使用多高度能量引導(dǎo)裝置改進(jìn)超聲焊接的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開一般涉及一種用于將多個(gè)工件焊接在一起的改進(jìn)的技術(shù)，更具體而言，涉及用于在這些工件之間使用了至少一個(gè)多高度能量引導(dǎo)裝置來(lái)具有改進(jìn)的超聲焊接的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)動(dòng)車制造中，由于聚合物復(fù)合材料良好的特性，例如重量輕、高度可適形或可成形、堅(jiān)固和耐用，它們正在被越來(lái)越多地使用。一些復(fù)合材料還是可著色的，并且能夠被最后制成具有幾乎任何期望的紋理。
[0003]例如，在機(jī)動(dòng)車中的所述增加的使用包括在儀表板和車門板、燈具、空氣管道、方向盤、內(nèi)飾、車廂(truck bed)或其它的車輛儲(chǔ)物隔間、內(nèi)飾、外部零件以及甚至發(fā)動(dòng)機(jī)部件中。例如，關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)部件以及其它發(fā)動(dòng)機(jī)罩下(或UTH)應(yīng)用，配置了能夠承受熱和/或化學(xué)侵蝕環(huán)境的聚合物，并且對(duì)這種聚合物正在不斷進(jìn)行開發(fā)。關(guān)于外部零件，例如翼子板，正在開發(fā)在線可涂裝且在較長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)具有高的熱耐受性和化學(xué)耐受性的聚合物。并且，正在不斷考慮機(jī)動(dòng)車應(yīng)用中的許多其它潛在用途。
[0004]隨著對(duì)聚合物和其它低質(zhì)量材料的增加使用，壓縮模制和模制后聯(lián)接技術(shù)，例如超聲焊接，也正在被更普遍地使用。
[0005]因?yàn)橐恍┱诒辉絹?lái)越多地使用的材料，包括聚合物復(fù)合材料，具有相對(duì)低的熔點(diǎn)，所以挑戰(zhàn)出現(xiàn)在下述努力中，即:使零件在聯(lián)接這些零件的界面處快速熔化，并且具有對(duì)工件其它部分的最少熔化。
[0006]能量引導(dǎo)器有時(shí)被用于加快和控制焊接。曾經(jīng)出現(xiàn)在使用能量引導(dǎo)器中的挑戰(zhàn)在于它們需要相對(duì)大量的輸入能量以適當(dāng)?shù)剡\(yùn)轉(zhuǎn)。
[0007]更具體而言，在超聲焊接的情況下，為使輸入能量(例如，高頻振動(dòng))有效地傳送通過(guò)常規(guī)弓I導(dǎo)器，所述能量必須足夠高，以便通過(guò)第一工件到達(dá)弓I導(dǎo)器，并且還克服弓I導(dǎo)器自身在其將會(huì)熔化的所有位置處的阻抗。
[0008]除了比期望的能量需求高之外，常規(guī)方法還需要不期望的高循環(huán)時(shí)間，即，能量按需要通過(guò)工件和引導(dǎo)器以形成焊縫所需的時(shí)間。
[0009]增加的時(shí)間和能量需求是成本高昂的，尤其是當(dāng)乘以制造環(huán)境(例如機(jī)動(dòng)車組裝工廠)中進(jìn)行的重復(fù)迭代時(shí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本技術(shù)涉及用于在例如來(lái)自伺服焊頭的高頻超聲振動(dòng)的施加期間，使用定位在工件之間的至少一個(gè)多高度能量引導(dǎo)裝置來(lái)具有改進(jìn)的超聲焊接的系統(tǒng)和方法。
[0011]本發(fā)明還包括以下方案:
[0012]1.一種用于促進(jìn)將工件分階段焊接在一起的多高度能量引導(dǎo)裝置，其包括:
[0013]從主體延伸的多個(gè)元件，其中，這些元件不全具有相同的高度；
[0014]其中，這些元件的第一組中的每個(gè)元件具有第一高度，而這些元件的第二組中的每個(gè)元件具有與所述第一高度不同的第二高度；
[0015]其中，這些元件被配置成以預(yù)定方式導(dǎo)引焊接能量通過(guò)所述裝置；以及
[0016]其中，所述預(yù)定方式包括:在所述焊接過(guò)程的初始階段中，通過(guò)所述元件中的較高的初級(jí)元件來(lái)導(dǎo)引所述能量，而在所述初始階段中，不通過(guò)較矮的次級(jí)元件來(lái)進(jìn)行傳送。
[0017]2.如方案I所述的多高度能量引導(dǎo)裝置，其特征在于，所述預(yù)定方式包括在所述焊接過(guò)程的后繼階段中通過(guò)所述次級(jí)元件來(lái)導(dǎo)引所述能量。
[0018]3.如方案2所述的多高度能量引導(dǎo)裝置，其特征在于，在所述后繼階段中很少乃至沒(méi)有能量被傳送通過(guò)所述初級(jí)元件。
[0019]4.如方案I所述的多高度能量引導(dǎo)裝置，其特征在于，所述主體具有這樣的輪廓，所述輪廓具有不同于環(huán)形的形狀。
[0020]5.如方案I所述的多高度能量引導(dǎo)裝置，其特征在于，所述主體具有選自包括下述各項(xiàng)的一組輪廓中的輪廓，所述各項(xiàng)包括:
[0021]大致矩形的頂部輪廓；
[0022]大致環(huán)形的輪廓；
[0023]大致方形的頂部輪廓；
[0024]大致橢圓形的輪廓；
[0025]大致三角形的頂部輪廓；
[0026]大致三角形的側(cè)面輪廓；
[0027]大致矩形的側(cè)面輪廓；
[0028]大致方形的側(cè)面輪廓；
[0029]大致半圓形的側(cè)面輪廓；以及
[0030]大致半橢圓形的側(cè)面輪廓。
[0031]6.如方案I所述的多高度能量引導(dǎo)裝置，其特征在于，所述預(yù)定方式包括:在所述焊接過(guò)程的初始階段中，通過(guò)所述元件中的較高的初級(jí)元件來(lái)導(dǎo)引所述能量，而在所述初始階段中不通過(guò)所述元件中的較矮的次級(jí)元件來(lái)進(jìn)行傳送。
[0032]7.如方案6所述的多高度能量引導(dǎo)裝置，其特征在于，所述預(yù)定方式包括在所述焊接過(guò)程的后繼階段中通過(guò)所述次級(jí)元件來(lái)導(dǎo)引所述能量。
[0033]8.如方案7所述的多高度能量引導(dǎo)裝置，其特征在于，在所述后繼階段中很少乃至沒(méi)有能量被傳送通過(guò)所述初級(jí)元件。
[0034]9.如方案I所述的多高度能量引導(dǎo)裝置，其特征在于，所述預(yù)定方式包括:在所述焊接過(guò)程的初始階段中，通過(guò)所述元件中的較高的初級(jí)元件來(lái)導(dǎo)引大部分的所述能量，而在所述初始階段中通過(guò)所述元件中的較矮的次級(jí)元件傳送少得多的所述能量。
[0035]10.如方案9所述的多高度能量引導(dǎo)裝置，其特征在于，所述預(yù)定方式包括在所述焊接過(guò)程的后繼階段中通過(guò)所述次級(jí)元件來(lái)導(dǎo)引多得多的所述能量。
[0036]11.如方案10所述的多高度能量引導(dǎo)裝置，其特征在于，在所述后繼階段中很少乃至沒(méi)有能量被傳送通過(guò)所述初級(jí)元件。
[0037]12.如方案I所述的多高度能量引導(dǎo)裝置，其特征在于，所述元件中的至少一個(gè)具有選自包括下述各項(xiàng)的組中的三維形狀，所述各項(xiàng)包括:
[0038]棱柱形；
[0039]圓柱形；
[0040]圓錐形；
[0041]截頭圓錐形；
[0042]角錐形；
[0043]部分的球形。
[0044]13.一種用于促進(jìn)將工件分階段焊接在一起的多高度能量引導(dǎo)裝置，其包括:
[0045]從主體延伸的多個(gè)元件，其中，這些元件不全具有相同的高度；
[0046]其中，這些元件的第一組中的每個(gè)元件具有第一高度，而這些元件的第二組中的每個(gè)元件具有與所述第一高度不同的第二高度；
[0047]其中，這些元件被配置成以預(yù)定方式導(dǎo)引焊接能量通過(guò)所述裝置；以及
[0048]其中，所述預(yù)定方式包括:在所述焊接過(guò)程的初始階段中，通過(guò)所述元件中的較高的初級(jí)元件導(dǎo)引大部分的所述能量，而在所述初始階段中通過(guò)所述元件中的較矮的次級(jí)元件傳送少得多的所述能量。
[0049]14.如方案I所述的多高度能量引導(dǎo)裝置，其特征在于，所述預(yù)定方式包括在所述焊接過(guò)程的后繼階段中通過(guò)所述次級(jí)元件導(dǎo)引多得多的所述能量。
[0050]15.如方案14所述的多高度能量引導(dǎo)裝置，其特征在于，在所述后繼階段中很少乃至沒(méi)有能量被傳送通過(guò)所述初級(jí)元件。
[0051]16.如方案I所述的多高度能量引導(dǎo)裝置，其特征在于，所述主體具有這樣的輪廓，所述輪廓具有不同于環(huán)形的形狀。
[0052]17.如方案I所述的多高度能量引導(dǎo)裝置，其特征在于，所述主體具有選自包括下述各項(xiàng)的一組輪廓中的輪廓，所述各項(xiàng)包括:
[0053]大致矩形的頂部輪廓；
[0054]大致環(huán)形的輪廓；
[0055]大致方形的頂部輪廓；
[0056]大致橢圓形的輪廓；
[0057]大致三角形的頂部輪廓；
[0058]大致三角形的側(cè)面輪廓；
[0059]大致矩形的側(cè)面輪廓；
[0060]大致方形的側(cè)面輪廓；
[0061]大致半圓形的側(cè)面輪廓；以及
[0062]大致半橢圓形的側(cè)面輪廓。
[0063]18.如方案I所述的多高度能量引導(dǎo)裝置，其特征在于，所述元件中的至少一個(gè)具有選自包括下述各項(xiàng)的組中的三維形狀，所述各項(xiàng)包括:
[0064]棱柱形；
[0065]圓柱形；
[0066]圓錐形；
[0067]截頭圓錐形；
[0068]角錐形；
[0069]部分的球形。
[0070]19.一種用于促進(jìn)將工件分階段焊接在一起的多高度能量引導(dǎo)裝置，其包括:
[0071]從主體延伸的多個(gè)元件，其中，這些元件不全具有相同的高度；
[0072]其中，這些元件的第一組中的每個(gè)元件具有第一高度，而這些元件的第二組中的每個(gè)元件具有與所述第一高度不同的第二高度；
[0073]其中，這些元件被配置成以預(yù)定方式導(dǎo)引焊接能量通過(guò)所述裝置；以及
[0074]20.如方案I所述的多高度能量導(dǎo)向裝置，其特征在于，所述主體具有這樣的輪廓，所述輪廓具有大致環(huán)形的形狀。
[0075]本發(fā)明的其它方面在下文中將部分顯而易見(jiàn)且部分將被指出。
【附圖說(shuō)明】
[0076]圖1圖示了雙面超聲系統(tǒng)。
[0077]圖2圖示了根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的示例性多高度能量引