超声波振动接合装置制造方法及图纸

一种超声波振动接合装置，在用超声波振动将多个被接合构件重叠的被接合部分进行接合时，通过使加热器发热并将谐振器的接合作用部加热而对被接合部分施加超声波振动形成的接合能量及加热形成的接合能量，即使不提高超声波振动的能量，也能使接合能量集中于被接合部分间，并可使接合强度稳定。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过超声波振动将多个被接合构件的相互重叠的被接合部分进行接合的超声波振动接合装置。关于超声波振动接合装置，譬如有一种日本专利技术专利公告1979-23349号中所公开的，把谐振器与发生超声波振动的振子的输出端结合，使装载台在接近谐振器的接合作用部的方向移动规定距离，用设于谐振器上的接合作用部和装载台把多个被接合构件的相互重叠的被接合部分以加压状态保持在它们之间，并通过从振子向接合作用部传递超声波振动，将被接合部分的重叠面之间加以接合。采用这种超声波振动接合装置时，有时因为被接合构件的形状或材质等物理性质而不能使保持被接合构件时的压力过高，在这种场合，接合能量在重叠的被接合构件间的集中即要降低，易使接合强度产生波动。在这种场合，考虑过提高超声波振动的能量，以稳定接合强度，但因附加设备庞大，难以立刻采用。为此，本专利技术的目的在于提供一种超声波振动接合装置，该装置通过用谐振器和装载台夹住被接合构件而给被接合构件加热，即使不提高超声波振动能量也可使接合能量集中在被接合构件之间，可稳定接合强度，提高质量与可靠性。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是，一种超声波振动接合装置，是在装载台上装载多个被接合构件相互重叠的被接合部分，使该装载台或与发生超声波振动的振子的输出端结合的谐振器中的一方或双方在相互接近的方向移动，用设于谐振器的接合作用部和装载台将前述被接合部分加压保持在它们之间，并从振子向谐振器的接合作用部传递超声波振动，从而将被接合部分的重叠面之间加以接合，其特点是，在谐振器或装载台中的一方或双方设置加热器。采用上述方案时，在用超声波振动将多个被接合构件相互重叠的被接合部分加以接合的场合，通过使加热器发热，并用谐振器和装载台夹住被接合构件而将被接合构件加热，可对被接合构件的被接合部分施加超声波振动和加热两方面形成的接合能量，即使不提高超声波振动的能量，也可使接合能量集中于被接合部分之间，稳定接合强度。采用上述方案时，可用电热器作加热器，这样可提高作业性。采用上述方案时，可在谐振器上形成加热器用孔，并在该孔中嵌入电热器，这样更有利于加热器的安装性。采用上述方案时，可用热风器作加热器，这样可将加热器设置在不与谐振器接触的位置，可容易地使超声波的振动保持良好状态。以下是对附图的简单说明。图1表示第1实施例的振子、谐振器及超声波振动三者间的位置关系，a图是振子和谐振器的俯视图，b图是超声波振动的波形图、c图是振子和谐振器的侧视图。图2表示第2实施例的振子、谐振器及超声波振动三者间的位置关系，a图是振子和谐振器的侧视图，b图是超声波振动的波形图。图3是第3实施例的超声波振动接合装置的立体图。图4表示第4实施例的支撑构件，a图是主视图，b图是侧视图。图5是第5实施例的立体图。图6是第6实施例的立体图。图7是第7实施例的立体图。图8是第8实施例的立体图。图9是第9实施例的局部切除侧视图。图10是第9实施例的局部放大剖视图。图11是第10实施例的剖视图。图12是第10实施例的右视图。图13是第11实施例的局部去除侧视图。图14是从图13的箭头A方向看的图。以下结合附图说明本专利技术的实施例。图1是表示第1实施例的振子、谐振器及超声波振动三者位置关系的模式图。图1中，振子1是通过从图中未示的超声波发生器供给的电力而发生规定频率的纵向波的超声波振动并加以输出的、由把电能转换成机械能的压电元件或磁致伸缩元件等组成的电气音响转换器或电气振动转换器，通过图中未示的无头螺钉和图中未示的螺纹孔而把谐振器2与振动子1的输出端同轴结合。谐振器2具有以规定频率与从振子1作为纵向波传递来的超声波振动谐振的、提供6个最大振动振幅点f1、f3、f5、f7、f9、f11和5个最小振动振幅点f2、f4、f6、f8、f10的谐振频率的5/2波长的长度。在该实施例的场合，谐振器2具有用钛类合金构成的杆状超声波喇叭(ホ-ン)3、用钛、铝或经淬火的铁等任一材料构成的2个杆状增强器(ブ-スタ-)4、5。2个增强器4、5通过图中未示的无头螺钉和图中未示的螺纹孔而与超声波喇叭3的两侧同轴结合。超声波喇叭3具有从最大振动振幅点f3到最大振动振幅点9的3/2波长的长度，具有俯视为十字形的振动转换部3a和通过图中未示的无头螺钉和图中未示的螺纹孔而与其两侧同轴结合的2个喇叭部3b、3c。振动转换部3a把从振子1传递的超声波振动保持原来的直线传播方向以及转换为垂直方向，在其呈十字形的下面部凸出设有以最小振动振幅点f6为中心的环状接合作用部3d。接合作用部3d把直线传播方向的超声波振动和垂直方向的超声波振动双方的合成振动能量施加给被接合部分Wa(见图3)。超声波喇叭3在除接合作用部3d以外的部分设有加热器6、7。加热器6、7是可将电能转换为热能的电热器，例如，在金属制的壳体内部以电气绝缘方式安装把电能转换为热能的构件，且设有从壳体向外伸出的电线6a、7a，把壳体插入安装在喇叭部3b、3c上在最小振动振幅点f4、f8处与其下面平行的方向形成的加热器用孔3e、3f内，由此而把加热器安装在谐振器2上。当把谐振器2安装于后述的图3所示的超声波振动接合装置时，加热器用孔3e、3f在超声波喇叭3的位于超声波振动接合装置一侧的背面开着口，如果把加热器6、7的壳体从该开口插入加热器用孔3e、3f，电线6a、7a就不会妨碍接合作业。在这种场合，无论加热器用孔3e、3f的正面一侧是贯通的或是封闭的均可，但如果正面是封闭的，则加热器6、7所产生的热量从正面一侧的开口向超声波喇叭3外部散发的机会就减少，使从加热器6、7向超声波喇叭3的传热效率更佳，用加热器6、7的少量热能即可对接合作用部3d适当加热。又，由于振动转换部3a具有最小振动振幅点f6，故如果不在喇叭部3b、3c设置加热器6、7，而是如图1的c图中虚线所示，在振动转换部3a设置一个与加热器6、7一样的加热器8，则可以使热量在接合作用部3d稳定地起作用。在上述二个增强器4、5中，增强器4具有从最大振动振幅点f1到最大振动振幅点f3的1/2波长的长度，而增强器5则具有从最大振动振幅点f9到最大振动振幅点11的1/2波长的长度。增强器4、5与超声波喇叭3之间的结合面9、10位于最大振动振幅点f3、f9处。增强器4、5上设有从其外周面沿径向向外侧凸出的同心圆状支撑部4a、5a。谐振器2与来自振子1的超声波振动谐振的超声波振动的瞬间变位用实线L1、L2所描绘的波形表示。实线L1的波形表示从振子1传递且用振动转换部3a直线传播的超声波振动，实线L2的波形表示用振动转换部3a转换为垂直方向的超声波振动。随着该超声波振动的变位而在谐振器2内部发生的应力变位，其最大振动振幅点f1、f3、f5、f7、f9、f11成为最小应力点，而最小振幅点f2、f4、f6、f8、f10则成为最大应力点，关于这一点，超声波理论已经说明。图2是表示第2实施例的振子、谐振器和超声波振动三者位置关系的模式图。图2中，与振子1结合的谐振器20是把与第1实施例相同的2个增强器4、5用图中未示的无头螺钉和螺纹孔与用钛类合金构成的杆状超声波喇叭21的两侧作同轴结合，具有与从振子1作为纵向波传递来的超声波振动以规定频率谐振的、提供5个最大振动振幅点f21、f23、f25、f本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波振动接合装置，是在装载台上装载多个被接合构件相互重叠的被接合部分并使该装载台或与发生超声波振动的振子的输出端结合的谐振器中的一方或双方在相互接近的方向移动，用设于谐振器的接合作用部和装载台将所述被接合部分加压保持在它们之间并从振子向谐振器的接合作用部传递超声波振动、从而将被接合部分的重叠面之间加以接合的超声波振动接合装置，其特征在于，在谐振器或装载台中的一方或双方设有加热器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤茂，胜见贡，中居诚也，
申请(专利权)人：株式会社厄泰克斯，
类型：发明
国别省市：JP[日本]