CN116923811A - 超声波焊头、焊头组、机架及灌装设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开超声波焊头、焊头组、机架及灌装设备，其中，所述超声波焊头包括输入侧端部、输出侧端部，输出侧端部的前端面形成超声波输出面，在超声波焊头的至少两个相对侧面上、或者至少两个邻近侧面上各设有至少一个第一连接装置；在输入侧端部的端面上设有换能器安装区域。焊头组包括上述超声波焊头与若干换能器，超声波焊头与换能器连接。机架在对应超声波焊头、或焊接组中各第一连接装置的位置设有第二连接装置，第二连接装置与第一连接装置相配合将超声波焊头、或焊头组安装在机架上。本发明的超声波焊头、焊头组、机架及灌装设备的结构简洁、连接安装稳定且占用空间小，能有效提升焊接效果。

Description

超声波焊头、焊头组、机架及灌装设备

技术领域

本发明涉及灌装封合技术领域，特别是一种超声波焊接装置，尤其是一种超声波焊头、焊头组、机架及灌装设备。

背景技术

液体用纸容器广泛用作对果汁、茶、咖啡、牛奶、乳饮料、汤、日本酒、烧酒等非碳酸类液体饮品进行包装。该液体用纸容器中存在屋顶型、方砖型、或者圆筒型等形状。

如图1所示，对于方砖型容器，将表面具有热可塑性树脂层的包装材料410的纵向边缘粘贴纵封条，使该包装材料410成型为筒状并使包装材料410的纵向边缘重叠封合，由此形成为包装材料筒411，然后在包装材料筒411内灌装内容物，并在横切方向上将该包装材料筒411的端部密封，并在规定位置(图1中标号G所示)横切方向进行密封分割，然后形成独立包装。

横切方向密封一般采用超声波密封装置，结合图2所示，超声波密封装置41具有：超声波振荡器49、作为超声波振子的转换器42、焊头43以及砧座44。标号45表示卡爪。标号46表示对焊接头43进行保护的焊头罩。

转换器42被从超声波振荡器49供给电力而产生超声波振动，将产生的振动向焊头43传递，该焊头43的前端部进行超声波振动。

现有技术中的超声波密封装置同时形成两条密封线/面。具体地，如图2所示，焊头43的前端部分支成两股，在其两个前端面形成上密封部43A，下密封部43B。上密封部43A和下密封部43B形成带状(或者长方形状)的形状，上密封部43A和下密封部43B彼此平行地延伸，在上密封部43A和下密封部43B之间形成有切槽。

对应地，砧座44的前端面构成朝向焊接头43的上抵挡部44A、下抵挡部44B，通过上抵挡部44A、下抵挡部44B和在焊接头43的前端面形成的上密封部43A、下密封部43B，能够从厚度方向以规定的压力对重叠有大于或等于两个层压复合层的包装材料进行夹持，从而在横切方向形成两条密封线/面。上抵挡部44A和下抵挡部44B之间具有切刀47，在密封完成后从两条密封线/面之间切割，从而形成独立包装。其突出缺点是：工件尺寸较大，应用场景空间受限。

如图3所示，现有技术的超声波密封装置的结构中，通常将振荡器与焊头之间采用变幅杆相连，增加了变幅杆后，工件尺寸进一步加大，应用场景空间受限，尤其不适用液体用纸容器如果汁、茶、咖啡、乳饮料等小包装纸容器的焊接。

公开号为CN101242913B的专利公开了一种用于对工件进行超声波处理的超声波处理极。该超声波处理极的输入侧连接至驱动单元，该驱动单元具有至少两个由超声波发生器激励的超声波振荡单元，在超声波处理极的输出侧前部设有狭长的处理面而在侧向设有位于大致两个超声波振荡单元之间的至少一个狭缝。为了在超声波处理极的输出侧前部获得狭长的处理面，因此处理面的长度是有效处理长度的两倍多，从而它甚至延伸越过较宽工件的横向尺度，从前部处理面到驱动单元后面测量出的装置高度有效地不大于λ/2。为此，提供了：除了用来容纳相应驱动单元的凹处之外，超声波处理极从其处理面沿着其高度的方向向后到其后部平面是一体的，在超声波处理极的与输出侧上的处理面相对的输入侧上，后部平面近似平行于处理面，具有与处理面几乎相同的长度，但比处理面宽，并且，除了至少一个狭缝之外且除了后部平面中用于接近用于驱动单元的凹处的开口之外，超声波处理极的外表面是封闭的。超声波处理极的总高度≤λ/2，其中λ＝波沿其高度方向振荡的波长。其突出缺陷是：虽然没有变幅杆，但整个焊头与基体固定且基体与保护罩固定，由于焊接时的反作用力在焊头上，会使超声波焊接组件在焊接时产生微观的弯曲变形，导致焊接面压力及能量不均匀。另外，该装置用于焊接金属，不适用于焊接液体用纸容器。

公开号CN105382402A的专利公开了一种焊接机机架，包括超声波发生器、换能器焊头，其还包括一固定座，固定座内设有一通孔，换能器、变幅杆位于通孔内，固定座内设有第一夹持环和第二夹持环，第一夹持环夹在换能器振动时振幅为零的换能器节点位置，第二夹持环夹在变幅杆振动时振幅为零的变幅杆节点位置。其突出缺陷是：通过第一夹持环和第二夹持环将装置固定在机架上，在换能器带动焊头做机械振动的同时，第一夹持环和第二夹持环为环状结构，仍然吸收能量，且第一夹持环和第二夹持环振动不同步，造成能量损失，这样就会使整个焊接系统的效率降低；设有变幅杆，工件尺寸较大，应用场景空间受限，尤其不适用液体用纸容器如果汁、茶、咖啡、乳饮料等小包装纸容器的焊接；结构复杂，超声波焊接装置的焊接组件繁多，安装要求高，工具头水平度不易调节。

现有技术中，超声波振动传递组件通常包括换能器、调幅器和工具头；三类组件连接在一起传递超声振动，实现超声波应用。液体用纸容器如果汁、茶、咖啡、乳饮料等小包装纸容器，由于体积非常小，焊接装置整体非常小，传统的换能器、调幅器和工具头的组合，由于体积大，难以适应。超声波塑料焊接工艺是通过将超声波作用于热塑性的塑料接触面，会产生每秒几万次的高频振动，这种达到一定振幅的高频振动，通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区(即两个焊接的交界面处)声阻大，因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差，一时还不能及时对热量进行散发，热量聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速熔化，再对接触面施加一定压力后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型。

由于换能器、调幅器和工具头均有声学组件，不能任意夹持，现有技术中，常采用固定环来安装超声波振动传递组件，但采用固定环来安装超声波振动传递组件易造成空载过大、发热、难以起振等情况。此外，现有技术中，超声波焊接装置的焊接组件繁多，安装要求高，工具头水平度不易调节；且通过焊接组件焊接时，工具头的支撑点在工具头的两端，焊接时的反作用力在工具头的中部，会使超声波金属焊接组件在焊接时产生微观的弯曲变形，导致焊接面压力及能量不均匀而出现焊接不良现象，因此，急需设计一种小体积的超声波焊头、焊头组及其与焊接机机架高效连接结构和相应灌装设备以解决现有技术中存在的不足之处。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种超声波焊头、焊头组、机架及灌装设备，其具有结构简洁、连接安装稳定且占用空间小、焊接效果好，应用场景空间广泛的特点。

一种超声波焊头，超声波焊头包括输入侧端部、输出侧端部，其中，输出侧端部的端面形成超声波输出面，在超声波焊头的至少两个相对侧面上、或者至少两个邻近侧面上各设有至少一个第一连接装置；

在输入侧端部的端面上设有换能器安装区域。

作为优选技术方案，输入侧端部的端面上具有向输出侧端部的方向凹陷的装配槽，装配槽为换能器安装区域。

作为优选技术方案，一平行于超声波输出面的平面将超声波焊头分为两部分，其中输出侧端部所在部分的重量与输入侧端部所在部分的重量比为1：2-1:1。

作为优选技术方案，超声波焊头为钛合金超声波焊头，输出侧端部所在部分的重量与输入侧端部所在部分的重量比为1：1.6-1:1.4。

作为优选技术方案，超声波焊头沿超声波输出面长边方向分布的两个相对侧面与所述平面相交，相交形成的交线上各设有至少一个第一连接装置，且各第一连接装置的中心位于平面上；

或者，超声波焊头沿超声波输出面(21)短边方向分布的两个相对侧面与所述平面相交，相交形成的交线上各设有至少一个第一连接装置，且各第一连接装置的中心位于平面上；

或者，超声波焊头两个邻近侧面与平面相交，相交形成的交线上各设有至少一个第一连接装置，且各第一连接装置的中心位于平面上。

作为优选技术方案，还包括焊头节点区，焊头节点区是输入侧端部和输出侧端部之间振幅最小的区域，各第一连接装置均设置在焊头节点区内。采用这一技术方案，容易形成均匀的处理质量。

作为优选技术方案，第一连接装置为侧耳，侧耳的截面形状为非圆形；

或者，第一连接装置为安装槽，安装槽的截面形状为非圆形；

或者，第一连接装置为连接板，连接板上设有通孔，通孔的中轴线垂直于超声波输出面。采用这一技术方案，能保证超声波焊接能量稳定输出。

作为优选技术方案，侧耳或连接板上设有若干个横波衰减结构。横波衰减结构为导槽。采用这一技术方案，可以有效减小工作时震动对基体的影响，减小焊头能量的损失，有效提高封合质量。

作为优选技术方案，超声波焊头上还设有若干个散热结构。采用这一技术方案，有效减小工作时震动对基体影响，减小焊头能量的损失，有效提高封合质量。

作为优选技术方案，超声波输出面上设有至少一个长槽，长槽将超声波输出面划分成至少两个密封面。

一种焊头组，包括上述任意一种超声波焊头、以及安装在换能器安装区域内的若干个换能器。

一种机架，用于安装上述的超声波焊头、或者上述的焊头组，在机架上对应超声波焊头或焊接组中各第一连接装置的位置设有第二连接装置，第二连接装置与第一连接装置相配合将超声波焊头或焊头组安装在机架上。

作为优选技术方案，在第一连接装置与第二连接装置的接触处还设有缓冲装置，可提供更为稳定的缓冲效果。

作为优选技术方案，缓冲装置为缓冲垫。

作为优选技术方案，第一连接装置为侧耳，第二连接装置包括两个夹持件，两个夹持件夹持与其位置对应的侧耳。

作为优选技术方案，两个夹持件之间通过弹性组件连接；

或者，通过第一连接螺钉连接。

作为优选技术方案，缓冲装置为设置在侧耳与两个夹持件之间的至少一个第一缓冲垫，且第一缓冲垫与超声波输出面平行设置。

作为优选技术方案，第一连接装置为侧耳，第二连接装置为位于焊接机机架上的侧耳插槽，侧耳插入与其位置对应的侧耳插槽中。

作为优选技术方案，缓冲装置为设置在侧耳与侧耳插槽之间的至少一个第二缓冲垫，且第二缓冲垫与超声波输出面平行设置。

作为优选技术方案，第一连接装置为安装槽，第二连接装置为插板，各插板插入与其位置对应的安装槽中。

作为优选技术方案，缓冲装置为设置在插板与安装槽之间的至少一个第三缓冲垫，且第三缓冲垫与超声波输出面平行设置。

作为优选技术方案，第一连接装置为连接板，第二连接装置为紧固组件，紧固组件同与其位置对应的连接板连接。

作为优选技术方案，缓冲装置为设置在连接板与紧固组件之间的第四缓冲垫，且第四缓冲垫与超声波输出面平行设置。

一种灌装设备，包括上述任意一种焊头，或焊头组，或任意一种机架。

本发明的有益效果如下。

本发明通过在超声波焊头上增设换能器安装区域，使得换能器能够直接与超声波焊头连接，取消了现有技术中的变幅杆，在不影响焊头谐振的情况下，可以减小焊头组的尺寸、体积及重量，更适合果汁、茶、咖啡、乳饮料等小包装纸容器的焊接；

本发明将第一连接装置的位置在超声波焊头上，不但达到固定超声波焊头和/或焊头组的目的，同时还减小了工件安装空间，解决了超声波焊头不能直接固定的问题。

本发明的焊头组通过设置在其两个相对侧面或两个相邻侧面上第一连接装置与焊头机机架上的第二连接装置连接，不但能够达到固定焊头组的目的，还可以获得固定点无纵向震动的超声波输出面，减小固定预紧力与工件应力影响、工作时震动对基体的影响、以及焊头能量的损失，有效提高封合质量。相比现有技术中换能器加变幅杆加焊头的结构、以及现有技术中第一夹持环和第二夹持环的结构，本发明节约安装空间，应用场景空间广泛的特点，并且可以避免出现振动不同步，容易造成能量损失，以及焊接效率降低等问题。

本发明通过一与超声波输出面平行设置的平面将超声波焊头分为两部分，输出侧端部所在部分的重量与输入侧端部所在部分的重量比为1：2-1:1，在此范围内设置连接装置，可以使超声波焊头与机架的连接点更加稳定，进一步降低超声波焊头在工作状态下由于震动导致的不利影响。

本发明可将各第一连接装置设置在焊头节点区，焊头节点区是可以通过设备测量得到的输入侧端部和输出侧端部之间振幅最小的区域，通过将各第一连接装置设置在焊头节点区可以使设备运行状态更稳定，使得超声波输出面可以获得均匀的处理质量。

本发明通过侧耳、以及在侧耳上增设的横波衰减结构，可以衰减横波，减少横向残波对固定点的影响。减小固定预紧力与工件应力影响，有效减小工作时震动对基体影响与焊头的能量损失，有效提高封合质量

本发明通过在第一连接装置与第二连接装置之间增加缓冲装置，使得第一连接装置与第二连接装置之间能够产生弹性缓冲，可以有效减小安装预压对焊头的应力，提高焊头工作压力，减小焊头工作时的报警频率，使其稳定性更好，另外，此种安装方式还有效减小工作时震动对基体影响，以及焊头能量损失，有效提高封合质量，减小螺丝松动的风险。

附图说明

图1是现有技术中的灌装原理示意图。

图2是现有技术中的超声波密封装置的剖面结构示意图。

图3是现有技术中超声波焊头组的结构示意图。

图4是本发明超声波焊头一较佳实施例结构示意图。

图5是本发明超声波焊头组一较佳实施例结构示意图。

图6是图5的焊头组与机架的安装示意图。

图7是图6的A部分的局部放大图。

图8是机架的一较佳实施例的示意图。

图9是图8的B部分的局部放大图。

图10是机架的一较佳实施例的示意图。

图11是图10的C部分的局部放大发图。

图12是机架的一较佳实施例的示意图。

图13是图12的D部分的局部放大图。

图14是超声波焊头组一较佳实施例的示意图。

图15是图14的E部分的局部放大图。

图16是超声波焊头组一较佳实施例的示意图。

图17是图16的F部分的局部放大图。

图18是超声波焊头一较佳实施例的示意图。

图19是超声波焊头一较佳实施例的示意图。

图20是超声波焊头组一较佳实施例的示意图。

图21是超声波焊头一较佳实施例的示意图。

图22是超声波焊头一较佳实施例的示意图。

图23是超声波焊头一较佳实施例的示意图。

图24是机架的一较佳实施例的示意图。

图25是图24沿G-G’线的剖视图。

图26是图25的H部分的局部放大发图。

图27是机架的一较佳实施例的示意图。

图28是图27的I部分的局部放大发图。

图29是超声波焊头一较佳实施例的示意图。

其中：超声波焊头-1；散热槽-11；散热孔-12；

输入侧端部-2；输出面-21；长槽-22；长边-23；

输出侧端部-3；装配槽-31；

平面与焊头侧面交线-4；

侧耳-51；导槽-511；安装槽-52；连接板-53；通孔-54；

换能器-6；

焊接机机架-7；第一夹持件-71；第一连接螺钉-72；第二连接螺钉-73；第二夹持件74；支撑部-75；夹持块-76；装配块-77；

紧固组件-8；插板-81；侧耳插槽-82；

第一缓冲垫-91；第二缓冲垫-92；第三缓冲垫-93；第四缓冲垫-94。

具体实施方式

下面，结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1。

如图4所示，超声波焊头1包括输入侧端部3、输出侧端部2，其中，输出侧端部2的端面形成狭长状的超声波输出面21。超声波焊头1的材质为碳钢或钛合金。超声波焊头1为左右对称结构。

在超声波输出面21上设有与其长度相同的一个长槽22，通过该长槽22将超声波输出面21划分成上、下设置的两个密封面，两个密封面均为平面，且两个密封面表面平齐。当两个密封面与包材的表面接触时，会在包材上形成两个上、下排列的密封平面。

在本实施例中，超声波输出面21的长边23横向设置，长槽22的水平中轴线平行于超声波输出面21的长边23，长槽22将超声波输出面21划分为尺寸与形状相同、且平行设置的两个密封面。

输入侧端部3的端面上具有向输出侧端部2的方向凹陷的装配槽31，装配槽31为换能器安装区域，用于连接换能器，换能器的一部分与装配槽31连接后，使得换能器的一部分可以嵌入超声波焊头1的内部，从而减小焊头组的长度。当换能器被安装在装配槽31中时，换能器的中轴线垂直于超声波输出面21。换能器的中轴线垂直于超声波输出面21，超声波输出面的振幅最大，震动最均匀，焊接效果最好。

超声波焊头1中还包括焊头节点区，其位于输入侧端部3和输出侧端部2之间是超声波焊头振幅最小的区域。焊头节点区可以采用超声波振幅测量仪进行测量，如采用激光测振仪进行测量，以确定其在超声波焊头1上的区域范围。一平行于超声波输出面21的平面将超声波焊头1分为两部分，包括输出侧端部2所在的部分与输入侧端部3所在的部分。输出侧端部2所在部分的重量与输入侧端部3所在部分的重量比为1：2-1:1，经过测试，连接装置设置在此区域内，设备运行更为稳定，超声波焊接能量可以稳定输出。

进一步的，超声波焊头1中沿超声波输出面21的长边23方向分布的两个相对侧面与平面相交，图中以虚线4示出平面与超声波焊头1各侧面相交的交线，在平面与焊头侧面交线4上设置第一连接装置，以使超声波焊头与机架的连接点更加稳定，进一步降低超声波焊头在工作状态下由于震动导致的不利影响。更进一步的，第一连接装置的中心位于平面上，使得超声波输出面可以获得均匀的处理质量。

在本实施例中，第一连接装置为侧耳51，两个侧耳51沿超声波焊头1的形心对称设置。两个侧耳51与焊接机机架上第二连接装置相配合，以将超声波焊头1装配在焊接机机架上

具体的，侧耳51为长方体，侧耳51在A-A向的截面形状为长方形。

将各侧耳51的中心设置在焊头节点区的平面上，不但达到固定焊头组的目的，同时还减小了工件安装空间。

实施例2。

如图5所示，焊头组包括实施例1中的超声波焊头1、以及安装在装配槽31内的两个换能器6。其中，两个换能器6沿超声波焊头1的形心对称。两个换能器6的中轴线垂直于超声波输出面21，且两个换能器中远离超声波焊头1的端部平齐设置。

在本实施例中，两个换能器6选用40K振幅的小换能器，由于焊头组中取消了现有技术中的变幅杆，将焊头直接与换能器进行连接，在不影响焊头谐振的情况下，可以减小焊头组的尺寸、体积及重量，更适合果汁、茶、咖啡、乳饮料等小包装纸容器的焊接。

另外，由于换能器的一部分置于输入侧端部3的装配槽31中，还可以进一步减小焊头组的尺寸与体积。

本实施例中，为使超声波焊接能量具有较好的输出效果，优选地，平行于超声波输出面21的平面将超声波焊头1分成的两部分中，输出侧端部2所在部分的重量与输入侧端部3所在部分的重量比为1：1.6。

实施例3。

如图6、图7所示，机架包括焊接机机架7、实施例2中的焊头组，在焊接机机架7上设有多个第二连接装置，各第二连接装置与距其最近的第一连接装置连接，以将焊头组装配在焊接机机架7上。另外，第一连接装置与第二连接装置相接触处设有缓冲装置。本实施例中，为使超声波焊接能量具有较好的输出效果，优选地，平行于超声波输出面21的平面将超声波焊头1分成的两部分中，输出侧端部2所在部分的重量与输入侧端部3所在部分的重量比为1：1.4。

在本实施例中，各第一连接装置均为侧耳51。

各第二连接装置均包括相配合的第一夹持件71与第二夹持件74、第一夹持件71与第二夹持件74之间存在距离，第一夹持件71与第二夹持件74之间的空间构成侧耳夹槽，侧耳夹槽将距其最近的侧耳51夹持在其内部，以将焊头组装配在焊接机机架7上。

具体的，如图7中的一个实施例所示，第二夹持件74的水平截面呈L形，第一夹持件71的前端与第二夹持件74的L形凸出部分的后侧面之间形成侧耳夹槽，侧耳夹槽作为装配区域将侧耳51夹持其中。第一夹持件71与第二夹持件74之间可以通过螺钉连接。

进一步地，第一夹持件71可通过弹性组件在装配区域中进行前、后方向的弹性移动，当第一夹持件71未处于夹持状态时，第一夹持件71的前端面靠近装配区域的前端面。当侧耳51需要置于侧耳夹槽内部时，第一夹持件71向装配区域的后端面移动，使得第一夹持件71的前端面与装配区域的前端面之间形成侧耳夹槽，当侧耳51置于侧耳夹槽中后，在弹性组件的作用下，将侧耳51夹持在侧耳夹槽中，此时，第一夹持件71处于夹持状态，第一夹持件71的前端面与侧耳51相抵靠。通过弹性组件便于对第一夹持件71在装配区域中的位置进行调节，使得侧耳夹槽能够适应不同厚度的侧耳51。

另外，在侧耳51与侧耳夹槽之间还设有缓冲装置，通过该缓冲装置可以为侧耳51与侧耳夹槽之间提供更为稳定的缓冲效果。

具体的，缓冲装置包括前、后设置，且厚度相同或不同的两个第一缓冲垫91。两个第一缓冲垫91置于侧耳51与侧耳夹槽之间的接触位置，且两个第一缓冲垫91均与超声波输出面21平行设置。

在本实施例中，靠近输出侧端部2的第一缓冲垫91分别与侧耳夹槽内部的前端面和侧耳51的前端面相抵接，靠近输入侧端部3的第一缓冲垫91分别与侧耳51的后端面和第一夹持件71的前端面相抵接。

另外，在本实施例中，靠近输入侧端部3的第一缓冲垫91的长度、厚度均大于靠近输出侧端部2的第一缓冲垫91的长度、厚度。同时，靠近输出侧端部2的第一缓冲垫91的尺寸大于各侧耳51中前端面的尺寸，靠近输入侧端部3的第一缓冲垫91的尺寸大于各侧耳51中后端面的尺寸，这样设计可以为侧耳51与侧耳夹槽之间提供更为稳定的缓冲效果。

将超声波焊头1通过侧耳与侧耳夹槽进行弹性固定，不但可以达到固定焊头组的目的，还可以减少横向残波对固定点的影响，既减小了工件安装空间，又解决了焊头不能直接固定的问题。另外，通过在焊头固定面两侧增加的缓冲结构，可以有效减小安装预压对焊头的应力，减小焊头工作时的报警频率，使其稳定性更好。

侧耳51与侧耳夹槽在A-A向的截面形状相同或相匹配，且均为非圆形。在本实施例中，侧耳51与侧耳夹槽在A-A向的截面形状均为长方形，当然，也可以是其他多边形，优选多边形的边数为3-5，采用此种设计，可以防止超声波焊头1在焊接过程中发生旋转，在工作时形成均匀的处理质量。

在本实施例中，将第一连接装置的位置在平面与焊头侧面相交位置的交线4上,可以获得固定点无纵向震动的输出面，减小固定预紧力与工件应力影响，此种方式可有效减小工作时震动对基体及与机架连接的影响，减小焊头能量的损失，有效提高封合质量。

由于换能器、调幅器和工具头均包括声学组件，不能任意夹持，在换能器带动焊头做机械振动的同时，不可避免会带动其两端的卡环一起振动，现有技术的固定环具有弹性，但仍会吸收能量造成能量损失，这样就会使整个焊接系统的效率降低。本实施例中，通过将侧耳与侧耳夹槽进行弹性固定后，可以减小横向残波对固定点的影响，还可以避免采用固定环来安装超声波振动传递组件时易造成的空载过大、发热、难以起振等情况，实现空载小、不容易发热、容易起振的特点，而且焊接组件结构简单，安装要求低，工具头水平度容易调节。

实施例4。

如图8、图9所示，本实施例中机架与实施例3中机架的不同在于：

输入侧端部3与三个换能器6相连。图8中，三个换能器6位于超声波焊头1的后方、且三个换能器6的一部分置于装配槽31中。

第一连接装置为侧耳51，第二连接装置包括位于焊接机机架7上的侧耳插槽82。各侧耳51插入距其最近的侧耳插槽82中，从而将焊头组装配在焊接机机架7上。

另外，在侧耳51与侧耳插槽82之间还设有缓冲装置，通过该缓冲装置可以为侧耳51与侧耳夹槽之间提供更为稳定的缓冲效果。

具体的，缓冲装置包括前、后设置，且厚度相同或不同的两个第二缓冲垫92。两个第二缓冲垫92置于侧耳51与侧耳插槽82之间的接触位置，且两个第二缓冲垫92均与超声波输出面21平行设置。

在本实施例中，靠近输出侧端部2的第二缓冲垫92分别与侧耳插槽82内部的前端面和侧耳51的前端面相抵接，靠近输入侧端部3的第二缓冲垫92分别与侧耳51的后端面和侧耳插槽82内部的后端面相抵接。

在本实施例中，靠近输入侧端部3的第二缓冲垫92的长度大于靠近输出侧端部2的第二缓冲垫92的长度，靠近输入侧端部3的第二缓冲垫92的厚度大于靠近输出侧端部2的第二缓冲垫92的厚度，同时，靠近输出侧端部2的第二缓冲垫92的尺寸大于各侧耳51中前端面的尺寸，靠近输入侧端部3的第二缓冲垫92的尺寸大于各侧耳51中后端面的尺寸，这样设计可以为侧耳51与侧耳插槽82之间提供更为稳定的缓冲效果。

实施例5。

如图10、图11所示，本实施例中机架与实施例3中机架的不同在于：

第一连接装置为安装槽52，第二连接装置为插板81，各插板81插入距其最近的安装槽52中，从而将焊头组装配在焊接机机架7上。

输入侧端部3与两个换能器6相连。图10中，两个换能器6位于超声波焊头1的后方、且两个换能器6的一部分置于装配槽31中。

安装槽52与插板81在A-A向的截面形状相同，且均为非圆形。在本实施例中，安装槽52与插板81在A-A向的截面形状均为长方形，当然，也可以是其他多边形，采用此种设计，可以防止超声波焊头1在焊接过程中发生旋转，使得超声波焊头1的移动方向能够保持一致，容易在工作时形成均匀的处理质量。

另外，在安装槽52与插板81之间还设有缓冲装置，通过该缓冲装置可以为安装槽52与插板81之间提供更为稳定的缓冲效果。

具体的，缓冲装置包括前、后设置、且厚度相同或不同的两个第三缓冲垫93。两个第三缓冲垫93置于安装槽52与插板81之间的区域后，且两个第三缓冲垫93均是与超声波输出面21平行设置。

在本实施例中，靠近输出侧端部2的第三缓冲垫93分别与安装槽52内部的前端面和插板81的前端面相抵接，靠近输入侧端部3的第三缓冲垫93分别与插板81的后端面和安装槽52内部的后端面相抵接。

在本实施例中，靠近输出侧端部2的第三缓冲垫93的长度与靠近输入侧端部3的第三缓冲垫93的长度相同，但是，靠近输入侧端部3的第三缓冲垫93的厚度小于靠近输出侧端部2的第三缓冲垫93的厚度，同时，靠近输出侧端部2的第三缓冲垫93的尺寸大于各插板81中前端面的尺寸，靠近输入侧端部3的第三缓冲垫93的尺寸大于各插板81中后端面的尺寸，这样设计可以为安装槽52与插板81之间提供更为稳定的缓冲效果。

实施例6。

如图12、图13所示，本实施例中机架与实施例3中机架的不同在于：第一连接装置为连接板53，第二连接装置为紧固组件8，各紧固组件8与距其最近的连接板53连接，从而将焊头组装配在焊接机机架7上。

具体的，在连接板53中设有贯穿其内部的通孔54，在焊接机机架7上设有用于支撑连接板53的支撑部75，在支撑部75中设有贯穿其内部的通孔。紧固组件8包括相配合的螺栓与螺母。将连接板53放置在支撑部75上后，让通孔54与支撑部75上的通孔对接，螺栓由下向上依次贯穿支撑部75上的通孔与通孔54后延伸至通孔54的上方位置，采用螺母对螺栓进行紧固，从而将连接板53紧固在支撑部75的上方位置。另外，通过螺母还可以调节对于焊头组的松紧程度。

进一步地，连接板53的前端面与后端面均为水平面，支撑部75的前端面与后端面均为水平面，此种设计便于连接板53与支撑部75之间进行配合，并且可以确保支撑效果稳定。

在螺母、连接板53与支撑部75之间还包括缓冲装置，其包括前、后设置、且厚度相同或不同的两个第四缓冲垫94，且两个第四缓冲垫94均是与超声波输出面21平行设置。

具体的，靠近输出侧端部2的第四缓冲垫94分别与螺母的后端面和连接板53的前端面相抵接，靠近输入侧端部3的第四缓冲垫94分别与连接板53的后端面和支撑部75的前端面相抵接。

在本实施例中，靠近输入侧端部3的第四缓冲垫94的长度大于靠近输出侧端部2的第四缓冲垫94的长度，靠近输入侧端部3的第四缓冲垫94的厚度大于靠近输出侧端部2的第四缓冲垫94的厚度，靠近输出侧端部2的第四缓冲垫94的尺寸小于连接板53中前端面的尺寸，靠近输入侧端部3的第四缓冲垫94的尺寸小于连接板53中后端面的尺寸，这样设计可以为连接板53、支撑部75与螺母之间提供更为稳定的缓冲效果。

实施例7。

如图14、图15所示，本实施例中，平行于超声波输出面21的平面将超声波焊头1分成的两部分中，输出侧端部2所在部分的重量与输入侧端部3所在部分的重量比为1:1，此时超声波焊接能量具有较稳定的输出效果。超声波焊头1的材质为碳钢。

进一步的，超声波焊头1中沿超声波输出面21的长边23方向分布的侧面与平面相交，以形成平面与焊头侧面交线4，在平面与焊头侧面交线4上设有第一组侧耳。超声波焊头1中沿超声波输出面21的短边方向分布的侧面与平面相交，以形成平面与焊头侧面交线4，在平面与焊头侧面交线4上设有第二组侧耳。其中，沿超声波输出面21的长边23方向分布的侧面与沿超声波输出面21的短边方向分布的侧面相邻。

具体的，第一组侧耳与第二组侧耳的中心均设置在平面上，使得超声波输出面可以获得均匀的处理质量。

本实施例中，第一组侧耳包括一个侧耳51，在侧耳51上设有若干横波衰减结构，横波衰减结构为导槽511。导槽511可以衰减横波，减小固定预紧力与工件应力影响。采用此种设计可以有效减小工作时震动对基体的影响与焊头的能量损失，有效提高封合质量。

具体的，导槽511包括至少一个条形槽或条形孔、和/或位于条形槽或条形孔一侧的凹槽，条形槽或条形孔的方向与凹槽的方向相同或不同。

本实施例中，导槽511包括两个平行设置的条形孔，以及位于两个条形孔一侧的凹槽，其中，两个条形孔的方向与凹槽的方向不同。

本实施例中，第二组侧耳包括位置邻近的两个侧耳51，两个侧耳51由焊头节点区向上伸出，每个侧耳51平行于超声波焊头1侧面的截面可以是方形或具有一定宽度的折线形。两个侧耳51的其中一个的侧面与超声波焊头1的侧面位于同一平面，两个侧耳51的位置连线垂直于超声波焊头1的侧面，且从焊头节点区向上伸出的高度相同。

实施例8。

如图16、图17所示，本实施例中超声波焊头1与实施例1中超声波焊头1的不同在于：侧耳51上设有若干导槽511。导槽511可以衰减横波，减小固定预紧力与工件应力影响。采用此种设计可以有效减小工作时震动对基体的影响与焊头的能量损失，有效提高封合质量。

具体的，导槽511包括至少两个呈交错方式排列的条形槽或条形孔。

在本实施例中，导槽511包括四个长度相同，且呈交错方式排列的条形孔。其中，相邻两个条形孔之间平行设置。

本实施例中，为使超声波焊接能量具有较好的输出效果，优选地，平行于超声波输出面21的平面将超声波焊头1分成的两部分中，输出侧端部2所在部分的重量与输入侧端部3所在部分的重量比为1：2。

实施例9。

如图18所示，本实施例中，为使超声波焊接能量具有较好的输出效果，优选地，平行于超声波输出面21的平面将超声波焊头1分成的两部分中，输出侧端部2所在部分的重量与输入侧端部3所在部分的重量比为1：1.。

进一步的，超声波焊头1沿超声波输出面21的短边方向分布的两个相对侧面均与平面相交，形成平面与焊头侧面交线4，在平面与焊头侧面交线4上设有至少一个第一连接装置。

更进一步的，第一连接装置的中心位于平面上，使得超声波输出面可以获得均匀的处理质量。

本实施例中，超声波焊头1沿超声波输出面21的短边方向，在焊头节点区中平面与焊头侧面交线4上对称设置有两个侧耳组，每个侧耳组包括间隔设置的两对侧耳51。

其中，各侧耳51均由焊头节点区向外伸出，各侧耳51平行于超声波焊头1侧面的截面可以是方形或具有一定宽度的折线形。

具体的，由焊头节点区向上伸出的第一侧耳组与由焊头节点区向下伸出的第二侧耳组相对于超声波焊头1的形心对称。由焊头节点区向上伸出的第一侧耳组具有两对位置邻近的侧耳51，且每对侧耳中的一个侧耳的侧面与超声波焊头1的一侧面位于同一平面。各侧耳51的位置连线垂直于超声波焊头1的侧面，且从焊头节点区向上伸出的高度相同。由焊头节点区向下伸出的第二侧耳组具有两个位置邻近的侧耳51，且每对侧耳中一个侧耳的侧面与超声波焊头1的另一侧面位于同一平面，各侧耳51的位置连线垂直于超声波焊头1的侧面，且从焊头节点区向下伸出的高度相同。

采用此种设计结构的超声波焊头1，适用于在换能器数量较多的情况下使用，例如：换能器的数量在三个以上时使用。

实施例10。

如图19所示，本实施例中超声波焊头1与前述实施例的不同在于：侧耳51的形状类似“L”形，侧耳51在A-A向的截面形状大致为长方形。采用此种设计，可以防止超声波焊头1在焊接过程中发生旋转，使得超声波焊头1的移动方向能够保持一致，容易在工作时形成均匀的处理质量。

实施例11。

如图20所示，本实施例中焊头组与实施例2中焊头组的不同在于：超声波焊头1的超声波输出面21上设有上、下平行排列的两个长槽22，从而将超声波输出面21划分成三个密封面。其中，各长槽22的中线均平行于超声波输出面的长边23。

具体的，三个密封面均为尺寸相同的水平面，且三个密封面处于同一平面，当三个密封面与包材的外表面接触时，会在包材上形成三个上、中、下排列的密封面，从而增加包装的密封效果。

一平行于超声波输出面21的平面将超声波焊头1分为两部分，包括输出侧端部2所在的部分与输入侧端部3所在的部分。输出侧端部2所在部分的重量与输入侧端部3所在部分的重量比为1：2-1:1。超声波焊头1中沿超声波输出面21的短边方向分布的侧面与平面相交，形成平面与焊头侧面交线4，在平面与焊头侧面交线4上设置至少一个第一连接装置。本实施例中，超声波焊头1三个相邻的侧面上均设置有一个第一连接装置。

更进一步的三个第一连接装置为中心分别设置在平面上的三个侧耳51。其中的两个侧耳51沿超声波焊头1的形心对称设置，另一个侧耳51设置在其他两个侧耳51之间，且距离另外两个侧耳51的距离相等。

具体的，三个侧耳51的形状大致为三角体结构，其中的两个沿超声波焊头1的形心对称设置侧耳51中远离超声波焊头1的外壁面的形状大致为长方形。采用此种设计，可以防止超声波焊头1在焊接过程中发生旋转，使得超声波焊头1的移动方向能够保持一致，容易在工作时形成均匀的处理质量。

实施例12。

如图21所示，本实施例中超声波焊头1与实施例1的不同在于：侧耳51的形状为“Y”形，侧耳51远离超声波焊头1的外壁面的形状大致为长方形。采用此种设计，可以防止超声波焊头1在焊接过程中发生旋转，使得超声波焊头1的移动方向能够保持一致，容易在工作时形成均匀的处理质量。

实施例13。

如图22所示，本实施例中超声波焊头1与实施例1的不同在于：第一连接装置为连接板53，在连接板53上设有通孔54。通孔54的上端面朝向超声波焊头1的上侧面，通孔54的下端面朝向超声波焊头1的下侧面，此种设计便于焊头组与焊接机机架进行螺栓连接。

优选地，在超声波焊头1上还设有若干个散热结构。

其中，散热结构为贯穿超声波焊头1其内部的散热孔12，此种设计便于散发震动中超声波焊头1自身产生的热量。

在本实施例中，散热孔12的数量为三个，在正投影视角下，三个散热孔均为条形孔，且相邻两个散热孔之间的间距相同。另外，散热孔12的数量不限于本实施例中的三个，形状也不限于本实施例中的条形孔。

实施例14。

如图23所示，本实施例中超声波焊头1与实施例1的不同在于：第一连接装置为安装槽52。在超声波焊头1的表面，如顶部端面和/或底部端面上设有若干散热槽11，便于散发震动中超声波焊头1自身产生的热量。相邻两个条状的散热槽11平行设置，且宽度以及二者之间的间距大致相同。第一连接装置为设置在超声波焊头1左、右侧面上的安装槽52。

实施例15。

如图24至图26所示，本实施例中机架与实施例3中机架的不同在于：第一连接装置为安装槽52，第二连接装置为插板81，各插板81插入与其位置相对应的安装槽52，从而将焊头组装配在焊接机机架7上。

具体的，焊接机机架7的形状大致为中空的框体，焊头组的至少一部分置于焊接机机架7的内部。在焊接机机架7上开设有贯穿其内部的通孔，插板81贯穿于通孔后，其一端置于安装槽52中，从而将焊头组装配在焊接机机架7上。

另外，为了增加插板81与焊接机机架7之间的连接性能，可通过第二连接螺钉73将插板81固定在焊接机机架7上。

另外，在安装槽52与插板81之间还设有缓冲装置，通过该缓冲装置可以为安装槽52与插板81之间提供更为稳定的缓冲效果。具体的，缓冲装置包括前、后设置、且厚度相同或不同的两个第三缓冲垫93。两个第三缓冲垫93置于安装槽52、插板81与通孔之间的接触位置，且两个第三缓冲垫93均是与超声波输出面21平行设置。

具体的，靠近输出侧端部的第三缓冲垫93的前端面与安装槽52内部的前端面、以及通孔的前端面相抵接，靠近输出侧端部的第三缓冲垫93的后端面与插板81的前端面相抵接。靠近输入侧端部的第三缓冲垫93的后端面与安装槽52内部的后端面、以及通孔的后端面相抵接，靠近输入侧端部的第三缓冲垫93的前端面与插板81的后端面相抵接。

在本实施例中，靠近输入侧端部的第三缓冲垫93的长度与靠近输出侧端部的第三缓冲垫93的长度相同，靠近输入侧端部的第三缓冲垫93的厚度与靠近输出侧端部的第三缓冲垫93的厚度相同，同时，靠近输出侧端部的第三缓冲垫93的尺寸与插板81前端面的尺寸相同，靠近输入侧端部的第三缓冲垫93的尺寸插板81后端面的尺寸相同，这样设计可以为安装槽52、插板81与通孔之间提供更为稳定的缓冲效果。

另外，通孔与插板81在A-A向的截面形状均为方形，安装槽52与插板81在B-B向的截面形状与通孔在A-A向的截面形状相同，采用此种设计，可以防止超声波焊头1在焊接过程中发生旋转，使得超声波焊头1的移动方向能够保持一致，容易在工作时形成均匀的处理质量。

实施例16。

如图27、图28所示，本实施例中机架与实施例15中机架的不同在于：第一连接装置为侧耳51，第二连接装置包括相连接的第一夹持件71与第二夹持件74。第一夹持件71与第二夹持件74夹持距其最近的侧耳51，从而将焊头组装配在焊接机机架7上。第一夹持件71的前端靠近超声波焊头1的一侧设有夹持块76，第二夹持件74的后端远离超声波焊头1的一侧设有装配块77。

具体的，第一夹持件71中靠近超声波焊头1一侧的端面与第二夹持件74中远离超声波焊头1一侧的端面抵接，同时，第一夹持件71的后端面与装配块77的前端面相抵接，使得第二夹持件74与夹持块76之间形成侧耳夹槽。当侧耳51置于侧耳夹槽中时，从而将焊头组装配在焊接机机架7上。

另外，在侧耳51与侧耳夹槽之间还设有缓冲装置，通过该缓冲装置可以为侧耳51与侧耳夹槽之间提供更为稳定的缓冲效果。在本实施例中，缓冲装置为位于侧耳51与侧耳夹槽之间的第一缓冲垫91，且第一缓冲垫91与超声波输出面21平行设置。具体的，第一缓冲垫91的一部分嵌入在第二夹持件74前端面上设置的卡槽中，其中，第一缓冲垫91的后端面与卡槽的前端面相抵接，第一缓冲垫91的侧壁面的一部分与卡槽的侧壁面相抵接，第一缓冲垫91的前端面位于卡槽的外侧，并与侧耳51的后端面相抵接，在本实施例中，第一连接螺钉72不但可以对第一夹持件71与第二夹持件74进行固定，还可以将侧耳51与第一缓冲垫91固定在侧耳夹槽中，增加上述部件之间的固定性能。另外，通过对第一连接螺钉72进行调节，还可以调节第一夹持件71与第二夹持件74之间的夹持力度。

实施例17。

如图29所示，平行于超声波输出面21的平面将超声波焊头1分成的两部分中，输出侧端部2所在部分的重量与输入侧端部3所在部分的重量比为1：2-1:1，优选地为1：1.3。

进一步的，沿超声波输出面21的长边方向分布的两个相对侧面与平面相交，在长边两侧侧面的交线4上对称设有第一组侧耳与第二组侧耳。沿超声波输出面21的短边方向分布的侧面与平面相交，在短边两侧侧面的交线4上设有第三组侧耳。优选地，第一组侧耳、第二组侧耳与第三组侧耳的中心均设置在平面上，使得超声波输出面可以获得更均匀的处理质量。

本实施例中，第一组侧耳与第二组侧耳沿超声波焊头1的形心对称，第三组侧耳包括设置在第一组侧耳与第二组侧耳之间并间隔设置的两对侧耳。

具体的，第一组侧耳与第二组侧耳均是包括一个长方体结构的侧耳51，且两个侧耳51的大小相同。进一步的，两个侧耳51的中心均设置在平面上。

本实施例中，第三组侧耳中的每对侧耳包括两个侧耳51，四个侧耳51的纵向截面均为三角形、且大小相同。四个侧耳51均是沿超声波输出面21的短边方向分布，且设置在平面与焊头侧面交线4。进一步的，四个侧耳51均是由焊头节点区向其上方位置延伸，且四个侧耳51的中心均设置在平面上。

采用此种设计，可以防止超声波焊头1在焊接过程中发生旋转，使得超声波焊头1的移动方向能够保持一致，容易在工作时形成均匀的处理质量。通过此种设计方式，可以从横向的水平方向与纵向的垂直方向对超声波焊头进行固定，从而提高超声波焊头与焊接机机架之间的连接性能。

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 (20)

1.一种超声波焊头，所述超声波焊头(1)包括输入侧端部(3)、输出侧端部(2)，其中，所述输出侧端部(2)的端面形成超声波输出面(21)，其特征在于：在所述超声波焊头(1)的至少两个相对侧面上、或者至少两个邻近侧面上各设有至少一个第一连接装置；

在所述输入侧端部(3)的端面上设有换能器安装区域。

2.如权利要求1所述的超声波焊头，其特征在于：所述输入侧端部(3)的端面上具有向所述输出侧端部(2)的方向凹陷的装配槽(31)，所述装配槽(31)为换能器安装区域。

3.如权利要求1所述的超声波焊头，其特征在于：一平行于所述超声波输出面(21)的平面将所述超声波焊头(1)分为两部分，其中，所述输出侧端部(2)所在部分的重量与所述输入侧端部(3)所在部分的重量比为1：2-1:1。

4.如权利要求3所述的超声波焊头，其特征在于：所述超声波焊头为钛合金超声波焊头，所述输出侧端部(2)所在部分的重量与所述输入侧端部(3)所在部分的重量比为1：1.6-1:1.4。

5.如权利要求3所述的超声波焊头，其特征在于：所述超声波焊头(1)沿所述超声波输出面(21)长边方向分布的两个相对侧面与所述平面相交，所述相交形成的交线上各设有至少一个所述第一连接装置，且各所述第一连接装置的中心位于所述平面上；

或者，所述超声波焊头(1)沿所述超声波输出面(21)短边方向分布的两个相对侧面与所述平面相交，所述相交形成的交线上各设有至少一个所述第一连接装置，且各所述第一连接装置的中心位于所述平面上；

或者，所述超声波焊头(1)两个所述邻近侧面与所述平面相交，所述相交形成的交线上各设有至少一个所述第一连接装置，且各所述第一连接装置的中心位于所述平面上。

6.如权利要求1-5中任一项所述的超声波焊头，其特征在于：还包括焊头节点区，所述焊头节点区是所述输入侧端部(3)和所述输出侧端部(2)之间振幅最小的区域，各所述第一连接装置均设置在所述焊头节点区内。

7.如权利要求6所述的超声波焊头，其特征在于：所述第一连接装置为侧耳(51)，所述侧耳(51)的截面形状为非圆形；

或者，所述第一连接装置为安装槽(52)，所述安装槽(52)的截面形状为非圆形；

或者，所述第一连接装置为连接板(53)，所述连接板(53)上设有通孔(54)，所述通孔(54)的中轴线垂直于所述超声波输出面(21)。

8.如权利要求7所述的超声波焊头，其特征在于：所述侧耳(51)或所述连接板(53)上设有若干个横波衰减结构。

9.如权利要求7所述的超声波焊头，其特征在于：所述超声波焊头(1)上还设有若干个散热结构。

10.如权利要求7所述的超声波焊头，其特征在于：所述超声波输出面(21)上设有至少一个长槽(22)，所述长槽(22)将所述超声波输出面(21)划分成至少两个密封面。

11.一种焊头组，其特征在于：包括权利要求1-10中任一项所述的超声波焊头(1)，以及安装在所述换能器安装区域内的若干个换能器(6)。

12.一种机架，用于安装权利要求1-10中任一项所述的超声波焊头，或者权利要求11中所述的焊头组，其特征在于，在所述机架上对应所述超声波焊头，或所述焊接组中各所述第一连接装置的位置设有第二连接装置，所述第二连接装置与所述第一连接装置相配合将所述超声波焊头，或所述焊头组安装在所述机架上。

13.如权利要求12所述的机架，其特征在于：在所述第一连接装置与所述第二连接装置的接触处还设有缓冲装置。

14.如权利要求13所述的机架，其特征在于：所述缓冲装置为缓冲垫。

15.如权利要求12所述的机架，其特征在于：所述第一连接装置为侧耳(51)，所述第二连接装置包括两个夹持件，两个所述夹持件夹持与其位置对应的所述侧耳(51)。

16.如权利要求15所述的机架，其特征在于：两个所述夹持件之间通过弹性组件连接；

或者，通过第一连接螺钉(72)连接。

17.如权利要求12所述的机架，其特征在于：所述第一连接装置为侧耳(51)，所述第二连接装置为位于机架(7)上的侧耳插槽(82)，侧耳(51)插入与其位置对应的侧耳插槽(82)中。

18.如权利要求12所述的机架，其特征在于：所述第一连接装置为安装槽(52)，所述第二连接装置为插板(81)，各插板(81)插入与其位置对应的安装槽(52)中。

19.如权利要求12所述的机架，其特征在于：所述第一连接装置为连接板(53)，所述第二连接装置为紧固组件(8)，紧固组件(8)同与其位置对应的连接板(53)连接。

20.一种灌装设备，其特征在于：包括权利要求1-10中任一项所述的焊头，或权利要求11中的焊头组，或权利要求12-19中任一项所述的机架。