JPH07106464B2 - Ultrasonic spot welding method for metal plate - Google Patents

Ultrasonic spot welding method for metal plate

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JPH07106464B2
JPH07106464B2 JP2244986A JP2244986A JPH07106464B2 JP H07106464 B2 JPH07106464 B2 JP H07106464B2 JP 2244986 A JP2244986 A JP 2244986A JP 2244986 A JP2244986 A JP 2244986A JP H07106464 B2 JPH07106464 B2 JP H07106464B2
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metal plate
welding
recess
welding method
ultrasonic
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雅晴 西片
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日本電装株式会社
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  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属板同志の溶接方法に関するもので、例え
ば超音波スポット溶接、抵抗スポット溶接などに適用し
て有効である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a method for welding metal plates to each other and is effectively applied to, for example, ultrasonic spot welding, resistance spot welding, and the like.

〔従来技術およびその問題点〕[Prior art and its problems]

従来の溶接方法を示すものとして、例えば特開昭53−12
5480号公報がある。この公報に示される溶接方法では、
2枚の被溶接部材を互いに当接させ、その当接個所に超
音波振動を与えて前記被溶接部材を互いに溶接してい
る。この溶接方法においては、互いに当接せしめられて
いる被溶接部材の当接面積に比べ、溶接面積が非常に小
さい場合には、若干の被溶接部材の位置のずれが生じた
としても、その溶接にはほとんど影響は及ぼさない。
As a conventional welding method, for example, JP-A-53-12
There is a publication of 5480. In the welding method shown in this publication,
The two members to be welded are brought into contact with each other, and ultrasonic vibration is applied to the contacting points to weld the members to be welded to each other. In this welding method, when the welding area is very small compared to the contact areas of the members to be welded that are in contact with each other, even if a slight displacement of the positions of the members to be welded occurs, the welding Has almost no effect on.

この溶接方法ではこのように非溶接部材の当接面積が容
積部の面積に比べ非常に大きい場合には、若干の位置ず
れ等の影響は無視することができるが、溶接面積とその
被溶接部材の面積とが同程度ぐらいまでになると、その
被溶接部材にわずかな振動が作用しただけで、その位置
がずれてしまうという問題がある。従って、その被溶接
部材の互いの相対位置を管理することが非常に難しいと
いう問題がある。
In this welding method, when the contact area of the non-welded member is much larger than the area of the volume portion, the effect of slight misalignment can be neglected. When the area of the welded member is about the same as that of the welded member, there is a problem that the position of the welded member is displaced by a slight vibration. Therefore, there is a problem that it is very difficult to manage the relative positions of the members to be welded to each other.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明では、上記問題点を解決するため次のような手段
を講じた。すなわち、第1の金属板に第2の金属板の外
形状とおよそ等しい窪み部を形成する。そして、前記第
2の金属板の外周部には複数本の足部を形成して、その
第2金属板を前記第1金属板の窪み部内に位置せしめ
る。そうした後、前記第1金属板に対する前記第2金属
板の相対位置を保持し、その後、互いに第1の金属板と
第2の金属板を溶接する方法とした。
In the present invention, the following measures are taken to solve the above problems. That is, a recessed portion that is approximately equal to the outer shape of the second metal plate is formed in the first metal plate. Then, a plurality of legs are formed on the outer peripheral portion of the second metal plate, and the second metal plate is positioned within the recess of the first metal plate. After that, the relative position of the second metal plate with respect to the first metal plate is maintained, and then the first metal plate and the second metal plate are welded to each other.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明を超音波スポット溶接に適用した場合の実施
例について説明する。
Next, an example in which the present invention is applied to ultrasonic spot welding will be described.

第1図は本実施例を実施している状態を示す断面図、第
2図は第1の金属板に第2の金属板の位置を保持した状
態を示す平面図である。第1図において、符号1で示す
のは超音波を発振する超音波発振器である。この超音波
発振器1より発振せしめられた電気的発振信号は、超音
波振動子2に伝達される。この信号を受けた超音波振動
子2は微少振動を発生し、その微少振動が超音波振動子
2に連結された超音波ホーン3に伝達される。超音波ホ
ーン3はこの微少振動を増大せしめ、この超音波ホーン
3に連結された工具4に伝達する。この工具4は図中矢
印R方向に示す方向に振動するもので、本実施例におい
ては20KHzの周波数で振幅が30μの振幅を行うものであ
る。
FIG. 1 is a sectional view showing a state in which this embodiment is carried out, and FIG. 2 is a plan view showing a state in which the position of the second metal plate is held on the first metal plate. In FIG. 1, reference numeral 1 is an ultrasonic oscillator that oscillates ultrasonic waves. The electrical oscillation signal oscillated by the ultrasonic oscillator 1 is transmitted to the ultrasonic oscillator 2. Upon receiving this signal, the ultrasonic vibrator 2 generates minute vibrations, and the minute vibrations are transmitted to the ultrasonic horn 3 connected to the ultrasonic vibrator 2. The ultrasonic horn 3 increases this minute vibration and transmits it to the tool 4 connected to this ultrasonic horn 3. The tool 4 vibrates in the direction indicated by the arrow R in the figure, and in the present embodiment, the amplitude is 30 μ at a frequency of 20 KHz.

被溶接部材である第1の金属板5は、アンビル9の上に
配置せしめられている。この第1の金属板5の溶接個所
には窪み部12が形成されている。この窪み部12の周縁は
およそ23度の傾きをもつ傾斜部8が形成されている。こ
の窪み部12は、第2金属板6の外形状とほぼ等しい外形
状を有するものである。
The first metal plate 5, which is the member to be welded, is placed on the anvil 9. A recess 12 is formed at the welded portion of the first metal plate 5. An inclined portion 8 having an inclination of about 23 degrees is formed on the peripheral edge of the hollow portion 12. The recess 12 has an outer shape that is substantially the same as the outer shape of the second metal plate 6.

第2の金属板6は、第2図からもわかるように円板形状
をなす円板部12と、この円板部12の外周縁に等間隔で6
ヶ所設けられ、外方に突出する足部11とからなる。第2
の金属板6はアルミニウム、銅等の材料よりなり、足部
11はその突出方向に力が加わると容易に変形可能となっ
ている。この第2の金属板6を前記窪み部12内に位置せ
しめた時において、第2の金属板6の足部11の先端は前
記窪み部12の傾斜部8との間に微小距離を確保できるよ
うな大きさとなっている。
As can be seen from FIG. 2, the second metal plate 6 has a disk portion 12 having a disk shape, and the outer peripheral edge of the disk portion 12 is equally spaced.
The foot portion 11 is provided at several places and protrudes outward. Second
The metal plate 6 of is made of a material such as aluminum or copper, and has a foot portion.
11 can be easily deformed when a force is applied in its protruding direction. When the second metal plate 6 is positioned in the recess 12, the tip of the foot portion 11 of the second metal plate 6 can secure a minute distance from the inclined portion 8 of the recess 12. The size is as follows.

足部11は少なくとも3本形成する必要があり、その先端
部が前記窪み部12に接触するのみで円板部12の外周縁が
前記窪み部12の傾斜部8に接触しないように配列されて
いる。
It is necessary to form at least three legs 11, and the legs 11 are arranged so that only the tips of the legs 11 contact the recesses 12 and the outer peripheral edges of the discs 12 do not contact the inclined portions 8 of the recesses 12. There is.

次に、本実施例における溶接手順について説明する。ま
ず、第1の金属板5に前述したような窪み部12をそれぞ
れ所要個所に形成する。そして、この窪み部12内に前述
した形状を有する第2の金属板6を位置せしめる。この
際、窪み部12の周縁には傾斜部8が形成されているた
め、第2の金属板6は容易にその窪み部12内に位置する
ことができる。
Next, the welding procedure in this embodiment will be described. First, the recesses 12 as described above are formed on the first metal plate 5 at required locations. Then, the second metal plate 6 having the above-described shape is positioned in the recess 12. At this time, since the inclined portion 8 is formed on the peripheral edge of the recess 12, the second metal plate 6 can be easily located in the recess 12.

第2の金属板6が前記窪み部12内に位置し、その第1の
金属板5に対する第2の金属板5の相対位置が確保され
れば、前記工具4を前記第2の金属板6上面に当接さ
せ、第2の金属板6に加圧力を印加したうえで超音波振
動を付与する。これにより、第2の金属板6は第1図中
矢印R方向に20KHzで振幅30μの振動を行い、第2の金
属板6と第1の金属板5の当接面において摩擦熱が発生
する。この摩擦熱と超音波振動による溶接材の当接個所
の表面酸化膜及び不純物の除去等により溶接材表面の塑
性流動などをおこし、原子結合あるいは原子間拡散接合
がおこり、第1の金属板5と第2の金属板6とが固相接
合せしめられる。
When the second metal plate 6 is located in the recess 12 and the relative position of the second metal plate 5 with respect to the first metal plate 5 is secured, the tool 4 is moved to the second metal plate 6 The upper surface is brought into contact with the second metal plate 6, and a pressing force is applied to the second metal plate 6, and then ultrasonic vibration is applied. As a result, the second metal plate 6 vibrates in the direction of arrow R in FIG. 1 with an amplitude of 30 μ at 20 KHz, and frictional heat is generated at the contact surface between the second metal plate 6 and the first metal plate 5. . The frictional heat and ultrasonic vibrations cause a plastic flow on the surface of the welding material due to the removal of the surface oxide film and the impurities at the contact point of the welding material, resulting in atomic bonding or interatomic diffusion bonding, and the first metal plate 5 And the second metal plate 6 are solid-phase bonded.

この際、前記第2の金属板6の外周部には、足部11が形
成されており、その足部11は前記窪み部12の傾斜部8に
微少距離を保って配置せしめられているため、第2の金
属板6の振動が拘束されるということはない。すなわ
ち、仮に、前記窪み部12の傾斜部8に前記第2の金属板
6の外周全部が当接していたとすると、第2の金属板6
の振動がこの外周と窪み部12の傾斜部との当接によって
拘束されることになり、溶接状態に不安定な状態が生じ
るということがあるわけである。しかしながら、本実施
例においては、第2の金属板6の外周部に足部を複数本
形成し、その足部のみが窪み部12の内周壁、すなわち傾
斜部8に当接するようになっているため、足部11が傾斜
部8に当接した後さらに移動力が加わったとしても、足
部11が屈曲、もしくは座屈することによって移動が可能
となり、第2の金属板5の振動が拘束されるといった心
配はないわけである。
At this time, a foot portion 11 is formed on the outer peripheral portion of the second metal plate 6, and the foot portion 11 is arranged in the inclined portion 8 of the recess portion 12 while maintaining a minute distance. The vibration of the second metal plate 6 is not restricted. That is, if it is assumed that the entire outer periphery of the second metal plate 6 is in contact with the inclined portion 8 of the recess 12, the second metal plate 6
That is, the vibration of the above is restrained by the contact between the outer periphery and the inclined portion of the recess 12, and an unstable state may occur in the welding state. However, in this embodiment, a plurality of legs are formed on the outer peripheral portion of the second metal plate 6, and only the legs contact the inner peripheral wall of the recess 12, that is, the inclined portion 8. Therefore, even if the moving force is further applied after the foot portion 11 comes into contact with the inclined portion 8, the foot portion 11 can be moved by bending or buckling, and the vibration of the second metal plate 5 is restrained. There is no need to worry.

また、第2の金属板5の外周が全て前記窪み部12の傾斜
部8に当接していたとすると、金属板5及び金属板6に
加えられる外力及び雰囲気の温度変化に伴う熱応力等が
当接個所を介して金属板5と金属板6の接合部に伝わっ
てしまい、剥離という問題を生じ、溶接品質に大きく影
響を与えてしまう。しかしながら、本実施例において
は、第2の金属板6の全周が当接することはなく、足部
11の先端のみが窪み部12の内壁すなわち傾斜部8に当接
可能となっているため、上述したような熱応力は足部11
が変形することによって吸収され、第1の金属板5と第
2の金属板6との溶接部が剥離することはない。
If the outer periphery of the second metal plate 5 is entirely in contact with the inclined portion 8 of the recess 12, the external force applied to the metal plate 5 and the metal plate 6 and the thermal stress due to the temperature change of the atmosphere are affected. It is transmitted to the joint between the metal plate 5 and the metal plate 6 through the contact point, causing a problem of peeling and greatly affecting the welding quality. However, in the present embodiment, the entire circumference of the second metal plate 6 does not come into contact, and the foot portion
Since only the tip of 11 can contact the inner wall of the recess 12, that is, the inclined portion 8, the thermal stress as described above is applied to the foot 11.
Is deformed to be absorbed, and the welded portion between the first metal plate 5 and the second metal plate 6 is not separated.

なお、本実施例において、第2の金属板6は円板部12の
外周に足部11を複数本対称に設けた形状をしているが、
この足部11は特に6本に限定されるわけではない。ま
た、円板部12も円板形状に限られることはなく、例えば
三角形状、あるいは六角形状にすることも可能である。
また、前記窪み部12の傾斜部8を本実施例においては形
成したが、この傾斜部8は前記第2の金属板6が容易に
窪み部12内に位置せしめられるための目的で形成されて
いるものであって特に傾斜部8を形成せず、窪み部12を
設けるようにしてもよい。
In addition, in the present embodiment, the second metal plate 6 has a shape in which a plurality of foot portions 11 are symmetrically provided on the outer periphery of the disk portion 12,
The number of the legs 11 is not particularly limited to six. Further, the disc portion 12 is not limited to the disc shape, and may be, for example, a triangular shape or a hexagonal shape.
Further, although the inclined portion 8 of the recess 12 is formed in this embodiment, the inclined portion 8 is formed for the purpose of easily positioning the second metal plate 6 in the recess 12. The recessed portion 12 may be provided without forming the inclined portion 8 in particular.

また、前記第1の金属板5、および第2の金属板6の材
質は、アルミニウム、銅などの溶接可能な全ての金属に
適用できるものである。
The materials of the first metal plate 5 and the second metal plate 6 are applicable to all weldable metals such as aluminum and copper.

また、本実施例においては、超音波スポット溶接の例を
説明したが、抵抗スポット溶接などのその他の溶接方法
にも適用できるものである。
In addition, although an example of ultrasonic spot welding has been described in the present embodiment, it can be applied to other welding methods such as resistance spot welding.

さらに、本実施例においては、第2の金属板6に付与す
る超音波は周波数20KHz、振幅30μの条件を有するもの
であったが、溶接可能な溶接条件であれば、この値は適
時選択することが可能である。
Further, in the present embodiment, the ultrasonic wave applied to the second metal plate 6 had a frequency of 20 KHz and an amplitude of 30 μ. However, if the welding conditions allow welding, this value is selected at an appropriate time. It is possible.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明の溶接方法を用いれば、前
記第1の金属板に形成した窪み部内に第2の金属板を位
置せしめることにより、容易に互いの位置を確保するこ
とができ、この金属板に多少の外振力が加わったとして
も、両金属板の位置がずれることはない。従って、第1
の金属板及び第2の金属板の相対位置のずれをほとんど
気にする必要がなく、連続して溶接を行うことが可能で
ある。また、本発明の溶接方法を用いることにより、従
来のような第1の金属板及び第2の金属板の相対位置を
確保するための治具、あるいは位置制御確認装置などを
簡略することができ、設備費の低減、および溶接工程の
低減を図ることができるという優れた効果を有するもの
である。
As described above, by using the welding method of the present invention, by positioning the second metal plate in the recess formed in the first metal plate, it is possible to easily secure the position of each other, Even if some external vibration force is applied to this metal plate, the positions of both metal plates do not shift. Therefore, the first
It is possible to perform welding continuously without having to worry about the relative positional deviation between the metal plate and the second metal plate. Further, by using the welding method of the present invention, it is possible to simplify a conventional jig for securing the relative positions of the first metal plate and the second metal plate, a position control confirmation device, or the like. In addition, it has an excellent effect that the facility cost can be reduced and the welding process can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明の実施例を示す断面図、第2図は、第
1の金属板と第2の金属板を示す平面図である。 1……超音波発振器,2……超音波振動子,3……超音波ホ
ーン,4……工具,5……第1の金属板,6……第2の金属
板,11……足部,12……窪み部,13……円板部。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing a first metal plate and a second metal plate. 1 ... Ultrasonic oscillator, 2 ... Ultrasonic transducer, 3 ... Ultrasonic horn, 4 ... Tool, 5 ... First metal plate, 6 ... Second metal plate, 11 ... Foot , 12 …… Dimple part, 13 …… Disc part.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の金属板上に第2の金属板を溶接する
溶接方法であって、 前記第2の金属板の外周部には、その外周縁より外方に
向かって突出し、その突出方向に変形可能な少なくとも
3本の足部を形成し、 前記第1の金属板上の溶接箇所に、前記第2の金属板の
足部の外端を結ぶ外形状と略等しい外形状を有する窪み
部を形成し、 前記足部は、その先端部のみが前記窪み部の内周壁に当
接可能な様に前記第2の金属板の外周縁に配列形成され
ており、 前記第2の金属板を前記第1の金属板の窪み部内に嵌合
せしめたのち溶接を行う金属板の超音波スポット溶接方
法。
1. A welding method for welding a second metal plate onto a first metal plate, the outer peripheral portion of the second metal plate projecting outward from an outer peripheral edge thereof, At least three foot portions that can be deformed in the protruding direction are formed, and an outer shape that is substantially the same as the outer shape that connects the outer ends of the foot portions of the second metal plate is formed at the welding location on the first metal plate. Forming a recessed portion having, the foot portion is formed in an array on the outer peripheral edge of the second metal plate so that only the tip end portion thereof can contact the inner peripheral wall of the recessed portion, An ultrasonic spot welding method for a metal plate, comprising: fitting a metal plate into the recess of the first metal plate and then performing welding.
JP2244986A 1986-02-04 1986-02-04 Ultrasonic spot welding method for metal plate Expired - Lifetime JPH07106464B2 (en)

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