專利名稱：超聲波焊接裝置和焊接材料卷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可對塑料材料卷實(shí)施超聲波焊接的超聲波焊接裝置。如此的超聲波焊接裝置包括超聲波發(fā)生器、超聲焊極和砧臺。一般地，該砧臺相對于超聲焊極可移動(dòng)，以使諸如薄膜卷的材料卷容易地移到超聲焊極和砧臺之間的位置內(nèi)，然后，超聲焊極和砧臺將超聲波振蕩施加到材料卷，與焊接力相疊加，用于實(shí)施焊接操作?；旧险f，將兩個(gè)或更多個(gè)材料卷焊接在一起的超聲波焊接區(qū)別于借助于超聲波將材料卷割斷的超聲波切割。
背景技術(shù)：
舉例來說，專用的超聲波焊接裝置用在管形袋的包裝機(jī)器中，該包裝機(jī)器用于密封頭部和/或縱向接縫。相應(yīng)的材料卷的厚度通常明顯地小于0. Imm0因此，工藝參數(shù)的變化或材料特性或
焊接速度的偏差對焊接結(jié)果有很大影響。掌握好這些參數(shù)以確保有恒定良好質(zhì)量的焊接結(jié)果，相應(yīng)地更為重要，薄膜越薄就越重要。在薄膜的情形中，焊接過程發(fā)生在空間上和功能上受很大限制的區(qū)域內(nèi)，由此，工藝溫度、焊接力和工具(砧臺和超聲焊極)相對于彼此的位置，即使有微小變化，也會顯著改變焊接結(jié)果?，F(xiàn)有技術(shù)中公知有各種裝置和操作程序以管理相關(guān)的工藝參數(shù)和由此的焊接過程。一種可能的選項(xiàng)是保持焊接間隙的尺寸恒定。焊接間隙的尺寸特別受過程中涉及的零部件熱膨脹的影響。超聲波發(fā)生器內(nèi)的功率損失、振蕩部分內(nèi)的阻尼損失以及過程本身內(nèi)的摩擦，都會產(chǎn)生熱量。為了使焊接間隙保持恒定，通常采用兩種不同的方法。第一種方法是將發(fā)生器的輸出功率調(diào)節(jié)到恒定值。這確保輸入到系統(tǒng)內(nèi)的熱量也恒定不變，由此， 在穩(wěn)定一段時(shí)間后，就會出現(xiàn)恒定的過程工況。另一種可能的選項(xiàng)是直接檢測砧臺相對于超聲焊極的間隙，并將其調(diào)整到恒定值。在該方面，特別使用壓電致動(dòng)構(gòu)件來設(shè)定焊接間隙。實(shí)現(xiàn)恒定過程工況的另一可能的方法是使焊接力保持恒定。實(shí)施這一點(diǎn)的可能方式是檢測焊接力，并借助于合適的致動(dòng)構(gòu)件將力調(diào)整到恒定值。這些解決方案的共同之處在于，它們使用了需要昂貴的測量技術(shù)、復(fù)雜和精密的致動(dòng)構(gòu)件的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，還使用了包括調(diào)節(jié)的電子裝置的設(shè)計(jì)復(fù)雜和昂貴的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這樣形成的調(diào)節(jié)電路誠然使工藝的控制成為可能，但電路對于超聲波焊接裝置的可操作性、可用性和復(fù)雜性具有不利的影響。彼此接合的薄膜常常用在管形袋的包裝機(jī)中。為了增加薄膜卷長度，多個(gè)薄膜可彼此固定在一起。為此，相鄰的薄膜卷，一個(gè)抵靠另一個(gè)地放置成稍微重疊的關(guān)系，重疊的部位設(shè)置有粘結(jié)帶，以使兩個(gè)薄膜卷保持在一起。該接合連接可發(fā)生在薄膜卷內(nèi)，因?yàn)楸∧ぶ圃焐桃呀?jīng)將多個(gè)卷連接在一起，但也可在變換薄膜卷的操作中手工地形成。當(dāng)如此的接合連接通過超聲焊極和砧臺之間的間隙時(shí)，材料卷的厚度暫時(shí)突然增加到兩倍。材料卷厚度的如此突然變化，對于已知結(jié)構(gòu)來說，只能困難地進(jìn)行操作。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種超聲波焊接裝置，其非?？斓貙Σ牧虾穸燃耙缓附拥牟牧系牟牧咸匦宰兓鞒龇磻?yīng)。該目的由用來焊接諸如薄膜的材料卷的超聲波焊接裝置來達(dá)到，該焊接裝置具有帶砧臺焊接表面的砧臺以及具有超聲焊極焊接表面的超聲焊極，其中，砧臺安裝成相對于超聲焊極可移動(dòng)，并且設(shè)置有平衡力發(fā)生器，如果砧臺移出離開超聲焊極的參考位置，發(fā)生器則沿超聲焊極方向?qū)⑵胶饬κ┘釉谡枧_上。這樣，如果超聲焊極施加到材料卷上的壓力變得太大，砧臺就可移離材料卷。如果超聲焊極例如在焊接操作過程中膨脹，該膨脹增大了超聲焊極焊接表面施加到材料卷上的力。如果力變得很大而不再達(dá)到滿意的焊接結(jié)果，由于砧臺的可移動(dòng)性，材料卷會移離超聲焊極。在該情形中，焊接力由平衡力發(fā)生器確定。例如，平衡力發(fā)生器可以是彈簧元件，彈簧元件沿著參考位置的方向推壓砧臺。作為彈簧元件的替代方案，平衡力發(fā)生器還可具有氣動(dòng)缸或液壓缸。如果平衡力發(fā)生器的平衡力可以調(diào)整，則就特別地有利。這樣，可對所有要被處理的材料卷調(diào)整焊接力。平衡力的可調(diào)性使得焊接力的調(diào)整變得可能。在彈簧元件的情形中，平衡力可通過改變彈簧元件的預(yù)緊力來進(jìn)行調(diào)整。通過移動(dòng)彈簧元件的支承點(diǎn)來改變彈簧元件長度， 使得彈簧元件的預(yù)緊力得到調(diào)整，從而調(diào)整就成為可能。例如，調(diào)整螺桿或調(diào)整驅(qū)動(dòng)器可實(shí)現(xiàn)該位移，調(diào)整驅(qū)動(dòng)器可手工致動(dòng)，或用例如電動(dòng)機(jī)自動(dòng)驅(qū)動(dòng)。由于平衡力發(fā)生器還可以是氣動(dòng)缸或液壓缸，所以，該情形中的焊接力可通過改變缸內(nèi)壓力進(jìn)行調(diào)整，缸內(nèi)壓力在運(yùn)行時(shí)是恒定的。為了獲得盡可能好的焊接結(jié)果，不僅需要限制焊接力，而且要確保焊接力不低于給定的最小值。這一點(diǎn)例如可通過平衡力的合適調(diào)整來實(shí)現(xiàn)。另一方面，特別是在處理非常薄的薄膜時(shí)，必須確保砧臺焊接表面和超聲焊極焊接表面彼此不過度靠近，以防止材料卷斷開。因此，在另一優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)置了凸臺元件，其布置成限制砧臺沿超聲焊極方向的移動(dòng)，這樣，砧臺焊接表面較佳地保持相對于超聲焊極焊接表面的最小間距，該最小間距由凸臺元件予以固定，其中，該最小間距特別優(yōu)選為可調(diào)節(jié)的。因此，即使平衡力發(fā)生器的力進(jìn)一步增大，凸臺元件也可阻止砧臺焊接表面沿超聲焊極的焊接表面方向進(jìn)一步移動(dòng)。 這還具有如下的優(yōu)點(diǎn)可由平衡力發(fā)生器提供的焊接壓力可顯著地增大，而沒有操作中出現(xiàn)的材料卷斷開的危險(xiǎn)。此外，采用該結(jié)構(gòu)，平衡力發(fā)生器產(chǎn)生的平衡力可更加容易地保持基本恒定。因此，例如，平衡力發(fā)生器可進(jìn)行調(diào)整，在砧臺處于相對于超聲焊極為最小間距時(shí)，即，在砧臺抵靠凸臺元件時(shí)，使砧臺對凸臺元件施加力。如果平衡力發(fā)生器包括一個(gè)或多個(gè)彈簧元件，則焊接力在一定程度上還取決于材料卷的厚度，或還取決于待焊接材料的阻尼和彈性。作為導(dǎo)向器的彈簧接頭借助于其彈簧作用，也可代表平衡力發(fā)生器的一部分。為了使焊接力達(dá)到合適的調(diào)整，彈簧接頭與作為可調(diào)整平衡力發(fā)生器的彈簧元件的彈簧比率必須彼此匹配。這相應(yīng)地也適用于液壓缸或氣動(dòng)缸。使用壓縮了預(yù)緊距離并在此情形下抵靠在凸臺上的長彈簧，可達(dá)到與使用具有較高彈簧比率的較短彈簧達(dá)到的同樣高的焊接力，該較短彈簧只需預(yù)緊較短的預(yù)緊距離。較長彈簧的優(yōu)點(diǎn)在于，材料卷厚度的波動(dòng)和由此引起的預(yù)緊效果的變化會致使力的變化更小，這最終導(dǎo)致焊接過程更加均勻。因此，預(yù)緊距離有利地至少為砧臺允許的最大撓度的兩倍。如果氣動(dòng)缸或液壓缸經(jīng)受恒定的壓力，且如果該壓力代表平衡力的主要部分，則焊接力基本上與材料卷的厚度無關(guān)。彈簧的彈簧比率和可移動(dòng)組件的質(zhì)量還影響砧臺的共振頻率。彈簧越硬，則共振頻率相應(yīng)地越高。共振頻率顯著地低于超聲焊極的振蕩頻率則是有利的。例如，通過讓凸臺元件的一部分由螺釘(例如，設(shè)定螺釘)來形成，則可獲得凸臺元件的可調(diào)整性。如果該螺釘呈測量螺釘?shù)男褪?，最好是?xì)螺紋的，使得要求的設(shè)定可容易地重新找回，這樣的螺釘型式是有利的。其可布置在超聲焊極的側(cè)邊上和砧臺的側(cè)邊上。凸臺元件的對應(yīng)部分最好用耐磨材料制成，例如，硬質(zhì)金屬或碳化金屬、淬硬的鋼或高強(qiáng)度的其它材料。在這一點(diǎn)上，重要地是可調(diào)整的凸臺放置在靜止或移動(dòng)(躍出)部上。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，超聲焊極和砧臺固定到底部支架，其中，砧臺最好借助于線性導(dǎo)向器可朝向或遠(yuǎn)離超聲焊極移動(dòng)。這就能夠提供超聲波焊接模塊，該模塊可靈活地使用并可應(yīng)用于最廣泛的不同機(jī)器中。砧臺可相對于超聲焊極移動(dòng)的情形，確保在調(diào)整或維護(hù)操作中可進(jìn)入到模塊，并且薄膜卷可容易地引入到超聲焊極和砧臺之間。此外，線性導(dǎo)向器可用來粗調(diào)工作點(diǎn)(間隙大小)。工作點(diǎn)的準(zhǔn)確設(shè)定于是借助平衡力發(fā)生器來實(shí)現(xiàn)。同樣地，線性導(dǎo)向器既可單獨(dú)使用，也可與平衡力發(fā)生器組合使用，以補(bǔ)償材料卷所確定的多重結(jié)構(gòu)。在這一點(diǎn)上，有利地是，多重結(jié)構(gòu)被完全的焊接模塊補(bǔ)償，且將非焊接的缺陷減少到最小。例如，砧臺可具有砧臺子結(jié)構(gòu)和工作部分，該工作部分借助于接頭連接到砧臺，且砧臺焊接表面布置在該工作部分上，其中，該接頭較佳地是固態(tài)接頭。如此超聲波焊接裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，由于砧臺結(jié)構(gòu)簡單及用彈簧接頭進(jìn)行安裝的方式，使得砧臺可以具有非常小的質(zhì)量。這樣，盡管彈簧剛度較低，但仍可提高共振頻率，對于材料厚度和要被焊接的材料卷特性的變化可快速作出反應(yīng)。應(yīng)該認(rèn)識到，共振頻率應(yīng)顯著地低于超聲焊極的振蕩頻率。此外，彈簧接頭提供了無游隙的導(dǎo)向器，這允許有高精度的接縫。此外，這有助于過程參數(shù)保持恒定。彈簧接頭的另一優(yōu)點(diǎn)在于，它以無摩擦的方式運(yùn)行， 其結(jié)果，不會發(fā)生滯后效應(yīng)或粘滑效應(yīng)。在另一實(shí)施例中，彈簧接頭呈固態(tài)接頭的形式。這樣，砧臺可通過電蝕制成單件，與其它方案相比，這大大地降低了制造成本。此外，固態(tài)接頭比多件制成的彈簧接頭有更好的特性，例如，用一塊彈簧板作為彈簧元件。這特別由材料的均質(zhì)性和連接部位的摩擦來說明。彈簧連續(xù)的移動(dòng)保證螺紋部分可相對于彼此移動(dòng)，并要求附加的可靠措施來確保導(dǎo)向的持續(xù)精度。作為替代方案，可移動(dòng)的砧臺結(jié)構(gòu)可布置在非常精確導(dǎo)向的線性單元上。在這一點(diǎn)上，重要的是，要有盡可能精確的長導(dǎo)向單元，且該單元允許非常小的摩擦損失和由此引起的很少的未定義的力的狀態(tài)。該導(dǎo)向單元可同樣地設(shè)置有平衡力發(fā)生器。此外，用另外可適配的力探測裝置可確定相應(yīng)的焊接力。這是連續(xù)地進(jìn)行的，也就是說，沿相對于所施加的焊接力的力流方向。
在本發(fā)明的另一方面，提出了超聲波焊接的方法，該方法采用具有上述一個(gè)或多個(gè)特征的超聲波焊接裝置。在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，調(diào)整凸臺元件，使砧臺焊接表面和線性導(dǎo)向器焊接表面之間的最小間距小于待要焊接的薄膜厚度，較佳地在要焊接的薄膜厚度的0. 25和0. 75之間，且最好在要焊接的薄膜厚度的0. 4和0. 6之間。在該情形中，短語“待要焊接的薄膜厚度”是用來表示待要焊接的材料卷的總厚度。如果例如厚度為0. 3mm的薄膜在二重關(guān)系中進(jìn)行焊接，則要被焊接的薄膜厚度為0. 6mm。此外，一優(yōu)選的實(shí)施例提出，調(diào)節(jié)平衡力發(fā)生器，以使砧臺對凸臺元件施加預(yù)設(shè)的焊接力。為了使因加熱超聲焊極引起的焊接間隙變化減到最小，焊接操作可在第一焊接階段期間提供比第一焊接階段之后的第二焊接階段大的超聲波功率。該措施在第一焊接階段期間將更多能量引入到系統(tǒng)內(nèi)。因此在該焊接階段中，可快速地加熱工具。第一焊接階段具有使工具溫度升高到要求的工作溫度的時(shí)間長度。焊接工具的溫度影響到超聲波焊接。通過超聲焊極和/或?qū)?yīng)的工具與材料卷之間的接觸，熱能引入到待要處理的材料卷內(nèi)。超聲焊極和/或?qū)?yīng)的工具越熱，則焊接操作所需的超聲波能量相應(yīng)地越小。此外，可探測超聲焊極的焊接表面的溫度，且最好根據(jù)超聲焊極的焊接表面的溫度來選擇超聲波功率?？商鎿Q地，或與超聲波功率調(diào)整相組合，則可將超聲焊極的溫度調(diào)節(jié)到工作溫度。例如，可在焊接操作之前對超聲焊極和/或砧臺進(jìn)行加熱。在生產(chǎn)開始時(shí)加熱避免了先焊接的焊縫出現(xiàn)缺陷，因?yàn)榇藭r(shí)正確的過程溫度還未達(dá)到。預(yù)熱溫度有利地對應(yīng)于焊接過程中最佳的溫度。在另一實(shí)施例中，通過改變超聲波振蕩器的過程參數(shù)，例如幅值和/或力，或改變溫度控制介質(zhì)的溫度，由此，減小焊接速度、環(huán)境溫度、材料不規(guī)則性或影響溫度的其它參數(shù)變化的效應(yīng)，則可使超聲焊極溫度，和/或超聲焊極和超聲波發(fā)生單元和/或砧臺之間的中間部分的溫度，保持基本上恒定不變。這些特殊的措施意味著焊接部位處的溫度可受到影響。通過反饋合適的過程參數(shù)，例如，來自焊接部位的溫度信號、超聲波發(fā)生單元的功率輸出或焊接速度等，就可將特殊的效應(yīng)納入到調(diào)節(jié)電路內(nèi)，如致動(dòng)構(gòu)件內(nèi)。這樣，借助于簡單的或尚還復(fù)雜的調(diào)節(jié)電路， 由此調(diào)節(jié)焊接速度、環(huán)境溫度、材料不規(guī)則性或影響溫度的其它參數(shù)等的變化，由此可使溫度保持恒定。在另一實(shí)施例中，凸臺元件固定到工作元件，且離開彈簧接頭的間距基本上與離砧臺焊接表面的間距相同。這樣，凸臺元件的杠桿臂和砧臺焊接表面的杠桿臂相同，于是，調(diào)整距離使得過程間隙的大小變化相同。因此，例如，可用微米級的螺桿來代表凸臺元件，螺桿的刻度可用作間隙調(diào)整的測量。這簡化了凸臺元件的操作。在另一實(shí)施例中，平衡力可用平衡力發(fā)生器來測量。由于預(yù)緊力基本上對應(yīng)于焊接加力，所以，焊接加力可用如此的測量來予以確定。 這對于過程監(jiān)視的目的來說可以是有用的。例如，該測量可用力測量單元來實(shí)現(xiàn)，力流可借助于該單元通過砧臺。在液壓或氣動(dòng)的平衡力發(fā)生器的情形中，替代地，可測量產(chǎn)生平衡力的壓力。在另一實(shí)施例中，測得的平衡力在設(shè)置系統(tǒng)時(shí)用作為不同薄膜結(jié)構(gòu)的參考參數(shù)。對于焊接不同的材料卷來說，可能需要不同的焊接力。為了能夠快速地設(shè)定該力， 需要維持合適的設(shè)定值。設(shè)定值可以在先前通過預(yù)緊力的測量已經(jīng)獲得。在另一個(gè)實(shí)施例中，砧臺以及與其相連的彈簧接頭的可移動(dòng)性，相對于其主彈簧的方向，被一個(gè)或多個(gè)側(cè)向凸臺橫向地限制住。這樣，彈簧接頭被保護(hù)而免遭可能相對于其主彈簧方向橫向地破壞它的力。在另一實(shí)施例中，砧臺子結(jié)構(gòu)用線性導(dǎo)向器相對于其所固定的元件可移動(dòng)地安裝。在另一實(shí)施例中，溫度受控的流體流過砧臺，以對流體提供溫度控制。這可用來在焊接過程中保持溫度的恒定，或用來在開始生產(chǎn)之前預(yù)熱砧臺。在另一實(shí)施例中，溫度控制系統(tǒng)直接布置在砧臺和/或超聲焊極的焊接部位附近。該溫度控制系統(tǒng)例如可以是電加熱裝置。它可用來保持過程溫度的恒定，和/或用來在開始生產(chǎn)之前預(yù)熱超聲焊極和/或砧臺。在另一實(shí)施例中，檢測砧臺的焊接部位的溫度和/或超聲焊極焊接表面的溫度。這些溫度代表了對焊接溫度的測量。例如，這些溫度可通過調(diào)節(jié)電路來保持恒定。在另一實(shí)施例中，為了控制溫度的目的，砧臺和/或超聲焊極都有溫度恒定的空氣對著它們鼓吹。這可用來保持焊接過程溫度的恒定，和/或用來在開始生產(chǎn)之前預(yù)熱砧臺和/或超聲焊極。在另一實(shí)施例中，可調(diào)節(jié)空氣的溫度，以便調(diào)節(jié)焊接部位處的溫度變化。在另一實(shí)施例中，超聲焊極基本上用鈦、鋁或鋼制造。焊接過程中產(chǎn)生的如此的超聲焊極的熱量，可快速地從焊接部位耗散出去。這用來使系統(tǒng)較快地對焊接部位處的熱變化作出反應(yīng)。在另一特別優(yōu)選的實(shí)施例中，超聲波振蕩單元直接固定到超聲焊極。這減小了超聲焊極長度因溫度波動(dòng)弓I起的變化所造成的間隙寬度的變化。


從以下對優(yōu)選實(shí)施例的描述，并還從諸附圖中，將會明白本發(fā)明其它的優(yōu)點(diǎn)、特征及其可能的使用，附圖中圖1示出砧臺和砧臺子結(jié)構(gòu)的立體圖，圖2示出砧臺和砧臺子結(jié)構(gòu)的另一立體圖，圖3示出砧臺和砧臺子結(jié)構(gòu)的另一立體圖，圖4示出處于組裝好狀態(tài)的超聲波焊接裝置的側(cè)視圖，圖5示出處于組裝好狀態(tài)的超聲波焊接裝置的立體圖，圖6示出砧臺和砧臺子結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例的立體圖，圖7示出本發(fā)明第三實(shí)施例的側(cè)視圖，以及
圖8示出從如圖7所示的本發(fā)明第三實(shí)施例上方觀看的視圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出砧臺1和帶有其附件的砧臺子結(jié)構(gòu)2。砧臺子結(jié)構(gòu)3借助于彈簧接頭5 整體地裝入工作部分12，該工作部分呈桿形的結(jié)構(gòu)，砧臺焊接表面布置在該工作部分上。這里砧臺焊接表面包括砧臺刀片13。此外，設(shè)置在桿形部分12上的是調(diào)整螺釘11，用來調(diào)整彈簧元件4的彈簧預(yù)緊力。此外，凸臺7的可調(diào)整部分設(shè)置在砧臺1內(nèi)，該可調(diào)整部分與凸臺8(圖1中未示出)的第二部分協(xié)作。側(cè)向設(shè)置在砧臺1旁邊的是兩個(gè)側(cè)凸臺14中的一個(gè)，其固定到砧臺子結(jié)構(gòu)3。它限制了砧臺沿側(cè)凸臺14方向的運(yùn)動(dòng)選項(xiàng)，這樣，調(diào)整螺釘11 處的調(diào)整力，或由于焊接過程的缺陷而可能發(fā)生的側(cè)向力，都可實(shí)施彈簧接頭5。砧臺子結(jié)構(gòu)3具有配裝彈簧元件4的開口。它在砧臺1的桿形工作部分12和砧臺子結(jié)構(gòu)3之間產(chǎn)生預(yù)緊力。彈簧元件4形成壓力平衡裝置4、5，其通過彈簧的作用來平衡超聲焊極2的力。圖2示出基本上與圖1相同的砧臺元件。然而，由于視角不同，可以看到另一側(cè)的凸臺14。圖3也示出砧臺子結(jié)構(gòu)3和帶有附件的砧臺1。該立體圖還示出凸臺部分7的鎖定螺母和彼此平行地布置在砧臺子結(jié)構(gòu)3的端面處的兩個(gè)配合鍵15。它們用來定向較大單元內(nèi)的超聲波焊接裝置的安裝，例如，管形袋的包裝機(jī)或線性排列的調(diào)整單元。圖4示出超聲波焊接裝置的側(cè)視圖。這里砧臺子結(jié)構(gòu)3顯示為處于其安裝位置，其中砧臺子結(jié)構(gòu)3只顯示為平的矩形。它毗鄰于帶有砧臺刀片13的砧臺1。布置在砧臺刀片 13對面的是超聲焊極2，其中，材料卷的焊接發(fā)生在非常小的中間空間(圖中未示出)內(nèi)。 超聲焊極2固定在超聲焊極固定器6內(nèi)，該固定器6又固定到底板16。固定到超聲焊極固定器6的是凸臺8的第二部分，其與固定在砧臺1內(nèi)的凸臺7的可調(diào)整部分相接觸。設(shè)定在可調(diào)整部分7處的位置直接影響砧臺刀片13和超聲焊極2之間的間距。超聲焊極2連接到增壓器10，超聲焊極固定器6的連接部位在圖中被隱藏。增壓器10又連接到轉(zhuǎn)換器 9。固定到底板16的是線性導(dǎo)向器17，砧臺1、砧臺子結(jié)構(gòu)3和砧臺滑架19可被該導(dǎo)向器替換。砧臺滑架19連接到氣動(dòng)缸18，氣動(dòng)缸18使砧臺刀片13移離超聲焊極2成為可能。 以那種方式，焊接間隙開口很寬。氣動(dòng)缸18最好是雙向作用的氣動(dòng)缸。終端板20和21安裝在底板16的端部處，用來將超聲波焊接裝置固定在諸如機(jī)器中。圖5示出超聲波焊接裝置的立體圖。這里可以看到基本上與圖4中相同的部件。 然而，超聲焊極固定器6可看得更加詳細(xì)。對中銷22設(shè)置在端板20內(nèi)，超聲波焊接裝置一旦配裝到機(jī)器內(nèi)，對中銷22就便于超聲波焊接裝置的精確定位。此外，可設(shè)置另一對砧臺進(jìn)行粗定位的凸臺。該另一凸臺可實(shí)施在線性單元內(nèi)。圖6示出一替代實(shí)施例。與前面實(shí)施例相比，不是借助實(shí)體狀態(tài)的接頭而是借助于線性單元23對這里的砧臺進(jìn)行固定。彈簧元件M確保砧臺13從動(dòng)的可移動(dòng)性。為了測量力，可設(shè)置力測量單元25，在許多情形中力測量單元可省略掉。圖7和8示出本發(fā)明第三實(shí)施例的側(cè)視圖和俯視圖。超聲焊極2借助于超聲焊極固定器6進(jìn)行固定，并借助于幅值變換器10連接到轉(zhuǎn)換器9。整個(gè)超聲焊極固定器6可移動(dòng)，一方面，沿著相對應(yīng)的工具13的方向進(jìn)行線性調(diào)節(jié)，另一方面，可如圖7所示地圍繞樞轉(zhuǎn)軸線32樞轉(zhuǎn)。配對工具13可圍繞樞轉(zhuǎn)軸線33樞轉(zhuǎn)，借助于彈簧M將工具13預(yù)緊到預(yù)定位置，如圖8所示。彈簧預(yù)緊力借助于心軸螺母沈獲得，通過轉(zhuǎn)動(dòng)手輪27可線性地移動(dòng)該心軸螺母。借助于測力單元25可測量施加到材料卷上的力。 配對工具13可借助于線性驅(qū)動(dòng)器朝向或遠(yuǎn)離超聲焊極2移動(dòng)。在所示實(shí)施例中， 線性驅(qū)動(dòng)器包括粗調(diào)驅(qū)動(dòng)器34和精調(diào)驅(qū)動(dòng)器35。精調(diào)驅(qū)動(dòng)器35借助于微米級螺桿31進(jìn)行調(diào)整，并借助于夾緊螺桿30予以固定。間距傳感器四用來探測配對工具13的位置。
0079]附圖標(biāo)記清單0080]1砧臺0081]2超聲焊極0082]3砧臺子結(jié)構(gòu)0083]4彈簧元件0084]5彈簧接頭0085]4,5壓力平衡裝置0086]6超聲焊極固定器0087]7凸臺0088]8凸臺0089]9轉(zhuǎn)換器0090]10增壓器、幅值變換器0091]11調(diào)整螺桿0092]12桿形工作部分0093]13砧臺刀片0094]14側(cè)凸臺0095]15配合鍵0096]16底板0097]17線性導(dǎo)向元件0098]18氣動(dòng)缸0099]19砧臺滑架0100]20,21終端板0101]22對中銷0102]23線性單元0103]24彈簧元件0104]25測力單元0105]26心軸螺母0106]27手輪0107]29間距傳感器0108]30夾緊螺桿0109]31微米級螺桿0110]32，33樞轉(zhuǎn)軸線0111]34粗調(diào)驅(qū)動(dòng)器
35精調(diào)驅(qū)動(dòng)器
權(quán)利要求
1.一種用來焊接諸如薄膜的材料卷的超聲波焊接裝置，具有帶砧臺焊接表面的砧臺 (1)以及具有超聲焊極焊接表面的超聲焊極O)，其中，砧臺相對于超聲焊極可移動(dòng)，其特征在于，設(shè)置有平衡力發(fā)生器，如果砧臺移出離開超聲焊極的參考位置，發(fā)生器則沿超聲焊極方向?qū)⑵胶饬κ┘釉谡枧_上。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲波焊接裝置，其特征在于，平衡力發(fā)生器(4)具有彈簧元件⑷。
3.如權(quán)利要求1或2所述的超聲波焊接裝置，其特征在于，平衡力發(fā)生器(4、5)的平衡力是可調(diào)節(jié)的。
4.如先前的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的超聲波焊接裝置，其特征在于，設(shè)置了凸臺元件， 凸臺元件布置成限制砧臺沿超聲焊極的方向移動(dòng)，以使砧臺焊接表面較佳地保持相對于超聲焊極焊接表面的最小間距，該最小間距由凸臺元件予以固定，其中，該最小間距為可調(diào)節(jié)的。
5.如權(quán)利要求4所述的超聲波焊接裝置，其特征在于，平衡力發(fā)生器(4、5)被調(diào)節(jié)成 在砧臺處于相對于超聲焊極⑵為最小間距時(shí)，砧臺將力施加在凸臺元件(7、8)上。
6.如權(quán)利要求1至5中任何一項(xiàng)所述的超聲波焊接裝置，其特征在于，超聲焊極和砧臺都固定到底部支架，其中，砧臺較佳地借助于線性導(dǎo)向器可以最好地朝向或遠(yuǎn)離超聲焊極移動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)所述的超聲波焊接裝置，其特征在于，砧臺具有砧臺子結(jié)構(gòu)和工作部分，該工作部分借助于接頭連接到砧臺，且砧臺焊接表面布置在該工作部分上，其中，接頭較佳地是固態(tài)接頭。
8.如權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的超聲波焊接裝置，其特征在于，砧臺布置在可移動(dòng)的線性單元上。
9.一種超聲波焊接的方法，其特征在于，使用了如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的超聲波焊接裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的超聲波焊接方法，其特征在于，凸臺元件被調(diào)節(jié)成使砧臺焊接表面和超聲焊極的焊接表面之間的最小間距小于將要焊接的薄膜厚度，較佳地在將要焊接的薄膜厚度的0. 25和0. 75之間，且最好在將要焊接的薄膜厚度的0. 4和0. 6之間。
11.如權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，平衡力發(fā)生器被調(diào)節(jié)成使砧臺將預(yù)設(shè)的焊接力施加到凸臺元件。
12.如權(quán)利要求9至11中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，第一焊接周期期間的焊接操作所用的超聲波功率比第一焊接周期之后的第二焊接周期中所用的超聲波功率更大。
13.如權(quán)利要求9至12中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，探測超聲焊極的焊接表面的溫度，且最好根據(jù)超聲焊極的焊接表面的溫度來選擇超聲波功率。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，超聲焊極和/或砧臺的溫度被調(diào)節(jié)到工作溫度。
15.如權(quán)利要求9至14中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，檢測砧臺的平衡力并調(diào)節(jié)到預(yù)定值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于焊接諸如薄膜的材料卷的超聲波焊接裝置，具有帶砧臺焊接表面的砧臺(1)以及具有超聲焊極焊接表面的超聲焊極(2)，其中，砧臺相對于超聲焊極可移動(dòng)。為了提供對將要焊接的材料的材料厚度和特性變化作出迅速反應(yīng)的超聲波焊接裝置，本發(fā)明提出設(shè)置平衡力發(fā)生器，如果砧臺移出離開超聲焊極的參考位置，發(fā)生器則沿超聲焊極方向?qū)⑵胶饬κ┘釉谡枧_上。
文檔編號B29C65/08GK102421584SQ201080019248
公開日2012年4月18日 申請日期2010年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月27日
發(fā)明者K·威勒 申請人:海爾曼超聲波技術(shù)兩合有限公司