(57)【要約】本発明は、特にストランド状、ワイヤ状またはリッツ線状の対象物および／またはチューブ、特に波形チューブ、またはこれに類する、特に金属またはプラスチックから成る対象物を超音波溶接するための装置であって、  超音波振動を生ぜしめる１つの音極（１）が設けられており、  ２つのアンビル（２，２′）が設けられており、該アンビル（２，２′）が溶接状態で横断面で見て、特に溶接したい対象物の半径方向の横断面で見て、溶接したい対象物を圧縮かつ／または軽微に変形するための、音極（１）とアンビル（２，２′）とにより画定される圧縮室を形成し、  ２つのアンビル（２，２′）が互いに運動可能に支承されている形式のものに関する。  ２つのアンビル（２，２′）が、旋回によって互いに接近する運動時に、少なくとも部分的に音極（１）の方向での摺動運動も実施するようにした。
2006516223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にストランド状、ワイヤ状またはリッツ線状の対象物および／またはチューブ、特にプラスチックチューブおよび／または特に波形チューブ、またはこれに類する、特に金属またはプラスチックから成る対象物を超音波溶接するための装置であって、
超音波振動を生ぜしめる１つの音極（１）が設けられており、
２つのアンビル（２，２′）が設けられており、該アンビル（２，２′）が溶接状態で横断面で見て、特に溶接したい対象物の半径方向の横断面で見て、溶接したい対象物を圧縮かつ／または軽微に変形するための、音極（１）とアンビル（２，２′）とにより画定される圧縮室を形成し、
２つのアンビル（２，２′）が互いに運動可能に支承されている
形式のものにおいて、
２つのアンビル（２，２′）が、旋回によって互いに接近する運動時に、少なくとも部分的に音極（１）の方向での摺動運動も実施する
ことを特徴とする、超音波溶接するための装置。
【請求項２】
旋回運動と摺動運動とが同期的に進行する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
該装置がアンビルのための強制案内部を有しており、アンビル（２，２′）を音極（１）の方向で運動させる並進力の作用時に、同時にアンビル（２，２′）が互いに接近運動し、アンビル（２，２′）を互いに離間運動させる旋回力の作用時に、同時にアンビル（２，２′）が音極（１）から離間運動する、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
強制案内部が、アンビル領域（３）の乗上げための、少なくとも１つの乗上げエレメントを有している、請求項３記載の装置。
【請求項５】
乗上げエレメントが、回転可能な軸である、請求項４記載の装置。
【請求項６】
該装置が、ピストルグリップ状の握り（４）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
アンビル（２，２′）が解離可能に固定されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
該装置が操作器官（５）を有しており、該操作器官（５）が操作時に、溶接位置へのアンビル（２，２′）の運動をトリガし、溶接位置で、溶接したい対象物が圧縮室内で固定されており、溶接位置の到達時に、超音波エネルギが、溶接したい対象物へと印加される、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
永久的に、少なくとも１つの作動エレメント（６）を介して、アンビルに、該アンビルを互いに拡開運動させる力が加えられる、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
作動エレメント（６）がばねエレメントである、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
ばねエレメントが、２つのアンビル脚片（３）の間で緊張されている、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
装置の使用法において、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置を、超音波溶接するために使用することを特徴とする使用法。
【請求項１３】
装置の使用法において、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置を、電気的な導体、特にリッツ線の形をした電気的な導体を超音波溶接するために使用することを特徴とする使用法。
【請求項１４】
装置の使用法において、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置を、チューブ、特にプラスチックチューブおよび／または特に波形チューブを超音波溶接するために使用することを特徴とする使用法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波溶接するための装置ならびに相応の使用法に関する。
【０００２】
背景技術から、電気的な導体、特にリッツ線の形をした電気的な導体を密に接続することができる多数の種々異なる装置が公知である。
【０００３】
ここで対象となるのはしばしば、半開の室内に、溶接したい導体を装填し、引き続いて、超音波振動を生ぜしめる音極と対応電極とを介して圧縮して結合する装置である。圧縮室はこの場合、音極の内側の制限面と、対応電極の内側の制限面と、別の制限エレメントとにより規定される。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許第３７１０６０３号明細書から、ワイヤまたはこれに類するものを超音波溶接するための装置が公知である。この装置には、超音波振動を生ぜしめる１つの音極と、２つのアンビルとが設けられており、該アンビルが溶接状態で横断面で見て、特に溶接したい対象物の半径方向の横断面で見て、溶接したい対象物を圧縮かつ／または軽微に変形するための、音極とアンビルとにより画定される圧縮室を形成し、２つのアンビルが互いに運動可能に支承されている。
【０００５】
ここでの欠点は、２つのアンビルを互いに接近させる旋回の完了後に、多くの場合、相応の超音波エネルギを印加しても、十分な溶接が提示されないという事実にある。
【０００６】
この点から、上記欠点を少なくとも部分的に除去もしくは回避するという課題が生じる。結果的に生じる課題は特に、特にストランド状、ワイヤ状またはリッツ線状の対象物および／またはチューブ、特にプラスチックチューブおよび／または特に波形チューブ、またはこれに類する、特に金属またはプラスチックから成る対象物を超音波溶接するための装置を改良して、一般的に発生する不十分な超音波溶接を回避することができるようにすることである。
【０００７】
この課題は本発明により請求項１記載の装置ならびに請求項１２から１４記載の使用法により解決される。
【０００８】
特にストランド状、ワイヤ状またはリッツ線状の対象物および／またはチューブ、特にプラスチックチューブおよび／または特に波形チューブ、またはこれに類する、特に金属またはプラスチックから成る対象物を超音波溶接するための装置であって、超音波振動を生ぜしめる１つの音極が設けられており、２つのアンビルが設けられており、該アンビルが溶接状態で横断面で見て、特に溶接したい対象物の半径方向の横断面で見て、溶接したい対象物を圧縮かつ／または軽微に変形するための、音極とアンビルとにより画定される圧縮室を形成し、２つのアンビルが互いに運動可能に支承されている形式のものにおいて、２つのアンビルが、旋回によって互いに接近する運動時に、少なくとも部分的に音極の方向での摺動運動も実施するようにした。
【０００９】
特に、２つのアンビルが、旋回によって互いに接近する運動時に、少なくとも部分的に音極の方向での摺動運動も実施することが重要である。その結果一般に、対象物の強制固定を生ぜしめる圧縮室を形成することになる、２つのアンビルの内面と１つの音極の内面とが、溶接したい対象物に突き当たると、溶接したい対象物が音極に押し当てられ、それにより、超音波エネルギの印可時に、音極と、溶接したい対象物との間の、大幅に改善されたエネルギ伝達が提供されることができる。
【００１０】
まず、旋回運動と摺動運動とが同期的に進行する、特に装置がアンビルのための強制案内部を有しており、アンビルを音極の方向で運動させる並進力の作用時に、同時にアンビルが互いに接近運動し、アンビルを互いに離間運動させる旋回力の作用時に、同時にアンビルが音極から離間運動するようになっていると有利である。それというのも、溶接したい対象物がそうすることで一般に、音極の方向での、規定された所定の強制案内を被り、その結果、溶接時の品質変動が最小化されるからである。特に強制案内に関する構成は、相応の制御部を介した、例えばサーボモータによるやはり可能な同期化に比して、安価な実施形態を成すからである。
【００１１】
この場合、強制案内部が、アンビル領域の乗上げための、少なくとも１つの乗上げエレメントを有しており、例えばアンビル領域がアンビル脚片であることができ、かつ特に乗上げエレメントが、回転可能な軸であると有利である。それというのも、これらの構成は極めて安価に実現されることができるからである。この実施形態では、アンビル内面を音極に向かって運動させるために、アンビル、特にアンビル脚片に並進的な力を印加することにより、アンビル領域が乗上げエレメント、特に回転可能な軸に沿って摺動し、かつアンビル領域の幾何学的な配置および構成に基づいて、例えば長手方向端部の方向でのテーパにより、自動的に、両アンビル相互の、強制案内式の旋回が実施されることを可能にする。
【００１２】
さらに、本発明による装置が、ピストルグリップ状の握りを有していると有利である。これにより、装置が良好に手中に収まるようになり、確実な超音波溶接が可能となる。
【００１３】
さらに、アンビルが解離可能に固定されていると有利である。それにより、溶接したい対象物およびプロファイルの構成に関する特別な要求が考慮され得るようになる。特に、アンビルの内面が凹面状に成形されていると有利である。それというのも、このようにして、本発明により音極の方向で引き寄せることで、溶接したい対象物の確実な案内／センタリングが実施されるからである。
【００１４】
さらに、装置が操作器官を有しており、該操作器官が操作時に、溶接位置へのアンビルの運動をトリガし、溶接位置で、溶接したい対象物が圧縮室内で固定されており、溶接位置の到達時に、超音波エネルギが、溶接したい対象物へと印加されると有利である。それにより、このようにして、場合によっては起こり得る誤操作を予め排除するもしくは最小限にすることができる。
【００１５】
さらに、永久的に、少なくとも１つの作動エレメント、特にばねエレメントを介して、アンビルに、該アンビルを互いに拡開運動させる力が加えられる、特にばねエレメントが２つのアンビル脚片の間で緊張されていると有利である。それというのも、相応の溶接プロセス後に２つのアンビルが自動的に、溶接された対象物を解放するために旋回させられて、互いに離間する方向で開放されるからである。この場合、ばねエレメントが両アンビル脚片を引っ張るようになっていると有利である。
【００１６】
本発明による装置を、特に電気的な導体、特にリッツ線の形をした電気的な導体、ならびにチューブ、特にプラスチックチューブおよび／または特に波形チューブを超音波溶接するために使用する方法は上に述べた利点を有している。
【００１７】
アンビルはピストンシリンダユニットを介して駆動されることができ、ピストンシリンダユニットは特にニューマチックシリンダ（特に圧縮空気を介して駆動されるシリンダ）である。
【００１８】
以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。
図１：本発明による装置の一実施形態の概略的な斜視図である。
図２および図３：図１に示した本発明による装置の概略的な横断面図であり、この装置により実施したい溶接プロセスの、それぞれ異なる段階での状態が示されている。
図４：２つのアンビルの概略的な斜視図である。
【００１９】
図１には斜視的かつ概略的に、本発明による装置の一実施形態が示されている。この装置は実質的に、超音波振動を生ぜしめる１つの音極１と、２つのアンビル２，２′とを有している。アンビル２，２′は溶接状態で、溶接したい対象物の半径方向の横断面で見て、溶接したい対象物、例えばプラスチックから成る波形チューブ（Ｗｅｌｌｓｃｈｌａｕｃｈ）を圧縮かつ／または軽微に変形するための、音極１とアンビル２，２′とにより画定される圧縮室を形成する。２つのアンビル２，２′は互いに並進運動可能かつ旋回運動可能に支承されている。アンビル２，２′の内面は凹面状に構成されている。
【００２０】
音極１はジェネレータ（図示せず）を介して駆動される。ジェネレータ１はそのエネルギを、ブースタ７を介して、大部分がハウジング８内に存在する音極１へと送り込む。
【００２１】
さらに、本発明による装置はピストルグリップ状の握り４を有している。握り４には、グリップ状の操作器官５が配置されている。
【００２２】
溶接したい波形チューブ９を、本発明による装置の、開放された圧縮室内に装填した後、使用者は操作器官５を操作することにより、例えば一般的なスイッチ機構を介して駆動部（図示せず）をアクティブ化、例えば圧縮空気をシリンダ・ピストン・ユニットに印加することによりアクティブ化する。図４に示したアンビル脚片はブースタ７の方向で、乗上げエレメント（Ａｕｆｌａｕｆｅｌｅｍｅｎｔ）としての回転可能な軸（図示せず）に沿って摺動しながら引っ張られる。その結果、この種の強制案内により、両アンビル２，２′は半径方向で旋回して、互いに接近する形で閉鎖運動しながら、同時に音極１の方向で運動する。その結果、アンビル２，２′の、凹面状に形成された内面が、溶接したい対象物９に突き当たり、その後対象物９を音極１に押し付ける。それにより、いわば自動的に、相応に必要な超音波エネルギを、溶接したい対象物９へと音極１を介して印加することができる。この状態、すなわち溶接状態は図３に明確に見て取ることができる。
【００２３】
この状態で、ばねエレメント６は２つのアンビル脚片３の間で緊張されている。自動的にスイッチがオフになると、ばねエレメント６の引っ張り力により、アンビル２，２′は、溶接された対象物を解放し、音極から離間運動しながら互いに遠ざかるように旋回させられる。この状態は純粋に形式的に図２に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による装置の一実施形態の概略的な斜視図である。
【図２】図１に示した本発明による装置の概略的な横断面図である。
【図３】図１に示した本発明による装置の概略的な横断面図である。
【図４】２つのアンビルの概略的な斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2006516223.tif 000008
2006516223.tif 000009
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