JP6339146B2 - 管の端部を２重シールでシールするための超音波管シール機用ツーリング - Google Patents

Description

本出願は、２０１５年９月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／２３４，８３０号明細書の利益を主張するものである。上記出願の開示全体は、参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、超音波管シール機に関し、より詳細には、管をシールするために超音波管シール機に使用されるツーリングに関する。

本項は、本開示に関連する必ずしも従来技術ではない背景情報を提供する。

典型的な超音波管シール機１００のモデルが、図１に示される。超音波管シール機１００の典型的な構成要素には、超音波変換器１０２と、ブースタ１０４と、超音波ホーン１０６とが含まれる。電源装置１０１からの周波数２０〜６０ｋＨｚの電気エネルギーは、超音波変換器１０２によって機械的エネルギーに変換される。超音波変換器１０２で変換された機械的エネルギーは、ブースタ１０４および超音波ホーン１０６を通して、シールされる管１０８に伝達される。ブースタ１０４および超音波ホーン１０６は、機械的エネルギーを伝達する機能とともに、超音波変換器１０２からの機械的振動を利得係数により変換する機能を果たす。

超音波ホーン先端部１１０に結果として生じる機械的振動は、管１０８をシールする作業を行う動作である。超音波ホーン先端部１１０は例示的に、超音波ホーン先端部１１０の側面に、１つまたは複数の成形ツール（図示せず）を含む。シールされる管１０８の一部、典型的には端部１１２は、超音波ホーン先端部１１０とアンビル１１６のアンビル先端部１１４との間に配置され、アンビル先端部１１４に支持される。アンビル先端部１１４は例示的に、成形ツール（図示せず）を含む。超音波ホーン先端部１１０の成形ツールは、管１０８の端部１１２に接触させられ、超音波ホーン先端部１１０の成形ツールとアンビル先端部１１４の成形ツールとの間に、端部１１２が挟まれる。典型的には、超音波ホーン先端部１１０の成形ツールとアンビル先端部１１４の成形ツールとの間に、シールされる管１０８の端部１１２が位置するあらかじめ設定された間隙が存在するように、超音波ホーン先端部１１０が、アンビル先端部１１４からの所定距離に動かされる。管１０８の端部１１２に、超音波ホーン先端部１１０を介して超音波振動が加えられる。超音波振動は、超音波ホーン先端部１１０の成形ツールとアンビル先端部１１４の成形ツールとの間に管１０８の端部１１２が挟まれている所に、熱を発生させて端部１１２の材料を接合する。超音波ホーン先端部１１０の成形ツールおよびアンビル先端部１１４の成形ツールはまた、切断などによって管１０８の端部１１２を成形する。次に、電源装置１０１により供給された電気エネルギーが停止され、管１０８の端部１１２が、短時間の間、超音波ホーン先端部１１０の成形ツールとアンビル先端部１１４の成形ツールとの間に閉じ込められた状態に保たれる。このような従来の超音波管シール機の例としては、コネチカット州ダンベリーのブランソン・ウルトラソニックス・コーポレーション（Ｂｒａｎｓｏｎ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能な、ブランソン社製超音波管接合システムＵｌｔｒａｓｅａｌ（Ｒ）がある。

典型的には、超音波ホーン先端部１１０の成形ツールおよびアンビル先端部１１４の成形ツールは、単一シールを有するように管１０８の端部１１２を成形する。

本開示の一態様によれば、超音波管シール機の超音波ホーン用の超音波ホーン先端部は、複数の側面を持つ本体を有する。側面の少なくとも１つは、１対の離間した接合ツールであって、シールされる管に１対の接合ツールが接触するとき、管に沿った互いに離間した少なくとも２箇所で管の一部に接触するように構成された、１対の離間した接合ツールを有する。一態様において、各接合ツールが、接合ツールを有する本体の側面に沿って軸方向に延びる軸部材である。一態様において、各接合ツールが凸状の外面を有する。一態様において、超音波ホーン先端部が複数対の接合ツールを含み、本体の少なくとも対向する側面の各々が、それぞれの１対の離間した接合ツールを有する。一態様において、１対の接合ツールを有する本体の各側面が、接合ツールの１つの横方向外側に隣接した切断刃を含む。一態様において、本体が超音波ホーンの一体部分である。

本開示の一態様によれば、超音波管シール機用のアンビルは、シールされる管にアンビルが接触するとき、管に沿った互いに離間した２箇所で管の一部に接触するように構成された、１対の離間した接合パッドを有する本体を含む。一態様において、各接合パッドが、アンビルの本体に沿って軸方向に延びる軸部材である。一態様において、各接合パッドが平らなローレット外面を有する。一態様において、接合パッドの１つの横方向外側が切断エッジを有する。

本開示の一態様によれば、超音波管シール機用のツーリングキットは、上記の超音波ホーン先端部とアンビルとを含む。

本明細書に記載された図面は、選択された実施形態の例示のみを目的とし、すべての可能な実施態様ではなく、本開示の範囲を限定することは意図されない。

従来の超音波管シール機の概略図である。 本開示の態様による超音波ホーン先端部およびアンビル先端部を示す、超音波管シール機の一部の斜視図である。 図２の部分Ｃの拡大図である。 図３の透視端面図である。 図２から図４の超音波ホーン先端部の斜視図である。 図２から図４のアンビルの斜視図である。 ２重シールされた端部を持つ管の切断部の透視図である。

図面の各図を通じて、対応する参照符号は対応する部分を示す。

次に、例示的な実施形態が、添付図面を参照してより完全に説明される。

図２から図６を参照すると、本開示の一態様によれば、超音波管シール機２０２用のツーリング２００は、シールされる管２０６の部分２３２の端部２０４（図４）がシールされるとき、端部２０４を２重シールでシールするように構成される。２重シールとは、端部２０４が、互いに離間した２箇所２２４（図７）でシールされることを意味する。超音波管シール機２０２が、ツーリング２００を除いて、超音波管シール機１００と同じ基本構成要素を有し、同じように動作することが理解されるべきである。

ツーリング２００は、超音波ホーン先端部２０８と、アンビル２１０とを含む。一態様において、ツーリング２００は、超音波ホーン先端部２０８とアンビル２１０とを含むツーリングキットである。超音波ホーン先端部２０８は、超音波管シール機２０２の超音波ホーン２１２に配置される。例示的な実施形態において、超音波ホーン先端部２０８は、交換可能な構成要素であり、超音波ホーン２１２に取り付けられる。超音波ホーン先端部２０８が、超音波ホーン先端部２０８の一体部分であってもよいことが理解されるべきである。

超音波ホーン先端部２０８は例示的に、複数の側面２１４（図５）を有する本体２０９を有する。側面２１４の少なくとも１つは、１対の離間した接合ツール２１６（図５に最もよく示される）を有する。例示的には、超音波ホーン先端部２０８は、対向する２つの側面２１４上に、１対の離間した接合ツール２１６を有する。例示的には、各接合ツール２１６は、接合ツール２１６を有する側面２１４上に軸方向に延びる軸部材であり、凸状の外面２２０を有する。アンビル２１０は、１対の離間した接合パッド２２２（図６に最もよく示される）を有する本体２１１を有し、接合パッド２２２は、接合ツール２１６に対応し、これらと協働して、端部２０４がシールされるとき、互いに離間した２箇所２２４（図７）で端部２０４をシールする。例示的には、接合パッド２２２は、アンビル２１０上に軸方向に延びる軸部材であり、平らなローレット外面２２６を有する。１対の接合ツール２１６を有する超音波ホーン先端部２０８の各側面２１４は、接合ツール２１６の１つの横方向外側２２９（図５）に隣接した切断刃２２８をさらに有する。切断刃２２８が隣接した接合ツール２１６に対応する接合パッド２２２の横方向外側２３１（図６）は、端部２０４がシールされているとき、切断刃２２８と協働して管２０６の部分２３２を切り離す、切断エッジ２３０（図６）を有する。したがって、部分２３２が管２０６の残部から切り離され、端部２０４が２重シール、すなわち２箇所２２４でシールされた後、端部２０４は部分２３２の端部である。

超音波管シール機２０２は、超音波管シール機１００と同じように動作して、端部２０４をシールする。すなわち、超音波ホーン先端部２０８の複数対の接合ツール２１６の１つおよび接合パッド２２２が合わせられて、互いに離間した２箇所２２４で管２０６の端部２０４に接触し、互いの間に端部２０４を２箇所２２４で挟む。１対の接合ツール２１６および接合パッド２２２が、互いの間に管２０６の端部２０４を離間した箇所２２４で挟むとき、接合ツール２１６および接合パッド２２２は、互いに所定距離だけ、典型的には管２０６の肉厚の２倍よりわずかに小さい距離だけ、離間していることが理解されるべきである。端部２０４に、超音波ホーン先端部２０８を介して超音波振動が加えられる。超音波振動は、超音波ホーン先端部２０８の接合ツール２１６とアンビル２１０の接合パッド２２２との間に、端部２０４が挟まれている２箇所２２４で、熱を発生させて端部２０４の材料を接合する。アンビル２１０の切断エッジ２３０と協働する超音波ホーン先端部２０８の切断刃２２８はさらに、管２０６を切断して部分２３２を切り離し、切り離された部分２３２が２箇所２２４でシールされた端部２０４を有するようにする。次に、電源装置１０１（図１）により供給された電気エネルギーが停止され、端部２０４が、短時間の間、超音波ホーン先端部２０８の接合ツール２１６とアンビル２１０の接合パッド２２２との間に閉じ込められた状態に保たれる。

例示的には、管２０６は、超音波ホーン先端部２０８の接合ツール２１６および接合パッド２２２を横方向に横断して延びる。２重シールされた端部２０４とともに各部分２３２が切り離され、超音波ホーン先端部２０８が開いた（アンビル２１０から離れた）後、さらに管２０６が横方向に適切なだけ動かされ、端部２０４を２重シールされた別の部分２３２を作るために動作が繰り返される。

管２０６は例示的に、銅管またはアルミニウム管であり、２重シールされた端部２０４を持つ切り離された部分２３２は、冷却システム、一例としては空気調和システムの冷却コイルに有利に利用される。切り離された部分２３２の端部２０４の２重シールは、有利にも空気調和ユニットの冷却冷気内の管の間の閉空間を収容し、および管内で受ける圧力を適応させる。このとき、端部がシールされる２箇所２２４は例示的に、アセチレン炎トーチろう付などの他のシール作業と比較して、近接している。

上記の実施形態の説明は、例示および説明の目的のために提供された。網羅的であること、または本開示を限定することは意図されない。特定の実施形態の個々の要素または特徴は、一般にこの特定の実施形態に限定されず、適用可能な場合には交換可能であり、具体的な図示または説明がなくとも、選択された実施形態において使用することができる。これらはまた、様々な方法で変更することができる。このような変形形態は、本開示からの逸脱とみなされるべきではなく、すべてのこのような修正形態は、本開示の範囲内に含まれることが意図される。

１００、２０２ 超音波管シール機
１０１ 電源装置
１０２ 超音波変換器
１０４ ブースタ
１０６、２１２ 超音波ホーン
１０８、２０６ 管
１１０、２０８ 超音波ホーン先端部
１１２、２０４ 端部
１１４ アンビル先端部
１１６、２１０ アンビル
２０９ 超音波ホーン先端部２０８の本体
２００ ツーリング
２１１ アンビル２１０の本体
２１４ 側面
２１６ 接合ツール
２２０ 凸状の外面
２２２ 接合パッド
２２４ ２箇所
２２６ 平らなローレット外面
２２８ 切断刃
２２９ 接合ツール２１６の横方向外側
２３０ 切断エッジ
２３１ 接合パッド２２２の横方向外側
２３２ 部分

Claims (15)

1. 超音波管シール機の超音波ホーン用の超音波ホーン先端部であって、
   複数の側面を有する本体であって、側面の少なくとも１つが、１対の離間した接合ツールであって、シールされる管に１対の離間した接合ツールが接触するとき、管に沿った互いに離間した少なくとも２箇所で管の一部に接触するように構成された、１対の離間した接合ツールを有する本体を備え、
   １対の離間した接合ツールを有する本体の各側面が、接合ツールの１つの横方向外側に隣接した切断刃を含む、超音波ホーン先端部。
2. 各接合ツールが、接合ツールを有する本体の側面上に沿って軸方向に延びる軸部材である、請求項１に記載の超音波ホーン先端部。
3. 各接合ツールが凸状の外面を有する、請求項２に記載の超音波ホーン先端部。
4. 複数対の離間した接合ツールを含み、本体の少なくとも対向する側面の各々が、それぞれの１対の離間した接合ツールを有する、請求項１に記載の超音波ホーン先端部。
5. 超音波ホーン先端部が、超音波ホーンに着脱自在に取り付け可能である、請求項１に記載の超音波ホーン先端部。
6. 超音波ホーン先端部が超音波ホーンの一体部分である、請求項１に記載の超音波ホーン先端部。
7. 超音波管シール機用のアンビルであって、
   シールされる管にアンビルが接触するとき、管に沿った互いに離間した２箇所で管の一部に接触するように構成された、１対の離間した接合パッドを有する本体を備え、
   接合パッドの１つの横方向外側が切断エッジを有する、アンビル。
8. 各接合パッドが、本体に沿って軸方向に延びる軸部材である、請求項７に記載のアンビル。
9. 各接合パッドが平らなローレット外面を有する、請求項８に記載のアンビル。
10. 超音波管シール機用のツーリングキットであって、
    超音波ホーン先端部と、
    アンビルと
    を備え、
    超音波ホーン先端部が、複数の側面を有する本体であって、側面の少なくとも１つが１対の離間した接合ツールを有する、本体を有し、
    アンビルが、１対の離間した接合パッドを有し、
    １対の離間した接合ツールおよび１対の離間した接合パッドが、１対の離間した接合ツールと１対の離間した接合パッドとの間にシールされる管を挟んで超音波ホーン先端部およびアンビルが合わせられるとき、管に沿った互いに離間した少なくとも２箇所で管の一部の反対側に接触するように構成されており、
    １対の離間した接合ツールを有する超音波ホーン先端部の本体の各側面が、接合ツールの１つの横方向外側に隣接した切断刃を含み、隣接した切断刃を有する接合ツールに対応した接合パッドの横方向外側が、切断エッジを有する、ツーリングキット。
11. 各接合ツールが、接合ツールを有する超音波ホーン先端部の本体の側面上に沿って軸方向に延びる軸部材であり、各接合パッドが、アンビルの本体に沿って軸方向に延びる軸部材である、請求項１０に記載のツーリングキット。
12. 各接合ツールが凸状の外面を有し、各接合パッドが平らなローレット面を有する、請求項１１に記載のツーリングキット。
13. 超音波ホーン先端部が、複数対の離間した接合ツールを含み、超音波ホーン先端部の本体の少なくとも対向する側面の各々が、それぞれの１対の離間した接合ツールを有する、請求項１１に記載のツーリングキット。
14. 超音波ホーン先端部が、超音波ホーンに着脱自在に取り付け可能である、請求項１０に記載のツーリングキット。
15. 超音波ホーン先端部が、超音波ホーンの一体部分である、請求項１０に記載のツーリングキット。

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