超声波振动接合装置

1．一种超声波振动接合装置，使与发生超声波振动的振子的输出端结合的谐 振器和与其相对设置的装载台中一方或双方在相互接近的方向移动，用设于谐振 器的接合作用部和装载台的最上部将多个被接合构件相互重叠的被接合部分加 压保持在它们之间，并从振子向谐振器的接合作用部传递超声波振动，由此将被 接合部分的重叠面之间加以接合，其特征在于，如设从振子传递到谐振器的谐振 频率的波长为λ，则谐振器具有1/2λ的整数倍的长度，同时在两端具有最大振 动振幅点，且在谐振器的位于两端最大振动振幅点之间的最小振动振幅点上或装 载台最上部的一方或双方设有与之接触的电热器式加热器。
2．根据权利要求1所述的超声波振动接合装置，其特征在于，当将加热器设 于谐振器上时，在谐振器的最小振动振幅点上形成加热器用孔，并在加热器用孔 中插入电热器式加热器与之接触。
3．根据权利要求1所述的超声波振动接合装置，其特征在于，当将加热器设 于装载台的最上部时，将电热器式加热器设在装载台的最上部的内部。
4．一种超声波振动接合装置，使与发生超声波振动的振子的输出端结合的谐 振器和与其相对设置的装载台中一方或双方在相互接近的方向移动，用设于谐振 器的接合作用部和装载台的最上部将多个被接合构件相互重叠的被接合部分加 压保持在它们之间，并从振子向谐振器的接合作用部传递超声波振动，由此将被 接合部分的重叠面之间加以接合，其特征在于，在谐振器和装载台一方或双方设 置加热器，同时将为了使装载台或谐振器一方或双方向相互接近的方向移动以及 为了用装载台的最上部和谐振器的接合作用部对被接合部分作加压保持而对谐 振器作两处支撑的支架的左右支架臂中的一个安装成可相对支架本体而沿谐振 器的轴向移动的状态。

本发明涉及通过超声波振动将多个被接合构件的相互重叠的被接合部分进 行接合的超声波振动接合装置。
关于超声波振动接合装置，譬如有一种日本发明专利公告1979-23349号中 所公开的，把谐振器与发生超声波振动的振子的输出端结合，使装载台在接近谐 振器的接合作用部的方向移动规定距离，用设于谐振器上的接合作用部和装载台 把多个被接合构件的相互重叠的被接合部分以加压状态保持在它们之间，并通过 从振子向接合作用部传递超声波振动，将被接合部分的重叠面之间加以接合。
采用这种超声波振动接合装置时，有时因为被接合构件的形状或材质等物理 性质而不能使保持被接合构件时的压力过高，在这种场合，接合能量在重叠的被 接合构件间的集中即要降低，易使接合强度产生波动。
在这种场合，考虑过提高超声波振动的能量，以稳定接合强度，但因附加设 备庞大，难以立刻采用。
为此，本发明的目的在于提供一种超声波振动接合装置，该装置通过用谐振 器和装载台夹住被接合构件而给被接合构件加热，即使不提高超声波振动能量也 可使接合能量集中在被接合构件之间，可稳定接合强度，提高质量与可靠性。
为了实现上述目的，本发明的技术方案1是，一种超声波振动接合装置，使 与发生超声波振动的振子的输出端结合的谐振器和与其相对设置的装载台中一 方或双方在相互接近的方向移动，用设于谐振器的接合作用部和装载台的最上部 将多个被接合构件相互重叠的被接合部分加压保持在它们之间，并从振子向谐振 器的接合作用部传递超声波振动，由此将被接合部分的重叠面之间加以接合，其 特征在于，如设从振子传递到谐振器的谐振频率的波长为λ，则谐振器具有1/2 λ的整数倍的长度，同时在两端具有最大振动振幅点，且在谐振器的位于两端最 大振动振幅点之间的最小振动振幅点上或装载台最上部的一方或双方设有与之 接触的电热器式加热器。采用上述结构，电热器式加热器与谐振器的位于两端最 大振动振幅点之间的最小振动振幅点或装载台最上部的一方或双方接触，由此可 将加热器产生的热量直接传递给谐振器或装载台。因此，当对多个被接合构件的 相互重叠的被接合部分进行超声波振动接合时，通过使加热器发热，用谐振器和 装载台将被接合构件夹住，使来自加热器的热量从谐振器的接合作用部或装载台 的最上部直接传递到被接合构件，使超声波振动产生的接合能量和加热产生的接 合能量都能有效地施加于被接合构件的被接合部分，从而即使不提高超声波振动 的能量，也能使接合能量集中，使接合强度稳定。
技术方案2的发明是在将方案1的加热器设于谐振器上时，在谐振器的最小 振动振幅点上形成加热器用孔，并在加热器用孔中插入电热器式加热器与之接 触。采用上述结构，由于电热器式加热器插入在谐振器的最小振动振幅点上形成 的加热器用孔，故加热器的安装性良好。
技术方案3的发明是在将方案1的加热器设于装载台的最上部时，将电热器 式加热器设在装载台的最上部的内部。采用上述结构，由于电热器式加热器设于 装载台最上部的内部，故加热器可以不与谐振器接触。
技术方案4的发明是一种超声波振动接合装置，使与发生超声波振动的振子 的输出端结合的谐振器和与其相对设置的装载台一方或双方在相互接近的方向 移动，用设于谐振器的接合作用部和装载台的最上部将多个被接合构件相互重叠 的被接合部分加压保持在它们之间，并从振子向谐振器的接合作用部传递超声波 振动，由此将被接合部分的重叠面之间加以接合，其特征在于，在谐振器或装载 台一方或双方设置加热器，同时将为了使装载台或谐振器一方或双方向相互接近 的方向移动以及为了用装载台的最上部和谐振器的接合作用部对被接合部分作 加压保持而对谐振器作两处支撑的支架的左右支架臂中的一个安装成可相对支 架本体而沿谐振器的轴向移动的状态。采用上述结构，一方支架臂移动，可吸收 来自加热器的传热导致的谐振器的伸缩，可以减轻超声波振动的能量损失。
以下是对附图的简单说明。
图1表示第1实施例的振子、谐振器及超声波振动三者间的位置关系，a图 是振子和谐振器的俯视图，b图是超声波振动的波形图、c图是振子和谐振器的 侧视图。
图2表示第2实施例的振子、谐振器及超声波振动三者间的位置关系，a图 是振子和谐振器的侧视图，b图是超声波振动的波形图。
图3是第3实施例的超声波振动接合装置的立体图。
图4表示第4实施例的支撑构件，a图是主视图，b图是侧视图。
图5是第5实施例的立体图。
图6是第6实施例的立体图。
图7是第7实施例的立体图。
图8是第8实施例的立体图。
图9是第9实施例的局部切除侧视图。
图10是第9实施例的局部放大剖视图。
图11是第10实施例的剖视图。
图12是第10实施例的右视图。
图13是第11实施例的局部去除侧视图。
图14是从图13的箭头A方向看的图。
以下结合附图说明本发明的实施例。
图1是表示第1实施例的振子、谐振器及超声波振动三者位置关系的模式 图。图1中，振子1是通过从图中未示的超声波发生器供给的电力而发生规定频 率的纵向波的超声波振动并加以输出的、由把电能转换成机械能的压电元件或磁 致伸缩元件等组成的电气音响转换器或电气振动转换器，通过图中未示的无头螺 钉和图中未示的螺纹孔而把谐振器2与振动子1的输出端同轴结合。谐振器2具 有以规定频率与从振子1作为纵向波传递来的超声波振动谐振的、提供6个最大 振动振幅点f1、f3、f5、f7、f9、f11和5个最小振动振幅点f2、f4、f6、f8、f10 的谐振频率的5/2波长的长度。
在该实施例的场合，谐振器2具有用钛类合金构成的杆状超声波喇叭(ホ- ン)3、用钛、铝或经淬火的铁等任一材料构成的2个杆状增强器(プ-スタ-) 4、5。2个增强器4、5通过图中未示的无头螺钉和图中未示的螺纹孔而与超声波 喇叭3的两侧同轴结合。超声波喇叭3具有从最大振动振幅点f3到最大振动振幅 点9的3/2波长的长度，具有俯视为十字形的振动转换部3a和通过图中未示的无 头螺钉和图中未示的螺纹孔而与其两侧同轴结合的2个喇叭部3b、3c。振动转换 部3a把从振子1传递的超声波振动保持原来的直线传播方向以及转换为垂直方 向，在其呈十字形的下面部凸出设有以最小振动振幅点f6为中心的环状接合作用 部3d。接合作用部3d把直线传播方向的超声波振动和垂直方向的超声波振动双 方的合成振动能量施加给被接合部分Wa(见图3)。
超声波喇叭3在除接合作用部3d以外的部分设有加热器6、7。加热器6、7 是可将电能转换为热能的电热器，例如，在金属制的壳体内部以电气绝缘方式安 装把电能转换为热能的构件，且设有从壳体向外伸出的电线6a、7a，把壳体插入 安装在喇叭部3b、3c上在最小振动振幅点f4、f8处与其下面平行的方向形成的 加热器用孔3e、3f内，由此而把加热器安装在谐振器2上。
当把谐振器2安装于后述的图3所示的超声波振动接合装置时，加热器用孔 3e、3f在超声波喇叭3的位于超声波振动接合装置一侧的背面开着口，如果把加 热器6、7的壳体从该开口插入加热器用孔3e、3f，电线6a、7a就不会妨碍接合 作业。在这种场合，无论加热器用孔3e、3f的正面一侧是贯通的或是封闭的均可， 但如果正面是封闭的，则加热器6、7所产生的热量从正面一侧的开口向超声波 喇叭3外部散发的机会就减少，使从加热器6、7向超声波喇叭3的传热效率更 佳，用加热器6、7的少量热能即可对接合作用部3d适当加热。
又，由于振动转换部3a具有最小振动振幅点f6，故如果不在喇叭部3b、3c 设置加热器6、7，而是如图1的c图中虚线所示，在振动转换部3a设置一个与 加热器6、7一样的加热器8，则可以使热量在接合作用部3d稳定地起作用。
在上述二个增强器4、5中，增强器4具有从最大振动振幅点f1到最大振动 振幅点f3的1/2波长的长度，而增强器5则具有从最大振动振幅点f9到最大振 动振幅点11的1/2波长的长度。增强器4、5与超声波喇叭3之间的结合面9、 10位于最大振动振幅点f3、f9处。增强器4、5上设有从其外周面沿径向向外侧 凸出的同心圆状支撑部4a、5a。
谐振器2与来自振子1的超声波振动谐振的超声波振动的瞬间变位用实线 L1、L2所描绘的波形表示。实线L1的波形表示从振子1传递且用振动转换部3a 直线传播的超声波振动，实线L2的波形表示用振动转换部3a转换为垂直方向的 超声波振动。随着该超声波振动的变位而在谐振器2内部发生的应力变位，其最 大振动振幅点f1、f3、f5、f7、f9、f11成为最小应力点，而最小振幅点f2、f4、 f6、f8、f10则成为最大应力点，关于这一点，超声波理论已经说明。
图2是表示第2实施例的振子、谐振器和超声波振动三者位置关系的模式 图。图2中，与振子1结合的谐振器20是把与第1实施例相同的2个增强器4、 5用图中未示的无头螺钉和螺纹孔与用钛类合金构成的杆状超声波喇叭21的两侧 作同轴结合，具有与从振子1作为纵向波传递来的超声波振动以规定频率谐振 的、提供5个最大振动振幅点f21、f23、f25、f27、f29和4个最小振动振幅点f22、 f24、f26、f28、的谐振频率的2波长的长度。
在这一实施例的场合，超声波喇叭21具有从最大振动振幅点f23到最大振 动振幅点f27的1波长的长度，在超声波喇叭21的中央部，接合作用部21a位于 最大振动振幅点f25处，并从超声波喇叭21的外周面沿径向向外侧凸出。
又，超声波喇叭21在除接合作用部21a以外的部分设有与第1实施例相同 的加热器6、7。加热器6、7与第1实施例相同，插入安装于在超声波喇叭21的 最小振动振幅点f24、f26处形成的、与其下面平行的加热器用孔21b、21c内。
该谐振器20发生的超声波振动的瞬间变位用实线L3所描绘的波形表示。
图3是使用第1实例的谐振器2或第2实施例的谐振器20的超声波振动接 合装置的第3实施例的立体图。在图3中，装置本体23的前侧下部具有在前方 及左右敞开的作业空间24，在隔出作业空间24上部的装置本体23的上部内部设 有气缸25。在气缸25的向下方伸出的活塞杆25a的下端装有支架26。支架26 在作业空间24的上方内部以在两处支撑的横置状态保持着与振子1结合的谐振 器2或谐振器20。
隔出作业空间24背部的装置本体23的下部设置在底板27上，该底板27成 为譬如把超声波振动接合装置安装在生产线上所需的基座。在底板27的上面设 置装载台28，用于装载多个被接合构件W1、W2相互重叠的被接合部Wa。装载 台28设置在作业空间24内部的下部，与活塞杆25a及接合作用部3d或21a在 上下方向同轴。装载台28的上面在活塞杆25a停止在上升极限位置时，与接合 作用部3d或21a的下面在上下方向以一定间隔平行相对。
采用本实施例的构造时，通过图中未示的压力空气供给回路的空气供给路径 切换，使气缸25的活塞杆25a作收缩驱动，接合作用部3d或21a以与从振子1 向谐振器2或20传递超声波振动的方向垂直的方向，在向上脱离装载台28的方 向上升规定距离后，活塞杆25a的收缩驱动停止，接合作用部3d或21a停止在上 升极限位置，从而在接合作用部3d或21a的下面与装载台28的上面之间形成供 被接合构件W1、W2出入的规定空间。在该接合作用部3d或21a停止于上升极 限位置的状态下，将被接合构件W1、W2以相互重叠的状态装载于装载台28上 面的接合作业区域。
另外，通过压力空气供给回路的空气供给路径切换，使活塞25a作伸长驱动 后停止于下降极限位置，在这停止过程中，被接合构件W1、W2的被接合部Wa 以被接合作用部3d或21a及装载台28加压的状态保持在它们之间。
当该对被接合部Wa的加压保持结束后，或在加压保持以前，从超声波振荡 器向振子1提供电能，使振子1发生超声波振动，同时向加热器6、7供给电能， 使其发热。谐振器2或20与来自振子1的超声波振动发生谐振，接合作用部3d 或21a在与气缸25的加压方向垂直的方向以最大振动振幅进行振动，同时被加 热器6、7进行旁加热。这样，在被接合部Wa的重叠面之间，就集中了由超声波 振动所产生的热量与从加热器6、7接受的热量总和而成的接合能量，即使不特 别提高超声波振动的能量或增强加压力，该重叠面之间也能在短时间内进行良好 的非焊接接合。
在本实施例中，因支撑部4a、5a设于接合作用部3d两侧的最小振动振幅点 f2、f8或f22、f28处，故从振子1向谐振器2的接合作用部3d或谐振器20的接 合作用部21a传递的超声波振动能量的一部分能有效地从振子1传递到接合作用 部3d或21a，而不会被支撑部4a、5a消耗。从而，接合作用部3d或21a的接合 强度均匀稳定，接合不良的发生率显著降低。
又，在前述被接合部Wa的接合结束后，通过空气供给回路的空气供给系统 的切换，使气缸25作收缩驱动，接合作用部3d或21a从下降极限位置上升并停 止于上升极限位置，在这一过程中，在接合作用部3d或21a与装载台28对被接 合部Wa的加压保持被解除后，接合作用部3d或21a脱离上侧的被接合构件W， 把通过该接合完毕的被接合部Wa而形成一体的多个被接合构件W1、W2从在装 载台28与接合作用部3d或21a之间形成的规定空间取出，接合的一道工序即告 结束。
在如第3实施例那样用支架26对谐振器2或20作两处支撑的场合，如果像 图4的第4实施例那样，使支架臂26b与支架26的本体26a分离，并把该支架 臂26b经过横向滚子26c等引导机构而安装在本体26a上，使该支架臂26b可沿 谐振器2或20的轴方向滑动，由此而使支架26的一部分移动自如，并吸收因加 热器6、7的传热造成的谐振器2或20的伸缩，则可减少超声波振动的能量损耗。
下面结合图5-8说明超声波喇叭的各种形状及与加热器间的组合。图5-8 所示的第4-7实施例的超声波喇叭30、32、34、36是用钛类合金形成杆状，该 钛类合金具有按各图中虚线所示进行谐振的超声波振动频率的1/2波长长度。
图5中的第5实施例的超声波喇叭30在从最大振动振幅点f30到最小振动 振幅点f31的圆柱部32a具有连结工具用的上下的扁平部30b，在从最小振动振 幅点f31到最大振动振幅点f32的部分具有从扁平部30b向振动振幅的基准线(零 位线)渐渐倾斜的倾斜部30c，在最大振动振幅点f32的部分，从倾斜部30c向 上下凸出的多个矩形接合作用部30d相分离排成一列，在最小振动振幅点f31的 部分，插入加热器用孔30e的电热器之类的加热器31与接合作用部30d平行设 置。符号31a表示加热器31的电线。
图6中的第6实施例的超声波喇叭32在从最大振动振幅点f30到最小振动 振幅点f31的圆柱部32a具有连结工具用的上下的扁平部32b，在从最小振动振 幅点f31到最大振动振幅点f32的部分具有从扁平部32b向振动振幅的基准线(零 位线)渐渐倾斜的倾斜部32c，在最大振幅点f32的部分，具有从倾斜部32c向 上下凸出的长方形接合作用部32d，在最小振动振幅点f31的部分，插入安装在 加热器用孔32e内的电热器之类的加热器33与接合作用部32d平行设置。符号 33a表示加热器33的电线。
如上述第4、第5实施例所示，在接合作用部30d或32d是宽幅式的场合， 如果在超声波喇叭30或32中与接合作用部30d或32d的伸出方向平行地设置加 热器31或33，则可抑制超声波喇叭30或32的振动振幅的波动，实现良好的接 合。
图7中的第7实施例的超声波喇叭34在从最大振动振幅点f30到最小振动 振幅点f31的圆柱部34a具有连结工具用的凹部34b，还具有将最小振动振幅点 f31到最大振动振幅点f32的棱柱部34c与圆柱部34a圆滑连接的倾斜部34d，在 最大振动振幅点f32的部分，设有从棱柱部34c向前后凸出的长方形接合作用部 34e，在最小振动振幅点f31的部分，插入安装在加热器用孔34f内的电热器之类 的加热器35与接合作用部34d平行设置。符号35a表示加热器35的电线。
图8中的第8实施例的超声波喇叭36在从最大振动振幅点f30到最小振动 振幅点f31的粗圆柱部36a具有连结工具用的凹部36b，还具有将最小振动振幅 点f31到最大振动振幅点f32的细圆柱部36c与粗圆柱部36a圆滑连接的倾斜部 36d，在最大振动振幅点f32的部分，从圆柱部36c向径向凸出的多个矩形接合作 用部36e在圆周方向隔开设置，在最小振动振幅点f31的部分，插入安装在加热 器用孔36f内的电热器之类的加热器37与接合作用部36e平行设置。符号37a表 示加热器37的电线。
当接合作用部34e或36e如上述第7、第8实施例所示，是窄幅式的场合， 即使按图7的虚线所示在超声波喇叭34或36中设置加热器35或37，而不考虑 接合作用部34e或36e的凸出方向，也不会产生超声波喇叭34或36的振动振幅 的波动，可实现良好的接合。
图9-10表示使用第5-8实施例的谐振器30、32、34、36的超声波振动接 合装置的第9实施例。图9中，在装置本体40的一半部分上设有加压机构的基 部41。在基部41上面形成的凹部41a内设有作为加压源的气缸42。向气缸42 的上方伸出的活塞杆42a与支架43相连。在本实施例的场合，活塞杆42a的上端 以不能向下拔出的状态安装在设置于支架43下面的可动块44内。可动块44可 升降地嵌合安装在固定于支架43下面的导杆45上，并被装在从可动块44伸出 的导杆45下端部与可动块44之间的螺旋弹簧46向上方加力。在可动块46的左 右两边，在支架43的下面向下方向安装着花键轴构成的导向转轴47。导向转轴 47与相应地安装在基部41上的导向衬套48可升降地滑动接触配合。在支架43 的上部装有连接振子1的谐振器49。谐振器49具有第5-8实施例所示的谐振器 30、32、34、36中的一个、譬如谐振器36和增强器50。增强器50装在长度可 调节的振动遮断支撑构件51内。在振动遮断支撑构件51的用螺钉53安装第1 隔板(ダイヤフラム)52的第1筒体54的内部容纳增强器50，从第1筒体54 伸出的增强器50进入用螺钉56安装有第2隔板55的第2筒体57的内部，同时 把第2筒体57与第1筒体54螺纹嵌合成同轴状，当增强器50的前后端与第1 隔板52和第2隔板55接触时，转动第1筒体54上装着的螺母58并使其与第2 筒体57相接，成为双螺母形式，由此而调节成为与增强器50一致的长度。通过 图中未示的无头螺钉和螺纹孔，把振子1隔着第1隔板52而与同轴状地容纳于 该振动遮断支撑构件51内部的增强器50的后端作同轴结合，并通过图中未示的 无头螺钉和螺纹孔，把超声波喇叭36隔着第2隔板55而与增强器50的前端作 同轴结合，然后，把振动遮断支撑构件51安装在支架43的上部，以使振子1和 谐振器49如图9所示那样设置在支架43上。又，在前述基部41的前方，在装 置本体40上设有装载台59。在装载台59的装载被接合构件W1、W2的最上部 的内部设有由电热器构成的加热器60。
采用本实施例的构造时，由于气缸42的伸长动作，接合作用部36e在与从 振子向谐振器49传递超声波振动的传递方向垂直的方向，在向上脱离装载台59 的方向上升规定距离后，前述气缸42的伸长动作停止，在接合作用部36e的下 面与装载台59的上面之间形成供被接合构件W1、W2出入的规定空间。在这一 状态下，将被接合构件W1、W2以相互重叠的状态装载在装载台59上面的接合 作业区域。然后，气缸42作收缩动作，并停止在下降极限位置，在这一过程中， 当接合作用部36e与被接合构件36e接触时，如图10所示，因可动块44压缩弹 性体46而下降，故弹性体46吸收接合作用部36e对于接合构件W1、W2的冲击 能量。然后，用被接合作用部36e和装载台59将被接合部Wa加压保持在它们之 间。
在该被接合部Wa的加压保持完毕后，或在加压保持之前，从图中未示的超 声波振荡器向振子1供给电能并使振子1发生超声波振动，同时向加热器37、60 供给电能而使其发热。关于向该振子1提供使其振荡的电能，可以在支架43上 设置图中未示的传感器，在可动块44上设置挡块，当弹性体46如图10那样被 压缩了规定量时，传感器即检测挡块，根据该检测信号，开始从超声波振荡器向 振子1供给电能，并使振子1振荡。另外，关于向前述加热器37、60提供电能， 若加热器37、60的发热时间过短，则不稳定，故若能与连续的接合作业的起动 配合而连续供给电能，则可稳定加热器37、60的发热，使其适合接合作业。而 且，谐振器49与来自振子1的超声波振动发生谐振，接合作用部36e在与气缸 49的加压方向垂直的、箭头X所示的方向以最大振动振幅进行振动，同时被加 热器37、60作旁加热。这样，在被接合部Wa的重叠面间即集中了由超声波振动 产生的热量与从加热器37、69接受的热量总和而成的接合能量，即使不提高超 声波振动的能量或增强加压力，该重叠面间也能在短时间内实现良好的非焊接接 合。
图11-12表示第10实施例，是在超声波喇叭61的周围设置用热风加热的 加热器62。作为超声波喇叭61，是从图8所示的超声波喇叭36中去掉加热器37 及加热器用孔36f，并设有相当于接合作用部36e的接合作用部61a，再装入图9 所示的超声波振动接合装置的支架43中。加热器62是在不接触地围住超声波喇 叭61的封闭式环状管道内部形成环形通路62a，在与超声波喇叭61相对的管道 内周壁上形成在全周方向连续的吹出口62b。加热器62用螺钉65安装在支板64 的前端，该支板64则用螺钉63安装在支架43上。在支板64上安装加热器62 时，使加热器62与超声波喇叭61成同心圆状，由此而使其与超声波喇叭61之 间形成规定间隔的间隙66。在加热器62外周面的某一部分连接着软管67，该软 管67与图中未示的设有电热器的鼓风机等热风发生源的吹出口连接，热风68以 向圆周方向回转的状态从该软管67进入环形通路62a后，从环形通路62a经吹出 口62b而向超声波喇叭61的外周面均匀地吹出，用该吹出的热风68可对超声波 61进行旁加热。
图13-14表示用超声波振动把用热可塑性合成树脂等高分子化合物构成的 被接合构件进行接合的装置的第11实施例，图13表示除去支架71的局部的谐 振器74的安装状态，图14表示去掉该实施例的谐振器74后从箭头A方向看图 13的状态。在这些图中，在装置本体70内用安装在装置本体70上的气缸72对 支架71在箭头Y1方向作升降驱动，同时使其沿着设在与装置本体70之间的横 向滚子等引导机构73而作升降引导。支架71具有引导机构一侧的支架部71a及 通过铰链71b而可开闭地安装于其上的开闭体一侧的支架部71c，在引导机构一 侧的支架部71a与开闭体一侧的支架部71c的对接面部形成半圆形的凹部71d、 71e、71f、71g，在把谐振器74装入引导机构一侧的支架部71a的凹部71d、71e 后，将开闭体一侧的支架部71c关闭，把螺钉73从在开闭体一侧支架部71c自由 端的对接面部形成的螺纹孔71i旋入，并与在引导机构一侧支架部71a的自由端 的对接面部形成的螺纹孔71h连接，由此而把谐振器74装入支架71内部。谐振 器74按照以下方式安装在支架71上，即，通过图中未示的无头螺钉和螺纹孔把 增强器75与振子1同轴结合，通过图中未示的无头螺钉和螺纹孔把超声波喇叭 76与增强器75同轴结合，用支架71的凹部71d、71f夹着振子1的中间部，用 支架71的凹部71e、71g夹着从增强器75向外侧呈同心状凸出的支撑部75a，从 支架71的凹部71e、71g向内侧凸出的阶梯部71j在接合作业时挡住增强器75的 支撑部75a。超声波喇叭76具有位于增强器一侧的粗径根基部76a和从根基部76a 向尖端延伸的细径接合作用部76b，还具有在根基部76a与接合作用部76b的交 界处、即最小振动振幅点部分形成的加热器用孔76c中插入的电热器式加热器 77。
采用本实施例的构造时，通过从图中未示的超声波振荡器向振子1供给电能 并使振子1发生超声波振动，使谐振器74发生谐振，超声波喇叭76在箭头Y2 所示方向振动，同时通过向加热器77供给电能使其发热，而对超声波喇叭76进 行旁加热，可在短时间内将高分子化合物良好地接合。
另外，在各实施例中，作为超声波喇叭，为了使接合作用部符合被接合构件 的材料或被接合部的面积和厚度等物理性质，备有在譬如棱柱状态的上下面设置 多个接合作用部等的各种形态，可以从中选择最适合于被接合构件的形状或材料 等物理性质的超声波喇叭。
又，在各实施例中说明的是把谐振器与振子输出端直接结合的例子，当然也 可以在谐振器与振子之间使用中间增强器而使接合作用部的振动振幅变化。该中 间增强器根据具有1/2波长之整数倍长度的譬如钛、铝或淬火铁等材料构成的杆 状体的大直径部与小直径部的体积比而使振动振幅的输入输出比(倍率)发生变 化。
又，图5-8中的L4是表示由谐振造成的超声波振动的瞬间变位(振动振幅) 的波形。
在各实施例中，因谐振器被加热后延长而使谐振频率变化。故可根据谐振频 率对于温度依赖性的从实践掌握的规律将在常温下制作的谐振器的长度缩短。该 缩短的谐振器在被加热器加热到规定温度时会延长。通过用来自振子的超声波振 动使该延长的谐振器发生谐振，该谐振器即以规定频率发生谐振，这是毫无疑问 的。譬如若要在加热到250℃的规定温度时用40Khz使其发生谐振，则要按照在 常温25℃时用41-42KHz发生谐振的长度制作谐振器，当然，也要取决于谐振 器的材料。