[发明专利]超声波焊接机夹具

说明书

一种用于连结热塑性工件的装置，该装置包括超声焊接机，该焊接机包括超声波换能器、增幅器、和具有焊头的焊炬。夹紧机构附接至该超声波焊接机并且包括联接至套管的上框架。超声波焊接机的焊炬的焊头突出到夹紧机构的套管中的孔隙中。夹紧机构将夹紧力施加至工件，该夹紧力不同于当超声波操作以连结热塑性构件时由超声波焊接机施加到工件的焊接力。

技术领域

本公开涉及用于从聚合物或聚合物复合材料制造的工件的超声波焊接的装置和方法。

背景技术

超声波焊接是一种工业技术，其中超声波焊接装置或焊接机局部地施加高频超声波振动到在压力下保持在一起的工件以产生焊点。其通常用于焊接热塑性工件。超声波焊接过程包括将临近的或重叠的工件放置在座或砧座上，以及使用超声波焊接机将高频振动导引至工件之间的接口。超声波焊接机优选地包括转换器或压电换能器、增幅器、和超声焊炬，其也被称为焊炬(horn)。该三个元件被调谐以在相同的超声波频率共振，该频率例如是20、30、35或40kHz。转换器将电信号转换为机械振动，增幅器改变振动的振幅，并且超声焊炬夹紧工件并且施加机械振动到工件以连结工件。电子超声波生成器传递具有与共振频率匹配的高功率的AC信号，并且优选地由控制器控制，该控制器控制压力的焊接机的运动并且传递超声波能量。超声波振动产生热，该热局部地熔化工件材料以形成焊接连结部。

超声波焊接机具有额定的最大焊接力。然而，已知的超声波焊接机传递振动能量至工件，而同时将工件于焊接机尖端夹紧在一起。当在工件之间存在间隙时，焊接力可能不足够以有效地夹紧工件以用于超声波焊接。依靠焊接力以闭合工件之间的间隙可能是不足够的，因为工件可能剧烈振动并且其中能量被传递至期望焊接区域外部。

发明内容

描述了一种用于连结热塑性工件的装置，该装置包括超声波焊接机，该焊接机包括超声波换能器(transducer)、增幅器(booster)、和具有焊头的焊炬(horn)。夹紧机构附接至该超声波焊接机并且包括联接至套管(boot)的上框架。超声波焊接机的焊炬的焊头突出到夹紧机构的套管中的孔隙中。夹紧机构将夹紧力施加至工件，该夹紧力不同于当超声波焊接机操作以连结热塑性工件时由超声波焊接机施加到工件的焊接力。

优选地，当所述超声波焊接机连结热塑性工件时，所述夹紧机构将夹紧力施加到抵靠砧座的工件上。

优选地，所述夹紧机构的上框架经由平行布置的多个压缩弹簧而机械地联接至所述套管。

优选地，所述夹紧机构的套管还包括用于接触工件的面部分。

优选地，所述套管的面部分包括平滑、不可压缩的表面。

优选地，所述套管的面部分包括可压缩的表面。

优选地，所述套管包括空气通路，所述空气通路流体地可联接到加压空气供给部，以将空气供给到所述夹紧机构的套管中的孔隙中。

优选地，当所述超声波焊接机连结热塑性工件时，所述超声波焊接机的焊炬的焊头穿过所述夹紧机构的套管的孔隙而突出并且与所述套管的所述面平齐。

优选地，所述焊炬的焊头是圆形形状的并且套管的面环状包围该焊头。

优选地，所述焊炬的焊头是圆形形状的并且套管的面具有部分环状形状。

优选地，所述焊炬的焊头是矩形形状的，并且套管的面具有断片(fragmented)矩形形状。

优选地，联接到所述超声波焊接机并且包括联接到套管的上框架的所述夹紧机构包括可旋转地联接到所述增幅器的所述夹紧机构的上框架，其中所述夹紧机构绕所述超声波焊接机的纵向轴线旋转。

优选地，联接到所述超声波焊接机的夹紧机构包括经由快速连接附接装置联接到所述超声波焊接机的夹紧机构。