JP2008213430A - Ultrasonic welder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波振動によって発生した摩擦熱を利用してワークと被溶着物とを溶着する超音波溶着機に係り、特にハンディータイプの超音波溶着機においてワークとホーンが滑ることなく作業が行えるようにした超音波溶着機に関する。 The present invention relates to an ultrasonic welding machine that welds a workpiece and an object to be welded using frictional heat generated by ultrasonic vibration, and in particular, in a handy type ultrasonic welding machine, the work and the horn can be operated without slipping. The present invention relates to an ultrasonic welding machine that can be used.
ハンディータイプの超音波溶着機を使用して超音波溶着作業を行う場合には、ホーンがワークに対して滑ってしまうという問題があった。そこで、下記の特許文献1や図8に示すような昇降式の固定治具101が使用されていた。この昇降式の固定治具101は、基台103と、基台103から垂直に立ち上げられている支柱105と、超音波溶着機107を上記支柱105に沿って昇降移動させるための昇降機構109とを備えている。このような構成であれば、ホーン111のワークに対する位置を決めることが可能となり、ホーン111のワークに対する滑りを防止することができ、作業の熟練を要することなく、誰でも簡単に確実な超音波溶着作業が実行できるようになる。
When performing ultrasonic welding using a handy type ultrasonic welding machine, there is a problem that the horn slides on the workpiece. Therefore, an elevating
又、上記のような構成の固定治具101を使用しない場合には、ホーン111の先端部113の先端面115に工夫を施すようにしていた。例えば、ワークの接合部がカシメ溶着用のボスのように突起した形状であれば、ホーン111の先端部113の端面115に凹みを設けたり、或いはワークの接合部が平面形状であれば、図9に示すように、超音波溶着機107のホーン111における先端部113の端面115に対して滑り止め用のローレット加工などを施すようにしていた。このように構成すればホーン111のワークに対する滑りを防止することができる。
Further, when the
上記従来の構成によると次のような問題があった。即ち、昇降式の固定治具101を使用する場合には、ホーン111をワークに対して位置決めすることはできるものの、昇降式の固定治具101は高額であり、工場等において超音波溶着作業を行っているすべての作業者に対して昇降式の固定治具101を揃えるとなると、そのための設備コストは多額に及んでしまう。
又、ワークの接合部の形状や大きさに合わせて、いちいちホーン111における先端部113の端面115の形状を変えることは極めて煩雑であるし、上記凹み加工やローレット加工を頻繁に行うことになると、その加工コストも相当な額になる。又、上記凹みやローレット加工は使用に伴って当然摩耗するため、そのための修理やホーン111の交換に要する消耗品コストも当然必要になってくる。
The conventional configuration has the following problems. That is, when using the
In addition, it is extremely complicated to change the shape of the
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、ワークと被溶着物のセット位置やセット角度を作業がやり易いように自由に変更でき、種々の大きさや形状のワークと被溶着物及びワークの接合部に対して適用でき、ワークとホーンの滑りが生じない構造が簡単で安価な超音波溶着機を提供することにある。 The present invention has been made on the basis of the above points. The object of the present invention is to freely change the set position and set angle of the workpiece and the welded object so that the work can be easily performed. An object of the present invention is to provide an ultrasonic welding machine that can be applied to a workpiece, a workpiece to be welded, and a workpiece joint, and has a simple and inexpensive structure in which the workpiece and the horn do not slip.
上記目的を達成するべく本願発明の請求項1による超音波溶着機は、超音波振動を発生させる超音波発振器と、上記超音波発振器から発生した超音波振動を増幅させるホーンと、上記ホーンの先端部の取り付けられるワークに対するホーンの位置を決める位置決め部材と、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項2による超音波溶着機は、請求項1記載の超音波溶着機において、上記位置決め部材はワークの融点では溶けない耐熱性を有する筒状のゴム状弾性体によって形成されていることを特徴とするものである。
又、請求項3による超音波溶着機は、請求項2記載の超音波溶着機において、 上記ゴム状弾性体はシリコーンチューブであることを特徴とするものである。
又、請求項4による超音波溶着機は、請求項2又は請求項3記載の超音波溶着機において、上記ゴム状弾性体の内径はゴム状弾性体の自重によって上記ホーンの先端部からゴム状弾性体が外れることがなく、且つホーンの先端部との過剰な密着によって超音波振動による摩擦熱が高まってゴム状弾性体が損傷を受けることがない大きさに設定されていることを特徴とするものである。
又、請求項5による超音波溶着機は、請求項2〜請求項4の何れかに記載の超音波溶着機において、上記ゴム状弾性体の長さは上記ホーンの先端部の長さより長く、溶着後のワークの接合部の高さを考慮した長さに設定されていることを特徴とするものである。
又、請求項6による超音波溶着機は、超音波振動を発生させる超音波発振器と、発生した超音波振動を増幅させるホーンと、上記ホーンの外周側に取り付けられる位置決め手段と、を具備し、上記位置決め手段は上記ホーンの外周部に取り付けられるフロントケースと、上記フロントケース内を摺動するスライドケースと、上記フロントケース内に縮設され、上記スライドケースを突出方向に付勢する付勢手段とを具備しており、上記スライドケースは上部に上記ホーンの先端部の端面に当接するフランジ部を有し、下部に直接、ワークの接合部に作用して位置決め作用をするスリーブを有しており、上記ホーンが超音波振動して上記ワークが溶け込むことと連動して、上記スライドケースの先端部は上記付勢手段の付勢力に抗して上記フロントケース内部に収容されていくように構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項7による超音波溶着機は、請求項6記載の超音波溶着機において、上記スライドケースの先端部内周面は先端に向かって徐々に拡大されるようにテーパ状に形成されていることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, an ultrasonic welding machine according to
The ultrasonic welding machine according to
An ultrasonic welding machine according to
The ultrasonic welder according to claim 4 is the ultrasonic welder according to
The ultrasonic welder according to
An ultrasonic welder according to claim 6 comprises an ultrasonic oscillator that generates ultrasonic vibrations, a horn that amplifies the generated ultrasonic vibrations, and positioning means that is attached to the outer peripheral side of the horn. The positioning means includes a front case attached to the outer periphery of the horn, a slide case that slides in the front case, and a biasing means that is contracted in the front case and biases the slide case in the protruding direction. The slide case has a flange portion that contacts the end surface of the tip portion of the horn at the upper portion, and a sleeve that acts directly on the joint portion of the workpiece to perform a positioning operation at the lower portion. The tip of the slide case moves against the urging force of the urging means in conjunction with the sonic vibration of the horn and the workpiece melting. And it is characterized in that it is configured to gradually housed inside Tokesu.
The ultrasonic welding machine according to
以上詳述したように本発明による超音波溶着機によると、ホーンとワークの滑りを確実に防止して超音波溶着作業の作業性を向上させることができ、又、超音波溶着の精度を高めることができる。
又、位置決め部材はワークの融点では溶けない耐熱性を有する筒状のゴム状弾性体によって形成した場合には、極めて簡単な構成で位置決め部材を構成でき、筒状のゴム状弾性体の先端部によってワークの接合部が突起形状のものであればその内壁面によって保持され、ワークの接合部が平面形状のものであれば、ゴム状弾性体の有する摩擦抵抗によって左右及び前後方向のホーンの位置ずれが防止される。又、ゴム状弾性体の有する耐熱性によってワークの接合部が溶融してもゴム状弾性体の熱変形等は生じない。
又、ゴム状弾性体としてシリコーンチューブを使用した場合には上記耐熱性に加えて、適度な硬さと弾性力が得られるため、超音波溶着によってワークの接合部が溶けて形状を変化させても、シリコーンチューブの弾性変形によって上記ワークの接合部の形状変化に対応でき、シリコーンチューブの剛性によって超音波溶着機のホーンを安定した状態で支持することが可能になる。
又、ゴム状弾性体の内径をゴム状弾性体の自重によってホーンの先端部からゴム状弾性体が外れることがなく、且つホーンの先端部との過剰な密着によって超音波振動による摩擦熱が高まってゴム状弾性体が損傷を受けることがない大きさに設定した場合には、超音波溶着機の作業性を損なうことなく、ゴム状弾性体の寿命を延ばすことができる。
又、ゴム状弾性体の長さをホーンの先端部の長さより長く、溶着後のワークの接合部の高さを考慮した長さに設定した場合には、ワークの接合部に対して最初に作用するのはゴム状弾性体であり、ゴム状弾性体の有する弾性力によって衝突時の衝撃が緩和される他、溶着後も引き続き、ワークの接合部に対するゴム状弾性体の係止状態が維持される。
又、上記位置決め手段は上記ホーンの外周部に取り付けられるフロントケースと、上記フロントケース内を摺動するスライドケースと、上記フロントケース内に縮設され、上記スライドケースを突出方向に付勢する付勢手段とを具備しており、上記スライドケースは上部に上記ホーンの先端部の端面に当接するフランジ部を有し、下部に直接、ワークの接合部に作用して位置決め作用をするスリーブを有しており、上記ホーンが超音波振動して上記ワークが溶け込むことと連動して、上記スライドケースの先端部は上記付勢手段の付勢力に抗して上記フロントケース内部に収容されていくように構成されているので、例えば、ボスの溶接作業に適している。
又、上記スライドケースの先端部内周面をは先端に向かって徐々に拡大されるようにテーパ状に形成した場合には、溶融したワークの一部が広がり易いという利点がある。
As described above in detail, according to the ultrasonic welding machine of the present invention, it is possible to improve the workability of the ultrasonic welding work by reliably preventing the horn and the workpiece from slipping, and to improve the accuracy of the ultrasonic welding. be able to.
In addition, when the positioning member is formed of a cylindrical rubber-like elastic body having heat resistance that does not melt at the melting point of the workpiece, the positioning member can be configured with a very simple configuration, and the tip of the cylindrical rubber-like elastic body If the workpiece joint has a projection shape, it is held by its inner wall surface. If the workpiece joint has a planar shape, the position of the horn in the left and right and front and rear directions is determined by the frictional resistance of the rubber-like elastic body. Misalignment is prevented. Further, due to the heat resistance of the rubber-like elastic body, the rubber-like elastic body does not undergo thermal deformation or the like even if the joint portion of the workpiece is melted.
Also, when a silicone tube is used as the rubbery elastic body, in addition to the above heat resistance, moderate hardness and elastic force can be obtained, so even if the joint part of the workpiece is melted by ultrasonic welding and the shape is changed. The shape of the joint portion of the workpiece can be accommodated by elastic deformation of the silicone tube, and the horn of the ultrasonic welder can be stably supported by the rigidity of the silicone tube.
In addition, the rubber-like elastic body has an inner diameter that prevents the rubber-like elastic body from coming off the tip of the horn due to its own weight, and frictional heat due to ultrasonic vibration increases due to excessive contact with the tip of the horn. When the size is set such that the rubber-like elastic body is not damaged, the life of the rubber-like elastic body can be extended without impairing the workability of the ultrasonic welding machine.
Also, if the length of the rubber-like elastic body is longer than the length of the tip of the horn and is set in consideration of the height of the workpiece joint after welding, The rubber-like elastic body acts on the rubber-like elastic body. The elastic force of the rubber-like elastic body alleviates the impact at the time of collision, and the state of the rubber-like elastic body locked to the workpiece joint is maintained after welding. Is done.
The positioning means includes a front case attached to the outer periphery of the horn, a slide case that slides within the front case, and a contraction member that is contracted within the front case and biases the slide case in the protruding direction. The slide case has a flange portion that comes into contact with the end face of the tip of the horn at the top, and a sleeve that acts directly on the joint portion of the workpiece to perform positioning. The tip of the slide case is accommodated inside the front case against the biasing force of the biasing means in conjunction with the sonic vibration of the horn and the melting of the workpiece. For example, it is suitable for boss welding work.
Further, when the inner peripheral surface of the tip end portion of the slide case is formed in a tapered shape so as to be gradually enlarged toward the tip end, there is an advantage that a part of the melted workpiece is easily spread.
以下、図1乃至図3に示す本発明の超音波溶着機の第1の実施の形態と、図4及び図5に示す本発明の超音波溶着機の第2の実施の形態と、図6に示す本発明の超音波溶着機の第3の実施の形態と、図7に示す本発明の超音波溶着機の第4の実施の形態を例にとって、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
(1)第1の実施の形態(図1〜図3参照)
図1は第1の実施の形態に係る超音波溶着機を一部分解して示す側面図、図2は同上の使用状態を示す側面図である。図3は超音波溶着前のワークと被溶着物を示す側面図(a)と、超音波溶着後のワークと被溶着物を示す側面図(b)である。
Hereinafter, the first embodiment of the ultrasonic welder of the present invention shown in FIGS. 1 to 3, the second embodiment of the ultrasonic welder of the present invention shown in FIGS. 4 and 5, and FIG. The third embodiment of the ultrasonic welder of the present invention shown in FIG. 4 and the fourth embodiment of the ultrasonic welder of the present invention shown in FIG. Will be explained.
(1) 1st Embodiment (refer FIGS. 1-3)
FIG. 1 is a partially exploded side view showing the ultrasonic welding machine according to the first embodiment, and FIG. 2 is a side view showing a use state of the above. FIG. 3 is a side view (a) showing the workpiece and the workpiece to be welded before ultrasonic welding, and a side view (b) showing the workpiece and the workpiece to be welded after ultrasonic welding.
本実施の形態では図3(a)に示すように接合部1に突起形状のボス3が形成されている合成樹脂製のワークWと、穴5が形成されている被溶着物Aとを超音波溶着し、図3(b)に示すようなカシメ溶着を行う場合に使用できる超音波溶着機11を示している。
尚、図3(a)中、φBは超音波溶着前のボス3の直径、LBは被溶着物Aの表面から突出している超音波溶着前のボス3の出しろ高さである。又、図3中、φBWは超音波溶着後のボス3の溶着痕の直径、LBWは被溶着物Aの表面から突出している超音波溶着後のボス3の溶着痕の出しろ高さである。
この超音波溶着機11は手で持って超音波溶着作業を行うことができるハンドピースタイプの超音波溶着機である、そして超音波溶着機11は超音波振動を発生させる超音波発振器13と、発生した超音波振動を増幅させるホーン15と、ホーン15の先端部17に取り付けられる位置決め部材19とを基本的に備えることによって構成されている。
又、上記超音波発振器13と、超音波発振器13を駆動するための図示しない駆動装置や電気配線等がケース21内に収容されており、ケース21の表面には超音波発振器13の起動と停止を切り替える切替えスイッチ23が設けられている。
In this embodiment, as shown in FIG. 3 (a), the workpiece W made of synthetic resin in which the projection-
In FIG. 3 (a), φ B is the diameter of the
This
The
尚、超音波発振器13とホーン15の構成については既存のハンドピースタイプの超音波溶着機における超音波発振器とホーンの構成と同様であるので詳細な説明は省略する。
ホーン15の外形形状は図1に示すように基部25が太く、先端部17が細い径違い丸棒状の形状を有している。又、上記基部25と先端部17との間には逆円錐台形状のテーパ部27が形成されている。
尚、先端部17の直径をφH、長さをLHとする。
The configurations of the
As shown in FIG. 1, the outer shape of the
The diameter of the
位置決め部材19はワークWの融点では溶けない耐熱性と、適度な硬さと、上記ワークWの接合部1の形状変化に対応できる弾力性とを有し、ワークWの表面7に当接した時に滑りが生じない程度の摩擦力を発揮し得る筒状のゴム状弾性体29によって形成されている。
尚、ゴム状弾性体29としてはシリコーンチューブが一例として使用でき、ゴム状弾性体29のチューブ内径をφT、チューブ長さをLTとすると、上記ホーン15の先端部17の直径φHと長さLHとの間に以下のような関係が好適な条件として導き出される。
The positioning
As the rubber-like
まず、ゴム状弾性体29のチューブ内径φTはゴム状弾性体29の自重でホーン15の先端部17からゴム状弾性体29が外れてしまわない程度の大きさに設定されている。又、ホーン15の先端部17の直径φHとゴム状弾性体29のチューブ内径φTとの間にはφHがφTに比べて大きくなり過ぎないよう、好ましくはφT=φH±0.5mmの範囲内に収まるように設定されている。因みにこのように設定することによってゴム状弾性体29がホーン15の先端部17に過剰に密着することによって生ずる超音波振動による摩擦熱が低くなり、当該摩擦熱が大きい場合に発生するゴム状弾性体29の熱変形や焼け等の損傷が未然に防止される。
First, Bore phi T of the rubber-like
又、ゴム状弾性体29のチューブ内径φTはボス3の直径φBより大きい方が好ましいが、大き過ぎるとホーン15の振れが生ずるため、ゴム状弾性体29のチューブ内径φTは超音波溶着後のボス3の溶着痕の直径φBW程度に設定する。
又、ゴム状弾性体29のチューブ長さLTはホーン15の先端部17の長さLHより長くなるように設定する。具体的にはゴム状弾性体29のチューブ長さLTはホーン15の先端部17の長さLHに超音波溶着後のボス3の溶着痕の出しろ高さLBWを加えた長さに設定することが好ましい。因みにこのような長さに設定することによって超音波溶着後もゴム状弾性体29とボス3との係止状態が維持されるから、ゴム状弾性体29がボス3から外れてしまう事態が防止される。
Although Bore phi T of the rubber-like
Also, tube length L T of the rubber-like
そしてこのような構成の超音波溶着機11を使用して図3に示すようなボス3を有するワークWと穴5を有する被溶着物Aを超音波溶着する場合には、以下のような作業手順で超音波溶着を実行する。まず、図3(a)に示すようにワークWの接合部1に形成されているボス3を被溶着物Aの穴5に挿し込んだ状態にする。
一方、ホーン15の先端部17には図2に示すようにゴム状弾性体29を外側から嵌め込んでおき、ホーン15の先端部17の端面31から下方に突出しているゴム状弾性体29の内方空間33をボス3を係止する係止凹部として利用し、図2に示すように超音波溶着機11をセットする。
When the workpiece W having the
On the other hand, a rubber-like
この状態で切替えスイッチ23を押すと、超音波発振器13から超音波振動が発せられ、ホーン15によって増幅された超音波振動がボス3に伝わって摩擦熱を発生させ、ボス3を溶融させる。そしてその状態でボス3を硬化させれば図3(b)に示すようなボス3の溶着痕が形成され、ワークWと被溶着物Aのカシメ溶着加工が完了する。
このような構成の超音波溶着機11によると、極めて簡単な構成で位置決め部材19を構成でき、筒状のゴム状弾性体29の先端部の内方空間33内にボス3を収容するだけで当該ボス3を保持することができる。又、ゴム状弾性体29の内方空間33とボス3との係止状態は超音波溶着開始前のセット時から超音波溶着完了時までの間、持続されるから作業中のワークWとホーン15間の位置ずれは生じない。
When the
According to the
又、ゴム状弾性体29の有する耐熱性によってワークWの接合部1が溶融してもゴム状弾性体29の熱変形等は生じない。またゴム状弾性体29としてシリコーンチューブを使用したことにより、適度な硬さと弾性力が得られるため、ワークWの接合部1の溶着後の形状変化にも対応でき、ホーン15の作業中の姿勢の安定性も保たれる。
そして作業性が良く、種々の大きさや形状のワークW、被溶着物A及びワークWの接合部1に対して適用することができ、しかも構造が簡単で安価な超音波溶着機11を提供することが可能になる。
Further, due to the heat resistance of the rubber-like
An
(2)第2の実施の形態(図4、図5参照)
図4は第2の実施の形態に係る超音波溶着機の使用状態を示す側面図、図5は埋込み溶着に使用されるインサートねじを示す側面図である。
本実施の形態では図5に示すようなインサートねじ35を被溶着物Aとし、当該インサートねじ35を合成樹脂製のワークWの表面7に埋込み溶着し、ワークWの表面7にねじ穴を形成する場合に使用できる超音波溶着機11を示している。
尚、図5中、φIはインサートねじ35の外径、LIはインサートねじ35の長さである。
又、超音波溶着機11の基本的構成については上記第1の実施の形態と同様であるので、ここではその説明は省略し、第1の実施の形態と相違する構成を中心に説明する。
(2) Second embodiment (see FIGS. 4 and 5)
FIG. 4 is a side view showing a use state of the ultrasonic welding machine according to the second embodiment, and FIG. 5 is a side view showing an insert screw used for embedded welding.
In the present embodiment, an
In FIG. 5, φ I is the outer diameter of the
Since the basic configuration of the
まず、ゴム状弾性体29のチューブ内径φTは上記第1の実施の形態と同様、ゴム状弾性体29の自重でホーン15の先端部17からゴム状弾性体29が外れてしまわない程度の大きさに設定されている。又、ホーン15の先端部17の直径φHとゴム状弾性体29のチューブ内径φTとの間にはφHがφTに比べて大きくなり過ぎないよう、好ましくはφT=φH±0.5mmの範囲内に収まるように設定されている。
又、ゴム状弾性体29のチューブ内径φTはインサートねじ35の外径φIと同等か大きい方が好ましいが、大き過ぎるとホーン15内でインサートねじ35が動いてしまうため、φTとφIとの間に例えばφI+2mm程度≧φT≧φIの関係が成立するように設定する。
First, Bore phi T of the rubber-like
Further, since the tube inside diameter phi T of the rubber-like
又、ゴム状弾性体29のチューブ長さLTは上記第1の実施の形態と同様、ホーン15の先端部17の長さLHより長くなるように設定する。具体的にはゴム状弾性体29のチューブ長さLTはホーン15の先端部17の長さLHにインサートねじ35の長さLIを加えた長さに設定することが好ましい。因みにこのような長さに設定することによってゴム状弾性体29とインサートねじ35との係止状態が作業中維持されるから、ゴム状弾性体29からインサートねじ35が外れてしまう事態が防止される。
又、シリコーンチューブの有する弾性力によってインサートねじ35がワークWの表面7に埋め込まれる時にゴム状弾性体29は縮むため、インサートねじ35の円滑な埋め込みが実行される。
Also, tube length L T of the rubber-like
Further, since the rubber-like
そしてこのような構成の超音波溶着機11を使用して図4に示すようにワークWの表面7にインサートねじ35を超音波溶着する場合には、以下のような作業手順で超音波溶着を実行する。まず、図4に示すようにゴム状弾性体29をホーン15の先端部17に装着し、ゴム状弾性体29の内方空間33内にインサートねじ35を入れ、インサートねじ35を埋込み溶着するワークWの表面7の所定の部位にインサートねじ35を位置させる。
この状態で切替えスイッチ23を押すと、超音波発振器13から超音波振動が発せられ、ホーン15によって増幅された超音波振動がワークWの接合部1となる表面7に伝わって摩擦熱を発生させ、当該部位を溶融させる。そしてワークWの溶融に伴ってインサートねじ35がワークW内に没入するようになり、その状態でワークWを硬化させればワークW内へのインサートねじ35の埋込み溶着加工が完了する。
Then, when the
When the
このような構成の超音波溶着機11によると、極めて簡単な構成で位置決め部材19を構成でき、筒状のゴム状弾性体29の先端部の内方空間33内にインサートねじ35を収容するだけで当該インサートねじ35を保持することができる。又、ゴム状弾性体29の内方空間33とインサートねじ35との係止状態は超音波溶着開始前のセット時から超音波溶着完了時までの間、持続され、尚且つ、ゴム状弾性体29の有する摩擦抵抗によって左右及び前後方向のホーン15とインサートねじ35の位置ずれが防止され、従来インサートねじ35を固定するためにワークWの表面7に設けていた下穴を省略することが可能になる。
According to the
又、ゴム状弾性体29の有する耐熱性によってワークWの接合部1が溶融してもゴム状弾性体29の熱変形等は生じない。またゴム状弾性体29としてシリコーンチューブを使用したことにより、適度な硬さと弾性力が得られるため、ワークWの接合部1の溶着後の形状変化にも対応でき、ホーン15の作業中の姿勢の安定性も保たれる。
そして作業性が良く、種々の大きさや形状のワークW、被溶着物A及びワークWの接合部1に対して適用することができ、しかも構造が簡単で安価な超音波溶着機11を提供することが可能になる。
Further, due to the heat resistance of the rubber-like
An
(3)第3の実施の形態(図6参照)
図6は第3の実施の形態に係る超音波溶着機の使用状態を示す側面図である。
本実施の形態では図6に示すように表面7に接合部1となる突起37を備える合成樹脂製のワークWに、合成樹脂製の被溶着物Aを直接溶着する場合に使用できる超音波溶着機11を示している。
尚、超音波溶着機11の基本的構成については上記第1及び第2の実施の形態と同様であるので、ここではその説明は省略し、第1及び第2の実施の形態と相違する構成を中心に説明する。
(3) Third embodiment (see FIG. 6)
FIG. 6 is a side view showing a usage state of the ultrasonic welder according to the third embodiment.
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, ultrasonic welding that can be used when a synthetic resin workpiece W is directly welded to a synthetic resin workpiece W provided with a
Since the basic configuration of the
まず、ゴム状弾性体29のチューブ内径φTは上記第1及び第2の実施の形態と同様、ゴム状弾性体29の自重でホーン15の先端部17からゴム状弾性体29が外れてしまわない程度の大きさに設定されている。又、ホーン15の先端部17の直径φHとゴム状弾性体29のチューブ内径φTとの間にはφHがφTに比べて大きくなり過ぎないよう、好ましくはφT=φH±0.5mmの範囲内に収まるように設定されている。
又、ゴム状弾性体29のチューブ長さLTは上記第1及び第2の実施の形態と同様、ホーン15の先端部17の長さLHより長くなるように設定する。具体的にはゴム状弾性体29のチューブ長さLTはホーン15の先端部17の長さLHより長く、ホーン15の先端部17の長さLHに約1mm程度加えた長さと同じ長さか、LHより短くならない範囲で、それより短い長さに設定する。因みにこのような長さにすればゴム状弾性体29の弾性作用範囲内でホーン15の先端部17の端面31が被溶着物Aの表面に当接することができるようになる。
First, Bore phi T of the rubber-like
Also, tube length L T of the rubber-like
そしてこのような構成の超音波溶着機11を使用して図6に示すようにワークWの表面7に被溶着物Aを直接溶着する場合には、以下のような作業手順で超音波溶着を実行する。まず、図6に示すようにワークWと被溶着物Aを接合する所定の量だけ重ね合わせておく。次にゴム状弾性体29をホーン15の先端部17に装着し、直接溶着する被溶着物Aの表面の所定の部位に超音波溶着機11を位置させる。
この状態で切替えスイッチ23を押すと、超音波発振器13から超音波振動が発せられ、ホーン15によって増幅されて被溶着物Aの表面に伝達される。被溶着物Aの表面に伝達された超音波振動は被溶着物A及びその下方のワークWの突起37に摩擦熱を発生させ、これらの部位を溶融させる。そしてその状態でワークW及び被溶着物Aを硬化させればワークWと被溶着物Aとの直接溶着加工が完了する。
When the welding object A is directly welded to the
When the
このような構成の超音波溶着機11によると、極めて簡単な構成で位置決め部材19を構成でき、ゴム状弾性体29の有する摩擦抵抗によって左右及び前後方向のホーン15の位置ずれが防止される。
又、ゴム状弾性体29の有する耐熱性によってワークWの接合部1が溶融してもゴム状弾性体29の熱変形等は生じない。またゴム状弾性体29としてシリコーンチューブを使用したことにより、適度な硬さと弾性力が得られるため、ワークWの接合部1の溶着後の形状変化にも対応でき、ホーン15の作業中の姿勢の安定性も保たれる。
そして作業性が良く、種々の大きさや形状のワークW、被溶着物A及びワークWの接合部1に対して適用することができ、しかも構造が簡単で安価な超音波溶着機11を提供することが可能になる。
According to the
Further, due to the heat resistance of the rubber-like
An
(4)第4の実施の形態(図7参照)
図7は第4の実施の形態に係る超音波溶着機の使用状態を示す側面図である。図7に示す本実施の形態では接合部1に突起形状のボス3が形成されている合成樹脂製のワークWと、穴5が形成されている被溶着物Aとをカシメ溶着する場合に使用できる超音波溶着機41を示している。
超音波溶着機41の基本的構成については上記第1〜第3の実施の形態と同様であるので、ここではその説明は省略し、第1〜第3の実施の形態と相違する構成を中心に説明する。
(4) Fourth embodiment (see FIG. 7)
FIG. 7 is a side view showing a usage state of the ultrasonic welder according to the fourth embodiment. In the present embodiment shown in FIG. 7, it is used when caulking and welding a synthetic resin workpiece W having a projection-shaped
Since the basic configuration of the
本実施の形態では位置決め部材19の構成が上記第1〜第3の実施の形態と相違している。即ち、本実施の形態では位置決め部材19はホーン15の外周部に取り付けられるフロントケース43と、該フロントケース43内を摺動するスライドケース45と、上記フロントケース43内に縮設され、上記スライドケース45を突出方向(図7中、下方)に付勢する付勢手段としての圧縮コイルばね47とを具備することによって構成されている。
フロントケース43はケース21の下方、そしてホーン15の基部25の外周部に固定状態で取り付けられる上下両面が開放された円筒状の部材である。又、フロントケース43の下部の空間は上記圧縮コイルばね47と上記スライドケース45との収容スペース49になっており、該収容スペース49の上部には上記圧縮コイルばね47の上端面に当接するよう内側にリンク状に張り出したばね係止部51が設けられている。一方、上記収容スペース49の下部にはスライドケース45の次に述べる上部のフランジ部53の下面に当接するよう内側にリング状に張り出したフランジ係止部55が設けられている。
In the present embodiment, the configuration of the positioning
The
上記スライドケース45の先端内周部は先端に向かって徐々に拡大されるようなテーパ部45aとなっている。このようなテーパ部45aを設けることにより、ホーン15によって増幅した超音波振動によって溶融したワークWの一部が広がり易い構成になっている。そして、ワークWの接合部1の溶け込み高さに作用して上記スライドケース45がフロントケース43の内部へ収容されていることになる。
又、上記フランジ部53の外径は上記フロントケース43の内周面にフランジ部53の外周面が摺接するようにフロントケース43の内径より幾分小さめに形成されている。
又、スライドケース45の内径は第1の実施の形態で示したゴム状弾性体とホーンとの関係で同等条件となっている。
The inner peripheral portion of the tip of the
Further, the outer diameter of the
Further, the inner diameter of the
そしてこのような構成の超音波溶着機11を使用して図7に示すようなボス3を有するワークWと穴5を有する被溶着物Aを超音波溶着する場合には以下のような作用手順で超音波溶着を実行する。まず、図7に示すようにワークWの接合部1に形成されているボス3を被溶着物Aの穴5に挿し込んだ状態にする。
次にスライドケース45を図7に示すようにボス3に被せるようにして超音波溶着機11をセットする。
When ultrasonic welding is performed on the workpiece W having the
Next, the
この状態でケース21を持って超音波溶着機41を下方に押し込みながら切替えスイッチ23を押すと、超音波発振器13から超音波振動が発せられ、ホーン15によって増幅された超音波振動がスライドケース45を介してボス3に伝達される。
又、ボス3に伝達された超音波振動によってボス3には摩擦熱が発生してボス3を溶融させる。溶融と共に変化するボスの高さと連動してスライドケース45は収縮する。そしてその状態でボス3を硬化させればワークWと被溶着物Aのカシメ溶着加工が完了する。
In this state, when the
The ultrasonic vibration transmitted to the
このような構成の超音波溶着機41によると、ホーン15の先端部17の端面31の露出が防止されるからホーン15の先端部17の端面31に傷を付けたり、汚れを付着させることがなく、ホーン15の損傷を防止することができる。又、上記圧縮コイルばね47の有する弾性力によってセット時に生ずるスライドケース45と被溶着物Aとの間の衝突時の衝撃も緩和される。
又、上記第1〜第4の実施の形態に共通する作用、効果としてホーン15の先端部17の端面31にローレット加工等の滑り止め加工を施さなくてもよいから、当該加工に要する労力やコストが削減でき、超音波溶着によってできた溶着痕にローレット加工等の凹凸模様が付くこともない。
According to the
Moreover, since it is not necessary to perform anti-slip processing such as knurling on the
尚、本発明は上述した第1〜第4の実施の形態に限定されるものではない。例えばホーン15の形状は径違いの丸棒形状に限らず、径違いの角棒形状であってもよく、これに対応してゴム状弾性体29やフロントケース43等の形状を円筒形状から角筒形状に変更することが可能である。
又、上記第4の実施の形態で設けた圧縮コイルばね47は省略することが可能であり、圧縮コイルばね47に代えてエアダンパ等、他の付勢手段を採用することも可能である。
In addition, this invention is not limited to the 1st-4th embodiment mentioned above. For example, the shape of the
Further, the
本発明は、超音波振動によって発生した摩擦熱を利用してワークと被溶着物とを溶着する超音波溶着機の製造、使用分野等で利用でき、特にハンディータイプの超音波溶着機においてワークとホーンが滑ることなく超音波溶着作業を行いたい場合に利用可能性を有する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the manufacture of ultrasonic welders that use a frictional heat generated by ultrasonic vibration to weld a workpiece and an object to be welded, in the field of use, and the like, particularly in a handy type ultrasonic welder. It has applicability when it is desired to perform ultrasonic welding without slipping the horn.
1 接合部
3 ボス
5 穴
7 表面
11 超音波溶着機
13 超音波発振器
15 ホーン
17 先端部
19 位置決め部材
21 ケース
23 発振スイッチ
25 基部
27 テーパ部
29 ゴム状弾性体
31 端面
33 内方空間
35 インサートねじ
37 突起
41 超音波溶着機
43 フロントケース
45 スライドケース
47 圧縮コイルばね(付勢手段)
49 収容スペース
51 ばね係止部
53 フランジ部
55 フランジ係止部
W ワーク
A 被溶着物
φH ホーン先端部の直径
LH ホーン先端部の長さ
φT チューブ内径
LT チューブ長さ
φB ボスの直径
LB ボスの出しろ高さ
φBW 溶着痕の直径
LBW 溶着痕の出しろ高さ
φI インサートねじの外径
LI インサートねじの長さ
1
13
49
W Workpiece A Welded object φ H Horn tip diameter L H Horn tip length φ T tube inner diameter L T tube length φ B boss diameter L B boss outlet height φ BW welding trace diameter L BW welding mark out height φ I insert screw outer diameter L I insert screw length
Claims (7)
上記位置決め部材はワークの融点では溶けない耐熱性を有する筒状のゴム状弾性体によって形成されていることを特徴とする超音波溶着機。 In the ultrasonic welding machine according to claim 1,
The ultrasonic welding machine, wherein the positioning member is formed of a cylindrical rubber-like elastic body having heat resistance that does not melt at the melting point of the workpiece.
上記ゴム状弾性体はシリコーンチューブであることを特徴とする超音波溶着機。 In the ultrasonic welding machine according to claim 2,
An ultrasonic welding machine, wherein the rubber-like elastic body is a silicone tube.
上記ゴム状弾性体の内径はゴム状弾性体の自重によって上記ホーンの先端部からゴム状弾性体が外れることがなく、且つホーンの先端部との過剰な密着によって超音波振動による摩擦熱が高まってゴム状弾性体が損傷を受けることがない大きさに設定されていることを特徴とする超音波溶着機。 In the ultrasonic welding machine according to claim 2 or claim 3,
The inner diameter of the rubber-like elastic body is such that the rubber-like elastic body does not come off from the tip of the horn due to its own weight, and frictional heat due to ultrasonic vibration increases due to excessive contact with the tip of the horn. An ultrasonic welding machine characterized in that the rubber-like elastic body is sized so as not to be damaged.
上記ゴム状弾性体の長さは上記ホーンの先端部の長さより長く、溶着後のワークの接合部の高さを考慮した長さに設定されていることを特徴とする超音波溶着機。 In the ultrasonic welding machine according to any one of claims 2 to 4,
The ultrasonic welder characterized in that the length of the rubber-like elastic body is longer than the length of the tip of the horn and is set to a length that takes into account the height of the bonded portion of the workpiece after welding.
上記位置決め手段は上記ホーンの外周部に取り付けられるフロントケースと、上記フロントケース内を摺動するスライドケースと、上記フロントケース内に縮設され、上記スライドケースを突出方向に付勢する付勢手段とを具備しており、
上記スライドケースは上部に上記ホーンの先端部の端面に当接するフランジ部を有し、下部に直接、ワークの接合部に作用して位置決め作用をするスリーブを有しており、上記ホーンが超音波振動して上記ワークが溶け込むことと連動して、上記スライドケースの先端部は上記付勢手段の付勢力に抗して上記フロントケース内部に収容されていくように構成されていることを特徴とする超音波溶着機。 An ultrasonic oscillator for generating ultrasonic vibration, a horn for amplifying the generated ultrasonic vibration, and positioning means attached to the outer peripheral side of the horn,
The positioning means includes a front case attached to the outer periphery of the horn, a slide case that slides in the front case, and a biasing means that is contracted in the front case and biases the slide case in the protruding direction. And
The slide case has a flange portion that contacts the end surface of the tip portion of the horn at the upper portion, and a sleeve that acts directly on the joint portion of the workpiece and performs a positioning operation at the lower portion. The tip of the slide case is configured to be housed inside the front case against the urging force of the urging means in conjunction with the melting of the workpiece. Ultrasonic welding machine.
上記スライドケースの先端部内周面は先端に向かって徐々に拡大されるようにテーパ状に形成されていることを特徴とする超音波溶着機。 In the ultrasonic welding machine according to claim 6,
An ultrasonic welding machine characterized in that the inner peripheral surface of the tip of the slide case is formed in a tapered shape so as to gradually expand toward the tip.
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