专利名称：超声波熔敷装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及超声波熔敷装置，特别是关于具备在超声波熔敷时的判断熔敷不合格的机构的超声波熔敷装置。
背景技术：
以往的超声波熔敷装置一般具有由振荡器驱动的振子、传递该振子振动的焊头、与该焊头相对而被设置并用于承载被熔敷物的基座，通过振子及焊头的振动，使焊头触压在被熔敷物上进行熔敷。
这种超声波熔敷装置的最佳熔敷条件，是依据被熔敷物的大小、形状、材质等的不同，设定试验性得到的触压压力、振荡时间、焊头振幅等的最佳值，而进行试验性熔敷，并确定最佳熔敷条件。
另一方面，关于熔敷质量的管理，测量振荡时间、熔敷时焊头的沉入量以及振子的输入能量，并根据时间控制法、沉入控制法或能量控制法判定熔敷状况合格与否。(例如，参照专利文献1)另外，已知的是可监测熔敷中的焊头电流，根据该电流值超过规定范围而检测出熔敷不合格，或计测出被熔敷物的加压力、熔敷时间，并与预先设定的上限及下限进行比较，判定熔敷合格与否。此外，还已知除了监测熔敷强度，在被熔敷物产生熔敷裂纹的情况下，一旦检测出焊头电流有急剧上升而此后大幅度下降的特性，即判断产生了熔敷裂纹。
专利文献1是日本特开平10-113992号公报专利文献2是日本特开2000-317651号公报但是最近，以往的超声波熔敷装置中，公知的事实是焊头、基座等因产生磨损而发生被熔敷物的滑移，而且当振动能量的变化曲线平稳时，即使峰值和未磨损时的相同，熔敷强度也较小。然而以往的超声波熔敷装置的熔敷不合格检测方法存在的问题是不能把因焊头、基座等磨损而未得到充分熔敷强度的熔敷判定为不合格。
发明内容
因此，本发明的目的是为解决上述问题，提供一种超声波熔敷装置，能把因焊头、基座等磨损而未得到充分熔敷强度的熔敷判定为不合格。
为了解决上述课题，本发明中作为第1解决机构具有承载被熔敷物的基座、用于夹持并触压该基座与焊头之间的上述被熔敷物的焊头、具有被振动器驱动的振子且由该振子的振动使上述焊头振动的加振机构、通过测量上述振荡器输出的振子电流计测出上述加振机构供给上述焊头的振动能量的振动能量计测机构、以及依据该振动能量计测机构计测出的振动能量进行熔敷合格与否判定的判定机构，上述判定机构是依据上述振动能量和振荡经过时间的相对关系来判定熔敷合格与否的。
此外，作为第2解决机构，上述判定机构是依据在上述焊头的振动开始后、上述振动能量达到预先被设定的预定值时的振荡经过时间来判定熔敷合格与否的。
此外，作为第3解决机构，上述判定机构是依据在上述焊头的振动开始后、振荡经过时间达到预先被设定的预定值时的上述振动能量来判定熔敷合格与否的。
此外，作为第4解决机构，上述判定机构是依据在上述焊头的振动开始后的上述振动能量变化速度来判定熔敷合格与否的。
此外，作为第5解决机构，上述振动能量变化速度是由相对振荡经过时间的振动能量的推移曲线来表示的。
如上所述，本发明的超声波熔敷装置具有用来承载被熔敷物的基座、用来夹持并触压该基座与焊头之间的被熔敷物的焊头、具有由振荡器驱动振子且由振子的振动使焊头振动的加振机构、通过测量振荡器输出的振子电流计测出加振机构供给焊头的振动能量的振动能量计测机构、依据振动能量计测机构计测出的振动能量进行熔敷合格与否判定的判定机构，判定机构依据振动能量和振荡经过时间的相对关系判定熔敷合格与否，同以往那样依据振动能量的峰值是否在管理范围内判定熔敷合格与否相比，由于是依据振动能量和振荡经过时间的相对关系判定熔敷合格与否的，所以可以把因焊头或基座磨损而未得到充分熔敷强度的熔敷判定为不合格。
并且，因为判定机构是依据焊头振动开始后，振动能量达到预先被设定的预定值时的振荡经过时间进行熔敷合格与否的判定，所以即使振动能量的峰值在管理范围内，也能把因焊头和基座等磨损而未达到强度的被熔敷物作为不合格品检测出来。
并且，因为判定机构是依据焊头的振动开始后，振荡经过时间达到预先被设定的预定值时的振动能量进行熔敷合格与否的判定，所以同样，即使振动能量的峰值在管理范围内，也能把因焊头和基座等磨损而未达到强度的被熔敷物作为不合格品检测出来。
并且，因为判定机构是依据焊头的振动开始后，振动能量变化速度进行熔敷合格与否的判定，所以同样，即使振动能量的峰值在管理范围内，也能把因焊头和基座等磨损而未达到强度的被熔敷物作为不合格品检测出来。
并且，因为振动能量变化速度是由相对振荡经过时间的振动能量的推移曲线来表示的，可以简便地设定振动能量的变化速度，把因焊头和基座等磨损而未达到强度的被熔敷物作为不合格品检测出来。
图1是表示本发明的超声波熔敷装置的构成的示意2是表示本发明的超声波熔敷装置动作的流程3是表示本发明的振动能量和振荡经过时间关系的曲线4是表示本发明第2实施例的振动能量和振荡经过时间关系的曲线5是表示本发明第3实施例的振动能量和振荡经过时间关系的曲线图具体实施方式
用附图来说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的超声波熔敷装置的构成的示意图，图2是表示本发明的超声波熔敷装置动作的流程图，图3是表示本发明的振动能量和振荡经过时间关系的曲线图，图4是表示本发明第2实施例的振动能量和振荡经过时间关系的曲线图，图5是表示本发明第3实施例的振动能量和振荡经过时间关系的曲线图。
图1中，超声波熔敷装置1具有使用了压电元件的振子2、驱动此振子2的振荡器3的加振机构4、向该加振机构4供给驱动电流(焊头电流)的控制器5、通过上述加振机构4进行振动的焊头(ホ一ン)6、用来计测上述加振机构4供给上述焊头6振动能量的振动能量的计测机构7、以及在与上述焊头6的前端部之间夹持有被熔敷物8、9的基座10。
并且，上述控制器5包含依据上述振动能量进行熔敷合格与否判定的判定机构。并且，上述振动能量计测机构7具备由上述控制器5向上述加振机构4施加固定的电压时，用于计测加振机构4中流动的电流的电流传感器。
并且，上述焊头6的根部通过图中未示的保持部，被保持成可进行超声波振动。并且本实施例中，上述被熔敷物8、9具有如黄铜、铜等导电性金属材料形成的端子部件，由扁形电缆、管脚座(リ一ド端子ブロツク)等连接器的一部分构成。
使用该超声波熔敷装置1的熔敷(熔接)是按照以下那样来进行的。首先上述被熔敷物8、9在重叠状态下被夹持在上述焊头6和上述基座10之间。而且，将上述焊头6向被熔敷物8推压，以对被熔敷物8的接合部分加压。然后，从上述控制器5向上述加振机构4供给用于进行超声波振动驱动的驱动电流(焊头电流)。于是，由上述振荡器3驱动的振子2使上述焊头6进行超声波振动，该振动传达给上述被熔敷物8、9。
其结果是在上述被熔敷物8、9的接触面上产生微小的振动塑性滑移，通过该滑移作用在上述被熔敷物8、9的接触面上产生摩擦热，并且可进行利用此摩擦热的冷压接熔敷。本实施例中，上述被熔敷物8、9由于是由例如黄铜、铜等导电性金属材料构成的端子部件而被形成的，因此不需焊锡或粘结材料，相互间的端子部件彼此是在确实导通状态下被连接的。
这种情况下，上述被熔敷物8、9的熔敷状态(质量)，因上述焊头6的前端部的劣化(磨损)、或由熔敷冶具引起的被熔敷物8、9的定位精度、或被熔敷物8、9的表面粗糙度等的变动，即使熔敷条件一定，也会产生熔敷强度小的情况。为了检测出这些，以往在熔敷时通过检测出从上述控制器5供给上述加振机构4的用于进行超声波振动驱动的驱动电流(焊头电流)的峰值，而看它是否在管理范围以内来进行熔敷合格与否的判定。但是，不能仅用这个方法把未达到熔敷强度的熔敷全部判定为不合格。
为此，本实施方式的超声波熔敷装置1中，具有通过检测出上述振荡器3输出的振子电流而计测上述加振机构4提供给上述焊头6的振动能量的上述振动能量计测机构7、以及根据由该振动能量计测机构7计测的振动能量，进行熔敷合格与否判定的判定机构，该判定机构在基于上述振动能量峰值进行熔敷合格与否的判定的同时，还依据上述振动能量和振荡经过时间的相对关系进行熔敷合格与否的判定。
基于图2的流程图说明进行该熔敷合格与否的判定的动作。
开始进行熔敷(Start)时，用振动能量计测机构7测定供给上述加振机构4的用来进行超声波振动驱动的驱动电流(焊头电流)，并进行存储，将每一时间的测定值进行累计(步骤S1)。之后，用控制器5对累计值是否到达预定值(熔敷是否结束)进行判断(步骤S2)。该判断结果为否(NO)时，返回步骤1继续驱动电流的计测。
步骤2的判断结果为是(YES)时，则判断熔敷结束，用控制器5对峰值进行计算(步骤3)，以及进行到达预定值所用时间的计算(步骤4)。其后，判断到达峰值以及预定值的时间是否在管理范围以内(步骤5)。
然后，步骤5的判断结果为是(YES)时，判断没有发生熔敷不合格并结束(End)。然而，步骤5的判断结果为否(NO)时，则判断发生了熔敷不合格，发出警报并通知操作者产生了不合格品，或者自动筛选不合格品(步骤6)。
下面，参照图3说明关于有无熔敷不合格的振动能量(消耗电力)的变化和振荡经过时间(熔敷时间)的关系。
图3中纵轴表示振动能量(消耗电力)W，横轴表示振荡经过时间(熔敷时间)T。此外，纵轴W1～W2表示振动能量W的峰值Wp的管理范围，W3表示直到到达峰值Wp期间的某一预定值。此外，T1～T2表示振动能量W直到到达预定值W3的振荡经过时间T的管理范围。
曲线A、B、C、D表示对于不同的被熔敷物的超声波熔敷中的振动能量(消耗电力)的波形，例如，如曲线A、B所示的被熔敷物表示是合格品，曲线C、D所示的被熔敷物表示是不合格品。
这种情况下，在正常的熔敷中，由于通过从焊头6被供给的振动，被熔敷物8、9均匀地振动，由此，如图3的曲线A、B所示，施加于焊头6的振动能量W的波形是以具有大致固定的斜率上升至峰值Wp之后，缓慢下降变平。
此外，图3所示曲线A、B、C、D是为了容易理解而简单地用折线来表现的，当然实际上的曲线是复杂的。
与此相对，由于上述焊头6的前端部的劣化(磨损)、或因熔敷冶具引起的被熔敷物8、9的定位精度、或被熔敷物8、9的表面粗糙度等变化，而产生熔敷不合格的情况下，如图3的曲线C所示的那样，振动能量W的值在还未到达峰值Wp的管理范围W1～W2时就下降变平了，或如曲线D所示的那样，振动能量W的值到达了峰值Wp的管理范围W1～W2的，并在到达峰值Wp之前的曲线是已大幅度超出了振荡经过时间T的管理范围T1～T2的。
这样，在发生熔敷不合格的情况下，由于没有完全被熔敷，在上述焊头6与被熔敷物8、9之间或者被熔敷物8、9之间发生滑移等，而且超声波熔敷中的振动能量(消耗电力)W的波形发生变化，所以计测该振动能量W的波形变化，以判断振动能量W的峰值、以及振动能量W在到达一定的预定值W3之前的振荡经过时间T，是否进入预先设定的管理范围W1～W2、以及T1～T2之中，由此，根据振动能量W和振荡经过时间T的相对关系判定熔敷合格与否。
为此，即使振动能量W的峰值在管理范围W1～W2之中，也能将因焊头6和基座10等的磨损而未达到强度的被熔敷物作为不合格品检测出来。
图4表示本发明的第2实施例，同样表示关于有无熔敷不合格的振动能量(消耗电力)的变化和振荡经过时间(熔敷时间)的关系。
图4中纵轴表示振动能量(消耗电力)W，横轴表示振荡经过时间(熔敷时间)T。此外，纵轴W1～W2表示振动能量W的峰值Wp的管理范围，W3～W4表示振荡经过时间T直到达到预定值T1时振动能量W的管理范围。此外，T1表示振荡经过时间T的某一预定值。
曲线A、B、C、D表示对于不同的被熔敷物的超声波熔敷中的振动能量(消耗电力)的波形，例如，如曲线A、B所示的被熔敷物表示是合格品，曲线C、D所示的被熔敷物表示是不合格品。
这种情况下，在正常的熔敷中，由于通过从焊头6被供给的振动，被熔敷物8、9均匀地振动，由此，如图4的曲线A、B所示，施加于焊头6的振动能量W的波形是以具有大致固定的斜率上升至峰值Wp之后，缓慢下降变平。
与此相对，由于上述焊头6的前端部的劣化(磨损)、或因熔敷冶具引起的被熔敷物8、9的定位精度、或被熔敷物8、9的表面粗糙度等变化，而产生熔敷不合格的情况下，如图4的曲线C所示的那样，振动能量W的值在还未到达峰值Wp的管理范围W1～W2时就下降变平了，或如曲线D所示那样，振动能量W的值到达了峰值Wp的管理范围W1～W2的，并在到达峰值Wp之前的曲线是已大幅度超出了振动能量W的管理范围W3～W4的。
这样，在发生熔敷不合格的情况下，由于没有完全被熔敷，在上述焊头6与被熔敷物8、9之间或者被熔敷物8、9之间发生滑移等，而且超声波熔敷中的振动能量(消耗电力)W的波形发生变化，所以计测该振动能量W的波形变化，以判断振动能量W的峰值Wp、以及振荡经过时间T在到达一定的预定值T1之前的振动能量W，是否进入预先设定的管理范围W1～W2、以及W3～W4之中，由此，根据振动能量W和振荡经过时间T的相对关系判定熔敷合格与否。
为此，与上述实施例相同，即使振动能量W的峰值Wp在管理范围之中，也能将因焊头6和基座10等的磨损而未达到强度的被熔敷物作为不合格品检测出来。
图5表示本发明的第3实施例，同样表示关于有无熔敷不合格的振动能量(消耗电力)的变化和振荡经过时间(熔敷时间)的关系。
图5中纵轴表示振动能量(消耗电力)W，横轴表示振荡经过时间(熔敷时间)T。此外，纵轴W1～W2表示振动能量W的峰值Wp的管理范围，Q1～Q2表示振动能量W的上升曲线的管理范围角度。
并且，振动能量W的上升曲线，表示上述焊头6振动开始后的振动能量的变化速度，该变化速度由表示相对振荡经过时间T的振动能量W的推移的曲线表示。
曲线A、B、C、D表示对于不同的被熔敷物的超声波熔敷中的振动能量(消耗电力)的波形，例如，如曲线A、B所示的被熔敷物表示是合格品，曲线C、D所示的被熔敷物表示是不合格品。
这种情况下，在正常的熔敷中，由于通过从焊头6被供给的振动，被熔敷物8、9均匀地振动，由此，如图5的曲线A、B所示，施加于焊头6的振动能量W的波形是以具有大致固定的斜率上升至峰值Wp之后，缓慢下降变平。
与此相对，由于上述焊头6的前端部的劣化(磨损)、或因熔敷冶具引起的被熔敷物8、9的定位精度、或被熔敷物8、9的表面粗糙度等变化，而产生熔敷不合格的情况下，如图5的曲线C所示的那样，振动能量W的值在还未到达峰值Wp的管理范围W1～W2时就下降变平了，或如曲线D所示的那样，振动能量W的值到达了峰值Wp的管理范围W1～W2的，并在到达峰值Wp之前的曲线是已大幅度超出了振动能量W上升曲线的管理范围角度Q1～Q2的范围之内的。
这样，在发生熔敷不合格的情况下，由于没有完全被熔敷，上述焊头6与被熔敷物8、9之间或者被熔敷物8、9之间发生滑移等，而且超声波熔敷中的振动能量(消耗电力)W的波形发生变化，所以计测该振动能量W的波形变化，以判断振动能量W的峰值Wp、以及振动能量W的上升曲线的角度，是否进入预先设定的管理范围W1～W2、以及管理范围角度Q1～Q2之中，由此，根据振动能量W和振荡经过时间T的相对关系判定熔敷合格与否。
为此，在本实施例中，即使振动能量W的峰值Wp在管理范围之中，也能将因焊头6和基座10等的磨损而未达到强度的被熔敷物作为不合格品检测出来。
上述本发明的超声波熔敷装置1具有用来承载被熔敷物8、9的基座10、用来夹持并触压该基座10与焊头6之间的上述被熔敷物8、9的焊头6、具有由振荡器3驱动振子2且用该振子2的振动使上述焊头6振动的加振机构4、通过检测上述振荡器3输出的振子电流，计测出上述加振机构4供给上述焊头6的振动能量的振动能量计测机构7、以及依据该振动能量计测机构7计测出的振动能量进行熔敷合格与否判定的判定机构5。由于上述判定机构5依据振动能量和振荡经过时间的相对关系判定熔敷合格与否，所以与以往根据振动能量峰值Wp是否在管理范围内判定熔敷合格与否相比，因为依据振动能量和振荡经过时间的相对关系进行熔敷合格与否的判定，所以可以将因上述焊头6和上述基座10等的磨损而未达到强度的熔敷判定为不合格并检测出来。
符号的说明1超声波熔敷装置2振子3振荡器4加振机构5控制器(判定机构)6焊头7电流传感器(振动能量计测机构)8被熔敷物9被熔敷物10基座
权利要求
1.一种超声波熔敷装置，其特征在于，具有承载被熔敷物的基座；用于夹持并触压该基座与焊头之间的上述被熔敷物的焊头；加振机构，具有由振荡器驱动的振子，且由该振子的振动使上述焊头振动；振动能量计测机构，通过检测出上述振荡器输出的振子电流，计测出上述加振机构提供给上述焊头的振动能量；及判定机构，基于该振动能量计测机构计测出的振动能量进行熔敷合格与否判定，上述判定机构依据上述振动能量和振荡经过时间的相对关系进行熔敷合格与否的判定。
2.如权利要求1所述的超声波熔敷装置，其特征在于，上述判定机构是依据在上述焊头的振动开始后、上述振动能量达到预先被设定的预定值时的振荡经过时间来判定熔敷合格与否的。
3.如权利要求1所述的超声波熔敷装置，其特征在于，上述判定机构是依据在上述焊头的振动开始后、振荡经过时间达到预先被设定的预定值时的上述振动能量来判定熔敷合格与否的。
4.如权利要求1所述的超声波熔敷装置，其特征在于，上述判定机构是依据在上述焊头的振动开始后的上述振动能量变化速度来判定熔敷合格与否的。
5.如权利要求4所述的超声波熔敷装置，其特征在于，上述振动能量变化速度是由相对振荡经过时间的振动能量的推移曲线来表示的。
全文摘要
本发明公开一种超声波熔敷装置，能将因焊头和基座等的磨损而未达到熔敷强度的熔敷判定为不合格。其具有用来承载被熔敷物(8、9)的基座(10)、用于夹持并触压该基座(10)与焊头(6)之间的被熔敷物(8、9)的焊头(6)、具有由振荡器(3)驱动的振子(2)且由振子2的振动使焊头(6)振动的加振机构(4)、通过检测出振荡器(3)输出的振子电流计测加振机构(4)提供给焊头(6)的振动能量的振动能量计测机构(7)、基于振动能量计测机构(7)计测出的振动能量进行熔敷合格与否判定的判定机构(5)，判定机构(5)依据振动能量和振荡经过时间的相对关系判定熔敷合格与否。
文档编号B29C65/08GK1672856SQ200510056079
公开日2005年9月28日 申请日期2005年3月24日 优先权日2004年3月24日
发明者久米宏, 铃木和夫 申请人:阿尔卑斯电气株式会社