JP2020512939A - 超音波溶接システムおよびその使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この出願は、2017年4月4日に出願された米国仮出願第62/481,408号の利益を主張するものであり、その全文の内容がここで参照することにより本明細書に組み込まれる。
本発明のさらに別の例示的な実施形態によれば、超音波溶接システムが提供される。超音波溶接システムは、ワークピースを支持するための支持構造を含む。超音波溶接システムは、ソノトロードを有する超音波コンバーターを含む溶接ヘッドアセンブリも含む。溶接ヘッドアセンブリは、複数の実質的に水平な軸に沿って移動可能である。超音波溶接システムに提供されるワークピースは、コンタクト要素およびベース構造を含み、ソノトロードは、前記コンタクト要素の少なくとも1つの導電性コンタクトを前記ベース構造のそれぞれの導電性領域に超音波溶接するように構成される。
Claims (52)
- 超音波溶接システムであって、
ワークピースを支持するための支持構造と、
ソノトロードを搭載した超音波コンバーターを含む溶接ヘッドアセンブリであって、この溶接ヘッドアセンブリは、複数の実質的に水平な軸に沿って移動可能であり、前記ソノトロードは、5〜500kgの接合力と5〜150ミクロンのソノトロード先端運動振幅で溶接作業中に動作するように構成されている、溶接ヘッドアセンブリと、
を有する、システム。 - 請求項1記載の超音波溶接システムにおいて、
前記ソノトロードは、直線超音波運動及びねじれ超音波運動の少なくとも一方を使用して、前記ワークピースの第1の部分を前記ワークピースの第2の部分に溶接するように構成されているものである。 - 請求項1記載の超音波溶接システムにおいて、
前記ワークピースを提供するための入力ワークピース供給部をさらに有し、前記入力ワークピース供給部は、複数のワークピースを搬送するように構成されているものである。 - 請求項3記載の超音波溶接システムはさらに、
前記ワークピースを前記入力ワークピース供給部から前記支持構造に移動させるマテリアルハンドリングシステムを有するものである。 - 請求項1記載の超音波溶接システムはさらに、
前記ソノトロードによる処理の後に前記ワークピースを受け取る出力ワークピース供給部を有するものである。 - 請求項1記載の超音波溶接システムにおいて、
前記ワークピースはパワーモジュール、リードフレーム、およびバッテリーモジュールからなる群から選択されるものである。 - 請求項1記載の超音波溶接システムにおいて、
前記ワークピースは、コンタクト要素およびベース構造を含み、前記ソノトロードは、前記コンタクト要素の少なくとも1つの導電性コンタクトを前記ベース構造のそれぞれの導電性領域に超音波溶接するように構成されているものである。 - 請求項1記載の超音波溶接システムにおいて、
前記複数の実質的に水平な軸は、前記超音波溶接システムのx軸及びy軸を含むものである。 - 請求項1記載の超音波溶接システムにおいて、前記ソノトロードによる超音波溶接中に前記ワークピースを前記支持構造に固定するワークピースクランプシステムをさらに有すものである。
- 請求項1記載の超音波溶接システムは、前記ソノトロードによる前記ワークピースの超音波溶接の前に前記ワークピースを組み立てるように構成されたワークピース組立ステーションをさらに有し、このワークピース組立ステーションは、前記ワークピースのコンタクト要素を前記ワークピースのベース構造に位置合わせするように構成されているものである。
- 請求項10記載の超音波溶接システムにおいて、前記ワークピース組立ステーションでのワークピースの組立後、前記ソノトロードは、前記コンタクト要素の少なくとも1つの導電性コンタクトを前記ベース構造のそれぞれの導電性領域に超音波溶接するように構成されているものである。
- 請求項1記載の超音波溶接システムにおいて、前記ソノトロードは、前記ワークピースの前記第1の部分と前記ワークピースの前記第2の部分との間に1.5〜30mm2の範囲の面積を有する超音波溶接を形成するように構成されているものである。
- 請求項1記載の超音波溶接システムにおいて、前記ソノトロードは、15−40kHzの範囲の周波数で動作するように構成されているものである。
- 超音波溶接システムであって、
ワークピースを支持するための支持構造と、
ソノトロードを搭載する超音波コンバータを含む溶接ヘッドアセンブリであって、
この溶接ヘッドアセンブリは、複数の実質的に水平な軸に沿って移動可能であり、前記超音波溶接システムに提供される前記ワークピースはコンタクト要素とベース構造を含み、前記ソノトロードは前記コンタクト要素の少なくとも1つの導電性コンタクトを前記ベース構造のそれぞれの導電性領域に超音波溶接する、溶接ヘッドアセンブリと、
を有する、超音波溶接システム。 - 請求項14記載の超音波溶接システムにおいて、前記ソノトロードは、直線超音波運動およびねじれ超音波運動の少なくとも一方を使用して、前記ワークピースの第1の部分を前記ワークピースの第2の部分に溶接するように構成されているものである。
- 請求項14記載の超音波溶接システムは、前記ワークピースを提供するための入力ワークピース供給部をさらに有し、前記入力ワークピース供給部は、複数のワークピースを搬送するように構成されるものである。
- 請求項16記載の超音波溶接システムは、さらに、
前記ワークピースを前記入力ワークピース供給部から前記支持構造に移動させるマテリアルハンドリングシステムを有するものである。 - 請求項14記載の超音波溶接システムは、はさらに、
前記ソノトロードによる処理の後に前記ワークピースを受け取る出力ワークピース供給部を有するものである。 - 請求項14記載の超音波溶接システムにおいて、
前記ワークピースはパワーモジュール、リードフレーム、およびバッテリーモジュールからなる群から選択されるものである。 - 請求項14記載の超音波溶接システムにおいて、
前記複数の実質的に水平な軸は、前記超音波溶接システムのx軸およびy軸である。 - 請求項14記載の超音波溶接システムは、前記ソノトロードによる超音波溶接中に前記ワークピースを前記支持構造に固定するワークピースクランプシステムをさらに有すものである。
- 請求項14記載の超音波溶接システムは、前記ソノトロードによる前記ワークピースの超音波溶接の前に前記ワークピースを組み立てるように構成されたワークピース組立ステーションをさらに有し、前記ワークピース組立ステーションは、前記ワークピースのコンタクト要素を前記ワークピースのベース構造に位置合わせするように構成されているものである。
- 請求項22記載の超音波溶接システムにおいて、前記ワークピース組立ステーションでの前記ワークピースの組立後、前記ソノトロードは、前記コンタクト要素の少なくとも1つの導電性コンタクトを前記ベース構造のそれぞれの導電性領域に超音波溶接するように構成されているものである
- 請求項14記載の超音波溶接システムにおいて、前記ソノトロードは、溶接作業中に5〜500kgの接合力と、5〜150ミクロンのソノトロード先端運動振幅で動作するように構成されているものである。
- 請求項14記載の超音波溶接システムにおいて、前記ソノトロードは、前記ワークピースの前記第1の部分と前記ワークピースの前記第2の部分との間に1.5〜30mm2の範囲の面積を有する超音波溶接を形成するように構成されるものである。
- 請求項14記載の超音波溶接システムにおいて、前記ソノトロードは、15−40kHzの範囲の周波数で動作するように構成されているものである。
- 超音波溶接システムを操作する方法であって、この方法は、
前記超音波溶接システムの支持構造上でワークピースを支持する工程と、
ソノトロードを搭載する超音波コンバーターを含む溶接ヘッドアセンブリを使用して、前記ワークピースの第1の部分を前記ワークピースの第2の部分に溶接する工程であって、前記溶接ヘッドアセンブリは、複数の実質的に水平な軸に沿って移動可能であり、前記ソノトロードは5〜500kgの接合力と、5〜150ミクロンのソノトロード先端運動振幅で溶接作業中に前記ワークピースの第1の部分を前記ワークピースの第2の部分に溶接するように構成されるものである、溶接する工程と、
を有するものである、方法。 - 請求項27記載の方法において、前記溶接工程は、ソノトロードの直線超音波運動およびねじれ超音波運動の少なくとも一方を使用して、前記ワークピースの第1の部分を前記ワークピースの第2の部分に溶接することを含むものである。
- 請求項27記載の方法は、さらに
前記ワークピースを入力ワークピース提供部から提供する工程を有し、前記入力ワークピース供給部は複数のワークピースを搬送するように構成されているものである。 - 請求項29記載の方法は、さらに
前記入力ワークピース供給部から前記支持構造に前記ワークピースを移動させる工程を有するものである。 - 請求項27記載の方法は、さらに
前記ソノトロードによる処理の後に前記ワークピースを出力ワークピース供給部で受け取る工程をさらに有するものである。 - 請求項27記載の方法において、前記ワークピースは、パワーモジュール、リードフレーム、およびバッテリーモジュールからなる群から選択されるものである。
- 請求項27記載の方法において、前記ワークピースはコンタクト要素とベース構造を含み、前記ソノトロードは溶接工程の間に、前記コンタクト要素の少なくとも1つの導電性コンタクトを前記ベース構造のそれぞれの導電性領域に超音波溶接するものである。
- 請求項27記載の方法において、
前記複数の実質的に水平な軸は、前記超音波溶接システムのx軸およびy軸である。 - 請求項27記載の方法は、さらに
前記溶接工程の間に、前記超音波溶接システムのワークピースクランプシステムを使用して前記ワークピースを前記支持構造に固定する工程をさらに有すものである。 - 請求項27記載の方法は、さらに
前記溶接工程の前に前記超音波溶接システムのワークピース組立ステーションを使用して前記ワークピースを組み立てる工程をさらに有し、前記ワークピースの前記第1の部分は前記ワークピースのコンタクト要素の導電性コンタクトであり、前記第2の部分は前記ワークピースのベース構造の導電性領域であり、前記組み立て工程は、前記ワークピースのコンタクト要素を前記ワークピースのベース構造に位置合わせすることを含むものである。 - 請求項36記載の方法において、前記組み立てる工程の後に、前記ソノトロードは、溶接工程の間に前記ワークピースの第1の部分を前記ワークピースの第2の部分に超音波溶接するものである。
- 請求項27記載の方法において、前記ソノトロードは、前記ワークピースの前記第1の部分と前記ワークピースの前記第2の部分との間に1.5〜30mm2の範囲の面積を有する超音波溶接を形成するように構成されるものである。
- 請求項27記載の方法において、前記ソノトロードは、15−40kHzの範囲の周波数で動作するように構成されているものである。
- 超音波溶接システムを操作する方法であって、この方法は、
前記超音波溶接システムの支持構造上でワークピースを支持する工程と、
ソノトロードを搭載した超音波コンバーターを含む溶接ヘッドアセンブリを使用して、(i)前記ワークピースのコンタクト要素の導電性コンタクトを(ii)前記ワークピースのベース構造のそれぞれの導電性領域に溶接する工程であって、前記溶接ヘッドアセンブリは複数の実質的に水平な軸を沿って移動可能なものである、溶接する工程と、
を有する、方法。 - 請求項40記載の方法において、前記溶接工程は、前記ソノトロードの直線超音波運動およびねじれ超音波運動の少なくとも一方を使用して、前記ワークピースの第1の部分を前記ワークピースの第2の部分に溶接することを含むものである。
- 請求項40記載の方法は、さらに
前記ワークピースを入力ワークピース提供部から提供する工程を有し、前記入力ワークピース供給部は複数のワークピースを搬送するように構成されているものである。 - 請求項42記載の方法は、さらに
前記入力ワークピース供給部から前記支持構造に前記ワークピースを移動させる工程を有するものである。 - 請求項40記載の方法は、さらに
前記ソノトロードによる処理の後に前記ワークピースを出力ワークピース供給部で受け取る工程をさらに有するものである。 - 請求項40記載の方法ワークピースにおいて、前記ワークピースは、電源モジュール、リードフレーム、バッテリーモジュールからなる群から選択されるものである。
- 請求項40記載の方法において、
前記複数の実質的に水平な軸は、前記超音波溶接システムのx軸およびy軸である。 - 請求項40記載の方法は、さらに
前記溶接工程の間に、前記超音波溶接システムのワークピースクランプシステムを使用して前記ワークピースを前記支持構造に固定する工程をさらに有すものである。 - 請求項40記載の方法は、さらに
前記溶接工程の前に前記超音波溶接システムのワークピース組立ステーションを使用して前記ワークピースを組み立てる工程をさらに有し、この組み立てる工程は、前記ワークピースのコンタクト要素を前記ワークピースのベース構造に位置合わせすることを含むものである。 - 請求項48記載の方法において、前記ワークピース組立ステーションでの前記ワークピースの組立後、前記ソノトロードは、前記コンタクト要素の少なくとも1つの導電性コンタクトを前記ベース構造のそれぞれの導電性領域に超音波溶接するように構成されているものである。
- 請求項40記載の方法において、前記ソノトロードは、溶接作業中に5〜500kgの接合力と、5〜150ミクロンのソノトロード先端運動振幅で動作するように構成されているものである。
- 請求項40記載の方法において、
前記ソノトロードは、前記ワークピースの前記第1の部分と前記ワークピースの前記第2の部分との間に1.5〜30mm2の範囲の面積を有する超音波溶接を形成するように構成されるものである。 - 請求項40記載の方法において、前記ソノトロードは、15−40kHzの範囲の周波数で動作するように構成されているものである。
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