专利名称：超音波熔接机改良结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超音波熔接机改良结构，它针对目前超音波塑胶熔接机在工作上所经常发生的缺失，加以研究并获至最佳改良功效之设计，尤其所设计的每一个装置，也正可分别符合其他如铆钉机、旋熔机、钻台……等有相同缺失之工作母机上，是一种颇具实用价值及经济效益之设计。
首先，就谈到本实用新型之设计前，必须先了解超音波熔接机的基本工作形态；如
图1所示，该工作头座108乃受位在顶端之气缸118推拉控制，而在升降座115前呈上下直线运动，请配合图3、7、8所示，而升降座115则依附在支轴113上，由手轮16对齿条112的控制操纵其上下行移，另由把手111做定点的固持控制；在工作头座108内，具一振动子107向下衔接振幅扩大器106及工作喇叭头105，而工作的摆向垂直度则由四个水平微调把手117调整振幅扩大器106的工作方向，工作喇叭头105下方为位在底座100上的模具101，此模具101乃供欲熔接的加工物102、103(如图2所示)，其工作原理即在利用高速共振振动摩擦的方式达到超音波熔接之目的，也就是在振动子107内设有压电陶瓷装置，藉由直流电之送电、解除的高频变换，使送电时即令其膨胀，断电时则回复原形的情形下，在一放一送膨胀收缩的运动下，产生每秒约两万次的共振音源。一般塑胶熔接机的振动子，是把数片压电陶瓷以螺丝结合成圆柱形状，使其制成共振周波数在每秒两万次，再做振幅扩大器及焊头，使长度恰为20千赫芝共振且为端面恰为振幅最大处，如此构造可产生工作喇叭前端约30－60微米间的纵向伸缩共振振动振幅。此振动子系统在工作剌叭头105下行压制工作物102、103于某一设定压力值后，即令振动子107传振到工作物，令两工作物高速摩擦而达到超音波熔接的目的。
因为工作物间具有一凸熔点或线104，如图2所示，其X值一般设计大约0.3－1毫米，所欲完成熔接间隙Y值则在0.01毫米至0.3毫米间，而此间隙Y的要求则必须控制工作喇叭头105下死点的位置，使工作达到熔接间隙Y后即会立即触发开关，而令发振停止。传统的方式就是在工作头座108上设有一微调螺丝601，并在下方相对位置设以触动开关602，对着两者间的距离调整来配合工作喇叭头105下死点的动作，如前所述，因每个工作熔接间隙Y的尺寸要求不同(0.3毫米－0.01毫米间)，如此小的间距调整非常不易，故，其所需的微调机精密度要求高，相对的成本也提高，维护及作业费时，对之进行改良设计是本实用新型所要解决的任务之一。
且，工作头座108受气缸推引下行后，气缸仍继续出力，在此动作下产生的反作用力将反应瓜在气缸上，令其与升降座115的固定关系造成相对作用力，也就是形成振动的原因，此将有损机件寿命及精密性，再则其熔接压力与时间，均受气缸操作影响，传统上设计均以气缸推送工作头座108电子配件计时控制在压附工作物前开始发振超音波，至工作完成后，停止发振同时气缸推送工作头座108上升完成一次循环；但传统气缸在做熔接压力控制及配合电子配件做时间控制时，气缸自身的摩擦阻力在10－20％之间，由于实际超音波加工时间是在短短一秒左右故未能精确操控每次下降速度及压力的相同，也因此更无法在高速率下进行准确加工的要求。对之进行此两部分的改良设计也是本实用新型所要解决的任务。
再者，因升降座115的上、下行移受手轮116与齿条112的控制，一般均在管臂上固定齿条在升降座上加工出和齿条松配的沟槽；如此会造成升降座在上、下行移动过程中，是无法保持机头位在同一的中心线上；对之进行改良设计亦属本实用新型所要解决的任务。
因此，本实用新型的目的在于提供一种具有改良结构的超音波熔接机，它能提高工作精度，并在此基础上提高生产效率和降低成本。
为了达到上述目的，本发明的超音波熔接机改良结构，包括在支轴上由手轮藉齿条操纵上下之升降座，于升降座前具一受气缸控制推行之工作头座，以在进行超音波熔接时，气缸推动工作头座下行，使工作头座下端压制于下方的工作物，至一设定压力值后即启动超音波的熔接作业信号，直到达成工作要求后，才指令气缸反向收回工作头座；其特征在于一触发下死点调控装置，系在升降座下端设有一摆体，而以一中心轴活固形成前后不同长度的杠杆作用，近中心轴之前端部设有一微调螺丝，向上顶靠一位在升降座前方之顶针，在顶针上方正位着一受工作头座联动之压板，于摆体另端则离中心轴较远，在其端头上与一设在升降座下的近接开关形成一距离，使作用于微调螺丝调整工作喇叭头下死点作业时，由此距离可获致放大微调整精度及观察效果，另，在近接开关前设有一用以控制摆体上行触发近接开关动作于适当距离之触发点调整螺丝，并在摆体与升降座间设有一弹簧，而使摆体常呈下行之势以与近接开关保持不接触的常态；一气压力转换机构，系在升降座上设有一固定板而介于气缸与工作头座间，而气缸固设在气缸座使气缸座穿突该固定板中央的孔洞向下与一下弹簧座联固，在固定板下设有上弹簧座与下弹簧座相对并在其间环布有数个弹簧，气缸座则可顶靠于固定板上令上、下弹簧座呈开启状，在气缸座底端位于下弹簧座上环设有数个供容钢珠之孔洞，气缸杆则由一顶端形成锥度之支座与工作头座联结，在未动作前气缸杆在上位使支座位于气缸座的孔洞内而推抵钢珠，顶附上弹簧座使气缸座闭锁在固定座上、下，待气缸动作后，当气缸推工作头座下行使工作剌叭头压附工物物点后，此时支座锥度部已降于气缸座钢珠位置之下，在气缸的行程内，继续压力下，该气缸座则具向上推行之反作用力，而可令气缸座及下弹簧座上行缩弹簧，使气缸压力转换成弹簧受力进行加工工作；一防逆式恒压触发装置，系在固定板上设有第一、二凸耳，使第一凸耳上设有一调整器，此调整器彰端为一偏心轮而顶靠着由第二凸耳延伸出来的簧片，调整器中间为棘轮状而位在第一凸耳孔洞内，其垂直方向以一弹簧顶制一钢珠与该棘轮接触，以使调整器调整偏心轮控制簧片上、下高度时不致滑动并用手转调整器时有弹扣作用的感觉，其另端则位在壳罩上并有压力设定值旋钮指标，在该簧片前端设有一触动开关而正位装在一指示针上方，指示针及固定在气缸座上，亦凸出于壳罩上而有工作压力显示指标功能，由调整座调整触动开关与指示针的距离，而预设气缸压力于一定提升气缸座上行的压力下，来触及触动开关指令工作的进行；然后在工作完成后，工作头座上升到支座推抵钢珠，顶附上弹簧座后，则气缸座闭锁在固定座上，防止惯性冲力，再一次触发开关；一机头防晃装置，乃设在升降座下方而套附于齿条上，其包括一内具槽框而与齿条套合之盖体，在盖体上至少设有一定位螺丝顶制；一预压垫，预压垫再推钢珠靠紧齿条背面，使升降座，在预压力范围内紧靠着齿面行上下之移动，而机头多次升降后，仍在同一中心线上。
以下结合附图对本实用新型的具体结构详加叙述。附图中
图1为习用超音波熔接机之结构。
图2为超音波熔接机工作之动作示意图。
图3为本实用新型触发下死点调控装置之图示。
图4为本实用新型恒压触发装置之图示。
图5为本实用新型恒压触发装置中调整器之位置示意图。
图6为操作升降座造成晃动的示意图。
图7为本实用新型机头防晃装置结构图示。
图8为本实用新型防逆式气压力转换构机动作图示。
本实用新型的超音波熔接机改良结构，其设计特征可分四大部分分述如下第一部分为触发下死点调控装置200，可使工作喇叭头105的下死点对工作物熔接间隙之调整放大数倍来观察调整而达到简易控制及维修操作的目的，如图3所示，其系在升降座115下方设有一近接开关201，前方为一用以设定摆体203与近接开关201在一定距离内达到触发作用之触发点调整螺丝202，该摆体203前部以中心轴204活固，前端则设有一微调机构(如微调螺丝206，)，向上顶附着一顶针207，而在工作头座108后位在顶针207上方可联动一压板208，使工作头座108在动作时，该压板208也随之动作下行，而触及顶针207，令摆体203以中心轴204向后摆动以触发近接开关201，停止气缸的压力发振功能，使将工作头座108收回；此项设计，可使工作喇叭头105对工作物102、103的熔接间隙Y(如图2所示)的控制及调整更趋于简单、精确容易，因摆体中心轴204的位置，使前后长度不同，如同杠杆运动，使熔接间隙Y的距离经由摆体203放大为Z的距离来观察而调整，此项设计可放大三倍以上的观察范围，使在藉由微调螺丝206调控工作物熔接间隙Y时更为方便容易。另，在摆体203于中心轴204后方上，设有一弹簧205而常呈顶制摆体203下行之势，俾供其在每一动作后回复与近接开关201复归的一定距离。
第二部分为气压缸力转换机构500，如图3和8所示，其系在升降座115前方用以支固气缸118与工作头座108之间设有一固定板314，使固定板314具一孔洞507，可供一气缸座501支固气缸118并向下穿凸而与一下弹簧座503固定，相对的在固定板314下方固定一上弹簧座502，使其与下弹簧座503间设有多个(约12个)具适当压缩弹力之弹簧505，而气缸座501中间具一位在容气缸杆120致动工作头座108间之支座512活动之孔511，在孔511底端位在下弹簧座503上方处，环设有数个圆孔道506以供钢珠的套合滚动；其装设弹簧的作用在使气缸压力推工作头座108至下方压着工作物在气缸行程内时，使气缸力转换成弹簧505张力，避免气缸中10－20％的摩擦阻力(请同时配合图2所示)，因支座512上方形成一锥度513，故当气缸推行工作喇叭头105至压附工作物，气缸仍继续施力压制工作物进行熔接(此时，即如图8的图g至图h所示)，而气缸的压力就会反作用气缸118本身上，而令其有一向上的受力，(在图h所示，支座锥度513部位已下行到圆孔506之后，使钢珠504可自由的进入气缸座孔洞511中)，因气缸座501与下弹簧座503连设为一体，故，气缸118此时的反作用力即会藉由弹簧505吸收而令气缸座501上行，如
图1所示般，直到作业完毕，气缸118释放压力后，即循前述方式恢复原状，其动作为由图i至图g之情形般。其中，在固定板314与气缸座501之凸缘510上设有固位梢317，使气缸座501的上、下动作皆受固位梢317的导引而不会有旋动偏位的情形发生。
因弹簧505共有12根，每根弹簧的受力决定在其被压缩的距离，在设计上，可依机台的工作需要决定弹簧的规格，一般可达10仟克力(98.1牛顿)的压缩受力，12根也就有120仟克力(1177.2牛顿)的受力；由此可知，该项设计将有效的使气缸压力变换成弹簧受力，而可减缓气压后续压力的振动尤其在气压工作母机，工作时仍要做上下位移时，此装置更可发挥其可靠度。
第三部分为本实用新型之防逆式恒压触发装置300，其系可预设工作喇叭头105至压附工作物后，要在多少压力下开始发振超音波进行熔接加工，并可显示工作时的压力数值；如图4所示，本实用新型即在气缸座501上设有一指示针303，相对的在固定板314分别设有第一凸耳312及第二凸耳313，使第一凸耳312上套固有一调整器305，调整器305前设有一偏心轮306用以调整位设在第二凸耳313向前延伸之弹簧片302的高度，该弹簧片302前端即正位在指示针303上方处设有一触动开关301，此调整器305位在壳罩110处设有旋钮及压力设定值指标310，而指示针303在壳罩110外亦有工作压力显示指标311，其动作方式即先由调整器305设定工作喇叭头触发的压力值，当气缸118推引工作喇叭头105至压附工作物后气压力使气缸501上提(如前述图8之图i之动作)时，指示针303也同时在工作压力显示指标311上显示工作压力，直到触及触动开关301后，即会指令喇叭头105进行超音波熔接的工作，而加工完成后气缸拉工作头座上升，当支座上升至斜面513顶持钢珠504向外扣在上弹簧座502时，整个气缸座501则不能再上升而钢珠504的顶压则不自软垫506。如此设计，即能让本机在高速时确保向下程时，能使气缸加速到支座512大直径处脱离钢珠时的速度，再开始换成弹簧力并在行程内压到工作物，回授定压触发信号而工作，并使向上行程高速上升时支座512大直径处通过钢珠504后，锁定气缸座501，防此回程中惯性作用下，使气缸座501失误触发开关301，一次或数次。此向下行程可做定压触发加工信号，及转换气压力为弹簧力，向上行程利用钢珠闭锁，防止二次发触加工信号的装置，即为防逆式恒压触发装置的主要特征。再者气缸座501的提升动作已如前述是有弹簧505(图8)的作用。而弹簧被压缩的距离正是其受力的情形，故气缸座501的上升都代表了气缸的施力，所以由调整器305控制触动开关301，即可由指标310来显示其预定的触发压力值，而指示针303在指标311上的工作压力之显示，也就可做为调整器压力设定值指标310的数值对照与选择。故，由此动作及指标310、311的对照，正可获致实际工作的压力值，而非气缸118的压力。
其中，该调整器305的构造，即如图5所示，在偏心轮306后部设有棘轮307，此棘轮307正位在第一凸耳312之孔洞315内，且向上受一钢珠308的顶靠，而此钢珠则被一弹簧309以一止转弹簧板304所压制于第一凸耳312直向孔槽316内，俾当调整器305在调整时皆可感受到钢珠308的弹扣动作，不致使心轮滑动。
第四部分为本实用新型之机头防晃装置400，其系设位在升降座115下方而与齿条112配合，如图3和7所示，该装置的目的在防止升降座115上下调整时，造成左右晃移而无法常保持原中心线位置之情形，究其因乃在于齿轮与蜗轮及齿条均为松动配合，故容易发生松动现象所致；本装置400设有一盖体401内设有一槽402，而正套附于齿条112上，使齿面119向侧端，于另一侧则设有一定位螺丝404，且前端装有一预压软垫405及钢珠403而可顶靠齿面背部，因钢珠403与齿背121系呈一点接触，而槽402与齿面119接触，使在钢珠403在软垫405及螺丝404预压顶靠下，机座115及盖体401呈靠紧齿面119做上、下滑动的动作，在软垫405预压力下就不会有间隙晃动的情形而达到预期的效果。
本实用新型之超音波熔接机改良结构，共具有四大功能的改良设计，且每一部分亦可独立应用于铆钉机，旋熔机、钻台……等相关使用功能的工作母机上，是一功能颇佳，结构新颖实用，且为首先创作之设计，已完全符合实用新型专利之条件。
附图中之标号对照表100－底座101－模具102－上工作物103－下工作物104－凸熔点105－工作喇叭头106－振幅扩大器107－振动子108－工作头座109－控制箱110－壳罩111－把手112－齿条113－支轴114－风扇115－升降座116－手轮117－水平微调把手118－气缸119－齿面120－气缸杆121－齿背X－熔接前间隙Y－熔接后间隙Z－摆体上引距离200－触发下死点调控装置201－近接开关202－触发点调整螺丝203－摆体204－中心轴205－弹簧206－微调螺丝207－顶针208－压板300－恒压触发装置301－触动开关302－开关座簧片303－指示针304－上转弹簧板305－调整器306－偏心轮307－棘轮308－钢珠309－弹簧310－压力设定值指标311－压力设定值指标311－工作压力显示指标312－第一凸耳313－第二凸耳314－固定板315－孔洞316－直向孔槽317－固位梢400－机头防晃装置401－盖体402－槽403－钢珠404－定位螺丝405－预压软垫500－防逆式气压力转换机构501－气缸座502－上弹簧座503－下弹簧座504－钢珠505－弹簧506－圆孔507－孔洞508－垫皮509－拉伸弹簧510－凸缘511－孔512－支座513－锥度601－撞板602－触动开关
权利要求1.一种超音波熔接机改良结构，它包括在支轴(113)上由手轮(116)藉齿条(112)操纵上下位移之升降座(115)，于升降座(115)前具一受气缸(118)控制推行之工作头座(108)，以在进行超音波熔接时，气缸(118)推动工作头座(108)下行，使工作头座(108)下端压制于下方的工作物(103)，至一定压力值后即启动超音波的熔接作业信号，直到达成工作要求后，才指令气缸(118)反向收回工作头座(108)；其特征在于一触发下死点调控装置(200)，系在升降座(115)下端设有一摆体(203)，而以中心轴(204)活固形成前后不同长度的杠杆作用，近中心轴(204)之前端部部位设有一微调螺丝(206)，向上顶靠一位在升降座(115)前方之顶针(207)，在顶针(207)上方正位着一受工作头座(108)联动之压板(208)，于摆体(203)另端则离中心轴(204)较远，在其端头上与一设在升降座(115)下的近接开关(201)形成一距离，另，在所接开关(201)前设有一用以控制摆体(203)上行触发近接开关(201)动作于适当距离之触发点调整螺丝(202)，并在摆体(203)与升降座(115)间设有一弹簧(205)，而使摆体(203)常呈下行之势以与近接开关(201)保持不接触的常态；一气压力转换机构(500)，系在升降座(115)上设有一固定板(314)而介于气缸(118)与工作头座(108)间，而气缸(118)固设在气缸座(501)使气缸座穿突该固定板(314)中央的孔洞向下与一下弹簧座(503)联固，在固定板(314)下设有上弹簧座(502)与下弹簧座(503)相对并在其间环布有数个弹簧(505)，气缸座(501)则可顶靠于固定板(314)上令上、下弹簧座(502，503)呈开启状，在气缸座(501)底端位于下弹簧座(502)上环设有数个供容钢珠(504)之孔洞，气缸杆(120)则由一顶端形成锥度之支座(512)与工作头座(108)联结；一防逆式恒压触发装置(300)，系在固定板(314)上设有第一、二凸耳(312，313)，使第一凸耳(312)上设有一调整器(305)，此调整器(305)前端为一偏心轮(306)而顶靠着由第二凸耳(313)延伸出来的簧片(302)，调整器(305)中间为棘轮状而位在第一凸耳(312)孔洞内，其垂直方向以一弹簧(309)顶制一钢珠(308)与该棘轮(307)接触，以使调整器(305)调整偏心轮(306)控制簧片(302)上、下高度时不致滑动并用手转调整器(305)时有弹扣作用的感觉，其另端则位在壳罩(110)上并有压力设定值旋钮指标(310)，在该簧片(302)前设有一触动开关(301)而正位装在一指示针(303)上方，指示针(303)乃固定在气缸座(501)上，亦凸出于壳罩(110)上；一机头防晃装置(400)，乃设在升降座(115)下方而套附于齿条(112)上，其包括一内具槽框(402)而与齿条(112)套合之盖体(401)，在盖体(401)上至少设有一定位螺丝(404)顶制；一预压垫(405)，预压垫(405)再推钢珠(403)靠齿条背面(121)。
专利摘要本实用新型有关一种超音波熔接机的改良结构，它在各种工作状态下，得以获致最佳调整熔接间隙、定压触发及气缸压力控制，亦可实施于各种不同加工工作母机上。其改良设计包括有可更简易的微调工作喇叭头对工作物熔接间隙控制之触发下死点停止发振装置，可准确设定于一定压力下促使工作物开始发生超音波熔接作业之防逆式恒压触发装置，可避免在调整工作头座升降时发生左右偏摆现象之机头防晃装置及可以把气缸压力转换成弹簧力之气压力转换机构。
文档编号B29C65/08GK2176234SQ9223995
公开日1994年9月7日 申请日期1992年11月7日 优先权日1992年11月7日
发明者周壁山 申请人:碧山自动化机械有限公司