JP5643980B1 - 超音波接合装置、束線機 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。なお、本発明の超音波接合装置と束線機では、接合対象が金属薄板や金属箔であるか電線であるか、またはプラスチックであるかが違うだけであるため、本発明の実施形態としては束線機を代表例として説明する。
図5(b)は、工具ホーン3をねじり振動させたときの状態を示している。工具ホーン3の揺動押圧部3aは、ねじり軸3dを中心として揺動し、揺動押圧部3aによって主に電線1eの線材が軸芯方向に動かされて、電線1e、1c、1dの各線材の表面を互いにこすりつける。
発明理解のため、図8(a)に、工具ホーンの第一の変形例を示した。当該変形例における工具ホーン3’の外周の半径R3は、図5、6に示した本発明の第一実施形態の工具ホーン3の外周の半径R0より大きい。工具ホーン3’外周の半径R3は、工具ホーン3’のねじり軸3’dから揺動押圧部3’aの平面までの距離Hより小さいが、ほぼ近い値になっている。本発明の第一実施形態としては、工具ホーンの円柱部分における外周の半径Rが距離Hより小さい場合を説明したが、必要により、場合によっては、半径Rを距離Hより大きくすることで、工具ホーンの円柱部分の一部に凹部を形成し、当該凹部に揺動押圧面を形成してもよい。
なお、本発明の略平面状の揺動押圧部の「略平面状」とは、ローレット加工の凹凸の突起の先端に明らかな平面部分が存在している場合はもちろん、突起の先端が尖っていてほとんど平面部分がないときでも複数の突起の先端が平面を形成している場合、つまり「ローレット加工の凹凸の突起の先端が一つの平面を形成している場合」を含む概念である。工具ホーンの複数の突起の先端が一つの平面を形成している場合でも、本発明の効果が得られるからである。
次に本発明の第二実施形態について説明する。図10は本発明の第二実施形態に係る束線機の工具ホーン13単体を示す外観斜視図である。本発明の第二実施形態では、工具ホーン13の揺動押圧部13aの平面に、大きさの異なる複数の突起13e、13f、13gを、揺動押圧部13aの平面上に離散して配置している。図10では、突起13e、13f、13gのように、揺動押圧部13aの平面の端部より平面の中央に向けて突起の大きさを順次大きくしている。このことにより、揺動押圧部13aの中央でも大きな突起13gが電線に大きく食い込んで、電線をこねるようにしている。図10のように、必要な部分に大きな突起を配置することにより、必要な部分をより強固にこすらせ、電線を構成する線材の表面の酸化膜を破壊して除去し、強固に接合させることができる。
本発明の第三実施形態では、工具ホーンの振動をねじり振動と縦振動を組み合わせた複合振動とした点に特徴がある。ねじり振動と縦振動を組み合わせた複合振動をつくり出す方法には、他の方法もあるが、本発明の第三実施形態では、観念として分かりやすいように、図11に工具ホーン23の左側にはねじり振動子4を一体に結合し、工具ホーン3の右側には縦振動子24を一体に結合し、ねじり振動子4と縦振動子24のそれぞれに独立した交流電源を接続した例を示した。なお、第一実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し詳しい説明は省略する。
2a 主アンビル
2b 左アンビル
2c 右アンビル
3、13、23 工具ホーン
3a、13a、23a 揺動押圧部
4 ねじり振動子
5 交流電源
6 接合部分
24 縦振動子
Claims (6)
- ねじり軸の外周に略平面状の揺動押圧部を形成した工具ホーンと、
前記工具ホーンを超音波ねじり振動させるねじり振動手段と、
アンビルと、
前記工具ホーンの揺動押圧部と前記アンビルで接合対象物である複数の線材を、前記工具ホーンのねじり軸に直交する方向で、当該線材の軸芯方向が互いに平行となるよう重ねた状態で押圧して挟持する押圧挟持手段と、
を有し、
前記押圧挟持手段により、前記工具ホーンの揺動押圧部と前記アンビルで前記複数の線材を押圧挟持した状態で、前記ねじり振動手段を駆動して前記工具ホーンを超音波ねじり振動させて、前記工具ホーンの前記揺動押圧部で前記複数の線材に対しこねるように押圧力と超音波振動を与え、
前記複数の線材を接合させるように構成したことを特徴とする束線機。 - ねじり軸の外周に略平面状の揺動押圧部を形成した工具ホーンと、
前記工具ホーンを超音波ねじり振動させるねじり振動手段と、
アンビルと、
前記工具ホーンの揺動押圧部と前記アンビルで接合対象物である複数の電線を、前記工具ホーンのねじり軸に直交する方向で、当該電線の軸芯方向が互いに平行となるよう重ねた状態で押圧して挟持する押圧挟持手段と、
を有し、
前記押圧挟持手段により、前記工具ホーンの揺動押圧部と前記アンビルで前記複数の電線を押圧挟持した状態で、前記ねじり振動手段を駆動して前記工具ホーンを超音波ねじり振動させて、前記工具ホーンの前記揺動押圧部で前記複数の電線に対しこねるように押圧力と超音波振動を与え、
前記複数の電線を接合させるように構成したことを特徴とする束線機。 - ねじり軸の外周に略平面状の揺動押圧部を形成した工具ホーンと、
前記工具ホーンを超音波ねじり振動させるねじり振動手段と、
アンビルと、
前記工具ホーンの揺動押圧部と前記アンビルで接合対象物である線材を束ねてなる複数の電線を、前記工具ホーンのねじり軸に直交する方向で、当該電線の軸芯方向が互いに平行となるよう重ねた状態で押圧して挟持する押圧挟持手段と、
を有し、
前記押圧挟持手段により、前記工具ホーンの揺動押圧部と前記アンビルで前記複数の電線を押圧挟持した状態で、前記ねじり振動手段を駆動して前記工具ホーンを超音波ねじり振動させて、前記工具ホーンの前記揺動押圧部で前記複数の電線に対しこねるように押圧力と超音波振動を与え、
前記複数の電線を接合させるように構成したことを特徴とする束線機。 - 前記工具ホーンの揺動押圧部は、押圧面が対向する前記アンビルと略平行であり、前記接合対象物の接合領域長さに相当する長さを有するよう形成されており、
前記押圧挟持手段により、前記工具ホーンの揺動押圧部と前記アンビルで前記接合対象物を押圧挟持した状態で、前記ねじり振動手段を駆動して前記工具ホーンを超音波ねじり振動させて、前記工具ホーンの前記接合対象物の接合領域長さに相当する長さを有する前記揺動押圧部で前記接合対象物の接合領域の範囲で、こねるように押圧力と超音波振動を与え、
前記接合対象物を接合させるように構成したことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の束線機。 - ねじり軸の外周に略平面状の揺動押圧部を形成した工具ホーンと、
前記工具ホーンを超音波ねじり振動させるねじり振動手段と、
アンビルと、
前記工具ホーンの揺動押圧部と前記アンビルで、接合対象物である所定長さを有する金属薄板あるいは金属箔からなる複数の金属部材を、前記工具ホーンのねじり軸に直交する方向で、当該金属部材の長手方向が互いに平行となるよう重ねた状態で押圧して挟持する押圧挟持手段と、
を有し、
前記押圧挟持手段により、前記工具ホーンの揺動押圧部と前記アンビルで前記複数の金属部材を押圧挟持した状態で、前記ねじり振動手段を駆動して前記工具ホーンを超音波ねじり振動させて、前記工具ホーンの前記揺動押圧部で前記複数の金属部材に対しこねるように押圧力と超音波振動を与え、
前記複数の金属部材を接合させるように構成したことを特徴とする超音波接合装置。 - 前記工具ホーンの揺動押圧部は、押圧面が対向する前記アンビルと略平行であり、前記複数の金属部材の接合領域長さに相当する長さを有するよう形成されており、
前記押圧挟持手段により前記工具ホーンの揺動押圧部と前記アンビルで前記複数の金属部材を押圧挟持した状態で、前記ねじり振動手段を駆動して前記工具ホーンを超音波ねじり振動させて、前記工具ホーンの前記複数の金属部材の接合領域長さに相当する長さを有する前記揺動押圧部で前記複数の金属部材の接合領域の範囲で、こねるように押圧力と超音波振動を与え、
前記複数の金属部材を接合させるように構成したことを特徴とする請求項5に記載の超音波接合装置。
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