CN105946221B - 超声波热熔装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了超声波热熔装置，包括包围式加热组件和超声波成型组件，包围式加热组件包括加热模具，加热模具的底部设有单个或多个加热模头，加热模头为内部中空周围闭合的筒状体，筒状体内中空部分的尺寸大小与工件的热熔部的外部尺寸大小相配合，预加热前，筒状体自上而下套设在工件热熔部外后进行包围式预加热；超声波成型组件包括超声波振动子和热熔模具，超声波振动子的底部与热熔模具连接，热熔模具的底部设有多个用于下压成型的热熔模头，热熔模头随热熔模具一起由超声波振动子带动下行进行下压成型。本发明具有加热均匀，无死角，加热速度快、效率高，熔透效果好，热熔模具耐用、寿命长，产品表面饱满、光洁度好以及产品拉力充足等优点。

Description

超声波热熔装置及方法

技术领域

本发明涉及工件热熔技术领域，具体为一种超声波热熔装置及方法。

背景技术

现有工件的热熔成型主要由以下几种方式。方式一，先平面预热，后停顿，再下压成型方式。该种方式具有如下不足：1、工件的胶没有加热透，其成型时易产生变形和断脚；2、加工后的工件表面不光，易产生拉丝现象；3、成型后易出现不饱满的产品，造成产品缺陷；4、加热、热熔成型后的产品拉力不足，易断裂；5、热熔模具与加热模具为同一模具，其热熔成型模具在高温下易变形，易造成产品成型尺寸不精准，6、热熔模具与加热模具为同一模具，其热熔模具不耐用，寿命短。方式二，先平面预热，再进行移位下压成型方式。方式二的先平面预热，再移位下压的方式，使热熔模具和加热模具分别为独立的两个模具，在一定程度了解决了上述热熔模具在高温下易变形，易造成产品成型尺寸不精准，以及热熔模具不耐用，寿命短的问题。但是其仍具有如下不足：1、工件的胶没有加热透，其成型时易产生变形和断脚；2、工件的热熔部表面不光，易产生拉丝现象；3、成型后易出现不饱满的产品，造成产品缺陷；4、加热、热熔成型后的产品拉力不足，易断裂。方式三，直接用超声波成型，缺点是超声波只能适用于塑胶熔点180度以下的工件，而对于塑胶熔点为180度以上的工件没有办法实现。

除了上述采用加热模具先平面加热再采用热熔模具进行下压成型的两种加热成型方式，还有采用热气非接触式加热，先加热软化，后冷却再成形的方式。该种热气喷气加热方式除了加热热熔部的顶面，其周边也可以得到一定的预热，其在一定程度上提升了热熔部的加热均匀度，其更易加热熔透，在一定程度了解决了工件易变形、断脚、表面不光以及产品成形不饱满等问题。但其也存在自身的不足：其热气非接触式加热，加热速度慢，效率低，而且其热气喷气方式加热存在加热死角，影响加热和熔透效果。

发明内容

本发明提供了一种加热均匀，无死角，加热速度快、效率高，熔透效果好，热熔模具耐用、寿命长，产品表面饱满、光洁度好以及产品拉力充足的超声波热熔装置及方法。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

超声波热熔装置，包括包围式加热组件和超声波成型组件，所述包围式加热组件和超声波成型组件并排设置在固定架上，所述包围式加热组件包括加热模具，所述加热模具的底部设有单个或多个凸出于加热模具并用于预加热工件的加热模头，所述加热模头为内部中空周围闭合的筒状体，所述筒状体内中空部分的尺寸大小与工件的热熔部的外部尺寸大小相配合，预加热前，筒状体自上而下套设在工件热熔部外后进行包围式预加热；所述超声波成型组件包括超声波振动子和热熔模具，所述超声波振动子的底部与热熔模具连接，所述热熔模具的底部设有多个用于下压成型的热熔模头，所述热熔模头随热熔模具一起由超声波振动子带动下行进行下压成型。本发明超声波热熔装置采用包围式加热以及超声波成型的组合方式，先对热熔部进行包围式预加热，然后移位至超声波成型位，热熔部通过超声波成型组件下压成型，其加热均匀，无死角，加热速度快、效率高，熔透效果好，热熔模具耐用、寿命长，产品表面饱满、光洁度好而且产品拉力充足。包围式加热组件采用将加热模头设置成内部中空周围闭合的筒状体结构，其将传统的平面式加热方式更改为包围式加热方式，具有如下优点：1、加热均匀，熔透效果好，有效解决了现有平面加热方式中加热不透引起的易变形以及断脚问题；2、加热过程无死角，加热完全，包围式加热，使工件的热熔部的外表面套设有加热模头，其加热模头套设在热熔部外，有效避免了平面加热只从热熔部上表面加热的缺陷，同时也避免了热气喷气式加热产生的加热死角问题，其包围式加热全程无死角，加热完全；3、包围式加热速度快，效率高，包围式加热使工件的热熔部外表面全包围了热源，而且加热模头与热熔部为接触式加热，其有效提升了加热速度和加热效率；4、将平面式加热模头更改为筒状体式加热模头，其结构简单，构思独特。超声波成型组件采用热熔模具与超声波振动子连接的方式，将传统的机械下压成型更改为超声波下压成型，具有如下优点：1、超声波热熔模头能有效提升产品表面光洁度以及饱满度；2、包围式加热以及超声波成型的结合使用，有效确保了产品拉力充足，避免因拉力不足易产生断裂的情况出现；3、超声波成型无拉丝，有效避免了产品拉丝现象。

进一步地，所述超声波振动子通过振动子固定架与上下伺服模组连接，所述上下伺服模组的顶端设有上下伺服电机，上下伺服电机驱动上下伺服模组进行上下移动，上下伺服模组进而通过振动子固定架带动超声波振动子进行上下移动。采用上下伺服电机作为动力驱动源，其相对于传统的气缸驱动，上下伺服电机驱动更为平稳、均速、有力，有效避免了采用气缸驱动引起的速度过快，不好调控导致的折弯问题。所述超声波振动子的动力驱动源除了采用上下伺服电机与上下伺服模组的结合实现动力驱动，也可以采用上下气缸作为动力源进行驱动超声波振动子进行上下移动。

进一步地，所述筒状体包括圆筒、椭圆筒、方筒或者与热熔部相配合的不规则体。所述加热模头也可以常见的圆筒模头、椭圆筒模头、方筒模头，也可以为与工件的热熔部相配合的其它不规则体，主要是要与热熔部形状相配合。

进一步地，所述加热模具的顶部与加热板连接。

进一步地，所述加热板上部依次设置有水平调节板和调节固定板，所述调节固定板的L形板的立板顶部通过气缸固定板与加热气缸的气缸推杠连接，所述加热气缸安装在固定架的顶板上。所述加热模具的动力驱动除了采用上述加热气缸外，也可以采用加热电机进行驱动。

进一步地，所述固定架的竖板上设有导轨，所述调节固定板的立板背面通过滑块与导轨滑动连接。

使用上述超声波热熔装置进行热熔成型的方法，包括以下步骤：

第一步，放置和传送工件，将工件装入放置夹具，所述放置夹具安装在机架上的水平传送模组上，由与水平传送模组连接的伺服送料电机或送料气缸驱动进行将工件随放置夹具一起传送至加热模具的下方；

第二步，加热模具下行包围热熔部，把位于工件上方的加热模具通过加热气缸或加热电机驱动和控制向下移位至筒状体的加热模头完全包围住工件上的热熔部；

第三步，包围式预热，启动加热板工作，加热板通过加热模具将热量均匀传递给加热模具底部的单个或多个加热模头，加热模头对工件上的热熔部进行包围式预加热；

第四步，工件移位，第三步中的预加热完成后，伺服送料电机或送料气缸将工件传送至成型模具的下方；

第五步，超声波下压成型，上下伺服电机或上下气缸驱动热熔模头随超声波模组一起下行对工件上预热后的热熔部进行下压成型。

通过采用包围式加热以及超声波成型的组合方式，先对热熔部进行包围式预加热，使热熔部均匀熔透，然后移位至超声波成型位，热熔部通过超声波成型组件下压成型，包围式加热均匀，无死角，加热速度快、效率高，熔透效果好，热熔部熔透后对其进行移位，起到自然冷却热熔部的作用，然后再由超声波成型模具对其进行下压成型，有效避免了热熔模具长期在高温下工作的情况，有效避免了热熔模具在高温下易变形，进而导致尺寸不精确以及热熔模具不耐用，寿命短的问题，其有效提升了热熔模具使用用间、寿命长，采用超声波成型，其产品表面饱满、光洁度好、产品拉力充足而且无拉丝现象。

进一步地， 第二步中加热模具下行行程由加热气缸控制，第三步中包围式预加热的加热时间由加热板控制，第五步中热熔模头下行时间和行程由上下伺服电机控制。

进一步地，第三步所述包围式预加热完成后，加热气缸自动回位。

进一步地，所述工件为模塑件，所述模塑件为高温、难熔或者加化纤的模塑材质，所述高温为高于180度的温度，也即是所述模塑件的为熔点为180度以上的模塑件。

本发明超声波热熔装置及加热方法，采用包围式加热以及超声波成型的组合方式，先对热熔部进行包围式预加热，然后移位至超声波成型位，热熔部通过超声波成型组件下压成型，具有如下的有益效果：

第一、加热均匀，熔透效果好，有效解决了现有平面加热方式中加热不透引起的易变形以及断脚问题；

第二、加热过程无死角，加热完全，包围式加热，使工件的热熔部的外表面套设有加热模头，其加热模头套设在热熔部外，有效避免了平面加热只从热熔部上表面加热的缺陷，同时也避免了热气喷气式加热产生的加热死角问题，其包围式加热全程无死角，加热完全；

第三、包围式加热速度快，效率高，包围式加热使工件的热熔部外表面全包围了热源，而且加热模头与热熔部为接触式加热，其有效提升了加热速度和加热效率；

第四、将平面式加热模头更改为筒状体式加热模头，其结构简单，构思独特；

第五、产品表面光洁度和饱满度好，超声波热熔模头能有效提升产品表面光洁度以及饱满度；

第六、产品拉力充足，包围式加热以及超声波成型的结合使用，有效确保了产品拉力充足，避免因拉力不足易产生断裂的情况出现；

第七、无拉丝，超声波成型无拉丝，有效避免了产品拉丝现象。

附图说明

图1为本发明超声波热熔装置的立体图；

图2为本发明超声波热熔装置中加热组件的立体图；

图3为图2中加热模头的立体图；

图4为本发明热熔成型的方法的原理方框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明产品作进一步详细的说明。

如图1至图3所示，超声波热熔装置，包括包围式加热组件和超声波成型组件，所述包围式加热组件和超声波成型组件并排设置在固定架10上，所述包围式加热组件包括加热模具1，所述加热模具1的底部设有单个或多个凸出于加热模具1并用于预加热工件的加热模头2，所述加热模头2为内部中空周围闭合的筒状体3，所述筒状体3内中空部分的尺寸大小与工件的热熔部的外部尺寸大小相配合，预加热前，筒状体3自上而下套设在工件热熔部外后进行包围式预加热；所述超声波成型组件包括超声波振动子16和热熔模具18，所述超声波振动子16上设有防护罩，所述超声波振动子16的底部与热熔模具18连接，所述热熔模具18的底部设有多个用于下压成型的热熔模头19，所述热熔模头19随热熔模具18一起由超声波振动子16带动下行进行下压成型。本发明超声波热熔装置采用包围式加热以及超声波成型的组合方式，先对热熔部进行包围式预加热，然后移位至超声波成型位，热熔部通过超声波成型组件下压成型，其加热均匀，无死角，加热速度快、效率高，熔透效果好，热熔模具18耐用、寿命长，产品表面饱满、光洁度好而且产品拉力充足。包围式加热组件采用将加热模头2设置成内部中空周围闭合的筒状体3结构，其将传统的平面式加热方式更改为包围式加热方式，具有如下优点：1、加热均匀，熔透效果好，有效解决了现有平面加热方式中加热不透引起的易变形以及断脚问题；2、加热过程无死角，加热完全，包围式加热，使工件的热熔部的外表面套设有加热模头2，其加热模头2套设在热熔部外，有效避免了平面加热只从热熔部上表面加热的缺陷，同时也避免了热气喷气式加热产生的加热死角问题，其包围式加热全程无死角，加热完全；3、包围式加热速度快，效率高，包围式加热使工件的热熔部外表面全包围了热源，而且加热模头2与热熔部为接触式加热，其有效提升了加热速度和加热效率；4、将平面式加热模头2更改为筒状体3式加热模头2，其结构简单，构思独特。超声波成型组件采用热熔模具18与超声波振动子16连接的方式，将传统的机械下压成型更改为超声波下压成型，具有如下优点：1、超声波热熔模头19能有效提升产品表面光洁度以及饱满度；2、包围式加热以及超声波成型的结合使用，有效确保了产品拉力充足，避免因拉力不足易产生断裂的情况出现；3、超声波成型无拉丝，有效避免了产品拉丝现象。

如图1所示，所述超声波振动子16通过振动子固定架17与上下伺服模组15连接，所述上下伺服模组15的顶端设有上下伺服电机14，上下伺服电机14驱动上下伺服模组15进行上下移动，上下伺服模组15进而通过振动子固定架17带动超声波振动子16进行上下移动。采用上下伺服电机14作为动力驱动源，其相对于传统的气缸驱动，上下伺服电机14驱动更为平稳、均速、有力，有效避免了采用气缸驱动引起的速度过快，不好调控导致的折弯问题。

如图2和图3所示，所述筒状体3包括圆筒体。所述筒状体3的形状除了为圆筒体外，也可以为常见的椭圆筒体、方筒体或者与热熔部相配合的其它不规则体。也即是所述加热模头2也可以常见的圆筒形模头、椭圆筒形模头、方筒形模头，也可以为与工件的热熔部相配合的其它不规则体状模头，主要是要与热熔部形状相配合。

如图2和图3所示，所述加热模具1的顶部与加热板5连接。所述加热板5上部依次设置有水平调节板6和调节固定板7，所述调节固定板7的L形板的立板8顶部通过气缸固定板9与加热气缸12的气缸推杠连接，所述加热气缸12安装在固定架10的顶板11上。所述固定架10的竖板上设有导轨13，所述调节固定板7的立板8背面通过滑块与导轨13滑动连接。当工件被传送至加热模具1的下方定位后，启动加热气缸12，加热气缸12驱动和控制加热模具1向下移位至筒状体3的加热模头2完全包围住工件上的热熔部后，启动加热板5工作，加热板5通过加热模具1将热量均匀传递给加热模具1底部的多个加热模头2，加热模头2对工件上的热熔部进行包围式预加热。当然，所述加热模具1除了采用加热气缸12作为动力源驱动加热模具1上下移动外，也可以选用加热电机和加热伺服模组结合作为动力源进行驱动加热模具1上下移动。

如图1至图4所示，使用上述超声波热熔装置进行热熔成型的方法，包括以下步骤：

第一步，放置和传送工件，将工件装入放置夹具，所述放置夹具安装在机架上的水平传送模组上，由与水平传送模组连接的伺服送料电机或送料气缸驱动进行将工件随放置夹具一起传送至加热模具1的下方；

第二步，加热模具1下行包围热熔部，把位于工件上方的加热模具1通过加热气缸或加热电机12驱动和控制向下移位至筒状体3的加热模头2完全包围住工件上的热熔部，该步骤中加热模具1下行行程由加热气缸或加热电机12控制；

第三步，包围式预热，启动加热板5工作，加热板5通过加热模具1将热量均匀传递给加热模具1底部的单个或多个加热模头2，加热模头2对工件上的热熔部进行包围式预加热，该步骤中包围式预加热的加热时间由加热板5控制，所述包围式预加热完成后，加热气缸12自动回位；

第四步，工件移位，第三步中的预加热完成后，伺服送料电机或送料气缸将工件传送至成型模具的下方；

第五步，超声波下压成型，上下伺服电机或上下气缸14驱动热熔模头19随超声波模组一起下行对工件上预热后的热熔部进行下压成型，该步骤中热熔模头19下行时间和行程由上下伺服电机14控制。

如图1至图4所示，所述工件为模塑件，所述模塑件为高温、难熔或者加化纤的模塑材质，所述高温为高于180度的温度。通过采用包围式加热以及超声波成型的组合方式，先对热熔部进行包围式预加热，使热熔部均匀熔透，然后移位至超声波成型位，热熔部通过超声波成型组件下压成型，包围式加热均匀，无死角，加热速度快、效率高，熔透效果好，热熔部熔透后对其进行移位，起到自然冷却热熔部的作用，然后再由超声波成型模具对其进行下压成型，有效避免了热熔模具18长期在高温下工作的情况，有效避免了热熔模具18在高温下易变形，进而导致尺寸不精确以及热熔模具18不耐用，寿命短的问题，其有效提升了热熔模具18使用用间、寿命长，采用超声波成型，其产品表面饱满、光洁度好、产品拉力充足而且无拉丝现象。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.超声波热熔装置，其特征在于：包括包围式加热组件和超声波成型组件，所述包围式加热组件和超声波成型组件并排设置在固定架上，所述包围式加热组件包括加热模具，所述加热模具的底部设有单个或多个凸出于加热模具并用于预加热工件的加热模头，所述加热模头为内部中空周围闭合的筒状体，所述筒状体内中空部分的尺寸大小与工件的热熔部的外部尺寸大小相配合，预加热前，筒状体自上而下套设在工件热熔部外后进行包围式预加热；所述超声波成型组件包括超声波振动子和热熔模具，所述超声波振动子的底部与热熔模具连接，所述热熔模具的底部设有多个用于下压成型的热熔模头，所述热熔模头随热熔模具一起由超声波振动子带动下行进行下压成型。

2.根据权利要求1所述的超声波热熔装置，其特征在于：所述超声波振动子通过振动子固定架与上下伺服模组连接，所述上下伺服模组的顶端设有上下伺服电机，上下伺服电机驱动上下伺服模组进行上下移动，上下伺服模组进而通过振动子固定架带动超声波振动子进行上下移动。

3.根据权利要求1或2所述的超声波热熔装置，其特征在于：所述筒状体包括圆筒、椭圆筒、方筒或者与热熔部相配合的不规则体。

4.根据权利要求3所述的超声波热熔装置，其特征在于：所述加热模具的顶部与加热板连接。

5.根据权利要求4所述的超声波热熔装置，其特征在于：所述加热板上部依次设置有水平调节板和调节固定板，所述调节固定板的L形板的立板顶部通过气缸固定板与加热气缸的气缸推杠连接，所述加热气缸安装在固定架的顶板上。

6.根据权利要求5所述的超声波热熔装置，其特征在于：所述固定架的竖板上设有导轨，所述调节固定板的立板背面通过滑块与导轨滑动连接。

7.使用权利要求1至6任一项权利要求所述超声波热熔装置进行热熔成型的方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，放置和传送工件，将工件装入放置夹具，所述放置夹具安装在机架上的水平传送模组上，由与水平传送模组连接的伺服送料电机或送料气缸驱动进行将工件随放置夹具一起传送至加热模具的下方；

第二步，加热模具下行包围热熔部，把位于工件上方的加热模具通过加热气缸或加热电机驱动和控制向下移位至筒状体的加热模头完全包围住工件上的热熔部；

第三步，包围式预热，启动加热板工作，加热板通过加热模具将热量均匀传递给加热模具底部的单个或多个加热模头，加热模头对工件上的热熔部进行包围式预加热；

第四步，工件移位，第三步中的预加热完成后，伺服送料电机或送料气缸将工件传送至成型模具的下方；

第五步，超声波下压成型，上下伺服电机或上下气缸驱动热熔模头随超声波模组一起下行对工件上预热后的热熔部进行下压成型。

8. 根据权利要求7所述热熔成型的方法，其特征在于： 第二步中加热模具下行行程由加热气缸控制，第三步中包围式预加热的加热时间由加热板控制，第五步中热熔模头下行时间和行程由上下伺服电机控制。

9.根据权利要求8所述热熔成型的方法，其特征在于：第三步所述包围式预加热完成后，加热气缸自动回位。

10.根据权利要求9所述热熔成型的方法，其特征在于：所述工件为模塑件，所述模塑件为高温、难熔或者加化纤的模塑材质，所述高温为高于180度的温度。