專利名稱：用于超聲波加工工件的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于超聲波加工工件的裝置，其借助于超聲波振蕩 單元和在需要時(shí)的相對配合工具進(jìn)行超聲波加工，其中工件緊貼在超聲 波振蕩單元上并且超聲波振蕩單元具有換能器、變幅桿和超聲波焊極。
背景技術(shù)：
這種用于工件的超聲波加工的裝置已是眾所周知。例如DE-A-44 39 284介紹了一種這樣的裝置，利用該裝置可以超聲波焊接材料幅面。超 聲波振蕩單元的夾持以如下方式進(jìn)行，即振動組件具有環(huán)形的凸緣并且 該環(huán)形的凸緣夾緊在一個(gè)保持裝置上。該裝置環(huán)形的凸緣必須處于振蕩 節(jié)點(diǎn)上，從而超聲波振蕩單元的縱向超聲波振蕩不能或者只能以可以忽 略不計(jì)的程度傳遞到夾持器上。
也已知O形環(huán)取代固定夾緊，其產(chǎn)生非常好的振蕩退耦。但O形 環(huán)在徑向上和軸向上非常軟。
此外已知Z形支承部，利用其同樣取得良好的振蕩退耦。但是這種 支承部在徑向上相當(dāng)軟并只能有限地吸收彎曲力。此外這種支承部需要 相當(dāng)大的占用空間。這種支承部例如在US-B-6.547.903中公開。
US-A-5.976.316公開了另 一種支承部的可能性。這種支承部在周向 上也需要相當(dāng)多的空間。其他現(xiàn)有技術(shù)可以從WO-A-2004/041449、 DE-C-101 15 181和US-A-5.603.444中得到。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種開頭所述類型的裝置，該裝置可以按 照簡單和節(jié)省節(jié)省空間的方式安裝或保持或者支承。
該目的在一種開頭所述類型的裝置方面依據(jù)本發(fā)明以如下的方式 得以實(shí)現(xiàn)，即在換能器與超聲波焊極之間設(shè)有另 一個(gè)變幅桿并且兩個(gè)變幅桿帶有超聲波振蕩單元的夾持器。
在依據(jù)本發(fā)明的裝置中，使用兩個(gè)直接前后設(shè)置的變幅桿，它們共 同帶有一個(gè)夾持器，通過該夾持器超聲波振蕩單元可以固定或者支承在 機(jī)架上。超聲波振蕩單元因此不是僅有唯一的接觸部位，而是具有兩個(gè) 接觸部位，由此可以傳遞更高的保持力并特別是也可以傳遞彎曲力。這 里，超聲波振蕩單元例如可以垂直定向設(shè)置和單面支承，其中工件利用 超聲波焊極的端面或者在其圓周上加工。在另一種實(shí)施方式中，超聲波 振蕩單元例如水平定向設(shè)置和雙面支承，從而例如材料幅面或者這類工 件利用超聲波焊極的圓周面加工。支承部在這種實(shí)施方式中可以構(gòu)成為 轉(zhuǎn)動支承部，從而超聲波焊極可以環(huán)繞其縱軸轉(zhuǎn)動。則超聲波焊極在兩 面分別具有兩個(gè)變幅桿。依據(jù)本發(fā)明的裝置在最佳的振蕩退耦情況下具 有非常高的抗彎。
在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，夾持器具有至少部分環(huán)繞兩個(gè)變幅桿的管件 或者套管。這意味著，超聲波振蕩單元的固定不是直接通過變幅桿的接觸 進(jìn)行，而是兩個(gè)變幅桿帶有隨后得到支承的管件。這#^的主要優(yōu)點(diǎn)是， 特別是在轉(zhuǎn)動支承部的情況下，兩個(gè)變幅桿通過唯一的支承部保持，由此 降低結(jié)構(gòu)費(fèi)用。
這里，管件總是在振蕩節(jié)點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)接觸兩個(gè)變幅桿。由此在軸向 上取得最佳的振蕩退耦。這里有利的是，兩個(gè)變幅桿在其振蕩節(jié)點(diǎn)的區(qū) 域內(nèi)具有用于夾持器的特別是環(huán)形的接觸面。這些振蕩節(jié)點(diǎn)可以非常精 確地在變幅桿上確定并因此可以使接觸面準(zhǔn)確定位。此外，這種接觸面 可以相當(dāng)簡單地制造。接觸面優(yōu)選具有相同的半徑，也就是說，它們處 于相同的圓周面上。兩個(gè)變幅桿可以分別作為兩個(gè)部件構(gòu)成，但也可以 作為唯一的部件構(gòu)成。在另一種變型中，接觸面具有不同的半徑，其中， 內(nèi)半徑大于外半徑，從而可以更加簡單地裝入。
特別是管件構(gòu)成為薄壁的，從而僅無關(guān)緊要地傳遞徑向上的運(yùn)動。
為了可以使夾持器精確地定位在變幅桿上，至少一個(gè)變幅桿具有與 接觸面相鄰的環(huán)形的凸緣，夾持器軸向緊貼在上面。按照這種方式，確
保夾持器與變幅桿相關(guān)占據(jù)其正確位置并通過凸緣此外防止夾持器在 變幅桿上移動。徑向上的退耦通過管件實(shí)現(xiàn)，從而管件可以插入其中心。
該作用和支承點(diǎn)既不在徑向上也不在軸向上振蕩。
有利的是，夾持器在其兩個(gè)端面末端上各自由一個(gè)凸緣至少在徑向上 搭接。安裝例如通過夾持器在變幅桿上的冷縮配合完成。
無附加裝置的最佳固定以如下方式實(shí)現(xiàn)，即變幅桿和夾持器借助于 壓配合相互連接。這一點(diǎn)例如像前面所述，通過冷縮配合進(jìn)行。連接的 另 一種可能性例如在于，接觸面粘合釬焊并且夾持器例如在焊接爐內(nèi)焊 接。
為了保證在較大的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行超聲波加工，在-20x:至+i50r;， 特別是or;至+i50x:，優(yōu)選+20"c至+ioox:的溫度范圍保證壓配合。這 里，壓配合設(shè)計(jì)為使得其不超過較軟材料的屈服點(diǎn)，并材料膨脹的尺寸 確定為使得其在整個(gè)溫度范圍保證壓配合。
裝置在機(jī)架上的簡單固定以如下方式實(shí)現(xiàn)，即夾持器在其外側(cè)上具 有安裝件，夾持器通過該安裝件可固定或可支承在機(jī)架或者保持件上。 這里，安裝件處于夾持器徑向和軸向振蕩接近零的軸向中心區(qū)域內(nèi)。管 件例如具有圓周槽或者圓周凸緣。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，除了配合外無需支承部位上的專門切削加工。支 承方式非?？箯?，因?yàn)闊o需易彎的部件。剛度由管件雙重支承在變幅桿 上產(chǎn)生。此外有利的是，徑向上需要非常小的結(jié)構(gòu)空間，因?yàn)楣芗茉O(shè) 計(jì)成套管形并具有很小的壁厚。此外，通過依據(jù)本發(fā)明的支承部可以吸 收4艮高的徑向力。此外，振蕩退耦最佳化。


本發(fā)明的其他特征、細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)來自從屬權(quán)利要求以及下面的說明 書中，在該說明書中借助于附圖對一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說 明。這里，附圖中所示以及說明書和權(quán)利要求書中所述的特征各自單獨(dú) 本身或者以任意的組合構(gòu)成本發(fā)明的本質(zhì)。
在附圖中示出
圖i示出依據(jù)本發(fā)明的裝置的支承部位的縱剖面；以及
圖2示出圖1中局部II的放大圖。
具體實(shí)施例方式
圖l示出整體采用IO標(biāo)注的超聲波振蕩單元，其中換能器12產(chǎn)生 超聲波振蕩，以及換能器12將這種振蕩通過第一變幅桿14和第二變幅 桿16傳遞到超聲波焊極18上。變幅桿16和超聲波焊極18可以整體制 造。也存在如下可能性，即兩個(gè)變幅桿14和16與超聲波焊極18為一 個(gè)整體的部件。
圖1示出一個(gè)超聲波振蕩單元10，該單元垂直地設(shè)置并且其中超聲 波焊極18在它的未示出下端上具有工作面，超聲波焊極通過該工作面 緊貼在工件48上。但也可以設(shè)想超聲波焊極18位于水平位置，從而端 面的平面垂直地定向。
但也存在如下可能性，即超聲波焊極18在兩面通過支承部位20支 承，其中它的圓周面22構(gòu)成焊接面或工作面，正如圖1中虛線所示。 在這種情況下，不僅縱向振蕩，而且主要是徑向振蕩作用于工件48。超 聲波焊極18的位置一一也就是徑向或者水平定向一一與利用其端面還 是利用其圓周進(jìn)行工作無關(guān)。
支承部位20主要由夾持器24形成，該夾持器具有支承在兩個(gè)變幅 桿14和16上的管件26或者套管。管件26本身在其軸向中心28的區(qū) 域內(nèi)具有安裝件30,其由圓周槽32或圓周凸緣34形成。通過該安裝件 30,管件26固定在機(jī)架或者保持件上。在固定在機(jī)架、保持件時(shí)，不 再需要特別的振蕩退耦。固定例如可以簡單地采用螺栓連接或者緊配 合。
圖2示出圖1中局部II的放大圖，其中采用36標(biāo)注的區(qū)域以相同 的方式構(gòu)成。變幅桿16具有環(huán)形的(umlaufende)接觸面38，管件26 處于該接觸面上。這里管件26同樣具有環(huán)形的接觸面40，其尺寸確定 成使得兩個(gè)接觸面38和40通過壓配合彼此緊貼。
此外從圖2可以看出，變幅桿16具有環(huán)形的凸緣42,管件26軸向 緊貼在該凸緣上。凸緣42超過接觸面38的部分的確定尺寸確定成，使 得通過管件26的加熱使該管件從凸緣42上推過并且然后在冷卻時(shí)管件 26與變幅桿16或接觸面38冷縮配合。接觸面38處于變幅桿16的振蕩 節(jié)點(diǎn)上。由此防止或明顯減少縱向振幅傳遞到夾持器24上。最大值處 于接觸面38區(qū)域內(nèi)的徑向振幅通過管件26截獲。但徑向振幅朝中心28 的方向明顯減少。
與兩個(gè)接觸面38和40相鄰，變幅桿16和管件26各自具有一個(gè)自由 段44或46。由此確保管件26僅通過接觸面40緊貼在變幅桿16的接觸面 38上。如上所述，支承部位20區(qū)域36的結(jié)構(gòu)相應(yīng)地構(gòu)成。變幅桿14在 那里也具有接觸面，其緊貼在管件26的接觸面上并且變幅桿14也可以設(shè) 有與凸緣42相應(yīng)的連續(xù)凸緣。
這種依據(jù)本發(fā)明的裝置的支承部位20徑向上的結(jié)構(gòu)明顯小于現(xiàn)有技 術(shù)并幾乎沒有振蕩向縱向和徑向上傳遞。
權(quán)利要求
1.一種用于超聲波加工工件(48)的裝置，借助于超聲波振蕩單元(10)并在需要時(shí)借助于相對配合工具進(jìn)行超聲波加工，其中所述工件(48)緊貼在所述超聲波振蕩單元(10)上并且所述超聲波振蕩單元(10)具有換能器(12)、變幅桿(14)和超聲波焊極(18)，其特征在于，在所述換能器(12)與所述超聲波焊極(18)之間設(shè)有另一個(gè)變幅桿(16)，并且所述兩個(gè)變幅桿(14、16)帶有用于所述超聲波振蕩單元(10)的夾持器(24)。
2.如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述夾持器(24)具有 至少部分地環(huán)繞所述兩個(gè)變幅桿(14、 16)的管件(26)。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述管件(26)總是在 振蕩節(jié)點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)接觸所述兩個(gè)變幅桿(14、 16)。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述兩個(gè) 變幅桿(14、 16)在其振蕩節(jié)點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)具有用于夾持器(24)的特別 是環(huán)形的接觸面(36)。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述兩個(gè)變幅桿(14、 16)的接觸面(36)處于相同的圓周面或者圓周平面上。
6.如權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，至少一個(gè)變幅桿(14 或者16 )具有與接觸面(38 )相鄰的環(huán)形的凸緣(42 ),所述夾持器(24 ) 軸向緊貼在所述凸緣上。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述變幅 桿(14、 16 )和所述夾持器(24 )借助于壓配合或者螺栓連接相互連接。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，在-20匸至+150X:的溫 度范圍、特別是+20 r至+100 "C的溫度范圍上保證壓配合。
9. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述夾持 器(24)在其外側(cè)上具有安裝件(30)，所述夾持器(24)通過所述安 裝件能固定在機(jī)架或者保持件上。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述安裝件(30)處 于所述夾持器(24)的軸向中心(28)的區(qū)域內(nèi)，特別是如權(quán)利要求2 所述管件(26)的軸向中心(28)的區(qū)域內(nèi)。
11.如權(quán)利要求9或IO所述的裝置，其特征在于，所述安裝件(30) 是圓周槽(32)或者圓周凸緣(34)。
12.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述超聲 波振蕩單元(10)在單面或者雙面帶有所述夾持器(24)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于超聲波加工工件的裝置，其借助于超聲波振蕩單元并在需要時(shí)借助于相對配合工具進(jìn)行超聲波加工，其中所述工件緊貼在超聲波振蕩單元上并且所述超聲波振蕩單元具有換能器、變幅桿和超聲波焊極，其中，在換能器與超聲波焊極之間設(shè)有另一個(gè)變幅桿并且兩個(gè)變幅桿帶有用于超聲波振蕩單元的夾持器。
文檔編號B06B3/00GK101340985SQ200680048115
公開日2009年1月7日 申請日期2006年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月23日
發(fā)明者烏爾里希·沃格勒, 克勞斯·?？?申請人:海爾曼超聲波技術(shù)有限公司