專利名稱：帶質(zhì)量控制的超聲波焊接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接領(lǐng)域，詳細(xì)地講是一種帶質(zhì)量控制的超聲波焊接裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知在焊接領(lǐng)域，超聲波焊接作為一種綠色、高效的技術(shù)工藝在電子、塑料、 金屬、醫(yī)療等各行業(yè)廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的超聲波焊接工藝裝置由超聲波發(fā)生器、超聲波換能器、導(dǎo)向機(jī)架、換能器拖動(dòng)氣缸和時(shí)序邏輯控制電路構(gòu)成，超聲波焊接過(guò)程由時(shí)序邏輯控制，超聲波焊接能量由固定的時(shí)間參數(shù)控制，超聲波焊接熔深由機(jī)械限位控制，產(chǎn)品焊接質(zhì)量控制主要靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)。超聲波焊接實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于電源電壓、負(fù)載、換能器阻抗、氣源壓力和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)速度等環(huán)節(jié)存在不穩(wěn)定因素，超聲波有效焊接功率是變化的，由時(shí)序邏輯控制的傳統(tǒng)超聲波焊接工藝裝置，在同一焊接參數(shù)下，超聲波焊接能量存在不確定性，焊接結(jié)果存在不一致性，從而導(dǎo)致焊接質(zhì)量不穩(wěn)定。通過(guò)機(jī)械限位方法控制超聲焊接熔深，雖然可以保證一定的焊接尺寸，但無(wú)法保證固化保壓工藝的壓力，極易使焊件過(guò)焊，焊接強(qiáng)度難保證，對(duì)于漏焊，輕焊也不能克服，此種方法調(diào)節(jié)也比較繁瑣，重復(fù)精度差，一般僅能做到IOOuM左右的精度。在超聲波金屬焊接、超聲波塑料薄膜焊接、超聲波電子芯片焊接、超聲波醫(yī)療器械焊接等高精度焊接領(lǐng)域， 一些工件要求焊接尺寸精度達(dá)IOuM以內(nèi)，傳統(tǒng)工藝裝置很難保證焊接質(zhì)量?，F(xiàn)有的傳統(tǒng)超聲波焊接工藝裝置基本上沒(méi)有質(zhì)量控制措施，產(chǎn)品質(zhì)量主要靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)和感覺(jué)來(lái)判斷，沒(méi)有具體的參數(shù)量依據(jù)，判斷失誤率高。統(tǒng)計(jì)功能也僅是簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)，無(wú)法存檔，出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題因此也就無(wú)據(jù)查詢。所以說(shuō)現(xiàn)有的超聲波焊接工藝裝置在焊接精度和質(zhì)量控制方面存在一定的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種帶質(zhì)量控制的超聲波焊接裝置，可精確的控制焊接產(chǎn)品的質(zhì)量。本發(fā)明采用如下技術(shù)解決方案一種帶質(zhì)量控制的超聲波焊接裝置，包括中央處理系統(tǒng)、換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、超聲波發(fā)生器和超聲波換能器系統(tǒng)、操控單元，其特征在于，所述的換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝有位移傳感器和壓力傳感器，換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)超聲波換能器系統(tǒng)以一定的壓力和速度動(dòng)作的同時(shí)，通過(guò)位移傳感器和壓力傳感器把超聲波換能器系統(tǒng)的位置信號(hào)和壓力信號(hào)送入中央處理系統(tǒng)，超聲波發(fā)生器在驅(qū)動(dòng)超聲波換能器系統(tǒng)把電能轉(zhuǎn)化為超聲波振動(dòng)機(jī)械能同時(shí)將工作狀態(tài)信號(hào)和超聲波換能器系統(tǒng)有用功率信號(hào)送入中央處理系統(tǒng)，中央處理系統(tǒng)可以運(yùn)算分析處理來(lái)自壓力傳感器的壓力信號(hào)、來(lái)自位移傳感器的位置信號(hào)、來(lái)自超聲波換能器系統(tǒng)有用功率信號(hào)，并根據(jù)操控單元預(yù)設(shè)的焊接參數(shù)要求， 協(xié)調(diào)換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，調(diào)控超聲波發(fā)生器工作和停止時(shí)機(jī)，精確控制超聲波焊接輸出能量°
本發(fā)明還可通過(guò)如下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)中央處理系統(tǒng)可以對(duì)焊接過(guò)程的焊接時(shí)間信息、焊接熔深信息、焊接能量信息和焊接壓力信息進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，可以將信息通過(guò)顯示單元實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，也可以通過(guò)通信單元傳給上位PC計(jì)算機(jī)做分析統(tǒng)計(jì)和存檔。換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝有位移傳感器和壓力傳感器，通過(guò)位移傳感器和壓力傳感器把超聲波換能器系統(tǒng)的位置信號(hào)和壓力信號(hào)送入中央處理系統(tǒng)運(yùn)算處理，可實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程精確的位置控制和壓力控制。超聲波發(fā)生器實(shí)時(shí)的把超聲波換能器系統(tǒng)有用功率信號(hào)送入中央處理系統(tǒng)運(yùn)算處理，可實(shí)現(xiàn)超聲波焊接過(guò)程精確的能量控制。中央處理系統(tǒng)可以把焊接過(guò)程的焊接時(shí)間信息、焊接熔深信息、焊接能量信息和焊接壓力信息同操控單元預(yù)設(shè)的焊接時(shí)間、焊接熔深、焊接能量和焊接壓力合格鑒定范圍參數(shù)相比較，篩選出焊接不良產(chǎn)品，通過(guò)警報(bào)器和顯示單元提示操作者。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的超聲波換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有位移傳感器，現(xiàn)代的位移傳感器精度可以很輕松做到luM，可以精確控制換能器系統(tǒng)的位置，從而可以精確的控制被焊工件的熔深，實(shí)現(xiàn)熔深控制，保證同一批次工件的熔深和焊接外形尺寸的高度一致性。本發(fā)明的超聲波換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有壓力傳感器，系統(tǒng)可以精確的感知焊接的壓力，從而可以排除因焊接壓力不穩(wěn)因素導(dǎo)致的焊接不良。本發(fā)明的超聲波發(fā)生器信號(hào)可以把超聲波換能器系統(tǒng)有用功率信號(hào)送入中央處理系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，實(shí)時(shí)精確的計(jì)算并控制超聲波輸出的能量，實(shí)現(xiàn)能量控制，從而精確的保證焊接質(zhì)量。本發(fā)明可以針對(duì)工件的每一次焊接過(guò)程，詳細(xì)記錄影響焊接質(zhì)量的標(biāo)志信息，即焊接時(shí)間信息、焊接熔深信息、焊接能量信息和焊接壓力信息，并能通過(guò)通信單元把這些信息傳給上位PC計(jì)算機(jī)做分析統(tǒng)計(jì)和存檔， 如果出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，可以很方便查證，同時(shí)還可以把這些信息同預(yù)設(shè)的合格鑒定參數(shù)相比較，自動(dòng)篩選出焊接不良產(chǎn)品，并通過(guò)警報(bào)器提示操作者。本發(fā)明整體系統(tǒng)采用了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，參數(shù)設(shè)置調(diào)控實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，操控簡(jiǎn)便，控制精度高。因此，本發(fā)明一方面提高了焊接工藝的精度，另一方面提供了控制焊接質(zhì)量的措施，從多方面保證了超聲波焊接工藝的可靠性。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本發(fā)明裝置的原理方框圖
圖2是本發(fā)明裝置實(shí)施實(shí)例1的結(jié)構(gòu)原理3是本發(fā)明裝置實(shí)施實(shí)例2的結(jié)構(gòu)原理圖
圖中1.氣源、2.壓力控制閥、3.壓力傳感器，4.節(jié)流閥，5.電磁閥，6.氣缸，7.位移傳感器、8.超聲波換能器系統(tǒng)、9.超聲波發(fā)生器、10.操作按鈕盤、11.控制鍵盤、12.單片機(jī)控制系統(tǒng)、13.顯示模塊、14.通信模塊、15.蜂鳴器、16.上位PC計(jì)算機(jī)、17. PLC系統(tǒng)、18.觸摸屏、19.通信單元，20.操控單元、21.顯示單元、22.警報(bào)器、23.中央處理系統(tǒng)、24.壓力傳感器、25.位移傳感器、26.換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、27.超聲波發(fā)生器、28.超聲波換能器系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，以助于理解本發(fā)明的內(nèi)容。如圖1所示，本發(fā)明換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)沈安裝有位移傳感器25和壓力傳感器M，換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)26驅(qū)動(dòng)超聲波換能器系統(tǒng)觀以一定的壓力和速度動(dòng)作的同時(shí)，通過(guò)位移傳感器25和壓力傳感器M把超聲波換能器系統(tǒng)觀的位置信號(hào)和壓力信號(hào)送入中央處理系統(tǒng)23，超聲波發(fā)生器27在驅(qū)動(dòng)超聲波換能器系統(tǒng)觀把電能轉(zhuǎn)化為超聲波振動(dòng)機(jī)械能同時(shí)將工作狀態(tài)信號(hào)和超聲波換能器系統(tǒng)觀有用功率信號(hào)送入中央處理系統(tǒng)23，中央處理系統(tǒng)23可以運(yùn)算分析處理來(lái)自壓力傳感器M的壓力信號(hào)、來(lái)自位移傳感器25的位置信號(hào)、 來(lái)自超聲波換能器系統(tǒng)觀有用功率信號(hào)，并根據(jù)操控單元20預(yù)設(shè)的焊接參數(shù)要求，協(xié)調(diào)換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)26動(dòng)作，調(diào)控超聲波發(fā)生器27工作和停止時(shí)機(jī)，精確控制超聲波焊接輸出能量。中央處理系統(tǒng)23可以對(duì)焊接過(guò)程的焊接時(shí)間信息、焊接熔深信息、焊接能量信息和焊接壓力信息進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，可以將信息通過(guò)顯示單元21實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，也可以通過(guò)通信單元19傳給上位PC計(jì)算機(jī)做分析統(tǒng)計(jì)和存檔。換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)沈安裝有位移傳感器25和壓力傳感器對(duì)，通過(guò)位移傳感器25和壓力傳感器M把超聲波換能器系統(tǒng)觀的位置信號(hào)和壓力信號(hào)送入中央處理系統(tǒng)23運(yùn)算處理，可實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程精確的位置控制和壓力控制。超聲波發(fā)生器27實(shí)時(shí)的把超聲波換能器系統(tǒng)觀有用功率信號(hào)送入中央處理系統(tǒng)23運(yùn)算處理，可實(shí)現(xiàn)超聲波焊接過(guò)程精確的能量控制。中央處理系統(tǒng)23可以把焊接過(guò)程的焊接時(shí)間信息、焊接熔深信息、焊接能量信息和焊接壓力信息同操控單元20預(yù)設(shè)的焊接時(shí)間、焊接熔深、焊接能量和焊接壓力合格鑒定范圍參數(shù)相比較，篩選出焊接不良產(chǎn)品，通過(guò)警報(bào)器22 和顯示單元21提示操作者。實(shí)施實(shí)例1
如圖2示，單片機(jī)控制系統(tǒng)12用作中央處理系統(tǒng)。氣源1、壓力控制閥2、壓力傳感器 3、節(jié)流閥4、電磁閥5、氣缸6、位移傳感器7和相關(guān)的機(jī)械導(dǎo)向機(jī)構(gòu)組成了換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 操作按鈕盤10和控制鍵盤11構(gòu)成了系統(tǒng)的操控單元，顯示模塊13用作系統(tǒng)的顯示單元， 通信模塊14構(gòu)成系統(tǒng)的通信單元，蜂鳴器15用作系統(tǒng)的警報(bào)器，超聲波發(fā)生器9驅(qū)動(dòng)超聲波換能器系統(tǒng)8把電能轉(zhuǎn)化為超聲波機(jī)械能。工作時(shí)，氣源1經(jīng)壓力控制閥2降壓后送入電磁閥5，單片機(jī)控制系統(tǒng)12通過(guò)控制電磁閥5控制氣缸6帶動(dòng)超聲波換能器系統(tǒng)8以一定的壓力和速度完成焊接動(dòng)作。位移傳感器7同超聲波換能器系統(tǒng)8聯(lián)動(dòng)，能實(shí)時(shí)感知超聲波換能器系統(tǒng)8的位置，并把位置信號(hào)送入單片機(jī)控制系統(tǒng)12，壓力傳感器3布置在壓力控制閥2后端，能實(shí)時(shí)感知?dú)飧?內(nèi)的壓力，并把壓力信號(hào)送入單片機(jī)控制系統(tǒng)12，單片機(jī)控制系統(tǒng)12可以控制超聲波發(fā)生器9工作啟動(dòng)和停止，控制過(guò)程中可以實(shí)時(shí)采集超聲波換能器系統(tǒng)8輸出的有用功率信號(hào)，并同焊接時(shí)間做積分，精確計(jì)算出超聲焊接的能量。焊接過(guò)程中，單片機(jī)控制系統(tǒng)12可以運(yùn)算分析來(lái)自壓力傳感器3的壓力信號(hào)、位移傳感器7的位置信號(hào)和超聲波換能器系統(tǒng)8有用功率信號(hào)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的焊接參數(shù)要求，自動(dòng)調(diào)控超聲波發(fā)生器9工作和停止時(shí)機(jī)，精確控制超聲焊接輸出能量。焊接完畢后，單片機(jī)控制系統(tǒng)12可以對(duì)焊接過(guò)程的焊接時(shí)間信息、 焊接熔深信息、焊接能量信息和焊接壓力信息進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，并將信息通過(guò)顯示模塊13實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，還可以通過(guò)通信模塊14傳給上位PC計(jì)算機(jī)16做分析統(tǒng)計(jì)和存檔，同時(shí)可以把這些信息同控制鍵盤11預(yù)設(shè)的焊接時(shí)間、焊接熔深、焊接能量和焊接壓力合格鑒定范圍參數(shù)相比較，篩選出焊接不良產(chǎn)品，通過(guò)蜂鳴器15報(bào)警提示操作者。針對(duì)本實(shí)施例，位移傳感器7可以是光柵尺或磁柵尺或電子尺，長(zhǎng)度可以選定在 50-100mm范圍內(nèi)，分辨率精度可以選定在IuM-IOuM范圍內(nèi)；壓力傳感器3可以選模擬壓力傳感器，壓力范圍可以在Ο-lMpa，精度為0. 001 Mpa ；單片機(jī)控制系統(tǒng)12可以選用帶12位或16位AD轉(zhuǎn)換器的32位高速單片機(jī)；顯示模塊13可以選用128*64分辨率或更高分辨率的液晶顯示屏；通信模塊14可以選用USB模塊，也可以選用RS232串口通信模塊；超聲波換能器系統(tǒng)8可以由壓電超聲換能器和焊接工具頭構(gòu)成；超聲波發(fā)生器9能檢測(cè)并輸出反應(yīng)換能器有用功率的電壓或電流信號(hào)；操作按鈕盤10設(shè)有啟動(dòng)按鈕和緊停按鈕，可以操控焊接過(guò)程的啟動(dòng)和停止；控制鍵盤11可以是薄膜開(kāi)關(guān)，也可以是微動(dòng)按鍵開(kāi)關(guān)，通過(guò)鍵盤可以設(shè)置不同產(chǎn)品的相關(guān)焊接參數(shù)并儲(chǔ)存在單片機(jī)控制系統(tǒng)12內(nèi)供調(diào)用；節(jié)流閥4設(shè)在氣缸 6排氣口，可以控制焊接動(dòng)作的速度。本發(fā)明的焊接質(zhì)量控制參數(shù)由焊接時(shí)間合格鑒定上下限參數(shù)、焊接熔深合格鑒定上下限參數(shù)、焊接能量合格鑒定上下限參數(shù)和焊接壓力合格鑒定上下限參數(shù)構(gòu)成，參數(shù)值可以通過(guò)控制鍵盤11自由設(shè)定。本實(shí)施例的具體工作方式設(shè)計(jì)為時(shí)間模式，位置模式和能量模式三種種工作模式，可以通過(guò)控制鍵盤11自由切換，詳細(xì)控制過(guò)程如下
時(shí)間模式下焊接參數(shù)設(shè)置有延遲時(shí)間，焊接時(shí)間和保壓時(shí)間，此種模式下，超聲波焊接時(shí)間是固定的。工作過(guò)程為按下操作按鈕盤10的啟動(dòng)按鈕，單片機(jī)控制系統(tǒng)12給電磁閥5供電，電磁閥5驅(qū)動(dòng)氣缸6拖動(dòng)超聲波換能器系統(tǒng)8以一定的壓力和速度壓向工件，經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)延遲時(shí)間，單片機(jī)控制系統(tǒng)12控制超波發(fā)生器9啟動(dòng)超聲的輸出，到達(dá)預(yù)設(shè)焊接時(shí)間后停止超聲輸出，最后經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)保壓時(shí)間，單片機(jī)控制系統(tǒng)12停止給電磁閥5供電，驅(qū)動(dòng)氣缸6拖動(dòng)超聲波換能器系統(tǒng)8回位，完成焊接。焊接過(guò)程，中單片機(jī)控制系統(tǒng)12可以實(shí)時(shí)記錄焊接過(guò)程的焊接時(shí)間信息、焊接熔深信息、焊接能量信息和焊接壓力信息，焊接完畢后，通過(guò)顯示模塊13實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，也可以通過(guò)通信模塊14傳給上位PC計(jì)算機(jī)16做分析統(tǒng)計(jì)和存檔，同時(shí)查證這些信息是否在預(yù)設(shè)焊接質(zhì)量控制參數(shù)范圍內(nèi)，如果不在，說(shuō)明本次焊接存在質(zhì)量問(wèn)題，此時(shí)可以通過(guò)蜂鳴器15報(bào)警提示操作者。位置模式下焊接參數(shù)設(shè)置有焊前位置、焊后位置和保壓時(shí)間，此種模式下可精確保證焊接工件的熔深，屬于熔深控制，工作過(guò)程為按下操作按鈕盤10的啟動(dòng)按鈕，單片機(jī)控制系統(tǒng)12給電磁閥5供電，電磁閥5驅(qū)動(dòng)氣缸6拖動(dòng)超聲波換能器系統(tǒng)8以一定的壓力和速度壓向工件，到達(dá)預(yù)設(shè)焊前位置，單片機(jī)控制系統(tǒng)12控制超聲波發(fā)生器9啟動(dòng)超聲的輸出，到達(dá)預(yù)設(shè)焊后位置，停止超聲輸出，最后經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)保壓時(shí)間，單片機(jī)控制系統(tǒng)12停止給電磁閥5供電，驅(qū)動(dòng)氣缸6拖動(dòng)超聲波換能器系統(tǒng)8回位，完成焊接。焊接過(guò)程中單片機(jī)控制系統(tǒng)12可以實(shí)時(shí)記錄焊接過(guò)程的焊接時(shí)間信息、焊接熔深信息、焊接能量信息和焊接壓力信息，焊接完畢后，通過(guò)顯示模塊13實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，也可以通過(guò)通信模塊14傳給上位 PC計(jì)算機(jī)16做分析統(tǒng)計(jì)和存檔，同時(shí)查證這些信息是否在預(yù)設(shè)焊接質(zhì)量控制參數(shù)范圍內(nèi)， 如果不在，說(shuō)明本次焊接存在質(zhì)量問(wèn)題，此時(shí)可以通過(guò)蜂鳴器15報(bào)警提示操作者。能量模式下焊接參數(shù)設(shè)置有焊前位置、焊接能量和保壓時(shí)間，此種模式下可精確保證超聲焊接的能量，屬于能量控制，工作過(guò)程為按下操作按鈕盤10的啟動(dòng)按鈕，單片機(jī)控制系統(tǒng)12給電磁閥5供電，電磁閥5驅(qū)動(dòng)氣缸6拖動(dòng)超聲波換能器系統(tǒng)8以一定的壓力和速度壓向工件，到達(dá)預(yù)設(shè)焊前位置，單片機(jī)控制系統(tǒng)12控制超波發(fā)生器9啟動(dòng)超聲的輸出，超聲波輸出達(dá)到預(yù)設(shè)焊接能量，停止超聲輸出，最后經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)保壓時(shí)間，單片機(jī)控制系統(tǒng)12停止給電磁閥5供電，驅(qū)動(dòng)氣缸6拖動(dòng)超聲波換能器系統(tǒng)8回位，完成能量焊接。焊接過(guò)程中單片機(jī)控制系統(tǒng)12可以實(shí)時(shí)記錄焊接過(guò)程的焊接時(shí)間信息、焊接熔深信息、焊接能量信息和焊接壓力信息，焊接完畢后，通過(guò)顯示模塊13實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，也可以通過(guò)通信模塊14傳給上位PC計(jì)算機(jī)16做分析統(tǒng)計(jì)和存檔，同時(shí)查證這些信息是否在預(yù)設(shè)焊接質(zhì)量控制參數(shù)范圍內(nèi)，如果不在，說(shuō)明本次焊接存在質(zhì)量問(wèn)題，此時(shí)可以通過(guò)蜂鳴器15報(bào)警提示操作者。另外，以三種工作模式在工作過(guò)程中如果出現(xiàn)意外，可隨時(shí)按下操作按鈕盤10的緊停按鈕終止焊接過(guò)程，此時(shí)在單片機(jī)控制系統(tǒng)12的控制下，電磁閥5會(huì)立即斷電，超聲波換能器系統(tǒng)8會(huì)立即復(fù)位，超聲波發(fā)生器9也會(huì)立即停止超聲的輸出。實(shí)施實(shí)例2
如圖2示，PLC系統(tǒng)17用作中央處理系統(tǒng)。氣源1、壓力控制閥2、壓力傳感器3、節(jié)流閥4、電磁閥5、氣缸6、位移傳感器7和相關(guān)的機(jī)械導(dǎo)向機(jī)構(gòu)組成了換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。操作按鈕盤10和觸摸屏18共同構(gòu)成系統(tǒng)的操控單元和顯示單元，蜂鳴器15用作系統(tǒng)的警報(bào)器，超聲波發(fā)生器9驅(qū)動(dòng)超聲波換能器系統(tǒng)8把電能轉(zhuǎn)化為超聲波機(jī)械能。工作時(shí)，氣源1經(jīng)壓力控制閥2降壓后送入電磁閥5，PLC系統(tǒng)17通過(guò)控制電磁閥 5控制氣缸6驅(qū)動(dòng)超聲波換能器系統(tǒng)8以一定的壓力和速度完成焊接動(dòng)作。位移傳感器7同超聲波換能器系統(tǒng)8聯(lián)動(dòng)，能實(shí)時(shí)感知超聲波換能器系統(tǒng)8的位置，并把位置信號(hào)送入PLC 系統(tǒng)17，壓力傳感器3布置在壓力控制閥2后端，能實(shí)時(shí)感知?dú)飧?內(nèi)的壓力，并把壓力信號(hào)送入PLC系統(tǒng)17。PLC系統(tǒng)17可以控制超聲波發(fā)生器9工作啟動(dòng)和停止，控制過(guò)程中可以實(shí)時(shí)采集超聲波換能器系統(tǒng)8輸出的有用功率信號(hào)，并同焊接時(shí)間做積分，精確計(jì)算出超聲焊接的能量。焊接過(guò)程中，PLC系統(tǒng)17可以運(yùn)算分析來(lái)自壓力傳感器3的壓力信號(hào)、位移傳感器7的位置信號(hào)和超聲波換能器系統(tǒng)8有用功率信號(hào)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的焊接參數(shù)要求， 自動(dòng)調(diào)控超聲波發(fā)生器工作和停止時(shí)機(jī)，精確控制超聲焊接輸出能量。PLC系統(tǒng)17還可以對(duì)焊接過(guò)程的焊接時(shí)間信息、焊接熔深信息、焊接能量信息和焊接壓力信息進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄， 焊接完畢后，可以將信息通過(guò)觸摸屏18實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，并通過(guò)觸摸屏18的通信接口傳給上位PC計(jì)算機(jī)16做分析統(tǒng)計(jì)和存檔，同時(shí)可以把這些信息同觸摸屏18預(yù)設(shè)的焊接時(shí)間、焊接熔深、焊接能量和焊接壓力合格鑒定范圍參數(shù)相比較，篩選出焊接不良產(chǎn)品，通過(guò)蜂鳴器 15報(bào)警提示操作者。針對(duì)本實(shí)施例，位移傳感器7可以是光柵尺或磁柵尺或電子尺，長(zhǎng)度可以選定在 5-50mm范圍內(nèi)，分辨率精度可以選定在在1uM_5UM范圍內(nèi)；壓力傳感器3可以選模擬壓力傳感器，壓力范圍可以在Ο-lMpa，精度為0. 001 Mpa ；PLC系統(tǒng)17可以選用帶16位AD轉(zhuǎn)換器和高速計(jì)數(shù)入口的小型PLC ；觸摸屏18可以選用常規(guī)能同PLC系統(tǒng)17建立通信關(guān)系的觸摸屏，通過(guò)觸摸屏18可以設(shè)置不同產(chǎn)品的相關(guān)焊接參數(shù)并儲(chǔ)存在PLC系統(tǒng)17供調(diào)用；超聲波換能器系統(tǒng)8可以由壓電超聲換能器和焊接工具頭構(gòu)成；超聲波發(fā)生器能檢測(cè)并輸出反應(yīng)換能器有用功的電壓或電流信號(hào)；操作按鈕盤10設(shè)有啟動(dòng)按鈕和緊停按鈕，可以操控焊接過(guò)程的啟動(dòng)和停止；節(jié)流閥4設(shè)在氣缸6排氣口，可以控制焊接動(dòng)作的速度。本發(fā)明實(shí)例裝置的焊接質(zhì)量控制參數(shù)由焊接時(shí)間合格鑒定上下限參數(shù)、焊接熔深合格鑒定上下限參數(shù)、焊接能量合格鑒定上下限參數(shù)和焊接壓力合格鑒定上下限參數(shù)構(gòu)成，參數(shù)值可以通過(guò)通過(guò)觸摸屏18自由設(shè)定。 本實(shí)施例的具體工作方式設(shè)計(jì)為時(shí)間模式、位置模式和能量模式三種工作模式， 可以通過(guò)過(guò)觸摸屏18自由切換，詳細(xì)控制過(guò)程同實(shí)施例1 一致，在此不再闡述。
權(quán)利要求
1.一種帶質(zhì)量控制的超聲波焊接裝置，包括中央處理系統(tǒng)、換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、超聲波發(fā)生器和超聲波換能器系統(tǒng)、操控單元，其特征在于，所述的換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝有位移傳感器和壓力傳感器，換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)超聲波換能器系統(tǒng)以一定的壓力和速度動(dòng)作的同時(shí)，通過(guò)位移傳感器和壓力傳感器把超聲波換能器系統(tǒng)的位置信號(hào)和壓力信號(hào)送入中央處理系統(tǒng)，超聲波發(fā)生器在驅(qū)動(dòng)超聲波換能器系統(tǒng)把電能轉(zhuǎn)化為超聲波振動(dòng)機(jī)械能同時(shí)將工作狀態(tài)信號(hào)和超聲波換能器系統(tǒng)有用功率信號(hào)送入中央處理系統(tǒng)，中央處理系統(tǒng)可以運(yùn)算分析處理來(lái)自壓力傳感器的壓力信號(hào)、來(lái)自位移傳感器的位置信號(hào)、來(lái)自超聲波換能器系統(tǒng)有用功率信號(hào)，并根據(jù)操控單元預(yù)設(shè)的焊接參數(shù)要求，協(xié)調(diào)換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，調(diào)控超聲波發(fā)生器工作和停止時(shí)機(jī)，精確控制超聲波焊接輸出能量。
2.一種帶質(zhì)量控制的超聲波焊接裝置，其特征在于所說(shuō)的中央處理系統(tǒng)可以對(duì)焊接過(guò)程的焊接時(shí)間信息、焊接熔深信息、焊接能量信息和焊接壓力信息進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，可以將信息通過(guò)顯示單元實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，也可以通過(guò)通信單元傳給上位PC計(jì)算機(jī)做分析統(tǒng)計(jì)和存檔。
3.一種帶質(zhì)量控制的超聲波焊接裝置，其特征在于所說(shuō)的換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝有位移傳感器和壓力傳感器，通過(guò)位移傳感器和壓力傳感器把超聲波換能器系統(tǒng)的位置信號(hào)和壓力信號(hào)送入中央處理系統(tǒng)運(yùn)算處理，可實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程精確的位置控制和壓力控制。
4.一種帶質(zhì)量控制的超聲波焊接裝置，其特征在于所說(shuō)的超聲波發(fā)生器實(shí)時(shí)的把超聲波換能器系統(tǒng)有用功率信號(hào)送入中央處理系統(tǒng)運(yùn)算處理，可實(shí)現(xiàn)超聲波焊接過(guò)程精確的能量控制。
5.一種帶質(zhì)量控制的超聲波焊接裝置，其特征在于所說(shuō)的中央處理系統(tǒng)可以把焊接過(guò)程的焊接時(shí)間信息、焊接熔深信息、焊接能量信息和焊接壓力信息同操控單元預(yù)設(shè)的焊接時(shí)間、焊接熔深、焊接能量和焊接壓力合格鑒定范圍參數(shù)相比較，篩選出焊接不良產(chǎn)品， 通過(guò)警報(bào)器和顯示單元提示操作者。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶質(zhì)量控制的超聲波焊接裝置，屬于超聲焊接領(lǐng)域。換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝有位移傳感器和壓力傳感器，換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)超聲波換能器系統(tǒng)以一定的壓力和速度動(dòng)作的同時(shí)，通過(guò)位移傳感器和壓力傳感器把超聲波換能器系統(tǒng)的位置信號(hào)和壓力信號(hào)送入中央處理系統(tǒng)，超聲波發(fā)生器在驅(qū)動(dòng)超聲波換能器系統(tǒng)把電能轉(zhuǎn)化為超聲波振動(dòng)機(jī)械能同時(shí)將工作狀態(tài)信號(hào)和超聲波換能器系統(tǒng)有用功率信號(hào)送入中央處理系統(tǒng)，中央處理系統(tǒng)可以運(yùn)算分析處理來(lái)自壓力傳感器的壓力信號(hào)、來(lái)自位移傳感器的位置信號(hào)、來(lái)自超聲波換能器系統(tǒng)有用功率信號(hào)，并根據(jù)操控單元預(yù)設(shè)的焊接參數(shù)要求，協(xié)調(diào)換能器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，調(diào)控超聲波發(fā)生器工作和停止時(shí)機(jī)，精確控制超聲波焊接輸出能量。
文檔編號(hào)B23K20/10GK102151978SQ20111007304
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者劉祥國(guó) 申請(qǐng)人:劉祥國(guó)