記超音波溶着機４０１により振
動周波数２０．０００Ｈｚ、振動振幅５０μｍにて、上
記溶着ホーン１を発振させるとともに、上記シリンダー
５０１で上記溶着ホーン１を約３０ｋｇの加圧圧力で下
ハーフ１０５に約０．０５秒押し付けると、上記溶着リ
ブ１０４ｅが溶融したのち固化し、上記上，下ハーフ１
０４，１０５は、互いに溶着結合された状態になるので
ある。そして、上記溶着ホーン１の振動付与部３により
上記溶着リブ１０４ｅに振動を加えているときでも、上
記弾性部材５の振動吸収部４で下ハーフ１０４の中央部
を押えて、上記振動が上記シャッターガイド板９に伝わ
らないようにしているので、上記振動で上記シャッター
ガイド板９が下ハーフ１０４から剥離するのを確実に防
止することができるものである。
【００３１】なお、上記実施の形態においては溶着ホー
ン１をアルミニュウムで形成した場合を示したがジュラ
ルミンやチタンといった素材、これら素材の表面にクロ
ームメッキ等を施した一般的に熱可塑性合成樹脂の超音
波溶着に用いられる材質のもので作ることができる。
【００３２】また、弾性部材５としては、シリコンゴム
のほかに、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、クロロ
プレンゴム、ウレタンゴム等の各種のゴム或はそれらの
発泡体、エラストマー、軟質ポリエチレン等の弾性素材
であってもよい。
【００３３】また、実施の形態においては、ディスクカ
ートリッジの上，下ハーフを溶着して、シェルを形成す
る場合を示したが、その用途は、シェルを形成する場合
に限定されるものではない。
【００３４】
【発明の効果】本発明の溶着ホーンには次に述べるよう
な効果がある。
【００３５】（１）請求項１の溶着ホーンは、被溶着物
との接触面を振動付与部と振動吸収部とで構成し、上記
振動付与部を溶着接合部に対応する位置に形成し、その
他の部分に振動吸収部を形成したので、上記振動付与部
からの超音波振動を上記溶着接合部に伝えることができ
るとともに、上記振動吸収部で上記超音波振動を吸収し
て、該超音波振動が溶着接合部以外の部分に悪影響を及
ぼすのを防止することができる。
【００３６】（２）請求項２の溶着ホーンは、弾性部材
の振動吸収部を振動付与部から突出させたので、上記振
動吸収部を確実に被溶着物の表面に押し付けることがで
きる。
【００３７】（３）請求項３の溶着ホーンは、弾性部材
の下端部を凹部内に収容したので、そのぶん弾性部材の
肉厚を厚くして、弾性部材の振動吸収効果を向上させる
ことができる。
【００３８】（４）請求項４の溶着ホーンは、凹部をア
ンダーカット（あり溝状）に形成したので、該凹部から
の弾性部材の脱落を防止することができる。
【００３９】（５）請求項５の溶着ホーンは、弾性部材
の表面に非粘着膜層を設けたので弾性部材と被溶着物の
貼り付きを防止し、溶着作業性を向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶着ホーンの斜視図。
【図２】溶着ホーンの断面図。
【図３】溶着ホーンに設けた凹部を示す斜視図。
【図４】凹部に弾性部材を取り付けた状態を示す斜視
図。
【図５】弾性部材を形成する工程を示す斜視図。
【図６】弾性部材を形成する工程を示す断面図。
【図７】凹部の変形例を示す断面図。
【図８】要部の拡大図。
【図９】弾性部材の変形例を示す斜視図。
【図１０】弾性部材の表面に非粘着膜層を設けた状態の
断面図。
【図１１】溶着ホーンの使用状態を示す一部断面側面
図。
【図１２】要部の拡大図。
【図１３】ディスクカートリッジの分解斜視図。
【図１４】シャッターを取り外して下面側から見たディ
スクカートリッジの斜視図。
【図１５】図１４のＡ−Ａ線断面図。
【図１６】従来の溶着ホーンを使用して上，下ハーフを
溶着している状態を示す側面図。
【図１７】従来の溶着ホーンを使用して上フランジと下
リールを溶着している状態を示す断面図。
【図１８】従来の問題点を示す断面図。
【図１９】従来の溶着ホーンを使用して上フランジと下
リールを溶着している状態を示す断面図。
【符号の説明】
１…溶着ホーン、２…被溶着物との接触面、３…振動付
与部、４…振動吸収部、５…弾性部材、６…凹部、２１
…非粘着膜層、１０１…ディスクカートリッジ（被溶着
物）、１０４ｄ，１０５ｄ…溶着リブ（溶着接合部）、
１０４ｅ…溶着リブ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被溶着物との接触面が振動付与部と振動
    吸収部とで構成されていて、 上記振動付与部は、上記被溶着物の溶着接合部に対応す
    る位置に設けられ、 上記振動吸収部は、上記被溶着物の溶着接合部に対応す
    る位置以外の位置に弾性部材を取付けることにより構成
    されていることを特徴とする超音波溶着ホーン。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 上記弾性部材は、上記振動付与部よりも突出しているこ
    とを特徴とする超音波溶着ホーン。
  3. 【請求項３】 請求項２において、 上記弾性部材は、下端部が上記振動付与部に対して凹ま
    せて形成された弾性部材取付用の凹部内に取付けられて
    いて、上端部が上記振動付与部よりも突出していること
    を特徴とする超音波溶着ホーン。
  4. 【請求項４】 請求項３において、 上記弾性部材取付用の凹部は、開口部の面積が奥端部の
    面積よりも小さいアンダーカットに形成されていること
    を特徴とする超音波溶着ホーン。
  5. 【請求項５】 請求項１において、 上記弾性部材は、被溶着物に接触する面に非粘着膜層を
    有していることを特徴とする超音波溶着ホーン。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002110014A (ja) * 2000-09-29 2002-04-12 Anden 電磁継電器
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JP2018089634A (ja) * 2016-11-30 2018-06-14 国立研究開発法人産業技術総合研究所 超音波加工装置
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