超声波熔接说明说

BENSONIC 超音波熔接機

微電腦控制超音波

壓床BA-2020M / 3610M / 3510M

附微電腦控制器

超音波發振電箱 SG-22-xxxx-3

安全注意事項 在安裝或使用本設備前請仔細閱讀 為了安全與保護設備起見, 請在操作本設備前遵守下列警告事項與仔細閱讀本操作手冊。 腳踏開關: 若客戶另外選購腳踏開關時, 則客戶本身需負作業員與 第三者需遵守工作健康與安全法的責任。 本設備具有高電壓。請在卸下蓋子或維修前拔掉電源插頭。 - 在變頻器(converter)內也許存在有高壓電位而導致溫度改變。在您利用一絕緣工具先將二支插腳或變頻器外殼之按鈕短路處理前, 請勿用手碰觸變頻器的接點。 - 千萬勿用手碰觸振動中的熔接棒(horn)或將您的手亦或手指放在熔接棒與底模座(nest)之間。 - 超音波熔接機在作業時會發出高於大多數人的正常聽力忍受範圍, 因此,在操作本設備時建議戴上耳朵保護裝置。 1

超音波熔接的原理 在超音波熔接過程, 振盪能源被供應至欲利用熔接工具熔接的工件, 該熔接工具即所謂超音波熔接棒(Sonotrode)。材料分子產生的磨擦使材料在欲熔接的位置快速地被塑化。若該過程由一限定的機械壓力所支持時, 則該材料可獲得緊密的接合。 塑化的程度視所供應的超音波量而定。在適當應用情形下, 要改變材料或有害地影響熔接部位以外地方幾乎是不可能的。視塑膠材料而定, 需要不同的硬化時間讓「在接合處塑化的材料」在機械壓力仍然存在的影響下再凝固。 這個過程稱為冷卻(cooling)或保持時間(holding time)。 超音波的熔接順序如下: 機器移動超音波熔接棒的頂部至非常接近接觸欲振盪的工件。工件必頇能夠相對地自由諧振而且預期的振幅能夠不減弱。 超音波脈衝立即開始。此時欲熔接工件的接觸部份快速地產生塑化。當達到最佳的塑化程度時, 首次被施加機械壓力, 在該時刻先前, 被加強至預先設定所需的程度。當超音波脈衝停止時, 機械壓力進一步加強但是只在一最低程度。冷卻時間開始而且在此過程終了時機器回到其起點; 熔接過程已完成。 2

熔接機控制界面

台北縣樹林市三俊街229巷38弄25號

NO. 25, ALLEY 38, LANE 229, SAN CHUEN STREET, SHU LIN CITY,

TAIPEI HSIEN, TAIWAN.

TEL:02-260968 FAX:02-260068

http://www.bensonic.com.tw ＊ 專業製造超音波熔接機 ＊ ＊ 自動化設備設計製造 ＊

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FUN 1 熔接時間

FUN 4 定能量 FUN 5 最大功率

FUN 2 相對定位

FUN 3 絕對定位

管理配方

(1) FUN1 超音波延遲定時熔接(傳統的方法)constant welding time

當預設的超音波延遲時間消逝後即開始產生超音波,每一熔接時間週期,依預設 的超音波定時熔接來決定而且會每次精確的重覆 (2) FUN2 超音波相對路徑熔接(具有路徑測量功能的設備) Differetial path

超音波在達到所設定差動路徑前保持啟動狀態,差動路徑位置在超音波啟動模 式後即開始熔接狀態, 然而由於時間的上限如果未能達到路徑時,最長的熔接 時間(箝制時間)可受到,當預熔接工件之熔接量為最重要要求條件時,(例如 水氣密要求)採用此熔接模式可精準控制塑料之熔解量 (3) FUN3 超音波絕對路徑熔接(具有路徑測量功能的設備) Absolute path

超音波在達到所設定絕對路徑前保持啟動狀態,後即開始熔接狀態, 路徑位置 在超音波啟動模式後即開始熔接狀態, 然而由於時間的上限如果未能達到路 徑時,最長的熔接時間(箝制時間)可受到,當預熔接的工件高度尺寸為最重 要要求條件時,採用此熔接模式可達到嚴苛的外型尺寸穩定要求 (4) FUN4 超音波定能量熔接Constant energy

此控制器計算有效的焊接能量,超音波在達到設定的能量前有效(然而由箝制時 間的上限,最長的熔接時間可受到時間) (5) FUN5 超音波最大功率熔接Max power

當預設的超音波啟動模式達到預設值後即開始產生超音波,每一熔接時間週期, 依預設的超音波最大功率來決定而且會每次精確的重覆 (6) FUN6 管理配方

此選項有效管理熔接資料配方,控制器記憶並儲存50組熔接資料

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觸發模式 註: CV:實際值 PV:設定值 (1) 超音波在經過延遲時間後(0~9.999)開始啟動 (2) 利用一電子式壓力觸發裝置偵測焊接壓力來焊接-擊發壓力(Force trigger), 測量自焊頭接觸到工件開始起算,達到預設壓力擊發值後啟動熔接模式 (3) 利用一精密光學尺計算路徑測量來啟動熔接模式,自焊頭下降時 即開始計算位移量,達到預設預設行程值後啟動熔接(0~75.00mm) (4) 時間熔接模式: 超音波在一定的時間內(0~9.999)保持啟動狀態 (5) 超音波熔接後停留在工件上的時間,即為冷卻固化時間(0~9.999) (6) AUTO/MANU 自動/手動切換手動模式時,汽缸下降但並不執行熔接(校模用) 自動模式時,汽缸下降並執行完整熔接週期 (7) 二次振落開關,開啟/關閉開啟時,當超音波動作結束後，壓床回歸原位時, 超音波再次啟動,以避免工件粘住焊頭 (8) 進入進階設定模式 MORE (9) 回到主選單畫面 MENU (10)顯示目前熔接過程之數據資料(振幅,功率,深度,壓力,能量) (11)熔接次數計數器(0~999999) RS-清除鍵 5

(1) 超音波在經過延遲時間後(0~9.999)開始啟動

(2) 利用一電子式壓力觸發裝置偵測焊接壓力來焊接-擊發壓力(Force trigger),測

量自焊頭接觸到工件開始起算,達到預設壓力擊發值後啟動熔接模式 (3) 利用一精密光學尺計算路徑測量來啟動熔接模式,自焊頭下降時即開始計算

位移量,達到預設預設行程值後啟動熔接(0~75.00mm) (4) 箝制時間超音波箝制時間[可設定熔接時間的上限如果未能達到路徑時,最長

的熔接時間(箝制時間)可受到] (5) 相對位置熔接模式:超音波在達到所設定差動路徑前保持啟動狀態差動路徑

位置在超音波啟動模式後即開始熔接狀態,在達到預設的相對路徑後結束熔 接狀態(0~75mm) 例如:預熔接0.5mm,即設定相對位址0.5mm (6) 超音波熔接後停留在工件上的時間,即為冷卻固化時間(0~9.999)

(7) AUTO/MANU 自動/手動切換手動模式時,汽缸下降但並不執行熔接(校模用)

自動模式時,汽缸下降並執行完整熔接週期 (8) 二次振落開關,開啟/關閉開啟時,當超音波動作結束後，壓床回歸原位時,

超音波再次啟動,以避免工件粘住焊頭 (9) 進入進階設定模式 MORE (10)回到主選單畫面 MENU

(11)顯示目前熔接過程之數據資料(振幅,功率,深度,壓力,能量) (12)熔接次數計數器(0~999999) RS-清除鍵

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(1) 超音波在經過延遲時間後(0~9.999)開始啟動

(2) 利用一電子式壓力觸發裝置偵測焊接壓力來焊接-擊發壓力(Force trigger),

測量自焊頭接觸到工件開始起算,達到預設壓力擊發值後啟動熔接模式 (3) 利用一精密光學尺計算路徑測量來啟動熔接模式,自焊頭下降時即開始計算

位移量,達到預設預設行程值後啟動熔接(0~75.00mm) (4) 箝制時間超音波箝制時間[可設定熔接時間的上限如果未能達到路徑時,最長

的熔接時間(箝制時間)可受到] (5) 絕對位置熔接模式: 超音波在達到預設的絕對路徑後結束熔接利用一精密

光學尺計算路徑測量來結束熔接行程,自焊頭下降時即開始計算位移量,達到 預設預設行程值後結束熔接(0~75.00mm)

例如:欲熔接工件停止於行程65mm,即設定65mm 熔接將停止 (6) 超音波熔接後停留在工件上的時間,即為冷卻固化時間(0~9.999)

(7) AUTO/MANU 自動/手動切換手動模式時,汽缸下降但並不執行熔接(校模用)

自動模式時,汽缸下降並執行完整熔接週期 (8) 二次振落開關,開啟/關閉開啟時,當超音波動作結束後，壓床回歸原位時,超音

波再次啟動,以避免工件粘住焊頭 (9) 進入進階設定模式 MORE (10)回到主選單畫面 MENU

(11)顯示目前熔接過程之數據資料(振幅,功率,深度,壓力,能量) (12)熔接次數計數器(0~999999) RS-清除鍵

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(1) 超音波在經過延遲時間後(0~9.999)開始啟動

(2) 利用一電子式壓力觸發裝置偵測焊接壓力來焊接-擊發壓力(Force trigger),

測量自焊頭接觸到工件開始起算,達到預設壓力擊發值後啟動熔接模式 (3) 利用一精密光學尺計算路徑測量來啟動熔接模式,自焊頭下降時即開始計算

位移量,達到預設預設行程值後啟動熔接(0~75.00mm) (4) 箝制時間超音波箝制時間[可設定熔接時間的上限如果未能達到路徑時,最長

的熔接時間(箝制時間)可受到] (5) 能量熔接模式:

超音波在達到預設的熔接能量後結束熔接狀態,超音波在達到所設定能量前, 即觸發模式後即開始熔接狀態 (6) 超音波熔接後停留在工件上的時間,即為冷卻固化時間(0~9.999)

(7) AUTO/MANU 自動/手動切換手動模式時,汽缸下降但並不執行熔接(校模用)

自動模式時,汽缸下降並執行完整熔接週期 (8) 二次振落開關,開啟/關閉開啟時,當超音波動作結束後，壓床回歸原位時,超音

波再次啟動,以避免工件粘住焊頭 (9) 進入進階設定模式 MORE (10)回到主選單畫面 MENU

(11)顯示目前熔接過程之數據資料(振幅,功率,深度,壓力,能量) (12)熔接次數計數器(0~999999) RS-清除鍵

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(1) 超音波在經過延遲時間後(0~9.999)開始啟動

(2) 利用一電子式壓力觸發裝置偵測焊接壓力來焊接-擊發壓力(Force trigger),

測量自焊頭接觸到工件開始起算,達到預設壓力擊發值後啟動熔接模式 (3) 利用一精密光學尺計算路徑測量來啟動熔接模式,自焊頭下降時即開始計算

位移量,達到預設預設行程值後啟動熔接(0~75.00mm) (4) 箝制時間超音波箝制時間[可設定熔接時間的上限如果未能達到路徑時,最長

的熔接時間(箝制時間)可受到] (5) 最大功率熔接模式:

超音波在達到預設的最大功率值後結束熔接狀態,超音波在達到所設定最大 功率前,即觸發模式後即開始熔接狀態 (6) 超音波熔接後停留在工件上的時間,即為冷卻固化時間(0~9.999)

(7) AUTO/MANU 自動/手動切換手動模式時,汽缸下降但並不執行熔接(校模用)

自動模式時,汽缸下降並執行完整熔接週期 (8) 二次振落開關,開啟/關閉開啟時,當超音波動作結束後，壓床回歸原位時,超音

波再次啟動,以避免工件粘住焊頭 (9) 進入進階設定模式 MORE (10)回到主選單畫面 MENU

(11)顯示目前熔接過程之數據資料(振幅,功率,深度,壓力,能量) (12)熔接次數計數器(0~999999) RS-清除鍵

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配方管理

資料庫存取,此控制器具備50組資料庫可供應用,要存取資料請按存入鍵 (1) 輸入存取組別號碼 NO.: 00~50 (2) 輸入存取組別號碼後選擇存入或取出 (3) 回到主選單畫面 MENU (4) 更改目前資料庫顯示畫面

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(1) 組別註冊畫面,可輸入每組資料庫代號

當超音波熔接過程產生異常時,畫面跳至 異常狀態,要繼續進行熔接請按 確定 11

(1)現在功率

可顯示目前振動子系無載損失值,需搭配(4)音波測試鍵一起使用,經測試後現 無載損失值若超過150w,即超過總功率百分比15%,必頇檢查加工焊頭及振動 系統

(2)振幅調整

振幅可調整範圍50%~100%之間可任意調整超音波振幅強弱

(3)振落時間

超音波二次振落時間調整, 當超音波動作結束後，壓床回歸原位時,超音波再 次啟動,以避免工件粘住焊頭

(4)音波測試

按壓音波測試按鈕,則顯示目前空載功率損失值

(5)BZ ON

蜂鳴器開關,當開關開啟時,若超音波系統產生過載或是異常,蜂鳴器作動警示 (6)BZ OFF

蜂鳴器開關,當開關關閉時,若超音波系統產生過載或是異常,蜂鳴器不作動警示 (7)ZERO RESET

具路徑測量的設備,當發生需調校機械機構準位時,按下規零鍵將路徑測量準位歸零

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FUN 1~5 顯示當次熔接參數

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超音波電箱 SG-22-XXXX

能控制振幅的動力系統(ARP)

本TELSONIC 熔接電箱系列設備係應用最新科技的產品。下列傑出性能代表本公司多年來經驗的累積與努力研發的成果:

● 在整個負載範圍- 從空載至額定負載- 能將振幅控制在±2%以內而且能穩定 -10 至+20% 範圍的饋電壓。 ● 高輸出功率:

- 在額定線路電壓可獲得1,2 倍的額定輸出功率。 - 在額定電壓允許20%的持續負載。

- 甚至在10%較低的線路電壓能保証額定輸出功率。 ● 在各種負載條件全自動頻率控制。

● 電子升壓器: 70 - 100% 的電子振幅選擇範圍。 ● 能夠電子程控振幅曲線(係可選購的設備)。

● 在起動階段無過度的振幅振盪因而可保証熔接棒不會接觸過度的應力。 ● 內建的電路保護, 預有故障或過載情形即能保護電路。 ● 在快速振盪時間內能提供150%的峰值輸出功率。 ● 面板上清晰地設置有所有必要的下列顯示與操作元件: - 工作頻率的選擇與顯示

- 光學顯示桿表示瞬間的電箱載荷 - 電箱過載的顯示(自動重設) - 手動與自動調諧模式選擇開關 - 光學顯示桿表示目前的操作頻率

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SG-22 超音波發振電箱 (1000 W～6500 W)

本設備含最現代化的SG-22 系列電箱, 其振幅控制為 ± 2% 過載(空載與額定負載 之間)而電壓波動的控制範圍為 -10% 與 +20 % 之間。

本設備有全自動頻率控制能自動修正負荷變動。熔接棒係以其精確的共振來操作以 達到最佳的熔接效果。至於關鍵性的超音波熔接棒, 例如, 在控制系統的工作範圍有 多數共振的情形, 自動控制可變更為“手動”以允許自動校正, 自動控制狀態能夠維 持, 雖然係透過較小幅度的控制, 以便小幅度的變更仍然能夠有一滿意的偏差控 制。瞬時間的工作頻率會在顯示器上顯示充當參考值。

超音波發振電箱(以下簡稱電箱)具有保護電路, 可以安全作業不會有短路與空載作 業的情形。若超過最大可能的額定值時, 電源會切斷而且會顯示 “過載” (OVERLOAD信號)。

甚至在不正常的主饋電壓電箱的額定電壓也可保証能產生100%的共振。換句話說, 在額定電壓可產生1.2 倍的額定值。

在超音波起動階段, 在初期的50 微秒設備能供應其約150%的額定電壓, 所以既使大支的熔接棒也能快速地被充電而有很短的組合時間。

SG-22 系列有一方便作業的特徵, 可電子預選70% - 100%的共振範圍。最大可能的 值只是線性降至振幅設定。

甚至在不正常的主饋電壓電箱的額定電壓也可保証能產生100%的共振。換句話說, 在額定電壓可產生1.2 倍的額定值。

在超音波起動階段, 在初期的50 微秒設備能供應其約150%的額定電壓, 所以既使大支的熔接棒也能快速地被充電而有很短的組合時間。

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1. 綠色LED 表示電箱在待機(READY)狀態。 2. LED裝置以5%的增加刻度來表示負載狀況。

3. 紅色LED 表示過載條件。在該條件清除前電箱會切斷作業。 4. 振幅選擇鍵, 可能的預設值70, 80, 90 與100%。 5. 綠色LED 表示所選擇的振幅。

6. LED指示燈顯示電箱的機種, 20 或36 kHz。

7. 額定操作頻率的參考位置。

8. 允許往上調整操作頻率最高達+500 Hz 9. 允許往下調整操作頻率最低為-500 Hz 10. 調諧模式選擇鍵:

AUTO = 全自動頻率控制

MANUAL = 具降低制動力的手動調諧

(只適用啟動過載保護的臨界熔接棒)。

11. 測試鍵, 按下以起動超音波發振電箱。

12. 當紅色指示燈閃爍時表示手動調諧不正確, 利用螺絲起子來調整調諧桿13 13. 調諧桿, 當調諧開關設定在手動狀態時可以用來調諧。

14. 當電箱在手動調諧模式已適當地調整時, 綠色的LED “LOCKED” (鎖定)指示燈

會亮起。

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設定與作業

一般作業只需在分接開關4 上預設振幅而且將開關10 設定自動頻率設備至“自 動” (AUTO)位置。

於操作超閼波測試(US-TEST)鍵時, 右方的負載(LOAD)顯示需顯不小於額定頻 率的20%而左方的頻率顯示需是在±0.5 kHz 的範圍。

若在電箱“負載” (LOAD)顯示器上的讀值係最小時, 則設備係在正確頻率狀態。 該顯示係來自變頻器之損失或載荷成正比。在熔接棒無負載狀態, 其偏差不得超 過20%。其實際損失值係以額定電箱值的百分比顯示在MPS 顯示器。

若上述條件不符合時, 將模式(MODE)鍵設定在手動(MANUAL), 同時按住測試 (TEST)鍵, 旋轉調整(TUNING)控制鈕直到紅色的重調(RETUNE)LED 指示燈熄 滅而且綠色的鎖定“LOCKED” LED 指示燈亮起為止。當“LOCKED” LED 指示 燈亮起時, 載荷指示桿的值為最小, 這時可協助確認調整時的旋轉方向。在手動 調整時若調整控制器的調整過度時, 過載指示會反應。

若手動調整後, 工作頻率係在±0,5 kHz 的範圍內時, 將模式開關重新設在 AUTO (自動)位置, 同時重覆操作測試(TEST)鍵以確認其條件是否穩定。否則, 將模式開關維持在手動(MANUAL)位置, 定期檢視其讀值。若重調(RETUNE)的 LED 指示燈閃爍時, 請重新調整手動調整的條件。

在熔接棒不負荷狀態若頻率顯示值係超過額定值或負荷顯示桿之顯示值超過 20%時, 請檢查變頻器-增壓器與熔接棒的組合。必要時, 將接觸面清理乾淨, 同 時仔細地鎖緊接合螺栓。

若找不出故障原因時, 請卸下熔接棒與螺栓重新進行手動校正。在此情形, 其工 作頻率也許會超出目標的工作頻率+0,5 kHz, 然而有可能降低負荷讀值至低於 20%。

在每次更換模具或變頻器後, 請定期檢查負荷顯示桿。

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過載切斷

若異常負載超過120 微秒時, 內建的監控電路會切斷超音波。此狀態會在面板上 的“過載” (OVEERLOAD) LED 指示燈上顯示。然而在打開開關後, 雖然過載時 間小於120 微秒然而在切斷後仍存在過載情形時, LED 指示燈仍然會亮燈, 如此 可提供指示在極短的熔接時間情形是否己達到所要求的振幅。

負載顯示

電箱上右手邊的百分比顯示桿的超音波輸出值係在以100%振幅工作而且在自動 調諧(AUTO-TUNING)狀態或在手動調諧(MANUAL-TUNING)狀態其綠色 LED LOCKED (鎖定)指示燈亮燈時纔係正確值。

振幅較低時顯示桿需乘以振幅降低因素以決定有效的均方根值。

但是正確的功率也可以直接在微處理控制器上讀取其額定頻率百分比或依4.4 章 的說明利用評估信號來決定。

在一相當低的振幅, 甚至在達到100%負載指示前即會有過載顯示。

功率測量介面

功率測量介面係連接電箱與變頻器之間而且決定有效的輸出功率。其輸出信號為 0 - 10 V 表示0 - 100%之額定功率。該信號係來自15 極的控制插頭。其功率由 微處理控制器來評估與顯示。

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SG-22 電箱的技術資料 機型 SG-22-1000 SG-22-2000 SG-22-3000 額定電源(公差-10% / +20%) 220 V/ 50 Hz 220 V / 50 Hz 3 x 380 V/ 50Hz 最大電流輸入 8 A 有效值 10 A 有效值 3 x 8 A 有效值 工作頻率* 20 000 Hz 20 000 Hz 20 000 Hz 額定輸出功率 1000 W 有效值 2000 W 有效值 3000 W 有效值 振幅穩定性 ± 2% ± 2% ± 2% 尺寸19“ 4 HE BTH 510 x 440 x 220 510 x 440 x 220 510 x 440 x 220 ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________

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電箱 SG-22 - 1000 - 20 kHz 的規格

電源220 V 50 Hz + 20% - 10% 最大電流輸入8A 有效值 工作頻率20 kHz

最大輸出功率1000 W 有效值 振幅穩定性±2%

尺寸19“ 4 HU 510 (寬) x 440 (深) x 220 mm (高)

電箱 SG-22 - 2000 - 20 kHz 的規格

電源220 V 50 Hz + 20% - 10% 最大電流輸入10A 有效值 工作頻率20 kHz

最大輸出功率2000 W 有效值 振幅穩定性±2%

尺寸19“ 4 HU 510 (寬) x 440 (深) x 220 mm (高)

電箱 SG-22 - 3000 - 20 kHz 的規格

電源3 x 380 V 50 Hz + 20% - 10% 最大電流輸入10A 有效值 工作頻率20 kHz

最大輸出功率3000 W 有效值 振幅穩定性±2%

尺寸19“ 4 HU 510 (寬) x 440 (深) x 220 mm (高)

變頻器 SE - 50/40 - 4 - 20 kHz 的規格

空載振幅20μm 峰值/ 100%選擇時的峰值 最大功率2000 W 有效值 變頻器電流實部2.0A 有效值 最大變頻器電壓1700 V 有效值 螺紋UNF 1/2“ – 20

變頻器 SE - 50/40 - 6 - 20 kHz 的規格

空載振幅18μm 峰值/ 100%選擇時的峰值 最大功率3000 W 有效值 變頻器電流實部3.0A 有效值 最大變頻器電壓1700 V 有效值 螺紋UNF 1/2“ - 20

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利用超音波熔接塑膠的方法 原理

超音波熔接硬質塑膠係藉接觸表面的摩擦而完成。其原理係利用一工具產生高頻 率(例如20 千赫) 的超音波垂直接觸工件的表面。

能利用機器產生超音波頻率的工具, 稱為超音波熔接棒(SONOTRODE)。超音波 能源係利用熔接棒接觸塑膠來傳輸。在熔接過程假如熔接棒與塑膠間之二個接觸 面為儘可能最小時, 則充當能源傳輸元件的工件將可獲得最大的能源。工件以固 定的超音波橫波開始振盪, 最高週波的形成會在二個工件的接觸面之間開始熔接。

此現象類似MELDE 氏所發現的被稱為“擺動繩索的效應” (鬆開端的振盪循環!)。

利用熔接棒所傳遞的超音波作用, 能源工件在其表面以限於局部的方式開始振盪, 此時另一欲熔接工件則不動。在超音波壓力的影響下, 一高頻率的二次摩擦開始 將工件的接觸面加熱。塑膠立即熔接, 當冷卻後即可獲得堅固而均質的熔接。

遠場熔接 - 近場熔接

熔接棒剛好位在熔接處接觸工件的加工方法, 稱為近場熔接。這種方法適用於熔 接音波傳導品質較差的塑膠。例如軟質塑膠的音波傳導品質較差而且既使在很接 近的熔接處也有衰減振盪能源的趨向者(例如Nylon, PP, Acetates 等材質)。

熔接棒不是剛好位在熔接處接觸工件的加工方法, 稱為遠場熔接。遠場熔接成功 與否大多要看材料的品質, 換句話說, 要看其接收振盪能源的能力而不致於衰減。 聚苯乙烯(Polystyrole), ABS, SAN 與PCB 等材料由於硬度較硬而且具有較佳的音波傳導性能, 所以熔接的效果相當好。

遠場熔接的方法沒有。利用此種科技, 大多數不平常形狀的工件都可以利用 簡單的熔接棒來熔接。當然, 要達到均質的熔接效果需要有一不能超過的臨界距離。

遠場熔接的科技允許在考量臨界距離的條件下使用數支熔接棒來熔接大型的工件。

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例如, 欲熔接直徑大於100 mm 的工件時, 不能使用近場熔接的方法。通常, 在需 要製造某形狀的熔接棒與希望建造高效率的熔接棒之間係自相矛盾。在大多數的 用途, 在一方面要顧慮到工件的可熔接性而另一方面要考量熔接棒之設計之間 需找出一妥協的方法。

無論如何, 假如塑膠需使用近場方法來熔接時, 在熔接處需要有一击緣(rim)以便 熔接棒能做很好的接觸。

在使用遠場熔接方法時, 工件的接觸面需儘量击出以利吸收能源。這點可以利用 在工件內包括能量偶極子(energy directors), 有時候稱之為填角焊縫(welding fillets), 來達到。它們可保証需要完美熔接的位置能聚集能源, 尤其是在要求防止洩漏或 要求氣密的條件非常的重要。一般來說, 最適合熔接的熱塑性塑膠材料需具有不會衰減所傳導的音波以及具有最低熔點特性。

然而, 熔接的成功與否也需考量材料的其它物理特性。大約可以這麼說, 可熔接 性與彈性係數、熱傳導能力與摩擦係數成正本, 而與密度、比熱與熔點成反比。 此外, 也取決於幾何形狀、壁的厚度、接頭的特性以及它與熔接棒之間的距離。

同時, 工件的尺寸也是非常的重要。這是所謂的形狀因素(shape factor)。充當

超音波可熔接性的比例參數的形狀因素係無尺寸。若我們瞭解一普通材料 的工件的超音波傳導特性時, 就可能加以計算。

不同塑膠材質的熔接

在大多數情形, 不同種類的塑膠材料不可能彼此利用超音波來熔接。其理由, 不

同的材料具有不同的熔點, 而且其分子結構也不同, 因此, 不同結構無法 聯鎖在一起。以下提供了一些試熔的例子。我們曾經嘗試將Macrolone與 Rilsan ZM 彼此試熔。試熔之後, 二種材料的表面是有一些局部的熔接, 但它絕非實際上的熔接過程。其它不同材料的試熔結果相同。良好的熔接 效果似乎經常是利用真空的力量。可以彼此互熔的不同種類塑膠材質有 ABS, SAN 與PMMA。此外, 若不同材質的熔接溫差約攝氏10 度或最高 不超過15 度時仍有互熔的可能。同時, 它們幾乎都必頇具備獨特的彈性 係數。

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熔接接頭的形狀與結構

工件的接觸面的形狀係熔接成功或失敗的重要因素。需要超音波熔接的各種形 狀工件必頇具備敏感的凹槽與接合面。很重要的是能夠影響熔接品質與數量的 所謂能量偶極子(energy directors)或填角焊縫(welding fillets)。

欲超音波熔接的工件在其外形結構上需考慮以下主要因素:

1) 接觸面愈小愈好, 以保証能高度集中能源使塑膠能快速而有效地被熔接。 2) 欲彼此熔接的工件不可以互相緊密在一起, 需有足夠的空隙以便其中一個工 件(通常是在上方的工件)能自由地吸收振盪。若不可能如此時, 則熔接作業 所需的摩擦熱無法達到。 3) 在接頭附近需保持有一自由區以便吸收非熔接所需的多餘塑膠材料。此自由 區的面積只需塑化容積的約80% , 因為熔接處附近塑膠的分子結構係呈凝固 狀態。在設計形狀時若未考慮這點, 則過剩材料可能會在內側或外側產生氣 泡。可能也會產生影響熔接品質的不允許應力。 4) 儘可能需選擇可利用超音波橫波或縱波允許在不同平面熔接的接合面或凹槽。 有一例稱為階式凹槽(stepped groove), 可允許具備填角焊縫(welding fillets) 而且也允許在垂直方向額外進行另一次熔接。 此種熔接作業特別適用具有形成孔隙熔接接頭傾向的塑膠材料。

5) 需有足夠大與穩定的接觸面來承受熔接棒使能避免熔接棒陷入材料中。在使 用遠場熔接情形, 材料接觸熔接棒處的厚度是很重要的。若是太薄時, 則會產 生所謂的“焊瘤”現象。 6) 所謂的能量偶極子(energy directors)的高度與尺寸需是約0,2 - 0.5 mm。在熔接 過程二個工件係以此距離互相接近。若此點有考慮到時, 欲熔接的工件 在熔接後會有正確的尺寸而且在已考量上述第2)與3)點時, 其內外熔 接縫將看不見。

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不同塑膠材質的熔接

在大多數情形, 不同種類的塑膠材料不可能彼此利用超音波來熔接。其理由, 不同

的材料具有不同的熔點, 而且其分子結構也不同, 因此, 不同結構無法聯鎖在 一起。以下提供了一些試熔的例子。我們曾經嘗試將Macrolone與Rilsan ZM 彼此試熔。試熔之後, 二種材料的表面是有一些局部的熔接, 但它絕非實際上 的熔接過程。其它不同材料的試熔結果相同。良好的熔接效果似乎經常是利用

真空的力量。可以彼此互熔的不同種類塑膠材質有ABS, SAN 與PMMA。此外, 若不同材質的熔接溫差約攝氏10 度或最高不超過15 度時仍有互熔的可能。 同時, 它們幾乎都必頇具備獨特的彈性係數。

保養熔接棒與維修說明

熔接棒

熔接棒的材質最好是鈦合金6A1-4V。此材料有熔接棒所需的所有重要特徵。為

了試驗目的或小量生產, 也可以使用具有良好機械抗阻的鋁合金。在熔接 金屬的用途, 需使用淬硬鋼(硬化鋼)。

熔接棒的共振頻率, 20 kHz 機種需設定在20,000 Hz ± 100 Hz; 而36 kHz 機種

需設定在36,000 Hz ± 180 Hz。由於您沒有測試所需的設備, 建議您向 BENSONIC 訂製新的熔接棒使用。由於磨損而必頇實施的調整, 在約

1mm 範圍內可由客戶來做。在音波測試方面, 您需要一台特殊的儀器, 例如本公司出品的熔接棒測試器(SONOTROIDE TEST UNIT)。

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維修說明

若發現機器有故障情形, 需確認實際的故障原因, 請查明故障是來自電箱、控 制器亦或變頻器與熔接棒的機組。

a) 倘若動力LED 指示燈亮起綠燈時, 表示電箱故障, 若是由於簡單操作超音波 能源測試鈕而發生時, 則LED 指示桿的顯示會顯示無偏差。

b) 若是在連接變頻器以及按下超音波測試鍵後, 利用“ 手動調諧” 控制

(MANUAL TUNING control)做調整而無法獲得“負載” (LOAD) LED 顯示桿的 最低偏差值時, 則可能是電箱發生故障。在此情形, 可能係熔接棒或變頻器發 生故障。

c) 若是沒有變頻器備品可用時, 則需將熔接棒自變頻器拆下, 同時可能仍然螺緊 的螺栓需卸下, 而且只單獨利用變頻器做“手動調諧”的測試。若其出力較先前 小時, 小於20%, 則絕對是熔接棒故障或由於接觸面不夠潔淨或不夠平坦。

d) 若是其他方面的故障,若有任何問題時請與我們碧山公司的維修人員聯絡

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