JP2911395B2 - Pressure device for ultrasonic bonding - Google Patents

Pressure device for ultrasonic bonding

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JP2911395B2
JP2911395B2 JP7213505A JP21350595A JP2911395B2 JP 2911395 B2 JP2911395 B2 JP 2911395B2 JP 7213505 A JP7213505 A JP 7213505A JP 21350595 A JP21350595 A JP 21350595A JP 2911395 B2 JP2911395 B2 JP 2911395B2
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resonator
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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、複数の被接合部
材の互いに重ね合わされた被接合部分を所定周波数を有
する超音波振動で接合する超音波接合に用いられる加圧
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressurizing apparatus used in ultrasonic bonding for bonding superposed portions of a plurality of members to be bonded by ultrasonic vibration having a predetermined frequency.

【0002】[0002]

【従来の技術】超音波接合としては、特公昭54−13
349号公報に開示されたように、超音波振動を発生す
る振動子の出力端に共振器を結合し、受け台を共振器の
接合作用部に近づく方向に所定距離移動することによ
り、共振器に設けられた接合作用部と受け台とでそれら
の間に複数の被接合部材の互いに重ね合わされた被接合
部分を加圧した状態に保持し、振動子から接合作用部に
超音波振動を伝達することにより、被接合部分を接合す
ることが知られている。
2. Description of the Related Art For ultrasonic bonding, Japanese Patent Publication No. 54-13 / 1979
As disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 349/349, a resonator is coupled to an output end of a vibrator that generates ultrasonic vibrations, and a pedestal is moved a predetermined distance in a direction approaching a joining action portion of the resonator, thereby obtaining a resonator. The ultrasonic wave vibration is transmitted from the vibrator to the joint acting portion by holding the joined portions of the plurality of joined members in a pressurized state between the joint actuating portion and the pedestal provided between the members. It is known that the parts to be joined are joined together.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の超音波
接合装置は、受け台を結合した油圧シリンダの駆動によ
って被接合部分を受け台と共振器の接合作用部とで加圧
保持するだけであることから、加圧保持状態下での被接
合部分の厚さが油圧シリンダの設定移動量で一定値に固
定されるので、1つの超音波接合装置で接合できる被接
合部材の種類が限定されてしまう。換言するならば、加
圧保持状態下での被接合部分の厚さを変える場合には、
受け台の上方に共振器を静止状態で保持している支持部
材の長さを変更しなければならず、装置の取り扱いが面
倒である。
However, the conventional ultrasonic welding apparatus merely presses and holds the portion to be welded by the receiving cylinder and the joining operation portion of the resonator by driving the hydraulic cylinder connected to the receiving table. Since the thickness of the portion to be joined under the pressure holding state is fixed to a fixed value by the set movement amount of the hydraulic cylinder, the types of members to be joined that can be joined by one ultrasonic joining device are limited. Would. In other words, when changing the thickness of the part to be joined under the pressure holding state,
The length of the support member that holds the resonator stationary above the cradle must be changed, which makes the device cumbersome.

【0004】そこで、この発明は、加圧保持状態下での
被接合部分の厚さを適切な値に設定して、接合強度を安
定させることができる超音波接合装置を提供しようとす
るものである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic bonding apparatus capable of stabilizing the bonding strength by setting the thickness of a portion to be bonded under a pressure holding state to an appropriate value. is there.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明は、装置本体に
取り付けられた昇降駆動用のエアシリンダと、エアシリ
ンダのピストンロッドに共振器を両端支持状態で保持す
るホルダを連結すると共に加圧力調整動作を行うための
カップリング機構と、エアシリンダの下降限度位置への
停止以前にホルダの移動を規制するストッパ機構とを備
え、ストッパ機構を、装置本体に少なくとも3点以上に
配置されたガイド部材と、これらのガイド部材に摺接係
合されたストッパと、このストッパ及び装置本体に跨設
され当該ストッパを昇降操作する操作部材とで構成した
ことを特徴としている。この構成によれば、エアシリン
ダが下降動作し、共振器の接合作用部が受け台との共同
で被接合部分を加圧保持するとき、ストッパがホルダの
下降を規制すると、その規制下でのエアシリンダの下降
動作でカップリング機構が圧縮されて加圧力調整動作を
行う。また、操作部材を回転操作することにより、スト
ッパを装置本体に3点以上配置されたガイドレールに摺
接係合した状態で円滑に平行に昇降して所望の上下位置
に適切に調整し、被接合部分への加圧しすぎによる損傷
が発生するのを阻止すると共に、適切な加圧保持状態で
接合強度を安定させることができる。
According to the present invention, an air cylinder for driving up and down mounted on an apparatus body, a holder for holding a resonator in a state where both ends are supported by a piston rod of the air cylinder and a pressing force adjustment are provided. A coupling mechanism for performing the operation, and a stopper mechanism for restricting the movement of the holder before stopping the air cylinder to the lower limit position, wherein the stopper mechanism is provided at at least three points on the apparatus main body. And a stopper slidably engaged with these guide members, and an operating member laid across the stopper and the apparatus main body to operate the stopper up and down. According to this configuration, when the air cylinder moves down and the joining action portion of the resonator presses and holds the joined portion together with the pedestal, if the stopper regulates the lowering of the holder, the stopper under the regulation is The coupling mechanism is compressed by the lowering operation of the air cylinder to perform the pressing force adjusting operation. In addition, by rotating the operation member, the stopper is smoothly raised and lowered in parallel with the slide rails engaged with three or more guide rails arranged on the apparatus main body, and is appropriately adjusted to a desired vertical position. Damage due to excessive pressurization of the joint portion can be prevented, and the joint strength can be stabilized in an appropriate pressurized state.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】図3は実施形態1として共振器を
縦置き状態に配置した超音波接合装置の外観を示し、装
置本体1の前壁1aの前面にはホルダ2をガイド機構3
を介して昇降する状態に組み付けてある。このホルダ2
は振動子4の出力端に図外のねじで同軸状態に結合され
た共振器5を両端支持した状態で縦置き状態に保持して
いる。振動子4は図外の超音波発振器から電線6を介し
て受けた電気的なエネルギにより所定周波数を有する縦
波の超音波振動を発生して出力する、いわゆる、電気エ
ネルギを機械エネルギに変換する逆圧電素子または磁歪
素子などからなる電気音響変換器または電気振動変換器
になっている。共振器5は良好な音響特性を有するチタ
ンなどのような合金にて振動子4から出力された超音波
振動と所定の共振周波数で共振する棒状になっており、
振動変換部5aの十字形の前後方向端部に一体に接合作
用部5bを有すると共に、共振器5をホルダ2に両端支
持の状態に保持するための支持部5cを一体に備えてい
る。また、装置本体1の上部にはホルダ2を上方に付勢
するコイルスプリングのような弾性部材7を有し、特
に、弾性部材7はエアシリンダ10に図外の圧力空気供
給回路から上昇動作用の圧力空気が未供給状態である場
合に、ホルダ2を自重で落下するのを防止すると共に上
昇限度位置に保持する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 3 shows the appearance of an ultrasonic bonding apparatus in which resonators are arranged vertically as a first embodiment. A holder 2 is provided on the front surface of a front wall 1a of the apparatus main body 1 with a guide mechanism 3.
It is assembled so that it can be moved up and down via. This holder 2
A resonator 5 which is coaxially coupled to an output end of the vibrator 4 by a screw (not shown) is supported vertically and held vertically. The vibrator 4 generates and outputs longitudinal ultrasonic vibration having a predetermined frequency based on electric energy received via an electric wire 6 from an ultrasonic oscillator (not shown), that is, converts electrical energy into mechanical energy. It is an electroacoustic transducer or an electric vibration transducer composed of an inverse piezoelectric element or a magnetostrictive element. The resonator 5 is made of an alloy such as titanium having good acoustic characteristics and has a rod-like shape that resonates with ultrasonic vibration output from the vibrator 4 at a predetermined resonance frequency.
The vibration converting portion 5a has a joint acting portion 5b integrally with a cross-shaped front-back end of the cross-shaped portion, and is integrally provided with a support portion 5c for holding the resonator 5 in a state where both ends are supported by the holder 2. Further, an elastic member 7 such as a coil spring for urging the holder 2 upward is provided at an upper portion of the apparatus main body 1. In particular, the elastic member 7 is attached to the air cylinder 10 for a lifting operation from a pressure air supply circuit (not shown). When the pressurized air is not supplied, the holder 2 is prevented from dropping by its own weight and is held at the ascending limit position.

【0007】図1は前記共振器5を昇降する加圧装置9
を示し、装置本体1の上下前後左右の壁1a,1b,1
c,1d,1e,1fで囲まれた内部空間1gの内部に
おいて、昇降駆動用のエアシリンダ10がそのピストン
ロッド10aを下方に向けた状態で装置本体1の上壁1
eに装着されている。装置本体1の前壁1aには逃げ孔
11を形成してあり、この逃げ孔11にホルダ2の左右
方向中央部の背面より突出した取付部2aを前壁1aの
前面より内部空間1gの内部に向けて挿入してピストン
ロッド10aの下端にカップリング機構12を介して連
結したことにより、共振器5が装置本体1の前壁1aの
前面で両端支持された状態で縦置き状態に配置されてい
る。カップリング機構12はピストンロッド10aに結
合された上部ベース12aと、これの下部に所定間隔を
以て結合された中間ベース12bと、これの下部にガイ
ドロッド12cを介して上下動する状態に取り付けられ
た下部ベース12dと、下部ベース12dと中間ベース
12bとの間に配置されて下部ベース12dを下方に付
勢するコイルスプリングのような弾性部材12eとを備
えている。下部ベース12dの下面にはホルダ2の取付
部2aの上面を重ね合わせて図外のねじで取り付けてあ
ると共に、中間ベース12bにはトリガ機構13の支持
部材13aを突設してある。支持部材13aは前壁1a
の逃げ孔11及びホルダ2に形成された逃げ孔14を経
て前方に突出されており、その支持部材13aの先端に
はトリガ機構13の操作部材13bを装着してある。操
作部材13bは支持部材13aより上方の部分を手動で
回転操作することにより図外のボルト・ナット機構を介
して支持部材13aより下方の部分の突出量を調整する
ようになっている。支持部材13aとその下方で対向す
るトリガ機構13の可動部材13c及びスイッチ部13
dはホルダ2の前面に取り付けられている。可動部材1
3cはホルダ2に突設されたブラケット13eに上下動
可能で上方に抜け止めされた状態に装着されていると共
にコイルスプリングのような弾性部材13fで上方に付
勢されている。スイッチ部13dはその中央に形成され
た貫通孔に挿入された可動部材13cを検出してオン動
作するホトセンサのような無接触タイプの図外のスイッ
チを有している。また、装置本体1の内部空間1gには
ストッパ機構15を設けてある。ストッパ機構15は、
図1及び図2に示すように、ホルダ2の取付部2aより
下部において、装置本体1の左右壁1c,1dに4点配
置を以て図外のねじで取り付けられた被ガイド部材とし
てのガイドレール15aと、これらのガイドレール15
aに上下方向に摺接係合する状態に装着された被ガイド
部材としてのスライダ15bと、これらのスライダ15
bを左右側縁に図外のねじで取り付けられた前面視コ字
形のストッパ15cと、ストッパ15cと装置本体1の
上壁1eとに跨設された操作部材15dと、ストッパ位
置固定手段としてのねじ15eとを備えている。操作部
材15dは上壁1eより上方の部分を手動で回転操作す
ることにより図外のボルト・ナット機構を介して上壁1
eより下方の部分を上下動させると共にストッパ15c
に抜け止めされた状態で回転して、ストッパ15cをガ
イドレール15aに沿って昇降操作するようになってい
る。ねじ15eは装置本体1の左右壁1c,1dに上下
方向に縦長に形成された長孔15fに装置本体1の外側
より挿入し、前後に並設されたガイドレール15aの間
を経て、ストッパ15cの側面に形成された図外のねじ
孔に締結されている。再び図1において、装置本体1の
前壁1aより前方に延びた下壁1f上には受け台16を
共振器5の最前部で下側に位置する接合作用部5bより
も下方で当該接合作用部5bと対向する状態に設置して
ある。
FIG. 1 shows a pressurizing device 9 for raising and lowering the resonator 5.
And upper, lower, front, rear, left and right walls 1a, 1b, 1 of the apparatus main body 1.
In an internal space 1g surrounded by c, 1d, 1e, and 1f, the upper cylinder 1 of the apparatus main body 1 with the air cylinder 10 for driving up and down with the piston rod 10a directed downward is provided.
e. An escape hole 11 is formed in a front wall 1a of the apparatus main body 1, and a mounting portion 2a protruding from a rear surface of a central portion of the holder 2 in the left-right direction is formed in the escape hole 11 in the interior space 1g from the front surface of the front wall 1a. And coupled to the lower end of the piston rod 10a via the coupling mechanism 12 so that the resonator 5 is disposed vertically with both ends supported by the front surface of the front wall 1a of the apparatus main body 1. ing. The coupling mechanism 12 is attached to an upper base 12a connected to the piston rod 10a, an intermediate base 12b connected to the lower part of the upper base 12a at a predetermined interval, and a lower part of the coupling base 12 via a guide rod 12c. A lower base 12d and an elastic member 12e, such as a coil spring, disposed between the lower base 12d and the intermediate base 12b to urge the lower base 12d downward. On the lower surface of the lower base 12d, the upper surface of the mounting portion 2a of the holder 2 is superimposed and attached with a screw (not shown), and a support member 13a of the trigger mechanism 13 is projected from the intermediate base 12b. The support member 13a is a front wall 1a.
The support member 13a projects forward through an escape hole 11 formed in the holder 2 and an escape hole 14 formed in the holder 2, and an operation member 13b of a trigger mechanism 13 is mounted on a tip end of the support member 13a. The operation member 13b is configured to manually rotate the portion above the support member 13a to adjust the amount of protrusion of the portion below the support member 13a via a bolt / nut mechanism (not shown). The movable member 13c and the switch unit 13 of the trigger mechanism 13 which oppose the support member 13a below the support member 13a
d is attached to the front surface of the holder 2. Movable member 1
Reference numeral 3c is mounted on a bracket 13e protruding from the holder 2 so as to be movable up and down so as to be prevented from coming off, and is urged upward by an elastic member 13f such as a coil spring. The switch section 13d has a non-contact type non-illustrated switch such as a photo sensor that detects a movable member 13c inserted into a through hole formed in the center thereof and turns on. Further, a stopper mechanism 15 is provided in the internal space 1g of the apparatus main body 1. The stopper mechanism 15
As shown in FIGS. 1 and 2, a guide rail 15 a as a guided member is attached to the left and right walls 1 c and 1 d of the apparatus main body 1 at four points below the mounting portion 2 a of the holder 2 by screws (not shown). And these guide rails 15
a slider 15b as a guided member mounted in a state of slidingly engaging with
b, a U-shaped stopper 15c attached to the left and right side edges with screws (not shown), an operation member 15d provided between the stopper 15c and the upper wall 1e of the apparatus body 1, and a stopper position fixing means. And a screw 15e. The operation member 15d is operated by manually rotating the upper portion of the upper wall 1e, so that the upper wall 1 is moved via a bolt and nut mechanism (not shown).
e, the part below the upper and lower parts is moved up and down,
In this state, the stopper 15c is moved up and down along the guide rail 15a. The screw 15e is inserted from the outside of the apparatus main body 1 into an elongated hole 15f formed vertically in the left and right walls 1c and 1d of the apparatus main body 1 from the outside of the apparatus main body 1, passes through the guide rails 15a arranged in front and rear, and then stops. Are screwed into screw holes (not shown) formed on the side surfaces of the. In FIG. 1 again, on the lower wall 1f extending forward from the front wall 1a of the apparatus main body 1, a pedestal 16 is provided at the forefront of the resonator 5 below the bonding operation portion 5b located below. It is installed in a state facing the part 5b.

【0008】したがって、この実施形態1の構造によれ
ば、図外の圧力空気供給回路の空気供給経路切り替えに
より、エアシリンダ10のピストンロッド10aが縮小
駆動して、接合作用部5bが所定距離上昇した後、ピス
トンロッド10aの縮小駆動が停止し、接合作用部5b
が上昇限度位置に停止することにより、図4のa図に示
すように、接合作用部5bの下面と受け台16の上面と
の間に被接合部分入出用の所定空間を形成させておく。
この状態において、受け台16の上面の接合作業領域に
複数の被接合部材W1,W2の互いに重ね合わされた被
接合部分Waを重ね合わせた状態で搭載する。そして、
圧力空気供給回路の空気供給経路切り替えにより、ピス
トンロッド10aが伸長駆動すると、図4のb図に示す
ように、受け台16の上面に搭載された被接合部分Wa
の上面が共振器5の接合作用部5bの下面に押圧されて
接触すると共に、被接合部分Waの下面が受け台16の
上面に押圧されて接触し、被接合部分Waが受け台16
と接合作用部5bとでそれらの間に加圧された状態に保
持される。
Therefore, according to the structure of the first embodiment, by switching the air supply path of the pressure air supply circuit (not shown), the piston rod 10a of the air cylinder 10 is driven to contract, and the joining action portion 5b is raised by a predetermined distance. After that, the reduction drive of the piston rod 10a is stopped, and the joining action portion 5b
Is stopped at the ascending limit position, thereby forming a predetermined space for entering and exiting a portion to be joined between the lower surface of the joining action portion 5b and the upper surface of the receiving table 16 as shown in FIG.
In this state, the plurality of to-be-joined portions Wa of the plurality of to-be-joined members W1 and W2 are mounted on the joining work area on the upper surface of the cradle 16 in an overlapping manner. And
When the piston rod 10a is driven to extend by switching the air supply path of the pressure air supply circuit, as shown in FIG.
Is pressed against and contacts the lower surface of the joining action portion 5b of the resonator 5, and the lower surface of the portion to be joined Wa is pressed and contacts the upper surface of the pedestal 16, so that the portion Wa to be joined becomes
And the joint action part 5b are kept in a state where they are pressurized.

【0009】引き続くピストンロッド10aの伸長駆動
により、図4のc図に示すように、ホルダ2の取付部2
aの下面がストッパ機構15のストッパ15cの上面に
当接して、ホルダ2の下降動作がストッパ機構15で規
制された状態となり、接合作用部5bによる被接合部分
Waの加圧保持状態での厚さが一定となる一方、上記取
付部2aのストッパ15cへの当接後でのピストンロッ
ド10aの伸長駆動により、カップリング機構12の中
間ベース12bと下部ベース12dとの間の間隔が狭ま
って弾性部材12eが圧縮され、この弾性部材12eの
圧縮に伴って増加した弾性力が下部ベース12d及びホ
ルダ2を経由して共振器5の接合作用部5bに伝達して
被接合部分Waの加圧力を増すと共に、下部ベース12
dがストッパ15cで行き止まり状態のままで、中間ベ
ース12bと下部ベース12dとの間の間隔が狭くなる
のに伴って、トリガ機構13の操作部材13bが可動部
材13cを押し下げる。さらに引き続くピストンロッド
10aの伸長駆動により、図4のd図に示すように、カ
ップリング機構12の中間ベース12bと下部ベース1
2dとの間隔がさらに狭くなって、接合作用部5bによ
る被接合部分Waの加圧力が増加すると共に、トリガ機
構13の操作部材13bが可動部材13cをさらに押し
下げ、この押し下げられた可動部材13cをスイッチ部
13dが検出してオン信号を図外の制御部に出力し、こ
の制御部が図外の超音波発振器の動作を開始させて振動
子4に電気的なエネルギを供給して振動子4に超音波振
動を発生させる。この超音波振動に共振器5が共振し、
接合作用部5bがエアシリンダ10による加圧方向と直
交する方向に最大振動振幅を以て振動して被接合部分W
aを非溶解接合する。この被接合部分Waの接合完了後
において、空気供給回路の空気供給経路の切り替えによ
り、エアシリンダ10が縮小駆動し、図4のc図、b図
を経てa図の状態となり、接合作用部5bが下降限度位
置から上昇限度位置に停止する過程で、トリガ機構13
のスイッチ部13dが可動部材13cの検出状態を解除
されてオフ信号を制御部に出力し、振動子4の発振が停
止すると共に、接合作用部5bと受け台16とによる被
接合部分Waへの加圧保持が解除された後に、受け台1
6の上面と接合作用部5bの下面が上記接合の完了した
被接合部分Waから瞬時に離れ、当該接合の完了した被
接合部分Waを介して一体となった複数の被接合部材W
1,W2を受け台16と接合作用部5bとの間の所定空
間から取り出すことによって、接合の一工程が終了す
る。
By the subsequent extension drive of the piston rod 10a, as shown in FIG.
The lower surface of a is in contact with the upper surface of the stopper 15c of the stopper mechanism 15, and the lowering operation of the holder 2 is restricted by the stopper mechanism 15. While the distance between the intermediate base 12b and the lower base 12d of the coupling mechanism 12 is reduced by the extension drive of the piston rod 10a after the attachment portion 2a comes into contact with the stopper 15c, and the elasticity is reduced. The member 12e is compressed, and the elastic force increased by the compression of the elastic member 12e is transmitted to the joining action portion 5b of the resonator 5 via the lower base 12d and the holder 2, and the pressing force of the joined portion Wa is reduced. As it increases, the lower base 12
As the distance between the intermediate base 12b and the lower base 12d becomes narrower while d stops at the stopper 15c, the operating member 13b of the trigger mechanism 13 pushes down the movable member 13c. As shown in FIG. 4D, the intermediate base 12b and the lower base 1 of the coupling mechanism 12 are further driven by the extension drive of the piston rod 10a.
The distance between the movable member 13c and the movable member 13c is further reduced by the operation member 13b of the trigger mechanism 13 further depressing the movable member 13c. The switch unit 13d detects and outputs an ON signal to a control unit (not shown), which starts operation of an ultrasonic oscillator (not shown) to supply electric energy to the vibrator 4 and To generate ultrasonic vibration. The resonator 5 resonates with this ultrasonic vibration,
The joining portion 5b vibrates with a maximum vibration amplitude in a direction orthogonal to the direction of pressurization by the air cylinder 10, and the joined portion W
a is non-melt bonded. After the joining of the parts Wa to be joined is completed, the air cylinder 10 is reduced and driven by the switching of the air supply path of the air supply circuit to the state shown in FIG. 4A through FIG. 4C and FIG. Is stopped from the lower limit position to the upper limit position, the trigger mechanism 13
13d is released from the detection state of the movable member 13c and outputs an OFF signal to the control unit, the oscillation of the vibrator 4 is stopped, and the connection to the part Wa to be joined by the joining action part 5b and the pedestal 16 is performed. After the pressure holding is released,
6 and the lower surface of the joining action portion 5b are instantaneously separated from the joined portion Wa where the joining is completed, and the plurality of joined members W are integrated via the joined portion Wa where the joining is completed.
1, W2 is taken out of the predetermined space between the receiving table 16 and the joining action portion 5b, thereby completing one joining step.

【0010】特に、前記接合の一工程において、ストッ
パ15cの上下位置調整は接合作用部5bによる被接合
部分Waの加圧保持状態下での厚さを決める上で重要で
ある。このようなことから、この実施形態1では、図2
に示すように、ストッパ15cを装置本体1に4点配置
したガイドレール15aにスライダ15bを介して摺接
係合してあるから、操作部材15dの装置本体1より上
方の部分を手動で回転操作するだけで、ストッパ15c
をガイドレール15aに沿って円滑に平行に昇降して所
望の上下位置に適切に調整することができ、被接合部分
Waに加圧しすぎによる損傷が発生するのを阻止すると
共に、適切な加圧保持状態で接合強度を安定させること
ができる。また、この実施形態1では、ねじ15eを設
けてあるから、ねじ15eを緩めた後に、操作部材15
dを回転操作してストッパ15cの上下位置調整を行
い、その後、ねじ15eをストッパ15cに装置本体1
の左右壁1c,1dを介在させて締結すれば、上下位置
調整されたストッパ15cが装置本体1に固定されるの
で、ストッパ15cによるホルダ2の移動規制位置を安
定させることができる。この実施形態1では図4のd図
で超音波振動を発生するようにしたが、トリガ機構13
の操作部材13bの支持部材13aより下方への突出量
を調整すれば、図4のb図またはc図で超音波振動を発
生することもできる。
In particular, in one step of the joining, the adjustment of the vertical position of the stopper 15c is important in determining the thickness of the portion Wa to be joined under the pressure holding state by the joining action portion 5b. For this reason, in the first embodiment, FIG.
As shown in (1), the stopper 15c is slidably engaged with the guide rail 15a, which is disposed at four points on the apparatus main body 1, via the slider 15b, so that the portion of the operation member 15d above the apparatus main body 1 is manually rotated. Just stop the stopper 15c
Can be moved up and down smoothly and parallel along the guide rails 15a to properly adjust it to a desired vertical position, thereby preventing damage to be caused by excessive pressurization of the portion Wa to be joined and proper pressurization. The bonding strength can be stabilized in the holding state. Further, in the first embodiment, since the screw 15e is provided, the operation member 15
d is rotated to adjust the vertical position of the stopper 15c.
When the fastening is performed with the left and right walls 1c and 1d interposed therebetween, the stopper 15c whose vertical position has been adjusted is fixed to the apparatus main body 1, so that the movement restricting position of the holder 2 by the stopper 15c can be stabilized. In the first embodiment, the ultrasonic vibration is generated as shown in FIG.
By adjusting the amount by which the operation member 13b projects downward from the support member 13a, ultrasonic vibration can also be generated in FIG. 4B or FIG.

【0011】図9は実施形態2として共振器を横置き状
態に配置した超音波接合装置の外観を示し、装置本体2
0が前面の下部に左前方及び左右に開放された作業空間
21を有し、この作業空間21の内部に振動子22の出
力端に同軸状に図外のねじで結合された共振器23をホ
ルダ24で両端支持した横置き態に配置してある。共振
器23は、横方向中央部より外側に突出する接合作用部
23aを有していると共に、図6に示すアルミニウムの
ような軽金属製のスライダ25の下部に図外のねじで取
り付けられている。
FIG. 9 shows the appearance of an ultrasonic bonding apparatus according to a second embodiment in which resonators are arranged in a horizontal state.
0 has a working space 21 opened to the left front and left and right at the lower part of the front surface, and a resonator 23 coaxially coupled to the output end of the vibrator 22 with a screw (not shown) inside the working space 21. The holder 24 is placed in a horizontal position with both ends supported. The resonator 23 has a joint portion 23a projecting outward from the center in the lateral direction, and is attached to a lower portion of a slider 25 made of light metal such as aluminum shown in FIG. 6 with a screw (not shown). .

【0012】図5は前記共振器23を昇降する加圧装置
26の正面図、図6は図5のB−B線断面図で、これら
の図4及び図5において、前記装置本体1の作業空間2
1の上部を区画する部分の上下後左右の壁20a,20
b,20c,20d,20eで囲まれた内部空間20g
の内部において、上壁20aに昇降駆動用のエアシリン
ダ27をそのピストンロッド27aを下方に向けた状態
で装着してあると共に、後壁20cに前記スライダ25
を摺接係合して昇降ガイドするガイドレール28(図6
では図示省略)を取り付けてある。スライダ25の中央
部に設けれた取付部25aにはピストンロッド27aの
下端にカップリング機構29を介して連結してあると共
に、スライダ25の底部が内部空間20gの下壁20b
に形成された逃げ孔30から作業空間21に突出し、そ
の下部にホルダ24を取り付けたことにより、共振器2
3が装置本体20の作業空間21の内部に両端支持され
た状態で縦置き状態に配置されている。カップリング機
構29はピストンロッド27aに結合された上部ベース
29aと、これの下部にガイドロッド29bを介して上
下動する状態に取り付けられた下部ベース29cと、上
部ベース29aに取り付けられたショックアブゾーバ2
9dと、ショックアブーバ29dの下方で下部ベース2
9cに突設された当接部29eと備えている。また、上
部ベース29aの側部にはトリガ機構31の支持部材3
1aを突設してある。支持部材31aの先端にはトリガ
機構31の操作部材31bを装着してある。操作部材3
1bは支持部材31aより上方の部分を手動で回転操作
することにより図外のボルト・ナット機構を介して支持
部材31aより下方の部分の突出量を調整するようにな
っている。支持部材31aとその下方で対向するトリガ
機構31の可動部材31c及びスイッチ部31dはスラ
イダ25に取り付けられている。可動部材31cはスラ
イダ25に突設されたブラケット31eに上下動可能で
上方に抜け止めされた状態に装着されていると共にコイ
ルスプリングのような弾性部材31fで上方に付勢され
ている。スイッチ部31dはその中央に形成された貫通
孔に挿入された可動部材31cを検出してオン動作する
無接触タイプの図外のスイッチを有している。また、装
置本体20の内部空間20gにはストッパ機構32を設
けてある。ストッパ機構32は、図6及び図7に示すよ
うに、内部空間20gの下壁20bの前部に立設された
ガイドポスト32aと、ガイドポスト32aと内部空間
20gの後壁20cとに4点配置を以て図外のねじで取
り付けられたガイドレール32bと、ガイドレール32
bに上下方向に摺接係合する状態に装着されたスライダ
32cと、スライダ32cが前後縁に図外のねじで取り
付けられた側面視コ字形のストッパ32dと、ガイドポ
スト32aを抱持する状態でストッパ32dの前面にね
じ32eで取り付けれられたストッパ位置固定手段とし
てのブロック32fと、ブロック32fとガイドポスト
32aとの跨設された操作部材32gとを備えており、
ねじ32eを緩めた状態において、ブロック32fより
上方に突出する操作部材32gの部分を手動で回転操作
することにより、図外のボルト・ナット機構を介してブ
ロック32fより下方に突出してガイドポスト32aに
固定された操作部材32gの部分に沿ってブロック32
fを上下動させ、このブロック32fにねじ32eで連
結されたストッパ32dをガイドレール32bに沿って
昇降操作するようになっている。また、作業空間21の
背部を区画した装置本体20の下部分は超音波接合装置
を例えば製造ラインなどに組み付けるためのベースを構
成する定盤33の上に設置されており、この定盤33の
上面には受け台34を共振器23の接合作用部23aと
上下方向で同軸状態に設置してある。また、作業空間2
1の内部において、図1に示す弾性部材7に相当する弾
性部材35を設けてある。
FIG. 5 is a front view of a pressurizing device 26 for raising and lowering the resonator 23, and FIG. 6 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 5. In FIGS. Space 2
Left and right and left and right walls 20a, 20 of the portion defining the upper part
Internal space 20g surrounded by b, 20c, 20d, and 20e
, An air cylinder 27 for driving up and down is mounted on an upper wall 20a with its piston rod 27a directed downward, and the slider 25 is mounted on a rear wall 20c.
Guide rail 28 (FIG. 6)
(Not shown) is attached. An attachment portion 25a provided at the center of the slider 25 is connected to a lower end of a piston rod 27a via a coupling mechanism 29.
By projecting from the escape hole 30 formed in the work space 21 into the work space 21 and attaching the holder 24 therebelow, the resonator 2
3 is disposed in a vertical position with both ends supported inside a work space 21 of the apparatus main body 20. The coupling mechanism 29 includes an upper base 29a connected to the piston rod 27a, a lower base 29c mounted below the upper base 29a via a guide rod 29b, and a shock absorber mounted on the upper base 29a. 2
9d and the lower base 2 below the shock absorber 29d.
9c is provided with a contact portion 29e protrudingly provided. The support member 3 of the trigger mechanism 31 is provided on the side of the upper base 29a.
1a is protruded. The operation member 31b of the trigger mechanism 31 is mounted on the tip of the support member 31a. Operation member 3
Reference numeral 1b adjusts the amount of protrusion of the portion below the support member 31a by manually rotating the portion above the support member 31a via a bolt and nut mechanism (not shown). The movable member 31c and the switch portion 31d of the trigger mechanism 31, which oppose the support member 31a below, are attached to the slider 25. The movable member 31c is mounted on a bracket 31e protruding from the slider 25 so as to be movable up and down and is prevented from falling upward, and is urged upward by an elastic member 31f such as a coil spring. The switch unit 31d has a non-contact type non-illustrated switch that detects the movable member 31c inserted into the through hole formed in the center and turns on the switch. A stopper mechanism 32 is provided in the internal space 20g of the apparatus main body 20. As shown in FIGS. 6 and 7, the stopper mechanism 32 has four points: a guide post 32a erected at the front of the lower wall 20b of the internal space 20g, and a guide post 32a and a rear wall 20c of the internal space 20g. A guide rail 32b attached with screws (not shown) in an arrangement, and a guide rail 32
b, a slider 32c mounted in a state in which the slider 32c is vertically slidably engaged with the slider 32b, a U-shaped stopper 32d in which the slider 32c is attached to the front and rear edges with screws (not shown), and a state in which the guide post 32a is held. A block 32f as stopper position fixing means attached to the front surface of the stopper 32d with a screw 32e, and an operating member 32g laid across the block 32f and the guide post 32a.
In a state where the screw 32e is loosened, the portion of the operation member 32g protruding above the block 32f is manually rotated to thereby protrude downward from the block 32f via a bolt / nut mechanism (not shown) and to the guide post 32a. The block 32 extends along the fixed operation member 32g.
f is moved up and down, and a stopper 32d connected to the block 32f by a screw 32e is moved up and down along the guide rail 32b. The lower part of the apparatus main body 20 that divides the back of the work space 21 is installed on a surface plate 33 that constitutes a base for assembling the ultrasonic bonding apparatus to, for example, a production line. On the upper surface, a pedestal 34 is installed coaxially in the vertical direction with the joining action portion 23 a of the resonator 23. Work space 2
An elastic member 35 corresponding to the elastic member 7 shown in FIG.

【0013】したがって、この実施形態2の構造によれ
ば、前記実施形態1と同様、受け台34の上面の接合作
業領域に複数の被接合部材W1,W2の互いに重ね合わ
された被接合部分Waを重ね合わせた状態で搭載し、ピ
ストンロッド27aの伸長駆動でスライダ25を上昇限
度位置から下降限度位置へと駆動すると、その途中で、
スライダ25の取付部25aの下面がストッパ機構32
のストッパ32dの上面に当接して、スライダ25の下
降動作がストッパ機構32で規制された状態となるのに
伴って、カップリング機構29の下部ベース29cと上
部ベース29aとの間隔が狭まり、ショックアブゾーバ
29dの作動ロッド下端が当接部29eの上面に当接
し、ショックアブゾーバ29dがその作動ロッドの押し
縮められるのに伴う内部での作動油のオリフィスへの通
過にて一定の加圧力を下部ベース29cからスライダ2
5、ホルダ24を経由して共振器23の接合作用部23
aに与え、共振器23の接合作用部23aが受け台34
との共同でそれらの間に被接合部分Waを一定の加圧力
で保持する一方、トリガ機構31の操作部材31bが可
動部材31cを押し下げる。引き続くピストンロッド1
0aの伸長駆動により、カップリング機構29の上部ベ
ース29aと下部ベース29cとの間隔がさらに狭くな
って互いに当接する以前までにおいて、トリガ機構31
の操作部材31bが可動部材31cをさらに押し下げ、
この押し下げられた可動部材31cをスイッチ部31d
が検出してオン信号を図外の制御部に出力して振動子2
2に縦波の超音波振動を発生させ、この超音波振動に共
振した共振器23の接合作用部23aが被接合部分Wa
を非溶解接合する。この接合完了後におけるエアシリン
ダ27の縮小駆動により、接合作用部23aが下降限度
位置から上昇限度位置に停止する過程で、トリガ機構3
1のスイッチ部31dが可動部材31cの検出状態を解
除されてオフ信号を制御部に出力し、振動子22発振が
停止すると共に、接合作用部23aと受け台34とによ
る被接合部分Waへの加圧保持が解除された後に、接合
作用部23aと受け台34との間から一体となった複数
の被接合部材W1,W2を取り出すことによって、接合
の一工程が終了する。
Therefore, according to the structure of the second embodiment, similarly to the first embodiment, the joined portions Wa of the plurality of joined members W1 and W2 are overlapped with each other in the joining work area on the upper surface of the receiving base 34. When the slider 25 is driven from the upper limit position to the lower limit position by the extension drive of the piston rod 27a,
The lower surface of the mounting portion 25a of the slider 25 is
As the slider 25 comes into contact with the upper surface of the stopper 32d, the lowering operation of the slider 25 is restricted by the stopper mechanism 32, the distance between the lower base 29c and the upper base 29a of the coupling mechanism 29 is reduced, and the shock is reduced. The lower end of the operating rod of the absorber 29d abuts on the upper surface of the abutting portion 29e, and a constant pressure is applied when the hydraulic oil passes through the orifice inside the shock absorber 29d as the operating rod is compressed. Slider 2 from lower base 29c
5. Joining portion 23 of resonator 23 via holder 24
a, and the joining action portion 23a of the resonator 23 is
While the joint part Wa is held at a constant pressure between them in cooperation with the above, the operating member 31b of the trigger mechanism 31 pushes down the movable member 31c. Continued piston rod 1
By the extension driving of the coupling mechanism 29a, the interval between the upper base 29a and the lower base 29c of the coupling mechanism 29 is further reduced and before the trigger mechanism 31 is brought into contact with each other.
Operation member 31b further pushes down movable member 31c,
The depressed movable member 31c is connected to the switch unit 31d.
And outputs an ON signal to a control unit (not shown) to
2, a longitudinal ultrasonic vibration is generated, and the bonding action portion 23a of the resonator 23 that resonates with the ultrasonic vibration is connected to the portion Wa to be bonded.
Is non-dissolving bonded. When the air cylinder 27 is driven to contract after the completion of the joining, the joining mechanism 23a stops at the lower limit position from the lower limit position and moves to the upper limit position.
The first switch unit 31d releases the detection state of the movable member 31c, outputs an OFF signal to the control unit, stops the oscillation of the vibrator 22, stops the oscillation of the vibrator 22, and applies the signal to the portion Wa to be joined by the joining action unit 23a and the receiving stand 34. After the pressing and holding is released, one integrated process is completed by taking out a plurality of integrated members W1 and W2 from between the bonding operation portion 23a and the receiving table 34.

【0014】特に、この実施形態2では、ストッパ機構
32のねじ32eを緩めた状態で、操作部材32gの部
分を手動で回転操作すれば、ブロック32fが上方また
は下方に移動し、このブロック32fに伴い、ストッパ
32dがねじ32eを介して4点配置されたガイドレー
ル32bに沿って平行に昇降して所望の上下位置に適切
に調整することができる。また、ストッパ32dの上下
位置調整後に、ねじ32eを締結すれば、ブロック32
fがガイドポスト32aに当接した状態でストッパ32
dを前方に引き寄せ、スライダ32cがガイドレール3
2bに係合状態となり、上下位置調整されたストッパ3
2dが装置本体1に固定されるので、ストッパ32dに
よるホルダ2の移動規制位置を安定させることができ
る。前記実施形態1〜2ではトリガ機構で被接合部分W
aの加圧保持完了後に超音波振動を発生するようにした
が、トリガ機構を削除し、図外の制御部でのエアシリン
ダへの空気供給回路の空気供給経路の切り替え制御に基
づく電気的な処理で被接合部分Waの加圧保持完了後、
または加圧保持以前のうちのいずれかにおいて、振動子
4に超音波振動を発生させることも可能である。前記実
施形態1〜2では振動子の出力端に共振器を直接結合し
た場合を図示して説明したが、共振器と振動子との間に
中間ブースタを使用して接合作用部での振動振幅を変化
させることも可能である。この中間ブースタは1/2波
長分の整数倍の長さを有する例えばチタン、アルミニウ
ムまたは焼き入れされた鉄などのいずれかの材質からな
る棒状の大径部分と小径部分との体積比で振動振幅の入
出力比(倍率)を変化させる構成になっている。
In particular, in the second embodiment, if the operation member 32g is manually rotated while the screw 32e of the stopper mechanism 32 is loosened, the block 32f moves upward or downward, and Accordingly, the stopper 32d moves up and down in parallel along the guide rails 32b arranged at four points via the screws 32e, and can be appropriately adjusted to a desired vertical position. If the screw 32e is tightened after the vertical position of the stopper 32d is adjusted, the block 32
f is in contact with the guide post 32a.
d is drawn forward, and the slider 32c
2b is engaged with the stopper 3 whose vertical position has been adjusted.
Since 2d is fixed to the apparatus main body 1, the movement restricting position of the holder 2 by the stopper 32d can be stabilized. In the first and second embodiments, the portion to be joined W
Although the ultrasonic vibration is generated after the completion of the pressurizing and holding of a, the trigger mechanism is deleted, and the electric control based on the switching control of the air supply path of the air supply circuit to the air cylinder by the control unit (not shown) is performed. After the completion of the pressurization and holding of the portion Wa to be joined in the processing,
Alternatively, it is also possible to cause the vibrator 4 to generate ultrasonic vibration before or during holding under pressure. In the first and second embodiments, the case where the resonator is directly coupled to the output terminal of the vibrator has been illustrated and described. However, the vibration amplitude at the joining action portion is provided by using an intermediate booster between the resonator and the vibrator. Can also be changed. This intermediate booster has a vibration amplitude based on a volume ratio between a large-diameter portion and a small-diameter portion of a rod-shaped material having a length that is an integral multiple of a half wavelength, such as titanium, aluminum, or quenched iron. The input / output ratio (magnification) is changed.

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

【図1】 実施形態1の手前側の側壁及び一部を切除し
た側面図。
FIG. 1 is a side view of a first embodiment in which a side wall and a part thereof are cut away.

【図2】 図1のA−A線断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】 実施形態1の外観を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the first embodiment.

【図4】 実施形態1の作用説明図。FIG. 4 is an operation explanatory view of the first embodiment.

【図5】 実施形態2の正面図。FIG. 5 is a front view of the second embodiment.

【図6】 図5のB−B線断面図。FIG. 6 is a sectional view taken along line BB of FIG. 5;

【図7】 実施形態2のストッパ機構を示す平面図。FIG. 7 is a plan view showing a stopper mechanism according to a second embodiment.

【図8】 実施形態2のスライダを示す斜視図。FIG. 8 is a perspective view showing a slider according to the second embodiment.

【図9】 実施形態2の外観を示す斜視図。FIG. 9 is a perspective view showing the appearance of the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,20 装置本体、2,24 ホルダ、4,22 振
動子、5,23 共振器、5b,23a 接合作用部、
9,26 加圧装置、10,27 エアシリンダ、10
a,27a ピストンロッド、12,29 カップリン
グ機構、15,32 ストッパ機構、15a,32b
ガイドレール(カイド部材)、15d,32g 操作部
材。
1,20 device body, 2,24 holder, 4,22 vibrator, 5,23 resonator, 5b, 23a
9,26 Pressurizing device, 10,27 Air cylinder, 10
a, 27a piston rod, 12, 29 coupling mechanism, 15, 32 stopper mechanism, 15a, 32b
Guide rail (guide member), 15d, 32g Operation member.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23K 20/00 - 20/26 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B23K 20/00-20/26

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 超音波振動を発生する振動子の出力端に
結合された共振器を受け台から離れる方向に所定距離上
昇させることにより共振器の接合作用部と受け台との間
に複数の被接合部材の互いに重ね合わされた被接合部分
の出入用空間を形成する一方、共振器を受け台に近づく
方向に所定距離下降させることにより受け台と接合作用
部とでそれらの間に被接合部分を加圧した状態で保持す
る超音波接合用加圧装置において、装置本体に取り付け
られた昇降駆動用のエアシリンダと、このエアシリンダ
のピストンロッドに共振器を両端支持状態で保持するホ
ルダを連結すると共に加圧力調整動作を行うためのカッ
プリング機構と、エアシリンダの下降限度位置への停止
以前にホルダの移動を規制するストッパ機構とを備え、
このストッパ機構を、装置本体に少なくとも3点以上に
配置されたガイド部材と、これらのガイド部材に摺接係
合されたストッパと、このストッパ及び装置本体に跨設
され当該ストッパを昇降操作する操作部材とで構成した
ことを特徴とする超音波接合用加圧装置。
A plurality of resonators coupled to an output end of a vibrator for generating ultrasonic vibrations are raised by a predetermined distance in a direction away from a receiving table, so that a plurality of resonators are connected between a joining action portion of the resonator and the receiving table. While forming a space for entry and exit of the superposed portions of the members to be bonded, the resonator is lowered by a predetermined distance in a direction approaching the cradle, so that the portion to be bonded between the cradle and the bonding action portion is formed between them. In an ultrasonic bonding pressurizing device that holds the pressure in a pressurized state, an air cylinder for lifting and lowering attached to the device body and a holder that holds the resonator in a state where both ends are supported by the piston rod of this air cylinder are connected. And a coupling mechanism for performing a pressing force adjustment operation, and a stopper mechanism for regulating the movement of the holder before stopping the air cylinder at the lower limit position,
The stopper mechanism includes a guide member disposed at at least three points in the apparatus main body, a stopper slidably engaged with the guide member, and an operation for straddling the stopper and the apparatus main body to operate the stopper vertically. A pressure device for ultrasonic bonding characterized by comprising a member.
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