[發明專利]一種大尺寸超聲波塑料環焊系統

有效

• 申請號: 201611193613.7
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106827554B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 林書玉
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: B29C65/08
• 分類號: B29C65/08;B06B3/00
• 代理公司: 西安智萃知識產權代理有限公司 61221
• 代理人: 張蓓

本發明公開了一種超聲波振動模態轉換方法，利用縱向振動－彎曲振動－縱向振動的振動模態相互轉換原理，包括以下步驟：步驟一、將縱向振動模態的超聲波轉換為彎曲振動模態的超聲波；步驟二、將金屬圓環焊頭固定于盤形縱彎振動變換器彎曲振動模態的振動波幅位置，使該金屬圓環焊頭工作于縱向振動模態。本發明還公開了一種大尺寸超聲波塑料環焊系統，該系統用于實現超聲波振動模態轉換以及大尺寸塑料焊件的超聲波焊接。本發明擴大了傳統的超聲波塑料焊接系統的應用范圍，降低了生產成本，提高了傳統的超聲波塑料焊接系統的工作效率。

技術領域

本發明屬于超聲波塑料焊接領域，具體涉及一種大尺寸超聲波塑料環焊系統。

背景技術

超聲波塑料焊接是熔接熱塑性塑料制品的高科技技術，各種熱塑性膠件均可使用超聲波熔接處理，在焊接塑料制品時，既不要添加任何粘接劑、填料或溶劑，也不消耗大量熱源，具有操作簡便、焊接速度快、焊接強度高、生產效率高等優點。因此，超聲波焊接技術越來越廣泛地獲得應用。

超聲波塑料焊接已經廣泛應用于汽車、電子、醫療、家電、無布服裝、辦公用品、包裝以及玩具行業等。比如車身塑料零件，汽車車門、汽車儀表、車燈車鏡、遮陽板、內飾件、濾清器，手機配件，充電器、玩具文具，墨盒，硒鼓，洗衣機，電熨斗，吸塵器等。

傳統的超聲波塑料焊接系統一般是由超聲波換能器、超聲變幅桿以及適用于不同待焊部件幾何形狀的超聲波焊接工具頭等組成，比如專利號為CN201320437227.3、專利名稱為超聲波焊接機的中國發明專利；再比如專利號為CN201220185648.7、專利名稱為軸承塑料保持架超聲波焊接裝置的中國發明專利。傳統的超聲波塑料焊接系統，其工作原理是基于超聲波振動系統的縱向振動模式，即大功率超聲波換能器產生縱向振動，通過縱向振動變幅桿進行振動位移放大后，推動焊接工具頭產生同頻的超聲波振動，把超聲能量傳送到焊區，由于焊區處聲阻大，因此會產生局部高溫。又由于塑料導熱性差，一時還不能及時散發，聚集在焊區，致使兩個塑料的接觸面迅速熔化，加上一定壓力后，使其融合成一體，完成超聲波塑料焊接的整個過程。

由于此類超聲波振動系統是基于傳統的一維縱向振動理論來設計的，一般情況下，此類超聲波塑料焊接系統的橫向尺寸應小于縱向波長的四分之一，因此，傳統的超聲波塑料焊接系統的橫向尺寸受到了限制，不能用于較大幾何尺寸器件的超聲波焊接。

發明內容

為了解決傳統的超聲波塑料焊接系統的橫向尺寸受到限制，不能用于較大幾何尺寸器件的超聲波焊接，本發明提供了一種超聲波振動模態轉換方法及大尺寸超聲波塑料環焊系統。本發明的技術方案是這樣實現的：

一種超聲波振動模態轉換方法，利用縱向振動－彎曲振動－縱向振動的振動模態相互轉換原理，包括以下步驟：

步驟一、將縱向振動模態的超聲波轉換為彎曲振動模態的超聲波；

步驟二、將金屬圓環焊頭固定于盤形縱彎振動變換器彎曲振動模態的振動波幅位置，使該金屬圓環焊頭工作于縱向振動模態。

上述的超聲波振動模態轉換方法，所述步驟一是通過盤形縱彎振動變換器與超聲波變幅桿的連接，將換能器和超聲波變幅桿產生的縱向振動模態的超聲波轉換為彎曲振動模態的超聲波。

上述的超聲波振動模態轉換方法，所述換能器、所述超聲波變幅桿、所述盤形縱彎振動變換器及所述金屬圓環焊頭均處于共振狀態。

一種大尺寸超聲波塑料環焊系統，包括將電能轉化成機械振動的換能器、用于匯聚超聲波的超聲波變幅桿及金屬圓環焊頭，所述超聲波變幅桿的超聲波接收端與所述換能器的超聲波輸出端固定連接，還包括用以將接收自所述超聲波變幅桿的縱向模態超聲波轉換為彎曲振動模態超聲波的盤形縱彎振動變換器；

所述超聲波變幅桿的超聲波輸出端固定連接所述盤形縱彎振動變換器，所述金屬圓環焊頭以可拆卸的方式固定在所述盤形縱彎振動變換器上，所述盤形縱彎振動變換器置于所述超聲波變幅桿和所述金屬圓環焊頭之間。