(57)【要約】【課題】本発明は、ワークピースを超音波機械加工するためのソノトロード（１）を提供する。【解決手段】ソノトロード（１）を入力側で、超音波生成器により励起される、少なくとも２つの超音波送信装置を有する駆動装置（５）に接続し、ソノトロードの出力側の前面に細長い機械加工面（１２）を与え、側面にはほぼ２つの超音波送信装置間に位置する、少なくとも１つのスロット（１０）を与える。ソノトロード（１）の外側の前面に細長い機械加工面（１２）を得るため、より広いワークピースの横方向次元上で伸びるように、機械加工面は有効機械加工長の２倍以上の長さを有し、駆動装置（５）上で前部機械加工面から後部に向かって測定した装置の高さはλ／２より著しく大きい。この目的のため本発明では、ソノトロード（１）を、その機械加工面（１２）からその高さ（Ｈ）方向に後部に向かって、それぞれの駆動装置（５）を受ける凹部（６）を残しつつ、その後部平坦面（１３）まで単一の要素として与える。後部平坦面（１３）は、機械加工面（１２）の外側と反対側にあるソノトロード（１）の入力側では機械加工面（１２）とほぼ平行であり、後者とほぼ同じ長さだが後者より広い。ソノトロード（１）の外面は少なくとも１つのスロット（１０）および開口部まで閉じており、それらは後部平坦面（１３）内に位置して駆動装置（５）に対する凹部（６）へのアクセスに役立つ。ソノトロードの全高はλ／２であり、λはその高さ（Ｈ）方向に振動する波の波長に等しい。【選択図】  図６
2009504370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースの超音波処理用のソノトロード（１）を有する装置であって、超音波生成器で励起される、少なくとも２つの超音波発振器を有する駆動装置（５）に、前記ソノトロード（１）の入力側を接続し、前記ソノトロードの出力側では細長い処理面（１２）を前方に与え、ほぼ２つの超音波発振器の間に位置する少なくとも１つのスリット（１０）を水平方向に与えたことを特徴とし、
前記ソノトロード（１）は、前記の適切な駆動装置（５）を収容する凹部（６）を除いて、処理面（１２）から高さ方向（Ｙ）に後方に向かって後部平坦面（１３）まで一体型であり、前記後部平坦面は、前記出力側上の前記処理面（１２）と反対にある前記ソノトロード（１）の入力側では前記処理面（１２）にほぼ平行であってほぼ同じ長さを有するが後者より広いことを特徴とし、さらにソノトロード（１）の外面は、前記の少なくとも１つのスリット（１０）と前記駆動装置（５）に対する前記凹部（６）へのアクセスを与える前記後部平坦面（１３）内の開口部（１４）とは除いて閉じており、それにより前記ソノトロードの全高は、λをＹ方向に振動する波の波長としてλ／２以下であること
を特徴とする装置。
【請求項２】
前記後部平坦面（１３）内の前記駆動装置（５）を収容する前記凹部（６）は、Ｙ方向、すなわち、前記後部平坦面（１３）に垂直に伸びる環状面（１５）を持つ円形開口部（１４）を有することを特徴とし、さらに、密閉のため、前記円形開口部（１４）に一致する少なくとも１つの円形突起（１６）を有するカバー（２）を取り付けることができ、前記突起（１６）はやはりＹ方向、すなわち、前記ソノトロード（１）の前記後部平坦面（１３）に垂直に伸びる取り付け環状面（１７）を有し、その上にＯリングを適用可能であること
を特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ソノトロード（１）に接続する前記駆動装置（５）の数は、Ｎを偶数としてＮ＋１であることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
Ｘ方向において前記ソノトロード（１）は３つ（Ｎ＝３）の駆動装置（５）を互いから同じ距離（Ｄ）で一列に有し、それらを唯一の超音波生成器で励起すること、および有効処理長（Ｂ）は１５８ｍｍ以上であること、および前記ソノトロード（１）のＹ方向の高さ（Ｈ）はスリット長（Ｉ）に１０ｍｍを加えたものにほぼ等しいこと
を特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記出力側にある前記ソノトロード（１）の端部領域を、前記ソノトロード（１）のそれぞれの側面（１８）上の足部（３）によりそれぞれ７ｍｍ未満の拡張（Ｃ）だけ拡張したことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記スリット（１０）の後部上端の、前記後部平坦面（１３）からの距離（Ｊ）は２０ｍｍ未満であり、望ましくは３から８ｍｍの間であることを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
【請求項７】
前記スリット長（Ｉ）は０．６ｘ（Ｈ）から０．９ｘ（Ｈ）の範囲にあることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記スリット（１０）をＸ方向に互いから分離する距離（Ｇ）は、入力側にある前記ソノトロード（１）の長さ（Ａ）のほぼ１／３であることを特徴とする請求項４から７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記駆動装置（５）のＸ方向における互いからの中心間距離（Ｄ）は、入力側にある前記ソノトロード（１）の長さ（Ａ）のほぼ１／３であることを特徴とする請求項４から８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記駆動装置（５）のＸ方向における互いからの位置決め深度（Ｌ）は、Ｈ／３からＨ／２の範囲にあることを特徴とする請求項４から９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記駆動装置（５）内の前記反射器（８）の高さ（Ｍ）は１０ｍｍから２０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項４から１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記スリット幅（Ｋ）は４ｍｍから１４ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項２から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記ソノトロード（１）の前記端部から前記出力側上の端部への半径（Ｒ）は１５ｍｍから４０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項３から１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記ソノトロード（１）のＹ方向の高さ（Ｈ）は７０ｍｍから１３０ｍｍの範囲にあり、望ましくは１００ｍｍ未満であることを特徴とする請求項４から１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記入力側にある前記ソノトロード（Ｅ）の幅は２０ｍｍから８０ｍｍであり、望ましくは約３５ｍｍであることを特徴とする請求項４から１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記ソノトロードの前記出力側にある前記処理面（１２）の幅（Ｆ）は３０ｍｍ未満であり、望ましくは５ｍｍから３０ｍｍの範囲にあり、さらに望ましくは９ｍｍであることを特徴とする請求項４から１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記ソノトロード（１）の前記広域後部の、前記後部平坦面（１３）の側（２０）から前記半径（Ｒ）の開始点へ前方に測った高さ（Ｐ）は（Ｈ／２−１５ｍｍ）から（Ｈ／２＋１５ｍｍ）の範囲にあることを特徴とする請求項４から１６のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワークピースの超音波処理用のソノトロード（１）を有する装置に関する。ソノトロードの入力側を、駆動装置に接続する。駆動装置は、超音波生成器により励起される少なくとも２つの発振器を有する。ソノトロードには、ソノトロードの出力側で前方に細長い処理面を与え、ほぼ２つの超音波発振器間に位置する、少なくとも１つのスリットを水平に与える。用語「ソノトロード」は、超音波発振器を有さないが、それに対する凹部とスリットを有するボディを意味する。入力側、すなわちソノトロードの方位に依存して上側または後部側では、前記ボディは、処理面の長さと同じか、または少々短い長さの後部平坦面により閉じられる。
【０００２】
本発明は多数の超音波処理、特に溶接、リベッティング、ホビングに適用可能である。プラスチック材料を溶接して、可能な限り細長い超音波処理面、または溶接面を有するソノトロードを製造する際、様々な試みが行われてきた。
【背景技術】
【０００３】
上述の種類の装置はドイツ特許ＤＥ−Ｃ１−４４  ３９  ４７０で公知である。前記特許は、ソノトロードに接続した２つの超音波発振器により駆動されるソノトロードを開示する。超音波発振器は超音波生成器により励起される。前記処理面の長さはＸ方向と称する第１の方向、すなわちソノトロードボディの長さ方向で測定される。２つの超音波発振器を有するソノトロードに対して、この長さは処理面の長さの約２倍であり、均一処理、例えば溶接に対して、出力側で両方の超音波発振器により、ソノトロードを十分な振幅で振動させることができる。単一の超音波発振器に対する処理面の長さを「有効処理長」と記述する場合、２つの超音波発振器を有する公知のソノトロードに対して、前記の長さは「有効処理長」の２倍に等しい。公知のソノトロードは、超音波発振器に対して凹部を有さない。さらに、公知の場合の超音波発振器は、後部平坦面上で後方に配置される。したがってＹ方向、すなわちソノトロードの長さに垂直な方向では、これにより相当な高さが生まれ、その高さはしばしば利用可能な作業空間より大きくなる。
【０００４】
多数の適用例に対して、ワークピースは、ソノトロードと対向工具との間に配置され、次いでソノトロードを振動させて、それをワークピースに押し付けて溶接エネルギーを移すことで、溶接が実行される。しばしば、長い溶接線を生成する必要があるが、常には満足に生成されない。溶接面の中央領域においては、公知のソノトロードは、過度に溶接してスポット焼けを生成する可能性があり、縁領域、および溶接面の端では、大型のソノトロードを励起できず、したがってその位置で溶接線が欠ける。大型のワークピースを溶接可能とするように改良が試みられてきた。対応する駆動装置を有する振動可能なソノトロードを準備するのではなく、ソノトロードに長い溶接面を与え、それらを２つ（またはそれ以上）の超音波発振器を接続することで、非常に良好な溶接が得られている。２つの超音波発振器を単一の超音波生成器に接続することで、超音波ユニットは同一周波数で振動し、ソノトロードを均一に励起する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
公知の装置は、多数の応用例に対して満足できるが、充填および包装機械と高スループットで併用する場合は再考を要する。包装業界における高性能機械では、利用可能な作業空間が、特にその前部処理面から、駆動装置の後部端への装置の高さに関して厳しいので、大型の超音波処理装置を使用することができない。これと、超音波装置の加速を容易にするための低質量に関する要件とが組み合される。しかしながら、超音波処理用の公知の装置の高さは１波長のオーダであり、特別なステップを取らない限り、より小型にはできない。
【０００６】
欧州特許ＥＰ−Ｂ１−０  ６１５  ９０７はリアクションボディを有するパッケージを、充填および密閉する機械における密閉装置を開示し、その密閉装置により処理面の長さに渡って均一な密閉性を実現することができる。しかしながら、処理面の長さは十分ではなく、いくつかの超音波密閉装置を用いると困難に直面し、結果として不均一な密閉性が認識された。
【０００７】
さらに、国際特許ＷＯ−Ａ−９９／４８７５９は、充填された管状の包装材料を充填機械が水平方向に密閉するために、スリットを有する長いソノトロード付き超音波密閉装置の開発を試みた。しかしながら、前記密閉装置の高さは包装業界における現在の高性能充填機械に対して過大であり、したがって前記密閉装置を使用することではできない。さらに、駆動装置を筐体により覆わなければならず、その結果、前記密閉装置は受け入れ難い程高い上に重すぎることにもなる。
【０００８】
したがって、本発明は上述の先行技術の問題を克服し、細長い処理面をソノトロードの前面に生成し、上で定義した有効処理長の２倍以上である処理面を生成して、それによりソノトロードがより広いワークピースを収容して、本質的に均一な処理を処理面で行うことができることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
装置の高さは、前部処理面から駆動装置を超えた後部に向かって測定すると、基本的にλ／２、すなわち生成した超音波振動の半波長を上回らない。
【００１０】
本発明は以下を保証することでこの目的を達成する。すなわち、ソノトロードは、適切な駆動装置を収容する凹部を除いて、その前部の細長い処理面からその高さ方向の後方に向かって、その後部平坦面まで一体的である。前記後部平坦面は、出力側の処理面と反対にあるソノトロードの入力側で、処理面とほぼ平行であり、処理面とほぼ同じ長さであるが、より広い。また、前記の少なくとも１つのスリットは除いて、および駆動装置が凹部にアクセスするための後部平坦面内の開口部は除いて、ソノトロードの外面が閉じている。それにより、ソノトロードの全高はλ／２以下である。ここで、λはＹ方向に振動する波の波長に等しい。
【００１１】
超音波生成器は、主要部の張力を高周波数電気エネルギーに変換する。それにより、励起されるそれぞれの超音波発振部は変換器、例えば圧電素子、および振幅変換部またはブースタを有する。出力側では、ソノトロードを前記超音波発振部上に配置する。高周波数電気エネルギーを、変換器により機械振動に変換する。Ｙ方向の機械振動の振幅をブースタ構造により変換し、ソノトロードに供給する。最後にこの振動エネルギーを溶接線に供給して、望ましいようにワークピースを超音波処理する。
【００１２】
本発明の新規性は、ソノトロードの特別な構成とその制御にある。公知のソノトロードのように、本発明のソノトロードも、出力側に細長い処理面を有し、入力側では後部面によりＹ方向に後方に閉じている。前記後部面は本発明の場合は平坦である。重要なさらなる特徴は、ソノトロードはその前部処理面から前記後部処理面に向かって構造上一体であるという事実である。最後に、ソノトロードに対して駆動装置用の凹部を与える。この点で、一体型ソノトロードに窪みが形成される。例えば留め金具を使用して、駆動装置をそれぞれの凹部に挿入して固定することができる。
【００１３】
前記後部平坦面は前部処理面に十分に平行に走り、ほぼ同じ長さである。ソノトロードのエネルギー入力側の後部平坦面は、出力側に位置する処理面と反対にあるソノトロードボディの側に位置する。
【００１４】
本発明の教示によると、ソノトロードの外面は基本的に閉じており、よりコンパクトで固定が容易、洗浄が容易なソノトロードボディを生成する。ソノトロードの外面は１００％閉じているわけではない。第１に、公知のソノトロードにあるようにスリットを与えてある。スリットは、ソノトロードを一方から他方に完全に通過することができる。本スリットは異なる形態を有してもよい。例えば、スリットを遮断するか、またはいくつかのスリット部から形成してもよい。いずれの場合も、外面は前記の少なくとも１つのスリットの領域内で遮断される。加えて、外面は前記開口部によっても遮断され、したがって開口部領域内でも閉じていない。しかしながら、スリットおよび開口部を除いては外面が完全に閉じているという事実は斬新な特徴である。
【００１５】
開口部は異なる形態を有してもよく、凹部に対するアクセスを与えて、駆動装置を凹部内に置くことができる。好適な実施形態では、駆動装置は前記開口部を除いてソノトロードの外面により完全に囲まれる。
【００１６】
一体型構造および閉じた外面を有するソノトロードの本構成は、ソノトロードとその駆動装置に対して、余分な筐体が必要ないという点で主要な利点を有する。したがってＹ方向、すなわち例えば平坦である処理面に垂直な方向の総工費は低く、その結果、質量は少なく、唯一の精密部品、すなわちソノトロードのみを製造すれば良いので、より安価に全体の工具を製造することもでき、比較可能な種類の公知の装置では必要であった、余分な筐体が必要ないという利点がある。
【００１７】
したがって、本発明のさらなる特徴によると、ソノトロードの全高はλ／２以下である。λは、Ｙ方向、すなわちソノトロードの高さ方向に振動する振動波長である。
【００１８】
この新規装置を例えば包装業界においてプラスチックを含むワークピースの溶接に組み込んだ場合、本発明により、包装材料のチューブから作製した包装を、充填機械内で水平方向に密閉することもできる。換言すれば、新規のソノトロードの細長い処理面は包装管の水平範囲を収容することができる。本発明の特徴は、処理面の長さ方向に伸びる十分に均一な振動振幅を生成することができる。さらに本発明の特徴は、高性能密閉機械に組み込むのに十分に小型で軽量である装置を与えることができる。
【００１９】
本発明のさらに重要な利点は、牛乳または果物ジュースのような液体食料を包装する機械において、駆動装置を損傷することなくソノトロード全体を正確に洗浄できることである。機械部の衛生的な構成は、上記機械のユーザにとって非常に重要である。
【００２０】
本発明の装置を２つの駆動装置で構成して、出力側の全処理長に渡ってさらなる溶接制御を実現することができ、その結果、本装置で生成される溶接線は高品質である。例えば包装体積が０．７５リットル未満のとき、包装での使用に一般的な２つの駆動装置のみを有するソノトロードを、紙に基づく包装材料のチューブから生成する。上記ソノトロードの機械的構成は特に堅固で安定しており、高負荷を容易に入力することができる。負荷がソノトロードに与えられるので、これは新規ソノトロードの閉じた外壁のさらなる利点である。公知の機械では、入力負荷は筐体ではなくソノトロードにより吸収される。
【００２１】
しかしながら、本発明の装置に３つの駆動装置を有する１つのソノトロードを与えることもできる。これにより、上述の種類の包装を０．７５リットル、１リットルおよび１．５リットルで作製することができる。
【００２２】
３つ以上の駆動装置を有するソノトロードを１つの超音波生成器のみで励起できるという事実に、本発明のさらなる利点がある。３つの駆動装置を有するソノトロードは、対向工具、すなわちアンビルに対して、加えた荷重は工具の水平傾斜を避けるために常に対称でなければならないというさらなる利点を有する。さらに、溶接継ぎ目は全処理長に渡って均一である。なぜならば、単一の超音波生成器が単一の周波数を生成し、したがって均一な処理品質が全体の処理幅、および長さに渡って得られるからである。
【００２３】
本発明のさらに有利な特徴は、後部平坦面内の駆動装置を収容する凹部はＹ方向、すなわち後部平坦面に垂直な方向に伸びる環状面を持つ円形開口部を有するという事実と、密閉のため、円形開口部に一致する、少なくとも１つの円形突起を有するカバーを取り付け可能であるという事実とにある。前記突起は取り付け環状面を有する。前記環状面はＹ方向、すなわちソノトロードの後部平坦面に垂直な方向に伸び、前記環状面にＯリングを固定することができる。本発明の装置をクリーンルーム条件下で使用するか、または液体なしに本発明の装置を使用する、多数の応用例がある。しかしながら、他の応用例では、ソノトロードをウェットルームで使用しなければならず、その結果、駆動装置の高張力部を湿気の進入から保護しなければならない。この理由により、上で定義した特徴を、背面からソノトロード上に配置可能でウェットルームから凹部を密閉可能なカバーにより、有利に補完する。駆動装置を実用的かつ完全に収容するために、ソノトロードボディ内部にある凹部の断面が多角形である場合でも、ソノトロードの後部平坦面内の開口部の形状を円形にすることが望ましい。なぜならば、凹部をソノトロードボディ外部の空間に対して密閉する手段がそれにより生成されるからである。したがって、凹部の入力端上の円形開口部は、Ｏリングで正確に密閉可能で正確に製造可能であるので、円形の環状面を有することが好ましい。環状面は、後部平坦面に垂直に、すなわち前記Ｙ方向に伸びることが好ましい。好適な実施形態において、カバーも凹部ごとに円形突起を有する（例えば、３つの凹部に対して３つの突起）とき、それらを円形開口部に挿入することができ、その結果、前記の環状面は取り付け環状面に対して反対側に位置する。最後に、Ｏリングを適用して、２つの環状面の間で安全な密閉性を保証することができる。製造および組立の両方は、３つの凹部と３つの突起を有する対応カバーとを有する好適な実施形態において現実的かつ容易である。
【００２４】
さらに有利な実施形態において、本発明に従うと、ソノトロードに接続される駆動装置の数は、Ｎを偶数としてＮ＋１に等しい。これは、駆動装置が中央軸に関して常に対称に配置され、結果として高負荷を用いるときでも負荷は常に対称的に与えられ、処理面はワークピースまたはアンビル上で傾くことができないことを保証する。カバーをアルミニウムまたはステンレス鋼から作製することが望ましい。
【００２５】
本発明によると、互いから同一距離（Ｄ）でＸ方向に一列に並び、唯一の超音波生成器で励起される３つの駆動装置をソノトロードが有するとき、有効処理長Ｂが１５８ｍｍ以上であり、Ｙ方向のソノトロードの高さＨがスリット長Ｉ＋１０ｍｍにほぼ等しいことが好ましい。本発明の装置のこの特殊かつ好適な実施形態は、スリットおよび凹部または円形開口部を除いて全ての側で閉じたソノトロードをユーザに与える。筐体は不要であり、ソノトロードは、ソノトロードの駆動装置をほぼ完全に囲むコンパクトな統合ボディから成る。後者の特徴を有する本発明の装置は、特に有利な実施形態の特殊な仕様から導かれ、ここで説明した特徴を有する本発明の装置は高品質な処理を与える。有効処理長Ｂは、ソノトロードにより実行した処理が、溶接の場合は有効溶接長でもある。Ｙ方向、すなわちソノトロードの後部平坦面に垂直な方向のソノトロードの高さＨは、スリットの長さＩより約１０ｍｍしか大きくない。スリットは基本的に、（Ｙ方向に振動する長手方向振動とは対照的に）横方向振動を遮断する責任を持つ。
【００２６】
特に有利な点は、ソノトロードのそれぞれの側に足部を形成することで、７ｍｍ未満の長さＣだけ、ソノトロードの出力端領域を拡張する本発明のさらなる実施形態から導出される。Ｘ方向に７ｍｍ以上伸びる足部を生成することは効果的ではないが、対照的に、足部は処理面の危険域を有利に覆うことができ、その結果、振幅がより遠方の領域で減衰する場合でも処理が効果的でありうることが分かっている。足部は端部領域における振幅減衰を外部に押し出すように見える。上述の包装機械を用いると、特に高性能機械において、紙チューブは処理面、およびアンビル上を非常に高速で移動し、この速度で数ミリメートルだけ水平にドリフトする。外端領域にある足部は、例えば、端部領域でやはり高品質である連続的溶接線を生成できることを保証することができる。
【００２７】
本発明のさらに有利な特徴によると、スリット後部上端の後部平坦面からの距離Ｊは２０ｍｍ未満であり、３ｍｍから８ｍｍの範囲にあることが望ましい。本距離は、ソノトロードの入力側でのスリットの開始を定義し、圧電素子での屈折振動に大幅に影響を及ぼす。
【００２８】
本発明のさらなる実施形態においてスリット長Ｉが０．６×Ｈから０．９×Ｈの範囲にあるとき、この長さが振動振幅の基本的な部分を構成しなければならないことに留意すべきである。既に述べたように、これらの比率が満たされる場合でも、スリットを遮断することができる。
【００２９】
屈折振動および振幅分布は基本的に、スリットの互いからのＸ方向距離Ｇによって影響を受ける。Ｇは入力側でのソノトロードの長さＡの約１／３である。本発明のこの特別な装置の実施形態では、スリット分離に対する合理的な範囲は５ｍｍから３０ｍｍである。
【００３０】
屈折振動および振幅分布は、駆動装置の互いからのＸ方向中心間距離Ｄによって影響を受ける。Ｄは入力側でのソノトロードの長さＡの約１／３である。
【００３１】
Ｌがソノトロードボディ内の駆動装置の深度を表し、その駆動装置の前記深度Ｌが範囲Ｈ／３からＨ／２の範囲にある場合、いくつかのパラメータがポジティブに影響を受ける可能性がある。そのパラメータには例えば、圧電素子の屈折振動、ソノトロード全体の変形および振幅分布がある。深度Ｌの最適値は約Ｈ／２．５である。
【００３２】
さらに、駆動装置の反射器の高さＭは、それが１０ｍｍから２２ｍｍの範囲にある場合、振幅変形に影響を及ぼす可能性がある。例えばこの高さが増加すると、振幅変形が増加する。圧電素子における反射器の高さは１６ｍｍであることが特に望ましい。
【００３３】
本発明の他の特に有利な実施形態および特徴は、他の従属請求項で定義する。特に、ソノトロードの側縁の広端部と出力端との間にある遷移領域の半径Ｒ、後部平坦面の側縁から半径Ｒの開始点までのソノトロードの広域後部の高さＰは、周波数と変形に影響することに留意しなければならない。遷移半径に関して、特殊な試験によると前記半径の最適値は約２５ｍｍであった。
【００３４】
ここで説明した特別な実施形態に関して、以下で図面を参照してさらに詳細に説明するが、出力側でのソノトロードの幅、すなわち有効溶接幅は約９ｍｍである。処理、すなわち溶接、切断またはリベットに依存して、処理面は平坦でなくともよい。すなわち、断面において外部に凸状に湾曲してもよく、あるいは内部に凹状に湾曲または配向してもよい、等である。例えばソノトロードを専ら切断に使用する場合、処理面の幅は０．１ｍｍに設定する。
【００３５】
出力側でのソノトロードの幅は、出力側での幅Ｆに対する入力側での幅Ｅの変換比率に対して重要である。例えば本発明の装置の特別な場合では、入力側でのソノトロードの幅Ｅは３５ｍｍでよい。ただし、Ｅが２０ｍｍから８０ｍｍの間にあると良好な結果が得られる。
【００３６】
前記の比率Ｅ／Ｆは、例えば溶接といった処理に必要な振幅により決定される。例えばポリエチレンに対して、振幅は少なくとも２０μでなければならないことが示されている。
【００３７】
さらなる実施形態では、本発明のソノトロードをチタンから作製する。ソノトロードに関して成功した試験も実施した。その試験では、圧電素子を保護できアーク放電を回避できるので、駆動装置を収容する凹部が絶縁材料、望ましくは絶縁コーティングまたは絶縁挿入を示した。先行技術では、本発明の種類の装置が湿潤環境で動作しなければならないとき、筐体を与えていた。本発明によると、これを、密封した駆動装置と、後部領域におけるカバーとを有する一体型ソノトロードにより、回避することができる。一方で乾燥環境ではスクリーンがあれば十分であり、湿潤環境での包装機械における多数の応用例に対して、圧電素子は密封され、特に前記カバーにより堅く閉じられる。次いで、プレートをカバーの内側に配置して、ソノトロードの取り付けを簡略化できることが望ましい。ケーブル配線はプレートを経由する。この結果、放電抵抗をプレートに取り付けることができるように体積が小さくなることが望ましい。ケーブルは短く、冷却空間は大きい。
【００３８】
本発明のさらなる特徴、利点および応用例は、添付図面を参照して行う以下の好適な実施形態の説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
図１から５に示す本発明の装置の第１の実施形態は、一般に１と指定したソノトロードを示す。ソノトロード１は、ソノトロード１の後部入力側近傍の後部にあるカバー２によって閉じられる。前記カバーは、図６および７には示した実施形態には存在しない。図６および７は足部３を有する実施形態を示す。超音波生成器は示していないが、水平方向（Ｚ方向）ケーブル筐体４を示し、ソノトロード１の駆動装置を図３から７において汎用参照番号５で指定してある。３つの駆動装置５の各々は凹部６内にある。凹部６は、本実施形態では円形断面で示してある。
【００４０】
ここで示すソノトロード１の実施形態は、３つの駆動装置５を有し、それらの全てを単一の超音波生成器（示さず）で励起する。さらに、駆動装置５のそれぞれの超音波発振部は、反射器８付きの圧電素子７を有する。この駆動装置５を、固定ボルト９によりソノトロード１の凹部６に固定する。
【００４１】
２つの超音波発振器、または駆動装置５の間に、ソノトロード１を完全に通過するスリット１０がある。続いて、２つのスリット１０を３つの駆動装置５に与える。示していないが、ソノトロード１を機械のフレームに安全に固定するためのＳ形留め金１１を、ソノトロード１の側面に置く。これは、図５から７の断面図で最も良く見られるであろう。容易で安全な固定のため、前記の留め金１１をソノトロードの外側に溶接するか、またはソノトロードボディと一体的に形成することができる。
【００４２】
ソノトロード１の外側、Ｙ方向に見ると最下端において、ソノトロードに細長い処理面１２を与える。入力側、すなわちＹ方向の最上端およびソノトロードの方位に依存して後方に、ソノトロード１のボディを後部平坦面１３により閉じる。後部平坦面１３はＸ方向に見ると処理面１２とほぼ同じ長さである。図６では、この後部平坦面１３の長さをＡで示し、処理面１２の長さをＢで示してある。後者の長さは、それぞれの足部の分だけＸ方向（ソノトロード１の長手方向）に拡張した長さＡである。
【００４３】
ソノトロード１のボディ全体は図６に示す高さＨを有する。スリット１０の長さをＩで指定し、スリット１０の後部上端の、後部平坦面１３からの距離をＪで参照する。
【００４４】
さらなる長さ、幅、等は添付の参照リストで示してある。
【００４５】
図３は特に、駆動装置５に対する凹部６へのアクセスのため、後部平坦面に円形開口部１４を与えることを示す。それぞれの凹部６は環状面１５を有する。環状面１５は円形開口部１４の隣にあり、後部平坦面１３と垂直、すなわちＹ方向に伸びて、カバー２が与える密閉性を実現する。この環状面１５は開口部１４の周囲で伸びる。
【００４６】
図１から５のソノトロードを湿潤空間で使用するとき、高張力部、すなわちソノトロード１の駆動装置５は外部から密閉されなければならない。特にソノトロード１の後方凹部６において入れ子となる上方開口部１４に対して、駆動装置５を外部から密閉しなければならず、したがってソノトロードボディにより完全に囲まなければならない。
【００４７】
ここで示した実施形態では、Ｚ方向のカバー２の側（図１）は角度付きケーブル供給筐体４を有し、初期段階ではカバー２は３つの駆動装置５全ての上方で伸び、円形突起１６を有する。突起１６の直径は凹部６の円形開口部１４の直径と一致し、本開口部に挿入することができる。この場合、突起１６上の前記取り付け環状面１７は前記環状面１５と平行である。Ｏリングは、図面には示していないが、これら２つの環状面１５、１７の間に配置することができる。これにより、駆動装置５の高張力部を外部湿潤空間に対して良好に密閉する。
【００４８】
駆動装置５で充填したソノトロード１は、２つの側面（ここでは詳細に説明せず）を有し、それらに垂直に２つの縁を有し、それらの前方左部を図１および２における参照番号１８で示してある。密閉性を形成するためカバー２は箱型で、機械フレームに固定することができる。その結果、ソノトロード１を箱型のカバーにＹ方向に挿入して固定することができる。これにより、図１から３に示す形が生成される。
【００４９】
図面から、図１から３の実施形態の半径Ｒは図５から７の実施形態よりも小さいことが分かる。この半径Ｒは、広端部１９から処理面１２上の出力端に向かって測定する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】３つの駆動装置を有する密閉したソノトロードの実施形態の斜視図である。
【図２】図１において下から上に見たソノトロードの側面図である。
【図３】カバーを有する図１のソノトロードの上面図であり、駆動装置を示すためカバーを部分的に取り除いてある。
【図４】Ｘ方向にあるソノトロードの軸を図の平面に置いた、図１から３のソノトロードの断面図である。
【図５】図３の線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。
【図６】カバーを除き、足部を付けたソノトロードのさらなる実施形態を図４と比較した拡大図である。
【図７】線Ｂ−Ｂに沿った図６のソノトロードの断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  ソノトロード
２  ソノトロードカバー
３  足部
４  ケーブル供給筐体
５  ソノトロード向け駆動装置
６  凹部
７  圧電素子
８  反射器
９  固定ボルト
１０  スリット
１１  Ｓ形留め具
１２  処理面
１３  後部平坦面
１４  開口部
１５  開口部１４周囲の環状面
１６  カバー２内部にある突起
１７  取り付け環状面
１８  側面
１９  広端部
２０  側
Ａ  入力側のソノトロードの長さ
Ｂ  出力側のソノトロードの長さ
Ｃ  Ｘ方向の足部の長さ／範囲
Ｄ  圧電素子の中心間距離
Ｅ  入力側のソノトロード１の幅
Ｆ  出力側の処理面の幅
Ｇ  スリットの距離
Ｈ  ソノトロードの高さ
Ｉ  スリット１１の長さ
Ｊ  スリット後部上端の後部平坦面１４からの距離
Ｋ  スリットの幅
Ｌ  駆動装置５の深度
Ｍ  圧電素子内の反射器８の高さ
Ｒ  広端部１９から処理面上の出力端への半径
Ｐ  後部平坦面１３の側縁２０から前方向に広端部１９へ測ったソノトロード１の広域後部の高さ
【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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【国際調査報告】
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