JPH1023597A - 樹脂ケースの超音波溶着方法 - Google Patents
樹脂ケースの超音波溶着方法Info
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Abstract
する場合に振動の発生を抑制し、該振動に起因した各種
の不具合の発生をなくしてその健全性を保持することを
可能にする樹脂ケースの超音波溶着方法を提供するこ
と。 【解決手段】 樹脂ケースの超音波溶着方法において、
溶着面に対し平行な方向に超音波振動を付与するように
したものである。
Description
変換器の樹脂ケースを構成する上ケースと下ケースを溶
着・固定する際に適用される樹脂ケースの超音波溶着方
法に係り、特に、溶着時の振動の伝播を抑制して、振動
に起因した各種不具合を無くすことができるように工夫
したものに関する。
図13に示すような構成になっている。まず、上ケース
201があり、この上ケース201の図13中左側端面
の中央位置には放音孔203が形成されている。上記上
ケース201の図13中右側には下ケース202が超音
波溶着によって溶着・固定されている。上記下ケース2
02の図13中右側端は開口部207となっている。上
記開口部207には、ベース209と鉄心211が予め
一体化されてポールピースとして実装されているととも
に、基板213が取り付けられている。
巻回されていて、そのコイル215の両コイル端215
a、215bは、上記基板213に取り付けられたリー
ド端子217、219に、例えば、半田付けによって接
続されている。上記コイル215の外周には、環状隙間
221を存した状態で、マグネット223が配置されて
いる。上記下ケース202の内周には、段付部225が
形成されていて、該段付部225には、振動板227が
設置されている。この振動板227はその中央位置に、
付加質量としての磁片229を備えている。
磁片229を一体に備えた振動板227は、マグネット
223によって吸引された状態にあり、それによって、
ある一定の極性を持った状態でセットされている。その
状態で、リード端子217、219を介してコイル21
5に電流を流すと、鉄心211が電磁石化されて、その
先端に磁界が発生する。その際、鉄心211に発生した
コイル215による磁極と振動板227が有するマグネ
ット223による磁極とが異なる極性のものである場合
には、振動板227は鉄心211に吸引されることにな
る。又、鉄心211に発生したコイル215による磁極
と振動板227が有するマグネット223による磁極と
が同じ極性のものである場合には、振動板227は鉄心
211に対して反発することになる。よって、何れかの
方向をもって電流を断続的に流すことにより、振動板2
27は上記したような動作を繰り返すことになる。つま
り、振動板227が所定の周波数で振動することにな
り、その振動によって音が発生するものである。
4に示す。この図14に示す電磁音響変換器は、ターミ
ナルを樹脂ケースにインサート成形するタイプのもので
ある。まず、リードフレーム301があり、このリード
フレーム301は、複数個の電磁音響変換器の製造に対
応するように、複数個のリードフレーム要素301aを
連結した構成になっていて、図14ではその内の1個の
リードフレーム要素301aを示している。このリード
フレーム要素301aは、一対の外枠ガイドレール30
3、303を備えており、又、4個のガイド穴304を
備えている。又、上記一対の外枠ガイドレール303、
303の間には、空間部305が形成されている。上記
空間部305内には、突出片307、309、311、
313が突設されていて、これら突出片307、30
9、311、313の先端部307a、309a、31
1a、313aが、完成品としての電磁音響変換器にお
いてリード端子として機能することになる。すなわち、
後々、各突出片307、309、311、313を、図
14に示す切断線Aに沿って切断することになり、その
結果、リード端子307a、309a、311a、31
3aとなる。
ース部315を形成する。すなわち、図示しない成形型
内にリードフレーム301を設置し、図示しないヨーク
(ベース)とリード端子307a、309a、311
a、313aをインサート成形する(尚、この時点で
は、図14に示した切断線Aに沿った切断は行われてい
ない)。次に、ポール部に図示しないコイルを巻回す
る。次に、ベース部315の内部に支持リング323を
設置し、その内側に、図示しないマグネットを設置す
る。そして、上記支持リング323上に付加質量として
の磁片327を備えた振動板329を設置する。次い
で、巻回したコイルの両コイル端329a、329bを
リード端子307a、309aのランド部上に引き出し
て半田付けを施す。尚、上記コイル、マグネットは、図
14においては、振動板329の下側に位置されてい
る。
成形しておき、各リードフレーム要素301aにおける
ベース部315上に配置する。そして、超音波溶着によ
って、ケース331をベース部315に溶着・固定す
る。ここまでの作業によって、リードフレーム301上
に複数個の電磁音響変換器が構成されることになる。そ
して、最後に、各リードフレーム要素301aの突出片
307、309、311、313を、切断線Aに沿って
切断することにより、各電磁音響変換器を独立させる。
後は、各電磁音響変換器のリード端子307a、309
a、311a、313aにフォーミング加工を施すこと
により、完成品としての電磁音響変換器を得ることがで
きる。図14中符号333は放音孔を示している。
音響変換器の場合には、前述したように、上ケース20
1と下ケース202は、超音波溶着によって溶着・固定
されることになり、又、図14に示す電磁音響変換器の
場合にも、ケース331をベース部315に超音波溶着
によって溶着・固定することになる。ここで、上記超音
波溶着について説明すると、超音波発振機より出力され
る超音波電気エネルギをホーンを介して機械的振動エネ
ルギに変換し、それを被溶着部材、例えば、図12、図
13に示す上ケース201、或いは、図14に示すケー
ス331に付与する。その振動は対向する部材、すなわ
ち、図12、図13に示す下ケース202、或いは、図
14に示すベース部315にも伝達される。そような振
動の付与と共に加圧を施すことにより、例えば、上ケー
ス201と下ケース202の溶着部に設けられた図示し
ないエネルギ・ダイレクタに超音波振動が集中伝達し、
局部的な摩擦熱が発生し、それによって、上ケース20
1と下ケース202が溶着・固定される。又、ケース3
31とベース部315も同様に溶着・固定される。この
ような超音波溶着において、従来は、超音波振動を「縦
振動」として、各部材、すなわち、図12、図13に示
す上ケース201、或いは、図14に示すケース331
に付与するようにしていた。これは、縦振動の場合、溶
着部におけるエネルギ・ダイレクタへの振動の伝達性が
良いため、比較的低エネルギ且つ短時間での溶着が可能
となるためである。
と次のような問題があった。すなわち、上述したよう
に、従来においては、縦振動を用いた超音波溶着が採用
されている。ところが、例えば、図12及び図13に示
した電磁音響変換器の場合には、上ケース201側より
縦振動を加えることによって、上ケース201は縦方向
に振動しながら下ケース202に加圧されるため、上ケ
ース201及び下ケース202の溶着部同士がぶつかり
合うことになる。したがって、上ケース201に加えら
れた縦振動は、エネルギダイレクタと共に下ケース20
2にも伝達される。その際、下ケース202にはコイル
が内装されているため、伝達した振動によって該コイル
215の両コイル端215a、215bが断線するおそ
れがあった。つまり、コイル215の両コイル端215
a、215bはリード端子217、219に半田付けさ
れており、その状態で振動が伝達されると、コイル端2
15a、215bが振動によって断線してしまうもので
ある。このように、両コイル端215a、215bの断
線が生じた場合には、当然のことながら、電磁音響変換
器としての機能が損なわれてしまうことになる。又、昨
今、電磁音響変換器の小型化、薄型化が要求されてお
り、このような小型化、薄型化においては、図13に示
す放音孔203、ケース201とケース202の溶着
面、コイル215の両コイル端215a、215bの距
離、すなわち、超音波振動の発信源であるホーンから該
溶着面及び該コイル端215a、215bの距離が短く
なることを意味しているとともに、コイル215自体も
より細線化することを意味している。したがって、上記
振動による断線の懸念はより顕著なものとなり、結局、
電磁音響変換器の小型化、薄型化の大きな障害となって
しまうことになる。
の場合においても同様にいえることである。図14に示
した電気音響変換器は、上記小型化、薄型化に対応した
タイプのものであるが、この場合にも、コイル端329
a、329bの振動による断線が懸念されるものであ
る。又、このタイプの場合には、ベース部315、すな
わち、上記コイル端329a、329bが振動するとと
もに、ターミナル、すなわち、リード端子307a、3
09aの部分も振動することになるが、ベース部315
及びターミナルは薄型の平板形状のため、その板厚方向
に加わる縦振動に対しては、特にその影響を受け易い。
さらに、質量の違いから、両者の振動モードが異なるた
めに、細いコイル端329a、329bに応力が集中し
てしまい、その結果、コイル端329a、329bの部
分が断線してしまうことになる。
ものでその目的とするところは、樹脂ケースを構成する
部材を超音波溶着によって溶着・固定する場合に、上記
部材及び部材に関連した部品への振動の伝達を抑制し、
該振動に起因した各種の不具合の発生をなくしてその健
全性を保持することを可能にする樹脂ケースの超音波溶
着方法を提供することにある。
本願発明の請求項1による樹脂ケースの超音波溶着方法
は、樹脂ケースの超音波溶着方法において、溶着面に対
し平行な方向に超音波振動を付与するようにしたことを
特徴とするものである。又、請求項2による樹脂ケース
の超音波溶着方法は、コイルを有する電磁音響変換器に
おける樹脂ケースの超音波溶着方法において、溶着面に
対し平行な方向に超音波振動を付与するようにしたこと
を特徴とするものである。そして、請求項1又は請求項
2記載の樹脂ケースの超音波溶着方法において、樹脂ケ
ースの溶着面が多角形であり、各辺に対して傾斜した方
向に超音波振動を付与することが考えられる。又、請求
項1又は請求項2記載の樹脂ケースの超音波溶着方法に
おいて、樹脂ケースの溶着面が四角形であり、任意の一
辺に対して45°傾斜した方向に超音波振動を付与する
ことが考えられる。又、請求項1又は請求項2記載の樹
脂ケースの超音波溶着方法において、樹脂ケースの溶着
面が円形であり、円周方向に超音波振動を付与すること
が考えられる。
って部材を溶着・固定していたのに対して、これを、溶
着面に平行な方向に超音波振動を付与する横振動による
超音波溶着によって部材を溶着・固定するようにしたも
のであり、それによって、部材及び部材に関連している
部品等に対する振動の影響を軽減させようとするもので
ある。例えば、樹脂ケースを構成する部材が四角形や長
方形の場合に、対向する辺を結ぶ線に対して傾斜した方
向に超音波振動を付与することが考えられ、それによっ
て、各辺において漏れなく均一に摩擦熱を発生させて確
実な溶着・固定を行うことができる。特に、傾斜を45
°とすることが好ましいと考えられる。又、樹脂ケース
を構成する部材が円形の場合に、円周方向に超音波振動
を付与することが考えられ、その場合にも、漏れなく均
一に摩擦熱を発生させて確実な溶着・固定を行うことが
できる。
本発明の第1の実施の形態を説明する。図1は本実施の
形態による超音波溶着方法を適用する電磁音響変換器の
外観を示す図であり、樹脂ケースを構成する部材として
の上ケース1と下ケース3があって、上ケース1の中央
部には放音孔5が形成されている。上ケース1及び下ケ
ース3内における構成は従来のそれと同じである。上記
上ケース1と下ケース3は、本実施の形態による超音波
溶着方法によって溶着・固定されるわけであるが、その
際、従来のような縦振動による超音波溶着方法ではな
く、図2に矢印Aで示すように、溶着面7に対して平行
な方向に振動を付与する「横振動」による超音波溶着方
法を採用している。すなわち、横振動による超音波溶着
方法の場合、従来の縦振動による超音波溶着方法の場合
のように、溶着部材すなわち上ケースと下ケース同士が
ぶつかり合うのではなく、各々が平行に擦れ合いながら
溶着されるため、下ケースへの振動の伝達量は格段に少
なくなる。したがって、下ケースに内装されたコイルの
断線が防止されるものである。
カニズムであるが、これは、図3、図4に示すように、
まず、超音波発振機11より超音波電気エネルギを出力
する。上記超音波電気エネルギは、治具13によって機
械的振動エネルギに変換される。上記治具13は、例え
ば、コンバータ15、ブースタ17、ホーン19から構
成されている。上記ホーン19の押付面19aには複数
の突起21が形成されていて、そのような突起21を備
えた押付面19aを介して、既に説明した上ケース1を
押圧・保持するものである。そして、上記機械的振動エ
ネルギは、図4に示すように、上ケース1と下ケース3
に対して溶着面7に平行な方向に横振動として付与され
ることになる。又、それと同時に、加圧も施される。上
記横振動の付与と加圧の付与によって、上ケース1と下
ケース3との溶着面7において摩擦熱が発生し、それに
よって、上ケース1及び下ケース3の溶着面に位置する
図示しないエネルギダイレクタ部分が溶解して溶着・固
定されることになる。
付与する方向について、図2に矢印Aで示すように、4
5°の方向としている。このように、45°の方向に横
振動を付与するのは次のような理由に基づくものであ
る。まず、仮に、図2において、左右方向に平行な方向
(図2中矢印Bで示す方向)に横振動を付与したとす
る。その場合には、上ケース1の左右方向の側壁1a、
1b、下ケース3の左右方向の側壁3a、3bに大きな
抵抗が作用することになり、それによって、それら側壁
1a、1b、3a、3bが撓んでしまって、充分な摩擦
熱が発生せず、所望の溶着・固定ができなくなってしま
うことが予想される。この現象は、樹脂で形成された上
ケース1及び下ケース3の板厚が薄型化される程顕著に
なる。これに対して、矢印Aで示すように、45°の方
向に横振動を付与した場合には、上記側壁1a、1b、
3a、3bに対する負荷が軽減され、それによって、側
壁1a、1b、3a、3bの撓みを防止することがで
き、充分な摩擦熱を均一に発生させることができるので
ある。
を奏することができる。まず、従来の縦振動による超音
波溶着方法と違って、横振動による超音波溶着方法を採
用しているので、コイル端に伝達される振動は大幅に軽
減されることになり、それによって、コイル端の断線を
防止することができ、電磁音響変換器としての機能の喪
失を防止することができる。又、上ケース1、下ケース
3における溶着面7が四角形であることに基づいて、横
振動を付与する方向を45°の方向に設定しているの
で、側壁1a、1b、3a、3bの撓みを防止して、各
四辺において均一に摩擦熱を発生させることができ、確
実に溶着・固定することができる。従って、コイル線の
細線化、樹脂ケースの小型化、薄型化が可能となり、結
果的に、電磁音響変換器の小型化、薄型化に寄与するこ
とができる。
第2の実施の形態を説明する。この実施の形態の場合に
も、基本的には前記第1の実施の形態と同じであり、ケ
ース31とベース部33における溶着面35が長方形を
なしているので、図6に示すように、溶着面35に平行
であって45°の方向に横振動を付与するようにしてい
る。因に、上ケース1と下ケース3内の構造は、図7に
示すようになっている。ベース部33上であってケース
31の内側には、ベース37と鉄心39が一体化された
ポールピースが実装されている。上記鉄心39の外周に
はコイル41が巻回されていて、このコイル41の外周
には支持リング43が配置されている。この支持リング
43の内側にはマグネット45が配置されていて、この
マグネット45とコイル41との間には環状空間47が
形成されている。又、支持リング43の段付部49には
付加質量としての磁片51を備えた振動板53が設置さ
れている。尚、この図7に示すタイプの電磁音響変換器
は、従来例の説明で使用した図14に示すものと同じタ
イプのものである。
て溶着・固定されるケース31とベース部33の溶着面
35近傍の構成をみてみると、図8に示すようになって
いる。すなわち、ケース31側には段付部31aが形成
されていて、一方、ベース部33側にも段付部33aが
形成されている。そして、横振動による超音波溶着方法
によって溶着・固定する前の段階では、図8に示すよう
に、上記両段付部31a、33aが突き合わされた状態
になっている。その状態で、前記第1の実施の形態で説
明したと同様の横振動による超音波溶着方法を実施する
ことにより、上記段付部31a、33aの一部が摩擦熱
によって溶融し、それによって、ケース31とベース部
33が溶着・固定されることになる。よって、この実施
の形態においても、前記第1の実施の形態の場合と同様
の効果を奏することができる。
明の第3の実施の形態を説明する。この場合には、上ケ
ース61と下ケース63における溶着面65が円形をな
しており、そこで、図11に示すように、溶着面65に
平行であって円周方向(回転方向)に横振動を付与する
ようにしている。これは、次のような理由に基づくもの
である。図10及び図11に示すような溶着面65が円
形の部材同士を横振動による超音波溶着方法により溶着
する場合、前記第1及び第2の実施の形態の場合のよう
に、溶着面に対し平行な方向に付与される横振動が、所
定方向への往復動作によるものであると、上ケース61
の側壁に大きな抵抗が作用することになり、それによっ
て、側壁が撓み、充分な摩擦熱が発生せず、所望の溶着
・固定ができなくなってしまうことが予想される。これ
に対して、図11に示すように、円周方向(回転方向)
に横振動を付与した場合には、上ケース61の側壁に対
する負荷が軽減されることによって、側壁の撓みが防止
される。したがって、充分な摩擦熱を均一に発生させる
ことができ、全周均一な溶着状態が得られるのである。
尚、図10中符号67は放音孔である。又、横振動を付
与するメカニズムは、前記第1及び第2の実施の形態の
場合と同様であるが、回転方向に横振動を付与する関係
上、図4に示した治具13において、横方向の往復動を
回転運動に変換する構成を付加することになる。
態に限定されるものではない。前記各実施の形態におい
ては、樹脂ケースとして電磁音響変換器のケースを例に
とって説明しているが、それに限定されることはなく、
様々な樹脂ケースに適用可能である。又、超音波振動を
発生・付与させるための構造は公知のあらゆるものの適
用が可能である。又、樹脂ケースの形状等はあくまで一
例である。
ースの超音波溶着方法によると、まず、従来の縦振動に
よる超音波溶着方法と違って、横振動による超音波溶着
方法を採用しているので、樹脂ケースを構成する部材及
びそれに関連した部品に伝達される振動は大幅に軽減さ
れることになり、それによって、部品の損傷を防止する
ことができる。又、コイルを有する電磁音響変換器にお
ける樹脂ケースの超音波溶着方法において、横振動を付
与した場合には、コイル端に伝達される振動は大幅に軽
減されるため、コイルの断線を防止することができる。
又、溶着面が多角形の場合において、横振動を各辺に対
して傾斜した方向に付与した場合には、各辺において均
一に摩擦熱を発生させることができ、確実に溶着・固定
することができ、特に、溶着面が四角形の場合には、任
意の一辺に対して傾斜を45°にした場合に効果的であ
る。又、溶着面が円形の場合に円周方向に横振動を付与
することにより、均一に摩擦熱を発生させることがで
き、確実に溶着・固定することができる。以上のような
効果が得られることによって、樹脂ケースの小型化、薄
型化、コイル線の細線化が可能となり、結果的に電磁音
響変換器の小型化、薄型化に寄与することができる。
響変換器の外観を示す斜視図である。
スと下ケースの溶着面に対して45°の方向に横振動を
付与することを示す平面図である。
溶着方法の原理を示す図である。
溶着方法のメカニズムを示す図である。
響変換器の外観を示す斜視図である。
スと下ケースの溶着面に対して45°の方向に横振動を
付与することを示す平面図である。
響変換器の内部構造の一部を示す断面図である。
のケースとベース部の溶着面及び近傍の状態を示す一部
断面図である。
のケースとベース部の溶着面及び近傍の構成を示す一部
断面図である。
音響変換器の外観を示す斜視図である。
ースと下ケースの溶着面に対して回転方向に横振動を付
与することを示す平面図である。
の構成を示す底面図である。
図である。
示す分解斜視図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 樹脂ケースの超音波溶着方法において、 溶着面に対し平行な方向に超音波振動を付与するように
したことを特徴とする樹脂ケースの超音波溶着方法。 - 【請求項2】 コイルを有する電磁音響変換器における
樹脂ケースの超音波溶着方法において、 溶着面に対し平行な方向に超音波振動を付与するように
したことを特徴とする樹脂ケースの超音波溶着方法。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2記載の樹脂ケース
の超音波溶着方法において、 樹脂ケースの溶着面が多角形であり、各辺に対して傾斜
した方向に超音波振動を付与するようにしたことを特徴
とする樹脂ケースの超音波溶着方法。 - 【請求項4】 請求項1又は請求項2記載の樹脂ケース
の超音波溶着方法において、 樹脂ケースの溶着面が四角形であり、任意の一辺に対し
て45°傾斜した方向に超音波振動を付与するようにし
たことを特徴とする樹脂ケースの超音波溶着方法。 - 【請求項5】 請求項1又は請求項2記載の樹脂ケース
の超音波溶着方法において、 樹脂ケースの溶着面が円形であり、円周方向に超音波振
動を付与するようにしたことを特徴とする樹脂ケースの
超音波溶着方法。
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