CN107309540A - 一种通过控制超声波换能器电流实现焊接平切材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过控制超声波换能器电流实现焊接平切材料的方法，其特征在于包括当超声波发生器发功时，通过侦测流经换能器电流的大小，当电流值达到设定的跳脱电流值时，控制器命令超声波发生器停止发功。本发明具体实施例提供了两种侦测流经换能器电流大小的方法，一种通过对超声波发生器编程，一种通过增加侦测电流控制器模块的方式来控制焊机的工作状态，根据不同的工件厚薄尺寸事先经过试验，确定一个理想的跳脱电流值，当焊接工作时，侦测电流达到这一理想跳脱电流值时，控制超声波发生器停止发功，从而达到最佳切断效果和模具的最低损耗。

Description

一种通过控制超声波换能器电流实现焊接平切材料的方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种通过控制超声波换能器电流实现焊接平切材料的方法。

背景技术

目前，市场上的超声波焊接机的工作流程-一般是焊头移至工作物，超声波发生器发功，工作物融化焊接，超声波不发功焊头压住工作物等待凝固，焊头移至起点，工作完成。超声波发生器发功，工作物融化焊接，焊接周期不外乎,时间、能量、深度、焊头与底模短路4种模式，且只能选一种，各有不足之处。

1.时间模式参数:等待时间—等待焊头移位到工作件时间；熔化时间—超声波焊头作功时间(工作件熔化)；固化时间—等待工作件固化。这种模式，因机械误差和焊头温度的上升,所焊接出工作物的精度比较差。

2.能量模式:将焊头移位到工作件,超声波开启并累计超声波能量(电压X电流X时间)理论能量和热量是成正比,而能量一致工作件焊接质量也一致，这种模式焊接牢度虽好,但无法确保工作件的精确尺寸。

3.深度模式:在焊头作工时,测量焊头其移位,以达到工作件尺寸，这种模式虽能到达标准的工作件尺寸,但却无法确保焊接牢度。

4.焊头与底模短路模式:这是用于超声波平切,利用当焊头与底模接触形成电路之短路,来侦测工作件是否切开,但因机械误差或其它原因导致焊头与底模无法绝对平行,所以工作件无法全部切断。

发明内容

一般的超声波焊机，当超声波作工时,焊头会纵向往复运动,且向底模靠近,慢慢的焊头对底模撞击力越来越大,超声波换能器之电流和撞击力成正比。本发明利用侦测超声波换能器电流的方式来控制焊机的工作状态，根据不同的工件厚薄尺寸事先经过试验，确定一个理想的跳脱电流值，当焊接工作时，侦测电流达到这一理想跳脱电流值时，控制超声波发生器停止作工，从而达到最佳切断效果和模具的最低损耗。

本发明的技术方案是，一种通过控制超声波换能器电流实现焊接平切材料的方法，包括焊头移至工作物，超声波发生器发功，工作物融化，超声波发生器停止发功，焊头压住工作物，工作物凝固，焊头移至起点，其特征在于包括：

当超声波发生器发功时，侦测流经换能器的电流大小，当电流达到设定的跳脱电流值时，控制器命令超声波发生器停止发功。

进一步，通过对超声波发生器编程来侦测超声波发生器发功时流经换能器的电流大小，当电流值达到设定的跳脱电流值时，控制器命令超声波发生器停止发功。

进一步，通过侦测电流控制器模块来侦测超声波发生器发功时流经换能器的电流大小，当电流值达到设定的跳脱电流值时，控制器命令超声波发生器停止发功。

进一步，当超声波发生器发功时，侦测流经换能器的电流大小，当焊头未接触工作物时，超声波发生器发功记录为空载电流,当焊头移至工作物时，超声波发生器发功记录为负荷电流，采用能量模式，能量等于电压乘以负荷电流与空载电流之差，再乘以时间。

本发明内容主要作用于超声波发生器发功，工作物融化焊接时间段,通过侦测换能器流经之电流,来判断焊头对底模的撞击力。当焊头对底模撞击力越大电流就越大,也代表工作物是否有切断,因工作物置于焊头与底模之间,工作物的厚度越厚形成缓冲就越大,流经换能器之电流就越小,反之，工作物的厚度越薄形成缓冲就越小,流经换能器之电流就越大,利用此原理来侦测工作物否已切断,经由调适事先试验过程,测出理想切断电流,当达到该电流值时，控制器命令超声波发生器停止发功，焊头继续压住工作物等待一段时间,这就是工作物凝固时间,完成后滑台复位,这就是本发明之流程。

本发明工作原理进一步说明如下：

换能器在其中担任要务是将电能换成动能，其工作原理是其中有一元件:陶瓷压电，其陶瓷压电物理特性:正压电效应表现为，施加外力到压电陶瓷表面，由于外力作用，压电陶瓷晶体发生形变，在相对表面上出现正负极性相反的电荷。电荷会随着力的增大而累积，主要应用为力传感器，能量收集器等。逆压电效应表现为，对压电陶瓷两极施加电压，压电陶瓷晶体发生形变，产生位移量或者力的输出。主要应用为位移驱动源。

本发明利用其逆压电效应，即对压电陶瓷两极施加电压，压电陶瓷晶体发生形变，产生位移量或者力的输出。换能器动作原理：如在陶瓷压电两端施与正电压换能器就沿轴向扩展；如在陶瓷压电两端施与负电压换能器就沿轴向紧缩,如此反复动作,造成换能器沿轴向位移震动。当换能器伸展被外物顶住时,由于外形变形量较低陶瓷压电的表面电压较低,而超声波发声器的电压较高时,就形成较大电流,而电流大小也和外物顶住的压力成正比,经由调适过程(事先根据加工工件的尺寸试验最佳工作效果，确定跳脱电流值)来设定断开电流大小,使工作物既能切断而又不致使模具损坏,电流过小则工作物无法切断,电流过大则焊头和底模撞击,导致换能器和底模损坏。本发明技术方案就是利用此原理监控焊头和底模接触的情形来判定工作物是否切断，从而实现工作物刚好完整切断而又不致使模具损坏的目的。

本发明实现的第二个技术效果是，当使用能量模式实现焊接材料时，同样，当超声波发生器发功时，通过侦测换能器流经之电流，测量出焊头未接触工作物时的空载电流大小，和焊头接触工作物时的负荷电流的大小，负荷电流减去空载电流，再乘以电压、时间后得到较为精确的能量，而传统的能量模式，未减去空载电流，所得到的能量误差较大，因此，通过本发明的技术方案，计算出精确的能量，这样，加工效果更好，加工质量也更好。

附图说明

图1为本发明第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

第一实施例，通过对超声波发生器编程来实现侦测流经换能器电流的大小，从而实现本发明之目的。

在现有自动追频超声波发声器中,均有侦测电流这一硬件线路功能,但无本发明中之跳脱电流之功能,现有自动追频超声波发声器均包括数位化之单片机,都已是编程控制流程。本领域的一般技术人员按照本发明的技术方案，只要对超声波发生器增加这一编程,则现有自动追频超声波发声器都可实现本发明的功能。

第二实施例，通过增加侦测电流控制器模块来实现侦测流经换能器电流的大小，从而实现本发明之目的。

如图1所示，一种控制电流的超声波焊接平切机，包括超声波发生器1，机架5，机架5上设有导轨6，导轨6上安置滑台7,滑台7上安置换能器2,换能器2上装有焊头3,底模4装于工作平台8上，工作平台8设置于机架5上，工作物10置于焊头3和底模4之间，电流侦测控制器9，连接于超声波发生器1与换能器2之间。

首先，根据工作物的尺寸厚薄大小，经过调适过程，即事先试验出工作物刚好完整切断而又不使模具损坏的电流值，即跳脱电流或切断电流，然后，当焊机工作时，在超声波发生器发功，工作物融化焊接时间段,利用电流侦测控制器9(电流侦测+控制器模块)来侦测流经换能器2之电流大小,当侦测到的电流值达到切断电流值时，则接下来控制器命令超声波发生器1不发功，此时，焊头3继续压住工作物10等待一段时间,这就是工作物10的凝固时间,完成后滑台复位,工作过程完成。

第三实施例，当使用能量模式焊接材料时，通过对超声波发生器编程来侦测流经换能器的电流大小或者通过增加电流侦测+控制器模块的方法来侦测流经换能器电流的大小，当超声波发生器发功时，测量出，焊头未接触工作物时的空载电流大小，和焊头接触工作物时的负荷电流的大小，负荷电流减去空载电流，再乘以电压、时间后得到较为精确的能量，能量方程式为：能量＝电压X(负荷电流-空载电流)X时间，这样，计算出精确的能量，加工效果更好，加工质量也更好。

Claims (4)

1.一种通过控制超声波换能器电流实现焊接平切材料的方法，包括焊头移至工作物，超声波发生器发功，工作物融化，超声波发生器停止发功，焊头压住工作物，工作物凝固，焊头移至起点，其特征在于包括：

当超声波发生器发功时，侦测流经换能器电流的大小，当电流达到设定的跳脱电流值时，控制器命令超声波发生器停止发功。

2.根据权利要求1所述的一种通过控制超声波换能器电流实现焊接平切材料的方法，其特征在于包括：

通过对超声波发生器编程来侦测超声波发生器发功时流经换能器电流的大小，当电流值达到设定的跳脱电流值时，控制器命令超声波发生器停止发功。

3.根据权利要求1所述的一种通过控制超声波换能器电流实现焊接平切材料的方法，其特征在于包括：

通过侦测电流控制器模块来侦测超声波发生器发功时流经换能器电流的大小，当电流值达到设定的跳脱电流值时，控制器命令超声波发生器停止发功。

4.根据权利要求1-3所述的任一种通过控制超声波换能器电流实现焊接平切材料的方法，包括当超声波发生器发功时，侦测流经换能器电流的大小，当焊头未接触工作物时，超声波发生器发功记录为空载电流,当焊头移至工作物时，超声波发生器发功记录为负荷电流，采用能量模式，能量等于电压乘以负荷电流与空载电流之差，再乘以时间。