專利名稱：干擾振型的共振頻率的調節方法
技術領域：
本發明涉及一種超聲密封裝置干擾振型的共振頻率的調節方法，該超聲密封裝置有一個被若干反作用體圍繞的位于中央的驅動裝置和一個具有長且窄的密封面的角狀物。
通常，為了密封而使用超聲裝置。同樣，這種方法也可以使用在灌裝機器中用于密封，這種灌裝機器將液體食物包裝到一次使用的可棄型包裝物中。在這種灌裝機器中，包裝材料帶被制成一根具有一條重疊的縱向連接縫或封條的管子。這種包裝材料帶可以在紙或紙板芯上覆蓋各種熱塑性塑料層構成，也可以由鋁箔構成。已制成為一根管子的包裝材料帶被灌裝進其打算灌裝的東西，并且這個材料管以規則的重復間隔被橫向密封。然后，已灌裝液體的管在橫向密封縫處被分割以形成單獨的包裝件。
在瑞典專利申請NO.SE9300918-1中描述的超聲密封裝置專用于上述類型的灌裝機器中的材料管的橫向接合密封。這種密封裝置有一個長且窄的密封表面，密封表面的寬度與橫向接合密封縫的寬度相等。為了能得到一條長度足夠的橫向密封縫，若干密封裝置必須連在一起以構成一個密封設備的組合的完整的裝置。
這樣的具有復雜幾何形狀的超聲密封設備在給定工作頻率后就會以一個限定的主振型工作。這個振型應能被密封裝置的驅動裝置激發，并且為了能獲得均勻的，足夠大的用于密封的振幅，應不存在與主振型的工作頻率太近的干擾振型。
在生產這些超聲密封裝置時，可能存在材料的不對稱，或者在材料加工中出現不對稱。這種不對稱可以在多至30％的已制成的裝置中出現。這些不對稱引起干擾振型以接近工作頻率的共振頻率振動，這形成不均勻的振幅，繼而導致不均勻的密封縫。它們進而又導致裝置中產生所不希望的應變和應力，這是這種裝置使用壽命縮短的一個起作用的因素。密封裝置的效率程度被干擾振型進一步降低了。
本發明的一個目的是獲得一種調節干擾型型的共振頻率的方法，該干擾振型引起上述的麻煩。使用本發明的方法可以改變干擾振型的共振頻率，所以該振型不再成為干擾成份。
本發明的另一目的是保證所制造的百分之百的密封裝置是有效的并且發揮令人滿意的作用。
按照本發明，這些目的和其它的目的通過對本文介紹的那種類型的方法給出的特征達到了，這些特征是，在反作用體上設置對稱的槽，槽設置在干擾振型呈現最大勢能或最大位移的地方。
本發明的較佳實施例進一步給出了在所屬權利要求中記載的特征。
下面將參照附圖更詳細地描述本發明的一個較佳實施例。


圖1是本發明方法打算用于其上的超聲密封裝置的透視圖。
圖2是表示按照本發明的一個密封裝置的示意圖。
圖3是表示對稱振動反射的示意圖。
圖4是表示非對稱振動反射的示意圖。
圖1是本發明方法打算用于其上的超聲密封裝置的透視圖。這種超聲裝置1的長度僅為波長的一半，原因是，其將使用灌裝機器中僅留的非常有限的有效空間。這樣，不必進行任何大的重新設計和重新構造，密封裝置1就可使用在目前的灌裝機器中。這種灌裝機器用來將液體食物裝進一次性使用的可棄型包裝物中。一條包裝材料帶(由紙或紙板與各種熱塑性塑料層構成的分層帶或鋁箔)在灌裝機器中成形為一根管，該管被灌裝想要灌裝的東西。沿液體管橫向，材料帶被橫向密封，并且材料帶用橫向密封縫密封以形成單獨的包裝件，為了橫向密封操作，這種密封裝置1已經作了改進。
圖1所示的超聲密封裝置1包括一個與一交流電源(未示出)相連的位于中央的驅動裝置2。此驅動裝置2中央地設置在可對稱地分割密封裝置1的兩平面(見圖2)的交叉點上。驅動裝置2被對稱設置的反作用體3圍繞。密封裝置1還包括一個其末端為一長且窄的密封面5的角狀物4。密封面5的寬度與橫向接合密封縫的寬度相等。為了橫向接合密封縫達到預定長度，若干上述密封裝置1必須組合在一起形成超聲密封設備的一個完整裝置。密封裝置的節平面6(在該平面裝置1的振幅為零)將位于角狀物4和反作用體3之間。節平面6具有一固定邊7，裝置1在固定邊7處被固定到灌裝機器上。反作用體3的作用是引起反向振動以補償當角狀物4振動時出現的力。
具有上述復雜幾何形狀的超聲密封裝置1可有許多不同的振型，并且每個振型有一特定的共振頻率。為了裝置1能夠令人滿意地工作，一個具有限定的工作頻率的，特定的主振型或工作振型必須與其余的振型隔離。此工作振型應在全部密封面5上給出均勻的足夠大的振幅以實現均勻可靠的密封，并且給出明確的節平面6使裝置1可在固定邊7處被固定。它不應在材料或結構中產生過高應力，并且驅動裝置2必須能激發這個工作振型。
用有限元方法(FEM，即Finite Element Method)計算，可以確定密封裝置1的所有不同振型的形態以及這些振型的共振頻率。如圖2所示密封裝置、有兩個對稱平面8，在兩平面內均可產生如圖3所示的對稱的反射S及如圖4所示的不對稱的反射A。結果在兩對稱平面8內可產生4種不同情況，SS、AS、SA和AA。圖3和圖4都示出反作用體3的振動的非常簡單的例子。密封裝置1在0到40KHz之間可有35種之多的不同振型。
主振型或工作振型應是SS型。這是所希望得到的并且盡可能遠離其它振型的振型。特別是，除SS型的其它振型必須隔開至少是±5KHz的距離。為了保證在使用超聲密封裝置1時達到所需的可靠的密封，必須持續檢查在工作振型的頻率±10KHz范圍內出現的所有振型。
因為制造密封裝置1的材料中或材料的加工過程中可產生不對稱，AS，SA和AA振型便會產生。由于這些振型與工作振型相隔±1KHz，所以也會產生干擾。振型越接近，產生的干擾就越大。這些干擾振型產生不均勻的振幅，導致不均勻的密封。最壞的結果是，干擾振型能與工作振型相比更占優勢并且最終將不能產生密封。另外，干擾振型在材料和結構中產生所不希望產生的應力，縮短密封裝置1的使用壽命。結果，因為能量損耗(作為熱量消耗)，這些干擾振型將降低密封裝置1使用效果。
一種振型有若干最大勢能和若干最大位移。為了能改變干擾振型的共振頻率，必須選擇一個與主振型或工作振型的任何勢能或位移的最大值都不重合的最大值。主振型最好在勢能或位移最小處進行改動。
為了避免這些干擾振型產生干擾，按照本發明可調節干擾振型的共振頻率，使其不再引起干擾。這通過在密封裝置1上的反作用體3中設置凹槽9來實現。凹槽9必須對稱的設置和構成。凹槽9設置在有最大勢能(不希望有的振型出現最大扭曲)處，與此同時，工作振型不應改變其特性或偏離工作頻率。另一可供選擇的方案是，對稱的凹槽或斜面槽設置在干擾振型產生最大位移處。在這種情況下，主振型同樣不應改變特性或偏離工作頻率。如果在主振型展現很小勢能和較小位移處作上述改動，主振型將保持其特性和共振頻率。
改變凹槽9的深度，寬度和長度可改變位移距離。如果存在幾個干擾振型，就必須為每一個振型在每一邊設置凹槽9。另一可供選擇的方案是，將幾個不同的干擾振型的最大勢能或最大位移重疊，為此振型僅設置在每一邊一個共同的凹槽9。
通過在反應體3內(一特定勢能最大處)設置凹槽9，此振型的剛度被減弱。一個物體的質量和剛度分布決定了該物體可能呈現的振型。也可以這樣說，一特定的振型有一特定的剛度和質量慣性。各個具有最大勢能的區域構成振型的剛度，而各個具有最大位移的區域構成振型的質量慣性。如果一種振型的剛度減弱，它的共振頻率降低，而如果剛度增強，它的共振頻率增高。相應地，減小一種振型的質量慣性，則提高它的共振頻率，而增加其質量慣性則降低其共振頻率。
在本案中，假如主振型的工作頻率在適當工作階段可增至1KHz，改變干擾振型的共振頻率至較低水平是有利的。假如減小剛度與增加質量相比措施更簡單的話，則更愿意選擇前者。
按本發明，在反作用體3中設置凹槽9，在調節干擾振型的同時，必須檢查是否影響了其它振型以確保它們不變成干擾振型。這些已實施的措施(即設置凹槽9)簡單易行并能保持調節效果，是極端重要的。
從前面的描述可明顯的看出，本發明涉及的超聲密封裝置1的調節干擾共振頻率的方法，使密封裝置1可制出一條均勻而且可靠的槽向接合密封縫。這種方法還減小了密封裝置1的材料和結構中的所不希望的應力和應變。
不應認為本發明僅限于上述內容和在附圖中表示的內容，不脫離所附的權利要求的精神和范圍可產生許多變型。
權利要求
1.一種超聲密封裝置干擾振型的共振頻率的調節方法，該超聲密封裝置(1)有一被若干反作用體(3)圍繞的位于中央的驅動裝置(2)和一個具有長且窄的密封面(5)的角狀物(4)，其特征在于，在反作用體(3)中對稱地設置凹槽(9)，所述的凹槽(9)被設置在干擾振型呈現最大勢能處或最大位移處。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，頻率的移動距離取決于凹槽(9)的深度，寬度和長度。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，共振頻率的調節意味著一干擾振型的移動，該干擾振型的剛度被減小以便實現該移動。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，干擾共振頻率在頻率范圍內朝低值移動。
5.如前述任一權利要求所述的方法，其特征在于，干擾共振頻率至少移動KHz。
全文摘要
本發明涉及調節干擾振型的共振頻率的一種方法。本發明應用于這種類型的超聲密封裝置(1)，該裝置(1)具有一驅動裝置(2)，此驅動裝置中央地設置在可對稱地分割密封裝置的兩平面(8)的交叉點上。密封裝置(1)有圍繞驅動裝置(2)的反作用體(3)和具有長且窄的密封面(5)的角狀物(4)。此密封裝置有一位于反作用體(3)和角狀物(4)之間的節平面，借助固定邊(7)密封裝置被固定到節面面上。在反作用體(3)中對稱地設置凹槽(9)，可調節對密封裝置的功能產生不良影響的干擾振型的共振頻率。凹槽(9)被設置在干擾振型呈現最大勢能處，或者最大位移處。
文檔編號B65B51/22GK1146537SQ9611077
公開日1997年4月2日 申請日期1996年6月17日 優先權日1995年6月16日
發明者M·拉比 申請人:利樂拉瓦爾集團及財務有限公司