超声振动传输机构的保持结构制造技术

通过将超声波施加至工件来焊接工件的超声振动焊接装置中的保持结构(2)将承载纵向振动的超声波传输的超声波传输的振动传输器(焊头)(5)保持在保持构件(8、8)中。焊头包括焊头本体(51)，该焊头本体(51)的长度为超声振动的波长λ的一半。保持结构(2)包括具有规定体积的保持件(7x、7y)和放置在焊头本体(51)上的不同位置(Pa、Pb)处的薄片连接件(6a、6b)。焊头本体(51)借助于相应的保持件(7x、7y)固定至保持构件(8、8)。

Retaining structure of ultrasonic vibration transmission mechanism

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声振动传输机构的保持结构
本专利技术涉及对在超声焊接装置中承载超声传输的超声振动传输机构的保持结构的改进，其中，超声焊接装置通过向工件施加超声波来对那些工件进行焊接。
技术介绍
现有技术中已知的超声焊接装置是下述装置：该装置由转换器(超声波振荡器)将来自超声波发生器的超声波电能转换成机械振动能量并且将这种机械振动能量在用变幅杆增幅之后供给至超声振动传输器(超声波焊头)；在焊头处机械振动产生谐振之后，利用赋予工件的这种谐振的机械振动能量在工件上产生摩擦热，从而通过工件上产生的摩擦热来焊接工件。这些超声焊接装置落入到实施塑料焊接的那些装置和实施金属焊接的那些装置的分类中。此外，超声振动传输机构(超声堆)由上述超声焊接装置中的变幅杆和焊头构成。超声振动传输器结构(超声堆)还可以包括将转换器添加至变幅杆和焊头的构型。在现有技术中已经根据超声振动传输器结构(超声堆)用于塑料焊接还是金属焊接提出了关于保持该超声振动传输器结构(超声堆)的结构的各种类型的构型。然而，在上述超声振动传输器中的金属表面上不存在振动零点并且整个表面振动。被称为节点的振动零点仅存在于轴向一点(简单地说，焊头材料内部)上，并且在所有方向、即轴向方向和直角方向上振动为零。一般地，该振动零点被称为轴向肩部；然而，表面的凸起振动量处于最大。该量对于焊头形状而言是增加的，并且具有与泊松比有关的较大振幅，因为在控制圆柱杆的情况下直径大并且在片材的情况下片材厚。因此，超声振动传输机构的保持件即使通过使用肩部也不易操作；因此，先前已经提出了各种保持方法。如专利参考文献2的段落[0040]和段落[0041]中所讨论的，用于塑料焊接的超声振动传输机构的代表性保持结构提出了一种保持结构，该保持结构将凸缘以统一的方式布置在焊头或变幅杆上、使用弹性构件比如橡胶O型环或耐热塑料板、并且通过借助于该弹性构件插入凸缘的一个面或两个面来将焊头或变幅杆保持在支撑框架中。该保持结构必须是利用轴向一点支撑将焊头或变幅杆保持在支撑框架中的结构。这意味着，保持位置为单个轴向位置，并且在被支撑在该保持位置的情况下，即使用多个支撑框架暂时支撑该位置的构型也被称为一点支撑。作为超声振动传输机构的轴向一点支撑的保持结构的另一示例提出了下述保持结构：该保持结构将S形凸缘布置在变幅杆中并且由该S形凸缘将该变幅杆保持在框架中(专利参考文献3、专利参考文献4)。图7是示出了具有上述现有技术的S形凸缘的典型保持结构的斜视图。图8是示出了具有S形凸缘的典型保持结构的侧视图。在图7和图8中，焊头50具有规定长度，并且焊头50在其大致中间、图7中示出的顶侧和图8中示出的顶侧上形成为矩形柱；在图7中示出的底侧和图8中示出的底侧在规定长度内从大致中间渐缩时，该焊头50在达到规定厚度之后呈现均匀的厚度。如图7和图8所示，在焊头50的大致中间处布置有S形凸缘60。焊头50借助于S形凸缘构造成保持结构，其中，该S形凸缘被牢固地保持在附图中未示出的保持件上。另一方面，对于用于金属焊接的超声振动传输机构的保持结构而言，由这种塑料板状弹性构件支撑是不够的，因此，借助于金属接触的保持件是期望的。然而，即使通过金属接触保持元件，也需要弹簧结构来吸收保持件上的凸起振动。为此，有必要在将保持件附接至致动器之后减少振动泄漏。在不存在金属接触的情况下，通常在轴向分离的两个位置处存在支撑件，使得焊头上所增加的压力(增加到工件上的压力)的方向为与轴向方向相反的直角方向。具体地，如专利参考文献5中所提到的，提出了一种保持结构，该保持结构通过支撑构件在焊头(谐振器)上发生振动的腹部的两个位置中、即处于焊头上的超声波振荡的一个波长距离处的两个腹部位置上固定至支撑件，并且如专利参考文献6中所提到的，提出了一种构型，该构型通过在处于变幅杆上的两个腹部位置上、即处于变幅杆上的超声波振荡的半波长距离处的两个腹部位置上插入被称为隔膜的盘状金属平板构造。如专利参考文献7中所述的，提出了一种保持结构，该保持结构将S形弹簧结构布置在超声波焊头的零振幅(半波长的长度)的附近并且该保持结构通过这种S形弹簧结构固定至框架。此外，如专利参考文献8中所述的，提出了一种保持结构，该保持结构将变幅杆布置在焊头后方的一个波长处，并且该保持结构经由处于相应的后部变幅杆的肩部【定位在一个半波长(1.5波长)的位置处】上的凸缘保持至支撑件。上述保持结构中的每个保持结构提出了将焊头或变幅杆保持在以半波长或1.5波长轴向分离的两个位置处的构型。现有技术参考文献专利参考文献专利参考文献1专利No.2984225专利参考文献2专利公开(Kokai)No.2001-334494专利参考文献3美国专利2013/0306219专利参考文献4专利No.5167129专利参考文献5专利公开(Kokai)No.S49-2753专利参考文献6专利No.2915340专利参考文献7专利No.3373810专利参考文献8专利No.2911394
技术实现思路
本专利技术试图解决的问题在上述现有技术的超声振动焊接装置中的轴向一点支撑的保持结构不管该超声振动焊接装置是用于金属焊接还是用于塑料焊接，都具有在轴向方向和直角方向上刚度低的缺点。此外，借助于多个支撑构件在一点支撑位置中的支撑作为轴向一点支撑的保持结构中的另一保持结构具有在与横向轴向方向相反的直角方向上刚度不足的缺点，这是因为支撑构件所在侧的刚度低。此外，现有技术的超声振动焊接装置中存在下述缺点：当构型变得更大时保持结构保持在处于一个波长焊头上的振动腹部的两个位置中，从而使一个波长的焊头是必要的。然后，现有技术的超声振动焊接装置中的另一个缺点在于，构型以与上述两个位置保持结构相似的方式变得更大，由于为了使在处于变幅杆上的相距半个波长的两个位置中的保持结构支撑对于轴向方向和直角方向上的增加压力具有有效刚度，有必要对于变幅杆上的两个位置设置保持件。现有技术的超声振动焊接装置的缺点在于，构型以与其他上述两个位置保持结构相似的方式变得更大，因为支撑在焊头上的相距半个波长的两个位置中的保持结构会发生其他干涉。为了解决上述现有技术的问题，本专利技术的目的是设计有效的振动传输和增强的保持刚度；提出一种用于超声振动传输机构的保持结构，该保持结构可以避免对结构部件的损坏。即，该保持结构具有处于两个位置中、即超声波焊头的腹部和肩部中的薄片连接件；该保持结构借助于薄片连接件吸收肩部的凸起振动和纵向振动的弯曲振动；并且，在朝向保持块的空间中不存在凸起振动和弯曲振动的振动泄漏。一般地，制造保持结构本身使用了填丝工艺(wireprocess)，在该填丝工艺期间用于支撑件的距离为1/4波长。此外，保持件被制造成与主体成为单件，所以通过缩短支撑部件与焊接工的距离，可以实现金属焊接应用和高压塑料焊接应用二者，从而全面地提高了保持刚度；此外，没有必要借助于变幅杆来保持。薄片连接件的厚度与对于保持件的振动泄漏和静压刚度有关。如果薄片连接件越薄，则振动泄漏越少，并且静压刚度越小；相反地，如果薄片连接件越厚，则振动泄漏越多，并且静压刚度越大。薄片连接件的厚度是考虑实际增加的静压而确定的。用于解决问题的方法为了实现上述目的，根据本专利技术的权利要求1的超声振动焊接装置中的超声振动传输机构的保持结构包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声振动焊接装置中的超声振动传输机构的保持结构，所述保持结构包括焊头本体、保持件以及两个连接件，所述焊头本体形成为规定长度的实心体，所述保持件使所述焊头本体面向中心，所述两个连接件设置在所述焊头本体上的不同轴向位置以保持所述焊头本体与各个所述保持件之间间隔开，所述焊头本体、所述保持件和所述两个连接件制成为单件，其中，所述超声振动焊接装置能够通过将超声波机器的振动能量从与超声振动发生谐振的焊头施加至工件而利用在所述工件上产生的摩擦热来焊接工件；所述结构构造成借助于在位于所述焊头本体的一个边缘上的第一位置中的薄片连接件来保持所述焊头本体与所述保持件之间间隔开并且借助于在位于另一边缘上的与所述一个边缘分开规定距离的第二位置中的薄片连接件来保持所述焊头本体与所述保持件之间间隔开；所述焊头本体然后通过各个所述保持件固定至保持元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.06 JP 2015-1560731.一种超声振动焊接装置中的超声振动传输机构的保持结构，所述保持结构包括焊头本体、保持件以及两个连接件，所述焊头本体形成为规定长度的实心体，所述保持件使所述焊头本体面向中心，所述两个连接件设置在所述焊头本体上的不同轴向位置以保持所述焊头本体与各个所述保持件之间间隔开，所述焊头本体、所述保持件和所述两个连接件制成为单件，其中，所述超声振动焊接装置能够通过将超声波机器的振动能量从与超声振动发生谐振的焊头施加至工件而利用在所述工件上产生的摩擦热来焊接工件；所述结构构造成借助于在位于所述焊头本体的一个边缘上的第一位置中的薄片连接件来保持所述焊头本体与所述保持件之间间隔开并且借助于在位于另一边缘上的与所述一个边缘分开规定距离的第二位置中的薄片连接件来保持所述焊头本体与所述保...

【专利技术属性】
技术研发人员：玉本修，庞俊，
申请(专利权)人：必能信超声公司，
类型：发明
国别省市：美国,US