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CN112074400A - 超声波焊接方法、利用超声波焊接方法焊接而成的结构体、超声波焊接装置 - Google Patents

超声波焊接方法、利用超声波焊接方法焊接而成的结构体、超声波焊接装置 Download PDF

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CN112074400A
CN112074400A CN201980025720.4A CN201980025720A CN112074400A CN 112074400 A CN112074400 A CN 112074400A CN 201980025720 A CN201980025720 A CN 201980025720A CN 112074400 A CN112074400 A CN 112074400A
Authority
CN
China
Prior art keywords
thermoplastic resin
welded
pair
pressing
ultrasonic welding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980025720.4A
Other languages
English (en)
Inventor
小栢茂
松岸则彰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seidensha Electronics Co Ltd
Original Assignee
Seidensha Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seidensha Electronics Co Ltd filed Critical Seidensha Electronics Co Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/731—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined
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    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
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    • B29C66/81411—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined characterised by its cross-section, e.g. transversal or longitudinal, being non-flat
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    • B29C66/81811—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the cooling constructional aspects, or by the thermal or electrical insulating or conducting constructional aspects of the welding jaws or of the clamps ; comprising means for compensating for the thermal expansion of the welding jaws or of the clamps characterised by the cooling constructional aspects of the welding jaws
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    • B29C66/83—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/836—Moving relative to and tangentially to the parts to be joined, e.g. transversely to the displacement of the parts to be joined, e.g. using a X-Y table
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    • B29C66/9121—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature
    • B29C66/91231—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature of the joining tool
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Abstract

在砧座上载置一对热塑性树脂件，向一对热塑性树脂件的上侧表面赋予在不与该上侧表面垂直且沿着该表面的方向上进行超声波振动的工具焊头的按压力，通过赋予所述进行超声波振动的工具焊头的按压力来使所述一对热塑性树脂件的上侧表面附近熔融，在非焊接结构部上生成焊接结构部，形成在所述非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构的结构体，从而将所述一对热塑性树脂件焊接。焊接后的一对热塑性树脂件的位置间隔、位置关系与焊接前相比没有改变，载置于砧座这一侧的热塑性树脂件的表面没有灼烧、变色。

Description

超声波焊接方法、利用超声波焊接方法焊接而成的结构体、超 声波焊接装置
技术领域
本发明涉及将进行超声波振动的工具焊头直接压抵在一对热塑性树脂件的表面或者以其他的热塑性树脂件介于其间的方式间接地压抵在一对热塑性树脂件的表面来进行焊接的超声波焊接方法、利用超声波焊接方法焊接而成的结构体以及超声波焊接装置，更详细而言，涉及如下的超声波焊接方法、利用超声波焊接方法焊接而成的结构体、超声波焊接装置：将一对热塑性树脂件的对接的端面的位置间隔、位置关系在超声波焊接前后保持为相同，并且将一对热塑性树脂件的砧座侧的表面在超声波焊接前后保持为相同状态以使该表面不会因灼烧而发生变色。
背景技术
带脚轮的手提箱作为出国旅行用手提箱而得以普及，要求该手提箱具有能够容易地在飞机场的行李领取处挑选出的识别性。因此，塑料容器的外形、图案、凹凸、颜色等不同的独特的手提箱在大量售卖。然而，由于手提箱制造商是带着同一品牌铭牌进行售卖的，因此存在作为同一制造商产品的外观和品牌铭牌完全相同的带脚轮的手提箱在飞机场的行李领取处并排运送出的情况。若外观和品牌铭牌都是相同的，则无法识别。
如图51所示，若是设计成将品牌铭牌100由不同的两种颜色的热塑性树脂板制作并根据购买者的喜好来选择例如白色板10和红色板11这样的任意两种颜色的组合并粘贴到手提箱200上，则即便是外观完全相同的手提箱200，只要品牌铭牌100的两种颜色的组合和两种颜色的左右的配置不同，能够识别出的可能性也会变高。也可以根据购买者的喜好来选择任意的两种花纹的组合并粘贴到手提箱200上。即便在手提箱200上没有附有识别用的独创印记(original seal)、独创绑带(original band)，也能够识别出是自己的手提箱还是别人的手提箱。然而，将带有不同的两种颜色或者两种花纹的热塑性树脂板焊接来漂亮地制作出品牌铭牌并不简单。
目前，已知如下情况：在将重叠的塑料的片材、薄板用砧座和工具焊头夹持并使工具焊头进行超声波振动来焊接时，若产生过度的热量则会烧焦(参照专利文献1)。
在对载置于砧座上的一对热塑性树脂件以端面对接的状态进行焊接时，例如如图52A、52B所示那样有如下的技术：在砧座70上载置一对热塑性树脂件10、11的下侧表面，在使这一对热塑性树脂件10、11的端面对接的状态下在对接的端面上重叠其他的热塑性树脂件12的下侧表面，将进行超声波振动的工具焊头20从其他的热塑性树脂件12的上侧表面之上沿着图中的上下方向(与热塑性树脂件12的表面垂直的方向)按压来进行焊接。
在图53的(a)、(b)、(c)、(d)中示出使一对热塑性树脂件10、11的端面对接并在对接的端面上重叠其他的热塑性树脂件12来进行超声波焊接的工序。
需要说明的是，在以下的说明书中，为了便于说明，将热塑性树脂件10作为“白色板”并将热塑性树脂件11作为“红色板”来进行说明，但热塑性树脂件10、11只要是被赋予超声波振动就会发热、熔融的构件即可，硬度、厚度、形状、色彩、花纹、透明度、材质等可以任意。
另外，虽然在图53和其他的图中省略了砧座70的图示，但应理解为热塑性树脂件10、11、12载置在砧座70上。
在图53的(a)中，在使工具焊头20例如以几十μm的振幅且40kHz的周期进行超声波振动并压抵在其他的热塑性树脂件12的上侧表面时，在比工具焊头20的宽度(H0)稍宽的宽度(W0)的范围整体上施加按压力。于是，向热塑性树脂件10、11、12传播超声波振动能，使热塑性树脂件10、11、12发热而熔融。
在图53的(b)中，工具焊头20的按压面陷入热塑性树脂件12的表面而形成凹部12c。并且，在使工具焊头20上升时，如图53的(c)所示，在比工具焊头20的宽度(H0)稍宽的宽度(W0)的范围内如虚线所示那样热塑性树脂件10、11、12彼此熔融并冷却而焊接。在图53的(c)中，示出将热塑性树脂件10、11、12的焊接后的状态以局部剖视的方式表示的图，在图53的(d)中，示出热塑性树脂件10、11、12的焊接后的状态。
在图54中，示出焊接作业后的热塑性树脂件10、11、12的立体图。在热塑性树脂件12的表面形成有矩形的凹部12c。在图55中，示出将焊接后的热塑性树脂件10、11、12的表背从图54的状态翻转时的立体图。观察图55可知，一对热塑性树脂件10、11的对接的端面之间(S)的位置间隔不是像焊接前那样均匀的位置间隔(S1)，而是在因焊接而发热的部分的附近扩宽为位置间隔(S2)。若文字部分之间扩宽，则文字部分的位置关系改变，文字走样。另外，就印刷有文字“ABC”的表面(P)的因焊接而发热的部分(G)而言，表面灼烧而发生变色。
在图52A、52B的现有的超声波焊接装置中，使工具焊头20进行朝向热塑性树脂件10、11、12的纵向的超声波振动，而以敲击热塑性树脂件10、11、12的重叠的部分整体的方式赋予超声波振动能并同时施加按压力。因此，熔融了的热塑性树脂件10、11、12会挤入到一对热塑性树脂件10、11的对接的端面之间(S)。并且，根据部位的不同，一对热塑性树脂件10、11的对接的端面之间(S)从焊接前的位置间隔(S1)扩宽为位置间隔(S2)而导致位置关系改变，从而存在对接的端面的完成状态变差而无法获得固定水平的完成品质的情况。
另外，由于从工具焊头20朝向热塑性树脂件10、11、12的厚度方向输送超声波振动能，因此工具焊头20的按压面的正下方的热塑性树脂件10、11、12重叠的部分整体会发热。因此，若过度赋予超声波振动能，则存在与砧座抵接这一侧的热塑性树脂件10、11的表面(P)因灼烧而变色的情况。如图55所示，若是在热塑性树脂件10、11的表面(P)设有文字“ABC”、或其他的印刷，则完成状态的恶劣程度是显眼的。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本实开昭55－129607号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的课题在于，提供能够在进行超声波焊接时将一对热塑性树脂件的对接的端面之间的彼此的位置间隔、位置关系在超声波焊接前后保持为相同、并且能够在进行超声波焊接时将一对热塑性树脂件的砧座侧的表面状态在超声波焊接前后保持为相同的热塑性树脂件的超声波焊接方法、利用超声波焊接方法焊接而成的结构体和超声波焊接装置。
用于解决课题的方案
在本发明的超声波焊接方法、利用超声波焊接方法焊接而成的结构体和超声波焊接装置中，在砧座上载置一对热塑性树脂件，向一对热塑性树脂件的上侧表面赋予在不与该上侧表面垂直且沿着该表面的方向上进行超声波振动的工具焊头的按压力，通过赋予超声波振动能来使一对热塑性树脂件的上侧表面附近熔融，在非焊接结构部上生成焊接结构部，利用在所述非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构来将所述一对热塑性树脂件焊接。
超声波振动能从工具焊头的按压面向沿着一对热塑性树脂件的表面的方向供给，而不朝向一对热塑性树脂件的厚度方向。因此，与工具焊头的按压面抵接的热塑性树脂件的表面附近会发热，但砧座侧的热塑性树脂件的表面附近的发热少。熔融了的热塑性树脂件存在于与工具焊头的按压面抵接这一侧的热塑性树脂件的表面附近，而不会挤入到一对热塑性树脂件的对接的端面之间。能够保持位置关系，另外，砧座侧的热塑性树脂件的表面附近的发热少，表面不会因灼烧而变色。
通过这样构成，即便是进行超声波焊接，也能够将一对热塑性树脂件的对接的端面之间的彼此的位置间隔、位置关系保持为与超声波焊接前相同，并且，即便是进行超声波焊接，也能够将一对热塑性树脂件的不与其他的热塑性树脂件抵接的表面的状态保持为与超声波焊接前相同。
发明效果
根据本发明，能够提供如下的超声波焊接方法、利用超声波焊接方法焊接而成的结构体和超声波焊接装置：能够在进行超声波焊接时将一对热塑性树脂件的对接的端面之间的彼此的位置间隔、位置关系保持为与超声波焊接前相同，并且，能够在进行超声波焊接时将一对热塑性树脂件的砧座侧的表面的状态保持为与超声波焊接前相同。
附图说明
图1A是示出本发明的第一实施方式的超声波焊接装置中的一对热塑性树脂件、其他的热塑性树脂件和工具焊头以及这些构件的位置关系的图。
图1B是示出本发明的第一实施方式的超声波焊接装置中的一对热塑性树脂件、其他的热塑性树脂件和工具焊头以及这些构件的位置关系的图。
图2是本发明的第一实施方式的超声波焊接装置的主视图。
图3中，(a)、(b)是示出本发明的第一实施方式的超声波焊接装置中的利用工具焊头对一对热塑性树脂件和其他的热塑性树脂件赋予超声波振动能的状态下的位置关系的图，(c)是将使用本发明的第一实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体的一部分用剖面示出的图，(d)是示出使用本发明的第一实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体的外观的图。
图4是使用本发明的第一实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体的立体图。
图5是将使用本发明的第一实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体的表背翻转来示出在焊接时位于砧座侧的文字的印刷面的立体图。
图6A是示出使用本发明的第二实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体与工具焊头的位置关系的图。
图6B是示出将使用本发明的第二实施方式的超声波焊接方法焊接而成的结构体的表背翻转后的状态的图。
图7是本发明的第二实施方式的超声波焊接装置的工具焊头的按压部的局部放大立体图。
图8A是示出利用本发明的第二实施方式的超声波焊接装置的工具焊头开始焊接的瞬间的情形的图。
图8B是示出利用本发明的第二实施方式的超声波焊接装置的工具焊头完成焊接的瞬间的情形的图。
图9是将本发明的第二实施方式的工具焊头的按压面的陷入量、按压力、上下移动动作的朝向、超声波振动驱动状态之间的时间关系(时机)以工具焊头的按压面的陷入量为横轴的方式示出的图。
图10是按照流程示出利用本发明的第二实施方式的超声波焊接装置进行焊接作业的顺序的流程图(flow chart)。
图11A是示例性地示出在本发明的第二实施方式中使用的各种工具焊头的按压面的状态的图。
图11B是示例性地示出在本发明的第二实施方式中使用的各种工具焊头的按压面的状态的图。
图11C是示例性地示出在本发明的第二实施方式中使用的各种工具焊头的按压面的状态的图。
图12是示出使用本发明的第三实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体与工具焊头的位置关系的图。
图13中，(a)是示出本发明的第四实施方式的超声波焊接装置中的设有框型定位夹具罩时的、一对热塑性树脂件、其他的热塑性树脂件、工具焊头和砧座之间的位置关系的图，(b)是示出本发明的第四实施方式的超声波焊接装置的经由框型定位夹具罩的窗将工具焊头压抵在其他的热塑性树脂件的上侧表面的状态的图，(c)是示出本发明的第四实施方式的超声波焊接装置的经由框型定位夹具罩的窗对其他的热塑性树脂件的上侧表面赋予工具焊头超声波振动能的状态的图。
图14是示出本发明的第四实施方式的超声波焊接装置中的设有框型定位夹具罩时的、一对热塑性树脂件、其他的热塑性树脂件、工具焊头和砧座之间的位置关系的外观立体图。
图15A是示出本发明的第五实施方式的超声波焊接装置中的一对形成为L字型截面的热塑性树脂件与工具焊头的位置关系的图。
图15B是示出本发明的第五实施方式的超声波焊接装置中的一对形成为L字型截面的热塑性树脂件与工具焊头的位置关系的图。
图16中，(a)、(b)是示出本发明的第五实施方式的超声波焊接装置中的利用工具焊头对一对形成为L字型截面的热塑性树脂件的对接的厚壁部分的上侧表面赋予超声波振动能的状态下的位置关系的图，(c)是将使用本发明的第五实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体的一部分用剖面示出的图，(d)是示出使用本发明的第五实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体的外观的图。
图17是示出使用本发明的第五实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体与工具焊头的位置关系的立体图。
图18A是示出本发明的第六实施方式的超声波焊接装置中的一对形成为L字型截面的热塑性树脂件与工具焊头的位置关系的图。
图18B是本发明的第六实施方式的超声波焊接装置中的一对形成为L字型截面的热塑性树脂件与工具焊头的位置关系的图。
图19中，(a)、(b)是示出本发明的第六实施方式的超声波焊接装置中的利用工具焊头对一对带嵌合部的热塑性树脂件赋予超声波振动能的状态下的位置关系的图，(c)是将使用本发明的第六实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体的一部分用剖面示出的图，(d)是示出使用本发明的第六实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体的外观的图。
图20A是示出本发明的第六实施方式的第一变形例的超声波焊接装置中的一对带嵌合部的热塑性树脂件与工具焊头的位置关系的图。
图20B是示出本发明的第六实施方式的第二变形例的超声波焊接装置中的一对带嵌合部的热塑性树脂件与工具焊头的位置关系的图。
图21是示出本发明的第六实施方式的第一变形例的超声波焊接装置中的一对带嵌合部的热塑性树脂件与工具焊头的位置关系的图。
图22A是示出本发明的第七实施方式的超声波焊接装置中的一对厚壁热塑性树脂件与工具焊头的位置关系的图。
图22B是示出使用本发明的第七实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体与工具焊头的位置关系的立体图。
图23A是本发明的第七实施方式的变形例1的超声波焊接装置中的一对薄壁热塑性树脂件与工具焊头的位置关系的图。
图23B是示出使用本发明的第七实施方式的变形例1的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体与工具焊头的位置关系的立体图。
图24A是本发明的第七实施方式的变形例1中的将一对薄壁热塑性树脂件的对接面对接后的状态的从上观察的俯视图。
图24B是本发明的第七实施方式的变形例2中的将一对薄壁热塑性树脂件的对接面对接后的状态的从上观察的俯视图。
图25是本发明的第八实施方式的超声波焊接装置的主视图。
图26是利用本发明的第八实施方式的焊接方法焊接而成的结构体的焊接结构部附近的剖视图。
图27是本发明的第八实施方式的变形例1的超声波焊接装置的要部主视图。
图28是利用本发明的第八实施方式的变形例1的焊接方法焊接而成的结构体的焊接结构部附近的剖视图。
图29中，(a)、(b)、(c)、(d)是示出本发明的第八实施方式的变形例1中的使工具焊头在一对热塑性树脂件上左右移动并同时进行焊接的状态的图。
图30是本发明的第八实施方式的变形例2的超声波焊接装置的主视图。
图31是利用本发明的第八实施方式的变形例2的焊接方法焊接而成的结构体的焊接结构部附近的剖视图。
图32是本发明的第八实施方式的变形例3的超声波焊接装置的要部主视图。
图33是利用本发明的第八实施方式的变形例3的焊接方法焊接而成的结构体的焊接结构部附近的剖视图。
图34中，(a)、(b)、(c)、(d)是示出本发明的第八实施方式的变形例3中的使工具焊头在一对热塑性树脂件上左右移动并同时进行焊接的状态的图。
图35中，(a)、(b)、(c)是示出在本发明的第八实施方式中使工具焊头在一对热塑性树脂件上左右移动并同时进行焊接的状态的图，(d)、(e)是示出在本发明的第八实施方式中使工具焊头在一对热塑性树脂件上左右移动并同时进行焊接而得到的结构体的结构的图。
图36是示出本发明的第九实施方式的超声波焊接装置中的砧座、一对薄壁热塑性树脂件、工具焊头之间的位置关系的局部剖视图。
图37是按照流程示出利用本发明的第十实施方式的超声波焊接装置进行焊接作业的顺序的流程图(flow chart)。
图38是按照流程示出利用本发明的第十一实施方式的超声波焊接装置进行焊接作业的顺序的流程图(flow chart)。
图39是示出本发明的第十二实施方式中的从工具焊头的前端侧观察到的工具焊头的按压面的倾斜的立体图。
图40中，(a)、(b)、(c)是示出本发明的第十二实施方式中的从工具焊头的前端侧观察到的工具焊头的按压面的倾斜的图。
图41A是本发明的第十三实施方式的品牌铭牌100的制造工序图。
图41B是本发明的第十三实施方式的品牌铭牌100的制造工序图。
图41C是本发明的第十三实施方式的品牌铭牌100的制造工序图。
图42是示出利用本发明的第十三实施方式的超声波焊接装置在白色板上焊接白色嵌合部的状态的图。
图43中，(a)、(b)是示出利用本发明的第十三实施方式的超声波焊接装置在白色板上焊接白色嵌合部的状态的图，(c)、(d)是示出利用本发明的第十三实施方式的超声波焊接装置焊接后的白色板和白色嵌合部的图。
图44A是示出本发明的第十四实施方式的耐热膜和耐热环的立体图。
图44B是示出本发明的第十四实施方式的焊接后的耐热膜和耐热环的立体图。
图45是将利用本发明的第十四实施方式的超声波焊接装置焊接耐热膜和耐热环的状态以局部剖视的方式示出的主视图。
图46是示出利用本发明的第十四实施方式的超声波焊接装置焊接耐热膜和耐热环的状态的要部放大图。
图47A是示出本发明的第十五实施方式的耐热过滤件和耐热环的立体图。
图47B是示出本发明的第十五实施方式的焊接后的耐热过滤件和耐热环的立体图。
图48中，(a)、(b)、(c)是示出利用本发明的第十五实施方式的超声波焊接装置焊接耐热过滤件和耐热环的顺序的变迁图。
图49是本发明的第十六实施方式的超声波焊接装置的焊接作业开始时的主视图。
图50是本发明的第十六实施方式的超声波焊接装置的焊接作业结束时的主视图。
图51是现有的带脚轮的手提箱的立体图和焊接而成的结构体即品牌铭牌的放大图。
图52A是示出现有的超声波焊接装置中的一对热塑性树脂件、其他的热塑性树脂件、工具焊头之间的位置关系的图。
图52B是示出现有的超声波焊接装置中的一对热塑性树脂件、其他的热塑性树脂件、工具焊头之间的位置关系的图。
图53中，(a)、(b)是示出现有的超声波焊接装置中的利用工具焊头对一对热塑性树脂件和其他的热塑性树脂件赋予超声波振动能时的位置关系的图，(c)是将现有的超声波焊接装置中的焊接而成的结构体的一部分用剖面示出的图，(d)是示出现有的超声波焊接装置中的焊接而成的结构体的外观的图。
图54是利用现有的超声波焊接装置焊接而成的结构体即品牌铭牌的立体图。
图55是将利用现有的超声波焊接装置焊接而成的结构体即品牌铭牌的表背翻转来示出在焊接时位于砧座侧的文字“ABC”的印刷面的立体图。
具体实施方式
(本发明的第一实施方式)
在图1A、图1B中示出本发明的第一实施方式的超声波焊接装置中的一对热塑性树脂件、其他的热塑性树脂件和工具焊头以及这些构件的位置关系。
在图1B中，在未图示的砧座70上载置一对热塑性树脂件10、11的下侧表面，在将一对热塑性树脂件10、11的端面对接的状态下在对接着的端面上重叠其他的热塑性树脂件12的下侧表面。这与现有例的图52B相同。
然而，在图1B中，从其他的热塑性树脂件12的上侧表面之上按压在沿着上侧表面的方向(相对于热塑性树脂件12的表面为水平的方向)上进行超声波振动的工具焊头30。以下，本发明以该位置关系为基本形来进行说明。
图1的工具焊头30的振动方向与现有例的图52A、52B、53不同。工具焊头30以振动方向为沿着一对热塑性树脂件10、11和其他的热塑性树脂件12的表面的一个方向(与表面平行)的方式进行超声波振动。需要说明的是，将对接的两方中的一方的热塑性树脂件10设为白色板且将另一方的热塑性树脂件11设为红色板来进行说明。
若超声波振动的方向不同，则超声波振动的传播方式会不同。若超声波振动的传播方式不同，则一对热塑性树脂件10、11和其他的热塑性树脂件12中的发热的方式、热的传播方式、熔融的方式、焊接的方式会不同。当在沿着热塑性树脂件10、11、12的表面的一个方向(与表面平行)上进行超声波振动时，超声波振动能在沿着热塑性树脂件10、11、12的表面的一个方向(与表面平行)上传播。
需要说明的是，示出的是本第一实施方式中的工具焊头30将与一对热塑性树脂件10、11的对接面交叉的直线方向作为沿着热塑性树脂件的上侧表面的一个方向来进行超声波振动的情况，但只要超声波振动能能够在沿着热塑性树脂件10、11、12的表面的一个方向(与表面平行)上传播，则就对接面与一个方向的角度而言，根据焊接作业的需要，可以以规定的角度交叉，也可以平行。
在图2中示出本发明的第一实施方式的超声波焊接装置的主视图。图2的超声波焊接装置的结构具有载置一对热塑性树脂件10、11和其他的热塑性树脂件12的砧座70、从其他的热塑性树脂件12之上对一对热塑性树脂件10、11的端面对接的部分附近进行按压的工具焊头30、使工具焊头30的按压面在沿着一对热塑性树脂件10、11和其他的热塑性树脂件12的表面的一个方向上进行超声波振动的超声波振动机构37和超声波振动控制机构38、工具焊头30的支承机构80、使工具焊头30与支承机构80一体地上下移动的上下移动机构81、支柱70a和上下移动机构的安装部70b。
在图2中，工具焊头30由钛、硬铝这样的原材料构成，是一体地切削出右侧的长方体形状的按压部、中央的弯曲的圆锥梯形状的连接部以及左侧的圆柱状的基部的构件，在左侧的圆柱状的基部的端面安装有使用了压电振子等压电元件的超声波振动机构37。
再重复一下，本实施方式的工具焊头30从圆柱状的基部朝向前端呈圆锥状变细，在前端部形成有长方体的按压部。该按压部将热塑性树脂侧(砧座侧)的下表面作为按压面来对热塑性树脂件12赋予按压力。
利用在后说明的超声波振动控制机构38，在超声波振动机构37中，使工具焊头30的按压部进行振幅为几十μm且频率为20kHz～40kHz这种程度的超声波振动。工具焊头30的按压部的下表面被用作按压面。
在砧座70的左侧一体地设置有支柱70a，在支柱70a上设置有上下移动机构的安装部70b。将作为上下移动机构81的气动压力机以朝下的方式安装于上下移动机构的安装部70b。在气动压力机的进行上下移动的促动器的前端将工具焊头30的支承机构80以悬吊的形式固定安装。在图2中，工具焊头30的支承机构80的左侧部分与支柱70a的滑动引导部抵接而被滑动引导。当使作为上下移动机构81的气动压力机的促动器前端下降时，工具焊头30的按压面从其他的热塑性树脂件12之上对一对热塑性树脂件10、11的端面对接的部分附近进行按压。
在支柱70a中用虚线示出的工具焊头30的超声波振动控制机构38的控制信号线和供电线与超声波振动机构37连接。当驱动超声波振动机构37时，工具焊头30的按压面在沿着一对热塑性树脂件10、11和其他的热塑性树脂件12的表面的一个方向上进行超声波振动。当工具焊头30的按压面从其他的热塑性树脂件12之上对一对热塑性树脂件10、11的端面对接的部分附近进行按压时，对其他的热塑性树脂件12和一对热塑性树脂件10、11的端面对接的部分附近赋予超声波振动能。于是，热塑性树脂件10、11、12经过发热、熔融、冷却、固化的过程而被焊接。在其他的热塑性树脂件12上形成凹部。
图3的(a)示出本发明的第一实施方式的超声波焊接装置中的利用工具焊头30对一对热塑性树脂件10、11和其他的热塑性树脂件12赋予超声波振动能的状态下的位置关系。工具焊头30的按压面对放置在端面对接的一对热塑性树脂件10、11上的其他的热塑性树脂件12的上侧表面进行按压，将图中水平方向的超声波振动能向其他的热塑性树脂件12的上侧表面传播。
如图3的(b)所示，工具焊头30的按压面在其他的热塑性树脂件12的上侧表面一边沿着纸面的水平方向摩擦一边如白线箭头所示那样下降，使其他的热塑性树脂件12的上侧表面熔融而形成凹部12c。并且，在其他的热塑性树脂件12与一对热塑性树脂件10、11的抵接面上，遍及比工具焊头30的按压面的宽度(H1)宽的宽度方向(W2)地使热塑性树脂件熔融。
如图3的(c)所示，当使工具焊头30在进行超声波振动规定时间之后上升来停止超声波振动时，熔融了的部分发生冷却固化，由此焊接完成。图3的(c)是将本发明的第一实施方式的焊接后的一对热塑性树脂件和其他的热塑性树脂件以一部分用剖面表示的方式示出的图。图3的(d)是示出焊接后的一对热塑性树脂件和其他的热塑性树脂件的外观的图。
超声波振动能从工具焊头30的按压面向沿着一对热塑性树脂件10、11的表面的方向即图3的图中水平的方向供给，而不朝向一对热塑性树脂件10、11的厚度方向即图3的图中下方。因此，与工具焊头30的按压面抵接的热塑性树脂件12的表面附近显著发热，但砧座侧的热塑性树脂件10、11的表面附近的发热少。熔融了的热塑性树脂件存在于与工具焊头30的按压面抵接这一侧的热塑性树脂件12的表面附近，而不会挤入到一对热塑性树脂件10、11的对接的端面之间。另外，砧座侧的热塑性树脂件10、11的表面附近的发热少，表面不会灼烧、变色。
在本发明的第一实施方式的超声波焊接装置中，实现如下效果：能够在进行了超声波焊接后将一对热塑性树脂件10、11的对接的端面彼此的位置间隔保持为与超声波焊接前相同，并且，能够在进行了超声波焊接后将一对热塑性树脂件10、11的不与其他的热塑性树脂件12抵接的表面的状态保持为与超声波焊接前相同。
图4示出使用本发明的第一实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体即焊接作业后的热塑性树脂件10、11、12的立体图。在其他的热塑性树脂件12的上侧表面形成有凹部12c。形成凹部12c时排出的热塑性树脂件12在凹部12c的周围鼓起(图4中并未示出)。熔融了的热塑性树脂件不会从与工具焊头30的按压面抵接这一侧的热塑性树脂件12的表面附近朝向发热少的砧座侧地挤入到一对热塑性树脂件10、11的对接的端面之间。
在图5中，将使用本发明的第一实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体即焊接作业后的热塑性树脂件10、11的表背翻转而以立体图的方式示出在焊接时位于砧座侧的文字“ABC”的印刷面(P)。一对热塑性树脂件10、11的对接的端面之间的间隙(S)的位置间隔(S1)均匀且与焊接前相同。另外，文字“ABC”的印刷面没有成为高温，没有灼烧而变色。另外，文字“ABC”在本实施方式中为金色文字(Le)，文字本身也没有变色。
需要说明的是，在图4、图5中，就一对热塑性树脂件10、11的对接的端面之间的间隙(S)而言，以空出1mm以下的规定尺寸的间隙这样的印象图示出，但间隙(S)的设定是根据需要而确定的值。因此，如之后在图6B中图示的那样，可以将一对热塑性树脂件40、41的端面紧贴即间隙(S)设为零地进行焊接，反之，也可以将间隙(S)扩宽。
(本发明的第二实施方式)
作为本发明的第二实施方式，图6A中示出使用本发明的第二实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体即一对热塑性树脂件40、41和其他的热塑性树脂件50与工具焊头35之间的位置关系。
本实施方式中的工具焊头35在按压面上形成有凹凸。因此，在凹部50c的表面形成有与工具焊头35的按压面的凹凸对应的凹凸。
在本实施方式中，来自工具焊头35的超声波振动能在沿着热塑性树脂件50的上侧表面的一个方向上赋予。因此，虽然会从与工具焊头35的按压面抵接的热塑性树脂件50的表面到越过热塑性树脂件50与热塑性树脂件40、41的抵接面的部位地进行发热，但砧座侧的热塑性树脂件40、41的表面附近的发热少。熔融了的热塑性树脂件从与工具焊头35的按压面抵接的热塑性树脂件50的表面到越过热塑性树脂件50与热塑性树脂件40、41的抵接面的部位地存在，而不会挤入到一对热塑性树脂件40、41的对接的端面之间。另外，砧座侧的热塑性树脂件40、41的表面附近的发热少，表面不会灼烧而变色。
因此，如将超声波焊接后的热塑性树脂件40、41的表背翻转而示出的图6B那样，确认到热塑性树脂件40、41的对接面的间隙维持具有固定宽度的直线Se的状态，砧座侧的热塑性树脂件40、41的表面没有灼烧而变色。需要说明的是，在图6B中，示出的是在P(文字面)上显示有△标记和〇标记的花纹来取代文字“ABC”的品牌铭牌。
根据本发明的超声波焊接方法、利用超声波焊接方法焊接而成的结构体和超声波焊接装置，能够在进行了超声波焊接之后将一对热塑性树脂件的对接的端面彼此的位置间隔保持为与超声波焊接前相同。另外，能够将一对热塑性树脂件的砧座侧的表面的状态保持为与超声波焊接前相同。
需要说明的是，在本发明的第一实施方式中，工具焊头30的按压面形成为长方形的平面，但在本发明的第二实施方式中，将工具焊头35的按压面形成为凹面部与凸面部反复的凹凸面。若将按压面形成为凹面部与凸面部反复的凹凸面，则被凸面部推开的热塑性树脂容易向凸面部的相邻的凹面部的空间移动。若工具焊头的按压面形成为长方形的平面，则要使形成为长方形的平面整体陷入凹部，需要大的按压力，但若是将按压面形成为凹面部与凸面部反复的凹凸面，则凭借凸面部进行推开的按压力即可，因此能够凭借小的按压力来推进焊接作业。
在图7中示出将本发明的第二实施方式的工具焊头的按压部局部放大的立体图。另外，在图8A中示出利用本发明的第二实施方式的工具焊头开始焊接的瞬间的情形，在图8B中示出利用本发明的第二实施方式的工具焊头完成焊接的瞬间的情形。
即，如图7和图8所示，将工具焊头35的按压面形成为凹面部与凸面部反复的凹凸面，如图8A所示，在将按压面的凹面部与凸面部的高低差设为2Δh的情况下利用工具焊头35开始焊接的瞬间，工具焊头35的按压面的凸面部所接触的部分的热塑性树脂开始熔化。此时，会熔融的仅是工具焊头35的按压面的凸面部所接触的部分，因此能够凭借小的按压力使热塑性树脂熔化。
在如图8B那样使工具焊头35的按压面的凸面部陷入Δh时，凸面部所推开的热塑性树脂件向工具焊头35的按压面的凹面部中鼓起Δh。在图中标记箭头来示出凸面部所推开的热塑性树脂件向凹面部移动的情形。
当工具焊头35的按压面的凸面部和凹面部这两方、即工具焊头35的整个按压面与热塑性树脂件接触时，进入将与工具焊头35的按压面形成为长方形的平面时相同的面积的热塑性树脂件下压的阶段。在使工具焊头35的按压面的凸面部陷入Δh之前，凭借小的按压力就能够使热塑性树脂熔化。当工具焊头35的按压面的凸面部和凹面部这两方、即工具焊头35的整个按压面与热塑性树脂件接触时，负载阻力变大，需要大的按压力。
在该时刻下，已经在其他的热塑性树脂件50的上侧表面形成有凹部50c，热塑性树脂件50发生熔融。并且，热塑性树脂件50下方的一对热塑性树脂件40、41也彼此熔融。
因此，作为焊接作业，可以在该时刻下停止超声波振动，使热塑性树脂件发生冷却、固化来进行焊接。此时，凭借小的按压力完成焊接作业。根据所要求的焊接作业条件的需要，若是在检测到工具焊头35的整个按压面与热塑性树脂件接触而使负载阻力变大这一情况时使工具焊头35调转上升，则能够通过施加小的按压力就结束焊接作业。
就图6A的凹部50c的焊接后的形态而言，示出的是在工具焊头35的按压面的凸面部和凹面部这两方、即工具焊头35的整个按压面与热塑性树脂件接触之后将与工具焊头35的按压面形成为长方形的平面时相同的面积的热塑性树脂件下压来进行焊接时的状态。若这样，则能够获得牢固的焊接力。
在图9中示出如下内容：将横轴取为工具焊头35的按压面的前端向热塑性树脂件的陷入量，并且，将纵轴取为工具焊头35将热塑性树脂件压入所需的按压力、工具焊头35的上下移动动作的朝向和超声波振动驱动的开始/停止的状态。观察图9，可知向热塑性树脂件的陷入发展的时机与按压力、工具焊头的上下移动动作的朝向、超声波振动驱动的开始/停止的状态之间的关系。
在图9中，首先，当开始超声波振动并开始工具焊头35的下降时，在陷入量由t1表示的时机下，工具焊头35的按压面的凸面部开始与热塑性树脂件50抵接。当凸面部开始陷入热塑性树脂件50时，按压力伴随着陷入量的增加而从零开始慢慢增加。然后，凸面部全部陷入，凹面部与热塑性树脂件50抵接。若是在该陷入量由t2表示的时机下停止工具焊头35的下降而调转为上升，则能够仅通过使凸面部陷入热塑性树脂件50就完成焊接作业。
根据需要，若是需要使凸面部和凹面部全都陷入，则在由t2表示的时机之后也使工具焊头下降直至按压力成为规定的大小为止，例如，若是在由t3表示的时机下停止工具焊头35的下降而调转为上升，则能够通过使凸面部和凹面部陷入热塑性树脂件50来完成焊接作业。
在图10中用流程图示出焊接作业的顺序的一例。在图10中，用流程图示出根据设定来选择“(1)仅使凸面部陷入”和“(2)使凸面部和凹面部陷入规定量”中的任一个来进行焊接时的焊接作业的顺序。需要说明的是，该流程图所示的焊接作业例如在超声波振动控制机构38的控制下执行。
首先，作为最初的顺序，选择“(1)仅使凸面部陷入”和“(2)使凸面部和凹面部陷入规定量”中的任一个并从装置的未图示的输入机构输入来作为陷入量(步骤ST1)，使焊接作业开始(步骤ST2)。由此，使工具焊头35进行超声波振动并朝向热塑性树脂件的上侧表面下降(步骤ST3)。当工具焊头35的凸面部与热塑性树脂件50的上侧表面抵接时，工具焊头35将热塑性树脂件50压入所需的按压力慢慢地增大。然后，按压力(F0)超过规定的按压力(F1)。当由未图示的压力传感器检测到按压力(F0)超过按压力(F1)这一情况时(步骤ST4)，若步骤ST1的选择为“仅使凸面部陷入”(在步骤ST5中为“是”)，则将工具焊头35的上下移动动作从向热塑性树脂件50的上侧表面的下降动作调转为上升动作，使工具焊头35上升(步骤ST7)。之后，将工具焊头35的超声波振动驱动设为停止来结束焊接作业(步骤ST8)。这样，能够仅使工具焊头35的按压面的凸面部陷入热塑性树脂件50。
在选择了使凸面部和凹面部陷入规定量并输入时(在步骤ST5中为“否”)，在按压力(F0)没有超过规定的按压力(F2)的期间(在步骤ST6中为“是”)，移向步骤ST3来继续下降动作。并且，在按压力(F0)超过了规定的按压力(F2)时(在步骤ST6中为“否”)，将工具焊头35的上下移动动作从向热塑性树脂件的上侧表面的下降动作调转为上升动作，使工具焊头35上升(步骤ST7)。之后，将工具焊头35的超声波振动驱动设为停止来结束焊接作业(步骤ST8)。这样，能够使工具焊头35的按压面的凸面部和凹面部向热塑性树脂件50陷入规定量。
需要说明的是，就工具焊头35的按压面的形状而言，可以如图11A那样将凸面部隔开间隔排列并使凸面部与凹面部反复，也可以如图11B那样将多个小的凸面部呈交错状分散配置。另外，还可以根据需要而如图11C那样将凸面部设为文字的形式。若在凸面部的旁边存在凹面部，则实现凸面部所推开的熔融树脂在凹面部内鼓起这样的机构。在图11中，为了区分凸面部与凹面部，在凸面部的表面范围内绘制有虚线，但也可以将凸面部和凹面部的表面粗糙度带有差别地示出。
(本发明的第三实施方式)
本发明的第三实施方式的超声波焊接装置构成为，使工具焊头36与一对热塑性树脂件40、41的对接面平行地进行超声波振动。
在图12中示出使用本发明的第三实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体(即，一对热塑性树脂件40、41和其他的热塑性树脂件50)和工具焊头36以及这些构件的位置关系的图。
需要说明的是，就工具焊头36的振动方向与热塑性树脂件50的端面相连的方向之间的关系而言，即便通过以其他的角度交叉这样的方式改变工具焊头36的振动方向相对于热塑性树脂件50的端面相连的方向所成的角度，也能够获得如下效果：在本发明的焊接前后确保对接的端面之间的位置间隔，并且，在焊接前后在热塑性树脂的砧座侧的表面不会发生灼烧、变色。
(本发明的第四实施方式)
在图13的(a)、(b)、(c)中示出本发明的第四实施方式的超声波焊接装置中，设有框型定位夹具罩60时的、一对热塑性树脂件10、11、其他的热塑性树脂件12工具焊头30、砧座70之间的位置关系。在图14中将发明的第四实施方式的超声波焊接装置中，设有框型定位夹具罩60时的、一对热塑性树脂件10、11、其他的热塑性树脂件12、工具焊头30、砧座70之间的位置关系作为外观立体图来示出。
框型定位夹具罩60由金属框制成，设置有与其他的热塑性树脂件12的外形大致相同来使其他的热塑性树脂件12与外部连通的窗60a。窗60a作为窗框来包围其他的热塑性树脂件12的外形。
因此，框型定位夹具罩60在其他的热塑性树脂件12受到工具焊头30的超声波振动能时进行支承以确保固定的位置。在其他的热塑性树脂件12由于工具焊头30的作用而以大的振幅振动时，框型定位夹具罩60如侧方砧座那样进行位置限制。因此，具有促进其他的热塑性树脂件12的发热的效果。根据需要使用框型定位夹具罩60为好。
本发明的第一实施方式至第四实施方式示出了如下的方案：将一对热塑性树脂件对接，在其上载置其他的热塑性树脂件，利用工具焊头对其他的热塑性树脂件进行按压而在沿着其他的热塑性树脂件的表面的一个方向上供给超声波振动能。
即，在上述的第一实施方式至第四实施方式以及这些实施方式各自的变形例中，说明了如下的超声波焊接方法、利用超声波焊接方法焊接而成的结构体、超声波焊接装置：将一对热塑性树脂件的端面对接并载置在砧座上，在一对热塑性树脂件的端面对接的部分上载置其他的热塑性树脂件，向其他的热塑性树脂件的上侧表面按压在不与该表面垂直且沿着该表面的一个方向上进行超声波振动的工具焊头的按压面，通过赋予进行超声波振动的工具焊头的按压力来使其他的热塑性树脂件的上侧表面附近熔融，在非焊接结构部上生成焊接结构部，利用在非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构来将一对热塑性树脂件对焊。
由此，能够获得如下的效果：(1)在焊接前后保持对接端面之间的位置间隔；(2)在焊接前后，在热塑性树脂的砧座侧的表面没有灼烧、变色。
(本发明的第五实施方式)
在本发明的第五实施方式中，没有使用上述的其他的热塑性树脂件，而是将一对热塑性树脂件设成为一对形成为L字型截面的白色板的热塑性树脂件10a和红色板的热塑性树脂件11a，使L字型截面的厚壁部分即白色厚壁部10ax和红色厚壁部11ax对接，将工具焊头30的按压面与L字型截面的厚壁部分10ax、11ax的上侧表面接触，在沿着L字型截面的厚壁部分的上侧表面的一个方向上赋予超声波振动能，使L字型截面的厚壁部分的上侧表面附近发热、熔融而形成凹部以进行焊接。
在图15A、15B中示出本发明的第五实施方式的超声波焊接装置中的一对形成为L字型截面的热塑性树脂件10a、11a与工具焊头30的位置关系。在图16的(a)中示出本发明的第五实施方式的超声波焊接装置中的利用工具焊头30对一对形成为L字型截面的热塑性树脂件10a、11a的对接的厚壁部分10ax、11ax的上侧表面赋予超声波振动能的状态下的位置关系。
L字型截面的厚壁部分起到在本发明的第一实施方式和第二实施方式中示出的其他的热塑性树脂件12的作用。当如图16的(b)那样对一对形成为L字型截面的热塑性树脂件10a、11a的对接的厚壁部分10ax、11ax赋予超声波振动能时，发生熔融而形成凹部，遍及比工具焊头30的按压面的宽度(H1)宽的宽度方向(W3)地使热塑性树脂件10a、11a熔融。
在图16的(c)中，将使用超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体即焊接后的一对形成为L字型截面的热塑性树脂件10a、11a的一部分用剖面示出。图16的(d)是示出使用本发明的第五实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体即焊接后的一对形成为L字型截面的热塑性树脂件10a、11a的图。
在图17中，将使用本发明的第五实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体即焊接作业后的形成为L字型截面的热塑性树脂件10a、11a与工具焊头的位置关系用立体图示出。
焊接的技术上的内容与本发明的第一实施方式和第二实施方式类似。因此，省略详细的说明，但本实施方式与第一实施方式和第二实施方式同样能够获得如下的效果：(1)在焊接前后保持对接端面之间的位置间隔；(2)在焊接前后，在热塑性树脂的砧座侧的表面没有灼烧、变色。
(本发明的第六实施方式)
本发明的第六实施方式的超声波焊接装置构成为，将第五实施方式的形成为L字型截面的热塑性树脂件的厚壁部分设成为彼此嵌合的多个嵌合部。
在图18A、18B中示出本发明的第六实施方式的超声波焊接装置中的一对带嵌合部的热塑性树脂件10b、11b与工具焊头30的位置关系。
如第六实施方式那样，在一对形成为L字型截面的热塑性树脂件10b、11b的对接的厚壁部分设置有彼此嵌合的多个嵌合部10bw、11br，因此在使它们熔融时，彼此牢固地一体化，结合强度变大。尤其如图18B的立体图所示那样，多个嵌合部10bw、11br一体成形在热塑性树脂件10b、11b各自的端面上，因此，通过将多个嵌合部10bw、11br焊接来实现热塑性树脂件10b、11b的一体化。
在第六实施方式中，在作为被焊接物的一对热塑性树脂件10b、11b的端面上分别设置有嵌合部10bw、11br，在将设置于一对热塑性树脂件10b、11b各自的端面上的嵌合部10bw、11br嵌合的状态下，对一对热塑性树脂件10b、11b的嵌合部的上侧表面赋予在沿着该表面的一个方向上进行超声波振动的工具焊头的按压力，由此，使一对热塑性树脂件10b、11b各自的嵌合部10bw、11br的上侧表面附近熔融，而在各嵌合部10bw、11br嵌合了的状态下焊接。
在图18A、18B所示的第六实施方式中，白色嵌合部10bw与红色嵌合部11br的嵌合的部分设计成使分别形成为立方体的空间的凹部与形成为立方体的外形的凸部嵌合这样的形态。需要说明的是，白色嵌合部10bw形成为将向外侧突出的嵌合突起10bwx的根部与突起连结部10bwy连结的形状。因此，当如图18B所示的三个白色箭头那样将嵌合部11br朝向嵌合部10bw压入时，各凹部与各凸部彼此嵌合。
顺带说一下，由于形成为立方体的空间的凹部和形成为立方体的外形的凸部的侧面是平面，因此设成为在朝着与图18B所示的三个白色箭头相反的朝向将嵌合部10bw与嵌合部11br分离时无阻力地分开的结构。即便是这样嵌合部10bw与嵌合部11br间隙嵌合的状态、即嵌合部10bw与嵌合部11br彼此分离独立而不相互连结的状态，只要进行焊接，则熔融了的热塑性树脂件也会进入间隙而成为一体，不会分开。嵌合部10bw与嵌合部11b嵌合的程度只要根据用途来任意地设定即可。
在图19的(a)、(b)中示出本发明的第六实施方式的超声波焊接装置中的利用工具焊头对一对带嵌合部的热塑性树脂件赋予超声波振动能的状态下的位置关系。在图19的(c)中将使用本发明的第六实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体的一部分用剖面示出。在图19的(d)中示出使用本发明的第六实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体的外观。
重复说明一下，在第六实施方式中，在一对作为被焊接物的热塑性树脂件10b、11b的端部分别设置有彼此分离独立而不相互连结的热塑性树脂件的嵌合部10bw、11br，将一对被焊接物的嵌合部10bw、11br以彼此嵌合的状态载置在砧座70上，向一对作为被焊接物的热塑性树脂件10b、11b嵌合着的嵌合部10bw、11br的上侧表面按压在不与该上侧表面垂直且沿着该表面的方向上进行超声波振动的工具焊头30的按压面，通过赋予进行超声波振动的工具焊头30的按压力来使一对作为被焊接物的热塑性树脂件10b、11b各自的嵌合部10bw、11br的上侧表面附近熔融，在非焊接结构部上生成焊接结构部，利用在非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构来将一对作为被焊接物的热塑性树脂件10b、11b各自的嵌合部10bw、11br焊接。
由此，除了能够获得(1)、(2)的效果以外，还能够获得(3)的效果：(1)在焊接前后保持对接端面之间的位置间隔；(2)在焊接前后，在热塑性树脂的砧座侧的表面没有灼烧、变色；(3)能够使一对热塑性树脂件的对接面牢固地一体化。
也可以根据需要使热塑性树脂件10b、11b的平面部分与各自的嵌合部10bw、11br的材料为不同的材料。在热塑性树脂件10b、11b的平面部分为容易破损的材质、容易裂开的材质、难以焊接的材质等时，可以分别设置用于弥补热塑性树脂件10b、11b的平面部分的材质不足的部分的由其他材质制成的嵌合部10bw、11br，通过将嵌合部10bw、11br焊接来进行良好的焊接。
即便不是品牌铭牌的焊接方法，但作为其他的用途，也寻求如下方法：将一对乙烯树脂片材作为被焊接物，在乙烯树脂片材的端部分别设置热塑性树脂件的嵌合部并在各嵌合部嵌合着的状态下进行焊接。同样，还寻求在帐篷用片材的端部分别设置热塑性树脂件的嵌合部并在各嵌合部嵌合着的状态下进行焊接的方法。乙烯树脂片材、帐篷用片材的原材料有各种各样的。即便一对被焊接物的平面部分的材质不是热塑性树脂件，只要能够将热塑性树脂件的嵌合部10bw、11br分别牢固地安装于平面部分，则也能够作为本发明的第六实施方式来适用。
(本发明的第六实施方式的变形例1)
本发明的第六实施方式的变形例1的超声波焊接装置构成为，以图18所示的第六实施方式的彼此嵌合的多个嵌合部10bw、11br中的一方的热塑性树脂件10b的嵌合部10bw(白色嵌合部)的形状为基础，将一对热塑性树脂10c、11c、10d、11d各自的嵌合部10cw、11cr、10dw、11dr的形状形成为大致相同的形状。嵌合部10cw、11cr、10dw、11dr各自的形状如图20A、20B所示那样为将嵌合突起10cwx用突起结合部10cwy连接而连结成的E字型，或者C字型的嵌合部。
通过在一对形成为L字型截面的热塑性树脂件10c、11c、10d、11d的对接的厚壁部分设置有彼此嵌合的多个嵌合部10cw、11cr、10dw、11dr，由此具有使热塑性树脂件10c、11c、10d、11d的焊接强度增大的效果。
需要说明的是，嵌合部10cw、11cr、10dw、11dr的形状是任意的。在图20A中示出本发明的第六实施方式的变形例1的超声波焊接装置中的一对带嵌合部的热塑性树脂件10c、11c与工具焊头35的位置关系，在图20B中示出本发明的第六实施方式的变形例1的超声波焊接装置中的一对带嵌合部的热塑性树脂件10d、11d与工具焊头35的位置关系。
在图20A中，将嵌合突起10cwx的长度形成为比图18A的嵌合突起10bwx长。在图20B中，增长嵌合突起10dwx的长度，还增加了嵌合突起10dwx的数目。嵌合突起10dwx的长度和数目中的任一方增加都会使焊接强度增大。因此，可以根据用途来任意地设定。在图20A、20B中，图示出使用在按压面具有凹凸的工具焊头35的示例。
在图21中，示出将嵌合部10cw、11cr分开的嵌合前的外观立体图，以使图20A所示的多个嵌合部10cw、11cr各自的形状能被看到。观察图21可知，白色嵌合部10cw形成为将三个嵌合突起10cwx与一个突起结合部10cwy相连且连结成E字型的形状。当所需的焊接强度小时，也可以不设置白色嵌合部10cw的突起结合部10cwy，而形成为仅三个嵌合突起10cwx的形状。另外，也可以形成为将嵌合突起10cwx埋入热塑性树脂件10c的平面部的形状。嵌合部的形状根据用途来任意设定即可。
在上述的第六实施方式和变形例中，说明了在一对被焊接物的端部分别设置有热塑性树脂件的嵌合部时的超声波焊接方法、利用超声波焊接方法焊接而成的结构体、超声波焊接装置。
本发明的第六实施方式除了能够获得(1)、(2)的效果以外，还能够获得(3)的效果：(1)在焊接前后保持对接端面之间的位置间隔；(2)在焊接前后，在热塑性树脂的砧座侧的表面没有灼烧、变色；(3)能够使一对热塑性树脂件的对接面牢固地一体化。
(本发明的第七实施方式)
本发明的第七实施方式的超声波焊接装置构成为，将一对厚壁的热塑性树脂件10e、11e对接。在本发明的第五实施方式和第六实施方式中，说明了如下的一对热塑性树脂件的示例：将一对形成为L字型截面的热塑性树脂件10a、11a焊接；在一对热塑性树脂件的端面分别设置嵌合部，在该嵌合部嵌合着的状态下赋予在沿着嵌合部的上侧表面的一个方向上进行超声波振动的工具焊头的按压力来进行焊接，从而将一对带嵌合部的热塑性树脂件10b、11b、一对带嵌合部的热塑性树脂件10c、11c、一对带嵌合部的热塑性树脂件10d、11d焊接，但是，在将整体为厚壁或薄壁的热塑性树脂件彼此对接的情况下也具有同样的效果，因此例示出来。
在图22A中，示出本发明的第七实施方式的超声波焊接装置中的一对厚壁的热塑性树脂件10e、11e与工具焊头35的位置关系。在图22B中示出使用本发明的第七实施方式的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体即一对厚壁的热塑性树脂件10e、11e与工具焊头35的位置关系。
在第七实施方式中，通过在将一对厚壁的热塑性树脂件10e、11e的端面对接的状态下赋予在沿着一对厚壁的热塑性树脂件的上侧表面的一个方向上进行超声波振动的工具焊头的按压力，由此，使一对厚壁的热塑性树脂件的上侧表面附近熔融来进行焊接。
第七实施方式的超声波焊接装置除了能够获得(1)、(2)的效果以外，还能够获得(3)的效果：(1)在焊接前后保持对接端面之间的位置间隔；(2)在焊接前后，在热塑性树脂的砧座侧的表面没有灼烧、变色；(3)能够使一对热塑性树脂件的对接面牢固地一体化。
(本发明的第七实施方式的第一变形例)
本发明的第七实施方式的第一变形例的超声波焊接装置构成为，将一对壁薄(即，所谓的薄壁)的热塑性树脂件10f、11f对接。在图23A中示出本发明的第七实施方式的第一变形例的超声波焊接装置中的一对薄壁的热塑性树脂件10f、11f与工具焊头35的位置关系。在图23B中示出使用本发明的第七实施方式的第一变形例的超声波焊接方法和装置焊接而成的结构体即焊接后的薄壁的热塑性树脂件10f、11f与工具焊头35的位置关系。
在七实施方式的第一变形例中，通过在将一对薄壁的热塑性树脂件10f、11f的端面对接的状态下赋予在沿着一对薄壁的热塑性树脂件的上侧表面的一个方向上进行超声波振动的工具焊头35的按压力，由此，使一对薄壁的热塑性树脂件的上侧表面附近熔融来进行焊接。
第七实施方式的第一变形例的超声波焊接装置除了能够获得(1)、(2)的效果以外，还能够获得(3)的效果：(1)在焊接前后保持对接端面之间的位置间隔；(2)在焊接前后，在热塑性树脂的砧座侧的表面没有灼烧、变色；(3)能够使整体的厚度变薄。
(本发明的第七实施方式的第二变形例)
作为本发明的第七实施方式的第一变形例，使用图23A来说明的是对接面形成为直线状而使焊接长度SL短的变形例。若一对薄壁热塑性树脂件的厚度薄且焊接长度短，则彼此焊接的热塑性树脂件的量比一对厚壁的热塑性树脂件10e、11e时少，焊接强度小。
因此，本发明的第七实施方式的第二变形例的超声波焊接装置如图24B那样构成为，将一对薄壁热塑性树脂件10g、11g的对接端面的形状形成为从上观察时呈锯齿状。由此，焊接长度SL成为图24A所示的直线状时的两倍。并且，焊接强度也成倍增长。虽然未图示，但若是以焊接长度更长的呈楔状嵌合的形态对接，则能够进一步增加焊接强度。
在第七实施方式的第二变形例中，将一对薄壁的热塑性树脂件10g、11g的端面的形状设置成锯齿状那样凹形状与凸形状彼此啮合的形状，在对接而彼此啮合的状态下赋予在沿着一对薄壁的热塑性树脂件10g、11g的上侧表面的一个方向上进行超声波振动的工具焊头35的按压力，由此，使一对薄壁的热塑性树脂件10g、11g的上侧表面附近熔融来进行焊接。
但是，当将一对薄壁热塑性树脂件的对接端面的形状设置成锯齿状时，从美观的观点出发无法像品牌铭牌那样用于显眼的地方，因此可以利用于其他的用途、例如帐篷用片材彼此的对焊等。当针对一对帐篷用片材在各自的嵌合部嵌合着的状态下向彼此的嵌合部的上侧表面压抵在沿着表面的方向上进行超声波振动的工具焊头时，切断成按一定形状弯折的线状来嵌合的各自的嵌合部保持着嵌合时的姿态被一体地焊接(未图示)。
就现有的帐篷用片材等的端部的焊接而言，将一对帐篷用片材重叠并在重叠的表面的垂直方向上压抵工具焊头、高频电极来进行焊接，因此无法充分地挤压来使焊接后的部分的厚度接近原来的厚度，导致焊接后的部分较厚地形成，因而刚性不同，存在不协调感。
然而，在本发明的第七实施方式的第二变形例中，如图24B那样将一对薄壁热塑性树脂件10g、11g的对接端面的形状形成为从上观察时呈锯齿状，即便这样也能使一对薄壁热塑性树脂件的焊接部的厚度相同地形成，刚性相同，不会有不协调感。
在上述第七实施方式和变形例中，说明了如下的超声波焊接方法、利用超声波焊接方法焊接而成的结构体、超声波焊接装置：将两个以上的热塑性树脂件并列载置在砧座上，向热塑性树脂件的上侧表面按压在不与该表面垂直且沿着该表面的方向上进行超声波振动的工具焊头的按压面，通过赋予进行超声波振动的工具焊头的按压力来使热塑性树脂件的上侧表面附近熔融，在非焊接结构部上生成焊接结构部，形成在非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构的结构体，从而将热塑性树脂件焊接。
由此，第七实施方式的变形例的超声波焊接装置除了能够获得(1)、(2)的效果以外，还能够获得(3)、(4)的效果：：(1)在焊接前后保持对接端面之间的位置间隔；(2)在焊接前后，在热塑性树脂的砧座侧的表面没有灼烧、变色；(3)能够使一对热塑性树脂件的对接面牢固地一体化；(4)即便是薄壁的热塑性树脂件也能够焊接。
先前说明的第五实施方式也是将两个以上的热塑性树脂件并列载置在砧座上来进行焊接，在这点上是相同的。
(本发明的第八实施方式)
在本发明的第八实施方式中，将一对热塑性树脂件的端面对接并载置在砧座上，针对一对热塑性树脂件的端面对接的部分的上侧表面，从一对热塑性树脂件的端面对接的部分的上侧表面的斜上方朝向斜下方地赋予在沿着该表面的一个方向上进行超声波振动的工具焊头的按压力，通过赋予超声波振动能来使一对热塑性树脂件的上侧表面附近熔融，而将一对热塑性树脂件对焊。
本发明的第八实施方式的超声波焊接装置的主视图在图25中示出，其变形例1、2、3在图27、图30、图32中示出。在本发明的第八实施方式的超声波焊接装置中，将载置在砧座70的上表面上的一对热塑性树脂件10j、11j、一对热塑性树脂件10k、11k、一对热塑性树脂件10m、11m、一对热塑性树脂件10n、11n的端面对接。
需要说明的是，在图25和图30的本发明的第八实施方式的超声波焊接装置中，将一对热塑性树脂件10j、11j、一对热塑性树脂件10m、11m的端面、即对接端面在相对于砧座70的表面倾斜的斜面(所谓的“对接斜面”)上对接。其理由是，与将对接端面设置成已经说明过的实施方式那样的与砧座70的表面垂直的面的情况相比，焊接强度得以变大。
在图25中，示出从一对热塑性树脂件10j、11j的对接斜面之上将工具焊头35从左上朝向右下地倾斜地压靠来进行超声波焊接的结构。能够使工具焊头35的按压面沿着倾斜方向移动而将工具焊头35的按压力沿着倾斜方向赋予给一对热塑性树脂件10j、11j中的对接斜面的上侧表面。
将工具焊头35的按压面的超声波振动从左上朝向右下地沿着倾斜的方向赋予给一对热塑性树脂件10j、11j的对接斜面的上侧表面。这种情况下，如所理解(理解成例如气动压力机的力矢量(FVO)被分解为水平方向的力(FVX)与垂直方向的力(FVY)来作用)的那样，向一对热塑性树脂件10j、11j的对接斜面施加的按压力即垂直方向的力(FVY)比气动压力机的力矢量(FVO)小。因此可知，即便是同一超声波焊接装置，当将工具焊头沿着倾斜的方向移动来进行按压时，也能够减小按压力而轻轻地(柔和地)赋予该按压力。尤其是能够针对薄壁的热塑性树脂件从表面以较小的力慢慢地按压来赋予超声波振动，因此，具有容易制作在一对薄壁的热塑性树脂件的对接端面的非焊接结构部(B)上重叠有焊接结构部(A)的结构体这样的优点。
如图26所示，在工具焊头35从左上向右下移动时，焊接范围从一对热塑性树脂件10j、11j的上侧表面朝向砧座侧倾斜地移动，在非焊接结构部(B)上用虚线绘制出的平行四边形的区域内形成焊接结构部(A)。若一对热塑性树脂件10j、11j的对接斜面进入该焊接结构部(A)，则热塑性树脂件10j、11j被焊接。
在图27的第八实施方式的变形例1中，示出直接将工具焊头35a从右上朝向左下倾斜地压靠在一对热塑性树脂件10k、11k的对接面之上来进行超声波焊接的结构。在图27中，工具焊头35a的超声波振动方向也相对于一对热塑性树脂件10k、11k的表面倾斜地施加。并且，如图28中示出的放大图那样，在工具焊头35a的按压面上设置有多个凹凸，朝向一对热塑性树脂件10k、11k的砧座侧沿着倾斜方向赋予超声波振动能，来使一对热塑性树脂件10k、11k的上侧表面附近熔融。对接面与一对热塑性树脂件10k、11k的表面垂直，但在残留有非焊接结构部(B)的状态下停止超声波振动。
需要说明的是，当像图29的(a)、(b)、(c)、(d)所示那样交替地组合进行将工具焊头35a从右上朝向左下倾斜地压靠的动作和将工具焊头35a沿着一对热塑性树脂件10k、11k的上侧表面从左向右移动的动作时，向一对热塑性树脂件10k、11k的上侧表面的上部施加的超声波振动能增加，在一对热塑性树脂件10k、11k的上侧表面发生熔融、冷却、固化的量增加，因此能够期待焊接强度的增加。
在图30的第八实施方式的变形例2中，示出直接将工具焊头35b从右上朝向左下地倾斜地压靠在一对热塑性树脂件10m、11m的对接斜面之上来进行超声波焊接的结构。就工具焊头35b的按压面而言，以用平面按压一对热塑性树脂件10m、11m的上侧表面的方式形成为梯形这样的形状并将梯形的斜面部作为按压面。在图30的本发明的第八实施方式的超声波焊接装置中，将一对热塑性树脂件10m、11m的端面即对接端面在相对于砧座70的表面倾斜的斜面(所谓的“对接斜面”)上对接。
如图31中示出的放大图那样，从工具焊头35b的按压面朝向一对热塑性树脂件10m、11m的砧座侧沿着倾斜方向赋予超声波振动能，来使一对热塑性树脂件的上侧表面附近熔融。将对接斜面取入到焊接结构部(A)内，在残留有非焊接结构部(B)的状态下停止超声波振动。
工具焊头35b的超声波振动作为向一对热塑性树脂件10m、11m的“对接斜面”紧压的振动、敲击的振动而发挥作用。因此，相较于与砧座70的表面垂直的对接面的情况而言，能够将振动能更强地紧压式地向一对热塑性树脂件10m、11m的对接斜面施加。在工具焊头35b的按压面上设置有多个凹凸，朝向一对热塑性树脂件10m、11m的砧座侧沿着倾斜方向赋予超声波振动能，来使一对热塑性树脂件的上侧表面附近熔融。对接面相对于一对热塑性树脂件10m、11m的表面倾斜，但在残留有非焊接结构部(B)的状态下停止超声波振动。
在图32的第八实施方式的变形例3中，示出将工具焊头35c从左上朝向右下倾斜地压靠在一对热塑性树脂件10n、11n的对接面之上来进行超声波焊接的结构。在图32中，工具焊头35的超声波振动方向也相对于一对热塑性树脂件10n、11n的表面倾斜地施加。就工具焊头35c的按压面而言，以用平面按压一对热塑性树脂件10n、11n的上侧表面的方式形成为梯形这样的形状并将梯形的斜面部作为按压面，在按压面上设置有凹凸。
并且，如图33中示出的放大图那样，朝向热塑性树脂件10n、11n的砧座侧沿着倾斜方向赋予超声波振动能，来使一对热塑性树脂件10n、11n的上侧表面附近熔融。对接面相对于一对热塑性树脂件10n、11n的表面垂直，但在残留有非焊接结构部(B)的状态下停止超声波振动。
需要说明的是，当如图34的(a)、(b)、(c)、(d)所示那样交替地组合进行将工具焊头35c从左上朝向右下倾斜地压靠的动作和将工具焊头35c沿着一对热塑性树脂件10n、11n的上侧表面从右向左移动的动作时，向一对热塑性树脂件10n、11n的上侧表面的上部施加的超声波振动能增加，在一对热塑性树脂件10n、11n的上侧表面发生熔融、冷却、固化的量增加，因此能够期待焊接强度的增加。
这种情况下，例如如图35(a)、(b)、(c)所示，当使工具焊头35沿着一对热塑性树脂件10n、11n的对接的对接面的上侧表面进行超声波振动并一边按压按压面一边从左向右移动时，赋予超声波振动能的范围也从左向右移动。超声波振动能赋予多少由该部位处的积分值决定，因此，赋予超声波振动能的量根据被工具焊头35按压的时间的长度而变化。例如，能够如图35的(d)那样以焊接结构部(A)在上侧表面处宽且随着向下侧(厚度方向)行进而变窄的形式形成焊接结构部(A)和非焊接结构部(B)的形状。另外，还能够如图35的(e)那样将焊接结构部(A)形成为在对接面处下侧(厚度方向上)浅、对接面的附近深且其周边浅这样的形状。若这样控制工具焊头35的移动的方式，则能够根据需要来任意地设定图35的(d)、(e)所示的焊接结构部(A)和非焊接结构部(B)的形状。
虽未图示，但若在已经说明的本发明的超声波焊接装置中进一步设置“(1)使工具焊头在沿着一对或两个以上的热塑性树脂件的上侧表面的方向上移动的工具焊头的移动机构”和“(2)对工具焊头的移动机构的移动速度按照规定的模式进行可变控制的移动速度控制机构”来作为新的追加机构，则能够将焊接结构部(A)和非焊接结构部(B)的形状设置成任意的形状。
即，通过控制机构38来使工具焊头35进行超声波振动动作和按压动作，使工具焊头35相对于热塑性树脂件10n、11n的上侧表面在不与该表面垂直且沿着该表面的方向上进行超声波振动并利用工具焊头35的按压面进行按压。
此时，使用工具焊头35的移动机构和移动速度控制机构，使工具焊头35的按压面在沿着一对或两个以上的热塑性树脂件10n、11n的上侧表面的方向上以按照规定的模式将移动速度设为可变的方式进行移动，来使一对热塑性树脂件10n、11n的上侧表面附近熔融。在从工具焊头35的按压面释放出固定的超声波振动能时，若每单位长度的移动速度快，则超声波振动能相对于该单位长度薄薄地释放出。另一方面，若每单位长度的移动速度慢，则超声波振动能相对于该单位长度浓密地释放出。在图35的(a)、(b)、(c)中，将工具焊头35以同一移动速度移动时工具焊头35释放出的超声波振动能的量用长方形的面积表示，若每单位长度的移动速度快，则长方形的厚度薄且面积小。另一方面，若每单位长度的移动速度慢，则长方形的厚度厚且面积大。焊接结构部的大小与所赋予的超声波振动能的量成比例。
并且，通过对工具焊头的移动机构的移动速度按照规定的模式进行可变控制，由此将与该模式对应的形状的焊接结构部生成在非焊接结构部上。若这样进行利用在非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构来将两个以上的热塑性树脂件焊接的控制，则能够如图35的(d)、(e)所示那样形成焊接结构部(A)和非焊接结构部(B)的形状。
重复说明一下，若控制成使工具焊头35的移动的方式按照与需求对应的特定的模式进行动作，则能够任意地设定图35的(d)、(e)所示的焊接结构部(A)和非焊接结构部(B)的形状，因此能高效地利用超声波振动能来获得所期望的焊接强度，因而是便利的。
在上述的第八实施方式和变形例中，说明了如下的超声波焊接方法、利用超声波焊接方法焊接而成的结构体、超声波焊接装置：将一对热塑性树脂件以端面对接的方式载置在砧座上，向一对热塑性树脂件的端面对接的部分的上侧表面按压在不与该表面垂直且沿着该表面的方向上进行超声波振动的工具焊头的按压面，通过赋予进行超声波振动的工具焊头的按压力来使一对热塑性树脂件的上侧表面附近熔融，在非焊接结构部上生成焊接结构部，形成在非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构的结构体，从而将一对热塑性树脂件对焊。
在本发明的第八实施方式的超声波焊接装置中，能够获得本发明的如下的效果：(1)在焊接前后保持对接端面之间的位置间隔；(2)在焊接前后，在热塑性树脂的砧座侧的表面没有灼烧、变色；(3)能够使一对热塑性树脂件的对接面牢固地一体化；(4)即便是薄壁的热塑性树脂件也能够焊接。
(本发明的第九实施方式)
在本发明的第九实施方式的超声波焊接装置中，在砧座70外安装有作为空冷装置的空冷风扇73，在砧座70中设置有供空气C流通的贯通孔74。空气从贯通孔74的一侧向另一侧流动，将砧座70的热量向砧座70外释放出。在砧座70中埋入有温度传感器75，经由信号线75a向超声波振动控制机构38传递温度信息来对砧座70的温度信息进行反馈控制。
本发明的第九实施方式的超声波焊接装置的结构与已经在图25中记载的结构大致相同，但谨慎起见，在图36中将本发明的第九实施方式的超声波焊接装置的作为要部结构的砧座70的一部分、一对薄壁热塑性树脂件10j、11j、工具焊头35之间的位置关系用放大图示出。
在第九实施方式中，将一对热塑性树脂件10j、11j以端面对接的方式载置在砧座70上，基于砧座的温度信息来使用冷却机构而使砧座70的温度为一定温度以下，向一对热塑性树脂件10j、11j的端面对接的部分的上侧表面赋予在沿着该表面的一个方向上进行超声波振动的工具焊头35的按压力，通过赋予超声波振动能来使一对热塑性树脂件10j、11j的上侧表面附近熔融，而将一对热塑性树脂件10j、11j对焊。
当如图36那样工具焊头35在沿着一对薄壁的热塑性树脂件10j、11j的上侧表面的方向上赋予超声波振动时，一对薄壁的热塑性树脂件10j、11j会从上侧表面朝向砧座70地发生熔融，但由于砧座70在温度传感器75和空冷风扇73的作用下被冷却至一定温度以下，因此砧座70附近的一对薄壁热塑性树脂件10j、11j的温度保持为低的温度。若砧座70附近的一对薄壁热塑性树脂件10j、11j的温度低，则熔融了的热塑性树脂件的流动越接近砧座70越缓慢，因而间隙(S)不会变宽，表面不会灼烧。并且，能够形成在一对薄壁的热塑性树脂件的对接端面的非焊接结构部(B)上重叠有焊接结构部(A)的结构体。
并且，能够获得本发明的如下的效果：(1)在焊接前后保持对接端面之间的位置间隔；(2)在焊接前后，在热塑性树脂的砧座侧的表面没有灼烧、变色；(3)能够使一对热塑性树脂件的对接面牢固地一体化；(4)即便是薄壁的热塑性树脂件也能够焊接。
需要说明的是，在上述说明了基于空冷风扇73构成的空冷机构，但也可以使用使液体的制冷剂回流的液冷机构。
(本发明的第十实施方式)
在本发明的第十实施方式的超声波焊接装置中，进行冷却砧座的控制。
在图37示出的本发明的第九实施方式的超声波焊接装置的动作流程中，当选择作为本发明的作业的“在非焊接结构部上重叠焊接结构部的结构”(步骤ST11)来开始焊接作业时(步骤ST12)，超声波振动控制机构38每Δt时间使工具焊头35下降规定量，每次都观察砧座70的温度(T0)是否为规定温度(T1)以下(步骤ST14)、赋予的超声波振动能E0是否为规定能量(E1)以下(步骤ST15)。在观察的上述情况中的任一个为“是”的情况下，返回到步骤ST13，继续工具焊头35的下降。若观察的上述情况均为“否”，则为了防止间隙(S)的扩宽、表面灼烧，使工具焊头35上升(步骤ST16)，结束焊接作业(步骤ST17)。之后，将砧座70冷却至规定温度范围内(步骤ST18)。只要砧座70的温度冷下来，就能够再次开始焊接作业。尤其是在连续进行焊接作业而导致砧座70的温度上升时，该控制动作是有效的。
(本发明的第十一实施方式)
在本发明的第十一实施方式的超声波焊接装置中，从焊接作业开始前到焊接作业结束为止地进行将砧座保持在规定温度范围内的控制。
即，在图38示出的本发明的第十一实施方式的超声波焊接装置的另一动作流程中，当选择作为本发明的作业的“在非焊接结构部上重叠焊接结构部的结构”时(步骤ST11)，超声波振动控制机构38开始将砧座70保持着规定温度范围内的控制(步骤ST19)，在持续着将砧座70保持在规定温度范围内的控制的状态下，进行从焊接作业开始(步骤ST12)到焊接作业结束(步骤ST17)为止的动作。
超声波振动控制机构38在进行将砧座保持在规定温度范围内的控制之后，每Δt时间使工具焊头35下降规定量，每次都观察砧座70的温度(T0)是否为规定温度(T1)以下(步骤ST14)、赋予的超声波振动能(E0)是否为规定能量(E1)以下(步骤ST15)。若观察的上述情况均为“否”，则为了防止间隙(S)的扩宽、表面灼烧，使工具焊头35上升(步骤ST16)，结束焊接作业(步骤ST17)。
在本发明的第十实施方式的超声波焊接装置中，在焊接作业结束后冷却砧座。在第十一实施方式的超声波焊接装置中，在焊接作业时进行保持在规定温度范围内的控制。因此，能够稳定地防止间隙(S)的扩宽、表面灼烧。
(本发明的第十二实施方式)
本发明的第十二实施方式的超声波焊接装置如图39所示那样构成为，使工具焊头36a与一对壁厚度薄的薄壁的热塑性树脂件10f、11f的对接面平行地进行超声波振动。
需要说明的是，当如图40(a)、(b)那样使工具焊头36a相对于一对壁厚度薄的薄壁的热塑性树脂件10f、11f的表面倾斜时，工具焊头36a的陷入量改变，能够根据工具焊头36a的倾斜来使熔融的树脂的量发生变化。
在本发明的第十二实施方式中，将一对热塑性树脂件以端面对接的方式载置在砧座上，使工具焊头与薄壁的热塑性树脂件的对接面平行地进行超声波振动，向一对热塑性树脂件的端面对接的部分的上侧表面赋予在沿着该表面的一个方向上进行超声波振动的工具焊头的按压力，通过赋予超声波振动能来使一对热塑性树脂件的上侧表面附近熔融，而将一对热塑性树脂件对焊。
也可以组合图40的(a)、(b)那样的将工具焊头36a相对于一对壁厚度薄的薄壁的热塑性树脂件10f、11f的表面倾斜地进行按压的工序与图36的(c)那样的将工具焊头36a相对于一对薄壁的热塑性树脂件10f、11f的表面垂直地进行按压的工序来进行焊接。
第十二实施方式的超声波焊接装置能够获得如下的效果：(1)在焊接前后保持对接端面之间的位置间隔；(2)在焊接前后，在热塑性树脂的砧座侧的表面没有灼烧、变色；(3)能够使一对热塑性树脂件的对接面牢固地一体化；(4)即便是薄壁的热塑性树脂件也能够焊接。
(本发明的第十三实施方式)
在本发明的第六实施方式中，示出图18来说明了白色板的热塑性树脂件10b与白色嵌合部10bw、红色板的热塑性树脂件11b与红色嵌合部11br一体成形的情况，但是，在白色板的热塑性树脂件10b的平面部和红色板的热塑性树脂件11b的平面部为薄壁的热塑性树脂件的情况下，也可以将白色嵌合部10bw和红色嵌合部11br作为不同体的部件制造并分别焊接于白色板10b的平面部和红色板11b的平面部。
在本发明的第十三实施方式中，说明将白色嵌合部10cw和红色嵌合部11cr作为不同体的部件制造并分别焊接于白色板10c的平面部和红色板11c的平面部的方法。在图41A、41B、41C中示出了由三个工序构成的品牌铭牌100的制造工序。
即，
(第一工序)将厚度薄的白色板的热塑性树脂件10c、白色嵌合部10cw、厚度薄的红色板的热塑性树脂件11c、红色嵌合部11cr分别作为不同体的部件制作。
(第二工序)将厚度薄的白色板的热塑性树脂件10c与白色嵌合部10cw彼此焊接，将厚度薄的红色板的热塑性树脂件11c与红色嵌合部11cr彼此焊接。
(第三工序)将带白色嵌合部10cw的厚度薄的白色板的热塑性树脂件10c与带红色嵌合部11cr的厚度薄的红色板的热塑性树脂件11c焊接，来制成品牌铭牌100。
在第一工序中，使用现有技术对热塑性树脂板进行切削加工，而将厚度薄的白色板的热塑性树脂件10c、白色嵌合部10cw、厚度薄的红色板的热塑性树脂件11c、红色嵌合部11cr分别作为不同体的部件制作。
在第二工序中，如图42所示，在本发明的超声波焊接装置的砧座70上放置虚设板99，使白色板的热塑性树脂件10c与虚设板99的端面对接。在虚设板99和白色板的热塑性树脂件10c上载置白色嵌合部10cw。若使工具焊头的按压面的最外部以白色板的热塑性树脂件10c的与虚设板99的端面对接的对接面为界而位于白色板的热塑性树脂件10c内，则在虚设板99的端面和白色板的热塑性树脂件10c的对接面上不会赋予超声波振动能，因此会保持着非焊接结构的状态。利用该情况，向白色嵌合部10cw的上侧表面压靠在沿着上侧表面的方向上进行超声波振动的工具焊头的按压面而如图43的(a)、(b)、(c)、(d)那样进行焊接。
在第三工序中，将带白色嵌合部10cw的薄的白色板的热塑性树脂件10c与带红色嵌合部11cr的薄的红色板的热塑性树脂件11c焊接来得到品牌铭牌100。
如上那样，能够对各部件进行超声波焊接来制作品牌铭牌100。
在上述说明了将两个以上的热塑性树脂件并列载置在砧座上来将两个以上的热塑性树脂件的端面对焊的示例，但本发明也能够适用于将两个以上的热塑性树脂件重叠在砧座上来进行焊接的情况。
在以下的第十四实施方式至第十六实施方式中，说明了如下的超声波焊接方法、利用超声波焊接方法焊接而成的结构体、超声波焊接装置：将两个以上的热塑性树脂件重叠载置在砧座上，向热塑性树脂件的上侧表面按压在不与该表面垂直且沿着该表面的方向上进行超声波振动的工具焊头的按压面，通过赋予进行超声波振动的工具焊头的按压力来使热塑性树脂件的上侧表面附近熔融，在非焊接结构部上生成焊接结构部，形成在非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构的结构体，从而将热塑性树脂件焊接。
(本发明的第十四实施方式)
在本发明的第十四实施方式的超声波焊接装置中，将耐热膜与耐热环焊接。
在图44A中，将本发明的第十四实施方式的耐热膜84和耐热环85用立体图示出。在图44B中，将焊接后的耐热膜84和耐热环85用立体图示出。在图45中示出如下的状态：在旋转自如地安装于砧座70上的回转台77上载置耐热环85并在其上载置有耐热膜84的状态下，将在沿着耐热环85和耐热膜84的表面的方向上进行超声波振动的所谓的进行横向振动的工具焊头35d的按压面从左上朝向右斜下方地压靠，来将两者焊接。
在图46中，将利用本发明的第十四实施方式的超声波焊接装置来焊接耐热膜84与耐热环85的状态放大示出。耐热膜84和耐热环85均是熔点温度高而基本不发生熔融的构件，但若如图46那样将在沿着耐热环85和耐热膜84的表面的方向上进行超声波振动的工具焊头35d的按压面压靠，则在非焊接结构部(B)上形成焊接结构部(A)。
顺带说一下，在作为耐热膜84和耐热环85的材质而尝试使用液晶聚合物(LCP)这样的超级工程塑料时，能够连热变形都没有地将耐热膜84完美地焊接于耐热环85。尤其是能够将耐热膜84的厚度为几十μm这样极薄的耐热膜84完美地焊接，因此能够利用在包含精密部件的广泛的技术领域中。
在由超声波焊接机对耐热性高的成形件即耐热环85和同材质的耐热膜84进行焊接的情况下，若是采用纵向振动的焊接方法、即对热塑性树脂件的上侧表面赋予垂直方向的振动的焊接方法，则在焊接面上仅耐热环85发生热变形，非常难获得焊接强度，但是，通过利用横向振动、即与热塑性树脂件的上侧表面平行的方向的振动，由此与纵向振动相比，能够发热效率良好且如下那样地进行焊接以获得必要强度，其中，“如下那样地进行焊接”是指熔化距离极短、连耐热环85的热变形都没有且在耐热环85与耐热膜84的焊接宽度为极细的焊接宽度的情况下，即使该焊接宽度为纵向振动时不可能获得强度的焊接宽度，也能够利用低加压也不会产生因加压而导致的变形地进行焊接。
根据本发明的第十四实施方式的实验，能够进行热变形温度高的薄树脂的焊接。即便是焊接宽度细的焊接也能够获得强度。能够获得熔化的陷入量少且不易产生熔化毛刺这样的优点。
(本发明的第十五实施方式)
在第十四实施方式中，示出了耐热环85与耐热膜84焊接的例子，在第十五实施方式的超声波焊接装置中，取代耐热膜84而将方格状的耐热过滤件94焊接于薄壁的耐热环95。
在图47A中，将本发明的第十五实施方式的耐热过滤件94和耐热环95用立体图示出。在图47B中，将焊接后的耐热过滤件和耐热环用立体图示出。在图48的(a)、(b)、(c)中，将利用本发明的第十五实施方式的超声波焊接装置来焊接耐热过滤件与耐热环的顺序用变迁图示出。
尤其是在图48中，将在沿着耐热环95和耐热过滤件94的表面的方向上进行超声波振动的工具焊头35d的按压面向耐热环95和耐热过滤件94的表面沿着垂直方向按压。
耐热过滤件94和耐热环95均是熔点温度高而基本不发生熔融的构件，但若将在沿着耐热环95和耐热过滤件94的表面的方向上进行超声波振动的工具焊头35c的按压面压靠，则如图48的(c)那样在非焊接结构部(B)上形成焊接结构部(A)，以耐热过滤件94陷入耐热环95的形态进行了焊接。
在本发明的第十五实施方式中，也能够进行热变形温度高的薄树脂的焊接。即便是焊接宽度细的焊接也能够获得强度。能够获得熔化的陷入量少且不易产生熔化毛刺这样的优点。
(本发明的第十六实施方式)
作为被焊接物的一对热塑性树脂件的形状不仅包括平板、片材的平面状，还包括像头盔、容器那样的多面体、球体等立体物。作为本发明的第十六实施方式，说明在圆盘型塑料容器的底面上焊接耐热膜的例子。
图49是本发明的第十六实施方式的超声波焊接装置的焊接作业开始时的主视图，图50是本发明的第十六实施方式的超声波焊接装置的焊接作业结束时的主视图。
在图49和图50中，工具焊头30与超声波振动机构37一体化而成的构件被支承为以支承机构80的支承轴83为中心而摆动自如。简而言之，工具焊头30和超声波振动机构37在工具焊头30和超声波振动机构37的轴向上进行超声波振动并且以支承轴83为中心进行摆头运动。工具焊头30的按压面在一对热塑性树脂件的上侧表面以一定压力与该表面抵接。在图49和图50中，在砧座70上滑动自如地载置滑动台65，将作为圆盘型塑料容器的热塑性树脂件61扣在滑动台65的上表面上，并在热塑性树脂件61上重叠薄的作为耐热膜的热塑性树脂件62。超声波焊接装置的基本结构与已经使用图2、图25说明过的超声波焊接装置类似，因此省略装置结构的说明。
一边从图49和图50的右侧向左侧地移动滑动台65，一边向一对热塑性树脂件61、62的上侧表面赋予在沿着该表面的一个方向上进行超声波振动的工具焊头30的按压力。于是，工具焊头30的按压面以一定压力与一对热塑性树脂件61、62的上侧表面抵接，像剃须刀的摆头运动那样改变角度并使一对热塑性树脂件61、62的上侧表面附近熔融。
由于超声波振动能沿着一对热塑性树脂件61、62的上侧表面的方向传播，因此不会沿着一对热塑性树脂件61、62的厚度方向行进，在一对热塑性树脂件61、62的砧座侧残留有非熔融结构部的状态下在非焊接结构部上生成焊接结构部，利用在非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构将一对热塑性树脂件61、62焊接。
根据上述的说明，应理解，“在一对热塑性树脂件的上侧表面，沿着该表面的一个方向进行超声波振动的工具焊头”当然包括在第一实施方式至第七实施方式中说明的“(1)在与一对热塑性树脂件的上侧表面平行的平面方向上进行超声波振动的工具焊头”，而且，还包括在第八实施方式中说明的“(2)在相对于一对热塑性树脂件的上侧表面倾斜相交的平面方向上进行超声波振动的工具焊头”，并且，(3)在一对热塑性树脂件的上侧表面是曲面的情况下，工具焊头在与作为该曲面的热塑性树脂件的上侧表面平行的平面方向上进行超声波振动。
另外，应理解，在上述说明的“向一对热塑性树脂件的上侧表面赋予进行超声波振动的工具焊头的按压力”中的按压力的赋予的方向当然包括在第一实施方式至第七实施方式中说明的“(1)作为朝向一对热塑性树脂件的上侧表面的方向的垂直方向”，而且，还包括在第八实施方式中说明的“(2)相对于一对热塑性树脂件的上侧表面倾斜相交的方向”。
需要说明的是，在超声波焊接装置、超声波焊接机这个领域的技术人员之间，有时将在与热塑性树脂件的表面垂直的方向上赋予超声波振动称作“赋予纵向振动”，将在与热塑性树脂件的表面的平行的方向上赋予超声波振动称作“赋予横向振动”。在第十四实施方式中，使用“纵向振动”和“横向振动”这样的用语来进行了说明。按照该用语的使用方式，作为本发明的发明特定事项之一的“不与表面垂直且沿着该表面的振动”这样的表达内容可以换说成“不是纵向振动而是沿着该表面的振动”这样的表达内容。
本发明的更重要的点在于，通过赋予进行超声波振动的工具焊头的按压力，来使一对热塑性树脂件的上侧表面附近熔融，在非焊接结构部上生成焊接结构部，利用在非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构来将所述一对热塑性树脂件焊接。
非焊接结构部是指没有进行焊接的结构部，其表面是维持着焊接作业前的状态的没有被动过的表面，且对接面的间隔不会扩宽。也没有所谓的端面的位置间隔和位置关系的改变。另外，表面没有成为高温且表面没有灼烧。
上述的流程图的动作、砧座的冷却机构用于在使一对热塑性树脂件的上侧表面附近熔融时在非焊接结构部上生成焊接结构部而成为在非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构。
工业实用性
本发明能够大范围地适用于如下的超声波焊接方法和超声波焊接装置，其中，所述超声波焊接方法和超声波焊接装置在将一对热塑性树脂件的端面对接，在对接的端面上直接或者重叠其他的热塑性树脂件地压抵使其他的热塑性树脂件进行超声波振动的工具焊头，使所述一对热塑性树脂件和其他的热塑性树脂件的抵接面熔融来彼此焊接等情况下，将进行超声波振动的工具焊头直接压抵在端面对接或重叠的一对热塑性树脂件的表面上或者以其他的热塑性树脂件介于其间的方式间接地压抵在端面对接或重叠的一对热塑性树脂件的表面上来进行焊接。
附图标记说明
10、11 一对热塑性树脂件
12 其他的热塑性树脂件
30、35、36 工具焊头
60 框型定位夹具罩
65 滑动台
70 砧座

Claims (17)

1.一种超声波焊接方法，其特征在于，
将两个以上的热塑性树脂件载置在砧座上，
向所述热塑性树脂件的上侧表面按压并在不与该上侧表面垂直且沿着该上侧表面的方向上进行超声波振动的工具焊头的按压面，
通过赋予所述进行超声波振动的工具焊头的按压力来使所述热塑性树脂件的上侧表面附近熔融，
在非焊接结构部上生成焊接结构部，形成在所述非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构的结构体，
将所述热塑性树脂件焊接。
2.一种超声波焊接方法，其特征在于，
将一对热塑性树脂件的端面对接并载置在砧座上，
向所述一对热塑性树脂件的端面对接的部分的上侧表面按压并在不与该上侧表面垂直且沿着该上侧表面的方向上进行超声波振动的工具焊头的按压面，
通过赋予所述进行超声波振动的工具焊头的按压力来使所述一对热塑性树脂件的上侧表面附近熔融，
在非焊接结构部上生成焊接结构部，形成在所述非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构的结构体，
将所述一对热塑性树脂件对焊。
3.一种超声波焊接方法，其特征在于，
将一对热塑性树脂件的端面对接并载置在砧座上，
在所述一对热塑性树脂件的端面对接的部分上载置其他的热塑性树脂件，
向所述其他的热塑性树脂件的上侧表面按压并在不与该上侧表面垂直且沿着该上侧表面的方向上进行超声波振动的工具焊头的按压面，
通过赋予所述进行超声波振动的工具焊头的按压力来使所述其他的热塑性树脂件的上侧表面附近熔融，
在非焊接结构部上生成焊接结构部，利用在所述非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构来将所述一对热塑性树脂件对焊。
4.一种超声波焊接方法，其特征在于，
在一对被焊接物的端部分别设置热塑性树脂件的嵌合部，
将所述一对被焊接的嵌合部以彼此嵌合的状态载置在砧座上，
向所述一对被焊接物嵌合着的嵌合部的上侧表面按压并在不与该上侧表面垂直且沿着该上侧表面的方向上进行超声波振动的工具焊头的按压面，
通过赋予所述进行超声波振动的工具焊头的按压力来使所述一对被焊接物各自的嵌合部的上侧表面附近熔融，
在非焊接结构部上生成焊接结构部，利用在非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构，将所述一对被焊接物各自的嵌合部焊接。
5.一种利用超声波焊接方法焊接而成的结构体，其中，
所述超声波焊接方法为如下的方法：
将两个以上的热塑性树脂件载置在砧座上，
向所述热塑性树脂件的上侧表面按压并在不与该上侧表面垂直且沿着该上侧表面的方向上进行超声波振动的工具焊头的按压面，
通过赋予所述进行超声波振动的工具焊头的按压力来使所述热塑性树脂件的上侧表面附近熔融，
在非焊接结构部上生成焊接结构部，形成在所述非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构的结构体，
将所述热塑性树脂件焊接。
6.一种利用超声波焊接方法焊接而成的结构体，其中，
所述超声波焊接方法为如下的方法：
将一对热塑性树脂件的端面对接并载置在砧座上，
向所述一对热塑性树脂件的端面对接的部分的上侧表面按压并在不与该上侧表面垂直且沿着该上侧表面的方向上进行超声波振动的工具焊头的按压面，
通过赋予所述进行超声波振动的工具焊头的按压力来使所述一对热塑性树脂件的上侧表面附近熔融，
在非焊接结构部上生成焊接结构部，形成在所述非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构的结构体，
将所述一对热塑性树脂件对焊。
7.一种利用超声波焊接方法焊接而成的结构体，其中，
所述超声波焊接方法为如下的方法：
将一对热塑性树脂件的端面对接并载置在砧座上，
在所述一对热塑性树脂件的端面对接的部分上载置其他的热塑性树脂件，
向所述其他的热塑性树脂件的上侧表面按压在不与该上侧表面垂直且沿着该上侧表面的方向上进行超声波振动的工具焊头的按压面，
通过赋予所述进行超声波振动的工具焊头的按压力来使所述其他的热塑性树脂件的上侧表面附近熔融，
在非焊接结构部上生成焊接结构部，利用在所述非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构来将所述一对热塑性树脂件对焊。
8.一种利用超声波焊接方法焊接而成的结构体，其中，
所述超声波焊接方法为如下的方法：
在一对被焊接物的端部分别设置热塑性树脂件的嵌合部，
将所述一对被焊接物的嵌合部以彼此嵌合的状态载置在砧座上，
向所述一对被焊接物嵌合着的嵌合部的上侧表面按压并在不与该上侧表面垂直且沿着该上侧表面的方向上进行超声波振动的工具焊头的按压面，
通过赋予所述进行超声波振动的工具焊头的按压力来使所述一对被焊接物各自的嵌合部的上侧表面附近熔融，
在非焊接结构部上生成焊接结构部，利用在非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构，将所述一对被焊接物各自的嵌合部焊接。
9.一种超声波焊接装置，其特征在于，
所述超声波焊接装置构成为，具备：
砧座，其载置两个以上的热塑性树脂件；
工具焊头，其具有向所述两个以上的热塑性树脂件的上侧表面并在不与该上侧表面垂直且沿着该上侧表面的方向上一边进行超声波振动一边进行按压的按压面；
按压机构，其将所述工具焊头的按压面向所述两个以上的热塑性树脂件的上侧表面按压；以及
控制机构，其控制所述工具焊头的超声波振动动作和基于所述按压机构进行的所述工具焊头的按压动作，
所述控制机构进行如下控制：使所述工具焊头在进行超声波振动的状态下赋予对所述一对热塑性树脂件的上侧表面进行按压的按压力，由此，使所述一对热塑性树脂件的上侧表面附近熔融，在非焊接结构部上生成焊接结构部，利用在所述非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构来将所述两个以上的热塑性树脂件焊接。
10.一种超声波焊接装置，其特征在于，
所述超声波焊接装置构成为，具备：
砧座，其载置端面对接的一对热塑性树脂件；
工具焊头，其具有向所述一对热塑性树脂件的端面对接的部分的上侧表面并在不与该上侧表面垂直且沿着该上侧表面的方向上一边进行超声波振动一边进行按压的按压面；
按压机构，其将所述工具焊头的按压面向所述两个以上的热塑性树脂件的上侧表面按压；以及
控制机构，其控制所述工具焊头的超声波振动动作和基于所述按压机构进行的所述工具焊头的按压动作，
所述控制机构进行如下控制：使所述工具焊头在进行超声波振动的状态下赋予对所述一对热塑性树脂件的上侧表面进行按压的按压力，由此，使所述一对热塑性树脂件的上侧表面附近熔融，在非焊接结构部上生成焊接结构部，利用在所述非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构，将所述一对热塑性树脂件焊接。
11.一种超声波焊接装置，其特征在于，
所述超声波焊接装置构成为，具备：
砧座，其载置端面对接的一对热塑性树脂件以及其他的热塑性树脂件，其中，所述其他的热塑性树脂件载置在所述一对热塑性树脂件的端面对接的部分上；
工具焊头，其具有向所述其他的热塑性树脂件的上侧表面并在不与该上侧表面垂直且沿着该上侧表面的方向上一边进行超声波振动一边进行按压的按压面；
按压机构，其将所述工具焊头的按压面向所述两个以上的热塑性树脂件的上侧表面按压；以及
控制机构，其控制所述工具焊头的超声波振动动作和基于所述按压机构进行的所述工具焊头的按压动作，
所述控制机构如下进行控制：使所述工具焊头在进行超声波振动的状态下赋予对所述其他的热塑性树脂件的上侧表面进行按压的按压力，由此，使所述其他的热塑性树脂件的上侧表面附近熔融，在非焊接结构部上生成焊接结构部，利用在所述非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构，将所述一对热塑性树脂件焊接。
12.一种超声波焊接装置，其特征在于，
所述超声波焊接装置构成为，具备：
砧座，其将在端部分别设置有热塑性树脂件的嵌合部的一对被焊接物以所述一对被焊接物的嵌合部彼此嵌合的状态载置；
工具焊头，其具有向所述一对被焊接物的嵌合部的上侧表面并在不与该上侧表面垂直且沿着该上侧表面的方向上一边进行超声波振动一边进行按压的按压面；
按压机构，其将所述工具焊头的按压面向所述一对被焊接物的嵌合部的上侧表面按压；以及
控制机构，其控制所述工具焊头的超声波振动动作和基于所述按压机构进行的所述工具焊头的按压动作，
所述控制机构进行如下控制：使所述工具焊头在进行超声波振动的状态下赋予对所述一对被焊接物的嵌合部的上侧表面进行按压的按压力，由此，使所述一对被焊接物的嵌合部的上侧表面附近熔融，在非焊接结构部上生成焊接结构部，利用在所述非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构，将所述一对被焊接物的嵌合部焊接。
13.根据权利要求9～12中任一项所述的超声波焊接装置，其特征在于，
所述超声波焊接装置构成为，还具备：
温度传感器，其对所述砧座的温度进行测定；
冷却机构，其对所述砧座进行冷却；以及
冷却控制机构，其基于由所述温度传感器检测出的砧座的温度信息，使用所述冷却机构来将所述砧座的温度冷却至规定温度以下，
在所述砧座的温度成为一定温度以上时，通过所述控制机构来进行停止所述工具焊头的超声波振动动作和按压动作的控制，
通过所述冷却控制机构来进行将砧座的温度冷却至规定温度以下的控制。
14.根据权利要求9～12中任一项所述的超声波焊接装置，其特征在于，
所述超声波焊接装置构成为，还具备：
温度传感器，其对所述砧座的温度进行测定；
冷却机构，其对所述砧座进行冷却；以及
冷却控制机构，其基于由所述温度传感器检测出的砧座的温度信息，使用所述冷却机构来将所述砧座的温度冷却至规定温度以下，
在通过所述冷却控制机构来进行将砧座的温度冷却至规定温度以下的控制的状态下，通过所述控制机构来使所述工具焊头进行超声波振动动作和按压动作。
15.根据权利要求9～12中任一项所述的超声波焊接装置，其特征在于，
将所述工具焊头的按压面以凹面部与凸面部反复的方式构成。
16.根据权利要求9～12中任一项所述的超声波焊接装置，其特征在于，
所述超声波焊接装置构成为，还具备：
工具焊头的移动机构，其使所述工具焊头在沿着一对或两个以上的热塑性树脂件的上侧表面的方向上移动；以及
移动速度控制机构，其对所述工具焊头的移动机构的移动速度按照规定的模式进行可变控制，
在所述超声波焊接装置中，进行如下控制：
通过所述控制机构来使所述工具焊头进行超声波振动动作和按压动作，使所述工具焊头向所述热塑性树脂件的上侧表面并在不与该上侧表面垂直且沿着该上侧表面的方向上进行超声波振动而用工具焊头的按压面进行按压，与此同时，使用所述工具焊头的移动机构和移动速度控制机构，使工具焊头的按压面在沿着所述一对或两个以上的热塑性树脂件的上侧表面的方向上以按照规定的模式将移动速度可变地进行移动，
由此，使所述一对热塑性树脂件的上侧表面附近熔融，在非焊接结构部上生成焊接结构部，利用在所述非焊接结构部上重叠有焊接结构部的结构来将所述一对或两个以上的热塑性树脂件焊接。
17.根据权利要求9～12中任一项所述的超声波焊接装置，其特征在于，
所述超声波焊接装置构成为，还具备：
测定所述砧座的温度的温度传感器；以及
从所述工具焊头释放出的超声波振动能量的检测机构，
在来自所述温度传感器的砧座的温度信息超过规定温度、进而由所述超声波振动能量的检测机构检测出的从所述工具焊头释放出的超声波振动能量超过规定值时，通过所述控制机构来进行停止工具焊头的超声波振动动作和按压动作的控制。
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