CN113442443A - 超声波接合方法和超声波接合结构 - Google Patents
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Abstract
提供超声波接合方法和超声波接合结构,具有优异的保持性能。在一个部件(10)的作为接合部(30)的面(10a)上设置呈环状或大致环状地突出的能量引导部(11),设为使一个部件(10)与另一个部件(20)之间的接合部(30)通过能量引导部(11)对接的状态,通过对接合部(30)施加超声波振动,将能量引导部(11)在整周或大致整周的范围焊接到另一个部件(20)的作为接合部(30)的面(20a)。
Description
技术领域
本发明涉及超声波接合方法和超声波接合结构。
背景技术
以往,存在对一个部件与另一个部件之间的接合部进行超声波接合的超声波接合方法(例如参照下述专利文献1。)。在超声波接合方法中,在一个部件的作为接合部的面上设置被称为能量引导部(Energy director)(以下称为“ED”。)的突起部,设成使一个部件与另一个部件之间的接合部通过该ED对接的状态,对该接合部施加超声波振动。由此,超声波振动集中地施加于ED,因此,能够将在短时间内发热到熔化温度的ED焊接到另一个部件的作为接合部的面上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-233729号公报
发明内容
[发明要解决的问题]
但是,在使用上述超声波接合方法进行接合的树脂产品中,例如有灯体等汽车部件。汽车部件在作用有高G(重力加速度)的环境下被使用,因此,应力从各个方向反复施加到接合部上。
另一方面,施加在接合部的应力不均匀,几乎集中于ED的端部。因此,如果在ED处均匀地受到应力施加的假设情况下进行接合部的设计,则有可能会低估施加在该接合部的应力。其结果,在接合部的保持性能不充分的情况下,在使用中在接合部产生不良情况的可能性变高。
本发明是鉴于这种现有情况而提出的,其目的在于,提供保持性能优异的超声波接合方法和超声波接合结构。
[用于解决问题的手段]
(1)一种超声波接合方法,对一个部件与另一个部件之间的接合部进行超声波接合,其特征在于,在所述一个部件的作为所述接合部的面上设置呈环状或大致环状地突出的能量引导部,设成使所述一个部件与所述另一个部件之间的接合部通过所述能量引导部对接的状态,通过对所述接合部施加超声波振动,将所述能量引导部在整周或大致整周的范围焊接到所述另一个部件的作为所述接合部的面。
(2)根据所述(1)所述的超声波接合方法,其特征在于,在面向所述能量引导部的内侧的位置设置孔部,所述孔部贯通所述一个部件和所述另一个部件中的任意一方。
(3)根据所述(2)所述的超声波接合方法,其特征在于,将所述孔部设置于所述一个部件。
(4)根据所述(1)~(3)中的任意一项所述的超声波接合方法,其特征在于,在所述一个部件的作为所述接合部的面上设置使包含所述能量引导部的面突出的第1台阶凸部,在所述另一个部件的作为所述接合部的面上设置使与所述第1台阶凸部相对的面凹陷的台阶凹部。
(5)根据所述(4)所述的超声波接合方法,其特征在于,在所述一个部件的作为所述接合部的面上设置使包含所述第1台阶凸部的面突出的第2台阶凸部。
(6)根据所述(4)或(5)所述的超声波接合方法,其特征在于,在所述一个部件的作为所述接合部的面上设置彼此相邻的一对所述能量引导部,在一对所述能量引导部之间连续地设置所述第1台阶凸部,且所述第1台阶凸部具有在一对所述能量引导部之间收窄的形状。
(7)一种超声波接合结构,其是对一个部件与另一个部件之间的接合部进行了超声波接合而成的超声波接合结构,其特征在于,所述接合部在所述一个部件与所述另一个部件的彼此相面对的面之间沿着整周或大致整周的范围焊接有呈环状或大致环状的能量引导部。
(8)根据所述(7)所述的超声波接合结构,其特征在于,所述接合部在面向所述能量引导部的内侧的位置具有孔部,所述孔部贯通所述一个部件和所述另一个部件中的任意一方。
(9)根据所述(8)所述的超声波接合结构,其特征在于,所述孔部设置于所述一个部件。
(10)根据所述(7)~(9)中的任意一项所述的超声波接合结构,其特征在于,在所述一个部件的作为所述接合部的面上设置有使包含所述能量引导部的面突出的第1台阶凸部,在所述另一个部件的作为所述接合部的面上设置有使与所述第1台阶凸部相对的面凹陷的台阶凹部。
(11)根据所述(10)所述的超声波接合结构,其特征在于,在所述一个部件的作为所述接合部的面上设置有使包含所述第1台阶凸部的面突出的第2台阶凸部。
(12)根据所述(10)或(11)所述的超声波接合结构,其特征在于,在所述一个部件的作为所述接合部的面上设置有彼此相邻的一对所述能量引导部,设置有在一对所述能量引导部之间连续的所述第1台阶凸部,且所述第1台阶凸部具有在一对所述能量引导部之间收窄的形状。
[发明效果]
如上所述,根据本发明,能够提供保持性能优异的超声波接合方法和超声波接合结构。
附图说明
图1是用于说明本发明的一个实施方式的超声波接合方法的图,(A)是示出一个部件的俯视图,(B)是示出一个部件的剖视图。
图2是用于说明本发明的一个实施方式的超声波接合方法的图,(A)是示出另一个部件的俯视图,(B)是示出另一个部件的剖视图。
图3是用于说明本发明的一个实施方式的超声波接合方法的图,(A)是示出使一个部件和另一个部件对接前的状态的侧视图,(B)是其剖视图。
图4是用于说明本发明的一个实施方式的超声波接合方法的图,(A)是示出使一个部件和另一个部件对接后的状态的侧视图,(B)是其剖视图。
图5是示出一个部件的一个具体例的俯视图。
图6是示出图5所示的一个部件的接合部的俯视图。
图7是示出图5所示的一个部件的接合部的立体图。
标号说明
10:一个部件;10a:一个接合面;11:能量引导部(ED);12:第1台阶凸部;12a:第1台阶面;13:第2台阶凸部;13a:第2台阶面;14:孔部;20:另一个部件;20a:另一个接合面;21:台阶凹部;21a:底面;30、30A:接合部;100:一个部件。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
另外,在以下说明所使用的附图中,为了容易观察各结构要素,有时根据结构要素的不同而使尺寸的比例尺不同来示出,各结构要素的尺寸比率等不限于与实际情况相同。
(超声波接合方法)
首先,参照图1~图7对本发明的一个实施方式的超声波接合方法进行说明。
另外,图1是用于说明本实施方式的超声波接合方法的图,(A)是示出一个部件10的俯视图,(B)是示出一个部件10的剖视图。图2是用于说明本实施方式的超声波接合方法的图,(A)是示出另一个部件20的俯视图,(B)是示出另一个部件20的剖视图。图3是用于说明本实施方式的超声波接合方法的图,(A)是示出使一个部件10和另一个部件20对接前的状态的侧视图,(B)是其剖视图。图4是用于说明本实施方式的超声波接合方法的图,(A)是示出使一个部件10和另一个部件20对接后的状态的侧视图,(B)是其剖视图。图5是示出一个部件10的一个具体例的俯视图。图6是示出图5所示的一个部件10的接合部30的俯视图。图7是示出图5所示的一个部件10的接合部30的立体图。
本实施方式的超声波接合方法对图1的(A)、(B)所示的一个部件10与图2的(A)、(B)所示的另一个部件20之间的接合部30进行超声波接合。另外,关于一个部件10和另一个部件20的材质,例如能够举出热可塑性树脂,但是,只要是能够应用超声波接合的材质即可,没有特别限定。
如图1的(A)、(B)所示,一个部件10在作为接合部30的面(以下称为“一个接合面”。)10a具有:彼此相邻的一对能量引导部(以下称为“ED”。)11、使包含一对ED11的面(以下称为“第1台阶面”。)12a突出的第1台阶凸部12、以及使包含第1台阶凸部12的面(以下称为“第2台阶面”。)13a突出的第2台阶凸部13。
ED11以从第1台阶面12a呈环状或大致环状(在本实施方式中,在俯视观察时为圆形)突出的方式设置。此外,ED11具有朝向其末端变尖的形状。
此外,一个部件10具有面向ED11的内侧的孔部14。孔部14贯通一个部件10来设置。另外,关于孔部14的形状,没有特别限定。在本实施方式中,作为孔部14,例如设置有贯通ED11的中心部的圆孔。
第1台阶凸部12具有在俯视观察时为矩形的第1台阶面12a,以从第2台阶面13a突出的方式设置。第1台阶面12a以包围一对ED11的周围的方式在一对ED11之间连续地设置。
第2台阶凸部13具有在俯视观察时为矩形的第2台阶面13a,以从一个接合面10a突出的方式设置。第2台阶面13a以包围第1台阶面12a的周围的方式设置。
如图2的(A)、(B)所示,另一个部件20在作为接合部30的面(以下称为“另一个接合面”。)20a具有使与第1台阶凸部12相对的面(以下称为“底面”。)21a凹陷的台阶凹部21。
台阶凹部21具有在俯视观察时为矩形的底面21a,具有使另一个接合面20a侧与第1台阶凸部12对应地凹陷的形状。
在对一个部件10与另一个部件20之间的接合部30进行超声波接合时,如图3的(A)、(B)所示,设成使一个部件10的一个接合面10a和另一个部件20的另一个接合面20a彼此相面对的状态。
从该状态起,如图4的(A)、(B)所示,设为使一个部件10与另一个部件20之间的接合部30通过一对ED11对接的状态。
此时,成为第1台阶凸部12卡合到台阶凹部21的状态。此外,成为第2台阶面13a与另一个接合面20a抵接的状态。进而,成为一对ED11与台阶凹部21的底面21a抵接的状态。
从该状态起,一边将超声波接合机的焊头H按压到一个部件10的与一个接合面10a相反的一侧的面上,一边通过该焊头H对接合部30施加超声波振动。由此,超声波振动集中地施加于一对ED11,因此,能够将在短时间内发热到熔化温度的一对ED11在其整周的范围焊接到另一个部件20的另一个接合面20a。
在本实施方式的超声波接合方法中,将上述ED11在其整周的范围焊接到另一个部件20的另一个接合面20a时,能够通过孔部14去除位于ED11的内侧的空气。由此,能够防止空气在ED11的内侧膨胀而对接合部30施加应力。
(超声波接合结构)
接着,对使用本实施方式的超声波接合方法接合后的超声波接合结构进行说明。
本实施方式的超声波接合结构具有使用上述超声波接合方法被接合后的接合部30。在接合部30中,一个部件10和另一个部件20彼此相面对的接合面10a、20a之间经由上述呈环状(圆形)突出的ED11被焊接在一起。
由此,在本实施方式的超声波接合结构中,能够在接合部30中得到优异的保持性能。即,在使用上述呈环状(圆形)突出的ED11的接合部30中,具有优异的使从所有方向施加的应力分散的能力。
此外,在本实施方式的超声波接合结构中,通过设置上述相邻的一对ED11,能够进一步提高接合部30中的保持性能。特别地,通过使施加于接合部30的旋转扭转方向的应力变化为剪切方向的应力,能够提高该接合部30中的保持性能。
接着,对图5~图7所示的一个部件100的一个具体例进行说明。
另外,图5是示出一个部件100的结构的俯视图。图6是示出一个部件100的接合部30A的俯视图。图7是示出一个部件100的接合部30A的立体图。此外,在以下的说明中,对于与上述一个部件10等同的部位,省略说明,并且在附图中标注相同标号。
本实施方式的一个部件100是构成汽车部件的树脂产品的一部分,在其周围并排设置有多个接合部30A。
除了第1台阶凸部12的形状不同以外,多个接合部30A具有与上述接合部30基本相同的结构。即,在该接合部30A中,如图6和图7所示,在一对ED11之间,第1台阶凸部12在俯视观察时具有收窄的形状。
此外,另一个部件20的台阶凹部21设为与第2台阶凸部13对应地凹陷的形状。由此,在使一个部件100与另一个部件20之间的接合部30A对接后时,成为第2台阶凸部13卡合到台阶凹部21中的状态。
此时,通过增加台阶凹部21的底面21a与第2台阶凸部13的第2台阶面13a之间的卡合面积,能够抑制超声波接合时的接合部30A中的一个部件100与另一个部件20之间的位置偏移。另一方面,能够减小ED11的周围的第1台阶面12a的面积。
另外,本发明并不是必须限定于上述实施方式,能够在不脱离本发明主旨的范围内施加各种变更。
例如,在上述实施方式中,成为在一个部件10、100设置有孔部14的结构,但是,还能够设为在面向ED11的内侧的位置设置有贯通另一个部件20的孔部的结构。
由此,将上述ED11在其整周的范围焊接到另一个部件20的另一个接合面20a时,能够通过另一个部件20侧的孔部去除位于ED11的内侧的空气。由此,能够防止空气在ED11的内侧膨胀而对接合部30、30A施加应力。
此外,关于上述ED11,不限于上述圆形,例如在设为以呈椭圆形或长圆形等环状的方式突出的形状的情况下,也能够在保持部30、30A中得到优异的保持性能。
此外,作为大致环状,ED11也可以是切掉上述呈环状地突出的一部分而成的形状、降低呈环状地突出的一部分的高度而成的形状等。
在接合部30、30A中,在通过这种呈大致环状地突出的ED11使一个部件10和另一个部件20的彼此相面对的接合面10a、20a之间在ED11的整周的范围被焊接在一起的情况下,与使用上述呈环状地突出的ED11的情况同样,能够在接合部30、30A中得到优异的保持性能。
另一方面,在使用呈大致环状地突出的ED11的情况下,焊接后的ED11的一部分有时会脱开。该情况下,只要ED11的整周的90%以上是闭合的状态即可。此外,只要焊接后的ED11中的脱开部分的宽度为1mm以下即可。
由此,在一个部件10和另一个部件20的彼此相面对的接合面10a、20a之间在大致整周的范围被焊接的情况下,也能够在保持部30、30A中得到优异的保持性能。
Claims (12)
1.一种超声波接合方法,对一个部件与另一个部件之间的接合部进行超声波接合,其特征在于,
在所述一个部件的作为所述接合部的面上设置呈环状或大致环状地突出的能量引导部,
设成使所述一个部件与所述另一个部件之间的接合部通过所述能量引导部对接的状态,通过对所述接合部施加超声波振动,将所述能量引导部在整周或大致整周的范围焊接到所述另一个部件的作为所述接合部的面。
2.根据权利要求1所述的超声波接合方法,其特征在于,
在面向所述能量引导部的内侧的位置设置孔部,所述孔部贯通所述一个部件和所述另一个部件中的任意一方。
3.根据权利要求2所述的超声波接合方法,其特征在于,
将所述孔部设置于所述一个部件。
4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的超声波接合方法,其特征在于,
在所述一个部件的作为所述接合部的面上设置使包含所述能量引导部的面突出的第1台阶凸部,
在所述另一个部件的作为所述接合部的面上设置使与所述第1台阶凸部相对的面凹陷的台阶凹部。
5.根据权利要求4所述的超声波接合方法,其特征在于,
在所述一个部件的作为所述接合部的面上设置使包含所述第1台阶凸部的面突出的第2台阶凸部。
6.根据权利要求4或5所述的超声波接合方法,其特征在于,
在所述一个部件的作为所述接合部的面上设置彼此相邻的一对所述能量引导部,
在一对所述能量引导部之间连续地设置所述第1台阶凸部,且所述第1台阶凸部具有在一对所述能量引导部之间收窄的形状。
7.一种超声波接合结构,其是对一个部件与另一个部件之间的接合部进行了超声波接合而成的超声波接合结构,其特征在于,
所述接合部在所述一个部件与所述另一个部件的彼此相面对的面之间沿着整周或大致整周的范围焊接有呈环状或大致环状的能量引导部。
8.根据权利要求7所述的超声波接合结构,其特征在于,
所述接合部在面向所述能量引导部的内侧的位置具有孔部,所述孔部贯通所述一个部件和所述另一个部件中的任意一方。
9.根据权利要求8所述的超声波接合结构,其特征在于,
所述孔部设置于所述一个部件。
10.根据权利要求7~9中的任意一项所述的超声波接合结构,其特征在于,
在所述一个部件的作为所述接合部的面上设置有使包含所述能量引导部的面突出的第1台阶凸部,
在所述另一个部件的作为所述接合部的面上设置有使与所述第1台阶凸部相对的面凹陷的台阶凹部。
11.根据权利要求10所述的超声波接合结构,其特征在于,
在所述一个部件的作为所述接合部的面上设置有使包含所述第1台阶凸部的面突出的第2台阶凸部。
12.根据权利要求10或11所述的超声波接合结构,其特征在于,
在所述一个部件的作为所述接合部的面上设置有彼此相邻的一对所述能量引导部,
设置有在一对所述能量引导部之间连续的所述第1台阶凸部,且所述第1台阶凸部具有在一对所述能量引导部之间收窄的形状。
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