Aislamiento rígido de un sonotrodo rotativo.

Aparato pare el tratamiento mediante ultrasonidos, que comprende:

un elemento (28) de sonotrodo ultrasónico rotativo;

un elemento rotativo (34) de eje que está unido operativamente a dicho elemento (28) de sonotrodo;

caracterizado por

un elemento de aislamiento (42) que está unido operativamente a dicho elemento (34) del eje, siendo capaz dichoelemento de aislamiento (42) de curvarse bajo una gama de frecuencias sónicas activadas por el sonotrodo paraproporcionar un componente operativo de movimiento a lo largo de una dirección radial, y un componente operativode movimiento a lo largo de una dirección axial, en el que

dicho elemento de aislamiento (42) tiene un componente (46) de aislamiento radial y un componente (50) deaislamiento axial;

dicho componente (46) de aislamiento radial está unido operativamente a dicho elemento (34) del eje, estáconfigurado para prolongarse en una dirección sustancialmente radial desde dicho elemento del eje, y estáconfigurado para curvarse dinámicamente bajo dicha gama de frecuencias sónicas activadas por el sonotrodo;dicho componente (50) de aislamiento axial está unido operativamente a una parte operativa de dicho componentede aislamiento radial, está configurado para prolongarse en una dirección sustancialmente axial desde dichocomponente de aislamiento radial, y está configurado para curvarse dinámicamente bajo dicha gama de frecuenciassónicas activadas por el sonotrodo.

Aislamiento rígido de un sonotrodo rotativo SECTOR TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere, en general, a un método y un aparato que puede ser utilizado en operaciones de tratamiento ultrasónico. Como características particulares, el método y el aparato pueden incluir un sonotrodo rotativo, y el tratamiento ultrasónico puede incluir una operación de unión mediante ultrasonidos. Más particularmente, la invención se refiere a un método de tratamiento ultrasónico y a un aparato que puede proporcionar un aislamiento operativo de sonotrodo rotativo que utiliza un sistema de conexión que tiene una rigidez y una tenacidad relativamente elevadas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los sistemas ultrasónicos convencionales han venido incluyendo un sonotrodo rotativo que colabora con un yunque rotativo. En el documento U.S.A. A-5.976.316 se da a conocer un sistema de este tipo. Los sonotrodos ultrasónicos rotativos convencionales han venido estando soportados y montados utilizando goma u otros componentes elastoméricos para proporcionar un aislamiento a los ultrasonidos. Como resultado, el sonotrodo ultrasónico presenta una baja tenacidad estática, una baja tenacidad dinámica, y presenta unas magnitudes excesivamente grandes de descentrado o de otros desplazamientos durante el funcionamiento ordinario. Adicionalmente, los sistemas convencionales de sonotrodos ultrasónicos han venido empleando técnicas complicadas y poco fiables de transmisión del par.

Para ayudar a abordar los diversos inconvenientes, los sistemas convencionales de unión mediante ultrasonidos han venido empleando ruedas adicionales de soporte para ayudar a mantener el sonotrodo ultrasónico en la posición deseada con respecto al yunque rotativo que colabora con el sonotrodo. Habitualmente, las ruedas de soporte han sido configuradas para mantener el sonotrodo rotativo en un contacto directo, sustancialmente continuo, con el yunque rotativo durante el funcionamiento ordinario. Sin embargo, la utilización de dichas ruedas de soporte incrementa excesivamente el ruido audible del sistema y produce un desgaste excesivo en la superficie de trabajo de sonotrodo ultrasónico. Adicionalmente, el sonotrodo presenta un desgaste desigual o requiere la utilización de un mecanismo oscilatorio para distribuir el desgaste de una forma más uniforme. Los sistemas de transmisión del par necesarios para el accionamiento de sonotrodo rotatorio son excesivamente costosos, requieren un mantenimiento excesivo y son difíciles de preparar y ajustar. Los sistemas convencionales de sonotrodos ultrasónicos crean asimismo zonas en la superficie de trabajo de sonotrodo que son inadecuadas para realizar las operaciones de unión deseadas y no proporcionan unos niveles suficientes de estabilidad dinámica. Adicionalmente, los sistemas convencionales de sonotrodos ultrasónicos requieren ajustes excesivamente críticos y presentan una complejidad excesiva y unos costes asimismo excesivos. Cuando se utiliza goma u otros materiales elásticos para proporcionar montajes con aislamiento acústico, dichos montajes pueden generar una energía reflejada excesiva si el material elastomérico está demasiado comprimido. Como resultado, existe la necesidad continuada de una mejora de los sistemas de unión mediante ultrasonidos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El método de tratamiento mediante ultrasonidos y el aparato de la invención incluyen un elemento de un sonotrodo ultrasónico rotativo unido de forma operativa a un elemento de aislamiento. En un aspecto particular, el elemento de aislamiento puede presentar una rigidez elevada. El elemento de aislamiento está configurado para curvarse operativamente bajo una gama de frecuencias sónicas activadas por el sonotrodo para proporcionar un componente operativo del movimiento a lo largo de una dirección radial y un componente operativo del movimiento a lo largo de una dirección axial.

El elemento de aislamiento tiene un componente de aislamiento radial y un componente de aislamiento axial . El componente de aislamiento radial está unido operativamente al elemento del eje, y está configurado para prolongarse, al menos radialmente, desde el elemento del eje. El componente de aislamiento radial está configurado para curvarse operativamente bajo la gama de frecuencias sónicas activadas por el sonotrodo. El componente de aislamiento axial está unido operativamente a una parte operativa del componente de aislamiento radial y está configurado para prolongarse, al menos axialmente, desde el componente de aislamiento radial. El componente de aislamiento axial está configurado para curvarse operativamente bajo la gama de frecuencias sónicas activadas por el sonotrodo.

La invención da a conocer un sistema de sonotrodo ultrasónico rotativo característico que incluye la correspondiente guía de ondas y, por lo menos, un elemento de aislamiento que tiene una rigidez y una tenacidad elevadas. El elemento de aislamiento puede aislar de forma operativa el movimiento radial que se puede originar en el nodo longitudinal de una guía de ondas, y puede proporcionar un ancho de banda suficiente para compensar los desplazamientos nodales que pueden producirse durante el funcionamiento ordinario. El elemento de aislamiento puede proporcionar asimismo una tenacidad mejor para reducir las deformaciones bajo carga. El incremento de la tenacidad puede ayudar a mantener la concentricidad y ayudar a reducir los desplazamientos descentrados. Adicionalmente, el elemento de aislamiento puede transmitir el par de forma más eficiente y puede proporcionar una efectividad y una eficiencia mejoradas. El elemento de aislamiento puede estar configurado asimismo para reducir las concentraciones de tensión y para incrementar la resistencia a la fatiga, y puede proporcionar un sistema de montaje que puede reducir los movimientos relativos entre las piezas componentes. El método y el aparato de la invención pueden reducir la necesidad de componentes elastoméricos de aislamiento y pueden eliminar la necesidad de anillos tóricos elastoméricos convencionales y del equipamiento asociado a los anillos de aislamiento. El método y el aparato pueden reducir asimismo la necesidad de chavetas para la transmisión del par y pueden evitar la utilización de ruedas auxiliares de soporte para mantener las posiciones deseadas de sonotrodo rotativo y del yunque rotativo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La invención será comprendida más plenamente y las ventajas adicionales serán evidentes al hacer referencia a la siguiente descripción detallada de la invención y a los dibujos, en los cuales:

la figura 1 muestra una vista esquemática, lateral, de un método a modo de ejemplo, y de un aparato que puede incorporar la presente invención;

la figura 2 muestra una vista esquemática, frontal, de un método a modo de ejemplo, y de un aparato que puede incorporar la presente invención;

la figura 3 muestra una vista representativa, en perspectiva, de un elemento representativo de un sonotrodo y de un elemento de aislamiento que puede ser utilizado con el método y el aparato de la invención;

la figura 4 muestra una vista esquemática de una sección transversal, en una configuración montada de forma rotativa del elemento de sonotrodo y del elemento de aislamiento mostrado en la figura 3;

la figura 5 muestra una vista representativa, en perspectiva, de otro elemento de sonotrodo y del elemento de aislamiento que pueden ser utilizados con el método y el aparato de la invención;

la figura 6 muestra una vista esquemática de una sección transversal, en una configuración montada de forma rotativa del elemento de sonotrodo y del elemento de aislamiento mostrado en la figura 5;

la figura 6A muestra una vista esquemática de una sección transversal en una disposición en la que el elemento de sonotrodo y el elemento de aislamiento están montados de forma rotativa con una serie de cojinetes de soporte;

la figura 7 muestra una vista lateral esquemática de un elemento representativo de sonotrodo y del elemento de aislamiento montados con componentes asociados sobre un cojinete sustancialmente no elástico;

la figura 8 muestra una vista esquemática de una sección transversal a través del elemento montado de sonotrodo y el elemento de aislamiento mostrados en la figura 7;

la figura 9 muestra una vista representativa, en perspectiva, de un elemento de sonotrodo y de un elemento de aislamiento que pueden ser montados con un par de cojinetes rígidos de soporte, sustancialmente no elásticos;

la figura 10 muestra una vista esquemática de una sección transversal de una configuración de un elemento de sonotrodo y de un elemento de aislamiento, en la que el elemento... [Seguir leyendo]

1. Aparato pare el tratamiento mediante ultrasonidos, que comprende:

un elemento (28) de sonotrodo ultrasónico rotativo;

un elemento rotativo (34) de eje que está unido operativamente a dicho elemento (28) de sonotrodo;

caracterizado por

un elemento de aislamiento (42) que está unido operativamente a dicho elemento (34) del eje, siendo capaz dicho elemento de aislamiento (42) de curvarse bajo una gama de frecuencias sónicas activadas por el sonotrodo para proporcionar un componente operativo de movimiento a lo largo de una dirección radial, y un componente operativo de movimiento a lo largo de una dirección axial, en el que dicho elemento de aislamiento (42) tiene un componente (46) de aislamiento radial y un componente (50) de aislamiento axial;

dicho componente (46) de aislamiento radial está unido operativamente a dicho elemento (34) del eje, está configurado para prolongarse en una dirección sustancialmente radial desde dicho elemento del eje, y está configurado para curvarse dinámicamente bajo dicha gama de frecuencias sónicas activadas por el sonotrodo;

dicho componente (50) de aislamiento axial está unido operativamente a una parte operativa de dicho componente de aislamiento radial, está configurado para prolongarse en una dirección sustancialmente axial desde dicho componente de aislamiento radial, y está configurado para curvarse dinámicamente bajo dicha gama de frecuencias sónicas activadas por el sonotrodo.

2. Aparato, según la reivindicación 1, en el que dicho componente (46) de aislamiento radial se prolonga de modo sustancialmente continuo a lo largo de una dirección circunferencial de dicho elemento de aislamiento (42) .

3. Aparato, según la reivindicación 1, en el que dicho componente (46) de aislamiento radial se prolonga de modo sustancialmente discontinuo a lo largo de una dirección circunferencial de dicho elemento de aislamiento (42) .

4. Aparato, según la reivindicación 1, en el que dicho componente (46) de aislamiento radial tiene sustancialmente forma de disco.

5. Aparato, según la reivindicación 1, en el que dicho componente (50) de aislamiento axial está configurado para proporcionar una prolongación axial de dicho componente (46) de aislamiento radial.

6. Aparato, según la reivindicación 1, en el que dicho componente (50) de aislamiento axial está configurado para proporcionar una prolongación axial desde una sección, en sentido radial, hacia el exterior de dicho componente (46) de aislamiento radial.

7. Aparato, según la reivindicación 6, en el que dicho componente (50) de aislamiento axial está configurado para proporcionar una prolongación axial sustancialmente continua desde dicho componente (46) de aislamiento radial.

8. Aparato, según la reivindicación 6, en el que dicho componente (50) de aislamiento axial está configurado para prolongarse de modo sustancialmente continuo a lo largo de una dirección circunferencial de dicho elemento de aislamiento (42) .

9. Aparato, según la reivindicación 6, en el que dicho componente (50) de aislamiento axial está configurado para prolongarse de modo sustancialmente discontinuo a lo largo de una dirección circunferencial de dicho elemento de aislamiento (42) .

10. Aparato, según la reivindicación 6, en el que dicho componente (50) de aislamiento axial tiene una forma sustancialmente cilíndrica.

11. Aparato, según la reivindicación 1, que incluye además un dispositivo de acoplamiento rotativo (58) que está soportado por medio de un cojinete rotativo (66) ; en el que dicho elemento de aislamiento (42) está unido operativamente a dicho dispositivo de acoplamiento (58) .

12. Aparato, según la reivindicación 11, en el que

dicho dispositivo de acoplamiento (58) está provisto de una abertura de acoplamiento (62) ; y dicho componente (50) de aislamiento axial está situado y fijado operativamente en dicha abertura de acoplamiento (62) .

13. Aparato, según la reivindicación 11, en el que dicho elemento de aislamiento (42) está unido a dicho dispositivo de acoplamiento (58) por medio de la inclusión de una interferencia con ajuste a fricción.

14. Aparato, según la reivindicación 11, en el que dicho dispositivo de acoplamiento (58) tiene una abertura de acoplamiento (62) ; dicho componente (50) de aislamiento axial incluye una parte (54) de un reborde que se prolonga; y dicha parte (54) de reborde está situada y fijada operativamente en dicha abertura de acoplamiento (62) .

15. Aparato, según la reivindicación 14, en el que dicha parte (54) de reborde está unida operativamente a dicha abertura de acoplamiento (62) por medio de la inclusión de una interferencia con ajuste a fricción.

16. Aparato, según la reivindicación 1, que incluye además: un elemento (86) de un yunque rotativo que está situado asociado a dicho elemento de sonotrodo (28) próximo; y un convertidor piezoeléctrico ultrasónico (82) que está conectado operativamente a dicho elemento de sonotrodo

(28) .

17. Aparato, según la reivindicación 1, en el que

dicho componente (46) de aislamiento radial tiene una longitud y un grosor que permiten que dicho componente (46) de aislamiento radial se curve operativamente sin una fatiga excesiva;

dicho componente (50) de aislamiento axial radial tiene una longitud y un grosor que permiten que dicho componente (50) de aislamiento axial se curve operativamente sin una fatiga excesiva.

18. Aparato, según la reivindicación 1, en el que dicho elemento rotativo (28) de sonotrodo tiene una deformación máxima no mayor de unos 0, 076 mm bajo una fuerza de 445 N.

19. Método de tratamiento ultrasónico, que comprende:

la rotación de un elemento (28) de un sonotrodo ultrasónico;

estando dicho elemento (28) de sonotrodo unido operativamente a un elemento rotativo (34) de un eje; caracterizado porque dicho elemento (34) del eje está unido operativamente a un elemento de aislamiento (42) , siendo capaz dicho elemento de aislamiento (42) de curvarse y flexionar dinámicamente bajo una gama de frecuencias sónicas activadas por el sonotrodo para proporcionar un componente operativo de movimiento a lo largo de una dirección radial del elemento de aislamiento (42) y un componente operativo de movimiento a lo largo de una dirección axial del elemento de aislamiento (42) , en el que dicho elemento de aislamiento (42) ha sido configurado con un componente (46) de aislamiento radial y con un componente (50) de aislamiento axial;

dicho componente (46) de aislamiento radial está unido operativamente a dicho elemento de eje (34) en una configuración que se prolonga, al menos radialmente, desde dicho elemento (34) del eje y está configurado para curvarse operativamente cuando está sometido a dicha gama de frecuencias sónicas activadas por el sonotrodo;

dicho componente (50) de aislamiento axial está unido a una parte operativa de dicho componente (46) de aislamiento radial con una configuración que se prolonga, al menos axialmente, desde una parte operativa de dicho componente (46) de aislamiento radial y ha sido configurado para curvarse operativamente cuando está sometido a dicha gama de frecuencias sónicas activadas por el sonotrodo;

20. Método, según la reivindicación 19, que incluye además un acoplamiento operativo de dicho elemento de aislamiento a un cojinete rotativo (66) .

21. Método, según la reivindicación 19, que incluye además:

un posicionado en colaboración de un elemento rotativo (86) de un yunque próximo a dicho elemento (28) de sonotrodo, y

una unión operativa de un convertidor piezoeléctrico ultrasónico (82) con dicho elemento (28) de sonotrodo.

22. Método de tratamiento ultrasónico, según la reivindicación 19, que comprende además la rotación del elemento (28) de sonotrodo ultrasónico que tiene un primer lado axial y un segundo lado axial; estando dicho primer lado axial de dicho elemento de sonotrodo unido operativamente al elemento rotativo (34) del

eje;

estando dicho elemento de aislamiento unido operativamente a un dispositivo de acoplamiento rotativo (58) que está soportado por medio de un cojinete rotativo (66) ; estando dicho cojinete rotativo soportado por medio de un montaje; estando dicho montaje separado axialmente de un lado de dicho elemento (28) de sonotrodo; estando situado un elemento de un yunque rotativo (86) de forma asociada, a una distancia seleccionada de

separación de dicho elemento de sonotrodo;

girando dicho elemento del yunque por medio de un accionamiento del yunque para proporcionar una velocidad periférica del yunque de, por lo menos, unos 5 m/min; girando dicho elemento de sonotrodo por medio de un accionamiento de sonotrodo para proporcionar una velocidad

periférica de sonotrodo que iguala sustancialmente a dicha velocidad periférica del yunque; estando dicho elemento de sonotrodo conectado operativamente a un convertidor piezoeléctrico ultrasónico que

puede proporcionar una cantidad operativa de energía ultrasónica a una frecuencia comprendida dentro de una gama de 15 a 60 KHz aproximadamente; y dicho elemento de sonotrodo ha sido configurado para presentar una deformación estática no mayor de unos 0, 076

mm bajo una fuerza de 445 N.