[发明专利]一种大尺寸超声波塑料环焊系统

说明书

本发明公开了一种超声波振动模态转换方法，利用纵向振动－弯曲振动－纵向振动的振动模态相互转换原理，包括以下步骤：步骤一、将纵向振动模态的超声波转换为弯曲振动模态的超声波；步骤二、将金属圆环焊头固定于盘形纵弯振动变换器弯曲振动模态的振动波幅位置，使该金属圆环焊头工作于纵向振动模态。本发明还公开了一种大尺寸超声波塑料环焊系统，该系统用于实现超声波振动模态转换以及大尺寸塑料焊件的超声波焊接。本发明扩大了传统的超声波塑料焊接系统的应用范围，降低了生产成本，提高了传统的超声波塑料焊接系统的工作效率。

技术领域

本发明属于超声波塑料焊接领域，具体涉及一种大尺寸超声波塑料环焊系统。

背景技术

超声波塑料焊接是熔接热塑性塑料制品的高科技技术，各种热塑性胶件均可使用超声波熔接处理，在焊接塑料制品时，既不要添加任何粘接剂、填料或溶剂，也不消耗大量热源，具有操作简便、焊接速度快、焊接强度高、生产效率高等优点。因此，超声波焊接技术越来越广泛地获得应用。

超声波塑料焊接已经广泛应用于汽车、电子、医疗、家电、无布服装、办公用品、包装以及玩具行业等。比如车身塑料零件，汽车车门、汽车仪表、车灯车镜、遮阳板、内饰件、滤清器，手机配件，充电器、玩具文具，墨盒，硒鼓，洗衣机，电熨斗，吸尘器等。

传统的超声波塑料焊接系统一般是由超声波换能器、超声变幅杆以及适用于不同待焊部件几何形状的超声波焊接工具头等组成，比如专利号为CN201320437227.3、专利名称为超声波焊接机的中国发明专利；再比如专利号为CN201220185648.7、专利名称为轴承塑料保持架超声波焊接装置的中国发明专利。传统的超声波塑料焊接系统，其工作原理是基于超声波振动系统的纵向振动模式，即大功率超声波换能器产生纵向振动，通过纵向振动变幅杆进行振动位移放大后，推动焊接工具头产生同频的超声波振动，把超声能量传送到焊区，由于焊区处声阻大，因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差，一时还不能及时散发，聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体，完成超声波塑料焊接的整个过程。

由于此类超声波振动系统是基于传统的一维纵向振动理论来设计的，一般情况下，此类超声波塑料焊接系统的横向尺寸应小于纵向波长的四分之一，因此，传统的超声波塑料焊接系统的横向尺寸受到了限制，不能用于较大几何尺寸器件的超声波焊接。

发明内容

为了解决传统的超声波塑料焊接系统的横向尺寸受到限制，不能用于较大几何尺寸器件的超声波焊接，本发明提供了一种超声波振动模态转换方法及大尺寸超声波塑料环焊系统。本发明的技术方案是这样实现的：

一种超声波振动模态转换方法，利用纵向振动－弯曲振动－纵向振动的振动模态相互转换原理，包括以下步骤：

步骤一、将纵向振动模态的超声波转换为弯曲振动模态的超声波；

步骤二、将金属圆环焊头固定于盘形纵弯振动变换器弯曲振动模态的振动波幅位置，使该金属圆环焊头工作于纵向振动模态。

上述的超声波振动模态转换方法，所述步骤一是通过盘形纵弯振动变换器与超声波变幅杆的连接，将换能器和超声波变幅杆产生的纵向振动模态的超声波转换为弯曲振动模态的超声波。

上述的超声波振动模态转换方法，所述换能器、所述超声波变幅杆、所述盘形纵弯振动变换器及所述金属圆环焊头均处于共振状态。

一种大尺寸超声波塑料环焊系统，包括将电能转化成机械振动的换能器、用于汇聚超声波的超声波变幅杆及金属圆环焊头，所述超声波变幅杆的超声波接收端与所述换能器的超声波输出端固定连接，还包括用以将接收自所述超声波变幅杆的纵向模态超声波转换为弯曲振动模态超声波的盘形纵弯振动变换器；

所述超声波变幅杆的超声波输出端固定连接所述盘形纵弯振动变换器，所述金属圆环焊头以可拆卸的方式固定在所述盘形纵弯振动变换器上，所述盘形纵弯振动变换器置于所述超声波变幅杆和所述金属圆环焊头之间。