(57)【要約】【課題】良品の接合金属板を効率良く製造することができる超音波金属接合機および、これを用いて得られる接合金属板を提供することを目的とする。【解決手段】ホーンが超音波振動を開始すると、出力センサは、超音波金属接合機の出力を連続的に検出して検出信号を超音波金属接合機コントローラに出力する（ステップＳ１）。超音波金属接合機コントローラは、出力センサから出力された検出信号に基づき、ホーンの超音波振動の開始から所定時間が経過するまで、超音波金属接合機の出力波形を作成する（ステップＳ２）。次に、超音波金属接合機コントローラは、出力波形から、所定時間内に出力が一時的に低下する回数が正常接合時よりも少ないか否かを判断し（ステップＳ３）、その回数が正常接合時よりも少ないと判断した場合には、金属板の接合が不良であると判断して超音波振動子の駆動を停止する（ステップＳ４）。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンビルに二枚の金属板を重ねた状態で載置させ、前記アンビルとホーンとで前記二枚の金属板を挟持して、この状態で前記ホーンが水平方向に超音波振動して上側の金属板にこの超音波振動を与えて当該二枚の金属板同士を左右に摺り合わせて接合することにより接合金属板を得る超音波金属接合機において、
前記ホーンの超音波振動の開始時から前記超音波金属接合機の出力または上側の金属板の沈み込み量の少なくとも一方を連続的に検出して検出信号を出力する検出手段と、
この検出手段から出力された検出信号に基づき、所定時間が経過するまで出力波形または沈み込み量波形の少なくとも一方を作成し、この少なくとも一方の波形の状態が正常接合時の波形の状態と相違する場合には、前記二枚の金属板の接合が不良であると判断して前記ホーンの超音波振動を停止するホーン駆動制御手段と
を備えていることを特徴とする超音波金属接合機。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波金属接合機において、
前記ホーン駆動制御手段は、前記出力波形で示される出力の一時的な低下回数が、正常接合時の出力波形で示される出力の一時的な低下回数よりも少ない場合に、前記出力波形の状態が正常接合時の出力波形の状態と相違していると判断し、前記ホーンの超音波振動を停止することを特徴とする超音波金属接合機。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波金属接合機において、
前記ホーン駆動制御手段は、前記沈み込み量波形で示される沈み込み量の一時的な停滞回数が、正常接合時の沈み込み量波形で示される沈み込み量の一時的な停滞回数よりも少ない場合に、前記沈み込み量波形の状態が正常接合時の沈み込み量波形の状態と相違していると判断し、前記ホーンの超音波振動を停止することを特徴とする超音波金属接合機。
【請求項４】
請求項１に記載の超音波金属接合機において、
前記ホーン駆動制御手段は、前記沈み込み量波形で示される段部の数が、正常接合時の沈み込み量波形で示される段部の数よりも少ない場合に、前記沈み込み量波形の状態が正常接合時の沈み込み量波形の状態と相違していると判断し、前記ホーンの超音波振動を停止することを特徴とする超音波金属接合機。
【請求項５】
二枚の金属板を、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の超音波金属接合機を用いて接合することにより得られる接合金属板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件発明は、二枚の金属板を接合するために使用される超音波金属接合機および、これを用いて得られる接合金属板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二枚の金属板（例えば電極端子）を接合するために、例えば、特許文献１に記載されているような超音波金属接合機が使用されている。
【０００３】
この超音波金属接合機は、アンビル及びホーンを備えている。この超音波金属接合機を用いて二枚の金属板を接合するには、作業者は、まず、アンビルに二枚の金属板を上下に重ねた状態で載置する。次に、作業者は、超音波金属接合機を駆動し、超音波金属接合機の加圧装置がホーンを下方に押圧することにより、ホーンとアンビルとで二枚の金属板を挟持する。
【０００４】
さらに、この状態で、超音波金属接合機の超音波振動子が駆動することによってホーンが水平方向に超音波振動し、ホーンから上側の金属板に超音波振動が与えられて、双方の金属板が左右に摺り合わせられる。これにより、双方の金属板の接触面に付着している酸化膜等の不純物が除去されるとともに、双方の金属板が重なっている重合部分に摩擦熱が生じる。この摩擦熱により、重合部分に急激な塑性流動が生じることにより重合部分が接合されて接合金属板が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２３１４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、超音波金属接合機は、金属板の接合面が油脂等で汚れている場合には、双方の金属板が滑ってしまうので接合が上手くいかない。その結果、この場合の接合金属板は、通常の接合金属板よりも接合強度が低下してしまい不良品となる。しかしながら、従来の超音波金属接合機では、結果的に接合金属板が不良品となる場合でも、予め設定された接合時間駆動しなければならないので、良品の接合金属板を効率良く製造することができなかった。
【０００７】
本件発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、良品の接合金属板を効率良く製造することができる超音波金属接合機および、これを用いて得られる接合金属板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために本件発明の請求項１に記載の超音波金属接合機は、ホーンの超音波振動の開始時から前記超音波金属接合機の出力または上側の金属板の沈み込み量の少なくとも一方を連続的に検出して検出信号を出力する検出手段と、この検出手段から出力された検出信号に基づき、所定時間が経過するまで出力波形または沈み込み量波形の少なくとも一方を作成し、この少なくとも一方の波形の状態が正常接合時の波形の状態と相違する場合には、前記二枚の金属板の接合が不良であると判断して前記ホーンの超音波振動を停止するホーン駆動制御手段とを備えていることを特徴としている。
【０００９】
また、本件発明の請求項２に記載の超音波金属接合機は、請求項１に記載の超音波金属接合機において、前記ホーン駆動制御手段は、前記出力波形で示される出力の一時的な低下回数が、正常接合時の出力波形で示される出力の一時的な低下回数よりも少ない場合に、前記出力波形の状態が正常接合時の出力波形の状態と相違していると判断し、前記ホーンの超音波振動を停止することを特徴としている。
【００１０】
また、本件発明の請求項３に記載の超音波金属接合機は、請求項１に記載の超音波金属接合機において、前記ホーン駆動制御手段は、前記沈み込み量波形で示される沈み込み量の一時的な停滞回数が、正常接合時の沈み込み量波形で示される沈み込み量の一時的な停滞回数よりも少ない場合に、前記沈み込み量波形の状態が正常接合時の沈み込み量波形の状態と相違していると判断し、前記ホーンの超音波振動を停止することを特徴としている。
【００１１】
また、本件発明の請求項４に記載の超音波金属接合機は、請求項１に記載の超音波金属接合機において、前記ホーン駆動制御手段は、前記沈み込み量波形で示される段部の数が、正常接合時の沈み込み量波形で示される段部の数よりも少ない場合に、前記沈み込み量波形の状態が正常接合時の沈み込み量波形の状態と相違していると判断し、前記ホーンの超音波振動を停止することを特徴としている。
【００１２】
また、本件発明の請求項５に記載の接合金属板では、二枚の金属板を、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の超音波金属接合機を用いて接合することにより得られることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本件発明の超音波金属接合機では、ホーンの超音波振動の開始から所定時間が経過するまでに出力波形または沈み込み量波形の少なくとも一方の波形の状態が、正常接合時の波形の状態と相違する場合には、二枚の金属板の接合が不良であると判断してホーンの超音波振動を停止するようにした。したがって、作業者は、二枚の金属板の接合面が油脂等で汚れていても、接合作業の途中でこの二枚の金属板を超音波金属接合機から外して次の接合作業に移ることが可能になる。よって、本件発明の超音波金属接合機は、良品の接合金属板を効率良く製造することができる。
【００１４】
また、本件発明の接合金属板は、二枚の金属板を本件発明の超音波金属接合機を用いて接合することで得られるようにしたので確実に良品となり、従来の接合金属板よりも高い品質を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本件発明の第１の実施の形態を示す超音波金属接合機のシステム図である。
【図２】同実施の形態において超音波振動による金属板の状態を示す模式図である。
【図３】同実施の形態において超音波振動による金属板の別の状態を示す模式図である。
【図４】同実施の形態の超音波金属接合機において超音波振動の停止制御処理を示すフローチャートである。
【図５】同実施の形態において超音波金属接合機の出力波形を示す図である。
【図６】本件発明の第２の実施の形態を示す超音波金属接合機のシステム図である。
【図７】同実施の形態の超音波金属接合機において超音波振動の停止制御処理を示すフローチャートである。
【図８】同実施の形態において上側の金属の沈み込み量波形を示す図である。
【図９】本件発明の第３の実施の形態において超音波振動の停止制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】本件発明の第４の実施の形態を示す超音波金属接合機のシステム図である。
【図１１】同実施の形態の超音波金属接合機において超音波振動の停止制御処理を示すフローチャートである。
【図１２】同実施の形態において超音波金属接合機の出力波形および上側の金属の沈み込み量波形を示す図である。
【図１３】本件発明の第４の実施の形態を示す超音波金属接合機において超音波振動の停止制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本件発明の実施の形態を図にしたがって説明する。
【００１７】
第１の実施の形態：
図１は、本件発明の第１の実施の形態を示す超音波金属接合機１のシステム図である。この超音波金属接合機１は、二枚の金属板１０、１１を接合するために使用される。金属板の例としては、下側の金属板１０は黄銅にスズメッキを施したもの、上側の金属板１１は銅にニッケルメッキを施したものが挙げられる。
【００１８】
また、この超音波金属接合機１は、アンビル２と、ホーン３と、出力センサ４と、超音波金属接合機コントローラ５と、超音波振動子および加圧装置（図示せず）とを備えている。アンビル２、ホーン３、超音波振動子および加圧装置については従来と同様なので、本実施の形態では、出力センサ４と超音波金属接合機コントローラ５について説明する。
【００１９】
出力センサ４は、本件発明の検出手段を構成している。この出力センサ４は、超音波金属接合機１の出力を検出して検出信号を出力するように構成されている。この出力センサ４によって検出される出力としては、超音波金属接合機１全体の出力（駆動力）や、ホーン３や超音波振動子の出力（駆動力）等が挙げられる。
【００２０】
超音波金属接合機コントローラ５は、本件発明のホーン駆動制御手段を構成しており、出力センサ４等に接続されている。この超音波金属接合機コントローラ５には、各種の接合条件に応じた正常接合時の出力波形が記憶されている。そして、この超音波金属接合機コントローラ５は、出力センサ４等から出力された各種の信号に基づいて、ホーン３の駆動制御等、各種の制御を行うように構成されている。
【００２１】
以上のように構成されている超音波金属接合機１において、次に、金属板１０、１１の接合方法を説明する。作業者は、アンビル２に金属板１０を載せて、その上に別の金属板１１を重ねて、超音波金属接合機１の開始スィッチ（図示せず）を押す。すると、超音波金属接合機１の加圧装置がホーン３を下方に押圧して、ホーン３とアンビル２が二枚の金属板１０、１１を挟持する。
【００２２】
次に、超音波金属接合機１の超音波振動子が駆動する。これにより、図２に示すように、ホーン３が水平方向に超音波振動して、ホーン３から上側の金属板１１に超音波振動が与えられる。
【００２３】
最初は、ホーン３の振動と一緒に上側の金属板１１が振動して、下側の金属板１０は振動せずに、双方の金属板１０、１１が左右に摺り合わせられる。すると、双方の金属板１０、１１の接触面に付着している酸化膜等の不純物が除去されるとともに、双方の金属板１０、１１の重合部分１２に摩擦熱が生じる。この摩擦熱により、重合部分１２に急激な塑性流動が生じて、双方の金属板１０、１１が接合し始める。
【００２４】
双方の金属板１０、１１が接合し始めると、図３に示すように下側の金属板１０も振動を開始する。この振動の継続時間は、例えば２〜１０ｍＳと短い時間である。この振動が終了すると、図２に示したように、上側の金属板１１のみが振動している状態に戻る。
【００２５】
双方の金属板１０、１１は、図２の状態と図３の状態を、例えば５〜７回程度繰り返した後に、図３の状態が維持される。つまり、双方の金属板１０、１１の振動状態が維持される。これは、双方の金属板１０、１１の接合が完了していることを意味している。超音波金属接合機１は、金属板１０、１１の接合が完了していると判断した場合には、ホーン３の超音波振動を停止する。
【００２６】
また、この超音波金属接合機１は、金属板１０、１１の接合面１０ａ、１１ａが油脂等で汚れている場合にも、ホーン３の超音波振動を停止する。その制御処理について、図４のフローチャートを用いて以下に説明する。この制御処理は、超音波金属接合機１の出力状態を利用して行うものである。
【００２７】
（ステップＳ１）
まず、ホーン３が超音波振動を開始すると、出力センサ４は、超音波金属接合機１の出力を連続的に検出して検出信号を超音波金属接合機コントローラ５に出力する。
（ステップＳ２）
超音波金属接合機コントローラ５は、出力センサ４から出力された検出信号に基づき、ホーン３の超音波振動の開始から所定時間ｔが経過するまで、超音波金属接合機１の出力波形を作成する（図５参照）。なお、所定時間ｔは、予め金属板１０、１１の接合実験によって決められ、金属板１０、１１の接合に要する時間よりも短い。また、この所定時間ｔは、金属板の種類や金属板の接合の際の各種条件により異なる。
（ステップＳ３）
次に、超音波金属接合機コントローラ５は、図５の出力波形から、所定時間ｔ内に出力Ｐが一時的に低下する回数が、正常接合時よりも少ないか否かを判断する。
（ステップＳ４）
次に、超音波金属接合機コントローラ５は、図５の様な、所定時間ｔ内に出力ＰがＡに示す一時的に低下する状態の回数が正常接合時よりも少ないと判断した場合には（ステップＳ３でＹＥＳ）、図５の出力波形の状態が正常接合時の出力波形の状態と相違すると判断する。これにより、超音波金属接合機コントローラ５は、金属板１０、１１の接合が不良であると判断して超音波振動子の駆動を停止する。したがって、図５のＳ時点でホーン３の超音波振動が停止して制御処理が終了する。
（ステップＳ５〜ステップＳ６）
また、超音波金属接合機コントローラ５は、所定時間ｔ内に出力Ｐが一時的に低下する回数が正常接合時と同じまたは多いと判断した場合には（ステップＳ３でＮＯ）、出力波形の状態が正常接合時の出力波形の状態と同じであると判断する。これにより、超音波金属接合機コントローラ５は、金属板１０、１１の接合が良好であると判断して、接合が完了するまでホーン３の超音波振動の駆動を続ける。そして、超音波金属接合機コントローラ５は、金属板１０、１１の接合が完了したらホーン３の超音波振動を停止して（ステップＳ４）、制御処理を終了する。
【００２８】
なお、所定時間ｔ内に出力Ｐが一時的に低下する回数が正常接合時よりも少ない場合に、金属板１０、１１の接合が不良である理由について以下に説明する。
【００２９】
出力Ｐの一時的な低下は、金属板１０、１１が図２の状態から図３の状態に移る時に発生する。金属板１０、１１の接合面１０ａ、１１ａが油脂等で汚れている場合には、金属板１０、１１は、正常接合時（金属板１０、１１の接合面１０ａ、１１ａが油脂等で汚れていない場合）よりも滑るため、図２の状態が正常接合時よりも長くかかる。
【００３０】
したがって、所定時間ｔ内に金属板１０、１１が図２の状態から図３の状態に移る回数が正常接合時よりも少なくなる。このことから、出力Ｐが一時的に低下する回数も正常接合時よりも少なくなるので、金属板１０、１１の接合が不良であると判断できる。
【００３１】
このように、本実施の形態の超音波金属接合機１では、金属板１０、１１の接合面１０ａ、１１ａが油脂等で汚れていても、接合途中でホーン３の超音波振動を停止するようにした。
【００３２】
したがって、作業者は、金属板１０、１１を超音波金属接合機１から外して次の接合作業に移ることが可能になる。よって、本実施の形態の超音波金属接合機１は、接合強度の低下が確実に抑えられている良品の接合金属板１３（図３参照）を効率良く製造することができる。したがって、この接合金属板１３は、従来の接合金属板よりも高い品質を確保することができる。
【００３３】
第２の実施の形態：
図６は、本件発明の第２の実施の形態を示す超音波金属接合機１０１のシステム図である。なお、本実施の形態の超音波金属接合機１０１では、第１の実施の形態の超音波金属接合機１と同じ部分には同じ符号を付して、第１の実施の形態の超音波金属接合機１と異なる部分について説明する。
【００３４】
この超音波金属接合機１０１は、アンビル２と、ホーン３と、変位量センサ４０と、超音波金属接合機コントローラ５０と、超音波振動子および加圧装置（図示せず）とを備えている。
【００３５】
変位量センサ４０は、本件発明の検出手段を構成している。この変位量センサ４０は、上側の金属板１１の沈み込み量を検出して検出信号を出力するように構成されている。
【００３６】
超音波金属接合機コントローラ５０は、本件発明のホーン駆動制御手段を構成しており、変位量センサ４０等に接続されている。また、この超音波金属接合機コントローラ５０には、各種の接合条件に応じた正常接合時の沈み込み量波形が記憶されている。そして、この超音波金属接合機コントローラ５０は、変位量センサ４０等から出力された各種の信号に基づいて、ホーン３の駆動制御等、各種の制御を行うように構成されている。
【００３７】
以上のように構成されている超音波金属接合機１０１は、第１の実施の形態で説明したように金属板１０、１１の接合が完了した場合や、金属板１０、１１の接合面１０ａ、１１ａが油脂等で汚れている場合に、ホーン３の超音波振動を停止する。その制御処理を図７のフローチャートを用いて以下に説明する。この制御処理は、上側の金属板１１の沈み込み状態を利用して行うものである。
【００３８】
（ステップＳ１０１）
まず、ホーン３が超音波振動を開始すると、変位量センサ４０は、上側の金属板１１の沈み込み量を連続的に検出して検出信号を超音波金属接合機コントローラ５０に出力する。
（ステップＳ１０２）
次に、超音波金属接合機コントローラ５０は、変位量センサ４０から出力された検出信号に基づき、ホーン３の超音波振動の開始から所定時間ｔが経過するまで、階段状の沈み込み量波形を作成する（図８参照）。なお、所定時間ｔは、予め金属板１０、１１の接合実験によって決められ、金属板１０、１１の接合に要する時間よりも短い。また、この所定時間ｔは、金属板の種類や金属板の接合の際の各種条件により異なる。
（ステップＳ１０３）
次に、超音波金属接合機コントローラ５０は、図８の沈み込み量波形から、所定時間ｔ内に沈み込み量Ｄが一時的に停滞する回数が正常接合時よりも少ないか否かを判断する。
（ステップＳ１０４）
次に、超音波金属接合機コントローラ５０は、図８の様な、所定時間ｔ内に沈み込み量ＤがＢに示す一時的に停滞する状態の回数が正常接合時よりも少ないと判断した場合には（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、図８の沈み込み量波形の状態が正常接合時の沈み込み量波形の状態と相違すると判断する。これにより、超音波金属接合機コントローラ５０は、金属板１０、１１の接合が不良であると判断して超音波振動子の駆動を停止する。したがって、図８のＳ時点でホーン３の超音波振動が停止して制御処理が終了する。
（ステップＳ１０５〜ステップＳ１０６）
また、超音波金属接合機コントローラ５０は、所定時間ｔ内に沈み込み量Ｄが一時的に停滞する回数が正常接合時の場合と同じまたは多いと判断した場合には（ステップＳ１０３でＮＯ）、沈み込み量波形の状態が、正常接合時の沈み込み量波形の状態と同じであると判断する。これにより、超音波金属接合機コントローラ５０は、金属板１０、１１の接合が良好であると判断して、接合が完了するまでホーン３の超音波振動の駆動を続ける。そして、超音波金属接合機コントローラ５０は、金属板１０、１１の接合が完了したらホーン３の超音波振動を停止して（ステップＳ１０４）、制御処理を終了する。
【００３９】
なお、所定時間ｔ内に沈み込み量Ｄが一時的に停滞する回数が正常接合時よりも少ない場合に、金属板１０、１１の接合が不良である理由について以下に説明する。
【００４０】
沈み込み量Ｄの一時的な停滞は、金属板１０、１１が図２の状態から図３の状態に移る時に発生する。金属板１０、１１の接合面１０ａ、１１ａが油脂等で汚れている場合には、金属板１０、１１は正常接合時よりも滑るため、図２の状態が正常接合時よりも長くかかる。したがって、所定時間ｔ内に金属板１０、１１が図２の状態から図３の状態に移る回数が正常接合時よりも少なくなる。このことから、沈み込み量Ｄが一時的に停滞する回数は正常接合時よりも少なくなるので、金属板１０、１１の接合が不良であると判断できる。
【００４１】
このように、本実施の形態の超音波金属接合機１０１では、第１の実施の形態の超音波金属接合機１と同様に、金属板１０、１１の接合面１０ａ、１１ａが油脂等で汚れていても、接合途中でホーン３の超音波振動を停止するようにした。
【００４２】
したがって、作業者は、金属板１０、１１を超音波金属接合機１０１から外して次の接合作業に移ることが可能になる。よって、本実施の形態の超音波金属接合機１０１は、良品の接合金属板を効率良く製造することができる。また、この場合の接合金属板も、第１の実施の形態の接合金属板１３と同様に、従来の接合金属板よりも高い品質を確保することができる。
【００４３】
第３の実施の形態：
図６に示すように、本実施の形態の超音波金属接合機２０１（括弧書きで表示）は、アンビル２と、ホーン３と、変位量センサ４０と、超音波金属接合機コントローラ５１（括弧書きで表示）と、超音波振動子および加圧装置（図示せず）とを備えている。
【００４４】
超音波金属接合機コントローラ５１は、本件発明のホーン駆動制御手段を構成しており、変位量センサ４０等に接続されている。また、この超音波金属接合機コントローラ５１には、各種の接合条件に応じた正常接合時の沈み込み量波形が記憶されている。そして、超音波金属接合機コントローラ５１は、変位量センサ４０等から出力された各種の信号に基づいて、ホーン３の駆動制御等、各種の制御を行うように構成されている。その他の部分は、第２の実施の形態の超音波金属接合機１０１と同じである。
【００４５】
以上のように構成されている超音波金属接合機２０１は、第１の実施の形態で説明したように金属板１０、１１の接合が完了した場合や、金属板１０、１１の接合面１０ａ、１１ａが油脂等で汚れている場合に、ホーン３の超音波振動を停止する。その制御処理を図９のフローチャートを用いて以下に説明する。この制御処理は、上側の金属板１１の沈み込み状態を利用して行うものである。
【００４６】
（ステップＳ２０１〜Ｓ２０２）
この処理では、図７のステップＳ１０１〜Ｓ１０２と同様の処理が行われる。その結果、超音波金属接合機コントローラ５１は、図８に示した階段状の沈み込み量波形を作成する。
（ステップＳ２０３）
次に、超音波金属接合機コントローラ５１は、図８の沈み込み量波形から、所定時間ｔ内の段部の数が正常接合時よりも少ないか否かを判断する。
（ステップＳ２０４）
次に、超音波金属接合機コントローラ５１は、図８の様な、所定時間ｔ内に沈み込み量ＤがＣに示す段部の状態の回数が正常接合時よりも少ないと判断した場合には（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、図８の沈み込み量波形の状態が正常接合時の沈み込み量波形の状態と相違すると判断する。これにより、超音波金属接合機コントローラ５１は、金属板１０、１１の接合が不良であると判断して超音波振動子の駆動を停止する。したがって、図８のＳ時点でホーン３の超音波振動が停止して制御処理が終了する。
（ステップＳ２０５〜ステップＳ２０６）
また、超音波金属接合機コントローラ５１は、所定時間ｔ内の段部の数が正常接合時と同じまたは多いと判断した場合には（ステップＳ２０３でＮＯ）、沈み込み量波形の状態が正常接合時の沈み込み量波形の状態と同じであると判断する。これにより、超音波金属接合機コントローラ５１は、金属板１０、１１の接合が良好であると判断して、接合が完了するまでホーン３の超音波振動の駆動を続ける。そして、超音波金属接合機コントローラ５１は、金属板１０、１１の接合が完了したらホーン３の超音波振動を停止して（ステップＳ２０４）、制御処理を終了する。
【００４７】
なお、沈み込み量波形の段部が正常接合時よりも少ない場合に、金属板１０、１１の接合が不良である理由について説明する。
【００４８】
第１の実施の形態で説明したように、金属板１０、１１の接合時には、金属板１０、１１は図２の状態と図３の状態とを繰り返す、つまり、上側の金属板１１の沈み込みが間欠的に起きる。したがって、沈み込み量波形は階段状になる。
【００４９】
金属板１０、１１の接合面１０ａ、１１ａが油脂等で汚れている場合には、金属板１０、１１は正常接合時（接合面１０ａ、１１ａが油脂等で汚れていない場合）よりも滑るために、図２の状態が正常接合時よりも長くかかる。
【００５０】
したがって、金属板１０、１１が図２の状態から図３の状態に移る回数が正常接合時よりも少なくなる。このことから、この場合の沈み込み量波形において、段部が正常接合時よりも少なくなるので金属板１０、１１の接合が不良であると判断できる。
【００５１】
このように、本実施の形態の超音波金属接合機２０１では、第１の実施の形態の超音波金属接合機１と同様に、金属板１０、１１の接合面１０ａ、１１ａが油脂等で汚れていても、接合途中でホーン３の超音波振動を停止するようにした。
【００５２】
したがって、作業者は、金属板１０、１１を超音波金属接合機２０１から外して次の接合作業に移ることが可能になる。よって、本実施の形態の超音波金属接合機２０１は、良品の接合金属板を効率良く製造することができる。また、この場合の接合金属板も、第１の実施の形態の接合金属板１３と同様に、従来の接合金属板よりも高い品質を確保することができる。
【００５３】
第４の実施の形態：
図１０は、本件発明の第４の実施の形態を示す超音波金属接合機３０１のシステム図である。この超音波金属接合機３０１は、アンビル２と、ホーン３と、出力センサ４と、変位量センサ４０と、超音波金属接合機コントローラ５２と、超音波振動子および加圧装置（図示せず）とを備えている。
【００５４】
超音波金属接合機コントローラ５２は本件発明のホーン駆動制御手段を構成しており、出力センサ４や変位量センサ４０等に接続されている。また、この超音波金属接合機コントローラ５２には、各種の接合条件に応じた正常接合時の出力波形や沈み込み量波形が記憶されている。そして、超音波金属接合機コントローラ５２は、出力センサ４や変位量センサ４０等から出力された各種の信号に基づいて、ホーン３の駆動制御等、各種の制御を行うように構成されている。その他の部分は、第１の実施の形態や第２の実施の形態で説明した通りである。
【００５５】
以上のように構成されている超音波金属接合機３０１は、第１の実施の形態で説明したように金属板１０、１１の接合が完了した場合や、金属板１０、１１の接合面１０ａ、１１ａが油脂等で汚れている場合に、ホーン３の超音波振動を停止する。その制御処理を図１１のフローチャートを用いて以下に説明する。この制御処理は、超音波金属接合機３０１の出力状態および、上側の金属板１１の沈み込み状態を利用して行うものである。
【００５６】
（ステップＳ３０１）
まず、ホーン３が超音波振動を開始すると、出力センサ４は、超音波金属接合機３０１の出力を連続的に検出して検出信号を超音波金属接合機コントローラ５２に出力する。これと同時に、変位量センサ４０は、上側の金属板１１の沈み込み量を連続的に検出して検出信号を超音波金属接合機コントローラ５２に出力する。
（ステップＳ３０２）
次に、超音波金属接合機コントローラ５２は、変位量センサ４０から出力された検出信号に基づき、ホーン３の超音波振動の開始から所定時間ｔが経過するまで、階段状の沈み込み量波形を作成する（図１２参照）。これと同時に、超音波金属接合機コントローラ５２は、出力センサ４から出力された検出信号に基づき、ホーン３の超音波振動の開始から所定時間ｔが経過するまで、超音波金属接合機３０１の出力波形を作成する（図１２参照）。
（ステップＳ３０３）
次に、超音波金属接合機コントローラ５２は、図１２の出力波形から、所定時間ｔ内に出力Ｐが一時的に低下する回数が正常接合時よりも少ないか否かを判断する。同時に、超音波金属接合機コントローラ５２は、図１２の沈み込み量波形から、所定時間ｔ内に沈み込み量Ｄが一時的に停滞する回数が正常接合時よりも少ないか否かを判断する。
（ステップＳ３０４）
次に、超音波金属接合機コントローラ５２は、図１２の様な所定時間ｔ内に出力ＰがＡに示す一時的に低下する状態の回数が正常接合時よりも少ないと判断した場合、または、図１２の様な所定時間ｔ内に沈み込み量ＤがＢに示す一時的に停滞する状態の回数が正常接合時よりも少ないと判断した場合には（ステップＳ３０３でＹＥＳ）、図１２の出力波形の状態または沈み込み量波形の状態が正常接合時の状態と相違すると判断する。これにより、超音波金属接合機コントローラ５２は、金属板１０、１１の接合が不良であると判断して超音波振動子の駆動を停止する。したがって、図１２のＳ時点でホーン３の超音波振動が停止して制御処理が終了する。
（ステップＳ３０５〜ステップＳ３０６）
また、超音波金属接合機コントローラ５２は、所定時間ｔ内に出力Ｐが一時的に低下する回数や、所定時間ｔ内に沈み込み量Ｄが一時的に停滞する回数が正常接合時における回数と同じまたは多いと判断した場合には（ステップＳ３０３でＮＯ）、出力波形の状態または沈み込み量波形の状態が正常接合時の状態と同じであると判断する。
【００５７】
したがって、超音波金属接合機コントローラ５２は、金属板１０、１１の接合が良好であると判断して、接合が完了するまでホーン３の超音波振動の駆動を続ける。そして、超音波金属接合機コントローラ５２は、金属板１０、１１の接合が完了したらホーン３の超音波振動を停止して（ステップＳ３０４）、制御処理を終了する。
【００５８】
なお、所定時間ｔ内に出力Ｐが一時的に低下する回数や、沈み込み量Ｄが一時的に停滞する回数が正常接合時よりも少ない場合に、金属板１０、１１の接合が不良となる理由は、第１の実施の形態や第２の実施の形態で説明した通りである。
【００５９】
このように、本実施の形態の超音波金属接合機３０１では、第１の実施の形態の超音波金属接合機１と同様に、金属板１０、１１の接合面１０ａ、１１ａが油脂等で汚れていても、接合途中でホーン３の超音波振動を停止するようにした。
【００６０】
したがって、作業者は、金属板１０、１１を超音波金属接合機３０１から外して次の接合作業に移ることが可能になる。
【００６１】
さらに、本実施の形態の超音波金属接合機３０１では、金属板１０、１１の接合不良の判断条件として、超音波金属接合機３０１の出力状態と、上側の金属板１１の沈み込み状態を利用した。したがって、本実施の形態の超音波金属接合機３０１は、第１の実施の形態〜第３の実施の形態の超音波金属接合機に比べて接合不良の判断条件が多くなるので、接合不良の判断が正確になる。このため、不良品を製造する可能性が非常に少なくなる。
【００６２】
よって、本実施の形態の超音波金属接合機３０１は、第１の実施の形態〜第３の実施の形態の超音波金属接合機に比べて、良品の接合金属板をより効率良く製造することができる。したがって、この場合の接合金属板は、第１の実施の形態〜第３の実施の形態の超音波金属接合機で製造された接合金属板よりも、さらに高い品質を確保することができる。
【００６３】
第５の実施の形態：
図１０に示すように、本実施の形態の超音波金属接合機４０１（括弧書きで表示）は、アンビル２と、ホーン３と、出力センサ４と、変位量センサ４０と、超音波金属接合機コントローラ５３（括弧書きで表示）と、超音波振動子および加圧装置（図示せず）とを備えている。
【００６４】
超音波金属接合機コントローラ５３は本件発明のホーン駆動制御手段を構成しており、出力センサ４や変位量センサ４０等に接続されている。また、この超音波金属接合機コントローラ５３には、各種の接合条件に応じた正常接合時の出力波形や沈み込み量波形が記憶されている。そして、超音波金属接合機コントローラ５３は、出力センサ４や変位量センサ４０等から出力された各種の信号に基づいて、ホーン３の駆動制御等、各種の制御を行うように構成されている。その他の部分は、第１の実施の形態や第２の実施の形態で説明した通りである。
【００６５】
以上のように構成されている超音波金属接合機４０１は、第１の実施の形態で説明したように金属板１０、１１の接合が完了した場合や、金属板１０、１１の接合面１０ａ、１１ａが油脂等で汚れている場合に、ホーン３の超音波振動を停止する。その制御処理を図１３のフローチャートを用いて以下に説明する。この制御処理は、超音波金属接合機４０１の出力状態および上側の金属板１１の沈み込み状態を利用して行うものである。
【００６６】
（ステップＳ４０１〜ステップＳ４０２）
この処理では、図１１のステップＳ３０１〜Ｓ３０２と同様の処理が行われる。つまり、超音波金属接合機コントローラ５３は、図１２に示した超音波金属接合機４０１の出力波形と上側の金属１１の沈み込み量波形を作成する。
（ステップＳ４０３）
次に、超音波金属接合機コントローラ５３は、図１２の出力波形から、所定時間ｔ内に出力Ｐが一時的に低下する回数が正常接合時よりも少ないか否かを判断する。同時に、超音波金属接合機コントローラ５３は、図１２の沈み込み量波形から、所定時間ｔ内の段部の数が正常接合時よりも少ないか否かを判断する。
（ステップＳ４０４）
次に、超音波金属接合機コントローラ５３は、図１２の様な所定時間ｔ内に出力ＰがＡに示す一時的に低下する状態の回数が正常接合時よりも少ないと判断した場合、または、図１２の様な所定時間ｔ内に沈み込み量ＤがＣに示す段部の状態の回数が正常接合時よりも少ないと判断した場合には（ステップＳ４０３でＹＥＳ）、図１２の出力波形の状態または沈み込み量波形の状態が正常接合時の状態と相違すると判断する。これにより、超音波金属接合機コントローラ５３は、金属板１０、１１の接合が不良であると判断して超音波振動子の駆動を停止する。したがって、図１２のＳ時点でホーン３の超音波振動が停止して制御処理が終了する。
（ステップＳ４０５〜ステップＳ４０６）
また、超音波金属接合機コントローラ５３は、所定時間ｔ内に出力Ｐが一時的に低下する回数や、所定時間ｔ内で沈み込み量波形の段部の数が正常接合時と同じまたは多いと判断した場合には（ステップＳ４０３でＮＯ）、出力波形の状態または沈み込み量波形の状態が正常接合時の状態と同じであると判断する。
【００６７】
したがって、超音波金属接合機コントローラ５３は、金属板１０、１１の接合が良好であると判断して、接合が完了するまでホーン３の超音波振動の駆動を続ける。そして、超音波金属接合機コントローラ５３は、金属板１０、１１の接合が完了したらホーン３の超音波振動を停止して（ステップＳ４０４）、制御処理を終了する。
【００６８】
なお、所定時間ｔ内に出力Ｐが一時的に低下する回数や、沈み込み量波形の段部Ｃの数が正常接合時よりも少ない場合に、金属板１０、１１の接合が不良となる理由は、第１の実施の形態や第３の実施の形態で説明した通りである。
【００６９】
このように、本実施の形態の超音波金属接合機４０１では、第１の実施の形態の超音波金属接合機１と同様に、金属板１０、１１の接合面１０ａ、１１ａが油脂等で汚れていても、接合途中でホーン３の超音波振動を停止するようにした。
【００７０】
したがって、作業者は、金属板１０、１１を超音波金属接合機４０１から外して次の接合作業に移ることが可能になる。
【００７１】
さらに、本実施の形態の超音波金属接合機４０１は、第４の実施の形態の超音波金属接合機３０１と同様に、金属板１０、１１の接合完了の判断条件として、超音波金属接合機４０１の出力状態と、上側の金属板１１の沈み込み状態を利用した。したがって、第１の実施の形態〜第３の実施の形態の超音波金属接合機に比べて、接合不良の判断が正確になるため、不良品を製造する可能性が非常に少なくなる。
【００７２】
よって、本実施の形態の超音波金属接合機４０１は、第１の実施の形態〜第３の実施の形態の超音波金属接合機に比べて、良品の接合金属板をより効率良く製造することができる。したがって、この場合の接合金属板は、第１の実施の形態〜第３の実施の形態の超音波金属接合機で製造された接合金属板よりも、さらに高い品質を確保することができる。
【００７３】
以上、本件発明にかかる実施の形態を例示したが、この実施の形態は本件発明の内容を限定するものではない。また、本件発明の請求項の範囲を逸脱しない範囲であれば、各種の変更等は可能である。例えば、出力波形や沈み込み量の波形を表示装置を用いて表示して、作業者が接合の良否を視覚的に判断するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上説明したように本件発明の超音波金属接合機では、良品の接合金属板を効率良く製造することができる。また、本件発明の接合金属板では、本件発明の超音波金属接合機を用いたことにより高い品質を確保することができる。したがって、本件発明を、超音波金属接合機の技術分野で充分に利用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１    超音波金属接合機
２    アンビル
３    ホーン
４    出力センサ
５    超音波金属接合機コントローラ
１０    金属板
１０ａ    接合面
１１    金属板
１１ａ    接合面
１３    接合金属板
４０    変位量センサ
５０    超音波金属接合機コントローラ
５１    超音波金属接合機コントローラ
５２    超音波金属接合機コントローラ
５３    超音波金属接合機コントローラ
１０１    超音波金属接合機
２０１    超音波金属接合機
３０１    超音波金属接合機
４０１    超音波金属接合機
Ｃ    段部
Ｄ    沈み込み量
Ｐ    出力
ｔ    所定時間
【図１】
2010184252.tif 000003
【図２】
2010184252.tif 000004
【図３】
2010184252.tif 000005
【図４】
2010184252.tif 000006
【図５】
2010184252.tif 000007
【図６】
2010184252.tif 000008
【図７】
2010184252.tif 000009
【図８】
2010184252.tif 000010
【図９】
2010184252.tif 000011
【図１０】
2010184252.tif 000012
【図１１】
2010184252.tif 000013
【図１２】
2010184252.tif 000014
【図１３】
2010184252.tif 000015