(57)【要約】  電子タバコカートリッジの第１の構成要素を第２の構成要素に超音波溶接するための方法及び装置であって、両構成要素はプラスチック材料製であり、装置は、振動用アセンブリに電気パルスを送出する超音波発生器を含み、該アセンブリは電気パルスを機械的振動運動に変化させる変換器を含み、この運動をソノトロードへと移送し、該ソノトロードは溶接すべき２つの構成要素に対して振動の形でエネルギを直接伝達し、ソノトロードは、複数の第１の構成要素を各第２の構成要素に同時に溶接し、各々溶接すべき各第１の構成要素及び各第２の構成要素に結びつけられた複数のストライカ要素と協働し、かつ各ストライカ要素はセンサに接続され、該センサは第１の構成要素を第２の構成要素に溶接するために実施される溶接プロセスのパラメータを検出し、パラメータに基づいて、第１の構成要素を第２の構成要素に溶接するために実施される溶接プロセスを制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子タバコ又は電子タバコカートリッジ（１）の第１の構成要素（２）を第２の構成要素（７）に超音波溶接するための装置であって、前記第１の構成要素（２）と前記第２の構成要素（７）の両方がプラスチック材料製であり、前記装置は、振動用アセンブリ（ＶＡ）に電気パルスを送出する超音波発生器を含み、この振動用アセンブリは前記電気パルスを機械的振動運動に変化させるように設計された変換器を含み、この運動をソノトロードへと移送し、このソノトロードは溶接すべき記第１の構成要素（２）と前記第２の構成要素（７）に対して振動の形でエネルギを直接伝達し、前記ソノトロード（１１）は、複数（ｎ１）の第１の構成要素（２）に前記それぞれの第２の構成要素（７）を同時に溶接するように設計されており、各々溶接すべきそれぞれの第１の構成要素（２）及びそれぞれの第２の構成要素（７）に結びつけられた複数のストライカ要素（１９）と協働している、装置（１０）において、
各ストライカ要素（１９）はセンサ（２０）に接続され、このセンサ（２０）は前記第１の構成要素（２）を前記第２の構成要素（７）に溶接するために実施される前記溶接のプロセスのパラメータ（Ｘ１）を検出し、前記第１の構成要素（２）を前記第２の構成要素（７）に溶接するために実施される前記溶接のプロセスを、前記パラメータ（Ｘ１）の一関数として制御するように設計されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ソノトロード（１１）は、軸線（Ｘ）に沿って長手方向に延在し、前記超音波発生器に接続された第１の端部（１３）ならびに、前記第１の端部と反対側にあり前記それぞれの第１の構成要素（２）に同時に溶接されるべき複数（ｎ１）の第２の構成要素（７）を少なくとも部分的に内側に収容するように設計されている第２の端部（１４）を含む本体（１２）を含んでいる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記センサ（２０）が、長手方向（Ｈ）に沿った前記ストライカ要素（１９）の直線運動を検出するように設計されている、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
各々のストライカ要素（１９）が、長手方向（Ｈ）に沿って上部極限位置と休止位置の間及びその逆に移動可能であり、前記上部極限位置と前記休止位置の間に上昇動作位置が提供され、この位置において各ストライカ要素（１９）は、前記溶接すべき第２の構成要素（７）を少なくとも部分的に前記ソノトロード（１１）と接触させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記ストライカ要素（１９）が空気圧式又は電気的に動作させられるピストンである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
電子タバコ又は電子タバコカートリッジ（１）の第１の構成要素（２）を第２の構成要素（７）に超音波溶接する方法において、両方の構成要素（２、７）がプラスチック材料製であり、請求項１〜５のいずれかに１項に記載の溶接装置（１０）によって実施される方法において、
前記方法は、
溶接すべき前記複数の第１の構成要素（２）及び第２の構成要素（７）を前記それぞれのストライカ要素（１９）の部域内に同時に設置するステップと、
前記溶接すべき第２の構成要素（７）が少なくとも部分的に前記ソノトロード（１１）と接触している上昇動作位置に来るように各々のストライカ要素（１９）を長手方向（Ｈ）に沿って移動させるステップと、
前記機械的振動運動が、前記それぞれの第１の構成要素（２）に各々の第２の構成要素（７）を溶接することを可能にする熱を発生するように、前記振動用アセンブリ（ＶＡ）のオン切換えを制御するステップと、
前記センサ（２０）を用いて、前記第１の構成要素（２）を前記第２の構成要素（７）に溶接するために実施される溶接プロセスの前記パラメータ（Ｘ１）を検出するステップと、
前記第１の構成要素（２）を前記第２の構成要素（７）に溶接するために実施される溶接プロセスの前記パラメータ（Ｘ１）が基準値（Ｘｒｅｆ）に等しくなった時点で前記ストライカ要素（１９）の運動を停止させるステップとを含む方法。
【請求項７】
前記基準値（Ｘｒｅｆ）は、セットアップ段階において、かつ各々の第２の構成要素（７）が前記それぞれの第１の構成要素（２）に対して溶接されていることを保証するように決定される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の構成要素（２）を前記第２の構成要素（７）に溶接するために実施される前記溶接プロセスの前記パラメータ（Ｘ１）が前記基準値（Ｘｒｅｆ）に等しいことを検出した後、前記ストライカ要素（１９）は、溶接すべき前記第２の構成要素（７）が少なくとも部分的に前記ソノトロード（１１）と接触している前記上昇動作位置まで移動する、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の構成要素（２）を前記第２の構成要素（７）に溶接するために実施される前記溶接プロセスの前記パラメータ（Ｘ１）が前記基準値（Ｘｒｅｆ）に等しいことを検出した後、前記ストライカ要素（１９）は、前記第２の構成要素（７）が離隔した状態ではあるものの前記ソノトロード（１１）に対面するような形で、前記長手方向（Ｈ）に沿って移動する、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項１０】
全てのストライカ要素（１９）の前記運動が停止した時点で前記振動用アセンブリ（ＶＡ）のオフ切換えを命令するさらなるステップを含む、請求項６〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の構成要素（２）と前記第２の構成要素（７）の間の接合部域が冷却できるようにするために、前記第２の構成要素（７）が少なくとも部分的に前記ソノトロード（１１）と接触している前記上昇動作位置に達するように、各々のストライカ要素（１９）を前記長手方向（Ｈ）に沿って移動させるさらなるステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の構成要素を前記第２の構成要素（７）に溶接するために実施される前記溶接プロセスの前記パラメータ（Ｘ１）が、前記上昇動作位置との関係において前記それぞれのストライカ要素（１９）が行なう前記直線運動（Ｘ１）である、請求項６〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子タバコ又は電子タバコカートリッジのプラスチック製構成要素を超音波溶接するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、濾材片が上に載った一定の量のタバコ粉末を内部に格納し上端部が封止用リングで閉鎖された、微小穿孔底部壁を伴う管状プラスチック材料製ケーシングを含む電子タバコ用の使い捨て（すなわち単回使用の）カートリッジが提案されている。
【０００３】
このようなカートリッジの生産には、較正された量のタバコ粉末をケーシングに充填するステップ、各ケーシング内部のタバコ粉末塊をわずかに圧縮して所望の密度を達成するステップ、そしてその後、濾材片と封止用リングの両方を上部開放端部に適用することによってカートリッジを封止するステップが関与する。カートリッジはその後、不充分な又は過剰な量のタバコ粉末を内側に格納する不適合カートリッジを廃棄できるようにするために個別に秤量される。
【０００４】
一旦、カートリッジの生産が完了すると、これらのカートリッジは電子タバコ及び複数の前記使い捨てカートリッジを含むパッケージ、典型的にはブリスターパッケージ内に挿入される。
【０００５】
現在、ブリスターパッケージ及びこれらのパッケージ内に格納されるカートリッジの両方の生産のほとんどが手作業で又は一定の労働力が関与する原始的な包装機械を用いて行なわれている。その結果、カートリッジ及びブリスターパックの生産速度は遅く（すなわち生産性が低い）、品質は極めて可変的（ただし概して低品質）である。
【０００６】
これらの欠点を克服するため、規則正しい多数の空ケーシングを収容するコンベヤを含み、このコンベヤに沿って、空ケーシングにタバコ粉末を充填するためのステーション、濾材片を補給するためのステーション及び封止用リングを補給するためのステーション、そして後続してケーシング上に前記封止用リングを溶接するためのステーションが配設されている、使い捨てカートリッジの包装用の自動機械が提案されている。典型的に、溶接ステーションは、超音波溶接を行ない、各々それぞれの支持体（又はアンビル）と協働して複数の使い捨てカートリッジを同時に溶接できるようにする複数のソノトロード（例えば１５基のソノトロード）を含むが、これには、コスト及び全体的寸法の著しい増加が伴う。
【０００７】
この欠点を解決するために、単一の発生器が複数の第１の構成要素を複数のそれぞれの第２の構成要素に同時に溶接できる超音波溶接装置が提案されてきた。例えば、電子タバコの第１の構成要素を第２の構成要素に超音波溶接するための装置において両方の構成要素がプラスチック材料製である装置がある特許文献において記載されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、これらの装置には、個別の溶接プロセスを制御できず、かつ互いに著しく変動する溶接を生成するという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】中国特許出願公開第１０３４１６８５３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の１つの目的は、高い品質基準を保証しながら高い生産性を確保すると同時に生産が安価かつ容易である、電子タバコ又は電子タバコカートリッジのプラスチック構成要素の超音波溶接用装置を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、技術的現状の欠点を有していないと同時に生産が安価かつ容易である、電子タバコ又は電子タバコカートリッジのプラスチック構成要素を超音波溶接するための方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によると、本願に添付の請求項中で請求されている、電子タバコのプラスチック構成要素を超音波溶接するための方法及び装置が提供される。
【００１２】
ここで、本発明について、その非限定的実施形態を例示する添付図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電子タバコ用の使い捨てカートリッジの断面図である。
【図２】本発明にしたがって提供されたプラスチック製構成要素の超音波溶接用装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１において、参照番号１は、全体として、微小穿孔底部壁４及び実質的に円筒形の側壁５を有する管状格納本体３として形成されたプラスチック材料製ケーシング２を含む使い捨てカートリッジを表わしている、ケーシング２の内部は、濾材片６が上に載っている一定量のタバコ粉末を格納する、同じくプラスチック材料製である封止用リング７がケーシング２の上端部に結合されている。
【００１５】
図２では、参照番号１０は、全体として、ケーシング２に封止用リング７を溶接するための装置を表わしている。溶接装置１０は超音波溶接を行なう。
【００１６】
溶接装置１０は、高周波正弦波電気パルスを振動用アセンブリＶＡに対して送出する単一の超音波発生器を含み、この振動用アセンブリは、電気パルスを機械的振動運動に変化させるように設計された変換器、機械的振動運動を増幅しそれをソノトロード１１に移送するブースタを含み、このソノトロードは、互いにしっかり固定されるべきケーシング２と封止用リング７に対して振動の形でエネルギを直接伝達し、溶接圧力Ｐを適用する。
【００１７】
図２に示されているように、ソノトロード１１は、軸線Ｘに沿って長手方向に延在する本体１２を含む。本体１２は、単一の超音波発生器に対して接続され得る１つの端部１３と、ソノトロード１１の外側と連通状態にある開口部を画定する第１の端部１３と反対側の１つの端部１４とを含む。
【００１８】
端部１４は、溶接すべき複数の封止用リング７を内側に少なくとも部分的に収容するように設計されている。
【００１９】
詳細には、その端部１４において、ソノトロード１１は、同時に溶接されるべき複数ｎ１の封止用リング７（詳細には溶接すべき７個又は８個の封止用リング７）と少なくとも部分的に接触するように設計された断面形状を有する。
【００２０】
ソノトロード１１は、使い捨てカートリッジ１を前記ソノトロード１１の溶接用ヘッドに向かって上昇させるためにそれぞれのアンビル１５（又は支持体）と協働する。
【００２１】
複数の使い捨てカートリッジ１を支持するための支持部材１６がソノトロード１１とアンビル１５の間に間置され、支持部材１６には、輸送中それぞれの使い捨てカートリッジ１を保持し溶接を可能にするためにそれを解放するジョーを各々具備している複数の座部１７が具備されている。
【００２２】
アンビル１５は、複数の空気圧式又は電気的ピストン１９（公知のタイプのものであり詳述しない）を内部に収納する支持本体１８を含む。各ピストン１９は、上部極限位置と休止位置の間で実質的に長手方向Ｈに沿って（かつ軸線Ｘに対して平行に）、及びその逆に、移動可能である。
【００２３】
溶接を達成するために封止用リング７がソノトロード１１と少なくとも部分的に接触するようにそれぞれの使い捨てカートリッジ１を各々のピストン１９が支持している、上部極限位置と休止位置の間の中間にある上昇動作位置（図２に示されている）が、さらに提供されている。
【００２４】
最後に、各ピストン１９は、それぞれのセンサ２０接続されている。
【００２５】
好ましい一変形形態によると、センサ２０はリニアエンコーダである。センサ２０は、方向Ｈに沿ったピストン１９の直線運動を読取るように設計されている。
【００２６】
重要なことに、ソノトロード１１は、複数ｎ１の封止用リング７をそれぞれのカートリッジ２に対して同時に溶接するように設計されており、これらの封止用リングの数ｎ１はアンビル１５のピストン１９の数ｎ１に等しい。換言すると、溶接に付すべき使い捨てカートリッジ１の各々のために、それぞれのピストン１９が提供されている。
【００２７】
使用中、支持部材１６は、各々の使い捨てカートリッジ１（すなわち使い捨てカートリッジ１を搬送する支持部材１６の各座部１７）がそれぞれのピストン１９及びソノトロード１１の端部１４に対面する位置そして正確にこれらの部域内に配設されるように、超音波溶接用の装置１０の部域内で、溶接すべき封止用リング７が取付けられ濾材片６が上に載った一定の量のタバコ粉末を格納する複数ｎ１の使い捨てカートリッジ１を移送する。座部１７のジョーは使い捨てカートリッジ１を解放し、溶接は、それぞれのピストンが行なう使い捨てカートリッジ１の上昇を介して実施される。
【００２８】
詳細には、以下のステップが連続的に発生する。
支持部材１６は、ソノトロード１１の下で溶接すべき封止用リング７が取付けられ濾材片６が上に載った一定量のタバコ粉末を格納するケーシング２を担持する。
各ピストン１９は、それがそれぞれのケーシング２の下に位置設定されている方向Ｈに沿った休止位置に入る。
座部１７のジョーは、それぞれのピストン１９によって各々支持されているそれぞれのケーシング２を解放する。
ピストン１９は、封止用リング７がソノトロード１１の端部１４に当接している上昇動作位置まで移動するように、再び動作させられる。
各センサ２０は、それぞれのピストン１９が上昇動作位置に達するように、すなわち封止用リング７をソノトロード１１の端部１４に対する当接状態に置くために、それぞれのピストン１９が行なう直線運動Ｘｏを検出する。
振動用アセンブリＶＡは、ケーシング２及び封止用リング７のプラスチック材料が所望の位置で融解できるようにする熱を機械的振動運動が発生させるように、オン切換えされる。
ピストン１９は、方向Ｈに沿って上昇動作位置から上向きに移動し続け、各センサ２０は上昇動作位置からそれぞれのピストン１９が行なう直線運動Ｘ１を検出し続ける。
上昇動作位置からそれぞれのピストン１９が行なう直線運動Ｘ１が基準値Ｘｒｅｆに等しいことをセンサ２０が検出した時点で、ピストン１９の方向Ｈに沿った上向きの運動は停止される。
【００２９】
基準値Ｘｒｅｆは、超音波溶接装置１０をセットアップするためのステップにおいて、各々の使い捨てカートリッジ１の封止用リング７にケーシング２が確実に溶接されるように決定される。
【００３０】
一旦、方向Ｈに沿ったアンビル１５の全てのピストン１９の上向き運動が停止された時点で、振動用アセンブリＶＡはオフ切換えされる。
【００３１】
この時点で、ピストンは、各使い捨てカートリッジ１の封止用リング７とケーシング２の間の接合部域が冷却できるようにするため、封止用リング７がソノトロード１１の端部１４に当接する上昇動作位置から方向Ｈに沿って上向きに再び動作させられる。各々の使い捨てカートリッジ１の封止用リング７とケーシング２の間の接合部域を冷却するステップは、持続時間ｔ１を有し、この持続時間は、超音波溶接装置１０をセットアップするステップにおいて、各々の使い捨てカートリッジ１の封止用リング７に対して密な形でケーシング２が接合されることを保証するように決定される。
【００３２】
一旦、冷却ステップが完了したならば、ピストンは方向Ｈに沿って再び上昇動作位置から休止位置まで下向きに移動し、この休止位置で、使い捨てカートリッジ１は再びそれぞれの座部１７の中に移送され、ここでそれぞれの座部のジョーによって保持される。
【００３３】
第１の変形形態によると、上昇動作位置からそれぞれのピストン１９によって行なわれる直線運動Ｘ１が基準値Ｘｒｅｆに等しいことをセンサ２０が検出し、ピストン１９の方向Ｈに沿った上向き運動が停止された時点で、ピストン１９は、封止用リング７がなおもソノトロード１１の端部１４に当接している上昇動作位置に入る。
【００３４】
さらなる変形形態によると、上昇動作位置からそれぞれのピストン１９が行なう直線運動Ｘ１が基準値Ｘｒｅｆに等しいことをセンサ２０検出し、ピストン１９の方向Ｈに沿った上向き運動が停止された時点で、前記ピストン１９は、封止用リング７が離隔した状態ではあるもののソノトロード１１の端部１４と対面するように方向Ｈに沿って下向きに移動する。
【００３５】
ピストン１９をバネ装置で置換することが有利であり得、電流の低減を検出するためにセンサ２０が圧電タイプのものであることも有利であり得る、ということも同様に明白になる。
【００３６】
明らかに、上述の超音波溶接装置１０は、他の電子タバコのプラスチック製構成要素を溶接するためにも使用可能である。
【００３７】
上述の超音波溶接装置１０には多くの利点がある。
【００３８】
第１に、上述の超音波溶接装置１０は、複数ｎ１の封止用リング７をそれぞれのケーシング２に同時に溶接するように製造された単一のソノトロード１１の使用を通して高い品質基準を保証しながら、高い時間生産性の達成を可能にする。さらに、センサ２０を使用することにより、さまざまなピストン１９間の差異を考慮に入れることが可能になる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
2019534808.tif 000005
2019534808.tif 000006