超声波焊接单元及超声波焊接机的制作方法

本实用新型涉及超声波焊接领域，具体而言，涉及一种超声波焊接单元及超声波焊接机。

背景技术：

超声波焊接是一种将超声频电源提供的电能转换为高频振动的机械能的超声波焊接技术，而超声波焊接单元是超声波焊接技术中将电能转化为机械能的关键器件。超声波焊接单元通常包括换能器，调幅器和焊头，其中换能器是整个焊接单元的核心，它决定了超声焊接的最大输出功率及电能-机械能的转换效率，调幅器和焊头可以将能量传递到焊接工件。

相关技术中的超声波焊接单元如图1所示，该超声波焊接单元由换能器1a、调幅器2a和焊头3a组成，利用焊接单元的节点支撑固定，焊接工件4a通过底模5a支撑，在焊接单元的压力和超声的双重作用下，实现焊接的效果。焊接单元的输出功率由超声换能器决定。相关技术中的超声波焊接单元普遍采用此种超声波焊接单元，由于换能器自身的材料特性及生产工艺的限制，在焊接较大物件时，无法达到需要的输出功率，造成焊接困难或者换能器超载，严重影响了焊接效果和换能器使用寿命。相关技术中的解决方式是：在焊接较大部件时，增大换能器输出功率，然而长时间在高功率输出条件下工作容易造成换能器快速发热，严重影响能量转换效率，从而影响焊接效果和换能器使用寿命。另外，由于换能器额定功率的限制，在焊接某些大工件或者实现多层数焊接时，仍无法满足相应的焊接要求。

针对相关技术中的超声波焊接单元在焊接较大工件或者实现多层数焊接时焊接效果差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种超声波焊接单元及超声波焊接机。

一方面，本实用新型提供了一种超声波焊接单元，包焊头和多边调幅器，其中，所述多边调幅器包括第一端部和多个第二端部，所述焊头设置在所述第一端部；所述超声波焊接单元还包括多个换能器，所述多个换能器分别一一对应地设置在所述多个第二端部上。

优选地，所述多边调幅器包括两个第二端部，所述超声波焊接机单元包括两个换能器，所述两个换能器分别相应地设置在两个第二端部上。

优选地，所述多边调幅器的相邻两个端部之间的夹角均为120度。

优选地，所述多边调幅器包括三个第二端部，所述超声波焊接机单元包括三个换能器，所述三个换能器分别相应地设置在三个第二端部上。

优选地，所述多边调幅器的相邻两个端部之间的夹角均为90度。

优选地，所述超声波焊接单元还包括底模，用于支撑焊接工件。

另一方面，本实用新型还提供了一种超声波焊接机，所述超声波焊接机包括如上所述的超声波焊接单元。

通过实用新型提供的技术方案，超声波焊接单元包焊头和多边调幅器，其中，所述多边调幅器包括第一端部和多个第二端部，所述焊头设置在所述第一端部；所述超声波焊接单元还包括多个换能器，所述多个换能器分别对应地设置在所述多个第二端部上。

本实用新型提供的超声波焊接单元，采用多边调幅器及多个换能器，通过控制各个换能器的驱动电压的相位，使各个换能器的谐振状态与多边形调幅器的谐振达到同步，从而实现焊头输出总功率的叠加合成。在不增加单个换能器额定功率的前提下，通过叠加合成将该超声波焊接单元的输出总功率可以提高数倍，以来满足焊接要求更高的应用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对 本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是相关技术的超声波焊接单元的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例之一提供的超声波焊接单元的结构示意图；

图3是根据本实用新型实施例之二提供的超声波焊接单元的结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实用新型提供了一种超声波焊接单元，超声波焊接单元包焊头和多边调幅器，其中，多边调幅器包括第一端部和多个第二端部，焊头设置在第一端部上；超声波焊接单元还包括多个换能器，多个换能器一一对应地设置在多个第二端部上。本实用新型提供的超声波焊接单元采用多边调幅器及多个换能器，通过控制各个换能器的驱动电压的相位，使各个换能器的谐振状态与多边形调幅器的谐振达到同步，从而可以实现焊头输出总功率的叠加合成。在不增加单个换能器额定功率的前提下，通过叠加合成将该超声波焊接单元的输出总功率可以提高数倍。另外，通过多端固定的施力方式，也有利于改善大压力焊接时焊接单元的自身形变，保证焊接压力更均匀有效地施加在焊接工件上，较好地改善了焊接效果。

本实施例提供的超声波焊接单元的工作原理是：超声换能器是利用压电材料的逆压电效应，当在压电材料两极施加电压时，材料本身产生形变而形成伸展或收缩的动作。本实用新型提供的超声波焊接单元利用多边调幅器的特殊的谐振结构，将若干换能器的驱动电压根据其安装位置设计成不同的相位角，通过对驱动电压的相位控制，使各个换能器的振幅输出与多边形调幅器的谐振状态一致，从而让整个焊接单元形成同步的形变伸展或收缩，以实现输出功率叠加合成的效果。

作为一个较优的实施方式，如图2所示，超声波焊接单元1包焊头13和多边调幅器19，其中，多边调幅器19包括第一端部和两个第二端部，焊头13设 置在第一端部上；超声波焊接单元还包括两个换能器(16，17)，其中换能器(16，17)分别一一对应地设置在两个第二端部上。进一步地，在本实施例中，多边调幅器19的各个端部之间的夹角均为120度。优选地，超声波焊接单元1还包括底模15，用于支撑焊接工件14。

本实施例中，可将两个换能器的功率进行叠加合成，以提高超声波焊接单元的输出总功率。

作为另一个较优的实施方式，如图3所示，超声波焊接单元2包焊头23和多边调幅器29，其中，多边调幅器29包括第一端部和三个第二端部，焊头23设置在第一端部上；超声波焊接单元还包括三个换能器(26，27，28)，其中换能器(26，27，28)分别一一对应地设置在三个第二端部上。进一步地，在本实施例中，多边调幅器29的各个端部之间的夹角均为90度。优选地，超声波焊接单元2还包括底模25，用于支撑焊接工件24。

本实施例中，可将三个换能器的功率进行叠加合成，以提高超声波焊接单元的输出总功率。

需要说明的是，以上两个实施例仅是本实用新型的典型列举，本实用新型提供的超声波焊接单元并不局限于这两种结构，也可以根据具体应用对焊接功率的要求设计不同结构的多边调幅器并设置相应的换能器，还可以有一推多和多推多的工作方式，即一个或多个换能器共推多个焊头，工作原理相同。

另一方面，本实用新型还提供了一种超声波焊接机，所述超声波焊接机包括如上所述的超声波焊接单元。

需要说明的是，本实施例提供的超声波焊接单元主要应用于一些大工件焊接或多层金属焊接机构中。对于大工件或多层工件的焊接而言，本实用新型提供的超声波焊接机可以有效的解决单个换能器功率不足的问题，在提高焊接单元的总输出功率的同时，保证换能器的正常使用寿命、提高焊接质量和系统稳定性。

通过上述实施例，本实用新型提供了一种超声波焊接单元及包括该超声波焊接单元的超声波焊接机。超声波焊接单元包焊头和多边调幅器，其中，多边 调幅器包括第一端部和多个第二端部，焊头设置在第一端部上；超声波焊接单元还包括多个换能器，多个换能器一一对应地设置在多个第二端部上。本实用新型通过控制各个换能器的驱动电压的相位，使各个换能器的谐振状态与多边形调幅器的谐振达到同步，形成一种共推式焊接，即在不增加单个换能器额定功率的前提下，将焊接输出总功率提高数倍，以满足大工件或多层工件的焊接应用要求。

需要说明的是，这些技术效果并不是上述所有的实施方式所具有的，有些技术效果是某些优选实施方式才能取得的。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。