CN207981578U - 一种超声换能器装置、变幅杆系统以及超声焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种能够满足超声波大功率输出的组合式超声换能和焊接系统，具体涉及一种超声换能器装置、变幅杆系统以及超声焊接设备；通过改进结构的超声换能器装置和变幅杆系统，它能够根据实际超声能源转换需要设置超声转换单元的数量和位置，使用灵活可靠；通过安装多组压电陶瓷，以形成更强的超声能量群，且提高了超声模具接触面积，使超声能量更容易传递到超声模具；本实用新型使超声模具获的更多的超声能量，使焊接能量大大增强，很好地解决了因焊接面积大，焊接层数多时而超声能量不足所造成的虚焊，焊接不牢等焊接问题，工作更加可靠稳定。

Description

一种超声换能器装置、变幅杆系统以及超声焊接设备

技术领域

本实用新型涉及超声换能技术，尤其一种超声换能器装置、变幅杆系统以及超声焊接设备。

背景技术

超声波换能器目前主要的用途有：超声清洗、超声焊接、超声治疗、超声检测、超声化学等等。其中超声波清洗和超声波焊接以及超声化学对换能器功率要求较高，单个换能器振子需要有较大的功率容量。

换能器大功率工作时必须考虑多个极限，如电极限、机械极限以及热极限等。换能器的电极限要求压电片两端所施加的电压不能超过一定的值，防止压电片因电压过高而快速退极化甚至被击穿。

超声波焊接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，影响超声波焊接质量的因素主要为焊接功率不足，超声波输出与模具接触面积小，难以满足大面积、多层工件的焊接需要，在实际操作中，现有的超声波焊接设备容易出现虚焊和焊接不牢等问题，工作稳定性差，不能根据实际需要灵活调整输出功率的上限。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种超声换能器装置、变幅杆系统以及超声焊接设备，它具有结构紧凑，工作可靠和高效稳定的优点。

本实用新型是这样来实现的，一种超声换能器装置，其特征在于，它包括换能器前端盖以及连接在换能器前端盖上的若干个超声转换单元；所述超声转换单元至少包括压电陶瓷片以及与压电陶瓷片相连的电极片，超声转换单元还包括位于压电陶瓷片上方的换能器后端盖。

若干个压电陶瓷片层叠排布，换能器后端盖盖合在压电陶瓷片上方。

所述换能器后端盖为盖帽结构，且压电陶瓷片和换能器后端盖同轴设置。

优选的是：所述压电陶瓷片和换能器后端盖通过螺丝可拆卸地连接在换能器前端盖上。

所述换能器前端盖为柱状、十字形、Y字形、球形、菱形、树杈状、多层球形、多层菱形或多层树杈状结构，换能器前端盖上至少连接两个超声转换单元。

本实用新型还记载了一种变幅杆系统，其特征在于，它包括上述结构的超声换能器装置，若干个超声换能器系统安装在调幅杆上。

优选的是：所述超声换能器装置通过换能器前端盖可拆卸地与调幅杆相连。

所述调幅杆为柱状、十字形、Y字形、球形、菱形、树杈状、多层球形、多层菱形或多层树杈状结构，该调幅杆至少连接有两个超声换能器装置。

本实用新型还记载了一种超声焊接设备，它包括焊接模具，其特征在于，它还包括上述结构的变幅杆系统，该变幅杆系统中调幅杆的超声输出端与焊接模具相连。

本实用新型的有益效果为：本实用新型是一种能够满足超声波大功率输出的组合式超声换能和焊接系统；它包括改进结构的超声换能器装置和变幅杆系统，它能够根据实际超声能源转换需要设置超声转换单元的数量和位置，使用灵活可靠；通过安装多组压电陶瓷，以形成更强的超声能量群，且提高了超声模具接触面积，使超声能量更容易传递到超声模具；本实用新型使超声模具获的更多的超声能量，使焊接能量大大增强，很好地解决了因焊接面积大，焊接层数多时而超声能量不足所造成的虚焊，焊接不牢等焊接问题，工作更加可靠稳定。

附图说明

图1为本实用新型超声换能器装置第一种实施例的结构示意图。

图2为本实用新型超声换能器装置第二种实施例的结构示意图。

图3为本实用新型超声换能器装置第三种实施例的结构示意图。

图4为本实用新型超声换能器装置第四种实施例的结构示意图。

图5为本实用新型超声换能器装置第五种实施例的结构示意图。

图6为本实用新型超声换能器装置第六种实施例的结构示意图。

图7为本实用新型变幅杆系统第一种实施例的结构示意图。

图8为本实用新型变幅杆系统第二种实施例的结构示意图。

图9为本实用新型变幅杆系统第三种实施例的结构示意图。

图10为本实用新型变幅杆系统第四种实施例的结构示意图。

图11为本实用新型变幅杆系统第五种实施例的结构示意图。

图12为本实用新型变幅杆系统第六种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。

如图1-6所示，本实用新型是这样实现的，所述超声换能器装置包括换能器前端盖1以及连接在换能器前端盖1上的若干个超声转换单元2；所述超声转换单元2至少包括压电陶瓷片201以及与压电陶瓷片201相连的电极片202，超声转换单元2还包括位于压电陶瓷片201上方的换能器后端盖3；本实用新型是一种组合式超声换能器，它将若干个超声转换单元2安装在同一个换能器前端盖1上，能够根据实际超声能源转换需要设置超声转换单元2的数量和位置，使用更加灵活可靠；于此同时，它还对超声转换单元2进行相应的结构优化设计，通过换能器后端盖3将多层压电陶瓷片201压盖在换能器前端盖1上，可安装多组压电陶瓷，以形成更强的超声能量群；在实际应用中，该超声换能器装置与生产模具配合，可提高超声模具接触面积，使超声能量更容易传递到超声模具，以此为超声能量的传递提供了更好的传递通道。

在具体实施时，若干个压电陶瓷片201层叠排布，换能器后端盖3盖合在压电陶瓷片201上方，压电陶瓷片201之间设有金属片，该金属片为与压电陶瓷片201同轴设置的垫片；所述换能器后端盖3为盖帽结构，且压电陶瓷片201和换能器后端盖3同轴设置。

为了便于拆装，所述压电陶瓷片201和换能器后端盖3通过螺丝可拆卸地连接在换能器前端盖1上；该螺丝贯穿换能器后端盖3和压电陶瓷片201，并将换能器后端盖3和压电陶瓷片201连接在换能器前端盖1上，在实际安装中，所述压电陶瓷片201和换能器后端盖3均与螺丝螺纹连接，且电极片202为凸出压电陶瓷片201外缘的片状结构，并对称设置在压电陶瓷片201两侧，这样在使用时，可利用电极片202以更小的力旋转压电陶瓷片201，使其拧紧在螺丝上，也便于压电陶瓷片201的位置固定和更换。

当然，本实用新型还优化设计了换能器前端盖1的形状结构，在具体实施时，它可以采用柱状、十字形、Y字形、球形、菱形、树杈状、多层球形、多层菱形或多层树杈状结构，换能器前端盖1上至少连接两个超声转换单元2，其中图1是换能器前端盖1采用柱状时的结构示意图，三个超声转换单元2安装在换能器前端盖1的上表面上；其中图2是换能器前端盖1采用十字形时的结构示意图，四个超声转换单元2对称安装在换能器前端盖1上；其中图3是换能器前端盖1采用球形时的结构示意图，三个超声转换单元2对称安装在换能器前端盖1上；其中图4是换能器前端盖1采用多层树杈状结构时的结构示意图，每层有三个超声转换单元2对称安装在换能器前端盖1上；其中图5和图6是换能器前端盖1采用多边形时的结构示意图，多个超声转换单元2中心对称安装在换能器前端盖1上。

如图7-12所示，本实用新型还公开了一种变幅杆系统，它包括上述结构的超声换能器装置，若干个超声换能器系统安装在调幅杆4上；本实用新型是一种组合式变幅杆系统，在工作时，超声换能器装置将电能转换为超声能量，然后由调幅杆4将若干个声换能器装置发出的超声波能量聚集，并传递到超声模具；该变幅杆系统设置多个上述结构的超声换能器装置，超声模具获的更多的超声能量，从而使焊接能量大大增强，很好地解决了因焊接面积大，焊接层数多时而超声能量不足所造成的虚焊，焊接不牢等焊接问题，提高了变幅杆系统工作的可靠性。

为了便于拆装，所述超声换能器装置通过换能器前端盖1可拆卸地与调幅杆4相连，超声换能器装置与调幅杆4可采用上述螺丝的位置和结构，该螺丝贯穿换能器后端盖3、压电陶瓷片201和换能器前端盖1，以使超声换能器装置固定在调幅杆4上。

当然，本实用新型还优化设计了调幅杆4的形状结构，在具体实施时，它可以采用柱状、十字形、Y字形、球形、菱形、树杈状、多层球形、多层菱形或多层树杈状结构，该调幅杆4至少连接有两个超声换能器装置，其中图7是调幅杆4采用柱状时的结构示意图，三个超声换能器装置安装在调幅杆4的上表面上；其中图8是调幅杆4采用十字形时的结构示意图，四个超声换能器装置对称安装在调幅杆4上；其中图9是调幅杆4采用球形时的结构示意图，三个超声换能器装置对称安装在调幅杆4上；其中图10是调幅杆4采用多层树杈状结构时的结构示意图，每层有超声换能器装置对称安装在调幅杆4上；其中图11和图12是调幅杆4采用多边形时的结构示意图，多个超声换能器装置中心对称安装在调幅杆4上。

本实用新型还公开了一种超声焊接设备，它包括焊接模具，其特征在于，它还包括上述结构的变幅杆系统，该变幅杆系统中调幅杆4的超声输出端与焊接模具相连，调幅杆4将转换的超声波能量集中到焊接模具上用于焊接。

Claims (9)

1.一种超声换能器装置，其特征在于，它包括换能器前端盖(1)以及连接在换能器前端盖(1)上的若干个超声转换单元(2)；所述超声转换单元(2)至少包括压电陶瓷片(201)以及与压电陶瓷片(201)相连的电极片(202)，超声转换单元(2)还包括位于压电陶瓷片(201)上方的换能器后端盖(3)。

2.如权利要求1所述的超声换能器装置，其特征在于，若干个压电陶瓷片(201)层叠排布，换能器后端盖(3)盖合在压电陶瓷片(201)上方。

3.如权利要求2所述的超声换能器装置，其特征在于，所述换能器后端盖(3)为盖帽结构，且压电陶瓷片(201)和换能器后端盖(3)同轴设置。

4.如权利要求3所述的超声换能器装置，其特征在于，所述压电陶瓷片(201)和换能器后端盖(3)通过螺丝可拆卸地连接在换能器前端盖(1)上。

5.如权利要求4所述的超声换能器装置，其特征在于，所述换能器前端盖(1)为柱状、十字形、Y字形、球形、菱形、树杈状、多层球形、多层菱形或多层树杈状结构，换能器前端盖(1)上至少连接两个超声转换单元(2)。

6.一种变幅杆系统，其特征在于，它包括权利要求1-5中任意一项所述的超声换能器装置，若干个超声换能器系统安装在调幅杆(4)上。

7.如权利要求6所述的变幅杆系统，其特征在于，所述超声换能器装置通过换能器前端盖(1)可拆卸地与调幅杆(4)相连。

8.如权利要求7所述的变幅杆系统，其特征在于，所述调幅杆(4)为柱状、十字形、Y字形、球形、菱形、树杈状、多层球形、多层菱形或多层树杈状结构，该调幅杆(4)至少连接有两个超声换能器装置。

9.一种超声焊接设备，它包括焊接模具，其特征在于，它还包括权利要求6-7中任意一项所述的变幅杆系统，该变幅杆系统中调幅杆(4)的超声输出端与焊接模具相连。