[發明專利]用于超聲波焊接系統的間隙調整

有效

• 申請號: 200580045854.0
• 申請日: 2005-12-30
• 公開（公告）號: CN101115609A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 薩蒂德爾·K·納亞爾;唐納多·S·奧布拉克;約翰·R·姆利納;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: B29C65/08
• 分類號: B29C65/08
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 劉建功;車文

技術領域

本發明涉及一種確定振動主體和固定點之間的間隙的方法和系統，并尤其涉及基于振動主體的諧振頻率達到這種確定的系統和方法。

背景技術

在超聲波焊接(有時稱作“聲學焊接”和“聲波焊接”)中，將要接合的兩個部分(通常為熱塑性部分)鄰近用于傳遞振動能的稱為超聲波“角部(horn)”的工具放置。這些部分(或“工件”)在角部和砧臺之間受限。時常，角部垂直放置在工件和砧臺上方。角部通常在20,000赫茲到40,000赫茲振動，在壓力作用下通常以磨擦力熱的形式將能源轉移到這些部分。由于磨擦熱和壓力，這些部分的至少其中之一的一部分變軟或熔合，由此接合這些部分。

在焊接過程期間，交流電(AC)信號供應給角部堆(horn?stack)，其包括轉換器、增壓器和角部。轉換器(還稱為“換能器”)接收AC信號并通過在等于該AC信號的頻率處壓縮和膨脹進行響應。因此，聲波穿過轉換器行進至升壓器。當聲波傳播經過升壓器時，其被放大并由角部接收。最后，波前傳播經過角部，并傳到工件上，由此將它們焊接在一起，如上所述。

另一類型的超聲波焊接是“連續超聲波焊接”。這種類型的超聲波焊接典型用于封閉織物和薄膜，或其它的“網狀”工件，其能以通常連續的方式供給經過焊接裝置。在連續焊接過程中，超聲波角部通常靜止且將被焊接的部分在其下方移動。一種類型的連續超聲波焊接使用旋轉式固定的桿狀角部和旋轉砧臺。工件供給在桿狀角部和砧臺之間。角部通常向工件縱向延伸并且振動沿著角部軸向行進進入工件。在另一種類型的連續超聲波焊接中，角部為旋轉型，其是圓柱形且關于縱軸旋轉。該輸入振動在角部的軸向上，且輸出振動在角部的徑向上。角部放置在砧臺附近，其通常還能旋轉使得將要焊接的工件以線性速度經過圓柱表面之間，其基本等于圓柱表面的切線速度。這種類型的超聲波焊接系統在美國專利No.5,976,316中進行了描述，其全部內容引入作為參考。

在上述的每種超聲波焊接技術中，將要接合的工件在焊接過程期間放置在角部和砧臺之間。焊接的一種方式是通過固定角部和砧臺之間的間隙。當它們正在接合時，角部和砧臺之間的間隙產生適當支撐工件的夾緊力。為了產生統一和可靠的焊接操作，期望維持角部和砧臺之間的間隙不變。

在操作過程中，角部堆的一個或多個組件，包括角部、它本身，通常經受溫度升高。因此，角部堆通常經受熱膨脹。當角部堆膨脹時，角部和砧臺之間的間隙減小--結果對前述的產生統一和可靠的焊接操作的目標有害。

如上文所指出的，現存的超聲波焊接方案中存在的缺點在于角部堆和砧臺之間的間隙在連續焊接操作期間變得更窄。

發明內容

與背景技術相對，產生了本發明。該方法包括將角部鄰近于砧臺放置，從而在角部和砧臺之間建立一個間隙。力施加到角部，從而向砧臺推進角部。可變形止擋件被放置在一個位置，使得施加的推進力使操作性連接到角部的元件鄰接可變形止擋件，并使止擋件變形。推進力在角部操作期間被反復調整，由此調整可變形止擋件的變形程度，以及維持角部和砧臺之間的間隙基本不變。

依照另一實施例，系統包括一個安裝部，該安裝部包括平移元件和固定的彈性可變形止擋件。角部耦接到超聲能量源。角部操作性連接到平移元件。砧臺通過一個間隙與角部分離。施力器配置成向砧臺推進角部，并通過改變角度使操作性耦接到角部的元件接觸彈性可變形止擋件并使其變形，使得角部和砧臺之間的間隙在系統操作期間基本保持不變。

還根據另一實施例，該系統包括通過安裝系統與砧臺分離的角部。超聲能量源耦接到角部。該系統還包括用于在角部經受熱膨脹的同時將所述分離程度基本維持在不變的長度的裝置。

附圖說明

圖1描述耦接到能源的簡單超聲波焊接角部堆的一個實施例。

圖2描述耦接到圖1的超聲波焊接角部堆的安裝系統的一個實施例。

圖3描述用于確定在角部和砧臺之間的間隙的長度的系統的一個實施例。

圖4A描述可以用作間隙確定單元的一部分的表格的一個示意性實施例。

圖4B描述確定間隙長度的方法的一個示意性實施例。

圖5A描述用在連續超聲波焊接操作中的簡單旋轉超聲波焊接角部的一個實施例。

圖5B描述確定間隙長度的方法的一個示意性實施例。

圖6描述用于維持焊接角部和砧臺之間的間隙基本不變的系統的一個示意性實施例。

圖7描述用于調整焊接角部和砧臺之間的間隙的系統的一個示意性實施例。