一种焊头组件的制作方法

1.本发明涉及超声波焊接领域，尤其涉及一种焊头组件。


背景技术：

2.超声波焊接是通过超声波发生器将工频交流电转换成高频电能，被转换的高频电能通过换能器再次被转换成为同等频率的机械运动，随后机械运动通过一套可以改变振幅的变幅杆装置传递到焊头，焊头将接收到的振动能量传递到待焊接工件的接合部，在该区域，振动能量被通过摩擦方式转换成热能实现焊接。
3.如图1示出了现有焊头组件的示意图，其中，焊头组件9由连接部分91、焊头部件92、第一部件93以及第二部件94连接而成，其中，第一部件93与第二部件94与焊头部件92的两侧连接，通常是在焊头部件92中开设孔部，第一部件93与第二部件94分别穿过孔部后通过螺栓连接，连接后的第一部件93与第二部件94相对焊头部件92中心对称。
4.然而发明人发现，为使得焊头组件满足声学要求以及第一部件93与第二部件94可连接，现有的焊头组件中的焊头部件92需要保证第一部件93与第二部件94之间具有较薄的距离，从而限制了焊头部件92的结构的变化，导致焊头组件的变化受到限制。
5.故亟需提供一种能够满足不同焊接要求的焊头组件。


技术实现要素：

6.本发明的一个目的在于提供一种焊头组件，其能够满足不同的焊接要求。
7.为实现前述目的的焊头组件，用于超声波焊接，包括声学杆、摆杆以及连接件，所述摆杆由所述声学杆一分为二，被分为第一摆杆以及第二摆杆，所述第一摆杆连接所述声学杆以及所述连接件，所述第二摆杆的一端与所述声学杆连接，另一端配置成焊头工作部位；
8.其中，所述声学杆、所述第一摆杆以及所述连接件为一体件。
9.在一个或多个实施方式中，所述第二摆杆也与所述声学杆、所述第一摆杆以及所述连接件为一体件。
10.在一个或多个实施方式中，在超声波焊接中，超声波在所述第一摆杆以及所述第二摆杆上传播时，分别在所述第一摆杆以及所述第二摆杆上具有至少一个声波振型的节点；
11.其中，所述连接件与所述第一摆杆的相接处位于所述节点所在位置。
12.在一个或多个实施方式中，所述声学杆沿第一长度方向延伸，所述第一长度方向与超声波焊接中超声波在声学杆上的传播方向相同，所述第一摆杆以及所述第二摆杆分别沿第二长度方向延伸，所述第一长度方向与所述第二长度方向相垂直；
13.其中，所述第一摆杆以及所述第二摆杆在所述第二长度方向上具有不同的长度。
14.在一个或多个实施方式中，所述第一摆杆以及所述第二摆杆在所述第二长度方向上具有相同的长度。
15.在一个或多个实施方式中，所述第一摆杆和/或所述第二摆杆沿所述第二长度方向上为变横截面结构。
16.在一个或多个实施方式中，在所述焊头工作部位的横截面中，所述焊头工作部位的宽度大于或等于所述焊头工作部位的厚度。
17.在一个或多个实施方式中，在所述焊头工作部位的横截面中，所述焊头工作部位的宽度小于所述焊头工作部位的厚度。
18.在一个或多个实施方式中，在所述第一摆杆的横截面中，所述第一摆杆的宽度小于所述第一摆杆的厚度。
19.在一个或多个实施方式中，在所述第一摆杆的横截面中，所述第一摆杆的宽度大于或等于所述第一摆杆的厚度。
20.本发明的进步效果包括以下之一或组合：
21.本焊头组件中，通过将声学杆、第一摆杆以及连接件配置成一体件，能够保证焊头组件具有良好的焊接质量，同时摆杆是由声学杆一分为二，使得第二摆杆的构型不受第一摆杆影响，无论是与声学杆、第一摆杆以及连接件同样配置成一体件，或是单独制造后连接，均能使得第二摆杆及其一端的焊头工作部位能够被配置成多种构型，从而使得焊头在保证声学性能及焊接质量的同时，可以满足不同的焊接要求以及焊接场景，能够提升所应用的超声波焊接的适用范围。
附图说明
22.本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
23.图1示出了现有焊头组件的示意图；
24.图2示出了本焊头组件第一实施方式下的立体示意图；
25.图3示出了本焊头组件第一实施方式下的正面示意图；
26.图4示出了本焊头组件第二实施方式下的立体示意图；
27.图5示出了本焊头组件第二实施方式下的正面示意图；
28.图6示出了本焊头组件第三实施方式下的立体示意图；
29.图7示出了本焊头组件第四实施方式下的立体示意图；
30.图8示出了本焊头组件第五实施方式下的立体示意图；
31.图9示出了本焊头组件第六实施方式下的立体示意图；
32.图10示出了本焊头组件第七实施方式下的立体示意图；
33.图11示出了本焊头组件第八实施方式下的立体示意图。
具体实施方式
34.下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本技术的保护范围进行限制。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。
35.同时，本技术使用了特定词语来描述本技术的实施例，如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本技术至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。另外，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此也不能理解为对本技术保护范围的限制。
36.需要注意的是，在使用到的情况下，如下描述中的上、下、底仅仅是出于方便的目的所使用的，而并不暗示任何具体的固定方向。事实上，它们被用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。
37.需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。此外，不同实施方式下的变换方式可以进行适当组合。
38.为提供一种能够满足不同焊接要求的焊头，本发明的一个方面提供了一种焊头组件，其用于超声波焊接，如图2示出了本焊头组件第一实施方式下的立体示意图，图3示出了本焊头组件第一实施方式下的正面示意图。
39.如图2所示，本用于超声波焊接的焊头组件包括声学杆1、摆杆2以及连接件3。摆杆2是由声学杆1一分为二，从而被声学杆1分为第一摆杆21以及第二摆杆22。这里所指的一分为二是指摆杆2被声学杆1从中隔开，使得第一摆杆21以及第二摆杆22成为独立的两个部件。
40.声学杆1，是焊头组件的一部分，超声振动沿其轴线方向，其截面可以为圆形或方形或其它外形，为实现振幅的调整，其截面也可以为变截面结构。
41.第一摆杆21的两端分别连接声学杆1以及连接件3，第二摆杆22的一端与声学杆1连接，另一端配置成焊头工作部位220。可以理解的是，在如图中所示的方向中，第二摆杆22的上端与声学杆1连接，下端配置成为焊头工作部位220，该焊头工作部位220在超声波焊接的过程中充当与待焊接工件的接合部相接触的部分。
42.其中，声学杆1、第一摆杆21以及连接件3是由一体成型工艺制造而成的一体件，可以理解的是，声学杆1、第一摆杆21以及连接件3为一体件，是指声学杆1、第一摆杆21以及连接件3是由同一毛坯或原材料，通过包括但不限于如机加工、铸造成型或增材制造等一体成型工艺成形的一体式结构。
43.传统焊头中通过焊接连接工艺将声学杆1、第一摆杆21以及连接件3连接成形的方式，由于焊接工艺常会因工艺中所采用的高温，亦或是焊接时产生的气孔、裂纹等因素，而导致通过焊接连接而成的声学杆1、第一摆杆21以及连接件3所制成的焊头整体产生变形或因为缺陷而导致焊头质量下降，焊接性能下降等诸多问题。另一些传统焊头中通过紧固件的方式对声学杆1、第一摆杆21以及连接件3进行连接的方式也会因装配质量、精度等问题，而导致焊头质量下降，焊接性能下降，同时通过紧固件连接的方式也限制了摆杆和/或声学杆的外轮廓构型。
44.采用将声学杆1、第一摆杆21以及连接件3配置为一体件的方式，能够减少后期装配过程中可能出现的由于装配质量或装配过程中对部件的损坏而导致本焊头组件焊接质
量下降的现象。
45.进一步地，在前述实施方式的基础上，第二摆杆22也可以与声学杆1、第一摆杆21以及连接件3共同通过一体成型工艺制造而成的一体件，同样地，前述一体件是指，第二摆杆22与声学杆1、第一摆杆21以及连接件3是由同一毛坯或原材料，通过包括但不限于如机加工、铸造成型或增材制造等一体成型工艺成形的一体式结构。
46.当然，在第二摆杆22并非与其他部件一体成型的实施方式中，第二摆杆22也可以是单独制造的部件，并通过如紧固件连接、焊接等连接方式连接而成。
47.采用将第二摆杆22与声学杆1、第一摆杆21以及连接件3一体成型的实施方式，能够减少后期装配过程中可能出现的由于装配质量或装配过程中对部件的损坏而导致本焊头组件焊接质量下降的现象。
48.与之对应地采用将第二摆杆22单独制造后与声学杆1、第一摆杆21以及连接件3连接的实施方式，能够通过仅更换具有不同构型的第二摆杆22，来满足不同的焊接要求以及焊接场景，能够降低设备生产制造的成本。
49.可以理解的是，无论采用第二摆杆22与声学杆1、第一摆杆21以及连接件3一体成型的实施方式中，或是第二摆杆22单独制造后与声学杆1、第一摆杆21以及连接件3连接的实施方式中，通过将声学杆1、第一摆杆21以及连接件3配置成一体件，能够保证焊头组件具有良好的焊接质量的同时，均能够使得第二摆杆22及其一端的焊头工作部位220能够被配置成多种构型，从而使得焊头工作部位可以满足不同的焊接要求以及焊接场景，能够提升所应用的超声波焊接的适用范围，本焊头组件的一种或多种构型变化将于后文进一步详述。
50.继续回到如图2至图3所示出的本焊头组件的第一实施方式，图3中示意性示出了超声波在本声学杆1、第一摆杆21以及第二摆杆22上的传播时所产生的振动模态，虚曲线4示出了超声波在声学杆1上的传播时所产生的振动模态，点划曲线5示出了超声波在第一摆杆21以及第二摆杆22上的传播时所产生的振动模态。其中，如图中所示出的点划曲线5结构，超声波在第一摆杆21以及第二摆杆22上的传播时，在第一摆杆上具有两个声波振型的节点6，在第二摆杆上也具有两个声波振型的节点6，且连接件3与第一摆杆21的相接处是位于节点6所在位置。其中，节点，也被称为模态节点，是指振动幅度接近于零的位置，也就是说在振型动画中，不动的点即为节点。通过将连接件3与第一摆杆21的相接处设置为位于节点6所在位置，可使得连接件3在焊接过程中的振动能够达到极大的衰减。
51.进一步地，如图2至图3所示出的本焊头组件的第一实施方式中，声学杆1沿第一长度方向a延伸，第一长度方向a与超声波焊接中超声波在声学杆上的传播方向相同，第一摆杆21以及第二摆杆22分别沿第二长度方向b延伸，第一长度方向a与第二长度方向b之间相垂直，从而第一摆杆21以及第二摆杆22分别连接于声学杆1的两侧。
52.第一摆杆21具有宽度c1以及厚度d1，第二摆杆22的焊头工作部位220具有宽度e1以及厚度f1。
53.其中，在本第一实施方式中，如图2所示，第一摆杆21沿第二长度方向b上为变横截面构型，具体来说，第一摆杆21与连接件3相接处的一段具有如图所示内收、较小的横截面积。而第二摆杆22沿第二长度方向b上的横截面构型不变，在第一摆杆21的横截面中，第一摆杆21的宽度c1小于厚度d1，从而能够获得横向摆杆构型。第二摆杆22的焊头工作部位220
处横截面中，焊头工作部位220的宽度e1也小于厚度f1，从而使得第二摆杆22呈横向摆杆构型，此时焊头称为横向焊头。通过将声学杆1、第一摆杆21以及连接件3配置成一体件，使得本焊头组件能够形取得横向上摆杆与横向下摆杆相结合的构型，具有该构型的焊头组件尤其适用于上摆杆横向空间不受限且下摆杆需要较大避位的横向焊接场合。
54.进一步地，在一个或多个实施方式中，声学杆1具有中心线m，一体式焊头上端面到中心线m的距离为h1，h1的大小在143～148mm之间，经验证，使得h1大小在上述区间范围能够取得更好的声学性能。
55.进一步地，在一个或多个实施方式中，一体式焊头下端面到中心线m的距离为h2，h2的大小在79～87mm之间，经验证，使得h2大小在上述区间范围能够取得更好的声学性能。
56.在一个或多个实施方式中，h2的大小在43～63mm之间，经验证，使得h2大小在上述区间范围能够取得更好的声学性能。
57.在一个或多个实施方式中，声学杆1具有外径或厚度h，h在36～42mm之间，经验证，使得h大小在上述区间范围能够取得更好的声学性能。
58.第二实施方式
59.在第一实施方式的基础上，本第二实施方式如后所述具有多样的变化。下面以对这些变化中之处进行详细说明。
60.如图4示出了本焊头组件第二实施方式下的立体示意图，图5示出了本焊头组件第二实施方式下的正面示意图。
61.图5中，虚曲线4a示出了超声波在声学杆1a上的传播时所产生的振动模态，点划曲线5a示出了超声波在第一摆杆21a以及第二摆杆22a上的传播时所产生的振动模态。其中，如图5中所示出的点划曲线5a结构，超声波在第一摆杆21a以及第二摆杆22a上的传播时，在第一摆杆21a上具有两个声波振型的节点6a，在第二摆杆22a上具有一个声波振型的节点6a。
62.如图4，第一摆杆21a以及第二摆杆22a在第二长度方向b上具有不同的长度，其中第二摆杆22a的长度小于第一摆杆21a的长度。通过将声学杆、第一摆杆以及连接件配置成一体件，使得本焊头组件能够形取得具有不同长度的上摆杆以及下摆杆的构型，具有该构型的焊头组件尤其适用于上摆杆横向空间不受限且下摆杆无需较大避位的横向焊接场合。
63.第三实施方式
64.在第一实施方式的基础上，本第三实施方式如后所述具有多样的变化。下面以对这些变化中之处进行详细说明。
65.图6示出了本焊头组件第三实施方式下的立体示意图，第一摆杆21b具有宽度c3以及厚度d3，第二摆杆22b的焊头工作部位220b具有宽度e3以及厚度f3。
66.在本第三实施方式中，在第一摆杆21b的横截面中，第一摆杆21b的宽度c3大于厚度d3，从而能够获得纵向摆杆构型。第二摆杆22b的焊头工作部位220b处横截面中，焊头工作部位220b的宽度e3小于厚度f3，从而使得第二摆杆22b呈横向摆杆构型，此时焊头也为横向焊头。通过将声学杆、第一摆杆以及连接件配置成一体件，使得本焊头组件能够形取得纵向上摆杆与横向焊头相结合的构型，具有该构型的焊头组件尤其适用于上摆杆横向空间受限且下摆杆需要较大避位的横向焊接场合。
67.第四实施方式
68.在第三实施方式的基础上，本第四实施方式如后所述具有多样的变化。下面以对这些变化中之处进行详细说明。
69.图7示出了本焊头组件第四实施方式下的立体示意图，第一摆杆21c以及第二摆杆22c在第二长度方向b上具有不同的长度，其中第二摆杆22c的长度小于第一摆杆21c的长度。通过将声学杆、第一摆杆以及连接件配置成一体件，使得本焊头组件能够在取得纵向上摆杆与横向焊头相结合的构型的基础上，取得具有不同长度的上摆杆以及下摆杆的构型，具有该构型的焊头组件尤其适用于上摆杆横向空间受限且下摆杆无需较大避位的横向焊接场合。
70.第五实施方式
71.在第一实施方式的基础上，本第五实施方式如后所述具有多样的变化。下面以对这些变化中之处进行详细说明。
72.图8示出了本焊头组件第五实施方式下的立体示意图，第一摆杆21d具有宽度c5以及厚度d5，第二摆杆22d的焊头工作部位220d具有宽度e5以及厚度f5。
73.在本第五实施方式中，在第一摆杆21d的横截面中，第一摆杆21d的宽度c5大于厚度d5，从而能够获得纵向摆杆构型。第二摆杆22d的焊头工作部位220d处横截面中，焊头工作部位220d的宽度e5大于厚度f5，从而使得第二摆杆22d也呈纵向摆杆构型，此时焊头为纵向焊头。通过将声学杆、第一摆杆以及连接件配置成一体件，使得本焊头组件能够形取得纵向上摆杆与纵向焊头相结合的构型，具有该构型的焊头组件尤其适用于上摆杆纵向空间不受限且下摆杆需要较大避位的纵向焊接场合。
74.第六实施方式
75.在第五实施方式的基础上，本第六实施方式如后所述具有多样的变化。下面以对这些变化中之处进行详细说明。
76.图9示出了本焊头组件第六实施方式下的立体示意图，第一摆杆21e以及第二摆杆22e在第二长度方向b上具有不同的长度，其中第二摆杆22e的长度小于第一摆杆21e的长度。通过将声学杆、第一摆杆以及连接件配置成一体件，使得本焊头组件能够在取得纵向上摆杆与纵向焊头相结合的构型的基础上，取得具有不同长度的上摆杆以及下摆杆的构型，具有该构型的焊头组件尤其适用于上摆杆纵向空间不受限且下摆杆无需较大避位的纵向焊接场合。
77.第七实施方式
78.在第一实施方式的基础上，本第七实施方式如后所述具有多样的变化。下面以对这些变化中之处进行详细说明。
79.图10示出了本焊头组件第七实施方式下的立体示意图，第一摆杆21f具有宽度c7以及厚度d7，第二摆杆22f的焊头工作部位220f具有宽度e7以及厚度f7。
80.在本第七实施方式中，在第一摆杆21f的横截面中，第一摆杆21f的宽度c7小于厚度d7，从而能够获得横向摆杆构型。第二摆杆22f的焊头工作部位220f处横截面中，焊头工作部位220f的宽度e7大于厚度f7，从而使得第二摆杆22f也呈纵向摆杆构型，此时焊头也为纵向焊头。通过将声学杆、第一摆杆以及连接件配置成一体件，使得本焊头组件能够形取得横向上摆杆与纵向焊头相结合的构型，具有该构型的焊头组件尤其适用于上摆杆纵向空间受限且下摆杆需要较大避位的纵向焊接场合。
81.第八实施方式
82.在第七实施方式的基础上，本第八实施方式如后所述具有多样的变化。下面以对这些变化中之处进行详细说明。
83.图11示出了本焊头组件第八实施方式下的立体示意图，第一摆杆21g以及第二摆杆22g在第二长度方向b上具有不同的长度，其中第二摆杆22g的长度小于第一摆杆21g的长度。通过将声学杆、第一摆杆以及连接件配置成一体件，使得本焊头组件能够在取得横向上摆杆与纵向焊头相结合的构型的基础上，取得具有不同长度的上摆杆以及下摆杆的构型，具有该构型的焊头组件尤其适用于上摆杆纵向空间受限且下摆杆无需较大避位的纵向焊接场合。
84.如前所述第一至第八实施方式中的一个或多个实施方式中，第一摆杆21以及第二摆杆22的构型还可以存在许多变形或变化。如第二摆杆22在第二长度方向b上为变横截面结构。例如图8至图11所示的第五至第八实施方式中，第二摆杆在靠近焊头工作部位处具有如图所示内收、较小的横截面积。当然，在其他一些与图示不同的实施方式中，第一摆杆21以及第二摆杆22可以都呈变横截面结构，或是仅有第一摆杆21或第二摆杆22呈变横截面结构，该变横截面结构可以具有与图中所示不同的构型。在图2至图11中所示出的实施方式中，第一摆杆21和/或第二摆杆22的横截面呈矩形，在其他一些与图中所示不同的实施方式中，第一摆杆21和/或第二摆杆22的横截面也可以是圆形结构。
85.如前所述第一至第八实施方式中的一个或多个实施方式中，声学杆1的构型还可以存在许多变形或变化。如声学杆2可以为如图中所示、呈圆柱形结构，也可以为方形结构，也可以是其它变截面的结构。
86.如前所述第一至第八实施方式中的一个或多个实施方式中，上摆杆21和下摆杆22沿方向b的长度可以一致，也可以上摆杆长度大于下摆杆长度，也可以上摆杆长度小于下摆杆长度；
87.如前所述第一至第八实施方式中的一个或多个实施方式中，连接件3的构型还可以存在许多变形或变化。如连接件3可以为如图中所示呈方块结构，也可以是具有楔形结构的方形块状结构，也可以为具有孔部的连接结构，或是其他合适夹持的连接结构。
88.在如前所述第一至第八实施方式中的一个或多个实施方式中，为适应不同的焊接场合，焊头工作部位的宽度可以与焊头工作部位的厚度相同，和/或第一摆杆的宽度可以与第一摆杆的厚度相同。通过将声学杆、第一摆杆以及连接件配置成一体件可以实现具有前述构型的焊头组件。
89.如前所述一个或多个实施方式中的焊头组件可以应用于一种超声波焊接机中，其中，焊头组件中的声学杆1与超声波焊接机中的换能器或调幅器连接，超声波焊接机中具有夹持结构，该夹持机构夹持连接焊头组件中的连接件3，并在超声波焊机中，超声波焊接机通过连接件3对焊头组件施加一压力。
90.本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。