(57)【要約】  本発明は、超音波溶接デバイスのソノトロード（２１８）であって、ソノトロード（２１８）は、ソノトロード本体部（２２４）を有しており、少なくとも１つの作業表面（２３０）を有するソノトロードヘッド（２２０）を有しており、少なくとも１つの作業表面（２３０）は、少なくとも１つの金属製の溶接材料を溶接するために、ならびに／または、変形および／もしくはカットするために、ソノトロードヘッドの長手方向に延在しており、ソノトロードヘッドは、作業表面に沿って互いからそれる断面を有しており、前方側部において延在する作業表面の端部領域におけるソノトロードヘッドの断面が、作業表面の中央領域における断面よりも大きくなるようになっている、ソノトロード（２１８）に関する。
2020528008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波溶接デバイスのソノトロード（２１８、３１８、４１８）であって、前記ソノトロード（２１８、３１８、４１８）は、ソノトロード本体部（２２４、３２４）を備えており、少なくとも１つの作業表面（２３０、２３２、３３０、３３２）を備えたソノトロードヘッド（２２０、３２０）を備えており、前記少なくとも１つの作業表面（２３０、２３２、３３０、３３２）は、金属製の溶接材料の少なくとも１つのアイテムを溶接するかもしくは一緒に溶接するために、ならびに／または、変形および／もしくはカットするために、前記ソノトロードヘッドの長手方向に延在しており、前記ソノトロードヘッド（２２０、３２０）は、前記作業表面（２３０、２３２、３３０、３３２）に沿って相互に異なる断面を有している、ソノトロード（２１８、３１８、４１８）において、
端面において延在する前記作業表面（２３０、２３２、３３０、３３２）の端部領域（２４４、２４６、３４４、３４６）における前記ソノトロードヘッド（２２０、３２０）の断面は、前記作業表面の中間領域における断面よりも大きくなっていることを特徴とする、ソノトロード（２１８、３１８、４１８）。
【請求項２】
前記ソノトロードヘッド（２２０、３２０）の断面は、前記端面において延在する前記作業表面（２３０、２３２、３３０、３３２）の前記端部領域（２４４、３４４）から前記ソノトロード本体部側の前記端部領域（２４６、３４６）まで低減しており、とりわけ、一定に低減していることを特徴とする、請求項１に記載のソノトロード。
【請求項３】
前記ソノトロードヘッド（３２０）の断面は、初期に、端面において延在する前記作業表面（３３０、３３２）の前記端部領域（３４４）から低減しており、次いで、前記ソノトロード本体部側の前記作業表面（３３０、３３２）の前記端部領域（３４６）へ増加していることを特徴とする、請求項１に記載のソノトロード。
【請求項４】
前記ソノトロードヘッド（３２０）の断面は、前記作業表面（３３０、３３２）の前記中間領域においてその最小になっていることを特徴とする、請求項３に記載のソノトロード。
【請求項５】
前記ソノトロードヘッド（２２０、３２０）は、第１の長手方向側部（２２６、２２８、３２６、３２８）において互いに平行に延在する作業表面（２３０、２３２、３３０、３３２）を有しており、前記第１の長手方向側部同士は、第２の長手方向側部（２３４、２３６、３３４、３３６）を介して接続されており、前記ソノトロードヘッド（２２０、３２０）の断面変化が、前記第２の長手方向側部のプロファイルを変化させることによって起こることを特徴とする、請求項１から４の少なくとも一項に記載のソノトロード。
【請求項６】
前記ソノトロードヘッド（２２０、３２０）は、ソノトロードネック（２２２、３２２）を介して前記ソノトロード本体部（２２４、３２４）に接続されており、ネック（２２２、３２２）の断面が、前記ソノトロードヘッドから出発して低減し、最小の断面のラインまたは領域を通過し、次いで、前記ソノトロード本体部に向けて再び増加しており、前記ソノトロードヘッド（２２０、３２０）の断面は、前記作業表面（２３０、２３２、３３０、３３２）の端面端部領域（２４２、３４２）においてＱ２になっており、前記ソノトロード本体部の断面が前記作業表面の端面端部領域（２４４）から前記ソノトロード本体部側の端部領域（２４６）までテーパー付きになっているケースでは、前記ソノトロード本体部側の端部領域の断面は、Ｑ３になっており、および、前記ネックの前記最小の断面は、Ｑ１になっており、または、
前記断面が、初期に、端面において延在する前記作業表面の前記端部領域（２４４）から低減し、次いで、前記ソノトロード本体部側の端部領域（３４６）へ増加しているケースでは、前記ソノトロード本体部側の端部領域における前記断面は、Ｑ４になっており、端面とソノトロード本体部側の端部領域との間の最小の断面の領域における断面は、Ｑ５になっており、前記端面において延在する前記端部領域における断面は、Ｑ２になっており、前記ネックの前記最小の断面は、Ｑ６になっており、
Ｑ２：Ｑ１は、２．０：１から１．１：１の間にあり、および／または、
Ｑ２：Ｑ３は、２．０：１から１．０５：１の間にあり、および／または、
Ｑ２：Ｑ５は、２．０：１から１．０５：１の間にあり、および／または、
Ｑ２：Ｑ６は、２．０：１から１．１：１の間にあり、および／または、
Ｑ４：Ｑ５は、２．０：１から１．０５：１の間にあり、および／または、
Ｑ３：Ｑ１は、１．５：１から１．１：１の間にあり、および／または、
Ｑ５：Ｑ６は、１．５：１から１．１：１の間にあり、および／または、
Ｑ１は、Ｑ２、Ｑ３よりも小さくなっており、Ｑ６は、Ｑ２、Ｑ４、Ｑ５よりも小さくなっており、Ｑ３は、Ｑ２よりも小さくなっており、Ｑ５は、Ｑ２、Ｑ４よりも小さくなっているという二次的な条件を伴っており、
とりわけ、Ｑ２：Ｑ３は、１．０５：１から１．２０：１の間にあり、好ましくは、１．０５：１から１．１５：１の間にあり、とりわけ、おおよそ１．１：１であり、および／または、
とりわけ、Ｑ５：Ｑ６は、１．２１：１から１．３０：１にあり、とりわけ、おおよそ１．２６：１であり、および／または、
とりわけ、Ｑ２：Ｑ６は、１．４０：１から１．５５：１の間にあり、とりわけ、おおよそ１．４７：１であり、および／または、
とりわけ、Ｑ２：Ｑ５は、１．１２：１から１．２０：１の間にあり、とりわけ、おおよそ１．１６：１であり、および／または、
とりわけ、Ｑ２：Ｑ１は、１．２０：１から２．２０：１の間にあり、好ましくは、１．２２：１から１．３０：１の間にあり、とりわけ、おおよそ１．２６：１であり、および／または、
とりわけ、Ｑ２：Ｑ４は、１：１から１．０４：１の間にあり、とりわけ、おおよそ１．０２：１であることを特徴とする、請求項１から５の少なくとも一項に記載のソノトロード。
【請求項７】
金属製の溶接材料を溶接するための、一緒に溶接するための、変形および／またはカットするための超音波金属溶接デバイスの長手方向に振動するソノトロード（２１８、３１８、４１８）のソノトロードヘッド（２２０、３２０）の振動の挙動に影響を与えるための方法であって、前記ソノトロードヘッドは、ネック（２２２、３２２）を介してソノトロード本体部（２２４、３２４）に接続されており、前記ソノトロードヘッドは、作業表面（２３０、２３２、３３０、３３２）を有しており、前記作業表面（２３０、２３２、３３０、３３２）は、前記ヘッドの長手方向に、互いに正反対におよびとりわけ平行に走っており、前記作業表面は、第１の長手方向側部（２２６、２２８）に沿って延在しており、そして、前記第１の長手方向側部（２２６、２２８）同士は、第２の長手方向側部（２３４、２３６、３３４、３３６）を介して接続されている、方法において、
前記ソノトロードヘッド（２２０、３２０）に対する断面変化が前記作業表面（２３０、２３２、３３０、３３２）に沿って起こるように、その第２の長手方向側部（２３４、２３６、３３４、３３６）が機械加工されているソノトロードヘッド（２２０、３２０）が使用されることを特徴とする、方法。
【請求項８】
端面において延在する前記作業表面（２３０、２３２、３３０、３３２）の端部領域（２４４、２４６、３４４、３４６）における前記ソノトロードヘッド（２２０、３２０）の断面が、前記作業表面の中間領域における断面よりも大きくなるように、機械加工が進行することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の長手方向側部の前記間隔が、端面において延在する前記作業表面（２３０、２３２）の前記端部領域（２４４）から、前記ソノトロード本体部側に延在する前記作業表面の端部領域（２４６）まで低減し、好ましくは、一定に低減するように、前記第２の長手方向側部（２３４、２３６）は機械加工されていることを特徴とする、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
第２の側面（３３４、３３６）の機械加工が、前記第２の側面が凹形プロファイルを受け入れるように進行し、前記ネック（３２２）は、最小の断面Ｑ６が取得されるようにテーパーを付けられており、前記ソノトロードヘッド（３２０）の最小の断面Ｑ５は、前記ネック（３２２）の前記最小の断面Ｑ６に対して所定の比率の中にあり、Ｑ５：Ｑ６が、１．５：１から１．１：１の間にあり、好ましくは、１．２１：１から１．３０：１の間にあり、とりわけ、１．２６：１であるようになっており、および／または、端面において延在する前記作業表面（３３０、３３２）の周辺領域（３４４）における断面Ｑ２は、前記ネックの前記最小の断面Ｑ６に対して所定の比率の中にあり、Ｑ２：Ｑ６が、２．０：１から１．１：１の間にあり、好ましくは、１．４０：１から１．５５：１の間にあり、とりわけ、１．４７：１であるようになっており、および／または、前記端面において延在する前記作業表面の前記周辺領域における前記ソノトロードヘッドの断面Ｑ２は、Ｑ５に対して所定の比率の中にあり、Ｑ２：Ｑ５が、２．０：１から１．０５：１の間にあり、好ましくは、１．１２：１から１．２０：１の間にあり、とりわけ、１．１６：１であるようになっていることを特徴とする、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１１】
前記作業表面（２３０、２３２）の前記端面端部領域（２４４）における断面Ｑ２が、前記ソノトロード本体部側の端部領域（２４６）における断面Ｑ３に対して、２．０：１から１．０５：１の間の比率、とりわけ、１．０５：１から１．２０：１の間の比率、好ましくは、１．０５：１から１．１５：１の間の比率、とりわけ、おおよそ１．１：１の比率になっており、および／または、前記ネック（２２２）の最小の断面Ｑ１に対して、２．０：１から１．１：１の間の比率、とりわけ、１．２０：１から２．２０：１の間の比率、好ましくは、１．２２：１から１．３０：１の間の比率、とりわけ、おおよそ１．２６：１の比率になるように、第２の長手方向側部（２３４、２３６）の機械加工が進行することを特徴とする、少なくとも請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波溶接デバイスのソノトロードであって、ソノトロードは、ソノトロード本体部を備えており、少なくとも１つの作業表面を備えたソノトロードヘッドを備えており、少なくとも１つの作業表面は、金属製の溶接材料の少なくとも１つのアイテムを溶接するかもしくは一緒に溶接するために、ならびに／または、変形および／もしくはカットするために、ソノトロードヘッドの長手方向に走っており、ソノトロードヘッドは、作業表面に沿って相互に異なる断面を有している、ソノトロードに関する。
【０００２】
また、本発明は、金属製の溶接材料を溶接するための、一緒に溶接するための、変形および／またはカットするための超音波金属溶接デバイスの長手方向に振動するソノトロードのソノトロードヘッドの振動挙動に影響を及ぼすための方法であって、ソノトロードヘッドは、ネックを介してソノトロード本体部に接続されており、ソノトロードヘッドは、作業表面を有しており、作業表面は、前記ヘッドの長手方向に、互いに正反対におよびとりわけ平行に走っており、作業表面は、ソノトロードヘッドの第１の長手方向側部に沿って延在しており、そして、前記第１の長手方向側部同士は、第２の長手方向側部を介して接続されている、方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
材料を超音波によって接合するときに、溶接に必要とされるエネルギーは、機械的な振動の形態で溶接材料の中へ導入され、ソノトロードは、接合されるべきパーツに連結されており、それに面しており、それを移動させる。圧力が、同時に印加される。一緒に溶接することは、さらなる消耗品の必要性なしに、静的な力および動的な力の相互作用を通して起こる。超音波金属溶接のケースでは、機械的な振動は、接合されるべき表面に対して平行に配向されている。複雑な関係が、溶接ゾーンの中の静的な力、振動せん断力、および、適度な温度上昇の間で生じる。この目的のために、１つまたは複数の材料が、振動するソノトロードと静的な対電極との間に配設される。
【０００４】
また、冷蔵ユニット、とりわけ、空調デバイスまたは冷蔵庫に関して必要とされるように、超音波金属溶接は、金属チューブの流体密封のシーリングおよび分離のために使用されている。デバイス（対応する溶接動作が、そのデバイスによって実施される）が、たとえば、ＤＥ１０３６０６２３Ｂ３またはＤＥ１０２０１５２０６８６６Ｂ３によって明らかにされている。
【０００５】
高い品質の再現可能な溶接結果を実現するために、ソノトロードの（すなわち、ソノトロードヘッドの）撓みは、圧倒的に、その長手方向に、すなわち、超音波振動の方向に起こるべきである。超音波振動の方向に対して垂直の対応する撓みを防止するかまたは低減させるために、ＤＥ５０２００４００２８１７Ｃ５は、端面領域においてソノトロードヘッドを補強することを提供しており、その補強は、リブの形態をとることが可能である。
【０００６】
振動が、超音波金属溶接の間に接合されるべき表面に平行に配向されている場合には、超音波プラスチック溶接の間の振動は、接合されるべき表面に対して垂直に走っている。ＤＥ２０３１４７８１Ｕ１から推論され得るように、ソノトロードヘッド自身は、入力側および出力側において、異なる断面積を有することが可能である。
【０００７】
摩耗を一定にするために、および、したがって、利用の程度を最大化するために、異なる位置において連続的に溶接材料に作用する作業表面を備えた、超音波金属溶接向けのソノトロードヘッドは、作業表面の新しい領域の利用の後に、最適な溶接結果を実現することができるようにパラメーターが再決定されなければならないという不利益を示す。これは、ダウンタイムが考慮に入れられなければならないということ意味している。この点に関して、たとえば、１０００回の溶接動作の後に、位置が変化させられる。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の目的は、同時に高い溶接結果品質を維持しながら、溶接位置を変化させるプロセスによって引き起こされるダウンタイムが低減されるように、上述のタイプのソノトロードをさらに発展させることである。ソノトロードヘッドの振動挙動を最適化すること、および、均一な品質の溶接動作を実現することが意図されている。
【０００９】
この目的を実現するために、本発明による教示によれば、上述のタイプのソノトロードは、実質的にさらに発展させられており、作業表面の端部領域（端面において延在している）において、ソノトロードヘッドの断面が、作業表面の中間領域における断面よりも大きくなるようになっている。
【００１０】
ソノトロードヘッドの断面は、とりわけ、好ましくは、端面において延在する作業表面端部領域からソノトロード本体部側の作業表面の端部領域まで低減するように形成されており、断面は、とりわけ、一定に変化している。このケースでは、ソノトロードヘッドは、随意的に、初期には、その端部領域において一定の断面を有することが可能であり、この断面は、次いで低減している。
【００１１】
代替的に、ソノトロードヘッドの断面が、初期に、端面において延在する作業表面の端部領域から低減しており、次いで、ソノトロード本体部側の作業表面の端部領域へ増加していることが可能となる。とりわけ、とりわけソノトロード本体部の断面が、作業表面の中間領域においてその最小になることが可能となる。
【００１２】
驚くべきことには、超音波金属溶接デバイスのソノトロードヘッドの特定の幾何学的な形成の結果として、すなわち、本発明による断面の変化の結果として、振動挙動または変形率（transformation ratio）が修正され、溶接動作に対して行われた位置変化のケースにおいて生じる偏差が、一定の断面を有するソノトロードのケースにおけるものよりも重要でなくなるようになっているということが見出された。溶接位置の関数としての振幅の変化が、作業表面に沿って一定の断面を有するソノトロードのケースにおけるものよりも小さくなっており、より多くの溶接動作が、パラメーターを再決定することを必要とすることなく実施されるようになっているという趣旨において、振幅スムージング（amplitude smoothing）を識別することが可能であった。ダウンタイムの長さは低減され得、結果として、単位時間当たりの溶接動作の数を増加させることが可能であるということが判明した。
【００１３】
とりわけ、初期に低減し次いで再び増加する断面を有するソノトロードヘッドの観点から、ネックの断面が、１つまたは複数の作業表面に沿って均一な断面のソノトロードヘッドと比較して、その最小の断面の領域において低減されており、それによって、ソノトロードヘッドの固有の振動挙動が実現され、それによって、異なる溶接位置にかかわらず、振動挙動がスムーズにされるという点において、本発明は区別される。
【００１４】
先行技術によれば、ソノトロードヘッドは、２つの正反対の作業表面を有するべきであり、２つの正反対の作業表面は、とりわけ互いに平行に走っており、ソノトロードヘッドの第１の長手方向側部から出発しており、第１の長手方向側部は、第２の長手方向側部を介して一緒に接続されている。本発明によれば、次いで、ソノトロードヘッドの断面変化が、第２の長手方向側部のプロファイルを変化させることによって、作業表面の領域において起こることが可能となる。
【００１５】
とりわけ、本発明は、以下を提供する。
【００１６】
−  作業表面の端面端部領域におけるソノトロードヘッドの断面は、Ｑ２であり、
−  断面が作業表面の端面端部領域から出発し、作業表面のソノトロード本体部側の端部領域までテーパー付きになっているケースにおいて、ソノトロードヘッドの断面は、ソノトロード本体部側の端部領域において、Ｑ３であり、ネックは、最小の断面Ｑ１のラインまたは領域を通って走っており、
−  断面が端面において延在する作業表面の端部領域から出発し、初期に低減し、次いで、ソノトロード本体部側の作業表面の端部領域に向けて増加するケースでは、ソノトロードヘッドは、端面において延在する作業表面の端部領域とソノトロード本体部側の端部領域との間の最小の断面の領域において、Ｑ５になっており、ソノトロード本体部側の作業表面の端部領域における断面は、Ｑ４になっており、ネックは、最小の断面Ｑ６のラインまたは領域を通って走っており、
Ｑ２：Ｑ１は、２．０：１から１．１：１の間にあり、および／または、
Ｑ２：Ｑ３は、２．０：１から１．０５：１の間にあり、および／または、
Ｑ２：Ｑ５は、２．０：１から１．０５：１の間にあり、および／または、
Ｑ２：Ｑ６は、２．０：１から１．１：１の間にあり、および／または、
Ｑ４：Ｑ５は、２．０：１から１．０５：１の間にあり、および／または、
Ｑ３：Ｑ１は、１．５：１から１．１：１の間にあり、および／または、
Ｑ５：Ｑ６は、１．５：１から１．１：１の間にあり、および／または、
Ｑ１は、Ｑ２、Ｑ３よりも小さくなっており、Ｑ６は、Ｑ２、Ｑ４、Ｑ５よりも小さくなっており、Ｑ３は、Ｑ２よりも小さくなっており、Ｑ５は、Ｑ２、Ｑ４よりも小さくなっているという二次的な条件を伴っており、
−  とりわけ、Ｑ２：Ｑ３は、１．０５：１から１．２０：１の間にあり、好ましくは、１．０５：１から１．１５：１の間にあり、とりわけ、おおよそ１．１：１であり、および／または、
とりわけ、Ｑ５：Ｑ６は、１．２１：１から１．３０：１にあり、とりわけ、おおよそ１．２６：１であり、および／または、
とりわけ、Ｑ２：Ｑ６は、１．４０：１から１．５５：１の間にあり、とりわけ、おおよそ１．４７：１であり、および／または、
とりわけ、Ｑ２：Ｑ５は、１．１２：１から１．２０：１の間にあり、とりわけ、おおよそ１．１６：１であり、および／または、
とりわけ、Ｑ２：Ｑ１は、１．２２：１から１．３０：１の間にあり、とりわけ、おおよそ１．２６：１であり、および／または、
とりわけ、Ｑ２：Ｑ４は、１：１から１．０４：１の間にあり、とりわけ、おおよそ１．０２：１である。
【００１７】
超音波金属溶接デバイスの長手方向に振動するソノトロードのソノトロードヘッドの振動挙動に影響を及ぼすための方法であって、ソノトロードヘッドは、ネックを介してソノトロード本体部に接続されており、ソノトロードヘッドは、作業表面を有しており、作業表面は、前記ヘッドの長手方向に、互いに正反対におよび平行に走っており、作業表面は、ソノトロードヘッドの第１の長手方向側部に沿って延在しており、そして、第１の長手方向側部同士は、２つの第２の長手方向側部を介して接続されている、方法は、とりわけ、断面変化が作業表面に沿ってソノトロードヘッドに対して起こるように、その第２の長手方向側部が機械加工されているソノトロードヘッドが使用されるという点において区別される。
【００１８】
少なくとも１つの作業表面または溶接表面は、それぞれの第１の長手方向側部に沿って走っており、また、前記表面に沿って、切れ刃が随意的に延在している。また、２つの作業表面が、それぞれの第１の側部表面に沿って走ることが可能であり、作業表面同士の間に、２つの切れ刃を備えた隆起した部分が延在している。関連のソノトロード幾何学形状は、冷蔵ユニットに関して使用されているように、とりわけ、金属チューブの溶接および分離のためのものである。
【００１９】
ここで、長手方向側部の間隔が、端面において延在する作業表面の端部領域から、ソノトロード本体部側に延在する作業表面の端部領域まで低減するように、第２の長手方向側部は機械加工されている。
【００２０】
しかし、第２の側面が凹形プロファイルを受け入れるように、ソノトロードヘッドの第２の側面の機械加工が進行するということも可能である。とりわけ、作業表面に沿って均一な断面を備えたソノトロードヘッドと比較して、ネックの最小の断面Ｑ６に対する、端面において延在する作業表面の端部領域における断面Ｑ２の比率に関して、Ｑ２：Ｑ６が、２．０：１から１．１：１の間にあり、好ましくは、１．４０：１から１．５５：１の間にあり、とりわけ、おおよそ１．４７：１であるように、ネックはテーパーを付けられているということも可能である。
【００２１】
端面において延在する作業表面の端部領域同士の間の最小の断面Ｑ５は、１．５：１から１．１：１の間の、好ましくは、１．２１：１から１．３０：１の間の、とりわけ、おおよそ１．２６：１の、ネックの最小の断面Ｑ６に対する比率の中にあるべきである。
【００２２】
端面において延在する端部領域からソノトロード本体部側の作業表面の端部領域に向けて、断面が実質的に一定に低減するケースでは、作業表面の領域における最大の断面Ｑ２は、２．０：１から１．１：１の間の、好ましくは、１．２２：１から１．３０：１の間の、とりわけ、おおよそ１．２６：１の、ネックの最小の断面Ｑ１に対する比率の中にあるべきである。
【００２３】
端面におけるソノトロードヘッドの作業表面の端部領域における断面Ｑ２は、ソノトロード本体部側の作業表面の端部領域における断面Ｑ３に対する以下の比率の中にあるべきである：Ｑ２：Ｑ３は、２．０：１から１．０５：１の間にあり、好ましくは、１．０５：１から２．０：１の間にあり、とりわけ、１．０５：１から１．５：１の間にあり、好ましくは、おおよそ１．１：１である。
【００２４】
本発明のさらなる詳細、利点、および特徴は、単独でおよび／または組み合わせて、特許請求の範囲およびそれから推論されることとなる特徴によって明らかにされるだけではなく、図面の以下の説明から推論されることとなる好適な例示的な実施形態によっても明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】超音波溶接デバイスの概略表現図。
【図２】先行技術によるソノトロードを示す図。
【図３】本発明によるソノトロードの第１の実施形態を示す図。
【図４】図３によるソノトロードの平面図。
【図５】強化手段なしの図３によるソノトロードを示す図。
【図６】断面線を伴う図４による表現図。
【図７】図６の中の線Ｃ−Ｃに沿った断面を示す図。
【図８】図６の中の線Ｂ−Ｂに沿った断面を示す図。
【図９】図６の中の線Ａ−Ａに沿った断面を示す図。
【図１０】図３によるソノトロードの第１の側面図。
【図１１】図３によるソノトロードの第２の側面図。
【図１２】本発明によるソノトロードの第２の実施形態を示す図。
【図１３】図１２によるソノトロードの平面図。
【図１４】図１２によるソノトロードの変形例を示す図。
【図１５】断面線を伴う図１４による表現図を示す図。
【図１６】図１５の中の線Ｃ−Ｃに沿った断面を示す図。
【図１７】図１５の中の線Ｂ−Ｂに沿った断面を示す図。
【図１８】図１５の中の線Ａ−Ａに沿った断面を示す図。
【図１９】図１２によるソノトロードの第１の側面図。
【図２０】図１２によるソノトロードの第２の側面図。
【図２１】図３〜図１１によるソノトロードの変形例を示す図。
【図２２】図３〜図１１によるソノトロードの変形例を示す図。
【図２３】図３〜図１１によるソノトロードの変形例を示す図。
【図２４】図３〜図１１によるソノトロードの変形例を示す図。
【図２５】図３〜図１１によるソノトロードの変形例を示す図。
【図２６】図３〜図１１によるソノトロードの変形例を示す図。
【図２７】図３〜図１１によるソノトロードの変形例を示す図。
【図２８】図３〜図１１によるソノトロードの変形例を示す図。
【図２９】図３〜図１１によるソノトロードの変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明による教示（それに基づいて、ソノトロードの振動挙動が改善される）は、図を参照してより詳細に説明されることとなり、図において、同じエレメントは、同じ参照記号を提供され得る。
【００２７】
図１は、超音波溶接トング１０の形態の超音波溶接デバイスの概略表現図を示しており、超音波溶接トング１０は、ハウジング１６の中に配設されている上側および下側トングパーツ１２、１４を有している。上側トングパーツ１２は、必須のコンポーネントとして、ソノトロード１８がハウジング１６のフロント部の中に配設された状態の超音波振動手段を有しており、これは、第１の溶接ジョーを形成している。ソノトロード１８は、長手方向の振動の中に設定され得る。
【００２８】
ソノトロード１８の反対側には、対電極またはアンビル２０が、ハウジング１４の下側パーツの中に配設されている。アンビル２０は、旋回軸線（図示せず）によって、ソノトロード１８に対して旋回可能となるように形成されており、作業表面または溶接表面２２とそれに関連付けられるアンビル２０の作業表面２４との間に配設されている、たとえば金属チューブなどの溶接材料のアイテムが、同時のピンチオフ（pinching off）および溶接とともに、容易に切断され得るようになっている。
【００２９】
しかし、本発明による教示は、それによって制限されない。むしろ、それは、全体的に、概してソノトロードの構成に当てはまり、ソノトロードによって、金属から構成された溶接材料が、溶接されることとなるか、または、溶接され変形させられることとなる。
【００３０】
ソノトロード１８は、図２から明らかであるように、その長手方向の方向に走る作業表面を有しており、図２は、先行技術によるソノトロード１１８を示している。
【００３１】
ソノトロード１１８は、ソノトロードヘッド１２０を有しており、ソノトロードネック１２２を介してソノトロード本体部１２４へと融合している。ソノトロードヘッド１２０は、正反対の第１の長手方向側部１２６、１２８の上に作業表面１３０、１３２を有しており、それらの表面は、好ましくは、互いに平行に走っており、１０ｍｍから１００ｍｍの間の長手方向の延在Ｌを有することが可能である。第１の長手方向側部または表面１２６、１２８は、第２の側面１３４、１３６を介して接続されており、第２の側面１３４、１３６は、互いに平行に走っている。
【００３２】
ソノトロード１１８の利用率を最適化するために、特定の数の溶接動作の後に、溶接位置の変化が起こり、すなわち、溶接のときに、溶接されるべき材料は、作業表面１３０の異なる位置において接触させられ、または、ソノトロード１１８の回転の後には、作業表面１３２と接触させられ、作業表面１３２も、溶接表面と指定され得る。
【００３３】
従来の動作では、位置調節は、摩耗を一定にするために、たとえば、１０００回の溶接動作の後に起こることが可能である。これは、利用率を最大化する。
【００３４】
しかし、溶接位置を調節した後に、最適な溶接結果を実現するために、パラメーターを再決定することが必要である。対応するパラメーター決定および設定が、有資格者によって実施される。パラメーターが決定されるようにするために、超音波溶接デバイスは、使用停止の状態にならなければならず、その結果は、それによって引き起こされる生産手順におけるダウンタイムに起因して、コストの欠点が生じるということである。
【００３５】
本発明によれば、ソノトロードヘッドは、それぞれの溶接位置の変化の後に、パラメーター決定が行われなければならないということが必要でないように構成されている。その理由は、溶接されることとなる材料の位置の変化にかかわらず、ソノトロードの振動挙動または振幅のスムージングが起こるからである。
【００３６】
図３から図１１は、ソノトロード２１８の第１の実施形態を示しており、それは、本発明による教示に従っている。繰り返しになるが、ソノトロード２１８は、ソノトロードヘッド２２０、ネック２２２、およびソノトロード本体部２２４から構成されている。
【００３７】
ソノトロードヘッド２２０の対向する第１の長手方向側部または面２２６、２２８に沿って、相互に平行な作業表面２３０、２３２が走っており、作業表面２３０、２３２は、上記に説明されたように、チューブの溶接およびピンチオフの場合と同様に、溶接表面の機能を果たし、同時に、溶接材料の変形を可能にする。加えて、例示的であるが非限定的な実施形態において、作業表面２３０、２３２は、切れ刃２４５、２４７によって画定されており、そのようなチューブの切断を可能にするようになっている。この目的のために、ソノトロード２１８またはソノトロードヘッド２２０に関連付けられる対電極は、対応する縁部を有している。
【００３８】
ソノトロードヘッド２０は、結果的に、原理的にはＤＥ１０３６０６２３Ｂ３の図２から推論され得る幾何学形状を有している。また、切れ刃に関連付けられるアンビルの縁部は、それから推論され得る。
【００３９】
また、本発明による教示は、とりわけ、ＤＥ１０３６０６２３Ｂ３の図３から推論され得るように、２つの切れ刃を有するソノトロードに向けたものである。また、関連の開示が明示的に参照され、それらは、したがって、本明細書の主題の中に含まれている。
【００４０】
しかし、本発明は、そのような実施形態に制限されない。むしろ、本発明による教示は、金属が溶接されている従来のソノトロードにも当てはまり、すなわち、シートメタル、および、ストランデッドワイヤーなどにも当てはまる。
【００４１】
ネック２２２の長さ、および、ソノトロードヘッド２２０の長さが、図１０に示されている。ヘッド２２０の高さは、作業表面２３０、２３２の間隔に対応している。
【００４２】
ソノトロード２１８の平面図は、図４から推論され得る。図５の例示的な実施形態は、振動の方向に対して垂直の望ましくない撓みを低減させるために、端面２４０を越えて突き出している、たとえばリブなどの強化手段２４２がないという点のみにおいて、図４のものとは異なっている。強化手段２４２は、ＤＥ５０２００４００２８１７Ｃ５の教示に沿ったものである。
【００４３】
図２から推論され得るような従来のソノトロード１１８とは対照的に、ソノトロードヘッド２２０は、作業表面または溶接表面２３０、２３２に沿って断面プロファイルを有しており、端面において延在する作業表面２３０、２３２の領域において、ソノトロードヘッド２２０が、ソノトロード本体部の側に延在する作業表面２３０、２３２の端部領域における断面よりも大きい断面を有するようになっている。端面領域は、図６の中で参照記号２４４によって識別されており、本体部側の端部領域は、参照記号２４６によって識別されている。
【００４４】
とりわけ図８および図９の断面表現図から明らかであるように、第１の長手方向側面２２６、２２８を接続する第２の側面２３４、２３６の間隔は、結果的に、端面２４０からソノトロード本体部２２４に向けて低減している。端面２４０から出発して、ソノトロードヘッド２２０は、最初に、領域２４１を有することが可能であり、領域２４１では、ソノトロードヘッド２２０の断面が、初期に一定になっているということが留意されるべきである。しかし、この構成は、端面２４０から出発して、第２の側面２３４、２３６の間隔がソノトロード本体部２２４の方向に低減するという記述によって含められ得る。
【００４５】
図７による断面は、線Ｃ−Ｃに沿った断面であり、そこでは、ソノトロードネック２２２が最小の断面を有している。この断面は、Ｑ１として識別されている。線Ａ−Ａに沿った断面（図９）は、ソノトロードヘッド２２０の断面であり、作業表面２３０、２３２の端面端部領域２４４がその中に延在している。その断面は、Ｑ２として識別されている。
【００４６】
そのうえ、作業表面２３０、２３２の本体部側の端部領域２４６において、さらなる断面Ｂ−Ｂが存在しており、それは、図８の中で参照記号Ｑ３によって識別されている。断面は、好ましくは、互いに対して以下の比率の中にあるべきである。
【００４７】
Ｑ２：Ｑ３  １．０５：１から１．２０：１の間、好ましくは、１．０５：１から１．１５：１の間、とりわけ、おおよそ１．１：１
Ｑ２：Ｑ１  １．２２：１から１．３０：１の間、とりわけ、おおよそ１．２６：１
Ｑ３：Ｑ１  １．１２：１から１．２０：１の間、とりわけ、おおよそ１．１６：１。
【００４８】
ソノトロードヘッド２２０の関連の設計によって、ソノトロード２１８の他のコンポーネントに対する変化は、原理的には不必要であり、すなわち、ネック２２２の幾何学形状、および、ソノトロード本体部２２４の幾何学形状は、ソノトロード１１８の幾何学形状に対応することが可能であり、ソノトロードヘッド１２０は、作業表面１３０、１３２の長さにわたって均一な断面を有しており、すなわち、側面１３４、１３６は、互いに平行に走っているということが留意されるべきである。
【００４９】
本発明に従って構成されているソノトロード３１８のさらなる実施形態が、図１２から図２０から推論され得、繰り返しになるが、ソノトロードヘッド３２０に関して、ソノトロード１１８とは異なっている。それにかかわらず、繰り返しになるが、ソノトロードヘッド３２０は、ソノトロードネック３２２を介してソノトロード本体部３２４へと融合している。
【００５０】
図１２による等角表現図では、強化手段３４２が、端面３４０から延在している。これは、図１３から明らかであるように、必須の特徴ではない。
【００５１】
図１２から図２０の例示的な実施形態によれば、ソノトロードヘッド３２０は、２つの第１の幅の狭い側面３２６、３２８に沿って延在する作業表面または溶接表面３３０、３３２を有しており、作業表面または溶接表面は、切れ刃３４５、３４７によってそれぞれ画定されており、対電極の中の対応する切れ刃が、切れ刃３４５、３４７と関連付けられており、その溶接のときに金属チューブを切断することができるようになっている。ＤＥ１０３６０６２３Ｂ３の図３から推論され得るように、２つの切れ刃が、それぞれの第１の側面３２６、６２８の上に提供されており、これらが、作業表面または溶接表面同士の間に延在しているということは言うまでもない。
【００５２】
第１の長手方向側面３２６、３２８は、２つの第２の側面３３４、３３６を介して接続されており、２つの第２の側面３３４、３３６は、作業表面または溶接表面３３０、３３２に沿って変化する断面のプロファイルを前記ヘッドが有するように、本発明による教示に従ってソノトロードヘッド３２０を構成するために、下記に説明されているようなプロファイルを有している。作業表面３３０、３３２の境界線は、参照記号３４４、３４６によって識別されている。
【００５３】
とりわけ、図１３から図１５による平面図から明らかであるように、ソノトロードヘッド３２０は、第２の側面３３４、３３６が凹形プロファイルを表すように、すなわち、ソノトロードヘッド３２０の端面端部領域３４４における断面が中間領域（図１５の中の断面Ｂ−Ｂ）よりも大きくなるように、幾何学形状を有している。ソノトロード本体部側の端部領域３４６において、ソノトロードヘッド３２０は、おおよそ、端面端部領域３４４の断面を有している。第２の側面３３４、３３６の凹形プロファイルは、対称的なプロファイルが所定の平面に沿って結果として生じるようになっており、一方では、ソノトロード３１８の長手方向軸線が所定の平面の中に延在しており、他方では、所定の平面は作業表面または溶接表面３３０、３３２に対して平行に延在している。
【００５４】
図１７および図１８による断面表現図によれば、作業表面３３０、３３２の端面端部領域３４４におけるソノトロードヘッド３２０の断面は、Ｑ２であり、中間領域において、すなわち、最小の断面の領域において、断面は、Ｑ５である。ソノトロード本体部側に延在する端部領域３４６における断面は示されていない。これは、好ましくは、断面Ｑ２に対応する。
【００５５】
ソノトロード２１８の設計とは対照的に、第２の側面３３４、３３６の凹形プロファイルのケースにおいて、ネック３２２への変化は、ネック３２２がより広範囲にテーパーが付けられるように起こり、すなわち、最小の断面（断面Ｃ−Ｃ）Ｑ６が、ソノトロード２１８の最小の断面Ｑ１よりも小さくなっている。断面の比率は、とりわけ、以下の通りであるべきである。
【００５６】
Ｑ２：Ｑ６  １．４０：１から１．５５：１の間、とりわけ、おおよそ１．４７：１、
Ｑ２：Ｑ５  １．１２：１から１．２０：１の間、とりわけ、おおよそ１．１６：１、
Ｑ５：Ｑ６  １．２１：１から１．３０：１の間、とりわけ、おおよそ１．２６：１。
【００５７】
図２１から図２９の例示的な実施形態は、作業表面２３０、２３２に沿って延在する任意の切れ刃をソノトロードヘッド２２０が有しないということを除いて、基本的に図３から図１１のものに対応している。そうでなければ、ソノトロード４１８は、ソノトロード２１４と同じ幾何学形状を有しており、したがって、同じ参照記号が使用されている。ソノトロード２１８の説明は、ソノトロード４１８に等しく当てはまる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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１８ａ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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2020528008.tif 000034
2020528008.tif 000035
2020528008.tif 000036