JP2016506303A - 電気導体を溶接するための超音波溶接装置および方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、複数の導体（１０４，１０６，１０８）の間にノードを作るべく電気導体（１０４，１０６，１０８）を溶接するための超音波溶接装置に関し、この超音波溶接装置は、導体（１０４，１０６，１０８）を収容するための圧縮空間（１８）を有し、この圧縮空間は、圧縮空間を向かい合う側で区画する２つの作業面と、これらの作業面に対し横方向に延びている２つの側方区画面とによって、内周側で区画されており、かつ残りの側は開いている。作業面の一方は、超音波溶接装置の、超音波で励起可能なソノトロード（１６）の部分であり、他方の作業面は、対向電極（３６）の部分であり、少なくとも作業面は、構造化されている。圧縮空間の少なくとも１つの出口領域では、対向電極の作業面は、開放側を通過する圧縮空間の長手方向軸線（２８）に対し横方向に延びており、断面が円弧状であり、かつソノトロードの作業面の方向に延在しているところの隆起部（６２，６４）を有する。望ましくない負荷が生じることなく、圧縮空間の中で延びている導体（１０４，１０６，１０８）の全長に亘って、高い剛性のノードを作り出すために、ソノトロード（１６）の作業面は、隆起部の出っ張りにおいてソノトロードの作業面によって定められている面に対し垂直に延びている自らの領域で、隆起部に沿って少なくとも部分的に延びている少なくとも１つの切り欠き部（６６，６８）を有することが提案される。【選択図】 図２ａ
Description
本発明は、複数の導体の間にノードを作るべくストランドのような電気導体を溶接するための超音波溶接装置に関し、この超音波溶接装置は、導体を収容するための圧縮空間を有し、この圧縮空間は、該圧縮空間を向かい合う側で区画する２つの作業面と、これらの作業面に対し横方向に延びている２つの側方境界面とによって、内周側で区画されており、かつ残りの側は開いており、作業面の一方は、超音波溶接装置の、超音波振動で励起可能なソノトロードの部分であり、他方の作業面は、対向電極の部分であり、少なくとも作業面は、構造化されており、圧縮空間の少なくとも１つの、好ましくは２つの出口領域では、対向電極の作業面は、圧縮空間の、開放側を通過する長手方向軸線に対し横方向に延びており、断面が円弧状であり、かつソノトロードの作業面の方向に延在している隆起部を有する。
本発明は、更に、超音波溶接装置に設けられておりかつ高さおよび幅調整可能な圧縮空間の中で、ノードを形成すべくストランドのような電気導体を溶接するための方法に関する。この圧縮空間は、該圧縮空間を向かい合う側で区画する２つの作業面と、これらの作業面に対し横方向に延びている２つの側方境界面とによって、内周側で区画されており、かつ圧縮空間の残りの側は開いており、一方の作業面は、超音波溶接装置の、超音波振動で励起可能なソノトロードの部分であり、他方の作業面は、対向電極の部分であり、少なくとも作業面は、構造化されており、圧縮空間の少なくとも１つの出口領域では、圧縮空間の長手方向軸線に対し横方向に延びており、断面が円弧状の隆起部が、対向電極の作業面から突出しており、該隆起部によって、対向電極側の領域の中に延びている導体の溶接を補強する。
超音波によって、プラスチックおよび金属を溶接することができる。この場合、金属の超音波溶接では、機械振動を、接合面に対し水平に向ける。静的な力と、振動剪断力と、溶接ゾーンの温度の緩やかな上昇との間の複雑な関係が生じる。この目的のために、振動型ソノトロードと、必要な場合にはソノトロードへ調整可能な静的対向電極との間に、ワークピースを設ける。対向電極は、複数の構成部分で形成されていてもよい。その目的は、ソノトロードで、すなわちソノトロードヘッドの作業面で、圧縮空間を区画するためである。この圧縮空間は、特許文献１（特許文献２）または特許文献３の教示により、２つの直交する方向に、特に高さおよび幅調整可能に形成されていてもよい。このことによって、例えば溶接される導体の横断面への適合が生じる。
実質的に矩形の横断面を有する知られた圧縮空間では、トランジットノードまたはエンドノードを形成すべく、圧縮空間を開放側に通過するストランドを、超音波によって溶接する。
ストランドを圧縮空間の全長に亘って溶接することを保証するためには、圧縮空間の出口領域で、すなわち、開放側の領域で溶接を補強すべく、エンボスとも言う対向電極の作業面に、波形部分に続きかつソノトロードの方向につまりソノトロードの作業面に延びる隆起部を形成する。対応の各々の隆起部は、断面で、基本的に、円弧形状を有し、かつ、正弦波の部分のコースをたどることができる。欠点は、隆起部の領域でソノトロード側に延びている導体、すなわち、導体の長手方向に振動する、ソノトロードの作業面と、その作業面と接触している導体を重荷重し、これらの導体は、場合によっては、結果として、溶接不良として評価されるノードをもたらすことである。
知られた装置では、更に、対向電極の作業面が、中央領域に補強の溶接を実行するために、中央領域で、他の場合には作業面に存在しない構造を越えて突き出ている突起部を有することが意図されている。しかしながら、作業面の全幅に亘って延びている隆起部が、欠点であるのは、導線を溶接して、０．２ｍｍ２ないし１．５ｍｍ２の横断面を有するノードを形成するときであって、何故ならば、この場合には、突き出ている突起部が、切断作用をもたらし、その結果、ノードが壊れることがあるからである。
特許文献４は、フィルム状の電極を溶接するために用いる超音波溶接装置に関する。超音波溶接装置は、側方の区画要素が存在することなく、アンビルおよびソノトロードヘッドを有する。溶接される構成要素、特に、アルミニウムからなる電極への材料負荷を低減するために、隆起部を有しかつアンビルおよびソノトロードヘッドからなる溶接面が、周辺領域では、中央領域よりも小さい高さを有し、アンビルおよびソノトロードヘッドの突起部が同じ形状であること意図されている。
特にストランドを溶接するための超音波溶接装置および方法を、ノード端部の領域であれ、小さい横断面および／または小さい幅のノードを形成すべく導体を溶接する際であれ、望ましくない荷重が生じることなく、圧縮空間に延びているストランドの全長に亘って高い強度のノードが得られるように、改善するという課題が、本発明の基礎になっている。
態様のうちの１つを解決するために、本発明は、ソノトロードの作業面が、対向電極の隆起部の出っ張りにおいてソノトロードの作業面によって定められる面に対し垂直に延びている自らの領域で、隆起部に沿って少なくとも部分的に延びている少なくとも１つの切り欠き部を有することを意図する。
本発明によれば、出口領域の領域に、従って圧縮空間の開放側に延びている、アンビル作業面の隆起部の向かい側で、ソノトロード作業面には、隆起部に沿って延びている凹部が形成されることが意図されている。ソノトロードの方向における対向電極の隆起部の出っ張りは、溶接の最中に切り欠き部を覆うほうがよい。アンビルとソノトロードの複数の作業面または溶接面の間に、ストランドが全然ないときは、隆起部−突起部、特に湾曲状の突起部とも言う−は、切り欠き部を覆う。切り欠き部の領域に、導体の、ソノトロード作業面との直接的接触が生じないことによって、振動エネルギの導入を減じ、その結果、荷重を減じる。しかしながら、それにも拘わらず、アンビル側に延びている導体の領域に所望の溶接を行なう。その特別な理由は、隆起部によって、アンビル側に延びているストランドの溶接の補強を行なうからである。
本発明に係わる教示に基づき、一方では、隆起部によって保証されることは、この領域に載っている導体が、ノードがノードの出口まで必要な強度を有するように、十分に溶接されていることである。同時に、対向電極の隆起部の向かい側にソノトロードに沿って延びているストランド、詳しくはストランドのワイヤを、凹部によって保護する。
圧縮空間の長手方向軸線に対し横方向に延びており切り欠き部に形成された少なくとも１つの境界部が、この境界部に接触する導体の軸方向移動を防止する移動保護手段として作用することが、特に意図されている。
従って、切り欠き部は、二重の機能、つまり、従来の技術ではソノトロードの領域で最も強く応力を受ける導体の保護の機能、他方では、導体の長手方向で導体の移動の阻止を有する。
切り欠き部の側方境界部の各々は、移動保護手段として作用することが、特に意図されている。
切り欠き部が、断面がＵ字形の、半円のまたはＶ字形の形状を有することは好ましい。
圧縮空間の出口領域ではアンビル作業面から始まって、かつ圧縮空間の長手方向軸線に対し横方向に延びているところの各々の隆起部には、凹部が割り当てられていることが好ましいとき、隆起部の出っ張りの領域では、隆起部に沿って延びている少なくとも２つの切り欠き部が設けられている可能性もある。
１つの隆起部に、只１つの切り欠き部が割り当てられているとき、切り欠き部は、隆起部に対し、切り欠き部が、導体の溶接の最中に、隆起部の中央領域に沿って延びているように、向けられているほうがよい。
対向電極の作業面は、ソノトロードの作業面に対し水平に調整可能なスライダから始まり、該スライダ自体は、ソノトロードの作業面に対し垂直に調整可能でありかつ間接的または直接に圧縮空間を側方で区画する支持体から始まり、対向電極の少なくとも作業面は、好ましくは、連続しておりかつ圧縮空間の長手方向軸線に対し横方向に延びている隆起部および凹部によって、形成されている構造を有し、対向電極の前記作業面の中央領域に、少なくとも１つの隆起部が、他の隆起部を越えて、ソノトロードの方向に突き出ていてなる超音波溶接装置は、独自の発明では、中央領域で延びている少なくとも１つの隆起部は、対極電極の作業面の、圧縮空間の長手方向に延びている自由縁部から始まって、領域に亘って、低くされており、その結果、この領域に形成されかつソノトロードの作業面に向いた頂上領域は、１つの面またはほぼ１つの面に延びており、あるいは、更なる隆起部によって、または更なる隆起部がないときは、作業面によって定められている面から後退して延びており、圧縮空間の長手方向軸線に対し横方向に延びている長さＬを有し、該長さは、圧縮空間の長手方向軸線に対し横方向の、作業面の可能な延在部よりも短いことを特徴とする。
本発明に係わる教示に基づいて、小さい横断面の導体または小さい幅のストランドでは、アンビルの作業面から突き出る突起部が、ストランドに切り欠き効果をもたらして、破断があり得るという危険性が存在することなく、同一の超音波溶接装置で、異なる横断面の導体、例えばストランドを溶接する可能性がある。
長さＬは、０．５ｍｍ≦Ｌ≦１．５ｍｍ、特にＬ≒１ｍｍであることが、特に意図されている。
明細書の最初の部分に記載されたタイプの方法は、隆起部の向かい側で、かつソノトロード上に載った状態で、あるいはこの領域に延びている導線を、少なくとも圧縮空間の中央領域でなされた溶接と比較して、より薄く溶接し、かつ、軸方向の軸方向移動に対し少なくとも妨げること、従って、ソノトロードの作業面の方向における隆起部の出っ張りでは、ソノトロードの作業面で、かつ隆起部に沿って延びている状態で、切り欠き部を少なくとも部分的に形成し、圧縮空間の長手方向軸線に対し横方向に延びている少なくとも１つの境界部は、該境界部に載っている少なくとも導体の軸方向移動を少なくとも妨げることを特徴とする。
本発明によれば、エンドノードであれトランジットノードであれ、ノードを形成すべく、ストランドを溶接する。詳しくは、アンビル側でも、圧縮空間の出口領域で導体の必要な溶接を行ない、同時に、ソノトロードの領域では、導体を「保護」するのである。該領域で、従来の技術では、振動エネルギを増幅導入し、つまりは、該領域では、圧縮空間の出口領域でかつ対向電極の作業面を越えて突出する、円弧状の断面の突起部が延びている。同時に、切り欠き部は、移動保護手段として作用する。導体と、圧縮空間の長手方向軸線に対し横方向に延びている切り欠き部の、その複数の境界部のうちの１つとの相互作用が、導体の軸方向移動を防止し、あるいは少なくとも妨げる。
対向電極を用いる方法であって、この対向電極の作業面は、ソノトロードの作業面に対し水平に調整可能なスライダから始まり、該スライダ自体は、ソノトロードの作業面に対し垂直に調整可能でありかつ間接的または直接に圧縮空間を側方で区画する支持体から始まり、対向電極の少なくとも作業面は、連続しておりかつ圧縮空間の長手方向軸線に対し横方向に延びている隆起部および凹部によって構成されているところの構造を有し、作業面の中央領域に、複数の隆起部の少なくとも１つが、他の突起部を越えてソノトロードの方向に突き出ていてなる方法は、更に、作業面の中央領域で延びている少なくとも１つの隆起部を、圧縮空間の長手方向に延びておりかつ作業面に設けられた自由縁部から始まって、圧縮空間の長手方向軸線に対し垂直の長さＬを有する領域Ｂに亘って、低くし、その結果、この低くされた領域Ｂの、ソノトロードの作業面に向いた頂上領域は、１つの面またはほぼ１つの面に延びており、あるいは、更なる隆起部によって定められる面から後退して延びていること、および、溶接される導体の横断面に従って、圧縮空間の最大幅を、低くされた隆起部の領域の長さに調節し、あるいは、この長さよりも大きい幅に調節することを特徴とする。
従って、横断面が小さくても、以下の危険性、すなわち、大きな横断面のために必要でありかつソノトロードの作業面の中央領域で突出する突起部が、導体への突起部の切り込みによって溶接の出来栄えを損なう危険性が生じることなく、圧縮空間の同じ区画要素を異なる横断面の導体のために使用する可能性がある。むしろ、横断面が小さい場合には、圧縮空間の幅を、中央領域に延びる突起部が、圧縮空間の外側で延びているように、設計する。
当然ながら、アンビルの作業面が、前記構造とは異なる構造を、または中央領域に延びておりかつ本発明により低くされる突起部を有することも、本発明に含まれる。
本発明の他の詳細、利点および特徴は、複数の請求項と、これらの請求項から読み取れる、単独および／または組合せで生じる複数の特徴とからのみならず、図面から見て取れる複数の好ましい実施の形態の以下の記述からも明らかである。
以下、原理図を参照して本発明を説明する。基本的には、同じ要素には、同じ参照符号を使用する。
図１には、超音波溶接装置が全く原理的に示されている。超音波溶接装置を用いて、ストランドの形態の金属部品を互いに溶接することが意図される。超音波溶接装置は、実施の形態ではコンバータ１２と、ブースタ１４と、ソノトロード１６とからなるオスシレータ１０を有する。ソノトロード１６は、ここでは、以下に詳述する圧縮空間１８を区画する。このような圧縮空間の基本構造は、例えばUS4,869,419 A1から読み取れる。
図２ａに示した描写では、ソノトロード１６従ってまたソノトロードヘッド３２は、図の平面において水平におよび図面の長手方向縁部に対し平行に振動する。ソノトロード１６に割り当てられた対向電極−以下、アンビル３６ともいう−は、図平面に対し垂直に、かつソノトロード１６に対して調整可能である。
コンバータ１２が、ライン２０を介して、ジェネレータ２２に接続されていることは知られている。ジェネレータ自体は、ライン２４を介して、コンピュータ２６に接続されている。コンピュータを介して、ジェネレータ２２を制御し、次に、コンバータ１２を介して、例えば圧電素子によって、電気振動を機械振動に変換する。振動をブースタ１４によって増幅し、次に、適切にソノトロード１６を励起する。
圧縮空間１８は、横断面で、矩形形状を有し、端面で開いている。端面を通って、ストランドを圧縮空間へ導入する。その目的は、これらのストランドを溶接してノードを形成するためであって、ノードは、例えば図４から見て取ることができ、かつ参照符号１００，１０２が付されている。ソノトロードの軸線２８の長手方向に従ってまたソノトロード１６の振動方向に、および圧縮空間１８に入れられるストランド１０４，１０６，１０８，１１０，１１２，１１４，１１６，１１８の軸方向に延びている圧縮空間１８は、向かい側で、一方では、ソノトロード１６の作業面３０またはソノトロードのソノトロードヘッド３２によって、他方では、対向電極またはアンビル３６の作業面３４によって区画される。作業面３０，３４に対し垂直に調整可能な支持体３８から、アンビル３６が始まる。アンビルは、ソノトロード１６の作業面または溶接面３０従ってまたソノトロードヘッド３２に対し平行に移動可能である。この点では、従来の構造を参照されたい。
ストランド１０４，１０６，１０８および１１０，１１２，１１４，１１６，１１８の、すなわち、これらのストランドのワイヤの溶接の際に、ソノトロード１６の励起中に、移動を防止するために、作業面３０，３４は、波状または鋸歯状の構造を有する。図２ａに示す断面図によれば、ソノトロードヘッド３２の作業面３０の隆起部４２，４４および切り欠き部すなわち凹部または溝４６，４８ならびにアンビル３６の隆起部５０，５２および凹部または溝５４、５６が交互に来る。このことによって形成された構造は、ストランド１０４，１０６，１０８，１１０，１１２，１１４，１１６，１１８の長手方向軸線に対し垂直に、従ってまた、圧縮空間１８の従ってまたソノトロード１６の長手方向軸線に対し垂直に延びている。
圧縮空間１８の出口領域５８，６０でも、従って、作業面３０，３４の、長手方向軸線２８に対し垂直に延びている縁部領域で、アンビル側に延びているストランド１０４，１０６，１０８、すなわち、ストランドのワイヤを、必要な範囲で溶接し、従って、所望の強度を保証するために、圧縮空間１８の長手方向軸線に対し横方向に延びている長手方向縁部領域で、従って出口領域５８，６０で、断面が円弧状にかつソノトロード１６の、詳しくはソノトロードヘッド３２の方向に突出している隆起部６２，６４が延在している。その目的は、ストランド１０４，１０６，１０８を、各々のノード出口へ、従って圧縮空間１８の縁部領域まで、必要な範囲で溶接するためである。波とも言われるこれらの突起部６２，６４は、従来の技術に属する。
図５からは、従来の技術に対応するアンビルおよびソノトロードの領域にある圧縮空間の断面が見て取れる。アンビル３６とソノトロードヘッド３２の作業面３０，３４の、断面が鋸歯状の構造が認められる。出口領域には、図５の描写では、アンビル３６の作業面３４およびソノトロードヘッド３２の作業面が平坦に形成されている。しかしながら、アンビル面の出口領域における部分に、隆起部が備わっており、この隆起部は、図２ａから見て取ることができ、かつ、参照符号６２，６４が付されていてなる幾何学的形状も生じる。従来の技術によれば、ソノトロードヘッド３２の、隆起部に向かい合う面は、同様に、隆起部を有する。このことによって、ソノトロードヘッド３２の作業面に沿って延びているストランドに強く応力をかける。
向かい側で、すなわち、ソノトロードヘッド３２の作業面３０において、突起部６２，６４に基づき強く応力をかけられたストランド１０４，１０６，１０８を保護するために、アンビル３６の突起部６２，６４の領域で、およびアンビルの向かい側に、ソノトロード１６の、詳しくはソソノトロードヘッド３２の作業面または溶接面３０に、夫々、少なくとも１つの凹部６６，６８が延びている。この凹部は、断面が半円の、Ｕ字形のまたはＶ字形の形状を有することができる。図２ａ、２ｃの図形描写では、半円形状が選択されている。切り欠き部６６，６８は、ソノトロードヘッド３２の作業面３０の方向における突起部６２，６４の出っ張りにおいて延びている。この点では、図面は自明である。
図形描写では、アンビル３６の突起部６２，６４に、アンビルに沿って延びておりかつソノトロードヘッド３２の作業面３０に形成された只１つの切り欠き部６６，６８が割り当てられているとき、複数の対応の切り欠き部が、ソノトロードヘッド３２の作業面または溶接面３０に、設けられていてもよい。必要な場合には、突起部６２，６４のうちの一方にのみ、このような切り欠き６６，６８が割り当てられていることも可能である。
切り欠き６６，６８または凹部によって、ストランド１０４，１０６，１０８の、そうでない場合には突起部６２，６４の故に最も強く応力がかけられる領域を、保護する。
出口領域５８，６０に延びておりかつアンビル３６の作業面３４に形成された突起部６２，６４に関し、以下のことを述べねばならない。図２ｂの突起部６４の拡大図が示すように、突起部６２，６４は、作業面３４に形成された直接に突起部に隣接する最も低い領域に対し、高さＨを有する。この高さは、０．２ｍｍと２ｍｍの間にある。突起部の幅Ｂは、０．２ｍｍと２ｍｍの間に、しかも変曲点６３と６５の間にあり、従って、突起部６２，６４から、夫々で隣接する谷への移行領域である。この谷は、同様に、曲線部によって区画されている。従って、間隔Ｂは、突起部６２，６４の半径Ｒ１から、隣接する谷の半径Ｒ２への間の移行領域から生じる。突起部６２，６４の半径Ｒ１が０．１ｍｍと１ｍｍの間にあることは好ましい。隣接する谷の半径Ｒ２が、０．１ｍｍと１．５ｍｍの間にあることが意図される。
図２ｃの拡大図では、単に原理的に切り欠き部６６，６８−凹部ともいう−が示されている。この切り欠き部は、０．０２ｍｍと０．２ｍｍの間の深さＴを有する。凹部６６，６８の幅または横の長さＷは、０．２ｍｍと２ｍｍの間にある。
突起部６２，６４および切り欠き部または凹部６６，６８が同じ寸法を有することができるとしても、以下のことが意図されていることは好ましい。すなわち、ソノトロードヘッド３２の作業面３０の方向における突起部６２，６４の出っ張りが、圧縮空間の長手方向、従ってソノトロード１６の長手方向軸線２８において、切り欠き部６６，６８の幅または横の長さＷよりも大きいように、突起部６２，６４の寸法が、切り欠き部６６，６８に適合されていることである。
隆起部または突起部６２，６４と、圧縮空間の長手方向軸線に対し垂直に延びている、アンビルの端面３７，３９との間の間隔は、１ｍｍと３ｍｍの間の範囲にあるほうがよい。
このこととは別に、凹部６６，６８によって、更なる利点を達成することができる。かくして、凹部６６，６８を区画する縁部（該縁部のうち、凹部６６の縁部には、参照符号７０，７２が付されている）は、いわば、作業面３０に接触しているストランド１０４，１０６，１０８、すなわちストランドのワイヤが軸方向に移動するのを防止するためのブレーキとして作用する。換言すれば、移動防止を供するのである。ワイヤを締め付けまたは剪断することなく、軸方向の保持を与える。
従来の技術では、アンビル３６の作業面３４の構造を、以下のように、すなわち、中央領域に、突起部７４が設けられていて、この突起部は、図２ａから基本的に見て取れるごとく、作業面３４の他の突起部によって定められる面を越えて突出しており、従って、この面を突き出ているように、構成することは知られている。
このこととは無関係に、圧縮空間１８で、小さい横断面のストランド１０４，１０６，１０８、特に、ノードの形成のために溶接され、かつ１ｍｍより小さい幅を有するストランドを、突起部７４に切り込みが入ることなく、従ってまたノード１００の破壊の危険性をもたらすことがなく、溶接するために、本発明によれば、図３から基本的に見て取れるごとく、突起部７４を、縁部７６から始まって、平たくし、または均し、あるいは、作業面３４において適切に縁部よりも低い隆起部として形成することが意図されている。
突起部７４の平らになった領域には、参照符号７８が付されている。この領域は、圧縮空間１８の長手方向軸線２８に対し横方向にまたは垂直に、０．５ｍｍと１．５ｍｍの間の、特に１ｍｍの範囲の長さを有する。このことによって、突起部７４がストランドに作用することなく、従ってまた切り欠き作用を及ぼすことなく、１．５ｍｍまでの幅を有するノードを溶接する可能性がある。
隆起部７４の高さが残りの領域の高さよりも小さくてなる領域７８は、いわば、アンビル３６の作業面３４によって定められる面に沿って、好ましくはこの面に対し平行に延びている台状部または頂面を有する。
ノード１００，１０２の図４ａ，４ｂのアンビルの図から分かるのは、ノード−この場合でノード１００−を、圧縮空間１８の中で溶接し、その最中に、突起部７４は、アンビル３６を矢印８０の方向に引っ込めることに基づいて、圧縮空間１８の外側に延びているときに、平らになった領域７８に対応する領域８２が型押しされていることである。突起部７４が協働してなるより幅の広いノードの場合、対応の平坦な領域８４が生じる。次に、この領域は、突起部７４によって型押しされる凹部８６に移行する。このことは、ノード１０２の描写によって認められる。
図６からは、アンビル３６およびソノトロードヘッド３２の、図５に対応する部分図が見て取れる。アンビル３６およびソノトロードヘッド３２は、本発明に係わる教示に従って構成されている。アンビル３６の作業面３４に形成された隆起部６２，６４に割り当てられ、かつソノトロードヘッド３２の作業面３０に形成される溝状の凹部６６，６８が明瞭に認められる。更に、明らかであるのは、中央領域に延びており、かつアンビル３６の作業面３４に形成されている突起部または隆起部７４であって、他の隆起部または突起部５０，５２を越えて突出する突起部は、部分的に平らにされており、それ故に、台状部７８または平坦部によって形成されかつ後退した領域が得られ、この領域は、図４ａ，４ｂを参照して説明したように、小さい横断面のストランドと相互作用し、これらのストランドを溶接して、より小さい幅のノードを形成することである。
対向電極およびソノトロードの作業面の、本発明に係わる寸法を、あらゆる超音波装置のために、特に、圧縮空間の内周側に完全にプロファイルを施された超音波装置のために使用することができる。このことは、EP 1 853 404 B1から読み取れる。同じことは、EP 1 680 254 B1に対応するソノトロードの使用に該当する。この点までは、対応の開示内容を参照によって明確に組み入れる。
１６ ソノトロード
１８ 圧縮空間
２８ 長手方向軸線
３０ 作業面
３４ 作業面
３６ 対向電極
５８ 出口領域
６０ 出口領域
６２ 隆起部
６４ 隆起部
６６ 切り欠き部
６８ 切り欠き部
１０４ 電気導体
１０６ 電気導体
１１０ 電気導体
１１２ 電気導体
１１４ 電気導体
１１６ 電気導体
１１８ 電気導体
１８ 圧縮空間
２８ 長手方向軸線
３０ 作業面
３４ 作業面
３６ 対向電極
５８ 出口領域
６０ 出口領域
６２ 隆起部
６４ 隆起部
６６ 切り欠き部
６８ 切り欠き部
１０４ 電気導体
１０６ 電気導体
１１０ 電気導体
１１２ 電気導体
１１４ 電気導体
１１６ 電気導体
１１８ 電気導体
Claims (11)
- ノード（１００，１０２）を作るべくストランドのような電気導体（１０４，１０６，１１０，１１２，１１４，１１６，１１８）を溶接するための超音波溶接装置であって、前記超音波溶接装置は、前記導体を収容するための圧縮空間（１８）を有し、この圧縮空間は、該圧縮空間を向かい合う側で区画する２つの作業面（３０，３４）と、これらの作業面に対し横方向に延びている２つの側方境界面とによって、内周側で区画されており、かつ残りの側は開いており、前記作業面の一方は、前記超音波溶接装置の、超音波振動で励起可能なソノトロード（１６）の部分であり、他方の作業面は、対向電極（３６）の部分であり、少なくとも前記作業面は、構造化されており、前記圧縮空間の少なくとも１つの、好ましくは２つの出口領域（５８，６０）では、前記対向電極の作業面は、前記圧縮空間の、開放側を通過する長手方向軸線（２８）に対し横方向に延びており、断面が円弧状であり、かつ前記ソノトロードの前記作業面の方向に延在している隆起部（６２，６４）を有してなる超音波溶接装置において、
前記ソノトロード（１６）の前記作業面（３０）は、前記対向電極（３６）の前記隆起部（６２，６４）の出っ張りにおいて前記ソノトロードの前記作業面によって定められる面に対し垂直に延びている自らの領域で、前記隆起部に沿って少なくとも部分的に延びている少なくとも１つの切り欠き部（６６，６８）を有することを特徴とする超音波溶接装置。 - 前記圧縮空間（１８）の前記長手方向軸線（２８）に対し横方向に延びており前記切り欠き部（６６，６８）に形成された少なくとも１つの境界部（７０，７２）が、この境界部に接触する導体（１０４，１０６，１１０，１１２，１１４，１１６，１１８）の軸方向移動を防止する移動保護手段として作用することを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記切り欠き部（６６，６８）の前記側方境界部（７０，７２）の各々は、移動保護手段として作用することを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
- 前記切り欠き部（６６，６８）は、断面がＵ字形の、半円のまたはＶ字形の形状を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の装置。
- 前記ソノトロード（１６）の方向における前記隆起部（６２，６４）の出っ張りの領域には、前記隆起部に沿って延びている少なくとも２つの切り欠き部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の装置。
- 前記隆起部（６２，６４）の幅は、前記圧縮空間（１８）の前記長手方向軸線の方向に見て、前記切り欠き部（６６，６８）の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の装置。
- 前記切り欠き部（６６，６８）は、前記導体の溶接の最中に、前記隆起部（６２，６４）の中央領域に沿って延びていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の装置。
- 前記対向電極（３６）の前記作業面（３４）は、前記ソノトロード（３２）の前記作業面（３０）に対し水平に調整可能なスライダから始まり、該スライダは、前記ソノトロードの前記作業面に対し垂直に調整可能でありかつ間接的または直接に前記圧縮空間（１８）を側方で区画する支持体（３８）から始まり、前記対向電極の少なくとも前記作業面は、好ましくは連続しておりかつ前記圧縮空間の前記長手方向軸線に対し横方向に延びている隆起部（５０，５２）および凹部（５４、５６）によって構成されているところの構造を有し、前記対向電極の前記作業面の中央領域に、少なくとも１つの突起部（７４）が、他の突起部を越えて、あるいは、前記構造がないときは、前記作業面を越えて前記ソノトロードの方向に突き出ていてなる好ましくは請求項１に記載の超音波溶接装置において、
前記中央領域で延びている前記少なくとも１つの隆起部（７４）は、前記対向電極（３６）の前記作業面（３４）の、前記圧縮空間の長手方向に延びている自由縁部から始まって、領域（７８）に亘って、低くされており、その結果、この領域に形成されかつ前記ソノトロード（３２）の前記作業面（３０）に向いた頂上領域（７５）は、１つの面またはほぼ１つの面に延びており、あるいは、前記更なる隆起部によって、または更なる隆起部がないときは、前記作業面によって定められている面から後退して延びており、前記圧縮空間の前記長手方向軸線（２８）に対し横方向に延びている長さＬを有し、該長さは、前記圧縮空間の前記長手方向軸線に対し横方向の、前記作業面の可能な延在部よりも短いことを特徴とする超音波溶接装置。 - 前記長さは、０．５ｍｍ≦Ｌ≦１．５ｍｍ、特にＬ≒１ｍｍであることを特徴とする請求項８に記載の装置。
- 超音波溶接装置に設けられておりかつ高さおよび幅調整可能な圧縮空間（１８）の中で、ノードを形成すべくストランドのような電気導体（１０４，１０６，１１０，１１２，１１４，１１６，１１８）を溶接するための方法であって、この圧縮空間は、該圧縮空間を向かい合う側で区画する２つの作業面（３０，３４）と、これらの作業面に対し横方向に延びている２つの側方境界面とによって、内周側で区画されており、かつ前記圧縮空間の残りの側は開いており、一方の作業面は、前記超音波溶接装置の、超音波振動で励起可能なソノトロード（１６、３２）の部分であり、他方の作業面は、対向電極（３６）の部分であり、少なくとも前記作業面は、構造化されており、前記圧縮空間の少なくとも１つの出口領域（５８，６０）では、前記圧縮空間の前記長手方向軸線に対し横方向に延びており、断面が円弧状の隆起部（６２，６４）が、前記対向電極の作業面から突出しており、該隆起部によって、この隆起部の領域の中に延びている前記導体の溶接を補強する方法において、
前記隆起部（６２，６４）に向かい合っており、かつ前記ソノトロード（１６）上に載った状態で、あるいはこの領域に延びている導線を、前記圧縮空間（１８）の少なくとも中央領域でなされた溶接と比較して、より薄く溶接し、かつ、軸方向の軸方向移動に対し少なくとも妨げること、従って、前記ソノトロード（１６，３２）の前記作業面（３０）の方向における前記隆起部の出っ張りでは、前記ソノトロードの前記作業面でかつ前記隆起部に沿って延びている状態で、切り欠き部（６６，６８）を少なくとも部分的に形成し、前記圧縮空間の前記長手方向軸線（２８）に対し横方向に延びている境界部（７０，７２）のうちの少なくとも１つは、該境界部に載っている少なくとも前記導体の軸方向移動を少なくとも妨げることを特徴とする方法。 - 対向電極（３６）を用いる好ましくは請求項１０に記載の方法であって、この対向電極の作業面（３４）は、前記ソノトロード（１６、３２）の前記作業面に対し水平に調整可能なスライダから始まり、該スライダ自体は、前記ソノトロードの前記作業面に対し垂直に調整可能でありかつ間接的または直接に前記圧縮空間（１８）を側方で区画する支持体（３８）から始まり、前記対向電極の少なくとも前記作業面は、連続しておりかつ前記圧縮空間の長手方向軸線に対し横方向に延びている隆起部（５０，５２）および凹部（５４、５６）によって構成されているところの構造を有し、前記作業面の中央領域に、前記複数の隆起部（７４）の少なくとも１つが、他の突起部を越えて前記ソノトロードの方向に突き出ていてなる方法において、
前記作業面（３４）の前記中央領域で延びている前記少なくとも１つの隆起部（７４）を、前記圧縮空間の長手方向に延びておりかつ前記作業面（３４）に設けられた自由縁部から始まって、前記圧縮空間（１８）の前記長手方向軸線（２８）に対し垂直の長さＬを有する領域（７８）に亘って、低くし、その結果、この低くされた領域の、前記ソノトロードの前記作業面に向いた頂上領域は、１つの面またはほぼ１つの面に延びており、あるいは、前記更なる隆起部（５０，５２）によって定められるところの面から後退して延びていること、および、前記溶接される導体（１０４，１０６，１１０，１１２，１１４，１１６，１１８）の横断面に従って、前記圧縮空間の最大幅を、前記低くされた隆起部の領域の長さに調節し、あるいは、この長さよりも大きい幅に調節することを特徴とする方法。
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