JPH0341909Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は超音波周波数の振動を用いるようにし
た超音波溶接機に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に超音波溶接機は第２図に示す如く構成さ
れてなる。

第２図は従来例の超音波溶接機の要部構成を示
すもので、１は発振電源、２はフレーム、３は振
動子、４はホーン、５は振動棒、６，６′は試片、
７は取付座、８は加圧シリンダである。

すなわち、発振電源１より与えられる超音波周
波数出力の電気振動がフレーム２に取着された振
動子３によつて機械的振動変位に変換され、ホー
ン４により機械的振動変位が増幅されて矢印Ａに
示す振動方向に作用する。さらに、そのホーン４
の先端部にほぼ中央部が止着されホーンの振動方
向と直交する方向に振動棒５が配され、この振動
棒５には溶接用のチツプ５ａが振動棒と一体にロ
一付けなどによつて取付けられている。

また、試片６，６′は両者が溶接されるもので
あり、ここに下側の試片６′は、加圧シリンダ８
にて上下される取付座７に止着されてなるもので
ある。

かようなものは、振動棒５と取付座７により試
片６，６′を挾んだのち加圧シリンダ８によつて
加圧し、発振電源１より電気振動を与えると、振
動子３による機械的振動変位が発生する。それが
ホーン４で増幅されて振動棒５の中央部分に伝え
られ、これに伴つて振動棒５先端部のチツプ５ａ
が振動変位し、試片６も振動棒先端とともに振動
変位するため、試片６，６′の接触面間で高振動
数の接触摺動作用が行われ、その摺動による接触
面の清浄化と摩擦熱および接触面の加圧により試
片６，６′の溶接が行われるものである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

かくの如く、従来超音波溶接機においては、振
動棒５の中央部に振動変位を与えることによつて
振動棒先端部が振動変位するものであることか
ら、つぎの如き問題点を有するものとなつてい
た。

すなわち、振動棒５は通常その全長がホーン先
端に取着される中央部に与えられる振動変位と同
一の固有振動数をもつように設定されてなるもの
である。

しかしながら、実用上ホーン４から振動棒５の
中央部に振動が与えられると横方向の共振振動を
発生するものとなる。

これは、例えば第２図の破線に示す如くであ
る。つまり振動モードＷに示されるものは振動棒
の第３次共振の振動モードを例示したものであ
る。ここに、W_B1，W_B2は振動モードの腹部分で
ある。かようにして、特に振動棒の両端部は腹部
分が位置するため大きな振動変位を発生するもの
となつてしまう。

これより、チツプ５ａが取付けられた側の振動
変位は加圧力と試片６，６′間の摩擦力によつて
ある程度の値に抑制されるが、チツプ取付側と反
対側の端部は自由になつているため共振時に大き
な振幅を発生する。そのため、図示の腹部分
W_B1，W_B2間の位置には大きな曲げ応力が作用
し、これは場合によつて振動棒の疲労折損を惹起
するなどの不具合を生じることから、チツプ５ａ
の振動変位を大きくとることができない欠点があ
つた。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は上述したような点に着目しなされたも
のであり、振動棒の自由端側の振動変位、特に共
振振動分を抑制するため振動モードの腹部分に応
じて位置された弾性体からなるブツシユを設ける
ようにしてなるものである。

〔作用〕

いま第２図に示した如き振動棒、すなわち両端
部自由、中央部支持状の棒状における固有振動数
ωについて考察してみるに、つぎの式で表わされ
る。

ω＝（mi）²・Ｒ・Ｃ／² …(1) (1)式において、 （mi）；cos（mi）・cosh（mi）＝１により定まる
規定定数 ｉ；振動モードの次数（ｉ＝１，２，３…） Ｒ；振動棒断面の慣性モーメントの回転半径 Ｃ；振動棒材質中の音速 ；振動棒の全長 である。

そして(1)式においては、固有振動数は振動振幅
に無関係なため、振動棒の振動振幅を弾性体のブ
ツシユにより抑制するようにしても、固有振動数
の変化をきたさない。

かようにして、前述した如く振動モードの腹部
分位置の振幅を抑制することにより、固有振動数
に影響を与えることなく曲げ応力を減少させるこ
とができ、振動棒を格別に効用可能である。

なお、ブツシユそのものが弾性体でない場合に
はその点が支点となり、固有振動数が変つてしま
う。

よつて、弾性体を用いることによりこの位置に
おける微少振動変位を許容して振動モードが変ら
ないようにするとともに、緩衝効果によつて過大
な振幅を抑え曲げ応力が過大となることを防止す
ることができる。

以下、本考案を実施例図面を参照して詳細説明
する。

〔実施例〕

第１図は本考案の一実施例の要部構成を示すも
ので、９は支持板、１０は円筒状のゴムなどの弾
性体からなるブツシユである。図中、第２図と同
符号のものは同じ構成部分を示す。

第１図において、支持板９はブツシユ１０を係
設するため配されてなり、一端はフレーム２に固
設され、他端は円筒形状を有してブツシユ１０が
嵌着されている。そのブツシユ１０においては、
その内径は振動棒５の外径に対して若干の締め代
をもつて振動棒５をすきまなく支持し、さらには
振動棒支持点は振動棒５の振動モードの腹部分、
したがつて第２図に示した腹部分W_B2に対応され
る位置に設定されてなる。かくの如き構成の機能
はつぎの如くである。

すなわち、発振電源１に給電しホーン４を介し
て振動棒５に振動変位を与えた場合、振動棒５の
中央部より上方の反チツプ取付側の振動変位は、
ブツシユ１０により振動モードの腹部分の位置を
支持しているため、ブツシユ１０の弾性変位と吸
振効果によりその振幅が抑制されて振動棒に大き
な曲げ応力をきさず、何ら支障なく効用できる。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、振動棒の
自由端側を好適に抑制することにより、その自由
端側の振幅による制約を受けることなく、チツプ
部の振動変位を大きくかつ最適に選定可能にな
り、溶接性能を向上し得る実用上有能な装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の要部構成を示す
図、第２図は従来例を説明するため示した要部構
成図である。 １……発振電源、２……フレーム、３……振動
子、４……ホーン、５……振動棒、６，６′……
試片、９……支持板、１０……ブツシユ、W_B1，
W_B2……振動モードの腹部分。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 超音波周波数の電気振動を発生する発振電源
   と、該電気振動を機械的振動変位に変換する振動
   子と、該機械的振動変位を増幅するホーンと、該
   ホーンの先端にホーン振動方向と直交して中央部
   が取着された振動棒とを有する超音波溶接機にお
   いて、前記振動棒に機械的振動を与えた場合の振
   動モードにおいて該振動棒のチツプと反対の自由
   端側で腹となる位置を、フレームに取り付けられ
   た支持板で支持される弾性体からなるブツシユを
   介して掴持するようにしたことを特徴とする超音
   波溶接機。