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，决定了超声焊接的最大输出功率及电声转换效率，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1、调幅器2和焊头3组成，利用焊接单元的节点支撑固定，焊接工件4通过底模5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，由于换能器自身的能力限制，在焊接较大物件时输出的功率有限，造成焊接困难或者换能器超载。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，功率超载，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。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，无法满足相应的焊接要求。

另外，相关技术中的超声波焊接单元相对于焊接工件为单边施加压力，当焊接压力增大时，该焊接单元自身的形变增大，易引起焊接工件受力不均，进而影响焊接效果，亦会造成焊接质量的不稳定。

针对相关技术中的超声波焊接单元在焊接较大工件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，包括第一换能器，第二换能器以及焊头，其中，所述第一换能器和所述第二换能器分别设置在所述焊头的两端；所述第一换能器的压电极片和所述第二换能器的压电极片成180度的相位角。

优选地，所述焊头为全波长焊头。

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，超声波焊接单元包括第一换能器，第二换能器以及焊头，其中，所述第一换能器和所述第二换能器分别设置在所述焊头的两端；所述第一换能器的压电极片和所述第二换能器的压电极片成180度的相位角。本实用新型提供的超声波焊接单元，采用双换能器，双端固定，由于两个换能器的压电极片成180度相位角，可以在运行时产生推拉的效果，即用推拉方式进行焊接。在不增加单个换能器额定功率的前提下，将焊接的输出总功率提高一倍，以满足更高的焊接应用要求，提高了焊接质量和效率，并改善了换能器的使用寿命。

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提供的超声波焊接单元的结构示意图；

图3是如图2中所示的两个换能器的振幅波形示意图。

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，如图2所示，超声波焊接单元包括第一换能器6、第二换能器7和焊头8，其中，第一换能器6和第二换能器7分别设置在焊头8的两端，即通过换能器6和换能器7在两端支撑。如图所示，焊接工件9由底模10固定。第一换能器6的压电极片和第二换能器7的压电极片成180度的相位角。第一换能器6和第二换能器7设计成180度相位角，即第一换能器6处在伸展状态时第二换能器7在收缩状态，反之亦然，从而在焊接过程中能够产生推拉的效果。这样，在焊接过程中，超声波焊接单元对焊接工件9施加压力的同时，换能器6和换能器7同时超声作用，在不增加单个换能器额定功率的前提下，可以将焊接输出总功率提高一倍，能够满足对大工件进行焊接的应用要求。在提高最大功率输出的同时，保证换能器的正常使用寿命。

作为一个较优的实施方式，焊头8为全波长焊头。焊接过程中，超声波焊接单元相对于焊接工件双边施加压力。双边固定的施力方式，能够改善大压力焊接时超声波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，进而提高焊接质量。

本实施例提供的超声波焊接单元的工作原理是：换能器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。本实施例提供的超声波焊接单元将第一换能器6和第二换能器7的压电极片设计成180度的相位角，当同时对第一换能器6和第二换能器7施加同相位的交流电压时，两者所产生的振幅相位差为180度，此时，与第一换能器6和第二换能器7相对应的振动形变分别为伸展和收缩，第一换能器6和第二换能器7的输出振幅表现为推和拉的双重作用，如图3所示，从而达到提高功率的效果。

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大工件焊接或多层金属焊接机构中。

通过上述实施例，本实用新型提供了一种超声波焊接单元。超声波焊接单元包括第一换能器，第二换能器以及焊头，其中，所述第一换能器和第二换能器分别设置在焊头的两端。本实用新型提供的超声波焊接单元，采用双换能器，双端固定，运行时第一换能器和第二换能器能够达到一种推拉式的效果，从而在不增加单个换能器额定功率的前提下，可以将焊接输出总功率提高一倍，以满足更高的焊接应用要求，提高了焊接质量和效率，并改善了换能器的使用寿命。

另一方面，本实用新型还提供了一种超声波焊接机，该超声波焊接机包括如上述实施例描述的超声波焊接单元。

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。通过双端固定的焊接结构，可以改善焊接压力的施力效果，提高焊接质量和系统稳定性。

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。