专利名称：超声波微点焊接换能器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于用压电效应或电致伸缩工作的产生亚声频、声频或超声频的机械振动的方法或设备技术领域。
日本生产的超声波塑料焊接机上所用的超声波换能器，采用圆柱形振动杆，在振动杆的法兰盘上没有设置减振槽，使一部分超声能传递到外壳，焊接头上没有设置焊柱，只能进行大面积焊接，不能进行微点焊接，采用这种结构的超声波换能器，具有体积大、重量重、效率低、成本高等缺点。
本实用新型的目的在于克服上述超声换能器的缺点，提供一种振动杆短、体积小、重量轻、效率高、成本低的超声波焊接换能器。
为达到上述目的，本实用新型采用的解决方案是在与法兰盘连为一体振动杆的一端设有与振动杆连为一体的焊接头、另一端用螺栓联接有电极板和压电陶瓷晶片以及端盖，在电极板和压电陶瓷晶片与螺栓之间套装有绝缘环。在法兰盘上加工有减振槽，用于减少超声能向外壳传递，振动杆的A平面与B平面二面角为2°～5°、C平面与D平面二面角为40°～50°、E平面与F平面二面角为3°～6°、G平面与H平面二面角为50°～60°，A平面与C平面、B平面与D平面、E平面与G平面、F平面与H平面分别相交于R为10～20mm的圆面。焊接头的长a为10～15mm，宽b为2.5～5mm，在焊接头上设有焊柱，用于焊接塑料或导线。
本实用新型法兰盘上的减振槽设置在法兰盘与焊接头之间法兰盘的端面上。本实用新型的焊柱设置在焊接头的上表面和下表面。
本实用新型法兰盘上减振槽的两侧面二面角为40°～50°。本实用新型焊接头的上表面以及下表面分别设有1～4个焊柱。
本实用新型焊接头上的焊柱是直径为0.2～1mm、高度为0.2～3mm的圆柱。
本实用新型与日本生产的超声波塑料焊接机上所用的超声波换能器相比，具有振动杆短、体积小、重量轻、效率高、成本低等优点，装在超声波焊接设备上，用于焊接塑料和导线，特别适用于焊接塑料。
图1是本实用新型一个实施例的主视图。
图2是
图1的俯视图。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明。
设计人给出了本实用新型第一个实施例，其具体结构如下在
图1、2中，在振动杆3的左端与振动杆3连为一体有焊接头2、右端用螺栓9固定联接有两片电极板5和两片压电陶瓷晶片6以及端盖8，电极板5与压电陶瓷晶片6的排列次序为间隔排列，即一片电极板5一片压电陶瓷晶片6、再一片电极板5再一片压电陶瓷晶片6，绝缘环7套装在螺杆9外与电极板5和压电陶瓷晶片6之间，压电陶瓷晶片6将高频电能转换成超声波振动的机械能，并传递给振动杆3。在振动杆3的右侧有一个与振动杆3连为一体的法兰盘4，在法兰盘4的左侧端面上加工有一圈减振槽4-1，减振槽4-1的两侧二面角为40°，本实用新型在法兰盘4上加工有减振槽4-1，减少了超声能向外壳传递。本实施例振动杆3的A平面与B平面二面角为2°、C平面与D平面二面角为40°、E平面与F平面二面角为3°、G平面与H平面二面角为50°，振动杆3的A平面与C平面、B平面与D平面、E平面与G平面、F平面与H平面分别相交于R为10mm的圆面。本实施例焊接头的长a为10mm，宽b为2.5mm，在焊接头的上、下表面各有两个圆柱形焊柱1，每个焊柱1的直径为0.2mm、高为0.2mm，焊接头2上表面和下表面两个焊柱1的中心距为0.5mm。
设计人给出了本实用新型第二个实施例，其具体结构如下本实施例法兰盘4减振槽4-1的两侧面二面角为50°。振动杆3的A平面与B平面二面角为5°、C平面与D平面二面角为50°、E平面与F平面二面角为6°、G平面与H平面二面角为60°，振动杆3的A平面与C平面、B平面与D平面、E平面与G平面、F平面与H平面分别相交于R为20mm的圆面。本实施例焊接头2的长a为15mm，宽b为5mm，焊接头2上表面和下表面每个焊柱1的直径为1mm、高度为3mm，焊接头2上表面和下表面两个焊柱1的中心距为1.5mm。振动杆2右端联接的元器件以及元器件的联接关系与实施例1相同。
设计人给出了本实用新型第三个实施例，其具体结构如下本实施例法兰盘4减振槽4-1的两侧面二面角为45°。振动杆3的A平面与B平面二面角为3.5°、C平面与D平面二面角为45°、E平面与F平面二面角为4.5°、G平面与H平面二面角为55°，振动杆3的A平面与C平面、B平面与D平面、E平面与G平面、F平面与H平面分别相交于R为15mm的圆面。本实施例焊接头2的长a为12.5mm，宽b为4mm，焊接头2上表面和下表面每个焊柱1的直径为0.6mm、高度为1.6mm，焊接头2上表面和下表面两个焊柱1的中心距为1mm。振动杆2右端联接的元器件以及元器件的联接关系与实施例1相同。
还可以根据上述原理，设计出另外具体结构的超声波微点焊接换能器，如在焊接头2的上表面和下表面各设置一个圆柱形焊柱1，焊柱1的直径可在0.2～1mm、高度在0.2～3mm范围内任意选取，也可在上表面和下表面均布设置三个相同的圆柱形焊柱1排列成等边三角形、或均布设置四个相同的圆柱形焊柱1排列成矩形，焊柱1的直径和高度、焊接头2的长a和宽b、振动杆3各平面的二面角均在可取范围内任意选取，振动杆3右端联接的元器件以及元器件的联接关系与实施例1相同。
本实用新型的工作原理如下当电极板与电源接通时，将高频大功率电信号加在压电陶瓷晶片6两极，在反压电效应的作用下，将电能转化成超声波振动机械能，经过振动杆3振幅放大和聚能，传到焊接头2的焊柱1上，使被焊材料局部熔化，在外压力的作用下，短时间内被焊材料熔焊为一体。
权利要求1.一种超声波微点焊接换能器，在与法兰盘〔4〕连为一体振动杆〔3〕的一端设有与振动杆〔3〕连为一体的焊接头〔2〕、另一端用螺栓〔9〕联接有电极板〔5〕和压电陶瓷晶片〔6〕以及端盖〔8〕，在电极板〔5〕和压电陶瓷晶片〔6〕与螺栓〔9〕之间套装有绝缘环〔7〕，其特征在于在上述的法兰盘〔4〕上加工有减振槽〔4-1〕；上述振动杆〔3〕的A平面与B平面二面角为2°～5°、C平面与D平面二面角为40°～50°、E平面与F平面二面角为3°～6°、G平面与H平面二面角为50°～60°，A平面与C平面、B平面与D平面、E平面与G平面、F平面与H平面分别相交于R为10～20mm的圆面；上述焊接头〔2〕的长a为10～15mm、宽b为2.5～5mm，在焊接头〔2〕上设有焊柱〔1〕。
2.按照权利要求1所述的超声波微点焊接换能器，其特征在于所说法兰盘〔4〕上的减振槽〔4-1〕设置在法兰盘〔4〕与焊接头〔2〕之间法兰盘〔4〕的端面上；所说的焊柱〔1〕设置在焊接头〔2〕的上表面和下表面。
3.按照权利要求1或2所述的超声波微点焊接换能器，其特征在于所说法兰盘〔4〕上减振槽〔4-1〕的两侧面二面角为40°～50°；所说焊接头〔2〕的上表面以及下表面分别设有1～4个焊柱〔1〕。
4.按照权利要求1或2所述的超声波微点焊接换能器，其特征在于所说焊接头〔2〕上的焊柱〔1〕是直径为0.2～1mm、高度为0.2～3mm的圆柱。
5.按照权利要求3所述的超声波微点焊接换能器，其特征在于所说焊接头〔2〕上的焊柱〔1〕是直径为0.2～1mm、高度为0.2～3mm的圆柱。
专利摘要一种超声波微点焊接换能器，在与法兰盘连为一体的振动杆的一端设有焊接头、另一端用螺栓联接有电极板和压电陶瓷晶片以及端盖，绝缘环套装在螺栓的外部。法兰盘上加工有减振槽，振动杆的A与B平面二面角为2°～5°、C与D平面二面角为40°～50°、E与F平面二面角为3°～6°、G与H平面二面角为50°～60°，A与C平面、B与D平面、E与G平面、F与H平面分别交于R为10～20mm的圆面，在焊接头上设有1～4个焊柱。
文档编号B23K5/00GK2270589SQ96236479
公开日1997年12月17日 申请日期1996年12月9日 优先权日1996年12月9日
发明者牛勇, 任金莲, 辛敏 申请人:陕西师范大学