CN109732194B - 超声波焊机的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声波焊机的控制方法，在采用能量模式焊接时，增加动态高度或动态功率参数。从焊接到能量E‑2e开始，如果两个相邻的能量变化值为e的检测周期里所检测到的高度有变化，则焊机继续输出超声波，直至在接下来的两个相邻的检测周期内，所检测到的零件高度已经不再发生变化，焊接停止；或者，从焊接到能量E‑2e开始，如果在两个相邻的能量变化值为e的检测周期里所检测到的功率没有变化或者功率变化在一个很小的特定范围内，则焊机继续输出超声波，直至在接下来的两个相邻的检测周期内，所检测到的功率变化值大于Pmax，则焊接停止。这样能有效消除工件工况条件不一致性给焊接质量带来的影响，使焊接质量保持良好和稳定。
Description
本申请是“超声波焊机的焊接方法”(申请日：2017年04月05日，申请号：201710218050.0)的分案申请。
技术领域
本发明涉及超声波焊接，特别是涉及一种超声波焊机的控制方法。
背景技术
目前，超声波焊机的控制模式通常有时间模式、能量模式及高度模式。时间模式是最简单和最常用的模式，即超声波能量输出一段预定时间而不考虑其他参数。能量模式通常需要基于微处理器的控制器来测量和记录焊接过程中输入的能量，并计算能量(整个时间内功率的积分)。在这种模式下，超声波振动一直保持，直到传递到工件的能量达到所设定大小时停止。高度模式又分绝对高度模式和相对高度模式，绝对高度模式是焊机设定一个目标高度，焊机的焊头到达这个高度位置焊接就停止了。相对高度模式是设定一个压缩量的数值，焊头从接触到工件的高度位置算起，直到行走到该压缩量，停止焊接。
在需要焊接的工件的工况条件(如材质、硬度、厚度、表面清洁度等等)一致的情况下，采用超声波焊接工艺时以一定的能量，或在一定的焊接时间内，或焊接到某个合理的厚度时，可以得到比较好的焊接质量。但现实生产时，很难保证来料工况的一致性，特别是金属零件的硬度、表面清洁程度和厚度会有一定偏差或误差的，这种情况下采用上述任何一种焊接模式都不能有效消除这种偏差带来的焊接质量不稳定。又或者在电缆线焊接时，很难保证整股电缆线内每根细丝是同样排列很整齐的，其中一些细丝绞线经常会绞结、搭接在另一些细丝上，造成导线松紧程度不一，这种情况下，采用上述现有任何一种焊接模式是无法保证焊接质量。
发明内容
针对上述现有技术现状，本发明提供一种超声波焊机的控制方法，有效消除工件工况条件不一致性给焊接质量带来的影响，使焊接质量保持良好和稳定。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种超声波焊机的控制方法，所述超声波焊机的控制模式包括时间模式、高度模式和能量模式，所述超声波焊机的控制模式还包括动态监测模式，所述控制方法包括如下步骤：
步骤S1、用户选择能量模式；
步骤S2、用户设定焊接能量E；
步骤S3、超声波焊机按照设定的参数进行焊接；
步骤S4、焊接过程中，判断用户是否开启了动态监测模式，如果是，则转入步骤S5，如果否，则转入步骤S16；
步骤S5、判断是选择动态高度，还是动态功率，如果选择动态高度，则转入步骤S6，如果选择动态功率，则转入步骤S17；
步骤S6、计算焊接能量；
步骤S7、判断焊接能量是否为E-2e，如果是，则转入步骤S8，如果否，则转入步骤S6；
步骤S8、检测从能量E-2e至E-e能量段内的高度变化值△H1；
步骤S9、检测从能量E-e至E能量段内的高度变化值△H2；
步骤S10、判断△H2是否等于△H1，如果是，则进入步骤S15，如果否，则进入步骤S11；
步骤S11、检测从能量E至E+e能量段内的高度变化值△H3；
步骤S12、判断△H3是否等于△H2，如果是，则进入步骤S15，如果否，则进入下一步，直至高度不再变化；
步骤S17、计算焊接能量；
步骤S18、判断焊接能量是否为E-2e，如果是，则转入步骤S19，如果否，则转入步骤S17；
步骤S19、检测从能量E-2e至E-e能量段内的功率变化值△P1；优选地，e＝1/100E～1/10E，进一步优选地，e＝1/60E；
步骤S20、检测从能量E-e至E能量段内的功率变化值△P2；
步骤S21、判断△P2-△P1是否大于Pmax，如果是，则进入步骤S15，如果否，则进入步骤S22；
步骤S22、检测从能量E至E+e能量段内的功率变化值△P3；
步骤S23、判断△P3-△P2是否大于Pmax，如果是，则进入步骤S15，如果否，则进入下一步，直至所检测到的功率变化值大于Pmax；
步骤S16、判断焊接能量是否达到E，如果是，则转入步骤S15，如果否，则转入步骤S3；
步骤S15、焊接停止。
上述的超声波焊机的控制方法，在采用能量模式焊接时，增加动态高度或动态功率参数。从焊接到能量E-2e开始，如果两个相邻的能量变化值为e的检测周期里所检测到的高度有变化，则焊机继续输出超声波，直至在接下来的两个相邻的检测周期内，所检测到的零件高度已经不再发生变化，焊接停止；或者，从焊接到能量E-2e开始，如果在两个相邻的能量变化值为e的检测周期里所检测到的功率没有变化或者功率变化在一个很小的特定范围内，这个意味着材料还比较疏松，能平缓地吸收功率，则焊机继续输出超声波，直至在接下来的两个相邻的检测周期内，所检测到的功率变化值大于Pmax，则焊接停止。这样能有效消除工件工况条件不一致性给焊接质量带来的影响，使焊接质量保持良好和稳定。
在其中一个实施例中，e＝1/100E～1/10E。
在其中一个实施例中，e＝1/60E。
本发明附加技术特征所具有的有益效果将在本说明书具体实施方式部分进行说明。
附图说明
图1为本发明实施例中的超声波焊机的控制方法的时间模式下的流程图；
图2为本发明实施例中的超声波焊机的控制方法的高度模式下的流程图；
图3为本发明实施例中的超声波焊机的控制方法的能量模式下的流程图。
具体实施方式
下面参考附图并结合实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下各实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实施例中的超声波焊机具有时间模式、高度模式、能量模式和动态监测模式。超声波焊机内设置有计时器，可以记录焊接时间。超声波焊机的焊头上设置有高度传感器，通过该传感器可以实时检测焊头的高度(绝对高度或相对高度)。超声波焊机内具有基于微处理器的控制器，通过控制器测量和记录焊接过程中输入的能量，并计算能量的消耗。动态监测模式以检测高度或功率动态变化为依据。
图1所示为控制模式选择时间模式的流程图。如图1所示，超声波焊机的控制方法包括如下步骤：
步骤S1、用户选择时间模式；
步骤S2、用户设定焊接时间T；
步骤S3、超声波焊机按照设定的参数进行焊接；
步骤S4、焊接过程中，判断用户是否开启了动态监测模式，如果是，则转入步骤S5，如果否，则转入步骤S16；
步骤S5、判断是选择动态高度，还是动态功率，如果选择动态高度，则转入步骤S6，如果选择动态功率，则转入步骤S17；
步骤S6、计算焊接时间；
步骤S7、判断焊接时间是否达到T-2t，如果是，则转入步骤S8，如果否，则转入步骤S6；
步骤S8、检测从时间T-2t至T-t时间段内的高度变化值△H1；优选地，t＝1/100T～1/10T，进一步优选地，t＝1/60T；
步骤S9、检测从时间T-t至T时间段内的高度变化值△H2；
步骤S10、判断△H2是否等于△H1，如果是，则进入步骤S15，如果否，则进入步骤S11；
步骤S11、检测从时间T至T+t时间段内的高度变化值△H3；
步骤S12、判断△H3是否等于△H2，如果是，则进入步骤S15，如果否，则进入下一步，直至检测到的高度不再变化。
步骤S17、计算焊接时间；
步骤S18、判断焊接时间是否达到T-2t，如果是，则转入步骤S19，如果否，则转入步骤S17；
步骤S19、检测从时间T-2t至T-t时间段内的功率变化值△P1；优选地，t＝1/100T～1/10T，进一步优选地，t＝1/60T；
步骤S20、检测从时间T-t至T时间段内的功率变化值△P2；
步骤S21、判断△P2-△P1是否大于Pmax，如果是，则进入步骤S15，如果否，则进入步骤S22；
步骤S22、检测从时间T至T+t时间段内的功率变化值△P3；
步骤S23、判断△P3-△P2是否大于Pmax，如果是，则进入步骤S15，如果否，则进入下一步，直至所检测到的功率变化值大于Pmax；
步骤S16、判断焊接时间是否达到T，如果是，则转入步骤S15，如果否，则转入步骤S3；
步骤S15、焊接停止。
本发明实施例中的超声波焊机的控制方法，在采用时间模式焊接时，增加动态高度或动态功率参数。从焊接到时间T-2t开始，如果两个相邻的时长为t的检测周期里所检测到的高度有变化，这个意味着材料还比较疏松，则焊机继续输出超声波，直至在接下来的两个相邻的检测周期内，所检测到的零件高度已经不再发生变化，焊接停止；或者，从焊接到时间T-2t开始，如果在两个相邻的时长为t的检测周期里所检测到的功率没有变化或者功率变化在一个很小的特定范围内，这个意味着材料还比较疏松，能平缓地吸收功率，则焊机继续输出超声波，直至在接下来的两个相邻的检测周期内，所检测到的功率变化值大于Pmax(Pmax是设定的功率变化值，两个时刻功率的变化值超过Pmax则可判断件压紧结实)，则焊接停止。这样能有效消除工件工况条件不一致性给焊接质量带来的影响，使焊接质量保持良好和稳定。
图2所示为控制模式选择高度模式的流程图。如图2所示，超声波焊机的控制方法包括如下步骤：
步骤S1、用户选择高度模式；
步骤S2、用户设定焊接高度H；
步骤S3、超声波焊机按照设定的参数进行焊接；
步骤S4、焊接过程中，判断用户是否开启了动态监测模式，如果是，则转入步骤S5，如果否，则转入步骤S15；
步骤S5、计算焊接高度；
步骤S6、判断焊接高度是否达到H-2h，如果是，则转入步骤S7，如果否，则转入步骤S5；
步骤S7、检测从高度H-2h至H-h高度段内的功率变化值△P1；优选地，h＝1/100H～1/10H，进一步优选地，h＝1/60H；
步骤S8、检测从高度H-h至H高度段内的功率变化值△P2；
步骤S9、判断△P2-△P1是否大于Pmax，如果是，则进入步骤S12，如果否，则进入步骤S10；
步骤S10、检测从高度H至H+h高度段内的功率变化值△P3；
步骤S11、判断△P3-△P2是否大于Pmax，如果是，则进入步骤S12，如果否，则进入下一步，直至所检测到的功率变化值大于Pmax；
步骤S15、判断焊接高度是否达到H，如果是，则转入步骤S12，如果否，则转入步骤S3；
步骤S12、停止焊接。
本发明实施例中的超声波焊机的控制方法，在采用高度模式焊接时，增加动态功率参数。从焊接到高度H-2h开始，如果在两个相邻的高度变化值为h的检测周期里所检测到的功率没有变化或者功率变化值在一个很小的特定范围内，这个意味着材料还比较疏松，能平缓地吸收功率，则焊机继续输出超声波，直至在接下来的两个相邻的检测周期内，所检测到的功率变化值大于Pmax，则焊接停止。这样能有效消除工件工况条件不一致性给焊接质量带来的影响，使焊接质量保持良好和稳定。
图3所示为控制模式选择能量模式的流程图。如图3所示，超声波焊机的控制方法包括如下步骤：
步骤S1、用户选择能量模式；
步骤S2、用户设定焊接能量E；
步骤S3、超声波焊机按照设定的参数进行焊接；
步骤S4、焊接过程中，判断用户是否开启了动态监测模式，如果是，则转入步骤S5，如果否，则转入步骤S16；
步骤S5、判断是选择动态高度，还是动态功率，如果选择动态高度，则转入步骤S6，如果选择动态功率，则转入步骤S17；
步骤S6、计算焊接能量；
步骤S7、判断焊接能量是否为E-2e，如果是，则转入步骤S8，如果否，则转入步骤S6；
步骤S8、检测从能量E-2e至E-e能量段内的高度变化值△H1；优选地，e＝1/100E～1/10E；优选地，e＝1/60E。
步骤S9、检测从能量E-e至E能量段内的高度变化值△H2；
步骤S10、判断△H2是否等于△H1，如果是，则进入步骤S15，如果否，则进入步骤S11；
步骤S11、检测从能量E至E+e能量段内的高度变化值△H3；
步骤S12、判断△H3是否等于△H2，如果是，则进入步骤S15，如果否，则进入下一步，直至高度不再变化；
步骤S17、计算焊接能量；
步骤S18、判断焊接能量是否为E-2e，如果是，则转入步骤S19，如果否，则转入步骤S17；
步骤S19、检测从能量E-2e至E-e能量段内的功率变化值△P1；优选地，e＝1/100E～1/10E，进一步优选地，e＝1/60E；
步骤S20、检测从能量E-e至E能量段内的功率变化值△P2；
步骤S21、判断△P2-△P1是否大于Pmax，如果是，则进入步骤S15，如果否，则进入步骤S22；
步骤S22、检测从能量E至E+e能量段内的功率变化值△P3；
步骤S23、判断△P3-△P2是否大于Pmax，如果是，则进入步骤S15，如果否，则进入下一步，直至所检测到的功率变化值大于Pmax；
步骤S16、判断焊接能量是否达到E，如果是，则转入步骤S15，如果否，则转入步骤S3；
步骤S15、焊接停止。
本发明实施例中的超声波焊机的控制方法，在采用能量模式焊接时，增加动态高度或动态功率参数。从焊接到能量E-2e开始，如果两个相邻的能量变化值为e的检测周期里所检测到的高度有变化，则焊机继续输出超声波，直至在接下来的两个相邻的检测周期内，所检测到的零件高度已经不再发生变化，焊接停止；或者，从焊接到能量E-2e开始，如果在两个相邻的能量变化值为e的检测周期里所检测到的功率没有变化或者功率变化在一个很小的特定范围内，这个意味着材料还比较疏松，能平缓地吸收功率，则焊机继续输出超声波，直至在接下来的两个相邻的检测周期内，所检测到的功率变化值大于Pmax，则焊接停止。这样能有效消除工件工况条件不一致性给焊接质量带来的影响，使焊接质量保持良好和稳定。
由此可见，本发明实施例的超声波焊机的控制方法，采用动态高度或动态功率参数，以高度和功率的动态参数作为停止焊接的依据，能有效消除工件工况条件不一致性给焊接质量带来的影响，使焊接质量保持良好和稳定。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种超声波焊机的控制方法，所述超声波焊机的控制模式包括时间模式、高度模式和能量模式，其特征在于，所述超声波焊机的控制模式还包括动态监测模式，所述控制方法包括如下步骤：
步骤S1、用户选择能量模式；
步骤S2、用户设定焊接能量E；
步骤S3、超声波焊机按照设定的参数进行焊接；
步骤S4、焊接过程中，判断用户是否开启了动态监测模式，如果是，则转入步骤S5，如果否，则转入步骤S16；
步骤S5、判断是选择动态高度，还是动态功率，如果选择动态高度，则转入步骤S6，如果选择动态功率，则转入步骤S17；
步骤S6、计算焊接能量；
步骤S7、判断焊接能量是否为E-2e，如果是，则转入步骤S8，如果否，则转入步骤S6；
步骤S8、检测从能量E-2e至E-e能量段内的高度变化值△H1；
步骤S9、检测从能量E-e至E能量段内的高度变化值△H2；
步骤S10、判断△H2是否等于△H1，如果是，则进入步骤S15，如果否，则进入步骤S11；
步骤S11、检测从能量E至E+e能量段内的高度变化值△H3；
步骤S12、判断△H3是否等于△H2，如果是，则进入步骤S15，如果否，则进入下一步，直至高度不再变化；
步骤S17、计算焊接能量；
步骤S18、判断焊接能量是否为E-2e，如果是，则转入步骤S19，如果否，则转入步骤S17；
步骤S19、检测从能量E-2e至E-e能量段内的功率变化值△P1；
步骤S20、检测从能量E-e至E能量段内的功率变化值△P2；
步骤S21、判断△P2-△P1是否大于Pmax，如果是，则进入步骤S15，如果否，则进入步骤S22；
步骤S22、检测从能量E至E+e能量段内的功率变化值△P3；
步骤S23、判断△P3-△P2是否大于Pmax，如果是，则进入步骤S15，如果否，则进入下一步，直至所检测到的功率变化值大于Pmax；
步骤S16、判断焊接能量是否达到E，如果是，则转入步骤S15，如果否，则转入步骤S3；
步骤S15、焊接停止。
2.根据权利要求1所述的超声波焊机的控制方法，其特征在于，e＝1/100E～1/10E。
3.根据权利要求2所述的超声波焊机的控制方法，其特征在于，e＝1/60E。
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