CN216181056U - 具有监测功能的超音波驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有监测功能的超音波驱动装置，设置在输入电源与负载间，并包含将所述输入电源转换为电信号的稳压单元、接收所述电信号并转换为振荡信号的锁相回路单元、将所述振荡信号的振幅放大而产生驱动信号的转换单元、将所述驱动信号与所述负载的振动频率相匹配的输出单元，及处理单元。所述处理单元内建相关于所述电信号的侦测电平点，并将所述电信号与所述侦测电平点相比较，来产生控制所述稳压单元输出与否的控制信号。通过所述处理单元能持续撷取所述电信号并进行确认是否有异常，以使各组件不论所述负载是否动作，皆能处于侦测保护状态。

Description

具有监测功能的超音波驱动装置

技术领域

本实用新型涉及一种超音波驱动装置，特别涉及一种具有监测功能的超音波驱动装置。

背景技术

参阅图1，现有的一种监控装置92，适用于设置在超音波加工机91上，所述超音波加工机91具有对工件(图中未绘示)进行加工的刀具911，及驱动所述刀具911震动的驱动件912。所述监控装置92包含适用于电连接所述驱动件912的信号转换器921、适用于电连接所述驱动件912与所述信号转换器921且内建有范围值的处理器922，及电连接所述处理器922的警示器923。

当所述超音波加工机91的刀具911在对所述工件进行加工作业时，所述信号转换器921能获取所述刀具911的负载电流而产生数字信号，并将所述数字信号传送至所述处理器922。所述处理器922在接收所述数字信号后，会将所述数字信号与所述范围值进行比较，若所述数字信号超出所述范围值，所述处理器922会输出警示信号至所述警示器923，所述警示器923接收所述警示信号后会相对发出警示指令警告产线人员有异常发生而停止加工作业，以避免有所述刀具911或所述工件毁坏的情况发生。

然而，以监控负载电流变化的方式，固然能判断是否有异常发生，但是此种监控方式，必须要在所述驱动件912处于一启动状态时使所述刀具911动作，才会产生负载电流。也就是说，当所述驱动件912处于未启动状态时，就会因为所述刀具911未动作而未产生负载电流，导致所述刀具911在所述未启动状态下的好坏无法被确实判别，进而有监控失效的风险。此外，由于所述刀具911是位于整个超音波加工机91的未端，当位于前端的所述驱动件912出现异常状态时，利用监控负载电流的方式就无法实时反馈，因而造成无效工时。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能实时监控的具有监测功能的超音波驱动装置。

本实用新型具有监测功能的超音波驱动装置，适用于设置在输入电源与负载间。所述具有监测功能的超音波驱动装置包含稳压单元、电连接所述稳压单元的锁相回路单元、电连接所述锁相回路单元与所述稳压单元的转换单元、适用于电连接所述转换单元与所述负载的输出单元，及电连接所述稳压单元与所述锁相回路单元的处理单元。

所述稳压单元适用于将所述输入电源转换为稳定在预定范围的电信号并输出。所述锁相回路单元用于接收所述电信号并据以转换得到振荡信号。所述转换单元用于将所述振荡信号的振幅放大而产生驱动信号。所述输出单元适用于将所述驱动信号与所述负载的振动频率相匹配。

所述处理单元内建相关于所述电信号的侦测电平点，并依据所述电信号与所述侦测电平点比较后的结果，来产生用于控制所述振荡信号的频率与相位及所述稳压单元输出与否的控制信号。

本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用于下技术措施进一步实现。

较佳地，前述具有监测功能的超音波驱动装置，其中，还包含电连接所述处理单元、所述转换单元与所述锁相回路单元的反馈单元，所述反馈单元用于接收自所述输出单元反射后的反馈信号，并将所述反馈信号传送给所述处理单元、所述转换单元与所述锁相回路单元。

较佳地，前述具有监测功能的超音波驱动装置，其中，还包含电连接所述处理单元与所述稳压单元且能接收所述控制信号，并用于设定各种参数数值、显示所述电信号的实时动态输出曲线与显示警示信息的人机接口。

本实用新型的有益的效果在于：所述处理单元能持续地侦测所述稳压单元的电信号，并与所述侦测电平点进行比较，无论所述负载是否运作，都能产生相对应的所述控制信号来作为控制所述振荡信号的频率与相位，及所述稳压单元是否输出或调整所述电信号的依据，因此确实可以改善无法实时反馈的问题，进而提升监控的完善性。

附图说明

图1是一流程图，说明现有的一种监控装置；

图2是一流程图，说明本实用新型具有监测功能的超音波驱动装置的一实施例；

图3是一流程图，说明所述实施例的一负载于一加工模式的监测流程；及

图4是一流程图，说明所述实施例的所述负载于一待机模式的监测流程。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明。

参阅图2，为本实用新型具有监测功能的超音波驱动装置的一实施例，适用于设置在一输入电源81与一负载82间。所述具有监测功能的超音波驱动装置包含一稳压单元1、一电连接所述稳压单元1的锁相回路单元2、一电连接所述锁相回路单元2与所述稳压单元1的转换单元3、一适用于电连接所述转换单元3与所述负载82的输出单元4、一电连接所述稳压单元1与所述锁相回路单元2的处理单元5、一电连接所述处理单元5、所述输出单元4与所述锁相回路单元2的反馈单元6，及一电连接所述处理单元5与所述稳压单元1的人机接口7。于所述实施例中，所述负载82是一种应用在超音波加工的超音波工具，而所述输入电源81是一市电或是一电源供应器，主要是提供整个实施例运作所需要的电压，但并不以此为限制。

所述稳压单元1适用于将所述输入电源81转换为一稳定在一预定范围的电信号并输出。在所述实施例中，所述稳压单元1是一种稳压电路，主要是用于控制所述电信号的稳定性。而所述电信号是以一电压信号为例，也可以是一电功率信号，所述电信号的范围值为DC0V至5V也可为DC0V至3.3V，只需依照实际所需的规格来选用即可。

所述锁相回路单元2用于接收所述电信号并据以转换得到一振荡信号。于所述实施例中，所述锁相回路单元2为一种锁相回路电路(Phase-locked loops)，主要适用于将所述振荡信号与所述处理单元5的一控制信号保持同步，当所述控制信号的频率或相位发生改变时，通过所述锁相回路单元2内部的反馈系统来调节，直到所述振荡信号重新同步于所述控制信号，由此使所述振荡信号的频率能锁定在一范围区间，所述范围区间较佳地介于15KHz～100KHz间，而能确保所述振荡信号的稳定度。

所述转换单元3是一种振幅放大器，主要是配合各种不同振动频率的所述负载82，而对所述振荡信号进行增益使一驱动信号的频率能符合所述负载82的加工参数。所述转换单元3将所述振荡信号的振幅放大而产生所述驱动信号，而所述输出单元4为一振荡调谐电路，自所述转换单元3输入所述输出单元4的所述驱动信号，会因而与所述负载82的振动频率相匹配。而所述反馈单元6是一种反馈侦测电路，主要用于接收一自所述输出单元4反射后的反馈信号，并将所述反馈信号传送给所述处理单元5、所述转换单元3与所述锁相回路单元2。

值得说明的是，由于本实施例是应用在超音波加工领域，于加工过程中所述负载82会因外界因子的影响而改变所述负载82固有的振动频率。因此，通过所述反馈单元6将所述反馈信号传送至所述输出单元4、所述转换单元3与所述锁相回路单元2的频率追踪技术，能立即调整所述驱动信号的频率，以使所述驱动信号与所述负载82始终维持在谐振状态，进而提升所述负载82的加工效率。

所述处理单元5内建一相关于所述电信号的侦测电平点Z，并依据所述电信号与所述侦测电平点Z比较后的结果，来产生用于控制所述振荡信号的频率与相位及所述稳压单元1输出与否的所述控制信号。所述人机接口7具有一显示屏幕(图未示)，所述显示屏幕用于供操作者设定各种参数数值、显示所述电信号的实时动态输出曲线与警示信息来提醒操作者，而让所述人机接口7能达到实时通知操作者并进行参数修正的功效。

具体而言，所述处理单元5是一种微处理器(MCU)，用于将所述电信号与所述侦测电平点Z进行比较，并将比较后的结果经数字模拟转换后输出至所述人机接口7，而使操作者于所述显示屏幕上能直接得知运作是否有异常。所述侦测电平点Z是以所述电信号的最大值为例，当然也可以为设定为最小值，只要能符合操作者实际需求即可，当不以此为限制。

参阅图3、4并配合图2，以下将所述负载82的一加工模式与一待机模式，分别以完整的运作过程来说明。如图3所示，当所述负载82处于所述加工模式，操作者依照所选用的所述负载82的规格，在所述人机接口7上先行设定所述稳压单元1的电信号与所述处理单元5的侦测电平点Z的数值，且所述稳压单元1会分别输出所述电信号到所述处理单元5与所述锁相回路单元2。此时，所述处理单元5会先进行一比较步骤S1，于所述比较步骤S1中所述侦测电平点Z会与所述电信号进行比较，若所述电信号符合所述侦测电平点Z，所述处理单元5会将相对应的所述控制信号输出，而使所述人机接口7的显示屏幕(图未示)显示所述电信号的数值与运作正常的信息。反之，若所述电信号超出所述侦测电平点Z的规范时，所述处理单元5会实施一警示步骤S2，于所述警示步骤S2中是将所对应的所述控制信号输出到所述人机接口7，使所述人机接口7的显示屏幕出现所述电信号的数值异常的警示信息，以使操作者能及时停止加工作业。此外，所述处理单元5也会传送所述控制信号到所述锁相回路单元2，使所述锁相回路单元2依照所述控制信号的频率或相位进行调节，以避免所述锁相回路单元2所输出的所述振荡信号超出所述范围区间，因而能避免所述实施例的各组件与所述负载82受到损坏。

接着，如图4所示，当所述负载82自所述加工状态转换至一待机状态时，所述输入电源81依旧会持续提供一待机电力给所述稳压单元1，所述稳压单元1会输出与所述待机电力相对应调整的所述电信号，使得所述实施例的各组件能够检知待命的同时，所述处理单元5会接收相对应调整的所述电信号并实施所述比较步骤S1，接着依据所述比较步骤S1的比较结果判断是否执行所述警示步骤S2后，并将相对应产生的所述控制信号传送给所述人机接口7，而使操作者于所述人机接口7的显示屏幕，可直接观看所述稳压单元1的电信号的即时动态输出曲线或是所述警示信息的通知，即可得知所述稳压单元1是否有供电异常。

此外，由于所述负载82于所述加工模式时，会利用所述处理单元5接收所述反馈单元6的反馈信号，来对所述输出单元4输出给所述负载82的所述驱动信号进行监控，能于所述实施例的输入端与输出端同时进行监测，以提升监测的完整性。当所述负载82于所述待机模式时，则是通过监控所述稳压单元1的电信号是否有异常，因而能避免如前述已知发生无法判断所述负载82与所述实施例的各组件是否有毁坏的情况。

以上所述仅为本实用新型较佳实施例，然其并非用以限定本实用新型的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本实用新型的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (3)

1.一种具有监测功能的超音波驱动装置，适用于设置在输入电源与负载间，其特征在于：所述具有监测功能的超音波驱动装置包含：

稳压单元，适用于将所述输入电源转换为稳定在预定范围的电信号并输出；

锁相回路单元，电连接所述稳压单元且用于接收所述电信号，并据以转换得到振荡信号；

转换单元，电连接所述锁相回路单元与所述稳压单元，且用于将所述振荡信号的振幅放大而产生驱动信号；

输出单元，适用于电连接所述转换单元与所述负载，并适用于将所述驱动信号与所述负载的振动频率相匹配；及

处理单元，电连接所述稳压单元与所述锁相回路单元且内建相关于所述电信号的侦测电平点，并依据所述电信号与所述侦测电平点比较后的结果，来产生用于控制所述振荡信号的频率与相位及所述稳压单元输出与否的控制信号。

2.根据权利要求1所述的具有监测功能的超音波驱动装置，其特征在于：还包含电连接所述处理单元、所述转换单元与所述锁相回路单元的反馈单元，所述反馈单元用于接收自所述输出单元反射后的反馈信号，并将所述反馈信号传送给所述处理单元、所述转换单元与所述锁相回路单元。

3.根据权利要求1所述的具有监测功能的超音波驱动装置，其特征在于：还包含电连接所述处理单元与所述稳压单元且能接收所述控制信号，并用于设定各种参数数值、显示所述电信号的实时动态输出曲线与显示警示信息的人机接口。

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