JP6885937B2 - 超音波溶接装置 - Google Patents

Description

本発明は、外部絶縁被覆と、この被覆を取り除いた露出領域と、を有する棒状の電気導体を溶接するための超音波溶接装置であって、互いに接合すべき露出領域を保持するための圧縮室と、露出領域を相対的に位置決めするための位置決め装置とを有し、位置決め装置は２個のストップ部材を有し、それぞれ露出領域の間で溶接接合部を形成するために重なり長さｌの重なりが形成されるように、露出領域を軸方向で位置決めするためのストップ面を有しているものに関する。

冒頭に記載した種類の装置は、特許文献１に基づき公知であり、それによると圧縮室に位置決め装置が設けられており、導体の互いに接触すべき露出領域の位置決めは圧縮室の内部で行なわれる。さらに公知の位置決め装置においては、露出領域の間接的位置決めが行なわれる。なぜなら位置決め装置を構成するために使用されるストップ部材は、ストップエッジを有しており、これに露出領域を絶縁被覆と区切っている軸方向被覆端面が当たって導体が位置決めされる。

露出領域が圧縮室内で位置決めされるため、位置決めは狭いスペース状況下で行なわれる。そのうえ導体とストップ部材との位置決め接触は、肉厚が小さい被覆絶縁の領域でのみ行われるため、導体の正確な位置決めは操作者の相応の手先の器用さを前提とする。

独国特許第１０２０１３２２２９３８Ｂ３号明細書

本発明の課題は、圧縮室内における導体の正確な位置決めを容易にする位置決め装置を備えた、電気導体を溶接するための超音波装置を提案することである。

上記の課題を解決するために、本発明による装置は請求項１の特徴を有している。

本発明により、位置決め装置は圧縮室から離れて配置され、かつ、搬送装置を備え、この搬送装置は位置決め装置によって軸方向に位置決めされた導体を圧縮室の外部で固定して保持するための保持装置を有し、搬送装置は保持装置内で保持位置に固定された導体を圧縮室内の溶接位置に移送する働きをする。

これにより本発明による装置は、電気導体を圧縮室の外部に位置決めするための取扱いを可能にし、圧縮室内の狭いスペース状況のために取り扱いを困難にするようなことはない。

有利な実施形態により、ストップ部材のストップ面は、保持装置内に固定された導体の露出領域の端部断面の間に内法間隔が形成されるような位置決め間隔で互いに配置されており、搬送装置は軸方向の調節装置を備えており、これは導体の軸方向調節運動と、導体を圧縮室内に移送するための搬送運動とを組み合わせる働きをし、導体の圧縮室内への搬送運動に加えて調節装置によって導体の露出領域の間に重なりを形成するために導体の軸方向調節運動が行なわれる。

この特別の実施形態により、導体の位置決めを圧縮室の外部で特に簡単かつ確実に行う可能性が提供される。なぜなら導体は圧縮室の外部でそれらの端部断面がストップ部材に当たって位置決めされ得るからであり、ストップ部材と導体との接触面が小さ過ぎるために導体を極めて巧みに取り扱わなければ位置決めはほとんどできないという危険もない。

搬送運動と調節運動を組み合わせることにより、操作者が軸方向位置決めに関与することなく圧縮室内に溶接接合部の形成に必要な露出領域の重なりが生じる。むしろ行なわれる圧縮室内における位置決めは、搬送装置によって搬送運動を実施するだけで行われる。

調節運動と搬送運動を相前後して実施することは基本的に可能であるが、調節装置は、導体を圧縮室内に搬送運動する間に軸方向調節運動が行なわれるように構成されていると、調節装置を特にコンパクトに形成できるため非常に有利である。

搬送装置がそれぞれ少なくとも１本の導体に割り当てられる２個の旋回アームを有しており、旋回アームはそれらの自由な端部に保持装置を構成するために解除可能な締付け装置を有しており、それらの他方の端部は旋回軸受の旋回ジャーナル上に配置されており、調節装置を構成するために旋回ジャーナルはスピンドルナット内で案内されているねじ山付きスピンドルとして形成されていると、接続室の外部で露出領域の互いに離間した位置決めから出発して、互いに接触すべき露出領域の重なりを、旋回アームの単純な旋回運動だけで非常に簡単に作り出すことができる。

好ましくは、ねじ山付きスピンドルは逆方向のねじ山を付けて形成されており、ねじ山付きスピンドルが並目ねじを有すると特に好都合である。

圧縮室の周囲に別のアクチュエータ又は同種のものを配置することを避けるために、旋回運動の実施が手動で行われることが好ましい。

特に好適な実施形態により、締付け装置は、旋回アームの保持位置で導体を締付け装置に保持するために締付け開口部が上を向くように旋回アームに配置されているので、圧縮室の外部で導体を位置決めするために操作者が導体を簡便に上から締付け装置内に差し入れることができ、続いて導体を固定するために締付け装置の操作が行なわれ、導体を圧縮室内に配置するために旋回アームが旋回した後で締付けを解除でき、導体端部は締付け装置から解放される。

ここから、溶接接合部を形成するために露出領域に超音波を負荷している間、導体はもはや締付け装置に保持されないので、導体表面、特に導体の絶縁が超音波負荷によって損傷されることが排除されるという特別の利点が生じる。

以下に超音波溶接装置の好適な実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。

図１は、圧縮室構造と保持位置にある搬送装置とを有する超音波溶接装置の作業台の上面図である。 図２は、図１に示された圧縮室構造内に形成された、２本の導体を溶接位置に配置している圧縮室を示す。 図３は、図１に示された圧縮室を閉鎖位置で示す。 図４は、保持位置から溶接位置への移送工程を示す。 図５は、圧縮室内の溶接位置に配置された導体を示す。

図１は、圧縮室構造４１と、圧縮室構造４１から離れて配置された位置決め装置４２とを有する超音波溶接装置１０の作業台４０を示す。

図１に示すように、位置決め装置４２はストップ部材４６、４７を軸方向で互いに調整して配置するためのストップ保持部４５を備えたストップ面構造４４を有しており、ストップ部材４６、４７のストップ面４８、４９は互いに所定の軸方向間隔ｘ_lで拘束できる。図１に示されているように、位置決め装置４２は、保持位置において操作者が導体１７、２８、２９の接続領域１７、２６、２７を保持装置５２に差し入れて、絶縁材を取り除かれて接続領域１５、２６、２７をなす導体１７、２８、２９の露出領域３３が、それらの端部断面３１でストップ面４８、４９に当たって互いに内法間隔ｘ_lで位置決めされていることを可能にする。

圧縮室構造４１内に形成された圧縮室１８の本質的な要素が、図２及び図３に示されている。圧縮室１８は、第１の軸方向（ｚ軸）では、互いに向き合う２面において超音波振動を伝えるソノトロード１６の作動面１９と、第２の軸方向（ｙ軸）で移動可能な反対電極２１の対向面２０とによって制限されている。図２にｙ軸によって示されている第２の軸方向では、圧縮室１８は互いに向き合う２面においてｙ軸方向で移動可能なスライダエレメント２３の制限面２２と、反対電極２１と同様にｚ軸方向に移動可能な制限エレメント２５の制限面２４とによって制限されている。

図２に示された圧縮室１８内ではソノトロード１６の作動面１９上に図１に示された導体１７、２８、２９の互いに３層に積み重ねて配置された接続領域１５、２６、２７があり、図２は開いた圧縮室１８に差し入れた直後に溶接位置に配置されている接続領域１５、２６、２７を示している。

図３は、圧縮室１８を閉じた構成において示しており、圧縮室１８を制限しているコンポーネント、即ちソノトロード１６、反対電極２１、スライダエレメント２３及び制限エレメント２５は互いに移動しており、このとき容積が減少した圧縮室１８が取る形状３７により、摩擦溶接工程で導体１７、２８、２９の接続領域１５、２６、２７をソノトロード１６の機械的振動で負荷すると接続領域１５、２６、２７が互いに圧縮及び接合されて溶接接合部を形成することが可能となる。

さらに図１に示しているように、位置決め装置４２は２個の旋回アーム５０、５１を有する搬送装置４３を装備されており、旋回アーム５０、５１はそれぞれ１個の保持装置５２を備えて、旋回アーム５０の保持装置５２は導体２８を保持し、旋回アーム５１の保持装置５２は導体１７及び２９を保持する。保持装置５２は導体１７、２８、２９を固定するために解除可能な締付け装置５３を備えている。導体１７、２８、２９を露出領域３３の端部断面３１でストップ面４８、４９に当てて位置決めした後、締付け装置５３が閉じるので、導体２８、２９は軸方向で互いに平行に配置されており、それにより溶接位置においても導体１７、２８、２９の相応に平行な配置が保証されている。

旋回アーム５０、５１は、それぞれ旋回軸受５５の旋回ジャーナル５４上に配置されており、旋回ジャーナル５４は逆向きのねじ山を有するねじ山付きスピンドルとして形成されてスピンドルナット５６内に案内されており、旋回軸受５５は調節装置５７を構成している。図４の表現で旋回アーム５０、５１が保持位置（実線）と溶接位置（破線）において示されているように、旋回アーム５０、５１が旋回軸受５５を中心にして圧縮室構造４１から離れた保持位置から、圧縮室構造４１に隣接した溶接位置に旋回すると、それらの相互の軸方向間隔が変化して、保持位置における保持間隔ａは溶接位置において溶接間隔ｓに減少する。

上に説明した旋回アーム５０、５１の搬送運動の結果、図１に示すように、保持位置において操作者により保持装置５２に挿入されて露出領域３３の端部断面３１をストップ面４８、４９に当てて位置決めされた導体１７、２８、２９は、保持位置では互いに内法間隔ｘ_lを有し、図５に示すように旋回アーム５０、５１が互いに減少した間隔ｓのみを有する溶接位置では、露出領域３３の間に重なり長さ１の重なり位置が形成されている。

図４に示すように、締付け装置５７は旋回アーム５０、５１が溶接位置に移送した後で開くので、超音波溶接中は導体１７、２８、２９に保持力は作用しない。

Claims (6)

1. 外部絶縁被覆と、該外部絶縁被覆を取り除いた露出領域（３３）と、を有する棒状の電気導体（１７、２８、２９）を溶接するための超音波溶接装置（１０）であって、
   互いに接合すべき前記露出領域を保持するための圧縮室（１８）を含む圧縮室構造（４１）と、前記露出領域（３３）を相対的に位置決めするための位置決め装置（４２）とを有し、該位置決め装置は２個のストップ部材（４６、４７）を有し、前記露出領域（３３）の間で溶接接合部を形成するために重なり長さｌの重なりが形成されるように、前記露出領域（３３）を軸方向で位置決めするためのストップ面（４８、４９）を有している超音波溶接装置（１０）において、
   前記位置決め装置（４２）は、前記圧縮室構造（４１）から離れて配置され、かつ、搬送装置（４３）を備え、該搬送装置（４３）は前記位置決め装置（４２）によって軸方向に位置決めされた導体（１７、２８、２９）を圧縮室（１８）の外部で固定して保持するための保持装置（５２）を有し、前記搬送装置（４３）は前記保持装置（５２）内で保持位置に固定された導体（１７、２８、２９）を圧縮室内の溶接位置に移送する働きをすることを特徴とする、超音波溶接装置。
2. 前記ストップ部材（４６、４７）の前記ストップ面（４８、４９）は、互いに前記保持装置（５２）内に固定された導体（１７、２８、２９）の露出領域（３３）の端部断面（３１）の間に内法間隔ｘ_lが形成されるような位置決め間隔で配置され、前記搬送装置（４３）は軸方向の調節装置（５７）を備え、該調節装置（５７）は、導体（２８、２９）の軸方向調節運動と導体（１７、２８、２９）を前記圧縮室（１８）内に移送するための搬送運動とを組み合わせる働きをし、前記導体（１７、２８、２９）の前記圧縮室（１８）内への搬送運動に加えて前記調節装置（５７）によって前記導体（１７、２８、２９）の前記露出領域（３３）の間に重なりを形成するために、前記導体の軸方向調節運動が行なわれることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記調節装置（５７）は、前記導体（１７、２８、２９）を前記圧縮室（１８）内に搬送運動する間に軸方向調節運動が行なわれるように構成されていることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 前記搬送装置（４３）は、それぞれ少なくとも１本の導体（１７、２８、２９）に割り当てられる２個の旋回アーム（５０、５１）を有し、該旋回アーム（５０、５１）は、自由端部において前記保持装置（５２）を構成するために解除可能な締付け装置（５３）を有し、旋回軸受（５５）の旋回ジャーナル（５４）上に配置されている他方の端部を有し、前記調節装置（５７）を構成するために前記旋回ジャーナル（５４）はスピンドルナット（５６）内で案内されているねじ山付きスピンドルとして形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. ねじ山付きスピンドルは反時計回りに回すと締まる左ねじのねじ山を付けて形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
6. 前記締付け装置（５３）は、前記旋回アーム（５０、５１）の保持位置で前記導体（２８、２９）を前記締付け装置（５３）に保持するために締付け開口部が上を向くように前記旋回アーム（５０、５１）に配置されていることを特徴とする、請求項４又は５に記載の装置。

Images