JP3806527B2 - 電気機器のケースとその製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性プラスチック製のケースを超音波溶着して固定している、電池ケースや電子機器ケース等の電気機器のケースとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波溶着は、熱可塑性のプラスチックで成形されたケースを、接着材を使用しないで、強固に連結できる特長がある。超音波溶着は、超音波のエネルギーで、互いに接触している連結面を振動させ、発熱、溶融して溶着する。図１と図２は、電池パックのケース１を超音波溶着する構造を示す（特開昭６２−１９５８４９号公報）。これらの図のケース１は、下ケース１ａに凸条９を一体成形して設け、上ケース１ｂには凸条９に溶着される超音波リブ３を一体成形して設けている。超音波リブ３は、超音波振動で先端から溶融されて確実に溶着させるために、先端を山形に成形している。この図のケース１は、上ケース１ｂの上面に超音波ホーンを押圧し、これで超音波振動させると、超音波リブ３の先端が溶融されて凸条９に溶着される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この構造のケースは、上ケースと下ケースとを決められた位置で連結するのが難しい。超音波リブの先端縁を、凸条先端の平面に当接させる状態で、上ケースと下ケースとが水平面内で位置ずれしやすいからである。図３と図４に示すように、上ケース１ｂと下ケース１ａの周縁を嵌着できる構造とすると、超音波溶着される上下のケース１の位置ずれを防止できる。しかしながら、この構造で超音波溶着すると、連結面に沿って「溶着盛り上がり」が発生する。溶着盛り上がり１０は、上ケース１ｂの溶着リブと、下ケース１ａの溶着面の一部を、超音波振動の摩擦熱で溶融し、溶融されたプラスチックの一部が押し出されて発生する。
【０００４】
この弊害は、上下のケースの超音波溶着面を、図５と図６に示す断面形状として解消できる。この構造のケース１は、超音波溶着するときに溶融されるプラスチックを、下ケース１ａの溝内に流動させて、「溶着盛り上がり」を解消できる。しかしながら、この構造によると、上下のケース１を位置ずれなく超音波溶着できなくなってしまう。それは、超音波溶着するときに、上下のケース１が水平面内で位置ずれするからである。
【０００５】
本発明は、さらにこのような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、ケースを位置ずれなく正確に超音波溶着して連結できると共に、溶着盛り上がりを解消して美しい外観に超音波溶着できる電気機器のケースとその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の電気機器のケースは、熱可塑性プラスチック製である第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂの周縁を、超音波溶着している。第１ケース１Ａは、周縁に沿って縦溝２を有する。第２ケース１Ｂは、第１ケース１Ａの縦溝２に挿入される位置に超音波リブ３を有する。超音波リブ３は、先端に向かって次第に薄くなる傾斜面５を両側に有する。縦溝２は、幅の広い広幅溝部２Ａと、この広幅溝部２Ａの中央部分に沿って設けられると共に、広幅溝部２Ａよりも幅の狭いガイド溝部２Ｂとを有する。ガイド溝部２Ｂは、広幅溝部２Ａの底面の開口縁に沿って、突出コーナー縁４を有する。超音波リブ３の先端が、ガイド溝部２Ｂに案内されて、傾斜面５をガイド溝部２Ｂの突出コーナー縁４に当接させる状態で超音波振動させて、超音波リブ３を縦溝２に溶着している。
【０００７】
本発明の請求項２の電気機器のケースは、超音波リブ３に、両側に傾斜面５を設けている山形傾斜部３Ｂと、厚さを広幅溝部２Ａの内幅にほぼ等しくしてなる嵌着リブ部３Ａを設けている。超音波リブ３の山形傾斜部３Ｂが、ガイド溝部２Ｂに超音波溶着されている。
【０００８】
本発明の請求項３の電気機器のケースは、ガイド溝部２Ｂの幅を、広幅溝部２Ａの幅の２０〜７０％としている。
【０００９】
本発明の請求項４の電気機器のケースの製造方法は、第１ケース１Ａの周縁に沿って縦溝２を設けて、第２ケース１Ｂには、第１ケース１Ａの縦溝２に挿入される位置に超音波リブ３を設ける。さらに、第２ケース１Ｂに設けた超音波リブ３には、先端に向かって次第に薄くなる傾斜面５を両側に設ける。縦溝２には、幅の広い広幅溝部２Ａと、この広幅溝部２Ａの中央部分に沿って、広幅溝部２Ａよりも幅の狭いガイド溝部２Ｂを設ける。ガイド溝部２Ｂは、広幅溝部２Ａの底面の開口縁に沿って、突出コーナー縁４を設ける。超音波リブ３の先端をガイド溝部２Ｂに案内し、傾斜面５をガイド溝部２Ｂの突出コーナー縁４に当接させる状態として超音波振動させて、超音波リブ３を縦溝２に溶着して、第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂとを連結する。
【００１０】
本発明の請求項５の電気機器のケースの製造方法は、超音波リブ３に、両側が傾斜面５である山形傾斜部３Ｂと、厚さを広幅溝部２Ａの内幅にほぼ等しくしてなる嵌着リブ部３Ａとを設ける。嵌着リブ部３Ａの山形傾斜部３Ｂをガイド溝部２Ｂに超音波溶着する。
【００１１】
本発明の請求項６の電気機器のケースの製造方法は、ガイド溝部２Ｂの幅を広幅溝部２Ａの幅に対して２０〜７０％とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電気機器のケースとその製造方法を例示するものであって、本発明は電気機器のケースとその製造方法を以下のものに特定しない。
【００１３】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１４】
図７に示す電気機器のケースは、パック電池のケースである。このケースは、内部に二次電池を内蔵させる。ただ、本発明のケースは、パック電池のケースに特定しない。ケースには、電子機器を内蔵するラジオ等の電気機器に使用することもできる。図に示すケース１は、熱可塑性のプラスチックで、第１ケース１Ａである上ケースと、第２ケース１Ｂである下ケースとに、別々に分離して成形している。第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂは、互いに周縁を超音波溶着して、密閉された箱形に連結している。
【００１５】
第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂは、以下のようにして超音波溶着される。水平の基台（図示せず）に載せた第１ケース１Ａに、第２ケース１Ｂを載せる。第２ケース１Ｂの上面に、超音波ホーン（図示せず）の下端面を面接触するように押圧させる。この状態で、超音波ホーンを超音波振動させると、第２ケース１Ｂが超音波振動する。超音波振動する第２ケース１Ｂは、第１ケース１Ａとの接触部分を相対的に超音波振動させる。相対的に超音波振動する第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂは、超音波振動のエネルギーで摩擦熱が発生し、この摩擦熱で、第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂのプラスチックが溶融され、冷却、硬化して溶着される。
【００１６】
第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂとは、確実に位置決めして超音波溶着できるように、以下の独特の構造をしている。第１ケース１Ａは、周縁に沿って、図８の断面図に示すように、縦溝２を設けている。第２ケース１Ｂは、周縁に沿って、図９の断面図に示すように、第１ケース１Ａの縦溝２に挿入される位置に超音波リブ３を設けている。
【００１７】
縦溝２は、内幅の広い広幅溝部２Ａと、この広幅溝部２Ａの中央部分に沿って設けているガイド溝部２Ｂからなっている。ガイド溝部２Ｂは、広幅溝部２Ａよりも内幅を狭くして、広幅溝部２Ａの底面の開口縁に沿って、突出コーナー縁４を設けている。広幅溝部２Ａとガイド溝部２Ｂは、対向する内側面を垂直面としている。この構造の縦溝２は、超音波リブ３をより正確に位置決めして超音波溶着できる。とくに、広幅溝部２Ａの内幅を超音波リブ３の厚さにほぼ等しくして、超音波リブ３を広幅溝部２Ａにほとんど隙間なく嵌着する構造は、極めて正確に位置ずれなく第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂとを連結できる。ただ、広幅溝部２Ａとガイド溝部２Ｂは、対向する内側面を多少傾斜させることもできる。
【００１８】
ガイド溝部２Ｂの広幅溝部２Ａに対する幅は、好ましくは２０〜７０％、さらに好ましくは４０〜６０％、最適には約５０％とする。ガイド溝部２Ｂの広幅溝部２Ａに対する幅は、超音波リブ３を正確に位置決めして縦溝２に超音波溶着できると共に、超音波溶着した状態で溶着盛り上がりが発生しない最適値とする。
【００１９】
超音波リブ３は、厚さを広幅溝部２Ａの内幅にほぼ等しくしてなる嵌着リブ部３Ａの先端に、両側を傾斜面５とする山形傾斜部３Ｂを設けている。山形傾斜部３Ｂの先端をガイド溝部２Ｂに挿入する状態で超音波振動させて、図１０に示すように、超音波リブ３を縦溝２に超音波溶着する。
【００２０】
図７〜図９に示す第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂは、周縁に沿って周壁６を一体成形して設け、この周壁６に縦溝２と超音波リブ３とを設けて互いに超音波溶着している。第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂの周縁は、同じ幅に成形している。第１ケース１Ａは、周壁６よりも幅の狭い縦溝２を設けて、端面の両側に当接面７を設けている。図８に示す第１ケース１Ａは、内側の当接面７を外側の当接面７よりも低く成形している。第２ケース１Ｂは、周壁６の幅よりも薄い超音波リブ３を設けて、端面の両側に当接面７を設けている。
【００２１】
第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂは、図１０に示すように、超音波溶着された状態で外側の当接面７を当接させる状態とする。いいかえると、互いに当接面７を接触させるまで、超音波リブ３と縦溝２の内面とを超音波振動して溶融させる。図に示す第１ケース１Ａは、内側の当接面７を外側よりも低くしているので、超音波溶着した状態で、内側に溝状凹部８ができる。この構造は、超音波溶着した状態で、溶着盛り上がりがケース１の外側に突出するのを防止できる。溶融されたプラスチックが、溝状凹部８に押し出されて、ケース１の外側に押し出されるのを防止できるからである。
【００２２】
第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂが超音波溶着された状態で、超音波リブ３の嵌着リブ部３Ａは、縦溝２の広幅溝部２Ａに嵌入される。したがって、嵌着リブ部３Ａの体積は、広幅溝部２Ａの容積にほぼ等しく成形される。
【００２３】
嵌着リブ部３Ａの先端に設けている山形傾斜部３Ｂは、超音波溶着された状態では、ガイド溝部２Ｂに流入される。したがって、理論的には、山形傾斜部３Ｂの体積を、ガイド溝部２Ｂの容積に等しくすると、山形傾斜部３Ｂを隙間なくガイド溝部２Ｂに溶融状態で圧入して、超音波リブ３を縦溝２に超音波溶着できる。しかしながら、山形傾斜部３Ｂの体積が、ガイド溝部２Ｂの容積よりも少しでも少ないと、超音波溶着した状態で、超音波リブ３と縦溝２との間に空隙ができて、溶着強度が低下する。したがって、超音波リブ３と縦溝２とを確実に超音波溶着するために、山形傾斜部３Ｂの体積を、ガイド溝部２Ｂの容積よりも多少大きくする。たとえば、山形傾斜部３Ｂの体積は、ガイド溝部２Ｂの容積よりも、２０〜４０％、好ましくは約３０％大きくする。
【００２４】
ガイド溝部２Ｂの容積よりも多少大きい体積の山形傾斜部３Ｂは、超音波溶着された状態で、超音波リブ３と縦溝２との間に隙間ができるのを防止して、両者を強固に溶着できる。ガイド溝部２Ｂの容積よりも大きい体積の山形傾斜部３Ｂは、溶融状態のプラスチックが全てガイド溝部２Ｂに流入されない。ガイド溝部２Ｂから漏れた溶融プラスチックは、嵌着リブ部３Ａと広幅溝部２Ａとの隙間に侵入してこれ等を溶着し、さらに余った溶融プラスチックは、周壁６の内側に設けられる溝状凹部８に流入する。山形傾斜部３Ｂの体積を、ガイド溝部２Ｂの容積よりも４０％以上に大きくすると、超音波溶着した状態で、当接面７から周壁６の外側に溶着盛り上がりとなって現れる。したがって、山形傾斜部３Ｂの体積は、前述の範囲で、ガイド溝部２Ｂの容積よりも大きくする。
【００２５】
ただ、広幅溝部２Ａと嵌着リブ部３Ａとの間に隙間を設けて、溶融プラスチックをこの隙間に流入させることもできる。この構造は、山形傾斜部３Ｂの体積を、ガイド溝部２Ｂの容積よりも相当に大きくして、周壁６の当接面７にできる溶着盛り上がりを解消できる。したがって、山形傾斜部３Ｂの体積とガイド溝部２Ｂの容積は、嵌着リブ部３Ａと広幅溝部２Ａとの隙間を考慮して最適値に設計する。
【００２６】
山形傾斜部３Ｂは、嵌着リブ部３Ａの垂直面に対する傾斜面５の傾斜角を、好ましくは、２０〜３０度の範囲で最適値とする。この傾斜角が小さくて急峻になると、山形傾斜部３Ｂが細高くなって強度が低下してしまう。反対に、傾斜角が大きいと、山形傾斜部３Ｂの先端をガイド溝部２Ｂに入れて案内する位置決め作用が低下する。したがって、山形傾斜部３Ｂの傾斜角は、強度と位置決め作用とを考慮して前述の範囲で最適な値とする。
【００２７】
以上の構造の第１ケースと第２ケースは、以下の状態で超音波溶着される。
▲１▼ 第１ケース１Ａの縦溝２に、第２ケース１Ｂの超音波リブ３を入れて、第１ケース１Ａに第２ケース１Ｂを載せる。この状態で、超音波リブ３は、図１１に示すように、縦溝２に挿入される。この状態で、山形傾斜部３Ｂの傾斜面５が、突出コーナー縁４に当接して、第１ケース１Ａの周壁６が第２ケース１Ｂの周壁６の定位置に連結される。
▲２▼ 図１１に示す状態で、第２ケース１Ｂを超音波ホーン（図示せず）で押圧して超音波振動させる。
▲３▼ 山形傾斜部３Ｂの傾斜面５と、突出コーナー縁４との当接部分が超音波振動のエネルギーで溶融され、山形傾斜部３Ｂはガイド溝部２Ｂに、嵌着リブ部３Ａは広幅溝部２Ａに次第に挿入される。このとき、山形傾斜部３Ｂは両面に設けた傾斜面５が突出コーナー縁４に接触して、当接部分を溶融させながら、ガイド溝部２Ｂに圧入される。山形傾斜部３Ｂの両面に同じ角度の傾斜面５を設けて、広幅溝部２Ａの中央にガイド溝部２Ｂを設ける構造は、超音波リブ３の両面をバランスさせて、縦溝２に圧入できる。
▲４▼ 超音波リブ３と縦溝２との接触部分のプラスチックを溶融させながら、超音波リブ３は、第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂの周壁６に設けた外側の当接面７が接触するまで、縦溝２に圧入される。
▲５▼ 第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂの外側の当接面７が互いに接触すると、超音波振動を停止して、溶融プラスチックを冷却して硬化させる。この状態で、超音波リブ３は縦溝２の内面に超音波溶着される。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の請求項１と請求項４の電気機器のケースとその製造方法は、第１ケースと第２ケースとを位置ずれなく正確に超音波溶着して連結できる特長がある。それは、本発明の電気機器のケースが、第１ケースに縦溝を、第２ケースに超音波リブを設けると共に、超音波リブの先端の両面には傾斜面を設け、この超音波リブを圧入する縦溝には、広幅溝部の中央部分に沿って幅の狭いガイド溝部を設け、ガイド溝部は、広幅溝部の底面の開口縁に沿って、突出コーナー縁を設け、この超音波リブの先端の傾斜面をガイド溝部に案内して、傾斜面をガイド溝部の突出コーナー縁に当接させる状態で超音波振動させて、超音波リブを縦溝の溶着しているからである。
【００２９】
さらに、本発明の請求項２と請求項５の電気機器のケースとその製造方法は、超音波リブを、超音波リブの先端に山形傾斜部を設けた形状とすると共に、嵌着リブ部の幅を広幅溝部にほぼ等しくしているので、山形傾斜部をガイド溝部に挿入して超音波溶着するときに、嵌着リブ部を広幅溝部に嵌着できる。このため、嵌着リブ部と縦溝とを極めて高い位置精度で超音波溶着して固定できる特長がある。
【００３０】
さらに、本発明の請求項３と請求項６の電気機器のケースとその製造方法は、ガイド溝部と広幅溝部の幅の比率を特定して、嵌着リブ部と縦溝を高い位置精度で固定できる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電気機器のケースを超音波溶着する状態を示す断面図
【図２】図１に示す電気機器のケースを超音波溶着した状態を示す断面図
【図３】従来の他の構造の電気機器のケースを超音波溶着した状態を示す端面図
【図４】従来の他の構造の電気機器のケースを超音波溶着した状態を示す端面図
【図５】従来の他の構造の電気機器のケースを超音波溶着する状態を示す要部拡大断面図
【図６】図５に示す電気機器のケースを超音波溶着した状態を示す要部拡大断面図
【図７】本発明の実施例の電気機器のケースの分解斜視図
【図８】図７に示す電気機器のケースの第１ケースの要部拡大断面図
【図９】図７に示す電気機器のケースの第２ケースの要部拡大断面図
【図１０】第１ケースと第２ケースを超音波溶着した状態を示す要部拡大断面図
【図１１】第１ケースの縦溝に第２ケースの超音波リブを挿入した状態を示す拡大断面図
【符号の説明】
１…ケース １Ａ…第１ケース １Ｂ…第２ケース
１ａ…下ケース １ｂ…上ケース
２…縦溝 ２Ａ…広幅溝部 ２Ｂ…ガイド溝部
３…超音波リブ ３Ａ…嵌着リブ部 ３Ｂ…山形傾斜部
４…突出コーナー縁
５…傾斜面
６…周壁
７…当接面
８…溝状凹部
９…凸条
１０…溶着盛り上がり

Claims (6)

  1. 熱可塑性プラスチック製である第１ケース(1A)と第２ケース(1B)の周縁が、超音波溶着されてなる電気機器のケースにおいて、第１ケース(1A)は周縁に沿って縦溝(2)を有し、第２ケース(1B)は第１ケース(1A)の縦溝(2)に挿入される位置に超音波リブ(3)を有し、超音波リブ(3)は、先端に向かって次第に薄くなる傾斜面(5)を両側に有し、縦溝(2)は、内幅の広い広幅溝部(2A)と、この広幅溝部(2A)の中央部分に沿って設けられると共に、広幅溝部(2A)よりも幅の狭いガイド溝部(2B)とを有し、ガイド溝部 (2B) は、広幅溝部 (2A) の底面の開口縁に沿って、突出コーナー縁 (4) を有し、超音波リブ(3)の先端をガイド溝部(2B)に案内して、傾斜面(5)をガイド溝部(2B)の突出コーナー縁 (4)に当接させる状態で超音波振動させて、超音波リブ(3)を縦溝(2)に溶着してなる電気機器のケース。
  2. 超音波リブ(3)が、両側に傾斜面(5)を設けている山形傾斜部(3B)と、厚さを広幅溝部(2A)の内幅にほぼ等しくしてなる嵌着リブ部(3A)とを有し、山形傾斜部(3B)がガイド溝部(2B)に超音波溶着されてなる請求項１に記載する電気機器のケース。
  3. ガイド溝部(2B)の幅が広幅溝部(2A)の幅の２０〜７０％である請求項１に記載される電気機器のケース。
  4. 熱可塑性プラスチック製である第１ケース(1A)と第２ケース(1B)の周縁を、超音波溶着してなる電気機器のケースの製造方法において、第１ケース(1A)の周縁に沿って縦溝(2)を設けると共に、第２ケース(1B)には第１ケース(1A)の縦溝(2)に挿入される位置に超音波リブ(3)を設け、さらに、第２ケース(1B)に設けた超音波リブ(3)は、先端に向かって次第に薄くなる傾斜面(5)を両側に設け、縦溝(2)には、幅の広い広幅溝部(2A)と、この広幅溝部(2A)の中央部分に沿って、広幅溝部(2A)よりも幅の狭いガイド溝部(2B)を設け、ガイド溝部 (2B) は、広幅溝部 (2A) の底面の開口縁に沿って、突出コーナー縁 (4) を設け、超音波リブ(3)の先端をガイド溝部(2B)に案内して、傾斜面(5)をガイド溝部(2B)の突出コーナー縁 (4)に当接させる状態で超音波振動させて、超音波リブ(3)を縦溝(2)に溶着して第１ケース(1A)と第２ケース(1B)とを連結することを特徴とする電気機器のケースの製造方法。
  5. 超音波リブ(3)に、両側が傾斜面(5)である山形傾斜部(3B)と、厚さを広幅溝部(2A)の内幅にほぼ等しくしてなる嵌着リブ部(3A)とを設け、嵌着リブ部(3A)の山形傾斜部(3B)をガイド溝部(2B)に超音波溶着する請求項４に記載する電気機器のケースの製造方法。
  6. ガイド溝部(2B)の幅を広幅溝部(2A)の幅に対して２０〜７０％とする請求項４に記載される電気機器のケースの製造方法。
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