[发明专利]超声波焊头、超声波焊头工具以及它们的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将超声波能量尤其引入到多孔的凹部中的超声波焊头、一种具有所述超声波焊头的超声波焊头工具以及所述设备的应用。

背景技术

超声波越来越多地用于：通过将在超声波作用下液化的材料引入到连接部位中来建立工件之间的连接，所述连接部位在超声波下液化并且随后建立两个工件之间的形状配合的和/或材料配合的连接。

为了液化尽可能有效地、也就是通过使用尽可能少的振动能量且尽可能局部地进行，必要的是提供一种设备，所述设备能够实现以对于相应的应用情况最优化的超声波振动的定向来引入超声波振动。此外，重要的是，通过实现振动的偏转来实现在引入部位处的通常困难的空间条件。

相应地，从医学领域以及非医学领域得出多种特定的设备，所谓的超声波焊头工具，所述超声波焊头工具能够实现引入超声波。

在此，例如从US 5,100,321、US 2003/0157458、EP 0535 542或US5,899,693或EP 1 530 953中，只要在该情况下能够总体来说提到超声波的实际上针对性的偏转，超声波在应用领域中的偏转通过将超声波焊头耦联到产生超声波的设备上来保证，所述超声波焊头具有钩状的结构，那么，借助所述结构，以适应狭窄的空间状况的方式，能够将振动能量经由所述钩状设备的顶部完全目的明确地送到期望的位置上。这种设备的问题是，超声波振动的偏转是复杂的事件，并且相应地，例如当在耦合部位上在轴向方向上施加超声波振动时，这种设备不能够保证，也在超声波焊头的与所述耦合部位处于一定角度的顶部上也同样施加仅沿着顶部的轴线伸展的超声波振动。因此，此外，在顶部上也出现横向振动，所述横向振动例如又尤其在医学领域中是尤其不期望的，因为所述横向振动一方面能够在对病人进行处理时导致不舒服的疼痛，也因为所述横向振动必要时能够持久地损坏周围组织。此外，由此，得出无效率的能量引入进而处理时间的不期望的延长。

另一方面，存在下述设备，所述设备完全目的明确地具有偏转超声波振动的目标。那么，这经由相应特定构成的超声波焊头的弯曲振动来实现，换言之，将在底部或沿着超声波焊头的固定轴线施加的轴向振动转换成超声波探头的通常为了所述目的而特定弯曲的中间元件中的弯曲振动，并且随后轴向振动在进行弯曲振动的联接元件的超声波焊头的端部上运送到顶部中，所述顶部的几何形状设置成，使得在顶部上将轴向的超声波振动目的明确地施加在所述顶部元件中。那么通常具有环形的或圆形的、承担弯曲振动的中间元件的这种类型的设备例如从EP 0594 541,、WO 2005/009256、US 2010/0130867或从DE 20113692中已知。

这种设备具有下述缺点，弯曲的、进行弯曲振动的中间元件是复杂的并且承受尤其强负荷的元件，相应地也是极易磨损的，并且所述中间元件此外需要大量空间。基于相同原理的结构从WO 2007/101362中已知，但是，在此没有使用真正环形的弯曲振动中间元件，而是仅使用以部分圆的形式构成的弯曲的弯曲振动元件。

发明内容

相应地，本发明的目的是，提出一种改进的超声波焊头，尤其是下述超声波焊头，所述超声波焊头能够完全目的明确地使沿着仅一轴线振荡的超声波振动的偏转在小空间上以特定的角度转向，也就是说，使得又沿着第二轴线产生基本上仅沿着第二轴线振荡的超声波振动。

具体地，本发明提出一种用于连接到超声波振动发生器上的超声波焊头，所述超声波焊头具有沿着第一轴线延伸的连接部段，所述连接部段以第一端部固定在振动发生器上或与其连接，其中连接部段通过超声波振动发生器基本上仅沿着第一轴线进行振动。

所述目的通过权利要求1的特征来实现。

尤其地，如同在上文中提出的超声波焊头的特征在于，在超声波焊头的连接部段的自由的、与第一端部对置的端部上在共同的交叉区域中设置沿着第二轴线延伸的基本上圆柱形的第一套管和沿着第三轴线延伸的基本上圆柱形的第二套管，其中第一轴线与第二轴线包围在100°至140°的范围中的第一角度，并且其中第一轴线与第三轴线包围在100°至140°的范围中的第二角度，并且其中三个轴线基本上设置在超声波焊头平面中。

通常，在此优选地，第一套管和第二套管构成为圆柱形的，但是，所述第一套管和第二套管也能够具有其他的横截面，例如椭圆的或多边形的横截面。连接部段同样能够构成为圆柱形的，但是，所述连接部段也能够具有其他的横截面，例如矩形的横截面或另外的多边形的或椭圆的横截面。