JPH0347736A - リボンを超音波溶接するための方法および装置 - Google Patents

リボンを超音波溶接するための方法および装置

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JPH0347736A
JPH0347736A JP2087624A JP8762490A JPH0347736A JP H0347736 A JPH0347736 A JP H0347736A JP 2087624 A JP2087624 A JP 2087624A JP 8762490 A JP8762490 A JP 8762490A JP H0347736 A JPH0347736 A JP H0347736A
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JP
Japan
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welding
ribbon
sonotrode
base
cutting
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Xaver Stoeckli
クサフエル・シユテックリー
Juerg Messerli
ユルク・メッセルリー
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SM ENG AG
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱可塑性物質を含んでいる印刷用のリボンを
超音波を使用して堅牢にかさね溶接するための方法およ
びこの方法を実施するための装置に関する。
特許請求の範囲の請求項1の上位概念に記載の方法は米
国特許公報台4.01B、955号から公知である0重
ねたリボンを溶接する際色吸収する結合を得るため、溶
接位置の上方で、即ちソノトローデ(Sonotrod
e−超音波による工作用ヘッド)の下方で、下敷台の上
方の溶接位置の下方と同様に金属格子が挿入される。こ
れにより色細胞を有する溶接品が得られ、この溶接品は
単色の無端のリボンでも無端の多色リボンのでも印刷機
等に適している。
リボンを超音波溶接するための他の方法および装置も知
られている(米国特許公報台3.821.048号およ
び4.629.530号参照)、これらの方法および装
置にあっては、リボン端部を交差して重ね合わせ、次い
で溶接することにより結合が形成される。実地にあって
、この様式のリボン端部溶接はこのリボン端部の仕上が
り構造に不利な影響を与え、従ってこのリボンを使用し
て得られた印刷像にも不利な影響を与え、またリボンの
寿命も短くなることが分かった。同様にこの方法により
多色のリボンの溶接は不可能である。何故なら、縁部領
域において色が混じり合うからである。この方法のため
の溶接装置も多数の特別に造られた、経費を要する機械
的なかつ空気圧により作動する構造要素を必要とし、従
ってその管理に時間°と作業のための手間を要する。
こう言ったことから本発明は、市販の規格部品と装置を
基として構成され、従って管理が容易であり、かつ経費
を要することのない冒頭に記載した様式のリボンを溶接
するための方法および装置を造ることを課題としている
。この方法および装置はまた一方で多色のリボンを問題
なく正確に互いに結合することである。
上記の互いは本発明により、第一の方法段において溶接
すべき端部を互いに整向し、この端部の支台に真空を作
用させて保持すること、第二の方法段において上記の端
部を超音波−ソノトローデを使用して少なくとも一つの
下敷台上で切断し、切断位置を同時に封じること、第三
の方法段において上記端部を互いに重ねること、および
これらの端部を成形部を備えたソノトローデを使用して
所定の超音波エネルギーの下で下敷台上でで溶接し、こ
の場合ソノトローデと下敷台との間の間隔をリボンの厚
みに相当して予め選択した間隔に維持することによって
解決される。
本発明による装置の特徴とするところは、リボンの支台
がある間隔をもって互いに平行に設けられている二つの
ローラテーブルから成り、これらのローラテーブル間に
少なくとも一つの切断下敷台と溶接下敷台とが長手方向
に摺動可能に支承されていること、切断下敷台の上方で
中央に位置決め可能にかつ高さ調節可能に正方形のソノ
トローデが設けられていること、およびローラテーブル
上にリボンの幅に相当しかつ真空を作用させるための部
分的な切欠きを備えている案内路が設けられていること
である。
本発明により形成された溶接位置は、24本或いは48
本の針を備えた印刷機にあっても、またスチールリボン
を備えた印刷機にあっても問題無く使用することができ
、しかも例えば極めて細い針に機械的な過度の負荷を与
えることも、および溶接位置の領域において書体を著し
く変形させることもなく、軟らかくかつ十分に着色され
る。
加えてリボンの寿命と溶接位置の永続性も著しく増長さ
れる。
本発明による方法および装置により90″〜30°の斜
角でリボン結合が行われる。従って、溶接継ぎ目および
オーバーラツプの長さが比較的長くなるので熱可塑性の
物質の含有量が僅かなリボンでも確実に溶接される。
特許請求の範囲の請求項1との関連にあって有利な本発
明による特徴は請求項2〜12項に記載されている。
特にリボンカセットを大量生産するには、請求項2記載
の特徴により切断された端部部分の吸引による剥離が有
利である。即ち、この方法により費用を要する、故障が
生じ易い機械的な手段を用いる必要がない。
請求項3記載の特徴は、直角形に切断されたリボン端部
にも斜角をもって切断されたリボン端部にも適している
。
請求項4記載の特徴によ゛る支台の運動は有利である。
何故なら機械的な手段に要する経費が最低限に抑えられ
るからである。
請求項6記載の特徴による市販のローラテーブルの使用
は極めて正確な製造を可能にし、かつ機械的な運動要素
に要する経費も最低限なものにする。
請求項7記載の特徴により、一般に有利に使用されてい
る駆動手段を使用することは特に経済的な利点をもたら
す。
請求項8記載の特徴により、極めて簡単なリボン端部の
吸引剥離は案内部に設けられている大きな孔によって保
証される。
請求項9記載の特徴により、どんな下皮えも必要としな
いリボンの最適な固定が可能となる。
特にこれは市販の織の細かい織物によって形成される切
欠きにより保証される。
請求項10記載の特徴により、表面の構成は特別軟らか
い、従って摩耗の少ない、僅かに可塑化された溶接位置
を形成し、加えてこの溶接位置は異論の余地のない印刷
像を保証する。即ち、交差して行われる形付けが特に有
・利であることが分かった。
切断下敷台と溶接下敷台の構造は、請求項11記載の特
徴により、工作台の一部として構成されるか或いは有利
には適当な締付は保持部、工具担持体内に取付けて行わ
れる。
請求項12記載の特徴により、保持部は縁部側に設けら
れるねじロンドにより簡単な方法で整向でき、かつ形状
一体的にソノトローデの表面と調節可能である。従って
、溶接位置の高い精度と下敷台とソノトローデの摩耗も
ほんの僅かとなる。
以下に添付した図面に図示した実施例にっき本発明の詳
細な説明する。
第1図において参照符号lで市販の超音波−溶接装置の
ソノトローデを示した。このソノトローデlは端面側に
切断部3とその端部領域に成形部2を備えている。記入
した作用方向Wは垂直軸線に沿っている。
15−の間隔をもって互いに相対して設けられている二
つのローラテーブル4.4゛はリボン7のための支台を
形成しており、リボン7の端部は案内路5.5”内に存
在している。両ローラテーブル4.4′の間には二つの
切断下敷台1O110’ と一つの溶接下敷台12が存
在しており、これらは同じ工具担持体に設けられている
。切断下敷台1O110゛は対称的な切断刃11.11
”を、溶接下敷台12は成形部13を備えている。
両ローラテーブル4.4”は位WIにおいて互いに平行
にかつその幅側において互いに面が合うように設けられ
ており、位置■においては、図面に示したように、ロー
ラテーブル4°は、これがローラテーブル4に対して水
平に摺動されることにより、案内路5がリボンの他端部
を担持している他の案内路5゛と面が合うように、構成
されている。ローラテーブル4゛の運動可能性は通常に
X軸、Y軸、Z軸方向で示される。
雨下敷台10と12を備えた工具担持体はX軸−とY軸
一方向に摺動可能である。工程の様相に応じてその都度
の工具が使用される。即ち、ソノトローデlの下方にお
いてその都度の工具が使用される。
第1図において、リボン7のオーバーラツプ位置9が認
められる。リボン7の端部側の部分8は案内路5.5”
内で孔6a、6a”の領域内に存在している。案内路5
.5゛内の他方の切欠き6.6′は小さな孔の形で案内
路の幅全体にわたって設けられている。
リボンの両端部を互いに溶着するための作業方法は以下
の通りである。
リボン7−大抵はカセット内にジグザグ状に治められて
いる−はその端部が案内路5.5゜内に、上記リボンの
一方の端部が相対している案内路5°内に入り、この案
内路5゛内に存在しているこのリボンの他端部が他方の
相対している案内路5内に入るように、挿入される。こ
こで切欠き6.6′に、即ち直径10nuwの孔に真空
が負荷され、これによりリボンはこの領域内で完全に偏
平に拡幅されて保持される。次の方法段にあってどんな
伸長処置も或いは固定処置も必要としない。
ここでソノトローデ1が作用方向Wでり・ボン7と切断
刃1111’を備えた切断下敷台10.10’方向に運
動させられる。ソノトローデ1のこの運動は、このソノ
トローデと切断刃11との間に電気的な接触が生じた際
、電気的に停止される。ソノトローデ1の圧接力は1゜
25バールの圧力に制限されており、リボン7の粘性に
応じて1.2〜2.0バールに変更スることが可能であ
る。リボン7のこのようにして切断された端部は損傷の
ない熱的に封じられた切断部分を有している。
真空を負荷することにより断片8は吸引剥離され、邪魔
板によって分割されている、ここには図示しなかった容
器内に落下する。
ここでローラテーブル4゛が5mmだけ持上げられ、第
1図における位置■にもたらされる。
引続きローラテーブル4.4”は3m+m乃至6mmだ
けY軸一方向に運動する。その後ローラテーブル4゛は
−Z軸一方向でその出発レベルに降下され、従ってオー
バーラツプ位置9が形成される。
同時に切断下敷台10が−X軸一方向に移動され、この
切断下敷台に溶接下敷台12が従う。
この溶接下敷台12は従ってオーバーラツプ位置9′の
下方に当接する。
改めてソノトローデ1は超音波を負荷されて、その出発
位置から作用方向Wで運動し、3.0バールの圧力で図
示していない機械的な当接部方向に、溶接下敷台12と
ソノトローデ1との間にリボン−つ分の厚みの0.8〜
1.5倍の中間空域が形成されるように移動させられ。
この調節は、溶接品質とオーバーラツプ位置9において
達せられる印刷像に相当して最適であるように極めて正
確にマイクロメータねしで行われる。同様に供給される
超音波エネルギーはエネルギー窓(Energiefe
nster)の様式により超音波コンバータの制御部に
おいて調節される。この実施例の場合中間空域はリボン
−枚の厚みに調節される。
全体の運動は市販の空気圧による機素(ドイツ連邦共和
国ベルクハイム在FESTOPneumatikAG製
)を使用して行われる。
ローラテーブルとしては遊びのないボールベアリングテ
ーブル(スイスHerzogenbuchsee在Sc
hneeberger社製)が使用される。特に、NK
2125形ローラテーブルがリボンのX軸一方向での案
内運動のために、二台のNK3−55形がY軸一方向で
の運動に、二台の3−205が下敷台のX軸一方向の運
動のために使用される。
使用できる超音波溶接装置は同様に市販のもの(スイス
Carouge在Branson 5onia Pow
er SA社製947形成いはスイスBronschh
ofen在Te1sonic AG社製Te1soni
c Modell  2500 )であり、これらは一
定の予め選択した溶接エネルギー制御による作業にあっ
て700Wの最大超音波発生機の出力にあって40KH
z乃至36にHzの超可聴周波数で働く。負荷される超
音波−溶接エネルギーの時間的な経過は公知の方法でマ
イクロプロセッサで制御される。
リボン7を吸着しその端部8を吸引により除去するため
に使用される真空装置は、同様に市販の(側溝付圧縮機
およびエアムーバ−;スイスZuerich在Riet
schl e 、 f(aus+++man & Co
 AG社製もしくはスイスBern在Wbco Wes
thinghouse^G製)である。
ソノトローデ1の作用方向Wでの移動のための当接部の
te調節およびオーバーラツプ位置9の微調節はいわゆ
る内蔵計測ねじ(スイスRenens在Te5a ET
ALON 、 SA製)で行われる。
第2図により全装置のための作業台としてスタンド21
を備えたテーブル17i20が設けられている。スタン
ド21内には1板22が存在しており、この脚板は足置
きとして役立ち、その上に足踏みスイッチ23が設けら
れている。この足踏みスイッチは制御ケーブル24を介
して空気圧制御盤25と作用結合している。ローラテー
ブル−ケーシング26内にはローラテーブル4.4゛が
内蔵されている。その後ろには固定されたスタンド27
が超音波コンバータ28のための担持体として設けられ
ている。その外、信号発信器、マイクロプロセッサおよ
び入力装置を備えた市販の機素M1、M2、M3から構
成されている制御面29が設けられている。送り調節、
即ちソノトローデlの速度と道程の基準値付与部は参照
符号30で示した。端面側の非常用制御スイッチは参照
符号31で示した。
ソノトローデ1と下敷台10と12の優れた実施例は第
3図〜第7図から明瞭である。
第3図による−その作用方向Wと反対方向で示したーソ
ノトローデ1は端部側に成形部2を備えている。比較的
狭い作業部分はこの成形部2から切断部3を経て肉厚部
1゛へと移行しており、この肉厚部において同様に端部
側においてねじ孔14が挿入されている。このねじ孔1
4内には六角ボルト15°を有する結合ねじ15が存在
している。この結合ねじは超音波−ブースタおよび超音
波−コンバータ28(第2図参照)を機械的に結合する
。
参照符号10で示した第4図による切断下敷台10は対
称的な切断刃11を備えており、この切断刃は120’
の角度で設けられている。
切断下敷台10の形状は図示した断面10’“から明瞭
に認められる。
溶接下敷台12(第5図)はその上側に第1図における
ソノトローデ1と同様な成形部13を備えている。
この成形部は第6図の断面図から明瞭であり、ピッチn
=0.4、角度a=60°である。
第7図はこの成形部13のB方向で見た図である。この
図から、精密な研削により研削された斜角の成形部が4
5°の角度で造られているのが認められる。
ソノトローデ1は155CrVMo12.1から成る。
下敷台10と12の材料は(市販の硬質金属である)ス
テライトである。
ソノトローデと溶接下敷台の寿命は極めて高い、何故な
らこれらは溶接の際互いに直接接触し合わないからであ
る。
幅広いリボンおよび/または斜角をもって切断されるリ
ボンの場合は一列に並べて設けられる多数の溶接下敷台
を使用するのが有利であり、各リボンは個別に、即ち相
前後して切断される。
本発明による装置は習熟しない人でも信韻をもって運転
でき、管理等のために割かれる時間が僅かであることか
ら生産性の向上が可能である。
本発明による方法は、極めて異なる機械技術的な変形で
実施可能である。例えばローラテーブル上のリボンの案
内を簡単な方法で交換可能に構成することが可能である
。同様に調節可能な側方条片を使用して色々な幅のリボ
ンの自在な案内も可能である0本実施例で行ったマイク
ロメータねじによりコントロール可能な運動は、市販の
構造要素でデジタル式に構成でき、またサーボモータに
より調節することも可能である。
方法および装置は、これらによる作業が全自動的に行わ
れるようにハンドリング−システムをおよび/または相
応するロボットを使用して構造を拡大することも可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図はリボンの端部を切断しかつ溶接するための装置
、 第2図は超音波−溶接装置と相応する補助兼コントロー
ル装置を備えた全装置の概略図、第3図は切断しかつ溶
接するためのソノトローデの図、 第4図は切断下敷台の図、 第5図は溶接下敷台の図、 第6図はソノトローデと溶接下敷台の構造部の特徴を示
す断面図、 第7図は第3図の構造部の平面図。 図中符号は、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、熱可塑性物質を含んでいるリボンを超音波を使用し
    て堅牢にかさね溶接するための方法において、第一の方
    法段において溶接すべき端部を互いに整向し、この端部
    の支台に真空を作用させて保持すること、第二の方法段
    において上記の端部を超音波−ソノトローデを使用して
    少なくとも一つの下敷台上で切断し、切断位置を同時に
    封じること、第三の方法段において上記端部を互いに重
    ねること、およびこれらの端部を成形部を備えたソノト
    ローデを使用して所定の超音波エネルギーの下で下敷台
    上で溶接し、この場合ソノトローデと下敷台との間の間
    隔をリボンの厚みに相当して予め選択した間隔に維持す
    ることを特徴とする、上記熱可塑性物質を含んでいるリ
    ボンを超音波を使用して堅牢にかさね溶接するための方
    法。 2、切断した端部部分を真空によりその支台から吸引し
    て剥がす、請求項1記載の方法。3、溶接すべき端部を
    互いに平行に整向する、請求項1或いは2記載の方法。 4、リボンの端部の支台を少なくとも水平に移動させか
    つソノトローデを垂直に運動させる、請求項3記載の方
    法。 5、熱可塑性物質を含んでいるリボンを超音波を使用し
    て堅牢にかさね溶接するための装置において、リボン(
    7)の支台がある間隔をもって互いに平行に設けられて
    いる二つのローラテーブル(4、4′)から成り、これ
    らのローラテーブル間に少なくとも一つの切断下敷台(
    10)と溶接下敷台(12)とが長手方向に摺動可能に
    支承されていること、切断下敷台(10、10′)の上
    方で中央に位置決め可能に、かつ高さ調節可能に正方形
    のソノトローデ(1)が設けられていること、およびロ
    ーラテーブル上にリボン(7)の幅に相当しかつ真空を
    作用させるための部分的な切欠き(6、6’)を備えて
    いる案内路(5、5’)が設けられていることを特徴と
    する、上記熱可塑性物質を含んでいるリボンを超音波を
    使用して堅牢にかさね溶接するための装置。 6、少なくとも一つのローラテーブル(4’)が高さ調
    節可能に設けられている、請求項5記載の装置。 7、ローラテーブル(4、4’)の長手方向調節および
    高さ調節並びに切断下敷台(10)と溶接下敷台(12
    )の長手方向運動が液圧および/または空気圧による駆
    動手段により行われるように構成されている、請求項5
    或いは6記載の装置。 8、それぞれ切断されたリボン端部を収容する案内路(
    5、5’)上にこの案内路の幅の少なくとも2と1/3
    にわたって延在していてかつ真空導管が接続されている
    孔(6a、6’a)が設けられている、請求項5記載の
    装置。 9、案内路(5、5’)の少なくとも切断下敷台(10
    )と溶接下敷台(12)に隣接している領域内に多数の
    切欠き(6、6’)が設けられており、これらの切欠き
    に真空導管が接続されている請求項5記載の装置。 10、ソノトローデ(1)と溶接下敷台(12)がそれ
    ぞれ一つの互いに一致して形成された表面構造を有して
    いる、請求項5記載の装置。 11、切断下敷台(10)と溶接下敷台(12)が一体
    的に形成されているか或いは同じ工作物支持台上に設け
    られている、請求項5或いは12記載の装置。 12、切断下敷台(10)と溶接下敷台(12)がそれ
    ぞれ一つの高さ調節可能なおよび角度調節可能な保持部
    に支承されている、請求項5記載の装置。
JP2087624A 1989-04-05 1990-04-03 リボンを超音波溶接するための方法および装置 Pending JPH0347736A (ja)

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