JP4123578B2 - 超音波溶接用ワーク受け治具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、異種金属同士を超音波溶接するときに被溶接物（ワーク）を保持する治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波溶接用ワーク受け治具は、ベースと、ワークが載置され固定される受け具とが一体になっている。このため、受け具の上面に形成したワーク受け面の滑り止め用溝が磨耗した時は、ワーク受け治具の全体を交換するか、溝の再加工を行っている。また、ワークの取付け、取外し及び位置決めを手作業で行っていたため、生産効率の悪い作業となっている。
【０００３】
ワーク受け面に設けた滑り止め用溝が磨耗した場合の対策としては、ワーク受け面部分を別部品の受け具として形成し、該別部品をベースと着脱可能な構造とすればよい。しかし、この構造にすると、別部品とベースとの結合部分において、滑り摩擦で超音波エネルギーが消耗してしまう。このため溶接部位で溶接作業に使用できるエネルギーが減って作業効率が悪くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ワーク受け治具の滑り止め用溝が磨耗した場合に、滑り止め用溝の形成部分の交換が容易にできるとともに、ベースと受け具との結合部分における超音波エネルギーの消耗を最小限に低減できる、超音波溶接用ワーク受け治具の提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１について〕
請求項１の構成を有する、超音波溶接用ワーク受け治具では、ワークの超音波溶接の部位に対応した受け具をベースと別体で形成し、ベースと受け具とを外周部でインロー嵌合して連結しているので、受け具を容易に交換できるとともに、受け具とベースとの結合の剛性が向上する。
【０００６】
このため、ネジによる締結でベースと受け具とを一体化でき、振動を大きい重量で受けることができるので、超音波溶接の作業効率の低下を防止できる。また、ベースと受け具とを外周部でインロー嵌合しているので、受け具とベースとの位置ずれを防止できる。
【０００７】
〔請求項２について〕
請求項２の構成を有する、超音波溶接用ワーク受け治具では、受け具に載置されたワークを回動して位置決めするワーク回動手段を位置決め手段に付設している。これにより、複数の溶接部位が同一円周上にある場合には、連続して超音波溶接が行え、作業効率が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は、本発明の第１実施例にかかるワーク受け治具１を示し、下端が超音波溶接装置の治具設置台１１に締結され、上方には超音波溶接装置のホーン１２が昇降自在に配されている。
そして、ワーク受け治具１の上部側方には、図６に示すワーク（加工部品）１０を順次供給する供給装置としてのローダ１３が配置されている。
【００１２】
ローダ１３は、図示しない搬送装置により搬送されてきたワーク１０を掴んでワーク受け治具１の上面に配置し、溶接作業が終了するとワーク１０を取り外し、つぎのワーク１０を配置する。そして、ワーク受け治具１の側方には、ワーク１０を上方に押上して、位置決めピン４３および位置決め穴（位置決め手段）１Ａから外すためのノックアウトレバー機構１４が装着されている。
【００１３】
ワーク受け治具１は、縦円柱状のベース２と、該ベース２とは別体で形成されワーク１０の溶接する部位が載置されるワーク受け具３とからなる。
ベース２は、図３に示す様に、下端に治具設置台１１への締結用フランジ２１が設けられ、中心に小径の軸穴２２が貫通して形成されている。
ベース２の上面には、大径で浅い円柱状凹所２３が軸穴２２と同軸的に設けられ、下面には中径で深い凹所が形成されてウォームギア室２４となっている。
【００１４】
ワーク受け具３は、この実施例では、略四角形断面の円環状部３１と、該円環状部３１の内周から下方に突設されたインロー嵌合縁３２とを有する。インロー嵌合縁３２は、外径が円柱状凹所２３の内周壁２５とインロー嵌合する寸法に設定されている。
本実施例では、ワーク受け具３とベース２とを、円環状部３１に形成された軸方向の４つ貫通穴３３と、該貫通穴３３に対応してベース２の上端面の縁部に設けたネジ穴２６とを、ネジ（図示せず）で締結して固定している（図３参照）。
【００１５】
ベース２内にはワーク１０を回動させるための回動機構４が設置されている。回動機構４は、軸穴２２に嵌め込まれた回動軸４１、該回動軸４１の上端に設けられ、円柱状凹所２３の底面２７に摺動自在に接触した円板状の回動デスク４２とを有する。
回動デスク４２の上面に、ワーク１０を、横および回転方向に固定するための位置決めピン４３、４３を突設している。
【００１６】
回動軸４１の下端は、ウォームギア室２４に突き出しており、該突出し部分にウォームホイール４４が取り付けられている。ウォームホイール４４にはウォームギア４５が噛み合っており、ウォームギア４５の駆動軸４６はベース２の側方に設置されている駆動シリンダ４７に連結されている。駆動シリンダ４７は、油圧により駆動軸４６を往復駆動させ、これに伴い回動デスク４２が所定の回動位置に設定される。
【００１７】
ワーク受け治具１の上端の側方には、超音波溶接時にワーク１０を上から押さえているためのワーク押さえ手段５が装着されている。ワーク押さえ手段５は、超音波溶接装置の固定部材（図示せず）に締結されたブラケット５１、該ブラケット５１に設けられたレバー支軸５２、該レバー支軸５２に回動自在に支持されワーク１０を押さえるための押さえレバー５３を備える。
【００１８】
押さえレバー５３は、ワーク受け治具１の半径方向に沿って配され、ワーク受け治具１の中心側端部（左端部）にホーン通過窓５５が形成されている。押さえレバー５３の外側端部は、図示しないレバー作動機構により所定のタイミングで駆動され、押さえレバー５３はシーソー動する。
【００１９】
押さえレバー５３は、ホーン通過窓５５を含む中心側端部５４で、ワーク受け具３の上面３４に設けた溝面３５にワーク１０の所定部位を押圧して固定する。ローダ１３によりワーク受け具３の上面３４に設置されたワーク１０は、ワーク１０に設けた位置決め穴１Ａ、１Ａと位置決めピン４３、４３とが嵌合して横および回転方向にも固定される。
【００２０】
ワーク受け治具１を使用した超音波溶接は、図６および図７の（イ）に示す如く、半円環板状の放熱フィン１６（オルタネータ用）に、４つの銅チップ１７を溶接するものであり、以下の順序で成される。
▲１▼ローダ１３によりワーク１０を掴んで位置決め穴１Ａ、１Ａと位置決めピン４３、４３と合うようにワーク受け具３の上面３４に設置する。
▲２▼押さえレバー５３の中心側端部５４で、溝面３５にワーク１０の第１溶接部位１Ｂ（放熱フィン１６の所定位置に、銅チップ１７を重ねた箇所）を押圧する。▲３▼ホーン１２を降下させて、ホーン通過窓５５の中心に位置する第１溶接部位１Ｂを溶接する。この際に、超音波加振方向と、インロー嵌合面の中心とを一致させる。
【００２１】
▲４▼ホーン１２を上昇させるとともに押さえレバー５３の押さえを開放し、回動デスク４２を回動させてワーク１０の第２溶接部位１Ｃを押さえレバー５３で押圧し、溶接する。
▲５▼全ての溶接部位１Ｂ〜１Ｅを溶接した後に、ノックアウトレバー機構１４によりワーク１０を押し上げて位置決め穴１Ａ、１Ａと位置決めピン４３、４３と嵌合を外し、ローダ１３によりワーク１０を搬出するとともにつぎのワーク１０を搬入する。
【００２２】
本実施例では、ワーク受け治具１が、ワーク１０の構造および超音波溶接の部位に対応したワーク受け具３とベース２とを別体で形成し、ベース２にワーク受け具３をワーク受け具３の外周部でインロー嵌合している。このため、以下の利点を有する。
〔あ〕ワーク受け具３を、ベース２から分離可能なリング状にして、外周部でインロー嵌合している。このため、ワーク受け具３とベース２との着脱が可能で、かつ超音波溶接に充分な結合の剛性を得ることができる。
【００２３】
〔い〕ワーク受け具３のみではなく、ベース２とワーク受け具３との結合体という大きい重量体で振動を受けている。これにより、超音波振動のエネルギーを溶接部位に集中でき、溶接効率が高い。
〔う〕インロー嵌合部が超音波振動の振動方向に直交する面となり、振動に対し位置ずれが生じ難い。
【００２４】
〔え〕超音波振動の加振方向（図では左右方向）と、ワーク受け具３の中心方向とを一致させているので、超音波加振に対するエネルギーを高効率に溶接エネルギーに変換することができる。
【００２５】
図４、図５は、本発明の第２実施例を示す。なお、同一符号は同一物または同一機能物を示す。
本実施例では、ワーク１０は、図６および図７の（イ）に示す如く、放熱フィン１６に電極端子棒１８の溶接板部１９を一溶接部位のみ超音波溶接している。
【００２６】
ワーク受け治具１は、ベース６と、ワーク受け具７と、受け台８とを備える。ベース６は、下部６１が小径、上部６２が中径、上端部が大径の切り欠き円柱状凹所６３となっている軸穴６０を有する。
軸穴６０には、位置決めシャフト６４が嵌め込まれている。
【００２７】
位置決めシャフト６４は、下部６５が下部６１に嵌着され、振動可能な様に上部６６が幾分径小に形成され、上部６６の上端６６１がワーク１０の位置決めピンになっている。
【００２８】
ワーク受け具７は、位置決めシャフト６４の上部が遊嵌された軸穴７１を有し、上部は切り欠き円柱状凹所６３に緊密に嵌め込まれる形状の切り欠き円鍔部７２となっており、下部は中径部に嵌着する筒軸部７３となっている。
【００２９】
切り欠き円鍔部７２の上面は設置されるワーク１０の形状に合わせた凹凸が設けられている。
受け台８は、外周はベース６の外周と同一の円形を呈し、内部に切り欠き円鍔部７２が嵌め込まれる空所８１が形成され、位置決めピン８２が差し込まれている。
【００３０】
ノックアウトレバー機構１４は、ワーク受け具７に食い付いたワーク１０を分離させるものである。
位置決めシャフト６４の上端６６１、位置決めピン８２、およびワークガイドが、ワーク１０の位置決め手段に相当する。
【００３１】
本実施例の利点は、以下の通りである。
〔お〕加振動方向と、ワーク受け具３をねじ止めする方向とを一致させている。このため、第１実施例と同様に、超音波加振に対するエネルギーを高効率に溶接エネルギーに変換することができる。
【００３２】
〔か〕位置決めシャフト６４の上部６６を幾分径小に形成して、振動可能な構成（柔構造）にしているので、ワーク１０を位置決めした状態で超音波溶接することが可能である。
これにより、超音波溶接のエネルギーロスを最小限に抑えることができるとともに、高精度でワーク１０の溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例における超音波溶接用ワーク受け治具の断面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】ベースおよびワーク受け具の組付図である。
【図４】第２実施例における超音波溶接用ワーク受け治具の要部の断面図である。
【図５】図４の平面図である。
【図６】ワークの平面図である。
【図７】ワークの要部断面図である。
【図８】柔構造にした位置決め手段の説明図である。
【符号の説明】
１ ワーク受け治具
１Ａ 位置決め穴（ワークの位置決め手段）
２、６ ベース
３、７ ワーク受け具（受け具）
４ 回動機構（ワーク回動手段）
５ ワーク押さえ手段
１０ ワーク
１１ 治具設置台
１２ ホーン
１４ ノックアウトレバー機構

Claims (2)

1. 超音波溶接装置の治具設置台に設置されて上面でワークを固定し、上方から超音波振動子のホーンをワークの溶接部位に押し当てて超音波加振し溶接するためのワーク受け治具であって、
   前記治具設置台に固定されるベースと、該ベースに着脱自在に保持され、ワークを受ける受け具と、ワークの位置決め手段と、ワークを前記受け具に押さえ付けるワーク押さえ手段と、前記受け具に食い付いたワークを分離するワーク分離手段とを備えた超音波溶接用ワーク受け治具において、
   前記受け具の外周部と前記ベースの上端面とをインロー嵌合して連結するとともに、ネジにより締結したことを特徴とする超音波溶接用ワーク受け治具。
2. 請求項１に記載の超音波溶接用ワーク受け治具において、前記受け具に載置されたワークを回動して位置決めするワーク回動手段を前記位置決め手段に付設したことを特徴とする超音波溶接用ワーク受け治具。

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