JP6211976B2 - Ultrasonic welding equipment - Google Patents

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Description

本発明は、重ね合わせた金属或いは樹脂材料等の超音波接合可能な部材に加圧力と共に超音波振動を付与してそれらの部材を接合する超音波接合技術の分野に属するものである。   The present invention belongs to the field of ultrasonic bonding technology in which ultrasonic vibration is applied to a member that can be ultrasonically bonded, such as a metal or a resin material that is superposed, together with pressure, and these members are bonded.

従来、超音波接合を行う装置として、例えば図１１に示す如き超音波溶接装置Ａが実用に供されている。   Conventionally, as an apparatus for performing ultrasonic bonding, for example, an ultrasonic welding apparatus A as shown in FIG. 11 has been put to practical use.

該超音波溶接装置Ａにあっては、アンビルＢ上に載置した加工材Ｗに超音波振動を付与するホーンＣは、その突子Ｃ′を支持筒Ｄに連結したダイヤフラム型共振板Ｅの透孔Ｅ′に貫通させ、支持筒Ｄ内に配置したブースターＦに連結されており、また、該ブースターＦの突子Ｆ′を他のダイヤフラム型共振板Ｅの透孔Ｅ′に貫通させ、コンバータＧに連結された構成である。   In the ultrasonic welding apparatus A, the horn C for applying ultrasonic vibration to the workpiece W placed on the anvil B is formed of a diaphragm type resonance plate E having a protrusion C ′ connected to a support cylinder D. It penetrates through the through hole E ′ and is connected to the booster F arranged in the support cylinder D, and the protrusion F ′ of the booster F penetrates through the through hole E ′ of another diaphragm type resonance plate E, The configuration is connected to the converter G.

また、ホーンＣの先端位置において加工材Ｗに高加圧力を付与するためにホーンＣ自体の最小振幅点（ノーダルポイント）位置において加工材Ｗを加圧するように配置する手法も採用されている（周知技術）。   Further, in order to apply a high pressurizing force to the workpiece W at the tip position of the horn C, a method of arranging the workpiece W so as to pressurize at the minimum amplitude point (nodal point) position of the horn C itself is also adopted. (Well-known technology).

従来実用に供されてきた斯かる装置Ａにあっても片持状に支持されたホーンＣに超音波振動を発生させつつ加工材Ｗを加圧して溶接処理させることに格別の支障は存しないが、尚改善すべき課題点が残されていた。   Even in such a device A that has been put to practical use in the past, there is no particular obstacle to pressurizing the workpiece W while performing ultrasonic treatment on the horn C that is supported in a cantilevered manner to perform welding. However, there were still issues to be improved.

それは、図１１に示すように加工材Ｗを溶接処理する際には、矢印（Ｘ）方向の加圧力を付与することが望ましいが、この場合アンビルＢによる反力により、却ってホーンＣに矢印（Ｙ）方向に撓みが発生する虞れがある。このため加圧力が制限され、結果的に加工材の厚みや面積において制限が与えられることとなるという不具合である。   As shown in FIG. 11, when welding the workpiece W, it is desirable to apply a pressing force in the direction of the arrow (X). In this case, the reaction force by the anvil B causes the arrow ( There is a risk of bending in the Y) direction. For this reason, the pressing force is limited, and as a result, the thickness and area of the workpiece are limited.

また、前記の周知技術にあっては、振動するホーンＣ自体の伸縮に起因して連結手段の各部において発熱や磨損が発生することとなり、頻繁な保守点検が必要となるばかりでなく、故障の原因となる虞があって実用性が疑問視されていた。   Further, in the above-mentioned known technology, heat and abrasion are generated in each part of the connecting means due to expansion and contraction of the vibrating horn C itself, which not only requires frequent maintenance and inspection, Practicality has been questioned because of its potential.

そこで、本発明者は、上記の点に鑑み、前記の如きホーンの撓み現象の発生を未然に防止して加圧力を高めることができるようになし、もって、加工材の厚みや面積の点での制限を大幅に低減することができると共に、高品質の溶接処理を可能とし、更に、構造が簡素で低コストで製造し得ると共に、加圧治具における加圧子が安定的に連結されていて、メンテナンスフリーであって実用性が高いものを提供すべく、先に特許文献１に示す超音波溶接装置を案出した。   Therefore, in view of the above points, the present inventor has made it possible to increase the pressure by preventing the occurrence of the horn bending phenomenon as described above, and in terms of the thickness and area of the workpiece. Can be greatly reduced, high-quality welding processing is possible, and the structure is simple and can be manufactured at low cost, and the pressurizer in the pressurization jig is stably connected. In order to provide a maintenance-free and highly practical one, the ultrasonic welding apparatus disclosed in Patent Document 1 has been devised.

該特許文献１に示す超音波溶接装置は、図８乃至図１０に示す通りであり、該図において１００は該超音波溶接装置である。   The ultrasonic welding apparatus shown in Patent Document 1 is as shown in FIGS. 8 to 10, in which 100 is the ultrasonic welding apparatus.

また、該超音波溶接装置１００は、重ね合わせて支持された金属若しくは樹脂材料などの加工材Ｗに対して加圧力と共に超音波振動を付与して溶接処理を行う装置であって、ホーン１１４を加圧する加圧治具１１７の加圧子１１９を、ホーン１１４の共振周波数と同等程度の周波数で共振され、撓み振動をなし得る振動共振体となし、その最大振幅点においてホーン１１４のノーダルポイントを加圧するように構成してなるものである。更にまた、前記加圧子１１９におけるノーダルポイントＰ２、Ｐ２においてネジ１１８、１１８により該加圧子１１９を加圧治具１１７に連結してなるものである。   The ultrasonic welding apparatus 100 is an apparatus that performs welding processing by applying ultrasonic vibration to the workpiece W such as a metal or a resin material that is supported in a superimposed manner together with a pressurizing force. The pressurizer 119 of the pressurizing jig 117 that pressurizes is made a vibration resonator that can resonate at a frequency equivalent to the resonance frequency of the horn 114 and can bend, and the nodal point of the horn 114 is set at the maximum amplitude point. It is configured to pressurize. Furthermore, the pressurizer 119 is connected to the pressurizing jig 117 by screws 118, 118 at nodal points P2, P2 of the pressurizer 119.

更に具体的には、次の通りであり、超音波溶接装置１００は、固定状の支持台１１０上に起伏点（Ｐ１）を支点として起伏自在に連設した、それ自体が振動体を構成する可動ハウジング１１１内に、コンバータ１１３とこれに連結されたブースター１１２とを配設しており、このブースター１１２の他側に片持状にホーン１１４を連結したものであって、可動ハウジング１１１から突出したホーン１１４の外端部の振動子１１４′を、前記支持台１１０に高さ調整可能に連設したアンビル１１５に対向させたものである。   More specifically, as described below, the ultrasonic welding apparatus 100 is connected to a fixed support 110 so that it can be raised and lowered with a undulation point (P1) as a fulcrum, and itself constitutes a vibrating body. A converter 113 and a booster 112 connected to the converter 113 are disposed in the movable housing 111, and a horn 114 is connected to the other side of the booster 112 in a cantilever manner, and protrudes from the movable housing 111. The vibrator 114 ′ at the outer end of the horn 114 is opposed to the anvil 115 connected to the support base 110 so as to be adjustable in height.

また、前記可動ハウジング１１１上には、図１０に示す如く、第１のネジ１１６によって加圧治具１１７を片持状に連結し、この加圧治具１１７の自由端を前記ホーン１１４上に臨ませ、この加圧治具１１７の自由端の下面には、第２のネジ１１８によって加圧子１１９を垂設しており、その隆条部１２０を前記ホーン１１４に当接させたものである。また、前記加圧治具１１７と加圧子１１９とは一体状であって、それ自体がホーン１１４の共振周波数と同等程度の撓み振動共振体を構成したものであり、特に図９に示すように、加圧子１１９のノーダルポイントの位置（Ｐ２）に前記第２のネジ１１８を配置すると共に、ノーダルポイント（Ｐ２）の中間位置における最大振幅点（Ｐ３）において隆条部１２０がホーン１１４に圧接されるように構成されている。   Further, as shown in FIG. 10, a pressure jig 117 is connected to the movable housing 111 in a cantilever manner by a first screw 116, and the free end of the pressure jig 117 is placed on the horn 114. The pressure tool 119 is suspended from the lower surface of the free end of the pressure jig 117 by a second screw 118, and the ridge 120 is brought into contact with the horn 114. . Further, the pressurizing jig 117 and the pressurizer 119 are integrally formed, and the pressurizing jig 117 and the pressurizer 119 themselves constitute a flexural vibration resonator having the same degree as the resonance frequency of the horn 114, and particularly as shown in FIG. The second screw 118 is disposed at the position (P2) of the nodal point of the pressurizer 119, and the ridge 120 is placed on the horn 114 at the maximum amplitude point (P3) at the intermediate position of the nodal point (P2). It is configured to be pressed.

尚、図中１２１は、ネジ手段によるアンビル１１５の高さ調整具であって、ガイドレール１２２内で昇降可能としたアンビル１１５を調整ネジ１２３によって支持台１１０に対して位置変更可能としたものである。   In the figure, reference numeral 121 denotes a tool for adjusting the height of the anvil 115 by screw means, and the position of the anvil 115 that can be raised and lowered within the guide rail 122 can be changed with respect to the support base 110 by the adjusting screw 123. is there.

而して、斯かる超音波溶接装置１００によれば、予め加工材Ｗの厚みに応じて調整具１２１によってアンビル１１５の高さを調整した後にコンバータ１１３及びブースター１１２を起動させ、ホーン１１４を振動させつつ起伏点（Ｐ１）を支点として可動ハウジング１１１を反時計方向（図８）に旋回させて加工材Ｗに振動子１１４′を当接させ、加工材Ｗに振動と加圧力を付与してアンビル１１５上で溶接処理を行うものであるが、この際アンビル１１５の反力によるホーン１１４の時計方向への撓みは、加圧治具１１７の加圧子１１９が片持状のホーン１１４を反時計方向に付勢するものであり、そして加圧治具１１７並びに加圧子１１９は一体状であって、それ自体がホーン１１４と同等の撓み振動共振体を構成しているので、その最大振幅点（Ｐ３）においてホーン１１４のノーダルポイントを加圧することとなるから、エネルギー損失が低減された状態で高い加圧力により効果的に超音波溶接処理をなし得るものである。   Thus, according to the ultrasonic welding apparatus 100, the height of the anvil 115 is adjusted by the adjusting tool 121 in advance according to the thickness of the workpiece W, and then the converter 113 and the booster 112 are activated to vibrate the horn 114. The movable housing 111 is turned counterclockwise (FIG. 8) with the undulation point (P1) as a fulcrum while the vibrator 114 'is brought into contact with the workpiece W, and vibration and pressure are applied to the workpiece W. The welding process is performed on the anvil 115. At this time, the horn 114 is bent in the clockwise direction by the reaction force of the anvil 115. The pressurizer 119 of the pressurizing jig 117 causes the cantilever horn 114 to counterclockwise. The pressurizing jig 117 and the pressurizer 119 are integrated and constitute a flexural vibration resonator equivalent to that of the horn 114. Since the pressurizing the nodal point of the horn 114 in the amplitude point (P3), in which energy loss can be made effectively ultrasonic welding process by a high pressure while being reduced.

また、第２のネジ１１８については、加圧子１１９のノーダルポイント位置（Ｐ２）において加圧治具１１７と加圧子１１９を連結しているため、振動による緩みが発生する虞がなく、安全性の高いものであるといえる。   Further, the second screw 118 is connected to the pressurizing jig 117 and the pressurizer 119 at the nodal point position (P2) of the pressurizer 119, so that there is no risk of loosening due to vibration, and safety. It can be said that it is expensive.

このように、本発明者が先に案出した超音波溶接装置１００によれば、加圧治具１１７の加圧子１１９によるホーン１１４の反時計方向への付勢の構成を加えたことにより、ホーン１１４とブースター１１２の静的撓み量は半減したものの、加圧点の直上を押すのではなく、且つポーラマウントのダイヤフラムも撓むことから、例えば図１４及び図１５に示す如き支持部を２箇所とした一波長両支持タイプのものに比して撓み量の多さだけでなく、溶着中のホーンの挙動の点においても未だ改善すべき余地があった。尚、図１４及び図１５は特許第３４９２２９８号（特許文献２）に示されたものであり、該図において１５０はホーン、１５０Ａは振動子、１５１、１５１はばね構造の支持部である。斯かるものにおいては、材料一体から削り出しを行ってホーンの剛性を維持しており、またノーダル部は膨らみ振動を吸収するためばね構造となっているが、加圧時の撓み方向がばねの撓み方向と直交しているため一定の剛性を維持している。したがって、この場合、治具からくる反発があっても、溶着中のホーンの撓み振動は発生しづらく、超音波以外の低周波がのる可能性は極めて小さくなる。   As described above, according to the ultrasonic welding apparatus 100 previously devised by the present inventor, the configuration of the urging of the horn 114 in the counterclockwise direction by the pressurizer 119 of the pressurizing jig 117 is added. Although the amount of static deflection of the horn 114 and the booster 112 is halved, it does not push directly above the pressurizing point, and the diaphragm of the polar mount also bends. Therefore, for example, the support portion as shown in FIGS. There was still room for improvement in terms of not only the amount of deflection but also the behavior of the horn during welding compared to the single-wavelength, dual-support type. 14 and 15 are shown in Japanese Patent No. 3492298 (Patent Document 2), in which 150 is a horn, 150A is a vibrator, and 151 and 151 are support portions of a spring structure. In such a structure, the rigidity of the horn is maintained by cutting out from the material, and the nodal part has a spring structure for absorbing the swelling and vibration. A constant rigidity is maintained because it is orthogonal to the bending direction. Therefore, in this case, even if there is a repulsion coming from the jig, the bending vibration of the horn during welding is difficult to occur, and the possibility of low frequencies other than ultrasonic waves is extremely small.

また、本発明者が先に案出した超音波溶接装置１００では、特に金属溶接において、溶接面積等が増えるにつれて、ワークからの反発が発生し、これが超音波以外の低周波振動を発生させることがあり、そして低周波振動が発生すると、加圧治具の加圧子がホーンの膨らみ振動（ホーンの固有周波数）以外の周波数振動に追従できなくなり、ホーンと加圧治具の加圧子との間に衝突が発生することになる。そして、この衝突が溶着の不安定を招くことになる。   Further, in the ultrasonic welding apparatus 100 previously devised by the present inventor, repulsion from the workpiece occurs as the welding area increases, particularly in metal welding, and this generates low-frequency vibration other than ultrasonic waves. When the low frequency vibration occurs, the pressurizer of the pressurizing jig cannot follow the frequency vibration other than the bulge vibration of the horn (the natural frequency of the horn), and between the horn and the pressurizer of the pressurizing jig A collision will occur. And this collision will cause instability of welding.

特許第２９８４２２５号公報Japanese Patent No. 2984225 特許第３４９２２９８号公報Japanese Patent No. 3492298

本発明は、本発明者が先に案出した前記超音波溶接装置における上記改善点を克服すべくなされたものであって、鋭意研究した結果、使用中におけるホーンと加圧治具の加圧子との衝突を回避するため、並びにホーンの更なる撓み量の減少を図るためには、ホーンと加圧治具の加圧子とを不離一体に結合することが有効であることを知見した。   The present invention has been made to overcome the above-described improvements in the ultrasonic welding apparatus previously devised by the present inventor, and as a result of earnest research, the horn and the pressurizer of the pressurizing jig in use. In order to avoid a collision with the horn and to further reduce the amount of bending of the horn, it has been found that it is effective to integrally couple the horn and the pressurizer of the pressurizing jig.

そしてまた、二つの部材を結合させるための手法として一番簡素な手法はネジ結合であるが、しかし、図１２及び図１３に示す如く、ホーン自体におけるそのノーダルポイントの位置にネジ穴加工を施すことは、その位置が元来において応力値が高い部位であることに加えて、更に応力を上げることになり、使用中においてホーンのクラックの発生を招く虞があるため好ましくない。尚、図１２及び図１３において、１６０はホーン、１６１はネジ穴である。   Also, the simplest technique for joining the two members is screw joining, but as shown in FIGS. 12 and 13, a screw hole is formed at the nodal point position in the horn itself. The application is not preferable because the position is originally a portion having a high stress value, and further increases the stress, which may cause cracking of the horn during use. In FIGS. 12 and 13, reference numeral 160 denotes a horn, and 161 denotes a screw hole.

そこで更に、ネジ穴加工による応力を上げることなくネジ結合を行う方法を色々と検討してきた。そして、その結果、ホーンの外周面におけるノーダルポイントの位置に結合突起を設け、該結合突起にネジ穴加工を施すことでこれを実現することができることを知見し、本発明の完成をみるに至ったものである。   In view of this, various methods have been studied for screw connection without increasing the stress due to screw hole machining. As a result, it has been found that this can be realized by providing a coupling protrusion at the position of the nodal point on the outer peripheral surface of the horn, and applying a screw hole to the coupling protrusion, and seeing the completion of the present invention. It has come.

而して、本発明の要旨とするところは、重ね合わせて支持された金属若しくは樹脂材料などの加工材に対して加圧力と共に超音波振動を付与して溶接処理を行う装置であって、ホーンを加圧する加圧治具の加圧子を、ホーンの共振周波数と同等程度の周波数で共振され、撓み振動をなし得る振動共振体となし、その最大振幅点においてホーンのノーダルポイントを加圧するよう構成した超音波溶接装置において、ホーンの外周面における該ホーンのノーダルポイントの位置に結合突起を設けると共に、該結合突起に軸方向に沿った雌ネジを刻設する一方、加圧子の外周面における該加圧子の最大振幅点の位置に、外周面に雄ネジを刻設した結合ロッドを設け、該結合ロッドの雄ネジと前記結合突起の雌ネジとの螺合によりホーンと加圧子とを結合したことを特徴とする超音波溶接装置にある。   Thus, the gist of the present invention is an apparatus for performing a welding process by applying ultrasonic vibration to a work material such as a metal or a resin material that is supported by being superposed together with an applied pressure. The pressurizer of the pressurizing jig that pressurizes the oscillating body is a vibration resonator that can resonate at a frequency equivalent to the resonance frequency of the horn and can bend, and press the horn nodal point at its maximum amplitude point. In the constructed ultrasonic welding apparatus, a coupling protrusion is provided at the position of the nodal point of the horn on the outer circumferential surface of the horn, and a female screw is formed along the axial direction on the coupling protrusion, while the outer circumferential surface of the pressurizer A connecting rod having a male screw engraved on the outer peripheral surface is provided at the position of the maximum amplitude point of the pressurizer, and the horn and the pressurizer are connected by screwing the male screw of the connecting rod and the female screw of the connecting protrusion. In ultrasonic welding apparatus is characterized in that engagement.

また、斯かる構成において、加圧子におけるノーダルポイントの位置において加圧子を加圧治具に連結するようにすることが好ましい。   In such a configuration, it is preferable to connect the pressurizer to the pressurizing jig at the position of the nodal point in the pressurizer.

また、前記と逆の構成とした、重ね合わせて支持された金属若しくは樹脂材料などの加工材に対して加圧力と共に超音波振動を付与して溶接処理を行う装置であって、ホーンを加圧する加圧治具の加圧子を、ホーンの共振周波数と同等程度の周波数で共振され、撓み振動をなし得る振動共振体となし、その最大振幅点においてホーンのノーダルポイントを加圧するよう構成した超音波溶接装置において、ホーンの外周面における該ホーンのノーダルポイントの位置に、外周面に雄ネジを刻設した結合ロッドを設ける一方、加圧子の外周面における該加圧子の最大振幅点の位置に、結合突起を設けると共に、該結合突起に軸方向に沿った雌ネジを刻設し、前記結合ロッドの雄ネジと前記結合突起の雌ネジとの螺合によりホーンと加圧子とを結合したことを特徴とする超音波溶接装置をも要旨とするものである。   Further, the apparatus has a configuration opposite to that described above, and applies a welding process by applying ultrasonic vibration to a workpiece such as a metal or a resin material that is supported in a superimposed manner, and pressurizes the horn. The pressurizer of the pressurizing jig is a vibration resonator that can resonate at a frequency equivalent to the resonance frequency of the horn and can bend, and is configured to press the nodal point of the horn at its maximum amplitude point. In the sonic welding apparatus, the position of the maximum amplitude point of the pressurizer on the outer peripheral surface of the pressurizer is provided at the position of the nodal point of the horn on the outer peripheral surface of the horn while providing a connecting rod in which a male screw is engraved on the outer peripheral surface. In addition, a coupling protrusion is provided, and an internal thread along the axial direction is formed in the coupling protrusion, and the horn and the pressurizer are coupled by screwing the male thread of the coupling rod and the female thread of the coupling protrusion. It is an gist also an ultrasonic welding device, characterized in that the.

また、斯かる構成において、前記加圧子におけるノーダルポイントの位置において加圧子を加圧治具に連結するようにすることが好ましい。   In such a configuration, it is preferable that the pressurizer is connected to the pressurizing jig at the position of the nodal point in the pressurizer.

また、更に上記構成の変形例である、重ね合わせて支持された金属若しくは樹脂材料などの加工材に対して加圧力と共に超音波振動を付与して溶接処理を行う装置であって、ホーンを加圧する加圧治具の加圧子を、ホーンの共振周波数と同等程度の周波数で共振され、撓み振動をなし得る振動共振体となし、その最大振幅点においてホーンのノーダルポイントを加圧するよう構成した超音波溶接装置において、ホーンの外周面における該ホーンのノーダルポイントの位置に、外周面に雄ネジを刻設した結合ロッドを設ける一方、加圧子の外周面における該加圧子の最大振幅点の位置に、加圧子の外周面と直交する結合穴を穿設すると共に、該結合穴に雌ネジを刻設し、前記結合ロッドの雄ネジと前記結合穴の雌ネジとの螺合によりホーンと加圧子とを結合したことを特徴とする超音波溶接装置をも要旨とするものである。   Further, a modified example of the above-described configuration is a device for performing a welding process by applying ultrasonic vibration together with a pressing force to a work material such as a metal or a resin material that is supported by being overlapped, and adds a horn. The pressurizer of the pressurizing jig to be pressed is a vibration resonator that can resonate at a frequency equivalent to the resonance frequency of the horn and can bend, and is configured to press the nodal point of the horn at its maximum amplitude point. In the ultrasonic welding apparatus, a connecting rod in which a male screw is engraved on the outer peripheral surface is provided at the position of the horn nodal point on the outer peripheral surface of the horn, while the maximum amplitude point of the pressurizer on the outer peripheral surface of the pressurizer is provided. In the position, a coupling hole perpendicular to the outer peripheral surface of the pressurizer is drilled, and a female screw is engraved in the coupling hole. The male screw of the coupling rod and the female screw of the coupling hole are screwed together with the horn. Addition Also an ultrasonic welding apparatus is characterized in that by combining the child it is an gist.

また、斯かる構成において、前記加圧子におけるノーダルポイントの位置において加圧子を加圧治具に連結するようにすることが好ましい。   In such a configuration, it is preferable that the pressurizer is connected to the pressurizing jig at the position of the nodal point in the pressurizer.

本発明は上記の如き構成であり、ホーンと加圧治具の加圧子とを不離一体に結合したから、使用中におけるホーンと加圧治具の加圧子との衝突を回避することができると共に、ホーンの更なる撓み量の減少を図ることができるものである。そして、これにより加工材の厚み、面積による制限が低減でき、且つまた溶着品質安定性の向上を図ることができるものである。また、ホーンの外周面に結合突起を設け、該結合突起に雌ネジを刻設したことにより、ホーンへのネジ穴加工による応力を上げることなくホーンと加圧治具の加圧子とのネジ結合を行うことができるものである。そしてまた、ネジ結合による一体化であるから、加工も容易であり且つ低コストで済むものである。また、前記とは逆に、加圧治具の加圧子に、結合突起を設けて、これにネジ穴加工を施すか、或いは加圧子自体に直接ネジ穴加工を施す一方、ホーンの外周面に、雄ネジを刻設した結合ロッドを設けるようになした場合にも、同様の効果を得ることができるものである。   The present invention is configured as described above, and since the horn and the pressurizer of the pressurizing jig are joined together in an integrated manner, the collision between the horn and the pressurizer of the pressurizing jig during use can be avoided. Further, the amount of bending of the horn can be further reduced. As a result, the limitation due to the thickness and area of the processed material can be reduced, and the stability of the welding quality can be improved. In addition, a coupling protrusion is provided on the outer peripheral surface of the horn, and a female screw is engraved on the coupling protrusion, so that the horn and the pressurizer of the pressurizing jig can be connected to each other without increasing the stress caused by screw hole processing on the horn. Is something that can be done. In addition, since it is integrated by screw connection, it is easy to process and low cost. Contrary to the above, a connecting protrusion is provided on the pressurizer of the pressurizing jig and a screw hole is processed on the pressurizer, or a screw hole is directly processed on the pressurizer itself. The same effect can be obtained even when a connecting rod in which male threads are engraved is provided.

本発明の第１実施形態に係る超音波溶接装置の要部の斜視図である。It is a perspective view of the principal part of the ultrasonic welding apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図１中Ａ−Ａ線断面図である。It is the sectional view on the AA line in FIG. 同ホーンの斜視図である。It is a perspective view of the horn. 同ホーンの結合突起部分の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the joint projection part of the horn. 本発明の第２実施形態に係る超音波溶接装置におけるホーンの斜視図である。It is a perspective view of the horn in the ultrasonic welding apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 同ホーンと加圧治具の加圧子とをネジ結合した状態の断面図である。It is sectional drawing of the state which screw-coupled the horn and the pressurizer of the pressurization jig. 本発明の第３実施形態に係る超音波溶接装置におけるホーンと加圧治具の加圧子とをネジ結合した状態の断面図である。It is sectional drawing of the state which screw-coupled the horn and the pressurizer of the pressurization jig | tool in the ultrasonic welding apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明者が先に案出した超音波溶接装置の側面図である。It is a side view of the ultrasonic welding apparatus which this inventor devised previously. 同ホーンと加圧治具部分の拡大正面図である。It is an enlarged front view of the horn and a pressure jig part. 同ホーンと加圧治具部分の拡大側面図である。It is an enlarged side view of the horn and a pressure jig part. 従来の超音波溶接装置の説明図である。It is explanatory drawing of the conventional ultrasonic welding apparatus. 自体にネジ穴加工を施したホーンの斜視図である。It is a perspective view of the horn which gave thread hole processing to itself. 同ネジ穴部分の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the screw hole part. 支持部を２箇所とした一波長両支持タイプのホーンの側面図である。It is a side view of the horn of a one wavelength both support type which made the support part two places. 同平面図である。It is the same top view.

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

先ず、図１乃至図４に示した本発明の第１実施形態について説明する。図中、１は超音波溶接装置である。また、該超音波溶接装置１は、基本的な構成において本発明者が先に案出した前記図８乃至図１０に示した超音波溶接装置１００と同様である。したがって、ここでの図面及び符号をもっての再度の詳細な説明は省略するが、概略的には次の通りである。   First, the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 4 will be described. In the figure, 1 is an ultrasonic welding apparatus. The ultrasonic welding apparatus 1 is the same as the ultrasonic welding apparatus 100 shown in FIGS. 8 to 10 devised by the present inventor in the basic configuration. Therefore, the detailed description with the drawings and reference numerals is omitted here, but it is schematically as follows.

該超音波溶接装置１は、重ね合わせて支持された金属若しくは樹脂材料などの加工材に対して加圧力と共に超音波振動を付与して溶接処理を行う装置であって、ホーンを加圧する加圧治具の加圧子を、ホーンの共振周波数と同等程度の周波数で共振され、撓み振動をなし得る振動共振体となし、その最大振幅点においてホーンのノーダルポイントを加圧するよう構成してなるものである。更にまた、前記加圧子におけるノーダルポイントにおいてネジにより該加圧子を加圧治具に連結してなるものである。   The ultrasonic welding apparatus 1 is an apparatus for performing welding processing by applying ultrasonic vibration to a work piece such as a metal or a resin material that is supported by being superposed together with an applied pressure, and pressurizing a horn. The jig pressurizer is resonated at a frequency equivalent to the resonance frequency of the horn and is a vibration resonator that can bend and vibrate, and is configured to press the nodal point of the horn at its maximum amplitude point. It is. Furthermore, the pressurizer is connected to a pressurizing jig with a screw at a nodal point of the pressurizer.

また、該超音波溶接装置１は、固定状の支持台上に起伏点を支点として起伏自在に連設した、それ自体が振動体を構成する可動ハウジング内に、コンバータとこれに連結されたブースターとを配設しており、このブースターの他側に片持状にホーンを連結したものであって、可動ハウジングから突出したホーンの外端部の振動子を、前記支持台に高さ調整可能に連設したアンビルに対向させたものである。   In addition, the ultrasonic welding apparatus 1 includes a converter and a booster connected to a converter in a movable housing which is connected to a fixed support base so as to be freely raised and lowered with a undulation point as a fulcrum. The horn is connected to the other side of the booster in a cantilevered manner, and the height of the vibrator at the outer end of the horn protruding from the movable housing can be adjusted to the support base. It is the one that faces the anvil that is connected to the building.

また、前記可動ハウジング上には、第１のネジによって加圧治具を片持状に連結し、この加圧治具の自由端を前記ホーン上に臨ませ、この加圧治具の自由端の下面には、第２のネジによって加圧子を垂設している。また、前記加圧治具と加圧子とは一体状であって、それ自体がホーンの共振周波数と同等程度の撓み振動共振体を構成したものであり、加圧子のノーダルポイントの位置に前記第２のネジを配置すると共に、ノーダルポイントの中間位置における最大振幅点においてホーンのノーダルポイントを加圧するように構成されている。また、アンビルは支持台に対して高さ調整自在とされている。   In addition, a pressure jig is connected to the movable housing in a cantilever manner by a first screw, and a free end of the pressure jig faces the horn. A pressurizing member is suspended from the lower surface of the member by a second screw. Further, the pressurizing jig and the pressurizer are integral, and the pressurizing jig and the pressurizer itself constitute a flexural vibration resonator having the same degree as the resonance frequency of the horn, and the pressurizer is positioned at the nodal point position. A second screw is disposed and configured to pressurize the horn nodal point at a maximum amplitude point at an intermediate position of the nodal point. In addition, the height of the anvil is adjustable with respect to the support base.

尚、図１乃至図４において、２は前記ホーン、３は前記加圧子、４は前記加圧治具、５、５は前記第２のネジを示す。   1 to 4, 2 denotes the horn, 3 denotes the pressurizer, 4 denotes the pressurizing jig, and 5 and 5 denote the second screw.

而して、本実施形態に係る超音波溶接装置１において特徴とするところは、上記構成において、ホーン２の外周面における該ホーン２のノーダルポイント（ＮＰ）の位置に結合突起２Ａを設けると共に、該結合突起２Ａに軸方向に沿った雌ネジ２Ｂを刻設する一方、加圧子３の外周面における該加圧子３のノーダルポイント（Ｐ２）、（Ｐ２）の中間位置における最大振幅点（Ｐ３）の位置に、外周面に雄ネジ３Ｂを刻設した結合ロッド３Ａを設け、該結合ロッド３Ａの雄ネジ３Ｂと前記結合突起２Ａの雌ネジ２Ｂとの螺合によりホーン２と加圧子３とを結合したことにある。     Thus, the ultrasonic welding apparatus 1 according to this embodiment is characterized in that, in the above configuration, the coupling protrusion 2A is provided at the position of the nodal point (NP) of the horn 2 on the outer peripheral surface of the horn 2. The joint protrusion 2A is engraved with an internal thread 2B along the axial direction, while the maximum amplitude point at the intermediate position between the nodal point (P2) and (P2) of the pressurizer 3 on the outer peripheral surface of the pressurizer 3 ( A connecting rod 3A in which a male screw 3B is engraved on the outer peripheral surface is provided at a position P3), and the horn 2 and the pressurizer 3 are screwed by the male screw 3B of the connecting rod 3A and the female screw 2B of the connecting protrusion 2A. It is in combining with.

上記実施形態によれば、ホーン２と加圧治具４の加圧子３とを不離一体に結合したから、使用中におけるホーン２と加圧治具４の加圧子３との衝突を回避することができると共に、ホーン２の更なる撓み量の減少を図ることができるものである。そして、これにより加工材の厚み、面積による制限が低減でき、且つまた溶着品質安定性の向上を図ることができるものである。また、ホーン２の外周面に結合突起２Ａを設け、該結合突起２Ａに雌ネジ２Ｂを刻設したことにより、ホーン２へのネジ穴加工による応力を上げることなくホーン２と加圧治具４の加圧子３とのネジ結合を行うことができるものである。そしてまた、ネジ結合による一体化であるから、加工も容易であり且つ低コストで済むものである。   According to the above embodiment, since the horn 2 and the pressurizer 3 of the pressurizing jig 4 are coupled together in an integrated manner, collision between the horn 2 and the pressurizer 3 of the pressurizing jig 4 during use is avoided. In addition, the amount of bending of the horn 2 can be further reduced. As a result, the limitation due to the thickness and area of the processed material can be reduced, and the stability of the welding quality can be improved. Further, by providing the coupling protrusion 2A on the outer peripheral surface of the horn 2 and engraving the female thread 2B on the coupling protrusion 2A, the horn 2 and the pressure jig 4 are not increased without increasing the stress due to the screw hole processing on the horn 2. Screw connection with the pressurizer 3 can be performed. In addition, since it is integrated by screw connection, it is easy to process and low cost.

次に、図５及び図６に示した本発明の第２実施形態について説明する。   Next, a second embodiment of the present invention shown in FIGS. 5 and 6 will be described.

本実施形態と前記第１実施形態とは、構成を逆にした点において相違するものである。即ち、本実施形態は、ホーン２の外周面における該ホーン２のノーダルポイントの位置に、外周面に雄ネジ２Ｄを刻設した結合ロッド２Ｃを設ける一方、加圧子３の外周面における該加圧子３の最大振幅点の位置に、結合突起３Ｃを設けると共に、該結合突起３Ｃに軸方向に沿った雌ネジ３Ｄを刻設し、前記結合ロッド２Ｃの雄ネジ２Ｄと前記結合突起３Ｃの雌ネジ３Ｄとの螺合によりホーン２と加圧子３とを結合した構成となしたものである。尚、その他の構成は前記第１実施形態と同様であるから、同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。   This embodiment differs from the first embodiment in that the configuration is reversed. That is, in the present embodiment, a connecting rod 2C in which a male screw 2D is engraved on the outer peripheral surface is provided at the nodal point position of the horn 2 on the outer peripheral surface of the horn 2, while the additional force on the outer peripheral surface of the pressurizer 3 is provided. A coupling protrusion 3C is provided at the position of the maximum amplitude point of the indenter 3, and an internal thread 3D along the axial direction is formed on the coupling protrusion 3C so that the male thread 2D of the coupling rod 2C and the female of the coupling protrusion 3C The horn 2 and the pressurizer 3 are coupled by screwing with the screw 3D. In addition, since the other structure is the same as that of the said 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the same member and detailed description is abbreviate | omitted.

次に図７に示した本発明の第３実施形態について説明する。   Next, a third embodiment of the present invention shown in FIG. 7 will be described.

本実施形態は上記第２実施形態の変形例であり、具体的には次の通りである。即ち、ホーン２の外周面における該ホーン２のノーダルポイントの位置に、外周面に雄ネジ２Ｄを刻設した結合ロッド２Ｃを設ける一方、加圧子３の外周面における該加圧子３の最大振幅点の位置に、加圧子３の外周面と直交する結合穴３Ｅを穿設すると共に、該結合穴３Ｅに雌ネジ３Ｆを刻設し、前記結合ロッド２Ｃの雄ネジ２Ｄと前記結合穴３Ｅの雌ネジ３Ｆとの螺合によりホーン２と加圧子３とを結合した構成となしたものである。尚、その他の構成は前記第２実施形態と同様であるから、同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。   The present embodiment is a modification of the second embodiment, and is specifically as follows. That is, a connecting rod 2C having a male screw 2D engraved on the outer peripheral surface is provided at the position of the nodal point of the horn 2 on the outer peripheral surface of the horn 2, while the maximum amplitude of the pressurizer 3 on the outer peripheral surface of the presser 3 is provided. A coupling hole 3E perpendicular to the outer peripheral surface of the pressurizer 3 is drilled at the point, and a female screw 3F is formed in the coupling hole 3E, and the male screw 2D of the coupling rod 2C and the coupling hole 3E are formed. The horn 2 and the pressurizer 3 are coupled by screwing with the female screw 3F. In addition, since the other structure is the same as that of the said 2nd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the same member and detailed description is abbreviate | omitted.

１ 超音波溶接装置
２ ホーン
２Ａ 結合突起
２Ｂ 雌ネジ
２Ｃ 結合ロッド
２Ｄ 雄ネジ
３ 加圧子
３Ａ 結合ロッド
３Ｂ 雄ネジ
３Ｃ 結合突起
３Ｄ 雌ネジ
３Ｅ 結合穴
３Ｆ 雌ネジ
４ 加圧治具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic welding apparatus 2 Horn 2A Coupling protrusion 2B Female screw 2C Coupling rod 2D Male screw 3 Pressurizer 3A Coupling rod 3B Male screw 3C Coupling projection 3D Female screw 3E Coupling hole 3F Female screw 4 Pressure jig

Claims (6)

重ね合わせて支持された金属若しくは樹脂材料などの加工材に対して加圧力と共に超音波振動を付与して溶接処理を行う装置であって、ホーンを加圧する加圧治具の加圧子を、ホーンの共振周波数と同等程度の周波数で共振され、撓み振動をなし得る振動共振体となし、その最大振幅点においてホーンのノーダルポイントを加圧するよう構成した超音波溶接装置において、ホーンの外周面における該ホーンのノーダルポイントの位置に結合突起を設けると共に、該結合突起に軸方向に沿った雌ネジを刻設する一方、加圧子の外周面における該加圧子の最大振幅点の位置に、外周面に雄ネジを刻設した結合ロッドを設け、該結合ロッドの雄ネジと前記結合突起の雌ネジとの螺合によりホーンと加圧子とを結合したことを特徴とする超音波溶接装置。   An apparatus for performing welding processing by applying ultrasonic vibration to a workpiece such as a metal or a resin material that is supported in a superimposed manner together with a pressure, and a pressurizer of a pressurizing jig that pressurizes the horn. In the ultrasonic welding apparatus configured to pressurize the nodal point of the horn at the maximum amplitude point, the vibration resonator is resonated at a frequency equivalent to the resonance frequency of A coupling protrusion is provided at the position of the nodal point of the horn, and an internal thread is engraved in the coupling protrusion along the axial direction, while an outer periphery is disposed at the position of the maximum amplitude point of the pressurizer on the outer peripheral surface of the pressurizer. An ultrasonic welding apparatus comprising: a coupling rod having a male screw engraved on a surface thereof; and a horn and a pressurizer coupled by a male screw of the coupling rod and a female screw of the coupling protrusion. . 前記加圧子におけるノーダルポイントの位置において加圧子を加圧治具に連結してなる請求項１記載の超音波溶接装置。   The ultrasonic welding apparatus according to claim 1, wherein the pressurizer is connected to a pressurizing jig at a position of a nodal point in the pressurizer. 重ね合わせて支持された金属若しくは樹脂材料などの加工材に対して加圧力と共に超音波振動を付与して溶接処理を行う装置であって、ホーンを加圧する加圧治具の加圧子を、ホーンの共振周波数と同等程度の周波数で共振され、撓み振動をなし得る振動共振体となし、その最大振幅点においてホーンのノーダルポイントを加圧するよう構成した超音波溶接装置において、ホーンの外周面における該ホーンのノーダルポイントの位置に、外周面に雄ネジを刻設した結合ロッドを設ける一方、加圧子の外周面における該加圧子の最大振幅点の位置に、結合突起を設けると共に、該結合突起に軸方向に沿った雌ネジを刻設し、前記結合ロッドの雄ネジと前記結合突起の雌ネジとの螺合によりホーンと加圧子とを結合したことを特徴とする超音波溶接装置。   An apparatus for performing welding processing by applying ultrasonic vibration to a workpiece such as a metal or a resin material that is supported in a superimposed manner together with a pressure, and a pressurizer of a pressurizing jig that pressurizes the horn. In the ultrasonic welding apparatus configured to pressurize the nodal point of the horn at the maximum amplitude point, the vibration resonator is resonated at a frequency equivalent to the resonance frequency of At the position of the nodal point of the horn, a coupling rod having an external thread engraved on the outer peripheral surface is provided, while a coupling protrusion is provided at the position of the maximum amplitude point of the pressurizer on the outer peripheral surface of the pressurizer, and the coupling The ultrasonic welding is characterized in that a female screw along the axial direction is engraved on the protrusion, and the horn and the pressurizer are connected by screwing the male screw of the connecting rod and the female screw of the connecting protrusion. Apparatus. 前記加圧子におけるノーダルポイントの位置において加圧子を加圧治具に連結してなる請求項３記載の超音波溶接装置。   The ultrasonic welding apparatus according to claim 3, wherein the pressurizer is connected to a pressurizing jig at a position of a nodal point in the pressurizer. 重ね合わせて支持された金属若しくは樹脂材料などの加工材に対して加圧力と共に超音波振動を付与して溶接処理を行う装置であって、ホーンを加圧する加圧治具の加圧子を、ホーンの共振周波数と同等程度の周波数で共振され、撓み振動をなし得る振動共振体となし、その最大振幅点においてホーンのノーダルポイントを加圧するよう構成した超音波溶接装置において、ホーンの外周面における該ホーンのノーダルポイントの位置に、外周面に雄ネジを刻設した結合ロッドを設ける一方、加圧子の外周面における該加圧子の最大振幅点の位置に、加圧子の外周面と直交する結合穴を穿設すると共に、該結合穴に雌ネジを刻設し、前記結合ロッドの雄ネジと前記結合穴の雌ネジとの螺合によりホーンと加圧子とを結合したことを特徴とする超音波溶接装置。   An apparatus for performing welding processing by applying ultrasonic vibration to a workpiece such as a metal or a resin material that is supported in a superimposed manner together with a pressure, and a pressurizer of a pressurizing jig that pressurizes the horn. In the ultrasonic welding apparatus configured to pressurize the nodal point of the horn at the maximum amplitude point, the vibration resonator is resonated at a frequency equivalent to the resonance frequency of At the position of the nodal point of the horn, a connecting rod having an external thread engraved on the outer peripheral surface is provided, while the position of the maximum amplitude point of the pressurizer on the outer peripheral surface of the pressurizer is orthogonal to the outer peripheral surface of the pressurizer. The coupling hole is formed, and a female screw is engraved in the coupling hole, and the horn and the pressurizer are coupled by screwing the male screw of the coupling rod and the female screw of the coupling hole. Super Wave welding apparatus. 前記加圧子におけるノーダルポイントの位置において加圧子を加圧治具に連結してなる請求項５記載の超音波溶接装置。
The ultrasonic welding apparatus according to claim 5, wherein the pressurizer is connected to a pressurizing jig at a position of a nodal point in the pressurizer.
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