(57)【要約】      （修正有）【課題】溶着装置に使用すると、第一の部品を第二の部品に対して力で押圧することができる溶着装置位置決め組立体の提供。【解決手段】この組立体２０ａは、固定第一部分２２と、固定第一部分に対して可動である第二部分２４とを備え、操作中に第二部分によって第一の部品を第二の部品に対して押圧可能である。組立体はさらに、第一端で前記第一部分に接続され、第二端で前記第二部分に接続される、少なくとも一つの駆動システムと、第一部分と第二部分とを互いに接続する少なくとも一つの弾性ガイドシステム４０ａとを備える。少なくとも一つの弾性ガイドシステムにより、第一部分と第二部分とは一つの軸に沿ってのみ相対的に可動であり、それにより組立体の軸方向長さを変えることができる。少なくとも一つの駆動システムはムービングコイル型駆動部３０を含む。【選択図】図２
2020026140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶着装置に使用すると、第一の部品を第二の部品に対して力で押圧することができる溶着装置位置決め組立体であって、該溶着装置位置決め組立体は、
ａ．固定第一部分と、該固定第一部分に対して可動である第二部分とを備え、操作中に第二部分によって第一の部品を第二の部品に対して押圧可能であり、
前記溶着装置位置決め組立体はさらに、
ｂ．第一端で前記第一部分に接続され、第二端で前記第二部分に接続される、少なくとも一つの駆動システムと、
ｃ．前記第一部分と前記第二部分とを互いに接続する少なくとも一つの弾性ガイドシステムとを備え、
ｄ．前記少なくとも一つの弾性ガイドシステムにより、前記第一部分と前記第二部分とは一つの軸に沿ってのみ相対的に可動であり、それにより溶着装置位置決め組立体の軸方向長さは可変であり、
ｅ．前記少なくとも一つの駆動システムがムービングコイル型駆動部を含む、
溶着装置位置決め組立体。
【請求項２】
少なくとも三つの駆動システムを備える、請求項１に記載の溶着装置位置決め組立体。
【請求項３】
前記少なくとも一つの弾性ガイドシステムが、少なくとも一つの心出し五徳又は複数のバネを含む、請求項１又は２に記載の溶着装置位置決め組立体。
【請求項４】
前記少なくとも一つの弾性ガイドシステムが、第一プレートと第二プレートとを備え、該第一プレートと該第二プレートとは軸方向第一端において、特にスペーサエレメントを介して、互いに接続されており、前記第一プレートは軸方向第二端において前記第一部分に接続されており、前記第二プレートは軸方向第二端において前記第二部分に接続されている、請求項１又は２に記載の溶着装置位置決め組立体。
【請求項５】
少なくとも二つの弾性ガイドシステム、好ましくは少なくとも三つの弾性ガイドシステム、さらに好ましくは少なくとも四つの弾性ガイドシステムを備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶着装置位置決め組立体。
【請求項６】
溶着装置位置決め組立体の軸方向長さが、≦２００ｍｍの範囲、好ましくは≦１５０ｍｍの範囲、特に好ましくは≦１４０ｍｍの範囲で変更可能である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の溶着装置位置決め組立体。
【請求項７】
操作において、溶着装置位置決め組立体の軸方向長さが起点から変化する際の実際の変位の、所定公称変位からの偏差が、最大１ｍｍ、好ましくは最大０．１ｍｍ、特に好ましくは最大０．０１ｍｍである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の溶着装置位置決め組立体。
【請求項８】
前記最大偏差が、少なくとも３回、好ましくは少なくとも５回、特に好ましくは少なくとも１０回の連続する移動運動の間維持される、請求項７に記載の溶着装置位置決め組立体。
【請求項９】
溶着装置に使用すると、第一の部品を第二の部品に対して力で押圧することができる溶着装置位置決め組立体であって、該溶着装置位置決め組立体は、
ａ．固定第一部分と、該固定第一部分に対して可動である第二部分とを備え、操作中に第二部分によって第一の部品を第二の部品に対して押圧可能であり、
前記溶着装置位置決め組立体はさらに、
ｂ．前記第一部分に接続される第一端と、前記第二部分に接続される第二端とを有する、少なくとも一つの駆動システムと、
ｃ．前記第一部分と前記第二部分とを互いに接続する少なくとも一つの弾性ガイドシステムとを備え、
ｄ．前記少なくとも一つの弾性ガイドシステムにより、前記第一部分と前記第二部分とは一つの軸に沿ってのみ相対的に可動であり、それにより溶着装置位置決め組立体の軸方向長さは可変であり、
ｅ．前記少なくとも一つの駆動システムが、ピエゾモータ、リニアモータ、電磁駆動システム、コイルシステム、若しくは界磁コイル又は励起コイルを備える駆動部を含む、
溶着装置位置決め組立体。
【請求項１０】
溶着装置に使用すると、第一の部品を第二の部品に対して力で押圧することができる溶着装置位置決め組立体であって、該溶着装置位置決め組立体は、
ａ．固定第一部分と、該固定第一部分に対して可動である第二部分とを備え、操作中に第二部分によって第一の部品を第二の部品に対して押圧可能であり、
前記溶着装置位置決め組立体はさらに、
ｂ．第一端で前記第一部分に接続され、第二端で前記第二部分に接続される、少なくとも一つの駆動システムと、
ｃ．前記第一部分と前記第二部分とを互いに接続する少なくとも一つの弾性ガイドシステムとを備え、
ｄ．前記少なくとも一つの弾性ガイドシステムにより、前記第一部分と前記第二部分とは一つの軸に沿ってのみ相対的に可動であり、それにより溶着装置位置決め組立体の軸方向長さは可変であり、
ｅ．前記少なくとも一つの駆動システムが、操作中に前記第一の部品を前記第二の部品に対して押圧し得る力よりも機械損失が小さい回転モータを含み、該力が≦１ｋＮ、好ましくは≦５００Ｎ、特に好ましくは≦２５０Ｎである、溶着装置位置決め組立体。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の溶着装置位置決め組立体と、上方工具と、制御装置とを備える溶着装置であって、溶着対象の第一の部品と第二の部品とを、溶着装置位置決め組立体の可動な第二部分と前記上方工具との間で力を加えてクランプすることができるように、前記溶着装置位置決め組立体の可動な第二部分は、制御装置によって前記上方工具に対して可動である、溶着装置。
【請求項１２】
前記力が≦１ｋＮ、好ましくは≦５００Ｎ、特に好ましくは≦２５０Ｎであり、前記力が溶着対象の前記部品をクランプするようになっている、請求項１１に記載の溶着装置。
【請求項１３】
溶着対象の前記部品が、超音波溶着、レーザー溶着、透過溶着、振動溶着、若しくは摩擦溶着によって溶着可能である、請求項１１又は１２に記載の溶着装置。
【請求項１４】
昇降テーブルをさらに備え、前記溶着装置位置決め組立体の前記固定第一部分が、該昇降テーブルの一体的部分であり、若しくは該昇降テーブルに接続されている、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の溶着装置。
【請求項１５】
操作中に溶着対象の前記部品をクランプする実際の力の、所定公称力からの偏差が、最大２．５Ｎ、好ましくは最大１Ｎ、特に好ましくは最大０．５Ｎである、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の溶着装置。
【請求項１６】
操作において、溶着装置位置決め組立体の軸方向長さが起点から変化する際の実際の変位、所定公称変位からの偏差が、最大１ｍｍ、好ましくは最大０．１ｍｍ、特に好ましくは最大０．０１ｍｍである、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の溶着装置。
【請求項１７】
前記最大偏差が、少なくとも３回、好ましくは少なくとも５回、特に好ましくは少なくとも１０回の連続する溶着工程の間維持される、請求項１３又は１４に記載の溶着装置。
【請求項１８】
請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の溶着装置を用いて、第一の部品を第二の部品に接続するための溶着方法であって、該溶着方法は、
ａ．溶着装置位置決め組立体の可動な第二部分に第一の部品を配置し、該第一の部品若しくは溶着装置の上方工具に第二の部品を配置する工程と、
ｂ． 第一の部品及び第二の部品が、上方工具と第二部分との間で力、特に≦１ｋＮ、好ましくは≦５００Ｎ、特に好ましくは≦２５０Ｎの力でクランプされるように、前記第二部分を前記第一部分に対して移動させる工程と、
ｃ．前記二つの部品を溶着する工程、
とを含む溶着方法。
【請求項１９】
ｄ．前記第二部分を前記第一部分に対して移動させる前に、前記第二部分と前記上方工具との間にまず所望の距離が設定されるように、上方工具を溶着装置位置決め組立体の方向に移動させる工程、及び／又は
溶着装置が昇降テーブルを備え、前記溶着方法がさらに、
ｅ．前記第二部分を前記第一部分に対して移動させる前に、前記第二部分と前記上方工具との間にまず所望の距離が設定されるように、前記昇降テーブルを溶着装置位置決め組立体の方向に移動させる工程、
をさらに含む、請求項１８に記載の溶着方法。
【請求項２０】
前記力を、駆動システムのモータ電流で制御する、請求項１８又は１９に記載の溶着方法。
【請求項２１】
溶着対象の部品をクランプする実際の力の、所定公称力からの偏差が、最大２．５Ｎ、好ましくは最大１Ｎ、特に好ましくは最大０．５Ｎである、請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の溶着方法。
【請求項２２】
溶着装置位置決め組立体の軸方向長さが起点から変化する際の実際の変位の、所定公称変位からの偏差が、最大１ｍｍ、好ましくは最大０．１ｍｍ、特に好ましくは最大０．０１ｍｍである、請求項１８〜１２のいずれか１項に記載の溶着方法。
【請求項２３】
前記最大偏差が、少なくとも３回、好ましくは少なくとも５回、特に好ましくは少なくとも１０回の連続する溶着工程の間維持される、請求項２１又は２２に記載の溶着方法。
【請求項２４】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の溶着装置位置決め組立体を備える、溶着装置、特に昇降テーブルを備える溶着装置の改造キット。
【請求項２５】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の溶着装置位置決め組立体を用いる、溶着装置、特に昇降テーブルを備える溶着装置の改造方法であって、該改造方法は、
ａ．請求項１〜１０のいずれか１項に記載の溶着装置位置決め組立体を用意する工程と、
ｂ． 操作中に第一の部品及び第二の部品が、溶着装置の上方工具と溶着装置位置決め組立体の第二部分との間で力をかけてクランプされるように、前記溶着装置位置決め組立体を溶着装置に、特に昇降テーブルに取り付ける工程とを含む、改造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶着装置に使用すると、第一の部品を第二の部品に対して力で押圧することができる溶着装置位置決め組立体、この溶着装置位置決め組立体を備える溶着装置、対応する溶着方法、並びに溶着装置のための改造キット及びこれに対応する改造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二つの部品を互いに溶着する際には、例えば昇降テーブルを有する溶着装置が使用される。図１にこのような溶着装置１の実施態様を示す。溶着対象の二つの部品を昇降テーブル３上に配置し、昇降テーブル３を垂直方向に移動させる。これにより、この二つの部品が昇降テーブル３と溶着装置１の上方工具５との間に力でクランプされる。特に小さな力、よって小規模な利用、つまり小さな部品を溶着するための最近の溶着装置は、超音波若しくはレーザー溶着プレスであり、直線状のガイドを備え、空気圧若しくは電気によって駆動される。
【０００３】
このような昇降テーブル装置では、直線状ガイド、モータ、シリンダを有する油圧装置、ベアリング、及び力を加えるシステムに含まれる他の部品等、使用する機構によって生じる摩擦損失が見られる。このような摩擦損失により、溶着装置の力制御においてヒステリシスが生じる。昇降テーブルを介して適用される力は、変位依存性を示す。これは、効果の正確な大きさは、原因となる変数、つまり特定の公称の力のみならず、昇降テーブルの調整部品の履歴にもよるということを意味する。代表的なヒステリシス挙動は、ヒステリシスループの発生である。これは、二つの異なる値の間で、原因となる変数を前後に動かすことによって生じる。よって入力変数が同じであっても、昇降テーブルは、履歴に応じて、取り得る幾つかの位置のうちの一つの位置を取る。
【０００４】
さらに、摩擦損失によっていわゆるスティックスリップ効果が生じる。この効果は付着・すべり効果としても知られており、互いに反対方向に動いている固体の付着・すべりを特徴付けるものである。これは静止摩擦が滑り摩擦よりも顕著に大きい場合に起こり得る。同時に、結合減衰した表面部品は、付着、ひずみ、分離、滑りという高速運動シーケンスを及ぼす。この効果は技術的用途において望ましくないことも多く、ノイズや固体伝搬ノイズを発生するが、このようなノイズは不快に感じられることが多く、摩損及び素材疲労の増大につながる場合がある。さらに、例えば精密機械設備において、極僅かな動きすら完全に封じてしまい得る。
【０００５】
従って、既知の溶着装置の限界は、小さな力の制御にあり、これは溶着装置、特に少なくとも直線状の挙動が必要とされる昇降テーブルの調節システムにおいて、低摩擦、低損失を要するものである。既存のガイドでは摩擦を生じ、特に耳の中に入れるヘッドフォン用のフォイル等の細線粒金細工（filigree）部品が必要とするこの小さな力の範囲において、既存のガイドはヒステリシスを示すことが経験上わかっている。＋／−５Ｎ〜＋／−３０Ｎというヒステリシスは珍しくない。また、空気圧シリンダ、油圧シリンダ、若しくはスピンドルを備える電気モータ等、全ての駆動装置には損失及び摩擦がある。同様に、回転運動を直線運動に変換する際にも損失及び摩擦が生じる。
【０００６】
従って、溶着装置におけるこのような影響は、再現性のない溶着結果につながり、特に耳の中に入れるヘッドフォン用のフォイル等の細線粒金細工部品に必要とされる小さな力の場合には再現性がなく、このような部品は全く溶着不能となってしまう。接触検知中の摩擦損失及びヒステリシスは大きな力のピークにつながる可能性があるため、小さな力での応用では部品の破壊につながる場合もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明が目的とする技術的課題は、特に小さな部品を高精度で位置決め・溶着可能な溶着装置を提供し、溶着対象の部品に力をかける際に、従来技術よりも力のピークが少ない、若しくは全くピークが生じないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題は、独立請求項１、９、及び１０に記載の溶着装置位置決め組立体、独立請求項１１に記載の溶着装置位置決め組立体を備える溶着装置、独立請求項１８に記載の溶着方法、並びに独立請求項２４に記載の溶着装置のための改造キット、さらには独立請求項２５に記載の溶着装置の改造方法によって解決される。有利な実施態様及びさらなる展開は、以下の詳細な説明、図面、及び特許請求の範囲から明らかになる。
【０００９】
溶着装置に使用すると、第一の部品を第二の部品に対して力で押圧することができる本発明の溶着装置位置決め組立体の第一実施態様は、固定第一部分と、該固定第一部分に対して可動である第二部分とを備え、操作中に第二部分を用いて第一の部品を第二の部品に対して押圧可能であり、溶着装置位置決め組立体はさらに、第一端で前記第一部分に接続され、第二端で前記第二部分に接続される、少なくとも一つの駆動システムと、第一部分と第二部分とを互いに接続する少なくとも一つの弾性ガイドシステムとを備え、少なくとも一つの弾性ガイドシステムにより、第一部分と第二部分とは一つの軸に沿ってのみ相対的に可動であり、それにより溶着装置位置決め組立体の軸方向長さは可変であり、少なくとも一つの駆動システムがムービングコイル型駆動部を含む。
【００１０】
操作中に溶着装置に使用するという観点からより分かりやすくするために、本発明の溶着装置位置決め組立体の第一変更例について説明する。溶着装置自体は、いかなる溶着装置であってもよく、例えば超音波溶着装置、レーザー溶着装置、赤外線溶着装置、振動溶着装置、或いは摩擦溶着装置とすることができる。溶着装置は上方工具を備え、操作中に溶着装置位置決め組立体の第二部分と上方工具との間で溶着対象の部品を所望の力でクランプする。
【００１１】
操作において、まず二つの部品を第二部分上に配置する。次いで溶着対象の二つの部品が第二部分と上方工具との間に所望の力でクランプされるまで、組立体の軸方向長さを、駆動システムとしてのムービングコイル型駆動部によって変更する。別のアプローチでは、初期状態において、第一の部品を上方工具上に配置し、第二の部品を第二部分上に配置する。
【００１２】
弾性ガイドシステムにより、第一部分と第二部分とは一つの軸に沿ってのみ相対的に可動である。この軸は、好ましくは溶着装置が設置されている床に対して垂直な軸である。さらに、弾性ガイドシステムは機械損失がなく、よって無損失で作動する。本明細書において、無損失とは、好ましくは摩擦が無い、若しくは二つの部品を溶着するために必要な力については、弾性ガイドシステムの可動部品間には無視できる程度の摩擦しかないことを意味する。弾性ガイドシステムの別の設計可能性については、後に好ましい実施態様を参照して説明する。
【００１３】
溶着装置位置決め組立体の駆動システムとして、ムービングコイル型駆動部やボイスコイル型作動装置を選択することにより、溶着装置位置決め組立体は精密溶着装置位置決め組立体となる。これは、特に溶着装置位置決め組立体によって、極小さな動作をし、及び／又は極小さな力をかけることができるようになることを意味する。つまり溶着装置位置決め組立体は、ミニ昇降テーブル、特に精密ミニ昇降テーブルである。
【００１４】
溶着装置位置決め組立体が精密である理由は、ムービングコイル型駆動部が機械損失の無い非常に動的な駆動部であることにある。特に、このような駆動部は、対応する制御装置を用いて高精度に位置決めすることができ、力も高精度に制御及び／又は調節可能である。このような駆動部は高速であるため、特にサイクル速度の速い自動装置に適している。
【００１５】
調節可能な軸方向長さは、ムービングコイル型駆動部の寸法によって決まり、これは各用途に合わせることができる。しかしながら通常、振幅つまり軸方向長さの変化は０．２５〜１００ｍｍとすることができる。かけられる力は、０Ｎ〜２ｋＮとすることができる。３００ｍ／ｓ2までの加速及び５ｍ／ｓまでの速度も実現可能である。上述したように、ムービングコイル型駆動部は特に非常に高い位置決め精度、特に＋／−０．１μｍの精度を特徴とする。
【００１６】
モータ電流は線形であり、力制御に使用することができるので、力センサは不要である。これについても後に本発明の溶着装置を参照して説明する。
【００１７】
力を増強し所望軸方向長さに調節するための低摩擦且つ精密な駆動、即ちムービングコイル型駆動部と、低摩擦ガイド、即ち弾性ガイドシステムとを組み合わせることにより、溶着装置位置決め組立体のいかなる摩擦損失も防ぐことができる。その結果、全てのヒステリシス現象やスティックスリップ効果を避けることができる。
【００１８】
従って本発明の組立体の利点の一つは、達成可能確度の高さにより、本発明の溶着装置位置決め組立体を備える溶着装置を、耳の中へ入れるヘッドフォン用の溶着フォイルやスマートフォンの製造等、小型部品にも使用することができることにある。よって細線粒金細工部品及び／又は非常に繊細な、特に電子部品の溶着を、非常に小さな溶着力で行うことができる。溶着深さ制御の顕著な向上と同様に、部品の高精度な位置決めも可能である。二つの部品間の接触検知における大きな力のピークも削減し、好ましくは完全に防止することができる。このように、実際に溶着を開始するトリガーポイントを高精度で制御することができ、これが再現性のある溶着部につながると共に、これによる部品の破損を防止することができる。溶着装置位置決め組立体の精度の度合いは、使用する制御装置及び対応するセンサの精度のみによって決まることになる。
【００１９】
好ましい実施態様において、溶着装置位置決め組立体は、少なくとも三つの駆動システムを備える。二つ以上の駆動システムを配置することにより、同期運転で非対称な負荷を釣り合わせることができる。このように、二つの部分を互いに確実に平行とし、或いは溶着面上に力を均等に分配することができる。昇降テーブルの角度調節を必要とする部品公差も補うことができる。
【００２０】
溶着装置位置決め組立体のさらに有利な実施態様において、少なくとも一つの弾性ガイドシステムは、少なくとも一つの心出し五徳（centering spider）又は複数のバネを含む。この構成により、弾性ガイドシステムでは、溶着装置位置決め組立体の相対的に移動させる二つの部品間に機械的摩擦が無いことがさらに強調される。心出し五徳に加えて、スピーカーで知られているように、ガイドディスク、ダイアフラム、プレートガイド、複合線形バネ（multiple linear springs）等が同様に好ましい。慣用のガイドと比較して、弾性ガイドシステムは、内部摩擦があるのみで、機械損失はない。よって弾性ガイドシステムも無損失であると言える。特に弾性ガイドシステムと駆動システムとを組み合わせることにより、二つの部分間の距離、つまり昇降／調節変位、並びにその後組立体によってかける力の両方を、高精度で制御及び／又は調節することができる。
【００２１】
好ましいさらに別の実施態様によれば、少なくとも一つの弾性ガイドシステムが、第一プレートと第二プレートとを備え、第一プレートと第二プレートとは軸方向第一端において、特にスペーサエレメントを介して、互いに接続されており、第一プレートは軸方向第二端において第一部分に接続されており、第二プレートは軸方向第二端において第二部分に接続されている。二つのプレートは、例えば一般的に板バネ、スプリングプレート等である。この配置により、二つのプレートは一方向へのみ、特に垂直軸に沿ってのみ移動できるので、他の全ての方向へのガイドとしての役割を果たす。よって好ましくは二つのプレートは力方向へのみ移動可能である。二つのプレートの特定の相対的配置により、二つの部分の相対的移動中の引張損失（tensile loss）を避けることができ、溶着装置位置決め組立体の動きによってプレートの長さのバリエーションを補うことができる。
【００２２】
溶着装置位置決め組立体が、少なくとも二つの弾性ガイドシステム、好ましくは少なくとも三つの弾性ガイドシステム、特に好ましくは少なくとも四つの弾性ガイドシステムを備えることも好ましい。この実施態様によれば、特に幾つかの駆動システムを備える実施態様と組み合わせて、いかなる傾き動作も特に効果的に防ぐことができる。
【００２３】
溶着装置位置決め組立体の特に有利な実施態様において、溶着装置位置決め組立体の軸方向長さは、≦２００ｍｍの範囲、好ましくは≦１５０ｍｍの範囲、特に好ましくは≦１４０ｍｍの範囲で変更可能である。ここで、溶着装置位置決め組立体によって、小さな変位とすること、つまり軸方向長さの変化を小さくすることが特に好ましい。従って、軸方向長さを、好ましくは≦２０ｍｍの範囲、特に好ましくは≦１５ｍｍの範囲、特に≦１０ｍｍの範囲とすることが特に好ましい。軸方向長さ変化のこのような特に好ましい範囲は、細線粒金細工部品及び／又は非常に繊細な、特に耳の中へ入れるヘッドフォン用のフォイルやスマートフォン等の電子部品の加工には特に充分である。
【００２４】
溶着装置位置決め組立体の操作において、溶着装置位置決め組立体の軸方向長さが起点から変化する際の実際の距離の、所定公称距離からの偏差が、最大１ｍｍ、好ましくは最大０．１ｍｍ、特に好ましくは最大０．０１ｍｍであることも好ましい。位置決めにおけるこの高精度によって、特に溶着対象の二つの部品同士の接触中若しくは上方工具との接触中における力のピークを防ぐことができる。
【００２５】
この最大偏差が、少なくとも３回、好ましくは少なくとも５回、特に好ましくは少なくとも１０回の連続する移動運動の間維持されることも好ましい。これは３回の連続する移動運動の間、例えば最大偏差１ｍｍを越えない、つまり特にこの公差未満を維持することを意味する。このように、既知の組立体と比較して、移動運動の精度及び再現性、並びにその結果として得られる本願発明の溶着装置位置決め組立体の精度が特に強調される。
【００２６】
溶着装置に使用すると、第一の部品を第二の部品に対して力で押圧することができる本発明の溶着装置位置決め組立体の第二変更例は、固定第一部分と、該固定第一部分に対して可動である第二部分とを備え、操作中に第二部分を用いて第一の部品を第二の部品に対して押圧可能であり、溶着装置位置決め組立体はさらに、第一端で前記第一部分に接続され、第二端で前記第二部分に接続される、少なくとも一つの駆動システムと、第一部分と第二部分とを互いに接続する少なくとも一つの弾性ガイドシステムとを備え、少なくとも一つの弾性ガイドシステムにより、第一部分と第二部分とは一つの軸に沿ってのみ相対的に可動であり、それにより溶着装置位置決め組立体の軸方向長さは可変であり、少なくとも一つの駆動システムが、ピエゾモータ（圧電モータ）、リニアモータ、電磁駆動システム、コイルシステム、若しくは界磁コイル又は励起コイルを備える駆動部を含む。
【００２７】
まず、溶着装置位置決め組立体の第一変更例、並びに対応する好ましい実施態様の説明は、第二変更例にも基本的に同様に当てはまることを強調しておく。本発明の第二変更例は、本発明の第一変更例とは既存の駆動装置が異なるが、これについて下記に説明する。
【００２８】
原則として、無損失駆動部、つまり機械的損失無しに作動する駆動システムも第二変更例の範囲内である。例としては、ピエゾモータ、ピエゾ電気型モータ等が挙げられる。これらは圧電効果を利用して運動を生じる小型モータである。ピエゾモータは、線形操作でも回転操作でも操作可能である。溶着装置位置決め組立体の軸方向長さが変化できる範囲は、線形ピエゾモータの場合、構造により通常２〜３センチであって、モータに使用するピエゾ電気型固体作動装置の作動経路若しくは調節距離よりもかなり大きい。よって、ピエゾ電気型固体作動装置は、特に軸方向長さの変化を小さくすることができれば、ピエゾモータと同様に好ましい。
【００２９】
コイルシステムでは、軸方向長さの変化を小さくする、例えば１０ｍｍ未満とするために、磁気電機子を備える単純なコイルを使用することができる。界磁コイル駆動部では、永久磁石を第二コイルと置き換える。このような駆動部を適切に制御することにより、非常に高い運動状態を達成することができるので、このような駆動部も自動溶着プロセスに適している。一般に、機械損失の無い全ての駆動部並びに線形モータを使用することができる。駆動システムの選択による利点については、本発明の溶着装置位置決め組立体の第一変更例の説明を参照する。
【００３０】
溶着装置に使用すると、第一の部品を第二の部品に対して力で押圧することができる本発明の溶着装置位置決め組立体の第三変更例は、固定第一部分と、固定第一部分に対して可動である第二部分とを備え、操作中に第二部分を用いて第一の部品を第二の部品に対して押圧可能であり、溶着装置位置決め組立体はさらに、第一端で前記第一部分に接続され、第二端で前記第二部分に接続される、少なくとも一つの駆動システムと、第一部分と第二部分とを互いに接続する少なくとも一つの弾性ガイドシステムとを備え、少なくとも一つの弾性ガイドシステムにより、第一部分と第二部分とは一つの軸に沿ってのみ相対的に可動であり、それにより溶着装置位置決め組立体の軸方向長さは可変であり、少なくとも一つの駆動システムが、操作中に第一の部品を第二の部品に対して押圧し得る力よりも機械損失が小さい回転モータを含み、該力が≦１ｋＮ、好ましくは≦５００Ｎ、特に好ましくは≦２５０Ｎである。
【００３１】
ここでもまず、溶着装置位置決め組立体の第一変更例、並びに対応する好ましい実施態様の説明は、第三変更例にも基本的に同様に当てはまることを強調しておく。本発明の第三変更例は、本発明の第一及び第二変更例とは既存の駆動装置が異なるが、これについて下記に説明する。
【００３２】
前述した二つの駆動システムとは異なり、ここでは機械損失のある駆動システムである。しかしながら、このような機械損失はかける力よりも小さい。よって、溶着装置位置決め組立体の第三変更例も、精密溶着装置位置決め組立体であり、特に弾性ガイドシステムと組み合わせて、細線粒金細工部品及び／又は非常に繊細な部品にも使用することができる。しかしながら、第三変更例の溶着装置位置決め組立体の適用範囲は、溶着対象の部品にかかる力が、駆動システムの摩擦損失よりも大きく、つまり上述の二つの変更例よりも大きくなければならないということによって制限されている。この駆動システムを選択することによる利点については、本発明の溶着装置位置決め組立体の第一及び第二変更例の説明を参照する。
【００３３】
本発明の溶着装置は、本発明の溶着装置位置決め組立体と、上方工具と、制御装置とを備え、溶着対象の第一の部品と第二の部品とを、溶着装置位置決め組立体の可動な第二部分と上方工具との間で力を加えてクランプすることができるように、溶着装置位置決め組立体の可動な第二部分は、制御装置によって上方工具に対して可動である。本発明の組立体を溶着装置に使用することによって、上述の利点を達成することができる。よって不要な繰り返しを防ぐために、上記説明を参照する。
【００３４】
溶着装置の好ましい実施態様において、溶着対象の部品をクランプし得る力は、≦１ｋＮ、好ましくは≦５００Ｎ、特に好ましくは≦２５０Ｎである。特に細線粒金細工部品の場合は、さらに小さな力とする必要があり、その範囲は≦２０Ｎ、好ましくは≦１０Ｎ、特に好ましくは≦５Ｎであることが好ましい。
【００３５】
溶着対象の部品は、溶着装置において、超音波溶着、レーザー溶着、赤外線溶着、振動溶着、若しくは摩擦溶着によって溶着可能であることがさらに好ましい。特にレーザー溶着は好ましくはレーザー透過溶着である。よって本発明の組立体は、多用途の溶着プロセスに利用して、溶着対象の部品をクランプすることができる。しかしながら、溶着プロセスの場合、好ましいのは、レーザー溶着や赤外線溶着等の特に材料に適した接続技術である。これは、特に細線粒金細工部品及び／又は非常に繊細な部品は溶着装置で溶着可能であるためである。材料に適した接続技術により、例えば最終製品に近い製品や、中間製品において、好ましい光学特性を維持することができる。
【００３６】
有利な実施態様において、溶着装置はさらに昇降テーブルを備え、溶着装置位置決め組立体の固定第一部分が、昇降テーブルの一体的部分であり、若しくは昇降テーブルに接続されている。このような実施態様によって、組立体を例えば既存の溶着装置に組み込むことができる。また、このようにして供給経路を大きくすることができるので、第二部分と上方工具との間の開口もこれに対応して大きくすることができ、このことは特に溶着対象の部品を手動で装填する場合に、特に有利である。例えば初期位置では、昇降テーブルも溶着装置位置決め組立体の第二部分も、上方工具から最大距離離れている。よって溶着装置位置決め組立体は、初期状態では軸方向長さが最小である。溶着対象部品を差し込んだ後、溶着装置位置決め組立体を備える昇降テーブルを、一つの軸つまり垂直軸に沿って、第一中間位置に達するまで上方工具の方向へ移動させる。同様に、上方工具を昇降テーブルの方向へ移動させることも可能である。このような動きの組合せも好ましく、昇降テーブルと上方工具とは、同時に若しくは異なるタイミングで、互いに近づいたり離れたりすることができる。これに続いて、若しくは昇降テーブル及び／又は上方工具の移動運動が終わる少し前に、溶着装置位置決め組立体の第二部分を上方工具の方向へ移動させ、この第二部分の移動運動によって溶着対象の部品を上方工具に対して押圧し、そこに所望の力でクランプする。
【００３７】
溶着装置において、操作中に溶着対象の部品をクランプする実際の力の、所定公称力からの偏差が、最大２．５Ｎ、好ましくは最大１Ｎ、特に好ましくは最大０．５Ｎであるとさらに好ましい。このように、特に溶着対象の部品が互いに接触する、若しくは上方工具と接触する際の力のピークを避けることができ、それにより部品の破損を防ぐことができる。
【００３８】
溶着装置のさらに有利な実施態様では、操作中に溶着装置位置決め組立体の軸方向長さが起点から変化する際の実際の変位の、所定公称変位からの偏差が、最大１ｍｍ、好ましくは最大０．１ｍｍ、特に好ましくは最大０．０１ｍｍであることが好ましい。このように位置決めが高精度であるため、溶着装置は、小型の細線粒金細工部品及び／又は非常に繊細な部品に特に適している。
【００３９】
溶着装置における最大偏差が、少なくとも３回、好ましくは少なくとも５回、特に好ましくは少なくとも１０回の連続する溶着工程の間維持されることも有利である。これは、３回の連続する溶着プロセスの間、例えば最大偏差１ｍｍを越えない、つまり特にこの公差未満を維持することを意味する。このように、既知の組立体と比較して、溶着プロセスの精度及び再現性が特に強調される。
【００４０】
本発明の溶着装置を用いて、第一の部品を第二の部品に接続するための本発明の溶着方法は、溶着装置位置決め組立体の可動な第二部分に第一の部品を配置し、該第一の部品若しくは溶着装置の上方工具に第二の部品を配置する工程と、 第一の部品及び第二の部品が、上方工具と第二部分との間で力、特に≦１ｋＮ、好ましくは≦５００Ｎ、特に好ましくは≦２５０Ｎの力でクランプされるように、第二部分を第一部分に対して移動させる工程と、二つの部品を溶着する工程とを含む。本発明の溶着方法は本発明の溶着装置を用いるので、不要な繰り返しを防ぐために、生じる利点については上記説明を参照する。
【００４１】
溶着方法の好ましい実施態様において、溶着装置は昇降テーブルを備え、溶着方法は、第二部分を第一部分に対して移動させる前に、第二部分と上方工具との間にまず所望の距離が設定されるように、昇降テーブルを溶着装置の上方工具の方向に移動させる工程をさらに含む。同様に、これに代えて若しくはこれに加えて、第二部分を第一部分に対して移動させる前に、第二部分と上方工具との間にまず所望の距離が設定されるように、上方工具を溶着装置位置決め組立体の方向に移動させる工程が好ましい。よって、本発明の溶着装置位置決め組立体は、慣用の昇降テーブルの追加部品として存在する。この構成は、溶着対象の部品を溶着装置に手動で装填する場合や、溶着対象の部品の合計高さが溶着装置位置決め組立体の最大変位長さよりも大きい場合に、特に適している。
【００４２】
溶着プロセスにおいて、駆動システムのモータ電流によって力を制御することがさらに好ましい。このように、例えばムービングコイル型駆動部等のモータ電流によって力を制御するため、独自の或いは別個の力センサは不要である。よってこの構成は、モータ電流がかけた力に比例する、特に線形的に比例する駆動システムに特に適している。
【００４３】
溶着方法の一実施態様によれば、溶着対象の部品をクランプする実際の力の、所定公称力からの偏差が、最大２．５Ｎ、好ましくは最大１Ｎ、特に好ましくは最大０．５Ｎである。これに加えて若しくはこれに代えて、溶着装置位置決め組立体の軸方向長さが起点から変化する際の実際の変位の、所定公称変位からの偏差が、最大１ｍｍ、好ましくは最大０．１ｍｍ、特に好ましくは最大０．０１ｍｍであることが好ましい。溶着方法の好ましい実施態様において、最大偏差が、少なくとも３回、好ましくは少なくとも５回、特に好ましくは少なくとも１０回の連続する溶着工程の間維持される。この構成によれば、単独若しくは他の構成と組み合わせて、溶着方法の精度が協調される。このように、細線粒金細工部品及び／又は繊細な部品を溶着するために、これらの部品を溶着装置によってクランプすることができることが特に明らかとなる。そのため、既知の装置よりも高精度であるので、部品の破壊や破損を防ぐ或いは避けることができる。
【００４４】
溶着装置、特に昇降テーブルを備える溶着装置のための本発明の改造キットは、本発明の溶着装置を備える。この改造キットによれば、既存の溶着装置を本発明の溶着装置位置決め組立体によって改造することができる。よって生じる利点については、上記の溶着装置位置決め組立体の説明を参照する。この好ましい改造キットにおいても、昇降テーブルと上方装置とは相対的に可動に配置されることがわかる。これは、昇降テーブルが上方工具の方向へ移動し、若しくは上方工具が昇降テーブルの方向へ移動し、若しくはこの動きの選択肢が組み合わせられることを意味する。
【００４５】
本発明の溶着装置位置決め組立体を用いる溶着装置、特に昇降テーブルを備える溶着装置のための本発明の改造方法は、本発明の溶着装置位置決め組立体を用意する工程と、操作中に第一の部品及び第二の部品が、溶着装置の上方工具と溶着装置位置決め組立体の第二部分との間で力をかけてクランプされるように、溶着装置位置決め組立体を溶着装置に、特に昇降テーブルに取り付ける工程とを含む。この改造方法によれば、既存の溶着装置を本発明の溶着装置位置決め組立体で改造することができる。よって生じる利点については、上記の溶着装置位置決め組立体の説明を参照する。
【００４６】
以下に本発明を図面を参照して詳細に説明する。図中において同一の符号は同一の部品及び／又はエレメントを指す。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、従来技術の溶着装置を示す。
【図２】図２は、駆動システム一つと弾性ガイドシステム四つを備える本発明の溶着装置位置決め組立体の第一実施態様の分解図である。
【図３】図３は、弾性ガイドシステムの一実施態様の斜視図である。
【図４】図４は、駆動システム三つと弾性ガイドシステム三つを備える本発明の溶着装置位置決め組立体の第二実施態様の分解図である。
【図５】図５は、昇降テーブル並びに図２及び図４の溶着装置位置決め組立体を示す斜視図である。
【図６】図６は、駆動システム一つと弾性ガイドシステム三つを備える本発明の溶着装置位置決め組立体の第三実施態様の斜視図である。
【図７】図７は、図６の第三実施態様の頂面図である。
【図８】図８は、駆動システム一つと弾性ガイドシステム四つを備える本発明の溶着装置位置決め組立体の第四実施態様の斜視図である。
【図９】図９は、図８の第四実施態様の頂面図である。
【図１０】図１０は、駆動システム一つと弾性ガイドシステム四つを備える本発明の溶着装置位置決め組立体の第五実施態様の斜視図である。
【図１１】図１１は、駆動システム一つと、弾性ガイドシステムとして心出し五徳一つを備える本発明の溶着装置位置決め組立体の第六実施態様の斜視図である。
【図１２】図１２は、図１１の第六実施態様の断面図である。
【図１３】図１３は、半透明シースを備える図１１の第六実施態様の斜視図である。
【図１４】図１４は、第六実施態様に似た本発明の溶着装置位置決め組立体の第七実施態様の斜視図であり、内部にセンサがあることを示す。
【図１５】図１５は、半透明シースを備える図１４の第七実施態様の斜視図である。
【図１６】図１６は、駆動システム一つを備える本発明の溶着装置位置決め組立体の第八実施態様の斜視図である。
【図１７】図１７は、図１６の第八実施態様の断面図である。
【図１８】図１８は、本発明の溶着装置位置決め組立体の第九実施態様の断面図である。
【図１９】図１９は、本発明の溶着装置の一実施態様を示す。
【図２０】図２０は、本発明の溶着方法の実施態様を示すフローチャートである。
【図２１】図２１は、本発明の改造方法の実施態様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】
【００４８】
以下に、図２〜図１８を参照して、溶着装置位置決め組立体の様々な好ましい実施態様２０ａ〜２０iについて説明する。その寸法から、溶着装置位置決め組立体はミニ昇降テーブルとも呼ぶことができる。このミニ昇降テーブルにより、例えば、特に細線粒金細工部品及び／又は非常に繊細な、例えば電子部品を、溶着装置で加工することができる。特にここに示す全ての実施態様は、位置決め及び力の調整における達成可能確度により、精密溶着装置位置決め組立体２０ａ〜２０ｉである。以下にこれを詳細に説明する。
【００４９】
まず図２を参照すると、本発明の溶着装置位置決め組立体の第一実施態様２０ａが示される。この溶着装置位置決め組立体２０ａは、固定第一部分２２と、この固定第一部分に対して可動である第二部分２４とを備える。図示する例では、二つの部分２２、２４は二枚の矩形プレートである。ここで、プレートの寸法は所望の用途に合わせることができる。後の操作において、溶着対象の部品は、図１９に示すように、第二部分２４と溶着装置１０の上方工具１４との間でクランプされる。よって第一の部品は、第二部分２４によって第二の部品へと押圧される。
【００５０】
溶着装置位置決め組立体２０ａはさらに、ムービングコイル型駆動部３０又はボイス・コイル型作動装置を有する駆動システムを中央に備える。ムービングコイル型駆動部３０の第一端は第一部分２２に接続され、第二端は第二部分２４に接続される。
【００５１】
この駆動部の選択により、溶着装置位置決め組立体２０ａは精密溶着装置位置決め組立体となる。つまり溶着装置位置決め組立体２０ａによって、特に極小さな動作をし、及び／又は極小さな力をかけることができる。換言すれば、溶着装置位置決め組立体２０ａはミニ昇降テーブル、特に精密ミニ昇降テーブルである。
【００５２】
溶着装置位置決め組立体２０ａの精密性は、ムービングコイル型駆動部が一般に、機械的摩擦を全く見せない、非常に動的な駆動部であることに基づいている。調節可能な軸方向長さ、つまり第一部分２２の第一プレートと第二部分２４の第二プレートとの間の調節可能な距離は、ムービングコイル型駆動部の寸法によるものである。しかしながら代表的には、振幅つまり軸方向長さのバリエーションは０．２５〜１００ｍｍとすることができる。かけられる力は、０Ｎ〜２ｋＮの範囲とすることができる。３００ｍ／ｓ2までの加速及び５ｍ／ｓまでの速度も実現可能である。さらに、ムービングコイル型駆動部３０は特に非常に高い位置決め精度、特に＋／−０．１μｍの精度を特徴とする。さらにモータ電流は線形であり、力制御に使用することができるので、実際の力を調節するのに力センサが不要となる。上記設計からわかるように、ムービングコイル型駆動部３０は各制御を用いて高精度で位置決め可能であり、力も高精度に制御及び／又は調節可能である。さらに、ムービングコイル型駆動部は高速であるため、特にサイクル速度の速い自動装置に適している。
【００５３】
別の好ましい設計では、駆動システムはピエゾモータ、リニアモータ、電磁駆動システム、コイルシステム、若しくは界磁コイル又は励起コイルを備える駆動部である。駆動システムが、操作中に第一の部品を第二の部品に対して押圧し得る力、つまり≦１ｋＮ、好ましくは≦５００Ｎ、特に好ましくは≦２５０Ｎよりも機械損失が小さい回転モータを備えることも好ましい。機械損失のある回転モータ以外の他の駆動システムでは、二つの部品間の例えば摩擦による機械損失は無い。よって本発明は、精密ミニ昇降テーブルを実現することができる無損失駆動部に関する。
【００５４】
さらに、図示する実施態様では、溶着装置位置決め組立体２０ａは四つの弾性ガイドシステム４０ａを備える。第一部分２２と第二部分２４とは弾性ガイドシステム４０ａによって接続されている。ムービングコイル型駆動部３０を弾性ガイドシステム４０ａと組み合わせることにより、第一部分２２と第二部分２４とを一つの軸のみに沿って相対的に移動させることができる。弾性ガイドシステム４０ａをムービングコイル型駆動部３０と組み合わせることにより、溶着装置位置決め組立体２０ａの軸方向長さを変更することができる。
【００５５】
弾性ガイドシステム４０ａには機械損失はない、つまり本発明の範囲内では無損失で作動する。ここで無損失とは、好ましくは摩擦が無い、若しくは二つの部品を溶着するために必要な力については、弾性ガイドシステム４０ａの可動部品間には無視できる程度の摩擦しかないことを意味する。
【００５６】
力を増強し所望の軸方向長さに調節するための低摩擦且つ精密な駆動、即ちムービングコイル型駆動部３０と、低摩擦ガイド、即ち弾性ガイドシステム４０ａとを組み合わせることにより、溶着装置位置決め組立体２０ａの摩擦損失を好ましく防ぐことができる。その結果、ヒステリシス現象やスティックスリップ効果を防止する、若しくは少なくとも既知の溶着装置用昇降テーブルと比較して顕著に減少させることができる。よって溶着装置位置決め組立体２０ａは、耳の中に入れるヘッドフォン用のフォイルやスマートフォンの製造等、小型部品を加工する溶着装置に使用するのに特に適している。二つの部品間の接触検知中の大きな力のピークも削減し、好ましくは完全に防止することができる。このように、実際に溶着を開始するトリガーポイントを高精度で制御することができ、これが再現性のある溶着部につながると共に、部品の破損を防止することができる。
【００５７】
さらに、図３を参照して、弾性ガイドシステム４０ａの構成について説明する。弾性ガイドシステム４０ａは、第一プレート４２と第二プレート４４とを備える。第一プレート４２と第二プレート４４とは、軸方向第一端において、スペーサエレメント４６を介して互いに接続されている。さらに軸方向第二端において、第一プレート４２は第一部分２２に接続されている。軸方向第二端において、第二プレート４４は第二部分２４に接続されている。図示する実施態様において、二つのプレート４２、４４は、第一接続エレメント４８及び第二接続エレメント５０を介してそれぞれ部分２２、２４に接続されている。
【００５８】
二つのプレート４２、４４は、例えば一般的に板ばね、スプリングプレート等である。これらの長さは幅よりも大きい。図示する実施態様において、各弾性ガイドシステム４０ａは、長手方向の辺並びにそれに対して横断方向である辺が、それぞれ平行軸に沿って一列に並ぶように、第一部分及び第二部分の輪郭部分に隣接して配置されている。平行軸は、第一部分２２及び第二部分２４の縁部にも平行に延在している。二つのプレート４２、４４を連結するスペーサエレメント４６は、溶着装置位置決め組立体２０ａに対して内向きに配置されている。
【００５９】
この特別な配置により、プレート４２、４４は一方向へのみ移動できるので、他の全ての方向へのガイドとしての役割を果たす。二つのプレート４２、４４の特定の相対的配置により、二つの部分２２、２４の相対的移動中の引張損失も避けることができ、溶着装置位置決め組立体２０ａの動きによってプレート４２、４４の長さのバリエーションを補うことができる。弾性ガイドシステム４０ａを複数使用することにより、望ましくない傾き動作を特に効果的に防ぐことができる。
【００６０】
図４に、溶着装置位置決め組立体の第二実施態様２０ｂを示す。ここではムービングコイル型駆動部３０が三つ設けられ、仮想円上に等間隔で配置されている。また、ムービングコイル型駆動部３０は弾性ガイドシステム４０ａと交互に配置されている。複数のムービングコイル型駆動部３０と複数の弾性ガイドシステム４０ａによって、ムービングコイル型駆動部３０の同期運転において非対称な負荷を釣り合わせることができる。このように、二つの部分２２、２４を確実に平行とし、或いは溶着対象の部品の溶着面上に力を均等に分配することができる。昇降テーブルの角度調節を必要とする部品公差も補うことができる。
【００６１】
図５は、溶着装置位置決め組立体の上記実施態様２０ａ、２０ｂの一方を昇降テーブル１２上に配置した状態を示す。この組み合わせにより、特に昇降テーブル１２によって調節変位をより大きくすることができると共に、供給動作自体を溶着装置位置決め組立体２０ａ、２０ｂによって高精度で行うことができる。昇降テーブル１２の可動性に代え、若しくはこれに加えて、上方工具を組立体２０ａ、２０ｂの位置決め方向へ可動とすることもできる。
【００６２】
ここで図６〜図１０を参照して、溶着装置位置決め組立体のさらに三つの実施態様２０ｃ、２０ｄ、２０ｅを示す。これらの実施態様は、最初の二つの実施態様に類似するものであるが、弾性ガイドシステム４０ｂの構成及び配置が異なる。
【００６３】
図６及び図７は、溶着装置位置決め組立体の第三実施態様２０ｃを示す。ムービングコイル型駆動部３０は中央に配置されている。第一及び第二実施態様と比較すると、弾性ガイドシステム４０ｂは、二組の第一及び第二プレート４２、４４を上下に配置して備える。二つの第一プレート４２は、共通の第一接続エレメント４８によって第一部分２２に接続される。二つの第二プレート４４も同様に、共通の第二接続エレメント５０によって第二部分２４に接続される。合計三つの弾性ガイドシステム４０ｂが設けられ、ムービングコイル型駆動部３０を中心とした仮想円上に等間隔で配置されている。第一プレート４２と第二プレート４４とを接続する共通のスペーサエレメント４６が、仮想円に対して半径方向外方に配置される。特に図７を参照すると、第二部分２４は第一部分２２よりも小さい、つまり縁部長さが短い。
【００６４】
図８及び図９は、溶着装置位置決め組立体の第四実施態様２０ｄを示す。この実施態様は、図６及び図７に示す第三実施態様と使用する弾性ガイドシステム４０ｂの数及び配置のみが異なる。三つの弾性ガイドシステム４０ｂの代わりに、四つの弾性ガイドシステム４０ｂを設けている。各弾性ガイドシステム４０ｂは、第一部分２２及び第二部分２４の各辺の縁部長さの中央に配置されている。スペーサエレメント４６は、ムービングコイル型駆動部３０から二つの接続エレメント４８、５０よりも離れたところに配置されている。さらに、弾性ガイドシステム４０ｂのうちの一つには、変位センサ５２が概略的に描かれており、図示する実施態様では第一接続エレメント４８に上に配置され、第二接続エレメント５０、つまり第二部分２４の動きを検出する。
【００６５】
最後に、図１０は溶着装置位置決め組立体の第五実施態様２０ｅを示す。この実施態様は、図８及び図９に示す第四実施態様と弾性ガイドシステム４０ｂの配置が異なる。ここでは第二接続エレメント５０が、第二部分２４の各コーナー部に隣接して配置され、第一プレート４２及び第二プレート４４の長手方向辺が、第一及び第二部分２２、２４の各縁部に平行になるように配置されている。このように、溶着装置位置決め組立体２０ａを上から、つまり第二部分２４の方から見た場合に、スペーサエレメント４６は突出配置されていない。
【００６６】
溶着装置位置決め組立体のさらに二つの実施態様２０ｆ、２０ｇを図１１〜図１５に示す。ここに示す実施態様は上述してきた実施態様とは根本的に異なる。
【００６７】
まず図１１〜図１３を参照して、溶着装置位置決め組立体の第六実施態様２０ｆについて説明する。この実施態様では、第一部分２２は一方が閉じた円筒体によって形成される。ムービングコイル型駆動部３０は第一部分２２内の中心に配置され、そこに第二部分２４がムービングコイル型駆動部３０の軸方向第二端に配置される。第二部分２４も、例えば一方が閉じた円筒体として形成され、このように形成された第二部分２４がムービングコイル型駆動部３０の上方に配置される。よって第二部分２４の開口は第一部分２２の底部に対向する。
【００６８】
第一部分２２と第二部分２４とは弾性ガイドシステム４０ｃによって接続される。ここでは二つの弾性ガイドシステム４０ｃが設けられ、各々心出し五徳（centering spider）５４からなる。これに関して、第一部分２２及び第二部分２４はいずれも、図１２に示すようにねじによって互いに接続された三つの部分を有する。第一部分２２は、円形状の底部と、円筒形状の中間部と、リング状の頂部とを有する。第二部分２４は、円形状の上面と、半径方向外方に突出する凸部を有する円筒形状の中間部と、リング状の底部とを有する。第一心出し五徳５４は、第一部分２２のリング状頂面と円筒形状中間部との間に半径方向外方を、且つ第二部分２４の円形状の上面と円筒形状中間部との間に半径方向内方を、それぞれ固定されている。同様に、第二心出し五徳５４は、第一部分２２の円形状の底部と円筒形状の中間部との間に半径方向外方を、且つ第二部分２４のリング状底部と円筒形状の中間部との間に半径方向内方を、それぞれ固定されている。さらに、第二部分２４の円形状の頂面と第一部分２２のリング状頂面とは、図１２に示すように、初期状態では好ましくは互いに略整列している。第二部分２４の円筒形状中間部の半径方向突出部は、第一部分２２に対する第二部分２４の動きを変位センサ５２によって検出するのに役立つ。
【００６９】
心出し五徳５４に加えて、別の選択肢として、スピーカーで知られているような、ガイドディスク、ダイアフラム、プレートガイド、複合線形バネ等が同様に好ましい。慣用のガイドと比較して、弾性ガイドシステムは、内部摩擦があるのみで、機械損失はない。よって弾性ガイドシステムも無損失であると言える。特に弾性ガイドシステムと駆動システムとを組み合わせることにより、二つの部分間の距離、つまり昇降／調節変位、並びに後から溶着装置位置決め組立体２０ｆによってかける力の両方を、精密に制御及び／又は調節することができる。
【００７０】
溶着装置位置決め組立体２０ｆの操作中、第二部分２４の上側は上方に移動し、それにより第二部分２４のリング状底部と第一部分２２の円形状底部２２との間の距離が増加する。溶着プロセスが完了すると、例えば二つの部分２２、２４はそれぞれの初期位置へ、若しくは適切な中間一位置へと戻る。
【００７１】
図１４及び図１５には、図１１〜図１３の実施態様と比較して変更された実施態様を示す。この二種の実施態様間では、図１４及び図１５に示す実施態様では変位センサ５２がムービングコイル型駆動部３０の内部に配置されている点が異なる。これにより溶着装置位置決め組立体２０ｇの全体構成がさらにコンパクトになる。図１４はムービングコイル型駆動部３０の内部構造を示す。ムービングコイル型駆動部３０のコアの固定部を符号３２で示し、第二部分２４の接続部を符号３４で示す。
【００７２】
図１６及び図１７は、溶着装置位置決め組立体の第八実施態様２０ｈを示す。この実施態様の基本的構成は、先に説明した心出し五徳５４を備える実施態様と同様であるが、心出し五徳の代わりに、弾性ガイドシステム４０ｄとして複数のバネを使用する。
【００７３】
図１６はリング状の第一部分２２を示す。第二部分２４は円形状であることが示される。複数のバネ、図示する実施態様では八つのバネが、互いに等間隔に配置され、リング状第一部分２２の半径方向内側面と円形状第二部分２４の半径方向外側面とを接続する。
【００７４】
図１７に、溶着装置位置決め組立体のこの実施態様２０ｈで見込まれる第一部分２２の構成を示す。第一部分２２は孔を有する底部を備え、この底部から例えば四つの円柱が延在する。図面は断面図であるので、このうち二本のみが示される。円柱の上端には円形状の底部が配置され、そこから軸方向に円筒形状が延在する。好ましくは、初期状態では、円筒形状の上端はここでも第二部分２４と整列している。
【００７５】
ムービングコイル型駆動部３０は、円形状の底部の中央に配置される。変位センサ５２はムービングコイル型駆動部内に配置され、変位センサ５２のケーブルは、例えば第一部分２２の底部に設けた孔を通して配線される。
【００７６】
溶着装置位置決め組立体の第九実施態様２０ｉを図１８に示す。この実施態様では、弾性ガイドシステム４０ｅとしてエアダクト（air duct）を利用する。
【００７７】
図１９に溶着装置１０を示す。この装置は、昇降テーブル１２、上方工具１４、さらに昇降テーブル１２の上に上述の溶着装置位置決め組立体の実施態様２０ａ〜２０ｉのうちの一つを備える。第一変更例では、溶着装置位置決め組立体２０ａ〜２０ｉの固定第一部分２２は昇降テーブル１２の一体的部分である。第二変更例では、固定第一部分２２は昇降テーブルに接続されている。
【００７８】
溶着装置１０自体は、超音波溶着装置、レーザー溶着装置、赤外線溶着装置、振動溶着装置、或いは摩擦溶着装置等、いかなる溶着装置でもよい。
【００７９】
弾性ガイドシステム４０ａ〜４０ｅにより、第一部分と第二部分とは一つの軸に沿ってのみ相対的に移動可能である。この軸は好ましくは、溶着装置１０が設置されている基部に対して垂直な軸である。操作中、溶着対象の部品は、溶着装置位置決め組立体２０ａ〜２０ｉの第二部分２４と上方工具１４との間に所望の力でクランプされる。
【００８０】
溶着対象の部品を溶着装置でクランプする力は、≦１ｋＮ、好ましくは≦５００Ｎ、特に好ましくは≦２５０Ｎである。特に細線粒金細工部品の場合には、さらに小さな力とする必要があり、溶着装置１０では≦２０Ｎ、好ましくは≦１０Ｎ、特に好ましくは≦５Ｎとすることができる。
【００８１】
使用する溶着装置位置決め組立体２０ａ〜２０ｉの特定の構成により、溶着対象の部品が操作中にクランプされる実際の力の、所定公称力（nominal force）からの偏差は、最大２．５Ｎ、好ましくは最大１Ｎ、特に好ましくは最大０．５Ｎである。同じことが実際の変位と所定公称変位との違いにも当てはまる。よって、溶着装置位置決め組立体２０ａ〜２０ｉの軸方向長さが操作中に起点から変化する実際の変位の、所定公称変位からの偏差は、最大１ｍｍ、好ましくは最大０．１ｍｍ、特に好ましくは最大０．０１ｍｍである。溶着装置位置決め組立体２０ａ〜２０ｉによって溶着部の高い再現性を達成することができるので、力及び／又は変位の最大偏差は、少なくとも３回、好ましくは少なくとも５回、特に好ましくは少なくとも１０回の連続する溶着プロセスの間維持される。
【００８２】
ここで図２０に、本発明の溶着装置１０を用いて第一の部品と第二の部品とを接続する本発明の溶着方法の実施態様のフローチャートを示す。初期状態では、例えば溶着装置位置決め組立体の二つの部分は互いから最小距離のところに配置されている。好ましくは溶着装置はさらに昇降テーブルを備え、この昇降テーブルは初期状態ではやはり初期位置、つまり好ましくは溶着装置の上方工具から可能な限り離れた位置にある。この昇降テーブルを備える構成は、溶着対象の部品を手動で溶着装置に装填する場合、或いは溶着対象の部品の合計高さが溶着装置位置決め組立体の最大変位長さよりも大きい場合に、特に適している。
【００８３】
第一工程Ａでは、第一の部品を溶着装置位置決め組立体の可動第二部分に配置し、第二部分を第一の部品上若しくは溶着装置の上方工具に配置する。次いで工程Ｄにおいて、第二部分を第一部分に対して移動させる前に、昇降テーブルを溶着装置の上方工具の方向へ移動させ、第二部分と上方工具との間の第一所望距離を設定する。これに代えて若しくはこれに加えて、第二部分を第一部分に対して移動させる前に、上方工具を溶着装置位置決め組立体の方向へ移動させる工程を行い、第二部分と上方工具との間の所望距離を設定することもできる。
【００８４】
次いで工程Ｂにおいて、第二部分を第一部分に対して移動させる。この移動は無段階で、或いは一段階以上の段階で行うことができる。このように、特に≦１ｋＮ、好ましくは≦５００Ｎ、特に好ましくは≦２５０Ｎの力をかけて、第一の部品と第二の部品とを第一工具と第二部分との間にクランプしておく。ここで、駆動システムのモータ電流で力を制御することが好ましい。このように、力を例えばムービングコイル型駆動部のモータ電流等によって制御するので、独自の或いは別個の力センサは不要である。よってこの構成は、モータ電流がかけた力に比例する、特に線形的に比例する駆動システムに特に適している。
【００８５】
溶着対象の部品をクランプする実際の力の、所定公称力からの偏差が、最大２．５Ｎ、好ましくは最大１Ｎ、特に好ましくは最大０．５Ｎであるとさらに有利である。これに加えて若しくはこれに代えて、溶着装置位置決め組立体の軸方向長さが起点から変化する際の実際の変位の、所定公称変位からの偏差が、最大１ｍｍ、好ましくは最大０．１ｍｍ、特に好ましくは最大０．０１ｍｍであることが好ましい。これにより、二つの部品が上方工具と接触する際の力のピーク、並びにその結果生じ得る溶着対象の部品の損傷や破壊を防ぐことができる。
【００８６】
最終的に工程Ｃにおいて、二つの部品の溶着が行われる。次いで昇降テーブル及び溶着装置位置決め組立体は初期位置へ、若しくは支度に適した中間位置へと移動させることができ、プロセスが繰り返される。上方工具を初期位置へ、若しくは支度に適した中間位置へと移動させることも好ましい。ここで、力及び／又は変位の上記最大偏差が、少なくとも３回、好ましくは少なくとも５回、特に好ましくは少なくとも１０回の連続する溶着プロセスの間維持されることが好ましい。
【００８７】
図２１には、本発明の溶着装置位置決め組立体による、溶着装置、特に昇降テーブルを備える溶着装置の本発明による改造方法の実施態様のフローチャートを示す。
【００８８】
第一の工程において、本発明の溶着装置位置決め組立体を設ける。これは溶着装置用、特に昇降テーブルを備える溶着装置用の改造キットを提供することによって行うことができる。この改造キットは特に、本発明の溶着装置位置決め組立体を含む。
【００８９】
次の第二工程ｂにおいて、操作中に溶着装置の上方工具と溶着装置位置決め組立体の第二部分との間に力を加えることによって第一の部品と第二の部品とをクランプすることができるように、溶着装置位置決め組立体を溶着装置に、特に昇降テーブルに、取り付ける。この改造方法によれば、既存の溶着装置を改造して本発明の溶着装置位置決め組立体を設けることができる。
【符号の説明】
【００９０】
１  溶着装置（従来技術）
３  昇降テーブル
５  上方工具
１０  溶着装置
１２  昇降テーブル
１４  上方工具
２０a〜２０i  溶着装置位置決め組立体
２２  第一部分
２４  第二部分
３０  ムービングコイル型駆動部
３２  ムービングコイル型駆動部３０のコア固定部
３４  第二部分２４の接続部
４０a〜４０ｄ  弾性ガイドシステム
４２  第一プレート
４４  第二プレート
４６  スペーサエレメント
４８  第一接続エレメント
５０  第二接続エレメント
５２  変位センサ
５４  心出し五徳
ｓ  昇降テーブル３及び１２の調節変位
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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