一种旋转式超声波换能器制造技术

本发明专利技术公开了一种旋转式超声波换能器，包括母发射体、子晶片共振单元、金属薄片、振动节点片、振动单元前驱部、焊接连接点、内切圆弧槽、焊头连接部和振动单元后部；本发明专利技术具有结构合理简单、生产成本低、安装方便，将本来只能用作轴向振动的换能器机构，转换为一种扭转振动的换能器机构，同时又由于力叠加的效应，可以将换能器的瞬间可承受功率相应地叠加增大，这样就得到了一种径向扭转振动且大功率的特殊换能器，运用此换能器的振动方式可以满足小空间，低振幅，大功率的金属焊接应用，解决了在工业上这些领域超声波虚焊，焊破等实际问题。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转式超声波换能器
本专利技术涉及超声波
，特别涉及一种旋转式超声波换能器。
技术介绍
目前，在超声波金属焊接领域，一般运用的是轴向振动的换能器，采用和焊接产品水平方向放置，通过一定的压力和超声水平直线振动的高频摩擦传递能量达到焊接的效果。但直线方向的振动一般振动幅度会比较大，且会使超声波能量往一个方向传递下去，这样会导致在焊接好产品的同时在产品别的部位吸收过多能量而造成一定程度的破坏。尤其在需要大功率焊接的时候很难控制好焊接的瞬时能量，造成焊破产品的问题。如果减小能量又会造成一定概率的虚焊，故小空间大功率的超声波金属焊接一直是应用上的一个难点。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题，而提供一种旋转式超声波换能器，从结构设计上就变换了换能器的振动方向，从现有的轴向振动模态变成按圆周方向扭转式振动模态，从而解决了超声波金属焊接应用中焊破和虚焊的问题。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种技术方案：一种旋转式超声波换能器，包括母发射体、子晶片共振单元、金属薄片、振动节点片、振动单元前驱部、焊接连接点、内切圆弧槽、焊头连接部和振动单元后部；所述子晶片共振单元由振动单元前驱部和振动单元后部整体成型在一起；所述子晶片共振单元为四个，所述子晶片共振单元以矩阵阵列的方式设置在母发射体的顶端外表面上；所述母发射体与子晶片共振单元之间的具体连接关系为：所述子晶片共振单元的振动单元前驱部均通过焊接连接点与母发射体固定连接在一起；所述子晶片共振单元上的振动单元后部外表面上固定包覆连接有四个金属薄片；所述子晶片共振单元上的振动单元后部外表面上还固定包覆连接有两个振动节点片；所述母发射体外表面中端两侧面上均设有内切圆弧槽；所述母发射体下表面上整体成型有一个焊头连接部。作为优选，四个所述子晶片共振单元在母发射体上采用两两相反的排列顺序。作为优选，所述子晶片共振单元上的振动单元后部直径为30mm～40mm，所述子晶片共振单元上的振动单元后部厚度为3mm～5mm。作为优选，所述金属薄片为高导电性能金属薄片。作为优选，所述子晶片共振单元上的振动单元前驱部直径为35mm～45mm。本专利技术的有益效果：本专利技术具有结构合理简单、生产成本低、安装方便，将本来只能用作轴向振动的换能器机构，转换为一种扭转振动的换能器机构，同时又由于力叠加的效应，可以将换能器的瞬间可承受功率相应地叠加增大，这样就得到了一种径向扭转振动且大功率的特殊换能器，运用此换能器的振动方式可以满足小空间，低振幅，大功率的金属焊接应用，解决了在工业上这些领域超声波虚焊，焊破等实际问题。附图说明为了易于说明，本专利技术由下述的具体实施及附图作以详细描述。图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的侧面结构示意图。图3为本专利技术的侧面结构示意图。1-母发射体；2-子晶片共振单元；3-金属薄片；4-振动节点片；5-振动单元前驱部；6-焊接连接点；7-内切圆弧槽；8-焊头连接部；9-振动单元后部。具体实施方式如图1至图3所示，本具体实施方式采用以下技术方案：一种旋转式超声波换能器，包括母发射体1、子晶片共振单元2、金属薄片3、振动节点片4、振动单元前驱部5、焊接连接点6、内切圆弧槽7、焊头连接部8和振动单元后部9；所述子晶片共振单元2材料选用压电常数和机电耦合系数比较高的PZT-4型，以使换能器能得到比较高的机电转换效率；所述金属薄片3宜选用到导电性能比较好的镍铜等金属。两片金属薄片连外接电源，为了安全起见，负极的一端连接至换能器外壳，另一端则为正极。金属薄片与晶片贴合的面必须镜面抛光，以最大程度的保证超声传递效率；所述子晶片共振单元2由振动单元前驱部5和振动单元后部9整体成型在一起；所述子晶片共振单元2为四个，所述子晶片共振单元2以矩阵阵列的方式设置在母发射体1的顶端外表面上；所述母发射体1与子晶片共振单元2之间的具体连接关系为：所述子晶片共振单元2的振动单元前驱部5均通过焊接连接点6与母发射体1固定连接在一起；所述子晶片共振单元2上的振动单元后部9外表面上固定包覆连接有四个金属薄片3；所述子晶片共振单元2上的振动单元后部9外表面上还固定包覆连接有两个振动节点片4；所述母发射体1外表面中端两侧面上均设有内切圆弧槽7，所述内切圆弧槽7此结构能很好的消除超声波在本体传递时产生的横波振动带来的影响，极大地降低了扭转振动时的能量损耗，提高了传递效率，从而保证了使用该换能器进行大功率焊接的可靠性；所述母发射体1下表面上整体成型有一个焊头连接部8，所述焊头连接部8需要以更小的连接面积以保证连接的可靠性，故一般需要在本体上额外突出一个圆台，这样可以避免接触面太大而造成的能量损耗，同时也能增加贴合度降低加工的要求，提高超声传递的效率。其中，四个所述子晶片共振单元2在母发射体1上采用两两相反的排列顺序；所述子晶片共振单元2上的振动单元后部9直径为30mm～40mm，所述子晶片共振单元2上的振动单元后部9厚度为3mm～5mm；所述金属薄片3为高导电性能金属薄片；所述子晶片共振单元2上的振动单元前驱部5直径为35mm～45mm。本专利技术的使用状态为：本专利技术具有结构合理简单、生产成本低、安装方便，将本来只能用作轴向振动的换能器机构，转换为一种扭转振动的换能器机构，同时又由于力叠加的效应，可以将换能器的瞬间可承受功率相应地叠加增大，这样就得到了一种径向扭转振动且大功率的特殊换能器，运用此换能器的振动方式可以满足小空间，低振幅，大功率的金属焊接应用，解决了在工业上这些领域超声波虚焊，焊破等实际问题。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，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专利技术的限制。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，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，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点，本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内，本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转式超声波换能器，其特征在于：包括母发射体(1)、子晶片共振单元(2)、金属薄片(3)、振动节点片(4)、振动单元前驱部(5)、焊接连接点(6)、内切圆弧槽(7)、焊头连接部(8)和振动单元后部(9)；所述子晶片共振单元(2)由振动单元前驱部(5)和振动单元后部(9)整体成型在一起；所述子晶片共振单元(2)为四个，所述子晶片共振单元(2)以矩阵阵列的方式设置在母发射体(1)的顶端外表面上；所述母发射体(1)与子晶片共振单元(2)之间的具体连接关系为：所述子晶片共振单元(2)的振动单元前驱部(5)均通过焊接连接点(6)与母发射体(1)固定连接在一起；所述子晶片共振单元(2)上的振动单元后部(9)外表面上固定包覆连接有四个金属薄片(3)；所述子晶片共振单元(2)上的振动单元后部(9)外表面上还固定包覆连接有两个振动节点片(4)；所述母发射体(1)外表面中端两侧面上均设有内切圆弧槽(7)；所述母发射体(1)下表面上整体成型有一个焊头连接部(8)。

【技术特征摘要】
1.一种旋转式超声波换能器，其特征在于：包括母发射体(1)、子晶片共振单元(2)、金属薄片(3)、振动节点片(4)、振动单元前驱部(5)、焊接连接点(6)、内切圆弧槽(7)、焊头连接部(8)和振动单元后部(9)；所述子晶片共振单元(2)由振动单元前驱部(5)和振动单元后部(9)整体成型在一起；所述子晶片共振单元(2)为四个，所述子晶片共振单元(2)以矩阵阵列的方式设置在母发射体(1)的顶端外表面上；所述母发射体(1)与子晶片共振单元(2)之间的具体连接关系为：所述子晶片共振单元(2)的振动单元前驱部(5)均通过焊接连接点(6)与母发射体(1)固定连接在一起；所述子晶片共振单元(2)上的振动单元后部(9)外表面上固定包覆连接有四个金属薄片(3)；所述子晶片共振单元(2)上的振动单元后部(9)外表面上还固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宏建，袁承彬，石新华，段忠福，
申请(专利权)人：上海骄成机电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31