CN117506109A - 一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法，S1、超声波焊接电源的频率追踪模式可以是两种，包括标准模式与自学习频率追踪模式，S2、当焊接压力过大，数字超声波焊接电源输出电压频率上升超过阈值，焊接电源给出报警。超声波焊接电源追踪的是换能器的频率，而不是整个焊接系统频率，输出功率更高，焊接频率更稳定，避免了频率的频繁上升下降，导致电源频率不稳定，从而影响焊接质量，降低产品一致性，焊接电源的输出频率也是实时追踪的，随着换能器温度变化，电源会依据学习的电压电流相位差参数，自动追踪到最佳谐振点，保证每次焊接输出功率稳定。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体为一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法。
背景技术
超声波焊接作为高效环保的焊接方式在金属焊接领域应用越来越广泛，在金属焊接时要求也较高，一般要求输出功率大，输出功率稳定，但是当焊接压力较大时，为使系统处于谐振状态，现有的数字式超声波焊接电源会根据反馈信号调节输出电压频率，而调节后的频率为整个焊接系统的谐振频率，而不是换能器系统的频率，导致输出功率降低，同时频率的大幅度的上升下降将导致输出功率不稳定，影响焊接质量，本发明正用于解决这种问题。
自动追频的原理补充：超声波换能器的温度不同，谐振频率不同，并且呈非线性，只能实时追踪，随着工作的进行，换能器系统会发热，换能器的谐振频率会下降，所以系统需要实时追频，现在的自学习频率追踪模式是根据学习的电压电流相位差技术参数，不断调节输出电压的频率，让系统反馈的电压电流相位差保持为学习时的参数，此时系统的工作频率就会随着换能器谐振频率的变化而变化，让换能器系统始终处于最佳谐振状态。
发明内容
本发明提供的发明目的在于提供一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法。通过本发明一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法，该提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法，超声波焊接电源追踪的是换能器的频率，而不是整个焊接系统频率，输出功率更高，焊接频率更稳定，避免了频率的频繁上升下降，导致电源频率不稳定，从而影响焊接质量，降低产品一致性，焊接电源的输出频率也是实时追踪的，随着换能器温度变化，电源会依据学习的电压电流相位差参数，自动追踪到最佳谐振点，保证每次焊接输出功率稳定。
为了实现上述效果，本发明提供如下技术方案：一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法，包括以下步骤：
S1、超声波焊接电源的频率追踪模式可以是两种，包括标准模式与自学习频率追踪模式。
S2、当焊接压力过大，数字超声波焊接电源输出电压频率上升超过阈值，焊接电源给出报警。
S3、设置频率追踪模式为自学习频率追踪模式，且学习次数为一次，也可以是二、三次，依据实际使用情况确定。
S4、依据实际焊接经验先设置好焊接现样品的焊接振幅、焊接压力参数，若该次自学习频率追踪焊接效果不佳，则调节焊接参数重复自学习频率追踪焊接步骤4-8。
S5、使超声波换能器系统处于空载状态，无施加压力，启动一次频率扫描，该频率即为换能器系统的谐振频率。
S6、开始焊接样品，使焊接效果达到所需要求，在自学习期间，频率与步骤5扫频得到的频率保持不动，使换能器系统处于最佳谐振状态。
S7、学习完成后，以学习的电压电流相位差参数进行生产工作。
S8、随着生产的进行，换能器系统温度上升，换能器系统的谐振频率会下降，但是设计的电源可以根据学习的电压电流相位差参数，调节电源输出的电源频率，使换能器系统反馈的电压电流相位差为学习时的参数。
S9、若要改变焊接压力、焊接物材料、焊接物厚度可以影响谐振频率的参数时，则重新进行学习。
进一步的，包括以下步骤：根据S1中的操作步骤，所述标准模式，即电源输出的电压频率跟随整个焊接连接系统变化，使系统处于谐振状态，此焊接连接系统不局限于换能器系统、焊接底座和机座等。
进一步的，包括以下步骤：根据S1中的操作步骤，所述自学习频率追踪模式，即电源输出的电压频率跟随超声波换能器系统的频率变化，使换能器系统处于谐振状态。
进一步的，包括以下步骤：根据S2中的操作步骤，所述频率变化太大，会影响焊接功率及质量。
进一步的，包括以下步骤：根据S3中的操作步骤，
S301、焊接压力大，超声波焊接电源频率上升多，超过频率上升设定阈值。
S302、启动自学习频率追踪模式，设定学习次数，学习次数可以设定，至少一次以上，学习次数越多频率追踪越准确，换能器谐振越好输出功率越充分。
S303、启动一次超声波空载扫频，工作于此频率时换能器系统工作于最佳状态，输出功率最大。
S304、启动一次超声波参数自学习，焊接物、焊接压力参数为后面正常生产要焊接的参数，不得修改，否则需要重新学习，多次学习按此步骤。
S305、超声波焊接电源自学习焊接时反馈回的电压、电流、功率、电压电流相位差参数。
S306、学习完成，以学习的参数进行生产工作，特别是电压电流相位差参数，随着工作换能器的温度变化，工作频率可快速自动跟踪，始终使换能器输出功率最大。
进一步的，包括以下步骤：根据S5中的操作步骤，所述谐振频率工作状态下换能器系统处于最佳工作状态，可以输出所需的最大功率，具体大小由负载决定，即焊接面积、焊接物厚度、材质、压力参数决定。
进一步的，包括以下步骤：根据S6中的操作步骤，所述最佳谐振状态，此时输出功率最大，数字超声波焊接电源会自动学习焊接过程中得到的电压电流相位差和功率信号，并存储起来，作为以后焊接的参考信号。
进一步的，包括以下步骤：根据S7中的操作步骤，所述学习的电压电流相位差参数进行生产工作，以该参数作为搜索频率的重要参数。
进一步的，包括以下步骤：根据S8中的操作步骤，所述换能器系统反馈的电压电流相位差为学习时的参数，电源输出的电压频率也会随着下降，使换能器系统始终处于最佳工作状态，保证每次焊接的频率变化很微小，且是随着换能器谐振频率同步变化的，维持输出功率恒定，保证焊接一致性。
进一步的，包括以下步骤：根据S9中的操作步骤，所述改变焊接压力、焊接物材料、焊接物厚度可以影响谐振频率的参数时，则需要重新进行自学习频率追踪步骤。
本发明提供了一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法，具备以下有益效果：
(1)、超声波焊接电源追踪的是换能器的频率，而不是整个焊接系统频率，输出功率更高。
(2)、焊接频率更稳定，避免了频率的频繁上升下降，导致电源频率不稳定，从而影响焊接质量，降低产品一致性。
(3)、焊接电源的输出频率也是实时追踪的，随着换能器温度变化，电源会依据学习的电压电流相位差参数，自动追踪到最佳谐振点，保证每次焊接输出功率稳定。
附图说明
图1为本发明一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法的流程示意图；
图2为本发明一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法自学习频率追踪模式的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
本发明提供一种技术方案：请参阅图1-2，一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法，包括以下步骤：
S1、超声波焊接电源的频率追踪模式可以是两种，包括标准模式与自学习频率追踪模式。
S2、当焊接压力过大，数字超声波焊接电源输出电压频率上升超过阈值，焊接电源给出报警。
S3、设置频率追踪模式为自学习频率追踪模式，且学习次数为一次，也可以是二、三次，依据实际使用情况确定。
S4、依据实际焊接经验先设置好焊接现样品的焊接振幅、焊接压力参数，若该次自学习频率追踪焊接效果不佳，则调节焊接参数重复自学习频率追踪焊接步骤4-8。
S5、使超声波换能器系统处于空载状态，无施加压力，启动一次频率扫描，该频率即为换能器系统的谐振频率。
S6、开始焊接样品，使焊接效果达到所需要求，在自学习期间，频率与步骤5扫频得到的频率保持不动，使换能器系统处于最佳谐振状态。
S7、学习完成后，以学习的电压电流相位差参数进行生产工作。
S8、随着生产的进行，换能器系统温度上升，换能器系统的谐振频率会下降，但是设计的电源可以根据学习的电压电流相位差参数，调节电源输出的电源频率，使换能器系统反馈的电压电流相位差为学习时的参数。
S9、若要改变焊接压力、焊接物材料、焊接物厚度可以影响谐振频率的参数时，则重新进行学习。
具体的，包括以下步骤：根据S1中的操作步骤，标准模式，即电源输出的电压频率跟随整个焊接连接系统变化，使系统处于谐振状态，此焊接连接系统不局限于换能器系统、焊接底座和机座等。
具体的，包括以下步骤：根据S1中的操作步骤，自学习频率追踪模式，即电源输出的电压频率跟随超声波换能器系统的频率变化，使换能器系统处于谐振状态。
具体的，包括以下步骤：根据S2中的操作步骤，频率变化太大，会影响焊接功率及质量。
具体的，包括以下步骤：根据S3中的操作步骤，
S301、焊接压力大，超声波焊接电源频率上升多，超过频率上升设定阈值。
S302、启动自学习频率追踪模式，设定学习次数，学习次数可以设定，至少一次以上，学习次数越多频率追踪越准确，换能器谐振越好输出功率越充分。
S303、启动一次超声波空载扫频，工作于此频率时换能器系统工作于最佳状态，输出功率最大。
S304、启动一次超声波参数自学习，焊接物、焊接压力参数为后面正常生产要焊接的参数，不得修改，否则需要重新学习，多次学习按此步骤。
S305、超声波焊接电源自学习焊接时反馈回的电压、电流、功率、电压电流相位差参数。
S306、学习完成，以学习的参数进行生产工作，特别是电压电流相位差参数，随着工作换能器的温度变化，工作频率可快速自动跟踪，始终使换能器输出功率最大。
具体的，包括以下步骤：根据S5中的操作步骤，谐振频率工作状态下换能器系统处于最佳工作状态，可以输出所需的最大功率，具体大小由负载决定，即焊接面积、焊接物厚度、材质、压力参数决定。
具体的，包括以下步骤：根据S6中的操作步骤，最佳谐振状态，此时输出功率最大，数字超声波焊接电源会自动学习焊接过程中得到的电压电流相位差和功率信号，并存储起来，作为以后焊接的参考信号。
具体的，包括以下步骤：根据S7中的操作步骤，学习的电压电流相位差参数进行生产工作，以该参数作为搜索频率的重要参数。
具体的，包括以下步骤：根据S8中的操作步骤，换能器系统反馈的电压电流相位差为学习时的参数，电源输出的电压频率也会随着下降，使换能器系统始终处于最佳工作状态，保证每次焊接的频率变化很微小，且是随着换能器谐振频率同步变化的，维持输出功率恒定，保证焊接一致性。
具体的，包括以下步骤：根据S9中的操作步骤，改变焊接压力、焊接物材料、焊接物厚度可以影响谐振频率的参数时，则需要重新进行自学习频率追踪步骤。
实施例进行检测分析，并与现有技术进行对照，得出如下数据：
| 稳定性 | 焊接质量 | 操作便捷性 | |
| 实施例 | 较高 | 较高 | 较高 |
| 现有技术 | 一般 | 一般 | 一般 |
根据上述表格数据可以得出，当实施实施例时，通过本发明一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法，该提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法，超声波焊接电源追踪的是换能器的频率，而不是整个焊接系统频率，输出功率更高，焊接频率更稳定，避免了频率的频繁上升下降，导致电源频率不稳定，从而影响焊接质量，降低产品一致性，焊接电源的输出频率也是实时追踪的，随着换能器温度变化，电源会依据学习的电压电流相位差参数，自动追踪到最佳谐振点，保证每次焊接输出功率稳定。
本发明提供了一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法，包括以下步骤：S1、超声波焊接电源的频率追踪模式可以是两种，包括标准模式与自学习频率追踪模式，标准模式，即电源输出的电压频率跟随整个焊接连接系统变化，使系统处于谐振状态，此焊接连接系统不局限于换能器系统、焊接底座和机座等，自学习频率追踪模式，即电源输出的电压频率跟随超声波换能器系统的频率变化，使换能器系统处于谐振状态，超声波焊接电源是一种用于驱动超声波换能器进行焊接的电源设备，它通常采用先进的功率电子器件和控制技术，以提供稳定、高效的超声波输出，超声波焊接电源的主要功能是产生高频的振动能量，并通过换能器将这种能量转换为机械振动，以实现金属或塑料等材料的焊接，这种电源可以应用于各种不同的焊接工艺，如金属点焊、金属缝焊、塑料焊接等，在设计和制造超声波焊接电源时，需要考虑以下几个关键因素：功率输出：根据不同的焊接需求，电源需要提供足够的功率输出，以驱动超声波换能器产生足够的振动能量，频率稳定性：超声波焊接需要稳定的频率输出，以确保焊接质量，因此，电源需要具有稳定的频率控制技术，可靠性：由于超声波焊接通常在工业环境中进行，因此电源需要具有较高的可靠性，以适应各种恶劣的工作条件，易于操作：为了方便操作人员使用，电源需要具有简单易用的操作界面和控制功能，S2、当焊接压力过大，数字超声波焊接电源输出电压频率上升超过阈值，焊接电源给出报警，频率变化太大，会影响焊接功率及质量，换能器焊接，也称为超声波换能器焊接，是一种利用超声波振动能量进行焊接的方法，其工作原理是通过超声波换能器将电能转换为高频机械振动能量，然后通过焊头将振动能量传递到工件表面，使工件表面在压力下产生摩擦热，从而实现焊接，在换能器焊接过程中，焊头的设计和选择非常重要，因为焊头的形状和材料会影响焊接的质量和效率，同时，还需要根据工件的材料和厚度等选择合适的焊接参数，如焊接时间、压力和振幅等，以确保焊接质量和稳定性，与传统的焊接方法相比，换能器焊接具有许多优点，首先，它可以实现高速焊接，提高生产效率，其次，焊接过程中无需添加焊料，从而减少了生产成本和环境污染，此外，换能器焊接还可以实现多种材料的焊接，包括金属、塑料和复合材料等，在实际应用中，换能器焊接被广泛应用于汽车、电子、家电等制造行业中，例如，在汽车制造中，可以用于焊接车身、车门和发动机等部件，在电子制造中，可以用于焊接电路板、电池和连接器等部件，在家电制造中，可以用于焊接洗衣机、冰箱和空调等设备的外壳和零部件，然而，换能器焊接也存在一些挑战和限制，例如，对于某些材料和结构复杂的工件，可能需要更复杂的焊头设计和更高的焊接技术要求，此外，在焊接过程中也需要严格控制焊接参数和工作环境等因素，以避免产生质量问题和设备故障，因此，在使用换能器焊接时需要进行充分的工艺研究和设备调试，以确保焊接质量和生产效率，S3、设置频率追踪模式为自学习频率追踪模式，且学习次数为一次，也可以是二、三次，依据实际使用情况确定，S301、焊接压力大，超声波焊接电源频率上升多，超过频率上升设定阈值，S302、启动自学习频率追踪模式，设定学习次数，学习次数可以设定，至少一次以上，学习次数越多频率追踪越准确，换能器谐振越好输出功率越充分，S303、启动一次超声波空载扫频，工作于此频率时换能器系统工作于最佳状态，输出功率最大，S304、启动一次超声波参数自学习，焊接物、焊接压力参数为后面正常生产要焊接的参数，不得修改，否则需要重新学习，多次学习按此步骤，S305、超声波焊接电源自学习焊接时反馈回的电压、电流、功率、电压电流相位差参数，S306、学习完成，以学习的参数进行生产工作，特别是电压电流相位差参数，随着工作换能器的温度变化，工作频率可快速自动跟踪，始终使换能器输出功率最大，S4、依据实际焊接经验先设置好焊接现样品的焊接振幅、焊接压力参数，若该次自学习频率追踪焊接效果不佳，则调节焊接参数重复自学习频率追踪焊接步骤4-8，S5、使超声波换能器系统处于空载状态，无施加压力，启动一次频率扫描，该频率即为换能器系统的谐振频率，谐振频率工作状态下换能器系统处于最佳工作状态，可以输出所需的最大功率，具体大小由负载决定，即焊接面积、焊接物厚度、材质、压力参数决定，S6、开始焊接样品，使焊接效果达到所需要求，在自学习期间，频率与步骤5扫频得到的频率保持不动，使换能器系统处于最佳谐振状态，最佳谐振状态，此时输出功率最大，数字超声波焊接电源会自动学习焊接过程中得到的电压电流相位差和功率信号，并存储起来，作为以后焊接的参考信号，S7、学习完成后，以学习的电压电流相位差参数进行生产工作，学习的电压电流相位差参数进行生产工作，以该参数作为搜索频率的重要参数，S8、随着生产的进行，换能器系统温度上升，换能器系统的谐振频率会下降，但是设计的电源可以根据学习的电压电流相位差参数，调节电源输出的电源频率，使换能器系统反馈的电压电流相位差为学习时的参数，换能器系统反馈的电压电流相位差为学习时的参数，电源输出的电压频率也会随着下降，使换能器系统始终处于最佳工作状态，保证每次焊接的频率变化很微小，且是随着换能器谐振频率同步变化的，维持输出功率恒定，保证焊接一致性，S9、若要改变焊接压力、焊接物材料、焊接物厚度可以影响谐振频率的参数时，则重新进行学习，改变焊接压力、焊接物材料、焊接物厚度可以影响谐振频率的参数时，则需要重新进行自学习频率追踪步骤。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、超声波焊接电源的频率追踪模式可以是两种，包括标准模式与自学习频率追踪模式；
S2、当焊接压力过大，数字超声波焊接电源输出电压频率上升超过阈值，焊接电源给出报警；
S3、设置频率追踪模式为自学习频率追踪模式，且学习次数为一次，也可以是二、三次，依据实际使用情况确定；
S4、依据实际焊接经验先设置好焊接现样品的焊接振幅、焊接压力参数，若该次自学习频率追踪焊接效果不佳，则调节焊接参数重复自学习频率追踪焊接步骤4-8；
S5、使超声波换能器系统处于空载状态，无施加压力，启动一次频率扫描，该频率即为换能器系统的谐振频率；
S6、开始焊接样品，使焊接效果达到所需要求，在自学习期间，频率与步骤5扫频得到的频率保持不动，使换能器系统处于最佳谐振状态；
S7、学习完成后，以学习的电压电流相位差参数进行生产工作；
S8、随着生产的进行，换能器系统温度上升，换能器系统的谐振频率会下降，但是设计的电源可以根据学习的电压电流相位差参数，调节电源输出的电源频率，使换能器系统反馈的电压电流相位差为学习时的参数；
S9、若要改变焊接压力、焊接物材料、焊接物厚度可以影响谐振频率的参数时，则重新进行学习。
2.根据权利要求1所述的一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：根据S1中的操作步骤，所述标准模式，即电源输出的电压频率跟随整个焊接连接系统变化，使系统处于谐振状态，此焊接连接系统不局限于换能器系统、焊接底座和机座等。
3.根据权利要求2所述的一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：根据S1中的操作步骤，所述自学习频率追踪模式，即电源输出的电压频率跟随超声波换能器系统的频率变化，使换能器系统处于谐振状态。
4.根据权利要求3所述的一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：根据S2中的操作步骤，所述频率变化太大，会影响焊接功率及质量。
5.根据权利要求4所述的一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：根据S3中的操作步骤，
S301、焊接压力大，超声波焊接电源频率上升多，超过频率上升设定阈值；
S302、启动自学习频率追踪模式，设定学习次数，学习次数可以设定，至少一次以上，学习次数越多频率追踪越准确，换能器谐振越好输出功率越充分；
S303、启动一次超声波空载扫频，工作于此频率时换能器系统工作于最佳状态，输出功率最大；
S304、启动一次超声波参数自学习，焊接物、焊接压力参数为后面正常生产要焊接的参数，不得修改，否则需要重新学习，多次学习按此步骤；
S305、超声波焊接电源自学习焊接时反馈回的电压、电流、功率、电压电流相位差参数；
S306、学习完成，以学习的参数进行生产工作，特别是电压电流相位差参数，随着工作换能器的温度变化，工作频率可快速自动跟踪，始终使换能器输出功率最大。
6.根据权利要求5所述的一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：根据S5中的操作步骤，所述谐振频率工作状态下换能器系统处于最佳工作状态，可以输出所需的最大功率，具体大小由负载决定，即焊接面积、焊接物厚度、材质、压力参数决定。
7.根据权利要求6所述的一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：根据S6中的操作步骤，所述最佳谐振状态，此时输出功率最大，数字超声波焊接电源会自动学习焊接过程中得到的电压电流相位差和功率信号，并存储起来，作为以后焊接的参考信号。
8.根据权利要求7所述的一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：根据S7中的操作步骤，所述学习的电压电流相位差参数进行生产工作，以该参数作为搜索频率的重要参数。
9.根据权利要求8所述的一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：根据S8中的操作步骤，所述换能器系统反馈的电压电流相位差为学习时的参数，电源输出的电压频率也会随着下降，使换能器系统始终处于最佳工作状态，保证每次焊接的频率变化很微小，且是随着换能器谐振频率同步变化的，维持输出功率恒定，保证焊接一致性。
10.根据权利要求9所述的一种提高数字式超声波焊接电源焊接功率及稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：根据S9中的操作步骤，所述改变焊接压力、焊接物材料、焊接物厚度可以影响谐振频率的参数时，则需要重新进行自学习频率追踪步骤。
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