CN1174486A - 一种超声焊接树脂壳体的方法 - Google Patents

Abstract

一种超声焊接树脂壳体的方法,该方法将超声振动沿与焊接表面平行的方向施加于所述树脂壳体。

Description

一种超声焊接树脂壳体的方法

本发明涉及一种焊接树脂壳体的超声焊接法，例如，用它来焊接及固定构成，电磁型电声变换器的树脂壳体的下壳体和上壳体，本发明特别涉及一种可以减少焊接过程中振动的传播，以避免由于振动而造成的任何不合理状态的焊接树脂壳体的超声焊接法。

作为现有技术的一个例子的电磁型电声变换器的结构如图12和13所示。图13中有一个上壳体201，并且在其左端部分的中央形成了一个声音端口203。图13中还有一个下壳体202位于上壳体201的右面，并且用超声焊接法将下壳体202和上壳体201加以焊接及固定。如图13所示，在下壳体202的右端部分有一个开口207。将基部209及铁心211整体固定在开口207上以作为一个“磁极片”。还将板213同开口207相连。

线圈215绕在铁心211上。例如用焊接的方法可分别将线圈215的各线圈端215a及215b同装在板213上的引线端子217和219牢固地连接在一起。磁铁223绕线圈215放置，中间隔着环状间隙221。在上述的下壳体202内周上有一个阶梯部分225，将膜片226支撑在此。膜片226包括一块弹性板227和一块贴在弹性板227中央作为附加物的磁片229。

在由上述方法构成的电磁型的电声变换器中，整体附有磁片229的弹性板227由于磁铁223而产生了一给定的极性，从而被吸引到磁铁223上。当电流在这种情况下通过引线端子217及219流过线圈215时，铁心211被磁化并在其远端产生了一个磁场。当由线圈215产生的铁心211的磁极同由贴于弹性板227的磁铁223产生的磁极相反时，弹性板227就被吸引至铁心211。当由线圈215产生的铁心211的磁极同由贴于弹性板227的磁铁223产生的磁极相同时，弹性板227就和铁心211相斥。于是，通过使电流沿两种方向交替流过，弹性板227重复上述过程。换言之，弹性板227以给定频率振动，从而产生了声音。

图14显示了电磁型电声变换器的另一结构，其中，通过插入的方法在树脂壳体内形成了端子。有一个引线框301，它由许多引线框元件301a串联构成，因此，使用相应的引线框元件301a可制造出许多电磁型电声变换器。图14显示了一个这样的引线框元件301a，它设有一对外框导轨303和303及四个导孔304。在这对外框导轨303和303之间形成了一个开口305。在开口305形成的空间里有伸出的薄片307、309、311和313，并且伸出的薄片307、309、311和313分别有端部307a、309a、311a和313a。以后，沿着图14所示的切割直线A切割伸出的薄片307、309、311和313，这样，端部307a、309a、311a和313a就分别作为完工产品电磁型电声变换器的引线端子307a、309a、311a和313a。

在以下方法中，基件315是在引线框301上形成的。有一个未显示的模制框架，其中安置了引线框301，并且通过插入形成了未显示的磁轭(基件)和引线端子307a、309a、311a和313a(此时，未沿着图14所示的切割直线A进行切割)。然后绕着一个磁极绕制未显示的线圈。将支撑环323放置在基件315内，并且在这个支撑环323内放置一块未显示的磁铁。将附有一块作为附加物的磁片327的弹性板329放置在支撑环323上。然后分别将线圈端329a和329b引出至引线端子307a和309a的焊接区，并被牢固地焊接在焊接区上。

作为参考，上述的未被显示部分(线圈和磁铁)都被装定在图14所示的弹性板329下。

有一个由合成树脂另外制成的壳体331。图14中，标号333指的是一个声音端口。在每一个引线框元件301a的基件315上放置壳体331，并通过超声焊接法将壳体331和基件315焊接并固定起来。上述操作中，在引线框301上制成了许多电磁型电声变换器。然后，沿着切割直线A切割每一个引线框元件301a的伸出的薄片307、309、311和313，从而使每个电磁型电声变换器成为一个分开的成品件。最后，进行每个电磁型电声变换器的引线端子307a、309a、311a和313a的形成过程，于是便得到了作为完工产品的电磁型电声变换器。

如上所述，在图12和13所示的电磁型电声变换器的情形中，通过超声焊接法将下壳体202和上壳体203焊接并固定住。此外，在如图14所示的电磁型电声变换器的情形中，也是通过超声焊接法将基件315和壳体331焊接并固定住。

现在详细说明超声焊接法。通过喇叭将从超声焊接设备输出的超声电能转换成机械振动能，并且将这种机械振动能施加于要被焊接的目的材料上，例如，施加于图12及13所示的上壳体201或图14所示的壳体331。将所施加的振动传播到面对着的材料，即，到图12中下壳体或到图14中的基件315。在施加此振动的同时，当对这些材料施加压力，那么，超声振动的传输将集中在位于例如上壳体201和下壳体202之间的焊接部分处的未显示的能量导向器(director)上，这样，在焊接部分局部生成了摩擦热量。结果，将上壳体201和下壳体202焊接并固定起来，或者将壳体331和基件315焊接并固定起来。

关于超声焊接的现有技术，将超声振动作为“纵向振动”施加于图12和13所示的上壳体201，或图14所示的壳体331上。这是由于在纵向振动的情况下，可将超声振动有效地传输到位于焊接部分处的能量导向器，所以，在较低能量和短时间内，可进行焊接加工。

然而，施加纵向振动的超声焊接法的现有技术存在着以下问题：

例如，在图12和13所示的电磁型电声变换器的情形中，将纵向振动施加于上壳体201。这样，上壳体201就沿纵向振动，并且上壳体201的焊接部分同下壳体202的焊接部分相碰撞。结果，将施加于上壳体201的纵向振动传播至能量导向器，并最终传播至下壳体202。在那时，由于下壳体202中安装有线圈215，传播的振动可以影响线圈215，可能导致线圈端215a和215b被切断。即，用焊接的方法将线圈215的线圈端215a和215b分别与引线端子217和219相连，而在这种情况下，当将振动传播至这些被焊接部分时，振动切断了位于线圈215a和引线端子217之间及位于线圈端215b和引线端子219之间的焊接点。当这些焊接点被切断时，理所当然的，电磁型电声变换器失去了它的功能。

近来，越来越要求缩小电磁型电声变换器的尺寸与厚度。当缩小其尺寸及厚度时，下列距离也会减小：从图13所示的声音端口203至位于上壳体201和下壳体202之间的焊接部分之间的距离；和从图13所示的声音端口203到线圈215的线圈端215a及215b之间的距离。即，上述的缩小减小了从超声振动生成源的喇叭到位于上壳体201和下壳体202之间的焊接部分，以及到线圈端215a和215b之间的距离。此外，上述的缩小使线圈215的导线变细。因此，由于纵向振动而切断已焊线圈端215a及215b，或切断线圈215的导线的可能性更大，最终成为缩小电磁型电声变换器的尺寸及厚度的严重障碍。

对于如图14所示的适合于缩小其尺寸和厚度的电磁型电声变换器也存在同样问题。图14所示的电磁型电声变换器存在着由于振动而切断引线端子329a和329b的可能性。

当基件315振动时，即当线圈端329a和329b振动时，引线框元件301a的端子(即，引线端子307a和509a)也同时振动。基件315和引线端子307a及309a具有平而薄的板的形状，并且由于将纵向振动沿着它们的板的厚度方向施加于基件315及引线端子307a和309a，因此振动更加严重地影响这些基件315和引线端子307a和309a。由于质量不同，线圈端329a和329b，以及引线端子307a和309a，分别具有专属于它们的不同的振动模式(频率)，并在这种情况下，振动力集中在较薄的部分，即在引线端子329a和329b上。结果，切断了引线端子329a和329b。

本发明的一个目的在于提供一种用于树脂壳体的超声焊接法，其中，当通过超声焊接法将此树脂壳体的结构件焊接并固定住时，减少传播到这些结构件和到它们的相关部分的振动，因此，排除了由于这种振动而产生的任何不合理状况以保持产品的良好性能。

根据本发明，为了达到上述目的提供了一种用于树脂壳体的超声焊接法，它包括了将超声振动沿与焊接表面平行的方向施加于树脂壳体的方法。

用这种方法，将横向振动施加于结构件以进行焊接及固定，而不是象现有技术中的超声焊接法那样将纵向振动施加于结构件以进行焊接及固定，这样可减小振动对结构件及它们的相关部分的影响。

较好的是，该树脂壳体是一种用于电磁型电声变换器的树脂壳体，其中装有一个线圈。

较好的是，在树脂壳体的焊接表面呈多边形的情况下，可用一种沿着与多边形焊接表面的每一边斜交的方向施加超声振动的方法。

作为树脂壳体的多边形焊接表面的一个例子，在四边形的情况下，可用一种沿着与四边形焊接表面的任一边成45度角斜交的方向施加超声振动的方法。

此外，作为树脂壳体的多边形焊接表面的另一个例子，在矩形的情况下，可用一种沿着与矩形焊接表面的任一边成45度角斜交的方向施加超声振动的方法。

较好的是，在树脂壳体的焊接表面呈圆形的情况下，可用一种沿着圆形焊接表面的圆周方向施加超声振动的方法。

通过这种方法，由于超声焊接法采用的是横向振动而不是象现有技术那样采用纵向振动，所以，大大减少了振动到结构件及它们的相关部分的传播，最终防止了这些部分被破坏。

当将用于超声焊接的横向振动施加到其中安装有一个线圈的电磁型电声变换器的树脂壳体上时，大大减少了传播至线圈端的振动，这样便可防止线圈端被切断。

在焊接表面呈多边形的情况下，当沿与焊接表面的每一边斜交的方向施加横向振动时，在每一边都能获得等量的摩擦热量，这样便一定能进行焊接及固定。特别是在焊接表面呈四边形或圆形情况下，沿斜交方向所采用的横向振动的有效角度可以是与任意边呈45度的角度。

此外，在焊接表面呈圆形的情况下，当沿着焊接表面周边的圆周方向施加横向振动时，整个焊接表面都可均匀地获得摩擦热量，这样便一定可进行焊接及固定。

下面，将参考附图详细地说明本发明。其中：

图1是根据本发明的第一个实施例的电磁型电声变换器的透视图；

图2是根据本发明的第一个实施例的一个平面图，其中，将横向振动沿45度角方向施加到位于上壳体和下壳体之间的焊接表面上；

图3是的示出超声焊接法步骤的根据本发明的第一个实施例的框图；

图4是示出超声焊接法机械结构的根据本发明的第一个实施例的示意图；

图5是根据本发明的第二个实施例的电磁型电声变换器的透视图；

图6是根据本发明的第二个实施例的平面图，其中，将横向振动沿45度角方向施加到位于上壳体和下壳体之间的焊接表面上；

图7是根据本发明的第二个实施例所做的电磁型电声变换器的部分剖面图；

图8显示出在根据本发明的第二个实施例，进行焊接前，位于壳体和基件之间的焊接表面周围状况的部分剖面图；

图9示出了在根据本发明的第二个实施例，进行焊接加工后，位于壳体和基件之间的焊接表面周围状况的部分剖面图；

图10是根据本发明的第三个实施例的电磁型电声变换器的透视图；

图11是根据本发明的第三个实施例的平面图。其中，将横向振动以旋转方向施加到位于上壳体和下壳体之间的焊接表面上；

图12是根据现有技术的电磁型电声变换器的从底部看得的平面图；

图13是沿着图12中直线XIII-XIII所取的根据现有技术的截面图；

图14是根据现有技术的电磁型电声变换器的部件分解透视图。

第一个实施例

以下将参考图1至4说明本发明的第一个实施例。图1显示了一个用到根据本实施例的超声焊接法的电磁型电声变换器的外观图。有一个上壳体1和下壳体3声音端口5形成于上壳体1的中央。上壳体1和下壳体2的内部结构同现有技术的相同。通过超声焊接法将上壳体1和下壳体3焊接并固定住，但根据本实施例所采用的焊接法并不是根据现有技术所采用的焊接法。在现有技术中，超声焊接法是将纵向振动施加于被焊材料上，而根据本实施例，所采用的超声焊接法是将“横向振动”沿平行于焊接表面7的方向施加于焊接表面7上。图2中箭头A指明了这种横向方向。

在现有技术中的纵向振动引起了被焊材料之间的相互碰撞，即上壳体1与下壳体3之间的相撞，而在本实施例中的横向振动引起了沿平行方向的相互摩擦，这种摩擦大大减少了传播到下壳体3的振动。所以，横向振动减小了下壳体3中线圈端被切断的可能性。

按照基于“横向振动”的超声焊接法，其流程及机械结构如图3和4所示。首先，从一个超声发送器11发送(传播)超声电能。然后，通过加工设备13将发送出的超声能量转换成机械振动能。加工设备13包括，例如，转换器15、增强器(booster)17和喇叭(horn)19。在喇叭19的施压面(pressing surface)19a上形成了许多突出物21。施压面19a通过突出物21向上壳体1施加压力。当横向振动与焊接表面7平行时(见图2)，将上述机械振动能施加于上壳体1和下壳体3上，如图4所示。与此同时，向该处施加压力。横向振动和压力的施加使在位于上壳体1和下壳体3之间的焊接表面7上产生摩擦热量，这一摩擦热量使位于上壳体1和下壳体3之间的焊接表面7处的未显示能量导向器熔化，从而对上壳体1和下壳体3进行焊接及固定。

本实施例规定所用的横向振动为45度角，如图2中箭头A所示，45度角是根据以下原因规定出来的。当沿平行于图2所示的水平方向(即，图2中的箭头B所示的方向)施加横向振动时，由于沿箭头B方向的横向振动与沿垂直于侧壁1a、1b、3a和3b的表面的振动相对应，这样的横向振动会在上壳体1的侧壁1a和1b及下壳体3的侧壁3a和3b引起很大的阻力。这样，使侧壁1a、1b、3a和3b弯曲可能，这可导致在这些侧壁上生成少量摩擦热，最终不能进行所要的焊接。当由树脂制成的上壳体1和下壳体3的板厚度变薄时，出现这种弯曲及摩擦热量不足的可能性将增加。相反地，当将横向振动以图2中箭头A所示的45度角方向施加上壳体1和下壳体3时，施于侧壁1a、1b、3a和3b的力就会减小，这样就防止了侧壁1a、1b、3a和3b弯曲。于是，在整个焊接平面7上就会产生足够的摩擦热量。

该实施例有以下优点。

第一，同现有技术中基于纵向振动的超声焊接法不同，本实施例中基于横向振动的超声焊接法大大减小了传播至下壳体3中的线圈端的振动。这样，横向振动减小了线圈端被切断的可能性，并使电磁型电声变换器不丧失其功能。

第二，根据位于上壳体1和下壳体3之间的四边形焊接表面7，将所施加的水平振动的角度规定为45度，从而防止了侧壁1a、1b、3a和3b的弯曲。这样，足够的摩擦热量均匀地产生在焊接表面7的四边的每一边上，并且必定对上壳体1和下壳体3进行焊接及固定。于是，便可使用较细的线圈导线或缩小树脂壳体的尺寸及厚度。因此，基于本实施例的超声焊接法最终对缩小电磁型电声变换器的尺寸及厚度作出了贡献。

第二个实施例

参考图5至9将说明本发明的第二个实施例。该实施例中，在壳体31和矩形基件33之间有一个焊接表面35，其结构同第一个实施例中的基本相同。因此，如图6所示，同样将横向振动沿着与焊接表面35平行的方向，以45度角施加于壳体31和基件33上。

图7显示了壳体31和基件33的内部结构。在壳体31内有一个基部37和铁心39，它们在壳体31中的基件33上整体形成了一个“磁极片”。将线圈41绕在铁心39周围，并且将一个支撑环43放在线圈41的周围。将磁铁45放在支撑环43的内部周边上(即，在支撑环43和线圈41之间的空间，并在线圈41侧留有间隙47)。将配有作为附加物的磁铁片51的弹性板53放在支撑环43的阶梯部分49上。

图7所示的电磁型电声变换器的结构同图14所示的电磁型电声变换器的结构相同。

通过基于横向振动的超声焊接法焊接及固定的壳体31和基部元件33之间有一个焊接表面35，围绕该表面的结构如图8所示。壳体31有一个阶梯部分31a，而基件33也有一个阶梯部分33a。图8显示了在进行基于横向振动的超声焊接前的情况，其中阶梯部分31a和33a相对并相互接触。当将基于横向振动的超声焊接法(与第一个实施例相同)施加到壳体31和基件33上时，在此情况下，由于摩擦热量使部分阶梯部分31a和33a熔化，于是就将壳体31和基件33焊接并固定住。

在第二个实施例中，可获得与上述第一个实施例相同的效果。

第三个实施例

参考图10和11说明本发明的第三个实施例。在第三个实施例中，位于上壳体61和下壳体63之间有一个圆形(圆形或环形)的焊接表面65。将横向振动沿与焊接表面65平行的方向，即，沿着焊接表面65的旋转(圆周)方向施加于上壳体61和下壳体63上，如图11中箭头C所示。

第三个实施例之所以沿着圆周方向施加横向振动，是根据以下几个原因。当以与焊接表面65平行的方向施加的横向振动是沿着预定方向的往复运动时，虽然这种往复运动对于第一个和第二个实施例的情况是有效的，但此往复运动却会在上壳体61的侧壁上产生很大的阻力，从而使上壳体61的侧壁弯曲，这种弯曲导致侧面上产生的摩擦热不足，最终不能进行所要的焊接。相反的，当将横向振动沿图11中箭头C所指的旋转方向(沿着圆周方向)施加于上壳体61的侧壁时，施加于上壳体61侧壁上的力减小，这样就防止了上壳体61的侧壁弯曲。于是，整个焊接表面65都均匀地产生足够摩擦热量，并且整个圆形的焊接表面65都能达到充分的焊接状态。

图10中标号67是一个声音端口。此外，关于根据第三个实施例基于横向振动的超声焊接法，其方法和机械结构同上述的第一及第二个实施例的方法及机械结构相同。然而，由于在第三个实施例中需要采用沿圆周方向的横向振动，应将任何将沿横向的往复运动转换成沿横向的旋转运动的结构添加到图4所示的加工设备13中。

本发明并不局限于上述1至3个实施例。

虽然，每一个实施例例举的都是用来安装电磁型电声变换器的树脂壳体，但是可将本发明用于任何其他树脂壳体。

本发明可采用任何已知的产生和施加超声振动的方法及机械结构。

此外，上述实施例中树脂壳体的形状只是本发明的一些实例。

Claims (10)

1.一种超声焊接树脂壳体的方法，其特征在于：所述方法包括将超声振动沿与所述树脂壳体的焊接表面平行的方向施加到所述树脂壳体的步骤。

2.如权利要求1所述的超声焊接树脂壳体的方法，其特征在于：所述树脂壳体是用来安装电磁型电声变换器的树脂壳体，其中有一个线圈。

3.如权利要求1所述的超声焊接树脂壳体的方法，其特征在于：所述树脂壳体的焊接表面呈多边形，还包括沿着与所述多边形焊接表面的每一边斜交的方向施加超声振动的步骤。

4.如权利要求2所述的超声焊接树脂壳体的方法，其特征在于：所述树脂壳体的焊接表面呈多边形，还包括沿着与所述多边形焊接表面的每一边斜交的方向施加超声振动的步骤。

5.如权利要求3所述的超声焊接树脂壳体的方法，其特征在于：所述树脂壳体的焊接表面呈四边形，还包括沿着与所述四边形焊接表面的任意一边以45度角斜交的方向施加超声振动的步骤。

6.如权利要求4所述的超声焊接树脂壳体的方法，其特征在于：所述树脂壳体的焊接表面呈四边形，还包括沿着与所述四边形焊接表面的任意一边以45度角斜交的方向施加超声振动的步骤。

7.如权利要求3所述的超声焊接树脂壳体的方法，其特征在于：所述树脂壳体的焊接表面呈矩形，还包括沿着与所述矩形焊接表面的任意一边以45度角斜交的方向施加超声振动的步骤。

8.如权利要求4所述的超声焊接树脂壳体的方法，其特征在于：所述树脂壳体的焊接表面呈矩形，还包括沿着与所述矩形焊接表面的任意一边以45度角斜交的方向施加超声振动的步骤。

9.如权利要求1所述的超声焊接树脂壳体的方法，其特征在于：所述树脂壳体的焊接表面呈圆形，还包括沿着所述圆形焊接表面的圆周方向施加超声振动的步骤。

10.如权利要求2所述的超声焊接树脂壳体的方法，其特征在于：所述树脂壳体的焊接表面呈圆形，还包括沿着所述圆形焊接表面的圆周方向施加超声振动的步骤。

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