使用具有延迟运动的伺服电机的超声波压力机制造技术

一种超声波焊接系统包括：运动控制系统，其与所述超声波焊接组套连接，并根据基于从一个或多个传感器接收的一个或多个控制信号的控制输入引起所述超声波焊接组套的受控移动。运动控制系统启动焊接操作，随后发生初始运动延迟，直到预定条件被满足。随后，响应于预定条件被满足，使超声波焊接组套根据焊接配置移动。随后，响应于预定延迟启动条件的发生，使超声波焊接组套停止运动并且保持固定位置。随后，响应于预定延迟终止条件的发生，恢复超声波焊接组套的根据焊接配置的运动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体涉及在超声波焊接中或在其它用于塑料部件的振动接合的系统中使用的压力机。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施方式，超声波焊接系统包括：超声波焊接组套，其能够响应于控制输入进行移动以通过将振动能量施加至工件来启动焊接操作。该系统还包括一个或多个传感器以测量至少一个控制变量并输出与至少一个控制变量相对应的控制信号。该系统还包括运动控制系统，其与超声波焊接组套连接并使超声波焊接组套进行受控移动。运动控制系统响应于基于从一个或多个传感器接收的一个或多个控制信号的控制输入。运动控制系统包括启动焊接操作，并且在焊接操作启动之后，使超声波焊接组套的任何运动受到初始延迟，直到一个或多个控制信号指示各控制变量满足预定条件。运动控制系统还包括在初始延迟之后并响应于预定条件被满足，使超声波焊接组套根据焊接配置移动。在超声波焊接组套根据焊接配置移动之后，响应于预定延迟启动条件的发生，运动控制系统使超声波焊接组套停止运动并保持固定位置。响应于预定延迟终止条件的发生，运动控制系统使超声波焊接组套恢复根据焊接配置的运动。在本专利技术的另一个方面中，焊接操作的方法包括通过响应于控制输入使移动超声波焊接组套移动以将振动能量施加至工件来启动焊接操作，并且经由一个或多个传感器测量至少一个控制变量并输出相应的控制信号。该方法还包括经由运动控制系统使超声波焊接组套进行受控移动，并且经由运动控制系统响应于基于从一个或多个传感器接收的一个或多个控制信号的控制输入。该方法还包括在焊接操作启动之后，经由运动控制系统使超声波焊接组套的任何运动受到，一直到一个或多个控制信号指示各控制变量满足预定条件。在初始延迟之后并响应于预定条件被满足，运动控制系统使超声波焊接组套根据焊接配置移动。在超声波焊接组套根据焊接配置移动之后，响应于预定延迟启动条件的发生，运动控制系统使超声波焊接组套停止运动并保持固定位置。响应于预定延迟终止条件的发生，运动控制系统使超声波焊接组套恢复根据焊接配置的运动。在本专利技术的另外一个方面中，超声波焊接系统包括超声波焊接组套，其被安装成进行线性移动并向第一工件施加受控的力、速度或力和速度的组合，以朝着待与第一工件结合的第二工件推压第一工件。电动线性致动器包括与超声波焊接组套连接的可移动元件，响应于控制输入，电动线性致动器使可移动元件和超声波焊接组套按照受控的力和速度中的一者或多者移动。控制器将控制输入提供至电动线性致动器或伺服电机中的至少一者以控制电动线性致动器或伺服电机的输出。至少一个传感器测量至少一个相应的控制变量并且将与控制变量相对应的信号输出至控制器。在任意的先前焊接运动之后，从预定延迟启动条件开始一直到预定延迟终止条件，控制器基于由至少一个传感器输出的信号使电动线性致动器可移动元件停止运动并保持固定位置。基于由至少一个传感器输出的指示预定延迟终止条件被满足的信号，控制器进一步使电动线性致动器恢复超声波焊接组套的根据默认焊接配置或从多个可用焊接配置选择的焊接配置的运动。鉴于参照附图的各种实施例的详细说明，专利技术的其它方面对于本领域普通技术人员将是显而易见的，下面提供了附图的简要说明。附图说明参考以下优选实施例的说明并参照附图将更佳地理解本专利技术，其中，图1是超声波焊接机的前视立体图；图2是图1示出的包括线性致动器的超声波焊接机的一部分的放大侧面立体图，其中，壳体壁的各个部分被剖开以显露内部结构。图3是图2的变形，其示出了代替伺服电机驱动型致动器的线性电机驱动。图4是图2的变形，其示出了用于力反馈(forcefeedback)的测力传感器(loadcell)。图5是图1示出的超声波焊接机中的超声波“组套(stack)”的分解立体图。图6是图5的变形，其示出了保持被朝着接触杆按压的弹簧加载接触按钮。图7是图1-图4示出的超声波焊接机中使用的线性致动器的控制系统的一个实施例的框图。图8是图4示出的超声波焊接机中使用的线性致动器的控制系统的一个实施例的框图。图9针对根据本方面的至少一个方面的使用伺服压力机并采用延迟运动技术形成的焊接样品示出了距离与时间的关系曲线。图10针对图9中提到的样品中的焊接示出了力与时间的关系曲线。图11针对图9中提到的样品中的焊接的被输出至焊接组套的换能器的功率示出了功率与时间的关系曲线。图12针对延迟焊接运动示出了随时间绘制的相应的距离、力以及力变化速率的曲线的示例。图13针对延迟焊接运动示出了随时间绘制的相应的距离、力以及超声波振幅的曲线的另一个示例。图14针对具有两个运动延迟阶段的焊接运动示出了随时间绘制的相应的距离以及力的曲线的另一个示例。图15针对不具有动态速度调节的焊接(a)和具有动态速度调节的焊接(b)示出了随时间绘制的相应的速度、力以及力变化速率的曲线的另一个示例。图16针对不具有动态速度调节的焊接(a)和具有动态速度调节的焊接(b)示出了随时间绘制的相应的速度和力的曲线的另一个示例。图17针对速度与超声波振幅成正比地增加的焊接示出了随时间绘制的相应的超声波振幅和速度的曲线的另一个示例。具体实施方式虽然结合某些优选实施例对专利技术进行了说明，但是应当理解，专利技术并不局限于那些特定实施例。相反，专利技术旨在覆盖可以包括在由随附的权利要求限定的专利技术的精神和范围内的所有替换、变形以及等效布置。下面转向附图，并首先参照图1至图6，例示的超声波焊接机包括超声波焊接“组套”10，超声波焊接“组套”被安装成通过双向的、电动的线性致动器11(图2)进行受控的垂直移动。下面将结合图5和图6更详细地说明组套10。致动器11被安装在主壳体12内，主壳体还支撑辅助壳体13，辅助壳体13包含用于焊接压力机的电源和电子控制部。在该发明的变形中，壳体12和辅助壳体13可以组合成一个结构，而不会实质上影响本专利技术的主旨。待焊接的热塑工件W1和W2(图5)被安装在超声波焊接组套10下方的固定的夹具中，并且致动器11使组套10朝着上部工件W1向下前进。组套10的下端被朝着工件W1向下按压，以朝着下部工件W2按压上部工件W1，同时向工件W1施加机械振动以实现用于将两个工件W1和W2结合在一起的期望焊接。主壳体12被安装在框架上，框架包括从底座15向上延伸的垂直柱14，且底座15承载用于接收和支撑待焊接的工件的夹具。壳体12通常按照能够调节的方式被安本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波焊接系统，其包括：超声波焊接组套，其能够响应于控制输入进行移动，以通过将振动能量施加至工件来启动焊接操作；一个或多个传感器，其测量至少一个控制变量并输出与所述至少一个控制变量相对应的控制信号；及运动控制系统，其与所述超声波焊接组套连接，并使所述超声波焊接组套进行受控的前进移动，响应于基于从所述一个或多个传感器接收的一个或多个所述控制信号的所述控制输入，所述运动控制系统：启动所述焊接操作，在所述焊接操作启动之后，使所述超声波焊接组套的任何前进移动受到可选择的初始延迟，直到所述一个或多个控制信号指示各所述自控制变量满足预定条件，在所述可选择的初始延迟之后并响应于所述预定条件被满足，使所述超声波焊接组套根据焊接配置前进，在所述超声波焊接组套根据所述焊接配置移动之后，响应于预定延迟启动条件的发生，使所述超声波焊接组套停止前进移动并且保持固定位置，并且响应于预定延迟终止条件的发生，使所述超声波焊接组套恢复根据所述焊接配置的前进移动，其中，在所述超声波焊接组套停止时以及在所述超声波焊接组套继续前进移动时，持续地向所述工件施加振动能量。

【技术特征摘要】
2014.08.28 US 14/471,8951.一种超声波焊接系统，其包括：
超声波焊接组套，其能够响应于控制输入进行移动，以通过将振动
能量施加至工件来启动焊接操作；
一个或多个传感器，其测量至少一个控制变量并输出与所述至少一
个控制变量相对应的控制信号；及
运动控制系统，其与所述超声波焊接组套连接，并使所述超声波焊
接组套进行受控的前进移动，响应于基于从所述一个或多个传感器接收
的一个或多个所述控制信号的所述控制输入，所述运动控制系统：
启动所述焊接操作，
在所述焊接操作启动之后，使所述超声波焊接组套的任何前进移动
受到可选择的初始延迟，直到所述一个或多个控制信号指示各所述自控
制变量满足预定条件，
在所述可选择的初始延迟之后并响应于所述预定条件被满足，使所
述超声波焊接组套根据焊接配置前进，
在所述超声波焊接组套根据所述焊接配置移动之后，响应于预定延
迟启动条件的发生，使所述超声波焊接组套停止前进移动并且保持固定
位置，并且
响应于预定延迟终止条件的发生，使所述超声波焊接组套恢复根据
所述焊接配置的前进移动，
其中，在所述超声波焊接组套停止时以及在所述超声波焊接组套继
续前进移动时，持续地向所述工件施加振动能量。
2.如权利要求1所述的超声波焊接系统，其中，在使所述超声波焊
接组套恢复前进移动之后，所述运动控制系统进一步：
响应于其它的一个或多个预定延迟启动条件的发生，使所述超声波
焊接组套至少再一次停止前进移动并且保持其它的固定位置；并且
响应于其它的一个或多个预定延迟终止条件的发生，再次恢复所述
超声波焊接组套的根据所述焊接配置的前进移动。
3.如权利要求1所述的超声波焊接系统，其中，所述一个或多个传
感器中的至少一者感测由线性致动器可移动元件输出的力，所述预定延
迟启动条件是指定的力，所述预定延迟终止条件是与所述指定的力相关
的指定的力变化。
4.如权利要求1所述的超声波焊接系统，其中，所述一个或多个传
感器感测从焊接开始穿过的距离和由线性致动器可移动元件输出的力，
所述预定延迟启动条件是指定的距离，所述预定延迟终止条件是与在所
述预定延迟启动条件发生时感测的力相关的指定的力变化。
5.如权利要求1所述的超声波焊接系统，其中，所述一个或多个传
感器感测被输入到所述超声波焊接组套的换能器的功率和由线性致动器
可移动元件输出的力，所述预定延迟启动条件是指定的功率，所述预定
延迟终止条件是与在所述预定延迟启动条件发生时感测的力相关的指定
的力变化。
6.如权利要求1所述的超声波焊接系统，其中，所述一个或多个传
感器中的至少一者感测被输入到所述超声波焊接组套的换能器的功率，
所述预定延迟启动条件是指定的功率，所述预定延迟终止条件是与所述
指定的功率相关的指定的功率变化。
7.如权利要求1所述的超声波焊接系统，其中，所述一个或多个传
感器感测被输入到所述超声波焊接组套的换能器的功率和由线性致动器
可移动元件输出的力，所述预定延迟启动条件是指定的累积功率，所述
预定延迟终止条件是与在所述预定延迟启动条件发生时感测的力相关的
指定的力变化。
8.如权利要求1所述的超声波焊接系统，其中，所述一个或多个传
感器中的一者感测由线性致动器可移动元件输出的力，并且所述一个或
多个传感器中的另一者追踪从所述延迟启动条件的发生开始经过的时
间，所述预定延迟启动条件是指定的力，所述预定延迟终止条件是指定

\t的经过时间。
9.如权利要求1所述的超声波焊接系统，其中，所述一个或多个传
感器中的一者感测从焊接开始穿过的距离，并且所述一个或多个传感器
中的另一者追踪从所述延迟启动条件的发生开始经过的时间，所述预定
延迟启动条件是指定的...

【专利技术属性】
技术研发人员：利奥·克林斯泰因，保罗·戈尔科，威廉·E·朱尔考斯基，
申请(专利权)人：杜凯恩公司，
类型：发明
国别省市：美国;US