JPH1128767A - 超音波溶着装置 - Google Patents

超音波溶着装置

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JPH1128767A
JPH1128767A JP18413397A JP18413397A JPH1128767A JP H1128767 A JPH1128767 A JP H1128767A JP 18413397 A JP18413397 A JP 18413397A JP 18413397 A JP18413397 A JP 18413397A JP H1128767 A JPH1128767 A JP H1128767A
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JP
Japan
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ultrasonic welding
welding
moving
ultrasonic
horn
Prior art date
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Withdrawn
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JP18413397A
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English (en)
Inventor
Yoshihiko Hakozaki
善彦 箱崎
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産効率の向上を図る。 【解決手段】 センターハブ5に振動を伝幡させる溶着
ホーン34と、ディスク基板4側に対して溶着ホーン3
4を接離動作するエアシリンダ35とを有する超音波溶
着機構21を溶着ホーン34の移動方向と平行に移動す
る移動機構22を備える。そして、溶着を開始する際
に、移動機構21が超音波溶着機構21をディスク基板
4側に向かって移動する移動時間T1は、超音波溶着機
構21のエアシリンダ35が溶着ホーン34をディスク
基板4側に向かって移動する移動時間T2に重複してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、樹脂材料
によって形成された被溶着物に金属板等の他の被溶着物
を超音波振動により溶着する超音波溶着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、光ディスクや光磁気ディスクの如
く所望の情報信号が記録される情報信号記録用のディス
クが提案されている。この種のディスクには、直径が6
4mmとされて、楽音信号で略74分の記録が可能な光
磁気ディスクが知られている。この光磁気ディスクは、
情報信号の高密度記録が可能とされており、ディスク回
転駆動装置に装着されて高速で回転駆動される。そし
て、この光磁気ディスクは、高速で回転駆動された状態
で、一方の主面に形成された信号記録層に設けられた微
細な記録トラックに、光ピックアップ装置から出射され
る光ビームを照射するとともに、磁気ヘッド等の外部磁
界発生装置から記録すべき情報信号に応じて磁界変調さ
れた外部磁界を印加することによって所望の情報信号の
記録が行われる。
【0003】このように高速で回転駆動されながら微細
な記録トラックに光ビームを正確に照射するために、光
磁気ディスクは、ディスク回転駆動装置のディスクテー
ブルに確実に一体化されるとともに、ディスクテーブル
の回転軸心に対して回転中心を高精度に位置決めして装
着される必要がある。このため、光磁気ディスク側に磁
性材料からなる金属板を配設し、この金属板をディスク
テーブル側に設けられたマグネットが吸引することによ
って、ディスクテーブル上に光磁気ディスクをチャッキ
ングするようにしたディスク装着方式が用いられてい
る。
【0004】図4に示すように、このマグネットの吸引
力を利用したマグネットチャッキング方式に適用される
光磁気ディスク3は、情報記録媒体であるディスク基板
4と、このディスク基板4上に設けられディスクテーブ
ル上に位置決めするためのセンターハブ5とを備えてい
る。ディスク基板4は、透明なポリカーボネート等の樹
脂材料によって円盤状に形成されており、一方の主面側
には、所望の情報信号が記録される情報信号記録層が形
成されている。また、このディスク基板4の中央部に
は、ディスク回転駆動装置側に設けられたセンタリング
部材が係合するセンター孔4aが穿設されている。さら
に、ディスク基板4には、センター孔4aの外周に亘っ
て、センターハブ5が載置される載置凹部4bが設けら
れている。センターハブ5は、磁性を有する金属材料に
よって形成されており、ディスク基板4のセンター孔4
aの載置凹部4bに接合されて配設されている。
【0005】以上のように構成された光磁気ディスク3
は、ディスク基板4のセンター孔4aにセンターハブ5
を接合するために超音波溶着装置が用いられている。こ
の種の超音波溶着装置は、超音波発振器が発生する電気
エネルギを機械振動に変換する超音波振動子と、この超
音波振動子の機械振動を増幅するコーンと、このコーン
により増幅された機械振動をセンターハブ5に伝幡させ
る溶着ホーンと、センターハブ5に対して溶着ホーンを
接離動作するエアシリンダとを備えている。
【0006】以上のように構成された超音波溶着装置
は、ディスク基板4のセンター孔4aの載置凹部4bに
載置されたセンターハブ5に溶着ホーンの先端部が圧接
されて、センターハブ5を振動させることによって、セ
ンターハブ5が接触されたセンター孔4aの載置凹部4
bの開口周縁部を摩擦熱により溶融して、ディスク基板
4上にセンターハブ5を接合固定する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した超音波溶着装
置は、生産効率を向上することが望まれており、生産効
率を向上するために、溶着ホーンがディスク基板4及び
センターコア5に対して接離動作する方向の移動量であ
る移動ストロークを小さくすることが考えられる。
【0008】しかしながら、この超音波溶着装置は、溶
着ホーンの移動ストロークを小さくすることによって、
装置内の作業空間が狭くなるため、メンテナンス等の作
業性が低下するという不都合が生じる。このため、この
超音波溶着装置は、溶着ホーンの移動ストロークを小さ
くすることが困難であった。
【0009】また、この超音波溶着装置は、一般に溶着
状態の品質を確保するために要する溶着時間等の溶着条
件が定まっているため、溶着状態の品質を考慮すると、
溶着時間等を短縮することによって、タクトタイムを短
縮して生産効率を向上することが困難であった。
【0010】そこで、本発明は、生産効率を向上すると
ともに、メンテナンスを容易に行うことを可能とする超
音波溶着装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を達成するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明に係る超音波溶着装置は、超音波溶着機構
を溶着ホーンの移動方向と平行に移動する移動機構を備
える。そして、この超音波溶着装置は、溶着を開始する
際に、移動機構が超音波溶着機構を被溶着物側に向かっ
て移動する移動時間の少なくとも一部が、超音波溶着機
構の駆動手段が溶着ホーンを被溶着物側に向かって移動
する移動時間に重複する。
【0012】以上のように構成した超音波溶着装置は、
被溶着物に対して溶着ホーンが接離動作する方向の移動
量を、駆動手段による移動量と移動機構による移動量と
にそれぞれ振り分けられているため、溶着ホーンが被溶
着物側に移動するときに、駆動手段及び移動機構によっ
て溶着ホーンが移動される。
【0013】そして、この超音波溶着装置は、溶着ホー
ンが被溶着物側に移動して溶着を開始する際に、移動機
構が超音波溶着機構を被溶着物側に向かって移動する移
動時間と、超音波溶着機構の駆動手段が溶着ホーンを被
溶着物側に向かって移動する移動時間との互いに重複す
る時間だけタクトタイムが短縮される。
【0014】また、この超音波溶着装置は、被溶着物に
対して溶着ホーンが接離動作する方向の移動量が全体と
して小さくされていないため、装置内のスペースが確保
されている。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について、超音波溶着装置を図面を参照して説明する。
なお、この超音波溶着装置は、直径を64mmとなす光
磁気ディスクを製造するために適用した例である。
【0016】まず、超音波溶着装置によって加工される
光磁気ディスクについて説明する。上述した従来におい
て図4に示したように、この光磁気ディスク3は、情報
記録媒体であるディスク基板4と、このディスク基板4
上に設けられディスクテーブル上に位置決めするための
センターハブ5とを備えている。
【0017】このディスク基板4は、透過性を有するポ
リカーボネート等の合成樹脂材料によって直径が64m
m、厚さが1.2mmの円盤状に形成されている。この
ディスク基板4を用いて構成された光磁気ディスク3
は、ディスク基板4の一方の主面側に所望の情報信号が
記録される信号記録層により形成された信号記録部を有
しており、この信号記録部と反対側の他方の主面が情報
信号の書込み読込み面とされるとともに、この書込み読
込み面側から信号記録記録層に光ビームを照射すること
によって情報信号の記録再生が行われる。
【0018】この光磁気ディスク3を構成するディスク
基板4の一方の中央部には、記録再生装置内に配設され
るディスク回転駆動部を構成するディスクテーブルの中
央部に配設されたセンタリング部材が係合するセンター
4a孔が穿設されている。また、ディスク基板4には、
センター孔4aの外周に亘って、センターハブ5が載置
される載置凹部4bが設けられている。センターハブ5
は、磁性を有する金属材料によって形成されており、デ
ィスク基板4のセンター孔4aの載置凹部4bに配設さ
れている。
【0019】そして、本発明に係る超音波溶着装置は、
例えば図1に示すような光磁気ディスクの製造ラインに
適用される。図1に示すように、この光磁気ディスクの
製造ラインには、略中央部に位置して、ディスク基板4
及びセンターハブ5を搬送する搬送装置6が配設されて
いる。
【0020】この搬送装置6は、図1に示すように、中
央部が回転自在に支持されてターンテーブル7と、この
ターンテーブル7を図1中矢印A方向に回転駆動する図
示しない駆動機構とを備えている。このターンテーブル
7の外周上には、ディスク基板4が載置される複数のデ
ィスクトレイ8が放射状にそれぞれ設けられている。デ
ィスクトレイ8の主面上には、ディスク基板4が位置決
めされて載置される載置凹部が設けられている。
【0021】また、この光磁気ディスクの製造ラインに
は、図1に示すように、搬送装置6のターンテーブル7
の外周部に沿って、ターンテーブル7のディスクトレイ
8上にディスク基板4を供給するディスク基板供給装置
11と、ディスクトレイ8に供給されたディスク基板4
上にセンターハブ5を供給するセンターハブ供給装置1
2と、ディスクトレイ8上に載置されたディスク基板4
及びセンターハブ5の有無を検出する第1の検査装置1
3と、センターハブ5をディスク基板4に溶着により接
合する超音波溶着装置14とがそれぞれ配設されてい
る。
【0022】また、この光磁気ディスクの製造ラインに
は、図1に示すように、搬送装置6のターンテーブル7
の外周部に沿って、センターハブ5が溶着されたディス
ク基板4の溶着代を検出する第2の検査装置15と、デ
ィスク基板4に対して溶着されたセンターハブ5の偏心
量を検出する第3の検査装置16と、センターハブ5が
溶着されたディスク基板4を次工程に搬出するベルトコ
ンベア17aを有する排出装置17とがそれぞれ配設さ
れている。
【0023】そして、本発明に係る超音波溶着装置14
は、図2に示すように、ディスク基板4上にセンターハ
ブ5を溶着する超音波溶着機構21と、この超音波溶着
機構21を移動する移動機構22とを備えている。
【0024】超音波溶着機構21は、図2に示すよう
に、ディスク基板4及びセンターハブ5を支持する支持
台24と、ディスク基板4上のセンターハブ5に超音波
振動を伝幡させる超音波発生機構25とを備えている。
【0025】支持台24は、ディスクトレイ8上に載置
されたディスク基板4を支持する支持テーブル26と、
この支持テーブル26の中央部に突設されたセンターハ
ブ5を支持する支持凸部27と、支持テーブル26を軸
線方向に移動自在に支持する支持軸28とを備えてい
る。
【0026】超音波発生機構25は、図2に示すよう
に、支持台24に対向して設けられており、超音波発振
器31が発生する電気エネルギを機械振動に変換する超
音波振動子32と、この超音波振動子32の機械振動を
増幅するコーン33と、このコーン33により増幅され
た機械振動をディスク基板4上のセンターハブ5に伝幡
させる溶着ホーン34とを備えている。
【0027】これら超音波振動子32、コーン33及び
溶着ホーン34は、図2に示すように、この順序で縦一
列に一体化されており、一端部にエアシリンダ35の駆
動軸が連結されている。そして、これら超音波振動子3
2、コーン33及び溶着ホーン34は、エアシリンダ3
5によって、ディスク基板4に対して図2中矢印B方向
及び矢印C方向に移動するように構成されている。エア
シリンダ35は、一端部側が緩衝部材35aを介して支
持されており、またエアコンプレッサ36に図示しない
通気管を介して接続されている。
【0028】また、支持台24と超音波発振器31は、
制御部37を介して電気的に接続されており、ディスク
基板4上のセンターハブ5に対する溶着ホーン34の加
圧力、振幅及びスウェージング深さが制御される。さら
に、この制御部37は、エアコンプレッサ36に電気的
に接続されており、エアシリンダ35に送出される空気
量を微調整する。
【0029】また、超音波発生機構25には、溶着ホー
ン34のB方向の下降動作に連動して上下動してディス
クトレイ8上のディスク基板4を押さえる押さえ部材3
8が設けられている。押さえ部材38は、超音波振動子
32、コーン33及び溶着ホーン34を内包支持する振
動子支持体39に、図示しないコイルばね等の弾性部材
を介して支持されており、この振動子支持体39に対し
てB方向及びC方向に上下動するように取り付けられて
いる。この押さえ部材38の先端部は、内部に溶着ホー
ン34を収納するに足る円筒状のホーン導入孔が形成さ
れており、ディスク基板4側に溶着ホーン34の先端部
を臨ませている。
【0030】そして、移動機構22は、超音波溶着機構
21を移動自在に支持する支持基体40と、超音波溶着
機構21を図2中矢印B方向及び矢印C方向に移動する
連結ロッド41と、この連結ロッド41を駆動するカム
42と、このカム42を回転駆動する図示しない駆動モ
ータとを備えている。
【0031】支持基体40は、基台44上に固定されて
設けられており、超音波溶着機構21に対向する一側面
にスペーサ板45が固定されて設けられている。また、
超音波溶着機構21の振動子支持体39には、一側面
に、B方向及びC方向と平行にガイドレール46が設け
られている。スペーサ板45には、超音波溶着機構21
に対向する面上に、ガイド溝を有するガイド部材47が
設けられており、このガイド部材47が振動子支持体3
9のガイドレール46に係合されている。したがって、
支持基体40は、スペーサ板45を介して超音波溶着機
構21をB方向及びC方向に移動自在に支持している。
【0032】また、スペーサ板45には、超音波溶着機
構21の移動位置を規制する位置規制部材48が設けら
れており、またB方向の下限位置とC方向の上限位置
に、位置規制部材が突き当てられるストッパ片49、5
0がそれぞれ設けられている。連結ロッド41は、一端
部がスペーサ板45に連結されて固定されており、他端
部にカム42の外周部に当接するローラ51が回転自在
に支持されている。
【0033】カム42は、回転中心42aが図示しない
駆動モータの回転軸を介して回転自在に支持されてお
り、図示しないエンコーダによって回転角が検出され
る。このエンコーダは、カム42の回転角を検出した検
出信号を制御部37に出力しており、制御部37により
溶着ホーン34の移動と超音波溶着機構21全体の移動
とが制御されている。
【0034】なお、上述した移動機構22は、連結ロッ
ド41を駆動するカム42を備える構成とされたが、例
えばエアシリンダやサーボモータ等の他の駆動機構が適
用されてもよい。
【0035】以上のように構成された超音波溶着装置1
4について、超音波溶着する際に、カム42の回転角に
基づいて超音波溶着機構21及び移動機構22の各動作
を図3を参照して説明する。なお、図3中において、横
軸は、カム42の回転角を示している。
【0036】搬送装置6は、カム42が回転角0°のと
きからディスクトレイ8を図1中矢印A方向に回転する
ことによって、超音波溶着装置14に対してディスク基
板4及びセンターハブ5の搬入を開始する。
【0037】まず、超音波溶着装置14は、図3に示す
ように、カム42が回転角70°に回転移動したとき、
移動機構22によって超音波溶着機構21全体がB方向
に移動を開始するとともに、溶着ホーン34がB方向に
例えば約60mm/secの速度で移動を開始する。
【0038】搬送装置6は、カム42が回転角90°に
回転移動したとき、超音波溶着装置14に対するディス
ク基板4及びセンターハブ5の搬入が終了して、超音波
溶着装置14の溶着ホーン34に対向する位置にディス
クトレイ8が移動する。
【0039】支持台24は、カム42が回転角90°に
回転移動したとき、溶着ホーン34がB方向に移動する
ことに伴ってB方向に移動を開始して、カム42が回転
角110°に回転移動したときに移動を終了する。カム
42が回転角130°に回転移動したとき、超音波溶着
機構21は、B方向の移動を終了する。
【0040】また、超音波溶着装置14は、カム42が
回転角130°に回転移動したとき、超音波溶着機構2
1の下降が終了するとともに、溶着を開始するための図
示しない溶着開始用タイマースイッチが、カム42が回
転角172°に回転移動するまでの0.15秒間作動す
る。
【0041】また、カム42が回転角130°に回転移
動したとき、超音波溶着装置14は、溶着するときに付
加する圧力を第1の圧力P1から第2の圧力P2に切り
替えるための図示しない圧力可変用タイマースイッチ
が、カム42が回転角186°に回転移動するまでの
0.2秒間作動する。
【0042】また、カム42が回転角150°に回転移
動したとき、溶着ホーン34は、B方向の移動を終了す
るとともに、第1の圧力P1(例えば2.0kgf/c
2程度)でディスク基板4に対してセンターハブ5を
圧接する。
【0043】そして、溶着ホーン34は、カム42が回
転角172°に回転移動したとき、溶着を開始して、カ
ム42が回転角255°に回転移動する間の0.3秒間
溶着を行う。
【0044】また、超音波溶着装置14は、カム42が
回転角186°に回転移動したとき、圧力可変用タイマ
ースイッチが作動して、溶着ホーン34がディスク基板
4上のセンターハブ5に付加する圧力を第1の圧力P1
から第2の圧力P2(例えば2.5kgf/cm2
度)に切り替える。
【0045】溶着ホーン34は、カム42が回転角25
5°から283°に回転移動する約0.1秒間だけ、先
端部をディスク基板4上のセンターハブ5に突き当てた
状態を維持する。
【0046】超音波溶着装置14は、カム42が回転角
283°から324°に回転移動する0.15秒間、溶
着ホーン34が振動することにより溶着ホーン34の先
端部からセンターハブ5が接合されたディスク基板4を
離すためのショット信号を出力する。
【0047】また、溶着ホーン34は、カム42が回転
角283に回転移動したとき、例えば約70mm/se
cの速度でC方向に移動を開始する。超音波溶着機構2
1は、カム42が回転角315°に回転移動したとき、
C方向に移動を開始する。
【0048】そして、溶着ホーン34は、カム42が回
転角324°から352°に回転移動する0.1秒間、
振動することによって、先端部からディスク基板4を離
間させてディスクトレイ8上の載置凹部に落下させる。
また、支持台24は、カム42が回転角320°に回転
移動したとき、C方向に移動を開始して、カム42が回
転角340°に回転移動したときに移動を終了する。
【0049】搬送装置6は、カム42が回転角360°
に回転移動したとき、ディスクトレイ8をA方向に回転
させることにより、超音波溶着装置14からセンターハ
ブ5が溶着されたディスク基板4を搬出するとともに、
超音波溶着装置14に次に溶着するディスク基板4及び
センターハブ5を搬入する。この搬送装置6は、カム4
2が回転角90°に回転移動したときに、超音波溶着装
置14に対してディスク基板4及びセンターハブ5の搬
入を終了する。
【0050】そして、超音波溶着機構21は、カム42
が1回転して回転角15°に回転移動したときにC方向
の移動を終了する。
【0051】したがって、この超音波溶着装置14によ
れば、図3に示すように、搬送装置6のディスクトレイ
8が、ディスク基板4及びセンターハブ5の搬入を開始
するときから次のディスク基板4及びセンターハブ5を
搬入するまでに要するサイクルタイムが1.3秒に設定
されており、また溶着ホーン34の下降開始から溶着ホ
ーン34の上昇終了までの間である溶着プロセス時間が
1.1秒に設定されている。
【0052】そして、図3に示すように、溶着を開始す
る際に、移動機構22が超音波溶着機構21をディスク
基板4側に向かって移動する移動時間T1は、超音波溶
着機構21のエアシリンダ35が溶着ホーン34をディ
スク基板4側に向かって移動する移動時間T2に重複し
ている。すなわち、超音波溶着装置1は、溶着ホーン3
4の移動に要する時間T2が、超音波溶着機構21の移
動に要する時間T1より長くされており、時間T2に時
間T1が含まれるため、溶着プロセス時間であるタクト
タイムを短縮することができる。
【0053】上述したように、超音波溶着装置1は、超
音波溶着機構21を溶着ホーン34の移動方向と平行に
移動する移動機構22を備え、溶着を開始する際に、移
動機構22が超音波溶着機構21をディスク基板4側に
向かって移動する移動時間T1が、超音波溶着機構21
のエアシリンダ35が溶着ホーン34をディスク基板4
側に向かって移動する移動時間T2に重複していること
によって、タクトタイムを短縮することが可能とされ
て、生産効率を向上することができる。また、この超音
波溶着装置1によれば、装置内に比較的広い空間が確保
されるため、メンテナンスを容易に行うことができる。
【0054】
【発明の効果】上述したように本発明に係る超音波溶着
装置によれば、超音波溶着機構を溶着ホーンの移動方向
と平行に移動する移動機構を備え、溶着を開始する際
に、移動機構が超音波溶着機構を被溶着物側に向かって
移動する移動時間の少なくとも一部が、超音波溶着機構
の駆動手段が溶着ホーンを被溶着物側に向かって移動す
る移動時間に重複していることによって、タクトタイム
を短縮することが可能とされて、生産効率を向上するこ
とができる。また、この超音波溶着装置によれば、装置
内に比較的広い空間が確保されるため、メンテナンスを
容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る超音波溶着装置が適用された光磁
気ディスクの製造工程を示す模式図である。
【図2】上記超音波溶着装置を示す側面図である。
【図3】上記超音波溶着装置を構成する超音波溶着機構
及び移動機構の各動作をカムの回転角に基づいて説明す
るために示す図である。
【図4】超音波溶着装置によってディスク基板にセンタ
ーハブが溶着される光磁気ディスクを示す分解斜視図で
ある。
【符号の説明】
1 超音波溶着装置、3 光磁気ディスク、4 ディス
ク基板、5 センターハブ、21 超音波溶着機構、2
2 移動機構、31 超音波発振回路、32超音波振動
子、34 溶着ホーン、35 エアシリンダ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波発振器により振動する振動子と、
    被溶着物に振動を伝幡させる溶着ホーンと、被溶着物に
    対して溶着ホーンを接離動作する駆動手段とを有し、樹
    脂材料によって形成された被溶着物に対して他の被溶着
    物を溶着する超音波溶着機構と、 上記超音波溶着機構を溶着ホーンの移動方向と平行に移
    動する移動機構とを備え、 溶着を開始する際に、上記移動機構が上記超音波溶着機
    構を被溶着物側に向かって移動する移動時間は、少なく
    とも一部が、上記超音波溶着機構の駆動手段が溶着ホー
    ンを被溶着物側に向かって移動する移動時間に重複して
    いることを特徴とする超音波溶着装置。
  2. 【請求項2】 上記移動機構は、上記超音波溶着機構を
    移動自在に支持する支持基体と、上記超音波溶着機構に
    連結された連結部材と、この連結部材を駆動するカム
    と、このカムを回転駆動する駆動モータとを有し、カム
    の回転角度に応じて上記超音波溶着機構を移動すること
    を特徴とする請求項1に記載の超音波溶着装置。
JP18413397A 1997-07-09 1997-07-09 超音波溶着装置 Withdrawn JPH1128767A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101954741A (zh) * 2010-07-05 2011-01-26 无锡市信昌塑料机械厂 一种利用超声波焊接洗衣机顶盖总成的生产方法
CN102275300A (zh) * 2011-08-01 2011-12-14 北京万源瀚德汽车密封系统有限公司 用于汽车密封条及其类似物的超声波焊接装置
CN103302394A (zh) * 2013-05-21 2013-09-18 苏州凯尔博精密机械有限公司 一种四轴超声波焊接机用焊接单元
CN109175664A (zh) * 2018-11-17 2019-01-11 芜湖新宝超声波设备有限公司 一种自动化超声波焊接臂结构

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Effective date: 20041027