专利名称：接合体以及接合方法
技术领域：
本发明涉及接合体以及接合方法。
背景技术：
以往，作为将由金属或合成树脂等构成的被接合部件接合在由合成树 脂形成的接合部件上的方法，公知有通过将设置在接合部件上的销或突起 等的轴部插通于在接合部件上形成的孔内，并利用超声波振动使所述轴部熔融而接合的接合体(例如参照专利文献l、 2)。该接合体能够在短时间 内把将由金属或合成树脂等构成的被接合部件容易地与合成树脂制的接 合部件进行接合，特别是，由于能够与各种材质的被接合部件接合，所以 具有用途广的优点。专利文献l:特开2000-127248号公报专利文献2:特开2002-318386号公报但是，以往的接合体，如图8所示，首先在形成基座夹具1的配置部 la上配置接合部件2。接合部件2由合成树脂形成，并具有由销或凸起等 构成的轴部2a。然后，将轴部2a插通于形成在重合部3a上的孔3b内， 并如图9所示，将被接合部件3的重合部3a与接合部件2重叠。然后， 如图10所示，利用切除了与轴部2a对应部分的按压夹具4，对重合部3a 进行按压，从上方把超声波发射器5按压在轴部2a上，并施加超声波振 动，把轴部2a熔融并压成大于孔3b的直径，由此，把接合部件2和被接 合部件3接合。因此，接合部件2将插通于被接合部件3的孔3b的轴部 2a也用于与被接合部件3的定位。因此，以往的接合体为了把接合部件2和被接合部件3正确定位，在 设计上，如图11所示，被接合部件3的孔3b设定为比接合部件2的轴部 2a稍大，以使与轴部2a之间的间隙减小。而且，以往的接合体在把接合 部件2与被接合部件3接合时，如果使用超声波发射器5对轴部2a施加
超声波振动，则产生伴随着轴部2a的熔融的软化、或接合部件2与被接 合部件3之间的摩擦阻抗的显著下降。因此，以往的接合体存在接合部件 2与被接合部件3的位置容易发生变化，且轴部2a与孔3b发生错位的情 况。
如果发生这样的错位，则接合体如图11所示，在轴部2a与孔3b接 触的状态下接合了接合部件2和被接合部件3的情况下，在使用时，在与 孔3b接触的轴部2a的部分产生应力高的部位。因此，接合体在长期使用 的情况下，与孔3b接触的轴部2a会产生裂纹C而造成损坏，因而存在着 长期可靠性差的问题。
发明内容
本发明就是鉴于所述问题而提出的，目的是提供一种接合部件与被接 合部件的定位精度高，在接合后可避免在接合部件的轴部产生高应力部位 的接合体以及接合方法。
为了解决所述的问题，达到目的，本发明之l的接合体，使具有熔融 轴部的合成树脂制的接合部件和形成有插通所述熔融轴部的插通孔的被 接合部件，利用超声波振动使插通于所述插通孔内的所述熔融轴部熔融而 接合，所述接合体的特征在于，所述接合部件与所述被接合部件，至少在 两处设置有相互嵌合而对所述接合部件与所述被接合部件定位的定位部。
另外，本发明之2的特征是，在所述的发明中，所述各个定位部，其 一方是设在所述接合部件上的、其另一方是设在所述被接合部件上的凸部 和嵌合孔。
另外，本发明之3的特征是，在所述的发明中，所述插通孔和所述熔 融轴部的直径被设定为，在把所述凸部与所述嵌合孔嵌合后，形成在所述 插通孔与所述熔融轴部之间的，隔断所述插通孔与所述熔融轴部的接触的 间隙，大于形成在所述凸部与所述嵌合孔之间的间隙。
另外，本发明之4的特征是，在所述的发明中，所述凸部设有把所述 接合部件定位在规定位置的定位孔，所述凸部、所述嵌合孔以及所述定位 孔被定位在同一轴上。
另外，本发明之5的特征是，在所述的发明中，所述接合部件设有把
该接合部件定位在规定位置的定位孔，所述凸部被设置在比所述定位孔更 靠近所述熔融轴部的位置。
另外，为了解决所述的问题，达到目的，本发明之6提供一种接合方法，其通过把具有熔融轴部的合成树脂制的接合部件、与形成了由所述熔 融轴部插通的插通孔的被接合部件，利用超声波振动使插通在所述插通孔内的所述熔融轴部熔融而接合，其特征在于，包括在把所述熔融轴部插 通到所述接合部件的插通孔内的同时，利用定位装置，将所述接合部件与 所述被接合部件定位的工序；和通过所述定位装置将所述接合部件定位在规定位置的工序，在把所述接合部件与所述被接合部件定位的同时，在所 述插通孔与所述熔融轴部之间形成隔断所述插通孔与所述熔融轴部的接 触的间隙，将所述接合部件与所述被接合部件接合。
本发明的接合体以及接合方法由于至少在2个部位设置了用于将接合 部件与被接合部件定位的定位部，所以，通过使定位接合部件和被接合部 件的部分、与把接合部件和被接合部件接合的部分分离，确保接合部件与 被接合部件的定位精度，并通过确保隔断熔融轴部与插通孔的接触的充分 的间隙，可达到避免在接合后向接合部件的轴部的应力集中的效果。
图1是表示本发明的接合体的实施方式的立体图。
图2是说明本发明的接合体和接合方法的图，是表示支撑部件的配置 部、和相对支撑部件的接合部件与被接合部件的配置的立体图。
图3是表示在把熔融轴部插通到接合部件的插通孔内，同时利用定位 装置将接合部件与被接合部件定位的工序的立体图。
图4是表示经由定位装置把接合部件定位在规定的位置上的工序的图 2的立体图。
图5是说明本发明的接合体和接合方法的图，是与按压夹具和超声波 发射器一同表示了在支撑部件上配置了接合部件和被接合部件的状态的 剖面图。
图6是通过把熔融轴部熔融并将头部压扁而接合了接合部件和被接合 部件的剖面图。
图7是表示本发明的接合体的变形例的剖面图。
图8是说明以往的接合体和接合方法的图，是表示支撑部件的配置部、 和相对支撑部件的接合部件和被接合部件的配置的立体图。
图9是表示把熔融轴部插通到接合部件的插通孔内来进行定位的工序 的图8的立体图。
图10是与超声波发射器一同表示用按压夹具把接合部件保持在支撑 部件上的状态的图8的立体图。
图11是表示将接合部件的轴部熔融，并压扁轴部的头部，来将接合 部件与被接合部件接合的工序的剖面图。
图中10-接合体；11-接合部件；Ua-主体；lib-脚；llc-熔 融轴部；lld、 lie-凸部；llf-定位孔；llg、 llh-定位孔；12-被接 合部件；12a-重合部；12b-主体；12c-插通孔；12d、 12e-嵌合孔； 12f-嵌合孔；13-基座夹具；13a-配置部；13b、 13c-定位销。
具体实施例方式
下面，参照附图，对本发明的接合体以及接合方法的实施方式进行详 细说明。图1是表示本发明的接合体的立体图。
接合体IO，如图1所示，通过将接合部件11的熔融轴部llc熔融， 并将熔融轴部Uc的头部压扁，将接合部件11与被接合部件12接合。
接合部件11由合成树脂形成，如图1所示，在主体11a的两侧设有 短脚llb，在主体lla的上面，在中央设有熔融轴部11c (参照图2)，在 熔融轴部llc的两侧设有凸部lld、 11e(参照图2)。凸部lld形成为比 凸部lle的直径大，并在中央设有定位孔llf。凸部lld、 Ue被设定为具 有在与嵌合孔12d、 12e嵌合时从重合部12a稍微突出的长度。另外，接 合部件11在从凸部lle变位到脚llb侧的位置上设有定位孔llg。
被接合部件12具有合成树脂制的重合部12a和金属制的主体12b。重 合部12a在与接合部件ll重叠的部分，在中央形成插通孔12c。另外，重 合部12a在插通孔12c两侧的与凸部lld、 lie对应的位置处设有嵌合孔 12d、 12e，在与定位孔llg对应的位置设有嵌合孔12f。这里，嵌合孔12d、 12e是通过与凸部lld、 lle嵌合，将接合部件ll与被接合部件12定位的
定位部，只要至少在2个部位设置即可。
接合体10通过如下那样将接合部件11和被接合部件12接合而构成。 首先，把接合部件11配置在基座夹具13上。此时，接合部件11如图2 所示那样，被配置在形成于基座夹具13上的槽状配置部13a上。这里， 配置部13a设有与定位孔llf卡合的定位销13b、和与定位孔llg卡合的 定位销13c，由定位销13b、 13c将接合部件ll相对基座夹具13定位。
然后，从配置在基座夹具13上的接合部件11的上方，使被接合部件 12的重合部12a重叠，并将熔融轴部llc插通于插通孔12c内，同时把凸 部lld、 lle嵌合在嵌合孔12d、 12e中(参照图3)。由此，被接合部件 12相对于接合部件11定位。此时，被接合部件12在两个部位的嵌合孔 12d、 12e内分别嵌合凸部lld、 lle，在两个部位被相对于接合部件11定 位，所以限制了绕烙融轴部llc的圆周方向的旋转。另外，接合部件11 的凸部lld、 Ue从被接合部件12的嵌合孔12d、 12e稍微突出。
然后，如图4和图5所示，从嵌合孔12d、 12e稍微突出的凸部lld、 11e分别从上方与突起15a、 15b抵接，由按压夹具15把接合部件11按压 在基座夹具13上，由此，接合部件11在与被接合部件12完成定位的状 态下，通过按压夹具15被保持在基座夹具13上。
在该状态下，把超声波发射器16从上方压在熔融轴部llc上，施加 超声波振动。由此，如图5所示，通过把熔融轴部llc熔融，并利用超声 波发射器16把熔融轴部1 lc的头部压成大于插通孔12c的直径(参照图6), 把接合部件11与被接合部件12接合成接合体10。
此时，接合部件11与被接合部件12通过把凸部lld、 lie与嵌合孔 12d、 12e嵌合而相互定位。因此，被接合部件12需要高精度地形成的嵌 合孔12d、 12e，以减小与凸部lld、 lle之间的间隙。与此相反，插通孔 12c只要插通熔融轴部llc，并将熔融的熔融轴部llc的头部压扁使其卡合 即可。因此，根据本发明的接合体以及接合方法，熔融轴部llc和插通孔 12c，如图5所示，被设定为在接合部件11与被接合部件12的接合后， 可产生隔断熔融轴部llc与插通孔12c之间的接触的间隙的直径。g卩，熔 融轴部llC和插通孔12c，如图5所示设定直径，以使与熔融轴部llc之 间的间隙C1大于嵌合孔12d与凸部11d之间的间隙C2 (C1>C2)。此时，
熔融轴部lie与插通孔12c之间的间隙CI是嵌合孔12d与凸部lid之间 的间隙C2的5 15倍，更优选是7 12倍，最优选是8 10倍。熔融轴部 llc与插通孔12c之间的间隙Cl如果小于嵌合孔12d与凸部lld之间的间 隙C2的5倍，则在使用超声波发射器16熔融了熔融轴部llc时，会发生 熔融轴部llc与插通孔12c发生抵接的不良现象。另一方面，熔融轴部llc 与插通孔12c之间的间隙Cl如果超过嵌合孔12d与凸部lld之间的间隙 C2的15倍，则被压成大于插通孔12c的直径的熔融轴部llc的长度变长， 会导致延长接合作业时间的不良情况。
因此，本发明的接合体10以及接合方法，在进行接合部件ll与被接 合部件12的接合时，即使由于施加超声波振动，熔融轴部llc发生熔融 而软化，由于通过凸部lld、 11e与嵌合孔12d、 12e的嵌合而被相互定位， 所以接合部件11与被接合部件12的位置不会变化。因此，接合部件11 与被接合部件12即使由于熔融而增加了熔融轴部llc的直径，仍能够在 保持用于隔断熔融轴部llc与插通孔12c之间相互接触的足够间隙的状态 下进行接合。其结果，本发明的接合体10以及接合方法，在将接合部件 11和被接合部件12接合后的使用时，不会从重合部12a向熔融轴部llc 作用应力，从而不会由于应力作用而在熔融轴部llc上发生裂纹。因此， 本发明的接合体10和接合方法能够长期且高可靠性的状态下使用。
另外，本发明的接合体IO和接合方法，如图5所示，在嵌合于定位 孔12d的凸部lld的定位孔llf中嵌合基座夹具13的定位销13b，并把定 位销13b、定位孔llf以及定位孔12d定位在同一轴A上。因此，接合体 10达到以定位销13b为基准来管理接合部件11和被接合部件12的尺寸， 并减小凸部lld、 11e与嵌合孔12d、 12e之间的偏差，从而定位精度提高 的效果。
并且，本发明的接合体10以及接合方法，通过在利用按压夹具15把 接合部件11直接按压在基座夹具13上的状态下，用超声波发射器16从 上方按压熔融轴部llc施加超声波振动，来把接合部件11与被接合部件 12接合。因此，施加在熔融轴部llc的超声波振动不会从接合部件11传 导到被接合部件12。与此相反，以往的接合体，如图ll中箭头所示，按 压夹具4通过被接合部件3把接合部件2按压在基座夹具1上，来使接合
部件2与被接合部件3紧密接触。因此，以往的接合体，施加在轴部2a 的超声波振动从接合部件2被传导到被接合部件3，产生了施加在轴部2a 的超声波振动的能量损失，使得轴部2a的熔融不充分，接合不稳定，在 被接合部件3包含金属部分或搭载有电子部件的基板的情况下，金属部分 或所述基板发生共振，会造成被接合部件3或电子部件的损坏。这样，本发明的接合体IO，由超声波发射器16施加给熔融轴部llc 的超声波振动不会从接合部件11传导到被接合部件12。因此，接合体IO 与以往的接合体相比，由于是在熔融轴部llc充分熔融的状态下将接合部 件11与被接合部件12接合，所以可稳定地接合，并且在被接合部件12 包含金属部分或搭载有电子器件的基板的情况下，即使向熔融轴部Uc施 加超声波振动，也不会因超声波振动而损伤被接合部件12或电子器件。这里，本发明的接合体以及接合方法，利用按压夹具15的突起15a、 15b按压凸部lld、 lle，并把接合部件11保持在支撑部件13上。而且， 对熔融轴部llc施加超声波振动使熔融轴部llc熔融，并通过把熔融轴部 lld的头部压成大于插通孔12c的直径，来将接合部件11与被接合部件 12接合。此时，接合部件ll，由按压夹具15按压的凸部lld、 lle，越是 靠近熔融轴部Uc其按压状态越稳定，从而能够利用超声波发射器16进 行稳定的接合。因此，接合部件ll，如图7所示，优选把凸部lld、 lle设置在比定 位孔llg、 llh更靠近熔融轴部llc的位置。此时，接合部件ll与被接合 部件12，通过把定位销13b卡合在定位孔llh、 12g中，同时把定位销13c 卡合在定位孔llg、 12f中进行定位。另外，在所述的实施方式中，接合部件ll把凸部lld、 lle的长度设 定为在把其卡合在嵌合孔12d、 12e中时，从重合部12a稍微突出的长度。 但是，接合部件11只要能够利用按压夹具15的突起15a、 15b按压其凸 部lld、 lle即可，不是必须设定为从重合部12a稍微突出的长度。另外，接合部件11把凸部lld、 lle作为定位部，被接合部件12把 通过与凸部lld、 lie卡合而把被接合部件12相对于接合部件11定位的 嵌合孔12d、 12e作为嵌合部。但是，在向熔融轴部llc施加了超声波振 动时，只要能够利用按压夹具15不发生移动地压住接合部件11，则接合
部件11也可以把定位孔作为定位部，被接合部件12也可以把凸部作为嵌 合部。此时，被接合部件12在凸部上设置与基座夹具13的定位销13b、 和与13c卡合的卡合孔。而且，接合部件ll通过把定位孔llf、 llg与定 位销13b、 13c卡合，而定位在基座夹具13上。但是，也可以在基座夹具 13上设置定位凹部，在接合部件11上设置与定位凹部卡合的凸部。 工业上的可利用性如上所述，本发明的接合体以及接合方法可用于通过在由合成树脂形 成的接合部件上接合由金属或合成树脂等构成的被接合部件，来制造接合 体，特别适合制造接合部件与被接合部件的定位精度高，在接合后，可避 免发生对于接合部件的轴部产生高应力的部位的接合体。
权利要求
1.一种接合体，其使具有熔融轴部的合成树脂制的接合部件和形成有插通所述熔融轴部的插通孔的被接合部件，利用超声波振动使插通于所述插通孔内的所述熔融轴部熔融而接合，所述接合体的特征在于，所述接合部件与所述被接合部件，至少在两处设置有相互嵌合而对所述接合部件与所述被接合部件定位的定位部。
2. 根据权利要求1所述的接合体，其特征在于， 所述各定位部是凸部和嵌合孔，该凸部和嵌合孔中的一方设置在所述接合部件上，另一方设置在所述被接合部件上的。
3. 根据权利要求2所述的接合体，其特征在于， 所述插通孔和所述熔融轴部设定所述插通孔和所述熔融轴部的直径，以使所述凸部与所述嵌合孔嵌合后，形成在所述插通孔与所述熔融轴部之 间、且隔断所述插通孔与所述熔融轴部的接触的间隙大于在所述凸部与所 述嵌合孔之间形成的间隙。
4. 根据权利要求2或3所述的接合体，其特征在于， 所述凸部设有将所述接合部件定位在规定位置的定位孔，且 所述凸部、所述嵌合孔以及所述定位孔被定位在同一轴上。
5. 根据权利要求2或3所述的接合体，其特征在于， 所述接合部件设有把该接合部件定位在规定位置的定位孔， 所述凸部被设置在比所述定位孔更靠近所述熔融轴部的位置。
6. —种接合方法，其使具有熔融轴部的合成树脂制的接合部件和形成 有插通所述熔融轴部的插通孔的被接合部件，利用超声波振动使插通于所 述插通孔内的所述熔融轴部熔融而接合，所述接合方法的特征在于，包括:定位工序，使所述熔融轴部插通于所述接合部件的插通孔中，并且利 用定位装置，对所述接合部件与所述被接合部件进行定位；和经由所述定位装置将所述接合部件定位在规定位置的定位工序，且 在对所述接合部件与所述被接合部件进行定位的同时，在所述插通孔 与所述熔融轴部之间形成隔断所述插通孔与所述熔融轴部的接触的间隙， 并将所述接合部件与所述被接合部件接合。
全文摘要
一种接合体(10)及接合方法，其使具有熔融轴部(11c)的合成树脂制的接合部件(11)与形成有插通于熔融轴部的插通孔(12c)的被接合部件(12)，利用超声波振动使插通在插通孔内的熔融轴部熔融而接合。接合部件(11)和被接合部件(12)，至少在两个部位设置有通过相互嵌合，将该接合部件与该被接合部件定位的定位部。接合方法包括在把熔融轴部插通到接合部件的插通孔内的同时，利用定位装置，将接合部件与被接合部件定位的工序；和通过定位装置将接合部件定位在规定位置的工序，在把接合部件与被接合部件定位的同时，在插通孔与熔融轴部之间形成隔断插通孔与熔融轴部的接触的间隙，来将接合部件与被接合部件接合。
文档编号B29C65/08GK101160204SQ200680011128
公开日2008年4月9日 申请日期2006年3月6日 优先权日2005年3月31日
发明者富永润, 重松良平, 长岛征胜 申请人:日本发条株式会社