JPH0615467A - 超音波溶接用ホーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は内部に被溶接物が装着された状態で超
音波溶接処理を行う超音波溶接用ホーンに関し、インサ
ート部品の位置ずれ発生を防止することを目的とする。 【構成】超音波振動を行うよう構成され、被溶接物（車
速センサ２）が内部に装着される装着穴１７を有してな
る超音波溶接用ホーンにおいて、上記装着穴１７内に被
溶接物２の装着穴１７内における振動を抑制する緩衝部
材１８を設ける。 【効果】被溶接物がインサート部品を内設している場
合、超音波振動が印加されたとしてもインサート部品の
振動は緩衝部材により抑制されるため、被溶接物内部に
おけるインサート部品の位置ずれの発生を防止すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超音波溶接用ホーンに係
り、特に内部に被溶接物が装着された状態で超音波溶接
処理を行う超音波溶接用ホーンに関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波溶接は、超音波振動子で発生した
超音波振動エネルギを加圧された被溶接物に印加するこ
とにより、被溶接物を溶接する溶接方法である。この超
音波溶接は、特に他の溶接方法では溶接を行うことが困
難な薄い箔同士の溶接，金属とプラスチックとの溶接，
或いはプラスチック同士の溶接等に利用されている。

【０００３】また近年、被溶接物も複雑化してきてお
り、被溶接物と異なる部材を被溶接物内にインサートし
た状態で超音波溶接を行うことが多くなってきている。
このようなインサート部品を内設した被溶接物を超音波
溶接する一例として、例えば特開昭６１−６７５８３号
公報に開示されたものがある。

【０００４】同公報に示された超音波溶接は、被溶接物
となる金属管内に光ファイバーが内設（インサート）さ
れており、金属管に発生した欠陥部を塞ぐために実施さ
れるものである。具体的な溶接方法としては、金属管を
固定台上に装着し、その上部より超音波振動子により超
音波振動するよう構成された超音波溶接用ホーンを圧接
する。この超音波溶接用ホーンには金属管と係合する凹
部が形成されており、金属管は固定台と超音波溶接用ホ
ーンに挟持された状態となる。続いて、この超音波溶接
用ホーンを超音波振動させ、これにより欠陥部を超音波
溶接して接合する構成とされていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、インサート
部品を内設した被溶接物を超音波溶接する場合、溶接時
に印加される超音波振動がインサート部品にも印加さ
れ、被溶接物内でインサート部品が変位してしまい、イ
ンサート部品の位置ずれが発生してしまうという問題点
があった。

【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、インサート部品に印加される超音波振動を抑制す
るよう構成することにより、インサート部品の位置ずれ
発生を防止した超音波溶接用ホーンを提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明では、超音波振動を行うよう構
成されており、被溶接物が内部に装着される装着穴を有
してなる超音波溶接用ホーンにおいて、上記装着穴内
に、被溶接物の装着穴内における振動を抑制する緩衝部
材を設けたことを特徴とするものである。

【０００８】また、請求項２の発明では、超音波振動を
行うよう構成されており、磁性体インサート部品を有す
る被溶接物が内部に装着される装着穴を有してなる超音
波溶接用ホーンにおいて、上記装着穴内に、上記磁性体
インサート部品を装着穴内の所定位置に保持するマグネ
ットを設けたことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】請求項１の発明によれば、被溶接物がインサー
ト部品を内設してる場合、超音波振動が印加されたとし
てもインサート部品の振動は緩衝部材により抑制される
ため、被溶接物内部におけるインサート部品の位置ずれ
の発生を防止することができる。

【００１０】また、請求項２の発明によれば、超音波振
動が印加されたとしても磁性体インサート部品はマグネ
ットの磁力により保持されるため、被溶接物内部におけ
る磁性体インサート部品の位置ずれ発生を防止すること
ができる。

【００１１】

【実施例】次に本発明の実施例について図面と共に説明
する。図１は本発明の第１実施例である超音波溶接用ホ
ーン１を示している。尚、以下説明する各実施例では、
車載される車速センサ２を被溶接物とした例について説
明するものとする。

【００１２】超音波溶接用ホーン１は、図２に示すよう
に、超音波溶接装置３の一部を構成するものである。超
音波溶接装置３は、超音波溶接用ホーン１，この超音波
溶接用ホーン１の上部に配設されて超音波溶接用ホーン
１を振動させる振動子４，この振動子４に巻回されたコ
イル５に高周波電流を流す超音波発生装置６等により構
成されている。

【００１３】振動子４は例えば磁歪振動子であり、この
振動子４に巻回されたコイル５に超音波発生装置６より
高周波電流を流すことにより振動子４には超音波振動が
発生する。振動子４の下部には超音波溶接用ホーン１が
一体的に設けられており、よって振動子４が振動するこ
とにより、超音波溶接用ホーン１も超音波振動する。ま
た、超音波溶接用ホーン１は図２に示されるように下方
に長く延出した構造を有しており、この構造とすること
により超音波溶接用ホーン１は振動子４で発生した超音
波振動の振幅を増幅する機能も奏している。

【００１４】また、上記した超音波溶接用ホーン１及び
振動子４は、図示しない加圧機構により図中上下方向
（矢印Ｘ方向）に変位し得る構成となっており、この加
圧機構により超音波溶接時に超音波溶接用ホーン１は被
溶接物（車速センサ２）の溶接部位を加圧できるよう構
成されている。

【００１５】溶接処理時において被溶接物となる車速セ
ンサ２は、固定台７の上部に載置されると共に、その上
部に前記した加圧機構により超音波溶接用ホーン１が当
接し加圧される。この状態において振動子４が超音波発
生装置６により駆動され、これに伴い超音波溶接用ホー
ン１が超音波振動することにより、車速センサ２の所定
溶接部位が超音波溶接される。本実施例では、各図中、
矢印Ａで示す部位が溶接されるものとする。

【００１６】続いて、超音波溶接用ホーン１を用いて超
音波溶接処理が行われる車速センサ２の構造について説
明する。車速センサ２は、図１及び図３に示すように、
上部に位置するセンサ本体部８と、その下部に位置する
コネクタ部９とにより構成されている。この内センサ本
体部８は、検出コイル１０，ヨーク１１，永久磁石１２
等により構成されており、樹脂製の上部樹脂ケース１３
に内設（インサート）されている。またコネクタ部９
は、下部樹脂ケース１４内に検出コイルと接続されたコ
ンタクトピン１５ａ，１５ｂがインサートされた構成と
されている。上記構成を有するセンサ本体部８とコネク
タ部９は、前記した矢印Ａで示す部位を超音波溶接する
ことにより一体化される。

【００１７】車速センサ２は、図３に示すように、磁性
材により形成され車両の車軸に設けられたギヤ１６と対
向配設される。前記したように車速センサ２には永久磁
石１２が設けられており、この永久磁石１２と磁性材よ
りなるヨーク１１は磁気的に接続されている。また、ヨ
ーク１１は検出コイル１０の中央部に配設されている。
従って、磁性材よりなるギヤ１６の歯先部１６ａが車速
センサ２に近づくと（図３の状態）、ギヤ１６とヨーク
１１の磁気抵抗が小さくなりヨーク１１からギヤ１６に
向け貫通する磁束線は増大する。逆に、ギヤ１６の歯先
部１６ａが車速センサ２から遠ざかると、ヨーク１１か
らギヤ１６に向け貫通する磁束線は減少する。このよう
に、ギヤ１６の回転に伴いヨーク１１を貫通する磁束線
が変化することにより、ヨーク１１を巻回するよう配設
された検出コイル１０に電磁誘導される電流の値は変化
する。この検出コイル１０に電磁誘導される電流変化は
ギヤ１６（即ち車軸）の回転に対応しており、従ってこ
の電流変化に基づき車両の車速を求めることができる。

【００１８】図１に戻り、本発明の要部となる超音波溶
接用ホーン１の構造について以下詳述する。

【００１９】超音波溶接用ホーン１は、例えばアルミニ
ウムにより形成された棒状の形状を有している。また被
溶接物となる車速センサ２は、各図に示されるように側
面よりみてＬ字状の形状を有し、かつ溶接部位Ａは車速
センサ２の下方位置であるため、溶接部位Ａへの振動伝
達効率を向上させる面より超音波溶接用ホーン１の内部
には装着穴１７が形成され、溶接時にはセンサ本体部８
がこの装着穴１７内に挿入装着されるよう構成されてい
る。

【００２０】装着穴１７は、センサ本体部８が挿入され
る挿入深さよりも更に深い奥行きを有する穴とされてい
る。そして、この装着穴１７の内部には本実施例の特徴
となる緩衝部材１８が配設されている。この緩衝部材１
８の材質としては、例えばシリコンゴム等の衝撃吸収性
の良好な部材が選定されている。またこの緩衝部材１８
は、センサ本体部８が装着穴１７に装着された状態で、
センサ本体部８を構成する上部樹脂ケース１３の上面部
１３ａと当接するよう構成されている。

【００２１】続いて、上記構成とされた超音波溶接用ホ
ーン１の作用について説明する。

【００２２】前記したように、超音波溶接実施時には振
動子４が駆動して超音波溶接用ホーン１は超音波振動
し、この振動は溶接部位Ａに伝達されて上部樹脂ケース
１３と下部樹脂ケース１４は超音波溶接される。この
際、超音波溶接用ホーン１の超音波振動は、溶接部位Ａ
ばかりではなく超音波溶接用ホーン１の装着穴１７に装
着されたセンサ本体部８の全体に伝達される。

【００２３】ここで、仮に緩衝部材１８が配設されてい
ない構成を想定すると、装着穴１７内におけるセンサ本
体部８の上部には空間部が形成されることになる。即
ち、センサ本体部８を構成する上部樹脂ケース１３の上
面部１３ａは、自由に変位可能な状態となる。このよう
な状態で超音波振動がセンサ本体部８に印加されると、
上面部１３ａは図１に破線で示す如く上下に振動してし
まい、内部に配設されている検出コイル１０，ヨーク１
１，永久磁石１２（以下、これらを総称して内設構成物
という）に位置ずれが発生してしまうおそれがある。

【００２４】しかるに、緩衝部材１８を装着穴１７内に
配設することにより、上部樹脂ケース１３の上面部１３
ａの上下振動は緩衝部材１８により抑制される。このた
め、内設構成物が上部樹脂ケース１３内で変位すること
を防止でき、内設構成物の位置ずれ発生を抑制すること
ができる。このように、内設構成物の位置ずれの発生が
防止できることにより、溶接処理される車速センサ２の
品質を安定化することができ、不良品の発生数を低減す
ることができる。

【００２５】ここで、上部樹脂ケース１３の側面部１３
ｂに注目すると、側面部１３ｂは装着穴１７の内壁に当
接或いは近接離間している。このため、超音波振動の印
加による側面部１３ｂの振動は小さく、この側面部１３
ｂの振動により内設された構成物に位置ずれが発生する
ようなことはない。よって、内設構成物の位置ずれを防
止する面からは、上面部１３ａの上下振動を抑制するこ
とが重要であり、従って緩衝部材１８により上面部１３
ａの上下振動を防止する本実施例の構成により、内設構
成物の位置ずれ防止を有効に行うことができる。また本
実施例を実現するためには、装着穴１７内にセンサ本体
部８の形状に対応させた緩衝部材１８を配設するだけで
よい。よって、緩衝部材１８を設けることによって超音
波溶接用ホーン１の製造工程が徒に複雑になるようなこ
とはなく、また製品コストも低く抑えることができる。

【００２６】続いて、本発明の第２実施例について図４
を用いて説明する。尚、図１乃至図３を用いて説明した
第１実施例に係る構成と同一構成部分については同一符
号を付してその説明を省略する。

【００２７】第２実施例に係る超音波溶接用ホーン２０
は、装着穴１７内にマグネット２１を設けたことを特徴
とするものである。このマグネット２１は、ガイド部材
２２により装着穴１７の略中心位置に位置決めされて支
持されている。また、ガイド部材２２は、装着穴１７の
内壁に摺接しており装着穴１７内を図中上下方向に移動
可能な構成とされている。但し、ガイド部材２２が装着
穴１７の内壁に当接する当接力は、後述するように所定
の値となるよう構成されている。このガイド部材２２に
より、マグネット２１は装着穴１７の中心軸（同図に一
点鎖線で示す）に沿って上下方向に移動する。また、マ
グネット２１の上部と装着穴１７の上壁との間には紐２
３が配設されており、マグネット２１が装着穴１７より
離脱するのを防止している。

【００２８】次に、第２実施例に係る超音波溶接用ホー
ン２０の作用について説明する。

【００２９】前記したように、被溶接物となる車速セン
サ２は、その内部にヨーク１１を有している。このヨー
ク１１は、例えば鉄により構成された円柱状の磁芯材で
あり、センサ本体部８の構成物としては最も重量の大な
るものであり、超音波溶接時において超音波振動がセン
サ本体部８に印加された場合、最も位置ずれが発生し易
い部材である。従って、このヨーク１１の振動を有効に
防止することが重要となる。

【００３０】本実施例では、装着穴１７内にマグネット
２１が設けられているため、センサ本体部８が装着穴１
７内に装着された状態でマグネット２１は下動してヨー
ク１１と磁力により接合される。前記したように、マグ
ネット２１はガイド部材２２により装着穴１７の中央部
に位置しており、またヨーク１１もセンサ本体部８の中
央位置に配設されているものであるため、両者の磁力に
よる接合は容易に行われる。

【００３１】一方、マグネット２１はガイド部材２２に
支持されており、かつガイド部材２２が装着穴１７の内
壁と当接する力は、超音波溶接用ホーン２０に超音波が
印加された状態においてもマグネット２１が変位しない
よう支持できる当接力に選定されている（但し、装着穴
１７の内壁内でガイド部材２２が上下移動できる当接力
ともされている）。

【００３２】従って、超音波溶接時に超音波溶接用ホー
ン２０に超音波が印加されたとしても、ヨーク１１はマ
グネット２１の磁力により保持され、かつマグネット２
１はガイド部材２２を介して装着穴１７の内壁に支持さ
れてるため、ヨーク１１の位置ずれ発生を防止すること
ができる。また、ヨーク１１と共にセンサ本体部８に内
設されている検出コイル１０及び永久磁石１２は、ヨー
ク１１と略一体的に配設された構成であるため、ヨーク
１１の位置ずれを防止できることにより他の構成物の位
置ずれも抑制でき、内設構成物の位置ずれ発生を抑制す
ることができる。このように、第２実施例に係る超音波
溶接用ホーン２０においても、内設構成物の位置ずれの
発生が防止でき、溶接処理される車速センサ２の品質を
安定化、及び不良品の発生低減を図ることができる。

【００３３】続いて、本発明の第３実施例について図５
を用いて説明する。尚、図１乃至図４を用いて説明した
第１及び第２実施例に係る構成と同一構成部分について
は同一符号を付してその説明を省略する。

【００３４】第３実施例に係る超音波溶接用ホーン３０
は、前記した第１実施例と第２実施例を合わせ持つ構成
としたことを特徴とするものである。即ち、装着穴１７
内に緩衝部材３１とマグネット３２を共に配設したこと
を特徴とするものである。

【００３５】緩衝部材３１は、例えばシリコンゴム等の
衝撃吸収性の良好な部材が選定されており、そのセンサ
本体部８の上面部１３ａと対向する部位の中央位置には
マグネット３２が埋設されている。

【００３６】上記超音波溶接用ホーン３０は、第１実施
例及び第２実施例で得られる効果を共に享受できる構成
とされており、具体的には緩衝部材３１を設けることに
より上部樹脂ケース１３の上面部１３ａの上下振動をす
ることができ、これにより内設構成物が樹脂ケース１３
内で変位することを防止できる。

【００３７】また、マグネット３２を設けることによ
り、ヨーク１１はマグネット３２の磁力により保持さ
れ、かつマグネット３２は緩衝部材３１を介して装着穴
１７の内壁に支持されてるため、ヨーク１１の位置ずれ
発生を防止することができる。更に、ヨーク１１の位置
ずれ発生が抑制されることにより検出コイル１０及び永
久磁石１２の位置ずれも防止することができる。

【００３８】このように、第３実施例に係る超音波溶接
用ホーン３０によれば、前記した第１実施例及び第２実
施例に係る超音波溶接用ホーン１０，２０に比べて更に
確実に内設構成物の位置ずれ発生を防止でき、溶接処理
される車速センサ２の品質の安定化、及び不良品の発生
低減を図ることができる。

【００３９】尚、上記した第１及び第３実施例では、緩
衝部材１８，３１が車速センサ２の上面部１３ａのみに
接する構成を示したが、被溶接物の構成によっては被溶
接物の上部ばかりでなく側面部分に緩衝部材を配設する
構成としてもよい。

【００４０】

【発明の効果】上述の如く請求項１の発明によれば、超
音波振動が印加されたとしてもインサート部品の振動は
緩衝部材により抑制されるため被溶接物内部におけるイ
ンサート部品の位置ずれの発生を防止することができ、
また請求項２の発明によれば、超音波振動が印加された
としても磁性体インサート部品はマグネットの磁力によ
り保持されるため被溶接物内部における磁性体インサー
ト部品の位置ずれ発生を防止することができ、よって超
音波溶接処理される被溶接物の品質の安定化、及び不良
品の発生低減を図ることができる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である超音波溶接用ホーン
を説明するための図である。

【図２】本発明の第１実施例である超音波溶接用ホーン
を用いた超音波溶接装置を説明するための図である。

【図３】本実施例において被溶接物となる車速センサを
説明するための図である。

【図４】本発明の第２実施例である超音波溶接用ホーン
を説明するための図である。

【図５】本発明の第３実施例である超音波溶接用ホーン
を説明するための図である。

【符号の説明】

１，２０，３０ 超音波溶接用ホーン ２ 車速センサ ３ 超音波溶接装置 ４ 振動子 ５ コイル ６ 超音波発生装置 ７ 固定台 ８ センサ本体部 ９ コネクタ部 １０ 検出コイル １１ ヨーク １２ 永久磁石 １３ 上部樹脂ケース １３ａ 上面部 １４ 下部樹脂ケース １６ ギヤ １７ 装着穴 １８，３１ 緩衝部材 ２１，３２ マグネット ２２ ガイド部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波振動を行うよう構成されており、
   被溶接物が内部に装着される装着穴を有してなる超音波
   溶接用ホーンにおいて、 該装着穴内に、該被溶接物の該装着穴内における振動を
   抑制する緩衝部材を設けたことを特徴とする超音波溶接
   用ホーン。
2. 【請求項２】 超音波振動を行うよう構成されており、
   磁性体インサート部品を有する被溶接物が内部に装着さ
   れる装着穴を有してなる超音波溶接用ホーンにおいて、 該装着穴内に、該磁性体インサート部品を該装着穴内の
   所定位置に保持するマグネットを設けたことを特徴とす
   る超音波溶接用ホーン。