專利名稱：用于對工件進(jìn)行超聲波處理的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有用于對工件進(jìn)行超聲波處理的超聲波處理極(1)的裝置，其 中，超聲波處理極的輸入側(cè)連接至驅(qū)動單元，該驅(qū)動單元具有至少兩個由超聲波發(fā) 生器激勵的超聲波振蕩單元，在超聲波處理極的輸出側(cè)前部設(shè)有狹長的處理面而在 側(cè)向設(shè)有位于大致兩個超聲波振蕩單元之間的至少一個狹縫。術(shù)語"超聲波處理極" 是指沒有超聲波振蕩單元但有為此的凹處和狹縫的本體。在輸入側(cè)、即根據(jù)超聲波 處理極定向的上側(cè)或后側(cè)，所述本體由后部平面封閉，該后部平面的長度與處理面 的長度相同或稍稍短于其。
背景技術(shù)：
本發(fā)明可應(yīng)用于多種超聲波處理，尤其是熔接、鉚接和滾銑。在熔接塑性材料 以產(chǎn)生帶有盡可能狹長的超聲波處理面或熔接面的超聲波處理極時，已經(jīng)作出了許 多嘗試?？蓮牡聡鴮＠鸇E-C1-44 39 470中知道上述類型的裝置，該專利披露了一種由 其所連接至的兩個超聲波振蕩單元來驅(qū)動的超聲波處理極。超聲波振蕩單元由超聲 波發(fā)生器來激勵。沿稱為X方向的第一方向、即超聲波處理極本體的長度測量所 述處理面的長度。對于帶有兩個超聲波振蕩單元的超聲波處理極，該長度是處理面 長度的大約兩倍，該超聲波處理極可由輸出側(cè)上的兩個超聲波振蕩單元以對例如熔 接之類的均勻處理的足夠振幅來振蕩。對于單個超聲波振蕩單元，處理面的長度描 述成"有效處理長度"，而對于帶有兩個超聲波振蕩單元的已知超聲波處理極，所 述長度等于"有效處理長度"的兩倍。已知的超聲波處理極沒有用于超聲波處理單 元的凹處。此外，在已知的情況下，超聲波振蕩單元設(shè)置在后部平面的后面。因此， 沿著Y方向、即垂直于超聲波處理極的長度，這可產(chǎn)生相當(dāng)高的高度，常常會大 于所用的工件。對于許多應(yīng)用場合，工件設(shè)置在超聲波處理極和相對工具之間，然后通過振蕩 超聲波處理極并將其壓到工件上以傳輸熔接能量來實施熔接。通常，必須產(chǎn)生長的熔接線，這未必是令人滿意的。在熔接面的中心區(qū)域，已知的超聲波處理極會過熔 并產(chǎn)生點燒，而在邊緣區(qū)域，在被熔接表面的端部，無法激勵大的超聲波處理極， 從而熔接線在該位置有缺陷。因此己經(jīng)作出嘗試來進(jìn)行改進(jìn)，以熔接大的工件。代 替使可振蕩的超聲波處理極與相應(yīng)驅(qū)動單元對準(zhǔn)，超聲波處理極設(shè)有較長的熔接 面，并且通過將超聲波處理極與兩個(或多個)超聲波振蕩單元連接起來已獲得非 常好的熔接。通過將兩個超聲波振蕩單元連接至單個超聲波發(fā)生器，兩超聲波單元 以相同的頻率振蕩且均勻地激勵超聲波處理極。盡管已知的裝置對于許多應(yīng)用場合是令人滿意的，但是將它與高吞吐量的充填 機(jī)和包裝機(jī)一起使用則需商榷。對于包裝行業(yè)中的高性能機(jī)器，無法使用超聲波處 理裝置，因為適用的工件很緊湊，尤其是考慮到裝置從其前部處理面到驅(qū)動單元后 端的高度。這與使超聲波裝置更容易加速的輕質(zhì)要求結(jié)合起來。然而，用于超聲波 處理的已知裝置的高度是一個波長的量級，并且在不采取特定步驟的前提下就無法 變得更小。歐洲專利EP-B1-0 615 907披露了在用于充填和密封具有反應(yīng)體的包裝件的機(jī) 器中的密封裝置，用該密封裝置可在處理面的長度上產(chǎn)生均勻的密封。然而，處理 面的長度不夠，當(dāng)使用若干超聲波密封裝置時遇到了困難，并且證實了所得到的非 均勻密封。此外，國際專利WO-A-99/48759試圖開發(fā)一種帶有長的超聲波處理極的超聲 波密封裝置，該超聲波處理極具有狹縫，用于充填機(jī)以側(cè)向地密封充填的管狀包裝 材料。然而，對于包裝行業(yè)中目前高性能的充填機(jī)來說，該密封裝置的高度太大， 因此它不能使用。而且，驅(qū)動單元必須用罩殼來封裝，從而導(dǎo)致它太重且高得難以 接受。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的問題以在超聲波處理極的前部形 成狹長的處理面，來形成比以上定義的有效處理長度的兩倍還要長的處理面，從而 也可因此容納較寬的工件，以在處理面處形成基本均勻的處理，其中從前部處理面 到越過驅(qū)動單元后部測量出的裝置高度基本上不大于入/2、即所形成超聲波振蕩的 半波長。本發(fā)明通過確保以下來實現(xiàn)該目的除了用來容納合適驅(qū)動單元的凹處之外， 超聲波處理極從其前部狹長處理面沿著其高度方向向后到其后部平面是一體的，在超聲波處理極的與輸出側(cè)上的處理面相對的輸入側(cè)上，該后部平面近似平行于該處 理面，具有與該處理面幾乎相同的長度，但比該處理面寬，并且除了所述至少一個 狹縫之外且除了后部平面中用于接近用于驅(qū)動單元的凹處的開口之外，超聲波處理 極的外表面是封閉的，由此超聲波處理極的總高度^入/2，其中人-波沿Y方向振蕩 的波長。超聲波發(fā)生器將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)化為高頻電能。每個由此激勵的超聲波振蕩單元具 有例如壓電元件之類的轉(zhuǎn)換器、以及振幅變化部件或升壓器。在輸出側(cè)，超聲波處 理極設(shè)置在所述超聲波振蕩單元上。通過轉(zhuǎn)換器將高頻電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械振蕩。機(jī)械 振蕩沿Y方向的振幅由升壓器結(jié)構(gòu)來變化，然后饋送至超聲波處理極。最后，將 該振蕩能饋送入熔接線以形成工件所想要的超聲波處理。本發(fā)明的新穎性在于超聲波處理極的特殊結(jié)構(gòu)及其控制。類似于已知的超聲波 處理極，本發(fā)明的超聲波處理極也在輸出側(cè)具有狹長處理面，在輸入側(cè)上它沿Y方向向后由后部面來封閉，該后部面在本發(fā)明的情況中是平的。 一重要的附加特征 是，超聲波處理極在結(jié)構(gòu)上從其前部處理面到所述后部平面是一體的。最后，設(shè)置 了用于超聲波處理極的驅(qū)動單元的凹處。在這點上，在一體超聲波處理極中形成了 中空處。例如可以使用雙頭螺栓將驅(qū)動單元插入每個凹處并將驅(qū)動單元固定于其中。所述后部平面基本上平行于所述前處理面而走向，并且?guī)缀跻粯娱L。超聲波處 理極的能量輸入側(cè)上的后部平面位于超聲波處理極本體的與位于輸出側(cè)上的處理 面相對的那側(cè)上。根據(jù)本發(fā)明的說明，超聲波處理極的外表面是基本封閉的，從而形成更加緊湊、易于固定且較易清潔的超聲波處理極本體。超聲波處理極的外表面不是100%封閉的。首先，與已知的超聲波處理極一樣設(shè)有狹縫，該狹縫可以從一側(cè)到另一側(cè)完全 穿過超聲波處理極。該狹縫還可具有不同的形式，它可以例如是中斷的或由若干狹 縫部分形成。在各種情況下，外表面在所述至少一個狹縫的區(qū)域中都是中斷的。此 外，外表面由所述開口中斷，且因此在該開口區(qū)域中也并不封閉。然而，事實上， 除了狹縫之外，外表面完全封閉，而開口是一新穎的特征。開口可以具有不同的形式，并可接近凹處以使驅(qū)動單元能設(shè)置在凹處中。在較 佳的實施例中，除了所述開口之外，驅(qū)動單元被超聲波處理極的外表面完全包圍。超聲波處理極這種具有一體結(jié)構(gòu)和封閉外表面的結(jié)構(gòu)有一主要優(yōu)點，無需用于超聲波處理極及其驅(qū)動單元的附加罩殼。因此，產(chǎn)生了以下優(yōu)點沿Y方向即垂直于處理面的總體結(jié)構(gòu)是扁平的，例如是較低的，從而其質(zhì)量較小，且還可以更加 便宜地制造整個工具，因為只需制造一個精確部件、即超聲波處理極；與可比擬類 型的已知裝置相比，它無需附加的罩殼。因此，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，超聲波處理極的總高度小于或等于X/2，人是沿 Y方向、即超聲波處理極的高度方向振蕩的振蕩波長。假如為了熔接包括例如包裝行業(yè)中的塑料的工件而安裝該新穎的裝置，則本發(fā) 明甚至允許由包裝材料管形成的包裝件側(cè)向密封在充填機(jī)中。換句話說，新穎的超 聲波處理極的狹長處理面可以容納包裝管的側(cè)向尺度。本發(fā)明的特征可以產(chǎn)生在處 理面的整個長度上延伸的基本上均勻的振幅。此外，可以提供一種足夠小且足夠輕 而可安裝在高性能充填機(jī)中的裝置。本發(fā)明的另一重要優(yōu)點是，在用于包裝諸如牛奶或果汁之類的流體食品的機(jī)器 中，整個超聲波處理極可以在不損壞驅(qū)動單元的前提下得到適當(dāng)清潔。機(jī)器部件的 清潔結(jié)構(gòu)對于這種機(jī)器的使用者來說是非常重要的。本發(fā)明的裝置可以構(gòu)造成帶有兩個驅(qū)動單元，以在輸出側(cè)上的整個處理長度上 形成均勻的熔接控制，結(jié)果用該裝置形成的熔接線質(zhì)量很高。帶有僅僅兩個驅(qū)動單 元的超聲波處理極常常用在由基于紙的包裝材料管形成的包裝件中，例如當(dāng)包裝件 容積小于0.75升時。這種超聲波處理極的機(jī)械結(jié)構(gòu)是尤其剛硬和穩(wěn)定的，而可以 容易地輸入高負(fù)載。這是新穎的超聲波處理極的封閉外壁的另一優(yōu)點，因為負(fù)載饋 送入超聲波處理極。在已知的機(jī)器中，輸入負(fù)載是由超聲波處理極而不是罩殼來承 受的。然而，本發(fā)明的裝置還可設(shè)有帶有三個驅(qū)動單元的一個超聲波處理極。這使上 述類型的包裝件能形成有0.75升、1升以及1.5升的容積。本發(fā)明的另一優(yōu)點是，帶有三個或多個驅(qū)動單元的超聲波處理極可以由僅僅一個超聲波發(fā)生器來激勵。帶有三個驅(qū)動單元的超聲波處理極還有優(yōu)點抵靠著相對工具、即砧座，施加的負(fù)載必定總是對稱的以避免工具的側(cè)向傾斜。此外，熔接縫 在整個處理長度上很均勻，因為單個超聲波發(fā)生器形成單個頻率，且因此在整個處 理寬度和長度上形成均勻的處理質(zhì)量。本發(fā)明的另一有利特征在于，在后部平面中用來容納驅(qū)動單元的凹處具有圓形開口，該圓形開口帶有沿Y方向、即垂直于后部平面延伸的環(huán)面，并且為了密封，可以附連具有至少一個圓形突出物的蓋子，該圓形突出物與該圓形開口相匹配，其中，該突出物具有附連環(huán)面，該環(huán)面也沿Y方向、即垂直于超聲波處理極的后部平面延伸，可在該環(huán)面上固定O形圈。本發(fā)明的裝置有許多用途，例如可用在清 潔的室內(nèi)條件下或至少用在沒有流體的場合。然而在其它應(yīng)用中，超聲波必須用在 潮濕的室內(nèi)，從而驅(qū)動單元的高壓部件必須被保護(hù)不讓濕氣進(jìn)入。為此，以上限定 的特征可有利地補充一蓋子，該蓋子可以從后面設(shè)置超聲波處理極上并且可以密封 凹處而將其與潮濕的室內(nèi)隔開。盡管超聲波處理極本體內(nèi)的凹處橫截面是多邊形的 以實際上完全容納驅(qū)動單元，但有利的是，使超聲波處理極的后部平面中的開口是 圓形的，因為用于密封凹處以將其與外部空間隔開的裝置因此更容易制造。因此， 有利的是，凹處的輸入端上的圓形開口具有圓環(huán)形的表面，因為它可以用0形圈 精確地密封，并且可以以精確的方式制造。該環(huán)面有利地垂直于后部平面、即沿所 述Y方向延伸。當(dāng)在較佳的實施例中蓋子還具有每個凹處的圓形突出物時(即， 例如三個凹處三個突出物)，則它們可以插入圓形開口中，從而所述環(huán)面設(shè)置成與附連環(huán)面相對。最后，可以施加0形圈以確保兩個環(huán)面之間的緊密密封。在帶有三個凹處和有三個突出物的相應(yīng)蓋子的較佳實施例中，在制造和組裝上都是實用和 簡易的。在另一有利的實施例中，根據(jù)本發(fā)明，聯(lián)接至超聲波處理極的驅(qū)動單元的數(shù)量N等于N+1，其中N是偶數(shù)。這確保驅(qū)動單元總是相對于中心軸線對稱地設(shè)置， 因此即使使用高負(fù)載，負(fù)載也總是對稱施加的，處理面不會傾斜到工件或砧座上。 較佳的是，蓋子是由鋁或不銹鋼制成的。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)超聲波處理極具有三個驅(qū)動單元而這三個驅(qū)動單元沿X方向 成一行彼此隔開相同距離(D)且由僅僅一個超聲波發(fā)生器來激勵時，也是有利的， 因為有效處理長度B2 158 mm，超聲波處理極沿Y方向的高度H近似等于狹縫長 度1+10 mm。本發(fā)明的裝置的該特定的且較佳的實施例給使用者提供了一種超聲 波處理極，除了狹縫和凹處或圓形開口之外，該超聲波處理極在所有側(cè)面上都是封 閉的。無需罩殼，且超聲波處理極包括緊湊的一體式本體，該本體幾乎完全封閉了 超聲波處理極的驅(qū)動單元。帶有后述特征的本發(fā)明的裝置可從尤其有利實施例的特 殊說明中獲得，且因為帶有這里所述的特征而產(chǎn)生高質(zhì)量的處理。假如由超聲波處 理極實施的處理是熔接時，有效處理長度B還是有效熔接長度。超聲波處理極沿Y 方向、即垂直于超聲波后部平面的高度H只比狹縫I的長度大約10mm。狹縫基本 上造成橫向振蕩中斷(與沿Y方向振蕩的縱向振蕩相對比)?？蓮谋景l(fā)明的另一實施例中得出一具體的優(yōu)點，其中，通過在超聲波處理極的 各側(cè)面上形成支腳，超聲波處理極的輸出端區(qū)域延伸了< 7 mm的長度C。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，形成沿著X方向延伸超過7mm的支腳不是有效的，相反的是，支腳可以有利 地覆蓋處理面的臨界區(qū)域，從而假如振幅在較遠(yuǎn)的區(qū)域中削弱的話，處理仍然可以 是有效的。支腳似乎將端部區(qū)域中的振幅削弱推向外。對于上述的包裝機(jī)，紙管， 尤其是高性能機(jī)器中的紙管，在處理面和砧座上非常高速地移動，且可以該速度側(cè)向偏移幾毫米。外端區(qū)域處的支腳可以例如確?？尚纬蛇B續(xù)的熔接線，在端部區(qū)域處的該熔接線質(zhì)量很高。本發(fā)明的另一有利特征是，狹縫的后部上端離開后部平面的距離J< 20 mm， 較佳地在3 mm to 8 mm的范圍。該距離限定了在超聲波處理極的輸入側(cè)上狹縫的 開始，該距離基本上可影響壓電元件處的偏斜振蕩。當(dāng)在本發(fā)明的另一實施例中狹縫長度I處于0.6xH至0.9xH的范圍時，應(yīng)該注 意，該長度必定構(gòu)成振幅的主要部分。如上所述，假如符合這些比例的話，狹縫甚 至可以是中斷的。偏斜振蕩和振幅分布基本受到由沿X方向狹縫彼此之間的距離G的影響，該 距離G是超聲波處理極在輸入側(cè)的長度A的大約1/3。在本發(fā)明的裝置的該特定實 施例中，狹縫間距的合理距離是5mm至30mm。偏斜振蕩和振幅分布還受到沿X方向驅(qū)動單元彼此之間的中心距D的影響， 該中心距D是超聲波處理極在輸入側(cè)的長度A的大約1/3。假如L標(biāo)示驅(qū)動單元在超聲波處理極本體中的深度，且假如該驅(qū)動單元的所 述深度L處于H/3至H/2的范圍，則可以確實地影響若干參數(shù)，例如，壓電元件 的偏斜振蕩、整個超聲波處理極的變化、以及振幅分布。用于深度L的最佳值是 大約H/2.5。此外，驅(qū)動單元的反射器的高度M假如處于10mm至22mm的范圍時，則可 影響振幅變化。假如例如高度增大，則振幅變化也增大。尤其有利的是，壓電元件 中反射器的高度是16mm。本發(fā)明的其它尤其有利的實施例和特征在其它附屬權(quán)利要求中得以限定。具體 地說，應(yīng)該注意，超聲波處理極的側(cè)邊的寬端到輸出端之間的過渡區(qū)域的半徑R、 以及超聲波處理極的寬后部從后部平面的側(cè)邊到半徑R的開始點的高度P都會影 響頻率和變化。關(guān)于過渡半徑，特殊的測試已經(jīng)表明，該半徑的最佳值是大約 25mm。對于這里所述的特定實施例，下面將參照附圖更詳細(xì)地描述該實施例，超聲波 處理極在輸出側(cè)的寬度、即有效熔接寬度是大約9mm。根據(jù)處理、即熔接、切割或鉚接，處理面也可以不是平的，即，它可以在橫截面上向外凸出地彎曲，或者它 可以向內(nèi)凹入地彎曲或指向，等等。假如超聲波處理極專門用來切割，則處理面的寬度例如設(shè)為O.lmm。超聲波處理極在輸出側(cè)的寬度對于輸出側(cè)上的寬度E到輸出側(cè)上的寬度F的 轉(zhuǎn)化比來說是很重要的。在本發(fā)明裝置的特定情況下，例如，超聲波處理極在輸入 側(cè)的寬度E可以是35mm。然而，當(dāng)寬度E處于20mm至80mm之間時，也可獲 得好的結(jié)果。所述比E/F是由要求例如熔接之類的處理的振幅來確定的。己經(jīng)顯示，例如對 于聚乙烯，振幅必須是至少2(Hi。在另一實施例中，本發(fā)明的超聲波處理極是由鈦制成的。還用一超聲波處理極 實施了成功的測試，其中，用來容納驅(qū)動單元的凹處顯示有絕緣材料，較佳的是絕 緣涂層或絕緣插入件，因為隨后可保護(hù)壓電元件且可避免飛弧。在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng) 本發(fā)明類型的裝置必須在潮濕環(huán)境中工作時，要設(shè)置罩殼。根據(jù)本發(fā)明，通過使一 體的超聲波處理極帶有被封閉的驅(qū)動單元和后部區(qū)域中的蓋子，就可免去這一罩 殼。而在干燥環(huán)境中屏蔽就足夠了，因為在許多應(yīng)用場合，在潮濕環(huán)境中的包裝機(jī) 中，壓電元件是封裝的；具體地說，它被所述蓋子緊密密封。然后有利的是，可以 在蓋子內(nèi)側(cè)設(shè)置一板，以使其在超聲波處理極上的安裝簡化。電纜通過該板。有利 的是，這導(dǎo)致較小的體積，因為放電電阻器可附連至該板。電纜越短，則冷卻空間 越大。


從下面參照附圖作出的較佳實施例的描述中，本發(fā)明的其它特征、優(yōu)點和用途將會變得顯而易見，其中圖1是帶有三個驅(qū)動單元的超聲波處理極的已封裝的實施例的立體圖；圖2是圖1中看到的超聲波處理極從底部到頂部的側(cè)視圖；圖3是帶有蓋子的圖1的超聲波處理極的俯視圖，該蓋子部分剖開以示出驅(qū)動單元；圖4是圖1至3的超聲波處理極的剖視圖，其中，超聲波處理極沿X方向的 軸線位于該圖的平面中；圖5是沿著圖3的線V-V所取的剖視圖；圖6是超聲波處理極的另一實施例與圖4相比較的放大圖，其中沒有蓋子和支腳；以及圖7是圖6的超聲波處理極沿著線B-B的剖視圖。
具體實施方式
本發(fā)明的圖1至5所示的第一實施例示出了總體標(biāo)示為附圖標(biāo)記1的超聲波處 理極，該超聲波處理極1在其后部輸入側(cè)附近的后部由蓋子2來封閉。蓋子在圖6 和7所示的實施例中是不存在的，圖6和7示出了具有支腳3的實施例。未示出超 聲波發(fā)生器，但是示出了側(cè)向(Z方向)電纜罩殼4，而超聲波處理極l的驅(qū)動單 元在圖3至7中用總的附圖標(biāo)記5來標(biāo)示。三個驅(qū)動單元5中的每一個都處于凹處 6中，該凹處6在此實施例中顯示成具有圓形的橫截面。這里所示的超聲波處理極1的實施例具有三個驅(qū)動單元5，這三個驅(qū)動單元5 都由單個超聲波發(fā)生器(未示出)來激勵。此外，驅(qū)動單元5的每個超聲波振蕩單 元具有帶有其自身反射器8的壓電元件7。該驅(qū)動單元5借助固定螺釘9固定在超 聲波處理極1的凹處6中。狹縫10處于兩個超聲波振蕩單元或驅(qū)動單元5之間，該狹縫10完全穿過超聲 波處理極h由此得出，對于三個驅(qū)動單元5，設(shè)有兩個狹縫IO。用于將超聲波處 理極i牢固地固定至機(jī)架(未示出)的S形鉤子11位于超聲波處理極1的側(cè)面上， 可在圖5和7的剖視圖中最佳地看到。為了便于牢固固定，將所述鉤子ll熔接至 超聲波處理極的外側(cè)，或者，可將它們與超聲波處理極本體形成一體。在超聲波處理極1的輸出側(cè)(該輸出側(cè)位于沿Y方向觀察的最底部)，超聲波 處理極設(shè)有狹長的處理表面12。在輸入側(cè)、即在Y方向的最上端，且根據(jù)超聲波 處理極的定向向后，其本體由后部平面13來封閉，該后部平面13沿X方向看與 處理面12長度大致相同。在圖6中，后部平面13的該長度示為A，處理面的長度 示為B;處理面的長度是將長度A沿X方向(沿超聲波處理極1的縱向)延伸每 個支腳的尺度。超聲波處理極1的整個本體具有如圖6所示的高度H，而狹縫10的長度標(biāo)示 為I，狹縫10的后部上端離開后部平面13的距離給予附圖標(biāo)記J。 另外的長度、寬度等示于附圖標(biāo)記列表中。圖3具體示出了，后部平面設(shè)有用于接近用于驅(qū)動單元5的凹處6的圓形開口 14。每個凹處6具有垂直于后部平面13、即垂直于Y方向的環(huán)面15，該環(huán)面15 緊鄰圓形開口 14，從而由蓋子2形成密封。該環(huán)面15圍繞開口 14而延伸。當(dāng)圖1至5的超聲波處理極用在潮濕空間中時，必須將高壓部件、即用于超聲 波處理極1的驅(qū)動單元5密封以與外部隔開，尤其是將驅(qū)動單元5密封至嵌套在超聲波處理極1的后部凹處6中的頂部開口 14，且因此由超聲波處理極本體來完全包圍。在這里所示的實施例中，蓋子2沿Z方向的側(cè)部(圖1)具有傾斜的電源線罩 殼4，而在內(nèi)部，在所有三個驅(qū)動單元5上延伸的蓋子2具有圓形突出物16。突出 物16的直徑與凹處6的圓形開口 14相匹配，并且可以插入該開口中，其中，突出 物16上的所述附連環(huán)面17平行于所述環(huán)面15?？梢栽谶@兩個環(huán)面15、 17之間設(shè) 置O形圈(未在圖中示出)。這形成對于驅(qū)動單元5的高壓部件的良好密封，使其 與外部潮濕空間隔開。裝有驅(qū)動單元5的超聲波處理極1具有兩個側(cè)面，這里不再詳細(xì)描述它們，垂 直于這兩個側(cè)面還有兩個側(cè)面，其中的左前那個側(cè)面在圖1和2中示為附圖標(biāo)記 18。為了形成密封，蓋子2可以是盒狀的，且可以固定至機(jī)架，從而可將超聲波處 理極1沿Y方向插入盒狀蓋子中且固定于其。這形成了如圖1至3所示的形式。附圖示出了 ，圖1至3的實施例中的半徑R小于圖5至7的實施例中的半徑。 該半徑R是從寬邊19到處理面12上的輸出端測量出的。附圖標(biāo)記列表1超聲波處理極2超聲波處理極蓋子3支腳4電源線罩殼5用于超聲波處理極的驅(qū)動單元6凹處7壓電元件8反射器9固定螺釘10狹縫11S形鉤子12處理面13后部平面14 開口15 圍繞開口14的環(huán)面16 蓋子2內(nèi)側(cè)上的突出物17 附連環(huán)面18 側(cè)面19 寬邊20 側(cè)部A 超聲波處理極在輸入側(cè)的長度B 超聲波處理極在輸出側(cè)的長度C 支腳沿X方向的長度/尺度D 壓電元件的中心距E 超聲波處理極1在輸入側(cè)的寬度F 處理面在輸出側(cè)的寬度G 狹縫間距H 超聲波處理極的高度I 狹縫ll的長度J 狹縫的后部上端離開后部平面14的距離K 狹縫的寬度L 驅(qū)動單元5的深度M 壓電元件中反射器8的高度R 從寬邊19到處理面上的輸出端的半徑P 超聲波處理極1的寬后部從后部平面13的側(cè)邊20向前到寬邊 19的高度
權(quán)利要求
1.一種具有用于對工件進(jìn)行超聲波處理的超聲波處理極(1)的裝置，其中，所述超聲波處理極(1)的輸入側(cè)連接至驅(qū)動單元(5)，該驅(qū)動單元具有至少兩個由超聲波發(fā)生器激勵的超聲波振蕩單元，在所述超聲波處理極的輸出側(cè)前部設(shè)有狹長的處理面(12)而在側(cè)向設(shè)有位于大致兩個超聲波振蕩單元之間的至少一個狹縫(10)；其特征在于，除了用來容納合適驅(qū)動單元(5)的凹處(6)之外，所述超聲波處理極(1)從其處理面(12)沿著其高度(H)的方向(Y)向后到其后部平面(13)是一體的，在所述超聲波處理極(1)的與所述輸出側(cè)上的所述處理面(12)相對的所述輸入側(cè)上，所述后部平面近似平行于所述處理面(12)，具有與所述處理面幾乎相同的長度，但比所述處理面寬，并且，除了所述至少一個狹縫(10)之外且除了所述后部平面(13)中用于接近用于所述驅(qū)動單元(5)的所述凹處(6)的開口(14)之外，所述超聲波處理極(1)的外表面是封閉的，由此所述超聲波處理極的總高度≤λ/2，其中λ＝波沿Y方向振蕩的波長。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，在所述后部平面(13)中用來容 納所述驅(qū)動單元(5)的所述凹處(6)具有圓形開口 (14)，該圓形開口帶有沿Y 方向、即垂直于所述后部平面(13)延伸的環(huán)面(15)，并且為了密封，可以附連 具有至少一個圓形突出物(16)的蓋子(2)，所述圓形突出物與所述圓形開口 (14) 相匹配，其中，所述突出物(16)具有附連環(huán)面(17)，該環(huán)面也沿Y方向、即垂 直于所述超聲波處理極(1)的所述后部平面(13)延伸，可在該環(huán)面上施加O形 圈。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，聯(lián)接至所述超聲波處理極(l) 的所述驅(qū)動單元(5)的數(shù)量N等于N+1，其中N是偶數(shù)。
4. 如權(quán)利要求1至3中一項所述的裝置，其特征在于，所述超聲波處理極(l) 具有三個(N=3)驅(qū)動單元，這三個驅(qū)動單元沿X方向成一行且彼此隔開相同距 離(D)，并僅由一個超聲波發(fā)生器來激勵，有效處理長度(B) 2 158mm，所述超 聲波處理極(1)沿Y方向的高度(H)近似等于狹縫長度(I)加上10mm。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，通過在所述超聲波處理極(1)的各側(cè)面(18)上形成支腳(3)，所述超聲波處理極(1)的所述輸出側(cè)上的端部區(qū) 域各延伸〈7mm的延伸長度(C)。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述狹縫(10)的后部上端 離開所述后部平面(13)的距離(J) <20mm，較佳地在3 mm至8mm的范圍。
7. 如權(quán)利要求4至6中一項所述的裝置，其特征在于，所述狹縫長度(I)處 于0.6X (H)至0.9X (H)的范圍。
8. 如權(quán)利要求4至7中一項所述的裝置，其特征在于，沿X方向所述狹縫(10) 彼此隔開的距離(G)是所述超聲波處理極(1)在所述輸入側(cè)的長度(A)的大約 1/3。
9. 如權(quán)利要求4至8中一項所述的裝置，其特征在于，沿X方向所述驅(qū)動單 元(5)彼此之間的中心距(D)是所述超聲波處理極(1)在所述輸入側(cè)的長度(A) 的大約1/3。
10. 如權(quán)利要求4至9中一項所述的裝置，其特征在于，沿X方向所述驅(qū)動單 元(5)彼此的定位深度(L)處于H/3至H/2的范圍。
11. 如權(quán)利要求4至IO中一項所述的裝置，其特征在于，所述驅(qū)動單元(5) 的反射器(8)的高度(M)處于10mm至22mm的范圍。
12. 如權(quán)利要求2至11中一項所述的裝置，其特征在于，狹縫寬度(K)處于 4mm至14mm的范圍。
13. 如權(quán)利要求3至12中一項所述的裝置，其特征在于，從所述超聲波處理極 (1)的邊(19)到所述輸出側(cè)的端部的半徑(R)處于15mm至40mm的范圍。
14. 如權(quán)利要求4至13中一項所述的裝置，其特征在于，所述超聲波處理極(l) 沿Y方向的高度(H)處于70mm至130mm的范圍，較佳地小于100。
15. 如權(quán)利要求4至14中一項所述的裝置，其特征在于，所述超聲波處理極在 所述輸入側(cè)的寬度(E)處于20mm至80mm的范圍，較佳地約35mm。
16. 如權(quán)利要求4至15中一項所述的裝置，其特征在于，所述超聲波處理極在 所述輸出側(cè)的所述處理面(12)的寬度(F) <30mm，較佳地處于5mm至30mm 的范圍，更佳地是9mm。
17. 如權(quán)利要求4至16中一項所述的裝置，其特征在于，所述超聲波處理極(1) 的寬后部從所述后部平面(13)的側(cè)部(20)向前到所述半徑(R)的開始點的高 度(P)處于(H/2—15mm)至(H/2 + 15 mm)的范圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對工件進(jìn)行超聲波處理的超聲波處理極(1)。該超聲波處理極(1)的輸入側(cè)連接至驅(qū)動單元(5)，該驅(qū)動單元具有至少兩個由超聲波發(fā)生器激勵的超聲波振蕩單元，在超聲波處理極的輸出側(cè)前部設(shè)有狹長的處理面(12)而在側(cè)向設(shè)有位于大致兩個超聲波振蕩單元之間的至少一個狹縫(10)。為了在超聲波處理極的輸出側(cè)前部獲得狹長的處理面(12)，因此處理面的長度是有效處理長度的兩倍多，從而它甚至延伸越過較寬工件的橫向尺度，從前部處理面到驅(qū)動單元(5)后面測量出的裝置高度有效地不大于λ/2。為此，本發(fā)明提供了除了用來容納相應(yīng)驅(qū)動單元(5)的凹處(6)之外，超聲波處理極(1)從其處理面(12)沿著其高度(H)的方向向后到其后部平面(13)是一體的，在超聲波處理極(1)的與輸出側(cè)上的處理面(12)相對的輸入側(cè)上，后部平面近似平行于處理面(12)，具有與處理面幾乎相同的長度，但比處理面寬，并且，除了至少一個狹縫(10)之外且除了后部平面(13)中用于接近用于驅(qū)動單元(5)的凹處(6)的開口(14)之外，超聲波處理極(1)的外表面是封閉的。超聲波處理極的總高度≤λ/2，其中λ＝波沿其高度(H)方向振蕩的波長。
文檔編號B06B3/00GK101242913SQ200680029395
公開日2008年8月13日 申請日期2006年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月13日
發(fā)明者P·J·馬丁, U·沃格勒 申請人:泰脫拉·拉伐爾持股金融股份有限公司