[发明专利]带质量控制的超声波焊接装置

说明书

技术领域

本发明涉及焊接领域，详细地讲是一种带质量控制的超声波焊接装置。

背景技术

众所周知：在焊接领域，超声波焊接作为一种绿色、高效的技术工艺在电子、塑料、金属、医疗等各行业广泛应用。传统的超声波焊接工艺装置由超声波发生器、超声波换能器、导向机架、换能器拖动气缸和时序逻辑控制电路构成，超声波焊接过程由时序逻辑控制，超声波焊接能量由固定的时间参数控制，超声波焊接熔深由机械限位控制，产品焊接质量控制主要靠操作人员的经验。

超声波焊接实际应用过程中，由于电源电压、负载、换能器阻抗、气源压力和运动机构速度等环节存在不稳定因素，超声波有效焊接功率是变化的，由时序逻辑控制的传统超声波焊接工艺装置，在同一焊接参数下，超声波焊接能量存在不确定性，焊接结果存在不一致性，从而导致焊接质量不稳定。

通过机械限位方法控制超声焊接熔深，虽然可以保证一定的焊接尺寸，但无法保证固化保压工艺的压力，极易使焊件过焊，焊接强度难保证，对于漏焊，轻焊也不能克服，此种方法调节也比较繁琐，重复精度差，一般仅能做到100uM左右的精度。在超声波金属焊接、超声波塑料薄膜焊接、超声波电子芯片焊接、超声波医疗器械焊接等高精度焊接领域，一些工件要求焊接尺寸精度达10uM以内，传统工艺装置很难保证焊接质量。

现有的传统超声波焊接工艺装置基本上没有质量控制措施，产品质量主要靠操作人员的经验和感觉来判断，没有具体的参数量依据，判断失误率高。统计功能也仅是简单的计数，无法存档，出现质量问题因此也就无据查询。

所以说现有的超声波焊接工艺装置在焊接精度和质量控制方面存在一定的缺陷。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术不足，提供一种带质量控制的超声波焊接装置，可精确的控制焊接产品的质量。

本发明采用如下技术解决方案：一种带质量控制的超声波焊接装置，包括中央处理系统、换能器驱动机构、超声波发生器和超声波换能器系统、操控单元，其特征在于，所述的换能器驱动机构安装有位移传感器和压力传感器，换能器驱动机构驱动超声波换能器系统以一定的压力和速度动作的同时，通过位移传感器和压力传感器把超声波换能器系统的位置信号和压力信号送入中央处理系统，超声波发生器在驱动超声波换能器系统把电能转化为超声波振动机械能同时将工作状态信号和超声波换能器系统有用功率信号送入中央处理系统，中央处理系统可以运算分析处理来自压力传感器的压力信号、来自位移传感器的位置信号、来自超声波换能器系统有用功率信号，并根据操控单元预设的焊接参数要求，协调换能器驱动机构动作，调控超声波发生器工作和停止时机，精确控制超声波焊接输出能量。

本发明还可通过如下措施来实现：中央处理系统可以对焊接过程的焊接时间信息、焊接熔深信息、焊接能量信息和焊接压力信息进行实时记录，可以将信息通过显示单元实时显示出来，也可以通过通信单元传给上位PC计算机做分析统计和存档。

换能器驱动机构安装有位移传感器和压力传感器，通过位移传感器和压力传感器把超声波换能器系统的位置信号和压力信号送入中央处理系统运算处理，可实现焊接过程精确的位置控制和压力控制。

超声波发生器实时的把超声波换能器系统有用功率信号送入中央处理系统运算处理，可实现超声波焊接过程精确的能量控制。

中央处理系统可以把焊接过程的焊接时间信息、焊接熔深信息、焊接能量信息和焊接压力信息同操控单元预设的焊接时间、焊接熔深、焊接能量和焊接压力合格鉴定范围参数相比较，筛选出焊接不良产品，通过警报器和显示单元提示操作者。