專利名稱：用于超聲波振動(dòng)共振器的支承裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于支承超聲波振動(dòng)共振器的裝置。
例如日本實(shí)用新型公開號(hào)為No.平成95-33910的專利揭示了一種用來支承超聲波振動(dòng)共振器的裝置，在所述共振器中，一個(gè)稱作增強(qiáng)器(booster)的第一耦合喇叭和一也稱作增強(qiáng)器的第二耦合喇叭與一超聲波頭串聯(lián)連接，所述超聲波頭是一安裝在一超聲波加工機(jī)圓柱形殼體內(nèi)的換能器。
在這種傳統(tǒng)的共振器支承裝置中，所述第一耦合喇叭是貯藏在所述圓柱形殼體內(nèi)，并且一形成從第二耦合喇叭向外凸伸出來的支承部分的凸緣是固定在所述圓柱形殼體內(nèi)，從而使一作為從第一耦合喇叭向外凸伸出來的支承部分的所述凸緣與作為一保持件的所述圓柱形殼體的內(nèi)壁接觸。因此，當(dāng)超聲波振動(dòng)從超聲波頭通過第一耦合喇叭和第二耦合喇叭傳送到一與所述第二耦合喇叭相連的加工工具時(shí)，所述加工工具的外表面緊壓在一工件上，以便對(duì)所述工件進(jìn)行加工，由于所述加工工具受到來自于工件的、垂直于軸向方向的作用力，位于第一耦合喇叭凸緣和第二耦合喇叭凸緣之間的部分以固定在圓柱形殼體內(nèi)的第二耦合喇叭凸緣為中心發(fā)生彎曲，因此，由于所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力作用，增大了從超聲波頭傳送到加工工具的超聲波振動(dòng)能量的損失，并且，不可避免地使加工工具相對(duì)于工件的接觸位置變得不準(zhǔn)確。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種用來支承一用于超聲波振動(dòng)焊接的共振器的裝置，它能提高抵抗垂直作用力的支承剛度，所述垂直作用力是共振器在進(jìn)行加工時(shí)所受到的作用力，從而能降低超聲波振動(dòng)能量的損失，并提高質(zhì)量的可靠性。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于超聲波振動(dòng)共振器的支承裝置，其中，兩個(gè)與換能器同軸相連的增強(qiáng)器被支承在一圓柱形保持件內(nèi)，其特點(diǎn)是，一換能器貯藏室和一其直徑大于換能器貯藏室的增強(qiáng)器貯藏室從所述保持件的一內(nèi)側(cè)連續(xù)且同軸地形成至保持件的一端面，并且所述兩個(gè)增強(qiáng)器的支承部分以下述方式彼此相連，即，使它們分別夾設(shè)在一階梯部分和一圓柱形構(gòu)件之間，以及圓柱形構(gòu)件和一與保持件軸向相連的止動(dòng)件之間，所述階梯部分形成在換能器貯藏室和保持件的增強(qiáng)器貯藏室之間，所述圓柱形構(gòu)件是貯藏和內(nèi)接在增強(qiáng)器貯藏室內(nèi)。
根據(jù)該第一方面的結(jié)構(gòu)，由于圓柱形構(gòu)件是安裝在增強(qiáng)器貯藏室內(nèi)，并且兩增強(qiáng)器的支承部分是在軸向方向上被夾設(shè)，因此提高了抵抗垂直作用力的支承剛度，從而能防止兩增強(qiáng)器的支承部分因受到垂直作用力的作用而發(fā)生彎曲，從而可以降低超聲波振動(dòng)能量的損失，并提高質(zhì)量的可靠性。
即使當(dāng)止動(dòng)件被牢固地固定以將共振器連接于保持件時(shí)，也可以防止這種因兩增強(qiáng)器的支承部分之間的部分被彎曲而使它們彼此靠近而帶來的不便。
當(dāng)圓柱形構(gòu)件由諸個(gè)同軸地安裝在諸增強(qiáng)器支承部分上的環(huán)形墊圈以及一設(shè)置在兩增強(qiáng)器的支承部分之間以同軸地承接諸墊圈的圓柱形套環(huán)而構(gòu)成時(shí)，降低了所述圓柱形構(gòu)件與支承部分接觸的面積，從而能降低從換能器傳送到諸增強(qiáng)器的超聲波能量的損失。
當(dāng)通過在所述墊圈上形成一狹縫并將一螺釘緊固于一與所述墊圈的其它獨(dú)立部分相隔開的獨(dú)立部分，將每一墊圈固定于增強(qiáng)器的支承部分時(shí)，可以簡(jiǎn)化所述墊圈的連接結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于超聲波振動(dòng)共振器的支承裝置，其中，具有兩個(gè)與超聲波喇叭的兩側(cè)面同軸相連的增強(qiáng)器的共振器由一保持件支承在兩側(cè)面處，其特點(diǎn)是，所述諸增強(qiáng)器都貯藏在保持件的對(duì)置臂內(nèi)部，并且從諸增強(qiáng)器向外凸伸出來的諸支承部分都夾設(shè)在階梯部分和止動(dòng)件之間，所述階梯部分形成在諸臂的內(nèi)部?jī)?nèi)，所述止動(dòng)件與諸臂軸向相連。
根據(jù)該第二方面的結(jié)構(gòu)，由于與超聲波喇叭的兩側(cè)面相連的諸增強(qiáng)器的諸支承部分是軸向地夾設(shè)在保持件的對(duì)置臂之間，因此改善了抵抗垂直方向作用力的支承剛度，以防止兩增強(qiáng)器的支承部分產(chǎn)生垂直方向作用力，從而能降低超聲波能量的損失，并提高質(zhì)量的可靠性。
即使當(dāng)諸止動(dòng)件被牢固地固定以將共振器與保持件相連時(shí)，也可以防止這種因兩增強(qiáng)器的諸支承部分之間的部分被彎曲而使它們相互接近而帶來的不便。
本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下結(jié)合附圖所作的描述中變得更為清楚。


圖1示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例，其中圖1(a)是一立體分解圖，圖1(b)是一組件的剖視圖；圖2是所述第一實(shí)施例的立體圖；圖3是本發(fā)明的第二實(shí)施例的剖視圖；圖4是一示出了所述第二實(shí)施例的墊圈和套環(huán)的立體圖；圖5是本發(fā)明的第三實(shí)施例的局部切除的側(cè)視圖；以及圖6是沿圖5中線A-A截取的剖視圖。
圖1和圖2示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例。如圖2所示，本實(shí)施例的特點(diǎn)在于一共振器3連接于一圓柱形的保持件2，所述圓柱形保持件以這樣一種方式，即將它支承在一側(cè)，而可旋轉(zhuǎn)地安裝在一超聲波振動(dòng)焊接機(jī)的主體1內(nèi)。
在本實(shí)施例中，如圖1a所示，所述保持件2具有一位于其中心處的換能器貯藏室2a、一其直徑大于所述換能器貯藏室2a直徑的增壓器貯藏室2b，以及一從其內(nèi)側(cè)同軸地連續(xù)形成至其一端面的螺紋孔2c。通過對(duì)一側(cè)面上的內(nèi)壁進(jìn)行螺紋加工，可以形成所述螺紋孔2c，在所述側(cè)面處，所述增壓器貯藏室2b在保持件2的一端是開放的。
換能器4是一種由壓電或磁致伸縮元件制成的電-聲轉(zhuǎn)換器或電-振動(dòng)轉(zhuǎn)換器，用來將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以輸出和產(chǎn)生具有一垂直波的超聲波振動(dòng)，所述垂直波具有預(yù)定頻率，并且其功率(power)由一未示出的超聲波發(fā)生器來提供。一凹部4a和一螺紋孔4b都同軸地形成在換能器4的輸出端內(nèi)。一覆蓋物5安裝在換能器4上，所述覆蓋物具有大量輻射孔5a，這些輻射孔形成在圓柱形外壁上，并由一種具有高導(dǎo)熱性能和導(dǎo)電性能的金屬制成，諸如鋁。換能器4的兩個(gè)未示的、接收來自超聲波發(fā)生器的功率的導(dǎo)線分別與兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的電接觸點(diǎn)5b和5c相連接，所述電接觸點(diǎn)以相互電絕緣的方式形成在所述覆蓋物5的底部分。
所述共振器3隨著從換能器4傳送來的超聲波振動(dòng)而共振，并包括一桿形第一增強(qiáng)器6，所述第一增強(qiáng)器由一種從鈦、鋁和硬化鐵中選擇出來的材料制成；一桿形第二增強(qiáng)器7，所述第二增強(qiáng)器由一種與第一增強(qiáng)器6相同的材料制成；以及一桿形超聲波喇叭(horn)，所述喇叭由一種諸如鈦合金的合金制成。
第一增強(qiáng)器6和第二增強(qiáng)器7都是由相同的材料制成，并且具有相同的形狀。第一增強(qiáng)器6連接于換能器4，而第二增強(qiáng)器7連接于第一增強(qiáng)器6、第一和第二增強(qiáng)器6和7的長(zhǎng)度等于從最大振幅點(diǎn)至下一最大振幅點(diǎn)波長(zhǎng)的一半，并包括作為凸部的環(huán)形支承部分6a和7a，所述環(huán)形支承部分由一厚根部分a、一薄中間部分b和一厚端部c組成并從位于上述兩最大振幅點(diǎn)之間的最小振幅點(diǎn)的所有外表面處向外凸伸出來，所述第一和第二增強(qiáng)器還包括凸部6b、7b和無頭螺釘6c和7c，所述無頭螺釘與所述凸部6b和7b同軸地形成并安裝入位于其一端的未示螺紋孔、凹部6d和7d以及螺紋孔6e和7e中，所述螺紋孔6e和7e分別與凹部6d和7d同軸地形成并位于其另一端處。
超聲波喇叭8的長(zhǎng)度等于從最大振幅點(diǎn)至下一最大振幅點(diǎn)波長(zhǎng)的一半，它包括一從位于所述兩最大振幅點(diǎn)之間的最小振幅點(diǎn)的所用外表面處凸伸出來的盤形振動(dòng)方向變化部分8a，以及一位于其外表面上、在振動(dòng)方向變化部分8a的最大振幅點(diǎn)處的狹窄環(huán)形焊接工作部分8b，并具有一凸部8c和一無頭螺釘8d，所述無頭螺釘與凸部8c同軸地形成并安裝在一位于其一端的未示螺紋孔、一凸部8e和一與凸部8c同軸地形成位于其另一端的螺紋孔8e內(nèi)。
第一和第二墊圈9和10由相同材料制成，諸如一種熱固性合成樹脂，并且具有相同的形狀。第一墊圈9設(shè)置在第一增強(qiáng)器6側(cè)上，第二墊圈10設(shè)置在第二增強(qiáng)器7側(cè)上以面向著與第一墊圈9相對(duì)的方向。第一和第二墊圈9、10都是環(huán)形的，其外徑小于保持件2的增強(qiáng)器貯藏室2b的內(nèi)徑，并且其內(nèi)徑大于第一和第二增強(qiáng)器6和7的支承部分6a和7a附近的外徑，并且第一和第二墊圈9、10包括階梯部分9a和10a，用來將第一和第二增強(qiáng)器6和8支承部分6a和7a端部的外周緣分別承接在其一端面上。
作為一橋接件(bridge member)的套環(huán)11是圓柱形的，并具有一行將內(nèi)接在保持件2的增強(qiáng)器貯藏室2b內(nèi)的外徑，并且其內(nèi)徑大于第一和第二增強(qiáng)器6、7支承部分6a和7a中間部分b的外徑，并包括貯藏部分11a和11b，用來將第一和第二墊圈9和10同軸地貯藏在其兩端面上。當(dāng)?shù)谝缓偷诙|圈9和10都貯藏在套環(huán)1的貯藏部分11a和11b內(nèi)時(shí)，從第一墊圈9的階梯部分9a到第二墊圈10的階梯部分10a之間的距離是制造成等于當(dāng)?shù)谝缓偷诙鰪?qiáng)器6、7相互同軸連接時(shí)從支承部分6a的端部c到支承部分7a的端部之間的距離，這種同軸連接是通過將從第二增強(qiáng)器7凸伸出來的無頭螺釘7c旋入第一增強(qiáng)器6的螺紋孔6e中而實(shí)現(xiàn)的。
一止動(dòng)件12是環(huán)形的，并且其內(nèi)徑大于第二增強(qiáng)器7支承部分7a中間部分b的外徑，并且具有一行將安裝在保持件2螺紋孔2c內(nèi)、形成在其外周面上的陽(yáng)螺紋部分12a，以及一從螺紋部分12a的一端向外凸伸出來的凸緣12b。
如圖1b所示，為了能使保持件2支承共振器3，首先將第一增強(qiáng)器6的無頭螺釘6c旋入換能器4的螺紋孔4b內(nèi)，由此將第一增強(qiáng)器6的凸伸部分6b安裝入換能器4的凹部4a內(nèi)，并使第一增強(qiáng)器6同軸地連接于換能器4的輸出端。
隨后，將第一墊圈9從一與換能器4相對(duì)的一側(cè)以下述方式安裝在第一增強(qiáng)器6上，即，使第一墊圈9的階梯部分9a安裝在支承部分6a的端部c上，以將第一墊圈9同軸地安裝入第一增強(qiáng)器6的支承部分6a內(nèi)。類似于第一墊圈9，將套環(huán)11從與換能器4相對(duì)的一側(cè)安裝在第一增強(qiáng)器6上，并以套環(huán)11的安裝方向?qū)⒌谝粔|圈9安裝在所述貯藏部分11a內(nèi)位于一頂端側(cè)上。在將第二墊圈10安裝入套環(huán)11的另一貯藏部分11b之后，將第二增強(qiáng)器7的無頭螺釘7c穿過套環(huán)11和第二墊圈10旋入第一增強(qiáng)器6的螺紋孔6e內(nèi)。由此，使第二增強(qiáng)器7的凸部7b安裝入第一增強(qiáng)器6凹部6d內(nèi)，使第二增強(qiáng)器7支承部分7a的端部c安裝在第二墊圈10的階梯部分10a上，使第一墊圈9、套環(huán)11和第二墊圈10插設(shè)在第一增強(qiáng)器6的支承部分6a和第二增強(qiáng)器7的支承部分7a之間，并且使第一增強(qiáng)器6和第二增強(qiáng)器7彼此相互同軸連接。
隨后，將換能器4從保持件2的螺紋孔2c穿過增強(qiáng)器貯藏室2b插入換能器貯藏室2a內(nèi)，套環(huán)11插入增強(qiáng)器儲(chǔ)存室2b，止動(dòng)件12插到第二增強(qiáng)器7上并將止動(dòng)件12的陽(yáng)螺紋部分12a旋入保持件2的螺紋孔2c內(nèi)。由此，使止動(dòng)件12以一軸向方向緊壓第二增強(qiáng)器7的支承部分7a的端部，使第一增強(qiáng)器6支承部分6a的端部c接觸作為保持件2止動(dòng)件的階梯部分2d，并且使第一和第二增強(qiáng)器6、7的支承部分6a和7a以以下方式彼此相互緊緊連接，即它們?cè)谒鲋箘?dòng)件12、保持件2的階梯部分2d、套環(huán)11、第一墊圈9和第二墊圈10的作用下被保持在所述軸向方向上。
最后，藉助無頭螺釘8d和螺紋孔7e，將超聲波喇叭8與從止動(dòng)件12同軸凸伸出來的第二增強(qiáng)器7相連，由此使超聲波喇叭8的凸部8c安裝入第二增強(qiáng)器7的凹部7d內(nèi)，并且使由第一增強(qiáng)器6、第二增強(qiáng)器7以及超聲波喇叭8組成的共振器3被保持件2緊緊地支承。
根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，來自于換能器4的超聲波振動(dòng)是通過第一增強(qiáng)器6和第二增強(qiáng)器7而傳送到超聲波喇叭8，并且超聲波喇叭8的焊接工作部8b緊抵在一工件上，例如多個(gè)未示金屬件的一重疊部分，以連接所述所述重疊部分。此時(shí)，超聲波喇叭8受到來自于所述工件的、垂直于軸向即圖1b中箭頭X所示軸向方向的作用力。由于由套環(huán)11、第一墊圈9和第二墊圈10組成的圓柱形構(gòu)件是夾設(shè)在第一增強(qiáng)器6的支承部分6a和第二增強(qiáng)器7的支承部分7a之間，并且套環(huán)11是安裝在并內(nèi)接在保持件2的增強(qiáng)器貯藏室2b內(nèi)，因此可以消除這種位于第一增強(qiáng)器6的支承部分6a和第二增強(qiáng)器7的支承部分7a之間的那部分被彎曲而帶來的不便。即使當(dāng)將止動(dòng)件12牢固地固定以將共振器3與保持件2相連時(shí)，也可以防止這種因第一增強(qiáng)器6的支承部分6a和第二增強(qiáng)器7的支承部分7a之間的部分被彎曲而使它們相互接近而帶來的不便。因此，可以將超聲波振動(dòng)能量從換能器4適當(dāng)?shù)貍魉偷匠暡ɡ?。而且，可以精確定位超聲波喇叭8的焊接工作部8b并與工件精確接觸，可以降低超聲波振動(dòng)能量的損失，并可以提高質(zhì)量的可靠性。
此外，其外徑大于第一和第二增強(qiáng)器6、7的支承部分6a和7a的套環(huán)11是安裝在并內(nèi)接在保持件2的增強(qiáng)器貯藏室2b內(nèi)，因此，在保持件2的形成增強(qiáng)器貯藏室2b的內(nèi)周面和第一、第二增強(qiáng)器6、7的支承部分6a和7a之間形成了空間13a和13b，而與由套環(huán)11組成的圓柱形構(gòu)件同軸地相互連接的第一和第二增強(qiáng)器6和7以及設(shè)置在其間的第一和第二墊圈9和10是安裝在保持件2的增強(qiáng)器貯藏室2b內(nèi)，由此使第一和第二增強(qiáng)器6和7的支承部分6a和7a可以以一小接觸區(qū)緊緊相連以保證它們不會(huì)被彎曲，并且可以降低從換能器4傳送到超聲波喇叭8的超聲波振動(dòng)的損失。
圖3和圖4示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例。如圖3所示，本實(shí)施例的特點(diǎn)在于第一和第二增強(qiáng)器6和7是同軸地相互連接的，第一和第二墊圈20和21分別安裝在第一和第二增強(qiáng)器6和7的支承部分6a和7a上，一套環(huán)22設(shè)置在第一和第二墊圈20、21之間，止動(dòng)件12旋入保持件2的螺紋孔2c內(nèi)，以使止動(dòng)件12緊壓第二墊圈21，第一墊圈20通過設(shè)置在第一墊圈20和第二墊圈21之間的套環(huán)22接觸保持件2的階梯部分2d，并且第一和第二增強(qiáng)器6和7與保持件2緊緊相連。第一和第二墊圈20、21可以分別直接安裝在第一和第二增強(qiáng)器6、7上而不用支承部分6a和7a。
第一和第二墊圈20和21由相同材料制成，諸如一種熱固合成樹脂，并具有相同形狀。第一墊圈20設(shè)置在第一增強(qiáng)器6側(cè)上，第二墊圈21設(shè)置在第二增強(qiáng)器7側(cè)上以面向著與第一墊圈20相對(duì)的方向。第一和第二墊圈20、21都是環(huán)形的，并且其外徑等于保持件2增強(qiáng)器貯藏室2b的內(nèi)徑，其內(nèi)徑稍稍小于第一和第二增強(qiáng)器6、7的支承部分6a、7a的外徑，并且其內(nèi)具有一單個(gè)的狹縫52。一通孔23形成在一個(gè)單獨(dú)的部分內(nèi)，一螺紋孔24形成在另一單獨(dú)的部分內(nèi)，其位置與所述通孔23相對(duì)。階梯部分20a和21a均被形成得類似于一同軸的環(huán)，分別位于第一和第二墊圈20、21的一端面上。
套環(huán)22呈圓柱形，并且其外徑等于保持件2的增強(qiáng)器貯藏室2b的內(nèi)徑，其內(nèi)徑大于第一和第二增強(qiáng)器6、7支承部分6a和7a端部c的外徑，并且在兩端面上具有貯藏部分22a和22b，用來以下述方式貯藏第一和第二墊圈20、21的階梯部分20a和21a，即使它們相互面對(duì)并相互同軸。
在本實(shí)施例中，為了使保持件2支承共振器3，藉助形成狹縫52而向外開放的第一和第二墊圈20、21的階梯部分20a和21a分別獨(dú)立地安裝在套環(huán)22的貯藏部分22a和22b內(nèi)。同時(shí)，將第一和第二增強(qiáng)器6、7同軸地相連，使第二增強(qiáng)器7的支承部分7a從第一墊圈20通過套環(huán)22位于第二墊圈21的內(nèi)部，例如第一增強(qiáng)器6的支承部分6a位于第一墊圈20內(nèi)部，然后將如圖4所示的諸螺釘25從第一和第二墊圈20、21的通孔23穿過諸狹縫52旋入螺紋孔24內(nèi)，以將第一和第二墊圈20、21分別固定于第一和第二增強(qiáng)器6、7的支承部分6a和7a上。將換能器5與第一增強(qiáng)器6同軸地相連，并將超聲波喇叭8與第二增強(qiáng)器7同軸地相連，將換能器4從保持件2的螺紋孔2c通過增強(qiáng)器貯藏室2b而插入換能器貯藏室2a中，將套環(huán)22插入增強(qiáng)器貯藏室2b中，將止動(dòng)件12安裝到第二增強(qiáng)器7上，并且將止動(dòng)件12的陽(yáng)螺紋部分12a旋入保持件2的螺紋孔2c中，由此，使止動(dòng)件12以軸向方向緊壓固定于第二增強(qiáng)器7支承部分7a的第二墊圈21，使固定于第一增強(qiáng)器6支承部分6a的第一墊圈20接觸保持件2的階梯部分2d，使止動(dòng)件12和保持件階梯部分2以下述方式與第一和第二墊圈20、21緊緊相連，即使它們夾設(shè)在第一和第二墊圈20、21之間，并且在軸向方向上在其間具有套環(huán)22，由此使第一和第二增強(qiáng)器6、7被保持件2緊緊保持住。
根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，來自于換能器4的超聲波振動(dòng)是通過第一增強(qiáng)器6和第二增強(qiáng)器7而傳送到超聲波喇叭8，并且超聲波喇叭8的焊接工作部8b緊抵在一工件上，例如多個(gè)未示金屬件的一重疊部分，以連接所述所述重疊部分。此時(shí)，超聲波喇叭8受到來自于所述工件的、垂直于軸向的、以圖3中箭頭X所示方向的作用力。由于作為套環(huán)11的圓柱形構(gòu)件是夾設(shè)在固定于第一增強(qiáng)器6的支承部分6a和第二增強(qiáng)器7的支承部分7a的第一墊圈20和第二墊圈21之間，并且套環(huán)11是安裝在保持件2的增強(qiáng)器貯藏室2b內(nèi)，因此可以消除這種因位于第一增強(qiáng)器6的支承部分6a和第二增強(qiáng)器7的支承部分7a之間的那部分被彎曲而帶來的不便。即使當(dāng)將止動(dòng)件12牢固地固定以將共振器3與保持件2相連時(shí)，也可以防止這種因第一增強(qiáng)器6的支承部分6a和第二增強(qiáng)器7的支承部分7a之間的部分被彎曲而使它們相互接近而帶來的不便。因此，可以將超聲波振動(dòng)能量從換能器4適當(dāng)?shù)貍魉偷匠暡ɡ?，并且可以精確定位超聲波喇叭8的焊接工作部8b并與工件精確接觸，從而有可能降低超聲波振動(dòng)能量的損失，并可以提高質(zhì)量的可靠性。
在這種用于超聲波振動(dòng)共振器的支承裝置中，其中第一增強(qiáng)器6與換能器4的端部相連，第二增強(qiáng)器7與第一增強(qiáng)器6的端部相連，形成在第一增強(qiáng)器6和第二增強(qiáng)器7的外周面上徑向凸伸的凸部是位于圓柱形保持件2內(nèi)部，第二增強(qiáng)器7被定位成使它從圓柱形保持件2向外凸伸出來，第一增強(qiáng)器6的凸部的內(nèi)側(cè)表面能逐漸與從保持件2內(nèi)表面以中心方向凸伸出來的所述止動(dòng)件部分接觸，并且第二增強(qiáng)器7凸伸部分的外側(cè)表面在連接于圓柱形保持件2的止動(dòng)件的作用下向內(nèi)緊壓，以將第一和第二增強(qiáng)器6、7固定在圓柱形保持件2內(nèi)，一橋接件設(shè)置在第一增強(qiáng)器6的凸部和第二增強(qiáng)器7的凸部之間。
在這種情況中，根據(jù)圖1a和圖1b所示的實(shí)施例，諸凸部是一體地形成在第一和第二增強(qiáng)器6、7外周面上的支承部分6a和7a。
根據(jù)圖3和圖4所示的實(shí)施例，諸凸部是分別連接于第一和第二增強(qiáng)器6、7、作為單獨(dú)構(gòu)件的墊圈20和21。
在本發(fā)明中，第一增強(qiáng)器6可以使用一種如圖1a和圖1b所示的一體式支承部分6a，而第二增強(qiáng)器7可以使用一種如圖3所示的獨(dú)立式墊圈21。反之，第二增強(qiáng)器7可以使用一種如圖1a和圖1b所示的一體式支承部分7a，而第一增強(qiáng)器6可以使用一種如圖3所示的獨(dú)立式墊圈20。
止動(dòng)件不限于所述的階梯部分2d，它也可以是一穿過保持件2的銷。
橋接件不限于所述圓柱形套環(huán)22，它可以是多個(gè)周向設(shè)置的帶狀物(strip)，或者是一由多個(gè)帶狀物和與所述多個(gè)帶狀物的兩端相連的環(huán)形體而組成的組件。
圖5和圖6示出了本發(fā)明的第三實(shí)施例。一共振器40以下述方式與一超聲波焊接機(jī)的保持件30相連，即，將共振器支承在兩側(cè)，所述保持件30包括對(duì)置臂30a和30b。臂30a具有一藉助軸承30c安裝在其內(nèi)的、可旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)缸30d。所述旋轉(zhuǎn)缸30d藉助一安裝在保持件30外部的電動(dòng)機(jī)30e、通過一主動(dòng)齒輪30f、一與所述主動(dòng)齒輪30f相嚙合的環(huán)形被動(dòng)齒輪30g而驅(qū)動(dòng)以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。另一臂30b是形成為類似于一塊狀體，它可在保持件30的一基部上藉助一諸如橫輥(cross roller)的導(dǎo)軌30h而移動(dòng)，在通過調(diào)節(jié)一附加壓力調(diào)節(jié)螺栓30i進(jìn)行連接的時(shí)候，可以除去當(dāng)臂30b移動(dòng)時(shí)在導(dǎo)軌30h處產(chǎn)生的游隙(play)，并能使臂30b保持不動(dòng)。臂30b被一設(shè)置在保持件30基部和臂30b之間的彈簧30j推向臂30a。臂30b具有一安裝在其內(nèi)、可藉助一軸承30k旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)缸30m。
共振器40的結(jié)構(gòu)是通過利用未示的諸無頭螺釘和諸螺紋孔將第一和第二增強(qiáng)器40c和40d連接于一具有盤形焊接工作部40a的超聲波喇叭40b的兩側(cè)而構(gòu)成的。一換能器41的輸出端藉助諸無頭螺釘和諸螺紋孔(未示出)而同軸地連接于第一增強(qiáng)器40c。
包括換能器41的共振器40以例如下述的方式連接于保持件30。首先，將換能器41和第一增強(qiáng)器40c彼此相連，將一止動(dòng)件42安裝在第一增強(qiáng)器40c上、位于一與連接有換能器41的那側(cè)相對(duì)的那一側(cè)上，將超聲波喇叭40b連接于第一增強(qiáng)器40c。隨后，由于由換能器41、第一增強(qiáng)器40c和超聲波喇叭40b所組成的組件的軸向總長(zhǎng)大于臂30a和臂30b之間的間隔，因此，臂30b移離臂30a以將換能器41和第一增強(qiáng)器40c貯藏在臂30a內(nèi)部。同時(shí)，將第二增強(qiáng)器40d貯藏在臂30b內(nèi)部。可以先將第一增強(qiáng)器40c貯藏在臂30a內(nèi)部，或者也可以先將第二增強(qiáng)器40d貯藏在臂30b內(nèi)部。簡(jiǎn)言之，通過移動(dòng)臂30b，將由換能器41、第一增強(qiáng)器40c和超聲波喇叭40b所組成的組件貯藏在臂30a內(nèi)部，將第二增強(qiáng)器40d貯藏在臂30b內(nèi)部，將一止動(dòng)件43而不是上述止動(dòng)件42安裝在從臂30b凸伸出來的第二增強(qiáng)器40d上。隨后，將第二增強(qiáng)器40d和超聲波喇叭40b彼此相連，將止動(dòng)件42旋入臂30a內(nèi)，并將一從第一增強(qiáng)器40c向外同心地凸伸出來的支承部分40e夾設(shè)在所述止動(dòng)件42和臂30a的階梯部分30n之間，以將第一增強(qiáng)器40c固定于臂30a的旋轉(zhuǎn)缸30d。將止動(dòng)件43旋入臂30b，并將一從第二增強(qiáng)器40d向外同心凸伸出來的支承部分40f夾設(shè)在所述止動(dòng)件43和臂30b的階梯部分30p之間，以將第二增強(qiáng)器40d固定于臂30b的旋轉(zhuǎn)缸30m。
在本實(shí)施例中，可以先將第一增強(qiáng)器40c固定于旋轉(zhuǎn)缸30d，或者也可以先將第二增強(qiáng)器40d固定于旋轉(zhuǎn)缸30m。由于臂30b是可移動(dòng)地連接于保持件30，因此，當(dāng)利用止動(dòng)件42和43將連接于換能器41的共振器40固定于旋轉(zhuǎn)缸30d時(shí)，臂30b移離30a，并且保持件30將共振器40在兩側(cè)適當(dāng)?shù)刂С小?br> 根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，共振器40是藉助電動(dòng)機(jī)30e驅(qū)動(dòng)而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的，將來自于換能器41的超聲波振動(dòng)通過第一增強(qiáng)器40c傳送到超聲波喇叭40b，并且將共振器40的焊接工作部40a緊壓在一工件上，例如，多個(gè)未示金屬件的重疊部分，以便在它旋轉(zhuǎn)的時(shí)候連接所述重疊部分。此時(shí)，超聲波喇叭40b受到來自于所述工件的、垂直于軸向，即圖5中箭頭X所示方向的作用力。由于共振器40以下述方式連接于保持件30，即將所述共振器支承在兩側(cè)上，因此可以消除這種位于第一增強(qiáng)器40c的支承部分40e和第二增強(qiáng)器40d的支承部分40f之間的那部分被彎曲而帶來的不便。即使當(dāng)將止動(dòng)件42和43牢固地固定以將共振器40與保持件2相連時(shí)，第一和第二增強(qiáng)器40c和40d的支承部分40e、40f分別夾設(shè)在保持件30的階梯部分30n和30p和止動(dòng)件42和43之間的軸向方向上，也可以防止這種因第一增強(qiáng)器40c的支承部分40e和第二增強(qiáng)器40d的支承部分40f之間的部分被彎曲而使它們相互接近而帶來的不便。因此，可以將超聲波振動(dòng)能量從換能器41適當(dāng)?shù)貍魉偷匠暡ɡ?0b，而且，可以精確定位超聲波喇叭40b的焊接工作部40a并與工件精確接觸，由此可以降低超聲波振動(dòng)能量的損失，并可以提高質(zhì)量的可靠性。
在所述的第一和第二實(shí)施例中，第一墊圈9或20和第二墊圈10或21都是由一種熱固合成樹脂形成的，并且能防止第一墊圈9或20和第二墊圈10或21與金屬套環(huán)11或22相連，從而防止超聲波振動(dòng)從第一和第二增強(qiáng)器6、7的支承部分6a和7a中泄漏出來。當(dāng)適當(dāng)調(diào)節(jié)共振器3的振動(dòng)以防止超聲波振動(dòng)從第一和第二增強(qiáng)器6、7的支承部分6a、7a中泄漏出來時(shí)，即使第一墊圈9或20和第二墊圈10或21都是由金屬制成，或者諸增強(qiáng)器是直接安裝在套環(huán)11或22內(nèi)而不設(shè)置金屬墊圈，也可以獲得相同的效果。
在第三實(shí)施例中，共振器40是由電動(dòng)機(jī)30e來驅(qū)動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的。當(dāng)將共振器40可旋轉(zhuǎn)地連接于保持件30時(shí)，可以獲得相同的效果，共振器40的焊接工作部40a會(huì)逐漸與一工件接觸，并且保持件40朝著垂直于圖5紙張平面的方向移動(dòng)以轉(zhuǎn)動(dòng)共振器40。
圖1b中的標(biāo)號(hào)W1表示一波形，它示出了因共振器3的共振而引起的超聲波振動(dòng)的瞬時(shí)位移，W2是一波形，它示出了超聲波振動(dòng)的瞬時(shí)位移，其傳送方向是通過超聲波喇叭8；波形W1的最大振幅點(diǎn)f1、f3、f5和f7；W1的最小振幅點(diǎn)f2、f4和f5；波形W2的最大振幅點(diǎn)f8和f9；以及焊接工作部8b的振動(dòng)方向Y來改變的。
圖5和圖6中的標(biāo)號(hào)44示出了一用來將軸承30c的內(nèi)套筒固定于旋轉(zhuǎn)缸30d的內(nèi)固定工具，標(biāo)號(hào)45示出了一用來將軸承30c的外套筒固定于臂30a的外固定工具，標(biāo)號(hào)46示出了一用來將軸承30k的內(nèi)套筒固定于旋轉(zhuǎn)缸30m的內(nèi)固定工具，標(biāo)號(hào)47示出了一用來將軸承30k的外套筒固定于臂30b的外固定工具。
權(quán)利要求
1.一種用于超聲波振動(dòng)共振器的支承裝置，其中，兩個(gè)與換能器同軸相連的增強(qiáng)器被支承在一圓柱形保持件內(nèi)，其特征在于，一換能器貯藏室和一其直徑大于換能器貯藏室的增強(qiáng)器貯藏室從所述保持件的一內(nèi)側(cè)連續(xù)且同軸地形成至保持件的一端面，并且所述兩個(gè)增強(qiáng)器的支承部分以下述方式彼此相連，即，使它們分別夾設(shè)在一階梯部分和一圓柱形構(gòu)件之間，以及圓柱形構(gòu)件和一與保持件軸向相連的止動(dòng)件之間，所述階梯部分形成在換能器貯藏室和保持件的增強(qiáng)器貯藏室之間，所述圓柱形構(gòu)件是貯藏和內(nèi)接在增強(qiáng)器貯藏室內(nèi)。
2.一種用于超聲波振動(dòng)共振器的支承裝置，其中，具有兩個(gè)與一超聲波喇叭的兩側(cè)面同軸相連的增強(qiáng)器的一共振器由一保持件支承在兩側(cè)面處，其特征在于，所述諸增強(qiáng)器都貯藏在保持件的對(duì)置臂內(nèi)部，并且從諸增強(qiáng)器向外凸伸出來的諸支承部分都夾設(shè)在階梯部分和止動(dòng)件之間，所述階梯部分形成在諸臂的內(nèi)部?jī)?nèi)，所述止動(dòng)件與諸臂軸向相連。
全文摘要
第一和第二增強(qiáng)器以下述方式與一保持件相連,以防止第一和第二增強(qiáng)器之間的部分被彎曲。一與保持件相連的止動(dòng)件將第二增強(qiáng)器外周面上的一凸部的外側(cè)表面朝著保持件的內(nèi)部緊壓,從而使形成在保持件內(nèi)表面內(nèi)的階梯部分被所述凸部通過一橋接件和一位于第一增強(qiáng)器外周面上的凸部而緊壓。
文檔編號(hào)B06B3/00GK1169891SQ9711376
公開日1998年1月14日 申請(qǐng)日期1997年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月28日
發(fā)明者佐藤茂, 石井僚一, 中居誠(chéng)也 申請(qǐng)人:株式會(huì)社厄泰克斯