BR0212516B1 - aparelho, e, método para montar uma corneta de soldagem ultra-sÈnica rotativa. - Google Patents

Description

"APARELHO, Ε, MÉTODO PARA MONTAR UMA CORNETA DESOLDAGEM ULTRA-SÔNICA ROTATIVA"

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a cometas ultra-sônicas. Maisparticularmente, a presente invenção refere-se à montagem de uma cometaultra-sônica.

Em soldagem ultra-sônica (por vezes referida como "soldagemacústica"), duas partes a serem unidas (tipicamente, partes termoplásticas) aocolocadas diretamente sob uma ferramenta chamada de "cometa" ultra-sônicapara emissão de energia vibratória. Estas partes (ou "peças de trabalho")ficam restritas entre a cometa e uma bigoma. A cometa transfere energia paraa parte soldada por expansão e contração pela aplicação de energia ultra-sônica, tipicamente, entre, aproximadamente, 20.OOOHz e 40.000Hz. Umsistema de soldagem do tipo de vibração ultra-sônica compreende,basicamente, um meio de geração de eletricidade, um conversor elétrico ultra-sônico para converter energia elétrica em energia vibratória, a cometa paradespachar a energia vibratória para a zona de soldagem, e um conjunto paraaplicar uma força estática às peças de trabalho de modo a manter a peça detrabalho em contato forçado com a ferramenta. A energia é comunicada daferramenta para a peça de trabalho a um comprimento de onda, freqüência eamplitude selecionados. A cometa ultra-sônica é uma ferramenta acústicafeita de, por exemplo, alumínio ou titânio, que transfere a energia vibratóriamecânica para a peça.

Um tipo de soldagem ultra-sônica é a soldagem ultra-sônicacontínua. Este tipo de soldagem ultra-sônica é usado tipicamente para vedartecidos e películas, ou outras peças de trabalho que possam ser formadas emuma "malha" e supridas através do aparelho de soldagem. Na soldagemcontínua, a cometa ultra-sônica é tipicamente estacionária e a parte pe movidasob a mesma. Um tipo de soldagem ultra-sônica contínua usa uma cometa debarra fixada de modo rotativo e uma superfície de bigorna fixadarotativamente. A peça de trabalho é puxada entre a cometa de barra e abigorna. A cometa se estende, tipicamente, longitudinalmente em direção àpeça de trabalho e as vibrações se deslocam axialmente ao longo da cometapara a peça de trabalho. Em um outro tipo de soldagem ultra-sônica contínua,a cometa é do tipo rotativo, que é cilíndrica e gira ao redor de um eixolongitudinal. A vibração de entrada é na direção axial da cometa e a vibraçãode saída é na direção radial da cometa. A cometa é colocada próximo a umabigoma que, tipicamente, é também capaz de girar de modo que a peça detrabalho a ser soldada (ou colada) passe entre as superfícies cilíndricas a umavelocidade linear substancialmente igual à velocidade tangencial dassuperfícies cilíndricas. Este tipo de soldagem ultra-sônica está descrito napatente US 5.976.316, aqui incorporada pela referência em sua totalidade.

A justaposição da bigoma à cometa permitiu que uma forçaestática fosse provida à peça de trabalho, permitindo a transmissão de energiaultra-sônica para a peça de trabalho, sta força estática era mantida,tipicamente, pela provisão de uma força de pinçamento para a peça detrabalho a partir de um sistema de aplicação de força (por exemplo, usandoum sistema de fluido hidráulico) que forçava a cometa radialmente emdireção ao eixo longitudinal da bigoma. O problema com este método deprender a peça de trabalho era o fato de, quando a peça de trabalho sendosoldada se tomava extremamente fina, ou contivesse furos, a cometa e abigoma poderiam contatar fisicamente uma a outra. Quando a cometacontatava a bigoma, um grande pico de consumo de energia ocorria atravésdo sistema, similar a um curto-circuito elétrico, à medida que as velocidadesde produção da peça de trabalho eram aumentadas, o nível de energiaintroduzido através da cometa também era aumentado, causando a freqüênciade surtos de energia que ocorriam durante o contato da cometa com a bigomaaumentar exponencialmente. Estes elevados picos de energia forçaram amáquina para uma condição de sobrecarga, causando a mesma ser desligada,bem como, causando potencialmente furos ou pontos frágeis serem geradosno produto. Desse modo, a quantidade de energia que podia ser introduzidaatravés da cometa ultra-sônica era limitada, de modo a evitar que a máquinaentrasse na condição de sobrecarga. Conseqüentemente, a velocidade deprodução de peça de trabalho ou produto tinha que ser reduzida para permitirque energia suficiente fosse transferida para a peça de trabalho para gerar umasolda adequada. Resumidamente, o processo se tornou ineficiente e causavadano ao produto quando a cometa e a bigoma entravam em contato.

Para remediar este problema, sistemas de soldagem ultra-sônica foram desenvolvidos, os quais mantinham um vão entre a bigoma e acometa. Este vão era, tipicamente, mais estreito do que a espessura da peça detrabalho. A necessidade de prover uma força de pinçamento (ou desustentação) sobre o produto, enquanto mantendo uma separação entre acometa e a bigoma, requeria uma estrutura de suporte grande e rígida paraambos, cometa e bigoma. A estrutura de suporte era necessariamente rígidapara manter a posição angular de ambas, cometa e bigoma, uma em relação aoutra. O desalinhamento das superfícies da cometa e da bigoma causavamuma soldagem pobre e perda de produto. Similarmente, a tentativa de ajustar adistância do vão neste tipo de sistema permitia um nível inaceitável demovimentação ser introduzido no sistema, mais uma vez causando desajustedas superfícies da cometa e bigoma. É desejável, portanto, prover um modode montar uma cometa ultra-sônica próximo a uma bigoma de modo que umvão seja mantido entre a cometa e a bigoma, enquanto mantendo a posiçãoangular da cometa com respeito à bigoma, sem exigir uma grande estrutura desuporte sobredimensionada. !

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A invenção inclui um aparelho compreendendo uma cometaultra-sônica. A cometa é montada em uma estrutura de suporte e inclui umaprimeira superfície de montagem. Uma bigorna é montada na estrutura desuporte e espaçada da cometa ultra-sônica. A bigorna tem uma primeirasuperfície portadora. Um conjunto portador liga como suporte a primeirasuperfície de montagem com a primeira superfície portadora.

Um outro aspecto da invenção inclui um método para montaruma cometa de soldagem ultra-sônica, compreendendo pender a cometa ultra-sônica em uma estrutura de suporte. A cometa tem uma superfície desoldagem e uma primeira superfície de montagem. Uma bigoma tendo umasuperfície de prensagem e uma primeira superfície portadora é disposta demodo que a superfície de prensagem fique próxima da superfície desoldagem. A superfície de soldagem e a superfície de prensagem sãosolicitadas uma em direção a outra. Uma estrutura de ligação liga a primeirasuperfície portadora à primeira superfície de montagem de modo a impedirque a superfície de prensagem e a superfície de soldagem fiquem em contato.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

A presente invenção será melhor explicada com referência àsfiguras dos desenhos abaixo, onde estruturas iguais são referidas por mesmosnúmeros por todas as diversas vistas.

Deve ser notado que certas porções da invenção podem serilustradas como fora de proporção em relação a outras porções, com afinalidade de esclarecer os vários aspectos da invenção.

A Fig. 1 é uma vista em perfil de um sistema de soldagemultra-sônica.

a Fig. IA é uma vista de seção transversal de uma porção-guiade um sistema de soldagem ultra-sônica, tomada ao longo da linha IA-IA daFig. 1.

A Fig. 2 é uma vista de seção transversal tomada ao logo dalinha 2-2 da Fig. 1.

A Fig. 3A é uma vista detalhada da área indicada pelo númerode referência 3 na Fig. 2.

A Fig. 3B é a mesma vista da Fig. 3A, mas com um vão maiorentre a superfície de soldagem da cometa e a superfície de prensagem dabigorna.

A Fig. 4A é uma vista em perfil de uma porção do conjuntoportador tomada ao da extremidade de bigorna do eixo excêntrico.

A Fig. 4B é uma vista em perfil de uma porção do conjuntoportador tomada da extremidade de bigorna do eixo excêntrico.

A Fig. 5 é uma vista de seção transversal do conjunto portador.Embora os desenhos acima identificados apresentem um modo de realizaçãopreferido, outros modos de realização da presente invenção também sãocontemplados, como referido na discussão. Este relatório apresenta um modode realização ilustrativo da presente invenção como representação e não comolimitação. Numerosas outras modificações e modos de realização podem serfigurados por alguém experiente na técnica abrangidos pelo escopo e espíritodos princípios desta invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Um modo de realização de um dispositivo de soldagem ultra-sônica está ilustrado em 10 na Fig. 1. O dispositivo de soldagem ultra-sônicainclui pelo menos um conjunto de cometa 12 próximo ao rolo de bigorna16. Em operação, a malha 22 (mostrada em linhas pontilhadas antes de sersoldada e em linhas contínuas após a soldagem) é passada pelo dispositivo desoldagem 10 de modo a cavalgar a superfície de prensagem que se estendeaxialmente 19 do rolo da bigorna 16, entre a superfície de prensagem 19 e acometa ultra-sônica 20. Embora um conjunto de cometa 12 esteja mostrado,qualquer quantidade pode ser usada sem se afastar do espírito e escopo dainvenção. Placas de tomo 24 são providas para suporte estrutural do conjuntode cometa 12, e podem incluir braços de reforço 26.

O sistema de pressão 30 (mostrado em linhas pontilhadas naFig. 1) é incluído no conjunto de cometa 12 para acionar a cometa ultra-sônica 20 radialmente para o interior em direção ao rolo de bigoma 16. Emum modo de realização alternativo, um sistema de pressão pode ser usadopara acionar a bigoma na direção do eixo longitudinal da cometa ou,simultaneamente, acionar a cometa e bigoma uma em direção a outra. Estesistema de pressão pode utilizar qualquer número de métodos para gerarforça, incluindo a utilização de aparelho pneumático, mecânico (por exemplo,engrenagem de acionamento, macaco de parafuso), ou eletrônico comoconhecido por alguém experiente na técnica.

Cometa ultra-sônica 12 é permitida transladar radialmente paradentro ao longo de trilhos (ou ranhuras) 31b na guia de conjunto de cometa14, conforme mostrado na Fig. IA. Alguém experiente na técnica verificaráque o aparelho ilustrado é um exemplo de um modo de permitir amovimentação radial para dentro de cada cometa ultra-sônica 20 com respeitoao rolo de bigoma 16 e que qualquer número de métodos pode ser usado. Nomodo de realização mostrado, seguidores de came 31a são presos a cadaconjunto de cometa 12 e são inseridos nas ranhuras 31b na guia de conjuntode cometa 14. A relação de seguidores de came 31a nas ranhuras 31b permiteque o conjunto de cometa 12 (incluindo a cometa 20) translade radialmenteem direção a, e, na direção contrária (seta 29a) à bigoma 16. Seguidores decame 31a e ranhuras 31b impedem que o conjunto de cometa 12 se movatransversalmente (para dentro e para fora da página quando se observa a Fig.IA e na direção da seta 29b na Fig. 1). A translação do conjunto de cometa 12em uma direção axial mostrada pela seta 29c é limitada por uma série demancais individuais 31c, que confinam com superfícies de batentes 3Id sobrea guia de conjunto de cometa 14. A rotação do conjunto de cometa 12 aoredor do eixo definido pela seta 29c é também impedida pelos seguidores decame 31a. Um pequeno espaçamento é provido entre a parede interna 3Ie dasranhuras 31b e os seguidores de came 31a, permitindo que cada conjunto decometa 12 gire ao longo da direção longitudinal (setas 29e e 29f) ao redor doeixo 29b (ver Fig. 1). Superfícies de batentes 3Id limitam esta rotaçãolongitudinal do conjunto de cometa 12.

Anéis portadores 32 são incluídos como parte do rolo debigoma 16, e são montados sobre faces estendidas radialmente 34 do rolo debigoma 16 (por exemplo, por aparafusamento, soldagem etc). Os anéisportadores 32 são concêntricos ao rolo de bigoma 16, como melhor mostradona Fig. 2. A Fig. 2 ilustra uma seção transversal tomada pelo conjunto decometa 12 e é representativa de qualquer conjunto de cometa montado deacordo com a presente invenção.

Os anéis portadores 32 estendem-se axialmente das facesestendidas radialmente 34 do rolo de bigoma 16, formando superfícies deportadores 36 estendidas axialmente. O rolo de bigoma 16 é usinado de modoque a superfície de prensagem 19 do rolo de bigoma 16 e a superfície doportador 36 dos anéis portadores 32 fiquem, todas concêntricas ao eixolongitudinal 17 do rolo de bigoma 16. Adicionalmente, a distância radial(indicada pelo número de referência 37 na Fig. 2) entre a superfície deprensagem 19 e a superfície portadora 36 é mantida a uma distânciasubstancialmente constante, de preferência, a cerca de 80,493mm, a despeitoda posição longitudinal da bigoma 16. Embora o modo de realização ilustradomostre a superfície portadora 36 radialmente espaçada da superfície deprensagem 19, deve ser entendido que a superfície portadora 36 poderia sercolocada em qualquer lugar sobre o rolo de bigoma 16 (ou sobre qualquerparte do conjunto que constitui o rolo de bigoma, como anéis portadores 32)com respeito à superfície de prensagem 19.

Embora a configuração exata da cometa ultra-sônica possa seruma entre diversos projetos conhecidos na técnica, em um modo derealização, a cometa 20 inclui porção de soldagem 20a e porções demontagem (ou eixos) 20b. A superfície externa 38 da cometa 20 pode, domesmo modo, ser dividida em superfície de soldagem 38a e superfícies demontagem (ou portadoras) 38b. Embora o modo de realização ilustradomostre superfícies de montagem 38b dispostas longitudinalmente sobreambos os lados da superfície de soldagem 38a, deve ser entendido quesuperfícies de montagem podem ser dispostas em qualquer lugar sobre acometa 20. Adicionalmente, qualquer número de superfícies de montagempode ser suado. A medida que a malha 22 é suprida ao dispositivo desoldagem ultra-sônica 10, ela passa entre a superfície de soldagem 38a dacometa 20 e superfície de prensagem 19 do rolo de bigorna 16 (que,tipicamente, tem várias protuberâncias superficiais, como sabido por alguémexperiente na técnica) transferindo a energia ultra-sônica da cometa 20 para amalha 22 è medida que ela é pinçada entre a cometa 20 e bigorna 16,soldando, desse modo, a malha 22. O sistema de pressão 30 mantém umaforça constante sobre o conjunto de cometa 12, provendo uma forçacompressiva (pinçamento) sobre a malha 22 por empurrar a armação dacometa 42 ( e, assim, a cometa 20) radialmente para dentro, em direção aorolo de bigoma 16.

A armação de cometa 42 faz parte do conjunto de cometa 12 eé presa à placa de montagem 18 para prover suporte estrutural ao conjunto decometa 12. Em um modo de realização, o sistema de pressão 30 utiliza umabexiga cheia de ar 30A para direcionar a cometa 20 radialmente para dentro,em direção à bigoma 16. Um lado da bexiga 30A é montado na armação decometa 42, e o outro lado da bexiga 30a é montado no suporte 39. O suporte39 estende-se transversalmente (para fora da página quando se observa a Fig.2) através do aparelho de soldagem 10 e, depois, na direção axial (comodefinida pelo eixo longitudinal 17), onde é preso à placa de montagem 18. Àmedida que ar (ou outro fluido) é introduzido na bexiga 30A, ela se expande,pressionando contra o suporte 39 e a armação de cometa 42, forçando oconjunto de cometa 12 em direção à bigoma 16.Dispositivos de isolamento 40 são fixados a porções de eixo20B da cometa ultra-sônica 20. Os dispositivos de isolamento 40 são usadospara isolar a energia vibratória da cometa 20 do restante do conjunto decometa, incluindo a armação de cometa 42 e a placa de tomo 24. Um tipo dedispositivo de isolamento é uma montagem nodal do tipo de parafuso deajuste, conforme mostrado nas Figs. 2, 3A e 3B. Montagens nodais deparafuso de ajuste são ajustáveis e permitem que uma grande variedade demateriais seja usada na malha 22. Outros tipos de dispositivos de isolamento,porém, podem ser preferíveis em certas aplicações e podem ser usados nosistema inventado sem se afastar do espírito e escopo da invenção. Exemplosde outros tipos de dispositivos de isolamento incluem, mas não de modolimitativo, montagens nodais como as reveladas nas patentes US 5.603.445(Hill et al.), 4.804.131 (Cordemans de Meulenaer et al), 5,595.328(Safabakhsh et al.), 5.443.240 (Cunningham), 5.364.005 (Whelan et al.),4.647.336 (Coenen et al), 5.411.195 (Yamazaki et al), patente GB2.243.092A e patente DE 2.928.360, bem como, montagens não-nodais, comoas reveladas nas patentes US 5.976.316 (Mlinar et al.), 4.884.334 (Houser etal.), 3.995.740 (Shoh) e patente JP 1-267.130.

O motor de engrenagens 44 é montado na armação de cometa42 e é usado para girar a cometa 20 ao redor do eixo longitudinal da cometa46. Tipicamente, o motor de engrenagens 44 é interconectado à cometa 20através de polia temporizada 48. Mancais de cometa 49 são dispostoscircunferencialmente ao redor dos dispositivos de isolamento 40, permitindo acometa 20 e dispositivos de isolamento 40 girarem com respeito ao restantedo conjunto de cometa 12.

A bigoma 16 é presa à placa de montagem 18 pelo eixo 50 quese estende através da bigoma 16 ao longo do eixo longitudinal 17. O eixo 50transfere torque à bigoma 16 a partir de uma fonte de rotação (não mostrada).Tipicamente, as velocidades rotacionais do eixo 50 e do motor deengrenagens 44 são sincronizadas, de modo a prover substancialmente amesma velocidade tangencial na superfície de soldagem 38a da cometa 20 esuperfície de prensagem estendida axialmente 19 da bigorna 16, de modo queo arrastamento sobre o material da peça de trabalho (ou seja, malha 22) sejaminimizado. O eixo 50 é fixado de modo rotativo com respeito à bigorna 16, emancai de eixo 52 é montado entre o eixo 50 e a placa de montagem 18 parapermitir que o eixo 50 seja suportado pela placa de montagem 18 enquantopermite ainda a rotação do eixo 50 com respeito à placa de montagem 18.

Conforme mostrado na Fig. 3A, conjuntos portadores (ouestruturas de ligação) 60 provêem uma enlace entre as superfícies demontagem 38b da cometa 20 e as superfícies de portador 36 sobre os anéisportadores 32. O conjunto de mancai 60 atua para isolar a energia residentenas porções de eixo 29b e superfícies de montagem 38b da cometa 20 dassuperfícies de portador 36 e anéis portadores 32 do rolo de bigorna 16.Adicionalmente, o conjunto portador 60 atua para ligar de modo suportável asuperfície de montagem 38a da cometa 20 com a superfície portadora 36 dorolo de bigorna 16. Pela provisão de uma enlace de suporte diretamente entreo rolo de bigorna 16 e a cometa 20, uma distância de separação (ou vão)predeterminada 62 pode ser mantida entre a superfície de soldagem 38a dacometa 20 e a superfície de prensagem 19 do rolo de bigoma 16. Em ummodo de realização, o vão 62 é ajustado entre, aproximadamente, 0,0635mme, aproximadamente, 25.4mm, dependendo da aplicação. Note que na Fig. 3Aa malha foi omitida para melhor ilustrar o vão 62. Adicionalmente, deve sernotado que o conjunto portador 60 descrito com respeito à Fig. 3A érepresentativo de outros conjuntos portadores previamente ilustrados.

Conforme discutido, o conjunto portador 60 inclui dispositivode isolamento 40 (tendo parafuso de ajuste 41a) e mancais de cometa 49. Paraprover maior resistência e estabilidade ao conjunto portador 60, um primeiroanel de suporte 64 é disposto anularmente ao redor e ajustado por pressão àface externa 41b do dispositivo de isolamento 40. Mancais de cometa 49 seestendem anularmente ao redor, e, são ajustados por pressão sobre o primeiroanel de suporte 64. O espaçador de mancai 65 estende-se anularmente aoredor do primeiro anel de suporte 64 e é disposto axialmente entre os mancaisde cometa 49. O segundo anel de estrutura de suporte 66 se estendeanularmente ao redor dos mancais de cometa 49 e espaçador de mancai 65 e éajustado por pressão sobre os mancais de cometa 49. Os primeiro e segundoanéis de suporte 64 e 66, em conjunto com o espaçador de mancai 65,facilitam a instalação dos mancais de cometa 49 na placa de tomo 24.

O eixo excêntrico 70 se estende transversalmente através doorifício 71 na placa de tomo 24, em uma direção paralela ao eixo longitudinalda bigoma 16 e cometa 20. O eixo excêntrico 70 inclui extremidade não-bigoma 72e extremidade de bigoma 74. O eixo excêntrico 70 é suportadopelos primeiro e segundo mancais de encosto 78a e 78b dispostosanularmente ao redor do eixo excêntrico 70 nos primeiro e segundo diâmetrosde eixo 80a e 80b. Os primeiro e segundo mancais de encosto 80a e 80b sãoassentados no interior da placa de tomo 24 e incluem aros anulares 82a e 82b.Ombros anulares 83a e 83b são dispostos internamente no orifício 71 e seapoiam ao redor dos aros anulares 82a e 82b, respectivamente. O colar deeixo rosqueado 76 é, de preferência, rosqueado na extremidade não-bigoma72 do eixo excêntrico 70 para prender os mancais de encosto 78a e 78b noorifício 71. Desse modo, os ombros anulares 83a e 83b, em combinação commancais de encosto 78a e 78b, impedem a movimentação transversal do eixoexcêntrico 70 dentro do orifício 71, enquanto permitem a rotação do eixoexcêntrico 70 no interior do orifício 71. O mancai de seguidor de came 84 éajustado por pressão anularmente ao redor da extremidade de bigoma 74 doeixo excêntrico 70. Superfície do seguidor 86 do maçai de seguidor de came84 encaixa a superfície portadora 36 do anel portador 32.

Em operação, a cometa 20 (como parte do conjunto de cometa12) é acionada radialmente em direção à bigorna 16 (Figs. 3A e 3B), nadireção da seta 94 pelo sistema de pressão 30 (descrito com respeito às Figs. 1e 2). Desse modo, a placa de torno 24, dispositivo de isolamento 40, primeiroe segundo anéis de suporte 64 e 66, espaçador de mancai 65, mancais decometa 49, mancais de encosto 78a e 78b, eixo excêntrico 70 e mancai deseguidor de came 84 transladam para dentro também. A rotação da cometa 20é isolada da placa de torno 24 pelos mancais de cometa 49. Vibrações ultra-sônicas são isoladas da placa de tomo 24 pelo dispositivo de isolamento 40.

Uma vez que o eixo excêntrico 70 se estende através da placade tomo 24 pelo orifício 71, força descendente é transladada através demancais de encosto 78a e 78b para o eixo excêntrico 70 e, finalmente, para omancai de seguidor de came 84. A superfície do seguidor 86 do mancai deseguidor de came 84 é transladada para dentro até encaixar com a superfíciedo portador 36 do anel portador 32, impedindo movimentação adicional paradentro do mancai de seguidor de came 84. O mancai de seguidor de came 84permite que a bigoma 16 gire com respeito ao conjunto portador 60. Dessemodo, seguindo o mesmo caminho relacionai no sentido inverso, uma vez quea superfície do seguidor 86 do mancai de seguidor de came 84 encaixa asuperfície portadora 36 sobre a bigoma 16, o conjunto de cometa 12,incluindo a cometa 20, é impedido de movimentar-se adicionalmente nadireção da seta 94.

A distância de separação radial do conjunto portador 60 (ouseja, a distância entre a superfície de montagem 38b da cometa 20 e asuperfície do portador 36 da bigoma 16) é estabelecida de modo que asuperfície de montagem 38b da cometa 20 encaixe a superfície portadora 36da bigoma 16 antes da superfície de soldagem 38a da cometa 20 encaixar asuperfície de prensagem 19 da bigoma 16. Isto permite que forças radiaistransladem diretamente do conjunto de cometa 12 para a bigoma 16, enquantomantém ainda o vão 62 (impedindo contato) entre a superfície de soldagem38a da cometa 20 e a superfície de prensagem 19 da bigorna.

O impedimento de encaixe da superfície de soldagem 38a coma superfície de prensagem 19 impede a formação de picos de energia esubseqüente sobrecarga do dispositivo de soldagem, bem como, impede danoà peça de trabalho, conforme discutido previamente. Simultaneamente, umavez que a cometa 20 e a bigoma 16 estejam em encaixe contínuo, o projeto dosistema de suporte do dispositivo de soldagem 10, bem como, do sistema depressão 30 pode ser simplificado. Por exemplo, uma vez que a cometa 20 sejapermitida a transladar para dentro até o mancai de seguidor de came 84encaixar o anel portador 32, o sistema de pressão 30 pode ser ajustado paraprover um nível de força de compressão à malha 22 bem acima de qualquerforça reativa gerada por variâncias na espessura da malha 22 ou peloesvaziamento de cometa 20 ou bigoma 16. Esvaziamento ocorre quando acometa ou bigoma é montada de modo que a rotação ocorra ao redor de umeixo ligeiramente fora de centro, resultando em rotação excêntrica. Embora osvários componentes do dispositivo de soldagem 10 (por exemplo, anéisportadores 32, cometa 20, rolo de bigoma 16) são tipicamente usinados paraeliminar esvaziamento, ligeiras variações podem ainda ocorrer. A capacidadede superar estas variações devido a espessuras da malha ou ligeirasexcentricidades, bem como, a capacidade de manter a distânciapredeterminada quando "furos" na malha poderiam, de outro modo, causar ocontato da bigoma 16 com a cometa 20 (gerando, desse modo, uma condiçãode sobrecarga) permite que o dispositivo de soldagem 10 funcione a umamaior velocidade (ou seja, a malha é passada a uma maior produção).Colocado de outro modo, o sistema de montagem da invenção eliminainterrupções por sobrecarga, bem como, mantém a qualidade de saída deproduto à maior produção de malha do que era atingido pelos dispositivos desoldagem anteriores.

Adicionalmente, uma vez que forças compressivas estão sendoaplicadas diretamente entre a cometa e a bigorna, a estrutura de suporte (ouseja, a placa de montagem 18, mostrada anteriormente) não precisa manter aposição angular axial da cometa em relação à bigoma. Em vez disto, estaposição angular relativa é mantida pelos conjuntos de portadores. Comoconseqüência, a estrutura de suporte para a cometa e bigoma não precisa serconstruída para prover uma grande rigidez (assegurando posição angular) epode ser reduzida em tamanho e em custo em relação àquela exigida nossistemas de soldagem ultra-sônica anteriores do tipo com vão.

A rosca sem-fim 88 e a engrenagem de rosca sem-fim 90(descritos adicionalmente com respeito à Fig. 5) permitem que o eixoexcêntrico 70 seja girado por um operador, forçando o conjunto portador 60radialmente para dentro, na direção da seta 94 ou permitindo que o conjuntoportador 60 se desloque radialmente para fora, na direção de seta 92. Quandoo conjunto portador 60 é solicitado radialmente para fora (direção 92), acometa 20 é levantada na superfície de montagem 38b, causando o vão 62aumentar em largura. Quando o mancai de seguidor de came 84 é permitidomover-se radialmente para dentro (direção 94), o sistema de pressão 30(previamente descrito com respeito às Figs. 1 e 2) força a cometa 20radialmente para dentro (direção 94) para manter a superfície do seguidor 86do mancai de seguidor de came 84 contra a superfície do portador 36 do anelportador 32. A movimentação para dentro da cometa 20 diminui a distânciado vão 62, conforme mostrado na Fig. 3B.

A Fig. 4A é uma vista tomada da extremidade de bigoma 74do eixo excêntrico 70, ilustrando o uso do eixo excêntrico 70 para transladar oconjunto portador 60 radialmente para dentro ou para fora (ou seja,"encompridar" ou "encurtar" o conjunto portador 10). Conforme ilustrado, oeixo excêntrico 70 tem um eixo central 100 disposto através do centro daextremidade de bigoma 74 ( a extremidade excêntrica) do eixo excêntrico 70e um eixo longitudinal 104 ao redor do qual o eixo excêntrico 70 gira. Adistância entre estes eixos é comumente referida como a "excentricidade doeixo". Conforme ilustrado, a disposição rotativa do eixo excêntrico de modo aposicionar o eixo central 100 da extremidade de bigorna (ou porçãoexcêntrica) do eixo excêntrico 70 radialmente para fora do eixo longitudinal(ou rotacional) 104 do eixo 70 define uma primeira distância 108 dasuperfície do portador 26 do anel portador 32 ao eixo longitudinal 104 do eixoexcêntrico 70.

O eixo excêntrico 70 pode ser girado pelo operador ao redordo eixo longitudinal 104 até que o eixo central 100 do eixo excêntrico 70fique disposto geralmente radialmente para dentro em relação ao eixolongitudinal 104 do eixo 70, conforme mostrado na Fig. 4B. A rotação doeixo excêntrico 70 desta maneira define uma segunda maior distância 110 dasuperfície portadora 36 do anel portador 32 ao eixo longitudinal 104. Deve setornar evidente que pela mudança da posição rotacional do eixo excêntrico 70,a distância entre o eixo longitudinal 104 do eixo excêntrico 70 e a superfíciede topo 106 do anel portador 32 pode ser variada da primeira distância 108(mostrada na Fig. 4A) e a segunda distância 110 (mostrada na Fig. 4B). Estadistância pode ser definida como distância variável 112. Desse modo, o"comprimento" do conjunto portador 60, ou, em outras palavras, a distânciadefinida pelo conjunto portador 60 entre a superfície de montagem 38b dacometa 20 e superfície portadora 36 da bigorna 16 pode ser variada. Umoperador será capaz de variar o comprimento do conjunto portador 60 girandoo eixo excêntrico 70, mudando, assim, a distância entre a cometa 20 e abigorna 16. Isto permite que o operador ajuste o tamanho do vão 62(conforme discutido anteriormente com respeito às Figs. 3A e 3B), enquantoainda mantém continuamente um enlace de suporte entre a bigorna 16 e acometa 20. Nesta configuração, a distância variável 112 é também a distânciapela qual o vão 62 pode ser ajustada e é também igual a duas vezes aexcentricidade do eixo 70.A Fig. 5 ilustra a rosca sem-fim 88 e a engrenagem de roscasem-fim 90 usada em combinação com o eixo excêntrico 70. A rosca sem-fim88 tem, de preferência, o botão 114 fixado de modo a permitir que umoperador agarre facilmente e gire a rosca sem-fim 88. Dentes sobre a roscasem-fim 88 encaixam-se com dentes casados sobre a engrenagem da roscasem-fim 90. A engrenagem da rosca sem-fim 90 é ajustada por pressão aoredor, ou, presa por pino ao eixo excêntrico 70 de modo a ficar travadarotativamente ao eixo excêntrico 70. Girando-se o botão 114, cristas da roscasem-fim 88 acionam a engrenagem da rosca sem-fim 90 e o eixo excêntrico70 tanto no sentido horário como no anti-horário (observando-se a Fig. 5),dependendo da direção em que o botão 114 é girado. Desse modo, o operadorpode ajustar o vão 62 sem desmontar o dispositivo de soldagem 10. O ajustedo comprimento dos conjuntos de portador 60 sobre lados opostos da cometa20 (como ilustrado na Fig. 2) permite que o operador compense manualmentequalquer variação em dimensões (ou seja, devido a tolerâncias de usinagemetc.) na cometa 20 ou bigoma 16. Em outras palavras, o operador pode girarligeiramente o conjunto de cometa 12 ao longo de seu eixo longitudinal(conforme discutido com respeito à Fig. IA) para ajustar a relação angular dasuperfície de soldagem 38a da cometa 20 com respeito à superfície deprensagem 19 da bigoma 16.

Embora um modo de realização de ajuste tenha sido discutidocom respeito ao conjunto portador 60, deve ser entendido por alguémexperiente na técnica que outros métodos de ajuste poderiam ser usados semse afastar do espírito e escopo das reivindicações (por exemplo, blocosafunilados (cunhas), calços substituíveis, braços de alavanca, parafusosdiferenciais, expansão termal etc.). De fato, o conjunto portador 60 pode serreconfigurado de modo que o aparelho utilizado para ajustar o comprimentodo conjunto portador 60 contate uma superfície da cometa, ou no meio doconjunto portador versus contato direto com uma superfície da bigoma.Adicionalmente, embora a invenção tenha sido descrita comrespeito a um processo de soldagem contínua utilizando uma cometa rotativae bigorna, outros tipos de dispositivos de soldagem ultra-sônica podem serusados sem se afastar do espírito e escopo das reivindicações (por exemplo,soldagem por escaneamento usando cometas em barramento).

Embora a presente invenção tenha sido descrita com referênciaa modos de realização preferidos, alguém experiente na técnica reconheceráque mudanças podem ser feitas na forma e detalhe sem se afastar do espírito eescopo das reivindicações.

Claims (10)

1. Aparelho, caracterizado pelo fato de compreender:uma estrutura de suporte (24);uma cometa ultra-sônica (20) incluindo uma primeirasuperfície de montagem (38b), a cometa ultra-sônica (20) montada naestrutura de suporte (24);uma bigoma (16) espaçada da cometa ultra-sônica (20), abigoma (16) incluindo uma primeira superfície portadora (38b); eum primeiro conjunto portador (60) ligando como suporte aprimeira superfície de montagem (38b) à primeira superfície portadora (36), oprimeiro conjunto portador configurado (60) para ajustavelmente estabelecerum vão mínimo fixo entre a cometa (20) e a bigoma (16) durante a rotação deuma dentre a cometa (20) e a bigoma (16) em relação à outra da cometa ebigoma.

2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato do primeiro conjunto portador incluir adicionalmente:um dispositivo isolante (40) preso à primeira superfície demontagem (38b);um mancai de cometa anular (49) disposto coaxialmente comrespeito ao dispositivo isolante (40);um mancai de seguidor de came (84) incluindo uma superfíciede seguidor (86) disposta próxima a uma da primeira superfície de montagem(38b) e primeira superfície portadora (36), de modo que a superfície doseguidor (86) seja encaixável com uma da primeira superfície de montagem(38b) e a primeira superfície portadora 36); eum eixo excêntrico (70) ligando como suporte o mancai decometa anular (49) e o mancai de seguidor de came (84).

3. Aparelho de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de adicionalmente compreender:uma superfície de soldagem (38a) disposta sobre a cometaultra-sônica (20);uma superfície de prensagem (19) disposta sobre a bigorna(16); eonde a rotação do eixo excêntrico (70) faz variar a distânciaentre a superfície de soldagem (38a) e a superfície de prensagem (19).

4. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de adicionalmente compreender:uma segunda superfície de montagem e uma superfície desoldagem disposta sobre a cometa ultra-sônica, onde a superfície de soldagemfica disposta entre a primeira superfície de montagem e a segunda superfíciede montagem;uma segunda superfície portadora e uma superfície deprensagem disposta sobre a bigoma, onde a superfície de prensagem ficadisposta entre a primeira superfície portadora e a segunda superfícieportadora; eum segundo conjunto portador ligando como suporte asegunda superfície de montagem à segunda superfície portadora.

5. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de compreender:uma pluralidade de cometas ultra-sônicas.

6. Método para montar uma cometa de soldagem ultra-sônicarotativa, caracterizado pelo fato de compreender:prender a cometa ultra-sônica, tendo uma superfície desoldagem e uma primeira superfície de montagem, a uma estrutura de suporte;dispor uma bigoma tendo uma superfície de prensagem e umaprimeira superfície de mancai de modo que a superfície de prensagem fiquepróxima à superfície de soldagem;solicitar a superfície de soldagem e a superfície de prensagemuma em direção à outra;ligar a primeira superfície portadora à primeira superfície demontagem com uma estrutura de ligação de modo a impedir que a superfíciede prensagem e a superfície de soldagem fiquem em contato, formando umadistância de separação predeterminada.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de adicionalmente compreender:ajustar a distância de separação predeterminada mudando ocomprimento da primeira estrutura de ligação.

8. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de adicionalmente compreender:ligar uma segunda superfície portadora disposta sobre abigorna à uma segunda superfície de montagem disposta sobre a cometa pelouso de uma segunda estrutura de ligação.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelofato de adicionalmente compreender:ajustar a distância de separação espacial pela mudança docomprimento da primeira estrutura de ligação e do comprimento da segundaestrutura de ligação.

10. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de adicionalmente compreender:prover uma conexão rotativa entre a cometa e a estrutura desuporte.