CN217991273U - 一种伺服超声波焊接机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及超声波焊接技术领域，公开一种伺服超声波焊接机。其包括：控制箱、操作板、显示屏、控制器、换能器、传感器、支架和伺服驱动器模块，支架安装在控制箱上，操作板安装在控制箱上，显示屏安装在控制箱上，控制器安装在控制箱的内侧，伺服驱动器模块安装在支架上，伺服驱动器模块的驱动端连接换能器，操作板的输入端连接电源的输出端，操作板的输出端连接控制器的输入端，控制器的输出/输入端分别连接显示屏、伺服驱动器模块、换能器和传感器。采用控制箱、操作板、显示屏、控制器、换能器、传感器、支架和伺服驱动器模块，可以有效地实现提高系统集成化和焊接品质，方便操作和改善焊接效率等，可以降低焊接物件的相互损伤。

Description

一种伺服超声波焊接机

技术领域

本实用新型涉及超声波焊接技术领域，具体涉及一种伺服超声波焊接机。

背景技术

目前，随着科技地迅速发展，超声波焊接具有焊接速度快、焊接强度高、密封性好等优点，被人们所关注。琳琅满目的产品越来越多地需要使用到超声波焊接。其中，伺服电机技术应用在超声波焊接机上，是近年来行业发展的趋势，它使得超声波焊接压力、深度控制、多段速度、发波时间参数化、焊接精度和焊接质量大大提高。目前的伺服超声波焊接设备均采用PLC模块与伺服驱动进行通讯，参数设置需要在独立的显示进行参数设置，不能实现系统集成化，焊接参数与伺服控制参数需要在多个显示屏上设置，极为不方便且成本较高，等等。

因此，针对以上问题，现有的超声波焊头有待进一步改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有的伺服超声波焊接设备存在的一些问题：系统集成化低、焊接品质差、操作繁琐和焊接效率低等。通过对伺服超声波焊接机进行合理化设计，采用控制箱、操作板、显示屏、控制器、换能器、传感器、支架和伺服驱动器模块，可以有效地实现提高系统集成化和焊接品质，方便操作和改善焊接效率等。采用显示屏输入，经控制器发出控制指令能够实现超声波焊接机的伺服控制、压力控制深度控制等，又能与超声波焊接机各模块进行通讯，以实现机台各指令的操作；采用操作板，可以直观地操作焊接机的启停；采用控制器，通过系统集成化的CPU处理器、存储器、I/O端口、中断系统和时钟器，可以有效地提高焊接操作和焊接效果；采用传感器与控制器的配合，可以精确采集和控制所需数据，实现焊接品质的提高；采用伺服驱动器模块，对伺服电机和换能器进行智能化驱动，可以降低焊接物件的相互损伤。

本实用新型的技术方案具体如下：

一种伺服超声波焊接机，所述伺服超声波焊接机包括：控制箱、操作板、显示屏、控制器、换能器、传感器、支架和伺服驱动器模块，所述支架安装在所述控制箱上，所述操作板安装在所述控制箱上，所述显示屏安装在所述控制箱上，所述控制器安装在所述控制箱的内侧，所述伺服驱动器模块安装在所述支架上，所述伺服驱动器模块的驱动端连接所述换能器，所述操作板的输入端连接电源的输出端，所述操作板的输出端连接所述控制器的输入端，所述控制器的输出/输入端分别连接所述显示屏、所述伺服驱动器模块、所述换能器和所述传感器，所述传感器用于采集所述伺服驱动器模块和所述换能器的状态信息并反馈回所述控制器上。

进一步地，所述换能器的输出端连接超声波焊头。

进一步地，所述传感器包括压力传感器模块和磁栅传感器模块，所述压力传感器模块用于采集和处理所述超声波焊头与焊接物体之间的压力，所述磁栅传感器模块用于采集和处理所述超声波焊头的位移量。

进一步地，所述控制器包括CPU处理器、存储器、I/O端口、中断系统和时钟器，所述CPU处理器的电源端连接直流电源的输出端，所述存储器的数据端连接所述CUP处理器的数据端，所述CPU处理器的I/O端连接所述I/O端口，所述I/O端口分别外接操作板、显示屏、换能器、传感器和伺服驱动器模块，所述CPU处理器的控制端连接所述中断系统，所述CPU处理器的时钟端连接所述时钟器。

如此设置，采用CPU处理器、存储器、I/O端口、中断系统和时钟器，可以进行微型集成化以实现微型计算机系统的功能。

进一步地，所述时钟器包括定时器和计时器。

进一步地，所述压力传感器模块包括压力传感器、压力信号放大器、A/D转换器和比较器，所述压力传感器的控制端连接所述控制器的输出/输入端，所述压力传感器的输出端连接所述压力信号放大器的输入端，所述压力信号放大器的输出端连接所述A/D转换器，所述A/D转换器的输出端连接所述比较器的输入端，所述比较器的输出端连接所述控制器的输出/输入端。

如此设置，采用控制器将压力控制指令发送给压力传感器，超声波焊头与焊件接触时产生压力模拟量，经压力信号放大器将模拟信号进行放大，并传输给A/D转换器，将放大的模拟量信号进行转换，转换为数字信号，变为数字量经比较器进行比较和处理，将比较后的信号传输给控制器，进行判断超声波设备是否停止发波并做相应动作。

进一步地，所述磁栅传感器模块包括磁栅传感器、磁栅信号放大器、A/D转换器和二进制编码器，所述磁栅传感器的控制端连接所述控制器的输出/输入端，所述磁栅传感器的输出端连接所述磁栅信号放大器的输入端，所述磁栅信号放大器的输出端连接所述A/D转换器，所述A/D转换器的输出端连接所述二进制编码器的输入端，所述二进制编码器的输出端连接所述控制器的输出/输入端。

如此设置，采用控制器将焊接深度控制指令发送给磁栅传感器，超声波焊头在运动时产生位移模拟量，经磁栅信号放大器将模拟信号进行放大，并传输给A/D转换器，将放大的模拟量信号进行转换，转换为数字信号，变为数字量经二进制编码器比较和处理，将处理后的信号传输给控制器，进行判别超声波设备是否停止发波并做相应动作。

进一步地，所述伺服驱动器模块包括伺服驱动器、伺服电机和编码器，所述伺服驱动器的输入端连接所述控制器的输出/输入端，所述伺服驱动器的输出端连接所述伺服电机的控制端，所述伺服电机的输出端连接所述编码器的输入端，所述编码器的输出端连接所述控制器的输出/输入端，所述伺服电机的驱动端连接所述换能器。

如此设置，采用伺服驱动器与控制器连接，控制器可以采用位置控制模式进行。其中位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，伺服电机驱动端的编码器检测伺服电机的转速，并将数据信号反馈给控制器进行位置判断，伺服电机根据接收到信号驱使超声波发振筒做精确运动，位移至发波位置，伺服电机的编码器信号反馈给控制器进行运算处理，控制器将此位置信号发送给超声波换能器，触发换能器提前发波，直至超声波焊头与被焊件接触，伺服电机驱使超声波焊头持续发波缓慢位移，直至焊接尺寸位置。

进一步地，所述显示屏包括参数设置模块、启停操作模块、存储操作模块、焊接模式选择模块和参数调用模块。

进一步地，所述显示屏选用触摸显示屏。

进一步地，所述操作板包括启动按钮和停止按钮。

进一步地，所述超声波焊头选用铝合金材质。

有益效果

本实用新型通过对伺服超声波焊接机进行合理化设计，采用控制箱、操作板、显示屏、控制器、换能器、传感器、支架和伺服驱动器模块，可以有效地实现提高系统集成化和焊接品质，方便操作和改善焊接效率等。采用显示屏输入，经控制器发出控制指令能够实现超声波焊接机的伺服控制、压力控制深度控制等，又能与超声波焊接机各模块进行通讯，以实现机台各指令的操作；采用操作板，可以直观地操作焊接机的启停；采用控制器，通过系统集成化的CPU处理器、存储器、I/O端口、中断系统和时钟器，可以有效地提高焊接操作和焊接效果；采用传感器与控制器的配合，可以精确采集和控制所需数据，实现焊接品质的提高；采用伺服驱动器模块，对伺服电机和换能器进行智能化驱动，可以降低焊接物件的相互损伤。

附图说明

图1为本实用新型一种伺服超声波焊接机结构示意图。

图2为本实用新型一种伺服超声波焊接机的系统示意图。

附图标号：1、控制箱；2、换能器；3、伺服驱动器模块；4、伺服电机；5、支架；6、传感器；7、显示屏；8、操作板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1和图2所示，本实用新型提供的一种伺服超声波焊接机，伺服超声波焊接机包括：控制箱1、操作板8、显示屏7、控制器、换能器2、传感器6、支架5和伺服驱动器模块3，支架5安装在控制箱1上，操作板8安装在控制箱1上，操作板8包括启动按钮和停止按钮，显示屏7安装在控制箱1上，控制器安装在控制箱1的内侧，伺服驱动器模块3安装在支架5上，伺服驱动器模块3的驱动端连接换能器2，操作板8的输入端连接电源的输出端，操作板8的输出端连接控制器的输入端，控制器的输出/输入端分别连接显示屏7、伺服驱动器模块3、换能器2和传感器6，传感器6用于采集伺服驱动器模块3和换能器2的状态信息并反馈回控制器上；换能器2的输出端连接超声波焊头，超声波焊头选用铝合金材质。

其中，传感器6包括压力传感器模块和磁栅传感器模块，压力传感器模块用于采集和处理超声波焊头与焊接物体之间的压力，磁栅传感器模块用于采集和处理超声波焊头的位移量；压力传感器模块包括压力传感器、压力信号放大器、A/D转换器和比较器，压力传感器的控制端连接控制器的输出/输入端，压力传感器的输出端连接压力信号放大器的输入端，压力信号放大器的输出端连接A/D转换器，A/D转换器的输出端连接比较器的输入端，比较器的输出端连接控制器的输出/输入端；磁栅传感器模块包括磁栅传感器、磁栅信号放大器、A/D转换器和二进制编码器，磁栅传感器的控制端连接控制器的输出/输入端，磁栅传感器的输出端连接磁栅信号放大器的输入端，磁栅信号放大器的输出端连接A/D转换器，A/D转换器的输出端连接二进制编码器的输入端，二进制编码器的输出端连接控制器的输出/输入端。

其中，控制器包括CPU处理器、存储器、I/O端口、中断系统和时钟器，CPU处理器的电源端连接直流电源的输出端，存储器的数据端连接CUP处理器的数据端，CPU处理器的I/O端连接I/O端口，I/O端口分别外接操作板8、显示屏7、换能器2、传感器6和伺服驱动器模块3，CPU处理器的控制端连接中断系统，CPU处理器的时钟端连接时钟器，时钟器包括定时器和计时器。

其中，伺服驱动器模块3包括伺服驱动器、伺服电机4和编码器，伺服驱动器的输入端连接控制器的输出/输入端，伺服驱动器的输出端连接伺服电机4的控制端，伺服电机4的输出端连接编码器的输入端，编码器的输出端连接控制器的输出/输入端，伺服电机4的驱动端连接换能器2。

其中，显示屏7包括参数设置模块、启停操作模块、存储操作模块、焊接模式选择模块和参数调用模块，显示屏7选用触摸显示屏。

本实用新型的实施原理：采用伺服驱动器与控制器连接，控制器可以采用位置控制模式进行，其中位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，伺服电机驱动端的编码器检测伺服电机的转速，并将数据信号反馈给控制器进行位置判断；在超声波焊接过程中，在显示屏键入各动作位置数值，当作业时，微电脑处理器发送脉冲给伺服驱动器，伺服驱动器使得伺服电机具有位置、速度、力矩的三种模式，伺服电机根据接收到信号驱使超声波发振筒做精确运动，当发振筒到达减速位置时，编码器将位置信号反馈给控制器，并再次向伺服驱动器发出减速脉冲信号，伺服电机开始减速；当发振筒位移至发波位置时，伺服电机的编码器信号反馈给控制器进行运算处理；控制器将此位置信号发送给超声波换能器；触发换能器提前发波，当超声波焊头与被焊件接触时，伺服电机编码器将反馈信号发送给控制器，再由控制器发出指令脉冲，伺服电机驱使超声波焊头持续发波缓慢位移，直至焊接尺寸位置，停止发波，进行保压固化；最后超声波焊头回到初始位置，完成焊接。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种伺服超声波焊接机，其特征在于，所述伺服超声波焊接机包括：控制箱、操作板、显示屏、控制器、换能器、传感器、支架和伺服驱动器模块，所述支架安装在所述控制箱上，所述操作板安装在所述控制箱上，所述显示屏安装在所述控制箱上，所述控制器安装在所述控制箱的内侧，所述伺服驱动器模块安装在所述支架上，所述伺服驱动器模块的驱动端连接所述换能器，所述操作板的输入端连接电源的输出端，所述操作板的输出端连接所述控制器的输入端，所述控制器的输出/输入端分别连接所述显示屏、所述伺服驱动器模块、所述换能器和所述传感器，所述传感器用于采集所述伺服驱动器模块和所述换能器的状态信息并反馈回所述控制器上。

2.根据权利要求1所述的一种伺服超声波焊接机，其特征在于，所述换能器的输出端连接超声波焊头。

3.根据权利要求2所述的一种伺服超声波焊接机，其特征在于，所述传感器包括压力传感器模块和磁栅传感器模块，所述压力传感器模块用于采集和处理所述超声波焊头与焊接物体之间的压力，所述磁栅传感器模块用于采集和处理所述超声波焊头的位移量。

4.根据权利要求1所述的一种伺服超声波焊接机，其特征在于，所述控制器包括CPU处理器、存储器、I/O端口、中断系统和时钟器，所述CPU处理器的电源端连接直流电源的输出端，所述存储器的数据端连接所述CUP处理器的数据端，所述CPU处理器的I/O端连接所述I/O端口，所述I/O端口分别外接操作板、显示屏、换能器、传感器和伺服驱动器模块，所述CPU处理器的控制端连接所述中断系统，所述CPU处理器的时钟端连接所述时钟器。

5.根据权利要求4所述的一种伺服超声波焊接机，其特征在于，所述时钟器包括定时器和计时器。

6.根据权利要求3所述的一种伺服超声波焊接机，其特征在于，所述压力传感器模块包括压力传感器、压力信号放大器、A/D转换器和比较器，所述压力传感器的控制端连接所述控制器的输出/输入端，所述压力传感器的输出端连接所述压力信号放大器的输入端，所述压力信号放大器的输出端连接所述A/D转换器，所述A/D转换器的输出端连接所述比较器的输入端，所述比较器的输出端连接所述控制器的输出/输入端。

7.根据权利要求3所述的一种伺服超声波焊接机，其特征在于，所述磁栅传感器模块包括磁栅传感器、磁栅信号放大器、A/D转换器和二进制编码器，所述磁栅传感器的控制端连接所述控制器的输出/输入端，所述磁栅传感器的输出端连接所述磁栅信号放大器的输入端，所述磁栅信号放大器的输出端连接所述A/D转换器，所述A/D转换器的输出端连接所述二进制编码器的输入端，所述二进制编码器的输出端连接所述控制器的输出/输入端。

8.根据权利要求1所述的一种伺服超声波焊接机，其特征在于，所述伺服驱动器模块包括伺服驱动器、伺服电机和编码器，所述伺服驱动器的输入端连接所述控制器的输出/输入端，所述伺服驱动器的输出端连接所述伺服电机的控制端，所述伺服电机的输出端连接所述编码器的输入端，所述编码器的输出端连接所述控制器的输出/输入端，所述伺服电机的驱动端连接所述换能器。

9.根据权利要求1所述的一种伺服超声波焊接机，其特征在于，所述显示屏包括参数设置模块、启停操作模块、存储操作模块、焊接模式选择模块和参数调用模块。

10.根据权利要求1所述的一种伺服超声波焊接机，其特征在于，所述操作板包括启动按钮和停止按钮。

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