专利名称：用超声波切割和/或焊接带材的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用超声波切割和/或焊接带材的装置，该装置的主动件由一个分成数段的振动发送器和一个使振动加强的尖头振子构成(参见DE-3925788Al)。
为了制造出带子，例如标签带，人们先织造出一条宽幅织物带材，在该带材的相邻带区中加工出多组所要求的带子图案，然后在这些带区之间的分界处将宽幅织物带材切割开。为此以前采用的是加热的金属丝，由金属丝在织物带材中产生一个熔化切割口，同时将所切断的丝纱断头相互熔接在一起。但这样形成的熔化边缘很硬，并带来必须采取附加措施才能解决的问题(见DE-3937947-A1)。为了改善切割时的质量问题，人们在织造中已开始采用超声波切割法(EP-0534300-A1)。
公知的上述超声波切割装置需要占很多的地方，并且它们的振动发送器和尖头振子的长度都必须与驱动这些部件的发生器的交变电压频率精确调谐。这在以后还要结合图2详细说明。在公知装置中产生的谐振曲线是非常尖锐的且频率范围窄。这种谐振曲线要求振动发送器的轴向长度与振动发送器的压电元件产生的声波波长精确调谐。但是甚至对于相同结构的装置，在制造中产生的误差就会使各谐振曲线的位置彼此非常不同，以致于为使装置运行必须采用独自的发生器。这些不同的发生器的交变电压必须相应于相配的装置的各个谐振频率进行调节。由于结构部件的尺寸大和数量多，这些公知装置都相当昂贵，此外其效率较低。
本发明的目的是开发一种价廉物美的用超声波切割和/或焊接带材的装置，其特征是结构紧凑，工作经济可靠。这由权利要求1特征部分所述的措施来实现，这些措施具有以下的特殊意义。
在本发明的装置中，振动发送器只用了压电元件和背向带材的反向段并将反向段直接与尖头振子压紧在一起，由此缩短了装置的轴向长度。由此形成了一种新的结构单元，这种结构单元由反向段、压电元件与尖头振子组合而成，因此以后将其简称为“组合件”。而且本发明还放弃了至今在现有技术中通常对振动发送器和尖头振子这些部件所采用的尺寸选择，其所用的反向段的轴向长度最大为声波波长的1/8，其组合件的轴向总长度最大只有声波波长的3/4。由于本发明的装置大大缩短了轴向长度，因此其横截面也能缩小，这样不仅节省了空间位置，而且也节省了许多材料，这在所用材料很昂贵时极其重要。实践表明，与现有技术不同的是，在本发明的装置中产生了平坦的谐振曲线，这种谐振曲线不再要求结构长度与所给定的声波波长精确调谐。这一点还要详细说明。本发明还可以将多个相互独立工作的组合件并联地连接到一个公共的发生器上。因此可以由一个公共的发生器向设置在一个织机上的所有切割组合件提供交变电压。
本发明的其它措施和优点由以下的描述以及附图给出。附图中除了一个是现有技术外，示出了本发明的一些实施例。
图1是具有多个本发明的组合件的织机的部分示意透视图，本发明的组合件从织机所生产出的宽幅织物带材上切割出标签带，图2是现有技术中的一个装置的主动件的轴向部分剖视图，图3是两条谐振曲线，其中一条对应了图2所示的已知装置，另一条对应于图4所示的本发明的组合件，图4是尺寸比例与图2几乎相同的本发明的组合件的视图，该组合件构成本发明的主动件，图5是图4所示的组合件的下部的放大视图，图6是一台与图1所示结构有所不同的织机的横截面图，图7是图5中横截面图所示部分以近似于实物尺寸给出的视图，图8是本发明的组合件装置在一个冲载工具中的另一种应用。
在图1所示的织机上以通常的纺织技术由经纱11和一股或多股纬纱12编织制成带材10，同时可以在其上织入任意的图案13，这对于要在该织机上织出标签时是尤其有意义的。在这种情况下，作为宽幅织物，在带材10的许多相互并列的带区上制作出标签图案13。然后把带材输向多台切割装置20，在所希望的地方切割出纵向切口14，它们使带材10切割成单个的条带15。相应于织造过程，在编织经纱和纬纱11，12时沿运动箭头77的方向牵拉切割出来的条带15，然后根据图案13的长度将条带分割成所要求的段而构成能够固定在衣物或类似物件上的标签。
本案涉及的是一种以超声波工作的切割装置，该装置有一个可从图1中看到的发生器50，该发生器50由普通的交流电流产生例如20～30千赫兹的高频交流电压，并经电线31将该高频交流电压输给本发明的装置的一个还要详细说明的主动件20。该主动件20例如位于带材的一个观察侧面16上，在相对的带材背侧面17上它配有一个被动件30，该被动件以下简称“砧”。要切割的带材10位于主动件20和砧30之间。在主动件20中(以后还要详述)交流电压被转变成相同频率的超声波并在振幅增强后作为振动能传递到带材10上。主动件20象一把锤头那样作用，以其与带材相接触的一端28发出每秒20至30000个脉冲的机械式锤击。在这种锤击运动中产生的摩擦对带材产生加热作用，可以用于带材10的分离或焊接。当锤端28是尖的时就形成一种超声波切割，而当锤端28是平的时就形成一种焊接。沿着切割面的缘边受到熔化，由此避免织物在切割口部位14处形成散边。除了使带材熔化外还可以在带材的切口部位14处施加机械性破坏，因此也可以在带材10中使用不能熔化的材料，例如棉纱，这种材料可以用尖端分离。
公知的主动件20′具有以下能从图2中较详细看出的外观。从已谈及的发生器来的振动电信号在一个振动发送器24′中转变成机械振动。振动发送器24′沿轴向分成三段21′，22′，23′，它们是圆柱形的，相互间由一个轴向螺钉18′固定连接。电信号到达两个压电陶瓷25′，这两个压电陶瓷25′在工作情况下是相互反相振动的并构成振动发送器24′的第一轴向段21′，以下简称为“压电元件”。该压电元件21′连接在另外两个轴向段22′，23′之间，而这两段的材料是不同的。压电元件21′产生的声振动以非常不同的方式传送到位于压电元件21′两端的另外两段22′和23′上。传递到位于外侧的轴向段22′上的声能应尽可能的低，因此该段是用钢材制成的，以下将其简称为“反向段”。相反，振动发送器24′的位于压电元件21′另一端的第一轴向段23′则应吸收尽可能高的所产生的声能并将其传递给以下还要详细描述的尖头振子26′，能量在此处得到使用。因此在以后将轴向段23′简称为振动发送器24′的“作用段”，该作用段23′由铝材制成。
尖头振子26′经螺纹销19′只与前述的作用段23′相连，并且是由昂贵的钛材构成的。尖头振子的任务是增大来自振动发送器24′的超声波的振幅，它有一个锥形逐缩段27′。尖端28′接触带材并有锋利的切割刃面29′，用于切割出前面已提到的切口。尖头振子26′的长度36′大约是作用段23′长度33′的两倍，由于图面位置有限，在图2中只示出了它的两个端部。
振动发送器24′的各个段必须具有与所用的超声波振动精确调谐的在图2中可看到的轴向长度32′，33′，36′，以便在尖端28′能产生足够的声能。在主动件20′中产生的超声波导致所谓的“驻波”，这种“驻波”有一个具有大幅值的所谓的“振动波腹”和一个具有零幅值的“振动波节”。驻波的波长一方面与超声波频率有关，另一方面与形成该驻波的介质有关。虽然该驻波是纵向波，但为了更好地显示，在图2的右半部图面上将所形成的驻波37′以横向振动的形式示出。为了使尖端28′处的能量得到最佳利用，现有技术要求所产生的超声波频率按如下方式与各个段的轴向长度精确地匹配。
应在振动发送器24′的两个压电陶瓷25′之间的中点产生驻波37′的振动波节35′，外侧的反向段22′具有轴向长度32′，在考虑到在该段材料中的声速的情况下，该长度32′应精确等于半个声波波长，即λ/2，此时在反向段22′的上端处形成一个振动波腹34′。在考虑到作用段23′所采用的材料的情况下，此段的轴向长度33′也必须等于半个声波波长λ/2，以便在与相接的尖头振子26′的过渡处形成一个振动波腹34′。图2所示振动发送器24′的整个轴向长度亦即为λ。在其它公知的装置中，该部件的轴向长度至少为λ/2，或者是它的整数倍。相应地，尖头振子26′的轴向长度36′也是这样，如图2中减短了的驻波37′的视图，该尖头振子26′的长度同样必须等于声波波长λ或其整数倍。此时要考虑锥形逐缩段27′，只有这样才能在尖端28′形成起作用的振动波腹34′。振动波节35′位于轴向段36′之内。如图所示，现有技术中公知的主动件20′的总长为38′，它至少是在所涉及的不同材料中的声波波长的两倍，即2λ。对应于这个大的长度38′，公知主动件20′的各段具有大的直径39′。
如前所述，公知切割装置的主动件20′具有尖锐的谐振曲线51′，如图3所示。在图3中，要传递的振动能E是依据有效的声波频率f绘出的。公知的谐振曲线被限制在有效谐振频率f。的一个很窄的范围中，所产生的声频稍有偏移就会导致失谐，使得接触的尖端28′不能形成稳定的驻波37′的振动波腹34′。因此要求所述的轴向长度32′，33′，36′与有效的超声波频率精确地调谐。这种调谐一般经交变电压发生器来进行，该发生器必须将其输出的电振荡频率作相应的再调整。
因此，至今结构类型相同的两个公知的主动件20′必须分别由单独的交变电压发生器来驱动。在加工中产生的误差已经使轴向长度32′，33′，36′有所不同，从而必须对谐振频率fo进行相互不同的调整。因此，如果象图1那样要用数个超声波切割装置20将宽幅带材10切割成许多织物长条带15时，上述情况就意味着需要很高的装置费用和场地费用。此外，在公知的主动件20′中，压电元件21′必须脉冲式地、亦即具有静止相位地工作。
相对于现有技术，本发明有了极大的改进，这可以由图4所示的本发明的主动件20来说明。部件的标号与表示现有技术的图2所示的主动件20′所用的标号相同，但去掉了撇号(′)，以示区别。此处讨论它的不同之处和特殊之处就够了，对于其余部分则至此为止的描述仍有效。
本发明的主动件20的一个特点是尖头振子26直接装在压电元件21上，该压电元件此处也是由两个压电陶瓷25构成的，并由图1所示发生器50经在图4中也能看见的电线31供给交变电压。除尖头振子26和压电元件21外只设置了一个反向段22。这些部件26，21，22直接用一个轴向螺钉48相互固定压紧。螺钉48的轴穿过反向段22和压电元件21的两个陶瓷片25中的轴向孔。为了电线31的连接，轴在局部区域上用软管47进行绝缘。螺钉48的端部直接进入尖头振子26中的盲孔结构的螺纹孔46中。在本发明中由这些部件形成一个新的组合起来的主动件20，正如本文开头已说过的，以后将其简称为“组合件”。在本发明的组合件20中省去了与现有技术中的主动件20′的作用段23′相对应的部件，从图2和图4两个比例大约相同的视图进行比较就已经能看出，除了省去部件23′外，本发明的轴向长度也要短许多。因此这些部件的直径39也能相应地减小，本发明的部件20所用的材料费用要大大低于现有技术中的部件20′所用的材料费用。
由于反向段22最长只需要是有效声波波长λ的1/8，因此可以减短反向段22的轴向长度32。在图4所示实施例中，反向段22由优质钢制成，其轴向长度32只为有效声波波长的1/16。令人惊奇的是，该轴向长度32能在很大程度上改变，同时又不会使切割或焊接的良好质量变得很差。属于该组合件中的尖头振子26的轴向长度36也是这样，实践表明，它的长度36可以在有效声波波长的7/16至10/16之间的范围中任意改变。这一点以后还要对照图3详细说明。在本例中用于尖头振子26的材料是一种所谓“硬铝”，亦即是一种由铝、镁和硅组成的合金，从压电元件21中央开始测量，在本例中尖头振子26的轴向长度36约为3/8λ。这样图4中的组合件20的总长38约为λ/2，即只是图2所示公知主动件20′总长的1/4。与图2类似，在图4中也示出了所侧得的用于此处的组合件20的驻波37。在横坐标上表示出的所产生的机械振动的振幅是以对数值示出的。如图所示，在尖端28处形成幅值很大的振动波腹34，而大约在压电元件21的中央处形成振动波节35。驻波的这种有利形状是由这个组合件的以下进一步的结构得到的。
本发明的组合件20的尖头振子26具有一个由不同材料构成的特殊的末段部分40，如图4和5所示。在本例情况下也设有切割刃面29的尖端28由一个端部件41构成，该端部件41所用材料与尖头振子26的上段43所用的轻金属合金不同，它是硬度大于HRC60的钢材。上段43以一个锥形逐缩部分24延伸并与圆柱形的端部件41最终接在一起。尖头振子26的末段40由一个螺纹销49与上段43连接起来，该螺纹销49的两端都旋入盲孔结构的螺纹孔59中，这可从图5中清晰地看见。为了补偿振动所造成的不利的影响，在端部件41和上段43之间设置了一个最好由纯钛构成的插件42，其任务是减小在传递振动能时的损失。该钛环结构的插件42被螺纹销49轴向穿过并使螺纹销49区域的振动得以衰减。
使螺纹销49前端44和螺纹孔59端面54处于良好的面接触是很有意义的，如图5所示。为此，螺纹销49有一个具有锥形前端44的径向台阶45。螺纹孔59的端面54在尖头振子26的端部件41和上段43中都有一个相应的互补的倒锥。通过这种面接触使得在螺纹销49的区域中也能很好地传递轴向力。
如图3所示，本发明的组合件20具有一个与前述现有技术完全不同的有利的谐振曲线51，它在谐振频率fo的范围中具有一个宽的相当平的最大值。谐振曲线51实际上能够在一个相当大的频率范围△f(△f位于谐振频率fo两侧的限界频率f1和f2)中将相同的能量在尖端28处释放出去。如从前面对图4所做的说明中可以看到的那样，这意味着能够改变起决定性的轴向长度32和36，而又不会使组合件20的良好性能受到损害。亦即它并不要求所说的组合件20的总长38精确等于声波波长的一半，即λ/2，而是可以有偏差。其所具有的很大的优点在于(正如图1中可看到的那样)，现在在任何情况下所有在织机中设置的相同类型的组合件20都能够没有问题地与同一个交变电压发生器50相连。这使结构大大简化并带来以下优点。
参见图1，组合件20可以装在一个公共的轨52上，该轨52在织机编织期间相对于宽幅织物带材的运送方向77横向地布置。为了单独调节图1中由超声波切割口14产生的单个条带15的宽度55，可以改变组合件20之间的间距。位于带材背侧的砧30是所有组合件20共用的，它由一同样是在带材10的运送方向77的横向上布置的连续杆构成。由图6所示横截面图清楚可见，砧30是空心管结构，其内部填充一种比重高的可变形材料，在本例中是铅。这由图7也能很好看出，从图7中还可以得到以下本发明的一些其它重要细节。
利用一个可以用聚丙烯材料制做的特殊结构的壳60将组合件20固定到轨52上。此处涉及的是一种弹性材料，用这样材料制成两个隔开的可变形的钩61。轨52有相配的贯穿的板条56，它们由钩61以相互镜象对称的方式钩住。钩着板条56的钩61承受材料的弹性张力并利用摩擦力而将壳60固定保持在轨52上。壳60有一个可拆除的盖，该盖在图7中虽然去掉了，但可以用例如螺钉类似部件将其固定在由标号62表示的位置上。
壳60有一个中腔63，其中装入前述的组合件20。组合件20此时由一弹簧65顶压在腔63内部中的一个确定的支座面64上。组合件20的已提及的末段40从壳中伸出。弹簧65此时经一个由聚四氟乙烯制成的塑料环67和一个由硅树脂制成的弹性体环66而支撑在组合件20的前述反向段的上端。而弹簧65的另一端则直接支撑在壳60的内面上。在壳60的外腔68中设置一个可以引入冷却空气的软管70，该软管通入前述中腔63的下部区域中，如图7所示。冷却空气在组合件20周围流动，将热量从壳60中的开口69带到外部。软管70在壳60的上部区域终止于一个未详细示出的软管连接头，软管连接头上可以接上一个在图7中处于拆下状态的软管插头71，该插头装在一个输送冷却空气的软导管72中。
外腔68中还有已多次提及的用于已述的组合件20的压电元件的电线31，它经隔离壁73中的一个开口引导，该隔离壁位于壳60中两个腔63，68之间。电线31终止于一个同样设置在壳60上部区域中的电连接插套筒74中，根据需要可以将图7中呈拆开状态示出的相应连接插头75插接在该套筒74中。连接插头75支承在一个继续引伸的电线段76上，该段76在图6中更详细地描述。
图7示出了末段40的尖端28如何将带材10压在对面的砧30上以及在织造期间在带材10受到牵拉运动时如何用尖端28产生所述的超声波切割口14。本发明的另一个特点是本发明的组合件20能够连续地工作，亦即没有静止相位，为了能维持谐振，至今为止在现有技术中需要以脉冲方式工作。前述的冷却有利于本发明中压电元件的连续工作。
为了使内装有组合件20的壳60在轨52上的位置能精确地调节，采用了一个从侧面固定到轨52上的平行齿杆57，在图1中也可看见。齿杆57通过一个侧面凸起伸入到壳60的一个孔78中，该孔基本上平行于所述的中腔63延伸并从壳60上端开口，但壳60有一个止动件82，它锁定壳60在轨52上所选择的位置。在本例中，止动件82是一个带齿的轮，该轮通常总是由一个弹性件83(此处是一个螺旋弹簧)保持与齿杆57啮合，从而闭锁了壳60的移动调节。弹性件83可以装在前述孔78的一个轴向延长部分中。
为了使壳60在轨52上纵向移动，设有一个在图7中可见的操纵工具80，它有一根轴，轴端上有一个与齿杆57相匹配的小齿轮81。为了调节壳60，首先使操纵工具80的轴沿轴向箭头79方向穿过开口移入孔78的内部，使小齿轮81与齿杆57啮合。然后使操纵工具80沿图7示出的转动箭头84方向运动，这样小齿轮就在齿杆57上滚动，使壳60以相应的方式沿轴52运动。操纵工具80的轴是可转动地支承在壳孔78中的。在操纵工具80进行轴向插入运动(方向79)的同时也解除了止动件82的作用。在本实施例中，是顶压齿轮82克服作用在其上的弹性件83的力，从而释放开齿杆57。
图6示出了一个不同于图1的实施例。在本例中采用了一个布置在宽幅带材10上方的双轨58，它有两个所述类型的轨件52，52′。这两个轨件在两个相互背向指向的轨外侧面88，88′上有两组夹持在其上的壳60。由此可以使图1中所述的超声波切割口14设置得更窄，即窄于图1所示的壳60的结构宽度86。因为位于另一轨件52′上的壳60可以设置在双轨58的轨件52上的壳组60的空隙区域中。双轨58的两个轨件52，52′不仅相互之间，而且与织物带材的一个导向件90都以一定的角度设置。导向件90支承着两个相应的结构为被填充的管53，53′的砧30。
如图6所示，在标号为88的编织位置处形已经结合图1描述过的由经纱11和纬纱12织成的宽幅织物，然后将该宽幅织物绕到加热棒87上，该加热棒则位于一个宽夹具中。带材10然后从此处经螺纹杆89和所述的第一个管53′运行过去，在各个壳60中的一组组合件20顶压在管53′上，从而在带材10上产生第一组切割口。螺纹杆89用于在牵拉带材的运动中使带材10保持所要求的宽度。那些还没有被纵向切割的带区则在此之后引导到第二管53上，而由固定在后面的轨件52上的组合件20进行分割。如图6所示，切割好的条带15此时经另一个螺纹杆91引导，使之转向而被导向一个未详细示出的织机输出罗拉上。
在双轨58的两个轨件52，52′之间形成一个空间92，虽然该空间向上开口，但被一个为了装配而能拆卸的型材盖93封住了。型材盖93上可以装电连接部件94，在图1中已述的用于各个壳60的电线段76可以经互补的电连接件95与这些电连接部件94电接触。图1中已述的电线31从连接部件94出去并在轨空间92内一直引到所述的公共的交变电压发生器50上。用于使组合件20工作的电部件96同样也可以装设在该空间92中，而且如图6所示那样是经一线路板97装在型材盖93的一个向内指向的侧翼板上。图7所示的软导管72可以用类似于图6所示的电线段76的方式，经附带的未详细示出的软管连接件与型轨(型材盖)93相连。在由轨58，93包住的空间92中还可以设置在图6中可见的冷却空气供给软管99。供给软管99通到一个未详细示出的、在轨58端部处的冷却空气输送源上。
图8示出了一个不同的实施例，其中，本发明的多个组合件20配有一个公共的工具100，该工具100在本例下是一个冲裁工具，它的工作型面确定了这样的形状，即用这种形状应该能通过超声波将冲裁物件从未详细示出的带材上切割下来。在所示的实施例中，工作型面101是一个六边形型面。针对图4而言，该冲裁工具100取代了所述的各单个组合件20的端部件41。由于存在已结合图3说明了的本发明组合件20的宽谐振曲线51，这种应用是可能的。如图8可见，通向组合件20的各个压电元件的所有电线31因此又可以接到一个公共的交变电压发生器50上。
这种工具100除了能生成切割线外，当然也能在两个或多个相互并列的带材之间生成焊缝。此外，工具100也能具有其它的任意的形状而完成其它不同的功能，例如可以用作液体或类似物的雾化器。在这种情况下，雾化器要做成板状，其上连接多个本发明的组合件。在工作时板被整体激励形成超声波振动。到达板上的液体则由于该振动的作用而被雾化。通过用更多数目的组合件20可以在板或工具100上产生随后要用的相当高的振动能。
标号表10带材，宽幅织物带材11，12带材10的经纱和纬纱13带材10上的图案14切割线，超声波切口15条状带子16，17带材10的正面和背面18′螺钉(图2)19′螺纹杆(图2)20本发明的切割装置-组合件的主动件20′公知切割装置的主动件21，21′20及20′的轴向中段，压电元件22，22′20及20′的轴向外段，反向段23′20′的轴向内段，作用段24′20′的振动发送器25，25′20及20′的压电陶瓷26，26′20及20′的尖头振子27，27′26及26′的锥形逐缩段28，28′26，26′的接触尖端29，29′28，28′的切割刃面30切割装置的被动件，砧31，31′至50的电线32，32′22及22′的轴向长度33′23′的轴向长度
34，34′37及37′的振动波腹35，35′37及37′的振动波节36，36′26及26′的轴向长度37，37′20′(图27)及20(图4)中的驻波38，38′20及20′的总长39，39′20及20′的直径4026(图4)的末段4140的端部件4240的间隔件，钛垫片4326(图4)的上段4449(图5)的锥形前端4549的径向台阶4648(图4)的螺纹连接孔47绝缘软管(图4)4822，26之间的张紧螺钉4943，40之间的螺纹销50交变电压发生器51，51′20及20′的谐振曲线5260的轨，58的第一轨件52′58的另一个轨件53，53′30的钢制空心管(图6)5459的锥形端面5515的条带宽度5652的板条
5752及58上的齿杆58双轨5949的螺纹孔(图5)6020的壳6160的隔开的钩6260上壳盖的固定位置6360中的中腔6460中20的支承面6520的弹簧66由PTFE材料制成的塑料环67硅树脂制成的弹性体环6860的外腔6960中壳的开口70冷却空气软管71软管插头72软导管7360，68之间的隔离壁74电连接套筒7576上的电连接插头7675处的电线段77带材的受牵拉运动78孔7980的轴向运动箭头8060的操纵工具
8180上的小齿轮82止动件，带齿的轮8382的弹性件8480的旋转运动箭头85编织位置(图6)8660的结构宽度(图1)87加热棒(图6)88，88′52，52′的轨外侧89螺纹杆90导向件91螺纹杆9258中的中间空间9358的型材盖子9493处的电连接件9576处的电连接部件9692中的电部件9796的印刷电路板9893上的内翼板9992中冷却空气的供给软管100工具件，冲裁工具101100的工作型面10253的管填充材料，铅
权利要求
1.对带材(10)实施超声波切割和/或超声波焊接的装置，该带材(10)最好是由可熔化的材料构成，尤其是丝纱材料构成的宽幅织物带材(10)，所述装置包括一个产生交变电压的发生器(50)，一个分成三个轴向段(21′，22′，23′)的振动发送器(24′)，亦即一个位于振动发送器(24′)中间部分处的能够吸收发生器(50)产生的交变电压而产生超声波能的压电元件(21′)以及将该压电元件夹在之间的一个传递高的可利用的超声波能的作用段(23′)和一个吸收低的损失的超声波能的反向段(22′)，一个尖头振子(26)，它将来自振动发送器(24′)的超声波的振幅增大，其尖端(28′)与带材(10)接触并将振动能传递到带材(10)上，以及一个设在带材(10)相对的侧面(17)上的砧(30)，其特征是，尖头振子(26)取代作用段(23′)直接支承在压电元件(21)上并与对面的反向段(23)张紧在一起，构成一个尖头--压电元件--反向段的组合件(20)，其中反向段(22)的轴向长度(32)小于或等于有效声波波长(λ)的1/8，而组合件(20)的总轴向长度(38)小于或等于声波波长(λ)的3/4。
2.按权利要求1的装置，其特征是，组合件(20)的轴向总长度(38)小于或等于声波波长(λ)的一半。
3.按权利要求1或2的装置，其特征是，组合件(20)的反向段(22)的轴向长度(32)小于或等于有效声波波长(λ)的1/16。
4.按权利要求1至3的装置，其特征是，尖头振子(26)在其锥形渐缩段(27)之后有一个由另一种材料构成的尖端(41)。
5.按权利要求4的装置，其特征是，锥形渐缩的尖头振子(26)由一种轻金属合金构成，而尖端(41)由本身硬度大于HRC60的钢材构成。
6.按权利要求4或5的装置，其特征是，在尖端(41)和渐缩的尖头振子(26)之间设置一个由高弹性模量材料构成的间隔件(42)。
7.按权利要求6的装置，其特征是，间隔件(42)由钛材构成。
8.按权利要求4至7中之一或多个所述的装置，其特征是，尖端(41)以及必要时和间隔件(42)一起由一个轴向螺纹销(49)进行螺纹连接而被固定到尖头振子(26)的逐缩段上。
9.按权利要求8的装置，其特征是，螺纹销(49)的外侧前端(44)与一个容纳该前端的螺纹孔(59)的一个端面(54)面接触(图5)。
10.按权利要求1至9中之一或多个所述的装置，其特征是，一个公共的发生器(50)同时驱动多个能独立进行切割和/或焊接的组合件(20)的压电元件(21)(图1，8)。
11.按权利要求1至10之一或多个所述的装置，其特征是，组合件(20)设置在一个公共轨(57)上，该轨布置在要切割成条带(15)或要焊接的带材(10)的上方。
12.按权利要求11的装置，其特征是，设有一个双轨(58)，在该双轨上将一些组合件(20)设置在两个相对的轨侧面(88，88′)上，并且必要时是相互交错地设置。
13.按权利要求11或12的装置，其特征是，共同固定在一个轨(52，58)上的组合件(20)配有一个公共的位于相对的带材背面(17)的连续杆(53)，该杆用作被动砧(30)。
14.按权利要求13的装置，其特征是，杆由空心管(53)构成，其中填充可变形的高比重的材料(102)，如铅。
15.按权利要求10至14中之一或多个所述的装置，其特征是，为了能够调节由带材(10)切割出或焊接的条带宽度(55)，组合件(20)能沿公共轨(52;58)进行移动。
16.按权利要求15的装置，其特征是，每个组合件(20)都支承在一个壳(60)中，该壳可以夹持在轨(52;58)上(图7)。
17.按权利要求15或16的装置，其特征是，轨(52;58)配有一个纵向布置的齿杆(57)，容纳组合件(20)的壳有一个一直通向齿杆(57)的孔(78)，该孔中可以插入一个配有小齿轮(81)的操纵工具(80)，以便能沿纵向移动壳(60)。
18.按权利要求17的装置，其特征是，容纳组合件(20)的壳(60)有一个自动作用的止动件(82)，它可与齿杆的齿啮合，或者在插入操纵工具(80)时其止动作用得到解除(图7)。
19.按权利要求1至18中之一或多个所述的装置，其特征是，一个组合件(20)或一组组合件(20)是由一个交变电压发生器(50)连续驱动的。
20.按权利要求1至19中之一或多个所述的装置，其特征是，多个组合件(20)具有一个取代单个的尖端(41)的公共工具件(100)，这些组合件的压电元件(21)相互并联地连接在一个公共的交变电压发生器(50)上。
21.按权利要求20的装置，其特征是，公共的工具件(100)有一个工作型面(101)，它与带材(10)中要产生的焊缝或切割线所要求的变化相适配(图8)。
22.按权利要求21的装置，其特征是，公共的工具件用作液体或类似物的雾化器。
全文摘要
一种切割或焊接带材的装置，其主动件包括一个具有一个压电元件的，分成多段部分的振动发送器，和一个使振动发送器中产生的声能加强并经尖端传递给带材的尖头振子。为了获得一种功能强，体积紧凑的结构，本发明提出将尖头振子直接装在一个压电元件上，该压电元件的相对的另一侧上只装有振动发送器的一个反向段。这三个部件相互压紧在一起，构成一个组合件。其中反向段的轴向长度小于或等于有效声波波长的1/8，而组合件的总的轴向长度小于或等于声波波长的3/4(图4)。
文档编号D06H7/22GK1094344SQ9410118
公开日1994年11月2日 申请日期1994年2月4日 优先权日1993年2月4日
发明者S·基普 申请人:沃培尔纺织机械公司