JP2003117664A - 材料層を接合する装置及び方法 - Google Patents
材料層を接合する装置及び方法Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
- B23K20/106—Features related to sonotrodes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 超音波溶接装置を用いて複数の材料層を接合
する。 【解決手段】 超音波溶接装置は、少なくとも多層部材
24の上層26と中間層28との間で溶接を実行するために、
ソノトロード14を用いる。そして、下層30がソノトロー
ド14に隣接して配置されるように、多層部材24又は超音
波溶接装置のいずれかが回転され、ソノトロード14が、
少なくとも多層部材24の下層30と中間層28との間に溶接
部を形成する。この装置は、ベース部分とヘッド部分と
を含むＣ字状フレームを持つ超音波溶接ガンを含む。ソ
ノトロードを含む超音波溶接装置がヘッド部分に固定さ
れ、金床20がベース部分に固定される。超音波溶接ガン
は、溶接作業を実行するために、超音波溶接ガンを位置
決めする機能を持つロボットに接続される。
する。 【解決手段】 超音波溶接装置は、少なくとも多層部材
24の上層26と中間層28との間で溶接を実行するために、
ソノトロード14を用いる。そして、下層30がソノトロー
ド14に隣接して配置されるように、多層部材24又は超音
波溶接装置のいずれかが回転され、ソノトロード14が、
少なくとも多層部材24の下層30と中間層28との間に溶接
部を形成する。この装置は、ベース部分とヘッド部分と
を含むＣ字状フレームを持つ超音波溶接ガンを含む。ソ
ノトロードを含む超音波溶接装置がヘッド部分に固定さ
れ、金床20がベース部分に固定される。超音波溶接ガン
は、溶接作業を実行するために、超音波溶接ガンを位置
決めする機能を持つロボットに接続される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概略的には超音波
溶接に関し、より具体的には、少なくとも２つの材料層
の溶接に関する。
溶接に関し、より具体的には、少なくとも２つの材料層
の溶接に関する。
【０００２】
【従来の技術】異なる材料の超音波溶接は公知である。
現在の製造分野において、軽量複合材料は、より軽量で
高強度の製品を作り出す上で望ましく、そして従来材料
の代替となる場合が多い。そのような製造分野において
は、アルミニウムとマグネシウムといったものの組合せ
や合金で形成された軽量材料の複数の層を接合すること
が必要とされる。自動車分野においては、２つのアルミ
ニウム層がマグネシウム層を挟み込むものが、典型的な
ものである。これらの層は、互いに結合されていなけれ
ばならず、簡潔に言えば、一つの単一部品を形成するた
めに互いに溶接されなければならない。
現在の製造分野において、軽量複合材料は、より軽量で
高強度の製品を作り出す上で望ましく、そして従来材料
の代替となる場合が多い。そのような製造分野において
は、アルミニウムとマグネシウムといったものの組合せ
や合金で形成された軽量材料の複数の層を接合すること
が必要とされる。自動車分野においては、２つのアルミ
ニウム層がマグネシウム層を挟み込むものが、典型的な
ものである。これらの層は、互いに結合されていなけれ
ばならず、簡潔に言えば、一つの単一部品を形成するた
めに互いに溶接されなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】超音波溶接において知
られているように、溶接貫通部の強度と程度は、ソノト
ロード・チップ（sonotrode tip）からの距離が大きく
なるにつれて、小さくなる。従って、複数の材料層を溶
接するとき、溶接部の強度は、順番が後の、つまり、よ
り下の界面において小さくなる。つまり、より下の材料
層の間の界面における溶接部は、最も上の材料層とそれ
に隣接する材料層との間の界面における溶接部程には強
くない。
られているように、溶接貫通部の強度と程度は、ソノト
ロード・チップ（sonotrode tip）からの距離が大きく
なるにつれて、小さくなる。従って、複数の材料層を溶
接するとき、溶接部の強度は、順番が後の、つまり、よ
り下の界面において小さくなる。つまり、より下の材料
層の間の界面における溶接部は、最も上の材料層とそれ
に隣接する材料層との間の界面における溶接部程には強
くない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、複数
の材料層を接合する超音波溶接装置及び方法である。こ
の方法は、超音波溶接装置のソノトロード（sonotrod
e）と金床との間に複数の材料層を締め付ける工程を含
む。締め付けられると、超音波溶接装置、具体的にはソ
ノトロードが、少なくとも多層部材の最上層と中間層と
の間に溶接部を形成する。そして、多層部材の最下層が
今度はソノトロードに隣接するように、上記多層部材又
は超音波溶接装置のいずれかを、回転させる。ソノトロ
ードが最下層に隣接して配置されると、これらの材料層
が再び締め付けられ、少なくとも最下層と中間層との間
に溶接部が形成される。
の材料層を接合する超音波溶接装置及び方法である。こ
の方法は、超音波溶接装置のソノトロード（sonotrod
e）と金床との間に複数の材料層を締め付ける工程を含
む。締め付けられると、超音波溶接装置、具体的にはソ
ノトロードが、少なくとも多層部材の最上層と中間層と
の間に溶接部を形成する。そして、多層部材の最下層が
今度はソノトロードに隣接するように、上記多層部材又
は超音波溶接装置のいずれかを、回転させる。ソノトロ
ードが最下層に隣接して配置されると、これらの材料層
が再び締め付けられ、少なくとも最下層と中間層との間
に溶接部が形成される。
【０００５】別の実施形態においては、中間層が複数の
層を含むものであっても良い。場合によっては、別の材
料層が、多層部材の外側層上に配置され、それを覆うよ
うにされる。これらの材料層もまた、そこに超音波溶接
される。この過程の結果が、超音波溶接された多層複合
部材である。
層を含むものであっても良い。場合によっては、別の材
料層が、多層部材の外側層上に配置され、それを覆うよ
うにされる。これらの材料層もまた、そこに超音波溶接
される。この過程の結果が、超音波溶接された多層複合
部材である。
【０００６】超音波溶接組立体は、Ｃ字状フレームを持
つ超音波溶接ガンを含む。Ｃ字状フレームはそれ自体を
形成するのに互いに接合されたベース部分とヘッド部分
とを含む。Ｃ字状フレームは更に、ベース部分とヘッド
部分との間にスロート部を規定する。ソノトロードを含
む超音波溶接装置がヘッド部分に固定される。ベース部
分に固定されるのは、金床である。超音波溶接組立体は
更に、上記超音波溶接ガンに接続されたロボットを含
む。ロボットは、溶接作業を実行するために超音波溶接
装置を配置そして回転させる働きをする。
つ超音波溶接ガンを含む。Ｃ字状フレームはそれ自体を
形成するのに互いに接合されたベース部分とヘッド部分
とを含む。Ｃ字状フレームは更に、ベース部分とヘッド
部分との間にスロート部を規定する。ソノトロードを含
む超音波溶接装置がヘッド部分に固定される。ベース部
分に固定されるのは、金床である。超音波溶接組立体は
更に、上記超音波溶接ガンに接続されたロボットを含
む。ロボットは、溶接作業を実行するために超音波溶接
装置を配置そして回転させる働きをする。
【０００７】別の実施形態においては、別の超音波溶接
装置が、ベース部分に配置された超音波溶接ガンの金床
の代わりとなる。従って、超音波溶接ガンは、多層部材
又は超音波溶接ガンのいずれも取り外したり、回転させ
たりすることなしに、多層部材の両側から溶接するもの
となる。
装置が、ベース部分に配置された超音波溶接ガンの金床
の代わりとなる。従って、超音波溶接ガンは、多層部材
又は超音波溶接ガンのいずれも取り外したり、回転させ
たりすることなしに、多層部材の両側から溶接するもの
となる。
【０００８】別の実施形態において、金床とソノトロー
ドの組立体は、別個の支持部若しくはフレーム上に配置
される。従って、金床とソノトロードの両方が、多層部
材を移動させる代わりに、独立して特定の位置へ移動
し、溶接作業を実行する。
ドの組立体は、別個の支持部若しくはフレーム上に配置
される。従って、金床とソノトロードの両方が、多層部
材を移動させる代わりに、独立して特定の位置へ移動
し、溶接作業を実行する。
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば、多層部材を超音波溶接
するに際し、各界面において、十分な強度を持つ溶接部
を形成することにより、十分な強度を持つ多層部材を形
成することが出来る。
するに際し、各界面において、十分な強度を持つ溶接部
を形成することにより、十分な強度を持つ多層部材を形
成することが出来る。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の方法に従い使用
される超音波溶接装置10を示す。超音波溶接装置10は、
リード（reed）12及びソノトロード（sonotrode）14を
含み、ソノトロード14は、矢印16で示されるような横方
向つまり水平方向に移動するようにリード12に取付けら
れる。リード12及びソトロード14はまた、矢印18で示さ
れる鉛直方向に移動し、金床20と協働して、多層部材24
を形成するために複数の材料層を溶接する前に、複数の
材料層を締め付ける。ここで用いられるソノトロード14
という用語は、リード12に取付けられた道具を指すのが
一般的である。多くの場合において、ソノトロード14は
また、交換可能なチップを含む。従って、ソノトロード
14は、リード12の端部に取付けられた把持具である。ト
ランスデューサー22が作動すると、ウェッジ23を介し
て、トランスデューサー22からリード22へ振動が伝達す
る。
される超音波溶接装置10を示す。超音波溶接装置10は、
リード（reed）12及びソノトロード（sonotrode）14を
含み、ソノトロード14は、矢印16で示されるような横方
向つまり水平方向に移動するようにリード12に取付けら
れる。リード12及びソトロード14はまた、矢印18で示さ
れる鉛直方向に移動し、金床20と協働して、多層部材24
を形成するために複数の材料層を溶接する前に、複数の
材料層を締め付ける。ここで用いられるソノトロード14
という用語は、リード12に取付けられた道具を指すのが
一般的である。多くの場合において、ソノトロード14は
また、交換可能なチップを含む。従って、ソノトロード
14は、リード12の端部に取付けられた把持具である。ト
ランスデューサー22が作動すると、ウェッジ23を介し
て、トランスデューサー22からリード22へ振動が伝達す
る。
【００１１】図２に示されるように、多層部材24は、上
層26、内層28及び下層30を含む。多層部材24が締め付け
られると、トランスデューサー22がリード12を高周波で
振動させ、ソノトロード14と金床20との間の位置で多層
部材24へエネルギーを伝える。ソノトロード14を最上層
26に隣接して配置することが、振動中のソノトロードか
らのエネルギーに、公知の超音波溶接過程により、結合
部若しくは溶接部32を、少なくとも最上層26と内層28と
の間の界面に形成させる。
層26、内層28及び下層30を含む。多層部材24が締め付け
られると、トランスデューサー22がリード12を高周波で
振動させ、ソノトロード14と金床20との間の位置で多層
部材24へエネルギーを伝える。ソノトロード14を最上層
26に隣接して配置することが、振動中のソノトロードか
らのエネルギーに、公知の超音波溶接過程により、結合
部若しくは溶接部32を、少なくとも最上層26と内層28と
の間の界面に形成させる。
【００１２】本発明は、超音波振動を多層部材24のそれ
ぞれの側面に印加することにより、上層26又は下層30と
内層28との間に、連続溶接部32を形成するステッチ溶接
技術を用いる複数の材料層を接合する方法を含む。自動
車用途が典型的である実施形態の一つにおいて、アルミ
ニウム層とマグネシウム層の三層組合せが、多層部材24
を形成する。ここで、マグネシウムが、アルミニウムの
上層26と下層30との間に挟まれた内層28を形成する。図
２に示されるように、連続溶接部32が、マグネシウム内
層28とアルミニウム上下層26, 30との間に形成される。
ぞれの側面に印加することにより、上層26又は下層30と
内層28との間に、連続溶接部32を形成するステッチ溶接
技術を用いる複数の材料層を接合する方法を含む。自動
車用途が典型的である実施形態の一つにおいて、アルミ
ニウム層とマグネシウム層の三層組合せが、多層部材24
を形成する。ここで、マグネシウムが、アルミニウムの
上層26と下層30との間に挟まれた内層28を形成する。図
２に示されるように、連続溶接部32が、マグネシウム内
層28とアルミニウム上下層26, 30との間に形成される。
【００１３】実施形態の一つにおいて、多層部材24又は
超音波溶接装置10のいずれかを物理的に回転させること
により、ステッチ溶接過程を実行する。具体的には、こ
の方法は、多層部材24の内層28及び外層26, 30を、ソノ
トロード14と金床20との間に締め付ける工程を含む。図
１に示されるように、多層部材24が超音波溶接装置10内
に締め付けられると、上層26が、ソノトロード14に隣接
して配置され、ソノトロード14に接触する。ソノトロー
ド14はそして振動し、ソノトロード14に接触する上層26
と内層28との間に主に、溶接部32を形成するために、多
層部材24に超音波エネルギーを伝達する。
超音波溶接装置10のいずれかを物理的に回転させること
により、ステッチ溶接過程を実行する。具体的には、こ
の方法は、多層部材24の内層28及び外層26, 30を、ソノ
トロード14と金床20との間に締め付ける工程を含む。図
１に示されるように、多層部材24が超音波溶接装置10内
に締め付けられると、上層26が、ソノトロード14に隣接
して配置され、ソノトロード14に接触する。ソノトロー
ド14はそして振動し、ソノトロード14に接触する上層26
と内層28との間に主に、溶接部32を形成するために、多
層部材24に超音波エネルギーを伝達する。
【００１４】溶接過程の完了により、超音波溶接装置は
締付が解放され、下層30がソノトロード14に隣接するよ
うに、多層部材24又は超音波溶接装置10のいずれかが、
回転させられる。超音波溶接装置は、再び閉じて、多層
部材24をソノトロード14と金床20との間で締め付ける。
締め付けられると、ソノトロード14は下層30と接触して
振動し、下層30と内層28との間に主に、溶接部32を形成
するために、超音波エネルギーを伝達する。
締付が解放され、下層30がソノトロード14に隣接するよ
うに、多層部材24又は超音波溶接装置10のいずれかが、
回転させられる。超音波溶接装置は、再び閉じて、多層
部材24をソノトロード14と金床20との間で締め付ける。
締め付けられると、ソノトロード14は下層30と接触して
振動し、下層30と内層28との間に主に、溶接部32を形成
するために、超音波エネルギーを伝達する。
【００１５】従って、溶接部32に多層部材24の両面から
印加される溶接部32は、多層部材24の三層全てを接合す
る。図２に示されるように、溶接部32は、互いに横方向
にオフセットしている。図２は、上層26又は下層30のい
ずれかと内層28との間に主に形成された溶接領域42を示
す。しかしながら、当業者には知られているように、溶
接領域42は、ソノトロード14から個々の層へ伝達される
振動エネルギーの大きさによっては、上層26から内層28
を通って延び若しくは貫通し、内層28と下層30との間に
中間層29に別の溶接部を形成する場合がある。溶接部32
の貫通深さが増大すると、溶接部32が上下層26, 30と内
層28との間の界面27, 29を貫通して延びるので、多層部
材24の強度が高まるのが典型的な結果である。
印加される溶接部32は、多層部材24の三層全てを接合す
る。図２に示されるように、溶接部32は、互いに横方向
にオフセットしている。図２は、上層26又は下層30のい
ずれかと内層28との間に主に形成された溶接領域42を示
す。しかしながら、当業者には知られているように、溶
接領域42は、ソノトロード14から個々の層へ伝達される
振動エネルギーの大きさによっては、上層26から内層28
を通って延び若しくは貫通し、内層28と下層30との間に
中間層29に別の溶接部を形成する場合がある。溶接部32
の貫通深さが増大すると、溶接部32が上下層26, 30と内
層28との間の界面27, 29を貫通して延びるので、多層部
材24の強度が高まるのが典型的な結果である。
【００１６】加えて本発明は、上述の方法を用いて３層
以上の溶接を行なう場合がある。これは、いくつかの方
法のうちの一つを用いて行なわれ、そのうちの一つは、
溶接部が多層部材24の複数の層の間で形成され、そこを
貫通するのに充分な超音波エネルギーを生成する工程を
含む。例えば、４層組立体において、溶接部32が、第１
及び第２層を貫通して、第３の層まで延び、第１層と第
２層との間の界面と、第２層と第３層との間の界面とに
おいて、第１、第２及び第３層を接合する。従って、上
述のように、溶接過程が完了すると、多層部材24又は超
音波溶接装置のいずれかが回転する。その後で、溶接部
32が形成される。それは、第４層から、第３及び第２層
を通って延び、第４層と第３層との間の界面と、第３層
と第２層との間の界面とにおいて、溶接部を形成する。
以上の溶接を行なう場合がある。これは、いくつかの方
法のうちの一つを用いて行なわれ、そのうちの一つは、
溶接部が多層部材24の複数の層の間で形成され、そこを
貫通するのに充分な超音波エネルギーを生成する工程を
含む。例えば、４層組立体において、溶接部32が、第１
及び第２層を貫通して、第３の層まで延び、第１層と第
２層との間の界面と、第２層と第３層との間の界面とに
おいて、第１、第２及び第３層を接合する。従って、上
述のように、溶接過程が完了すると、多層部材24又は超
音波溶接装置のいずれかが回転する。その後で、溶接部
32が形成される。それは、第４層から、第３及び第２層
を通って延び、第４層と第３層との間の界面と、第３層
と第２層との間の界面とにおいて、溶接部を形成する。
【００１７】本発明に従い、既に溶接された層の上に別
の層を配置することにより、別の層を加えることが出来
る。例えば、三層の多層部材で始めて、第４層及び第５
層をそこに溶接することが出来る。従って、複合多層部
材を形成するために、同ようであるか異なる複数の材料
層を互いに溶接することが出来る。
の層を配置することにより、別の層を加えることが出来
る。例えば、三層の多層部材で始めて、第４層及び第５
層をそこに溶接することが出来る。従って、複合多層部
材を形成するために、同ようであるか異なる複数の材料
層を互いに溶接することが出来る。
【００１８】本発明の更なる観点は、それぞれが溶接部
を形成する機能を持つ、互いに対向する２つのソノトロ
ードの使用を含む。以下に述べるように、それぞれのソ
ノトロードは、溶接部を形成するために、いずれのソノ
トロードが振動エネルギーを多層部材に伝達するかに応
じて、対向するソノトロードのための金床として機能す
る。本発明の方法によれば、２つのソノトロードは、そ
れらの間に複数の層を締め付ける。最初は、ソノトロー
ドに隣接する上層と、内層との間に溶接部を形成するた
めに、ソノトロードの一方が振動し、他方のソノトロー
ドは静止したままで、金床として機能する。最初の溶接
過程が完了すると、第１のソノトロードは静止したまま
で、対向するソノトロードが振動して、対向する第２の
ソノトロードに隣接する下層と、内層との間に溶接部を
形成する。
を形成する機能を持つ、互いに対向する２つのソノトロ
ードの使用を含む。以下に述べるように、それぞれのソ
ノトロードは、溶接部を形成するために、いずれのソノ
トロードが振動エネルギーを多層部材に伝達するかに応
じて、対向するソノトロードのための金床として機能す
る。本発明の方法によれば、２つのソノトロードは、そ
れらの間に複数の層を締め付ける。最初は、ソノトロー
ドに隣接する上層と、内層との間に溶接部を形成するた
めに、ソノトロードの一方が振動し、他方のソノトロー
ドは静止したままで、金床として機能する。最初の溶接
過程が完了すると、第１のソノトロードは静止したまま
で、対向するソノトロードが振動して、対向する第２の
ソノトロードに隣接する下層と、内層との間に溶接部を
形成する。
【００１９】従って、反対側から印加される溶接部が、
多層部材の３層を接合する。上述のように、第２の溶接
部を形成する前に、ソノトロードは多層部材から解放さ
れ、第２溶接部が第１溶接部からずれるように、再配置
される。
多層部材の３層を接合する。上述のように、第２の溶接
部を形成する前に、ソノトロードは多層部材から解放さ
れ、第２溶接部が第１溶接部からずれるように、再配置
される。
【００２０】図３に示されるのは、本発明の方法に用い
られる、超音波溶接装置の実施形態である。超音波溶接
組立体44は、全体として46で示されるロボットを含み、
それは超音波溶接ガン48を支持する。ベース50は、該ベ
ース50に回転自在に支持された移動部材52を有し、さら
に、矢印54で示される方向での移動のためにロボット46
を支持する。第１アーム56が、矢印60で示される方向で
の移動のために、第１枢動点58において移動部材52へ枢
動自在に接続される。第２枢動点62が、第１アーム56を
第２アーム64に結合し、矢印66で示される方向での移動
を可能とする。第３枢動継手68が、第３アーム70を第２
アーム64に結合し、矢印72で示される方向での移動を可
能とする。第３アーム70上に配置された回転継手74は、
矢印76により示される方向において、第３アーム70の長
軸回りの回転を可能とする。
られる、超音波溶接装置の実施形態である。超音波溶接
組立体44は、全体として46で示されるロボットを含み、
それは超音波溶接ガン48を支持する。ベース50は、該ベ
ース50に回転自在に支持された移動部材52を有し、さら
に、矢印54で示される方向での移動のためにロボット46
を支持する。第１アーム56が、矢印60で示される方向で
の移動のために、第１枢動点58において移動部材52へ枢
動自在に接続される。第２枢動点62が、第１アーム56を
第２アーム64に結合し、矢印66で示される方向での移動
を可能とする。第３枢動継手68が、第３アーム70を第２
アーム64に結合し、矢印72で示される方向での移動を可
能とする。第３アーム70上に配置された回転継手74は、
矢印76により示される方向において、第３アーム70の長
軸回りの回転を可能とする。
【００２１】制御情報を送受信する処理ユニットを含む
制御ユニット78が、溶接作業を実行するために超音波溶
接ガン48を位置決めする働きをする。制御ユニット78は
また、超音波溶接ガン48の動作を制御する。従って、超
音波溶接組立体44は、多ような溶接作業を、多ような位
置で、各種の材料に施すように、プログラムが可能であ
る。
制御ユニット78が、溶接作業を実行するために超音波溶
接ガン48を位置決めする働きをする。制御ユニット78は
また、超音波溶接ガン48の動作を制御する。従って、超
音波溶接組立体44は、多ような溶接作業を、多ような位
置で、各種の材料に施すように、プログラムが可能であ
る。
【００２２】ここで図４に進むと、超音波溶接ガン48が
より詳細に示されている。図示のように、超音波溶接ガ
ン48は、コラム部分86により相互接続されたベース部分
82とヘッド部分84とを有するＣ字状フレーム80を持つ。
Ｃ字状フレームは、その中に複数の層が挿入されるスロ
ート部88を規定する。スロート部88の深さは、多層部材
の溶接部の位置を制限する。例えば、スロート部88が深
いと、多層部材の周縁からの距離が大きいところでの溶
接が可能となる。
より詳細に示されている。図示のように、超音波溶接ガ
ン48は、コラム部分86により相互接続されたベース部分
82とヘッド部分84とを有するＣ字状フレーム80を持つ。
Ｃ字状フレームは、その中に複数の層が挿入されるスロ
ート部88を規定する。スロート部88の深さは、多層部材
の溶接部の位置を制限する。例えば、スロート部88が深
いと、多層部材の周縁からの距離が大きいところでの溶
接が可能となる。
【００２３】金床90は、ネジ留めファスナー92を用い
て、Ｃ字状フレーム80に固定される。金床90はまた、ベ
ース部分82の一体の部分を形成し、金床90のチップ部分
94のみが、ベース部分82に取り外し自在に固定される。
て、Ｃ字状フレーム80に固定される。金床90はまた、ベ
ース部分82の一体の部分を形成し、金床90のチップ部分
94のみが、ベース部分82に取り外し自在に固定される。
【００２４】リード96に取り付けられたソノトロード11
2を含む超音波溶接装置95が、Ｃ字状フレーム80のヘッ
ド部分84において往復運動するように取付けられる。こ
の場合において、リード96は、ヘッド部分84に固定され
たガイド若しくは支持ブラケット98内に、摺動自在に固
定される。リード支持部100が更に、リード96の上端97
を案内支持する。シリンダー支持ブラケット103が、ヘ
ッド部分84において、油圧式又は気体式のいずれかであ
るクランプ・シリンダー102を支持する。加えて、送り
ネジやサーボなどの他の形式の駆動機構を用いることが
出来る。カップリング106が、クランプ・シリンダー102
のロッド部材104を、リード96の上端97へ結合する。動
作中、クランプ・シリンダー102は、金床90とソノトロ
ード96との間に複数の層を締め付けるために、金床90へ
向けて内側にソノトロードを付勢する。締め付けられる
と、トランスデューサー108が、溶接作業を実行するた
めに、ソノトロード・チップ112へ振動を伝達するよう
に、リード96へ結合されたウェッジ110を振動させる。
この構成は、図１に示されたものと同ようである。
2を含む超音波溶接装置95が、Ｃ字状フレーム80のヘッ
ド部分84において往復運動するように取付けられる。こ
の場合において、リード96は、ヘッド部分84に固定され
たガイド若しくは支持ブラケット98内に、摺動自在に固
定される。リード支持部100が更に、リード96の上端97
を案内支持する。シリンダー支持ブラケット103が、ヘ
ッド部分84において、油圧式又は気体式のいずれかであ
るクランプ・シリンダー102を支持する。加えて、送り
ネジやサーボなどの他の形式の駆動機構を用いることが
出来る。カップリング106が、クランプ・シリンダー102
のロッド部材104を、リード96の上端97へ結合する。動
作中、クランプ・シリンダー102は、金床90とソノトロ
ード96との間に複数の層を締め付けるために、金床90へ
向けて内側にソノトロードを付勢する。締め付けられる
と、トランスデューサー108が、溶接作業を実行するた
めに、ソノトロード・チップ112へ振動を伝達するよう
に、リード96へ結合されたウェッジ110を振動させる。
この構成は、図１に示されたものと同ようである。
【００２５】ここで図５に進むと、本発明の方法を使用
するための、超音波溶接組立体114の別の実施形態が示
されている。超音波溶接組立体114は、超音波溶接装置1
17を取囲むＣ字状フレームを含む。超音波溶接装置117
は、Ｃ字状フレーム116のヘッド部分120とベース部分12
2の両方に取付けられたソノトロード118を含む。他の全
ての点において、超音波溶接装置117の取付構造と作動
は、ソノトロード118を含めて、先の実施形態の超音波
溶接装置95のそれと同一である。
するための、超音波溶接組立体114の別の実施形態が示
されている。超音波溶接組立体114は、超音波溶接装置1
17を取囲むＣ字状フレームを含む。超音波溶接装置117
は、Ｃ字状フレーム116のヘッド部分120とベース部分12
2の両方に取付けられたソノトロード118を含む。他の全
ての点において、超音波溶接装置117の取付構造と作動
は、ソノトロード118を含めて、先の実施形態の超音波
溶接装置95のそれと同一である。
【００２６】他の実施形態において、２つのソノトロー
ド118は、溶接過程中に、対向するソノトロード118のた
めの金床として、交互に機能する。例えば、溶接過程
中、２つのソノトロードは一緒になり、複数の層を溶接
のための位置に締め付ける。ソノトロード118の一方は
静止したままで金床として機能し、そして、対向するソ
ノトロードは溶接部を形成するために振動する。第１ソ
ノトロードは、溶接過程を完了した後は静止状態を保
ち、対向するソノトロードが、多層部材の最初の溶接部
と反対側に溶接部を形成するために、励起される。この
過程は、同じ電力供給部を両方のガンのために使用する
ことが出来る。
ド118は、溶接過程中に、対向するソノトロード118のた
めの金床として、交互に機能する。例えば、溶接過程
中、２つのソノトロードは一緒になり、複数の層を溶接
のための位置に締め付ける。ソノトロード118の一方は
静止したままで金床として機能し、そして、対向するソ
ノトロードは溶接部を形成するために振動する。第１ソ
ノトロードは、溶接過程を完了した後は静止状態を保
ち、対向するソノトロードが、多層部材の最初の溶接部
と反対側に溶接部を形成するために、励起される。この
過程は、同じ電力供給部を両方のガンのために使用する
ことが出来る。
【００２７】加えて、対向するソノトロードを励起する
前に、ソノトロードの多層部材に対する締付を解放し、
新しい位置へ移動させることが出来る。ソノトロードは
それから多層部材に再度締め付けられ、先の溶接部を形
成したソノトロードが今度は金床として機能し、金床の
機能を果たしたソノトロードが今度は、溶接部を形成す
るために、振動する。従って、そのような装置が、複数
の材料層を両側から種々の位置に形成される溶接部によ
り接合する。なお、溶接部は、反対側からのそれとはず
れている。これにより、超音波溶接ガン又は多層部材の
いずれも回転させる必要がない。
前に、ソノトロードの多層部材に対する締付を解放し、
新しい位置へ移動させることが出来る。ソノトロードは
それから多層部材に再度締め付けられ、先の溶接部を形
成したソノトロードが今度は金床として機能し、金床の
機能を果たしたソノトロードが今度は、溶接部を形成す
るために、振動する。従って、そのような装置が、複数
の材料層を両側から種々の位置に形成される溶接部によ
り接合する。なお、溶接部は、反対側からのそれとはず
れている。これにより、超音波溶接ガン又は多層部材の
いずれも回転させる必要がない。
【００２８】本発明の更なる実施形態が図６に示されて
いる。ここに全体として図示符号128で示されるモジュ
ラー超音波溶接装置は、第１工作物132と第２工作物134
それぞれのフランジ部分130, 131の間に溶接部を形成す
るためのものである。この装置は、上記の実施形態とは
異なり、金床136とソノトロード138が、個別のフレーム
若しくは支持部材140, 142に取付けられる。
いる。ここに全体として図示符号128で示されるモジュ
ラー超音波溶接装置は、第１工作物132と第２工作物134
それぞれのフランジ部分130, 131の間に溶接部を形成す
るためのものである。この装置は、上記の実施形態とは
異なり、金床136とソノトロード138が、個別のフレーム
若しくは支持部材140, 142に取付けられる。
【００２９】ソノトロード138は、フレーム142の上向き
支持部材144に、往復運動のために取付けられる。パワ
ー・シリンダー148が、フレーム142へ枢動自在に接続さ
れた複数のリンケージ・バー146を駆動する。従って、
パワー・シリンダー148は、フレーム142上でソノトロー
ド138を往復動させる働きをする。ソノトロード138は、
ソノトロード138がフランジ部分130から分離した解放位
置と、ソノトロード138がフランジ部分130へ接触する係
合位置との間で、移動する。ここでは、ソノトロード13
8を往復動させるためにリンケージ・バー146とパワー・
シリンダー148を利用したものを示したが、ソノトロー
ド138が金床136と協働して、溶接作業前にフランジ部分
130, 131を締め付けるように、ソノトロード138を往復
動させるのに適したいかなる構成も、本発明の範囲内に
ある。
支持部材144に、往復運動のために取付けられる。パワ
ー・シリンダー148が、フレーム142へ枢動自在に接続さ
れた複数のリンケージ・バー146を駆動する。従って、
パワー・シリンダー148は、フレーム142上でソノトロー
ド138を往復動させる働きをする。ソノトロード138は、
ソノトロード138がフランジ部分130から分離した解放位
置と、ソノトロード138がフランジ部分130へ接触する係
合位置との間で、移動する。ここでは、ソノトロード13
8を往復動させるためにリンケージ・バー146とパワー・
シリンダー148を利用したものを示したが、ソノトロー
ド138が金床136と協働して、溶接作業前にフランジ部分
130, 131を締め付けるように、ソノトロード138を往復
動させるのに適したいかなる構成も、本発明の範囲内に
ある。
【００３０】リンケージ・バー150は、金床136を枢動自
在にフレーム部材140へ取付ける。フレーム部材140に枢
動自在に接続されたパワー・シリンダー152が、リンケ
ージ・バー150へ結合する。パワー・シリンダー152は、
金床136がフランジ部分131から分離された解放位置と、
金床136が第２工作物134のフランジ部分131と接触して
溶接作業中にフランジ部分130, 131の両方を支持する係
合位置との間で、金床136を移動させる働きをする。
在にフレーム部材140へ取付ける。フレーム部材140に枢
動自在に接続されたパワー・シリンダー152が、リンケ
ージ・バー150へ結合する。パワー・シリンダー152は、
金床136がフランジ部分131から分離された解放位置と、
金床136が第２工作物134のフランジ部分131と接触して
溶接作業中にフランジ部分130, 131の両方を支持する係
合位置との間で、金床136を移動させる働きをする。
【００３１】制御ユニット154が、制御ライン156を介し
て、パワー・シリンダー148, 152とトランスデューサー
133とに接続し、モジュラー超音波溶接装置の作動を制
御する働きをする。制御ユニット154は、センサー及び
フィードバック・ループ技術を含み得る。
て、パワー・シリンダー148, 152とトランスデューサー
133とに接続し、モジュラー超音波溶接装置の作動を制
御する働きをする。制御ユニット154は、センサー及び
フィードバック・ループ技術を含み得る。
【００３２】本発明によれば、第１と第２の工作物132,
134が、溶接作業に先立ち、所定の位置に配置される。
典型的には、取付具又はジグ内に配置され、それにより
支持される。金床136とソノトロード138は、個々のフラ
ンジ部分130, 131の両側に位置するそれぞれの係合位置
へ移動する。ソノトロード138が、第２工作物134のフラ
ンジ部分130に対して付勢され、そして対応して、金床1
36により支持される第１工作物132の対向するフランジ
部分131に対して、フランジ部分130を締め付ける。ソノ
トロード138は、溶接部を形成するために、振動する。
溶接が完了すると、金床136とソノトロード138は、それ
ぞれの解放位置へと引き込まれる。
134が、溶接作業に先立ち、所定の位置に配置される。
典型的には、取付具又はジグ内に配置され、それにより
支持される。金床136とソノトロード138は、個々のフラ
ンジ部分130, 131の両側に位置するそれぞれの係合位置
へ移動する。ソノトロード138が、第２工作物134のフラ
ンジ部分130に対して付勢され、そして対応して、金床1
36により支持される第１工作物132の対向するフランジ
部分131に対して、フランジ部分130を締め付ける。ソノ
トロード138は、溶接部を形成するために、振動する。
溶接が完了すると、金床136とソノトロード138は、それ
ぞれの解放位置へと引き込まれる。
【００３３】ここで示された超音波溶接組立体は、溶接
作業中に種々の工作物を支持する金床を用いるものであ
る。しかしながら、場合によっては、工作物の質量が、
金床として機能し、それにより、金床の必要性を無くす
こともある。例えば、小さいか薄い工作物を大きな部材
もしくはフレームのいずれかの部分に溶接するときに、
部材若しくはフレームの質量が、ソノトロードのみの使
用に充分な程である場合がある。つまり、より大きな簿
材がソノトロードの振動に耐えるのに充分なときには、
金床は必要とされない。従って、ソノトロードは、小さ
な工作物を大きな工作物に溶接するために、大きな工作
物上で小さな工作物を振動させるものである。支持取付
具又はジグは、金床として機能し、固定された下部又は
第１工作物132を保持することが出来る。
作業中に種々の工作物を支持する金床を用いるものであ
る。しかしながら、場合によっては、工作物の質量が、
金床として機能し、それにより、金床の必要性を無くす
こともある。例えば、小さいか薄い工作物を大きな部材
もしくはフレームのいずれかの部分に溶接するときに、
部材若しくはフレームの質量が、ソノトロードのみの使
用に充分な程である場合がある。つまり、より大きな簿
材がソノトロードの振動に耐えるのに充分なときには、
金床は必要とされない。従って、ソノトロードは、小さ
な工作物を大きな工作物に溶接するために、大きな工作
物上で小さな工作物を振動させるものである。支持取付
具又はジグは、金床として機能し、固定された下部又は
第１工作物132を保持することが出来る。
【００３４】具体的には、ソノトロードが、より大きな
工作物に対してより小さな工作物を保持する。ソノトロ
ードを励起することで、より小さな工作物をより大きな
工作物へ溶接する。従って、これは、金床の必要性を無
くし、小さく異なる部品を自動車のフレームのような大
きな工作物へ溶接するのを可能とする。例えば、グラウ
ンド・クリップ又はワイヤーは、２つの要素の間の材料
の相違に関わらず、自動車のフレーム部材へ容易に溶接
される。
工作物に対してより小さな工作物を保持する。ソノトロ
ードを励起することで、より小さな工作物をより大きな
工作物へ溶接する。従って、これは、金床の必要性を無
くし、小さく異なる部品を自動車のフレームのような大
きな工作物へ溶接するのを可能とする。例えば、グラウ
ンド・クリップ又はワイヤーは、２つの要素の間の材料
の相違に関わらず、自動車のフレーム部材へ容易に溶接
される。
【００３５】加えて、そのような方法と装置は、予め塗
装又は陽極酸化処理された工作物の超音波溶接を可能と
する。種々の工作物へ伝達された振動エネルギーが、金
属間接触が得られるまで、隣接する工作物の表面から不
純物を擦り取る働きをする。従って、このような超音波
溶接は、相違したり被覆された材料の接合を可能とす
る。
装又は陽極酸化処理された工作物の超音波溶接を可能と
する。種々の工作物へ伝達された振動エネルギーが、金
属間接触が得られるまで、隣接する工作物の表面から不
純物を擦り取る働きをする。従って、このような超音波
溶接は、相違したり被覆された材料の接合を可能とす
る。
【００３６】本発明は、内外層の間に連続する溶接部を
形成するステッチ溶接法を用いる超音波溶接法により、
アルミニウムとマグネシウムのような異なる工作物を接
合する方法を、提供する。本発明はまた、類似の複数の
材料層を接合する方法及び装置を提供する。
形成するステッチ溶接法を用いる超音波溶接法により、
アルミニウムとマグネシウムのような異なる工作物を接
合する方法を、提供する。本発明はまた、類似の複数の
材料層を接合する方法及び装置を提供する。
【００３７】しかしながら、上述の具体的な実施形態が
図示そして説明されてきたが、それらは、本発明の機能
原理、構造原理を示す目的でなされたもので、そのよう
な原理から逸脱することなしに変更し得るものであるこ
とが、理解されるはずである。それで、本発明は、添付
の請求の範囲に包含される全ての変更を含むものであ
る。
図示そして説明されてきたが、それらは、本発明の機能
原理、構造原理を示す目的でなされたもので、そのよう
な原理から逸脱することなしに変更し得るものであるこ
とが、理解されるはずである。それで、本発明は、添付
の請求の範囲に包含される全ての変更を含むものであ
る。
【図１】本発明の方法と共に用いられ得る超音波溶接装
置の概略図である。
置の概略図である。
【図２】本発明の方法に従い互いに溶接される複数の層
の材料から形成された多層工作物を示す概略図である。
の材料から形成された多層工作物を示す概略図である。
【図３】超音波溶接ガンに取付けられ、それを移動させ
位置決めする機能を持つロボットの概略図である。
位置決めする機能を持つロボットの概略図である。
【図４】図３の超音波溶接ガンの拡大側面図である。
【図５】本発明による超音波溶接ガンの別の実施形態の
拡大側面図である。
拡大側面図である。
【図６】本発明による超音波溶接装置の更に別の実施形
態の概略図である。
態の概略図である。
24 複数の材料層
14, 96, 118, 138 ソノトロード
20, 90, 136 金床
32 溶接部
80, 116 フレーム
88 スロート部
82 ベース部
86 コラム部
84 ヘッド部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ダニエル イー．ウィルコス
アメリカ合衆国 ミシガン州 48176，セ
イライン ケンブリッジ ドライブ 9481
(72)発明者 ジャン ビー．スコグスモ
アメリカ合衆国 ミシガン州 48188，カ
ントン シャーウッド サークル 4549
(72)発明者 ラリー バン レザーフォード
アメリカ合衆国 ミシガン州 48348，ク
ラークストン ハドリー ロード 9655
(72)発明者 オルデール オルセガン ポポーラ
アメリカ合衆国 ミシガン州 48374，ノ
ヴィ バシリオス コート 22840
(72)発明者 ロナルド ピー．クーパー
アメリカ合衆国 ミシガン州 48021，イ
ーストポイント イースト ナイン マイ
ル ロード 17123
(72)発明者 ロバート コール
アメリカ合衆国 ミシガン州 48187，カ
ントン ゲインスバラ ドライブ 46111
(72)発明者 アーノン ウェクスラー
アメリカ合衆国 ミシガン州 48076，サ
ウスフィールド シルバー スプリング
19741
Ｆターム(参考） 4E067 AA05 AA06 BF00 CA01 DA17
DC09 EC02
Claims (33)
- 【請求項１】 複数の材料層を接合する方法であって、 ソノトロードと金床との間に、第１、第２及び第３の材
料層を、上記第１材料層が上記ソノトロードに隣接する
ように締め付ける工程、 主に上記第１材料層と第２材料層との間に溶接部を形成
する工程、 上記第１、第２及び第３の材料層に対する締付を解放す
る工程、 上記第１、第２及び第３の材料層を、回転させて、上記
第３材料層が上記ソノトロードに隣接するように、該ソ
ノトロードと上記金床との間に締め付ける工程、 上記第１、第２及び第３の材料層が両側からの溶接部に
より接合されるように、主に上記第２材料層と上記第３
材料層との間に溶接部を形成する工程、を有する方法。 - 【請求項２】 複数の材料層を接合して多層部材を形成
する方法であって、 第１、第２及び第３の材料層を積層関係に配置する工
程、 ソノトロードと金床との間に、上記第１、第２及び第３
の材料層を、上記ソノトロードが上記第１材料層に係合
するように締め付ける工程、 少なくとも上記第１材料層と第２材料層とを互いに超音
波溶接する工程、 上記第１、第２及び第３の材料層に対する締付を解放
し、上記ソノトロード及び金床を、上記ソノトロードが
上記第３材料層に隣接して配置され上記金床が上記第１
材料層に隣接して配置されるように、回転させる工程、 上記ソノトロードが上記第３材料層に係合するように、
上記金床と上記ソノトロードとの間に、上記第１、第２
及び第３の材料層を積層関係で締め付ける工程、及び溶
接終了時に、上記第１、第２及び第３の材料層が、両側
から付加された溶接部を持つ互いに接合された多層部材
を形成するように、少なくとも上記第２及び第３の材料
層を互いに超音波溶接する工程、 を有する方法。 - 【請求項３】 上記多層部材の互いに対向する部位に溶
接部を交互に形成する工程を含む、請求項２に記載の方
法。 - 【請求項４】 上記多層部材の両側から付加される溶接
部をオフセットさせる工程を含む、請求項２に記載の方
法。 - 【請求項５】 上記超音波溶接を行なう工程は、上記ソ
ノトロードに接触している層の材料と、上記ソノトロー
ドに接触している層の材料に隣接する層の材料との間に
主として溶接部を形成する、請求項２に記載の方法。 - 【請求項６】 少なくとも上記第１材料層と第２材料層
とを互いに超音波溶接する工程が、主として上記第１材
料層と上記第２材料層との間に溶接部を形成すること
と、上記第２材料層と上記第３材料層との間に少なくと
も部分的な溶接部を形成することとを含む、請求項２に
記載の方法。 - 【請求項７】 追加の材料層を供給する工程を含み、少
なくとも上記第１及び第２の材料層を互いに超音波溶接
する工程が、上記溶接部が、上記第１と第２の材料層の
界面から追加の材料層の界面へ進むように、超音波エネ
ルギーの付与を継続する工程を含む、請求項６に記載の
方法。 - 【請求項８】 追加の材料層を供給する工程を含み、そ
れによって、上記溶接部が、上記ソノトロードに隣接す
る上記第１材料層から各材料層を通して上記金床に隣接
する材料層まで貫通するようにする、請求項２に記載の
方法。 - 【請求項９】 上記多層部材の第１材料層に形成された
溶接部に対向するように、上記多層部材の第３材料層に
溶接部を形成する工程を含む、請求項２に記載の方法。 - 【請求項１０】 材料の第１、第２及び第３の材料層を
超音波結合して多層部材を形成する方法であって、 アルミニウムで形成された少なくとも２つの層と、マグ
ネシウムで形成された少なくとも一つの層を供給する工
程、 上記アルミニウムの層と上記マグネシウムの層を、該ア
ルミニウムの層の間に該マグネシウムの層が挟まれた多
層部材が形成されるように配置する工程、 上記アルミニウム層の間に上記マグネシウムの層を締め
付ける工程、 上記アルミニウム層のうちソノトロードと接触している
第１の層と上記マグネシウム層との間に、溶接部を形成
する工程、 上記多層部材の反対側の面が上記ソノトロードと係合す
るように、上記ソノトロードと上記多層部材の少なくと
も一方を回転させる工程、及び上記アルミニウム層のう
ち第２の層と上記マグネシウム層との間に溶接部を形成
する工程、 を有する方法。 - 【請求項１１】 ベース部、コラム部及びヘッド部を含
み、該コラム部がベース部とヘッド部とを連結し、この
コラム部、ベース部及びヘッド部の組み合わせによって
構成されたスロート部を有するＣ字状フレーム、 上記Ｃ字状フレームのベース部に取付けられた金床、 上記Ｃ字状フレームのヘッド部に取付けられた、ソノト
ロードを有する超音波溶接装置、 上記ヘッド部に固定されて上記ソノトロードに接続さ
れ、該ソノトロードを駆動して工作物に係合させ該ソノ
トロードと上記金床との間に当該工作物を保持するよう
に働くパワー・シリンダー、 結合作業を実行するために上記ソノトロードを振動させ
るように働くトランスデューサー、及び上記Ｃ字状フレ
ームに結合され、該Ｃ字状フレーム及び上記超音波溶接
装置を移動させ、そして復帰させるように働くアームを
有するロボット、 を有する複数の材料層の結合に使用される超音波溶接装
置。 - 【請求項１２】 ベース部、コラム部及びヘッド部を含
み、該コラム部がベース部とヘッド部とを連結し、この
コラム部、ベース部及びヘッド部の組み合わせによって
構成されたスロート部を有するＣ字状フレーム、 上記Ｃ字状フレームの上記ヘッド部に取付けられた、ソ
ノトロードを有する第１超音波溶接装置、及び上記Ｃ字
状フレームの上記ベース部に取付けられた、ソノトロー
ドを有する第２超音波溶接装置、 を有し、 上記Ｃ字状フレームの上記ベース部に設けられた上記第
２超音波溶接装置のソノトロードが、上記Ｃ字状フレー
ムのヘッド部に設けられた上記第１超音波溶接装置のソ
ノトロードに対向している、 複数の材料層の結合に使用される超音波溶接装置。 - 【請求項１３】 上記第１及び第２の超音波溶接装置の
うちの少なくとも一方が、上記Ｃ字状フレームに固定さ
れた支持ブラケットを含み、そして、 上記ソノトロードが上記支持ブラケットにより摺動可能
に設けられている、 請求項１２に記載の超音波溶接装置。 - 【請求項１４】 上記第１及び第２の超音波溶接装置の
うちの少なくとも一方が、上記Ｃ字状フレーム上で上記
ソノトロードを往復運動させるパワー・シリンダーを含
む、請求項１２に記載の超音波溶接装置。 - 【請求項１５】 上記第１及び第２の超音波溶接装置の
両方が、上記Ｃ字状フレーム上で各々の上記ソノトロー
ドを往復運動させるパワー・シリンダーを含む、請求項
１２に記載の超音波溶接装置。 - 【請求項１６】 ソノトロードと、溶接作業を実行する
ために該ソノトロードを振動させるように働くトランス
デューサーとを有する超音波溶接組立体、 フレームに支持され駆動ユニットに結合された少なくと
も一つのリンク部材を含み、上記超音波溶接組立体に結
合されて該超音波溶接組立体を支持し、該超音波溶接組
立体を上記ソノトロードが第１工作物に接触する第１固
定位置へ移動させるように働くアーム組立体、 金床、 フレーム部材に取付けられて上記金床を支持し、該金床
を第２工作物に接触する第２固定位置へ移動させるよう
に働く支持部材、及び上記アーム組立体と上記金床に信
号を送り、上記第１と第２の工作物を上記ソノトロード
と上記金床との間に締め付けるように上記アーム組立体
と上記金床とをコントロールする制御器、 を有する超音波溶接装置。 - 【請求項１７】 複数の工作物のフランジ部材同士を溶
接する超音波溶接装置であって、 フレームに取付けられた金床、 ソノトロード・チップを有し、第１解放位置と、上記フ
ランジ部材の一つと係合し上記金床との間に上記複数の
フランジ部材を締め付ける第２係合位置との間で移動す
るソノトロード、及び上記ソノトロードが上記第１解放
位置から上記第２係合位置へ移動するように上記ソノト
ロードへ信号を送る制御ユニット、 を有する超音波溶接装置。 - 【請求項１８】 上記金床が、上記フランジ部材から離
間した第１解放位置と、上記フランジ部材の一つと係合
する第２係合位置との間で移動するように、上記フレー
ム上に取付けられている、請求項１７記載の超音波溶接
装置。 - 【請求項１９】 上記ソノトロードが上記フレームにリ
ンケージ組立体により支持され、該リンケージ組立体
は、上記ソノトロードを上記第２係合位置へ移動させる
アクチュエーターを有する、請求項１８記載の超音波溶
接装置。 - 【請求項２０】 上記金床がアーム部材に結合され、該
アーム部材に結合されたアクチュエーターが、上記金床
を上記第１解放位置と第２係合位置との間で移動させ
る、請求項１７記載の超音波溶接装置。 - 【請求項２１】 複数の部材から角度を持って延びるフ
ランジを溶接する方法であって、 それぞれが外方へ延びるフランジを持つ第１と第２の部
材を供給する工程、 上記フランジが互いに隣接して位置するように、上記第
１と第２の部材を支持具内に配置する工程、 上記フランジを超音波溶接装置の金床とソノトロードと
の間に締め付ける工程、及び振動エネルギーを上記フラ
ンジに導入して上記複数部材のフランジの間に溶接部を
形成するために、上記ソノトロードが振動するように、
トランスデューサーを作動させる工程、 を有する方法。 - 【請求項２２】 複数の材料層をソノトロードと金床と
の間に、該複数の材料層の第１外側材料層が該ソノトロ
ードに隣接するようにして締め付ける工程、 少なくとも上記第１外側材料層と該第１外側材料層に隣
接する内側材料層との間に溶接部を形成する工程、 上記複数の材料層をソノトロードと金床との間に、該複
数の材料層の第２外側材料層が該ソノトロードに隣接す
るようにして締め付ける工程、及び少なくとも上記第２
外側材料層と該第２外側材料層に隣接する内側材料層と
の間に溶接部を形成する工程、 を有する、複数の材料層を接合する方法。 - 【請求項２３】 上記第１外側材料層と該第１外側材料
層に隣接する内側材料層との間に溶接部が形成された後
に、上記ソノトロードと上記金床を上記複数の材料層か
ら解放する工程、及び上記複数の材料層をソノトロード
と金床との間に該複数の材料層の第２外側材料層が該ソ
ノトロードに隣接するようにして締め付ける工程の前
に、上記ソノトロードと上記複数の材料層とのうちの少
なくとも一方を回転させる工程、 を含む請求項２２記載の複数の材料層を接合する方法。 - 【請求項２４】 上記複数の材料層をソノトロードと金
床との間に該複数の材料層の第１外側材料層が該ソノト
ロードに隣接するようにして締め付ける工程を実行する
ために、第１超音波溶接装置を使用する工程、及び上記
複数の材料層をソノトロードと金床との間に該複数の材
料層の第２外側材料層が該ソノトロードに隣接するよう
にして締め付ける工程を実行するために、第２超音波溶
接装置を使用する工程、 を含む請求項２２記載の複数の材料層を接合する方法。 - 【請求項２５】 上記複数の材料層を第１超音波溶接装
置と第２超音波溶接装置との間に締め付ける工程、 少なくとも上記第１外側材料層と該第１外側材料層に隣
接する内側材料層との間に溶接部を形成するために、上
記第２超音波溶接装置のソノトロードを静止させた状態
で上記第１超音波溶接装置のソノトロードを振動させる
工程、及び少なくとも上記第２外側材料層と該第２外側
材料層に隣接する内側材料層との間に溶接部を形成する
ために、上記第１超音波溶接装置のソノトロードを静止
させた状態で上記第２超音波溶接装置のソノトロードを
振動させる工程、 を有する請求項２２記載の複数の材料層を接合する方
法。 - 【請求項２６】 少なくとも上記第１外側材料層と該第
１外側材料層に隣接する内側材料層との間に溶接部を形
成する工程の後に、上記第１超音波溶接装置と上記第２
超音波溶接装置を上記複数の材料層から解放する工程、 上記第１超音波溶接装置と上記第２超音波溶接装置を上
記複数の材料層上に再配置する工程、及び少なくとも上
記第２外側材料層と該第２外側材料層に隣接する内側材
料層との間に溶接部を形成するために上記第２超音波溶
接装置のソノトロードを振動させる工程の前に、上記複
数の材料層を上記第１超音波装置と上記第２超音波装置
との間に締め付ける工程、 を含む請求項２５記載の複数の材料層を接合する方法。 - 【請求項２７】 少なくとも一つの内側材料層と、該内
側材料層を囲む２つの外側材料層とを有する、少なくと
も３つの材料層を提供する工程、 上記一方の外側材料層から上記少なくとも一つの内側材
料層へ内側に延びる溶接部を形成するために、超音波溶
接装置を用いる工程、及び上記他方の外側材料層から上
記少なくとも一つの内側材料層へ内側に延びる溶接部を
形成するために、超音波溶接装置を用いる工程、 を有する、複数の材料層を接合する方法。 - 【請求項２８】 それぞれの溶接部が反対側の外側材料
層へ延びるように、上記少なくとも一つの内側材料層と
上記それぞれの外側材料層との間に溶接部を形成する工
程を含む、請求項２７記載の複数の材料層を接合する方
法。 - 【請求項２９】 上記外側材料層から内側へ延びる溶接
部は、反対側の外側材料層からの溶接部とオーバラップ
する深さとなるように形成する、請求項２７記載の複数
の材料層を接合する方法。 - 【請求項３０】 互いに反対側の外側材料層から内側に
延びる溶接部は、互いにオーバラップしないように形成
する、請求項２７記載の複数の材料層を接合する方法。 - 【請求項３１】上記外側材料層の各々から互いに交差し
て内側に延びる溶接部を形成する、請求項２７記載の複
数の材料層を接合する方法。 - 【請求項３２】 上記外側材料層の各々から内側に延び
る溶接部を同時に形成する、請求項２７記載の複数の材
料層を接合する方法。 - 【請求項３３】 上記外側材料層の各々から内側に延び
る溶接部を交互に形成する、請求項２７記載の複数の材
料層。
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