CN114228161A - 一种超声波焊接头及超声波焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及超声波焊接装置，具体涉及一种超声波焊接头及超声波焊接装置，其中一种超声波焊接头，包含一焊接头本体，于所述焊接头本体设置有第一容纳空腔和第二容纳空腔，所述第一容纳空腔与所述第二容纳空腔相交；第一伸缩装置，可活动地设置于所述第一容纳空腔内，限位杆，固定设置于所述第二容纳空腔内，且穿插固定所述第一伸缩装置。
Description
技术领域
本发明涉及超声波焊接装置，具体涉及一种超声波焊接头及超声波焊接装置。
背景技术
超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的工件表面，于超声波的作用下使得工件表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。一套超声波焊接系统的主要组件包括超声波发生器、换能器、变幅杆、焊头三部分。通常是通过超声波发生器将电流转换成电能，接着通过换能器再次把高频电能转换成为同等频率的机械运动，再通过变幅杆装置传递到焊头，焊头将接收到的振动能量传递到待焊接工件的接合部、转换成热能，以达到产品焊接效果。超声波在塑料焊接领域使用的非常广泛。相比于热烫焊接纯靠热量传递融化塑料的方式，这种方式不需要预加热，可以瞬间将能量实现转化，时间短，又相对安全。但是超声波的振动有时候就会在焊接过程中对某些产品造成伤害。尤其当焊接某些薄膜类塑料时，超声波带动周围空气振动时会在焊接时将薄膜振破，这给超声波在焊接的应用中带来了局限性。当然我们一般可以通过调小焊接振幅，缩短焊接时间来尽可能地减小这种有害的振动对焊接产品造成的影响，但是这个问题依然很难消除。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种超声波焊接头及超声波焊接装置，应用于采用超声波实现圆环形或椭圆形等封闭图形焊接场合，尤其是应用于超薄工件的焊接，通过在焊接头上增加一个可伸缩机构，在焊接的同时吸收超声波振动。可以避免超声波振破被焊工件，解决了一些超声波焊接过程中存在的问题，也扩大了超声波焊接的使用范围，具体地：
一方面，本申请提供一种超声波焊接头，其中，包含一焊接头本体，于所述焊接头本体设置有第一容纳空腔和第二容纳空腔，所述第一容纳空腔与所述第二容纳空腔相交；
第一伸缩装置，可活动地设置于所述第一容纳空腔内，
限位杆，固定设置于所述第二容纳空腔内，且穿插固定所述第一伸缩装置。
优选地，上述的一种超声波焊接头，其中，所述第一伸缩装置包括第一支撑杆，设置于所述第一支撑杆上的弹性元件，所述第一支撑杆的一端设置于所述第一容纳空腔的封闭端，所述第一支撑杆的另一端突出设置于所述第一容纳空腔的活动端。
优选地，上述的一种超声波焊接头，其中，所述弹性元件为弹簧，所述弹簧套设于所述第一支撑杆上。
优选地，上述的一种超声波焊接头，其中，所述第一容纳空腔包括第一柱体空腔和第二柱体空腔，所述第一柱体空腔的直径小于所述第二柱体空腔的直径。
优选地，上述的一种超声波焊接头，其中，所述第一支撑杆中套设有所述弹性元件的区域设置于所述第二柱体空腔内。
优选地，上述的一种超声波焊接头，其中，第一支撑杆的截面呈T字型，T字型的第一支撑杆设置于所述第一柱体空腔的区域设置有一椭圆形通孔，于所述椭圆形通孔内穿插一限位杆，所述限位杆被容纳于第二容纳空腔。
优选地，上述的一种超声波焊接头，其中，还包括一止动件，设置于所述第二容纳空腔内，所述止动件连接所述限位杆。
优选地，上述的一种超声波焊接头，其中，所述焊接头本体还包括连接所述焊接头本体端部的焊接头圆弧过渡段，所述焊接头圆弧过渡段的另一端和焊接头本体的输入连接部，所述焊接头本体的输入连接部的直接大于所述焊接头本体端部的直径。
再一方面，本申请再提供一种超声波焊接装置，其中，包括上述任一项所述的一种超声波焊接头。
本发明至少具备以下有益效果：
所述焊接头本体的端部呈圆环型，所述焊接头本体处于非工作状态下，所述第一伸缩装置的端部凸出于所述焊接头本体，于所述焊接头本体处于下工作状态下，所述焊接头本体的端部朝向焊接目标发生位移，于所述第一伸缩装置的端部抵接触焊接目标时，焊接目标对第一伸缩装置施加作用于以使得所述第一伸缩装置朝远离所述焊接目标的方向运动直至所述焊接头本体的端部接触所述焊接目标。此时所述焊接头本体将电能转化为高频振动能量作用于焊接头本体的端部，所述焊接头本体的端部将高频振动能量传递于所述焊接目标，所述焊接目标于高频振动能量下产生热能，该热能使得焊接目标被连接。焊接区域的中心部分同样也收到机械能作用而产生振动，处于焊接区域的中心部分其收到的振动的频率和捶打的压力远远小于焊接区域，故而无法将收到的振动能量转化为热能，由于焊接区域的中心部分被所述第一伸缩装置的端部抵接触，于焊接区域的中心部分被振动的状态下，该振动能力通过传递至所述第一伸缩装置被释放，进而保障在焊接薄膜中，焊接区域的中心不被破坏。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种超声波焊接头的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种超声波焊接头的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种超声波焊接头形成的焊接图案。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1-2所示，本发明提供一种超声波焊接头,其中，包含一焊接头本体1，于所述焊接头本体1设置有第一容纳空腔11和第二容纳空腔12，所述第一容纳空腔11与所述第二容纳空腔12相交；
第一伸缩装置，可活动地设置于所述第一容纳空腔11内，
限位杆3，固定设置于所述第二容纳空腔12内，且穿插固定所述第一伸缩装置。
上述的实施例，其工作原理是：所述焊接头本体1的端部呈圆环型，所述焊接头本体1处于非工作状态下，所述第一伸缩装置的端部凸出于所述焊接头本体1，于所述焊接头本体1处于下工作状态下，所述焊接头本体1的端部朝向焊接目标发生位移，于所述第一伸缩装置的端部抵接触焊接目标时，焊接目标对第一伸缩装置施加作用于以使得所述第一伸缩装置朝远离所述焊接目标的方向运动直至所述焊接头本体1的端部接触所述焊接目标。此时所述焊接头本体1将电能转化为高频振动能量作用于焊接头本体1的端部，所述焊接头本体1的端部将高频振动能量传递于所述焊接目标，所述焊接目标于高频振动能量下产生热能，该热能使得焊接目标被连接。
如图3所示，所述焊接头本体1的端部将高频振动能量传递于所述焊接目标时，焊接目标与焊接头本体1接触的端部形成焊接区域60，焊接区域基于高频振动能量振动经高频振动(也可以理解为反复捶打)的机械能转化为热能。焊接区域的中心部分同样也收到机械能作用而产生振动，处于焊接区域的中心部分其收到的振动的频率和捶打的压力远远小于焊接区域，故而无法将收到的振动能量转化为热能(且该部分振动相对较为集中)，故而容易将薄膜振破。
本申请中，由于焊接区域的中心部分61被所述第一伸缩装置的端部抵接触，于焊接区域的中心部分被振动的状态下，该振动能力通过传递至所述第一伸缩装置被释放，进而保障在焊接薄膜中，焊接区域的中心不被破坏。
作为进一步优选实施方案，其中所述第一容纳空腔11的端部与所述焊接头本体端部10处于同一平面。
作为进一步优选实施方案，其中所述第一伸缩装置包括第一支撑杆2，设置于所述第一支撑杆2上的弹性元件4，所述第一支撑杆2的一端(也可以理解为非压块区域)设置于所述第一容纳空腔11的封闭端，所述第一支撑杆2的另一端突出设置于所述第一容纳空腔11的活动端。所述第一支撑杆2沿所述第一容纳空腔11的提供的路径做伸缩位移。
作为进一步优选实施方案，其中所述弹性元件4为弹簧，所述弹簧套设于所述第一支撑杆2上。
作为进一步优选实施方案，其中，所述第一容纳容纳包括第一柱体空腔111和第二柱体空腔112，所述第一柱体空腔111的直径小于所述第二柱体空腔112的直径。所述第一柱体空腔111位于所述焊接头本体1的中振幅较小区域，即超声波焊接过程中，所述第一柱体空腔111处于相对稳定状态，于所述第一柱体空腔111内设置有所述第一支撑杆2的一端，用以相对稳定的固定所述第一支撑杆2，以限制所述第一支撑杆2的圆周方向运动。
作为进一步优选实施方案，其中，第一支撑杆2的截面呈T字型，T字型的第一支撑杆2设置于所述第一柱体空腔111的区域设置有一椭圆形通孔，于所述椭圆形通孔内穿插有所述限位杆3，所述限位杆3被容纳于第二容纳空腔12。通过所述限位杆3和所述椭圆形通孔限制所述第一支撑杆2的纵向位移区域。T字型的第一支撑杆2突出于所述焊接头本体端部10的区域匹配所述第二柱体空腔112，即该区域的直接大于另一端部的直径。通过此种设置增加了所述第一支撑杆2与焊接目标之间的接触面接，有利于进一步释放所述振动能量。
由于所述第一支撑杆2的其余区域均处于高频振动区域，其振动方向为所述焊接头本体1的纵深方向，为了克服纵深方向的振动产生的位移，本申请中通过横向方向的限位杆3限制所述第一支撑杆2的于运动过程中产生的自身位移，保障超声波焊接过程中，所述第一支撑杆2的另一端与焊接目标稳定、紧固接触。
作为进一步优选实施方案，其中，还包括一止动件5，设置于所述第二容纳空腔12内，所述止动件连接所述限位杆3。
作为进一步优选实施方案，其中，所述焊接头本体1还包括连接所述焊接头本体端部10的焊接头圆弧过渡段7，所述焊接头圆弧过渡段的另一端和焊接头本体的输入连接部8，所述焊接头本体1的输入连接部的直接大于所述焊接头本体端部10的直径。以使得所述焊接头本体端部10输出的振动增加。
实施例二
本申请再提供一种超声波焊接装置，其中，包括上述任一项所述的一种超声波焊接头。
上述的一种超声波焊接装置与实施例提供的一种超声波焊接头的工作原理相同，此处不再赘述。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种超声波焊接头，其特征在于，包含一焊接头本体，于所述焊接头本体设置有第一容纳空腔和第二容纳空腔，所述第一容纳空腔与所述第二容纳空腔相交；
第一伸缩装置，可活动地设置于所述第一容纳空腔内，
限位杆，固定设置于所述第二容纳空腔内，且穿插固定所述第一伸缩装置。
2.根据权利要求1所述的一种超声波焊接头，其特征在于，所述第一伸缩装置包括第一支撑杆，设置于所述第一支撑杆上的弹性元件，所述第一支撑杆的一端设置于所述第一容纳空腔的封闭端，所述第一支撑杆的另一端突出设置于所述第一容纳空腔的活动端。
3.根据权利要求2所述的一种超声波焊接头，其特征在于，所述弹性元件为弹簧，所述弹簧套设于所述第一支撑杆上。
4.根据权利要求1所述的一种超声波焊接头，其特征在于，所述第一容纳空腔包括第一柱体空腔和第二柱体空腔，所述第一柱体空腔的直径小于所述第二柱体空腔的直径。
5.根据权利要求2所述的一种超声波焊接头，其特征在于，所述第一支撑杆中套设有所述弹性元件的区域设置于所述第二柱体空腔内。
6.根据权利要求2所述的一种超声波焊接头，其特征在于，第一支撑杆的截面呈T字型，T字型的第一支撑杆设置于所述第一柱体空腔的区域设置有一椭圆形通孔，于所述椭圆形通孔内穿插所述限位杆，所述限位杆被容纳于第二容纳空腔。
7.根据权利要求2所述的一种超声波焊接头，其特征在于，还包括一止动件，设置于所述第二容纳空腔内，所述止动件连接所述限位杆。
8.根据权利要求2所述的一种超声波焊接头，其特征在于，所述焊接头本体还包括连接所述焊接头本体端部的焊接头圆弧过渡段，所述焊接头圆弧过渡段的另一端和焊接头本体的输入连接部，所述焊接头本体的输入连接部的直接大于所述焊接头本体端部的直径。
9.一种超声波焊接装置，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的一种超声波焊接头。
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