CH699654B1 - Machine à souder par vibration ultrasonique. - Google Patents

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CH699654B1
CH699654B1 CH00140/10A CH1402010A CH699654B1 CH 699654 B1 CH699654 B1 CH 699654B1 CH 00140/10 A CH00140/10 A CH 00140/10A CH 1402010 A CH1402010 A CH 1402010A CH 699654 B1 CH699654 B1 CH 699654B1
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vibration transmission
vibration
mass
sonotrode
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CH00140/10A
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Masayoshi Arai C O Branson Ultrasonic Div Of E Ltd
Shigetomi Morita C O Branson Ultrasonic Div Of Ltd
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Branson Ultrasonics Corp
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Abstract

La présente invention résout le problème posé lorsqu’une partie de connexion entre une sonotrode (4) et une tige de transmission de vibrations (5) est susceptible de se détériorer et le problème associé à la structure où une plaquette est attachée à une extrémité de la tige de transmission de vibrations (5), problèmes qui surgissent avec la machine à souder par vibration ultrasonique connnue en proposant une telle machine avec une tige de transmission de vibrations (5) a une surface d’extrémité (56) servant comme surface d’application de vibration et pression, et une section transversale polygonale. La tige de transmission de vibrations (5) est placée à une extrémité d’une sonotrode (4) de manière telle à vibrer ensemble. La tige de transmission de vibrations (5) et une masse (8) sont formées séparément. La masse (8) applique la pression à une saillie (6, 7) formée sur un point nodal de la tige de transmission de vibrations (5).

Description

Art antérieur de l’invention
1. Domaine de l’invention
[0001] La présente invention concerne des machines à souder par vibration ultrasonique.
2. Description de l’art antérieur
[0002] Plusieurs machines à souder par vibration ultrasonique pour la soudure de pièces empilées soudables par ultrasons, comme des pièces métalliques ou des pièces plastiques, en appliquant des vibrations ultrasoniques et de la pression de soudure, sont concrètement utilisées. Le brevet japonais n° 2 756 433 divulgue une de ces machines à souder par vibration ultrasonique. La fig. 10 montre une partie significative de la machine à souder par vibration ultrasonique.
[0003] En référence à la figure 10 , une machine à souder par vibration ultrasonique 100 inclut un générateur 101 qui engendre une fréquence électrique, un oscillateur 102 qui convertit la fréquence électrique produite par le générateur 101 en vibration mécanique, une sonotrode 103 qui amplifie la vibration, la sonotrode 103 étant fixée à l’oscillateur 102 à une extrémité et amincie à l’autre extrémité, une tige de transmission de vibrations 104 jointe à l’extrémité amincie de la sonotrode 103 d’une telle manière qu’elle s’étend perpendiculairement à l’axe de la sonotrode 103, une masse 104A servant comme un résonateur pour appliquer la pression, et un applicateur de pression 105 lié à la masse 104A. La sonotrode 103 et la tige de transmission de vibrations 104 sont assemblées par soudure ou brasage. La machine à souder par vibration ultrasonique 100 inclut, en outre, une plaquette 106 attachée à une extrémité de la tige de transmission de vibrations 104, une enclume 107 placée en face de la plaquette 106, et une base d’enclume 108 qui supporte l’enclume 107. Les pièces à souder sont indiquées par W et W ́.
[0004] Dans la machine à souder par vibration ultrasonique 100, la sonotrode 103 provoque la vibration par flexion de la tige de transmission de vibrations 104, tandis que l’applicateur de pression 105 applique une pression de soudure à la tige de transmission de vibrations 104, provoquant de cette manière une friction entre les pièces W et W ́. La friction génère de la chaleur frictionnelle qui diffuse ou joint par fusion les pièces W et W ́ aux parties soumises à la friction. Ainsi, les pièces W et W ́ sont assemblées par soudure.
[0005] La tige de transmission de vibrations 104 de la machine à souder par vibration ultrasonique 100 a une section transversale circulaire. Cela signifie que la tige de transmission de vibrations 104 résonne à une seule fréquence quand la vibration par flexion est appliquée à l’axe central de celle-ci, dans toutes les directions. Il n’y a pas de garantie que, pendant la soudure, la tige de transmission de vibrations 104 vibre toujours dans la direction axiale de la sonotrode 103, qui est une direction de vibration idéale. En fonction de la charge appliquée à une partie de connexion entre la tige de transmission de vibrations 104 et la sonotrode 103, la tige de transmission de vibrations 104 peut vibrer suivant une direction oblique à l’axe de la sonotrode 103, qui n’est pas une direction de vibration idéale. Toutefois, la machine à souder par vibration ultrasonique 100 n’a pas de structure pour résoudre ce problème. En conséquence, il existe un problème puisque la partie de connexion entre la tige de transmission de vibrations 104 et la sonotrode 103 liée à l’oscillateur 102 a tendance à se détériorer.
[0006] La vibration ultrasonique produite par l’oscillateur 102 et la sonotrode 103 est transmise à la plaquette 106 à travers la tige de transmission de vibrations 104. En même temps, la pression de soudure est appliquée aux pièces W et W ́ à travers l’applicateur de pression 105, la tige de transmission de vibrations 104, et la plaquette 106. Cette structure rencontre les problèmes décrits ci-dessous.
[0007] La plaquette 106, qui est portée en contact avec les pièces W et W ́ pendant la soudure, est attachée à une extrémité de la tige de transmission de vibrations 104. Les problèmes se présentent dans la structure où la plaquette 106, formée séparément, et la tige de transmission de vibrations 104 sont liées ensemble. Des exemples de méthodes pour attacher la plaquette 106 à une extrémité de la tige de transmission de vibrations 104 incluent une méthode par vissage, comme représentée dans la fig. 10 , et une méthode avec tige conique (non représentée).
[0008] Dans le cas d’une machine à souder par vibration ultrasonique qui utilise une méthode par vissage, une rondelle en cuivre (non représentée) est placée entre les surfaces à joindre par une vis. Toutefois, la rondelle en cuivre se dégrade par la chaleur et les contraintes de transmission de vibrations ultrasoniques, et par conséquent la machine à souder par vibration ultrasonique ne peut pas supporter une utilisation à long terme (après avoir été utilisée environ de 5000 à 10 000 fois). En plus, si les plaquettes sont vissées aux extrémités des tiges de transmission de vibrations avec une force de fixation prédéterminée, l’orientation des structures des plaquettes par rapport à la direction de vibration varie. En conséquence, une machine à souder par vibration ultrasonique qui utilise une méthode par vissage ne peut pas être utilisée pour souder des pièces qui exigent un réglage adéquat de la structure de la plaquette et de la direction de vibration ultrasonique.
[0009] Dans le cas d’une machine à souder par vibration ultrasonique qui utilise une méthode avec tige conique, il est possible d’orienter les structures des plaquettes dans la même direction par rapport à la direction de vibration. Toutefois, du fait que les plaquettes sont fixées par pression dans les tiges de transmission de vibrations, la plaquette tend à tomber ou le couplage entre les deux tend à devenir lâche si la pression de soudure pendant la vibration est faible. Ainsi, lorsque l’on syntonise la vibration, les pièces à souder ont besoin d’être placées entre la plaquette et l’enclume, tandis qu’une pression de soudure suffisante est appliquée, avec laquelle une vibration normale peut être obtenue. En outre, en cas de soudure de produits qui exigent l’application de vibrations ultrasoniques sous basse pression, comme de petites pièces ou des pièces minces, il est impossible d’appliquer une vibration ultrasonique normale, car la pression de soudure ne peut pas être réduite pendant la soudure. En conséquence, il est impossible de souder ces produits. En plus, la tige de transmission de vibrations n’est pas durable. Puisque aussi bien la vibration ultrasonique que la pression de soudure sont transmises à la plaquette à travers la tige de transmission de vibrations, lorsque la soudure est effectuée sous haute pression, une partie de la tige de transmission de vibrations se déforme et s’étend.
[0010] Dans la machine à souder par vibration ultrasonique 100 connue, la masse 104A est formée intégralement avec la tige de transmission de vibrations 104 à l’extrémité opposée de l’extrémité à laquelle la plaquette 106 est attachée. Ainsi, lorsque la tige de transmission de vibrations 104 doit être remplacée pour les raisons décrites ci-dessus, la masse 104A également doit être remplacée. Cela n’est pas rentable.
Résumé de l’invention
[0011] La présente invention ayant été faite étant donné ce qui précède, a pour objet une machine à souder par vibration ultrasonique décrite par la revendication 1.
[0012] Une première variante de la présente invention consiste en une machine à souder par vibration ultrasonique comprenant une sonotrode; une tige de transmission de vibrations ayant une extrémité, dont une surface sert de surface d’application de vibration et pression, la tige de transmission de vibrations ayant une section transversale polygonale, la tige de transmission de vibrations étant placée à une extrémité de la sonotrode d’une telle manière que la tige de transmission de vibrations s’étend perpendiculairement à un axe de la sonotrode, la tige de transmission de vibrations ayant une saillie qui s’étend perpendiculairement à un axe de la tige de transmission de vibrations à un point nodal de celle-ci, la tige de transmission de vibrations ayant une fréquence résonnante dans une direction axiale de la sonotrode et une fréquence résonnante suivant une direction croisant l’axe de la sonotrode, les fréquences résonnantes étant différentes l’une de l’autre d’au moins 500 Hz; et une masse formée séparément de la tige de transmission de vibrations, la masse ayant un enfoncement dans une surface d’extrémité de celle-ci pour recevoir l’autre extrémité de la tige de transmission de vibrations, la surface d’extrémité de la masse étant configurée pour entrer en contact avec la saillie de la tige de transmission de vibrations tandis que l’enfoncement reçoit l’extrémité de la tige de transmission de vibrations, la masse pressant le point nodal de la tige de transmission de vibrations.
[0013] Une seconde variante de la présente invention consiste en une machine à souder par vibration ultrasonique comprenant une sonotrode; une tige de transmission de vibrations ayant une extrémité, dont une surface sert de surface d’application de vibration et pression, la tige de transmission de vibrations ayant une section transversale polygonale, la tige de transmission de vibrations placée à une extrémité de la sonotrode de telle manière que la tige de transmission de vibrations s’étende perpendiculairement à un axe de la sonotrode, la tige de transmission de vibrations ayant une encoche qui s’étend perpendiculairement à un axe de la tige de transmission de vibrations à un point nodal de celle-ci et un composant formé séparément de la tige de transmission de vibrations, le composant étant adapté dans l’encoche; et une masse formée séparément de la tige de transmission de vibrations, la masse ayant un enfoncement dans une surface d’extrémité de celle-ci pour recevoir l’autre extrémité de la tige de transmission de vibrations, la surface d’extrémité de la masse étant configurée pour entrer en contact avec le composant adapté dans l’encoche de la tige de transmission de vibrations, tandis que l’enfoncement reçoit l’autre extrémité de la tige de transmission de vibrations, la masse pressant le point nodal de la tige de transmission de vibrations.
[0014] Une troisième variante de la présente invention consiste en une machine à souder par vibration ultrasonique comprenant une sonotrode; une tige de transmission de vibrations ayant une extrémité, dont une surface sert de surface d’application de vibration et pression, la tige de transmission de vibrations ayant une section transversale polygonale, la tige de transmission de vibrations étant placée à une extrémité de la sonotrode d’une manière telle que la tige de transmission de vibrations s’étende perpendiculairement à un axe de la sonotrode, la tige de transmission de vibrations ayant une encoche qui s’étend perpendiculairement à un axe de la tige de transmission de vibrations à un point nodal de celle-ci; et une masse formée séparément à partir de la tige de transmission de vibrations, la masse ayant un enfoncement dans une surface d’extrémité de celle-ci pour recevoir l’autre extrémité de la tige de transmission de vibrations et ayant une saillie s’étendant vers l’intérieur à l’extrémité de celle-ci, la saillie s’étendant vers l’intérieur étant adaptée dans l’encoche dans la tige de transmission de vibrations et entrant en contact avec une surface intérieure de l’encoche, tandis que l’enfoncement reçoit l’autre extrémité de la tige de transmission de vibrations, la masse pressant le point nodal de la tige de transmission de vibrations.
[0015] Une quatrième variante de la présente invention consiste en une machine à souder par vibration ultrasonique comprenant une sonotrode; une tige de transmission de vibrations ayant une extrémité, dont une surface sert de surface d’application de vibration et pression, la tige de transmission de vibrations ayant une section transversale polygonale, la tige de transmission de vibrations étant placée à une extrémité de la sonotrode d’une manière telle que la tige de transmission de vibrations s’étende perpendiculairement à un axe de la sonotrode; et une masse formée séparément à partir de la tige de transmission de vibrations, la masse en contact avec la tige de transmission de vibrations pressant un point nodal de la tige de transmission de vibrations, une fréquence résonnante de la masse dans une direction axiale de celle-ci étant fixée à ± 25% d’une fréquence résonnante de la tige de transmission de vibrations.
[0016] La tige de transmission de vibrations a une section transversale polygonale. Une surface d’extrémité de la tige de transmission de vibrations sert de surface d’application de vibration et pression. Ainsi, la tige de transmission de vibrations vibre seulement dans la direction axiale de la sonotrode pendant la soudure, résolvant ainsi complètement le problème de la tendance à l’endommagement de la partie de connexion entre la sonotrode et la tige de transmission de vibrations.
[0017] En outre, la tige de transmission de vibrations a une section transversale polygonale, et a une fréquence résonnante dans la direction axiale de la sonotrode et une fréquence résonnante suivant une direction croisant l’axe de la sonotrode, les fréquences résonnantes étant différentes les unes des autres d’au moins 500 Hz. Ainsi, la tige de transmission de vibrations vibre seulement dans la direction axiale de la sonotrode pendant la soudure, de cette manière résolvant complètement le problème de la tendance à l’endommagement de la partie de connexion entre la sonotrode et la tige de transmission de vibrations.
[0018] En plus, contrairement aux machines à souder par vibration ultrasonique connues, la tige de transmission de vibrations n’utilise pas de plaquette attachée à une extrémité de celle-ci, mais utilise une des surfaces d’extrémité de celle-ci comme surface d’application de vibration et pression. En conséquence, les problèmes associés à la structure où une plaquette est attachée à une extrémité de la tige de transmission de vibrations, qui est utilisée dans les machines à souder par vibration ultrasonique connues, sont complètement résolus. En outre, les deux surfaces d’extrémité peuvent être utilisées comme surface d’application de vibration et pression, en inversant le sens de tige de transmission de vibrations.
[0019] En outre, la tige de transmission de vibrations et la masse sont formées séparément. Cela résout les problèmes associés à la structure où la tige de transmission de vibrations et la masse sont formées intégralement, structure utilisée dans les machines à souder par vibration ultrasonique connues. De plus, du fait que la masse en contact avec la tige de transmission de vibrations presse le point nodal de la tige de transmission de vibrations, la pression peut être appliquée sans affecter la vibration de la tige de transmission de vibrations. En outre, cette configuration minimalise la production de chaleur frictionnelle provoquée par la friction entre la masse et la saillie de la tige de transmission de vibrations pendant l’application de la pression.
Brève description des dessins
[0020] <tb>La fig. 1<SEP>est une vue de face d’une partie significative d’une machine à souder par vibration ultrasonique conformément à une première forme de réalisation de la présente invention. <tb>La fig. 2<SEP>est une vue de profil de la machine à souder par vibration ultrasonique conformément à la première forme de réalisation, dont une partie est représentée en section transversale. <tb>La fig. 3<SEP>est une vue de face d’une sonotrode et d’une tige de transmission de vibrations. <tb>La fig. 4<SEP>est une vue de profil de la sonotrode et de la tige de transmission de vibrations. <tb>La fig. 5<SEP>montre une autre structure où une masse presse un point nodal de la tige de transmission de vibrations. <tb>La fig. 6<SEP>montre une autre structure où une masse presse un point nodal de la tige de transmission de vibrations. <tb>La fig. 7<SEP>est une vue de face d’une sonotrode et d’une tige de transmission de vibrations d’une machine à souder par vibration ultrasonique conformément à une deuxième forme de réalisation de la présente invention. <tb>La fig. 8<SEP>est une vue de profil de la sonotrode et de la tige de transmission de vibrations de la machine à souder par vibration ultrasonique conformément à la deuxième forme de réalisation, dont une partie est représentée en section transversale. <tb>La fig. 9<SEP>est une vue de face d’une masse d’une machine à souder par vibration ultrasonique conformément à une troisième forme de réalisation de la présente invention. <tb>La fig. 10<SEP>montre une machine à souder par vibration ultrasonique connue.
Description des modes de réalisation préférés
[0021] Les formes de réalisation préférées de la présente invention sont les suivantes:
[0022] (1) Une machine à souder par vibration ultrasonique comprenant une sonotrode; une tige de transmission de vibrations ayant une extrémité, dont une surface sert de surface d’application de vibration et pression, la tige de transmission de vibrations ayant une section transversale polygonale, la tige de transmission de vibrations étant placée à une extrémité de la sonotrode de manière telle que la tige de transmission de vibrations s’étende perpendiculairement à un axe de la sonotrode, la tige de transmission de vibrations ayant une saillie qui s’étend perpendiculairement à un axe de la tige de transmission de vibrations à un point nodal de celle-ci, la tige de transmission de vibrations ayant une fréquence résonnante dans une direction axiale de la sonotrode et une fréquence résonnante suivant une direction croisant l’axe de la sonotrode, les fréquences résonnantes étant différentes les unes des autres d’au moins 500 Hz; et une masse formée séparément à partir de la tige de transmission de vibrations, la masse ayant un enfoncement dans une surface d’extrémité de celle-ci pour recevoir l’autre extrémité de la tige de transmission de vibrations, la surface d’extrémité de la masse étant configurée pour entrer en contact avec la saillie de la tige de transmission de vibrations tandis que l’enfoncement reçoit l’extrémité de la tige de transmission de vibrations, la masse pressant le point nodal de la tige de transmission de vibrations.
[0023] (2) Une machine à souder par vibration ultrasonique comprenant une sonotrode; une tige de transmission de vibrations ayant une extrémité, dont une surface sert de surface d’application de vibration et pression, la tige de transmission de vibrations ayant une section transversale polygonale, la tige de transmission de vibrations placée à une extrémité de la sonotrode de manière telle que la tige de transmission de vibrations s’étende perpendiculairement à un axe de la sonotrode, la tige de transmission de vibrations ayant une encoche qui s’étend perpendiculairement à un axe de la tige de transmission de vibrations à un point nodal de celle-ci et un composant formé séparément à partir de la tige de transmission de vibrations, le composant étant adapté dans l’encoche; et une masse formée séparément à partir de la tige de transmission de vibrations, la masse ayant un enfoncement dans une surface d’extrémité de celle-ci pour recevoir l’autre extrémité de la tige de transmission de vibrations, la surface d’extrémité de la masse étant configurée pour entrer en contact avec le composant adapté dans l’encoche dans la tige de transmission de vibrations tandis que l’enfoncement reçoit l’autre extrémité de la tige de transmission de vibrations, la masse pressant le point nodal de la tige de transmission de vibrations.
[0024] (3) Une machine à souder par vibration ultrasonique comprenant une sonotrode; une tige de transmission de vibrations ayant une extrémité, dont une surface sert de surface d’application de vibration et pression, la tige de transmission de vibrations ayant une section transversale polygonale, la tige de transmission de vibrations étant placée à une extrémité de la sonotrode de manière telle que la tige de transmission de vibrations s’étende perpendiculairement à un axe de la sonotrode, la tige de transmission de vibrations ayant une encoche qui s’étend perpendiculairement à un axe de la tige de transmission de vibrations à un point nodal de celle-ci; et une masse formée séparément de la tige de transmission de vibrations, la masse ayant un enfoncement dans une surface d’extrémité de celle-ci pour recevoir l’autre extrémité de la tige de transmission de vibrations et ayant une saillie s’étendant vers l’intérieur à la fin de celle-ci, la saillie s’étendant vers l’intérieur étant adaptée dans l’encoche dans la tige de transmission de vibrations et entrant en contact avec une surface intérieure de l’encoche, tandis que l’enfoncement reçoit l’autre extrémité de la tige de transmission de vibrations, la masse pressant le point nodal de la tige de transmission de vibrations.
[0025] (4) Une machine à souder par vibration ultrasonique comprenant une sonotrode; une tige de transmission de vibrations ayant une extrémité, dont une surface sert de surface d’application de vibration et pression, la tige de transmission de vibrations ayant une section transversale polygonale, la tige de transmission de vibrations étant placée à une extrémité de la sonotrode de manière telle que la tige de transmission de vibrations s’étend perpendiculairement à un axe de la sonotrode; et une masse formée séparément de la tige de transmission de vibrations, la masse étant en contact avec la tige de transmission de vibrations pressant un point nodal de la tige de transmission de vibrations, une fréquence résonnante de la masse dans une direction axiale de celle-ci étant réglée à ± 25% d’une fréquence résonnante de la tige de transmission de vibrations.
Première forme de réalisation
[0026] Des formes de réalisation de la présente invention seront maintenant décrites.
[0027] La fig. 1 est une vue de face d’une partie significative d’une machine à souder par vibration ultrasonique conformément à une première forme de réalisation de la présente invention, et la fig. 2 est une vue de profil de celle-ci, dont une partie est représentée en section transversale. La fig. 3 est une vue de face d’une sonotrode et d’une tige de transmission de vibrations, et la fig. 4 est une vue de profil de celle-ci.
[0028] La machine à souder par vibration ultrasonique inclut une structure 1 pour supporter les composants suivants, un oscillateur 2, un multiplicateur à monture polaire 3, et une sonotrode 4. Le multiplicateur à monture polaire 3 est disposé entre l’oscillateur 2 et la sonotrode 4. La sonotrode 4 est amincie à une extrémité.
[0029] Une tige de transmission de vibrations 5 est prévue à l’extrémité amincie de la sonotrode 4 de manière telle qu’elles vibrent ensemble. Dans la présente forme de réalisation, deux tiges 5A et 5B, qui s’étendent perpendiculairement à l’axe de la sonotrode 4, sont prévues à l’extrémité amincie de la sonotrode 4. Les deux tiges 5A et 5B, comme un couple, constituent la tige de transmission de vibrations 5. La tige de transmission de vibrations 5 a une section transversale polygonale. Une des surfaces d’extrémité 5a et 5b sert de surface d’application de vibration et pression. En outre, la tige de transmission de vibrations 5 a des saillies 6 et 7 qui s’étendent perpendiculairement à l’axe de celle-ci, sur les points nodaux. Tel que susmentionné, la tige de transmission de vibrations 5 a une section transversale polygonale. La tige de transmission de vibrations 5 a une fréquence résonnante dans la direction axiale de la sonotrode 4 et une fréquence résonnante dans une autre direction, qui sont différentes l’une de l’autre d’au moins 500 Hz. Lorsqu’elle est soumise à vibration dans la même direction que la direction de vibration de la sonotrode 4, la tige de transmission de vibrations 5 constitue, avec la sonotrode 4, un résonateur qui vibre à une fréquence désirée.
[0030] Une masse 8 pour appliquer de la pression est formée séparément de la tige de transmission de vibrations 5. La masse 8 est configurée pour entrer en contact avec la tige de transmission de vibrations 5 et presser un des points nodaux de la tige de transmission de vibrations 5. Dans la présente forme de réalisation, la masse 8 a un enfoncement 8A formé dans une surface d’extrémité 8a de celle-ci, pour recevoir l’autre surface d’extrémité 5a et 5b de la tige de transmission de vibrations 5. La surface d’extrémité 8a de la masse 8 est configurée pour entrer en contact avec une des saillies 6 et 7 formées sur la tige de transmission de vibrations 5, tandis que l’enfoncement 8A reçoit l’extrémité de la tige de transmission de vibrations 5. Ainsi, la masse 8 presse un des points nodaux de la tige de transmission de vibrations 5.
[0031] Une autre structure est représentée sur la fig. 5 . La tige de transmission de vibrations 5 a des entailles 5 ́ et 5 ́ qui s’étendent perpendiculairement à l’axe de la tige de transmission de vibrations 5, à un des points nodaux de celle-ci. La masse 8 a un enfoncement 8A formé dans une surface d’extrémité 8a de celle-ci, pour la réception d’une extrémité de la tige de transmission de vibrations 5. Les composants 5 ́ ́ et 5 ́ ́ , qui sont formés séparément à partir de la tige de transmission de vibrations 5, sont adaptés dans les entailles 5 ́ et 5 ́ pourvues dans la tige de transmission de vibrations 5. La surface d’extrémité 8a de la masse 8 est configurée pour entrer en contact avec les composants 5 ́ ́ et 5 ́ ́, tandis que l’enfoncement 8A reçoit l’extrémité de la tige de transmission de vibrations 5. Ainsi, la masse 8 presse un des points nodaux de la tige de transmission de vibrations 5.
[0032] Une autre structure est représentée sur la fig. 6 . La tige de transmission de vibrations 5 a des entailles 5 ́ et 5 ́ qui s’étendent perpendiculairement à l’axe de la tige de transmission de vibrations 5, à un des points nodaux de celle-ci. La masse 8 a un enfoncement 8A formé dans une surface d’extrémité de celle-ci, pour la réception d’une extrémité de la tige de transmission de vibrations 5. De plus, la masse 8 a des saillies s’étendant vers l’intérieur 8b et 8b à une extrémité, qui seront adaptées dans les entailles 5 ́ et 5 ́ pourvues dans la tige de transmission de vibrations 5. Les saillies s’étendant vers l’intérieur 8b et 8b, formées à la fin de la masse 8, sont adaptées dans les entailles 5 ́ et 5 ́ pourvues dans la tige de transmission de vibrations 5 et entrent en contact avec les surfaces intérieures des entailles 5 ́ et 5 ́, tandis que l’enfoncement 8A reçoit l’extrémité de la tige de transmission de vibrations 5. Ainsi, la masse 8 presse un des points nodaux de la tige de transmission de vibrations 5.
[0033] Un applicateur de pression 9, comme un cylindre, est lié à la masse 8. Une enclume 10 est placée dans une position en face de la tige de transmission de vibrations 5, et une base d’enclume 11 supporte l’enclume 10. Les pièces à souder sont indiquées par les références 12 et 13. En outre, la machine à souder par vibration ultrasonique inclut un cadre de serrage de la partie vibrante 14, des colonnes de guidage 15 et 15 pour supporter le cadre de serrage de la partie vibrante 14 de manière coulissante, des sections de support 16 et 17 pour supporter les colonnes de guidage 15 et 15, et des ressorts à boudin à pression d’expansion 18 et 18 attachés aux colonnes de guidage 15 et 15, pour rétablir le cadre de serrage de la partie vibrante 14 dans sa position originale.
[0034] Maintenant, les avantages de la forme de réalisation décrite ci-dessus seront décrits.
[0035] La sonotrode 4 provoque la vibration par flexion de la tige de transmission de vibrations 5, tandis que l’applicateur de pression 9 applique une pression de soudure à un des points nodaux de la tige de transmission de vibrations 5 à travers la masse 8. La vibration de la tige de transmission de vibrations 5 provoque une friction entre les pièces 12 et 13. La friction engendre de la chaleur frictionnelle, qui diffuse ou assemble par soudure les parties des pièces 12 et 13 soumises à friction. Ainsi, les pièces 12 et 13 sont assemblées par soudure.
[0036] Dans la présente forme de réalisation, la tige de transmission de vibrations 5 a une section transversale polygonale, et a une fréquence résonnante dans la direction axiale de la sonotrode 4 et une fréquence résonnante dans une autre direction qui sont différentes l’une de l’autre d’au moins 500 Hz. Lorsque soumise à vibration dans la même direction que la direction de vibration de la sonotrode 4, la tige de transmission de vibrations 5 constitue, avec la sonotrode 4, un résonateur qui vibre à une fréquence désirée. Ainsi, pendant la soudure, la tige de transmission de vibrations 5 vibre seulement dans la direction axiale de la sonotrode 4, résolvant complètement de cette manière le problème de la tendance à l’endommagement de la partie de connexion entre la sonotrode et la tige de transmission de vibrations.
[0037] En outre, contrairement à la machine à souder par vibration ultrasonique connue, la tige de transmission de vibrations 5 n’utilise pas de plaquette attachée à une extrémité de celle-ci, mais utilise une des surfaces d’extrémité 5a et 5b de celle-ci comme surface d’application de vibration et pression. En conséquence, les problèmes associés à la structure où une plaquette est attachée à une extrémité de la tige de transmission de vibrations, qui est utilisée dans la machine à souder par vibration ultrasonique connue, sont complètement résolus. En outre, les deux surfaces d’extrémité 5a et 5b peuvent être utilisées comme surface d’application de vibration et pression, en tournant la tige de transmission de vibrations 5 à l’envers.
[0038] En plus, la tige de transmission de vibrations 5 et la masse 8 sont formées séparément. Cela résout les problèmes associés à la structure où la tige de transmission de vibrations et la masse sont formées intégralement, qui est utilisée dans la machine à souder par vibration ultrasonique connue. En outre, du fait que la masse 8 en contact avec la tige de transmission de vibrations 5 presse un des points nodaux de la tige de transmission de vibrations 5, la pression peut être appliquée sans affecter la vibration de la tige de transmission de vibrations 5. En outre, cette configuration réduit la production de chaleur frictionnelle provoquée par la friction entre la masse 8 et les saillies 6 et 7 de la tige de transmission de vibrations 5 pendant l’application de la pression.
Deuxième forme de réalisation
[0039] En référence aux fig. 7 et 8 , une deuxième forme de réalisation de la présente invention sera décrite.
[0040] La présente forme de réalisation est différente par rapport à la première en ce que, dans la présente forme de réalisation, la sonotrode 4 et la tige de transmission de vibrations 5 sont formées séparément et liées ensemble par une vis en T. Puisque d’autres structures et avantages sont les mêmes que ceux de la première forme de réalisation, les mêmes composants sont indiqués par les mêmes références, et leur description détaillée sera omise.
Troisième forme de réalisation
[0041] En référence à la fig. 9 , une troisième forme de réalisation de la présente invention sera décrite.
[0042] La présente forme de réalisation est différente par rapport à la première en ce que, dans la présente forme de réalisation, la masse 8 pour appliquer la pression sert de résonateur qui vibre dans la direction axiale. La masse 8 a une collerette 8B pour appliquer la pression à un point nodal situé substantiellement dans la partie centrale, dans la direction axiale de celle-ci. Un mécanisme appliquant la pression (non représenté) applique la pression à la partie supérieure des surfaces 8B ́ et 8B ́ de la collerette 8B pour appliquer la pression. La fréquence résonnante de la masse 8 dans la direction axiale est réglée à ± 25% de la fréquence résonnante de la tige de transmission de vibrations 5. Puisque d’autres structures et avantages sont les mêmes que ceux de la première forme de réalisation, les mêmes composants sont indiqués par les mêmes références, et leur description détaillée sera omise.

Claims (7)

1. Machine à souder par vibration ultrasonique comprenant: une sonotrode (4); une tige de transmission de vibrations (5) ayant une première extrémité, dont une surface (5a, 5b) sert de surface d’application de vibration et pression, la tige de transmission de vibrations (5) ayant une section transversale polygonale, la tige de transmission de vibrations (5) étant placée à une extrémité de la sonotrode (4) d’une telle manière que la tige de transmission de vibrations (5) s’étend perpendiculairement à un axe de la sonotrode (4), et une masse (8) séparée de la tige de transmission de vibrations (5), la masse, (8) étant en contact avec la tige de transmission de vibrations (5) au niveau d’un point nodal de la tige de transmission de vibrations (5).
2. Machine à souder par vibration ultrasonique selon la revendication 1, dans laquelle la tige de transmission de vibrations (5) a une saillie (6, 7) qui s’étend perpendiculairement à un axe de la tige de transmission de vibrations (5) à un point nodal de celle-ci, la tige de transmission de vibrations (5) ayant une fréquence résonnante dans une direction axiale de la sonotrode (4) et une fréquence résonnante suivant une direction croisant l’axe de la sonotrode (4), les fréquences résonnantes étant différentes les unes des autres d’au moins 500 Hz et dans laquelle la masse (8) a un enfoncement (8A) dans une surface d’extrémité (8a) de celle-ci pour la réception d’une seconde extrémité de la tige de transmission de vibrations (5), la surface d’extrémité (8a) de la masse (8) étant configurée pour entrer en contact avec la saillie (6, 7) de la tige de transmission de vibrations (5), tandis que l’enfoncement (8A) reçoit la seconde extrémité de la tige de transmission de vibrations (5).
3. Machine à souder par vibration ultrasonique selon la revendication 1, dans laquelle la tige de transmission de vibrations (5) a une encoche (5 ́) qui s’étend perpendiculairement à un axe de la tige de transmission de vibrations (5) à un point nodal de celle-ci, et dans laquelle la masse (8) a un enfoncement (8A) dans une surface d’extrémité de celle-ci pour la réception d’une seconde extrémité de la tige de transmission de vibrations (5) et ayant une saillie (8b) s’étendant vers l’intérieur à l’extrémité de celle-ci, la saillie (8b) s’étendant vers l’intérieur étant adaptée dans l’encoche (5 ́) de la tige de transmission de vibrations (5) et entrant en contact avec une surface intérieure de l’encoche (5 ́), tandis que l’enfoncement (8A) reçoit la seconde extrémité de la tige de transmission de vibrations (5).
4. Machine à souder par vibration ultrasonique selon la revendication 1, dans laquelle la tige de transmission de vibrations (5) a une encoche (5 ́) qui s’étend perpendiculairement à un axe de la tige de transmission de vibrations (5) à un point nodal de celle-ci et un composant (5 ́ ́) séparée de la tige de transmission de vibrations (5), le composant (5 ́ ́) étant adapté dans l’encoche (5 ́), et dans laquelle la masse (8) a un enfoncement (8A) dans une surface d’extrémité de celle-ci pour la réception d’une seconde extrémité de la tige de transmission de vibrations (5), la surface d’extrémité de la masse (8) étant configurée pour entrer en contact avec le composant (5 ́ ́) adapté dans l’encoche (5 ́) dans la tige de transmission de vibrations (5), tandis que l’enfoncement (8A) reçoit la seconde extrémité de la tige de transmission de vibrations (5).
5. Machine à souder par vibration ultrasonique selon la revendication 1, dans laquelle dans laquelle une fréquence résonnante de la masse (8) dans une direction axiale de celle-ci est réglée à ± 25% d’une fréquence résonnante de la tige de transmission de vibrations (5), comprenant de plus un mécanisme d’application de la pression, dans laquelle la masse (8) a une collerette (8B) pour appliquer la pression à un point nodal situé substantiellement dans la partie centrale dans la direction axiale de celle-ci, et dans laquelle le mécanisme d’application de la pression applique la pression à une surface supérieure de la collerette (8B)
6. Machine à souder par vibration ultrasonique selon l’une des revendications 2 à 5, dans laquelle la tige peut être retrouvée et une surface de la seconde extrémité de ladite tige peut ainsi servir de surface d’application de vibration et de pression lorsque la tige est dans la position retournée.
7. Machine à souder par vibration ultrasonique selon l’une des revendications 2 à 5, dans laquelle la tige de transmission de vibrations (5) est fixée à l’extrémité de la sonotrode (4) avec une vis (T).
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