DE3334066A1 - MICROPROCESSOR CONTROLLED ULTRASONIC WELDING APPARATUS - Google Patents

MICROPROCESSOR CONTROLLED ULTRASONIC WELDING APPARATUS

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DE3334066A1
DE3334066A1 DE19833334066 DE3334066A DE3334066A1 DE 3334066 A1 DE3334066 A1 DE 3334066A1 DE 19833334066 DE19833334066 DE 19833334066 DE 3334066 A DE3334066 A DE 3334066A DE 3334066 A1 DE3334066 A1 DE 3334066A1
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Germany
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microprocessor
signal
welding
power supply
voltage
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DE19833334066
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German (de)
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George C. Dipl.-Ing. 06810 Danbury Conn. Kramer
Eric G. Dipl.-Ing. 06783 Roxbury Conn. Quist
Richard P. Dipl.-Ing. 06605 Bridgeport Conn. Schoonmaker
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Branson Ultrasonics Corp
Original Assignee
Branson Ultrasonics Corp
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Publication date
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Description

Beschreibung:Description:

Die Erfindung betrifft einen mikroprozessorgesteuerten Ultraschallschweißapparat, dessen Arbeitsfolge und Überwachung des Betriebszustandes durch einen Mikroprozessor durchgeführt werden. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Ultraschallschweißapparat mit mehreren Stell- oder Betätigungsgliedern, die unabhängig in Hinsicht auf bestimmte Parameter durch einen einzigen Mikroprozessor gesteuert werden.The invention relates to a microprocessor-controlled ultrasonic welding apparatus, its work sequence and monitoring of the operating status by a microprocessor be performed. In particular, the invention relates to an ultrasonic welding apparatus with a plurality of actuating or Actuators independently controlled in terms of certain parameters by a single microprocessor will.

Die Verwendung von Ultraschallenergie zum Verschweißen von Kunststoffen, zum Einsetzen, Stollen, Tiefziehen und Entfernen des Angusses bei thermoplastischen Teilen sowie zum Heiß-Siegeln thermoplastischer Gewebe und Filme ist allgemein bekannt. Ein Ultraschallschweißapparat zur Durchführung dieser Arbeitsgänge ist beispielsweise in der US-PS 3 790 057 bekanntgemacht. Der grundlegende Ultraschallschweißapparat weist Betätigungselemente wie doppelte Handtellertasten zur Betätigung des Apparates, eine Strom-Versorgung zum Umsetzen der Netzspannung in ein hochfrequentes elektrisches Signal, einen piezoelektrischen Wandler zum Umsetzen des hochfrequenten elektrischen Signals in hochfrequente mechanische Energie sowie eine pneumatische oder Drucklufteinrichtung auf, die den Wandler und ein Werkzeug oder ein Horn am Ende des Wandlers für eine vorgegebene Zeitspanne in Zwangseingriff mit einem zu verschweißenden Werkstück hält. Die Kombination aus pneumatischer Anlage und Wandler wird meist als Betätigungs- oder Stellglied bezeichnet.The use of ultrasonic energy for welding plastics, for inserting, clipping, deep drawing and removing the gate for thermoplastic parts and for heat sealing thermoplastic fabrics and films is well known. An ultrasonic welding apparatus for performing these operations is for example in the U.S. Patent 3,790,057. The basic ultrasonic welder has operating elements such as double palm buttons for operating the device, a power supply to convert the mains voltage into a high-frequency electrical signal, a piezoelectric converter for converting the high-frequency electrical signal into high-frequency mechanical energy as well as a pneumatic one or compressed air device on which the transducer and a tool or horn on the end of the transducer for a given Holds period of time in forced engagement with a workpiece to be welded. The combination of pneumatic The system and converter are usually referred to as actuators or actuators.

Ultraschallschweißapparate der vorstehend beschriebenen Bauart weisen eine verstellbare Steuereinrichtung auf, um eine bestimmte Schweißzeit einzustellen und diese Zeit zur Durchführung der Schweißarbeit oder des Schweißganges einzuhalten. Die Schweißzeit ist die Zeit, in der hochfrequente mechanische Energie, d.h. Ultraschallenergie vom Horn oder Hornstrahler an das Werkstück übertragen wird. DieUltrasonic welding apparatus of the type described above have an adjustable control device to to set a certain welding time and to adhere to this time to carry out the welding work or the welding process. The welding time is the time in which high frequency mechanical energy, i.e. ultrasonic energy from the horn or horn is transmitted to the workpiece. the

Verweilzeit gilt als die Zeitspanne, in der Druck auf das Werkstück durch den Hornstrahler nach Beendigung der Schweißzeit ausgeübt wird. Die meisten Apparate weisen eine Auslöse- oder Triggereinrichtung auf, die abtastet, wenn eine vorgegebene Eingriffskraft zwischen dem Hornstrahler und dem Werkstück vorhanden ist und wenn die Schweißzeit in Abhängigkeit von der erreichten vorgegebenen Eingriffskraft beginnt.Dwell time is the length of time that pressure is on the Workpiece is exercised by the horn radiator after the end of the welding time. Most of the gadgets show a release or triggering device which scans when a predetermined engagement force between the horn antenna and the workpiece is present and if the welding time is predetermined as a function of the achieved Engagement force begins.

IQ Ebenfalls bekannt ist es, mehrere Ultraschallschweißapparate zu einer Gruppe zu vereinigen, um Mehrfachschweißungen am selben Werkstück durchzuführen. Meist werden mehrere Einzeleinheiten der vorstehend beschriebenen Bauart für unabhängigen Betrieb in Taktfolge miteinander verbunden.IQ is also known to have several ultrasonic welding machines to unite into one group to make multiple welds to be carried out on the same workpiece. Usually several individual units of the type described above are used connected to each other in cycle sequence for independent operation.

Nach der Erfindung wird ein ültraschallschweißapparat mit mehreren Betätigungselementen durch einzigen Mikroprozessor gesteuert. Außerdem werden Funktionen wie das Abgreifen von Spannungen und Selbstdiagnose mit Hilfe der Programmausrüstung des Mikroprozessors durchgeführt. Es handelt sich um ein vollkommenes und ausbaufähiges Baukastensystem,, das von einem einzigen Mikroprozessor gesteuert wird» Der Einrichtung kann eine beliebige Zahl von Strom-Versorgungsbausteinen und Betätigungs-Wandleraggregaten zugefügt werden, die von einem einzigen Hauptsteuerbaustein gesteuert wird, der zusätzliche Tochtersteuerbausteine nach Bedarf steuert.According to the invention, a ultrasonic welding apparatus with multiple actuators controlled by a single microprocessor. It also includes functions such as tapping of voltages and self-diagnosis carried out with the help of the program equipment of the microprocessor. It deals is a complete and expandable modular system, controlled by a single microprocessor will »The facility can have any number of power supply modules and actuating converter units be added, which is controlled by a single main control module, the additional child control modules controls as needed.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, einen mikroprozessorgesteuerten Ultraschallschweißapparat zu schaffen. Der Ultraschallschweißapparat soll sich auch selbst diagnostizieren. Weiter ist vorgesehen, daß die Momentanspannung, die von den einzelnen Stromversorgungseinrichtungen für die Wandler und Hornstrahler abgegriffen wird und daß die einzelnen abgegriffenen Spitzenspannungswerte bis zum nachfolgenden Schweißgang gespeichert werden.The object of the invention is therefore to provide a microprocessor-controlled ultrasonic welding machine. The ultrasonic welding machine should also diagnose itself. It is further provided that the instantaneous voltage, which is tapped from the individual power supply devices for the transducers and horn radiators, and that the individual peak voltage values tapped are stored until the subsequent welding process.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen: The invention is explained in more detail below. All features and measures contained in the description can be used by essential to the invention. The drawings show:

Fig. 1 die Stromversorgungsbausteine und einen Steuerbaustein zusammen mit mehreren Betätigungselementen. 1 shows the power supply modules and a control module together with several actuating elements.

Fig. 2 ein elektrisches Blockschaltbild der im Steuerbaustein enthaltenen Mikroprozessorschaltung. 2 shows an electrical block diagram of the microprocessor circuit contained in the control module.

In den Figuren, besonders in Fig. 1, ist ein Tisch dargestellt, auf dem vier Stellglieder oder Betätigungsorgane 10 mit Stützeinrichtungen oder Trägern befestigt sind. Die einzelnen Betätigungsorgane weisen jeweils einen teilweise sichtbaren Wandler 12 auf, wie den Wandler oder Umsetzer, der in der US-PS 3 524 085 beschrieben ist und hochfrequente elektrische Energie in mechanische Energie umsetzt. Ein Ultraschallhorn oder Ultraschallhornstrahler 14 ist an den Ausgang des Wandlers in einem Schwingungsbauchbereich der Längsschwingung der Energie gekoppelt, die durch den Wandler läuft. Der Hornstrahler ist so bemessen, daß seine Resonanzfrequenz bei der halben Wellenlänge der Grundfrequenz der Anlage liegt. Normalerweise sind Horn und Wandler so bemessen, daß ihre Resonanzfrequenz im Bereich zwischen 10 und 100 kHz, vor allem bei einer Frequenz von 20 oder 40 kHz liegt.In the figures, particularly in Fig. 1, a table is shown on which four actuators or actuators 10 are attached with support devices or beams. The individual actuators each have a partial visible converter 12, such as the converter or converter, which is described in US Pat. No. 3,524,085 and converts high-frequency electrical energy into mechanical energy. An ultrasonic horn or ultrasonic horn radiator 14 is at the output of the transducer in an antinode region coupled to the longitudinal oscillation of the energy that passes through the transducer. The horn antenna is dimensioned so that its The resonance frequency is half the wavelength of the fundamental frequency of the system. Usually horn and transducer dimensioned so that their resonance frequency is in the range between 10 and 100 kHz, especially at a frequency of 20 or 40 kHz.

Die einzelnen Betätigungsorgane weisen jeweils eine pneumatische oder Druckluftbewegungseinrichtung auf, welche bewirkt, daß der Hornstrahler und Wandler von der gezeigten oberen Stellung nach unten zu den zu verschweißenden Werkstücken W1 und W2 fahren. Die Werkstücke sind auf einem entsprechenden Amboß 15 angeordnet. Die einzelnen Betätigungsorgane 10 umfassen auch jeweils eine verstellbare Auslöse- oder Triggereinrichtung, welche die Wirkung eines vorgegebenen Schweißdrucks zwischen der Vorderfläche desThe individual actuators each have a pneumatic one or compressed air mover which causes the horn and transducer to be different from that shown Move the upper position down to the workpieces W1 and W2 to be welded. The work pieces are on one corresponding anvil 15 arranged. The individual actuators 10 also each include an adjustable release or trigger device, which has the effect of a predetermined welding pressure between the front surface of the

Horns und den Werkstücken abtasten, z.B. nach der US-PS 3 493 457. Wenn ein bestimmter Schweißdruck abgegriffen wird,? wird ein Auslöseschaltsignal erzeugt, welches die Schweiß- und Verweilzeit der Anlage startet, wie nachstehend näher erläutert wird. Die beschriebenen Betätigungsorgane von allgemeiner Bauart sind handelsübliche Gegenstände, die von der Branson Sonic Power Company, Danbury, Connecticut bezogen werden können.Scan the horns and the workpieces, e.g. according to the US-PS 3 493 457. If a certain welding pressure is tapped? a trigger switch signal is generated, which the The welding and dwell time of the system starts, as explained in more detail below. The actuators described of general design are commercially available items sold by the Branson Sonic Power Company, Danbury, Connecticut.

IQ Die Betätigungsorgane können bezüglich des senkrechten Hubes und des Winkels der Werkstücke verstellt werden, um sie dem Umriß und den Abmessungen der Werkstücke anzupassen. Sie können auch auf Drehtischen oder mit Mehrfachhörnern nach Bedarf eingesetzt werden. Bei einer weiteren Abänderung kann eine einzigen Druckluftanlage zum Antrieb mehrerer Wandler dienen. IQ The actuators can be adjusted with respect to the vertical stroke and the angle of the workpieces in order to adapt them to the outline and dimensions of the workpieces. They can also be used on turntables or with multiple horns as required. In another modification, a single compressed air system can be used to drive multiple converters.

Die Netzteile und Schaltpulte sind in Einschüben.eines entfernt angeordneten Schrankes 20 untergebracht. Ein Einschub enthält ein Steuerpult 16 sowie ein oder mehrere Netzteile 28» Weitere Einschübe mit Netzteilen 28 können hinzugefügt werden, wobei alle Netzteile 28 durch dasselbe Schaltpult 16 gesteuert i^erden. Das Schalt- oder Steuerpult 16 weist einen Mikroprozessor, eine einstellbare Verweilzeitsteuerung 26, einen Speicherbetriebsartenschalter 24, einen Netzschalter 18 sowie Folge-Anzeigen 22 auf οThe power supply units and control panels are in slide-in units remotely arranged cabinet 20 housed. A drawer contains a control panel 16 and one or more Power supply units 28 »Further plug-in units with power supply units 28 can be added, with all power supply units 28 being through the same Control panel 16 controlled i ^ ground. The switching or Control panel 16 includes a microprocessor, an adjustable dwell time control 26, a memory mode switch 24, a power switch 18 and subsequent displays 22 to ο

Die Schalttafel 16 weist einen Mikroprozessor, eine einstellbare Verweilzeitsteuerung 26, einen Speicherbetriebsartenschalter 24, einen Netzschalter 18 sowie Ablaufanzeigen 22 auf.The control panel 16 has a microprocessor, an adjustable one Dwell time controller 26, a memory mode switch 24, a power switch 18 and flow indicators 22 on.

Der Ein-Ausschalter 18 am Steuerpult 16 schaltet die Anlage ein. Eine Reihe von sieben Anzeigen 22 zeigt den Betriebszustand des Apparats für diagnostische Zwecke an. Der Speicherbetriebsartenschalter 24 dient im Zusammen-The on / off switch 18 on the control panel 16 switches the system a. A series of seven displays 22 indicate the operational status of the apparatus for diagnostic purposes. The memory mode switch 24 serves in combination

e.e.

hang mit einer Spannungsanzeige an jedem Netzteil 28 zur Speicherung der dem Betätigungsorgan 10 eingespeisten Spitzenspannung wie nachstehend näher erläutert wird.hang with a voltage display on each power supply unit 28 Storage of the peak voltage fed to the actuator 10, as will be explained in more detail below.

Die Verweilzeitsteuerung 26, die als digitaler Rollenschalter dargestellt ist, wird von der Bedienungsperson auf eine vorgegebene Verweilzeit eingestellt, die allen Betätigungsorganen 10 gemeinsam ist und von dem Zeitpunkt an gemessen wird, an dem der letzte Netzteilbaustein 28 seinen Schweiß-The dwell time controller 26, shown as a digital roller switch, is set by the operator on a predetermined dwell time set, which is common to all actuators 10 and measured from the point in time on which the last power supply module 28 its welding

£Q takt vollendet. Am Ende der vorgegebenen Verweilzeit bewirken alle Betätigungsorgane 10 über ihre Drucklufteinrichtungen, daß die Hornstrahler 14 von den Werkstücken abheben, wodurch die Bedienungskraft das verschweißte Produkt entfernen und neue zu verschweißende Werkstücke einlegen kann. Während die Steuerungen als Digitalschalter dargestellt sind, ist es offensichtlich, daß auch andere Steuerorgane wie Potentiometer verwendet werden können.£ Q clock completed. Effect at the end of the specified dwell time all actuators 10 via their compressed air devices that the horn radiators 14 lift off the workpieces, whereby the operator remove the welded product and insert new workpieces to be welded can. While the controls are shown as digital switches, it will be apparent that other controls as well how potentiometers can be used.

Jedem Betätigungsorgan 10 ist ein Netz- oder Stromversorgungsteil 28 zugeordnet. In jedem Einschub der Einrichtung befindet sich ein Gleichrichter und ein Regler zur Vorabstimmung der Netzspannung. Die einzelnen Netz- oder Stromversorgungsteile enthalten eine Stromversorgungsschaltung, welche die vorabgestimmte Netzspannung in ein hochgespanntes und hochfrequentes elektrisches Signal umsetzt, das einen entsprechenden Wandler 12 ansteuert. Eine Leuchtdiodenbalkenanzeige 30, die in zwanzig Segmente geteilt ist, zeigt die Momentanspannung an, die von einem bestimmten Netzteil an den zugeordneten Wandler 12 abgegeben wird, um die Schweißspannung durch das betreffende Wandler-Horn-Aggregat zu überwachen. Zwei Einstellorgane 32,34 sind am Baustein 28 vorgesehen, um den oberen und unteren Spannungspegel eines Spannungsausschnittbereiches einzustellen. Wie nachstehend näher erläutert wird, wird eine Spannungsbereichalarmanzeige 38 beaufschlagt, wenn Spannung außerhalb des vorgegebenen Bereiches durch ein Netzteil 28 an ein Betätigungsorgan 10 abgegeben wird. Die Netzteile 28 wei-A mains or power supply part 28 is assigned to each actuating element 10. In every rack in the facility there is a rectifier and a regulator for pre-adjusting the mains voltage. The individual mains or power supply components contain a power supply circuit that converts the pre-adjusted mains voltage into a high voltage and converts high-frequency electrical signal that controls a corresponding converter 12. An LED bar display 30, which is divided into twenty segments, shows the instantaneous voltage produced by a particular power supply is delivered to the associated transducer 12 to the welding voltage through the relevant transducer-horn unit to monitor. Two setting members 32,34 are provided on the module 28 to set the upper and lower voltage levels of a voltage cut-out range. As explained in more detail below, a voltage range alarm display 38 is applied when voltage is outside the predetermined range by a power supply unit 28 Actuator 10 is released. The power supplies 28 further

sen auch eine einstellbare Schweißzeitsteuerung 40 auf, an der eine vorgegebene Schweißzeit eingestellt werden kann, in welcher der zugeordnete Wandler 12 mit Schweißspannung vom entsprechenden Netzteil versorgt wird. Wird der Wandler g 12 beaufschlagt und ein mit diesem gekoppeltes Horn 14 steht in Berührung mit einem Werkstück, so findet der Schweißvorgang statt. Außerdem gibt ein überlastwarnanzeiger 36 ein Alarmzeichen, wenn die Stormversorgung durch Überspannung überlastet ist,oder wenn der Schwingkreis der ^q Stromversorgung auf eine Frequenz wandert, die außerhalb des normalen Arbeitsfrequenzbereiches liegt. Eine typische Überlastschaltung ist in der US-PS 3 946 280 beschrieben.sen also an adjustable welding time control 40, on which a predetermined welding time can be set, in which the associated converter 12 with welding voltage is supplied by the corresponding power supply unit. If the transducer g 12 is acted upon, and a horn 14 coupled to it if it is in contact with a workpiece, the welding process takes place. There is also an overload warning indicator 36 an alarm signal when the electricity supply is through Overvoltage is overloaded, or if the resonant circuit of the ^ q Power supply moves to a frequency that is outside of the normal working frequency range. A typical overload circuit is described in U.S. Patent 3,946,280.

Ein Teil der im Steuerpult 16 untergebrachten Mikroprozessorschaltung ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Bei einem bevorzugten Ausfühfungsbeispiel ist der Mikroprozessor 50 ein Modell 8039, das von der Intel Corporation hergestellt wird. Der Mikroprozessor 50 steuert zusammen mit dem quarzgesteuerten Ablenkgenerator 51 und einem internen Taktgeber alle logischen und Taktfunktionen, die vom Programm im Programmspeicher 58 gesteuert werden. Das Betriebsprogramm wird in einem Festwertspeicher (PROM) oder vorzugsweise in einem löschbaren Festwertspeicher (EPROM) wie dem Modell 2716 der Intel Corporation gespeichert. Der Mikroprozessor 50 ist mit verschiedenen Anzeige- und Steuerteilen über eine parallele Schnittstelle 52 und eine serielle Schnittstelle 54 verbunden= Eine logische Eingabe-Ausgabe-Dekodierschaltung 56 vervollständigt die Steuerschaltung. Ein Sammelschienentreiber ist vorgesehen, um die Schnittstelle der Stromversorgung zu steuern, die an jedem Netzteil 28 angeordnet ist. Adressen- und Datensignale gehen zwischen den Steuerbausteinen über Sammelschienen hin und her. Obwohl bestimmte von der Intel Corporation hergestellte Bauteile aufgeführt worden sind, können auch andere Mikroprozessoren und die dazugehörige Schaltung von Intel oder anderen Herstellern verwendet werden.Part of the microprocessor circuit housed in the control panel 16 is shown schematically in FIG. In a preferred embodiment, the microprocessor is 50 is a model 8039 manufactured by Intel Corporation. The microprocessor 50 controls together the crystal-controlled deflection generator 51 and an internal clock generator all logic and clock functions, which are from the program are controlled in the program memory 58. The operating program is stored in a read-only memory (PROM) or preferably stored in erasable read only memory (EPROM) such as the Model 2716 from Intel Corporation. Of the Microprocessor 50 is with various display and control parts via a parallel interface 52 and a serial interface 54 connected = an input-output logic decoding circuit 56 completes the control circuit. A busbar driver is provided to control the power supply interface attached to each power supply unit 28. Address and data signals go back and forth between the control modules via busbars. Although certain manufactured by Intel Corporation Components have been listed, other microprocessors and the associated circuitry of Intel or other manufacturers can be used.

Ehe die Arbeit des Schweißapparates beginnt, wird die Verweilzeit an der Verweilzeitsteuerung 26 eingestellt. Jedes Netzteil wird dann durch Einstellen der Schweißzeitsteuerungen 40 sowie durch Einstellen des maximalen Spannungspegels 32 und des minimalen Spannungspegels 34 abgestimmt, um einen bestimmten Spannungsbereichsausschnitt zu schaffen. Dann werden die einzelnen Netzteile über einen Analogmultiplexer 62 und einen Analog-Digitalumsetzer 64 an den Mikroprozessor 50 angeschlossen. Aufgrund des löschbaren Fest-Before the welding apparatus begins to work, the dwell time is set on the dwell time control 26. Each Power supply is then set by setting the weld timing controls 40 as well as by adjusting the maximum voltage level 32 and the minimum voltage level 34 are adjusted to to create a certain voltage range section. Then the individual power supplies are connected via an analog multiplexer 62 and an analog-to-digital converter 64 are connected to the microprocessor 50. Due to the erasable fixed

IQ wertspeichers (EPROM) 58 werden die Schweißzeitsignale durch die serielle Schnittstelle 54 abgegriffen, und die von den einzelnen Netzteilen abgegriffenen Spannungspegelsignale werden durch den Multiplexer 62 und den Analog-Digital'umsetzer 64 geschickt, um dann vom Mikroprozessor 50 bearbeitet zu werden. IQ value memory (EPROM) 58, the welding time signals are tapped through the serial interface 54, and the voltage level signals tapped from the individual power supply units are sent through the multiplexer 62 and the analog-digital converter 64 in order to be processed by the microprocessor 50.

Ein elektrisches Kabel verbindet die Schaltung im Schrank 20 mit den einzelnen Betätigungsorganen 10. Wenn das Schweißen beginnen soll, liegt ein Betätigungs- oder Auslösesignal über die parallele Schnittstelle 42 am Eingang des Mikroprozessors 50 an. Bei einer von Hand beschickten Schaltungsanordnung muß die Bedienungsperson gleichzeitig Doppelhandtellertasten (nicht gezeigt) niederdrücken, um den Schweißapparat und die Mikroprozessorsteuerung zu beaufschlagen. Die Bedienungsperson kann keine Hand von den Schalttasten nehmen, bis alle Triggerschalter ein Signal an den Mikroprozessor abgegeben haben. Werden eine oder beide Hände vorzeitig abgehoben, so unterbricht die Einrichtung. Bei einem automatischen Werkstückvorschub gelangt ein Betätigungs- oder Auslösesignal an den Mikroprozessor, daß das Werkstück "zum Schweißen bereitliegt. Bei einer anderen Anordnung wird ein Vorauslösesignal an den Mikroprozessor abgegeben, ehe der Hornstrahler eine bestimmte Eingriffskraft mit dem Werkstück erzielt hat.An electrical cable connects the circuit in the cabinet 20 with the individual actuators 10. If that Welding is to begin, there is an actuation or trigger signal via the parallel interface 42 at the input of the microprocessor 50. In the case of a manually loaded circuit arrangement, the operator must at the same time Depress the double palm keys (not shown) to operate the welding machine and the microprocessor control. The operator cannot take a hand off the switch buttons until all trigger switches give a signal to the microprocessor. If one or both hands are lifted prematurely, the facility is interrupted. In the case of an automatic workpiece feed, an actuation or trigger signal is sent to the microprocessor, that the workpiece "is ready for welding. In another arrangement, a pre-trigger signal is sent to the microprocessor released before the horn has achieved a certain engagement force with the workpiece.

Beim Anliegen des Betätigungssignals erzeugt der Mikroprozessor 50 unter Steuerung des im EPROM 58 gespeichertenWhen the actuation signal is applied, the microprocessor 50 generates under the control of the stored in EPROM 58

no.no.

Programms ein Signal für die Solenoidsteuerung, welche ein entsprechendes Signal an die Solenoidtreiberstufe in der Druckluftvorrichtung der einzelnen Betätigungsorgane 10 abgibt, In Abhängigkeit von den Solenoidsteuer- oder -treiber-Signalen wird jedes Horn 14 in Zwangseingriff mit dem Werkstück W1 gebracht. Ist die vorgegebene Eingriffs- oder Andruckskraft zwischen dem Horn und dem Werkstück W1 erreicht, so werden Triggerschaltsignale von den Betätigungsorganen an die Parallelschnittfläche 52 übertragen. Bei Anliegen des Betätigungssignals und aller Signale der Triggerschalter werden die einzelnen Netzteile 28 in Abhängigkeit vom jeweiligen Triggerschaltsignal beaufschlagt, wodurch auch der zugeordnete Wandler 12 angesteuert wird. Bei Ansteuerung eines entsprechenden Netzteils wird die Schweißzeitperiode dieses Netzteils gemessen. Am Ende dieser Schweißzeitperiode wird dieses bestimmte Netzteil 28 abgeschaltet. Die Messung der Verweilzeitperiode beginnt am Ende der letzten Sehweißzeitperiode. Am Ende der Verweilzeitperiode bewirkt ein anderes Signal vom Mikroprozessor 50 an die Solenoidsteuerung 60, daß alle Betätigungsorgane 10 die Hornstrahler 14 vom Werkstück W1 abheben.Program a signal for the solenoid control, which sends a corresponding signal to the solenoid driver in the Compressed air device of the individual actuators 10 delivers, in response to the solenoid control or drive signals each horn 14 is forcibly engaged with the workpiece W1. Is the specified engagement or pressure force is reached between the horn and the workpiece W1, so trigger switching signals are from the actuators transferred to the parallel cut surface 52. When the actuation signal and all signals from the trigger switch are present the individual power supplies 28 are acted upon as a function of the respective trigger switching signal, which also the assigned converter 12 is controlled. When activated of a corresponding power supply unit, the welding time period of this power supply unit is measured. At the end of this welding time period this particular power supply unit 28 is switched off. The measurement of the dwell time period starts at the end of the last one Viewing period. Caused at the end of the dwell period another signal from microprocessor 50 to solenoid controller 60 that all actuators 10 are horns 14 lift off the workpiece W1.

Während des Schweißtakts überwacht der Mikroprozessor 50 den momentanen Spannungspegel der einzelnen Netzteile 28.During the welding cycle, the microprocessor 50 monitors the current voltage level of the individual power supply units 28.

Die Spannungspegelsignale liegen am Mikroprozessor 50 über den Multiplexer 62 und den Analog-Digitalumsetzer 64 von jedem Netzteil 28 her an. Eine Sichtanzeige des momentanen überwachten Spannungswertes ist an der entsprechenden"Balkenanzeige 30 zu sehen. Wenn der Schalter 24 auf Betriebsart Speichern steht, wird die maximale Spannung an der Anzeige 30 gespeichert, bis der nächste Schweißtakt anfängt. Wird ein Spannungspegel außerhalb des vorgegebenen Spannungsausschnittsbereiches gemessen, dann wird von der seriellen Schnittstelle 54 ein Signal erzeugt, wobei die entsprechende Spannungsalarmanzeige 38 aufleuchtet. Während des Schweißtaktes leuchten mehrere Programmfolgeanzeigen 22 wie die sieben dargestellten Lämpchen gemäß den Programm-The voltage level signals are present on the microprocessor 50 multiplexer 62 and analog-to-digital converter 64 from each power supply 28. A visual indication of the current one monitored voltage value is on the corresponding "bar graph 30 to see. When the switch 24 is in the save mode, the maximum voltage on the display 30 saved until the next welding cycle begins. If a voltage level is outside the specified voltage range measured, then a signal is generated by the serial interface 54, the corresponding Voltage alarm indicator 38 illuminates. Several program sequence indicators light up during the welding cycle 22 like the seven shown lamps according to the program

/12./ 12.

befehlen der Reihe nach auf und liefern eine Diagnose der Anlage. Z.B. leuchtet ein erstes Lämpchen auf, wenn das Betätigungssignal anliegt, ein zweites Lämpchen, wenn der Solenoid beaufschlagt wird, ein drittes, wenn ein Netzteil angesteuert wird, ein viertes, wenn alle Triggerschalter geschlossen sind, ein fünftes zu Beginn der Verweilzeit, ein sechstes am Ende der Verweilzeit und ein siebtes, wenn ein Fehler in der Anlage auftritt, eine Oberlastwarnung 36 oder eine Ausschnittalarmanzeige 38 beaufschlagt werden. IQ Ist ein unvollständiger Schweißtakt vorhanden, dann bleibt das letzte aufleuchtende Lämpchen 22 in der Reihenfolge erleuchtet, um die Fehlersuche und Diagnose des Fehlers der Anlage zu erleichtern.command in sequence and deliver a diagnosis of the system. For example, a first lamp lights up when the actuation signal is applied, a second lamp when the solenoid is activated, a third when a power supply is activated, a fourth when all trigger switches are closed, a fifth at the beginning of the dwell time, a sixth on At the end of the dwell time and a seventh, if a fault occurs in the system, an overload warning 36 or a cutout alarm display 38 are activated. IQ If there is an incomplete welding cycle, the last illuminated lamp 22 in the sequence remains illuminated in order to facilitate troubleshooting and diagnosis of the fault in the system.

Der Arbeitsablauf, ist wie folgt: Die Verweilzeitsteuerung 26 und die einzelnen Schweißzeitsteuerungen 40 werden auf bestimmte Werte eingestellt, und der Speicherbetriebsartenschalter 24 wird auf Speichern oder Nichtspeichern eingestellt. Für jedes Netzteil werden die Steuerorgane für den maximalen und minimalen Spannungspegel 32 und 34 eingestellt. Die doppelten Handtellertasten werden gleichzeitig niedergedrückt oder ein automatisches Betätigungssignal für den Mikroprozessor 50 erzeugt. Dann wird die Solenoidsteuerung 60 beaufschlagt, wobei die Hornstrahler zum Werkstück niederfahren. Wenn der Triggerschalter in jedem Betätigungsorgan ein Triggersignal für eine bestimmte Eingriffskraft zwischen dem Hornstrahler und dem Werkstück erzeugt, werden die Daten vom Mikroprozessor 50 empfangen und verarbeitet.The workflow is as follows: The dwell time control 26 and the individual welding timers 40 are set to specific values, and the memory mode switch 24 is set to save or not to save. The controls for the maximum and minimum voltage levels 32 and 34 are set. The double palm buttons are at the same time depressed or an automatic actuation signal for the microprocessor 50 is generated. Then the solenoid control 60 applied, the horn radiators moving down to the workpiece. When the trigger switch in each actuator generates a trigger signal for a certain engagement force between the horn and the workpiece, the data is received by the microprocessor 50 and processed.

Beim Anliegen der Triggerschaltsignale beginnen die Schweißzeitperioden der entsprechenden Netzteile 28, die beaufschlagt werden, um die einzelnen Wandler 12 zu erregen, die ihrerseits Ultraschallenergie an die mit ihnen verbundenen Hornstrahler 14 zum Schweißen der Werkstücke abgeben. Am Ende einer Schweißzeitperiode wird das entsprechende Netz-The welding time periods begin when the trigger switching signals are applied of the corresponding power supplies 28, which are acted upon in order to excite the individual transducers 12, the in turn emit ultrasonic energy to the horn radiators 14 connected to them for welding the workpieces. At the At the end of a welding period, the corresponding network

teil 28 abgeschaltet. Sind alle Verweilzeitintervalle der Netzteile 28 beendet, dann beginnt die Verweilzeitpericde. Am Ende der Verweilzeitperiode, nach dem Verschweißen der Werkstücke, liegt vom Mikroprozessor 50 an der Solenoidsteuerung 60 ein Signal an, welches bewirkt, daß die Drucklufteinrichtung in jedem Betätigungsorgan alle Hornstrahler 14 von den Werkstücken abhebt.part 28 switched off. Are all the residence time intervals of the Power supply 28 terminated, then the dwell period begins. At the end of the dwell period, after welding the Workpieces, there is a signal from the microprocessor 50 to the solenoid control 60, which causes the compressed air device in each actuator all horn radiators 14 lifts off the workpieces.

Die Momentanspannung der einzelnen Netzteile wird während jedes Schweißtaktes gemessen und an der entsprechenden Anzeige 30 sichtbar gemacht. Läuft die vom Schalter 24 gewählte Speicherbetriebsart, dann wird der Spitzenwert der anliegenden Spannung der einzelnen Netzteile 28 in der entsprechenden Anzeige 30 bis zum nächsten Schweißzyklus gespeichert. The instantaneous voltage of the individual power supply units is during each welding cycle is measured and made visible on the corresponding display 30. Runs the one selected by switch 24 Storage mode, then the peak value of the applied voltage of the individual power supply units 28 in the corresponding Display 30 saved until the next welding cycle.

Die Überlastschaltung ist ein Teil des Netzteils. Tritt ein Überlastungszustand auf, dann leuchtet die überlastwarnanzeige 36 am entsprechenden Netzteil 28 auf.The overload circuit is part of the power supply unit. If an overload condition occurs, the overload warning indicator lights up 36 on the corresponding power supply unit 28.

Wenn der Istspannungspegel von einem Netzteil 28 kleiner oder größer ist als der Minimalpegel oder der Maximalpegel des Spannungsausschnittsbereichs, so leuchtet der entsprechende Spannungswarnanzeiger 38 auf. Wie vorstehend beschrieben, leuchten auch gleichzeitig mit dem Betrieb der Einrichtung die Programmfolgeanzeiger 22 auf.When the actual voltage level from a power supply unit 28 is smaller or larger than the minimum level or the maximum level of the voltage cut-out area, the corresponding voltage warning indicator 38 lights up. As above as described, the program sequence indicators 22 also light up simultaneously with the operation of the device.

Nachdem ein Werkstück verschweißt ist und weder die Spannungsausschnittswarnanzeige noch die ÜberlastwarnanzeigeAfter a workpiece is welded and neither the voltage cutout warning display nor the overload warning display

SO beaufschlagt wird, wird der Apparat gelöscht, das verschweißte Werkstück entfernt und neue Werkstücke zum Verschweißen eingelegt. Bei Betätigung der Doppelhandtellertasten oder beim Anliegen eines Betätigungssignals beginnt der nächste Schweißtakt.SO is applied, the apparatus is extinguished, the welded workpiece is removed and new workpieces to be welded inserted. When the double hand plate buttons are pressed or when an actuation signal is applied, begins the next welding cycle.

Außer dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind noch weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. In addition to the embodiment described above, others are possible without departing from the scope of the invention.

Claims (5)

333/.066333 / .066 Patentansprüche jClaims j Ι» Mikroprozessorgesteuerter Ultraschallschweißapparat, gekennzeichnet durch:Ι »Microprocessor-controlled ultrasonic welding machine, marked by: mehrere Betätigungsorgane (10) mit jeweils einem Wandler (12) und einer Drucklufteinrichtung, welche den Wandler (12) zu den zu verschweißenden Werkstücken (W1,W2) hinfahren und von dort wieder abheben läßt,
mehrere Netzteile (28) , die mit jeweils einem Betätigungsorgan (10) verbunden sind, um wahlweise einen - zugeordneten Wandler (12) zu beaufschlagen, eine Auslöseeinrichtung (52), welche ein erstes Signal zum Beginn des Schweißtakts erzeugt, Triggerschalter (Fig.2, 52), welche ein zweites Si-
several actuators (10) each with a converter (12) and a compressed air device, which moves the converter (12) to the workpieces (W1, W2) to be welded and allows it to lift off again,
several power supply units (28), each of which is connected to an actuating element (10) in order to selectively act on an associated transducer (12), a triggering device (52) which generates a first signal at the beginning of the welding cycle, trigger switch (FIG. 2 , 52), which has a second Si
£5 gnal «von den einzelnen Betätigungsorganen (10) auslösen, wenn ein bestimmter Schaltzustand für den Beginn des Schweißtaktes eintritt, einstellbare SchweißzeitSteuerungen (40), die jedem Wetzteil (28) zugeordnet sind und ein Schweißzeitsignal für jedes Netzteil (28) erzeugen, einstellbare Verweilzeitsteuerungen (26), die ein Signal für eine bestimmte Schweißzeit der Betätigungsorgane (10) erzeugen und
einen mit den Betätigungsorganen (10) verbundenen Mikroprozessor (50) , Netzteile (28) , eine Auslösevorrichtung (52), Triggerschalter (52), einstellbare Schweißzeitsteuerungen (40) sowie einstellbare Verweilzeitsteuerungen (26) , ums
£ 5 gnal «triggered by the individual actuators (10) when a certain switching state occurs for the start of the welding cycle, adjustable welding time controls (40), which are assigned to each sharpening part (28) and generate a welding time signal for each power supply unit (28) Dwell time controls (26) which generate a signal for a certain welding time of the actuators (10) and
a microprocessor (50) connected to the actuators (10), power supply units (28), a release device (52), trigger switch (52), adjustable welding time controls (40) and adjustable dwell time controls (26), ums
a. in Abhängigkeit vom Anliegen des ersten Signals ein Signal zum Auslösen der Drucklufteinrichtung zu erzeugen,a. depending on the presence of the first signal, a signal to trigger the compressed air device to create, b, in Abhängigkeit vom Anliegen des ersten und zweiten Signals ein Signal zu erzeugen, welches die Netzteile (28) beaufschlagt, um wahlweise ein hochfrequentes elektrisches Signal für jeden Wandler (12) zu erzeugen,b, depending on the concerns of the first and second Signal to generate a signal which is applied to the power supplies (28) to selectively a generate high-frequency electrical signal for each transducer (12), χ*·χ * · c, ein Signal zum Abschalten eines entsprechenden Netzteils (28) nach der entsprechenden Schweißzeit zu erzeugen,c, a signal to switch off a corresponding power supply unit (28) to produce after the corresponding welding time, d. ein Signal zum Abschalten der Drucklufteinrichtung nach dem Ende der Schweißzeit zu erzeugen/d. to generate a signal to switch off the compressed air system after the end of the welding time / e. die Signalfolge der Schritte a-d zu steuern,e. control the signal sequence of steps a-d,
2. Mikroprozessorgesteuerter Ultraschallschweißapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Spannungsanzeigen (30) die von den einzelnen Netzteilen (28) während des Schweißtaktes an entsprechende Wandler (12) abgegebene Spannung abtasten und anzeigen und
daß der Mikroprozessor (50) mit den Spannungsanzeigen
2. A microprocessor-controlled ultrasonic welding apparatus according to claim 1, characterized in that voltage indicators (30) sense and display the voltage output by the individual power supply units (28) during the welding cycle to corresponding transducers (12) and
that the microprocessor (50) with the voltage displays
(30) gekoppelt ist, um diese Anzeige zu bewirken.(30) is coupled to effect this indication.
3. Mikroprozessorgesteuerter Ultraschallschweißapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher (58) die Anzeige (30) bewirkt, um den Spitzenwert während der einzelnen Schweißtakte zu speichern.3. Microprocessor-controlled ultrasonic welding apparatus according to claim 2, characterized in that a memory (58) causes the display (30) to save the peak value during each welding cycle. 4. Mikroprozessorgesteuerter Ultraschallschweißapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zum Einstellen des Spannungspegels (32,4. Microprocessor-controlled ultrasonic welding apparatus according to claim 2, characterized in that Devices for setting the voltage level (32, 34) vorgegebene Spannungspegel einstellen, welche von den einzelnen Netzteilen (28) während des Schweißtaktes erzeugt werden und34) set the specified voltage level which is supplied by the individual power supply units (28) during the welding cycle are generated and daß der Mikroprozessor (50) ein Signal erzeugt, wenn die Spannung größer oder kleiner ist als der vorgegebene Spannungspegel.that the microprocessor (50) generates a signal when the voltage is greater or less than the predetermined Voltage level. 5. Mikroprozessorgesteuerter Ultraschallschweißapparat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:5. Microprocessor-controlled ultrasonic welding apparatus according to claim 1, characterized by: eine Diagnosevorrichtung (22), welche den Betriebszustand des Schweißapparats (10,12,14) in Abhängigkeit von Signalen des Mikroprozessors (50) anzeigt.a diagnostic device (22) which the operating state of the welding apparatus (10,12,14) as a function of signals from the microprocessor (50). β« Mikroprozessorgesteuertar Ultraschallschweißapparat nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnosevorrichtung (22) mehrere Anzeigen aufweist, die in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Schweißapparates (10,12,14) in einer bestimmten Reihenfolge beaufschlagt werden.Microprocessor-controlled ultrasonic welding apparatus according to claim S, characterized in that the diagnostic device (22) has several displays which are acted upon in a specific sequence depending on the operating state of the welding apparatus (10, 12, 14).
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