JPH07266421A - 超音波溶着方法及びその装置 - Google Patents

超音波溶着方法及びその装置

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JPH07266421A
JPH07266421A JP8552394A JP8552394A JPH07266421A JP H07266421 A JPH07266421 A JP H07266421A JP 8552394 A JP8552394 A JP 8552394A JP 8552394 A JP8552394 A JP 8552394A JP H07266421 A JPH07266421 A JP H07266421A
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horn
ultrasonic
workpiece
tool
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Manabu Kawabata
学 河端
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Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波溶着を適正に行うと共に作業性を向上
させる。 【構成】 超音波振動子６ａ，ブースタ６ｂ，工具ホー
ン６ｃを有する超音波ホーン部６と、超音波ホーン部６
を所定の押圧力で被加工物に向けて移送すると共に，工
具ホーン６ｃを被加工物に加圧当接せしめるエアシリン
ダ５と、工具ホーン６ｃの先端が加工点に近い所定位置
に達したことを検出する位置センサ１３とを備え、工具
ホーン６ｃが被加工物に当接する直前までは，エアシリ
ンダ５による超音波ホーン部６の移送速度が比較的速い
移送速度となるように制御する第１スピードコントロー
ラ９と、工具ホーン６ｃが被加工物に当接する直前から
当接するまでを，エアシリンダ５による超音波ホーン部
６の移送速度が比較的遅い移送速度となるように制御す
る第１スピードコントローラ１０とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波溶着方法及びそ
の装置に係り、特に、超音波ホーン部の工具ホーンの被
加工物に対する移送速度を可変する場合に好適な超音波
溶着方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、超音波溶着による加工を行う場合
には、超音波振動子にブースタを介して連結された工具
ホーンを有する超音波ホーン部と，超音波ホーン部を昇
降駆動するエアシリンダと，エアシリンダの動作量（超
音波ホーン部の下降速度）を制御する制御部（スピード
コントローラ）と，超音波ホーン部及びエアシリンダを
支持する支柱等とを備えた超音波溶着装置が一般的に使
用されている。
【０００３】当該超音波溶着装置により，基台上に載置
した被加工物に対して超音波溶着を行う場合には、制御
部によりエアシリンダを駆動制御して超音波ホーン部を
基台上方から被下降物へ向けて一定の速度に保った状態
で下降させ、超音波ホーン部の工具ホーンにより被下降
物に所定の静圧を印加すると共に超音波ホーン部を作動
させることにより、超音波溶着を行うようになってい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の超音波溶着装置においては、制御部によりエア
シリンダを駆動制御して超音波ホーン部を一定の速度に
保った状態で下降させる構造となっているため、超音波
ホーン部の工具ホーンの先端が被加工物に当接するまで
の超音波ホーン部の下降速度（移動速度）と，工具ホー
ンの先端が被加工物に当接した後の超音波ホーン部の下
降速度（加工速度）とを自在に調節することができなか
った。
【０００５】このため、超音波溶着の作業効率を高める
べく、超音波ホーン部の移動速度を高めに設定した一定
の速度で下降させた場合、超音波ホーン部の工具ホーン
の先端が被加工物に当接するまでの超音波ホーン部の移
動時間は短縮できるが、その反面、工具ホーンの先端が
被加工物に当接した後の超音波ホーン部の加工速度が高
過ぎてしまうため、例えば、基台上に載置した下側の被
加工物に上側の被加工物をインサートした際には圧入状
態となる結果、両被加工物の固着強度が低下し、不良品
となる問題があった。
【０００６】他方、超音波溶着を適正な状態で行うべ
く、超音波ホーン部の移動速度を低めに設定した一定の
速度で下降させた場合、超音波ホーン部の工具ホーンの
先端が被加工物に当接した後の超音波ホーン部の加工速
度は適正な速度に保つことはできるが、その反面、工具
ホーンの先端が被加工物に当接するまでの超音波ホーン
部の移動時間が長くなるため、作業効率が低下するとい
う問題があった。
【０００７】
【発明の目的】本発明は、上記従来例の有する不都合を
改善し、特に、超音波ホーン部の工具ホーンの被加工物
に対する当接前後で当該工具ホーンの移送速度を可変す
ることにより、超音波溶着を適正に行いながら作業効率
の向上をも図った超音波溶着方法及びその装置を提供す
ることを、その目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は、超
音波振動が伝達される工具ホーンを有する超音波ホーン
部を被加工物に向けて移送すると共に，前記工具ホーン
を前記被加工物に加圧当接せしめて超音波溶着を行うよ
うにした超音波溶着方法において、前記工具ホーンが被
加工物に当接する直前までは，前記超音波ホーン部の移
送速度が比較的速い移送速度となるように制御する第１
の工程と、前記工具ホーンが被加工物に当接する直前か
ら当接するまでを，前記被加工物に所定圧力を加えなが
ら前記超音波ホーン部の移送速度が比較的遅い移送速度
となるように制御する第２の工程とを備える、という手
法を採っている。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。
【０００９】請求項２の本発明は、超音波振動が伝達さ
れる工具ホーンを有する超音波ホーン部を被加工物に向
けて移送すると共に，前記工具ホーンを前記被加工物に
加圧当接せしめて超音波溶着を行うようにした超音波溶
着方法において、前記工具ホーンが被加工物に当接する
直前までは，前記超音波ホーン部の移送速度が比較的速
い移送速度となるように制御する第１の工程と、前記工
具ホーンが被加工物に当接した後は，前記被加工物に所
定圧力を加えながら前記超音波ホーン部の移送速度が比
較的遅い移送速度となるように制御する第２の工程とを
備える、という手法を採っている。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。
【００１０】請求項３の本発明は、超音波振動子及び当
該超音波振動子に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、該超音波ホーン部に付設
され当該超音波ホーン部を被加工物に向けて移送すると
共に，前記工具ホーンを前記被加工物に加圧当接せしめ
るホーン移送加圧部と、該ホーン移送加圧部による前記
超音波ホーン部の移送速度を制御する制御部とを備えた
超音波溶着装置において、前記超音波ホーン部の近傍
に、前記工具ホーンの先端が加工点に近い所定位置に達
したことを検出する位置センサを設け、前記制御部が、
前記位置センサの検出情報に基づき作動し前記工具ホー
ンが被加工物に当接する直前までは前記ホーン移送加圧
部による前記超音波ホーン部の移送速度が比較的速い移
送速度となるように制御し，前記位置センサの検出情報
に基づき作動し前記工具ホーンが被加工物に当接する直
前から当接するまでを前記被加工物に所定圧力を加えな
がら前記ホーン移送加圧部による前記超音波ホーン部の
移送速度が比較的遅い移送速度となるように制御する移
送速度制御機能を備える、という構成を採っている。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。
【００１１】請求項４の本発明は、超音波振動子及び当
該超音波振動子に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、該超音波ホーン部に付設
され当該超音波ホーン部を被加工物に向けて移送すると
共に，前記工具ホーンを前記被加工物に加圧当接せしめ
るホーン移送加圧部と、該ホーン移送加圧部による前記
超音波ホーン部の移送速度を制御する制御部とを備えた
超音波溶着装置において、前記超音波ホーン部の近傍
に、前記工具ホーンの先端が加工点に近い所定位置に達
したことを検出する位置センサを設け、前記制御部が、
前記位置センサの検出情報に基づき作動し前記工具ホー
ンが被加工物に当接する直前までは前記ホーン移送加圧
部による前記超音波ホーン部の移送速度が比較的速い移
送速度となるように制御し，前記位置センサの検出情報
に基づき作動し前記工具ホーンが被加工物に当接した後
は前記被加工物に所定圧力を加えながら前記ホーン移送
加圧部による前記超音波ホーン部の移送速度が比較的遅
い移送速度となるように制御する移送速度制御機能を備
える、という構成を採っている。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。
【００１２】
【作用】請求項１の本発明によれば、先ず、第１の工程
において、工具ホーンが被加工物に当接する直前まで
は，超音波ホーン部の移送速度が比較的速い移送速度と
なるように制御する。次に、第２の工程において、工具
ホーンが被加工物に当接する直前から当接するまでを，
超音波ホーン部の移送速度が比較的遅い移送速度となる
ように制御する。即ち、工具ホーンが被加工物に当接す
る直前までと，工具ホーンが被加工物に当接する直前か
ら当接するまでとでは、超音波ホーン部の移送速度が可
変される。
【００１３】請求項２の本発明によれば、先ず、第１の
工程において、工具ホーンが被加工物に当接する直前ま
では，超音波ホーン部の移送速度が比較的速い移送速度
となるように制御する。次に、第２の工程において、工
具ホーンが被加工物に当接した後は，超音波ホーン部の
移送速度が比較的遅い移送速度となるように制御する。
即ち、工具ホーンが被加工物に当接する直前までのと，
工具ホーンが被加工物に当接した後では、超音波ホーン
部の移送速度が可変される。
【００１４】請求項３の本発明によれば、先ず、被加工
物を所定箇所に固定した後、超音波溶着装置を作動状態
とすると、超音波溶着装置の作動に伴い、ホーン移送加
圧部は、超音波ホーン部を所定の押圧力で被加工物へ向
けて移送する。この時、超音波ホーン部の近傍に装備さ
れている位置センサは、超音波ホーン部の工具ホーンの
先端が加工点に近い所定位置に達したか否かを検出して
いる。制御部は、位置センサの検出情報に基づき、工具
ホーンが被加工物に当接する直前までは、超音波ホーン
部の移送速度を比較的速い移送速度となるように制御す
る。次いで、制御部は、位置センサの検出情報に基づ
き、工具ホーンが被加工物に当接する直前から当接する
までを、ホーン移送加圧部を駆動制御して工具ホーンの
先端で被加工物に所定圧力を加えながら、超音波ホーン
部の移送速度を比較的遅い移送速度となるように制御す
る。即ち、制御部は、工具ホーンが被加工物に当接する
直前までと，工具ホーンが被加工物に当接する直前から
当接するまでとの区間に分けて、超音波ホーン部の移送
速度を可変制御する。
【００１５】請求項４の本発明によれば、先ず、被加工
物を所定箇所に固定した後、超音波溶着装置を作動状態
とすると、超音波溶着装置の作動に伴い、ホーン移送加
圧部は、超音波ホーン部を所定の押圧力で被加工物へ向
けて移送する。この時、超音波ホーン部の近傍に装備さ
れている位置センサは、超音波ホーン部の工具ホーンの
先端が加工点に近い所定位置に達したか否かを検出して
いる。制御部は、位置センサの検出情報に基づき、工具
ホーンが被加工物に当接する直前までは、超音波ホーン
部の移送速度を比較的速い移送速度となるように制御す
る。次いで、制御部は、位置センサの検出情報に基づ
き、工具ホーンが被加工物に当接した後は、ホーン移送
加圧部を駆動制御して工具ホーンの先端で被加工物に所
定圧力を加えながら、超音波ホーン部の移送速度を比較
的遅い移送速度となるように制御する。即ち、制御部
は、工具ホーンが被加工物に当接する直前までと，工具
ホーンが被加工物に当接した後との区間に分けて、超音
波ホーン部の移送速度を可変制御する。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の超音波溶着方法及びその装置
を適用してなる第１及び第２実施例を図面に基づいて説
明する。
【００１７】（１）第１実施例。 図１は本第１実施例における超音波溶着装置の構成を示
すものであり、本第１実施例は、超音波溶着装置の基台
１の上面に載置した例えば円筒状の第１の被加工物Ｗ１
の開口部Ｗ１ａに，当該開口部Ｗ１ａに嵌合する形状を
有する円板状の第２の被加工物Ｗ２を超音波溶着により
固定する場合を例として上げたものである。
【００１８】本第１実施例における超音波溶着装置は、
基台１の上部に立設された支柱２に取付部材３，補助取
付部材４ａ，４ｂ及びボルト４ｃ等を介して強固に固定
されたエアシリンダ５と、エアシリンダ５に連結された
超音波ホーン部６と、メインコントローラ７と、排気用
スピードコントローラ８と、第１スピードコントローラ
９と、第２スピードコントローラ１０と、上昇／下降バ
ルブ１１と、切替バルブ１２と、位置センサ１３と、発
振回路２３等とを備える構成となっている。
【００１９】これを詳述すると、エアシリンダ５は、エ
アシリンダ本体５ａとロッド５ｂとから構成されてお
り、ロッド５ｂの下端部には、超音波ホーン部６が固定
されている。超音波ホーン部６は、発振回路２３からリ
ード線６ｅを介して供給される高周波電流に基づき超音
波振動を発生する超音波振動子６ａと，超音波振動子６
ａに連結されたブースタ６ｂと，ブースタ６ｂに連結さ
れた工具ホーン６ｃとを備えて構成されている。超音波
振動子６ａ及びブースタ６ｂはケース６ｄの内部に収納
されており、ケース６ｄの外周面には被検出片１４が付
設されている。
【００２０】超音波ホーン部６の近傍には、位置センサ
１４が配設されており、後述する如くエアシリンダ５に
より超音波ホーン部６を図示の原位置から下降させた際
に、位置センサ１４は超音波ホーン部６に付設された被
検出片１４を検出し、検出信号をメインコントローラ７
へ出力するようになっている。また、基台１の上面に
は、第１の被加工物Ｗ１が載置されると共に、第１の被
加工物Ｗ１の上部には、当該第１の被加工物Ｗ１の穴部
Ｗ１ａにインサートされる第２の被加工物Ｗ２が載置さ
れている。即ち、位置センサ１４により、超音波ホーン
部６の工具ホーン６ｃの先端が加工点に近い所定位置
（工具ホーン６ｃの先端が第２の被加工物Ｗ２に当接す
る直前の位置）に達したことを検出するようになってい
る。
【００２１】エアシリンダ５には、配管１５を介して排
気用スピードコントローラ８が接続されると共に、排気
用スピードコントローラ８には、配管１６を介して上昇
／下降切替バルブ１１が接続され、上昇／下降切替バル
ブ１１は、配管１７を介してエア供給源（図示略）へ接
続されている。また、エアシリンダ５には、配管１８を
介して第１スピードコントローラ９が接続されると共
に、配管１８に分岐接続された配管１９を介して第２ス
ピードコントローラ１０が接続され、第１及び第２スピ
ードコントローラ９，１０には、配管２０，２１を介し
て切替バルブ１２が接続されている。更に、切替バルブ
１２は、配管２２を介して上昇／下降切替バルブ１１に
接続されている。
【００２２】排気用スピードコントローラ８は、エアシ
リンダ５内部のエアの排気を制御するものであり、エア
シリンダ５内部から排気されたエアは、配管１５，１
６，上昇／下降バルブ１１，配管１７を介して排気され
るようになっている。
【００２３】第１スピードコントローラ９は、そのエア
通路の開度が大きく設定されており、エアシリンダ５の
エア圧を制御することにより、エアシリンダ５のロッド
５ｂを介して超音波ホーン部６の上昇動作／下降動作を
制御するようになっている。第１スピードコントローラ
９は、超音波ホーン部６の工具ホーン６ｃの先端が範囲
Ｈ１（工具ホーン６ｃが原位置から第２の被加工物Ｗ２
に当接する直前までの範囲）にある場合には、メインコ
ントローラ７の指令に基づき、エアシリンダ５による超
音波ホーン部６の下降速度が予め設定した比較的速い下
降速度となるように制御するようになっている。
【００２４】第２スピードコントローラ１０は、そのエ
ア通路の開度が小さく設定されており、エアシリンダ５
のエア圧を制御することにより、エアシリンダ５のロッ
ド５ｂを介して超音波ホーン部６の上昇動作／下降動作
を制御するようになっている。第２スピードコントロー
ラ１０は、超音波ホーン部６の工具ホーン６ｃの先端が
範囲Ｈ２（工具ホーン６ｃが第２の被加工物Ｗ２に当接
する直前から当接するまでの範囲）にある場合には、メ
インコントローラ７の指令に基づき、エアシリンダ５に
よる超音波ホーン部６の下降速度が予め設定した比較的
遅い下降速度となるように制御するようになっている。
【００２５】メインコントローラ７は、超音波ホーン部
６を上昇させる場合は上昇制御信号を上昇／下降バルブ
１１へ出力し、超音波ホーン部６を下降させる場合は下
降制御信号を上昇／下降バルブ１１へ出力するようにな
っている。これにより、超音波ホーン部６の上昇時に
は、エアシリンダ５内部のエアが排気されるように上昇
／下降バルブ１１が制御され、超音波ホーン部６の下降
時には、エアシリンダ５内部へエア供給源からエアが供
給されるように上昇／下降バルブ１１が制御されるよう
になっている。
【００２６】更に、メインコントローラ７は、位置セン
サ１４の検出信号に基づき超音波ホーン部６の工具ホー
ン６ｃの先端が上述した範囲Ｈ１にあると判定した場合
は，第１スピードコントローラ選択信号を切替バルブ１
２へ出力するようになっている。
【００２７】これにより、超音波ホーン部６の工具ホー
ン６ｃの先端が範囲Ｈ１にある場合には、エアシリンダ
５内部へ配管１７，２２，切替バルブ１２，配管２０，
第１スピードコントローラ９，配管１８を介してエア供
給源からエアが供給される経路が形成されるため、第１
スピードコントローラ９は、上述したように超音波ホー
ン部６の下降速度が比較的速い下降速度となるように制
御するようになっている。
【００２８】他方、メインコントローラ７は、位置セン
サ１４の検出信号に基づき超音波ホーン部６の工具ホー
ン６ｃの先端が上述した範囲Ｈ２にあると判定した場合
は，第２スピードコントローラ選択信号を切替バルブ１
２へ出力するようになっている。
【００２９】これにより、超音波ホーン部６の工具ホー
ン６ｃの先端が範囲Ｈ２にある場合には、エアシリンダ
５内部へ配管１７，２２，切替バルブ１２，配管２１，
第２スピードコントローラ１０，配管１９，１８を介し
てエア供給源からエアが供給される経路が形成されるた
め、第２スピードコントローラ１０は、エアシリンダ５
を駆動制御して工具ホーン６ｃにより第２の被加工物Ｗ
２に所定圧力を加えながら，上述したように超音波ホー
ン部６の下降速度が比較的遅い下降速度となるように制
御するようになっている。
【００３０】即ち、メインコントローラ７は、超音波ホ
ーン部６の工具ホーン６ｃが第２の被加工物Ｗ２に当接
する直前までは，第１スピードコントローラ９により超
音波ホーン部６の下降速度が比較的速い下降速度となる
ように制御させ、超音波ホーン部６の工具ホーン６ｃが
第２の被加工物Ｗ２に当接する直前から当接するまで
は，第２スピードコントローラ１０により超音波ホーン
部６の下降速度が比較的遅い下降速度となるように制御
させる下降速度制御機能を備えている。
【００３１】また、メインコントローラ７は、発振回路
２３へ制御信号を出力することにより、発振回路２３か
らリード線６ｅを介して高周波電流を超音波ホーン部６
の超音波振動子６ａへ供給させるようになっている。こ
れにより、超音波ホーン部６の超音波振動子６ａで超音
波振動が発生し、当該超音波振動はブースタ６ｂを介し
て工具ホーン６ｃへ伝達されるようになっている。
【００３２】次に、上記の如く構成した本第１実施例に
おける超音波溶着装置により被加工物に対して超音波溶
着を行う場合の動作を図２を中心に説明する。
【００３３】第１工程。 先ず、作業者は超音波溶着装置の基台１の上面に、治具
（図示略）を介して、円筒状の第１の被加工物Ｗ１を固
定すると共に，円板状の第２の被加工物Ｗ２を第１の被
加工物Ｗ１の開口部Ｗ１ａに嵌合させる。
【００３４】第２工程。 次に、作業者が超音波溶着装置の電源（図示略）を投入
すると、超音波ホーン部６の近傍の位置センサ１４は、
超音波ホーン部６に付設された被検出片１４を検出し検
出信号をメインコントローラ７へ出力する。メインコン
トローラ７は、位置センサ１４の検出信号に基づき超音
波ホーン部６の工具ホーン６ｃの先端が範囲Ｈ１にある
と判定した場合は、第１スピードコントローラ選択信号
を切替バルブ１２へ出力する。
【００３５】これに伴い、エア供給源からエアシリンダ
５内部へ配管１７，２２，切替バルブ１２，配管２０，
第１スピードコントローラ９，配管１８を介してエア供
給源からエアが供給される経路が形成される。これによ
り、第１スピードコントローラ９は、エアシリンダ５に
よる超音波ホーン部６の下降速度が予め設定した速い下
降速度となるように制御し、超音波ホーン部６を迅速に
下降させる。
【００３６】第３工程。 次に、メインコントローラ７は、超音波ホーン部６の下
降に伴い、位置センサ１４の検出信号に基づき超音波ホ
ーン部６の工具ホーン６ｃの先端が範囲Ｈ２に入ったと
判定した場合は、第２スピードコントローラ選択信号を
切替バルブ１２へ出力する。
【００３７】これに伴い、エア供給源からエアシリンダ
５内部へ配管１７，２２，切替バルブ１２，配管２１，
第２スピードコントローラ１０，配管１９，１８を介し
てエア供給源からエアが供給される経路が形成される。
これにより、第２スピードコントローラ１０は、エアシ
リンダ５による超音波ホーン部６の下降速度が予め設定
した遅い下降速度となるように制御し、超音波ホーン部
６を徐々に下降させる。
【００３８】第４工程。 メインコントローラ７は、位置センサ１４の検出信号に
基づき超音波ホーン部６の工具ホーン６ｃの先端が第２
の被加工物Ｗ２に当接したと判定した場合は、発振回路
２３を駆動制御して超音波ホーン部６へ高周波電流を供
給する。これに伴い、超音波ホーン部６の超音波振動子
６ａで超音波振動が発生し、当該超音波振動がブースタ
６ｂを介して工具ホーン６ｃへ伝達される。
【００３９】第２スピードコントローラ１０は、エアシ
リンダ５を駆動制御し超音波ホーン部６の工具ホーン６
ｃの先端を所定圧力で第２被加工物Ｗ２へ押付ける。こ
れにより、超音波振動は工具ホーン６ｃを介して第２の
被加工物Ｗ２及び第１の被加工物Ｗ１へ伝達される結
果、第２被加工物Ｗ２は第１被加工物Ｗ１の開口部Ｗ１
ａに超音波溶着される。
【００４０】次に、メインコントローラ７は、切替バル
ブ１２へ制御信号を出力すると共に、発振回路２３へ制
御信号を出力する。これに伴い、第２スピードコントロ
ーラ１０は、エアシリンダ５の駆動を停止し、発振回路
２３は、超音波ホーン部６の超音波振動子６ａに対する
高周波電流の供給を停止する。これにより、第１及び第
２被加工物Ｗ１，Ｗ２は自然に冷却され、その溶着箇所
が固化される。
【００４１】第５工程。 次に、排気用スピードコントローラ８は、エアシリンダ
５内部のエアを配管１５，１６，上昇／下降バルブ１
１，配管１７を介して排気することにより、エアシリン
ダ５のロッド５ｂを上昇させる。これに伴い、超音波ホ
ーン部６も原位置（図１に示す位置）まで上昇する。こ
の後、作業者は基台１の上面の治具（図示略）から超音
波溶着され一体となった第１及び第２の被加工物Ｗ１，
Ｗ２を取り出す。以上が超音波溶着装置による超音波溶
着作業の１サイクルである。
【００４２】上述したように、本第１実施例によれば、
超音波ホーン部６の工具ホーン６ｃが被加工物に当接す
る直前までは，第１スピードコントローラ９がエアシリ
ンダ５による超音波ホーン部６の下降速度を比較的速い
下降速度に設定するため、工具ホーン６ｃによる超音波
溶着作業の開始前までに要する時間を短縮して超音波溶
着作業へ迅速に移行させることができ、この結果、超音
波溶着に係る作業効率を向上させることができる。
【００４３】また、本第１実施例によれば、超音波ホー
ン部６の工具ホーン６ｃが被加工物に当接する直前から
当接するまでは，第２スピードコントローラ１０がエア
シリンダ５による超音波ホーン部６の下降速度を比較的
遅い下降速度に設定するため、適正な超音波溶着を行う
ことができる。
【００４４】更に、本第１実施例によれば、工具ホーン
６ｃの先端の位置に応じて超音波ホーン部６の下降速度
を可変するため、超音波ホーン部６の下降速度を比較的
速い下降速度から比較的遅い下降速度に的確なタイミン
グで切替えることが可能となり、この結果、超音波溶着
に係る一連の動作を円滑に行うことができる。
【００４５】（２）第２実施例。 図３は本第２実施例における超音波溶着装置の構成を示
すものであり、本第２実施例は、超音波溶着装置の基台
１の上面に載置した第１の被加工物Ｗ１’の穴部Ｗ１’
ａに，第２の被加工物Ｗ２’を挿入して超音波溶着する
場合を例として上げたものである。
【００４６】本第２実施例における超音波溶着装置が、
上記第１実施例における超音波溶着装置と相異する点
は、第１の被加工物Ｗ１’の穴部Ｗ１’ａに第２の被加
工物Ｗ２’を挿入して超音波溶着する点，並びにメイン
コントローラ２７，第１スピードコントローラ２９，第
２スピードコントローラ３０の制御機能が相異する点で
あり、これ以外は上記第１実施例と同一構成であるた
め、図３に示す各部のうち被加工物及びメインコントロ
ーラ２７，第１スピードコントローラ２９，第２スピー
ドコントローラ３０以外の構成には同一符号を付し説明
を省略する。
【００４７】本第２実施例における超音波溶着装置の特
徴を説明すると、第１スピードコントローラ２９は、超
音波ホーン部６の工具ホーン６ｃの先端が範囲Ｈ１’
（工具ホーン６ｃが原位置から第２被加工物Ｗ２に当接
する直前までの範囲）にある場合には、メインコントロ
ーラ２７の指令に基づき、エアシリンダ５による超音波
ホーン部６の下降速度が予め設定した比較的速い下降速
度となるように制御するようになっている。
【００４８】また、第２スピードコントローラ３０は、
超音波ホーン部６の工具ホーン６ｃの先端が範囲Ｈ２’
（工具ホーン６ｃが第２被加工物Ｗ２に当接してから第
２被加工物Ｗ２を第１被加工物Ｗ１の穴部Ｗ１ａに完全
に挿入するまでの範囲）にある場合には、メインコント
ローラ２７の指令に基づき、エアシリンダ５による超音
波ホーン部６の下降速度が予め設定した比較的遅い下降
速度となるように制御するようになっている。
【００４９】また、メインコントローラ２７は、位置セ
ンサ１４の検出信号に基づき超音波ホーン部６の工具ホ
ーン６ｃの先端が上述した範囲Ｈ１’にあると判定した
場合は，第１スピードコントローラ選択信号を切替バル
ブ１２へ出力するようになっている。
【００５０】これにより、超音波ホーン部６の工具ホー
ン６ｃの先端が範囲Ｈ１’にある場合には、エアシリン
ダ５内部へ配管１７，２２，切替バルブ１２，配管２
０，第１スピードコントローラ２９，配管１８を介して
エア供給源からエアが供給される経路が形成されるた
め、第１スピードコントローラ２９は、上述したように
超音波ホーン部６の下降速度が比較的速い下降速度とな
るように制御するようになっている。
【００５１】他方、メインコントローラ２７は、位置セ
ンサ１４の検出信号に基づき超音波ホーン部６の工具ホ
ーン６ｃの先端が上述した範囲Ｈ２’にあると判定した
場合は，第２スピードコントローラ選択信号を切替バル
ブ１２へ出力するようになっている。
【００５２】これにより、超音波ホーン部６の工具ホー
ン６ｃの先端が範囲Ｈ２’にある場合には、エアシリン
ダ５内部へ配管１７，２２，切替バルブ１２，配管２
１，第２スピードコントローラ３０，配管１９，１８を
介してエア供給源からエアが供給される経路が形成され
るため、第２スピードコントローラ３０は、エアシリン
ダ５を駆動制御して工具ホーン６ｃにより第２被加工物
Ｗ２に所定圧力を加えながら，上述したように超音波ホ
ーン部６の下降速度が比較的遅い下降速度となるように
制御するようになっている。
【００５３】即ち、メインコントローラ２７は、超音波
ホーン部６の工具ホーン６ｃが被加工物に当接する直前
までは，第１スピードコントローラ２９により超音波ホ
ーン部６の下降速度が比較的速い下降速度となるように
制御させ、超音波ホーン部６の工具ホーン６ｃが被加工
物に当接する直前以降は，第２スピードコントローラ３
０により超音波ホーン部６の下降速度が比較的遅い下降
速度となるように制御させる下降速度制御機能を備えて
いる。
【００５４】次に、上記の如く構成した本第２実施例に
おける超音波溶着装置により被加工物に対して超音波溶
着を行う場合の動作を図４を中心に説明する。
【００５５】第１工程。 先ず、作業者は超音波溶着装置の基台１の上面に、治具
（図示略）を介して、第１の被加工物Ｗ１’を固定する
と共に，第１の被加工物Ｗ１’の穴部Ｗ１’ａに超音波
溶着により挿入される第２の被加工物Ｗ２’を第１の被
加工物Ｗ１’の上部に載置する。
【００５６】第２工程。 次に、作業者が超音波溶着装置の電源（図示略）を投入
すると、超音波ホーン部６の近傍の位置センサ１４は、
超音波ホーン部６に付設された被検出片１４を検出し検
出信号をメインコントローラ２７へ出力する。メインコ
ントローラ２７は、位置センサ１４の検出信号に基づき
超音波ホーン部６の工具ホーン６ｃの先端が範囲Ｈ１’
にあると判定した場合は、第１スピードコントローラ選
択信号を切替バルブ１２へ出力する。
【００５７】これに伴い、エア供給源からエアシリンダ
５内部へ配管１７，２２，切替バルブ１２，配管２０，
第１スピードコントローラ２９，配管１８を介してエア
供給源からエアが供給される経路が形成される。これに
より、第１スピードコントローラ２９は、エアシリンダ
５による超音波ホーン部６の下降速度が予め設定した速
い下降速度となるように制御し、超音波ホーン部６を迅
速に下降させ、工具ホーン６ｃの先端を第２の被加工物
Ｗ２’に当接させる。
【００５８】第３工程。 次に、メインコントローラ２７は、発振回路２３を駆動
制御して超音波ホーン部６へ高周波電流を供給すると、
超音波ホーン部６の超音波振動子６ａで超音波振動が発
生し、当該超音波振動がブースタ６ｂを介して工具ホー
ン６ｃへ伝達される。この時、エアシリンダ５のエア圧
により超音波ホーン部６の工具ホーン６ｃの先端が第２
被加工物Ｗ２’の上面に押し付けられているため、超音
波振動は工具ホーン６ｃを介して第２の被加工物Ｗ２’
及び第１の被加工物Ｗ１’へ伝達される。
【００５９】第４工程。 超音波ホーン部６の工具ホーン６ｃから超音波振動が第
２被加工物Ｗ２’へ伝達されると、第２被加工物Ｗ２’
が第１被加工物Ｗ１’の穴部Ｗ１’ａに入り始め超音波
溶着が開始される。第１被加工物Ｗ１’の穴部Ｗ１’ａ
に対する第２被加工物Ｗ２’の挿入開始に伴い、エアシ
リンダ５からエア圧が加えられている工具ホーン６ｃが
徐々に下降する。
【００６０】この時、位置センサ１４は、超音波ホーン
部６に付設された被検出片１４を検出し検出信号をメイ
ンコントローラ２７へ出力する。メインコントローラ２
７は、位置センサ１４の検出信号に基づき超音波ホーン
部６の工具ホーン６ｃの先端が範囲Ｈ２’に入ったと判
定した場合は、第２スピードコントローラ選択信号を切
替バルブ１２へ出力する。
【００６１】これに伴い、エア供給源からエアシリンダ
５内部へ配管１７，２２，切替バルブ１２，配管２１，
第２スピードコントローラ３０，配管１９，１８を介し
てエア供給源からエアが供給される経路が形成される。
これにより、第２スピードコントローラ３０は、エアシ
リンダ５による超音波ホーン部６の下降速度が予め設定
した遅い下降速度となるように制御し、工具ホーン６ｃ
の先端で第２被加工物Ｗ２’を第１被加工物Ｗ１’へ押
し付ける。これにより、第２被加工物Ｗ２’は第１被加
工物Ｗ１’の穴部Ｗ１’ａへ適正に挿入される。
【００６２】第５工程。 メインコントローラ２７は、位置センサ１３の検出信号
に基づきエアシリンダ５のロッド５ｂが予め設定した所
定ストロークに達したと判定した場合は、切替バルブ１
２へ制御信号を出力すると共に、発振回路２３へ制御信
号を出力する。これに伴い、第２スピードコントローラ
３０は、エアシリンダ５の駆動を停止し、発振回路２３
は、超音波ホーン部６の超音波振動子６ａに対する高周
波電流の供給を停止する。これにより、第１及び第２被
加工物Ｗ１’，Ｗ２’は自然に冷却され、その溶着箇所
が固化される。
【００６３】第６工程。 次に、排気用スピードコントローラ８は、エアシリンダ
５内部のエアを配管１５，１６，上昇／下降バルブ１
１，配管１７を介して排気することにより、エアシリン
ダ５のロッド５ｂを上昇させる。これに伴い、超音波ホ
ーン部６も原位置（図３に示す位置）まで上昇する。こ
の後、作業者は基台１の上面の治具（図示略）から超音
波溶着され一体となった第１及び第２の被加工物Ｗ
１’，Ｗ２’を取り出す。以上が超音波溶着装置による
超音波溶着作業の１サイクルである。
【００６４】上述したように、本第２実施例によれば、
超音波ホーン部６の工具ホーン６ｃが被加工物に当接す
る直前までは，第１スピードコントローラ２９がエアシ
リンダ５による超音波ホーン部６の下降速度を比較的速
い下降速度に設定するため、工具ホーン６ｃによる超音
波溶着作業の開始前までに要する時間を短縮して超音波
溶着作業へ迅速に移行させることができ、この結果、超
音波溶着に係る作業効率を向上させることができる。
【００６５】また、本第２実施例によれば、超音波ホー
ン部６の工具ホーン６ｃが被加工物に当接する直前以降
は，第２スピードコントローラ３０がエアシリンダ５に
よる超音波ホーン部６の下降速度を比較的遅い下降速度
に設定するため、一方の被加工物の穴部に他方の被加工
物を挿入して超音波溶着を行う場合、従来のように超音
波ホーン部の下降速度が高過ぎるために，一方の被加工
物の穴部に他方の被加工物が圧入状態となって両被加工
物の溶着不良を引き起こす不具合を解消することができ
る。
【００６６】更に、本第１実施例によれば、工具ホーン
６ｃの先端の位置に応じて超音波ホーン部６の下降速度
を可変するため、超音波ホーン部６の下降速度を比較的
速い下降速度から比較的遅い下降速度に的確なタイミン
グで切替えることが可能となり、この結果、超音波溶着
に係る一連の動作を円滑に行うことができる。
【００６７】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の本
発明の超音波溶着方法によれば、第１の工程で，工具ホ
ーンが被加工物に当接する直前までは超音波ホーン部の
移送速度が比較的速い移送速度となるように制御し，第
２の工程で，工具ホーンが被加工物に当接する直前から
当接するまでを被加工物に所定圧力を加えながら超音波
ホーン部の移送速度が比較的遅い移送速度となるように
制御するため、工具ホーンによる超音波溶着作業の開始
前までに要する時間を短縮して超音波溶着作業へ迅速に
移行させることができ、この結果、超音波溶着に係る作
業効率を向上させることができる、という効果を奏す
る。
【００６８】請求項２記載の本発明の超音波溶着方法に
よれば、第１の工程で，工具ホーンが被加工物に当接す
る直前までは超音波ホーン部の移送速度が比較的速い移
送速度となるように制御し，第２の工程で，工具ホーン
が被加工物に当接した後は被加工物に所定圧力を加えな
がら超音波ホーン部の移送速度が比較的遅い移送速度と
なるように制御するため、上記請求項１記載の発明と同
様の効果を有すると共に、更に前述のように工具ホーン
の被加工物への当接後は超音波ホーン部を比較的遅い移
送速度とするため、例えば一方の被加工物の穴部に他方
の被加工物を挿入して超音波溶着を行う場合、従来の如
く超音波溶着の作業効率を高めるべく超音波ホーン部を
高めの一定速度で移送した場合のように，一方の被加工
物の穴部に他方の被加工物が圧入状態となって両被加工
物の溶着不良を引き起こすといった不具合を解消するこ
とができる。従って、超音波溶着に係る作業効率の向上
と適正な超音波溶着との両立を図ることができる、とい
う効果を奏する。
【００６９】請求項３記載の本発明の超音波溶着装置に
よれば、制御部が，工具ホーンの先端が加工点に近い所
定位置に達したことを検出する位置センサの検出情報に
基づき，工具ホーンが被加工物に当接する直前までは超
音波ホーン部の移送速度を比較的速い移送速度に制御
し，工具ホーンが被加工物に当接する直前から当接する
までを被加工物に所定圧力を加えながら超音波ホーン部
の移送速度を比較的遅い移送速度に制御するため、上記
請求項１記載の発明と同様の効果を有すると共に、更に
前述のように工具ホーンの先端の位置に応じて超音波ホ
ーン部の移送速度を可変するため、超音波ホーン部の移
送速度を比較的速い移送速度から比較的遅い移送速度に
的確なタイミングで切替えることが可能となり、この結
果、超音波溶着に係る一連の動作を円滑に行うことがで
きる、という効果を奏する。
【００７０】請求項４記載の本発明の超音波溶着装置に
よれば、制御部が，工具ホーンの先端が加工点に近い所
定位置に達したことを検出する位置センサの情報に基づ
き，工具ホーンが被加工物に当接する直前までは超音波
ホーン部の移送速度を比較的速い移送速度に制御し，工
具ホーンが被加工物に当接した後は被加工物に所定圧力
を加えながら超音波ホーン部の移送速度を比較的遅い移
送速度に制御するため、上記請求項１及び請求項３記載
の発明と同様の効果を有すると共に、更に前述のように
工具ホーンの被加工物への当接後は超音波ホーン部比較
的遅い移送速度とするため、例えば一方の被加工物の穴
部に他方の被加工物を挿入して超音波溶着を行う場合、
従来の如く超音波溶着の作業効率を高めるべく超音波ホ
ーン部を高めの一定速度で移送した場合のように，一方
の被加工物の穴部に他方の被加工物が圧入状態となって
両被加工物の溶着不良を引き起こすといった不具合を解
消することができる。従って、超音波溶着に係る作業効
率の向上と適正な超音波溶着との両立を図ることができ
る、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１実施例における超音波溶
着装置の全体構成を示す説明図である。
【図２】第１実施例における超音波溶着装置により被加
工物の超音波溶着を行う場合の動作を示す説明図であ
る。
【図３】第２実施例における超音波溶着装置の全体構成
を示す説明図である。
【図４】第２実施例における超音波溶着装置により被加
工物の超音波溶着を行う場合の動作を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
５ ホーン移送加圧部としてのエアシリンダ ６ 超音波ホーン部 ６ａ 超音波振動子 ６ｂ ブースタ ６ｃ 工具ホーン ７，２７ 制御部としてのメインコントローラ ９，２９ 第１スピードコントローラ １０，３０ 第２スピードコントローラ １３ 位置センサ Ｗ１，Ｗ１’ 被加工物としての第１の被加工物 Ｗ２，Ｗ２’ 被加工物としての第２の被加工物

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超音波振動が伝達される工具ホーンを有
    する超音波ホーン部を被加工物に向けて移送すると共
    に，前記工具ホーンを前記被加工物に加圧当接せしめて
    超音波溶着を行うようにした超音波溶着方法において、 前記工具ホーンが被加工物に当接する直前までは，前記
    超音波ホーン部の移送速度が比較的速い移送速度となる
    ように制御する第１の工程と、 前記工具ホーンが被加工物に当接する直前から当接する
    までを，前記被加工物に所定圧力を加えながら前記超音
    波ホーン部の移送速度が比較的遅い移送速度となるよう
    に制御する第２の工程とを備えていることを特徴とした
    超音波溶着方法。
  2. 【請求項２】 超音波振動が伝達される工具ホーンを有
    する超音波ホーン部を被加工物に向けて移送すると共
    に，前記工具ホーンを前記被加工物に加圧当接せしめて
    超音波溶着を行うようにした超音波溶着方法において、 前記工具ホーンが被加工物に当接する直前までは，前記
    超音波ホーン部の移送速度が比較的速い移送速度となる
    ように制御する第１の工程と、 前記工具ホーンが被加工物に当接した後は，前記被加工
    物に所定圧力を加えながら前記超音波ホーン部の移送速
    度が比較的遅い移送速度となるように制御する第２の工
    程とを備えていることを特徴とした超音波溶着方法。
  3. 【請求項３】 超音波振動子及び当該超音波振動子にブ
    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、該超音波ホーン部に付設され当該超音波ホー
    ン部を被加工物に向けて移送すると共に，前記工具ホー
    ンを前記被加工物に加圧当接せしめるホーン移送加圧部
    と、該ホーン移送加圧部による前記超音波ホーン部の移
    送速度を制御する制御部とを備えた超音波溶着装置にお
    いて、 前記超音波ホーン部の近傍に、前記工具ホーンの先端が
    加工点に近い所定位置に達したことを検出する位置セン
    サを設け、 前記制御部が、前記位置センサの検出情報に基づき作動
    し前記工具ホーンが被加工物に当接する直前までは前記
    ホーン移送加圧部による前記超音波ホーン部の移送速度
    が比較的速い移送速度となるように制御し，前記位置セ
    ンサの検出情報に基づき作動し前記工具ホーンが被加工
    物に当接する直前から当接するまでを前記被加工物に所
    定圧力を加えながら前記ホーン移送加圧部による前記超
    音波ホーン部の移送速度が比較的遅い移送速度となるよ
    うに制御する移送速度制御機能を備えていることを特徴
    とした超音波溶着装置。
  4. 【請求項４】 超音波振動子及び当該超音波振動子にブ
    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、該超音波ホーン部に付設され当該超音波ホー
    ン部を被加工物に向けて移送すると共に，前記工具ホー
    ンを前記被加工物に加圧当接せしめるホーン移送加圧部
    と、該ホーン移送加圧部による前記超音波ホーン部の移
    送速度を制御する制御部とを備えた超音波溶着装置にお
    いて、 前記超音波ホーン部の近傍に、前記工具ホーンの先端が
    加工点に近い所定位置に達したことを検出する位置セン
    サを設け、 前記制御部が、前記位置センサの検出情報に基づき作動
    し前記工具ホーンが被加工物に当接する直前までは前記
    ホーン移送加圧部による前記超音波ホーン部の移送速度
    が比較的速い移送速度となるように制御し，前記位置セ
    ンサの検出情報に基づき作動し前記工具ホーンが被加工
    物に当接した後は前記被加工物に所定圧力を加えながら
    前記ホーン移送加圧部による前記超音波ホーン部の移送
    速度が比較的遅い移送速度となるように制御する移送速
    度制御機能を備えていることを特徴とした超音波溶着装
    置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016107309A (ja) * 2014-12-08 2016-06-20 株式会社ニフコ 超音波溶着装置
CN115431533A (zh) * 2021-06-02 2022-12-06 福建浔兴拉链科技股份有限公司 一种压胶焊接方法及压胶焊接装置
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