专利名称：用于超声波加工工件的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于超声波加工工件的装置，其借助于超声波振荡 单元和在需要时的相对配合工具进行超声波加工，其中工件紧贴在超声 波振荡单元上并且超声波振荡单元具有换能器、变幅杆和超声波焊极。
背景技术：
这种用于工件的超声波加工的装置已是众所周知。例如DE-A-44 39 284介绍了一种这样的装置，利用该装置可以超声波焊接材料幅面。超 声波振荡单元的夹持以如下方式进行，即振动组件具有环形的凸缘并且 该环形的凸缘夹紧在一个保持装置上。该装置环形的凸缘必须处于振荡 节点上，从而超声波振荡单元的纵向超声波振荡不能或者只能以可以忽 略不计的程度传递到夹持器上。
也已知O形环取代固定夹紧，其产生非常好的振荡退耦。但O形 环在径向上和轴向上非常软。
此外已知Z形支承部，利用其同样取得良好的振荡退耦。但是这种 支承部在径向上相当软并只能有限地吸收弯曲力。此外这种支承部需要 相当大的占用空间。这种支承部例如在US-B-6.547.903中公开。
US-A-5.976.316公开了另 一种支承部的可能性。这种支承部在周向 上也需要相当多的空间。其他现有技术可以从WO-A-2004/041449、 DE-C-101 15 181和US-A-5.603.444中得到。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种开头所述类型的装置，该装置可以按 照简单和节省节省空间的方式安装或保持或者支承。
该目的在一种开头所述类型的装置方面依据本发明以如下的方式 得以实现，即在换能器与超声波焊极之间设有另 一个变幅杆并且两个变幅杆带有超声波振荡单元的夹持器。
在依据本发明的装置中，使用两个直接前后设置的变幅杆，它们共 同带有一个夹持器，通过该夹持器超声波振荡单元可以固定或者支承在 机架上。超声波振荡单元因此不是仅有唯一的接触部位，而是具有两个 接触部位，由此可以传递更高的保持力并特别是也可以传递弯曲力。这 里，超声波振荡单元例如可以垂直定向设置和单面支承，其中工件利用 超声波焊极的端面或者在其圆周上加工。在另一种实施方式中，超声波 振荡单元例如水平定向设置和双面支承，从而例如材料幅面或者这类工 件利用超声波焊极的圆周面加工。支承部在这种实施方式中可以构成为 转动支承部，从而超声波焊极可以环绕其纵轴转动。则超声波焊极在两 面分别具有两个变幅杆。依据本发明的装置在最佳的振荡退耦情况下具 有非常高的抗弯。
在一种优选的实施例中，夹持器具有至少部分环绕两个变幅杆的管件 或者套管。这意味着，超声波振荡单元的固定不是直接通过变幅杆的接触 进行，而是两个变幅杆带有随后得到支承的管件。这#^的主要优点是， 特别是在转动支承部的情况下，两个变幅杆通过唯一的支承部保持，由此 降低结构费用。
这里，管件总是在振荡节点的区域内接触两个变幅杆。由此在轴向 上取得最佳的振荡退耦。这里有利的是，两个变幅杆在其振荡节点的区 域内具有用于夹持器的特别是环形的接触面。这些振荡节点可以非常精 确地在变幅杆上确定并因此可以使接触面准确定位。此外，这种接触面 可以相当简单地制造。接触面优选具有相同的半径，也就是说，它们处 于相同的圆周面上。两个变幅杆可以分别作为两个部件构成，但也可以 作为唯一的部件构成。在另一种变型中，接触面具有不同的半径，其中， 内半径大于外半径，从而可以更加简单地装入。
特别是管件构成为薄壁的，从而仅无关紧要地传递径向上的运动。
为了可以使夹持器精确地定位在变幅杆上，至少一个变幅杆具有与 接触面相邻的环形的凸缘，夹持器轴向紧贴在上面。按照这种方式，确
保夹持器与变幅杆相关占据其正确位置并通过凸缘此外防止夹持器在 变幅杆上移动。径向上的退耦通过管件实现，从而管件可以插入其中心。
该作用和支承点既不在径向上也不在轴向上振荡。
有利的是，夹持器在其两个端面末端上各自由一个凸缘至少在径向上 搭接。安装例如通过夹持器在变幅杆上的冷缩配合完成。
无附加装置的最佳固定以如下方式实现，即变幅杆和夹持器借助于 压配合相互连接。这一点例如像前面所述，通过冷缩配合进行。连接的 另 一种可能性例如在于，接触面粘合钎焊并且夹持器例如在焊接炉内焊 接。
为了保证在较大的温度范围内进行超声波加工，在-20x:至+i50r;， 特别是or;至+i50x:，优选+20"c至+ioox:的温度范围保证压配合。这 里，压配合设计为使得其不超过较软材料的屈服点，并材料膨胀的尺寸 确定为使得其在整个温度范围保证压配合。
装置在机架上的简单固定以如下方式实现，即夹持器在其外侧上具 有安装件，夹持器通过该安装件可固定或可支承在机架或者保持件上。 这里，安装件处于夹持器径向和轴向振荡接近零的轴向中心区域内。管 件例如具有圆周槽或者圆周凸缘。
本发明的优点是，除了配合外无需支承部位上的专门切削加工。支 承方式非常抗弯，因为无需易弯的部件。刚度由管件双重支承在变幅杆 上产生。此外有利的是，径向上需要非常小的结构空间，因为管件能设 计成套管形并具有很小的壁厚。此外，通过依据本发明的支承部可以吸 收4艮高的径向力。此外，振荡退耦最佳化。
本发明的其他特征、细节和优点来自从属权利要求以及下面的说明 书中，在该说明书中借助于附图对一个特别优选的实施例进行了详细说 明。这里，附图中所示以及说明书和权利要求书中所述的特征各自单独 本身或者以任意的组合构成本发明的本质。
在附图中示出
图i示出依据本发明的装置的支承部位的纵剖面；以及
图2示出图1中局部II的放大图。
具体实施例方式
图l示出整体采用IO标注的超声波振荡单元，其中换能器12产生 超声波振荡，以及换能器12将这种振荡通过第一变幅杆14和第二变幅 杆16传递到超声波焊极18上。变幅杆16和超声波焊极18可以整体制 造。也存在如下可能性，即两个变幅杆14和16与超声波焊极18为一 个整体的部件。
图1示出一个超声波振荡单元10，该单元垂直地设置并且其中超声 波焊极18在它的未示出下端上具有工作面，超声波焊极通过该工作面 紧贴在工件48上。但也可以设想超声波焊极18位于水平位置，从而端 面的平面垂直地定向。
但也存在如下可能性，即超声波焊极18在两面通过支承部位20支 承，其中它的圆周面22构成焊接面或工作面，正如图1中虚线所示。 在这种情况下，不仅纵向振荡，而且主要是径向振荡作用于工件48。超 声波焊极18的位置一一也就是径向或者水平定向一一与利用其端面还 是利用其圆周进行工作无关。
支承部位20主要由夹持器24形成，该夹持器具有支承在两个变幅 杆14和16上的管件26或者套管。管件26本身在其轴向中心28的区 域内具有安装件30,其由圆周槽32或圆周凸缘34形成。通过该安装件 30,管件26固定在机架或者保持件上。在固定在机架、保持件时，不 再需要特别的振荡退耦。固定例如可以简单地采用螺栓连接或者紧配 合。
图2示出图1中局部II的放大图，其中采用36标注的区域以相同 的方式构成。变幅杆16具有环形的(umlaufende)接触面38，管件26 处于该接触面上。这里管件26同样具有环形的接触面40，其尺寸确定 成使得两个接触面38和40通过压配合彼此紧贴。
此外从图2可以看出，变幅杆16具有环形的凸缘42,管件26轴向 紧贴在该凸缘上。凸缘42超过接触面38的部分的确定尺寸确定成，使 得通过管件26的加热使该管件从凸缘42上推过并且然后在冷却时管件 26与变幅杆16或接触面38冷缩配合。接触面38处于变幅杆16的振荡 节点上。由此防止或明显减少纵向振幅传递到夹持器24上。最大值处 于接触面38区域内的径向振幅通过管件26截获。但径向振幅朝中心28 的方向明显减少。
与两个接触面38和40相邻，变幅杆16和管件26各自具有一个自由 段44或46。由此确保管件26仅通过接触面40紧贴在变幅杆16的接触面 38上。如上所述，支承部位20区域36的结构相应地构成。变幅杆14在 那里也具有接触面，其紧贴在管件26的接触面上并且变幅杆14也可以设 有与凸缘42相应的连续凸缘。
这种依据本发明的装置的支承部位20径向上的结构明显小于现有技 术并几乎没有振荡向纵向和径向上传递。
权利要求
1.一种用于超声波加工工件(48)的装置，借助于超声波振荡单元(10)并在需要时借助于相对配合工具进行超声波加工，其中所述工件(48)紧贴在所述超声波振荡单元(10)上并且所述超声波振荡单元(10)具有换能器(12)、变幅杆(14)和超声波焊极(18)，其特征在于，在所述换能器(12)与所述超声波焊极(18)之间设有另一个变幅杆(16)，并且所述两个变幅杆(14、16)带有用于所述超声波振荡单元(10)的夹持器(24)。
2.如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述夹持器(24)具有 至少部分地环绕所述两个变幅杆(14、 16)的管件(26)。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述管件(26)总是在 振荡节点的区域内接触所述两个变幅杆(14、 16)。
4.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述两个 变幅杆(14、 16)在其振荡节点的区域内具有用于夹持器(24)的特别 是环形的接触面(36)。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述两个变幅杆(14、 16)的接触面(36)处于相同的圆周面或者圆周平面上。
6.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，至少一个变幅杆(14 或者16 )具有与接触面(38 )相邻的环形的凸缘(42 ),所述夹持器(24 ) 轴向紧贴在所述凸缘上。
7.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述变幅 杆(14、 16 )和所述夹持器(24 )借助于压配合或者螺栓连接相互连接。
8. 如权利要求7所述的装置，其特征在于，在-20匸至+150X:的温 度范围、特别是+20 r至+100 "C的温度范围上保证压配合。
9. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述夹持 器(24)在其外侧上具有安装件(30)，所述夹持器(24)通过所述安 装件能固定在机架或者保持件上。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述安装件(30)处 于所述夹持器(24)的轴向中心(28)的区域内，特别是如权利要求2 所述管件(26)的轴向中心(28)的区域内。
11.如权利要求9或IO所述的装置，其特征在于，所述安装件(30) 是圆周槽(32)或者圆周凸缘(34)。
12.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述超声 波振荡单元(10)在单面或者双面带有所述夹持器(24)。
全文摘要
本发明涉及一种用于超声波加工工件的装置，其借助于超声波振荡单元并在需要时借助于相对配合工具进行超声波加工，其中所述工件紧贴在超声波振荡单元上并且所述超声波振荡单元具有换能器、变幅杆和超声波焊极，其中，在换能器与超声波焊极之间设有另一个变幅杆并且两个变幅杆带有用于超声波振荡单元的夹持器。
文档编号B06B3/00GK101340985SQ200680048115
公开日2009年1月7日 申请日期2006年10月13日 优先权日2005年12月23日
发明者乌尔里希·沃格勒, 克劳斯·希克 申请人:海尔曼超声波技术有限公司