CN216151435U - 一种超声波焊接装置及超声波焊接机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于超声波金属焊接技术领域，公开了一种超声波焊接装置及超声波焊接机，超声波焊接装置包括超声波发生器及超声波三联组，超声波三联组包括依次连接的换能器、调幅器和焊头，焊头包括焊头本体、第一延伸部和第二延伸部，调幅器与焊头本体连接，第一延伸部和第二延伸部分别位于焊头本体远离调幅器的一端的上下两侧，超声波焊接装置还包括压块，压块位于第一延伸部远离焊头本体的一端，且压块与焊头呈一体式结构，焊头本体将振动传递至第二延伸部的焊接端，外部的施压装置能够通过设置于第一延伸部的一端的压块向焊接端施加压力，使得加压过程中加压位置和受压位置位于同一条中心线上，保证焊头工作时受力不会发生弯曲变形。

Description

一种超声波焊接装置及超声波焊接机

技术领域

本实用新型涉及超声波金属焊接技术领域，尤其涉及一种超声波焊接装置及超声波焊接机。

背景技术

超声波金属焊接技术的工作原理为通过超声波的高频振动摩擦来促进待焊接件内部原子高速运动，从而在焊接处实现金属固态结合。

现有技术中，超声波焊接件一般包括超声波三联组，即换能器、调幅器和焊头，三者依次连接，换能器将高频电能装换成同等频率的机械运动，随后机械运动通过一套可以改变振幅的调幅器传递到焊头，焊头的焊接端高频振动，从而在焊接处实现金属固态结合。目前，超声波金属焊接过程中会在焊接处侧边的某一处向焊头施加压力，由于施压位置和焊接位置不在一条中心线上，焊头的端部会收到待焊接件的反作用力而产生弯曲变形，导致超声波的能量不能有效地传递至焊接处，同时，也会导致待焊接件的破损，尤其在需要大压力焊接时，上述问题会更加严重。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超声波焊接装置及超声波焊接机，以保证焊头工作时受力不会发生弯曲变形。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种超声波焊接装置，包括超声波发生器及超声波三联组，所述超声波三联组包括依次连接的换能器、调幅器和焊头，所述焊头包括焊头本体、第一延伸部和第二延伸部，所述调幅器与所述焊头本体连接，所述第一延伸部和所述第二延伸部分别位于所述焊头本体远离所述调幅器的一端的上下两侧，所述超声波焊接装置还包括：

压块，所述压块位于所述第一延伸部远离所述焊头本体的一端，且所述压块与所述焊头呈一体式结构。

作为优选，所述超声波焊接装置还包括夹持组，所述夹持组被配置为同时夹持所述压块和所述调幅器。

作为优选，所述调幅器包括凸出部，所述凸出部包括多个以所述调幅器轴线为轴线的圆环，多个所述圆环呈阶梯形设置。

作为优选，所述夹持组包括：

第一夹持件，所述第一夹持件被配置为夹持多个所述圆环中直径最大的第一圆环；

第二夹持件，所述第二夹持件被配置为夹持所述压块。

作为优选，所述第一夹持件设置有穿孔，所述第一圆环插置于所述穿孔内，且所述穿孔的内壁与所述第一圆环贴合；

所述第一夹持件设置有缺口，所述缺口与所述穿孔连通，所述第一夹持件包括第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部和所述第二夹持部之间形成所述缺口，所述第一夹持部和所述第二夹持部均设置有连接孔，以通过连接件将所述第一夹持件与所述第一圆环锁紧。

作为优选，所述第一夹持件包括第一夹环和第二夹环，所述第一夹环和所述第二夹环被配置为分别夹持所述第一圆环的两个侧面。

作为优选，所述调幅器的轴向长度、所述焊头本体的轴向长度、所述第一延伸部的轴向长度和所述第二延伸部的轴向长度均为所述超声波的半波长的整数倍。

作为优选，所述第二延伸部部远离所述焊头本体的一端为无磨齿端。

作为优选，所述无磨齿端表面为粗糙面。

本实用新型还提供了一种超声波焊接机，包括如上述的超声波焊接装置。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过设置依次连接的换能器、调幅器和焊头以传递超声波振动进而对工件进行焊接，其中，焊头包括焊头本体、第一延伸部和第二延伸部，焊头本体与调幅器连接，第一延伸部远离焊头本体的一端设置有压块，外部的施压装置能够向压块施压，第二延伸部远离焊头本体的一端为焊接端，使得加压过程中加压位置和受压位置位于同一条中心线上，保证焊头工作时受力不会发生弯曲变形。

附图说明

图1是本实用新型实施例一超声波焊接装置的结构示意图；

图2是本实用新型调幅器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例一超声波三联组和压块的结构示意图；

图4是本实用新型实施例二超声波三联组、压块和第一夹持件的结构示意图。

图中：

1、超声波三联组；11、换能器；12、调幅器；13、焊头；121、凸出部； 131、焊头本体；132、第一延伸部；133、第二延伸部；1211、第一圆环；1331、焊接端；

2、压块；

3、夹持组；31、第一夹持件；32、第二夹持件；311、穿孔；312、缺口； 313、第一夹持部；314、第二夹持部；315、第一夹环；316、第二夹环；321、夹持板；322、连接板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例一

超声波金属焊接是一种将电能转化为机械能的工艺，焊接装置通过使焊头 13高频振动，与工件发生摩擦，产生焊接所需的热量，完成工件的焊接。现有技术中大多采用侧向加压焊接系统，在加压的过程中，加压位置和受压位置不在同一条中心线上，焊头13受到反作用力会产生弯曲变形，这样微小的变形会很大影响超声波的振动能量传递效率，为解决上述问题，本实施例提供一种超声波焊接装置，包括超声波发生器及超声波三联组1，超声波三联组1包括依次连接的换能器11、调幅器12和焊头13，焊头13包括焊头本体131、第一延伸部132和第二延伸部133，调幅器12与焊头本体131连接，第一延伸部132和第二延伸部133分别位于焊头本体131远离调幅器12的一端的上下两侧，超声波焊接装置还包括压块2，压块2位于第一延伸部132远离焊头本体131的一端，且压块2与焊头13呈一体式结构。

即本实施例通过设置依次连接的换能器11、调幅器12和焊头13以传递超声波振动进而对工件进行焊接，其中，焊头13包括焊头本体131、第一延伸部 132和第二延伸部133，焊头本体131与调幅器12连接，第一延伸部132远离焊头本体131的一端设置有压块2，外部的施压装置能够向压块2施压，第二延伸部133远离焊头本体131的一端为焊接端1331，使得加压过程中加压位置和受压位置位于同一条中心线上，保证焊头13工作受力时不会发生弯曲变形，且压块2和焊头13一体成型，避免压块2和焊头13的连接处影响超声波的振动能量传递效率。

具体地，本实施例中通过超声波发生器将电流转换成高频电能，换能器11 将高频电能装换成同等频率的机械运动，随后机械运动通过一套可以改变振幅的调幅器12传递到焊头本体131，焊头本体131将振动传递至第二延伸部133 的焊接端1331，外部的施压装置能够通过设置于第一延伸部132的一端的压块 2向焊接端1331施加压力，使第一延伸部132和第二延伸部133上下运动，焊接端1331高频振动，与工件发生摩擦，完成焊接工作。

可以理解的是，在其它实施例中，压块2和焊头13为两个独立的部件，两者连接在一起，当焊头13高频振动时，压块2和焊头13的连接处会因振动而发热，影响了超声波的振动能量传递效率，同时，压块2和焊头13的连接处也会因为热量过高等原因发生损坏，导致焊接失败，为了解决上述问题，本实施例中压块2和焊头13一体成型。

为了提高超声波振动的传递效率，本实施例中调幅器12的轴向长度、焊头本体131的轴向长度、第一延伸部132的轴向长度和第二延伸部133的轴向长度均为超声波的半波长的整数倍，以使调幅器12、焊头本体131、第一延伸部 132和第二延伸部133能够达成共振，保证超声波振动能够高效地传递至第二延伸部133的焊接端1331。

优选地，本实施例中调幅器12包括凸出部121，凸出部121包括多个以调幅器12轴线为轴线的圆环，多个圆环呈阶梯形设置，多个圆环中，直径最大的第一圆环1211的外端在轴向上不发生振动。

如图1至图3所示，超声波三联组1为悬臂结构，因此，上述超声波焊接装置还包括夹持组3，夹持组3被配置为同时夹持压块2和调幅器12，当仅夹持压块2时，换能器11和调幅器12为悬浮状态，当压块2和焊头13上下移动时，换能器11和调幅器12的连接处会因为惯性冲击二发生损坏，当仅夹持调幅器12时，焊头13在上下运动过程中会发生径向跳动，造成待焊接件的焊接不均匀，本实施例中同时夹持压块2和调幅器12，保证了焊接过程的安全性和稳定性。

进一步地，夹持组3包括第一夹持件31和第二夹持件32，第一夹持件31 被配置为夹持多个圆环中直径最大的第一圆环1211，第二夹持件32被配置为夹持压块2。可以理解的是，本实施例中第一延伸部132的轴向长度设置为大于第二延伸部133的轴向长度，通过设置第一延伸部132的轴向长度为特定尺寸，以使位于第一延伸部132远离焊头本体131的一端的压块2在轴向上不发生振动，同时，第一圆环1211的外端在轴向上也不发生振动，即第一夹持件31和第二夹持件32在分别夹持第一圆环1211和压块2时不会影响焊接端1331的振动。

如图1至图3所示，为使第一夹持件31能够夹持第一圆环1211，本实施例中第一夹持件31设置有穿孔311，第一圆环1211插置于穿孔311内，且穿孔 311的内壁与第一圆环1211贴合，第一夹持件31设置有缺口312，缺口312与穿孔311连通，第一夹持件31包括第一夹持部313和第二夹持部314，第一夹持部313和第二夹持部314之间形成缺口312，第一夹持部313和第二夹持部 314均设置有连接孔，以通过连接件将第一夹持件31与第一圆环1211锁紧。即第一夹持件31能够夹持第一圆环1211的外环面，同时，第一夹持件31上设置有第一夹持部313和第二夹持部314，第一夹持部313和第二夹持部314之间形成缺口312，缺口312一侧的第一夹持部313和另一侧的第二夹持部314上均设置有连接孔，通过紧固螺丝可以实现缺口312的闭合，进而将第一夹持件31锁紧在外环面上。

进一步地，如图3所示，压块2任一侧面设置有安装孔，第二夹持件32包括夹持板321和连接板322，连接板322通过安装孔与压块2嵌接，连接板322 与夹持板321固定连接，夹持板321可选地与第一夹持件31固定连接。

当然，在其它可选的实施例中，压块2上沿水平方向的两侧均设置有安装槽，第二夹持件32包括夹持板321和连接板322，连接板322通过安装槽与压块2嵌接，连接板322与夹持板321固定连接，夹持板321可选地与第一夹持件31固定连接。

可以理解的是，第一夹持件31和第二夹持件32可以连接为一体，以方便装配超声波焊接装置，第一夹持件31和第二夹持件32也可以为独立的两个部件。

优选地，第二延伸部133部远离焊头本体131的一端为无磨齿端。即焊接端1331表面无磨齿，在应对箔材类(如铜箔，铝箔)以及抗剪切力差的材料时，材料在焊接时容易出现开裂、穿透等现象，并且在焊接过程中会产生较大的金属粉尘颗粒，导致产品的质量不达标，同时作业环境也会存在危险性。将第二延伸部133部远离焊头本体131的一端设置为无磨齿端能够有效地降低金属粉尘的产生，改善了生产作业的环境，保证焊接过程中的安全性，提高产品的质量，同时也能降低焊头13生产加工的成本。

为了提升焊接效果，无磨齿端表面优选为为粗糙面。本实施例中无磨齿端表面可选为经过喷砂、电腐蚀和激光腐蚀处理。

本实用新型还提供了一种超声波焊接机，包括上述超声波焊接装置。

实施例二

参见图4，相较于实施例一，本实施例的区别在于，第一夹持件31包括第一夹环315和第二夹环316，第一夹环315和第二夹环316被配置为分别夹持第一圆环1211的两个侧面，第一圆环1211和第二圆环通过螺栓连接在一起，便于拆卸更换。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声波焊接装置，包括超声波发生器及超声波三联组(1)，所述超声波三联组(1)包括依次连接的换能器(11)、调幅器(12)和焊头(13)，所述焊头(13)包括焊头本体(131)、第一延伸部(132)和第二延伸部(133)，所述调幅器(12)与所述焊头本体(131)连接，所述第一延伸部(132)和所述第二延伸部(133)分别位于所述焊头本体(131)远离所述调幅器(12)的一端的上下两侧，其特征在于，所述超声波焊接装置还包括：

压块(2)，所述压块(2)位于所述第一延伸部(132)远离所述焊头本体(131)的一端，且所述压块(2)与所述焊头(13)呈一体式结构。

2.根据权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述超声波焊接装置还包括夹持组(3)，所述夹持组(3)被配置为同时夹持所述压块(2)和所述调幅器(12)。

3.根据权利要求2所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述调幅器(12)包括凸出部(121)，所述凸出部(121)包括多个以所述调幅器(12)轴线为轴线的圆环，多个所述圆环呈阶梯形设置。

4.根据权利要求3所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述夹持组(3)包括：

第一夹持件(31)，所述第一夹持件(31)被配置为夹持多个所述圆环中直径最大的第一圆环(1211)；

第二夹持件(32)，所述第二夹持件(32)被配置为夹持所述压块(2)。

5.根据权利要求4所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述第一夹持件(31)设置有穿孔(311)，所述第一圆环(1211)插置于所述穿孔(311)内，且所述穿孔(311)的内壁与所述第一圆环(1211)贴合；

所述第一夹持件(31)设置有缺口(312)，所述缺口(312)与所述穿孔(311)连通，所述第一夹持件(31)包括第一夹持部(313)和第二夹持部(314)，所述第一夹持部(313)和所述第二夹持部(314)之间形成所述缺口(312)，所述第一夹持部(313)和所述第二夹持部(314)均设置有连接孔，以通过连接件将所述第一夹持件(31)与所述第一圆环(1211)锁紧。

6.根据权利要求4所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述第一夹持件(31)包括第一夹环(315)和第二夹环(316)，所述第一夹环(315)和所述第二夹环(316)被配置为分别夹持所述第一圆环(1211)的两个侧面。

7.根据权利要求4所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述调幅器(12)的轴向长度、所述焊头本体(131)的轴向长度、所述第一延伸部(132)的轴向长度和所述第二延伸部(133)的轴向长度均为所述超声波的半波长的整数倍。

8.根据权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述第二延伸部(133)部远离所述焊头本体(131)的一端为无磨齿端。

9.根据权利要求8所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述无磨齿端表面为粗糙面。

10.一种超声波焊接机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的超声波焊接装置。

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