專利名稱:色帶超聲波焊接方法及其焊接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及色帶超聲波焊接方法及其焊接裝置，特別是應(yīng)用于針式打印機(jī)的色帶的超聲波焊接方法及其焊接裝置，這里的色帶采用高強(qiáng)度有彈性的合成聚合物如尼龍編織而成。
背景技術(shù)：
針式打印機(jī)使用的色帶通常由尼龍帶涂敷油墨而成。
這種色帶一般情況下需要焊接成無縫環(huán)形，安裝在塑料盒內(nèi)，以便在色帶盒內(nèi)循環(huán)使用。在色帶帶基織物無瑕疵的情況下，色帶的接縫質(zhì)量決定了色帶的可打印壽命。目前常用的色帶連接方法一般是超聲波焊機(jī)焊接，由焊頭將15khz～40KHZ的高頻振動傳遞給焊接區(qū)域的色帶帶基，利用超聲波振動產(chǎn)生的機(jī)械能使色帶帶基分子產(chǎn)生熱能。只要色帶帶基分子溫度大于熔點(diǎn)，就能在壓力下使色帶結(jié)合，使色帶帶基熔化后固接。一般的超聲波焊接，其焊頭的高頻振動使色帶帶基表面產(chǎn)生熱量，并傳遞給帶基內(nèi)層焊接面，因此帶基與焊頭和焊刀接觸的外層表面溫度遠(yuǎn)高于帶基內(nèi)層焊接面，這樣勢必造成色帶表面嚴(yán)重焦化，使色帶帶基表面的組織結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞。因此，經(jīng)過高溫和高壓沖擊的色帶織物，尤其是帶基表面的耐擊打性能大大低于未經(jīng)過超聲振動沖擊的部分，造成在色帶油墨未獲得充分利用的情形下色帶接縫區(qū)域就過早斷裂，影響色帶的使用壽命。而如果降低超聲波焊接強(qiáng)度，雖可以減少表面焦化，但焊縫強(qiáng)度結(jié)合降低，打印時焊縫剪裁后的邊緣容易散開。
為此，各打印耗材生產(chǎn)廠家都在研究如何提高色帶的接縫質(zhì)量，提高色帶的使用時間。日本專利JP01-218876介紹的環(huán)行色帶生產(chǎn)方法，提出一種在焊頭或焊刀表面涂環(huán)氧樹脂以分散釋放高溫高壓的沖擊。該方法缺點(diǎn)是不易控制環(huán)氧樹脂用量，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，效率較低下。美國專利US4018955公開了一種單色或多色環(huán)形色帶及其制備方法，在色帶表面鋪墊細(xì)鐵絲網(wǎng)可以緩解高壓高溫的沖擊。其中所用的鐵絲網(wǎng)，只能一次性運(yùn)用，二次焊接則需要更換新的鐵絲網(wǎng)，才能完成一個焊接步驟。且采用該種墊網(wǎng)焊接方法，色帶駁口質(zhì)量受輔助材料的質(zhì)量影響而變得不穩(wěn)定，同時色帶焊縫的耐擊打能力并未獲得明顯提高。如1所示，色帶帶基的端頭3平行對接疊放于上下對置的發(fā)振焊頭1和固定焊刀2之間。在帶基端頭3與發(fā)振焊頭1或固定焊刀2之間，加置鐵絲網(wǎng)或其它材料的網(wǎng)狀襯墊。焊接后在帶基端頭3對接部位形成焊縫5。此外，還可見到將焊刀加工成槽形，如圖2所示，色帶帶基的端頭3`平行對接疊放于上下對置的發(fā)振焊頭1`和固定焊刀2`之間。固定焊刀2`與帶基端頭3`接觸的表面被加工成其長邊走向垂直于色帶帶基長度的多個條形焊刀頭4`。焊刀頭4`之間以凹槽形成間隔。當(dāng)然，也可以是其長邊走向平行于色帶帶基長度的多個條形焊刀頭。上述這些焊接方式都具有基本相同的缺陷，即加工環(huán)節(jié)較多，耗用輔材嚴(yán)重，因此其成本高昂，效率低下，且色帶帶基的焊縫連接質(zhì)量還有待進(jìn)一步提高。
此外，還有一種延長色帶使用壽命的方法，即采用多層色帶帶基疊置的復(fù)層色帶。如CN00120027.5書，介紹了一種打印壽命長且印字均勻的復(fù)層色帶及其制造方法。其復(fù)層色帶的布置方式是，重疊以復(fù)絲作為經(jīng)線和緯線的多張織物，然后按照色帶的寬度熔斷并接合重疊后的織物制成色帶。前述織物中的至少一件通過熱壓使色帶的厚度壓縮，并且前述織物中的至少一件不進(jìn)行熱壓或者以與前述通過熱壓被壓縮的織物不同的程度進(jìn)行壓縮，一邊對重疊的織物加壓一邊按照色帶的寬度熔斷、封接，在具有色帶寬度的子帶上涂布油墨，制成色帶。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種針式打印機(jī)用色帶的超聲波焊接方法，該方法可有效提高色帶接縫的連接質(zhì)量，延長色帶的使用壽命。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種專用于色帶超聲波焊接方法的超聲波焊接裝置。
按照上述發(fā)明目的一，色帶的超聲波焊接方法，包括下列順序工藝步驟①將色帶帶基的兩個端頭平行對置疊放于活動焊頭和位置固定的焊刀之間。②將高頻振動施加于步驟①的活動焊頭上。③將步驟②的活動焊頭壓貼于步驟①的置放有色帶帶基兩端頭的焊刀表面，使色帶帶基兩端頭焊接為一體，形成一條完整的無縫環(huán)形色帶。其特點(diǎn)是在實(shí)施步驟②之前，加熱步驟①的焊刀至其溫度達(dá)到80～150℃。
前述色帶超聲波焊接方法，焊刀溫度最好是100～120℃。
前述色帶超聲波焊接方法，步驟③壓貼于焊刀表面的活動焊頭的貼合面與焊刀表面之間最好保持有0.05～0.08mm的間隙。
按照上述發(fā)明目的二，色帶超聲波焊接裝置，包括高頻振動發(fā)生源、焊頭和焊刀。高頻振動發(fā)生源將高頻振動施加于焊頭上使其發(fā)生高頻振動。該超聲波焊接裝置還包括加熱裝置。該加熱裝置可把焊刀加熱至溫度80～150℃。
前述超聲波焊接裝置，加熱裝置最好采用電阻加熱器，該電阻加熱器植入焊刀中，并與焊刀保持熱導(dǎo)通電絕緣。
上述超聲波焊接裝置，其電阻加熱器可把焊刀加熱至溫度100～120℃。
本發(fā)明通過對焊刀進(jìn)行預(yù)熱加溫，使其達(dá)到一定溫度。這樣色帶放到焊刀上以后，在超聲波發(fā)振前，色帶已由焊刀獲得熱能，溫度升高至熱變形溫度。在此基礎(chǔ)上，高頻振動焊接所需要的能量(氣壓壓力、焊接時間、振幅等)大幅度降低，也即說超聲波產(chǎn)生的熱量大為減小。由此，色帶帶基焊接區(qū)域外層表面的瞬間溫度遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的超聲波焊法，尼龍經(jīng)緯線所承受的高溫得以降低，因此尼龍織物就不會被過度焦化。在顯微鏡下對比觀察，采用本發(fā)明方法和裝置制備的無縫環(huán)形色帶，其尼龍帶基表面破壞程度大為降低，可以清晰地看到纖維的編織結(jié)構(gòu)，其焦化深度較傳統(tǒng)焊法淺，而焊縫連接強(qiáng)度仍然很高。實(shí)際應(yīng)用表明，由本發(fā)明色帶超聲波焊接方法獲得的色帶，其接縫的耐擊打特性獲得極大提高，延長色帶使用壽命30～60％。
圖面說明圖1現(xiàn)有色帶超聲波焊接過程示意圖，其中色帶兩側(cè)面鋪墊有鐵絲等保護(hù)網(wǎng)。
圖2現(xiàn)有色帶超聲波焊接過程示意圖，其中焊刀被加工成槽形結(jié)構(gòu)。
圖3本發(fā)明色帶超聲波焊接裝置焊刀結(jié)構(gòu)分解示意圖。
圖4本發(fā)明色帶超聲波焊接裝置焊刀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5a本發(fā)明色帶超聲波焊接裝置焊刀加熱電路示意圖。
圖5b本發(fā)明色帶超聲波焊接裝置啟動電路示意圖。
圖6本發(fā)明色帶超聲波焊接過程示意圖。
具體實(shí)施方式本發(fā)明的色帶超聲波焊接裝置，包括高頻振動發(fā)生源、加熱裝置、焊頭和焊刀。高頻振動發(fā)生源將高頻振動施加于焊頭上使其發(fā)生高頻振動。高頻振動發(fā)生源、焊頭和焊刀的構(gòu)造關(guān)系可參閱美國書US4018955。下面詳細(xì)描述色帶超聲波焊接裝置的加熱裝置與焊刀的構(gòu)造關(guān)系。
參見圖3、4，焊刀208采用導(dǎo)熱剛性材料制成，置于焊刀座202上。在焊刀208底部與焊接機(jī)工作臺之間加入隔熱材料如硅膠板、電木、耐高溫膠布等制備的墊板207。在焊刀208四周套加一層耐高溫材料保護(hù)罩201，焊刀208的刀頭由保護(hù)罩201的條形通孔209中伸出。電加熱管204植入焊刀208刀體內(nèi)部偏向刀體的下方，它通過導(dǎo)線205與外接電源連通，通過溫度控制器的調(diào)控可把焊刀加熱至溫度80～150℃，有利于色帶焊接的最好的焊刀溫區(qū)是100～120℃。此外，在焊刀208刀體內(nèi)埋入熱電偶203。
參見圖5a，電加熱管204的通/斷電通過溫度控制器LM控制。此外，植入焊刀208刀體內(nèi)的熱電偶203通過傳輸線206把焊刀208的溫度變化信號傳遞給溫度控制器LM。溫度控制器LM根據(jù)預(yù)先設(shè)定的溫度判斷當(dāng)焊刀208溫度小于溫度控制器LM的預(yù)先設(shè)定值時，溫度控制器LM的觸點(diǎn)LM1接通，電加熱管204通電發(fā)熱；當(dāng)焊刀208的溫度大于溫度控制器LM的預(yù)先設(shè)定值時，觸點(diǎn)LM1斷開，電加熱管204斷電停止發(fā)熱。
參見圖5b，溫度控制器LM的另一觸點(diǎn)LM0用于控制焊接機(jī)的起動。該觸點(diǎn)LM0串聯(lián)在焊接機(jī)的雙啟動按鈕ST1、ST2上。當(dāng)焊刀208溫度達(dá)到溫度控制器LM預(yù)先設(shè)定值時，此觸點(diǎn)LM0自動接通，超聲波焊接機(jī)在開關(guān)按鈕ST1、ST2控制下處于可以啟動的狀態(tài)，從而可驅(qū)動高頻焊頭下壓；如果焊刀208的溫度低于溫度控制器LM的預(yù)先設(shè)定值，則此觸點(diǎn)LM0處于斷開狀態(tài)，開關(guān)按鈕ST1、ST2的導(dǎo)通狀態(tài)受觸點(diǎn)LM0控制，超聲波焊接機(jī)處于斷電狀態(tài)，不能驅(qū)動高頻焊頭。這樣，可確保只有當(dāng)焊刀溫度達(dá)到預(yù)定值后方可焊接。
本發(fā)明色帶超聲波焊接方法實(shí)施例。
應(yīng)用本發(fā)明方法的色帶原材料是尼龍66，其玻璃化轉(zhuǎn)化溫度為40℃～60℃，熱變形溫度為60℃～80℃，熔點(diǎn)溫度為260℃～280℃。
首先將色帶帶基的兩個端頭3按圖6所示的平行對置方式疊放于活動焊頭1和位置固定的焊刀208之間。之后接通圖5a所示焊刀加熱電路對圖6所示焊刀208予以加熱。當(dāng)焊刀208溫度達(dá)到表1所示溫度時，圖5b所示超聲波焊接機(jī)啟動電路的觸點(diǎn)LM0在溫度控制器LM調(diào)控下連通，超聲波焊接機(jī)在開關(guān)按鈕ST1、ST2的控制下處于待啟動的狀態(tài)。閉合開關(guān)按鈕ST1、ST2，超聲波焊接機(jī)將高頻振動施加于活動焊頭1上，并驅(qū)動焊頭1下壓至焊刀208表面，對色帶帶基的焊接區(qū)域5施加壓力，振動產(chǎn)生的熱能將色帶帶基兩端頭3在焊接區(qū)域5焊接為一體，最終形成一條完整的無縫環(huán)形色帶。鑒于色帶帶基需保持一定的厚度，因此，壓貼于焊刀208表面的活動焊頭1的貼合面與焊刀表面之間最好保持有0.05～0.08mm的間隙。
表2示出了本發(fā)明超聲焊法獲得的色帶使用性能。
表1本發(fā)明和現(xiàn)有色帶超聲波焊接方法工作參數(shù)
注輸出功率百分比數(shù)值為實(shí)際色帶焊接應(yīng)用功率同焊機(jī)額定值的百分比。
表2本發(fā)明和現(xiàn)有色帶超聲波焊接方法所得色帶使用性能比較
權(quán)利要求
1.色帶的超聲波焊接方法，包括下列順序工藝步驟①將色帶帶基的兩個端頭平行對置疊放于活動焊頭和位置固定的焊刀之間，②將高頻振動施加于步驟①所述活動焊頭上，③將步驟②所述活動焊頭壓貼于步驟①所述置放有色帶帶基兩端頭的焊刀表面，使色帶帶基兩端頭焊接為一體，形成一條完整的無縫環(huán)形色帶，其特征是在實(shí)施所述步驟②之前，加熱步驟①所述焊刀至其溫度達(dá)到80～150℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的色帶超聲波焊接方法，其特征在于所述溫度為100～120℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的色帶超聲波焊接方法，其特征在于所述步驟③所述壓貼于焊刀表面的活動焊頭的貼合面與焊刀表面之間保持有0.05～0.08mm的間隙。
4.應(yīng)用于權(quán)利要求
1的超聲波焊接裝置，包括高頻振動發(fā)生源、焊頭和焊刀，高頻振動發(fā)生源將高頻振動施加于焊頭上使其發(fā)生高頻振動，其特征在于還包括加熱裝置，所述加熱裝置可把焊刀加熱至溫度80～150℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的超聲波焊接裝置，其特征在于所述加熱裝置是電阻加熱器，所述電阻加熱器植入所述焊刀中并與所述焊刀保持熱導(dǎo)通電絕緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的超聲波焊接裝置，其特征在于所述電阻加熱器可把焊刀加熱至溫度100～120℃。
專利摘要
本發(fā)明是色帶超聲波焊接方法及其焊接裝置。色帶超聲波焊接方法的特點(diǎn)是在焊接之前，將焊接機(jī)的焊刀升溫至80～150℃。色帶超聲波焊接裝置的結(jié)構(gòu)包括高頻振動發(fā)生源、加熱裝置、焊頭和焊刀。高頻振動發(fā)生源將高頻振動施加于焊頭上使其發(fā)生高頻振動。其加熱裝置可把焊刀加熱至溫度80～150℃。本發(fā)明色帶超聲波焊接方法獲得的色帶，延長使用壽命30～60％。
文檔編號B29C65/08GK1990215SQ200510121531
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月31日
發(fā)明者黃楠, 韋孟站 申請人:珠海天威技術(shù)開發(fā)有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan