[发明专利]超声波焊接机控制系统

说明书

本发明提供超声波焊接机控制系统，该系统包括信号采集电路，用于采集换能器的物理信号；控制电路，接收信号采集电路输出的物理信号，控制电路对物理信号进行分析处理；驱动电路，接收控制电路输出的指令信号；开关电源电路，驱动电路根据指令信号驱动开关电源电路；谐振匹配电路，接收开关电源电路输出的高频电压信号和控制电路输出的控制信号，谐振匹配电路根据控制信号对高频电压信号进行匹配处理；换能器接收谐振匹配电路输出的匹配信号，换能器用于将匹配信号转换为机械能。本发明的超声波焊接机控制系统实现了在多种频率下换能器的使用，降低了厂家的成本，能够提高测控的灵敏度。

技术领域

本发明涉及智能化测控领域，尤其是涉及一种多频率超声波焊接机的控制系统。

背景技术

超声波塑焊是利用超声波作用于热塑性的塑料接触面时，会产生每秒几万次的高频振动，这种高频振动，通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温，致使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，便会融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料强度。超声波焊接因其快捷、环保、清洁等优势已被很多行业广泛使用。

超声波设备电源，不同于其他类型的交流电源，其输出的正弦波电压频率必须和换能器模具自身的谐振频率完全同步，否则会使换能器设备及超声波电源自身损坏。又由于换能器模具在受到外界的压力时频率也会随压力大小随之改变，这就迫切要求测控系统有更加敏感的测控装置。

现有技术一般采用自激震荡放大式工作电路，但是放大式电路的缺点是工作效率低，放大管发热严重，自激震荡电路的频率不能外控，难以实现频率自动跟踪，也经常出现停震等现象（即所谓的死波现象）。

市场上也有一些应用锁相环技术解决了频率跟踪问题，但是这些技术都仅仅是解决了某种设备的单一问题，其实还有很多问题需要解决，只是这些问题没有被重视而已，比如换能器模具空载识别、模具压力大小检测、换能器和模具机械的频率匹配问题等等，而这些数据的识别和测控，往往和设备节能和系统是否稳定有关，其实小问题也大有文章。更为值得关注的是市场上的超声波设备不能实现一机多用，比如用户需要更换多种频率超声波换能器时，为此用户不得不买齐所需产品规格种类，在增加购买费用的同时也给生产维护带来额外的开销。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种多频率的超声波焊接机控制系统。

为了实现上述的主要目的，本发明提供的超声波焊接机控制系统包括信号采集电路，用于采集换能器的物理信号；控制电路，接收信号采集电路输出的物理信号，控制电路对物理信号进行分析处理；驱动电路，接收控制电路输出的指令信号；开关电源电路，驱动电路根据指令信号驱动开关电源电路；谐振匹配电路，接收开关电源电路输出的高频电压信号和控制电路输出的控制信号，谐振匹配电路根据控制信号对高频电压信号进行匹配处理；换能器接收谐振匹配电路输出的匹配信号，换能器用于将所述匹配信号转换为机械能。

由上述方案可见，本发明的超声波焊接机控制系统能够将不同频率的换能器模具在单片机的测控下，通过切换谐振电容的通断开关，完成谐振回路的匹配，让每一种频率的换能器模具都能在完全谐振的情况下正常工作，做到一机多用，为用户节省投入成本。

一个优选的方案是，物理信号包括电流信号、电压信号和/或相位信号。

由上可知，信号采集电路包括负载的电压信号和负载的电流信号，其中电流信号是通过电流环采集负载的电流；电压信号是通过电阻分压或者电容分压的方式获取的负载的电压信号。

一个优选的方案是，控制系统还包括显示电路，显示电路显示换能器的信息。

由上可知，本发明的超声波焊接机控制系统的显示电路，能够动态显示换能器在线焊接的频率、显示和运行焊接时间、压力时间、模具风冷时间，还可以显示焊接产品的数量、超声波振幅大小以及状态告警等内容。