JP5625107B2 - 超音波溶接組立体、並びに、該組立体のブラケットにアンビルを取り付ける方法 - Google Patents

Description

本出願は、２０１０年５月２４日付けで出願された米国特許出願第６１／３４７，６１８号明細書について優先権を主張するもので、これにより、該明細書の内容全体は、参照することにより本明細書に組み込まれる。

超音波溶接装置がこれまで利用されてきた。しかしながら、超音波溶接アンビルの接触部が劣化すると、アンビルは、処分されて新たな溶接アンビルが利用される。この手法の問題は、超音波溶接アンビルが比較的高価であることである。

従って、発明者はこのことを考慮し、改良された超音波溶接組立体及び上述した欠点を低減させる方法に対する必要性を認識した。

例示的な実施形態に従う超音波溶接組立体が提供される。超音波溶接組立体は、超音波ホーンと、第１、第２及び第３プレート部を有するアンビルと、を含む。第１及び第２プレート部は、全体として互いに平行に延在する。第３プレート部は、第１及び第２プレート部間に連結される。第１、第２及び第３プレート部は、第１及び第２側面を画成する。第１プレート部は、超音波ホーンに近接して配置される第１側面上に第１刻み付き領域を有する。第２プレート部は、第２側面上に第２刻み付き領域を有する。第３プレート部は、第３プレート部を通って延在する第１開口部を有する。超音波溶接組立体は、ブラケットをさらに有しており、このブラケットは、前記アンビルをその上に保持するためにアンビルの前記第２側面を受けるように構成されている。ブラケットは、該ブラケットを貫通し且つ前記第１開口部と軸線整合するように延在した第２開口部を有し、このため、第１及び第２の両開口部を通って延在する連結部材によってアンビルがブラケットに取り外し可能に連結される。

別の例示的な実施形態に従う超音波溶接組立体におけるアンビルをブラケットに取り付けるための方法が提供される。アンビルは、第１、第２及び第３プレート部を有する。第１及び第２プレート部は、全体として互いに平行に延在する。第３プレート部は、第１及び第２プレート部間に連結される。第１、第２及び第３プレート部は、第１及び第２側面を画成する。第１プレート部は、第１側面上に第１刻み付き領域を有し、第２プレート部は、第２側面上に第２刻み付き領域を有する。第３プレート部は、第３プレート部を通って延在する第１開口部を有する。方法は、第１開口部がブラケットの第２開口部と一直線に並び、第２刻み付き領域がブラケットのノッチ内に収容され、第１刻み付き領域が超音波ホーンに近接して配置されるように、ブラケットの一部に対してアンビルの第２側面を配置する工程を含む。方法は、アンビルをブラケットに固定して連結するために連結部材を第１及び第２開口部に通して配置する工程をさらに含む。方法は、第１刻み付き領域が劣化した際に、アンビルをブラケットから取り外すために第１及び第２開口部から連結部材を取り外す工程をさらに含む。方法は、第１開口部がブラケットの第２開口部と一直線に並び、第１刻み付き領域がブラケットのノッチ内に収容され、第２刻み付き領域が超音波ホーンに近接して配置されるように、ブラケットの一部に対してアンビルの第１側面を配置する工程をさらに含む。方法は、アンビルをブラケットに固定して連結するために連結部材を第１及び第２開口部に通して配置する工程をさらに含む。

これら及び別の利点と特性とは、図面とともに解釈される以下の説明からより明らかになる。

例示的な実施形態に従う超音波溶接組立体の概略図である。 図１の超音波溶接組立体の一部の概略図である。 図１の超音波溶接組立体の側面図である。 図３の超音波溶接組立体の一部の拡大図である。 図４の超音波溶接組立体の一部の正面図である。 図３の超音波溶接組立体の別の正面図である。 別の例示的な実施形態に従う図１の超音波溶接組立体におけるアンビルをブラケットに取り付けるための方法のフローチャートである。

図１〜図６を参照すると、例示的な実施形態に従う超音波溶接組立体１０の概略図が示される。超音波溶接組立体１０は、超音波ホーン２０、アンビル２２、ボルト２３、ブラケット２４、ブラケット２６、超音波アクチュエータ２８及びコンピュータ３０を含む。超音波溶接組立体１０は、超音波ホーン２０とアンビル２２との間に配置されるワークピースを合わせて超音波で溶接するように構成される。

図１及び図３を参照すると、超音波ホーン２０は、超音波アクチュエータ２８に作用的に連結されている。超音波アクチュエータ２８は、超音波アクチュエータ２８がコンピュータ３０から制御信号を受信すると、超音波ホーン２０を振動させるように構成されている。超音波ホーン２０は、頭部４０、中央部４２及び先端部４４を含む。頭部４０は、超音波アクチュエータ２８に操作可能に連結されている。中央部４２は、頭部４０と先端部４４との間に連結されている。先端部４４は、アンビル２２と対面する刻み付き領域４６を含む。例示的な一実施形態では、超音波ホーン２０は、工具鋼、例えばＭ２鋼（AISI 規格）から製造される。

図３及び図４を参照すると、アンビル２２は、ワークピースを合わせて超音波で溶接するために、超音波ホーン２０の先端部４４に対してワークピースを保持する（図示せず）ように構成されている。アンビル２２は、プレート部６０，６２，６４を含む。プレート部６０，６２は、全体として互いに平行に延在する。プレート部６４は、プレート部６０，６２間に連結されている。プレート部６０，６２，６４は、側面７０，７２を画成する。プレート部６０は、超音波ホーン２０に近接して配置される側面７０上に刻み付き領域７４を含む。プレート部６２は、側面７０の反対側の側面７２上に刻み付き領域７６を有する。プレート部６４は、それを通って延在する開口部８０を有する。開口部８０は、その中に、対応するボルトのねじ山を受けるためにねじ山を付けられていてもよい。例示的な一実施形態では、アンビル２２は、Ｍ２鋼から製造される。当然ながら、別の実施形態では、アンビル２２が当業者に公知な他の材料から製造されることが可能である。図示された例示的な実施形態では、アンビル２２は、ボルト２３を用いてブラケット２４に取り外し可能に連結されている。ボルト２３は、頭部８２及びねじ山部８４を含む。ねじ山部８４は、アンビル２２の開口部８０及びブラケット２４の開口部１００を通じて収容される。アンビル２２の利点は、使用によって刻み付き領域７４が磨耗したときに、アンビル２２がブラケット２４から分離され、その後、回転されてブラケット２４に再び取り付けられ、これにより、超音波溶接のために刻み付き領域７６が利用されることである。従って、アンビル２２は、他のアンビルと比較して少なくとも２倍の稼働寿命をもたらす。

ブラケット２４は、その上にアンビル２２を受けるように構成されている。ブラケット２４は、本体部９０を含み、この本体部９０は、その内部に延在するノッチ９２及びその上にアンビル２２を受けるための表面９４，９６，９８を画成する。ブラケット２４は、ボルト２３のねじ山部を収容するための、内部に延在するねじ山付き開口部１００をさらに含む。図示される実施形態において、ブラケット２４は、鋼から製造される。

ブラケット２６は、ブラケット２４を支持するように構成されている。例示的な一実施形態では、ブラケット２６は、１つ以上のボルトを用いてブラケット２４に連結されている。さらに、ブラケット２６は、鋼から製造されている。

図７を参照して、超音波溶接組立体１０におけるアンビル２２をブラケット２４に取り付けるための方法のフローチャートがこれから説明される。

ステップ１３０では、使用者は、プレート部６０，６２，６４を有するアンビル２２を準備する。プレート部６０，６２は、互いに略平行に延在する。プレート部６４は、プレート部６０，６２間に連結され、且つプレート部６０，６２，６４は、側面７０，７２を画成する。プレート部６０は、側面７０上に刻み付き領域７４を有し、且つプレート部６２は、側面７２上に刻み付き領域７６を有している。プレート部６４は、それを通って延在する開口部８０を有している。

ステップ１３２では、使用者は、ブラケット２４の一部に対してアンビル２２の側面７２を配置する。この配置は、開口部８０がブラケット２４の開口部１００と一直線に並び、刻み付き領域７６がブラケット２４のノッチ９２内に収容され、且つ刻み付き領域７４が超音波ホーン２０に近接して配置されるようになされる。

ステップ１３４では、使用者は、連結部材２３を開口部８０，１００に通して配置して、アンビル２２をブラケット２４に固定して連結させる。

ステップ１３６では、使用者は、刻み付き領域４６が劣化した形状を有するかどうかについて判断を行う。ステップ１３６への回答が“はい”に等しいと、方法は、ステップ１３８に進む。そうでなければ、方法は、ステップ１３６へ戻る。

ステップ１３８では、使用者は、開口部８０，１００から連結部材２３を取り外して、ブラケット２４からアンビル２２を取り外す。

ステップ１４０では、使用者は、ブラケット２４の一部に対してアンビル２２の側面７０を配置する。この配置は、開口部８０がブラケット２４の開口部１００と一直線に並び、刻み付き領域７４がブラケット２４のノッチ９２内に収容され、且つ刻み付き領域７６が超音波ホーン２０に近接して配置されるようになされる。

ステップ１４２では、使用者は、連結部材２３を開口部８０，１００に通して配置して、アンビル２２をブラケット２４に固定して連結する。

本明細書に開示される超音波溶接組立体１０は、他の装置を超える十分な利点をもたらす。特に、超音波溶接組立体１０は、ブラケット上にアンビル２２を容易に位置決めするための３つのプレート部と、アンビル２２における２倍の稼働寿命を得るためにアンビルの両側に配置される刻み付き領域と、を有するアンビル２２を利用する。

本発明を、ほんのいくつかの実施形態について関してのみ詳細に説明されたが、本発明が開示された上記実施形態に限定されると直ちに理解されるべきではない。むしろ、本発明は、本発明の精神及び技術的範囲に相当するが前述されていないあらゆる変更、改変、置換または同等な装置を含んで修正されることが可能である。さらに、本発明のさまざまな実施形態が説明されたが、本発明の側面は、説明されたいくつかの実施形態のみを含んでもよいことは理解されるべきである。従って、本発明は、上述の説明によって限定されると理解されるべきではない。

２０ 超音波ホーン、２２ アンビル、２３ ボルト、２４ ブラケット、４６ 刻み付き領域、６０ プレート部、６２ プレート部、６４ プレート部、７０ 側面、７２ 側面、７４ 刻み付き領域、７６ 刻み付き領域、８０ 開口部、９２ ノッチ、１００ 開口部

Claims (6)

1. 超音波溶接組立体であって、
   超音波ホーンと、
   第１、第２及び第３プレート部を有するアンビルであって、前記第１及び前記第２プレート部が互いに略平行に延在し、前記第３プレート部が前記第１及び前記第２プレート部間に連結され、前記第１、第２及び第３プレート部が第１及び第２側面を画成し、前記第１側面及び前記第２側面が、前記第３プレート部を中心として対称な形状を有し、前記第１プレート部が前記超音波ホーンに近接して配置される前記第１側面上に第１刻み付き領域を有し、前記第２プレート部が前記第２側面上に第２刻み付き領域を有し、前記第３プレート部が該第３プレート部を通って延在する第１開口部を有する、アンビルと、
   前記アンビルを保持するために前記アンビルの前記第１または第２側面を受けるように構成されるブラケットであって、該ブラケットを通って延在し且つ前記第１開口部と一直線に並ぶ第２開口部を有し、これら両開口部を通って延在する連結部材が前記アンビルを前記ブラケットに取り外し可能に連結する、ブラケットと、
   を備えることを特徴とする超音波溶接組立体。
2. 前記超音波ホーンは、前記第１刻み付き領域に近接して配置される第３刻み付き領域を有することを特徴とする請求項１に記載の超音波溶接組立体。
3. 前記アンビルは、前記ブラケットから取り外され、且つ、前記アンビルの前記第２刻み付き領域が前記超音波ホーンの前記第３刻み付き領域に近接して配置されるように前記ブラケットに再び取り付けられるように構成されることを特徴とする請求項２に記載の超音波溶接組立体。
4. 保持するための前記ブラケットは、前記ブラケット内にノッチを有し、該ノッチは、前記ノッチ内に前記アンビルの前記第１または第２刻み付き領域を収容するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の超音波溶接組立体。
5. 前記連結部材は、ボルトであることを特徴とする請求項１に記載の超音波溶接組立体。
6. 超音波溶接組立体のブラケットにアンビルを取り付けるための方法であって、
   前記アンビルが、第１、第２及び第３プレート部を有し、前記第１及び前記第２プレート部が互いに略平行に延在し、前記第３プレート部が前記第１及び前記第２プレート部間に連結され、前記第１、前記第２及び前記第３プレート部が第１及び第２側面を画成し、前記第１プレート部が前記第１側面上に第１刻み付き領域を有し、前記第２プレート部が前記第２側面上に第２刻み付き領域を有し、前記第３プレート部が前記第３プレート部を通って延在する第１開口部を有してなるものであって、
   該方法は、
   前記第１開口部が前記ブラケットの第２開口部と一直線に並び、前記第２刻み付き領域が前記ブラケットのノッチに収容され、前記第１刻み付き領域が超音波ホーンに近接して配置されるように前記ブラケットの一部に対して前記アンビルの前記第２側面を配置する工程と、
   前記アンビルを前記ブラケットに固定して連結させるために、連結部材を前記第１及び前記第２開口部に通して配置する工程と、
   前記第１刻み付き領域が劣化した形状を有すると、前記ブラケットから前記アンビルを取り外すために前記第１及び前記第２開口部から前記連結部材を取り外す工程と、
   第１開口部が前記ブラケットの第２開口部と一直線に並び、前記第１刻み付き領域が前記ブラケットの前記ノッチ内に収容され、前記第２刻み付き領域が前記超音波ホーンに近接して配置されるように前記ブラケットの一部に対して前記アンビルの前記第１側面を配置する工程と、
   前記アンビルを前記ブラケットに固定して連結するために、前記連結部材を前記第１及び前記第２開口部に通して配置する工程と、
   を含むことを特徴とする超音波溶接組立体のブラケットにアンビルを取り付けるための方法。

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