帶有Ｕ形空隙的超聲波焊極制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種具有用于與所要加工的材料接觸的密封表面的超聲波焊極（３）。為了提供一種超聲波焊極、一種超聲波密封設(shè)備和一種超聲波加工方法，既可避免超聲波焊極的復(fù)雜且昂貴的定位，又可保證焊縫具有均勻的高質(zhì)量，建議根據(jù)本發(fā)明專利技術(shù)，將密封表面用兩部分構(gòu)造，并且密封表面的兩個部分由兩個互相面對的密封表面部分形成。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及超聲波焊極。
技術(shù)介紹
超聲波焊極在生產(chǎn)工程中是已知的，例如塑料材料的超聲波焊接。超聲波是一種超過可聽極限的機(jī)械振動。其頻率范圍從約20kHz開始一直到1GHz。這樣的超聲波頻率往往是從電能通過壓電式聲換能器(轉(zhuǎn)換器)來產(chǎn)生。借助連接于換能器的超聲波焊極，也可能再借助一個振幅變換部分(升幅器)把這種機(jī)械振動能量施加于所要所要加工的工件或材料。用于接觸所要加工的材料的超聲波焊極的表面也被稱為焊封表面。因此，振動結(jié)構(gòu)是由發(fā)生器、換能器、選配的升幅器、以及超聲波焊極構(gòu)成。在許多應(yīng)用場合，換能器和超聲波焊極是一體構(gòu)造的。在利用超聲波加工材料時，一般是把所要加工的材料定位在超聲波焊極和一個配對部分或稱托背工具(不屬于振動結(jié)構(gòu)的組成部分)之間，后者也可稱為砧座。然后接觸所要加工材料的超聲波焊極把超聲波能量傳遞給所要加工的材料，從而進(jìn)行例如焊接或切割。在包裝領(lǐng)域，通常采用所謂的水平或豎直管狀袋子包裝機(jī)。在這類機(jī)器上，片料被從料卷上拉出來，成形為管狀，且縱向邊緣被密封。然后這樣的袋子被充裝，進(jìn)行橫向密封，最后切斷。所以，橫向縫的焊接既生產(chǎn)出被充裝了的袋子的頭縫也生產(chǎn)出下一個袋子的底縫。水平包裝機(jī)水平地饋送被包裝的物件，所以它們一般僅適用于論件的物品。豎向包裝機(jī)沿著大致水平的方向饋送物件，因此而適用于松散物料。縱向的和橫向的縫都可以用超聲波進(jìn)行密封。在這種情況中，片料的塑化所需要的熱量通過把超聲波振動轉(zhuǎn)變成摩擦能量來產(chǎn)生。邊界層和分子摩擦意味著熱量就此而產(chǎn)生，產(chǎn)生的熱量可使塑料材料熔化。在這種情況中，是采用縱向的超聲波振動。在上述管狀袋子包裝機(jī)中，薄膜被卷成圍繞著物件的管子形狀，使得在沿著輸送方向運動的過程中兩片薄膜的邊緣被弄到一起。重疊的薄膜邊緣連續(xù)地在超聲波焊極和配對部分或稱托背工具之間運動，從而它們的縱向的縫被密封。在這方面，重要的是要使超聲波焊極和托背工具(砧座)之間的空隙保持基本上恒定，以確保均勻的焊縫質(zhì)量。隨著振動結(jié)構(gòu)特別是超聲波焊極在工作操作過程中逐漸變熱，相關(guān)的各材料的熱膨脹會使所述空隙的尺寸發(fā)生變化，以致需要相對于托背工具重新調(diào)整超聲波焊極的位置。這種重新調(diào)整是非常復(fù)雜且昂貴的。此外，這種配置中的超聲波焊極和砧座這一對工具占用非常大的空間，特別是還必須布置用于使超聲波焊極移動的機(jī)構(gòu)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
以所述本領(lǐng)域的狀態(tài)作為基本的出發(fā)點，因此本專利技術(shù)的目的是提供一種超聲波焊-->極、一種超聲波密封設(shè)備和一種超聲波加工方法，其不僅可避免超聲波焊極的復(fù)雜且昂貴的定位，還可確保焊縫具有均勻的良好質(zhì)量。就超聲波焊極而言，這一目的是這樣來達(dá)到的，密封表面是兩部分構(gòu)造，并且密封表面的兩個部分由兩個互相面對的密封表面部分構(gòu)成。換言之，與現(xiàn)有技術(shù)的實施例不同，在本專利技術(shù)中，所要加工的材料不再是在超聲波焊極的密封表面和托背工具的接觸表面之間加工，而是由超聲波焊極的密封表面的兩個互相面對的密封表面部分來加工。這樣就不需要用托背工具了，因此能夠免去超聲波焊極和托背工具之間的復(fù)雜且昂貴的定位操作和間距調(diào)整。因此，可以例如在超聲波焊極上設(shè)置空隙，其中，兩個密封表面部分由該空隙的互相面對的兩個壁的各部分形成。因此，材料的加工在空隙內(nèi)實現(xiàn)。在原理上，空隙可設(shè)置在超聲波焊極的任何要求的部位。公認(rèn)的，各種超聲波焊極是本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)中已知的，它具有槽口，但設(shè)置槽口僅僅是為了影響超聲波焊極的振動特性。而決不是在槽口內(nèi)加工材料。在這方面，如果兩個密封表面部分是處于大體上互相平行的關(guān)系，那將是有利的。如果空隙基本上在整個表面延伸，那么優(yōu)點是，可以更容易地使所要加工的片料連續(xù)地走過空隙。如果空隙或空隙寬度向著空隙的底部方向加寬，一方面，這將便于所要加工的材料在空隙里的移動，另一方面，可改善超聲波焊極的振動特性。在一個特別優(yōu)選的實施例中，該空隙在向著其底部方向有：加工部分，該加工部分具有大致恒定的第一空隙寬度；釋放部分，該釋放部分具有大致恒定的第二空隙寬度，其中優(yōu)選的是，第二空隙寬度至少是第一空隙寬度的兩倍大，特別優(yōu)選的是，至少是第一空隙寬度的五倍大。在一個優(yōu)選實施例中，加工部分本身沿著空隙的底部方向可包括密封部分和在兩側(cè)鄰接該密封部分的兩個保持部分，空隙在密封部分區(qū)域的空隙寬度小于保持部分區(qū)域的空隙寬度。應(yīng)能認(rèn)識到，保持部分區(qū)域的空隙寬度比釋放部分區(qū)域的空隙寬度小很多。材料的密封或可選的切割僅在密封部分區(qū)域進(jìn)行。保持部分可為材料提供適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。在一個特別優(yōu)選的實施例中，加工部分有兩個密封部分和布置在兩個密封部分之間的保持部分，其中，空隙在密封部分區(qū)域的空隙寬度小于保持部分區(qū)域的空隙寬度。換言之，在加工部分區(qū)域，空隙有兩個空隙縮窄處，就是所謂的密封部分。這些焊封部分用于密封縫的生產(chǎn)。所以，如果有一個以上的密封部分，超聲波加工可生產(chǎn)出多個平行的密封縫，這對許多應(yīng)用場合是有利的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，也可沿著縱向改變空隙寬度。空隙寬度可有利地沿間隙端部方向變大，這樣可以更容易把片料引入空隙。在一個特別優(yōu)選的實施例中，空隙沿縱向具有空隙寬度小的中心部分、鄰接于該中心部分的相對布置的兩端且空隙寬度為中等的兩個引導(dǎo)部分、以及兩個鄰接引導(dǎo)部分的空隙寬度大的兩個引入部分。在原理上，在本專利技術(shù)的實施例中，也不排除通過超聲波焊極的溫度變化來使空隙寬度變化。也可以形成超聲波焊極上的溫度梯度，借以改變空隙寬度。所以，一個優(yōu)選實施例提供用于調(diào)節(jié)加工部分的空隙寬度的裝置。該裝置可以具-->有例如加熱元件以產(chǎn)生超聲波焊極內(nèi)的溫度梯度。這樣就可通過超聲波焊極的局部加熱來影響空隙寬度。替代地，或組合地，超聲波焊極可以有多個開口，其中配裝有用與超聲波焊極的材料膨脹系數(shù)不同的材料制成的多個元件。采用膨脹系數(shù)不同的兩種材料意味著，當(dāng)超聲波焊極的溫度升高時，超聲波焊極內(nèi)會產(chǎn)生應(yīng)力(輕微的)，因而可自動地使與之相關(guān)的空隙寬度發(fā)生變化，就是說不需要特別主動地采取調(diào)節(jié)步驟。選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾桶惭b位置還可抵消由超聲波焊極內(nèi)產(chǎn)生的溫度梯度引起的空隙寬度的變化。應(yīng)能認(rèn)識到，也可提供多個密封表面。這樣，例如超聲波焊極可以有包括大致互相平行的一排空隙，各所要密封的片料分別被引導(dǎo)通過一排空隙。這樣，可用單個超聲波焊極同時地加工多個片料。還可以讓密封表面有某種涂層，以降低密封表面和所要加工的材料之間的摩擦系數(shù)，進(jìn)而降低密封表面的磨損。在一個優(yōu)選實施例中，換能器布置在超聲波焊極的與空隙所在端相反的端面處。這樣，通過換能器首先在超聲波焊極內(nèi)產(chǎn)生縱向振動，就是平行于密封表面的振動。但是，由于材料的周期性伸縮，縱向振動總是要引起橫向振動。那么把空隙布置成大體上垂直于超聲波傳播方向，由超聲波引起的空隙寬度的變化就受橫向振動的影響。試驗已經(jīng)表明，橫向振動的振幅取決于槽口的深度。所以在一個優(yōu)選實施例中，空隙深度與超聲波焊極長度之比是在0.02到0.5之間，優(yōu)選的是在0.03到0.35之間，更優(yōu)選的是在0.05到0.2之間。令人驚奇的是，在上述槽口深度下橫向振動振幅表現(xiàn)出最大值。槽口深度更大或更小，振幅都將減小。對于35kHz的超聲波焊極，最佳橫向振動振幅是在4到14μm范圍內(nèi)，較佳的是在8到12μm范圍內(nèi)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，密封表面部分是以相位互相相反的關(guān)系進(jìn)行振動，所以在超聲波焊極被超聲波激勵時，槽口的寬度周期性地變化，因本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種超聲波焊極，所述超聲波焊極具有用于與所要加工的材料接觸的密封表面，其特征在于，所述密封表面是兩部分構(gòu)造，并且所述兩個密封表面部分是由兩個互相面對的密封表面部分形成的。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】DE 2007-12-14 102007060442.61.一種超聲波焊極，所述超聲波焊極具有用于與所要加工的材料接觸的密封表面，其特征在于，所述密封表面是兩部分構(gòu)造，并且所述兩個密封表面部分是由兩個互相面對的密封表面部分形成的。2.如權(quán)利要求1所述的超聲波焊極，其特征在于，所述超聲波焊極的端面有空隙，其中所述兩個密封表面部分由兩個互相面對的空隙壁的各部分構(gòu)成。3.如權(quán)利要求1或2所述的超聲波焊極，其特征在于，所述兩個密封表面部分是大體上互相平行的構(gòu)造。4.如權(quán)利要求2和3之一所述的超聲波焊極，其特征在于，所述空隙大致上在整個所述端面延伸。5.如權(quán)利要求2至4之一所述的超聲波焊極，其特征在于，所述空隙寬度沿所述空隙的底部方向擴(kuò)大。6.如權(quán)利要求5所述的超聲波焊極，其特征在于，所述空隙沿所述空隙的底部方向具有第一空隙寬度的加工部分和第二空隙寬度的釋放部分，其中，所述第二空隙寬度較佳地是所述第一空隙寬度的至少兩倍大并且更佳地是所述第一空隙寬度的至少五倍大。7.如權(quán)利要求6所述的超聲波焊極，其特征在于，所述加工部分沿所述空隙的底部方向包括密封部分和在兩側(cè)鄰接所述密封部分的兩個保持部分，其中，所述空隙在所述密封部分區(qū)域的空隙寬度小于所述保持部分區(qū)域的空隙寬度。8.如權(quán)利要求6和7所述的超聲波焊極，其特征在于，所述加工部分具有兩個密封部分和布置在所述密封部分之間的保持部分，其中，所述空隙在所述密封部分區(qū)域的空隙寬度小于所述保持部分區(qū)域的空隙寬度。9.如權(quán)利要求2至8之一所述的超聲波焊極，其特征在于，所述空隙寬度沿著所述空隙端部的方向擴(kuò)大。10.如權(quán)利要求9所述的超聲波焊極，其特征在于，所述空隙沿所述空隙的縱向具有空隙寬度小的中心部分(8)、鄰接所述中心部分(8)的相反側(cè)的空隙寬度中等的兩個引導(dǎo)部分(8’)、以及鄰接所述引導(dǎo)部分的空隙寬度大的兩個引入部分(8”)。11.如權(quán)利要求2至10之一所述的超聲波焊極，其特征在于，所述超聲波焊極具有用于調(diào)節(jié)所述加工部分...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：H莫格里西，T凡波勒，U沃格勒，
申請(專利權(quán))人：海爾曼超聲波技術(shù)兩合有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：DE[德國]