振动焊接装置、通过振动焊接连接至少两个细长部件的方法、以及振动焊接装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术描述了一种具有机械连接的多振动器的振动焊接装置。在该振动焊接装置内，多个振动单元被布置为与细长工具相对，使得各个振动单元的振动的第一方向定向为大致横向于所述工具的纵向轴线，从而在振动焊接过程中，两个部件可通过不同于所述部件的纵向方向的振动彼此焊接。

Vibration welding device, method of connecting at least two slender parts by vibration welding, and manufacturing method of vibration welding device

【技术实现步骤摘要】
振动焊接装置、通过振动焊接连接至少两个细长部件的方法、以及振动焊接装置的制造方法
本专利技术涉及具有机械连接的多振动器的振动焊接装置。此外，本专利技术涉及用于焊接至少两个细长部件的振动焊接装置的用途，借助于所述振动焊接装置连接至少两个细长部件的方法，以及振动焊接装置(其中多个机电振动器被机械连接)的制造方法。
技术介绍
在塑料连接中，振动焊接是一种已知的方法。两个塑料零件借助于摩擦和由此产生的热量连接。通常，一个塑料零件被牢固地保持，另一个塑料零件在压力下相对于另一塑料零件线性地或在轨道上移动。在线性振动焊接中，各塑料零件相对于彼此的相对运动是沿着振荡部件的几何形状的较长边的。为了防止运动倾斜，各部件由工具保持在机器中，使得极其平坦的焊接表面产生在运动方向上。对于细长零件，焊缝设计的构造选择为焊接方向在部件的最长边的方向上。如果部件在纵向方向上具有明显的斜面，或者例如在轮廓上存在成直角的，即L形的变化，则在纵向方向上振动是不可能的。例如，具有在拐角处延伸的保险杠、尾灯以及仪表板的汽车工业就是这种情况。目前的趋势是尾灯，这些尾灯延伸到拐角处。这些尾灯通常是在X方向上的宽度小于20cm，在Y方向上的长度达到接近2m或更大的且呈U形的部件。目前，这些应用焊接如下：根据第一替代方案，标准焊接机被使用，其在Y方向上具有振动方向，以便焊接具有在Y方向上的纵向延伸部的细长部件。该部件被旋转90°，使得该部件的较短的X轴线定向为焊接机的Y振动方向。90°旋转振动头并保持部件的对准也与这一样。在这种情况下，部件向外远远地延伸到侧面，并且与之相关的相关质量分布导致部件的不对称振动(或摆动)。相应地，焊缝/接头存在缺陷。用于装载和卸载机器的人体工程学也是有问题且容易出错的。在第二替代方案中，两个振动头以与第一替代方案相同的方向使用。这种布置的缺点在于：两个振动头仅在非常宽泛的调节下同相振动，另一个缺点在于所用的振动头的振动幅度不同。不同的振幅会导致焊接效果不均匀。这种情况还要求待焊接部件或部件支架(上部的工具)的一定的柔韧性，这也会对焊接结果产生负面影响。而且，两个相邻布置的振动头构成太小的细长部件的结构宽度，使得在Y方向上具有更大长度的塑料零件不能最佳地适应振动器。这些部件在Y方向上有问题地延伸超出振动头，并且对振动行为产生负面影响(有摆动的倾向)。另一方面，在Y方向上彼此远离的两个振动头难以调节，这对想要的X方向上的振动行为产生负面影响。在第三替代方案中，多个振动头被电连接。这种布置在EP1772253B1，“用于振动焊接的装置和方法”中被描述。在这种情况下，N个振动头(N＝2或更多)被布置为彼此相邻并且电连接，其中一个振动头用作主动装置，而其他振动头用作从动装置。多个从动装置被调节到主动装置的振幅和相位，使得所有振动单元同相位和同振幅振动。这种方法的优点是每个振动头都被认为是一个单独的单元，振动头的最大数量仅受调节速度的限制。通过这种单独的振动头的布置，每个振动头布置具有单独的工具。缺点是所有工具必须具有几乎相同的重量和几何形状，以便实现多个振动头的相同的频率。特别地，多个振动头总是在共振频率或接近共振频率下运转，其中共振频率取决于重量。对于所有振动头，该频率必须相同或至少足够接近，以使得具有共同的频率的共同调节成为可能。然而，仅0.1Hz的单个振动头(振动频率为100Hz)的调节偏差仅在5秒后即导致单个振动头的相位反转。即使频率被最佳地调节或控制，在开始和停止振动时，振幅的小偏差也会出现。对于各个振动头或整个系统，这本身不是问题。然而，这要求塑料部件的一定的柔韧性，其在最终的分析中必须适应这些偏差，这又导致更差的焊接结果。因此，存在的技术问题是提供一种振动焊接装置的替代构造，借助于该构造，多个细长的U形或L形部件可通过振动焊接连接。
技术实现思路
上述问题通过根据独立权利要求1的振动焊接装置，根据独立权利要求6的振动焊接装置的用途，根据独立权利要求7的通过振动焊接装置连接至少两个细长部件的方法，以及根据独立权利要求9的振动焊接装置的制造方法得以解决。本专利技术的有利实施例和进一步扩展从以下说明书、附图和附加的权利要求中得到。根据本专利技术的具有机械连接的多振动器的振动焊接装置具有以下特征：至少三个振动单元，每个振动单元包括彼此相对的至少一对电磁线圈，借助于所述电磁线圈可以使布置在其间的弹簧支撑的振动器沿第一方向执行线性振动，细长工具，借助于该细长工具，待焊接的部件是可移动的，并且该细长工具被机械地连接至所有振动单元，其中，多个振动单元被布置为与细长工具相对，使得各个振动单元的振动的第一方向定向为大致横向于该工具的纵向轴线，从而在振动焊接过程中，两个部件可通过不同于部件的纵向方向的，特别地，横向于纵向方向的振动彼此焊接。优选地，在振动焊接的各细长部件具有U形或L形的情况下，当振动焊接
的多个已知的振动单元，在这种情况下为至少三个振动单元被布置为其振动方向大致垂直于彼此待焊接的各细长部件的纵向方向时已经被证明是有利的。由于它们的布置，多个振动单元产生彼此待连接的部件的相对于它们的纵向轴线的相对横向振动。优选地，由于至少三个振动单元通过共同的工具或工具和振动单元之间的相应的耦合元件彼此机械连接，所以多个振动单元的振动特性(例如振幅和频率)可被彼此协调。相应地，彼此机械连接的，优选地，机械地连接两次(见下文)的多个振动单元或多个振动头形成机械连接的多振动器。这种结构确保至少三个振动单元或振动头的均匀横向振动通过该工具传递至彼此待连接的部件，使得它们彼此可靠地连接，尽管振动不是沿着纵向方向的。此外，结果表明，使用至少三个振动单元能够在彼此待连接的部件的纵向方向上充分延伸，使得例如移动部分的摆动得以充分减小。根据本专利技术的优选实施例，至少三个振动单元被弹簧支撑地固定至共同的桥接件。还优选地，至少三个振动单元或振动头(见下文)均匀地分布在共同的桥接件或者连接多个振动头的部件上的工具的纵向方向上。由于这种均匀分布的布置，振动通过工具大致横向于工具的纵向轴线均匀地传递至可连接至工具的部件的大致整个纵向延伸部。已知的用于振动的振动单元包括上述彼此相对布置的至少一对电磁线圈，以及布置在其间的弹簧支撑的振动器。振动器由弹簧组件保持在桥接件上，优选地，该桥接件桥接各电磁线圈。在振动器的背离桥接件的一侧，上部的工具直接地或通过耦合元件固定至振动器。为了协调至少三个振动单元之间的振动，已经证明通过唯一的一个共同的桥接件将各个振动单元彼此连接是有利的。与此类似(见下文)，多个振动头彼此机械连接，以便仅作为一个振动头运作。在其他情况下，该共同的桥接件在各振动单元中单独提供并构成所有振动单元和固定至其上的弹簧组件的同步基座。在这种情况下，该基座得益于多个单个桥接件的质量并加总至整体的振动质量。在其他情况下，该整体的振动质量由每个单独的振动单元提供。除了优选的有意的协调、稳定和统一各个振动单元或振动头的振动以形成整体振动之外，整体振动通过多个振动单元或多个振动头的均匀分布布置准确地传递至工具和部件。以此，优选地，与工具的纵向延伸部结合的多个振动单元或多个振动头相对彼此均匀间隔地、横向地布置。这种布置确保机械连接的多个振动单元或多个振动头在工具的整个纵向区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种振动焊接装置，具有机械连接的多振动器，所述振动焊接装置具有以下特征：a.至少三个振动单元，每个振动单元包括彼此相对的至少一对电磁线圈，借助于所述电磁线圈可以使布置在其间的弹簧支撑的振动器沿第一方向执行线性振动，b.细长工具，借助于所述细长工具，待焊接的部件是可移动的，并且所述细长工具被机械连接至所有振动单元，其中c.所述多个振动单元被布置为与所述细长工具相对，使得各个振动单元的振动的所述第一方向定向为大致横向于所述工具的纵向轴线，从而在振动焊接过程中，两个部件可通过振动彼此焊接，所述振动不同于所述部件的纵向方向。

【技术特征摘要】
2018.04.16 DE 102018108979.11.一种振动焊接装置，具有机械连接的多振动器，所述振动焊接装置具有以下特征：a.至少三个振动单元，每个振动单元包括彼此相对的至少一对电磁线圈，借助于所述电磁线圈可以使布置在其间的弹簧支撑的振动器沿第一方向执行线性振动，b.细长工具，借助于所述细长工具，待焊接的部件是可移动的，并且所述细长工具被机械连接至所有振动单元，其中c.所述多个振动单元被布置为与所述细长工具相对，使得各个振动单元的振动的所述第一方向定向为大致横向于所述工具的纵向轴线，从而在振动焊接过程中，两个部件可通过振动彼此焊接，所述振动不同于所述部件的纵向方向。2.根据权利要求1所述的振动焊接装置，其特征在于，所述至少三个振动单元以弹簧支撑的方式固定至共同的桥接件。3.根据权利要求1或2所述的振动焊接装置，其特征在于，所述多个振动单元中的其中一个形成主动振动单元，而其余的振动单元各自形成相对于所述主动振动单元的从动振动单元，使得所有振动单元可同步运转。4.根据权利要求1所述的振动焊接装置，其特征在于，所述机械连接的多振动器具有至少三个振动头，每个振动头包括彼此相对布置的所述的一对电磁线圈，所述振动器布置在这些线圈之间，所述振动器分别通过弹簧组件振动地附接至桥接件，其中a.多个振动头的多个桥接件彼此机械连接，并且b.多个焊接头通过所述细长工具彼此连接。5.根据权利要求1、2或4所述的振动焊接装置，其特征在于，彼此机械连接的所述多个振动单元或多个振动头形成机械整体单元，所述机械整体单元具有联合的振动质量，所述机械整体单元限定具有边长比A/B≥1.0的近似矩形的轮廓，其中A被布置为平行于所述多个振动单元的所述振动的所述第一方向，B被布置为平行于所述工具的纵向轴线。6.根据权利要求1、2或4所述的振动焊接装置，其特征在于，彼此机械连接的所述多个振动单元或多个振动头形成机械整体单元，所述机械整体单元具有联合的振动质量，所述机械整体单元限定具有边长比A/B≥2的近似矩形的轮廓，其中A被布置为平行于所述多个振动单元的所述振动的所述第一方向，B被布置为平行于所述工具的纵向轴线。7.根据权利要求1、2或4所述的振动焊接装置，其特征在于，所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：威尔弗里德·洛茨，
申请(专利权)人：艾默生科技有限公司布兰森超声分公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE