JPH07227907A

JPH07227907A - 超音波溶着装置

Info

Publication number: JPH07227907A
Application number: JP4186494A
Authority: JP
Inventors: Sotaro Terada; 想太郎寺田
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1994-02-16
Filing date: 1994-02-16
Publication date: 1995-08-29

Abstract

(57)【要約】【目的】構造の簡略化を図り，常に最適な使用状態の
設定ができ、同時に超音波ホーン部の耐久性向上を図っ
た超音波溶着装置を提供すること。【構成】超音波ホーン部１１と、超音波ホーン部１１
を保持するホーン保持体１２とを備え、ホーン保持体１
２を支持し該ホーン保持体１２が被加工物Ｋに向けての
移動を案内するガイド支軸１３Ａ，１３Ｂを設け、該ガ
イド支軸１３Ａ，１３Ｂの上端部に、超音波ホーン部１
１及びホーン保持体１２を被加工物Ｋに向けて移送し被
加工物に加圧当接せしめるホーン移送加圧手段１５を装
備する。超音波ホーン部は、該超音波ホーン部のブース
タ部分に設けられた鍔部を挟持する二枚の環状プレート
を介してホーン保持体に着脱自在に装備される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波溶着装置に係
り、特に、超音波ホーン部を備え、その工具ホーン部分
を被加工物に当接させて所定の静圧力を印加する機構を
備えた超音波溶着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波溶着装置は、熱可塑性のプラスチ
ックを対象として従来より広く用いられている。この超
音波溶着装置は、プラスチック同志を短時間に強固に溶
着し得るという利点を備えている。

【０００３】一方、超音波溶着装置は、原理的に超音波
ホーン部の先端部に装備された工具ホーンを被加工物に
当接させて静圧力を印加する必要がある。そのための構
成として、超音波ホーン部を保持するホーン保持体，工
具ホーン部分を被加工物に当接させて所定の静圧力を印
加する静圧印加機構，更には超音波ホーン部に発生する
熱を放散する手段等，従来より種々の機能を備えた部材
および機構が装備されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、多くの部材および機構が組み込まれて
いることから全体的に構成が複雑且つ大型化し、可搬性
が悪いという不都合があった。

【０００５】また、工具ホーンを被加工物に当接させて
静圧力を印加する必要性より、例えば支持基板に植設さ
れた支柱に堅牢な枠体を装備すると共に、この枠体に前
述した超音波ホーン部の上下動を案内するガイド機構，
或いは静圧印加機構を装備するという構成が採用されて
いた。このため、装置全体の堅牢化は達成し得ても、構
成の複雑化に起因して、その生産性が悪く、また故障点
検等に際しては手間がかかる等の不都合があった。

【０００６】更に、上記従来例にあっては超音波ホーン
部に外力を直接印加して当該超音波ホーン部を被加工物
に向けて降下させるようになっていることから、超音波
ホーン部全体に必要以上の内部歪みが生じ、耐久性が悪
いという不都合があった。

【０００７】また、超音波溶着装置にあっては、被加工
物の当接面に直交して超音波振動を加えることが、その
溶着箇所の質の向上，ひいては作業能率向上を図る上で
重要な要件となっている。このため、生産ラインにおい
て，また使用中の保守作業において，当該超音波ホーン
部の垂直度の設定は、従来より重要課題の一つとなって
いる。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、とくに構造が比較的簡単で且つ常に最適な使
用状態の設定ができ、同時に装置全体の性能および耐久
性の向上を図った超音波溶着装置を提供することを、そ
の目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明にあ
っては、超音波振動子及び当該超音波振動子に円柱状の
ブースタを介して装備された工具ホーンを有する超音波
ホーン部と、この超音波ホーン部を保持するホーン保持
体とを備えている。このホーン保持体は、比較的堅牢に
形成され，且つ例えば上下方向にわたって配置されたガ
イド支軸に係合され、これによって、当該ガイド支軸に
支持され且つ上下方向への移動を自在になし得るように
なっている。

【００１０】このガイド支軸の上方側の端部には、前述
した超音波ホーン部およびホーン保持体を所定の押圧力
をもって下方の被加工物に向けて移送すると共に，当該
超音波ホーン部の工具ホーンを被加工物に加圧当接せし
めるホーン移送加圧手段が装備されている。また、超音
波ホーン部を、当該超音波ホーン部のブースタ部分に設
けられた鍔部を挟持する二枚の環状プレートを介して前
記ホーン保持体に着脱自在に装備する、という構成をと
っている。

【００１１】請求項２記載の発明にあっては、前述した
請求項１記載において、ホーン保持体側に位置する一方
の環状プレートに、超音波ホーン部の垂直度を設定する
ホーン垂直度設定機構を装備する、という構成を採って
いる。

【００１２】請求項３記載の発明にあっては、前述した
ホーン垂直度設定機構を、前述した一方の環状プレート
の外周側端部で，且つ外部操作可能な位置に設けられた
貫通ねじ穴と、この貫通ネジ穴に外部操作可能に螺合さ
れ一方の環状プレートの水平度を調整する水平度設定ね
じとにより構成する、という手法を採っている。

【００１３】また、請求項４記載の発明にあっては、前
述したホーン保持体側に位置する一方の環状プレート
に、超音波ホーン部が調整時に必要以上に回転するのを
阻止する回り止め機構を装備する、という構成を採って
いる。

【００１４】これによって前述した目的を達成しようと
するものである。

【００１５】

【作用】まず、装置全体を稼働状態に設定する。次に、
被加工物Ｋを加工物固定台Ｗ上に固定する。続いてエア
ーシリンダ１５Ｂを駆動して超音波ホーン部１１を被加
工物Ｋに向けて降下させ、被加工物Ｋに当接した時点で
当該被加工物Ｋに所定の静圧力を印加する。同時に超音
波ホーン部１１を作動させて被加工物Ｋの所定箇所を溶
着する。

【００１６】超音波ホーン部１１の降下に際しては、ガ
イド支軸１３Ａ，１３Ｂがホーン保持体１２を案内し、
これによって円滑にその降下動作が行われる。超音波ホ
ーン部１１が降下し溶着作業が完了すると、図示しない
制御手段からの指令によってエアーシリンダ１５Ｂの加
圧動作が解除される。

【００１７】また、エアーシリンダ１５Ｂが作動して有
底筒体１８が押し下げられ、同時に有底筒体１８を支持
しているホーン保持体１２および当該ホーン保持体１２
に装備されている前述した超音波ホーン部１１が、一体
的に被加工物Ｋに向けて押し出される。

【００１８】この場合、有底筒体１８は、その上端部中
央にピストンロッド１５Ｂａの押し下げ力を受けると共
に超音波ホーン部１１の周囲で前述したホーン保持体１
２に当接し、当該ホーン保持体１２を均一に押し下げる
ように機能する。このため、ガイド支軸１３Ａ，１３Ｂ
に案内されてホーン保持体１２は円滑に且つ迅速に被加
工物Ｋに向けて押し下げられ、この間、超音波ホーン部
１１には何らの外力も印加されない。

【００１９】又、超音波ホーン部１１の工具ホーン１１
Ｃ部分が被加工物Ｋに当接すると、当該被加工物Ｋに所
定の静圧力が印加されるが、この静圧力は前述したホー
ン移送加圧手段１５から有底筒体１８を介して超音波ホ
ーン部１１に伝えられる。このため、この静圧力は、鍔
部１１Ｂａを介して周囲から当該超音波ホーン部１１の
工具ホーン１１Ｃ部分に印加され、超音波振動子１１Ａ
部分には全く印加されない。

【００２０】超音波ホーン部１１は、その中央部に設け
られた鍔部１１Ｂａ及び該鍔部１１Ｂａを挟持する二枚
の環状プレートを介して、ホーン保持体に着脱自在に装
備されており、このため、この当該超音波ホーン部１１
の組み込み作業の簡略化が図られいる。

【００２１】また、各ホーン垂直度設定機構２１による
超音波ホーン部１１の垂直度の調整および設定に際して
は、例えば四本のボルト１７Ｂで他方の環状プレート１
７をホーン保持体１２に固定したのち超音波ホーン部１
１の垂直度を水準器等で測定し、しかるのち上記四本の
ボルト１７Ｂを調整して超音波ホーン部１１を垂直状態
に設定する。その後、一箇所又は二乃至四箇所の垂直度
設定ねじ２１Ｂを作動させて当該調整された超音波ホー
ン部１１の垂直状態を固定する。

【００２２】即ち、この垂直度設定ねじ２１Ｂは、前述
した四本のボルト１７Ｂによる環状プレート固定する機
能を備えているのに対し、当該他方の環状プレート１７
をホーン保持体１２から引き離す機能を備え、両者のバ
ランスに基づいて垂直度が設定され固定されている。

【００２３】

【発明の実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図
８に基づいて説明する。

【００２４】まず、図１乃至図５において、符号１は支
持基板を示し、符号２は支持基板１に植設された支柱体
を示す。この支柱体２は円筒状に形成されている。この
支柱体２には、後述する超音波ホーン部１１等を上下方
向に往復移送可能に支持する本体移送支持機構３が装備
されている。

【００２５】この本体移送支持機構３は、超音波ホーン
部１１等を支持する筒状支持体３Ａと、この筒状支持体
３Ａを前述した支柱体２の任意の位置に固定するロック
機構３Ｂとを備えている。符号３ａは、このロック機構
３Ｂを作動させるための操作アームを示す。

【００２６】このため、例えば、操作アーム３ａを操作
してロック状態を緩めることにより筒状支持体３Ａを介
して超音波ホーン部１１等を上下方向の任意の位置に移
動させることができ、また、その後、操作アーム３ａを
操作してロック機構３Ｂを作動させることにより、超音
波ホーン部１１等を上下方向の任意の位置に固定させる
ことができるようになっている。

【００２７】この超音波ホーン部１１は、超音波振動子
１１Ａと、該超音波振動子１１Ａに円柱状のブースタ
（コーン部分）１１Ｂを介して装備された工具ホーン１
１Ｃとを備え、全体的には円柱状に形成されている。そ
して、この超音波ホーン部１１は、本実施例では、例え
ば図１に示すように上下方向にわたって配置され、その
ブースタ１１Ｂ部分で後述するようにホーン保持体１２
に着脱自在に装着されている。

【００２８】この超音波ホーン部１１を支持するホーン
保持体１２は、所定間隔を隔てて配置された二本の固定
ガイド支軸１３Ａ，１３Ｂ（図１，図３〜図４では重な
ってみえる）にリニアベアリングとしてのボールねじ１
４を介して上下動自在に支持されている。記号Ｋは、ホ
ーン保持体１２の図１における下方に配置された被加工
物を示し、記号Ｗは被加工物Ｋを固定する加工物固定台
を示す。

【００２９】ホーン保持体１２は、比較的厚い四角形状
のブロック部材からなり、その図１における左端部側に
比較的大きい貫通穴１２Ａが設けられ、この貫通穴１２
Ａ部分に、前述した超音波ホーン部１１が装備されてい
る。

【００３０】固定ガイド支軸１３Ａ，１３Ｂの前述した
被加工物Ｋとは反対側の端部（図１における上部）に、
ホーン移送加圧手段１５が装備されている。

【００３１】このホーン移送加圧手段１５は、固定ガイ
ド支軸１３Ａ，１３Ｂに一端部が固定されて図１の水平
方向に延設されたシリンダ用のベースプレート１５Ａ
と、このベースプレート１５Ａに装着され前述した超音
波ホーン部１１およびホーン保持体１２を図１の下方に
押圧するエアーシリンダ１５Ｂと、このエアーシリンダ
１５Ｂの動作をコントロールする空気圧制御系１５Ｃと
を備えている。また、符号１５ａはベースプレート１５
Ａをガイド支軸１３Ａ，１３Ｂに固定するためのスナッ
プリングを示す。

【００３２】符号１５Ｋはカバーを示す。このカバー１
５Ｋは、その上端部が、後述するホーン移送加圧手段１
５のベースプレート１５Ａに装着されている。

【００３３】また、空気圧制御系１５Ｃは、図１，図８
に示すように、エアーシリンダ１５Ｂの動作速度を制御
するエアーコントローラとしての速度制御弁１５Ｃａ
と、エアーシリンダ１５Ｂの動作方向を切り替え制御す
る電磁弁１５Ｃｂと、空気圧の安定出力を図るエアーレ
ギュレータ１５Ｃｃとを備えている。図８において、符
号２５はエアーシリンダ１５Ｂを駆動するコンプレッサ
を示し、符号２６はエアーフィルタを示す。また、符号
１５Ｃｄは速度制御弁１５Ｃａに併設された消音器を示
し、符号１５Ｃｅは圧力計を示す。

【００３４】そして、この空気圧制御系１５Ｃに制御さ
れて、前述した超音波ホーン部１１およびホーン保持体
１２が被加工物Ｋに向けて移送され、超音波ホーン部１
１の工具ホーン１１Ｃが被加工物Ｋに当接され、同時に
この被加工物Ｋに所定の静圧が印加されるようになって
いる。

【００３５】ここで、被加工物Ｋに対する超音波ホーン
部１１の静圧力は、ホーン保持体１２を介してホーン移
送加圧手段１５から超音波ホーン部１１に伝達されるよ
うになっている。

【００３６】これを更に詳述すると、超音波ホーン部１
１のブースタ１１Ｂの外周囲に鍔部１１Ｂａが設けら
れ、この鍔部１１Ｂａが一方と他方の二枚の環状プレー
ト１６，１７に挟持されている。

【００３７】この二枚の環状プレート１６，１７の内、
図１の下側に位置する一方の環状プレート１６は、図６
に示すように超音波ホーン部１１の鍔部１１Ｂａを係止
するための座ぐり穴１６ａを有し、この座ぐり穴１６ａ
内に前述した鍔部１１Ｂａが配設され，当該鍔部１１Ｂ
ａの周囲に当接してシール用のＯリング１８が装備され
ている。この一方の環状プレート１６は、四本のボルト
１６Ｂによって他方の環状プレート１６に固定されてい
る（図７参照）。

【００３８】そして、この二枚の環状プレート１６，１
７は、前述したホーン保持体１２の図１における貫通穴
１２Ａ部分の下端面に着脱自在に装着され、これによっ
て、まず、超音波ホーン部１１が、前述したようにホー
ン保持体１２に着脱自在に装着されている。

【００３９】また、他方の環状プレート１７は、前述し
た一方の環状プレート１６よりもその直径が大きく形成
されている。この他方の環状プレート１７は、その周囲
部分四箇所で前述したホーン保持体１２の図１における
下端面にボルト１７ａによってボルト止めされている。
図７に、この部分の具体例を示す。

【００４０】この他方の環状プレート１７には、図７に
示すようにホーン垂直度設定機構２１が四箇所に装備さ
れている。この各ホーン垂直度設定機構２１は、前述し
た四本のボルト１７Ｂの中間位置に設けられた貫通ねじ
穴２１Ａと、このねじ穴２１Ａに螺合された垂直度設定
ねじ２１Ｂとにより構成されている。

【００４１】この垂直度設定ねじ２１Ｂは、その先端部
に，いずれの方向にも向きを変え得るボール２１Ｂａが
組み込まれ且つ全体に螺子が形成されたものが使用され
ている。このボール２１Ｂａは、その突出側が一部平坦
に形成され、これによって当接する相手側の部材の傾斜
面に対し常に面接触可能に構成されている。

【００４２】このため、上記各ホーン垂直度設定機構２
１による超音波ホーン部１１の垂直度の調整および設定
に際しては、まず四本のボルト１７Ｂで他方の環状プレ
ート１７をホーン保持体１２に固定したのち超音波ホー
ン部１１の垂直度を水準器等で測定し、しかるのち四本
のボルト１７Ｂを調整して超音波ホーン部１１を垂直状
態に設定する。その後、一箇所又は二乃至四箇所の垂直
度設定ねじ２１Ｂを作動させて当該調整された超音波ホ
ーン部１１の垂直状態を固定する。

【００４３】即ち、この垂直度設定ねじ２１Ｂは、前述
した四本のボルト１７Ｂによる環状プレート固定する機
能を備えているのに対し、当該他方の環状プレート１７
をホーン保持体１２から引き離す機能を備えている。こ
のため、四本のボルト１７Ｂおよび他方の環状プレート
１７によって設定された超音波ホーン部１１の垂直状態
は、ホーン垂直度設定機構２１によって堅牢に設定され
固定されるようになっている。

【００４４】超音波ホーン部１１の超音波振動子１１Ａ
部分は、図１に示すようにホーン保持体１２の貫通穴１
２Ａ部分で上方に向けて突設されている。この超音波ホ
ーン部１１の前述した超音波振動子１１Ａ部分を覆うよ
うにして、断面が逆Ｕ字状で直径の比較的大きいの有底
筒体１８が装備されている。この有底筒体１８は、その
開口部側（図１の下端部）がホーン保持体１２の貫通穴
１２Ａ部分に埋設され、その上端部中央が連結手段であ
るフリージョイント１９を介して前述したエアーシリン
ダ１５Ｂのピストンロッド１５Ｂａ（図３参照）に連結
されている。

【００４５】これにより、エアーシリンダ１５Ｂが作動
してピストンロッド１５Ｂａが下方に押し出されると、
このピストンロッド１５Ｂａによって有底筒体１８が押
し下げられ、同時に有底筒体１８を支持しているホーン
保持体１２および当該ホーン保持体１２に装備されてい
る前述した超音波ホーン部１１が、一体的に図１の下方
に向けて押し下げられるようになっている。ここで、有
底筒体１８は、前述したガイド支軸１３Ａ，１３Ｂに近
接して装備されている。

【００４６】この場合、有底筒体１８は、その上端部中
央にピストンロッド１５Ｂａの押し下げ力を受けると共
に超音波ホーン部１１の周囲で前述したホーン保持体１
２に当接し、当該ホーン保持体１２を均一に押し下げる
ように機能する。このため、ガイド支軸１３Ａ，１３Ｂ
に案内されてホーン保持体１２は円滑に且つ迅速に被加
工物Ｋに向けて押し下げられるようになっている。この
間、超音波ホーン部１１には何らの外力も印加されな
い。

【００４７】また、超音波ホーン部１１の工具ホーン１
１Ｃ部分が被加工物Ｋに当接すると、当該被加工物Ｋに
所定の静圧力が印加されるが、この静圧力は前述したホ
ーン移送加圧手段１５から有底筒体１８を介して超音波
ホーン部１１に伝えられる。このため、この静圧力は、
鍔部１１Ｂａを介して周囲から当該超音波ホーン部１１
の工具ホーン１１Ｃ部分に印加され、超音波振動子１１
Ａ部分には印加されないようになっている。

【００４８】このように、超音波ホーン部１１による加
工工程中、特に超音波振動子１１Ａ部分には何らの外力
が印加されないようになっていることから、従来のもの
に比較して当該超音波振動子１１Ａの耐久性が，ひいて
は超音波ホーン部１１の耐久性が著しく改善されたもの
となっている。

【００４９】有底筒体１８の図１における上端部には、
信号用配線等を施設するための貫通穴１８ａが設けられ
ている。そして、超音波振動子１１Ａ用の駆動信号が、
前述した貫通穴１８ａを介して配線された駆動用信号線
１１ａにより、予め別に装備された発振器（図示せず）
から送り込まれるようになっている。

【００５０】この駆動用信号線１１ａは、中空の二連チ
ューブ２０の一方のチューブ２０Ａ内に収納され，当該
二連チューブ２０と共に貫通穴１８ａを介して、外部か
ら有底筒体１８の内部に配線されるようになっている。

【００５１】この二連チューブ２０の他方のチューブ２
０Ｂは、前述したエアーシリンダ１５Ｂの排気口に連結
されて排エアーガイドチューブとして機能し得るように
なっている。このため、エアーシリンダ１５Ｂの排気エ
アーは、排エアーガイドチューブとしての他方のチュー
ブ２０Ｂを介して有底筒体１８の内部に案内され、当該
有底筒体１８内で放出される。このため、連続運転等で
温度が上昇した超音波振動子１１Ａは、このエアーシリ
ンダ１５Ｂの排気エアーによって有効に冷却され、この
ため当該超音波振動子１１Ａの耐久性を著しく増大する
ことができ、同時に排気エアーの排気音の外部への放散
が有効に抑制されるため、かかる点において比較的静か
な状態で装置全体を稼働させることが可能となってい
る。

【００５２】ここで、前述した中空の二連チューブ２０
は、エアーシリンダ１５Ｂの出力ロッドであるピストン
ロッド１５Ｂａ（図３参照）の先端部およびフリージョ
イント１９の周囲を適当な平均直径で一回又は二回以上
の適当な回数をもって螺旋状に巻き回したのち、前述し
た有底筒体１８内に向けて配設されている。このため、
ホーン保持体１２および超音波ホーン部１１部分全体が
図１における上下方向に往復移動しても、二連チューブ
２０は余裕をもってこれに追従し得るようになってい
る。

【００５３】また、ホーン移送加圧手段１５とホーン保
持体１２との間に、ホーン移送加圧手段１５の移送力に
抗して作動するリターンばね２２（図４〜図５参照）が
装備されている。このため、ホーン移送加圧手段１５を
作動させた後は、直ちにリターンばね２２が作動して元
の位置への復帰を迅速に行うことが可能となり、かかる
点において作業を迅速になし得るという利点がある。

【００５４】更に、このホーン移送加圧手段１５とホー
ン保持体１２との間には、超音波ホーン部１１の移動範
囲を可変設定するストッパ機構２３（図４〜図５参照）
が装備されている。これにより、例えば被加工物Ｋが無
い場合等にあって必要以上に超音波ホーン部１１が降下
移動して生じる駆動用信号線１１ａや工具ホーン１１Ｃ
部分等の破損事故が予め有効に阻止されている。

【００５５】前述したガイド支軸１３Ａ，１３Ｂは、ガ
イド支軸固定機構２４によって前述した本体移送支持機
構３に着脱自在に固定支持されている。このガイド支軸
固定機構２４は、図４〜図５に示すように本体移送支持
機構３の支持部材３Ａに固定される受け部材２４Ａと、
この受け部材２４Ａに前述したガイド支軸１３Ａ，１３
Ｂを挟持した状態でボルト止めされる支軸固定部材２４
Ｂとにより構成されている。

【００５６】このため、受け部材２４Ａを、例えば所定
のロボットのアーム部分に固定装備すると、当該超音波
ホーン部１１をいずれの方向にも，また被加工物Ｋが異
なった位置に存在していても自由にこれに対応すること
ができるという利点を得ることができる。

【００５７】更に、ガイド支軸固定機構２４は、受け部
材２４Ａを、例えば、当該箇所における水平軸線Ｈ₀に
沿って所定角度回転させ傾斜した状態で装着し得るよう
に構成してもよい。このようにすると、傾斜面に対する
超音波溶着作業が可能となるという利点がある。

【００５８】前述した他方の環状プレート１７の一部に
は、前述した超音波ホーン部１１の装備時若しくは超音
波ホーン部１１の垂直度の調整時に，該超音波ホーン部
１１が必要以上に回転するのを阻止する回り止め用の一
方の係止片３２が、図６に示すように前述したホーン保
持体１２の貫通穴１２Ａ部分に突設されている。また、
この一方の係止片３２に係止される他方の係止片３２が
前述した超音波ホーン部１１のブースタ１１Ｂ部分に設
けられている。そして、この一方の係止片３２と他方の
係止片３３とによって超音波ホーン部１１用の回り止め
機構３１が形成されている図１，図６参照）。

【００５９】この場合、一方の係止片３２は他方の環状
プレート１７の一箇所に，また他方の係止片３３は超音
波ホーン部１１の一箇所にそれぞれ設けられている。こ
のため、上記実施例では超音波ホーン部１１は、約３６
０°の回転許容範囲が認められている。また、この場
合、前述した二連チューブ２０もこれに対応した長さの
ものが使用されている。

【００６０】この一方の係止片３２又は他方の係止片３
３は、適宜二箇所に設けて前述した超音波ホーン部１１
の回転許容範囲を適当に設定してもよい。

【００６１】次に、上記実施例の動作について説明す
る。

【００６２】まず、コンプレッサ２５を始動させ，また
超音波ホーン部１１を始動可能状態にする等，装置全体
を稼働状態に設定する。次に、被加工物Ｋを加工物固定
台Ｗ上に固定する。続いて電磁弁１５Ｃｂを作動させて
エアーシリンダ１５Ｂを駆動し、超音波ホーン部１１を
被加工物Ｋに向けて降下させ、被加工物Ｋに当接した時
点で当該被加工物Ｋに所定の静圧力を印加する。同時に
超音波ホーン部１１を作動させて被加工物Ｋの所定箇所
を溶着する。

【００６３】ここで、超音波ホーン部１１は、ガイド支
軸１３Ａ，１３Ｂに案内されて円滑に下降動作が行われ
る。超音波ホーン部１１が降下し溶着作業が完了する
と、図示しない制御手段からの指令によって速度制御弁
１５Ｃａが作動し，エアーシリンダ１５Ｂの加圧動作が
解除される。これにより直ちにリターンばね２２が作動
し、ホーン保持体１２と共に超音波ホーン部１１は元の
位置に復帰する。

【００６４】この時、エアーシリンダ１５Ｂでは、排エ
アーが排出され、これが二連チューブ２０の他方のチュ
ーブ２０Ｂに案内されて前述した有底筒体１８内に案内
され、これによって超音波ホーン部１１が有効に冷却さ
れる。かかる動作は、溶着作業が繰り返し成される度に
繰り返される。このため、継続して成される溶着作業に
あって、超音波ホーン部１１の温度が上昇して生じる超
音波振動子１１Ａの特性劣化を予め有効に防止すること
ができ、そのための冷却手段を本実施例にあっては改め
て別に装備する必要がなくなる。

【００６５】また、エアーシリンダ１５Ｂが作動してピ
ストンロッド１５Ｂａが下方に押し出される工程にあっ
ては、まず、ピストンロッド１５Ｂａによって有底筒体
１８が押し下げられ、同時に有底筒体１８を支持してい
るホーン保持体１２および当該ホーン保持体１２に装備
されている前述した超音波ホーン部１１が、一体的に図
１の下方に向けて押し下げられる。

【００６６】この場合、有底筒体１８は、その上端部中
央にピストンロッド１５Ｂａの押し下げ力を受けると共
に超音波ホーン部１１の周囲で前述したホーン保持体１
２に当接し、当該ホーン保持体１２を均一に押し下げる
ように機能する。このため、ガイド支軸１３Ａ，１３Ｂ
に案内されてホーン保持体１２は円滑に且つ迅速に被加
工物Ｋに向けて押し下げられ、この間、超音波ホーン部
１１には何らの外力も印加されない。

【００６７】又、超音波ホーン部１１の工具ホーン１１
Ｃ部分が被加工物Ｋに当接すると、該被加工物Ｋに所定
の静圧力が印加される。この静圧力は前述したホーン移
送加圧手段１５から有底筒体１８を介して超音波ホーン
部１１に伝えられる。このため、該静圧力は、鍔部１１
Ｂａを介して該超音波ホーン部１１の工具ホーン１１Ｃ
部分に直接印加され、超音波振動子１１Ａ部分には全く
印加されない。

【００６８】また、装置全体の移動，或いは連続稼働等
によって超音波ホーン部１１の垂直度が変化した場合に
は、他方の環状プレート１７のボルト止め及びホーン垂
直度設定機構２１を操作して超音波ホーン部１１の垂直
度を正規の状態に設定する。この場合、まず他方の環状
プレート１７の四本のボルト１７Ｂの該当箇所を緩め、
同時に他のボルト１７Ｂについても適当に緩めながら超
音波ホーン部１１の垂直度を正規の状態に設定する。そ
の後、ホーン垂直度設定機構２１の垂直度設定ねじ２１
Ｂを作動させて当該超音波ホーン部１１の垂直度を固定
し、続いて四本のボルト１７Ｂを締める。これによって
超音波ホーン部１１の垂直度の調整および設定作業は完
了する。

【００６９】ここで、上記実施例では、特に二本のガイ
ド支軸１３Ａ，１３Ｂを装備した場合を開示したが、こ
れに代えて、適当な回り止めを装備することにより一本
のガイド支軸を使用するように構成してもよい。

【００７０】

【発明の効果】本発明は以上のように構成され機能する
ので、これによると、請求項１記載の発明にあっては、
超音波ホーン部を支持する手段と当該超音波ホーン部の
移動を案内する手段とをガイド支軸で兼用する構造とし
たので、装置全体の構造を著しく簡略化することがで
き、同時に装置全体の重量を軽減することが可能とな
り、このため装置の生産性および可搬性の改善および原
価低減を図ることができ、また、超音波ホーン部の移動
および静圧の加圧動作に際しては、ホーン保持体を介し
て行うようにしたので、超音波振動子部分に加わる外力
が排除されており、かかる点において超音波振動子の耐
久性，ひいては超音波ホーン部の耐久性を従来のものに
比較して著しく向上させることができ、更に超音波ホー
ン部を二枚の環状プレートを介してホーン保持体に着脱
自在に装備したので、二枚の環状プレートをホーン保持
体から一体的に取り外すことができ、このため、超音波
ホーン部の保守が容易となり、装置を分解することなく
且つ迅速に超音波ホーン部の組み込み若しくは補修等を
行うことができるという従来にない優れた超音波溶着装
置を提供することができる。

【００７１】請求項２記載の発明にあっては、更に、ホ
ーン垂直度設定機構の作用により超音波ホーン部の垂直
度を自在に調整し可変設定可能することが可能となり、
このため、常に最適の条件で超音波溶着の作業を継続す
ることができるという従来にない優れた超音波溶着装置
を提供することができる。

【００７２】請求項３記載の発明にあっては、上述した
ホーン垂直度設定機構をねじ機構をもって構成するよう
にしたので、ねじを回すだけという簡単な構造でホーン
垂直度設定機構を作動させることができるという従来に
ない優れた超音波溶着装置を提供することができる。

【００７３】また、請求項４記載の発明にあっては、更
に、前述した超音波ホーン部の組み込んで位置合わせを
するに際し、超音波ホーン部を所定角度の範囲で回転さ
せて最適位置の設定を行うことができるという従来にな
い優れた超音波溶着装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図で、一部省略し且つ
有底筒体部分およびガイド支軸に係合するボールねじ部
分等を断面した正面図である。

【図２】図１の一部省略した左側面図である。

【図３】図１の動作を示す説明図である。

【図４】図１におけるガイド支軸と他の構成部材との配
置関係を示す説明図である。

【図５】図４の一部省略した左側面図である。

【図６】図１における他方の環状プレートとホーン垂直
度設定機構部分を示す拡大説明図である。

【図７】図６に開示した他方の環状プレートとホーン垂
直度設定機構の一例を示す底面図である。

【図８】図１における空気圧制御系部分の一例を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１１超音波ホーン部１１Ａ超音波振動子１１Ｂブースタ１１Ｂａブースタ部分に設けられた鍔部１１Ｃ工具ホーン１２ホーン保持体１３Ａ，１３Ｂガイド支軸１５ホーン移送加圧手段１５Ａベースプレート１５Ｂエアーシリンダ１６，１７環状プレート２１ホーン垂直度設定機構２１Ａ貫通ねじ穴２１Ｂ水平度調整ねじ３１回り止め機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波振動子及び当該超音波振動子に円
柱状のブースタを介して装備された工具ホーンを有する
超音波ホーン部と、この超音波ホーン部を保持するホー
ン保持体とを備えた超音波溶着装置において、前記ホーン保持体を支持すると共に，当該ホーン保持体
が前記被加工物に向けて移動するのを案内するガイド支
軸を設け、このガイド支軸の前記被加工物とは反対側の端部に、前
記超音波ホーン部およびホーン保持体を所定の押圧力を
もって被加工物に向けて移送すると共に，前記超音波ホ
ーン部の工具ホーンを前記被加工物に加圧当接せしめる
ホーン移送加圧手段を装備し、前記超音波ホーン部を、当該超音波ホーン部のブースタ
部分に設けられた鍔部を挟持する二枚の環状プレートを
介して前記ホーン保持体に着脱自在に装備したことを特
徴とする超音波溶着装置。
【請求項２】請求項１記載の超音波溶着装置におい
て、前記ホーン保持体側に位置する一方の環状プレート
に、前記超音波ホーン部の垂直度を設定するホーン垂直
度設定機構を装備したことを特徴とする超音波溶着装
置。
【請求項３】前記ホーン垂直度設定機構を、前記一方
の環状プレートの外周側端部で，且つ外部操作可能な位
置に設けられた貫通ねじ穴と、この貫通ネジ穴に外部操
作可能に螺合され前記一方の環状プレートの水平度を調
整する水平度設定ねじとにより構成したことを特徴とす
る請求項２記載の超音波溶着装置。
【請求項４】前記ホーン保持体側に位置する一方の環
状プレートに、前記超音波ホーン部がその調整時に必要
以上に回転するのを阻止する回り止め機構を装備したこ
とを特徴とする請求項１，２又は３記載の超音波溶着装
置。