[發明專利]通過監控振動體的共振頻率確定振動體和固定點之間間隙的方法和系統

有效

• 申請號: 200580045853.6
• 申請日: 2005-12-29
• 公開（公告）號: CN101094743A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: 薩丁德爾·K·納亞爾;唐納德·S·奧布拉克;保羅·M·費蒂格;唐納德·L·泊察爾特
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: B23K20/10
• 分類號: B23K20/10;G01H13/00;B29C65/08;G01H1/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 黃啟行;穆德駿

1.一種用于監控振動體和基準之間的間隙的方法，其中振動體的部分由剛性安裝系統固定在距離基準給定距離，該方法包括：

接收振動體的共振頻率；以及

基于共振頻率，確定與間隙長度的近似改變保持已知關系的量。

2.權利要求1的所述方法，其中振動體是復合物。

3.權利要求2的所述方法，其中復合物振動體包含轉換器、調壓器和超聲喇叭。

4.權利要求1的所述方法，其中確定與間隙長度的近似改變保持已知關系的量的行為包括：

訪問表，從而獲得對應于所述共振頻率的間隙長度。

5.權利要求1的所述方法，其中確定與間隙長度的近似改變保持已知關系的量的行為包括：

訪問表，從而獲得對應于共振頻率兩側的頻率的第一和第二量；以及

在第一和第二間隙量之間插值，從而得出近似間隙長度。

6.權利要求1的所述方法，其中確定與間隙長度的近似改變保持已知關系的量的行為包括：

計算振動體的長度，作為振動體的共振頻率和材料特性的函數。

7.權利要求6的所述方法，材料特性包括所述振動體的密度。

8.權利要求6的所述方法，材料特性包括所述振動體的彈性系數。

9.權利要求1的所述方法，還包含：

檢測所述振動體的共振頻率。

10.權利要求1的所述方法，還包含：

調節所述振動體的固定部分和基準之間的給定距離，以基本保持不變的間隙長度。

11.權利要求1的所述方法，還包含：

基于振動體的共振頻率，調節所述振動體的固定部分和基準之間的給定距離。

12.權利要求11的所述方法，其中，基于從所述振動體的共振頻率得出的控制信號，調節振動體的固定部分和基準之間的給定距離。

13.一種用于施加超聲能量到工件的系統，該系統包括：

喇叭組；

安裝系統，喇叭組安裝在該安裝系統上；

耦合到喇叭組的能量源；

具有用于支持工件的表面的砧臺；以及

控制器，配置成接收所述喇叭組的共振頻率，并且確定與喇叭組和砧臺之間的間隙的改變保持已知關系的量。

14.權利要求13的所述系統，其中所述喇叭組包括：

轉換器、調壓器和喇叭。

15.權利要求13的所述系統，其中安裝系統基本上在所述喇叭組的節點處與喇叭組配合。

16.權利要求13的所述系統，其中所述喇叭組具有喇叭圍繞其轉動的縱向軸，并且，其中縱向軸基本上與所述砧臺的支持表面平行。

17.權利要求13的所述系統，其中喇叭組具有縱向軸，并且其中縱向軸基本上垂直于所述砧臺的支持表面。

18.權利要求13的所述系統，還包括冷卻系統，用于在系統操作期間冷卻所述轉換器和調壓器。

19.權利要求18的所述系統，其中，冷卻系統防止在系統操作期間調壓器和轉換器的顯著熱膨脹。

20.權利要求13的所述系統，還包括：

耦合到所述喇叭組的位置調節系統，用于調節喇叭組的位置，以在系統操作期間保持所述喇叭組和所述砧臺之間的基本不變的間隙。

21.權利要求13的所述系統，還包括：

耦合到所述喇叭組的位置調節系統，用于基于所述喇叭組的共振頻率來調節所述喇叭組的位置。

22.權利要求13的所述系統，還包括：

耦合到所述喇叭組的位置調節系統，用于基于從所述喇叭組的共振頻率生成的控制信號來調節所述喇叭組的位置。

23.一種用于施加超聲能量到工件的系統，該系統包含：

喇叭組；

安裝系統，所述喇叭組安裝在該安裝系統上；

耦合到所述喇叭組的能量源；

具有用于支持工件的表面的砧臺；以及

用于確定與所述喇叭組和砧臺之間間隙的改變保持已知關系的量的裝置。