【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超声波焊接领域，尤其涉及一种超声波焊接装置及超声焊接功率调节方法。
技术介绍
1、超声波焊接是通过在两个工件之间施加压力使两者紧密接触，然后通过焊接头(换能器)将振动传递到工件上，利用振动使它们之间相互摩擦产生热量，进而工件局部区域温度升高，使得两个工件之间形成分子层之间的熔合，完成焊接。
2、超声波焊接过程中，如果温度或压力过低，工件焊接不牢。温度过高，会对工件造成破坏或使得焊接质量变低，特别是塑料焊接，温度过高会烧坏工件。压力过大不仅会压坏零件甚至会损坏焊头。所以超声波焊接的压力和温度都直接影响焊接的质量，但现有超声波焊接技术和装置缺少对焊接面的温度和压力的实时监测，不能判断零件焊接前所施加的压力是否满足要求，焊接中工件的温度是否处于合适的范围，进而容易导致出现各种工件焊接不良的情况。此外，目前超声波电源输出功率调节上主要是根据换能器匹配电路上的电流和电压的反馈来计算当前焊接的功率大小，然后根据功率控制算法进行功率大小调节，缺少对实际焊接情况际焊接状况的考量，例如温度和压力大小。因此有必要设计一款具备温度和压力检测并以此进行功率输出调节的超声波焊接设备，以提高超声焊接的质量。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供一种具备压力、温度检测及反馈的超声波焊接装置及超声焊接功率调节方法，考虑到焊接的实际情况，融合了温度和压力信息进行超声焊接功率的调节。
2、为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种超声波焊接装置及超声焊接功率调节方
3、一种超声波焊接装置，包括焊接工作台及设置在焊接工作台上的上焊头、下焊头及换能器，所述换能器外接超声波电源；所述上焊头通过一驱动装置组装在所述焊接工作台上，所述驱动装置驱动所述上焊头沿竖直方向上下往复运动；所述下焊头固定在所述焊接工作台上，且与所述上焊头呈上下设置；
4、所述下焊头的焊接端用于放置待焊工件，所述下焊头相对其焊接端的一端设置有压力传感器；
5、该焊接装置还包括温度感应器，用于检测待焊工件焊接时的温度情况。
6、在一较佳实施例中，在所述上焊头和下焊头至少其中之一的焊接端处设置该温度感应器；
7、所述温度感应器为热电偶传感器。
8、在一较佳实施例中，所述温度感应器设置为红外温度传感器。
9、在一较佳实施例中，所述压力传感器设置为压力变送器。
10、一种超声焊接功率调节方法，应用所述的超声波焊接装置；该方法为依据实时采集待焊工件在焊接过程中其焊接部位的温度变化及所述上焊头施加在待焊工件上的压力大小，将采集的温度和压力信号输入模糊控制器，在基于模糊控制理论的模型进行模糊计算处理，根据计算结果实时对超声波电源的输出功率进行调整。
11、在一较佳实施例中，该超声波电源发出谐振频率的交流电信号驱动换能器振动；该超声焊接功率调节方法包括如下过程：
12、将待焊工件放置于所述下焊头的焊接端，所述上焊头往朝向待焊工件的方向移动直到其焊接端与待焊工件接触；所述压力传感器实时检测该上焊头施加在待焊工件上的压力大小，待压力达到程序预设值后，超声波电源快速扫频得到换能器谐振频率，并发出谐振频率的交流电信号驱动换能器振动，开始焊接工作；在焊接的过程中，所述温度感应器实时采集工件焊接部位的温度，采集的温度和压力信号将送至超声波电源，超声波电源内部的信号处理电路将温度和压力信号滤波放大处理后送至超声波电源的控制芯片；该控制芯片将温度和压力信号进行模糊计算处理，根据计算结果实时对超声波电源所输出的交流电驱动信号进行调整；完成焊接后，超声波电源停止发出交流电驱动信号，换能器停止振动，所述上焊头保持压力一段时间后上抬，该一段时间设置为h。
13、在一较佳实施例中，该方法还包括当待焊工件放置于所述下焊头的焊接端后，气缸推动上焊头下压时，若压力传感器在一定时间内检测得的压力值未达到程序预设值，超声波电源将判断遇到异常情况，停止当前工作并报警；该一定时间设置为h。
14、在一较佳实施例中，该方法还包括如下过程：超声波电源在工作前，根据待焊工件的材质、厚度参数预设输出功率w0、焊接时长t0、温度t0和压力f0。
15、在一较佳实施例中，所述模糊计算处理包括如下步骤：
16、步骤1)将实时采集得到的温度t和压力f与预设的温度t0和压力f0的差值δt和δf作为模糊控制器的输入量，超声波电源的输出功率调节量δw为模糊控制器的输出量；
17、步骤2)利用模糊语言对实际输入量进行模糊化；用负大[nb]、负中[nm]、负小[ns]、零[ze]、正小[ps]、正中[pm]、正大[pb]七个模糊状态来表示当前温度差δt和压力差δf的大小，并根据待焊工件建立对应的隶属函数和范围；用负大大[nbb]、负大小[nbs]、负中[nm]、负小[ns]、零[ze]、正小[ps]、正中[pm]、正大小[pbs]、正大大[pbb]九个模糊状态来描述功率调整输出变量δw；
18、步骤3)设定模糊控制的规则；根据逻辑判断，如果δt和δf都是正大[pb]，则减小超声波电源的输出功率，即输出变量δw为负大大[nbb]或负大小[nbs]；当δt或δf为负时，则增大超声波电源的输出功率；使用相似的方法对各情况进行总结得出模糊控制规则表；
19、步骤4)根据模糊规则，将计算输出的模糊变量进行解模糊化，得到具体的功率调整量δw。
20、在一较佳实施例中，在步骤3)中，所述当δt或δf为负时，该负时包括负大[nb]、负中[nm]、负小[ns]；所述增大超声波电源的输出功率，其输出变量δw为正小[ps]、正中[pm]、正大小[pbs]、正大大[pbb]。
21、相较于现有技术，本专利技术的技术方案具备以下有益效果：
22、本专利技术通过在超声波焊接装置上增加温度感应器及压力传感器以获取待焊工件在焊接过程中的实时温度和压力，然后将采集的温度和压力信息送至模糊控制器，由模糊控制器根据计算结果实时对超声波电源的输出功率进行调整，实现对超声电源输出功率的调整，以保证零件焊接处于较好的焊接条件下，提高焊接的质量。
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1.一种超声波焊接装置，其特征在于：包括焊接工作台及设置在焊接工作台上的上焊头、下焊头及换能器，所述换能器外接超声波电源；所述上焊头通过一驱动装置组装在所述焊接工作台上，所述驱动装置驱动所述上焊头沿竖直方向上下往复运动；所述下焊头固定在所述焊接工作台上，且与所述上焊头呈上下设置；
2.根据权利要求1所述的一种超声波焊接装置，其特征在于：在所述上焊头和下焊头至少其中之一的焊接端处设置该温度感应器；
3.根据权利要求1所述的一种超声波焊接装置，其特征在于：所述温度感应器设置为红外温度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种超声波焊接装置，其特征在于：所述压力传感器设置为压力变送器。
5.一种超声焊接功率调节方法，其特征在于：应用权利要求1-4中任一项所述的超声波焊接装置；该方法为依据实时采集待焊工件在焊接过程中其焊接部位的温度变化及所述上焊头施加在待焊工件上的压力大小，将采集的温度和压力信号输入模糊控制器，在基于模糊控制理论的模型进行模糊计算处理，根据计算结果实时对超声波电源的输出功率进行调整。
6.根据权利要求5所述的一种超
7.根据权利要求6所述的一种超声焊接功率调节方法，其特征在于：该方法还包括当待焊工件放置于所述下焊头的焊接端后，若压力传感器在一定时间内检测得的压力值未达到程序预设值，超声波电源将判断遇到异常情况，停止当前工作并报警；该一定时间设置为h。
8.根据权利要求6所述的一种超声焊接功率调节方法，其特征在于：该方法还包括如下过程：超声波电源在工作前，根据待焊工件的材质、厚度参数预设输出功率W0、焊接时长t0、温度T0和压力F0。
9.根据权利要求8所述的一种超声焊接功率调节方法，其特征在于：所述模糊计算处理包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种超声焊接功率调节方法，其特征在于：在步骤3)中，所述当ΔT或ΔF为负时，该负时包括负大[NB]、负中[NM]、负小[NS]；所述增大超声波电源的输出功率，其输出变量ΔW为正小[PS]、正中[PM]、正大小[PBS]、正大大[PBB]。
...【技术特征摘要】
1.一种超声波焊接装置，其特征在于：包括焊接工作台及设置在焊接工作台上的上焊头、下焊头及换能器，所述换能器外接超声波电源；所述上焊头通过一驱动装置组装在所述焊接工作台上，所述驱动装置驱动所述上焊头沿竖直方向上下往复运动；所述下焊头固定在所述焊接工作台上，且与所述上焊头呈上下设置；
2.根据权利要求1所述的一种超声波焊接装置，其特征在于：在所述上焊头和下焊头至少其中之一的焊接端处设置该温度感应器；
3.根据权利要求1所述的一种超声波焊接装置，其特征在于：所述温度感应器设置为红外温度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种超声波焊接装置，其特征在于：所述压力传感器设置为压力变送器。
5.一种超声焊接功率调节方法，其特征在于：应用权利要求1-4中任一项所述的超声波焊接装置；该方法为依据实时采集待焊工件在焊接过程中其焊接部位的温度变化及所述上焊头施加在待焊工件上的压力大小，将采集的温度和压力信号输入模糊控制器，在基于模糊控制理论的模型进行模糊计算处理，根据计算结果实时对超声波电源的输出功率进行调整。
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜建华，欧英杰，瞿常，曹馨，熊乐基，何兴锋，王嘉斌，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：
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