用超声波切割和／或焊接带材的装置制造方法及图纸

一种切割或焊接带材的装置，其主动件包括一个具有一个压电元件的，分成多段部分的振动发送器，和一个使振动发送器中产生的声能加强并经尖端传递给带材的尖头振子。为了获得一种功能强，体积紧凑的结构，本发明专利技术提出将尖头振子直接装在一个压电元件上，该压电元件的相对的另一侧上只装有振动发送器的一个反向段。这三个部件相互压紧在一起，构成一个组合件。其中反向段的轴向长度小于或等于有效声波波长的１／８，而组合件的总的轴向长度小于或等于声波波长的３／４（图４）。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用超声波切割和/或焊接带材的装置，该装置的主动件由一个分成数段的振动发送器和一个使振动加强的尖头振子构成(参见DE-3925788Al)。为了制造出带子，例如标签带，人们先织造出一条宽幅织物带材，在该带材的相邻带区中加工出多组所要求的带子图案，然后在这些带区之间的分界处将宽幅织物带材切割开。为此以前采用的是加热的金属丝，由金属丝在织物带材中产生一个熔化切割口，同时将所切断的丝纱断头相互熔接在一起。但这样形成的熔化边缘很硬，并带来必须采取附加措施才能解决的问题(见DE-3937947-A1)。为了改善切割时的质量问题，人们在织造中已开始采用超声波切割法(EP-0534300-A1)。公知的上述超声波切割装置需要占很多的地方，并且它们的振动发送器和尖头振子的长度都必须与驱动这些部件的发生器的交变电压频率精确调谐。这在以后还要结合图2详细说明。在公知装置中产生的谐振曲线是非常尖锐的且频率范围窄。这种谐振曲线要求振动发送器的轴向长度与振动发送器的压电元件产生的声波波长精确调谐。但是甚至对于相同结构的装置，在制造中产生的误差就会使各谐振曲线的位置彼此非常不同，以致于为使装置运行必须采用独自的发生器。这些不同的发生器的交变电压必须相应于相配的装置的各个谐振频率进行调节。由于结构部件的尺寸大和数量多，这些公知装置都相当昂贵，此外其效率较低。本专利技术的目的是开发一种价廉物美的用超声波切割和/或焊接带材的装置，其特征是结构紧凑，工作经济可靠。这由权利要求1特征部分所述的措施来实现，这些措施具有以下的特殊意义。在本专利技术的装置中，振动发送器只用了压电元件和背向带材的反向段并将反向段直接与尖头振子压紧在一起，由此缩短了装置的轴向长度。由此形成了一种新的结构单元，这种结构单元由反向段、压电元件与尖头振子组合而成，因此以后将其简称为“组合件”。而且本专利技术还放弃了至今在现有技术中通常对振动发送器和尖头振子这些部件所采用的尺寸选择，其所用的反向段的轴向长度最大为声波波长的1/8，其组合件的轴向总长度最大只有声波波长的3/4。由于本专利技术的装置大大缩短了轴向长度，因此其横截面也能缩小，这样不仅节省了空间位置，而且也节省了许多材料，这在所用材料很昂贵时极其重要。实践表明，与现有技术不同的是，在本专利技术的装置中产生了平坦的谐振曲线，这种谐振曲线不再要求结构长度与所给定的声波波长精确调谐。这一点还要详细说明。本专利技术还可以将多个相互独立工作的组合件并联地连接到一个公共的发生器上。因此可以由一个公共的发生器向设置在一个织机上的所有切割组合件提供交变电压。本专利技术的其它措施和优点由以下的描述以及附图给出。附图中除了一个是现有技术外，示出了本专利技术的一些实施例。附图说明图1是具有多个本专利技术的组合件的织机的部分示意透视图，本专利技术的组合件从织机所生产出的宽幅织物带材上切割出标签带，图2是现有技术中的一个装置的主动件的轴向部分剖视图，图3是两条谐振曲线，其中一条对应了图2所示的已知装置，另一条对应于图4所示的本专利技术的组合件，图4是尺寸比例与图2几乎相同的本专利技术的组合件的视图，该组合件构成本专利技术的主动件，图5是图4所示的组合件的下部的放大视图，图6是一台与图1所示结构有所不同的织机的横截面图，图7是图5中横截面图所示部分以近似于实物尺寸给出的视图，图8是本专利技术的组合件装置在一个冲载工具中的另一种应用。在图1所示的织机上以通常的纺织技术由经纱11和一股或多股纬纱12编织制成带材10，同时可以在其上织入任意的图案13，这对于要在该织机上织出标签时是尤其有意义的。在这种情况下，作为宽幅织物，在带材10的许多相互并列的带区上制作出标签图案13。然后把带材输向多台切割装置20，在所希望的地方切割出纵向切口14，它们使带材10切割成单个的条带15。相应于织造过程，在编织经纱和纬纱11，12时沿运动箭头77的方向牵拉切割出来的条带15，然后根据图案13的长度将条带分割成所要求的段而构成能够固定在衣物或类似物件上的标签。本案涉及的是一种以超声波工作的切割装置，该装置有一个可从图1中看到的发生器50，该发生器50由普通的交流电流产生例如20～30千赫兹的高频交流电压，并经电线31将该高频交流电压输给本专利技术的装置的一个还要详细说明的主动件20。该主动件20例如位于带材的一个观察侧面16上，在相对的带材背侧面17上它配有一个被动件30，该被动件以下简称“砧”。要切割的带材10位于主动件20和砧30之间。在主动件20中(以后还要详述)交流电压被转变成相同频率的超声波并在振幅增强后作为振动能传递到带材10上。主动件20象一把锤头那样作用，以其与带材相接触的一端28发出每秒20至30000个脉冲的机械式锤击。在这种锤击运动中产生的摩擦对带材产生加热作用，可以用于带材10的分离或焊接。当锤端28是尖的时就形成一种超声波切割，而当锤端28是平的时就形成一种焊接。沿着切割面的缘边受到熔化，由此避免织物在切割口部位14处形成散边。除了使带材熔化外还可以在带材的切口部位14处施加机械性破坏，因此也可以在带材10中使用不能熔化的材料，例如棉纱，这种材料可以用尖端分离。公知的主动件20′具有以下能从图2中较详细看出的外观。从已谈及的发生器来的振动电信号在一个振动发送器24′中转变成机械振动。振动发送器24′沿轴向分成三段21′，22′，23′，它们是圆柱形的，相互间由一个轴向螺钉18′固定连接。电信号到达两个压电陶瓷25′，这两个压电陶瓷25′在工作情况下是相互反相振动的并构成振动发送器24′的第一轴向段21′，以下简称为“压电元件”。该压电元件21′连接在另外两个轴向段22′，23′之间，而这两段的材料是不同的。压电元件21′产生的声振动以非常不同的方式传送到位于压电元件21′两端的另外两段22′和23′上。传递到位于外侧的轴向段22′上的声能应尽可能的低，因此该段是用钢材制成的，以下将其简称为“反向段”。相反，振动发送器24′的位于压电元件21′另一端的第一轴向段23′则应吸收尽可能高的所产生的声能并将其传递给以下还要详细描述的尖头振子26′，能量在此处得到使用。因此在以后将轴向段23′简称为振动发送器24′的“作用段”，该作用段23′由铝材制成。尖头振子26′经螺纹销19′只与前述的作用段23′相连，并且是由昂贵的钛材构成的。尖头振子的任务是增大来自振动发送器24′的超声波的振幅，它有一个锥形逐缩段27′。尖端28′接触带材并有锋利的切割刃面29′，用于切割出前面已提到的切口。尖头振子26′的长度36′大约是作用段23′长度33′的两倍，由于图面位置有限，在图2中只示出了它的两个端部。振动发送器24′的各个段必须具有与所用的超声波振动精确调谐的在图2中可看到的轴向长度32′，33′，36′，以便在尖端28′能产生足够的声能。在主动件20′中产生的超声波导致所谓的“驻波”，这种“驻波”有一个具有大幅值的所谓的“振动波腹”和一个具有零幅值的“振动波节”。驻波的波长一方面与超声波频率有关，另一方面与形成该驻波的介质有关。虽然该驻波是纵向波，但为了更好地显示，在图2的右半部图面上将所形成的驻波37′以横向振动的形式示出。为了使尖端28′处的能量得到最佳利用，现有技术要求所本文档来自技高网...

【技术保护点】
对带材（１０）实施超声波切割和／或超声波焊接的装置，该带材（１０）最好是由可熔化的材料构成，尤其是丝纱材料构成的宽幅织物带材（１０），所述装置包括一个产生交变电压的发生器（５０），一个分成三个轴向段（２１′，２２′，２３′）的振动发送器（２４′），亦即一个位于振动发送器（２４′）中间部分处的能够吸收发生器（５０）产生的交变电压而产生超声波能的压电元件（２１′）以及将该压电元件夹在之间的一个传递高的可利用的超声波能的作用段（２３′）和一个吸收低的损失的超声波能的反向段（２２′），一个尖头振子（２６），它将来自振动发送器（２４′）的超声波的振幅增大，其尖端（２８′）与带材（１０）接触并将振动能传递到带材（１０）上，以及一个设在带材（１０）相对的侧面（１７）上的砧（３０），其特征是，尖头振子（２６）取代作用段（２３′）直接支承在压电元件（２１）上并与对面的反向段（２３）张紧在一起，构成一个尖头－－压电元件－－反向段的组合件（２０），其中反向段（２２）的轴向长度（３２）小于或等于有效声波波长（λ）的１／８，而组合件（２０）的总轴向长度（３８）小于或等于声波波长（λ）的３／４。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S基普，
申请(专利权)人：沃培尔纺织机械公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]