用超聲波切割和／或焊接帶材的裝置制造方法及圖紙

一種切割或焊接帶材的裝置，其主動件包括一個具有一個壓電元件的，分成多段部分的振動發送器，和一個使振動發送器中產生的聲能加強并經尖端傳遞給帶材的尖頭振子。為了獲得一種功能強，體積緊湊的結構，本發明專利技術提出將尖頭振子直接裝在一個壓電元件上，該壓電元件的相對的另一側上只裝有振動發送器的一個反向段。這三個部件相互壓緊在一起，構成一個組合件。其中反向段的軸向長度小于或等于有效聲波波長的１／８，而組合件的總的軸向長度小于或等于聲波波長的３／４（圖４）。（*該技術在2014年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用超聲波切割和/或焊接帶材的裝置，該裝置的主動件由一個分成數段的振動發送器和一個使振動加強的尖頭振子構成(參見DE-3925788Al)。為了制造出帶子，例如標簽帶，人們先織造出一條寬幅織物帶材，在該帶材的相鄰帶區中加工出多組所要求的帶子圖案，然后在這些帶區之間的分界處將寬幅織物帶材切割開。為此以前采用的是加熱的金屬絲，由金屬絲在織物帶材中產生一個熔化切割口，同時將所切斷的絲紗斷頭相互熔接在一起。但這樣形成的熔化邊緣很硬，并帶來必須采取附加措施才能解決的問題(見DE-3937947-A1)。為了改善切割時的質量問題，人們在織造中已開始采用超聲波切割法(EP-0534300-A1)。公知的上述超聲波切割裝置需要占很多的地方，并且它們的振動發送器和尖頭振子的長度都必須與驅動這些部件的發生器的交變電壓頻率精確調諧。這在以后還要結合圖2詳細說明。在公知裝置中產生的諧振曲線是非常尖銳的且頻率范圍窄。這種諧振曲線要求振動發送器的軸向長度與振動發送器的壓電元件產生的聲波波長精確調諧。但是甚至對于相同結構的裝置，在制造中產生的誤差就會使各諧振曲線的位置彼此非常不同，以致于為使裝置運行必須采用獨自的發生器。這些不同的發生器的交變電壓必須相應于相配的裝置的各個諧振頻率進行調節。由于結構部件的尺寸大和數量多，這些公知裝置都相當昂貴，此外其效率較低。本專利技術的目的是開發一種價廉物美的用超聲波切割和/或焊接帶材的裝置，其特征是結構緊湊，工作經濟可靠。這由權利要求1特征部分所述的措施來實現，這些措施具有以下的特殊意義。在本專利技術的裝置中，振動發送器只用了壓電元件和背向帶材的反向段并將反向段直接與尖頭振子壓緊在一起，由此縮短了裝置的軸向長度。由此形成了一種新的結構單元，這種結構單元由反向段、壓電元件與尖頭振子組合而成，因此以后將其簡稱為“組合件”。而且本專利技術還放棄了至今在現有技術中通常對振動發送器和尖頭振子這些部件所采用的尺寸選擇，其所用的反向段的軸向長度最大為聲波波長的1/8，其組合件的軸向總長度最大只有聲波波長的3/4。由于本專利技術的裝置大大縮短了軸向長度，因此其橫截面也能縮小，這樣不僅節省了空間位置，而且也節省了許多材料，這在所用材料很昂貴時極其重要。實踐表明，與現有技術不同的是，在本專利技術的裝置中產生了平坦的諧振曲線，這種諧振曲線不再要求結構長度與所給定的聲波波長精確調諧。這一點還要詳細說明。本專利技術還可以將多個相互獨立工作的組合件并聯地連接到一個公共的發生器上。因此可以由一個公共的發生器向設置在一個織機上的所有切割組合件提供交變電壓。本專利技術的其它措施和優點由以下的描述以及附圖給出。附圖中除了一個是現有技術外，示出了本專利技術的一些實施例。附圖說明圖1是具有多個本專利技術的組合件的織機的部分示意透視圖，本專利技術的組合件從織機所生產出的寬幅織物帶材上切割出標簽帶，圖2是現有技術中的一個裝置的主動件的軸向部分剖視圖，圖3是兩條諧振曲線，其中一條對應了圖2所示的已知裝置，另一條對應于圖4所示的本專利技術的組合件，圖4是尺寸比例與圖2幾乎相同的本專利技術的組合件的視圖，該組合件構成本專利技術的主動件，圖5是圖4所示的組合件的下部的放大視圖，圖6是一臺與圖1所示結構有所不同的織機的橫截面圖，圖7是圖5中橫截面圖所示部分以近似于實物尺寸給出的視圖，圖8是本專利技術的組合件裝置在一個沖載工具中的另一種應用。在圖1所示的織機上以通常的紡織技術由經紗11和一股或多股緯紗12編織制成帶材10，同時可以在其上織入任意的圖案13，這對于要在該織機上織出標簽時是尤其有意義的。在這種情況下，作為寬幅織物，在帶材10的許多相互并列的帶區上制作出標簽圖案13。然后把帶材輸向多臺切割裝置20，在所希望的地方切割出縱向切口14，它們使帶材10切割成單個的條帶15。相應于織造過程，在編織經紗和緯紗11，12時沿運動箭頭77的方向牽拉切割出來的條帶15，然后根據圖案13的長度將條帶分割成所要求的段而構成能夠固定在衣物或類似物件上的標簽。本案涉及的是一種以超聲波工作的切割裝置，該裝置有一個可從圖1中看到的發生器50，該發生器50由普通的交流電流產生例如20～30千赫茲的高頻交流電壓，并經電線31將該高頻交流電壓輸給本專利技術的裝置的一個還要詳細說明的主動件20。該主動件20例如位于帶材的一個觀察側面16上，在相對的帶材背側面17上它配有一個被動件30，該被動件以下簡稱“砧”。要切割的帶材10位于主動件20和砧30之間。在主動件20中(以后還要詳述)交流電壓被轉變成相同頻率的超聲波并在振幅增強后作為振動能傳遞到帶材10上。主動件20象一把錘頭那樣作用，以其與帶材相接觸的一端28發出每秒20至30000個脈沖的機械式錘擊。在這種錘擊運動中產生的摩擦對帶材產生加熱作用，可以用于帶材10的分離或焊接。當錘端28是尖的時就形成一種超聲波切割，而當錘端28是平的時就形成一種焊接。沿著切割面的緣邊受到熔化，由此避免織物在切割口部位14處形成散邊。除了使帶材熔化外還可以在帶材的切口部位14處施加機械性破壞，因此也可以在帶材10中使用不能熔化的材料，例如棉紗，這種材料可以用尖端分離。公知的主動件20′具有以下能從圖2中較詳細看出的外觀。從已談及的發生器來的振動電信號在一個振動發送器24′中轉變成機械振動。振動發送器24′沿軸向分成三段21′，22′，23′，它們是圓柱形的，相互間由一個軸向螺釘18′固定連接。電信號到達兩個壓電陶瓷25′，這兩個壓電陶瓷25′在工作情況下是相互反相振動的并構成振動發送器24′的第一軸向段21′，以下簡稱為“壓電元件”。該壓電元件21′連接在另外兩個軸向段22′，23′之間，而這兩段的材料是不同的。壓電元件21′產生的聲振動以非常不同的方式傳送到位于壓電元件21′兩端的另外兩段22′和23′上。傳遞到位于外側的軸向段22′上的聲能應盡可能的低，因此該段是用鋼材制成的，以下將其簡稱為“反向段”。相反，振動發送器24′的位于壓電元件21′另一端的第一軸向段23′則應吸收盡可能高的所產生的聲能并將其傳遞給以下還要詳細描述的尖頭振子26′，能量在此處得到使用。因此在以后將軸向段23′簡稱為振動發送器24′的“作用段”，該作用段23′由鋁材制成。尖頭振子26′經螺紋銷19′只與前述的作用段23′相連，并且是由昂貴的鈦材構成的。尖頭振子的任務是增大來自振動發送器24′的超聲波的振幅，它有一個錐形逐縮段27′。尖端28′接觸帶材并有鋒利的切割刃面29′，用于切割出前面已提到的切口。尖頭振子26′的長度36′大約是作用段23′長度33′的兩倍，由于圖面位置有限，在圖2中只示出了它的兩個端部。振動發送器24′的各個段必須具有與所用的超聲波振動精確調諧的在圖2中可看到的軸向長度32′，33′，36′，以便在尖端28′能產生足夠的聲能。在主動件20′中產生的超聲波導致所謂的“駐波”，這種“駐波”有一個具有大幅值的所謂的“振動波腹”和一個具有零幅值的“振動波節”。駐波的波長一方面與超聲波頻率有關，另一方面與形成該駐波的介質有關。雖然該駐波是縱向波，但為了更好地顯示，在圖2的右半部圖面上將所形成的駐波37′以橫向振動的形式示出。為了使尖端28′處的能量得到最佳利用，現有技術要求所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
對帶材（１０）實施超聲波切割和／或超聲波焊接的裝置，該帶材（１０）最好是由可熔化的材料構成，尤其是絲紗材料構成的寬幅織物帶材（１０），所述裝置包括一個產生交變電壓的發生器（５０），一個分成三個軸向段（２１′，２２′，２３′）的振動發送器（２４′），亦即一個位于振動發送器（２４′）中間部分處的能夠吸收發生器（５０）產生的交變電壓而產生超聲波能的壓電元件（２１′）以及將該壓電元件夾在之間的一個傳遞高的可利用的超聲波能的作用段（２３′）和一個吸收低的損失的超聲波能的反向段（２２′），一個尖頭振子（２６），它將來自振動發送器（２４′）的超聲波的振幅增大，其尖端（２８′）與帶材（１０）接觸并將振動能傳遞到帶材（１０）上，以及一個設在帶材（１０）相對的側面（１７）上的砧（３０），其特征是，尖頭振子（２６）取代作用段（２３′）直接支承在壓電元件（２１）上并與對面的反向段（２３）張緊在一起，構成一個尖頭－－壓電元件－－反向段的組合件（２０），其中反向段（２２）的軸向長度（３２）小于或等于有效聲波波長（λ）的１／８，而組合件（２０）的總軸向長度（３８）小于或等于聲波波長（λ）的３／４。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：S基普，
申請(專利權)人：沃培爾紡織機械公司，
類型：發明
國別省市：DE[德國]