[发明专利]用于线性超声焊头的共振节点安装座

说明书

技术领域

本发明涉及超声焊接安装座，特别涉及具有预定谐振频率的线性超声焊头的安装座，该安装座具有大约相同的谐振频率。

背景技术

超声焊接通常利用转换成热能的振动将多个部件连接在一起。通用类型的超声焊接是插入式和连续式的焊接。在插入式焊接中，超声焊头插入(朝部件行进)并且将振动传输进入顶部部件。在连续式焊接(例如扫描或旋转焊接)中，超声焊头通常是静止的或转动的而在它的下面移动部件。连续超声焊接通常用于密封织物、薄膜以及其他部件。超声焊接类型中的每一种都涉及焊头。

超声焊头以所选的波长、频率和振幅将能量传送到待焊接的部件。焊头在为其提供能量的超声换能器的频率下进行共振；具有大约20,000赫兹频率的换能器可能是最容易商购获得的。例如，旋转焊头通常包括带有输入和输出端的轴以及安装在输出端上并与其同轴的焊接部分。焊接部分的直径通常大于轴的直径。焊接部分具有圆柱形焊接表面，其直径随着振动能量的施加而膨胀和收缩。通常，旋转焊头是圆柱形的并且围绕纵向轴线旋转。输入振动是沿着轴向的，而输出振动是沿着径向的。焊头和砧很容易彼此靠近安装，并且砧可以在焊头的相对方向上旋转。待焊接的部件(或多个部件)以线速度在圆柱形表面之间通过，该线速度等于圆柱形表面的切向速度。

正如预料的那样，焊头承受强烈振动的事实带来的问题是在运行期间需要保持焊头上的挟持装置。通常，使用两种方法来安装超声焊头：节点安装和非节点安装。节点是在一个或多个方向上具有零位移的焊头的位置。就本专利申请中所用的焊头而言，节点是超声焊头上的一个点或区域，在该点或区域上当焊头处于振动状态时，纵向位移可忽略不计或为零，而径向位移是最大的或接近最大。反节点是一个点或区域，在该点或区域上纵向位移是最大的或接近最大，而径向位移是最小的或接近最小。

共同转让的美国专利6,786,384“超声焊头安装座”公开了一种有效的具有预定谐振频率的旋转超声焊头安装座，将该专利申请以引用的方式并入本文。所公开的安装座本身具有大约相同的谐振频率，使得安装座以这样一种方式被其装载的焊头驱动，该方式使得焊头传递给安装座的径向位移被耗散掉，从而外部支承表面基本上保持不动(在径向意义上，它在运行过程中周向地旋转)。

遗憾的是，在安装线性焊头以进行扫描焊接而言，此公开并未有所帮助。通过为线性焊接焊头提供共振的、节点式的安装座的优点，可以促进技术的发展。

发明概述

本文所述的是特别适用于线性焊头的共振的、节点式的安装座。在一个实施例中，本公开描述用于超声焊接加工的系统，该系统具有在预定频率上产生共振的焊头和用于该焊头的安装座。该安装座包括具有内部支承表面的接触部分，该内部支承表面用于实际地接触焊头。从所述连接轴向外延伸出一凸缘，结束于外部周边。环形的安装部分附接到接触部分和外周边之间的凸缘。安装座被构造而使得该安装座在预定频率附近具有共振，并且在运行时安装座的接触部分在一个点上被联接到焊头，在该点处，该焊头具有在所述预定频率下的节点。

附图说明

图1示出了安装座的横截面侧视图。

图2示出了焊接系统的横截面透视图，该焊接系统采用根据图1的若干安装座。

图3示出通过夹杆支承的图2焊接系统的横截面透视图。

图4为当安装座以预定频率共振时，安装座的典型横截面在所传递的运动极限上的比较视图。

具体实施方式

现在参见图1，所示为安装座的横截面视图。安装座10是旋转体，具有所描述的横截面。安装座10包括具有内部支承表面14的接触部分12。接触部分12可任选具有孔16。凸缘18从接触部分12向外延伸，结束于外部周边20。环形安装部分22在接触部分12和外部周边20之间附接至凸缘18。与凸缘18相对的环形安装部分22的末端为外部支承表面24。在一个实施例中，环形平衡物26邻近周边20被安装于凸缘18上。

参见图2，所示为焊接系统的横截面透视图，该焊接系统采用根据图1的若干安装座。安装座10支承线性焊头30。线性焊头30具有焊接表面32，例如为进行扫描焊接，薄片材料顶靠着该焊接表面32而通过。在一个实施例中的线性焊头30由作用于末端34上的超声换能器提供能量。以预定频率为焊头供能时，安装座10在节点36上接触线性焊头30。安装座10被构造而使得该安装座在该预定频率附近产生共振。