JP6559006B2

JP6559006B2 - 超音波振動伝達機構部の保持構造

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Publication number: JP6559006B2
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Inventors: 修玉本; 俊 ▲ボウ▼
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Description

本発明は、被溶着部材に超音波を加えて被溶着部材を溶着する超音波溶着装置において、超音波の伝達を担う超音波振動伝達機構部の保持構造の改良に関するものである。

従来の超音波溶着装置は、超音波発振器からの超音波電気エネルギーをコンバータ（超音波振動子）で機械振動エネルギーに変換し、その機械振動エネルギーをブースタで増幅した後に超音波振動伝達体（ホーン）に供給し、当該ホーンで機械振動に共振させた後に、その共振状態の機械振動エネルギーを被溶着部材に与えることにより被溶着部材に摩擦熱を発生させ、この被溶着部材に発生させた摩擦熱でもって被溶着部材を溶着させる装置として知られている。この超音波溶着装置は、プラスチック溶着を行わせるものと、メタル溶着を行わせるものとに大別できる。また、上記超音波溶着装置において、前記ブースタと、前記ホーンとにより超音波振動伝達機構部（超音波スタック）が構成されている。なお、超音波振動伝達機構部（超音波スタック）は、前記ブースタ及び前記ホーンに前記コンバータを加えて構成したものを含む場合もある。

この超音波振動伝達機構部（超音波スタック）を保持する構造は、従来から、プラスチック溶着に使用されるもの、あるいは、メタル溶着に使用されるものによって、種々の構造のものが提案されている。

ところで、前記超音波振動伝達機構部には、金属表面上、振動ゼロのポイントが存在せず、全ての表面が振動している。ノーダルポイントと呼ばれる振動ゼロポイントは軸上１ポイント（つまりホーン材料内部）にしか存在せず、ここでは軸方向、直角方向で全ての方向に振動がゼロである。一般的にここは軸方向の節部と呼ばれるが、表面の膨らみ振動の量でいえば最大である。この量はホーン形状に大きく左右され丸棒形状の場合、径が大きいほど、板状の場合、板厚が厚いほどポアソン比の関係で振幅が大きくなる。そのため、超音波振動伝達機構部の保持は節部といえども単純に行うことができず、従前より様々な保持方法が提案されている。

また、プラスチック溶着における超音波振動伝達機構部の代表的な保持構造は、特許文献２の段落番号「００４０」、「００４１」に記載されているように、ホーンまたはブースタに一体的にフランジを設け、ゴム状Ｏリング、または、耐熱性プラスチックシート等の弾性部材を利用し、前記フランジの片面または両面を前記弾性部材で挟み込むことにより、ホーンまたはブースタを支持枠体に保持した保持構造としたものが提案されている。この保持構造は、要するに、軸方向１点支持でホーンまたはブースタを支持枠体に保持する構造をしている。ここで、軸方向１点支持とは、保持する位置が軸方向の一つの位置であるという意味であり、その位置で保持している場合には、仮に複数の支持部材でその位置を支持する構造であっても１点支持と称する。
なお、超音波振動伝達機構部の軸方向１点支持という保持構造の他の例としては、ブースタ等にＳ字状フランジを設け、ブースタ等をＳ字状フランジで枠体に保持するようにした保持構造のものも提案されている（特許文献３、特許文献４)。

図７は、上記従来のＳ字状フランジによる保持構造を模式的に示す斜視図である。図８は、同Ｓ字状フランジによる保持構造を模式的に示す側面図である。図７及び図８において、ホーン５０は所定の長さを有していて、そのほぼ中間位置より図７では図示上側が、図８では図示上側が四角柱状に形成されていて、そのほぼ中間位置より図７では図示下側が、図８では図示下側が所定の長さだけ徐々に薄くなってゆってき、所定の厚さに達してからは一定の厚さに形成された形状となっている。ホーン５０のほぼ中間位置に、図７及び図８に示すように、Ｓ字状フランジ６０が設けられている。ホーン５０は、この一組のＳ字状フランジ６０により図示しないホルダー部に取り付けられることにより保持構造を構成している。

一方、メタル溶着における超音波振動伝達機構部の保持構造としては、前述したプラスチックシートのような弾性部材での支持では不十分であり、金属接触による保持が望まれている。しかしながら、その金属接触による保持であっても、保持部にはふくらみ振動等を吸収するスプリング構造が必要とされている。その理由は、保持部をアクチェーターに取り付ける上での漏れ振動を減少させる必要があるためである。しかも、メタル溶着の場合は、ホーンへの加圧（被溶着材に加える圧力）方向が軸方向に対して直角方向となるため、軸方向の離れた2箇所で支持するようにしたものが一般的である。

具体的には、特許文献5に記載されているように、ホーン（共振器）に発生する振動の腹部の二箇所、即ちホーン上の超音波振動の一波長の距離の腹部二箇所に支持部材でもって支持体に固定するようにした保持構造や、特許文献6に記載されているように、ブースタ上の腹部二箇所、即ちブースタ上で超音波振動の半波長の距離の腹部二箇所にダイヤフラムと呼ばれる円盤状金属板を挟むことにより構成した保持構造が提案されている。

また、特許文献7に記載されているように、超音波ホーンの振幅ゼロ付近（半波長の長さ）にＳ字状のスプリング構造を設け、当該Ｓ字状のスプリング構造により枠体に固定した保持構造が提案されている。

さらに、特許文献８に示すように、一波長のホーンの前後にブースタを設け、前後各ブースタ上の節（１波長半（１．５波長）の位置）においてフランジを介して支持部材に保持した保持構造のものも提案されている。

いずれの保持構造も、軸方向に半波長又は１．５波長離れた２箇所でもってホーンあるいはブースタを支持体等に保持する構造として提案されている。

特許第２９８４２２５号公報特開２００１−３３４４９４号公報米国特許公開２０１３０３０６２１９号公報特許第５１６７１２９号公報特開昭４９−２７５３号公報特許第２９１５３４０号公報特許第３３７３８１０号公報特許第２９１１３９４号公報

上記従来の超音波振動溶着装置において、軸方向１点支持の保持構造にあっては、メタル溶着かどうかを問わず、軸方向に対して直角方向に対する剛性が弱いという欠点がある。

また、軸方向１点支持の保持構造における他の保持構造であって、一点支持位置において複数の支持部材により支持したものは、支持部材が配置されている横方向の剛性は強いものの、正面からの軸方向に対して直角方向に対する剛性が充分ではないという欠点があった。

また、上記従来の超音波振動溶着装置において、一波長ホーンにおける振動腹部の２箇所で保持する保持構造にあっては、一波長ホーンが必要となって、構造が大きくなるという欠点があった。

さらに、上記従来の超音波振動溶着装置において、ブースタ上の半波長の距離２箇所で支持する保持構造のものは、軸方向の直角方向の加圧に対する剛性は有利なものの、ブースタ部に２箇所も保持を必要とするため、上記２箇所保持構造と同様に構造が大きくなってしまうという欠点があった。

また、上記従来の超音波振動溶着装置において、ホーン上の半波長の距離２箇所で支持する保持構造のものも、他との干渉が発生する他、上記２箇所保持構造と同様に構造が大きくなってしまうという欠点があった。

本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、保持剛性を高めるとともに振動伝達の効率化を図り、さらに構成部品の破損を防止できる超音波振動伝達機構の保持構造を提供することを目的とするものである。即ち、超音波ホーンの腹部，節部近辺の二箇所に薄板状つなぎ部を加工し、その薄板状つなぎ部において節部の膨らみ振動及び腹部の縦振動のたわみ振動を吸収し、保持部ブロックへ至る間に膨らみ振動、たわみ振動等の漏れ振動をなくすものである。尚、加工自体はワイヤー加工を用いるのが一般的である。このとき、支持部距離は約１/４波長となる。また、保持部が本体と一体化による加工であること、補助部から溶着部までの距離が小さいことなどにより、トータル的な保持剛性が上がることにより、高加圧プラスチック溶着、メタル溶着の両方に応用が可能である。また、ブースタによる保持も必要としない。

薄板状つなぎ部の厚みは保持部への漏れ振動と静加圧剛性に関係がある。これが薄くなれば、漏れ振動は小さくなるが静加圧剛性が下がり、逆に厚ければ漏れ振動は大きくなるが静加圧剛性が大きくなる。実際に加える静加圧力を考慮し、薄板状つなぎ部の厚みを決定することになる。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明に係る超音波振動伝達機構部の保持構造は、超音波振動に共振するホーンから超音波機械振動エネルギーを被溶着部材に加えて被溶着部材による摩擦熱により被溶着部材を溶着等できる超音波振動溶着装置において、
ホーン本体と、保持体と、平板状薄板状つなぎ体と、Ｓ字状薄板状つなぎ体とが一体加工されたものであって、
前記保持体の一端と前記ホーン本体上の第１位置との間に平板状薄板状つなぎ体を介在させ、かつ前記保持体の他端と前記ホーン本体上の第２位置との間にＳ字状薄板状つなぎ体を介在させて前記ホーン本体と前記保持体との間隔を保ち、前記保持体で前記ホーン本体を固定する保持構造であって、
前記ホーン本体は、加えられる超音波のほぼ半波長の長さの角柱状に形成されており、
前記平板状薄板状つなぎ体を介在させる第１位置は、前記ホーン本体の一方の端部であって、前記ホーン本体に超音波が加えられたときに前記ホーン本体上に現れる腹部位置であり、
前記Ｓ字状薄板状つなぎ体を介在させる第２位置は、前記ホーン本体の一方の端部から他方の端部方向に所定の距離離れた位置であって、前記ホーン本体に超音波が加えられたときに前記ホーン本体上に現れる節部位置であることを特徴とするものである。

請求項２記載の発明に係る超音波振動伝達機構部の保持構造は、請求項１において、前記Ｓ字状薄板状つなぎ体は、伝達する超音波の一波長の約１００分の５以下の所定の厚みに構成し、前記平板状薄板状つなぎ体は、伝達する超音波の一波長の約１００分の３以下の所定の厚みに構成し、かつ前記Ｓ字状薄板状つなぎ体及び前記平板状薄板状つなぎ体の平板面を縦振動超音波の波面に平行に配置したことを特徴とする。

本発明に係る超音波振動伝達機構の保持構造によれば、超音波振動伝達体を伝搬する縦振動超音波の伝搬方向における超音波振動伝達体上の異なる二つ以上の部位を、薄板状つなぎ体を介して前記ホルダー部に固定して保持されているので、次のような効果がある。
（１）各薄板状つなぎ体とホーンとが一体化しているため、ホーンが低い周波数で振動しようとしても、振動を抑えこむことが可能となって、ノーダル部によるホーンとの衝突がなくなり、磨耗を抑えることができるほか、安定した溶着が期待できる。
（２）ホーン上に現れるであろう腹部位置に平板状薄板状つなぎ体を介し、ホーン上に現れるであろう節部位置にＳ字状薄板状つなぎ体を介して前記ホーンが前記ホルダー部に保持されているので、軸方向に直角方向に対する剛性で大きく有利である。
また、一点支持位置において複数の支持部材により支持した従来の保持構造と比較して、正面からの軸方向の直角方向の剛性を充分に大きくできる。
（３）また、一波長の場合においては、腹部腹部の保持（特許文献６の図８）及び節部節部の保持（特許文献７）で保持する従来の保持構造と比較し、構造が小さくなるという効果がある。
また、ホーン上の半波長の距離２箇所で支持する保持構造のものと比較しても、他との干渉が発生することがないばかりか、構造的に小さくできる利点がある。

特に、本発明を従来の軸方向一点支持のものと比較した場合、メタル接触か否かを問わず、軸方向と平行の加圧に対する剛性は同じであっても、軸方向と直角方向に対する剛性で大きく有利である。また、特許文献２では軸方向、先端からの位置に支持箇所を増やしても、側面への軸方向の直角方向の剛性は充分ではない。また、特許文献５の図１１に示す距離二箇所支持と比較した場合、略軸方向直角加圧に対する剛性は有利である。また、ブースタ部の保持を必要としないため、必要に応じて全長を短くできる効果がある。

また、特許文献７の一波長ホーン二箇所両側支持と比較した場合では、剛性の上では略対等であるが、工場等の実施形態ライン上では他との不干渉、省スペースにおいて大いに優位性がある。

また、特許文献１のノーダルサポートは、溶着中の振動が超音波に限定された場合は一応効果は認められるが、ワークの共振等により、ワークが低周波数で暴れるようなケースには振動を完全に抑えることが困難である。そのため、ノーダル部によるホーンとの衝突も発生し、摩耗が避けられない。

これに対し、本発明にあっては、薄板状つなぎ部がホーンと一体化しているため、ホーンが低い周波数で振動しようとしても、振動を抑え込むことが可能となり、安定した溶着が期待できるものである。

本発明の実施形態に係る保持構造と超音波振動伝達機構を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る保持構造と超音波振動伝達機構を示す平面図である。本発明の実施形態に係る保持構造と超音波振動伝達機構を示す側面図である。本発明の実施形態に係る保持構造を模式的に示す斜視図である。本発明の実施形態に係る保持構造を模式的に示す側面図である。本発明の他の実施形態に係る保持構造を示す斜視図である。従来の超音波振動溶着装置における超音波振動伝達機構の保持構造を示す斜視図である。従来の超音波振動溶着装置における超音波振動伝達機構の保持構造を示す側面図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。
図１ないし図５は本発明の実施形態に係る超音波振動伝達機構の保持構造を説明するために示す図である。

これらにおいて、図１ないし図３には、超音波振動溶着装置のうち、超音波振動伝達機構１と、保持構造２とが示されている。これらの図において、超音波振動伝達機構１は、超音波振動子（コンバータ）３と、前記コンバータ３の同軸上に設けたブースタ４と、ブースタ４の同軸上に設けた超音波振動伝達体（ホーン）５とから構成されている。また、前記保持構造２は、前記超音波振動伝達体（ホーン）５を、図１、図３に示すようにホルダー部８に固定している。

さらに、図１ないし図３を含め図４及び図５も参照しながら、前記保持構造２について説明する。前記保持構造２は次のようである。即ち、前記ホーン本体５１の一方の端部における第１位置Ｐｂで薄板状つなぎ体６ｂ、６ｂにより前記ホーン本体５１と前記保持体７ｘ、７ｙとの間隔を保ち、かつ、前記ホーン本体５１の一方の端部から他方の端部方向に所定の距離離れた第２位置Ｐａで第２薄板状つなぎ体６ａ、６ａにより前記ホーン本体５１と前記保持体７ｘ、７ｙとの間隔を保つ構造を有し、当該ホーン本体５１を前記各保持体７ｘ、７ｙで前記ホルダー部８、８に固定したものである。

さらに説明すると、前記超音波振動伝達体（ホーン）５は所定の長さの立体形状（角柱形状）に形成したホーン本体５１を有している。このホーン本体５１と、前記ホーン本体５１を中心に対向させた保持体７ｘ，７ｙと、前記ホーン本体５１と前記各保持体７ｘ，７ｙとの間隔を保つために前記ホーン本体５１の軸方向の異なる位置Ｐａ，Ｐｂに設けられる二つの薄板状つなぎ体６ａ，６ｂとは、一体加工されたものである。

前記ホーン本体５１は、加えられる超音波の１波長λのほぼ半波長（λ／２）の長さの直方体に形成されている。前記ホーン本体５１の一方の端部における第１位置Ｐｂは、前記ホーン本体５１に超音波が加えられたときに前記ホーン本体５１上に現れる腹部位置であって、当該腹部位置で前記ホーン本体５１と前記各保持体７ｘ、７ｙとの間に平板状薄板状つなぎ体６ｂ、６ｂが介在された状態にされている。また、前記保持体７ｘ又は前記保持体７ｙは、それぞれ次のように構成されている。即ち、前記保持体７ｘ又は前記保持体７ｙは、使用する超音波振動の約λ／４程度の長さでかつ所定の体積で所定の重量をもたせた角柱状に形成されており、これら保持体７ｘ又は前記保持体７ｙにより前記ホルダー部８、８に固定できるように構成されている。
前記ホーン本体５１の一方の端部から他方の端部方向に所定の距離離れた第２位置Ｐａは、前記ホーン本体５１上に現れる節部位置であって、当該節部位置で前記ホーン本体５１と前記各保持体７ｘ、７ｙとの間にＳ字状薄板状つなぎ体６ａ、６ａが介在された状態にされたものである。

さらに保持構造２について説明する。前記超音波振動伝達体（ホーン）５は縦振動超音波を伝達するものであって、図４及び図５に示すように、超音波の一波長λのほぼ半波長（λ／２）の長さのホーン本体５１を有している。前記ホーン本体５１は、前記ホーン本体５１の一方の端部の位置、即ち超音波入力端側端部の第１位置Ｐｂから他方の端部に向ってλ／４の距離の第２位置Ｐａ付近までは角柱形状をしており、第２位置Ｐａより、図４及び図５においてやや下側に向けて所定の長さＬｃだけ徐々に薄くなってゆき、所定の長さＬｃに達してからは他方の末端まで所定の長さＬｄにわたって一定の厚さＤに形成された形状にされている。

前記超音波入力端側端部位置である第１位置Ｐｂは、前記ホーン５に超音波振動が入力されると、前記ホーン５上に現れる定在波の腹の位置となる。また、前記第２位置Ｐａは、前記ホーン５に超音波振動が入力されると、前記ホーン５上に現れる定在波の節の位置になる。即ち、前記第１位置Ｐａと前記第２位置Ｐｂは、前記ホーン５のホーン本体５１上においてλ／４の位置関係になる。

ここで、前記Ｓ字状薄板状つなぎ体６ａは、超音波の一波長λの約１００分の５以下の所定の厚みで略Ｓ字状に構成してあり、かつ、前記略Ｓ字状薄板状つなぎ体６ａの平面を縦振動超音波の波面に対して平行な配置になるようにしている。なお、縦振動超音波は疎密状態で伝搬方向に伝搬してゆくものとする。

同様に、前記平板状薄板状つなぎ体６ｂは、伝達する超音波の一波長λの約１００分の３以下の所定の厚みで平板状に構成し、かつ前記平板状薄板状つなぎ体６ｂの平板面は、縦振動超音波の波面に対して平行な配置になるようにしている。

このように構成された超音波振動伝達機構１及び保持構造２を搭載する超音波振動溶着装置では、ワーク搭載部のアンビル９に被溶着部材（ワーク）Ｗ１、Ｗ２を載せ、超音波振動伝達機構１などを下降させて、ホーン５の先端とアンビル９とで被溶着部材（ワーク）Ｗ１、Ｗ２を加圧保持し、その状態で超音波振動をホーン５に与えて被溶着部材を溶着するようにしている。

このとき、超音波振動溶着装置では次のように動作をしている。即ち、図視しない超音波発振器からの超音波電気エネルギーはコンバータ（超音波振動子）３において機械振動エネルギーに変換される。その機械振動エネルギーは、ブースタ４で増幅された後に超音波振動伝達体（ホーン）５に供給される。当該超音波振動伝達体（ホーン）５は機械振動に共振した後に、その共振状態の機械振動エネルギーを被溶着部材に与えている。これにより、ホーン５の先端とアンビル９との間にある被溶着部材（ワーク）Ｗ１、Ｗ２に摩擦熱を発生させる。これら被溶着部材（ワーク）Ｗ１、Ｗ２に発生させた摩擦熱でもって被溶着部材（ワーク）Ｗ１、Ｗ２を溶着させている。このようにして超音波振動に共振する超音波振動伝達体（ホーン）５から超音波機械振動エネルギーを被溶着部材（ワーク）Ｗ１、Ｗ２に加えて被溶着部材（ワーク）Ｗ１、Ｗ２による摩擦熱により被溶着部材（ワーク）Ｗ１、Ｗ２を溶着等することができる。

そして、超音波振動伝達体（ホーン）５は、ホーン本体５１と、薄板状つなぎ体６ａ、６ｂと、保持体７ｘ、７ｙとが一体化加工されていて、薄板状つなぎ体６ａ、６ｂをλ／４の位置に位置させた構造にしているため、機械的な強度を強くした状態で超音波振動伝達体（ホーン）５を固定保持することができることになる。

上述したように構成した超音波振動伝達機構の保持構造によれば、前記超音波振動伝達体（ホーン）５を超音波のほぼ半波長のホーン本体５１に形成し、前記ホーン本体５１の第２位置Ｐａと第１位置Ｐｂとにおいて、それぞれ薄板状つなぎ体６ａ、６ｂとを位置させて、ホーン本体５１と薄板状つなぎ体６ａ、６ｂと保持体７ｘ、７ｙとが一体加工してなり、かつ前記保持体７ｘ、７ｙを前記ホルダー部８、８に固定してなり、かつ前記薄板状つなぎ体６ａ、６ｂの各平板面を縦振動超音波の波面に平行に配置しているので、次のような優れた効果を現すことになる。

まず、このような構成を採用した実施形態によるので、前記超音波振動伝達体等の保持剛性を高くできる。
また、このような構成を採用した実施形態によるので、前記超音波振動伝達体等の耐荷重性を従来と比べて高くできる。

さらに、このような構成を採用した実施形態によるので、前記超音波振動伝達体に横荷重を受けても、前記超音波振動伝達体を含む超音波振動伝達機構に与える変位を少なくできる。

図６は、本発明の他の実施形態に係る超音波振動伝達機構の保持構造を説明するために示す図である。図６において、図１ないし図５に示す実施形態に係る超音波振動伝達機構や保持構造と同一構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

本発明の他の実施形態に係る超音波振動伝達機構１ｘの保持構造２ｘは、図６に示すように、上記実施の形態と全く同様な保持構造を有した第１の超音波振動伝達体（ホーン）５Ａの先端Ｐｃと、上記実施の形態と全く同様な構造を有する第２の超音波振動伝達体（ホーン）５Ｂの先端Ｐｄとを突き合わせたような形状に一体化加工したものである。この超音波振動伝達機構１ｘでは、第１の超音波振動伝達体（ホーン）５Ａの先端Ｐｃと第２の超音波振動伝達体（ホーン）５Ｂの先端Ｐｄとが突き合わされたような形状に一体的に加工したものであって、突き合わされた点に相当する部分５５が作用点になり、超音波機械振動エネルギーは当該部分５５から被溶着部材に供給されることになる。

したがって、前記超音波振動伝達体（ホーン）５Ａ、５Ｂを合わせた長さは、使用する超音波の一波長λに形成されている。前記各超音波振動伝達体（ホーン）５Ａ、５Ｂの第１位置Ｐｂ、Ｐｂが振幅の腹の部分となり、前記各超音波振動伝達体（ホーン）５Ａ、５Ｂの第２位置Ｐａ、Ｐａが振幅の節の部分となり、突き合わされた点に相当する部分５５が振幅の腹の部分となる。

前記超音波振動伝達体（ホーン）５Ａは、ホーン本体５１１と、ホーン本体５１１の一方の端部側に、前記ホーン本体５１１を中心に対向させた保持体７Ａｘ、７Ａｙと、前記ホーン本体５１１と前記各保持体７Ａｘ、７Ａｙとの間隔を保つために前記ホーン本体５１１の軸方向の異なる位置ＰＡａ、ＰＡｂに設けられる二つの薄板状つなぎ体６Ａａ、６Ａｂとが一体加工されていて、同様に、前記超音波振動伝達体（ホーン）５Ｂも、ホーン本体５１１の他方の端部側に、前記ホーン本体５１１を中心に対向させた保持体７Ｂｘ、７Ｂｙと、前記ホーン本体５１１と前記各保持体７Ｂｘ、７Ｂｙとの間隔を保つために前記ホーン本体５１１の軸方向の異なる位置ＰＢａ、ＰＢｂに設けられる二つの薄板状つなぎ体６Ｂａ、６Ｂｂとが一体加工された構造となっている。

このように本発明の他の実施形態に係る超音波振動伝達機構１ｘの保持構造２ｘは、ホーン本体５１１の両端側において、薄板状つなぎ体６ａ、６ｂと、保持体７ｘ、７ｙとが設けられており、かつ前記ホーン本体５１１を中心として薄板状つなぎ体６ａ、６ｂと、保持体７ｘ、７ｙとのそれぞれが対向した状態で設けられているため、次のような効果を奏することになる。

本発明の他の実施形態に係る超音波振動伝達機構の保持構造によれば、ホーン本体の両側に保持構造があるため、前記超音波振動伝達体等の保持剛性を高くできる。
また、本発明の他の実施形態に係る超音波振動伝達機構の保持構造によれば、前記超音波振動伝達体等の耐荷重性を従来と比べて高くできる。

さらに、本発明の他の実施形態に係る超音波振動伝達機構の保持構造によれば、前記超音波振動伝達体に横荷重を受けても、前記超音波振動伝達体を含む超音波振動伝達機構に与える変位を少なくできる。

１、１ｘ超音波振動伝達機構
２、２ｘ保持構造
３コンバータ
４ブースタ
５ホーン
５１、５１１ホーン本体
６ａ、６ｂ、６Ａａ、６Ａｂ、６Ｂａ、６Ｂｂ薄板状つなぎ体
７ｘ、７ｙ、７Ａｘ、７Ａｙ、７Ｂｘ、７Ｂｙ保持体
８ホルダー部

Claims

超音波振動に共振するホーンから超音波機械振動エネルギーを被溶着部材に加えて被溶着部材による摩擦熱により被溶着部材を溶着等できる超音波振動溶着装置において、
ホーン本体と、保持体と、平板状薄板状つなぎ体と、Ｓ字状薄板状つなぎ体とが一体加工されたものであって、
前記保持体の一端と前記ホーン本体上の第１位置との間に平板状薄板状つなぎ体を介在させ、かつ前記保持体の他端と前記ホーン本体上の第２位置との間にＳ字状薄板状つなぎ体を介在させて前記ホーン本体と前記保持体との間隔を保ち、前記保持体で前記ホーン本体を固定する保持構造であって、
前記ホーン本体は、加えられる超音波のほぼ半波長の長さの角柱状に形成されており、
前記平板状薄板状つなぎ体を介在させる第１位置は、前記ホーン本体の一方の端部であって、前記ホーン本体に超音波が加えられたときに前記ホーン本体上に現れる腹部位置であり、
前記Ｓ字状薄板状つなぎ体を介在させる第２位置は、前記ホーン本体の一方の端部から他方の端部方向に所定の距離離れた位置であって、前記ホーン本体に超音波が加えられたときに前記ホーン本体上に現れる節部位置であることを特徴とする超音波振動伝達機構部の保持構造。
前記Ｓ字状薄板状つなぎ体は、伝達する超音波の一波長の約１００分の５以下の所定の厚みに構成し、前記平板状薄板状つなぎ体は、伝達する超音波の一波長の約１００分の３以下の所定の厚みに構成し、かつ前記Ｓ字状薄板状つなぎ体及び前記平板状薄板状つなぎ体の平板面を縦振動超音波の波面に平行に配置したことを特徴とする請求項１記載の超音波振動伝達機構部の保持構造。