全波超声焊头及超声波三联组的制作方法

1.本实用新型涉及超声波焊接领域，尤其涉及一种全波超声焊头及超声波三联组。


背景技术：

2.超声波焊接技术是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合的焊接工艺。为了提高超声波点焊焊接效率，目前常会采用通过在焊头上设计双点或多点焊头的方式来实现两个或多个焊印一次性焊接。
3.如图1至图3示意性示出了现有常用双点焊头的结构示意图，其中，如图1至图3中所示的焊头结构为半波焊头，其包括一处节点位置90以及两处工作区域91，两处工作区域91彼此之间沿焊头的中心线92呈对称结构。在每处工作区域中均包括两个工作部911，焊头通过工作部911与工件接触进行焊接。在图中所示出的焊头结构中，其具有声学振动方向9a(一般称为纵向)，以及横向9b，横向9b垂直于声学振动方向9a。焊头结构中的焊印具有横向长度 h9以及纵向长度z9。
4.然而对于如图中所示出的焊头结构而言，当焊印横向长度h9较大时，纵向长度z9相对会比较小，否则很难保证焊印的振幅均匀性。而当焊印纵向长度z9较大时，横向长度h9相对会小一些，否则也难以保证焊印处的振幅均匀性。当焊印横向长度h9和纵向长度z9都需要较大时，焊印的振幅均匀性和焊头的增益均很难保证。故对于该种构型的焊头结构的设计，受制于焊印横向长度h9和纵向长度z9之间的相互制约，在一些工况中常无法获得理想的焊印，亟需提供一种焊头能够实现双点/多点焊接的同时，还能够满足焊头针对不同工况的适应性。


技术实现要素：

5.本实用新型的一个目的在于提供一种全波超声焊头，实现双点/多点焊接的同时，还能够满足焊头针对不同工况的适应性。
6.为实现前述目的的全波超声焊头，具有纵向以及横向，包括：
7.焊头本体，相对所述焊头的横向中心线轴对称；以及
8.工作部，设置于所述焊头本体中部，相对所述焊头的横向中心线轴对称；
9.其中，所述工作部具有与所述焊头本体连接的连接侧以及与所述连接侧相对的开放侧，所述开放侧中设置有至少一个间隔槽，所述间隔槽沿所述纵向开设，将所述开放侧分为至少两个工作面。
10.在一个或多个实施方式中，所述间隔槽贯穿地开设于所述工作部中，以将所述开放侧分割成至少两个工作面。
11.在一个或多个实施方式中，所述工作部突设于所述焊头本体两侧，分设于所述焊头本体两侧的所述工作部相对所述焊头的纵向中心线轴对称。
12.在一个或多个实施方式中，所述全波超声焊头具有高度方向，所述高度方向分别
与所述纵向以及所述横向垂直；
13.其中，所述焊头本体的中间位置具有沿所述高度方向内收的一段，所述工作部设置于所述内收的一段处。
14.在一个或多个实施方式中，沿所述纵向，所述工作部具有纵向长度；沿所述横向，所述工作部具有横向长度；
15.其中，所述焊头本体的中间位置具有沿所述横向内收的一段，所述工作部设置于所述内收的一段处，以允许所述纵向长度大于所述横向长度。
16.在一个或多个实施方式中，沿所述纵向，所述工作部具有纵向长度；沿所述横向，所述工作部具有横向长度；
17.其中，所述纵向长度小于所述横向长度。
18.在一个或多个实施方式中，所述全波超声焊头还具有高度方向，所述高度方向分别与所述纵向以及所述横向垂直；
19.所述焊头本体的横截面呈矩形，所述矩形沿所述横向的边长大于所述矩形沿所述高度方向的边长，以允许所述纵向长度小于所述横向长度。
20.在一个或多个实施方式中，所述焊头本体具有两个声学节点，两个所述声学节点相对所述焊头的横向中心线轴对称；
21.其中，所述全波超声焊头还包括连接部，所述连接部对应两个所述声学节点分别设置于所述焊头本体的两侧。
22.在一个或多个实施方式中，所述连接部中开设有减震开口。
23.本实用新型的另一个目的在于提供一种超声波三联组，包括换能器、调幅器以及如前所述的全波超声焊头。
24.本实用新型的进步效果包括以下之一或组合：
25.通过将超声焊头配置为相对横向中心线呈轴对称的全波焊头结构，使得工作部更易保证振幅均匀性和焊头的增益，使得工作部的结构的设计受制于横向长度和纵向长度的之间关系的制约影响小，从而能够实现工作部的纵向长度与横向长度均均由较大的尺寸，从而满足所需焊印横向长度和纵向长度均较大的双点焊接需求。
附图说明
26.本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
27.图1至图3示意性示出了现有常用双点焊头的结构示意图；
28.图4示出了一实施方式下全波超声焊头的立体示意图；
29.图5示出了一实施方式下全波超声焊头的俯视示意图；
30.图6示出了另一实施方式下全波超声焊头的立体示意图；
31.图7示出了又一实施方式下全波超声焊头的立体示意图；
32.图8示出了又一实施方式下全波超声焊头的立体示意图；
33.图9至图10示出了又一实施方式下全波超声焊头的立体示意图。
具体实施方式
34.下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本技术的保护范围进行限制。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。
35.为增加双点/多点焊头在不同工况下的适用性，以下一个或多个实施方式中记载了一种全波超声焊头，其能够在实现双点/多点焊头的同时，能够使得焊头的构型满足所欲获得的不同焊印的需求，从而提升焊头的适用性。
36.如图4示出了一实施方式下全波超声焊头的立体示意图，图5示出了一实施方式下全波超声焊头的俯视示意图。需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。此外，不同实施方式下的变换方式可以进行适当组合。
37.请结合参见图4以及图5，全波超声焊头具有纵向a以及横向b。其中的纵向a为当焊头进行工作时，超声波在焊头中的传递过程中的声学振动方向，横向b垂直于纵向a。全波超声焊头包括焊头本体1以及工作部2，全波超声焊头通过焊头本体1与超声波焊机和换能器以及调幅器连接，工作部2充当焊接过程中全波超声焊头与待焊接工件的接触部分。
38.全波超声焊头具有横向中心线100，该横向中心线100沿全波超声焊头的横向b延伸，并经过全波超声焊头的几何中心。其中，焊头本体1相对横向中心线100轴对称，工作部2设置于焊头本体1的中部，并相对横向中心线100 轴对称，使得整个全波超声焊头相对横向中心线100轴对称，以使全波超声焊头整体满足声学要求。
39.其中，工作部2具有连接侧2a以及开放侧2b，该连接侧2a与开放侧2b 相对设置于工作部2的两侧，工作部2于连接侧2a所在一侧与所述焊头本体1 连接相互连接，工作部2于开放侧2b呈开放，以允许在焊接过程中与待焊接工件接触。在该开放侧2b处，工作部2中设置有间隔槽20，间隔槽20沿纵向 a开设，在如图中所示出的实施方式中，间隔槽20为开设在工作部2中的一个，从而将开放侧2b分为两个工作面：第一工作面21以及第二工作面22，在焊接过程中，第一工作面21以及第二工作面22分别同时与待焊接工件接触，从而能够实现利用同一焊头进行双点焊接，提升了焊接效率。可以理解的是，在其他一些合适的实施方式中，间隔槽20也可以是开设于工作部2中的两个或多个，如三个、四个、五个，从而实现将开放侧2b分为多个工作面，以实现在焊接过程中，利用多个工作面同时与待焊接工件接触，从而能够实现利用同一焊头进行多点焊接，进一步提升焊接效率。可以理解的是，如上文中使用“第一工作面”、“第二工作面”来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此也不能理解为对本技术保护范围的限制。
40.其中，沿纵向a，工作部2具有纵向长度，沿横向b，工作部2具有横向长度。通过将超声焊头配置为相对横向中心线100呈轴对称的全波焊头结构，使得工作部2更易保证振幅均匀性和焊头的增益，使得工作部2的结构的设计受制于横向长度和纵向长度的之间关系的制约影响小，从而能够实现工作部2 的纵向长度与横向长度均均由较大的尺寸，从而满足所需焊印横向长度和纵向长度均较大的双点焊接需求。
41.虽然本全波超声焊头的一个实施例如上所述，但是在本全波超声焊头的其他实施
例中，本全波超声焊头相对于上述实施例在许多方面都可以具有更多的细节，并且这些细节的至少一部分可以具有多样的变化。下面以一些实施例对这些细节和变化中的至少一部分进行说明。如后文所述，本技术使用了特定词语来描述本技术的实施例，如“一个实施方式”、“一实施方式”、和/或“一些实施方式”意指与本技术至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施方式”或“一个实施方式”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
42.请继续参见图4以及图5，在全波超声焊头的一个实施方式中，全波超声焊头具有高度方向h，高度方向h分别与纵向a以及横向b垂直。在焊头本体 1的中间位置具有沿高度方向h内收的一段，内收是指焊头本体1在该段的外径小于焊头本体1在其他位置处的外径，以在该内收的一段处形成内陷的第一凹槽11。工作部2是设置于该内收的一段，即第一凹槽11处，从而保证全波超声焊头的声学要求，提升焊接效率以及焊接质量。
43.图6示出了另一实施方式下全波超声焊头的立体示意图，工作部2的纵向长度为z1、横向长度为h1。在焊头本体1的中间位置具有沿横向b内收的一段，内收是指焊头本体1在该段的外径小于焊头本体1在其他位置处的外径，以在该内收的一段处形成内陷的第二凹槽12。其中，工作部2是设置于该内收的一段处，即在形成第二凹槽12处的焊头本体1上，从而允许纵向长度为z1 大于横向长度为h1。通过设置具有本构型的全波超声焊头，使得在具有相同的横向长度的基础上，本全波超声焊头的工作部2的纵向长度能够可比半波焊头的纵向长度长出一倍，同时还能够保证振幅均匀性和焊头的增益，以实现满足对不同构型焊印的需求。
44.图7示出了又一实施方式下全波超声焊头的立体示意图，工作部2的纵向长度为z2、横向长度为h2，其中，纵向长度为z2小于横向长度为h2，通过设置具有本构型的全波超声焊头，使得在具有相同的纵向长度的基础上，本全波超声焊头的工作部2的横向长度能够可比半波焊头的横向长度更长，同时还能够保证振幅均匀性和焊头的增益，以实现满足对不同构型焊印的需求。
45.图8示出了又一实施方式下全波超声焊头的立体示意图，工作部2的纵向长度为z3、横向长度为h3，其中，焊头本体1的横截面呈矩形，该矩形沿横向b的边长为l1，沿高度方向h的边长为l2，其中，边长l1大于边长l2，从而允许工作部2的纵向长度z3小于横向长度h3。同时，工作部2的横向长度h3与边长l1相关，通过增加焊头本体1的边长l1，能够增大工作部2的横向长度h3，使得工作部2的横向长度h3，适合于两个焊点横向距离较大的应用场合。
46.在如前所述的一个或多个实施方式中，全波超声焊头具有纵向中心线101，该横向中心线101沿全波超声焊头的纵向a延伸，并经过全波超声焊头的几何中心。工作部2为如图所示，分别突设于焊头本体1的两侧，同时，分设于焊头本体1两侧的工作部2相对焊头的纵向中心线101呈轴对称，在满足了焊头的声学要求的前提下，分设于两侧的工作部2能够实现在焊头本体1的两侧同时进行焊接，进一步提升了焊接效率、
47.可以理解的是，在其他一些与图中所示不同的实施方式中，工作部2也可以仅设置于焊头本体1的一侧。
48.在如前所述的一个或多个实施方式中，间隔槽20是如图中所示出地、贯穿地开设
于工作部2中，从而将开放侧2b分割为两个工作面：第一工作面21 以及第二工作面22。可以理解的是，文中所述的“分割”是指工作部2在物理意义上被分开，即如图中所示的实施方式中，第一工作面21以及第二工作面 22之间无连接关系。
49.在其他一些与图中所示不同的实施方式中，间隔槽20可以是开设在工作部2中，但并未贯穿地开设。如当间隔槽20的数量为一个时，工作部2会被划分为第一工作面21以及第二工作面22，该“划分”所指的第一工作面21 以及第二工作面22在焊接过程中彼此之间可作为独立的焊头工作区域，但第一工作面21以及第二工作面22之间可以存在一定的连接关系，如槽体20可以是开设于开放侧2b内的槽，第一工作面21以及第二工作面22在槽的外周存在一定的连接部。
50.图9至图10示出了又一实施方式下全波超声焊头的立体示意图，请结合参见图1、图9以及图10。其中，图1示意性地示出了超声波在焊头内的传递路径102，其中，在焊头本体1中具有两个声学节点103，两个声学节点103 相对焊头的横向中心线100轴对称。其中，声学节点，也被称为模态节点，是指振动幅度接近于零的位置，也就是说在振型动画中，不动的点即为节点。其中，全波超声焊头还包括连接部3，该连接部3对应两个声学节点103分别设置于焊头本体1的两侧，全波超声焊头通过连接部3与超声波焊机固定连接。通过将连接件3设置为位于声学节点103所在位置，可使得连接件3在焊接过程中的振动能够达到极大的衰减，在满足了对焊头固定安装的同时，不会影响超声波传送。
51.进一步地，在全波超声焊头的一个实施方式中，连接部3中开设有减震开口30，连接部中还具有安装孔31，通过安装孔31与超声波焊机连接。采用减震开口30能够起到对安装孔的模态振动进行衰减的作用。
52.在如前所述的一个或多个实施方式中，焊头本体1的横截面是呈矩形或圆形，当然，在其他一些合适的实施方式中，焊头本体1的横截面也可以具有其他合适的构型。
53.在如前所述的一个或多个实施方式中，工作部2是与焊头本体1为一体件。该一体件是指，二者是由同一毛坯或原材料，通过包括但不限于如机加工、铸造成型或增材制造等一体成型工艺成形的一体式结构。当然，在其他一些合适的实施方式中，工作部2是与焊头本体1分别为单独制造的部件，并通过如紧固件连接、焊接等连接方式连接而成。
54.如前所述的一个或多个实施方式中所记载的超声波焊头可以应用于超声波三联组中，超声波三联组还包括换能器以及调幅器。
55.需要注意的是，如前所述的一个或多个实施方式及其变换方式可以进行适当组合。
56.本实用新型的进步效果包括以下之一或组合：
57.通过将超声焊头配置为相对横向中心线呈轴对称的全波焊头结构，使得工作部更易保证振幅均匀性和焊头的增益，使得工作部的结构的设计受制于横向长度和纵向长度的之间关系的制约影响小，从而能够实现工作部的纵向长度与横向长度均均由较大的尺寸，从而满足所需焊印横向长度和纵向长度均较大的双点焊接需求。
58.本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。