2000 Fiscal Year Annual Research Report
複合振動を用いた超音波連続シーム溶接装置に関する研究
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11355030
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| Research Institution | Kanagawa University |
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Principal Investigator |
辻野 次郎丸 神奈川大学, 工学部, 教授 (20078299)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 茂夫 神奈川大学, 工学部, 教授 (10011008)
浦田 暎三 神奈川大学, 工学部, 教授 (90016452)
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| Keywords | 超音波溶接 / 超音波シーム溶接 / 複合振動超音波連続シーム溶接 / 縦-ねじり複合振動変換器 / 曲げ-ねじり複合振動変換器 / アルミニウム板の連続接合 / 復数部の連続シーム溶接 / ヒートシンク・熱交換器の製造 |
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| Research Abstract |
従来の一次元の直線振動軌跡を用いた超音波シーム溶接装置では金属箔またはごく薄い金属板の接合のみが可能で、複数部分の連続接合は極めて困難であるが、2次元の楕円または円形の複合振動軌跡を用いることにより、2次元の溶接面を一様に大面積で効果的に接合することが可能になる。
試作した複合振動超音波連続シーム溶接装置は、縦振動系で、一軸構成の斜めスリット付き縦-ねじり振動変換器を介して曲げ-ねじり複合振動円板溶接チップを駆動している。溶接試料は円板溶接チップと下部作業台間に挿入し、静圧力を印加した状態で溶接チップを複合振動系とともに回転させ、更に作業台を回転と同期させて溶接試料を平行に移動させてシーム溶接を行う。19kHzの直線振動軌跡および複合振動軌跡の超音波シーム溶接装置を構成して、アルミニウム板試料を2枚重ね合わせた溶接試料の溶接位置および溶接角度を変化させて、溶接時のImpedance〓、皮相電力、実効電力、力率等を測定して駆動電圧一定で接合を行い、溶接強度等を比較検討した。溶接時のImpedance〓、皮相電力はいずれの場合も、位置および角度により大きく変化し、直線振動軌跡の場合には実効電力、力率および溶接強度も大きく変化するが、複合振動軌跡の場合には実効電力のばらつきが小で、溶接強度の変化も小さく安定した接合が可能となる。直線振動軌跡では振動方向、位置によって溶接特性が大きく変化するが、複合振動を用いることにより溶接位置が変化しても一様な接合が可能で、さらに近接した複数部で連続シーム溶接が可能となる。27kHzの複合振動超音波シーム溶接装置では振動振幅7mm(peak-to-zero value)程度で板厚0.3〜0.7mmおよび板厚3.0〜10mmのアルミニウム板を連続してシーム溶接することが可能である。また19kHzの直線振動では7mm以上から母材強度程度の接合が可能になるが得られる強度のばらつきが大きい。複合振動超音波シーム溶接装置では振動振幅4mm以上で安定な母材強度程度の接合が実現できる。更に板厚の大な各種の試料の連続接合につき検討中である。
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[Publications] 辻野次郎丸: "超音波複合振動加工の幕開け"超音波TECHNO,日本工業出版. Vol.12,No.4. 2-6 (2000)
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[Publications] 辻野次郎丸,上岡哲宜: "複合振動円板による金属板の超音波連続シーム溶接"超音波TECHNO,日本工業出版. Vol.12,No4. 7-12 (2000)
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[Publications] Jiromaru TSUJINO and Tetsugi UEOKA: "Welding Characteristics of Ultrasonic Seam Welding System Using a Complex Vibration Circular Disk Welding Tip"Jpn.J.Applied Physics.. Vol.39 No.5B. 2990-2994 (2000)
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[Publications] Jiromaru TSUJINO: "Ultrasonic Seam Welding System Using a Complex Vibration Circular Disk Welding Tip"Transactions of 30th UIA (Ultrasonic Industry Association) Annual Symposium. (2000)
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[Publications] 辻野次郎丸,上岡哲宜,加藤鉄雄: "19kHzの複合振動を用いた超音波連続シーム溶接について"第21回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム. 63-64 (2000)
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[Publications] 辻野次郎丸,上岡哲宜,加藤鉄雄: "19kHzの複合振動超音波シーム溶接の溶接特性について"電子情報通信学会・音響学会超音波研究会技術研究報告. US2000-75. 9-16 (2000)
