与现代塑料的性能及其形形色色的应用一样，工业塑料连接技术学科也是五花八门。如果要把同类塑料或异类塑料连接在一起，或者将某种材料如金属件，镶嵌在塑料中，就需要通过焊接或者铆接将热塑材料连接得非常牢固。KLN超声波公司是一家供应焊接塑料部件以及用于超声波清洁的机器和设备的领先制造厂家，自1947年以来就一直从事这项复杂的工艺生产。

图1  多头系统的Sonotroden可根据部件的特点专门安装，以实现高节拍时间

从核心技术起步

KLN的核心技术是超声波焊接，一台发电机通过把电源电压转变为高频电能而产生焊接用的超声波振荡。来自发电机、变频器、调幅转换器以及Sonotrode的谐振单元用一定的压力将这种机械振动传导至焊接工件上。机械振动被工件吸收，并在接触界面上被反射，由此产生摩擦，最后转化为塑化所需要的热能。这种技术也被用来进行铆接，以使塑料元件相互连接起来。在工件的连接面上，小拱顶承担铆接的功能，其对接件上留有相应的孔洞。为使元件经过许多这样的铆接位置连接在一起，设备装配有相应数量的焊接头。对于复杂的工件焊接，通常要在一个加工站里安装50个以上的焊接头，这样只用一个垂直冲程即可实现大约20s的节拍时间。

多头系统属于最复杂的设备，“每台设备原则上都是按元件进行设计的。”负责设计的主管Jochen Perschke 强调说：“ 为此，我们努力为某些设备部件定义好标准。这将降低设计和加工费用，同时也提高了设备的灵活性。”这样，完整的焊接单元就可以用按个性组装的交换桥式的Sonotroden进行交换。多头系统可以按照加工各种不同元件的要求进行改装。在焊接元件送料的移动工作台上，只需更换一下工件接收筐，即可满足生产其他组件的要求。其移动工作台由一个Rexroth公司采用滚珠丝杆传动的驱动单元AOK进行驱动。“这种驱动单元与联动轴配套，是组装完好可直接安装的组件，它可以降低我们的设计和组装费用。”Jochen Perschke如此阐述他做此选择的理由。除此之外，它们还支持多头系统的标准化组件。

图2  一台多头设备的移动工作台，由滚珠丝杠、垂直轴承和预制螺母固定件组成的AOK驱动单元驱动

降低附加费用

移动工作台一般是为300kg的最大负载设计的，这样可以为驱动单元设定两种规格。由于AOK可以提供可自由选择的长度，因而在特殊解决方案中也不会产生更多的设计费用。此外，该驱动单元已经组装完好，有配套的主轴、螺母盒和螺母以及垂直轴承单元，可以直接安装。作为AOK的补充，还有带封闭外壳的AGK驱动单元和皮带罩盖。备选件由申请了专利的同步主轴支撑，在大冲程下也可以达到极高的速度，因而在6 000 mm的主轴长度下也能够达到96 m/min的水平运行速度。封闭的结构形式提高了几乎任何安装情况下设计的自由度。

滚珠导轨也可用于垂直轴上焊接单元的上料。另外，对于要求有更高系统特点的用途，Rexroth还提供了带垂直主轴和随动螺母的滚珠丝杠传动装置。

图3  滚珠导轨负责垂直轴上焊接单元的上料

实际操作得到保证

此外，KLN在多头系统方面采用铝型材作为真空提升装置的框架，利用该提升装置，可以从移动工作台上的工件箱里提出已经加工好的工件。这样，机器操作工就可以自由放入新的工件，然后滕出时间去取制成的工件。