(57)【要約】【課題】本発明は、ねじり軸（Ｔ）を中心として方向づけられたねじり振動を溶着すべき部品（４）に伝達するための接触面（１、１’）を備えるねじりソノトロード（Ｓ）に関し、溶着された結合部が常に一定の強度を有することを確実にするものである。【解決手段】本発明によれば、接触面（１、１’）は、ねじり軸（T）に対して実質的に垂直方向に延在する平坦な停止面（２、２’）を備え、当該停止面（２、２’）上に、尖端形状を有する突起部（３，３’）が島状に配置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじり軸（Ｔ）を中心として方向づけられたねじり振動を溶着すべき部品（４）に伝達するための接触面（１、１’）を備える、ねじりソノトロード（Ｓ）であって、
前記接触面（１、１’）は、前記ねじり軸（Ｔ）に対して実質的に垂直方向に延在する平坦な停止面（２、２’）であって、尖端形状を有する突起部（３、３’）が島状に配置された停止面（２、２’）を備えることを特徴とする、ねじりソノトロード（Ｓ）。
【請求項２】
２つの隣接する前記突起部（３、３’）間の距離は、０．４ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲、好ましくは、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲である、請求項１に記載のねじりソノトロード。
【請求項３】
全ての前記突起部（３、３’）の総底面積は、前記停止面（２、２’）の面積よりも小さい、請求項１または２に記載のねじりソノトロード。
【請求項４】
総底面積に対する停止面（２、２’）の面積の割合は、１．１〜８．０の範囲、好ましくは、２．０〜５．５の範囲である、請求項１〜３のいずれかに記載のねじりソノトロード。
【請求項５】
前記突起部（３、３’）は、特定の角度αで交差する少なくとも２本の直線（ａ１、ａ２）に沿って配置される、請求項１〜４のいずれかに記載のねじりソノトロード。
【請求項６】
前記特定の角度αは、３０°〜９０°の範囲、好ましくは、６０°または９０°である、請求項１〜５のいずれかに記載のねじりソノトロード。
【請求項７】
前記突起部（３、３’）は、ねじり軸（Ｔ）を中心として半径方向に延びる直線（ａ３）に沿って配置される、請求項１〜６のいずれかに記載のねじりソノトロード。
【請求項８】
前記突起部（３、３’）は、角錐形状を有する、請求項１〜７のいずれかに記載のねじりソノトロード。
【請求項９】
前記突起部（３、３’）は、３つまたは４つの側面を持つ角錐形状を有する、請求項１〜８のいずれかに記載のねじりソノトロード。
【請求項１０】
前記角錐の角錐面（Ｐ）は、前記停止面（２、２’）に対して、５０°〜８０°の範囲、好ましくは、６５°〜７５°の範囲の傾き角をなす、請求項１〜９のいずれかに記載のねじりソノトロード。
【請求項１１】
超音波溶着処理プロセスであって、
請求項１〜１０のいずれかに記載のねじりソノトロード（Ｓ）を提供する工程と、
前記停止面（２）が前記溶着すべき部品（４）上に接触して置かれる状態になるまで、前記突起部（３、３’）を、前記部品（４）における前記接触面（１、１’）に接触する部分に対して圧入する工程であって、前記突起部（３、３’）の最大の高さ（ｈ）は、前記部品（４）における前記接触面（１、１’）に接触する部分の厚さ（Ｄ）よりも小さい工程と、
ねじり超音波溶着により、前記部品（４）を、当該部品（４）に接触している他の部品（５）に溶着する工程とを含む、超音波溶着処理プロセス。
【請求項１２】
前記突起部（３、３’）の最大の高さ（ｈ）は、前記溶着すべき部品（４）の厚さ（Ｄ）の０．５倍よりも小さい、請求項１１に記載の超音波溶着処理プロセス。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に記載のねじりソノトロードに関する。本発明は、さらに、このようなねじりソノトロードを用いた超音波溶着処理プロセスに関する。
【０００２】
この種のねじりソノトロードは、例えば、欧州特許出願公開第１４１０９８８号（ＥＰ１４１０９８８Ａ１）において知られている。これによれば、ねじり軸を中心として方向づけられたねじり振動を、溶着すべき部品に伝達するための接触面には、直線状の切り込みが設けられている。当該切り込みは、Ｖ字型の切り込み底部を有している。また、これらの切り込みは、格子状に形成することができる。
【０００３】
このようなねじりソノトロードの使用時には、上記部品に伝達すべきエネルギーの一部が失われてしまうという問題が時々起こる。その結果、上記部品を他の部品に所望の強度で溶着することができない可能性がある。さらに、上記部品の上記接触面に対向する面が当該接触面に対して溶着されてしまったり、当該対向する面が溶けてしまったりする可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１４１０９８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上記先行技術の不都合な点を取り除くことである。特に、再現性のある強度を有する溶着接合部を生成することができるねじりソノトロードが提供される。本発明の他の目的によれば、一定の強度を有する溶着接合部を生成することができる超音波溶着処理プロセスが提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これらの目的は、請求項１および１１に記載の特徴により達成される。
【０００７】
本発明な有益な実施形態は、請求項２から１０まで、および請求項１２に記載の特徴により明らかになるだろう。
【０００８】
本発明によれば、接触面は、ねじり軸に対して実質的に垂直方向に延在する平坦な停止面を備え、尖端形状を有する突起部が島状の配置をとるように当該停止面から突き出ている。これにより、上記接触面から部品への超音波振動エネルギーの良好な伝達が達成される。島状に配置された尖端形状を有する突起部が、超音波溶着に用いられる溶着圧力により上記部品へと圧入されることにより、上記接触面と部品との間の確実な結合が得られる。上記突起部の間に設けられた、上記ねじり軸に対して垂直方向に延在する平坦な停止面により、上記部品へ上記突起部が入り込む深さをあらかじめ確定されたものにすることができる。これにより、一定の強度を有する超音波溶着接合部を生成することが可能となる。
【０００９】
有益な実施形態によれば、２つの隣接する突起部の間の距離は、０．４ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲であり、好ましくは、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲である。すなわち、上記突起部は、先行技術とは対照的に、Ｖ字型の切り込み底部を有する切り込みによってではなく、上記距離を有する平坦面部分によって、互いに隔てられている。これにより、上記部品に対して上記突起部全体を確実に入り込ませることができる。
【００１０】
全ての突起部の総底面積を、上記停止面の面積よりも小さいものとすることは有益である。「総底面積」との用語は、上記全ての突起部の底部の合計面積を意味する。突起部の底部の輪郭線は、当該突起部の側面と上記距離を有する平坦面部分とが交わる部分の線により定義される。総底面積に対する停止面の面積の割合は、１．１〜８．０の範囲、好ましくは、２．０〜５．５の範囲とすることができる。上記接触面上における突起部の分布に関しては、特定の角度で交差する少なくとも２本の直線に沿って突起部を配置すれば有益となることが分かっている。上記直線が交差する特定の角度は、３０°〜９０°の範囲、好ましくは、６０°または９０°とすることができる。本発明の他の実施形態によれば、上記突起部は、ねじり軸を中心として半径方向に延びる直線に沿って配置することもできる。
【００１１】
特に、上記突起部が角錐形状を有することは有益であることが分かっている。特に、当該突起部は、３または４つの側面を持つ角錐形状を有するものとすることができる。したがってこの場合、突起部の底部は、三角形または四角形となり、さらに特別な場合には、正三角形または正方形となる。
【００１２】
また、上記角錐の角錐面が、上記停止面に対して、５０°〜８０°の範囲、好ましくは、６５°〜７５°の範囲の傾き角をなすことは有益であることが分かっている。すなわち、上記角錐が、比較的急勾配の角錐面によって定められることは有益である。
【００１３】
本発明のさらに他の実施形態によれば、以下の工程を含む超音波溶着処理プロセスが提供される。すなわち、当該超音波溶着処理プロセスは、
本発明に係るねじりソノトロードを提供する工程と、
上記停止面が溶着すべき部品上に接触して置かれる状態になるまで、上記突起部を、当該部品における上記接触面に接触する部分に対して圧入する工程であって、上記突起部の最大の高さは、上記部品における上記接触面に接触する部分の厚さよりも小さい工程と、
ねじり超音波溶着により、上記部品を、当該部品に接触している他の部品に溶着する工程とを含む。
【００１４】
本発明に係る上記方法によれば、溶着圧力をかけた際、上記突起部は、上記距離を有する平坦面部分を基準として上記突起部の最大の高さにより定義された深さまでしか上記部品に入り込まない。この入り込む深さは、上記溶着すべき部品における上記接触面に接触する部分の厚さよりも小さい。したがって、上記突起部は、上記部品を通り抜けてしまうことはない。特に、上記突起部は、上記部品と他の部品との間の溶着接触領域部分にまで達することはない。
【００１５】
上記突起部の最大の高さが、上記溶着すべき部品の厚さの０．５倍よりも小さいことは有益である。すなわち、溶着圧力をかけた際、上記突起部は、上記溶着すべき部品の厚さの半分を越えて当該部品に入り込むことはない。
【００１６】
本発明の例示的な実施形態は、図面を参照しながら、以下においてより詳細に述べられる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、第１のねじりソノトロードを示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に係る拡大詳細図である。
【図３】図３は、図２に係る拡大部分を示す図である。
【図４】図４は、第２のねじりソノトロードにおける突起部の配置を示す概略図である。
【図５】図５は、部品に接触した状態のねじりソノトロードを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１〜３は、実質的に環状の接触面１を有する第１のねじりソノトロードＳを示す図である。接触面１は、参照符号Ｔが付されたねじり軸に対してほぼ回転対称となっている。動作時には、ねじりソノトロードＳは、上記ねじり軸を中心として往復振動する。特に、図２に示すように、接触面１は、ねじり軸Ｔに対して垂直方向に延在する平坦な停止面２と、当該停止面２から延びて、島状に配置された突起部３とにより形成される。上記突起部３をねじりソノトロードＳと一体的に形成することは有益である。上記突起部３は、フライス加工または研削により形成することができる。
【００１９】
図３に示すように、尖端形状を有する突起部３は、４つの側面を持つ角錐型に形成される。当該角錐の底面Ｇにおける第１のエッジは、第１の直線ａ１に平行に延びている。底面Ｇの第２のエッジは、第２の直線ａ２に平行に延びている。第１の直線ａ１および第２の直線ａ２は、この場合、角度α＝９０°で交わる。直線Ａ１、Ａ２が互いに平行に延びることは有益である。２つの隣接する平行直線Ａ１、Ａ２間の距離が常に等しいことは有益である。特に、平行直線Ａ１、Ａ２間の距離が、上記角錐の底面の範囲を定める基線の長さよりも長いことは有益である。
【００２０】
特に、破線によって区切られた領域Ｆによって示されるように、当該領域Ｆ内に配置された４つの角錐の底面Ｇの合計、すなわち、これらの底面積の合計は、停止面２における上記領域Ｆに対応する部分の面積よりもはるかに小さい。本実施例においては、停止面２の面積に対する総底面積の割合は、概ね１：５である。この場合、上記角錐の角錐面Ｐが停止面２に対して成す傾き角は、６５°〜７５°である。
【００２１】
図４は、第２のねじりソノトロードによる他の接触面１’の上面図を示す。当該他の接触面１’は、円形である。停止面は、ここでは、参照符号２’が付されている。停止面２’から延びる突起部３’は、この場合、ねじり軸Ｔを中心として半径方向に延びる直線ａ３上に設けられる。
【００２２】
上記突起部３および３’は、３つの側面を持つ角錐として形成することもでき、また、円錐型とすることもできる。
【００２３】
以下、図５を参照し、上記提案されたねじりソノトロードによる機能をさらに詳細に説明する。
【００２４】
図５において、ねじりソノトロードＳの接触面１は、溶着すべき部品４上に接触して置かれる。当該部品は、プラスチック製または金属製とすることができ、特に、例えば、アルミニウム製とすることができる。参照符号５が付された他の部品は、上記部品４に溶着されるものである。当該他の部品もプラスチック製または金属製とすることができ、特に、アルミニウム製とすることができる。
【００２５】
図５に示すように、超音波溶着による接合部を生じるために必要な溶着圧力をかける際、停止面２が部品４上に接触して置かれた状態になるまで突起部３は部品４の内部に入り込む。突起部３が入り込む深さの最大値は、停止面２から突起部３の先端までの高さｈにより定義される。この高さｈは、接触面１の領域において部品４が有する厚さＤよりも小さい。すなわち、接触面１の領域においては、突起部３は部品４の内部に入り込むに過ぎず、当該突起部３が部品４を通り抜けて、溶着接触領域６、すなわち、接触面１とは反対側の、部品４よりも遠位にある部品５との間に位置づけられる領域までは達することはない。
【００２６】
島状に配置され、尖端形状を有する突起部３およびこれら突起部の間の平坦な停止面２により、溶着圧力をかけた際に、突起部３は、常に同じ深さまで部品４の内部に入り込むことになる。これにより、ねじりソノトロードＳと部品４との間の再現性のある確実な接触が得られる。したがって、ねじりソノトロードＳによって部品４に伝達される力のほぼ全てを確実に溶着接触領域６に伝えることができる。したがって、溶着接触領域６において、再現性のある強度が得られることとなる。
【符号の説明】
【００２７】
１、１’    接触面
２、２’    停止面
３、３’    突起部
４    部品
５    他の部品
６    溶着接触領域
ａ１、ａ２、ａ３    直線
Ｄ    厚さ
Ｆ    領域
Ｇ    底部
ｈ    高さ
Ｐ    角錐面
Ｓ    ねじりソノトロード
Ｔ    ねじり軸
【図１】
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【図２】
2013538128.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年3月18日(2013.3.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじり軸（Ｔ）を中心として方向づけられたねじり振動を溶着すべき部品（４）に伝達するための接触面（１、１’）を備えるねじりソノトロード（Ｓ）であって、
前記接触面（１、１’）は、前記ねじり軸（Ｔ）に対して実質的に垂直方向に延在する平坦な停止面（２、２’）であって、尖端形状を有する突起部（３、３’）が島状に配置された停止面（２、２’）を備え、
前記突起部（３、３’）は、前記停止面（２、２’）の平坦部分によって互いに隔てられ、
全ての前記突起部（３、３’）の総底面積に対する前記停止面（２、２’）の面積の割合は、２．０〜５．５の範囲である、ねじりソノトロード（Ｓ）。
【請求項２】
２つの隣接する前記突起部（３、３’）間の距離は、０．４ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲である、請求項１に記載のねじりソノトロード。
【請求項３】
２つの隣接する前記突起部（３、３’）間の距離は、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲である、請求項２に記載のねじりソノトロード。
【請求項４】
前記突起部（３、３’）は、特定の角度αで交差する少なくとも２本の直線（ａ１、ａ２）に沿って配置される、請求項１から３までのいずれかに記載のねじりソノトロード。
【請求項５】
前記特定の角度αは、３０°〜９０°の範囲である、請求項４に記載のねじりソノトロード。
【請求項６】
前記特定の角度αは、６０°または９０°である、請求項５に記載のねじりソノトロード。
【請求項７】
前記突起部（３、３’）は、ねじり軸（Ｔ）を中心として半径方向に延びる直線（ａ３）に沿って配置される、請求項１から６までのいずれかに記載のねじりソノトロード。
【請求項８】
前記突起部（３、３’）は、３つまたは４つの側面を持つ角錐形状を有する、請求項１から７までのいずれかに記載のねじりソノトロード。
【請求項９】
前記角錐の角錐面（Ｐ）は、前記停止面（２、２’）に対して、５０°〜８０°の範囲の傾き角をなす、請求項８に記載のねじりソノトロード。
【請求項１０】
前記角錐の角錐面（Ｐ）は、前記停止面（２、２’）に対して、６５°〜７５°の範囲の傾き角をなす、請求項９に記載のねじりソノトロード。
【請求項１１】
超音波溶着処理プロセスであって、
請求項１から１０までのいずれかに記載のねじりソノトロード（Ｓ）を提供する工程と、
前記停止面（２）が前記溶着すべき部品（４）上に接触して置かれる状態になるまで、前記突起部（３、３’）を、前記部品（４）における前記接触面（１、１’）に接触する部分に対して圧入する工程であって、前記突起部（３、３’）の最大の高さ（ｈ）は、前記部品（４）における前記接触面（１、１’）に接触する部分の厚さ（Ｄ）よりも小さい工程と、
ねじり超音波溶着により、前記部品（４）を、当該部品（４）に接触している他の部品（５）に溶着する工程とを含む、超音波溶着処理プロセス。
【請求項１２】
前記突起部（３、３’）の最大の高さ（ｈ）は、前記溶着すべき部品（４）の厚さ（Ｄ）の０．５倍よりも小さい、請求項１１に記載の超音波溶着処理プロセス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
有益な実施形態によれば、２つの隣接する突起部の間の距離は、０．４ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲であり、好ましくは、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲である。すなわち、上記突起部は、先行技術とは対照的に、Ｖ字型の切り込み底部を有する切り込みによってではなく、上記停止面の平坦面部分によって、互いに隔てられている。これにより、上記部品に対して上記突起部全体を確実に入り込ませることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
全ての突起部の総底面積を、上記停止面の面積よりも小さいものとすることは有益である。「総底面積」との用語は、上記全ての突起部の底部の合計面積を意味する。突起部の底部の輪郭線は、当該突起部の側面と上記停止面の平坦面部分とが交わる部分の線により定義される。総底面積に対する停止面の面積の割合は、１．１〜８．０の範囲、好ましくは、２．０〜５．５の範囲とすることができる。上記接触面上における突起部の分布に関しては、特定の角度で交差する少なくとも２本の直線に沿って突起部を配置すれば有益となることが分かっている。上記直線が交差する特定の角度は、３０°〜９０°の範囲、好ましくは、６０°または９０°とすることができる。本発明の他の実施形態によれば、上記突起部は、ねじり軸を中心として半径方向に延びる直線に沿って配置することもできる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明に係る上記方法によれば、溶着圧力をかけた際、上記突起部は、上記停止面の平坦面部分を基準として上記突起部の最大の高さにより定義された深さまでしか上記部品に入り込まない。この入り込む深さは、上記溶着すべき部品における上記接触面に接触する部分の厚さよりも小さい。したがって、上記突起部は、上記部品を通り抜けてしまうことはない。特に、上記突起部は、上記部品と他の部品との間の溶着接触領域部分にまで達することはない。
【国際調査報告】
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2013538128.tif 000009
2013538128.tif 000010
2013538128.tif 000011
2013538128.tif 000012
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