KR102430628B1 - 초음파 가공 장치, 초음파 가공 장치 구성 방법 및 이러한 타입의 초음파 가공 장치를 가진 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공작물을 가공하기 위한 초음파 가공 장치(1)에 관한 것이다. 생성기(11), 변환기(12), 부스터(13), 소노트로드(14), HV 케이블(15), 기계 프레임(16), 및 공작물용 유지 장치(17)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 부품들(10) 중에서 적어도 하나, 특히 모두는 관련된 식별자(18)를 가지고 있다. 이 식별자(18)는 부품의 적어도 하나의 개별 매개 변수, 특히 공정 매개 변수, 구체적으로 작동 중에 사용 가능한 공진 주파수 및 주파수 대역폭, 및/또는 장치(1)의 진폭에 영향을 주는 매개 변수, 특히 전기 매개 변수, 음향 매개 변수, 또는 치수 매개 변수를 특징짓는다. 장치(1)는 또한 입력 인터페이스(19)를 가지고 있다. 입력 인터페이스(19)에 의해 식별자(18) 또는 식별자(18)를 기초로 생성된 데이터가 판독될 수 있다. 상기 장치(1)는 또한 데이터 처리 장비를 가지고 있다. 이 데이터 처리 장치에 의해, 판독된 식별자(18)에 기초하여 또는 식별자(18)로부터 생성된 데이터에 기초하여, 장치(1)가 목표 작동 상태에서 작동되는 방식으로 장치(1)의 적어도 하나의 매개 변수가 결정될 수 있다. 상기 목표 작동 상태는 예를 들어 공진 진동 상태이다.

Description

초음파 가공 장치, 초음파 가공 장치 구성 방법 및 이러한 타입의 초음파 가공 장치를 가진 시스템
본 발명은 독립항들의 전제부에 따른 초음파 가공 장치, 초음파 가공 장치 구성 방법, 및 시스템에 관한 것이다.
초음파 가공 장치의 경우, 부품, 예를 들어 생성기, 변환기, 부스터, 소노트로드(sonotrode), HV 케이블, 기계 프레임, 또는 공작물용 유지 장치의 개별 매개 변수가 공정 매개 변수에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 특히, 초음파 가공 장치의 공진 주파수 및 작동 중에 사용 가능한 주파수 대역폭 및/또는 진폭에 영향을 미친다. 이러한 모든 부품들을 생산하는 동안, 제조 공차는 편차가 불가피하게 발생하는 것을 의미한다. 이러한 편차는 공정 매개 변수, 특히 초음파 가공 장치의 작동 중에 사용 가능한 공진 주파수 및 주파수 대역폭 및/또는 진폭에 영향을 미친다. 따라서, 이들 부품 중 어느 하나가 교체될 때, 초음파 가공 장치는 재교정될 필요가 있다. 조정 또는 교정은 부품의 실제 치수에 공차를 허용한다.
DE102015221615A1은 예를 들어 초음파 용접 장치를 자동으로 교정하기 위한 시스템을 개시한다. 이 시스템은 실제 작동 매개 변수를 측정하기 위한 측정부와 컴퓨터를 포함하고 있다. 교정은 교정 데이터 메모리에 기초하여 적어도 하나의 특정 작동 매개 변수를 사용하여 작동되는 초음파 용접 장치와 관련이 있다. 교정 시에, 측정부는 실제 작동 매개 변수를 측정한다. 그 후, 실제 작동 매개 변수는 특정 작동 매개 변수와 비교되고, 필요한 경우, 특정 데이터를 조정함으로써 초음파 용접 장치의 교정이 수행된다.
공지된 초음파 용접 장치의 단점은 교정 공정 중에 교정이 복잡한 측정에 의존해야 하므로, 공정이 느려진다는 점이다.
EP0786323A1은 수행될 용접 작업에 기초하여 초음파 용접 장치에서 용접 매개 변수를 대화식으로 설정하는 방법을 개시한다. 이 방법은 초기 매개 변수를 사용하여 생성된 용접의 용접 품질에 관한 표시를 사용하여 매개 변수를 설정한다. 그 목적은 용례에 기초하여 용접 장치의 자동 조정을 허용하는 것이다.
공지된 방법의 단점은 초기 용접이 이루어져야 하고 그 품질이 사람에 의해 평가되어야 한다는 것이다.
US2003/0198667A1은 용접 장치 및 이를 진단하는 방법을 개시하고 있다. 이 장치는 센서 및 데이터 메모리를 포함한다. 데이터 메모리는 예를 들어 일련 번호, 모델 번호, 및 용접 장치의 제조일과 같은 용접 장치에 관한 정보, 그리고 예를 들어 구성 부품 식별자 또는 부품 버전 식별자와 같은 용접 장치에 사용되는 부품에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이들 데이터 및 센서(예를 들어, 전류 센서 및 전압 센서)의 데이터에 기초하여, 진단부는 용접 장치의 상태를 평가한다. 진단부는 이어서 수정 조치를 취할 수 있다.
이러한 공지된 장치의 단점은 시스템 구성을 측정하여 부품의 제조 공차를 간접적으로만 허용할 수 있다는 것이다. 측정으로 인해 시스템 구성이 느려진다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 극복하는 초음파 가공 장치를 제공하고, 특히 시스템이 특정 상태에서 작동되는 것을 보장하는 구성 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 독립 청구항에 따른 초음파 가공 장치, 초음파 가공 장치를 조정 또는 교정하는 방법, 그리고 시스템에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 공작물을 가공하기 위한 초음파 가공 장치에서, 생성기(generator), 변환기, 부스터, 소노트로드, HV 케이블, 기계 프레임 및 공작물용 유지 장치 중에서 적어도 하나, 특히 모두는 관련된 식별자를 가지고 있다. 상기 식별자는 적용 가능한 부품의 적어도 하나의 개별 매개 변수를 특징짓는다. 바람직하게는, 상기 식별자는, 공정 매개 변수, 특히 작동 중에 사용 가능한 공진 주파수 및 주파수 대역폭, 및/또는 진폭에 영향을 주는 매개 변수, 특히 전기 매개 변수, 음향 매개 변수, 또는 치수 매개 변수를 특징짓는다. 상기 초음파 가공 장치는 관련된 입력 인터페이스를 갖는다. 이 입력 인터페이스에 의해, 식별자 또는 식별자에 기초하여 생성된 데이터가 판독될 수 있다. 상기 초음파 가공 장치는 관련 컴퓨팅 장비를 갖는다. 컴퓨팅 장비에 의해, 판독 식별자 또는 식별자로부터 생성된 데이터는 초음파 가공 장치가 특정 작동 상태에서 작동되도록 초음파 가공 장치의 적어도 하나의 매개 변수를 결정 또는 설정하기 위한 기초로서 취해질 수 있다. 상기 특정 작동 상태는 특히 공진 진동 상태이다.
식별자를 판독함으로써, 초음파 가공 장치는 설정 중에 측정 없이 특정 작동 상태로 설정될 수 있다는 것이 유리하다는 것을 알게 되었다. 조정 또는 교정 중 부품의 개별 매개 변수의 측정이 필요하지 않다. 이를 통해 특히, 특정 작동 상태를 빠르게 설정할 수 있다. 현장에서, 부품을 측정하기 위한 측정 장치는 더 이상 필요하지 않다. 적용 가능한 식별자를 판독함으로써 조정 또는 교정 중에 부품의 개별 매개 변수를 쉽게 허용할 수 있다.
주파수 대역폭은 하한 주파수 및 상한 주파수를 특징으로 한다. 한계 주파수는 초음파 가공 장치의 치수 매개 변수, 음향 매개 변수, 및 전기 매개 변수에 기초하여 선택된다. 따라서, 주파수 대역폭은 주파수 스펙트럼에 해당한다.
진폭은 초음파 가공 장치의 기계적 진동의 진폭이다.
일 실시형태에서, 식별자는 RFID 칩, 스마트 코드, 바코드, 또는 USB 스틱으로서 구현된다.
RFID 칩은 바코드와 비교하여 상대적으로 많은 양의 데이터를 저장할 수 있게 하고 상세한 식별자의 사용을 허용하므로 대량의 데이터를 식별자로 코딩할 수 있다. RFID 칩은 높은 데이터 밀도 외에도 자동으로 쉽게 읽을 수 있는 이점이 있다. 따라서, RFID 칩을 사용하면, 식별자를 직접 디지털 방식으로 처리할 수 있다. RFID 칩은 또한 적절한 RFID 리더를 통해 멀리서도 읽을 수 있으며 눈에 띄지 않아도 읽을 수 있다. 따라서, 예를 들어, 중앙 RFID 판독기는 초음파 가공 장치의 생성기에 장착될 수 있으며, 이 판독기는 적용 가능한 부품이 설치된 후에도 초음파 가공 장치의 모든 부품의 칩을 판독하는 데 사용될 수 있다.
스마트 코드는 흰색 요소와 검은색 요소의 2 차원 배열이다. 이러한 요소들의 2차원 배열의 결과로서, 스마트 코드는 예를 들어 바코드에 의해 허용되는 것보다 더 높은 데이터 밀도를 허용한다. 데이터 밀도가 높을수록 특히 오류 감지 요소를 코드에 통합할 수 있으므로 후자를 보다 신뢰할 수 있게 읽을 수 있다. 따라서, 스마트 코드는 또한 보다 신뢰할 수 있는 자동 판독성에 의해 바코드와 구별되며, 특히 초음파 가공 장치와 함께 사용하기에 적합하다.
바코드의 장점은 자동으로 쉽게 읽을 수 있다는 것이다. 따라서, 바코드는 식별자의 자동 처리에 적합하다.
USB 스틱 형태의 식별자는 식별자가 USB 스틱에 디지털 방식으로 저장되어 더 쉽게 자동으로 처리될 수 있다는 이점을 제공한다. 또한, 장치의 입력 인터페이스는 USB 식별자의 경우에 USB 인터페이스의 형태일 수 있다. 또한, USB 스틱이 부품 자체에 배치되지 않아서 그 위에 공간을 차지하지 않으므로 유리한 것으로 밝혀졌다. 또한, 부품의 질량은 식별자에 의해 영향을 받지 않으므로, 식별자가 공정 매개 변수, 특히 작동 동안 사용 가능한 공진 주파수 및 주파수 대역폭 및/또는 장치의 진폭에 영향을 미치는 것이 방지된다.
이러한 용례의 맥락에서 매개 변수는 매개 변수 세트일 수도 있다.
일 실시형태에서, 입력 인터페이스는 USB 인터페이스, 키보드, 터치 스크린, 또는 RFID 리더로서 구현된다.
컴퓨팅 장비는 초음파 가공 장치에 배치될 수 있거나 물리적으로 분리될 수 있다. 따라서, 컴퓨팅 장비는 예를 들어, 적절한 용례에 의해 작동하는 동안 초음파 가공 장치와 연관된 스마트폰, 컴퓨터, 및 서버일 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 부품의 개별 매개 변수는 제조 후 제조자에 의해 측정된 매개 변수이다.
또한, 차후의 측정 없이 시스템 조정 또는 시스템 교정 동안 개별 부품의 제조 공차를 허용하는 것이 유리하다는 것이 밝혀졌다. 이는 부품의 최소 제조 공차도 초음파 가공 장치의 특정 작동 상태에 영향을 미치기 때문에, 초음파 가공 장치에 매우 중요하다.
따라서, 부품의 측정은 제조 직후에 수행될 수 있다. 제조 직후 측정을 수행하면, 이 측정을 제조 방법의 품질 보증에도 사용할 수 있다.
일 실시형태에서, 개별 매개 변수는 정확히 측정된 실제 치수, 실제 중량, 실제 임피던스, 실제 주파수, 진폭 변환, 재료 유형, 또는 부품의 제조일(년도)이다.
바람직한 실시형태에서, 개별 매개 변수는 이 부품의 특정 상태와 비교한 부품에서의 편차를 특징으로 한다.
따라서, 매개 변수가 수정될 편차를 직접적으로 나타내므로, 개별 매개 변수를 특히 간단하게 처리할 수 있다. 따라서, 컴퓨팅 장비는 개별 매개 변수를 특히 간단한 방식으로 처리할 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 식별자는 부품을 1대1로(biuniquely) 결정한다.
이를 통해, 정확한 부품을 식별자로부터 유추할 수 있다. 따라서, 용접 장치가 개별 매개 변수에 기초하여 교정될 수 있을 뿐만 아니라, 시스템 시동 후 작동에 관한 평가가 수집될 수 있으며, 이러한 데이터는 특정 부품과 관련될 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 입력 인터페이스는 판독 장치로서 구현된다. 판독 장치는 컴퓨팅 장비에 연결 가능하거나 연결되어 있다.
이것은 판독 장치에 의해 식별자가 직접 판독될 수 있게 하여 초음파 가공 장치의 사용자가 식별자를 입력할 필요가 없게 한다. 판독된 식별자는 컴퓨팅 장비와의 연결을 통해 컴퓨팅 장비로 직접 전달될 수 있다.
판독 장치는 예를 들어 적외선 스캐너, 카메라, 컬러 센서, 또는 RFID 리더로서 구현된다.
바람직한 실시형태에서, 판독 장치는 초음파 가공 장치의 일부로서 구현된다. 초음파 가공 장치는 판독 장치를 포함하고, 따라서 식별자는 장치 자체에 의해 용이하게 판독될 수 있다는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다.
바람직한 실시형태에서, 컴퓨팅 장비 및 판독 장치는 공통의 물리적 유닛으로 구현된다.
바람직하게는, 컴퓨팅 장비 및/또는 판독 장치는 생성기에서 구현된다.
이는 컴퓨팅 장비 및/또는 판독 장치가 교정될 부품에 직접 근접하게 배치됨을 의미한다. 이는 컴퓨팅 장비와 판독 장치 사이 및 교정될 부품들 사이의 짧은 연결 경로를 허용한다. 이는 장치의 경제적인 설계를 허용하고 장치에서 식별자의 전송의 간섭에 대한 민감성을 감소시킨다(예를 들어 RFID 기술에 의함).
바람직한 실시형태에서, 컴퓨팅 장비는 데이터 인터페이스를 갖는다. 데이터 인터페이스는 원격 유지 관리가 가능하도록 설계되어 있다. 특히, 데이터 인터페이스는 초음파 가공 장치의 원격 조정 또는 원격 교정을 허용해야 한다. 특히, 이것은 생성기의 원격 조정 또는 원격 교정을 허용해야 한다.
이를 통해, 계산 집약적인 공정을 원격 컴퓨팅 장비에서 수행할 수 있다. 원격 컴퓨팅 장비는 초음파 가공 장치와 물리적으로 분리된 컴퓨팅 장비, 예를 들어 건물의 다른 방 또는 다른 건물의 컴퓨팅 장비이다. 따라서, 초음파 가공 장치에서의 컴퓨팅 장비는 더 작게 구현될 수 있고, 따라서 더욱 경제적이다. 또한, 데이터 인터페이스를 통해 초음파 가공 장치를 원격으로 지속적으로 모니터링하고 수정 작업을 수행할 수 있다.
데이터 인터페이스는 일 실시형태에서 USB 인터페이스, 이더넷 인터페이스, WLAN 인터페이스, 블루투스 인터페이스, 또는 NFC(Near Field Communication) 인터페이스로 구현된다.
바람직한 실시형태에서, 식별자는 부품에 부착된다.
이것은 부품들이 초음파 가공 장치에 사용되기 직전에 식별자를 판독할 수 있게 한다. 따라서, 예를 들어, 부품이 교체될 때, 새로운 부품은 이미 포장을 풀고 제공할 수 있으며, 새로운 부품이 장착되기 직전에 식별자를 판독할 수 있다. 이것은 초음파 용접 장치의 현저한 정지시간을 더욱 단축하여 작동될 수 있게 한다.
바람직한 실시형태에서, 식별자는 상기 부품의 패키징과 관련된다.
이것은 특히 작은 부품의 경우에, 식별자가 부품과 연관될 수 있게 하며, 그로 인해 부품 자체가 어떤 식으로든 식별자에 의해 손상되지 않게 한다. 이러한 식별자의 관련성은 또한 초음파 가공 장치가 설정/변경되고 모든 식별자가 그 후에 만 판독될 수 있게 한다. 따라서, 부품의 교체 단계 및 시스템의 구성/조정/보정 단계가 시간적으로 분리될 수 있다. 따라서, 초음파 가공 장치의 공진 상태는 식별자/식별자들에 의해 영향을 받지 않는다.
전술한 목적은 또한 초음파 가공 장치를 구성하기 위한 구성 방법에 의해 달성된다. 상기 구성은 특히 생성기, 변환기, 부스터, 소노트로드, HV 케이블, 기계 프레임 및 공구용 유지 장치를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 부품을 교체한 후에 수행된다. 상기 방법은 다음 단계, 즉 식별자를 판독하는 단계를 포함한다. 식별자는 부품의 개별 매개 변수를 특징짓는다. 식별자는 특히 공정 매개 변수, 구체적으로 작동 중에 사용 가능한 공진 주파수 및 주파수 대역폭 및/또는 장치의 진폭에 영향을 미치는 매개 변수를 특징짓는다. 특히, 전기 매개 변수, 음향 매개 변수, 또는 치수 매개 변수는 식별자에 의해 특징 지워진다. 식별자는 판독 장치에 의해 판독된다. 추가 단계에서, 판독된 식별자 또는 식별자로부터 생성된 데이터는 장치의 매개 변수를 결정하기 위한 기초로서 취해진다. 이 매개 변수는 장치가 특정 작동 상태에서 작동되도록 한다. 상기 특정 작동 상태는 특히 공진 진동 상태이다. 다음 단계에서, 장치는 적어도 하나의 매개 변수에 따라 조정된다. 특히, 생성기의 주파수 대역폭 및/또는 진폭이 조정된다.
이것은 초음파 가공 장치가 현장에서 측정을 요구하지 않고 판독 식별자 또는 다수의 판독 식별자들에 기초하여 단독으로 구성될 수 있게 한다. 이는 초음파 가공 장치의 효율적인 구성을 가능하게 한다. 초음파 가공 장치의 작동 상태를 측정하고 측정된 작동 상태와 특정 작동 상태를 비교하는 다른 필요 단계는 생략된다. 식별자의 판독만이 필요하며, 상기 식별자는 조정 또는 교정을 수행하기 위한 기초로서 취해진다.
바람직한 실시형태에서, 상기 구성 방법은 또한 식별자 또는 식별자에 기초하여 생성된 데이터를 물리적으로 별개의 컴퓨팅 장비로 전송하는 단계를 포함한다. 이어서, 식별자와 관련된 매개 변수는 컴퓨팅 장비로부터 초음파 가공 장치로 전송된다.
이것은 초음파 가공 장치로부터 컴퓨팅 장비를 물리적으로 분리하여 배치하는 것을 허용한다. 따라서, 적용 가능한 식별자가 수신된 후에 매개 변수를 저장 및/또는 계산하고, 이를 초음파 가공 장치로 전송하는 중앙 컴퓨팅 장비가 이용될 수 있다. 따라서, 초음파 가공 장치는 강력한 컴퓨팅 장비 없이 구현될 수 있다.
매개 변수의 중앙 관리는 또한 다양한 매개 변수의 평가를 가능하게 하고, 이에 따라 무엇보다도 생산 품질에 결정적이다. 또한, 매개 변수의 검색 시간은 중앙에서 기록되고 마찬가지로 분석될 수 있다. 이것은 장치의 성능에 관한 명세 및 장치의 가능한 최적화에 관한 결론을 가능하게 한다.
본원의 목적은 또한 초음파 가공 장치용 부품을 제조하는 방법에 의해 달성된다. 이 방법은 부품을 생산하는 단계를 포함한다. 다음 단계에서, 생산된 부품이 측정되고, 부품을 특징짓는 매개 변수, 특히 매개 변수 세트를 생성하기 위한 기초로서 측정이 이루어진다. 다음 단계에서, 매개 변수, 특히 매개 변수 세트와 관련된 1대1 식별자(biunique identifier)가 생성된다. 추가 단계에서, 식별자는 부품과 관련된다.
따라서, 부품은 제조 직후에 측정되는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다. 조정 또는 교정 중, 즉 초음파 가공 장치의 사용 장소에서 부품을 측정하는 것은 생략된다. 따라서, 상기 측정은 이를 위해 특별히 설계된 (복잡한) 측정 장치를 사용하여 특별히 설비를 갖춘 장소에서 이상적인 조건 하에서 수행될 수 있다. 사용자에 의한 초음파 가공 장치의 사용 장소에서 수행된 측정과 비교하여, 이러한 측정은 보다 정확하고 따라서 초음파 가공 장치가 보다 정확하게 조정될 수 있게 한다. 이를 통해, 장치를 동일한 결과로 작동할 수 있다. 측정 결과는 매개 변수, 특히 매개 변수 세트로 처리된 결과로서, 그리고 이 매개 변수, 특히 매개 변수 세트가 결국 부품과 연관되는 식별자와 연관된 결과로서 간단한 방식으로 처리될 수 있다. 따라서, 부품이 배송될 때, 부품에 대한 자세한 측정 보고서의 추가 공급이 생략된다. 부품을 교체할 때, 측정 보고서를 신중하게 고려하는 것도 필요하지 않다. 따라서, 이 방법을 사용하여 제조된 부품은 초음파 가공 장치에서 부품을 보다 간단하게 사용할 수 있게 한다. 상기 방법은 생성기, 변환기, 부스터, 소노트로드, HV 케이블, 기계 프레임, 및 공작물용 유지 장치를 제조하는 데 사용될 수 있다.
전술한 목적은 또한 시스템에 의해 달성된다. 이 시스템은 이상에 기술된 바 그리고 이하에 기술된 바와 같은 적어도 하나의 초음파 가공 장치를 포함한다. 이 시스템은 또한 데이터베이스를 포함한다. 이 시스템은 또한 초음파 가공 장치와 데이터베이스 사이의 통신 인터페이스를 포함한다. 이 통신 인터페이스는 초음파 가공 장치와 데이터베이스 사이의 정보를 전송하는 데 사용된다.
데이터베이스가 초음파 가공 장치에 대한 데이터의 중앙 저장, 관리, 평가, 및 제어를 허용하는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다. 특히, 이것은 초음파 가공 장치 자체가 더 간단하게, 즉 데이터 메모리 없이 만들어질 수 있게 한다.
바람직한 실시형태에서, 데이터베이스는 초음파 가공 장치의 적어도 하나의 부품과 관련된 식별자와 부품을 특징 짓는 매개 변수, 특히 매개 변수 세트가 연관되도록 한다.
이를 통해, 부품과 연관될 수 있는 간단한 식별자를 기초로 하여 복잡한 매개 변수, 특히 매개 변수 세트를 부품과 연관시킬 수 있다.
다른 실시형태에서, 이 시스템은 또한 원격 데이터베이스 외에 원격 컴퓨팅 장비를 포함한다.
이것은 초음파 용접 장치가 추가로 단순화될 수 있게 하고, 그럼에도 불구하고 아래에서 설명된 식별자의 판독에 기초하여 조정 또는 교정을 가능하게 한다.
본 발명은 도면의 예시적인 실시형태에 기초하여 아래에서 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 초음파 가공 장치의 예시적인 제1 실시형태를 도시한다.
도 2는 식별자의 예시적인 제1 실시형태의 도면을 도시한다.
도 3은 식별자의 예시적인 제2 실시형태의 도면을 도시한다.
도 4는 식별자의 예시적인 제3 실시형태의 도면을 도시한다.
도 5는 도 1에 도시된 초음파 가공 장치의 예시적인 실시형태의 개략도를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 초음파 가공 장치의 예시적인 제2 실시형태의 개략도를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 초음파 가공 장치의 예시적인 제3 실시형태의 개략도를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 초음파 가공 장치의 예시적인 제4 실시형태의 개략도를 도시한다.
도 9는 본 발명에 따른 초음파 가공 장치의 예시적인 제5 실시형태의 개략도를 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 초음파 가공 장치의 예시적인 제6 실시형태의 개략도를 도시한다.
도 11은 본 발명에 따른 초음파 가공 장치의 예시적인 제7 실시형태의 개략도를 도시한다.
도 1은 초음파 용접 장치 형태의 초음파 가공 장치(1)의 예시적인 제1 실시형태의 개략적 도면을 도시한다. 초음파 용접 장치(1)는 다수의 부품으로 구성된다. 그것은 생성기(11), 변환기(12), HV 케이블(15), 부스터(13), 소노트로드(14), 기계 프레임(16), 및 공작물용 유지 장치(17)를 포함한다. 생성기(11)는 HV 케이블(15)을 통해 변환기(12)에 연결된다. 생성기(11)는 HV 케이블(15)을 통해 변환기(12)로 전송되는 전기 AC 신호를 생성하여 변환기(12)에 전력을 공급한다. 변환기(12)는 전기 AC 신호를 기계적 진동으로 변환한다. 이러한 기계적 진동은 변환기(12)에서 부스터(13)로 전달된다. 부스터(13)는 진동의 진폭을 변경시키도록 설계되어 있다. 부스터(13)는 기계적 진동을 소노트로드(14)에 전달하고, 소노트로드(14)는 이 진동을 공작물에 전달한다. 이러한 방식으로, 공작물은 초음파 용접된다. 변환기(12), 부스터(13), 및 소노트로드(14)는 기계 프레임(16)에 의해 장치(1) 상에 유지된다.
초음파 용접 장치(1)를 특정 작동 상태, 즉 공진 주파수에서 작동시키기 위해서, 부품들이 서로 정확하게 정합될 필요가 있다. 예를 들어, 제조 공차로 인해 부품들이 특정 치수를 벗어나기 때문에, 부품을 교체한 후에 초음파 용접 장치(1)를 조정할 필요가 있다. 이러한 조정은 부품의 개별 매개 변수(실제 매개 변수)를 고려하고 초음파 용접 장치(1)를 이들 개별 매개 변수로 조정한다. 따라서, 예를 들어, 생성기(11)의 전기 AC 신호의 주파수 대역폭 및/또는 진폭이 적응될 수 있다. AC 신호의 주파수는 초음파 용접 장치(1)가 특정 진폭에서 공진으로 작동하도록 생성기의 조정에 의해 조정된다. 본 발명에 따른 예시적인 실시형태에서, 소노트로드(14)는 식별자(18)를 갖는다. 식별자(18)는 소노트로드(14)의 개별 매개 변수에 연관된다. 따라서, 식별자(18)가 판독됨으로써 초음파 용접 장치(1)의 조정이 단순화될 수 있다. 조정을 위해, 식별자(18)는 입력 인터페이스(도 5 참조)에 의해 입력되고, 그 결과, 소노트로드(14)의 개별 형태에 대한 명세가 식별자(18)에 기초하여 이루어질 수 있다. 이 정보는 조정을 수행하는 데 사용된다. 따라서, 예를 들어, 소노트로드(14)와 관련된 식별자(18)는 소노트로드(14)의 실제 치수를 결정하기 위한 기초로서 취해질 수 있다. 이러한 치수는 소노트로드(14)의 제조 후에 측정되고 식별자(18)에 연관된다. 따라서, 상기 치수는 식별자(18)에 기초하여 확인될 수 있고 주파수 대역폭 및/또는 진폭을 계산하는 데 사용된다. 조정 동안, 생성기 주파수는 이 계산된 주파수 대역폭 및/또는 진폭에 대해 조정된다.
도 2는 본 발명에 따른 식별자(18)의 예시적인 제1 실시형태를 개략적으로 도시한다. 이 실시형태는 RFID 칩이다. RFID 칩은 종래 기술로부터 잘 알려져 있다.
도 3은 본 발명에 따른 식별자의 예시적인 제2 실시형태를 개략적으로 도시한다. 이 실시형태는 스마트 코드이다.
도 4는 본 발명에 따른 식별자(18)의 예시적인 제3 실시형태를 개략적으로 도시한다. 이 실시형태는 바코드이다.
다른 예시적인 실시형태(도시 생략)에서, 식별자(18)는 예를 들어 포장에 동봉된 USB 스틱으로서 구현된다.
도 5는 도 1의 초음파 용접 장치(1)의 예시적인 실시형태의 개략도를 도시한다. 장치(1)는 부품들, 즉 생성기(11), 변환기(12), 부스터(13), 소노트로드(14), HV 케이블(15), 기계 프레임(16), 및 공작물용 유지 장치(17)를 포함한다. 이 예시적인 실시형태에서, 소노트로드(14)는 관련된 식별자(18)를 갖는 유일한 부품이다. 장치(1)는 또한 입력 인터페이스(19) 및 컴퓨팅 장비(20)를 포함한다. 입력 인터페이스(19)는 식별자(18)의 입력을 허용하며, 컴퓨팅 장비(20)는 식별자(18)를 처리하고 장치(1)를 조정하는 데 사용된다. 이 예시적인 실시형태에서, 입력 인터페이스(19)는 USB 인터페이스로서 구현된다. 따라서, 예시적인 본 실시형태에서, USB 스틱으로 구현된 식별자(18)는 장치(1)를 작동하는 사람에 의해 입력 인터페이스(19)에 도입될 수 있다. 판독 식별자(18)는 이어서 컴퓨팅 장비(20)에 의해 처리된다. 컴퓨팅 장비(20)는 소노트로드(14)의 개별 매개 변수를 확인하기 위한 기초로서 식별자(18)를 취한다. 이 매개 변수는 예시적인 본 실시형태에서, 소노트로드(14)의 정확한 실제 치수에 대응한다. 컴퓨팅 장비(20)는 이러한 실제 치수를 사용하여 초음파 용접 장치(1)에 대한 주파수 대역폭 및/또는 진폭을 계산하고 이에 따라 생성기(11)의 주파수 대역폭 및/또는 진폭을 조정한다.
도 6은 초음파 용접 장치(1)의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다. 이 예시적인 실시형태에서, 모든 부품, 즉 생성기(11), 변환기(12), 부스터(13), 소노트로드(14), HV 케이블(15), 기계 프레임(16), 및 공작물용 유지 장치(17)는 다양한 정보를 갖는 각각 하나의 식별자(18)를 가지고 있다. 입력 인터페이스는 예시적인 본 실시형태에서 판독 장치(21)로서 구현된다. 판독 장치(21)는 RFID 리더이다. 식별자(18)는 RFID 칩으로서 부품에 직접 부착된다. 따라서, 부품의 식별자(18)는 판독 장치(21)에 의해 판독될 수 있다. 판독 장치(21)는 식별자(18)를 컴퓨팅 장비(20)로 전송한다. 컴퓨팅 장비(20)는 부품들(11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)의 개별 매개 변수들을 결정하기 위한 기초로서 식별자(18)들을 취하며, 이어서 컴퓨팅 장비(20)는 개별 부품을 위해 조정된 주파수 대역폭 및/또는 진폭을 계산할 수 있다. 컴퓨팅 장비(20)는 계산된 주파수 대역폭 및/또는 진폭을 생성기(11)로 전송하고, 생성기(11)는 그에 따라 출력 신호를 조정한다.
도 7은 본 발명에 따른 초음파 용접 장치(1)의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다. 예시적인 본 실시형태에서, 컴퓨팅 장비(20) 및 판독 장치(21)는 장치(1)의 생성기(11)에 통합된다. 각각의 부품(11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)은 관련된 1대1 식별자(18)를 갖는다.
도 8은 본 발명에 따른 초음파 용접 장치(1)의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다. 예시적인 본 실시형태에서, 컴퓨팅 장비(20)는 장치(1)의 외부에, 즉 장치로부터 분리되어 배치되어 있다. 판독 장치(21)는 예시적인 본 실시형태에서 초음파 용접 장치(1) 내에 배치된다.
도 9는 초음파 용접 장치(1)의 다른 예시적인 실시형태를 도시하며, 본 예에서 컴퓨팅 장비(20) 및 판독 장치(21)는 초음파 용접 장치(1) 외부에 배치된다.
도 10은 본 발명에 따른 시스템(22)의 예시적인 실시형태를 도시한다. 시스템(22)은 또한 초음파 용접 장치(1) 외에 통신 인터페이스(24)를 통해 장치(1)에 연결된 데이터베이스(23)를 포함한다. 장치(1)는 부품의 식별자(18)를 판독하는 데 사용되는 판독 장치(21)를 포함한다. 판독 식별자(18)는 장치(1)에 마찬가지로 수용되는 컴퓨팅 장비(20)에 의해 처리된다. 컴퓨팅 장비(20)는 통신 인터페이스(24)를 사용하여 데이터베이스(23)로부터 식별자에 대응하는 매개 변수/매개 변수 세트를 요청한다. 예를 들어, 데이터베이스(23)는 부품에 대응하는 매개 변수 세트가 1대1 식별자에 기초하여 저장되는 룩업 테이블을 포함한다. 상기 초음파 가공 장치의 컴퓨팅 장비(20)는 장치(1)의 부품에 적합한 주파수 대역폭 및/또는 진폭을 계산하기 위한 기초로서 데이터베이스(23)로부터 요청된 매개 변수를 취하여 그에 따라 생성기를 조정한다.
도 11은 본 발명에 따른 시스템(22)의 다른 예시적인 실시형태를 도시한다. 예시적인 본 실시형태에서, 컴퓨팅 장비(20)는 초음파 용접 장치(1) 내부가 아니라 멀리에 배치된다. 따라서, 컴퓨팅 장비(20)는 다수의 초음파 가공 장치(1)(단지 하나의 초음파 가공 장치만 도시됨)를 위해 중앙에서 사용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 공작물을 가공하기 위한 초음파 가공 장치(1)에 있어서,
    생성기(11; generator), 변환기(12), 부스터(13), 소노트로드(14; sonotrode), HV 케이블(15), 기계 프레임(16), 및 공작물용 유지 장치(17)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 부품들 중에서 적어도 하나는 관련된 식별자(18)를 가지고 있으며,
    상기 식별자는
    상기 부품의 적어도 하나의 개별 매개 변수를 특징짓거나,
    상기 부품을 특징짓는 매개 변수와 관련되거나,
    상기 부품의 적어도 하나의 개별 매개 변수를 특징지으면서, 상기 부품을 특징짓는 매개 변수와 관련되며,
    상기 초음파 가공 장치(1)는 관련된 입력 인터페이스(19)를 가지고 있으며, 이 입력 인터페이스에 의해, 식별자(18) 또는 이 식별자(18)에 기초하여 생성된 데이터가 판독될 수 있고,
    상기 초음파 가공 장치(1)는 관련된 컴퓨팅 장비(20)를 가지고 있으며, 이 컴퓨팅 장비에 의해, 판독된 식별자(18) 또는 식별자(18)로부터 생성된 데이터는 초음파 가공 장치(1)가 특정 작동 상태에서 작동되도록 초음파 가공 장치(1)의 적어도 하나의 매개 변수를 결정하기 위한 기초로서 취해질 수 있는 것인 초음파 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 매개 변수는,
    작동 중에 사용 가능한 공진 주파수 및 주파수 대역폭과,
    초음파 가공 장치(1)의 진폭
    중 적어도 하나를 포함하는 것인 초음파 가공 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 판독된 식별자(18) 또는 식별자(18)로부터 생성된 데이터는 초음파 가공 장치(1)가 공진 진동 상태에서 작동되도록 초음파 가공 장치(1)의 적어도 하나의 매개 변수를 결정하기 위한 기초로서 취해질 수 있는 것인 초음파 가공 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부품의 개별 매개 변수는 상기 부품이 제조된 후에 측정된 매개 변수인 것인 초음파 가공 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부품의 개별 매개 변수는 해당 부품의 특정 상태와 비교한 상기 부품에서의 편차를 특징짓는 것인 초음파 가공 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 식별자(18)는 상기 부품을 1대1로(biuniquely) 결정하는 것인 초음파 가공 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입력 인터페이스(19)는 판독 장치(21)로서 구현되고, 상기 판독 장치(21)는 상기 컴퓨팅 장비(20)에 연결 가능한 것인 초음파 가공 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 판독 장치(21)는 초음파 가공 장치의 부품으로서 구현되는 것인 초음파 가공 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 컴퓨팅 장비(20), 상기 판독 장치(21), 또는 양자 모두는 하나의 부품에 구현되는 것인 초음파 가공 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 컴퓨팅 장비(20), 상기 판독 장치(21), 또는 양자 모두는 상기 생성기(11)에 구현되는 것인 초음파 가공 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 컴퓨팅 장비(20)는, 초음파 가공 장치(1)의 원격 유지 보수가 가능하게 하도록 설계된 통신 인터페이스(24)를 갖는 것인 초음파 가공 장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 식별자(18)는 상기 부품에 부착되는 것인 초음파 가공 장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 식별자(18)는 상기 부품의 패키징과 관련되는 것인 초음파 가공 장치.
  14. 생성기(11), 변환기(12), 부스터(13), 소노트로드(14), HV 케이블(15), 기계 프레임(16), 및 공작물용 유지 장치(17)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 부품들 중에서 적어도 하나를 교체한 후에, 초음파 가공 장치(1)를 구성하는 방법에 있어서,
    - 판독 장치(21)에 의해, 상기 부품의 개별 매개 변수를 특징짓거나, 또는 상기 부품을 특징짓는 매개 변수와 관련되거나, 또는 상기 부품의 적어도 하나의 개별 매개 변수를 특징지으면서 상기 부품을 특징짓는 매개 변수와 관련되는, 식별자(18)를 판독하는 단계;
    - 판독된 식별자(18)에 기초하여 또는 식별자(18)로부터 생성된 데이터에 기초하여 초음파 가공 장치(1)의 매개 변수를 결정하는 단계로서, 상기 매개 변수는, 특정 작동 상태에서 초음파 가공 장치(1)가 작동되도록 하는 것인, 단계;
    - 적어도 하나의 매개 변수에 따라서 초음파 가공 장치(1)를 조절하는 단계
    를 포함하는, 초음파 가공 장치(1)를 구성하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 매개 변수는,
    작동 중에 사용 가능한 공진 주파수 및 주파수 대역폭과,
    초음파 가공 장치(1)의 진폭
    중 적어도 하나를 포함하는 것인 초음파 가공 장치(1)를 구성하는 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 생성기(11)의 주파수 범위, 상기 생성기(11)의 진폭, 또는 양자 모두가 조정되는 것인 초음파 가공 장치(1)를 구성하는 방법.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    - 식별자(18) 또는 식별자(18)에 기초하여 생성된 데이터를 컴퓨팅 장비(20)로 전송하는 단계;
    - 식별자(18)에 기초하여 결정된 매개 변수를 컴퓨팅 장비(20)로부터 초음파 가공 장치(1)로 전송하는 단계
    를 더 포함하는, 초음파 가공 장치(1)를 구성하는 방법.
  18. 초음파 가공 장치용 부품을 제조하는 방법에 있어서,
    - 상기 부품을 생산하는 단계;
    - 상기 부품을 측정하고, 상기 부품을 특징짓는 개별 매개 변수를 생성하는 단계;
    - 상기 매개 변수와 관련된 고유의 식별자(18)를 생성하는 단계;
    - 상기 식별자(18)를 상기 부품과 관련시키는 단계
    를 포함하는, 초음파 가공 장치용 부품을 제조하는 방법.
  19. 시스템(22)에 있어서,
    제1항 또는 제2항에 따른 적어도 하나의 초음파 가공 장치(1);
    데이터베이스(23);
    상기 초음파 가공 장치(1)와 상기 데이터베이스(23) 사이에서 정보를 전송하기 위해 초음파 가공 장치(1)와 데이터베이스(23) 사이에 있는 통신 인터페이스(24)
    를 포함하는, 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 데이터베이스(23)는, 초음파 가공 장치(1)의 부품들 중 적어도 하나와 관련된 식별자(18)와 상기 부품을 특징짓는 데이터 기록이 서로 연관되도록 하는 것인 시스템.
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