KR20210103477A

KR20210103477A - 지지 요소를 갖는 초음파 용접 시스템

Info

Publication number: KR20210103477A
Application number: KR1020217018043A
Authority: KR
Inventors: 라파엘 만시니; 슈테판 첸들러; 울리히 포글러; 마티아스 슈바이처
Original assignee: 헤르만 울트라샬테흐닉 게엠베하 운트 콤파니 카게
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2021-08-23
Also published as: DE102018132839A1; WO2020126845A1; JP7182717B2; US11484966B2; EP3898057A1; CN113226619A; JP2022515380A; US20220040786A1; EP3898057B1; CN113226619B

Abstract

본 발명은 소노트로드 및 컨버터를 갖는 초음파 진동 유닛을 포함하는 초음파 용접 설비에 관한 것으로, 소노트로드 및 컨버터는 종방향 축선을 따라 서로 인접한 관계로 배치되고, 초음파 진동 유닛은 파장 λ 로 종방향 축선의 방향으로 초음파 진동을 공진하도록 할 수 있다. 앤빌에 대한 소노트로드의 밀봉 표면들의 간단하고 빠른 고정밀 조정을 가능하게 하는 초음파 용접 설비를 제공하기 위해, 본 발명에 따르면, 종방향 축선에 수직으로 소노트로드에 가해지는 힘을 지지하기 위한 지지 요소가 제안되고, 소노트로드 및 지지 요소는 적어도 종방향 축선에 수직으로 소노트로드에 힘이 가해지는 때에 서로 접촉하게 되는 상호 대응하는 지지 표면들을 갖고, 지지 표면들은, 서로 접촉하는 때에, 종방향 축선의 방향으로의 지지 요소에 대한 소노트로드의 상대 이동을 저지하고 종방향 축선을 중심으로 하는 소노트로드의 회전을 방해하지 않도록 구성된다.

Description

지지 요소를 갖는 초음파 용접 시스템

본 발명은 소노트로드 및 컨버터를 갖는 초음파 진동 유닛을 포함하는 초음파 용접 설비에 관한 것이다. 소노트로드 및 컨버터는, 종방향 축선을 따라 상호 인접 관계로 배열되고, 초음파 진동 유닛이 주파수 f = v/λ 에서 종방향 축선의 방향으로 초음파 진동과 공진할 수 있도록 서로 일치되고, 여기서 v 는 초음파 진동 유닛 내에서의 음향 초음파 진동의 전파 방향이고, λ 는 초음파 진동의 파장이다. 이 경우, 초음파 진동 유닛에는 진동 노드와 진동 맥시마를 갖는 정지파가 형성된다. 가장 간단한 경우에, 소노트로드는 정확히 하나의 진동 노드와 두 개의 진동 맥시마를 가지며, 즉 소노트로드는 공진 진동의 파장의 절반 λ/2 에 해당하는 길이이다.

일반적으로 초음파 용접 설비는 앤빌을 갖고, 처리될 재료는 소노트로드의 밀봉 표면과 앤빌의 밀봉 표면 사이에 배열된다. 앤빌은 상대 도구라고도 한다.

처리 작업을 위해 초음파 진동 유닛은 고정되어야 한다. 따라서 초음파 용접 설비는 적합한 홀더를 갖는다.

용접 품질에 대한 요구는 항상 점점 더 증가하고 있다. 또한, 예를 들어 금속과 같은 재료가 있는데, 이의 용접 가공시에는 소노트로드의 밀봉 표면에 상당한 마모가 발생하여 소노트로드를 자주 교체해야 한다. 복수의 밀봉 표면을 갖는 가끔 회전하는 소노트로드가 이미 제안되었으며, 여기서 소노트로드는 다른 밀봉 표면과 계속 작동하기 위해 밀봉 표면이 마모된 후에 회전될 수 있다.

특히 금속 용접에서 높은 용접 품질을 얻으려면 소노트로드와 앤빌의 밀봉 표면이 서로 매우 정밀하게 평행하게 위치해야 한다. 특히 앤빌에 대한 소노트로드의 밀봉 표면과 초음파 진동 유닛의 평행한 위치결정은 알려진 초음파 용접 설비에서 매우 복잡하고 힘들며, 특히 훈련된 요원만이 수행할 수 있어서, 특히 소노트로드를 자주 교체해야 하는 경우에 처리 과정에서 번거로운 중단을 초래한다. 회전 소노트로드의 사용은 소노트로드를 돌릴 때마다 앤빌과 정확히 평행하게 다시 위치해야 하기 때문에 어떤 식으로든 변경되지 않는다. 이 경우, 소노트로드의 축방향 및 반경방향 위치결정이 매우 중요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 앤빌에 대한 소노트로드의 밀봉 표면의 간단하고 빠른 고정밀 조정을 허용하는 초음파 용접 설비를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 전술한 목적은, 종방향 축선에 수직으로 소노트로드에 가해지는 힘을 지지하기 위한 지지 요소가 제공되고, 소노트로드 및 지지 요소는 적어도 종방향 축선에 수직으로 소노트로드에 힘이 가해지는 때에 서로 접촉하게 되는 상호 대응하는 지지 표면들을 갖고, 지지 표면들은, 서로 접촉하는 때에, 종방향 축선의 방향으로의 지지 요소에 대한 소노트로드의 상대 이동을 저지하고 종방향 축선을 중심으로 하는 소노트로드의 회전을 방해하지 않도록 구성되는 점에서 달성된다.

따라서 지지 요소는 기본적으로 한 번만 위치결정되어야 한다. 대응하는 지지 표면들의 본 발명에 따른 배열로 인해, 소노트로드는 축방향으로 초음파 진동 유닛을 위치시키기 위해 지지 요소의 대응하는 지지 표면에 대해 그 지지 표면이 배치 되기만 하면 된다. 그 후, 지지 요소가 적어도 어느 정도까지 종방향 축선을 중심으로 소노트로드의 회전을 허용하기 때문에, 각도 위치가 고정될 수 있다. 이 경우, 소노트로드의 지지 표면은 소노트로드에 배치된다. 따라서 이는 소노트로드의 일부이며, 동일한 재료로 만들어지거나 또는 재료-결합 관계로 소노트로드에 연결된다.

이 실시형태는, 용접 작업 중에 소노트로드에 가해지는 힘이 지지 요소에 의해 운반될 수 있는 큰 레버 작용을 갖기 때문에 특히 초음파 진동 유닛이 소노트로드가 아니라 컨버터에 또는 소노트로드와 컨버터 사이에 개재된 진폭 트랜스포머에 유지될 때에 특히 유리하다. 소노트로드와 앤빌의 밀봉 표면들이 서로 정확히 평행하게 배향되어 있어도, 이는 소노트로드에 종방향 축선에 대해 횡방향으로 굽힘 모멘트가 가해지면 변한다. 이는 소노트로드의 밀봉 표면이 종방향 축선에 수직으로 위치하지 않는 경우이다. 특히 금속 용접에서 소노트로드의 밀봉 표면은 일반적으로 밀봉 표면에 대한 법선이 종방향 축선과 직각을 포함하는 방식으로 배향된다. 금속 용접에서는 비교적 높은 힘이 가해져야 하기 때문에 초음파 진동 유닛의 휨이 발생하며, 그 결과 소노트로드의 밀봉 표면이 더 이상 앤빌의 밀봉 표면과 정확히 평행하게 배향되지 않아 용접 품질이 저하된다. 또한 초음파 진동 유닛의 부품들은 높은 휨 모멘트에 의해 손상될 수 있으므로 이는 회피되어야 한다. 휨 및 평행도의 편차는 지지 요소에 의해 감소되고, 홀더 또는 초음파 진동 유닛의 부품들에 대한 손상이 방지된다.

예를 들어 소노트로드는 리브를 가질 수 있고, 지지 요소는 지지 작용을 제공하기 위해 서로 결합하는 홈을 가질 수 있다. 대안적으로, 소노트로드가 홈을 갖고 지지 요소가 리브를 가질 수도 있다. 따라서 리브와 홈은 대응하는 지지 표면들을 갖는다. 바람직하게는 소노트로드의 리브 또는 홈은 공진 진동의 진동 노드에 배치된다. 진동 노드에서의 배치는, 대응하는 지지 표면들 사이의 접촉으로 인해 공진 진동이 초음파 진동에 영향을 미치지 않거나 아주 약간만 영향을 미친다는 장점이 있다. 이러한 점에서, 초음파 진동이 지지 요소에 의해 가장 적게 영향을 받기 때문에 리브가 소노트로드에 배치되는 것이 바람직하다.

바람직한 실시형태에서, 리브 및 홈은 사다리꼴 단면이다. 예를 들어 리브가 소노트로드에 배치되면 이는 주변 리브의 형태일 수 있으며, 리브의 두께는 반경방향으로 감소한다. 그 경우에, 특히 바람직한 실시형태에서, 지지 표면은, 평행하게 연장되지 않고 종방향 축선과 함께 90°미만의 각도를 포함하는 2 개의 지지 표면 세그먼트를 갖는 방식으로 리브와 홈 모두에 의해 제공된다.

이 조치는 초음파 진동 유닛의 축방향 위치결정이 매우 간단하고 정확하다는 것을 제공한다. 또한 지지 요소가 초음파 진동에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 종방향 초음파 진동의 진폭은 진동 노드에서 최소로 인정되지만, 종방향 축선에 수직인 두께 진동은 여기에서 정확히 최대이다. 이는 종방향 축선에 수직 인 것에 대해 기울어진 지지 표면들에 의해 약간만 방해를 받는다. 지지 요소가 종방향 축선과 90°미만의 각도를 포함하는 대응 지지 표면들에서만 소노트로드와 접촉하면, 영향을 더욱 줄일 수 있다.

추가의 바람직한 실시형태에서 상대 도구가 존재하며, 소노트로드와 상대 도구는 종방향 축선에 수직인 방향으로 서로에 대해 이동가능하고, 지지 요소는 가능하게는 소노트로드와 상대 도구 사이의 재료를 통해 상대 도구에 의해 소노트로드에 가해지는 힘이 지지 요소에 전달되도록 위치된다. 따라서 기본적으로 상대 도구와 지지 요소는 소노트로드의 대향측들에 위치한다.

추가의 바람직한 실시형태에서, 지지 요소는 종방향 축선에 수직인 두 위치들 사이에서 왕복할 수 있는 구성을 가지며, 바람직하게는 지지 요소가 적어도 하나의 위치에서 잠금될 수 있게 하는 잠금 장치가 제공된다.

추가의 바람직한 실시형태에서, 초음파 진동 유닛을 유지하기 위한 홀더가 제공되며, 바람직하게는 지지 요소가 홀더에 장착된다.

이 경우, 지지 요소는 유지 위치와 해제 위치 사이에서 홀더에 대해 왕복할 수 있다. 유지 위치에서, 대응하는 접촉 표면들은 서로 접촉하는 한편, 해제 위치에서는 초음파 진동 유닛은 지지 요소에 의해 이동이 방해받지 않고서 종방향 축선의 방향으로 이동될 수 있다.

추가의 바람직한 실시형태에서, 홀더는 각도 위치결정 장치를 가지며, 각도 위치결정 장치 및 초음파 진동 유닛은 포지티브 잠금 관계로 함께 연결될 수 있도록 구성되어서, 종방향 축선을 중심으로 하는 초음파 진동 유닛의 회전이 포지티브 잠금 연결에 의해 저지되고, 종방향 축선 방향으로의 초음파 진동 유닛과 홀더 사이의 상대 이동이 저지되지 않는다.

포지티브 잠금 연결 덕분에, 초음파 진동 유닛의 각도 위치는 그 종방향 축선에 대해 설정된다. 초음파 진동 유닛은 회전 위치를 고정하기 위해서는 각도 위치결정 장치에 연결되기만 하면 된다. 따라서, 초음파 진동 유닛의 위치결정은 종방향 축선의 방향으로 적어도 제한된 정도로 영향을 받을 수 있다. 포지티브 잠금 연결로 인해 종방향 축선에 대한 추가 회전이 저지된다. 포지티브 잠금 연결은 포지티브 잠금 연결이 유효하게 될 때에 각도 위치가 종방향 축선에 대해 원하는 위치에 있는 경우의 구성이다. 회전 방향의 추가 조정은 필요하지 않다. 따라서 초음파 진동 유닛은 앤빌 및 소노트로드의 밀봉 표면들의 거의 완벽하게 평행한 배향을 달성하기 위해 각도 위치결정 장치에 연결되기만 하면 된다.

따라서 지지 요소에 의해 초음파 진동 유닛의 축방향 위치결정은 고정되는 한편, 초음파 진동 유닛의 각도 위치는 회전 위치결정 장치에 의해 종방향 축선에 대해 고정된다.

바람직한 실시형태에서, 초음파 진동 유닛은 적어도 하나의 리세스를 갖는 외부 비드를 가지며, 각도 위치결정 장치는, 리세스에 대응하고 리세스에 결합될 수 있으며 따라서 포지티브 잠금 연결을 제공하는 적어도 하나의 돌출부를 갖는다.

그 점에서 외부 비드는 복수의 리세스들을 가지며, 바람직하게는 각도 위치결정 장치는 복수의 리세스들에 대응하는 복수의 돌출부들을 가지며, 특히 바람직하게는 초음파 진동 유닛은 종방향 축선을 중심으로 서로에 대해 회전된 복수의 위치들에서 각도 위치결정 장치에 포지티브 잠금 관계로 연결될 수 있다.

특히 소노트로드가 복수의 밀봉 표면들을 갖는 회전 소노트로드의 형태일 때에는 후자의 실시형태가 유리하다. 포지티브 잠금 연결이 각도 위치결정 장치와 초음파 진동 유닛 사이의 상대 회전을 저지하는 임의의 위치에서, 초음파 진동 유닛은 복수의 밀봉 표면들 중 하나가 최적의 방식으로 배향되는 회전 위치에 있다.

외부 비드는 임의의 원하는 구성일 수 있다. 예를 들어 외부 비드는 T 자형 단면을 가질 수 있다. 외부 비드는 레그 및 레그의 일측으로부터 직각으로 양측에서 연장되는 플랜지를 갖는다. 바람직하게는 플랜지에 리세스 또는 리 세스들이 제공될 수 있다.

각도 위치결정 장치의 적어도 하나의 돌출부는 원칙적으로 초음파 진동 유닛에 포지티브 잠금 연결을 제공할 수 있는 한은 임의의 방향으로 연장할 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 각도 위치결정 장치의 돌출부는 축방향으로 연장된다.

추가의 바람직한 실시형태에서, 외부 비드의 적어도 하나의 리세스와 각도 위치결정 장치의 돌출부는, 초음파 진동 유닛이 각도 위치결정 장치에 끼워질 때에 종방향 축선을 중심으로 하는 초음파 진동 유닛의 회전시에 서로 접촉하게 되는 상호 대응하는 접촉 표면들을 가지며, 바람직하게는 리세스 및/또는 돌출부의 접촉 표면들은 종방향 축선에 대해 경사져 있다. 기본적으로 이 실시형태는 한편으로는 각도 위치결정 장치와 다른 한편으로는 초음파 진동 유닛 사이의 톱니 구성을 나타낸다.

포지티브 잠금 연결을 가능한한 유격이 없도록 만들기 위해, 바람직한 실시형태에서는 돌출부 및/또는 개구가 지점으로 수렴하는 구성을 가지며, 그 결과 접촉 표면들은 종방향 축선에 대해 경사진다. 예를 들어 돌출부와 리세스는 Hirth 톱니모양일 수 있다.

추가의 바람직한 실시형태에서, 각도 위치결정 장치는 각도 위치결정 장치를 기계 스탠드에 고정하기 위한 고정 요소를 갖고, 또한 고정 요소에 대해 종방향 축선의 방향으로 두 위치들 사이에서 왕복할 수 있는 결합 요소를 가지며, 결합 요소와 초음파 진동 유닛 사이의 포지티브 잠금 연결이 생성될 수 있다. 이 경우, 결합 요소는 위치들 중 하나에 탄성적으로 프리스트레싱될 수 있다.

각도 위치결정 장치의 2-부분 성질로 인해, 결합 요소는 초음파 진동 유닛과의 포지티브 잠금 연결에 관여할 수 있거나, 또는 그 종방향 축선을 중심으로 하는 초음파 진동 유닛의 회전을 허용하기 위해 그와의 결합을 해제할 수 있다.

추가의 바람직한 실시형태에서, 고정 요소와 결합 요소 사이에 압력 판이 제공되고, 결합 요소는 압력 판에 대해 종방향 축선을 중심으로 회전할 수 있다. 또한, 초음파 진동 유닛의 종방향 축선을 중심으로 하는 결합 요소의 회전이 저지되는 방식으로 결합 요소를 구속할 수 있게 하는 구속 장치가 제공된다. 바람직한 실시형태에서, 구속 장치는 홀더에 고정된다.

결합 요소를 종방향 축선을 중심으로 고정 요소에 대해 2 개의 회전 위치들 사이에서 앞뒤로 회전시킬 수 있게 하는 미세 조정 장치가 제공될 수 있으며, 특히 바람직하게는 미세 조정 장치는, 결합 요소에 연결될 수 있는 슬롯을 갖는 조정 요소 및 슬롯을 통해 결합되어 홀더의 나사형 보어에 결합되는 스크류를 포함한다.

고정 요소에 대한 결합 요소의 회전가능성은 소노트로드의 밀봉 표면과 앤빌의 밀봉 표면의 평행성으로부터 가능하게는 여전히 존재할 수 있는 임의의 편차를 보상하는 역할을 한다. 이는 미세 조정 장치에 의해 매우 정확하게 수행될 수 있다.

추가의 바람직한 실시형태에서, 외부 비드는 소노트로드 또는 소노트로드와 컨버터 사이에 배열된 진폭 트랜스포머 상에 배열되며, 바람직하게는 외부 비드는 파장 λ/2 의 공진 진동의 진동 노드에 배열된다. 진동 노드의 배치는 홀더 또는 각도 위치결정 장치에 의한 공진 진동에 미치는 영향을 최소화한다. 외부 비드가 레그 및 레그의 일측으로부터 직각으로 양측에서 연장되는 플랜지를 갖는 T 자형 단면인 경우, 레그는 공진 진동의 진동 노드에 배치되어야 한다.

추가의 바람직한 실시형태에서, 진폭 트랜스포머가 소노트로드와 컨버터 사이에 제공되며, 여기서 진폭 트랜스포머는 종방향 축선에 수직한 평면의 모든 방향에서 포지티브 잠금 관계를 제공하는 포지티브 잠금 연결을 통해 컨버터 및/또는 소노트로드에 연결된다. 예를 들어, 진폭 트랜스포머와 컨버터 사이 또는 진폭 트랜스포머와 소노트로드 사이의 포지티브 잠금 연결부는 핀 및 대응 개구를 포함 할 수 있으며, 바람직하게는 핀은 진폭 트랜스포머에 배치되고 대응 개구는 소노트로드 또는 컨버터에 배치된다.

핀 및 대응 개구는 바람직하게는 종방향 축선에 대해 회전 대칭 구성이 아니므로, 진폭 트랜스포머에 대한 소노트로드의 회전 위치결정 또는 진폭 트랜스포머에 대한 컨버터의 회전 위치결정은 포지티브 잠금 연결에 의해 영향을 받는다. 대안적으로 복수의 핀들 및 이에 대응하는 개구들이 있을 수 있다. 이 경우, 핀 또는 핀들은 진폭 트랜스포머가 규정된 회전 각도 위치에서만 소노트로드 또는 컨버터와 결합될 수 있는 구성이어야 한다.

그 점에서 특히 바람직한 실시형태에서 핀 및 대응 개구는 n-폴드 회전 축선으로 종방향 축선에 대해 회전 대칭을 갖는다. 소노트로드가 m-폴드 회전축으로 종방향 축선에 대해 회전 대칭적으로 회전 소노트로드의 형태인 경우, 바람직하게는 m = n 이다. 즉, 진폭 트랜스포머는 n 개의 규정된 회전 각도 위치에서만 소노트로드 또는 컨버터와 결합할 수 있다.

포지티브 잠금 연결은 일반적으로 한편으로는 진폭 트랜스포머와 다른 한편으로는 소노트로드 또는 컨버터 사이의 축방향 이동을 허용한다. 예를 들어 요소들을 함께 고정적으로 연결하기 위해, 진폭 트랜스포머는 나사형 보어를 가질 수 있으며 소노트로드 또는 컨버터는 단차형 관통 보어를 가질 수 있어서 관통 보어를 통과하고 나사형 보어에 결합하는 스크류로 축방향 고정이 수행될 수 있다.

대안적으로 개구는 핀으로 줄어들 수도 있다.

추가의 바람직한 실시형태에서, 핀 및 대응 개구는 원추형 구성이거나 원추형 부분을 갖는다. 원추형 형상은 한편으로는 소노트로드와 진폭 트랜스포머 사이의 연결 또는 진폭 트랜스포머와 컨버터 사이의 연결을 센터링하는 역할을 한다. 다른 한편으로 연결은 원추형 형상으로 인해 자가-잠금 특성을 가질 수 있다. 따라서 최대 2°의 원뿔 각도가 유리하다.

다른 바람직한 실시형태에서, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 왕복할 수 있는 클램핑 장치를 갖는 홀더가 제공된다. 이 경우, 개방 위치에 있는 초음파 진동 유닛은 홀더로부터 제거될 수 있다. 폐쇄 위치에서, 클램핑 장치는 적어도 두 개의 유지 지점들에서 초음파 진동 유닛과 접촉하고, 초음파 진동 유닛이 유지되도록 힘을 가한다. 이러한 점에서 유지 지점들은 바람직하게는 외부 비드 상에 배열된다.

특히 바람직한 실시형태에서, 클램핑 장치는 슬롯을 갖는 조임 슬리브의 형태이다. 그러한 구성에서, 조임 슬리브는 초음파 진동 유닛의 일부의 외부 표면에 대응하는 내부 표면을 갖는다. 슬롯은 슬리브의 외부 표면을 슬리브의 내부 표면에 연결하여서 슬리브는 슬롯을 구분하는 상호 대향하는 두 개의 슬롯 벽을 갖는다. 슬롯 벽들을 서로를 향해 이동시킬 수 있는 조임 장치가 제공되며 그럼으로써 내부 표면에 의해 둘러싸인 공간이 줄어들고 초음파 진동 유닛이 슬리브 내에 클램핑된다.

예를 들어 나사형 보어가 하나의 슬롯 벽에 제공될 수 있고 다른 슬롯 벽에 는 단차형 관통 보어가 제공될 수 있으므로 조임 장치 역할을 하는 스크류가 단차형 관통 보어를 통해 나사형 보어내로 결합할 수 있고 스크류의 회전시에 두 슬롯 벽들은 서로를 향해 이동할 수 있다.

클램핑 장치에 의한 초음파 진동 유닛의 손상을 방지하기 위해, 바람직한 실시형태에서는 슬롯 벽들이 맞닿음 표면으로서의 역할을 한다. 따라서 초음파 진동 유닛의 외부 표면의 일부와 조임 슬리브의 내부 표면이 서로 일치하므로, 슬롯 벽들의 접촉시에, 초음파 진동 유닛은 초음파 진동 유닛에 대한 손상없이 클램핑 장치에 의해 단단히 유지된다.

본 발명의 추가적인 이점, 특징 및 가능한 사용은 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 이하의 설명 및 관련 도면으로부터 명백해질 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 초음파 용접 설비의 평면도이다.
도 2 는 홀더가 없는 도 1 의 초음파 용접 설비의 사시도이다.
도 3 은 진동 구조가 없는 도 1 의 홀더의 사시도이다.
도 4a, 4b, 4c 는 도 1 의 각도 위치결정 요소의 결합 요소의 사시도 및 각도 위치결정 요소와 홀더의 단면도이다.
도 5 는 도 1 의 실시형태를 통한 단면도이다.
도 6 은 도 1 의 진폭 트랜스포머의 사시도이다.
도 7 은 도 1 의 소노트로드의 사시도이다.

도 1 은 본 발명에 따른 초음파 용접 설비의 제 1 실시형태를 도시한다. 이 초음파 용접 설비는 특히 금속 용접을 위한 것이다. 초음파 용접 설비는 소노트로드 (1), 진폭 트랜스포머 (4) 및 컨버터 (3) 를 포함하는 초음파 진동 유닛을 갖는다. 초음파 진동 유닛의 요소들은 종방향 축선을 따라 서로 나란히 배치된다. 컨버터 (3) 는 전기 ac 전압을 기계적 초음파 진동으로 변환한다. 그 기계적 진동은 진폭 트랜스포머 (4) 에 의해 그 주파수가 아닌 진폭이 변경되고 소노트로드 (1) 에 전달된다. 컨버터 (3) 반대편의 소노트로드 (1) 측에는 처리할 재료와 접촉하게 되는 모두 4 개의 밀봉 표면 (2) 이 제공된다. 개별 요소들, 즉 컨버터 (3), 진폭 트랜스포머 (4) 및 소노트로드 (1) 를 갖는 초음파 진동 유닛은 파장의 초음파 주파수와 공진하도록 설정될 수 있도록 서로 일치한다. 따라서 소노트로드 내에서 길이방향의 정지 반파가 형성된다. 초음파 진동 유닛은 기계 지지 스탠드에 고정되어야 한다. 홀더 (5) 는 그 목적을 위해 제공되며, 이후에 상세히 설명된다.

도 2 는 도 1 의 실시형태의 사시도를 도시한다. 여기서는, 초음파 진동 유닛의 개별 부품들, 즉 컨버터 (3), 진폭 트랜스포머 (4) 및 소노트로드 (1) 가 실질적으로 회전 대칭임을 알 수 있을 것이며, 여기서 컨버터 (3) 로부터 멀리 떨어진 소노트로드 (1) 의 단부만이 정사각형 단면의 각각의 에지 표면에 제공된 용접 표면 (2) 을 갖는 정사각형 구성이다. 대안적으로, 소노트로드는 정사각형이 아니라 예를 들어 삼각형, 직사각형 등의 다른 단면일 수도 있다.

특히, 초음파를 이용하여 금속, 특히 예를 들어 구리 또는 알루미늄과 같은 비철금속을 용접할 때, 용접 표면은 상당한 마모를 겪으므로 초음파 용접 설비는 정기적으로 부분적으로 또는 완전히 교체되어야 한다.

도시된 소노트로드는 총 4 개의 밀봉 표면 (2) 을 가지고 있기 때문에, 밀봉 표면 (2) 이 마모될 때에 90°를 통해 회전될 수 있고 그 위치에서 계속 사용될 수 있다.

초음파를 이용하여 금속을 가공하기 위해, 가공될 재료는 소노트로드 (1) 의 밀봉 표면 (2) 과 상대 도구 (미도시) 사이에 배치되고, 이어서 초음파 진동 유닛이 진동을 일으켜 초음파 진동이 밀봉 표면 (2) 에 의해 가공될 재료에 전달될 수 있다.

도 1 의 홀더 (5) 는 도 3 에 별도로 도시되어 있다. 이는 조임 클램핑 슬리브의 형태이다. 홀더가 진폭 트랜스포머를 완전히 둘러싸고 있음을 알 수 있다. 그러나 이는 홀더의 두 개의 림 요소 (limb elements: 12, 13) 에 의해 형성된 슬롯 (11) 을 갖는다. 도 3 에 도시된 위치에서 진폭 트랜스포머 (4) 는 축방향으로 홀더 (5) 안으로 밀릴 수 있다. 이 위치에서 진폭 트랜스포머 (4) 및 그와 함께 전체 초음파 진동 유닛은 홀더 (5) 내에서 그 종방향 축선을 중심으로 회전될 수 있다. 소노트로드 (1) 의 밀봉 표면 (2) 또는 초음파 진동 유닛의 원하는 위치에 도달하자마자, 두 개의 림 요소 (12, 13) 는, 나사형 보어의 형태로 림 요소 (13) 내에 그리고 관통 보어의 형태로 림 요소 (12) 내에 제공된 보어 (14) 에 수용된 스크류들에 의해 서로를 향해 이동될 수 있어서, 슬리브형 홀더 (5) 의 내경은 감소되고 진폭 트랜스포머 (4) 는 홀더 (5) 에 빠르게 클램핑되어, 홀더 (5) 에 대한 그 종방향 축선을 중심으로 하는 초음파 진동 유닛의 상대 회전이 더 이상 가능하지 않다. 이와 관련하여, 홀더의 개방 상태에서 보어는 클램핑될 진폭 트랜스포머의 외경보다 최소한으로만 커야한다는 점에 유의해야 한다. 그 초과 크기는 0.1mm 미만, 바람직하게는 0.05mm 미만, 가장 바람직하게는 0.02mm 미만이어야 한다. 예시된 실시형태에서, 림 요소들 (12, 13) 은 맞닿음 표면으로서 기능하는 대응하는 슬롯 벽들을 갖는다. 이는, 맞닿음 표면들이 서로 접촉하고 그러한 상황에서 초음파 진동 유닛이 조임 슬리브 내에 고정되어 유지될 때까지 림 요소들 (12, 13) 이 보어 (14) 에 결합하는 스크류에 의해 서로를 향해 이동할 수 있도록 초음파 진동 유닛의 외부 표면의 일부와 조임 슬리브의 내부 표면이 형성되어 있음을 의미한다. 이 구성은 조임 슬리브가 정교한 초음파 진동 유닛에 지나치게 큰 압력을 가할 수 없도록 한다. 그러므로, 림 요소 (12, 13) 의 두 슬롯 벽들이 만나는 시점에 슬리브가 초음파 진동 유닛에 적용되는 것보다 더 큰 힘이 초음파 진동 유닛에 가해지는 것은 불가능하다.

바람직하게는, 조임 슬리브는, 초음파 진동 유닛이 슬리브에 수용된 상태에서, 초음파 진동 유닛이 슬리브 내에서 조임 슬리브에 대해 종방향 축선을 중심으로 회전하는 일이 없이 초음파 진동 유닛에 적어도 100 Nm, 바람직하게는 적어도 200 Nm, 그리고 가장 바람직하게는 적어도 300 Nm 의 토크가 적용될 수 있는 그러한 구성을 갖는다. 이는, 예를 들어 소노트로드와 같은 개별 부품이 홀더에 유지되어 있는 동안에 초음파 진동 유닛으로부터 분해될 수 있게 한다.

다른 한편으로, 홀더가 진폭 트랜스포머에 가하는 클램핑 힘은 진폭 트랜스포머에 대한 클램핑 동작의 영향을 최소화하기 위해 가능한한 낮아야 한다. 따라서 조임 슬리브는, 2000 Nm 이상, 바람직하게는 1000 Nm 이상, 가장 바람직하게는 500 Nm 이상의 토크가 초음파 진동 유닛에 적용되면, 유닛이 홀더 내에서 홀더에 대해 종방향 축선을 중심으로 회전하도록 설계되어야 한다. 이는, 홀더에 의해 진폭 트랜스포머에 가해지는 힘이 진동에 거의 영향을 미치지 않게 한다.

도 4a 는 각도 위치결정 장치의 결합 요소 (8) 의 사시도를 도시한다. 각도 위치결정 장치는 소노트로드의 밀봉 표면 (2) 의 각도 위치를 간단한 방식으로 가능한한 정확하게 설정하는 역할을 한다.

각도 위치결정 장치는 슬리브 형태의 결합 요소 (8) 를 갖는다. 컨버터로부터 멀리 떨어진 쪽에는 돌출부 (27) 와 리세스 (28) 로 이루어진 열이 있다. 이 경우, 리세스와 돌출부가 서로 결합할 때까지 컨버터를 포함하는 초음파 진동 유닛이 결합 요소에 의해 변위될 수 있도록, 컨버터 하우징의 외경은 결합 요소의 내경보다 작다.

특히 도 5 에서 볼 수 있는 바와 같이, 진폭 트랜스포머는 외부 비드를 갖고, 이 외부 비드는 여기에서는 레그 (15) 및 제 1 및 제 2 슬리브 부분 (16, 17) 을 갖는 플랜지에 의해 형성되어 있다. 레그 (15) 는 진동 노드에서 진폭 트랜스포머 (4) 에 연결된다. 레그 (5) 의 단부에 있는 진폭 트랜스포머터 (4) 로부터, 제 1 슬리브 부분 (16) 은 컨버터 (3) 의 방향으로 연장되고 제 2 슬리브 부분 (17) 은 소노트로드 (1) 의 방향으로 연장된다. 제 1 슬리브 부분 (16) 및 제 2 슬리브 부분 (17) 쌍방은 홀더 (5) 를 위한 접촉 표면으로서 기능하는 주변 칼라 (18) 를 갖는다. 이러한 종류의 고정은 초음파 진동 유닛의 진동 거동에 주목할만한 영향을 주지 않으면서 홀딩 동작을 허용한다.

도 6 은 진폭 트랜스포머 (4) 의 사시도를 도시한다. 여기에서는 2 개의 주변 칼라 (18) 를 볼 수 있다. 제 1 슬리브 부분 (16) 은 각도 위치결정 장치의 돌출부 (27) 및 리세스 (28) 에 대응하는 돌출부 (20) 및 리세스 (21) 로 이루어진 열을 갖는다. 따라서 각도 위치결정 장치의 돌출부 (27) 및 리세스 (28) 는 리세스 (21) 및 돌출부 (20) 에 연결될 수 있다. 이러한 포지티브 잠금 연결은 종방향 축선을 중심으로 하는 초음파 진동 유닛의 회전을 저지하는 한편, 종방향 축선에서의 초음파 진동 유닛과 각도 위치결정 장치 사이의 상대 이동은 저지되지 않는다. 이러한 구성에서 주변 칼라의 외경은 홀더의 내경보다 다소 작다.

도 4b 는 전체 회전 위치결정 장치를 보여준다. 도 4a 에 이미 도시된 결합 요소 (8) 는 스프링 (10) 에 의해 고정 요소 (9) 상에 탄성적으로 배치되는 압력판 (31) 을 지지한다. 고정 요소 (9) 는 고정적으로 배치된다. 스프링 (10) 에 의해 압력판은 고정 요소 (9) 에 대해 축방향으로 이동될 수 있다. 결합 요소 (8) 가 압력판 (31) 을 지탱하므로 결합 요소는 압력판 (31) 과 함께 축방향으로 이동한다. 결합 요소는, 후술하는 바와 같이, 종방향 축선 주위의 두 위치들 사이에서 압력판 (31) 에 대해 앞뒤로 회전될 수 있다.

도 4c 는 회전 위치결정 장치와 함께 홀더 (5) 의 단면도를 도시한다.

또한 도 2 에 도시된 바와 같이, 스프링 요소 (10) 는 결합 요소 (8) 를 전방으로, 즉 소노트로드 (1) 의 방향으로 가압하여, 진폭 트랜스포머 (4) 의 돌출부 (20) 및 리세스 (21) 와 결합하게 한다.

홀더 (5) 가 아직 클램핑된 위치에 있지 않는 한, 초음파 진동 유닛에 의해 스프링 (10) 의 힘에 대항하여 결합 요소 (8) 가 후방으로, 즉 컨버터 (3) 의 방향으로 가압됨으로써, 초음파 진동 유닛은 그 종방향 축선을 중심으로 회전할 수 있다. 초음파 진동 유닛은 돌출부 (20) 가 리세스 (28) 에 놓일 때까지 그 종방향 축선을 중심으로 회전할 수 있다. 따라서 결합 요소 (8) 는 진폭 트랜스포머 (4) 의 플랜지에 래칭결합된다.

예시된 실시형태에서, 돌출부 (20 및 27) 의 수 및 리세스 (21 및 28) 의 수는 소노트로드 (1) 상의 밀봉 표면 (2) 의 수에 대응한다. 따라서 이는 초음파 진동 유닛이 선택된 각도 위치에서만 장착될 수 있음을 보장한다.

예시된 실시형태에서, 결합 요소 (8) 의 작은 상대 회전은 종방향 축선을 중심으로 고정 요소 (9) 에 대해 추가적으로 가능하다. 이러한 약간의 회전 운동을 구현하기 위해, 아이 (eye: 19) 의 형태이고 결합 요소 (8) 에 분리가능하게 연결되는 조정 요소가 제공된다. 스크류 형태의 미세 조정 장치 (29) 는 조정 요소를 홀더 (5) 에 연결한다. 따라서 스크류 (29) 를 회전시킴으로써, 조정 요소에 연결된 결합 요소 (8) 는 홀더 (5) 및 고정 요소 (19) 에 대해 어느 정도 회전되어 각도 위치의 미세 조정을 수행할 수 있다. 따라서, 스크류 (29) 는 축방향 및 반경방향 모두에서 아이 (19) 에 제공된 슬롯 내에서 약간의 유격을 갖는다.

도 4d 는 각도 위치결정 장치를 통한 추가 사시도를 도시한다. 아이 (19) 는 그럽 스크류 (32) 가 결합되는 나사형 보어를 갖는다. 아이 (19) 가 그럽 스크류 (32) 에 의해 결합 요소 (8) 에 클램핑될 수 있어서, 결합 요소 (8) 와 아이 (19) 는 종방향 축선에 대해 공동으로만 회전될 수 있다.

홀더 내에서의 초음파 진동 유닛의 첫 번째 조정에서 또는 돌출부 (20) 및 리세스 (21) 에 대한 밀봉 표면들의 각도 위치가 알려지지 않은 경우, 그럽 스크류 (32) 가 해제되고 초음파 진동 유닛이 홀더에 끼워질 수 있어서, 결합 요소는 고정 요소 (9) 의 방향으로 스프링 (10) 의 힘에 대항하여 가압된 다음, 초음파 진동 유닛의 돌출부 (20) 및 리세스 (21) 가 결합 요소 (8) 의 대응하는 돌출부 (27) 및 리세스 (28) 에 놓일 때까지 그 종방향 축선을 중심으로 회전될 수 있다. 그 위치에서 결합 요소 (8) 는 스프링 (10) 의 힘에 의해 다시 고정 요소 (9) 로부터 멀어진다. 이제 초음파 진동 유닛은 밀봉 표면들이 대략 원하는 회전 위치에 있기까지 그 종방향 축선을 중심으로 회전될 수 있다. 그럽 스크류 (32) 가 해제되면 결합 요소 (8) 는 초음파 진동 유닛과 함께 회전하는 한편 압력판 (31) 은 그 위치에 유지된다.

초음파 진동 유닛의 원하는 회전 위치에 거의 도달하자마자, 그럽 스크류 (32) 가 조여져서 아이 (19) 가 결합 요소 (8) 에 연결될 수 있다. 초음파 진동 유닛의 그 종방향 축선을 중심으로 하는 추가 회전은 스크류 (29) 의 회전에 의해 이제 여전히 매우 제한적으로만 가능하다.

도 6 에서 볼 수 있듯이, 진폭 트랜스포머는 소노트로드 (1) 를 향한 측에 핀 (22) 을 가지고 있다. 도 7 은 소노트로드 (1) 의 사시도를 보여준다. 진폭 트랜스포머 (4) 를 향한 측에서 소노트로드 (1) 는 핀 (22) 에 대응하는 개구 (26) 를 갖는다. 핀 (22) 은 대응 개구 (26) 에서도 볼 수 있는 절결부 (cut-outs: 23) 를 갖는다. 핀 (22) 이 개구 (26) 에 끼워질 때, 종방향 축선을 중심으로 하는 회전 방향의 견지에서 소노트로드 (1) 와 진폭 트랜스포머 (4) 사이에 포지티브 잠금 연결이 제공된다.

소노트로드 (1) 는 단차형 보어 형태의 중앙 보어 (25) 를 가지며, 이를 통해 스크류는 소노트로드 (1) 를 진폭 트랜스포머 (4) 에 고정하기 위해 진폭 트랜스포머에서 대응하는 중앙 나사형 보어 (24) 로 통과할 수 있다.

도 5 의 단면도에서 알 수 있는 바와 같이, 소노트로드 (1) 는 소노트로드 (1) 의 공진 주파수의 진동 노드에 배치된 외부 리브 (6) 를 갖는다. 외부 리브는 예시된 실시형태에서 주변으로 연장되는 구성이다. 홀더 (5) 에는 지지 요소가 고정되는데, 이 지지 요소는 초음파 진동 유닛이 홀더에 수용될 수 있는 외부 위치와 지지 요소가 종방향 축선의 방향으로 초음파 진동 유닛의 이동을 방지하는 내부 위치 사이에서 반경방향으로 이동할 수 있다. 지지 요소는 외부 위치의 방향으로 지지 요소 (7) 의 원치않는 이동을 저지하기 위해 그 위치에서 구속될 수 있다. 지지 요소 (7) 는 외부 리브 (6) 가 놓이게 되는 홈 (30) 을 갖는다. 이제 도 5 에서와 같이 가공될 재료에 의해 위로부터 소노트로드에 힘이 가해지면 그 힘은 지지 요소 (7) 에 의해 캐리된다. 진폭 트랜스포머 (4) 에서의 제공된 인클로징 홀더 (5) 는 기계가공 위치, 즉 밀봉 표면들로부터 비교적 멀리 떨어져 있어서, 밀봉 표면 (2) 에 대한 약간의 용접력은 초음파 진동 유닛의 휨을 초래할 것이다. 이를 위해 지지 장치 (7) 가 제공된다.

홀더에 초음파 진동 유닛을 수용하려면 먼저 보어 (14) 에서 스크류에 의한 클램핑 동작이 해제되어야 한다. 또한 지지 요소 (7) 는 반경방향 외측으로 변위되어야 한다. 초음파 진동 유닛은 이제 홀더 (5) 에 끼워질 수 있다. 이 경우, 외부 리브 (6) 가 반경방향 내측으로 이동되고 구속된 후에 지지 요소 (7) 의 홈 (30) 에 놓일 때까지 결합 요소 (8) 와 압력판 (31) 은 스프링 (10) 의 힘에 대항하여 고정 요소 (9) 의 방향으로 가압된다. 이는 초음파 진동 유닛의 축방향 위치를 설정한다. 그 다음, 결합 요소 (8) 의 돌출부가 제 1 슬리브 부분 (16) 상의 대응 개구에 래칭될 때까지 초음파 진동 유닛이 그 종방향 축선을 중심으로 회전됨으로써 각도 위치결정이 실행된다. 각도 위치는 또한 그 위치에서 거의 완벽하게 배향된다. 미세 조정은 미세 조정 장치, 즉 아이 (19) 및 스크류 (29) 에 의해 수행되며, 이에 의해 각도 위치의 미세 조정이 수행될 수 있다.

초음파 진동 유닛의 정확한 위치에 도달하자마자, 슬롯 (11) 을 줄이고 초음파 진동 유닛을 홀딩 슬리브에 클램핑 방식으로 수용하기 위해 보어 (14) 에 결합되는 고정 스크류에 의해 림 요소들 (12 및 13) 이 서로를 향해 이동할 수 있다.

1 소노트로드
2 밀봉 표면
3 컨버터
4 진폭 트랜스포머
5 홀더
6 외부 리브
7 지지 요소
8 결합 요소
9 고정 요소
10 스프링
11 슬롯
12 림 요소
13 림 요소
14 보어
15 레그
16 제 1 슬리브 부분
17 제 2 슬리브 부분
18 칼라
19 아이
20 돌출부
21 리세스
22 핀
23 절결부
24 중앙 보어
25 중앙 보어
26 개구
27 돌출부
28 리세스
29 스크류
30 홈
31 압력판
32 그럽 스크류
33 슬롯 벽
34 슬롯 벽

Claims

소노트로드 및 컨버터를 갖는 초음파 진동 유닛을 포함하는 초음파 용접 설비로서,
상기 소노트로드 및 상기 컨버터는 종방향 축선을 따라 서로 인접한 관계로 배치되고, 상기 초음파 진동 유닛은 파장 λ 로 상기 종방향 축선의 방향으로 초음파 진동과 공진하도록 할 수 있고,
상기 종방향 축선에 수직으로 상기 소노트로드에 가해지는 힘을 지지하기 위한 지지 요소가 제공되고, 상기 소노트로드 및 상기 지지 요소는 적어도 상기 종방향 축선에 수직으로 상기 소노트로드에 힘이 가해지는 때에 서로 접촉하게 되는 상호 대응하는 지지 표면들을 갖고, 상기 지지 표면들은, 서로 접촉하는 때에, 상기 종방향 축선의 방향으로의 상기 지지 요소에 대한 상기 소노트로드의 상대 이동을 저지하고 상기 종방향 축선을 중심으로 하는 상기 소노트로드의 회전을 방해하지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 설비.
제 1 항에 있어서,
상기 소노트로드가 리브를 갖고 상기 지지 요소가 홈을 갖거나 또는 상기 소노트로드가 홈을 갖고 상기 지지 요소가 리브를 갖고, 상기 리브 및 상기 홈은 대응하는 지지 표면들을 갖고, 바람직하게는 상기 소노트로드의 상기 리브 또는 상기 홈은 상기 파장 λ 의 공진 진동의 진동 노드에 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 설비.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상대 (counterpart) 도구가 제공되고, 상기 소노트로드 및 상기 상대 도구는 상기 종방향 축선에 수직인 방향으로 서로에 대해 이동할 수 있고, 상기 지지 요소는 상기 상대 도구에 의해 상기 소노트로드에 가해진 힘이 상기 지지 요소에 전달되도록 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 설비.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 리브 및 상기 홈은 사다리꼴 단면이고, 바람직하게는 상기 리브 및 상기 홈은 각각, 평행하게 연장되지 않고 상기 종방향 축선에 대해 90°미만의 각도를 갖는 2 개의 지지 표면들을 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 설비.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지 요소는 상기 종방향 축선에 수직하게 2 개의 위치들 사이에서 왕복할 수 있도록 구성되고, 바람직하게는 상기 지지 요소를 적어도 하나의 위치에서 잠글 수 있게 하는 잠금 장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 설비.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 초음파 진동 유닛을 유지하기 위한 홀더가 제공되고, 바람직하게는 상기 지지 요소가 상기 홀더에 장착되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 설비.
제 6 항에 있어서,
상기 홀더는 각도 위치결정 장치를 갖고, 상기 각도 위치결정 장치 및 상기 초음파 진동 유닛은 포지티브 잠금 관계로 함께 연결될 수 있도록 구성되어 있어서, 상기 종방향 축선을 중심으로 하는 상기 초음파 진동 유닛의 회전이 포지티브 잠금 연결에 의해 저지되고 상기 종방향 축선의 방향으로의 상기 초음파 진동 유닛과 상기 홀더 사이의 상대 이동이 저지되지 않는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 설비.
제 7 항에 있어서,
상기 초음파 진동 유닛은 적어도 하나의 리세스를 갖는 외부 비드를 갖고, 상기 각도 위치결정 장치는, 상기 리세스에 대응하고 상기 리세스내에 결합될 수 있어서 포지티브 잠금 연결을 제공하는 적어도 하나의 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 설비.
제 8 항에 있어서,
상기 외부 비드는 복수의 리세스들을 갖고, 바람직하게는 상기 각도 위치결정 장치는 상기 복수의 리세스들에 대응하는 복수의 돌출부들을 갖고, 특히 바람직하게는 상기 초음파 진동 유닛은 상기 종방향 축선을 중심으로 서로에 대해 회전되는 복수의 위치들에서 상기 각도 위치결정 장치에 포지티브 잠금 관계로 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 설비.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외부 비드의 상기 적어도 하나의 리세스 및 상기 각도 위치결정 장치의 상기 돌출부는, 상기 초음파 진동 유닛이 상기 각도 위치결정 장치에 끼워질 때에 상기 종방향 축선을 중심으로 하는 상기 초음파 진동 유닛의 회전시에 서로 접촉하게 되는 상호 대응하는 접촉 표면들을 갖고, 바람직하게는 상기 리세스 및/또는 상기 돌출부의 상기 접촉 표면들은 상기 종방향 축선에 대해 기울어진 것을 특징으로 하는 초음파 용접 설비.
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각도 위치결정 장치는 상기 각도 위치결정 장치를 기계 스탠드에 고정하기 위한 고정 요소를 갖고, 또한 상기 고정 요소에 대해 상기 종방향 축선의 방향으로 2 개의 위치들 사이에서 왕복할 수 있는 결합 요소를 갖고, 상기 결합 요소와 상기 초음파 진동 유닛 사이에 포지티브 잠금 연결이 생성될 수 있고, 바람직하게는 상기 결합 요소는 상기 위치들 중 하나에 탄성적으로 프리스트레싱되고, 특히 바람직하게는 프리스트레싱은 적어도 하나의 스프링 요소에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 설비.
제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외부 비드는 상기 소노트로드 또는 상기 소노트로드와 상기 컨버터 사이에 배치된 진폭 트랜스포머에 배치되고, 바람직하게는 상기 외부 비드는 상기 파장 λ 의 공진 진동의 진동 노드에 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 설비.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소노트로드와 상기 컨버터 사이에 배치된 진폭 트랜스포머가 제공되고, 상기 진폭 트랜스포머는 상기 종방향 축선에 수직인 평면의 모든 방향들에서 포지티브 잠금 관계를 제공하는 포지티브 잠금 연결부에 의해 상기 컨버터 및/또는 상기 소노트로드에 연결되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 설비.
제 13 항에 있어서,
상기 진폭 트랜스포머와 상기 컨버터 사이 또는 상기 진폭 트랜스포머와 상기 소노트로드 사이의 포지티브 잠금 연결부는 핀 및 대응 개구를 포함하고, 바람직하게는 상기 핀은 상기 진폭 트랜스포머에 배치되고, 상기 대응 개구는 상기 소노트로드 또는 상기 컨버터에 존재하는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 설비.
제 14 항에 있어서,
상기 핀 및 상기 대응 개구는 상기 종방향 축선에 대해서 회전 대칭 구성이 아니고, 바람직하게는 상기 핀 및 상기 대응 개구는 n-폴드 회전 축선으로 상기 종방향 축선에 대해 회전 대칭 구성이고, n 은 1 보다 큰 자연수이고, 특히 바람직하게는 상기 소노트로드는 m-폴드 회전 축선으로 상기 종방향 축선에 대해 회전 대칭 구성이고, m 은 n 과 동일한 것을 특징으로 하는 초음파 용접 설비.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
상기 핀 및 상기 대응 개구는 원추형 구성이거나 원추형 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 설비.
제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 홀더는 클램핑 장치를 갖고, 상기 클램핑 장치는 상기 초음파 진동 유닛이 상기 홀더로부터 제거될 수 있는 개방 위치와 상기 클램핑 장치가 적어도 2 개의 유지 지점들에서 상기 초음파 진동 유닛과 접촉하게 되는 폐쇄 위치 사이에서 왕복할 수 있고 또한 상기 초음파 진동 유닛이 유지되도록 상기 초음파 진동 유닛에 힘을 가하는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 설비.
제 17 항에 있어서,
상기 유지 지점들은 상기 외부 비드 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 설비.