(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 112453680 A(43)申请公布日 2021.03.09
(21)申请号 202011294360.9(22)申请日 2020.11.18
(71)申请人 上海骄成机电设备有限公司
地址 200241 上海市闵行区虹梅南路4916
弄48号3幢一层(72)发明人 周宏建 孙松
(74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司
11332
代理人 胡彬(51)Int.Cl.
B23K 20/10(2006.01)B23K 20/26(2006.01)
权利要求书2页 说明书6页 附图7页
(54)发明名称
一种超声波焊接装置(57)摘要
本发明公开了一种超声波焊接装置，属于焊机设备技术领域。该超声波焊接装置包括用于固定工件的夹具、用于焊接工件的超声波焊机及用于冷却超声波焊机的焊头的冷却机构，其中冷却机构包括气源和风道，气源能提供冷却气体；风道与气源连通以接收冷却气体，风道能与焊头同步运动，风道连接有用于流出冷却气体的导风头，导风头朝向焊头的焊接端面设置，在进行焊接时，风道与焊头同步运动，带动导风头与焊头的焊接端面同步运动，冷却气体持续从风道流出至导风头并吹向焊头端面，实现对焊头端面实时、有效的专项降温。CN 112453680 ACN 112453680 A
权 利 要 求 书
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1.一种超声波焊接装置，包括用于固定工件的夹具(1)、用于焊接所述工件的超声波焊机(2)及用于冷却所述超声波焊机(2)的焊头(21)的冷却机构(3)，其特征在于，所述冷却机构(3)包括：
气源(31)，所述气源(31)能提供冷却气体；及风道(32)，所述风道(32)与所述气源(31)连通以接收所述冷却气体，所述风道(32)能与所述焊头(21)同步运动，所述风道(32)连接有用于流出所述冷却气体的导风头(33)，所述导风头(33)朝向所述焊头(21)的焊接端面设置。
2.根据权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述导风头(33)包括一对间隔设置的导引壁(331)，一对所述导引壁(331)限定所述冷却气体流出所述导风头(33)的方向。
3.根据权利要求2所述的超声波焊接装置，其特征在于，一对所述导引壁(331)包括第一导引壁(3311)与第二导引壁(3312)，所述第一导引壁(3311)固定连接于所述导风头(33)，所述第二导引壁(3312)与所述第一导引壁(3311)对应设置且所述第二导引壁(3312)与所述导风头(33)活动连接。
4.根据权利要求3所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述导风头(33)一端设有调节件(332)，所述调节件(332)穿过所述导风头(33)与所述第二导引壁(3312)抵接，所述调节件(332)能够调节所述第一导引壁(3311)与所述第二导引壁(3312)之间形成的导风角度。
5.根据权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述冷却机构(3)还包括：固定板(34)，所述固定板(34)与所述焊头(21)固定连接；及限位件(35)，所述限位件(35)固定连接于所述固定板(34)，所述限位件(35)与所述风道(32)固定连接以固定所述导风头(33)和所述焊头(21)的所述焊接端面之间的距离。
6.根据权利要求5所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述限位件(35)包括：导向轴(351)，所述导向轴(351)穿过所述固定板(34)与所述风道(32)通过连接板(36)固定连接；
直线轴承(352)，所述直线轴承(352)套设在所述导向轴(351)上且与所述固定板(34)背离所述连接板(33)的一端固定连接；及
调整环(353)，所述调整环(353)固定连接在所述导向轴(351)穿过所述直线轴承(352)的一端，所述调整环(353)能够抵接在所述直线轴承(352)背离所述固定板(34)的一端以固定所述风道(32)脱离所述直线轴承(352)。
7.根据权利要求6所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述限位件(35)还包括弹簧(354)，所述弹簧(354)套设在所述导向轴(351)上，所述弹簧(354)的两端分别抵接于所述连接板(36)和所述固定板(34)。
8.根据权利要求1所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述夹具(1)包括：夹具本体(11)，所述夹具本体(11)上设有仿形槽(111)以容置所述工件，所述仿形槽(111)底部开设有避让孔(112)；及
压紧件(12)，所述压紧件(12)活动连接于所述夹具本体(11)，所述压紧件(12)被配置为压紧所述工件。
9.根据权利要求8所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述压紧件(12)包括：压板(121)，所述压板(121)设置于所述夹具本体(11)上方，所述压板(121)与所述夹具
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权 利 要 求 书
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本体(11)活动连接；及
驱动部(122)，所述驱动部(122)与所述夹具本体(11)固定连接，所述驱动部(122)能驱动所述压板(121)靠近或远离所述工件。
10.根据权利要求9所述的超声波焊接装置，其特征在于，所述超声波焊接装置还包括用于支撑所述工件的支撑件(22)，所述支撑件(22)设置于所述避让孔(112)的下方，所述支撑件(22)穿设在所述避让孔(112)内以抵接支撑所述工件。
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说 明 书一种超声波焊接装置
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技术领域
[0001]本发明涉及焊机设备技术领域，尤其涉及一种超声波焊接装置。
背景技术
[0002]超声波焊接的原理是通过一系列组件将电能转换为振动能量，焊头将振动能量传递至待焊工件的接合处并通过摩擦将振动能量转换为热能进行焊接，具有焊接速度快、无污染且安全的优点。但当超声波焊接机的焊头长期工作或大功率运转时，会导致焊头过热，使产品变形，焊头的寿命也会缩短，需要冷却装置对焊头进行降温。
[0003]现有技术中对焊头的降温方式一般为固定式常温吹气降温和固定式冷风降温，但两种降温方式只能降低焊头周边温度，无法对焊头端面进行专项降温，且两种冷却方式只能在焊头到达特定位置时才能对焊头进行降温，在焊头焊接过热时无法对焊头及时、有效地进行降温。
发明内容
[0004]本发明的目的在于提供一种超声波焊接装置，能够对超声波焊机焊头端面实时、有效地进行专项降温。[0005]为达此目的，本发明采用以下技术方案：[0006]一种超声波焊接装置，包括用于固定工件的夹具、用于焊接所述工件的超声波焊机及用于冷却所述超声波焊机的焊头的冷却机构，所述冷却机构包括气源和风道，所述气源能提供冷却气体；所述风道与所述气源连通以接收所述冷却气体，所述风道能与所述焊头同步运动，所述风道连接有用于流出所述冷却气体的导风头，所述导风头朝向所述焊头的焊接端面设置。[0007]作为优选，所述导风头包括一对间隔设置的导引壁，一对所述导引壁限定所述冷却气体流出所述导风头的方向。[0008]作为优选，一对所述导引壁包括第一导引壁与第二导引壁，所述第一导引壁固定连接于所述导风头，所述第二导引壁与所述第一导引壁对应设置且所述第二导引壁与所述导风头活动连接。[0009]作为优选，所述导风头一端设有调节件，所述调节件穿过所述导风头与所述第二导引壁抵接，所述调节件能够调节所述第一导引壁与所述第二导引壁之间形成的导风角度。
[0010]作为优选，所述冷却机构还包括：[0011]固定板，所述固定板与所述焊头固定连接；及[0012]限位件，所述限位件固定连接于所述固定板，所述限位件与所述风道固定连接以限位所述导风头和所述焊头的所述焊接端面之间的距离。[0013]作为优选，所述限位件包括：[0014]导向轴，所述导向轴穿过所述固定板与所述风道通过连接板固定连接；
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CN 112453680 A[0015]
说 明 书
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直线轴承，所述直线轴承套设在所述导向轴上且与所述固定板背离所述连接板的
一端固定连接；及[0016]调整环，所述调整环固定连接在所述导向轴穿过所述直线轴承的一端，所述调整环能够抵接在所述直线轴承背离所述固定板的一端以固定所述风道脱离所述直线轴承。[0017]作为优选，所述限位件还包括弹簧，所述弹簧套设在所述导向轴上，所述弹簧的两端分别抵接于所述连接板和所述固定板。[0018]作为优选，所述夹具包括：[0019]夹具本体，所述夹具本体上设有仿形槽以容置所述工件，所述仿形槽底部开设有避让孔；及
[0020]压紧件，所述压紧件活动连接于所述夹具本体，所述压紧件被配置为压紧所述工件。
[0021]作为优选，所述压紧件包括：[0022]压板，所述压板设置于所述夹具本体上方，所述压板与所述夹具本体活动连接；及[0023]驱动部，所述驱动部与所述夹具本体固定连接，所述驱动部能驱动所述压板靠近或远离所述工件。[0024]作为优选，所述超声波焊接装置还包括用于支撑所述工件的支撑件，所述支撑件设置于所述避让孔的下方，所述支撑件穿设在所述避让孔内以抵接支撑所述工件。[0025]本发明的有益效果：
[0026]本发明提供的超声波焊接装置，包括用于固定工件的夹具、用于焊接工件的超声波焊机及用于冷却超声波焊机的焊头的冷却机构，其中冷却机构包括气源和风道，气源能够提供冷却气体；风道与气源连通以接收冷却气体，风道能与焊头同步运动，风道连接有用于流出冷却气体的导风头，导风头朝向焊头的焊接端面设置，在进行焊接时，风道与焊头同步运动，带动导风头与焊头的焊接端面同步运动，冷却气体持续从风道流出至导风头并吹向焊头端面，实现对焊头端面实时、有效的专项降温。附图说明
[0027]图1是本发明实施例中的超声波焊接装置的结构示意图；[0028]图2是本发明实施例中的超声波焊接装置的侧视图；[0029]图3是本发明实施例中的夹具的结构示意图；
[0030]图4是本发明实施例中的冷却机构的结构示意图；[0031]图5是本发明实施例中的导风头的结构示意图；[0032]图6是图5的A-A向的剖视图；
[0033]图7是本发明实施例中的导引壁及调节件的配合结构示意图。[0034]图中：[0035]1、夹具；11、夹具本体；111、仿形槽；112、避让孔；113、支撑底板；114、支撑板；115、安装板；116、支撑轴；117、旋转螺杆；118、轴承；119、固定环；12、压紧件；121、压板；1211、压块；1212、固定块；122、驱动部；[0036]2、超声波焊机；21、焊头；22、支撑件；221、支撑底座；222、支撑块；[0037]3、冷却机构；31、气源；331、导引壁；3311、第一导引壁；3312、第二导引壁；332、调
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说 明 书
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节件；32、风道；33、导风头；34、固定板；35、限位件；351、导向轴；352、直线轴承；353、调整环；354、弹簧；36、连接板。具体实施方式
[0038]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。[0039]在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。[0040]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。[0041]在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。[0042]本发明提供了一种超声波焊接装置，如图1、图2和图3所示，该超声波焊接装置包括用于固定工件的夹具1、用于焊接工件的超声波焊机2及用于冷却超声波焊机2的焊头21的冷却机构3，冷却机构3包括气源31和风道32，气源31能提供冷却气体；风道32与气源31连通以接收冷却气体，风道32能与焊头21同步运动，风道32连接有用于流出冷却气体的导风头33，导风头33朝向焊头21的焊接端面设置。[0043]本实施例中，在焊头21焊接时，气源31打开，冷却气体从风道32流出至导风头33，持续吹向焊头21的焊接端面。焊头21向下方的工件运动，带动风道32和导风头33同步向下运动，导风头33抵接至夹具1后，焊头21继续向下运动至工件进行焊接，待焊接完成，焊头21上升至导风头33抵接夹具1位置，焊头21带动导风头33继续上升，上升期间导风头33再次持续对焊头21的焊接端面吹风冷却，使冷却机构3能够在焊头21除焊接过程外，其余时间都对焊头21的焊接端面进行吹风冷却，实现对焊头21端面实时、有效的专项降温。[0044]为引导冷却气体吹向焊头21的焊接端面，如图4、图5和图6所示，导风头33包括一对间隔设置的导引壁331，一对导引壁331限定冷却气体流出导风头33的方向。可选地，导风头33与风道32可拆卸连接，导风头33可配置为多种规格，如可将导风头33设置为只吹向焊头21焊接端面的一侧，也可将导风头33设置为呈环形对焊头21的焊接端面进行吹风冷却；导引壁331在导风头33内也可配置为不同方向以导引冷却气体吹向不同的方位，如可将导引壁331设置为吹向焊头21的焊接端面，也可设置为使冷却气体吹向焊头21本身，从而使冷
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却机构3能够根据焊头21规格的不同进行更换导风头33，便于对不同种类的焊头21进行降温冷却。
[0045]进一步地，如图6和图7所示，一对所述导引壁331包括第一导引壁3311与第二导引壁3312，第一导引壁3311固定连接于导风头33，第二导引壁3312与第一导引壁3311对应设置且第二导引壁3312与导风头33活动连接。可选地，第一导引壁3311焊接固定在导风头33朝向焊头21焊接端部的开头一侧，导风头33底部一侧焊接有固定轴，第二导引壁3312一端焊接有轴套，第二导引壁3312通过一端的轴套套设在固定轴上与导风头33铰接，使第二导引壁3312在导风头33内能够绕第二导引壁3312的一端的固定轴进行转动，从而便于调节冷却气体的流向。[0046]具体地，如图7所示，导风头33一端设有调节件332，调节件332穿过导风头33与第二导引壁3312抵接，调节件332能够调节第一导引壁3311与第二导引壁3312之间形成的导风角度。可选地，调节件332设置为调节螺杆，调节螺杆的尾部抵接至第二导引壁3312背离冷却气体流动的一侧。旋转调节螺杆时，调节螺杆的杆部逐渐旋入导风头33并推动第二导引壁3312绕固定轴转动，在第二导引壁3312绕固定轴转动的过程中，第二导引壁3312与第一导引壁3311形成不同的导风角度，待第二导引壁3312与第一导引壁3311形成一定的导风角度后，停止旋转调节螺杆，使调节螺杆的杆部固定并抵接在第二导引壁3312的一侧，从而便于调节导风头33流出的冷却气体的风速与角度。[0047]如图2和图4所示，冷却机构3还包括固定板34和限位件35，固定板34与焊头21固定连接；限位件35固定连接于固定板34，限位件35与风道32固定连接以固定导风头33与焊头21的焊接端面之间的距离。可以理解的是，固定板34与焊头21固定连接，而限位件35分别与固定板34和风道32固定连接能够使风道32与焊头21固定连接，实现风道32与焊头21的同步运动，且限位件35能够调节并固定风道32与焊头21之间的距离，以便于调整导风口与焊头21焊接端部的距离。[0048]具体地，如图5所示，限位件35包括导向轴351、直线轴承352和调整环353，导向轴351穿过固定板34与风道32通过连接板36固定连接；直线轴承352套设在导向轴351上且与固定板34背离连接板36的一端固定连接；调整环353固定连接在导向轴351穿过直线轴承352的一端，调整环353能够抵接在直线轴承352背离固定板34的一端以固定风道32脱离直线轴承352。可选地，导向轴351的一端与连接板36固定连接，连接板36上沿导向轴351方向的一侧连接有锁紧扣，锁紧扣内穿设有风道32且通过螺丝将风道32与连接板36锁紧。导向轴351穿过固定板34，在导向轴351远离连接板36的一端套设有直线轴承352，直线轴承352与固定板34通过螺栓固定连接。导向轴351伸出直线轴承352的一端还套设有调整环353，调整环353通过螺丝锁紧在导向轴351上。[0049]可以理解的是，当焊头21带动风道32下移焊接工件时，导风头33先抵接在家具上，焊头21继续下移，使导风头33和风道32相对焊头21上移，从而使与风道32通过连接板36固定连接的导向轴351沿直线轴承352上移，防止冷却气流干扰焊头21对工件的焊接，保证工件的焊接质量。
[0050]进一步地，如图1、图2和图5所示，限位件35还包括弹簧354，弹簧354套设在导向轴351上，弹簧354的两端分别抵接在连接板36和固定板34上。可以理解的是，在导风头33抵接至夹具1后，焊头21继续下移，风道32相对焊头21上移时带动连接板36和导向轴351上移，连
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接板36与固定板34之间的弹簧354进行压缩。焊头21焊接完上升后，弹簧354在弹簧354力的作用下复原并与调整环353配合限定导风头33继续朝向焊头21的焊接端面进行吹风冷却，从而实现对焊头21在除焊接阶段外的随动式降温。[0051]为保证焊接质量，如图1和图4所示，夹具1包括夹具本体11和压紧件12，夹具本体11上设有仿形槽111以容置工件，仿形槽111底部开设有避让孔112；压紧件12活动连接于夹具本体11，压紧件12被配置为压紧工件。可选地，夹具本体11包括支撑底板113、支撑板114和安装板115，支撑板114上设有安装槽，安装板115固定连接于安装槽且安装板115上设有仿形槽111以容置工件，仿形槽111底部的避让孔112分别穿过安装板115和支撑板114。支撑底板113固定连接有复数个支撑轴116，相邻的两个支撑轴116穿过支撑板114的一端分别通过螺钉固定连接同一个连接块，若干个旋转螺杆117穿过支撑板114抵接在连接块上，旋转螺杆117与支撑板114螺纹连接。支撑板114在支撑轴116的下端套设有轴承118，轴承118与支撑板114固定连接，支撑板114在支撑轴116的上端套设有固定环119，固定环119抵接至支撑板114上端并通过螺丝锁紧在支撑轴116上。[0052]可以理解的是，安装板115可以设置为多种不同的规格，不同规格的安装板115具有不同形状的仿形槽111，从而便于夹具1通过更换安装板115以夹紧不同的工件并对其进行焊接。而旋转螺杆117能够在放松固定环119后，通过转动抵压连接块，使支撑板114相对旋转螺杆117下移，待下移一定距离后，停止转动旋转螺杆117并再次锁紧固定环119，从而调节支撑板114上工件的高度，便于进行焊接。[0053]具体地，如图1和图4所示，压紧件12包括压板121和驱动部122，压板121设置于夹具1本体上方，压板121与夹具1本体活动连接；驱动部122与夹具1本体固定连接，驱动部122能驱动压板121靠近或远离工件。可选地，驱动部122设置为气缸，压板121与气缸的输出端固定连接，气缸能够通过输出端驱动压板121靠近或远离工件。压板121上固定连接有压块1211，当压板121靠近或远离工件时，压块1211分别压紧和松开工件，压板121在压块1211的上部还设有一个固定块1212，固定块1212能够固定压块1211防止压块1211上翘影响对工件的压紧，进而影响工件的焊接质量。[0054]进一步地，如图1和图2所示，超声波焊接装置还包括用于支撑工件的支撑件22，支撑件22设置于避让孔112的下方，支撑件22穿设在避让孔112内以抵接支撑工件。具体地，支撑件22包括支撑底座221和支撑块222，支撑底座221与超声波焊机2通过螺栓固定连接，支撑底座221的顶部还固定连接有支撑块222，支撑块222的顶部延伸并穿设在避让孔112内，与工件抵接，从而支撑工件，便于焊头21对工件进行焊接。[0055]本实施例中，在进行焊接时，气源31提供的冷却气体通过风道32持续连通至导向头，并通过导向头的一对导引壁331持续导向至焊头21的焊接端面进行降温。焊头21下移，带动与焊头21固定连接的风道32和导向头同步下移。当导向头抵接至夹具1后，焊头21继续下移至工件进行焊接，同时风道32以及与风道32固定连接的导向轴351相对焊头21上移，并使连接板36与固定板34间的弹簧354压缩。在焊头21焊接完成后，焊头21上移，同时弹簧354逐渐恢复原状，导向轴351也慢慢下移。待焊头21移动至使导向头相对上移的位置时，弹簧354恢复原状，导向轴351一端的调整环353抵接至直线轴承352并固定住导向轴351，从而使焊头21在继续上移的过程中导风头33再次持续对焊头21的焊接端面进行降温冷却，实现了冷却机构3在除焊头21焊接阶段对焊头21端面实时、有效的专项随动降温。
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显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对
本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
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说 明 书 附 图
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说 明 书 附 图
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