DE1129006B

DE1129006B - Transmission device for vibrators

Info

Publication number: DE1129006B
Application number: DEA32377A
Authority: DE
Inventors: William Cronk Elmore; Carmine Frank De Prisco
Original assignee: Aeroprojects Inc
Current assignee: Aeroprojects Inc
Priority date: 1958-07-08
Filing date: 1959-07-02
Publication date: 1962-05-03

Description

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

kl. 42 s -kl. 42 s -

INTERNATIONALE KL.INTERNATIONAL KL.

F 06h; B 23kF 06h; B 23k

A 32377 IXb/42sA 32377 IXb / 42s

ANMELDETAG:REGISTRATION DAY:

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AU S GABE DER
AUSLEGESCHRIFT:NOTICE
THE REGISTRATION
AND OUT OF THE
EDITORIAL:

2. JULI 1959JULY 2, 1959

3. MAI 1962May 3, 1962

Die Erfindung bezieht sich auf eine Übertragungsvorrichtung bei Vibratoren, bestehend aus einem Schwingungsgenerator zu Erzeugen von Vibrationsenergie vorbestimmter Frequenz und einem Kupplungsteil für die Übertragung der Vibrationsenergie auf ein zu bearbeitendes Werkstück, insbesondere zum Vibrationsschweißen.The invention relates to a transmission device in vibrators, consisting of a Vibration generator to generate vibration energy of a predetermined frequency and a coupling part for the transmission of the vibration energy to a workpiece to be machined, in particular for Vibration welding.

Es ist bereits eine Übertragungsvorrichtung der genannten Art bei einem Ultraschall-Bohrwerkzeug bekannt, bei dem ein scheibenartiges Formstück am ίο Ende des Kupplungsteiles angeordnet und zum Schneiden eines Werkstückes vorgesehen ist. Das scheibenartige Formstück bei diesem bekannten Bohrwerkzeug überträgt jedoch keine Vibrationsenergie von ihrem Umfang aus. It is already a transmission device of the type mentioned in an ultrasonic drilling tool known, in which a disk-like shaped piece at the ίο end of the coupling part and arranged for Cutting a workpiece is provided. The disk-like fitting in this known one However, the drilling tool does not transmit any vibration energy from its periphery.

Es sind auch bereits theoretische Erörterungen der Frequenzen und Vibrationsarten von kreisförmigen Platten angestellt worden.There are also theoretical discussions of the frequencies and modes of vibration of circular ones Plates have been turned on.

Die Erfindung bezweckt, eine Übertragungsvorrichtung bei Vibratoren zu schaffen, insbesondere zum Vibrationsschweißen, durch die eine springende Berührung zwischen der Schweißstelle und der zu verschweißenden Metalle verhindert wird, sowie ein besserer Kontakt zwischen der Schweißstelle und dem Schweißstück hergestellt und die Möglichkeit einer Aushöhlung des Werkstückes oder die Abnutzung des am freien Ende des Kupplungsteiles befestigten Endstückes auf ein Mindestmaß verringert wird.The invention aims to provide a transmission device in vibrators, in particular for Vibration welding, through which a jumping contact between the welding point and the one to be welded Metals is prevented, as well as better contact between the weld and the Welding piece produced and the possibility of hollowing out of the workpiece or wear of the at the free end of the coupling part attached end piece is reduced to a minimum.

Die Übertragungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an dem freien Ende des Kupplungsteiles eine kreisförmige Platte in der Mitte einer ihrer Flächen befestigt ist und nach einer bekannten Berechnung so bemessen ist, daß sie bei der vorbestimmten Frequenz mit einem Schwingungsbauch in der Plattenmitte und am Umfang in Re- sonanz schwingt und an einem Teil ihrer Umfangskante Vibrationsenergie an das Werkstück abgibt.The transfer device according to the invention is characterized in that at the free end of the coupling part a circular plate is attached in the middle of one of its faces and after a known calculation is dimensioned so that it is at the predetermined frequency with an antinode in the plate center and on the circumference in Re- Sonance vibrates and emits vibration energy to the workpiece on part of its peripheral edge.

Durch die Ausbildung des am Kupplungsteil befestigten Endstückes als eine in Resonanz mitschwingende Scheibe oder Platte kann die Abgabe wesentlicher Kraftmengen von einer einzigen kleinen Zone am Plattenumfang durchgeführt werden, wobei die mit den Masseeffekten zusammenhängenden Schwierigkeiten vermeiden werden, die sich einstellen, wenn ein großes Endstück benutzt wird, daß zusammen mit dem Kupplungsteil vibriert und in akustischer Hinsicht ein festes Stück des Kupplungsteils bildet.By designing the end piece attached to the coupling part as one that vibrates in resonance Disc or plate can deliver significant amounts of force from a single small zone be carried out on the circumference of the plate, with the difficulties associated with the mass effects avoid that set in when a large tail is used along with that the coupling part vibrates and forms a solid piece of the coupling part from an acoustic point of view.

Weiterhin ist eine gewisse Energiespeicherung in dem Kraftabgabesystem gemäß der Erfindung vorhanden, gleichgültig, ob die in Resonanz mitschwingende Platte auf einem Werkstück gerollt wird oder nicht, wird die Energie nur von einem kleinen Segment Übertragungsvorrichtung bei VibratorenFurthermore, there is a certain energy storage in the power delivery system according to the invention, It does not matter whether the plate vibrating in resonance is rolled on a workpiece or not, the energy is only transmitted by a small segment of the transmission device in vibrators

Anmelder:Applicant:

Aeroprojects Incorporated, West Chester, Pa. (V. St. A.)Aeroprojects Incorporated, West Chester, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. W. Mouths, Patentanwalt, Frankfurt/M., Krögerstr. 5Representative: Dipl.-Ing. W. Mouths, patent attorney, Frankfurt / M., Krögerstr. 5

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 8. Juli 1958 (Nr. 747 254)Claimed priority: V. St. v. America, July 8, 1958 (No. 747 254)

William Cronk ElmoreWilliam Cronk Elmore

und Carmine Frank De Prisco,and Carmine Frank De Prisco,

West Chester, Pa. (V. St. Α.),West Chester, Pa. (V. St. Α.),

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

am Umfang abgenommen. Da aber der Rest der Platte ebenso vibriert und diese Vibrationsbewegung mit dem die Kraft abgebenden Segment gekuppelt ist, besteht eine Wirkung, die analog einem Schwungrad ist, wodurch dem System eine höhere Resonanzschärfe vermittelt wird.decreased in scope. But since the rest of the plate also vibrates and this vibratory movement with which the power-emitting segment is coupled, there is an effect that is analogous to a flywheel which gives the system a higher resonance sharpness.

Das sich verjüngende Ende des Kupplungsteiles, das die Scheibe oder kreisförmige Platte trägt, ist an der Mitte der Scheibe etwa durch eine metallurgische Verbindung befestigt, wodurch die Scheibe in einer normalen Vibrationsart symmetrisch um ihre Achse vibriert und die Energie von der in Resonanz schwingenden Scheibe von einem kleinen Segment des Umfangs abgenommen wird, nicht aber von dem gesamten Umfang der Scheibe oder von ihren Flächen.The tapered end of the coupling part that carries the disc or circular plate is on the The center of the disk is roughly fastened by a metallurgical bond, making the disk in a normal Type of vibration vibrates symmetrically about its axis and the energy from the vibrating in resonance Disc is removed from a small segment of the circumference, but not the entire circumference of the disc or of its surfaces.

Da die Resonanzscheibe so bemessen ist, daß bei einer vorbestimmten Frequenz ein Schwingungsknotenkreis ungefähr in der Mitte der Scheibenfiäche entsteht und ein Schwingungsbauch sowohl an der Mitte der Scheibe als auch an der Peripherie der Scheibe, ist ein günstiger Befestigungspunkt oder eine Zone an der Scheibenmitte für das Ende des Kupplers, an dem die Scheibe befestigt ist, gegeben.Since the resonance disc is dimensioned so that a node circle at a predetermined frequency approximately in the middle of the disk surface and an antinode to both the center of the disc, as well as on the periphery of the disc, is a convenient attachment point or a Zone at the center of the disc for the end of the coupler to which the disc is attached.

Zum wirksamen Betrieb und zur Verringerung von Energieverlusten auf ein Mindestmaß ist die Scheibe so bemessen, daß sie mit der gleichen Frequenz vibriert wie die Vibrationsvorrichtung, an der die ScheibeFor efficient operation and to reduce energy losses to a minimum, the washer dimensioned so that it vibrates at the same frequency as the vibrating device on which the disc is attached

209 578/90209 578/90

3 43 4

befestigt ist, d. h., Schwingungserzeuger, Kupplungs- bauten Kern aus Nickel, Nickel-Eisen-Legierung,is attached, d. i.e., vibration generator, coupling structures core made of nickel, nickel-iron alloy,

teil und Resonanzscheibe schwingen alle mit der Eisen-Kobalt-Legierung, Aluminium-Eisen-Legierungpart and resonance disk all vibrate with the iron-cobalt alloy, aluminum-iron alloy

gleichen Frequenz. Für die Bemeseung der kreis- oder anderem magnetostriktivem Material und mitsame frequency. For the sizing of circular or other magnetostrictive material and with

förmigen Platte gilt die Gleichung entsprechenden Abmessungen, um eine axiale Re-shaped plate applies the equation corresponding dimensions to an axial re-

0 412 t T / Ö ^{5 sonanz m}ft ^er Frequenz des darauf einwirkenden /^Wechselstromes sicherzustellen, so daß er sich in0 412 t T / Ö ^{5 to ensure the} frequency of the alternating current acting on it, so that it is in

7^c > Wechselstromes sicherzustellen, so daß er sich in7 ^ c> AC current so that it is in

(I β) seiner Länge verringert oder vergrößert, je nach(I β) its length decreased or increased, depending on

worin / die Vibrationsfrequenz, t die Dicke der seinem Magnetostriktionskoeffizienten. Platte in Zentimetern,, R der Radius der Platte in Der magnetostriktive Schwingungserzeuger 22 beZentimetern, ζ die Dichtigkeit in Gramm je Kubik- 10 steht aus der Polarisierungsspule 28 und der Erregerzentimeter, σ das Poissonsche Verhältnis und Q der spule 30. Es ist wünschenswert, den magnetostrik-Young-Modulus in Dyn je Quadratzentimeter ist. tiven Schwingungserzeuger 22 mit Hilfe einer PoIa-where / is the vibration frequency, t is the thickness of its magnetostriction coefficient. Plate in centimeters ,, R the radius of the plate in The magnetostrictive oscillator 22 beZentimeters, ζ the tightness in grams per cubic 10 is from the polarizing coil 28 and the exciter centimeter, σ the Poisson's ratio and Q of the coil 30. It is desirable that the magnetostrik Young modulus in dynes per square centimeter. tive vibration generator 22 with the help of a PoIa-

Es ergibt sich daraus, daß die Vibrationsfrequenz risierungsspule 28 zu polarisieren, damit die Metallder kreisförmigen Platte nicht nur zur Dicke und zum platten in dem magnetostriktiven Schwingungser-Radius der Platte in Beziehung steht, sondern auch 15 zeuger die angewendete Hochfrequenzenergie von der zu den physikalischen Eigenschaften des Materials, Erregerspule 30 wirksam in elastische Vibrationsaus dem die Platte hergestellt ist. energie umwandeln. An Stelle des magnetostriktiven Es hat sich jedoch herausgestellt, daß gewisse Schwingungserzeugers 22, wie er in den Zeichnungen Größenbegrenzungen vorhanden sind, so daß die dargestellt ist, können andere bekannte Schwingungsberechneten Abmessungen des Radius und der Dicke 20 erzeuger verwendet werden, beispielsweise elektronicht immer anwendbar sind. So wird bei sehr niedrigen striktive oder piezoelektrische Schwingungserzeuger, Frequenzen der Durchmesser der Scheibe für den die aus Bariumtitanat, Quarzkristallen, Bleititanat, beabsichtigten Zweck nutzlos, während bei sehr Bleizirkonat usw. hergestellt sind, hohen Frequenzen die Dicke der Scheibe so groß Der magnetostriktive Schwingungserzeuger 22 ist wird, daß sie für den beabsichtigten Zweck, z. B. 25 metallurgisch beispielsweise durch Silberlöten od. dgl. Kraftabgabe, unbrauchbar wird. mit dem Kupplungsteil 24 verbunden. Bei der darin jedem Falle muß der Radius der Scheibe beträcht- gestellten Ausführungsform besteht der Kuppler 24 Hch größer sein als ihre Dicke. Das Verhältnis zwischen aus dem zylindrischen Kupplungsteil 34 aus festem dem Radius und den Dickeabmessungen der Scheibe Stahl und einem zweiten sich verjüngenden Kuppgestattet, daß die Scheiben der Vibrationsvorrich- 30 lungsteil 36. Für die Abgabe maximaler Energie kann tungen in den allerverschiedensten Abmessungen der verjüngte Kupplungsteil 36 gewölbt sein, so daß geliefert werden können. Scheiben der richtigen Ab- er eine Verjüngung hat, die eine exponentielle Funktion messungen können im allgemeinen im Frequenz- seiner Länge ist und dem folgenden Verhältnis entbereich von ungefähr 3000 Perioden bis unge- spricht:
fähr 100 000 Perioden hergestellt werden. 35 S = S₀ e~ ² ^Tl, It results from polarizing the vibrating frequency coil 28 so that the metal of the circular plate is related not only to the thickness and to the plates in the magnetostrictive vibrator radius of the plate, but also to produce the applied radio frequency energy from the to the physical properties of the material, excitation coil 30 effective in elastic vibration from which the plate is made. convert energy. In place of the magnetostrictive It has been found, however, that certain vibrators 22, as there are size limits in the drawings, so that it is shown, other known vibration-calculated dimensions of the radius and the thickness 20 generator can be used, for example, electronic are not always applicable . Thus, at very low strict or piezoelectric vibrators, the diameter of the disk becomes useless for the purpose intended from barium titanate, quartz crystals, lead titanate, while at very high frequencies the thickness of the disk becomes so great that the magnetostrictive vibrator 22 is that it will be used for the intended purpose, e.g. B. 25 metallurgically, for example by silver soldering or the like. Power output, becomes unusable. connected to the coupling part 24. In each case, the radius of the disc must be considerable, the coupler must be 24 Hch greater than its thickness. The relationship between the cylindrical coupling part 34 made of fixed radius and the thickness dimensions of the steel disk and a second tapered coupling allows the disks of the vibration device part 36. For the delivery of maximum energy, the tapered coupling part 36 can be provided in a wide variety of dimensions be arched so that can be delivered. Slices of the correct but- er has a taper, which can be measured as an exponential function, is generally in frequency- its length and has the following ratio in the range from about 3000 periods to unspoken:
can be produced for about 100,000 periods. 35 S = S ₀ e ~ ² ^Tl ,

Die Scheiben können aus beispielsweise Aluminium,The discs can be made of, for example, aluminum,

Molybdän, Monelmetall, Nickel, Stahl, Titan usw. wo bei S₀ der verringerte Bereich am Ende 32 ist, hergestellt werden. S der Bereich am zylindrischen Teil, T eine KonstanteMolybdenum, Monel metal, nickel, steel, titanium, etc. where at S ₀ the reduced area at the end is 32, can be produced. S is the area on the cylindrical part, T is a constant

Die Verbindung zwischen dem Ende des Kupp- für die Verjüngung und I die Länge des verjüngten lungsteiles und der Mitte der Scheibe ist vorteilhaft 40 Kupplungsteiles.The connection between the end of the couplings for the rejuvenation and I is the length of the tapered lung part and the center of the disk 40 is advantageous for coupling part.

eine metallurgische Verbindung. Es hat sich beispiels- Der zylindrische Teil 34 wird von dem Träger 38a metallurgical compound. It has become, for example, the cylindrical part 34 is supported by the carrier 38

weise gezeigt, daß ein kreisförmiger Berührungs- gehalten, der aus einer zylindrischen Metallhülse oderwise shown that a circular contact held, which consists of a cylindrical metal sleeve or

bereich von 10 mm erfolgreich für eine Kupplung an aus anderem geeigneten Resonanzmaterial besteht.range of 10 mm for a coupling to consist of other suitable resonance material.

einer 20 OOO-Perioden-Scheibe verwendet werden kann. _{Die Hülge 38} ^ _dne ^ _yon λ _{nach dem bd der} a 20,000 period disk can be used. _{The Hülge 38} ^ _dne ^ _yon λ _{after the bd of}

Zum Ankuppeln an einer Scheibe von nicht mehr als 45 ² For coupling to a disc of not more than 45 ²

50 mm im Durchmesser genügt eine kreisförmige angewendeten Frequenz benutzten Metall oder eine50 mm in diameter a used metal or a circular applied frequency is sufficient

Berührungsfläche von 6 mm Durchmesser. gerade Vielfache davon. Die Hülse 38 umgibt den6 mm diameter contact surface. even multiples of that. The sleeve 38 surrounds the

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand von zylindrischen Teil 34 konzentrisch und in Abstand.The invention is shown in the drawing with reference to the cylindrical part 34 concentric and at a distance.

Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigt Am Ende der Hülse 38, das dem magnetostriktivenExemplary embodiments illustrated. It shows at the end of the sleeve 38, which is the magnetostrictive

Fig. 1 eine Ausführungsform der Vibrationsvor- 50 Schwingungserzeuger 22 entgegengesetzt ist, ist einFig. 1 is an embodiment of the vibration pre- 50 vibrator 22 opposite is a

richtung nach der Erfindung in Seitenansicht, teil- Flansch 40 vorgesehen, der metallurgisch mit demDirection according to the invention in side view, partial flange 40 provided, the metallurgically with the

weise geschnitten, zylindrischen Teil des sich verjüngenden Endes 36wise cut, cylindrical portion of the tapered end 36

Fig. 2 bis 6 andere Ausbildungen der kreisförmigen verbunden ist. Das Ende 42 der Hülse 38 ist frei vonFig. 2 to 6 other configurations of the circular is connected. The end 42 of the sleeve 38 is free from

Platte, teilweise im Schnitt, jeglicher Befestigung. Wenn die Vorrichtung 20 vibriert,Plate, partly in section, of any attachment. When the device 20 vibrates,

Fig. 7 eine Stirnansicht der freien Fläche einer 55 entwickelt sich ein wirklicher Schwingungsknoten in der weiteren Ausführungsform der kreisförmigen Platte, _{Hülge 38 am Fknsch 44 d} * _{on dem freien Ende 42} 7 shows an end view of the free surface of a 55, a real vibration _{node develops in the further embodiment of the circular plate, sleeve 38 on the Fknsch 44 d} * _{on the free end 42}

Fig. 7 a die Art der Vibration der kreisförmigen 47 a shows the type of vibration of the circular 4

Platte, entfernt liegt. Der Flansch 44 wird von in Fig. 1 nichtPlate that lies away. The flange 44 is not shown in FIG. 1

Fig. 8 eine weitere Ausführungsform einer Vibra- dargestellten Trägern gehalten.8 shows a further embodiment of a vibra-shown carrier.

tionsvorrichtung in Seitenansicht, 60 Die Hülse 38 ist für viele Anwendungsgebiete vor-side view, 60 The sleeve 38 is intended for many areas of application.

Fig. 9 ein Vibrationsschweißgerät nach der Erfin- teilhaft, doch kann die Vibrationsvorrichtung 20 auch dung in Seitenansicht. ohne Halterung verwendet werden.9 shows a vibration welding device according to the invention, but the vibration device 20 can also dung in side view. can be used without a bracket.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der Bei der dargestellten Ausführungsform des magneto-The embodiment shown in Fig. 1 of the In the illustrated embodiment of the magneto-

Vibrationsvorrichtung 20 umfaßt den magnetostrik- striktiven Schwingungserzeugers 22 sind der zylintiven Schwingungserzeuger 22, das Kupplungsstück 24 65 drische Kupplungsteil 34 und der zweite Kupplungsund die kreisförmige Platte 26. ^ ^ .^ _&Q _{bemess daß sie eine Μη§6 von} A Der magnetostriktive Schwingungserzeuger 22 ist ² von üblicher Bauart mit einem aus Platten aufge- haben. Sie sind so konstruiert, daß sie bei der ange-Vibration device 20 includes the magnetostrictive strictive vibrator 22 are the zylintiven vibrator 22, the coupling piece 24 65-cylindrical coupling part 34 and the second coupling and the circular plate 26 ^. ^ ^ _{& Q} _{BEMESS that it} is _{a Μη§6 A} The magnetostrictive transducer 22 ² of the usual design with one made of plates. They are designed in such a way that they

wendeten Betriebsfrequenz in Resonanz schwingen, um die maximale Kraftmenge abzugeben, und daß die Verbindungsstellen, nämlich die Verbindung zwischen dem magnetostriktiven Schwingungserzeuger 22 und dem zylindrischen Kupplungsteil 34, sowie zwischen dem zylindrischen Kupplungsteil 34 und dem zweiten Kupplungsteil 36 und zwischen dem zweiten Kupplungsteil 36 und der kreisförmigen Platte 26 an einem Wellenbauch liegen. Die kreisförmige Platte 26 wird akustisch an ihrer Mitte angetrieben.applied operating frequency to resonate to deliver the maximum amount of force, and that the Connection points, namely the connection between the magnetostrictive vibration generator 22 and the cylindrical coupling part 34, and between the cylindrical coupling part 34 and the second Coupling part 36 and between the second coupling part 36 and the circular plate 26 at one Wave belly lie. The circular plate 26 is acoustically driven at its center.

Die Platte 26 bildet innerhalb ihrer Peripherie einen Knotenkreis sowie einen Schwingungsbauch in ihrer Mitte und einen Schwingungsbauch in ihrer Peripherie. Nach der Erfindung wird vorzugsweise innerhalb des Frequenzbereiches von 3000 bis 100 000 Perioden gearbeitet. Es hat sich gezeigt, daß innerhalb dieses Bereiches ein Arbeiten mit Scheiben mit einem Knotendurchmesser am wünschenswertesten ist, obwohl auch andere Scheiben mit anderen Vibrationsarten verwendet werden können. The plate 26 forms a nodal circle within its periphery and an antinode in it Center and an antinode in its periphery. According to the invention is preferably within the Frequency range from 3000 to 100,000 periods worked. It has been shown that within this Working with disks with a knot diameter is most desirable, though other discs with other types of vibration can also be used.

Die Platte 26 der Ausführungsform nach Fig. 1 besteht aus einer kreisförmigen Scheibe gleichmäßiger Dicke.The plate 26 of the embodiment according to FIG. 1 consists of a circular disc of uniform thickness.

Fig. 2 zeigt eine Platte 26a mit einer Vielzahl aus einem Stück geformter kreisförmiger Scheiben, nämlieh die verhältnismäßig dicke und verhältnismäßig schmale Scheibe 46 und die verhältnismäßig dünne und verhältnismäßig breite Scheibe 48.Fig. 2 shows a plate 26a having a plurality of circular disks molded from one piece, namely the relatively thick and relatively narrow disk 46 and the relatively thin and relatively wide disk 48.

Die Platte 26b gemäß Fig. 3 hat eine aus einem Stück bestehende kreisförmige Scheibe, die an ihrer Mitte dicker als an ihrer Kante ist. Das Ausmaß der Verjüngung kann eine gerade Verjüngung oder eine exponentielle Verjüngung sein, je nach der besonderen Bauart.The plate 26b of Figure 3 has a one-piece circular disc which is thicker at its center than at its edge. The amount of taper can be a straight taper or an exponential taper, depending on the particular design.

Fig. 4, 5, und 6 zeigen Ausführungsformen mit Vertiefungen nach der Mitte der Platte 26 c, 26 d, 26 e.4, 5 and 6 show embodiments with depressions towards the center of the plate 26 c, 26 d, 26 e.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform der Platte 26/, die mit einer ringförmigen Nut 50 im Knotenbereich versehen ist. Sonst ähnelt sie weitgehend der in Fig. 1 gezeigten Platte 26. Es hat sich gezeigt, daß die An-Ordnung der Nut 50 beim Stabilisieren der Vibrationsbewegung vorteilhaft ist.Fig. 7 shows an embodiment of the plate 26 /, which has an annular groove 50 in the node area is provided. Otherwise it is largely similar to the plate 26 shown in FIG. 1. It has been found that the An-order of the groove 50 is advantageous in stabilizing the vibratory movement.

Fig. 7 a veranschaulicht die ungefähre Vibrationsbewegung der Platte gemäß der Erfindung. Fig. 7a illustrates the approximate vibratory movement of the plate according to the invention.

Fig. 8 zeigt eine Vibrationsvorrichtung 52, die verwendet werden kann, wenn sehr hohe Vibrationsenergie in das Werkstück geschickt werden soll. Bei dieser Vibrationsvorrichtung ist die kreisförmige Platte 54 akustisch an der Mitte ihrer beiden Flächen von den entsprechenden Kupplern 56 und 58 angetrieben. Fig. 8 shows a vibration device 52 which can be used when very high vibration energy is to be sent into the workpiece. at of this vibrator, the circular plate 54 is acoustically at the center of its two faces driven by the respective couplers 56 and 58.

Ein magnetostriktiver Schwingungserzeuger 60 ist axial am Kuppler 56 befestigt und ein magnetostriktiver Schwingungserzeuger 62 axial an dem Kuppler 58, wobei die Vorrichtung an jeder Seite der Platte 54 gleich bemessen sind.A magnetostrictive vibrator 60 is axially attached to the coupler 56 and a magnetostrictive one Vibrator 62 axially on coupler 58, with the device on either side of plate 54 are dimensioned the same.

Durch Betreiben der magnetostriktiven Schwingungserzeuger 60 und 62 mit einer Phasenverschiebung von 180° kann die kreisförmige Platte 54 mit höheren Kräften betrieben werden, als wenn ein einziger magnetostriktiver Schwingungserzeuger vorgesehen ist. In Fig. 9 ist die Anwendung der Vibrationsvorrichtung nach der Erfindung bei einem Punktschweißgerät veranschaulicht.By operating the magnetostrictive vibrators 60 and 62 with a phase shift of 180 °, the circular plate 54 can be operated with higher forces than if a single one magnetostrictive vibrator is provided. In Fig. 9 is the application of the vibrating device illustrated according to the invention in a spot welder.

Das Schweißen wird unter einem Klemmdruck durchgeführt, der groß genug ist, um die zu verschweißenden Metalle in fester Berührung an der vorgesehenen Schweißberührungsfläche zu halten.The welding is carried out under a clamping pressure that is great enough to hold the weld To keep metals in firm contact at the intended welding contact area.

Das Vibrationsschweißgerät 66 der Fig. 9 besteht aus der Vibrationsvorrichtung 20 und dem Amboß 68.The vibration welding device 66 of FIG. 9 consists of the vibration device 20 and the anvil 68.

Die zu verschweißenden Werkstücke 70 und 72 sind Bleche, die zwischen der Platte 26 und dem Amboß angeordnet sind. Sie werden gut ausgerichtet und in fester Berührung gehalten durch den von der Platte 26 ausgeübten Druck. Diese Kraft kann durch geeignete mechanische Mittel ausgeübt werden, wie Federn, Druckluftzylinder, Hydraulikzylinder od. dgl, die mit der kraftunempfindlichen Halterung 38 am Flansch 44 angreifen. Die Vibrationsrichtung der Platte 26 ist mit einem Pfeil bezeichnet.The workpieces to be welded 70 and 72 are sheets between the plate 26 and the anvil are arranged. They are well aligned and held in firm contact by the Plate 26 applied pressure. This force can be exerted by suitable mechanical means, such as Springs, compressed air cylinders, hydraulic cylinders or the like, which are connected to the force-insensitive bracket 38 on the Attack flange 44. The direction of vibration of the plate 26 is indicated by an arrow.

Das Schweißen erfolgt zwischen den Metallwerkstücken 70 und 72 durch Einbringen elastischer Vibration von der Platte 26 zu dem Werkstück 70, wobei die elastische Vibration eine Komponente hat, die parallel zur Berührungsfläche zwischen den Werkstücken 70 und 72 liegt.The welding takes place between the metal workpieces 70 and 72 by introducing elastic vibration from the platen 26 to the workpiece 70, the elastic vibration having a component that is parallel to the contact surface between the workpieces 70 and 72.

Das Vibrationsschweißgerät 66 kann auch als Nahtschweißgerät verwendet werden. So kann die Platte 26 gedreht werden, und zwar gegenüber entweder beweglicher oder feststehender Metallwerkstücke. Um das Nahtschweißen durchzuführen, werden ähnliche Kraft- und Druckbedingungen verwendet wie beim Punktschweißen.The vibration welder 66 can also be used as a seam welder. So can the Plate 26 are rotated against either movable or fixed metal workpieces. To perform the seam welding, similar force and pressure conditions are used as in spot welding.

Für die Erfindung sind auch andere Ausführungsformen möglich, die im Rahmen der Erfindung liegen. So können z. B. auch Kuppler mit Keilform verwendet werden oder Kuppler, die die Form zylindrischer Stangen oder Rohre haben und Kuppler mit Abstufungen. Other embodiments that lie within the scope of the invention are also possible for the invention. So z. B. wedge-shaped couplers or couplers which are cylindrical in shape can also be used Have rods or tubes and couplers with gradations.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Transmission device for vibrators, consisting of a vibration generator for generating vibration energy of a predetermined frequency and a coupling part for the transmission of the vibration energy to a workpiece to be machined, in particular for vibration welding, characterized in that at the free end (32) of the coupling part (36) a circular plate is fixed in the center of one of its surfaces and is dimensioned according to a calculation known per se so that it vibrates in resonance at the predetermined frequency with an antinode in the plate center and on the circumference and vibrates energy to the workpiece on part of its circumferential edge gives away.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that two vibration generators (60, 62) are provided and each of the generators vibration energy of the same predetermined Frequency generated and 180 ° out of phase with the other and that the Plate (54) for delivering vibrational energy from part of its peripheral edges to a workpiece (70, 72) is coupled to one of the generators in the middle of each of its surfaces.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the thickness of the circular Plate (26) and the radius with the predetermined frequency in accordance with the equation

0.412 t

-ση-ση

stand where / the frequency, t the thickness of the

Plate in centimeters, R the radius of the plate in centimeters, ζ the tightness in grams per cubic centimeter, σ the Poisson's ratio and Q the Young's modulus in dynes per square centimeter.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the maximum thickness of the Plate (26) is less than a quarter of its radius.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that a vibration energy within of the frequency range from 3000 to 100,000 periods is used. S.

6. Apparatus according to claim 1, characterized in that the plate (26) between Plate center and plate circumference has a single node circle (50).

7. Apparatus according to claim 1, characterized in that a groove in the plate (26 /) (50) is arranged.

Considered publications:
U.S. Patent No. 2,704,330;
HF Olson, Aconstical Engineering, 1957, 63 to 66.

For this purpose, 1 sheet of drawings