JP4572690B2 - Ultrasonic bonding method and ultrasonic bonding apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、金属製の第1部材を金属製の第2部材に対して加圧しながら振動させることにより、両者を接合する超音波接合方法、および超音波接合装置に関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic bonding method and an ultrasonic bonding apparatus in which a metal first member is vibrated while being pressed against a metal second member to bond both of them.
従来、金属製の2つの部材同士を接合する方法として、例えば特許文献1に示されるような超音波接合方法が知られている。この超音波接合方法では、例えば一端側にフランジ部を有する配管(直管)を第1部材として、また、例えば熱交換器のヘッダタンク壁面を第2部材としている。そして、熱交換器をアンビルで固定した状態で、ホーンによって配管(フランジ部)を所定の加圧力で熱交換器(ヘッダタンク壁面)側に加圧しながら振動させることで摩擦を起させ、酸化皮膜を破壊し、両者の接触面に発生した摩擦熱によって、フランジ部をヘッダタンク壁面に加圧接合させている。尚、ホーンは、フランジ部の外側面(反熱交換器側面)に当接して配管の外周面を覆うように円筒状に形成されており、配管(直管)の反フランジ部側からセットされるようになっている(特許文献1中の図5)。 Conventionally, as a method of joining two metal members, for example, an ultrasonic joining method as shown in Patent Document 1 is known. In this ultrasonic bonding method, for example, a pipe (straight pipe) having a flange portion on one end side is used as a first member, and, for example, a header tank wall surface of a heat exchanger is used as a second member. Then, with the heat exchanger fixed with the anvil, the horn oscillates the pipe (flange portion) while applying pressure to the heat exchanger (header tank wall surface) side with a predetermined pressurizing force to cause friction, and the oxide film The flange portion is pressure bonded to the header tank wall surface by the frictional heat generated on the contact surfaces of the two. The horn is formed in a cylindrical shape so as to cover the outer peripheral surface of the pipe in contact with the outer surface (side surface of the heat exchanger) of the flange portion, and is set from the side opposite the flange portion of the pipe (straight pipe). (FIG. 5 in Patent Document 1).
ここでは、フランジ部にヘッダタンク壁面側に向けて突出する突起部を設けることで、突起部の接触面圧を高く維持して、振動エネルギーを突起部に集中させることで、超音波接合により熱履歴の影響を最小限に抑えつつ、超音波接合の歩留まりを高めながら充分な接合強度、接合部の気密性を得るようにしている。
しかしながら、上記配管が曲管であったり、配管の中間部に張出し部等があると、上記のようなホーンを反フランジ部側からセットできなくなるので、ホーンをフランジ部の円周方向に複数に分割して超音波接合を行う必要が生ずる。この時、複数に分割されたホーン同士の干渉を避けるために所定の隙間部を設けることが必要となり、この隙間部においてはフランジ部側への加圧および振動付加ができなくなるため、充分な接合強度、気密性が得られない。 However, if the pipe is a curved pipe or if there is an overhanging part or the like in the middle of the pipe, the horn cannot be set from the opposite side of the flange. It becomes necessary to divide and perform ultrasonic bonding. At this time, it is necessary to provide a predetermined gap portion in order to avoid interference between the horns divided into a plurality of parts. In this gap portion, it is impossible to apply pressure and vibration to the flange portion side, so that sufficient bonding is possible. Strength and airtightness cannot be obtained.
本発明の目的は、上記問題に鑑み、複数に分割されたホーンでも、確実な接合状態の得られる超音波接合方法、および超音波接合装置を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an ultrasonic bonding method and an ultrasonic bonding apparatus capable of obtaining a reliable bonding state even with a horn divided into a plurality of parts.
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
請求項1に記載の発明では、管状部材(110)の一端側に形成されたフランジ部(111)を、ホーン(11、12)によって、相手側部材(120)の穴部の外周面(121)に加圧しながら振動させることにより接合する超音波接合方法であって、ホーン(11、12)をフランジ部(111)の周方向に複数に分割しておき、複数のホーン(11、12)を所定の隙間部(13)を設けてフランジ部(111)にセットして、複数のホーン(11、12)をフランジ部(111)に加圧接触後に、同時もしくは交互に作動させて一回目の接合を行い、隙間部(13)に対応するフランジ部(111)の位置を、複数のホーン(11、12)に対向するように周方向に相対的にずらした後に、複数のホーン(11、12)を同時もしくは交互に作動させて二回目の接合を行うことを特徴としている。 In the first aspect of the present invention, the flange portion (111) formed on one end side of the tubular member (110) is moved by the horn (11, 12) to the outer peripheral surface (121) of the hole portion of the mating member (120). ) By applying vibration while applying pressure to the horn (11, 12) and dividing the horn (11, 12) into a plurality in the circumferential direction of the flange portion (111). Is set in the flange portion (111) with a predetermined gap portion (13), and the plurality of horns (11, 12) are operated simultaneously or alternately after the pressure contact with the flange portion (111) for the first time. The flange portions (111) corresponding to the gap portions (13) are shifted relative to each other in the circumferential direction so as to face the plurality of horns (11, 12), and then the plurality of horns (11 , 12) Is operated alternately is characterized by performing the bonding of the second time.
これにより、管状部材(110)が曲管であったり、また、管状部材(110)の中間部に張出し部等が有るような場合であっても、分割されたホーン(11、12)を用いるので、相手側部材(120)への超音波接合が可能となる。ここで、一回目の接合時に、フランジ部(111)と外周面(121)との間でホーン(11、12)の隙間部(13)に対応する部位には未接合部(131)が残ることになるが、二回目の接合によって上記未接合部(131)は解消されることになるので、全周に渡って少なくとも一回は接合の成されたものとすることができる。即ち、気密性を有する接合管(100)とすることができる。 As a result, even if the tubular member (110) is a curved pipe, or there is an overhanging portion or the like in the middle of the tubular member (110), the divided horns (11, 12) are used. Therefore, ultrasonic bonding to the counterpart member (120) becomes possible. Here, at the time of the first joining, an unjoined portion (131) remains in a portion corresponding to the gap portion (13) of the horn (11, 12) between the flange portion (111) and the outer peripheral surface (121). However, since the unjoined portion (131) is eliminated by the second joining, the joining can be performed at least once over the entire circumference. That is, it can be set as the joining pipe | tube (100) which has airtightness.
請求項2に記載の発明では、管状部材(110)の一端側に形成されたフランジ部(111)を、相手側部材(120)の穴部の外周面(121)に加圧しながら振動させることにより接合するホーン(11、12)を有する超音波接合装置であって、ホーン(11、12)は、フランジ部(111)の周方向に複数に分割されると共に、複数のホーン(11、12)は、所定の隙間部(13)を有するようにフランジ部(111)にセットされ、加圧接触された後に、同時もしくは交互作動による接合を可能としており、接合を行っていない時に、複数のホーン(11、12)は、周方向に移動可能としたことを特徴としている。 In the invention according to claim 2, the flange portion (111) formed on one end side of the tubular member (110) is vibrated while being pressed against the outer peripheral surface (121) of the hole portion of the counterpart member (120). The horn (11, 12) is an ultrasonic bonding apparatus having a horn (11, 12) that is divided by a plurality of horns (11, 12) in the circumferential direction of the flange portion (111). ) is set to the flange portion (111) so as to have a predetermined clearance (13), after being brought into pressure contact, and thereby enabling bonding with simultaneous or alternating operation, when not subjected to bonding, a plurality of The horn (11, 12) is characterized by being movable in the circumferential direction.
これにより、請求項1に記載の超音波接合方法を可能とする装置とすることができる。 Thereby, it can be set as the apparatus which enables the ultrasonic bonding method of Claim 1.
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment description mentioned later.
(第1実施形態)
本発明に係る第1実施形態について、図1、図2を用いて説明する。尚、図1は2つのパイプ110、120を接合して接合パイプ100を形成するための超音波接合装置10を示す断面図、図2は図1のA−A部であり、(a)は超音波接合装置10による一回目の接合要領、(b)は二回目の接合要領を示す断面図である。
(First embodiment)
1st Embodiment which concerns on this invention is described using FIG. 1, FIG. 1 is a cross-sectional view showing an ultrasonic joining
図1に示すように、第1パイプ110は、金属製のパイプであって、本発明における管状部材に対応するものであり、一端側の全周に円形の第1フランジ部111が形成されている。尚、図1中では省略しているが、第1パイプ110の他端側(反フランジ部側)は曲げ部を有し、曲管となっている。
As shown in FIG. 1, the
また、第2パイプ120は、上記第1パイプ110と同様に、金属製のパイプであって、本発明における相手側部材に対応するものであり、一端側の全周に円形の第2フランジ部121が形成されている。尚、第2フランジ部121は、本発明における穴部の外周面に対応する。
Similarly to the
超音波接合装置10は、上記の第1パイプ110を第2パイプ120側に加圧すると共に、更に第1フランジ部111の面が広がる方向に振動を付加するホーン10Aと、第2パイプ120を固定するアンビル10Bとを有している。そして、ホーン10Aは、図2に示すように、第1フランジ部111の円周方向に複数(ここでは2つ)に分割されており、円柱部材を半割りにした第1ホーン11と第2ホーン12とから形成されるようにしている。尚、第1ホーン11および第2ホーン12は、図示しない2つの駆動部にそれぞれ接続されており、後述するように、第1パイプ110に対する加圧作動、および振動作動を同時もしくは交互に果たすようになっている。
The
次に、上記超音波接合装置10を用いた接合方法について説明する。まず、両ホーン11、12間を開いた状態にして、第2フランジ部121が上側を向くようにして第2パイプ120をアンビル10Bにセットする。更に、第2フランジ部121の上側面に第1フランジ部111を乗せるようにして第1パイプ110をセットする。そして、第1パイプ110を挟むようにして両ホーン11、12間を閉じる。この時、両ホーン11、12と第1パイプ110の外周面とが接触しないように、且つ、両ホーン11、12の半円形の端部間に隙間部13(図2中の寸法δ)が形成されるようにしている。
Next, a bonding method using the
その後に、両ホーン11、12を第1フランジ部111に加圧接触させて(図1中の白矢印)、両ホーン11、12によって同時もしくは交互に第1フランジ部111の面の広がる方向(図2中の白矢印方向)に振動を付加することで、両フランジ部111、121同士を接合する(一回目の接合)。この時、隙間部13においては、第1ホーン11が第1フランジ部111に当接しない部位となるので、第2フランジ部121に対しては未接合部(図2(a)中のハッチング部)131として残る。
Thereafter, the
その後に、上記未接合部131の位置を、両ホーン11、12の下面に対向するように周方向に相対的にずらす。即ち、ここでは、両パイプ110、120(上記一回目の接合でほぼ両者が接合されているもの)を、図2(b)に示すように、中心回りに所定角度α分だけずらして、未接合部131が両ホーン11、12の下側となるように再セットする。そして、上記一回目の接合と同様の要領で、二回目の接合を行うことで、接合パイプ(本発明における接合パイプに対応)100が完成される。
Thereafter, the position of the
以上のように本発明においては、ホーン10Aを周方向に複数に分割し(ホーン11、12)、一回目の接合の後に未接合部131の位置を両ホーン11、12に対して相対的にずらして、二回目の接合を行うようにしているので、第1パイプ110が曲管であったり、また、第1パイプ110の中間部に張出し部等が有るような場合であっても、分割された両ホーン11、12によって、第2パイプ(相手側部材)120への超音波接合が可能となる。ここで、一回目の接合時に、両ホーン11、12の隙間部13に対応する部位には未接合部131が残ることになるが、二回目の接合によって上記未接合部131は解消されることになるので、全周に渡って少なくとも一回は接合の成された接合パイプ100とすることができる。即ち、気密性を有する接合パイプ100とすることができる。
As described above, in the present invention, the
(その他の実施形態)
上記実施形態では、相手側部材として、第1パイプ110と同様の第2パイプ120としたが、これに限らず、端部側断面が第2フランジ部121に相当する面積を有する厚肉の管部材としたり、穴部を有するブロック状の部材等としても良い。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the
また、二回目の接合を行う際に、未接合部131に対して、両ホーン11、12側を中心回りに回転させて位置をずらすようにしても良い。
In addition, when performing the second joining, the positions may be shifted by rotating both the
尚、接合パイプ100としては、管状部材が曲り部を有する長尺のパイプであって、例えば、内部を冷媒が流通する空調装置用の熱交換器に接続されるものに用いて好適である。具体的には、相手側部材を熱交換器の本体部に接合しておき、更にこの相手側部材に管状部材を超音波接合で接合することで、熱交換器への接合が容易で、且つ気密性を確保できる接合パイプ100として使用できる。
In addition, as the joining
10 超音波接合装置
11 第1ホーン(ホーン)
12 第2ホーン(ホーン)
13 隙間部
100 接合パイプ(接合管)
110 第1パイプ(管状部材)
111 第1フランジ部(フランジ部)
120 第2パイプ(相手側部材)
121 第2フランジ部(穴部の外周面)
10
12 Second horn
13
110 First pipe (tubular member)
111 First flange (flange)
120 Second pipe (other member)
121 2nd flange (outer peripheral surface of hole)
Claims (2)
前記ホーン(11、12)を前記フランジ部(111)の周方向に複数に分割しておき、
複数の前記ホーン(11、12)を所定の隙間部(13)を設けて前記フランジ部(111)にセットして、
複数の前記ホーン(11、12)を前記フランジ部(111)に加圧接触後に、同時もしくは交互に作動させて一回目の接合を行い、
前記隙間部(13)に対応する前記フランジ部(111)の位置を、複数の前記ホーン(11、12)に対向するように周方向に相対的にずらした後に、
複数の前記ホーン(11、12)を同時もしくは交互に作動させて二回目の接合を行うことを特徴とする超音波接合方法。 By vibrating the flange portion (111) formed on one end side of the tubular member (110) while applying pressure to the outer peripheral surface (121) of the hole portion of the counterpart member (120) by the horn (11, 12). An ultrasonic bonding method for bonding,
The horn (11, 12) is divided into a plurality in the circumferential direction of the flange portion (111),
A plurality of the horns (11, 12) are provided on the flange portion (111) with a predetermined gap portion (13),
After the plurality of the horns (11, 12) are in pressure contact with the flange portion (111), they are simultaneously or alternately operated to perform the first joining,
After relatively shifting the position of the flange portion (111) corresponding to the gap portion (13) in the circumferential direction so as to face the plurality of horns (11, 12),
The ultrasonic bonding method, wherein the plurality of horns (11, 12) are operated simultaneously or alternately to perform the second bonding.
前記ホーン(11、12)は、前記フランジ部(111)の周方向に複数に分割されると共に、
複数の前記ホーン(11、12)は、所定の隙間部(13)を有するように前記フランジ部(111)にセットされ、加圧接触された後に、同時もしくは交互作動による前記接合を可能としており、
前記接合を行っていない時に、複数の前記ホーン(11、12)は、前記周方向に移動可能としたことを特徴とする超音波接合装置。 A horn (11, 12) for joining a flange portion (111) formed on one end side of the tubular member (110) by oscillating while pressing the outer peripheral surface (121) of the hole portion of the counterpart member (120). An ultrasonic bonding apparatus comprising:
The horn (11, 12) is divided into a plurality in the circumferential direction of the flange portion (111),
A plurality of the horns (11, 12) are set on the flange portion (111) so as to have a predetermined gap portion (13), and after being pressed and contacted, the joining by simultaneous or alternating operation is enabled. ,
The ultrasonic bonding apparatus, wherein the plurality of horns (11, 12) are movable in the circumferential direction when the bonding is not performed.
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