CN202781832U - 超声波焊头的冷却结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种超声波焊头的冷却结构，包括换能器、调幅器、焊头和内套筒，该内套筒包覆于换能器与调幅器之间围合形成密封气室，该密封气室具有第一进气口，且该调幅器内部贯通式设有第一风冷通道，焊头内部设有与第一风冷通道相通的第二风冷通道，该第一风冷通道的进气端设置在调幅器上部并与密封气室相通，该第二风冷通道的出气端设置在焊头的下端形成焊头的吹气孔，藉此，本实用新型将风冷通道做在超声波焊头内，冷却效果理想、使用安全可造，并且整机外观整洁。

Description

超声波焊头的冷却结构

技术领域

本实用新型涉及超声波焊接领域技术，尤其是指一种超声波焊头的冷却结构。 

背景技术

超声波焊接通常用于塑料焊接，它完全代替用胶水粘合的传统行业，在超声波焊接过程中是没有连螺栓、钉子、卡扣、焊接材料或粘合剂等材料结合在一起的，它比传统的粘合剂或粘胶水速度更快，而干燥时间也非常快，焊接的过程可以很容易实现自动，可轻松定制，以适应各类型的具体规格的产品被焊接。 

超声波焊接的原理是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，一时还不能及时散发，聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续，有些许保压时间，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料本体强度。 

由于超声波频率高，能量大，会产生显著的热效应，因此需要在超声波焊头处做冷却处理。目前的冷却处理一般是通过外部引入气管，使气管的出气口对着焊头吹，以增大焊头周围空气的流速，达到降温效果。然而由于设计结构的限制不可避免地存在以下缺点：一、散热效果不理想：气管引入的冷却风是从焊头的一侧吹向另一侧，使焊头的迎风面散热较好，背风面散热效果却不理想，导致散热不均匀，影响焊头的使用寿命。二、存在安全隐患：气管是塑胶材料，不耐高温，遇热易融化，存在生产危险性。三、整机凌乱不整洁：从外部引进的气管需要固定件辅助将其绑定在焊头位置，从而使焊头周围变得凌乱，整机显得不整洁。 

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种超声波焊头的冷却结构，其冷却效果理想、使用安全可造，并且整机外观整洁，从而克服现有技术的不足。 

为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案： 

一种超声波焊头的冷却结构，包括换能器、调幅器、焊头和内套筒，该内套筒包覆于换能器与调幅器之间围合形成密封气室，该密封气室具有第一进气口，且该调幅器内部贯通式设有第一风冷通道，焊头内部设有与第一风冷通道相通的第二风冷通道，该第一风冷通道的进气端设置在调幅器上部并与密封气室相通，该第二风冷通道的出气端设置在焊头的下端形成焊头的吹气孔。

优选的，所述换能器的上方开设有第二进气口，该第二进气口连接第二气管，所述密封气室的第一进气口设置在换能器的下方，第二气管的冷却风从第二进气口吹进换能器，并从换能器下方的第一进气口吹向密封气室。 

优选的，所述换能器的上方开设有第二进气口，该第二进气口连接第二气管，并且换能器的下端与密封气室相互隔离；所述内套筒的侧壁开设前述第一进气口，该第一进气口连接第一气管。 

优选的，所述换能器和内套筒的外部套装有一外套筒，针对该外套筒，于调幅器外壁面套装有一调幅器固定套，该调幅器固定套封紧在内套筒的底部，并且调幅器固定套外还套设有一外套筒固定圈，所述外套筒之底部的内壁面通过螺合的方式固定在该外套筒固定圈中。 

优选的，进一步包括有一固定架，所述内套筒和调幅器固定在该固定架上。 

优选的，所述换能器与调幅器之间设置有第一连接柱，该第一连接柱堵紧在调幅器之第一风冷通道的顶端，该密封气室与第一风冷通道之间至少连通有一个第一通气孔，该第一通气孔的进气端设置在调幅器的顶端面或调幅器位于密封气室中的侧壁面，并且针对该第一通气孔，于调幅器的上端还设有进气平衡孔，该进气平衡孔的端部封闭设置或者直接连通第一风冷通道。 

优选的，所述调幅器和焊头之间设置有第二连接柱。 

优选的，该第二连接柱为中空螺柱，并且该螺柱的中空孔连通调幅器的第一风冷通道和焊头的第二风冷通道。 

优选的，所述第二连接柱为实心螺柱，所述调幅器与焊头的贴合面设有环形对接槽，该环形对接槽与第一风冷通道之间斜式连通有第二通气孔，且该环形对接槽与第二风冷通道之间斜式连通有第三通气孔，并且，所述第一风冷通道与第二通气孔的接合面为光滑内壁面，该第二风冷通道与第三通气孔的接合面也为光滑内壁面，而第一风冷通道、第二内冷通道与第二连接柱的贴合面为螺纹面。 

优选的，所述焊头包括连接部、延伸部和头端部，该连接部、延伸部和头端部的横截面依次减小，于延伸部和头端部之间形成台阶，所述第二风冷通道自焊头之连接部的顶端贯穿到延伸部的底端，并且于该延伸部的下端斜向向头端部开设有若干个吹气孔，各吹气孔的进风端错开设置在第二风冷通道的下端，吹气孔出风端均匀分布在头端部的环形壁面上。 

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，其主要是将风冷通道做在超声波焊头内，使冷却风可以从密封气室进入，再通过调幅器的第一风冷通道和焊头的第二风冷通道，从焊头下端的吹气孔吹出，藉此，整个冷却风的供应都是在超声波焊头内，使用安全，有效解决传统通过外部气管引风导致温度过高融化气管的问题；另外，由于这种结构免去在外部引进气管并将气管绑在焊头端部的麻烦，从而使超声波焊头整体外观显得更整洁。 

并且，所述密封气室的冷却风可以由第一气管直接从内套筒的侧壁直接引进，或者从换能器顶部的第二气管引进后，吹向换能器内腔后再从换能器下端进入，两种冷却风引进方式可以单独使用或二者同时共同，实现超声波焊头内部冷却的方式具有多样性，非常实用。 

另外，该焊头的多个吹气孔错开设置，可以增加焊头的使用寿命，而多个吹气孔出风端均匀分布在头端部的环形壁面上，可以在多个方向吹到焊头的头端部，使焊头的散热均匀，冷却效果理想。而且焊头的头端部与延伸部之间形成台阶位，一方面可以减小与产品的接触面，减少吸热；另一方面增加了冷却风与焊头的接触面，增强冷却风的冷却效果；除此之外，减小成产品之间的接触面还可以带来减小超声波负荷、增加焊头使用寿命的效果。 

还有，由于第二通气孔与第一风冷通道的接合面为光滑内壁面，并且第三通气孔与第二风冷通道的接合面也为光滑内壁面，可以增加调幅器与焊头的使用寿命。 

除此之外，所述调幅器与焊头之间的贴合面上设置环形对接槽，由于第二通气孔和第三通气孔均连通在该环形对接槽上，可以使冷却风的流动更为通畅。 

为更清楚地阐述本实用新型的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本实用新型进行详细说明。 

附图说明

图1是本实用新型之第一实施例的组装立体示意图； 

图2是本实用新型之第一实施例的分解结构立体示意图；

图3是本实用新型之第一实施例截面示意图；

图4是本实用新型之第一实施例的局部截面分解图；

图5是本实用新型之第一实施例中焊头和调幅器的连接结构示意图；

图6是本实用新型之第一实施例中调幅器的第二种结构示意图；

图7是本实用新型之第一实施例中调幅器的第三种结构示意图；

图8是本实用新型之第二实施例的组装立体示意图；

图9是本实用新型之第二实施例中焊头和调幅器的连接结构示意图；

图10是图9的截面示意图；

图11是本实用新型之第三实施例的组装立体示意图；

图12是图11的截面示意图。

附图标识说明： 

10、外套筒               20、换能器

21、第二进气口           22、第二气管

23、第二安装孔           24、第一连接柱

30、内套筒               31、密封气室

32、第一进气口           33、第一气管

40、调幅器               41、第一风冷通

43、第一安装孔

44、第一延伸部           45、第一通气孔

46、进气平衡孔           47、第三安装孔

48、第三延伸部           49、第二通气孔

50、焊头                 51、第二风冷通道

52、吹气孔               53、第四安装孔

54、第二连接柱           55、第四延伸部

56、环形对接槽           57、第三通气孔

501、连接部              502、延伸部

503、头端部

60、调幅器固定套         70、外套筒固定圈

80、固定架。

具体实施方式

请参照图1至图7所示，其显示出了本实用新型之第一实施例的具体结构，该超声波焊头的冷却结构包括外套筒10、安装在外套筒10内的换能器20、调幅器40、焊头50和内套筒30，该内套筒30包覆于换能器20下端与调幅器40上端之间围合形成密封气室31，该换能器20的上方开设有一第二进气口21，该第二进气口21连接第二气管22。所述密封气室31具有第一进气口32，该第一进气口32设置在换能器20的下方，使换能器20的内腔与密封气室31相通。且该调幅器40内部贯通式设有第一风冷通道41，焊头50内部设有与第一风冷通道41相通的第二风冷通道51，该第一风冷通道41的进气口设置在调幅器40上部并与密封气室31相通，该第二风冷通道51的出气口设置在焊头50的下端形成焊头50的吹气孔52。第二气管22的冷却风从换能器20顶部的第二进气口21进入到换能器20内，而后从换能器20下端的第一进气口32吹向密封气室31内，再通过调幅器40的第一风冷通道41和焊头50的第二风冷通道51，从焊头50下端的吹气孔52吹出。 

其中，如图4所示，所述调幅器40的顶部向下凹设有第一安装孔43，所述换能器20的底端向上凹设有第二安装孔23，该第一安装孔43和第二安装孔23相互正对，于第一安装孔43和第二安装孔23内插接有第一连接柱24，本实施例中，该第一安装孔43和第二安装孔23为螺孔，该第一连接柱24为螺柱，并且第一连接柱24与换能器20为分体组装结构。如图2所示，实际生产过程中，亦可使第一连接柱24一体成型连接在换能器20的下端，一方面，换能器20通过下端设置的第一连接柱24便可以接螺紧在调幅器40上，使安装更为简单，另一方面还可以省去开设第二安装孔23的麻烦，生产制作更为容易。 

如图4所示，所述调幅器40的第一安装孔43向下延伸形成连通第一风冷通道41的第一延伸部44，该第一安装孔43、第二安装孔23与第一连接柱24的螺合面有内螺纹，而第一延伸部44的内壁面为光滑平面。该第一风冷通道41与密封气室31之间至少连通有一个第一通气孔45，该第一通气孔45的进气端设置在调幅器40的顶端面或调幅器40位于密封气室31中的侧壁面，该第一通气孔45的出气端连通第一安装孔43的第一延伸部44，由于第一通气孔45与第一风冷通道41的接合面（即第一延伸部44内壁面）为光滑平面，从而可以增加调幅器40的使用寿命。 

本实施例中，所述第一通气孔45为一个，针对该第一通气孔45，于调幅器40的上端还设有一进气平衡孔46，该进气平衡孔46与第一通气孔45位于调幅器40的径向两端，所述进气平衡孔46斜向延伸到调幅器40内，其一端开设在调幅器40的顶端面或上端侧壁面上，另一端封闭设置。当然，该进气平衡孔46的设计结构不限于此，如图7所示，进气平衡孔46亦可以直接延伸连通第一延伸部44和密封气室31。还有，如图6所示，所述调幅器40的上端最好设环形凹槽401，使各第一通气孔45和进气平衡孔46的进气端均匀分布在该环形凹槽401内，即可使进气更为顺畅，并且该环形凹槽401可以设置在调幅器40的顶端面，亦可设置在调幅器40顶部的侧壁面，在此不做限定。 

如图4所示，所述调幅器40之底部中间向上凹设有第三安装孔47，所述焊头50顶部向下凹设有第四安装孔53，该第三安装孔47和第四安装孔53相互正对，于第三安装孔47和第四安装孔53内插接有第二连接柱54。本实施例中，该第三安装孔47和第四安装孔53为螺孔，该第二连接柱54为螺柱，并且是中空管状螺柱，该第三安装孔47向上延伸形成连通第一风冷通道41下端的第三延伸部48，所述第四安装孔53向下延伸形成连通第二风冷通道51上端的第四延伸部55，该第三安装孔47、第四安装孔53与第二连接柱54的螺合面有内螺纹，而第三安装孔47的第三延伸部48、第四安装孔53的第四延伸部55均为光滑内壁面，从而，可以增加调幅器40和焊头50的使用寿命。本实施例中，冷却风的流动过程是从第一风冷通道41通过该中孔管状的第二连接柱54吹向第二风冷通道51中。 

如图4所示，所述第一至第四安装孔43、23、47、53的孔径相同，所述第一风冷通道41及第二风冷通道51的孔径相同，并且第一至第四安装孔43、23、47、53的孔径均大于第一风冷通道41及第二风冷通道51的孔径，这种设计方式可以使冷却风流动更为通畅，阻力更小。 

结合图2和图3所示，所述内套筒30的上端贴合在换能器20下端的外壁面，于调幅器40外壁面套装有一调幅器固定套60，该调幅器固定套60封紧在内套筒30的底部，从而形成位于换能器20与调幅器40之间的密封气室31。所述外套筒10为中空的圆筒状结构，于调幅器固定套60外还套装有一外套筒固定圈70，该外套筒10之底部的内壁面通过螺合的方式固定在该外套筒固定圈70中，从而实现外套筒10和内套筒30的安装。 

所述焊头50包括连接部501、延伸部502和头端部503，该连接部501、延伸部502和头端部503的横截面依次减小，于延伸部502和头端部503之间形成台阶，所述第二风冷通道51自焊头50之连接部501的顶端贯穿到延伸部502的底端，并且于该延伸部502的下端斜向向头端部503开设有若干个吹气孔52，各吹气孔52的进风端错开设置在第二风冷通道51的下端，吹气孔52出风端均匀分布在头端部503的环形壁面上。 

如图8至图10所示，其显示了本实用新型之第二实施例的具体结构，本实施例与第一实施例的结构基本相同，不同之处在于第二连接柱54的结构以及第一风冷通道41与第二风冷通道51之间冷却风的流动方式。具体而言，所述第二连接柱54为实心螺柱，所述调幅器40与焊头50的贴合面设有环形对接槽56，该第一风冷通道41与环形对接槽56之间斜式连通有第二通气孔49，且该环形对接槽56与第二风冷通道51之间斜式连通有第三通气孔57。由于该第二通气孔49与第一风冷通道41的接合面（即第三安装孔47之第三延伸部48的内壁面）为光滑平面，并且第三通气孔57与第二风冷通道51的接合面（即第四安装孔53之第四延伸部55的内壁面）也为光滑平面，可以有效地增加调幅器40和焊头50的使用寿命。本料施例中，由于第二连接柱54的堵塞，冷却风的流动过程是从第一风冷通道41通过第二通气孔49流向环形对接槽56，再经过第三通气孔57吹向第二风冷通道51中。 

如图11和图12所示，其显示了本实用新型之第三实施例的具体结构，本实施例与第一实施例的结构基本相同，其不同之处在于本实施例中不具有外套筒10，然而，其进一步包括有一固定架80，该超声波焊头直接安装于固定架80中，其中，该固定架80上设有一通孔，该通孔恰好能套在内套筒30外，通孔的内螺纹与原有的外套筒固定圈70的外螺纹螺合连接。 

另外，由于去除外套筒10，可以将密封气室31的第一进气口32直接开设在内套筒30的侧壁面，该第一进气口32接第一气管33，从而冷却风即可直接从第一气管33吹入到密封气室31内。本实施例中，该换能器20的下端与密封气室31相互隔离，从而换能器20的顶端的第二进气口21接第二气管22，第二气管22的冷却风从第二进气口21中吹入换能器20，单独对换能器20散热。第一气管33从第一进气口32进入密封气室31，并最终从焊头50下端的吹气孔52吹出，也是单独对焊头50进行散热。 

由此可知，本实施例中，换能器20和焊头50的冷却风是来自不同的气管，该换能器20的散热保持原有传统的散热方式，在去除外套筒10的情况下，单独对内套筒30、调幅器40和焊头50做结构改造，即可实现焊头50从内部通冷却风进行散热的功能。 

综上所述，本实用新型的设计重点在于，其主要是将风冷通道做在超声波焊头内，使冷却风可以从密封气室31进入，再通过调幅器40的第一风冷通道41和焊头50的第二风冷通道51，从焊头50下端的吹气孔52吹出，藉此，整个冷却风的供应都是在超声波焊头内，使用安全，有效解决传统通过外部气管引风导致温度过高融化气管的问题；另外，由于这种结构免去在外部引进气管并将气管绑在焊头50端部的麻烦，从而使超声波焊头整体外观显得更整洁。 

并且，所述密封气室31的冷却风可以由第一气管33直接从内套筒30的侧壁直接引进，或者从换能器20顶部的第二气管22引进后，吹向换能器20内腔后再从换能器20下端进入，两种冷却风引进方式可以单独使用或二者同时共同，实现超声波焊头内部冷却的方式具有多样性，非常实用。 

另外，该焊头50的多个吹气孔52的进风端错开设置，可以增加焊头50的使用寿命，而多个吹气孔52出风端均匀分布在头端部503的环形壁面上，可以在多个方向吹到焊头50的头端部503，使焊头50的散热均匀，冷却效果理想。而且焊头50的头端部503与延伸部502之间形成台阶位，一方面可以减小与产品的接触面，减少吸热；另一方面增加了冷却风与焊头50的接触面，增强冷却风的冷却效果；除此之外，减小成产品之间的接触面还可以带来减小超声波负荷、增加焊头50使用寿命的效果。 

还有，由于第二通气孔49与第一风冷通道41的接合面（即第三安装孔47之第三延伸部48的内壁面）为光滑内壁面，并且第三通气孔57与第二风冷通道51的接合面（即第四安装孔53之第四延伸部55的内壁面）也为光滑内壁面，可以增加调幅器40与焊头50的使用寿命。 

除此之外，所述调幅器40与焊头50之间的贴合面上设置环形对接槽56，由于第二通气孔49和第三通气孔57均连通在该环形对接槽56上，可以使冷却风的流动更为通畅。 

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。 

Claims (10)

1.一种超声波焊头的冷却结构，包括换能器、调幅器、焊头和内套筒，该内套筒包覆于换能器与调幅器之间围合形成密封气室，其特征在于：该密封气室具有第一进气口，且该调幅器内部贯通式设有第一风冷通道，焊头内部设有与第一风冷通道相通的第二风冷通道，该第一风冷通道的进气端设置在调幅器上部并与密封气室相通，该第二风冷通道的出气端设置在焊头的下端形成焊头的吹气孔。

2.根据权利要求1所述的超声波焊头的冷却结构，其特征在于：所述换能器的上方开设有第二进气口，该第二进气口连接第二气管，所述密封气室的第一进气口设置在换能器的下方，第二气管的冷却风从第二进气口吹进换能器，并从换能器下方的第一进气口吹向密封气室。

3.根据权利要求1所述的超声波焊头的冷却结构，其特征在于：所述换能器的上方开设有第二进气口，该第二进气口连接第二气管，并且换能器的下端与密封气室相互隔离；所述内套筒的侧壁开设前述第一进气口，该第一进气口连接第一气管。

4.根据权利要求2所述的超声波焊头的冷却结构，其特征在于：所述换能器和内套筒的外部套装有一外套筒，针对该外套筒，于调幅器外壁面套装有一调幅器固定套，该调幅器固定套封紧在内套筒的底部，并且调幅器固定套外还套设有一外套筒固定圈，所述外套筒之底部的内壁面通过螺合的方式固定在该外套筒固定圈中。

5.根据权利要求3所述的超声波焊头的冷却结构，其特征在于：进一步包括有一固定架，所述内套筒和调幅器固定在该固定架上。

6.根据权利要求1所述的超声波焊头的冷却结构，其特征在于：所述换能器与调幅器之间设置有第一连接柱，该第一连接柱堵紧在调幅器之第一风冷通道的顶端，该密封气室与第一风冷通道之间至少连通有一个第一通气孔，该第一通气孔的进气端设置在调幅器的顶端面或调幅器位于密封气室中的侧壁面，并且针对该第一通气孔，于调幅器的上端还设有进气平衡孔，该进气平衡孔的端部封闭设置或者直接连通第一风冷通道。

7.根据权利要求1所述的超声波焊头的冷却结构，其特征在于：所述调幅器和焊头之间设置有第二连接柱。

8.根据权利要求7所述的超声波焊头的冷却结构，其特征在于：该第二连接柱为中空螺柱，并且该螺柱的中空孔连通调幅器的第一风冷通道和焊头的第二风冷通道。

9.根据权利要求7所述的超声波焊头的冷却结构，其特征在于：所述第二连接柱为实心螺柱，所述调幅器与焊头的贴合面设有环形对接槽，该环形对接槽与第一风冷通道之间斜式连通有第二通气孔，且该环形对接槽与第二风冷通道之间斜式连通有第三通气孔，并且，所述第一风冷通道与第二通气孔的接合面为光滑内壁面，该第二风冷通道与第三通气孔的接合面也为光滑内壁面，而第一风冷通道、第二内冷通道与第二连接柱的贴合面为螺纹面。

10.根据权利要求1所述的超声波焊头的冷却结构，其特征在于：所述焊头包括连接部、延伸部和头端部，该连接部、延伸部和头端部的横截面依次减小，于延伸部和头端部之间形成台阶，所述第二风冷通道自焊头之连接部的顶端贯穿到延伸部的底端，并且于该延伸部的下端斜向向头端部开设有若干个吹气孔，各吹气孔的进风端错开设置在第二风冷通道的下端，吹气孔出风端均匀分布在头端部的环形壁面上。

Images