CN212350755U - 一种谐振组合式超声波复合振动焊头 - Google Patents
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Abstract
一种谐振组合式超声波复合振动焊头，包括依次相互固定连接的谐振传振杆、谐振工作头、谐振夹具；所述谐振传振杆包括谐振传振杆输出端，所述谐振传振杆输出端设有固定丝孔；所述谐振工作头设有相互平行的振动输入端面和夹持端面，以及垂直贯穿两端面的固定孔；所述谐振夹具包括紧固端面，所述紧固端面设有紧固螺栓，所述紧固螺栓同所述紧固端面相垂直；所述振动输入端面同所述谐振传振杆输出端紧密贴合，所述夹持端面同所述紧固端面紧密贴合，所述紧固螺栓穿过所述固定孔旋入所述固定丝孔，使得所述谐振传振杆、所述谐振工作头、所述谐振夹具依次相互固定连接，进而将所述谐振工作头紧固在所述谐振传振杆输出端上。
Description
技术领域
本发明涉及超声波焊接领域，特别是涉及一种谐振组合式超声波复合振动焊头。
背景技术
为了保障声波的传输效率，保证焊接效果，超声波焊头要求整体的谐振性要好，机械阻抗要低，因而为了保证整体的谐振性，目前大部分超声波焊头均为整体型结构，但整体型结构的焊头，特别是采用一些高强度、高硬度材料制作的焊头，其生产加工费用较高，使用费用更高。
此外，市面上还存在采用组合结构的超声波焊头，其工作头部分做成可替换式结构，可大大降低焊头的制作费用和使用费用。但是目前组合结构的超声波焊头用于替换的工作头部分和工作头固定机构部分大都不能保证自身相对整体的谐振性，使得超声波焊头一直处于强制振动状态下。同时组合结构的超声波焊头在小功率、小焊点的工况下，勉强可以工作，但如果焊点加大，功率加大，相应的工作头和工作头固定结构也要加大，机械阻抗就会变大，声波传输效率就会变低，空载损耗变大，温升加大，并伴有低频谐波，使得噪音变大，严重的出现啸叫，最终不能满足使用的要求。
所以，目前组合结构的超声波焊头有一定的使用局限性，只适用于焊接超声功率较小的工况，大功率焊接的工况还是以整体结构超声焊头为主。
实用新型内容
本实用新型所要解决的问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种解决一体化超声波焊头费用高的问题，同时克服目前组合结构超声波焊头机械阻抗大、传输功率低的缺陷的一种谐振组合式超声波复合振动焊头。
本实用新型的技术问题可以通过以下技术方案解决：
一种谐振组合式超声波复合振动焊头，包括依次相互固定连接的谐振传振杆、谐振工作头、谐振夹具；
所述谐振传振杆包括谐振传振杆输出端，所述谐振传振杆输出端设有固定丝孔；
所述谐振工作头设有相互平行的振动输入端面和夹持端面，以及垂直贯穿两端面的固定孔；
所述谐振夹具包括紧固端面，所述紧固端面设有紧固螺栓，所述紧固螺栓同所述紧固端面相垂直；
所述振动输入端面同所述谐振传振杆输出端紧密贴合，所述夹持端面同所述紧固端面紧密贴合，所述紧固螺栓穿过所述固定孔旋入所述固定丝孔，使得所述谐振传振杆、所述谐振工作头、所述谐振夹具依次相互固定连接，进而将所述谐振工作头紧固在所述谐振传振杆输出端上。
进一步，所述谐振传振杆工作在纵振振动模态，其结构为半波长或半波长整数倍结构。
进一步，所述谐振工作头工作在横振振动模态，其结构为全波长或全波长整数倍中心对称结构。
进一步，所述谐振工作头的结构为纺锤形的中心对称结构，所述超声波复合振动焊头用于超声波金属点焊工艺。
进一步，所述谐振工作头的结构为圆盘形的中心对称结构，所述超声波复合振动焊头用于超声波金属滚焊工艺。
进一步，所述谐振夹具工作在纵振振动模态，其结构为半波长结构。
进一步，所述谐振夹具设置有一个，所述谐振夹具的位置与所述谐振传振杆同轴设置。
进一步，所述谐振夹具设置有多个，每个所述谐振夹具振动模态谐振频率一致。
进一步，所述谐振传振杆和/或所述谐振夹具的振动节点位置处设有固定机构，所述固定机构用于将整个谐振组合式超声波复合振动焊头进行固定装夹。
进一步，所述谐振传振杆包括谐振传振杆输入端，所述谐振传振杆输入端设有连接丝孔，所述连接丝孔用于连接超声振动激励源。
与现有技术相比，本实用新型达到的有益效果是：
本实用新型提供的一种谐振组合式超声波复合振动焊头，涉及纵振和横振两种振动模态，且两种振动模态可相互之间转换，同时在超声波焊接领域特别是在超声波金属焊接领域，复合振动焊头拥有更大避空空间，可以探入更深更狭窄的空间对工件实现焊接的效果，如IGBT模块电极焊接，圆柱形电池底部焊接等，具有一定独特的优势。
本实用新型提供的一种谐振组合式超声波复合振动焊头，其采用组合式结构，工作头部分可以采用高硬度材料，如高合金钢、硬质合金，甚至是陶瓷来制作，并且工作头部分设计为可替换式结构，磨损或损坏后可以简单替换，其他部分可采用相对经济的材料，如铝合金、钛合金来制作，使得制作成本大大降低，使用费用也相对低廉。
本实用新型提供的一种谐振组合式超声波复合振动焊头，包括谐振传振杆、谐振工作头和谐振夹具，对三者均考虑了自身相对整体的谐振性，工作时三者可以达到共同谐振状态。同时，谐振工作头的机械阻抗较低，声波传输效率高，空载损耗小，结构不发热，可完全取代整体型结构焊头，应用于大功率焊接的工况，适合大规模应用推广。
附图说明
图1是本实用新型中实施例1的超声波复合振动焊头的整体结构图；
图2是本实用新型中实施例1的超声波复合振动焊头的结构分解图；
图3是本实用新型中实施例2的超声波复合振动焊头的整体结构图；
图4是本实用新型中实施例2的超声波复合振动焊头的结构分解图；
图5是本实用新型中实施例3的超声波复合振动焊头的整体结构图；
图6是本实用新型中实施例3的超声波复合振动焊头的结构分解图。
图中标号：
1.谐振传振杆，1a.谐振传振杆输入端，1b.连接丝孔，1c.谐振传振杆输出端，1d.固定丝孔，2.谐振工作头，2a.振动输入端面，2b.夹持端面，2c.固定孔，3.谐振夹具，3a. 紧固端面，3b.紧固螺栓，4.超声振动激励源，5.固定槽口，6.固定法兰
具体实施方式
以下，基于优选的实施方式并参照附图对本实用新型进行进一步说明。
此外，为了方便理解，放大(厚)或者缩小(薄)了图纸上的各种构件，但这种做法不是为了限制本实用新型的保护范围。
单数形式的词汇也包括复数含义，反之亦然。
在本实用新型实施例中的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
本说明书上的词汇是为了说明本实用新型的实施例而使用的，但不是试图要限制本实用新型。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的技术人员而言，可以具体理解上述属于在本实用新型中的具体含义。
实施实例1
本实用新型提供一种谐振组合式超声波复合振动焊头，用于超声波金属点焊工艺。如图1至图2所示，包括依次相互固定连接的谐振传振杆1、谐振工作头2、谐振夹具3。
谐振传振杆1包括谐振传振杆输入端1a和谐振传振杆输出端1c，谐振传振杆输入端1a设有连接丝孔1b，谐振传振杆输出端1c设有固定丝孔1d。
谐振工作头2设有相互平行的振动输入端面2a和夹持端面2b，以及垂直贯穿振动输入端面2a和夹持端面2b的固定孔2c。
谐振夹具3包括紧固端面3a，紧固端面3a设有紧固螺栓3b，紧固螺栓3b同紧固端面3a相垂直。
谐振工作头2的振动输入端面2a同谐振传振杆输出端1c紧密贴合，谐振工作头2的夹持端面2b同谐振夹具3的紧固端面3a紧密贴合，谐振夹具3的紧固螺栓3b穿过谐振工作头2的固定孔2c旋入谐振传振杆1上的固定丝孔1d，使得谐振传振杆1、谐振工作头2、谐振夹具3依次相互固定连接，将谐振工作头2紧固在谐振传振杆输出端 1c上。
如图1和图2所示，谐振传振杆1工作在沿着谐振传振杆1方向的纵振振动模态，本实例中谐振传振杆1的结构采用半波长结构，使得谐振传振杆1的长度尽量保持的较短一些，可以减小谐振传振杆1受力弯曲变形的扰度。
如图1和图2所示，谐振夹具3工作在沿着谐振夹具3方向的纵振振动模态，本实例中谐振夹具3的结构采用半波长结构，使得谐振夹具3的长度尽量保持的较短一些，当谐振工作头2焊接时，可以避让焊接工件。
如图1和图2所示，谐振工作头2工作在沿着谐振工作头2方向的横振振动模态，本实例中谐振工作头2的结构采用二倍波长纺锤形的中心对称结构，可以防止谐振工作头2的非对称结构导致发生偏振的现象，进而避免谐振工作头2工作在纵横复合振动模态而脱离单纯的横振工作模态，从而提高焊头焊接的效果。
优选的，在本实施例中，谐振夹具3设有两个，由于两个谐振夹具3均与谐振工作头2固定连接，则每个谐振夹具3振动模态谐振频率一致。
谐振传振杆1、谐振工作头2和谐振夹具3各自振动模态的谐振频率接近，工作时可以达到共同谐振状态。
谐振传振杆输入端1a的连接丝孔1b用于连接超声振动激励源4，超声振动激励源4用于为整个超声波复合振动焊头提供振动。
实施实例2
本实用新型提供一种谐振组合式超声波复合振动焊头，用于超声波金属点焊工艺，如图4至图6所示，包括依次相互固定连接的谐振传振杆1、谐振工作头2、谐振夹具3。
谐振传振杆1包括谐振传振杆输入端1a和谐振传振杆输出端1c，谐振传振杆输入端1a设有连接丝孔1b，谐振传振杆输出端1c设有固定丝孔1d。
谐振工作头2设有相互平行的振动输入端面2a和夹持端面2b，以及垂直贯穿振动输入端面2a和夹持端面2b的固定孔2c。
谐振夹具3包括紧固端面3a，紧固端面3a设有紧固螺栓3b，紧固螺栓3b同紧固端面3a相垂直。
谐振工作头2的振动输入端面2a同谐振传振杆输出端1c紧密贴合，谐振工作头2的夹持端面2b同谐振夹具3的紧固端面3a紧密贴合，谐振夹具3的紧固螺栓3b穿过谐振工作头2的固定孔2c旋入谐振传振杆1上的固定丝孔1d，使得谐振传振杆1、谐振工作头2、谐振夹具3依次相互固定连接，将谐振工作头2紧固在谐振传振杆输出端 1c上。
谐振传振杆1的两个振动节点位置处设有两个固定槽口5，固定槽口5用于将整个谐振组合式超声波复合振动焊头进行固定装夹。
如图3和图4所示，谐振传振杆1工作在沿着谐振传振杆1方向的纵振振动模态，本实例中谐振传振杆1的结构采用全波长结构，且谐振传振杆1上设有两个固定槽口5，可以提高固定刚度。
如图3和图4所示，谐振夹具3工作在沿着谐振夹具3方向的纵振振动模态，本实例中谐振夹具3的结构采用半波长结构，使得谐振夹具3的长度尽量保持的较短一些，当谐振工作头2焊接时，可以避让焊接工件。
如图3和图4所示，谐振工作头2工作在沿着谐振工作头2方向的横振振动模态，本实例中谐振工作头2的结构采用二倍波长纺锤形的中心对称结构，可以防止谐振工作头2的非对称结构导致发生偏振的现象，进而避免谐振工作头2工作在纵横复合振动模态而脱离单纯的横振工作模态，从而提高焊头焊接的效果。
优选的，在本实施例中，谐振夹具3设有一个，且谐振夹具3的位置与谐振传振杆 1同轴设置。
谐振传振杆1、谐振工作头2和谐振夹具3各自振动模态的谐振频率接近，工作时可以达到共同谐振状态。
谐振传振杆输入端1a的连接丝孔1b用于连接超声振动激励源4，超声振动激励源4用于为整个超声波复合振动焊头提供振动。
实施实例3
本实用新型提供一种谐振组合式超声波复合振动焊头，用于超声波金属滚焊工艺，如图5至图6所示，包括依次相互固定连接的谐振传振杆1、谐振工作头2、谐振夹具3。
谐振传振杆1包括谐振传振杆输入端1a和谐振传振杆输出端1c，谐振传振杆输入端1a设有连接丝孔1b，谐振传振杆输出端1c设有固定丝孔1d。
谐振工作头2设有相互平行的振动输入端面2a和夹持端面2b，以及垂直贯穿两端面的固定孔2c。
谐振夹具3包括紧固端面3a，紧固端面3a设有紧固螺栓3b，紧固螺栓3b同紧固端面3a相垂直。
谐振工作头2的振动输入端面2a同谐振传振杆输出端1c紧密贴合，谐振工作头2的夹持端面2b同谐振夹具3的紧固端面3a紧密贴合，谐振夹具3的紧固螺栓3b穿过谐振工作头2的固定孔2c旋入谐振传振杆1上的固定丝孔1d，使得谐振传振杆1、谐振工作头2、谐振夹具3依次相互固定连接，将谐振工作头2紧固在谐振传振杆输出端 1c上。
谐振传振杆1的振动节点位置处设有固定法兰6，谐振夹具3的振动节点位置处设有固定法兰6，固定法兰6用于将整个谐振组合式超声波复合振动焊头进行固定装夹。
如图5至图6所示，谐振传振杆1工作在沿着谐振传振杆1方向的纵振振动模态，本实例中谐振传振杆1的结构采用半波长结构，使得谐振传振杆1的长度尽量保持的较短一些，可以减小谐振传振杆1受力弯曲变形的扰度。
如图5至图6所示，谐振夹具3工作在沿着谐振夹具3方向的纵振振动模态，本实例中谐振夹具3的结构采用半波长结构，使得谐振夹具3的长度尽量保持的较短一些，当谐振工作头2焊接时，可以减小谐振夹具3受力弯曲变形的扰度。
如图5至图6所示，谐振工作头2工作在沿着谐振工作头2方向的横振振动模态，本实例中谐振工作头2的结构采用二倍波长圆盘形的中心对称结构，可以防止非对称结构导致焊接的边缘位置振动分布不均匀的现象，本实施例中谐振工作头2用于超声波滚焊工艺。
优选的，在本实施例中，谐振夹具3设有一个，其外形结构同谐振传振杆1相一致，并且谐振夹具3的位置与谐振传振杆1同轴设置。
谐振传振杆1、谐振工作头2和谐振夹具3各自振动模态的谐振频率接近，工作时可以达到共同谐振状态。
谐振传振杆输入端1a的连接丝孔1b用于连接超声振动激励源4，超声振动激励源4用于为整个超声波复合振动焊头提供振动。
本实用新型提供的一种谐振组合式超声波复合振动焊头，其设有固定法兰6，通过固定法兰6可将整个谐振组合式超声波复合振动焊头进行固定装夹。
以上对本实用新型的具体实施方式进行了详细介绍，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干修饰和改进，这些修饰和改进也都属于本实用新型权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种谐振组合式超声波复合振动焊头，其特征在于：包括依次相互固定连接的谐振传振杆(1)、谐振工作头(2)、谐振夹具(3)；
所述谐振传振杆(1)包括谐振传振杆输出端(1c)，所述谐振传振杆输出端(1c)设有固定丝孔(1d)；
所述谐振工作头(2)设有相互平行的振动输入端面(2a)和夹持端面(2b)，以及垂直贯穿两端面的固定孔(2c)；
所述谐振夹具(3)包括紧固端面(3a)，所述紧固端面(3a)设有紧固螺栓(3b)，所述紧固螺栓(3b)同所述紧固端面(3a)相垂直；
所述振动输入端面(2a)同所述谐振传振杆输出端(1c)紧密贴合，所述夹持端面(2b)同所述紧固端面(3a)紧密贴合，所述紧固螺栓(3b)穿过所述固定孔(2c)旋入所述固定丝孔(1d)，使得所述谐振传振杆(1)、所述谐振工作头(2)、所述谐振夹具(3)依次相互固定连接，进而将所述谐振工作头(2)紧固在所述谐振传振杆输出端(1c)上。
2.根据权利要求1所述的一种谐振组合式超声波复合振动焊头，其特征在于，所述谐振传振杆(1)工作在纵振振动模态，其结构为半波长或半波长整数倍结构。
3.根据权利要求1所述的一种谐振组合式超声波复合振动焊头，其特征在于，所述谐振工作头(2)工作在横振振动模态，其结构为全波长或全波长整数倍中心对称结构。
4.根据权利要求3所述的一种谐振组合式超声波复合振动焊头，其特征在于，所述谐振工作头(2)的结构为纺锤形的中心对称结构，所述超声波复合振动焊头用于超声波金属点焊工艺。
5.根据权利要求3所述的一种谐振组合式超声波复合振动焊头，其特征在于，所述谐振工作头(2)的结构为圆盘形的中心对称结构，所述超声波复合振动焊头用于超声波金属滚焊工艺。
6.根据权利要求1所述的一种谐振组合式超声波复合振动焊头，其特征在于，所述谐振夹具(3)工作在纵振振动模态，其结构为半波长结构。
7.根据权利要求1所述的一种谐振组合式超声波复合振动焊头，其特征在于，所述谐振夹具(3)设置有一个，所述谐振夹具(3)的位置与所述谐振传振杆(1)同轴设置。
8.根据权利要求1所述的一种谐振组合式超声波复合振动焊头，其特征在于，所述谐振夹具(3)设置有多个，每个所述谐振夹具(3)振动模态谐振频率一致。
9.根据权利要求1所述的一种谐振组合式超声波复合振动焊头，其特征在于，所述谐振传振杆(1)和/或所述谐振夹具(3)的振动节点位置处设有固定机构，所述固定机构用于将整个谐振组合式超声波复合振动焊头进行固定装夹。
10.根据权利要求1所述的一种谐振组合式超声波复合振动焊头，其特征在于，所述谐振传振杆(1)包括谐振传振杆输入端(1a)，所述谐振传振杆输入端(1a)设有连接丝孔(1b)，所述连接丝孔(1b)用于连接超声振动激励源(4)。
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| CN202020294980.1U Active CN212350755U (zh) | 2020-03-11 | 2020-03-11 | 一种谐振组合式超声波复合振动焊头 |
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2020
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