[发明专利]用超声波对圆形坯料进行固定式焊接的方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用超声波来固定焊接圆形坯料的方法，其中圆形坯料连同将被焊合的物体一起，被夹在环形超声波焊头和对接接头之间。本发明还涉及一种应用超声波将圆形坯料固定地焊到物体上的设备，该设备包括一个带有环形焊接表面的超声波焊头和一个对接接头。

前景技术

果汁、运动饮品或类似的未充二氧化碳或软饮料之类的消费性饮料可被装入，例如聚酯塑料(PET)瓶中。这类瓶子通常是由注压坯料或预成型品生产而得，该坯料或预成型品由中心源生产出然后再送到吹瓶机上。在吹瓶机中，预成型品被加热并且沿其纵向机械拉伸，之后向它加上一个压差，这样它将会膨胀至靠着成对模壳的内侧。

也可通过以下方法来制造相似类型的吹塑瓶，通过加热和在密闭或封住的模子中膨胀来使预制的中空预成形品成为所需的容器。然而不是使用注模预成型品中的原始材料，而是采用卷筒状的热塑性材料，即聚酯(PET)，或是高密度聚乙烯(HDPE)来生成预成形品，在这种情况中，一个卷材形成能与圆筒壁固定结合的底部，而另一个卷材在圆筒壁中形成，从而制成了预成型品或半成品。通过采用卷材生产预成型品，可在利用简单层压材料，包括，例如阻气材料层的同时，尽可能的减少材料的消耗。

这样，就可通过两个卷材来构成部件，即管形套部分和一个基本圆形的底板，在加热和加压的作用下，能通过形成的液封焊缝相互连接在一起。在这种情况下，传统的技法是利用，如热空气喷嘴，来将两部件的边缘部分加热至塑性材料的软化或熔化温度，然后将部件放在一起并在一起压制，直到这种材料熔化并且稳定为止。在这种情况中，所提供的一定量的热量由于诸如工作环境和消耗能量之类的各种原因，应该被减至最小。对两个部件边缘区域的过份加热还有产生在邻近区域产生永久热变形的危险，同时会延长冷却操作，从而降低生产率。同时还测试了另一种将两部件加热并相互密封的另一种方法，即采用带有基本上为环形工作表面的超声波焊头，借助于位于套筒中的芯形对接接头，在同时供应能量的情况下，将底部和壳体部分的边缘区域压在一起。理论上讲，这种焊接方法快速可行并且耗能少，但实际的分析和实验表明超声波能量被导向并集中的底板的中心部分，结果造成底板在超声波焊接操作中易于变形和破裂。在一个圆形的底板中，通常在焊接操作的连接中会产生直径为几个毫米的贯穿底板的中心孔。通过分析已经证明，这个问题通常发生在底板或圆形坯料的超声焊接中，并且迄今为止还不可能利用现有技术方法完全避免这种缺陷。由于相当大的一部分超声波能量都集中在底板的中心区域，所以对实际焊接处，即圆形底部焊缝的加热会相应地降低，结果是得到了不完全或是弱化的焊缝。这样，就需要在本技术中采取一种方法，这种方法可在圆形坯料的环形区域上进行可行的超声焊接，而不会破坏圆形坯料的中心区域。

本发明的目的-方法

本发明的一个目的是创立一种方法，通过它可将圆形坯料用超声波固定焊接到另一个物体上，如用于包装容器的套管形外壳，而不会对圆形坯料的中部造成任何负面影响，或是造成破坏，例如产生孔。

本发明的另一个目的是创立一种方法，通过它可使对圆形坯料的超声波焊接在基本上采用传统已知设备的情况下，实现快速且简单的焊接周期。

而且本发明的另一个目的是创立一种方法，通过它可使圆形坯料的超声波焊接从能量的角度更节约，从而很适于快速生产包装容器坯料，还不会产生上述的缺陷。

解决方案

可根据本发明来达到这些和其他目的，其中提供了一种利用超声波牢固地焊接一圆形坯料的方法，该圆形坯料与其有待与之牢固焊接的物体一起被夹紧在一环形超声波焊头和一对接接头之间，由此由超声波在圆形坯料的中部造成的振动由圆形坯料上的机械结构所限制，其特征在于，在焊接过程之前，圆形坯料的中部设置有一凸纹花样。

还有必要在现有技术中制造一种能将根据本发明的方法简化，并能投入实际的设备，这种设备可避免上述缺陷，即防止在圆形坯料的中部发生的损坏，其中的圆形坯料在环向焊接时与另一物体相连，例如用于包装容器坯料的管形套。

本发明的目的-设备

本发明的另一个目的是制造一种设备，通过它可在环形结构中采用超声波对圆形坯料进行固定焊接，该设备包括在超声波焊接过程中，防止圆形坯料中部受损的机构。

而且本发明的另一个目的是制造一种能实现本发明方法的设备，该设备能可靠且快速地将包装容器坯料的环状外壳部分和用来做底板的圆形坯料密封在一起。

此外本发明的另一个目的是制造一种能实现本发明方法的设备，这种设备简单、可靠、并且适用于包装容器坯料的高速生产。