JP2000117834A - 超音波溶着方法 - Google Patents

超音波溶着方法

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JP2000117834A JP10292361A JP29236198A JP2000117834A JP 2000117834 A JP2000117834 A JP 2000117834A JP 10292361 A JP10292361 A JP 10292361A JP 29236198 A JP29236198 A JP 29236198A JP 2000117834 A JP2000117834 A JP 2000117834A
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守道 三浦
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
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    • B29C66/832—Reciprocating joining or pressing tools
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業性、サイクルタイムを向上できる超音波
溶着方法の提供。 【解決手段】 超音波振動が伝達される超音波溶着ホー
ン１を複数の一方のワーク２、３に当接・加圧させ、複
数の一方のワーク２、３を他方のワーク４に同時に超音
波溶着する超音波溶着方法。超音波溶着ホーン１と一方
のワーク２、３との当接部全体にわたり超音波溶着ホー
ン１の振幅をほぼ等しくする。超音波溶着ホーン１は２
つ以上の対称軸をもつ多辺形形状を有する。ワーク２、
３、４は樹脂または繊維強化樹脂である。超音波溶着深
さを１．５ｍｍ以上とする。一方のワーク２、３と他方
のワーク４との隙間を溶着後において０．１ｍｍ以上と
する。超音波の周波数を３０ｋＨｚ以下とする。超音波
溶着ホーン１の両振幅を４０μｍ以上とする。加圧力を
５０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ2 とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波溶着方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平７−２６６４２１号は、超音波ホ
ーンを有する超音波ホーン部をエアシリンダにより単一
の一方のワークに向けて移動させ一方のワークに当接加
圧させて一方のワークを単一の他方のワークに超音波溶
着する、従来の超音波溶着方法を開示している。そこで
は、超音波溶着ホーンが一方のワークに当接する直前ま
では、超音波溶着ホーンの下降スピードを速くし、それ
によって、作業性およびサイクルタイムを向上させてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来超音波溶
着方法では、１回の超音波溶着ホーンの下降で１つの一
方のワークを他方のワークに溶着することしかできない
ので、超音波溶着ホーンの下降スピードを上げても、作
業性の向上およびサイクルタイムの短縮には限度があ
る。本発明の目的は、超音波溶着ホーンを単一のワーク
に当接・加圧させていた従来方法に比べて、作業性およ
びサイクルタイムを向上させることができる超音波溶着
方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、つぎの通りである。 （１） 超音波振動が伝達される超音波溶着ホーンを複
数の一方のワークに当接・加圧させ、前記複数の一方の
ワークを他方のワークに同時に超音波溶着することを特
徴とする超音波溶着方法。 （２） 前記超音波溶着ホーンと前記複数の一方のワー
クとの当接部全体にわたり超音波溶着ホーンの振幅をほ
ぼ等しくして前記複数の一方のワークを他方のワークに
超音波溶着する（１）記載の超音波溶着方法。 （３） 前記超音波溶着ホーンに、先端部が超音波溶着
ホーンの中心軸を通る２つ以上の対称軸と複数の辺をも
つ外形形状を有する超音波溶着ホーンを用いる（１）記
載の超音波溶着方法。 （４） 前記複数の一方のワークおよび前記他方のワー
クは樹脂または繊維強化樹脂からなる（１）記載の超音
波溶着方法。 （５） 超音波溶着の溶着深さ（一方のワークの突起が
他方のワークと当接を開始した位置から進んだ距離）を
１．５ｍｍ以上とした（１）記載の超音波溶着方法。 （６） 超音波溶着後の、前記複数の一方のワークと前
記他方のワークとの隙間を、０．１ｍｍ以上とした
（１）記載の超音波溶着方法。 （７） 前記超音波溶着の周波数を３０ｋＨｚ以下とし
た（１）記載の超音波溶着方法。 （８） 前記超音波溶着ホーンの振幅を、両振幅で、４
０μｍ以上とした（１）記載の超音波溶着方法。 （９） 超音波溶着の加圧力を、５０〜２００ｋｇｆ／
ｃｍ2 とした（１）記載の超音波溶着方法。
【０００５】上記（１）の超音波溶着方法では、超音波
溶着ホーンを複数の一方のワークと当接・加圧させるの
で、１回の超音波溶着ホーンの移動で複数の一方のワー
クを他方のワークに溶着でき、従来の１回の超音波溶着
ホーンの下降で単一の一方のワークを他方のワークに溶
着する場合に比べて、作業性およびサイクルタイムを向
上させることができる。上記（２）の超音波溶着方法で
は、超音波溶着ホーンと複数の一方のワークとの当接部
全体にわたり超音波溶着ホーンの振幅をほぼ等しくして
溶着を実行するので、複数の一方のワークの他方のワー
クへの同時溶着にかかわらず、超音波溶着ホーンの伸縮
の非均一によって生じる各溶着部の溶着強度不足は生じ
ない。上記（３）の超音波溶着方法では、超音波溶着ホ
ーンの先端部が超音波溶着ホーンの中心軸を通る２つ以
上の対称軸と複数の辺をもつ外形形状を有するので、超
音波溶着ホーンと複数の一方のワークとの当接部全体に
わたり超音波溶着ホーンの振幅がほぼ等しくなり、各溶
着部の溶着強度不足は生じない。上記（４）の超音波溶
着方法では、複数の一方のワークおよび他方のワーク
は、樹脂または繊維強化樹脂からなり、一方のワークと
他方のワークの接触・係合部（一方のワークの突起が他
方のワークの凹部と接触・係合する部分）で樹脂同士が
振動で局部的に溶融・凝固して超音波溶着される。上記
（５）の超音波溶着方法では、超音波溶着の溶着深さを
１．５ｍｍ以上としたので、安定した大きな超音波溶着
強度が確保される。超音波溶着の溶着深さを大にしてい
くと溶着ばり発生量も大となっていくが、溶着ばり溜ま
りの容積を溶着ばりを溜めるだけの容積に設定しておく
ことにより（たとえば、溶着深さ相当で２ｍｍ）、その
溶着深さまでの発生ばりを吸収できる。上記（６）の超
音波溶着方法では、超音波溶着後の、複数の一方のワー
クと他方のワークとの隙間を、０．１ｍｍ以上としたの
で、一方のワークの突起と他方のワークの凹部とが係合
し一方のワークのフランジ面と他方のワークの対向面と
は接触せず、一方のワークの突起と他方のワークの凹部
との間の加圧力が一定となって安定した溶着性が得られ
る。また、一方のワークのフランジ面と他方のワークの
対向面とが当接してしまうと、その当接部が振動で溶け
始めるが、そこに０．１ｍｍ以上の隙間が確保されてい
るので、一方のワークのフランジ面と他方のワークの対
向面の溶融が防止できる。上記（７）の超音波溶着方法
では、超音波溶着の周波数を３０ｋＨｚ以下としたの
で、大きな超音波溶着強度が安定して得られ、また、一
方のワークの超音波溶着ホーンとの当接面の表面摩耗が
小さい。上記（８）の超音波溶着方法では、超音波溶着
ホーンの振幅を、両振幅で、４０μｍ以上としたので、
振幅の高い方が振動が突起に伝わりやすく溶融しやすい
ため、大きい超音波溶着強度が確保される。また、両振
幅で４０（〜１００）μｍで、一方のワークの超音波溶
着ホーンとの当接面の表面摩耗が小さい。上記（９）の
超音波溶着方法では、超音波溶着の加圧力を、５０〜２
００ｋｇｆ／ｃｍ2 としたので、超音波溶着強度が高
く、かつ一方のワークの超音波溶着ホーンとの当接面の
表面摩耗も小さい。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１〜図１２は本発明実施例の超
音波溶着方法を実施する装置と超音波溶着されるワーク
（一方のワークと他方のワーク）を示している。図１に
示すように、本発明実施例の超音波溶着方法を実施する
装置は、複数の一方のワーク２、３に当接され複数の一
方のワーク２、３を加圧する、超音波振動が伝達される
超音波溶着ホーン１を有している。複数の一方のワーク
（超音波溶着ホーンと当接される方のワーク）２、３
は、超音波溶着ホーン１により当接・加圧されて、他方
のワーク４（一方のワークが溶着される方のワーク、こ
の他方のワーク４は１つであっても複数であってもよ
い）に同時に超音波溶着される。
【０００７】超音波溶着では、超音波振動子とブースタ
と超音波溶着ホーン１とを直列に連結したものからなる
超音波部を移動・加圧装置（たとえば、エアシリンダ、
液圧シリンダ、モータ、など）でワーク２、３に対して
移動させ、当接・加圧して、一方のワーク２、３と他方
のワーク４とを超音波溶着する。超音波振動子の振動振
幅はブースタによって増減され、ブースタから超音波溶
着ホーン１に伝達される。超音波溶着ホーン１は、ブー
スタとの連結側の端部１ｂの全面でブースタから加圧力
を受けるとともに、ブースタから超音波振動を受ける。
ブースタからの振動を伝達されて超音波溶着ホーン１は
軸方向（図の上下方向）に伸縮する。超音波溶着ホーン
１は軸方向長さが約１３０ｍｍで、一方のワーク２、３
との当接側の端部１ａで、たとえば１０〜１００μｍ伸
縮する。超音波溶着ホーン１の材質は、加圧状態で超音
波振動を受けて弾性的に伸縮するものであればよく、従
来の超音波溶着ホーンの材質であってもよく、たとえ
ば、鉄、アルミ、チタン、またはこれらの金属の合金、
等からなる。
【０００８】複数の一方のワーク２、３および他方のワ
ーク４は、樹脂または繊維強化樹脂からなる。樹脂は、
たとえば熱可塑性樹脂からなる（ただし、熱可塑性樹脂
に限るものではない）。樹脂は、たとえば、ポリアミド
６、ポリアミド６６である。また、強化繊維は、たとえ
ばガラス繊維からなる（ただし、ガラス繊維に限るもの
ではない）。
【０００９】複数の一方のワーク２、３は、たとえばユ
ニオン（以下、ユニオン２、３ともいう）からなり（た
だし、ユニオンに限るものではない）、他方のワーク４
は、たとえばエンジンインテークマニホルド（以下、イ
ンテークマニホルド４ともいう）からなる（ただし、エ
ンジンインテークマニホルドに限るものではない）。他
方のワーク４がエンジンインテークマニホルドの場合、
ユニオン２、３は、ＰＣＶ（ポジティブクランクケース
ベンチレーション）システムの吸気系への入口や、ＥＧ
Ｒ（エキゾーストガスリサーキュレーション）システム
の再循環ガスの吸気系への入口、を構成するユニオンで
あり、そこにホースが装着される。複数のユニオン２、
３の大きさは、通常、互いに異なる。
【００１０】図１、図６、図７に示すように、一方のワ
ークであるユニオン２、３は、円筒部２ａ、３ａと、円
筒部２ａ、３ａの外周面から半径方向外側に張り出すフ
ランジ２ｂ、３ｂと、フランジ２ｂ、３ｂの他方のワー
ク４側への対向面に該面から突出するように形成された
環状の突起２ｃ、３ｃと、を有する。他方のワーク４に
は、一方のワーク２、３の突起２ｃ、３ｃが干渉・溶融
しながら侵入する環状の凹部４ａ、４ｂが形成されてお
り、凹部４ａ、４ｂの入口には溶着ばりを閉じ込める溶
着ばり溜め部５ａ、５ｂが形成されている。超音波溶着
時には、突起２ｃ、３ｃと凹部４ａ、４ｂの干渉部分が
溶融し、加圧により突起２ｃ、３ｃが凹部４ａ、４ｂに
侵入していき、その時生じる溶着ばりは溶着ばり溜め部
５ａ、５ｂ内に吸収される。
【００１１】図１に示すように、超音波溶着ホーン１
は、その先端部１ａで、一方のワーク２、３をそのフラ
ンジ２ｃ、３ｃにて当接して、加圧する。図１、図２に
示すように、超音波溶着ホーン１は、ブースタとの連結
側の端部１ｂは横断面が円形であるが、一方のワーク
２、３と当接する側の先端部１ａは、フランジ２ｃ、３
ｃを包絡する多辺形の外形形状を有し、一方のワーク
２、３と当接する側の先端部１ａは、ブースタとの連結
側の端部１ｂ側の断面よりも断面が絞られている。超音
波溶着ホーン１は、一方のワーク２、３と当接する側の
先端部１ａに、一方のワーク２、３のフランジ２ｃ、３
ｃの上面より超音波溶着ホーン側にある部分を干渉防止
のために受け入れるホーン穴６、７を有している。ま
た、超音波溶着ホーン１は、ブースタとの連結側の端部
１ｂに、ブースタとの連結用のホーン取付け穴（ねじ
穴）８を有している。
【００１２】つぎに、上記装置、ワークを用いて実施さ
れる本発明実施例の超音波溶着方法を説明する。本発明
実施例の超音波溶着方法は、図１に示すように、超音波
振動が伝達される超音波溶着ホーン１を複数の一方のワ
ーク（超音波溶着ホーンと当接される方のワーク）２、
３に当接・加圧させ、複数の一方のワーク２、３を他方
のワーク４（一方のワークが溶着される方のワーク、こ
の他方のワーク４は１つであっても複数であってもよ
い）に同時に超音波溶着する方法からなる。
【００１３】複数の一方のワーク２、３の同時溶着にお
いては、すべての一方のワーク２、３の溶着強度を確保
することが必要である。そのために、本発明実施例の超
音波溶着方法では、超音波溶着ホーン１と複数の一方の
ワーク２、３との当接部全体にわたり超音波溶着ホーン
１の振幅（超音波溶着ホーン１の先端１ａでの振幅）を
ほぼ等しくして、複数の一方のワーク２、３を他方のワ
ーク４に超音波溶着する。
【００１４】超音波溶着ホーン１の振幅を複数の一方の
ワーク２、３との当接部全体にわたり均一化するため
に、図２、または図３、または図４、または図５に示す
ように、超音波溶着ホーン１に、先端部１ａが超音波溶
着ホーンの中心軸（通常、ブースタとの連結用穴の中心
を通る軸線）を通る２つ以上の対称軸１１、１２、１３
と複数の辺１４、１５、１６、１７をもつ外形形状（辺
と辺との角は丸められていてもよいし、あるいは直線状
に角取りされていてもよい）を有する超音波溶着ホーン
を用いる。この場合、穴６、７、９、１０は対称軸に対
して対称である必要はない。
【００１５】上記の超音波溶着ホーンの例を４つ（図２
〜図５）挙げる。図２の例では、ホーン穴６、７（径は
互いに異なってもよい）は２つで、対称軸１１、１２は
２つであり、外形形状は４辺形で角部が直線状に切り落
とされている。対称軸１１からその両側の２辺１４、１
５までの距離ａとａ´は互いに等しくされ、また、対称
軸１２からその両側の２辺１６、１７までの距離ｂとｂ
´は互いに等しくされている。図３の例では、ホーン穴
６、７、９（径は互いに異なってもよい）は３つで、対
称軸１１、１２、１３は３つであり、外形形状は３辺形
で角部が丸められている。対称軸１１からその両側の２
つのコーナ部までの距離ａとａ´は互いに等しくされ、
また、対称軸１２からその両側の２つのコーナ部までの
距離ｂとｂ´は互いに等しくされている。図４の例で
は、ホーン穴６、７、９（径は互いに異なってもよい）
は３つで、対称軸１１、１２は２つであり、外形形状は
４辺形で角部が丸められている。対称軸１１から横方向
に延びる２辺１４、１５までの距離ａとａ´は互いに等
しくされ、また、対称軸１２から縦方向に延びる２辺１
６、１７までの距離ｂとｂ´は互いに等しくされてい
る。図５の例では、ホーン穴６、７、９、１０（径は互
いに異なってもよい）は４つで、対称軸１１、１２は２
つであり、外形形状は４辺形で角部が丸められている。
対称軸１１からその両側の２辺１４、１５までの距離ａ
とａ´は互いに等しくされ、また、対称軸１２からその
両側の２辺１６、１７までの距離ｂとｂ´は互いに等し
くされている。
【００１６】また、十分な溶着強度を確保するために、
以下の条件を満足して、超音波溶着が実行されることが
望ましい。以下の条件は、樹脂または繊維強化樹脂（た
とえば、ガラス繊維強化ポリアミド６、６６等、ただ
し、それに限るものではない）からなる、複数の一方の
ワーク２および他方のワーク４を用いて、試験により、
求められた。
【００１７】第１の条件として、超音波溶着の溶着深さ
が、１．５ｍｍ以上であることが望ましい。ここで、溶
着深さとは、突起２ｃ、３ｃが他方のワーク４に当たっ
た位置から超音波溶着中に進んだ距離ｄをいう。図８
は、種々の溶着深さに対して超音波溶着強度および超音
波溶着ばり発生量の変化を試験により測定した結果を示
している。図８からわかるように、超音波溶着強度は、
約１．５ｍｍ以下の溶着深さでは、溶着深さの増加にほ
ぼ比例して増加するが、約１．５ｍｍ以上ではほとんど
一定である。これは、溶着深さが約１．５ｍｍあればよ
いことを意味し、それ以上にしても溶着強度は増加しな
いことがわかる。そのため、溶着深さの上限を、１．９
ｍｍ程度とすることが望ましい。また、溶着ばりは、溶
着深さが大になるとしだいに増加し、溶着ばりだまりに
吸収される間は内外にばりは発生しないが、それを超え
ると内外にばりが発生する。図８は、溶着ばりだまりの
容積を溶着深さ２ｍｍまでのばりを吸収するように設計
した場合であり、溶着深さ２ｍｍまではばりを吸収で
き、それを超えると内外にばりが発生することを示して
いる。このことから、溶着ばりだまりの容積は設計溶着
深さによって決定されるべきであることがわかる。
【００１８】第２の条件として、超音波溶着後の、複数
の一方のワーク２、３のフランジ２ｃ、３ｃの下面（他
方のワーク４に対向している面）と他方のワーク４のフ
ランジ２ｃ、３ｃへの対向面との隙間ｇが超音波溶着後
において０．１ｍｍ以上であることが望ましい。図９
は、溶着後隙間ｓを種々に変化させた場合の、超音波溶
着部のリーク（洩れ）および超音波溶着強度の変化の傾
向を示している。図９からわかるように、隙間ｓが０．
１ｍｍ以上ではリークが無いが、０．１ｍｍより小さい
とリークが生じる場合が出てくる。これは、一方のワー
ク２、３と他方のワーク４がフランジ２ｂ、３ｂの下面
で当たると、溶着条件以外の反発力、弾性力等の影響で
突起２ｃ、３ｃの溶着部に亀裂やヒビが発生し、リーク
が発生するからであると考えられる。また、溶着後隙間
ｓの上限は溶着強度から決まり、たとえば、突起２ｃ、
３ｃの高さが１．９ｍｍの場合、溶着後隙間ｓが０．４
ｍｍを超えると溶着深さが１．５ｍｍより小となり、溶
着強度不足を生じるので、突起２ｃ、３ｃの高さが１．
９ｍｍの場合は溶着後隙間ｓは０．４ｍｍ以下としなけ
ればならない。
【００１９】第３の条件として、超音波溶着の周波数は
３０ｋＨｚ以下であることが望ましい。図１０は、超音
波の周波数を種々に変化させた場合の、ワーク表面（一
方のワーク２、３のフランジ２ｂ、３ｂの超音波溶着ホ
ーン１との接触面）の摩耗、および超音波溶着強度の変
化の傾向を示している。図１０からわかるように、３０
ｋＨｚ以下では、ワーク表面の摩耗は少なくかつ安定し
ているが、３０ｋＨｚを超えると摩耗が増大していく。
これは、３０ｋＨｚを超える周波数領域では、ワーク
２、３の超音波溶着ホーン１との接触面が溶融してい
き、摩耗が激しくなるからである。また、超音波周波数
が３０ｋＨｚを超える周波数領域では、ワーク２、３の
超音波溶着ホーン１との接触面が溶融していくので、突
起２ｃ、３ｃの方の溶融が影響を受け、超音波溶着強度
が低下する。これらの結果、超音波溶着の周波数は３０
ｋＨｚ以下であることが望ましい。
【００２０】第４の条件として、超音波溶着ホーンの振
幅は、両振幅で、４０μｍ以上であることが望ましい。
図１１は、超音波溶着ホーン１のワーク２、３との当接
面（超音波溶着ホーン１の下部１ａ）での両振幅を種々
に変化させた場合の、ワーク表面（一方のワーク２、３
のフランジ２ｂ、３ｂの超音波溶着ホーン１との接触
面）の摩耗、および超音波溶着強度の変化の傾向を示し
ている。図１１からわかるように、超音波振幅が両振幅
で４０μｍ以上の領域では、超音波溶着強度が高くかつ
安定している。これは振幅が大きい方が、振動が突起２
ｃ、３ｃに伝わりやすく、溶融しやすいからであると考
えられる。また、振幅が両振幅で４０μｍ以上の領域で
は、振動が突起２ｃ、３ｃに円滑に伝わってフランジ上
面での振動が抑えられるため、ワーク表面の摩耗は少な
くかつ安定している。したがって、超音波溶着ホーンの
振幅は、両振幅で４０μｍ以上であることが望ましい。
【００２１】第５の条件として、超音波溶着ホーンの加
圧力は、フランジ面で、５０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ
2 （４９００〜１９６００ｋＰａ）であることが望まし
い。図１２は、超音波溶着ホーン１のワーク２、３との
当接面（超音波溶着ホーン１の下部１ａ）での加圧力を
種々に変化させた場合の、ワーク表面（一方のワーク
２、３のフランジ２ｂ、３ｂの超音波溶着ホーン１との
接触面）の摩耗、および超音波溶着強度の変化の傾向を
示している。試験は超音波周波数を２０ｋＨｚにして行
った。図１２からわかるように、加圧力が５０〜２００
ｋｇｆ／ｃｍ2で、溶着強度が高い。加圧力が５０ｋｇ
ｆ／ｃｍ2 以下では、溶着時間が長くなり、ワーク２、
３の表面の摩耗が大になり、また溶着強度も低下する。
この結果から、超音波溶着ホーンの加圧力は、フランジ
面で、５０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ 2 であることが望まし
い。
【００２２】
【発明の効果】請求項１の超音波溶着方法によれば、超
音波溶着ホーンを複数の一方のワークと当接・加圧させ
るので、１回の超音波溶着ホーンの移動・加圧で複数の
一方のワークを他方のワークに溶着でき、従来の１回の
超音波溶着ホーンの下降で単一の一方のワークを他方の
ワークに溶着する場合に比べて、作業性およびサイクル
タイムを向上させることができる。請求項２の超音波溶
着方法によれば、超音波溶着ホーンと複数の一方のワー
クとの当接部全体にわたり超音波溶着ホーンの超音波振
幅をほぼ等しくして溶着を実行するので、複数の一方の
ワークを他方のワークへ同時に溶着するにかかわらず、
全溶着部において、十分でかつ安定した溶着強度を得る
ことができる。請求項３の超音波溶着方法によれば、超
音波溶着ホーンの先端部が超音波溶着ホーンの中心軸を
通る２つ以上の対称軸と複数の辺をもつ外形形状を有す
るので、超音波溶着ホーンと複数の一方のワークとの当
接部全体にわたり超音波溶着ホーンの振幅をほぼ等しく
することができ、各溶着部の溶着強度不足が生じなくな
る。請求項４の超音波溶着方法によれば、複数の一方の
ワークおよび他方のワークが、樹脂または繊維強化樹脂
からなるので、樹脂同士の超音波溶融・凝固で溶着でき
る。請求項５の超音波溶着方法によれば、超音波溶着の
溶着深さを１．５ｍｍ以上としたので、安定した大きな
超音波溶着強度を確保できる。請求項６の超音波溶着方
法によれば、超音波溶着後の、複数の一方のワークと他
方のワークとの隙間を、０．１ｍｍ以上としたので、一
方のワークの突起と他方のワークの凹部とが係合部で加
圧力が一定となって安定した溶着が得られる。また、
０．１ｍｍ以上の隙間が確保されているので、一方のワ
ークのフランジ面と他方のワークの対向面の溶融を防止
できる。請求項７の超音波溶着方法によれば、超音波溶
着の周波数を３０ｋＨｚ以下としたので、大きな超音波
溶着強度が安定して得られ、また、一方のワークの超音
波溶着ホーンとの当接面の表面摩耗を小さくできる。請
求項８の超音波溶着方法によれば、超音波溶着ホーンの
振幅を、両振幅で、４０μｍ以上としたので、大きい超
音波溶着強度が確保される。請求項９の超音波溶着方法
によれば、超音波溶着の加圧力を、５０〜２００ｋｇｆ
／ｃｍ2 としたので、大きい超音波溶着強度が確保され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の超音波溶着方法を実施している
装置の超音波溶着ホーンおよびワークの断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ´線に沿って見た超音波溶着ホー
ンの下端部の端面図である。
【図３】本発明実施例の図２の形状とは別の形状の、超
音波溶着ホーンの下端部の端面図である。
【図４】本発明実施例の図２、図３の形状とは別の形状
の、超音波溶着ホーンの下端部の端面図である。
【図５】本発明実施例の図２、図３、図４の形状とは別
の形状の、超音波溶着ホーンの下端部の端面図である。
【図６】本発明実施例の一方のワークのうちの一つのワ
ークとそれが溶着される他方のワーク部分の、超音波溶
着直前の、断面図である。
【図７】本発明実施例の一方のワークのうちの一つのワ
ークとそれが溶着される他方のワーク部分の、超音波溶
着後の、断面図である。
【図８】本発明実施例の超音波溶着方法における、溶着
深さと、超音波溶着強度および超音波溶着ばり発生量と
の、関係を示すグラフである。
【図９】本発明実施例の超音波溶着方法における、溶着
後隙間と、リーク（洩れ）の善し悪しおよび超音波溶着
強度との、関係を示すグラフである。
【図１０】本発明実施例の超音波溶着方法における、超
音波周波数と、ワーク表面の摩耗および超音波溶着強度
との、関係を示すグラフである。
【図１１】本発明実施例の超音波溶着方法における、超
音波振動両振幅と、ワーク表面の摩耗および超音波溶着
強度との、関係を示すグラフである。
【図１２】本発明実施例の超音波溶着方法における、加
圧力と、ワーク表面の摩耗および超音波溶着強度との、
関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 超音波溶着ホーン ２、３ 一方のワーク ２ｂ、３ｂ 一方のワークのフランジ ２ｃ、３ｃ 一方のワークの突起 ４ 他方のワーク ４ａ、４ｂ 他方のワークの凹部 ５ａ、５ｂ 他方のワークの溶着ばり溜め部 ６、７、９、１０ ホーン穴 ８ ホーン取付け穴 １１、１２、１３ 中心軸 １４、１５、１６、１７ 辺

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超音波振動が伝達される超音波溶着ホー
    ンを複数の一方のワークに当接・加圧させ、前記複数の
    一方のワークを他方のワークに同時に超音波溶着するこ
    とを特徴とする超音波溶着方法。
  2. 【請求項２】 前記超音波溶着ホーンと前記複数の一方
    のワークとの当接部全体にわたり超音波溶着ホーンの振
    幅をほぼ等しくして前記複数の一方のワークを他方のワ
    ークに超音波溶着する請求項１記載の超音波溶着方法。
  3. 【請求項３】 前記超音波溶着ホーンに、先端部が超音
    波溶着ホーンの中心軸を通る２つ以上の対称軸と複数の
    辺をもつ外形形状を有する超音波溶着ホーンを用いる請
    求項１記載の超音波溶着方法。
  4. 【請求項４】 前記複数の一方のワークおよび前記他方
    のワークは樹脂または繊維強化樹脂からなる請求項１記
    載の超音波溶着方法。
  5. 【請求項５】 超音波溶着の溶着深さを１．５ｍｍ以上
    とした請求項１記載の超音波溶着方法。
  6. 【請求項６】 超音波溶着後の、前記複数の一方のワー
    クと前記他方のワークとの隙間を、０．１ｍｍ以上とし
    た請求項１記載の超音波溶着方法。
  7. 【請求項７】 前記超音波溶着の周波数を３０ｋＨｚ以
    下とした請求項１記載の超音波溶着方法。
  8. 【請求項８】 前記超音波溶着ホーンの振幅を、両振幅
    で、４０μｍ以上とした請求項１記載の超音波溶着方
    法。
  9. 【請求項９】 超音波溶着ホーンの加圧力を、５０〜２
    ００ｋｇｆ／ｃｍ2とした請求項１記載の超音波溶着方
    法。
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