(57)【要約】トランスデューサ及びトランスデューサの形成方法が開示される。本方法は、ドライブピンを形成するフィードワイヤを、ワイヤ接触点にあるリード表面上に位置特定することと、フィードワイヤの第１端をリードに溶接することと、フィードワイヤを切断してドライブピンを形成することと、ドライブピンをパドルに固定することとを含む。フィードワイヤの第１端は、第１レーザによるレーザ溶接動作によりリードに溶接され得る。レーザは、リードを溶かして溶融リード材料を形成する。溶融リード材料を通ってフィードワイヤが押され、ひとたび溶融リード材料が凝固すると、フィードワイヤとリードの間に溶接部が形成される。ワイヤコイルがその後、第２レーザにより切断されてドライブピンが形成される。ドライブピンはその後、接着剤によりパドルに接着される。
2013530656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バランスドアーマチャトランスデューサ組付体を形成する方法であって、
ドライブピンを形成するフィードワイヤを、リードのワイヤ接触点上に位置特定することと、
前記フィードワイヤの第１端を前記リードに溶接することと、
前記フィードワイヤを切断して前記ドライブピンを形成することと、
前記ドライブピンをパドルに固定することと
を含む方法。
【請求項２】
前記フィードワイヤの第１端は、第１レーザによるレーザ溶接動作により前記リードに溶接される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フィードワイヤは、前記リードに対して圧縮されて前記フィードワイヤに曲がり部分を形成する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ワイヤ接触点は、前記リードの第１表面上に存在し、
前記第１レーザは、前記ワイヤ接触点に対向する前記リードの第２表面に向けられる、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第１レーザは、前記リードの一部を溶融して溶融リード材料を形成し、
前記フィードワイヤは前記溶融リード材料を通って押され、ひとたび前記溶融リード材料が凝固すると、前記フィードワイヤと前記リードの間に溶接部が形成される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記フィードワイヤを切断してドライブピンを形成するステップは、前記フィードワイヤを第２レーザにより切断することを含み、
前記第２レーザは前記ドライブピンに球根端を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ドライブピンにパドルを固定することは、前記ドライブピンの前記球根端を接着剤によって前記パドルに接着することを含み、
前記接着剤は、前記球根端を受け入れるソケットを形成する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
バランスドアーマチャトランスデューサ組付体を形成する方法であって、
ドライブピンを形成するフィードワイヤをリードにおいて、前記リードを前記フィードワイヤに接触させることによって位置特定することと、
前記フィードワイヤの第１端を第１レーザにより前記リードにレーザ溶接することと、
第２レーザにより前記フィードワイヤをレーザ切断してドライブピンを形成することと、
前記ドライブピンをパドルに接着することと
を含む方法。
【請求項９】
前記フィードワイヤは、前記リードに対して圧縮されて前記フィードワイヤに曲がり部分を形成する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記フィードワイヤは、前記リードの第１リード表面に接触し、
前記第１レーザは、前記第１リード表面に対向する第２リード表面に向けられる、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１レーザは、前記リードの一部を溶融して溶融リード材料を形成し、
前記フィードワイヤは前記溶融リード材料を通って進行し、前記溶融リード材料が凝固すると、前記フィードワイヤと前記リードの間に溶接部が形成される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２レーザは、前記ドライブピンに球根端部分を形成する、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記ドライブピンの前記球根端部分は、接着剤によって前記パドルに接着され、
前記接着剤は、前記球根端部分まわりにソケットを形成する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
バランスドアーマチャトランスデューサであって、
金属リードを有するアーマチャと、
振動して音声を生成するべく構成されるパドルと、
レーザ溶接によって前記リードに固定された第１端及び前記パドルに固定された第２端を有するドライブピンと
を含み、
前記ドライブピンの第１端は前記リードの中を通り、前記ドライブピンの第２端は前記パドルに接着されるトランスデューサ。
【請求項１５】
前記リードは第１表面及び第２表面を有し、
前記ドライブピンは、前記第１表面を通って突き抜ける、請求項１４に記載のトランスデューサ。
【請求項１６】
前記ドライブピンは前記第２表面を突き抜けない、請求項１４に記載のトランスデューサ。
【請求項１７】
前記ドライブピンの第２端は球根端部分を有する、請求項１４に記載のトランスデューサ。
【請求項１８】
前記球根端部分は、前記ドライブピンの第２端をレーザ切断することによって形成される、請求項１４に記載のトランスデューサ。
【請求項１９】
前記球根端部分は前記パドルに接着剤で接着され、
前記接着剤は、前記球根端部分に接続されるソケットを形成する、請求項１７に記載のトランスデューサ。
【請求項２０】
前記ドライブピンの第２端の直径は、前記ドライブピンの平均直径よりも大きい、請求項１４に記載のトランスデューサ。
【請求項２１】
バランスドアーマチャトランスデューサであって、
リードを有するアーマチャと、
振動して音声を生成するべく構成されるパドルと、
第１端及び第２球根端を有するドライブピンと、
前記ドライブピンの第１端と前記リードを接続する溶接部と
を含み、
前記リードは、対向する第１及び第２表面を有する本体を有し、前記第１端は前記本体及び前記第１表面を貫通し、前記第２球根端は前記パドルに固着されるトランスデューサ。
【請求項２２】
前記ドライブピンの第２球根端の直径は、前記ドライブピンの中間部分よりも大きい、請求項２１に記載のトランスデューサ。
【請求項２３】
接着剤が前記ドライブピンの第２球根端を前記パドルに固着し、
前記接着剤は、前記第２球根端を受け入れるソケットをさらに含む、請求項２１に記載のトランスデューサ。
【請求項２４】
ドライブピンをバランスドアーマチャトランスデューサのリードに形成する方法であって、
フィードワイヤをリードのワイヤ接触点に接触させて配置することと、
前記リードに熱源を向けて前記ワイヤ接触点に近接する前記リードの一部を液化することと、
前記フィードワイヤを前記リードの前記溶融材料の中に進行させることと、
前記リードの液化された前記一部を凝固させて前記リードと前記フィードワイヤの間に溶接部を形成することと
を含む方法。
【請求項２５】
前記フィードワイヤを切断して、切断端を有するドライブピンを形成することをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ドライブピンの前記切断端をパドルに接着して、前記リードと前記パドルの間の前記ドライブピンを介した接続部を形成することをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書の開示は音響再生の分野に関し、詳しくはイヤホンを使用する音声再生の分野に関する。本開示の側面は、補聴器から高品質オーディオリスニング装置まで、消費者リスニング装置までの範囲にわたるインイヤー型リスニング装置のためのイヤホンドライバ及びその製造方法に関する。詳しくは、本開示の側面は、ドライブピンのパドルへの組み付けに関する。しかしながら、加えて、本開示の側面は２つ以上のコンポーネントを接合するべく実装することもできる。
【背景技術】
【０００２】
個人用「インイヤー型」モニタリングシステムが、音楽家、録音スタジオエンジニア、及びライブサウンドエンジニアによって、ステージ上の及び録音スタジオ内の演奏をモニタリングするべく利用されている。インイヤー型システムは、音楽家又はエンジニアの耳にミュージックミックスを、ステージ又はスタジオの他音声との競合なく直接送達する。当該システムは、楽器及びトラックのバランス及び音量に対する音楽家又はエンジニアの制御性を増加させ、音楽家又はエンジニアが、低音量設定において良好な音質を介して聴くことを保護するべく機能する。インイヤーモニタリングシステムは、従来型フロアウェッジ又はスピーカの改善代替物を提供し、今や、ステージ上及びスタジオ内での音楽家及びサウンドエンジニアの仕事の仕方を著しく変えることとなっている。
【０００３】
さらに、多くの消費者が、音楽、ＤＶＤサウンドトラック、ポッドキャスト、又は携帯電話の会話のいずれを聴くにも高品質オーディオ音声を所望している。ユーザは、当該ユーザの外部環境からのバックグラウンド周囲音声を有効にブロックする小型イヤホンを所望している。
【０００４】
補聴器、インイヤーシステム、及び消費者リスニング装置は典型的に、少なくとも一部がリスナーの耳の内側に係合するイヤホンを利用する。典型的なイヤホンは、ハウジング内に取り付けられた一以上のドライバを有する。当該ドライバには、ダイナミックドライバ及びバランスドアーマチャドライバを含む様々なタイプがある。典型的には、円筒音声ポート又はノズルを介して一の又は複数のドライバの出力から音声が伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第３，４９１，４３６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００１／０２２８４４（Ａ１）号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本開示は、イヤホンドライバ組付体に関し、詳しくはバランスドアーマチャドライバ組付体に関する。イヤホンドライバ組付体は、補聴器、高品質オーディオリスニング装置、又は消費者リスニング装置のいずれかにおいて使用することができる。例えば、本開示は、本明細書に全体が参照として組み入れられる「イヤホン組付体」という名称の代理人ドケット第０１０８８６．０１３２０号及び「イヤホンドライバ及び製造方法」という名称の代理人ドケット第０１０８８６．０１３２１号に開示されるイヤホン組付体、ドライバ、及び方法において実装され又はこれらに関連し得る。
【０００７】
以下に、いくつかの側面の基本的理解を与えるべく本開示の簡略な概要を提示する。本発明のキーとなる若しくは決定的な要素を特定すること又は本発明の範囲の境界線を描くことは意図されない。以下の概要は単に、下で与えられる詳細な説明への導入として、本開示のいくつかの概念を簡略化された形式で提示するにすぎない。
【０００８】
一実施例において、バランスドアーマチャトランスデューサ組付体の形成方法が開示される。本方法は、ドライブピンを形成するフィードワイヤを、ワイヤ接触点にあるリード表面上に位置特定することと、当該フィードワイヤの第１端を当該リードに溶接することと、当該フィードワイヤを切断してドライブピンを形成することと、当該ドライブピンをパドルに固定することとを含む。フィードワイヤの第１端は、第１レーザによるレーザ溶接動作により当該リードに溶接され得る。溶接動作前において、フィードワイヤは、第１リード表面により又はこれに対して圧縮され、当該フィードワイヤに曲がり部分が形成される。第１レーザが、ワイヤ接触点と対向するリードの第２表面に向けられる。第１レーザはその後、リードの一部を溶かして溶融リード材料を形成する。当該溶融リード材料を通ってフィードワイヤが押され、ひとたび当該溶融リード材料が凝固すると、当該フィードワイヤとリードの間に溶接部が形成される。フィードワイヤはその後第２レーザにより切断されてドライブピンが形成され、第２レーザは当該ドライブピンに球根端を形成する。ドライブピンはその後、球根端において接着剤によりパドルに接着され、当該接着剤が当該球根端部分を受け入れるソケットを形成する。
【０００９】
他実施例において、バランスドアーマチャトランスデューサが開示される。トランスデューサはアーマチャを有する。アーマチャは、リード、ドライブピン、及びパドルを有する。パドルは、振動して音声を生成するべく構成される。ドライブピンは、リードに溶接され得るので、当該リードをパドルに接続する。リードは第１表面及び第２表面を有し、ドライブピンは当該リードを貫通して第１表面を通って突き抜けるが第２表面を通っては突き抜けない。しかしながら、代替的に、当該ピンはまた、リードの第２表面を通ってわずかに突き抜けてもよい。当該ピンの球根又は球形端部分がパドルに接着剤で接着され、当該接着剤が球形端部分を受け入れるソケットを形成する。ドライブピンの球形端部分は、ドライブピンの平均直径よりも大きな直径を有する。
【００１０】
他例の方法は、フィードワイヤをワイヤ接触点においてリードと接触させて配置することと、レーザ又は他の高エネルギー源のような熱源を、当該リード上のワイヤ接触点近くで当該リードに向けることと、当該リードの一部を当該熱源からのエネルギーのもとで溶融して溶融材料を形成することと、当該フィードワイヤを当該リード上の溶融材料の中に押し込んで当該リードと当該フィードワイヤの間に溶接部を形成することとを含む。本方法はさらに、第２レーザにより当該フィードワイヤを切断してドライブピンを形成することと、当該ドライブピンをパドルに固定して当該リードと当該パドルの間に当該ドライブピンを介した接続部を形成することとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本開示は例示により説明され、添付図面に限定されない。
【００１２】
【図１Ａ】一実施例に係るモータ組付体の分解図を示す。
【図１Ｂ】図１Ａのモータ組付体の正面図を示す。
【図１Ｃ】図１Ａのモータ組付体に関連して使用することができる一例のノズル組付体を示す。
【図１Ｄ】図１Ｃの拡大部分を示す。
【図２Ａ】一実施例に係るリードに固定されるドライブピンの斜視図を示す。
【図２Ｂ】一実施例に係るリードに固定されるドライブピンの斜視図を示す。
【図２Ｃ】一実施例に係るリードに固定されるドライブピンの斜視図を示す。
【図３】一実施例に係るドライブピン溶接機械の斜視図を示す。
【図４】図３に示されるドライブピン溶接機械の、他の斜視図を示す。
【図５Ａ】図３に示されるドライブピン溶接機械の、さらに他の斜視図を示す。
【図５Ｂ】図５Ａに示されるワイヤガイドの断面図を示す。
【図６Ａ】一例のドライブピン形成プロセスの斜視図である。
【図６Ａ１】図６Ａの拡大断面図を示す。
【図６Ｂ】一例のドライブピン形成プロセスの斜視図である。
【図６Ｂ１】図６Ｂの拡大断面図を示す。
【図６Ｃ】一例のドライブピン形成プロセスの斜視図である。
【図６Ｃ１】図６Ｃの拡大断面図を示す。
【図６Ｄ】一例のドライブピン形成プロセスの斜視図である。
【図６Ｄ１】図６Ｄの拡大断面図を示す。
【図６Ｅ】一例のドライブピン形成プロセスの斜視図である。
【図６Ｆ】一例のドライブピン形成プロセスの斜視図である。
【図６Ｆ１】図６Ｆの拡大断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
バランスドアーマチャトランスデューサ又はモータ組付体１５０の分解図が図１Ａに示され、当該モータ組付体の完成図が図１Ｂに示される。バランスドアーマチャモータ組付体１５０は、補聴器から高品質オーディオリスニング装置まで、消費者リスニング装置までの範囲にわたる任意のイヤホンとともに使用することができる。図１Ｃ及び１Ｄにおいて、バランスドアーマチャモータ組付体１５０は、一例のパドル１５２と、ノズル２１２を有するハウジングとに接続される。
【００１４】
図１Ａに示されるように、モータ組付体１５０は一般に、アーマチャ１５６と、上部及び下部磁石１５８Ａ、１５８Ｂと、磁極片１６０と、ボビン１６２と、コイル１６４と、ドライブピン１７４と、可撓性基板１６７とからなる。磁石１５８Ａ、１５８Ｂは一以上の溶接がなされて磁極片１６０に固定され得る一方、磁石１５８Ａ、１５８Ｂは一以上の接着剤ドット１８２により所定位置内に保持される。可撓性基板１６７は、ボビン１６２に取り付けられる可撓性プリント回路基板であり、コイル１６４を形成するワイヤの自由端が可撓性基板１６７に固定される。
【００１５】
アーマチャ１５６は、頂部から見ると一般にＥ字形である。しかしながら、他実施例において、アーマチャ１５６は、Ｕ字形又は他の任意の周知かつ適切な形を有し得る。アーマチャは可撓性金属リード１６６を有する。可撓性金属リード１６６は、上部磁石１５８Ａと下部磁石１５８Ｂの間にあるボビン１６２及びコイル１６４を通って延びる。アーマチャ１５６はまた、２つの外部脚１６８Ａ、１６８Ｂを有する。これらは一般に、互いに平行であって、接続部品１７０により一端が相互接続される。図１Ｂに示されるように、リード１６６は、磁石１５８Ａ、１５８Ｂにより形成される空気ギャップ１７２の中に位置決めされる。２つの外部アーマチャ脚１６８Ａ及び１６８Ｂは、ボビン１６２、コイル１６４、及び磁極片１６０に沿って外部側面沿いを延びる。２つの外部アーマチャ脚１６８Ａ及び１６８Ｂは磁極片１６０に固着される。リード１６６は、当該球根又は球形端部分２８４において、接着剤２８５により、ドライブピン１７４を有するパドル１５２に接続することができる。図１Ｄに示されるように、接着剤２８５が、ドライブピン１７４の球形端部分２８４のまわりにソケットを形成する。ドライブピン１７４は、ステンレス鋼ワイヤ又は他の任意の周知かつ適切な材料から形成することができる。
【００１６】
電気入力信号が、２つの導体からなる信号ケーブルを介して可撓性基板１６７まで引き回される。各導体は、可撓性基板１６７上のその対応パッドが、はんだ付け接続を介して終端とされる。各パッドは、対応するコイル１６４の各端の対応導線に電気接続される。信号電流が信号ケーブルを通りコイル１６４の巻線まで流れると、コイル１６４が巻かれている軟磁性リード１６６の中に磁束が誘導される。信号電流の極性が、リード１６６に誘導される磁束の極性を決定する。リード１６６の自由端が２つの永久磁石１５８Ａ、１５８Ｂの間に懸架される。これら２つの永久磁石１５８Ａ、１５８Ｂの磁軸は双方とも、リード１６６の長手軸に対して垂直に整合する。上部磁石１５８Ａの下面が磁場Ｓ極として作用し、下部磁石１５８Ｂの上面が磁場Ｎ極として作用する。
【００１７】
入力信号電流が正極性と負極性の間で振れると、リード１６６の自由端の挙動は、磁場Ｎ極挙動とＳ極挙動それぞれの間で振れる。リード１６６の自由端は、磁場Ｎ極として作用すると、下部磁石１５８ＢのＮ極面から反発して上部磁石１５８ＡのＳ極面に引き寄せられる。リード１６６の自由端がＮ極とＳ極挙動の間で振れると、空気ギャップ１７２におけるその物理的位置も同様に振れる。このため、当該物理的位置は、電気入力信号の波形を反映することとなる。リード１６６の動き自体は、その最小表面積及びその前面と後面の間の音響的シール欠如ゆえに、極めて非効率的な音響放射体として機能する。当該モータの音響効率を改善するにはドライブピン１７４が利用される。ドライブピン１７４は、当該リード自由端の機械的動きを、音響的シールされ、かつ、著しく大きな表面積を有する軽量パドル１５２に結合させる。得られる音響体積速度はその後、イヤホンノズル２１２を通って究極的にはユーザの外耳道まで伝達される。これにより、電気入力信号の、ユーザにより検知される音響エネルギーへの変換が完了する。
【００１８】
図２Ａから２Ｃは、リード１６６に固定されたドライブピン１７４の拡大図を示す。ドライブピン１７４は、本明細書に記載されるドライブピン溶接機械２００を使用して、溶接１６９により、リード１６６に固定することができる。リード１６６は第１表面１７１及び対向する第２表面１７３を有する。ドライブピン１７４は一般に、第１リード表面１７１から延びる。しかしながら、ドライブピン１７４の第１端１７９は一般に、リード１６６の全体を通り、第１表面１７１及びリード１６６の本体を貫通し、第２表面１７３まで延びる。これがもたらされるのは、溶接動作中（本明細書において詳細に記載される）、リード１６６の一部が溶融して溶融材料を形成する一方で、ドライブピン１７４を形成するフィードワイヤ２７８が当該溶融材料の中に押し込まれるからである。一実施例において、ドライブピン１７４はかろうじて、リード１６６の第２表面１７３を通って突き抜け得る。代替実施例において、ドライブピン１７４の第１端１７９は、リード１６６の第２表面１７３と面一となるか、又はリード１６６の本体の一部のみを貫通するが第２表面１７３を貫通することはない。ドライブピン１７４は、ドライブピン１７４の（リード１６６から離れた）自由端上のわずかな球根又は球形端部分２８４とともに形成される。ドライブピン１７４の球形端部分２８４は、直径がドライブピン１７４の中間部分よりも大きい。一実施例において、球形端部分２８４は、ドライブピン１７４が第２レーザ２６４Ｂにより所定長さに切断されて形成される。当該切断プロセスは、ドライブピン１７４の金属端の一部を液化する。ドライブピン１７４はその後、冷却及び凝固し、本明細書に記載される球根状の球形端部分２８４を形成する。
【００１９】
図３から５Ａは、ドライブピン溶接機械２００を示す。ドライブピン溶接機械２００は一般に、ビデオモニタ２１０、制御パネル２２０、及び溶接ユニット２５０を含む。
【００２０】
溶接ユニット２５０は、ドライブピン１７４をリード１６６に溶接する第１レーザ２６４Ａと、フィードワイヤ２７８を切断してドライブピン１７４を形成する第２レーザ２６４Ｂとを含む。図４に示されるように、溶接ユニット２５０はワイヤスプール２５４を有する。ワイヤスプール２５４は、フィードワイヤ２７８の供給源を有する。フィードワイヤ２７８は、固着及び所定長さに切断されてドライブピン１７４を形成する。溶接ユニット２５０はまた、部品移送スライド２５６を含む。部品移送スライド２５６は、トラック２５５をスライドしてアーマチャと、複数のネスト２５９を有する部品保持具２５８とを溶接領域内に移動させる。溶接ユニット２５０はまた、光学視認機器、特に、リード１６６が部品保持具２５８内に存在しているか否かを決定する光学顕微鏡２６０と、溶接位置にあるリード１６６及びドライブピン１７４のライブ画像を生成し及びレーザ２６４Ａ、２６４Ｂに焦点を合わせるビデオカメラ２６２と、を含む。図３に示されるように、溶接ユニット２５０はまた、ドア２５２を装備することができる。溶接ユニット２５０は、外側からの観察及び視認を目的として視認窓２５３を含む。
【００２１】
図５Ａに示されるように、溶接ユニット２５０はまた、リード１６６上にフィードワイヤ２７８を適切に配置するワイヤガイド２６６と、フィードワイヤ２７８を把持して選択的に進行させる前方及び後方グリッパ２６８、２７０と、フィードワイヤ２７８を進行させるメインスライド２７２及び頂部スライド２７４とを有する。後方グリッパ２７０はメインスライド２７２とともに動く。図６Ｂに示されるように、頂部スライド２７４は、メインスライド２７２とともに動き、メインスライド２７２上に位置特定されるトラック２７９内をメインスライド２７２と相対的に動くこともできる。ワイヤガイド２６６及び前方グリッパ２６８は頂部スライド２７４とともに動く。図６Ｂに示されるように、メインスライド２７２はトラック２８１内を動く。ストップねじから形成することができる前方ストップ２７６が、頂部スライド２７４の動きを制限し、ストップブラケット２７３がメインスライド２７２の動きを制限する。加えて、図６Ａから６Ｆに示されるように、メインスライド２７２には、ブロック２７７及びばね２７５が設けることができる。これらは、頂部スライド２７４の、メインスライド２７２上の後方移動を制限する。
【００２２】
メインスライド２７２は複数の機能を有する。これらは、ドライブピン材料又はフィードワイヤ２７８を供給することと、ワイヤガイド２６６の全体的な進行長さを決定することと、ワイヤガイド２６６を、切断プロセス中に第２レーザ２６４Ｂからのビームから外れるように動かすこととを含む。
【００２３】
ワイヤガイド２６６は、ガス分配具２６９と一体的に形成される。ガス分配具２６９には、ガスライン２６７からガスが供給される。図５Ｂは、ガス分配具２６９の断面図を示す。ガス分配具２６９はポート２７１を有する。ポート２７１は、ガスをワイヤガイド２６６まで供給し、溶接表面の冷却を補助する。
【００２４】
溶接ユニット２５０は、レーザ溶接プロセスを使用してフィードワイヤ２７８の第１端１７９をリード１６６に取り付け、その後フィードワイヤ２７８をレーザで切断して図１に示されるドライブピン１７４を形成するべく構成される。代替実施例において、このプロセスは、手動又は自動のいずれかで達成することができる。
【００２５】
機械２００により行われる溶接プロセスが、図６Ａから６Ｆ並びに図６Ａ１から６Ｄ１及び６Ｆ１において、一連のステップとして示される。図６Ａに示されるように、溶接プロセスを開始するべくメインスライド２７２及び頂部スライド２７４が、閉位置にある前方グリッパ２６８及び開位置にある後方グリッパ２７０とともに、部品保持具２５８に向かって前方に動く。したがって、フィードワイヤ２７８が、図４に示されるようにスプール２５４から引っ張られ、ワイヤガイド２６６を通ってガイドされる。図６Ｂに示されるように、頂部スライド２７４が前方ストップ２７６と接触すると、ワイヤガイド２６６の動きが止まる。閉位置にある後方グリッパ２７０及び開位置にある前方グリッパ２６８を有するメインスライド２７２は、前方に動き続け、図６Ｂ１に示されるようにフィードワイヤ２７８をリード１６６に対して押し付ける。ワイヤガイド２６６と第１リード表面１７１の間の距離は、調整可能な前方ストップねじ２７６の位置によって決定される。一実施例において、ストップねじ２７６は、ワイヤガイド２６６とリード表面の間の距離を、フィードワイヤ２７８材料に応じて０．０６６から０．０７１センチメートル（０．０２６から０．０２８インチ）に調整することができる。図６Ｂ及び６Ｃに示されるように、メインスライド２７２が、閉位置にある後方グリッパ２７０及び開位置にある前方グリッパ２６８とともに前方に動き続けると、リード１６６がフィードワイヤ２７８に圧力をかける。これにより、フィードワイヤ２７８が撓み、フィードワイヤ２７８の曲がり部分２８０が得られる。リード１６６と相対的にフィードワイヤ２７８の正確な位置決めをするには、ワイヤガイド２６６を、できる限り第１リード表面１７１に近接させる必要がある。
【００２６】
フィードワイヤ２７８はリード１６６に対して押し付けられ、フィードワイヤ２７８に軸方向の力がもたらされることによりワイヤが曲がり、曲がり部分２８０が形成される。このステップ中、フィードワイヤ２７８は、第１リード表面１７１に対して圧縮力を及ぼす。当該圧縮力は、フィードワイヤ２７８の曲がり部分２８０の撓みによりもたらされる。フィードワイヤ２７８は、弾性であって、その直線位置まで反転又は「跳ね返り」をする傾向がある。
【００２７】
図６Ｃ及び６Ｃ１に示されるように、第１レーザ２６４Ａは、第２リード表面１７３の溶接スポットに適用されるレーザビームを生成する。レーザエネルギーがリード１６６材料を溶融及び部分的に液化する。フィードワイヤ２７８の中心が溶接スポットの中心に位置特定される。第１レーザ２６４Ａビームを第２リード表面１７３に又はフィードワイヤ２７８の対向側面に適用することにより、リード１６６自体が、フィードワイヤ２７８の溶融を回避する保護シールドをもたらす。加えて、レーザパラメータは、リード１６６材料のみが溶融するように最適化することができる。
【００２８】
図６Ｄ及び６Ｄ１に示されるように、フィードワイヤ２７８は、リード１６６溶融が生じる同じスポットに向けられ、ワイヤへの軸方向の圧縮力により、フィードワイヤ２７８が溶融エリア内に供給されて溶接部１６９が形成される。別の言い方をすれば、フィードワイヤ２７８の曲がり部分２８０の反転作用により、フィードワイヤ２７８の第１端１７９がリード１６６の第１表面１７１を貫通して、リード１６６本体の一時的な液化部分の中に入る。フィードワイヤ２７８が当該溶融エリアに押し込まれると、フィードワイヤ２７８の曲がり部分２８０が解放され、図６Ｄに示される直線ワイヤが形成される。当該溶融エリアの凝固後、フィードワイヤ２７８はリード材料に取り込まれる。その結果、リード１６６とフィードワイヤ２７８の間にロバストな溶接部１６９が得られる。フィードワイヤ２７８がリード１６６に取り込まれた後、フィードワイヤ２７８の第１端１７９は、リードの第１表面１７１を通って延び、リード１６６の第２表面１７３からわずかに突き抜ける。第１レーザ２６４Ａパラメータのパルス持続時間は、溶融リード１６６が短時間後に凝固するように非常に短く設定することができる。
【００２９】
図６Ｅに示されるようにフィードワイヤ２７８を切断するべく、メインスライド２７２が後退し、開位置にある前方グリッパ２６８及び開位置にある後方グリッパ２７０とともに、頂部スライド２７４及びワイヤガイド２６６も後退する。このプロセスにより、ワイヤガイド２６６が、第２レーザ２６４Ｂビームの発射前に第２レーザ２６４Ｂビームから外れるように動かされる。
【００３０】
次に、図６Ｆ及び６Ｆ１に示されるように、第２レーザ２６４Ｂがレーザパルスを放出してフィードワイヤ２７８を切断し、ドライブピン１７４を形成する。フィードワイヤ２７８はその後、第２レーザ２６４Ｂに近接する所定位置において切断され、所望長さに切断することによりドライブピン１７４が形成される。
【００３１】
図６Ｆ１に示されるように、第２レーザ１６４Ｂがフィードワイヤ２７８を切断すると、ドライブピン１７４の第２端に球根又は球形端部分２８４が形成される。球根又は球形端部分はまた、フィードワイヤ２７８の次の部分に形成される。当該部分が、次のドライブピン１７４の第１端１７９を形成する。球形端部分２８４は、ドライブピン１７４の両端において直径が、全体的な平均ドライブピン直径よりもある程度大きい。機械的に剪断された、隆起部のないドライブピンと比べ、球形端部分２８４は、接着剤と接触する大きな表面積を有するので、パドル１５２とドライブピン１７４の良好な接着接合が得られる。接着剤は、ドライブピン１７４の球形端部分２８４まわりに、図１Ｄに示されるソケット２８５を形成するので、強力な「球及びソケット」接着接合が形成される。これは、機械的ヒステリシスに対する感受性が少ない。
【００３２】
フィードワイヤ２７８を切断してドライブピン１７４を形成した後、部品保持具２５８は後方に動き、光学顕微鏡２６０により、次の部品のための、部品保持具２５８内のリード１６６位置の画像を与えることができる。リードが光学顕微鏡２６０により「発見」されると、上述の溶接シーケンスが再び開始される。特定のネスト２５９に装填される部品がなければ、スライドは次の部品まで動く。この動作は、すべての装填済ネスト２５９からの部品のドライブピン１７４が切断されてリード１６６に溶接されるまで続く。ネスト２５９に位置特定されるモータ組付体すべての溶接１６９及び切断が完了した後、部品保持具２５８は自動的に再装填位置まで動き、ドア２５２が手動で開けられる。モータ組付体１５０がその後除去され、ドライブピン１７４の対応球形端部分２８４のそれぞれを、対応パドル１５２に接着剤で接着することができる。
【００３３】
代替的に、ドライブピン溶接機械２００は手動モードで操作することができる。オペレータは、部品移送スライド２５６を手動で動かすことによって部品保持具２５８を動かすことができる。ユーザは、部品移送スライド２５６及び部品保持具２５８を光学顕微鏡２６０の前方に動かす。ひとたびリード１６６位置が光学顕微鏡２６０により検知されると、部品移送スライド２５６が止まり、ドライブピン溶接機械２５０がフィードワイヤ２７８のリード１６６への溶接を開始し、フィードワイヤ２７８を切断してピン１７４を形成する。これは、本明細書において上述したとおりである。
【００３４】
光学顕微鏡２６０は、溶接動作のライブ写真を与える。これはビデオモニタ２１０に表示される。正しいリード位置がビデオモニタ２１０によりモニタリングされ、十字線生成器により生成される座標系と対比される。
【００３５】
一実施例において、溶接プロセス中、溶接表面に不活性ガス「アルゴン」が吹き付けられる。不活性ガスを当該表面に吹き付けることにより、酸化防止、ドライブピン１７４の加熱最小化、及び、リードの熱影響ゾーンのサイズ低減が補助される。ガス分配具２６９が、溶接表面に不活性ガス流を向ける。
【００３６】
耐久性のある溶接接合を得るには、溶接パラメータを適切に設定する必要がある。レーザパラメータは、フィードワイヤ２７８と接触するリード表面のみが溶融され、かつ、フィードワイヤ２７８が当該溶融材料内に供給されるように定められる。これを達成するには、（１）スポットサイズ、ピーク出力、及びパルス幅のようなレーザパラメータがリード及びワイヤ／ドライブピン材料の関数として決定する必要があり、（２）当該ドライブピン及びリード材料を、大量の熱から保護する必要があり、これは不活性ガス流を介して達成することができ、及び（３）レーザパルスは短く、好ましくは１から２ミリ秒に設定する必要がある。
【００３７】
一実施例において、上述の溶接及び切断プロセスにおいて使用される溶接エネルギーを生成するべくＬａＳａｇ（登録商標）レーザ電源が使用される。レーザビームは、ファイバ光ケーブルを通ってプロセシングヘッドまで送達し得る。プロセシングヘッドは、焦点距離が１００ｍｍのレンズを有し得る。リード１６６溶接表面は、当該レンズの焦点に配置する必要がある。焦点距離が長いレンズには（１）リードの位置決めに長い距離が許容されること、及び（２）リードから溶接材料の飛沫からレンズを保護することが容易であることという２つの利点がある。加えて、レンズを保護するべく交換容易なガラスプレートを使用することもできる。上述のように、レーザパラメータは、材料及び溶接接合特性の関数として選択される。レーザパラメータは、溶接接合品質、レーザスポットサイズ、及びレーザ浸透深さに対して直接影響する。一実施例において、溶接レーザパラメータは、周波数レベル＝２Ｈｚ、レーザ出力＝１４１０Ｗ、及びレーザパルス持続時間＝１．２ミリ秒である。他実施例において、フィードワイヤ２７８は、ステンレス鋼３０２合金から作られ、直径０．０１センチメートル（０．００４インチ）であり、ドライブピン切断レーザのパラメータは、周波数レベル＝２Ｈｚ、レーザ出力レベル＝４００Ｗ、及びパルス持続時間＝３ミリ秒である。
【００３８】
溶接機械のシーケンスは、プログラマブルロジックコントローラ（「ＰＬＣ」）によって制御することができる。ＰＬＣは、Ｘ５１コネクタのような適切なコネクタにより、レーザ２６４Ａ、２６４Ｂとインターフェイスをなすことができる。加えて、レーザ２６４Ａ及び２６４Ｂは、ＬａＳａｇレーザのような適切な任意のタイプであってよい。ドライブピンの溶接及び切断には、２つの異なる溶接プログラム又は「レシピ」を使用することができる。
【００３９】
溶接及び切断プロセスには、時分割デュアルファイバレーザシステムを使用することができる。ここで、ＰＬＣは、レーザ電源を第１レーザ２６４Ａから第２レーザ２６４Ｂに切り替えることができる。２つのファイバ間の時分割により、レーザが別個かつ独立に発射することができる。ＰＬＣは、ファイバに接続され、所望の機能に応じて当該ファイバに、レーザを発射して溶接又は切断動作をさせるべく命令する。正しいファイバを選択することに関連して、ＰＬＣは、プログラム変更又は「レシピ変更」を行い、溶接から切断までのようなレーザパラメータ変更をする。例えば、溶接機能及び切断機能が、パルス持続時間及び出力強度によって互いに異なり得る。上記は、レーザ２６４Ａ及び２６４Ｂのための別個の電源を使用して達成し得ることが意図される。
【００４０】
本発明の側面が、その説明的な実施例により記載されてきた。この開示全体を検討することによって、開示された本発明の範囲及び要旨の中にある多くの他実施例、修正例、及び変形例が当業者に想到される。例えば、当業者は、説明的な図面に説明されたステップを記載の順序以外でも行うことができること、及び説明された一以上のステップが本開示の側面に関してオプションとなり得ることを理解する。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ａ１】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｂ１】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｃ１】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｄ１】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｆ１】
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【国際調査報告】
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