JPS6297786A - Method and device for continuous ultrasonic butt welding - Google Patents
Method and device for continuous ultrasonic butt weldingInfo
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- JPS6297786A JPS6297786A JP23544685A JP23544685A JPS6297786A JP S6297786 A JPS6297786 A JP S6297786A JP 23544685 A JP23544685 A JP 23544685A JP 23544685 A JP23544685 A JP 23544685A JP S6297786 A JPS6297786 A JP S6297786A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、同稚あるいは異種材料の２枚の板材を突き合
わせ接合する超音波溶接方法及びその装置に関するもの
で、特に、その２枚の板材を送りながら超音波溶接する
ようにした、連続突き合わせ超音波溶接方法及びその装
置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an ultrasonic welding method and apparatus for butt-joining two plates made of the same or different materials, and particularly relates to The present invention relates to a continuous butt ultrasonic welding method and an apparatus therefor, in which ultrasonic welding is carried out while feeding.
（従来の技術）
超音波溶接は、一般に、溶接試料を溶接部で重ね合わせ
、溶接用振動チップにより静圧力を加えて、その溶接チ
ップを駆動することにより溶接部に超音波振動を印加し
、その溶接部を接合するようにしたものである。このよ
うな超音波溶接においては、例えば金属材料の場合、溶
接部の表面の酸化被膜等が静圧力による圧縮変形と振動
とにより′破壊、除去されて、清浄な面が互いに接触す
るようになり、弾性変形及び局部的な塑性流動が生じて
、これによる温度上昇と相まって金属原子間の結合が生
じ、接合が行われると考えられている。この場合、溶接
部の温度上昇による熱影響部分はごく近傍に限られてお
り、はぼ固相の状態で接合される。(Prior Art) Generally, in ultrasonic welding, welding samples are overlapped at the welding part, static pressure is applied by a welding vibrating tip, and ultrasonic vibration is applied to the welding part by driving the welding tip. The welded parts are joined together. In such ultrasonic welding, for example, in the case of metal materials, the oxide film on the surface of the welded part is destroyed and removed by compressive deformation and vibration caused by static pressure, and the clean surfaces come into contact with each other. It is believed that elastic deformation and local plastic flow occur, which, combined with the resulting temperature rise, causes bonding between metal atoms, resulting in bonding. In this case, the area affected by heat due to the temperature rise of the welded part is limited to the immediate vicinity, and the welded part is joined in a nearly solid state.
したがって、このような超音波溶接によれば、通常の電
気抵抗溶接やアーク溶接ではほとんど不可能とされてい
る耐食アルミ等の同種の金属や、溶融温度の異なる材料
、あるいは金属とセラミックス等の異種材料の接合も可
能となる。また、溶接部の変形が小さく、溶接部の表面
処理もあまり必要ではない上に、溶接強度も大きいなど
の特長を有している。Therefore, according to this type of ultrasonic welding, it is almost impossible to weld the same type of metal such as corrosion-resistant aluminum, materials with different melting temperatures, or dissimilar types of metal and ceramics, which is almost impossible with ordinary electric resistance welding or arc welding. It also becomes possible to join materials. In addition, it has the advantage that the deformation of the welded part is small, surface treatment of the welded part is not necessary, and the welding strength is high.
しかしながら、従来は、このような超音波溶接では、重
ね合わせ点溶接の場合でも、溶接試料の厚さが数１１以
上のものは溶接することができないものとされ、板材の
突き合わせ溶接に適用することなどは考えられていなか
った。However, conventionally, such ultrasonic welding cannot be applied to butt welding of plate materials, even in lap spot welding, if the thickness of the welding sample is more than 11. etc. had not been considered.
（発明が解決しようとする問題点）
本発明者は、このような超音波溶接の特長を活かすため
に、より板厚の大きい溶接試料の超音波溶接について研
究を続けてきたが、その結果、超音波振動発生装置のパ
ワーアップを図り、振動系等に工夫をこらすことにより
、厚さの大きい溶接試料であっても超音波溶接が可能と
なることを見出した。そして、そのように厚さの大きい
溶接試料の場合には、その端面同士を突き合わせ、その
端面に平行な面内の振動を印加することにより、突き合
わせ超音波溶接をすることが有効であると判明した。(Problems to be Solved by the Invention) In order to take advantage of the features of ultrasonic welding, the present inventor has continued research on ultrasonic welding of welded samples with larger plate thicknesses, and as a result, We have discovered that by increasing the power of the ultrasonic vibration generator and devising the vibration system, it is possible to perform ultrasonic welding even on thick welding samples. In the case of such thick welded samples, it was found that it is effective to perform butt ultrasonic welding by butting the end faces together and applying vibration in a plane parallel to the end faces. did.
しかしながら、その突き合わせ超音波溶接は、溶接試料
を固定した状態で行うもので、２枚の板材を送りながら
連続して突き合わせ接合できるものではなかった。However, the butt ultrasonic welding was performed with the welding sample fixed, and it was not possible to continuously butt join two plates while feeding them.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、板材の連続突き合わせ超音波溶接がで
きるようにし、それによって、超音波溶接の活用範囲が
一層広げられるようにすることである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to enable continuous butt ultrasonic welding of plates, thereby further expanding the range of applications of ultrasonic welding. That's true.
（問題点を解決するための手段）
この目的を達成するために、本発明の連続突き合わせ超
音波溶接方法では、２枚の板材を、互いに突き合わせな
がら、その突き合わせ面に平行な方向に送るとともに、
その送り方向の一定位置において、少なくとも一方の板
材の突き合わせ面側の端縁部を局部的に振動させるよう
にしている。その振動は、突き合わせ面に平行な面内の
振動で、他方の板材に対して相対的に生じるようにされ
ている。(Means for Solving the Problems) In order to achieve this object, in the continuous butt ultrasonic welding method of the present invention, two plates are butted against each other and fed in a direction parallel to the butted surfaces, and
At a certain position in the feeding direction, the end edge of at least one of the plates on the abutting surface side is locally vibrated. The vibration is in a plane parallel to the abutting surfaces, and is generated relative to the other plate material.
また、その方法を実施するための本発明による連続突き
合わせ超音波溶接装置は、２枚の板材を互いに突き合わ
せる突き合わせ装置と、その板材を同一方向に送る送り
装置と、各板材をそれぞれ両面から送り自在に挟み付け
る２組のローラとを備えている。そのローラは、各板材
の突き合わせ面の近傍に配置され、そのうちの少なくと
も１個は、超音波振動発生袋ごにより、そのローラの回
転面内で振動されるようになっている。また、板材は、
その振動ローラの近傍においてクランプローラによって
クランプされ、その板材の局部的な振動が溶接部に有効
に伝達され、かつ他部には伝達されることのないように
されている。Further, the continuous butt ultrasonic welding device according to the present invention for carrying out the method includes a butting device that butts two plates together, a feeding device that feeds the plates in the same direction, and a feeding device that feeds each plate from both sides. It is equipped with two sets of rollers that can be freely pinched. The rollers are arranged near the abutting surfaces of the plates, and at least one of the rollers is vibrated within the rotating surface of the roller by an ultrasonic vibration generating bag. In addition, the board material is
It is clamped by a clamp roller in the vicinity of the vibrating roller, so that local vibrations of the plate material are effectively transmitted to the welded part and not transmitted to other parts.
（作用）
このように構成することにより、本発明の方法によれば
、各板材は、互いに突き合わされて送られながら、少な
くとも一方の板材の突き合わせ面側の端縁部が他方の板
材に対して局部的に振動されるので、それによって振動
する一方の板材の突き合わせ面部分が、他方の板材の突
き合わせ而に超音波溶接されるようになる。そして、板
材の送りに伴って、その溶接部分が相対的に移動するの
で、突き合わせ面全体が突き合わせ溶接されるようにな
る。(Function) With this configuration, according to the method of the present invention, each plate is fed against each other, and the edge of at least one of the plates on the abutting surface side is against the other plate. Since it is locally vibrated, the vibrating abutting surface of one of the plates is ultrasonically welded to the abutting surface of the other plate. Then, as the plate material is fed, the welded portion moves relatively, so that the entire butt surface is butt welded.
また、本発明の装置によれば、板材を送り自在に挟み付
けるローラがその回転面内で振動するので、その板材は
突き合わせ面に平行な面内で振動するようになる。そし
て、その振動の他部へのｆ達は、クランプローラによっ
て抑制される。したがって、板材は、その送りに支障を
生ずることなく、局部的に振動されるようになり１本発
明の方法による連続突き合わせ超音波溶接が行われるよ
うになる。Furthermore, according to the apparatus of the present invention, the rollers that sandwich the plate material in a freely feedable manner vibrate within its rotating plane, so that the plate material vibrates within a plane parallel to the abutting surfaces. Then, the vibration from reaching other parts is suppressed by the clamp roller. Therefore, the plate material is vibrated locally without causing any hindrance to its feeding, and continuous butt ultrasonic welding by the method of the present invention can be performed.
（実施例） 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings.
図中、第１図は本発明による連続突き合わせ超音波溶接
装置の一実施例を示す縦断正面図であり、第２図はその
概略平面図である。In the drawings, FIG. 1 is a longitudinal sectional front view showing one embodiment of a continuous butt ultrasonic welding apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic plan view thereof.
第１図から明らかなように、互いに突き合わせ溶接され
る２枚の板材１．２は、２組の振動ローラ３，４及び送
りローラ５，６によって、それぞれ上下両面から挟み付
けられるようになっている。これらのローラ３，５；４
，６は、それぞれ同径のもので、各板材１．２の突き合
わせ面１ａ、２ａのごく近傍に配置され、各板材１．２
の突き合わせ端縁が、溶接時の変形分を見込んでローラ
回転軸方向にわずかに突出するようにされている。As is clear from FIG. 1, the two plates 1.2 to be butt-welded to each other are sandwiched from both upper and lower surfaces by two sets of vibrating rollers 3, 4 and feed rollers 5, 6. There is. These rollers 3, 5; 4
, 6 have the same diameter, and are arranged very close to the abutting surfaces 1a, 2a of each plate 1.2.
The abutting edges of the rollers are made to protrude slightly in the direction of the roller rotation axis to account for deformation during welding.
一方、振動ローラ３の回転軸７には、大径部と小径部と
が設けられ、それによって段付きホーンが形成されてい
る。そして、その回転軸７の後端側には、超音波振動発
生装置８が取り付けられている。この超音波振動発生装
置８は、６個あるいは８個、又はそれ以上の超音波振動
子８ａを、回転軸７と同軸の振動方向変換体８ｂに放射
状に取り付けたもので、その各振動子８ａが同期して発
生する放射方向の振動を、振動方向変換体８ｂにより回
転軸７の軸線方向の振動に変換して、回転軸７に伝える
ようになっている。したがって、回転軸７には、各振動
子８ａの振動出力の総計に相当する振動が縦振動として
加えられることになる。こうして、回転軸７は振動棒と
しても機撤するようにされている。On the other hand, the rotating shaft 7 of the vibrating roller 3 is provided with a large diameter portion and a small diameter portion, thereby forming a stepped horn. An ultrasonic vibration generator 8 is attached to the rear end side of the rotating shaft 7. This ultrasonic vibration generator 8 has six, eight, or more ultrasonic vibrators 8a radially attached to a vibration direction converter 8b coaxial with the rotating shaft 7, and each of the vibrators 8a The vibrations in the radial direction that are generated synchronously are converted into vibrations in the axial direction of the rotary shaft 7 by the vibration direction converter 8b, and the vibrations are transmitted to the rotary shaft 7. Therefore, vibration corresponding to the total vibration output of each vibrator 8a is applied to the rotating shaft 7 as a longitudinal vibration. In this way, the rotating shaft 7 can also be removed from the machine as a vibrating rod.
回転軸７は、その後端部及び中間部において、それぞれ
ニードルベアリング９により回転自在に支持されている
。これらのベアリング９による支持位置は、超音波振動
発生装置８によって発生される回転軸７の縦振動の振動
ノード部とされている。また、振動ローラ３の中心も、
その振動ノード部に位貯するようにされている。そして
、その振動ローラ３の径は、回転軸７から伝えられる振
動によってローラ３が振動するとき、その振動のループ
部が、ローラ３の外周よりわずかに外側の、板材ｌの板
厚方向の中央位置となる大きさとされている。The rotating shaft 7 is rotatably supported by needle bearings 9 at its rear end and intermediate portion, respectively. The positions supported by these bearings 9 are vibration nodes of the longitudinal vibration of the rotating shaft 7 generated by the ultrasonic vibration generator 8. Also, the center of the vibrating roller 3 is
It is designed to be stored in the vibration node part. The diameter of the vibrating roller 3 is such that when the roller 3 vibrates due to the vibration transmitted from the rotating shaft 7, the loop portion of the vibration is located at the center of the plate l in the thickness direction, slightly outside the outer circumference of the roller 3. It is said to be sized according to its location.
回転軸７の中間部を支持するニードルベアリング９の支
持体１０は、ハウジング１１に設けられた油圧シリンダ
１２によって、下方に押圧されるようになっている。そ
れによって、振動ローラ３が板材ｌに押圧されるように
なっている。A support 10 of the needle bearing 9 that supports the intermediate portion of the rotating shaft 7 is pressed downward by a hydraulic cylinder 12 provided in the housing 11. Thereby, the vibrating roller 3 is pressed against the plate material l.
また、この振動ローラ３とともに板材ｌを挟み付ける送
りローラ５は、モータ及び減速機等からなる回転駆動装
置１３によって、回転軸１４を介して回転されるように
なっている。この回転軸１４も、ニードルベアリング１
５によって回転自在に支持されている。これらのベアリ
ング１５の支持体１６は、ハウジング１１に対して固定
的に設けられている。Further, the feed roller 5, which clamps the plate material 1 together with the vibrating roller 3, is rotated via a rotation shaft 14 by a rotation drive device 13 consisting of a motor, a speed reducer, and the like. This rotating shaft 14 also has a needle bearing 1
It is rotatably supported by 5. The supports 16 of these bearings 15 are fixedly provided to the housing 11.
こうして、板材ｌは、振動ローラ３と送りローラ５とに
よって、油圧シリンダ１２に加えられる静圧力に応じた
静圧力をもって挟み付けられるようになっている。そし
て、上下のローラ３，５及びその間の板材ｌによって、
一つの結合振動系が形成されるようになっている。In this way, the plate material l is sandwiched between the vibrating roller 3 and the feed roller 5 with a static pressure corresponding to the static pressure applied to the hydraulic cylinder 12. Then, by the upper and lower rollers 3 and 5 and the plate l between them,
A single coupled vibration system is formed.
更に、板材ｌは、ローラ３．５の背後において、リング
状のクランプローラ１７，１８によって挟み付けられて
いる。このクランプローラ１７，１８は比較的幅の広い
もので、ローラ３．５側の端面位置が、板材１の突き合
わせ面１ａ側の端縁部１ｂが曲げ振動するときの振動ノ
ード部となるようにされている。上面側のクランプロー
ラ１７を支持する軸受１９は、ハウジング１１に設けら
れた油圧シリンダ２０によって下方に押圧されている。Furthermore, the plate l is clamped between ring-shaped clamping rollers 17, 18 behind the roller 3.5. The clamp rollers 17 and 18 are relatively wide, and the end face position on the roller 3.5 side is set as a vibration node when the end edge 1b on the abutting surface 1a side of the plate material 1 bends and vibrates. has been done. A bearing 19 that supports the clamp roller 17 on the upper surface side is pressed downward by a hydraulic cylinder 20 provided in the housing 11.
また、下面側のクランプローラ１８を支持する軸受２１
は、ハウジング１１に直接支持されている。こうして、
板材１は、振動ローラ３の近傍の曲げ振動ノード部にお
いて油圧シリンダ２０により強力にクランプされ４その
突き合わせ面１ａ側の端縁部１ｂのみが振動し、クラン
プローラ１７゜１８より後方にはその振動が伝達されな
いようにして、板材ｌの疲労破壊の防止が図られている
。In addition, a bearing 21 supporting the clamp roller 18 on the lower surface side
is directly supported by the housing 11. thus,
The plate material 1 is strongly clamped by a hydraulic cylinder 20 at a bending vibration node near the vibrating roller 3, and only the end edge 1b on the abutting surface 1a side vibrates; is prevented from being transmitted, thereby preventing fatigue failure of the plate material l.
他方の振動ローラ４の回転軸２２にも、その後端側に超
音波振動発生装置２３が取り付けられている。この超音
波振動発生装置２３は、６個、８個、あるいはそれ以上
の超音波振動子２３ａを、振動方向変換体２３ｂに、そ
の軸線から偏心するようにして放射状に取り付けたもの
、あるいは縦振動−捩り振動変換体に放射状に超音波振
動子２３ａを設置したもので、その超音波振動子２３ａ
の縦振動が捩り振動に変換されるようになっている。そ
して、その捩り振動が、回転軸２２に伝えられるように
なっている。An ultrasonic vibration generator 23 is also attached to the rear end side of the rotating shaft 22 of the other vibrating roller 4. This ultrasonic vibration generator 23 is one in which six, eight, or more ultrasonic vibrators 23a are attached radially to a vibration direction converter 23b so as to be eccentric from the axis of the vibration direction converter 23b. - Ultrasonic transducers 23a are installed radially on a torsional vibration converter, and the ultrasonic transducers 23a
The longitudinal vibration of is converted into torsional vibration. The torsional vibration is then transmitted to the rotating shaft 22.
回転軸２２は、その捩り振動の振動ノード部においてニ
ードルベアリング２４によって回転自在に支持されてい
る。そして１回転軸２２の中間部を支持するベアリング
２４の支持体２５は、ハウジング１１に設けられた油圧
シリンダ２６によって下方に押圧されるようになってい
る。また、振動ローラ４の中心も、回転軸２２の振動ノ
ード部に位置するようにされている。The rotating shaft 22 is rotatably supported by a needle bearing 24 at a vibration node of its torsional vibration. The support body 25 of the bearing 24 that supports the intermediate portion of the one-rotation shaft 22 is pressed downward by a hydraulic cylinder 26 provided in the housing 11. Further, the center of the vibrating roller 4 is also located at the vibrating node portion of the rotating shaft 22.
この振動ローラ４とともに板材２を挟み付ける送りロー
ラ６は、上述の送りローラ５と同様に、回転駆動装置２
７により回転軸２８を介して回転されるようになってい
る。この回転軸２８も、ハウジング１１に固定的に設け
られた支持体２９内のニードルベアリング３０によって
、回転自在に支持されている。The feed roller 6 that pinches the plate material 2 together with the vibrating roller 4 is connected to a rotary drive device 2, similar to the above-mentioned feed roller 5.
7 via a rotating shaft 28. This rotating shaft 28 is also rotatably supported by a needle bearing 30 within a support body 29 fixedly provided on the housing 11.
こうして、板材２は、振動ローラ４と送りローラ６とに
よって、油圧シリンダ２６に加えられる静圧力に応じた
静圧力をもって挟み付けられ、これらローラ４，６及び
板材２によって一つの結合振動系が形成されるようにさ
れている。そして、振動ローラ４が捩り振動するとき、
そのローラ４．６及び板材２が結合して振動し、ローラ
４，６に挟まれた板材２がその捩り振動のループ部に位
置するようにされている。In this way, the plate material 2 is sandwiched between the vibrating roller 4 and the feed roller 6 with a static force corresponding to the static pressure applied to the hydraulic cylinder 26, and these rollers 4, 6 and the plate material 2 form one coupled vibration system. It is made to be done. When the vibrating roller 4 torsionally vibrates,
The rollers 4, 6 and the plate 2 are coupled to vibrate, and the plate 2 sandwiched between the rollers 4, 6 is positioned in a loop of torsional vibration.
板材２は、板材ｌと同様に、更に、その突き合わせ面２
ａ側の端縁部２ｂが振動するときの振動ノード部におい
て、＠の広いリング状のクランプローラ３１，３２によ
って上下両面から挟み付けられている。上面側のクラン
プローラ３１を支持する軸受３３は、ハウジング１１に
設けられた油圧シリンダ３４によって下方に押圧されて
いる。また、下面側のクランプローラ３２を支持する軸
受３５は、ノ＼ウジング１１に直接支持されている。こ
うして、板材２は、振動ローラ４の近傍において強力に
クランプされ、その突き合わせ面２ａ側の端縁部２ｂの
みが振動ローラ４とともに振動するようにされている。Similarly to the plate material L, the plate material 2 further has a butt surface 2 thereof.
At the vibration node portion when the edge portion 2b on the a side vibrates, it is sandwiched from both upper and lower surfaces by wide ring-shaped clamp rollers 31 and 32 marked with @. A bearing 33 that supports the clamp roller 31 on the upper surface side is pressed downward by a hydraulic cylinder 34 provided in the housing 11. Further, a bearing 35 that supports the clamp roller 32 on the lower surface side is directly supported by the nozzing 11. In this way, the plate material 2 is strongly clamped in the vicinity of the vibrating roller 4, so that only the edge portion 2b on the abutting surface 2a side vibrates together with the vibrating roller 4.
一方の板材１を挟み付ける振動ローラ３と送りローラ５
、及び他方の板材２を挟み付ける振動ローラ４と送りロ
ーラ６は、それぞれ同一回転面を有するようにされてい
る。そして、一方の組のローラ３，５の回転面と他方の
組のローラ４．６の回転面とは、第２図に誇張して示さ
れているように、板材１．２の送り方向、すなわち図の
上方に向かって接近するように傾けられている。Vibrating roller 3 and feed roller 5 that sandwich one plate material 1
, and the vibrating roller 4 and feed roller 6 that sandwich the other plate material 2 have the same rotational surface. The rotating surfaces of the rollers 3 and 5 of one set and the rotating surfaces of the rollers 4.6 of the other set are, as shown in an exaggerated manner in FIG. That is, they are tilted toward the top of the figure.
また、第２図に示されているように、振動ローラ３．４
の両側近傍には、各板材１．２の突き合わせ面１ａ、２
ａに沿った位置に、クランプローラ３６，３７：３８，
３９が設けられている。そして、各板材１．２の下面側
の、これらクランプローラ３６〜３９に対応する位置に
も、それぞれクランプローラが設けられている。これら
対応する各クランプローラは、上述のクランプローラ１
７，１８あるいは３１゜３２と同様のもので、各板材１
．２の振動ノード部を上下両面から強力にクランプし、
振動ローラ３，４側の振動が他部に伝達されないように
している。Also, as shown in FIG. 2, the vibrating roller 3.4
In the vicinity of both sides, there are abutment surfaces 1a and 2 of each plate material 1.2.
Clamp rollers 36, 37:38,
39 are provided. Clamp rollers are also provided on the lower surface of each plate 1.2 at positions corresponding to the clamp rollers 36 to 39, respectively. Each of these corresponding clamp rollers is the clamp roller 1 described above.
7, 18 or 31° 32, each plate 1
．． Strongly clamp the vibration node part 2 from both the top and bottom sides,
The vibrations on the vibrating rollers 3 and 4 are prevented from being transmitted to other parts.
次に、このように構成された超音波溶接装置の作用及び
その装置を用いた超音波溶接方法について説明する。Next, the operation of the ultrasonic welding device configured as described above and the ultrasonic welding method using the device will be explained.
回転駆動装置ｔ ３．２７により各送りローラ５．６を
回転させると、このローラ５．６と振ＳＯ−ラ３，４と
によって挟み付けられた各板材１．２は、その回転方向
、すなわち、各板材１．２の突き合わせ面１ａ、２ａに
ほぼ平行な方向に送られる。このとき、各組のローラ３
゜５と４．６とが互いに傾斜しているので、各板材１，
２は、その突き合わせ面１ａ、２ａにおいて互いに突き
合わされる。したがって、この実施例では、送りローラ
５，６によって、各板材１．２を突き合わせる突き合わ
せ装置と、その板材１．２を送る送り装置とが構成され
ている。しかしながら、その突き合わせ装置としては、
これに限られるものではなく１例えば第２図に仮想線で
示されているように、各板材ｌ。When each feed roller 5.6 is rotated by the rotary drive device t3.27, each plate material 1.2 sandwiched between this roller 5.6 and the shaker SO-rollers 3, 4 is rotated in the direction of rotation, that is, , are fed in a direction substantially parallel to the abutting surfaces 1a, 2a of each plate 1.2. At this time, each set of rollers 3
Since ゜5 and 4.6 are inclined to each other, each plate 1,
2 are butted against each other at their abutting surfaces 1a and 2a. Therefore, in this embodiment, the feed rollers 5 and 6 constitute a butting device for butting each plate material 1.2 and a feeding device for feeding the plate material 1.2. However, as a matching device,
For example, as shown in phantom lines in FIG. 2, each plate l.
２の端面を押圧するローラ付きエアシリンダ４０．４１
を用いることもできる。また、各振動ローラ３，４及び
送りローラ５．６に外部から押圧力を加え、それによっ
て各板材１．２を所要の静圧力で互いに突き合わせるよ
うにすることもできる。送り装置としても、クランプロ
ーラ１７，１８；３１，３２にその機能を持たせるよう
にしてもよく、また、送り距離が短いときにはエアシリ
ンダを用いるようにすることもできる。Air cylinder with roller 40.41 that presses the end face of 2
You can also use It is also possible to apply a pressing force from the outside to each vibrating roller 3, 4 and to the feed roller 5.6, so that the plates 1.2 are brought into contact with each other with the required static force. As the feeding device, the clamp rollers 17, 18; 31, 32 may have this function, or an air cylinder may be used when the feeding distance is short.
このようにして、２枚の板材１．２を、互いにその突き
合わせ面１ａ、２ａで突き合わせながら、その突き合わ
せ面にほぼ平行な方向に送る。In this way, the two plates 1.2 are fed in a direction substantially parallel to the abutting surfaces 1a, 2a while abutting each other at the abutting surfaces 1a, 2a.
この間において、一方の超音波振動発生装置８によって
発生された縦振動は１回転軸７の軸線方向に伝わり、振
動ローラ３の中心部に達する。この振動ローラ３は、そ
の振動のノード部に設けられているので、その振動によ
って両面から圧縮と膨張とが繰り返されることになり、
結局、径方向に振動することになる。したがって、振動
ローラ３．板材１．及び送りローラ５からなる振動系に
振動が発生し、その振動のループ部に位置する板材ｌが
上下方向に、すなわち、板材ｌの突き合わせ面１ａにほ
ぼ平行な面内で振動するようになる。このとき、送りロ
ーラ５は、振動ローラ３とは１８０’位相のずれた径方
向の振動をする。During this time, the longitudinal vibration generated by one of the ultrasonic vibration generators 8 is transmitted in the axial direction of the one-rotation shaft 7 and reaches the center of the vibrating roller 3. Since this vibrating roller 3 is provided at the node of vibration, compression and expansion are repeated from both sides due to the vibration.
Eventually, it will vibrate in the radial direction. Therefore, the vibrating roller 3. Board material 1. Vibrations are generated in the vibration system consisting of the feed rollers 5 and 5, and the plate l located in the loop of the vibration vibrates in the vertical direction, that is, in a plane substantially parallel to the abutting surface 1a of the plate l. At this time, the feed roller 5 vibrates in the radial direction with a phase shift of 180' from that of the vibrating roller 3.
こうして、板材ｌは、振動ローラ３が設置された位置に
おいて、その突き合わせ面１ａ側の端縁部１ｂが、その
板材ｌにほぼ垂直な方向に振動される。そして、その振
動のノード部に設けられたクランプローラ１７，１８；
３６゜３７等により、その振動の他部への伝達は防止さ
れるので、その振動は局部的なものとなる。In this way, the edge portion 1b of the plate l on the abutting surface 1a side is vibrated in a direction substantially perpendicular to the plate l at the position where the vibrating roller 3 is installed. Clamp rollers 17 and 18 provided at the vibration node portion;
36 and 37 prevent the vibration from being transmitted to other parts, so the vibration becomes local.
また、他方の超音波振動発生袋は２３から発生された捩
り振動により、他方の振動ローラ４は捩り振動をする。Further, due to the torsional vibration generated from the other ultrasonic vibration generating bag 23, the other vibrating roller 4 torsionally vibrates.
それによって、板材２の突き合わせ面ｚａ側の端縁部２
ｂは、その送り方向にほぼ平行な方向に水平振動するよ
うになる。そして、その振動も、クランプローラ３１゜
３２．３８．３９等によって他部への伝達が防止され、
振動ローラ４の近傍の局部的な振動とされる。As a result, the end edge 2 of the plate material 2 on the butting surface za side
b begins to vibrate horizontally in a direction substantially parallel to the feeding direction. The vibrations are also prevented from being transmitted to other parts by the clamp rollers 31, 32, 38, 39, etc.
This is considered to be local vibration near the vibrating roller 4.
こうして、各板材１．２の突き合わせ面１ａ。In this way, the abutting surfaces 1a of each plate 1.2.
２ａは、それぞれ上下方向、水平方向に相対的に振動さ
れる。そして、この振動部には所要の突き合わせ静圧力
が加えられているので、その部分が突き合わせ超音波溶
接される。この超音波溶接は、極めて短時間になされる
。したがうて、各板材１．２を一定速度で送ることによ
り、その突き合わせ面１ａ、２ａが連続的に溶接される
ようになる。2a are relatively vibrated vertically and horizontally, respectively. Then, since a required butt static pressure is applied to this vibrating part, that part is butted and ultrasonically welded. This ultrasonic welding is done in an extremely short time. Therefore, by feeding each plate material 1.2 at a constant speed, the abutting surfaces 1a and 2a are continuously welded.
このように、各板材１．２の突き合わせ面１ａ、２ａを
それぞれ異なる振動系とすることにより、各振動が同一
の振動周波数の場合には、その振動部がリサージュ波形
を描き、また、異なる周波数の場合には各振動振幅に応
じた振動面内を走査して振動することになるので、安定
した接合強度が得られるようになる。In this way, by making the abutting surfaces 1a and 2a of each plate material 1.2 have different vibration systems, when each vibration has the same vibration frequency, the vibrating part draws a Lissajous waveform, and when the vibrations have different frequencies, In this case, since the vibration plane is scanned and vibrated according to each vibration amplitude, stable bonding strength can be obtained.
したがって、比較的小出力の超音波振動発生装ｍ８，２
３によっても、また、比較的小さな突き合わせ静圧力に
よっても、板厚の大きい板材１．２の突き合わせ溶接が
可能となる。Therefore, the relatively small output ultrasonic vibration generator m8,2
3 and also with relatively small butt static pressure, it is possible to butt weld the thick plates 1.2.
しかしながら、板材１．２の板厚が小さい場合などには
、一方の超音波振動発生装置８あるいは２３のみを用い
るようにしてもよい、そのような場合、一つの超音波振
動発生装置８あるいは２３によって、振動ローラ３ある
いは４に、径方向振動と捩り振動とが結合した複合振動
をさせるようにすることもできる。そのようにすれば、
板材１．２の突き合わせ面１ａ。However, in cases where the plate material 1.2 has a small thickness, only one of the ultrasonic vibration generators 8 or 23 may be used. Accordingly, it is also possible to cause the vibrating roller 3 or 4 to perform a complex vibration in which radial vibration and torsional vibration are combined. If you do that,
Abutment surface 1a of plate material 1.2.
２ａが一様に振動するようになる。また、その超音波振
動発生装２１８．２３も、上述のように多数の振動子８
ａ 、２３ａを放射状に配列したものではなく、数個の
振動子８ａ、２３ａを並列させたものとすることができ
る。2a starts to vibrate uniformly. Further, the ultrasonic vibration generator 218.23 also includes a large number of transducers 8 as described above.
Instead of radially arranging the oscillators 8a and 23a, several vibrators 8a and 23a may be arranged in parallel.
逆に、より大きな振動出力が求められる場合には、送す
ローラ５，６側にも上述のような超音波振動発生装置８
，２３を設け、各板材ｌ。On the other hand, if a larger vibration output is required, the above-mentioned ultrasonic vibration generator 8 is also installed on the feeding rollers 5 and 6.
, 23 are provided, and each plate l.
２に上下両面から振動を加えるようにすればよい、その
場合、その振動の方向１周波数、あるいは位相をそれぞ
れ異ならせるようにすることもできる。また、上述のよ
うな超音波振動発生装置８，２３を複数段、直列状に配
置するようにすることもできる。2 may be applied with vibrations from both the upper and lower sides. In that case, the direction, frequency, or phase of the vibrations may be made different. Further, the above-mentioned ultrasonic vibration generators 8 and 23 may be arranged in series in a plurality of stages.
２個の振動ａ−ラ３，４を用いる場合にも。Also when using two vibrating a-ra 3 and 4.
上記実施例のように各振動ローラ３，４を互いに直交す
る方向に振動させるほか、各振動ローラ３，４に、それ
ぞれ径方向の振動と捩り振動とが結合した複合振動をさ
せるようにすることができる。その場合には、各振動ロ
ーラ３，４の振動がそれぞれ異なる複合振動となるよう
にする。あるいは、互いに直交する複合振動となるよう
にする。また、各振動ローラ３．４の振動周波数が異な
るものとしておけば、互いに独立した振動の制御が可能
となる。In addition to vibrating each of the vibrating rollers 3 and 4 in directions perpendicular to each other as in the above embodiment, each of the vibrating rollers 3 and 4 is also caused to generate a compound vibration in which radial vibration and torsional vibration are combined. I can do it. In that case, the vibrations of the vibrating rollers 3 and 4 are made to be different composite vibrations. Alternatively, the vibrations may be made to have complex vibrations orthogonal to each other. Furthermore, if the vibration frequencies of the respective vibration rollers 3.4 are different, it becomes possible to control the vibrations independently of each other.
各板材１．２を挟み付けるローラ３，５あるいは４．６
を振動ローラとする場合には、その間の振動位相差を制
御し得るようにすることが望ましい、そのようにすれば
、各板材１．２の振動分布を変化させて、板材１．２の
振動状態を制御することが可能となる。Rollers 3, 5 or 4.6 that sandwich each plate material 1.2
When using a vibrating roller, it is desirable to be able to control the vibration phase difference between them. In this way, the vibration distribution of each plate 1.2 can be changed to reduce the vibration of the plate 1.2. It becomes possible to control the state.
更に、Ｌ記実施例においては、送りローラ５．６のみを
回転駆動装置１３．２７によって回転させるようにして
いるが、振動ローラ３゜４をも回転駆動し、更にはクラ
ンプローラ１７１８．３１．３２等をも回転駆動するこ
とによって、強力なりランプ力と送り力とを得るように
することも可能である。Furthermore, in the embodiment L, only the feed roller 5.6 is rotated by the rotary drive device 13.27, but the vibrating roller 3.4 is also rotationally driven, and furthermore, the clamp roller 1718.31. It is also possible to obtain strong ramping force and feeding force by rotating the parts 32 and the like.
（発明の効果）
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、２枚
の板材を互いに突き合わせて送りながら、その突き合わ
せ面側の端縁部を局部的に振動させるようにしているの
で、超音波による連続突き合わせ溶接が可能となり、ア
ルミ合金板同志の溶接や異種金属板の接合等が可能とな
る。(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the present invention, while feeding two plates against each other, the edges on the abutting surfaces are locally vibrated. , continuous butt welding using ultrasonic waves becomes possible, making it possible to weld aluminum alloy plates together and join dissimilar metal plates.
また、その振動を生じさせる溶接チップとしてローラを
用い、そのａ−ラに回転面内の振動、すなわち径方向振
動、捩り方向振動、あるいはそれらが結合した複合振動
をさせるようにしているので、板材の送りに支障を及ぼ
すことなく、板材をその突き合わせ面にほぼ平行な面内
で振動させることができ、連続突き合わせ超音波溶接が
できるようになる。In addition, a roller is used as the welding tip that generates the vibration, and the a-ra is made to vibrate in the rotating plane, that is, radial vibration, torsional vibration, or a complex vibration that combines these, so the plate material The plate material can be vibrated in a plane substantially parallel to the butt surfaces without interfering with the feed of the plates, and continuous butt ultrasonic welding can be performed.
第１図は１本発明による連続突き合わせ超音波溶接装置
の一実施例を示す縦断正面図、第２図は、その超音波溶
接装置の概略平面図である。
１．２・・・板材
１ａ、２ａ・・・突き合わせ面
ｌｂ、２ｂ・・・端縁部
３．４・・・振動ローラ
５−１６・・・送りローラ
（突き合わせ装置、送り装置）
８・・・ａ音波振動発生装置
８ａ・・・振動子 ８ｂ・・・振動方向変換体１
１・・・ハウジング
１３・・・回転駆動装置
１７．１８・・・クランプローラ
２３・・・超音波振動発生装置
２３ａ・・・振動子
２３ｂ・・・振動方向変換体
２７・・・回転駆動装置FIG. 1 is a longitudinal sectional front view showing an embodiment of a continuous butt ultrasonic welding apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic plan view of the ultrasonic welding apparatus. 1.2... Plate material 1a, 2a... Matching surface lb, 2b... Edge portion 3.4... Vibrating roller 5-16... Feed roller (matching device, feeding device) 8...・a Sonic vibration generator 8a... Vibrator 8b... Vibration direction converter 1
1... Housing 13... Rotation drive device 17.18... Clamp roller 23... Ultrasonic vibration generator 23a... Vibrator 23b... Vibration direction converter 27... Rotation drive device
Claims (14)
ａ、２ａで突き合わせながら、その突き合わせ面１ａ、
２ａにほぼ平行な方向に送り、 その送り方向の一定位置において、少なく とも一方の板材１の前記突き合わせ面１ａ側の端縁部１
ｂを、その突き合わせ面１ａにほぼ平行な面内で、他方
の板材２に対して局部的に振動させるようにした、 連続突き合わせ超音波溶接方法。(1) Two plates 1 and 2 are brought into contact with each other on their abutting surfaces 1
While a and 2a butt, the butt surface 1a,
2a, and at a certain position in the feeding direction, the end edge 1 of at least one of the plate materials 1 on the abutting surface 1a side.
A continuous butt ultrasonic welding method in which a plate b is locally vibrated relative to the other plate material 2 in a plane substantially parallel to the butt surface 1a.
１ｂを、その板材１にほぼ垂直な方向に振動させるとと
もに、 他方の板材２の突き合わせ面２ａ側の端縁 部２ｂを、その送り方向にほぼ平行な方向に振動させる
ようにした、 特許請求の範囲第１項記載の超音波溶接方 法。(2) While vibrating the edge 1b of the one plate 1 on the abutting surface 1a side in a direction substantially perpendicular to the plate 1, the edge 2b of the other plate 2 on the abutting surface 2a side is vibrated. The ultrasonic welding method according to claim 1, wherein the ultrasonic welding method is made to vibrate in a direction substantially parallel to the feeding direction.
、所要の静圧力をもって互いに突き合わせる突き合わせ
装置５、６と、 前記各板材１、２を、その突き合わせ面 １ａ、２ａにほぼ平行な方向に送る送り装置５、６と、 前記各板材１、２を、その突き合わせ面 １ａ、２ａの近傍において、その両面からそれぞれ所要
の静圧力をもって、かつ送り自在に挟み付ける２組のロ
ーラ３、５；４、６ と、 そのローラ３〜６のうちの少なくとも１個 のローラ３を、そのローラ３の回転面で振動させる超音
波振動発生装置８と、 その振動ローラ３の近傍において前記板材 １をクランプする複数個のクランプローラ １７、１８と、 を備えてなる、連続突き合わせ超音波溶接 装置。(3) A butting device 5, 6 that butts the two plates 1, 2 to be butt welded together with a required static force; two sets of rollers 3 that sandwich the respective plate materials 1 and 2 in the vicinity of their abutting surfaces 1a and 2a from both sides with the required static pressure and in a freely feeding manner; 5; 4, 6; and an ultrasonic vibration generator 8 that vibrates at least one roller 3 among the rollers 3 to 6 on the rotating surface of the roller 3; A continuous butt ultrasonic welding device comprising a plurality of clamp rollers 17 and 18 for clamping.
により径方向に振動するようにされている、 特許請求の範囲第３項記載の超音波溶接装 置。(4) The vibration roller 3 is connected to the ultrasonic vibration generator 8
The ultrasonic welding device according to claim 3, wherein the ultrasonic welding device is configured to vibrate in the radial direction.
８ａによる放射方向の振動を前 記振動ローラ３の回転軸線方向の縦振動に変換する振動
方向変換体８をとにより構成されている、 特許請求の範囲第４項記載の超音波溶接装 置。(5) The ultrasonic vibration generator 8 includes a plurality of vibrators 8 a radially attached to the rotational axis of the vibrating roller 3 , and generates vibrations in the radial direction by the vibrators 8 a of the vibrating roller 3 . The ultrasonic welding device according to claim 4, further comprising a vibration direction converter 8 that converts the vibration into longitudinal vibration in the direction of the rotation axis.
ている、 特許請求の範囲第３項記載の超音波溶接装 置。(6) The ultrasonic welding apparatus according to claim 3, wherein the vibrating roller 4 is configured to torsionally vibrate.
結合した複合振動をするようにされている、 特許請求の範囲第３項記載の超音波溶接装 置。(7) The ultrasonic welding device according to claim 3, wherein the vibrating roller 3 is configured to generate a complex vibration in which radial vibration and torsional vibration are combined.
、５；４、６のうちの各一方のローラ３、４が振動ロー
ラとされ、 その一方の振動ローラ３が、径方向に振動 するようにされているとともに、 他方の振動ローラ４が、捩り振動するよう にされている、 特許請求の範囲第３項記載の超音波溶接装 置。(8) Rollers 3 that sandwich each of the plate materials 1 and 2, respectively.
, 5; Each one of the rollers 3 and 4 of 4 and 6 is a vibrating roller, and one of the vibrating rollers 3 is configured to vibrate in the radial direction, and the other vibrating roller 4 is configured to vibrate in the radial direction. The ultrasonic welding device according to claim 3, wherein the ultrasonic welding device is configured to vibrate.
、５；４、６のうちの各一方のローラ３、４が振動ロー
ラとされ、 それらの振動ローラ３、４が、それぞれ異 なる複合振動あるいは互いに直交する複合振動をするよ
うにされている、 特許請求の範囲第３項記載の超音波溶接装 置。(9) Rollers 3 that sandwich each of the plate materials 1 and 2, respectively.
, 5; Each one of the rollers 3 and 4 of 4 and 6 is a vibrating roller, and these vibrating rollers 3 and 4 are configured to perform different compound vibrations or compound vibrations orthogonal to each other, the patent states. An ultrasonic welding device according to claim 3.
３、５：４、６のうちの各一方のローラ３、４が振動ロ
ーラとされ、 それらの振動ローラ３、４が、互いに振動 周波数の異なる振動をするようにされてい る、 特許請求の範囲第３項記載の超音波溶接装 置。(10) The rollers 3 and 5 that sandwich the plate materials 1 and 2, respectively: One of the rollers 3 and 4 of 4 and 6 is a vibrating roller, and these vibrating rollers 3 and 4 have vibration frequencies that are different from each other. The ultrasonic welding device according to claim 3, wherein the ultrasonic welding device is configured to generate different vibrations.
ローラ３、５が、ともに振動ローラとされ、 それらの振動ローラ３、５が、互いに振動 方向の異なる振動をするようにされている、特許請求の
範囲第３項記載の超音波溶接装 置。(11) A patent in which the rollers 3 and 5 that sandwich at least one of the plate materials 1 and 2 are both vibrating rollers, and the vibrating rollers 3 and 5 vibrate in different vibration directions. An ultrasonic welding device according to claim 3.
ローラ３、５が、ともに振動ローラとされ、 それらの振動ローラ３、５間の振動位相差 が制御可能とされている、 特許請求の範囲第３項記載の超音波溶接装 置。(12) The rollers 3 and 5 that sandwich at least one of the plate materials 1 and 2 are both vibrating rollers, and the vibration phase difference between the vibrating rollers 3 and 5 can be controlled. The ultrasonic welding device according to item 3.
よって回転され、 そのローラ５、６によって前記板材１、２ の送り装置が構成されている、 特許請求の範囲第３項記載の超音波溶接装 置。(13) The ultrasonic wave according to claim 3, wherein the rollers 5 and 6 are rotated by rotation drive devices 13 and 27, and the rollers 5 and 6 constitute a feeding device for the plate materials 1 and 2. Welding equipment.
斜して配置され、 そのローラ５、６によって前記板材１、２ の突き合わせ装置が構成されている、 特許請求の範囲第３項記載の超音波溶接装 置。(14) The rollers 5 and 6 are arranged obliquely with respect to the feeding direction, and the rollers 5 and 6 constitute a butting device for the plate materials 1 and 2. ultrasonic welding equipment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23544685A JPS6297786A (en) | 1985-10-23 | 1985-10-23 | Method and device for continuous ultrasonic butt welding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23544685A JPS6297786A (en) | 1985-10-23 | 1985-10-23 | Method and device for continuous ultrasonic butt welding |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6297786A true JPS6297786A (en) | 1987-05-07 |
| JPH0240431B2 JPH0240431B2 (en) | 1990-09-11 |
Family
ID=16986231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23544685A Granted JPS6297786A (en) | 1985-10-23 | 1985-10-23 | Method and device for continuous ultrasonic butt welding |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6297786A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100650026B1 (en) * | 2006-03-15 | 2006-11-28 | 엄기복 | Ultrasonic sewing machine |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60184482A (en) * | 1984-02-29 | 1985-09-19 | Hitachi Cable Ltd | Production of composite metallic bar |
-
1985
- 1985-10-23 JP JP23544685A patent/JPS6297786A/en active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60184482A (en) * | 1984-02-29 | 1985-09-19 | Hitachi Cable Ltd | Production of composite metallic bar |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100650026B1 (en) * | 2006-03-15 | 2006-11-28 | 엄기복 | Ultrasonic sewing machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0240431B2 (en) | 1990-09-11 |
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