JPH1052767A - Ultrasonic vibration joining equipment - Google Patents

Ultrasonic vibration joining equipment

Info

Publication number
JPH1052767A
JPH1052767A JP21007896A JP21007896A JPH1052767A JP H1052767 A JPH1052767 A JP H1052767A JP 21007896 A JP21007896 A JP 21007896A JP 21007896 A JP21007896 A JP 21007896A JP H1052767 A JPH1052767 A JP H1052767A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
joined
resonator
pressure
vibrator
ultrasonic vibration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP21007896A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsugi Katsumi
貢 勝見
Seiya Nakai
誠也 中居
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Altecs Co Ltd
Original Assignee
Altecs Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Altecs Co Ltd filed Critical Altecs Co Ltd
Priority to JP21007896A priority Critical patent/JPH1052767A/en
Publication of JPH1052767A publication Critical patent/JPH1052767A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable joining with the welding pressure of the weight of a pressure composing body or below. SOLUTION: In the case of holding the welding pressure for members to be joined, when the internal pressure from an air cylinder 14 of a balancer mechanism 12 to a regulator 15 having a relief valve becomes higher than the pressure set with the regulator 15, a pressurized air acting on the internal pressure is relieved outside with the relief valve of the regulator 15, an upward force acting on the pressure composing body consisting of a holder 3, resonator 9 and vibrator 10 from the balancer mechanism 12 is held constant so as to be the force for only burdening the weight of the pressure composing body, whereby members to be joined are correctly joined with the smaller welding pressure than the weight of the pressure composing body.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、重ね合わせた被
接合部材を超音波振動で接合する超音波振動接合装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic vibration joining apparatus for joining superposed members by ultrasonic vibration.

【0002】[0002]

【従来の技術】特公昭54−13349号公報に開示さ
れたように、超音波振動を発生する振動子に結合した共
振器と搭載台とでそれらの間に重ね合わせた被接合部材
を加圧保持し、振動子から共振器に超音波振動を伝達す
ることにより、被接合部材の重ね合わせ面間を接合する
ようにした超音波振動接合装置が知られている。
2. Description of the Related Art As disclosed in Japanese Patent Publication No. 54-13349, a member to be joined superimposed between a resonator and a mounting table coupled to a vibrator for generating ultrasonic vibration is pressurized therebetween. 2. Description of the Related Art There is known an ultrasonic vibration bonding apparatus configured to hold and transmit ultrasonic vibration from a vibrator to a resonator to bond between overlapping surfaces of members to be bonded.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】技術の進歩に伴いワー
クである被接合部材の軽薄短小化が進行したことで、接
合時に必要な加圧力が小さくなり、接合時に昇降する加
圧構成体の重量が接合に要する加圧力よりも大きくなっ
て、接合ができなくなることがある。又、被接合部材の
軽薄短小化に伴う加圧保持機構の撓みにより、被接合部
材に対する共振器の位置ずれも問題となる。
With the advancement of technology, the lightening and shortening of the workpiece, which is a workpiece, has progressed, so that the pressing force required at the time of joining has been reduced, and the weight of the pressurized structure that rises and falls at the time of joining has been reduced. May become larger than the pressing force required for joining, and joining may not be performed. Also, due to the bending of the pressure holding mechanism accompanying the reduction in the size and weight of the members to be joined, there is also a problem of displacement of the resonator with respect to the members to be joined.

【0004】そこで、この発明は、加圧構成体の重量を
流体で負担して、加圧構成体の重量よりも小さな加圧力
での接合を正確に行うことができ、又、加圧保持に際す
る機構の撓みを規制して、被接合部材に対する共振器の
位置ずれを阻止して、正確な位置を被接合部材を接合す
ることもできる超音波振動接合装置を提供しようとする
ものである。
Therefore, according to the present invention, the weight of the pressurizing member is borne by the fluid, and the joining can be accurately performed with a pressing force smaller than the weight of the pressurizing member. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic vibration bonding apparatus capable of restricting bending of a mechanism at the same time, preventing displacement of a resonator with respect to a member to be joined, and joining a member to be joined at an accurate position. .

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1の超音波振動接
合装置は、被接合部材の加圧保持に際し、加圧構成体の
重量を流体で負担するバランサー手段を設けたことを特
徴としている。この請求項1の構成によれば、被接合部
材の加圧保持に際し、バランサー機構の流体の内部圧力
が設定圧力以上になると、当該内部圧力に作用する流体
を外部に逃がすことで、バランサー機構から加圧構成体
に作用する上向きの力を当該加圧構成体の重量を負担す
るだけの力となるように一定に保持して、加圧構成体の
重量よりも小さな加圧力で被接合部材を正確に接合する
ことができる。請求項2の超音波振動接合装置は、被接
合部材の加圧保持に際し、加圧構成体の撓みを規制する
撓み規制手段を設けたことを特徴としている。この請求
項2の構成によれば、加圧保持に際し、撓み規制手段が
加圧構成体に発生する撓みを吸収することにより、被接
合部材に対する共振器の位置ずれを阻止して、正確な位
置で被接合部材を適切に接合することができる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic vibration bonding apparatus, wherein a balancer means is provided which bears the weight of a pressing structure with a fluid when a member to be bonded is pressed and held. . According to the configuration of the first aspect, when the internal pressure of the fluid in the balancer mechanism is equal to or higher than the set pressure during pressurization and holding of the member to be joined, the fluid acting on the internal pressure is released to the outside, so that the balancer mechanism is released from the balancer mechanism. The upward force acting on the pressurizing component is kept constant so as to bear the weight of the pressurizing component, and the member to be joined is pressed with a pressing force smaller than the weight of the pressurizing component. Can be joined accurately. An ultrasonic vibration bonding apparatus according to a second aspect is characterized in that a bending restricting means for restricting the bending of the pressing structure when the member to be bonded is pressed and held is provided. According to the second aspect of the present invention, when the pressure is held, the deflection restricting means absorbs the deflection generated in the pressing structure, thereby preventing the resonator from being displaced with respect to the member to be joined, thereby achieving accurate positioning. Thus, the members to be joined can be appropriately joined.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】図1〜2は第1実施形態を示し、
この実施形態は共振器9を横型に配置したものである。
図1〜2において、装置本体1はその一半部に加圧機構
を構成するエアーシリンダー2を備えている。エアーシ
リンダー2の上方に向けられたピストンロッド2aはホ
ルダー3に連結している。この実施形態の場合、ピスト
ンロッド2aがホルダー3の下面に配置された可動駒4
に下方に抜け止めして取り付けてある。可動駒4はホル
ダー3の下面に固定したガイドロッド5に昇降可能に嵌
合装着され、可動駒4より突出するガイドロッド5の下
端部と可動駒4との間に装着されたコイルスプリングの
ような弾性体6により上方に付勢されている。可動駒4
の左右において、ホルダー3の下面にはスプライン軸に
より構成されたガイドシャフト7を下方に向けて装着し
てある。ガイドシャフト7はこれに対応して装置本体1
に装着されたガイドブッシュ8に昇降可能に摺接係合し
ている。各ガイドシャフト7はホルダー3に装着された
共振器9の振動方向Xの軸心と平行でピストンロッド2
aを通る直線上に配置され、当該直線と直交する方向の
外周面に断面山形のガイド溝7aを有している。各ガイ
ド溝7aは各ガイドブッシュ8の内周面より突出するガ
イド突起8aに摺接係合している。ガイドシャフト7と
ガイドブッシュ8とが撓み規制手段を構成している。共
振器9は振動子10に同軸に結合したブースタ9aと、
これに同軸に結合した超音波ホーン9bとを備え、超音
波ホーン9bにおける最大振動振幅点f5の外周面に接
合作用部9cを突設している。ブースター9aは最大振
動振幅点f1から最小振動振幅点f2を経て最大振動振
幅点f3までの共振周波数の1/2波長の長さを有し、
超音波ホーン9bは最大振動振幅点f3から最小振動振
幅点f4を経て最大振動振幅点f5までの共振周波数の
1/2波長の長さを有している。共振器9において仮想
線はその振動の瞬間的な変位を示す波形である。接合作
用部9cよりも下方で、装置本体1の他半部には搭載台
11を有している。
1 and 2 show a first embodiment.
In this embodiment, the resonators 9 are arranged horizontally.
1 and 2, an apparatus main body 1 is provided with an air cylinder 2 constituting a pressurizing mechanism in one half thereof. A piston rod 2 a directed upward from the air cylinder 2 is connected to the holder 3. In the case of this embodiment, the movable piece 4 in which the piston rod 2a is disposed on the lower surface of the holder 3
It is attached so that it will not fall down. The movable piece 4 is fitted to a guide rod 5 fixed to the lower surface of the holder 3 so as to be able to move up and down, and is like a coil spring mounted between the lower end of the guide rod 5 protruding from the movable piece 4 and the movable piece 4. Is urged upward by the elastic body 6. Movable piece 4
On the left and right sides of the holder 3, a guide shaft 7 constituted by a spline shaft is mounted on the lower surface of the holder 3 downward. The guide shaft 7 corresponds to the device main body 1.
And is slidably engaged with the guide bush 8 mounted on the upper surface. Each guide shaft 7 is parallel to the axis in the vibration direction X of the resonator 9 mounted on the holder 3 and
The guide groove 7a is arranged on a straight line passing through the line a, and has a guide groove 7a having a mountain-shaped cross section on the outer peripheral surface in a direction orthogonal to the straight line. Each guide groove 7a is slidably engaged with a guide projection 8a projecting from the inner peripheral surface of each guide bush 8. The guide shaft 7 and the guide bush 8 constitute a deflection restricting means. The resonator 9 includes a booster 9 a coaxially coupled to the vibrator 10,
An ultrasonic horn 9b coaxially coupled to the ultrasonic horn 9b is provided, and a joining action portion 9c protrudes from the outer peripheral surface of the ultrasonic horn 9b at the maximum vibration amplitude point f5. The booster 9a has a length of 波長 wavelength of the resonance frequency from the maximum vibration amplitude point f1 to the maximum vibration amplitude point f3 via the minimum vibration amplitude point f2,
The ultrasonic horn 9b has a length of 1 / wavelength of the resonance frequency from the maximum vibration amplitude point f3 to the maximum vibration amplitude point f5 via the minimum vibration amplitude point f4. The imaginary line in the resonator 9 is a waveform indicating the instantaneous displacement of the vibration. A mounting table 11 is provided in the other half of the apparatus main body 1 below the joining action section 9c.

【0007】装置本体1に設けられたバランサー機構1
2は、ガイドシャフト7よりも後方で、装置本体1の側
部にブラケット13を介して装着された単動型のエアー
シリンダー14を備え、エアーシリンダー14のボトム
部にリリーフバルブ付きのレギュレーター15を介して
電動型のエアーコンプレッサー16が配管されており、
エアーコンプレッサー16からレギュレーター15を経
由して供給される圧力空気により、ピストンロッド14
aがそれよりも前方のシリンダーケース内の空気を押し
出して外部に逃がして(リリーフして)伸長動作し、ピ
ストンロッド14aよりも後方からレギュレーター15
までの配管での内部圧力が設定圧力よりも高圧になる
と、レギュレーター15のリリーフバルブが自動的に内
部の圧力空気を外部に逃がすようになっている。ブラケ
ット13には二股形のアーム17の分岐部をピン18で
回転可能に連結してある。このピン18より下方に垂れ
下がるアーム17の一端部はエアーシリンダー14の前
方に向けられたピストンロッド14aの先端に前後方向
に対応するように位置している。ピン18より前方に延
びるアーム17の他端部はブラケット13に突出量調整
可能に組付けられたストッパー19と上下方向に対応す
るように位置している。ストッパー19は超音波ホーン
9bの搭載台11に対する下降限度位置を規制する。ア
ーム17の他端部の上方に位置するホルダー3にはマイ
クロメーターにより形成した調整機構20を装着してあ
る。この調整機構20はその上部のダイヤルを回転操作
して、その先端のホルダー3より下方への突出量を調整
することで、超音波ホーン9bがエアーシリンダー2に
より下降する際に、ホルダー3より下方に突出した先端
がアーム17の他端部に当接し、超音波ホーン9bの搭
載台11に対する下降量としてのストローク量を調整す
る。
[0007] Balancer mechanism 1 provided in apparatus main body 1
2 includes a single-acting air cylinder 14 mounted on the side of the apparatus main body 1 via a bracket 13 behind the guide shaft 7, and a regulator 15 with a relief valve at the bottom of the air cylinder 14. An electric air compressor 16 is piped through,
The compressed air supplied from the air compressor 16 via the regulator 15 causes the piston rod 14
a pushes out the air in the cylinder case ahead of it and releases it to the outside (relief) to extend, and the regulator 15 from behind the piston rod 14a.
When the internal pressure in the piping up to the above becomes higher than the set pressure, the relief valve of the regulator 15 automatically releases the internal pressure air to the outside. A branch portion of a bifurcated arm 17 is rotatably connected to the bracket 13 by a pin 18. One end of the arm 17 hanging downward from the pin 18 is positioned so as to correspond to the front end of a piston rod 14 a directed forward of the air cylinder 14 in the front-rear direction. The other end of the arm 17 extending forward from the pin 18 is positioned so as to correspond to a vertical direction with a stopper 19 mounted on the bracket 13 so as to adjust the amount of protrusion. The stopper 19 regulates the lower limit position of the ultrasonic horn 9b with respect to the mounting table 11. An adjusting mechanism 20 formed by a micrometer is mounted on the holder 3 located above the other end of the arm 17. The adjusting mechanism 20 rotates the upper dial to adjust the amount of protrusion of the tip below the holder 3, so that the ultrasonic horn 9 b moves downward from the holder 3 when the ultrasonic horn 9 b is lowered by the air cylinder 2. The distal end of the ultrasonic horn 9b abuts against the other end of the arm 17, and adjusts the stroke amount as a descending amount of the ultrasonic horn 9b with respect to the mounting table 11.

【0008】この実施形態の構造によれば、図1に示す
ように、エアーシリンダー2の伸長動作で、接合作用部
9cが振動子10から共振器9への超音波振動の伝達方
向(振動方向Xと同じ方向)と直交する方向で搭載台1
1から上方に離れる方向に所定距離上昇した後に、エア
ーシリンダー2の伸長動作を停止して、接合作用部9c
の下面と搭載台11の上面との間に図外の被接合部材の
重ね合わせ部分を出し入れするための所定空間を形成さ
せておく。又、エアーコンプレッサー16を駆動して、
エアーシリンダー14のピストンロッド14aを伸長動
作させて、アーム17を図1の実線示のように位置させ
て、バランサー機構12でホルダー3、共振器9、振動
子10からなる加圧構成体の重量を負担する。
According to the structure of this embodiment, as shown in FIG. 1, the extending direction of the air cylinder 2 causes the joining action portion 9c to transmit the ultrasonic vibration from the vibrator 10 to the resonator 9 (vibration direction). (The same direction as X)
After moving up a predetermined distance in the direction away from the upper part 1, the extension operation of the air cylinder 2 is stopped and the joining action part 9 c
A predetermined space is formed between the lower surface of the mounting table 11 and the upper surface of the mounting table 11 for inserting and removing the overlapping portion of the members to be joined (not shown). Also, by driving the air compressor 16,
The piston rod 14a of the air cylinder 14 is extended, the arm 17 is positioned as shown by the solid line in FIG. 1, and the weight of the pressurized structure composed of the holder 3, the resonator 9, and the vibrator 10 is moved by the balancer mechanism 12. To bear.

【0009】このバランサー機構12は、レギュレータ
ー15のリリーフバルブに設定される設定圧力により、
最大で、ホルダー3、共振器9、振動子10からなる加
圧構成体の全重量を負担することができるが、例えば、
バランサー機構12が当該加圧構成体の全重量を負担し
た状態において、搭載台11の上面の接合作業領域に被
接合部材の重ね合わせ部分を搭載した後、エアーシリン
ダー2を縮小動作して共振器9を下降する。この下降過
程において、ホルダー3が調整機構20の先端を介して
バランサー機構12のアーム17の他端部を押し下げる
と、当該アーム17がピン18を中心として仮想線で示
す方向に回転運動し、アーム17の一端部がエアーシリ
ンダー14のピストンロッド14aを縮小動作させる。
そして、エアーシリンダー14からレギュレーター15
までの配管の内部圧力がレギュレーター15におけるリ
リーフバルブに設定された設定圧力よりも高圧になる
と、レギュレーター15のリリーフバルブが自動的に内
部の圧力空気を外部に逃がすことで、ホルダー3の下降
動作中において、バランサー機構12からホルダー3に
作用する上向きの力をホルダー3、共振器9、振動子1
0からなる加圧構成体の重量を負担するだけの力となる
ように一定に保持することができる。
The balancer mechanism 12 is controlled by a set pressure set in a relief valve of the regulator 15.
At most, the entire weight of the pressurized structure consisting of the holder 3, the resonator 9, and the vibrator 10 can be borne.
In a state where the balancer mechanism 12 bears the entire weight of the pressurizing structure, after the overlapped portion of the members to be joined is mounted on the joining work area on the upper surface of the mounting table 11, the air cylinder 2 is contracted and the resonator is operated. Down 9 In this lowering process, when the holder 3 pushes down the other end of the arm 17 of the balancer mechanism 12 via the tip of the adjusting mechanism 20, the arm 17 rotates around the pin 18 in the direction indicated by the phantom line, and the arm 17 rotates. One end of 17 causes the piston rod 14a of the air cylinder 14 to contract.
Then, from the air cylinder 14 to the regulator 15
When the internal pressure of the piping up to a pressure higher than the set pressure set in the relief valve of the regulator 15, the relief valve of the regulator 15 automatically releases the internal pressure air to the outside, thereby lowering the holder 3. , The upward force acting on the holder 3 from the balancer mechanism 12 is applied to the holder 3, the resonator 9, and the vibrator 1.
It can be kept constant so that it is just enough to bear the weight of the pressurizing structure consisting of zero.

【0010】引き続く共振器9の下降により、接合作用
部9cが図外の被接合部材に当接すると、可動駒4が弾
性体6を圧縮して下降するこで、弾性体6が接合作用部
9cの図外の被接合部材への衝撃エネルギーを吸収した
後に、当該被接合部材を接合作用部9cと搭載台11と
でそれらの間に、ホルダー3、共振器9、振動子10か
らなる加圧構成体の重量よりも小さな加圧力で加圧保持
することができる。
When the joining action portion 9c abuts on a member to be joined (not shown) due to the subsequent lowering of the resonator 9, the movable piece 4 compresses the elastic body 6 and descends, thereby causing the elastic body 6 to join. After absorbing the impact energy to the member to be joined (not shown in FIG. 9c), the member to be joined is connected between the joining action part 9c and the mounting table 11 by the holder 3, the resonator 9, and the vibrator 10. Pressurization can be maintained with a pressing force smaller than the weight of the pressure structure.

【0011】この加圧保持完了後、又は加圧保持以前の
うちのいずれかにおいて、図外の超音波発生器から振動
子10に電気エネルギーを供給して振動子10に超音波
振動を発生させる。この振動子10を発振させる電気エ
ネルギーの供給は、例えば、ホルダー3に図外のセンサ
ーを設け、可動駒4にドックを設け、弾性体6が所定量
圧縮された時に、センサーがドックを検知し、その検知
した信号で超音波発生器から振動子10に電気エネルギ
ーの供給を開始して、振動子10を発振動作させること
も可能である。そして、振動子10からの超音波振動に
共振器9が共振し、接合作用部9cがエアーシリンダー
2による加圧方向と直交する矢印Xで示す方向に最大振
動振幅を以て振動して、図外の被接合部材の重ね合わせ
面間を非溶解接合する。
Either after the completion of the pressure holding or before the pressure holding, electric energy is supplied to the vibrator 10 from an ultrasonic generator (not shown) to generate ultrasonic vibration in the vibrator 10. . The supply of the electric energy for oscillating the vibrator 10 is performed by, for example, providing a sensor (not shown) in the holder 3, providing a dock in the movable piece 4, and detecting the dock when the elastic body 6 is compressed by a predetermined amount. It is also possible to start supplying electric energy from the ultrasonic generator to the vibrator 10 based on the detected signal, and to cause the vibrator 10 to oscillate. Then, the resonator 9 resonates with the ultrasonic vibration from the vibrator 10, and the bonding action portion 9 c vibrates with the maximum vibration amplitude in the direction indicated by the arrow X perpendicular to the pressurizing direction by the air cylinder 2. Non-melt joining is performed between the overlapping surfaces of the members to be joined.

【0012】この実施形態の撓み規制手段においては、
各ガイドシャフト7がホルダー3に装着された共振器9
の振動方向Xの軸心と平行でピストンロッド2aを通る
直線上に配置され、当該直線と直交する方向の外周面に
設けられたガイド溝7aが各ガイドブッシュ8の内周面
より突出するガイド突起8aに摺接係合しているので、
上記加圧保持に際し、接合作用部9cとピストンロッド
2aとの相反する方向の力でホルダー3、共振器9、振
動子10からなる加圧構成体に発生する撓みを、ガイド
溝7aとガイド突起8aとの摺接係合により吸収するこ
とができて、図外の被接合部材に対する接合作用部9c
の位置ずれを阻止して、正確な位置で図外の被接合部材
を適切に接合することができる。図示は省略するが、ガ
イドシャフト7にガイド溝7aに代えてガイド突起を設
け、ガイドブッシュ8にガイド突起8aに代えてガイド
溝を設けても同様の作用効果がある。
In the deflection control means of this embodiment,
Resonator 9 in which each guide shaft 7 is mounted on holder 3
The guide groove 7a provided on a straight line passing through the piston rod 2a in parallel with the axis of the vibration direction X of the guide bush 8 and provided on the outer peripheral surface in a direction orthogonal to the straight line protrudes from the inner peripheral surface of each guide bush 8. Since it is in sliding contact with the projection 8a,
At the time of the pressurization and holding, the bending generated in the pressurizing structure composed of the holder 3, the resonator 9, and the vibrator 10 due to the opposing forces of the joint action portion 9c and the piston rod 2a is caused by the guide groove 7a and the guide protrusion. 8a, which can be absorbed by sliding contact with the member 8a, and can be joined to the member to be joined (not shown).
Can be prevented, and the members to be joined (not shown) can be appropriately joined at an accurate position. Although not shown, the same operation and effect can be obtained by providing a guide protrusion on the guide shaft 7 instead of the guide groove 7a and providing a guide groove on the guide bush 8 instead of the guide protrusion 8a.

【0013】図3〜4は第2実施形態を示し、この実施
形態は共振器26を縦型に配置したものである。図3〜
4において、装置本体21はその一半部に加圧機構を構
成するエアーシリンダー22を備えている。エアーシリ
ンダー22の上方に向けられたピストンロッド22aは
共振器26を縦型に支持するホルダー23にブラケット
24を介して連結している。この実施形態の場合、ホル
ダー23が装置本体21の中央に立設された門型の縦壁
21aの左右側部を支持する一対の衝立21bにガイド
機構25を介して昇降可能に摺接係合している。ガイド
機構25はホルダー23の左右側部に突設された縦方向
のガイドレール25aと、これに摺接係合して衝立21
bに上下で固定されスライダー25bとにより構成され
ている。共振器26は振動子27に同軸に結合したブー
スタ26aと、これに同軸に結合した超音波ホーン26
bと、これに同軸に結合したブースタ26cとを備えて
いる。超音波ホーン26bは振動子27からの超音波振
動で共振する最小振動振幅点f14で振動の方向を90
度変換し、その変換された振動の最大振動振幅点f1
8,f19の外周面に接合作用部26dを突設してい
る。ブースター26aは最大振動振幅点f11から最小
振動振幅点f12を経て最大振動振幅点f13までの共
振器周波数の1/2波長の長さを有し、超音波ホーン2
6bは最大振動振幅点f13から最小振動振幅点f14
を経て最大振動振幅点f15までの共振器周波数の1/
2波長の長さを有し、ブースター26cは最大振動振幅
点f15から最小振動振幅点f16を経て最大振動振幅
点f17までの共振器周波数の1/2波長の長さを有し
ている。共振器26において仮想線は振動の瞬間的な変
位を示す波形である。接合作用部26dよりも下方で、
装置本体21の他半部には搭載台28を有している。
FIGS. 3 and 4 show a second embodiment in which the resonator 26 is arranged vertically. FIG. 3-
In 4, the apparatus main body 21 is provided with an air cylinder 22 constituting a pressurizing mechanism in one half thereof. A piston rod 22a directed upward from the air cylinder 22 is connected via a bracket 24 to a holder 23 that supports the resonator 26 in a vertical form. In the case of this embodiment, the holder 23 is slidably engaged with a pair of partitions 21b supporting the left and right sides of a gate-shaped vertical wall 21a erected at the center of the apparatus main body 21 via a guide mechanism 25 so as to be able to move up and down. doing. The guide mechanism 25 is provided with a vertical guide rail 25a protruding from the left and right sides of the holder 23 and slidingly engaging with the guide rail 25a.
b and the slider 25b fixed vertically. The resonator 26 includes a booster 26 a coaxially coupled to a vibrator 27 and an ultrasonic horn 26 coaxially coupled thereto.
b and a booster 26c coaxially coupled thereto. The ultrasonic horn 26b changes the direction of the vibration by 90 at the minimum vibration amplitude point f14 that resonates with the ultrasonic vibration from the vibrator 27.
Degree, and the maximum vibration amplitude point f1 of the converted vibration
A joining action portion 26d protrudes from the outer peripheral surface of 8, f19. The booster 26a has a length of 波長 wavelength of the resonator frequency from the maximum vibration amplitude point f11 to the maximum vibration amplitude point f13 via the minimum vibration amplitude point f12, and the ultrasonic horn 2
6b is from the maximum vibration amplitude point f13 to the minimum vibration amplitude point f14.
Of the resonator frequency up to the maximum vibration amplitude point f15
The booster 26c has a length of two wavelengths, and the booster 26c has a half wavelength of the resonator frequency from the maximum vibration amplitude point f15 to the maximum vibration amplitude point f17 via the minimum vibration amplitude point f16. In the resonator 26, a virtual line is a waveform indicating an instantaneous displacement of the vibration. Below the joining action portion 26d,
The other half of the apparatus main body 21 has a mounting table 28.

【0014】装置本体21に設けられたバランサー機構
29は、縦壁21aよりも後方で、装置本体21の縦壁
21aの側部にブラケット30を介して装置された単動
型のエアーシリンダー31を備え、エアーシリンダー3
1のボトム部にリリーフバルブ付きのレギュレーター3
2を介して電動型のエアーコンプレッサー33が配管さ
れており、エアーコンプレッサー33からレギュレータ
ー32を経由して供給される圧力空気により、ピストン
ロッド31aがそれよりも前方のシリンダーケース内の
空気を押し出して外部に逃がし(リリーフし)て伸長動
作し、ピストンロッド31aよりも後方からレギュレー
ター32までの配管での内部圧力が設定圧力よりも高圧
になると、レギュレーター32のリリーフバルブが自動
的に内部の圧力空気を外部に逃がすようになっている。
A balancer mechanism 29 provided on the apparatus main body 21 is provided with a single-acting air cylinder 31 provided via a bracket 30 on the side of the vertical wall 21a of the apparatus main body 21 behind the vertical wall 21a. Equipped, air cylinder 3
Regulator 3 with relief valve at bottom of 1
An air compressor 33 of an electric type is piped through 2 and the piston rod 31a pushes out the air in the cylinder case ahead of the air compressor 33 by the pressure air supplied from the air compressor 33 via the regulator 32. When the internal pressure in the piping from the rear of the piston rod 31a to the regulator 32 becomes higher than the set pressure, the relief valve of the regulator 32 automatically releases the internal compressed air. Escape to the outside.

【0015】一方、図4に示すように、縦壁21aの一
側には発振開始機構34を備えている。発振開始機構3
4は衝立21bに装着されたマイクロメーターのような
調整部材35に昇降可能に連結された非接触タイプのセ
ンサー36を配置してある。調整部材35はその上部の
ダイヤルを回転操作して、その先端に連結されたセンサ
ー36の上下位置を調整することで、超音波ホーン26
bがエアーシリンダー22により下降する際に、ホルダ
ー23に固定されたドック37が衝立21bに形成され
た縦穴38を貫通して接近し、その接近したドッグ37
をセンサー36が検出し、センサー36から変換出力さ
れた電気信号により図外の制御部が振動子27に電力エ
ネルギーを供給する超音波発生器の動作を開始する。
On the other hand, as shown in FIG. 4, an oscillation start mechanism 34 is provided on one side of the vertical wall 21a. Oscillation start mechanism 3
Reference numeral 4 denotes a non-contact type sensor 36 which is connected to an adjusting member 35 such as a micrometer mounted on the partition 21b so as to be able to move up and down. The adjusting member 35 rotates the upper dial to adjust the vertical position of the sensor 36 connected to the tip of the adjusting member 35, so that the ultrasonic horn 26
When the b is lowered by the air cylinder 22, the dock 37 fixed to the holder 23 approaches through the vertical hole 38 formed in the partition 21b, and the approached dog 37
Is detected by the sensor 36, and the control unit (not shown) starts the operation of the ultrasonic generator that supplies electric energy to the vibrator 27 based on the electric signal converted and output from the sensor 36.

【0016】縦壁21aの他側には下降停止機構39を
備えている。下降停止機構39は衝立21bに装着され
たマイクロメーターのような調整部材40に昇降可能に
連結されたストッパー41を備えている。調整部材40
はその上部のダイヤルを回転操作して、その先端に連結
されたストッパー41の上下位置を調整すると共に、そ
のストッパー41を調整位置で図外のねじ機構のような
固定手段でホルダー23のガイドレール25aに固定す
ることで、超音波ホーン26bがエアーシリンダー22
により下降する際に、ストッパー41が衝立21bに形
成された縦穴42の下端に当接して、超音波ホーン26
bのそれ以上の下降を規制する。
A lowering stop mechanism 39 is provided on the other side of the vertical wall 21a. The descending stop mechanism 39 includes a stopper 41 that is connected to an adjusting member 40 such as a micrometer mounted on the partition 21b so as to be able to move up and down. Adjusting member 40
The upper dial is rotated to adjust the vertical position of a stopper 41 connected to the tip of the dial, and the stopper 41 is moved to the adjusted position by a fixing means such as a screw mechanism (not shown). By fixing the ultrasonic horn 26b to the air cylinder 22a,
When the ultrasonic horn 26 descends, the stopper 41 comes into contact with the lower end of the vertical hole 42 formed in the partition 21b.
Regulates further drop of b.

【0017】この実施形態の構造によれば、エアーシリ
ンダー22の伸長動作で、接合作用部26dが搭載台2
8から上方に離れる方向に所定距離上昇した後に、エア
ーシリンダー22の伸長動作を停止して、接合作用部2
6dの下面と搭載台28の上面との間に図外の被接合部
材の重ね合わせ部分を出し入れするための所定空間を形
成させておく。又、エアーコンプレッサー33を駆動し
て、エアーシリンダー31のピストンロッド31aを伸
長動作させて、バランサー機構29でホルダー23、共
振器26、振動子27からなる加圧構成体の重量を負担
する。
According to the structure of this embodiment, when the air cylinder 22 is extended, the joining action part 26d is moved to the
After the air cylinder 22 has been moved upward by a predetermined distance in a direction away from the air cylinder 8, the extension operation of the air cylinder 22 is stopped,
A predetermined space is formed between the lower surface of 6d and the upper surface of the mounting table 28 for inserting and removing the overlapped portion of the members to be joined (not shown). Further, the air compressor 33 is driven to extend the piston rod 31 a of the air cylinder 31, and the balancer mechanism 29 bears the weight of the pressurized structure composed of the holder 23, the resonator 26 and the vibrator 27.

【0018】このバランサー機構29は、レギュレータ
ー32のリリーフバルブに設定される設定圧力により、
最大で、ホルダー23、共振器26、振動子27からな
る加圧構成体の全重量を負担することができるが、例え
ば、バランサー機構29が当該加圧構成体の全重量を負
担した状態において、搭載台28の上面の接合作業領域
に被接合部材の重ね合わせ部分を搭載した後、エアーシ
リンダー22を縮小動作して共振器26を下降する。こ
の下降過程において、ホルダー23がブラケット24を
介してバランサー機構29のピストンロッド31aを縮
小動作させる。そして、エアーシリンダー31からレギ
ュレーター32までの配管の内部圧力がレギュレーター
32におけるリリーフバルブに設定された設定圧力より
も高圧になると、レギュレーター32のリリーフバルブ
が自動的に内部の圧力空気を外部に逃がすことで、ホル
ダー23の下降動作中において、バランサー機構29か
らホルダー23に作用する上向きの力がホルダー23、
共振器26、振動子27からなる加圧構成体の重量を負
担するだけの力となるように一定に保持されて、ホルダ
ー23の下降動作を加圧機構であるエアーシリンダー2
2の下降動作力で円滑に行うことができる。
The balancer mechanism 29 is controlled by a set pressure set in a relief valve of the regulator 32.
At most, the entire weight of the pressurized structure composed of the holder 23, the resonator 26, and the vibrator 27 can be borne. For example, in a state where the balancer mechanism 29 bears the entire weight of the pressurized structure, After the overlapped portion of the members to be joined is mounted on the joining work area on the upper surface of the mounting table 28, the air cylinder 22 is contracted to lower the resonator 26. During this lowering process, the holder 23 causes the piston rod 31a of the balancer mechanism 29 to perform a reducing operation via the bracket 24. When the internal pressure of the pipe from the air cylinder 31 to the regulator 32 becomes higher than the set pressure set for the relief valve in the regulator 32, the relief valve of the regulator 32 automatically releases the internal pressure air to the outside. In the downward movement of the holder 23, the upward force acting on the holder 23 from the balancer mechanism 29 is applied to the holder 23,
The lowering operation of the holder 23 is maintained constant so as to have a force enough to bear the weight of the pressurizing structure composed of the resonator 26 and the vibrator 27, and the air cylinder 2 as a pressurizing mechanism is used.
2 can be performed smoothly with the lowering operation force.

【0019】引き続く共振器26の下降により、接合作
用部26dが図外の被接合部材を搭載台28とでそれら
の間に加圧保持し、この加圧保持完了後、又は加圧保持
直前のうちのいずれかにおいて、振動開始機構34のセ
ンサー36からのドック37を検出した信号により図外
の超音波発生器から振動子27に電気エネルギーを供給
して振動子27に超音波振動を発生させる。そして、振
動子27からの超音波振動に共振器26が共振し、接合
作用部26dがエアーシリンダー22による加圧方向と
直交する矢印Xで示す方向に最大振動振幅を以て振動し
て、図外の被接合部材の重ね合わせ面間を非溶解接合す
る。
By the subsequent lowering of the resonator 26, the joining action portion 26d presses and holds a member to be joined (not shown) to the mounting table 28 between them, and after the completion of the pressure holding or immediately before the pressure holding. In any one of them, electric energy is supplied to the vibrator 27 from an ultrasonic generator (not shown) based on a signal detected by the dock 37 from the sensor 36 of the vibration start mechanism 34 to generate ultrasonic vibration in the vibrator 27. . Then, the resonator 26 resonates with the ultrasonic vibration from the vibrator 27, and the bonding action portion 26d vibrates with the maximum vibration amplitude in a direction indicated by an arrow X perpendicular to the direction of pressurization by the air cylinder 22. Non-melt joining is performed between the overlapping surfaces of the members to be joined.

【0020】そして、上記振動子27の振動開始から所
定の経過時間後に、超音波発生器の発振動作を停止す
る。その後、上記ホルダー23が上昇し、接合された被
接合部材を搭載台28より取り外すことで、接合の1サ
イクルが終了する。
After a lapse of a predetermined time from the start of the vibration of the vibrator 27, the oscillating operation of the ultrasonic generator is stopped. Thereafter, the holder 23 is lifted, and the joined members to be joined are removed from the mounting table 28, thereby completing one cycle of joining.

【0021】尚、上記振動子27の発振停止は、ホルダ
ー23の上昇に伴う振動開始機構34を利用することも
可能である。この場合、振動開始機構34は、超音波ホ
ーン26bがエアーシリンダー22により上昇する際
に、ドック37がセンサー36より離れて、前記センサ
ー36から図外の制御部への電気信号の出力が停止する
ことで、図外の制御部が超音波発生器の動作を停止す
る。この場合、発振停止機構34は発振開始停止機構と
なる。
The oscillation of the vibrator 27 can be stopped by using a vibration start mechanism 34 accompanying the rise of the holder 23. In this case, when the ultrasonic horn 26b is lifted by the air cylinder 22, the dock 37 moves away from the sensor 36, and the output of the electric signal from the sensor 36 to the control unit (not shown) stops. Thus, the control unit (not shown) stops the operation of the ultrasonic generator. In this case, the oscillation stop mechanism 34 is an oscillation start / stop mechanism.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 第1実施形態を示す側面図。FIG. 1 is a side view showing a first embodiment.

【図2】 同実施形態の撓み規制手段を示す断面図FIG. 2 is a cross-sectional view showing a deflection control unit of the embodiment.

【図3】 第2実施形態を示す側面図。FIG. 3 is a side view showing a second embodiment.

【図4】 同実施形態の搭載台を省略した正面図。FIG. 4 is an exemplary front view of the embodiment with the mounting table omitted;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,27 振動子、9,26 共振器、11,28
搭載台、12,29バランサー機構、7 ガイドシャフ
ト(撓み規制機構)、8 ガイドブッシュ(撓み規制機
構)。
10,27 vibrator, 9,26 resonator, 11,28
Mounting base, 12, 29 balancer mechanism, 7 guide shaft (bending control mechanism), 8 guide bush (bending control mechanism).

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超音波振動を発生する振動子に結合した
共振器と搭載台とでそれらの間に重ね合わせた被接合部
材を加圧保持し、振動子から共振器に超音波振動を伝達
することにより、被接合部材の重ね合わせ面間を接合す
る超音波振動接合装置において、被接合部材の加圧保持
に際し、加圧構成体の重量を流体で負担するバランサー
手段を設けたことを特徴とする超音波振動接合装置。
1. A resonator coupled to a vibrator that generates ultrasonic vibration and a mounting table press-hold a member to be joined superposed therebetween, and transmit ultrasonic vibration from the vibrator to the resonator. Thereby, in the ultrasonic vibration joining apparatus for joining between the superposed surfaces of the members to be joined, when the members to be joined are pressed and held, the balancer means for bearing the weight of the pressurized structure with the fluid is provided. Ultrasonic vibration bonding equipment.
【請求項2】 超音波振動を発生する振動子に結合した
共振器と搭載台とでそれらの間に重ね合わせた被接合部
材を加圧保持し、振動子から共振器に超音波振動を伝達
することにより、被接合部材の重ね合わせ面間を接合す
る超音波振動接合装置において、被接合部材の加圧保持
に際し、加圧構成体の撓みを規制する撓み規制手段を設
けたことを特徴とする超音波振動接合装置。
2. A resonator coupled to a vibrator for generating ultrasonic vibration and a mounting table press-hold a member to be joined superposed therebetween, and transmit ultrasonic vibration from the vibrator to the resonator. Thereby, in the ultrasonic vibration bonding apparatus for bonding between the superposed surfaces of the members to be bonded, when holding the members to be bonded under pressure, a bending restricting means for restricting the bending of the pressing structure is provided. Ultrasonic bonding equipment.
JP21007896A 1996-08-08 1996-08-08 Ultrasonic vibration joining equipment Pending JPH1052767A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21007896A JPH1052767A (en) 1996-08-08 1996-08-08 Ultrasonic vibration joining equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21007896A JPH1052767A (en) 1996-08-08 1996-08-08 Ultrasonic vibration joining equipment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1052767A true JPH1052767A (en) 1998-02-24

Family

ID=16583461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21007896A Pending JPH1052767A (en) 1996-08-08 1996-08-08 Ultrasonic vibration joining equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1052767A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100367024B1 (en) * 2000-11-13 2003-01-09 주식회사 대영초음파 The recipro cating devic of pressure board for super sonic wave device
CN101920395A (en) * 2010-09-07 2010-12-22 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Machine head for ultrasonic aluminum wire press welder
CN104923906A (en) * 2015-07-05 2015-09-23 傅兴琴 Ultrasonic welding device for sheet metal and welding method thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100367024B1 (en) * 2000-11-13 2003-01-09 주식회사 대영초음파 The recipro cating devic of pressure board for super sonic wave device
CN101920395A (en) * 2010-09-07 2010-12-22 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Machine head for ultrasonic aluminum wire press welder
CN104923906A (en) * 2015-07-05 2015-09-23 傅兴琴 Ultrasonic welding device for sheet metal and welding method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3963918B2 (en) Ultrasonic welding equipment
JP3788351B2 (en) Electronic component bonding apparatus and electronic component bonding tool
JP3078231B2 (en) Ultrasonic vibration bonding equipment
KR101636247B1 (en) Device and method for measuring quality of ultrasonic welding
US7959054B2 (en) Device for processing workpieces using ultrasound
US9943928B2 (en) Method of operating an apparatus for linear friction welding
US4527727A (en) Stabilized ultrasonic welding apparatus
JP4004592B2 (en) Method and apparatus for processing thermoplastic workpieces
US20140326414A1 (en) Apparatus for Linear Friction Welding
CN106239897A (en) A kind of ultrasonic brazing unit
JPH1052767A (en) Ultrasonic vibration joining equipment
US3493457A (en) Control circuit for tool driven by sonic energy
KR100934241B1 (en) A metal union device which a automatic height control facility is possessed
JP5926439B1 (en) Ultrasonic bonding equipment
CN108015404B (en) Ultrasonic welding mechanism
JP7141306B2 (en) Welding equipment
JP2006086345A (en) Method and apparatus of ultrasonic bonding
JP2005231078A (en) Vibration welding apparatus
JP2003205379A (en) Method of laser welding and emitting device for laser welding
JP4524097B2 (en) Spherical surface generating device and spherical surface generating method
JP2002043377A (en) Tool for ultrasonic oscillation bonding
KR20220108666A (en) a system for ultrasonic welding with automatic self-aligning type
KR102137370B1 (en) Device and method for measuring quality of ultrasonic welding
KR102468572B1 (en) ultrasonic fusion apparatus
JP7333725B2 (en) Ultrasonic bonding equipment