CN220838392U - 一种超声波焊头结构及焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种超声波焊头结构及焊接装置，涉及超声波焊接技术领域，该超声波焊头结构包括焊头和焊齿组件。多个焊齿组件环绕设置于焊头，焊齿组件包括基座和多个凸起部，多个凸起部设置于基座远离焊头的一侧，相邻凸起部形成焊齿，多个凸起部呈阵列结构排布，在垂直于第一方向上，每个凸起部的截面面积沿远离基座的方向逐渐减小。本实用新型提供的超声波焊头结构及焊接装置，能够增强焊接过程中与待焊接工件之间的连接强度，提高焊接的稳定性和牢固性，保持焊齿焊接过程中的焊接连续性和焊点质量，保证应力均布，实现可靠且稳定地焊接效果，从而提升焊接工件的质量。

Description

一种超声波焊头结构及焊接装置

技术领域

本实用新型涉及超声波焊接技术领域，具体而言，涉及一种超声波焊头结构及焊接装置。

背景技术

超声波焊接技术能够应用于新能源电池的极耳焊接工艺过程中，但通常超声波焊头在对焊接物进行焊接过程中的焊接接触面积、高频振动摩擦产热等原因，易造成焊接物在焊接过程中的温度、应力分布不同进而影响到焊接质量，从而造成极耳的接触电阻不一致及待焊工件产生毛刺，且焊接过程中超声波焊接技术出现高频振动有时会造成焊接物的边缘受损。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超声波焊头结构及焊接装置，对超声波焊头结构进行改进，能够增强焊接过程中与待焊接工件之间的连接强度，提高焊接的稳定性和牢固性，保持焊齿焊接过程中的焊接连续性和焊点质量，保证应力均布，实现可靠且稳定地焊接效果，从而提升焊接工件的质量。

本实用新型的第一方面提供了一种超声波焊头结构，该超声波焊头结构包括焊头和焊齿组件。

多个所述焊齿组件环绕设置于所述焊头，所述焊齿组件包括基座和多个凸起部，多个所述凸起部设置于所述基座远离所述焊头的一侧，相邻所述凸起部形成焊齿，多个所述凸起部呈阵列结构排布；

在垂直于第一方向上，每个所述凸起部的截面面积沿远离所述基座的方向逐渐减小。

在本实用新型一个可能的实施例中，相邻两个所述凸起部之间限定形成空隙部，沿所述第一方向所述空隙部的间距逐渐增大。

在本实用新型一个可能的实施例中，所述空隙部包括第一空隙和第二空隙；

在第二方向上，相邻的两个所述凸起部之间限定形成所述第一空隙；

在第三方向上，相邻的两个所述凸起部之间限定形成所述第二空隙；

其中，所述第二方向与所述第三方向垂直，且所述第一方向分别与所述第二方向和所述第三方向垂直。

在本实用新型一个可能的实施例中，第一空隙和第二空隙的截面分别为V字形结构。

在本实用新型一个可能的实施例中，所述第一空隙的最大间距为d₁，所述第二空隙的最大间距为d₂，满足：0＜d₁≤4mm，0＜d₂≤2mm。

在本实用新型一个可能的实施例中，多个所述凸起部呈m*n阵列结构排布，其中n≥3，m≥4。

在本实用新型一个可能的实施例中，所述凸起部远离所述基座的一面为焊接面，所述焊接面上设置有磨砂颗粒层。

在本实用新型一个可能的实施例中，所述凸起部为四方形棱台结构，所述焊接面的边长为L，满足：2mm≤L≤5mm。

在本实用新型一个可能的实施例中，在所述第一方向上，所述凸起部的高度为H，满足：4mm≤H≤6mm。

本实用新型的第二方面提供了一种超声波焊接装置，包括上述任意一个实施例中所述的超声波焊头结构。

相比于现有技术而言，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的超声波焊头结构及焊接装置，对超声波焊头结构进行改进，呈阵列结构排布的多个凸起部能够增强焊接过程中与待焊接工件之间的连接强度，提高焊接的稳定性和牢固性，环绕于焊头设置的焊齿组件能够保持焊齿焊接过程中的焊接连续性和焊点质量，截面面积逐渐减小的凸起部便于进入待焊接工件，保证应力均布，避免焊接过程中的摩擦产热量过高影响焊接物的结构，实现可靠且稳定地焊接效果，从而提升焊接工件的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的一些实施例中提供的超声波焊头结构的结构示意图；

图2为本实用新型的一些实施例中提供的焊齿组件的俯视图；

图3为本实用新型的一些实施例中提供的焊齿组件的立体结构示意图；

图4为本实用新型的一些实施例中提供的焊齿组件另一角度的结构示意图；

图5为本实用新型的一些实施例中提供的焊齿组件又一角度的结构示意图。

主要元件符号说明；

100-超声波焊头结构；110-焊头；120-焊齿组件；121-基座；122-焊齿；1221-凸起部；1222-焊接面；1223-侧面；123-空隙部；1231-第一空隙；1232-第二空隙；130-第三空隙。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

参考图1所示，本申请的实施例提供了一种超声波焊头结构100，应用于进行超声波焊接，该超声波焊头结构100包括焊头110和焊齿组件120。

结合图1至图3所示，多个焊齿组件120环绕设置于焊头110，焊齿组件120包括基座121和多个凸起部1221，多个凸起部1221设置于基座121远离焊头110的一侧，相邻凸起部1221形成焊齿122，多个凸起部1221呈阵列结构排布，保持接触电阻的一致性。在垂直于第一方向z上，每个凸起部1221的截面面积沿远离基座121的方向逐渐减小，相应地，用于对超声波焊头结构100进行改进，呈阵列结构排布的多个凸起部1221能够提高焊接的稳定性和牢固性，环绕于焊头110设置的焊齿组件120能够保持焊齿122焊接过程中的焊点质量和焊接连续性，截面面积逐渐减小的凸起部1221便于进入待焊接工件，能够保证应力均布，使焊接过程中的焊接物摩擦力不同，进而避免焊接过程中的摩擦产热量过高影响焊接物的结构。

本实施例中，可以理解，超声波焊接的远离是采用高频振动的方式，振动幅度较小但速率较稿，当超声波焊接对材料进行焊接时候使材料发生微小的往复振动，这样的高频振动能够使材料相互摩擦使焊接部分的材料部分融化而进行融合完成焊接。

参考图2至图5所示，可以理解的是，依据焊齿组件120建立起笛卡尔系三维空间坐标系，标识为x、y、z，其中z为第一方向，x为第二方向，y为第三方向，第一方向、第二方向和第三方向分别互相垂直。

结合图3所示，具体地，相邻两个凸起部1221之间限定形成空隙部123，沿第一方向z朝向远离基座121方向空隙部123的间距逐渐增大，空隙能够使相邻凸起部1221之间预留出足够空间以减少超声波焊接技术的高频振动对焊接物造成的影响，避免焊接物的边缘受损，特别是在进行焊接过程中某些材料为硬而脆的特性。

参考图3至图5所示，优选地，空隙部123包括第一空隙1231和第二空隙1232。在第二方向x上，相邻的两个凸起部1221之间限定形成第一空隙1231，在第三方向y上，相邻的两个凸起部1221之间限定形成第二空隙1232。相应地，第一空隙1231和第二空隙1232能够将阵列结构排布的多个凸起部1221之间分隔开，使每个凸起部1221保持相对独立起到焊接作用。进一步优选地，第一空隙1231和第二空隙1232之间能够连通，两个相邻的第一空隙1231之间能够连通，两个相邻的第二空隙1232之间能够连通，进而使空隙部123保持连通而不间断，从而进一步提升空隙部123的预留空间，其中，可以理解，第二方向x与第三方向y垂直，且第一方向z分别与第二方向x和第三方向y垂直。

在一个实施例中，示范性的，第一空隙1231和第二空隙1232的截面分别为V字形结构，相应地，V字形结构的开口朝向背离基座121的一侧，同时使相邻凸起部1221的侧面1223能够相连，V字形结构的开口使焊接过程中的焊接物摩擦力不同，避免焊接过程中的摩擦产热量过高影响焊接。

在一个实施例中，示范性的，第一空隙1231的最大间距为d₁，第二空隙1232的最大间距为d₂，满足：0＜d₁≤4mm，0＜d₂≤2mm，第一空隙1231和第二空隙1232的间距均大于0能够使相邻凸起部1221不会接触连接，保证超声波焊接过程中相邻凸起部1221之间不会相互影响，第一空隙1231的间距小于或等于4mm，第二空隙1232的间距小于或等于2mm，为超声波焊接过程中的高频振动保留一定的预留空间间距，避免对焊接物的边缘造成损坏，同时不会因第一空隙1231和第二空隙1232的间距过大从而影响到对焊接物的焊接效果。当然，可以理解的是，在其他的实施例中，第一空隙1231的间距可以是1.0mm、1.5mm、2.0mm、3.0mm、3.5mm，第二空隙1232的间距可以是0.5mm、1.0mm、1.5mm、1.8mm，在此就不一一列举说明。

在一个实施例中，示范性的，多个凸起部1221呈m*n阵列结构排布，其中n≥3，m≥4，多个凸起部1221可以是每排的数量至少为3个，每列的数量至少为4个，形成4*3阵列结构排布，使多个凸起部1221共同形成焊齿122对待焊物进行焊接，能够增强极耳焊接过程中与箔材之间的连接强度，提高焊接的稳定性和牢固性。当然，可以理解的是，在其他的实施例中，多个凸起部1221每排的数量为4个、5个、6个、7个，多个凸起部1221每列的数量可以是5个、6个、7个、8个，在此就不一一列举说明。

结合图2和图3所示，具体地，凸起部1221远离基座121的一面为焊接面1222，焊接面1222上设置有磨砂颗粒层，焊接面1222能够与待焊物直接进行焊接接触，而设置磨砂颗粒层提高接触面的摩擦力，提升过流能力，可保持待焊物在超声波焊接过程中的位置稳定性和牢固性，不会发生偏移，可以是增强电池极耳焊接过程中与箔材之间的连接强度。

实施例2

参考图1至图3所示，本申请的实施例提供了另一种超声波焊头结构100，应用于新能源电池正负集流体、极片和电池封装部位进行超声波焊接，该超声波焊头结构100包括焊头110和焊齿组件120。

结合图1至图3所示，多个焊齿组件120环绕设置于焊头110，相邻所述焊齿组件120之间为间隔设置以形成第三空隙130。焊齿组件120包括基座121和多个凸起部1221，多个凸起部1221设置于基座121远离焊头110的一侧，相邻凸起部1221形成焊齿122，多个凸起部1221呈阵列结构排布，保持接触电阻的一致性。在垂直于第一方向z上，每个凸起部1221的截面面积沿远离基座121的方向逐渐减小，相应地，用于对超声波焊头结构100进行改进，呈阵列结构排布的多个凸起部1221能够提高焊接的稳定性和牢固性，环绕于焊头110设置的焊齿组件120能够保持焊齿122焊接过程中的焊点质量和应力均布，截面面积逐渐减小的凸起部1221能够使焊接过程中的焊接物摩擦力不同，进而避免焊接过程中的摩擦产热量过高影响焊接物的结构。

结合图3所示，具体地，相邻两个凸起部1221之间限定形成空隙部123，沿第一方向z朝向远离基座121方向空隙部123的间距逐渐增大，空隙能够使相邻凸起部1221之间预留出足够空间，以减少超声波焊接技术的高频振动对焊接物造成的影响。

参考图3至图5所示，优选地，空隙部123包括第一空隙1231和第二空隙1232。在第二方向x上，相邻的两个凸起部1221之间限定形成第一空隙1231，在第三方向y上，相邻的两个凸起部1221之间限定形成第二空隙1232。相应地，第一空隙1231和第二空隙1232能够将阵列结构排布的多个凸起部1221之间分隔开，使每个凸起部1221保持相对独立起到焊接作用。

本实施例中，进一步优选地，第一空隙1231和第二空隙1232之间能够连通，两个相邻的第一空隙1231之间能够连通，两个相邻的第二空隙1232之间能够连通，进而使空隙部123保持连通而不间断，从而进一步提升空隙部123的预留空间，其中，可以理解，第二方向x与第三方向y垂直，且第一方向z分别与第二方向x和第三方向y垂直。

在一个实施例中，示范性的，第一空隙1231和第二空隙1232的截面分别为V字形结构，相应地，V字形结构的开口朝向背离基座121的一侧，同时使相邻凸起部1221的侧面1223能够相连。

在一个实施例中，示范性的，第一空隙1231的最大间距为d₁，第二空隙1232的最大间距为d₂，满足：0＜d₁≤4mm，0＜d₂≤2mm，第一空隙1231和第二空隙1232的间距均大于0能够使相邻凸起部1221不会接触连接，保证超声波焊接过程中相邻凸起部1221之间不会相互影响，第一空隙1231的间距小于或等于4mm，第二空隙1232的间距小于或等于2mm，为超声波焊接过程中的高频振动保留一定的预留空间间距，避免对焊接物的边缘造成损坏，同时不会因第一空隙1231和第二空隙1232的间距过大从而影响到对焊接物的焊接效果。

结合图2和图3所示，具体地，凸起部1221远离基座121的一面为焊接面1222，焊接面1222上设置有磨砂颗粒层，焊接面1222能够与待焊物直接进行焊接接触，而设置磨砂颗粒层提高接触面的摩擦力，提升过流能力，可保持待焊物在超声波焊接过程中的位置稳定性和牢固性，不会发生偏移。

在一个实施例中，示范性的，凸起部1221为四方形棱台结构，焊接面1222的边长为L，满足：2mm≤L≤5mm，即焊接面1222的边长尺寸可以是5mm，还可以是2mm，焊接面1222的边长尺寸小于5mm避免焊接面1222的面接过大难以进入待焊接工件进行稳定的高频振动传递，更具体地说，焊接面1222的尺寸规格可以是2mm*2mm，也可以是5mm*5mm，还可以是2mm*5mm，当焊接面1222的尺寸规格是2mm*2mm，能够使焊接面1222保持较高的电流密度，使电力能量能够集中于焊接面1222，提升焊接效率，当焊接面1222的尺寸规格是5mm*5mm，焊接面1222的焊接面积增大，增加了焊接电流传导的面积，降低了单位面积上的载流量，从而降低了焊接过程中的发热量，提升焊接质量，同时焊接面1222能够避免凸起部1221穿透待焊工件材料。当然，可以理解的是，在其他的实施例中，焊接面1222的边长尺寸还可以是2.5mm、3.0mm、3.5mm、4.0mm、4.5mm，能够保证较佳的焊接效率和焊接质量，在此就不一一列举说明。

在一个实施例中，示范性的，在第一方向z上，凸起部1221的高度为H，满足：4mm≤H≤6mm，进一步地，为防止凸起部1221形成的焊齿深入待焊物的厚度d过深会损失更多的焊接能量，凸起部1221的高度H不超过待焊物的厚度d的60％-80％，凸起部1221的高度H和待焊物的厚度d的差值会影响到焊接质量，凸起部1221的高度H可以是4mm，待焊物的厚度为6mm；凸起部1221的高度H还可以为6mm，待焊物的厚度为10mm，在对待焊物进行焊接过程中减少焊接头外周的溢料，避免影响后期焊接材料的尺寸。当然，可以理解的是，在其他的实施例中，凸起部1221的高度可以是4.2mm、4.5mm、4.8mm、5.0mm、5.3mm、5.5mm，在此就不一一列举说明。

实施例3

本实用新型的实施例还提供了一种超声波焊接装置，包括超声波振荡器，超声波振荡器能够产生超声波，还包括实施例1或实施例2中的超声波焊头结构100，超声波焊头结构100与超声波振荡器连接，该超声波焊接装置可以对铜、银、铝、镍等金属的细丝或薄片材料进行单点焊接、多点焊接和面、线焊接，可应用于可控硅引线、熔断器片、电器引线、锂电池极片、极耳等的焊接，同时还可以焊接塑料工件，包含超声波焊头结构100的超声波焊接装置具有超声波焊头结构100的所有有益效果，此处不再详细说明。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种超声波焊头结构，其特征在于，包括：

焊头；

焊齿组件，多个所述焊齿组件环绕设置于所述焊头，所述焊齿组件包括基座和多个凸起部，多个所述凸起部设置于所述基座远离所述焊头的一侧，相邻所述凸起部形成焊齿，多个所述凸起部呈阵列结构排布；

在垂直于第一方向上，每个所述凸起部的截面面积沿远离所述基座的方向逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的超声波焊头结构，其特征在于，相邻两个所述凸起部之间限定形成空隙部，沿所述第一方向所述空隙部的间距逐渐增大。

3.根据权利要求2所述的超声波焊头结构，其特征在于，所述空隙部包括第一空隙和第二空隙；

在第二方向上，相邻的两个所述凸起部之间限定形成所述第一空隙；

在第三方向上，相邻的两个所述凸起部之间限定形成所述第二空隙；

其中，所述第二方向与所述第三方向垂直，且所述第一方向分别与所述第二方向和所述第三方向垂直。

4.根据权利要求3所述的超声波焊头结构，其特征在于，第一空隙和第二空隙的截面分别为V字形结构。

5.根据权利要求3所述的超声波焊头结构，其特征在于，所述第一空隙的最大间距为d₁，所述第二空隙的最大间距为d₂，满足：0＜d₁≤4mm，0＜d₂≤2mm。

6.根据权利要求1至5任一项所述的超声波焊头结构，其特征在于，多个所述凸起部呈m*n阵列结构排布，其中n≥3，m≥4。

7.根据权利要求1至5任一项所述的超声波焊头结构，其特征在于，所述凸起部远离所述基座的一面为焊接面，所述焊接面上设置有磨砂颗粒层。

8.根据权利要求7所述的超声波焊头结构，其特征在于，所述凸起部为四方形棱台结构，所述焊接面的边长为L，满足：2mm≤L≤5mm。

9.根据权利要求8所述的超声波焊头结构，其特征在于，在所述第一方向上，所述凸起部的高度为H，满足：4mm≤H≤6mm。

10.一种超声波焊接装置，其特征在于，包括权利要求1至9中任意一项所述的超声波焊头结构。