JP6451010B2 - 超音波加工装置、及び繊維加工製品 - Google Patents

Description

本発明は、超音波加工装置、及び繊維加工製品に関する。

特許文献１に示されるように、車両の三列目シートの跳ね上げ等の用途に、ストラップベルトが利用されている。この種のストラップベルトは、熱可塑性樹脂からなる繊維基材が帯状に加工されたベルト部を備えており、適度な伸縮性及び柔軟性を備えている。

このようなベルト部には、シート等と固定する際に利用される孔部が設けられている（例えば、特許文献１）。孔部は、帯状の繊維基材を折り返して端部同士を重ね合せた部分に、ドリル等の穿設装置を利用して、厚み方向に貫通する形で設けられている。なお、孔部が形成される前に、前記端部同士は、縫製によって固定されている。

また、特許文献１には、前記端部同士を重ね合せた部分に、超音波振動を発生する棒状の振動子（ホーン）を押し当てて、凹部を形成する超音波加工装置が示されている。

特開２００２−３６２２０７号公報

上記のように、繊維基材の端末に孔部を形成する際に、縫製及び穿設を行うと、それらの工程毎に専用の装置を用意する必要があり、製造設備の大型化、生産コストの増加等の原因となっていた。また、工程毎に繊維基材を各装置にセットし直す必要があり、製造時間が長くなる原因にもなっていた。

また、上記超音波加工装置を利用した場合では、繊維基材の端末に、ドリル等で穿設したような貫通状の孔部を形成することが出来なかった。特に、従来の超音波加工装置では、剛性を確保すると共に繊維基材が備える柔軟性を残しつつ、繊維基材に孔部を形成することができなかった。

本発明の目的は、剛性を確保すると共に繊維基材の柔軟性が残るように繊維基材同士が重なり合った部分を溶着し、かつ繊維基材同士が重なり合った部分に貫通状の孔部を形成可能な超音波加工装置等を提供することである。

本発明に係る超音波加工装置は、扁平な繊維基材を折り返して前記繊維基材同士が重なり合った部分からなる加工対象部位が載せられる受け治具と、超音波振動を出力する振動子と、前記振動子により振動し、前記受け治具との間で前記加工対象部位を挟んで加圧しながら超音波加工するホーンとを有するホーンユニットとを備える超音波加工装置であって、前記受け治具は、前記加工対象部位に当接する当接面を有し、前記ホーンとの間で前記加工対象部位を挟み付けて、前記繊維基材同士を溶着する溶着部と、前記当接面を貫通するように前記溶着部に対して相対的に移動可能な筒状をなし、先端からなる刃部が、前記当接面から突出した状態で溶着後の前記加工対象部位を前記ホーンとの間で挟みつつ刳り抜くことで前記加工対象部位に孔部を形成し、かつ前記当接面が前記ホーンとの間で前記加工対象部位を挟み付けている状態では、前記刃部が前記当接面から突出しないように前記溶着部内に退避する穿設部と、を有することを特徴とする。

前記超音波加工装置は、上記構成を備えることにより、剛性を確保すると共に繊維基材の柔軟性が残るように繊維基材同士が重なり合った部分を溶着し、かつ繊維基材同士が重なり合った部分に貫通状の孔部を形成することができる。

前記超音波加工装置において、前記刃部は、前記溶着部が下降することで、溶着後の前記加工対象部位に当接するものであってもよい。前記超音波加工装置がこのような構成であると、前記刃部の高さ位置を設定し易くなり、前記刃部が溶着後の前記加工対象部位を不要に持ち上げることなく、前記刃部を前記加工対象部位に対して確実に当接させ易くなる。

前記超音波加工装置において、前記刃部は、先端側から後端側に向って外径が大きくなるように傾斜した環状の傾斜面を有し、前記刃部が前記加工対象部位を刳り抜くことで生じた基材屑が、前記刃部の内側から前記穿設部の内部を通って前記穿設部の外部に排出されるものであってもよい。前記超音波加工装置がこのような構成を備えることにより、基材屑が刃部の内側で引っ掛かって、穿設部の内部で滞留することが防止される。

また、本発明に係る繊維加工製品は、繊維基材を折り返して前記繊維基材同士が重なり合った部分に超音波加工が施されてなる加工部分を有する繊維加工製品であって、前記加工部分が、前記繊維基材同士が重なり合った部分における前記繊維基材の接触部分が、選択的に溶着されてなる固化部分と、厚み方向に貫通し、前記固化部分で囲まれた孔部とを有することを特徴とする。このような繊維加工製品であれば、加工部分に孔部を有すると共に、加工部分の剛性及び柔軟性が確保される。なお、前記繊維加工製品は、上述した本発明の超音波加工装置を用いて製造することができる。

本発明によれば、剛性を確保すると共に繊維基材の柔軟性が残るように繊維基材同士が重なり合った部分を溶着し、かつ繊維基材同士が重なり合った部分に貫通状の孔部を形成可能な超音波加工装置等を提供することができる。

ストラップベルトの斜視図 超音波加工装置のブロック図 受け治具の平面図 載置治具上に載せられている繊維基材の端部を折り返して、受け治具上の繊維基材に重ね合せる工程を模式的に表した説明図 加工対象部位の１回目の加工処理において、重なり合った繊維基材同士を溶着する超音波加工装置の部分断面図 繊維基材同士が互いに面溶着された状態を模式的に表した説明図 加工対象部位の２回目の加工処理において、加工対象部位に孔部を形成する超音波加工装置の部分断面図

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１を、図１乃至図７を参照しつつ説明する。本実施形態では、超音波加工装置を例示する。

先ず、超音波加工装置によって超音波加工されるストラップベルトについて説明する。図１は、ストラップベルト１の斜視図である。ストラップベルト１は、車両シートの跳ね上げ等に利用されるものであり、繊維基材が加工されたベルト部（繊維加工製品の一例）２と、ベルト部２の先端に取り付けられるハンドル部３とを備えている。

ベルト部２は、熱可塑性樹脂（例えば、ポリアミド、ＰＥＴ等のポリエステル）製の織物状の扁平な繊維基材２Ａからなり、柔軟性、伸縮性、可撓性を備えている。ベルト部２を構成する繊維基材２Ａは、長手状（帯状）をなし、樹脂製の繊維が複数本束ねられてなる縦糸（長手方向に配される糸）と、横糸（短手方向に配される糸）とが交互に組み合わされたものからなる。このような繊維基材２Ａとしては、熱可塑性樹脂繊維を含む公知の織物が用いられる。繊維基材２Ａの一方の端部２ａには、ハンドル部３を取り付けるための取付孔２ｂが設けられている。取付孔２ｂは、繊維基材２Ａの端部２ａを厚み方向に貫通するように２個設けられている。

ベルト部２の他方の端部（加工部分の一例）２ｃは、長手状の扁平な繊維基材２Ａの端部１２Ａが折り返されて繊維基材２Ａ同士が重なり合った部分からなる。そして、繊維基材２Ａ同士は、互いに接触する部分が溶着されている。

ベルト部２の端部２ｃには、車両シートに固定される際に利用される孔部２ｄが設けられている。孔部２ｄは、繊維基材２Ａ同士が重なり合った部分からなるベルト部２の端部２ｃを厚み方向に貫通するように、１個設けられている。

また、ベルト部２の端部２ｃ寄りの部分には、裏面２ｅ側から伸縮性を有するゴムバンド２Ｂが取り付けられている。ゴムバンド２Ｂは、ゴム紐を含む扁平で短い帯状をなし、長手方向に沿って伸縮する。このゴムバンド２Ｂは、外側が熱可塑性樹脂製の繊維で被覆された状態となっている。ゴムバンド２Ｂの長手方向における両端は、繊維基材２Ａの裏面２ｅにそれぞれ溶着されている。なお、ゴムバンド２Ｂが取り付けられている部分（被取付部）２ｇのベルト部２は、長さに余裕があり、ゴムバンド２Ｂとの間に隙間ができるように表面２ｆ側に盛り上がった状態となっている。

ハンドル部３は、乗員がストラップベルト１を操作する際に把持する部分であり、ベルト部２の端部２ａに熱可塑性樹脂を射出成形することによって設けられる。ハンドル部３の一部は、取付孔２ｂを貫通した状態となっており、ベルト部２の端部２ａに対して固着されている。

このようなストラップベルト１のうち、繊維基材２Ａ同士が重なり合った部分からなるベルト部２の端部２ｃに、本実施形態の超音波加工装置を用いて孔部２ｄが形成される。以下、超音波加工装置の詳細を説明する。

図２は、超音波加工装置１０のブロック図である。超音波加工装置１０は、ストラップベルト１のベルト部２における端部２ｃを超音波加工するための装置であり、自動車用部品組立工場等に設置されるものである。

超音波加工装置１０は、主として、ホーンユニット２０、受け治具３０を備えている。そして更に、超音波加工装置１０は、電力供給部４０、制御部５０、ＸＹＺ移動機構６０、載置台７０等を備えている。

ホーンユニット２０は、主として、ホーン２１、ブースター２２、振動子２３、及びホルダ２４を備えている。ホーン（共鳴体）２１は、ホーンユニット２０の下端に配される部分であり、振動子２３から出力された超音波振動を受けて振動する部分となっている。ホーン２１は、受け治具３０との間で、繊維基材２Ａ同士が重なり合った部分を挟んで加圧しながら超音波振動を出力して、繊維基材２Ａに超音波加工を施す。ホーン２１は金属製であり、全体的には角柱状をなしている。ホーン２１の先端面（下端面）２１ａは、平坦面となっている。

振動子２３は、圧電素子等から構成され、電力供給部４０により駆動される。ホーン２１と振動子２３との間には、振幅を調整するためのブースター２２が組み込まれている。ホルダ２４は、ホーンユニット２０をＸＹＺ移動機構６０に取り付けるためのものであり、ブースター２２付近に設けられている。

図３は、受け治具３０の平面図である。受け治具（アンビル）３０は、金属製であり、載置台７０の平坦な載置面７０ａ上に載せられた状態で固定されている。このような受け治具３０に対して、繊維基材２Ａ同士が重なり合った部分が載置される。なお、本明細書において、受け治具３０上で重なり合っている繊維基材２Ａ同士の部分（ベルト部２の端部２ｃ）が、加工対象部位Ｘ１となる。加工対象部位Ｘ１が本実施形態の超音波加工装置１０により、超音波加工されると最終的に、ベルト部２の端部２ｃ（加工部分）となる。

受け治具３０は、加工対象部位Ｘ１の片面側（裏面２ｅ側）から加工対象部位Ｘ１と重なるように載置台７０上に配置される。なお、受け治具３０の詳細な構成については、後述する。

載置台７０上には、受け治具３０以外に、繊維基材２Ａを支えるための載置治具１３１，１３２が設置されている。載置治具１３１，１３２は、金属製であり、受け治具３０を間に置く形で、受け治具３０と共に一列に並ぶように設置されている。

電力供給部４０は、発振器等を備えて構成されており、制御部５０からの指示に応じて所定周波数の電力（電圧）を発振し、その電力を振動子２３に供給する。振動子２３は、電力供給部４０より電力が供給されると、所定の超音波振動を発生する。

制御部５０は、超音波加工装置１０の各構成の動作制御を行う部分であり、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)等を備えたコンピュータによって構成される。制御部５０は、ＲＯＭ等に記憶された各種プログラムに基づいて、各種の処理を実行する。

なお、制御部５０が備えるＲＯＭ等の記憶部には、加工対象部位Ｘ１に対して予め定められている振動条件が記録されている。振動条件としては、加工対象部位Ｘ１に対応した超音波振動の出力、超音波振動の出力時間等の情報が含まれている。

ＸＹＺ移動機構６０は、制御部５０からの指示に応じてホーンユニット２０をＸＹＺの三方向に移動させるものである。ＸＹＺ移動機構６０は、エアシリンダ、電動シリンダ等の公知の移動手段により構成される。ＸＹＺ移動機構６０は、ホーンユニット２０のホルダ２４に固定されており、ＸＹＺ移動機構６０が作動することで、ホーンユニット２０（ホーン２１）がＸＹＺ方向に移動することができる。

本明細書において「Ｘ方向」は、超音波加工装置１０の左右方向（図２の左右方向）に対応し、「Ｙ方向」は、超音波加工装置１０の前後方向（図２の紙面に垂直な方向）に対応し、「Ｚ方向」は、超音波加工装置１０の上下方向（図２の上下方向）に対応する。

なお、ＸＹＺ移動機構６０は、加工対象部位Ｘ１に対して予め定められている移動条件に基づいて駆動する。前記移動条件は、制御部５０が備えるＲＯＭ等の記憶部に記録されている。

載置台７０は、加工対象物である繊維基材２Ａが受け治具３０を介して載せられる部分であり、床面上に設置される。載置台７０の上面は水平であり、受け治具３０等が載せられる載置面７０ａとなっている。なお、上述した電力供給部４０や制御部５０は、載置台７０の内部に配されている。

その他、超音波加工装置１０は、タッチパネル機能を備えた表示入力部（不図示）等も備えており、この表示入力部を利用して、上述した記憶部に振動条件、移動条件等が入力される。

次いで、超音波加工装置１０を用いたベルト部２の加工工程を説明しながら、超音波加工装置１０の各構成や動作を説明する。

超音波加工装置１０では、先ず、ＸＹＺ移動機構６０が作動して、ホーンユニット２０が初期位置で待機する。本実施形態の場合、ホーンユニット２０の初期位置は、ホーン２１の先端面２１ａが受け治具３０と離間した状態で対向するように、受け治具３０の上方に設定されている。ＸＹＺ移動機構６０のＺ軸方向の移動距離は、予め一定値に設定されている。

次いで、作業者により、未加工の帯状の繊維基材２Ａが、載置治具１３１，受け治具３０及び載置治具１３２に載せられる形でセットされる。その際、繊維基材２Ａの端部１２Ａは、載置治具１３１上に載置される。受け治具３０等にセットされる繊維基材２Ａは、予め所定の長さに切断されていてもよいし、所定の巻取装置（不図示）に巻回されている繊維基材２Ａの原反から、所定の長さ分だけ引き出したものであってもよい。

繊維基材２Ａの端部１２Ａは、載置治具１３１の平坦な上面１３１ａに載せられており、上面１３１ａよりも段差状に盛り上がった形をなした位置決め部１３１ｂと当接することで、繊維基材２Ａが受け治具３０等に対して位置決めされる。位置決め部１３１ｂは、繊維基材２Ａの端部１２Ａに対して、長手方向（Ｘ軸方向）から当接するように配設されている。

次いで、超音波加工装置１０が備える折り返し手段９３により、受け治具３０上の繊維基材２Ａが押え付けられる。折り返し手段９３は、プレート状をなした部材であり、前後方向（Ｙ軸方向）に手動により移動自在に設けられている。折り返し手段９３は、載置台７０の奥側から必要に応じて、適宜、引き出すことが可能である。

その後、載置治具１３１により位置決めされた繊維基材２Ａの端部１２Ａが、折り返し手段９３で押え付けられた状態の受け治具３０上の繊維基材２Ａと重なるように、折り返し手段９３の側縁に宛がわれながら、作業者により折り返される。図４は、載置治具１３１上に載せられている繊維基材２Ａの端部１２Ａを折り返して、受け治具３０上の繊維基材２Ａに重ね合せる工程を模式的に表した説明図である。なお、図４には、Ｘ軸方向に沿って切断された状態の超音波加工装置１０の部分断面が示されている。

折り返し手段９３は、繊維基材２Ａの端部１２Ａを、最終的に受け治具３０上の繊維基材２Ａ上に折り重ねる際に、適宜、退避される。

このように繊維基材２Ａの端部１２Ａが、受け治具３０上の繊維基材２Ａと重なるように折り返されると、繊維基材２Ａの端部１２Ａを、予め定められた長さ分だけ確実に折り返すことができる。そして、このように受け治具３０上で繊維基材２Ａ同士が重なり合った部分が、ベルト部２の端部２ｃとなり、上述した加工対象部位Ｘ１となる。

加工対象部位Ｘ１の加工処理は、２回に分けて行われる。図５は、加工対象部位Ｘ１の１回目の加工処理において、重なり合った繊維基材２Ａ同士を溶着する超音波加工装置１０の部分断面図である。１回目の加工処理は、受け治具３０上で繊維基材２Ａ同士が重なり合った部分（加工対処部位Ｘ１）を、受け治具３０とホーン２１とを利用して、最終製品（繊維加工製品）としての使用に耐え得る剛性を確保した上で、繊維基材２Ａの柔軟性を残しつつ超音波溶着するものである。

なお、重なり合った繊維基材２Ａ同士の一部は、受け治具３０からはみ出して、載置治具１３２の上面１３２ａ上に載せられた状態となっている。そして、載置治具１３２上に載せられた繊維基材２Ａの前記一部は、載置治具１３２上で、押え手段９４により押え付けられる形で固定される。押え手段９４は、前後方向（Ｙ軸方向）に手動により移動自在に設けられている。

ここで、受け治具３０について詳細に説明する。受け治具３０は、主として、溶着部３１と、穿設部３２とを備えている。

溶着部３１は、外観形状が略角柱状をなし、内側に空洞を有する上下方向（ホーン２１のストローク方向）に延びた溶着本体部３１０と、この溶着本体部３１０の根元側に設けられ、溶着本体部３１０から前後方向（Ｙ軸方向）に延びた一対の延設部３１１，３１１とを備えている。

溶着本体部３１０は、全体的には、下側に向かって開口した凹部状をなしており、内側の空洞を壁部で取り囲んだような形をなしている。溶着本体部３１０の上面からなる当接面３１２は、図３に示されるように、平面視で四角形状の輪郭を有している。この当接面３１２は、平坦な面状をなしており、加工対象部位Ｘ１に対して裏面２ｅ側から面状に当接する部分となっている。なお、溶着本体部３１０の略中央には、当接面３１２を貫通するように孔部３１３が形成されている。つまり、当接面３１２は、平面視で、四角形からその中央部分を円形状に刳り抜いて残った部分のような形をなしている。

なお、繊維基材２Ａを受け治具３０上にセットする際、繊維基材２Ａは、当接面３１２上に載せられることになる。孔部３１３は、後述するように、穿設部３２の先端を当接面３１２から上方に突出させるために利用される。

穿設部３２は、全体的には上下方向に延びた円筒状の穿設本体部３２０と、この穿設本体部３２０の根元側に設けられ、穿設本体部３２０が載置面７０ａ上で起立するように穿設本体部３２０を支える形で載置台７０に固定される支持部３２１とを備えている。

穿設本体部３２０の内側には、上下方向に貫通する孔部３２０ａが設けられている。この孔部３２０ａは、載置台７０に形成されている貫通孔７０ｂと上下方向で繋がっている。穿設本体部３２０の先端は、加工対象部位Ｘ１に孔部２ｄを形成するための刃部３２２となっている。刃部３２２は、平面視で円環状をなしており、先端側から後端側に向って外径が大きくなるように傾斜した環状の傾斜面３２２ａを備えている。このような刃部３２２は、上方に向かって尖った形をなしている。なお、刃部３２２の内側には、上述した孔部３２０ａの先端側が配されている。また、穿設本体部３２０の後端は、支持部３２１に固定されている。

このような穿設部３２に対して、溶着部３１が被せられるように取り付けられている。そして、穿設部３２は、刃部３２２が当接面３１２を貫通するように溶着部３１に対して相対移動可能な状態で組み付けられている。本実施形態の場合、穿設部３２が載置台７０に固定され、溶着部３１が穿設部３２の穿設本体部３２０に沿って上下方向（穿設本体部３２０が延びる方向）に移動できるように図示されない昇降手段を介して載置台７０に固定されている。溶着部３１が上下方向に移動すると、穿設本体部３２０が、溶着本体部３１０の孔部３１３を挿通するように溶着部３１に対して相対的に移動する。

初期状態の受け治具３０では、溶着部３１は、図示されない昇降手段により、上方へ持ち上げられた状態となっている。この初期状態の受け治具３０では、穿設本体部３２０の先端位置（刃部３２２の先端位置）が、当接面３１２の位置以下となるように設定されている。つまり、初期状態の受け治具３０では、穿設本体部３２０は、溶着部３１内（溶着本体部３１０内）に退避して収容された状態となっている。なお、受け治具３０上に繊維基材２Ａがセットされる場合や、加工対象部位Ｘ１における１回目の加工処理が行われる場合には、受け治具３０は、初期状態となっている。

これに対し、突出状態の受け治具３０では、溶着部３１が、図示されない昇降手段により、下降して、穿設本体部３２０の先端からなる刃部３２２が、当接面３１２よりも上方（ホーン２１側）に突出した状態となる。なお、溶着部３１を昇降させる前記昇降手段は、スプリングや流体圧シリンダ等の公知の駆動機構等によって構成される。また、昇降手段は、上述した制御部５０からの指令に基づいて作動する。

加工対象部位Ｘ１における１回目の加工処理において、受け治具３０は、図５に示されるように、初期状態となっており、溶着部３１が、図示されない昇降手段により、上方に持ち上がった状態となっている。そして、受け治具３０上に載置されている繊維基材２Ａ同士の端部２ｃ（加工対象部位Ｘ１）は、ホーン２１の先端面２１ａと当接面３１２との間で挟まれて加圧されながら、ホーン２１より所定の超音波振動を受ける。すると、繊維基材２Ａの所定部分が適度に溶融し、繊維基材２Ａ同士が重なり合った部分が互いに溶着（面溶着）される。

図６は、繊維基材２Ａ同士が互いに面溶着された状態を模式的に表した説明図である。１回目の加工処理により、繊維基材２Ａ同士が重なり合った端部２ｃ（加工対象部位Ｘ１）を、ホーン２１と溶着部３１の当接面３１２との間で挟み付けつつ、所定の振動条件で超音波加工すると、各繊維基材２Ａの表面同士が互いに接触する部分（以下、接触部分）２００を中心とした部分２０１が選択的に溶融し、その部分２０１が最終的に固化して、繊維基材２Ａ同士が互いに溶着（面溶着）される。本明細書では、前記部分２０１を特に固化部分２０１と称する。固化部分２０１は、平面視した際に、ホーン２１の先端面２１ａ及び受け治具３０の当接面３１２の形状に倣ったような四角形状をなし、加工対象部位Ｘ１において平面状に広がった形をなしている。このような固化部分２０１が加工対象部位Ｘ１に設けられることで、加工対象部位Ｘ１に、最終製品（ストラップベルト１、ベルト部２）の使用時に耐え得る適度な剛性が確保される。固化部分２０１は、繊維基材２Ａ同士が重なり合った部分の総厚みに対して、４０％〜６０％程度の厚みを有する。

なお、固化部分２０１の外側には、繊維基材２Ａにおける繊維状の樹脂（縦糸及び横糸からなる織物状の樹脂）が残される。繊維状の樹脂が残された外側部分を、特に、繊維部分２０２と称する。超音波加工後に、繊維部分２０２が加工対象部位Ｘ１に残されると、加工対象部位Ｘ１（ベルト部２の端部２ｃ）に繊維基材２Ａの柔軟性が残されることになる。

繊維基材２Ａが単層状ではなく、本実施形態のように折り返されて２層以上の状態となっていると、互いに織り込まれていない繊維基材２Ａの接触部分２００に、極僅かな隙間（空気層）が形成される。すると、その隙間の周辺部分が選択的に超音波溶着され、加工対象部位Ｘ１に上記のような固化部分２０１と繊維部分２０２とが形成されると推測される。

なお、加工対象部位Ｘ１における１回目の加工処理では、制御部５０からの指令により、ＸＹＺ移動機構６０が作動して、ホーンユニット２０が初期位置から受け治具３０（当接面３１２）に向かって接近し、ホーン２１の先端面２１ａが、溶着部３１の当接面３１２との間で挟むように加工対象部位Ｘ１を上面２ｆ側から圧接する。

また、その際、制御部５０からの指令により、電力供給部４０が作動し、ホーン２１が所定時間、所定の超音波振動を出力して、加工対象部位Ｘ１が図６に示されるように面溶着される。なお、１回目の加工処理の後、制御部５０からの指令により、ＸＹＺ移動機構６０が作動して、ホーンユニット２０が初期位置へ戻される。

次いで、加工対象部位Ｘ１における２回目の加工処理について説明する。図７は、加工対象部位Ｘ１の２回目の加工処理において、加工対象部位Ｘ１に孔部２ｄを形成する超音波加工装置１０の部分断面図である。

２回目の加工処理は、受け治具３０の穿設部３２とホーン２１とを利用して、１回目の加工処理で繊維基材２Ａ同士が溶着された加工対象部位Ｘ１（端部２ｃ）の中央部分（平面視した際の中央部分）に、孔部２ｄを形成するものである。

２回目の加工処理と１回目の加工処理とでは、同じ受け治具３０が利用される。ただし、２回目の加工処理では、前記昇降手段が作動して、受け治具３０が図７に示されるような突出状態となる。つまり、受け治具３０の溶着部３１が下降し、穿設本体部３２０の先端からなる刃部３２２が当接面３１２から上方に向かって突出した状態となる。このように、２回目の加工処理に備えて、前記昇降手段が作動し、受け治具３０の状態が変化する。

２回目の加工処理の際、制御部５０からの指令により、ＸＹＺ移動機構６０が作動して、ホーンユニット２０が初期位置から受け治具３０（穿設本体部３２０の刃部３２２）に向かって接近し、ホーン２１の先端面２１ａが、穿設本体部３２０の刃部３２２との間で挟むように加工対象部位Ｘ１を上面２ｆ側から圧接する。

また、その際、制御部５０からの指令により、電力供給部４０が作動し、ホーン２１が所定時間、所定の超音波振動を出力して、加工対象部位Ｘ１に孔部２ｄが形成される。

穿設本体部３２０の刃部３２２が加工対象部位Ｘ１の中心に裏面２ｅ側から圧接されると、刃部３２２付近の加工対象部位Ｘ１が溶融し、その溶融した部分を刃部３２２が貫通してホーン２１の先端面２１ａに当接する。すると、加工対象部位Ｘ１は、刃部３２２によって円形状に刳り抜かれ、加工対象部位Ｘ１に孔部２ｄが形成される。このようにして、加工対象部位Ｘ１に貫通状の孔部２ｄが形成される。

２回目の加工処理では、加工対象部位Ｘ１のうち、刃部３２２付近のみが溶融するため、孔部２ｄが形成された後でも、加工対象部位Ｘ１には、多くの繊維部分２０２が残されることになる。このように、繊維部分２０２が端部２ｃ（加工対象部位Ｘ１）に残されるため、最終的な繊維加工製品（ベルト部２）に繊維基材２Ａの柔軟性が残されることになる。

また、加工対象部位Ｘ１には、上述したように繊維状の樹脂が溶融して固化した固化部分２０１が形成されているため、孔部２ｄは、固化部分２０１で囲まれた状態となっており、加工対象部位Ｘ１の孔部２ｄ周縁が、固化部分２０１により強化されている。そのため、例えば、最終製品（ストラップベルト１）の使用時に、孔部２ｄ内に軸上の部材が挿入された状態で、ベルト部２が引っ張られても、孔部２ｄが広がることや、孔部２ｄ周辺が破壊されること等が防止される。

また、加工対象部位Ｘ１に固化部分２０１が形成されていると、２回目の加工処理の際に、加工対象部位Ｘ１の姿勢を維持し易く、加工対象部位Ｘ１の所定個所に、孔部２ｄを形成し易くもなっている。

なお、刃部３２２が加工対象部位Ｘ１を刳り抜くことで生じた基材屑２１０は、自重で落下して、刃部３２２の内側から、穿設部３２の内側（穿設本体部３２０の内側）を通って外部へ排出される。穿設部３２の内側（穿設本体部３２０の内側）を通った基材屑２１０は、載置台７０に設けられた貫通孔７０ｂを通過して、図示されない捕集袋に集められる。他の実施形態においては、貫通孔７０ｂの外部から吸引して基材屑２１０を、外部に排出してもよい。

本実施形態の場合、穿設本体部３２０の刃部３２２が、上述したように、先端側から後端側に向って外径が大きくなるように傾斜した環状の傾斜面３２２ａを備えており、この傾斜面３２２ａを利用して、穿設本体部３２０の先端（刃部３２２）を尖らせている。そして、穿設本体部３２０の内側には、上下方向において内径が同一である真っ直ぐに延びた３２０ａが形成されている。そのため、穿設本体部３２０の内側が縮径するような構成となっておらず、基材屑２１０が刃部３２２の内側で引っ掛かって、穿設本体部３２０内で滞留することが防止されている。

なお、２回目の加工処理の後、制御部５０からの指令により、ＸＹＺ移動機構６０が作動して、ホーンユニット２０が初期位置へ戻される。また、制御部５０からの指令により、昇降手段（不図示）が作動し、受け治具３０が、突出状態から初期状態へ戻される。

その後、押え手段９４を退避させて、受け治具３０等から繊維基材２Ａを取り出すと、繊維基材２Ａの柔軟性が残るように繊維基材２Ａ同士が重なり合った部分（端部２ｃ）が溶着され、かつ繊維基材２Ａ同士が重なり合った部分（端部２ｃ）に貫通状の孔部２ｄが形成されたベルト部２（繊維加工製品）が得られる。

以上のように、本実施形態の超音波加工装置１０によれば、使用に耐え得る剛性を確保すると共に繊維基材２Ａの柔軟性が残るように繊維基材２Ａ同士が重なり合った部分を溶着し、かつ繊維基材２Ａ同士が重なり合った部分に貫通状の孔部２ｄを形成することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態の受け治具３０は、溶着部３１が上下方向に移動し、かつ穿設部３２が所定の高さ位置に固定されることによって、初期状態から突出状態に変形する構成となっていたが、本発明はこれに限られず、例えば、反対に、溶着部の位置が固定され、穿設部が上下方向に移動するように構成されてもよいし、溶着部及び穿設部の双方が互いに移動する構成とされてもよい。ただし、受け治具３０は、上記実施形態のように、溶着部３１が上下方向に移動し、かつ穿設部３２が所定の高さ位置に固定されることが好ましい。受け治具３０がこのような構成であると、穿設部３２の高さ位置（刃部３２２の高さ位置）を設定し易くなり、刃部３２２が１回目の加工処理後（溶着後）の加工対象部位Ｘ１を、不要に持ち上げること等が防止され、刃部３２２を加工対象部位Ｘ１の所定個所（孔部２ｄを形成する個所）に対して確実に当接させ易くなる。

（２）上記実施形態において、受け治具３０は、載置台７０に対して取り付け及び取り外しが可能な構造してもよい。このような構成とすることで、受け治具３０が摩耗等によって交換が必要となった場合に、新たな物に取り換え易くなる。

（３）上記実施形態において、ＸＹＺ移動機構６０により、ホーン２１が受け治具３０等に対して相対的に接近又は離間するようにホーン２１（ホーンユニット２０）を移動させていたが、他の実施形態においては、載置台７０側を移動させることにより、ホーン２１が受け治具３０等に対して相対的に接近又は離間するように構成してもよい。

（４）上記実施形態では、ストラップベルトのベルト部を加工するものであったが、本発明はこれに限られず、繊維基材を使用する他の物を加工するものであってもよい。

（５）上記実施形態では、所定の長さ分だけ繊維基材の端部を折り返した部分を加工対象部位Ｘ１としていたが、他の実施形態においては、繊維基材を２つ折りにして端部同士を重ね合せた部分を、加工対象部位としてもよい。

（６）上記実施形態では、受け治具３０の穿設本体部３２０は、円筒状であったが、本発明はこれに限られず、加工対象部位Ｘ１に形成される孔部の形に応じた形状の筒状体であればよい。

１…ストラップベルト、２…ベルト部、２ｂ…取付孔、２ｄ…孔部（固定孔）、２ｇ…被取付部、２Ａ…繊維基材、２Ｂ…ゴムバンド、２００…接触部分、２０１…固化部分、２０２…繊維部分、３…バンドル部、１０…超音波加工装置、２０…ホーンユニット、２１…ホーン、２２…ブースター、２３…振動子、３０…受け治具、３１…溶着部、３１０…溶着本体部、３１２…当接面、３２…穿設部、３２０…穿設本体部、３２２…刃部、３２２ａ…傾斜面、４０…電力供給部、５０…制御部、６０…ＸＹＺ移動機構（移動機構）、７０…載置台、７０ａ…載置面、Ｘ１…加工対象部位

Claims (2)

1. 繊維基材を折り返して前記繊維基材同士が重なり合った部分からなる加工対象部位が載せられる受け治具と、
   超音波振動を出力する振動子と、前記振動子により振動し、前記受け治具との間で前記加工対象部位を加圧しながら超音波加工するホーンとを有するホーンユニットとを備える超音波加工装置であって、
   前記受け治具は、
   前記加工対象部位に当接する当接面を有し、前記ホーンとの間で前記加工対象部位を挟み付けて、前記繊維基材同士の接触部分を選択的に溶着する溶着部と、
   前記当接面を貫通するように前記溶着部に対して相対的に移動可能な筒状をなし、先端からなる刃部が、前記当接面から突出した状態で溶着後の前記加工対象部位を前記ホーンとの間で挟みつつ刳り抜くことで前記加工対象部位に孔部を形成し、かつ前記当接面が前記ホーンとの間で前記加工対象部位を挟み付けている状態では、前記刃部が前記当接面から突出しないように前記溶着部内に退避する穿設部と、を有し、
   前記刃部は、前記溶着部が下降することで、溶着後の前記加工対象部位に当接することを特徴とする超音波加工装置。
2. 前記刃部は、先端側から後端側に向って外径が大きくなるように傾斜した環状の傾斜面を有し、前記刃部が前記加工対象部位を刳り抜くことで生じた基材屑が、前記刃部の内側から前記穿設部の内部を通って前記穿設部の外部に排出される請求項１に記載の超音波加工装置。

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