JP2018094602A - Method and device for managing service life of ultrasonic joining tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波接合工具の交換時期を判断するのに用いられる寿命管理方法及び寿命管理装置に関するものである。 The present invention relates to a life management method and a life management device used to determine the replacement time of an ultrasonic welding tool.
従来、超音波接合工具の寿命管理方法としては、超音波接合工具判定装置及びその方法の名称で、特許文献1に記載されているものがある。特許文献1に記載の判定方法は、超音波接合工具であるアンビル及びホーンのローレット面をカメラにより撮像する。ローレット面は、ワークとの接触面であって、多数の突起を配列した表面形態を成している。そして、上記判定方法は、撮像した画像からローレット面の突起先端の幅を求め、突起先端の幅から、予め求めてある判別関数により超音波接合工具の交換時期を判定する。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for managing the life of an ultrasonic welding tool, there is one described in
ところが、上記したような従来の判定方法にあっては、超音波接合工具がローレット面を有する場合に限られるうえに、ローレット面の摩耗や凝着の進行とともに光沢が変化して、カメラの画像から突起先端の幅を検出することが難しくなる場合があった。そこで、カメラを用いない新たな寿命管理方法を検討する必要性があった。 However, the conventional determination method as described above is limited to the case where the ultrasonic welding tool has a knurled surface, and the gloss changes with the progress of wear and adhesion of the knurled surface. In some cases, it is difficult to detect the width of the tip of the protrusion. Therefore, there is a need to study a new life management method that does not use a camera.
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたものであって、超音波接合工具の表面形態に左右されることなく、カメラ等を用いずに工具寿命を把握して、適切な工具交換の時期を判断することができる超音波接合工具の寿命管理方法及び寿命管理装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional situation, and is not affected by the surface form of the ultrasonic welding tool, and grasps the tool life without using a camera or the like, and performs appropriate tool replacement. It is an object of the present invention to provide a life management method and a life management device for an ultrasonic welding tool that can determine the timing of the above.
本発明に係わる超音波接合工具の寿命管理方法は、アンビルとホーンとで複数の被接合部材を挟むとともにホーンに超音波振動を付与することにより、被接合部材同士を接合するに際に用いる方法である。この寿命管理方法は、アンビルに対してホーンを進退させる進退駆動機構と、進退駆動機構により進退させたホーンの位置を検出するための位置検出機構とを用いる。そして、寿命管理方法は、被接合部材同士の接合を行う度に、原位置から接合完了位置に至るホーンの全変位量と、接合時におけるホーンの変位である沈み込み量との差に基づいて、ホーンの発振開始位置を算出し、アンビルの使用開始以降におけるホーンの発振開始位置の変化量に基づいて、アンビルの工具寿命を推定することを特徴としている。 The life management method of the ultrasonic joining tool according to the present invention is a method used when joining members to be joined by sandwiching a plurality of members to be joined between an anvil and a horn and applying ultrasonic vibration to the horn. It is. This life management method uses an advancing / retreating drive mechanism for moving the horn forward / backward with respect to the anvil and a position detection mechanism for detecting the position of the horn advanced / retreated by the advancing / retreating drive mechanism. The life management method is based on the difference between the total displacement amount of the horn from the original position to the joining completion position and the subtraction amount that is the displacement of the horn at the time of joining each time the members to be joined are joined. The horn oscillation start position is calculated, and the tool life of the anvil is estimated based on the amount of change in the horn oscillation start position after the start of use of the anvil.
本発明に係わる超音波接合工具の寿命管理装置は、超音波接合に用いるアンビルの工具寿命を管理する装置である。この寿命管理装置は、アンビルに対してホーンを進退させる進退駆動機構と、進退駆動機構により進退させたホーンの位置を検出するための位置検出機構と、位置検出機構の検出信号を入力して演算する管理制御部とを備えている。そして、寿命管理装置は、前記管理制御部が、原位置から接合完了位置に至るホーンの全変位量と、接合時におけるホーンの変位である沈み込み量との差に基づいて、ホーンの発振開始位置を算出する機能と、アンビルの使用開始以降におけるホーンの発振開始位置の変化量に基づいて、アンビルの工具寿命を推定する機能と、アンビルの使用開始以降におけるホーンの発振開始位置の変化量に基づいて、現在時におけるアンビルの工具寿命を判定する機能とを備えていることを特徴としている。 The ultrasonic welding tool life management device according to the present invention is a device for managing the tool life of an anvil used for ultrasonic welding. This life management device is operated by inputting an advance / retreat drive mechanism for moving the horn forward and backward with respect to the anvil, a position detection mechanism for detecting the position of the horn advanced / retracted by the advance / retreat drive mechanism, and a detection signal of the position detection mechanism. A management control unit. In the life management device, the management control unit starts oscillating the horn based on the difference between the total displacement amount of the horn from the original position to the joining completion position and the sinking amount that is the displacement of the horn at the time of joining. The function to calculate the position, the function to estimate the tool life of the anvil based on the change amount of the horn oscillation start position after the start of use of the anvil, and the change amount of the horn oscillation start position after the start of use of the anvil And a function of determining the tool life of the anvil at the present time.
本発明に係わる超音波接合工具の寿命管理方法及び寿命管理装置は、上記構成を採用したことにより、超音波接合工具の表面形態に左右されることなく、カメラ等を用いずに工具寿命を推定して、適切な工具交換の時期を判断することができる。 The life management method and life management device for an ultrasonic welding tool according to the present invention adopts the above-described configuration, so that the tool life is estimated without using a camera or the like without being influenced by the surface form of the ultrasonic welding tool. Thus, it is possible to determine an appropriate tool change time.
〈第1実施形態〉
図1に示す超音波接合装置は、装置本体1に、ホーン2を備えたヘッド3を昇降可能に備えると共に、ホーン2の下側に、アンビル4を備えている。また、超音波接合装置は、アンビル4に対してホーン2を進退させる進退駆動機構5と、進退駆動機構5により進退させたホーン2の位置を検出するための位置検出機構とを備えている。この実施形態では、ホーン2の下降及び上昇が、アンビル4に対する前進及び後退の方向である。
<First Embodiment>
The ultrasonic bonding apparatus shown in FIG. 1 includes a head 3 having a
進退駆動機構5は、装置本体1に収容されており、図示を省略したが、駆動源であるアクチュエータ類や、昇降用の案内機構などを含むものである。また、この実施形態の位置検出機構は、ヘッド3の位置を検出するリニアエンコーダ6であり、ヘッド3の位置を検出することで、実質的にホーン2の位置を検出し得る。
The advancing / retreating
ホーン2は、その下端部に、ワークWに接触する加工面2Aを有する。ヘッド3は、一端部にホーン2を備えると共に、他端部には、ホーン2に水平方向の超音波振動を付与するためのトランスデューサ7を備えている。アンビル4は、その上端部に、ワークWに接触する加工面4Aを有しており、固定治具8により装置本体1に着脱可能に固定してある。
The
ワークWは、例えば金属製の複数の被接合部材Wa,Wbであり、これらを重ねた状態にして接合される。なお、図示例のワークWは、2枚の被接合部材Wa,Wbから成るものであるが、それ以上の枚数であっても良いことは勿論である。このワークWは、図示しない搬送手段によりアンビル4上に搬入される。
The workpiece W is, for example, a plurality of metal members to be joined Wa and Wb, which are joined in a state in which they are stacked. In addition, although the workpiece W in the illustrated example is composed of two members to be joined Wa and Wb, it is needless to say that the number of workpieces may be larger than that. This workpiece W is carried onto the
さらに、超音波接合装置は、リニアエンコーダ(位置検出機構)6の検出信号を入力して演算する管理制御部10と、管理制御部10による推定及び判定の結果を表示する表示部11を備えている。管理制御部10は、コンピュータであって、リニアエンコーダ6の検出信号を入力する他、進退駆動機構5及びトランスデューサ7に駆動信号を出力する。表示部11は、例えばモニターであり、管理制御部10による演算結果を工具寿命や交換時期として表示する。
Furthermore, the ultrasonic bonding apparatus includes a
上記の管理制御部10は、コンピュータソフトとして、以下の機能01〜03がプログラムされている。また、接合時におけるホーン2の位置や変位量を図2に示す。
機能01:原位置P1から接合完了位置P2に至るホーン2の全変位量ABSと、接合時におけるホーン2の変位である沈み込み量TCとの差に基づいて、ホーン2の発振開始位置P3を算出する。
機能02:アンビル4の使用開始以降におけるホーン2の発振開始位置P3の変化量に基づいて、アンビル4の工具寿命を推定する。
機能03:アンビル4の使用開始以降におけるホーン2の発振開始位置P3の変化量に基づいて、現在時におけるアンビル4の工具寿命を判定する。
The
Function 01: Based on the difference between the total displacement amount ABS of the
Function 02: Estimates the tool life of the
Function 03: The tool life of the
さらに、上記の管理制御部10は、同じくコンピュータソフトとして、後述する第2及び第3の実施形態に用いる機能04〜07がプログラムされている。
機能04:アンビル4に接触した際のホーン2の前進位置P4を検出する。
機能05:進退駆動機構5により前進するホーン2の移動速度を算出する。
機能06:ホーン2の移動速度の変化に基づいて被接合部材(ワークW)に接触した際のホーン2の前進位置P5を検出する。
機能07:ホーン2の夫々の前進位置P4,P5に基づいてアンビル4の摩耗量を判定する。
Further, the
Function 04: Detects the forward position P4 of the
Function 05: Calculates the moving speed of the
Function 06: Detects the forward position P5 of the
Function 07: The wear amount of the
この実施形態においては、超音波接合装置の寿命管理装置は、上記した進退駆動機構5と、リニアエンコーダ(位置検出機構)6と、機能01〜07を有する管理制御部10と、表示部11とで構成されている。なお、超音波接合装置は、ワークWに対するホーン2の加圧力を検出する圧力検出器を備えた構成としても良い。
In this embodiment, the life management device of the ultrasonic bonding apparatus includes the advancing /
上記構成を備えた超音波接合装置は、アンビル4上に、複数の被接合部材Wa,Wbから成るワークWを搬入した後、進退駆動機構5によりヘッド3とともにホーン2を下降(前進)させ、アンビル4とホーン2とでワークWを挟むと共に、ホーン2による加圧力が所定の値に達した時点で、トランスデューサ7によりホーン2に水平方向の超音波振動を付与する。これにより、ワークWは、被接合部材Wa,Wb同士が接触界面にて摩擦され、原子拡散により材料の融点以下の低い温度で被接合部材Wa,Wb同士が一体化する。
In the ultrasonic bonding apparatus having the above-described configuration, the work W composed of a plurality of members to be bonded Wa and Wb is loaded onto the
ここで、超音波接合装置は、ワークWの接合作業を繰り返し行うと、接合工具であるホーン2及びアンビル4の加工面2A,4Bに摩耗が生じ、とくに、アンビル4の加工面4Aの摩耗が顕著である。このため、超音波接合装置は、アンビル4の交換時期を適切に見極める必要があり、以下に述べる寿命管理方法により工具寿命を管理する。
Here, when the work of joining the workpieces W is repeated, the ultrasonic joining apparatus wears on the
すなわち、超音波接合工具の寿命管理方法は、基本的構成として、被接合部材Wa,Wb同士の接合を行う度に、原位置P1から接合完了位置P2に至るホーン2の全変位量ABSと、接合時におけるホーン2の変位である沈み込み量TCとの差に基づいて、ホーン2の発振開始位置P3を算出する。そして、寿命管理方法は、アンビル4の使用開始以降におけるホーン2の発振開始位置P3の変化量に基づいて、アンビル4の工具寿命を推定する。また、寿命管理方法は、上記発振開始位置P3の変化量に基づいて、現在時におけるアンビル4の工具寿命を判定する。
That is, the life management method of the ultrasonic welding tool has, as a basic configuration, the total displacement amount ABS of the
次に、図3に示すフローチャートを用いて、上記寿命管理方法を説明する。
図3のステップS1においてワークWの超音波接合を実施する。超音波接合は、一般的な制御方式として、超音波振動の発振時間、発振時の出力、発振時又は接合開始からのヘッド3の変位、及び発振時のエネルギのいずれかが設定値に到達するまで行われる。
Next, the lifetime management method will be described using the flowchart shown in FIG.
In step S1 of FIG. 3, ultrasonic bonding of the workpiece W is performed. In the ultrasonic bonding, as a general control method, any one of the oscillation time of ultrasonic vibration, the output at the time of oscillation, the displacement of the head 3 at the time of oscillation or the start of bonding, and the energy at the time of oscillation reaches a set value. Is done.
この際、超音波接合では、ワークWの厚みや進退駆動機構5の機械的動作に不可避的なばらつき(誤差)があるので、ホーン2の発振開始位置P3が変動する。これに対して、アンビル4の工具寿命を正確に判断するには、上記の不可避的なばらつきを排除するために、少なくとも接合回数が数打点〜数百打点の範囲で発振開始位置P3の移動平均を把握する必要がある。
At this time, in ultrasonic bonding, there is an unavoidable variation (error) in the thickness of the workpiece W and the mechanical operation of the advance /
そこで、寿命管理方法では、ワークWの接合を行う度に、ステップS2において接合時におけるホーン2の変位である沈み込み量TCを計測する。沈み込み量TCは、先述した超音波接合の制御方式で用いる発振時間等々の設定値やリニアエンコーダ6の検出値を利用して算出することができる。ただし、沈み込み量TCには、上記の不可避的なばらつきも含まれる。
Therefore, in the life management method, every time the workpieces W are joined, the subtraction amount TC that is the displacement of the
次に、寿命管理方法では、ステップS3において、リニアエンコーダ6により、原位置P1から接合完了位置P2に至るホーン2の全変位量ABSを計測し、ステップS4において、ホーン2の全変位量ABSと沈み込み量TCとの差(ABS−TC)から発振開始位置P3を算出する。
Next, in the life management method, in step S3, the total displacement amount ABS of the
ここで、超音波接合では、アンビル4の摩耗が進行する(加工面4Aが下がる)と、ホーン2の原位置P1が一定であるから、ホーン2の接合完了位置P2が下がって全変位量ABSも増大する。これにより、超音波接合では、図4に示すように、打点数の増加に伴って、ホーン2の発振開始位置P3の変化量も増大する。
Here, in the ultrasonic joining, when the wear of the
そこで、寿命管理方法では、ステップS5において、アンビル4の使用開始以降における発振開始位置P3の変化量が規定値以内であるかを判定する。ステップS5で既定値以内ではないと判定した場合(No)には、アンビル4の加工面4Aの著しい摩耗や欠損の発生が原因であるから、ステップS10に移行して表示部11に工具交換を表示する。
Therefore, in the life management method, in step S5, it is determined whether the change amount of the oscillation start position P3 after the start of use of the
また、ステップS5で規定値以内であると判定した場合(Yes)には、ステップS6に移行して、発振開始位置P3の打点数による変化の近似式を求めた後、ステップS7において近似式により発振開始位置P3が既定値に到達するまでの打点数を算出する。 On the other hand, if it is determined in step S5 that the value is within the specified value (Yes), the process proceeds to step S6 to obtain an approximate expression of the change of the oscillation start position P3 depending on the number of hit points, and then in step S7, the approximate expression is obtained. The number of hit points until the oscillation start position P3 reaches a predetermined value is calculated.
ステップS6における近似式は、図4に示す打点数と発振開始位置P3の変化量との関係から求めることができる。つまり、図4中に白線で示すように、発振開始位置P3の移動平均は、打点数の増加に伴って増大することが予め判っている。したがって、少なくともアンビル4の使用開始から数打点〜数百打点の範囲で発振開始位置P3の移動平均を把握すれば、発振開始位置P3が将来的に既定値に到達するまでの打点数を算出し得る。ステップS7における既定値は、図4中に点線で例示する値であり、アンビル4の工具交換を必要とする値であると同時に、工具交換を必要とする打点数も示している。
The approximate expression in step S6 can be obtained from the relationship between the number of hit points and the amount of change in the oscillation start position P3 shown in FIG. That is, as indicated by a white line in FIG. 4, it is known in advance that the moving average of the oscillation start position P3 increases as the number of hit points increases. Therefore, if the moving average of the oscillation start position P3 is grasped at least within a range of several to several hundreds of points from the start of use of the
その後、寿命管理方法は、ステップS8において発振開始位置P3の既定値に到達するまでの打点数は規定の打点数以内であるかを判定する。ステップS8で規定の打点数以内であると判定した場合(Yes)には、アンビル4の継続使用が可能(摩耗が少ない)であるから、ステップS1に移行して新たな接合作業を行う。
Thereafter, the life management method determines whether or not the number of hitting points until reaching the predetermined value of the oscillation start position P3 in step S8 is within the specified number of hitting points. If it is determined in step S8 that the number of hit points is within the prescribed number of hits (Yes), the
また、ステップS8で規定の打点数以内ではないと判定した場合(No)には、アンビル4の工具寿命が近いことを示すので、ステップS9に移行して表示部11や別の警報機器により工具交換アラームを出力し、最終的に、ステップS10において表示部11に工具交換を表示する。
If it is determined in step S8 that the number of hit points is not within the specified number of hits (No), it indicates that the tool life of the
すなわち、上記の寿命管理方法では、ステップS5において、現時点でのアンビル4の工具寿命を判定し、また、ステップS8において、将来的なアンビル4の工具寿命を推定する。また、上記の寿命管理方法及び寿命管理装置は、進退駆動機構5、リニアエンコーダ6及び管理制御部(機能01〜03)7を用いるので、アンビル4の加工面4Aがローレット面であっても良いし、それ以外の表面形態であっても工具寿命を推定及び判定し得るものである。
That is, in the above life management method, the current tool life of the
このようにして、寿命管理方法及び寿命管理装置は、アンビル4の使用開始以降におけるホーン2の発振開始位置P3の変化量に基づいて、アンビル4の工具寿命を推定することから、アンビル4の加工面4Aの表面形態に左右されることなく、カメラを用いずに工具寿命を把握して、適切な工具交換の時期を判断することができる。また、上記の寿命管理方法及び寿命管理装置は、一般的な超音波接合のいずれの制御方式によっても適切な工具交換の時期を判断し得る。
In this way, the life management method and the life management device estimate the tool life of the
さらに、上記の寿命管理方法及び寿命管理装置は、アンビル4の使用開始以降におけるホーン2の発振開始位置P3の変化量に基づいて、アンビル4の工具寿命を判定することから、アンビル4の表面形態に左右されず且つカメラを用いずに、適切な工具交換の時期を判断することができる。また、アンビル4の加工面4Aに欠損等の不具合が生じた場合には、発振開始位置P3が急激に変化するので、その不具合を速やかに検出することができる。しかも、寿命管理装置は、表示部11を採用したことにより、作業者が接合工具の寿命や交換時期を容易に把握することができる。
Further, since the life management method and the life management device described above determine the tool life of the
さらに、上記の寿命管理方法及び寿命管理装置は、例えば、被接合部材として金属製のシートを多数積層したワークWの接合にも好適である。このようなワークWでは、ワークWの全体の厚さにもばらつきが生じやすく、接合時のホーン2の沈み込み量TCも大きくなる。これに対して、上記の寿命管理方法及び寿命管理装置は、ワークWの厚さのばらつき等を排除するので、積層型のワークWを接合する場合においても、工具寿命を良好に推定及び判定することができる。
Furthermore, the above-mentioned life management method and life management apparatus are also suitable for joining workpieces W in which a number of metal sheets are stacked as members to be joined, for example. In such a workpiece W, the entire thickness of the workpiece W is likely to vary, and the sinking amount TC of the
〈第2実施形態〉
図5は、本発明に係わる超音波接合工具の寿命管理方法の第2実施形態を説明するフローチャートである。超音波接合装置は、図1に示すものを適用することができ、ホーン2の位置や変位量は図2に示すとおりである。
Second Embodiment
FIG. 5 is a flowchart for explaining a second embodiment of the method for managing the life of the ultrasonic welding tool according to the present invention. The ultrasonic bonding apparatus shown in FIG. 1 can be applied, and the position and displacement of the
この実施形態の寿命管理方法は、超音波振動を付与しない状態で前進(下降)するホーン2をアンビル4に接触させて、その際のホーン2の前進位置P4を検出し、ホーン2の前進位置P4に基づいて、アンビル4の加工面4Aの摩耗量を判定する。よって、この寿命管理方法は、例えば、アンビル4の使用開始時に行うと共に、所定の打点数毎に定期的に行うことが望ましい。
In the life management method of this embodiment, the
この実施形態の寿命管理装置は、第1実施形態で説明した進退駆動機構5、リニアエンコーダ(位置検出機構)6、及び管理制御部10により構成してある。また、管理制御部10は、アンビル4に接触した際のホーン2の前進位置P4を検出する機能(04)と、ホーン2の前進位置P4に基づいてアンビル4の摩耗量を判定する機能(07)とを備えている。
The life management device of this embodiment is configured by the advance /
すなわち、寿命管理方法は、ステップS11において処理を開始すると、ステップS12において、進退駆動機構5により、超音波振動を付与しない状態でホーン2を前進(下降)させ、ステップS13においてホーン2をアンビル4に接触させる。そして、ステップS14において、リニアエンコーダ(位置検出機構)6により、ホーン2の前進位置P4を検出し、ステップS15においてアンビル4の摩耗量を算出する。
That is, in the life management method, when processing is started in step S11, the
つまり、上記の寿命管理方法では、アンビル4に接触したホーン2の前進位置P4は、アンビル4の加工面4Aの高さを示す。したがって、アンビル4の使用開始時に、ホーン2の初期の前進位置P4を検出しておき、使用開始以降の適当な時期に、同様に前進位置P4を検出すれば良い。その際、アンビル4の加工面4Aの摩耗が進行、すなわち加工面4Aの高さが減少していれば、その分、ホーン2の前進位置P4が下がり、ホーン2の原位置P1から前進位置P4までの距離が増大する。これにより、ホーン2の前進位置P4の初期値と使用後の検出値との差からアンビル4の摩耗量を算出し得る。
That is, in the above life management method, the forward position P4 of the
そして、上記の寿命管理方法では、ステップS16において、アンビル4の摩耗量が規定値以内であるかを判定し、規定値以内である場合(Yes)には、アンビル4の継続使用が可能であるとして、ステップS17において処理を終了する。また、ステップS16で規定値以内ではない場合(No)には、アンビル4の加工面4Aが著しく摩耗若しくは欠損しているとして、ステップS17において表示部11に工具交換を表示する。
In the life management method described above, in step S16, it is determined whether the amount of wear of the
このように、上記の寿命管理方法及び寿命管理装置によれば、ホーン2の沈み込み量TCのばらつき等の影響を受けずに、アンビル4の加工面4Aの摩耗状態を直接的に検出することができる。また、上記の寿命管理方法は、所定の打点数毎に定期的に行い、そのデータを蓄積しておけば、第1実施形態で説明した工具寿命の推定及び判定のさらなる高精度化に貢献することができる。
As described above, according to the life management method and the life management apparatus, the wear state of the processed
〈第3実施形態〉
図6は、本発明に係わる超音波接合工具の寿命管理方法の第3実施形態を説明するフローチャートである。超音波接合装置は、図1に示すものを適用することができ、ホーン2の位置や変位量は図2に示すとおりである。
<Third Embodiment>
FIG. 6 is a flowchart for explaining a third embodiment of the method for managing the life of the ultrasonic welding tool according to the present invention. The ultrasonic bonding apparatus shown in FIG. 1 can be applied, and the position and displacement of the
この実施形態の寿命管理方法は、進退駆動機構5により前進するホーン2の移動速度を算出し、ホーン2の移動速度の変化に基づいて、被接合部材(ワークW)に接触した際のホーン2の前進位置P5を検出し、ホーン2の前進位置P5に基づいて、アンビル4の摩耗量を判定する。
In the life management method of this embodiment, the moving speed of the
また、この実施形態の寿命管理装置は、第1実施形態で説明した進退駆動機構5、リニアエンコーダ(位置検出機構)6、及び管理制御部10により構成してある。管理制御部10は、進退駆動機構5により前進するホーン2の移動速度を算出する機能(05)と、ホーン2の移動速度の変化に基づいて被接合部材(ワークW)に接触した際のホーン2の前進位置P5を検出する機能(06)と、ホーン2の前進位置P5に基づいてアンビル4の摩耗量を判定する機能(07)とを備えている。
In addition, the life management apparatus of this embodiment is configured by the advance /
なお、この実施形態における機能07は、第2実施形態ではアンビル4と接触したホーン2の前進位置P4を判定基準としていたのに対して、ワークWと接触したホーン2の前進位置P5を判定基準としている。つまり、ワークWの有無が異なるだけで、ホーン2の前進位置(P4,P5)を検出すること自体は実質的に同じである。
Note that the function 07 in this embodiment is based on the forward position P4 of the
すなわち、寿命管理方法は、ステップS21において接合動作を開始すると、ステップS22において、リニアエンコーダ6の検出値と時間とにより、ホーン2の移動速度を算出し、ステップS23において、リニアエンコーダ6により、ワーク(被接合部材)Wに接触した際のホーン2の前進位置P5を検出する。
That is, in the life management method, when the joining operation is started in step S21, the moving speed of the
ここで、図7は、ホーン2の変位(移動量)とホーン2の下降速度(移動速度・前進速度)との関係を示すグラフである。同図から明らかなように、ホーン2の移動速度は、ホーン2の下降(前進)とともに上昇してほぼ一定となり、ワークWに接触すると急激に低下する。このようなホーン2の移動速度の変化から、ワークWへの接触位置P5を検出することができる。
Here, FIG. 7 is a graph showing the relationship between the displacement (movement amount) of the
その後、寿命管理方法は、ステップS24においてアンビル4の摩耗量を算出する。つまり、上記の寿命管理方法では、ワークWに接触したホーン2の前進位置P5は、ワークWの高さを示し、この際、ワークWの厚さは予め判っているので、アンビル4の加工面4Aの高さを検出することができる。したがって、アンビル4の加工面4Aの摩耗が進行していれば、ワークWに接触したホーン2の前進位置P5も下がるので、ホーン2の原位置P1、ワークWに接触した前進位置P5及びワークWの厚さに基づいて、アンビル4の摩耗量を算出し得る。
Thereafter, the life management method calculates the wear amount of the
そして、寿命管理方法は、ステップS25においてアンビル4の摩耗量が既定値以内であるかを判定し、規定値以内である場合(Yes)には、アンビル4の継続使用が可能であるとしてステップS26で処理を終了する。また、ステップS25で規定値以内ではない場合(No)には、アンビル4の加工面4Aが著しく摩耗若しくは欠損しているとして、ステップS27において表示部11に工具交換を表示する。
Then, the life management method determines whether the amount of wear of the
上記の寿命管理方法及び寿命管理装置によれば、ホーン2の沈み込み量TCのばらつき等の影響を受けずに、アンビル4の加工面4Aの摩耗状況を検出して、工具交換の時期を適切に判断することができる。よって、厚さにばらつきが生じやすい積層型のワークWの接合における寿命管理にも好適である。
According to the above-mentioned life management method and life management device, the wear status of the processed
また、上記の寿命管理方法は、例えば、図3に示す第1実施形態の処理工程において、ステップS2の沈み込み量TCを計測する際に、前進位置P5を接合開始の位置として用いることが可能である。これにより、例えば、ワークWに対するホーン2の加圧力を検出するセンサ類を用いずに、工具寿命の推定及び判定を行うことができる。
Further, in the above-described life management method, for example, in the processing step of the first embodiment shown in FIG. 3, the advance position P5 can be used as the joining start position when measuring the sinking amount TC in step S2. It is. Thereby, for example, the tool life can be estimated and determined without using sensors for detecting the pressure applied by the
本発明に係わる超音波接合工具の寿命管理方法及び寿命管理装置は、その構成が上記各実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成を適宜変更することが可能である。 The life management method and life management device of the ultrasonic welding tool according to the present invention are not limited to the above embodiments, and the configuration can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention. Is possible.
また、上記の寿命管理方法は、理論的には、超音波接合工具であるホーン2の寿命を推定及び判定することも可能である。ただし、超音波接合では、先述したようにホーンよりもアンビルの摩耗が顕著であるうえに、ワークの搬入等の都合上、アンビルを固定してホーンを昇降させる方が望ましいので、超音波接合工具であるアンビルの寿命管理において優れた効果を発揮する。
The above-mentioned life management method can also theoretically estimate and determine the life of the
W ワーク
Wa,Wb 被接合部材
2 ホーン
4 アンビル
5 進退駆動機構
6 リニアエンコーダ(位置検出機構)
10 管理制御部
11 表示部
W Work Wa, Wb Joined
10 Management Control Unit 11 Display Unit
Claims (7)
アンビルに対してホーンを進退させる進退駆動機構と、進退駆動機構により進退させたホーンの位置を検出するための位置検出機構とを用い、
被接合部材同士の接合を行う度に、原位置から接合完了位置に至るホーンの全変位量と、接合時におけるホーンの変位である沈み込み量との差に基づいて、ホーンの発振開始位置を算出し、
アンビルの使用開始以降におけるホーンの発振開始位置の変化量に基づいて、アンビルの工具寿命を推定することを特徴とする超音波接合工具の寿命管理方法。 When sandwiching a plurality of members to be joined between the anvil and the horn and applying ultrasonic vibration to the horn, the members to be joined are joined,
Using an advancing / retreating drive mechanism for moving the horn forward and backward with respect to the anvil, and a position detection mechanism for detecting the position of the horn advanced / retracted by the advancing / retreating drive mechanism,
Each time the members to be joined are joined, the oscillation start position of the horn is determined based on the difference between the total displacement amount of the horn from the original position to the joining completion position and the sinking amount that is the displacement of the horn at the time of joining. Calculate
A life management method for an ultrasonic welding tool characterized by estimating a tool life of an anvil based on a change amount of a horn oscillation start position after the start of use of an anvil.
ホーンの前進位置に基づいて、アンビルの摩耗量を判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波接合工具の寿命管理方法。 The horn that moves forward without applying ultrasonic vibrations is brought into contact with the anvil, and the forward position of the horn at that time is detected.
The life management method for an ultrasonic welding tool according to claim 1 or 2, wherein the wear amount of the anvil is determined based on the advance position of the horn.
ホーンの移動速度の変化に基づいて、被接合部材に接触した際のホーンの前進位置を検出し、
ホーンの前進位置に基づいて、アンビルの摩耗量を判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の超音波接合工具の寿命管理方法。 Calculate the moving speed of the horn moving forward by the advance / retreat drive mechanism,
Based on the change in the moving speed of the horn, the forward position of the horn when it comes into contact with the member to be joined is detected,
The life management method for an ultrasonic welding tool according to claim 1 or 2, wherein the wear amount of the anvil is determined based on the advance position of the horn.
アンビルに対してホーンを進退させる進退駆動機構と、
進退駆動機構により進退させたホーンの位置を検出するための位置検出機構と、
位置検出機構の検出信号を入力して演算する管理制御部とを備え、
前記管理制御部が、原位置から接合完了位置に至るホーンの全変位量と、接合時におけるホーンの変位である沈み込み量との差に基づいて、ホーンの発振開始位置を算出する機能と、
アンビルの使用開始以降におけるホーンの発振開始位置の変化量に基づいて、アンビルの工具寿命を推定する機能と、
アンビルの使用開始以降におけるホーンの発振開始位置の変化量に基づいて、現在時におけるアンビルの工具寿命を判定する機能とを備えていることを特徴とする超音波接合工具の寿命管理装置。 A device for managing the tool life of an anvil used for ultrasonic bonding,
An advancing / retracting drive mechanism for advancing and retracting the horn relative to the anvil;
A position detection mechanism for detecting the position of the horn advanced / retracted by the advance / retreat drive mechanism;
A management control unit that inputs and calculates a detection signal of the position detection mechanism,
The management control unit calculates the horn oscillation start position based on the difference between the total displacement amount of the horn from the original position to the bonding completion position and the subtraction amount that is the displacement of the horn at the time of bonding;
A function for estimating the tool life of the anvil based on the amount of change in the oscillation start position of the horn after the start of use of the anvil;
A life management device for an ultrasonic welding tool, comprising: a function for determining a tool life of an anvil at a current time based on a change amount of an oscillation start position of a horn after the start of use of an anvil.
進退駆動機構により前進するホーンの移動速度を算出する機能と、
ホーンの移動速度の変化に基づいて被接合部材に接触した際のホーンの前進位置を検出する機能と、
ホーンの夫々の前進位置に基づいてアンビルの摩耗量を判定する機能とを備えていることを特徴とする請求項5に記載の超音波接合工具の寿命管理装置。 The management control unit detects the advance position of the horn when it contacts the anvil;
A function for calculating the moving speed of the horn moving forward by the advance / retreat drive mechanism;
A function of detecting the forward position of the horn when contacting the member to be joined based on a change in the moving speed of the horn;
6. The life management device for an ultrasonic welding tool according to claim 5, further comprising a function of determining an amount of wear on the anvil based on each forward position of the horn.
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