特許 6739104 可撓性チューブと樹脂成形品の超音波振動溶着方法、および超音波振動溶着装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6739104

(24)【登録日】2020年7月27日

(45)【発行日】2020年8月12日

(54)【発明の名称】可撓性チューブと樹脂成形品の超音波振動溶着方法、および超音波振動溶着装置

(51)【国際特許分類】

   A61M 39/10 20060101AFI20200730BHJP

   A61M 5/14 20060101ALI20200730BHJP

【ＦＩ】

   A61M39/10

   A61M5/14 500

【請求項の数】9

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2017-80484(P2017-80484)

(22)【出願日】2017年4月14日

(65)【公開番号】特開2018-175482(P2018-175482A)

(43)【公開日】2018年11月15日

【審査請求日】2020年2月18日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000195649

【氏名又は名称】精電舎電子工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100187322

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 直輝

(72)【発明者】

【氏名】小野塚 善文

【審査官】 北中 忠

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２６９０２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１８１２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２８３６５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｍ ３／００−９／００、

３１／００、

３９／００−３９／２８

Ｂ２３Ｋ ２０／００−２０／２６

Ｂ２９Ｃ ６５／００−６５／８２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可撓性チューブを、樹脂成形品に設けた外管と内管の間の挿入用空間に一体接続するようにした、下記工程を備える可撓性チューブと樹脂成形品の超音波振動溶着方法、
（１）前記樹脂成形品の挿入用空間に可撓性チューブの先端を押し込み、当該可撓性チューブの先端と前記外管を半径方向に膨張させ、
（２）前記可撓性チューブの先端と外管を膨張させた状態から、前記樹脂成形品の外管外壁を、当該外管外壁の一面側に当接する工具ホーンと、外管外壁の工具ホーンと反対の他面側に当接するアンビルで押圧して、半径方向に膨張した前記外管と前記可撓性チューブを押し戻し、
（３）前記工具ホーンを超音波振動させ、前記樹脂成形品の外管内壁と可撓性チューブの外周面を加圧した状態で溶着し、
（４）前記工具ホーンと前記アンビルを前記樹脂成形品から離し、前記樹脂成形品を取り出す。

【請求項2】

可撓性チューブを、樹脂成形品に設けた外管と内管の間の挿入用空間に一体接続するようにした、下記工程を備える可撓性チューブと樹脂成形品の超音波振動溶着方法、
（１）前記樹脂成形品の挿入用空間に可撓性チューブの先端を押し込み、当該可撓性チューブの先端と前記外管を半径方向に膨張させ、
（２）前記可撓性チューブの先端と外管を膨張させた状態から、前記樹脂成形品の外管外壁を、当該外管外壁の一面側に当接する工具ホーンと、外管外壁の工具ホーンと反対の他面側に当接するアンビルで押圧して、半径方向に膨張した前記外管と前記可撓性チューブを押し戻し、
（３）前記工具ホーンを超音波振動させ、前記樹脂成形品の外管内壁と可撓性チューブの外周面を加圧した状態で溶着し、
（４）前記工具ホーンと前記アンビルを前記樹脂成形品から離し、
（５）前記工具ホーンと前記アンビルに対して、前記樹脂成形品を前記可撓性チューブ先端の軸芯の周りに所定角度、相対的に回転させ、
（６）前記（２）から（５）の工程を所定回数、繰り返し、
（７）前記工具ホーンと前記アンビルを前記樹脂成形品から離し、前記樹脂成形品を取り出す。

【請求項3】

前記可撓性チューブとして、予め外周面に段差を形成した可撓性チューブを用いることを特徴とする、
請求項１または２に記載の超音波振動溶着方法。

【請求項4】

前記樹脂成形品の外管内壁に予め半径方向に段差、溝、凹凸のいずれかを設けた請求項１から３の内の、いずれか一の請求項に記載された可撓性チューブと樹脂成形品の超音波振動溶着方法。

【請求項5】

外管と内管の間に挿入用空間を形成した樹脂成形品を支持するベース台と、
可撓性チューブを把持して、前記ベース台に支持した前記樹脂成形品の挿入用空間に当該可撓性チューブの先端を押し込み、当該可撓性チューブの先端と前記外管を半径方向に膨張させる押し込み手段と、
前記樹脂成形品の外管外壁の一面側に当接する工具ホーンと、
前記樹脂成形品の外管外壁の工具ホーンと反対の他面側に当接するアンビルと、
前記樹脂成形品の外管外壁を前記工具ホーンと前記アンビルで押圧して、前記半径方向に膨張した前記外管と前記可撓性チューブを押し戻す押し戻し手段と、
前記工具ホーンを超音波振動させる超音波振動手段と、
前記押し込み手段と、前記押し戻し手段と、前記超音波振動手段を制御する制御手段と、を有し
前記制御手段は、
（１）前記押し込み手段により、前記ベース台に支持した前記樹脂成形品の挿入用空間に可撓性チューブの先端を押し込み、当該可撓性チューブの先端と前記外管を半径方向に膨張させ、
（２）前記可撓性チューブの先端と外管を膨張させた状態から、前記押し戻し手段により、前記樹脂成形品の外管外壁を前記工具ホーンと前記アンビルで押圧して、半径方向に膨張した前記外管と前記可撓性チューブを押し戻し、
（３）前記超音波振動手段により、前記工具ホーンを超音波振動させ、前記樹脂成形品の外管内壁と可撓性チューブの外周面を加圧した状態で溶着し、
（４）前記押し戻し手段により、前記工具ホーンと前記アンビルを前記樹脂成
形品から離すとともに、前記押し込み手段を前記樹脂成形品から離し、前記ベース台から前記樹脂成形品を取り出す、
工程を実行することにより、
可撓性チューブを、樹脂成形品に設けた外管と内管の間の挿入用空間に一体接続するようにした、可撓性チューブと樹脂成形品の超音波振動溶着装置。

【請求項6】

外管と内管の間に挿入用空間を形成した樹脂成形品を支持するベース台と、
可撓性チューブを把持して、前記ベース台に支持した前記樹脂成形品の挿入用空間に当該可撓性チューブの先端を押し込み、当該可撓性チューブの先端と前記外管を半径方向に膨張させる押し込み手段と、
前記樹脂成形品の外管外壁の一面側に当接する工具ホーンと、
前記樹脂成形品の外管外壁の工具ホーンと反対の他面側に当接するアンビルと、
前記樹脂成形品の外管外壁を前記工具ホーンと前記アンビルで押圧して、前記半径方向に膨張した前記外管と前記可撓性チューブを押し戻す押し戻し手段と、
前記工具ホーンを超音波振動させる超音波振動手段と、
更に、前記工具ホーンと前記アンビルに対して、前記樹脂成形品を前記可撓性チューブ先端の軸芯の周りに相対的に所定角度回転させる回転手段と、
前記押し込み手段と、前記押し戻し手段と、前記超音波振動手段と、前記回転手段を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、
（１）前記押し込み手段により、前記ベース台に支持した前記樹脂成形品の挿入用空間に可撓性チューブの先端を押し込み、当該可撓性チューブの先端と前記外管を半径方向に膨張させ、
（２）前記可撓性チューブの先端と外管を膨張させた状態から、前記押し戻し手段により、前記樹脂成形品の外管外壁を前記工具ホーンと前記アンビルで押圧して、半径方向に膨張した前記外管と前記可撓性チューブを押し戻し、
（３）前記超音波振動手段により、前記工具ホーンを超音波振動させ、前記樹脂成形品の外管内壁と可撓性チューブの外周面を加圧した状態で溶着し、
（４）前記押し戻し手段により、前記工具ホーンと前記アンビルを前記樹脂成
形品から離し、
（５）前記回転手段により、前記工具ホーンと前記アンビルに対して、前記樹脂成形品を前記可撓性チューブ先端の軸芯の周りに所定角度、相対的に回転させ、
（６）上記（２）から（５）を所定回数、繰り返し、
（７）前記工具ホーンと前記アンビルを前記樹脂成形品から離すとともに、前記押し込み手段を前記樹脂成形品から離し、前記樹脂成形品を取り出す、
工程を実行することにより、
可撓性チューブを、樹脂成形品に設けた外管と内管の間の挿入用空間に一体接続するようにした、可撓性チューブと樹脂成形品の超音波振動溶着装置。

【請求項7】

前記可撓性チューブとして、予め外周面に段差を形成した可撓性チューブを用いることを特徴とする、
請求項５または６に記載の超音波振動溶着装置。

【請求項8】

前記樹脂成形品の外管内壁に予め半径方向に段差、溝、凹凸のいずれかを設けた、請求項５から７のいずれか一の請求項に記載された可撓性チューブと樹脂成形品の超音波振動溶着装置。

【請求項9】

前記樹脂成形品は、外管と、外管内に同軸方向に配置された内管とを備え、前記外管が、当該外管と前記内管との間に環状の挿入用空間を形成すべく、外管内壁と、外管および内管を連結する外管底壁とを有する、請求項５から８のいずれか一の請求項に記載された超音波振動溶着装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、可撓性チューブと樹脂成形品の超音波振動溶着方法、および超音波振動溶着装置に関し、特に点滴用のチューブやカテーテル用チューブ等の可撓性チューブを樹脂成形品に溶着する超音波振動溶着方法、および超音波振動溶着装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、医療器具として、点滴筒などの樹脂成形品に可撓性チューブが直接一体に接続されたものが用いられている。図１７は、点滴筒１０Ａに可撓性チューブ２０を接続した医療器具の全体図であり、図１８は、点滴筒１０Ａと可撓性チューブ（以下、略して「チューブ」と記載する）２０の接続部分の拡大図である（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

点滴筒１０Ａとチューブ２０の接続部分は、図１８に示したように、点滴筒１０Ａの下端には、外管１１と内管１２が突出していて、外管１１と内管１２の間には、チューブ２０を挿入するための挿入用空間１３が形成されている。チューブ２０は挿入用空間１３に挿入され固定されるが、チューブ２０に外力がかかっても抜けないように離脱防止策がとられている。

【0004】

従来技術として、チューブを点滴筒などの樹脂成形品に一体に接続するのに超音波振動溶着装置を利用したものとして、図１９、２０に示したものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
図１９は、チューブ２０と点滴筒１０Ａを接続する直前の要部断面図を示している。図２０は、チューブ２０と点滴筒１０Ａを接続したときの部分拡大図を示している。なお図１９、２０に示したように、接続作業は、作業の便宜上、点滴筒１０Ａの上下関係を前記の図１７、１８と逆にして行われる。図１９、２０では、内管１２がチューブ２０の端部内に挿入されると共に、チューブ２０の端部が挿入用空間１３に挿入されている。

【0005】

上記従来の装置では、外管１１に、径方向外方への変形を抑制するリング状ガイド体４を外嵌すると共に、外管１１とチューブ２０の間に、工具ホーン３先端の当接部３ａを当て、工具ホーン３を軸方向（内管１２の軸方向）に数十μｍの振幅で、１５〜４０ｋＨｚの超音波振動をさせる。そして、工具ホーン３先端の当接部３ａが当たっている外管１１の内周部のみを溶融させ、チューブ２０に対し径方向に圧接状に固化させることで、外管１１の内周部に、チューブ２０を内管１２に押圧する離脱防止部１５ａを形成する。そして、チューブ２０と点滴筒１０Ａが離れないように接続している。

【0006】

繰り返しの説明になるが、図１９、２０に示されるように、外管１１にリング状ガイド体４を外嵌して、外管１１の内壁に形成した段差部１４に超音波振動している工具ホーン３が押し当てられると、外管１１の径方向外方への変形が抑制された状態で段差部１４の一部が溶融してチューブ２０に圧接状に固化する。そして、チューブ２０を内管１２に押圧する離脱防止部１５ａが形成され、チューブ２０は点滴筒１０Ａに接続される。外管１１にリング状ガイド体４を嵌めたことで、離脱防止部１５ａは、チューブ２０を圧接して固まる。図１７、１８の状態で、チューブ２０に外力がかかってもチューブ２０は点滴筒１０Ａから抜けない、とされている。

【0007】

しかし、この方法にも課題がある。上記従来の溶着方法および装置では、外管１１の内周部のみを溶融させるために図２１Ａ、図２１Ｂのように、工具ホーン３の中心から外部へチューブを通す孔３８（又は嵌脱用開口部３９）を設けておき、この孔３８（又は嵌脱用開口部３９）にチューブ２０を矢印で示したように通す（嵌める）作業と外す（脱す）作業が必要である。接続作業の都度、一つの作業ごとに、工具ホーン３の孔３８（又は嵌脱用開口部３９）にチューブ２０を通す（嵌める）作業と外す（脱す）作業に時間がかかるのが一つ目の課題である。

【0008】

上記従来の接続方法の作業手順を図２２にフローチャートで示した。図２２の作業手順を順に説明すると、まず、外管１１の外周をリング状ガイド体４で囲む（ステップＳ１１）。次に、チューブ２０を、挿入用空間１３に入れる（ステップＳ１２）。チューブ２０を工具ホーン３の孔に通す（ステップＳ１３）。工具ホーン３を超音波振動し、工具ホーンの先端３ａで外管１１の内周部を溶かす（ステップＳ１４）。外管１１の径方向外方への変形を抑制した状態で、離脱防止部１５ａを形成する（ステップＳ１５）。工具ホーン３を元の位置に戻し（ステップＳ１６）、チューブ２０を工具ホーン３の孔から外す（ステップＳ１７）。リング状ガイド体４を離す（ステップＳ１８）。そして、点滴筒１０Ａとチューブ２０の接続作業が完了する（ステップＳ１９）。

【0009】

図２２の接続作業のフローチャートから、工具ホーンの中心の孔にチューブ２０を通す作業（ステップＳ１３）と外す作業（ステップＳ１７）が無くなれば、生産性は飛躍的に向上する。
二つ目の課題は、上記従来の方法は、外管１１の離脱防止部１５ａでチューブ２０を押圧する離脱防止策であり、超音波振動溶着装置を利用しているのに外管１１の内周部とチューブ（可撓性チューブ）２０を溶着していないことである。外管１１の内周部とチューブ２０を溶着すれば離脱防止力は飛躍的に向上する。

【0010】

なお、医療器具のチューブの中には、図２３Ａ、図２３Ｂに断面図を示したように、外周面に段差のあるチューブとして、チューブの外形を軸方向に沿って波を打たせた形のチューブ、例えば、カテーテル用のチューブがある。
なお、図２３Ａ、図２３Ｂでは、図２３Ａの外周面に段差のあるチューブ２２に軸方向の圧縮力Ｆ_１を加えると、図２３Ｂのように軸方向の長さ（Ｌ_０）が縮んで長さ（Ｌ_１）となり、段差のピッチ（Ｐ_０）も縮んでピッチ（Ｐ_１）となるが、外径（Ｄ_０）は拡大して外径（Ｄ_１）となることを示している。（詳しくは、特許文献３参照）。

【0011】

三つ目の課題は、これら外周面に段差のあるチューブで、段差の山がつるまき状につながっているものは、図１９、２０で説明した従来の方法では、チューブ２２と樹脂成形品１０Ａの当接部が全周にわたって完全密着するように接続できないことである。
また、チューブを接続する従来の樹脂成形品として、軸継手１０Ｃを用いることもあるが、上記課題があることは同じである。参考のため、軸継手１０Ｃの例を図２４に示した。

【0012】

図２４の軸継手１０Ｃでは、上下に内管１２Ａ、１２Ｂを突出させ、上の内管１２Ａの外に外管底壁１１ｃでつないだ外管１１を設け、外管１１と内管１２Ａの間にチューブの挿入用空間１３を形成している。なお、図２４の外管１１の外管内壁１１ａには、図１９にあった段差部１４を形成していない場合を示した。下方に突出している内管１２Ｂの表面には、抜け止め溝１２ｃを形成している。

【0013】

軸継手１０Ｃの例では、図２５のように、チューブ２０Ａを内管１２Ａに被せ、図示しないリング状ガイド体を外嵌して、外管１１の径方向外方への変形を抑制した状態で、同じく図示しない工具ホーンで外管１１の内周部のみを溶融させ、離脱防止部１５ｂを形成して接続している。そして、て、チューブ２０Ｂを下方から内管１２Ｂに押し込んで接続している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】特公平１−１６１８６号公報

【特許文献2】特開２００６−１８１２２２号公報

【特許文献3】特開２０１３−１９２６３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

本発明は、（１）外管と内管の間に挿入用空間を形成した点滴筒などの樹脂成形品に、前記挿入用空間内にチューブを圧接した状態で直接一体に接続することを課題としている。特に（２）工具ホーンの中心の孔にチューブを通す作業と外す作業が不要である。（３）外管内壁とチューブ（可撓性チューブ）の外周面を溶着する。（４）外周面に段差のないチューブのときも、外周面に段差のあるチューブのときも、段差の山がつるまき状につながっているチューブのときも、チューブと樹脂成形品の当接部が全周にわたって完全密着するように接続する、という従来技術で解決されていなかった課題を解決する、新たな溶着方法および装置を提供することを目的とし、生産性が高く、離脱防止効果が高く、チューブと樹脂成形品の当接部が全周にわたって完全密着して接続する新しい超音波振動溶着方法および装置を実用化することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明の可撓性チューブと樹脂成形品の超音波振動溶着装置は、外管と内管の間に挿入用空間を形成した樹脂成形品を支持するベース台と、可撓性チューブを把持して、前記ベース台に支持した前記樹脂成形品の挿入用空間に当該可撓性チューブの先端を押し込み、当該可撓性チューブの先端と前記外管を半径方向に膨張させる押し込み手段と、前記樹脂成形品の外管外壁の一面側に当接する工具ホーンと、前記樹脂成形品の外管外壁の工具ホーンと反対の他面側に当接するアンビルと、前記樹脂成形品の外管外壁を前記工具ホーンと前記アンビルで押圧して、前記半径方向に膨張した前記外管と前記可撓性チューブを押し戻す押し戻し手段と、前記工具ホーンを超音波振動させる超音波振動手段と、前記工具ホーンと前記アンビルに対して、前記樹脂成形品を前記可撓性チューブ先端の軸芯の周りに所定角度、相対的に回転させる回転手段と、前記押し込み手段と、前記押し戻し手段と、前記超音波振動手段と、前記回転手段と、を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段に、
（１）前記押し込み手段により、前記ベース台に支持した前記樹脂成形品の挿入用空間に可撓性チューブの先端を押し込み、当該可撓性チューブの先端と前記外管を半径方向に膨張させ、
（２）前記可撓性チューブの先端と外管を膨張させた状態から、前記押し戻し手段により、前記樹脂成形品の外管外壁を前記工具ホーンと前記アンビルで押圧して、半径方向に膨張した前記外管と前記可撓性チューブを押し戻し、
（３）前記超音波振動手段により、前記工具ホーンを超音波振動させ、前記樹脂成形品の外管内壁と可撓性チューブの外周面を加圧した状態で溶着し、
（４）前記押し戻し手段により、前記工具ホーンと前記アンビルを前記樹脂成形品から離し、
（５）前記回転手段により、前記工具ホーンと前記アンビルに対して前記樹脂成形品を前記可撓性チューブ先端の軸芯の周りに所定角度、相対的に回転させ、
（６）上記（２）から（５）を所定回数繰り返し、
（７）前記押し戻し手段により、前記工具ホーンと前記アンビルを前記樹脂成形品から離すとともに、前記押し込み手段を前記樹脂成形品から離し、前記ベース台から前記樹脂成形品を取り出せるようにする、
工程を実行することにより、可撓性チューブを、樹脂成形品に設けた外管との間の挿入用空間に一体接続するようにしている。

【0017】

本発明の可撓性チューブと樹脂成形品の超音波振動溶着方法は、上記の可撓性チューブと樹脂成形品の超音波振動溶着装置に用いている発明を方法の発明として具現化したものである。

【発明の効果】

【0018】

本発明によると、チューブと樹脂成形品の溶着を生産性良く、離脱防止効果が高く、チューブと樹脂成形品の当接部が全周にわたって完全密着して接続することが可能となる。
より具体的には、（１）外管と内管の間に挿入用空間を形成した点滴筒などの樹脂成形品に、前記挿入用空間内にチューブを圧接した状態で直接一体に接続することができる。
特に（２）従来のように、工具ホーンの中心に開けた孔にチューブを通したり外したりすることが無い。（３）外管内壁とチューブの外周面が溶けて互いに入り込んだ形で溶着し、チューブと樹脂成形品の接続強度が大きい。（４）外周面に段差がないチューブ、あるいは外周面に段差のあるチューブのそれぞれについてチューブと樹脂成形品の当接部が全周にわたって完全密着して接続する、という効果がある。

【0019】

更に詳しく説明すれば、（５）本発明の「チューブを挿入用空間内で軸方向に加圧し、チューブの先端部分を軸方向に圧縮し、チューブと外管を半径方向に膨張させた状態で保持し、この状態で外管外壁を工具ホーンとアンビルで押圧し、外管の膨張部分を押し戻した状態」とすることによって、「チューブの外周面に軸方向に波を打つ段差（シワ）ができるようにシワ寄せ用の加圧をした状態」とする作用、効果を有している。

【0020】

そのため本発明では、外周面に段差のないチューブについて、シワ寄せ用の加圧をすることにより、チューブの外周面に微細なシワができた状態、或いは微細なシワができていなくても外周面に微細なシワができる寸前の状態にしている。このことにより、チューブの外周面に微細なシワができた状態、或いはチューブの外周面に微細なシワができる寸前の状態で外管外壁から超音波振動を加え、外管内壁とチューブの外周面が溶けて互いに入り込んだ形で溶着させ、チューブと樹脂成形品の接続強度を大きくしている。

【0021】

また、本発明のチューブとして、外周面に段差があるチューブを用いれば、チューブの外周面の段差に、外管内壁とチューブの外周面が互いに溶けて入り込んだ形で溶着する。このことにより、チューブと樹脂成形品の接続強度を大きくしている。
本願発明の超音波振動溶着方法と超音波振動溶着装置を用いると、外周面に段差のないチューブと樹脂成形品との接続も、外周面に段差のあるチューブと樹脂成形品との接続も、外管内壁とチューブの外周面が互いに溶けて入り込んだ形で溶着して大きい接続強度が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施形態１に係る超音波振動溶着装置の要部側面図。

【図2】本発明の実施形態１に係る超音波振動溶着装置の溶着準備作業時の要部側面図。

【図3】本発明の実施形態１に係る超音波振動溶着装置の溶着作業時の要部側面図。

【図4】本発明の実施形態１に係る超音波振動溶着装置で、樹脂成形品と外周面に段差のないチューブを溶着する工程(Ａ)〜（Ｆ）を示した図。

【図5】本発明の実施形態１に係る超音波振動溶着装置を用いた溶着作業手順を示したフローチャート。

【図6】本発明の実施形態１に係る超音波振動溶着装置の第１の変形例で、樹脂成形品と外周面に段差のないチューブを溶着する工程(Ａ)〜（Ｆ）を示した図。

【図7】本発明の実施形態１に係る超音波振動溶着装置の第２の変形例で、樹脂成形品と外周面に段差のないチューブを溶着する工程（Ａ）および（Ｂ）を示した図。

【図8】本発明の実施形態１に係る超音波振動溶着装置の第３の変形例で、樹脂成形品と外周面に段差のないチューブを溶着する工程（Ａ）および（Ｂ）を示した図。

【図9】本発明の実施形態１に係る超音波振動溶着装置の第４の変形例で、樹脂成形品と外周面に段差のない２層構造チューブを溶着する工程(Ａ)〜（Ｄ）を示した図。

【図10】本発明の実施形態２に係る超音波振動溶着装置で、樹脂成形品と外周面に段差があるチューブを溶着する工程（Ａ）〜（Ｆ）を示した図。

【図11】本発明の実施形態２に係る超音波振動溶着装置の第１の変形例で、樹脂成形品に外周面に段差があるチューブを溶着する工程（Ａ）〜（Ｃ）を示した図。

【図12】本発明の実施形態２に係る超音波振動溶着装置の第１の変形例で、樹脂成形品に外周面に段差があるチューブを溶着する工程（Ｄ）および（Ｅ）を示した図。

【図13】図１２の工程（Ｅ）における、矢視ＡＬ１３で示す断面図。

【図14】本発明の実施形態２に係る超音波振動溶着装置の第１の変形例で、樹脂成形品に外周面に段差があるチューブを溶着した状態を示した図。

【図15】本発明の実施形態２に係る超音波振動溶着装置の第２の変形例で、樹脂成形品に外周面に段差があるチューブを溶着する工程（Ａ）〜（Ｄ）を示した図。

【図16】本発明の実施形態３に係る超音波振動溶着装置で、外管内壁に予め半径方向に段差（溝）を設け、外周面に段差のないチューブを溶着する工程（Ａ）〜（Ｄ）を示した図。

【図17】従来の点滴筒にチューブを接続したときの一部を断面とした外観図。

【図18】従来の点滴筒にチューブを接続したときの接続部分の拡大断面図。

【図19】従来の超音波振動溶着装置を用いてチューブと樹脂成形品を接続する要部断面図。

【図20】従来の超音波振動溶着装置を用いてチューブと樹脂成形品を接続した要部の拡大断面図。

【図21A】従来の超音波振動溶着装置の工具ホーンの外観斜視図。

【図21B】従来の超音波振動溶着装置の他の工具ホーンの外観斜視図。

【図22】従来の超音波振動溶着装置を用いた接続作業手順を示したフローチャート。

【図23A】従来の医療器具の一つであるカテーテル用の外周面に段差があるチューブの断面図。

【図23B】図２３Ａに示すカテーテル用チューブの、主要寸法の変化を説明するための断面図。

【図24】従来の一対のチューブと軸継手を分離して示した断面図。

【図25】従来の一対のチューブと軸継手を接続したときの断面図。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明は、以下にそれぞれのチューブに対する実施形態を例示することにより、（１）外管と内管の間に挿入用空間を形成した点滴筒などの樹脂成形品に、前記挿入用空間内にチューブを圧接した状態で直接一体に接続できることを説明することとし、特に（２）従来のように、工具ホーンの中心に開けた孔にチューブを通したり外したりすることなく、（３）外管内壁とチューブの外周面が溶けて互いに入り込んだ形で溶着し、その結果、チューブと樹脂成形品の接続強度が大きくなること、（４）外周面に段差がないチューブ、あるいは外周面に段差のあるチューブのそれぞれについて適用可能であること、を説明する。

【0024】

なお、後述する実施形態１から３では、図示を簡単にするため、樹脂成形品に「チューブの軸継手」を用いた例を示す。「チューブの軸継手」は、内管の両端が軸方向に外管底壁（挿入用空間底壁）からそれぞれ反対方向に突き出ている形をしているが、外管と、外管内に同軸方向に配置され、軸方向に突出している内管が備えられ、外管と内管の間に挿入用空間が形成されていることは「点滴筒」と同じである。

【0025】

また、図１から図３に示した、本発明の実施形態１に係る超音波振動溶着装置の要部側面図では、チューブと樹脂成形品（軸継手）の軸芯を水平方向として図示し、図４、図６から図１６の工程を示した図では、チューブと樹脂成形品（軸継手）の軸芯を水平方向と垂直方向の両方を混在して図示したが、図面上のスペースの都合によるものであることを理解されたい。
（実施形態１）

【0026】

実施形態１では、樹脂成形品（軸継手）１０Ｂに外周面に段差のない可撓性チューブ２０を溶着する超音波振動溶着方法および装置を説明する。
実施形態１の樹脂成形品１０Ｂは、外管１１と、外管１１内に同軸方向に配置された内管１２を備えており、外管１１は、外管１１および内管１２を連結する円環状の外管底壁１１ｃを有しており、当該外管１１の内側表面（外管内壁）１１ａ、外管底壁１１ｃおよび内管１２によって、これらの間に環状の挿入用空間１３が形成されている。この挿入用空間１３には、樹脂成形品１０Ｂと接続させる樹脂チューブ２０の端部２０ａが挿入される。

【0027】

樹脂成形品１０Ｂおよびチューブ２０は、用途に応じて、超音波振動溶着による接続に好適な樹脂素材が用いられ、特に限定しないが、例えば、樹脂成形品１０Ｂの構成材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、即ち非塩素系材料を例示することができる。
また、チューブ２０の構成材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、軟質ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド等の樹脂材料や、天然ゴム、シリコーンゴム、スチレン−ブタジエンゴム等の各種ゴム材料、各種熱可塑性エラストマー等の弾性材料を例示することができる。

【0028】

また、樹脂成形品１０Ｂおよびチューブ２０の形状や外形寸法は、特に限定するものではないが、チューブ２０および外管１１の肉厚は、軸方向および径方向の加圧や圧縮により、径方向に容易に膨出、収縮することができる可撓性やシワ寄せ加工性を備えることが望ましく、接続工程における素材の加熱温度にも依るが、実際に使用する上で一定強度が必要であることから、チューブ２０および外管１１の肉厚は、例えば１〜２ｍｍ程度に好適に設定される。

【0029】

図１から図３に、本発明の実施形態１に係る超音波振動溶着装置の要部側面図を示した。樹脂成形品１０Ｂとチューブ２０を接続する超音波振動溶着装置について、図１では本発明の実施形態１に係る超音波振動溶着装置の要部側面図を示し、図２では、溶着準備作業時の状態を示し、図３では、溶着作業時の状態を示している。なお、図１の本発明の実施形態１に係る超音波振動溶着装置は、装置の要部のみを示し、樹脂成型品１０Ｂとチューブ２０は示していない。図２、３には、樹脂成型品１０Ｂとチューブ２０も示したので、これらの図を総合すれば、それらの構造を容易に理解できるであろう。

【0030】

図１の本発明の実施形態１に係る超音波振動溶着装置では、装置のフレーム１００に垂直方向に支柱８１を設け、支柱８１の中央に樹脂成形品１０Ｂを取り付ける孔（「支柱孔」という）８０ａを開けたベース台８０を形成し、支柱孔８０ａの位置を基準に支柱８１の上下には水平方向に延びる枝（ブランチ）８４、８５が設けてある。
上方のブランチ８４にはエアシリンダー３４が取り付けてあり、エアシリンダー３４の先端にはバネ３３と移動枠３１が取り付けてある。そして、移動枠３１には、圧電素子を用いた超音波振動手段３２と、この超音波振動手段３２と一体に組み立てられた工具ホーン３０が取り付けてある。工具ホーン３０は、バネ３３により支柱孔８０ａの位置方向に向けて付勢されていて、エアシリンダー３４が吸引動作すると、工具ホーン３０が支柱孔８０ａの位置から遠ざかるようにしてある。

【0031】

下方のブランチ８５にはエアシリンダー４４が取り付けてあり、エアシリンダー４４の先端にはバネ４３とアンビル４０が取り付けてある。アンビル４０はバネ４３により支柱孔８０ａの位置方向に向けて付勢されていて、エアシリンダー４４が吸引動作すると、アンビル４０が支柱孔８０ａの位置から遠ざかるようにしてある。
フレーム１００の右側には、チューブ押し込み部材５０、５１のガイドテーブル８６を設けていて、チューブ押し込み部材５０は、部材５１の蓋として、部材５１に対して上下方向にコイルバネ等の手段で弾性的に支えられているとともに、上下方向に着脱自在に支えられている。ガイドテーブル８６の上面にはカム状スライド面８６ａがあり、チューブ押し込み部材５０、５１を（例えば、ボールねじとモータの組み合わせ等による、図示しない駆動手段により）、図において右から左方向に移動すると、チューブ押し込み部材５０、５１が、チューブ２０を把持した状態で、チューブ２０の先端を樹脂成形品１０Ｂの挿入用空間１３（図２および後述の図４参照）に押し込むようにしている。

【0032】

ベース台８０の図において左側には、支柱孔８０ａと同軸の中空円柱部分８２を設けている。中空円柱部分８２に外嵌して、樹脂成形品１０Ｂを支持する支持キャップ７１が回転可能に被せられている。
支持キャップ７１には支柱孔８０ａと同軸の支持孔７１ａが開けてある。また、中空円柱部分８２の紙面左端面と支持キャップ７１には、複数の位置決め用穴８３ａ、８３ｂと位置決めピン７２を挿入する貫通孔７１ｂがそれぞれ同心円周上に適宜のピッチで設けられている。これらの支柱孔８０ａ、支持孔７１ａ、貫通孔７１ｂ、位置決め用穴８３ａ、８３ｂは、樹脂成形品１０Ｂを支柱孔８０ａと同軸の支持孔７１ａで支持した状態で、中空円柱部分８２に対して支持キャップ７１を回転させて、位置決めピン７２を所望の位置決め用穴８３ａ、８３ｂのいずれかに入れて位置決めするために設けてある。

【0033】

図２では、上記構造をした本発明の装置を用いて、樹脂成形品１０Ｂをベース台８０に取り付け、樹脂成形品１０Ｂの挿入用空間１３にチューブ２０の先端２０ａを入れて、チューブ押し込み部材５０、５１でチューブ２０を把持する寸前の状態、つまり溶着準備作業時の状態を示している。
そして、図２の状態から、挿入用空間１３にチューブ２０の先端２０ａを押し込んで樹脂成形品１０Ｂの外管１１を半径方向に膨張させた後、図示していない制御部によって、図３のように、エアシリンダー３４と４４の吸引動作を止めて、バネ３３、３４の付勢力により、工具ホーン３０とアンビル４０で外管外壁１１ｂを押圧する。そして、外管１１が半径方向に膨張した分を元の円筒状の姿に押し戻し、超音波振動手段３２により工具ホーン３０を振動させ、外管内壁１１ａとチューブ２０の外周面２０ｂを溶融させて一体接続する溶着作業を行う。

【0034】

図３に示す状態で、外管内壁１１ａとチューブ２０の外周面２０ｂが溶着し、超音波振動手段３２の超音波振動を止めて、溶着部分が固化したら、エアシリンダー３４と４４を吸引動作させ、外管外壁１１ｂから工具ホーン３０とアンビル４０を離す。そして作業者が、位置決めピン７２を中空円筒部分８２の位置決め孔８３ａから抜いて、支持キャップ７１を中空円筒部分８２の周りに回転させ、他の位置決め用穴８３ｂに入れて位置決めする。支持キャップ７１の回転とともに、樹脂成形品１０Ｂとチューブ２０の溶着部分と未溶着部分が入れ替わり、溶着部分がアンビル４０に対向し、未溶着部分が工具ホーン３０に対向する。

【0035】

そして、再び、エアシリンダー３４と４４の吸引動作を止めて、バネ３３、３４の力で、外管１１の半径方向に膨張した分の残っている未溶着部分を元の円筒状の姿に押し戻し、超音波振動手段３２により工具ホーン３０を振動させ、外管内壁１１ａとチューブ２０の外周面を溶融させ、一体に接続する。
なお、図１から図３の説明では、位置決めピン７２による位置決めを、中空円柱部分８２の２つの位置決め用穴８３ａ、８３ｂで説明したが、この超音波振動溶着作業時の樹脂成型品とチューブの反転作業における回動角度については、位置決め用穴などの数を必要により適宜増やして、所望の回動角度を定め、溶着重ね代を考慮して行なうことができる。

【0036】

外管内壁１１ａとチューブ２０の全ての外周面の溶着作業が終了したら、エアシリンダー３４と４４を吸引動作させ、外管外壁１１ｂから工具ホーン３０とアンビル４０を離し、チューブ押し込み部材５０、５１をフレーム１００の右側に移動させて、チューブ押し込み部材５０、５１をチューブ２０から離し、一体となったチューブ２０と樹脂成形品１０Ｂを装置から取り出す。

【0037】

本発明の装置の構成要素は以下のものが含まれる。
（ａ）樹脂成形品を支持するベース台（８０）、
（ｂ）樹脂成形品の内管をチューブの端部内に挿入した状態で当該チューブを把持し、樹脂成形品の挿入用空間に前記チューブの先端部分を嵌め込み、前記外筒底壁に押し付けて加圧するチューブの押し込み手段（５０、５１）、
（ｃ）挿入用空間に嵌め込まれた前記チューブの先端部分に対応する外管を超音波振動させる工具ホーン（３０）
（ｄ）前記工具ホーンに対向する位置に配置され、前記外管外壁を前記工具ホーンに向かって加圧するアンビル（４０）
（ｅ）工具ホーン（３０）とアンビル（４０）で押し戻し動作をさせる押し戻し動作手段（バネ（３３）、（４３）とエアシリンダー（３２）、（４４））、
（ｆ）超音波振動手段（３２）、および
（ｇ）チューブの押し込み手段と、工具ホーンおよびアンビルの押し戻し手段と、並びに超音波振動手段とを制御する制御手段（図示せず）。

【0038】

上記に含めていない「ベース台８０の紙面左側に中空円柱部分８２を設け、中空円柱部分８２に、樹脂成形品１０Ｂを支持する支持キャップ７１を回転可能に被せている回転手段」については、電動で支持キャップ７１を所定角度回転する回転手段として、上記制御手段で制御しても良い。また、これを設けずに、ベース台８０で樹脂成形品１０Ｂを支持した状態で、作業者が樹脂成形品１０Ｂをつまんで回転させるという手作業に置き換えても良い。その他、図１から３の実施形態は一例を示したものにすぎず、当業者により任意の構造を採用することができる。

【0039】

実施形態１では、チューブ２０を樹脂成形品１０Ｂの内管１２に被せ、チューブ２０の先端２０ａを挿入用空間１３に入れて、チューブ２０を軸方向に加圧して圧縮していくと、チューブ２０が軸方向に圧縮されると同時に半径方向に膨張し、チューブ２０が外管１１を半径方向に膨張させることを利用している。
図４は、本発明の実施形態１に係る超音波振動溶着装置で、樹脂成形品と外周面に段差のないチューブを溶着する工程(Ａ)〜（Ｆ）を示す。即ち、図４の工程（Ａ）に示すように、ベース台８０で支持した樹脂成形品１０Ｂの内管１２にチューブ２０を被せ、図４の工程（Ｂ）のように、チューブ押し込み部材５０、５１で白矢印のように掴んで、チューブ２０を軸方向の下方に、挿入用空間１３に押し込んでいくと、チューブ２０の先端は外管底壁１１ｃに当たる。その後、図４の工程（Ｃ）のように、チューブ２０をチューブ押し込み部材５０、５１で掴んだまま軸方向に加圧すると、チューブ２０は半径方向に膨張し、外管１１も半径方向に膨張する。チューブ２０の半径方向の膨張は、チューブの先端部分が外管底壁１１ｃに当たって行き場がなくなり、挿入用空間１３に充満して生じる。そのため、チューブ２０を押し込んでいくと外管底壁１１ｃより上方に向けて徐々に半径寸法が拡大する。図４の工程（Ｃ）では、外管１１がお椀状に膨張している様子を示している。

【0040】

外管１１が半径方向に膨張した状態で、図４の工程（Ｄ）のように、外管１１の外側表面（外管外壁）１１ｂを工具ホーン３０とアンビル４０で挟んで押圧する。そして、工具ホーン３０とアンビル４０で外管１１の半径方向の膨張を押さえ込む。このことにより、外管外壁１１ｂは膨らんだ曲面から、膨張していた部分が押さえ込まれた元の円筒面に押し戻される。このとき、チューブ２０も外管１１によって半径方向に押し込まれ、圧縮される。

【0041】

なお上記のように、チューブ２０を挿入用空間１３に押し込むことでチューブ２０が半径方向に膨らみ、外管１１も半径方向に膨らむので、外管外壁１１ｂに工具ホーン３０とアンビル４０を当てて、外管１１が膨らんだ分を押し戻している。押し戻すことで、挿入用空間１３での外管内壁１１ａとチューブ２０の外周面２０ｂの圧力が高まる。そのため、工具ホーン３０を押し戻した位置で止めて、超音波振動を与えると、チューブ２０と外管内壁１１ａは溶融して接続する。

【0042】

なお、図示していないが、図４の工程（Ｅ）の次に、工具ホーン３０とアンビル４０を図４の工程（Ｃ）のように離し、チューブ２０と外管内壁１１ａの全周が溶着するまで、工具ホーン３０とアンビル４０に対して相対的に、樹脂成形品１０Ｂを所定角度回転させ、再び図４の工程（Ｄ）の押し戻し動作と、図４の工程（Ｅ）の超音波振動溶着動作をする。このことにより、図４の工程（Ｆ）のようにチューブ２０と外管内壁１１ａの全周が溶着して接続される。

【0043】

図４の工程（Ｃ）から図４の工程（Ｄ）の、お椀状に膨張した表面を円筒状の表面にすることは、外管１１の外管外壁１１ｂと外管内壁１１ａの表面積を小さくすることであり、表面の各微小部分が均等に縮まない所にはシワが発生する。この外管１１の膨らんだ表面を元の円筒面に戻す動作は、外管内壁１１ａとチューブ２０の外周面２０ｂにシワを寄せる、シワ寄せ動作をさせていることになる。図４の工程（Ａ）では、チューブ２０の外周面２０ｂに外力がかかっていない自由状態であるため、シワがよっていないが、図４の工程（Ｄ）では、チューブ２０の外周面２０ｂを一度膨らませた後、強制的に圧縮するシワ寄せ動作をしたので、挿入用空間１３の中にあるチューブ２０の外周面２０ｂは、微細なシワがよった、あるいはシワがよっていなくても表面に微細なシワが寄ろうとしている不安定な加圧状態になっている。このチューブ２０の外周面２０ｂを加圧してシワ寄せ動作をした不安定な加圧状態としたまま、図４の工程（Ｅ）のように、工具ホーン３０に超音波振動させると、チューブ２０の外周面２０ｂと外管内壁１１ａが溶けて互いに入り込んだ形で溶着する。そして、チューブ２０と樹脂成形品１０Ｂの所定の接続強度が得られる。

【0044】

このことは、高い圧力で押し固めた可撓性チューブは、既に固いチューブと同等になっていると考えれば、工具ホーン３０を超音波振動させると、外管内壁１１ａとチューブ２０の外周面２０ｂが溶けて互いに入り込んだ形で溶着することが理解できる。
図１９、２０の従来例では、超音波振動で溶融、固化させた離脱防止部１５ａをチューブ２０の外周面に食い込ませた形で絞め付け、抜けないようにしていたが、実施形態１では、チューブ２０を挿入用空間１３に入れ、挿入用空間１３内にチューブを加圧した状態で超音波振動を加え、外管内壁１１ａとチューブ外周面２０ｂが溶けて入り込んだ形で溶着している。このことにより、本発明は、段差のないチューブと樹脂成形品との接続について、外管内壁１１ａとチューブ外周面２０ｂが互いに溶けて入り込んだ形で溶着して大きい接続強度を得ている。

【0045】

図５に、実施形態１の溶着する作業手順をフローチャートで示した。まず、ベース台８０に軸継手１０Ｂを取り付ける（ステップＳ１）。次に、チューブ２０を、挿入用空間１３に入れる（ステップＳ２）。チューブ２０を軸方向に押し込み、チューブ２０の圧力で外管１１を膨らませる（ステップＳ３）。可撓性チューブの先端と外管を膨張させた状態から、工具ホーン３０とアンビル４０で膨張した外管外壁１１ｂを元の形に押し戻す（ステップＳ４）。工具ホーン３０を超音波振動させ、外管内壁１１ａとチューブ２０の外周面を溶着する（ステップＳ５）。工具ホーン３０とアンビル４０、を外管外壁１１ｂから離す（ステップＳ６）。

【0046】

そして、全周が溶着するまで軸継手１０Ｂを、工具ホーン３０とアンビル４０に対して相対的に、所定角度回転させ（ステップＳ７）、ステップＳ４からステップＳ７の手順を繰り返す。全周が溶着したら、ステップＳ６の後にチューブ押し込み部材５０、５１を元の位置に戻す（ステップＳ８）。軸継手１０Ｂをベース台８０から抜く（ステップＳ９）。このことにより、軸継手１０Ｂとチューブ２０の接続作業が完了する（ステップＳ１０）。

【0047】

以上、本発明が（１）外管１１と内管１２の間に挿入用空間１３を形成した軸継手１０Ｂなどの樹脂成形品に、挿入用空間１３内にチューブ２０を圧接した状態で直接一体に接続することを説明した。
特に（２）工具ホーンの中心の孔にチューブを通す作業と外す作業を不要としている。（３）外管内壁１１ａとチューブ２０の外周面を溶着して離脱防止効果を高める。という従来技術では未解決であった課題を解決する新たな溶着方法および装置を実現していることを説明した。

【0048】

なお、本発明は、「工具ホーンにチューブを通さないで、点滴筒の外管内壁と可撓性チューブを、シワができるほど加圧した状態で溶着する発明」ということができる。
以上、実施形態１では、外管１１と内管１２の間に挿入用空間１３を形成した樹脂成形品１０を支持するベース台８０と、可撓性チューブ２０を把持して、ベース台８０に支持した樹脂成形品１０の挿入用空間１３に当該可撓性チューブ２０の先端を押し込み、当該可撓性チューブ２０の先端と外管１１を半径方向に膨張させる押し込み手段５０、５１と、樹脂成形品１０の外管外壁１１ｂの一面側に当接する工具ホーン３０と、樹脂成形品１０の外管外壁１１ｂの工具ホーン３０と反対の他面側に当接するアンビル４０と、樹脂成形品１０の外管外壁１１ｂを工具ホーン３０とアンビル４０で押圧して、半径方向に膨張した外管１１と可撓性チューブ２０を押し戻す押し戻し手段（バネ３３、４３とエアシリンダー３２、４４）、工具ホーン３０を超音波振動させる超音波振動手段３２と、樹脂成形品１０を可撓性チューブ２０先端の軸芯の周りに所定角度回転させる回転手段（支持キャップ）７１と、押し込み手段５０、５１と、押し戻し手段（バネ３３、４３とエアシリンダー３２、４４）と、超音波振動手段３２と、回転手段７１と、を制御する図示しない制御手段と、を用いて当該制御手段に、
（１）押し込み手段５０、５１により、ベース台８０に支持した樹脂成形品１０の挿入用空間１３に可撓性チューブ２０の先端を押し込み、当該可撓性チューブ２０の先端と外管１１を半径方向に膨張させ、
（２）可撓性チューブの先端と外管を膨張させた状態から、押し戻し手段により、樹脂成形品１０の外管外壁１１ｂを工具ホーン３０とアンビル４０で押圧して、半径方向に膨張した外管１１と可撓性チューブ２０を押し戻し、
（３）超音波振動手段３２により、工具ホーン３０を超音波振動させ、樹脂成形品１０の外管内壁１１ａと可撓性チューブ２０の外周面を加圧した状態で溶着し、
（４）前記押し戻し手段により、工具ホーン３０とアンビル４を樹脂成形品１０から離し、
（５）回転手段７１により、前記工具ホーンと前記アンビルに対して樹脂成形品１０を可撓性チューブ２０先端の軸芯の周りに所定角度、相対的に回転させ、
（６）上記（２）から（５）を所定回数繰り返し、
（７）押し戻し手段により、工具ホーン３０とアンビル４を樹脂成形品１０から離すとともに、押し込み手段５０、５１を樹脂成形品１０から離し、ベース台８０から樹脂成形品１０を取り出せるようにする、
工程を実行することにより、可撓性チューブ２０を、樹脂成形品１０に設けた外管１１と内管１２の間の挿入用空間１３に一体接続するようにした、可撓性チューブ２０と樹脂成形品１０の超音波振動溶着方法と装置について説明した。

【0049】

（実施形態１の第１変形例）
実施形態１を説明した上記図４の工程（Ｃ）では、外管１１が「お椀状」に膨張、変形している様子を示したが、外管１１の肉厚と軸方向の長さによっては、外管１１が挿入用空間底部から「逆円錐状」に広がるように膨張、変形する場合もある。
そのような場合を、実施形態１の第１変形例として、図６に工程（Ａ）から（Ｆ）として図示した。図６の工程（Ａ）の状態から、図６の工程（Ｂ）のようにチューブ２０を挿入用空間１３に入れ、図６の工程（Ｃ）のようにチューブ２０を挿入用空間底部（外管底壁１１ｃ）に向けて押し込むと、外管１１が挿入用空間底部から逆円錐状に広がるように変形する。しかし、図６の工程（Ｄ）のように、外管外壁１１ｂから工具ホーン３０とアンビル４０が外管外壁１１ｂに当たり、外管１１の挿入用空間底部から逆円錐状に広がった変形を押し戻す。図６の工程（Ｄ）の状態は、ほぼ図４の工程（Ｄ）の状態と同じといえる。その後、図６の工程（Ｅ）のように、工具ホーン３０を超音波振動させれば、挿入用空間１３にチューブ２０を圧接した状態で、外管内壁１１ａとチューブ２０の外周面は溶着する。

【0050】

なお、図示していないが、図６の工程（Ｅ）の次に、工具ホーン３０とアンビル４０を図６の工程（Ｃ）のように外管外壁１１ｂから離し、チューブ２０と外管内壁１１ａの全周が溶着するまで、工具ホーン３０とアンビル４０に対して相対的に、所定角度回転させ、再び図６の工程（Ｄ）の押し戻し動作と、図６の工程（Ｅ）の超音波振動溶着動作をする。そして、外管１１とチューブ２０は直接一体に接続する。このことは、実施形態１と同じである。
（実施形態１の第２変形例）
実施形態１の第２変形例では、図７の工程（Ａ）、（Ｂ）のように、工具ホーン３０とアンビル４０の押圧面を円錐面として、外管１１Ｂの外径寸法が、外管底壁１１ｃから軸方向に離れるにつれてテーパー状に細くなるようにしている。

【0051】

そのため、実施形態１の第２変形例で外管１１Ｂに超音波振動を加えると、挿入用空間１３にチューブ２０を圧接した状態で、外管内壁１１ａとチューブ２０が溶着するとともに、外管底壁１１ｃから軸方向に離れるにつれて外径寸法とともに内径寸法が小さくなるように外管１１Ｂがチューブ２０の外周面２０ｂを絞っている。そして、チューブ２０を外管内壁１１ａで強固に把持されて、樹脂成形品の挿入用空間１３から抜けないようにしている。
（実施形態１の第３変形例）
実施形態１の第３変形例では、図８の工程（Ａ）、（Ｂ）のように、工具ホーン３０の押圧面を、断面で見て内側に凸の曲面として、樹脂成形品のチューブ収納用の外管１１Ｃの中央部の内径を小さく絞っている。

【0052】

そのため、実施形態１の第３変形例で外管１１Ｃに超音波振動を加えると、挿入用空間１３にチューブ２０を圧接した状態で、外管内壁１１ａとチューブ２０が溶着するとともに、チューブ２０は絞られた外管１１Ｃの中央部で強固に把持されて、抜けないようにしている。
（実施形態１の第４の変形例）
実施形態１の第４の変形例では、軟質のチューブ本体２１ｂの外周にチューブ本体２１ｂより硬い外皮２１ｃを被せた形の、硬度的に二重構造をしたチューブ２１を用いた場合を説明する。

【0053】

実施形態１の第４の変形例では、チューブ２１を樹脂成形品のチューブ収納用の挿入用空間１３に入れ、挿入用空間１３にチューブ２１を軸方向に加圧して、チューブ２１の外周面、特に外皮２１ｃにシワを発生させた状態で、外管１１に工具ホーン３０を押圧して超音波振動溶着する。
図９の工程（Ａ）では、チューブ２１の構造を、軟質のチューブ本体２１ｂの外周にチューブ本体より硬い外皮２１ｃを被せた形にしている。図９の工程（Ｂ）のように、チューブ２１をチューブ収納用の挿入用空間１３にいれて、チューブ２１を圧縮していくと、軟質のチューブ本体２１ｂは圧縮され、硬い外皮２１ｃにはシワが発生する。図９の工程（Ｃ）のように、チューブ２１も外管１１も軸方向に圧縮され、同時に半径方向に膨張する。ここで、図９の工程（Ｄ）のように、工具ホーン３０とアンビル４０でチューブ２１と外管１１の膨張した部分を圧縮する。このチューブ２１と外管１１の膨張した分を再圧縮するシワ寄せ動作をした不安定な加圧状態のまま、外管１１に工具ホーン３０の超音波振動を与えると、外管内壁１１ａとチューブ２０の外周面が溶けて入り込んだ形で溶着することができる。

【0054】

実施形態１の第４の変形例では、軟質のチューブ本体２１ｂの外周にチューブ本体より硬い外皮２１ｃを被せたチューブ２１を用いて超音波振動溶着することで、微細なシワや段差をつくり、チューブと樹脂成形品が溶けて互いに入り込んだ形でチューブ２１と樹脂成形品が溶着し、所定の接続強度が得られる。このように、実施形態１では、外管内壁１１ａと段差のないチューブ２１の外周面を溶着している。

【0055】

なお、実施形態１の第２変形例から第４変形例の説明では、ベース台８０の図示を省略して説明した。また、押し込み部材５０、５１は、内面にギザギザのある円筒部材として図示したが、チューブを把持して軸方向に押し込むことができればよく、場合によっては人間が手でチューブを把持して軸方向に押し込むようにしても良い。
以上、実施形態１で説明したように、チューブ２０、２１を挿入用空間１３の軸方向に加圧しチューブ２０、２１の先端部分を軸方向に圧縮し半径方向に膨張させる。そして、可撓性チューブの先端と外管を膨張させた状態から、外管外壁１１ｂを工具ホーン３０とアンビル４０で押圧し、半径方向に膨張した部分に所定の大きさの加圧力を加えて圧縮すると、チューブ２０、２１の外周に環状のシワが生じる。この環状のシワが生じた状態で、工具ホーン３０を超音波振動させ、外管内壁１１ａとチューブ２０、２１の表面を超音波振動溶着すると、チューブ２０、２１のシワに外管内壁１１ａが溶け込み、樹脂成形品の軸方向にチューブが抜けなくなる。

【0056】

あるいはシワがよっていなくても表面に微細なシワが寄ろうとしている不安定な状態になっている。このチューブの外周面を加圧してシワ寄せ動作をした不安定な加圧状態としたまま、工具ホーン３０に超音波振動させると、外管内壁１１ａとチューブ２０、２１の外周面が溶けて互いに入り込んだ形で溶着する。そして、チューブと樹脂成形品に所定の接続強度が得られる。

【0057】

また、図７、８で説明したように、工具ホーン３０とアンビル４０の押圧面の形状を円錐状の断面形状にしたり、内側に凸の断面形状にしたりして、外管の外壁１１Ｂ、１１Ｃをより圧縮した形に成形すると、圧縮した分だけ樹脂成形品の軸方向にチューブ２０、２１の離脱防止力が増大する。
（実施形態２）

【0058】

実施形態２では、外周面に段差のあるチューブ、すなわち外周の軸方向に波を打つ段差があるチューブ２２と、外管１１と、外管１１内に同軸方向に配置された内管１２が備えられ、外管１１と内管１２間に挿入用空間１３が形成された樹脂成形品（軸継手１０Ｂ）を溶着するときの実施形態を説明する。
実施形態２では、図２３で示したような、あらかじめ外周面に段差のあるチューブ、すなわち外周の軸方向に波を打つ段差のあるチューブ２２を作っておいて、図１０の工程（Ａ）に示すように、ベース台８０に支持した軸継手１０Ｂの内管１２にチューブ２２を被せ、図１０の工程（Ｂ）に示すようにチューブ押し込み部材５０、５１を用いて、チューブ２２の外周を掴んで、チューブ２２の先端を挿入用空間１３に入れ、軸方向の下方に押し込んでいくと、チューブ２２の先端は挿入用空間底壁（外管底壁１１ｃ）に当たる。その後は、実施形態１と同じ方法、手順で超音波振動溶着をする。

【0059】

すなわち、図１０の工程（Ｃ）に示すように、チューブ２２をチューブ押し込み部材５０、５１で掴んだまま、チューブ２２の先端を挿入用空間１３に入れ、軸方向に加圧すると、チューブ２２は半径方向に膨張し、外管１１も半径方向に膨張する。チューブ２２の半径方向の膨張は、チューブの先端部分２２ａが外管底壁１１ｃに当たって、挿入用空間１３に充満して生じる。そして、外管底壁１１ｃより上方に向けて徐々に半径寸法が拡大する。図１０の工程（Ｃ）では、外管１１がお椀状に膨張している様子を示している。

【0060】

外管１１が半径方向に膨張した状態で、図１０の工程（Ｄ）に示すように、外管外壁１１ｂを工具ホーン３０とアンビル４０で挟んで押圧する。そして、工具ホーン３０とアンビル４０で外管１１の半径方向の膨張を押さえ込む。このことにより、外管外壁１１ｂは膨らんだ曲面から、膨張していた部分が押さえ込まれた元の円筒面に戻る。このとき、チューブ２２も外管１１によって半径方向に圧縮される。

【0061】

お椀状に膨張した表面を円筒状の表面にすることは、外管外壁１１ｂの表面積を小さくすることであり、表面の各微小部分が均等に縮まない所にはシワが発生する。この外管外壁１１ｂの膨らんだ表面を元の円筒面に戻す動作は、外管内壁１１ａとチューブ２２の外周面２２ｂにシワを寄せる、シワ寄せ動作をさせていることになる。
外管１１の肉厚と軸方向の長さにより、外管１１は「お椀状」、「逆円錐状」の他に、例えば「太鼓状」に膨張することも考えられるが、その場合でも、図１０の工程（Ｄ）に示すように、外管外壁１１ｂを工具ホーン３０とアンビル４０で挟んで押圧する。そして、工具ホーン３０とアンビル４０で外管１１の半径方向の膨張を押さえ込む。このことにより、外管外壁１１ｂは膨らんだ曲面から、膨張していた部分が押さえ込まれた元の円筒面に戻る。このとき、チューブ２２も外管１１によって半径方向に圧縮されることは同じである。

【0062】

図１０の工程（Ａ）では、チューブ２２の外周面に外力がかかっていない自由状態であるが、図１０の工程（Ｄ）では、チューブ２２の外周面２２ｂを一度膨らませた後、強制的に圧縮するシワ寄せ動作をしたので、挿入用空間１３の中にあるチューブ２２の外周面２２ｂは、図１０の工程（Ａ）に示す状態より外周の軸方向に波を打つ段差が大きくなり、表面に微細なシワがよった、あるいはシワがよっていなくても表面に微細なシワが寄ろうとしている不安定な状態になっている。

【0063】

このチューブ２２の外周面を加圧してシワ寄せ動作をした不安定な加圧状態としたまま、図１０の工程（Ｅ）に示すように、工具ホーン３０を超音波振動させると、外管内壁１１ａとチューブ２２の外周面が溶けて互いに入り込んだ形で溶着する。そして、チューブ２２と軸継手１０Ｂの所定の接続強度が得られる。
なお、図示していないが、図１０の工程（Ｅ）の次に、工具ホーン３０とアンビル４０を図１０の工程（Ｃ）のように外管外壁１１ｂから離し、チューブ２２と外管内壁１１ａの全周が溶着するまで、工具ホーン３０とアンビル４０に対して相対的に、所定角度回転させ、再び図１０の工程（Ｄ）の押し戻し動作と、図１０の工程（Ｅ）の超音波振動溶着動作をする。そして、外管１１とチューブ２２は直接一体に接続する。このことは、実施形態１と同じである。

【0064】

このように、実施形態２では、あらかじめ外周面に段差のあるチューブ２２を挿入用空間１３に入れて加圧した状態で、実施形態１と同じく、シワ寄せ動作をすることにより、加圧も、シワ寄せ動作もしない場合に比べて接合強度を著しく高めることができる。
本発明の実施形態２では、上記説明したとおり、従来例と違った方法で、外周面に段差のあるチューブと樹脂成形品との接続について、外管内壁１１ａとチューブ２２の外周面２２ｂが互いに溶けて入り込んだ形で溶着して大きい接続強度を得ている。
（実施形態２の第１変形例）
実施形態２の第１変形例では、あらかじめチューブ２２Ａの先端部分の一定長さ部分に外溝Ｗ_ｏと内溝Ｗ_ｉを作っておいて、既にできた溝Ｗ_ｏ、Ｗ_ｉのあるチューブ２２Ａの先端部分を挿入用空間１３に入れ、チューブ２２Ａの先端部分が圧縮され、溝Ｗ_ｏの山頂部分が外管内壁１１ａを押圧するまで入れた加圧状態で、外管外壁１１ｂに工具ホーン３０を押圧して超音波振動溶着するようにしている。

【0065】

あらかじめチューブ２２Ａの先端部分に溝を作っておく方法としては、チューブ２２Ａの外周面、内周面に機械加工で溝を掘る方法、チューブ２２Ａの外周面、内周面に高温に熱した溝付き棒をいれて、高温にしたチューブ２２Ａに溝を転造する方法など任意の方法を採用することができる。
図１１の工程（Ａ）に示すように、あらかじめの先端部分に溝Ｗ_ｏ、Ｗ_ｉを作っておいたチューブ２２Ａを挿入用空間１３に入れ、図１１の工程（Ｂ）、工程（Ｃ）のように軸方向に加圧すると、チューブ２２Ａを軸方向に圧縮し、半径方向に膨張させる。溝Ｗ_ｏの山頂部分が外管内壁１１ａを押圧し、溝Ｗ_ｉの山頂部分が内管外壁１２ｂを押圧した状態で、図１２の工程（Ｄ）に示すように工具ホーン３０とアンビル４０で押圧して半径方向の膨張した部分を再び圧縮する。そして、図１２の工程（Ｅ）のように、工具ホーン３０を超音波振動させると、溝Ｗ_ｏとその他のチューブ２２Ａの表面にできる微細なシワに樹脂成形品の外管内壁１１ａが溶け込んだ形にチューブ２２Ａを溶着する。そして、溝Ｗ_ｉとその近傍の表面にできる微細なシワに樹脂成形品１０Ｂの内管外壁１２ｂが溶け込んだ形にチューブ２２Ａを溶着することができる。

【0066】

このように、実施形態２の第１変形例では、あらかじめ先端部分に溝Ｗ_ｏ、Ｗ_ｉを作っておいたチューブ２２Ａを樹脂成形品の外管内壁１１ａと内管外壁に高い強度で溶着することができる。
図１３は、図１２の工程（Ｅ）における、矢視ＡＬ１３で示す断面図であり、上側の工具ホーン３０と下側のアンビル４０で樹脂成型品１０Ｂの外管１１とチューブ２２Ａを挟んで、工具ホーン３０を超音波振動させている状態（図中符号Ｃで示す）を示している。図１３を見ればわかる様に、樹脂成型品１０Ｂとチューブ２２Ａは、工具ホーン３０のある上側で互いに超音波振動して溶着する。

【0067】

実際の溶着作業としては、一度、図１３に示した状態で超音波振動溶着した後、工具ホーン３０とアンビル４０を離し、樹脂成型品１０Ｂとチューブ２２Ａを上下反転して、（軸回りに回動させて）工具ホーン３０に対して下側にあった溶着すべき部分を上側にして、工具ホーン３０とアンビル４０で外管外壁１１ｂを押して、新たに超音波振動溶着作業を行う。必要により、超音波振動溶着した都度、樹脂成型品１０Ｂとチューブ２２Ａを所望の角度を回転させて、超音波振動溶着作業を行うのは、既に図１から図３を参照して、本発明の超音波振動溶着装置の構造として説明した通りである。図１４は、治具８０から取り出した樹脂成形品とチューブ２２Ａを示している。
（実施形態２の第２の変形例）
実施形態２の第２の変形例では、図１５のように、チューブ２２Ｂの外周にコイル状のばね材９０を巻きつけている。巻き付け円の内径を、チューブ２２Ｂの外径より小さく設定して内径のコイル状のばね材９０をチューブ２２Ｂに巻きつけると、チューブ２２Ｂの外周でコイル状のばね材９０を巻きつけられた部分が凹む。この様な方法で、あらかじめチューブ２２Ｂの先端部分に溝Ｗ_ｏを作っておくことができる。チューブの外径より小さい内径の溝Ｗ_ｏに巻回されるコイル状のばね材９０は、別部品となるが簡単にチューブの先端部分に溝を付けることができる。コイル状のばね材９０をプラスチックのコイルで作れば、外管内壁とチューブを溶着した部分が、外管内壁とプラスチックのコイル９０とチューブ２２Ｂの３部材を溶着した部分に置き換えることが出来るので、より一層接合強度の高い溶着方法が得られる。

【0068】

なお、実施形態２の第１変形例と第２変形例の説明では、ベース台８０の図示を省略して説明した。
（実施形態３）

【0069】

実施形態３では、外管１１の外管内壁１１ａに予め半径方向に段差（螺旋溝）１７を設けることによって、外周面が平滑なチューブ２０と樹脂成形品１０Ｂの接合強度を確保する実施形態を説明する。
実施形態３では、図１６の工程（Ａ）に示したように、あらかじめ外管内壁１１ａに溝１７を刻設しておいて、図１６の工程（Ｂ）に示すように、溝１７のついた挿入用空間１３にチューブ２０を押し込んで、チューブ２０の外周面を外管内壁に設けた溝１７に入り込ませるようにしている。

【0070】

そして図１６の工程（Ｃ）に示すように、チューブ２０を軸方向に加圧して、外管１１の内側表面の溝１７にチューブ２０の外周面を押圧する。そしてこの状態から工具ホーン３０とアンビル４０で圧縮し、工具ホーンで超音波振動を加えると、図１６の工程（Ｄ）のように、溝１７にチューブ２０と外管内壁が溶けて、互いに入り込んだ形に溶着する。
繰り返しになるが、実施形態３では、あらかじめ外管内壁に溝１７を作っておいて、チューブ２０を挿入用空間１３に入れて加圧し、軸方向に圧縮し、半径方向に膨張させた状態で、工具ホーンとアンビルで押圧して半径方向の膨張を再圧縮し、このような状態で、工具ホーンで超音波振動を加えることにより、溝１７に外管内壁を溶け込ませた形でチューブ２０と樹脂成形品を溶着する。そして、所要のチューブと樹脂成形品の接続強度を得ている。

【0071】

上記実施形態３では、では、樹脂成形品の外管内壁に予め半径方向に溝１７を設けた場合を説明したが、溝１７の他に、樹脂成形品の外管内壁に予め半径方向に段差、凹凸、その他の形をした溝のいずれかを設けても良い。
なお、以上の各実施形態の説明では、発明を理解しやすくするために、工具ホーンで超音波振動を加えるタイミングは、工具ホーンとアンビルで押圧して半径方向の膨張を再圧縮した状態とした後であるとして説明したが、工具ホーンで超音波振動を加えるタイミングを、工具ホーンとアンビルで押圧して半径方向の膨張を再圧縮する工程を開始するときまたは、その直前、或いは直後としても、同等の接続強度が得られる。

【産業上の利用可能性】

【0072】

実施形態で示したように、本発明は、外管と内管の間に挿入用空間を形成した点滴筒などの樹脂成形品に、前記挿入用空間内にチューブを圧接した状態で直接一体に接続する際に適用することができ、点滴用チューブと継手である点滴用筒の樹脂成形品など医療機器分野のチューブと樹脂成形品の溶着に用いられる他、化学プラント、化学実験用機械器具等の広い技術分野のチューブと樹脂成形品の溶着に適用することができる。

【符号の説明】

【0073】

１０、１０Ａ：樹脂成形品（点滴筒）
１０Ｂ：樹脂成形品（軸継手）
１１：外管
１１ａ：外管内壁
１１ｂ：外管外壁
１１ｃ：外管底壁（挿入用空間底壁）
１２：内管
１３：挿入用空間
２０、２１：外周面に段差のないチューブ（可撓性チューブ）
２２、２２Ａ：外周面に段差のあるチューブ（可撓性チューブ）
３０：工具ホーン
３１：移動枠（押し戻し手段）
３２：超音波振動手段
３３：バネ（押し戻し手段）
３４：エアシリンダー（押し戻し手段）
４０：アンビル
４３：バネ（押し戻し手段）
４４：エアシリンダー（押し戻し手段）
５０、５１：チューブ押し込み部材（手段）
７１：支持キャップ（回転手段）
７２：位置決めピン（回転手段）
８０：ベース台
８２：中空円柱部（回転手段）
８３ａ、８３ｂ：位置決め穴（回転手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21A】

【図21B】

【図22】

【図23A】

【図23B】

【図24】

【図25】