CN101883656B - 超声波振动接合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明目的在于提供超声波振动接合装置，该装置消除了现有的超声波振动接合装置中的焊头与振动传递杆的接合部分破损的问题，并且，消除了将焊嘴安装于振动传递杆的前端的情况下的问题点。将以端面(5a、5b)作为振动和加压作用面的振动传递杆(5)的轴截面形成为多边形。将该振动传递杆(5)以与焊头(4)一体地振动的方式设置于焊头(4)的前端。振动传递杆(5)和质量块(8)分体形成，质量块(8)按压形成于振动传递杆(5)中的节点处的突起(6、7)内的一方。

Description

超声波振动接合装置
技术领域
本发明涉及超声波振动接合装置。
背景技术
作为对重合的金属或者树脂材料等能够超声波接合的部件赋予超声波振动和压力从而将这些部件接合在一起的超声波振动接合装置，以往有各种装置用于实用。进而，作为其中之一存在专利文献1所公开的装置。图10示出该装置的主要部分。
专利文献1：日本特许第2756433号公报
在图10中，100是超声波振动接合装置，该超声波振动接合装置由后述部件构成。101是产生电频率的振荡器，102是将来自该振动器101的频率转换成机械振动的振子，103形成前端侧的厚度减少的形状，是固定于所述振子102的用于将振动放大的焊头(horn)。并且，104是以与该焊头103的轴正交的方式接合于所述焊头103的前端部的振动传递杆，104A是作为加压用共振体的质量块(mass)，105是与该质量块104A连接的加压装置。另外，焊头103与振动传递杆104之间的接合通过焊接或者钎焊等进行。并且，106是安装于所述振动传递杆104的前端部的焊嘴(tip)，107是配置于与该焊嘴106对应的位置的砧(anvil)，108是支承该砧107的砧支承座。另外，W、W是被接合材料。
对于所述超声波振动接合装置100，在施加有由加压装置105产生的压力的状态下，利用焊头103使振动传递杆104挠曲振动，通过该振动传递杆104的振动在被接合材料W、W之间产生摩擦作用，进而，利用通过该摩擦作用产生的摩擦热使被接合材料W、W的摩擦部扩散或者熔融结合，由此将两个部件接合在一起。
但是，在该超声波振动接合装置100的情况下，振动传递杆104的轴截面形状为圆形，因此，相对于该振动传递杆104的中心轴成任意方向的弯曲振动都能够以相同的频率共振。进而，在该情况下，无法保证接合中的振动方向肯定仅以理想的沿着焊头103的轴向的振动进行振动，根据接合部负载的状态，有时存在振动传递杆104以相对于焊头103的轴向具有角度的不理想的振动进行振动的情况。并且，在构造上并未进行用于防止该现象的努力。由于这些原因，存在容易引起振子102与焊头103接合的接合部分或者焊头103与振动传递杆104接合的接头部分破损的问题。
并且，由振子102和焊头103产生的超声波振动经由振动传递杆104传递到焊嘴106，并且，接合所需的加压也经由加压装置105、振动传递杆104以及焊嘴106赋予被接合材料W、W，因此，形成为具有以下说明的问题点的构造。
在振动传递杆104的前端安装有与被接合材料W、W接触的焊嘴106，但是，在分体形成焊嘴106与振动传递杆104，进而将该焊嘴106连接于振动传递杆104从而一体化的方面存在问题。即，作为将该焊嘴106安装于振动传递杆104的前端的方法，存在图示的拧入式和未图示的锥柄(taper shank)式。
在所述拧入式的情况下，在螺丝的结合安装面夹有铜垫圈(未图示)，但是，因发热和超声波的振动传递应力，会使该垫圈劣化，存在不能长期使用(大约5000～1000次)的问题点。并且，当拧入时，如果以规定的紧固力拧入的话，焊嘴图案相对于振动方向的方向不确定，因此，存在无法在必须适当地确定焊嘴的图案与超声波的振动方向的被接合材料的接合中进行使用的问题点。
并且，在锥柄式的情况下，虽然能够确定焊嘴图案相对于振动方向的朝向，但是，由于焊嘴为压入式，因此，如果振动中的压力低的话，容易引起焊嘴脱落或者嵌入松弛的情形。因此，存在振动的调整(tuning)需要在使被接合材料介于焊嘴和砧之间、并施加能够得到正常的振动的足够的加压力的状态下进行的不便性，并且无法降低接合时的压力，因此，在小物品或薄物品等必须在低压力下赋予超声波振动的产品的情况下，存在无法得到正常的超声波振动、无法进行接合的问题点。并且，由于超声波振动和接合时的加压双方都经由振动传递杆传递到焊嘴，因此，在进行高压力下的接合的情况下，存在振动传递杆的柄部变形扩张、振动传递杆没有耐久性的问题点。
进一步，在现有的超声波振动接合装置100中，由于在振动传递杆104中的与焊嘴106的安装部相反侧的端部一体地成形有质量块(mass)104A，因此当由于上述情形而需要更换振动传递杆104时，连与该振动传递杆104一体的质量块(mass)104A也必须同时更换，存在耗费无用的成本的问题点。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题点而完成的，提供一种超声波振动接合装置，其特征在于，将以端面作为振动和加压作用面的振动传递杆的轴截面形成为多边形，并且，将该振动传递杆以与焊头一体地振动的方式设置于焊头的前端，进一步，该振动传递杆与质量块分体形成，并且，与该振动传递杆接触的所述质量块按压振动传递杆中的节点。
并且，本发明的主旨在于提供一种如下所述的超声波振动接合装置：将以端面作为振动和加压作用面的振动传递杆的轴截面形成为多边形，并且，将该振动传递杆以与焊头的轴正交的方式设置于焊头的前端，进一步，该振动传递杆与质量块分体形成，在该振动传递杆的节点处形成有与该振动传递杆的轴正交的突起，另一方面，在所述质量块的前端面设有供该振动传递杆的端部进入的凹部，在该振动传递杆的端部进入该凹部的状态下，所述质量块的前端面与该振动传递杆的所述突起接触，与该振动传递杆接触的所述质量块按压振动传递杆中的节点，其特征在于，将所述振动传递杆形成为在沿着所述焊头的轴向的共振频率和沿着与所述焊头的轴交叉的方向的共振频率之间至少存在500Hz以上的差。
并且，提供一种如下所述的超声波振动接合装置：将以端面作为振动和加压作用面的振动传递杆的轴截面形成为多边形，并且，将该振动传递杆以与焊头的轴正交的方式设置于焊头的前端，进一步，该振动传递杆与质量块分体形成，并且，与该振动传递杆接触的所述质量块按压振动传递杆中的节点，其特征在于，在所述振动传递杆中的节点处设有与该振动传递杆的轴正交的凹部，另一方面，在质量块的前端面设有供振动传递杆的端部进入的凹部，将与振动传递杆分体形成的部件嵌合在设置于所述振动传递杆的凹部中，在振动传递杆的端部进入所述质量块的凹部的状态下，该质量块的前端面与嵌合在设置于所述振动传递杆的凹部中的部件接触，由此，质量块按压振动传递杆中的节点。
并且，提供一种如下所述的超声波振动接合装置：将以端面作为振动和加压作用面的振动传递杆的轴截面形成为多边形，并且，将该振动传递杆以与焊头的轴正交的方式设置于焊头的前端，进一步，该振动传递杆与质量块分体形成，并且，与该振动传递杆接触的所述质量块按压振动传递杆中的节点，其特征在于，在所述振动传递杆中的节点处设有与该振动传递杆的轴正交的凹部，另一方面，在质量块的前端面设有供所述振动传递杆的端部进入的凹部，并且，在该质量块的前端设有进入所述振动传递杆的凹部的朝内的突起，在振动传递杆的端部进入该质量块的凹部的状态下，设置于该质量块的前端的朝内的突起进入设置于振动传递杆的凹部并与该凹部的内表面接触，由此，质量块按压振动传递杆中的节点。
并且，提供一种如下所述的超声波振动接合装置：将以端面作为振动和加压作用面的振动传递杆的轴截面形成为多边形，并且，该振动传递杆以与焊头的轴正交的方式设置于焊头的前端，进一步，该振动传递杆与质量块分体形成，并且，与该振动传递杆接触的所述质量块按压振动传递杆中的节点，其特征在于，使所述质量块的轴向的共振频率在所述振动传递杆的共振频率的±25％以内。
本发明形成如上所述的结构，将振动传递杆的轴截面形成为多边形，将端面作为振动和加压作用面，因此，该振动传递杆仅通过接合中的振动方向沿着焊头的轴向的振动而振动，由此，能够完全消除现有的超声波振动接合装置中的焊头与振动传递杆接合的接合部分破损的问题。
并且，将振动传递杆的轴截面形成为多边形，并且，将该振动传递杆形成为在沿着焊头的轴向的共振频率和沿着与焊头的轴交叉的方向的共振频率之间至少存在500Hz以上的差，因此，振动传递杆仅通过该振动传递杆的接合中的振动方向沿着焊头的轴向的振动而振动，由此，能够完全消除现有的超声波振动接合装置中的焊头与振动传递杆接合的接合部分破损的问题。
并且，在振动传递杆的前端并未像现有装置那样安装有焊嘴，而是将振动传递杆自身的端面形成为振动和加压作用面，因此，能够悉数消除现有的超声波振动接合装置中的将焊嘴安装于振动传递杆的前端的情况下的问题点。除此之外，通过使振动传递杆的朝向反转，能够将两方的端面用作振动和加压作用面。
并且，由于振动传递杆和质量块分体形成，因此能够消除像现有的超声波振动接合装置中的一体地形成振动传递杆和质量块的情况下的问题点。并且，与振动传递杆接触的质量块按压振动传递杆中的节点，因此，能够以不会对振动传递杆的振动施加影响的方式进行加压。并且，能够极力减少由于加压时的振动传递杆的突起与质量块接触的接触部分的摩擦引起的摩擦热。
附图说明
图1是省略本发明的第一实施例所涉及的超声波振动接合装置的局部示出的主视图。
图2是局部以截面示出的图1所示的实施例的侧视图。
图3是焊头和振动传递杆的主视图。
图4是焊头和振动传递杆的侧视图。
图5是质量块按压振动传递杆中的节点(nodal point)的结构的其他例的说明图。
图6是质量块按压振动传递杆中的节点的结构的其他例的说明图。
图7是本发明的第二实施例所涉及的超声波振动接合装置中的焊头和振动传递杆的主视图。
图8是局部以截面示出的图7所示的实施例中的焊头和振动传递杆的侧视图。
图9是本发明的第三实施例所涉及的超声波振动接合装置中的质量块的主视图。
图10是现有的超声波振动接合装置的说明图。
标号说明
1：框架；2：振子；3：极座增幅器(polar mount booster)；4：焊头；5：振动传递杆；6、7：突起；8：质量块(mass)；9：加压装置。
具体实施方式
用于实施本发明的最佳方式存在以下特点。
(1)一种超声波振动接合装置，将以端面作为振动和加压作用面的振动传递杆的轴截面形成为多边形，并且，将该振动传递杆以与焊头的轴正交的方式设置于焊头的前端，进一步，该振动传递杆与质量块分体形成，在该振动传递杆的节点处形成有与该振动传递杆的轴正交的突起，另一方面，在所述质量块的前端面设有供该振动传递杆的端部进入的凹部，在该振动传递杆的端部进入该凹部的状态下，所述质量块的前端面与该振动传递杆的所述突起接触，与该振动传递杆接触的所述质量块按压振动传递杆中的节点，其特征在于，将所述振动传递杆形成为在沿着所述焊头的轴向的共振频率和沿着与所述焊头的轴交叉的方向的共振频率之间至少存在500Hz以上的差。
(2)根据上述(1)所记载的超声波振动接合装置，其特征在于，所述振动传递杆的端面形成为：当使该振动传递杆的上下反转时，能够作为振动和加压作用面共用。
(3)根据上述(1)所记载的超声波振动接合装置，其特征在于，将所述振动传递杆螺丝紧固于所述焊头的前端。
(4)根据上述(1)所记载的超声波振动接合装置，其特征在于，使所述质量块的轴向的共振频率在所述振动传递杆的共振频率的±25％以内。
(5)一种超声波振动接合装置，将以端面作为振动和加压作用面的振动传递杆的轴截面形成为多边形，并且，将该振动传递杆以与焊头的轴正交的方式设置于焊头的前端，进一步，该振动传递杆与质量块分体形成，并且，与该振动传递杆接触的所述质量块按压振动传递杆中的节点，其特征在于，在所述振动传递杆中的节点处设有与该振动传递杆的轴正交的凹部，另一方面，在质量块的前端面设有供振动传递杆的端部进入的凹部，将与振动传递杆分体形成的部件嵌合在设置于所述振动传递杆的凹部中，在振动传递杆的端部进入所述质量块的凹部的状态下，该质量块的前端面与嵌合在设置于所述振动传递杆的凹部中的部件接触，由此，质量块按压振动传递杆中的节点。
(6)根据上述(5)所记载的超声波振动接合装置，其特征在于，所述振动传递杆的端面形成为：当使该振动传递杆的上下反转时，能够作为振动和加压作用面共用。
(7)根据上述(5)所记载的超声波振动接合装置，其特征在于，将所述振动传递杆螺丝紧固于所述焊头的前端。
(8)根据上述(5)所记载的超声波振动接合装置，其特征在于，所述质量块的轴向的共振频率在所述振动传递杆的共振频率的±25％以内。
(9)一种超声波振动接合装置，将以端面作为振动和加压作用面的振动传递杆的轴截面形成为多边形，并且，将该振动传递杆以与焊头的轴正交的方式设置于焊头的前端，进一步，该振动传递杆与质量块分体形成，并且，与该振动传递杆接触的所述质量块按压振动传递杆中的节点，其特征在于，在所述振动传递杆中的节点处设有与该振动传递杆的轴正交的凹部，另一方面，在质量块的前端面设有供所述振动传递杆的端部进入的凹部，并且，在该质量块的前端设有进入所述振动传递杆的凹部的朝内的突起，在振动传递杆的端部进入该质量块的凹部的状态下，设置于该质量块的前端的朝内的突起进入设置于振动传递杆的凹部并与该凹部的内表面接触，由此，质量块按压振动传递杆中的节点。
(10)根据上述(9)所记载的超声波振动接合装置，其特征在于，所述振动传递杆的端面形成为：当使该振动传递杆的上下反转时，能够作为振动和加压作用面共用。
(11)根据上述(9)所记载的超声波振动接合装置，其特征在于，将所述振动传递杆螺丝紧固于所述焊头的前端。
(12)根据上述(9)所记载的超声波振动接合装置，其特征在于，所述质量块的轴向的共振频率在所述振动传递杆的共振频率的±25％以内。
(13)一种超声波振动接合装置，将以端面作为振动和加压作用面的振动传递杆的轴截面形成为多边形，并且，将该振动传递杆以与焊头的轴正交的方式设置于焊头的前端，进一步，该振动传递杆与质量块分体形成，并且，与该振动传递杆接触的所述质量块按压振动传递杆中的节点，其特征在于，所述质量块的轴向的共振频率在所述振动传递杆的共振频率的±25％以内。
(14)根据上述(13)所记载的超声波振动接合装置，其特征在于，在所述质量块的轴向的大致中央部的节点处设有加压用凸缘，利用加压机构对该加压用凸缘的上表面进行加压。
(15)根据上述(13)所记载的超声波振动接合装置，其特征在于，所述振动传递杆的端面形成为：当使该振动传递杆的上下反转时，能够作为振动和加压作用面共用。
(16)根据上述(13)所记载的超声波振动接合装置，其特征在于，将所述振动传递杆螺丝紧固于所述焊头的前端。
实施例1
以下，对本发明的实施例进行说明。
图1是省略本发明的第一实施例所涉及的超声波振动接合装置的局部示出的主视图，图2是局部以截面示出的侧视图，图3是焊头和振动传递杆的主视图，图4是焊头和振动传递杆的侧视图。
图中，1是支承后述各部件的框架，2是振子，3是夹装于上述振子2和后述焊头之间的极座增幅器，4是焊头。并且，该焊头4形成为前端侧的厚度减少的形状。
5是以与所述焊头4一体地振动的方式设置于所述焊头4的前端的振动传递杆，在本实施例中，在焊头4的前端形成有与该焊头4的轴正交的两根杆5A、5B，这两根杆5A、5B作为一对形成振动传递杆。并且，该振动传递杆5的轴截面形成多边形，并将端面5a、5b形成振动和加压作用面。并且，在该振动传递杆5中的节点处形成有与振动传递杆5的轴正交的突起6、7。并且，如上所述，对于该振动传递杆5，其轴截面为多边形，且在沿着所述焊头4的轴向的共振频率和沿着另一方向的共振频率之间至少存在500Hz以上的差，并且，对于与所述焊头4的振动方向相同方向的振动，该振动传递杆5与该焊头4一起形成以需要的频率振动的共振体。
8是加压用质量块(mass)，与所述振动传递杆5分体成形。并且，该质量块8与所述振动传递杆5接触，并按压振动传递杆5中的节点。在本实施例中，在该质量块8的前端面设有供振动传递杆5的端部进入的凹部8A，在振动传递杆5的端部进入该凹部8A的状态下，该质量块8的前端面8a与所述振动传递杆5的突起6或者7中的一方接触，由此，该质量块8按压振动传递杆5中的节点。
并且，如图5所示，也可以形成为如下结构：在振动传递杆5中的节点处设有与轴正交的凹部5’、5’，另一方面，在质量块8的前端面设有供振动传递杆5的端部进入的凹部8A，将与振动传递杆5分体形成的部件5”、5”嵌合在设置于所述振动传递杆5的凹部5’、5’中，在振动传递杆5的端部进入凹部8A的状态下，该质量块8的前端面8A与所述部件5”、5”接触，由此，质量块8按压振动传递杆5中的节点。
并且，如图6所示，也可以形成为如下的结构：在振动传递杆5中的节点处设有与轴正交的凹部5’、5’，另一方面，在质量块8的前端面设有供振动传递杆5的端部进入的凹部8A，并且在前端设有进入所述振动传递杆5的凹部5’、5’的朝内的突起8b、8b，在振动传递杆5的端部进入该质量块8的凹部8A的状态下，设置于该质量块8的前端的朝内的突起8b、8b进入设置于振动传递杆5的凹部5’、5’并与该凹部5’、5’的内表面接触，由此，质量块8按压振动传递杆5中的节点。
9是与所述质量块8连接的气缸等加压装置。并且，该加压装置9与上述质量块8连接。10是配置于与所述振动传递杆5对应的位置的砧，11是支承该砧10的砧支承座。另外，12、13是被接合材料。并且，14是振动部保持框，15、15是引导柱，该引导柱将所述振动部保持框14支承为滑动自如，16、17是所述引导柱15、15的支承部，18、18安装于所述引导柱15、15，是用于使所述振动部保持框14恢复原来的位置的压缩螺旋弹簧。
下面，对上述实施例的作用进行说明。
在由加压装置9产生的加压力经由质量块8施加在振动传递杆5的节点处的状态下，利用焊头4使振动传递杆5挠曲振动，通过该振动传递杆5的振动，在被接合材料12、13之间产生摩擦作用，进而，利用由该摩擦作用产生的摩擦热使被接合材料12、13的摩擦部扩散或者熔融结合，由此将两个部件接合在一起。
进而，在本实施例中，振动传递杆5具有多边形的截面形状，且在沿着焊头4的轴向的共振频率和其他方向的共振频率之间至少存在500Hz以上的差，并且，对于与焊头4的振动方向相同方向的振动，该振动传递杆5能够与该焊头4一起形成以需要的频率振动的共振体，因此，该振动传递杆5仅以接合中的振动方向沿着焊头4的轴向的振动而振动，由此，能够完全消除现有的超声波振动接合装置中的焊头与振动传递杆接合的接合部分破损的问题。
并且，在振动传递杆5的前端并未像现有装置那样安装有焊嘴，而是将振动传递杆5自身的端面5a、5b形成为振动和加压作用面，因此，能够悉数消除现有的超声波振动接合装置中的将焊嘴安装于振动传递杆的前端的情况下的问题点。除此之外，通过使振动传递杆5的朝向反转，能够将两方的端面5a、5b用作振动和加压作用面。
并且，由于振动传递杆5和质量块8分体形成，因此能够消除像现有的超声波振动接合装置中的一体地形成振动传递杆和质量块的情况下的问题点。并且，与振动传递杆5接触的质量块8按压振动传递杆5中的节点，因此，能够以不会对振动传递杆5的振动施加影响的方式进行加压。并且，能够极力减少由于加压时的振动传递杆5的突起6或者7与质量块8接触的接触部分的摩擦引起的摩擦热。
实施例2
下面，对图7和图8所示的本发明的第二实施例进行说明。
本实施例和上述第一实施例的不同点在于：在本实施例中，焊头4和振动传递杆5分体形成，并利用螺丝T将焊头4和振动传递杆5结合在一起。另外，其他的结构和作用都与上述第一实施方式同样，因此，对相同的部件赋予相同的标号并省略详细的说明。
实施例3
下面，对图9所示的本发明的第三实施例进行说明。
本实施例和上述第一实施例的不同点在于：在本实施例中将加压用质量块8形成为轴向的共振体。在该情况下，在该质量块8中的轴向的大致中央部的节点处设有加压用凸缘8B，进而，利用未图示的加压机构对该加压用凸缘8B的上表面8B’、8B’进行加压。并且，使该质量块8的轴向的共振频率为振动传递杆5的共振频率±25％。另外，其他的结构和作用都与上述第一实施方式同样，因此，对相同的部件赋予相同的标号并省略详细的说明。
产业上的利用可能性
能够消除现有的超声波振动接合装置中的焊头与振动传递杆的接合部分破损的问题，并且，能够消除将焊嘴安装于振动传递杆的前端的情况下的问题点。

Claims (13)

1.一种超声波振动接合装置，将以端面作为振动和加压作用面的振动传递杆的轴截面形成为多边形，并且，将该振动传递杆以与焊头的轴正交的方式设置于焊头的前端，进一步，该振动传递杆与质量块分体形成，在该振动传递杆的节点处形成有与该振动传递杆的轴正交的突起，另一方面，在所述质量块的前端面设有供该振动传递杆的端部进入的凹部，在该振动传递杆的端部进入该凹部的状态下，所述质量块的前端面与该振动传递杆的所述突起接触，与该振动传递杆接触的所述质量块按压振动传递杆中的节点，其特征在于，
将所述振动传递杆形成为在沿着所述焊头的轴向的共振频率和沿着与所述焊头的轴交叉的方向的共振频率之间至少存在500Hz的差。
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，
所述振动传递杆的端面形成为：当使该振动传递杆的上下反转时，能够作为振动和加压作用面共用。
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，
将所述振动传递杆螺丝紧固于所述焊头的前端。
4.一种超声波振动接合装置，将以端面作为振动和加压作用面的振动传递杆的轴截面形成为多边形，并且，将该振动传递杆以与焊头的轴正交的方式设置于焊头的前端，进一步，该振动传递杆与质量块分体形成，并且，与该振动传递杆接触的所述质量块按压振动传递杆中的节点，其特征在于，
在所述振动传递杆中的节点处设有与该振动传递杆的轴正交的凹部，另一方面，在质量块的前端面设有供振动传递杆的端部进入的凹部，将与振动传递杆分体形成的部件嵌合在设置于所述振动传递杆的凹部中，在振动传递杆的端部进入所述质量块的凹部的状态下，该质量块的前端面与嵌合在设置于所述振动传递杆的凹部中的部件接触，由此，质量块按压振动传递杆中的节点。
5.根据权利要求4所述的超声波振动接合装置，其特征在于，
所述振动传递杆的端面形成为：当使该振动传递杆的上下反转时，能够作为振动和加压作用面共用。
6.根据权利要求4所述的超声波振动接合装置，其特征在于，
将所述振动传递杆螺丝紧固于所述焊头的前端。
7.一种超声波振动接合装置，将以端面作为振动和加压作用面的振动传递杆的轴截面形成为多边形，并且，将该振动传递杆以与焊头的轴正交的方式设置于焊头的前端，进一步，该振动传递杆与质量块分体形成，并且，与该振动传递杆接触的所述质量块按压振动传递杆中的节点，其特征在于，
在所述振动传递杆中的节点处设有与该振动传递杆的轴正交的凹部，另一方面，在质量块的前端面设有供所述振动传递杆的端部进入的凹部，并且，在该质量块的前端设有进入所述振动传递杆的凹部的朝内的突起，在振动传递杆的端部进入该质量块的凹部的状态下，设置于该质量块的前端的朝内的突起进入设置于振动传递杆的凹部并与该凹部的内表面接触，由此，质量块按压振动传递杆中的节点。
8.根据权利要求7所述的超声波振动接合装置，其特征在于，
所述振动传递杆的端面形成为：当使该振动传递杆的上下反转时，能够作为振动和加压作用面共用。
9.根据权利要求7所述的超声波振动接合装置，其特征在于，
将所述振动传递杆螺丝紧固于所述焊头的前端。
10.一种超声波振动接合装置，将以端面作为振动和加压作用面的振动传递杆的轴截面形成为多边形，并且，将该振动传递杆以与焊头的轴正交的方式设置于焊头的前端，进一步，该振动传递杆与质量块分体形成，并且，与该振动传递杆接触的所述质量块按压振动传递杆中的节点，其特征在于，
所述质量块的轴向的共振频率在所述振动传递杆的共振频率的±25％以内。
11.根据权利要求10所述的超声波振动接合装置，其特征在于，
在所述质量块的轴向的大致中央部的节点处设有加压用凸缘，利用加压机构对该加压用凸缘的上表面进行加压。
12.根据权利要求10所述的超声波振动接合装置，其特征在于，
所述振动传递杆的端面形成为：当使该振动传递杆的上下反转时，能够作为振动和加压作用面共用。
13.根据权利要求10所述的超声波振动接合装置，其特征在于，
将所述振动传递杆螺丝紧固于所述焊头的前端。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2457683A1 (de) * 2010-11-25 2012-05-30 Telsonic Holding AG Torsionales Schweissen
US8408445B1 (en) * 2011-09-30 2013-04-02 GM Global Technology Operations LLC Actively controlled vibration welding system and method
CN103358015A (zh) * 2012-04-06 2013-10-23 亚旭电子科技(江苏)有限公司 超音波熔接结构及超音波熔接方法
DE102014101627A1 (de) * 2014-02-10 2015-08-13 Ms Spaichingen Gmbh Gestell für eine Maschine
WO2015191463A1 (en) * 2014-06-09 2015-12-17 Branson Ultrasonics Corporation High bandwidth large surface area ultrasonic block horn
JP6074583B1 (ja) * 2016-03-08 2017-02-08 精電舎電子工業株式会社 線材の超音波たわみ振動装置、超音波切断装置、超音波洗浄装置、超音波分離装置、超音波付着物除去装置、超音波たわみ振動手段付きバルーンカテーテル装置。
DE102016116429A1 (de) 2016-09-02 2018-03-08 Herrmann Ultraschalltechnik Gmbh & Co. Kg Ultraschallschwingsystem mit Mantelflächenhalterung
DE102018132837A1 (de) 2018-12-19 2020-06-25 Herrmann Ultraschalltechnik Gmbh & Co. Kg Ultraschallschweißanlage
EP4000751A1 (fr) * 2020-11-11 2022-05-25 Roten, Maxime Outil vibrant et système vibratoire comprenant un tel outil
CN113457955A (zh) * 2021-06-23 2021-10-01 昆山浩测仪器有限公司 一种用于高频随机感应式振动系统的可调式振动平台

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1496777A (zh) * 2002-10-03 2004-05-19 株式会社厄泰克斯 超声波接合装置
JP2005028382A (ja) * 2003-07-09 2005-02-03 Arutekusu:Kk 超音波振動回転接合装置および方法
CN1757477A (zh) * 2004-02-23 2006-04-12 申克超声波技术有限责任公司 超声波焊接装置及用于超声波焊接装置的工具
JP2006212619A (ja) * 2005-02-07 2006-08-17 Kazumasa Onishi 超音波加工装置
CN1997481A (zh) * 2004-07-09 2007-07-11 申克超声波技术有限责任公司 借助于超声波焊接装置对工件进行焊接的装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3118897A1 (de) * 1981-05-13 1982-12-02 Compur-Electronic GmbH, 8000 München Ultraschallschweiss-verfahren und -vorrichtung
JPS60206471A (ja) * 1984-03-30 1985-10-18 ブラザー工業株式会社 超音波振動装置
JP2520732Y2 (ja) 1991-08-22 1996-12-18 住友ベークライト株式会社 超音波ホーン
KR0129952B1 (ko) 1994-11-09 1998-04-17 김광호 초음파 진동 융착장치
JP3234520B2 (ja) 1997-01-07 2001-12-04 株式会社オートネットワーク技術研究所 超音波溶接装置
JP3487162B2 (ja) * 1998-03-17 2004-01-13 松下電器産業株式会社 ボンディングツールおよびボンディング装置
DE10160228A1 (de) * 2001-12-07 2003-06-18 Hesse & Knipps Gmbh Kreuztransducer
DE102005022179B4 (de) * 2004-05-10 2008-07-24 Bandelin Electronic Gmbh & Co Kg Ultraschallsonotrode
US7344620B2 (en) * 2004-05-10 2008-03-18 Bandelin Electronic Gmbh & Co. Kg Ultrasonic sonotrode
US7718022B2 (en) * 2008-05-15 2010-05-18 3M Innovative Properties Company Resonant nodal mount for linear ultrasonic horns

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1496777A (zh) * 2002-10-03 2004-05-19 株式会社厄泰克斯 超声波接合装置
JP2005028382A (ja) * 2003-07-09 2005-02-03 Arutekusu:Kk 超音波振動回転接合装置および方法
CN1757477A (zh) * 2004-02-23 2006-04-12 申克超声波技术有限责任公司 超声波焊接装置及用于超声波焊接装置的工具
CN1997481A (zh) * 2004-07-09 2007-07-11 申克超声波技术有限责任公司 借助于超声波焊接装置对工件进行焊接的装置
JP2006212619A (ja) * 2005-02-07 2006-08-17 Kazumasa Onishi 超音波加工装置

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