TW201125663A - Resonator for joining metal members together utilizing ultrasonic vibration - Google Patents

Description

201125663 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種即使接合對象部件存在於具有接合對象部件之物 品的深入位置時，仍可將接合對象部件接合的超音波振動金屬接合用共振 【先前技術】 圖9表不專利文獻1中所揭示之超音波振動金屬接合裝置45。使用於 超音波振動金屬接合裝置45之超音波振動金屬接合料姆41係為利用 ，音波振動來將金雜雜合咖個的碰器4卜以下贿音波 屬接合用共振S 41僅稱為「共振器41」。圖9中，共振器41係為將接人工 二43接合_音波制（ultfaSQnie 42之—端部的結構。超音“ 42的另一端部上則安裝有振動器44。 頭 人之’對超音波振動金屬接合裝置45的動作進行卿。例如，將 42裝接於超音波振動金屬接合裝置衫的塊體⑽⑷你上，且: 較接5工具43更靠下方的承受台47上承載多個金 件48。其後’超音波振動金屬接合裝置4受 $相二部 接合對象部件48則在從接合工具43盘 ;^ 7進^對性移動’ 將接合工具43之下端部在橫向的超音波i 仃加屋的狀態下， 接合r，”之多個金屬所 然而’圖9中的接合工具43其接合對象部件 的外形係小於超音波痒頭42側的上部。因此， ^具頭49在橫向 如下的不方便。缺點為在將物品5〇之突出==^的 合對象部件48更靠上方處，且接合對象邱杜心^出。M1配置於較接 H1小於接合工具43的下面與 捏° ，、犬出部51之間的空隙 =出<Η2時’換言之，在深二 的尺寸Η2時，亦 合下，共振器41便無法進入接 = 象。附48之物品5〇的場 而無法將接合對象部件48接合。。 與犬出部5丨之間的空隙HI， 【先前技術文獻】 201125663 【專利文獻1】日本國特開2_一 113〇83號公報 【發明内容】 【發明所欲解決之課題】 2騎欲解決之醜職於，#接合料料存在 件之物品騎人位置時，縣法_合聽料接合。有接。對“ 【用以解決課題之手段】 形成響紐良好之素材所 ^ 一在超

；；：^ ： "tlZ 的效 ;向突出的部分插入於空隙中’即具有可==:::::頭向 的橫向寬产，再接合卫具之前端部的橫向寬度細於接合王具之上部 一致，相^接二之㈣料橫向寬賴超音料_振動方向 度的:的橫向宽 橫向敞開：/，、===用以獲得良好振動的狹_置成向下方及 好的振動。 狹縫的珠度及橫向寬度，即可在接合卫具獲得良 將接合繼合㈣合工具_部，再藉由 201125663 【實施方式】 「實施型態1」 本說明書中的方向「前」、「後 超音波振動金屬接錢置25放 」，從將 時所特別指定的方向。 的狀怨亚以前頭S表不之前側觀看 參照圖1，對實施型態1作 1的結構進行說明。此振考i借古:曰波振動金屬接合用共振器的共振器 頭2的-端㈣瓣4 3。從超蝴 波振動的共振頻率之至少半具有自振動器4所傳遞之超音 焊頭2係為由銘或鈇的=的但係設為一波長的長度。超音波 係位於超音_ 2之長度 振幅點的位置處，設置#工_ ^長度方向財央部之最大振動 在超音波焊頭2之形成有母螺絲的螺絲孔。 有母__軌兩端部上設置有部件連接部7作為形成 刪蝴之間的 突出。最小振動振幅點亦稱為「節f/°广超θ波坏頭2的外面向外側 圓棒狀，但因製成角棒狀之故雖玄^( al polnt)。超音波谭頭2亦可為 當超音波焊頭2為圓棒狀時，亦置 頭2包圍的型態。關於支州二在回周方向將超音波焊 口蘇昭w ®周方向將超音波焊頭2包圍的型態， ，、要了、、日本國專利第2911394號公報 雖趨於複雜，惟亦可為以無頭螺絲之類的=將= 立波;部與具有支#部8之兩端部呈同軸狀連接的結構。即，超 曰波;tf碩2並非限於圖！所示之結構。 特性係躺喊狀麟合金、壯⑽料火_等般音響 構成的直線型棒狀。在接合工具3的基部上設置_連 絲的_孔。接合工具3絲部係為相當於將接合 八3女裝於超音波焊頭2時接合工具3之上部的部分。 時接3的前鱗11係為财於將接合卫具3絲於料波详頭2 接〇 〃之下部的部分，不細亦可，惟使橫向寬度Τ1小於接合工具^ 5 201125663 =:=2(T1<T2)。橫向寬度71、12為與工具頭12所突出 :=== 即’由於接合工具3之前端部11的橫向寬度T1 工具3之上部的橫向寬度T2，再藉由使接合工具 的k向寬度Τ1與以超音波焊頭2的箭那職 接合工具3之能部U的橫向寬度並未較細的場合下動致之 的振動和接合皆會變得良好。 接《工具之别鳊部 合工具3的前端部11上，工具頭12係從接合卫具3的前朗η ΐΓτΓΐ™；Γ5 ®1 π =二t 的型態t，工具頭12向前後方向突出的型離。圖i 虛線所不之結構為使前端部u的橫向寬度T1朝向左右^ 中，工具頭12向左右方向突出的型態。圖i 11、 4 端部11的橫向寬度T1朝向前後方向的型態且^ 為使前 的型態。圖！中以點畫線所示的結構為使前^ 向左右=出 ;::rgt ^ ^12 方向並非限於此等，亦可#工罝 ，、項u所犬出的 之上下方向…線端部11向與延伸於接合工具3 在工具頭12上將凹部13設置成向工具頭！ 狀，而凹部13所敞開的橫向可為與工具頭 向敞開的形 凹部13係作為逃孔，其將金屬彼此接合時防止又的方向。 3)干涉而發揮功能。回至 Is對象精48(參照圖 出的部分係為將接合對象部件二 部分。接合_部14的下面15 = 14而發揮功能的 成有凹凸的形狀。 '接〇對象部件48接觸的面，作成為形 ^具頭12的凹部13更向另—枝出之 。具3之振動平衡狀部分的魏， ^鋪負作為取付接 為擔負作為將金;|彼此接合之接 卩、=方大出的部分雌可構成 出的部姆成為作為接合作mi6的魏的部分。在向另-方突 部16的下面17製成為將金屬彼此接合時分時’只要將接合作用 而形成有㈣的，在接合伽部14^f接讀象料48接觸的面 合的結果而消耗時，以使接合作用部，，重複將金屬彼此_ri 朝向後方，接合作用部〗6朝向翁… 201125663 方的方式將接合_部Μ與接合個部16的位置互姆換， 於超音波焊頭2上’藉此可她使用接合作用部16以取代:合 棒狀從ΐΐΐίΐ的基部至前端部11為止的部分亦可為鱗狀，惟作成圓 ，狀因此在接合工具3的外面上設置—對的平行面之卫具嵌合部Μ ^入Ϊ接合卫具3安裝於超音波焊頭2時，將扳手（聊職）之類的工 二地固合部18，騎過虹具峨觀作，柯難合工具3適 二=ϊϊίΓ2上。當從接合卫具3的基部至前端部11為止的部 刀馬角棒狀時，亦可不設置工具嵌合部18。 ♦焊頭的上面與下面15、17之間的長度u雖較佳具有與超音波 Ϊ合接振動鮮的至少半波長的長度，但係設為二波長的長 之振動共鱗，接合仙部吨大娜向橫4Χ3與料波焊頭2 孔。在振動器4的輸出端部設有部件連接部2〇作為形成有母螺絲的螺絲 頭螺音f焊頭2與接合工具3互相接合，係將作為固定工具的無 的另’触娃^部裝接於超音波焊頭2的工具連接部6，而將A頭螺啤22 ^-端部裳接於接合工具3的焊頭連接部i t 二前後3^超音波焊頭2時’便會有工具頭12以實線或鎖線所示般ί 12以虛線或假想線所示般朝向左右方向的Ϊ /下/、頭12的振動方向皆為箭頭X方向。 雄螺ί6或接合工具3的觸連_〇上設置 部10或超音波焊H 雄螺絲裝接於接合工具3的輝頭連接 互相接合。又，· ^工具連接部6 ’亦可將超音波谭頭2與接合工具3 頭2與接合u 3 Η #拴之麵有頭獅取代無獅絲22來將超音波焊 部6形成為合中，將超音波痒頭2的工具連接 的上方經由、 向的貫通孔’再財賴職超音波焊頭2 由具賴部6裝接於接合工具3鱗财卿1Q，觀將超^ ] 7 201125663 波焊頭2與接合工具3互相接合。又 絲的情況下，以珊之類的接合劑將接使用無頭螺絲22或有頭螺 在超音波焊頭2的-端具#合於超音波焊頭2上。 (b。—·)。在超音波焊頭2的—端部上安、裝有振I: 4 =以外的增強器 的-端部裝接於超音波焊頭2的部件 °。B，’糸將無頭螺絲23 部裝接於振動器4的部件連接：；的另一端 如圖2所示般地呈_狀接合。 將超日波㈣2與振動器4 當在超音波輝頭2的-端部上安裝有圖 無頭螺絲23之圖以外的無頭螺 夺係、將相當於 部7，將該無頭螺絲的另—端部裝音波_ 2的部件連接 的螺絲孔而設置的圖以外的部件安益的一端部上作為母螺絲 部件安裝部，該部件安裝部係形成在;強器23的一端部裝接於 絲孔而設置之相當於上述部件安裝部^_外之;====、= 絲23的另-端部裝接於振動器 jl、頭螺 2、增強器與振動器4呈同軸狀接合接部2G由此，可將超音波焊頭 參照圖2，對共振器i所使用之超音波 ^2^ ：· 裝置框架本體26的作業空間部27的《更靠 2t° 28 29 , ';作業二間部27。輸出部件29配置於作業空間邱27沾丁却 的驅動而在输間部27内直線地升降輸出料 Γ27的下部設有支推具3G。在比裝置框架本體26的作 更靠下部處設有承受台31。承受台31的前方上部處則 接合時部32 °接合作用承受部32的上面33係作為將金屬彼此 時與接&對象部件48接觸的面，並製成為形成有凹凸的形狀。 向以具30左右的内部空間34使超音波焊頭2的長度方向朝 分盘支I 3^1 向’並以勿使超音辦頭2之支#部8以外的部 具3〇m枝麵1料波觸2，且敍_8«於支撐 2 、牙。卩件35。如此一來，在將超音波焊頭2裝接於支撐具30時， 於將支撐部8支撐於支樓具30，該支撐部8係以使其位於較接合工具【3s ] 8 201125663 2 圖 的位置更靠兩側存在的最小振動振幅點的方式 觸支一上二^ 位置二 ====== =:r 將重㈣金一二 二====:=:=時， I ：； 32 — 33 器4便產生超音波振動，超3 合對象部件48後，振動

ItZ !8 5 48^^ 工呈2=1’使在超音波振動金屬接合裝置25中所使用的共振器！之 | ^頭12從接合工具3的前端部u起向橫向突出，並在工具頭12向 ί ΐ T二的了，有接合作用部14。因此即使接合對象部件48存在於 物时50的沐入位置處時’只要接合對象部件48盘盆上方之突 ; ll14Mk" ㈤工，2向橫向突出的部分及接合作 ^，因此接合作用部14可將接合對象部件48適當地接合。 永H1 「實施型態2」 …古Ϊ照圖4 ’就實施型態2之接合工具3的結構進行說明。接合工且3上 二有狹=sllt) 37，此與圖i之接合工具3相異。狹縫37設置成向工 下方及橫向敞開的形狀。狹縫37所關_為前端部^ ,、°又（參照圖1)的方向。經調整狹缝π的深度及橫向寬度，备s] 9 201125663 =:ί2得到良好的振動。狹縫37的橫向寬度為工具頭12， 「實施型態3」 =圖5 ’就實施型態3之接合工具3的結構進行說明。與圖 厶 大於前端部11的橫向寬度T1。 「實施型態4」 示蔣if f6，就實施型態4有關之接合卫具3的結構進行說明。a圖係表 B圖貝ί^-用°^14、16以蝶材之類的接合劑38接合於工具頭12的社構 *38 3 π ; 將接合作Β __合㈣_即可 「實施型態5」 7 ’就實施型態5之接合工具3的結構 =3相異攸，紅具頭12上並未形 之接合 「實施型態6」 1相異A、f 8 ’就實施型態6之共振11 1的結構進行說明。與圖1之Α振3| m在超音波桿頭2的—端部上設置有接合工具3超^ _ 2的另—端部上則接合有振動器4 挪曰波 器4所傳遞的超音波振動共振時，在超立波知頭2與從振動 且在此—個被置至少―個最小軸振幅點， 以:==。因此，所-編= 圖以外_1^|| 動爾繼25的_件Μ之 【圖式簡單說明】 圖1為表示實施鶴1之共振H的分解圖； =為表示實施型態！之共振器所使用的超音波振動金屬接合袭置的立體 201125663 ，3為^將貝施型之工具頭插人於接合對象部件與 隙的型態之側面圖方式的模式圖； 16勺工 圖4為表示實施型態2之接合工具的前端部的側面圖； 圖5 A ®為表『實;3之接合王具祕 頭B方向觀看八_仰觸； _ ”為乂前 及示實施型態4之接合工具的前端部的側面圖； 圖7為表不實施型g5之接合工具的前端部側面圖； 圖8為表示實施型態5之共振ϋ__方摘模式圖；

圖9為表不習知共振n所使用之超音波鶴金屬接合裝 圖10為表示用來補足課題說明之物品的模式圖。 換式圖，以及 【主要元件符號說明】

6 8 11 13 15、 20 25 共振器 接合工具 超音波焊頭 振動器 工具連接部 支撐部 前端部 凹部 下面 部件連接部 超音波振動金屬接合裝置 7 部件連接部 10 焊頭連接部 12 工具頭 14、16接合作用部 18 工具嵌合部 22、23無頭螺絲 26 裝置框架本體 28 加壓機構 30 支撐具 32 接合作用承受部 34 内部空間 37 狹縫 48 接合對象部件 51 突出部 27 作業空間部 29 輪出部件 31 承受台 33 上面 35 支撐部件 38 接合齊lj 50 物品 H1 空隙

Claims (1)

1. 201125663 七、申請專利範園·· 丨·一種超音波振動金屬接合用共振器，具備：超音波焊頭，具有從振動 器所傳遞之超音波振動的共振頻率之至少半波長的長度；以及接合工具， 以在，音波焊頭之最大振動振幅點的位置，向與超音波焊頭的振^傳^方 向正交的方向突出的方式設置於超音波焊頭上，其特徵在於： 、將接合工具構成為由音響特性良好之素材所形成的直線型棒狀，且設 置成在接合工具之前端部使工具頭向橫向突出。 2,如申請專利範圍第1項所述之超音波振動金屬接合用共振器，其中， 使接合工具之前端部的橫向寬度細於接合工具之上部的橫向寬度。

   3·如申請專概圍第丨項所述之超音波振動金屬接合用共振器，其中， 在工具頭上設£紐凹部向下方及橫向敞開的形狀。 、 4.如巾明專她圍第1項所述之超音波振動金屬接合料振器，其中， 工具頭上設置成朗以獲得良好振_狹縫向下方及橫向_的形狀。 心5人如申請專利範圍第1項所述之超音波振動金屬接合用共振器，豆中， 以接合劑料接合於接合卫具的前端部。 ”

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