CN1757477B - 超声波焊接装置及用于超声波焊接装置的工具 - Google Patents

超声波焊接装置及用于超声波焊接装置的工具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超声波焊接装置，其具有包括一声极(10)、一反电极(46)或一界定一压紧空间的侧面元件的工具。为了能够最佳地使用声极(10)的工作面(34、36)，建议声极(10)和/或反电极(46)不仅绕其纵轴线(42)，而且绕垂直于纵轴线的横轴线(38)旋转，直至使其转换到相对于将声极与超声波焊接装置联接起来的元件的理想位置，并在此位置可将其固定。

Description

超声波焊接装置及用于超声波焊接装置的工具
技术领域
本发明涉及一种超声波焊接装置，其具有一工具，该工具包括一声极、一反电极或一界定一压紧空间的侧面元件，其中该声极具有四个工作面，它们可有选择地对正被焊接的物品，例如金属多股线或金属管，并横向于至少一个被该声极的纵轴线所穿过的声极的端面。该端面邻接于一个元件，例如保持架、升压器(Booster)或转换器(Konverter)，所述声极与超声波焊接装置通过该转换器相互联接。为了使工作面中的一个对正物品，将声极和/或反电极可绕纵轴旋转到所需的位置，从而与所述元件对正。本发明还涉及一种用于超声波焊接装置的声极，带有两个对置的端面以及两个工作面，该工作面不仅在所述端面之间并垂直于该端面延伸，而且相对于声极的纵轴线在直径上对置地布置，其中所述工作面中的一个在焊接时正对反电极。
背景技术
EP-A-0 083 707公开了一种带有工具的超声波焊接装置，其具有一带四个工作面的声极和一个具有四个工作面的砧板。其中不仅声极，而且砧板也可绕其相应的纵轴线旋转，以便使工作面与不同横截面的压紧空间对正。
EP-A-0 286 975和US-A-4 782 990都公开了一种超声波焊接装置，其反电极可转换180°，以便使限制压紧空间的不同工作面进入使用位置。
EP-B-0 723 713公开了一种超声波焊接装置，其包括一产生超声波振动的声极，该声极的一部分是压紧空间的一首先用作工作面的界面，该压紧空间的高度和宽度可调，其横截面优选为矩形的并且前侧是开启的。其余的界面或工作面由一多元件的反电极或一侧板seitenschieber构成。
EP-B-0 761 370公开了一种超声波焊接装置，其声极的两对置的端面各与一升压器联接。该声极的长度相当于超声波的波长λ。在圆柱状的声极的振动波腹处有由多个工作面构成的凸起。为了使各工作面对正反电极----也称为砧板，必需使声极绕其纵轴线旋转。
在WO-A-02/43915中描述了一种超声波焊接装置，其中一侧板限制一压紧空间。该侧板具有多个工作面。为了将工作面中的一个对正一个压紧空间，该侧板可旋转并/或回转。
发明内容
本发明的任务是，提供一种开头所述形式的超声波焊接装置，其中的工具可以使作为工作面的表面的最佳使用成为可能。
为了解决这个任务，本发明提出，所述声极和/或反电极不仅绕纵轴线旋转，而且绕垂直于该纵轴线的横轴线旋转，而且可以相对于与将工具与超声波焊接装置连接起来的元件转换到一个理想的位置，并可以将其固定。
与公知的现有技术不同的是，超声波焊接装置具有一不仅可绕纵轴线旋转，而且可绕垂直于纵轴线的横轴线旋转的一声极和/或一反电极.这样就使工作面处于最佳使用状态，因此，可以说一个工作面实现了两个工作面的功能.
本发明特别涉及一种超声波焊接装置，该声极具有两个对置的端面，其中至少一个端面邻接着一个如升压器和/或转换器的元件，其中声极具有两个第一表面和两个第二表面，它们关于声极的纵轴线在直径方向上对置，这两个第一表面和/或第二表面重叠，其中一个表面在对正一个反电极时为工作表面。
最佳地使用每个工作面这样来实现，即通过声极的转换均匀地磨损这些工作面，从而使声极达到较高的使用寿命。
换句话说，按照本发明的一个工作面当作两个工作面使用。
特别是，声极由具有端面的圆柱状端部和两端部之间的中间段构成，中间段由对称于一与工作面相交的平面的两个靠外的第一梯形段和两个靠内的第二梯形段以及由两个第二梯形段限制的矩形内段组合而成，工作面在所述矩形内段上向外延伸。
中间段从端部起至两直径方向上对置的工作面的高度逐渐增加。
矩形内段的形状这样选择，使得矩形内段上分别凸出于端部段和梯形段的圆周面的端面为第一工作面或两个第二工作面。
声极的至少一个端面有利地与超声波焊接装置的一升压器联接。然而，也可以采取一种替换形式，即，端面中的一个与一转换器联接，而端面的另一个与一升压器联接。另一种替换形式是，各端面都与一转换器联接。
如果端面分别与一个转换器联接，声极的长度最好为3/2λ，λ＝超声波振动的波长，那么可以借助于转换器实现同向的功率供给(Leistungseinbring-ung)。如果声极使用一个波长λ，则转换器的电信号被反射。
本发明还强调地建议，超声波焊接装置具有一反电极(或称砧板)作为工具，其具有相对于纵轴线在直径方向上对置的工作面，各工作面的一个纵侧受到一沿着声极纵轴线延伸的刀刃的限制。反电极的端面对称于一与反电极的纵轴线垂直相交的平面，反电极的横轴线位于该平面内。
通过反电极的相应的设计，反电极不仅绕其平行于声极纵轴线的纵轴线旋转，而且也可选择其端面中的一个与一保持架连接，这样就可以双倍地使用直径方向上对置的工作面，从而提供了四个工作面以供使用。通过这种措施，可以最佳地使用反电极，从而提高寿命。
这种反电极特别用于密封或焊接并分离用于冷却设备的管道。所以，通过反电极的转换，即，绕其横轴线的旋转，可以分离管的右端或左端。
特别规定，反电极的各端面上有一个被纵轴线穿过的凹部，从而以结构上简单的措施确保反电极按顺序地对正超声波焊接装置的一个固定面，从该固定面延伸一相应地嵌合到所述凹部中的凸起。特别是，所述凹部是在整个端面上延伸的并横向于反电极的横轴分布的凹部。
本发明还涉及一种用于一超声波焊接装置的工具，其形式为一声极，该声极具有两个对置的端面和至少一个位于端面之间的并垂直于或基本垂直于端面的表面，该表面作为工作面对正反电极，这样，声极就有了两个第一表面和两个第二表面，它们关于声极的纵轴线直径方向上对置，两个第一表面和/或两个第二表面重叠，分别与反电极对正的表面为工作面.
附图说明
本发明的其它的细节、优点和特征不仅可以从权利要求书以及从权利要求书中提取的单项或组合特征中得到，而且可以从下面对所选的优选实施例的附图的详细描述中得到。图中示出：
图1为一超声波焊接装置的一声极的。
图2为一反电极的端面视图。
图3为图2所示的反电极的侧视图。
图4为一超声波焊接装置的原理图。
图5为图4中的一局部截面图。
具体实施方式
附图中纯原理性地示出一超声波焊接装置的工具，用于将金属物品，例如多股线或管压紧和焊接，或用于切断这些物品形成多个部分。
所述超声波焊接装置的是这样的充分公知了的结构，即，其重要的组件除了控制装置以外还包括一发电机、一转换器(Konverter)、一声极以及反电极，声波振动通过所述声极传递到被压紧或焊接的物品上。声极和反电极可以是一个前侧敞开的压紧空间的部分。其余的限界面由侧面元件构成，其中至少一个是可移动的。在转换器与声极之间联接一个升压器，以便加强振动。关于超声波焊接装置的基本结构及其功能，可以参见DE.Z.：技术图书馆，108卷，超声波金属焊接，现代工业出版社，Landsberg/Lech，1985，这里显然证明并引用其内容。
图4和5单纯示出了超声波焊接装置100的一个例子，或者说该超声波焊接装置的局部截面图，通过该装置例如可以将多股线102焊接。为此，将多股线102装在一个压紧空间104中。该压紧空间104由一个砧板106和一个声极108的工作面或焊接面、一侧板110及一砧板106的引导件112限定而成。
引导件112、砧板106及侧板110可这样彼此相对调节，即，使得压紧空间104的横截面调整到待焊接的多股线102的横截面。至此叙述的都是现有技术中的结构，例如其在EP-B-0 723 713中所描述的那样。
声极108(后面还要结合图1详细地对其描述，在该图中以编号10表示)经一升压器114与一转换器116联接。声极108支撑在振荡波节上。相应的支撑件用附图标记118和120表示。声极108的限定压紧空间104的工作面在声极108的振动波腹中延伸。
如图1所示，详细示出的声极10具有两个对置的端面14、16。端面14例如可以与一升压器或一转换器联接，而端面16必要时也与一升压器或一转换器联接。然而，并不是各端面14，16都必须与超声波焊接装置的一元件联接。声极10优选具有与所施加的超声波振动的波长相当的波长λ。
声极10由圆柱状的端部18、20和一中间段22构成，而中间段又由位于外侧的第一梯形段24、26和位于内侧的第二梯形段28、30组合而成，该第二梯形段限制一长方六面体的内段32，该内段的直径方向上对置的端面34和36构成声极10的工作面.声极10可绕其横轴线(箭头38)旋转(箭头40)，从而使每个端面或工作面34、36双倍使用.这样，各工作面34或36被最佳地使用，因此，充分利用了两工作面的功能.这样还可以有选择地将工作面34或36对正未示出的反电极，其中只要使声极10绕其纵轴线(箭头42)旋转即可，如箭头44所示.
从图中还可以看出，声极10的高度从端部18、20起在工作面34、36的方向递增，而其宽度至少在外和内梯形段24、26或38上比端部18、20小。
换句话说，中间段22至少在内梯形段28、30的区域内以及内段32的区域内为扁平状的，而端段18、20为圆柱状。扁平状的段和两端部18、20之间的过渡部分构成靠外的第一梯形段24。
此外，图1中还示出，声极10对称于两平面。一个平面垂直于横轴线38。纵轴线42在此平面内。另一平面中有横轴线38，纵轴线42垂直于该平面。
在本实施例中，声极10具有两个成对对置的工作面34、36，很容易将内段32构造成例如星状，从而例如提供四对工作面以备使用。
在图2和3中示出了形式为一反电极或称之为砧板46的工具，其特别用于压紧或焊接和分离若干管，例如用于冷却技术的管。该工具特别用于压紧或焊接及分离管，例如冷却技术中所用的管。砧板46具有两个端面48、50，该两端面有选择地与超声波焊接装置的一固定面邻接。为了将相应的端面48或50明确地固定到固定面上，该两端面具有在整个宽度上延伸的穿过砧板46的纵轴线52的截面为矩形的凹部54、56，在按顺序将砧板46与固定面对正时，固定面上的一个相应的凸起嵌合到所述凹部中。
在砧板46的相对于纵轴线52在直径方向上对置的侧面上有工作面58和60，它们沿着内纵向侧面62、64分别受到刀刃66、68的限制，刀刃平行或大致平行于砧板46的纵轴线52，因此沿着纵轴线有一个未示出的与砧板46配套的声极。
通过工作面58或60及配套的刀刃66、68的相关结构，可以压紧或焊接一个管，同时可以剪断或分离该管。
按照本发明，砧板46不仅可以绕其纵轴线52旋转，而且可以绕垂直于纵轴线52的横轴线70旋转，因此，各工作面58、60可以双倍使用，即，各工作面58、60起到了两个工作面的作用。同时得到了这样的优点即可以用砧板46选择性地将一被压紧的管左或右分离。如果砧板46只能绕其纵轴线52旋转，则只能在同一侧进行分离。而当绕横轴线70旋转时，则可以用右分离替代左分离，反之亦然。
在本实施例中，砧板46与固定面的固定通过螺栓实现，这些螺栓在对称于纵轴线52的孔72、74中穿过。

Claims (15)

1.超声波焊接装置，其具有包括一声极(10)、一反电极(46)或一界定一压紧空间的侧面限界的工具，其中该声极带有四个工作面(34、36)，这四个工作面可选择地对正被压紧或被焊接的物品，并横向于至少一个被该声极的纵轴线(42)所穿过的该声极的端面(14、16)，其中该端面与一元件相邻，所述声极通过该元件与超声波焊接装置联接，并且其中为了将一个工作面与物品对正，将声极和/或反电极绕纵轴线旋转到一个可与所述元件对正的理想的位置，其特征在于：所述声极(10)和/或反电极(46)不仅可以绕纵轴线(42、52)，而且绕与该纵轴线垂直的横轴线(38、70)旋转，使其转换到相对于将所述工具与超声波焊接装置联接起来的元件的理想位置，并能够将其固定。
2.如权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于：所述元件是超声波焊接装置的一种保持件、升压器或转换器。
3.如权利要求1所述的超声波焊接装置，该声极有两个对置的端面，其中至少一个与超声波焊接装置的所述元件相邻，其特征在于：声极(10)具有两个第一工作面(34)和两个第二工作面(36)，它们相对于声极的纵轴线(42)径向对置，所述两个第一工作面和/或两个第二工作面重叠，其中各面在与反电极对正时为工作面。
4.如权利要求3所述的超声波焊接装置，其特征在于：声极(10)的两个第一工作面(34)和/或两个第二工作面(36)具有相同或基本上相同的平面的延伸段。
5.如权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于：声极(10)由具有端面(14、16)的圆柱状端部段(18、20)和在该端部之间延伸的中间段(22)构成，中间段包括对称于一与所述工作面(34、36)相交的平面的靠外的第一梯形段和靠内的第二梯形段(24、26、28、30)，所述工作面从一个由第二梯形段界定的矩形内段(32)起延伸。
6.如权利要求5所述的超声波焊接装置，其特征在于：声极(10)的中间段(22)从端部(28)起在向着所述内段(32)的方向上，高度逐渐增加。
7.如权利要求5所述的超声波焊接装置，其特征在于：声极(10)的矩形内段(32)上凸起于圆柱状端部段(18、20)和中间段(22)的圆周表面的端面(34、36)为所述两个第一工作面或所述两个第二工作面。
8.如权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于：声极(10)的至少一个端面(14、16)与一升压器连接，该声极具有一个长度λ，λ＝超声波振动的波长。
9.如权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于：声极(10)的一个端面(14、16)与一个升压器连接，另一个端面与超声波焊接装置的一个转换器连接。
10.如权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于：声极(10)的端面(14、16)分别与一转换器连接，该声极具有一个长度λ或λ，λ＝超声波振动的波长。
11.如权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于：作为工具的声极(10)不仅对称于一第一平面，该第一平面垂直于声极的横轴线(38)，纵轴线(42)位于该第一平面上，而且声极对称于一第二平面，该第二平面垂直于纵轴线，横轴线位于该第二平面内。
12.如权利要求1所述的超声波焊接装置，其中反电极(46)的各工作面在纵向侧面上被一沿着声极纵轴线延伸的刀刃所限制，直径方向上对置的工作面在对置的两纵向侧面上分别由一个刀刃限制，其特征在于：反电极(46)的端面(48、50)对称于一与反电极的纵轴线垂直相交(52)的平面，横轴线(70)位于该平面内。
13.如权利要求12所述的超声波焊接装置，其特征在于：反电极(46)的各端面(48、50)具有一个在其宽度上延伸的凹部(54、56)，纵轴线(52)穿过该凹部，该凹部垂直于横轴线(70)。
14.如权利要求12所述的超声焊接装置，其特征在于：通过使反电极(46)绕其纵轴线(52)旋转180度，所述直径方向上对置的工作面中的一个工作面(60)及所配套的刀刃(68)占据了所述直径方向上对置的工作面中的另一个工作面(58)及所配套的刀刃(66)相对于相应的声极的位置。
15.一超声波焊接装置的声极，具有两个对置的端面及两个工作面，该工作面不仅在所述端面之间并垂直于该端面延伸，而且相对于声极的纵轴线在直径上对置地布置，其中所述工作面中的一个在焊接时正对反电极，其特征在于：声极(10)能够不仅围绕其纵轴线而且也围绕其贯穿所述工作面的横轴线进行旋转，其中通过使声极围绕横轴线的旋转就能够将所述工作面分别作为两个工作面使用。
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