專利名稱：超聲焊接設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲焊接設(shè)備，尤其是一種設(shè)有聲導(dǎo)桿和砧座的超聲焊接 設(shè)備。
背景技術(shù)：
超聲焊接適用于焊接有限厚度的箔層或其他材料，如熱塑性材料或鋁材。 超聲焊接特別適用于加工食品用箔袋，尤其是飲料袋。超聲焊接設(shè)備通常包括 一個(gè)產(chǎn)生超聲振動(dòng)的聲導(dǎo)桿，聲導(dǎo)桿以一定的壓力抵壓于定位在聲導(dǎo)桿和砧座
之間的若干箔層上，焊接時(shí)，聲導(dǎo)桿和砧座成90。角作用于箔袋上。砧座通過一 個(gè)彈簧沿著聲導(dǎo)桿方向加載，且安裝后可以振動(dòng)。超聲振動(dòng)在箔層的連接面上 產(chǎn)生摩擦熱，使得箔層材料粘性流動(dòng)并于冷卻后相互粘結(jié)。
但是，即使有夾持裝置夾持或傳送帶支撐，箔層仍然會(huì)在振動(dòng)和重力的影 響下移動(dòng)，這可能會(huì)導(dǎo)致焊縫不準(zhǔn)。當(dāng)需要焊接密封的是已填充的袋子時(shí)，這 更會(huì)對(duì)袋子的加工帶來不利影響。已填充的袋子需要依照其自然狀態(tài)以豎直放 置的方式傳送，因此已填充袋子的至少部分重量需要由焊縫區(qū)域的材料來承受。 由于焊縫是超聲振動(dòng)導(dǎo)致箔層材料粘性流動(dòng)的地方，所以就算袋子受到理想的 支撐，也難以有效地避免焊縫移位。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可以生成端正焊縫的超聲焊接設(shè)備。 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種超聲焊接設(shè)備，其包括一個(gè)聲 導(dǎo)桿和一個(gè)砧座，若干箔層位于聲導(dǎo)桿的有效4妻觸面和砧座的有效接觸面之間 的收容空間內(nèi)，聲導(dǎo)桿和砧座通過產(chǎn)生一個(gè)引入力而將箔層焊接在一起，焊接 時(shí)，引入力的一個(gè)分力的方向和重力的方向相反。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，超聲焊接在待焊接的材料上引入了 一個(gè)與重 力方向相反的焊接力分力，焊接力分力可以平衡和消除重力的影響，以使得焊 縫準(zhǔn)確地沿著預(yù)定位置延伸。本發(fā)明超聲焊接設(shè)備可以平衡因機(jī)械系統(tǒng)(砧座和 預(yù)加載裝置)的振動(dòng)慣性和聲導(dǎo)桿的超聲振動(dòng)導(dǎo)致的箔層在焊接空間內(nèi)的短暫釋 放，因此焊縫不會(huì)因?yàn)橹亓Φ挠绊懴蛏襄e(cuò)位。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，通過將焊接力自垂直于重力方向的方向稍-徵偏離， 即可產(chǎn)生一個(gè)與重力方向相反的焊接力分力。
作為本發(fā)明的 一種改進(jìn)，通過使聲導(dǎo)桿和/或砧座或砧座的預(yù)加載裝置傾斜， 即可獲得所需的角度偏離。
作為本發(fā)明的 一種改進(jìn)，聲導(dǎo)桿和/或砧座的有效接觸面最好可以平ff于重 力的方向延伸，以避免位于收容空間內(nèi)的箔層發(fā)生彎曲。
作為本發(fā)明的 一種改進(jìn)，本發(fā)明的超聲焊接設(shè)備還可以同時(shí)提供多條焊縫， 砧座和/或聲導(dǎo)桿的一個(gè)基面上對(duì)應(yīng)設(shè)有至少兩個(gè)上下間隔的焊接帶。
本發(fā)明的超聲焊接設(shè)備可以應(yīng)用于處理箔袋的設(shè)備中，其中，已填充的箔 袋在傳送裝置上直立傳送。
作為處理箔袋的設(shè)備的一種改進(jìn)，傳送裝置上還可以設(shè)置一個(gè)可以平衡重 力作用的夾持裝置，夾持裝置側(cè)向夾持已填充的箔袋。


下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
及其對(duì)應(yīng)的有益技術(shù)效果， 其中
圖1為本發(fā)明超聲焊接設(shè)備的側(cè)視示意圖。
圖2為圖1中A部分的放大圖。
圖3為圖2另一個(gè)角度的示意圖，其中聲導(dǎo)桿提離砧座。 圖4為引入力的分析示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為本發(fā)明超聲焊接設(shè)備l的示意圖，其可用于將箔袋2的填充孔2a兩 側(cè)的箔層焊接在一起。箔袋2包括若干個(gè)由箔料制成的壁，這些壁可以由一層 或一層以上的相同或不同材料構(gòu)成，例如熱塑性箔料或金屬箔料等。箔袋2的 側(cè)邊2c和底邊2d已經(jīng)焊接密封。箔袋2最好為常用的飲料袋。
箔袋2通過一個(gè)傳送裝置3以直立方式被傳送到超聲焊接設(shè)備1處，箔袋2 已經(jīng)被填充且其填充孔2a朝上，傳送裝置3可以設(shè)置為與待傳送物體相適配的 任意形式。在圖示實(shí)施方式中，傳送裝置3最好設(shè)有至少一個(gè)夾持裝置4，夾持 裝置4從一側(cè)或兩側(cè)夾持箔袋2的側(cè)邊2c,從而在箔袋2穿過超聲焊接設(shè)備1 時(shí)移動(dòng)或支撐箔袋2。傳送裝置3可以設(shè)有一個(gè)支承面5，以便在傳送裝置3的 傳送過程中承載箔袋2及其內(nèi)盛裝的填充物的重量，支承面5可以設(shè)置為傳送 帶或類似的形式。
傳送裝置3將箔袋2傳送至超聲焊接設(shè)備1時(shí)，垂直于圖1投影面的待焊 接區(qū)域(在圖示實(shí)施方式中，位于填充孔2a以下的相對(duì)壁上的箔層)進(jìn)入超聲焊 接設(shè)備1的砧座7和聲導(dǎo)桿8之間的收容空間6內(nèi)。超聲焊接設(shè)備1的操作方 式和現(xiàn)有技術(shù)中的超聲焊接設(shè)備相同，在此不再贅述?？傊?，在聲導(dǎo)桿8對(duì)砧 座7接觸壓力的影響下，聲導(dǎo)桿8的超聲振動(dòng)為待焊接的材料提供所需的超聲 焊接能量。接觸壓力由預(yù)加載裝置9決定和緩沖，預(yù)加載裝置9最好由彈簧振
動(dòng)加載并沿著聲導(dǎo)桿8對(duì)砧座7預(yù)加載。砧座7在其朝向箔袋2的基面10a上 設(shè)有焊接帶IO，焊接帶IO決定了焊縫的位置和數(shù)量。在圖示實(shí)施方式中，砧座 7上設(shè)有至少兩個(gè)或兩組上下間隔的焊接帶。
請(qǐng)參照?qǐng)D2至圖4，超聲焊接設(shè)備1的設(shè)計(jì)使其產(chǎn)生的焊接力包括一個(gè)方向 與重力G的方向相反的分力5，其中，焊接力主要來自于收容空間6中的接觸 力。與重力G的方向相反的分力》自下向上支撐待焊接的箔層，以平衡聲導(dǎo)桿8 和砧座7慣性的影響、由填充物引起的袋壁膨脹導(dǎo)致的作用于箔層上的張力， 和箔袋2未獲得支撐部分的重力的影響，以橫_得焊縫能夠線性延伸而不產(chǎn)生4普 位。此時(shí)，相對(duì)于普通水平延伸(即垂直于重力G的方向)的力適當(dāng)向上傾斜的角 度偏離已經(jīng)足夠。角度偏離最好約為2。，即相對(duì)于重力G的方向的角度a約為 88°。但是，角度a也可以是不小于70°,如為80°至89.5°、 85°至89°或87°至89°。
當(dāng)引入力平行于聲導(dǎo)桿8的中線延伸時(shí)，和重力方向相反的分力》最好可以 通過將中線相對(duì)于重力G的方向傾斜一個(gè)角度a實(shí)現(xiàn)。例如，可以通過將聲導(dǎo)桿 8傾斜獲得，即將聲導(dǎo)桿8平行于引入力的中線傾斜一個(gè)角度a。此時(shí)，通過作 用于砧座7上的接觸壓力和因超聲振動(dòng)引起的聲場(chǎng)壓力可以產(chǎn)生分力S。當(dāng)然， 作為本實(shí)施方式的一種變更，所引入的成a角的傾斜反作用力也可以由砧座7提 供，此時(shí)砧座7和/或預(yù)加載裝置9最好傾斜。
在圖示實(shí)施方式中，聲導(dǎo)桿8的有效接觸面12和砧座7的有效接觸面11 沿平行于重力G的方向延伸，因此二者相互平行，從而使得收容空間6沿著重 力G的方向延伸且寬度基本一致。聲導(dǎo)桿8的有效接觸面12和砧座7的有效接 觸面11分別由聲導(dǎo)桿8和砧座7上產(chǎn)生焊接的點(diǎn)來界定，也就是說，聲導(dǎo)桿8 的頭部8b位于有效接觸面11上的前表面和聲導(dǎo)桿8的中線8a成a角。但是， 只要焊縫上方區(qū)域的微小彎曲不和焊縫下方的區(qū)域干涉，聲導(dǎo)桿8和/或砧座7 的有效接觸面也可以相對(duì)于重力G的方向傾存+延伸。
為了將箔層焊接成箔袋2，箔層通過傳送裝置3被引入收容空間6內(nèi)，并通 過引入一個(gè)傾斜向上的焊接力連接在一起。作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，可將a角 調(diào)整為與將箔層向下牽引的力(如箔袋2中填充物對(duì)其側(cè)壁的擠壓和箔袋2的重 力)相適應(yīng)，以使得箔層在其作用下既不下沉也不被向上推送，即焊接力傾斜向 上的分力可以平衡向下的重力和張力影響。但是，為了安全起見，傾斜向上的 分力可以大于重力和張力。此時(shí)，可以通過適當(dāng)?shù)膴A持裝置來平衡多余的分力， 例如，通過夾持裝置4夾持焊縫或焊縫上方，以防止箔層被提升。
作為上述圖示實(shí)施方式的一種變更，和重力G的方向相反的分力》也可以 通過同時(shí)傾斜且相互平行的有效接觸面獲得，即使收容空間傾斜。此時(shí)，只有 接觸力提供和重力方向相反的分力。
權(quán)利要求
1、一種超聲焊接設(shè)備(1)，其包括一個(gè)聲導(dǎo)桿(8)和一個(gè)砧座(7)，若干箔層位于聲導(dǎo)桿(8)的有效接觸面(11)和砧座(7)的有效接觸面(12)之間的收容空間(6)內(nèi)，聲導(dǎo)桿(8)和砧座(7)通過產(chǎn)生一個(gè)引入力而將箔層焊接在一起，其特征在于焊接時(shí)，引入力的一個(gè)分力(9)的方向和重力(G)的方向相反。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲焊接設(shè)備(l)，其特征在于焊接時(shí)，所述引 入力與重力(G)的方向之間的夾角(a)不小于70。，或?yàn)?0°至89.5°,或?yàn)?5°至 89°,或?yàn)?7。至89。，或?yàn)?8°。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲焊接設(shè)備(1)，其特征在于所述聲導(dǎo)桿 (8)相對(duì)于重力(G)的方向傾斜的角度(a)為0°至90°。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的超聲焊接設(shè)備(l)，其特征在于所 述聲導(dǎo)桿(8)的有效接觸面(11)沿平行于重力(G)的方向延伸。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的超聲焊接設(shè)備(l)，其特征在于所 述砧座(7)和/或其預(yù)加載裝置(9)相對(duì)于重力(G)的方向偏離的角度為0。至90°。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的超聲焊接設(shè)備(l),其特征在于所 述砧座(7)的有效接觸面(12)沿平行于重力(G)的方向延伸。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的超聲焊接設(shè)備(l),其特征在于所 述砧座(7)和/或聲導(dǎo)桿(8)設(shè)有一個(gè)基面(10a)，基面(10a)上設(shè)有至少兩個(gè)上下間隔 的焊接帶(IO)。
8、 一種處理箔袋(2)的設(shè)備，其包括一個(gè)傳送直立的已填充箔袋(2)的傳送裝 置(3)和一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的用于焊接箔袋(2)的超聲焊接設(shè) 1(1)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的處理箔袋(2)的設(shè)備，其特征在于所述傳送裝置 (3)設(shè)有一個(gè)可側(cè)向夾持箔袋(2)的夾持裝置(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲焊接設(shè)備，其包括一個(gè)聲導(dǎo)桿(8)和一個(gè)砧座(7)，若干箔層位于聲導(dǎo)桿的有效接觸面(11)和砧座的有效接觸面(12)之間的收容空間(6)內(nèi)，聲導(dǎo)桿和砧座通過產(chǎn)生一個(gè)引入力將箔層焊接在一起。為了改善焊縫的焊接質(zhì)量，焊接時(shí)超聲焊接設(shè)備引入力一個(gè)分力的方向和重力(G)的方向相反。
文檔編號(hào)B29C65/08GK101200113SQ200710199589
公開日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月11日
發(fā)明者埃貝哈德·卡夫, 弗蘭克·萊歇特, 彼得·威爾德 漢斯 申請(qǐng)人:英達(dá)格工業(yè)設(shè)備股份有限公司