一种自平衡治具及其使用的超声波设备

技术领域

本发明属于超声波设备技术领域，尤其是涉及一种用于切断注塑产品成型时残留的 水口和塑料产品焊接的治具及其使用的超声波设备。

背景技术

塑料在注塑时,注塑模会有流道和浇口，浇口连接流道和零件，脱模后，流道、浇口和零件一起构成了一个整体(此时浇口也称为水口)，而最终我们要把零件脱离下来， 脱离方式一般有剪刀剪断、激光切割、超声波振落。对于要求不高的日用品等，以上三 种都可使用，但是对于一些高精密的零件，如手机镜头的镜筒等，对浇口的切割的平整 面有非常高的要求，不能有凸起，毛刺残留、接皮等现象。激光虽然能保达到平整的要 求，但是会产生烟尘，同样应用受限，目前超声波还是一种可行的方案，但是目前的超 声波的技术，切割的效果还不是十分理想，平整度达到要求的良品率比较低，造成了很 大的浪费。

超声波水口(浇口)切割的原理：超声波作用于水口附近的流道骨干上，引起骨干和 零件的高频振动，因为浇口的截面积非常细小，跟流道的比例一般在0.03-0.09左右，所以会产生两个作用，一个是疲劳断裂，另一个是水口处的声阻高，产生高温融断。不 管是断裂还是融断，产生的面的平整度，取决于超声波的强度，而强度跟超声波振幅和 压力有跟密切关系。

塑料焊接：塑料零件是通过专用的机器(注塑机)结合对应模具注塑料成型出来的， 形状可以是任意，但是不能形成一个封闭空间，比如球形，因为如果产品形成了一个封闭空间，最后无法脱模。这样就产生了下道的焊接工艺，焊接方式有很多种，但是对于 中小号的塑料件，超声波是最优的选择，目前在日用品的焊接上面，得到了大规模的应 用，比如手机充电器、耳机等。

超声波塑料焊接的原理：通过治具和成型超声波焊头把两半塑料件压合到一起，工 作时，超声波形成的高频振动使结合区产生高热，融化塑料，融合到一起。

超声波焊接和超声波水口切割，在工作时，为了便于操作，都是把超声波换能器固定在能上下运动的架子上面，焊接(水口切割)时，焊头下降，压在零件上面，传递超 声波振动，达到最终效果。传递超声波时，超声波焊头的面和零件的接合面必须要紧贴， 才能到优良的效果，当零件的焊接面较大时，对两个面的平行度就会有非常高的要求， 因为超声波的半周振幅就在30微米左右，这就意味着，偏差达到10微米，对焊接效果 就会产生非常明显的影响。超声波水口切割时，很多时候需要多个焊头同时压在塑料零 件上面传递超声波，焊头之间的距离可长达10厘米，此时整个机架的平行和垂直度的 误差就会使焊头之间产生高度差，对振落效果产生严重的影响。

换能器放置的机架，一般由一个底座、一根立柱、一个托架、一个升降台、一个运动器件(气缸)组成。带有超声波焊头的换能器垂直固定在升降台上面，通过气缸等运 动器件来上下升降，塑料零件放置在治具上面，而治具放置在底座上面。理论上，立柱 要跟底座垂直，升降台固定在托架上，也要立柱垂直，从而达到跟底座平行，这样治具 的面就能跟升降台的面和超声波焊头的在保持平行。而实际中，底座和立柱都是较为大 笨粗的结构，很难保持平行和垂直，因此在换能器节点和升降台的固定处就设置了一个 调节结构，通过调节四个螺丝来的此紧彼松来改变换能器的垂直度，从面达到焊头的面 和下面的塑料零件的面吻合度，目前市场上面的这种结构，有以下几个缺点：1、调节 精度差，无法让两面完全吻合；2、调节难度大，需要专业的调试人员，且没有数据化， 只能靠目视和经验；3、没有适应性，在工作过程中，无法进行自动调整，塑料零件自 身误差造成的不平行，无法消除。

焊接和浇口切割举例：焊接一个长10厘米宽度6厘米的长方形塑料盒子，盒子按长度方向分为上下两半，治具上面有一个对应尺寸的槽，恰好放下盒子的一半部份，上 面的焊头也是一个同样尺寸的槽，嵌入盒子的一半部份，焊接时，升降台下降，使盒子 的两半合在一起，然而由于加工精度和安装误差，会导致重合的缝隙的大小左右前后不 一致，这里有两个槽，就是用精雕设备加工，也至少有20微米的误差，这个误差对于 超声波振幅30微米来讲，就是致命的，因此，此时必须要用调整结构调节。同样在超 声波浇口切割时，如果两个焊头的间距长一些，如10厘米，那么因为换能器没有垂直 于治具的误差，足以产生数百微米的高差，也需要调节，目前市场上的超声波的机器的 调节方法，都是通摆动换能器的垂直度，来减少误差。

治具在工业时代前就已被广泛使用，包括机械治具、木工治具、焊接治具、珠宝治具、以及其他领域。某些类型的治具也称为“模具”或“辅具”，其主要目的是为重复 性和准确的重复某部分的重制。一个明显的例子是当复制钥匙时，原始的钥匙通常被固 定于治具上，如此机器就能借由原始钥匙外观的导引复制出新的钥匙。

治具之所以产生是因为商业的需要，因为有许多类型的治具是客制化的，某些是为 了提高生产力、重复特定动作、或使工作更加精确。

而目前的超声波设备的治具在使用过程中，由于是至少一个超声波焊头压在治具上 的坯料上，如果超声波焊头之间的水平未调节好，则会导致超声波焊头之间对坯料的压力是不同的，从而导致水口切不断或切口不平整等问题，这就需要工人来对超声波焊头 进行调平处理，而调平纯靠人工手动进行，且需要进行相关技术培训的工人才能操作， 故也就存在调节较麻烦，调节时间较长，精度较难控制，对精密件进行切割需要经常调 平的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种调节较简单快捷、精度控制较简便及调平周 期较短的自平衡治具。

本发明的目的是提供：一种自平衡治具，包括治具，所述治具上设有自平衡机构，用于治具受压时的自平衡调节。

作为改进，所述治具包括连接板、支架和模板，所述支架下端与连接板连接，支架上端与模板连接；所述自平衡机构位于连接板、支架和模板三个部件中的至少一个部件上；则这样设置后，可根据实际压力情况选择自平衡机构的位置，提高自平衡机构的工 作效率，减少次品率，从而降低生产成本。

作为改进，所述支架上端设有托架，所述托架上端与模板连接，所述自平衡机构位于托架与模板之间；则这样设置后，在更换坯料类型时，只需要更换模板即可，治具的 零部件的通用性更强，在降低使用成本的同时，也提高了模板的更换效率，从而提高生 产效率。

作为改进，所述自平衡机构为球体或柱体，所述托架上端设有与球体或柱体配合的 第一内凹，所述模板下端设有与球体或柱体配合的第二内凹；所述球体或柱体部分位于第一内凹内，球体或柱体部分位于第二内凹内；托架上端面与模板下端面之间留有间隙；则这种结构的自平衡机构零部件较少，球体、柱体和内凹的加工较简便，或可直接市场 上购买球体和柱体，也易于装配和维护，从而可以降低制备成本和生产及维护成本。

作为改进，所述第一内凹位于托架上端面的中间位置处，所述第二内凹位于模板下 端面的中间位置处；则对于压力相对较小的坯料只需要一个球体或一个柱体即可实现，从而可以进一步降低生产和制备成本。

作为改进，所述第一内凹位于托架上端面两端宽度方向的中间位置处，所述第二内 凹位于模板下端面两端宽度方向的中间位置处；对于压力相对较大的坯料只需要两个球 体或两个柱体即可实现，结构简单，制备成本较低，且两个球体或两个柱体使得模板摇摆的稳定性更好，焊头超声工作时，对超声的抵消较少，切口更平整。

作为改进，所述自平衡机构位于连接板与支架下端之间，所述自平衡机构为球体或 柱体，所述连接板上端设有与球体或柱体配合的第五内凹，所述支架下端设有与球体或柱体配合的第六内凹；所述球体或柱体部分位于第五内凹内，球体或柱体部分位于第六 内凹内；连接板上端面与支架下端面之间留有间隙；则这样设置后，使得连接板上有空 间来设置其它的辅助机构，连接板更加稳定，同时也可以将连接板与模板做成一体式， 使得模板对坯料的支撑效果更好，也便于接料装置的设置。

作为改进，所述自平衡机构位于支架上，所述支架分为上下两段式结构，所述自平衡机构位于两段支架之间的位置处；所述自平衡机构为球体或柱体，下段支架的上端设 有与球体或柱体配合的第七内凹，上段支架的下端设有与球体或柱体配合的第八内凹； 所述球体或柱体部分位于第七内凹内，球体或柱体部分位于第八内凹内；下段支架与上 段支架之间留有间隙；则这样设置后，便于将支架的上下两段做成同样结构，可降低生 产支架的模具和仓储成本，同时也便于工人的安装。

作为改进，所述连接板的下端设有固定板，所述自平衡机构位于连接板与固定板之 间；则固定板设置后，便于匹配不同的切水口机的工作台，同时将治具摆动的支点降低，便于在相对较小的间隙下实现较大的摆动幅度，可以适应焊头更大水平偏差，适用范围 更广。

作为优选，所述自平衡机构为球体或柱体，所述固定板上端设有与球体或柱体配合 的第九内凹，所述连接板下端设有与球体或柱体配合的第十内凹；所述球体或柱体部分位于第九内凹内，球体或柱体部分位于第十内凹内；固定板上端与连接板下端之间留有 间隙；则自平衡机构零部件较少，球体、柱体和内凹的加工较简便，或可直接市场上购 买球体和柱体，也易于装配和维护，从而可以降低制备成本和生产及维护成本。

作为改进，所述自平衡机构包括螺柱，所述螺柱一端为圆台型结构，且圆台型结构的端面为球面；所述连接板上设有与螺柱对应的螺纹孔，螺纹孔为通孔，且螺纹孔的轴 线垂直于连接板，螺柱旋合在螺纹孔内；则螺柱设置后，螺柱下端的球面与固定板的上 端面抵合后作为支点，通过转动螺柱控制球面伸出螺纹孔的距离来调节连接板与固定板 之间的间距，故可根据焊头不同的落差进行调节，适用范围较广，从而降低使用成本， 并且螺柱是旋合在螺纹孔内的，则在运输和仓储过程中不易丢失，使用便利性较好。

作为改进，所述螺柱为四根，四根螺柱呈四方形分布；在使用时，现将焊头压下，使得焊头压在模板上，此时观察模板与焊头的贴合情况，根据贴合情况调节螺柱使得模 板与焊头完全贴合，随后松掉与焊头在同一侧的螺柱，焊头位于剩余两个螺柱之间连线 的两侧，使得工作工程中模板可自适应焊头的，这就可使用不同下压行程的超声波设备， 使得治具的通用性更好，进而降低使用成本；同时还可用在精度要求相对较低的超声设 备上，不需要调节焊头的高度差，直接使用螺柱调节即可，调节时更加直观，工人不需 要进行专业培训，故还可降低用工成本。

作为改进，所述自平衡机构位于支架上端与模板之间，所述自平衡机构为球体或柱 体，所述支架上端设有与球体或柱体配合的第三内凹，所述模板下端设有与球体或柱体配合的第四内凹；所述球体或柱体部分位于第三内凹内，球体或柱体部分位于第四内凹内；支架上端面与模板下端面之间留有间隙；则这样设置后，一种方案是就在支架上端 与模板之间设置自平衡机构，则模板可与支架分开，在更换产品坯料时，只需更换模板 即可，可降低治具的生产成本，同时也减少仓储成本；另一种方案是在支架上端与模板 之间以及连接板与固定板之间均设置自平衡机构，则在同一位置上自平衡机构的支点可 设置至少两个，这样在一个位置的两个零部件相互之间的稳定性也就更好，同时又能在 三维方向上实现平衡。

本发明的另一目的是提供：一种超声波设备，包括机架、机头和工作台，所述机头和工作台均与机架连接，且工作台位于机头的下方，其特征在于：还包括用于控制机头 上下滑动的控制系统；所述工作台上设有用于调节治具平衡的自平衡机构和治具，或工 作台上设有上述任一所述的治具。

作为改进，所述自平衡机构为万向节，万向节的一端与工作台连接，万向节的另一端与治具；则万向节可直接市场采购，生产成本较低，后期维护也较方便，维护成本也 较低。

作为改进，所述自平衡机构为球体或柱体，所述工作台上端设有与球体或柱体配合 的第十一内凹，所述治具下端设有与球体或柱体配合的第十二内凹；所述球体或柱体部分位于第十一内凹内，球体或柱体部分位于第十二内凹内；工作台上端与治具下端之间 留有间隙；则这样设置后，治具摆动的支点更低，便于在相对较小的间隙下实现更大的 摆动幅度，可以适应焊头更大水平偏差，适用范围也就更广。

作为改进，所述工作台上或治具上设有与控制系统连接的压力传感器，用于反馈机 头下压时的压力。由于设置了压力传感器，则在调试和使用时的校准过程中，使用者可更直观的判断当前机头的下压的压力值，便于使用者更便利的根据不同的产品选择不同的压力值，调节较简单，精度也较高，在控制系统中设置为以压力值为机头的参数，则 即使注塑后的料由于收缩或其它影响存在一定的尺寸偏差，在压力值相同的情况下进行 超声切割，从而保证机头在工作过程中切割后的切口的平整度均能保持较好的一致，进 而可满足精密件进行切割处理的要求。

作为改进，工作台与治具之间设有缓冲垫；则机头下降将待剪切的物品压住的过程 中，在缓冲机构的作用下，机头不易将待剪切物品压变形，且待剪切被压住的稳定性较好，而且在机头工作时，缓冲机构可缓冲掉部分治具的振动，防止振动被反弹折返后影 响机头的工作，从而保证切口的平整和光滑，结构简单，材料成本较低，也便于成型和 安装，可以进一步降低制备成本。

作为优选，所述缓冲垫为硅胶缓冲垫；硅胶缓冲垫具有耐油、耐高温的特性，使用寿命较长，可以有效地的降低维护成本。

作为改进，所述压力传感器位于治具与工作台之间，且压力传感器固定在工作台上； 则这样设置，其它物品对压力传感器的影响较小，治具更换时也不需要考虑压力传感器 的问题，直接更换治具即可，从而减少生产成本，治具也简单。

作为优选，所述压力传感器为四个，四个压力传感器分别位于治具四个边角对应的 工作台处；则这样设置后，不但可以反馈压力值供使用者参考，还可用于检测治具的平整度和压头的平整度，从而保证在使用过程中治具和压头的平整性，进而保证切口的平 整和光滑。

作为改进，所述压力传感器位于连接板、或支架、或模板上；则这样设置后，不需要在缓冲机构上开设通孔或增加其它辅助机构，缓冲机构的使用稳定性较好，且制备成 本较低。

作为改进，所述压力传感器位于连接板上，且压力传感器在连接板与支架之间的位 置处；则这样只需要设置两个传感器，且连接板与工作台可以固定的更加稳定，只需要调整支架即可，不当可以降低成本，还可使得治具的连接稳定性更好。

作为改进，所述支架分为上下两段式结构，所述压力传感器位于两段支架之间的位 置处；则这样设置后，压力传感器的位置相对靠上，便于安装和维护的同时，也便于压力传感器的出线，不需要再另外设置出线槽或孔，加工也更加简便，更何况还可在使用 过程中，直接拆卸上半段的支架即可更换模板，更换也更加简便，治具的成本也更低。

作为改进，还包括显示器，所述显示器与压力传感器信号连接；则使用者可随时观察到当前压力值的数据，以便及时了解机器的工作情况，及更精确调节机头下压压力， 从而保证切口的整齐和平滑。

与现有技术相比，本发明的优点在于，由于设置了自平衡机构(也可称为自适应机构，用于适应焊头不同的高度差)，则在机头带动焊头下压(焊头可用于焊接，也可用 于切割)，压在治具上的坯料上时，即使几个焊头下端面之间存在一定的水平差，则在 自平衡机构的作用下，各个焊头压在坯料上的压力是一致的，从而使得坯料是哪个所有 的水口能被平整的切断；这也使得焊头调平不需要经常进行，且对调平的要求也不需要 较高的精准度，降低了调平的难度，使得调平更加简单和快捷，精度控制也较简便，还 可减少调平工人的数量，节省人工成本；并且即使更换了不同类型的坯料，只需要将调 节系统的压力参数即可，仍可使得各个焊头压在坯料上的压力是一致的，提高了设备的 通用性，进而可以降低设备的使用成本。

附图说明

以下将结合附图和优选实施例来对本发明进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当 作为对本发明范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅示意在概念性地表示所描述对 象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。

图1为本发明一种自平衡治具实施例一的结构示意图；

图2为本发明一种自平衡治具实施例一的剖视图；

图3为发明一种自平衡治具实施例一模板的结构示意图；

图4为本发明一种自平衡治具实施例二的结构示意图；

图5为本发明一种自平衡治具实施例二连接板的结构示意图；

图6为本发明一种自平衡治具实施例三的爆炸结构示意图；

图7为本发明一种自平衡治具实施例四的结构示意图；

图8为本发明一种自平衡治具实施例四连接板的结构示意图；

图9为本发明一种自平衡治具实施例五的爆炸结构示意图；

图10为本发明一种自平衡治具实施例五的剖视图；

图11为本发明一种自平衡治具实施例五模板的结构示意图；

图12为本发明一种自平衡治具实施例六的爆炸结构示意图；

图13为本发明一种自平衡治具实施例六模板的结构示意图；

图14为本发明一种自平衡治具实施例七的结构示意图；

图15为本发明一种自平衡治具实施例七支架的结构示意图；

图16为本发明一种自平衡治具实施例八的结构示意图；

图17为本发明一种自平衡治具实施例十的结构示意图；

图18为本发明一种自平衡治具实施例十一的结构示意图；

图19为本发明一种自平衡治具实施例十一的结构示意图；

图20为本发明实施例十二一种超声波设备的结构示意图；

图21为图20中A部分的放大图；

图22为本发明实施例十三一种超声波设备的结构示意图；

图23为图22中B部分的放大图；

图24为本发明实施例十四一种超声波设备的结构示意图；

图25为本发明实施例十四一种超声波设备的治具与工作台的结构示意图；

图26为本发明实施例十四一种超声波设备的连接板的结构示意图；

图27为本发明实施例十五一种自平衡治具的结构示意图；

图28为本发明实施例十六一种自平衡治具的结构示意图；

图29为本发明实施例十六一种自平衡治具螺柱的结构示意图；

图30为本发明实施例十八一种自平衡治具的结构示意图。

其中，附图标记具体说明如下：

1、机架，2、机头，3、工作台，4、缓冲垫，5、压力传感器，6、治具，61、连接 板，62、支架，63、模板，64、托架，65、固定板，7、第一内凹，8、第二内凹，9、 第三内凹，10、第四内凹，11、第五内凹，12、第六内凹，13、第七内凹，14、第八内 凹，15、第九内凹，16、第十内凹，17、第十一内凹，18、第十二内凹，19、球体或柱 体/钢球，20、万向节，21、螺柱，22、螺纹孔，23、球面。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。

实施例一

如图1-3所示，一种自平衡治具，治具6包括连接板61、支架62和模板63，支架 62为两根方形柱，两个方形柱的下端通过螺栓与连接板61连接，两根方形柱的上端中 部位置均设有弧形的第三内凹9，第三内凹9内放置有钢球19，钢球19部分高出方形 柱的上端面；模板63下端面第三内凹9正对的位置处设有第四内凹10内，第四内凹10 内罩在钢球19高出方形柱上端面的部分上；两根方形柱的上端面上均设有两个螺纹孔， 两个螺纹孔位于第三内凹9的两侧，模板63上设有与螺纹孔一一对应的连接孔；方形 柱与模板63连接时，螺栓穿过连接孔后与螺纹孔旋合，连接孔的孔径大于螺栓螺杆的 外径，且旋合后，方形柱上端面与模板63下端面之间留有间隙，这样设置后，使得连 接后，模板63可绕着两个钢球19连线形成的轴线在一定角度范围内摆动，从而来适应 超声波设备焊头之间的高度差，进而实现在焊头压在模板63上的坯料时，在跷跷板的 原理下，模板63可自平衡调节以适应焊头，保证各焊头的压力均衡。这种结构的治具6 适合焊头的排布在两个钢球19连线的两侧的机头，或是单个焊头下端面为平面的情况。

当然也可将钢球19换成圆形的钢柱，则使用钢柱时，第三内凹9和第四内凹10均为长条形的内凹，且横截面为弧形结构，同时要保证两根方形柱上的钢柱的轴线在同一 直线上，保证模板63可绕钢柱摆动。

实施例二

如图4和图5所示，一种自平衡治具，治具6包括连接板61、支架62和模板63， 支架62为两根方形柱，两根方形柱的下端通过螺栓与连接板61连接，连接板61的下 端设有固定板65，固定板65上有多个用于与超声波设备工作台3固定的固定孔；固定 板65上端面设有两个弧形的第九内凹15，第九内凹15内放置有钢球19，钢球19部分 高出固定板65的上端面；连接板61下端的下端面上设有与第九内凹15一一对应的第 十内凹16，第十内凹16罩在钢球19高出固定板65上端面的部分上；固定板65的四个 边角附件均设有螺纹孔，连接板61上设有与螺纹孔一一对应的连接孔；固定板65与连 接板61连接时，螺栓穿过连接孔后与螺纹孔旋合，连接孔的孔径大于螺栓螺杆的外径， 且旋合后，固定板65上端面与连接板61下端面之间留有间隙，这样设置后，使得连接 后，连接板61可绕着两个钢球19连线形成的轴线在一定角度范围内摆动，进而带动模 板63摆动，从而来适应超声波设备焊头之间的高度差，当焊头压在模板63上的坯料时， 在跷跷板的原理下，模板63的摆动即可实现自平衡调节以适应焊头高度差，保证各焊 头在坯料上压力均衡性。这种结构的治具6适合焊头的排布在两个钢球19连线的两侧 的机头，且由于支点的位置较低，模板63的摆动角度较大，可适应更大范围的焊头高 度差。

实施例三

如图6所示，包含实施例一的结构和实施例二的结构，但方形柱上两个钢球19之间的连线与固定板65上两个钢球19之间的连线相互垂直，且两根连线在水平面上投影 的交点位于两根连线的中点位置。这就使得模板63可在水平360°摆动，进而可适应任 何形式排布的焊头，适用范围较广，从而可大幅降低治具6的使用成本。

两根方形柱均平分为上下两段式结构，两根方形柱上下对合的端面上分别设有容置 压力传感器5下部和下部的容置槽。

当然也可将钢球19换成圆形的钢柱，则使用钢柱时，内凹均设置为长条形的内凹，且横截面为弧形结构，同时要保证两根方形柱上的钢柱的轴线在同一直线上，固定板65 上两根钢柱的轴线在同一直线上，固定板65上钢柱的轴线与方形柱上钢柱的轴线相互 垂直。

实施例四

如图7和图8所示，一种自平衡治具，治具6包括连接板61、支架62和模板63， 支架62为两根方形柱，两根方形柱的下端通过螺栓与连接板61连接，连接板61的下 端设有固定板65，固定板65上有多个用于与超声波设备工作台3固定的固定孔；固定 板65上端面的中心位置设有弧形的第九内凹15，第九内凹15内放置有钢球19，钢球 19部分高出固定板65的上端面；连接板61下端的下端面上设有与第九内凹15对应的 第十内凹16，第十内凹16罩在钢球19高出固定板65上端面的部分上；固定板65的四 个边角附件均设有螺纹孔，连接板61上设有与螺纹孔一一对应的连接孔；固定板65与 连接板61连接时，螺栓穿过连接孔后与螺纹孔旋合，连接孔的孔径大于螺栓螺杆的外 径，且旋合后，固定板65上端面与连接板61下端面之间留有间隙，这样设置后，使得 连接后，连接板61可绕着钢球19形成的支点在水平上360°摆动，摆动的角度受连接 孔的孔径和固定板65上端面与连接板61下端面之间留有间隙大小的影响，从而来适应 超声波设备焊头之间的高度差，当焊头压在模板63上的坯料时，在跷跷板的原理下， 模板63的摆动即可实现自平衡调节以适应焊头高度差，保证各焊头在坯料上压力均衡 性。这种结构整体的零部件相对较少，零部件形状也较常规，制备较简单，装配也较简 便，从而可大幅降低治具6的制备和使用成本。

实施例五

如图9-11所示，一种自平衡治具，治具6包括连接板61、支架62和模板63，支架 62为两根方形柱，两根方形柱的下端通过螺栓与连接板61连接，方形柱的上端通过螺 栓连接有托架64，托架64上端面的中心位置处设置有第一内凹7，第一内凹7内放置 有钢球19，钢球19部分高出托架64的上端面；模板63下端面上设有与第一内凹7对 应的第二内凹8，第二内凹8罩在钢球19高出托架64上端面的部分上；托架64的两端 设有螺纹孔，模板63上设有与螺纹孔一一对应的连接孔；托架64与模板63连接时， 螺栓穿过连接孔后与螺纹孔旋合，连接孔的孔径大于螺栓螺杆的外径，且旋合后，托架 64上端面与模板63下端面之间留有间隙。这样设置后，可在水平360°摆动，进而可 适应任何形式排布的焊头，适用范围较广，并且整体的零部件相对较少，制备较简单， 装配也较简便，从而可大幅降低治具6的制备和使用成本。

两根方形柱均平分为上下两段式结构，两根方形柱上下对合的端面上分别设有容置 压力传感器5下部和下部的容置槽，且上段方形柱与下段方形柱之间留有间隙，便于压力传感器5工作反馈压力值，压力传感器5与超声波设备的控制系统信号连接。

实施例六

如图12和13所示，一种自平衡治具，治具6包括连接板61、支架62和模板63， 支架62为两根方形柱，两根方形柱的下端通过螺栓与连接板61连接，方形柱的上端通 过螺栓连接有托架64，托架64上端面两端宽度方向的中间位置处均设有第一内凹7， 模板63下端面第一内凹7正上方对应的位置处设有第二内凹8，第一内凹7内放置有钢 球19，钢球19部分高出托架64的上端面，第二内凹8罩在钢球19高出托架64上端面 的部分上；托架64的两端设有螺纹孔，螺纹孔分布在第一内凹7的两侧，模板63上设 有与螺纹孔一一对应的连接孔；托架64与模板63连接时，螺栓穿过连接孔后与螺纹孔 旋合，连接孔的孔径大于螺栓螺杆的外径，且旋合后，托架64上端面与模板63下端面 之间留有间隙。

实施例七

如图14和图15所示，一种自平衡治具，治具6包括连接板61、支架62和模板63， 支架62为两根方形柱，两根方形柱的下端通过螺栓与连接板61连接，连接板61上端 面上设有两个第五内凹11，两根方形柱的下端均设有第六内凹12，两个第五内凹11与 两个第六内凹12一一对应，第五内凹11放置有钢球19，钢球19部分高出连接板61 的上端面，第六内凹12罩在钢球19高出连接板61上端面的部分上；两根方形柱的下 端还设有螺纹孔，连接板61上设有与螺纹孔一一对应的连接孔，方形柱与连接板61连 接时，螺栓穿过连接孔后与螺纹孔旋合，连接孔的孔径大于螺栓螺杆的外径，且旋合后， 连接板61上端面与方形柱下端面之间留有间隙。

实施例八

如图16所示，包含实施例六的结构和实施例七的结构，且托架64上两个钢球19 之间的连线与连接板61上两个钢球19之间的连线相互垂直，且两根连线在水平面上投 影的交点位于两根连线的中点位置。这就使得模板63可在水平360°摆动，同时绕着连 接板61上两个钢球19之间的连线摆动的幅度较大，可适用更大范围的高度差，进而可 适应任何形式排布的焊头，适用范围较广，从而可大幅降低治具6的使用成本。

实施例九

一种自平衡治具，治具6包括连接板61、支架62和模板63，支架62为单根方形 柱，方形柱的下端通过螺栓与连接板61连接，方形柱的上端均设有内凹，模板63下端 面中心位置也设有内凹；两个内凹形成空腔，该空腔内放置有钢球19，钢球19部分高 出方形柱的上端面；方形柱的上端还设有螺纹孔，模板63上设有与螺纹孔一一对应的 连接孔，方形柱与模板63连接时，螺栓穿过连接孔后与螺纹孔旋合，连接孔的孔径大 于螺栓螺杆的外径，且旋合后，方形柱上端面与模板63下端面之间留有间隙。这样就 无需增加固定板65和托架64，直接在支架62上设置，故整体的零部件数量相对较少， 易于制备，装配也较简便快捷，从而降低治具6的制备和维护成本。

实施例十

如图17所示，包含实施例二的结构和实施例七的结构，且固定板65上两个钢球19之间的连线与连接板61上两个钢球19之间的连线相互垂直，且两根连线在水平面上投 影的交点位于两根连线的中点位置。这就使得模板63可在水平360°摆动，同时绕着连 接板61上两个钢球19之间的连线摆动的幅度较大，可适用更大范围的高度差，进而可 适应任何形式排布的焊头，适用范围较广，从而可大幅降低治具6的使用成本。

实施例十一

如图18和图19所示，一种自平衡治具，治具6包括连接板61、支架62和模板63， 支架62为两根方形柱，两根方形柱的下端通过螺栓与连接板61连接，两根方形柱均平 分为上下两段式结构；一根方形柱上，下段方形柱的上端面上设有第七内凹13，上段方 形柱的下端面上设有与第七内凹13对应的第八内凹14；第七内凹13内放置有钢球19， 钢球19部分高出下段方形柱的上端面，第八内凹14罩在钢球19高出下段方形柱上端 面的部分上，且下段方形柱的上端面与下段方形柱的上端面之间留有间隙。为了保证上 下两段方形柱的连接稳定性，下段方形柱的上端面和上段方形柱的下端面均设有连接孔， 连接孔位于第七内凹13或第八内凹14的两侧，且上下两端方形柱之间的连接孔一一对 应，连接孔内插接有连接柱连接；为了使得上段方形柱可以摆动，则上段方形柱上的连 接孔孔径大于连接柱的外径，从而保证插接后上段方形柱可以绕着两个钢球19之间的 连线摆动。

实施例十二

如图20和图21所示，一种超声波设备，包括机架1、机头2和工作台3(当然还 包括其它零部件，如换能器、控制系统及升降机构等，但由于未涉及本发明创造的发明 点，故在此不再赘述，在图中也未示出)，机头2和工作台3均与机架1连接，机头2 通过导轨滑动连接在机架1上，机架1上还设置有驱动机头2上下滑动的驱动机构，驱 动机构与控制系统连接，且工作台3位于机头2的正下方；治具6包括连接板61、支架 62和模板63，连接板61与工作台3连接，两个支架62下端均与连接板61固定连接， 且两个支架62平行设置，两个支架62上端均与模板63固定连接，模板63上设置有与 待切割坯料的定位槽和供切割后成品掉落的料孔。工作台3与连接板61之间设有缓冲 垫4，本例为硅胶缓冲垫4，也可是橡胶缓冲垫4；

万向节20的一端与工作台3螺纹连接，万向节20的另一端与连接板61连接；由 于万向节20是市售的常规产品，则超声波设备改造成本较低，且还可治具6整体可在 水平360°任意方向摆动，支点又在连接板61的下方，可适用焊头更大范围的高度差， 适应任何形式排布的焊头，适用范围较广，并且治具6整体零部件也未增加，拆除时， 直接松开万向节20与连接板61的连接即可更换治具6，从而可大幅降低治具6的制备 和使用成本。

实施例十三

如图22、图23所示，一种超声波设备，包括机架1、机头2和工作台3(当然还包 括其它零部件，如换能器、控制系统及升降机构等，但由于未涉及本发明创造的发明点， 故在此不再赘述，在图中也未示出)，机头2和工作台3均与机架1连接，机头2通过 导轨滑动连接在机架1上，机架1上还设置有驱动机头2上下滑动的驱动机构，驱动机 构与控制系统连接，且工作台3位于机头2的正下方，工作台3上连接有治具6，工作 台3台面上横向设置有至少两条T型槽，用于连接治具6时，给压杆提供固定位置，工 作台3与治具6治安之间设有缓冲垫4，本例为硅胶缓冲垫4，也可是橡胶缓冲垫4；治 具6包括连接板61、支架62和模板63，连接板61与工作台3连接，两个支架62下端 均与连接板61固定连接，且两个支架62平行设置，两个支架62上端均与模板63固定 连接，模板63上设置有与待切割坯料的定位槽和供切割后成品掉落的料孔。

工作台3上设置有四个压力传感器5，用于反馈机头2下压时的压力，四个压力传感器5均与控制系统信号连接，缓冲垫4上对应开设有四个供压力传感器5上部穿过缓 冲垫4的通孔，保证压力传感器5能与治具6的连接板61贴合；则这样设置后，在调 试和使用时校准过程中，使用者可更直观的判断当前机头2的下压的压力值，便于使用 者根据不同的产品选择不同的压力值，使得使用便利性和可靠性更好。

治具6的其余结构与实施例七中的治具结构相同

使用时，通过压杆将治具6固定在工作台3上，根据坯料设置压力值，随后通过控制系统控制机头2下压，当机头2下端与模板63接触后，模板63会自动调整与机头2 上的焊头完全贴合，观察压力传感器5反馈的数值，接着继续下压直至该数值达到待切 坯料所需的压力值后停止，此时控制系统也完成自动对准和压力数据采集；随后将待切 坯料放置到模板63上，启动工作按钮，控制系统控制机头2自动下压至预调位置；接 着换能器工作，将产品从坯料中切落，切落后的产品掉落到事先放置在模板63下方的 集料盒中；最后机头2复位，拿出坯料的剩余部分即可。

实施例十四

如图24所示(未示出T字型结构)，治具6包括连接板61、支架62和模板63，连 接板61与工作台3连接，两个支架62平行设置，两个支架62上端均与模板63固定连 接，模板63上设置有与待切割坯料的定位槽和供切割后成品掉落的料孔；压力传感器5 为两个，分别设置在两个支架62的下端，用于反馈机头2下压时的压力；支架62的下 端为倒T字型结构，倒T字型结构上有两个固定孔，连接板61上设有与固定孔一一对 应的螺纹孔，支架62与连接板61连接时螺栓穿过固定孔后与螺纹孔旋合，倒T字型结 构下端面上设有容置压力传感器5上部的容置槽；则这样设置后，在调试和使用时校准 过程中，使用者可更直观的判断当前机头2的下压的压力值，便于使用者根据不同的产 品选择不同的压力值，使得使用便利性和可靠性更好。

如图25和图26所示，工作台3上端面第十一内凹17，连接板61下端面中心位置 上设有与第十一内凹17对应第十二内凹18；第十一内凹17放置有钢球19，钢球19部 分高出工作台3的上端面，第十二内凹18罩在钢球19高出工作台3上端面的部分上； 工作台3上设有螺纹孔，连接板61上设有与螺纹孔一一对应的连接孔，工作台3与连 接板61连接时，螺栓穿过连接孔后与螺纹孔旋合，连接孔的孔径大于螺栓螺杆的外径， 且旋合后，工作台3上端面与连接板61下端之间留有间隙；这样设置后治具6整体可 在水平360°任意方向摆动，而支点又在连接板61上，则摆动的幅度较大，可适用焊头 更大范围的高度差，适应任何形式排布的焊头，适用范围较广，并且治具6整体零部件 未增加，从而可大幅降低治具6的制备成本，可对现有的治具6进行改进时只需设置第 十二内凹18即可，加工较简便，故改进成本较低。

其余结构与实施例十三相同。

实施例十五

如图27所示，一种自平衡治具，治具6包括连接板61、支架62和模板63，支架 62为四根棱柱，四根棱柱的下端通过螺栓与连接板61连接，棱柱的上端通过螺栓连接 有方形的托架64，托架64上端面的中心位置处设置有第一内凹7，第一内凹7内放置 有钢球19，钢球19部分高出托架64的上端面；模板63下端面上设有与第一内凹7对 应的第二内凹8，第二内凹8罩在钢球19高出托架64上端面的部分上；托架64的四个 边角处设有螺纹孔，模板63上设有与螺纹孔一一对应的连接孔；同时为缓冲一部分焊 头工作时的冲击力，使得焊头冲击的时候一致性较好，从而保证切口的平滑性，一般在 模板63和托架64之间设置缓冲弹簧；托架64与模板63连接时，螺栓依次穿过连接孔 和缓冲弹簧后与螺纹孔旋合，连接孔的孔径大于螺栓螺杆的外径，且旋合后，托架64 上端面与模板63下端面之间留有间隙。这样设置后，可在水平360°摆动，进而可适应 任何形式排布的焊头，适用范围较广，并且整体的零部件相对较少，制备较简单，装配 也较简便，从而可大幅降低治具6的制备和使用成本。

实施例十六

如图28-29所示，一种自平衡治具，治具6包括连接板61、支架62和模板63，支架62为四根棱柱，四根棱柱的下端通过螺栓与连接板61连接，连接板61的下方连接有固定板65，连接板61上还设置有四个螺纹孔22；四个螺纹孔22均为通孔，且四个螺纹孔22呈四 方形分布，四个螺纹孔22内均旋合有螺柱21，螺柱21正对固定板65的一端为圆台型结构， 且圆台型结构的端面为球面23；固定板65的四个边角附近处均设有螺纹孔，连接板61上 设有与螺纹孔一一对应的连接孔；固定板65与连接板61连接时，螺栓穿过连接孔后与螺 纹孔旋合，连接孔的孔径大于螺栓螺杆的外径，且旋合后，固定板65上端面与连接板61 下端面之间留有间隙。

使用时，先将焊头压下，使得焊头压在模板63上，此时观察模板63与焊头的贴合情况，根据贴合情况调节螺柱21使得模板63与焊头完全贴合，随后松掉与焊头在同一侧的 螺柱21，使得焊头位于剩余两个螺柱21之间连线的两侧，则工作工程中模板可绕着剩余 两个螺柱21之间连线转动以自适应焊头的高度差；如果焊接时需要模板63不动时，则直 接使用螺柱21调节后保持即可。

实施例十七

螺柱21为一根，螺纹孔22位于连接板61的中心位置处，连接板61的中心位于螺纹孔 22的轴线上。

其余结构与实施例十六相同。

实施例十八

如图30所示，一种自平衡治具，治具6包括连接板61、支架62和模板63，支架 62为四根棱柱，四根棱柱的下端通过螺栓与连接板61连接，棱柱的上端通过螺栓连接 有方形的托架64，托架64上端面的中间位置处设置有长条形的第一内凹7，第一内凹7 内横向放置有圆柱19(当然圆柱也可为三棱柱)，圆柱19部分高出托架64的上端面； 模板63下端面上设有与第一内凹7对应长条形的第二内凹8，第二内凹8罩在圆柱19 高出托架64上端面的部分上；托架64的四个边角处设有螺纹孔，模板63上设有与螺 纹孔一一对应的连接孔，螺栓穿过连接孔后与螺纹孔旋合，连接孔的孔径大于螺栓螺杆 的外径，且旋合后，托架64上端面与模板63下端面之间留有间隙；连接板61的下端 设有固定板65，固定板65上端面设有长条形的第九内凹15，第九内凹15与第一内凹7 在水平面上的投影相互垂直，第九内凹15内横向放置有圆柱19，圆柱19部分高出固定 板65的上端面；连接板61下端的下端面上设有与第九内凹15一一对应长条形的第十 内凹16，第十内凹16罩在钢球19高出固定板65上端面的部分上；固定板65的四个边 角附件均设有螺纹孔，连接板61上设有与螺纹孔一一对应的连接孔；固定板65与连接 板61连接时，螺栓穿过连接孔后与螺纹孔旋合，连接孔的孔径大于螺栓螺杆的外径， 且旋合后，固定板65上端面与连接板61下端面之间留有间隙。这样设置后，模板63 可在水平360°方向上摆动。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖 直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第 一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地 连接；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。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。

以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式 进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行 若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。