CN207272423U - 超声波焊接单元及超声波焊接机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种超声波焊接单元及超声波焊接机，其中，超声波焊接单元包括：焊头，焊头包括焊头本体和焊接部；超声波换能器，为焊头提供超声波驱动；其中，焊头本体通过焊接部向焊接工件施加压力，夹紧焊接工件；焊头本体的施力方向和焊接部的振动方向垂直，焊头本体的施力方向与焊接部的轴向平行。通过该超声波焊接单元，在小振幅超声波振动的驱动下，仍可以保证焊接工件的焊接质量，同时可以降低焊接过程中对焊头及其内部零件的损坏。

Description

超声波焊接单元及超声波焊接机

技术领域

本实用新型涉及超声波焊接领域，具体而言，涉及一种超声波焊接单元及超声波焊接机。

背景技术

超声波金属焊接是利用超声频率的机械振动能量，连接同种金属或异种金属的一种特殊方法。相关技术中，在压紧金属焊接工件的同时，利用超声波快速的振动摩擦，促进金属材料内部原子快速运动，从而产生固态结合反应。金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在静压力之下，将框框振动能量转变为工作间的摩擦功、形变能及有限的温升。因此它有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化等现象。

图1为相关技术中的超声波焊接机，图2为如图1中所示的超声波焊接机的超声波焊接单元，如图所示，超声波焊接单元10安装在超声波焊接机上，超声波焊接单元10包括超声波换能器11，调幅器12以及金属焊头13。工作时，通过向调幅器12施加压力来实现对焊接工件施压的目的，同时金属焊头13在超声波换能器11的驱动下，对焊接工件进行焊接。综上可知，相关技术中的超声波焊接单元采用的是侧面加压的焊接方式，由于在加压过程中，加压的位置和焊接的位置不在同一条直线上，导致金属焊头受到焊接工件的反作用力，而产生弯曲形变，如图2所示。

上述这种微小的形变会对超声波焊接效率产生很大的影响，导致超声波的振动能量不能完全地(足够地)传递到焊接工件里。

因此，为了满足焊接效果，相关技术中不得不通过加大振幅维持焊接效果。然而，大振幅的超声波振动会使焊头产生大的应力集中，进而导致焊头开裂、超声波换能器内部零件开裂等现象，同时也会对焊接工件产生较大破损，难以保证焊接工件的焊接质量。

针对相关技术中，由于超声波焊接单元的焊头易产生形变而难以保证焊接工件的焊接质量的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的实施方式提供一种超声波焊接单元及超声波焊接机。

一方面，本实用新型提供一种超声波焊接单元，包括：

焊头，所述焊头包括焊头本体和焊接部；

超声波换能器，为所述焊头提供超声波驱动；

其中，所述焊头本体通过所述焊接部向焊接工件施加压力，夹紧所述焊接工件；

所述焊头本体的施力方向和所述超声波换能器的振动方向垂直，所述焊头本体的施力方向与所述焊接部的轴向平行。

优选地，还包括：

调幅器，一端与所述焊接部连接，另一端与所述超声波换能器连接。

优选地，还包括：

共振件，所述共振件设置在所述焊接部的一侧，且与所述调幅器对称设置在所述焊接部的两侧。

优选地，所述焊接部上设置有开口，所述开口内设置有连接件，所述调幅器和所述共振件通过所述连接件对称地固定在所述焊接部两侧。

优选地，所述焊头本体的两侧对称地设置有凹槽，用于将所述超声波焊接单元安装至所述超声波焊接机。

优选地，所述焊头本体为四方体。

优选地，所述焊头本体的施力方向与所述焊接部的轴向在同一直线上。

优选地，根据所述焊头的振动模态的波长设置所述焊接部的长度。

优选地，所述焊头本体和所述焊接部为一体成型。

另一方面，本实用新型还提供一种超声波焊接机，包括如上所述的超声波焊接单元。

通过实用新型提供的技术方案，超声波焊接单元包括：焊头，所述焊头包括焊头本体和焊接部；超声波换能器，为焊头提供超声波驱动；其中，所述焊头本体通过所述焊接部向待焊接工件施加压力，夹紧待焊接工件；所述焊头本体的施力方向和所述超声波换能器的振动方向垂直，所述焊头本体的施力方向与所述焊接部的轴向平行。本实用新型中，焊头本体的施力方向与焊接部的轴向平行，使焊头在焊接过程中不会发生弯曲变形，同时焊头本体的施力方向与超声波换能器的振动方向垂直，可以确保焊接过程中焊接工件始终受到稳定的摩擦驱动，通过小振幅的超声波驱动即能满足焊接要求，保证焊接质量，降低对焊头的磨损量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的超声波焊接机的结构示意图；

图2是根据相关技术的超声波焊接单元的结构示意图；

图3是根据本实用新型优选实施例的超声波焊接单元的结构示意图；

图4是如图3所示的超声波焊接单元的部分结构示意图；

图5是根据本实用新型的焊头的结构示意图；

图6是根据本实用新型的另一优选实施方式提供的超声波焊接单元的部分结构示意图；

图7是根据本实用新型的另一优选实施方式提供的超声波焊接单元的部分结构示意图；

图8是根据本实用新型实施例的超声波焊接机的结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实用新型提供一种超声波焊接单元包括焊头和为焊头提供超声波驱动的超声波换能器，其中，焊头包括焊头本体和焊接部。焊接过程中，焊头本体通过焊接部向待焊接工件施加压力，使得焊接工件被夹紧固定。本实施方式中，焊头本体的施力方向和超声波换能器的振动方向垂直，同时焊头本体的施力方向与焊接部的轴向平行。通过本实用新型中超声波焊接单元，焊头在焊接过程中不会发生弯曲变形，进而确保超声波焊接单元可以有效地进行焊接，通过小振幅的超声波驱动即能满足焊接要求，保证焊接质量。

较优地，超声波焊接单元还包括调幅器，调幅器的一端与焊接部连接，另一端与超声波换能器连接。

更优地，超声波焊接单元还包括共振件，调幅器设置在焊接部的一侧，共振件设置在焊接部的另一侧，与调幅器对称设置。

图3是本实用新型优选实施例的超声波焊接单元，图4是如图3所示的超声波焊接单元的部分结构示意图，图5是如图3中所示的超声波焊接单元的焊头的立体图，其中，图4中未示出超声波换能器。如图3至图5所示，超声波焊接单元包括焊头20、调幅器23和超声波换能器25，焊头20包括焊头本体21和焊接部22，调幅器23一端与超声波换能器25连接，另一端与焊接部22连接。超声波焊接单元还包括共振件，调幅器23和共振件24对称地设置在焊接部两侧。焊接过程中，焊头本体21通过焊接部22向待焊接工件施加压力，使得焊接工件被夹紧固定。

由于焊头本体不会发生超声波振动现象，故在焊头本体上施加压力，从而可以利用焊头本体进行固定链接和施加压力。本实施例中，焊接部的轴向和焊头本体的施力方向a平行(更优地，焊接部的轴向和焊头本体的施力方向a在同一条直线上)，同时焊头本体的施力方向a和超声换换能器的振动方向b垂直，该方案在确保焊接过程中焊头不会产生弯曲变形的同时，还可以保证在小振幅的超声波振动摩擦的驱动下，完成对焊接工件的高效焊接，避免由于采用大幅度振动而导致的焊头开裂、螺钉开裂、换能器内部零件开裂等问题。即本实施例的超声波焊接件单元不会对焊接零件产生破坏，并能确保焊接工件的焊接质量满足要求。

较优地，焊接部22上还设置有开口221。更优地，本优选实施例中开口221为螺纹孔。调幅器23和共振件24之间可以利用连接件进行连接、固定，例如采用螺钉作为连接件。本实施例中，连接件通过开口221将调幅器23和共振件24连接在一起，如图4所示，同时可以利用共振件和调幅器的旋转夹紧方式，达到紧固焊头的焊接部22的目的。

本实施方式中，通过共振形式使超声波焊接单元的共振件24产生超声波共振，同时利用焊头本体21的特性给予固定连接和施加压力，使得焊接部22可以完成超声波金属焊接。

作为一个较优的实施方式，本实用新型中的焊头本体和焊接部可以为一体成型。

需要说明的是，本实施例仅示出了超声波焊接单元的优选实施方式，本领域技术人员可以根据上述优选实施例的描述，采用其他相同或相似的方案，例如将焊头本体和焊接部采用其他方式连接在一起，或者焊头本体采用其他相似的形状或结构，以达到容易生产、安装简单的效果。

更优地，焊头本体的两侧对称地设置有凹槽211，用于与超声波焊接机配合连接，采用本优选实施例的焊头本体加工简单、安装方便。

需要说明的是，上述所述的实施例仅为本实用新型的优选实施方式，本领域技术人员也可以根据本实用新型的描述，采用相同或相似的技术方案，例如，焊头的焊接面积和焊接尺寸可以根据具体的应用环境自由设计。

作为一个较优的实施方式，焊头本体的形状可以为四方体，如图4所示。采用此种设计，可以简化超声波焊接单元的安装，当超声波焊接单元安装至超声波焊接机上时，无需调整焊头的水平方向和旋转方向，直接安装即可正常运行，操作简单、方便。

作为一个较优的实施方式，通过设置焊接部的长度，可以相应地得到所需的焊头的振动模态的波长。

图6和图7为分别示出了另两种实施方式的超声波焊接单元的部分示意图，分别具有不同的振动模态的波长，其中，图中均未示出超声波换能器。如图6所示，本实施例中，延长了焊头的焊接部的长度，从而可以增大振动模态的波长，故本实施例中的超声波焊接单元可以焊接更深位置的焊接工件。

在图7所示的超声波焊接单元中，延长了焊头的焊接部的长度，并改变了焊接部的宽度，以获得目标的的振动模态的波长。

另一方面，本实用新型还提供一种超声波焊接机，如图8所示，超声波焊接机包括上述所述的超声波焊接单元。

通过上述实施例，本实用新型提供了一种超声波焊接单元及超声波焊接件，超声波焊接单元包括焊头和为焊头提供超声波驱动的超声波换能器，焊头包括焊头本体和焊接部；其中，焊头本体通过焊接部向焊接工件施加压力，夹紧焊接工件；焊头本体的施力方向和超声波换能器的振动方向垂直，焊头本体的施力方向与焊接部的轴向平行。

通过本实用新型的超声波焊接单元，在小振幅超声波振动的驱动下，仍可以保证焊接工件的焊接质量，同时可以降低焊接过程中对焊头及其内部零件的损坏。

需要说明的是，这些技术效果并不是上述所有的实施方式所具有的，有些技术效果是某些优选实施方式才能取得的。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。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、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种超声波焊接单元，其特征在于，包括：

焊头，所述焊头包括焊头本体和焊接部；

超声波换能器，为所述焊头提供超声波驱动；

其中，所述焊头本体通过所述焊接部向焊接工件施加压力，夹紧所述焊接工件；

所述焊头本体的施力方向和所述超声波换能器的振动方向垂直，所述焊头本体的施力方向与所述焊接部的轴向平行。

2.根据权利要求1所述的超声波焊接单元，其特征在于，还包括：

调幅器，一端与所述焊接部连接，另一端与所述超声波换能器连接。

3.根据权利要求2所述的超声波焊接单元，其特征在于，还包括：

共振件，所述共振件设置在所述焊接部的一侧，且与所述调幅器对称设置在所述焊接部的两侧。

4.根据权利要求3所述的超声波焊接单元，其特征在于，

所述焊接部上设置有开口，所述开口内设置有连接件，所述调幅器和所述共振件通过所述连接件对称地固定在所述焊接部两侧。

5.根据权利要求4所述的超声波焊接单元，其特征在于，所述焊头本体的两侧对称地设置有凹槽，用于将所述超声波焊接单元安装至所述超声波焊接机。

6.根据权利要求5所述的超声波焊接单元，其特征在于，所述焊头本体包括：四方体。

7.根据权利要求1所述的超声波焊接单元，其特征在于，所述焊头本体的施力方向与所述焊接部的轴向在同一直线上。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的超声波焊接单元，其特征在于，根据所述焊头的振动模态的波长设置所述焊接部的长度。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的超声波焊接单元，其特征在于，所述焊头本体和所述焊接部为一体成型。

10.一种超声波焊接机，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的超声波焊接单元。