[發明專利]用于控制連續超聲波焊接工藝的超聲波焊接裝置及方法

在審

• 申請號: 201410736823.0
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104690413A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 克里斯蒂安·希格
• 申請（專利權）人: 艾默生科技有限公司布蘭森超聲分公司
• 主分類號: B23K20/10
• 分類號: B23K20/10;B06B3/02;B29C65/08
• 代理公司: 深圳市恒申知識產權事務所(普通合伙) 44312
• 代理人: 王利彬

1.一種超聲波加工裝置，其特征在于：所述超聲波加工裝置包括超聲波發生器、轉換器、至少一個超聲焊極及與所述超聲焊極相對設置的反向工具，所述超聲焊極與所述反向工具之間由間隙隔開；其中所述超聲焊極或者所述反向工具被設置為可旋轉的并且包括均勻的外部表面；一控制/調節模塊，優選為數字控制/調節模塊，整合在所述超聲波發生器的信號處理部分中，使得所述超聲波發生器可以處理所述超聲波發生器收到的多種發生器數據，特別是電壓U、電流I、實際振幅A_ist和/或實際發生器功率P_ist；其中，a)通過所述控制/調節模塊的間隙控制器可以將功率實際值P_ist與所述超聲波發生器的功率參考值P_soll進行比較，從而確定所述超聲焊極相對于所述反向工具的位置參考值POS_soll，以便調節所述超聲波發生器的功率參考值P_soll；和/或b)通過所述控制/調節模塊的振幅調節器可以將功率實際值P_ist與所述超聲波發生器的功率參考值P_soll進行比較，從而確定所述超聲波發生器的振幅參考值A_soll，以便調節所述超聲波發生器的功率參考值P_soll。

2.如權利要求1所述的超聲波加工裝置，其特征在于：所述被可旋轉地設置的反向工具或者所述被可旋轉地設置的超聲焊極相對于所述超聲波加工裝置的角速度ω是可以通過外部傳感器調節的，且所述角速度ω可以被傳輸到所述超聲波加工裝置內部的間隙調節器和/或振幅調節器。

3.一種超聲波加工裝置，其特征在于：所述超聲波加工裝置包括超聲波發生器、轉換器、至少一個超聲焊極及與所述超聲焊極相對設置的反向工具，所述超聲焊極與所述反向工具之間由間隙隔開；其中所述超聲焊極或者所述反向工具被設置為可旋轉的并且包括不均勻的外部表面；一控制/調節模塊，優選為數字控制/調節模塊，整合在所述超聲波發生器的信號處理部分中，使得所述超聲波發生器可以處理所述超聲波發生器收到的多種發生器數據，特別是電壓U、電流I、實際振幅A_ist和/或實際發生器功率P_ist；其中，a)通過所述控制/調節模塊的間隙調節器可以將功率實際值P_ist與所述超聲波發生器的功率參考值P_soll進行比較，從而確定所述超聲焊極相對于所述反向工具的位置參考值POS_soll，以便調節所述超聲波發生器的功率參考值P_soll；和/或b)通過一振幅調節器可以將功率實際值P_ist與所述超聲波發生器的功率參考值P_soll進行比較，從而確定所述超聲波發生器的振幅參考值A_soll，以便調節所述超聲波發生器的功率參考值P_soll。

4.如權利要求3所述的超聲波加工裝置，其特征在于：所述反向工具或者所述超聲焊極的不均勻的外部表面包括至少一處可檢測的輪廓，用于生成至少一個包含所述多種發生器數據的數據集合；所述多種發生器數據是對應著由所述反向工具或者所述超聲焊極的旋轉所產生的至少一個在時間上具有周期性重復模式的時間信號而列出的，使得即使在所述反向工具上沒有設置外部傳感器，仍然可以基于所述控制/調節模塊內部的控制/調節模塊系統時間確定所述反向工具的角速度。

5.如上述權利要求1-4中任意一項所述的超聲波加工裝置，其特征在于：所述反向工具為滾子，所述超聲焊極被設置為相對于所述滾子可以調節的，使得所述超聲焊極的相對于所述滾子具有限定間隙的參考位置POS_soll可以由位置傳感器來檢測，并可以通過執行器來調節。

6.如上述權利要求1-5中任意一項所述的超聲波加工裝置，其特征在于：所述振幅調節器以數字方式工作，使得所述超聲波發生器的功率實際值P_ist可以在所述控制/調節模塊內部被調節。

7.如權利要求6所述的超聲波加工裝置，其特征在于：所述振幅調節器用于不存在間隙調節器的情況下；在優選為滾子的所述反向工具與所述超聲焊極之間的被調節了寬度的間隙處，通過調節所述振幅參考值，可以調節所述超聲焊極與所述反向工具之間的距離。