(57)【要約】【課題】従来の方法では、超音波接合工具がローレット面を有する場合に限られ、カメラの画像を用いるので、突起先端の幅を検出することが難しくなる場合があった。【解決手段】アンビル４とホーン２とでワークＷを挟むとともにホーン２に超音波振動を付与してワークＷを接合するに際し、ホーン２の進退駆動機構５と、ホーン２の位置検出機構６とを用い、ワークＷの接合を行う度に、原位置Ｐ１から接合完了位置Ｐ２に至るホーン２の全変位量ＡＢＳと、接合時におけるホーン２の沈み込み量ＴＣとの差に基づいて、ホーン２の発振開始位置Ｐ３を算出し、ホーン２の発振開始位置Ｐ３の変化量に基づいて、アンビル４の工具寿命を推定する寿命管理方法とし、超音波接合工具の表面形態に左右されず且つカメラ等を用いずに工具寿命を把握して、適切な工具交換の時期を判断する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンビルとホーンとで複数の被接合部材を挟むとともにホーンに超音波振動を付与することにより、被接合部材同士を接合するに際し、
アンビルに対してホーンを進退させる進退駆動機構と、進退駆動機構により進退させたホーンの位置を検出するための位置検出機構とを用い、
被接合部材同士の接合を行う度に、原位置から接合完了位置に至るホーンの全変位量と、接合時におけるホーンの変位である沈み込み量との差に基づいて、ホーンの発振開始位置を算出し、
アンビルの使用開始以降におけるホーンの発振開始位置の変化量に基づいて、アンビルの工具寿命を推定することを特徴とする超音波接合工具の寿命管理方法。
【請求項２】
アンビルの使用開始以降におけるホーンの発振開始位置の変化量に基づいて、現在時におけるアンビルの工具寿命を判定することを特徴とする請求項１に記載の超音波接合工具の寿命管理方法。
【請求項３】
超音波振動を付与しない状態で前進するホーンをアンビルに接触させて、その際のホーンの前進位置を検出し、
ホーンの前進位置に基づいて、アンビルの摩耗量を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波接合工具の寿命管理方法。
【請求項４】
進退駆動機構により前進するホーンの移動速度を算出し、
ホーンの移動速度の変化に基づいて、被接合部材に接触した際のホーンの前進位置を検出し、
ホーンの前進位置に基づいて、アンビルの摩耗量を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波接合工具の寿命管理方法。
【請求項５】
超音波接合に用いるアンビルの工具寿命を管理する装置であって、
アンビルに対してホーンを進退させる進退駆動機構と、
進退駆動機構により進退させたホーンの位置を検出するための位置検出機構と、
位置検出機構の検出信号を入力して演算する管理制御部とを備え、
前記管理制御部が、原位置から接合完了位置に至るホーンの全変位量と、接合時におけるホーンの変位である沈み込み量との差に基づいて、ホーンの発振開始位置を算出する機能と、
アンビルの使用開始以降におけるホーンの発振開始位置の変化量に基づいて、アンビルの工具寿命を推定する機能と、
アンビルの使用開始以降におけるホーンの発振開始位置の変化量に基づいて、現在時におけるアンビルの工具寿命を判定する機能とを備えていることを特徴とする超音波接合工具の寿命管理装置。
【請求項６】
前記管理制御部が、アンビルに接触した際のホーンの前進位置を検出する機能と、
進退駆動機構により前進するホーンの移動速度を算出する機能と、
ホーンの移動速度の変化に基づいて被接合部材に接触した際のホーンの前進位置を検出する機能と、
ホーンの夫々の前進位置に基づいてアンビルの摩耗量を判定する機能とを備えていることを特徴とする請求項５に記載の超音波接合工具の寿命管理装置。
【請求項７】
前記管理制御部による推定及び判定の結果を表示する表示部を備えていることを特徴とする請求項６に記載の超音波接合工具の寿命管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波接合工具の交換時期を判断するのに用いられる寿命管理方法及び寿命管理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波接合工具の寿命管理方法としては、超音波接合工具判定装置及びその方法の名称で、特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載の判定方法は、超音波接合工具であるアンビル及びホーンのローレット面をカメラにより撮像する。ローレット面は、ワークとの接触面であって、多数の突起を配列した表面形態を成している。そして、上記判定方法は、撮像した画像からローレット面の突起先端の幅を求め、突起先端の幅から、予め求めてある判別関数により超音波接合工具の交換時期を判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２０７８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記したような従来の判定方法にあっては、超音波接合工具がローレット面を有する場合に限られるうえに、ローレット面の摩耗や凝着の進行とともに光沢が変化して、カメラの画像から突起先端の幅を検出することが難しくなる場合があった。そこで、カメラを用いない新たな寿命管理方法を検討する必要性があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたものであって、超音波接合工具の表面形態に左右されることなく、カメラ等を用いずに工具寿命を把握して、適切な工具交換の時期を判断することができる超音波接合工具の寿命管理方法及び寿命管理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係わる超音波接合工具の寿命管理方法は、アンビルとホーンとで複数の被接合部材を挟むとともにホーンに超音波振動を付与することにより、被接合部材同士を接合するに際に用いる方法である。この寿命管理方法は、アンビルに対してホーンを進退させる進退駆動機構と、進退駆動機構により進退させたホーンの位置を検出するための位置検出機構とを用いる。そして、寿命管理方法は、被接合部材同士の接合を行う度に、原位置から接合完了位置に至るホーンの全変位量と、接合時におけるホーンの変位である沈み込み量との差に基づいて、ホーンの発振開始位置を算出し、アンビルの使用開始以降におけるホーンの発振開始位置の変化量に基づいて、アンビルの工具寿命を推定することを特徴としている。
【０００７】
本発明に係わる超音波接合工具の寿命管理装置は、超音波接合に用いるアンビルの工具寿命を管理する装置である。この寿命管理装置は、アンビルに対してホーンを進退させる進退駆動機構と、進退駆動機構により進退させたホーンの位置を検出するための位置検出機構と、位置検出機構の検出信号を入力して演算する管理制御部とを備えている。そして、寿命管理装置は、前記管理制御部が、原位置から接合完了位置に至るホーンの全変位量と、接合時におけるホーンの変位である沈み込み量との差に基づいて、ホーンの発振開始位置を算出する機能と、アンビルの使用開始以降におけるホーンの発振開始位置の変化量に基づいて、アンビルの工具寿命を推定する機能と、アンビルの使用開始以降におけるホーンの発振開始位置の変化量に基づいて、現在時におけるアンビルの工具寿命を判定する機能とを備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係わる超音波接合工具の寿命管理方法及び寿命管理装置は、上記構成を採用したことにより、超音波接合工具の表面形態に左右されることなく、カメラ等を用いずに工具寿命を推定して、適切な工具交換の時期を判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係わる寿命管理方法及び寿命管理装置が適用される超音波接合装置を説明する側面図である。
【図２】図１に示す超音波接合装置におけるホーンの変位を説明する側面図である。
【図３】本発明に係わる超音波接合工具の寿命管理方法の第１実施形態を説明するフローチャートである。
【図４】超音波接合の打点数と発振開始位置の変化量とを関係を示すグラフである。
【図５】寿命管理方法の第２実施形態を説明するフローチャートである。
【図６】寿命管理方法の第３実施形態を説明するフローチャートである。
【図７】ホーンの変位と下降速度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〈第１実施形態〉
図１に示す超音波接合装置は、装置本体１に、ホーン２を備えたヘッド３を昇降可能に備えると共に、ホーン２の下側に、アンビル４を備えている。また、超音波接合装置は、アンビル４に対してホーン２を進退させる進退駆動機構５と、進退駆動機構５により進退させたホーン２の位置を検出するための位置検出機構とを備えている。この実施形態では、ホーン２の下降及び上昇が、アンビル４に対する前進及び後退の方向である。
【００１１】
進退駆動機構５は、装置本体１に収容されており、図示を省略したが、駆動源であるアクチュエータ類や、昇降用の案内機構などを含むものである。また、この実施形態の位置検出機構は、ヘッド３の位置を検出するリニアエンコーダ６であり、ヘッド３の位置を検出することで、実質的にホーン２の位置を検出し得る。
【００１２】
ホーン２は、その下端部に、ワークＷに接触する加工面２Ａを有する。ヘッド３は、一端部にホーン２を備えると共に、他端部には、ホーン２に水平方向の超音波振動を付与するためのトランスデューサ７を備えている。アンビル４は、その上端部に、ワークＷに接触する加工面４Ａを有しており、固定治具８により装置本体１に着脱可能に固定してある。
【００１３】
ワークＷは、例えば金属製の複数の被接合部材Ｗａ，Ｗｂであり、これらを重ねた状態にして接合される。なお、図示例のワークＷは、２枚の被接合部材Ｗａ，Ｗｂから成るものであるが、それ以上の枚数であっても良いことは勿論である。このワークＷは、図示しない搬送手段によりアンビル４上に搬入される。
【００１４】
さらに、超音波接合装置は、リニアエンコーダ（位置検出機構）６の検出信号を入力して演算する管理制御部１０と、管理制御部１０による推定及び判定の結果を表示する表示部１１を備えている。管理制御部１０は、コンピュータであって、リニアエンコーダ６の検出信号を入力する他、進退駆動機構５及びトランスデューサ７に駆動信号を出力する。表示部１１は、例えばモニターであり、管理制御部１０による演算結果を工具寿命や交換時期として表示する。
【００１５】
上記の管理制御部１０は、コンピュータソフトとして、以下の機能０１〜０３がプログラムされている。また、接合時におけるホーン２の位置や変位量を図２に示す。
機能０１：原位置Ｐ１から接合完了位置Ｐ２に至るホーン２の全変位量ＡＢＳと、接合時におけるホーン２の変位である沈み込み量ＴＣとの差に基づいて、ホーン２の発振開始位置Ｐ３を算出する。
機能０２：アンビル４の使用開始以降におけるホーン２の発振開始位置Ｐ３の変化量に基づいて、アンビル４の工具寿命を推定する。
機能０３：アンビル４の使用開始以降におけるホーン２の発振開始位置Ｐ３の変化量に基づいて、現在時におけるアンビル４の工具寿命を判定する。
【００１６】
さらに、上記の管理制御部１０は、同じくコンピュータソフトとして、後述する第２及び第３の実施形態に用いる機能０４〜０７がプログラムされている。
機能０４：アンビル４に接触した際のホーン２の前進位置Ｐ４を検出する。
機能０５：進退駆動機構５により前進するホーン２の移動速度を算出する。
機能０６：ホーン２の移動速度の変化に基づいて被接合部材（ワークＷ）に接触した際のホーン２の前進位置Ｐ５を検出する。
機能０７：ホーン２の夫々の前進位置Ｐ４，Ｐ５に基づいてアンビル４の摩耗量を判定する。
【００１７】
この実施形態においては、超音波接合装置の寿命管理装置は、上記した進退駆動機構５と、リニアエンコーダ（位置検出機構）６と、機能０１〜０７を有する管理制御部１０と、表示部１１とで構成されている。なお、超音波接合装置は、ワークＷに対するホーン２の加圧力を検出する圧力検出器を備えた構成としても良い。
【００１８】
上記構成を備えた超音波接合装置は、アンビル４上に、複数の被接合部材Ｗａ，Ｗｂから成るワークＷを搬入した後、進退駆動機構５によりヘッド３とともにホーン２を下降（前進）させ、アンビル４とホーン２とでワークＷを挟むと共に、ホーン２による加圧力が所定の値に達した時点で、トランスデューサ７によりホーン２に水平方向の超音波振動を付与する。これにより、ワークＷは、被接合部材Ｗａ，Ｗｂ同士が接触界面にて摩擦され、原子拡散により材料の融点以下の低い温度で被接合部材Ｗａ，Ｗｂ同士が一体化する。
【００１９】
ここで、超音波接合装置は、ワークＷの接合作業を繰り返し行うと、接合工具であるホーン２及びアンビル４の加工面２Ａ，４Ｂに摩耗が生じ、とくに、アンビル４の加工面４Ａの摩耗が顕著である。このため、超音波接合装置は、アンビル４の交換時期を適切に見極める必要があり、以下に述べる寿命管理方法により工具寿命を管理する。
【００２０】
すなわち、超音波接合工具の寿命管理方法は、基本的構成として、被接合部材Ｗａ，Ｗｂ同士の接合を行う度に、原位置Ｐ１から接合完了位置Ｐ２に至るホーン２の全変位量ＡＢＳと、接合時におけるホーン２の変位である沈み込み量ＴＣとの差に基づいて、ホーン２の発振開始位置Ｐ３を算出する。そして、寿命管理方法は、アンビル４の使用開始以降におけるホーン２の発振開始位置Ｐ３の変化量に基づいて、アンビル４の工具寿命を推定する。また、寿命管理方法は、上記発振開始位置Ｐ３の変化量に基づいて、現在時におけるアンビル４の工具寿命を判定する。
【００２１】
次に、図３に示すフローチャートを用いて、上記寿命管理方法を説明する。
図３のステップＳ１においてワークＷの超音波接合を実施する。超音波接合は、一般的な制御方式として、超音波振動の発振時間、発振時の出力、発振時又は接合開始からのヘッド３の変位、及び発振時のエネルギのいずれかが設定値に到達するまで行われる。
【００２２】
この際、超音波接合では、ワークＷの厚みや進退駆動機構５の機械的動作に不可避的なばらつき（誤差）があるので、ホーン２の発振開始位置Ｐ３が変動する。これに対して、アンビル４の工具寿命を正確に判断するには、上記の不可避的なばらつきを排除するために、少なくとも接合回数が数打点〜数百打点の範囲で発振開始位置Ｐ３の移動平均を把握する必要がある。
【００２３】
そこで、寿命管理方法では、ワークＷの接合を行う度に、ステップＳ２において接合時におけるホーン２の変位である沈み込み量ＴＣを計測する。沈み込み量ＴＣは、先述した超音波接合の制御方式で用いる発振時間等々の設定値やリニアエンコーダ６の検出値を利用して算出することができる。ただし、沈み込み量ＴＣには、上記の不可避的なばらつきも含まれる。
【００２４】
次に、寿命管理方法では、ステップＳ３において、リニアエンコーダ６により、原位置Ｐ１から接合完了位置Ｐ２に至るホーン２の全変位量ＡＢＳを計測し、ステップＳ４において、ホーン２の全変位量ＡＢＳと沈み込み量ＴＣとの差（ＡＢＳ−ＴＣ）から発振開始位置Ｐ３を算出する。
【００２５】
ここで、超音波接合では、アンビル４の摩耗が進行する（加工面４Ａが下がる）と、ホーン２の原位置Ｐ１が一定であるから、ホーン２の接合完了位置Ｐ２が下がって全変位量ＡＢＳも増大する。これにより、超音波接合では、図４に示すように、打点数の増加に伴って、ホーン２の発振開始位置Ｐ３の変化量も増大する。
【００２６】
そこで、寿命管理方法では、ステップＳ５において、アンビル４の使用開始以降における発振開始位置Ｐ３の変化量が規定値以内であるかを判定する。ステップＳ５で既定値以内ではないと判定した場合（Ｎｏ）には、アンビル４の加工面４Ａの著しい摩耗や欠損の発生が原因であるから、ステップＳ１０に移行して表示部１１に工具交換を表示する。
【００２７】
また、ステップＳ５で規定値以内であると判定した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ６に移行して、発振開始位置Ｐ３の打点数による変化の近似式を求めた後、ステップＳ７において近似式により発振開始位置Ｐ３が既定値に到達するまでの打点数を算出する。
【００２８】
ステップＳ６における近似式は、図４に示す打点数と発振開始位置Ｐ３の変化量との関係から求めることができる。つまり、図４中に白線で示すように、発振開始位置Ｐ３の移動平均は、打点数の増加に伴って増大することが予め判っている。したがって、少なくともアンビル４の使用開始から数打点〜数百打点の範囲で発振開始位置Ｐ３の移動平均を把握すれば、発振開始位置Ｐ３が将来的に既定値に到達するまでの打点数を算出し得る。ステップＳ７における既定値は、図４中に点線で例示する値であり、アンビル４の工具交換を必要とする値であると同時に、工具交換を必要とする打点数も示している。
【００２９】
その後、寿命管理方法は、ステップＳ８において発振開始位置Ｐ３の既定値に到達するまでの打点数は規定の打点数以内であるかを判定する。ステップＳ８で規定の打点数以内であると判定した場合（Ｙｅｓ）には、アンビル４の継続使用が可能（摩耗が少ない）であるから、ステップＳ１に移行して新たな接合作業を行う。
【００３０】
また、ステップＳ８で規定の打点数以内ではないと判定した場合（Ｎｏ）には、アンビル４の工具寿命が近いことを示すので、ステップＳ９に移行して表示部１１や別の警報機器により工具交換アラームを出力し、最終的に、ステップＳ１０において表示部１１に工具交換を表示する。
【００３１】
すなわち、上記の寿命管理方法では、ステップＳ５において、現時点でのアンビル４の工具寿命を判定し、また、ステップＳ８において、将来的なアンビル４の工具寿命を推定する。また、上記の寿命管理方法及び寿命管理装置は、進退駆動機構５、リニアエンコーダ６及び管理制御部（機能０１〜０３）７を用いるので、アンビル４の加工面４Ａがローレット面であっても良いし、それ以外の表面形態であっても工具寿命を推定及び判定し得るものである。
【００３２】
このようにして、寿命管理方法及び寿命管理装置は、アンビル４の使用開始以降におけるホーン２の発振開始位置Ｐ３の変化量に基づいて、アンビル４の工具寿命を推定することから、アンビル４の加工面４Ａの表面形態に左右されることなく、カメラを用いずに工具寿命を把握して、適切な工具交換の時期を判断することができる。また、上記の寿命管理方法及び寿命管理装置は、一般的な超音波接合のいずれの制御方式によっても適切な工具交換の時期を判断し得る。
【００３３】
さらに、上記の寿命管理方法及び寿命管理装置は、アンビル４の使用開始以降におけるホーン２の発振開始位置Ｐ３の変化量に基づいて、アンビル４の工具寿命を判定することから、アンビル４の表面形態に左右されず且つカメラを用いずに、適切な工具交換の時期を判断することができる。また、アンビル４の加工面４Ａに欠損等の不具合が生じた場合には、発振開始位置Ｐ３が急激に変化するので、その不具合を速やかに検出することができる。しかも、寿命管理装置は、表示部１１を採用したことにより、作業者が接合工具の寿命や交換時期を容易に把握することができる。
【００３４】
さらに、上記の寿命管理方法及び寿命管理装置は、例えば、被接合部材として金属製のシートを多数積層したワークＷの接合にも好適である。このようなワークＷでは、ワークＷの全体の厚さにもばらつきが生じやすく、接合時のホーン２の沈み込み量ＴＣも大きくなる。これに対して、上記の寿命管理方法及び寿命管理装置は、ワークＷの厚さのばらつき等を排除するので、積層型のワークＷを接合する場合においても、工具寿命を良好に推定及び判定することができる。
【００３５】
〈第２実施形態〉
図５は、本発明に係わる超音波接合工具の寿命管理方法の第２実施形態を説明するフローチャートである。超音波接合装置は、図１に示すものを適用することができ、ホーン２の位置や変位量は図２に示すとおりである。
【００３６】
この実施形態の寿命管理方法は、超音波振動を付与しない状態で前進（下降）するホーン２をアンビル４に接触させて、その際のホーン２の前進位置Ｐ４を検出し、ホーン２の前進位置Ｐ４に基づいて、アンビル４の加工面４Ａの摩耗量を判定する。よって、この寿命管理方法は、例えば、アンビル４の使用開始時に行うと共に、所定の打点数毎に定期的に行うことが望ましい。
【００３７】
この実施形態の寿命管理装置は、第１実施形態で説明した進退駆動機構５、リニアエンコーダ（位置検出機構）６、及び管理制御部１０により構成してある。また、管理制御部１０は、アンビル４に接触した際のホーン２の前進位置Ｐ４を検出する機能（０４）と、ホーン２の前進位置Ｐ４に基づいてアンビル４の摩耗量を判定する機能（０７）とを備えている。
【００３８】
すなわち、寿命管理方法は、ステップＳ１１において処理を開始すると、ステップＳ１２において、進退駆動機構５により、超音波振動を付与しない状態でホーン２を前進（下降）させ、ステップＳ１３においてホーン２をアンビル４に接触させる。そして、ステップＳ１４において、リニアエンコーダ（位置検出機構）６により、ホーン２の前進位置Ｐ４を検出し、ステップＳ１５においてアンビル４の摩耗量を算出する。
【００３９】
つまり、上記の寿命管理方法では、アンビル４に接触したホーン２の前進位置Ｐ４は、アンビル４の加工面４Ａの高さを示す。したがって、アンビル４の使用開始時に、ホーン２の初期の前進位置Ｐ４を検出しておき、使用開始以降の適当な時期に、同様に前進位置Ｐ４を検出すれば良い。その際、アンビル４の加工面４Ａの摩耗が進行、すなわち加工面４Ａの高さが減少していれば、その分、ホーン２の前進位置Ｐ４が下がり、ホーン２の原位置Ｐ１から前進位置Ｐ４までの距離が増大する。これにより、ホーン２の前進位置Ｐ４の初期値と使用後の検出値との差からアンビル４の摩耗量を算出し得る。
【００４０】
そして、上記の寿命管理方法では、ステップＳ１６において、アンビル４の摩耗量が規定値以内であるかを判定し、規定値以内である場合（Ｙｅｓ）には、アンビル４の継続使用が可能であるとして、ステップＳ１７において処理を終了する。また、ステップＳ１６で規定値以内ではない場合（Ｎｏ）には、アンビル４の加工面４Ａが著しく摩耗若しくは欠損しているとして、ステップＳ１７において表示部１１に工具交換を表示する。
【００４１】
このように、上記の寿命管理方法及び寿命管理装置によれば、ホーン２の沈み込み量ＴＣのばらつき等の影響を受けずに、アンビル４の加工面４Ａの摩耗状態を直接的に検出することができる。また、上記の寿命管理方法は、所定の打点数毎に定期的に行い、そのデータを蓄積しておけば、第１実施形態で説明した工具寿命の推定及び判定のさらなる高精度化に貢献することができる。
【００４２】
〈第３実施形態〉
図６は、本発明に係わる超音波接合工具の寿命管理方法の第３実施形態を説明するフローチャートである。超音波接合装置は、図１に示すものを適用することができ、ホーン２の位置や変位量は図２に示すとおりである。
【００４３】
この実施形態の寿命管理方法は、進退駆動機構５により前進するホーン２の移動速度を算出し、ホーン２の移動速度の変化に基づいて、被接合部材（ワークＷ）に接触した際のホーン２の前進位置Ｐ５を検出し、ホーン２の前進位置Ｐ５に基づいて、アンビル４の摩耗量を判定する。
【００４４】
また、この実施形態の寿命管理装置は、第１実施形態で説明した進退駆動機構５、リニアエンコーダ（位置検出機構）６、及び管理制御部１０により構成してある。管理制御部１０は、進退駆動機構５により前進するホーン２の移動速度を算出する機能（０５）と、ホーン２の移動速度の変化に基づいて被接合部材（ワークＷ）に接触した際のホーン２の前進位置Ｐ５を検出する機能（０６）と、ホーン２の前進位置Ｐ５に基づいてアンビル４の摩耗量を判定する機能（０７）とを備えている。
【００４５】
なお、この実施形態における機能０７は、第２実施形態ではアンビル４と接触したホーン２の前進位置Ｐ４を判定基準としていたのに対して、ワークＷと接触したホーン２の前進位置Ｐ５を判定基準としている。つまり、ワークＷの有無が異なるだけで、ホーン２の前進位置（Ｐ４，Ｐ５）を検出すること自体は実質的に同じである。
【００４６】
すなわち、寿命管理方法は、ステップＳ２１において接合動作を開始すると、ステップＳ２２において、リニアエンコーダ６の検出値と時間とにより、ホーン２の移動速度を算出し、ステップＳ２３において、リニアエンコーダ６により、ワーク（被接合部材）Ｗに接触した際のホーン２の前進位置Ｐ５を検出する。
【００４７】
ここで、図７は、ホーン２の変位（移動量）とホーン２の下降速度（移動速度・前進速度）との関係を示すグラフである。同図から明らかなように、ホーン２の移動速度は、ホーン２の下降（前進）とともに上昇してほぼ一定となり、ワークＷに接触すると急激に低下する。このようなホーン２の移動速度の変化から、ワークＷへの接触位置Ｐ５を検出することができる。
【００４８】
その後、寿命管理方法は、ステップＳ２４においてアンビル４の摩耗量を算出する。つまり、上記の寿命管理方法では、ワークＷに接触したホーン２の前進位置Ｐ５は、ワークＷの高さを示し、この際、ワークＷの厚さは予め判っているので、アンビル４の加工面４Ａの高さを検出することができる。したがって、アンビル４の加工面４Ａの摩耗が進行していれば、ワークＷに接触したホーン２の前進位置Ｐ５も下がるので、ホーン２の原位置Ｐ１、ワークＷに接触した前進位置Ｐ５及びワークＷの厚さに基づいて、アンビル４の摩耗量を算出し得る。
【００４９】
そして、寿命管理方法は、ステップＳ２５においてアンビル４の摩耗量が既定値以内であるかを判定し、規定値以内である場合（Ｙｅｓ）には、アンビル４の継続使用が可能であるとしてステップＳ２６で処理を終了する。また、ステップＳ２５で規定値以内ではない場合（Ｎｏ）には、アンビル４の加工面４Ａが著しく摩耗若しくは欠損しているとして、ステップＳ２７において表示部１１に工具交換を表示する。
【００５０】
上記の寿命管理方法及び寿命管理装置によれば、ホーン２の沈み込み量ＴＣのばらつき等の影響を受けずに、アンビル４の加工面４Ａの摩耗状況を検出して、工具交換の時期を適切に判断することができる。よって、厚さにばらつきが生じやすい積層型のワークＷの接合における寿命管理にも好適である。
【００５１】
また、上記の寿命管理方法は、例えば、図３に示す第１実施形態の処理工程において、ステップＳ２の沈み込み量ＴＣを計測する際に、前進位置Ｐ５を接合開始の位置として用いることが可能である。これにより、例えば、ワークＷに対するホーン２の加圧力を検出するセンサ類を用いずに、工具寿命の推定及び判定を行うことができる。
【００５２】
本発明に係わる超音波接合工具の寿命管理方法及び寿命管理装置は、その構成が上記各実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成を適宜変更することが可能である。
【００５３】
また、上記の寿命管理方法は、理論的には、超音波接合工具であるホーン２の寿命を推定及び判定することも可能である。ただし、超音波接合では、先述したようにホーンよりもアンビルの摩耗が顕著であるうえに、ワークの搬入等の都合上、アンビルを固定してホーンを昇降させる方が望ましいので、超音波接合工具であるアンビルの寿命管理において優れた効果を発揮する。
【符号の説明】
【００５４】
Ｗ  ワーク
Ｗａ，Ｗｂ  被接合部材
２  ホーン
４  アンビル
５  進退駆動機構
６  リニアエンコーダ（位置検出機構）
１０  管理制御部
１１  表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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