(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2013년12월02일
(11) 등록번호 10-1335281
(24) 등록일자 2013년11월26일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
B23K 20/10 (2006.01) B06B 1/02 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2010-0055423
(22) 출원일자 2010년06월11일
심사청구일자 2010년07월30일
(65) 공개번호 10-2010-0137365
(43) 공개일자 2010년12월30일
(30) 우선권주장
JP-P-2009-148104 2009년06월22일 일본(JP)
(56) 선행기술조사문헌
JP2003080378 A*
US05549544 A*
US06109502 A*
US20030006265 A1*
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
(73) 특허권자
가부시키가이샤 아루테쿠스
일본국 후쿠오카켄 후쿠오카시 하카타구 히가시히
에 2-9-28
(72) 발명자
사토 시게루
일본국 후쿠오카켄 후쿠오카시 하카타구 히가시히
에 2-9-28
코우야 마유미
일본국 후쿠오카켄 후쿠오카시 하카타구 히가시히
에 2-9-28
(뒷면에 계속)
(74) 대리인
정우성
전체 청구항 수 : 총 4 항 심사관 : 방승훈
(54) 발명의 명칭 초음파 진동 금속 접합용 공진기
(57) 요 약
툴 헤드(12)가 접합 툴(3)의 선단부(11)로부터 횡방향으로 돌출하고, 툴 헤드(12)의 횡방향으로 돌출한 부분의
하부에는 접합 작용부(14)가 설치되어 있기 때문에, 접합 대상 부재(48)가 물품(50)의 구석진 위치에 존재하는
경우에도 툴 헤드(12)의 횡방향으로 돌출한 부분 및 접합 작용부(14)가 접합 대상 부재(48)와 그의 위쪽의 돌출
부(51) 사이의 간극(H1)에 삽입되는 것에 의해 접합 대상 부재(48)가 적절하게 접합된다.
대 표 도 - 도3
등록특허 10-1335281
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(72) 발명자
카츠미 미츠구
일본국 후쿠오카켄 후쿠오카시 하카타구 히가시히
에 2-9-28
이시이 료이치
일본국 후쿠오카켄 후쿠오카시 하카타구 히가시히
에 2-9-28
이토 타카히로
일본국 후쿠오카켄 후쿠오카시 하카타구 히가시히
에 2-9-28
등록특허 10-1335281
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특허청구의 범위
청구항 1
진동자로부터 전달된 초음파 진동의 공진 주파수의 적어도 반파장 길이를 가지는 초음파 혼과, 초음파 혼의 최
대 진동 진폭점의 위치에서 초음파 혼의 진동 전달 방향과 직교하는 방향으로 돌출하도록 초음파 혼에 설치된
접합 툴을 구비한 초음파 진동 금속 접합용 공진기에 있어서, 접합 툴이 직선적인 봉상으로 구성되고, 접합 툴
의 선단부의 횡폭이 접합 툴의 상부의 횡폭보다도 좁게 되며, 이 좁게 된 접합 툴의 선단부로부터 직선적인 봉
상의 툴 헤드가 접합 툴의 돌출하는 방향에 직교하는 횡방향으로 돌출되어 설치되며, 툴 헤드에는 접합 작용부
가 접합 툴의 최대폭보다도 더 횡방향으로 돌출하여 설치된 것을 특징으로 하는 초음파 진동 금속 접합용 공진
기.
청구항 2
삭제
청구항 3
제1 항에 있어서,
툴 헤드에는 접합 시의 접합 대상 부재로의 간섭을 방지하는 것으로서, 홈부가 접합 작용부로부터 툴 헤드의 내
부로 움푹 패지며, 또한 아래쪽 및 횡방향으로 개방된 형상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 진동 금속
접합용 공진기.
청구항 4
제1 항에 있어서,
툴 헤드에는 양호한 진동을 얻기 위한 슬릿이 아래쪽 및 횡방향으로 개방된 형상으로 설치되는 것을 특징으로
하는 초음파 진동 금속 접합용 공진기.
청구항 5
제1 항에 있어서,
툴 헤드가 접합 툴의 선단부에 접합제로 접합되는 것을 특징으로 하는 초음파 진동 금속 접합용 공진기.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 접합 대상 부재가 접합 대상 부재를 갖는 물품의 구석진 위치에 존재한 경우에도，접합 대상 부재를[0001]
접합할 수 있는 초음파 진동 금속 접합용 공진기에 관한 것이다.
배 경 기 술
도 9는 특허문헌1에 개시된 초음파 진동 금속 접합 장치(45)를 나타낸 것이다. 초음파 진동 금속 접합 장치(4[0002]
5)에 사용된 초음파 진동 금속 접합용 공진기(41)는 초음파 진동을 이용해서 금속 사이를 접합할 때 사용되는
공진기(41)이고, 이하, 초음파 진동 금속 접합용 공진기(41)를 단순히 공진기(41)로 칭한다. 도 9에 있어서, 공
진기(41)는 초음파 혼(horn)(42)의 일단부에 접합 툴(43)을 결합한 구조이다. 초음파 혼(42)의 타단부에는 진동
자(44)가 설치된다.
이어서, 초음파 진동 금속 접합 장치(45)의 동작에 관하여 설명한다. 예를 들면, 초음파 혼(42)이 초음파 진동[0003]
금속 접합 장치(45)의 블록(46)에 장착되고, 접합 툴(43)보다 아래쪽의 받침대(47)에는 복수의 금속이 중합된
접합 대상 부재(48)가 탑재된다. 그 후, 초음파 진동 금속 접합 장치(45)가 받침대(47)에 대하여 상대적으로 이
동하고 접합 대상 부재(48)가 접합 툴(43)과 받침대(47) 양자로부터 가압된 상태에서, 접합 툴(43)의 하단부의
횡방향 초음파 진동이 접합 대상 부재(48)에 전달되어, 접합 대상 부재(48)에 있어서 복수의 금속이 중합된 접
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촉면 사이가 접합된다.
하지만, 도 9에 있어서 접합 툴(43)은, 접합 대상 부재(48) 측의 툴 헤드(49)의 횡방향 외형이 초음파 혼(42)[0004]
측의 상부보다도 작게 된다. 그 때문에 도 10에 나타난 물품(50)에의 접합에는 다음과 같은 불편함이 있다. 물
품(50)은 접합 대상 부재(48) 보다도 위쪽에 돌출부(51)가 배치되어, 접합 대상 부재(48)와 돌출부(51) 사이의
간극(H1)이 접합 툴(43)의 하면과 초음파 혼(42)의 상면 사이의 치수(H2)보다도 작은 경우, 즉, H1 < H2인
경우, 다시 말하면, 접합 대상 부재(48)가 구석진 위치에 있는 물품(50)의 경우, 공진기(41)가 접합 대상 부재
(48)와 돌출부(51) 사이의 간극(H1)에 들어갈 수 없고, 접합 대상 부재(48)를 접합할 수 없는 결점이 있다.
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 0001) 일본특허공개공보 2009-113083호 [0005]
발명의 내용
해결하려는 과제
발명이 해결하고자 하는 문제점은, 접합 대상 부재가 접합 대상 부재를 가지는 물품의 구석진 위치에 존재하는[0006]
경우, 접합 대상 부재를 접합할 수 없는 점이다.
과제의 해결 수단
본 발명은 초음파 혼의 최대 진동 진폭점의 위치에서 초음파 혼의 진동 전달 방향과 직교하는 방향으로 돌출하[0007]
도록 초음파 혼에 설치된 접합 툴이 음향 특성이 좋은 소재로 된 직선적인 봉상으로 구성되고 접합 툴의 선단부
에는 툴 헤드가 횡방향으로 돌출하도록 설치되는 것을 가장 주요한 특징으로 한다.
발명의 효과
본 발명은, 툴 헤드가 접합 툴의 선단부로부터 횡방향으로 돌출해 있어서, 접합 대상 부재가 접합 대상 부재를[0008]
가지는 물품의 구석진 위치에 존재하는 경우에도, 해당 부재에 있어서 접합 대상 부재와 그 위쪽의 돌출부 사이
에 형성된 간극이 접합 툴의 선단부로부터 횡방향으로 돌출한 툴 헤드를 삽입할 수 있는 치수이면, 해당 툴 헤
드의 횡방향으로 돌출된 부분이 간극에 삽입됨으로써 접합 대상 부재를 적절하게 접합할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 있어서, 접합 툴의 선단부의 횡폭이 접합 툴의 상부의 횡폭보다도 좁으면, 접합 툴의 선단부의 횡폭[0009]
을 초음파 혼의 진동 방향에 일치시키는 것에 의해, 접합 툴의 선단부의 횡폭이 접합 툴의 상부의 횡폭보다도
좁지 않은 경우보다도, 접합 툴의 선단부의 흔들림이 좋아지고 접합이 양호하게 된다.
본 발명에 있어서, 툴 헤드에는 홈부가 아래쪽 및 횡방향으로 개방된 형상으로 설치되면 접합 대상 부재와의 간[0010]
섭을 방지할 수 있다.
본 발명에 있어서, 툴 헤드에는 양호한 진동을 얻기 위한 슬릿이 아래쪽 및 횡방향으로 개방된 형상으로 설치되[0011]
면 슬릿의 깊이 및 횡폭을 조정하여 접합 툴에 양호한 진동을 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서, 툴 헤드가 접합 툴의 선단부에 접합제로 접합되면 접합제를 녹여서 툴 헤드를 교환할 수 있[0012]
다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공진기를 나타낸 분해도이다.[0013]
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공진기가 사용된 초음파 진동 금속 접합 장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 툴 헤드가 접합 대상 부재와 돌출부 사이의 간극에 삽입된 상태를 나타낸
측면 모식도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 접합 툴의 선단부를 나타낸 측면도이다.
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도 5A는 본 발명의 제3 실시예에 따른 접합 툴의 선단부를 나타낸 사시도이고, 도 5B는 도 5A를 화살표 B 방향
으로 바라본 하면도이다.
도 6A 및 도 6B는 본 발명의 제4 실시예에 따른 접합 툴의 선단부를 나타낸 측면도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 접합 툴의 선단부를 나타낸 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 공진기를 나타낸 측면 모식도이다.
도 9는 종래 기술에 따른 공진기가 사용된 초음파 진동 금속 접합 장치를 나타낸 모식도이다.
도 10은 과제의 보충 설명에 제공된 물품을 나타낸 모식도이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
[제1 실시예][0014]
본 명세서에 있어서 "전", "후", "좌", "우", "상", "하"의 방향은 도 2의 상태에 초음파 진동 금속 접합 장치[0015]
(25)를 두고 화살표 S로 나타내는 앞측에서 바라본 경우에 특정되는 방향이다.
도 1을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 진동 금속 접합용 공진기인 공진기(1)의 구조에 관하여[0016]
설명한다. 공진기(1)은 초음파 혼(2)과 접합 툴(3)을 포함한다. 초음파 혼(2)의 일단으로부터 타단까지의 길이
(L1)은 진동자(4)로부터 전달된 초음파 진동의 공진 주파수의 적어도 반파장의 길이를 가지면 좋지만, 1파장의
길이가 될 수 있다. 초음파 혼(2)은 알루미늄 또는 티탄과 같은 합금 또는 담금질된 철 등과 같은 음향 특성이
좋은 소재로 된 직선적인 봉상이다. 초음파 혼(2)의 길이 방향의 양단부 및 중앙부에는 최대 진동 진폭점이 위
치한다. 초음파 혼(2)의 길이 방향의 중앙부에 있는 최대 진동 진폭점의 위치에는 툴 연결부(6)가 암나사가 형
성된 나사 구멍으로서 설치된다.
초음파 혼(2)의 길이 방향의 양단부에는 부품 연결부(7)가 암나사가 형성된 나사 구멍으로서 설치된다. 초음파[0017]
혼(2)의 길이 방향의 중앙부와 양단부 사이에 있어서 최소 진동 진폭점의 위치에는 지지부(8)가 초음파 혼(2)의
외면으로부터 외측으로 돌출되어 설치된다. 최소 진동 진폭점은 노달 포인트(nodal point)로도 칭해진다. 초음
파 혼(2)은 환봉상(둥근 봉상)일 수도 있으나 각봉상(모서리가 각진 봉상)으로 되어 있기 때문에, 공구 감합부
가 설치될 수도 있으나 설치되어 있지는 않다.
초음파 혼(2)이 환봉상인 경우, 지지부(8)는 초음파 혼(2)을 원주방향으로 감싸는 상태일 수도 있다. 지지부[0018]
(8)가 초음파 혼(2)을 원주방향으로 감싸는 상태는, 일본특허공보 제2911394호의 도 4 또는 도 8을 참조하면 명
확해 진다. 초음파 혼(2)은 구조가 복잡하게 되지만, 툴 연결부(6)를 가진 중앙부와 지지부(8)를 가진 양단부를
무두나사와 같은 고정구로 동축상에 연결한 구조일 수도 있다. 즉, 초음파 혼(2)은 도 1에 나타난 구조에 한정
되는 것은 아니다.
접합 툴(3)은 알루미늄 또는 티탄과 같은 합금 또는 담금질된 철 등과 같은 음향 특성이 좋은 소재로 된 직선적[0019]
인 봉상이다. 접합 툴(3)의 기초부에는 혼 연결부(10)가 암나사가 형성된 나사 구멍으로서 설치된다. 접합 툴
(3)의 기초부는, 접합 툴(3)이 초음파 혼(2)에 설치되는 경우에 접합 툴(3)의 상부에 해당하는 부분이다.
접합 툴(3)의 선단부(11)는, 접합 툴(3)이 초음파 혼(2)에 설치된 경우에 있어서 접합 툴(3)의 하부에 해당하는[0020]
부분이고, 좁아지지 않을 수도 있으나 횡폭(T1)이 접합 툴(3) 상부의 횡폭(T2)보다도 작다 (T1
(3)의 상부의 횡폭(T2)보다도 좁기 때문에, 접합 툴(3)의 선단부(11)의 횡폭(T1)을 초음파 혼(2)의 화살표 X로
나타내는 진동 방향에 일치시키는 것에 의해 접합 툴(3)의 선단부(11)의 횡폭이 좁아지지 않는 경우보다도 접합
툴의 선단부의 흔들림이 좋아지고 접합이 양호하게 된다.
접합 툴(3)의 선단부(11)에는, 툴 헤드(12)가 접합 툴(3)의 선단부(11)로부터 횡방향으로 돌출되어 설치된다.[0021]
예를 들면, 도 1에 실선으로 표시된 구조는, 선단부(11)의 횡폭(T1)이 좌우방향으로 향하는 상태에서 툴 헤드
(12)가 전후방향으로 돌출한 상태이다. 도 1에 점선으로 표시된 구조는, 선단부(11)의 횡폭(T1)이 좌우방향으로
향하는 상태에서, 툴 헤드(12)가 좌우방향으로 돌출한 상태이다. 도 1에 가상선으로 표시된 구조는, 선단부(1
1)의 횡폭(T1)이 전후방향으로 향하는 상태에서, 툴 헤드(12)가 좌우방향으로 돌출한 상태이다. 도 1에 일점쇄
선으로 표시된 구조는, 선단부(11)의 횡폭(T1)이 전후방향으로 향하는 상태에서, 툴 헤드(12)가 전후방향으로
돌출한 상태이다. 툴 헤드(12)의 돌출 방향은 이에 한정되는 것은 아니며, 툴 헤드(12)가 선단부(11)로부터 접
등록특허 10-1335281
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합 툴(3)의 상하방향으로 연장된 중심선에 직교하는 횡방향으로 돌출하는 것이 바람직하다.
툴 헤드(12)에는 홈부(13)가 툴 헤드(12)의 아래쪽 및 횡방향으로 개방된 형상으로 설치된다. 홈부(13)가 개방[0022]
된 횡방향은 툴 헤드(12)가 돌출한 방향에 교차하는 것이 바람직하다. 홈부(13)는, 금속 사이를 접합하는 경우
에 접합 대상 부재(48)(도 3 참조)와의 간섭을 방지하는 기능을 한다. 도 1로 돌아와, 툴 헤드(12)의 홈부(13)
보다도 적어도 일방으로 돌출한 부분은, 접합 대상 부재(48)를 접합하는 경우에 접합 작용부(14)로서 기능을 하
는 부분이다. 접합 작용부(14)의 하면(15)은 접합 대상 부재(48)와 접촉하는 면이고, 요철이 형성된 형상으로
되어 있다.
툴 헤드(12)의 홈부(13)보다도 타방으로 돌출된 부분은, 접합 툴(3)로서의 진동의 밸런스를 잡기 위한 부분으로[0023]
서의 기능을 담당하는 것만으로도 바람직하나, 일방으로 돌출한 부분과 마찬가지로, 금속 사이를 접합하는 접합
작용부(16)로서의 기능을 담당하는 부분으로서 구성해도 바람직하다. 타방으로 돌출한 부분이 접합 작용부(16)
로 기능하는 부분으로서 구성되는 경우에는 접합 작용부(16)의 하면(17)이 금속 사이를 접합하는 경우에 접합
대상 부재(48)와 접촉하는 면으로서 요철이 형성된 형상으로 되어 있으면 접합 작용부(14)의 하면(15)이 금속
사이의 접합이 반복된 결과로서 소모된 경우, 접합 작용부(14)가 뒤쪽으로 향해지고 접합 작용부(16)가 앞쪽으
로 향해지도록, 접합 작용부(14)와 접합 작용부(16)의 위치가 서로 교체되어 접합 툴(3)이 초음파 혼(2)에 설치
되는 것에 의해 접합 작용부(14)를 대신하여 접합 작용부(16)를 적절하게 사용할 수 있다.
접합 툴(3)의 기초부로부터 선단부(11)까지의 부분은 각봉상일 수도 있으나 환봉상으로 되어 있기 때문에, 접합[0024]
툴(3)의 외면에는 공구 감합부(18)가 한 쌍의 평행면으로서 설치된다. 즉, 접합 툴(3)이 초음파 혼(2)에 설치되
는 경우, 스패너와 같은 공구가 공구 감합부(18)에 감입되고, 해당 공구의 회전조작에 의하여 접합 툴(3)을 초
음파 혼(2)에 적절하게 고정할 수 있다. 접합 툴(3)의 기초부로부터 선단부(11)까지의 부분이 각봉상인 경우는
공구 감합부(18)는 설치되지 않을 수 있다.
접합 툴(3)의 상면과 하면(15, 17) 사이의 길이(L2)는, 초음파 혼(2)의 진동에 공진하는 진동 주파수의 적어도[0025]
반파장의 길이를 가지면 좋으나, 2파장의 길이가 되어 있다. 접합 툴(3)이 초음파 혼(2)의 진동에 공진하는 경
우, 접합 툴(3)의 기초부와 접합 작용부에는 최대 진동 진폭점이 위치한다. 즉, 접합 툴(3)이 초음파 혼(2)의
진동에 공진하는 경우, 접합 작용부는 횡방향으로 최대의 진동 진폭으로 진동한다.
진동자(4)의 출력단부에는 부품 연결부(20)가 암나사가 형성된 나사 구멍으로서 설치된다.[0026]
초음파 혼(2)과 접합 툴(3)이 서로 결합하는 것에는, 고정구로서 무두나사(22)의 일단부가 초음파 혼(2)의 툴[0027]
연결부(6)에 장착되고, 무두나사(22)의 타단부가 접합 툴(3)의 혼 연결부(10)에 장착되고, 접합 툴(3)의 기초부
가 초음파 혼(2)에 접촉된다. 이에 따라, 공진기(1)가 도 2에 나타난 것과 같이 구성된다. 도 1로 돌아와 접합
툴(3)이 초음파 혼(2)에 결합되는 경우, 툴 헤드(12)가 실선 또는 일점쇄선으로 나타나도록 전후방향으로 향하
도록 한 경우와, 툴 헤드(12)가 점선 또는 가상선으로 나타나도록 좌우방향으로 향하도록 한 경우가 있다. 양쪽
의 경우에도 툴 헤드(12)의 진동 방향은 화살표 X 방향이다.
무두나사(22)를 대신해서, 초음파 혼(2)의 툴 연결부(6) 또는 접합 툴(3)의 혼 연결부(10)에 수나사를[0028]
설치하고, 그 수나사를 접합 툴(3)의 혼 연결부(10) 또는 초음파 혼(2)의 툴 연결부(6)에 장착하는 것에 의해
초음파 혼(2)과 접합 툴(3)를 서로 결합시켜도 좋다. 또, 무두나사(22)를 대신해서, 볼트와 같은 유두나사로 초
음파 혼(2)과 접합 툴(3)을 서로 결합시켜도 좋지만, 그 경우에는 초음파 혼(2)의 툴 연결부(6)가 예를 들면 상
하방향으로 관통하는 관통공으로서 형성되어 유두나사가 초음파 혼(2)의 위쪽으로부터 툴 연결부(6)를 경유해서
접합 툴(3)의 혼 연결부(10)에 장착되는 것에 의하여 초음파 혼(2)과 접합 툴(3)이 서로 결합된다. 또, 무두나
사(22)나 유두나사를 사용하지 않고 초음파 혼(2)에 접합 툴(3)을 납재와 같은 접합제로 결합시키도 좋다.
초음파 혼(2)의 일단부에는 진동자(4) 또는 부스터(booster, 미도시)가 설치된다. 초음파 혼(2)의 일단부에는[0029]
진동자(4)가 설치되는 경우는, 무두나사(23)의 일단부가 초음파 혼(2)의 부품 연결부(7)에 장착되고, 무두나사
(23)의 타단부가 진동자(4)의 부품 연결부(20)에 장착된다. 이에 따라 초음파 혼(2)과 진동자(4)가 도 2에 도시
된 바와 같이 동축상에 결합된다.
초음파 혼(2)의 일단부에 부스터(미도시)가 설치되는 경우는, 무두나사(23)에 상당하는 무두나사(미도시)의 일[0030]
단부가 초음파 혼(2)의 부품 연결부(7)에 장착되고, 그 무두나사의 타단부가 부스터의 일단부에 암나사가 형성
된 나사 구멍으로서 설치된 부품 설치부(미도시)에 장착되고, 무두나사(23)의 일단부가 부스터의 타단부에 암나
사가 형성된 나사 구멍으로서 설치된 상기 부품 설치부에 상당하는 부품 설치부(미도시)에 장착되고, 무두나사
(23)의 타단부가 진동자(4)의 부품 연결부(20)에 장착된다. 이에 따라 초음파 혼(2), 부스터, 및 진동자(4)가
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동축상에 결합된다.
도 2를 참조하여 공진기(1)가 사용된 초음파 진동 금속 접합 장치(25)의 구조에 관하여 설명한다. 초음파 진동[0031]
금속 접합 장치(25)의 장치 몸체(26)에는, 작업 공간부(27)가 설치된다. 장치 몸체(26)의 작업 공간부(27)보다
도 상부에는, 가압 기구(28)가 설치된다. 가압 기구(28)의 출력 부재(29)는 장치 몸체(26)의 상부로부터 작업
공간부(27)에 배치된다. 출력 부재(29)의 작업 공간부(27)에 배치된 하부는 가압 기구(28)의 구동에 의하여 작
업 공간부(27) 안을 직선적으로 승강한다. 출력 부재(29)의 작업 공간부(27)에 배치된 하부에는 지지구(30)가
설치된다. 장치 몸체(26)의 작업 공간부(27)보다도 하부에는 받침대(31)가 설치된다. 받침대(31)의 앞쪽 상부에
는 접합 작용부(32)가 설치된다. 접합 작용부(32)의 상면(33)은 금속 사이를 접합하는 경우에 접합 대상 부재
(48)와 접촉하는 면이고, 요철이 형성된 형상으로 되어 있다.
지지구(30)의 좌우로 관통하는 내부 공간(34)에는 초음파 혼(2)의 길이방향이 화살표 X로 표시된 좌우방향으로[0032]
향해지고, 초음파 혼(2)의 지지부(8) 이외의 부분이 지지구(30)에 접촉하지 않도록 초음파 혼(2)이 배치되어 지
지부(8)가 지지구(30)의 지지 부재(35)에 지지된다. 이와 같이 초음파 혼(2)이 지지구(30)에 장착되는 경우, 접
합 툴(3)보다도 양측에 존재하는 최소 진동 진폭점에 위치하도록 설치된 지지부(8)가 지지구(30)에 지지되고 있
기 때문에, 초음파 혼(2)이 지지부(8)를 통하여 지지구(30)의 양쪽을 지지하며 설치되어 진동자(4) 및 부스터
(미도시)도 지지구(30)에는 접촉하지 않도록 되어 있다.
또, 초음파 혼(2)이 지지구(30)에 장착되어 출력 부재(29)가 상승위치에 정지한 경우, 접합 툴(3)의 접합 작용[0033]
부(14)의 하면(15)과 접합 작용부(32)의 상면(33)이 적어도 복수의 금속이 중합된 접합 대상 부재(48)가 삽입
가능한 공간을 남겨두고 상하방향으로 대치하도록 되어 있다.
초음파 진동 금속 접합 장치(25)에 의한 금속 사이를 접합하는 동작에 관하여 설명하면, 우선 접합 작용부(14)[0034]
와 접합 작용부(32)가 대향한 상태에서 받침대(31)의 접합 작용부(32)의 상면(33)에는 복수의 금속이 종합된 접
합 대상 부재(48)가 탑재된다. 이어서, 가압 기구(28)가 구동하고, 출력 부재(29)가 하강하는 것에 수반하여 공
진기(1) 및 진동자(4) 또는 부스터(미도시)가 하강한다.
그리고, 예를 들면 접합 대상 부재(48)가 접합 툴(3)와 받침대(31)에 끼워진 후 진동자(4)가 초음파 진동을 발[0035]
생하고, 초음파 혼(2)이 진동자(4)로부터 전달된 초음파 진동에 공진하고, 접합 툴(3)이 초음파 혼(2)으로부터
전달된 진동에 공진한다. 이에 따라, 접합 툴의 최대 진동 진폭점인 접합 작용부(14)의 횡방향 진동이 접합 대
상 부재(48)에 전달되어 접합 대상 부재(48)에 있어서 복수의 금속이 중합된 접촉면 사이가 마찰을 받아서 접합
된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 초음파 진동 금속 접합 장치(25)에 사용된 공진기(1)는 툴 헤드(12)가 접합 툴(3)의[0036]
선단부(11)로부터 횡방향으로 돌출하고, 툴 헤드(12)의 횡방향으로 돌출한 부분의 하부에는 접합 작용부(14)가
설치되어 있다. 따라서, 접합 대상 부재(48)가 물품(50)의 구석진 위치에 존재하는 경우에도, 접합 대상 부재
(48)와 그 위쪽의 돌출부(51) 사이의 간극(H1)이 툴 헤드(12)의 횡방향으로 돌출한 부분 및 접합 작용부(14)를
삽입할 수 있는 치수이면 툴 헤드(12)의 횡방향으로 돌출한 부분 및 접합 작용부(14)가 상기 간극(H1)에 삽입되
기 때문에 접합 작용부(14)가 접합 대상 부재(48)를 적절하게 접합할 수 있다.
[제2 실시예][0037]
도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 관한 접합 툴(3)의 구조에 관하여 설명한다. 접합 툴(3)에 슬릿(37)이[0038]
설치된 것이 도 1의 접합 툴(3)과 서로 다르다. 슬릿(37)은 툴 헤드(12)의 홈부(13)의 아래쪽 및 횡방향으로 개
방된 형상으로 설치된다. 슬릿(37)의 개방된 횡방향은 선단부(11)의 횡폭(T1)(도 1 참조)의 방향이다. 슬릿(3
7)의 깊이 및 횡폭을 조정하여 접합 툴(3)에 양호한 진동을 얻을 수 있다. 슬릿(37)의 횡폭은 툴 헤드(12)가 돌
출한 방향의 폭이다.
[제3 실시예][0039]
도 5를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 관한 접합 툴(3)의 구조에 관하여 설명한다. 접합 툴(3)의 접합 작용[0040]
부(14) 및 접합 작용부(16)가 선단부(11)의 횡폭(T1)보다도 크게 형성된 것이 도 1의 접합 툴(3)과 서로
다르다.
[제4 실시예][0041]
도 6을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 관한 접합 툴(3)의 구조에 관하여 설명한다. 도 6A는 접합 작용부(14,[0042]
16)가 툴 헤드(12)에 납재와 같은 접합제(38)로 접합된 구조를 나타낸다. 도 6B는 툴 헤드(12)가 접합 툴(3)의
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선단부(11)에 접합제(38)로 접합된 구조를 나타낸다. 도 6A 및 도 6B에 있어서, 접합제(38)를 녹이는 것에 의해
접합 작용부(14, 16) 또는 툴 헤드(12)를 교환 가능한 것이 도 1의 접합 툴(3)과 서로 다르다.
[제5 실시예][0043]
도 7을 참조하여 본 발명의 제5 실시예에 관한 접합 툴(3)의 구조에 관하여 설명한다. 툴 헤드(12)에는 홈부[0044]
(13)가 설치되어 있지 않는 것이 도 1의 접합 툴(3)과 서로 다르다.
[제6 실시예][0045]
도 8을 참조하여 본 발명의 제6 실시예에 관한 공진기(1)의 구조에 관하여 설명한다. 접합 툴(3)이 초음파 혼[0046]
(2)의 일단부에 설치되어 있는 것이 도 1의 공진기(1)와 서로 다르다. 도 8의 초음파 혼(2)의 타단부에는 진동
자(4)가 결합된다. 그리고, 초음파 혼(2)이 진동자(4)로부터 전달된 초음파 진동에 공진하는 경우, 초음파 혼
(2)의 양단부에는 최대 진동 진폭점이 배치되어 그러한 최대 진동 진폭점의 사이에는 적어도 하나의 최소 진동
진폭점이 배치되고 그 하나의 최소 진동 진폭점의 위치에서 초음파 혼(2)에는 지지부(8)가 초음파 혼(2)의 외면
으로부터 외측으로 돌출되어 설치된다. 따라서, 도 8에 나타난 공진기(1)는 도 2의 초음파 진동 금속 접합 장치
(25)의 출력 부재(29)에 설치된 지지구(미도시)의 한쪽을 지지하며 설치된 형태로 된다.
도면
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