用于超声波焊接系统的间隙调整技术方案

一种用于调整超声波焊接系统中的角部（７００）和砧台（７０４）之间的间隙的系统和方法，包括邻近砧台放置角部从而在角部和砧台之间建立间隙的行为。力施加到角部，从而向砧台推进角部。可变形止挡件（７１８）放置在一个位置，使得可操作性连接到角部的元件（７１６）邻接可变形止挡件，并使止挡件变形。推进力在角部操作期间被反复调整，由此调整可变形止挡件的变形程度，并维持角部和砧台之间的间隙基本不变。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种确定振动主体和固定点之间的间隙的方法和系 统，并尤其涉及基于振动主体的谐振频率达到这种确定的系统和方法。
技术介绍
在超声波焊接(有时称作"声学焊接"和"声波焊接")中，将 要接合的两个部分(通常为热塑性部分)邻近用于传递振动能的称为超声波"角部(horn)"的工具放置。这些部分(或"工件")在角部和砧 台之间受限。时常，角部垂直放置在工件和砧台上方。角部通常在20,000 赫兹到40,000赫兹振动，在压力作用下通常以磨擦力热的形式将能源 转移到这些部分。由于磨擦热和压力，这些部分的至少其中之一的一 部分变软或熔合，由此接合这些部分。在焊接过程期间，交流电(AC)信号供应给角部堆(horn stack)， 其包括转换器、增压器和角部。转换器(还称为"换能器")接收AC信 号并通过在等于该AC信号的频率处压縮和膨胀进行响应。因此，声波 穿过转换器行进至升压器。当声波传播经过升压器时，其被放大并由 角部接收。最后，波前传播经过角部，并传到工件上，由此将它们焊 接在一起，如上所述。另一类型的超声波焊接是"连续超声波焊接"。这种类型的超声 波焊接典型用于封闭织物和薄膜，或其它的"网状"工件，其能以通 常连续的方式供给经过焊接装置。在连续焊接过程中，超声波角部通 常静止且将被焊接的部分在其下方移动。 一种类型的连续超声波焊接 使用旋转式固定的杆状角部和旋转砧台。工件供给在杆状角部和砧台 之间。角部通常向工件纵向延伸并且振动沿着角部轴向行进进入工件。在另一种类型的连续超声波焊接中，角部为旋转型，其是圆柱形且关 于纵轴旋转。该输入振动在角部的轴向上，且输出振动在角部的径向 上。角部放置在砧台附近，其通常还能旋转使得将要焊接的工件以线 性速度经过圆柱表面之间，其基本等于圆柱表面的切线速度。这种类型的超声波焊接系统在美国专利No. 5,976,316中进行了描述,其全部内 容引入作为参考。在上述的每种超声波焊接技术中，将要接合的工件在焊接过程期 间放置在角部和砧台之间。焊接的一种方式是通过固定角部和砧台之 间的间隙。当它们正在接合时，角部和砧台之间的间隙产生适当支撑 工件的夹紧力。为了产生统一和可靠的焊接操作，期望维持角部和砧 台之间的间隙不变。在操作过程中，角部堆的一个或多个组件，包括角部、它本身， 通常经受温度升高。因此，角部堆通常经受热膨胀。当角部堆膨胀时， 角部和砧台之间的间隙减小一一结果对前述的产生统一和可靠的焊接 操作的目标有害。如上文所指出的，现存的超声波焊接方案中存在的缺点在于角部 堆和砧台之间的间隙在连续焊接操作期间变得更窄。
技术实现思路
与
技术介绍
相对，产生了本专利技术。该方法包括将角部邻近于砧台 放置，从而在角部和砧台之间建立一个间隙。力施加到角部，从而向 砧台推进角部。可变形止挡件被放置在一个位置，使得施加的推进力 使操作性连接到角部的元件邻接可变形止挡件，并使止挡件变形。推 进力在角部操作期间被反复调整，由此调整可变形止挡件的变形程度， 以及维持角部和砧台之间的间隙基本不变。依照另一实施例，系统包括一个安装部，该安装部包括平移元件和固定的弹性可变形止挡件。角部耦接到超声能量源。角部操作性连 接到平移元件。砧台通过一个间隙与角部分离。施力器配置成向砧台 推进角部，并通过改变角度使操作性耦接到角部的元件接触弹性可变 形止挡件并使其变形，使得角部和砧台之间的间隙在系统操作期间基 本保持不变。还根据另一实施例，该系统包括通过安装系统与砧台分离的角部。 超声能量源耦接到角部。该系统还包括用于在角部经受热膨胀的同时 将所述分离程度基本维持在不变的长度的装置。附图说明图1描述耦接到能源的简单超声波焊接角部堆的一个实施例。图2描述耦接到图1的超声波焊接角部堆的安装系统的一个实施例。图3描述用于确定在角部和砧台之间的间隙的长度的系统的一个 实施例。图4A描述可以用作间隙确定单元的一部分的表格的一个示意性 实施例。图4B描述确定间隙长度的方法的一个示意性实施例。图5A描述用在连续超声波焊接操作中的简单旋转超声波焊接角部的一个实施例。图5B描述确定间隙长度的方法的一个示意性实施例。图6描述用于维持焊接角部和砧台之间的间隙基本不变的系统的一个示意性实施例。图7描述用于调整焊接角部和砧台之间的间隙的系统的一个示意性实施例。图8A描述用于维持在超声波焊接系统中的角部和砧台之间的间 隙基本不变的系统的一个示意性实施例。图8B描述用于维持在超声波焊接系统中的角部和砧台之间的间 隙基本不变的系统的另一示意性实施例。图9A描述力确定单元的一个示意性实施例。 图9B描述力确定单元的另一示意性实施例。图10描述用于调整在超声波焊接系统中的角部和砧台之间的间 隙的系统的一个示意性实施例。图IIA描述通过沿着角部纵轴传播的声信号驱动的角部表面。 图IIB描述当信号沿着角部的纵轴传播时，由比图UA的幅度更 小的声信号驱动的角部表面。图12A描述用于控制角部和砧台之间的间隙的系统的一个示意性实施例。图12B描述用于控制角部和砧台之间的间隙系统的另一示意性实 施例。图13描述用于组合调节器和幅度确定模块的操作的方法的一个 示意性实施例。图14描述组合调节器和幅度确定组件的操作的方法的另一示意 性实施例。具体实施例方式下面将参考附图详细描述本专利技术的各种不同的实施例，其中贯穿 几个附图中的相同的附图表示相同的部分和部件。参考各种不同的实 施例不会限制本专利技术的范围，其只由所附的权利要求的范围限制。另 外，在本说明书中提出的任一例子的意图并不在于限制而只是提出请 求保护的本专利技术的多个可行的实施例。图1描述耦接到电源102的AC源的简单角部堆100的例子。如 从图1中可以看出，角部堆100包括转换器104、升压器106和超声波 焊接角部108。在操作期间，AC源将电源提供给转换器104，这通过 在等于AC信号的频率处压缩和膨胀而对其响应。因此，声波行进经过 升压器106的转换器104。当声波前进经过升压器106时，其被放大， 且由焊接角部108接收到(在一些实施例中，角部的108被设计成获得 一个增益，而不需要升压器106)。最后，波前传播经过角部108，因此它被给予放置在焊接角部108和砧台IIO之间的工件(未在图1中示出)。 角部堆的其它例子为本领域已知，且和下列其中公开的系统、方案和方法一起起作用。角部108通过图1中标记的"间隙"的距离与砧台110分离。将 磨擦能给予工件的过程使角部堆100的各种不同元件升温。当角部堆 IOO的元件升温时，它们表现出热膨胀，意味着在角部108和砧台110 之间的间隙尺寸上可以根据角部堆IOO安装的特殊的方式改变。图2描述图1的角部堆100的简化的示意性安装方案。安装方案 利用硬的、通常三部分的框架200。框架200包括在其上装有砧台110 的第一部分202，和在角部堆100上邻接到节点的第二部分206。例如， 框架的第二部分206在图2中示为耦接到升压器106的中点208。框架 200的第三部分204在第一部分202和第二部分206之间延伸。安装系统200维持砧台110的支撑工件表面210和角部堆100的 部分之间的距离基本固定。在这种情况下，安装系统200维持在砧台 110的上表面2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：将角部邻近于砧台放置，从而在角部和砧台之间建立一个间隙；将力施加到角部，由此向砧台推进所述角部；将可变形止挡件放置在一个位置，使得施加的推进力导致操作性连接到角部的元件邻接所述可变形止挡件，并使所述止挡件变形；以及在所述角部操作期间反复调整推进力，从而调整所述可变形止挡件的变形程度，并维持角部与砧台之间的间隙基本不变。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨蒂德尔K纳亚尔，唐纳多S奥布拉克，约翰R姆利纳，保罗M费蒂格，唐纳德L泊察尔特，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]