[发明专利]具有支承元件的超声焊接系统

说明书

本发明涉及一种具有超声振动单元的超声焊接系统，该超声振动单元具有超声焊极和转换器。超声焊极和转换器沿着纵向轴线彼此相邻布置，并且能够使超声振动单元在纵向轴线的方向上以波长λ利用超声振动进入共振状态。本发明的目的是提供一种超声焊接系统，该系统允许以快速且简单的方式相对于砧座高度精确地调节超声焊极的密封表面。根据本发明，这是通过设置支承元件来实现的，支承元件用于支承垂直于纵向轴线施加到超声焊极的力，其中，超声焊极和支承元件具有相互对应的支承表面，当力垂直于纵向轴线施加到超声焊极上时，支承表面至少相互接触，并且支承表面设计成使得当支承表面彼此接触时，它们阻止超声焊极和支承元件之间在纵向轴线方向上的相对运动，并且不阻挡超声焊极绕纵向轴线的旋转。

技术领域

本发明涉及一种包括超声振动单元的超声焊接系统，该超声振动单元具有超声焊极和转换器。超声焊极和转换器沿纵向轴线彼此相邻布置，并且彼此匹配，使得超声振动单元能够在纵向轴线方向上以频率f =v/λ利用超声振动发生共振，其中，v是超声振动单元内声学超声振动的传播方向，而λ是超声振动的波长。在这种情况下，在超声振动单元中形成具有振动节点和振动最大值的驻波。在最简单的情况下，超声焊极精确地具有一个振动节点和两个振动最大值，即，超声焊极的长度对应于共振振动的波长的一半λ/2。

背景技术

通常，超声焊接设备具有砧座，其中待处理的材料布置在超声焊极的密封表面和砧座的密封表面之间。砧座也称为配对工具。

必须保持超声振动单元以进行操作。因此超声焊接设备具有合适的保持器。

对焊接质量的要求总是不断提高。另外，存在比如金属的材料，在其焊接处理时，在超声焊极的密封表面处发生相当大的磨损，这使得必须经常更换超声焊极。不定期地，已经提出了具有多个密封表面的翻转超声焊极，其中，在密封表面已经经受磨损之后可以翻转超声焊极，以便继续操作另一个密封表面。US 5 947 364 A例如描述了这样的超声焊接设备，其具有带多个焊接末端的超声焊极。

为了获得高的焊接质量、特别是在金属焊接中，必须将超声焊极和砧座的密封表面非常精确地彼此平行定位。特别地，在已知的超声焊接设备中，超声振动单元和超声焊极的密封表面相对于砧座的平行定位非常复杂和费劲，并且通常只能由经过专门培训的操作人员进行，这会导致加工过程中破坏性中断，尤其是在必须经常更换超声焊极时。使用翻转超声焊极不会改变这一点，因为在每次翻转后必须再次将其精确地平行于砧座定位。在这种情况下，超声焊极的轴向和径向定位非常重要。

WO 2006/036036 A1描述了一种超声系统，其中超声焊极和振幅变换器，或者振幅变换器和转换器分别通过金属套筒连接在一起。

US 8 353 442 B2描述了一种超声焊接系统，其具有用于超声焊极的保持器，保持器附加地支承超声焊极，以便它能够有针对性地将振动传递到待焊接的物体。 此外，DE 102013 103887 A1 公开了一种具有第一承载件的超声焊接设备，超声焊极支承在该承载件中，而 CH 403 286 A 公开了一种超声焊接设备，其中超声焊极末端的压力借助扁平构件实现，该扁平构件具有低水平的弯曲刚度，并且其平面垂直于超声焊极末端的振动运动。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种超声焊接设备，该超声焊接设备允许超声焊极的密封表面相对于砧座简单且快速高精度的调节。

根据本发明，该目的通过设置支承元件来实现，该支承元件用于支承垂直于纵向轴线施加到超声焊极的力，其中，超声焊极和支承元件具有相互对应的支承表面，支承表面至少在将力垂直于纵向轴线施加到超声焊极时彼此接触，其中，支承表面构造成使得当它们彼此接触时，它们阻止超声焊极相对于支承元件在纵向轴线方向上的相对运动，并且不阻挡超声焊极绕纵向轴线的旋转。