JP5335463B2 - Ultrasonic metal bonding machine - Google Patents
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Abstract
Description
本件発明は、二枚の金属板を接合するために使用される超音波金属接合機に関する。 Present invention relates to an ultrasonic metal joining machine that is used to join two metal plates.
従来、二枚の金属板(例えば電極端子)を接合するために、例えば、特許文献1に記載されているような超音波金属接合機が使用されている。
Conventionally, in order to join two metal plates (for example, electrode terminals), for example, an ultrasonic metal bonding machine as described in
この超音波金属接合機は、アンビル及びホーンを備えている。この超音波金属接合機を用いて二枚の金属板を接合するには、作業者は、まず、アンビルに二枚の金属板を上下に重ねた状態で載置する。次に、作業者は、超音波金属接合機を駆動し、超音波金属接合機の加圧装置がホーンを下方に押圧することにより、ホーンとアンビルとで二枚の金属板を挟持する。 This ultrasonic metal bonding machine includes an anvil and a horn. In order to join two metal plates using this ultrasonic metal joining machine, an operator first places the two metal plates on the anvil in a state where they are stacked one above the other. Next, the operator drives the ultrasonic metal bonding machine, and the pressurizing device of the ultrasonic metal bonding machine presses the horn downward, thereby holding the two metal plates between the horn and the anvil.
さらに、この状態で、超音波金属接合機の超音波振動子が駆動することによってホーンが水平方向に超音波振動し、ホーンから上側の金属板に超音波振動が与えられて、双方の金属板が左右に摺り合わせられる。これにより、双方の金属板の接触面に付着している酸化膜等の不純物が除去されるとともに、双方の金属板が重なっている重合部分に摩擦熱が生じる。この摩擦熱により、重合部分に急激な塑性流動が生じることにより重合部分が接合されて接合金属板が得られる。 Further, in this state, the horn vibrates in the horizontal direction by driving the ultrasonic vibrator of the ultrasonic metal bonding machine, and the ultrasonic vibration is applied from the horn to the upper metal plate. Are slid left and right. As a result, impurities such as oxide films adhering to the contact surfaces of both metal plates are removed, and frictional heat is generated in the overlapping portion where both metal plates overlap. Due to this frictional heat, a sudden plastic flow is generated in the superposed part, so that the superposed part is joined to obtain a joined metal plate.
一方、超音波金属接合機は、金属板の接合面が油脂等で汚れている場合には、双方の金属板が滑ってしまうので接合が上手くいかない。その結果、この場合の接合金属板は、通常の接合金属板よりも接合強度が低下してしまい不良品となる。しかしながら、従来の超音波金属接合機では、結果的に接合金属板が不良品となる場合でも、予め設定された接合時間駆動しなければならないので、良品の接合金属板を効率良く製造することができなかった。 On the other hand, when the joining surface of the metal plate is soiled with oil or the like, the ultrasonic metal joining machine does not work well because both the metal plates slip. As a result, the bonding metal plate in this case has a bonding strength lower than that of a normal bonding metal plate, resulting in a defective product. However, in the conventional ultrasonic metal bonding machine, even when the bonded metal plate becomes a defective product as a result, it must be driven for a preset bonding time, so that a good bonded metal plate can be efficiently manufactured. could not.
本件発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、良品の接合金属板を効率良く製造することができる超音波金属接合機を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this conventional subject, and it aims at providing the ultrasonic metal joining machine which can manufacture a quality bonded metal plate efficiently.
前記課題を解決するために本件発明の請求項1に記載の超音波金属接合機は、ホーンの超音波振動の開始時から前記超音波金属接合機のホーンの駆動力を連続的に検出して検出信号を出力する検出手段と、この検出手段から出力された検出信号に基づき、所定時間が経過するまで出力波形を作成し、この波形の状態が正常接合時の波形の状態と相違する場合には、前記二枚の金属板の接合が不良であると判断して前記ホーンの超音波振動を停止するホーン駆動制御手段とを備えていることを特徴としている。
In order to solve the above problem, the ultrasonic metal bonding machine according to
また、本件発明の請求項1に記載の超音波金属接合機では、前記ホーン駆動制御手段は、前記出力波形で示される比例的に増加する出力の軌跡に対して一時的に出力が低下する回数が正常接合時よりも少ない場合に、前記出力波形の状態が正常接合時の出力波形の状態と相違していると判断し、前記ホーンの超音波振動を停止することを特徴としている。
Further, ultrasonic the ultrasonic metal bonding machine, before Symbol horn drive control means according to
また、本件発明の超音波金属接合機は、請求項1に記載の超音波金属接合機において、前記ホーン駆動制御手段は、前記沈み込み量波形で示される沈み込み量の一時的な停滞回数が、正常接合時の沈み込み量波形で示される沈み込み量の一時的な停滞回数よりも少ない場合に、前記沈み込み量波形の状態が正常接合時の沈み込み量波形の状態と相違していると判断し、前記ホーンの超音波振動を停止するようにしても良い。
Further, the ultrasonic metal bonding machine according to the present invention is the ultrasonic metal bonding machine according to
また、本件発明の超音波金属接合機は、請求項1に記載の超音波金属接合機において、前記ホーン駆動制御手段は、前記沈み込み量波形で示される段部の数が、正常接合時の沈み込み量波形で示される段部の数よりも少ない場合に、前記沈み込み量波形の状態が正常接合時の沈み込み量波形の状態と相違していると判断し、前記ホーンの超音波振動を停止するようにしても良い。
Moreover, the ultrasonic metal bonding machine according to the present invention is the ultrasonic metal bonding machine according to
また、本件の接合金属板では、二枚の金属板を、本件発明の超音波金属接合機を用いて接合することにより得られるようにしても良い。 Further, the bonding metal plate of the present matter, the two metal plates, may be obtained by bonding using an ultrasonic metal bonding machine present invention.
本件発明の超音波金属接合機では、ホーンの超音波振動の開始から所定時間が経過するまでに出力波形または沈み込み量波形の少なくとも一方の波形の状態が、正常接合時の波形の状態と相違する場合には、二枚の金属板の接合が不良であると判断してホーンの超音波振動を停止するようにした。したがって、作業者は、二枚の金属板の接合面が油脂等で汚れていても、接合作業の途中でこの二枚の金属板を超音波金属接合機から外して次の接合作業に移ることが可能になる。よって、本件発明の超音波金属接合機は、良品の接合金属板を効率良く製造することができる。 In the ultrasonic metal bonding machine of the present invention, the state of at least one of the output waveform and the subsidence amount waveform is different from the waveform state at the time of normal bonding until a predetermined time has elapsed since the start of ultrasonic vibration of the horn. In this case, the ultrasonic vibration of the horn is stopped by judging that the joining of the two metal plates is defective. Therefore, even if the joining surfaces of the two metal plates are soiled with oil or the like, the operator removes the two metal plates from the ultrasonic metal joining machine during the joining operation and moves to the next joining operation. Is possible. Therefore, the ultrasonic metal bonding machine of the present invention can efficiently manufacture a good bonded metal plate.
また、本件の接合金属板は、二枚の金属板を本件発明の超音波金属接合機を用いて接合することで得られるようにしたので確実に良品となり、従来の接合金属板よりも高い品質を確保することができる。 The bonding metal plate of the present matter. Thus obtained by bonding using an ultrasonic metal bonding machine present invention two metal plates becomes reliably good, higher than conventional bonding metal plate Quality can be ensured.
以下、本件発明の実施の形態を図にしたがって説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1の実施の形態:
図1は、本件発明の第1の実施の形態を示す超音波金属接合機1のシステム図である。この超音波金属接合機1は、二枚の金属板10、11を接合するために使用される。金属板の例としては、下側の金属板10は黄銅にスズメッキを施したもの、上側の金属板11は銅にニッケルメッキを施したものが挙げられる。
First embodiment:
FIG. 1 is a system diagram of an ultrasonic
また、この超音波金属接合機1は、アンビル2と、ホーン3と、出力センサ4と、超音波金属接合機コントローラ5と、超音波振動子および加圧装置(図示せず)とを備えている。アンビル2、ホーン3、超音波振動子および加圧装置については従来と同様なので、本実施の形態では、出力センサ4と超音波金属接合機コントローラ5について説明する。
The ultrasonic
出力センサ4は、本件発明の検出手段を構成している。この出力センサ4は、超音波金属接合機1の出力を検出して検出信号を出力するように構成されている。この出力センサ4によって検出される出力としては、超音波金属接合機1全体の出力(駆動力)や、ホーン3や超音波振動子の出力(駆動力)等が挙げられる。
The output sensor 4 constitutes detection means of the present invention. The output sensor 4 is configured to detect the output of the ultrasonic
超音波金属接合機コントローラ5は、本件発明のホーン駆動制御手段を構成しており、出力センサ4等に接続されている。この超音波金属接合機コントローラ5には、各種の接合条件に応じた正常接合時の出力波形が記憶されている。そして、この超音波金属接合機コントローラ5は、出力センサ4等から出力された各種の信号に基づいて、ホーン3の駆動制御等、各種の制御を行うように構成されている。
The ultrasonic metal
以上のように構成されている超音波金属接合機1において、次に、金属板10、11の接合方法を説明する。作業者は、アンビル2に金属板10を載せて、その上に別の金属板11を重ねて、超音波金属接合機1の開始スィッチ(図示せず)を押す。すると、超音波金属接合機1の加圧装置がホーン3を下方に押圧して、ホーン3とアンビル2が二枚の金属板10、11を挟持する。
Next, a method of joining the
次に、超音波金属接合機1の超音波振動子が駆動する。これにより、図2に示すように、ホーン3が水平方向に超音波振動して、ホーン3から上側の金属板11に超音波振動が与えられる。
Next, the ultrasonic transducer of the ultrasonic
最初は、ホーン3の振動と一緒に上側の金属板11が振動して、下側の金属板10は振動せずに、双方の金属板10、11が左右に摺り合わせられる。すると、双方の金属板10、11の接触面に付着している酸化膜等の不純物が除去されるとともに、双方の金属板10、11の重合部分12に摩擦熱が生じる。この摩擦熱により、重合部分12に急激な塑性流動が生じて、双方の金属板10、11が接合し始める。
Initially, the
双方の金属板10、11が接合し始めると、図3に示すように下側の金属板10も振動を開始する。この振動の継続時間は、例えば2〜10mSと短い時間である。この振動が終了すると、図2に示したように、上側の金属板11のみが振動している状態に戻る。
When both the
双方の金属板10、11は、図2の状態と図3の状態を、例えば5〜7回程度繰り返した後に、図3の状態が維持される。つまり、双方の金属板10、11の振動状態が維持される。これは、双方の金属板10、11の接合が完了していることを意味している。超音波金属接合機1は、金属板10、11の接合が完了していると判断した場合には、ホーン3の超音波振動を停止する。
Both the
また、この超音波金属接合機1は、金属板10、11の接合面10a、11aが油脂等で汚れている場合にも、ホーン3の超音波振動を停止する。その制御処理について、図4のフローチャートを用いて以下に説明する。この制御処理は、超音波金属接合機1の出力状態を利用して行うものである。
The ultrasonic
(ステップS1)
まず、ホーン3が超音波振動を開始すると、出力センサ4は、超音波金属接合機1の出力(ホーン3の駆動力)を連続的に検出して検出信号を超音波金属接合機コントローラ5に出力する。
(ステップS2)
超音波金属接合機コントローラ5は、出力センサ4から出力された検出信号に基づき、ホーン3の超音波振動の開始から所定時間tが経過するまで、超音波金属接合機1の出力波形を作成する(図5参照)。なお、所定時間tは、予め金属板10、11の接合実験によって決められ、金属板10、11の接合に要する時間よりも短い。また、この所定時間tは、金属板の種類や金属板の接合の際の各種条件により異なる。
(ステップS3)
次に、超音波金属接合機コントローラ5は、図5の出力波形から、所定時間t内に出力Pが一時的に低下する回数が、正常接合時よりも少ないか否かを判断する。
(ステップS4)
次に、超音波金属接合機コントローラ5は、図5の様な、所定時間t内に出力PがAに示す一時的に低下する状態の回数が正常接合時よりも少ないと判断した場合には(ステップS3でYES)、図5の出力波形の状態が正常接合時の出力波形の状態と相違すると判断する。これにより、超音波金属接合機コントローラ5は、金属板10、11の接合が不良であると判断して超音波振動子の駆動を停止する。したがって、図5のS時点でホーン3の超音波振動が停止して制御処理が終了する。
(ステップS5〜ステップS6)
また、超音波金属接合機コントローラ5は、所定時間t内に出力Pが一時的に低下する回数が正常接合時と同じまたは多いと判断した場合には(ステップS3でNO)、出力波形の状態が正常接合時の出力波形の状態と同じであると判断する。これにより、超音波金属接合機コントローラ5は、金属板10、11の接合が良好であると判断して、接合が完了するまでホーン3の超音波振動の駆動を続ける。そして、超音波金属接合機コントローラ5は、金属板10、11の接合が完了したらホーン3の超音波振動を停止して(ステップS4)、制御処理を終了する。
(Step S1)
First, when the horn 3 starts ultrasonic vibration, the output sensor 4 continuously detects the output of the ultrasonic metal bonding machine 1 (the driving force of the horn 3) and sends a detection signal to the ultrasonic metal
(Step S2)
The ultrasonic metal
(Step S3)
Next, the ultrasonic metal
(Step S4)
Next, when the ultrasonic metal
(Step S5 to Step S6)
If the ultrasonic metal
なお、所定時間t内に出力Pが一時的に低下する回数が正常接合時よりも少ない場合に、金属板10、11の接合が不良である理由について以下に説明する。
The reason why the
出力Pの一時的な低下は、金属板10、11が図2の状態から図3の状態に移る時に発生する。金属板10、11の接合面10a、11aが油脂等で汚れている場合には、金属板10、11は、正常接合時(金属板10、11の接合面10a、11aが油脂等で汚れていない場合)よりも滑るため、図2の状態が正常接合時よりも長くかかる。
The temporary decrease in the output P occurs when the
したがって、所定時間t内に金属板10、11が図2の状態から図3の状態に移る回数が正常接合時よりも少なくなる。このことから、出力Pが一時的に低下する回数も正常接合時よりも少なくなるので、金属板10、11の接合が不良であると判断できる。
Therefore, the number of times that the
このように、本実施の形態の超音波金属接合機1では、金属板10、11の接合面10a、11aが油脂等で汚れていても、接合途中でホーン3の超音波振動を停止するようにした。
As described above, in the ultrasonic
したがって、作業者は、金属板10、11を超音波金属接合機1から外して次の接合作業に移ることが可能になる。よって、本実施の形態の超音波金属接合機1は、接合強度の低下が確実に抑えられている良品の接合金属板13(図3参照)を効率良く製造することができる。したがって、この接合金属板13は、従来の接合金属板よりも高い品質を確保することができる。
Therefore, the operator can remove the
第2の実施の形態:
図6は、本件発明の第2の実施の形態を示す超音波金属接合機101のシステム図である。なお、本実施の形態の超音波金属接合機101では、第1の実施の形態の超音波金属接合機1と同じ部分には同じ符号を付して、第1の実施の形態の超音波金属接合機1と異なる部分について説明する。
Second embodiment:
FIG. 6 is a system diagram of the ultrasonic
この超音波金属接合機101は、アンビル2と、ホーン3と、変位量センサ40と、超音波金属接合機コントローラ50と、超音波振動子および加圧装置(図示せず)とを備えている。
The ultrasonic
変位量センサ40は、本件発明の検出手段を構成している。この変位量センサ40は、上側の金属板11の沈み込み量を検出して検出信号を出力するように構成されている。
The
超音波金属接合機コントローラ50は、本件発明のホーン駆動制御手段を構成しており、変位量センサ40等に接続されている。また、この超音波金属接合機コントローラ50には、各種の接合条件に応じた正常接合時の沈み込み量波形が記憶されている。そして、この超音波金属接合機コントローラ50は、変位量センサ40等から出力された各種の信号に基づいて、ホーン3の駆動制御等、各種の制御を行うように構成されている。
The ultrasonic metal
以上のように構成されている超音波金属接合機101は、第1の実施の形態で説明したように金属板10、11の接合が完了した場合や、金属板10、11の接合面10a、11aが油脂等で汚れている場合に、ホーン3の超音波振動を停止する。その制御処理を図7のフローチャートを用いて以下に説明する。この制御処理は、上側の金属板11の沈み込み状態を利用して行うものである。
As described in the first embodiment, the ultrasonic
(ステップS101)
まず、ホーン3が超音波振動を開始すると、変位量センサ40は、上側の金属板11の沈み込み量を連続的に検出して検出信号を超音波金属接合機コントローラ50に出力する。
(ステップS102)
次に、超音波金属接合機コントローラ50は、変位量センサ40から出力された検出信号に基づき、ホーン3の超音波振動の開始から所定時間tが経過するまで、階段状の沈み込み量波形を作成する(図8参照)。なお、所定時間tは、予め金属板10、11の接合実験によって決められ、金属板10、11の接合に要する時間よりも短い。また、この所定時間tは、金属板の種類や金属板の接合の際の各種条件により異なる。
(ステップS103)
次に、超音波金属接合機コントローラ50は、図8の沈み込み量波形から、所定時間t内に沈み込み量Dが一時的に停滞する回数が正常接合時よりも少ないか否かを判断する。
(ステップS104)
次に、超音波金属接合機コントローラ50は、図8の様な、所定時間t内に沈み込み量DがBに示す一時的に停滞する状態の回数が正常接合時よりも少ないと判断した場合には(ステップS103でYES)、図8の沈み込み量波形の状態が正常接合時の沈み込み量波形の状態と相違すると判断する。これにより、超音波金属接合機コントローラ50は、金属板10、11の接合が不良であると判断して超音波振動子の駆動を停止する。したがって、図8のS時点でホーン3の超音波振動が停止して制御処理が終了する。
(ステップS105〜ステップS106)
また、超音波金属接合機コントローラ50は、所定時間t内に沈み込み量Dが一時的に停滞する回数が正常接合時の場合と同じまたは多いと判断した場合には(ステップS103でNO)、沈み込み量波形の状態が、正常接合時の沈み込み量波形の状態と同じであると判断する。これにより、超音波金属接合機コントローラ50は、金属板10、11の接合が良好であると判断して、接合が完了するまでホーン3の超音波振動の駆動を続ける。そして、超音波金属接合機コントローラ50は、金属板10、11の接合が完了したらホーン3の超音波振動を停止して(ステップS104)、制御処理を終了する。
(Step S101)
First, when the horn 3 starts ultrasonic vibration, the
(Step S102)
Next, based on the detection signal output from the
(Step S103)
Next, the ultrasonic metal
(Step S104)
Next, when the ultrasonic metal
(Step S105 to Step S106)
In addition, when the ultrasonic metal
なお、所定時間t内に沈み込み量Dが一時的に停滞する回数が正常接合時よりも少ない場合に、金属板10、11の接合が不良である理由について以下に説明する。
The reason why the
沈み込み量Dの一時的な停滞は、金属板10、11が図2の状態から図3の状態に移る時に発生する。金属板10、11の接合面10a、11aが油脂等で汚れている場合には、金属板10、11は正常接合時よりも滑るため、図2の状態が正常接合時よりも長くかかる。したがって、所定時間t内に金属板10、11が図2の状態から図3の状態に移る回数が正常接合時よりも少なくなる。このことから、沈み込み量Dが一時的に停滞する回数は正常接合時よりも少なくなるので、金属板10、11の接合が不良であると判断できる。
The temporary stagnation of the sinking amount D occurs when the
このように、本実施の形態の超音波金属接合機101では、第1の実施の形態の超音波金属接合機1と同様に、金属板10、11の接合面10a、11aが油脂等で汚れていても、接合途中でホーン3の超音波振動を停止するようにした。
As described above, in the ultrasonic
したがって、作業者は、金属板10、11を超音波金属接合機101から外して次の接合作業に移ることが可能になる。よって、本実施の形態の超音波金属接合機101は、良品の接合金属板を効率良く製造することができる。また、この場合の接合金属板も、第1の実施の形態の接合金属板13と同様に、従来の接合金属板よりも高い品質を確保することができる。
Therefore, the operator can remove the
第3の実施の形態:
図6に示すように、本実施の形態の超音波金属接合機201(括弧書きで表示)は、アンビル2と、ホーン3と、変位量センサ40と、超音波金属接合機コントローラ51(括弧書きで表示)と、超音波振動子および加圧装置(図示せず)とを備えている。
Third embodiment:
As shown in FIG. 6, the ultrasonic metal bonding machine 201 (indicated in parentheses) of the present embodiment includes an
超音波金属接合機コントローラ51は、本件発明のホーン駆動制御手段を構成しており、変位量センサ40等に接続されている。また、この超音波金属接合機コントローラ51には、各種の接合条件に応じた正常接合時の沈み込み量波形が記憶されている。そして、超音波金属接合機コントローラ51は、変位量センサ40等から出力された各種の信号に基づいて、ホーン3の駆動制御等、各種の制御を行うように構成されている。その他の部分は、第2の実施の形態の超音波金属接合機101と同じである。
The ultrasonic metal
以上のように構成されている超音波金属接合機201は、第1の実施の形態で説明したように金属板10、11の接合が完了した場合や、金属板10、11の接合面10a、11aが油脂等で汚れている場合に、ホーン3の超音波振動を停止する。その制御処理を図9のフローチャートを用いて以下に説明する。この制御処理は、上側の金属板11の沈み込み状態を利用して行うものである。
As described in the first embodiment, the ultrasonic
(ステップS201〜S202)
この処理では、図7のステップS101〜S102と同様の処理が行われる。その結果、超音波金属接合機コントローラ51は、図8に示した階段状の沈み込み量波形を作成する。
(ステップS203)
次に、超音波金属接合機コントローラ51は、図8の沈み込み量波形から、所定時間t内の段部の数が正常接合時よりも少ないか否かを判断する。
(ステップS204)
次に、超音波金属接合機コントローラ51は、図8の様な、所定時間t内に沈み込み量DがCに示す段部の状態の回数が正常接合時よりも少ないと判断した場合には(ステップS203でYES)、図8の沈み込み量波形の状態が正常接合時の沈み込み量波形の状態と相違すると判断する。これにより、超音波金属接合機コントローラ51は、金属板10、11の接合が不良であると判断して超音波振動子の駆動を停止する。したがって、図8のS時点でホーン3の超音波振動が停止して制御処理が終了する。
(ステップS205〜ステップS206)
また、超音波金属接合機コントローラ51は、所定時間t内の段部の数が正常接合時と同じまたは多いと判断した場合には(ステップS203でNO)、沈み込み量波形の状態が正常接合時の沈み込み量波形の状態と同じであると判断する。これにより、超音波金属接合機コントローラ51は、金属板10、11の接合が良好であると判断して、接合が完了するまでホーン3の超音波振動の駆動を続ける。そして、超音波金属接合機コントローラ51は、金属板10、11の接合が完了したらホーン3の超音波振動を停止して(ステップS204)、制御処理を終了する。
(Steps S201 to S202)
In this process, the same processes as steps S101 to S102 in FIG. 7 are performed. As a result, the ultrasonic metal
(Step S203)
Next, the ultrasonic metal
(Step S204)
Next, when the ultrasonic metal
(Step S205 to Step S206)
If the ultrasonic metal
なお、沈み込み量波形の段部が正常接合時よりも少ない場合に、金属板10、11の接合が不良である理由について説明する。
The reason why the
第1の実施の形態で説明したように、金属板10、11の接合時には、金属板10、11は図2の状態と図3の状態とを繰り返す、つまり、上側の金属板11の沈み込みが間欠的に起きる。したがって、沈み込み量波形は階段状になる。
As described in the first embodiment, when the
金属板10、11の接合面10a、11aが油脂等で汚れている場合には、金属板10、11は正常接合時(接合面10a、11aが油脂等で汚れていない場合)よりも滑るために、図2の状態が正常接合時よりも長くかかる。
When the
したがって、金属板10、11が図2の状態から図3の状態に移る回数が正常接合時よりも少なくなる。このことから、この場合の沈み込み量波形において、段部が正常接合時よりも少なくなるので金属板10、11の接合が不良であると判断できる。
Therefore, the number of times that the
このように、本実施の形態の超音波金属接合機201では、第1の実施の形態の超音波金属接合機1と同様に、金属板10、11の接合面10a、11aが油脂等で汚れていても、接合途中でホーン3の超音波振動を停止するようにした。
As described above, in the ultrasonic
したがって、作業者は、金属板10、11を超音波金属接合機201から外して次の接合作業に移ることが可能になる。よって、本実施の形態の超音波金属接合機201は、良品の接合金属板を効率良く製造することができる。また、この場合の接合金属板も、第1の実施の形態の接合金属板13と同様に、従来の接合金属板よりも高い品質を確保することができる。
Therefore, the operator can remove the
第4の実施の形態:
図10は、本件発明の第4の実施の形態を示す超音波金属接合機301のシステム図である。この超音波金属接合機301は、アンビル2と、ホーン3と、出力センサ4と、変位量センサ40と、超音波金属接合機コントローラ52と、超音波振動子および加圧装置(図示せず)とを備えている。
Fourth embodiment:
FIG. 10 is a system diagram of an ultrasonic
超音波金属接合機コントローラ52は本件発明のホーン駆動制御手段を構成しており、出力センサ4や変位量センサ40等に接続されている。また、この超音波金属接合機コントローラ52には、各種の接合条件に応じた正常接合時の出力波形や沈み込み量波形が記憶されている。そして、超音波金属接合機コントローラ52は、出力センサ4や変位量センサ40等から出力された各種の信号に基づいて、ホーン3の駆動制御等、各種の制御を行うように構成されている。その他の部分は、第1の実施の形態や第2の実施の形態で説明した通りである。
The ultrasonic metal
以上のように構成されている超音波金属接合機301は、第1の実施の形態で説明したように金属板10、11の接合が完了した場合や、金属板10、11の接合面10a、11aが油脂等で汚れている場合に、ホーン3の超音波振動を停止する。その制御処理を図11のフローチャートを用いて以下に説明する。この制御処理は、超音波金属接合機301の出力状態および、上側の金属板11の沈み込み状態を利用して行うものである。
As described in the first embodiment, the ultrasonic
(ステップS301)
まず、ホーン3が超音波振動を開始すると、出力センサ4は、超音波金属接合機301の出力を連続的に検出して検出信号を超音波金属接合機コントローラ52に出力する。これと同時に、変位量センサ40は、上側の金属板11の沈み込み量を連続的に検出して検出信号を超音波金属接合機コントローラ52に出力する。
(ステップS302)
次に、超音波金属接合機コントローラ52は、変位量センサ40から出力された検出信号に基づき、ホーン3の超音波振動の開始から所定時間tが経過するまで、階段状の沈み込み量波形を作成する(図12参照)。これと同時に、超音波金属接合機コントローラ52は、出力センサ4から出力された検出信号に基づき、ホーン3の超音波振動の開始から所定時間tが経過するまで、超音波金属接合機301の出力波形を作成する(図12参照)。
(ステップS303)
次に、超音波金属接合機コントローラ52は、図12の出力波形から、所定時間t内に出力Pが一時的に低下する回数が正常接合時よりも少ないか否かを判断する。同時に、超音波金属接合機コントローラ52は、図12の沈み込み量波形から、所定時間t内に沈み込み量Dが一時的に停滞する回数が正常接合時よりも少ないか否かを判断する。
(ステップS304)
次に、超音波金属接合機コントローラ52は、図12の様な所定時間t内に出力PがAに示す一時的に低下する状態の回数が正常接合時よりも少ないと判断した場合、または、図12の様な所定時間t内に沈み込み量DがBに示す一時的に停滞する状態の回数が正常接合時よりも少ないと判断した場合には(ステップS303でYES)、図12の出力波形の状態または沈み込み量波形の状態が正常接合時の状態と相違すると判断する。これにより、超音波金属接合機コントローラ52は、金属板10、11の接合が不良であると判断して超音波振動子の駆動を停止する。したがって、図12のS時点でホーン3の超音波振動が停止して制御処理が終了する。
(ステップS305〜ステップS306)
また、超音波金属接合機コントローラ52は、所定時間t内に出力Pが一時的に低下する回数や、所定時間t内に沈み込み量Dが一時的に停滞する回数が正常接合時における回数と同じまたは多いと判断した場合には(ステップS303でNO)、出力波形の状態または沈み込み量波形の状態が正常接合時の状態と同じであると判断する。
(Step S301)
First, when the horn 3 starts ultrasonic vibration, the output sensor 4 continuously detects the output of the ultrasonic
(Step S302)
Next, based on the detection signal output from the
(Step S303)
Next, the ultrasonic metal
(Step S304)
Next, the ultrasonic metal
(Step S305 to Step S306)
In addition, the number of times that the output P temporarily decreases within the predetermined time t, and the number of times that the sinking amount D temporarily stagnates within the predetermined time t are the number of times during normal bonding. If it is determined that they are the same or more (NO in step S303), it is determined that the state of the output waveform or the state of the subsidence amount waveform is the same as the state at the time of normal joining.
したがって、超音波金属接合機コントローラ52は、金属板10、11の接合が良好であると判断して、接合が完了するまでホーン3の超音波振動の駆動を続ける。そして、超音波金属接合機コントローラ52は、金属板10、11の接合が完了したらホーン3の超音波振動を停止して(ステップS304)、制御処理を終了する。
Accordingly, the ultrasonic metal
なお、所定時間t内に出力Pが一時的に低下する回数や、沈み込み量Dが一時的に停滞する回数が正常接合時よりも少ない場合に、金属板10、11の接合が不良となる理由は、第1の実施の形態や第2の実施の形態で説明した通りである。
In addition, when the frequency | count that the output P falls temporarily within the predetermined time t or the frequency | count that the amount D of stagnation temporarily stagnates is smaller than the time of normal joining, joining of the
このように、本実施の形態の超音波金属接合機301では、第1の実施の形態の超音波金属接合機1と同様に、金属板10、11の接合面10a、11aが油脂等で汚れていても、接合途中でホーン3の超音波振動を停止するようにした。
As described above, in the ultrasonic
したがって、作業者は、金属板10、11を超音波金属接合機301から外して次の接合作業に移ることが可能になる。
Therefore, the operator can remove the
さらに、本実施の形態の超音波金属接合機301では、金属板10、11の接合不良の判断条件として、超音波金属接合機301の出力状態と、上側の金属板11の沈み込み状態を利用した。したがって、本実施の形態の超音波金属接合機301は、第1の実施の形態〜第3の実施の形態の超音波金属接合機に比べて接合不良の判断条件が多くなるので、接合不良の判断が正確になる。このため、不良品を製造する可能性が非常に少なくなる。
Furthermore, in the ultrasonic
よって、本実施の形態の超音波金属接合機301は、第1の実施の形態〜第3の実施の形態の超音波金属接合機に比べて、良品の接合金属板をより効率良く製造することができる。したがって、この場合の接合金属板は、第1の実施の形態〜第3の実施の形態の超音波金属接合機で製造された接合金属板よりも、さらに高い品質を確保することができる。
Therefore, the ultrasonic
第5の実施の形態:
図10に示すように、本実施の形態の超音波金属接合機401(括弧書きで表示)は、アンビル2と、ホーン3と、出力センサ4と、変位量センサ40と、超音波金属接合機コントローラ53(括弧書きで表示)と、超音波振動子および加圧装置(図示せず)とを備えている。
Fifth embodiment:
As shown in FIG. 10, an ultrasonic metal bonding machine 401 (indicated by parentheses) of the present embodiment includes an
超音波金属接合機コントローラ53は本件発明のホーン駆動制御手段を構成しており、出力センサ4や変位量センサ40等に接続されている。また、この超音波金属接合機コントローラ53には、各種の接合条件に応じた正常接合時の出力波形や沈み込み量波形が記憶されている。そして、超音波金属接合機コントローラ53は、出力センサ4や変位量センサ40等から出力された各種の信号に基づいて、ホーン3の駆動制御等、各種の制御を行うように構成されている。その他の部分は、第1の実施の形態や第2の実施の形態で説明した通りである。
The ultrasonic metal
以上のように構成されている超音波金属接合機401は、第1の実施の形態で説明したように金属板10、11の接合が完了した場合や、金属板10、11の接合面10a、11aが油脂等で汚れている場合に、ホーン3の超音波振動を停止する。その制御処理を図13のフローチャートを用いて以下に説明する。この制御処理は、超音波金属接合機401の出力状態および上側の金属板11の沈み込み状態を利用して行うものである。
As described in the first embodiment, the ultrasonic
(ステップS401〜ステップS402)
この処理では、図11のステップS301〜S302と同様の処理が行われる。つまり、超音波金属接合機コントローラ53は、図12に示した超音波金属接合機401の出力波形と上側の金属11の沈み込み量波形を作成する。
(ステップS403)
次に、超音波金属接合機コントローラ53は、図12の出力波形から、所定時間t内に出力Pが一時的に低下する回数が正常接合時よりも少ないか否かを判断する。同時に、超音波金属接合機コントローラ53は、図12の沈み込み量波形から、所定時間t内の段部の数が正常接合時よりも少ないか否かを判断する。
(ステップS404)
次に、超音波金属接合機コントローラ53は、図12の様な所定時間t内に出力PがAに示す一時的に低下する状態の回数が正常接合時よりも少ないと判断した場合、または、図12の様な所定時間t内に沈み込み量DがCに示す段部の状態の回数が正常接合時よりも少ないと判断した場合には(ステップS403でYES)、図12の出力波形の状態または沈み込み量波形の状態が正常接合時の状態と相違すると判断する。これにより、超音波金属接合機コントローラ53は、金属板10、11の接合が不良であると判断して超音波振動子の駆動を停止する。したがって、図12のS時点でホーン3の超音波振動が停止して制御処理が終了する。
(ステップS405〜ステップS406)
また、超音波金属接合機コントローラ53は、所定時間t内に出力Pが一時的に低下する回数や、所定時間t内で沈み込み量波形の段部の数が正常接合時と同じまたは多いと判断した場合には(ステップS403でNO)、出力波形の状態または沈み込み量波形の状態が正常接合時の状態と同じであると判断する。
(Step S401 to Step S402)
In this process, the same processes as steps S301 to S302 in FIG. 11 are performed. That is, the ultrasonic metal
(Step S403)
Next, the ultrasonic metal
(Step S404)
Next, when the ultrasonic metal
(Step S405 to Step S406)
Further, the ultrasonic metal
したがって、超音波金属接合機コントローラ53は、金属板10、11の接合が良好であると判断して、接合が完了するまでホーン3の超音波振動の駆動を続ける。そして、超音波金属接合機コントローラ53は、金属板10、11の接合が完了したらホーン3の超音波振動を停止して(ステップS404)、制御処理を終了する。
Accordingly, the ultrasonic metal
なお、所定時間t内に出力Pが一時的に低下する回数や、沈み込み量波形の段部Cの数が正常接合時よりも少ない場合に、金属板10、11の接合が不良となる理由は、第1の実施の形態や第3の実施の形態で説明した通りである。
The reason why the
このように、本実施の形態の超音波金属接合機401では、第1の実施の形態の超音波金属接合機1と同様に、金属板10、11の接合面10a、11aが油脂等で汚れていても、接合途中でホーン3の超音波振動を停止するようにした。
As described above, in the ultrasonic
したがって、作業者は、金属板10、11を超音波金属接合機401から外して次の接合作業に移ることが可能になる。
Therefore, the operator can remove the
さらに、本実施の形態の超音波金属接合機401は、第4の実施の形態の超音波金属接合機301と同様に、金属板10、11の接合完了の判断条件として、超音波金属接合機401の出力状態と、上側の金属板11の沈み込み状態を利用した。したがって、第1の実施の形態〜第3の実施の形態の超音波金属接合機に比べて、接合不良の判断が正確になるため、不良品を製造する可能性が非常に少なくなる。
Furthermore, the ultrasonic
よって、本実施の形態の超音波金属接合機401は、第1の実施の形態〜第3の実施の形態の超音波金属接合機に比べて、良品の接合金属板をより効率良く製造することができる。したがって、この場合の接合金属板は、第1の実施の形態〜第3の実施の形態の超音波金属接合機で製造された接合金属板よりも、さらに高い品質を確保することができる。
Therefore, the ultrasonic
以上、本件発明にかかる実施の形態を例示したが、この実施の形態は本件発明の内容を限定するものではない。また、本件発明の請求項の範囲を逸脱しない範囲であれば、各種の変更等は可能である。例えば、出力波形や沈み込み量の波形を表示装置を用いて表示して、作業者が接合の良否を視覚的に判断するようにしても良い。 As mentioned above, although embodiment concerning this invention was illustrated, this embodiment does not limit the content of this invention. Various modifications can be made without departing from the scope of the claims of the present invention. For example, the output waveform or the subsidence amount waveform may be displayed using a display device so that the operator can visually determine whether or not the joint is good.
以上説明したように本件発明の超音波金属接合機では、良品の接合金属板を効率良く製造することができる。また、本件の接合金属板では、本件発明の超音波金属接合機を用いたことにより高い品質を確保することができる。したがって、本件発明を、超音波金属接合機の技術分野で充分に利用することができる。 As described above, in the ultrasonic metal bonding machine according to the present invention, a good bonded metal plate can be efficiently manufactured. Further, in bonding metal plates of the matter, it is possible to secure high quality by using ultrasonic metal bonding machine present invention. Therefore, the present invention can be fully utilized in the technical field of ultrasonic metal bonding machines.
1 超音波金属接合機
2 アンビル
3 ホーン
4 出力センサ
5 超音波金属接合機コントローラ
10 金属板
10a 接合面
11 金属板
11a 接合面
13 接合金属板
40 変位量センサ
50 超音波金属接合機コントローラ
51 超音波金属接合機コントローラ
52 超音波金属接合機コントローラ
53 超音波金属接合機コントローラ
101 超音波金属接合機
201 超音波金属接合機
301 超音波金属接合機
401 超音波金属接合機
C 段部
D 沈み込み量
P 出力
t 所定時間
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記ホーンの超音波振動の開始時から前記超音波金属接合機のホーンの駆動力を連続的に検出して検出信号を出力する検出手段と、
この検出手段から出力された検出信号に基づき、所定時間が経過するまで出力波形を作成し、この波形の状態が正常接合時の波形の状態と相違する場合には、前記二枚の金属板の接合が不良であると判断して前記ホーンの超音波振動を停止するホーン駆動制御手段とを備え、
前記ホーン駆動制御手段は、前記出力波形で示される比例的に増加する出力の軌跡に対
して一時的に出力が低下する回数が正常接合時よりも少ない場合に、前記出力波形の状態
が正常接合時の出力波形の状態と相違していると判断し、前記ホーンの超音波振動を停止
することを特徴とする超音波金属接合機。 The two metal plates are placed on the anvil in a stacked state, and the two metal plates are sandwiched between the anvil and the horn. In this state, the horn is ultrasonically vibrated in the horizontal direction and the upper metal plate is sandwiched between the two metal plates. In an ultrasonic metal joining machine that obtains a joined metal plate by applying this ultrasonic vibration to the plate and sliding the two metal plates to the left and right to join them,
Detection means for continuously detecting the driving force of the horn of the ultrasonic metal bonding machine from the start of ultrasonic vibration of the horn and outputting a detection signal;
Based on the detection signal output from the detection means, to create an output wave form until a predetermined time elapses, when the state of the waveform of this is different from the state of the waveform of the normal joint, the two sheets A horn drive control means for judging that the bonding of the metal plate is defective and stopping the ultrasonic vibration of the horn,
The horn drive control means determines that the output waveform state is normal when the number of times the output temporarily decreases with respect to the proportionally increasing output trajectory indicated by the output waveform is smaller than that during normal bonding. An ultrasonic metal bonding machine characterized in that it determines that the output waveform is different from the state of the output waveform and stops ultrasonic vibration of the horn.
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