零件感测焊头制造技术

一种用于将第一零件超声波焊接至第二零件的波节感测焊头组件，包括波节焊头、形成在该波节焊头内的空腔以及至少部分布置在该空腔内的感测装置。该感测装置感测第一零件的诸如存在和／或取向之类的特性并响应所述感测而输出感测信号。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及超声波焊接焊头，更具体地涉及零件感测焊接焊头。
技术介绍
本节提供与本公开相关的背景信息，其并不一定为现有技术。已表明超声波能量在从功率很低的医学诊断到改变材料状态的高强度工艺的各 种各样的应用中是一种有用的工具。塑料、特别是热塑性塑料的结合是这种技术的一种特 别有用的应用。已证明热塑性塑料的超声波焊接即使未全部也大部分消除了这些问题。事 实上，塑料的超声波焊接已变成由通知设计和制造工程师进行选择的工艺。应用的数量和 降低的操作费用已引起对热塑性塑料应用超声波焊接的广泛使用。由于第一台用于塑料的超声波焊机开发于1960年，所以已经存在显著的技术进 步，这些进步已使该工艺成为一种实用的生产工具。早期的电源，其采用了真空管技术，不 能够产生高功率水平的超声波能量并且是低效和昂贵的。早期的工作局限于表明了工艺 前景并刺激进一步的技术开发的研究和开发。时至今日，超声波能量一般来说是一种完善 的工业工具，应用于非破坏性的试验、工业超声波清洗、超声波塑料结合和超声波金属焊接 中。超声波塑料焊接为用户提供了许多优点，包括速度、效率、优良的焊接质量、消耗品的免 除、长的工具寿命以及自动操作能力。通常，超声波能量为机械振动能量，其运行于超过可听声音的频率或 18，OOOHz (18，OOOHz为正常人听觉范围的上阈值)。取决于应用，一般使用四种基本频率 15，OOOHz,20, OOOHz,30, OOOHz和40，OOOHz0基于所需的功率水平选择所需的振幅和将使 用的超声波工具的尺寸。频率是重要的，因为它直接影响可获得的功率和振幅以及工具尺 寸。在较低的频率更容易产生和控制高功率水平。而且，超声波工具为谐振构件，其尺寸与 它们的运行频率成反比。超声波能量的产生始于通过固态电源将常规的50或60Hz电力转 换成 15，000,20, 000,30, 000 或 40，OOOHz 电能。超声波焊接可用于各种各样的应用中，包括结合由多种材料和尺寸制成的零件。 此外，这种超声波焊接可用于结合各种自动操作。目前，日渐希望进一步自动化超声波焊接 工艺，并且为此已尝试使用复杂的成像系统来检测待焊接的零件的存在。这些成像系统可 包括光学检测器和处理设备以在视觉上确定焊接装置。因此，成像系统通常相对于超声波 焊接焊头的纵向轴线成一定角度安装。这样，成像系统可检测希望的部分并提供用于处理 的反馈。然而，由于要焊接的零件变得越来越大，超声波焊接焊头的尺寸变得越来越大，或 可获得的空间变得更加有限，所以使用离轴检测系统不可能提供充分的操作利益。此外，这 种成像系统的复杂性和成本对于大多数应用来说是不利的。再者，这种成像系统经常无法 提供可靠的操作和功能。因此，在相关领域中需要提供一种用于超声波焊接应用的简化的 传感器系统。
技术实现思路
本节提供本公开的概述，并非其完整范围或其全部特征的全面公开。根据本教导内容的原理，提供一种用于将第一零件超声波焊接到第二零件上的波节感测焊头，其具有有利的结构。该波节感测焊头包括波节焊头、形成在该波节焊头内的空 腔以及至少部分布置在该空腔内的感测装置。该感测装置感测第一零件的诸如存在和/或 取向之类的特性并响应所述感测而输出感测信号。进一步的应用范围将从本文所提供的描述而变得明显。此概述中的描述和特定实 例只是出于说明的目的并且不意图限制本公开的范围。附图说明本文所述的附图仅仅是为了说明所选实施方式而不是所有可能的实施方案，并且 不意图限制本公开的范围。图1是具有根据本教导内容的原理的波节感测焊头组件的超声波焊机的示意图；图2是本教导内容的波节感测焊头的横截面图；以及图3是波节感测焊头组件的端视图。附图的全部几个图中相应的参考标号表示相应的零件。具体实施例方式现将参考附图更充分地描述示例实施方式。提供示例实施方式以便本公开内容将 变得详尽，并且这些实施方式将充分地将范围传达给本领域技术人员。阐述了许多特定细 节，例如特定构件、设备和方法的实例，以提供对本公开的实施方式的详尽的理解。对于本 领域技术人员来说将显而易见的是，不一定要采用特定细节，示例实施方式可以以多种不 同的形式来实施，并且两者都不应当被解释为限制了本公开的范围。文中所用的术语只是为了描述具体示例实施方式且并非意图进行限制。如文中 所用，单数形式“一”、“一个”和“该”可意图也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指明。 术语“包括”、“包含”、“包括”和“具有”是包含性的并因此明确了所述特征、整数、步骤、操 作、元件和/或构件的存在，但不排除存在或增加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、 元件、构件和/或它们的群组。文中所述的方法步骤、处理和操作不应该被解释为一定要求 它们以所说明和示出的具体次序来执行，除非特别确定为执行的次序。还应该理解的是，可 采用另外或任选的步骤。当将元件或层称为“在”、“接合在”、“连接在”或“联接在”另一元件或层上时，它可 以直接在、接合在、连接在或联接在其它元件或层上，或者可存在介于其间的元件或层。相 反，当将元件称为“直接在”、“直接接合在”、“直接连接在”或“直接联接在”另一元件或层 上时，可能不存在介于其间的元件或层。用来描述元件之间关系的其它用语应当以相似的 方式解释(例如，“在某某之间”与“直接在某某之间”、“邻近”与“直接邻近”等)。如文中 所用，术语“和/或”包括一个或多个相关的所列物品的任何一者或全部组合。虽然术语“第一”、“第二”、“第三”等在文中用来描述各种元件、构件、区域、层和/ 或部分，但是这些元件、构件、区域、层和/或部分不应当受这些术语限制。这些术语可仅用 来将一个元件、构件、区域、层或部分与另一区域、层或部分相区分。术语如“第一”、“第二”和其它数值项当在文中使用时并不意味顺序或次序，除非上下文清楚地指明。因此，下述第一元件、构件、区域、层或部分可叫做第二元件、构件、区域、层或部分而不脱离示例实施方 式的教导内容。文中为了描述的容易性可使用空间上相对的术语，例如“内”、“外”、“下方”、“下 面”、“下”、“上方”、“上”、“近端”、“远端”等，以描述如图所示的一个元件或特征与另一元件 或特征的关系。除了图中所示的取向以外，空间上相对的术语还可意图包含设备在使用或 操作中的不同取向。例如，如果将图中的设备倒过来，那么描述为在其它元件或特征之“下” 或“下方”的元件将定位成在其它元件或特征之“上”。因此，示例术语“下”可包含上下两 种取向。设备可为其它取向(旋转90度或在其它方向)并且相应地解释文中所用的空间 上相对的描述语。参考附图，并且尤其在图1中，示意性地示出了超声波半波长谐振器100，其具有 用于对谐振器加电的装置，例如发电机110。半波长谐振器的特征在于在输入面和输出面 二者处的纵向运动的波腹区域和纵向运动的中间波节区域。发电机110将线性电压转换成 预定的高频电信号。该预定频率通常在1与100千赫兹之间的范围内，优选在15与60千 赫兹之间的范围内。来自发电机110的电信号被提供给电声转换器112，该电声转换器112 将在其输入端作用的电能转换成在转换器的外表面显示的预定频率的机械振动运动。在需 要时，电声转换器112可为常规的设计。转换器还可按照授本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将第一零件超声波焊接至第二零件的波节感测焊头组件，所述波节感测焊头组件包括：波节焊头；形成在所述波节焊头内的空腔；以及至少部分布置在所述空腔内的感测装置，所述感测装置感测所述第一零件的特性并响应所述感测而输出感测信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特D贾尔伯特，小约翰J阿布拉斯基，
申请(专利权)人：必能信超声公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]