[发明专利]用于在超声波系统的超声焊极与构成一相对表面和形成超声波切割装置的部分的－工具之间保持恒定的平均间隙宽度的方法

说明书

根据权利要求1的前序部分，本发明涉及一方法，用于在一超声波系统的一超声焊极与一超声波切割装置的一工具之间保持恒定的平均间隙宽度，其中超声波切割装置被设计成一相对(counter)表面，用于切割和/或焊接各种类型的材料，例如合成薄片、含有合成物质的织物。

为了产生超声波并将其以所需的工作频率作用到一介质上，原则上使用一超声波转换器(λ/2发生器)、一超声焊极和/或一导条，其中超声波转换器将所施加的电能转换成机械振动。

超声焊极(sonotrode)被当作一工具，由此将超声功率传递到作用位置。

根据现有技术，材料流或彼此叠置的材料流被引导于一相对工具例如一切割工具与超声波装置之间。

传递给材料流的纵向振动造成材料加热和/或材料裂开，并且然后产生焊接和/或切割作用。

为了获得一恒定的和最优的焊接和切割质量，并且获得使切割工具的磨损最小的效果，在超声焊极与工具之间设定一最优和恒定的平均焊接和/或切割间隙宽度是尤其重要的。

在DE4439284A1中，描述了用于连续地超声波处理一材料流的一装置，其中超声焊极与相对工具之间的间隙是可调节的。超声波转换器装置通过一温度控制的调节装置而与机器支柱刚性地连接。通过温度控制的调节装置，可以补偿超声波速度中与温度有关的长度变化，从而焊接和切割间隙保持一恒定的大小。

其缺点是仅记录和补偿了与温度有关的长度变化，但因材料弹性和工具磨损而造成的有关元件的长度变化不能被记录和补偿，该长度变化在例如通过一材料流之后，会达到几个μm。

因此，本发明的任务在于提供一种与类别有关的方法，以恒定地维持一超声波切割装置的平均间隙宽度，从而避免了已知方法和装置的缺点，并且通过控制与外部影响因素无关的一恒定和最优限定的间隙宽度，可以确保以恒定的质量可靠和有效地焊接和/或切割不同类型的材料，特别是合成薄板。

根据本发明，该任务通过权利要求1中的特征来完成。相应地，通过一控制系统来保持超声焊极与一接触表面之间的接触时间恒定，从而在超声焊极与至少一个相对表面之间保持一恒定的间隙。根据本发明的一优选的实施例，如权利要求2所述，控制系统包括连接在一起的两个控制回路。其中采用带有电子装置的一第一快速控制回路，连续地校正振动系统(超声波系统)的幅度，并且然后接触时间以快速的周期负荷保持恒定。采用第二和较慢的控制回路，但其控制时间快于系统的温度变化，并且借助于一个致动元件，可补偿切割工具与超声焊极之间与热有关和与磨损有关的间隙变化，而上述变化由于其预期的大小而不再由幅度控制补偿，从而预定的接触时间保持恒定。

按此方式，分别保护了实际间隙与实际间隙宽度。设定点的偏离会自动地补偿，而不受其它因素的影响。确保了恒定良好和可重复的焊接及切割结果，以及切割工具和超声焊极的一最小的磨损。

根据本发明的一实施例，并且通过一合适的杠杆机构，可保持两个或几个恒定的平均间隙宽度，然后，当例如在一切割点磨损后，需要进行重新调整。接下来阶段的间隙宽度都小于或等于前一阶段的间隙宽度。用此方式，例如，可确保在切割过程中用一磨损补偿来进行焊接和切割。焊接和切割的几何特性彼此独立。因此，例如可以在一大的尺寸比例下焊接而用一锐角进行切割。

对于独立的和两阶段的焊接和切割，分别可以显著增大处理速度而不会降低边缘质量，因为在焊接操作过程中，在材料还尚未在第一次处理过程中分离时，更多的能量可作用到材料上。

可以用多种方式来布置和使用所应用的工具。例如，非接触工具可以通过耳轴来安装，并且可具有一轮廓表面。

工具的布置可以是这样的，以致于一个工具可振动，而另一个工具的位置固定。

根据权利要求1的本发明的有利的实施例由进一步的从属权利要求限定。

基于一切割装置的一实施例的附图，可以更好地理解本发明。图中：

图1是一超声波切割装置的示意图；

图2是控制结构的一示意图；和

图3是另一实施例的示意图。

如图1所示，超声波切割装置包括一超声波系统1；一超声焊极2，其通过一无振动的凸缘8而与一固定板4连接；一连接元件7，在该连接元件上固定一切割工具3，此处的切割工具3为一焊接和切割板；一调节螺钉5，此处的调节螺钉5为一微调螺钉，借此可以机械地调节超声焊极2与切割工具3之间的间隙9；和一热致动元件及杠杆系统6，此处为一致动器，用于补偿超声焊极2与切割工具3之间的与热有关的和与磨损有关的间隙变化(间隙9)。