具有解耦部件的振动元件的制作方法

本发明涉及一种振动元件，例如固定有部件的超声焊极。

背景技术：

材料的超声处理涉及使用超声振动单元，其通常包括将交流电压转换为机械激励的转换器，可选的是振幅变换器和超声焊极。然后，整个超声振动单元被施加高频交流电压，使得超声振动单元振动，在焊极内形成驻波。

在理想情况下，超声振动单元的所有部件彼此匹配，使得整个超声振动单元在超声波范围内具有自然频率，由此可以激励超声振动单元。与超声振动单元接触或者甚至固定在超声振动单元上的任何另外的元件会削弱超声振动单元的振动特性。因此，通常没有附加的部件配装到超声振动单元。另外，关于超声振动单元的保持装置涉及高水平的花费和复杂性，以便确保保持装置尽可能少地影响超声振动单元的振动行为。

然而，在许多情况下，需要将部件固定到超声振动单元的振动元件。例如，超声焊极可以具有环形密封表面，环形密封表面在处理操作期间与待处理的材料接触。因此，如果流体在环形密封表面内供应或者如果提供压紧装置则是有利的。在这种情况下，超声焊极具有空腔，在处理操作期间必须向其中供给流体，例如空气。

图1示出了现有技术的一实施例。这里，超声焊极1具有中心延伸的空腔2。为了将空气供给到该空腔中，已经沿径向方向在超声焊极中设置孔3，同时在孔3中装配有软管4，借助该软管4，流体被引入空腔2中。

然而，在操作中，超声焊极1以超声振动振动，导致软管4的不期望的超声工作，使得软管4仅具有有限的使用寿命。然而在实践中，即使孔3被布置成其基本上在振动节点的区域中，这种软管连接的使用寿命也受到限制，使得软管4必须相对频繁地更换。另外，存在软管4在超声焊极的操作期间变松的危险。

图2示出了现有技术的第二实施例，其中设置有吸入环5，以确保软管连接到空腔2。所示的超声焊极具有圆形横截面，使得套管状结构的吸入环5可以借助O形环6围绕超声焊极布置。O形环6用于沿轴向(也就是说在图中向上和向下方向)密封由吸入环5中的环形凹部7形成的环形空间。吸入环5具有径向延伸的孔，在其中设置有连接部分8，空气软管可以固定在该连接部分8上。

吸入环5当然完全与振动部分解耦，但它必须与超声焊极精确匹配。

这种结构相对复杂和昂贵，并且仅适用于圆形的超声焊极。完全包围超声焊极的布置还需要增加空间，使得该超声焊极不能用于所有应用。

技术实现要素：

因此本发明的目的是以所描述的现有技术为基本起点，提供一种具有固定到其上的部件的振动元件，其制造简单，具有长的使用寿命并且还防止部件从超声焊极脱开。

根据本发明，振动元件具有孔，并且部件具有配装在孔中的固定部分，其中在固定部分与孔之间布置有弹性元件，弹性元件弹性变形或至少设置部分地布置在设置在孔的内表面中的凹部内，使得仅通过弹性元件的弹性变形可以将部件从孔中移除。

所描述的措施例如也可以随后在现有的超声焊极中实现。仅需要在超声焊极中设置合适的孔。然后可以将部件的固定部分配装到孔中，其中弹性元件布置在一方面为固定部分与另一方面为孔的内壁之间。为了防止固定部分相对于孔的相对运动，弹性元件使得在插入状态下弹性元件弹性变形或者其至少部分地布置在孔的内表面中的凹部内，使得仅通过弹性元件的弹性变形就可以将部件从孔中移除。

在最简单的情况下，孔具有圆形横截面。然而，原则上也可以想到其它横截面，例如正方形横截面。

以相同的方式，在优选实施例中，设置成固定部分具有圆形横截面。然而，应当理解，固定部分也不一定必须具有圆形横截面，而例如可以具有正方形横截面。此外，孔和固定部分也不一定必须具有相互对应的横截面。然而，应当注意的是，弹性元件必须既与固定部分又与孔配合。

在较佳实施例中，弹性元件适于完全包围固定部分。对于其中孔具有圆形横截面并且固定部分具有圆形横截面的情况，弹性元件可以是环形或套筒形构造，使得其可以在固定部分的外表面上方推压并可与固定部分一起引入孔中。

为了使振动元件和部件之间的连接尽可能抗倾斜，较佳实施例设置成至少两个弹性元件布置在固定部分与孔之间，其中较佳地，两个弹性元件彼此轴向间隔开。在这方面，轴向是指孔轴线。

此外，如果在两个弹性元件之间轴向布置有包围固定部分的间隔套筒，则会是有利的。

作为替代方案，固定部分还可以具有两个轴向间隔开的凹部，例如周向延伸的凹槽，两个弹性元件至少部分地设置在凹部中。

在另一优选实施例中，部件具有压力元件，该压力元件相对于固定部分可移动，并且设计成能够用于在弹性元件上施加力。通过向弹性元件施加力，弹性元件试图外逸，并且因此增加孔的内壁借助弹性元件施加在部件的固定部分上的力。

在另一优选实施例中，压力元件是具有阴螺纹的套筒的形式，并且部件具有带有阳螺纹的部分，压力元件布置在该部分上，其中压力元件至少部分地与固定部分一起布置在孔内，使得压力元件可以通过压力元件相对于部件的旋转而进一步移动到孔中或移出孔。

如果现在压力元件相对于固定部分旋转使得其移动到孔中，则它将在某一时刻遇到弹性元件并且沿一个方向压缩弹性元件，由此弹性元件在基本上垂直于压力元件的运动方向发生扩大，由此，部件被固定地夹紧在孔内，使得即使在超声波程序中也防止了不期望的脱开。

替代地或结合地，固定部分可以具有凹部，该凹部优选地为周向延伸的凹槽的形式，并且其中布置有较佳为O形环的弹性元件。

该部件例如可以是压缩空气馈送装置。在该情况下，该部件是管状的，其中在管的外侧设置有固定部分，该固定部分插入振动元件中的相应孔中，中间插入有弹性元件。或者，也可以借助部件吸走空气。

然而，所描述的固定方法也可以在另一位置使用。例如，存在具有环形密封表面的超声焊极，使得在环形密封表面的内部需要压紧装置。该压紧装置必须布置在超声焊极的内部。该超声焊极因此具有空腔，并且该部件，更具体地用于相应的压紧装置的安装装置可以布置在该空腔内。压紧装置的致动可以例如借助压缩空气实现，压缩空气也通过根据本发明的布置供应。代替压紧装置，也可以将阻尼器或抽吸装置固定在超声焊极内部。

附图说明

其它优点、特征和可能的应用将从下面的优选实施例和附图的描述中显而易见，附图中：

图1示出了现有技术的第一实施例，

图2示出了现有技术的第二实施例，

图3示出了根据本发明的第一实施例的部件的横截面图，

图4示出了配装有本发明第一实施例的部件的振动元件的局部剖视图，

图5示出了本发明的第二实施例的部件的横截面图，

图6示出了配装有根据本发明第二实施例的部件的振动元件的横截面的详细视图，

图7示出了本发明的第三实施例的部件的横截面图，

图8示出了配装有根据本发明第三实施例的部件的振动元件的横截面的详细视图，

图9示出了通过根据本发明第四实施例的振动元件的横截面

图10示出了如图9所示的横截面图，但是另外具有空气压力操作的压紧装置。

具体实施方式

图1和图2示出了上面已经描述的现有技术的两个实施例。

图3示出了本发明的第一实施例的部件的横截面图。部件9基本上是管状的，具有中心通道14。部件9具有固定部分11和螺纹部分10。用于供应压缩空气的合适的软管可以配装到螺纹部分10。固定部分11具有两个O形环12、13，它们布置在合适的凹槽15、16中。

图4示出了一方面的部件9与另一方面的振动元件1之间的相互作用的详细视图。振动元件1、例如超声焊极具有孔3。固定部分11与两个O形环12、13一起配装到孔3中。为了将部件9牢固地保持在孔3中，孔3的内壁设置有凹槽17，O形环12保持在凹槽17中。在固定部分11上用于接收两个O形环12和13的两个凹槽15、16具有不同的凹槽深度，如从图3和图4中可以清楚地看到的。在这方面考虑到以下事实：O形环12在振动元件1上找到相应的凹槽17，而第二O形环13并未找到。为了保持两个O形环之间的力的分布基本相等，因此凹槽16的深度使得其对应于部件9中的较小深度的凹槽15的凹槽深度和振动元件中的凹槽17的深度的总和。

在图4所示的状态中，部件基本上以振动解耦关系匹配在振动元件1内。部件9在孔3内的不希望的位移通过接合到部件9中的凹部15中并且进入振动元件1中的凹部17中的O形环12来防止。

图5示出了根据本发明的第二实施例的截面图。尽可能地使用相同的附图标记来表示相同的元件。

图5所示的部件的实施例与图3所示的实施例的本质不同之处在于，一方面，两个O形环12、13的凹槽深度相同。此外，部件9'在此另外具有压力元件18，该压力元件18借助阴螺纹安装到螺纹部分的阳螺纹10。压力元件18可以通过压力元件18相对于部件9'的相对旋转而沿轴向方向朝向和远离O形环12移动。

压力元件18是套筒形构造并且具有轴向突出的颈部19，其与朝向压力元件18的O形环12接触。为此目的，颈部的外径小于孔的内径。因此，用于接收O形环12的凹槽既由部件9'又由压力元件18或突出的套环元件19形成。图6示出了详细视图，示出了部件9'与振动元件1的协作。振动元件1也具有孔3，在该孔中具有用于接收O形环12的周向延伸的凹槽17。

为了确保在该实施例中，两个O形环12、13在振动元件1的孔3的内表面上施加基本上相当的力，在所示情况下，压力元件18相对于螺纹部分10旋转，以便减小O形环12所插入的槽宽度，由此O形环12变形并沿径向膨胀，这又意味着O形环与振动元件1内凹槽17的底部接触。O形环12通过压力元件18压靠凹槽17，以便确保在操作中部件9'既不能沿着超声焊极的方向也不能沿着远离超声焊极的方向在轴向方向上移动。

图7示出了本发明的第三实施例的部件9”。与图5所示的部件9'不同，在此存在间隔套筒20。如果现在压力元件19相对于螺纹部分10旋转，则压力元件18沿朝向第一O形环12的方向移动，使得第一O形环12被夹紧在压力元件18的颈部19与间隔套筒20之间。由于间隔套筒20也可移动地布置，其沿第二O形环13的方向移动，使得力可以施加在第一O形环12并且还借助压力元件18施加在第二O形环13上。

从示出了插入状态的图8可以看出，在该实施例中能够省去在孔的内壁中凹槽的设置。在这种情况下，即使没有提供凹槽，也可借助两个O形环12和13凭借于将压力元件18的压力均匀地施加到两个O形环，确保力的均匀施加。应当理解，在该实施例中还可以设置一个或多个凹槽，O形环或两个O形环接合到该凹槽中。

图9示出了第四实施例的横截面图。这里，超声焊极1具有基本上环形的焊接表面31，其在超声处理过程中与待处理的材料接触。因此，在超声焊极的内部中设有空腔32。根据相应的使用情况，如果在环形焊接表面31与待处理的材料接触时，压紧装置将材料在环形焊接表面内向下压，可能是有帮助的。该压紧装置也可以以振动解耦关系固定到超声焊极1。

为了清楚起见，图9仅示出了具有内部通道27的套筒21，其以振动解耦的关系安装在超声焊极1内。该套筒21布置在第二套筒33内并且借助螺纹连接连接到第二套筒33。此外，有两个O形环22和24以及间隔套筒23。如果现在套筒21相对于第二套筒33旋转，则套筒21的突出部分将O形环22压靠在间隔套筒23，由此间隔套筒23又在第二O形环24上施加力。这样，两个O形环变形，使得它们沿径向方向膨胀并将套筒21夹持在超声焊极1内。超声焊极中的纵向孔是阶梯状的，使得O形环24抵靠孔中的台阶，从而防止套筒向下(即在密封表面31的方向上)的运动。

为了防止沿相反方向的运动，存在具有阴螺纹的另一压力元件26，该阴螺纹与第二套管33上的阳螺纹啮合，从而使第三O形环25弹性变形，这又使得该连接不能轴向向上移动。

图10现在还示出了第二套筒33连接到壳体30，壳体30的底部借助可弹性偏压的活塞28封闭。因此，在壳体30中形成空腔29，使得现在借助于通过孔3供给并通过通道27通入空腔29的压缩空气，将力施加到活塞28上，使得它轴向向下移动并且可以相应地保持待处理的材料。

根据本发明的措施使得能够提供部件到振动元件的振动解耦连接。

标号列表

1 超声焊极

2、29、32 空腔

3 孔

4 软管

5 吸入环

6、12、13、22、24、25 O 形环

7 环形凹部

8 连接部分

9、9'、9” 部件

10 螺纹部分

11 固定部分

14、27 通道

15、16、17 凹槽

18、26 压力元件

19 套环元件

20、23 间隔套筒

21、33 套筒

28 活塞

30 壳体

31 焊接表面