JPH03494A - 超音波溶着方法および超音波ホーンならびに超音波溶着体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｃｆｆ１業上の利用分野〕 本発明は超音波振動によりワークである複数の部材の当
接部を溶着する超音波溶着方法およびこの溶着方法に使
用する振動子である超音波ホーン並びにとの溶着方法に
よって溶着された超音波溶着体に関する。

〔従来技術および発明の解決しよるする課題〕超音波溶
着とは、１５〜２０ＫＨｚの超音波振動を振動子である
ホーンを介してワークに伝達し、圧接状態とされたワー
ク所定部位を発熱溶融させて溶着するものである。そし
て自動車用ランプの前面レンズにリフレックスリフレク
タ−を取着−体化する場合にもこの超音波溶着技術が利
用されている。

第７図はテール＆ス１−ツブランプ２とターンシグナル
ランプ７とが一体化されたリアコンビネーションランプ
１の正面図で、第８図は第７図に示す線■−■断面図で
ある。これらの図に示されるように、リフレックスリフ
レクタ−８は、テール＆ストップランプ２の前面レンズ
３の表側に形成された凹部４に、超音波溶着により溶着
一体化されている。リフレックスリフレクタ−８は、第
９図に示されるようにレンズ領域８ａの内側にレンズカ
ット９が施されており、このレンズカット９の臨界角を
利用して光を入射方向に反射する植造となっている。そ
して、このレンズカット９に水滴やほこりが付着すると
、この臨界角が変化し適正な反射機能が阻害される。こ
のためリフレックスリフレクタ−の内側（レンズカット
形成側）は密閉状態とされることが必要で、リフレック
スリフレクタ−の枠状脚部８ｂと凹部４の底面壁５とを
超音波溶着により溶着し、リフレックスリフレクタ−８
の内側空間の密閉を確保している。なお溶着部は符号８
ｄで示されている。

そしてこのリフレックスリフレクタ−８をレンズ３の凹
部４内に超音波溶着する従来の方法としては、第１０図
に示されるように、受け台１１を用いてリフレックスリ
フレクタ−８を下方から担持してワーク（リフレックス
リフレクタ−８および前面レンズ３の凹部底面壁５）を
支持し、溶着予定部位に対応する領域に振動子であるホ
ーン１０を押し当てる。リフレックスリフレクタ−の脚
部８ｂの先端には突条８ｃが脚部端面に沿って形成され
ており、溶着予定部位はホーン１０と受け具１１とによ
って所定の圧力で上下方向にクランプされた状態となっ
ている。この状態でホーン１０を介してワークに超音波
振動を伝達し、溶着予定部位が互いに叩きあい発熱溶融
し溶着される。

なお符号１２は超音波発振機、符号１４は電気的信号を
機械的振動に変換し、振動を増幅するブースターである
。

しかし前記した従来の超音波溶着方法では、第１１図に
示されるように、振動エネルギーがワｉりである凹部底
面壁５の中央部６に集中する。第５図符号５ｂで示す帯
状の領域は、ホーン１０に当接して超音波振動が直接伝
達される領域（ワークとの当り面）であり、図中内側に
向かう矢印は領域５ａに伝達された超音波振動による振
動エネルギーＡの底面壁５内における伝播方向を示す。

さらに凹部底面壁中央部６は、第１０図に示されるよう
にホーン１０の下端面から離間しており、自由に振動で
きるためここに共振が生じる。このため凹部底面壁中央
部６が発熱溶融し、ここに孔が開いてしまうという問題
があった。従って従来では凹部底面壁５の板厚を、共振
が生じない十分な厚さとして中央部６に孔が開くのを防
止していた。

またリフレックスリフレクタ−８に入射した光は、第９
図に示されるようにレンズ領域８ａの板厚間を往復する
ため、レンズ領域８ａの板厚が厚いとそれだけ光は減衰
し畠射光の光量が低下する。

したがってリフレックスリフレクタ−では光量確保のた
めにレンズ領域８ａの板厚をできるだけ薄くすることが
のぞましい。しかしレンズ領域８ａの板厚ｔ工が薄いと
、高温雰囲気下においてリフレックスリフレクタ−裏側
の密閉空間が熱膨張し、剛性の低いレンズ領域８ａが第
１２図仮想線で示されるように膨らみ、このためレンズ
カット９の臨界角が変化し、適正なりフレフタ−として
の反射作用を営まないどう不具合がある。このため第１
３図に示されるように、レンズ領域８ａに対向する凹部
底面壁５の板厚ｔ２を、リフレックスリフレクタ−のレ
ンズ領域８ａの板厚ｔ□よりも薄くし、リフレックスリ
フレクタ−の裏側密閉空間が熱膨張するときは凹部底面
壁５側が膨らんでリフレックスリフレクタ−のレンズ領
域８ａ側の変形を防ぐようになっている。しかしこのよ
うにリフレックスリフレクタ−装着用の凹部底面壁５の
板厚ｔ２を薄くすると、リフレックスリフレクタ−を超
音波溶着する際に底面壁中央部６に孔が更に開き易くな
るという問題が生しる。

このような種々の問題に対する従来の第１の対策方法と
しては、四部４の底面壁５の板厚Ｌ２を。

リフレックスリフレクタ−のレンズ領域８ａの板厚し、
よりも薄いが、超音波溶着体に孔が開かない程度の板厚
にしていた。

また従来の第２の対策方ｆムとしては、リフレックスリ
フレクタ−の超音波溶着に際して、振動エネルギーが集
中する凹部底面壁５の略中央部６に予め孔を形成してお
き、超音波＋８着時の振動エネルギーの集中をな（す。

そして、リフレックスリフレクタ−を超音波溶着した後
に、リフレックスリフレクタ−の内側の空間を密閉する
ため、孔に閉塞部材を配しこの閉塞部材を孔周縁部に超
音波溶着していた。

しかし前記した第１の従来方法では、リフレックスリフ
レクタ−８での反射光の光址が十分ではないという問題
があった。また第２の従来方法では、超音波溶着工程を
２回必要とし、非常に作業性が悪いという問題があり、
新たな超音波溶着工程が希求されていた。

本発明は前記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、
その目的は作業性良好にしてワークの表面に孔が開くと
いう不具合のない超音波溶着方法およびこの超音波溶着
方法に使用する超音波ホーンならびに超音波溶着体を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、請求項（１）に係る超音波
溶着方法においては、ワークの溶着予定部位に対応する
ワーク表面所定領域に振動子であるホーンを圧接状態に
保持し、ホーンを介してワークに超音波振動を伝達して
ワークの所定部位を溶着する超音波溶着方法において、
振動エネルギーが集中して欠陥が生じるおそれのある。

ホーンとの当り面近傍のワーク表面所定領域をホーンに
接触させて超音波溶着するようにしたものである。

また請求項（２）に係る超音波ホーンにおいては、受け
具に担持されたワークの溶着予定部位に対応するワーク
表面所定領域に圧接状態に保持されて、ワークに超音波
振動を伝達する振動子である超音波ホーンにおいて、前
記ホーンのワークとの当り面形成側に、振動エネルギー
が集中して欠陥が生じるおそれのある、ホーンとの当り
面近傍のワーク表面所定領域に接触する突起部を形成す
るようにしたものである。

また請求項（３）に係る超音波溶着体においては、ワー
クのＩ溶着ｐ定部位に対応するワーク表面所定領域が振
動子であるホーンに圧接状態に保持され、ホーンを介し
て伝達される超音波振動によりワークの所定部位が溶着
された超音波溶着体であって、振動エネルギーが集中し
て欠陥が生じるおそれのある。ホーンとの当り面近傍の
ワーク表面所定領域をホーンに接触させて超音波溶着す
るようにしたものである。

〔作用〕

ワーク表面所定領域に伝達された超音波振動による振動
エネルギーは、溶着予定部位を互いに叩き合わせ、発熱
溶融させてここを溶着するが、振動エネルギーの一部は
第３図符号Ａに示されるようにワーク表面領域を伝播す
る。しかしこの振動エネルギーＡが集中しようとするワ
ーク表面所定領域はホーンに接触して、ホーンから超音
波振動が伝達されている。このため第３図符号Ｂに示さ
れるように別の振動エネルギーがワーク表面領域を伝播
し、振動エネルギーＡと相殺しあい、この結果振動エネ
ルギーは減哀し分散する。さらに振動エネルギーが集中
するおそれのある領域がホーンに当接しているため、こ
の領域はホーンと一体に振動し、ここにおいて共振は生
じない。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明す机 第１図〜第５図は本発明の第１の実施例を示すもので、
第１図は自動車用テール＆ストップランプの前面レンズ
にリフレックスリフレクタ−を超音波溶着する方法を説
明する説明図で、第２図は振動子である超音波ホーンを
底面側から見た斜視図、第３図はワークの表面領域にお
ける振動エネルギーの伝播の様子を説明する説明図で第
１１図に対応する図である。第４図はこの実施例の方法
で溶着されたリフレックスリフレクタ−周辺部の断面図
、第５図はりフレックスリフレクタ−周辺部を底面側か
ら見た斜視図である。なおこの実施例において、第７図
〜第１３図に示す従来例と同一の部分については同一の
符号を付すことにより、その重複した説明は省略する。

これらの図おいて、符号８は前面レンズ３の表側に形成
された凹部４の底面壁５に溶着さ、れたリフレックスリ
フレクタ−で、このリフレックスリフレクタ−８はレン
ズ領域８ａの板厚し、が従来技術の場合よりも薄く形成
されており、それだけ大きな光景の反射光が確保されて
いる。このリフレックスリフレクタ−８は、枠状脚部８
ｂの先端部全周域が符号８ｄで示される溶着部において
前面レンズ３の凹部底面壁５に一体化されており、レン
ズ領域８ａの内側空間の密閉が確保されて、レンズ領域
裏側への水滴や埃の侵入が防止されている。また凹部底
面壁Ｓの板厚は、溶着部８ｄ位置を境に異なっている。

即ち、溶着部８ｄ位置より内方の領域５ａの板厚Ｌ４は
、リフレックスリフレクタ−のレンズ領域８ａの板厚し
、よりも薄くされて、リフレックスリフレクタ−のレン
ズ領域８ａよりも剛性が低くされており、これによって
内側密閉空間の熱膨張によるレンズ領域８ａ側の変形に
よる不具合を抑制している。一方、溶着部８ｄ位置より
外方の領域５ｂの板厚ｔ、はホーン１０の当たり而１０
ｂに圧接されて超音波振動が直接伝達される領域であり
、この振動の伝達に十分耐えられるＢさとさＪしている
。

符号１０は振動子である矩形体形状の超音波ホーンで、
下端面１０ａはワークである前面レンズ３の凹部底面壁
５に整合する大きさとされており、第２図仮想線で示す
帯状の枠領域は、四部底面壁５の外方領域５ｂと接触し
てここに超音波振動を伝達する当たり面１０ｂとなって
いる９またホーンの下端面１０ａの中央部には、前面リ
ンス３側の凹部底面壁５の深さ、即ち底面壁５ａと５ｂ
の段差（ｊｓ　　ｊ４）相当の高さを有する突起部１゜
Ｃが形成されている。この突起部１０ｃの先端面は平坦
面とされおり、ホーンの当たり面１０ｂが第１図に示さ
れるようにワークに圧接状態とされると、この突起部１
０ｃの先端面もワークの底面壁内方領域５ａに密着する
ようになっている。

この突起部１０ｃは、超音波振動による振動エネルギー
が凹部底面壁５の中央部に集中することを妨げるととも
に、四部底面壁５の共振を防止するように作用する。即
ち、ホーン１０の当たり面１０ｂから超音波振動がワー
クのホーン当接面である凹部底面壁外方領域５ｂに伝達
され、この時振動エネルギーは第３図矢印Ａに示される
ように、底面壁外方領域５ｂから中央に向かって伝播す
る。

しかし底面壁内方領域５ａの中央部にはホーンの突起部
１０ｃによって超音波振動が伝達され、この振動エネル
ギーが第３図矢印Ｂのように中央部から放射状に伝播し
、中央に向かう振動エネルギーＡと相殺しあい、この結
果底面壁内方領域Ｓａ内における振動エネルギーが減衰
する。また底面壁内方領域５ａの中央部は、ホーンの突
起部１０Ｃと一体に振動するので、共振を生じることも
ない。このため突起部１０ｃを１個設けるだけで。

従来問題となっていた超音波溶着におけるワークの孔開
きを防止することができる。なおこの突起部１０ｃの大
きさ（先端面の表面＋Ｊりは、発明者等の実験によると
底面壁内方領域５ａの大きさ（Ｆｆｆｆ植）の約１／１
０が望ましい。

次にリフレックスリフレクタ−８を超音波溶着する手順
を説明する。

先ず第１図に示されるように、受け具１１にょリフレッ
クスリフレクタ−８を担持するとともに、ホーン１０を
下降させて凹部底面壁５とリフレックスリフレクタ−の
脚部先端部間に所定の圧力が作用する状態とする。次い
で超音波発振機を作動させ、ホーン１ｏを介して超音波
振動をワーク側に伝達する。ホーンの当たり面１０ｂが
ら伝達された超音波振動により、圧力の高い四部底面壁
外方領域５ｂとりフレックスリフレクタ−脚部先端突条
部８ｃｌｌｊにおいて部材が叩きあい発熱溶融して溶着
する。なおこのとき四部底面壁５内において、ホーンの
当たり面１０ｂがら伝達された超音波振動による振動エ
ネルギーＡは第３図に示されるように周辺部から中央部
に向かうが、凹部底面壁の内方領域５ａの中央部からは
突起部１０Ｃから伝達された超音波振」すＪによる振動
エネルギーＢが周辺部に向かう。そして再振動エネルギ
ーＡ、Ｂは互いに相殺しあい減衰し、かつ分散する。

また底面壁内方領域５ａの中央部はホーン側突起部１０
ｃと一体に振動し、共振も生じないので、従来のように
振動エネルギーが一点に集中し、さらにここに共振が発
生して発熱溶融により孔が開く等の不具合ない。

このため凹部底面壁５を従来よりも薄くしたとしても、
超音波溶着によって孔が開くこともない。

従ってリフレックスリフレクタ−のレンズ領域８ａの板
厚を従来より更に薄くでき、リフレックスリフレクタ−
８の反射光の光量を大きなもとすることができる。

第６図は超音波ホーンの他の実施例を示すものである。

前記した第１の実施例では、ホーン１０側にワークと接
触する突起部１０ｃを形成していたが、この実施例では
ホーンの下端面１０ａを平坦形状とし、ワークの（１ｇ
厚の四部底面壁内方領域５ａにホーンの下端面１０ａに
当接する突起部５Ｃを形成した構造で、突起部５ｃは底
面壁内方領域５ａの中央部に設けられている。この実施
例においても超音波溶着時に超音波振動がワークの凹部
底面壁内方領域５ａの中央部に伝達されるので、前記し
た第１の実施例と同様、凹部底面壁５に孔が開く等の不
具合がない。また本実施例では凹部底面壁５に突起部５
Ｇが形成されているため、１１ｑ記第１の実施例のよう
にワークの形状にあわせてホーンの形状を変える必要が
ないことから１つのホーンで種々のワークを溶着できる
という利点がある。

なお前記した実施例では凹部底面壁Ｓの周辺領域全域を
溶着する場合について説明したが、本発明方法は溶着部
が前記したような閉じた領域以外の場合にも適用でき、
例えば溶着予定部が連続しておらず所定比＃１ｉｉｉｌ
Ｉすれて形成されているような場合で、溶着予定部間に
薄板状領域が形成されているワークを超音波溶着する場
合にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明かなように、本発明によれば。

溶着予定部位に対応するワーク表面領域に伝達された超
音波振動による振動エネルギーがワークの溶着予定部位
を叩き合わせ、発熱溶融させてここを溶着する。そして
この振動エネルギーはワーク表面領域を伝播して所定領
域に集中しようとするが、この集中しようとするワーク
表面所定領域に伝達された超音波振動による別の振動エ
ネルギーと相殺しあい減衰し、かつ分散する。さらに振
動エネルギーが集中するおそれのある領域はホーンに当
接しているため、ここにおいて共振は生じない。したが
ってたとえワーク表面領域が薄板の場合であっても孔が
開く等の欠陥を発生させることなくワークを超音波溶着
することができる。特に本発明はりフレックスリフレク
タ−の自動車用油面レンズへの溶着に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を自動車用ランプであるリヤコンビネー
ションランプの前面レンズとりフレックスリフレクタ−
との溶着に適用した実施例を説明する説明図、第２図は
超音波ホーンの当たり面側の斜視図、第３図はワークで
ある前面レンズの凹部底面壁における振動エネルギーの
伝播の様子を説明する説明図、第４図は本実施例方法に
よって超音波溶着されたりフレックスリフレクタ−周辺
部の断面図、第５図はりフレックスリフレクタ−周辺部
を裏側から□見た斜視図、第６図は超音波ホーンの他の
実施例方法の説明図、第７図は自動車用リヤコンビネー
ションランプの正面図、第８図は超音波溶着された従来
−のりフレックスリフレクタ−周辺部の断面図、第９図
はりフレックスリフレクタ−の光の反射作用を説明する
説明図、第１する場合のワーク表面における振動エネル
ギーの伝播の様子を説明する説明図、第１２図および第
１３図はりフレックスリフレクタ−の変形を説明する説
明図である。 ５・・・ワークである前面レンズのりフレックスリフレ
クタ−装着用四部底面壁、 ５ａ・・・底面壁内方領域。 ５ｂ・・・底面壁外方領域、 ５ｃ・・・ワーク側の突起部、 ８・・・ワークであるリフレックスリフレクタ−８ｄ・
・・溶着部、 １０・・・振動子である超音波ホーン、１０ｂ・・・ホ
ーンのワークとの当たり面。 １０ｃ・・・ホーン側の突起部、 Ａ、Ｂ・・・振動エネルギー 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 Φ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークの溶着予定部位に対応するワーク表面所定
   領域に振動子であるホーンを圧接状態に保持し、ホーン
   を介してワークに超音波振動を伝達してワークの所定部
   位を溶着する超音波溶着方法において、振動エネルギー
   が集中して欠陥が生じるおそれのある、ホーンとの当り
   面近傍のワーク表面所定領域をホーンに接触させて超音
   波溶着することを特徴とする超音波溶着方法。
2. （２）受け具に担持されたワークの溶着予定部位に対応
   するワーク表面所定領域に圧接状態に保持されて、ワー
   クに超音波振動を伝達する振動子である超音波ホーンに
   おいて、前記ホーンのワークとの当り面形成側には、振
   動エネルギーが集中して欠陥が生じるおそれのある、ホ
   ーンとの当り面近傍のワーク表面所定領域に接触する突
   起部が形成されてなることを特徴とする超音波ホーン。
3. （３）ワークの溶着予定部位に対応するワーク表面所定
   領域が振動子であるホーンに圧接状態に保持され、ホー
   ンを介して伝達される超音波振動によりワークの所定部
   位が溶着された超音波溶着体であって、振動エネルギー
   が集中して欠陥が生じるおそれのある、ホーンとの当り
   面近傍のワーク表面所定領域がホーンに接触されて超音
   波溶着されたことを特徴とする超音波溶着体。