[发明专利]用于超声波加工工件的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于超声波加工工件的装置，其借助于超声波振荡单元和在需要时的相对配合工具进行超声波加工，其中工件紧贴在超声波振荡单元上并且超声波振荡单元具有换能器、变幅杆和超声波焊极。

背景技术

这种用于工件的超声波加工的装置已是众所周知。例如DE-A-44 39284介绍了一种这样的装置，利用该装置可以超声波焊接材料幅面。超声波振荡单元的夹持以如下方式进行，即振动组件具有环形的凸缘并且该环形的凸缘夹紧在一个保持装置上。该装置环形的凸缘必须处于振荡节点上，从而超声波振荡单元的纵向超声波振荡不能或者只能以可以忽略不计的程度传递到夹持器上。

也已知O形环取代固定夹紧，其产生非常好的振荡退耦。但O形环在径向上和轴向上非常软。

此外已知Z形支承部，利用其同样取得良好的振荡退耦。但是这种支承部在径向上相当软并只能有限地吸收弯曲力。此外这种支承部需要相当大的占用空间。这种支承部例如在US-B-6.547.903中公开。

US-A-5.976.316公开了另一种支承部的可能性。这种支承部在周向上也需要相当多的空间。其他现有技术可以从WO-A-2004/041449、DE-C-101 15 181和US-A-5.603.444中得到。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种开头所述类型的装置，该装置可以按照简单和节省节省空间的方式安装或保持或者支承。

该目的在一种开头所述类型的装置方面依据本发明以如下的方式得以实现，即在换能器与超声波焊极之间设有另一个变幅杆并且两个变幅杆带有超声波振荡单元的夹持器。

在依据本发明的装置中，使用两个直接前后设置的变幅杆，它们共同带有一个夹持器，通过该夹持器超声波振荡单元可以固定或者支承在机架上。超声波振荡单元因此不是仅有唯一的接触部位，而是具有两个接触部位，由此可以传递更高的保持力并特别是也可以传递弯曲力。这里，超声波振荡单元例如可以垂直定向设置和单面支承，其中工件利用超声波焊极的端面或者在其圆周上加工。在另一种实施方式中，超声波振荡单元例如水平定向设置和双面支承，从而例如材料幅面或者这类工件利用超声波焊极的圆周面加工。支承部在这种实施方式中可以构成为转动支承部，从而超声波焊极可以环绕其纵轴转动。则超声波焊极在两面分别具有两个变幅杆。依据本发明的装置在最佳的振荡退耦情况下具有非常高的抗弯。

在一种优选的实施例中，夹持器具有至少部分环绕两个变幅杆的管件或者套管。这意味着，超声波振荡单元的固定不是直接通过变幅杆的接触进行，而是两个变幅杆带有随后得到支承的管件。这样做的主要优点是，特别是在转动支承部的情况下，两个变幅杆通过唯一的支承部保持，由此降低结构费用。

这里，管件总是在振荡节点的区域内接触两个变幅杆。由此在轴向上取得最佳的振荡退耦。这里有利的是，两个变幅杆在其振荡节点的区域内具有用于夹持器的特别是环形的接触面。这些振荡节点可以非常精确地在变幅杆上确定并因此可以使接触面准确定位。此外，这种接触面可以相当简单地制造。接触面优选具有相同的半径，也就是说，它们处于相同的圆周面上。两个变幅杆可以分别作为两个部件构成，但也可以作为唯一的部件构成。在另一种变型中，接触面具有不同的半径，其中，内半径大于外半径，从而可以更加简单地装入。

特别是管件构成为薄壁的，从而仅无关紧要地传递径向上的运动。

为了可以使夹持器精确地定位在变幅杆上，至少一个变幅杆具有与接触面相邻的环形的凸缘，夹持器轴向紧贴在上面。按照这种方式，确保夹持器与变幅杆相关占据其正确位置并通过凸缘此外防止夹持器在变幅杆上移动。径向上的退耦通过管件实现，从而管件可以插入其中心。该作用和支承点既不在径向上也不在轴向上振荡。

有利的是，夹持器在其两个端面末端上各自由一个凸缘至少在径向上搭接。安装例如通过夹持器在变幅杆上的冷缩配合完成。

无附加装置的最佳固定以如下方式实现，即变幅杆和夹持器借助于压配合相互连接。这一点例如像前面所述，通过冷缩配合进行。连接的另一种可能性例如在于，接触面粘合钎焊并且夹持器例如在焊接炉内焊接。

为了保证在较大的温度范围内进行超声波加工，在-20℃至+150℃，特别是0℃至+150℃，优选+20℃至+100℃的温度范围保证压配合。这里，压配合设计为使得其不超过较软材料的屈服点，并材料膨胀的尺寸确定为使得其在整个温度范围保证压配合。