(57)【要約】      （修正有）【課題】応力又は荷重分布に関して、スプリングパッケージの設計の最適化の提供。【解決手段】振動溶着装置用のスプリングパッケージは、フレームへの固定接続のための第１の長手バー１０と、第１の長手バーに対して平行かつ移動可能で、並びにツールへの接続のための第２の長手バーとを備える。スプリングパッケージの第１の軸線３は、第１の長手バー及び第２の長手バーの長手方向軸線の間の中間で、かつそれに平行に延びる。さらに、スプリングパッケージは、各々が第１の端部で第１の長手バーに、第２の端部で第２長手バーに接続される複数の板ばね３０を備える。ばね中心線は、スプリングパッケージの静止状態において、板ばねの中間において、第２の軸線に平行に延びる。第１の部分は、ばね中心線に対して凸状に形成された第２の部分内に連続的に移行する。各板ばねの厚さは、中心部分内、特に第１の軸線で最も薄くなる。【選択図】図５
2020175651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．振動溶着装置のフレームへの固定接続のための第１の長手バー（１１０，２１０，３１０）と、
ｂ．ツールへの接続部と同様に、第１の長手バー（１１０，２１０，３１０）に対して平行かつ移動可能な第２の長手バー（１２０）とを備え、スプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）の第１の軸線（１０３，２０３）は、第１の長手バー（１１０，２１０，３１０）と第２の長手バー（１２０）との間の中間位置で平行に延び、さらに
ｃ．第１端部で第１の長手バー（１１０，２１０，３１０）に、第２端部で第２の長手バー（１２０）に各々接続される複数の板ばね（１３０，２３０）を備え、前記スプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）の第２の軸線（１０５）は、第１の軸線（１０３，２０３）に対して垂直に延び、並びに、前記スプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）の静止状態において、複数の板ばね（１３０，２３０）に対して平行に延び、ばね中心線（１３２）は、前記スプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）の静止状態において、板ばね（１３０，２３０）の中間において第２の軸線（１０５）に平行に延び、
ｄ．複数の板ばね（１３０，２３０）の各々は、第１の長手バー（１１０，２１０，３１０）及び／又は第２の長手バー（１２０）に隣接して、少なくとも１つの半径（１３６，２３６，２３８，３４０）からなる第１の部分（１３４，２３４）を備え、前記第１の部分（１３４，２３４）は、ばね中心線（１３２）に対して凹状に形成され、
ｅ．前記第１の部分（１３４，２３４）は、ばね中心線（１３２）に対して凸状に形成された第２の部分（１４２，２４２，３４２）内に連続的に移行し、前記第２の部分（１４２，２４２，３４２）は、第１の軸線（１０３，２０３）に隣接して配置された中心部分（１４４，２４４）内に連続的に移行し、前記各板ばね（１３０，２３０）の厚さは、中心部分（１４４，２４４）、特に第１の軸線（１０３，２０３）で最も薄くなる、振動溶着装置用スプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）。
【請求項２】
前記第２の部分（１４２，２４２，３４２）は、自然曲線、特に放物線、指数関数、フィボナッチ曲線、双曲線等の形状を有する、請求項１に記載のスプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）。
【請求項３】
第１の長手バー（１１０，２１０，３１０）及び第２の長手バー（１２０）の端部に配置された前記板ばね（１３０）は、前記スプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）の内側と比較して、前記スプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）の外側で、ばね中心線（１３２）に対して、より短い第１の部分（１３４，２３４）を備える、請求項１又は２に記載のスプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）。
【請求項４】
前記中心部分（１４４，２４４）は、少なくとも１つの半径（１４８）からなる第３の部分（１４６，２４６，３４６）を備え、前記第３の部分（１４６，２４６，３４６）は、ばね中心線（１３２）に対して凹状に形成される、請求項１〜３のいずれかに記載のスプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）。
【請求項５】
前記中心部分（１４４，２４４）は、第３の部分（１４６，２４６，３４６）と、隣接する第２の部分（１４２，２４２，３４２）との間に、ばね中心線（１３２）に対して直線的にテーパ状に形成された第４の部分（１５０，２５０，３５０）を備える、請求項４に記載のスプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）。
【請求項６】
前記第１の部分（２３４）は、少なくとも２つの異なる半径（２３６，２３８，３４０）を備え、前記少なくとも２つの異なる半径（２３６，２３８）のより小さな半径（２３６）は、第１の長手バー（２１０，３１０）及び／又は第２の長手バーに隣接して存在し、前記少なくとも２つの異なる半径（２３６，２３８，３４０）のより大きな半径（２３８）は、第２の部分（２４２，３４２）に隣接して存在する、請求項１〜５のいずれかに記載のスプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）。
【請求項７】
前記第１の部分は、可変半径（３４０）を有する、請求項１〜６のいずれかに記載のスプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）。
【請求項８】
２つの隣接する板ばね（１３０，２３０）は、第１の長手バー（１１０，２１０，３１０）及び第２の長手バー（１２０）で互いに接続され、隣接する第２の板ばね（１３０，２３０）に面する第１の板ばね（１３０，２３０）の第１の部分（１３４，２３４）の側面は、第１の板ばね（１３０，２３０）に面する隣接する第２の板ばね（１３０，２３０）の第１の部分（１３４，２３４）の側面内に、直接かつ連続的に移行する、請求項１〜７のいずれかに記載のスプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）。
【請求項９】
２つの隣接する板ばね（１３０，２３０）は、第１の長手バー（１１０，２１０，３１０）及び／又は第２長手バー（１２０）、並びに第１の軸線（１０３，２０３）に平行に延びる直線部分（１１２）によって、互いに対向する各第１の部分（１３４，２３４）の側面で分離される、請求項１〜７のいずれかに記載のスプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）。
【請求項１０】
前記第１の長手バー（１１０，２１０，３１０）及び前記第２の長手バー（１２０）、並びに前記複数の板ばね（１３０，２３０）は一体に形成される、請求項１〜９のいずれかに記載のスプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の少なくとも１つのスプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）を備える、振動溶着装置。
【請求項１２】
ａ．材料のブロックを提供するステップと、
ｂ．第１の長手バー（１１０，２１０，３１０）及び第２の長手バー（１２０）、並びに複数の板ばね（１３０，２３０）を作成するために、特にフライス加工によって材料のブロックを処理するステップとを含み、前記複数の板ばね（１３０）の各々は、第１の長手バー（１１０，２１０，３１０）及び／又は第２の長手バー（１２０）に隣接して、少なくとも１つの半径（２３６，２３８，２４０）からなる第１の部分（１３４，２３４）を備え、前記第１の部分（１３４，２３４）は、ばね中心線（１３２）に対して凹状に形成され、前記第１の部分（１３４，２３４）は、ばね中心線（１３２）に対して凸状に形成された第２の部分（１４２，２４２）内に連続的に移行し、前記第２の部分（１４２，２４２）は、第１の軸線（１０３，２０３）に隣接して配置された中心部分（１４４，２４４）内に連続的に移行し、前記各板ばね（１３０，２３０）の厚さは、中心部分（１４４，２４４）内、特に第１の軸線（１０３，２０３）において最も薄くなる、請求項１〜１０のいずれかに記載のスプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）の製造方法。
【請求項１３】
ａ．請求項１〜１０のいずれかに記載の少なくとも１つのスプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）を提供するステップと、
ｂ．振動溶着装置に存在する、少なくとも１つのスプリングパッケージを取外すステップと、
ｃ．請求項１〜１０のいずれかに記載の少なくとも１つのスプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）を、振動溶着装置に取付けるステップとを備える、請求項１〜１０のいずれかに記載の少なくとも１つのスプリングパッケージ（１００，２００，３００，４００，５００）を有する振動溶着装置を提供するための改造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動溶着装置用スプリングパッケージ、スプリングパッケージを備える振動溶着装置、スプリングパッケージの製造方法、及びスプリングパッケージを有する振動溶着装置を提供するための改造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動溶着装置におけるスプリングパッケージの使用は、一般的に公知である。例えば、振動切断装置及び振動切断方法に関するＷＯ２００９／０６８２９３Ａ１公報には、互いに平行に配置された２つのスプリングパッケージを各々備える２つの振動ヘッドを備える装置が記載されている。
【０００３】
ＥＰ１８３４７５４Ａ２公報には、別の振動溶着装置、及び各々の振動ヘッドが記載されている。ここでは、円板ばねがスプリングパッケージを形成するために使用されている。
【０００４】
振動溶着機械を操作するための別の振動溶着機械及び方法が、ＷＯ２０１３／１３５８９３Ａ１公報に記載されている。この機械では、一列に配置された２つのスプリングパッケージが使用されている。
【０００５】
最後に、ＥＰ０４９７３２２Ａ１公報は、振動溶着装置の振動ヘッドのための板ばね配置を記載している。板ばね配置は、互いに接続された個々の板ばねからなる。
【０００６】
上述の振動溶着装置の各スプリングパッケージは、ＥＰ１８３４７５４Ａ２公報による装置を除いて、第１及び第２の長手バーと、それらの間に延びる複数の板ばねとから構成される。各板ばねは、第１及び第２の長手バーに隣接して、１つの唯一の半径によって定義される第１の部分を備える。言い換えれば、隣接する２つの板ばね間のギャップは、半円又はセミサークルに対応する第１及び第２の長手バーに隣接して形成される。これらのセミサークルの端部は各々、真直ぐな直線状の直線によってセミサークルに対向配置された他端に接続されている。その結果、ギャップは、スプリングパッケージの側面図において、長方形形状又は長方形の穴の形状を有する。
【０００７】
本発明の目的は、従来技術によるスプリングパッケージによってもたらされる品質と特性を同時に維持しながら、従来技術の設計と比較した製造コストの観点だけでなく、応力又は荷重分布に関して、板ばね、従ってスプリングパッケージの設計を最適化することである。
【発明の概要】
【０００８】
上記目的は、請求項１に記載の振動溶着装置用スプリングパッケージと、請求項１１に記載のスプリングパッケージと、請求項１２に記載のスプリングパッケージの製造方法と、請求項１３に記載のスプリングパッケージを有する振動溶着装置を提供する改造方法とによって解決される。さらなる好ましい実施例及び発展が、以下の説明、図面、並びに添付の請求の範囲から生じる。
【０００９】
振動溶着装置のための本発明のスプリングパッケージは、振動溶着装置のフレームに固定接続するための第１の長手バーと、第１の長手バーに対して平行かつ移動可能で、ツールに接続するための第２の長手バーとを備える。スプリングパッケージの第１軸線は、第１及び第２の長手バーの長手方向軸線の間の中間の位置で平行に延びる。複数の板ばねは各々、第１端部で第１の長手バーに、第２端部で第２長手バーに接続される。スプリングパッケージの第２軸線は、第１軸線に対して垂直に延び、スプリングパッケージの静止状態において、複数の板ばねに平行に延びる。その結果、ばね中心線は、スプリングパッケージの静止状態において、板ばねの中央で第２軸線に対して平行に延びる。複数の板ばねの各々は、第１及び／又は第２の長手バーに隣接して、少なくとも１つの半径からなる第１の部分を備える。第１の部分は、ばね中心線に対して凹状に形成される。第１の部分は、ばね中心線に対して凸状に形成された第２の部分内に連続的に移行する。第２の部分は、第１軸線に隣接して配置された中心部分内に連続的に移行する。その結果、各板ばねの厚さは、中心部分内において、特に第１軸線で、最も薄くなる。
【００１０】
理解を容易にするために、本発明のスプリングパッケージを、例示的な実施形態に基づいて説明する。さらに、スプリングパッケージの部材の関係を明確に定義するために、右巻きデカルト座標系を使用する。この点に関し、スプリングパッケージの部材、すなわち、第１及び第２の長手バー、及び複数の板ばねは、一体に形成されることが特に好ましい。
【００１１】
この例では、第１及び第２の長手バーは各々、立方形、好ましくは同一の立方形によって定義される。立方形の１つの角は例えば、スプリングパッケージの右巻きデカルト座標系の基礎として使用可能である。立方形形状のため、第１及び第２の長手バーは各々、長方形によって定義されるベース面を有する。長手方向側は、デカルト座標系のｘ軸線に対応する長手方向又は第１軸線を定義し、短手方向側は、デカルト座標系のｙ軸線に対応する第２軸線を定義する。この点に関し、最大表面積を有する面の１つは、ベース面とみなされる。従って、立方形の第３軸線、すなわちデカルト座標系のｚ軸線は、高さを定義する。第１のバーの高さは、第２のバーの高さと等しいことが好ましい。
【００１２】
さらに、第１及び第２のバーは、それらのベース面の１つが、所望の又は技術的に与えられた距離で互いに対向するように配置される。この配置では、各ベース面、すなわち、各々の立方形の第１及び第２の軸線、又はデカルト座標系のｘ軸線及びｙ軸線によって定義される第１及び第２の長手バーの仮想の第１の平面は、互いに平行である。従って、スプリングパッケージの第１の軸線は、第１及び第２の長手バーの長手方向又は第１の軸線に平行、従って、デカルト座標系のｘ軸線に平行に延びる。スプリングパッケージの第２の軸線は、デカルト座標系のｚ軸線に平行に延びる。従って、スプリングパッケージの第２の軸線は、第１の軸線に対して垂直に延びる。
【００１３】
さらに、第１軸線は、第１の長手バーと第２の長手バーとの間の中間、すなわちデカルト座標系のｚ軸線に沿って中間に延びる仮想の第１平面の一部である。後述するように、この第１軸線は従って、スプリングパッケージの静止状態において、完全なスプリングパッケージのための第１の対称軸を形成する。
【００１４】
このように配置された第１及び第２のバーの間には、複数の板ばねが配置されている。従って、各板ばねの第１端部は、第１のバーに接続され、第２端部は、第２のバーに接続される。従って、第２軸線は、第１軸線に対して垂直に延びるだけでなく、スプリングパッケージの静止状態において、複数の板ばねに平行に延びる。
【００１５】
さらに、スプリングパッケージの静止状態において、各板ばねの中心線は、板ばねの中間のスプリングパッケージの第２軸線に平行に、従って、仮想の第１の平面に対して直角方向に、すなわち、デカルト座標系のｚ軸線に平行に延びる。この状態では、各板ばねの中心線も、各板ばねの対称軸線を形成する。完全性のために、スプリングパッケージの第２軸線は、第１及び第２の長手バーの中間に、すなわち、デカルト座標系のｘ軸線に沿った中間に構成される場合、それはスプリングパッケージのさらなる対称軸線を提供する。
【００１６】
デカルト座標系のｙ軸線に平行な各板ばねの延びは、ｙ方向における第１及び第２の長手バーの延びに等しいことが好ましい。板ばねの厚さ方向も意味してよいデカルト座標系のｘ方向への板ばねの延びに関しては、以下に説明するように、それは、ｚ方向への板ばねの進路に沿って変化する。
【００１７】
各板ばねの形状は基本的には、ダブルのＴ字形からなるものと考えることができる。Ｔ字形の横方向の棒は、各々の長手バーへの接続の役割を果たし、両方のＴ字形は、スプリングパッケージの第１軸線、すなわち、長手バーの中間で互いに当接する。従って、複数の板ばねの各々は、第１及び／又は第２の長手バーに隣接する第１の部分と、スプリングパッケージの第１軸線の領域内に中心部分とを備える。第１及び中心部分は、第２の部分によって互いに接続される。
【００１８】
第１の部分は、少なくとも１つの半径からなるので、第１の部分はばね中心線に対して凹状に形成される。従って、板ばねの厚さ、すなわち、デカルト座標系のｘ方向への延びが減少するのは、スプリングパッケージの第１軸線の方向に、長手バーの１つからの中心線に続くときである。
【００１９】
中央部の領域で、板ばねの厚さは最も薄い。これは、第１の部分を除いて、板ばねの厚さが変化しない従来技術による上述の構成とは逆である。
【００２０】
中心部分で最も厚みが薄いと定義されているため、第１の部分及び中心部分とを結ぶ第２の部分は、板ばねの中心線に対してテーパ形状でなければならない。従って、第１の部分は、第２の部分内に連続的に移行し、次に第２部分は、スプリングパッケージの第１軸線に隣接して配置された中心部分内に連続的に移行する。この点、本発明によれば、第２の部分は、中心線に対して傾斜した直線状の直線の形状を有していないが、これとは逆に、凸状に形成されている。従って、直線状の直線と比較して、少なくとも第１の部分に隣接する第２の部分の領域において、各バーから中心部分に向かう中心線に沿った厚さの減少は小さくなる。
【００２１】
各第１及び第２の長手バーと同様に、全ての前の部分の相互接続に関して、接続は、接続点（ｘｃ，ｙｃ）において、一般に、下記式（１）及び式（２）を満たさなければならない。
ｆ’（ｘｃ）＝ｇ’（ｘｃ）  −−−  式（１）
ｆ（ｘｃ）＝ｇ（ｘｃ）      −−−  式（２）
【００２２】
つまり、曲線と関数値の導出は、接続点で同じでなければならない。これは、使用される全ての部分、すなわち、中心部分と凸状の第２の部分との間、及び凸状の第２の部分と第１の部分との間で満たされなければならない。
【００２３】
孤立点と線形補間とによる部分の接続を定義する場合、差分による導出のみを定義することが可能である。一般に、下記式（３）に基づく。
【００２４】
【数１】
2020175651.tif 000003
ｆ’（ｘｉ）：点ｘｉにおける導出
ｉ：点のシリアル番号
【００２５】
この特定の設計、特に板ばねの第１の利点は、第２の部分の凸形状のために、各板ばねによってスプリングパッケージの使用中に受ける荷重を、大幅に低減可能なことである。特に、荷重は板ばね内でより均等に分布する。従って、同じ用途を考慮すると、本発明のスプリングパッケージが受ける全体的な荷重は、従来技術のスプリングパッケージと比較して低減される。この目的のために、スプリングパッケージの寿命はさらに増加する。
【００２６】
このため、従来技術のスプリングパッケージと比較して、スプリングパッケージに使用される板ばねの数を減らし、同時に、従来技術のスプリングパッケージの荷重分布の範囲内に全体の応力又は荷重分布を維持する可能性が存在する。その結果、板ばねの減少により、従来技術のスプリングパッケージによって提供される品質及び特性を維持しながら、本発明のスプリングパッケージの製造コストが低減される。
【００２７】
本発明のスプリングパッケージの好ましい実施形態では、第２の部分は、自然曲線、特に放物線、指数関数、フィボナッチ曲線、双曲線などの形状を有する。そのような自然曲線の形状は、板ばね、従ってスプリングパッケージ内に特に均一な応力又は荷重分布をもたらすことが分かった。
【００２８】
スプリングパッケージのさらに好ましい実施形態では、第１及び第２の長手バーの端部に配置された板ばねは、ばね中心線に対して、スプリングパッケージの内側に比べて、スプリングパッケージの外側に、より短い第１の部分を備える。従来技術のスプリングパッケージは、複数の同一の板ばねから構成されている。従って、第１の部分が各々の長手バー内に接線方向に移行する点を考慮すると、デカルト座標系のプラス及びマイナスのｘ方向における中心線からの第１の部分の延びは同じである。言い換えれば、第１の部分が各々の長手バー内に接線方向に移行する２つの点によって定義される直線の中央は、中心線上に配置される。ここで、好ましい実施形態に関して、中央は中心線からずれている。これは、スプリングパッケージの端部に配置される板ばねの第１の部分の外向き側を短くすることによって実現される。この短縮によって、特に最後の板ばね、及び好ましくは最後から２番目の板ばね内の応力又は荷重分布は、スプリングパッケージの端部で、短縮されていない第１の部分を有する板ばねと比較して、低減され得る。
【００２９】
スプリングパッケージの別の好ましい実施形態によれば、中心部分は、少なくとも１つの半径からなる第３の部分を備える。第３の部分は、ばねの中心線に対して凹状に形成される。従って、中心部分は、第３の部分と、隣接する第２の部分との間に、ばねの中心線に対して直線的にテーパ状に形成された第４の部分を備えることが好ましい。各部分は、上述したように、連続的に、すなわち、段差（ステップ）無しに、特に隣接部分内に接線方向に移行する。中心部分が凹形状であるため、スプリングパッケージの第１軸線に鋭角は存在せず、丸みを帯びた曲線となる。この配置は、板ばね内の応力分布をさらに改良し、配置を弱める必要な最小値を厚さが下回らないことを確実にする。
【００３０】
また、第１の部分は、少なくとも２つの異なる半径を含み、少なくとも２つの異なる半径のうちのより小さい半径は、第１及び／又は第２の長手バーに隣接して存在し、少なくとも２つの異なる半径のうちのより大きい半径は、第２の部分に隣接して存在することが好ましい。特に、第１の部分は、可変半径を有することが好ましい。用語「可変半径」及びその定義に関しては、特に、Ｊ．Ｔ．Ｐ．カストロらの出版物、エルゼビア社の２０１６年の「理論的に応用された破壊力学８４」の７２〜８５ページ「応力集中を最小限に抑えるためのノッチ形状の最適化に関する注記」で言及されている。ここでは、この出版物の図２にも示されている、１９４１年に提案された肩フィレットに関するグルジンスキの図形のレシピを参照されたい。
【００３１】
スプリングパッケージの好ましい実施形態に戻ると、第１の部分は、一方の端部において連続的に、特に接線方向に各バー内に移行し、他方の端部において連続的に、特に接線方向に第２の部分内に移行する。第１の部分に少なくとも２つの異なる半径を使用することにより、従来技術のスプリングパッケージに使用される板ばねと比較して、板ばね内の応力又は荷重分布がさらに改良される。
【００３２】
スプリングパッケージの別の好ましい実施形態によれば、２つの隣接する板ばねは、第１及び第２の長手バーで互いに接続される。隣接する第２の板ばねに面する第１の板ばねの第１の部分の側面は、第１の板ばねに面する隣接する第２の板ばねの第１の部分の側面内に、直接かつ連続的に移行する。従って、凹状の第３の部分を有する中心部分を有する実施形態に関して既に説明したように、１つの板ばねの第１の部分は、隣接するばねの第１の部分内に直接かつ連続的に移行する。この構成により、特にコンパクトなスプリングパッケージが提供される。
【００３３】
好ましい代わりの実施形態によれば、２つの隣接する板ばねは、第１及び／又は第２の長手バーにおいて、並びに第１軸線に平行に延びる線形部分によって互いに対向する各々の第１の部分の側面において分離される。この構成は、デカルト座標系の上述のｘ方向における所望の延びの場合に特に有用である。その結果、ばねの数は、従来技術のスプリングパッケージと比較して低減されてもよいが、全長、すなわちｘ方向における延びは、変化しないままである。このように進むことによって、この好ましい実施形態によるスプリングパッケージは、さらなる適応なしに、振動溶着装置内の従来技術のスプリングパッケージに取って代わってもよい。
【００３４】
本発明の振動溶着装置は、少なくとも１つの本発明のスプリングパッケージを備える。本発明のスプリングパッケージを振動溶着装置に使用することにより、本発明のスプリングパッケージについて上述した利点を、振動溶着装置で実現可能である。従って、繰り返しを避けるために、上記の説明を参照する。
【００３５】
本発明のスプリングパッケージのための本発明の製造方法は、材料のブロックを提供するステップと、特にフライス加工によって材料のブロックを処理するステップとを備え、第１及び第２の長手バー、並びに複数の板ばねを生成する。複数の板ばねの各々は、第１及び／又は第２の長手バーに隣接して、少なくとも１つの半径からなる第１の部分を備え、第１の部分はばね中心線に対して凹状に形成される。第１の部分は、ばね中心線に対して凸状に形成される第２の部分内に連続的に移行する。第２の部分は、第１軸線に隣接して配置された中心部分内に連続的に移行する。各板ばねの厚さは、中心部分内、特に第１軸線において、最も薄くなる。従って、本発明のスプリングパッケージは、本発明の製造方法によって製造可能である。従って、利点及び技術的効果に関して、本発明のスプリングパッケージに関する上記の説明を参照されたい。
【００３６】
少なくとも１つの本発明のスプリングパッケージを有する振動溶着装置を提供するための本発明の改造方法は、少なくとも１つの発明のスプリングパッケージを提供するステップと、振動溶着装置内に存在する少なくとも１つのスプリングパッケージを取外すステップと、少なくとも１つの本発明のスプリングパッケージを振動溶着装置内に取付けるステップとを含む。従って、この改造方法によって、例えば顧客の現場に既に存在する振動溶着装置に、本発明のスプリングパッケージを効果的に装備可能で、改造後のそのような振動溶着装置によって、上述の利点及び技術的効果を実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図面において、同一の参照符号は、同一の要素及び／又は構成要素を示す。
【図１】静止状態の開始点として使用されたスプリングパッケージの実施形態を示す図である。
【図２】図１による実施形態を活性状態で示す図である。
【図３】本発明によるスプリングパッケージの第１の実施形態を示す図である。
【図４】改良の数学的計算を説明するための１つの板ばねを示す図である。
【図５】図４の板ばねの上半分を示す図である。
【図６】改良の数学的計算を説明するための第２の部分の曲線を示す図である。
【図７】スプリングパッケージの端部における板ばねの第１の部分の短縮を示す、スプリングパッケージの一実施形態を示す図である。
【図８】スプリングパッケージの端部における板ばねの第１の部分の短縮を示す、スプリングパッケージの他の実施形態を示す図である。
【図９】第１の部分に２つの半径を有するスプリングパッケージの一実施形態を示す図である。
【図１０】本発明によるスプリングパッケージのさらなる実施形態の一部の拡大図を示す図である。
【図１１】板ばねの第１の部分を構成するための可変半径を示す図である。
【図１２】図１０の実施形態に基づく板ばねの第１及び第２の部分の拡大図を示す図である。
【図１３】図１によるスプリングパッケージの応力分布を示す図である。
【図１４】本発明の改良の少なくとも一部を実現するスプリングパッケージの一実施形態における応力分布を示す図である。
【図１５】図１によるスプリングパッケージの実施形態と、本発明のスプリングパッケージの２つの実施形態との比較を示す図である。
【図１６】スプリングパッケージのための本発明の製造方法の一実施形態のフローチャートである。
【図１７】スプリングパッケージを有する振動溶着装置を提供するための発明の改造方法の一実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下では、本発明の理解を深めるために、改良のための内部出発点として機能するスプリングパッケージ１について、図１及び図２を参照して説明する。
【００３９】
スプリングパッケージについて議論するとき、スプリングパッケージの部材の関係を明確に定義するために、右巻きデカルト座標系を参照のために使用する。さらに、図面に基づいて分かるように、スプリングパッケージは一体に形成される。すなわち、部材は互いに解放可能に配置されていない。
【００４０】
次に、図１及び図２を参照して、スプリングパッケージ１は、第１長手バー１０及び第２長手バー２０から構成されている。第１長手バー１０は、振動溶着装置のフレームへの固定接続のためであり、第２の長手バー２０は、振動溶着のためのツールへの接続のためである。従って、第１の長手バー１０と第２の長手バー２０とは、互いに対して移動可能である。また、後述するように、第１の長手バー１０と第２の長手バー２０とは、互いに平行に配置されている。
【００４１】
第１の長手バー１０及び第２の長手バー２０は各々、立方形によって定義され、立方形は同一である。図示の例では、第２のバー２０の左下の角は、スプリングパッケージ１の右巻きデカルト座標系の基礎として使用される。従って図１に関して、ｘ軸線は、第２の長手バー２０の下縁に沿って延びる。ｙ軸線は、シートによって定義される平面に垂直であり、ｚ軸線は、第１長手バー１０の方向に延びる。
【００４２】
立方形形状のため、第１の長手バー１０及び第２の長手バー２０は各々、長方形によって定義されるベース面を有し、長手方向側面は、デカルト座標系のｘ軸線に対応する長手方向軸線又は第１軸線を定義し、短手方向側面は、デカルト座標系のｙ軸線に対応する第２軸線を定義する。この点に関し、最大表面積を有する面の１つは、ベース面とみなされる。従って、立方形の第３軸線、すなわちデカルト座標系のｚ軸線は、高さを定義する。第１のバー１０の高さは、第２のバー２０の高さと等しい。
【００４３】
さらに、第１のバー１０及び第２のバー２０は、それらのベース面の１つが、所望の又は技術的に与えられた距離で互いに反対側になるように配置される。この配置では、各々のベース面によって定義される、すなわち、デカルト座標系のｘ軸線及びｙ軸線によって定義される、第１の長手バー１０及び第２の長手バー２０の仮想第１平面は、互いに平行である。その結果、スプリングパッケージ１の第１軸線３は、デカルト座標系のｘ軸線に平行に延びる。スプリングパッケージ１の第２軸線５は、デカルト座標系のｚ軸線に平行に延びる。従って、スプリングパッケージ１の第２軸線５は、第１軸線３に対して垂直に延びる。
【００４４】
さらに、第１軸線３は、第１の長手バー１０と第２の長手バー２０との間の中間に延びる仮想の第１平面の一部である。後述するように、この第１軸線３は従って、図１に示されるように、スプリングパッケージ１の静止状態において、完全なスプリングパッケージ１のための第１対称軸線を形成する。
【００４５】
このように配置された第１のバー１０と第２のバー２０との間には、複数の板ばね３０が配置されている。理解を容易にするために、図１の点線は、第１の長手バー１０と第２の長手バー２０と複数の板ばね３０との間の仮想境界線を示す。各板ばね３０の第１端部は第１のバー１０に接続され、第２端部は第２のバー２０に接続される。従って、第２の軸線５は、第１の軸線３に対して垂直に延びるだけでなく、スプリングパッケージ１の静止状態において、複数の板ばね３０に対して平行に延びる。
【００４６】
さらに、スプリングパッケージ１の静止状態では、各板ばね３０の中心線３２は、板ばね３０の中間でスプリングパッケージ１の第２の軸線５に平行に延びる。従って、中心線３２は、仮想の第１平面に対して直角方向、すなわち、デカルト座標系のｚ軸線方向に平行に延びる。各板ばね３０の中心線３２は、各々の板ばね３０の対称軸線を形成する。完全性のために、スプリングパッケージ１の第２の軸線５は、図１に示されるように、バー１０，２０の中間に構成される場合、その静止状態において、スプリングパッケージ１のためのさらなる対称軸線を提供する。
【００４７】
デカルト座標系のｙ軸線に平行な各板ばね３０の延びは、ｙ方向における第１の長手バー１０及び第２の長手バー２０の延びと等しいことが好ましい。デカルト座標系のｘ方向における第１の長手バー１０、又は第２の長手バー２０における板ばね３０の延びに関して、第１の部分３４は、第１の部分３４が第１の長手バー１０、又は第２の長手バー２０内に連続的に接線方向に移行する点で終わる。図１及び図２に示される実施形態では、２つの隣接する板ばね３０は、第１の長手バー１０、及び第２の長手バー２０で互いに接続されるので、隣接する第２の板ばね３０に対向する第１の板ばね３０の第１の部分３４の側面は、第１の板ばね３０に対向する隣接する第２の板ばね３０の第１の部分３４の側面に直接移行する。従って、１つの板ばね３０の第１の部分３４は、隣接するばね３０の第１の部分３４に直接かつ連続的に移行する。この配置は、特にコンパクトなスプリングパッケージを提供する。
【００４８】
さらに、板ばね３０の厚さ方向とも呼ばれてもよいデカルト座標系のｘ方向への延びに関して、この延びは、以下に説明するように、ｚ方向への板ばね３０の進路に沿って変化する。
【００４９】
各板ばね３０の形状は基本的に、ダブルのＴ字形からなるものと考えることができ、Ｔ字形の横方向の棒又は線は、各々の長手バー１０，２０に接続する。その結果、板ばね３０間に形成された各ギャップの隣接する最下点又は最上点を接続することは、長手バー１０，２０の終了位置、及び第１の部分３４の開始位置を決定するために使用可能である。
【００５０】
さらに、両方のＴ字形状は、スプリングパッケージ１の第１の軸線３において、すなわち長手バー１０，２０の中間で互いに当接する。結果として生じる仮想の当接位置は、スプリングパッケージ１の第１の軸線３を含む仮想平面に対応し、仮想平面は、スプリングパッケージ１の第２の軸線５に垂直である。従って、複数の板ばね３０の各々は、第１の長手バー１０及び／又は第２の長手バー２０に隣接して、第１の部分３４と、スプリングパッケージ１の第１の軸線３の領域内に中心部分４４とを備える。第１の部分３４と中心部分４４とは、第２の部分４２によって互いに接続されている。
【００５１】
第１の部分３４は、正確に１つの半径３６からなるので、第１の部分３４は、ばね中心線３２に対して凹状に形成される。図からわかるように、第１の部分３４は、各々の長手バー１０，２０に連続的に接線方向に移行する。従って、板ばね３０の厚さ、すなわちデカルト座標系のｘ方向への延びは、スプリングパッケージ１の第１の軸線３の方向に、バー１０，２０の１つから中心線３２をたどるときに減少する。中心部分４４の領域では、板ばね３０の厚さが最も薄くなる。
【００５２】
中央部４４で厚さが最も薄いと定義されるため、第１の部分３４及び中心部分４４とを結ぶ第２の部分４２は、板ばね３０の中心線３２に対してテーパ形状を有していなければならない。図１及び図２に示された例では、第２の部分４２は、線形の直線により形成されているので、第１の部分３４は第２の部分４２内へ連続的に移行し、次に、第２の部分４２は、中心部分４４内へ連続的に移行する。この点に関し、中心部分４４は、第１の軸線３に隣接する凹状形状を含む。この凹状形状は、第３の部分４６に起因する半径４８を備え、中心部分４４の一部である。さらに、スプリングパッケージ１の静止状態において、第１の軸線３及び第２の軸線５は、図１に示されるように、対称軸線として使用されてもよい。
【００５３】
全ての前記部分３４，４２，４４を相互に、また、第１の長手バー１０及び第２の長手バー２０を各々接続することに関して、接続は、既に説明したように、接続点（ｘｃ，ｙｃ）において、一般に下記式（１）及び式（２）を満たさなければならない。
ｆ’（ｘｃ）＝ｇ’（ｘｃ）  −−−  式（１）
ｆ（ｘｃ）＝ｇ（ｘｃ）      −−−  式（２）
【００５４】
つまり、曲線の導出と関数値は、接続点で同じでなければならない。従って、部分３４，４２，４４は、連続してかつ接線方向に互いに、また、第１の長手バー１０及び第２の長手バー２０内に移行する。この条件は、議論された全てのスプリングパッケージによって満たされる。
【００５５】
さらに、孤立点及び線形補間によって部分３４，４２，４４の接続を定義するとき、差分によって導出を定義することのみが可能である。一般に、下記式（３）に基づく。
【００５６】
【数２】
2020175651.tif 000004
ｆ’（ｘｉ）：点ｘｉにおける導出
ｉ：点のシリアル番号
【００５７】
次に、図３を参照して、本発明によるスプリングパッケージ１００の第１の実施形態について説明する。スプリングパッケージ１００は、２つの例外を除いて、上述の例示的なスプリングパッケージ１に対応する。
【００５８】
まず、第２の部分１４２は、中心線１３２に対して傾斜した直線の形状を有していないが、これとは逆に凸状に形成されている。これにより、直線形の線と比較して、各バー１１０，１２０から中心部分１４４に向かう中心線１３２に沿った厚さの減少が小さくなり、少なくとも第１の部分１３４に隣接する第２の部分１４２の領域において、厚さの減少が小さくなる。
【００５９】
この特定の設計の利点、特に板ばね１３０の利点は、第２の部分１４２の凸形状のために、各板ばね１３０によってスプリングパッケージ１００の使用中に受ける荷重を大幅に低減可能なことである。特に、荷重は板ばね１３０内により均等に分布される。従って、同じ用途を考慮すると、本発明のスプリングパッケージが受ける全体的な荷重は、従来技術のスプリングパッケージ１と比較して低減される。この目的のために、スプリングパッケージ１００の寿命はさらに増加する。
【００６０】
さらなる結果として、従来技術のスプリングパッケージ１と比較して、スプリングパッケージ１００に使用される板ばね１３０の数を減らし、同時に、従来技術のスプリングパッケージ１の荷重分布の範囲内に、全体の応力又は荷重分布を維持する可能性が存在する。その結果、そして板ばね１３０の減少により、スプリングパッケージ１００の製造コストは、従来技術のスプリングパッケージ１によって提供される品質及び特性を維持しながらも減少する。
【００６１】
さらなる結果として、そして特にスプリングパッケージ１００が、デカルト座標系のｘ軸線に沿った特定の延びを有するスプリングパッケージ１に取って代わる場合には、２つの隣接する板ばね１３０は、第１の長手バー１１０及び第２の長手バー１２０、並びに第１の軸線１０３に平行に延びる直線部分１１２，１２２によって、互いに対向する各々の第１の部分１３４の側面において、分離されてもよい。図３に示す実施形態では、そのような直線部分は、第１の長手バー１１０についてのみ示されているが、第２の長手バー１２０にも存在する。この配置は、デカルト座標系の上述のｘ方向における所望の延びの場合に特に有用である。その結果、ばね１３０の数は、以前のスプリングパッケージ１と比較して減少され得るが、全長、すなわちｘ方向における延びは、変化しないままである。このように進むことによって、この好ましい実施形態によるスプリングパッケージ１００は、さらなる適応なしに、振動溶着装置内の従来技術のスプリングパッケージに取って代わってもよい。
【００６２】
それにもかかわらず、そして代替の実施形態では、２つの隣接する板ばねは、第１の長手バー１１０及び第２の長手バー１２０で互いに接続されてもよい。その結果、隣接する第２の板ばね１３０に面する第１の板ばね１３０の第１の部分１３４の側面は、第１の板ばね１３０に面する隣接する第２の板ばね１３０の第１の部分１３４の側面に直接移行する。
【００６３】
次に、図１及び図２によるスプリングパッケージ１から開始して、スプリングパッケージ１００の設計における第１の改良、すなわち凸状の第２の部分１４２を達成するための数学的アプローチについて説明する。この点に関し、まず図４及び図５を参照する。
【００６４】
図４は、１つの板ばね３０を有する図１によるスプリングパッケージ１の断面を示す。特に各板ばね３０の第２の部分４２の改良された構造に関して、まず、スプリングパッケージ１の曲げモーメントのみを考慮する。このため、板ばね３０の第２の部分４２の形状の計算は、一定の応力又は荷重のビームの数学的記述に基づくことが可能である。本実施例では、スプリングパッケージ１全体を簡素化することによって、１つの板ばね３０の簡素化されたモデルを使用する。
【００６５】
上述したように、主な目標は、１つの板ばね３０の形状を定義することである。従って、下記式（４）を用いる。
【００６６】
【数３】
2020175651.tif 000005
Ｆ：１つの板ばね３０にかかる力
Ｆｓｐｒ：スプリングパッケージ１全体にかかる力
ｎｌｅａｆ：板ばね３０の数
【００６７】
一方の板ばね３０を数学的に記述するために、他方の板ばね３０の衝撃を考慮する必要があるのは、板ばね３０の第１及び第２の端部が角変形を持たないからである。このため、曲げモーメントは、板ばね３０の単純化されたモデルの端部で定義されなければならない。これは、下記式（５）に基づいて行うことが可能である。
【００６８】
【数４】
2020175651.tif 000006
Ｍｂｅｎｄ：板ばね３０の端部における曲げモーメント
Ｆ：一方の板ばね３０にかかる力
ｌｌｅａｆ：デカルト座標系のｚ軸線に沿った板ばねの長さ
【００６９】
板ばね３０の長さは、第１の長手バー１０と第２の長手バー２０との間の距離に対応する。言い換えれば、第１の部分３４が、各長手バー１０，２０に対して接線方向に配置される第１の部分３４の２点は、仮想の第１の直線によって接続される。図面中、各仮想線は点線で示す。第１の長手バー１０及び第２の長手バー２０における各第１の仮想直線が、図１，４及び５に示されており、特に中心線３２に沿って、デカルト座標系のｚ軸線に沿った第２の直線（図示せず）によって互いに接続される。この第２の直線又は中心線３２の長さは、各々図示されるように、板ばね３０の長さとみなされる。
【００７０】
また、上記式（５）を参照すると、板ばね３０の中間、すなわちスプリングパッケージ１の第１の軸線３における曲げモーメントはゼロである。これにより、全体の計算をビーム計算に簡素化することができる。
【００７１】
次に、前述の簡素化を考慮すると、デカルト座標系のｙ軸線に沿った板ばね３０の深さに対応する一定の厚さのビーム、及びデカルト座標系のｘ軸線に沿った板ばね３０の厚さに対応する可変の高さを、問題を数学的に記述するために使用可能である。従って、次の式（６）の結果は、図３で使用されるように、板ばね１３０の第２の部分１４２の進路を定義する。
【００７２】
【数５】
2020175651.tif 000007
ｈｚ：板ばね３０の厚さに対応するビームの高さ、すなわち、変数ｚに応じて、スプリングパッケージ１００のデカルト座標系のｘ軸線に沿った延び
Ｆ：１つの板ばね１３０にかかる力
ｚ：半分の板ばね１３０の長さ、すなわち、図５に示されるように、スプリングパッケージ１００の第１の軸線１０３で開始又は終了するスプリングパッケージ１００のデカルト座標系のｚ軸線に沿った高さ
ｂ：板ばね１３０の幅、すなわち、デカルト座標系のｙ軸線に沿った板ばね１３０の延び
σ：所望の応力又は荷重
【００７３】
上記の例による数学的モデルを使用すると、図６に示されるように、第２の部分１４２は、放物線曲線の一部を使用することによって凸状に形成される。それにもかかわらず、第２の部分１４２は、他の代替手段、特に指数関数、フィボナッチ曲線、双曲線などにおいて、一般に自然曲線の形状を有してもよい。そのような自然曲線の形状は、板ばね１３０、従ってスプリングパッケージ１００内に特に均一な応力又は荷重分布をもたらすことが分かった。
【００７４】
さらに、図６を参照すると、放物線曲線の一部分のみを使用することで、中心部分１４４における板ばね１３０の厚さが、必要最小限よりも薄くなるのを回避することが可能である。必要最小限の厚さを計算するために、板ばね１３０にかかる力のせん断応力を考慮しなければならない。せん断応力は、以下の式（７）により定義される。
【００７５】
【数６】
2020175651.tif 000008
τ：せん断応力
Ｆ：１つの板ばねにかかる力
Ａ：板ばねの面積
【００７６】
フォンミーゼスの仮説によれば、せん断応力も以下の式（８）を満たさなければならない。
【００７７】
【数７】
2020175651.tif 000009
τ：せん断応力
σ：所望の応力又は荷重
【００７８】
前述の式（８）から、板ばね１３０の最小限の厚さ、すなわち、スプリングパッケージ１００の第１の軸線１０３の方向の厚さを定義することが可能である。ＦＥＭ解析におけるこの計算モデルを検証するために、安全係数を用いて最小限の厚さを計算することが好ましいのは、計算されたビームの始め、すなわち板ばね１３０の中間において、せん断応力と引張応力の重ね合わせの衝撃が、他の位置においてよりも観測可能であるためである。
【００７９】
以上の説明に基づいて、初期高さ、すなわち１つの板ばね１３０の初期厚さが、以下の式（９）に基づいて算出可能である。
【００８０】
【数８】
2020175651.tif 000010
ｈｉｎｉｔ：半分の板ばね１３０の初期高さ、すなわち、デカルト座標系のｚ軸線に沿った、スプリングパッケージ１００の第１の軸線１０３から、第１の長手バー１１０又は第２の長手バー１２０までの半分の板ばね１３０の長さ
Ｆ：１つの板ばね１３０にかかる力
ｂ：板ばね１３０の幅、すなわちデカルト座標系のｙ軸線に沿った板ばね１３０の延び
σ：所望の応力又は荷重
【００８１】
最小限の厚さは、スプリングパッケージ１００の第１の軸線１０３において、及び／又は、第１の軸線１０３に隣接して、中心部分１４４内に存在する。この点に関し、中心部分１４４は、第１の軸線１０３に、及び／又は第１の軸線１０３に直接隣接して、半径１４８で形成された第３の部分１４６を備える。これにより、第３の部分１４６は、ばね中心線１３２に対して凹状に形成される。また、第３の部分１４６に隣接して、直線からなる第４の部分１５０が存在する。この第４の部分は、第３の部分１４６及び第２の部分１４２を接続する。従って、図６から分かるように、第４の部分１５０は、ばね中心線１３２に対して、直線的にテーパ状に形成される。各部分は、式（１）から（３）を参照して上述したように、連続的に、すなわち、段差無しで、隣接部分に移行する。
【００８２】
中心部分１４４が凹形状であるため、スプリングパッケージ１００の第１の軸線１０３には鋭角は存在せず、丸みを帯びた曲線となる。この構成は、板ばね１３０内の応力分布をさらに改良し、構成を弱める必要な最小値を、厚さが下回らないことを確実にする。
【００８３】
さらなる又は第２の改良は、第１の長手バー１１０及び第２の長手バー１２０の端部に配置される板ばねに関連し、図７及び図８を特に参照して説明する。この改良は、複数の板ばね１３０の最後の板ばね１３０が、スプリングパッケージ１００の内側と比較して、スプリングパッケージ１００の外側で、ばね中心線１３２に対して短い第１部分を備えるという事実によって実現される。
【００８４】
上述したように、従来技術のスプリングパッケージは、複数の同一の板ばね３０から構成されている。従って、第１の部分３４が、各々長手バー１０，２０内に接線方向に移行する点を考慮すると、中心線３２からのデカルト座標系のｘ方向における第１の部分３４の延びは、同じである。言い換えれば、第１の部分３４が、各長手バー１０，２０内に接線方向に移行する２つの点によって定義される線の中央は、中心線３２上に配置される。
【００８５】
ここで、図３，７及び８に示される実施形態に対して、この中央は、中心線１３２からずれている。これは、スプリングパッケージ１００の端部に配置される板ばね１３０の第１の部分１３４の外向き側を短くすることによって実現される。第１の部分１３４のこの側面を短くすることによって、特に最後の、好ましくは最後から２番目の板ばね１３０の応力又は荷重分布を、短くされていない第１の部分３４を有する板ばね３０と比較して、低減することが可能である。
【００８６】
この変位は、数学的に次のように記述することが可能である。スプリングパッケージ１の端部における板ばね３０が、残りの板ばね３０よりも最も大きな応力を受けるという出発点として使用されたばね３０の設計に関する経験がある。従って、板ばね３０と、第１の長手バー１０及び第２の長手バー２０との間の力の相互作用について説明しなければならない。この目的のために、まず、各板ばね３０における全ての種類の応力を識別しなければならない。
【００８７】
この点に関し、第１の長手バー１０及び第２の長手バー２０に作用する各板ばね３０からの曲げモーメントも存在する。各板ばね３０の各々の曲げモーメントを合計すると、第１の長手バー１０及び第２の長手バー２０に作用する全曲げモーメントが得られる。この結果生じる曲げモーメントは、第１の長手バー１０及び第２の長手バー２０を傾斜させようとする。さらに、加算された曲げモーメントは、張力及び圧縮力によって各板ばね３０に作用する。
【００８８】
この点に関し、第２の長手バー２０を右側、すなわちデカルト座標系のプラスｘ方向に移動させると、スプリングパッケージ１の左外側の板ばね３０は、他の板ばね３０よりも緊張され、右外側の板ばね３０は、他の板ばね３０よりも圧縮される。言い換えれば、左外側の板ばね３０の張力部分は、残りの板ばね３０よりも最も引張応力が大きく、右外側の板ばね３０は最も圧縮応力が大きい。
【００８９】
板ばね３０間の応力分布の前述の説明によれば、端にある板ばね３０、すなわちスプリングパッケージ１の端部における板ばね３０を軽くする価値がある。これは、端部における板ばね１３０の第１の部分１３４、並びにスプリングパッケージ１００の第１の長手バー１１０及び第２の長手バー１２０を短縮することによって行われ、図７の参照番号１１４で示されている。これにより、第１の長手バー１１０及び第２の長手バー１２０の曲げモーメントは、端にある板ばね１３０、すなわちスプリングパッケージ１００の端部にある板ばね１３０にあまり転送されない。従って、端にある板ばね１３０上の応力は減少するが、スプリングパッケージ１００の中間の板ばね１３０については増加する。その結果、応力の分布は、完全なスプリングパッケージ１００よりも良好である。
【００９０】
次に図９を参照して、スプリングパッケージ２００のさらなる実施形態を説明する。この実施形態は主に、スプリングパッケージ１００の前の実施形態に対応する。さらなる改良として、第１の部分２３４は、２つの異なる半径、すなわち、より小さい第１の半径２３６及びより大きい第２の半径２３８からなる。小さい方の第１半径２３６は、第１の長手バー２１０及び／又は第２の長手バーに隣接して存在し、大きい方の第２半径２３８は、第２の部分２４２に隣接して存在する。この順序で２つの異なる半径を使用することにより、スプリングパッケージ２００の板ばね２３０内の応力分布がさらに改良される。
【００９１】
図１０は、本発明のスプリングパッケージ３００のさらなる実施形態の断面を示す。このスプリングパッケージ３００は主に、上述のスプリングパッケージ１００及び２００に対応する。さらなる改良として、第１の部分は可変半径３４０を有する。用語「可変半径」及びその定義に関しては、特に、Ｊ．Ｔ．Ｐ．カストロらの出版物、エルゼビア社の２０１６年の「理論的に応用された破壊力学８４」の７２〜８５ページ「応力集中を最小限に抑えるためのノッチ形状の最適化に関する注記」で言及されている。ここでは、この出版物の図１１にも示されている、１９４１年に提案された肩フィレットに関するグルジンスキの図形のレシピを参照されたい。
【００９２】
可変半径３４０を有する第１の部分を計算するために、断面線の点における可変半径曲線の補間が使用された。この曲線の定義は、初期又は最終半径では直接計算されないので、技術的に実現可能な半径に達するためには、半径の追加の検証が必要である。検証のための各半径は、次の式（１０）に示す３点の円の定義に従って設定される。
【００９３】
【数９】
2020175651.tif 000011
【００９４】
計算された最小半径が技術的に実現可能な最小半径を下回らない場合、作成された各可変半径曲線を検証することが望ましい。さらなる代替案として、より大きな半径に関して、それらはＦＥＭ解析に基づいて決定されてもよい。この点に関し、図１２は、可変半径３４０を有する凸状の第２の部分３４２と第１の部分との組合わせを示す。
【００９５】
次に、図１３及び図１４を参照して、出発点として使用されるスプリングパッケージ１内の応力分布と、本発明のスプリングパッケージ３００の一実施形態との比較を示す。容易に分かるように、端にある板ばね３３０上の応力は、スプリングパッケージ１００の端にある板ばね３０と比較して明らかに低減される。
【００９６】
スプリングパッケージのさらなる全体比較を図１５に示す。ここでは、出発点として使用したスプリングパッケージ１を上に示す。下に配置される２つのさらなるスプリングパッケージ４００及び５００は、上述のスプリングパッケージ３００に対応し、使用される板ばねの数のみが異なる。この点に関し、スプリングパッケージ１は１４個の板ばね３０を含み、スプリングパッケージ４００は１２個の板ばねを含み、スプリングパッケージ５００は１１個の板ばねを含む。
【００９７】
本発明によって実現される改良をさらに明確にするために、図１５に示す異なる実施形態を、振動溶着装置におけるスプリングパッケージの使用に関する計算値に基づいて比較する。参照として、異なるシミュレーションによる１４個の板ばね３０を有するスプリングパッケージ１が受ける応力を、単位なしの値で１００と定義する。
【００９８】
比較すると、１４個の板ばねも有する本発明のスプリングパッケージは、シミュレーションによれば、単位なしの値で約９４．６の応力を受ける。板ばねの数を１３個の板ばねに減らすと、本発明のスプリングパッケージが受ける応力は、シミュレーションによれば、単位なしの値で約９６．６である。従って、１３個の板ばねを有する本発明のスプリングパッケージが受ける応力は、１４個の板ばねを有するスプリングパッケージ１が受ける応力よりも十分に小さい。従って、板ばねの数をさらに減らしてもよい。
【００９９】
この目的のために、１２個の板ばねを有する本発明のスプリングパッケージ４００をシミュレートした。その結果、１２個の板ばねを有するこのスプリングパッケージ４００が受ける応力は、シミュレーションのタイプに応じて、単位なしの値で約９６．９〜９９．１の間である。
【０１００】
いずれの値も、１４個の板ばねを有するスプリングパッケージ１については、単位なしの値で１００を依然として下回っていたので、１１個の板ばねを有する本発明のスプリングパッケージ５００をシミュレートした。１１個の板ばねを有するこのスプリングパッケージ５００が受ける応力は、シミュレーションのタイプに応じて、単位なしの値で約９８．９〜１０１．８の間である。
【０１０１】
最後に、わずか１０個の板ばねを含む本発明のスプリングパッケージをシミュレートした。これは、単位なしの値で１０１．１の応力につながる。従って、このスプリングパッケージが受ける応力は高すぎるため、従来のスプリングパッケージ１を１４個の板ばねに置換える場合、１１個又は１２個の板ばねを各々備える本発明のスプリングパッケージ５００，４００を使用することが好ましい。
【０１０２】
本発明の振動溶着装置（図示せず）の一実施形態は、少なくとも１つの本発明のスプリングパッケージ１００，２００，３００，４００，５００を備える。本発明のスプリングパッケージ１００，２００，３００，４００，５００を振動溶着装置に使用することによって、本発明のスプリングパッケージ１００，２００，３００，４００，５００についての上述の利点を、振動溶着装置によって実現可能である。従って、繰返しを避けるために、上記の説明を参照する。
【０１０３】
図１６を参照して、本発明のスプリングパッケージ１００，２００，３００，４００，５００のための本発明の製造方法の一実施形態を説明する。第１のステップＡでは、材料のブロックが提供される。次のステップＢでは、材料のブロックが、特にフライス加工によって加工される。これは、第１の長手バー１１０，２１０，３１０、及び第２の長手バー１２０、並びに複数の板ばね１３０，２３０，３３０を生成するために行われる。複数の板ばね１３０，２３０，３３０の各々は、第１の長手バー１１０，２１０，３１０、及び第２の長手バー１２０に隣接して、少なくとも１つの半径１３６，２３６，２３８，３４０からなる第１の部分１３４，２３４，３３４を備えるので、第１の部分１３４，２３４，３３４は、ばね中心線１３２，２３２，３３２に対して凹状に形成される。第１の部分１３４，２３４，３３４は、ばね中心線１３２，２３２，３３２に対して凸状に形成された第２の部分１４２，２４２，３４２内に連続的に移行する。第２の部分１４２，２４２，３４２は、第１の軸線１０３，２０３，３０３に隣接して配置された中心部分１４４，２４４，３４４内に連続的に移行する。従って、各板ばね１３０，２３０，３３０の厚さは、中心部分１４４，２４４，３４４で、特に第１の軸線１０３，２０３，３０３で最も薄くなる。従って、本発明のスプリングパッケージ１００，２００，３００，４００，５００は、本発明の製造プロセスによって製造可能である。従って、利点及び技術的効果に関して、本発明のスプリングパッケージ１００，２００，３００，４００，５００に関する上記の説明を参照されたい。
【０１０４】
最後に、図１７を参照して、少なくとも１つの本発明のスプリングパッケージ１００，２００，３００，４００，５００を有する振動溶着装置を提供するための本発明の改造方法の実施形態を示す。そこでは、第１のステップＩにおいて、少なくとも１つの本発明のスプリングパッケージ１００，２００，３００，４００，５００が提供される。振動溶着装置内に存在する少なくとも１つのスプリングパッケージの取外しが、ステップＩＩにおいて実行される。最後に、ステップＩＩＩでは、少なくとも１つの本発明のスプリングパッケージ１００，２００，３００，４００，５００が振動溶着装置に取付けられる。従って、この改造方法によって、例えば顧客の現場に既に存在する振動溶着装置に、本発明のスプリングパッケージ１００，２００，３００，４００，５００を効果的に装備可能であり、従って、上述の利点及び技術的効果も、この振動溶着装置によって実現可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  スプリングパッケージ、３  第１の軸線、５  第２の軸線、１０  第１の長手バー、２０  第２の長手バー、３０  板ばね、３２  中心線、３４  第１の部分、３６  第１の半径、４２  第２の部分、４４  中心部分、４６  第３の部分、４８  第３の部分４６の半径、１００  スプリングパッケージ、１０３  第１の軸線、１０５  第２の軸線、１１０  第１の長手バー、１１２  直線部分、１１４  短縮・カットする部分、１２０  第２の長手バー、１３０  板ばね、１３２  中心線、１３４  第１の部分、１３６  第１の部分１３４の第１半径、１４２  第２の部分、１４４  中心部分、１４６  第３の部分、１４８  第３の部分１４６の半径、１５０  第４の部分、２００  スプリングパッケージ、２０３  第１の軸線、２１０  第１の長手バー、２３０  板ばね、２３２  中心線、２３４  第１の部分、２３６  第１の部分２３４の第１半径、２３８  第１の部分２３４の第２半径、２４２  第２の部分、２４４  中心部分、２４６  第３の部分、２４８  第３の部分２４６の半径、２５０  第４の部分、３００  スプリングパッケージ、３１０  第１の長手バー、３１２  直線部分、３４０  第１の部分の可変半径、３４２  第２の部分、３４６  第３の部分、３５０  第４の部分、４００  スプリングパッケージ、５００  スプリングパッケージ。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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