JPH06134866A - 超音波溶着法 - Google Patents

超音波溶着法

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JPH06134866A
JPH06134866A JP4315960A JP31596092A JPH06134866A JP H06134866 A JPH06134866 A JP H06134866A JP 4315960 A JP4315960 A JP 4315960A JP 31596092 A JP31596092 A JP 31596092A JP H06134866 A JPH06134866 A JP H06134866A
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ultrasonic welding
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条治 春日井
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義博 梛野
Hiroyuki Hagano
博之 波賀野
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本超音波溶着法は、超音波溶着した部分から
バリが出ない。 【構成】 超音波溶着法では、ケース本体２０の稜線部
１２３を上蓋体６０の上内周テーパ面１３３に突き合わ
せて超音波振動を与える。該超音波振動によるエネルギ
は、熱エネルギに変えられて上記稜線部１２３及び上内
周テーパ面１３３の一部を溶融し、この溶融した樹脂に
よりケース本体２０と上蓋体６０とを溶着する。稜線部
１２３の近傍には、間隙Ｂを介して該突起の容積とほぼ
同じかそれ以上の容量の樹脂溜まりＣが設けられている
から、該樹脂溜まりＣ上記溶融した樹脂が溜まる。ま
た、樹脂溜まりＣの出口側には堰となる間隙Ｄが設けら
れており、該間隙Ｄにより樹脂溜まりから樹脂が流出す
ることを止める。よって、溶融した樹脂は、ケース本体
２０と上蓋体６０の接合面以外の部分に流出してバリと
ならない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の熱可塑性樹脂部
材を超音波で溶着する超音波溶着法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の超音波溶着法は、熱可塑
性樹脂からなる複数の部材を高い気密性で溶着する方法
として知られている。この溶着工程について図５及び図
６を用いて説明する。図５及び図６は溶着する２つの部
材の接合部分を示し、図５が溶着前を、図６が溶着後を
示す。第１部材２１０及び第２部材２２０は、熱可塑性
樹脂からなる部材であり、第１部材２１０には、接合面
２１２の隅部にテーパ面２１４が形成されており、一
方、第２部材２２０には、該テーパ面２１４に突き合わ
された鋭利な稜線部２２４が形成されている。
【０００３】超音波溶着をするには、超音波装置に、上
記第１部材２１０のテーパ面２１４に、第２部材２２０
の稜線部２２４を突き合わせた状態に位置決めし、図示
しないホーンを介して矢印方向から押圧しながら超音波
振動を与える。超音波振動によるエネルギーは熱エネル
ギーに変えられて上記テーパ面２１４及び稜線部２２４
を溶融する。このとき、接合面２１２と接合面２２２と
の間隙Ｅは、両部材２１０，２２０に加えられている押
圧力により狭められるから、溶融した樹脂は、接合面２
１２と接合面２２２との間隙に広がって、図６に示すよ
うに両部材２１０，２２０が溶着される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法に
よれば、超音波振動により溶融した樹脂は、接合面２１
２と接合面２２２との間に介在するほか、余った部分が
接合面２１２と接合面２２２の端面からはみ出してバリ
ＢＲとなる。このようなバリＢＲは、外部から見える箇
所に形成されたときには、製品の見栄えを損なうから切
削除去されればよいが、一方、製品のケース内部に形成
されたときには、既に溶着されて封止されているから、
切削除去することができず、内部の機能を損なう原因と
なっていた。
【０００５】本発明は、上記従来の技術の問題を解決す
るものであり、超音波溶着した部分から内部にバリが出
ない超音波溶着法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた本発明は、熱可塑性樹脂からなり接合面を有
する第１部材又は第２部材を有し、該接合面のいずれか
一方に鋭利部を設け、該鋭利部と他方の接合面とを突き
合わせて超音波振動を与えることにより第１部材と第２
部材とを溶着する超音波溶着法において、第１部材又は
第２部材における上記鋭利部の近傍に、超音波振動によ
り溶融する樹脂の容積とほぼ同じかそれ以上の容量の樹
脂を溜める樹脂溜まりを形成すると共に、樹脂溜まりの
出口側に該溶融した樹脂を樹脂溜まりから流出すること
を止める堰を形成したことを備えたことを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明の超音波溶着法では、第１部材又は第２
部材に設けた鋭利部と接合面とを突き合わせて超音波振
動を与える。該超音波振動によるエネルギは、熱エネル
ギに変えられて上記鋭利部及び接合面を溶融し、該溶融
した樹脂により第１部材と第２部材とを溶着する。この
とき、鋭利部の近傍には、該溶融する樹脂の容積とほぼ
同じかそれ以上の容量の樹脂溜まりが設けられているか
ら、該樹脂溜まりに溶融した樹脂が溜まる。また、樹脂
溜まりの出口側には堰が設けられており、該堰により樹
脂溜まりから樹脂が流出することが止められる。よっ
て、溶融した樹脂は、第１部材と第２部材の接合面以外
の内部に流出してバリとならない。
【０００８】
【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。
【０００９】図１は本発明の一実施例に係る超音波溶着
法を、ケースと蓋体との接合に好適に実施できる双方向
弁を示す断面図である。双方向弁１０は、燃料タンクと
キャニスタとの間に接続されて、燃料タンクの蒸気圧の
上昇及び下降に伴う燃料タンクの保護のために用いられ
るものである。
【００１０】本実施例に係る超音波溶着法を説明する前
に、双方向弁１０の概略構成及び動作について説明す
る。上記双方向弁１０は、ケース本体２０を上蓋体６０
及び下蓋体７０により封止すると共に、ケース本体２０
内に形成された内室５０内に、チェック弁８０及びダイ
ヤフラム弁９０を収納することにより構成されている。
上記ケース本体２０は、上部開口２４を有する上部拡張
部２２と、下部開口４４を有する下部拡張部４２を備
え、上部開口２４及び下部開口４４を上蓋体６０及び下
蓋体７０で後述する超音波溶着法により封着している。
【００１１】また、ケース本体２０は、上部拡張部２２
と下部拡張部４２との間に側壁部２８を備えており、こ
の側壁部２８には、タンク側流路３２Ｔを有するタンク
側管路部３０Ｔ及びキャニスタ側流路３２Ｃを有するキ
ャニスタ側管路部３０Ｃが突設されている。さらに、ケ
ース本体２０内には、内室５０をチェック弁室８８と中
内室５２に区画する隔壁部４８が形成されている。この
隔壁部４８の中央部には、透孔４９が形成されており、
該透孔４９を通じてチェック弁室８８と中内室５２とを
連通させる。また、ケース本体２０の下部を封着する下
蓋体７０には、外気通路７６を有する外気管路部７４が
突設されており、後述するダイヤフラム弁９０の一方を
大気圧にしている。
【００１２】上記チェック弁８０は、ケース本体２０の
チェック弁室８８内に設けられており、チェック弁体８
２をチェックばね用ガイド部材８４を介してチェック用
ばね８６で閉弁方向へ付勢して構成されている。
【００１３】上記ダイヤフラム弁９０は、ダイヤフラム
弁室９８に設けられており、ダイヤフラム弁９０を、ダ
イヤフラムばね用ガイド部材９４を介したダイヤフラム
ばね９６と大気圧とにより閉弁方向へ付勢するように構
成されており、該ダイヤフラム弁９０が、ケース本体２
０に超音波溶着法により溶着された弁座部材１００に着
座する。
【００１４】なお、チェック弁体８２及びダイヤフラム
弁体９２は、ニトリルゴム（ＮＢＲ）やフッ素ゴム（Ｆ
ＫＭ）等により射出形成され、一方、ケース本体２０、
上蓋体６０、下蓋体７０や弁座部材１００等の各部材
は、ポリアセタール、ナイロン等の熱可塑性樹脂で射出
形成されたものである。
【００１５】次に、上記双方向弁１０の開閉動作につい
て説明する。いま、燃料タンクが外気圧より所定以上高
くなったときには、タンク側流路３２Ｔから図示しない
流路を介して、ダイヤフラム弁体９２をダイヤフラムば
ね９６及び大気圧に抗して押し下げて開弁し、燃料タン
クで圧力上昇した燃料蒸気は、タンク側流路３２Ｔ→図
示しない連結流路→弁流路１０２→中内室５２→キャニ
スタ側流路３２Ｃを通じて、キャニスタ側に流れる。
【００１６】一方、燃料タンク内の圧力が低下して、キ
ャニスタの圧力が燃料タンクより所定差圧以上高くなっ
たときには、キャニスタ側流路３２Ｃから中内室５２、
透孔４９を通じた圧力がチェック弁体８２をチェック用
ばね８６に抗して開弁させて、キャニスタ内の燃料蒸気
は、キャニスタ側流路３２Ｃ→中内室５２→透孔４９→
チェック弁室８８→タンク側流路３２Ｔを通じて、燃料
タンク側へ流れる。このとき、ダイヤフラム弁体９２の
開弁圧は、チェック弁８０の開弁圧より大きいので、ダ
イヤフラム弁９０は開かない。
【００１７】したがって、燃料タンク内の圧力が大気圧
より所定以上高くなったときには、ダイヤフラム弁９０
が開いて燃料タンク内の燃料蒸気をキャニスタへ流し、
一方、燃料タンクの内圧が所定以上低下したときに、チ
ェック弁８０が開いてキャニスタ内の燃料蒸気が燃料タ
ンクに戻される。よって、燃料タンク内圧が所定範囲圧
に維持される。
【００１８】次に、超音波溶着法により、ケース本体２
０の上部開口２４と上蓋体６０とを接合する工程につい
て説明する。図２及び図３はケース本体２０の上部開口
２４を上蓋体６０で封止した溶着部を示す拡大図であ
り、図２は溶着前、図３は溶着後である。すなわち、超
音波溶着をするには、図示しない超音波装置に、ケース
本体２０と上蓋体６０を図２に示すように設置する。図
２において、ケース本体２０は、その上部開口２４の内
周端部に下段側がテーパ面になった２つの段部を有する
形状に、一方、上蓋体６０は、その外周部に２つのテー
パ面を有する３つの段部を設けた形状にそれぞれ射出成
形したものである。
【００１９】この位置決め状態では、ケース本体２０
は、図示上側から順に、上端接合面１２１、上外周接合
面１２４、外周テーパ面１２５、下外周接合面１２６及
び下端面１２７からなる連続形状の段部を備えている。
一方、上蓋体６０は、ケース本体２０の各面に対向し
て、上端接合面１３１、上内周面１３２、上内周テーパ
面１３３、中内周面１３４、下内周テーパ面１３５、下
内周面１３６及び下端面１３７からなる連続形状の段部
を備えている。これらの各面により、ケース本体２０の
上端部と上蓋体６０の上端部との間には、上から順に、
間隙Ａ、間隙Ｂ、樹脂溜まりＣ及び間隙Ｄが形成されて
いる。上記間隙Ａは、ケース本体２０側の上端接合面１
２１と、上蓋体６０側の上端接合面１３１、上内周面１
３２及び上内周テーパ面１３３とにより形成されてい
る。上記間隙Ｂは、ケース本体２０側の上外周接合面１
２４と、上蓋体６０側の中内周面１３４とにより形成さ
れている。上記樹脂溜まりＣは、ケース本体２０側の上
外周接合面１２４の一部及び外周テーパ面１２５と、上
蓋体６０側の下内周テーパ面１３５及び下内周面１３６
とにより形成されている。上記間隙Ｄは、ケース本体２
０側の下外周接合面１２６及び下端面１２７と、上蓋体
６０側の下端面１３７とにより形成されている。なお、
超音波溶着時には、ケース本体２０の稜線部１２３に、
上蓋体６０の上内周テーパ面１３３を突き合わせるよう
に位置決めして設置する。
【００２０】この状態から超音波溶着するには、図示し
ないホーンを介して矢印方向に押圧しながら超音波振動
を与える。該超音波振動によるエネルギは、熱エネルギ
に変えられて上内周テーパ面１３３及び稜線部１２３の
突き合わせ部分の樹脂を溶融する。樹脂の溶融と同時に
上蓋体６０はケース本体２０側に移動して、その間隙が
狭まる。溶融した樹脂は間隙Ａ及び間隙Ｂに流れ出す
が、その間隙Ａ及び間隙Ｂの間隔は、樹脂の溶融と同時
に狭まるから、間隙Ａ及び間隙Ｂの両面を濡らしなが
ら、下流側へ押し出される。このうち、間隙Ｂからはみ
出した溶融樹脂は、図３に示すように、樹脂溜まりＣに
入り込んでいく。つまり、溶融した樹脂は、樹脂溜まり
Ｃの部分で冷却されて徐々に固化しながら薄膜状になっ
て深く入り込むが、その先端が外周テーパ面１２５に当
たると、カールしながら、樹脂溜まりＣの中に溜められ
る。ここで、樹脂溜まりＣは、溶融して入ると見込まれ
る樹脂量より大きい容量であるから、この中へ全て収ま
るようにカールする。
【００２１】また、樹脂溜まりＣの流出口側には、間隙
Ｄが設けられている。この間隙Ｄは、薄膜状の樹脂が樹
脂溜まりＣからはみ出して入り込もうとしても、その幅
が既に狭まって堰となっているから、溶融樹脂がその出
口側からチェック弁室８８側へ出ることを止める。すな
わち、溶融した樹脂は、樹脂溜まりＣ内に全てカール状
になって収められ、それ以外の部分に出てバリとなるこ
とがない。
【００２２】こうした超音波溶着により溶融した樹脂が
樹脂溜まりＣに全て溜まるのを好適に実現する寸法は、
図４に示すように、稜線部１２３に対する上内周テーパ
面１３３の溶着部の深さを０．１ｍｍ〜０．３ｍｍに設
定する場合には、以下のように規定することができる。
すなわち、間隙Ｂは、その間に溶融した樹脂を速やかに
導くように、その幅ＷB を０．１ｍｍ程度に、その長さ
ＬB を０．３ｍｍ程度に規定することが好ましい。ま
た、樹脂溜まりＣは、溶着の進行につれて外周テーパ面
１２５と下内周テーパ面１３５との間隔が最も狭まった
状態で、溶融すると見込まれる樹脂量の１〜３倍程度と
なるように規定する。また、薄膜状の樹脂をカールさせ
やすいように外周テーパ面１２５は、その角度θを３０
゜以上で、好ましくは４５゜以上の斜面とし、その幅Ｗ
C を幅ＷB の３倍〜６倍に規定する。さらに、間隙Ｄ
は、最終の溶着深さに達する前に、その移動を規制しな
いようにその幅ＷD を溶着深さ以上にする必要があり、
また、樹脂溜まりＣから薄膜状の樹脂が入り込むのを妨
げる堰となるように、溶着完了時の幅で０．３ｍｍ以下
に規制することが好ましい。
【００２３】したがって、上記実施例の超音波溶着法を
用いることにより、ケース本体２０の上部開口２４を上
蓋体６０で高い気密性で閉じることができるから、チェ
ック弁室８８に漏れが生じない。
【００２４】また、溶着部で溶融した樹脂は、樹脂溜ま
りＣにより溜められて、間隙Ｄからはみ出したバリが形
成されないので、チェック弁８０のチェック弁体８２の
開閉を妨げたりしてチェック弁８０の機能を損なわな
い。
【００２５】さらに、溶着部で溶融した樹脂は、樹脂溜
まりＣに溜まって間隙Ａから外面に向かう量も少ないの
で、製品外面にバリが形成されず、バリ取りの作業も省
くことができる。
【００２６】なお、上記実施例では、ケース本体２０と
上蓋体６０の２つの部材の接合に超音波溶着法を用いた
が、これに限らず、３以上の複数の部材であってよく、
つまり、溶着部の近傍に樹脂溜まり及びその流出口側に
堰を設ける形状であれば、その部材数及びその付近の形
状は限定されない。例えば、上記実施例では、テーパ面
と稜線部とを突き合わせて超音波溶着したが、平面に突
起を形成し、該突起と対向する平面に突き合わせる構成
を採用してもよい。また、上記実施例では、ケース本体
２０と上蓋体６０とを超音波溶着した場合を説明した
が、ケース本体２０と下蓋体７０及びケース本体２０と
弁座部材１００とを同様な樹脂溜まりを設けて超音波溶
着を行なっても同様な効果を奏することができる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波溶
着法によれば、第１部材又は第２部材の接合面に突き合
わせる鋭利部の近傍に樹脂溜まりを設けると共に、該樹
脂溜まりの出口側に堰を設けることにより、溶融した樹
脂は、堰に止められて樹脂溜まりに溜まり、外部に流出
することがない。よって、溶融した樹脂が第１部材と第
２部材の接合面以外の部分から内部へ流出してバリとな
らない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る超音波溶着法を適用し
た双方向弁を示す断面図。
【図２】超音波溶着を行なう前の部位を拡大して説明す
る断面図。
【図３】超音波溶着を行なった後の部位を拡大して説明
する断面図。
【図４】超音波溶着を行なう前の部位を拡大してその形
状寸法等を説明する断面図。
【図５】従来の技術に係る超音波溶着を行なう前の部位
を拡大して説明する要部の断面図。
【図６】従来の技術に係る超音波溶着を行なった後の部
位を拡大して説明する要部の断面図。
【符号の説明】
１０…双方向弁 ２０…ケース本体 ２２…上部拡張部 ２４…上部開口 ６０…上蓋体 ８０…チェック弁 ８２…チェック弁体 ９０…ダイヤフラム弁 ９２…ダイヤフラム弁体 １２１…上端接合面 １２３…稜線部 １２４…上外周接合面 １２５…外周テーパ面 １２７…下端面 １３１…上端接合面 １３２…上内周面 １３３…上内周テーパ面 １３４…中内周面 １３５…下内周テーパ面 １３６…下内周面 １３７…下端面 Ｃ…樹脂溜まり Ｄ…間隙
フロントページの続き (72)発明者 梛野 義博 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 波賀野 博之 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂からなり接合面を有する第
    １部材又は第２部材を有し、該接合面のいずれか一方に
    鋭利部を設け、該鋭利部と他方の接合面とを突き合わせ
    て超音波振動を与えることにより第１部材と第２部材と
    を溶着する超音波溶着法において、 第１部材又は第２部材における上記鋭利部の近傍に、超
    音波振動により溶融する樹脂の容積とほぼ同じかそれ以
    上の容量の樹脂を溜める樹脂溜まりを形成すると共に、
    樹脂溜まりの出口側に該溶融した樹脂を樹脂溜まりから
    流出することを止める堰を形成したことを備えたことを
    特徴とする超音波溶着法。
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