RU2702528C1 - Ультразвуковая наковальня с низким коэффициентом передачи - Google Patents

Ультразвуковая наковальня с низким коэффициентом передачи Download PDF

Info

Publication number
RU2702528C1
RU2702528C1 RU2018117361A RU2018117361A RU2702528C1 RU 2702528 C1 RU2702528 C1 RU 2702528C1 RU 2018117361 A RU2018117361 A RU 2018117361A RU 2018117361 A RU2018117361 A RU 2018117361A RU 2702528 C1 RU2702528 C1 RU 2702528C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
anvil
axis
rod
sleeve
mounting bracket
Prior art date
Application number
RU2018117361A
Other languages
English (en)
Inventor
Грегори Л. МАЛЬХОВ
Грегори Джон РАДЖАЛА
Original Assignee
Кимберли-Кларк Ворлдвайд, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кимберли-Кларк Ворлдвайд, Инк. filed Critical Кимберли-Кларк Ворлдвайд, Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2702528C1 publication Critical patent/RU2702528C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/08—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations
    • B29C65/083—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations using a rotary sonotrode or a rotary anvil
    • B29C65/085—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations using a rotary sonotrode or a rotary anvil using a rotary sonotrode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D7/00—Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D7/08—Means for treating work or cutting member to facilitate cutting
    • B26D7/086—Means for treating work or cutting member to facilitate cutting by vibrating, e.g. ultrasonically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D7/00—Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D7/20—Cutting beds
    • B26D7/204—Anvil rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/08—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11—Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B29C66/112—Single lapped joints
    • B29C66/1122—Single lap to lap joints, i.e. overlap joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/20—Particular design of joint configurations particular design of the joint lines, e.g. of the weld lines
    • B29C66/23—Particular design of joint configurations particular design of the joint lines, e.g. of the weld lines said joint lines being multiple and parallel or being in the form of tessellations
    • B29C66/232—Particular design of joint configurations particular design of the joint lines, e.g. of the weld lines said joint lines being multiple and parallel or being in the form of tessellations said joint lines being multiple and parallel, i.e. the joint being formed by several parallel joint lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
    • B29C66/41—Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
    • B29C66/41—Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
    • B29C66/43—Joining a relatively small portion of the surface of said articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/739—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/7392—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
    • B29C66/73921—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic characterised by the materials of both parts being thermoplastics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/814—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
    • B29C66/8141—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined
    • B29C66/81433—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined being toothed, i.e. comprising several teeth or pins, or being patterned
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/816—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the mounting of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
    • B29C66/8161—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the mounting of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps said pressing elements being supported or backed-up by springs or by resilient material
    • B29C66/81611—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the mounting of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps said pressing elements being supported or backed-up by springs or by resilient material by resilient material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/816—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the mounting of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
    • B29C66/8163—Self-aligning to the joining plane, e.g. mounted on a ball and socket
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/836—Moving relative to and tangentially to the parts to be joined, e.g. transversely to the displacement of the parts to be joined, e.g. using a X-Y table
    • B29C66/8362—Rollers, cylinders or drums moving relative to and tangentially to the parts to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/95—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94
    • B29C66/951—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools
    • B29C66/9512—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools by controlling their vibration frequency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/95—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94
    • B29C66/951—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools
    • B29C66/9513—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools characterised by specific vibration frequency values or ranges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/95—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94
    • B29C66/959—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 characterised by specific values or ranges of said specific variables
    • B29C66/9592—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 characterised by specific values or ranges of said specific variables in explicit relation to another variable, e.g. X-Y diagrams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B31—MAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER; WORKING PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31F—MECHANICAL WORKING OR DEFORMATION OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31F5/00—Attaching together sheets, strips or webs; Reinforcing edges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/48—Wearing apparel
    • B29L2031/4871—Underwear
    • B29L2031/4878—Diapers, napkins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B31—MAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER; WORKING PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31B—MAKING CONTAINERS OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31B70/00—Making flexible containers, e.g. envelopes or bags
    • B31B70/60—Uniting opposed surfaces or edges; Taping
    • B31B70/64—Uniting opposed surfaces or edges; Taping by applying heat or pressure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Absorbent Articles And Supports Therefor (AREA)
  • Details Of Cutting Devices (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано в устройствах ультразвуковой сварки, в частности, для сварки термопластов, например изделий личной гигиены. Наковальня содержит стержень с двумя продольными концами, имеющий осевое направление. По меньшей мере на одном продольном конце стержня выполнено отверстие, имеющее внутреннюю поверхность. Ось наковальни частично расположена в упомянутом отверстии стержня, имеет круговую поверхность и проходит наружу за продольный конец стержня наковальни. Первое эластомерное разделительное кольцо расположено на оси между ее круговой поверхностью и внутренней поверхностью отверстия наковальни. Первый монтажный кронштейн снабжен отверстием. Первая втулка расположена в отверстии первого монтажного кронштейна и имеет внутреннюю и внешнюю поверхности. Размеры первой втулки обеспечивают размещение в ней конца оси. Второе эластомерное разделительное кольцо расположено на оси между круговой поверхностью оси и внутренней поверхностью первой втулки. Устройство для сварки обеспечивает высокую прочность сцепления сварного шва за счет использования наковальни, имеющей резонансную частоту значительно ниже ультразвуковой рабочей частоты. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.

Description

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к устройству и способам приложения тепловой энергии к заготовкам, например, для сваривания, уплотнения, разрезания и т. п. заготовок. В частности, настоящее изобретение относится к устройству и способу приложения ультразвуковой энергии к таким заготовкам, как одноразовые подгузники, трусы для приучения к горшку, предметы женской гигиены, гигиенические изделия для женщин, предметы одежды для страдающих недержанием или т. п.
Применение механических колебаний, генерируемых при ультразвуковой частоте, для сварки термопластов, а также для придания пластмассе рельефа и формы, является традиционным промышленным процессом. Физические принципы, лежащие в основе этой технологии, имеют важное значение для настоящего изобретения, описанного в этом документе, и поэтому требуют краткого обзора и рассмотрения.
Для получения значительного колебательного движения большинство ультразвуковых систем работают на одной из их резонансных частот. Как ультразвуковой генератор, так и волновод выполнены с возможностью достижения резонанса на одной частоте, в результате чего колебание, генерируемое генератором, сообщается волноводу. Поскольку волновод настроен на ту же частоту, что и генератор, волновод расширяется и сжимается вдоль своей длины согласно сообщаемому генератором колебаний движению.
Следовательно, движение, создаваемое на свободной поверхности волновода, является возвратно-поступательным, то есть происходящим назад и вперед в поверхности, перпендикулярной поверхности волновода, с амплитудой, определяемой электрическим напряжением, прикладываемым к кристаллам генератора колебаний. Известно внедрение усилительных устройств и устройств для изменения фазы в последовательность применяемых элементов с целью обеспечения модификации колебаний, генерируемых генератором, перед тем, как эти колебания сообщаются волноводу.
Прочность сцепления представляет собой тщательно проверяемый целевой показатель качества, например, в изделиях для личной гигиены, таких как изделие для взрослых, страдающих недержанием. В таких изделиях предметом особого внимания является сцепление бокового шва. Сварка боковых швов уже давно характеризуется такими проблемами, как периодическое снижение средней прочности сцепления и существенные колебания прочности сцепления. Изготовление объемных моделей и лабораторные испытания показали, что у наковален, применяемых в современных технологиях, резонансные частоты близки к ультразвуковой рабочей частоте установки для сварки боковых швов. Когда ультразвуковая рабочая частота близка к резонансной частоте наковальни, вибрирование наковальни в целом отрицательно влияет на прочность сцепления (более высокая степень изменения прочности, более низкая эффективность сварки), потребляемую мощность генератора, стабильность работы генератора, надежность ультразвуковых компонентов и срок эксплуатации ультразвуковых компонентов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
Система наковальни, резонансная частота которой значительно ниже ультразвуковой рабочей частоты, обеспечит меньшее изменение прочности сцепления, повышенную эффективность сварки, соответственно более высокую среднюю прочность, меньшее время простоя из-за неполадок генератора и более длительное среднее время между поломками компонентов ультразвуковой системы. Система наковальни согласно настоящему изобретению представляет собой систему наковальни, собственные частоты которой значительно ниже ультразвуковой рабочей частоты.
Настоящее изобретение в целом относится к системе наковальни для применения в устройстве для ультразвуковой сварки, содержащей узел наковальни, содержащий стержень наковальни, имеющий осевое направление, два продольных конца стержня наковальни и отверстие наковальни в по меньшей мере одном продольном конце стержня наковальни, при этом отверстие наковальни имеет внутреннюю поверхность отверстия наковальни; ось, отдельную от стержня наковальни и частично расположенную в отверстии наковальни, при этом ось имеет круговую поверхность и проходит наружу за продольный конец стержня наковальни; и первое эластомерное разделительное кольцо оси, расположенное на оси между круговой поверхностью оси и внутренней поверхностью отверстия наковальни; первый монтажный кронштейн, снабженный отверстием первого монтажного кронштейна, причем отверстие монтажного кронштейна имеет поверхность отверстия; первую втулку, расположенную в отверстии первого монтажного кронштейна и размеры которой позволяют разместить в ней конец оси, при этом первая втулка имеет внутреннюю поверхность втулки и внешнюю поверхность втулки; и второе эластомерное разделительное кольцо оси, расположенное на оси между круговой поверхностью оси и внутренней поверхностью втулки.
Настоящее изобретение также относится к системе наковальни для применения в устройстве для ультразвуковой сварки, при этом система наковальни содержит узел наковальни, содержащий стержень наковальни, имеющий осевое направление, два продольных конца стержня наковальни и отверстие наковальни, проходящее сквозь него от одного продольного конца стержня наковальни к другому продольному концу стержня наковальни, при этом отверстие наковальни имеет внутреннюю поверхность отверстия наковальни; ось, отдельную от стержня наковальни и частично расположенную в отверстии наковальни, при этом ось имеет круговую поверхность оси и проходит наружу за оба продольных конца стержня наковальни; и систему отделения оси, расположенную между круговой поверхностью оси и внутренней поверхностью отверстия наковальни; первый монтажный кронштейн, снабженный отверстием первого монтажного кронштейна, при этом отверстие первого монтажного кронштейна имеет поверхность отверстия; первую втулку, расположенную в отверстии первого монтажного кронштейна и размеры которой позволяют разместить в ней конец оси, при этом первая втулка имеет внутреннюю поверхность втулки и внешнюю поверхность втулки; и первую опорную систему отделения, расположенную между круговой поверхностью оси и внутренней поверхностью втулки.
Настоящее изобретение также относится к способу снижения собственной частоты стержня наковальни в устройстве для ультразвуковой сварки, при этом способ включает получение пары «стержень наковальни — ось», причем стержень наковальни имеет осевое направление, два продольных конца стержня наковальни и отверстие наковальни, проходящее сквозь него от одного продольного конца стержня наковальни к другому продольному концу стержня наковальни, при этом отверстие наковальни имеет внутреннюю поверхность отверстия наковальни, и ось отделена от стержня наковальни и частично расположена в отверстии наковальни, при этом ось имеет круговую поверхность оси и проходит наружу за оба продольных конца стержня наковальни; размещение системы отделения оси между круговой поверхностью оси и внутренней поверхностью отверстия наковальни; закрепление пары «стержень наковальни — ось» на первом монтажном кронштейне, снабженном отверстием первого монтажного кронштейна, посредством первой втулки, расположенной в отверстии первого монтажного кронштейна, при этом отверстие первого монтажного кронштейна имеет поверхность отверстия, и первая втулка имеет внутреннюю поверхность втулки и внешнюю поверхность втулки; и размещение первой опорной системы отделения между внутренней поверхностью втулки и круговой поверхностью оси.
Другие признаки и аспекты настоящего изобретения более подробно рассматриваются ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Настоящее изобретение будет еще более понятным, а дополнительные признаки станут очевидными при рассмотрении в сочетании со следующим подробным описанием и прилагаемыми графическими материалами. Графические материалы являются исключительно иллюстративными и не предназначены для ограничения объема формулы изобретения.
На фиг. 1 представлено схематическое изображение, на котором показана общая компоновка ультразвуковых волновода и наковальни для одной станции устройства для ультразвуковой сварки;
на фиг. 2 представлено изображение сбоку, на котором показан механизм самовыравнивания узла наковальни по фиг. 1;
на фиг. 3 представлено покомпонентное изображение в перспективе узла наковальни согласно настоящему изобретению, на котором показаны его внутренние элементы;
на фиг. 4 схематически представлена формула, применяемая для вычисления эффективной константы пружины разделительного кольца при контакте с осью;
на фиг. 5 представлен график эффективных констант Ke пружины для единственного разделительного кольца и для трех разделительных колец при двух разных размерах разделительных колец в контакте со стальной осью;
на фиг. 6 представлен график собственной частоты ƒсоб узла наковальни с одним, тремя и семнадцатью разделительными кольцами при двух разных размерах разделительных колец;
на фиг. 7 представлено схематическое изображение механической модели системы с сосредоточенными параметрами, состоящей из ультразвукового преобразователя, волновода и наковальни; и
на фиг. 8 представлен график зависимости относительной величины коэффициента передачи от частоты: отношение смещения наковальни к заданному смещению на входе от звукового волновода и преобразователя.
Повторное применение ссылочных позиций в настоящем описании и в графических материалах предназначено для представления одинаковых или аналогичных признаков или элементов настоящего раскрытия. Графические материалы являются иллюстративными и не обязательно вычерчены в масштабе. Некоторые их размеры могут быть преувеличены, тогда как другие могут быть преуменьшены.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Специалисту в данной области техники необходимо понимать, что в этом документе представлено описание только иллюстративных вариантов осуществления, которое не предназначено для ограничения более широких аспектов настоящего изобретения.
Рассматриваемая установка для сварки боковых швов описана в патентах США № 5667608 и 5660679, выданных Rajala и др. и посредством ссылки включенных в этот документ в той части, в которой они не противоречат ему. Установка для сварки содержит шесть станций, равномерно расположенных по кругу, при этом каждая станция содержит устройство для ультразвуковой сварки с наковальнями, которые работают в сочетании с ультразвуковыми волноводами для создания поперечно направленных сварных соединений на непрерывном полотне или полотнах материала. Общая компоновка такой пары «волновод-наковальня» представлена на фиг. 1. Устройство 10 для ультразвуковой сварки содержит звуковой волновод 15, который перемещается вперед и назад по ширине полотна 20 для формирования сварных соединений поперек направления полотна. Узел 30 наковальни поворачивается на цапфах, опору которым обеспечивают втулки, установленные в барабанной конструкции (не показано). Каждый стержень 34 наковальни может быть прямоугольным стальным стержнем, из каждого конца которого выходят цапфы оси. Стержень 34 наковальни в установке для сварки боковых швов согласно имеющимся конструкциям опирается на цапфы, которые выполнены за одно целое со стержнем 34 наковальни. Цапфам обеспечивают опору осевые втулки, которые являются частью монтажных кронштейнов 80, жестко привинченных к барабанной конструкции установки для сварки боковых швов. Цапфы наковальни опираются на осевые втулки, чтобы обеспечивалась возможность свободного поворота и выравнивания узла 30 наковальни относительно звукового волновода 15. Недостаток указанных наковален заключается в том, что они очень жесткие по сравнению со своей массой. Жесткость указанной конфигурации системы наковальни и масса наковальни в сочетании должны обеспечивать наковальню, у которой основная резонансная частота превышает 500 Гц, а гармонические частоты доходят до десятков тысяч Гц. Следовательно, наковальни имеют моды колебаний, которые являются близкими к рабочей частоте ультразвукового волновода.
Когда звуковой волновод контактирует с указанной системой наковальни, наковальня вибрирует с амплитудами, равными амплитудам звукового волновода, но необязательно в фазе со звуковым волноводом. В результате мощность и рабочая частота звукового генератора изменяются до такой степени, что генератор иногда перегружается и останавливается. Такая высокая степень изменения мощности и частоты также приводит к низкому качеству сварных соединений, поскольку мощность на выходе генератора не обязательно обеспечивает полезную работу по свариванию, но вместо этого приводит к генерации тепла в компонентах системы.
Система наковальни, резонансная частота которой значительно ниже ультразвуковой рабочей частоты, обеспечит меньшее изменение прочности сцепления, повышенную эффективность сварки, соответственно более высокую среднюю прочность, меньшее время простоя из-за неполадок генератора и более длительное среднее время между поломками компонентов ультразвуковой системы. Система 25 наковальни согласно настоящему изобретению представляет собой систему 25 наковальни, у которой собственные частоты значительно ниже ультразвуковой рабочей частоты. Система 25 наковальни также сохраняет механизм самовыравнивания, характерный для известных из уровня техники узлов 30 наковальни, показанный на фиг. 2.
Система 25 наковальни согласно настоящему изобретению устраняет давний недостаток, присущий установке для сварки боковых швов, связанный с сильными колебаниями наковальни в ответ на колебания волновода. Это решение в сочетании с поворотным механизмом самовыравнивания обеспечивает возможность получения более высоких уровней производительности установки для сварки боковых швов. Следует отметить, что система отделения согласно настоящему изобретению для устройства 10 для ультразвуковой сварки может применяться в сочетании с любой требуемой моделью сварки.
Идеальным решением было бы получение наковальни, которая бы действовала так, будто она абсолютно жесткая без вибраций. Это возможно в колебательных системах, в которых, например, вибрирующий элемент расположен на основании, опирающемся на пружины. Масса элемента в сочетании с упругой деформацией пружин дает механическую систему с особой резонансной частотой. Если элемент работает на скорости, которая создает колебания с частотой значительно выше, чем резонансная частота системы, то окажется, что элемент находится на неподвижном основании. Если элемент работает с частотой, близкой к резонансной частоте опоры, то опора будет сильно вибрировать. Если элемент работает с частотой намного ниже, чем резонансная, то система будет вибрировать с такой же амплитудой и частотой, что и на входе.
На фиг. 3 показано подробное изображение системы 25 наковальни согласно настоящему изобретению. Система 25 наковальни содержит узел 30 наковальни, в котором опора для стержня 34 наковальни больше не выполнена за одно целое с самим стержнем 34 наковальни. Узел 30 наковальни содержит стержень 34 наковальни, имеющий два продольных конца 38, 42 стержня наковальни, отверстие 46 наковальни, и осевое и радиальное направления 50, 54. Отверстие 46 наковальни частично проходит в один или оба продольных конца 38, 42 наковальни и может проходить через всю длину стержня 34 наковальни в осевом направлении 50. Отверстие 46 наковальни имеет внутреннюю поверхность 58 отверстия наковальни.
Узел 30 наковальни также содержит по меньшей мере одну ось 60, имеющую круговую поверхность 64 оси и два конца 68 оси. Диаметр оси 60 меньше, чем внутренний диаметр отверстия 46 наковальни, так что ось 60 может быть размещена по меньшей мере частично в отверстии 46 наковальни, и часть оси 60 проходит за продольный конец 38, 42 наковальни. Ось 60 может быть цельным элементом, проходящим сквозь отверстие 46 наковальни и выходящим за оба продольных конца 38, 42 стержня наковальни, или ось 60 может состоять из нескольких элементов.
Узел 30 наковальни также содержит систему 70 отделения оси, расположенную между внутренней поверхностью 58 отверстия наковальни и круговой поверхностью 64 оси. Система 70 отделения оси может содержать одно или более эластомерных разделительных колец 75 оси, установленных на оси между круговой поверхностью 64 оси и внутренней поверхностью 58 отверстия наковальни. Эти разделительные кольца 75 оси отделяют ось 60 от стержня 34 наковальни для обеспечения упругого соединения, которое для стержня 34 наковальни действует как пружинная опора.
Система 25 наковальни также содержит монтажный кронштейн 80 для соединения узла 30 наковальни с установкой для сварки боковых швов. Монтажный кронштейн 80 снабжен отверстием 84 монтажного кронштейна для размещения в нем втулки 90 и узла 30 наковальни, при этом отверстие 84 монтажного кронштейна имеет поверхность 88 отверстия. Втулка 90 имеет внутреннюю поверхность 94 втулки и внешнюю поверхность 98 втулки. Система 25 наковальни может также содержать первую и вторую опорные системы 100, 104 отделения. В первой опорной системе 100 отделения на оси 60 между круговой поверхностью 64 оси и внутренней поверхностью 94 втулки установлено одно или более дополнительных эластомерных разделительных колец 75 оси. Эти разделительные кольца 75 оси отделяют ось 60 от втулки 90 для обеспечения упругого соединения, которое для оси 60 действует как пружинная опора.
При необходимости вторая опорная система 104 отделения содержит разделительные кольца 108 втулки, установленные на втулке 90 между внешней поверхностью 98 втулки и поверхностью 88 отверстия. Эти разделительные кольца 108 втулки отделяют монтажный кронштейн 80 от втулки 90 для обеспечения упругого соединения, которое для втулки 90 действует как пружинная опора.
Система 25 наковальни может содержать идентичные монтажный кронштейн 80, втулку 90 и опорные системы 100, 104 отделения, установленные на противоположном продольном конце 42 стержня наковальни, как показано на фиг. 3, или противоположный продольный конец 42 стержня наковальни может содержать любую подходящую монтажную систему.
Система 25 наковальни может также содержать эластомерную шайбу 112, расположенную вокруг оси 60 между продольным концом 38 стержня наковальни и монтажным кронштейном 80 для обеспечения упругого соединения между продольным концом 38 стержня наковальни и монтажным кронштейном 80. Шайба 112 может быть выполнена из каучука или любого другого подходящего материала.
Система 25 наковальни может также содержать эластомерный шарик 116, расположенный во втулке 90 рядом с концом 68 оси для обеспечения упругого соединения между втулкой 90 и осью 60. Шарик 116 может быть выполнен из каучука или любого другого подходящего материала.
То, что ось 60 не выполнена за одно целое со стержнем 34 наковальни и добавлены разные эластомерные компоненты, обеспечивает стержню 34 наковальни намного более низкую собственную частоту, порядка менее 10 000 Гц, включая гармонические частоты. За счет выбора соответствующих эластомерных компонентов жесткость опорной конструкции стержня наковальни может быть отрегулирована так, что, в сочетании с массой стержня 34 наковальни, резонансная частота стержня 34 наковальни составляет приблизительно от 1 процента до 10 процентов ультразвуковой рабочей частоты. В результате стержень 34 наковальни и звуковой волновод 15 имеют разную собственную частоту и не связаны.
Чтобы убедиться в том, что требуемый результат в виде сниженной резонансной частоты был достигнут, провели серию исследований и испытаний.
При проведении исследований использовали формулы и коэффициенты, применяемые для вычисления собственных частот балки при различных ограничениях. См. «Shock and Vibration Handbook», Harris C.M., Piersol A.G., 5-е издание, 2002, McGraw-Hill, стр. 1.13. В этом случае применяли формулы и коэффициенты для первых пяти собственных частот для однородных балок в условиях опор в разных конфигурациях. В этом случае балка просто опирается на каждый конец. В таблице 1 приведены собственные частоты первых пяти мод колебаний для свободно колеблющейся стальной балки с размерами обычной наковальни описанного в этом документе типа.
Figure 00000001
Где:
Figure 00000002
(Гц)
Figure 00000003
(применяют коэффициенты для простой опоры)
Figure 00000004
(206,8 ГПа, сталь)
Figure 00000005
(1,065 x 10-7 м4)
Figure 00000006
(9,8 м/с2)
Figure 00000007
(7840 кг/м3)
Figure 00000008
(0,0159 м)
Figure 00000009
(0,0432 м)
Figure 00000010
(0,5460 м)
ТАБЛИЦА 1. ОБЫЧНЫЕ СОБСТВЕННЫЕ ЧАСТОТЫ НАКОВАЛЬНИ, МОДЫ КОЛЕБАНИЙ 1–5.
Figure 00000011
Эффективная константа пружины равномерно нагруженной балки (например, под собственным весом) посредине ее длины L. Эффективная константа пружины является минимальной в центре балки.
Figure 00000012
Жесткость опор в виде разделительных колец меньше жесткости на изгиб наковальни больше чем на порядок. По этой причине наковальня, установленная на эластичных разделительных кольцах, стремится вести себя как жесткое тело массой M. На фиг. 4 схематически показана стальная ось диаметром D1, которая опирается на разделительное кольцо диаметром D2 тела. Деформация y в радиальном направлении 54 представляет величину, на которую ось входит в разделительное кольцо, когда наковальня находится под нагрузкой направленного вниз усилия F со стороны звукового волновода.
Усилие как функция y-деформации разделительного кольца:
Figure 00000013
Эффективная константа пружины как функция y-деформации разделительного кольца:
Figure 00000014
Где:
Figure 00000015
Figure 00000016
E* = эффективный модуль упругости
E1 = модуль упругости материала № 1
E2 = модуль упругости материала № 2
n1 = коэффициент Пуассона для материала № 1
n2 = коэффициент Пуассона для материала № 2
На фиг. 5 представлена эффективная константа пружины одного или более разделительных колец при контакте со стальной осью, диаметр которой в 10 раз больше величины деформаций. Можно заметить, что эффективные константы пружины даже трех (3) разделительных колец намного меньше, чем эффективная константа пружины в середине пролета наковальни, смоделированной как балка, на которую действует равномерно распределенная нагрузка; при этом равномерно распределенная нагрузка представляет собой массу балки, испытывающую ускорение.
На фиг. 6 представлены собственные частоты, полученные на основании сочетания эффективной константы пружины разделительного кольца и массы жесткой балки. На фиг. 6 показано, что даже в случае семнадцати разделительных колец собственная частота по-прежнему более чем в шесть раз меньше собственной частоты первой моды балки.
На фиг. 7 представлено схематическое изображение механической модели с сосредоточенными параметрами системы ультразвукового преобразователя, волновода и наковальни. Преобразователь при возбуждении входным напряжением испытывает смещение X1. Смещение преобразователя действует на один конец звукового волновода, смоделированного здесь как идеальная пружина, которая прилагает к наковальне усилие, вызывающее смещение X2 в наковальне. Отношение смещения на выходе к смещению на входе в колебательных системах называется коэффициентом передачи системы. Коэффициент передачи можно рассматривать как величину отклика объекта на смещение на входе при заданной частоте.
На фиг. 8 представлен график зависимости коэффициента передачи от частоты для ультразвуковой системы с наковальней, собственная частота колебаний которой составляет 3000 Гц, 4000 Гц и 10000 Гц. Можно заметить, что наковальни с частотами моды колебаний выше 10000 Гц не испытывают затухания при возбуждении 40 кГц ультразвуковым волноводом. На фиг. 8 отражен тот факт, что у наковальни не должно быть частотных мод, которые составляют больше чем приблизительно 10 процентов рабочей частоты ультразвукового волновода. 40 кГц ультразвуковая система с наковальней, опирающейся на разделительные кольца, с 17 равномерно расположенными разделительными кольцами и собственной частотой приблизительно 100 Гц будет иметь гармонические частоты, вплоть до 6-й гармонической частоты, гораздо ниже 10000 Гц.
Figure 00000017
Где:
Figure 00000018
Figure 00000019
, резонансная частота преобразователя = рабочая частота
Figure 00000020
, коэффициент затухания системы преобразователя, ζ >1 высокий уровень затухания, ζ < 0,5 невысокий уровень затухания, ζ≈ 0,7 — обычный.
Figure 00000021
Figure 00000022
, резонансная частота системы наковальни
Figure 00000023
, коэффициент затухания системы наковальни
B1 = коэффициент затухания ультразвукового преобразователя (усилие * время/длина)
M1 = сосредоточенная масса ультразвукового преобразователя (усилие * время2/длина)
K1 = константа пружины ультразвукового преобразователя (усилие/длина)
fn1 = резонансная частота ультразвукового преобразователя (соответствует ультразвуковой рабочей частоте) (цикл/с)
ωn1 = резонансная угловая частота ультразвукового преобразователя (wn1 = 2πfn1) (рад/с)
ζ1 = коэффициент затухания ультразвукового преобразователя, безразмерное число
B2 = коэффициент затухания ультразвуковой наковальни (усилие * время/длина)
M2 = сосредоточенная масса ультразвуковой наковальни (усилие * время2/длина)
K2 = константа пружины ультразвуковой наковальни, K2 = Kбалка (усилие/длина)
fn2 = резонансная частота наковальни (цикл/с)
ωn2 = резонансная угловая частота ультразвуковой наковальни (wn2 = 2πfn2) (рад/с)
ζ2 = коэффициент затухания ультразвуковой наковальни, безразмерное число
Для применения формулы (6) необходимо знать: массы преобразователя и наковальни, резонансные частоты преобразователя и наковальни и расчетное значение коэффициентов затухания преобразователя и наковальни. Коэффициенты затухания ультразвукового преобразователя и наковальни обычно могут быть от средних до низких, ζ1,ζ2≤ 0,7.
В первом конкретном аспекте система наковальни для применения в устройстве для ультразвуковой сварки содержит узел наковальни, содержащий стержень наковальни, имеющий осевое направление, два продольных конца стержня наковальни и отверстие наковальни в по меньшей мере одном продольном конце стержня наковальни, при этом отверстие наковальни имеет внутреннюю поверхность отверстия наковальни; ось, отдельную от стержня наковальни и частично расположенную в отверстии наковальни, при этом ось имеет круговую поверхность и проходит наружу за продольный конец стержня наковальни; первое эластомерное разделительное кольцо оси, расположенное на оси между круговой поверхностью оси и внутренней поверхностью отверстия наковальни; первый монтажный кронштейн, снабженный первым отверстием монтажного кронштейна, при этом отверстие монтажного кронштейна имеет поверхность отверстия; первую втулку, расположенную в отверстии первого монтажного кронштейна и размеры которой позволяют разместить в ней конец оси, при этом первая втулка имеет внутреннюю поверхность втулки и внешнюю поверхность втулки; и второе эластомерное разделительное кольцо оси, расположенное на оси между круговой поверхностью оси и внутренней поверхностью втулки.
Второй конкретный аспект включает первый конкретный аспект, а также дополнительно содержит эластомерное разделительное кольцо втулки, расположенное на первой втулке между внешней поверхностью втулки и поверхностью отверстия.
Третий конкретный аспект включает первый и/или второй аспект, при этом отверстие наковальни проходит от одного продольного конца стержня наковальни к другому продольному концу стержня наковальни, и при этом ось проходит сквозь отверстие наковальни и за оба продольных конца стержня наковальни.
Четвертый конкретный аспект включает один или более аспектов 1—3, а также дополнительно содержит второй монтажный кронштейн, расположенный на продольном конце стержня наковальни, противоположном первому монтажному кронштейну, при этом второй монтажный кронштейн снабжен вторым отверстием монтажного кронштейна.
Пятый конкретный аспект включает один или более аспектов 1—4, а также дополнительно содержит вторую втулку, расположенную в отверстии второго монтажного кронштейна и размеры которой позволяют разместить в ней конец оси, при этом вторая втулка имеет внутреннюю поверхность второй втулки и внешнюю поверхность второй втулки.
Шестой конкретный аспект включает один или более аспектов 1—5, а также дополнительно содержит третье эластомерное разделительное кольцо оси, расположенное на оси между круговой поверхностью оси и внутренней поверхностью второй втулки.
Седьмой конкретный аспект включает один или более аспектов 1—6, а также дополнительно содержит эластомерную шайбу, расположенную вокруг оси между продольным концом стержня наковальни и первым монтажным кронштейном.
Восьмой конкретный аспект включает один или более аспектов 1—7, а также дополнительно содержит эластомерный шарик, расположенный в первой втулке рядом с концом оси.
Девятый конкретный аспект включает один или более аспектов 1—8, при этом стержень наковальни выполнен с возможностью перемещения в радиальном направлении относительно оси.
Десятый конкретный аспект включает один или более аспектов 1—9, при этом стержень наковальни выполнен с возможностью поворота с вращением относительно монтажного кронштейна.
В одиннадцатом конкретном аспекте система наковальни для применения в устройстве для ультразвуковой сварки содержит узел наковальни, содержащий стержень наковальни, имеющий осевое направление, два продольных конца стержня наковальни и отверстие наковальни, проходящее сквозь него от одного продольного конца стержня наковальни к другому продольному концу стержня наковальни, при этом отверстие наковальни имеет внутреннюю поверхность отверстия наковальни; ось, отдельную от стержня наковальни и частично расположенную в отверстии наковальни, при этом ось имеет круговую поверхность оси и проходит наружу за оба продольных конца стержня наковальни; и систему отделения оси, расположенную между круговой поверхностью оси и внутренней поверхностью отверстия наковальни; первый монтажный кронштейн, снабженный отверстием первого монтажного кронштейна, при этом отверстие первого монтажного кронштейна имеет поверхность отверстия; первую втулку, расположенную в отверстии первого монтажного кронштейна и размеры которой позволяют разместить в ней конец оси, при этом первая втулка имеет внутреннюю поверхность втулки и внешнюю поверхность втулки; и первую опорную систему отделения, расположенную между круговой поверхностью оси и внутренней поверхностью втулки.
Двенадцатый конкретный аспект включает одиннадцатый конкретный аспект, а также дополнительно содержит вторую опорную систему отделения, расположенную на первой втулке между внешней поверхностью втулки и поверхностью отверстия первого монтажного кронштейна.
Тринадцатый конкретный аспект включает одиннадцатый и/или двенадцатый аспекты, при этом система отделения оси содержит по меньшей мере одно эластомерное разделительное кольцо, расположенное на оси.
Четырнадцатый конкретный аспект включает один или более аспектов 11—13, при этом первая опорная система отделения содержит по меньшей мере одно эластомерное разделительное кольцо, расположенное на оси.
Пятнадцатый конкретный аспект включает один или более аспектов 11—14, а также дополнительно содержит эластомерную шайбу, расположенную вокруг оси между продольным концом стержня наковальни и первым монтажным кронштейном.
В шестнадцатом конкретном аспекте способ снижения собственной частоты стержня наковальни в устройстве для ультразвуковой сварки включает получение пары «стержень наковальни — ось», при этом стержень наковальни имеет осевое направление, два продольных конца стержня наковальни и отверстие наковальни, проходящее сквозь него от одного продольного конца стержня наковальни к другому продольному концу стержня наковальни, при этом отверстие наковальни имеет внутреннюю поверхность отверстия наковальни, и ось отделена от стержня наковальни и частично расположена в отверстии наковальни, при этом ось имеет круговую поверхность оси и проходит наружу за оба продольных конца стержня наковальни; размещение системы отделения оси между круговой поверхностью оси и внутренней поверхностью отверстия наковальни; закрепление пары «стержень наковальни — ось» на первом монтажном кронштейне, снабженном отверстием первого монтажного кронштейна, посредством первой втулки, расположенной в отверстии первого монтажного кронштейна, при этом отверстие первого монтажного кронштейна имеет поверхность отверстия, и первая втулка имеет внутреннюю поверхность втулки и внешнюю поверхность втулки; и размещение первой опорной системы отделения между внутренней поверхностью втулки и круговой поверхностью оси.
Семнадцатый конкретный аспект включает шестнадцатый конкретный аспект, а также дополнительно включает размещение второй опорной системы отделения между внешней поверхностью втулки и поверхностью отверстия.
Восемнадцатый конкретный аспект включает шестнадцатый и/или семнадцатый аспекты, при этом вторая опорная система отделения содержит по меньшей мере одно эластомерное разделительное кольцо, расположенное на внешней поверхности втулки.
Девятнадцатый конкретный аспект включает один или более аспектов 16—18, при этом каждая из системы отделения оси и первой опорной системы отделения содержит по меньшей мере одно эластомерное разделительное кольцо, расположенное на оси.
Двадцатый конкретный аспект включает один или более аспектов 16—19, при этом устройство для ультразвуковой сварки имеет рабочую частоту, и причем собственная частота стержня наковальни меньше или равна 10 процентам рабочей частоты.
Эти и другие модификации и изменения настоящего изобретения могут быть осуществлены на практике специалистами в данной области техники без отклонения от идеи и объема настоящего изобретения, более конкретно изложенных в прилагаемой формуле изобретения. Кроме того, следует понимать, что элементы в различных аспектах изобретения могут быть полностью или частично взаимозаменяемыми. Кроме того, специалистам в данной области техники будет понятно, что вышеизложенное описание приведено только в качестве примера и не направлено на ограничение изобретения, описанного далее в указанной формуле изобретения.

Claims (37)

1. Наковальня для устройства ультразвуковой сварки, содержащая:
стержень наковальни с двумя продольными концами, имеющий осевое направление, при этом по меньшей мере на одном продольном конце стержня выполнено отверстие, имеющее внутреннюю поверхность,
ось, отдельную от стержня наковальни, которая частично расположена в упомянутом его отверстии, при этом ось имеет круговую поверхность и проходит наружу за продольный конец стержня наковальни,
первое эластомерное разделительное кольцо, расположенное на оси между ее круговой поверхностью и внутренней поверхностью отверстия наковальни,
первый монтажный кронштейн, снабженный отверстием,
первую втулку, расположенную в отверстии первого монтажного кронштейна и имеющую внутреннюю и внешнюю поверхность, причем размеры первой втулки обеспечивают размещение в ней конца оси, и
второе эластомерное разделительное кольцо, расположенное на оси между круговой поверхностью оси и внутренней поверхностью первой втулки.
2. Наковальня по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит эластомерное разделительное кольцо втулки, расположенное на первой втулке между ее внешней поверхностью и поверхностью отверстия.
3. Наковальня по п. 1, отличающаяся тем, что отверстие наковальни проходит от одного продольного конца стержня наковальни к другому его продольному концу, при этом ось проходит сквозь отверстие наковальни наружу за оба продольных конца стержня наковальни.
4. Наковальня по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит второй монтажный кронштейн, расположенный на продольном конце стержня наковальни, противоположном первому монтажному кронштейну, при этом второй монтажный кронштейн снабжен отверстием.
5. Наковальня по п. 4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит вторую втулку, расположенную в отверстии второго монтажного кронштейна, имеющую внутреннюю и внешнюю поверхность, причем размеры второй втулки обеспечивают размещение в ней конца оси.
6. Наковальня по п. 5, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит третье эластомерное разделительное кольцо, расположенное на оси между круговой поверхностью оси и внутренней поверхностью второй втулки.
7. Наковальня по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит эластомерную шайбу, расположенную на оси между продольным концом стержня наковальни и первым монтажным кронштейном.
8. Наковальня по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит эластомерный шарик, расположенный в первой втулке рядом с концом оси.
9. Наковальня по п. 1, отличающаяся тем, что стержень наковальни выполнен с возможностью передвижения в радиальном направлении относительно оси.
10. Наковальня по п. 1, отличающаяся тем, что стержень наковальни выполнен с возможностью поворота с вращением относительно монтажного кронштейна.
11. Наковальня для устройства ультразвуковой сварки, содержащая:
стержень наковальни с двумя продольными концами, имеющий осевое направление, при этом в стержне выполнено сквозное отверстие, проходящее от одного продольного конца к другому продольному концу стержня наковальни и имеющее внутреннюю поверхность,
ось, отдельную от стержня наковальни, которая частично расположена в упомянутом его отверстии, при этом ось имеет круговую поверхность и проходит наружу за оба продольных конца стержня наковальни, и
средство отделения оси, расположенное между круговой поверхностью оси и внутренней поверхностью отверстия наковальни;
первый монтажный кронштейн, снабженный отверстием,
первую втулку, расположенную в отверстии первого монтажного кронштейна, имеющую внутреннюю и внешнюю поверхности, при этом размеры втулки обеспечивают размещение в ней конца оси, и
первое опорное средство отделения оси, расположенное между круговой поверхностью оси и внутренней поверхностью втулки.
12. Наковальня по п. 11, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит второе опорное средство отделения оси, расположенное на первой втулке между внешней поверхностью втулки и поверхностью отверстия первого монтажного кронштейна.
13. Наковальня по п. 11, отличающаяся тем, что средство отделения оси содержит по меньшей мере одно эластомерное разделительное кольцо, расположенное на оси.
14. Наковальня по п. 11, отличающаяся тем, что первое опорное средство отделения оси содержит по меньшей мере одно эластомерное разделительное кольцо, расположенное на оси.
15. Наковальня по п. 11, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит эластомерную шайбу, расположенную на оси между продольным концом стержня наковальни и первым монтажным кронштейном.
16. Способ сборки наковальни для устройства ультразвуковой сварки, включающий:
получение пары «стержень наковальни-ось», при этом стержень наковальни имеет два продольных конца с осевым направлением и выполнен со сквозным отверстием, проходящим от одного продольного конца к другому продольному концу стержня наковальни и имеющим внутреннюю поверхность, при этом ось отделена от стержня наковальни, имеет круговую поверхность и частично расположена в отверстии наковальни, причем ось проходит наружу за оба продольных конца стержня наковальни;
размещение средства отделения оси между круговой поверхностью оси и внутренней поверхностью отверстия наковальни;
закрепление пары «стержень наковальни - ось» на первом монтажном кронштейне, снабженном отверстием, посредством первой втулки, имеющей внутреннюю и внешнюю поверхности, расположенной в отверстии первого монтажного кронштейна, и
размещение первого опорного средства отделения оси между внутренней
поверхностью втулки и круговой поверхностью оси.
17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что дополнительно размещают второе опорное средство отделения оси между внешней поверхностью втулки и поверхностью отверстия.
18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что второе опорное средство отделения оси содержит по меньшей мере одно эластомерное разделительное кольцо, расположенное на внешней поверхности втулки.
19. Способ по п. 16, отличающийся тем, что каждое из средства отделения оси и первого опорного средства отделения оси содержит по меньшей мере одно эластомерное разделительное кольцо, расположенное на оси.
20. Способ по п. 16, отличающийся тем, что собственная частота стержня наковальни меньше или равна 10 процентам рабочей частоты устройства для ультразвуковой сварки, для которого он предназначен.
RU2018117361A 2015-10-29 2015-10-29 Ультразвуковая наковальня с низким коэффициентом передачи RU2702528C1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2015/058041 WO2017074383A1 (en) 2015-10-29 2015-10-29 Ultrasonic anvil having low transmissibility

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2702528C1 true RU2702528C1 (ru) 2019-10-08

Family

ID=58630836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018117361A RU2702528C1 (ru) 2015-10-29 2015-10-29 Ультразвуковая наковальня с низким коэффициентом передачи

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10695860B2 (ru)
EP (1) EP3368294B1 (ru)
JP (1) JP2018538160A (ru)
KR (1) KR102285028B1 (ru)
CN (1) CN108136711B (ru)
BR (1) BR112018007266B1 (ru)
MX (1) MX2018004499A (ru)
RU (1) RU2702528C1 (ru)
WO (1) WO2017074383A1 (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3532293B1 (en) * 2016-10-31 2024-03-13 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Method of forming a composite web utilizing a rotary bonding system with an anvil pattern
DE102017104615A1 (de) * 2017-03-06 2018-09-06 Auto-Kabel Management Gmbh Ultraschallschweißvorrichtung und Verfahren zum Ultraschallschweißen
FR3096921B1 (fr) * 2019-06-10 2021-05-21 Selenium Medical Procédé et machine de scellage

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU487733A1 (ru) * 1971-09-15 1975-10-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Эксперементально-Конструкторский Институт Продовольственного Машиностроения Опора установки дл ультразвуковой сварки пластмасс
SU639426A3 (ru) * 1971-03-09 1978-12-25 Женеко Энк Панама, (Фирма) Устройство дл ультразвуковой сварки
US4455903A (en) * 1982-11-15 1984-06-26 Preston Engravers, Inc. Adjustable anvil roll
US20050037261A1 (en) * 2000-04-10 2005-02-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Battery electrode and manufacturing method and apparatus for the same
RU2261177C1 (ru) * 2004-07-08 2005-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Ультразвуковая техника - инлаб" Ультразвуковой сварочный пресс

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3586122A (en) * 1970-04-27 1971-06-22 Branson Instr Sonic apparatus with sonic energy barrier means
US3765589A (en) * 1970-06-01 1973-10-16 T Walraven Welding apparatus
GB1491619A (en) * 1975-07-11 1977-11-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Free-fall oceanographic probe
US4080229A (en) 1977-04-25 1978-03-21 Nylon Products Corporation Manipulation of sheet material with reciprocating head machines
US4333791A (en) * 1979-10-27 1982-06-08 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Ultrasonic seam welding apparatus
US4647336A (en) * 1985-03-08 1987-03-03 Kimberly-Clark Corporation Rebuildable support assembly
US4650530A (en) 1986-03-10 1987-03-17 Kimberly-Clark Corporation Apparatus and method for folding, bonding and severing a web
DE4131465C2 (de) * 1991-09-21 1995-02-16 Tetra Pak Gmbh Vorrichtung zum Ultraschallschweißen von Siegelnähten
US5552013A (en) 1994-06-29 1996-09-03 Kimberly-Clark Corporation Apparatus and method for rotary bonding
US5660679A (en) 1995-01-31 1997-08-26 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Rotary sealing system
GB9801983D0 (en) 1998-01-30 1998-03-25 Young Michael J R Welding polymer fabrics using ultrasound
US6123792A (en) 1998-08-14 2000-09-26 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Methods and apparatus for intermittent rotary ultrasonic bonding system
JP2001205452A (ja) 2000-01-24 2001-07-31 Toshiba Corp 超音波溶接装置、超音波溶接方法および密閉電池とその製造方法
US6368437B1 (en) 2000-06-16 2002-04-09 Paper Converting Machine Company Rotary bonding apparatus and method
US6517650B2 (en) 2000-11-30 2003-02-11 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Ultrasonic bonding apparatus and methods
US6691909B2 (en) * 2001-10-10 2004-02-17 Ford Global Technologies, Llc Sonotrode for ultrasonic welding apparatus
US6537403B1 (en) 2001-12-18 2003-03-25 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Nip adjustment for a rigid ultrasonic bonder or processor
US7243894B2 (en) * 2002-02-15 2007-07-17 3M Innovative Properties Company Mount for vibratory elements
SE528044C2 (sv) 2004-10-15 2006-08-15 Tetra Laval Holdings & Finance Mothållsarrangemang
WO2006045595A1 (en) 2004-10-28 2006-05-04 Jentschmann Ag Zürich A transport device for an ultrasonic cutting machine, an ultrasonic cutting machine, and a method for cutting sheet formations
WO2006074031A1 (en) * 2005-01-03 2006-07-13 3M Innovative Properties Company Method and apparatus for controlling the gap between the horn and the anvil of an ultrasonic welding system
US7828192B2 (en) 2005-01-03 2010-11-09 3M Innovative Properties Company Amplitude adjustment of an ultrasonic horn
WO2006074101A1 (en) * 2005-01-03 2006-07-13 3M Innovative Properties Company Method and system for determining a gap between a vibrational body and fixed point by monitoring the resonant frequency of the vibrational body
US20080099533A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-01 General Electric Method for controlling microstructure via thermally managed solid state joining
US7699206B2 (en) * 2008-04-07 2010-04-20 The Boeing Company Gimballing roller device for friction stir welding apparatus and method
US8403019B2 (en) * 2010-05-24 2013-03-26 Lg Chem, Ltd. Ultrasonic welding assembly and method of attaching an anvil to a bracket of the assembly
US9010812B2 (en) * 2012-03-07 2015-04-21 Mettler-Toledo Autochem, Inc. Reaction vessel probe adapter
JP6559006B2 (ja) * 2015-08-06 2019-08-14 ブランソン・ウルトラソニックス・コーポレーション 超音波振動伝達機構部の保持構造

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU639426A3 (ru) * 1971-03-09 1978-12-25 Женеко Энк Панама, (Фирма) Устройство дл ультразвуковой сварки
SU487733A1 (ru) * 1971-09-15 1975-10-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Эксперементально-Конструкторский Институт Продовольственного Машиностроения Опора установки дл ультразвуковой сварки пластмасс
US4455903A (en) * 1982-11-15 1984-06-26 Preston Engravers, Inc. Adjustable anvil roll
US20050037261A1 (en) * 2000-04-10 2005-02-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Battery electrode and manufacturing method and apparatus for the same
RU2261177C1 (ru) * 2004-07-08 2005-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Ультразвуковая техника - инлаб" Ультразвуковой сварочный пресс

Also Published As

Publication number Publication date
EP3368294A4 (en) 2019-06-19
CN108136711B (zh) 2020-08-14
KR102285028B1 (ko) 2021-08-04
EP3368294A1 (en) 2018-09-05
US20190001430A1 (en) 2019-01-03
CN108136711A (zh) 2018-06-08
WO2017074383A1 (en) 2017-05-04
MX2018004499A (es) 2018-07-06
EP3368294B1 (en) 2021-05-12
BR112018007266B1 (pt) 2022-02-08
JP2018538160A (ja) 2018-12-27
BR112018007266A2 (pt) 2018-10-30
US10695860B2 (en) 2020-06-30
KR20180080223A (ko) 2018-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6676003B2 (en) Rigid isolation of rotary ultrasonic horn
RU2702528C1 (ru) Ультразвуковая наковальня с низким коэффициентом передачи
KR100562246B1 (ko) 음향 혼을 위한 비절점 장착 시스템
JP6758715B2 (ja) ランジュバン型超音波振動子の振動励起方法及び超音波加工方法と超音波送信方法
US6613171B2 (en) Rotary ultrasonic bonder or processor capable of fixed gap operation
CN102056681A (zh) 具有保持器的超声振动单元
EP1633497B1 (en) Ultrasonic horn mount
KR101577088B1 (ko) 선형 초음파 혼을 위한 공진 노드식 마운트
NO331693B1 (no) Klemjustering for en fast ultralyds bindingsanordning og -fremagngsmate
CN113565912B (zh) 一种共振频率自适应快速可调的动力吸振结构及方法
JP4389003B2 (ja) ふるい装置
JP6904536B2 (ja) 超音波加工装置
JP2017190211A (ja) 物品搬送装置
JP6228011B2 (ja) 質量体の振動運動を発生させるための方法及び装置
JP6554698B2 (ja) 超音波複合振動装置
JP2012161763A (ja) 超音波応用機器
SU1016117A1 (ru) Инструмент дл ультразвуковой обработки
Lu et al. An active control study of the 1Cr18Ni9 steel plate multipoint excitation
JP2006088135A (ja) 超音波振動テーブル
Suzuki et al. 1P4-7
JP2006150329A (ja) 超音波振動テーブル
JPH07135787A (ja) 超音波リニアモータ
MXPA00011175A (es) Sistema de montaje no nodal para cuerno acustico