使用多高度能量引导装置改进超声焊接的系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开一般涉及一种用于将多个工件焊接在一起的改进的技术，更具体而言，涉及用于在这些工件之间使用了至少一个多高度能量引导装置来具有改进的超声焊接的系统和方法。
【背景技术】
[0002]在机动车制造中，由于聚合物复合材料良好的特性，例如重量轻、高度可适形或可成形、坚固和耐用，它们正在被越来越多地使用。一些复合材料还是可着色的，并且能够被最后制成具有几乎任何期望的纹理。
[0003]例如，在机动车中的所述增加的使用包括在仪表板和车门板、灯具、空气管道、方向盘、内饰、车厢(truck bed)或其它的车辆储物隔间、内饰、外部零件以及甚至发动机部件中。例如，关于发动机部件以及其它发动机罩下(或UTH)应用，配置了能够承受热和/或化学侵蚀环境的聚合物，并且对这种聚合物正在不断进行开发。关于外部零件，例如翼子板，正在开发在线可涂装且在较长时间段内具有高的热耐受性和化学耐受性的聚合物。并且，正在不断考虑机动车应用中的许多其它潜在用途。
[0004]随着对聚合物和其它低质量材料的增加使用，压缩模制和模制后联接技术，例如超声焊接，也正在被更普遍地使用。
[0005]因为一些正在被越来越多地使用的材料，包括聚合物复合材料，具有相对低的熔点，所以挑战出现在下述努力中，即:使零件在联接这些零件的界面处快速熔化，并且具有对工件其它部分的最少熔化。
[0006]能量引导器有时被用于加快和控制焊接。曾经出现在使用能量引导器中的挑战在于它们需要相对大量的输入能量以适当地运转。
[0007]更具体而言，在超声焊接的情况下，为使输入能量(例如，高频振动)有效地传送通过常规弓I导器，所述能量必须足够高，以便通过第一工件到达弓I导器，并且还克服弓I导器自身在其将会熔化的所有位置处的阻抗。
[0008]除了比期望的能量需求高之外，常规方法还需要不期望的高循环时间，即，能量按需要通过工件和引导器以形成焊缝所需的时间。
[0009]增加的时间和能量需求是成本高昂的，尤其是当乘以制造环境(例如机动车组装工厂)中进行的重复迭代时。
【发明内容】
[0010]本技术涉及用于在例如来自伺服焊头的高频超声振动的施加期间，使用定位在工件之间的至少一个多高度能量引导装置来具有改进的超声焊接的系统和方法。
[0011]本发明还包括以下方案:
[0012]1.一种用于促进将工件分阶段焊接在一起的多高度能量引导装置，其包括:
[0013]从主体延伸的多个元件，其中，这些元件不全具有相同的高度；
[0014]其中，这些元件的第一组中的每个元件具有第一高度，而这些元件的第二组中的每个元件具有与所述第一高度不同的第二高度；
[0015]其中，这些元件被配置成以预定方式导引焊接能量通过所述装置；以及
[0016]其中，所述预定方式包括:在所述焊接过程的初始阶段中，通过所述元件中的较高的初级元件来导引所述能量，而在所述初始阶段中，不通过较矮的次级元件来进行传送。
[0017]2.如方案I所述的多高度能量引导装置，其特征在于，所述预定方式包括在所述焊接过程的后继阶段中通过所述次级元件来导引所述能量。
[0018]3.如方案2所述的多高度能量引导装置，其特征在于，在所述后继阶段中很少乃至没有能量被传送通过所述初级元件。
[0019]4.如方案I所述的多高度能量引导装置，其特征在于，所述主体具有这样的轮廓，所述轮廓具有不同于环形的形状。
[0020]5.如方案I所述的多高度能量引导装置，其特征在于，所述主体具有选自包括下述各项的一组轮廓中的轮廓，所述各项包括:
[0021]大致矩形的顶部轮廓；
[0022]大致环形的轮廓；
[0023]大致方形的顶部轮廓；
[0024]大致椭圆形的轮廓；
[0025]大致三角形的顶部轮廓；
[0026]大致三角形的侧面轮廓；
[0027]大致矩形的侧面轮廓；
[0028]大致方形的侧面轮廓；
[0029]大致半圆形的侧面轮廓；以及
[0030]大致半椭圆形的侧面轮廓。
[0031]6.如方案I所述的多高度能量引导装置，其特征在于，所述预定方式包括:在所述焊接过程的初始阶段中，通过所述元件中的较高的初级元件来导引所述能量，而在所述初始阶段中不通过所述元件中的较矮的次级元件来进行传送。
[0032]7.如方案6所述的多高度能量引导装置，其特征在于，所述预定方式包括在所述焊接过程的后继阶段中通过所述次级元件来导引所述能量。
[0033]8.如方案7所述的多高度能量引导装置，其特征在于，在所述后继阶段中很少乃至没有能量被传送通过所述初级元件。
[0034]9.如方案I所述的多高度能量引导装置，其特征在于，所述预定方式包括:在所述焊接过程的初始阶段中，通过所述元件中的较高的初级元件来导引大部分的所述能量，而在所述初始阶段中通过所述元件中的较矮的次级元件传送少得多的所述能量。
[0035]10.如方案9所述的多高度能量引导装置，其特征在于，所述预定方式包括在所述焊接过程的后继阶段中通过所述次级元件来导引多得多的所述能量。
[0036]11.如方案10所述的多高度能量引导装置，其特征在于，在所述后继阶段中很少乃至没有能量被传送通过所述初级元件。
[0037]12.如方案I所述的多高度能量引导装置，其特征在于，所述元件中的至少一个具有选自包括下述各项的组中的三维形状，所述各项包括:
[0038]棱柱形；
[0039]圆柱形；
[0040]圆锥形；
[0041]截头圆锥形；
[0042]角锥形；
[0043]部分的球形。
[0044]13.一种用于促进将工件分阶段焊接在一起的多高度能量引导装置，其包括:
[0045]从主体延伸的多个元件，其中，这些元件不全具有相同的高度；
[0046]其中，这些元件的第一组中的每个元件具有第一高度，而这些元件的第二组中的每个元件具有与所述第一高度不同的第二高度；
[0047]其中，这些元件被配置成以预定方式导引焊接能量通过所述装置；以及
[0048]其中，所述预定方式包括:在所述焊接过程的初始阶段中，通过所述元件中的较高的初级元件导引大部分的所述能量，而在所述初始阶段中通过所述元件中的较矮的次级元件传送少得多的所述能量。
[0049]14.如方案I所述的多高度能量引导装置，其特征在于，所述预定方式包括在所述焊接过程的后继阶段中通过所述次级元件导引多得多的所述能量。
[0050]15.如方案14所述的多高度能量引导装置，其特征在于，在所述后继阶段中很少乃至没有能量被传送通过所述初级元件。
[0051]16.如方案I所述的多高度能量引导装置，其特征在于，所述主体具有这样的轮廓，所述轮廓具有不同于环形的形状。
[0052]17.如方案I所述的多高度能量引导装置，其特征在于，所述主体具有选自包括下述各项的一组轮廓中的轮廓，所述各项包括:
[0053]大致矩形的顶部轮廓；
[0054]大致环形的轮廓；
[0055]大致方形的顶部轮廓；
[0056]大致椭圆形的轮廓；
[0057]大致三角形的顶部轮廓；
[0058]大致三角形的侧面轮廓；
[0059]大致矩形的侧面轮廓；
[0060]大致方形的侧面轮廓；
[0061]大致半圆形的侧面轮廓；以及
[0062]大致半椭圆形的侧面轮廓。
[0063]18.如方案I所述的多高度能量引导装置，其特征在于，所述元件中的至少一个具有选自包括下述各项的组中的三维形状，所述各项包括:
[0064]棱柱形；
[0065]圆柱形；
[0066]圆锥形；
[0067]截头圆锥形；
[0068]角锥形；
[0069]部分的球形。
[0070]19.一种用于促进将工件分阶段焊接在一起的多高度能量引导装置，其包括:
[0071]从主体延伸的多个元件，其中，这些元件不全具有相同的高度；
[0072]其中，这些元件的第一组中的每个元件具有第一高度，而这些元件的第二组中的每个元件具有与所述第一高度不同的第二高度；
[0073]其中，这些元件被配置成以预定方式导引焊接能量通过所述装置；以及
[0074]20.如方案I所述的多高度能量导向装置，其特征在于，所述主体具有这样的轮廓，所述轮廓具有大致环形的形状。
[0075]本发明的其它方面在下文中将部分显而易见且部分将被指出。
【附图说明】
[0076]图1图示了双面超声系统。
[0077]图2图示了根据本技术的实施例的示例性多高度能量引