JPH106041A - 超音波溶接装置および溶接法 - Google Patents

超音波溶接装置および溶接法

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JPH106041A
JPH106041A JP16991996A JP16991996A JPH106041A JP H106041 A JPH106041 A JP H106041A JP 16991996 A JP16991996 A JP 16991996A JP 16991996 A JP16991996 A JP 16991996A JP H106041 A JPH106041 A JP H106041A
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Atsuhiko Fujii
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Harness Sogo Gijutsu Kenkyusho KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一方の被溶接物が複数の分岐を有し、各分岐
上に溶接点が定められたものについて、それらを他方の
被溶接物とともに、一括同時溶接する場合に、各溶接点
間でバラツキのない安定した強固な接続特性が得られる
ようにすることにある。 【解決手段】 溶接時、溶接ヘッドによる加圧とは別
に、各帯状2の先端3から等距離の位置5を押圧治具6
で押圧・固定する。このようにすると、被溶接物10を
固定した位置5から溶接ヘッドが存在しない側には超音
波が伝わらず、振動が起こらない。かつ、押圧治具6で
仕切られた、溶接点4の存在する側(溶接ヘッドが当接
する側)は、互いに表面積が等しく、従って体積が等し
いので、この部分に伝達される超音波の振動エネルギー
が互いに均等になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、超音波溶接に係
り、詳しくは、溶接ヘッドが当接する側の被溶接物が複
数の分岐部を有し、その複数の分岐部の各々に溶接点が
設定されるものについて、それらを一括同時溶接する場
合の溶接装置および溶接方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】複数の溶接点が設定された被溶接物に対
し、作業の効率を考えて、それら複数の溶接点を一括し
て溶接する場合、一般的な抵抗溶接の点溶接では、その
複数の溶接点に合わせて、図5に示すような、複数の突
起52、……が突出しているような形状の電極51を作
成して溶接を行っても、微妙な溶接物の厚さ、表面状態
の差により、各突起52間の抵抗に差が生じ、各溶接点
54間の接続特性、例えば、接合強度にばらつきが生じ
やすい。なお、図中53、53は被溶接物、55は交流
電源の一次捲線、56は二次捲線を示している。
【0003】他方、超音波溶接は二つの被溶接物をホー
ンの先端に取り付けた溶接ヘッド(溶接チップ)と溶接
台との間に挟んで加圧し、溶接ヘッドに短時間振動エネ
ルギーを与えてそれを水平方向に振動させ、そのことに
より、二つの被溶接物の接触面の被膜を破壊し、局部的
な振動発熱により、再結晶溶接を行うものであるので、
図6に示すように、その溶接ヘッドHを、複数の突条6
0、…が配設されている形状にしても、被溶接物61の
各溶接箇所には振動源と略同じ大きさの振動が等しく伝
わり、各溶接箇所で所定の溶接強度を満たすための振動
エネルギーが励起され、一括同時溶接が可能となる。な
お、図6中、66はもう一方の溶接物、68は溶接台で
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記複
数箇所の同時一括溶接を超音波溶接で行うにしても、被
溶接物61が、図6に示すように、複数の分岐部62、
…を有し、溶接点がその分岐部上に設定されるような場
合、その分岐部62の形状が互いに等しいような対称性
を有する単純形状の場合には、各溶接部に均等の超音波
エネルギーが伝わり、比較的安定した接続特性が得られ
るが、例えば、図7に示すように、被溶接物71の複数
の分岐部72、…がそれぞれ異なる形状をなしている場
合には、それらを一括同時溶接すると、接続強度にバラ
ツキが生じ、安定した接続特性が得られないということ
がある。
【0005】これは、その溶接点が設定される各分岐部
72の形状が異なることにより、溶接点間で超音波の伝
達エネルギー、消費エネルギー等、溶接機能に係る超音
波のエネルギー条件にバラツキが生じるためと考えられ
る。
【0006】そこで、この発明では、所定の形状をなす
基部から、複数に分岐した部分に溶接点が設定され、そ
の溶接点を含む各分岐部がそれぞれ異なる形状となって
いる被溶接物、例えば、前記図7に示したようなバスバ
ー等のようなものに対し、その溶接部を超音波溶接で一
括同時溶接する場合、各溶接点間でバラツキのない安定
した強固な接続特性が得られるようにすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、被溶接物の一方が、所定の形状をなす
基部とそれから分岐する複数の分岐部を有しており、各
分岐部の所定の位置を溶接点とし、これら複数の溶接点
を連ねる形でその分岐部上に他方の被溶接物を載置し、
両被溶接物を溶接点上で溶接台と溶接ヘッドの間に挟み
込み、溶接ヘッドで押圧して複数の溶接点を一括して溶
接する超音波溶接装置において、溶接時、溶接ヘッドに
よる加圧とは別に、前記一方の被溶接物の分岐部表面の
所定の位置で溶接台との間で押圧し、その押圧位置は、
その位置で仕切られる各溶接ヘッド当接側同士の体積が
互いに等しくなるような位置とした押圧手段を備えた溶
接装置としたのである(請求項1)。
【0008】このようにしたことにより、前記固定され
た被溶接物のその固定位置から溶接ヘッドが存在しない
側には超音波が伝わらず、振動が起こらない。かつ、押
圧手段で仕切られた溶接ヘッドの存在する側は、互いに
体積が等しいので、この部分に伝達される超音波の振動
エネルギーが互いに均等になる。
【0009】また、この発明では、上記課題を解決する
ために、被溶接物の一方が、所定の形状をなす基部とそ
れから分岐する複数の分岐部を有しており、各分岐部の
所定の位置を溶接点とし、これら複数の溶接点を連ねる
形でその分岐部上に他方の被溶接物を載置し、両被溶接
物を溶接点上で溶接台と溶接ヘッドの間に挟み込み、溶
接ヘッドで押圧して複数の溶接点を一括して溶接する超
音波溶接法として、溶接時、溶接ヘッドによる加圧とは
別に、前記一方の被溶接物を、その分岐部表面の所定の
位置において押圧手段で溶接台に押圧し、その押圧位置
は、その位置で仕切られる各溶接ヘッド当接側同士の体
積が互いに等しくなるような位置にしたのである(請求
項2)。
【0010】前記一方の被溶接物としてバスバーを適用
することができる(請求項3)。
【0011】
【実施の形態】以下、図1〜図3を参照してこの発明の
実施の形態を説明する。
【0012】(第1の実施形態)この実施形態では、被
溶接物は、黄銅バスバーと軟銅の撚線電線とし、バスバ
ーは、図1に示すような、長手帯状の基部1(図の一点
鎖線の枠内の部分)から複数(この実施形態では10本
のものを示しているが、本数は任意である)の帯状2、
…が分岐した等厚板状のものを用いる。
【0013】各帯状2は分岐位置から先端3に至る中間
部の平面形状が異なるが、先端3が一定の方向に揃って
おり、先端3から基部1側へ一定距離戻る位置までは帯
状2の幅が等しく、長手方向が平行に並ぶ形状となって
いる。
【0014】他方、撚線電線は、直径が0.36mmの
単線が7本撚り合わされ、全体の断面積が0.5mm2
となったものを用いた。
【0015】溶接点4は、バスバー10上の、前記分岐
した各帯状2の先端3の近傍に設定した。この実施形態
では、前記したように、分岐数が10本であるので、同
時一括溶接の溶接点4は10箇所である。
【0016】この発明では、前述したように、溶接時、
溶接ヘッドによる加圧とは別に押圧治具を用いて被溶接
物を押圧固定するが、その押圧位置5は、その位置で仕
切られる各溶接ヘッド当接側(前記溶接点4の存在する
側)同士の体積が互いに等しくなるような位置にするこ
とであり、今、このバスバー10は等厚の板であるの
で、体積を等しくすることは、結局、その部分の表面積
を等しくすることである。
【0017】そして、この実施形態のバスバー10は、
前記したように、帯状2の先端3が一定の方向に揃って
おり、先端3から基部1側へ一定距離戻る位置までは帯
の幅が等しく、長手方向が平行に並ぶ形状となっている
ので、溶接点4を含む領域の表面積を等しくするには、
押圧位置5を各帯状2の先端3から基部1側へ等距離戻
った位置に設ける。そのようにすれば、その押圧位置5
から帯状2の先端3に至るまでの表面積が等しくなり、
従って体積も各帯状2同士間で等しくなる。
【0018】そのような位置を連ねる押圧治具として、
図2に示すような長手の板6を用い、全押圧位置5、…
をこの板6で一挙に押さえ、板6の両端をボルト7で溶
接台8に固定した。
【0019】なお、溶接ヘッドは前記従来例の図6で示
したような櫛形の一括同時溶接形ヘッドを用い、櫛形の
各突条がそれぞれ溶接点4を加圧するようにするが、図
2では煩雑さをさけるため、この溶接ヘッドは示してい
ない。
【0020】また、撚線電線はバスバー10上に載置し
て、溶接ヘッドを当接させるが、この撚線電線について
も図示による煩雑さをさけるため図示はしていない。
【0021】こうして、上記のような治具を用いた場合
と用いない場合それぞれにつき、50個のサンプルを作
成し、各サンプルにつき、各溶接点4の接続強度を測定
した。その結果の平均値と標準偏差を表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】表1から明らかなように、バスバー10を
治具6で固定した方が、各溶接点4間でバラツキのない
強固な接続結果が得られることがわかる。
【0024】これは、前述したように、被溶接物10を
押圧・固定すると、その押圧位置5から溶接ヘッドが存
在しない側には超音波が伝わらず、かつ、治具6で固定
された押圧位置5から溶接点4を経て端部3にいたる側
は互いに体積が等しい状態になっているので、この部分
に伝達される超音波の振動エネルギーが互いに均等にな
るためと考えられる。
【0025】(第2の実施形態)第2の実施形態では、
被溶接物には前記第1の実施形態と同じ形状の黄銅バス
バーと軟銅の撚線電線を用い、固定治具だけを図3のよ
うに、断面櫛形のものに変えた。
【0026】固定治具26は図3に示すように、その櫛
形の各突条27でバスバー10の各帯状2の溶接点4を
個別に押圧するものである。
【0027】この場合においても、50個のサンプルを
作成し、各溶接物の各溶接点の接続強度を測定した。そ
の結果の平均値と標準偏差を前記第1の実施形態の結果
と併せて表2に示す。
【0028】
【表2】
【0029】表2から明らかなように、治具26を図3
のようにした方が、各溶接点4間でバラツキのない強固
な接続結果が得られることがわかる。
【0030】これは、押圧治具26の隣接する各突条2
7間に空間28が存在しているので、振動が水平方向に
伝えられる超音波溶接においては、この空間28により
隣接する突条27間に超音波が伝わらず、振動の漏れを
防ぐ役割を果たしているためと考えられる。
【0031】(参考例)なお、参考例として、押圧治具
で固定する側の被溶接物が図4(a)に示すような形状
のものを取り挙げる。
【0032】このものは、長手帯状の基部41(図の一
点鎖線の枠内の部分)から垂直に6本の帯状42が分岐
し、その帯状42は、図の左から3列のものはその幅と
基部41からの突出量が互いに等しく、残りの3列のも
のもその幅と基部41からの突出量は互いに等しいが、
最初の3列のものより、その突出量と幅が小さくなって
いる等厚板状体とする。
【0033】被溶接物がこのような形状の場合には、図
4(b)に示す6つの帯状42の、押圧位置45で仕切
られる溶接点44の存在する側(溶接ヘッド当接側)A
i (図中、ハッチングで示す領域、i=1〜3)および
j (図中、網目で示す領域、j=1〜3)の体積が、
従ってその表面積SAi およびSBj (i、j=1〜
3)が互いに等しくなるような位置にするには、最初の
3列と残りの3列では、帯状42の幅寸法も先端43の
位置も異なるので、押圧位置45が前記実施形態の被溶
接物の場合と違って一直線上に並ばず、最初の3列の組
と残りの3列の組では押圧位置が段違いになる。
【0034】従って、このような押圧位置45、…を押
さえる治具46は、その平面形状が図4(b)に示すよ
うに、最初の3列の組から残りの3列の組に移り変わる
位置で進路変更する鍵型のようなものになる。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、一方の被溶接物が複数の分岐を有し、各分岐上に溶
接点が定められたものについて、それらを他方の被溶接
物とともに一括同時溶接する場合、各溶接点間でバラツ
キのない安定した強固な接続特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態で適用する被溶接物を示す斜視図
【図2】(a)に斜視図を示し、(b)に正面図を示し
た第1の実施形態の図
【図3】第2の実施形態を示す正面図
【図4】(a)に被溶接物を示し、(b)にその押さえ
治具を併せて示した参考例の模式図
【図5】抵抗溶接を示す模式図
【図6】従来例を示す斜視図
【図7】被溶接物を示す斜視図
【符号の説明】
1 基部 2 帯状 3 先端 4 溶接点 5 押圧位置 6 板(治具) 10 バスバー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被溶接物の一方が、所定の形状をなす基
    部とそれから分岐する複数の分岐部を有しており、各分
    岐部の所定の位置を溶接点とし、これら複数の溶接点を
    連ねる形でその分岐部上に他方の被溶接物を載置し、両
    被溶接物を前記溶接点上で溶接台と溶接ヘッドの間に挟
    み込み、溶接ヘッドで押圧して複数の溶接点を一括して
    溶接する超音波溶接装置において、 溶接時、溶接ヘッドによる加圧とは別に、前記一方の被
    溶接物の分岐部表面の所定の位置で溶接台との間で押圧
    し、その押圧位置は、その位置で仕切られる各溶接ヘッ
    ド当接側同士の体積が互いに等しくなるような位置とし
    た押圧手段を備えたことを特徴とする超音波溶接装置。
  2. 【請求項2】 被溶接物の一方が、所定の形状をなす基
    部とそれから分岐する複数の分岐部を有しており、各分
    岐部の所定の位置を溶接点とし、これら複数の溶接点を
    連ねる形でその分岐部上に他方の被溶接物を載置し、両
    被溶接物を前記溶接点上で溶接台と溶接ヘッドの間に挟
    み込み、溶接ヘッドで押圧して複数の溶接点を一括して
    溶接する超音波溶接法において、 溶接時、溶接ヘッドによる加圧とは別に、前記一方の被
    溶接物を、その分岐部表面の所定の位置において押圧手
    段で溶接台に押圧し、その押圧位置は、その位置で仕切
    られる各溶接ヘッド当接側同士の体積が互いに等しくな
    るような位置にすることを特徴とする超音波溶接法。
  3. 【請求項3】 前記一方の被溶接物としてバスバーを適
    用したことを特徴とする請求項2に記載の超音波溶接
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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