ES2831833T3

ES2831833T3 - Sonotrodo ultrasónico para transductor alineado transversalmente

Info

Publication number: ES2831833T3
Application number: ES15742625T
Authority: ES
Inventors: Matthew A Short
Original assignee: Edison Welding Institute Inc
Current assignee: Edison Welding Institute Inc
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2021-06-09
Anticipated expiration: 2035-01-27
Also published as: EP3099468A4; BR112016017173B1; PL3099468T3; MX2016009451A; AU2015211135A1; WO2015116587A1; BR112016017173A2; JP2017506159A; US9205596B2; JP6553061B2; CA2937367A1; EP3099468B1; EP3099468A1; AU2015211135B2; US20150210002A1; CA2937367C

Abstract

Un sonotrodo ultrasonico (210, 600, 730), que comprende: un cuerpo (610) que tiene unas regiones nodales y antinodales, y configurado para propagar unas ondas ultrasonicas recibidas en una region nodal a lo largo de una primera direccion (D1); un transductor (710) conectado a una region nodal en un lado del sonotrodo (210, 600, 730), y una estructura opuesta (740) acoplada a una region nodal en otro lado del sonotrodo (210, 600, 730) que esta opuesta a la region nodal que recibe el transductor (710), comprendiendo el sonotrodo (210, 600, 730) ademas una pluralidad de elementos de redireccionamiento (630) formados en el cuerpo (610); comprendiendo los elementos de redireccionamiento (630) unas ranuras alargadas formadas a traves del cuerpo (610) y que se extienden a lo largo de una segunda direccion (D2), y estan configuradas para hacer que las ondas ultrasonicas recibidas que se propagan a lo largo de la primera direccion (D1) se propaguen a lo largo de la segunda direccion (D2), perpendicular a la primera direccion (D1), tras encontrar uno o mas de los elementos de redireccionamiento (630); en donde el cuerpo (610) esta configurado ademas para estirarse y comprimirse a lo largo de la segunda direccion (D2) basandose en los picos y valles correspondientes de las ondas que se propagan a lo largo de la segunda direccion (D2); y al menos una superficie de soldadura ultrasonica (620, 735a, 735b) en una region antinodal del cuerpo (610) configurada para oscilar basandose en el estiramiento y la compresion.

Description

DESCRIPCIÓN

Sonotrodo ultrasónico para transductor alineado transversalmente

Antecedentes de la invención

Campo técnico

La presente invención se refiere a la soldadura ultrasónica. Más específicamente, la invención desvelada en el presente documento pertenece a un sonotrodo ultrasónico configurado para su uso con un transductor alineado transversalmente en un conjunto de soldadura ultrasónica.

Descripción de la técnica relacionada

La soldadura ultrasónica es una técnica empleada para unir materiales maleables y delgados, tales como termoplásticos e incluso metales blandos como aluminio y cobre. En la industria, la soldadura ultrasónica es una buena alternativa automatizada a las colas, tornillos o tecnologías de encaje a presión que se usan normalmente para unir materiales. Los beneficios de la soldadura ultrasónica son que es mucho más rápida que los adhesivos o disolventes convencionales. El tiempo de secado es muy rápido y no es necesario que las piezas permanezcan en una plantilla durante largos períodos de tiempo esperando que la unión se seque o se cure. El proceso de soldadura ultrasónica puede automatizarse fácilmente, haciendo uniones limpias y precisas que rara vez necesitan ningún trabajo de retoque. El bajo impacto térmico sobre los materiales involucrados permite soldar un mayor número de materiales entre sí, igualmente. Además, debido a que no se emplean colas ni otros aditivos durante el proceso, la soldadura ultrasónica es una excelente opción para la soldadura de paquetes a base de alimentos, tales como bolsas de plástico o aluminio como las que se usan para patatas fritas y otros aperitivos.

Durante el proceso de soldadura ultrasónica, las partes se colocan uniones entre un nido conformado fijo (llamado "yunque") y un sonotrodo (llamado "cuerno"). El sonotrodo está conectado a un transductor, que se usa para convertir la energía eléctrica en vibraciones acústicas. Dicha vibración acústica de baja amplitud se emite desde el sonotrodo y hacia los materiales que se sueldan en la localización de unión prevista. Las frecuencias típicas utilizadas en la soldadura ultrasónica varían de 15 kHz a 40 kHz, pero a veces incluso pueden encontrarse tan altas como 70 kHz. La energía ultrasónica funde el punto de contacto entre las partes, creando la unión. La soldadura ultrasónica funciona provocando la fusión local del o los materiales debido a la absorción de la energía de vibración que se introduce a través de la unión a soldar. Para asegurarse de que la unión de soldadura esté en la localización deseada y tenga el tamaño adecuado, la interfaz de los dos materiales puede diseñarse especialmente para concentrar el proceso de fusión (soldadura). Aunque se produce algo de calentamiento en la zona de la unión, por lo general, no es suficiente para fundir los materiales, sino que son las vibraciones introducidas a lo largo de la unión que se está soldando las que hacen que los materiales se suelden entre sí.

Las aplicaciones de la soldadura ultrasónica son extensas y se encuentran en muchas industrias, incluyendo eléctricas, informáticas, automotor, aeroespaciales, médicas y de empaquetado. El espesor determina si dos elementos pueden soldarse ultrasónicamente. Por consiguiente, si los materiales son demasiado gruesos, el proceso de soldadura ultrasónica no los unirá. Ventajosamente, el proceso de soldadura ultrasónica es muy rápido y fácil de automatizar, con tiempos de soldadura a menudo inferiores a un segundo. Además, no se requiere un sistema de ventilación para eliminar el calor o los gases de escape, lo que también ayuda a reducir los costes generales de fabricación. De manera adicional, la soldadura ultrasónica es excelente para conjuntos que suelen ser demasiado pequeños, demasiado complejos, demasiado delicados o peligrosos para las técnicas de soldadura más comunes.

La industria alimentaria considera que la soldadura ultrasónica es preferible a las técnicas de unión tradicionales debido a que es rápida, higiénica y puede producir sellos herméticos. Un conjunto de soldadura ultrasónica convencional a modo de ejemplo 100 se ilustra en la figura 1. En este conjunto convencional 100, se incluye un sonotrodo ultrasónico 110 para proporcionar las vibraciones acústicas para la soldadura ultrasónica. Las vibraciones acústicas se introducen en el sonotrodo 110 usando un transductor ultrasónico 120 y se propagan a lo largo del eje longitudinal Li del conjunto 100. Como se ha mencionado anteriormente, el transductor ultrasónico 120 convierte una entrada eléctrica 125 en ondas acústicas, y a continuación las ondas acústicas pueden amplificarse usando un elevador 130. El sonotrodo ultrasónico 110 incluye una región de soldadura 115, que en este ejemplo es un borde de soldadura 115, que hace contacto con un material 140 a soldar ultrasónicamente mientras las vibraciones acústicas se propagan a través del sonotrodo 110 hacia el borde de soldadura 115.

Para soldar ultrasónicamente el material 140, el sonotrodo 110 oscila a partir de las ondas acústicas que se propagan a través del mismo mientras el borde de soldadura 115 se mueve para hacer contacto con el material 140 y comprimirlo contra un yunque 150. Como se ilustra, en los conjuntos convencionales 100 el transductor 120, el elevador 130 y la dirección de soldadura que usa el borde de soldadura 115 del sonotrodo 110 están en línea con el eje longitudinal Li y, por lo tanto, las ondas acústicas se propagan a lo largo de un solo eje Li por todo el conjunto 100. La oscilación del borde de soldadura 115 sobre el material 140 mientras se presiona el material 140 contra el yunque 150 hace que el material 140 se suelde ultrasónicamente.

Lamentablemente, debido a que el transductor 120 y el borde de soldadura 115 están colocados a lo largo de un solo eje longitudinal Li, puede producirse un fallo prematuro del conjunto de soldadura ultrasónica 100. Más específicamente, ya que el borde de soldadura oscilante 115 se presiona contra el yunque 150 (con el material 140 entre los mismos) durante la soldadura ultrasónica, una retroalimentación vibratoria provocada por el contacto físico del sonotrodo oscilante 110, el material 140 y el yunque 150 se propaga a través del sonotrodo 110, a través del elevador 130 y finalmente de vuelta al transductor 120. Las vibraciones realimentadas en el transductor 120 conducen constantemente a un fallo prematuro del transductor 120. De manera adicional, la disposición lineal de los conjuntos ultrasónicos convencionales ocupa una gran cantidad de espacio dentro de un aparato de soldadura ultrasónica.

Además, tal disposición lineal requiere que el conjunto 100 se mueva hacia y lejos del yunque 150 durante cada incidencia de la soldadura ultrasónica del material 140. Este movimiento no solo requiere mucho tiempo, sino que también requiere maquinaria y energía adicionales para mover repetidamente el conjunto 100 hacia delante y hacia atrás durante cada operación de soldadura. Tal equipo y energía adicionales también dan como resultado un aumento de los costes y el potencial fallo del equipo en tales enfoques convencionales. En vista de tales deficiencias, existe una necesidad en la técnica de un aparato y método de soldadura ultrasónica mejorados que no adolezca de las deficiencias encontradas en los conjuntos ultrasónicos convencionales. La patente de Estados Unidos número US 5057182 muestra un cuerno de peine ultrasónico y un método de uso. La patente de Estados Unidos número US 5171387 muestra un cuerno de peine ultrasónico y un método de uso. La solicitud de patente de Estados Unidos, número de publicación US 2013/0213580 A1 muestra una unidad de vibración ultrasónica. La solicitud de patente europea, número de publicación EP 2522493 A2 muestra un dispositivo de sellado lateral de una máquina de envasado.

Sumario de la invención

Un objetivo de los principios desvelados es evitar problemas potenciales que resulten en transductores y cuernos de sonotrodo agrietados o dañados, un desplazamiento no uniforme o una resonancia del sistema cuando un conjunto de sonotrodos se somete a condiciones de trabajo rigurosas. En la solicitud de patente de Estados Unidos en trámite 14/166.081 (expediente del mandatario N.° Cf La Y. 00878), titulada "Transverse Sonotrode Design for Ultrasonic Welding" y presentada el 28 de enero de 2014, que se asigna comúnmente con la presente divulgación, introduce la nueva técnica de "desacoplar" uno o más transductores en un conjunto ultrasónico de la dirección de desplazamiento de trabajo, y accionar el conjunto de soldadura en la región nodal del sonotrodo, en lugar de en las regiones antinodales, para aprovechar el efecto Poisson. Como se ha expuesto anteriormente, en aplicaciones que necesitan mucha fuerza o gran amplitud, un transductor ultrasónico puede ver una tensión significativa debido al arranque mientras está bajo carga, es decir, haciendo contacto físico con un yunque u otra herramienta. Dichos impactos mecánicos generan normalmente ondas reflectantes de regreso al transductor, lo que da como resultado una descarga eléctrica en el conjunto y el sistema que eventualmente conduce a un fallo catastrófico. Al alinear transversalmente el o los transductores como se desvela en la presente solicitud en trámite, un conjunto de soldadura ultrasónica ya no está sometido a la retroalimentación dañina que se produce al entregar energía ultrasónica a una pieza o material de trabajo debido a la disposición de montaje transversal proporcionada por los principios desvelados.

Para usar con la técnica de alinear transversalmente el transductor en un conjunto de soldadura ultrasónica, los principios que se desvelan actualmente proporcionan un sonotrodo ultrasónico único para su uso en conjuntos de soldadura ultrasónica que tienen tal transductor alineado transversalmente. En un aspecto de la invención, un sonotrodo ultrasónico comprende un cuerpo que tiene unas regiones nodales y antinodales y está configurado para propagar ondas ultrasónicas recibidas en una región nodal a lo largo de una primera dirección. Un transductor conectado a una región nodal en un lado del sonotrodo y una estructura opuesta acoplada a una región nodal en otro lado del sonotrodo que está opuesto a la región nodal que recibe el transductor. El sonotrodo comprende además una pluralidad de elementos de redireccionamiento formados en el cuerpo; comprendiendo los elementos de redireccionamiento ranuras alargadas formadas a través del cuerpo y que se extienden a lo largo de una segunda dirección (D2), y están configuradas para hacer que las ondas ultrasónicas recibidas que se propagan a lo largo de la primera dirección se propaguen a lo largo de la segunda dirección, perpendicular a la primera dirección, tras encontrar uno o más de los elementos de redireccionamiento.

El cuerpo está configurado además para estirarse y comprimirse a lo largo de la segunda dirección basándose en los picos y valles correspondientes de las ondas que se propagan a lo largo de la segunda dirección, e incluye al menos una superficie de soldadura ultrasónica en una región antinodal del cuerpo configurada para oscilar basándose en el estiramiento y la compresión.

En algunas realizaciones, un sonotrodo ultrasónico como se desvela en el presente documento puede incluir además un cuerpo que comprende una estructura alargada que tiene unas regiones antinodales a lo largo de los lados largos y unas regiones nodales a lo largo de los lados cortos, de la estructura alargada. También en algunas realizaciones, unos extremos opuestos del sonotrodo comprenden la región nodal, estando al menos uno de los extremos opuestos configurado para recibir las ondas ultrasónicas. Los elementos de redireccionamiento comprenden unas ranuras alargadas formadas a través del cuerpo y que se extienden a lo largo de la segunda dirección. Las ranuras alargadas pueden estar sustancialmente equidistantes a través del cuerpo. En algunas realizaciones, cada una de las ranuras alargadas comprende unas anchuras sustancialmente iguales a lo largo de cada longitud de ranura. Además, en algunas realizaciones, las ranuras alargadas comprenden longitudes variables. Aún más, en algunas realizaciones relacionadas, la longitud de las ranuras alargadas más cercanas a los extremos del cuerpo es mayor que las longitudes de las ranuras alargadas más alejadas de los extremos del cuerpo.

En algunas realizaciones, el espesor del cuerpo se ahúsa a lo largo de la segunda dirección desde una parte central del cuerpo, que se extiende a lo largo de la primera dirección, hasta los bordes del cuerpo. En algunas realizaciones relacionadas, cada uno de los bordes del cuerpo comprende unas regiones antinodales del cuerpo que tienen un espesor sustancialmente uniforme a lo largo de sus longitudes, comprendiendo al menos una de las regiones antinodales la al menos una superficie de soldadura. Además, en algunas realizaciones a modo de ejemplo, la parte central del cuerpo comprende un espesor uniforme a lo largo de la primera dirección, extendiéndose el ahusamiento desde la parte central del espesor uniforme hasta los bordes.

Otros aspectos, realizaciones y elementos de la invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la invención cuando se considere junto con las figuras adjuntas. Las figuras adjuntas son esquemáticas y no están diseñadas para dibujarse a escala. Con fines de mayor claridad, no todos los componentes están etiquetados en cada figura, tampoco se muestran todos los componentes de cada realización de la invención cuando la ilustración no es necesaria para permitir que los expertos en la materia comprendan la invención. Todas las solicitudes de patente y las patentes incorporadas en el presente documento como referencia se incorporan como referencia en su totalidad. En caso de conflicto, la presente memoria descriptiva, incluidas las definiciones, regirá.

Breve descripción de las figuras

Las funciones novedosas que se consideran características de la invención se exponen en las reivindicaciones adjuntas. La propia invención, sin embargo, así como un modo de uso preferido, otros objetivos y ventajas de los mismos, se entenderán mejor haciendo referencia a la siguiente descripción detallada de las realizaciones ilustrativas cuando se lean junto con las figuras adjuntas, en las que:

la figura 1 representa una realización de un conjunto de soldadura ultrasónica convencional;

la figura 2 representa una realización de un conjunto de soldadura ultrasónica construido de acuerdo con los principios desvelados;

la figura 3 representa un diagrama de media longitud de onda (A/2) de una vibración acústica que oscila a través de un material a lo largo de su eje longitudinal;

la figura 4 representa un diagrama de un material que experimenta el efecto Poisson durante una longitud de onda completa (A) de una oscilación acústica;

la figura 5 representa una vista lateral de un conjunto de soldadura ultrasónica convencional que tiene una geometría de línea de transmisión de onda acústica única;

la figura 6 representa una vista en perspectiva de un sonotrodo de soldadura ultrasónica construido de acuerdo con los principios desvelados;

la figura 7 representa una vista desde un extremo del sonotrodo ultrasónico ilustrado en la figura 6;

la figura 8 representa una vista lateral del sonotrodo ultrasónico ilustrado en las figuras 6 y 7; y la figura 9 representa una vista en perspectiva de un conjunto de soldadura ultrasónica que incorpora un sonotrodo ultrasónico construido de acuerdo con los principios desvelados.

Descripción detallada

Los principios desvelados mejoran la soldabilidad de los materiales delgados con sistemas ultrasónicos al incorporar diseños y construcciones de sonotrodos de soldadura ultrasónica únicos, junto con nuevos métodos de fabricación de sonotrodos ultrasónicos únicos. Los principios desvelados proporcionan sonotrodos que pueden emplearse con un transductor ultrasónico montado transversalmente, donde tal alineación transversal da como resultado el desacoplamiento del eje de transmisión de ondas acústicas del transductor de las condiciones de carga encontradas en la superficie de soldadura del conjunto. Por consiguiente, un sonotrodo de acuerdo con los principios desvelados produce oscilaciones que oscilan transversalmente a la entrada de ondas acústicas al sonotrodo. Más específicamente, para aplicaciones de soldadura ultrasónica, los principios desvelados convierten las vibraciones acústicas introducidas desde el antinodo de una primera guía de ondas de un conjunto ultrasónico (por ejemplo, un elevador) y que se propagan a lo largo de un primer eje de transmisión, en vibraciones que se propagan dentro de una segunda guía de ondas (por ejemplo, un sonotrodo) a lo largo de un segundo eje de transmisión perpendicular al primer eje de transmisión cuando el nodo de la segunda guía de ondas está acoplado al antinodo de la primera guía de ondas. Para aplicaciones de soldadura ultrasónica, los principios desvelados proporcionan un sonotrodo que tiene una superficie de soldadura que es perpendicular al eje de transmisión de un conjunto de transductor/elevador acoplando la región nodal del sonotrodo a la región antinodal del transductor/elevador, que es contrario a la práctica convencional.

Mirando a la figura 2, se ilustra un conjunto ultrasónico 200 que tiene un sonotrodo construido de acuerdo con los principios desvelados. El conjunto desvelado 200 incluye el sonotrodo ultrasónico 210 para facilitar la soldadura ultrasónica de un material 240. En esta realización ilustrada, el sonotrodo 210 incluye dos regiones o superficies de soldadura 215a, 215b, que se localizan en lados opuestos del sonotrodo 210. Por supuesto, en otras realizaciones, el sonotrodo 210 puede incluir un número mayor o menor de regiones de soldadura, de acuerdo con lo pueda requerir cada aplicación de soldadura ultrasónica en específico/a.

En esta realización ilustrada, el sonotrodo 210 es un sonotrodo rotatorio, es decir, puede rotar alrededor de su eje longitudinal Li. Para soldar ultrasónicamente el material 240, las regiones de soldadura 215a, 215b presionan el material 240 contra un yunque 250. En esta realización rotatoria a modo de ejemplo, el yunque 250 también puede hacerse rotar alrededor de su eje longitudinal L². Más específicamente, el sonotrodo 210, en lugar de moverse lateralmente hacia y desde el yunque 250 como en el conjunto convencional mostrado en la figura 1, un conjunto rotatorio puede, en cambio, hacer rotar simplemente tanto el sonotrodo 210 como el yunque 250 para agarrar entre los mismos el material 240 a soldar. Después de que se produzca la soldadura ultrasónica, la rotación del sonotrodo 210 y el yunque 250 puede liberar el material 240, que a continuación puede hacerse avanzar de tal manera que otra zona del material 240 pueda colocarse entre el sonotrodo 210 y el yunque 250 y así soldarse. Por supuesto, los principios desvelados también pueden aplicarse en un conjunto de soldadura no rotatorio, y no se pretende limitar a esta realización a modo de ejemplo.

Mirando más específicamente cómo puede producirse el proceso de soldadura ultrasónica con el conjunto 200 en la figura 2, el conjunto de soldadura ultrasónica ilustrado 200 incluye un transductor ultrasónico 220 para convertir la electricidad entrante 225 en vibraciones acústicas. En las realizaciones a modo de ejemplo, el transductor 220 es un transductor ultrasónico de alta potencia 220 que puede operar entre aproximadamente 15-100 kHz al convertir la energía eléctrica en oscilaciones mecánicas (es decir, vibraciones acústicas). A medida que se generan las ondas acústicas, las ondas se propagan desde el transductor 220 y hacia el sonotrodo 210 a lo largo del eje de transmisión longitudinal Li. En realizaciones de alta potencia, el transductor 220 puede alimentarse por un generador capaz de accionar el sistema hasta en 10000 vatios. Por supuesto, también pueden emplearse otras frecuencias de oscilación y potencia de excitación con un sistema o método implementado de acuerdo con los principios desvelados, y los ejemplos expuestos en el presente documento no deberían leerse para limitar los principios desvelados a ninguna realización específica.

Acoplado al transductor 220 hay un elevador 230, que puede emplearse para ajustar la ganancia (por ejemplo, amplitud) del conjunto ultrasónico 200. Más específicamente, el elevador 230 es normalmente una forma simplificada de sonotrodo en el que se proporcionan oscilaciones mecánicas (por el transductor) en un antinodo de un material, y a continuación se transmiten a través del segundo antinodo del material normalmente con una amplitud ajustada. Por ejemplo, un transductor de 20 kHz típico puede tener una salida de 28 |jm de desplazamiento pico a pico para una onda acústica. Con un elevador de ganancia 1:1, el desplazamiento en el primer antinodo (a la entrada del elevador) será de 28 jm de amplitud, mientras que el desplazamiento en el segundo antinodo (a la salida del elevador) también será de 28 jm de amplitud. Sin embargo, si se emplea un elevador de ganancia 1,5:1 el desplazamiento resultante en la salida del elevador será de 42 jm , que es una ganancia de 1,5 sobre la entrada de amplitud de 28 jm al elevador. Por el contrario, puede emplearse un elevador para reducir la amplitud de la onda acústica que se propaga a través del material, si la aplicación lo requiere.

Otro fin de un elevador es proporcionar un medio para sujetar rígidamente la línea de transmisión o el eje de un sonotrodo ultrasónico de tal manera que puedan aplicarse las fuerzas apropiadas (provocadas por las oscilaciones) para aplicaciones de soldadura ultrasónica. En los conjuntos de soldadura ultrasónica convencionales, esto se logra creando una geometría especial alrededor de la región nodal del elevador, de tal manera que el punto de acoplamiento tenga teóricamente un desplazamiento cero. Este enfoque puede comprenderse mejor si se comprenden los efectos físicos en un material provocados por la introducción de ondas acústicas, que se proporciona a continuación.

Mirando brevemente a la figura 3, Se ilustra un diagrama 300 que representa la mitad de la longitud de onda (A/2) de una vibración acústica 310 que oscila a través de un material 320 a lo largo de su eje de transmisión longitudinal Li. La onda acústica 310 se propaga a través del material 320 en la dirección X donde la oscilación de la vibración induce tensiones en el material 320 como se ilustra por la curva de tensión 330. Más específicamente, los picos y valles de la onda de vibración 310 definen el antinodo del material 320, mientras que la transición de la onda 310 se produce en el nodo del material 320, provocando teóricamente tensión cero en el material 320 en esas regiones antinodales. Como resultado, a medida que la onda acústica 310 se propaga a través del material 320, se produce una tensión que comprime y estira (es decir, un desplazamiento axial) el material 320 alrededor de la región nodal. Este fenómeno se denomina "efecto Poisson", que es la compresión y el estiramiento de un sólido elástico que da como resultado un efecto de abultamiento y reducción alrededor de la posición nodal de un material. Por ejemplo, la figura 4 ilustra un diagrama 400 de un material 420 que experimenta el efecto Poisson durante una longitud de onda completa (A) de una oscilación acústica 410. Los picos y valles de la onda 410 imparten las tensiones de estiramiento/compresión sobre el material 420 a medida que la onda acústica 410 se propaga a través del mismo. Esta compresión y estiramiento continuo proporciona el accionamiento para un sonotrodo en un conjunto de soldadura ultrasónica.

Por lo tanto, en conjuntos de soldadura ultrasónica convencionales, el eje de transmisión del sonotrodo utiliza la región antinodo como el punto de accionamiento para el desplazamiento máximo del borde de soldadura. Y por extensión, un elevador, como un "anillo de refuerzo", que permite sujetar firmemente la línea de transmisión de los componentes usados para proporcionar las ondas acústicas al sonotrodo alrededor de la región nodal del elevador debido a los pequeños niveles de vibración producidos de manera radial en esa localización. Como resultado, una línea de transmisión de ondas acústicas ultrasónicas convencional normalmente incorpora múltiples segmentos de media onda (A/2) para accionar las vibraciones ultrasónicas a través de todos los componentes de un conjunto de soldadura ultrasónica, incluido el sonotrodo. Así, el sonotrodo en conjuntos convencionales está acoplado al segundo antinodo (salida) del elevador (a través de su antinodo, como se muestra en la figura 6), y transmite la energía de la onda acústica al antinodo opuesto en el borde de soldadura del sonotrodo de tal manera que la energía ultrasónica se introduzca en el material.

La figura 5 ilustra una vista lateral de un conjunto de soldadura ultrasónica convencional 500 que tiene una geometría de línea/eje de transmisión de onda acústica única. Más específicamente, el conjunto 500 incluye un transductor 510, un elevador 520, una interfaz de transductor 530 que acopla el transductor 510 y el elevador 520, y una interfaz de sonotrodo 540 configurada para acoplar el elevador 520 a un sonotrodo ultrasónico (no ilustrado).

Como se ilustra, cada uno de los componentes del conjunto 500 proporciona la mitad de las longitudes de onda de la línea de transmisión. El tamaño y la geometría de cada componente en el conjunto 500 se seleccionan basándose en la aplicación. Así, las líneas de transmisión de componentes de ondas acústicas pueden ser más complejas e involucrar más componentes, pero a intervalos de media onda (A/2). De manera significativa, en esta disposición convencional, el transductor 510 está nuevamente acoplado al antinodo de un elevador/sonotrodo, introduciendo vibraciones longitudinales 550 a lo largo del eje de transmisión de la línea central Li de cada componente de media onda (A/2). La vibración longitudinal 550 se transmite continuamente a través de cada componente, entregando finalmente un desplazamiento longitudinal a lo largo del eje de transmisión único Li en el punto antinodal final para entregar la energía ultrasónica en el sonotrodo y, por lo tanto, en la pieza o material de trabajo. Después, de acuerdo con la práctica convencional, el conjunto 500 se acopla a un sonotrodo ultrasónico en el antinodo del sonotrodo.

Sin embargo, en contraste con los enfoques convencionales, los principios desvelados proporcionan un sonotrodo único que se acopla al antinodo (es decir, la salida) del elevador en un punto nodal en lugar de en un punto antinodal del sonotrodo. La figura 6 ilustra una vista en perspectiva de un sonotrodo ultrasónico a modo de ejemplo 600 construido de acuerdo con los principios desvelados. Los principios desvelados proporcionan un sonotrodo para usar con la técnica de alinear transversalmente el transductor en una soldadura ultrasónica o conjunto similar.

En la realización ilustrada, el sonotrodo ultrasónico 600 incluye un cuerpo 610 que tiene unas regiones tanto nodales como antinodales. El cuerpo 610 está construido de un material que permite la propagación de ondas acústicas a través del cuerpo 610. Por ejemplo, el cuerpo 610 puede estar construido de un metal, como aluminio o acero, que normalmente permite una fácil propagación de las ondas ultrasónicas. Por supuesto, el uso de metal para el cuerpo 610 es simplemente a modo de ejemplo y, por lo tanto, también pueden emplearse otros materiales beneficiosos ya sean existentes o desarrollados posteriormente.

Como se ha expuesto anteriormente, los objetos tendrán normalmente regiones nodales y antinodales, y la reacción en estos puntos del material que comprende el objeto reaccionará de manera diferente en respuesta a las ondas que se propagan a través del objeto. Cuando la frecuencia de las ondas que atraviesan el material que comprende el objeto está en resonancia con el material, el efecto Poisson resultará en la expansión y la contracción del material en resonancia con los picos y valles de las ondas que se propagan. Por consiguiente, como se ha expuesto anteriormente, la máxima expansión y contracción se producirá en el antinodo del material durante el Efecto Poisson. En el sonotrodo 600 construido de acuerdo con los principios desvelados, el antinodo del sonotrodo 600 comprendería por lo tanto la superficie de soldadura 620, ya que ahí es donde se producirán las máximas oscilaciones. Sin embargo, en contraste con los sonotrodos convencionales, un sonotrodo de acuerdo con los principios desvelados está configurado para acoplarse y recibir de este modo las ondas ultrasónicas desde, el resto del conjunto de soldadura ultrasónica (no ilustrado) en el nodo del sonotrodo 600.

De manera significativa, acoplando un sonotrodo 600 en su nodo, a diferencia de en su antinodo, da como resultado que la superficie de soldadura 620 esté alineada perpendicularmente con la dirección de las ondas entrantes. Como resultado, los principios desvelados proporcionan la "redirección" de la dirección de propagación de las ondas entrantes de tal manera que se propaguen correctamente hacia el antinodo del sonotrodo 600, y por lo tanto hacia su o sus superficies de soldadura 620. La figura 6 ilustra una primera dirección de propagación de las ondas entrantes como D1, e ilustra la segunda dirección de propagación, que es perpendicular a la primera dirección, como D2. Para crear el cambio en la propagación de la onda desde la primera dirección D1 a la segunda dirección D2, los principios desvelados proporcionan además una pluralidad de elementos de redireccionamiento 630 formados en el cuerpo 610. Los elementos de redireccionamiento 630 se forman a lo largo de la segunda dirección D2 para hacer que las ondas ultrasónicas recibidas que se propagan a lo largo de la primera dirección D1 se propaguen a lo largo de una segunda dirección D2 tras encontrar uno o más de los elementos de redireccionamiento 630.

En función de la realización, los elementos de redireccionamiento 630 pueden comprender unas ranuras alargadas 630 formadas a través del cuerpo 610 y que se extienden a lo largo de la segunda dirección, como se muestra en la realización de la figura 6. En tales realizaciones, las ranuras alargadas 630 también pueden estar sustancialmente equidistantes a través del cuerpo 610, como se ilustra también. Sin embargo, en otras realizaciones, los elementos de redireccionamiento pueden comprender otras formas y también pueden ser elementos multidireccionales en lugar de lineales. Además, en la realización ilustrada, cada una de las ranuras alargadas 630 comprende anchuras sustancialmente iguales a lo largo de cada longitud de la ranura 630; sin embargo, los principios desvelados no son tan limitados. Así, también pueden construirse elementos de anchuras variables en el sonotrodo 600 siempre que los elementos se proporcionen para la redirección de las ondas entrantes como se expone en el presente documento.

Aún más, las ranuras alargadas 630 ilustradas en la figura 6 comprenden longitudes variables; específicamente, la longitud de las ranuras alargadas más cercanas a los extremos (regiones nodales) del cuerpo 610 son mayores que las longitudes de las ranuras alargadas más alejadas de los extremos del cuerpo 610. De nuevo, sin embargo, esto no es necesario. Por lo tanto, las longitudes de las ranuras 630 u otros elementos a lo largo de la segunda dirección D2, además de las posibles variaciones en las anchuras y la dirección general, pueden variarse según sea necesario. Por ejemplo, en la realización ilustrada, las ranuras más externas son más largas que las ranuras más internas, lo que da como resultado un sonotrodo 600 que proporciona una buena redirección de las ondas ultrasónicas que se introducen en el sonotrodo 600 desde ambos extremos opuestos (es decir, las regiones nodales). Sin embargo, en realizaciones alternativas, la longitud del elemento en un solo extremo de un sonotrodo como se desvela en el presente documento puede ser más larga, mientras que el elemento final en el extremo opuesto puede ser el más corto, lo que puede proporcionar una mejor redirección de las ondas que entran solo desde el extremo nodal que tiene la longitud de elemento más corta. Así, como antes, no solo puede seleccionarse la forma del elementos para redirigir de manera más eficaz las ondas entrantes desde el nodo al antinodo de un sonotrodo, sino que también pueden seleccionarse longitudes de elementos para aumentar la eficacia de la redirección.

Por lo tanto, debería observarse que aunque la realización ilustrada del sonotrodo 600 es una estructura alargada que tiene regiones antinodales a lo largo de los lados largos y unas regiones nodales a lo largo de los lados cortos, de la estructura alargada, otras realizaciones del sonotrodo de acuerdo con los principios desvelados pueden tener formas diferentes o alternativas. Además, nada en los principios en el presente documento desvelados limita la forma general del sonotrodo a ser sustancialmente rectangular. En cambio, los principios desvelados proporcionan cualquier forma o composición de sonotrodo que permita que las ondas ultrasónicas entrantes que se propagan en una dirección se alteren para propagarse a lo largo de una segunda dirección de tal manera que el sonotrodo pueda montarse transversalmente al conjunto que genera y proporciona las ondas. Al proporcionar un sonotrodo que puede alinearse transversalmente con el conjunto de generación de ondas, los principios desvelados usan la posición nodal de un sonotrodo como localización de accionamiento para las ondas acústicas entrantes, que es contrario a las prácticas convencionales, con el fin de "desacoplar" el transductor del sonotrodo proporcionando unos ejes de transmisión transversales. Por lo tanto, se produce una onda longitudinal dentro del sonotrodo que oscila transversalmente al desplazamiento de entrada proporcionado a lo largo del eje de transmisión del transductor/elevador. Dicho de otra manera, el desacoplamiento de la dirección de transmisión de salida D2 de la dirección de transmisión de entrada D1 alineando transversalmente las regiones antinodales del sonotrodo a los componentes de entrada permite un conjunto de acuerdo con los principios desvelados para evitar la retroalimentación normalmente destructiva del o los bordes de soldadura 620 que impactan en un yunque u otra superficie receptora. El resultado de tal enfoque es poca o ninguna retroalimentación del o los bordes de soldadura 620 de un sonotrodo 600 a través del transductor, eliminando de este modo la tensión de retroalimentación que acelera el fallo del sistema en las técnicas de soldadura ultrasónica convencionales.

Volviendo ahora a la figura 7, Se ilustra una vista desde un extremo del sonotrodo ultrasónico 600 ilustrado en la figura 6. Desde esta vista desde un extremo, puede verse un perfil único del sonotrodo 600. Más específicamente, el espesor del cuerpo 610 del sonotrodo 600 se ahúsa a lo largo de la segunda dirección desde una parte central 640 del cuerpo 610, que se extiende a lo largo de la primera dirección D1, hasta los bordes 620 del cuerpo 610. En función de la realización, los ahusamientos a lo largo de la segunda dirección D2 desde la parte central 640 pueden ser lineales o pueden tener un radio ligero, como en la realización ilustrada. Al proporcionar tales ahusamientos, la concentración de las ondas redirigidas para propagarse en la segunda dirección D2 puede concentrarse hacia la o las superficies de soldadura 620 del sonotrodo 600. Además, en algunas realizaciones a modo de ejemplo, la parte central 640 del cuerpo 610 puede construirse con un espesor uniforme a lo largo de la primera dirección D1, como se ilustra también. En tales realizaciones, el ahusamiento se extiende desde esta parte central plana 640 de espesor uniforme hasta los bordes 620 del sonotrodo 600. Como alternativa, no es necesario proporcionar un ahusamiento de las superficies del sonotrodo 600.

Mirando ahora en la figura 8, Se muestra una vista lateral del sonotrodo ultrasónico ilustrado en las figuras 6 y 7. Desde esta vista lateral, puede verse mejor la parte central 640 de esta realización de un sonotrodo 600 como se desvela en el presente documento. Adicionalmente, también pueden verse las anchuras uniformes de las ranuras de redireccionamiento 630 en esta realización. Sin embargo, como se ha expuesto anteriormente, tales tamaños y formas de elementos son simplemente a modo de ejemplo y, por lo tanto, los principios desvelados pueden extenderse a cualquier diseño y construcción de sonotrodos, así como la forma y la composición, que prevé que las ondas ultrasónicas entrantes que se propagan en una dirección se modifiquen para propagarse a lo largo de una segunda dirección de tal manera que el sonotrodo pueda montarse transversalmente al conjunto transductor que genera y proporciona las ondas ultrasónicas.

Para ilustrar los principios desvelados, la figura 9 representa una vista en perspectiva de un conjunto de soldadura ultrasónica 700 que incorpora un sonotrodo ultrasónico construido de acuerdo con los principios desvelados. Como se expondrá en detalle a continuación, el desplazamiento de salida del sonotrodo ultrasónico único es transversal o perpendicular, al desplazamiento longitudinal de entrada de las ondas acústicas entrantes.

El conjunto 700 de la figura 9 incluye un transductor 710, un elevador 720 y un sonotrodo 730; sin embargo, tanto la construcción como el colocación de los componentes del conjunto difieren enormemente de los enfoques convencionales. Concretamente, el transductor 710 y el elevador 720 están dispuestos a lo largo del mismo eje de transmisión longitudinal Li, pero estos componentes están conectados al sonotrodo 730 en lo que puede considerarse el "lado" del sonotrodo 730. Los lados del sonotrodo 730 comprenden sus regiones nodales, tal y como se ilustra. Así, los bordes de soldadura 735a, 735b del sonotrodo 730 están dispuestos a lo largo de un segundo eje de transmisión L², donde el segundo eje de transmisión L²es perpendicular al primer eje de transmisión Li.

Con esta innovadora disposición de componentes, las ondas acústicas generadas por el transductor 710 y amplificadas por el elevador 720 se propagan a lo largo de un primer eje de transmisión Li, y salen del elevador 720 en un punto antinodal. Esas ondas acústicas se introducen en el sonotrodo 730 en su región nodal, en lugar de en una región antinodal como se sigue en los enfoques convencionales. Por ejemplo, un transductor de media longitud de onda (A/2) 710 puede acoplarse rígidamente a la posición nodal a un cuarto de longitud de onda (A/4) de un sonotrodo de media longitud de onda (A/2) 730 con el fin de generar ondas longitudinales transversales a la dirección de accionamiento del transductor 710 a través del sonotrodo acoplado 730. Dicho de otra manera, los principios desvelados fuerzan la resonancia en un cuarto de longitud de onda (A/4) de un sonotrodo de media longitud de onda (A/2) 730, que corresponde al punto nodal de los sonotrodos 730. Como resultado, el ciclo de expansión/contracción impuesto en la posición nodal comienza a accionar el sonotrodo 730 de una manera hacia fuera, creando un desplazamiento longitudinal de las superficies de soldadura 735a, 735b del sonotrodo 730 transversal a la dirección de accionamiento del transductor original 710. Esto se logra acoplando el sonotrodo 730 en un punto de un cuarto de longitud de onda (A/4) (ilustrado mediante la línea de desplazamiento), que es su nodo en lugar del antinodo.

Un sonotrodo 730 construido de acuerdo con los principios desvelados está especialmente diseñado para facilitar la propagación de las ondas de entrada a lo largo del segundo eje transversal L², y por lo tanto la salida en los bordes de soldadura antinodos 735a, 735b del sonotrodo 730 para aplicaciones de soldadura ultrasónica. El tamaño y la geometría de un sonotrodo configurado para implementarse con los principios desvelados se seleccionan basándose en la aplicación y la cantidad de desplazamiento que se necesita. Además, los dos bordes de soldadura 735a, 735b proporcionados en el sonotrodo 730 de la figura 9 se prestan para su uso en un conjunto de soldadura rotatoria, como el conjunto 200 ilustrado en la figura 2. En una aplicación de este tipo, la primera línea de transmisión Li no es solo el eje de transmisión de entrada para las ondas acústicas generadas, sino que también es el eje alrededor del que puede hacerse rotar el sonotrodo 730 en tales realizaciones. Por supuesto, debería entenderse que puede proporcionarse cualquier número de bordes de soldadura para un sonotrodo como se desvela en el presente documento, y que el principio desvelado no se limita a tales aplicaciones rotatorias.

En las realizaciones adicionales, un conjunto de soldadura ultrasónica rotatoria 700 como el tipo ilustrado en la figura 9 también puede incluir una estructura 740 acoplada en la región nodal del sonotrodo 730 que es opuesta a la región nodal que recibe los componentes de transductor/elevador. En algunas realizaciones, la estructura opuesta 740 puede ser simplemente una estructura de soporte, similar a un mandril, para ofrecer soporte a la región nodal opuesta del sonotrodo 730. En otras realizaciones, la estructura opuesta 740 puede ser un segundo transductor y/o un conjunto de elevador, que proporcionaría una entrada dual para el sonotrodo 730 a lo largo del mismo eje de transmisión de entrada Li. En tales realizaciones, la potencia suministrada a los transductores duales puede reducirse a la mitad, con una mitad proporcionada a cada transductor. Además, en realizaciones de transductor dual, la entrada de ondas ultrasónicas desde los extremos opuestos del sonotrodo 730 puede resultar en una distribución de ondas uniforme más fácil en todo el sonotrodo 730 y por lo tanto en las superficies de soldadura 735a, 735b. En la realización ilustrada en la figura 9, El sonotrodo 730 tiene un diseño y una geometría para facilitar la distribución de ondas uniforme desde un solo transductor alimentando ondas desde un solo extremo (es decir, una región nodal), pero en las realizaciones de transductor dual, el sonotrodo 730 puede tener un diseño y una geometría diferentes basados en los extremos/entradas opuestos donde los extremos opuestos comprenden la región nodal del sonotrodo. En todas las realizaciones, sin embargo, los principios desvelados en las realizaciones de transductores duales aún prevén que el estiramiento y la compresión del sonotrodo 730 con el fin de hacer oscilar las superficies de soldadura 735a, 735b suficiente para aplicaciones de soldadura ultrasónica se producen a lo largo de un eje de transmisión L²que es transversal o perpendicular al eje de transmisión de entrada Li.

En suma, la técnica convencional para la soldadura ultrasónica es trabajar con un antinodo del sonotrodo como localización de accionamiento para las ondas acústicas de entrada. Como se ha mencionado anteriormente, la introducción de energía ultrasónica mediante la práctica tradicional se produce en el antinodo, ya que es la posición de mayor desplazamiento pero menor tensión. Pero los principios desvelados enseñan en contra de la práctica convencional y, por lo tanto, se introduce energía ultrasónica en la posición nodal (desplazamiento más bajo y tensión más alta) para lograr un desplazamiento de borde de soldadura uniforme incluso cuando se somete a condiciones de trabajo intensas.

Los principios desvelados enseñan además en contra de la práctica convencional en que con los principios desvelados, la energía ultrasónica se introduce de manera transversal (es decir, perpendicular) a la dirección de carga o vibración dentro del sonotrodo. En conjuntos convencionales, los transductores y sonotrodos están dispuestos a lo largo de la misma línea o eje de transmisión, como se ha expuesto anteriormente. Lamentablemente, como se ha expuesto anteriormente, esta disposición de un solo eje da como resultado una retroalimentación vibratoria significativa del sonotrodo al transductor, lo que normalmente conduce a un fallo prematuro y catastrófico del conjunto. Los principios desvelados usan la posición nodal de un sonotrodo como localización de accionamiento para las ondas acústicas entrantes, que es contrario a las prácticas convencionales, con el fin de "desacoplar" el transductor del sonotrodo proporcionando unos ejes de transmisión transversales. Por lo tanto, se produce una onda longitudinal dentro del sonotrodo que oscila transversalmente al desplazamiento de entrada proporcionado a lo largo del eje de transmisión del transductor. Dicho de otra manera, el desacoplamiento del eje de transmisión de salida L²del eje de transmisión de entrada Li alineando transversalmente las regiones antinodales del sonotrodo con los componentes de entrada, permite un conjunto de acuerdo con los principios desvelados para evitar la retroalimentación normalmente destructiva de los bordes de soldadura que impactan en un yunque u otra superficie receptora. El resultado de este enfoque es poca o ninguna retroalimentación del o los bordes de soldadura de un sonotrodo a través del transductor, eliminando de este modo la tensión de retroalimentación que acelera el fallo del sistema en las técnicas de soldadura ultrasónica convencionales.

Si bien se han descrito anteriormente varias realizaciones de acuerdo con los principios desvelados en el presente documento, debería entenderse que se han presentado solo a modo de ejemplo, y no de limitación. Así, la amplitud y el alcance de la presente divulgación no deben estar limitados por ninguna de las realizaciones a modo de ejemplo descritas anteriormente, pero debería definirse solo de acuerdo con cualquier reivindicación que se emita a partir de la presente divulgación. Adicionalmente, las ventajas y características anteriores se proporcionan en las realizaciones descritas, pero no limitará la aplicación de dichas reivindicaciones emitidas a procesos y estructuras que logren cualquiera o todas las ventajas anteriores.

Adicionalmente, los títulos de sección no limitarán ni caracterizarán la o las invenciones establecidas en cualquiera de las reivindicaciones que puedan emitirse a partir de la presente divulgación. En concreto y a modo de ejemplo, aunque los títulos se refieren a un "Campo técnico", las reivindicaciones no deberían estar limitadas por el lenguaje elegido bajo este título para describir el así llamado campo. Además, una descripción de una tecnología en los "Antecedentes" no debe interpretarse como una admisión de que cierta tecnología es técnica anterior para cualquier realización en la presente descripción. El "Sumario" tampoco debe considerarse como una caracterización de las realizaciones expuestas en las reivindicaciones emitidas. Adicionalmente, cualquier referencia en la presente descripción a "invención" en singular no debería usarse para argumentar que hay un solo punto de novedad en la presente descripción. Pueden establecerse múltiples realizaciones de acuerdo con las limitaciones de las múltiples reivindicaciones que se emiten a partir de la presente divulgación, y tales reivindicaciones definen en consecuencia la o las realizaciones, que están protegidos por las mismas. En todos los casos, el alcance de tales reivindicaciones se considerará por sus propios méritos a la luz de la presente divulgación, pero no debería estar limitado por los títulos establecidos en el presente documento.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sonotrodo ultrasónico (210, 600, 730), que comprende: un cuerpo (610) que tiene unas regiones nodales y antinodales, y configurado para propagar unas ondas ultrasónicas recibidas en una región nodal a lo largo de una primera dirección (D1);

un transductor (710) conectado a una región nodal en un lado del sonotrodo (210, 600, 730), y una estructura opuesta (740) acoplada a una región nodal en otro lado del sonotrodo (210, 600, 730) que está opuesta a la región nodal que recibe el transductor (710),

comprendiendo el sonotrodo (210, 600, 730) además una pluralidad de elementos de redireccionamiento (630) formados en el cuerpo (610); comprendiendo los elementos de redireccionamiento (630) unas ranuras alargadas formadas a través del cuerpo (610) y que se extienden a lo largo de una segunda dirección (D2), y están configuradas para hacer que las ondas ultrasónicas recibidas que se propagan a lo largo de la primera dirección (D1) se propaguen a lo largo de la segunda dirección (D2), perpendicular a la primera dirección (D1), tras encontrar uno o más de los elementos de redireccionamiento (630); en donde el cuerpo (610) está configurado además para estirarse y comprimirse a lo largo de la segunda dirección (D2) basándose en los picos y valles correspondientes de las ondas que se propagan a lo largo de la segunda dirección (D2); y

al menos una superficie de soldadura ultrasónica (620, 735a, 735b) en una región antinodal del cuerpo (610) configurada para oscilar basándose en el estiramiento y la compresión.

2. Un sonotrodo ultrasónico (210, 600, 730) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el cuerpo (610) comprende una estructura alargada que tiene unas regiones antinodales a lo largo de los lados largos y unas regiones nodales a lo largo de los lados cortos, de la estructura alargada.

3. Un sonotrodo ultrasónico (210, 600, 730) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que unos extremos opuestos del sonotrodo (210, 600, 730) comprenden la región nodal, estando al menos uno de los extremos opuestos configurado para recibir las ondas ultrasónicas.

4. Un sonotrodo ultrasónico (210, 600, 730) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las ranuras alargadas están sustancialmente equidistantes a través del cuerpo (610) o en el que las ranuras alargadas comprenden cada una anchuras sustancialmente iguales a lo largo de cada longitud de ranura.

5. Un sonotrodo ultrasónico (210, 600, 730) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las ranuras alargadas comprenden longitudes opcionalmente variables siendo la longitud de las ranuras alargadas más cercanas a los extremos del cuerpo (610) mayor que las longitudes de las ranuras alargadas más alejadas de los extremos del cuerpo (610).

6. Un sonotrodo ultrasónico (210, 600, 730) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el espesor del cuerpo (610) se ahúsa a lo largo de la segunda dirección (D2) desde una parte central del cuerpo (610), que se extiende a lo largo de la primera dirección (D1), hasta los bordes del cuerpo (610).

7. Un sonotrodo ultrasónico (210, 600, 730) de acuerdo con la reivindicación 6, en el que cada uno de los bordes del cuerpo (610) comprende unas regiones antinodales del cuerpo (610) que tienen un espesor sustancialmente uniforme a lo largo de sus longitudes, comprendiendo al menos una de las regiones antinodales la al menos una superficie de soldadura (620, 735a, 735b) o en donde la parte central del cuerpo (610) comprende un espesor uniforme a lo largo de la primera dirección (D1), extendiéndose el ahusamiento desde la parte central del espesor uniforme hasta los bordes.

8. Un método para fabricar un sonotrodo ultrasónico (210, 600, 730), comprendiendo el método:

formar un cuerpo (610) con regiones nodales y antinodales, estando el cuerpo (610) configurado para propagar unas ondas ultrasónicas recibidas en una región nodal a lo largo de una primera dirección (D1), y comprendiendo al menos una superficie de soldadura ultrasónica (620, 735a, 735b) en una región antinodal; y

formar un transductor (710) conectado a una región nodal en un lado del sonotrodo (210, 600, 730), y una estructura opuesta (740) acoplada a una región nodal en otro lado del sonotrodo (210, 600, 730) que es opuesta a la región nodal que recibe el transductor (710),

formar una pluralidad de elementos de redireccionamiento (630) en el cuerpo (610), en donde formar la pluralidad de los elementos de redireccionamiento (630) comprende formar unas ranuras alargadas formadas a través del cuerpo (610) y que se extienden a lo largo de una segunda dirección (D2), y están configuradas para hacer que las ondas ultrasónicas recibidas que se propagan a lo largo de la primera dirección (D1) se propaguen a lo largo de la segunda dirección (D2), perpendicular a la primera dirección (D1), tras encontrar uno o más de los elementos de redireccionamiento (630);

en donde el cuerpo (610) está configurado además para estirarse y comprimirse a lo largo de la segunda dirección (D2) basándose en los picos y valles correspondientes de las ondas que se propagan a lo largo de la segunda dirección (D2), haciendo oscilar de este modo la al menos una superficie de soldadura (620, 735a, 735b) basándose en el estiramiento y la compresión.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 8, en el que formar el cuerpo (610) comprende además formar una estructura alargada que tiene unas regiones antinodales a lo largo de los lados largos y unas regiones nodales a lo largo de los lados cortos de la estructura alargada.

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 8, en el que formar el cuerpo (610) comprende además formar unos extremos opuestos del cuerpo (610) como la región nodal, estando al menos uno de los extremos opuestos configurado para recibir las ondas ultrasónicas.

11. Un método de acuerdo con la reivindicación 10, en el que formar las ranuras alargadas comprende además formar las ranuras alargadas sustancialmente equidistantes a través del cuerpo (610) o en el que formar las ranuras alargadas comprende además formar las ranuras alargadas que tienen anchuras sustancialmente iguales a lo largo de cada longitud de ranura.

12. Un método de acuerdo con la reivindicación 10, en el que formar las ranuras alargadas comprende además formar las ranuras alargadas en longitudes opcionalmente variables, siendo la longitud de las ranuras alargadas más cercanas a los extremos del cuerpo (610) mayor que las longitudes de las ranuras alargadas más alejadas de los extremos del cuerpo (610).

13. Un método de acuerdo con la reivindicación 7, en el que formar el cuerpo (610) comprende además ahusar un espesor del cuerpo (610) a lo largo de la segunda dirección (D2) desde una parte central del cuerpo (610), que se extiende a lo largo de la primera dirección (D1), hasta los bordes del cuerpo (610), opcionalmente, en donde formar el cuerpo (610) comprende además formar unos bordes del cuerpo (610) como regiones antinodales que tienen un espesor sustancialmente uniforme a lo largo de sus longitudes, comprendiendo al menos una de las regiones antinodales la al menos una superficie de soldadura (620, 735a, 735b) o en donde formar el cuerpo (610) comprende además formar la parte central con un espesor uniforme a lo largo de la primera dirección (D1), extendiéndose el ahusamiento desde la parte central del espesor uniforme hasta los bordes.