1.本实用新型涉及焊接技术领域，尤其涉及一种超声波焊接治具及装置。
背景技术：2.超声波焊接技术是利用超声波的高频振动，带动待焊接工件相互摩擦产生能够使得待焊接工件表面融化的热量，进而使得两个工件相互融合。最后，经过对两个工件持续施加压力，直至两个待焊接工件表面冷却，以完成两个工件的焊接。
3.但当待焊接工件尺寸较小时，直接将两个待焊接工件放在超声波焊接机上进行焊接，就无法保证焊接后两个待焊接工件相互之间的装配精度。例如当一待焊接件为筒形支架，而另一待焊接件为线圈时，为保证线圈与筒形支架端面的焊接精度，会在筒形支架的端面设置与线圈适配的凹槽。但是当筒形支架尺寸较小时，在有限的空间设置凹槽较为困难。如何保证两个尺寸较小的待焊接工件在超声波焊接时的装配精度，成为需要解决的问题。
技术实现要素：4.有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种超声波焊接治具及装置，利用定位芯依次对线圈和筒形支架进行定位，以保证线圈在筒形支架端面上的位置精度。
5.根据本实用新型实施例的第一方面，提供了一种超声波焊接治具，包括：
6.基座，具有第一端面以及开设于所述第一端面上的导向孔；
7.定位芯，具有第二端面以及凸设于所述第二端面上的定位凸台，围绕所述第二端面的边缘设置有与所述导向孔相配合的导向壁，所述定位芯相对于所述基座滑动设置；
8.所述导向壁被配置为对套设在所述定位芯上并置于所述第一端面上的第二待焊接件进行定位；
9.所述定位凸台被配置为对套设在所述定位芯上的第一待焊接件进行定位，第一焊接件底部外侧的至少部分区域与第二焊接件相对应；
10.所述定位芯与所述基座弹性连接，所述弹性连接被配置为在所述超声波焊接治具未焊接时，使所述定位凸台和至少部分所述导向壁从所述导向孔伸出，并且在所述超声波焊接治具焊接时，使所述第二端面压缩至第二待焊接件位置。
11.进一步地，所述基座还具有凹陷部，所述凹陷部沿所述导向孔的部分侧壁向外侧周向凹陷形成，所述凹陷部的底面与所述导向孔的底部持平；
12.所述定位芯还具有延展部，所述延展部沿所述导向壁的部分区域向外侧周向延展形成，并与所述凹陷部相适配。
13.进一步地，所述定位芯还具有与所述第二端面相对设置的第三端面；
14.所述导向孔为盲孔；
15.所述超声波焊接治具还包括：多个均匀布置的弹性元件，所述多个弹性元件的一端连接于所述第三端面，另一端连接于所述导向孔的底面。
16.进一步地，所述弹性元件为弹簧或橡胶垫中的至少一种。
17.进一步地，所述第三端面开设有多个均匀布置的定位孔；
18.所述超声波焊接治具还包括：与所述多个定位孔一一对应的多个定位柱，所述定位柱的一端固定连接于所述导向孔的底部，并使另一端朝向所述定位孔设置，所述定位柱滑动设置于所述定位孔中。以通过所述定位柱与所述定位孔的配合，对所述定位芯的滑动进行导向。
19.进一步地，所述导向孔的底部设置有多个套筒，所述定位柱设置于所述套筒内。
20.进一步地，所述基座包括：
21.碗状部；
22.端盖，在厚度方向上具有通孔，所述端盖的一端形成所述第一端面并通过另一端与所述碗状部扣合，所述通孔与所述碗状部的内壁形成所述导向孔。
23.进一步地，所述定位芯径向的截面为圆形、矩形或跑道形中的任一种。
24.进一步地，所述导向孔为盲孔且所述导向孔底部具有窗口，所述窗口朝向所述基座外侧。
25.第二方面，本实用新型实施例还提供了一种超声波焊接装置包括：
26.超声波换能器；
27.载台，与所述超声波换能器相对设置；以及
28.根据上述第一方面所述的超声波焊接治具，所述超声波焊接治具设置于所述载台上，以使得所述超声波换能器朝向所述超声波焊接治具的第一端面。
29.本实用新型实施例的超声波焊接治具及装置，利用了定位芯的不同区域分别对第一待焊接件和第二待焊接件进行定位。由此，一方面，通过将第二待焊接件和第一待焊接件依次套设在定位芯上，即可完成对待焊接工件的装夹，简化了操作步骤。另一方面，在焊接时随着第一待焊接件受压下沉，还能保证第一待焊接件与第二待焊接件接触时的位置公差。
附图说明
30.通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
31.图1是本实用新型实施例的超声波焊接治具的装配示意图；
32.图2是本实用新型实施例的超声波焊接治具的爆炸示意图；
33.图3是本实用新型实施例的超声波焊接治具的剖视示意图；
34.图4是本实用新型实施例的定位芯的结构示意图；
35.图5是本实用新型实施例的超声波焊接治具的待焊接状态和焊接状态示意图；
36.图6是本实用新型实施例的超声波焊接装置的装配示意图。
37.附图标记说明：
38.1-定位芯；11-第二端面；12-定位凸台；13-导向壁；14-延展部；15
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第三端面；
39.2-基座；21-第一端面；22-导向孔；23-凹陷部；24-定位孔；25-碗状部；26-端盖；27-窗口；
40.3-弹性元件；4-定位柱；5-套筒；6-超声波换能器；7-载台；
41.a-第一待焊接件；b-第二待焊接件。
具体实施方式
42.以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
43.此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
44.除非上下文明确要求，否则整个申请文件中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
45.为易于说明，诸如“内”、“外”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等等的空间相关术语在此被用于描述图中例示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。将理解的是，空间相关术语可意欲包含设备在使用或操作中的除图中描绘的方位之外的不同的方位。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件于是将被定位为在该其它元件或特征“上方”。因而，示例术语“下方”能包含上方和下方的方位二者。设备可以以其它方式被定向(旋转 90度或处于其它方位)，并且在此使用的空间相关描述词应该被相应地解释。
46.图1-3分别为本实用新型实施例超声波焊接治具的装配示意图、爆炸示意图和剖视示意图。图4是定位芯的结构示意图。图1-4中示出的超声波焊接治具，可通过上中下3个部分组合而成，其中的定位芯1被加持在中间内部区域。图5是超声波焊接治具处于待焊接状态和焊接状态的示意图，图3和图5示出的第一待焊接件a呈大致为筒形结构的支架，该支架可选用pc等材质，第二待焊接件b为线圈。在相关技术中，超声波埋线工艺的通常在第一待焊接件a上开设安装槽，用于对线圈进行定位，但当第一待焊接件a较小时就没有足够的空间布置安装槽。为此，可将待焊接件套设在定位芯1上进行定位(如图5所示)。其中，第一待焊接件a的底部的部分区域与线圈相对应，当第一待焊接件a下沉时，其底部可刚好与线圈顶部相接触。图6是超声波焊接装置处于未焊接状态下的示意图，此时超声波焊接装置的超声波换能器6与超声波焊接治具具有一定的距离，从而方便对于待焊接工件的装夹。
47.如无特殊示意，以下表述中第一待焊接件a简称第一工件a，第二待焊接件b简称为第二工件b。
48.在一些实施方式中，如图1-4所示，超声波焊接治具包括基座2和定位芯1。该基座2具有第一端面21以及开设于第一端面21上的导向孔22。定位芯1具有第二端面11以及凸设于第二端面11上的定位凸台 12，围绕第二端面11的边缘设置有与导向孔22相配合的导向壁13，以使定位芯1可相对于基座2滑动。其中，导向壁13被配置为对套设在定位芯1上的第二工件b进行定位，以使得第二工件b的底部与第一端面 21接触。定位凸台12被配置为对套设在定位芯1上的第一工件a进行定位，以使得第一工件a底部的内侧区域与第二端面11接触且第一工件a底部的外侧区域与第二工件b相对应。同时，定位芯1与基座2弹性连接，弹性连接被配置为在超声波焊接治具未焊接时，使定位凸台12 和至少部分导向壁13从导向孔22伸出，并且在超声波焊接治具焊接时，使第二端面11压缩至第二工件b位置。
49.本实施例的超声波焊接治具，利用了定位芯1的不同区域分别对第一工件a和第二工件b进行定位。由此，一方面，通过将第二工件b 和第一工件a依次套设在定位芯1上，即可
完成对待焊接工件的装夹，简化了操作步骤。另一方面，在焊接时随着第一工件a的受压下沉，还能保证第一工件a与第二工件b相接触时的位置公差。
50.优选地，如图1-6所示，在第一工件a套设在定位芯1上时，该定位芯1的顶部配置为低于第一工件a的顶部，从而在图6中示出的超声波换能器6下压到第一工件a上时，定位芯1不会与第一工件a发生触碰。同时，第二端面11与第一工件a的接触区域也应控制在一定的范围内，以保证第一工件a在定位芯1外侧悬空的区域可以与第二工件b 相对应。
51.容易理解，本实施例中的弹性连接产生的弹力可以使得定位芯1在基座2安装好后，定位芯1的顶部区域(包括定位凸台12以及与定位凸台12相邻的部分导向壁13)从导向孔22冒出，从而保证第一工件a和第二工件b可以套设在定位芯1上。同时，在第一工件a和第二工件b 依次在定位芯1上套设好后，超声波换能器6会向下方移动并与第一工件a接触。随着超声波换能器6的继续下压，第一工件a会通过与第二端面11的接触区域带动定位芯1一同下移，直至第一工件a与第二工件b相接触。为此，本实施例中的弹性连接还要满足定位芯1向下移动时具有足够的压缩空间。具体地，该压缩量至少要保证定位芯1下移至最低点时，第二端面11可处于第二工件b顶部以下的高度，从而在超声波焊接时保证第一工件a的机械能可以有效的传递至第二工件b上。
52.在一些实施方式中，如图1-5所示，基座2还具有凹陷部23，该凹陷部23沿导向孔22的部分侧壁向外侧周向凹陷形成，凹陷部23的底面与导向孔22的底部持平。同时，定位芯1还具有延展部14，延展部14 沿导向壁13的部分区域向外侧周向延展形成，并与凹陷部23相适配。本实施例中的凹陷部23以及延展部14是通过同时增加导向孔22和定位芯1对应位置的外径，使得超声波焊接治具的定位芯1在受到弹力向外侧顶出时，该区域可以有效地限制定位芯1的伸出距离。
53.在一些实施方式中，如图2-4所示，定位芯1还具有与第二端面11 相对设置的第三端面15，且导向孔22的为盲孔。超声波焊接治具还包括：多个均匀布置的弹性元件3，该多个弹性元件3的一端连接于第三端面15，另一端连接于导向孔22的底面，以提供弹性连接。本实施例中将弹性元件3的一端设置在导向孔22的底部，弹性元件3的另一端可以抵接在定位芯1的底部，从而在未焊接时使得定位芯1可以从而导向孔22中伸出，同时在受压时可以收缩，以便降低定位芯1的高度。均匀布置的弹性元件3在定位芯1上下移动时，还可以给定位芯1周向上提供稳定的弹力，使得定位芯1在各方向上受力更均匀。
54.进一步地，弹性元件3为弹簧或橡胶垫中的至少一种。本实施例中利用弹簧以及橡胶垫的弹力可以有效地带动定位芯1的上下移动。
55.优选地，当弹性元件3为弹簧时可以在导向孔22的底面以及第三端面15的对应位置同时开设与弹簧外径相匹配的盲孔，该盲孔可以在弹簧压缩时有效的在弹簧的径向上限制弹簧的移动，使得定位芯1的移动更加稳定。
56.在一些实施方式中，如图1-5所示，第三端面15开设有多个均匀布置的定位孔24。超声波焊接治具还包括：与多个定位孔24一一对应的多个定位柱4，多个定位柱4的一端固定连接于导向孔22的底部，并使另一端朝向定位孔24设置，以通过定位柱4与定位孔24的配合，对定位芯1的滑动进行导向。本实施例中的定位孔24与定位柱4可以极大地提高定位芯1移动时的稳定性，尤其在水平方向上，均匀布置的定位柱 4与定位孔24可以使得第一工件a与第二工件b在周向上受到的作用力尽可能保持一致，以提升最终工件的焊接精度。
57.进一步地，导向孔22的底部设置有多个套筒5，定位柱4设置于套筒5内。本实施例的套筒5数量与上述实施例中的导向柱4一致，而导向柱4通过与套筒5内壁与导向孔22的底部固定，又进一步提升了定位芯1的运动精度。
58.在一些实施方式中，如图1-3所示，基座包括碗状部25以及端盖 26，端盖26在厚度方向上具有通孔，端盖26的一端用于形成第一端面 21并通过另一端与碗状部25扣合，通孔与碗状部25的内壁用于形成导向孔22。
59.优选地，本实施例中基座2的上下分体式结构，可便于对带有延展部14的定位芯1进行安装。上述实施例中的延展部14的内径大于导向孔22的内径，为了便于将其安装到基座2中，可首先将定位芯1具有延展部14的一端放入到碗状部25的凹陷中，而后在端盖26扣合到碗状部 25上时，将端盖26沿导向孔22顺势套设在定位芯1的导向壁13上以完成超声波焊接治具的安装。
60.在一些实施方式中，定位芯1径向的截面为圆形、矩形或跑道形中的任一种。本实施例中的截面垂直于定位芯1的轴向，该截面形状可以与第一工件a和第二工件b的形状相互适配，使得第一工件a和第二工件b可以适于套设在定位芯1上，第二工件b和第一工件a依次套设后，会受重力的影响分别滑落至第一端面21和第二端面11上。为此，定位凸台12的侧壁和导向壁13与第一工件a和第二工件b的内径应该设为间隙配合。超声波焊接机的超声波换能器6产生的机械能，是沿着图5中示出的第一工件a上下方向振动形成的。因此，为提高第一工件 a和第二工件b的相对位置精度，该间隙配合可以选取相对较小的范围。
61.在一些实施方式中，如图1-3所示，导向孔22底部具有窗口27，窗口27朝向基座2外侧。当超声波焊接载台处于未焊接时，定位芯1 受到弹力作用会处于最高位置，而在焊接时定位芯1又会压缩至距导向孔22底部较近的位置。该过程中定位芯1与导向孔22底部的容积会发生变化，不利于定位芯1的稳定移动。因此，本实施例中在导向孔22 底部开设了窗口27，该窗口27可以让超声波焊接治具内部空间与外部导通，从而便于定位芯1的滑动。
62.在一个可选的实现方式中，上述实施例中的超声波焊接治具可应用于一种超声波焊接装置，超声波焊接装置包括超声波换能器6、载台7 以及该超声波焊接治具。载台7与超声波换能器6相对设置，同时超声波焊接治具设置于载台7上，以使得超声波换能器6朝向超声波焊接治具的第一端面21。
63.本实施例的超声波焊接装置，利用了定位芯1的不同区域分别对第一工件a和第二工件b进行导向。由此，一方面，通过将第二工件b 和第一工件a依次套设在定位芯1上，即可完成对待焊接工件的装夹，简化了操作步骤。另一方面，在焊接时随着第一工件a的受压下沉，还能保证第一工件a与第二工件b相接触时的位置公差。
64.本实施例中的超声波焊接装置可以按照如下方式对工件进行焊接，在一些实施方式中，首先对第一工件a和第二工件b进行装夹，依次将第二工件b和第一工件a套设在定位芯1上。此时，超声波焊接装置的超声波换能器6与超声波焊接治具之间具有一定的距离，以避免发生干涉。然后，将超声波换能器6逐渐下移，当超声波换能器6与第二工件 b接触后，会进一步带动定位芯1一同下移，直至第二工件b与第一工件a相接触。然后，打开超声波换能器6进行焊接，当焊接完成后关闭超声波换能器6同时通过超声波换能器6对第二工件b施压，直至工件表面的温度冷却。最后，抬起超声波换能器6取下焊接好的工件,完成焊接操作。
65.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
技术特征：1.一种超声波焊接治具，其特征在于，所述超声波焊接治具包括：基座(2)，具有第一端面(21)以及开设于所述第一端面(21)上的导向孔(22)；定位芯(1)，具有第二端面(11)以及凸设于所述第二端面(11)上的定位凸台，围绕所述第二端面(11)的边缘设置有与所述导向孔(22)相配合的导向壁(13)，所述定位芯(1)相对于所述基座(2)滑动设置；所述导向壁(13)被配置为对套设在所述定位芯(1)上并置于所述第一端面(21)上的第二待焊接件(b)进行定位；所述定位凸台(12)被配置为对套设在所述定位芯(1)上的第一待焊接件(a)进行定位，第一待焊接件(a)底部外侧的至少部分区域与第二待焊接件(b)相对应；所述定位芯(1)与所述基座(2)弹性连接，所述弹性连接被配置为在所述超声波焊接治具未焊接时，使所述定位凸台(12)和至少部分所述导向壁(13)从所述导向孔(22)伸出，并且在所述超声波焊接治具焊接时，使所述第二端面(11)压缩至第二待焊接件(b)位置。2.根据权利要求1所述的超声波焊接治具，其特征在于，所述基座(2)还具有凹陷部(23)，所述凹陷部(23)沿所述导向孔(22)的部分侧壁向外侧周向凹陷形成，所述凹陷部(23)的底面与所述导向孔(22)的底部持平；所述定位芯(1)还具有延展部(14)，所述延展部(14)沿所述导向壁(13)的部分区域向外侧周向延展形成，并与所述凹陷部(23)相适配。3.根据权利要求1所述的超声波焊接治具，其特征在于，所述定位芯(1)还具有与所述第二端面(11)相对设置的第三端面(15)；所述导向孔(22)为盲孔；所述超声波焊接治具还包括：多个均匀布置的弹性元件(3)，所述多个弹性元件(3)的一端连接于所述第三端面(15)，另一端连接于所述导向孔(22)的底面。4.根据权利要求3所述的超声波焊接治具，其特征在于，所述弹性元件(3)为弹簧或橡胶垫中的至少一种。5.根据权利要求3所述的超声波焊接治具，其特征在于，所述第三端面(15)开设有多个均匀布置的定位孔(24)；所述超声波焊接治具还包括：与所述多个定位孔(24)一一对应的多个定位柱(4)，所述定位柱(4)的一端固定连接于所述导向孔(22)的底部，并使另一端朝向所述定位孔(24)设置，所述定位柱(4)滑动设置于所述定位孔(24)中。6.根据权利要求5所述的超声波焊接治具，其特征在于，所述导向孔(22)的底部设置有多个套筒(5)，所述定位柱(4)设置于所述套筒(5)内。7.根据权利要求1所述的超声波焊接治具，其特征在于，所述基座包括：碗状部(25)；端盖(26)，在厚度方向上具有通孔，所述端盖(26)的一端形成所述第一端面(21)并通过另一端与所述碗状部(25)扣合，所述通孔与所述碗状部(25)的内壁形成所述导向孔(22)。8.根据权利要求1所述的超声波焊接治具，其特征在于，所述定位芯(1)径向的截面为圆形、矩形或跑道形中的任一种。9.根据权利要求1所述的超声波焊接治具，其特征在于，所述导向孔(22)为盲孔且所述
导向孔(22)底部具有窗口(27)，所述窗口(27)朝向所述基座(2)外侧。10.一种超声波焊接装置，其特征在于，所述超声波焊接装置包括：超声波换能器(6)；载台(7)，与所述超声波换能器(6)相对设置；以及根据权利要求1-9中任一项所述的超声波焊接治具，所述超声波焊接治具设置于所述载台(7)上，以使得所述超声波换能器(6)朝向所述超声波焊接治具的第一端面(21)。
技术总结本实用新型实施例公开了一种超声波焊接治具及装置，利用了定位芯的不同区域分别对第一待焊接件和第二待焊接件进行导向。由此，一方面，通过将第二待焊接件和第一待焊接件依次套设在定位芯上，即可完成对待焊接工件的装夹，简化了操作步骤。另一方面，在焊接时随着第一待焊接件受压下沉，还能保证第一待焊接件与第二待焊接件接触时的位置公差。第二待焊接件接触时的位置公差。第二待焊接件接触时的位置公差。
技术研发人员：秦龙
受保护的技术使用者：昆山联滔电子有限公司
技术研发日：2022.01.14
技术公布日：2022/7/5
