JP3140503U - Ultrasonic welding equipment - Google Patents

Ultrasonic welding equipment Download PDF

Info

Publication number
JP3140503U
JP3140503U JP2008000171U JP2008000171U JP3140503U JP 3140503 U JP3140503 U JP 3140503U JP 2008000171 U JP2008000171 U JP 2008000171U JP 2008000171 U JP2008000171 U JP 2008000171U JP 3140503 U JP3140503 U JP 3140503U
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
horn
ultrasonic horn
joined
ultrasonic welding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2008000171U
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
浩二 小川
亮治 伊藤
Original Assignee
水菱プラスチック株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 水菱プラスチック株式会社 filed Critical 水菱プラスチック株式会社
Priority to JP2008000171U priority Critical patent/JP3140503U/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3140503U publication Critical patent/JP3140503U/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

【課題】製品の製造コストを削減するだけでなく、製品の品質を安定させることも容易で、さらには、トレーサビリティを確保することも容易な、超音波溶着装置を提供する。
【解決手段】超音波溶着装置１０を、被接合材２０ａを振動させながら加圧することにより接合基材２０ｂに超音波溶着するための超音波ホーン１１ａ及び超音波ホーン１１ａの加圧力を検知するための圧力検知手段を備えた超音波ウェルダ１１と、超音波ウェルダ１１を三次元的に駆動して超音波ホーン１１ａの先端を被接合材２０ａにおける所定箇所に接触させるためのロボットアーム１２と、製品２０を保持して位置決めするための治具１３とで構成した。
【選択図】図１An ultrasonic welding apparatus that not only reduces the manufacturing cost of a product but also makes it easy to stabilize the quality of the product and to ensure traceability is provided.
SOLUTION: An ultrasonic horn 11a for ultrasonic welding to a bonding base material 20b and pressure applied by the ultrasonic horn 11a are detected by pressurizing an ultrasonic welding apparatus 10 while vibrating a material to be bonded 20a. An ultrasonic welder 11 having a pressure detecting means, a robot arm 12 for driving the ultrasonic welder 11 in a three-dimensional manner to bring the tip of the ultrasonic horn 11a into contact with a predetermined position in the material to be joined 20a, and a product And a jig 13 for holding and positioning 20.
[Selection] Figure 1

Description

本考案は、被接合材を振動させながら加圧することにより接合基材に超音波溶着するための超音波溶着装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic welding apparatus for ultrasonic welding to a joining base material by applying pressure while vibrating a material to be joined.

自動車用バンパー本体には、該自動車用バンパーを車体に取り付けるためのブラケットなど、各種の部品が取り付けられる。これらの部品を自動車用バンパーに取り付ける方法は様々である。例えば、自動車用バンパー本体にモールディングを超音波溶着することが行われている（特許文献１）。超音波溶着は、自動車用バンパー本体に対して各種の部品を迅速かつ容易に超音波溶着することのできる方法ではあったが、以下のような欠点を有していた。   Various parts such as a bracket for attaching the automobile bumper to the vehicle body are attached to the automobile bumper body. There are various ways to attach these parts to the bumper for an automobile. For example, ultrasonic welding of a molding to an automobile bumper body is performed (Patent Document 1). Ultrasonic welding was a method capable of quickly and easily ultrasonically welding various parts to a bumper body for automobiles, but had the following drawbacks.

すなわち、従来は、作業者がその手に持った超音波ホーンを取り付け対象である部品に押し当てることにより超音波溶着を行っていたが、このような手作業による方法は、煩わしいだけでなく、作業工数が増えて製品の製造コストの増大を招くという欠点があった。また、製品の品質を安定させることも困難であった。さらに、どのような条件で超音波溶着を行ったのかを具体的に数値化することが困難であり、製品のトレーサビリティを確保することも容易ではなかった。   That is, in the past, ultrasonic welding was performed by pressing an ultrasonic horn held by an operator against a component to be attached, but such a manual method is not only troublesome, There is a drawback that the number of work steps increases and the manufacturing cost of the product increases. It has also been difficult to stabilize the quality of the product. Furthermore, it is difficult to specifically quantify the conditions under which ultrasonic welding was performed, and it was not easy to ensure the traceability of the product.

実開昭５９−１５０６５８号公報Japanese Utility Model Publication No.59-150658

本考案は、上記課題を解決するためになされたものであり、製品の製造コストを削減するだけでなく、製品の品質を安定させることも容易で、さらには、トレーサビリティを確保することも容易な、超音波溶着装置を提供するものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and not only reduces the manufacturing cost of the product, but also makes it easy to stabilize the quality of the product and to ensure traceability. An ultrasonic welding apparatus is provided.

上記課題は、被接合材を振動させながら加圧することにより接合基材に超音波溶着するための超音波ホーン及び該超音波ホーンの加圧力を検知するための圧力検知手段を備えた超音波ウェルダと、超音波ウェルダを三次元的に駆動して超音波ホーンの先端を被接合材における所定箇所に接触させるためのロボットアームと、被接合材を保持して位置決めするための治具と、で構成されたことを特徴とする超音波溶着装置を提供することによって解決される。   An object of the present invention is to provide an ultrasonic welder including an ultrasonic horn for ultrasonic welding to a bonding base material by applying pressure while vibrating a material to be bonded, and a pressure detecting means for detecting the pressure applied to the ultrasonic horn. A robot arm for driving the ultrasonic welder three-dimensionally to bring the tip of the ultrasonic horn into contact with a predetermined location on the material to be joined, and a jig for holding and positioning the material to be joined. This is solved by providing an ultrasonic welding apparatus characterized in that it is constructed.

このように、超音波ウェルダをロボットアームで駆動することにより、超音波溶着に要する時間を短縮して製品の製造コストを削減することが可能になる。また、超音波ウェルダに圧力検知手段を設けたことによって、超音波ホーンによる加圧力を適切な範囲に調整して製品の品質を安定化させるだけでなく、該超音波ホーンによって超音波溶着された製品のトレーサビリティを確保することも可能になる。   Thus, by driving the ultrasonic welder with the robot arm, it is possible to reduce the time required for ultrasonic welding and reduce the production cost of the product. In addition, by providing pressure detection means in the ultrasonic welder, not only is the pressure applied by the ultrasonic horn adjusted to an appropriate range to stabilize the quality of the product, but also ultrasonic welding is performed by the ultrasonic horn. It is also possible to ensure product traceability.

超音波ウェルダは、接合基材に対して被接合材を超音波溶着できるものであれば特に限定されないが、超音波ホーンを内挿するためのパイプを備え、該パイプの開口端で被接合材を先行押さえした後、該パイプの内側から超音波ホーンの先端が突き出てきて被接合材を加圧する構造とされたものであると好ましい。これにより、接合基材における所望の箇所に被接合材を確実かつ綺麗に超音波溶着することが可能になる。   The ultrasonic welder is not particularly limited as long as the material to be bonded can be ultrasonically welded to the bonding substrate, but includes a pipe for inserting an ultrasonic horn, and the material to be bonded at the opening end of the pipe. It is preferable that the tip of the ultrasonic horn protrudes from the inside of the pipe and pressurizes the material to be joined. Thereby, it becomes possible to ultrasonically weld the material to be bonded to a desired location in the bonding base material reliably and cleanly.

超音波ホーンの沈み込み深さ、超音波の発振時間、超音波のピークパワー又は超音波の累積エネルギー量から選ばれる少なくとも１種のパラメータを監視し、該パラメータが許容範囲外となった場合にエラー処理を行う構造とされていることも好ましい。これにより、製品の品質をより多角的に管理することが可能になり、超音波溶着装置の信頼性をさらに高めることができるようになる。   When at least one parameter selected from the submerged depth of the ultrasonic horn, the ultrasonic oscillation time, the ultrasonic peak power, or the cumulative amount of ultrasonic energy is monitored, and the parameter falls outside the allowable range It is also preferable to have a structure that performs error processing. Thereby, it becomes possible to manage the quality of the product more diversified, and the reliability of the ultrasonic welding apparatus can be further improved.

以上のように、本考案によって、製品の製造コストを削減するだけでなく、製品の品質を安定させることも容易で、さらには、トレーサビリティを確保することも容易な、超音波溶着装置を提供することが可能になる。   As described above, the present invention provides an ultrasonic welding apparatus that not only reduces the manufacturing cost of a product, but also makes it easy to stabilize the quality of the product and to ensure traceability. It becomes possible.

本考案の超音波溶着装置の好適な実施態様について、図面を用いてより具体的に説明する。図１は、本考案の超音波溶着装置１０を用いて被接合材２０ａを接合基材２０ｂに溶着している状態を装置側方から見た図である。図２は、本考案の超音波溶着装置１０を用いて被接合材２０ａを接合基材２０ｂに溶着している状態を装置上方から見た図である。図３は、本考案の超音波溶着装置１０における超音波ウェルダ１１の先端部周辺を示した断面図である。   A preferred embodiment of the ultrasonic welding apparatus of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. FIG. 1 is a view of a state in which a material to be bonded 20a is welded to a bonding substrate 20b using the ultrasonic welding apparatus 10 of the present invention as viewed from the side of the apparatus. FIG. 2 is a view of the state in which the material to be bonded 20a is welded to the bonding base material 20b using the ultrasonic welding apparatus 10 of the present invention as viewed from above the apparatus. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the periphery of the tip of the ultrasonic welder 11 in the ultrasonic welding apparatus 10 of the present invention.

本実施態様の超音波溶着装置１０は、図１に示すように、被接合材２０ａを振動させながら加圧することにより接合基材２０ｂに溶着するための超音波ホーン１１ａ及び超音波ホーン１１ａの加圧力を検知するための圧力検知手段１１ｃを備えた超音波ウェルダ１１と、超音波ウェルダ１１を三次元的に駆動して超音波ホーン１１ａの先端を被接合材２０ａにおける所定箇所に接触させるためのロボットアーム１２と、製品２０を保持して位置決めするための治具１３と、で構成されたものとなっている。   As shown in FIG. 1, the ultrasonic welding apparatus 10 according to the present embodiment includes an ultrasonic horn 11a and an ultrasonic horn 11a for welding to a bonding base material 20b by pressurizing the material to be bonded 20a while vibrating. An ultrasonic welder 11 provided with a pressure detection means 11c for detecting pressure, and the ultrasonic welder 11 are driven three-dimensionally to bring the tip of the ultrasonic horn 11a into contact with a predetermined location in the material to be joined 20a. The robot arm 12 and the jig 13 for holding and positioning the product 20 are configured.

以下においては、説明の便宜上、製品２０を自動車用バンパー（接合基材２０ｂを自動車用バンパー本体とし、被接合材２０ａを自動車用バンパーを車体に取り付けるためのブラケット）として説明するが、本考案の超音波溶着装置１０で超音波溶着を行う製品２０は、自動車用バンパーに限定されず、各種の製品２０を超音波溶着するのに用いることができる。   In the following, for convenience of explanation, the product 20 will be described as an automobile bumper (the joining base material 20b is an automobile bumper main body, and the material to be joined 20a is a bracket for attaching the automobile bumper to the vehicle body). The product 20 for performing ultrasonic welding with the ultrasonic welding apparatus 10 is not limited to a bumper for automobiles, and can be used for ultrasonic welding of various products 20.

本実施態様の超音波溶着装置１０において、超音波ウェルダ１１は、図３に示すように、超音波ホーン１１aを内挿するためのパイプ１１ｂを備えたものとなっており、パイプ１１ｂの開口端でブラケット２０ａを先行押さえした後、パイプ１１ｂの内側から超音波ホーン１１ａの先端が突き出てきてブラケット２０ａを加圧するものとなっている。これにより、ブラケット２０ａにおける超音波溶着を行う箇所を自動車用バンパー本体２０ｂに密着させて安定させるだけでなく、超音波ホーン１１ａの先端がブラケット２０ａの表面で滑らないようにすることも可能になる。したがって、超音波溶着をより正確な位置でより綺麗に行うことが可能になり、製品２０の品質を向上することが可能になる。   In the ultrasonic welding apparatus 10 of the present embodiment, the ultrasonic welder 11 includes a pipe 11b for inserting an ultrasonic horn 11a as shown in FIG. 3, and the open end of the pipe 11b. After the bracket 20a is pressed in advance, the tip of the ultrasonic horn 11a protrudes from the inside of the pipe 11b to pressurize the bracket 20a. As a result, the ultrasonic welding position on the bracket 20a is not only brought into close contact with the automobile bumper body 20b and stabilized, but also the tip of the ultrasonic horn 11a can be prevented from slipping on the surface of the bracket 20a. . Therefore, it becomes possible to perform ultrasonic welding more precisely at a more accurate position, and the quality of the product 20 can be improved.

また、本実施態様の超音波溶着装置１０においては、パイプ１１ｂの内部に冷却エアを流すことができるようになっており、超音波ウェルダ１１が超音波溶着を行った直後に溶着部近傍を冷却することが可能となっている。超音波溶着を終えてすぐに超音波ホーン１１ａを被接合材２０ａから離そうとすると、溶着部で溶融状態にある樹脂が超音波ホーン１１ａの先端と溶着部との間で糸を引いた状態となり、後に行われる塗装工程において塗装不良を引き起こすなど、不具合が生じるおそれがあるからである。   Further, in the ultrasonic welding apparatus 10 of the present embodiment, cooling air can be flowed into the pipe 11b, and the vicinity of the welded portion is cooled immediately after the ultrasonic welder 11 performs ultrasonic welding. It is possible to do. When the ultrasonic horn 11a is separated from the material to be bonded 20a immediately after the ultrasonic welding is finished, the resin in the molten state at the welded portion draws a thread between the tip of the ultrasonic horn 11a and the welded portion. This is because there is a possibility that a malfunction may occur such as causing a coating failure in a coating process performed later.

超音波ホーン１１ａの直径は、超音波溶着を行う製品２０の種類などによっても異なり、特に限定されない。本実施態様の超音波溶着装置１０のように、自動車用バンパー２０におけるブラケット２０ａを自動車用バンパー本体２０ｂに超音波溶着する場合には、超音波ホーン１１ａの直径は、通常、５〜２０ｍｍとされる。本実施態様の超音波溶着装置１０において、超音波ホーン１１ａの直径は１０ｍｍとなっている。   The diameter of the ultrasonic horn 11a varies depending on the type of the product 20 to be subjected to ultrasonic welding and is not particularly limited. When the bracket 20a in the automobile bumper 20 is ultrasonically welded to the automobile bumper body 20b as in the ultrasonic welding apparatus 10 of the present embodiment, the diameter of the ultrasonic horn 11a is normally 5 to 20 mm. The In the ultrasonic welding apparatus 10 of this embodiment, the diameter of the ultrasonic horn 11a is 10 mm.

ロボットアーム１２は、超音波ウェルダ１１を三次元的に駆動できるものであれば特に限定されない。本実施態様の超音波溶着装置１０において、ロボットアーム１２は、安川電機株式会社製のＭＯＴＯＭＡＮ−ＨＰ２０を使用している。１台の超音波溶着装置１０に設けるロボットアーム１２の本数も特に限定されないが、本実施態様の超音波溶着装置１０には、図２に示すように、２本のロボットアーム１２が備えられている。このため、自動車用バンパー本体２０ｂの複数個所にブラケット２０ａを効率良く超音波溶着できるものとなっている。   The robot arm 12 is not particularly limited as long as it can drive the ultrasonic welder 11 three-dimensionally. In the ultrasonic welding apparatus 10 of this embodiment, the robot arm 12 uses MOTOMAN-HP20 manufactured by Yaskawa Electric Corporation. The number of robot arms 12 provided in one ultrasonic welding apparatus 10 is not particularly limited, but the ultrasonic welding apparatus 10 of this embodiment is provided with two robot arms 12 as shown in FIG. Yes. For this reason, the bracket 20a can be efficiently ultrasonically welded to a plurality of locations on the automobile bumper body 20b.

治具１３は、自動車用バンパー本体２０ｂを高い精度で位置決めできるものとなっている。このため、自動車用バンパー本体２０ｂにブラケット２０ａが正しく仮留めされているときのブラケット２０ａの位置データを超音波溶着装置１０に予め記憶させておくことによって、ブラケット２０ａが所定箇所に正しく仮留めされているかを判断することができるようになっている。本実施態様の超音波溶着装置１０は、厚さ２ｍｍのブラケット２０ａを超音波溶着するものとなっているが、基準位置よりもブラケット２０ａの厚さ方向の奥側に１．５ｍｍ以上進んでも超音波ホーン１１ａの先端に何ら圧力が加わらない場合に、ブラケット２０ａが仮留めされていないと判断するようになっている。   The jig 13 can position the bumper body 20b for automobiles with high accuracy. For this reason, the bracket 20a is correctly temporarily fixed at a predetermined position by storing in the ultrasonic welding apparatus 10 the position data of the bracket 20a when the bracket 20a is correctly temporarily fixed to the bumper body 20b for an automobile. It is possible to judge whether or not. The ultrasonic welding apparatus 10 according to the present embodiment ultrasonically welds the bracket 20a having a thickness of 2 mm. However, the ultrasonic welding apparatus 10 can be used even if it proceeds 1.5 mm or more deeper in the thickness direction of the bracket 20a than the reference position. When no pressure is applied to the tip of the sonic horn 11a, it is determined that the bracket 20a is not temporarily fixed.

治具１３は、１台の超音波溶着装置１０につき、１箇所のみ設けてもよいが、本実施態様の超音波溶着装置１０は、図２に示すように、治具１３を２箇所に設けており、２本のロボットアーム１２が、一方の治具１３と他方の治具１３との間をスライド移動する構造となっている。このような構造とすることにより、一方の治具１３で自動車用バンパー２０を超音波溶着している間に、次に超音波溶着を行う自動車用バンパー２０を他方の治具１３にセッティングすることが可能になり、自動車用バンパー２０の超音波溶着をより効率的に行うことが可能となっている。   Only one jig 13 may be provided for each ultrasonic welding apparatus 10, but the ultrasonic welding apparatus 10 of this embodiment is provided with two jigs 13 as shown in FIG. The two robot arms 12 are configured to slide between one jig 13 and the other jig 13. By adopting such a structure, while the automobile bumper 20 is ultrasonically welded by one jig 13, the automobile bumper 20 to be ultrasonically welded next is set to the other jig 13. Therefore, ultrasonic welding of the automobile bumper 20 can be performed more efficiently.

本実施態様の超音波溶着装置１０は、超音波ホーン１１ａの沈み込み深さ（図３のＤを参照。）と、超音波の発振時間と、超音波のピークパワーと、超音波の累積エネルギー量を監視するようになっており、これらのパラメータのうちいずれか一つでも許容範囲外となった場合には、エラー処理を行うようになっている。   The ultrasonic welding apparatus 10 according to the present embodiment has a sinking depth of the ultrasonic horn 11a (see D in FIG. 3), an ultrasonic oscillation time, an ultrasonic peak power, and an accumulated ultrasonic energy. The amount is monitored, and if any one of these parameters falls outside the allowable range, error processing is performed.

超音波ホーン１１ａの沈み込み深さ（ブラケット２０ａの表面から、溶着完了時の超音波ホーン１１ａの先端までの深さのこと。図３のＤを参照。）は、ブラケット２０ａや自動車用バンパー本体２０ｂの厚さによっても異なり、特に限定されない。しかし、超音波ホーン１１ａの沈み込み深さが浅すぎると、ブラケット２０ａと自動車用バンパー本体２０ｂとの溶着強度が低下するおそれがある。このため、超音波ホーン１１ａの沈み込み深さは、ブラケット２０ａの厚みよりもさらに０．５ｍｍ以上深く（例えば、ブラケット２０ａの厚みが２ｍｍの場合には２．５ｍｍ以上深く）すると好ましい。   The sinking depth of the ultrasonic horn 11a (the depth from the surface of the bracket 20a to the tip of the ultrasonic horn 11a when welding is completed, see FIG. 3D) is the bracket 20a and the bumper body for the automobile. It varies depending on the thickness of 20b and is not particularly limited. However, if the sinking depth of the ultrasonic horn 11a is too shallow, the welding strength between the bracket 20a and the automobile bumper body 20b may be reduced. For this reason, the sinking depth of the ultrasonic horn 11a is preferably 0.5 mm or more deeper than the thickness of the bracket 20a (for example, 2.5 mm or more deep when the thickness of the bracket 20a is 2 mm).

一方、超音波ホーン１１ａの沈み込み深さを深くしすぎると、自動車用バンパー本体２０ｂの表面の盛り上がりやヒケなど、自動車用バンパー２０の外観が悪化するおそれがある。このため、超音波ホーン１１ａの沈み込み深さは、ブラケット２０ａと自動車用バンパー本体２０ｂとを重ねた厚さよりもさらに２．５ｍｍ程度小さくする（例えば、ブラケット２０ａの厚さが２ｍｍで自動車用バンパー本体２０ｂの厚さが３．５ｍｍである場合には３ｍｍ以下とする）と好ましい。本実施態様の超音波溶着装置１０は、超音波ホーン１１ａの沈み込み深さが２．５〜２．９ｍｍの範囲から外れるとエラー処理を行うように設定されている。   On the other hand, if the sinking depth of the ultrasonic horn 11a is made too deep, the appearance of the bumper 20 for automobiles may be deteriorated, such as the rise of the surface of the bumper body 20b and sink marks. For this reason, the sinking depth of the ultrasonic horn 11a is further reduced by about 2.5 mm from the thickness of the bracket 20a and the automobile bumper body 20b overlapped (for example, the thickness of the bracket 20a is 2 mm and the automobile bumper is When the thickness of the main body 20b is 3.5 mm, it is preferably 3 mm or less). The ultrasonic welding apparatus 10 of this embodiment is set to perform error processing when the submerged depth of the ultrasonic horn 11a is out of the range of 2.5 to 2.9 mm.

超音波ホーン１１ａの沈み込み速度（超音波ホーン１１ａの先端がブラケット２０ａに接触してから最深部に達するまでの超音波ホーン１１ａの移動速度のこと。）も特に限定されない。しかし、超音波ホーン１１ａの沈み込み速度が遅すぎると、ブラケット２０ａと自動車用バンパー本体２０ｂとの溶着強度が低下するおそれがある。このため、超音波ホーン１１ａの沈み込み速度は、２．０ｍｍ／ｓ以上とすると好ましい。超音波ホーン１１ａの沈み込み速度は、２．５ｍｍ／ｓ以上であるとより好ましい。   The sinking speed of the ultrasonic horn 11a (the moving speed of the ultrasonic horn 11a from when the tip of the ultrasonic horn 11a contacts the bracket 20a until reaching the deepest part) is not particularly limited. However, if the sinking speed of the ultrasonic horn 11a is too slow, the welding strength between the bracket 20a and the automobile bumper body 20b may be reduced. For this reason, the sinking speed of the ultrasonic horn 11a is preferably 2.0 mm / s or more. The sinking speed of the ultrasonic horn 11a is more preferably 2.5 mm / s or more.

一方、超音波ホーン１１ａの沈み込み速度を早くしすぎても、ブラケット２０ａと自動車用バンパー本体２０ｂとの溶着強度が低下するおそれがある。このため、超音波ホーン１１ａの沈み込み速度は、３．５ｍｍ／ｓ以下とすると好ましい。超音波ホーン１１ａの沈み込み速度は、３．０ｍｍ／ｓ以下であるとより好ましい。   On the other hand, even if the sinking speed of the ultrasonic horn 11a is made too fast, the welding strength between the bracket 20a and the automobile bumper body 20b may be lowered. For this reason, the sinking speed of the ultrasonic horn 11a is preferably 3.5 mm / s or less. The sinking speed of the ultrasonic horn 11a is more preferably 3.0 mm / s or less.

超音波ホーン１１ａによる初期加圧力（超音波ホーン１１ａの先端がブラケット２０ａに最初に接触するときの圧力）も特に限定されない。しかし、超音波ホーン１１ａの初期加圧力は大きくした方が、ブラケット２０ａと自動車用バンパー本体２０ｂとの溶着強度が高くなる傾向がある。このため、超音波ホーン１１ａによる初期加圧力は、３０Ｎ以上とすると好ましい。超音波ホーン１１ａによる初期加圧力は、４０Ｎ以上であるとより好ましく、５０Ｎ以上であるとさらに好ましい。   The initial pressure applied by the ultrasonic horn 11a (pressure when the tip of the ultrasonic horn 11a first contacts the bracket 20a) is not particularly limited. However, increasing the initial pressure of the ultrasonic horn 11a tends to increase the welding strength between the bracket 20a and the automobile bumper body 20b. For this reason, it is preferable that the initial pressure applied by the ultrasonic horn 11a is 30 N or more. The initial pressure applied by the ultrasonic horn 11a is more preferably 40N or more, and further preferably 50N or more.

一方、超音波ホーン１１ａの初期加圧力を高くしすぎても効率が悪くなるだけでそれに見合った効果が奏されにくくなる。このため、超音波ホーン１１ａの初期加圧力は、１００Ｎ以下とすると好ましい。   On the other hand, even if the initial pressurizing force of the ultrasonic horn 11a is increased too much, only the efficiency is deteriorated, and it is difficult to achieve an effect commensurate with it. For this reason, it is preferable that the initial pressure of the ultrasonic horn 11a is 100 N or less.

超音波のピークパワー（超音波ホーン１１ａを振動させる超音波発振回路の消費電力の最大値のこと。図６を参照。）も特に限定されない。しかし、超音波のピークパワーを小さくしすぎると、溶着強度が低下するおそれがある。このため、超音波のピークパワーは、通常、５５Ｗ以上とされる。超音波のピークパワーは、７０Ｗ以上であるとより好ましい。   The peak power of the ultrasonic wave (the maximum value of the power consumption of the ultrasonic oscillation circuit that vibrates the ultrasonic horn 11a, see FIG. 6) is not particularly limited. However, if the ultrasonic peak power is too small, the welding strength may be reduced. For this reason, the peak power of the ultrasonic wave is usually 55 W or more. The peak power of the ultrasonic wave is more preferably 70 W or higher.

本実施態様の超音波溶着装置１０は、超音波のピークパワーが７０Ｗ未満になると、エラー処理を行うように設定されている。   The ultrasonic welding apparatus 10 of this embodiment is set to perform error processing when the peak power of the ultrasonic wave is less than 70 W.

超音波の累積エネルギー（超音波ホーン１１ａを振動させる超音波発振回路の消費電力を時間で積分（積分区間は、ある場所で超音波溶着を開始してから同じ場所における超音波溶着を終了するまでの間）した値のこと。図６の網掛けハッチング部分の面積に一致。）も特に限定されないが、小さすぎると、溶着強度が低下するおそれがある。このため、超音波の累積エネルギーは、通常、３５Ｊ以上とされる。超音波の累積エネルギーは、４５Ｊ以上であるとより好ましい。   Cumulative energy of ultrasonic (power consumption of an ultrasonic oscillation circuit that vibrates the ultrasonic horn 11a is integrated with time (the integration interval is from the start of ultrasonic welding at a certain place until the end of ultrasonic welding at the same place) (It is the same as the area of the hatched portion in FIG. 6).) Is not particularly limited, but if it is too small, the welding strength may be lowered. For this reason, the cumulative energy of the ultrasonic waves is normally set to 35 J or more. The accumulated energy of ultrasonic waves is more preferably 45 J or more.

本実施態様の超音波溶着装置１０は、超音波の累積エネルギーが４５Ｊ未満になると、エラー処理を行うように設定されている。   The ultrasonic welding apparatus 10 of the present embodiment is set to perform error processing when the cumulative energy of ultrasonic waves is less than 45 J.

超音波の発振時間（超音波発振回路が超音波ホーン１１ａを振動させる時間のこと。図６を参照。）も特に限定されないが、短すぎると、ブラケット２０ａと自動車用バンパー本体２０ｂとの溶着強度が低下するおそれがある。このため、超音波の発振時間は、０．５秒以上とすると好ましい。超音波の発振時間は、０．８秒以上であるとより好ましい。   The ultrasonic oscillation time (the time for which the ultrasonic oscillation circuit vibrates the ultrasonic horn 11a; see FIG. 6) is not particularly limited, but if it is too short, the welding strength between the bracket 20a and the bumper body 20b for automobiles. May decrease. For this reason, it is preferable that the ultrasonic oscillation time be 0.5 seconds or longer. The ultrasonic oscillation time is more preferably 0.8 seconds or longer.

一方、超音波の発振時間が長すぎると、溶着強度が低下するおそれがある。このため、超音波の発振時間は１．２秒以下とすると好ましい。   On the other hand, if the ultrasonic oscillation time is too long, the welding strength may be reduced. For this reason, it is preferable that the ultrasonic oscillation time be 1.2 seconds or less.

製品２０（被接合材２０ａと接合基材２０ｂ）は、その溶着部分が超音波振動による摩擦熱により軟化する素材で形成されたものであれば特に限定されない。製品２０の溶着部の素材としては、ポリプロピレン、ポリエステル、スチレン、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂を好適に使用することができる。被接合材２０ａと接合基材２０ｂは、異なる素材を用いてもよいが、同種の素材を用いた方が、溶着強度を高めやすいために好ましい。   The product 20 (the material to be bonded 20a and the bonding base material 20b) is not particularly limited as long as the welded portion is formed of a material that is softened by frictional heat due to ultrasonic vibration. As the material of the welded portion of the product 20, a thermoplastic resin such as polypropylene, polyester, styrene, ABS resin, acrylic resin, or polyethylene can be suitably used. Although different materials may be used for the material to be bonded 20a and the bonding base material 20b, it is preferable to use the same material because it is easy to increase the welding strength.

製品２０（被接合材２０ａと接合基材２０ｂ）は、特に限定されないが、本考案の超音波溶着装置１０は、各種の製品２０を超音波溶着するのに用いることができる。なかでも、自動車用バンパーにブラケットを超音波溶着するためなど、寸法の大きな製品２０を超音波溶着する場合に好適に用いることができる。   The product 20 (the material to be bonded 20a and the bonding base material 20b) is not particularly limited, but the ultrasonic welding apparatus 10 of the present invention can be used to ultrasonically weld various products 20. Especially, it can use suitably, when carrying out ultrasonic welding of the product 20 with a big dimension, such as carrying out ultrasonic welding of a bracket to the bumper for motor vehicles.

実際に、図１〜３に示した超音波溶着装置１０を用いて、自動車用バンパー本体２０ｂに対してブラケット２０ａを超音波溶着し、以下の測定を行った。これらの測定において、自動車用バンパー本体２０ｂは、厚さ３．５ｍｍのポリプロピレン製のものとし、ブラケット２０ａは、厚さ２ｍｍのポリプロピレン製のものを用いた。溶着強度は、株式会社島津製作所製オートグラフ（型式ＡＧ−５０ＫＮＤ／ＩＲ）を用いて溶着面に対して垂直方向に５０ｍｍ／分の速度で引張荷重を与え、溶着面に剥離が生じた際の引張荷重とした。   Actually, using the ultrasonic welding apparatus 10 shown in FIGS. 1 to 3, the bracket 20a was ultrasonically welded to the automobile bumper body 20b, and the following measurements were performed. In these measurements, the automobile bumper body 20b was made of polypropylene having a thickness of 3.5 mm, and the bracket 20a was made of polypropylene having a thickness of 2 mm. The welding strength was measured when a tensile load was applied at a rate of 50 mm / min in the direction perpendicular to the welding surface using an autograph manufactured by Shimadzu Corporation (model AG-50KND / IR), and peeling occurred on the welding surface. It was set as the tensile load.

図４は、超音波ホーン１１ａの沈み込み深さと、自動車用バンパー本体２０ｂとブラケット２０ａとの溶着強度と、の関係を示したグラフである。この結果から、沈み込み深さが深くなるに従って、ブラケット２０ａの溶着強度が高くなることが分かった。自動車用バンパー本体２０ｂとブラケット２０ａの溶着強度は６０Ｎ以上であることが望ましいが、沈み込み深さを２．５ｍｍ以上とすると、溶着強度を６０Ｎ以上とすることができた。一方、沈み込み深さが３ｍｍを超えると、自動車用バンパー本体２０ｂの表面に目視可能な盛り上がりやヒケが生じ、製品２０の外観が悪化することも分かった。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between the sinking depth of the ultrasonic horn 11a and the welding strength between the automobile bumper body 20b and the bracket 20a. From this result, it was found that the welding strength of the bracket 20a increases as the sinking depth increases. Although the welding strength between the bumper body 20b for automobile and the bracket 20a is desirably 60 N or more, the welding strength could be 60 N or more when the sinking depth was 2.5 mm or more. On the other hand, it was also found that when the sinking depth exceeds 3 mm, visible bumps and sink marks are generated on the surface of the bumper body 20b for an automobile, and the appearance of the product 20 is deteriorated.

図５は、超音波ホーン１１ａの沈み込み速度と、自動車用バンパー本体２０ｂとブラケット２０ａとの溶着強度と、の関係を、超音波ホーン１１ａの初期加圧力別に示したグラフである。この結果から、超音波ホーン１１ａの沈み込み速度（超音波ホーン１１ａの先端がブラケット２０ａに接触してから最深部に達するまでの超音波ホーン１１ａの移動速度のこと。）は、２．８ｍｍ／ｓ付近で最大となることが分かった。また、超音波ホーン１１ａによる初期加圧力（超音波ホーン１１ａの先端がブラケット２０ａに最初に接触するときの圧力）は大きくした方が、ブラケット２０ａと自動車用バンパー本体２０ｂとの溶着強度が高くなることも分かった。今回測定を行った範囲では、超音波ホーン１１ａの沈み込み速度を２．８ｍｍ／ｓとし、その初期加圧力を６０Ｎとしたときに、ブラケット２０ａの溶着強度が約１００Ｎで最大となった。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the sinking speed of the ultrasonic horn 11a and the welding strength between the automobile bumper body 20b and the bracket 20a for each initial pressurizing force of the ultrasonic horn 11a. From this result, the sinking speed of the ultrasonic horn 11a (the moving speed of the ultrasonic horn 11a from when the tip of the ultrasonic horn 11a contacts the bracket 20a until it reaches the deepest part) is 2.8 mm / It turned out to be the maximum near s. Further, the welding strength between the bracket 20a and the automobile bumper body 20b is increased when the initial applied pressure by the ultrasonic horn 11a (pressure when the tip of the ultrasonic horn 11a first contacts the bracket 20a) is increased. I also understood that. In the range where the measurement was performed this time, when the sinking speed of the ultrasonic horn 11a was 2.8 mm / s and the initial pressure was 60 N, the welding strength of the bracket 20 a was maximum at about 100 N.

図６は、超音波溶着を開始してからの経過時間と、超音波ホーン１１ａの沈み込み深さとの関係、及び、超音波溶着を開始してからの経過時間と、超音波ホーン１１ａを振動させる超音波発振回路の消費電力との関係を示したグラフである。図６の例では、超音波発振回路の消費電力は、１２２Ｗで最大となっている（超音波のピークパワー）。また、超音波の累積エネルギーは６４Ｊであった。さらに、超音波の発振時間は０．９秒であった。   FIG. 6 shows the relationship between the elapsed time from the start of ultrasonic welding and the submerged depth of the ultrasonic horn 11a, the elapsed time from the start of ultrasonic welding, and the vibration of the ultrasonic horn 11a. It is the graph which showed the relationship with the power consumption of the ultrasonic oscillation circuit to be made. In the example of FIG. 6, the power consumption of the ultrasonic oscillation circuit is maximum at 122 W (ultrasonic peak power). The cumulative energy of the ultrasonic wave was 64J. Further, the oscillation time of the ultrasonic wave was 0.9 seconds.

本考案の超音波溶着装置を用いて被接合材を接合基材に溶着している状態を装置側方から見た図である。It is the figure which looked at the state which welds the to-be-joined material to the joining base material from the apparatus side using the ultrasonic welding apparatus of this invention. 本考案の超音波溶着装置を用いて被接合材を接合基材に溶着している状態を装置上方から見た図である。It is the figure which looked at the state which welded the to-be-joined material to the joining base material using the ultrasonic welding apparatus of this invention from the apparatus upper direction. 本考案の超音波溶着装置における超音波ウェルダの先端部周辺を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the front-end | tip part periphery of the ultrasonic welder in the ultrasonic welding apparatus of this invention. 超音波ホーンの沈み込み深さと、自動車用バンパー本体とブラケットとの溶着強度と、の関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the sinking depth of an ultrasonic horn, and the welding strength of the bumper main body for motor vehicles, and a bracket. 超音波ホーンの沈み込み速度と、自動車用バンパー本体とブラケットとの溶着強度と、の関係を、超音波ホーンの初期加圧力別に示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the sinking speed of an ultrasonic horn, and the welding intensity | strength of the bumper main body for motor vehicles, and a bracket according to the initial applied pressure of an ultrasonic horn. 超音波溶着を開始してからの経過時間と、超音波ホーンの沈み込み深さとの関係、及び、超音波溶着を開始してからの経過時間と、超音波ホーンを振動させる超音波発振回路の消費電力との関係を示したグラフである。The relationship between the elapsed time from the start of ultrasonic welding and the sinking depth of the ultrasonic horn, the elapsed time from the start of ultrasonic welding, and the ultrasonic oscillation circuit that vibrates the ultrasonic horn It is the graph which showed the relationship with power consumption.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 超音波溶着装置
１１ 超音波ウェルダ
１１ａ 超音波ホーン
１１ｂ パイプ
１１ｃ 圧力検知手段
１２ ロボットアーム
１３ 治具
２０ 自動車用バンパー（製品）
２０ａ ブラケット（被接合材）
２０ｂ 自動車用バンパー本体（接合基材） DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ultrasonic welding apparatus 11 Ultrasonic welder 11a Ultrasonic horn 11b Pipe 11c Pressure detection means 12 Robot arm 13 Jig 20 Automotive bumper (product)
20a Bracket (material to be joined)
20b Automotive bumper body (bonding substrate)

Claims (4)

被接合材を振動させながら加圧することにより接合基材に超音波溶着するための超音波ホーン及び該超音波ホーンの加圧力を検知するための圧力検知手段を備えた超音波ウェルダと、超音波ウェルダを三次元的に駆動して超音波ホーンの先端を被接合材における所定箇所に接触させるためのロボットアームと、被接合材を保持して位置決めするための治具と、で構成されたことを特徴とする超音波溶着装置。   Ultrasonic horn for ultrasonic welding to the bonding substrate by pressurizing while oscillating the material to be joined, ultrasonic welder equipped with pressure detecting means for detecting the applied pressure of the ultrasonic horn, and ultrasonic It consisted of a robot arm for driving the welder three-dimensionally to bring the tip of the ultrasonic horn into contact with a predetermined location on the material to be joined, and a jig for holding and positioning the material to be joined. Ultrasonic welding apparatus characterized by. 超音波ウェルダが、超音波ホーンを内挿するためのパイプを備え、該パイプの開口端で被接合材を先行押さえした後、該パイプの内側から超音波ホーンの先端が突き出てきて被接合材を加圧する構造とされた請求項１記載の超音波溶着装置。   The ultrasonic welder includes a pipe for inserting the ultrasonic horn, and after pressing the material to be joined in advance at the opening end of the pipe, the tip of the ultrasonic horn protrudes from the inside of the pipe and the material to be joined. The ultrasonic welding apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic welding apparatus is configured to pressurize the gas. 超音波ホーンの沈み込み深さ、超音波の発振時間、超音波のピークパワー又は超音波の累積エネルギー量から選ばれる少なくとも１種のパラメータを監視し、該パラメータが許容範囲外となった場合にエラー処理を行う構造とされた請求項１記載の超音波溶着装置。   When at least one parameter selected from the submerged depth of the ultrasonic horn, the ultrasonic oscillation time, the ultrasonic peak power, or the cumulative amount of ultrasonic energy is monitored, and the parameter falls outside the allowable range The ultrasonic welding apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic welding apparatus is configured to perform error processing. 被接合材を振動させながら加圧することにより接合基材に超音波溶着するための超音波ホーン及び該超音波ホーンの加圧力を検知するための圧力検知手段を備えた超音波ウェルダと、超音波ウェルダを三次元的に駆動して超音波ホーンの先端を被接合材における所定箇所に接触させるためのロボットアームと、被接合材を保持して位置決めするための治具と、で構成され、
超音波ウェルダが、超音波ホーンを内挿するためのパイプを備え、該パイプの開口端で被接合材を先行押さえした後、該パイプの内側から超音波ホーンの先端が突き出てきて被接合材を加圧する構造とされ、
超音波ホーンの沈み込み深さ、超音波の発振時間、超音波のピークパワー又は超音波の累積エネルギー量から選ばれる少なくとも１種のパラメータを監視し、該パラメータが許容範囲外となった場合にエラー処理を行う構造とされたことを特徴とする超音波溶着装置。 Ultrasonic horn for ultrasonic welding to the bonding substrate by pressurizing while oscillating the material to be joined, ultrasonic welder equipped with pressure detecting means for detecting the applied pressure of the ultrasonic horn, and ultrasonic It consists of a robot arm for driving the welder three-dimensionally to bring the tip of the ultrasonic horn into contact with a predetermined location in the material to be joined, and a jig for holding and positioning the material to be joined,
The ultrasonic welder includes a pipe for inserting the ultrasonic horn, and after pressing the material to be joined in advance at the opening end of the pipe, the tip of the ultrasonic horn protrudes from the inside of the pipe and the material to be joined. It is structured to pressurize,
When at least one parameter selected from the submerged depth of the ultrasonic horn, the ultrasonic oscillation time, the ultrasonic peak power, or the cumulative amount of ultrasonic energy is monitored, and the parameter falls outside the allowable range An ultrasonic welding apparatus having a structure for performing error processing.
JP2008000171U 2008-01-16 2008-01-16 Ultrasonic welding equipment Expired - Lifetime JP3140503U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008000171U JP3140503U (en) 2008-01-16 2008-01-16 Ultrasonic welding equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008000171U JP3140503U (en) 2008-01-16 2008-01-16 Ultrasonic welding equipment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP3140503U true JP3140503U (en) 2008-03-27

Family

ID=43290623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008000171U Expired - Lifetime JP3140503U (en) 2008-01-16 2008-01-16 Ultrasonic welding equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3140503U (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009190077A (en) * 2008-02-18 2009-08-27 Nissan Motor Co Ltd Method and device for inspection of bonding quality
CN102814984A (en) * 2012-07-31 2012-12-12 苏州凯尔博精密机械有限公司 Three-station ultrasonic welding machine for front bumper
JP2016020003A (en) * 2014-06-19 2016-02-04 日産自動車株式会社 Ultrasonic bonding device and control device for the same
JP2018122348A (en) * 2017-02-03 2018-08-09 日本アビオニクス株式会社 Ultrasonic bonding apparatus and horn replacement informing device for the same
JP2019524516A (en) * 2016-07-14 2019-09-05 ノリア，カルラス ヴィラ Ultrasonic welding equipment
JP2021049694A (en) * 2019-09-25 2021-04-01 株式会社アドウェルズ Processing apparatus
WO2021131969A1 (en) * 2019-12-26 2021-07-01 日本プラスチックス・テクノロジーズ株式会社 Method of producing skin-covered product

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009190077A (en) * 2008-02-18 2009-08-27 Nissan Motor Co Ltd Method and device for inspection of bonding quality
CN102814984A (en) * 2012-07-31 2012-12-12 苏州凯尔博精密机械有限公司 Three-station ultrasonic welding machine for front bumper
JP2016020003A (en) * 2014-06-19 2016-02-04 日産自動車株式会社 Ultrasonic bonding device and control device for the same
JP2019524516A (en) * 2016-07-14 2019-09-05 ノリア，カルラス ヴィラ Ultrasonic welding equipment
JP7094025B2 (en) 2016-07-14 2022-07-01 ノリア，カルラス ヴィラ Ultrasonic welding equipment and welding process
JP2018122348A (en) * 2017-02-03 2018-08-09 日本アビオニクス株式会社 Ultrasonic bonding apparatus and horn replacement informing device for the same
JP2021049694A (en) * 2019-09-25 2021-04-01 株式会社アドウェルズ Processing apparatus
JP7340244B2 (en) 2019-09-25 2023-09-07 株式会社アドウェルズ processing equipment
WO2021131969A1 (en) * 2019-12-26 2021-07-01 日本プラスチックス・テクノロジーズ株式会社 Method of producing skin-covered product
JP2021104621A (en) * 2019-12-26 2021-07-26 日本プラスチックス・テクノロジーズ株式会社 Manufacture method for epidermis coated product
JP7058255B2 (en) 2019-12-26 2022-04-21 日本プラスチックス・テクノロジーズ株式会社 How to make a skin-covered product

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3140503U (en) Ultrasonic welding equipment
JP6098526B2 (en) Method of joining metal member and resin member
JP2006231698A (en) Ultrasonic welding device
US10399175B2 (en) Systems and methods for improving weld strength
JP5612348B2 (en) Resistance welding structure, resistance welding method, welded member and manufacturing method thereof
CN112888553B (en) Automated ultrasonic extrusion system and method for welding physically changing components
JP2019524516A (en) Ultrasonic welding equipment
JP6102813B2 (en) Method of joining metal member and resin member
CN106457676B (en) Method for producing a component connection system
KR20120025831A (en) Welding method of bumper fascia and holder bracket using ultrasonic vibration
JP2006346951A (en) Welding horn in ultrasonic welding device and method of using the same
JP2015131444A (en) Method for joining metal member to resin member, and joined member set consisting of the metal member and resin member to be used in the method
JP6673634B2 (en) Ultrasonic bonding method
JP2010052638A (en) Resin welding method, and resin component for vehicle interior
RU2525962C1 (en) Method to weld lead in semiconductor device
JP2023538468A (en) Self-leveling stack assembly with forward-loading equal amplitude ultrasonic welding horn
US20210213688A1 (en) Method for the ultrasonic welding of two plastic components, and plastic component produced thereby
JP2008207391A (en) Method and apparatus for trimming foamed urethane molding
JP2016010883A (en) Method and apparatus for welding resin member
CN113954371A (en) Ultrasonic hot-melt welding method and ultrasonic hot-melt welded assembly
JP7156009B2 (en) Manufacturing method of composite of coated metal material and resin material
JP6271940B2 (en) Vibration welding apparatus and article manufacturing method
JP6213956B2 (en) Joining method and joining apparatus
JP5732275B2 (en) Electromagnetic induction heating mounting method and apparatus
JP2017006949A (en) Friction stir welding method and jointing device for the same

Legal Events

Date Code Title Description
R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110305

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120305

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120305

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130305

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140305

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term