PL225513B1

PL225513B1 - Ultrasonic welder

Info

Publication number: PL225513B1
Application number: PL415282A
Authority: PL
Inventors: Ewa Harapińska; Michał Sarnowski; Marcin Korzeniowski; Paweł Kustroń; Andrzej Ambroziak
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2017-04-28
Also published as: PL415282A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest zgrzewarka ultradźwiękowa znajdująca zastosowanie do zgrzewania szerokiego zakresu materiałów rozpoczynając od miedzianych przewodów, poprzez folie i blachy metaliczne, kończąc na tworzywach sztucznych.The subject of the invention is an ultrasonic welder applicable to welding a wide range of materials, starting from copper wires, through foil and metal sheets, ending with plastics.

Zgrzewanie ultradźwiękowe jest procesem łączenia w stanie stałym, gdzie złącze wytwarzane jest przez miejscowe doprowadzenie energii w postaci drgań mechanicznych o wysokiej częstotliwości do zgrzewanych przedmiotów oraz utrzymanie ich pod działaniem odpowiedniej siły docisku.Ultrasonic welding is a solid-state joining process, where the joint is produced by locally applying energy in the form of high-frequency mechanical vibrations to the welded objects and maintaining them under the appropriate pressure force.

Znana jest z polskiego patentu PL161719 punktowa zgrzewarka kondensatorowa, która składa się z baterii kondensatorów, transformatora zgrzewalniczego, prostownikowego tyrystora, tyrystora rozładowującego energię baterii kondensatorów, układu przełączającego impulsy zapłonowe tyrystorów, pomiarowego dzielnika napięcia, wyposażona jest dodatkowo w pomiarowy człon napięcia ładowania baterii kondensatorów, składający się z miernika energii, którego zacisk dodatni połączony jest z biegunem dodatnim nastawnego wzorca napięcia oraz z wejściem nieodwracającym + komparatora napięć, natomiast wejście odwracające - komparatora napięć połączone jest ze środkowym wyprowadzeniem pomiarowego dzielnika napięć. Biegun ujemny nastawnego wzorca napięcia i zacisk ujemny miernika energii połączone są z biegunem ujemnym baterii kondensatorów.Known from the Polish patent PL161719 is a point capacitor welder, which consists of a capacitor bank, a welding transformer, a rectifier thyristor, a thyristor discharging the energy of a capacitor bank, a thyristor ignition pulse switching system, a measuring voltage divider, it is additionally equipped with a measuring voltage element for charging the capacitor bank, consisting of an energy meter whose positive terminal is connected to the positive pole of the adjustable voltage standard and to the non-inverting input + voltage comparator, while the inverting input - of the voltage comparator is connected to the middle output of the voltage divider. The negative pole of the adjustable voltage standard and the negative terminal of the energy meter are connected to the negative pole of the capacitor bank.

Znana jest z polskiego patentu PL166853 zgrzewarka tarciowa do tworzyw sztucznych, która posiada korpus ze stołem obrotowym, silnik elektryczny napędzający przez przekładnię masę wirującą, sprzęgło i siłowniki pneumatyczne, charakterystyczna tym, że siłownik zaopatrzony jest dodatkowo w ogranicznik ruchu pionowego, natomiast stół obrotowy wyposażony jest w hamulec. Korpus zgrzewarki pod stołem obrotowym zaopatrzony jest w trzpień stożkowy.A friction welding machine for plastics is known from the Polish patent PL166853, which has a body with a rotary table, an electric motor driving a rotating mass through a gear, a clutch and pneumatic actuators, characterized by the fact that the actuator is additionally equipped with a vertical movement limiter, while the rotary table is equipped with in the brake. The body of the welding machine under the rotary table is equipped with a conical mandrel.

Znane jest z polskiego patentu PL184225 zgrzewarka spoin poprzecznych w maszynie do formowania opakowań z folii rękawowej, która ma dwie umieszczone w odstępie między dwiema parami szczęk dociskowych szczęki zgrzewające z płaskimi powierzchniami zgrzewania, a także nóż odcinający do wzdłużnego rozdzielania spoiny poprzecznej utworzonej przez szczęki zgrzewające. Aby nóż nie pozostawał pod działaniem ciepła szczęk zgrzewających, umieszczono go oddzielnie od tych szczęk z możliwością przesuwu, a w położeniu spoczynkowym nóż ten znajduje się poza strefą ruchu szczęk. W związku z tym w jednej ze szczęk dociskowych przewidziane jest wycięcie mieszczące nóż odcinający w jego położeniu spoczynkowym, w które wchodzi również ramię wspierające nóż.There is known from the Polish patent PL184225 a transverse seam welder in a machine for forming tubular foil packages, which has two welding jaws with flat welding surfaces spaced apart between two pairs of pressing jaws, and a cut-off knife for longitudinal separation of the transverse weld formed by the welding jaws. So that the knife is not exposed to the heat of the welding jaws, it is placed separately from these jaws with the possibility of sliding, and in the rest position the knife is outside the zone of movement of the jaws. Accordingly, in one of the pressure jaws a cutout is provided to accommodate the cut-off knife in its rest position, into which the knife-supporting arm also engages.

Istotą rozwiązania według wynalazku jest zgrzewarka ultradźwiękowa, która składa się z podstawy wyposażonej w siłownik pneumatyczny, na którym umieszczony jest stolik translacyjny z zaciskami, przy czym podstawa połączona jest z ramą, do której zamocowany jest uchwyt na przetwornik ultradźwiękowy, który jest połączony z falowodem połączeniem śrubowym przez koncentrator drgań wyposażony w sonotrodę, przy czym falowód umieszczony jest w dwóch łożyskach w obudowie umieszczonych symetrycznie względem sonotrody.The essence of the solution according to the invention is an ultrasonic welder, which consists of a base equipped with a pneumatic actuator, on which a translation table with clamps is placed, the base being connected to the frame to which the holder for the ultrasonic transducer is attached, which is connected to the waveguide by a connection screw through a vibration concentrator equipped with a sonotrode, the waveguide being placed in two bearings in a housing placed symmetrically with respect to the sonotrode.

Zaletą zgrzewarki ultradźwiękowej według wynalazku jest to, że dzięki zastosowaniu stolika translacyjnego jest możliwa parametryzacja położenia wykonywanych połączeń zgrzewanych. Ponadto w zgrzewarce ultradźwiękowej zastosowano precyzyjny układ regulacji mocy przetwornika ultradźwiękowego adaptujący się do występującego zapotrzebowania. Ponadto jednostka prowadząca siłownika pneumatycznego pozwala na uzyskanie równomiernego rozłożenia siły docisku łączonych elementów.An advantage of the ultrasonic welder according to the invention is that thanks to the use of a translating table, it is possible to parameterize the position of the welded joints to be made. In addition, the ultrasonic welder uses a precise ultrasonic transducer power control system that adapts to the existing demand. In addition, the guiding unit of the pneumatic cylinder allows for even distribution of the pressure force of the joined elements.

Przedmiot wynalazku został bliżej przedstawiony w przykładzie jego wykonania oraz na rysu nku, na którym Fig. 1 przedstawia rzut izomeryczny zgrzewarki ultradźwiękowej, Fig. 2 przedstawia szczegół stolika translacyjnego oraz sonotrody.The subject of the invention is presented in more detail in its embodiment and in the drawing, in which Fig. 1 shows an isomeric view of an ultrasonic welder, Fig. 2 shows a detail of a translating table and a sonotrode.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Zgrzewarka ultradźwiękowa według wynalazku charakteryzuje się tym, że sprzężona z przetwornikiem mocy sonotroda 9 wraz siłownikiem pneumatycznym 4 zgrzewają elementy zamontowane na stoliku translacyjnym 6. Materiał jest uplastyczniany poprzez wykorzystanie zjawiska tarcia sonotrody o materiały łączone 10. Tarcie jest wynikiem przekazania fali mechanicznej o częstotliwości ultradźwiękowej z przetwornika ultradźwiękowego 8 przez falowód 7 przenoszący falę mechaniczną umieszczoną w dwóch łożyskach w obudowie (5). Przetwornik ultradźwiękowy 8 jest połączony z falowodem 7 połączeniem śrubowym przez koncentrator drgań. Siłownik pneumatyczny 4 realizuje docisk niezbędny do uzyskania połączenia materiałów. Materiały łączone 10 ułożone są na stoliku translacyjnym 6, który jest pozycjonowany za pomocą śrub mikrometrycznych 11 na zakładkę oraz unieruchomione za pomocą zacisków 12. Całość zamknięta jest w ramie 2, do której zamocowano uchwyt 1 na przetwornik ultradźwiękowy 8, a także podstawa 3, do której zamontowano siłownik pneumatyczny 4.The ultrasonic welder according to the invention is characterized by the fact that the sonotrode 9 coupled with the power converter and the pneumatic actuator 4 weld the elements mounted on the translation table 6. The material is plasticized through the use of the sonotrode friction against the materials to be joined 10. The friction is the result of the transmission of a mechanical wave with ultrasonic frequency from the ultrasonic transducer 8 through a waveguide 7 carrying the mechanical wave placed in two bearings in the housing (5). The ultrasonic transducer 8 is connected to the waveguide 7 by a screw connection through a vibration concentrator. The pneumatic cylinder 4 implements the pressure necessary to obtain the connection of materials. The materials to be joined 10 are placed on a translating table 6, which is positioned overlapping by means of micrometric screws 11 and fixed with clamps 12. The whole is closed in a frame 2 to which a holder 1 for an ultrasonic transducer 8 and a base 3 are attached, which has a pneumatic actuator 4.

Claims

Patent claim

Ultrasonic welder, characterized in that it consists of a base (3) equipped with a pneumatic actuator (4), on which a translation table (6) with clamps (12) is placed, the base (3) being connected to the frame ( 2), to which the holder (1) for the ultrasonic transducer (8) is attached, which is connected to the waveguide (7) by a screw connection through a vibration concentrator equipped with a sonotrode (9), where the waveguide (7) is placed in two bearings in a housing (5) placed symmetrically with respect to the sonotrode (9).